(57)【要約】【課題】研削ホイール外周面の研磨熱を吸収する為に研磨ホイール内に流路や水室を設けて所定のホイール温度以下の低温の冷却水を流入して冷却する方法では、研磨が無い発熱のないタイミングでは、過冷却されて雰囲気温度以下のホイール面では雰囲気中の湿気が結露し、研磨面で走行スリップを起こしたり、冷却不足に伴うスリーブの昇温等研磨品質を損なう問題があり、これらを解決し研磨品質に優れ又一度に研磨できる幅を拡張したベルトの研磨方法を提供すること。【解決手段】研削ホイール３にその内部で蒸発と凝縮とを繰り返す作動流体を封入してその蒸発気体を凝縮させる冷却管束を備えた回転式冷却ローラ１７を用い、その冷却ローラの外周に研磨材４を電着して、内部に封入した作動流体の気化熱により雰囲気温度近傍で冷却し、ホイール表面への結露の発生を抑制することを可能にし、研磨品質の向上に相俟って研磨幅を拡寸し対応する。【選択図】  図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベルトスリーブを少なくとも１軸以上のロールに巻き付けて走行させながら、その軸上の走行ベルト面に回転し冷却した研削ホイールを押付けて研削するベルトの研磨方法において、
前記研削ホイールにその内部で蒸発と凝縮とを繰り返す作動流体を封入してその蒸発気体を凝縮させる冷却管束を備えた回転式冷却ローラを用い、その冷却ローラの外周に研磨材を電着して、内部に封入した作動流体が研磨熱を直接吸収して気化するつまり発熱状態に即した冷却対応をさせて、ホイール温度を雰囲気温度近くに保冷して、ホイール表面への結露発生を抑制させることを特徴とするベルトの研磨方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、研削ホイールでベルトスリーブを研磨する際のホイール研削面の発熱に対し、その冷却効率を向上させて研削ホイール並びにベルトスリーブの熱変形並びにホイールの過冷却に伴う結露発生等を抑制して研磨品質の向上を図り研磨幅をも拡寸させるベルトの研磨方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ベルトの研磨方法には、例えばベルトの溝山研磨では溝付き研削ホイール３（図８参照）を用いたＶリブドベルト加工があり、この冷却には温調流路５２をホイールの外周近傍に軸方向流れで多数カ所配設し冷却水を回転軸部５３の入路５４から流入し温調流路５２を流れて出路５５を通り環流させて行う方式がある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
またベルトの平面研磨では、平面研削ホイール３（図７参照）で、円筒ロールの回転両軸間に冷水流入用のパイプ軸を附帯してそのパイプ周に複数のノズル穴を開孔し、軸端から流入した冷水をノズル穴からシャワー状に噴出させて円筒体の内面を冷却する方式も用いられている。
【０００４】
次に研削ホイール３の内部で蒸発と凝縮とを繰り返す作動流体を封入して冷却する回転式冷却ローラ（図５参照）については、各種樹脂シートやフィルムの加工等において、中空状の回転ロールの内部に蒸発凝縮を繰り返す作動流体を封入するとともに軸方向に水冷却管束を配してこの管束の外周面に接する蒸発した作動流体を冷やして凝縮させる構成で、回転ロールの内面にウイツクを張設したものが販売されている。（例えば、特許文献２参照。）。
【０００５】
更にこの回転ロールに回転式の押圧ローラを押圧した時の外周壁の歪み変形を防いで冷却性能を向上させて改良したものがある（例えば、特許文献３参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特許第２５４４２７４号公報。
【特許文献２】
特公平４−２７２０号公報。
【特許文献３】
特開２００１−１５９４１９号公報。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
前述の研削ホイール内部で外周近傍に軸方向流れで多数カ所に設けた温調流路中を冷水が通過してその流路壁より冷却するベルトの研磨方法では、ベルト研磨面の発熱と共にその熱をホイール内の温調流路を冷やして吸熱しており、またベルトの平面研削ホイールではシャワー冷却して同様にロール内面を冷水で直接冷やして熱交換させている。
【０００８】
しかしながら、この伝熱形態では冷却水の沸点以下の冷却で蒸発潜熱の作用が得られず、冷却水による直接伝熱であり限られた伝熱面積では例え流速を増やしてもその熱貫流率の向上には限りがあり、どうしても冷却水温を低くして発熱部と冷水の温度差を大きくして交換熱量を補う方策が避けられず、また冷水を停めてもホイールの冷却保有熱が大きく、この事から研磨が無く発熱の少ないタイミングでは、低温冷水によりホイールが雰囲気温度以下に過冷却されて雰囲気中の湿気がホイール面に結露して、研磨面で走行スリップを起こし研磨ムラができて研磨品質を損なう問題がある。
【０００９】
本発明は、このような従来技術での冷却不足に起因するスリーブ発熱や結露による品質問題を解決し、高精度でムラのない均一な研磨面から成る研磨品質が良くて研磨幅を拡寸できるベルトの研磨方法を提供することを課題とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決する即ち、本願請求項１記載のベルトの研磨方法の発明では、ベルトスリーブを少なくとも１軸以上のロールに巻き付けて走行させながら、その軸上の走行ベルト面に回転し冷却した研削ホイールを押付けて研削するベルトの研磨方法において、
前記研削ホイールにその内部で蒸発と凝縮とを繰り返す作動流体を封入してその蒸発気体を凝縮させる冷却管束を備えた回転式冷却ローラを用い、その冷却ローラの外周に研磨材を電着して、内部に封入した作動流体が研磨熱を直接吸収して気化するつまり発熱状態に即した冷却対応をさせて、ホイール温度を雰囲気温度近くに保冷して、ホイール表面への結露発生を抑制させることを可能にする。とりわけ研削ホイールの研磨面の発熱を抑えるために冷却源温度を降温し過ぎない対応を行い、更には研磨幅を拡寸して研磨能力を向上できるものとしている。
【００１１】
これによれば次のように作用する。研削ホイール外周の研磨面におこる発熱をその内面側の壁面を伝熱面にして、封入された作動流体がその発熱した内壁面に直に接して温められ蒸発気化し液相から気相に相変化する際に気化潜熱を奪い吸熱することから著しい冷却作用が得らる。
【００１２】
このように著しい冷却効果が得られることから、発熱面の研削ホイール面を常温近辺に冷却するに当たって、冷却源である封入した作動流体温度を過冷却する必要も無い。
【００１３】
また研削熱が減少してその内壁面に接触して温められて蒸発する相変化が減少すれば、気化現象が抑制されるので過冷却が進行せず抑止出来る。つまり発熱がないと気化現象が停まり過冷却が抑止できる。これによって雰囲気中の湿気が研削ホイール面で過冷却され過飽和状態になって発生する結露現象を防止できるものとしている。
【００１４】
また研削ホイールやベルト自体の研磨昇温が抑制できるから、それぞれ熱変形が緩和されることから研磨幅の単位当たりの研磨寸法精度が向上し、よって一度に研磨できる研磨幅を拡寸できることになる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明のベルトの研磨方法の一実施形態について、図１〜図９を参照して説明する。先ずベルトスリーブＢＳについて図９を用いて説明する。（ａ）図には金型外周に積層成形した未加硫のベルトスリーブＢＳの縦断面を図示してあり、（ｂ）図は未加硫のベルトスリーブＢＳを加硫して、加硫後のベルトスリーブのリブ山溝を備えた研削ホイール３で研削し所定幅に輪切りしたＶリブドベルトＲｂの部分断面図を示している。
【００１６】
これらベルトの研磨方法は、図１に示すように加硫したベルトスリーブＢＳを軸架してその周面を研削ホイール３で研磨し例えば溝付ホイール（図８参照）を用いて溝研磨し、ＶリブドベルトＲｂ（図９（ｂ）参照）に加工したり、また平面研削ホイール（図６（ａ）参照）を用いてベルトをフラットに研磨して均一厚みに仕上げて行われる。
【００１７】
続いて、このベルトスリーブＢＳの作製について、図９（ａ）で示すが、先ず筒状の成型金型５の外周に引張り層Ｌ１、クッションゴム層Ｌ２、心線Ｃｄを螺旋状に巻き付けた心線層Ｌｃ、クッションゴム層Ｌ２、圧縮ゴム層Ｌ３と順次未加硫状態の各部材で層状に筒状に被せて積層成形した多層体を成形する。そしてこの金型と一体の未加硫の多層体の外周に筒状で可撓性のあるジャケットを挿入して被せ、加硫缶内の上下管板間に挟んで定置しその両端を密閉し蒸気を缶内に充圧し加硫して、弾性を備えた本発明に係わる被研磨品であるベルトスリーブＢＳを作製する。
【００１８】
次に上述のベルトスリーブＢＳを１軸以上のロールに巻き付けて走行させるが、例えば図１に示すように、（ａ）図は、１軸走行を示しており成型金型５の外周上に未加硫で積層成形した筒状体を加硫して一体化したベルトスリーブＢＳを、成型金型５と共に水平に軸支し回転させてベルトスリーブＢＳを走行させる。
【００１９】
また（ｂ）図では、周長が長くて金型外径が大きいサイズでは、例えば加硫後金型５から脱型したベルトスリーブＢＳ単体を主軸７と伸張軸８との２軸間に軸架させて、１軸以上となる２軸間に回動させてベルトスリーブＢＳを走行させている。更に例えば１軸追加した３軸では、長尺ベルトにおいて軸間隔を縮めて好適に設定できる。
【００２０】
次いで、上述の各走行状態のベルトスリーブＢＳに研削ホイール３を接離させて押付けて研磨する。これらの仕組みについては、例えば図２の側面図、図３の平面図を用いて説明する。先ず研磨装置１は、主としてベルト走行部３１，ベルト研削部３２、基台３３から構成してある。
【００２１】
ベルト走行部３１は、基台３３上に水平にその一端を開放して回転可能に片持ち支持された主軸ロール７と，基台上に水平にその一端を開放して主軸ロール７に平行に進退し間隔を調整し伸張できる副軸ロール８と，各開放軸端を首振り進退して支持する脱着部材３７，３８からなり、主軸ロール７は軸端部に設けた伝達部材を介してモータ１２で回転駆動できる。
【００２２】
ベルト研削部３２は、基台３３上に進退自在とした可動台４５上に水平に両端軸支され回転モータ１１を備えた研削ホイール３と，このホイール３を可動台４５とともに主軸ロール７に近接し離間させる可動機構４３とからなっている。
【００２３】
先ず研削ホイール３は、図６，７，８にその外観または断面を示してある。研削によって起こる発熱に対して、回転式冷却ローラ１７自体を用いてその外周に研削面を設けて、この回転式冷却ローラの内部には蒸発と凝縮とを繰り返す作動流体が封入してありその蒸発気体を凝縮させるための冷却管束を備えた構造を有している。この冷却ローラの外周である円筒体１８を研削ホイール３の母材にしてこの母材に研磨材４を電着して研削ホイール３を構成してある。
【００２４】
ここで回転式冷却ローラ１７は、図５に示すように主要な構成部位としては両端部付近を管板で密閉し複数の冷却管２１を有した円筒体１８と、その軸芯に設けた支持軸１９と、支持軸を貫通するキャップ状の水室２０ａ，２０ｂとからなっている。
【００２５】
また円筒体１８は、２重管形態となる内筒体２２を持ちその外圧強度変形を以下のように補強して円筒体の管壁の薄肉化を図っており、その断面においてその内室側には間隔を置いて支持板２３をはめて支持軸１９との間に嵌挿し、又その外室側にはリング状のスペーサ２４を嵌挿した構造にしてあり、その内筒体２２には通孔２６を、またスペーサ２４には切り欠き溝２７がスペーサ外周に設けてあり内部に封入された作動流体の気液相移動を軸方向に均等に行える。
【００２６】
こうして封入された作動流体が気化してそのガス体が接触して冷却凝縮する冷却管２１が先の内筒体２２の内室側で支持軸１９と同軸の円周上に複数本配置してあり、支持軸１９の一方から流入した冷却水をキャップ状の水室２０ａに充液し、この水室に通じるその端部が開放された冷却管２１内に流入し管壁を冷却して他端の水室２０ｂに合流してもう一方の支持軸１９端から流出する。流出した冷却水は連通する機外クーラーで再度放熱冷却されリサイクルし冷却循環される。
【００２７】
このような円筒体１８内の密閉空間で、この円筒体１８の外周面が研削によって発熱昇温すると、その熱が円筒体１８の壁肉中を熱貫流して内壁面に接した作動液を温めて気化させて、その気化潜熱で急速冷却される。気化した気体は回転による慣性力で質量の重い液体に押しやられて内周側に移動し、その際に冷却管２１壁に接触して冷却凝縮して液化が進んで冷却を持続させる。このように蒸発潜熱による強力な冷却と、ロール軸方向周方向に均等に冷却作用してロール全表面温度を均一にして常温近くが維持できる。従って冷却源温度を極端に下げて温度差を設けた冷却設定する事もないから、結露発生も抑制できる。
【００２８】
次に、この回転式冷却ローラ１７の外周への研磨材４の付着は、図６に示すように（ａ）図は外周上に均等に付着させた外観を表している。その縦断面での粒状研磨材４の固着状態を（ｂ）図に表している。また研磨面の形状に応じて、例えば、図９（ｂ）に示すＶリブドベルトの溝研磨では、図６（ｃ）にその縦断面を示しているが上述の回転式冷却ローラ１７において、その円筒体１８の縦断面形状をリブ山Ｒ溝Ｍ形状に対応して構成する事で、平面研磨に限らず、所用の山溝形状を有したベルト研磨も可能である。その際に円筒体の内面側にも溝形状を設けることで、ホイールの均一な冷却が可能である。
【００２９】
このように円筒体１８の外表面には研磨材４が付着させられるが、例えば５０〜２００メッシュのダイヤモンド粒状研磨材４を円筒体１８の外表面に敷き詰めて保持し、例えばニッケル浴などのメッキ浴に浸積し冷却ロール面を陰極として電気メッキにより電着金属を円筒母材上のダイヤモンド砥粒との隙間に電析させてその砥粒の部分を埋設させ固着する方法等が用いられる。
【００３０】
続いて本発明に係わる上述の回転式冷却ローラ１７（図５参照）を用いた研削ホイール３の結露抑制効果について、従来技術の一つであるシャワー式冷却ローラ（図７参照）を用いて、以下比較テストを行った。
【００３１】
先ずテスト条件は、（１）何れも研削ホイール３は水平に装着して研磨発熱はさせず不回転とし、（２）冷却条件は冷却水温＝１５℃、通水量＝１０〜２５Ｌｉｔ／ｍｉｎとした。（３）テスト時の雰囲気条件は、外気温＝２３℃、湿度＝６８％であった。評価は目視とした。
【００３２】
（実施例）外径２５０φ、面長５００ｍｍの円筒体の外周にダイヤモンド砥粒を電着した研削ホイール３（図６（ａ）参照）でこの冷却形態は作動流体を封入して蒸発と凝縮を繰り返す本発明に係わる冷却構造を用いてある（図５参照）。
【００３３】
（比較例）外径２５０φ、面長５００ｍｍの円筒体の外周にダイヤモンド砥粒を電着した研削ホイール３（図６（ａ）参照）でその内部に筒体の軸芯に配したパイプ４７の外周に設けた複数のノズル４８よりシャワー４９噴射して円筒体の内壁を冷却水で直接冷却する従来方式である（図７参照）。
【００３４】
【表１】
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【００３５】
表１の結果より、シャワー式水冷の従来方式では短時間の冷却放置で結露現象が発生し、５分も経過すると水滴が垂れる状態に達する。一方、本発明で用いた回転冷却式ローラ１７では、３０分を経過してもやっと結露発生が認められる程度であり、明らかに結露発生が激減して本発明の効果が確認できる。
【００３６】
このように結露発生が激減するのは、シャワー式では外表面への吸熱がなくとも内壁面にシャワーが常時作用しており放熱量を維持するから結露を継続させているといえる。逆に回転冷却式ローラ１７では、研磨発熱の増減に対応して冷却熱移動を増減させることが出来る。
【００３７】
次いで、以上の回転冷却式ローラ１７を用いた研削ホイール３によるベルトの研磨方法について、図４に示すブロック図を用いて説明する。先ず前工程の加硫工程を終えて研磨工程に移行し、加硫スリーブ投入（Ｓ１０）では成形金型５から脱型された加硫スリーブ単体、或いは脱型を研磨後とした金型付の加硫スリーブとして受入る。
【００３８】
これらの被研磨加硫スリーブＢＳを研削ホイールの軸線に水平平行に対峙させて、軸架（Ｓ１１）するでは加硫スリーブ単体では２軸以上の軸間に跨らせて軸間伸張により所定張力を与えて掛け架する。金型付の加硫スリーブでは、金型の両軸部を把持挟持して軸支させる。この準備に併せて研削ホイール中に冷却水が循環して冷却を始動している。
【００３９】
次に軸架或いは軸支した加硫スリーブを走行（Ｓ１２）では、被研磨スリーブを回動或いは金型と共に回転させて行い、同時に研削ホイールも起動回転させている。
【００４０】
次いで研削ホイールが走行中の加硫スリーブに接近して当接し、ホイール前進／スリーブ研削（Ｓ１３）を始め、所定の速度と切り込み量に従って効果的に研削を行う。この時この研削に伴う発熱がおこり研削ホイールの昇温と共に、その内壁で接した作動流体に熱を与え作動流体が蒸発して吸熱しながら気化しその発熱現象が増大すると蒸発量を増して即時に冷却対応する。
【００４１】
こうして発熱を抑制したスリーブ研磨が完了すると、ホイール後退／全停止（Ｓ１４）に進んでスリーブの走行作動と研削ホイールの回転を共に停止させて、この停止に併せて研削ホイール中を循環する冷却水を停止させて、長い冷却による結露を抑制してある。次いで研削したスリーブの取り外しである脱架（Ｓ１５）に至り、２軸以上の軸間に張架した研削したスリーブをその軸の手前側を開放してスリーブを取り出し、また金型と一体で軸支した金型付の加硫スリーブでは金型と共に次工程の脱型工程に搬出し均一に研磨されたスリーブを脱型して後、次工程の輪切り工程に移送される。
【００４２】
【発明の効果】
従って本発明のベルトの研磨方法によると、研削ホイール面の結露現象を阻止できるからベルト研磨時に濡れてスリップを伴い研磨ムラを起こして研磨品質を損なう異常が阻止できる。同時に研削ホイールの冷却能力が確保でき且つ均等に冷却出きるから、研削ホイール自体の昇温が少なく、従って研削ホイール自体並びにこれに接したベルト自体の熱変形が緩和できるから研磨精度が安定し、一度に研磨できる研磨幅を大きくできる等、ベルト研磨の品質並びに加工能力が改善されて生産性の向上が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】１軸以上のロールに巻付けて走行させる説明図で、（ａ）１軸走行（ｂ）２軸間走行の概念を示している。
【図２】ベルト研磨装置の側面図であり、その構成を表している。
【図３】ベルト研磨装置の平面図である。
【図４】本発明に係わるベルト研磨工程の前後工程を含む１サイクル工程流れ図である。
【図５】本発明に係わる回転式冷却ローラの説明図で、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’矢視断面である。
【図６】本発明に係わる回転式冷却ローラ外周への研磨材付着状態を示す説明図で、（ａ）は平面研削用でその斜視図、（ｂ）は平面研削用でその縦断面部、（ｃ）は溝研磨用でその縦断面部である。
【図７】従来の平面研削ホイールの縦断面図であり、シャワー噴射状況を示している。
【図８】従来の溝研削ホイールの説明図であり、（ａ）冷却流路の縦断面、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ矢視断面を示している。
【図９】ベルトスリーブの説明図であり、（ａ）金型外周面に積層成形した未加硫状態のスリーブの縦断面でその部材構成を示し、（ｂ）加硫後のスリーブにリブ山溝を研削したＶリブドベルトの部分断面図である。
【符号の説明】
ＢＳ  ベルトスリーブ
Ｒｂ  Ｖリブドベルト
１  研磨装置
３  研削ホイール
４  研磨材
５  成型金型
７  主軸
８  伸張軸
１７  回転式冷却ローラ
１８  円筒体
１９  支持軸
２２  内筒体
２３  支持板
２４  スペーサ
２６  通孔
３１  ベルト走行部
３２  ベルト研磨部
３４  主軸ロール
３５  副軸ロール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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