(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
不等幅の鋳片表面を研削する研削装置であって、
研削砥石と、
前記研削砥石を移動させる研削砥石移動部と、
不等幅の鋳片表面の輪郭を測定する測定部と、
前記鋳片表面に対して研削砥石を用いて一定の研削角度で直線研削するための第１の研削軌跡、及び、該一定の研削角度と異なる角度で前記研削砥石を用いて研削するための第２の研削軌跡を算出し、かつ、
前記第１の研削軌跡に従い、前記鋳片表面を前記研削装置の研削砥石を用いて直線研削し、前記直線方向に直交する方向に一定間隔で前記研削砥石を移動して前記直線研削を繰り返し、前記第２の研削軌跡に従い、前記直線研削の研削残し部のある前記鋳片表面の端部のみを前記研削砥石を用いて研削するように制御する制御部と、を有する研削装置。
【請求項２】
前記第１及び第２の研削軌跡は、前記研削砥石が前記鋳片の表面から下部へ落ちる直前までの研削軌跡を含む請求項１に記載の研削装置。
【請求項３】
不等幅の鋳片表面を研削する研削装置を用いた研削制御方法であって、
不等幅の鋳片表面の輪郭を測定し、
前記鋳片表面に対して研削砥石を用いて一定の研削角度で直線研削するための第１の研削軌跡、及び、該一定の研削角度と異なる角度で前記研削砥石を用いて研削するための第２の研削軌跡を算出し、
前記第１の研削軌跡に従い、前記鋳片表面を前記研削装置の研削砥石を用いて直線研削し、
前記直線方向に直交する方向に一定間隔で前記研削砥石を移動して前記直線研削を繰り返し、
前記第２の研削軌跡に従い、前記直線研削の研削残し部のある前記鋳片表面の端部のみを前記研削砥石を用いて研削する研削制御方法。
【請求項４】
前記第１及び第２の研削軌跡は、前記研削砥石が前記鋳片の表面から下部へ落ちる直前までの研削軌跡を含む請求項３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、研削装置及び研削制御方法に関し、特に、鋳片に対して一定の研削角度の直線研削と研削残し端部研削とを組合わせて行う研削装置及び研削制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、製鋼工程において鋳片（連続鋳造された鉄鋼を一定の長さで切断した直方体の鋼材である）の表面を研削する研削装置は、手動制御による研削処理を必要とする研削残しを少なくすることで、研削工程の処理速度の向上を図ることが求められている。
【０００３】
研削装置の研削砥石は、自動制御では往復直線移動により鋳片を研削していくため、鋳片Ｓが完全な矩形であれば研削残しは生じない。しかしながら、図８（ａ）に示すように、研削軌跡は直線であるため、完全な矩形形状ではない鋳片Ｓを、直線移動で鋳片を研削すると、図８（ｂ）に示すように研削残しｂ１が存在する。研削砥石の角度を常に一定に保ったまま研削することで、鋳片Ｓの表面は一定のピッチで研削され仕上がりは良い。しかし、鋳片Ｓと砥石との角度を一定に保ったままだと、物理的に研削残しＢ１が存在してしまう。そのため、自動制御終了後、作業員が手動制御により研削砥石を移動して研削残しｂ１を研削する必要があり、この手動制御により鋳片研削処理工程の速度が低下するという問題が生じていた。
【０００４】
矩形形状ではない鋳片に対し可能な限り自動制御により研削を行うため、鋳片の研削表面を測定し、自動制御による研削領域を拡大化する研削装置が提案されている（下記特許文献１）。この研削装置では、図８（ｃ）に示すように、研削残し部が最小になるように直線研削の向きを変えている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−３３４７４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、この提案されている研削装置は、研削残し部ｂ２が小さくなっているものの、依然として研削残しを生じているため、作業員の手動制御による研削処理を必要とする。また、鋳片Ｓの形状によって、鋳片Ｓと砥石との角度が変わるため、研削品質が一定にならないという問題がある。
【０００７】
上述のような問題点に鑑み、研削残しを無くして、鋳片研削処理工程を全自動で行うことで、研削処理に要する時間を短縮する研削装置が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、不等幅の鋳片表面を研削する研削装置であって、研削砥石と、研削砥石を移動させる研削砥石移動部と、不等幅の鋳片表面の輪郭を測定する測定部と、鋳片表面に対して研削砥石を用いて一定の研削角度で直線研削するための第１の研削軌跡、及び、一定の研削角度と異なる角度で研削砥石を用いて研削するための第２の研削軌跡を算出し、第１の研削軌跡に従い、鋳片表面を研削装置の研削砥石を用いて直線研削し、直線方向に直交する方向に一定間隔で研削砥石を移動して直線研削を繰り返し、第２の研削軌跡に従い、直線研削の研削残し部である鋳片表面の端部を研削砥石を用いて研削するように制御する制御部と、を有する研削装置が提供される。
【０００９】
さらに、上記課題を解決するために、不等幅の鋳片表面を研削する研削装置を用いた研削制御方法であって、不等幅の鋳片表面の輪郭を測定し、鋳片表面に対して研削砥石を用いて一定の研削角度で直線研削するための第１の研削軌跡、及び、一定の研削角度と異なる角度で研削砥石を用いて研削するための第２の研削軌跡を算出し、第１の研削軌跡に従い、鋳片表面を研削装置の研削砥石を用いて直線研削し、直線方向に直交する方向に一定間隔で研削砥石を移動して直線研削を繰り返し、第２の研削軌跡に従い、直線研削の研削残し部である鋳片表面の端部を研削砥石を用いて研削する研削制御方法が提供される。
【００１０】
上記第１及び第２の研削軌跡は、研削砥石が鋳片の表面から下部へ落ちる直前までの研削軌跡を含んでも良い。
【発明の効果】
【００１１】
この研削制御方法又は研削装置は、不等幅の鋳片表面に対して、研削残し部についても自動で研削するようにしたので、研削残し部の手動研削を不要とし、研削処理の処理速度を向上することができる。
【００１２】
また、この研削制御方法又は研削装置は、鋳片表面の輪郭測定により、可能な限り一定の角度で鋳片の表面研削を行うようにしたので、自動研削においても、鋳片表面の大部分を一定の研削ピッチで研削し、質を高い研削を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して、本願の研削装置の実施の形態を説明する。
図１は、研削装置１０の概略を示す平面図である。図１を用いて、研削装置１０の一例を説明する。以下では、図１の左右方向をＸ軸方向といい、図１の上下方向をＹ軸方向といい、図１の紙面直交方向をＺ軸方向という。
【００１４】
研削装置１０は、鋳片Ｓを搬送する２つのコンベア１２、１４上に配置される。鋳片Ｓは、研削装置により表面を研削されると、図１の右側から左側へ搬送される。
研削装置１０は、研削砥石３２、支柱３４、砥石回転用モータ３５、第１及び第２レーザ距離計４２、４３、支柱３４と連結して研削砥石３２をＹ軸方向に移動させるためのキャリッジ３０、キャリッジ３０を積載し且つ研削砥石３２をＸ軸方向に移動させるための台車２０、及び、制御装置７０（図２参照）を有する。
【００１５】
２つの鋳片Ｓは、コンベア１２、１４により図１の右側から左側へ搬送される。台車２０は、２本のＸ軸レール１６、１８上を車輪で移動することにより、研削砥石３２をＸ軸方向に移動させる。キャリッジ３０は、台車２０上のＹ軸レール５３、５４上を移動することで、研削砥石３２をＸ軸方向に移動させる。
キャリッジ３０には、鋳片Ｓの側面との距離を測定するための第１及び第２レーザ距離計４２、４３が取付けられている。第１及び第２レーザ距離計４２、４３は、後述するように、台車２０をＸ軸方向に移動させながら、鋳片Ｓの側面との距離を測定するために用いられる。
【００１６】
図２は、研削装置１０の概略を示すＸ軸左側からの側面図である。
台車２０は、図２に示すサーボモータであるＸ軸用サーボモータ２５によって駆動される。台車２０の移動量は、Ｘ軸用エンコーダ２６によって検出される。Ｘ軸用エンコーダ２６は歯車を有しており、この歯車がＸ軸レール１６に並行して設けられたラックと噛み合うことによって、台車２０の移動量が測定される。Ｘ軸用エンコーダ２６で測定された移動量のデータは、制御装置７０に伝送される。また、キャリッジ３０は、支柱５７、５８で支えられたレールビーム５１、５２上のＹ軸レール５３、５４上を、車輪５５、５６を用いてＹ軸方向に移動する。なお、Ｘ軸上の研削砥石３２の動作精度は、Ｙ軸での動作精度と比して要求が低いため、Ｘ軸用モータは、インバータ制御モータとしても良い。
【００１７】
図３は、研削装置１０の概略を示すＹ軸下部側からの側面図である。
キャリッジ３０は、Ｙ軸レール５３、５４上を車輪５５、５６でＹ軸方向に移動可能に載置されている。Ｙ軸用のモータは、サーボモータ６１である。よって、キャリッジ３０のＹ軸方向の細かい位置制御を精度良く実行可能である。キャリッジ３０の移動量は、Ｙ軸用エンコーダ６３によって検出される。Ｙ軸用エンコーダ６３は歯車を有しており、この歯車がレールビーム５１の内側側面に並行して設けられたラックと噛み合うことによって、キャリッジ３０の移動量が測定される。このＹ軸用エンコーダ６３で測定された移動量のデータも、制御装置７０に伝送される。
【００１８】
研削砥石３２は、支柱３４に取付けられている。支柱３４は、Ｚ軸用シリンダ３８によってキャリッジ３０に対して昇降可能に取付けられている。さらに、キャリッジ３０には、この研削砥石３２を、Ｖベルト３３を介して回転させるための砥石回転用モータ３５、研削時に研削砥石３２を押付けるための研削押付用シリンダ３６が設けられる。さらに、図３に示すように、Ｚ軸用シリンダ３８には、研削砥石３２の高さを検出するためのＺ軸用エンコーダ６２が取付けられている。Ｚ軸用エンコーダ６２は歯車を有しており、この歯車が支柱３４に沿って設けられたラックと噛み合うことによって支柱３４の移動量が測定され、研削砥石３２の高さが検出される。
【００１９】
また、研削砥石３２の高さ位置は、支柱３４の高さと独立して研削押付用シリンダ３６によって上下する。そのため、Ｖベルト３３の傾きから研削砥石３２の高さ位置を検出するための圧着位置検出装置３７が備え付けられる。制御装置７０は、Ｚ軸用エンコーダ６２及び圧着位置検出装置３７からの検出位置の両方を取得することで、研削砥石３２のＺ軸上の位置を演算することが可能となる。
【００２０】
さらに、図示していないが、研削装置１０には、研削時に発生する粉塵を収集するダクトが、研削砥石３２に対向する位置に取付けられ、ダクトは、集塵機に接続されている。
【００２１】
図４を用いて、制御装置７０のハードウェア構成について説明する。
制御装置７０は、互いにバス７８で接続されたプロセッサ７１、メモリやハードディスク等である記憶装置７２、ＤＶＤドライブ等である外部記憶装置７３、ディスプレイやプリンタ等である出力装置７４、キーボード等である入力装置７５、及び入出力インタフェース部７６を有する。
入出力インタフェース部７６は、Ｘ軸用サーボモータ２５、Ｙ軸用サーボモータ６１、Ｚ軸用シリンダ３８、砥石回転用モータ３５、砥石押付用シリンダ３６、Ｘ軸用エンコーダ２６、Ｙ軸用エンコーダ６３、Ｚ軸用エンコーダ６２、第１及び第２レーザ距離計４２、４３に接続されている。
【００２２】
プロセッサ７１は、Ｘ軸用エンコーダ２６、Ｙ軸用エンコーダ６３、Ｚ軸用エンコーダ６２、第１及び第２レーザ距離計４２、４３からの入力データを用いて、記憶装置７２に格納された制御プログラムを実施することにより、Ｘ軸用サーボモータ２５、Ｙ軸用サーボモータ６１、Ｚ軸用シリンダ３８、砥石回転用モータ３５、砥石押付用シリンダ３６の出力制御を行う。
【００２３】
また、プロセッサ７１は、第１及び第２レーザ距離計４２、４３のＸ軸方向の移動距離と、第１及び第２レーザ距離計４２、４３と鋳片側面間のＹ軸方向の距離をＸＹ座標系で対応付けている。１０ｍｍピッチ程度で都度測定を実施する第１レーザ距離計４２のＸ軸の位置座標と、測定したＹ軸座標を受信し、ＸＹ座標データとして記憶装置７２に格納する。第２レーザ距離計４３についても同様である。この結果、鋳片Ｓの輪郭の各部の位置がＸＹ座標上で特定できる。
【００２４】
図５を用いて、研削装置１０の制御装置７０による研削処理フローを説明する。
最初に、記憶装置７２に格納された制御プログラムが起動する。制御プログラムにより、プロセッサ７１は、鋳片Ｓの輪郭の測定処理を行う（ステップＳ１０１）。この処理では、プロセッサ７１は、Ｘ軸用サーボモータ２５を駆動して、台車２０をＸ軸方向に移動させることで、台車２０に取付けられた第１及び第２レーザ距離計４２、４３をＸ軸方向に移動させる。続いてプロセッサ７１は、第１及び第２レーザ距離計４２、４３がＸ軸方向に所定距離移動する毎に鋳片Ｓの側面との距離を測定するように制御する。これにより、鋳片Ｓの輪郭がＸＹ座標データとして記憶装置７２に格納される。
【００２５】
次に、プロセッサ７１は、研削砥石３２の研削軌跡の算出処理を実行する（ステップＳ１０２）。算出された研削軌跡は、第１の研削軌跡と第２の研削軌跡に分けられる。
図６を用いて、第１及び第２の研削軌跡を説明する。第１の研削軌跡は図６（ａ）に示される。図示のように、第１の研削軌跡は、Ｘ軸の往復直線研削を、Ｙ軸に少しずつずらしながら繰り返す研削軌跡である。
プロセッサ７１は、研削開始点２０１から研削終了点２０２に到達するまで、研削砥石３２の制御処理を実行する。
図６（ａ）の矢印２１１で示すように、研削砥石３２は、鋳片Ｓに対して一定角度（４５度）で研削することができる。そのため、鋳片表面の大部分を、第１の研削軌跡で研削することで、研削表面は一定の模様で構成され、品質の高い研削を行うことができる。
【００２６】
一方、第１の研削軌跡をトレースした研削は、図６（ｂ）の研削残し部２０３ができてしまう。そのため、図６（ｃ）に示す第２の研削軌跡は、鋳片の端部にある研削残し部２０３の研削を実行する。
【００２７】
図７を用いて、第２の研削軌跡における研削砥石３２の運動軌跡を説明する。（ａ）に示す運動軌跡では、研削砥石３２が、Ｘ軸上を一定距離移動した後に、Ｙ軸上を移動して、Ｘ軸上を移動するという動作を行うため、どうしても研削残しが生成してしまう。
一方、（ｂ）に示すように、ＸＹ軸上の位置を両方同時に変位させることで、第１の研削軌跡における一定角度と異なる角度により鋳片の端部を移動させることができ、研削残し研削することができる。
【００２８】
図５のステップＳ１０３に戻ると、プロセッサ７１は、第１の研削軌跡に従い、研削砥石３２の研削制御を実行する。このとき、研削砥石３２は、鋳片に対してＸ及びＹ軸を同時に変位させて研削することとなる。プロセッサ７１は、Ｘ軸の往復研削では、Ｘ軸用サーボモータ２５を移動制御し、Ｙ軸の移動動作は、Ｙ軸用サーボモータ６１を移動制御する。この結果は、上記したように、図６（ｂ）に示すような研削残し部２０１を生成する。
【００２９】
次に、プロセッサ７１は、第２の研削軌跡に従い、研削砥石３２の研削制御を実行する。プロセッサ７１は、研削砥石３２を、研削開始点２０４から研削終了点２０５、研削開始点２０６から研削終了点２０７と移動させて、研削残し部２０１のある端部を研削する。この時の移動は、Ｘ軸用サーボモータ２５及びＹ軸用サーボモータ６１の両方を動作させることで行われる。
このように、第２の研削軌跡で研削砥石３２を移動させることで、図６（ｄ）に示すように、研削残し部２０３を研削することができる。そして、鋳片表面の全体研削処理は終了する。
【００３０】
上記したように、研削残し部の研削を自動で行うことで、研削運動は、鋳片研削開始した後に、特に作業員による手動制御をすることなく完了する。そのため、したがって、研削装置１０は、完全全自動の鋳片の表面研削が可能である。これにより、従来設備に見られたような、自動制御終了後の作業員の研削設備への乗り込みを必要としない、完全無人運転が可能となった。
【００３１】
また、第１の研削軌跡として鋳片Ｓに対して可能な限りＸ軸移動により研削を行うことで、鋳片Ｓに対して一定角度（４５度）で研削することができる。そして、研削残し部のみをＸＹ軸移動により上記一定角度と異なる角度で研削することで、全自動研削においても、鋳片Ｓ表面の研削跡の大部分を一定の研削ピッチで研削することが可能となった。
【００３２】
また、鋳片Ｓは、研削装置１０のコンベヤ１２、１４にクレーンで移動され、コンベヤ１２、１４を移動して研削装置１０の研削作業が開始される。そのため、コンベヤ１２、１４への鋳片Ｓの移動及びコンベヤ１２、１４による研削装置１０への鋳片Ｓの移動を検出する装置を有すれば、その移動検出にしたがって上記した研削処理が開始可能することができる。したがって、研削装置１０に係る鋳片Ｓの表面研削処理を全自動化することも可能である。
【００３３】
また、本願の対象とする鋳片は、不等幅の鋳片に限定されず、Ｘ軸上の往復研削動作と、端部のＸＹ平面での研削動作により研削可能な鋳片であれば、研削対象となる。
【００３４】
以上説明した実施形態は典型例として挙げたに過ぎず、その変形及びバリエーションは当業者にとって明らかであり、当業者であれば本発明の原理及び請求の範囲に記載した発明の範囲を逸脱することなく上述の実施形態の種々の変形を行えることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】図１は、研削装置１０の概略を示す平面図である。
【図２】図２は、研削装置１０の概略を示すＸ軸左側からの側面図である。
【図３】図３は、研削装置１０の概略を示すＹ軸下部側からの側面図である。
【図４】図４は、制御装置７０のハードウェア構成を示す図である。
【図５】図５は、研削装置１０の制御装置７０による研削処理フローチャートである。
【図６】図６は、第１及び第２の研削軌跡を示す図である。
【図７】図７は、第２の研削軌跡における研削砥石３２の運動軌跡を示す図である。
【図８】図８は、従来の研削軌跡を示す図である。
【符号の説明】
【００３６】
Ｓ    鋳片
１０    研削装置
１２、１４    コンベヤ
１６、１８    Ｘ軸レール
２０    台車
２５    Ｘ軸用サーボモータ
３０    キャリッジ
３２    研削砥石
３３    Ｖベルト
３４、５７、５８    支柱
３５    砥石回転用モータ
３６    砥石押付用シリンダ
３７    圧着位置検出装置
３８    Ｚ軸用シリンダ
４２、４３    第１及び第２レーザ距離計
５１、５２    レールビーム
５３、５４    Ｙ軸レール
６１    Ｙ軸用サーボモータ
７０    制御装置
【図１】
0005037383.tif 000002
【図２】
0005037383.tif 000003
【図３】
0005037383.tif 000004
【図４】
0005037383.tif 000005
【図５】
0005037383.tif 000006
【図６】
0005037383.tif 000007
【図７】
0005037383.tif 000008
【図８】
0005037383.tif 000009