JPH09131655A - 自動グラインダ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 鉄鋼製品の溶接継手の余盛部の研削仕上げに
適用される自動グラインダ装置に関するもので、研削作
業の完全自動化を図り、常に均一な研削面を得て、仕上
がり精度、品質の向上を図ることを課題としている。 【解決手段】 砥石１を取り付けたグラインダ２は左右
スライド４に搭載され、このスライド４により溶接継手
余盛部幅方向の位置決め制御を行なう。そしてそれらを
前後傾斜スライド機構７に搭載し砥石を任意の角度で研
削面に当てる。前後傾斜スライド７は軸受８を中心に旋
回可能で、軸受８の可動部には当て座９を設け、軸受固
定部には砥石の押付時の荷重を検出するロードセル１０
を設ける。これらは砥石の押付方向に移動し位置決めす
る出入スライド１４上に乗り、走行台車１７によりレー
ル１８上を溶接線方向と平行に軌道上を研削しながら移
動する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鉄鋼製品の溶接継
手の余盛部の研削仕上げに適用される自動グラインダ装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来研削作業は作業姿勢、砥石の研削面
への当て方、動かし方さらに押付力や押付方向の微妙な
調整等熟練作業者のノウハウに頼り自動化が進んでおら
ず、平面や円筒内面等一部単純な研磨作業について研磨
工具をマニプレータや治具に搭載して行っていた。

【０００３】又押付力を制御する方法として電気グライ
ンダのモータ電流の変化を利用したものやばねを利用し
たものがある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで近年熟練作業
者が減っている一方、危険、きたない等の劣悪な作業い
わゆる３Ｋ作業対策のためにも研削作業の自動化が必要
となっている。

【０００５】また前述のような従来の研削作業では、作
業者によって研削面の仕上り状態、精度が異なり均一な
研削面が得られない不具合がある。

【０００６】また、砥石の研削面への当て方、動かし
方、さらに押付力及び押付方向の微妙な調整等熟練作業
者のノウハウが有り、同じ条件を再現することが困難で
あると云う不具合もある。

【０００７】そのため、従来から、押し付け力を検知し
自動的に一定の力になる様にモータによって押し付け軸
を移動、あるいはばね力により自動押し付け力制御をす
る機構を持った装置も開発されて来た。

【０００８】しかしながらこれらは、モータの振動その
ものを、押し付け力を検知するセンサ又はばねで拾って
しまいうまく制御が行えなかった。

【０００９】さらに研削面の左右の片減りや凹凸等が生
じていても押付力を一定にするだけであるため、是正さ
れることなく、そのまま最後まで同じ状態で研削され、
均一な面に仕上げることができない不具合を有してい
た。

【００１０】また、研削中に研削前の形状あるいは研削
後の形状の情報を得て研削条件を種々変更することが出
来ない不具合もある。

【００１１】また、従来の装置では砥石の研削面への当
て角度の調整が手動式による半固定で、研削中での変更
が不可能な為、特に長時間の場合、砥石の目つぶれや目
づまりが生じ、砥石の寿命や研削面に対して悪影響を及
ぼしていた。

【００１２】さらに、砥石の研削面への当て方、姿勢を
変えた場合、押し付け力を検知するセンサ又はばねの位
置も変わり、装置が専用化されていたので、汎用性がな
かった。

【００１３】本発明は上記従来装置の各不具合点を解消
し、研削作業の全自動化を図り、工数の低減と、均一な
研削面の確保による仕上がり精度、品質の向上を図った
新たな自動グラインダ装置を提供することを目的として
いる。

【００１４】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の構成として本発明の自動グラインダ装置は、鉄鋼製品
の側面に位置する溶接継手の余盛部を砥石により研削し
仕上げを行う自動グラインダ装置において、砥石を取り
付けたグラインダを横向き姿勢とし研削方向に対して左
右に移動し位置決めする左右スライド機構と、それらを
搭載し、研削方向に対して砥石の先端を支点にして前後
に傾斜させ砥石を任意の角度で研削面に当てる前後傾斜
スライド機構と、該機構を片持ちにて支持する旋回機構
と、該旋回機構の軸心を中心として天秤式に前後対称に
設け砥石の押付時の荷重を検出するロードセルと、これ
らを砥石の押付方向に移動し位置決めする出入機構と、
これらを搭載し、溶接線方向と平行に設けた軌道上を研
削しながら前後に移動する走行機構と、防振ゴムを介し
てグラインダの前方に設け研削量制御及び位置決め制御
を行うために溶接継手余盛部の光切断線画像を得るため
のレーザスリット光源及びＣＣＤカメラと、研削時の火
花、粉塵からＣＣＤカメラを保護し火花の外乱光を除去
する遮へいシート及びエアーノズルにより構成すること
を特徴としている。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下本発明の最良と思われる実施
の形態の１例につき図面により説明する。

【００１６】図１は本発明の自動グラインダ装置の正面
図、図２は本装置の側面図、図３は本装置の平面図を示
す。

【００１７】これらの図において、砥石１を取り付けた
グラインダ２を横向きにして垂直に設けた電動モータ３
で駆動される左右スライド４に搭載している。

【００１８】そして、この左右スライド４により溶接継
手余盛部幅方向の位置決め制御を行う。

【００１９】この時、グラインダ２はメンテナンス等の
際容易に着脱可能なように上方よりはめ込み式で２ケ所
のクランプレバーで固定している。

【００２０】そして該グラインダ２を電動モータ６で駆
動し、砥石１の先端を支点として円弧状に移動し任意の
傾斜角度の姿勢にする水平に設けた前後傾斜スライド７
に搭載している。

【００２１】前後傾斜スライド７の裏面は、回転可能な
軸受８の可動部と取り合っており、これにより前後傾斜
スライド７等は軸受８を中心に旋回可能となっている。

【００２２】さらに軸受８の可動部には当て座９が設け
てありまた軸受８の固定部には当て座９と対抗してロー
ドセル１０を設けており、押しボルト１１によりロード
セル１０を当て座９に接触させ若干押し当て固定してい
る。

【００２３】これらは、電動モータ１２で駆動される被
研削物１３に向かって水平に設けた出入スライド１４上
に搭載し、さらにこれを大まかな位置決めのための手動
の位置決めスライド１５上に搭載している。

【００２４】出入スライド１４を出方向に移動して砥石
１を被研削物１３に押し当てていくと軸受８の可動部に
回転力が働き当て座９がロードセル１０に押し付けられ
荷重が掛かり、これを押し付け力として検出する。

【００２５】この出入スライド１４の移動速度及び位置
決め制御を行うことで、研削面の凹凸に押し付け力一定
で倣い、あるいは研削量を制御する。

【００２６】次にこれらは電動モータ１６で駆動される
水平に設けた走行台車１７上に搭載される。

【００２７】走行台車１７は、溶接線と平行に配置した
レール１８上を前方あるいは後方に走行しながら研削を
行う。この時余盛部の高さに応じて移動速度を制御する
ことで研削量を制御でき、研削面の凹凸をなくすことが
できる。

【００２８】また、グラインダ２と左右スライド４との
取合部よりグラインダ２の前方に位置決め治具１９及び
防振ゴム２０を介してセンサヘッド２１を設けている。

【００２９】これはセンサヘッド２１の軸受とグライン
ダ２の軸心を合わせグラインダ２の左右への移動に合う
位置に取り付けている。

【００３０】センサヘッド２１にはレーザスリット光源
２２及びＣＣＤカメラ２３を進行方向に配置している。

【００３１】レーザスリット光源２２は砥石１直近の溶
接継手余盛部の鉛直上に配置され、スリット光を溶接線
と直角に照射し、斜め前方に配したＣＣＤカメラ２３に
より光切断線画像をとらえ図４に示すような余盛部形状
として得られる。

【００３２】これより余盛部の母材面からの高さ、幅、
幅中心と画面中心（ＣＣＤカメラ２３中心）すなわちグ
ラインダ２軸心とのずれ偏位量等を求める。

【００３３】これを基に研削量制御及び位置決め、速度
制御を行いつつ研削する。

【００３４】尚、研削時の火花や粉塵のセンサヘッド２
１への影響を抑える為に耐熱性シートの先端にスリット
を入れ数枚重ねた遮へい治具２４とエアーで吹き飛ばす
エアーノズル２５をセンサヘッド２１に取り付けてい
る。

【００３５】また、グラインダ２は電気グラインダ又は
エアーグラインダを用いることが出来る。

【００３６】つぎに本発明自動グラインダ装置の作用に
つき説明する。

【００３７】砥石の押し付け力は、１方向のみの力が伝
わる構造としてロードセルにより検出するようにしたの
で、砥石を研削面に当てた際に押し付け方向のみの力が
ロードセルに作用するため荷重とモーメントの複数軸の
センサが不要となり１軸のロードセルで対応可能で取り
扱い制御が容易となる。

【００３８】また、グラインダ左右機構及び前後傾斜機
構は回転軸受により支持してロードセルに装置の自重や
振動が伝わらないようにしたので、容量の小さいロード
セルで対応可能で精度良く押し付け力を検出できる。

【００３９】また、研削中において砥石の前後の当て角
度を調整可能な様に位置決め制御可能な前後傾斜機構を
設けたので、砥石の同じ面に当たることなく、長時間で
も砥石の目つぶれや目づまりが生じず砥石の寿命や研削
面に対して影響を及ぼさない。

【００４０】また、研削面の凹凸に倣いあるいは研削量
を制御するためにロードセルから得られる押し付け力が
常に一定となるように、移動速度及び位置決め制御可能
な出入機構を設けたので、出入機構の移動速度及び位置
制御により押し付け力（研削量）の一定化制御及び倣い
が可能となる。

【００４１】さらに出入機構と走行機構の２軸同時位置
制御により研削面の円弧補間をすることが出来る。

【００４２】また、研削面を研削方向に分割し複数回移
動ピッチを設定して往復させ、さらに、左右に蛇行して
いる場合それに倣いが可能となる様に移動速度及び位置
決め制御可能な左右機構を設けている。

【００４３】また、研削中に研削速度を変更したり、研
削面の形状状態と研削位置（軌道上の位置）を対応させ
る為に移動速度及び位置決め制御可能な走行機構を設け
た。

【００４４】レーザスリット光源とＣＣＤカメラによる
余盛部の光切断線画像から得られる余盛部形状について
母材面からの高さ、幅及び画面中心（カメラ中心）すな
わちグラインダ軸心と余盛部中心とのずれを求めまた左
右の傾き（片減り）を得てこれらの情報から左右機構に
よりずれ量を補正することで余盛部の左右倣いが可能と
なり、また、軸方向に任意の移動ピッチと移動回数を設
定することで研削パターンを任意に設定することができ
る。

【００４５】さらに溶接継手余盛部の形状を得て研削量
制御及び位置決め制御を行うためにレーザスリット光源
とＣＣＤカメラにより構成するセンサヘッドをグライン
ダの振動が伝わらないように防振ゴムを介してグライン
ダの軸心と合わせ、グラインダの前方に設けた。

【００４６】さらに押し付け力制御において研削中に設
定した押し付け力に達した時の軌道上の各位置での各機
構の位置座標と余盛部形状を記憶することで研削面（製
品）と軌道との設置の平行度がラフであっても精度よく
研削量を制御することができる。

【００４７】また、余盛部の高さに合わして走行機構の
移動速度を制御することで例えば、余盛部の一番低い所
を最高速度に設定してこれを基準に０．１ｍｍ高くなる
ごとに１５０ｍｍ／ｍｉｎずつ減速していき低い所は速
く、高い所は遅くすることで研削量を制御でき、凹凸を
無くし均一な平面にすることができる。

【００４８】

【発明の効果】以上説明したように本発明の自動グライ
ンダ装置によれば次のような効果を奏する。

【００４９】（１）従来熟練作業者のノウハウに頼り、
困難であった研削作業の自動化が図れ、工数低減が可能
となる。

【００５０】（２）常に均一な研削面が得られ、仕上が
り精度、品質の向上を図ることが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の好適な実施形態の一例に係る自動グラ
インダ装置の正面図である。

【図２】同装置の側面図である。

【図３】同装置の平面図である。

【図４】本発明における余盛部の光切断線画像図であ
る。

【符号の説明】

１ 砥石 ２ グラインダ ３，６，１２，１６ 電動モータ ４ 左右スライド ５ クランプレバー ７ 前後傾斜スライド ８ 軸受 ９ 当て座 １０ ロードセル １１ 押しボルト １３ 被研削物 １４ 出入スライド １５ 位置決めスライド １７ 走行台車 １８ レール １９ 位置決め治具 ２０ 防振ゴム ２１ センサヘッド ２２ レーザスリット光源 ２３ ＣＣＤカメラ ２４ 遮へい治具 ２５ エアーノズル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡田 孝哉 神戸市兵庫区和田崎町一丁目１番１号 三 菱重工業株式会社神戸造船所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鉄鋼製品の側面に位置する溶接継手の余
   盛部を砥石により研削し仕上げを行う自動グラインダ装
   置において、砥石を取り付けたグラインダを横向き姿勢
   とし研削方向に対して左右に移動し位置決めする左右ス
   ライド機構と、それらを搭載し、研削方向に対して砥石
   の先端を支点にして前後に傾斜させ砥石を任意の角度で
   研削面に当てる前後傾斜スライド機構と、該機構を片持
   ちにて支持する旋回機構と、該旋回機構の軸心を中心と
   して天秤式に前後対称に設け砥石の押付時の荷重を検出
   するロードセルと、これらを砥石の押付方向に移動し位
   置決めする出入機構と、これらを搭載し、溶接線方向と
   平行に設けた軌道上を研削しながら前後に移動する走行
   機構と、防振ゴムを介してグラインダの前方に設け研削
   量制御及び位置決め制御を行うために溶接継手余盛部の
   光切断線画像を得るためのレーザスリット光源及びＣＣ
   Ｄカメラと、研削時の火花、粉塵からＣＣＤカメラを保
   護し火花の外乱光を除去する遮へいシート及びエアーノ
   ズルにより構成することを特徴とする自動グラインダ装
   置。