研削加工装置および研削加工システム
【課題】研削加工時に無端金属ベルト表面に付着した研削ゴミを確実に除去することのできる研削加工装置および研削加工システムを提供する。
【解決手段】研削加工装置１００は、金属ベルトｂを掛け渡して回転させる駆動ローラ１および従動ローラ２と、２つのローラ１，２の間で、かつ金属ベルトｂ下方の内周面の一部と当接して該金属ベルトｂの内周面を研削する研削ローラ３と、研削ローラ３と金属ベルトｂを挟み込む位置に配設されたバックアップローラ４と、駆動ローラ１と金属ベルトｂを挟み込む位置に配設され、該金属ベルトｂの外周面を研削する研削ローラ５と、金属ベルトｂが回転して研削ローラ３とバックアップローラ４との間に入り込む上流側に配設され、金属ベルトｂ下面の外周面にクーラントを供給するクーラント供給用ノズル６１ａと、研削ローラ３および研削ローラ５のそれぞれにクーラントを供給するクーラント供用ノズル６３ａ，６２ａとを具備している。
【解決手段】研削加工装置１００は、金属ベルトｂを掛け渡して回転させる駆動ローラ１および従動ローラ２と、２つのローラ１，２の間で、かつ金属ベルトｂ下方の内周面の一部と当接して該金属ベルトｂの内周面を研削する研削ローラ３と、研削ローラ３と金属ベルトｂを挟み込む位置に配設されたバックアップローラ４と、駆動ローラ１と金属ベルトｂを挟み込む位置に配設され、該金属ベルトｂの外周面を研削する研削ローラ５と、金属ベルトｂが回転して研削ローラ３とバックアップローラ４との間に入り込む上流側に配設され、金属ベルトｂ下面の外周面にクーラントを供給するクーラント供給用ノズル６１ａと、研削ローラ３および研削ローラ５のそれぞれにクーラントを供給するクーラント供用ノズル６３ａ，６２ａとを具備している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無端金属ベルトの内外周面を研削する研削加工装置と、該研削加工装置に加えて無端金属ベルトの端面を研削する端面研削加工装置を具備する研削加工システムに係り、特に、研削工程において金属ベルトの内外周面に付着した研削ゴミを効果的に除去することのできる研削加工装置および研削加工システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ベルト式無段変速装置（以下、ＣＶＴという）に使用される高負荷伝動用の金属製のＣＶＴベルトは、環状のベルトを積層させてベルト積層体を形成し、このベルト積層体をベルトの幅方向に並ぶように配置させ、各ベルト積層体を複数のブロック（エレメント）にて係止固定させることによって形成されている。例えば、図３１ａに示すように、環状のベルトａ，ａ，…が積層されて積層体ｂが構成され、この積層体ｂ、ｂを複数のブロックｃ、ｃ、…に嵌め込んでＣＶＴベルトｄが形成される。この環状のベルトａは、板状の金属の端部同士を溶接することによって薄板筒状の金属ドラムを形成し、該金属ドラム全体を熱処理することによって（容体化）溶接部と母材とを馴染ませた後、例えば外側のロールカッターと筒体内に配設された内側のロールカッターとを突き合わせてせん断することによって成形される。切断された環状のベルトには、最終工程にてバレル研磨が施される。バレル研磨とは、バレル（容器）に被研磨体（ワーク）と研磨材（メディア）を入れ、バレルの運動によって生じるワークとメディアとの相対摩擦によって、バリの除去や隅角部のＲ付け加工等の表面加工をおこなう研磨方法のことである。
【０００３】
ところで、ロールカッターによる切断時には、ベルトの端部に図３１ｂに示すようなバリａ１（外側に引っ張られた突起）やダレ（ベルトの幅方向内側へ引きずられてできるくぼみ）が往々にして生じ、かかるバリやダレを除去するために上記するバレル研磨がおこなわれる。また、容体化の際にベルト表面に形成される１μｍ程度の厚みをもった酸化膜ａ２は、ベルト表面の窒化の妨げとなることから、かかる酸化膜もバレル研磨によって除去することができる。さらに、バレル研磨によってベルト端面の隅角部を滑らかな曲線状に成形する（Ｒ付け加工）ことができる。
【０００４】
上記するように、従来のＣＶＴベルト成形時には、酸化膜の除去とバリやダレの除去を目的としてバレル研磨がおこなわれているものの、このバレル研磨によってもバリやダレを完全に除去しきれず、さらには、ベルト表面に形成された酸化膜の除去に１時間程度を要することからベルトの製作効率の低下が招来されていた。さらに、バレル研磨においては多量のメディアが廃材となることから、かかる廃材の処理も大きな問題となっていた。そこで、かかるバレル研磨行程をおこなうことなく、ベルトの端面を研削する加工方法に関する技術が特許文献１に開示されている。また、本出願人による鋭意研究の結果発案された技術であって、ＣＶＴベルトの端面のみならず、その内外周面の研磨をもおこなう無端金属リングの製造装置にかかる技術が特許文献２に開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２６１８８２号公報
【特許文献２】特開２００５−１５５７５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献２に開示の無端金属リングの製造装置によれば、ベルトの端面のみならず、その内外周面をも研磨することにより、従来のバレル研磨装置に比して加工時間の短縮と、研磨加工の精度の向上を図ることが可能となる。しかし、かかる製造装置では、研磨工程において発生し、リングの内外周面に付着した研削ゴミ（切粉、砥粒など）の除去に関する技術の発案にまでは至っていない。本発明者等によれば、研磨工程において発生／付着する研削ゴミをベルトの内外周面から除去しないと、装置を構成する回転ローラやバックアップローラ等をベルトが通過した際に、該研削ゴミがベルト内へめり込んでしまうという問題が特定されている。かかる研削ゴミのめり込みによってできる傷が起点となり、場合によってはリングが切断されるという製品性能／製品耐久性に関する大きな問題へと発展し得る。
【０００７】
本発明は、上記する問題に鑑みてなされたものであり、ＣＶＴベルトをはじめとする無端金属ベルトの内外周面を研削加工する際に、該内外周面に付着した研削ゴミを確実に除去しながら研削加工をおこなうことのできる研削加工装置および研削加工システムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成すべく、本発明による研削加工装置は、無端金属ベルトの内外周面を研削する研削加工装置であって、前記研削加工装置は、前記金属ベルトを掛け渡して回転させる駆動ローラおよび従動ローラと、２つの前記ローラの間で、かつ金属ベルト下方の内周面の一部と当接して該金属ベルトの内周面を研削する第１の研削ローラと、該第１の研削ローラと金属ベルトを挟み込む位置に配設されたバックアップローラと、前記駆動ローラまたは前記従動ローラのいずれか一方と金属ベルトを挟み込む位置に配設され、該金属ベルトの外周面を研削する第２の研削ローラと、前記金属ベルトが回転して前記第１の研削ローラと前記バックアップローラとの間に入り込む上流側に配設され、前記金属ベルト下面の外周面にクーラントを供給する第１のクーラント供給部と、前記第１の研削ローラおよび前記第２の研削ローラのそれぞれにクーラントを供給する第２のクーラント供給部および第３のクーラント供給部と、を少なくとも具備することを特徴とする。
【０００９】
本発明の研削加工装置は、上記するＣＶＴベルトをはじめとする任意の無端金属ベルトの内外周面を研削（研磨）加工する装置である。この研削加工装置は、一つの装置で金属ベルトの内外周面を一気に研削加工するものであり、金属ベルトの研削部位は、その研削量を高い精度で管理する必要がある場合には、内周面の研削部位と外周面の研削部位が異なる部位であることが好ましい。
【００１０】
研削加工装置を構成する駆動ローラと従動ローラの２つの回転ローラに無端金属ベルトを掛け渡し、駆動ローラを回転駆動することによって無端金属ベルトを該２つの回転ローラまわりに回転させる。なお、従動ローラと駆動ローラのいずれか一方が他方に対して離反自在に構成されることで、金属ベルトを掛け渡した後に一方のローラを他方に対して離反させて該金属ベルトに一定の張力を付与できるようになっている。
【００１１】
駆動ローラおよび従動ローラに掛け渡された無端金属ベルト下面の内周面の一部には、該金属ベルトの内周面研削用の第１の研削ローラが当接するようになっている。この研削ローラは、適宜のアクチュエータにて無端金属ベルトの内部に出入り自在となっている。また、第１の研削ローラと対向する位置にはバックアップローラが配設されており、該研削ローラとバックアップローラとの間に無端金属ベルトが通過できるようになっている。この第１の研削ローラは、無端金属ベルトの内部に進入後、バックアップローラ側に送られて該バックアップローラとの間に介在する無端金属ベルトを挟み込み、このバックアップローラを反力架台として金属ベルトの内周面を研削加工することができる。なお、研削加工に際しては、圧力フィードバック制御に基づく定圧制御システム等により、研削量を高精度に管理しながら研削加工することができる。
【００１２】
一方、駆動ローラまたは従動ローラのいずれか一方と対向する位置には無端金属ベルトの外周面を研削加工するための第２の研削ローラが配設されており、この研削ローラは、駆動ローラと従動ローラの間に金属ベルトが掛け渡された後に、一方のローラ側に移動して金属ベルトを挟み込むように構成されている。金属ベルトの外周面の研削に際しては、第２の研削ローラが駆動ローラまたは従動ローラを反力架台として該金属ベルトの外周面を研削加工することができる。かかる金属ベルトの外周面の研削加工に際しても、圧力フィードバック制御による定圧制御システム等により、金属ベルトに圧力をかけながら所定量の研削加工をおこなうことができる。
【００１３】
本発明の研削加工装置は、金属ベルトが回転して第１の研削ローラとバックアップローラとの間に入り込む上流側にクーラント供給部（第１のクーラント供給部）が配設されており、金属ベルト下面の外周面にクーラントを供給できるようになっている。このクーラント供給部は、金属ベルトの外周面の研削加工の際に発生する切粉や砥粒などの研削ゴミを除去するための機構であり、金属ベルトの外周面に付着した研削ゴミがバックアップローラと第１の研削ローラにて挟み込まれ、金属ベルト内部に押し込まれる前に除去することにより、埋め込まれた研削ゴミに起因する金属ベルトの損傷を防止することが可能となる。また、無端金属ベルトの下面の外周面にクーラントを提供する構成とすることにより、該金属ベルトの外周面に付着した研削ゴミを効率的に除去できるという効果を有している。これは、金属ベルトの下面にクーラントを吹き付けることで、金属ベルト表面に付着した研削ゴミは自重にて落下し易い状態となっているためである。また、金属ベルトの上面等の外周面にある研削ゴミを吹き飛ばす場合に比べて、クーラントの供給圧力（ゴミの吹き飛ばしに必要な圧力）を可及的に低減することが可能となる。
【００１４】
また、第１、第２の各研削ローラ表面から該ローラ表面に付着した研削ゴミを除去するとともに、研削ローラを冷却するためのクーラント供給部（第２、第３のクーラント供給部）がさらに設けられている。また、金属ベルトの内周面に付着した研削ゴミ等を除去するための別途のクーラント供給部を備えた構成であってもよい。
【００１５】
本発明の研削加工装置によれば、研削加工の際に発生し、金属ベルト表面に付着した研削ゴミが適宜のローラ間で挟みこまれ、金属ベルト内部に埋め込まれることを確実に防止することができ、さらには、研削ローラからもかかる研削ゴミを除去することで、高品質な無端金属ベルトを製造することが可能となる。
【００１６】
また、本発明による研削加工装置の好ましい実施の形態は、前記研削加工装置において、前記金属ベルト下面の外周面に対して、該金属ベルトの回転方向に逆らう方向で鉛直方向から所定角度傾斜した方向にクーラントが提供されるように前記第１のクーラント供給部が調整されていることを特徴とする。
【００１７】
第１のクーラント供給部は、例えば、クーラントタンクと該タンクからクーラントを各所に提供するポンプ、およびクーラント吐出用ノズルとから構成でき、それぞれがホースや配管にて連通接続されている。
【００１８】
クーラントは無端金属ベルト下面の外周面に提供されるが、ここで、該金属ベルトの下面に対してクーラントが鉛直下方から供給された場合には、研削ゴミを金属ベルト表面に押し付けることとなってしまい、該研削ゴミの効率的な除去が阻害される。そこで、本実施の形態においては、金属ベルトの回転方向に逆らう方向で、かつ鉛直方向から所定角度傾斜した方向にクーラントを提供するように第１のクーラント供給部（のノズル）を調整しておくものである。
【００１９】
上記するノズルの傾斜角度は、砥粒の径や、砥粒の粒子間に働くＶａｎ ｄｅｒ Ｗａａｌｓ力（ファンデルワールス力）と液架橋力からなる付着力（付着力よりも大きなクーラントの吹き付け力が要求される）などによって異なってくるが、発明者等の試算によれば、例えばおよそ４９度以上の傾斜角にてクーラントを供給する必要があるという結果が得られている。
【００２０】
また、本発明による研削加工装置の好ましい実施の形態は、前記研削加工装置において、前記金属ベルトの回転方向に対して、前記第１の研削ローラおよび前記第２の研削ローラがともに逆方向に回転制御されており、前記第３のクーラント供給部は前記第２の研削ローラの上方または下方であって、該研削ローラの鉛直中心よりも前記駆動ローラ側または前記従動ローラ側に所定量偏った位置に配設され、かつ、該第２の研削ローラの回転軸芯に対して所定の傾斜角度方向にクーラントを供給するように調整されており、前記第２のクーラント供給部は前記第１の研削ローラの上方であって、該研削ローラの鉛直中心よりも該研削ローラの回転方向に逆らう方向に所定量偏った位置に配設され、かつ、該第１の研削ローラの回転軸芯に対して所定の傾斜角度方向にクーラントを供給するように調整されていることを特徴とする。
【００２１】
本実施の形態は、研削ローラから研削ゴミを除去するとともにローラを冷却するクーラント供給部（第２、第３のクーラント供給部）を構成するクーラント吐出用ノズルの位置とその角度を調整した実施の形態である。ここで、金属ベルトの内外周面からの研削ゴミの効率的な除去を実行するために、金属ベルトの回転方向に対して、第１の研削ローラと第２の研削ローラはともに逆方向に回転制御されている。
【００２２】
まず、金属ベルトの外周面を研削する第２の研削ローラにクーラントを供給するクーラント供給部（第３のクーラント供給部）は、該研削ローラの上方または下方に配設されており、かつ、該研削ローラの鉛直中心よりも駆動ローラ側または従動ローラ側に所定量偏った位置に配設される。さらに、第２の研削ローラの回転軸芯に対して所定の傾斜角度方向にクーラントを供給するように調整されている。例えば駆動ローラとの間で金属ベルトを挟み込むように装置が構成されている場合には、駆動ローラと第２の研削ローラとは相互に逆方向に回転することとなる。ここで、研削ローラの上面にクーラントを提供する場合、該クーラントが研削ローラの上面の全域（ほぼ全域）に提供されること、および研削ローラ表面からクーラントによって吹き飛ばされた研削ゴミが２つのローラ間に落ち込まないようにするために、ノズルを上記するように所定量セットバックする。
【００２３】
また、クーラントの吐出角度（ノズルの角度）も、研削ローラの上面に対して水平方向に設定するのではなく、上方の所定の傾斜角方向から研削ローラの上面に吐出するようにノズルの角度を調整するものである。
【００２４】
発明者等の検証によれば、上記セットバック量として、研削ローラの上端（鉛直中心点）から５〜３０度程度の範囲内でノズルをセットバックさせることが望ましいという結果が得られている。また、ノズルの傾斜角（スラント角）は、５〜１５度程度の範囲内で調整し、かつ、ノズルから吐出されたクーラントが研削ローラの幅方向において、該クーラント側の１／４程度の幅領域に吐出されるようにノズルを調整することにより、クーラントが研削ローラの幅全域に提供できるという結果が得られている。
【００２５】
なお、研削ローラの全域にクーラントを効果的に提供するための要素としては、ノズルの角度やセットバック量以外にも研削ローラの回転速度等の他の要素が考えられるが、かかる回転速度等は規定の研削条件に基づいて所定の回転速度に固定されており、したがって、任意に変更調整することが難しい。そこで、本実施の形態では、クーラント吐出用のノズルの位置や姿勢のみを調整することで、クーラントを効果的に研削ローラに提供するようにしたものである。
【００２６】
さらに、本発明による研削加工システムは、前記金属ベルトを掛け渡して回転させる第２の駆動ローラおよび第２の従動ローラと、第１の研削ブラシが周方向に複数設けられた第３の研削ローラと、第２の研削ブラシが周方向に複数設けられた第４の研削ローラとを備え、第１の研削ブラシと第２の研削ブラシが干渉しない離隔を備え、かつ、前記第２の駆動ローラおよび前記第２の従動ローラと対向する位置に前記第３の研削ローラと前記第４の研削ローラが配設され、第３の研削ローラと第４の研削ローラにて前記金属ベルトの端面を研削する端面研削加工装置と、金属ベルトの内外周面を研削する前記研削加工装置と、を具備しており、複数の前記端面研削加工装置がライン状に配設されており、金属ベルトをそれぞれの端面研削加工装置に順次搬送するとともにそれぞれの端面研削加工装置および研削加工装置の駆動ローラおよび従動ローラ間に金属ベルトを着脱させる搬送装置がさらに備えられており、金属ベルトの一方の端面が適宜の端面研削加工装置にて研削加工された後に、次の端面研削加工装置にて金属ベルトの他方の端面が研削加工され、前記研削加工装置にてベルトの内外周面が研削されることを特徴とする。
【００２７】
本発明の研削加工システムは、無端金属ベルトの内外周面を研削加工する既述の研削加工装置と、無端金属ベルトの端面を研削加工する複数の端面研削加工装置とから構成されるものである。より具体的には、複数の端面研削加工装置がライン状に配設されており、この端面研削加工装置に無端金属ベルトが順次搬送されることによって該金属ベルトの両端面の研削がおこなわれる。次いで無端金属ベルトはその内外周面を研削加工する研削加工装置に搬送されて研削加工され、最終製品として搬出される。
【００２８】
端面研削加工装置は、無端金属ベルトを掛け渡して回転させる第２の駆動ローラおよび第２の従動ローラと、第１の研削ブラシが周方向に複数設けられた第３の研削ローラと、第２の研削ブラシが周方向に複数設けられた第４の研削ローラとから構成されている。ここで、使用される第１、第２の研削ブラシは特に限定するものではないが、例えば、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）や炭化ケイ素（ＳｉＣ）などの研磨砥粒を溶融させた多数のナイロン線材を束にして構成された、いわゆるセグメントブラシなどが使用できる。この場合、ナイロン線材の束の一端を金属製の筒内に収容するとともに、ナイロン線材の束の他端を別途の金属製の筒に嵌め込み、他端を該金属製の筒から若干突出させた状態にして研削ブラシを形成することができる。この他端をベルト端面に押し当てて該端面の研削がおこなわれるが、他端近傍が金属製の筒にて拘束されることでブラシの剛性が確保され、研削ブラシによる研削力を維持することが可能となる。また、研削ブラシ端部が研削によって磨耗した場合には、金属製の筒内に収容され束の一端を該筒から押出すことにより、金属製の筒から突出するナイロン線材の突出長を調整することができる。
【００２９】
例えば、既述するセグメントブラシが第３の研削ローラと第４の研削ローラにそれぞれ複数取り付けられ（研削ローラの周方向に間隔を置いて取り付けられている）、モータを内蔵したケーシング端部に双方の研削ローラが相互に干渉しない離隔をおいて取り付けられている。ここで、２つの研削ローラは双方ともに別途のモータ駆動軸に装着されており、好ましくは同期回転するように構成されている。
【００３０】
２つの研削ローラに対向する位置には、モータを内蔵したケーシング端部に２つのローラ（第２の駆動ローラと第２の従動ローラ）が設けられている。かかる駆動ローラおよび従動ローラに金属ベルトが掛け渡された後、２つの研削ローラに装着されたセグメントブラシがベルト端面に当接する位置にくるように、研削ローラと駆動ローラおよび従動ローラの双方が相対的に近接移動できるようになっている。なお、研削に伴ってブラシが磨耗した際には、例えばセグメントブラシに装着された圧力センサでブラシの磨耗の程度を検知させ、既述する実施の形態におけるナイロン線材の他端をベルト側へ磨耗分だけ自動的に押出す構成とすることもできる。
【００３１】
金属ベルトの両端面は、例えば２つの端面研削加工装置にて順次研削されるとともに、それぞれの端面は、例えば別途の端面研削加工装置にて粗研削と仕上げ研削が交互に実施される。かかる実施の形態では、少なくとも４基の端面研削加工装置がライン状に配設されることとなる。研削順序の実施の形態としては、金属ベルトの一端面の粗研削がおこなされ、次の端面研削加工装置に金属ベルトが搬送されてその他端面の粗研削がおこなわれ、次の端面研削加工装置に搬送されてその一端面の仕上げ研削がおこなわれ、最後に次の端面研削加工装置に搬送されてその他端面の仕上げ研削がおこなわれる。このように金属ベルトの研削端面を交互に変化させるためには、間隔を置いて隣接する端面研削加工装置において、金属ベルトが掛け渡される第２の駆動ローラおよび第２の従動ローラの配設位置と、研削ローラの配設位置をラインに対して交互に逆転させればよい。
【００３２】
また、搬送装置は特に限定するものではないが、例えば、２本の棒体が間隔を置いて併設され、この１組の棒体のそれぞれの対向面には、ベルトをトラック状に変形させた姿勢で保持する２つのチャック部材が取り付けられており、この１組のチャック部材が、既述する４基の端面研削加工装置と同じ間隔を置いて該棒体に４組組取り付けられた実施の形態などを適用できる。この１組の棒体が間隔を置いて隣接する端面研削加工装置間および端面研削加工装置と研削加工装置間を往復移動することにより、それぞれの端面研削加工装置にて一端面が研削されたベルトを、他端面を研削する次の端面研削加工装置に搬送でき、さらには内外周面を研削する研削加工装置に搬送することが可能となる。なお、最後に金属ベルトの内外周面を研削する研削加工装置の搬送方向前方には、製品搬送用のベルトコンベアが設置されており、例えば５段階の研削工程を経て仕上げられた無端金属ベルトはこのベルトコンベア上に移載され、搬出される。
【００３３】
上記する無端金属ベルトのローラへの掛け渡しや搬送のより具体的な実施例は、例えば、シュータを介し、端部のチャック部材間に金属ベルトがトラック状に変形されながらローダによってセットされる。金属ベルトを把持したチャック部材が最初の端面研削加工装置の位置にくるように１組の棒体が移動する。端面研削加工装置を構成する駆動ローラおよび従動ローラが棒体側へ移動し、２つのローラがトラック状の金属ベルトの内周部分に挿入される。この姿勢で、例えば従動ローラが駆動ローラから離反するように移動してトラック状の金属ベルトを長手方向に緊張する。金属ベルトが長手方向に緊張されることで、チャック部材で保持されていた状態よりもより細長く変形され、金属ベルトがチャック部材から解放される。金属ベルトをチャック部材から解放した姿勢で駆動ローラを回転させる。ここで、研削ローラの研削ブラシが金属ベルトの端面に当接するように該研削ローラが移動し、金属ベルトの端面に所定の押圧力で当接した状態で、２つの研削ローラを同一方向に回転させる。所定の粗研削が終了したら、従動ローラが駆動ローラ側に移動し、トラック状の金属ベルトをチャック部材にチャックさせ、駆動ローラおよび従動ローラは棒部材から退避する。チャック部材でチャックされた金属ベルトは、棒体の移動によって次の端面研削加工装置へ搬送される。かかる端面研削加工装置においても同様の作動により、今度は反対側の金属ベルト端面の粗研削がおこなわれる。以後、同様の作動によって両端面の仕上げ研削が交互におこなわれ、さらに研削加工装置によって金属ベルトの内外周面が研削され、最終的にベルトコンベアへ移載される。なお、粗研削と仕上げ研削の相違は、研削時に使用されるブラシの線径や研磨砥粒の粒径を変化させることによって調整される。
【００３４】
搬送装置は、例えば上記するように１つのベルトを次の端面研削加工装置または研削加工装置に順次搬送するとともに、別途の金属ベルトも同様に順次搬送することができる。かかる構成とすることで、ベルト端面の粗研削〜仕上げ研削、内外周面の研削をすべて無人化することが可能となり、無端金属ベルトの全周を効率的かつ高い精度で研削加工することが可能となる。
【発明の効果】
【００３５】
以上の説明から理解できるように、本発明の研削加工装置および研削加工システムによれば、研削加工時に無端金属ベルト表面に付着した研削ゴミが適宜のローラによって金属ベルト内部へ埋め込まれる前に確実に除去することができるため、かかる研削ゴミによって金属ベルトが破断するといった製品不良を確実に防止することができる。また、本発明の研削加工装置および研削加工システムによれば、無端金属ベルトの端面と内外周面のすべてを高精度に研削加工することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の研削加工装置の概要を示した斜視図を、図２は、研削加工装置の正面図を模式的に示した図を、図３は、研削加工装置の平面図を模式的に示した図をそれぞれ示している。図４ａは、金属ベルトの外周面を研削する研削ローラにクーラントを供給するノズルがセットバックされて位置決めされていることを示した平面図であり、図４ｂは、図４ａに示すノズルの傾斜姿勢を示した側面図である。図５は、図４に示すノズルの位置によって研削ローラに供給されるクーラントの広がりを検証した結果の模式図であり、図５ａは適切なセットバック量の場合の模式図を、図５ｂ、図５ｃは好ましくないセットバック量の場合の模式図である。図６は、図４に示すノズルの傾斜角によって研削ローラに供給されるクーラントの広がりを検証した結果の模式図であり、図６ａは好ましくない傾斜角（水平）の場合の平面図を、図６ｂはその側面図である。図７は、図４に示すノズルの傾斜角によって研削ローラに供給されるクーラントの広がりを検証した結果の模式図であり、図７ａは適切な傾斜角の場合の平面図を、図７ｂはその側面図である。なお、図示する実施形態では、ＣＶＴベルトを構成する無端金属ベルトの内外周面および端面を研削対象としているが、被研削体がかかる金属ベルトに限定されるものでないことは勿論のことである。
【００３７】
図１は、無端金属ベルトの内外周面を研削加工する研削加工装置の一実施の形態の斜視図である。この研削加工装置１００は、無端の金属ベルトｂを掛け渡して回転させる駆動ローラ１と従動ローラ２、該駆動ローラ１と従動ローラ２の間に出入り自在であって、かつ鉛直方向に移動自在な金属ベルトｂの内周面を研削加工するための研削ローラ３（第１の研削ローラ）、研削ローラ３との間で金属ベルトｂを挟み込み、研削ローラ３による内周面研削時の反力架台となるバックアップローラ４、駆動ローラ１との間で金属ベルトｂを挟み込み、金属ベルトｂの外周面を研削加工する研削ローラ５（第２の研削ローラ）、各所に配設されたクーラント供給用のノズル６１ａ，６２ａ，６３ａ，６４ａ，６５ａと、から大略構成されている。
【００３８】
駆動ローラ１は、スピンドルモータ１１によって所定の回転速度にて回転制御されており（図２のＸ１方向）、従動ローラ２は、金属ベルトｂの回転に伴って駆動ローラ１と同期回転する（図２のＸ１方向）。なお、従動ローラ２は、サーボモータを具備する送りねじ機構２１にて駆動ローラ１に対して離反／近接できるように構成されており、金属ベルトｂを駆動ローラ１および従動ローラ２に掛け渡す際には、この従動ローラ２が駆動ローラ１から離反することによって金属ベルトｂに所定の張力を付与した姿勢でトラック状の姿勢を形成させる（図３のＸ７方向）。
【００３９】
金属ベルトｂの内周面を研削する研削ローラ３は、その回転制御がスピンドルモータ３１によって実行制御される。この研削ローラ３は、駆動ローラ１と従動ローラ２の間に金属ベルトｂが掛け渡されると、不図示の送りねじ機構にて駆動ローラ１と従動ローラ２の間に進入移動され（図３のＹ１方向）、さらに、サーボモータを具備する送りねじ機構３２によって圧力フィードバック制御に基づく金属ベルトｂの内周面側への定圧送りが実行される（図２のＺ方向）。なお、研削ローラ３の回転方向は、金属ベルトｂの回転方向（図２のＸ５方向）と逆方向（図２のＸ２方向）に設定されており、効率的な研削加工を実現することができる。
【００４０】
この金属ベルトｂの内周面の研削に際しては、研削ローラ３と対向する位置に配設されたバックアップローラ４が不図示の送りねじ機構によって金属ベルトｂの下面に当接するように上昇され、研削ローラ３の降下に伴い、双方のローラ３，４にて金属ベルトｂを挟み込むようになっている。このバックアップローラ４は、金属ベルトｂの回転に伴って従動的に回転する（図２のＸ４方向）。
【００４１】
一方、金属ベルトｂの外周面を研削する研削ローラ５は、スピンドルモータ５１によってその回転制御がおこなわれるとともに（図２のＸ３方向）、定圧送りを実行する送りねじ機構５２によって研削時の反力架台となる駆動ローラ１側に水平移動される（図２のＸ６方向）。なお、この研削ローラ５の回転方向も、図示するように金属ベルトｂの回転方向と逆方向に設定されている。
【００４２】
図示するように、無端の金属ベルトｂは、その内周面と外周面とが別途の研削位置にて研削加工されるようになっており、精密研削加工時における高精度な研削量の管理がおこなわれ易くなっている。
【００４３】
また、金属ベルトｂが回転して研削ローラ３とバックアップローラ４の間に入り込む上流側には、該金属ベルトｂの下方の外周面にクーラントを供給するためのノズル６１ａが所定の角度方向に向けられた姿勢で配設されており、このノズル６１ａは、ホースまたは配管からなる流路６１ｂを介して不図示のクーラントタンクおよび送液ポンプに連通している。なお、ノズル６１ａの傾斜角度に関しては、その詳細を後述する。
【００４４】
また、金属ベルトｂの外周面を研削加工する研削ローラ５の研削面から研削ゴミを除去するとともに、該研削面を冷却するためのクーラントを供給するノズル６２ａは、該研削面の上方に位置するとともに、研削ローラ５の鉛直中心から所定量だけ駆動ローラ１側にセットバックされ、さらに所定角度傾斜した姿勢で位置決めされている。このノズル６２ａも適宜の流路６２ｂを介して不図示のクーラントタンクおよび送液ポンプに連通している。
【００４５】
さらに、金属ベルトｂの内周面を研削加工する研削ローラ３の研削面にクーラントを供給するノズル６３ａが上記ノズル６２ａと同様の位置決め方法にて設けられている。このノズル６３ａも、流路６３ｂを介して不図示のクーラントタンクおよび送液ポンプに連通している。
【００４６】
また、金属ベルトｂの内周面から研削ゴミを除去するためのクーラント供給用ノズル６４ａと流路６４ｂ、ノズル６５ａと流路６５ｂも設けられている。
【００４７】
図２に示すように、金属ベルトｂが研削ローラ３とバックアップローラ４の間に進入する前に、金属ベルトｂの外周面に付着した研削ゴミＳをノズル６１ａから供給されるクーラントＫによって吹き飛ばすことにより、ローラ３，４間に金属ベルトｂが挟み込まれた際に付着した研削ゴミＳが金属ベルトｂの内部に噛み込むことを防止できる。特に、このノズル６１ａが金属ベルトｂの下方の外周面において付着ゴミを除去することにより、該ゴミはその自重によって付着力が低減されていることから、クーラントＫの吐出力を低減することが可能となる。また、金属ベルトｂの内周面においては、ノズル６５ａから供給されるクーラントＫによって内周面に付着した研削ゴミが吹き飛ばされる。
【００４８】
また、研削ローラ３，５の外周面に付着した研削ゴミＳ，Ｓは、ノズル６２ａ，６３ａから供給されるクーラントＫによって吹き飛ばされ、さらにこのクーラントＫによって各研削ローラが冷却されることで、研削時の発熱による加工不具合を効果的に解消することができる。
【００４９】
次に、図４〜６に基づいて、研削ローラ５の上方にノズル６２ａが位置決めされる際の、ノズル位置（セットバック量）とノズルの傾斜角について説明する。
【００５０】
図４ａは、ノズル６２ａと研削ローラ５との位置関係を平面視で示した図である。ここで、ノズル６２ａの中心線は、研削ローラ５の回転中心線Ｐから駆動ローラ１側へ所定長：Ｌ１だけセットバックさせた位置に配設される。一方、図４ｂは、ノズル６２ａと研削ローラ５との位置関係を側面視で示した図である。ノズル６２ａは、図４ａで示す所定長のセットバックに加えて、研削ローラ５の上面全域にクーラントが行き渡るように所定角：θ傾斜させる。なお、ノズル６２ａの先端は、研削ローラ５の上端よりも若干高い位置（例えば１〜２ｍｍ程度）の位置で、研削ローラ５の端部から同様に１〜２ｍｍ程度離れた位置に配設される。この条件でノズル６２ａからクーラントを吐出すると、クーラントＫは、研削ローラ５の全幅：Ｌ２の１／３〜１／４の範囲に吐出されることが発明者等によって特定されており、かかるノズルの姿勢調整により、クーラントＫは研削ローラ５の全幅に効果的に吐出することが可能となる。
【００５１】
[ノズルのセットバック量に関する検証結果]
図５は、上記するノズル６２ａの最適なセットバック量に関する発明者等による検証結果を模式的に示した図である。ここで、図５ａは、ノズル６２ａを一定の傾斜角とし、かつ、研削ローラ５を一定の回転速度にて反時計回り（Ｘ３方向）に回転させた条件において、セットバック量を研削ローラ５の天頂部から５〜３０度の角度：δ１（セットバック量：Ｌ１）の範囲とした場合のクーラントＫの広がりの状況を示している。この条件によれば、クーラントＫは研削ローラ５の天端全域に提供でき、研削ゴミＳ，…も駆動ローラ１側へ落ち込むことなく、効果的に吹き飛ばすことができた。
【００５２】
一方、図５ｂは、セットバック量がない場合の結果を、図５ｃは、セットバック量：δ２が４５度の場合の結果をそれぞれ示している。図５ｂに示すセットバック量がない場合には、研削ローラ５の回転により、その駆動ローラ１側のおよそ半分の範囲にクーラントが行き渡っていない。したがって、かかる範囲に付着した研削クズが駆動ローラ１側に落ち込んでしまう。
【００５３】
また、図５ｃに示すように、セットバック量が４５度程度となると、図５ｂとは反対に、研削ローラ５の駆動ローラ１側と反対側半分の領域にクーラントＫが行き渡らなくなってしまう。
【００５４】
以上の検証結果より、発明者等は、図示する研削ローラの回転方向の場合において、ノズル６２ａのセットバック量を駆動ローラ側へ５〜３０度程度に設定することが最適な設定範囲であるという結論に至った。
【００５５】
[ノズルの傾斜角に関する検証結果]
次に、ノズル６２ａの傾斜角についての発明者等による検証結果を図６，７に基づいて説明する。図６は、傾斜角がない（水平）な場合のクーラントＫの広がりを示した模式図であり、図６ａは平面図を、図６ｂは側面図をそれぞれ示している。一方、図７は、傾斜角を５〜１５度の範囲で設定した場合のクーラントＫの広がりを示した模式図であり、図７ａは平面図を、図７ｂは側面図をそれぞれ示している。なお、ノズル６２ａは、上記する５〜３０度の範囲で所定量セットバックされた位置に位置決めされている。
【００５６】
図６ａからも明らかなように、ノズル６２ａを傾斜させない場合には、クーラントＫの広がりはそのクーラント幅程度にしか及ばない。一方、図７ａに示すようにクーラントＫの傾斜角を５〜１５度の範囲で傾斜させ、研削ローラ５に対するクーラントＫの吐出領域を全幅Ｌ２の１／４〜１／３の範囲とした場合には、研削ローラ５の全領域に効果的にクーラントＫが行き渡ることが分かる。なお、傾斜角の上限を１５度程度とした理由は、高圧のクーラントＫによって砥粒や研削屑を効果的に吹き飛ばす効果をも合わせた最適な条件によるものである。
【００５７】
[クーラントによる除去対象となる付着砥粒に関する考察]
図８は、砥粒が金属ベルト内に噛み込んで、金属ベルトに亀裂が生じている断面図（断面写真）を示したものである。この砥粒の径は３０μｍ以上であり、かかる径以上の大きさの砥粒が金属ベルトに噛み込んで傷（Ｆの領域）がつくと、かかる傷が起点となって無端金属ベルトの切断に至る。なお、図８に示す金属ベルトは圧延工程を経た製品であり、１５μｍ以上の深度の傷が形成されている。したがって、無端金属ベルトの研削工程が終了する段階では、径３０μｍ程度以上の砥粒を確実に金属ベルト表面から除去しておくことを要する。
【００５８】
本発明の研削加工システムの概要は後述するが、かかるシステムにおいては、金属ベルトの両端面の粗研削が実行され、次いで仕上げ研削が実行され、最後に金属ベルトの内外周面の研削加工がおこなわれる。この粗研削工程にて使用される研削ブラシを♯８０の砥粒、仕上げ研削工程にて使用される研削ブラシを♯３２０の砥粒、最後の内外周面研削工程にて使用される研削ブラシを♯１２０の砥粒をそれぞれ使用した場合に、各研削ブラシに含まれる砥粒分布の割合と、１リングの無端金属ベルトを研削加工する際に発生する砥粒の重量をそれぞれ図９ａ、図９ｂに示している。
【００５９】
図９ａ中、Ｐ１は♯８０の砥粒にかかるグラフを、Ｑ１は♯３２０の砥粒にかかるグラフ、Ｒ１は♯１２０の砥粒にかかるグラフをそれぞれ示している。これらのグラフからも明らかなように、すべての仕様の砥粒において、図８にて説明した金属ベルトに致命的な損傷を与え得る径３０μｍ以上の砥粒がその大部分を占めていることが分かる。すなわち、研削工程にて発生して金属ベルトに付着した砥粒をほぼ完全に除去しないと、金属ベルトの耐久性を大きく低下させる損傷原因を払拭することはできないこととなる。
【００６０】
図９ｂ中、Ｐ２は♯８０の砥粒にかかるグラフを、Ｑ２は♯３２０の砥粒にかかるグラフ、Ｒ２は♯１２０の砥粒にかかるグラフをそれぞれ示している。図９ｂに示す発生砥粒重量に関しても同様の結果となっており、本実験では、３０μｍ以上の径を有する砥粒の総重量が０．０４９ｇとなり、砥粒全体の９９．８％にも及ぶことが判明した。
【００６１】
[金属ベルト表面に付着する砥粒の付着力と自重に関する考察]
次に、金属ベルト表面に付着する砥粒の付着力を算定する。図１０は、駆動ローラ１と従動ローラ２との間に掛け渡された金属ベルトｂに作用する砥粒の付着力を説明した模式図である。ここで、金属ベルトｂの上面には、付着力：Ｆと砥粒自重：Ｆｇとの和の値がクーラントにて吹き飛ばす必要のある付着力となる。一方、金属ベルトｂの下面においては、付着力：Ｆから砥粒自重：Ｆｇを差し引いた値がクーラントにて吹き飛ばす必要のある付着力となる。すなわち、金属ベルトｂの下面において付着砥粒を除去する方がより効果的でかつ低圧力のクーラントで砥粒の除去が可能となる。
【００６２】
上記する砥粒の付着力は、粒子に作用するＶａｎ ｄｅｒ Ｗａａｌｓ力（ファンデルワールス力）と液架橋力とをそれぞれ求め、その和をもって付着力が算定される。
【００６３】
図１１ａは、上記するファンデルワールス力と液架橋力の和（グラフＴ２）、砥粒の自重（グラフＴ３）、付着力：Ｆと砥粒自重：Ｆｇとの和（グラフＴ１）、付着力：Ｆと砥粒自重：Ｆｇとの差（グラフＴ４）をそれぞれ示しており、図１１ｂは、図９ｂと同じ発生砥粒の重さ分布を示している。図１１ａのグラフＴ４より、径１０５μｍ以上の砥粒は自重にてそのまま落下することが分かる。よって、それよりも径の小さな砥粒は自重よりも付着力が勝る結果、クーラントにて除去する必要があることが理解できる。また、同グラフＴ４において最大値を与える砥粒径はおよそ６４μｍ付近であるが、これは、金属ベルトの破断が多発する径３０μｍ程度の傷が圧延前には６０μｍ程度の傷であると想定されることに符合する。そこで、径６０μｍ程度の砥粒を確実に除去できるクーラント圧と、ノズルの角度の設定が必要となる。
【００６４】
[金属ベルト外周面へクーラントを供給するノズル角度の考察]
図１２ａ〜ｄに基づいて、砥粒径やそのほかの条件を一般に想定され得る任意の条件に設定し、ノズルの傾斜角度を算定した。以下にその算定の内容を説明／記載する。
【００６５】
まず、図１２ａにおける各値を算定する。ここで、径６３．５μｍの砥粒を仮定し、該砥粒に作用する力を求める。
【００６６】
１）砥粒に作用するファンデルワールス力：Ｆｖ＝Ｈ・Ｄ／（１２Ｚ２）より、４．９６μＮとなる。ここで、ＨはＨａｍａｋｅｒ定数でＨ＝１５・１０−２０Ｊ、Ｚは粒子と平面の分離距離でＺ＝０．４ｎｍ、Ｄは粒子径で６３．５μｍである。
【００６７】
２）液架橋力：ＦＬ＝２・π・σ・Ｄ／２・ｃｏｓθより、７．２６μＮとなる。ここで、σは水の表面張力で０．０７２８Ｎ／ｍ、θは接触角で６０度（ステンレスの場合は４５度、アルミニウムの場合は７０度）、Ｄは粒子径で６３．５μｍである。
【００６８】
３）重力：Ｆｇ＝４／３・π・（Ｄ／２）３・ρ・ｇ＝４．２７μＮとなる。ここで、ρは比重でＳｉＣの場合は３．２５ｇ／ｃｍ３、Ａｌ２Ｏ３の場合は３．９９ｇ／ｃｍ３、ｇは重力加速度で９．８ｍ／ｓ２である。
【００６９】
砥粒に作用する垂直抗力：Ｎは、Ｎ＝Ｆｖ＋ＦＬ−Ｆｇ＝７．９５μＮとなり、転がり摩擦係数：μ＝０．０１としてクーラントを吹き付けた際の摩擦抵抗力：Ｆｒｅｇ＝μＮ＝０．０７９５μＮとなる。
【００７０】
金属ベルトは砥粒を付着させた状態で回転移動しているので、その際に砥粒が持つ力積：Ｆｍｖ・ｄｔ＝ｍ・Ｖ＝４５．１７ｎｇ・ｍ／ｓとなる。ここで、ｍ＝４３５．７ｎｇ、Ｖ＝０．１０４ｍ／ｓとする。
【００７１】
図１２ｂに示すように、金属ベルトの幅を９．９ｍｍ、金属ベルトに吐出されたクーラントの径をφ１５ｍｍとすると、砥粒がクーラントの吐出範囲を通過する時間は０．１０９ｓと算定でき、したがって、金属ベルトによって伝達された砥粒の運動エネルギーを打ち消すのに要する力：ＦｍＶ＝ｍ・Ｖ／ｄｔ＝０．０００４２μＮとなる。
【００７２】
以上より、付着した砥粒を吹き飛ばすために要する金属ベルトに平行な力は、Ｆｒｅｇ＋ＦｍＶ＝０．０７９９μＮとなる。クーラントの吹き付け力がかかる抗力を超えた段階で砥粒の除去が可能となる。
【００７３】
クーラントの配管内部における圧力をＰＯ、配管径をＤＯとし、砥粒に当たるクーラント圧をＰ、クーラントが金属ベルトに作用する領域の径をＤ１とし、ノズル効率をηとすると、Ｐ＝η・ＤＯ２／Ｄ１２・ＰＯ／５＝０．０６１ＭＰａとなる。ここで、η＝０．５、ＤＯ＝９．５３ｍｍ，Ｄ１＝１５ｍｍである。
【００７４】
この水圧が砥粒（径はＤ）に伝達される力：Ｆｃ＝１／２・π・（Ｄ／２）２・Ｐ＝４７９．４μＮとなる。
【００７５】
クーラントの角度が図１２ａに示すγの場合、該クーラントが砥粒を飛ばす条件は、Ｆｃｓｉｎγ＞Ｆｒｅｇ＋ＦｍＶである。
【００７６】
図１２ｃに示すように、ノズルの傾斜角度をα、クーラントの噴射角度をβ、ノズルと金属ベルト間の離間をＬ３（＝１０ｍｍ）とすると、α＞β／２＋γ、Ｌ３＝１０ｍｍ、γ＝０．１度、β／２＝ｓｉｎ−１（（Ｄ１／２）／Ｌ３）＝４８．６度となり、α＞４８．７度が設定条件におけるノズルの傾斜角度範囲となる。
【００７７】
[研削ローラの冷却の必要性に関する考察]
研削ローラにおいては、砥石のバインダーに高分子ポリマーの一種であるゴムが用いられており、その応力−ひずみ曲線を図１３に示している。また、同図においては、ゴムからなる長さ：l、断面積：ＡＯの棒部材に力：Ｆが作用する場合のモデル図を併せて図示している。図１３から明らかなように、研削中に温度が上昇すると、バインダーであるゴムが軟化し、研削ローラを構成する回転軸からバインダーがはずれ易くなってしまう。
【００７８】
例えばウレタンゴムの場合、図１４ａに示すように、ガラス転移温度は２４１Ｋ（−３２℃）であるため、実用温度０〜６０℃で考慮すると、規格化温度１．１３〜１．３８でゴムプラトー状態が保たれる。しかし、砥石が発熱して１００℃を超えると、規格化温度が１．５５まで跳ね上がり、ゴムプラトー領域から粘性流動領域へ移行し、その状態で荷重が作用すると砥石はその形状を保持できなくなってしまう。このような理由から、研削加工においては、研削ローラの表面を積極的に冷却することが重要となる。なお、図１４ａのグラフ中のｂ点、ｃ点、ｄ点における各分子構造を図１４ｂ、ｃ、ｄにそれぞれ模式的に示した。
【００７９】
図１５は、連続加工時間と、研削ローラが冷却される場合（グラフＵ２）と、冷却されない場合（グラフＵ１）をグラフ化した図である。例えば、加工時間が３時間程度で１００℃を越え、その後は該砥石がその形状を保持できないことで回転軸から外れてしまう結果となる。
【００８０】
次に、端面研削加工装置について説明する。端面研削加工装置２００は、図１６に示すように、複数のセグメントブラシ７１ａ，７１ａ，…、７２ａ，７２ａ，…を周方向にそれぞれ配設した２つの研削ローラ７１，７２からなる研削部と、セグメントブラシ７１ａの先端に対向する位置にあって、金属ベルトｂを２つのローラ（駆動ローラ１ａと従動ローラ２ａ）に掛け渡した姿勢で金属ベルトｂを保持する保持部とから構成される。保持部は、２つのローラを軸支しながら、駆動ローラ１ａの駆動軸を回転させる不図示のモータが内蔵された不図示のケーシングの一側面に２つのローラが装着されている。ここで、従動ローラ２ａは、ケーシングの一側面上を移動できるように構成さてれている。例えば、従動ローラ２ａを軸支する回転軸がシリンダユニットのピストンロッドの先端に取り付けられていて、ピストンロッドの伸縮により、従動ローラ２ａは駆動ローラ１ａから離反／近接することができる。一方、研削部は、２つの研削ローラ７１，７２をそれぞれ回転させるモータを内蔵した不図示のケーシングの一側面に該研削ローラ７１，７２が装着されている。
【００８１】
セグメントブラシ７１ａ，７２ａは、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）や炭化ケイ素（ＳｉＣ）などの研磨砥粒を溶融させた多数のナイロン線材が金属製の筒体で束ねられた姿勢で研削ローラ７１，７２の端面から所定長さ突出している。
【００８２】
この研削ローラ７１，７２は同一方向に回転制御されており、駆動ローラ１ａ，従動ローラ２ａに掛け渡されながら平面視がトラック状に引き伸ばされた金属ベルトｂの直線区間の適宜箇所において、一方の研削ローラ７１の入射方向と他方の研削ローラ７２の退出方向が異なる結果、ベルト端面研削時に一方の研削ローラの回転方向へのベルトの倒れを他方の研削ローラの回転によって防止することができる。さらには、ベルト端面の２つの隅角部を２つの研削ローラによって一気に研削することが可能となり、研削効率を高めることができる。なお、駆動ローラ１ａ，従動ローラ２ａに掛け渡された金属ベルトｂをトラック状に引き伸ばす際には、２つのローラ１ａ，２ａにベルトを掛け渡した後で、従動ローラ２ａを駆動ローラ１ａから離反するように可動させればよい。
【００８３】
また、研削ローラ７１，７２にそれぞれ取り付けられたセグメントブラシ７１ａ，７２ａは、ナイロン線材の一端が金属製の筒体に収容されており、他端側は金属製の筒体がナイロン線材を束ねるように嵌装されている（不図示）。この筒体の端部は閉塞されており、かかる端面にシリンダユニットのピストンロッドが当接している。研削時のナイロン線材の剛性を確保するために、筒体からのナイロン線材の突出長は適宜の長さに設定されている。ここで、研削によってナイロン線材の先端が徐々に磨耗し、研削力が低下した際には、かかる研削力の低下を図示しない圧力センサにて検知し、検知結果に基づいてピストンロッドが所定長伸張するように構成することができる。なお、端面研削加工装置２００においても、適宜のベルト箇所にクーラントを供給するノズル７３ａと流路７３ｂが配設されている。
【００８４】
次に、図１７〜３０に基づいて、研削加工システムの概要と、その作動の流れについて説明する。
図１７，１８に基づいて研削加工システム３００の概要を説明すると、図１６で説明した４基の端面研削加工装置２００Ａ，２００Ｂ，２００Ｃ，２００Ｄが等間隔でライン状に配設されている。ここで、端面研削加工装置２００Ａ（または、２００Ｂ，２００Ｃ，２００Ｄ）は、無端の金属ベルトｂを保持／回転させる駆動ローラ１ａと従動ローラ２ａと、それらを具備するケーシングＣ３とからなる保持部２００ａと、セグメントブラシ７１，７２と、それらを具備するケーシングＣ４とからなる研削部２００ｂと、から構成されている。また、端面研削加工装置２００Ｄの送り方向前方には金属ベルトｂの内外周面を研削加工する研削加工装置１００が設置されている。この研削加工装置１００は、金属ベルトｂを保持／回転させる駆動ローラ１と従動ローラ２と、それらを具備するケーシングＣ１とからなる保持部１００ａと、第１の研削ローラ３と第２の研削ローラ４と、それらを具備するケーシングＣ２とからなる研削部１００ｂと、から構成されている。
【００８５】
それぞれの端面研削加工装置２００Ａ，２００Ｂ，２００Ｃ，２００Ｄを構成する保持部２００ａ，…と研削部２００ｂ、…の間、および、研削加工装置１００を構成する保持部１００ａ，…と研削部１００ｂ、…の間には、隣接する加工装置間を往復移動できるトランスファ８が備えられている。ここで、各端面研削加工装置２００Ａ，２００Ｂ，２００Ｃ，２００Ｄは、それぞれの保持部２００ａと研削部２００ｂとの配設位置が交互に逆転しながら配設されている。これは、金属ベルトｂの両端面を交互に研削するためであり、シュータ９４に送り込まれてきた金属ベルトｂは、ローダ９３にてトランスファ８に送られ、トランスファ８の往復移動に伴って順に次の端面研削加工装置へ送られる。端面研削加工装置は、シュータ９４に近い端面研削加工装置２００Ａから順に、金属ベルトｂの一端面の粗研削をおこなう装置、金属ベルトｂの他端面を粗研削する装置（端面研削加工装置２００Ｂ）、金属ベルトｂの一端面を仕上げ研削する装置（端面研削加工装置２００Ｃ）、金属ベルトｂの他端面を仕上げ研削する装置（端面研削加工装置２００Ｄ）となっている。ここで、トランスファ８は、上下に併設する棒体８１，８２と、各端面研削加工装置間の間隔で該棒体８１，８２の対向面に取り付けられたチャック部材８３，８３とから構成されており、このチャック部材８３，８３で金属ベルトｂが把持された姿勢で金属ベルトｂの送りがおこなわれる。チャック部材８３は、チャック時に金属ベルトｂの表面を損傷させないような適宜の材料（例えば樹脂材）にて成形されている。最後に研削加工装置１００により、金属ベルトｂの外周面と内周面に付着した研削ゴミなどが除去される。各研削加工装置にてその全周が研削加工された金属ベルトｂは、ローダ９５によってトランスファ８から回収され、ベルトコンベア９６に移載される。なお、各端面研削加工装置２００Ａ，…、を構成する保持部２００ａのケーシングＣ３や研削部２００ｂのケーシングＣ４のぞれぞれの下端にはキャスタ９１，９１，…が取り付けられており、このキャスタ９１，９１，…がレール９２，９２上を移動できるように構成されている。各端面研削加工装置２００Ａ，…の保持部２００ａや研削部２００ｂは、トランスファ８の往復移動に伴う適宜のタイミングで、トランスファ８側に自動的に移動したり、トランスファ８から自動的に離反するように制御されている。
【００８６】
次に、研削加工システム３００の作動の流れを説明する。まず、図１７，１８に示すように、シュータ９４に送り込まれてきた金属ベルトｂを、ローダ９３が図１７の矢印Ｘ方向に移動して金属ベルトｂの内周面で引っ掛け、その姿勢でローダ９３が矢印Ｙ方向に移動することで、チャック部材８３，８３の間に嵌め合わせる。
【００８７】
次に、図１９，２０に移り、金属ベルトｂをチャック部材８３，８３の間に嵌め合わせた後のローダ９３は、トランスファ８から離反するように矢印Ｙ方向に移動し、トランスファ８は、チャックされた金属ベルトｂを最初に粗研削を実施する端面研削加工装置２００Ａまで移動させる（矢印Ｙ）。
【００８８】
図２１，２２に移り、前方に配設された金属ベルトｂの近傍まで保持部２００ａが移動し（矢印Ｘ）、金属ベルトｂの内周面内に駆動ローラ１ａと従動ローラ２ａの一部を接触させる。ここで、従動ローラ２ａを駆動ローラ１ａから離反するように移動させることで（矢印Ｙ）、２つのローラ間で金属ベルトｂがトラック状に引っ張られた状態となり、チャック部材８３，８３から金属ベルトｂが離れた状態となる。なお、ローダ９３は、次の金属ベルトｂを搬送するためにシュータ９４側へ移動している（矢印Ｚ）。
【００８９】
図２３，２４に移り、２つのローラ間で金属ベルトｂをトラック状に引っ張った状態で、保持部２００ａを研削部２００ｂ側へ移動させ（矢印Ｘ）、回転体７１，７２を同一方向に回転させながら金属ベルトｂの一端面の粗研削をおこなう。この粗研削の過程では、金属ベルトｂは既にチャック部材８３，８３から解放されているため、トランスファ８が往復移動してもかかる粗研削の障害とはならない。そこで、粗研削の過程でトランスファ８はシュータ９４側へ移動し（矢印Ｙ）、既にシュータ９４に送り込まれている次の金属ベルトｂを回収する。ローダ９３は既述するように金属ベルトｂ側へ移動し（矢印Ｚ）て金属ベルトｂを引っ掛ける。
【００９０】
図２５，２６に移り、ローダ９３にて金属ベルトｂをチャック部材８３，８３内に嵌め込んでいく（矢印Ｚ）。一方、金属ベルトｂの一端面の粗研削が終了すると、保持部２００ａを研削部２００ｂからわずかに離反させ（矢印Ｙ）、金属ベルトｂを対向するチャック部材８３，８３の間に配設させる。この状態で従動ローラ２ａを駆動ローラ１ａ側へ移動させることにより（矢印Ｘ）、２つのローラにて引っ張られていた金属ベルトｂが解放されてチャック部材８３，８３間に把持された状態となる。
【００９１】
図２７，２８に移り、保持部２００ａをトランスファ８の障害とならない程度までバックさせ（矢印Ｘ），２つの金属ベルトｂ、ｂを把持したトランスファ８を移動させる（矢印Ｙ）。この移動は、一端面の粗研削が終了した金属ベルトｂを次の端面研削加工装置２００Ｂまで搬送するものであり、かかる搬送によって、次の金属ベルトｂは最初に粗研削をおこなう端面研削加工装置２００Ａまで搬送される。この際、ローダ９３は、次の金属ベルトｂを収容すべくシュータ９３側へ移動する（矢印Ｚ）。
【００９２】
図２９，３０に移り、上記する一連の流れを順次実行することにより、一端面を研削された金属ベルトｂは次の端面研削加工装置へ搬送され、それと同時に新たな金属ベルトｂがシュータ９４から回収されていく。ここで、最後に研削加工装置１００にておこなわれる外周面と内周面の研削加工に際しては、研削加工装置１００がトランスファ８側へ移動し（矢印Ｘ）、第２の研削ローラ５にて金属ベルトｂの外周面が、第１の研削ローラ３にて金属ベルトｂの内周面がそれぞれ研削加工される。
【００９３】
すべての研削が終了した金属ベルトｂは、ローダ９５を介してベルトコンベア９６に移載されて搬送される。
【００９４】
本発明の研削加工システムによれば、ベルト端面の粗研削や仕上げ研削、ベルトの外周面および内周面の研削をすべて自動研削することが可能となる。各研削体を構成する回転体に装着されたナイロン線材は、既述するようにその磨耗の程度を自動検出されながら常に一定の押圧力を確保することができるため、ナイロン線材の取り替えに要する時間ロスを可及的に低減することができる。また、特に研削加工装置においては、金属ベルトの内外周面の研削加工に際し、研削ゴミが確実に除去された段階で研削加工が実施されること、および、研削ローラはその表面に付着した研削ゴミを除去され、かつ効果的に冷却されることにより、高品質な無端金属ベルトを製造することが可能となる。
【００９５】
以上、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。例えば、研削体に装着された回転体の回転に加えて、その周方向に配設された各セグメントブラシもその軸心まわりに回転する実施形態であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】本発明の研削加工装置の概要を示した斜視図である。
【図２】研削加工装置の正面図を模式的に示した図である。
【図３】研削加工装置の平面図を模式的に示した図である。
【図４】（ａ）は、金属ベルトの外周面を研削する研削ローラにクーラントを供給するノズルがセットバックされて位置決めされていることを示した平面図であり、（ｂ）は、（ａ）に示すノズルの傾斜姿勢を示した側面図である。
【図５】図４に示すノズルの位置によって研削ローラに供給されるクーラントの広がりを検証した結果の模式図であり、（ａ）は適切なセットバック量の場合の模式図を、（ｂ）、（ｃ）は好ましくないセットバック量の場合の模式図である。
【図６】図４に示すノズルの傾斜角によって研削ローラに供給されるクーラントの広がりを検証した結果の模式図であり、（ａ）は好ましくない傾斜角（水平）の場合の平面図を、（ｂ）はその側面図である。
【図７】図４に示すノズルの傾斜角によって研削ローラに供給されるクーラントの広がりを検証した結果の模式図であり、（ａ）は適切な傾斜角の場合の平面図を、（ｂ）はその側面図である。
【図８】金属ベルトに砥粒が噛み合うことによって亀裂が生じていることを示した断面図である。
【図９】（ａ）は、研削ローラや研削ブラシに含まれる砥粒の大きさごとの分布割合を示したグラフであり、（ｂ）は１つの無端金属ベルトを研削加工する場合に発生する砥粒の大きさごとの重量を示したグラフである。
【図１０】研削加工装置にて回転する無端金属ベルトに付着した砥粒の付着力と重力を説明した模式図である。
【図１１】（ａ）は、砥粒の付着力と重力、および双方を加味した力を砥粒の大きさごとに示したグラフであり、（ｂ）は、１つの無端金属ベルトを研削加工する場合に発生する砥粒の大きさごとの重量を示したグラフである。
【図１２】（ａ）は、砥粒に作用する力を示した模式図であり、（ｂ）は、無端金属ベルトの幅とクーラントの径の関係を示した模式図であり、（ｃ）は、ノズル（クーラント）の角度を示した模式図である。
【図１３】高分子材料の応力―ひずみ曲線である。
【図１４】（ａ）は高分子材料の温度とヤング率の関係を示したグラフであり、（ｂ）は図ａのｂ点における高分離材料の分子構造を、（ｃ）は図ａのｃ点における高分離材料の分子構造を、（ｄ）は図ａのｄ点における高分離材料の分子構造を示した図である。
【図１５】連続研削加工時間と砥石表面温度の関係を示したグラフである。
【図１６】端面研削加工装置の概要を示した斜視図である。
【図１７】本発明の研削加工システムの作動状況を示した平面図である。
【図１８】図１７のＸＶＩＩＩ−ＸＶＩＩＩ矢視図である。
【図１９】図１７に続く研削加工システムの作動状況を示した平面図である。
【図２０】図１９のＸＸ−ＸＸ矢視図である。
【図２１】図１９に続く研削加工システムの作動状況を示した平面図である。
【図２２】図２１のＸＸＩＩ−ＸＸＩＩ矢視図である。
【図２３】図２１に続く研削加工システムの作動状況を示した平面図である。
【図２４】図２３のＸＸＩＶ−ＸＸＩＶ矢視図である。
【図２５】図２３に続く研削加工システムの作動状況を示した平面図である。
【図２６】図２５のＸＸＶＩ−ＸＸＶＩ矢視図である。
【図２７】図２５に続く研削加工システムの作動状況を示した平面図である。
【図２８】図２７のＸＸＶＩＩＩ−ＸＸＶＩＩＩ矢視図である。
【図２９】図２７に続く研削加工システムの作動状況を示した平面図である。
【図３０】図２９のＸＸＸ−ＸＸＸ矢視図である。
【図３１】（ａ）は、ＣＶＴベルトの一部を示した斜視図であり、（ｂ）は、バレル研磨する前のベルトの断面図とバレル研磨後のベルトの断面図である。
【符号の説明】
【００９７】
１…駆動ローラ、２…従動ローラ、３…研削ローラ（第１の研削ローラ）、４…研削ローラ（第２の研削ローラ）、３２，４１，５２…送りねじ機構、３１、５１…スピンドルモータ、６１ａ，６２ａ，６３ａ，６４ａ，６５ａ…ノズル、６１ｂ、６２ｂ、６３ｂ、６４ｂ、６５ｂ、７３…流路、７１…研削ローラ（第３の研削ローラ）、７２…研削ローラ（第４の研削ローラ）、７１ａ，７２ａ…セグメントブラシ、８…トランスファ（搬送装置）、８１，８２…棒体、８３…チャック部材、８４…脚、９１…キャスタ、９２…レール、９３…ローダ、９４…シュータ、９５…ローダ、９６…ベルトコンベア、１００…研削加工装置、２００Ａ，２００Ｂ，２００Ｃ，２００Ｄ…端面研削加工装置、１００ａ，２００ａ…保持部、１００ｂ、２００ｂ…研削部、３００…研削加工システム、ｂ…ベルト、Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４…ケーシング，Ｋ…クーラント
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無端金属ベルトの内外周面を研削する研削加工装置と、該研削加工装置に加えて無端金属ベルトの端面を研削する端面研削加工装置を具備する研削加工システムに係り、特に、研削工程において金属ベルトの内外周面に付着した研削ゴミを効果的に除去することのできる研削加工装置および研削加工システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ベルト式無段変速装置（以下、ＣＶＴという）に使用される高負荷伝動用の金属製のＣＶＴベルトは、環状のベルトを積層させてベルト積層体を形成し、このベルト積層体をベルトの幅方向に並ぶように配置させ、各ベルト積層体を複数のブロック（エレメント）にて係止固定させることによって形成されている。例えば、図３１ａに示すように、環状のベルトａ，ａ，…が積層されて積層体ｂが構成され、この積層体ｂ、ｂを複数のブロックｃ、ｃ、…に嵌め込んでＣＶＴベルトｄが形成される。この環状のベルトａは、板状の金属の端部同士を溶接することによって薄板筒状の金属ドラムを形成し、該金属ドラム全体を熱処理することによって（容体化）溶接部と母材とを馴染ませた後、例えば外側のロールカッターと筒体内に配設された内側のロールカッターとを突き合わせてせん断することによって成形される。切断された環状のベルトには、最終工程にてバレル研磨が施される。バレル研磨とは、バレル（容器）に被研磨体（ワーク）と研磨材（メディア）を入れ、バレルの運動によって生じるワークとメディアとの相対摩擦によって、バリの除去や隅角部のＲ付け加工等の表面加工をおこなう研磨方法のことである。
【０００３】
ところで、ロールカッターによる切断時には、ベルトの端部に図３１ｂに示すようなバリａ１（外側に引っ張られた突起）やダレ（ベルトの幅方向内側へ引きずられてできるくぼみ）が往々にして生じ、かかるバリやダレを除去するために上記するバレル研磨がおこなわれる。また、容体化の際にベルト表面に形成される１μｍ程度の厚みをもった酸化膜ａ２は、ベルト表面の窒化の妨げとなることから、かかる酸化膜もバレル研磨によって除去することができる。さらに、バレル研磨によってベルト端面の隅角部を滑らかな曲線状に成形する（Ｒ付け加工）ことができる。
【０００４】
上記するように、従来のＣＶＴベルト成形時には、酸化膜の除去とバリやダレの除去を目的としてバレル研磨がおこなわれているものの、このバレル研磨によってもバリやダレを完全に除去しきれず、さらには、ベルト表面に形成された酸化膜の除去に１時間程度を要することからベルトの製作効率の低下が招来されていた。さらに、バレル研磨においては多量のメディアが廃材となることから、かかる廃材の処理も大きな問題となっていた。そこで、かかるバレル研磨行程をおこなうことなく、ベルトの端面を研削する加工方法に関する技術が特許文献１に開示されている。また、本出願人による鋭意研究の結果発案された技術であって、ＣＶＴベルトの端面のみならず、その内外周面の研磨をもおこなう無端金属リングの製造装置にかかる技術が特許文献２に開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２６１８８２号公報
【特許文献２】特開２００５−１５５７５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献２に開示の無端金属リングの製造装置によれば、ベルトの端面のみならず、その内外周面をも研磨することにより、従来のバレル研磨装置に比して加工時間の短縮と、研磨加工の精度の向上を図ることが可能となる。しかし、かかる製造装置では、研磨工程において発生し、リングの内外周面に付着した研削ゴミ（切粉、砥粒など）の除去に関する技術の発案にまでは至っていない。本発明者等によれば、研磨工程において発生／付着する研削ゴミをベルトの内外周面から除去しないと、装置を構成する回転ローラやバックアップローラ等をベルトが通過した際に、該研削ゴミがベルト内へめり込んでしまうという問題が特定されている。かかる研削ゴミのめり込みによってできる傷が起点となり、場合によってはリングが切断されるという製品性能／製品耐久性に関する大きな問題へと発展し得る。
【０００７】
本発明は、上記する問題に鑑みてなされたものであり、ＣＶＴベルトをはじめとする無端金属ベルトの内外周面を研削加工する際に、該内外周面に付着した研削ゴミを確実に除去しながら研削加工をおこなうことのできる研削加工装置および研削加工システムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成すべく、本発明による研削加工装置は、無端金属ベルトの内外周面を研削する研削加工装置であって、前記研削加工装置は、前記金属ベルトを掛け渡して回転させる駆動ローラおよび従動ローラと、２つの前記ローラの間で、かつ金属ベルト下方の内周面の一部と当接して該金属ベルトの内周面を研削する第１の研削ローラと、該第１の研削ローラと金属ベルトを挟み込む位置に配設されたバックアップローラと、前記駆動ローラまたは前記従動ローラのいずれか一方と金属ベルトを挟み込む位置に配設され、該金属ベルトの外周面を研削する第２の研削ローラと、前記金属ベルトが回転して前記第１の研削ローラと前記バックアップローラとの間に入り込む上流側に配設され、前記金属ベルト下面の外周面にクーラントを供給する第１のクーラント供給部と、前記第１の研削ローラおよび前記第２の研削ローラのそれぞれにクーラントを供給する第２のクーラント供給部および第３のクーラント供給部と、を少なくとも具備することを特徴とする。
【０００９】
本発明の研削加工装置は、上記するＣＶＴベルトをはじめとする任意の無端金属ベルトの内外周面を研削（研磨）加工する装置である。この研削加工装置は、一つの装置で金属ベルトの内外周面を一気に研削加工するものであり、金属ベルトの研削部位は、その研削量を高い精度で管理する必要がある場合には、内周面の研削部位と外周面の研削部位が異なる部位であることが好ましい。
【００１０】
研削加工装置を構成する駆動ローラと従動ローラの２つの回転ローラに無端金属ベルトを掛け渡し、駆動ローラを回転駆動することによって無端金属ベルトを該２つの回転ローラまわりに回転させる。なお、従動ローラと駆動ローラのいずれか一方が他方に対して離反自在に構成されることで、金属ベルトを掛け渡した後に一方のローラを他方に対して離反させて該金属ベルトに一定の張力を付与できるようになっている。
【００１１】
駆動ローラおよび従動ローラに掛け渡された無端金属ベルト下面の内周面の一部には、該金属ベルトの内周面研削用の第１の研削ローラが当接するようになっている。この研削ローラは、適宜のアクチュエータにて無端金属ベルトの内部に出入り自在となっている。また、第１の研削ローラと対向する位置にはバックアップローラが配設されており、該研削ローラとバックアップローラとの間に無端金属ベルトが通過できるようになっている。この第１の研削ローラは、無端金属ベルトの内部に進入後、バックアップローラ側に送られて該バックアップローラとの間に介在する無端金属ベルトを挟み込み、このバックアップローラを反力架台として金属ベルトの内周面を研削加工することができる。なお、研削加工に際しては、圧力フィードバック制御に基づく定圧制御システム等により、研削量を高精度に管理しながら研削加工することができる。
【００１２】
一方、駆動ローラまたは従動ローラのいずれか一方と対向する位置には無端金属ベルトの外周面を研削加工するための第２の研削ローラが配設されており、この研削ローラは、駆動ローラと従動ローラの間に金属ベルトが掛け渡された後に、一方のローラ側に移動して金属ベルトを挟み込むように構成されている。金属ベルトの外周面の研削に際しては、第２の研削ローラが駆動ローラまたは従動ローラを反力架台として該金属ベルトの外周面を研削加工することができる。かかる金属ベルトの外周面の研削加工に際しても、圧力フィードバック制御による定圧制御システム等により、金属ベルトに圧力をかけながら所定量の研削加工をおこなうことができる。
【００１３】
本発明の研削加工装置は、金属ベルトが回転して第１の研削ローラとバックアップローラとの間に入り込む上流側にクーラント供給部（第１のクーラント供給部）が配設されており、金属ベルト下面の外周面にクーラントを供給できるようになっている。このクーラント供給部は、金属ベルトの外周面の研削加工の際に発生する切粉や砥粒などの研削ゴミを除去するための機構であり、金属ベルトの外周面に付着した研削ゴミがバックアップローラと第１の研削ローラにて挟み込まれ、金属ベルト内部に押し込まれる前に除去することにより、埋め込まれた研削ゴミに起因する金属ベルトの損傷を防止することが可能となる。また、無端金属ベルトの下面の外周面にクーラントを提供する構成とすることにより、該金属ベルトの外周面に付着した研削ゴミを効率的に除去できるという効果を有している。これは、金属ベルトの下面にクーラントを吹き付けることで、金属ベルト表面に付着した研削ゴミは自重にて落下し易い状態となっているためである。また、金属ベルトの上面等の外周面にある研削ゴミを吹き飛ばす場合に比べて、クーラントの供給圧力（ゴミの吹き飛ばしに必要な圧力）を可及的に低減することが可能となる。
【００１４】
また、第１、第２の各研削ローラ表面から該ローラ表面に付着した研削ゴミを除去するとともに、研削ローラを冷却するためのクーラント供給部（第２、第３のクーラント供給部）がさらに設けられている。また、金属ベルトの内周面に付着した研削ゴミ等を除去するための別途のクーラント供給部を備えた構成であってもよい。
【００１５】
本発明の研削加工装置によれば、研削加工の際に発生し、金属ベルト表面に付着した研削ゴミが適宜のローラ間で挟みこまれ、金属ベルト内部に埋め込まれることを確実に防止することができ、さらには、研削ローラからもかかる研削ゴミを除去することで、高品質な無端金属ベルトを製造することが可能となる。
【００１６】
また、本発明による研削加工装置の好ましい実施の形態は、前記研削加工装置において、前記金属ベルト下面の外周面に対して、該金属ベルトの回転方向に逆らう方向で鉛直方向から所定角度傾斜した方向にクーラントが提供されるように前記第１のクーラント供給部が調整されていることを特徴とする。
【００１７】
第１のクーラント供給部は、例えば、クーラントタンクと該タンクからクーラントを各所に提供するポンプ、およびクーラント吐出用ノズルとから構成でき、それぞれがホースや配管にて連通接続されている。
【００１８】
クーラントは無端金属ベルト下面の外周面に提供されるが、ここで、該金属ベルトの下面に対してクーラントが鉛直下方から供給された場合には、研削ゴミを金属ベルト表面に押し付けることとなってしまい、該研削ゴミの効率的な除去が阻害される。そこで、本実施の形態においては、金属ベルトの回転方向に逆らう方向で、かつ鉛直方向から所定角度傾斜した方向にクーラントを提供するように第１のクーラント供給部（のノズル）を調整しておくものである。
【００１９】
上記するノズルの傾斜角度は、砥粒の径や、砥粒の粒子間に働くＶａｎ ｄｅｒ Ｗａａｌｓ力（ファンデルワールス力）と液架橋力からなる付着力（付着力よりも大きなクーラントの吹き付け力が要求される）などによって異なってくるが、発明者等の試算によれば、例えばおよそ４９度以上の傾斜角にてクーラントを供給する必要があるという結果が得られている。
【００２０】
また、本発明による研削加工装置の好ましい実施の形態は、前記研削加工装置において、前記金属ベルトの回転方向に対して、前記第１の研削ローラおよび前記第２の研削ローラがともに逆方向に回転制御されており、前記第３のクーラント供給部は前記第２の研削ローラの上方または下方であって、該研削ローラの鉛直中心よりも前記駆動ローラ側または前記従動ローラ側に所定量偏った位置に配設され、かつ、該第２の研削ローラの回転軸芯に対して所定の傾斜角度方向にクーラントを供給するように調整されており、前記第２のクーラント供給部は前記第１の研削ローラの上方であって、該研削ローラの鉛直中心よりも該研削ローラの回転方向に逆らう方向に所定量偏った位置に配設され、かつ、該第１の研削ローラの回転軸芯に対して所定の傾斜角度方向にクーラントを供給するように調整されていることを特徴とする。
【００２１】
本実施の形態は、研削ローラから研削ゴミを除去するとともにローラを冷却するクーラント供給部（第２、第３のクーラント供給部）を構成するクーラント吐出用ノズルの位置とその角度を調整した実施の形態である。ここで、金属ベルトの内外周面からの研削ゴミの効率的な除去を実行するために、金属ベルトの回転方向に対して、第１の研削ローラと第２の研削ローラはともに逆方向に回転制御されている。
【００２２】
まず、金属ベルトの外周面を研削する第２の研削ローラにクーラントを供給するクーラント供給部（第３のクーラント供給部）は、該研削ローラの上方または下方に配設されており、かつ、該研削ローラの鉛直中心よりも駆動ローラ側または従動ローラ側に所定量偏った位置に配設される。さらに、第２の研削ローラの回転軸芯に対して所定の傾斜角度方向にクーラントを供給するように調整されている。例えば駆動ローラとの間で金属ベルトを挟み込むように装置が構成されている場合には、駆動ローラと第２の研削ローラとは相互に逆方向に回転することとなる。ここで、研削ローラの上面にクーラントを提供する場合、該クーラントが研削ローラの上面の全域（ほぼ全域）に提供されること、および研削ローラ表面からクーラントによって吹き飛ばされた研削ゴミが２つのローラ間に落ち込まないようにするために、ノズルを上記するように所定量セットバックする。
【００２３】
また、クーラントの吐出角度（ノズルの角度）も、研削ローラの上面に対して水平方向に設定するのではなく、上方の所定の傾斜角方向から研削ローラの上面に吐出するようにノズルの角度を調整するものである。
【００２４】
発明者等の検証によれば、上記セットバック量として、研削ローラの上端（鉛直中心点）から５〜３０度程度の範囲内でノズルをセットバックさせることが望ましいという結果が得られている。また、ノズルの傾斜角（スラント角）は、５〜１５度程度の範囲内で調整し、かつ、ノズルから吐出されたクーラントが研削ローラの幅方向において、該クーラント側の１／４程度の幅領域に吐出されるようにノズルを調整することにより、クーラントが研削ローラの幅全域に提供できるという結果が得られている。
【００２５】
なお、研削ローラの全域にクーラントを効果的に提供するための要素としては、ノズルの角度やセットバック量以外にも研削ローラの回転速度等の他の要素が考えられるが、かかる回転速度等は規定の研削条件に基づいて所定の回転速度に固定されており、したがって、任意に変更調整することが難しい。そこで、本実施の形態では、クーラント吐出用のノズルの位置や姿勢のみを調整することで、クーラントを効果的に研削ローラに提供するようにしたものである。
【００２６】
さらに、本発明による研削加工システムは、前記金属ベルトを掛け渡して回転させる第２の駆動ローラおよび第２の従動ローラと、第１の研削ブラシが周方向に複数設けられた第３の研削ローラと、第２の研削ブラシが周方向に複数設けられた第４の研削ローラとを備え、第１の研削ブラシと第２の研削ブラシが干渉しない離隔を備え、かつ、前記第２の駆動ローラおよび前記第２の従動ローラと対向する位置に前記第３の研削ローラと前記第４の研削ローラが配設され、第３の研削ローラと第４の研削ローラにて前記金属ベルトの端面を研削する端面研削加工装置と、金属ベルトの内外周面を研削する前記研削加工装置と、を具備しており、複数の前記端面研削加工装置がライン状に配設されており、金属ベルトをそれぞれの端面研削加工装置に順次搬送するとともにそれぞれの端面研削加工装置および研削加工装置の駆動ローラおよび従動ローラ間に金属ベルトを着脱させる搬送装置がさらに備えられており、金属ベルトの一方の端面が適宜の端面研削加工装置にて研削加工された後に、次の端面研削加工装置にて金属ベルトの他方の端面が研削加工され、前記研削加工装置にてベルトの内外周面が研削されることを特徴とする。
【００２７】
本発明の研削加工システムは、無端金属ベルトの内外周面を研削加工する既述の研削加工装置と、無端金属ベルトの端面を研削加工する複数の端面研削加工装置とから構成されるものである。より具体的には、複数の端面研削加工装置がライン状に配設されており、この端面研削加工装置に無端金属ベルトが順次搬送されることによって該金属ベルトの両端面の研削がおこなわれる。次いで無端金属ベルトはその内外周面を研削加工する研削加工装置に搬送されて研削加工され、最終製品として搬出される。
【００２８】
端面研削加工装置は、無端金属ベルトを掛け渡して回転させる第２の駆動ローラおよび第２の従動ローラと、第１の研削ブラシが周方向に複数設けられた第３の研削ローラと、第２の研削ブラシが周方向に複数設けられた第４の研削ローラとから構成されている。ここで、使用される第１、第２の研削ブラシは特に限定するものではないが、例えば、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）や炭化ケイ素（ＳｉＣ）などの研磨砥粒を溶融させた多数のナイロン線材を束にして構成された、いわゆるセグメントブラシなどが使用できる。この場合、ナイロン線材の束の一端を金属製の筒内に収容するとともに、ナイロン線材の束の他端を別途の金属製の筒に嵌め込み、他端を該金属製の筒から若干突出させた状態にして研削ブラシを形成することができる。この他端をベルト端面に押し当てて該端面の研削がおこなわれるが、他端近傍が金属製の筒にて拘束されることでブラシの剛性が確保され、研削ブラシによる研削力を維持することが可能となる。また、研削ブラシ端部が研削によって磨耗した場合には、金属製の筒内に収容され束の一端を該筒から押出すことにより、金属製の筒から突出するナイロン線材の突出長を調整することができる。
【００２９】
例えば、既述するセグメントブラシが第３の研削ローラと第４の研削ローラにそれぞれ複数取り付けられ（研削ローラの周方向に間隔を置いて取り付けられている）、モータを内蔵したケーシング端部に双方の研削ローラが相互に干渉しない離隔をおいて取り付けられている。ここで、２つの研削ローラは双方ともに別途のモータ駆動軸に装着されており、好ましくは同期回転するように構成されている。
【００３０】
２つの研削ローラに対向する位置には、モータを内蔵したケーシング端部に２つのローラ（第２の駆動ローラと第２の従動ローラ）が設けられている。かかる駆動ローラおよび従動ローラに金属ベルトが掛け渡された後、２つの研削ローラに装着されたセグメントブラシがベルト端面に当接する位置にくるように、研削ローラと駆動ローラおよび従動ローラの双方が相対的に近接移動できるようになっている。なお、研削に伴ってブラシが磨耗した際には、例えばセグメントブラシに装着された圧力センサでブラシの磨耗の程度を検知させ、既述する実施の形態におけるナイロン線材の他端をベルト側へ磨耗分だけ自動的に押出す構成とすることもできる。
【００３１】
金属ベルトの両端面は、例えば２つの端面研削加工装置にて順次研削されるとともに、それぞれの端面は、例えば別途の端面研削加工装置にて粗研削と仕上げ研削が交互に実施される。かかる実施の形態では、少なくとも４基の端面研削加工装置がライン状に配設されることとなる。研削順序の実施の形態としては、金属ベルトの一端面の粗研削がおこなされ、次の端面研削加工装置に金属ベルトが搬送されてその他端面の粗研削がおこなわれ、次の端面研削加工装置に搬送されてその一端面の仕上げ研削がおこなわれ、最後に次の端面研削加工装置に搬送されてその他端面の仕上げ研削がおこなわれる。このように金属ベルトの研削端面を交互に変化させるためには、間隔を置いて隣接する端面研削加工装置において、金属ベルトが掛け渡される第２の駆動ローラおよび第２の従動ローラの配設位置と、研削ローラの配設位置をラインに対して交互に逆転させればよい。
【００３２】
また、搬送装置は特に限定するものではないが、例えば、２本の棒体が間隔を置いて併設され、この１組の棒体のそれぞれの対向面には、ベルトをトラック状に変形させた姿勢で保持する２つのチャック部材が取り付けられており、この１組のチャック部材が、既述する４基の端面研削加工装置と同じ間隔を置いて該棒体に４組組取り付けられた実施の形態などを適用できる。この１組の棒体が間隔を置いて隣接する端面研削加工装置間および端面研削加工装置と研削加工装置間を往復移動することにより、それぞれの端面研削加工装置にて一端面が研削されたベルトを、他端面を研削する次の端面研削加工装置に搬送でき、さらには内外周面を研削する研削加工装置に搬送することが可能となる。なお、最後に金属ベルトの内外周面を研削する研削加工装置の搬送方向前方には、製品搬送用のベルトコンベアが設置されており、例えば５段階の研削工程を経て仕上げられた無端金属ベルトはこのベルトコンベア上に移載され、搬出される。
【００３３】
上記する無端金属ベルトのローラへの掛け渡しや搬送のより具体的な実施例は、例えば、シュータを介し、端部のチャック部材間に金属ベルトがトラック状に変形されながらローダによってセットされる。金属ベルトを把持したチャック部材が最初の端面研削加工装置の位置にくるように１組の棒体が移動する。端面研削加工装置を構成する駆動ローラおよび従動ローラが棒体側へ移動し、２つのローラがトラック状の金属ベルトの内周部分に挿入される。この姿勢で、例えば従動ローラが駆動ローラから離反するように移動してトラック状の金属ベルトを長手方向に緊張する。金属ベルトが長手方向に緊張されることで、チャック部材で保持されていた状態よりもより細長く変形され、金属ベルトがチャック部材から解放される。金属ベルトをチャック部材から解放した姿勢で駆動ローラを回転させる。ここで、研削ローラの研削ブラシが金属ベルトの端面に当接するように該研削ローラが移動し、金属ベルトの端面に所定の押圧力で当接した状態で、２つの研削ローラを同一方向に回転させる。所定の粗研削が終了したら、従動ローラが駆動ローラ側に移動し、トラック状の金属ベルトをチャック部材にチャックさせ、駆動ローラおよび従動ローラは棒部材から退避する。チャック部材でチャックされた金属ベルトは、棒体の移動によって次の端面研削加工装置へ搬送される。かかる端面研削加工装置においても同様の作動により、今度は反対側の金属ベルト端面の粗研削がおこなわれる。以後、同様の作動によって両端面の仕上げ研削が交互におこなわれ、さらに研削加工装置によって金属ベルトの内外周面が研削され、最終的にベルトコンベアへ移載される。なお、粗研削と仕上げ研削の相違は、研削時に使用されるブラシの線径や研磨砥粒の粒径を変化させることによって調整される。
【００３４】
搬送装置は、例えば上記するように１つのベルトを次の端面研削加工装置または研削加工装置に順次搬送するとともに、別途の金属ベルトも同様に順次搬送することができる。かかる構成とすることで、ベルト端面の粗研削〜仕上げ研削、内外周面の研削をすべて無人化することが可能となり、無端金属ベルトの全周を効率的かつ高い精度で研削加工することが可能となる。
【発明の効果】
【００３５】
以上の説明から理解できるように、本発明の研削加工装置および研削加工システムによれば、研削加工時に無端金属ベルト表面に付着した研削ゴミが適宜のローラによって金属ベルト内部へ埋め込まれる前に確実に除去することができるため、かかる研削ゴミによって金属ベルトが破断するといった製品不良を確実に防止することができる。また、本発明の研削加工装置および研削加工システムによれば、無端金属ベルトの端面と内外周面のすべてを高精度に研削加工することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の研削加工装置の概要を示した斜視図を、図２は、研削加工装置の正面図を模式的に示した図を、図３は、研削加工装置の平面図を模式的に示した図をそれぞれ示している。図４ａは、金属ベルトの外周面を研削する研削ローラにクーラントを供給するノズルがセットバックされて位置決めされていることを示した平面図であり、図４ｂは、図４ａに示すノズルの傾斜姿勢を示した側面図である。図５は、図４に示すノズルの位置によって研削ローラに供給されるクーラントの広がりを検証した結果の模式図であり、図５ａは適切なセットバック量の場合の模式図を、図５ｂ、図５ｃは好ましくないセットバック量の場合の模式図である。図６は、図４に示すノズルの傾斜角によって研削ローラに供給されるクーラントの広がりを検証した結果の模式図であり、図６ａは好ましくない傾斜角（水平）の場合の平面図を、図６ｂはその側面図である。図７は、図４に示すノズルの傾斜角によって研削ローラに供給されるクーラントの広がりを検証した結果の模式図であり、図７ａは適切な傾斜角の場合の平面図を、図７ｂはその側面図である。なお、図示する実施形態では、ＣＶＴベルトを構成する無端金属ベルトの内外周面および端面を研削対象としているが、被研削体がかかる金属ベルトに限定されるものでないことは勿論のことである。
【００３７】
図１は、無端金属ベルトの内外周面を研削加工する研削加工装置の一実施の形態の斜視図である。この研削加工装置１００は、無端の金属ベルトｂを掛け渡して回転させる駆動ローラ１と従動ローラ２、該駆動ローラ１と従動ローラ２の間に出入り自在であって、かつ鉛直方向に移動自在な金属ベルトｂの内周面を研削加工するための研削ローラ３（第１の研削ローラ）、研削ローラ３との間で金属ベルトｂを挟み込み、研削ローラ３による内周面研削時の反力架台となるバックアップローラ４、駆動ローラ１との間で金属ベルトｂを挟み込み、金属ベルトｂの外周面を研削加工する研削ローラ５（第２の研削ローラ）、各所に配設されたクーラント供給用のノズル６１ａ，６２ａ，６３ａ，６４ａ，６５ａと、から大略構成されている。
【００３８】
駆動ローラ１は、スピンドルモータ１１によって所定の回転速度にて回転制御されており（図２のＸ１方向）、従動ローラ２は、金属ベルトｂの回転に伴って駆動ローラ１と同期回転する（図２のＸ１方向）。なお、従動ローラ２は、サーボモータを具備する送りねじ機構２１にて駆動ローラ１に対して離反／近接できるように構成されており、金属ベルトｂを駆動ローラ１および従動ローラ２に掛け渡す際には、この従動ローラ２が駆動ローラ１から離反することによって金属ベルトｂに所定の張力を付与した姿勢でトラック状の姿勢を形成させる（図３のＸ７方向）。
【００３９】
金属ベルトｂの内周面を研削する研削ローラ３は、その回転制御がスピンドルモータ３１によって実行制御される。この研削ローラ３は、駆動ローラ１と従動ローラ２の間に金属ベルトｂが掛け渡されると、不図示の送りねじ機構にて駆動ローラ１と従動ローラ２の間に進入移動され（図３のＹ１方向）、さらに、サーボモータを具備する送りねじ機構３２によって圧力フィードバック制御に基づく金属ベルトｂの内周面側への定圧送りが実行される（図２のＺ方向）。なお、研削ローラ３の回転方向は、金属ベルトｂの回転方向（図２のＸ５方向）と逆方向（図２のＸ２方向）に設定されており、効率的な研削加工を実現することができる。
【００４０】
この金属ベルトｂの内周面の研削に際しては、研削ローラ３と対向する位置に配設されたバックアップローラ４が不図示の送りねじ機構によって金属ベルトｂの下面に当接するように上昇され、研削ローラ３の降下に伴い、双方のローラ３，４にて金属ベルトｂを挟み込むようになっている。このバックアップローラ４は、金属ベルトｂの回転に伴って従動的に回転する（図２のＸ４方向）。
【００４１】
一方、金属ベルトｂの外周面を研削する研削ローラ５は、スピンドルモータ５１によってその回転制御がおこなわれるとともに（図２のＸ３方向）、定圧送りを実行する送りねじ機構５２によって研削時の反力架台となる駆動ローラ１側に水平移動される（図２のＸ６方向）。なお、この研削ローラ５の回転方向も、図示するように金属ベルトｂの回転方向と逆方向に設定されている。
【００４２】
図示するように、無端の金属ベルトｂは、その内周面と外周面とが別途の研削位置にて研削加工されるようになっており、精密研削加工時における高精度な研削量の管理がおこなわれ易くなっている。
【００４３】
また、金属ベルトｂが回転して研削ローラ３とバックアップローラ４の間に入り込む上流側には、該金属ベルトｂの下方の外周面にクーラントを供給するためのノズル６１ａが所定の角度方向に向けられた姿勢で配設されており、このノズル６１ａは、ホースまたは配管からなる流路６１ｂを介して不図示のクーラントタンクおよび送液ポンプに連通している。なお、ノズル６１ａの傾斜角度に関しては、その詳細を後述する。
【００４４】
また、金属ベルトｂの外周面を研削加工する研削ローラ５の研削面から研削ゴミを除去するとともに、該研削面を冷却するためのクーラントを供給するノズル６２ａは、該研削面の上方に位置するとともに、研削ローラ５の鉛直中心から所定量だけ駆動ローラ１側にセットバックされ、さらに所定角度傾斜した姿勢で位置決めされている。このノズル６２ａも適宜の流路６２ｂを介して不図示のクーラントタンクおよび送液ポンプに連通している。
【００４５】
さらに、金属ベルトｂの内周面を研削加工する研削ローラ３の研削面にクーラントを供給するノズル６３ａが上記ノズル６２ａと同様の位置決め方法にて設けられている。このノズル６３ａも、流路６３ｂを介して不図示のクーラントタンクおよび送液ポンプに連通している。
【００４６】
また、金属ベルトｂの内周面から研削ゴミを除去するためのクーラント供給用ノズル６４ａと流路６４ｂ、ノズル６５ａと流路６５ｂも設けられている。
【００４７】
図２に示すように、金属ベルトｂが研削ローラ３とバックアップローラ４の間に進入する前に、金属ベルトｂの外周面に付着した研削ゴミＳをノズル６１ａから供給されるクーラントＫによって吹き飛ばすことにより、ローラ３，４間に金属ベルトｂが挟み込まれた際に付着した研削ゴミＳが金属ベルトｂの内部に噛み込むことを防止できる。特に、このノズル６１ａが金属ベルトｂの下方の外周面において付着ゴミを除去することにより、該ゴミはその自重によって付着力が低減されていることから、クーラントＫの吐出力を低減することが可能となる。また、金属ベルトｂの内周面においては、ノズル６５ａから供給されるクーラントＫによって内周面に付着した研削ゴミが吹き飛ばされる。
【００４８】
また、研削ローラ３，５の外周面に付着した研削ゴミＳ，Ｓは、ノズル６２ａ，６３ａから供給されるクーラントＫによって吹き飛ばされ、さらにこのクーラントＫによって各研削ローラが冷却されることで、研削時の発熱による加工不具合を効果的に解消することができる。
【００４９】
次に、図４〜６に基づいて、研削ローラ５の上方にノズル６２ａが位置決めされる際の、ノズル位置（セットバック量）とノズルの傾斜角について説明する。
【００５０】
図４ａは、ノズル６２ａと研削ローラ５との位置関係を平面視で示した図である。ここで、ノズル６２ａの中心線は、研削ローラ５の回転中心線Ｐから駆動ローラ１側へ所定長：Ｌ１だけセットバックさせた位置に配設される。一方、図４ｂは、ノズル６２ａと研削ローラ５との位置関係を側面視で示した図である。ノズル６２ａは、図４ａで示す所定長のセットバックに加えて、研削ローラ５の上面全域にクーラントが行き渡るように所定角：θ傾斜させる。なお、ノズル６２ａの先端は、研削ローラ５の上端よりも若干高い位置（例えば１〜２ｍｍ程度）の位置で、研削ローラ５の端部から同様に１〜２ｍｍ程度離れた位置に配設される。この条件でノズル６２ａからクーラントを吐出すると、クーラントＫは、研削ローラ５の全幅：Ｌ２の１／３〜１／４の範囲に吐出されることが発明者等によって特定されており、かかるノズルの姿勢調整により、クーラントＫは研削ローラ５の全幅に効果的に吐出することが可能となる。
【００５１】
[ノズルのセットバック量に関する検証結果]
図５は、上記するノズル６２ａの最適なセットバック量に関する発明者等による検証結果を模式的に示した図である。ここで、図５ａは、ノズル６２ａを一定の傾斜角とし、かつ、研削ローラ５を一定の回転速度にて反時計回り（Ｘ３方向）に回転させた条件において、セットバック量を研削ローラ５の天頂部から５〜３０度の角度：δ１（セットバック量：Ｌ１）の範囲とした場合のクーラントＫの広がりの状況を示している。この条件によれば、クーラントＫは研削ローラ５の天端全域に提供でき、研削ゴミＳ，…も駆動ローラ１側へ落ち込むことなく、効果的に吹き飛ばすことができた。
【００５２】
一方、図５ｂは、セットバック量がない場合の結果を、図５ｃは、セットバック量：δ２が４５度の場合の結果をそれぞれ示している。図５ｂに示すセットバック量がない場合には、研削ローラ５の回転により、その駆動ローラ１側のおよそ半分の範囲にクーラントが行き渡っていない。したがって、かかる範囲に付着した研削クズが駆動ローラ１側に落ち込んでしまう。
【００５３】
また、図５ｃに示すように、セットバック量が４５度程度となると、図５ｂとは反対に、研削ローラ５の駆動ローラ１側と反対側半分の領域にクーラントＫが行き渡らなくなってしまう。
【００５４】
以上の検証結果より、発明者等は、図示する研削ローラの回転方向の場合において、ノズル６２ａのセットバック量を駆動ローラ側へ５〜３０度程度に設定することが最適な設定範囲であるという結論に至った。
【００５５】
[ノズルの傾斜角に関する検証結果]
次に、ノズル６２ａの傾斜角についての発明者等による検証結果を図６，７に基づいて説明する。図６は、傾斜角がない（水平）な場合のクーラントＫの広がりを示した模式図であり、図６ａは平面図を、図６ｂは側面図をそれぞれ示している。一方、図７は、傾斜角を５〜１５度の範囲で設定した場合のクーラントＫの広がりを示した模式図であり、図７ａは平面図を、図７ｂは側面図をそれぞれ示している。なお、ノズル６２ａは、上記する５〜３０度の範囲で所定量セットバックされた位置に位置決めされている。
【００５６】
図６ａからも明らかなように、ノズル６２ａを傾斜させない場合には、クーラントＫの広がりはそのクーラント幅程度にしか及ばない。一方、図７ａに示すようにクーラントＫの傾斜角を５〜１５度の範囲で傾斜させ、研削ローラ５に対するクーラントＫの吐出領域を全幅Ｌ２の１／４〜１／３の範囲とした場合には、研削ローラ５の全領域に効果的にクーラントＫが行き渡ることが分かる。なお、傾斜角の上限を１５度程度とした理由は、高圧のクーラントＫによって砥粒や研削屑を効果的に吹き飛ばす効果をも合わせた最適な条件によるものである。
【００５７】
[クーラントによる除去対象となる付着砥粒に関する考察]
図８は、砥粒が金属ベルト内に噛み込んで、金属ベルトに亀裂が生じている断面図（断面写真）を示したものである。この砥粒の径は３０μｍ以上であり、かかる径以上の大きさの砥粒が金属ベルトに噛み込んで傷（Ｆの領域）がつくと、かかる傷が起点となって無端金属ベルトの切断に至る。なお、図８に示す金属ベルトは圧延工程を経た製品であり、１５μｍ以上の深度の傷が形成されている。したがって、無端金属ベルトの研削工程が終了する段階では、径３０μｍ程度以上の砥粒を確実に金属ベルト表面から除去しておくことを要する。
【００５８】
本発明の研削加工システムの概要は後述するが、かかるシステムにおいては、金属ベルトの両端面の粗研削が実行され、次いで仕上げ研削が実行され、最後に金属ベルトの内外周面の研削加工がおこなわれる。この粗研削工程にて使用される研削ブラシを♯８０の砥粒、仕上げ研削工程にて使用される研削ブラシを♯３２０の砥粒、最後の内外周面研削工程にて使用される研削ブラシを♯１２０の砥粒をそれぞれ使用した場合に、各研削ブラシに含まれる砥粒分布の割合と、１リングの無端金属ベルトを研削加工する際に発生する砥粒の重量をそれぞれ図９ａ、図９ｂに示している。
【００５９】
図９ａ中、Ｐ１は♯８０の砥粒にかかるグラフを、Ｑ１は♯３２０の砥粒にかかるグラフ、Ｒ１は♯１２０の砥粒にかかるグラフをそれぞれ示している。これらのグラフからも明らかなように、すべての仕様の砥粒において、図８にて説明した金属ベルトに致命的な損傷を与え得る径３０μｍ以上の砥粒がその大部分を占めていることが分かる。すなわち、研削工程にて発生して金属ベルトに付着した砥粒をほぼ完全に除去しないと、金属ベルトの耐久性を大きく低下させる損傷原因を払拭することはできないこととなる。
【００６０】
図９ｂ中、Ｐ２は♯８０の砥粒にかかるグラフを、Ｑ２は♯３２０の砥粒にかかるグラフ、Ｒ２は♯１２０の砥粒にかかるグラフをそれぞれ示している。図９ｂに示す発生砥粒重量に関しても同様の結果となっており、本実験では、３０μｍ以上の径を有する砥粒の総重量が０．０４９ｇとなり、砥粒全体の９９．８％にも及ぶことが判明した。
【００６１】
[金属ベルト表面に付着する砥粒の付着力と自重に関する考察]
次に、金属ベルト表面に付着する砥粒の付着力を算定する。図１０は、駆動ローラ１と従動ローラ２との間に掛け渡された金属ベルトｂに作用する砥粒の付着力を説明した模式図である。ここで、金属ベルトｂの上面には、付着力：Ｆと砥粒自重：Ｆｇとの和の値がクーラントにて吹き飛ばす必要のある付着力となる。一方、金属ベルトｂの下面においては、付着力：Ｆから砥粒自重：Ｆｇを差し引いた値がクーラントにて吹き飛ばす必要のある付着力となる。すなわち、金属ベルトｂの下面において付着砥粒を除去する方がより効果的でかつ低圧力のクーラントで砥粒の除去が可能となる。
【００６２】
上記する砥粒の付着力は、粒子に作用するＶａｎ ｄｅｒ Ｗａａｌｓ力（ファンデルワールス力）と液架橋力とをそれぞれ求め、その和をもって付着力が算定される。
【００６３】
図１１ａは、上記するファンデルワールス力と液架橋力の和（グラフＴ２）、砥粒の自重（グラフＴ３）、付着力：Ｆと砥粒自重：Ｆｇとの和（グラフＴ１）、付着力：Ｆと砥粒自重：Ｆｇとの差（グラフＴ４）をそれぞれ示しており、図１１ｂは、図９ｂと同じ発生砥粒の重さ分布を示している。図１１ａのグラフＴ４より、径１０５μｍ以上の砥粒は自重にてそのまま落下することが分かる。よって、それよりも径の小さな砥粒は自重よりも付着力が勝る結果、クーラントにて除去する必要があることが理解できる。また、同グラフＴ４において最大値を与える砥粒径はおよそ６４μｍ付近であるが、これは、金属ベルトの破断が多発する径３０μｍ程度の傷が圧延前には６０μｍ程度の傷であると想定されることに符合する。そこで、径６０μｍ程度の砥粒を確実に除去できるクーラント圧と、ノズルの角度の設定が必要となる。
【００６４】
[金属ベルト外周面へクーラントを供給するノズル角度の考察]
図１２ａ〜ｄに基づいて、砥粒径やそのほかの条件を一般に想定され得る任意の条件に設定し、ノズルの傾斜角度を算定した。以下にその算定の内容を説明／記載する。
【００６５】
まず、図１２ａにおける各値を算定する。ここで、径６３．５μｍの砥粒を仮定し、該砥粒に作用する力を求める。
【００６６】
１）砥粒に作用するファンデルワールス力：Ｆｖ＝Ｈ・Ｄ／（１２Ｚ２）より、４．９６μＮとなる。ここで、ＨはＨａｍａｋｅｒ定数でＨ＝１５・１０−２０Ｊ、Ｚは粒子と平面の分離距離でＺ＝０．４ｎｍ、Ｄは粒子径で６３．５μｍである。
【００６７】
２）液架橋力：ＦＬ＝２・π・σ・Ｄ／２・ｃｏｓθより、７．２６μＮとなる。ここで、σは水の表面張力で０．０７２８Ｎ／ｍ、θは接触角で６０度（ステンレスの場合は４５度、アルミニウムの場合は７０度）、Ｄは粒子径で６３．５μｍである。
【００６８】
３）重力：Ｆｇ＝４／３・π・（Ｄ／２）３・ρ・ｇ＝４．２７μＮとなる。ここで、ρは比重でＳｉＣの場合は３．２５ｇ／ｃｍ３、Ａｌ２Ｏ３の場合は３．９９ｇ／ｃｍ３、ｇは重力加速度で９．８ｍ／ｓ２である。
【００６９】
砥粒に作用する垂直抗力：Ｎは、Ｎ＝Ｆｖ＋ＦＬ−Ｆｇ＝７．９５μＮとなり、転がり摩擦係数：μ＝０．０１としてクーラントを吹き付けた際の摩擦抵抗力：Ｆｒｅｇ＝μＮ＝０．０７９５μＮとなる。
【００７０】
金属ベルトは砥粒を付着させた状態で回転移動しているので、その際に砥粒が持つ力積：Ｆｍｖ・ｄｔ＝ｍ・Ｖ＝４５．１７ｎｇ・ｍ／ｓとなる。ここで、ｍ＝４３５．７ｎｇ、Ｖ＝０．１０４ｍ／ｓとする。
【００７１】
図１２ｂに示すように、金属ベルトの幅を９．９ｍｍ、金属ベルトに吐出されたクーラントの径をφ１５ｍｍとすると、砥粒がクーラントの吐出範囲を通過する時間は０．１０９ｓと算定でき、したがって、金属ベルトによって伝達された砥粒の運動エネルギーを打ち消すのに要する力：ＦｍＶ＝ｍ・Ｖ／ｄｔ＝０．０００４２μＮとなる。
【００７２】
以上より、付着した砥粒を吹き飛ばすために要する金属ベルトに平行な力は、Ｆｒｅｇ＋ＦｍＶ＝０．０７９９μＮとなる。クーラントの吹き付け力がかかる抗力を超えた段階で砥粒の除去が可能となる。
【００７３】
クーラントの配管内部における圧力をＰＯ、配管径をＤＯとし、砥粒に当たるクーラント圧をＰ、クーラントが金属ベルトに作用する領域の径をＤ１とし、ノズル効率をηとすると、Ｐ＝η・ＤＯ２／Ｄ１２・ＰＯ／５＝０．０６１ＭＰａとなる。ここで、η＝０．５、ＤＯ＝９．５３ｍｍ，Ｄ１＝１５ｍｍである。
【００７４】
この水圧が砥粒（径はＤ）に伝達される力：Ｆｃ＝１／２・π・（Ｄ／２）２・Ｐ＝４７９．４μＮとなる。
【００７５】
クーラントの角度が図１２ａに示すγの場合、該クーラントが砥粒を飛ばす条件は、Ｆｃｓｉｎγ＞Ｆｒｅｇ＋ＦｍＶである。
【００７６】
図１２ｃに示すように、ノズルの傾斜角度をα、クーラントの噴射角度をβ、ノズルと金属ベルト間の離間をＬ３（＝１０ｍｍ）とすると、α＞β／２＋γ、Ｌ３＝１０ｍｍ、γ＝０．１度、β／２＝ｓｉｎ−１（（Ｄ１／２）／Ｌ３）＝４８．６度となり、α＞４８．７度が設定条件におけるノズルの傾斜角度範囲となる。
【００７７】
[研削ローラの冷却の必要性に関する考察]
研削ローラにおいては、砥石のバインダーに高分子ポリマーの一種であるゴムが用いられており、その応力−ひずみ曲線を図１３に示している。また、同図においては、ゴムからなる長さ：l、断面積：ＡＯの棒部材に力：Ｆが作用する場合のモデル図を併せて図示している。図１３から明らかなように、研削中に温度が上昇すると、バインダーであるゴムが軟化し、研削ローラを構成する回転軸からバインダーがはずれ易くなってしまう。
【００７８】
例えばウレタンゴムの場合、図１４ａに示すように、ガラス転移温度は２４１Ｋ（−３２℃）であるため、実用温度０〜６０℃で考慮すると、規格化温度１．１３〜１．３８でゴムプラトー状態が保たれる。しかし、砥石が発熱して１００℃を超えると、規格化温度が１．５５まで跳ね上がり、ゴムプラトー領域から粘性流動領域へ移行し、その状態で荷重が作用すると砥石はその形状を保持できなくなってしまう。このような理由から、研削加工においては、研削ローラの表面を積極的に冷却することが重要となる。なお、図１４ａのグラフ中のｂ点、ｃ点、ｄ点における各分子構造を図１４ｂ、ｃ、ｄにそれぞれ模式的に示した。
【００７９】
図１５は、連続加工時間と、研削ローラが冷却される場合（グラフＵ２）と、冷却されない場合（グラフＵ１）をグラフ化した図である。例えば、加工時間が３時間程度で１００℃を越え、その後は該砥石がその形状を保持できないことで回転軸から外れてしまう結果となる。
【００８０】
次に、端面研削加工装置について説明する。端面研削加工装置２００は、図１６に示すように、複数のセグメントブラシ７１ａ，７１ａ，…、７２ａ，７２ａ，…を周方向にそれぞれ配設した２つの研削ローラ７１，７２からなる研削部と、セグメントブラシ７１ａの先端に対向する位置にあって、金属ベルトｂを２つのローラ（駆動ローラ１ａと従動ローラ２ａ）に掛け渡した姿勢で金属ベルトｂを保持する保持部とから構成される。保持部は、２つのローラを軸支しながら、駆動ローラ１ａの駆動軸を回転させる不図示のモータが内蔵された不図示のケーシングの一側面に２つのローラが装着されている。ここで、従動ローラ２ａは、ケーシングの一側面上を移動できるように構成さてれている。例えば、従動ローラ２ａを軸支する回転軸がシリンダユニットのピストンロッドの先端に取り付けられていて、ピストンロッドの伸縮により、従動ローラ２ａは駆動ローラ１ａから離反／近接することができる。一方、研削部は、２つの研削ローラ７１，７２をそれぞれ回転させるモータを内蔵した不図示のケーシングの一側面に該研削ローラ７１，７２が装着されている。
【００８１】
セグメントブラシ７１ａ，７２ａは、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）や炭化ケイ素（ＳｉＣ）などの研磨砥粒を溶融させた多数のナイロン線材が金属製の筒体で束ねられた姿勢で研削ローラ７１，７２の端面から所定長さ突出している。
【００８２】
この研削ローラ７１，７２は同一方向に回転制御されており、駆動ローラ１ａ，従動ローラ２ａに掛け渡されながら平面視がトラック状に引き伸ばされた金属ベルトｂの直線区間の適宜箇所において、一方の研削ローラ７１の入射方向と他方の研削ローラ７２の退出方向が異なる結果、ベルト端面研削時に一方の研削ローラの回転方向へのベルトの倒れを他方の研削ローラの回転によって防止することができる。さらには、ベルト端面の２つの隅角部を２つの研削ローラによって一気に研削することが可能となり、研削効率を高めることができる。なお、駆動ローラ１ａ，従動ローラ２ａに掛け渡された金属ベルトｂをトラック状に引き伸ばす際には、２つのローラ１ａ，２ａにベルトを掛け渡した後で、従動ローラ２ａを駆動ローラ１ａから離反するように可動させればよい。
【００８３】
また、研削ローラ７１，７２にそれぞれ取り付けられたセグメントブラシ７１ａ，７２ａは、ナイロン線材の一端が金属製の筒体に収容されており、他端側は金属製の筒体がナイロン線材を束ねるように嵌装されている（不図示）。この筒体の端部は閉塞されており、かかる端面にシリンダユニットのピストンロッドが当接している。研削時のナイロン線材の剛性を確保するために、筒体からのナイロン線材の突出長は適宜の長さに設定されている。ここで、研削によってナイロン線材の先端が徐々に磨耗し、研削力が低下した際には、かかる研削力の低下を図示しない圧力センサにて検知し、検知結果に基づいてピストンロッドが所定長伸張するように構成することができる。なお、端面研削加工装置２００においても、適宜のベルト箇所にクーラントを供給するノズル７３ａと流路７３ｂが配設されている。
【００８４】
次に、図１７〜３０に基づいて、研削加工システムの概要と、その作動の流れについて説明する。
図１７，１８に基づいて研削加工システム３００の概要を説明すると、図１６で説明した４基の端面研削加工装置２００Ａ，２００Ｂ，２００Ｃ，２００Ｄが等間隔でライン状に配設されている。ここで、端面研削加工装置２００Ａ（または、２００Ｂ，２００Ｃ，２００Ｄ）は、無端の金属ベルトｂを保持／回転させる駆動ローラ１ａと従動ローラ２ａと、それらを具備するケーシングＣ３とからなる保持部２００ａと、セグメントブラシ７１，７２と、それらを具備するケーシングＣ４とからなる研削部２００ｂと、から構成されている。また、端面研削加工装置２００Ｄの送り方向前方には金属ベルトｂの内外周面を研削加工する研削加工装置１００が設置されている。この研削加工装置１００は、金属ベルトｂを保持／回転させる駆動ローラ１と従動ローラ２と、それらを具備するケーシングＣ１とからなる保持部１００ａと、第１の研削ローラ３と第２の研削ローラ４と、それらを具備するケーシングＣ２とからなる研削部１００ｂと、から構成されている。
【００８５】
それぞれの端面研削加工装置２００Ａ，２００Ｂ，２００Ｃ，２００Ｄを構成する保持部２００ａ，…と研削部２００ｂ、…の間、および、研削加工装置１００を構成する保持部１００ａ，…と研削部１００ｂ、…の間には、隣接する加工装置間を往復移動できるトランスファ８が備えられている。ここで、各端面研削加工装置２００Ａ，２００Ｂ，２００Ｃ，２００Ｄは、それぞれの保持部２００ａと研削部２００ｂとの配設位置が交互に逆転しながら配設されている。これは、金属ベルトｂの両端面を交互に研削するためであり、シュータ９４に送り込まれてきた金属ベルトｂは、ローダ９３にてトランスファ８に送られ、トランスファ８の往復移動に伴って順に次の端面研削加工装置へ送られる。端面研削加工装置は、シュータ９４に近い端面研削加工装置２００Ａから順に、金属ベルトｂの一端面の粗研削をおこなう装置、金属ベルトｂの他端面を粗研削する装置（端面研削加工装置２００Ｂ）、金属ベルトｂの一端面を仕上げ研削する装置（端面研削加工装置２００Ｃ）、金属ベルトｂの他端面を仕上げ研削する装置（端面研削加工装置２００Ｄ）となっている。ここで、トランスファ８は、上下に併設する棒体８１，８２と、各端面研削加工装置間の間隔で該棒体８１，８２の対向面に取り付けられたチャック部材８３，８３とから構成されており、このチャック部材８３，８３で金属ベルトｂが把持された姿勢で金属ベルトｂの送りがおこなわれる。チャック部材８３は、チャック時に金属ベルトｂの表面を損傷させないような適宜の材料（例えば樹脂材）にて成形されている。最後に研削加工装置１００により、金属ベルトｂの外周面と内周面に付着した研削ゴミなどが除去される。各研削加工装置にてその全周が研削加工された金属ベルトｂは、ローダ９５によってトランスファ８から回収され、ベルトコンベア９６に移載される。なお、各端面研削加工装置２００Ａ，…、を構成する保持部２００ａのケーシングＣ３や研削部２００ｂのケーシングＣ４のぞれぞれの下端にはキャスタ９１，９１，…が取り付けられており、このキャスタ９１，９１，…がレール９２，９２上を移動できるように構成されている。各端面研削加工装置２００Ａ，…の保持部２００ａや研削部２００ｂは、トランスファ８の往復移動に伴う適宜のタイミングで、トランスファ８側に自動的に移動したり、トランスファ８から自動的に離反するように制御されている。
【００８６】
次に、研削加工システム３００の作動の流れを説明する。まず、図１７，１８に示すように、シュータ９４に送り込まれてきた金属ベルトｂを、ローダ９３が図１７の矢印Ｘ方向に移動して金属ベルトｂの内周面で引っ掛け、その姿勢でローダ９３が矢印Ｙ方向に移動することで、チャック部材８３，８３の間に嵌め合わせる。
【００８７】
次に、図１９，２０に移り、金属ベルトｂをチャック部材８３，８３の間に嵌め合わせた後のローダ９３は、トランスファ８から離反するように矢印Ｙ方向に移動し、トランスファ８は、チャックされた金属ベルトｂを最初に粗研削を実施する端面研削加工装置２００Ａまで移動させる（矢印Ｙ）。
【００８８】
図２１，２２に移り、前方に配設された金属ベルトｂの近傍まで保持部２００ａが移動し（矢印Ｘ）、金属ベルトｂの内周面内に駆動ローラ１ａと従動ローラ２ａの一部を接触させる。ここで、従動ローラ２ａを駆動ローラ１ａから離反するように移動させることで（矢印Ｙ）、２つのローラ間で金属ベルトｂがトラック状に引っ張られた状態となり、チャック部材８３，８３から金属ベルトｂが離れた状態となる。なお、ローダ９３は、次の金属ベルトｂを搬送するためにシュータ９４側へ移動している（矢印Ｚ）。
【００８９】
図２３，２４に移り、２つのローラ間で金属ベルトｂをトラック状に引っ張った状態で、保持部２００ａを研削部２００ｂ側へ移動させ（矢印Ｘ）、回転体７１，７２を同一方向に回転させながら金属ベルトｂの一端面の粗研削をおこなう。この粗研削の過程では、金属ベルトｂは既にチャック部材８３，８３から解放されているため、トランスファ８が往復移動してもかかる粗研削の障害とはならない。そこで、粗研削の過程でトランスファ８はシュータ９４側へ移動し（矢印Ｙ）、既にシュータ９４に送り込まれている次の金属ベルトｂを回収する。ローダ９３は既述するように金属ベルトｂ側へ移動し（矢印Ｚ）て金属ベルトｂを引っ掛ける。
【００９０】
図２５，２６に移り、ローダ９３にて金属ベルトｂをチャック部材８３，８３内に嵌め込んでいく（矢印Ｚ）。一方、金属ベルトｂの一端面の粗研削が終了すると、保持部２００ａを研削部２００ｂからわずかに離反させ（矢印Ｙ）、金属ベルトｂを対向するチャック部材８３，８３の間に配設させる。この状態で従動ローラ２ａを駆動ローラ１ａ側へ移動させることにより（矢印Ｘ）、２つのローラにて引っ張られていた金属ベルトｂが解放されてチャック部材８３，８３間に把持された状態となる。
【００９１】
図２７，２８に移り、保持部２００ａをトランスファ８の障害とならない程度までバックさせ（矢印Ｘ），２つの金属ベルトｂ、ｂを把持したトランスファ８を移動させる（矢印Ｙ）。この移動は、一端面の粗研削が終了した金属ベルトｂを次の端面研削加工装置２００Ｂまで搬送するものであり、かかる搬送によって、次の金属ベルトｂは最初に粗研削をおこなう端面研削加工装置２００Ａまで搬送される。この際、ローダ９３は、次の金属ベルトｂを収容すべくシュータ９３側へ移動する（矢印Ｚ）。
【００９２】
図２９，３０に移り、上記する一連の流れを順次実行することにより、一端面を研削された金属ベルトｂは次の端面研削加工装置へ搬送され、それと同時に新たな金属ベルトｂがシュータ９４から回収されていく。ここで、最後に研削加工装置１００にておこなわれる外周面と内周面の研削加工に際しては、研削加工装置１００がトランスファ８側へ移動し（矢印Ｘ）、第２の研削ローラ５にて金属ベルトｂの外周面が、第１の研削ローラ３にて金属ベルトｂの内周面がそれぞれ研削加工される。
【００９３】
すべての研削が終了した金属ベルトｂは、ローダ９５を介してベルトコンベア９６に移載されて搬送される。
【００９４】
本発明の研削加工システムによれば、ベルト端面の粗研削や仕上げ研削、ベルトの外周面および内周面の研削をすべて自動研削することが可能となる。各研削体を構成する回転体に装着されたナイロン線材は、既述するようにその磨耗の程度を自動検出されながら常に一定の押圧力を確保することができるため、ナイロン線材の取り替えに要する時間ロスを可及的に低減することができる。また、特に研削加工装置においては、金属ベルトの内外周面の研削加工に際し、研削ゴミが確実に除去された段階で研削加工が実施されること、および、研削ローラはその表面に付着した研削ゴミを除去され、かつ効果的に冷却されることにより、高品質な無端金属ベルトを製造することが可能となる。
【００９５】
以上、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。例えば、研削体に装着された回転体の回転に加えて、その周方向に配設された各セグメントブラシもその軸心まわりに回転する実施形態であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】本発明の研削加工装置の概要を示した斜視図である。
【図２】研削加工装置の正面図を模式的に示した図である。
【図３】研削加工装置の平面図を模式的に示した図である。
【図４】（ａ）は、金属ベルトの外周面を研削する研削ローラにクーラントを供給するノズルがセットバックされて位置決めされていることを示した平面図であり、（ｂ）は、（ａ）に示すノズルの傾斜姿勢を示した側面図である。
【図５】図４に示すノズルの位置によって研削ローラに供給されるクーラントの広がりを検証した結果の模式図であり、（ａ）は適切なセットバック量の場合の模式図を、（ｂ）、（ｃ）は好ましくないセットバック量の場合の模式図である。
【図６】図４に示すノズルの傾斜角によって研削ローラに供給されるクーラントの広がりを検証した結果の模式図であり、（ａ）は好ましくない傾斜角（水平）の場合の平面図を、（ｂ）はその側面図である。
【図７】図４に示すノズルの傾斜角によって研削ローラに供給されるクーラントの広がりを検証した結果の模式図であり、（ａ）は適切な傾斜角の場合の平面図を、（ｂ）はその側面図である。
【図８】金属ベルトに砥粒が噛み合うことによって亀裂が生じていることを示した断面図である。
【図９】（ａ）は、研削ローラや研削ブラシに含まれる砥粒の大きさごとの分布割合を示したグラフであり、（ｂ）は１つの無端金属ベルトを研削加工する場合に発生する砥粒の大きさごとの重量を示したグラフである。
【図１０】研削加工装置にて回転する無端金属ベルトに付着した砥粒の付着力と重力を説明した模式図である。
【図１１】（ａ）は、砥粒の付着力と重力、および双方を加味した力を砥粒の大きさごとに示したグラフであり、（ｂ）は、１つの無端金属ベルトを研削加工する場合に発生する砥粒の大きさごとの重量を示したグラフである。
【図１２】（ａ）は、砥粒に作用する力を示した模式図であり、（ｂ）は、無端金属ベルトの幅とクーラントの径の関係を示した模式図であり、（ｃ）は、ノズル（クーラント）の角度を示した模式図である。
【図１３】高分子材料の応力―ひずみ曲線である。
【図１４】（ａ）は高分子材料の温度とヤング率の関係を示したグラフであり、（ｂ）は図ａのｂ点における高分離材料の分子構造を、（ｃ）は図ａのｃ点における高分離材料の分子構造を、（ｄ）は図ａのｄ点における高分離材料の分子構造を示した図である。
【図１５】連続研削加工時間と砥石表面温度の関係を示したグラフである。
【図１６】端面研削加工装置の概要を示した斜視図である。
【図１７】本発明の研削加工システムの作動状況を示した平面図である。
【図１８】図１７のＸＶＩＩＩ−ＸＶＩＩＩ矢視図である。
【図１９】図１７に続く研削加工システムの作動状況を示した平面図である。
【図２０】図１９のＸＸ−ＸＸ矢視図である。
【図２１】図１９に続く研削加工システムの作動状況を示した平面図である。
【図２２】図２１のＸＸＩＩ−ＸＸＩＩ矢視図である。
【図２３】図２１に続く研削加工システムの作動状況を示した平面図である。
【図２４】図２３のＸＸＩＶ−ＸＸＩＶ矢視図である。
【図２５】図２３に続く研削加工システムの作動状況を示した平面図である。
【図２６】図２５のＸＸＶＩ−ＸＸＶＩ矢視図である。
【図２７】図２５に続く研削加工システムの作動状況を示した平面図である。
【図２８】図２７のＸＸＶＩＩＩ−ＸＸＶＩＩＩ矢視図である。
【図２９】図２７に続く研削加工システムの作動状況を示した平面図である。
【図３０】図２９のＸＸＸ−ＸＸＸ矢視図である。
【図３１】（ａ）は、ＣＶＴベルトの一部を示した斜視図であり、（ｂ）は、バレル研磨する前のベルトの断面図とバレル研磨後のベルトの断面図である。
【符号の説明】
【００９７】
１…駆動ローラ、２…従動ローラ、３…研削ローラ（第１の研削ローラ）、４…研削ローラ（第２の研削ローラ）、３２，４１，５２…送りねじ機構、３１、５１…スピンドルモータ、６１ａ，６２ａ，６３ａ，６４ａ，６５ａ…ノズル、６１ｂ、６２ｂ、６３ｂ、６４ｂ、６５ｂ、７３…流路、７１…研削ローラ（第３の研削ローラ）、７２…研削ローラ（第４の研削ローラ）、７１ａ，７２ａ…セグメントブラシ、８…トランスファ（搬送装置）、８１，８２…棒体、８３…チャック部材、８４…脚、９１…キャスタ、９２…レール、９３…ローダ、９４…シュータ、９５…ローダ、９６…ベルトコンベア、１００…研削加工装置、２００Ａ，２００Ｂ，２００Ｃ，２００Ｄ…端面研削加工装置、１００ａ，２００ａ…保持部、１００ｂ、２００ｂ…研削部、３００…研削加工システム、ｂ…ベルト、Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４…ケーシング，Ｋ…クーラント
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無端金属ベルトの内外周面を研削する研削加工装置であって、
前記研削加工装置は、前記金属ベルトを掛け渡して回転させる駆動ローラおよび従動ローラと、
２つの前記ローラの間で、かつ金属ベルト下方の内周面の一部と当接して該金属ベルトの内周面を研削する第１の研削ローラと、
該第１の研削ローラと金属ベルトを挟み込む位置に配設されたバックアップローラと、
前記駆動ローラまたは前記従動ローラのいずれか一方と金属ベルトを挟み込む位置に配設され、該金属ベルトの外周面を研削する第２の研削ローラと、
前記金属ベルトが回転して前記第１の研削ローラと前記バックアップローラとの間に入り込む上流側に配設され、前記金属ベルト下面の外周面にクーラントを供給する第１のクーラント供給部と、
前記第１の研削ローラおよび前記第２の研削ローラのそれぞれにクーラントを供給する第２のクーラント供給部および第３のクーラント供給部と、を少なくとも具備することを特徴とする研削加工装置。
【請求項２】
前記金属ベルト下面の外周面に対して、該金属ベルトの回転方向に逆らう方向で鉛直方向から所定角度傾斜した方向にクーラントが提供されるように前記第１のクーラント供給部が調整されていることを特徴とする請求項１に記載の研削加工装置。
【請求項３】
前記金属ベルトの回転方向に対して、前記第１の研削ローラおよび前記第２の研削ローラがともに逆方向に回転制御されており、
前記第３のクーラント供給部は前記第２の研削ローラの上方または下方であって、該研削ローラの鉛直中心よりも前記駆動ローラ側または前記従動ローラ側に所定量偏った位置に配設され、かつ、該第２の研削ローラの回転軸芯に対して所定の傾斜角度方向にクーラントを供給するように調整されており、
前記第２のクーラント供給部は前記第１の研削ローラの上方であって、該研削ローラの鉛直中心よりも該研削ローラの回転方向に逆らう方向に所定量偏った位置に配設され、かつ、該第１の研削ローラの回転軸芯に対して所定の傾斜角度方向にクーラントを供給するように調整されていることを特徴とする請求項１または２に記載の研削加工装置。
【請求項４】
前記金属ベルトを掛け渡して回転させる第２の駆動ローラおよび第２の従動ローラと、第１の研削ブラシが周方向に複数設けられた第３の研削ローラと、第２の研削ブラシが周方向に複数設けられた第４の研削ローラとを備え、第１の研削ブラシと第２の研削ブラシが干渉しない離隔を備え、かつ、前記第２の駆動ローラおよび前記第２の従動ローラと対向する位置に前記第３の研削ローラと前記第４の研削ローラが配設され、第３の研削ローラと第４の研削ローラにて前記金属ベルトの端面を研削する端面研削加工装置と、
請求項１〜３のいずれかに記載の金属ベルトの内外周面を研削する研削加工装置と、を具備しており、
複数の前記端面研削加工装置がライン状に配設されており、金属ベルトをそれぞれの端面研削加工装置に順次搬送するとともにそれぞれの端面研削加工装置および研削加工装置の駆動ローラおよび従動ローラ間に金属ベルトを着脱させる搬送装置がさらに備えられており、金属ベルトの一方の端面が適宜の端面研削加工装置にて研削加工された後に、次の端面研削加工装置にて金属ベルトの他方の端面が研削加工され、前記研削加工装置にてベルトの内外周面が研削されることを特徴とする研削加工システム。
【請求項５】
前記無端金属ベルトは、複数の金属製のリングが積層されてなるＣＶＴベルトであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の研削加工装置。
【請求項６】
前記無端金属ベルトは、複数の金属製のリングが積層されてなるＣＶＴベルトであることを特徴とする請求項４に記載の研削加工システム。
【請求項１】
無端金属ベルトの内外周面を研削する研削加工装置であって、
前記研削加工装置は、前記金属ベルトを掛け渡して回転させる駆動ローラおよび従動ローラと、
２つの前記ローラの間で、かつ金属ベルト下方の内周面の一部と当接して該金属ベルトの内周面を研削する第１の研削ローラと、
該第１の研削ローラと金属ベルトを挟み込む位置に配設されたバックアップローラと、
前記駆動ローラまたは前記従動ローラのいずれか一方と金属ベルトを挟み込む位置に配設され、該金属ベルトの外周面を研削する第２の研削ローラと、
前記金属ベルトが回転して前記第１の研削ローラと前記バックアップローラとの間に入り込む上流側に配設され、前記金属ベルト下面の外周面にクーラントを供給する第１のクーラント供給部と、
前記第１の研削ローラおよび前記第２の研削ローラのそれぞれにクーラントを供給する第２のクーラント供給部および第３のクーラント供給部と、を少なくとも具備することを特徴とする研削加工装置。
【請求項２】
前記金属ベルト下面の外周面に対して、該金属ベルトの回転方向に逆らう方向で鉛直方向から所定角度傾斜した方向にクーラントが提供されるように前記第１のクーラント供給部が調整されていることを特徴とする請求項１に記載の研削加工装置。
【請求項３】
前記金属ベルトの回転方向に対して、前記第１の研削ローラおよび前記第２の研削ローラがともに逆方向に回転制御されており、
前記第３のクーラント供給部は前記第２の研削ローラの上方または下方であって、該研削ローラの鉛直中心よりも前記駆動ローラ側または前記従動ローラ側に所定量偏った位置に配設され、かつ、該第２の研削ローラの回転軸芯に対して所定の傾斜角度方向にクーラントを供給するように調整されており、
前記第２のクーラント供給部は前記第１の研削ローラの上方であって、該研削ローラの鉛直中心よりも該研削ローラの回転方向に逆らう方向に所定量偏った位置に配設され、かつ、該第１の研削ローラの回転軸芯に対して所定の傾斜角度方向にクーラントを供給するように調整されていることを特徴とする請求項１または２に記載の研削加工装置。
【請求項４】
前記金属ベルトを掛け渡して回転させる第２の駆動ローラおよび第２の従動ローラと、第１の研削ブラシが周方向に複数設けられた第３の研削ローラと、第２の研削ブラシが周方向に複数設けられた第４の研削ローラとを備え、第１の研削ブラシと第２の研削ブラシが干渉しない離隔を備え、かつ、前記第２の駆動ローラおよび前記第２の従動ローラと対向する位置に前記第３の研削ローラと前記第４の研削ローラが配設され、第３の研削ローラと第４の研削ローラにて前記金属ベルトの端面を研削する端面研削加工装置と、
請求項１〜３のいずれかに記載の金属ベルトの内外周面を研削する研削加工装置と、を具備しており、
複数の前記端面研削加工装置がライン状に配設されており、金属ベルトをそれぞれの端面研削加工装置に順次搬送するとともにそれぞれの端面研削加工装置および研削加工装置の駆動ローラおよび従動ローラ間に金属ベルトを着脱させる搬送装置がさらに備えられており、金属ベルトの一方の端面が適宜の端面研削加工装置にて研削加工された後に、次の端面研削加工装置にて金属ベルトの他方の端面が研削加工され、前記研削加工装置にてベルトの内外周面が研削されることを特徴とする研削加工システム。
【請求項５】
前記無端金属ベルトは、複数の金属製のリングが積層されてなるＣＶＴベルトであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の研削加工装置。
【請求項６】
前記無端金属ベルトは、複数の金属製のリングが積層されてなるＣＶＴベルトであることを特徴とする請求項４に記載の研削加工システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【公開番号】特開２００７−３３１０６２（Ｐ２００７−３３１０６２Ａ）
【公開日】平成１９年１２月２７日（２００７．１２．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１６５９５０（Ｐ２００６−１６５９５０）
【出願日】平成１８年６月１５日（２００６．６．１５）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１２月２７日（２００７．１２．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年６月１５日（２００６．６．１５）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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