JPH0752037A - 自動厚さ制御石材研磨装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 石材の仕上げ厚さを最初に設定するだけで、
自動的に仕上げ厚さまで研磨を行なって作業性を大幅に
向上させるものである。 【構成】 石材研磨装置の主軸取付台６に、送りねじシ
ャフト24を取付け、ここに螺合した昇降ブロック29にセ
ンサー取付台30を設け、この下端に限定反射型距離セン
サー32を石材19の測定面20に近接して取付けると共に、
センサー取付台30の上端を、研磨装置の左右走行台４に
取付けたワイヤー引出式リニアエンコーダー33に連結
し、ここで測定した距離センサー32の上下方向の移動距
離と、距離センサー32と石材測定面20の間の距離との合
計距離から石材20の上面高さを検出して、石材20が設定
した厚さに達したときに主軸８を停止させる制御装置40
を設け、更に距離センサー32の横に水よけブレード36を
取付けると共に、この内側にエアー噴射ノズル35を測定
面20に向けて取付けたことを特徴とするものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は自動的に石材の仕上げ厚
さを制御する石材研磨装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、直方体や立方体など表面が平面
をなしている石材を研削加工した後、自動研磨装置で石
材の表面を研磨して仕上ている。従来の自動研磨装置で
は、定盤の上に台木を載せ、この上に研削加工した石材
を載せてから、スケールで石材上面の縦横寸法と厚さを
測定する。次に石材の上面の縦横寸法と、研磨量に応じ
て間欠的に下降しながら研磨する回数を制御盤にセット
してからスタートスイッチを入れる。スイッチが入ると
三次元に移動する主軸が下降して、主軸の下端に接続し
たダイヤ砥石で形成された荒仕上げ用の研磨盤が、先ず
石材の上面に接触して水平に移動しながら研磨面の平面
を自動的に読み取って最大厚さと最小厚さを記憶してか
ら、最小厚さに合わせて上面を水平に研削する。この
後、主軸がコンマ数mmずつ間欠的に下降しながらダイヤ
砥石で形成された研磨盤が回転して石材の上面を平面移
動して研磨していく。例えば主軸の１回の下降距離が0.
5 mmとすると、９回研磨するようにセットすると、4.5
mm研磨されたところで機械が停止する。

【０００３】この後、再びスケールで石材の厚さを測定
し、仕上がり寸法までの研磨量を計算して、予め設定さ
れている１回の研磨盤の下降距離から研磨回数を計算し
て、この数を制御盤にセットしてから再びスタートスイ
ッチを入れて自動研磨する。このように研磨盤が所定高
さずつ下降しながら研磨して上面を数mmから十数mmの範
囲で研磨して荒仕上げが行なわれる。仕上がり厚さにな
ったら、主軸の先端に取付けたダイヤ砥石で形成された
研磨盤から、艶出し用の研磨盤に自動的に交換されて艶
出し研磨が行なわれる。この艶出し用研磨盤は粗さの異
なるものが数個取付けられ、粗さの大きいものから小さ
い艶出し用研磨盤に順次自動的に交換されて艶出し研磨
が行なわれるようになっている。

【０００４】しかしながら、最初に使用するダイヤ砥石
で形成された荒仕上げ用の研磨盤は、固い石材を切削す
るため消耗が激しく、使用しているうちに厚みが変化し
てくる問題がある。このため従来の研磨装置では、研磨
量を予め設定して荒仕上げから艶出しまで自動的に研磨
することができず、数mmずつ自動研磨してからスケール
で石材の厚さを測定しながら少しずつ研磨しなけらばな
らず作業性が悪い問題があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記欠点を除
去し、石材の仕上げ厚さを最初に設定するだけで、自動
的に仕上げ厚さまで研磨を行なって作業性を大幅に向上
させた自動厚さ制御石材研磨装置を提供するものであ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１記載の
発明は前後ガイドレールと左右ガイドレールを組合せ、
この左右ガイドレールにガイドされる走行台に昇降機構
を設け、ここに主軸取付台を取付けて主軸を三次元に移
動自在に支持し、この主軸の下端に研磨盤を取付けて、
研削水を噴射しながら石材の上面を平面研磨する石材研
磨装置の、前記主軸を取付けた主軸取付台に、主軸に沿
って送りねじシャフトを縦方向に取付け、この送りねじ
シャフトに螺合した昇降ブロックにセンサー取付台を設
け、このセンサー取付台の下端に非接触距離センサーを
石材の測定面に近接して取付けると共に、センサー取付
台の上端を、前記左右方向の走行台に取付けた移動距離
測定器に連結し、この移動距離測定器で測定した非接触
距離センサーの上下方向の移動距離と、非接触距離セン
サーと石材測定面の間の距離との合計距離から石材の上
面高さを検出して、石材が設定した厚さに達したときに
主軸を停止させる制御装置を設け、更にセンサー取付台
の下部の研磨盤側に測定面と下端が摺接する水よけブレ
ードを取付けると共に、この片側の非接触距離センサー
側にエアー噴射ノズルを測定面に向けて取付けたことを
特徴とするものである。

【０００７】本発明の請求項２記載の発明は、左右方向
の走行台に取付けた前記移動距離測定器がワイヤー引出
式リニアエンコーダーで構成され、ここから引出された
ワイヤーの下端がセンサー取付台に連結されていること
を特徴とするものである。

【０００８】更に本発明の請求項３記載の発明は、前記
非接触距離センサーが、石材の測定面で反射した光の受
光量が所定の距離で最大値となって位置保持信号を出力
する限定反射型距離センサーで形成されていることを特
徴とするものである。

【０００９】

【作用】本発明の自動厚さ制御石材研磨装置は、石材の
仕上がり厚さをセットしてからスタートスイッチを入れ
ると三次元に移動する研磨装置の主軸が下降して、荒仕
上げ用の研磨盤が間欠的に下降しながら回転して、石材
の上面を平面移動して研磨していく。この時、主軸取付
台が下降すると、これに一体に接続した非接触距離セン
サーも下降してこの移動距離が移動距離測定器で計測さ
れて制御装置に出力される。

【００１０】センサー取付台の下端に取付けられた非接
触距離センサーは、送りねじシャフトが回転して、ここ
に螺合する昇降ブロックが下降すると、石材の上面を探
しながら下降していき、非接触距離センサーとの間の距
離が設定された距離に達すると距離を一定に保持した状
態で停止する。一方、自動研磨装置は間欠的に下降しな
がら研磨盤が回転して石材の上面を平面移動して研磨
し、非接触距離センサーも同時に間欠的に下降して測定
面との間が設定距離に保持されたまま位置保持信号が出
力された状態となる。このようにして非接触距離センサ
ーが石材の上面と一定の距離を保持したまま、移動距離
測定器で非接触距離センサーの移動距離を測定すること
により石材の上面高さを測定し、石材の厚みが予め設定
された仕上がり厚みになると研磨装置の制御部に停止信
号が出力されて研磨盤が停止して荒仕上げが完了する。
この後、荒仕上げ用の研磨盤が取外されて、粗さの異な
る艶出し用の研磨盤に順次自動的に交換されて艶出し研
磨が行なわれる。

【００１１】また研磨中に研磨盤の中心から研削水が噴
射され、切削粉が混じって泥水状となった研削水は遠心
力により四方に飛散するが、非接触距離センサーの横に
下端が石材に摺接する水よけブレードが取付けられてい
るのでここで遮蔽され、また同時に測定面に向かってエ
アー噴射ノズルからエアーが噴射されて研削水が吹き飛
ばされるので、濡れた測定面が露出した状態となって正
確な距離測定を行なうことができる。

【００１２】

【実施例】以下本発明の一実施例を図１ないし図７を参
照して詳細に説明する。図１は自動厚さ制御石材研磨装
置で前後ガイドレール１、１が間隔をおいて設けられ、
この上に前後走行台２、２が設けられ、この上に前記前
後ガイドレール１、１と直交して左右ガイドレール３が
設けられている。この左右ガイドレール３には左右走行
台４が設けられ、ここに昇降機構５が取付けられ、この
昇降機構５に主軸取付台６が昇降自在に設けられてい
る。この主軸取付台６には主軸用モーター７に接続され
た主軸８が縦方向に設けられて、主軸８が三次元に移動
自在に支持されている。なお図２において９は前後走行
台２、２を駆動させる前後用モーター、10は左右走行台
４を移動させる左右用モーター、11は昇降機構５に設け
られた昇降用モーターである。

【００１３】また図１に示すように主軸８の下方には円
筒状のカバーで側面が囲われた研磨盤保持部13が回転自
在に支持され、ここに８個の研磨盤14ａ〜14ｈが取付け
られ、１個の研磨盤が主軸８の先端に択一的に接続され
るようになっている。また研磨盤14ａはダイヤ砥石で形
成された荒仕上げ用で、研磨盤14ｂ〜14ｈは粗さが順次
大きいものから小さいものになっている艶出し用のもの
である。また主軸８の両側にはシリンダー15、15が取付
けられ、ロッドが下方に伸出するとこの先端に接続され
た主軸８が下降して研磨盤14ｂに接続すると、これと一
体となって下降するようになっている。また主軸８の下
方の床には石材で形成された定盤17が設けられ、この上
に台木18を介して所定の大きさに加工された石材19が載
せられている。

【００１４】22は厚み測定器で、主軸取付台６の横に縦
方向に取付けられて一体に昇降するようになっている。
この厚み測定器22は図４および図５に示すように、コ字
形の支持フレーム23に送りねじシャフト24が縦方向に支
持され、この送りねじシャフト24の上端にタイミングプ
ーリー25ａが取付けられている。また支持フレーム23の
上部にはパルスモーター26が取付けられ、この先端にタ
イミングプーリー25ｂが接続され、これと前記タイミン
グプーリー25ａとはタイミングベルト27で連結されてい
る。

【００１５】また送りねじシャフト24には昇降ブロック
29が螺合して、送りねじシャフト24の回転により昇降す
るようになっている。更に昇降ブロック29の横にはセン
サー取付台30が接続され、この下端に限定反射型距離セ
ンサー32が取付けられている。この限定反射型距離セン
サー32は図５に示すように投光部と受光部とが角度を持
って取付けられ、投光部から照射された赤外線が仮想線
で示すように測定面20で反射して受光部に到達した時の
受光量を検出する。受光量が最大となる位置、すなわち
設定された距離になると位置保持信号をパルスモーター
26に出力して回転を停止するようになっている。

【００１６】また図３に示すように左右ガイドレール３
を走行する左右走行台４には、ワイヤー引出式リニアエ
ンコーダー33が取付けられ、ここから引出されたワイヤ
ー34の下端が前記センサー取付台30の上端に連結されて
いる。また限定反射型距離センサー32の横には図５に示
すように先端を測定面20に向けてエアー噴射ノズル35が
設けられ、更にこの横の主軸側にはゴム板で形成された
水よけブレード36が仮想線で示すように石材19の測定面
20に摺接するように取付けられている。

【００１７】また制御回路は図６に示すように構成さ
れ、制御装置40には石材19の仕上がり厚みと台木18の高
さを設定する図示しない制御盤が設けられていると共
に、この制御盤に研磨中の石材19の厚みを表示する表示
器が設けられている。また限定反射型距離センサー32は
制御装置40に接続され、更にこの制御装置40はパルスモ
ーター26を駆動させるモーター制御部41に接続されてい
る。前記限定反射型距離センサー32は受光部に到達した
受光量を検出し、受光量が少ない場合は信号が出力され
ず、パルスモーター26を回転させて限定反射型距離セン
サー32が石材19を探しながら下降し、反射した受光量が
最大となる位置で制御装置40に位置保持信号が出力され
て、ここから停止信号がモーター制御部41に出力されて
パルスモーター26の回転が停止されて限定反射型距離セ
ンサー32の高さ、すなわち測定面20との距離が一定に保
持されるようになっている。またエアー噴射ノズル35は
エアーバルブ42を介してエアーコンプレッサー43に接続
され、制御装置40から信号によりエアーバルブ42を開放
してエアー噴射ノズル35からエアーを測定面20に噴射す
るようになっている。

【００１８】またワイヤー引出式リニアエンコーダー33
はカウンター44を介して制御装置40に接続され、ここで
ワイヤー引出式リニアエンコーダー33のワイヤー引出量
からエンコーダー33と限定反射型距離センサー32との距
離を求め、これと位置保持信号を出力している状態での
限定反射型距離センサー32と測定面20との間の距離を合
計して、予め設定した合計距離、すなわち石材19の仕上
がり厚さになるまで研磨装置制御部45に駆動信号を出力
して研磨盤14ａを間欠的に少しずつ下降させながら平面
移動して、石材19を切削するようになっている。

【００１９】次に上記構造の石材研磨装置により自動的
に所定の厚さまで研磨する動作について説明する。先ず
図１に示すように定盤17の上に台木18を敷き、この上に
所定の形状に切削加工した石材19を載せる。次に石材19
の上面の縦横寸法をスケールで測定して研磨装置の制御
盤にセットして研磨盤14ａの平面移動範囲を設定する。
また制御装置40には図７に示すように予め定盤17とワイ
ヤー引出式リニアエンコーダー33との間の距離Ｌ0 と、
センサー取付台30の長さＬb 、および限定反射型距離セ
ンサー32と石材19の測定面20との間の設定距離ΔＸが入
力されている。また限定反射型距離センサー32の設定距
離ΔＸは例えば10mmに設定されているものを使用する。

【００２０】この後、制御装置40の制御盤に台木18の寸
法Ｄと、石材19の仕上がり厚さＸ0をセットしてからス
タートスイッチを入れる。スイッチが入ると図３に示す
ように三次元に移動する主軸が下降して、ダイヤ砥石で
形成された荒仕上げ用の研磨盤14ａがシリンダー15で弾
性的に支持された状態で、先ず石材19の上面に接触して
水平に移動しながら研磨面の平面を自動的に読み取って
最大厚さと最小厚さを記憶し、最小厚さに合わせて上面
を水平に研削する。この後、主軸８がコンマ数mmずつ間
欠的に下降しながらダイヤ砥石で形成された研磨盤14ａ
が回転して石材19の上面を平面移動して研磨していく。
この時、主軸８を支持する主軸取付台６が下降すると、
これに一体に接続した厚み測定器22も下降する。この
時、ワイヤー引出式リニアエンコーダー33は左右走行台
４に固定され、センサー取付台30は下降するので、この
上端に連結されたワイヤー34がエンコーダー33から引出
され、この引出量が図６に示すカウンター44で計測さ
れ、このデーターが制御装置40に出力される。

【００２１】一方、センサー取付台30の下端に取付けた
限定反射型距離センサー32は、図５に示すように投光部
と受光部とが角度を持って取付けられ、投光部から赤外
線が照射されるが、石材19との距離が長いと反射して受
光部に到達する光量が少ないため信号が出力されず、パ
ルスモーター26が回転し続ける。このためモーター26に
連結された送りねじシャフト24が回転し、ここに螺合す
る昇降ブロック29が下降して、センサー取付台30に取付
けた限定反射型距離センサー32が石材19の上面を探しな
がら下降していく。

【００２２】石材19に接近していくと測定面20で赤外線
が反射し、受光量が次第に増加し、更に設定した例えば
10mmになると受光量が最大となる。この時、制御装置40
に位置保持信号が出力されて、ここから停止信号がモー
ター制御部41に出力されてパルスモーター26の回転が停
止する。このため、限定反射型距離センサー32の高さ、
すなわち測定面20との距離が一定に保持される。またこ
れとは別にシリンダー15をロックした状態で、自動研磨
装置はコンマ数mmずつ間欠的に下降しながら研磨盤14ａ
が回転して石材19の上面を平面移動して研磨していく。
このように研磨盤14ａが間欠的に下降していくが、主軸
取付台６に連結された厚み測定器22の限定反射型距離セ
ンサー32も同時に間欠的に下降していくので、測定面20
との距離ΔＸが例えば設定されている10mmに保持された
まま位置保持信号が出力された状態となる。

【００２３】この結果、図７に示すように定盤17とエン
コーダー33との距離Ｌ0 は一定であるので、エンコーダ
ー33とセンサー取付台30との距離、すなわちワイヤー34
の引出し長さをＬａとし、石材19の厚みをＸとすると、
Ｌ0 ＝Ｌａ＋Ｌｂ＋ΔＸ＋Ｘ＋Ｄ となる。ここでＬ
0 、Ｌｂ、ΔＸ、Ｄは一定であるので、Ｘ＝（Ｌ0 −Ｌ
ｂ−ΔＸ−Ｄ）−Ｌａ となり、石材19の厚みＸはワイ
ヤー34の引出し長さＬａが長くなるとこれに比例して薄
くなっていく。従ってこの関係を図６の制御装置40で演
算して、石材19の厚みＸが、予め設定した仕上がり厚み
のＸ0 になると研磨装置制御部45に信号が出力され、主
軸８の先端に取付けた研磨盤14ａの回転が停止して荒仕
上げが完了しする。この後、研磨盤14ａが取外されて厚
み測定器22の作動が解除されると共にシリンダー15が弾
性的に復帰して、主軸８に粗さの異なる艶出し用の研磨
盤14ｂ〜14ｈに順次自動的に交換されて艶出し研磨が行
なわれる。

【００２４】また研磨中には図３に示すように研磨盤14
ａの中心から研削水46が切削面に噴射され、切削粉が混
じって泥水状となって遠心力により四方に飛散し、限定
反射型距離センサー32の下方の測定面20にも流れてくる
が、距離センサー32の横に下端が摺接する水よけブレー
ド36が取付けられているので、ここで遮蔽されて僅かに
測定面20側に流れてくる。また同時に測定面20に向かっ
てエアー噴射ノズル35からエアーが噴射され研削水46が
吹き飛ばされるので、濡れた測定面20が露出した状態と
なり、この部分に赤外線が照射されて反射するので正確
な距離測定を行なうことができる。また石材19の種類に
より白石と黒石、あるいは白と黒が混ざった石がある
が、乾燥した状態では反射率が異なって距離の測定に誤
差を生じることがあるが、上記装置では荒仕上げされた
測定面20を濡れた状態で測定しているので反射率の相違
は僅かになり距離測定の誤差はほとんどなく、どのよう
な種類の石材19でも正確に厚さを制御することができ
る。

【００２５】従って、本発明では高さの基準となる左右
走行台４に取付けたエンコーダー33と石材19の上面との
距離を、エンコーダー33と限定反射型距離センサー32を
組み合わせることにより、限定反射型距離センサー32が
主軸取付台６の移動に追従し、また限定反射型距離セン
サー32が石材19の測定面20と一定の距離を保持したまま
非接触の状態で測定するので摩耗することがなく、また
研磨盤14ａの砥石の消耗量に関係なく測定でき、しかも
測定面20は水よけブレード36とエアー噴射ノズル35から
のエアーが噴射により泥水状の研削水46の浸入を防止し
て、常時、濡れた測定面20が露出した状態で測定するの
で正確に測定することができる。

【００２６】なお上記実施例では移動距離測定器として
ワイヤー引出式リニアエンコーダー33を用いた場合につ
いて示したが、磁気式のリニアスケールやパルス式のモ
レア縞応用位置読み取りスケールなど他の構成のもので
も良い。また非接触距離センサーとしては、石材の測定
面で反射した光の受光量が所定の距離で最大値となって
位置保持信号を出力する限定反射型距離センサーを用い
た場合について示したが、レーザー光により測定する構
成のものでも良い。

【００２７】

【発明の効果】以上説明した如く本発明に係る自動厚さ
制御石材研磨装置によれば、移動距離測定器と非接触距
離センサーを組み合わせ、非接触距離センサーが主軸の
移動に追従しながら、非接触距離センサーが石材上面と
一定の距離を保持したまま非接触の状態で測定するの
で、研磨盤の消耗量に関係なく測定でき、しかも測定面
は水よけブレードとエアーの噴射により泥水状の研削水
の浸入を防止して、常時、濡れた測定面を露出した状態
で測定するので正確に測定でき、石材が設定した厚さに
なるまで自動的に研磨することができるので作業性を大
幅に向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による自動厚さ制御石材研磨
装置を示す正面図である。

【図２】図１に示す自動厚さ制御石材研磨装置の側面図
である。

【図３】図１に示す自動厚さ制御石材研磨装置の要部を
拡大して示す正面図である。

【図４】厚み測定器を示す側面図である。

【図５】図４に示す厚み測定器の正面図である。

【図６】厚み測定器の制御回路を示す回路図である。

【図７】本発明の測定原理を示す説明図である。

【符合の説明】

１ 前後ガイドレール ２ 前後走行台 ３ 左右ガイドレール ４ 左右走行台 ５ 昇降機構 ６ 主軸取付台 ８ 主軸 13 研磨盤保持部 14ａ 研磨盤 17 定盤 19 石材 20 測定面 22 厚み測定器 24 送りねじシャフト 26 パルスモーター 29 昇降ブロック 30 センサー取付台 32 限定反射型距離センサー 33 ワイヤー引出式リニアエンコーダー 34 ワイヤー 35 エアー噴射ノズル 36 水よけブレード 40 制御装置 45 研磨装置制御部 46 研削水

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 前後ガイドレールと左右ガイドレールを
   組合せ、この左右ガイドレールにガイドされる走行台に
   昇降機構を設け、ここに主軸取付台を取付けて主軸を三
   次元に移動自在に支持し、この主軸の下端に研磨盤を取
   付けて、研削水を噴射しながら石材の上面を平面研磨す
   る石材研磨装置の、前記主軸を取付けた主軸取付台に、
   主軸に沿って送りねじシャフトを縦方向に取付け、この
   送りねじシャフトに螺合した昇降ブロックにセンサー取
   付台を設け、このセンサー取付台の下端に非接触距離セ
   ンサーを石材の測定面に近接して取付けると共に、セン
   サー取付台の上端を、前記左右方向の走行台に取付けた
   移動距離測定器に連結し、この移動距離測定器で測定し
   た非接触距離センサーの上下方向の移動距離と、非接触
   距離センサーと石材測定面の間の距離との合計距離から
   石材の上面高さを検出して、石材が設定した厚さに達し
   たときに主軸を停止させる制御装置を設け、更にセンサ
   ー取付台の下部の研磨盤側に測定面と下端が摺接する水
   よけブレードを取付けると共に、この片側の非接触距離
   センサー側にエアー噴射ノズルを測定面に向けて取付け
   たことを特徴とする自動厚さ制御石材研磨装置。
2. 【請求項２】 左右方向の走行台に取付けた移動距離測
   定器がワイヤー引出式リニアエンコーダーで構成され、
   ここから引出されたワイヤーの下端がセンサー取付台に
   連結されていることを特徴とする請求項１記載の石材研
   磨装置の厚み測定器。
3. 【請求項３】 非接触距離センサーが、石材の測定面で
   反射した光の受光量が所定の距離で最大値となって位置
   保持信号を出力する限定反射型距離センサーで形成され
   ていることを特徴とする請求項１記載の自動厚さ制御石
   材研磨装置。