トップ :: B 処理操作 運輸 :: B24 研削;研磨




【発明の名称】 ロール改削方法及びその装置
【発明者】 【氏名】狩野 彰

【氏名】今村 巨城

【氏名】新開 巖洋

【氏名】桜井 智康

【氏名】越智 重治

【氏名】丹下 武志
【要約】 【課題】ミルハウジングをいちいち解体しロールを外に取り出して改削し、更に再組立する必要のない高能率，高精度，高効率のロール改削装置を提供する。

【解決手段】ロール改削装置１は、基準面Ｓを有して圧延ロール６Ａ，６Ｂ，（６Ｃ），６Ｄを組付けた状態のままの圧延機６を取り付けるテーブル装置２と、上記圧延ロールの孔型１１を改削する砥石車５と、その砥石車５を圧延ロール６Ａ，６Ｂ，（６Ｃ），６Ｄに対し順に相対移動させる機構４とを備えている。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 線材または棒鋼を圧延する４ロール型圧延機を圧延ラインから取り出してオフラインでロールの孔型を改削するにあたり、当該ロールを組付けた状態のままの圧延機に対して砥石車を相対移動させると共にロールを回転させて改削することを特徴とするロール改削方法。
【請求項２】 ロールを組付けた状態のままの圧延機を取り付けるテーブル装置と、ロール位置検出機構と、ロールの孔型を改削する砥石車と、その砥石車をロールに対し相対移動させる機構とを備えたことを特徴とするロール改削装置。
【請求項３】 ロールのカリバー部を投影する投影拡大装置を備えたことを特徴とする請求項２記載のロール改削装置。
【請求項４】 ロールのカリバー部の実形状を取り込み電気信号に変換する変換手段と、ロールのカリバー部の目標形状を設定する目標形状設定手段と、前記変換手段から出力された電気信号と前記目標形状設定手段の出力信号とに基づいてロールのカリバー部の実形状と目標形状とを比較する比較手段と、その比較手段で検出した目標形状と実形状との差に基づいて砥石車とロールとの相対位置を制御する位置制御機構とを備え、自動的にロールを改削する請求項２または請求項３記載のロール改削装置。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、線材・棒鋼用圧延機のロール改削技術に係り、圧延ロールを圧延機に組付けられたままの状態で改削可能なロール改削方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】線材・棒鋼用圧延機を配したミルラインでは、種々のサイズの線材や棒鋼がサイジング圧延される。従来、特に仕上げ圧延において、一般的には各圧延サイズ毎に専用のロール孔型を有するロールを用意しておき、圧延サイズを変える場合にはそのたびに、サイズの合う孔型のロールを備えた圧延機（ミルスタンド）に交換している。そのため、無制限に製品サイズを増やすとミル稼働率が低下して生産性が阻害され、製造コストの増大をもたらすことになり、製造コスト，生産性の観点から製造可能なサイズ数には限界があった。
【０００３】こうして製造された線材製品は、需要家の手で鉄線，ワイヤロープ，ネジ類，バネ及びピアノ線などに加工され、また棒鋼製品は機械，建設，自動車及び船舶などの部品に加工され、広い産業分野において使用されているが、最近は需要家における加工工程の省略または簡略化のため、■加工に最適な任意サイズ材の供給、■引き抜き加工や切削加工を不要とする超高寸法精度材の供給などの要求が高まってきている。製造側ではその市場の要求に対応するため、ロールの交換回数を少なくしてミル稼働率を極限まで高めつつ、しかも任意の圧延サイズで容易に高寸法精度材が製造できる新技術に向けて鋭意研究がなされた結果、「サイズフリー圧延」の技術が開発されるに至った。
【０００４】この技術によれば、同一ロールを使用し、そのロール隙を変更することにより、異なるサイズのものを無段階で広い範囲にわたり圧延することが可能である。サイズフリー圧延法には、使用されるロールの組合せ個数に応じて２ロール圧延法，３ロール圧延法，４ロール圧延法があるが、サイズフリー範囲が広く、しかも偏径差の小さい高寸法精度の製品を得るには４ロール圧延法が最も有利である。
【０００５】ともあれ、高能率，高寸法精度，広範囲のサイズフリー圧延を実現するには、ロールの摩耗による孔型の変化を研削により修正することが必要であり、高度のロール改削技術が望まれている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来のロール改削は、ミルラインから圧延機を搬出した後、そのミルハウジングを解体しロールを外に取り出して行っている。そのために、ミルハウジングの解体，ロール取り出し，ロール改削，再組立，芯出しという手順で複雑な工程を経なければならず、作業負荷が大きく且つ作業のトータル時間が長くならざるを得ないという問題点がある。
【０００７】しかも、ロール芯出し作業は、ゲージ棒を用いてロール隙を調整して行っており、作業が困難で熟練を要すると共に設定精度に個人差を生じるという問題点もある。
【０００８】本発明は、このような従来のロール改削技術の問題点に着目してなされたものであり、ミルハウジングをいちいち解体しロールを外に取り出して改削し、更に再組立する必要のない高能率，高精度，高効率のロール改削方法及びロール改削装置を提供することを目的とする。
【０００９】また本発明は、ロール改削に伴うロール芯出しの作業が容易で、かつ高い芯出し精度が得られるロール芯出し手段を備えたロール改削装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するために、請求項１に係るロール改削方法の発明は、線材または棒鋼を圧延する４ロール型圧延機を圧延ラインから取り出してオフラインでロールの孔型を改削するにあたり、当該ロールを組付けた状態のままの圧延機に対して砥石車を相対移動させると共にロールを回転させて改削することを特徴とする。
【００１１】また、請求項２に係るロール改削装置の発明は、ロールを組付けた状態のままの圧延機を取り付けるテーブル装置と、ロール位置検出機構と、ロールの孔型を改削する砥石車と、その砥石車をロールに対し相対移動させる機構とを備えたことを特徴とする。
【００１２】また、請求項３に係る発明は、上記請求項２に係るロール改削装置において、ロールのカリバー部を投影する投影拡大装置を備えたことを特徴とする。また、請求項４に係る発明は、上記請求項２または請求項３に係るロール改削装置において、ロールのカリバー部の実形状を取り込み電気信号に変換する変換手段と、ロールのカリバー部の目標形状を設定する目標形状設定手段と、前記変換手段から出力された電気信号と前記目標形状設定手段の出力信号とに基づいてロールのカリバー部の実形状と目標形状とを比較する比較手段と、その比較手段で検出した目標形状と実形状との差に基づいて砥石車とロールとの相対位置を制御する位置制御機構とを備え、自動的にロールを改削するようにしたことを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１はロール改削装置の一実施形態を模式的に示す側面図である。このロール改削装置１は、基準面Ｓを有する固定のテーブル装置２と、その基準面Ｓ上に立設された門型のフレーム３と、そのフレーム３の天井部３ａの下面に砥石車の移動機構４と図示しない回転駆動装置を介して取り付けてある改削装置としての円盤状の研削砥石車５とを備えて構成されている。その研削砥石車５は、目標とする改削後のカリバー形状と同等の断面形状を有する総型回転砥石車である。砥石車の移動機構４は、図示されない制御装置の指令に基づき研削砥石車５をフレーム天井部３ａの下面に沿ってＸ方向及びこれと直交するＹ方向（図１の紙面に直交する方向）に往復動させる機能と、鉛直軸の回りに矢符号Ｒの方向に９０°旋回させる機能と、鉛直方向に上下動させる機能を備え、研削砥石車５を後述のロール６Ａ〜６Ｄに対し相対移動させるものである。更に、フレーム３の天井部３ａの下面に、センサ移動機構１２を介してタッチセンサ１３が取り付けられている。そのセンサ移動機構１２は、同じく制御装置の指令に基づき、タッチセンサ１３をフレーム天井部３ａの下面に沿ってＸ方向及びこれと直交するＹ方向（図１の紙面に直交する方向）に往復動させる機能と、鉛直方向に上下動させる機能とを備えたものである。上記センサ移動機構１２とタッチセンサ１３とでロール位置検出機構１４を構成している。
【００１４】テーブル装置２の上面２ａ上には、被改削体である４ロール圧延機（４ロールミルスタンド）６が載置される。この４ロールミルスタンド６は、図２に分解して示されるように、円盤状の４個のロール６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄを十字に配置してそれぞれ回転自在に支持しているロール側ハウジング７と、駆動入力軸８及び図示されないかさ歯車，平歯車を組合せてなる歯車駆動機構を内蔵して前記ロール側ハウジング７に隣接する駆動軸側ハウジング９と、この駆動軸側ハウジング９に隣接するエンドハウジング１０とを一体にボルト連結して形成されている。前記４個のロール６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄは円盤形状の大部分がハウジング７及び８の内部に収納されているが、一部はロール側ハウジング７の駆動軸側ハウジング９への合わせ側端面７ａから外部に突出している。それらの各ロール６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄの外周には、環状の溝からなるロール孔型１１がそれぞれ形成されている。
【００１５】上記４ロールミルスタンド６は、ロール側ハウジング７の端面７ａを上に向けてテーブル装置１の上に載置され、ハウジング外部に突出しているロール６Ａ〜６Ｄが研削砥石車５と対向する。
【００１６】次に作用を述べる。上記ロール改削装置１を、例えば複数台の４ロール圧延機が設置された圧延ラインの近傍に設けたロールショップヤードに設置する。そのロールショップヤードとライン上の４ロール圧延機との間には、ミル搬送台車の走行軌道が敷設されている。いま、被圧延材Ｗの圧延サイズを変更するにあたり、圧延ラインの４ロール圧延機のロールサイズアップ研削を行う場合は、圧延ラインを一時停止させて当該４ロール圧延機６をロール組立状態のままで取り出し、搬送台車でロールショップヤードに搬出してロール改削装置１のテーブル装置２上の所定位置に図１に示すように載置する。
【００１７】ロールショップヤードには改削用モータが設置されており、その出力軸に組立状態のままの４ロール圧延機６の駆動入力軸８を接続する。そして、砥石車の移動機構４により研削砥石車５を動かし、研削砥石車５の軸５ａを任意のロール例えば６Ｄの中心と鉛直方向に一致させる芯合わせを行う。この芯合わせのために、テーブル装置２上に載置されている４ロール圧延機６のロール（６Ｄ）の位置を正確に検出する必要がある。そこで、ロール位置検出機構１４のセンサ移動機構１２を駆動してタッチセンサ１３をロール（６Ｄ）のロール軸の真上位置に移動させ、次いでロール孔型１１の最上面（すなわちロール６Ｄの外径面）に当接するまで下降させ、タッチセンサ１３の軸線をロール（６Ｄ）の中心を通る鉛直線に一致させてロール位置の検出を行う。こうして位置が検出されたロール（６Ｄ）の中心に対して研削砥石車５の芯を一致させる。
【００１８】この芯合わせした状態で研削砥石車５を下降させて、予めロール孔型１１の形状に形成してある砥石端でロール孔型１１の研削を行う。その場合、正確に所要研削量（研削代）だけ研削するには基準点が必要である。そこで、上記タッチセンサ１３を、ロール孔型１１の最上面（すなわちロール６Ｄの外径面）まで下降させて当接した検出位置を基準点とする。そしてロールを高速回転させ、同時に研削砥石車５を回転させつつ当該基準点まで下降させる。その基準点から予めきめてある研削代だけ研削砥石車５を下降させていくことにより所定量の研削を正確に行うことができる。
【００１９】こうして一個のロール６Ｄの改削が完了したら、研削砥石車５を引き上げ、対向する他のロール６Ｂの上に移動させて、前記同様に研削を行う。その研削が完了したら、今度は研削砥石車５を鉛直軸の回りに９０°旋回させてから水平移動させて更に他のロール６Ａに位置を合わせて研削を行い、最後に残ったロール６Ｃの研削を行うというように、ミルハウジングに組み込んだままで４本のロールを順に次々に改削していく。
【００２０】この場合、ロール６Ｄは一部がハウジング７の端面７ａから外部に突き出ているため、上述の距離測定等の作業や研削砥石車５との間の位置決め作業が容易であり、従来のようにミルを分解して外に取り出したロールを研削する場合と何ら遜色がないばかりか、ミルを再組立する必要もなくなり改削後の組立誤差も排除される結果、高能率改削，高精度改削が実現できる。また、孔型を小サイズ用孔型から大サイズ用孔型へ順次改削する方式を採用する。すなわち新品のロールの孔型を圧延スケジュールの最小径孔型とし、一回目改削ではサイズアップした次のサイズの孔型となるように改削する。このステップをＮ−１回目まで繰り返し、最後のＮ回目改削で圧延スケジュールの最大径孔型となるようにサイズアップ改削を行ってからロールを廃棄処分するようにすれば、無駄のない高効率改削も実現できる。
【００２１】すなわち、本実施形態によれば、ロール解体，交換を殆どすることなく圧延ロールを準備することが可能な改削システムを構築でき、広範囲のサイズの製品の圧延ロールを効率良く供給可能である。
【００２２】図３，図４にロール改削装置の他の実施形態を示す。この実施形態のロール改削装置１Ａは、圧延ロールのカリバー部を投影する投影拡大装置２０を搭載している点が上記第１の実施形態と異なる。
【００２３】テーブル装置２の中心位置に収納空間２１を設けて、その中に投影拡大装置２０の投光器２２を設置し、その投射光２３がハウジング７に組み込んだ状態の４個のロール６Ａ〜６Ｄのカリバー部が集合して形成されたロール孔型２４の中心部（図４参照）を通り、フレーム３の下面の中心部に設置した受光器２５に入射されて、図示されないスクリーン上に各ロール６Ａ〜６Ｄのカリバー部形状が拡大投影されるようになっている。更に、この実施形態では、図に示すように、テーブル装置２にＸＹテーブル２７とターンテーブル２８を設けている。
【００２４】その投影拡大装置２０の拡大投影像により、改削前のロール孔型２４のプロフィールの確認を行えば、所要の改削量を正確に高精度で設定することができる。また、同時に、拡大投影像により改削時の芯ずれも容易に検出されると共に、ＸＹテーブル２７とターンテーブル２８を利用して検出芯ずれを補正して芯出しの調整を行うことも容易にできる。
【００２５】かくして、孔型の芯ずれや、オンラインでのロール孔型と被圧延材Ｗとの芯ずれが容易に且つ正確に調整可能となり、圧延ロールの位置精度が確保され製品の寸法不良が防止される。しかも、従来オンラインでゲージ棒を用いて行われていた熟練を要し、精度に個人差が避けられなかったロール芯出し作業が不要になる。
【００２６】なお、テーブル装置２のＸＹテーブル２７とターンテーブル２８を利用して、４ロール圧延機６の方を動かし、研削砥石車５に対し位置決めすることも可能である。
【００２７】図５に、本発明のロール改削装置の更に他の実施形態を示す。この実施形態のロール改削装置１Ｂは、予め設定された目標のロールカリバー形状に合わせて自動的にロール改削を行うようにした点が、上記の各実施形態のものとは異なっている。図５はそのロール改削装置１Ｂの全体構成のブロック図である。このロール改削装置１Ｂの改削装置本体１の概要構成は図３に示すものと同様であり、同一部分には同一符号を付して重複する詳細説明は省略する。
【００２８】この改削装置１Ｂは装置本体の上部に、ＣＣＤカメラ３０を備えている。このＣＣＤカメラ３０は、投影拡大装置２０で図外のスクリーン上に投影された４ロール圧延機６の各ロール６Ａ〜６Ｄのカリバー部の集合により形成されるロール孔型の実形状投影図を取り込み、電気信号に変換して出力する変換手段である。３１は、ロール６のカリバー部の目標形状を予め設定する目標形状設定手段である。当該目標形状は、被圧延材の断面形状に対応させた正常なロールカリバー形状であり、これを目標形状設定手段３１に入力して予め設定しておき、目標形状信号として出力する。３２は比較手段としての例えば画像処理装置であり、ＣＣＤカメラ３０から出力されたロール孔型の画像信号を画像処理して被研削ロール６Ａ〜６Ｄのカリバー形状を求めるとともに、目標形状設定手段３１から出力されたロールカリバー部の目標形状信号とを比較し、両信号の差に応じた信号を出力する。３３は、その比較手段３２から出力された差信号に基づいて砥石車５とロール６との相対位置を制御する位置制御機構で、例えば砥石車の移動機構４に位置制御信号を出力するものである。
【００２９】この改削装置１Ｂは、予め設定した正常なロールカリバー形状を目標として、砥石車５と被研削物であるロール６Ａ〜６Ｄとの相対位置を自動制御しながら研削を行うものである。例えば、ロール６Ｄのカリバー形状を改削する場合について述べると、改削装置本体内の所定位置に４ロール圧延機６が載置されると、各ロール６Ａ〜６Ｄのカリバー部が集合して形成せれているロール孔型部分に、投影拡大装置２０の投光器から投光されて、その投影像が投影拡大装置２０のスクリーン上に投影される。その投影図はＣＣＤカメラ３０により撮影され、電気信号に変換されて画像処理装置３２に送られる。画像処理装置３２はＣＣＤカメラ３０から送られたロール孔型の画像信号に画像処理を施して、ロール６Ｄのカリバー形状（実形状）を求める。求めたカリバー実形状を目標形状設定手段３１から送られてくるロールカリバーの目標形状と比較し、その差信号を砥石車位置制御信号として位置制御機構である砥石車の移動機構４にフィードバックする。砥石車の移動機構４はこの位置制御信号に応じて砥石車５を移動させつつ研削を行う。
【００３０】具体的には、先ず、研削量（砥石車５の下降距離）を正確に把握するため、研削開始前に、ロール位置検出機構１４により研削基準位置を予め決定しておく。これは、例えばロール位置検出機構１４を被研削ロール６Ｄの直上に位置させてタッチセンサ１３を下降させ、ロール６Ｄの外径に当接させた位置を検出して研削基準位置とすればよい。研削中は、この研削基準位置から、画像処理して得たロール６Ｄのカリバー実形状の最底部迄の距離を刻々と計算し、別に求めたカリバー目標形状の最底部の位置と比較してその差をロール位置検出機構１４にフィードバックする。実形状と目標形状との両カリバーの最底部の位置が一致したとき砥石車５の下降による研削を停止させる。
【００３１】この第３の実施形態によれば、研削中のロール圧延機６の各ロール６Ａ〜６Ｄのカリバー部の実形状と目標形状との差分に応じて砥石車５とロール６Ａ〜６Ｄとの相対位置をフィードバック制御しつつ、ロール改削を自動的に進行させることができる。なお、この第３の実施形態では、砥石車５の位置をフィードバック制御しつつ研削する場合を説明したが、これに限らず、被研削物であるロールの方の位置を自動制御してもよく、その場合は、テーブル装置のＸＹテーブルとターンテーブルとの駆動装置に対して、位置制御信号をフィードバックすれば良い。また、ロール孔型の実形状を取り込むのに、ＣＣＤカメラで拡大投影装置の投影像を利用するものを説明したが、ＣＣＤカメラでロール孔型の実形状を直接的に取り込むようにしても良い。
【００３２】なお、 上記各実施形態では、本発明を４ロール圧延機に適用した場合のみ説明したが、本発明は２ロール，３ロール等の他の圧延機にも好適に適用することができる。
【００３３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るロール改削方法及び装置によれば、ロールをハウジングに組付けた状態のままで改削するものとしたため、従来のようなミルハウジングの解体，ロール取り出し，再組立という複雑な工程が不要となり、ロール組立誤差もないので、高能率，高精度，高効率改削が実現できるという効果を奏する。
【出願人】 【識別番号】０００００１２５８
【氏名又は名称】川崎製鉄株式会社
【識別番号】０００００２１０７
【氏名又は名称】住友重機械工業株式会社
【出願日】 平成９年（１９９７）７月３０日
【代理人】 【弁理士】
【氏名又は名称】森 哲也 （外３名）
【公開番号】 特開平１１−４２５３９
【公開日】 平成１１年（１９９９）２月１６日
【出願番号】 特願平９−２０４６５７