JP2510649B2

JP2510649B2 - 段ロ−ルの製法

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Publication number: JP2510649B2
Application number: JP63013272A
Authority: JP
Inventors: 義勝梅谷
Original assignee: UMETANI SEISAKUSHO KK
Current assignee: UMETANI SEISAKUSHO KK
Priority date: 1988-01-22
Filing date: 1988-01-22
Publication date: 1996-06-26
Anticipated expiration: 2011-06-26
Also published as: JPH01177956A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、段ボール紙の波形中芯紙の波形を形成する
ための段ロールの製造方法に関するものである。

（従来の技術及び発明が解決する課題）段ボール紙の波形中芯紙は、外周面に歯面を形成し互
いに噛み合う一対の段ロールの間に中芯原紙を通して波
形に加工される。

第５図に示す如く、段ロールは中空の大径部（71）の
両端に小径軸部（72）を突設しており、大径部には軸方
向の全長に亘って延びる縦溝（74）が周方向に等間隔に
形成されている。

段ロールの表面は中芯紙による擦過摩耗に耐えるため
に高硬度であること、段ロールの擦過摩耗を低減させる
ために可及的に滑らかにすること、及び中心紙に混在し
ている硬質異物が段ロール間に食い込んだ際の衝撃に耐
える強度と靭性を有すことが要求される。

しかし、段ロールの製造工程での歯切切削は、段ロー
ルの軸芯と平行に切削するので中芯紙の進行方向と直角
にカッテングマークが出来る。従って段ロールの山形仕
上げは研削加工によって出来るだけ粒度の細かい砥粒を
使用して表面を滑らかに仕上げる必要がある。

又、通常段ロールの表面には硬質クロムメッキが施さ
れ、メッキ層の硬度はHs95以上である。

しかし、母材自体の硬度はHs45程度であるため、前記
の如く段ロールの硬質物の噛込み衝撃によって異物噛込
み部の硬質クロムメッキ層が窪み、表面剥離や欠けが発
生する。

段ロールは上記条件を可及的に満たすべく母材や加工
法に工夫して製造され、代表的に焼入れ段ロールと窒化
段ロールとがある。

新調の焼入れ段ロールの製造方法は以下の通りであ
る。

母材の外径を仕上旋削する。

ボブ盤によって縦溝を切削する。

ロール表面に焼入れ及び調質行なって表面硬度を上
げる。

縦溝に仕上研削を行なう。

ロールに硬質クロムメッキを施して完成する。

段ロールは高価な母材が使用されているため外周部が
摩耗すれば、再生して使用される。この再生焼入れ段ロ
ールの加工方法は、下記の通りである。

′使用済み段ロールを焼鈍する。

′摩耗した外周面を旋削して歯面を除去する。

′旋削面に肉盛溶接を行なう。

′全体を軟化焼鈍する。

次工程からは新調段ロールの場合のからまでと同
じ加工が行なわれる。

旋削面に熔接を行なうのは、旋削した肉厚を補うため
である。

段ロールの母材は一般的にJIS規格のSCM440（クロム
モリブデン鋼−第４種）が使用される。SCM440は靭性が
高く、炭素含有量が0.38％〜0.43％で良焼入性の母材で
ある。

前記の如く、母材に歯切り加工した後に焼入れ行なう
ため、焼入れ硬度を高くするとひび割れや、目に目えな
いクラックが発生する為に焼入れ硬度はHs70前後に止
め、焼入れ深度は1mm程度である。焼入れによるロール
の曲がりや歪みを修正するために研削を行なった後、表
面の滑りを良くし、硬い皮膜を作るために硬質クロムメ
ッキを施して使用する。

上記再生段ロールは母材硬度が低い（Hs45前後）た
め、前述の如く段ロールが硬質異物を噛み込んだ場合、
その衝撃によって表面の硬質クロムメッキ層が窪んで周
囲が盛り上がる。

この場合リュータ等で周囲の盛り上がりを削り取らな
ければ中芯紙が破れることがある。

窒化段ロールは上記焼入れ段ロールの製法に対して、
ロールを焼入れではなく、ガス窒化によって表面硬度を
高め、後加工なしで使用する点が異なる。

又、再生段ロールの加工に於て、溶接肉盛の際の溶金
は窒化によって硬度が上がる材料たとえば日鉄ハード株
式会社のFVA−5B（炭素含有量0.1％前後）、Ｓ−２（炭
素含有量0.13％）が使用され、これ等の材質は窒化によ
りHs90以上の硬い表面を作ることが出来る。しかし、窒
化層の厚みは0.2〜0.3mmであり、この薄い窒化層の上か
ら仕上げ研削加工を行なうと、硬質窒化層が削り取られ
てしまう。

従って窒化処理後の仕上げ研削加工は行なわないた
め、窒化加工で変形が生じない様に窒化処理前に完全焼
鈍により内部歪みを完全に除去する必要がある。完全焼
鈍をすると硬度はHs45程度に下がる。

このため、母材表面に窒化加工してHs90以上の表面層
を作っても下地が軟らかいため、段ロールの表面では硬
いけれども脆く薄い窒化層が衝撃により剥離する。

窒化層の剥離を防止するには、窒化硬度を低くすれば
可いが、この場合段ロールの硬度不足による摩耗が早く
なり寿命が短くなる。

上記の如く、焼入れ段ロール及び窒化段ロールは、段
ロールとしての必要な機械的特性を十分には満たしてお
らず、表面硬度が高く且つ表面硬化層が厚く出来、更
に、加工工程が簡素化できる段ロールの製造方法が待望
されていた。

本発明は、上記問題を解決できるロールの製法を明ら
かにするものである。

（課題を解決する手段）本発明の段ロールの製法は、ロール状母材に対して、
肉盛溶接加工及び熱処理によって後記する溝加工の溝深
さよりも厚く且つ硬度Hs80〜84の高硬度肉盛溶接を母材
に完全に融着して形成し、熔接層の余肉を削取って外径を所定寸法に加工し、上記母材の溶接層に対して、高硬度を維持したまま１
条１パスの研削加工により母材の周方向に等ピッチに新
たに縦溝を削り出す。

（作用及び効果）本発明に際し、出願人は製鉄用の圧延ロールでは焼入
れだけでは性能が満足出来ないため、外周部に高硬肉盛
熔接層を形成した特殊ロールが用いられ、過酷な使用条
件に耐えていることに着目し、この特殊ロールをダンボ
ール紙製造用の段ロールに応用することを考察した。

上記特殊ロールは、高硬度肉盛熔接後に、旋削により
外周を所望の直径に仕上げており、高硬度肉盛熔接層に
対して旋削加工が可能なことは判っている。

しかし、肉盛層の硬度を下げることなく、段ロールの
縦溝の加工が可能か否かの研究が必要であった。

肉盛層の硬度はHs80以上であり、歯切加工では引張り
強度が大であり粘性の高い材質に対しては、Hs50以下の
硬度でないと切削出来ない。

そこで出願人は薄板円板状砥石によって鋼材を簡単に
切断している現状に鑑み、砥石にて縦溝の加工を試み
た。

従来の研削加工の常識では、母材硬度がHs70程度では
１パスで研削出来る量は5/100mmが限度であり、母材硬
度がHs80以上になれば、2/100mmが常識であり、又、そ
の実績しかなかった。

出願人は敢えて上記常識を打破すべく鋭意実験を行な
い、ダイヤモンドやボラゾン系の回転砥石を使用して、
深さ約4.7mmに達する溝条を１パス１条で削り出すこと
に成功した。

母材表面の高硬度層の硬度を維持したまま溝加工を行
なうため、従来の様に母材への焼入れ、及び焼入れによ
って母材に生じる歪みを除去するため仕上げ研削加工を
省略することも出来、加工工程が簡素化される。

（実施例）段ロールは前記第５図のものと同じであり、大径部
（71）の全長は2000mm、外形は約400mm、歯数110条であ
る。又、実施の段ロール（７）は、中芯紙の段の数が、
30cm当たり36±３段のＡフルート（JIS Z 1516）を形成
するものであって、第３図の如く、歯山ピッチP9mm、歯
高さH4.68mm、歯山の円弧曲率r₁1.68mm、溝底円弧曲率r
₂1.97、隣合う歯山の成す角度α約49゜である。

段ロールの材質 SCM440 肉盛溶液材料 NH−180（商品名）（日鉄ハード株式会社が製鉄用圧延ロールの肉盛熔接、
再生に使用している高級合金材料を段ロール再生用に改
良した材質であって、高硬度で（Hs80以上）で加工する
には最適の性能を発揮する）第２図は研削によりロールに１パス１条で縦溝を開設
する重研削装置である。

研削装置の構造自体は、従来の縦溝を歯切り切削した
後に研磨仕上げを行なうための研削装置と大差はない。

基台（８）に両端にロール（７）の両端を回転可能に
支持する支持台（81）（82）が設けられ、一方の支持台
（81）には回転割出し装置（図示せず）が内蔵されてい
る。

基台（８）の長手方向にはガイド壁（83）が立設さ
れ、該ガイド壁に横方向にガイド溝が開設され、該ガイ
ド溝に摺動可能に研削ヘッド（85）が配備され、該ヘッ
ドに走行駆動装置（図示せず）が連繋される。

ヘッド（85）には回転砥石（80）の取付け軸（86）が
昇降可能に配備され、該軸はヘッド内に配備した昇降装
置（図示せず）に連繋されている。

又、ヘッド（85）には研削部に向けて研削油を供給す
るノズル（87）が取付けられている。

前記取付軸（86）に取付けられる砥石（80）は、直径
約560mm、幅19mmの金属円盤（80a）の外周を一周して前
記段ロールの溝形状に対応して形成した突条（80b）の
表面にボラゾン砥粒を電着して形成されている。

突条（80b）の両側は段ロール（７）の歯山の円弧状
頂部の形状に対応し、この部分にもボラゾン砥粒が電着
されている。

次に再生段ロールの加工手順を説明する。

（１）母材の焼鈍加工外周の歯面が摩耗した段ロール（以下母材と呼ぶ）を
焼鈍し、母材の軟化、結晶組織の調整、内部応力の除去
を行なう。

（２）母材の外径旋削加工摩耗した歯面を旋削により完全に除去する。

（３）高硬度肉盛溶接加工（第１図Ａ）前記肉盛熔接材（NH−180）を多層連続熔接工法によ
って約10mmの厚みに母材に完全に融着し、調質熱処理に
よって調質熱処理によってHs80〜84にし、引張り強さを
183Kg/mm²程度にする。

（４）外径旋削（第１図Ｂ）熔接した余肉を削取って外径を計算通りの寸法に精度
良く仕上加工を行なう。

上記（２）（３）の工程に於ける旋削加工は特殊バイ
トによって可能であり、圧延用ロールの外周旋削で既に
実施されている。

（５）縦溝加工（第１図Ｄ）次に、前記研削装置によって１条１パスで研削加工に
より縦溝（74）を形成する。

研削条件ボラゾン砥石の外径 560mm ボラゾン砥石の回転数 1480rpm ボラゾン砥石の研削速度（ボラゾン砥石の横移動速度）
380mm/min 冷却油の温度 30〜35℃ 上記条件にて、１条１パスにて縦溝（74）を新たに削
り出し、１条の溝加工を終了する毎に回転割出装置によ
ってロールを溝の１ピッチ回転させ、110条の溝加工を
順次行なう。

（６）縦溝仕上研削上記加工を終了した段階で、段ロールとして使用可能
であるが、実施例では、段ロールの歯面を更に平滑に仕
上げるため、従来の切削溝加工後に行なう歯面の研磨仕
上げと同様に、仕上げ回転砥石による研磨を施してい
る。

（７）硬質クロームメッキ加工実施例では、段ロールの表面にクロームメッキ加工を
施し、段ロールの表面にHs95〜100程度の硬質メッキ層
を形成している。

上記の如く、従来の再生段ロールの加工プロセスを変
革する加工方法によって再生段ロールが完成する。

本発明による溝加工方法であれば、母材に高硬度肉盛
熔接を行なう際、肉盛熔接の厚みを加減することによっ
て段ロール表面の高硬度層を所望の厚みに形成出来る。

又、段ロールの表面に硬質クロムメッキを施した場合
でも、母材自体の硬度が高くなっているため、段ロール
間に中芯紙の硬質異物が噛込んでも、従来の様にメッキ
層が凹んで周囲が盛り上がる虞れはない。

更に、ロール表面の高硬度層の硬度を維持したまま外
径の旋削加工、縦溝加工を行なうため、従来の様にロー
ルへの焼入れ、及び焼入れによって生じる歪みを除去す
るための研削加工は不要であり、加工工程が簡素化され
る。

第４図は中芯紙の波状段部が30cm当たり51±３段のＢ
フルートを形成するための段ロールの歯面形状及び該歯
面を前述の如く、１条１パスにて形成するためのボラゾ
ン砥石の先端部の断面形状である。

段ロールの歯山ピッチP6.053mm、歯高さＨは2.4mm、
歯山の円弧r₁1.23mm、溝底円弧r₂1.50mm、隣合う歯山の
成す角度は約61゜である。

又、Ｂフルートの際の研削条件はボラゾン砥石の研削
速度（ボラゾン砥石の横移動速度）が508mm/minになる
だけで、他の条件は前記Ａフルートの場合と同様であ
る。

本発明の実施に際して、段ロールの溝条を１条１パス
にて研削加工を行なう際、ボラゾン砥石を定位置で回転
させ、ロールを軸方向に移動させることも出来る。要は
回転砥石とロールとをロールの軸方向に相対的に移動さ
せれば可い。

更に、本発明は実施例の構成に限定されることはな
く、特許請求の範囲に記載の範囲で種々の変形が可能で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は段ロールの製造手順の説明図、第２図は研削装
置の斜面図、第３図はＡフルートの段ロール及びボラゾ
ン砥石の先端断面図、第４図はＢフルートの段ロール及
びボラゾン砥石の先端断面図、第５図は段ロールの斜面
図である。（７）……段ロール、（80）……ボラゾン砥石

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ロール状母材に対して、肉盛溶接加工及び
熱処理によって後記する溝加工の溝深さよりも厚く且つ
硬度Hs80以上高硬度肉盛溶接層を母材に完全に融着して
形成し、熔接層の余肉を削取って外径を所定寸法に加工し、上記母材の高硬度肉盛溶接層に対して、高硬度を維持し
たまま１条１パスの研削加工により母材の周方向に等ピ
ッチに新たに縦溝を削り出すことを特徴とする段ロール
の製法。