JP6362957B2 - 圧延ロールの計測装置および圧延ロールの研削方法 - Google Patents

Description

この発明は、圧延用の溝を備えた圧延ロールの再研削のための圧延ロールの計測装置および圧延ロールの研削方法に関するものである。

従来、材料を棒状または線状に圧延する方法として、一対の圧延ロールを用いる方法が知られている。これら圧延ロールは、それぞれの圧延ロールに形成された溝の位置が対向するように突き合わせられる。そして、対向した溝により形成される空間に材料が送り込まれることにより、材料が圧延される。圧延ロールに形成された溝は、圧延が繰り返されると変形や摩耗を生じる。特許文献１は、溝の表面形状が適正になるように再研削するための計測装置を開示している。

特開２０１１−１８９４３３号公報

ところで、特許文献１の計測装置は、研削後に圧延ロールのそれぞれの溝の表面形状を測定し、圧延ロールの溝のそれぞれの表面形状の差が適正となるまで再度の研削を行うことを繰り返すようになっている。このため、複数の圧延ロールの研削が完了するまでの時間が長くなる。

本発明の目的は、圧延ロールの研削にかかる時間が長くなることを抑制できる圧延ロールの計測装置および圧延ロールの研削方法を提供することにある。

上記の目的を達成するために、この圧延ロールの計測装置では、複数の圧延ロールのそれぞれに形成された溝および外周を研削する圧延ロールの計測装置において、前記溝の表面形状を検出する検出器の出力に基づいて前記各圧延ロールの前記溝の前記表面形状を検出し、検出した前記表面形状と予め記憶されている前記表面形状との差に基づいて前記溝および前記外周の研削量を演算する演算装置を備える。

また、圧延ロールの研削方法では、複数の圧延ロールのそれぞれに形成された溝および外周を研削する圧延ロールの研削方法において、前記各圧延ロールの前記溝の表面形状を検出する検出工程と、前記検出工程により検出された前記表面形状と、予め記憶されている前記表面形状との差に基づいて前記溝および前記外周の研削量を演算する演算工程と、前記演算工程により演算された前記研削量に基づいて前記圧延ロールを研削する研削工程とを含む。

従って、この計測装置および研削方法では、研削工程を行う前に適正な研削量を決めることができるため、研削後の溝の表面形状が適正でないものになるおそれが小さい。このため、再度の研削を行うことにより圧延ロールの研削にかかる時間が長くなることを抑制できる。

前記の圧延ロールの計測装置および圧延ロールの研削方法によれば、圧延ロールの研削にかかる時間が長くなることを抑制できる。

一般的な圧延ロールを示す斜視図。 一対の図１の圧延ロールを突き合わせた状態を示す正面図。 実施形態の計測装置のブロック図。 実施形態の圧延ロールの研削方法の手順を示すフローチャート。 実施形態の研削方法において、溝の表面形状の検出方法を示す正面図。 実施形態の研削方法において、検出された溝の表面形状と予め記憶されている表面形状とを重ね合わせて示す模式図。 実施形態の研削方法において、圧延ロールの研削方法を示す正面図。 実施形態の研削量の補正工程の手順を示すフローチャート。 実施形態の補正工程において、圧延ロールの外径の検出方法を示す正面図。

以下、一実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、圧延ロール１０の外周１１には周方向に延びる複数の溝１２が形成されている。溝１２の断面は、例えば半円形状である。

図２に示すように、一対の圧延ロール１０は、それぞれに形成された溝１２が対向するように突き合わせられて使用される。対向する２つの溝１２により形成される空間Ｓに材料が送り込まれることにより、材料が圧延される。各溝１２は、圧延が繰り返されると変形や摩耗を生じる。このため、圧延ロール１０の再研削が行われる。

図３〜７を参照して、圧延ロール１０の再研削のための研削方法について説明する。
図３に示すように、計測装置である圧延ロール１０を研削する研削装置２０は、検出器である２つのレーザセンサ２１、接触センサ２２、演算装置２３、および、研削盤２４を備えている。研削盤２４は、研削量をサーボモータ等で制御可能なものであり、例えばＮＣ旋盤である。

図４及び図８に示すフローチャートは、図３に示す演算装置２３内に記憶されたプログラムが同じく演算装置２３内のプロセッサユニットの制御のもとに進行される。圧延ロール１０の研削方法は、レーザセンサ２１により行われる検出工程（図４のステップＳ１１）、演算装置２３により行われる演算工程（図４のステップＳ１２〜Ｓ１４）、研削盤２４により行われる研削工程、および、演算装置２３により行われる補正工程（図８のステップＳ２１〜２３）を含む。

まず、研削装置２０は、図４のステップＳ１１に示すように、レーザセンサ２１により溝１２の表面形状を検出する。
具体的には、図５に示すように、溝１２の延びる方向に対して線対称に配置された２つのレーザセンサ２１が溝１２の表面形状を検出する。２つのレーザセンサ２１は、溝１２に異なる方向からレーザ光を照射するとともに、圧延ロール１０から反射されたレーザ光をレーザセンサ２１の受光素子（不図示）により受光する。そして、研削装置２０は、圧延ロール１０を回転させることにより、溝１２の全周の表面形状を検出する。また、研削装置２０は、圧延ロール１０に対するレーザセンサ２１の位置を移動させることにより、圧延ロール１０の他の溝１２の全周の表面形状を検出する。レーザセンサ２１は、順次、突き合わせて用いられる一対の圧延ロール１０のそれぞれに形成された溝１２の全てについて同様に表面形状を検出する。

次に、演算装置２３は、図４のステップＳ１２に示すように、ステップＳ１１において検出された溝１２の表面形状のデータと予め記憶している表面形状のデータとを比較する。予め記憶している表面形状のデータは、例えば、圧延ロール１０の溝１２のＣＡＤデータである。

次に、演算装置２３は、ステップＳ１２の比較結果に基づいて、予め記憶している表面形状のデータと検出された溝１２の表面形状のデータとの差ΔＳが最も大きい部位を抽出する。

例えば、演算装置２３は、検出された表面形状のデータから溝１２の深さを演算し、この深さと予め記憶している表面形状のデータである深さとを比較する。この結果、図６に模式的に示すように、検出された溝１２の表面形状（図６の実線）と予め記憶している表面形状（図６の一点鎖線）との差ΔＳが演算される。そして、演算装置２３は、突き合わせて用いられる一対の圧延ロール１０のそれぞれに形成された溝１２の全てから、差ΔＳが最も大きい部位１２Ａを抽出する。

次に、演算装置２３は、図４のステップＳ１４に示すように、ステップＳ１３において抽出された部位１２Ａの差ΔＳに基づいて圧延ロール１０の外周１１および溝１２の研削量σを演算する。

具体的には、演算装置２３は、図６の二点鎖線に示すような差ΔＳが最も大きい部位１２Ａを含む部分にかからないような研削後の溝１２の位置を演算する。そして、図６の実線に示す検出された溝１２の位置から図６の二点鎖線に示す研削後の溝１２の位置までの距離を研削量σとして演算する。

次に、演算装置２３は、図４のステップＳ１５に示すように、ステップＳ１４で演算された研削量σのデータを研削盤２４に転送する。研削装置２０は、研削盤２４により転送された研削量σのデータに基づいて、各圧延ロール１０を研削する研削工程を行う。

具体的には、図７に示すように、研削盤２４は、研削量σに基づいて平面状の研削面を有する第１砥石２５により溝１２を除く部分の外周１１を研削する。また、研削量σに基づいて円弧状の研削面を有する第２砥石２６により溝１２を研削する。外周１１の研削と溝１２の研削とは、同時に行ってもよいし、順番に行ってもよい。そして、圧延ロール１０の全体の外周１１および溝１２に対して研削を行うことにより、図７の二点鎖線に示されるように、圧延ロール１０の外径が小さくなる。研削盤２４は、突き合わせて使用される全ての圧延ロール１０について同様の研削量σに基づいて研削を行い、圧延ロール１０の研削を終了する。突き合わせて使用される全ての圧延ロール１０が同一の研削量σに基づいて研削されるため、これら圧延ロール１０の外径の差が、適正な範囲に収められる。

図８および図９を参照して、補正工程について説明する。
演算された研削量σと実際に研削される量とは、作業環境等によってずれることがある。このため、研削装置２０は、圧延ロール１０の種類が変更されるごと、または、所定の時間、例えば、１日ごとに演算装置２３により研削量σを補正する補正工程を行う。

補正工程は、研削盤２４による研削工程が終了した後に行われる。
研削装置２０は、図８のステップＳ２１に示すように、接触センサ２２により圧延ロール１０の外径を検出する。

具体的には、図９の実線で示される位置に配置した接触センサ２２を溝１２に対して相対移動させることにより、溝１２の底部の外径ＬＡＸを測定する。また、図９の二点鎖線で示される位置に配置した接触センサ２２を外周１１に対して相対移動させることにより、外周１１と対応する圧延ロール１０の外径ＬＢＸを測定する。外径ＬＡＸおよび外径ＬＢＸの測定の順序は逆にすることもできる。また、接触センサ２２を複数備えることにより、外径ＬＡＸおよび外径ＬＢＸの測定を同時に行うこともできる。

次に、演算装置２３は、図８のステップＳ２２に示すように、研削量σから推定される圧延ロール１０の外径ＬＡＹ，ＬＢＹと、ステップＳ２１において検出した外径ＬＡＸ，ＬＢＸとが一致するか否かを判定する。外径ＬＡＹは、例えば、研削工程前の外周１１の外径を研削量σに基づいて減算したものである。外径ＬＢＹは、例えば、研削工程前の溝１２の外径を研削量σに基づいて減算したものである。演算装置２３は、外径ＬＡＹ，ＬＢＹと外径ＬＡＸ，ＬＢＸとが一致したとき、研削量σの補正を行わずに補正工程を終了する。すなわち、再研削による圧延ロール１０のサンプル検査の結果が良好であるため、以降の圧延ロール１０の再研削は、研削量σを維持して継続される。

他方、外径ＬＡＹ，ＬＢＹと外径ＬＡＸ，ＬＢＸとが一致しないとき、演算装置２３は、ステップＳ２３において外径ＬＡＹ，ＬＢＹと外径ＬＡＸ，ＬＢＸとの差に基づいて研削量σを補正し、補正工程を終了する。そして、演算装置２３は、補正された研削量σのデータを研削盤２４に転送する。研削盤２４は、補正された研削量σに基づいて研削工程を行う。また、補正工程が行われた以降の研削工程においては、補正された研削量σに基づいて研削工程が行われる。すなわち、再研削による圧延ロール１０のサンプル検査の結果が良好でないため、以降の圧延ロール１０の再研削は、研削量σを補正したうえで継続される。

従って、この実施形態によれば以下のような効果を得ることができる。
（１）研削装置２０は、検出された溝１２の表面形状と予め記憶している表面形状との差ΔＳに基づいて研削量σを演算する。このため、研削工程を行う前に適正な研削量σを決めることができるため、研削工程後の溝１２の表面形状が適正でないものになるおそれが小さい。従って、再度の研削が行われる頻度を低減でき、圧延ロール１０の再研削にかかる時間が長くなることを抑制できる。

（２）演算装置２３は、検出された溝１２の表面形状と予め記憶している表面形状との差ΔＳが最大となる部位１２Ａに基づいて溝１２および外周１１の研削量σを演算する。このため、研削量σが不足することを抑制できる。このため、再度の研削が行われる頻度をより低減できる。

（３）演算装置２３は、２つのレーザセンサ２１の出力に基づいて溝１２の表面形状を検出する。このため、一方のレーザセンサ２１が判別し難い箇所を、他方のレーザセンサ２１が判別できる。このため、溝１２の全体の表面形状を適切に検出することができる。また、１つのレーザセンサ２１を移動させて溝１２の全体の表面形状を検出する構成と比較して、溝１２の表面形状の検出にかかる時間が短い。

（４）演算装置２３は、接触センサ２２により検出された表面形状から実際に研削された量を演算し、研削量σを補正する。このため、作業環境等によって生じる研削量σと実際の研削量とのずれを低減することができる。

（５）接触センサ２２は、光学センサと比較してクーラントの影響を受け難い。このため、クーラントを除去することなく補正工程を行える。このため、クーラントを除去してから補正工程を行う場合と比較して、補正工程を速やかに行うことができる。

（変更例）
なお、この実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
・検出工程および演算工程において、互いに突き合わせて用いられる一対の圧延ロール１０以外の圧延ロール１０を含む複数の圧延ロール１０の表面形状を検出し、全ての圧延ロール１０から差ΔＳが最も大きい部位１２Ａを抽出することもできる。そして、研削工程において、全ての圧延ロール１０を同一の研削量σに基づいて研削する。

・補正工程を、研削工程の途中において実行することもできる。この場合、その時点において推定される外径ＬＡＹ，ＬＢＹと外径ＬＡＸ，ＬＢＸとの差に基づいて研削量σを補正し、補正された研削量σのデータを研削盤２４に転送する。

・検出器として１つのレーザセンサ２１を備えることもできる。この場合、レーザセンサ２１を圧延ロール１０の軸方向に移動させることにより、溝１２の全体の表面形状を検出するように変更できる。

・レーザセンサ２１を３つ以上にすることもできる。
・レーザセンサ２１に代えて、検出器としての接触センサを用いることもできる。

１０…圧延ロール、１１…外周、１２…溝、２０…研削装置（計測装置）、２１…レーザセンサ（検出器）、２２…接触センサ、２３…演算装置。

Claims (4)

1. 複数の圧延ロールのそれぞれに形成された溝および外周を研削する圧延ロールの計測装置において、
   前記圧延ロールの軸方向に移動させることにより、前記溝の表面形状を検出する検出器の出力に基づいて前記各圧延ロールの前記溝の全てについて前記表面形状を検出し、検出した前記表面形状と予め記憶されている前記表面形状との差に基づいて前記溝の全てから前記差が最大となる部位を抽出し、この部位に基づいて前記溝および前記外周の研削量を演算する演算装置
   を備える圧延ロールの計測装置。
2. 前記演算装置は、前記溝に異なる方向から光を照射する前記検出器である複数の光学センサの出力に基づいて前記表面形状を検出する
   請求項１に記載の圧延ロールの計測装置。
3. 複数の圧延ロールのそれぞれに形成された溝および外周を研削する圧延ロールの研削方法において、
   前記溝の表面形状を検出する検出器を前記圧延ロールの軸方向に移動させることにより、前記各圧延ロールの前記溝の全てについて表面形状を検出する検出工程と、
   前記検出工程により検出された前記表面形状と、予め記憶されている前記表面形状との差に基づいて前記溝の全てから前記差が最大となる部位を抽出し、この部位に基づいて前記溝および前記外周の研削量を演算する演算工程と、
   前記演算工程により演算された前記研削量に基づいて前記圧延ロールの前記溝および前記外周を研削する研削工程と
   を含む圧延ロールの研削方法。
4. 前記研削方法は、前記研削工程の後、または、前記研削工程を実行しているときに、前記溝に接触する接触センサの出力に基づいて前記圧延ロールの外径を検出し、この外径と、前記圧延ロールに施した前記研削量から推定される前記外径との差に基づいて前記研削量を補正する補正工程をさらに含む
   請求項３に記載の圧延ロールの研削方法。