JPH06335716A - オンライン圧延ロール研削装置 - Google Patents
オンライン圧延ロール研削装置Info
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- JPH06335716A JPH06335716A JP12618993A JP12618993A JPH06335716A JP H06335716 A JPH06335716 A JP H06335716A JP 12618993 A JP12618993 A JP 12618993A JP 12618993 A JP12618993 A JP 12618993A JP H06335716 A JPH06335716 A JP H06335716A
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- Grinding Of Cylindrical And Plane Surfaces (AREA)
- Polishing Bodies And Polishing Tools (AREA)
Abstract
ロールからの振動を吸収しビビリ現象を生ずることな
く、正確かつ圧延ロール表面粗度の良い研削ができると
共に、1本の圧延ロールに対し1個の研削ユニットでロ
ール両端まで研削することができるようにする。 【構成】回転砥石20、回転砥石を駆動する駆動装置2
2、送り装置23で研削ユニット5を構成し、回転砥石
が作業ロール1aの振動を受けると、回転砥石の砥粒層
51と一体になった弾性体機能を有する薄板円盤52の
撓みにより、振動エネルギーを吸収する。摺動レール7
は摺動レール移動装置30で動かされ、砥石回転軸21
を作業ロール1aの軸心に対して傾ける。研削ユニット
5が圧延ロール1aの一端側を研削する位置にあるとき
と、他端側を研削する位置にあるときとで摺動レール7
を圧延ロールの軸心に対して反対方向に傾ける。
Description
内に設置されたオンライン圧延ロール研削装置に係り、
特に、圧延ロールの持つ振動の影響を受けず、圧延ロー
ルの効果的な研削を行なうオンライン圧延ロール研削装
置に関する。
を圧延すると、圧延部分のみが摩耗し非圧延部分との段
差が生じてしまう。このため、幅広のスラブから幅狭の
スラブに順番を付けて圧延するなど圧延上制約があっ
た。この問題を解決すべく多くのオンラインロールグラ
インダーに関する技術とその制御方法が提案された。
No.4「オンラインロールグラインダーの開発」や実
開昭62−174705号公報によれば、1本の圧延ロ
ールに複数個の回転砥石を配置し、かつその複数の回転
砥石を一体のフレーム内に設置し、フレーム全体が常に
ある範囲移動すると共に、回転砥石はモータで積極的に
回転駆動せず、圧延ロールの回転力を利用して従動的に
駆動(連れ廻り)し、圧延ロール全面を研削する(以
下、第1の従来技術という)。
には、1本の圧延ロールに1個の圧延ロール研削ユニッ
トを配置すると共に、圧延ロールを挟んでロール研削ユ
ニットの反対側で、圧延ロールの両端のネック部にポジ
ションセンサーのコンタクトロールを当接させ、このポ
ジションセンサーにて圧延ロールの軸心のずれを検出
し、回転砥石がそのずれに追従するよう送り装置を制御
する技術が述べられている(以下、第2の従来技術とい
う)。
術講演会講演論文集、「圧延ロールの機上定圧研削加
工」には、カップ型回転砥石の砥粒層を立方晶窒化ほう
素(CBN)砥粒で作り、この回転砥石の回転軸を圧延
ロールに対しほぼ直交するよう配置して圧延ロールの研
削を行なった実験結果が報告されている(以下、第3の
従来技術という)。
開昭62−95867号公報の明細書には、圧延ロール
に対しほぼ直交するよう配置したカップ型回転砥石を、
砥石回転軸に対しその軸方向に摺動可能に取付け、かつ
回転砥石の背面を直接又はボスを介して弾性体により軸
方向に支持し、圧延ロール振動を吸収する技術が述べら
れている(以下、第4の従来技術という)。
は、上記第1の従来技術と同じ研削方法を持ちながら、
1本のロールに対し唯一個の砥石を用いて研削し、かつ
ロール全長を研削するためにロール軸中央付近におい
て、砥石の研削面を反転させることが述べられている
(以下、第5の従来技術という)。
角を水平面内で圧延方向の直角より傾けて圧延するクロ
ス圧延機に設けられたオンラインロール研削装置におい
て、作業ロールに追従して研削体を水平面内で移動させ
るものとして例えば特開昭61−88907号公報に記
載のものがある。これは研削体を収納したフレームの左
右両端に作業ロールチョックと当接する固定クッション
と自由クッションを備え、この2つのクッションにより
フレームを作業ロールチョックに追従させると共に、フ
レーム両端における作業ロールに当接する研削体の押付
け反力の差から生じる回転モーメントに対応して2つの
クッションに液圧を供給し、その回転モーメントをバラ
ンスさせている(以下、第6の従来技術という)。
軸受箱に組み込まれたベアリングにより保持され高速で
回転している。この軸受箱は圧延ロールやベアリングの
交換を容易にするため内外径に隙間を設けてある。圧延
ロールは回転時この隙間の間で前後に動きながら回転し
ている。それ以外にも圧延ロール円筒部は軸受部に対す
る芯ずれがあり、板圧延時は圧下装置による圧延ロール
の上下方向への動きがある。これらが重ね合わされ、圧
延ロールは常に振動しながら回転している。
削される工作物は高精度に回転するセンターにより支え
られ、工作物の振動を極力小さくした状態で研削してい
る。しかし、圧延ロールを圧延機の中で圧延中研削しよ
うとした場合、通常の工作物のように振動の非常に小さ
い状態で研削することは不可能である。圧延中の圧延ロ
ールは通常20μmから60μmの振幅、1Gから2G
程度の加速度をもって振動しながら回転している。この
状態でオンラインロール研削装置は正確に研削しなけれ
ばならない。
上記のように振動する圧延ロールを研削した場合、圧延
ロール表面にビビリ現象による凸凹が生じてしまう。ま
た、砥石もビビリ現象による衝撃力で著しく消耗し、砥
石寿命も短くなり、頻繁に砥石を交換する必要が生じ
る。更に、圧延ロールを所定のプロフィールに研削する
場合の接触力制御が難しい。
回転力を利用し、砥石を連れ廻りで回転させているの
で、砥石1個当たりの研削能力は高くない。そのため、
1本の作業ロール当たり6固程度の研削体を必要とす
る。ロールの長さの短い圧延機では複数個の研削体を収
納したフレームをロール軸方向に移動可能にするスペー
スが無い。第5の従来技術では、1個の砥石を連れ廻り
で回転させているので、研削能力は更に低くなる。
ルの振動を吸収しようとしている。しかしこの従来技術
では、砥石台金を含めた砥石全体が弾性体で支持され前
後動するため、砥石の可動部質量、つまり振動に追従し
動く部分の重量が重いことが問題となる。砥石の砥粒と
して研削比の高い立方晶窒化ほう素(CBN)砥粒を用
いた場合でも、弾性体により支えられ前後動する可動部
質量は、砥石径を250mmとし、砥石、スライドベア
リング、シール部品を含めると、少なくとも5Kg以上
となる。また、弾性体のバネ定数は、圧延ロールと砥石
の接触力変化許容値を4Kgfとし、圧延ロールの振動
の振幅を30μmと考えれば、130Kgf/mmにし
なければならない。この条件で、弾性体を含めた可動部
の固有振動数を計算すると80c/sとなる。この低い
固有振動数では、圧延ロールの持つ振動により弾性体を
含めた可動部が共振し、ロール表面にビビリマークを生
じさせ、かつ砥石の摩滅も早くなる。砥石径を小さくし
可動部質量を小さくすれば、研削能力は大きく低下す
る。
に摺動可能とされ、砥石の背面を弾性体で支持されてい
る。しかし、ロール研削中に砥石の周囲には冷却水や研
削屑等が飛散しており、これらが振動する砥石に付けた
シール部より砥石と砥石回転軸との間に入り込んで砥石
のスムーズな移動が阻止され、長時間安定して弾性体の
機能を果たすことが難しい。
わる上記第6の従来技術では、フレーム両端に設けられ
たクッションで圧延ロールからの振動を吸収しようとし
ているが、可動部分の質量が大きいため、第4の従来技
術と同様に可動部が共振し、圧延ロール表面にビビリ現
象による凸凹が生じたり、砥石寿命が短くなるなどの問
題がある。
ないため、研削に大きな押しつけ力を必要とし、研削体
を収納したフレームの両端で反力にアンバランスが生じ
る。それをバランスさせ、ロールのクロス角に追従する
ために、2つのクッションが必要であると共に、これら
クッションに注入する液圧を適切に制御しなければなら
ない。このため構造が複雑となる問題がある。
振動を吸収しビビリ現象を生ずることなく、正確かつ圧
延ロール表面粗度の良い研削ができるオンライン圧延ロ
ール研削装置を提供することにある。
に対し1個の研削ユニットでロール両端まで研削するこ
とができるオンライン圧延ロール研削装置を提供するこ
とにある。
ロールのクロス角に追従して研削ユニットを移動させる
ことのできるオンライン圧延ロール研削装置を提供する
ことにある。
を達成するために、本発明によれば、圧延機内において
1本の圧延ロールに対して設置された1つの研削ユニッ
トと、前記研削ユニットを圧延ロールの軸方向に移動可
能に支持する摺動レールとを有し、前記研削ユニットは
前記圧延ロールを研削する円盤状の回転砥石、この回転
砥石を砥石回転軸により回転させる駆動装置、前記圧延
ロールに前記回転砥石を押しつける送り装置、前記研削
ユニットを前記摺動レールに沿って移動させるトラバー
ス装置を有するオンライン圧延ロール研削装置におい
て、前記回転砥石は、前記砥石回転軸に取り付けられた
薄板円盤と、前記薄板円盤の一方の側面に固定された砥
粒層とを有し、前記薄板円盤は前記圧延ロールからの振
動を吸収するための弾性体機能を有すること、前記摺動
レールの少なくとも一端に設けられ、前記摺動レールを
前記圧延ロールの軸心に対して傾斜させるアクチュエー
タ手段と、前記研削ユニットが前記圧延ロールの一端側
を研削する位置にあるときと、他端側を研削する位置に
あるときとで前記摺動レールを前記圧延ロールの軸心に
対して反対方向に傾けるよう前記アクチュエータ手段を
駆動し、かつ前記摺動レールと圧延ロールの軸心との距
離の変化に対して前記回転砥石が圧延ロールの軸心に対
して平行に移動するように前記砥石送り装置及びトラバ
ース装置を駆動する制御手段とを更に有することを特徴
とするオンライン圧延ロール研削装置が提供される。
砥粒又はダイアモンド砥粒を含む。
ために、本発明によれば、1対の圧延ロールを水平方向
にクロスさせるクロス圧延機内において1本の圧延ロー
ルに対して設置された少なくとも2個の研削ユニット
と、前記研削ユニットを圧延ロールの軸方向に移動可能
に支持する摺動レールとを有し、前記研削ユニットは前
記圧延ロールを研削する円盤状の回転砥石、この回転砥
石を砥石回転軸により回転させる駆動装置、前記圧延ロ
ールに前記回転砥石を押しつける送り装置、前記研削ユ
ニットを前記摺動レールに沿って移動させるトラバース
装置を有するオンライン圧延ロール研削装置において、
前記回転砥石は、前記砥石回転軸に取り付けられた薄板
円盤と、前記薄板円盤の一方の側面に固定された砥粒層
とを有し、前記薄板円盤は前記圧延ロールからの振動を
吸収するための弾性体機能を有すること、前記摺動レー
ルが前記圧延ロールの軸心に対して平行となるよう前記
摺動レールを前記圧延ロールのクロス角に追従して移動
させる追従移動手段を更に有することを特徴とするオン
ライン圧延ロール研削装置が提供される。
動レールを前記圧延ロールの径方向に移動させるアクチ
ュエータ手段と、前記圧延ロールのクロス角に関する情
報に基づき前記摺動レールが前記圧延ロールの軸心に対
して平行となるよう前記アクチュエータ手段を駆動する
制御手段とを有している。
持する軸受箱に当接してこれを押す操作側及び駆動側の
クロスブロックを有し、前記追従移動手段は、前記摺動
レールの両端を前記操作側及び駆動側のクロスブロック
に当接させ前記摺動レールがクロスブロックと一体に移
動することを可能とするアクチュエータ手段を有してい
てもよい。
砥粒又はダイアモンド砥粒を含む。また、前記回転砥石
は、好ましくは、前記砥粒層と圧延ロールとの接触線が
砥石中央から見て一方の側のみに形成されるように配置
される。
願平4−142971号(出願日平成4年6月3日)に
て、1対の圧延ロールの一方に対面して位置し、その圧
延ロールを研削する円盤状の回転砥石、この回転砥石を
砥石回転軸により回転させる駆動装置、前記圧延ロール
に前記回転砥石を押しつける送り装置、前記回転砥石を
圧延ロールの軸方向へ移動させるトラバース装置を有す
るオンラインロール研削装置を備えた圧延機において、
前記回転砥石は、前記砥石回転軸に取り付けられた薄板
円盤と、前記薄板円盤の一方の側面に固定された砥粒層
とを有し、前記薄板円盤は前記圧延ロールからの振動を
吸収するための弾性体機能を有する構成とすることを提
案した。
前記砥粒層と圧延ロールとの接触線が砥石中央から見て
ロール軸方向の一方の側のみに形成されるように前記砥
石回転軸を圧延ロールの軸心に直角な方向に対して微小
角傾けて配置することを提案した。
の一部分である薄板円盤に弾性体機能を持たせることに
より、圧延ロールの振動によって回転砥石が押されると
きに薄板円盤が撓み、圧延ロールからの振動を瞬時に吸
収する。これにより、砥粒層と圧延ロール間の接触力の
変動は薄板円盤の撓みで生ずる弾性力の小さな範囲とな
り、ビビリ現象をなくすことができる。また、砥粒層を
支える台金である薄板円盤に弾性体機能を持たせ、砥粒
層と弾性体機能部材とを一体化している。このため、圧
延ロールからの振動で可動する質量は砥粒層と薄板円盤
のみとなり、可動部質量が非常に小さくなり、回転砥石
の固有振動数が高くなる。このため、振動する圧延ロー
ルを共振によるビビリ現象も生じさせずに長時間正しく
研削することができる。
ールとの接触線が砥石中央から一方の側のみに形成され
るように回転砥石を配置することにより、圧延ロールへ
の押し付け力で片持ち梁の形で薄板円盤が撓み、薄板円
盤の弾性体機能が有効に発揮され、圧延ロールからの振
動を容易に吸収することができる。また、接触線が砥石
中心の片側1箇所に形成されるので、更にビビリ現象が
防止される。
るものであり、先願発明と同様に作用する。即ち、圧延
ロールからの振動を吸収しビビリ現象を生ずることな
く、正確かつ圧延ロール表面粗度の良い研削ができる。
ロール近傍には通板ガイド等の本来圧延機を構成してい
る機器があり、オンライン圧延ロール研削装置の研削ユ
ニットをここに配置するとき、これら機器と干渉しない
ようにしなければならず、そのため1本の圧延ロールの
全長を1個の研削ユニットで研削できるようにすること
が望まれる。圧延ロールの全長を1個の砥石で研削する
ためには、1個の砥石の研削能力がロールに生じる段差
を削るに必要な研削量を上回るよう砥石1個当たりの研
削能力を向上させることが必要である。
傾けて接触線を1箇所にして研削することにより高い研
削能力を発揮することが確認されており、当該回転砥石
を有する1個の研削ユニットを1本の圧延ロールに設け
ることにより、圧延ロールの両端まで研削することがで
きる。
ると、砥石の研削面側(接触線側)はロール端部まで研
削できるが反研削面側はロール端部まで研削しようとす
ると、砥石の直径部分が外側へ移動しなければならな
い。この場合、ロール端部には軸受箱やスタンドがある
ので、砥石がこれらと干渉し、ロール端部まで研削でき
ない問題が生ずる(図7参照)。ロールの一端側と他端
側で砥石回転軸の傾きを逆にして研削面を変えることに
より、1個の砥石でロール端部まで研削できる。しか
し、砥石回転軸の傾きを変える傾転装置を設けると、研
削ユニットの装置構成が大きくなり、また研削ユニット
に傾転装置を設ければ、砥石がロール端まで移動する前
に傾転装置が軸受箱に干渉するなどの問題が生ずる。
も一端に設けられたアクチュエータ手段を作動させて摺
動レールを圧延ロールの軸心に対して傾斜させることに
より、砥石回転軸のロール軸心に対する傾き角が変わ
り、容易に砥石の研削面を変えることができる。即ち、
研削ユニットが圧延ロールの一端側を研削する位置にあ
るときと、他端側を研削する位置にあるときとで摺動レ
ールを圧延ロールの軸心に対して反対方向に傾けるよう
制御手段でアクチュエータ手段を駆動することにより、
ロールの一端側と他端側で砥石回転軸の傾きが逆にな
り、砥石と軸受箱やスタンドとの干渉がなくなり、ロー
ル端部まで研削できるようになる。また、このように摺
動レールを傾けた場合、摺動レールと圧延ロールは平行
でなくなり、このままでは回転砥石とロール軸心との距
離が変化し研削量が変化てしまうが、本発明ではその距
離の変化に対して回転砥石が圧延ロールの軸心に対して
平行に移動するように制御手段で砥石送り装置を駆動す
ることにより、回転砥石の移動方向が補正され、目的の
研削量が出るように圧延ロールと回転砥石間の接触力が
制御される。
ールがクロスするクロス圧延機に2個以上の研削ユニッ
トを取付けて研削する場合、摺動レールが圧延ロールの
軸心に対して平行となるよう追従移動手段で摺動レール
を圧延ロールのクロス角に追従して移動させることによ
り、簡単な構成でクロス角に追従して砥石を移動させな
がらロール両端まで容易にロールを研削することができ
る。
ロールの径方向に移動させるアクチュエータ手段と、圧
延ロールのクロス角に関する情報に基づき摺動レールが
圧延ロールの軸心に対して平行となるようアクチュエー
タ手段を駆動する制御手段とで構成することにより、ク
ロス角に追従して砥石を移動させることができる。
を操作側及び駆動側のクロスブロックに当接させ摺動レ
ールがクロスブロックと一体に移動することを可能とす
るアクチュエータ手段で構成することによっても、クロ
ス角に追従して砥石を移動させることができる。
る。
0により説明する。
圧延機は圧延材Sを延伸する一対の圧延ロール(上下作
業ロール)1a,1aと、圧延ロール1a,1aを支持
する一対の圧延ロール(上下補強ロール)1b(一方の
み図示)とを有する4段圧延機である。圧延ロール1
a,1aは軸受箱3,3により保持され、これら軸受箱
3,3は操作側及び駆動側のスタンド4に組み込まれて
いる。圧延機入側には入側ガイド10が配置され、圧延
材Sの圧延ロール1aへのガイドを行う。圧延時発生す
る圧延ロール1a,1aの熱を冷却するクーラントヘッ
ダ15(一方のみ図示)が設けられ、圧延時発生する圧
延ロール1a,1aの熱を冷却する。
圧延ロール研削装置が設けられている。オンライン圧延
ロール研削装置は、1本の作業ロール1aに対して設け
られた1個の研削ユニット5を有している。
うに、作業ロール1aを研削する円盤状の回転砥石2
0、この回転砥石20を砥石回転軸21により回転させ
る駆動装置22、作業ロール1aに回転砥石20を押し
つける送り装置23、回転砥石20を作業ロール1aの
軸方向に移動させるトラバース装置24を備えている。
に、ボス52aを有する薄板円盤52と、薄板円盤52
の反ボス側の側面に固定された環状の砥粒層51とを有
し、薄板円盤52はボス52aの部分で砥石回転軸21
に取付けられている。また、薄板円盤52は作業ロール
からの振動を吸収するための弾性体機能を有しており、
作業ロール1aと砥粒層51間の接触力により撓み量が
変わる構造となっている。薄板円盤52はその弾性体機
能のため好ましくは1000Kgf/mm〜30Kgf
/mmのバネ定数、より好ましくは500Kgf/mm
〜50Kgf/mmのバネ定数を有している。砥粒層5
1は接着剤により薄板円盤52と一体構造とされ、振動
する作業ロール1aに安定密着ができるようにしてあ
る。
素砥粒(一般的にはCBNと呼ばれている)又はダイア
モンド砥粒から作られており、砥粒の集中度50〜10
0としかつ砥粒の粒度を80〜180の範囲とし、レジ
ンボンドを結合材に用いて固められている。また、薄板
円盤52の材質は砥粒層51の超砥粒からの研削熱を容
易に放熱する目的と可動部質量を少なくする目的のた
め、アルミ材又はアルミ合金で作られている。
回転軸21の軸心Gc1が作業ロール1aの軸心Rcに
直角な線Scに対して微小角α傾くように配置され、砥
粒層51と作業ロール1aとの接触線が砥石中央から見
て一方の側のみに形成されるようにしている。傾斜角α
は0.5°〜1.0°程度が好ましい。このような回転
砥石20の配置により薄板円盤52は弾性体機能を有効
に発揮することができる。
砥石20を所定の砥石周速になるよう回転駆動する液体
モータ54(電気モータでもよい)と、液体モータ54
の出力軸54a回転を砥石回転軸21に伝えるプーリシ
ャフト54b及びベルト55とを有し、出力軸54aと
プーリシャフト54bとは平行スプライン54cを介し
て連結されている。プーリシャフト54bはボデー59
に回転自在に支持されている。砥石回転軸21はスライ
ド型のラジアル軸受21a,21bを介してボデー59
内に回転自在にかつ軸方向に移動可能に支持されてい
る。砥石回転軸21の反回転砥石側には回転砥石20と
作業ロール1a間の接触力を測定するロードセル53が
ボデー59に収納されている。
り、液圧モータ54はケース25に取り付けられてい
る。また、ボデー59は、図4に示すように、ケース2
5の底部にスライドベアリング25aを介して砥石回転
軸21の軸方向に移動可能に搭載されている。
ス25に取り付けられた送りモータ57と、送りモータ
57の回転でボデー59を作業ロール1aの接離方向に
移動させ、回転砥石20、砥石回転軸21及びロードセ
ル53を一緒に前後送りするバックラッシュレスタイプ
の予圧式ボールねじ56と、送りモータ57の回転角度
を検出するエンコーダ57aとを有している。予圧式ボ
ールねじ56の変わりにバックラッシュレスタイプの歯
車機構を用いてもよい。
に、ケース25に取り付けられたトラバースモータ58
と、トラバースモータ58の回転軸に装着され、ラック
14と噛み合うピニオン58aと、ケース25の上面に
取り付けられ、摺動レール7と係合する2対のガイドロ
ーラ26と、トラバースモータ58の回転数を検出する
エンコーダ58bとを有している。摺動レール7は、図
1及び図2に示すように、作業ロール1aの入側に作業
ロール1aの軸心に沿って差し渡されており、ラック1
4は摺動レール7の反作業ロール側の側面に形成されて
いる。このように研削ユニット5は、ガイドローラ26
を介して摺動レール7に支えられながら、トラバースモ
ータ58の回転とピニオン58aとラック14の噛合い
によりスムーズにロール軸心方向に移動可能としてあ
る。
の交換時に軸受箱3と干渉しないようにする必要があ
る。このため、摺動レール7の両端はスタンド4に取付
けられたガイド9に摺動可能に支持され、研削ユニット
5は摺動レール7の両端にそれぞれ設けられた操作側及
び駆動側の摺動レール移動装置30により摺動レール7
と一緒に後方に移動できるようになっている。各摺動レ
ール移動装置30はウォームスクリュー31とそれを駆
動するモータ32、モータ用エンコーダ33により構成
され、ウォームスクリュー31のねじ軸31aの先端は
摺動レール7にピン結合されている。
ス装置24のトラバースモータ58及び摺動レール移動
装置30のモータ32は図6に示すようにそれぞれ制御
装置13a,13b,13dにより制御される。また、
ロードセル53、送り装置23のエンコーダ57a、ト
ラバース装置24のエンコーダ58b及び摺動レール移
動装置30のモータ用エンコーダ33の検出信号は情報
処理装置13cに送られ処理される。
を圧延ロール1aの軸心に対して傾斜させるアクチュエ
ータ手段を構成しており、前述した回転砥石20の配置
に関し、砥石回転軸21の作業ロール1aの軸心Rcに
対する傾きはこの摺動レール7の傾斜により与えられて
いる。
3b,13d、エンコーダ33,57a,58bは、研
削ユニット5が圧延ロール1aの一端側を研削する位置
にあるときと、他端側を研削する位置にあるときとで摺
動レール7を圧延ロールの軸心に対して反対方向に傾け
るよう摺動レール移動装置30を駆動し、かつ摺動レー
ル7と圧延ロール1aの軸心との距離の変化に対して回
転砥石20が圧延ロール1aの軸心に対して平行に移動
するように砥石送り装置22を駆動する制御手段を構成
する。
削装置の動作及び制御を説明する。まず、本実施例のオ
ンライン圧延ロール研削装置における回転砥石20の動
作を説明する。
から150C/Sの振動数を有しながら振動している。
オンライン研削装置として従来オフライン研削装置で一
般的な円筒型砥石を有するロールグラインダーを取り付
けた場合、円筒型砥石と作業ロールは砥石表面の砥粒を
介して接触し、ロール表面の金属と砥粒がぶつかりなが
ら研削を行うようになる。
作業ロールは研削され、次の瞬間砥石は作業ロールから
離れ砥粒は空を切り回転する。このような不連続研削が
ビビリ現象の原因となり、凹凸のある作業ロール表面及
び断面となってしまう。
ば、砥石と作業ロールの接触力の変化は発生しない。し
かし、砥石と砥石フレーム全体を作業ロールと同調する
よう振動させることは、作業ロール振動が150c/s
と高周波のため追従が難しい。作業ロールの振動を砥石
と砥石フレーム全体で逃そうとせず、砥石自体に弾性体
機能を持たせて振動を砥石の撓みで吸収すれば、可動部
の質量が小さくなるため作業ロールの振動に速やかに追
従し、砥石と作業ロール間の接触力の変動は小さくな
る。
薄板円盤52に弾性体機能を持たせることで砥石自体に
弾性体機能を持たせ、この回転砥石20を砥粒層51の
周速が外周で1000m/minから1600m/mi
nになるよう回転しながら、回転する作業ロール1aに
押しつけ撓ませる。作業ロール1aは上記のように前後
に振動している。この振動によって回転砥石20は押さ
れるが、そのとき図5に示すように薄板円盤52が撓
み、作業ロール1aからの振動を瞬時に吸収する。これ
により、砥粒層51と作業ロール1a間の接触力の変動
は薄板円盤52の撓みで生ずる弾性力の小さな範囲とな
り、ビビリ現象をなくすことができる。
合、円筒型砥石では作業ロールと砥石回転軸とが平行に
並んでいるので、砥石自体に弾性体機能を持たせること
が難しい。しかし、円盤状砥石の場合、作業ロールと砥
石回転軸とがほぼ直角をなすので、砥石自体に弾性体機
能を持たせることが容易となる。よって、振動する作業
ロールを研削するには円盤状砥石を用いるのが有効とな
る。
ある薄板円盤52に弾性体機能を持たせている。また、
その弾性体機能を有効に発揮させるために、図5に示す
ように砥粒層51と作業ロール1aとの接触線が砥石中
央から一方の側のみに形成されるように回転砥石20を
配置する。このようにすれば、作業ロール1aへの押し
付け力で片持ち梁の形で薄板円盤52が撓み、作業ロー
ル1aからの振動を吸収することができる。
回転砥石20を作業ロール1aに平行に押し付けても、
砥石中央両側の2箇所の砥粒層部分で支持され、薄板円
盤52は撓むことができる。しかし、この場合は両端支
持となるので、撓み量は少なくなる。本実施例のように
一箇所で支持すると、同じ薄板円盤52を使用してより
大きな撓みを得ることができる。
と砥石間の接触力の許容変化範囲がある。砥石自体に弾
性体機能を持たせる場合、作業ロールが振動しても接触
力がその許容変化範囲内に適正に保たれかつ砥石が共振
しないためには、以下述べるような条件が必要となる。
許容変化範囲Fと作業ロール片振幅Amaxより求めら
れるこのバネ定数Kより小さければ、砥石は常に作業ロ
ールに追従して研削できる。
動数と一致すると砥石が共振し、正確な研削ができなく
なる。よって、砥石の固有振動数は作業ロールの振動数
からできるだけ離れた所に設定したほうが良い。
量) したがって、砥石の固有振動数を大きくする場合、弾性
体のバネ定数K大きくするか、弾性体を含む砥石質量M
を小さくしなければならない。弾性体のバネ定数は先に
述べたようにある値(F/Amax)より大きくできな
い。砥石の固有振動数を大きくするには弾性体を含む砥
石質量を小さくしなければならない。
mのときK=133Kgf/mmとなる。したがって、
Frmax =を150c/sとし、Fn=400c/sと
仮定すれば回転砥石を含む可動部質量Mは0.2Kgに
抑えなければならない。
ルミニウム(Al2 O3 )又は炭化珪素(SiC)系砥
粒を用いた砥石の場合、砥石質量を0.2Kgに抑えた
とすれば砥石はすぐ消耗してしまい、1日に何回も砥石
を交換することが必要となり、圧延機内で作業ロール研
削の効果が大きく損なわれる。
作物の減少体積/砥石減少体積)の高い砥石を使用する
必要がある。
3 )又は炭化珪素(SiC)系砥粒を用いた砥石では、
硬質の作業ロール研削すると研削比は3以上に上げるこ
とは困難である。しかし、超砥粒である晶窒化ほう素砥
粒(一般的にはCBNと呼ばれている)又はダイアモン
ド砥粒を用いて作られた本実施例の回転砥石20は作業
ロール1aを研削しても研削比が300を越え、酸化ア
ルミニウム(Al2 O3 )又は炭化珪素(SiC)系砥
粒を用いた砥石の100倍以上の研削比を有する。超砥
粒のこの高い研削比を生かし、この砥粒をオンラインロ
ール研削装置の砥石として用いることにより、少ない重
量で長時間の研削が可能となる。
台金を薄板円盤52としてこの薄板円盤52に弾性体機
能を持たせ、砥粒層51と弾性体機能部材とを一体化し
ている。このため、作業ロール1aからの振動で可動す
る質量は砥粒層51と薄板円盤52のみとなり、可動部
質量を非常に小さくでき、回転砥石20の固有振動数を
高くすることができる。
さくするために研削比の高い(重量が軽くかつ砥石寿命
の長い)超砥粒を砥粒層51に用い、適当なバネ定数を
持った薄板円盤52と一体化させた回転砥石20を回転
させながら、作業ロール1aに押し付けるので、振動す
る作業ロールを共振によるビビリ現象も生じさせずに長
時間正しく研削することができる。
に対して1個の研削ユニット5を設けており、圧延ロー
ル1aの全長を1個の研削ユニット(1個の砥石)で研
削するには、1個の砥石の研削能力がロールに生じる段
差を削るに必要な研削量を上回るよう砥石1個当たりの
研削能力を向上させることが必要である。上記の回転砥
石20は、砥石回転軸21を傾けて接触線を1箇所にし
て研削することにより高い研削能力を発揮し、1個の研
削ユニット5で圧延ロールの両端まで研削することがで
きる。
削装置の制御について説明する。本実施例では上記のよ
うに砥石回転軸21を傾けて接触線を1箇所にして研削
する。このように砥石回転軸21を傾けると、砥石の研
削面側(接触線側)はロール端部まで研削できるが反研
削面側はロール端部まで研削しようとすると、砥石の直
径部分が外側へ移動しなければならない。この場合、図
7に示すようにロール端部には軸受箱やスタンド4があ
るので、砥石がこれらと干渉し、ロール端部まで研削で
きない問題が生ずる。ロールの一端側と他端側で砥石回
転軸21の傾きを逆にして研削面を変えることにより、
1個の砥石でロール端部まで研削できる。しかし、砥石
回転軸21の傾きを変える傾転装置を設けると、研削ユ
ニットの装置構成が大きくなり、また研削ユニットに傾
転装置を設ければ、砥石がロール端まで移動する前に傾
転装置が軸受箱に干渉するなどの問題が生ずる。
30を作動させて摺動レール7を圧延ロール1aの軸心
に対して傾斜させることにより砥石回転軸21のロール
軸心に対する傾き角が変わるので、容易に砥石の研削面
を変えることができ、摺動レール移動装置30、砥石送
り装置22及びトラバース装置24を以下のように制御
して上記問題を解決している。
を平行な状態で研削ユニット5の砥石回転軸22の軸心
が作業ロール1aの軸心Rcに直角なるように予め位置
関係を設定しておく。まず、作業ロール1aの図8の左
側半分を研削するときは、研削面を左側一方にするため
摺動レール7を摺動レール移動装置30を用いて作業ロ
ール軸心Rcに対しθ度傾け、S1の位置に固定する
(ステップ100)。θ度は0.5度程度の微小角であ
る。次に、トラバースモータ58とラック14の噛み合
いにより研削ユニット5移動させ、エンコーダ58bの
情報により砥石回転軸21の軸心がGaの位置まで移動
したことを情報処理装置13cが認識したら停止させ
(ステップ101)、回転砥石20を圧延ロール1aに
押し付け、研削を開始する(ステップ102)。
ク14の噛み合いにより研削ユニット5移動させ(ステ
ップ103)、エンコーダ58bの情報により回転砥石
20の研削面が作業ロール1aの中央部Rmまで移動し
たことを情報処理装置13cが認識したら、回転砥石を
c1の位置からc2の位置まで後退する(ステップ10
4)。次に摺動レール7を逆側に作業ロール軸心Rcに
対し−θ度傾いた位置S2になるまで、摺動レール移動
装置30を用いて傾ける(ステップ105)。摺動レー
ル7の傾きが変わることにより回転砥石の研削面は今ま
でと反対側になり、新しい研削面が作業ロール1aの中
央部Rmとなる砥石回転軸心をGbの位置まで戻す(ス
テップ106)。回転砥石20はb2の位置から砥石送
り装置22でロール径方向に送られ、回転砥石51と作
業ロール1aが必要な接触力が生ずる位置まで押しつけ
られる(ステップ107)。この状態からトラバース装
置24により砥石回転軸心Gdの位置まで移動する(ス
テップ108)。戻りは今と逆な動作で、回転砥石51
は研削しながら砥石回転軸心Gaの位置へ戻る(ステッ
プ109〜114)。
ル7上を移動する研削中(ステップ103,108,1
09,114)は、摺動レール7の傾きにより作業ロー
ルと回転砥石20間の距離は常に変化するので、回転砥
石51と作業ロール1aに必要な接触力が生ずる様に、
砥石送り装置22により砥石回転軸21を前後動させ
る。また、摺動レール7を微少量前後動させることによ
り、摺動レール7が作業ロール1aと平行であったとき
と同じように研削ができる。
レール7の一方の端部を回転自在に取り付け、他方の端
部を摺動レール移動装置30により前後動できる構造と
し、回転砥石20の研削範囲が右側の時と左側の時で摺
動レール7の傾き角度が作業ロール軸心Rcに対しθ、
−θになるよう移動させ研削を行う。摺動レール7の傾
き角度が0.5度程度と微小角度なので、摺動レール7
と作業ロール1a間にできる距離差を砥石送り装置21
の移動で補正し、回転砥石20を作業ロール1aに所定
の接触力を有しながら移動することができる。
たが、もちろん補強ロール1bについても同様な方法に
より研削が可能となる。
ウォームスクリュー31を用いているが、ウォームスク
リュー31の代わりに、大ストロークと小ストロークの
液圧シリンダーを2個連結し、ロール組替え時には大ス
トロークシリンダーを使用し、摺動レール7に傾きを与
える本発明の制御では小ストロークシリンダーを使用す
ることによっても、上記と同じような制御が可能とな
る。
より説明する。本実施例は、作業ロールが圧延方向の直
角な軸心線に対し互いに逆方向へ水平に移動して圧延す
るクロス圧延機において、クロス角に追従して研削を行
なわせるものである。図中、第1の実施例に係わる部材
と同等の部材には同じ符号を付している。
る圧延機は圧延材Sを延伸する一対の圧延ロール(上下
作業ロール)1a,1aと、圧延ロール1a,1aを支
持する一対の圧延ロール(上下補強ロール)1b,1b
と、圧延ロール1a,1aに撓みを与えるロールベンダ
ー30,30と、圧延ロール1a,1aを水平方向にク
ロスさせるクロス装置40,40とを有する4段圧延機
である。
は、上作業ロール1a用の2つの下研削ユニット5a,
5b(以下、共通の説明では「5」で代表する)と上作
業ロール1a用の2つの上研削ユニット6a,6b(同
様に「6」で代表する)とを有している。
1aの操作側端部及び駆動側端部に対応してそれぞれ設
けられ、かつ互いに独立して研削可能である。下研削ユ
ニット6a,6bも下作業ロール1aの操作側端部及び
駆動側端部に対応して設けられ、かつ互いに独立して研
削可能である。これら研削ユニット5a,5b及び6
a,6bは、第1の実施例で説明した研削ユニット5と
同じ構造であり、それぞれ、図3〜図5に示すように、
作業ロール1aを研削する円盤状の回転砥石20、この
回転砥石20を砥石回転軸21により回転させる駆動装
置22、作業ロール1aに回転砥石20を押しつける送
り装置23、回転砥石20を作業ロール1aの軸方向に
移動させるトラバース装置24を備えている。
研削ユニット5bの回転砥石20は、図14に示すよう
に、それぞれの砥石回転軸21の軸心Gc1が作業ロー
ル1aの軸心Rcに直角な線Scに対して互いに相反す
る方向に上記微小角α傾くように配置され、砥粒層51
と作業ロール1aとの接触線が砥石中央から見てロール
軸方向のそれぞれのロール端部側のみに形成されるよう
にしている。研削ユニット6aの回転砥石20と研削ユ
ニット6bの回転砥石20についても同様である。これ
により作業ロール1aの両端部までスタンドとの干渉を
起こさず研削することが可能となる。
1a,1aの交換時に軸受箱3と干渉しないようにする
必要がある。このため、摺動レール7,8の両端はスタ
ンド4に取付けられたガイド9に摺動可能に支持され、
研削ユニット5,6は摺動レール7,8の両端にそれぞ
れ設けられた操作側及び駆動側の摺動レール移動装置3
0により摺動レール7,8と一緒に後方に移動できるよ
うになっている。各摺動レール移動装置30はウォーム
スクリュー31とそれを駆動するモータ32、モータ用
エンコーダ33により構成され、ウォームスクリュー3
1のねじ軸31aの先端は摺動レール7,8にピン結合
されている。
軸受箱3に当接し軸受箱3を押すクロスブロック41、
クロスブロック41を前後動させるピストン42、ピス
トン42の移動量を測定する変位計43、ピストン42
を押す液圧室44aとピストン42を戻す液圧室44b
により構成されている。
ス装置24のトラバースモータ58及び摺動レール移動
装置30のモータ32は、図15に示すようにそれぞれ
制御装置13a,13b,13dにより制御される。ま
た、ロードセル53、送り装置23のエンコーダ57
a、トラバース装置24のエンコーダ58b、摺動レー
ル移動装置30のモータ用エンコーダ33及びクロス装
置40の変位計43の検出信号は情報処理装置13cに
送られ処理される。
7,8を圧延ロール1a,1aの径方向に移動させるア
クチュエータ手段を構成し、情報処理装置13c、制御
装置13a,13b,13d、エンコーダ33,57
a,58b及び変位計43は、圧延ロール1a,1aの
クロス角に関する情報に基づき摺動レール7,8が圧延
ロールの軸心に対して平行となるよう前記アクチュエー
タ手段を駆動する制御手段を構成している。また、それ
らアクチュエータ手段と制御手段は、摺動レール7,8
が圧延ロール1a,1aの軸心に対して平行となるよう
摺動レールを圧延ロールのクロス角に追従して移動させ
る追従移動手段を構成する。
置の動作を図16により説明する。まず、図示しない上
位制御装置より作業ロールのクロス角変更の指令が発せ
られると(ステップ200)、その指示に従いクロス装
置40の液圧室44aに液圧を注入しクロスブロック4
1を介して軸受箱3を移動する(ステップ201〜20
4)。作業ロール軸心はRc1からRc2へ移動し、こ
のことは変位計43の信号で確認される(ステップ20
5)。クロス角変更の指示により、作業ロール軸心の移
動前に研削ユニット5を後退させる(ステップ20
6)。作業ロール軸心の移動後、摺動レール移動装置3
0に移動を指示し(ステップ207)、モータ32を回
転させ(ステップ208)、摺動レール7,8が作業ロ
ール軸心Rc2と平行になるよう移動させる(ステップ
209)。このとき、摺動レール7,8と作業ロール軸
心Rc2との平行をクロス装置40に有する変位計43
と摺動レール移動装置30のモータエンコーダ33の測
定値から情報処理装置13cにより確認し、平行になれ
ば移動を停止する(ステップ210)。
う摺動レール7,8を移動させることにより、研削ユニ
ット5,6はクロスさせない圧延機と同じように研削制
御ができる。
ロールのクロス角に追従して移動させる追従移動手段の
他の実施例を図17により説明する。本実施例は、クロ
スブロック41に摺動レール7を当接させ、クロス角変
更に従い摺動レール7を移動させるものである。
位制御装置の指令によりクロス装置40を制御しクロス
ブロック41を移動させる。このクロスブロック41に
摺動レール7の両端を球面支持部46a,46bを介し
て当接させ、更にクロスブロック41と摺動レール7が
追従して移動するように、クロス追従シリンダー45で
押しつける。これによりクロスブロック41が動いただ
け摺動レール7は水平方向に常に移動するようになり、
球面支持部46a,46b間にすき間が無ければ、作業
ロール軸心Rcと摺動レール7は常に平行となる。摺動
レール8についても同様である。
転砥石の薄板円盤の弾性体機能で吸収してしまうので、
ビビリ現象及び共振を生じさせないで正確かつ表面粗度
の良い研削できる。また、1本の作業ロールに対して1
個の研削ユニットでロールの一端から他方端まで研削で
きるようになり、研削装置の有する能力を有効に利用
し、少ないスペースと少ない設備費でオンライン圧延ロ
ール研削装置を圧延機に設けることができる。
せるだけで容易に研削ユニットがクロス角に追従して研
削できるようになるので、クロス圧延機でロール表面に
通板部と未通板部で段差を生じさせずに研削できるよう
になり、クロス圧延機で完全なスケジュールフリー圧延
が可能となる。
研削装置を備えた圧延機の要部の部分断面側面図であ
る。
示す図である。
を説明する図である。
傾けて研削する場合の回転砥石とスタンドとの干渉を示
す図である。
ルの傾きと研削ユニットの動き及び制御の説明図であ
る。
ある。
移動させる場合の摺動レールの傾きと研削ユニットの動
き及び制御の説明図である。
ール研削装置を備えた圧延機の要部の部分断面側面図で
ある。
る。
関係を示す図である。
ムを説明する図である。
すフローチャートである。
ールに追従し摺動レールの傾きを制御する実施例の概略
図である。
Claims (7)
- 【請求項1】 圧延機内において1本の圧延ロールに対
して設置された1つの研削ユニットと、前記研削ユニッ
トを圧延ロールの軸方向に移動可能に支持する摺動レー
ルとを有し、前記研削ユニットは前記圧延ロールを研削
する円盤状の回転砥石、この回転砥石を砥石回転軸によ
り回転させる駆動装置、前記圧延ロールに前記回転砥石
を押しつける送り装置、前記研削ユニットを前記摺動レ
ールに沿って移動させるトラバース装置を有するオンラ
イン圧延ロール研削装置において、 前記回転砥石は、前記砥石回転軸に取り付けられた薄板
円盤と、前記薄板円盤の一方の側面に固定された砥粒層
とを有し、前記薄板円盤は前記圧延ロールからの振動を
吸収するための弾性体機能を有すること;前記摺動レー
ルの少なくとも一端に設けられ、前記摺動レールを前記
圧延ロールの軸心に対して傾斜させるアクチュエータ手
段と、前記研削ユニットが前記圧延ロールの一端側を研
削する位置にあるときと、他端側を研削する位置にある
ときとで前記摺動レールを前記圧延ロールの軸心に対し
て反対方向に傾けるよう前記アクチュエータ手段を駆動
し、かつ前記摺動レールと圧延ロールの軸心との距離の
変化に対して前記回転砥石が圧延ロールの軸心に対して
平行に移動するように前記砥石送り装置及びトラバース
装置を駆動する制御手段とを更に有することを特徴とす
るオンライン圧延ロール研削装置。 - 【請求項2】 請求項1記載のオンライン圧延ロール研
削装置において、前記砥粒層が立方晶窒化ほう素砥粒又
はダイアモンド砥粒を含むことを特徴とするオンライン
圧延ロール研削装置。 - 【請求項3】 1対の圧延ロールを水平方向にクロスさ
せるクロス圧延機内において1本の圧延ロールに対して
設置された少なくとも2個の研削ユニットと、前記研削
ユニットを圧延ロールの軸方向に移動可能に支持する摺
動レールとを有し、前記研削ユニットは前記圧延ロール
を研削する円盤状の回転砥石、この回転砥石を砥石回転
軸により回転させる駆動装置、前記圧延ロールに前記回
転砥石を押しつける送り装置、前記研削ユニットを前記
摺動レールに沿って移動させるトラバース装置を有する
オンライン圧延ロール研削装置において、 前記回転砥石は、前記砥石回転軸に取り付けられた薄板
円盤と、前記薄板円盤の一方の側面に固定された砥粒層
とを有し、前記薄板円盤は前記圧延ロールからの振動を
吸収するための弾性体機能を有すること;前記摺動レー
ルが前記圧延ロールの軸心に対して平行となるよう前記
摺動レールを前記圧延ロールのクロス角に追従して移動
させる追従移動手段を更に有することを特徴とするオン
ライン圧延ロール研削装置。 - 【請求項4】 請求項3記載のオンライン圧延ロール研
削装置において、前記追従移動手段は、前記摺動レール
を前記圧延ロールの径方向に移動させるアクチュエータ
手段と、前記圧延ロールのクロス角に関する情報に基づ
き前記摺動レールが前記圧延ロールの軸心に対して平行
となるよう前記アクチュエータ手段を駆動する制御手段
とを有することを特徴とするオンライン圧延ロール研削
装置。 - 【請求項5】 請求項3記載のオンライン圧延ロール研
削装置において、前記圧延機は、前記圧延ロールの両端
を支持する軸受箱に当接してこれを押す操作側及び駆動
側のクロスブロックを有し、前記追従移動手段は、前記
摺動レールの両端を前記操作側及び駆動側のクロスブロ
ックに当接させ前記摺動レールがクロスブロックと一体
に移動することを可能とするアクチュエータ手段を有す
ることを特徴とするオンライン圧延ロール研削装置。 - 【請求項6】 請求項3記載のオンライン圧延ロール研
削装置において、前記砥粒層が立方晶窒化ほう素砥粒又
はダイアモンド砥粒を含むことを特徴とするオンライン
圧延ロール研削装置。 - 【請求項7】 請求項3記載のオンライン圧延ロール研
削装置において、前記回転砥石は、前記砥粒層と圧延ロ
ールとの接触線が砥石中央から見て一方の側のみに形成
されるように配置されていることを特徴とするオンライ
ン圧延ロール研削装置。
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