(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧延ロールに対面するように配置された回転砥石と、該回転砥石が取り付けられている砥石回転軸を回転させる駆動装置と、前記回転砥石を圧延ロールの表面に押し付ける押付装置と、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と、前記砥石回転軸を回転自在に且つ軸方向移動自在に支持する支持装置と、砥石回転軸に嵌装したスラスト軸受の軸方向の両側に設けられ且つ砥石回転軸の軸方向変位に応じた反力を発生し得る一対の弾性体と、砥石回転軸の軸方向変位を検出するギャップセンサとを備えてなることを特徴とするオンラインロール研削装置。
【請求項２】
駆動装置と砥石回転軸との間に、砥石回転軸の軸方向移動を許容し且つ駆動装置から砥石回転軸に対して回転力が伝達可能な動力伝達装置を設けた請求項１に記載のオンラインロール研削装置。
【請求項３】
支持装置を、砥石回転軸の外周面に転動自在に当接する球体によって砥石回転軸の軸方向移動を許容し且つスプライン機構により砥石回転軸に対する周方向への相対的な回動が拘束される内部軸受体と、該内部軸受体の外相面に転動自在に当接することにより内部軸受体の周方向への回動を許容する外部軸受体とによって形成した請求項１あるいは請求項２のいずれかに記載のオンラインロール研削装置。
【請求項４】
動力伝達装置を、砥石回転軸の外周面に転動自在に当接する球体によって砥石回転軸の軸方向移動を許容し且つスプライン機構によって砥石回転軸に対する周方向への相対的な回動が拘束される回転力伝達体と、砥石回転軸に対して平行に配置され且つ駆動装置の回転力を砥石回転軸に伝達する駆動軸とによって形成した請求項２に記載のオンラインロール研削装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハウジングの内部に配置された圧延ロールを研削するオンラインロール研削装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図７は特開平６−４７６５４号公報に開示されたオンラインロール研削装置を示すもので、このオンラインロール研削装置では、圧延機の作業ロールａの入側（圧延ラインｌの上流側）に、駆動モータｂと、該駆動モータｂにより回転する回転軸ｃと、該回転軸ｃの先端に取り付けられた砥石ｄとによって構成される研削機ｅを配置している。
【０００３】
研削機ｅは、支持フレームｆに支持され、該支持フレームｆには、押付用モータｇの駆動スクリューｈと噛合するナットｉが固定されており、前記駆動スクリューｈを押付用モータｇによって回転させると、支持フレームｆとともに研削機ｅが圧延ラインｌの下流側へ向って移動し、砥石ｄが作業ロールａの表面に押し付けられるようになっている。
【０００４】
また、回転軸ｃの後端には、砥石ｄの押付力を検出するためのロードセルｊが設置されている。
【０００５】
図７に示すオンラインロール研削装置では、作業ロールａを回転させた状態で、該作業ロールａの表面に上述したように砥石ｄを押し付けるとともに、研削機ｅを作業ロールａの軸心に沿って平行に移動させると、作業ロールａが圧延ラインｌに配置されたままのオンライン状態で、作業ロールａの表面が研削され、また、ロードセルｊによって検出した押付力を基に作業ロールａのロールプロフィールが求められる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述したようなオンラインロール研削作業においては、作業ロールａの表面に対する砥石ｄの押付力が、研削の精度や作業効率を決定する要素になるが、上記の公報に開示されているオンラインロール研削装置では、回転軸ｃを枢支している支持部分や駆動モータｂの回転力を回転軸ｃへ伝達させる回転力伝達手段に作用する摩擦に起因して、作業ロールａの表面に対する砥石ｄの押付力測定に誤差が生じやすく、また、作業ロールａの表面に対する砥石ｄの押付力の検出手段にロードセルｊを用いているので、作業ロールａの表面に対する砥石ｄの押付力が比較的低い場合には、該押付力を精度よく計測することができない。
【０００７】
従って、砥石ｄに低押付力で回転研削を行う必要のある立方晶窒化ほう素砥粒、あるいはダイヤモンド砥粒を含むものを用いた研削作業を行うことはむずかしい。
【０００８】
更に、ロードセルで押付力により検出した押付力に基づき、作業ロールａのロールプロフィールを求めるので、砥石ｄのバネ定数が低いと、ロールプロフィールを精度よく検出できなかった。
【０００９】
本発明は上述した実情に鑑みてなしたもので、砥石の押付力を精度よく検出することができるとともに、ロールプロフィールを正確に求めることができ、その結果、ロール研削を精度よく行うことができるオンラインロール研削装置を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の請求項１に記載のオンラインロール研削装置においては、圧延ロールに対面するように配置された回転砥石と、該回転砥石が取り付けられている砥石回転軸を回転させる駆動装置と、前記回転砥石を圧延ロールの表面に押し付ける押付装置と、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と、前記砥石回転軸を回転自在に且つ軸方向移動自在に支持する支持装置と、砥石回転軸に嵌装したスラスト軸受の軸方向の両側に設けられ且つ砥石回転軸の軸方向変位に応じた反力を発生し得る一対の弾性体と、砥石回転軸の軸方向変位を検出する非接触式気変位計とを備えている。
【００１１】
本発明の請求項２に記載のオンラインロール研削装置においては、上記の本発明の請求項１に記載のオンラインロール研削装置の構成に加えて、駆動装置と砥石回転軸との間に、砥石回転軸の軸方向移動を許容し且つ駆動装置から砥石回転軸に対して回転力が伝達可能な動力伝達装置を設けている。
【００１２】
本発明の請求項３に記載のオンラインロール研削装置においては、先に述べた本発明の請求項１あるいは請求項２に記載のオンラインロール研削装置の構成に加えて、支持装置を、砥石回転軸の外周面に転動自在に当接する球体によって砥石回転軸の軸方向移動を許容し且つスプライン機構により砥石回転軸に対する周方向への相対的な回動が拘束される内部軸受体と、該内部軸受体の外相面に転動自在に当接することにより内部軸受体の周方向への回動を許容する外部軸受体とによって形成している。
【００１３】
本発明の請求項４に記載のオンラインロール研削装置においては、先に述べた本発明の請求項２に記載のオンラインロール研削装置の構成に加えて、動力伝達装置を、砥石回転軸の外周面に転動自在に当接する球体によって砥石回転軸の軸方向移動を許容し且つスプライン機構によって砥石回転軸に対する周方向への相対的な回動が拘束される回転力伝達体と、砥石回転軸に対して平行に配置され且つ駆動装置の回転力を砥石回転軸に伝達する駆動軸とによって形成している。
【００１５】
本発明の請求項１から請求項４に記載のオンラインロール研削装置のいずれにおいても、砥石回転軸を支持する支持装置によって、砥石回転軸の軸方向移動が許容され、砥石回転軸の支持部分における押付方向の摩擦が減少し、一対の弾性体によりスラスト軸受を介して付勢した砥石回転軸の軸方向変位を、非接触式変位計によって測定する。
【００１６】
また、本発明の請求項２及び請求項４に記載のオンラインロール研削装置のいずれにおいても、駆動装置と砥石回転軸との間に設けた動力伝達装置によって、砥石回転軸の軸方向移動が許容され、砥石回転軸の回転力伝達手段における押付方向の摩擦が減少する。
【００１８】
【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つつ説明する。
【００１９】
図１から図４は本発明のオンラインロール研削装置の実施の形態の一例を示すもので、駆動側と作業側に位置する圧延機のハウジング１の内側で且つ圧延機の入側（圧延ラインＬの上流側）となる対向面部には、作業ロール２に近接離反する方向に延びるリトラクトガイド３が対称的に配置されている。
【００２０】
これらリトラクトガイド３間には、作業ロール２の軸心と平行に延びる断面凹形状のガイドビーム４が配置され、ガイドビーム４の後側の長手方向中央部外側面には、ガイドビーム４をリトラクトガイド３に沿わせて作業ロール２に近接離反する方向へ移動させるリトラクト用油圧シリンダ５のロッド先端部が連結されている。
【００２１】
このリトラクト用油圧シリンダ５の基端部は、図示しない固定部材に固定され、該リトラクト用油圧シリンダ５のロッド伸縮作動により、ガイドビーム４をリトラクトガイド３に沿って移動できるようになっている。
【００２２】
ガイドビーム４上には２枚のベースプレート６が配置されている。
【００２３】
各ベースプレート６の下面の前後左右の四隅には、縦軸７回りの回転する算盤球状のガイドローラ８がそれぞれ配置され、該各ガイドローラ８が、ガイドビーム４の前後両側部の内面に作業ロール２の軸心方向に沿うよう設けたガイドレール９にそれぞれ係合支持されている。
【００２４】
また、ガイドビーム４の中央部上には、適宜な取付部材１０を介して作業ロール２の軸心方向に沿うラック１１が取り付けられ、一方、ベースプレート６上には、横移動用のサーボモータ１２が下向きに設置されて、該サーボモータ１２の出力軸に取り付けたピニオン１３が、ベースプレート６を貫通して上記ラック１１に噛合させられている。
【００２５】
そして、上記サーボモータ１２と、ピニオン１３と、ラック１１と、ガイドローラ８と、ガイドレール９とにより、トラバース装置１４が構成されており、該トラバース装置１４により、ベースプレート６を作業ロール２の軸心方向と平行な方向へ横移動できるようになっている。
【００２６】
ベースプレート６の前端部には、作業ロール２側へ張り出すように支持プレート２６が取り付けられ、支持プレート２６上には、支持プレート２６に沿って作業ロール２に近接離反する方向へ移動できるよう架台フレーム１５が配設されている。
【００２７】
図３に示すように、架台フレーム１５の前端部下面にはブラケット２８が突設され、このブラケット２８に、支持プレート２６上に設置した押付装置としての押付用油圧シリンダ３０のロッド先端部が連結されている。
【００２８】
なお、押付装置としては、上記の押付用油圧シリンダ３０の他に、サーボモータとボールネジとナットを組み合わせた機構などが採用できる。
【００２９】
また、架台フレーム１５上には、前端に回転砥石２１を有し且つカバー５１Ａ，５１Ｃ，５１Ｄによって保護された研削機１６が装備され、押付用油圧シリンダ３０のロッド伸縮作動により、研削機１６を架台フレーム１５とともに作業ロール２に近接離反する方向に移動させることができ、これにより、回転砥石２１を作業ロール２の表面に押し付けることができるようになっている。
【００３０】
次ぎに、研削機１６の詳細を述べる。
【００３１】
図４に示すように、研削機１６のケーシング５１には軸穴５２が開けられ、その中には砥石回転軸５３が挿入されている。
【００３２】
砥石回転軸５３は、先端が軸穴５２から外部に突出しており、先端にはカップ型の回転砥石２１が取り付けられている。
【００３３】
砥石回転軸５３は、軸穴５２の軸方向両端に嵌合された回転軸受（外部軸受体）５４，５４と、該回転軸受５４，５４の内周に固定されたストロークボールベアリング（内部軸受体）５５，５５によって、回転自在に且つ軸方向移動自在に支持されている。
【００３４】
ストロークボールベアリング５５は、砥石回転軸５３の外周面に転動自在に当接する球体（鋼球）によって砥石回転軸５３の軸方向移動を許容し且つ砥石回転軸５３に係合するスプライン機構により砥石回転軸５３に対する周方向への相対的な回動が拘束されるように構成されている。
【００３５】
すなわち、上記の回転軸受５４，５４、ストロークボールベアリング５５，５５によって、砥石回転軸５３を回転自在に且つ軸方向移動自在に支持する支持装置を構成している。
【００３６】
軸穴５２の中間部側方には横穴が連続し、横穴内にはモータ（駆動装置）５６によって回転駆動される駆動軸５７が回転自在に支持されている。
【００３７】
この駆動軸５７は、砥石回転軸５３と平行に配置されており、駆動軸５７の外周に固定したベルトプーリ５８と砥石回転軸５３の外周にストロークボールベアリング（回転力伝達体）５９を介して装着したベルトプーリ６０との間には、ベルト６１が掛け回され、モータ５６の駆動力が駆動軸５７からベルト６１を介して砥石回転軸５３に伝達され、それにより回転砥石２１が回転させられるようになっている。
【００３８】
ストロークボールベアリング５９は、砥石回転軸５３の外周面に転動自在に当接する球体（鋼球）によって砥石回転軸５３の軸方向移動を許容し且つ砥石回転軸５３に係合するスプライン機構により砥石回転軸５３に対する周方向への相対的な回動が拘束されるように構成されている。
【００３９】
すなわち、上記の駆動軸５７、ベルトプーリ５８、ストロークボールベアリング５９、ベルトプーリ６０、ベルト６１によって、砥石回転軸５３の軸方向移動を許容し且つモータ５６の駆動力を伝達する動力伝達装置を構成している。
【００４０】
また、砥石回転軸５３の後端部は、軸穴５２に連通したバネ収容孔６５から突出した、キャップ６６内に挿入されている。
【００４１】
砥石回転軸５３の後端部には、スラスト軸受として背面円錐型のローラベアリング６７が設けられ、このローラベアリング６７が、軸方向の両側に設けた一対のバネ機構（弾性体）７０により、軸方向の基準位置に弾性的に支持されている。
【００４２】
このバネ機構７０は、回転砥石２１を作業ロール２に押し付けたときの砥石回転軸５３の変位に応じた反力を発生するものである。
【００４３】
また、キャップ６６には、砥石回転軸５３の軸方向変位を検出する変位計としてのギャップセンサ８０が取り付けられている。
【００４４】
このギャップセンサ８０は、砥石回転軸５３の後端面までの距離（ギャップ）を計測することにより、基準位置からの砥石回転軸５３の変位を検出できるようになっている。
【００４５】
なお、上記の構成以外に、架台フレーム１５と支持プレート２６との間には、必要に応じて、研削機１６を傾動（首振り）させるための傾動機構（図示せず）が設けられる。
【００４６】
図１から図４に示すオンラインロール研削装置によって作業ロール２の研削を行うのにあたっては、傾動装置（図示せず）により研削機１６を適宜傾動させ、回転砥石２１の研削面と作業ロール２の表面の角度を一致させる。
【００４７】
次いで、押付用油圧シリンダ３０の伸張動作により、架台フレーム１５とともに研削機１６を前進させて、回転する作業ロール２の表面に回転砥石２１を押付けるようにし、その状態でモータ５６の回転力を、駆動軸５７からベルト６１を介して砥石回転軸５３に伝え、回転砥石２１を回転させながら、ベースプレート６をトラバース装置１４により作業ロール２の軸心と平行に横移動させ、これにより、作業ロール２の表面を研削する。
【００４８】
上記作動の際、ギャップセンサ８０の検出値により砥石回転軸５３の変位が分かり、その変位量と、予め知られているバネ機構７０のバネ定数とにより、押付力が算出できる。
【００４９】
従って、算出した押付力に基づいて押付用油圧シリンダ３０をフィードバック制御することにより、押付力を最適状態に保ちながら研削することができる。
【００５０】
また、回転砥石２１を回転させながら横移動させると、ロールプロフィールの変化により砥石回転軸５３が前後に移動することになるため、その変位を検出することで、ロールプロフィールを計測することができる。
【００５１】
そして、ロールプロフィールの計測とロール表面研削とを反復実施することにより、作業ロール２を所要のロールプロフィールに精度よく研削することができる。
【００５２】
図１から図４に示すオンラインロール研削装置では、砥石回転軸５３の支持部に、ストロークボールベアリング５５及び回転軸受５４を設け、砥石回転軸５３を回転自在に且つ軸方向移動自在に支持したので、砥石回転軸５３が軸方向に移動する際の摩擦を極力小さくすることができる。
【００５３】
また、砥石回転軸５３に回転動力を伝えるベルトプーリ６０と砥石回転軸５３との係合部（動力伝達部）にストロークボールベアリング５９を設けたので、砥石回転軸５３の軸方向移動が更に円滑になるとともに、回転動力も円滑に伝わるようになる。
【００５４】
従って、ギャップセンサ８０で計測した砥石回転軸５３の変位量とバネ定数とから押付力を精度よく割り出すことができる。
【００５５】
この場合、バネ定数の設定の仕方で押付力と変位の関係を自由に調節できるので、感度調整することも容易にできる。
【００５６】
また、ストロークボールベアリング５９を介してベルトプーリ６０と砥石回転軸５３を連結したので、砥石回転軸５３を安定した状態で高速回転させることができ、長寿命化を図ることができる。
【００５７】
更に、砥石回転軸５３の支持部の機構を機能分担（回転軸受５４は回転、ストロークボールベアリング５５は軸方向移動をそれぞれ分担）させているので、砥石回転軸５３の軸方向移動及び回転動作が円滑になり、砥石回転軸５３の変位の計測精度が高まり、より高速回転化、長寿命化を図ることが可能になる。
【００５８】
また、本発明のオンラインロール研削装置では、図４に示すようなローラベアリング６７を有する研削機１６に替えて、図５に示すようなボールベアリング６７Ｂを有する研削機１６Ｂを適用することもできる。
【００５９】
ボールベアリング６７Ｂは、スラスト軸受として砥石回転軸５３の後端部に設けられており、その他、図５において図４と同一の符号を付した部分は同一物を表している。
【００６０】
更に、本発明のオンラインロール研削装置では、図４に示すような回転軸受５４及びストロークボールベアリング５５を有する研削機１６に替えて、図６に示すような軸受５５Ｃを有する研削機１６Ｃを適用することもできる。
【００６１】
軸受５５Ｃは、球体を備え且つ該球体によって砥石回転軸５３の回転と軸方向移動との双方を許容するようになっており、その他、図６において図４と同一の符号を付した部分は同一物を表している。
【００６２】
なお、本発明のオンラインロール研削装置は上述した実施の形態のみに限定されるものではなく、研削機１６，１６Ｂ，１６Ｃを圧延機の入側（圧延ラインＬの上流側）に設置することに替えてこれらを圧延機の出側（圧延ラインＬの下流側）に設置した構成とすること、研削機１６，１６Ｂ，１６Ｃを下側の作業ロール２に対峙させるようにすること、ベルト６１に替えて研削機１６，１６Ｂ，１６Ｃにおける駆動軸５７と砥石回転軸５３の回転力伝達手段にギヤを適用すること、回転砥石２１の形状をカップ型に替えて平盤状等の他の形状にすること、押付用油圧シリンダ３０に替えて研削機１６，１６Ｂ，１６Ｃの押付手段にスクリューナットやボールネジを備えたものを適用すること、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加え得ることは勿論である。
【００６３】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明のオンラインロール研削装置においては下記のような種々の優れた効果を奏し得る。
【００６４】
（１）本発明の請求項１から請求項４に記載のオンラインロール研削装置のいずれにおいても、砥石回転軸を支持する支持装置によって、砥石回転軸の軸方向移動が許容され、砥石回転軸の支持部分における押付方向の摩擦が減少するので、砥石回転軸を介して回転砥石の押付力や圧延ロールのロールプロフィールを測定する際における測定誤差の発生を防ぐことができ、また、圧延ロールの異常異変が生じても、回転砥石等のオンラインロール研削装置を構成する各部材に衝撃が伝達されることがなく、振動しながら回転する圧延ロールをも正確に研削することが可能になる。
【００６５】
（２）本発明の請求項２及び請求項４に記載のオンラインロール研削装置のいずれにおいても、駆動装置と砥石回転軸との間に設けた動力伝達装置によって、砥石回転軸の軸方向移動が許容され、砥石回転軸の回転力伝達手段における押付方向の摩擦が減少するので、砥石回転軸を介して回転砥石の押付力や圧延ロールのロールプロフィールを測定する際における測定誤差の発生をより効果的に防ぐことができ、また、圧延ロールの研削を更に正確に行うことができる。
【００６６】
（３）本発明の請求項１から請求項４に記載のオンラインロール研削装置においては、弾性体で付勢した砥石回転軸の軸方向変位を、変位計によって測定するので、圧延ロールのロールプロフィールを、押付力からではなく変位計の検出結果から求めることができ、バネ定数による誤差やロードセルを用いた場合の不感領域の発生を解消できる。
【００６７】
（４）本発明の請求項１から請求項４に記載のオンラインロール研削装置においては、砥石回転軸の軸方向変位に応じた反力を発生する弾性体によって、圧延ロールに対する回転砥石の押付力を一定にして圧延ロールのロールプロフィールを測定することができるので、オンラインロール研削装置本体やトラバース装置の撓みを一定にして圧延ロールのロールプロフィールを精度よく測定できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のオンラインロール研削装置の実施の形態の一例の概要を示す側面図である。
【図２】本発明のオンラインロール研削装置の実施の形態の一例の概要を示す平面図である。
【図３】図１及び図２における研削機を示す側面図である。
【図４】図３に示す研削機の詳細を示す断面図である。
【図５】本発明のオンラインロール研削装置に適用される研削機の他の例の詳細を示す断面図である。
【図６】本発明のオンラインロール研削装置に適用される研削機の更なる他の例の詳細を示す断面図である。
【図７】特開平６−４７６５４号公報に開示されたオンラインロール研削装置を示す概略平面図である。
【符号の説明】
２    作業ロール（圧延ロール）
１４  トラバース装置
１６，１６Ｂ，１６Ｃ  研削機
２１  回転砥石
３０  押付用油圧シリンダ（押付装置）
５３  砥石回転軸
５４  回転軸受（外部軸受体／支持装置）
５５  ストロークボールベアリング（内部軸受体／支持装置）
５６  モータ（駆動装置）
５７  駆動軸（動力伝達装置）
５８  ベルトプーリ（動力伝達装置）
５９  ストロークボールベアリング（回転力伝達体／動力伝達装置）
６０  ベルトプーリ（動力伝達装置）
６１  ベルト（動力伝達装置）
７０  バネ機構（弾性体）
８０  ギャップセンサ（変位計）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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