(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
クラウンを有する圧延ロールを回転させた状態で、砥石を回転して、予め設定した砥石押し込み量Δｓに基づいて押し込みつつ前記圧延ロール軸方向にスライドさせて前記圧延ロールを目標プロフィールに研削する方法において、前記該圧延ロールの非磨耗部の目標プロフィールに基づいて前記圧延ロール全長にわたって圧延ロールと砥石の接触角度θを求め、該接触角度θと砥石幅Ｂ及び予め設定した砥石研削幅補正係数βに基づいて、予め設定した目標砥石押し込み量Δａに対する補正量ΔＨを圧延ロール全長にわたって求め、該補正量ΔＨに前記目標砥石押し込み量Δａを加えたものを前記砥石押し込み量Δｓとすることを特徴とする圧延ロールのトラバース研削方法。
【請求項２】
何れか一方の圧延ロール端部において、前記設定砥石押し込み量Δｓに基づいて砥石を押し込みつつ前記圧延ロールの研削を開始し、この研削中に砥石の研削負荷を測定し、この研削負荷測定値Ｆｍが前記設定砥石押し込み量Δｓに対応する目標研削負荷量Ｆｏになるように前記砥石の押し込み量を調整しながら前記砥石を前記圧延ロール端部から幅中心方向に移動させ、前記研削負荷測定値Ｆｍが予め所定した下限設定値ＦLim 以下となった時に、前記砥石の移動方向を前記圧延ロール端部方向に反転し、再び、前記同様に設定砥石押し込み量Δｓに基づいて砥石での研削を行い、そして、この研削中に測定した前記研削負荷測定値Ｆｍが目標研削負荷量Ｆｏになるように前記砥石の押し込み量を調整しながら砥石を圧延ロール端部まで移動後、再び、該圧延ロール端部において前記砥石の移動方向を反転して研削することを繰り返し、その後、前記砥石が予め設定した位置より圧延ロールの中心側に到達した時に、前記非磨耗部のトラバース研削を終了することを特徴とする請求項１記載の圧延ロールのトラバース研削方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はクラウンを有する圧延ロールの非磨耗部を砥石で研削する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
圧延ロールは、鋼板の圧延により局所的な磨耗が生じ、それが圧延疵及び形状不良等の原因となるため、一定量の鋼板を圧延した後に圧延ロールの組替を行い、圧延で生じた摩耗段差を除去するために非磨耗部の研削を行う必要がある。
【０００３】
従来、上記圧延ロールの研削方法としては、例えば、特開昭６４−５８４６７、特開昭６４−８７１４９、特開昭６４−８７１５１、特開昭６４−８７１５３の各公報があり、この各公報では圧延ロールの非磨耗部を回転砥石で研削する際、砥石駆動用モーターの負荷電流を測定し、その測定値が予め設定した値以下になった時点で非磨耗部と磨耗部の境界点と認識し、非磨耗部のみの領域を回転砥石を往復動させると共にフィードバック制御により前記負荷電流が一定になるように砥石の押込み量を調整する研削方法が開示されている。
【０００４】
しかしながら、上記の圧延ロール研削方法は、いずれも被研削加工物がフラットな圧延ロールを対象にするものであり、例えば、クラウン量が３００（μｍ／半径）を越えるような圧延ロールを研削する場合、研削過程において砥石面とロール研削面との接触角度θの変化に伴って、砥石駆動用モーターの負荷電流が急激に変動する場合があるため、上記方式で非磨耗部と磨耗部の境界点を確実に検知する事が不可能になり、非磨耗部のみを自動的に研削する事が出来なくなり、上記のようなフィードバック方式での研削負荷電流一定による圧延ロール研削は困難になるという問題が生じる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術の問題に鑑み、本発明は、急峻なロールカーブを有する圧延ロールの非磨耗部のみの研削をフィードバック方式により、自動的に安定して、しかも、高精度で行うことを課題とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、その手段１は、クラウンを有する圧延ロールを回転させた状態で、砥石を回転して、設定砥石切り込み深さΔｓに基づいて切り込むとともに前記圧延ロール軸方向にスライドさせて前記圧延ロールを目標プロフィールに研削する方法において、前記該圧延ロールの目標プロフィールに基づいて前記圧延ロール全長にわたって圧延ロールと砥石の接触角度θを求め、該接触角度θと砥石幅Ｂ及び予め設定した砥石研削幅補正係数βに基づいて、予め設定した目標砥石切り込み深さΔａに対する補正量ΔＨを圧延ロール全長にわたって求め、該補正量ΔＨに前記目標砥石切り込み深さΔａを加えたものを前記砥石切り込み深さ値Δｓとする圧延ロールのトラバ−ス研削方法である。
【０００７】
また、手段２は、何れか一方の圧延ロール端部において、前記設定砥石切り込み深さΔｓに基づいて砥石を押し込みつつ前記圧延ロールの研削を開始し、この研削中に砥石の研削負荷を測定し、この研削負荷測定値Ｆｍが前記設定砥石押し込み量Δｓに対応する目標研削負荷量Ｆｏになるように前記砥石の押し込み量を調整しながら前記砥石を前記圧延ロール端部から幅中心方向に移動させ、前記研削負荷測定値Ｆｍが予め所定した下限設定値ＦLim 以下となった時に、前記砥石の移動方向を前記圧延ロール端部方向に反転し、再び、前記同様に設定砥石押し込み量Δｓに基づいて砥石での研削を行い、そして、この研削中に測定した前記研削負荷測定値Ｆｍが目標研削負荷量Ｆｏになるように前記砥石の押し込み量を調整しながら砥石を圧延ロール端部まで移動後、再び、該圧延ロール端部において前記砥石の移動方向を反転して研削することを繰り返し、その後、前記砥石が予め設定した位置より圧延ロールの中心側に到達した時に、前記非磨耗部のトラバ−ス研削を終了する圧延ロールのトラバ−ス研削方法である。
【０００８】
次に、本発明の作用を説明する。
本発明者等は前記のように３００（μｍ／半径）を越えるような大きなクラウンを有する圧延ロールの非磨耗部を砥石によりフィードバック方式で研削した場合において、砥石駆動用モ−タの負荷電流の急激な変動を防止するために種々実験・検討をした。
【０００９】
先ず、砥石駆動用モ−タの負荷電流が急激に変動する原因について調査した結果、砥石の研削負荷量Ｆは、フラットな圧延ロールを研削する場合、下記（１）式のように現され、圧延ロール及び砥石の周速、砥石の押込み量（速度）が一定の場合には、砥石の摩耗プロフィル曲線、即ち、圧延ロール表面と接触する砥石面の接線Ｆａ（ｘ）に依存する。
Ｆ＝Ｃ×ｆ（｜Ｆａ（ｘ）｜）k ｄｘ  ・・・（１）
但し、Ｃは砥石の組成、形状及び研削条件、更には、圧延ロールの周速によって決まる値、Ｋは０．３４４である。
【００１０】
しかし、クラウンを有する圧延ロールを研削する場合には、砥石面との接触角度θが圧延ロール長手方向の位置又は折り返し点で変わることから圧延ロールと砥石の接触角度θを考慮する必要がある。
このため、前記圧延ロール表面と接触する砥石面の接線Ｆａ（ｘ）は、圧延ロールの回転軸方向をＸとすると、以下のように表すことが出来る。
Ｆａ（ｘ）＝ｄＦ（ｘ）／ｄｘ＝（Δａ＋ΔＨ）／Ａ・・・（２）
但し、Δａ：目標砥石押込み量、ΔＨ：接触角度（θ）による砥石の押込み補正量、Ａ：研削幅である。
【００１１】
従って、研削負荷量Ｆは上記（１）式及び（２）式により（３）式のようになる。
Ｆ＝Ｃ×（Δａ＋ΔＨ）Y ×Ａk           ・・・（３）
但し、Ｙは０．６５６である。
また、上記（３）式における押込み補正量ΔＨ及び研削幅Ａは、以下のように現すことができる。
ΔＨ＝Ａ・ｔａｎθ    ・  ・  ・  （４）
Ａ＝β・Ｂ  ・  ・  ・  （５）
但し、β：砥石幅接触係数
Ｂ：砥石幅。
【００１２】
以上の式から、クラウンを有する圧延ロールの研削負荷量Ｆは、圧延ロール面と砥石面の接触角度θ及び砥石での切削幅Ａの変動によって変化することが判る。このことから、この接触角度θは圧延ロールのクラウン形状と圧延ロール長手方向の研磨位置により変化し、更に、切削幅Ａは砥石の幅により変化する。この３者の変化量をフィードバック制御で吸収しつつ研削するために、砥石駆動用モーターの負荷電流が大幅に変化し、しかも、その研削結果も精度の悪いものであることが判明した。
【００１３】
このことから、研削時の測定研削負荷Ｆｍから磨耗部と非磨耗部の確実な判別及び研削精度向上のためには、先ず、砥石の接触角度θの変動による研削負荷の変動を減少させ、安定化させる必要がある。
このため、研削する圧延ロールのクラウン及び砥石の寸法・材質等から圧延ロール長手方向における研削負荷量の変動量を予め予測し、この予測変動量で目標砥石押込み設定量Δａを補正しておき、この補正した砥石押込み量Δｓで砥石を押込みつつフィードバック制御を行うものである。
つまり、圧延ロールと接触する砥石の接触角度θの変化による砥石接触面積の変動で砥石駆動用モーターの負荷電流の変化を予め予測して、目標砥石押込み設定値Δａを補正して研削負荷量Ｆｍの変動を極力小さくした状態で研削を行い、研削時の測定研削負荷量Ｆｍが予め設定した基準値以下になる位置を検出し、磨耗部と非磨耗部との判別を行い、非磨耗部のみを研削するものである。
上記測定した砥石駆動用モーターの負荷電流と補正した目標砥石押込み量設定値で研削した場合における前記予測研削負荷電流の関係を示した図４から判るように、両者の差は１５％以内と良好である。
【００１４】
目標砥石押込み設定値Δａに対する補正量ΔＨは、上記のように圧延ロールと砥石の接触角度θにより、上記（４）式と（５）式で求める。
又、この（４）式の圧延ロールと砥石の接触角度θは、目標とする圧延ロールの全長に亘る研削目標クラウン（研削プロフィール）から計算で求める。
また、研削幅Ａ及び磨耗係数βは、砥石個々又は圧延ロールの種類及び形状に起因する磨耗速度の違いで異なるため、砥石及び圧延ロール毎に実機試験により予め求めるものである。
【００１５】
以上から圧延ロールのクラウンに起因した研削負荷量の変動は、回転砥石との接触角度θ、研削幅Ａ及び磨耗係数βから押込み補正量ΔＨを計算し、この計算した押込み補正量ΔＨで目標押込み設定値Δａの補正を行うことにより、磨耗部に起因する研削負荷測定値の低下が判別出来る程度に小さく抑制できる。
圧延ロールの非磨耗部と磨耗部の境界位置は、研削時の研削負荷、即ち、砥石駆動用モ−タの負荷電流を測定し、この測定した研削負荷電流値Ｆｍが予め所定した設定値ＦLim 以下となることで検知する。
【００１６】
更に、この境界位置を検知すると回転砥石の移動を停止し、回転砥石を押込んで目標研削負荷Ｆｏまで負荷を上げた状態で該回転砥石の移動方向を反転させるフィードバック制御を行う。
尚、上記設定値ＦLim は、目標研削負荷量Ｆｏの６５％程度の値とすることが好ましい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
次に、図５に本発明の実施の形態を示す研削グラインダーの構成を示す。
図中、１は加工されるべき被加工物である圧延ロールであり、主軸側受台２及び心押側受台３に軸線４（Ｚ方向）に沿って圧延ロール１の軸線４が一致するように取付固定される。５は主軸回転モータであり、軸線４を中心に圧延ロール１を所定の速度で回転させる。研削工具である回転砥石６はガイド７にガイドされたスライドテーブル８に軸線９を中心軸として回転するように設けられており、このスライドテーブル８はサーボモータ１０によりガイド７に案内されてＺ方向にスライドし、又図示を省略した他の案内機構に沿ってサーボモータ１１によりＸ方向（圧延ロール１の半径方向）にスライドする。１２は回転砥石６を所定の速度で回転させるための砥石回転モータである。１３は砥石回転モータ１２の駆動電流（負荷電流値）を検出するための検出回路であり、後述するフィードバック制御に使用される。２２は制御部である数値制御ユニットであり、サーボモータ１０、１１、主軸回転モータ５及び砥石回転モータ１２を回転駆動するドライブユニット１４、１５及び１６に指令パルスを分配し、圧延ロール１の回転と砥石６の回転及びＺ軸、Ｘ軸方向の移動量とを制御し、圧延ロール１を数値制御データにより指定された形状に加工研削するものである。
【００１８】
ここで数値制御ユニット２２はマイクロコンピュータ等によって構成される演算処理装置１７とこの演算処理装置１７に数値制御動作を行わせるためのコントロールプログラム及び数値制御データの格納される記憶装置１８と演算処理装置１７からの指令によりドライブユニット１４、１５及び１６に指令パルスを分配するパルス分配回路１９とから構成されている。この場合、２０はコントロールプログラム、数値制御データ等を入力するための入力装置、２１は表示装置を示す。
【００１９】
次に、図２に示すクラウンを有する圧延ロール１の非摩耗部を砥石回転モータ１２の負荷電流値を一定（研削負荷一定）に制御しつつ研削する方法について、図１のフローチャートに従って説明する。
（１）回転砥石６の残量及び損傷状態等から今回、圧延ロール１の切削作業を行うためには回転砥石６を取り替える必要があるか、否かを判定する（Ｓ1 ）。
【００２０】
（２）この回転砥石６の取り替えが必要な場合には、取り替えた回転砥石６の目標押込み設定値Δａを決定する（Ｓ2 ）。
これは、クラウンを有しないフラットの圧延ロール１を図５に示す主軸側受台２と心押側受台３により支持する。次に、圧延ロール１及び回転砥石６を回転し、該回転砥石６を圧延ロール１の長手方向に移動してトラバ−ス研削を行う。
【００２１】
この際、回転砥石６の砥石駆動用モ−タ１２の研削負荷電流を負荷電流検出回路１３で検出して演算処理装置１７に入力する。演算処理装置１７において、この研削負荷電流が一定になるようにドライブユニット１４を介してサ−ボモ−タ１１を動作して、回転砥石６を圧延ロール半径方向の押込み量を調整する。そして、この押込み調整指示情報から、この単位時間当たりの押込み量（砥石押込み速度）を求め、この演算した単位時間当たりの押込み量を記憶装置１８に該回転砥石６の目標押込み設定値Δａとして記憶するように出力するものである。
尚、回転砥石１２を交換せず連続して使用する場合には、記憶装置１８に記憶している前回の研削で使用した目標押込み設定値Δａを使用する。
【００２２】
（３）次に、研削作業における演算処理装置１７での設定作業を説明する。
（ａ）先ず、研削する圧延ロール１の材質とクラウン形状（ロ−ルプロフィ−ル）を入力装置２０からオペレ−タが入力する。
（ｂ）そして、この入力したクラウン形状の圧延ロール１長手方向における各位置における接線の方程式を求め、この方程式から圧延ロール１の長手方向各位置における回転砥石６との接触角度θを算出する（Ｓ3 ）。
（ｃ）更に、予めクラウン形状と砥石幅接触係数βの関係を過去の実機試験により求めたテ−ブルから前記入力したクラウン形状に基づいて砥石幅接触係数βを選定する。そして、この選定した砥石幅接触係数βにより前記（５）式により回転砥石６での研削幅Ａを算定する（Ｓ4 ）。
（ｄ）この算定した回転砥石６での圧延ロール１の研削幅Ａと前記求めた接触角度θ及び目標押込み設定値Δａを基にして前記（３）式、（４）式に基づいて、圧ロ−ル１の長手方各位置に於ける研削負荷量Ｆを求める（Ｓ5 ）。
【００２３】
（ｅ）（ｃ）で算定した研削幅Ａに基づいて前記（４）式から図３に示すように押込み補正量ΔＨを圧延ロール１の全長に渡って、ワ−クサイド（ＷＳ）側からドライブサイド（ＤＳ）に回転砥石６が移動する場合と、ドライブサイド（ＤＳ）側からワ−クサイド（ＷＳ）側に回転砥石６が移動する場合について算定する（Ｓ6 ）。
（ｆ）この算定した押込み補正量ΔＨにより前記算定した目標押込み設定値Δａを補正して圧延ロール１の長手方向全長に渡る押込み設定値Δｓ（砥石移動曲線）を決定し（Ｓ7 ）、記憶装置１８に出力して記憶させる。
【００２４】
（４）次に、研削作業時のフィードバック制御について説明する。
（ａ）前記フラットの圧延ロールを主軸側受台２と心押側受台３から取外して、研削対象の圧延ロール１を両受台２、３で支持する。
（ｂ）次に、演算処理装置１７は圧延ロール１の研削を開始するに当たり、記憶装置１８に記憶した前記砥石押込み設定値Δｓを取り込む。そして、この取り込んだ砥石押込み設定値Δｓに基づいてパルス分配回路１９、ドライブユニット１４を介してサ−ボモ−タ１１を制御して回転砥石の押込み量を調整すると共に前記パルス分配回路１９、ドライブユニット１５を介してサ−ボモ−タ１０を駆動し、更には、パルス分配回路１９、ドライブユニット１６を介して主軸回転モータ５及び砥石回転モータ１２を駆動する。これにより、圧延ロール１及び回転砥石６が回転し、しかも、回転砥石６は前記砥石押込み設定値Δｓに従って圧延ロール１の非磨耗部表面に押付けられつつ、圧延ロール１長手方向に沿って移動を開始し、圧延ロール１の端部からセンター部側に向かって研削を行う（Ｓ8 ）。
【００２５】
（ｃ）この研削中、検出回路１３で測定した砥石回転モータ１２の負荷電流Ｉを入力して、研削負荷量Ｆｍを求める（Ｓ9 ）と共に回転砥石６の圧延ロール１の長手方向における位置をドライブユニット１５に設けた位置検出器（図示せず）で検出して演算処理装置１７に入力する。
（ｄ）この演算処理装置１７は、この測定した研削負荷量Ｆｍが目標研削負荷量Ｆｏとなるように回転砥石６の押付け量をドライブユニット１４を介してサ−ボモ−タ１１を動作するようにフィ−ドバック制御を行う。一方、この研削中に研削負荷量Ｆｍと予め設定した管理下限研削負荷値ＦLim を比較して、Ｆｍ＞ＦLim の条件が成立するか否かを判定する（Ｓ10）。
【００２６】
（ｅ）この測定研削負荷量Ｆｍか急速に低下してＦｍ＞ＦLim の条件が成立した場合には、ドライブユニット１５により回転砥石６の移動位置が圧延ロール２１センタ−まで達しているか否かを判定し（Ｓ11）、回転砥石６の移動位置が圧延ロール１のセンタ−まで達していない場合には、そのまま研削を継続する。
（ｆ）そして、前記測定研削負荷量Ｆｍと管理下限研削負荷値ＦLim の関係がＦｍ＜ＦLim になると、その圧延ロール１の位置を磨耗部であると認識して、その位置で測定研削負荷量Ｆｍが前記目標研削負荷量Ｆｏになるように演算処理装置１７はパルス分配回路１９、ドライブユニット１４を介してサ−ボモ−タ１１を駆動して回転砥石６の押込み量を調整する（Ｓ12）。
（ｇ）更に、演算処理装置１７はパルス分配回路１９を介してドライブユニット１５に指令パルスを伝送し、サーボモータ１０を前記とは逆方向に駆動して回転砥石６の移動方向を反転して圧延ロール１の端部方向に移動を開始する（Ｓ13）。
【００２７】
（ｈ）そして、演算処理装置１７は、ドライブユニット１５からの情報により回転砥石６が圧延ロール１の端部まで移動したことを認識すると、パルス分配回路１９、ドライブユニット１４を介して、その位置で再び測定研削負荷量Ｆｍが前記目標研削負荷量Ｆｏになるようにサーボモータ１１を駆動して回転砥石６を圧延ル−ル１に押付けると共にドライブユニット１５を介してサーボモータ１０を前記（Ｓ8 ）と同方向に駆動して回転砥石６を圧延ロール１の端部からセンタ−方向に移動させながら研削を行う（Ｓ14）。
（ｉ）前記測定研削負荷量Ｆｍと管理下限研削負荷値ＦLim の関係がＦｍ＞ＦLim の関係が成立すると共に回転砥石６が圧延ロール１のセンタ−に到達するまで前記（Ｓ8 ）から（Ｓ14）を繰り返し、両条件が成立したことを判定すると、演算処理装置１７はパルス分配回路１９、ドライブユニット１４を介してサ−ボモ−タ１１を逆転して回転砥石６を待機位置に後退した後、ドライブユニット１５を介してサ−ボモ−タ１０を駆動して回転砥石６を圧延ロール１の端部側方向の待機位置に移動し（Ｓ15）、この研削作業を終了する（Ｓ15）。
【００２８】
【発明の効果】
本発明は、急峻なロールクラウンを有するロールの研削において、特別なロールプロフィール測定装置を用いることなく、研削負荷の変動を抑制出来るので、研削負荷の変化で非摩耗部と摩耗部の判別を確実に行うことが可能となり、研削効率の向上に不可欠な非摩耗部の優先的な研削作業を自動的に行うことが出来る等の効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】研削作業のフローチャートを示す。
【図２】実施例のロールカーブの一例を示す。
【図３】砥石押し込み補正の一例を示す。
【図４】研削電流の実績値と予測値の比較を示す。
【図５】本発明に使用するロールグラインダーの構成図を示す。
【符号の説明】
１  圧延ロール
２  主軸側受台
３  心押側受台
４、９  軸線
５  主軸回転モータ
６  回転砥石
７  ガイド
８  スライドテーブル
１０、１１  サーボモータ
１２  砥石回転モータ
１３  負荷電流検出回路
１４、１５、１６  ドライブユニット
１７  演算処理装置
１８  記憶装置
１９  パルス分配回路
２０  入力装置
２１  表示装置
２２  数値制御ユニット
ＷＳ  ワークサイド
ＤＳ  ドライブサイド
【図１】
0003715773.tif 000002
【図２】
0003715773.tif 000003
【図３】
0003715773.tif 000004
【図４】
0003715773.tif 000005
【図５】
0003715773.tif 000006