(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロールを収容する凹部を区画形成する架台と、
前記架台に固定された壁部と、
前記壁部から前記凹部側に突出し、かつ、先端に刃物を搭載した状態で３次元に移動可能な、３軸ＮＣ加工用ミリングヘッドと
を備え、
前記３軸ＮＣ加工用ミリングヘッドの前記壁部からの突出方向が、前記ロールの径方向であり、
前記架台の長手方向側面視で、前記凹部のプロファイルラインが円弧状をなし、前記プロファイルラインの曲率半径が前記ロールの外周の曲率半径以下であり、前記プロファイルラインの鉛直方向最下位置からの、前記架台が前記ロールを支持する支持部の鉛直方向最上位置までの鉛直方向寸法が、ロール直径の３０％以下である、ことを特徴とするロール陰刻装置。
【請求項２】
前記凹部を区画形成する架台の部位が、架台の長手方向に移動可能である、請求項１に記載のロール陰刻装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧延ロールに陰刻文字を形成するためのロール陰刻装置に関し、特に、設置床面積の低減と導入費の削減とを図るとともに、移動を容易とした、ロール陰刻装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧延時に鋼材に対して陽刻文字を形成する圧延ロールには、陰刻文字が彫られており、近年では比較的複雑な陰刻文字も形成されるようになってきている。圧延ロールに複雑な陰刻文字を形成するには、正確な加工軌跡を実現するため、ＮＣ加工（numerical control machining）が可能な加工装置を用いることが一般的である。
【０００３】
このような加工装置としては、ワーク（圧延ロール相当）と工具とをＸ、Ｙ、Ｚ軸方向に相対移動させてワークを加工する立形マシニングセンタが開示されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−６３４８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示された加工装置では、加工対象物全体を収納、把持した上で加工を行うことが前提となるため、比較的大きなサイズの加工対象物を加工する場合には、それに比例して装置サイズも大型化しなければならない。
【０００６】
例えば、加工対象物を圧延ロールとした場合には、そのロール径サイズが８００〜１２００ｍｍ程度と大きいため、これを収納可能な装置には、設置床面積が大きくなるという問題、設備導入費が高額となる問題、及び装置の移動が困難となるという問題、が付随する。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、設置床面積の低減と導入費の削減とを図るとともに、移動を容易とした、ロール陰刻装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、従来に比して、設置床面積が小さく、導入費が低廉であり、しかも移動が容易である、ロール陰刻装置について、鋭意検討した。その結果、加工対象物であるロール自体の重さを利用して、陰刻文字形成時における装置の安定化を図ることで、装置の小型化を図り、ひいては設置床面積の低減及び導入費の削減とを図るとともに、移動を容易とした、ロール陰刻装置を提供することができる、との知見を得た。以上の知見に基づき、本発明者らは発明を完成した。その要旨は以下のとおりである。
【０００９】
［１］ロールを収容する凹部を区画形成する架台と、上記架台に固定された壁部と、上記壁部から上記凹部側に突出し、かつ、先端に刃物を搭載した状態で３次元に移動可能な、３軸ＮＣ加工用ミリングヘッドとを備える、ことを特徴とするロール陰刻装置。
【００１０】
［２］前記架台の長手方向側面視で、前記凹部のプロファイルラインが円弧状をなし、前記プロファイルラインの曲率半径が前記ロールの外周の曲率半径以下であり、前記プロファイルラインの鉛直方向最下位置からの、前記架台が前記ロールを支持する支持部の鉛直方向最上位置までの鉛直方向寸法が、ロール直径の３０％以下である、上記[１]に記載のロール陰刻装置。
【００１１】
［３］上記凹部を区画形成する架台の部位が、架台の長手方向に移動可能である、上記［１］又は［２］に記載のロール陰刻装置。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係るロール陰刻装置では、加工対象物であるロールの自重を利用して、陰刻文字形成時における装置の安定化を図ることができる。その結果、本発明に係るロール陰刻装置によれば、装置自体の小型化を図ることができ、ひいては設置床面積の低減及び導入費の削減を実現することができるのみならず、装置自体の移動を容易とすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、従来型のロール陰刻装置を示す斜視図である。
【図２】図２は、本実施形態に係るロール陰刻装置の一例を示す斜視図である。
【図３】図３は、図２に示すロール陰刻装置にロールを設置した状態を示す斜視図である。
【図４】図４は、本実施形態に係るロール陰刻装置の別の例であって、ロール陰刻装置にロールを設置した状態を示す斜視図である。
【図５】図５は、図４に示す例の装置長手方向側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態（以下、単に「実施形態」と称する場合がある）を詳細に説明する。これらの実施形態は、本発明を限定するものではない。また、上記実施形態の構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、或いは実質的に同一のものが含まれる。さらに、上記実施形態に含まれる各種形態は、当業者が自明の範囲内で任意に組み合わせることができる。
【００１５】
＜従来型のロール陰刻装置＞
図１は、従来型のロール陰刻装置を示す斜視図である。同図に示すように、ロール陰刻装置１００は、一対のレール１０２、１０２上を摺動可能な一対の壁部１０４、１０４と、これら壁部１０４、１０４と各端部において連結されている天井部１０６と、天井部１０６のレール長手方向Ｘの一端部において方向Ｘと垂直な方向Ｙに摺動可能に連結され、かつ、鉛直方向Ｚの下端部に刃物１０８ａを搭載した状態で鉛直方向Ｚに移動可能なＮＣ加工用ミリングヘッド１０８とを備える。
【００１６】
図１に示すロール陰刻装置１００によれば、一対の壁部１０４、１０４と、天井部１０６とにより区画形成された空間内に、ロールＲの全体を略収納して固定することで、一対の壁部１０４、１０４のレール１０２、１０２上における摺動（方向Ｘ）と、ＮＣ加工用ミリングヘッド１０８の方向Ｙ及び方向Ｚにおける移動と、により、３軸ＮＣ加工を実現することができる。
【００１７】
しかしながら、陰刻時に、図１に示すＮＣ加工用ミリングヘッド１０８の移動速度（即ち陰刻速度）が比較的速い場合は、刃物１０８ａが受けるロールＲからの反力（概して図１の方向Ｚの上向き）が過大となる。この場合には、装置１００自身が当該反力を十分に吸収することができず、刃物１０８が方向Ｘや方向Ｙに偏位してしまうおそれがあり、その結果、陰刻の精度が高いレベルで発現されない可能性が高い。
【００１８】
従って、装置１００自身が当該反力を十分に吸収して刃物１０８ａの上記偏位を抑制することで陰刻文字形成の精度を高いレベルで発現するには、反力の受け側である装置１００のサイズを、ロールＲに比して相当大きくしておくことが肝要であった。しかしながら、ロール陰刻装置１００のサイズが大きい場合には、装置１００の設置床面積が増大する（通常、ロールＲの３倍以上のサイズとなる）とともに、装置１００の導入費が嵩み、しかも装置１００の移動が困難であるという問題（例えば、手押しが不可能）があった。このため、このような装置１００の製造及び使用には、改良の余地が相当に内在した。
【００１９】
＜発明者らの知見＞
そこで、発明者らは、ロール陰刻装置自体のサイズを過大にしなくても、ＮＣ加工用ミリングヘッドの移動速度（即ち陰刻速度）が比較的速い場合でさえ、刃物が受けるロールからの反力をその受け側で十分に分散、吸収することができる、装置について鋭意、検討した。その結果、ロール陰刻装置自体を小型化しても、ロール陰刻装置を含む反力の受け側の総重量を増加させれば、この重量増加に伴って、反力が飛躍的に分散、吸収されるような機構を実現することができる、との知見を得た。
【００２０】
具体的には、発明者らは、刃物が受けるロールからの反力を、ロール陰刻装置のみならず、ロール自体にも吸収させる機構を実現すれば、反力の受け側の総重量を増加させることができる一方、ロール陰刻装置自体は小型化することが可能である、との知見を得た。なお、ロール陰刻装置を小型化すれば、当然に、当該装置の設置床面積が低減でき、また装置の導入費も低廉となり、しかも装置の移動も容易となる。
【００２１】
＜本実施形態に係るロール陰刻装置＞
[基本形態]
図２は、本実施形態に係るロール陰刻装置の一例を示す斜視図であり、図３は、図２に示すロール陰刻装置にロールを設置した状態を示す斜視図である。図２に示すように、ロール陰刻装置１０は、ロールＲを収容する凹部１２ａを区画形成する架台１２と、架台１２に固定された壁部１４と、壁部１４から凹部１２ａ側に突出し、かつ、先端に刃物（図示せず）を搭載した状態で３次元に（図２の方向Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３に）移動可能な、３軸ＮＣ加工用ミリングヘッド１６とを備える。なお、図２中、点線は、装置１０に支持されたロールを示す。
【００２２】
架台１２の長手方向Ｄ１のほぼ中央部のプロファイルラインによって、凹部１２ａが区画形成されている（図２）。架台１２の長手方向Ｄ１側面視で、凹部１２ａのプロファイルラインは、円形、楕円形、二次関数等の曲線形状であっても、或いは、Ｖ字型等の直線形状であっても、さらには、これらの複合形状であってもよい。このような凹部１２ａに、方向Ｄ１に垂直な方向Ｄ２が長手方向となるように、ロールＲを設置する（図３）。
【００２３】
壁部１４は、架台１２の長手方向一端部に連結されて鉛直方向Ｄ３上方に延在する直立部１４ａと、直立部１４ａの鉛直方向上端部において凹部１２ａ側に突出するように連結された一対の突出部１４ｂ、１４ｂと、一対の突出部１４ｂ、１４ｂ間に連結された台座部１４ｃと、を含む。
【００２４】
３軸ＮＣ加工用ミリングヘッド１６（以下、単に「ミリングヘッド１６」と称する場合がある）は、壁部１４の台座部１４ｃに対して、方向Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３のいずれにも移動可能に、連結されている。ミリングヘッド１６は、台座連結部１６ａと台座連結部１６ａから方向Ｄ１の凹部１２ａ側に突出する刃物搭載部１６ｂとから構成されており、刃物搭載部１６ｂには図示しない刃物が凹部１２ａ側に突き出るように搭載される。なお、ミリングヘッド１６の方向Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３への移動は、図示しない数値制御装置によってコントロールすることができる。
【００２５】
このような構成要素（架台１２、壁部１４、及びミリングヘッド１６）を含むロール陰刻装置１０は、例えば、次のように使用することができる。即ち、まず、ロールＲを設置した状態（図３）で、ミリングヘッド１６が方向Ｄ２、Ｄ３に関してロールＲの陰刻予定箇所に合致するように、方向Ｄ２、Ｄ３の位置決めを行う。次いで、ミリングヘッド１６を方向Ｄ１においてロールＲ側に移動させることで、図示しない刃物をロールＲの陰刻予定箇所に接触させる。最後に、適切な移動速度（陰刻速度）を適宜選択して、ミリングヘッド１６をさらに凹部１２ａ側に移動させて陰刻文字を形成する。
【００２６】
上記の陰刻文字形成時には、刃物がロールＲと接触している場合に、ロールＲから刃物側（即ち、ミリングヘッド１６側）に反力が生ずる。この反力は、その直接の受け部であるミリングヘッド１６に接触している全ての部分に波及するところ、本実施形態のロール陰刻装置１０の使用状況下においては、反力の受け側として、ロール陰刻装置１０（架台１２、壁部１４、及びミリングヘッド１６）が含まれるのは勿論、ロールＲ自体も含まれることとなる。
【００２７】
具体的には、上記反力は、刃物を含むミリングヘッド１６から、壁部１４を介して、架台１２に順次伝達されるとともに、架台１２からロールＲ自体にも伝達される。このため、本実施形態においては、この反力を分散、吸収する部分として、ロール陰刻装置１０のみならずロールＲ自体も含ませることができる。従って、ロールＲの重量に鑑みれば、ロール陰刻装置１０の重量は従来に比して低減することができ、これにより、ロール陰刻装置１０の小型化（ロールＲとほぼ同等のサイズ）を実現することができる。この小型化により、ロール陰刻装置１０の設置床面積が低減でき、装置の導入費も低廉となり、しかも装置の移動も容易なものとすることができる（例えば、手押しが可能となる）。
【００２８】
（付加的形態１）
基本形態においては、架台１２の長手方向側面視で、凹部１２ａのプロファイルラインが円弧状をなし、このプロファイルラインの曲率半径とロールＲの外周の曲率半径以下であり、かつ、図２において、当該プロファイルラインの鉛直方向最下位置Ｐ１からの、架台１２がロールを支持する支持部の鉛直方向最上位置Ｐ２までの鉛直方向寸法ｄが、ロール直径Ｄの３０％以下であること（付加的形態１）が好ましい。
【００２９】
図２において、鉛直方向寸法ｄをロール直径Ｄの３０％以下とすることで、ロールの架台１２へ設置及び架台１２からの取り外しを容易に行うことができる。また、通常、ミリングヘッド１６に取り付けられた刃物が接触するロールの鉛直方向位置は、凹部１２ａのプロファイルラインの鉛直方向最下位置Ｐ１から鉛直方向上方にロール直径Ｄの５０％程度の位置である。このため、鉛直方向寸法ｄをロール直径Ｄの３０％以下とすることで、刃物が確実にロールに当接される。
【００３０】
（付加的形態２）
基本形態及び基本形態に付加的形態１を加えた形態においては、凹部を区画形成する架台の部位が、架台の長手方向に移動可能であること（付加的形態２）が好ましい。
【００３１】
図４は、本実施形態に係るロール陰刻装置の別の例であって、ロール陰刻装置にロールを設置した状態を示す斜視図であり、図５は、図４に示す例の装置長手方向側面図である。
【００３２】
図４、５に示すロール陰刻装置２０は、図２、３に示すロール陰刻装置１０の変形例であって、装置１０の各部材と同符号１４（１４ａ〜１４ｃ）、１６（１６ａ、１６ｂ）が付されている各部材については、装置１０の各部材と同一である。
【００３３】
図４、５に示すロール陰刻装置２０では、架台２２によって区画形成される凹部２２ａが他の部材により閉塞可能な構造となっている。図４、５に示す状態では、凹部２２ａが閉塞部材２２ｂによって閉塞されており、閉塞部材２２ｂの表面が架台２２の他の部分２２ｃ、２２ｄの表面と鉛直方向Ｄ３において同一レベルとなっている。なお、凹部２２ａに閉塞部材２２ｂが嵌めこまれていない解放状態においては、図２に示す装置１０と同様にしてロールＲを設置することができる。
【００３４】
また、図４、５に示すロール陰刻装置２０では、架台２２の鉛直方向上方に可動式受け台２４が設置されており、この可動式受け台２４は、ロールＲを設置して安定化させる部材であって、かつ、架台２２に対し方向Ｄ１に摺動可能な部材である。
【００３５】
可動式受け台２４とロールＲとの接触態様については、図３において示したロールＲと架台１２との接触態様がそのまま適用される。
【００３６】
装置２０の使用時には、まず、ロールＲを設置した状態（図５）で、ミリングヘッド１６が方向Ｄ２、Ｄ３に関してロールＲの陰刻予定箇所に合致するように、方向Ｄ２、Ｄ３の位置決めを行う。次いで、ミリングヘッド１６を方向Ｄ１においてロールＲ側に移動させること、及び、可動式受け台２４を壁部１４側に摺動させること、の少なくともいずれかを行うことで、図示しない刃物をロールＲの陰刻予定箇所に接触させる。最後に、適切な移動速度（陰刻速度）を適宜選択して、上述の少なくともいずれかの態様で、ミリングヘッド１６（ロールＲ）をロールＲ（ミリングヘッド１６）に押し付けることで陰刻文字を形成する。
【００３７】
なお、図４、５に示すロール陰刻装置２０では、架台２２の壁部１４とは逆側の端部にストッパー２６が形成されている。これにより、装置２０の使用時に、刃物に押圧されたロールＲが可動式受け台２４を乗り越えて方向Ｄ１の壁部１４から離間する側に移動したとしても、ストッパー２６によってそれ以上移動することが防止され、装置使用時の安全性を高いレベルで発現することができる。
【００３８】
本実施形態（図４、５に示すロール陰刻装置２０）においても、図２、３に示すロール陰刻装置１０と同様に、ロールＲからミリングヘッド１６が受ける反力を分散、吸収する部分として、ロール陰刻装置２０のみならずロールＲ自体も含ませることができる。従って、ロールＲの重量に鑑みれば、ロール陰刻装置２０の重量は従来に比して低減することができ、これにより、ロール陰刻装置２０の小型化を実現することができる。この小型化により、ロール陰刻装置２０の設置床面積が低減でき、装置の導入費も低廉となり、しかも装置の移動も容易なものとすることができる。
【符号の説明】
【００３９】
１０、２０、１００    ロール陰刻装置
１２、２２    架台
１２ａ、２２ａ    凹部
１４、１０４    壁部
１４ａ    直立部
１４ｂ    突出部
１４ｃ    台座部
１６、１０８    （３軸ＮＣ加工用）ミリングヘッド
１６ａ    台座連結部
１６ｂ    刃物搭載部
２２ｂ    閉塞部材
２２ｃ、２２ｄ    架台２２のその他の部分
２４    可動式受け台
２６    ストッパー
１０２    レール
１０６    天井部
１０８ａ    刃物
Ｄ    ロール直径
ｄ    鉛直方向最下位置Ｐ１から鉛直方向最上位置Ｐ２までの鉛直方向寸法
ＤＷ    自重
Ｐ１    凹部１２ａのプロファイルラインの鉛直方向最下位置
Ｐ２    架台１２がロールを支持する支持部の鉛直方向最上位置
Ｒ    ロール
Ｘ    レール長手方向
Ｙ    方向Ｘに垂直な方向
Ｚ、Ｄ３    鉛直方向
Ｄ１    架台１２の長手方向
Ｄ２    方向Ｄ１に垂直な方向
【図１】
0006566733.tif 000002
【図２】
0006566733.tif 000003
【図３】
0006566733.tif 000004
【図４】
0006566733.tif 000005
【図５】
0006566733.tif 000006