(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向両端部にロール押圧部材を有し、各ロール押圧部材同士を結んだ線分がロールの仮想軸芯となる、ロール設置台と、
前記ロール設置台の長手方向と平行な方向に移動可能であり、かつ、当該移動量を検出可能な往復台と、
前記往復台に配置され、前記仮想軸芯にレーザーを照射可能なレーザー照射ユニットと、
前記往復台に配置され、仮想軸芯方向断面視で先端が前記仮想軸芯に指向可能な変位計を有する、プロフィール導出ユニットであって、ロール半径の変化量を測定し、前記往復台の移動量と前記ロール半径の変化量とを相関させてロールプロフィール形状を導く機能を備える、プロフィール導出ユニットと、
を備え、
前記変位計は内蔵されている弾性体によりロール半径方向に伸縮自在であることを特徴とするロールプロフィール導出装置。
【請求項２】
ロール設置台の長手方向両端部にロール押圧部材を配置して、前記ロール押圧部材同士を結ぶ線分をロールの仮想軸芯とする、仮想軸線設定工程と、
前記仮想軸芯にレーザーを照射する、レーザー照射工程と、
前記ロール設置台に被測定ロールを設置する、ロール設置工程と、
被測定ロール表面の、レーザーが投影された位置に、変位計を接触させるとともに、仮想軸芯方向断面視で前記変位計の先端を前記仮想軸芯に向ける、変位計の配向工程と、
前記変位計を前記ロール設置台の長手方向に移動させて前記変位計のロール長手方向移動量とロール半径の変化量とを測定し、これらの相関関係に基づいてロールプロフィール形状を導く、ロールプロフィール導出工程と、
を含み、
前記変位計は内蔵されている弾性体によりロール半径方向に伸縮自在であることを特徴とするロールプロフィール導出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロールプロフィール導出装置に関し、特に、圧延ロールの全長にわたってロールプロフィールを導出することが可能であり、かつ、ロールプロフィールを精度高く導出することができる、ロールプロフィール導出装置に関する。また、本発明は、このようなロールプロフィール導出装置を用いたロールプロフィール導出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧延ロールにロールクラウンを付与するにあたり、ロールプロフィールを測定して、ロール表面を研削することが行われる。また、ロールクラウンの付与後には、再度ロールプロフィールを測定して、当該プロフィールの確認作業が行われる。
【０００３】
このようなロールプロフィールの測定においては、従来、ロール側面形状測定装置と称される治具が用いられている。ロール側面形状測定装置の例としては、被測定物の側面形状を測定する装置であって、側面に対して横方向から接触するレバー式又は弾性変形式の側面形状検知手段及びガイド手段が連結され、この連結体が被測定物に対し着脱可能に構成され、検知時に、ガイド手段で案内されながら側面形状検知手段が被測定物の側面上をこの側面形状に追随しながら摺接し、この側面形状の検知情報が電気信号に変換されるように構成した側面形状測定装置が知られている（特許文献１参照）。特許文献１のロール側面形状測定装置は、上記構成により、特に、ガイド手段に連結されて案内される際、検知手段の接触圧力で被測定物の側面を傷つける如きことがなく、検知手段が被測定物の側面形状に追随して、この側面形状を連続して検知することができる、とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２９２１０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示された測定装置においては、ロールの側面形状の検知情報を読み取る触針と触針をロール長手方向に移動するガイド手段とが、ロールの長手方向において一致しない状態で使用されている。このため、ロールの長手方向の特定位置、即ち長手方向のいずれか一端部については、１回の操作では測定できないおそれがある。このため、特許文献１の装置では、１回の操作で圧延ロールの全長にわたってロールプロフィールを測定することが困難である。
【０００６】
また、特許文献１に開示された測定装置においては、ロール直径寸法を正確に測るように２つの触針をロールの表面に対向設置することが困難であり、ロールプロフィールを正確に測定することができないおそれがある。
【０００７】
さらに、特許文献１に開示された測定装置においては、触針のガイド手段としてのローラーがロール外表面を転動することに起因して、ロール直径の変化に応じて鉛直方向に移動するおそれがあるので、常にロール直径部を正確に計測することが困難である。
【０００８】
さらにまた、特許文献１に開示された測定装置においては、連結アームを移動させるガイド用ローラーがロールの表面をその長手方向に移動するに際し、その周方向にも幾分移動するおそれがある。このため、ロールの表面をロール軸芯とは平行にトレースすることが困難である。よって、特に、特許文献１に開示された測定装置をロール研削後のプロフィール測定に用いた場合には、ロールの長手方向距離とロール表面形状の変化とを正確に一致させることができないことがあり、ひいては圧延ロールの品質が十分に担保されないおそれがある。
【０００９】
加えて、特許文献１に開示された測定装置においては、触針のガイド手段としてローラーが、ロール１８の表面上で、あらゆる方向にスリップするおそれがあり、このスリップによっても圧延ロールのプロフィールを正確に測定できないおそれがある。
【００１０】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、圧延ロールの全長にわたってロールプロフィールを測定することが可能であり、かつ、ロールプロフィールが精度高く測定できる、ロールプロフィール導出装置及び導出方法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】
【００１１】
本発明者らは、特許文献１に開示された側面形状測定方法及びその装置を用いた圧延ロールのプロフィール測定技術とは異なり、圧延ロール全長にわたって精度高く圧延ロールのプロフィールを測定、導出可能な、装置及び方法について、鋭意検討した。
【００１２】
その結果、圧延ロールのプロフィールを測定するための治具に関し、
（Ｉ）圧延ロールの長手方向の全領域において接触可能とし、かつ、
（ＩＩ）圧延ロールに接触している際に、その先端を、仮想軸芯方向断面視で、圧延ロールの軸芯に向ければ、
圧延ロール全長にわたって精度高く当該プロフィールを測定することができる、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。
【００１３】
[１] 長手方向両端部にロール押圧部材を有し、各ロール押圧部材同士を結んだ線分がロールの仮想軸芯となる、ロール設置台と、上記ロール設置台の長手方向と平行な方向に移動可能であり、かつ、当該移動量を検出可能な往復台と、上記往復台に配置され、上記仮想軸芯にレーザーを照射可能なレーザー照射ユニットと、上記往復台に配置され、仮想軸芯方向断面視で先端が上記仮想軸芯に指向可能な変位計を有する、プロフィール導出ユニットであって、ロール半径の変化量を測定し、上記往復台の移動量と上記ロール半径の変化量とを相関させてロールプロフィール形状を導く機能を備える、プロフィール導出ユニットと、を備えることを特徴とするロールプロフィール導出装置。
【００１４】
[２]ロール設置台の長手方向両端部にロール押圧部材を配置して、上記ロール押圧部材同士を結ぶ線分をロールの仮想軸芯とする、仮想軸線設定工程と、上記仮想軸芯にレーザーを照射する、レーザー照射工程と、上記ロール設置台に被測定ロールを設置する、ロール設置工程と、被測定ロール表面の、レーザーが投影された位置に、変位計を接触させるとともに、仮想軸芯方向断面視で上記変位計の先端を上記仮想軸芯に向ける、変位計の配向工程と、上記変位計を上記ロール設置台の長手方向に移動させて上記変位計のロール長手方向移動量とロール半径の変化量とを測定し、これらの相関関係に基づいてロールプロフィール形状を導く、ロールプロフィール導出工程と、を含むことを特徴とするロールプロフィール導出方法。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係るロールプロフィール導出装置（及び方法）では、圧延ロールのプロフィールを測定するための治具に関し、（Ｉ）圧延ロールの長手方向の全領域において接触可能とし、かつ、（ＩＩ）圧延ロールに接触している際に、その先端を、仮想軸芯方向断面視で、圧延ロールの軸芯に向けている。その結果、本発明に係るロールプロフィール導出装置（及び方法）によれば、圧延ロール全長にわたって精度高く当該プロフィールを測定することができ、ひいては、圧延ロールの品質を高いレベルで保証することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は圧延ロール表面に変位計を接触させた状態を示すロール軸芯方向断面図であり、（ａ）は変位計の先端を、仮想軸芯方向断面視で仮想軸芯に向けた場合を示し、（ｂ）は変位計の先端を、同視で仮想軸芯ではない点に向けた場合を示す。
【図２】図２は、本実施形態の圧延ロールプロフィール導出装置の、圧延ロールが設置されていない状態を示す斜視図である。
【図３】図３は、本実施形態の圧延ロールプロフィール導出装置の、圧延ロールが設置されている状態を示す斜視図である。
【図４】図４は、長さ１７２７．２ｍｍの圧延ロールのプロフィールの測定結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
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。
【００１８】
＜本発明者らの知見の詳細＞
従来の、特許文献１に開示されたロール側面形状測定方法（及び装置）を用いた、圧延ロールのプロフィール測定では、
（Ａ）圧延ロールの長手方向端部が実施的に測定できず、
（Ｂ）ロール軸芯方向断面視で、ロールの長手方向の各位置におけるプロフィール測定に際して、ロール表面をロール軸芯とは平行にトレースすることができず、しかも
（Ｃ）ロールと接触する接触部材が、ロールの表面上であらゆる方向においてスリップするおそれがある、
という懸念事項があった。
【００１９】
そこで、本発明者らは、まず、上記懸念事項（Ａ）、（Ｃ）に対して、圧延ロールの長手方向の全領域を精度高く測定するため、また、測定治具が圧延ロール上でスリップしないようにするために、変位計（圧延ロールに対する接触子）のトレース手段として往復台を用い、当該変位計を圧延ロール表面に接触させた状態で、圧延ロールの表面上を移動させて、圧延ロールのプロフィールの、ロール半径方向変位量を測定することを考えた。
【００２０】
なお、ここで用いる変位計とは、特定の基準位置（変位計内部の特定位置であって、先端位置以外の位置）からロール軸芯に向かう方向における、当該基準位置からロール表面までの距離を計測することのできる計測機器である。この変位計は、上記基準位置に対して（例えば、弾性体により）その長手方向に伸縮自在な構造を有するので、ロール表面にその先端を接触させた状態で、当該先端をロールの長手方向に移動させた場合に、当該先端がロールの半径方向に変位した量を検出し、ロールの長手方向プロフィールを導出する機器である。この変位計を用いれば、圧延ロールの長手方向の全領域にわたって、ロール半径の寸法変化を知ることができる。
【００２１】
次に、本発明者らは、上記懸念事項（Ｂ）に対して、ロール表面のロールの長手方向の各位置を正確にトレースすべく、圧延ロール表面上の線分であって、圧延ロールの長手方向に平行な線分に沿って、上記変位計を移動させて、圧延ロールのプロフィールを測定することを考えた。
【００２２】
具体的には、本発明者らは、ロール軸芯となる線分位置を仮に設定し、この線分位置にレーザーを照射した上で、圧延ロールを所定位置に設置して上記レーザーを圧延ロール上に投影させ、圧延ロール上に現れた線分に沿って、上記変位計を移動させて、圧延ロールのプロフィールを測定することを考えた。
【００２３】
また、本発明者らは、懸念事項（Ｂ）に対して、変位計の先端を、ロール軸芯上の点であって、当該先端からのロール軸芯までの最短距離にある点に向けた状態で、圧延ロールのプロフィールを測定すれば、特定の基準位置（変位計内部の特定位置）からロール表面までの寸法の、ロール長手方向における変化量（即ちロール半径の変化量）が高精度に測定できる、と考えた。
【００２４】
図１は圧延ロール１０、３０の表面１０ａ、３０ａに変位計２０、４０を接触させた状態を示すロール軸芯方向断面図であり、（ａ）は変位計２０の先端２０ａを、仮想軸芯方向断面視で仮想軸芯１０ｂに向けた場合を示し、（ｂ）は変位計４０の先端４０ａを、同視で仮想軸芯３０ｂではない点３０ｃに向けた場合を示す。即ち、図１（ａ）では変位計２０の先端２０ａの向く方向Ｘ１がロールの半径方向Ｙ１と一致している一方、図１（ｂ）では変位計４０の先端４０ａの向く方向Ｘ２がロールの半径方向Ｙ２と一致していない。
【００２５】
即ち、図１（ａ）に示す例では、圧延ロール１０のプロフィールは、特定の基準位置（図示しない変位計内部の特定位置）からロール軸芯１０ｂに向かう方向における、当該基準位置からロール表面１０ａまでの距離を、ロール長手方向にトレースすることで、ロール長手方向におけるロール半径の変化量を正確に導出することができる。これに対し、図１（ｂ）に示す例では、圧延ロール３０のプロフィールは、特定の基準位置（図示しない変位計内部の特定位置）からロール軸芯３０ｂではない点３０ｃに向かう方向における、当該基準位置からロール表面３０ａまでの距離を、ロール長手方向にトレースすることで、ロール長手方向におけるロール半径ではない寸法の変化量を導出することになる。
【００２６】
本発明者らは、上述のとおり、図１（ａ）に示す例を採用することで、圧延ロールの半径の、その長手方向変化量に基づくプロフィールを、精度高く導出することとした。
【００２７】
本発明に係る圧延ロールのプロフィール導出装置及び方法は、以上の知見に基づいて得られたものである。
【００２８】
＜圧延ロールのプロフィール導出装置及び方法＞
（基本形態）
図２は、本実施形態の圧延ロールプロフィール導出装置の、圧延ロールが設置されていない状態を示す斜視図である。これに対し、図３は、本実施形態の圧延ロールプロフィール導出装置の、圧延ロールが設置されている状態を示す斜視図である。図２に示すように、本実施形態の圧延ロールプロフィール導出装置５０は、ロール設置台５２と、ロール設置台５２と平行に配置された往復台移動ガイド５４、５４と、往復台移動ガイド５４、５４上をロール設置台５２の長手方向に移動可能な往復台５６と、往復台５６上に設置されたレーザー照射ユニット５８と、往復台５６上に設置された取り付け台６０と、取り付け台６０の側面に取り付けられたプロフィール導出ユニット６２とを備える。
【００２９】
ロール設置台５２は、被測定用の圧延ロールを設置するための台であり、その長手方向両端部にはロール押圧部材５２ａ、５２ｂが形成されており、ロール押圧部材５２ａ、５２ｂ間に圧延ロールを挟み込んで、ロールを固定する。例えば、圧延ロールをロール押圧部材５２ａ、５２ｂ間に挟み込む態様としては、これら５２、５２ｂの少なくとも一方を、圧延ロールの長手方向に移動可能とすることが挙げられる。
【００３０】
往復台移動ガイド５４、５４は、往復台５６をロール設置台５２の長手方向と平行な方向に移動可能とするための部材である。
【００３１】
往復台５６は、レーザー照射ユニット５８及びプロフィール導出ユニット６０を載置して、これらをロール設置台５２の長手方向と平行な方向に移動可能可とする際に、支持部材としての役割を果たす部材である。また、往復台５６は、その移動量、ひいてはレーザー照射ユニット５８の移動量及び／又はプロフィール導出ユニット６０の移動量を検出可能である。
【００３２】
レーザー照射ユニット５８は、レーザー発振器５８ａを含み、ロール設置台５２のロール設置箇所に向かってレーザーを照射するための部材である。
【００３３】
取り付け台６０は、その側面にプロフィール導出ユニット６２やその他の部材（例えば、後述する砥石ユニット）を取り付けるため部材である。
【００３４】
プロフィール導出ユニット６２は、ロール長手方向におけるロール半径の変化量を測定することができるユニットであって、変位計６２ａと、変位計取り付け用治具６２ｂとを含み、変位計６２ａによって圧延ロールのプロフィールを導出するための部材である。変位計６２ａは、仮想軸芯方向断面視で先端が仮想軸芯に指向可能な構造となっている。変位計６２ａは、特定の基準位置（変位計内部の特定位置であって、先端位置以外の位置）から仮想軸芯Ｚに向かう方向における、当該基準位置からロール表面までの距離を計測する計測機器であり、基準位置に対して（例えば、ばねにより）その長手方向に伸縮自在な構造を有する。プロフィール導出に際しては、往復台５６の移動量とロール半径の変化量とを相関させて、ロールプロフィール形状を導く。このように、上記基準位置からロール表面までの距離のロール長手方向変化量を測定することで、ロール半径の変化量を算出することができる。
【００３５】
このような装置構成の下、図２に示すように、ロール設置台５２の長手方向両端部に形成されたロール押圧部材５２ａ、５２ｂ同士を結ぶ線分をロールの仮想軸芯Ｚとして確認する。
【００３６】
次に、レーザー照射ユニット５８のレーザー発振器５８ａから、仮想軸芯Ｚに対してレーザーを照射する。この際、図２に示すように、レーザーは仮想軸芯Ｚを含む面上に存在することとなる。
【００３７】
続いて、図３に示すように、ロール設置台５２に被測定ロールＲを設置する。この状態では、レーザーがロールＲの側面上では軸芯部分Ｚａを通る直径Ｌ１として投影されるとともに、ロールＲの表面上では（ロールＲの長手方向において）軸芯から等角度での位置を正確にトレースした線分Ｌ２として投影され、これらの線分Ｌ１、Ｌ２が連通した状態が目視される。
【００３８】
さらに、被測定ロールＲの表面の、レーザーが投影された位置（線分Ｌ２上の任意の位置）に、変位計６２ａを接触させるとともに、仮想軸芯方向断面視（図１（ａ）で示した方向視）で変位計６２ａの先端を仮想軸芯Ｚに向ける。
【００３９】
最後に、このような変位計６２ａのロールＲに対する接触状態を保持したまま、往復台５６を往復台移動ガイド５４、５４上で往復運動させる。そして、変位計６２ａをロール設置台５２の長手方向に移動させると、変位計６２ａが内蔵されているばねによりロール半径方向に伸縮し、基準位置からロール表面までの距離の変化量を測定することができる。そして、この変化量と変位計６２ａのロール長手方向移動量との相関関係に基づいてロールプロフィール形状を導く。
【００４０】
以上のような構成の装置及び方法によれば、圧延ロールＲのプロフィールを測定するための治具（図２、３に示す例では変位計６２ａ）に関し、（Ｉ）圧延ロールＲの長手方向の全領域において接触可能とすることができ、しかも、（ＩＩ）圧延ロールＲに接触している際に、その先端を、仮想軸芯方向断面視で、圧延ロールＲの仮想軸芯Ｚに向けることができる。その結果、本実施形態のロールプロフィール導出装置（及び方法）によれば、圧延ロールＲの全長にわたって精度高く当該プロフィールを測定することができ、ひいては、圧延ロールＲの品質を高いレベルで保証することができる。
【００４１】
（その他の好ましい形態）
上述した圧延ロールプロフィール導出装置においては、レーザー照射ユニットを複数台設けることが好ましい。例えば、図２に示す例では、往復台５６上にレーザー照射ユニットが１台設置されているが、往復台５６の長手方向の異なる２つの位置にそれぞれ、計２台のレーザー照射ユニットを設けることができる。このような構成によれば、圧延ロールの長手方向の両端部付近の表面のいずれにおいても図３に示す線分Ｌ２を明確に投影させることができ、ロール表面における変位計の移動箇所を確実に目視することができる。
【００４２】
また、上述した圧延ロールプロフィール導出装置においては、図２に示すプロフィール導出ユニット６２を取り付け台６０に対して着脱可能とすることが好ましい。例えば、取り付け台６０の所定箇所とプロフィール導出ユニットの所定箇所に、マグネットを取り付けることで、２つの部材６０、６２の着脱態様を容易に実現することができる。このような構成によれば、例えば、プロフィール導出ユニットを測定しない際にプロフィール導出ユニット６２を取り付け台６０から取り外すとともに、図示しない砥石ユニットを取り付け台６０に取り付け、圧延ロールの研磨や研削を行うことができ、圧延ロールの研磨や研削とプロフィール測定とを交互に行うことができる。
【００４３】
さらに、上述した圧延ロールプロフィール導出装置においては、図２に示す取り付け台６０のプロフィール導出ユニット６２が取り付けられた側面とは反対側の側面に、図示しない砥石ユニットを取り付けることが好ましい。例えば、取り付け台６０の各側面に対して、プロフィール導出ユニットと砥石ユニットとを固定しても良いし、上述したようにマグネットによって着脱可能としてもよい。このような構成によれば、圧延ロールのプロフィール測定、研磨や研削、再度のプロフィール測定を、迅速かつ的確に行うことができ、ひいては、圧延ロールの精密なプロフィール形成を効率的に行うことができる。
【実施例】
【００４４】
長さ１７２７．２ｍｍの圧延ロールのプロフィール測定を行った。この圧延ロールの理想プロフィール曲線（加工プロフィール曲線）は図４の点線で示す曲線である（理想例）。なお、図４の横軸（Ｘ軸）、縦軸（Ｙ軸）において、理想例の示す関数は縦軸（Ｙ軸）方向下に凸の正弦曲線であり、当該関数は具体的にはＹ＝−０．１２５Ｓｉｎ（πＸ/１７２７．２）+７．０２０で示される。
【００４５】
まず、本発明例として、図２に示す装置を用い、図１（ａ）に示すように、変位計２０の先端２０ａを仮想軸芯方向断面視で仮想軸芯１０ｂに向けたプロフィール測定を行った。その結果を図４に併記する。
【００４６】
これに対し、比較例として、図２に示す装置を用い、図１（ｂ）に示すように、変位計４０の先端４０aを仮想軸芯方向断面視で仮想軸芯３０ｂに向けないプロフィール測定を行った。なお、この際、図１（ｂ）に示す矢印Ｘ２と矢印Ｙ２とのなす角を１７．２度とした。その結果を図４に併記する。
【００４７】
図４から明らかなように、（Ｉ）圧延ロールの長手方向の全領域において接触可能とし、かつ、（ＩＩ）圧延ロールに接触している際に、変位計先端を、仮想軸芯方向断面視で、圧延ロールの軸芯に向けてロール半径方向に寸法変化量を測定した、本発明例では、比較例に比べて、実際の圧延ロールの長手方向測定部位の殆どの位置において、理想例に近い値となっていることが判る。
【符号の説明】
【００４８】
１０、３０    圧延ロール
１０ａ、３０ａ    圧延ロールの表面
１０ｂ、３０ｂ、Ｚ    仮想軸芯
２０、４０    変位計
２０ａ、４０ａ    変位計の先端
５０    圧延ロールプロフィール導出装置
５２    ロール設置台
５２ａ、５２ｂ    ロール押圧部材
５４    往復台移動ガイド
５６    往復台
５８    レーザー照射ユニット
５８ａ    レーザー発振器
６０    取り付け台
６２    プロフィール導出ユニット
６２ａ    変位計
６２ｂ    変位計取り付け用治具
Ｌ１、Ｌ２    線分
Ｒ    ロール
Ｘ１、Ｘ２    変位計の先端の向く方向
Ｙ１、Ｙ２    ロールの半径方向
Ｚ    仮想軸芯
Ｚａ    軸芯部分
【図１】
0006700711.tif 000002
【図２】
0006700711.tif 000003
【図３】
0006700711.tif 000004
【図４】
0006700711.tif 000005