(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロール研削盤において主軸台と心押台の間で加工対象のロールをその両端部で支持する受台を付け替えるための受台交換装置であって、
主軸台側の受台と心押台側の受台とで対をなし案内に沿って移動可能な複数組の受台と、
心押台が移動する前部ベッドの側方に配置され、受け渡しされる受台がベッド長手方向に配列して載置される受台交換台と、
前部ベッド上をベッド長手方向にベッド案内面に沿って自走走行し、前記受台交換台との間で受け渡す主軸台側の受台と心押台側の受台を各別に着脱可能に搭載する１組のスライドベースと、
前記受台交換台と受け渡しを行う受台段取り位置に前記スライドベースを位置決めるスライドベース位置決め手段と、
前記受台を前記案内に沿って前記受台交換台と前記スライドベースの間で搬送する受台搬送手段と、
を具備することを特徴とする受台交換装置。
【請求項２】
前記スライドベースは、受台を定位置に位置決めるロケートピンと、定位置にある受台をスライドベースに対してクランプするクランプ装置を備えることを特徴とする請求項１に記載の受台交換装置。
【請求項３】
前記搬送手段は、
前記受台ごとに対応させて交換台上に配置され、受台段取り位置まで伸張するロッドの先端部に当該受台と着脱可能な連結部を有するシリンダと、
前記受台の案内をなしスライドベースが受台段取り位置にあるときに接続し合うように、受台交換台とスライドベース上にベッド長手方向と直交する方向に敷設されたガイドレールと、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の受台交換装置。
【請求項４】
前記スライドベース位置決め手段は、
スライドベース自走用モータに設けられ、位置を検出するエンコーダと、
前記エンコーダの出力に基づき前記自走用モータの動作をシーケンス制御するコントローラからなることを特徴とする請求項１に記載の受台交換装置。
【請求項５】
前記受台の少なくとも１組は、チョック付きのロールをチョックで受ける形式の受台であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかの項に記載の受台交換装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ロール研削盤において、ロールを支持する受台の段取替作業を自動化する受台交換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ロール研削盤では、主軸台と心押台の間に研削対象のロールを置くために一対の受台が用いられている。この受台は、心押台が移動するベッド上に取り付けられるもので、ロールをその両端部を受けるようにして支持している。ロールは研削加工の間、受台によって支えられながら研削される。
【０００３】
受台は、研削されるロールの種類、大きさに応じたものが用いられる。図１１は、ロールのランド部でロールを受けるようにした従来の受台を示す。
１はロールであり、２はロール１の両端部に設けられているランド部である。受台３は、受台本体４にランド部３を受ける受金５が取り付けられている。このような受台３は、それぞれ主軸台側と心押台側に各１台づつベッド６の上面の所定位置に固定されている。
【０００４】
ロール研削盤には、図１１に示すように、ロール１にチョック７を付けたまま研削できるものがある。軸受の一種であるチョック７を付けた状態のままで研削されるロールには、熱間圧延ロールや冷間圧延ロール、アルミロール、製紙ロール等がある。
【０００５】
ロール１を研削する間は、このチョック７についても回り止め等のために支えておく必要がある。このため、チョック７付きのロール１では、チョック７を回り止めと、荷重軽減のために受ける受台８（スタビライザーとも呼ばれる）がロール用の受台１と併せ用いられている。
【０００６】
他方、チョック７付きのロール１には、図１２に示すように、図１１のロール１とは異なってランド部のないものもある。このタイプのロール１では、チョック９を単に回り止めではなく、チョック９だけを受けることでロール自体を支えることのできる別のタイプの受台を用いる必要がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このようにロール研削盤では、ロールの種類に応じてさまざまなタイプの受台が用いられる。このため、加工するロールの種類を変更するときには、受台についてもその交換のための段取替作業をする必要がある。また、径の異なるロールを加工する場合でも、ランド部の外径が異なれば、受金が合わなくなるので別の受台に交換する必要がある。
【０００８】
従来、ロール研削盤においては、受台をベッドから取り外してから、別の受台に交換するまでの一連の段取替え作業は、自動化されている事例がなく、工場の作業員がクレーンを利用して行っている。
【０００９】
ロールの径の大きいものともなれば、受台はかなりの重量物となる。しかも、受台の段取り替え作業には、クレーンによる作業の他にも、ベッドにそれまで取り付けられていた受台をボルトなどを戻して取り外せる状態にする作業や、別の受台をベット上の所定位置決めする作業や、受台を固定する作業など付随する作業も多い。とりわけ、大型ロール用の受台の交換ともなれば、大重量の受台をクレーンで吊ってベッドから取り外し、ベッドに別の受台を吊って運び入れ、ベッドに固定するという一連の段取り替えは、相当の時間がかかり安全に作業を遂行するにはかなりの熟練を要する作業であり、また、その間、機械は休止したままである。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、前記従来技術の有する問題点を解消し、ロール研削盤における受台の交換段取り替作業の完全自動化を実現できるようにした受台交換装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、本発明は、ロール研削盤において主軸台と心押台の間で加工対象のロールをその両端部で支持する受台を付け替えるための受台交換装置であって、主軸台側の受台と心押台側の受台とで対をなし案内に沿って移動可能な複数組の受台と、心押台が移動する前部ベッドの側方に配置され、受け渡しされる受台がベッド長手方向に配列して載置される受台交換台と、前部ベッド上をベッド長手方向にベッド案内面に沿って自走走行し、前記受台交換台との間で受け渡す主軸台側の受台と心押台側の受台を各別に着脱可能に搭載する１組のスライドベースと、前記受台交換台と受け渡しを行う受台段取り位置に前記スライドベースを位置決めるスライドベース位置決め手段と、前記受台を前記案内に沿って前記受台交換台と前記スライドベースの間で搬送する受台搬送手段と、を具備することを特徴とするものである。
【００１２】
前記スライドベースは、受台を定位置に位置決めるロケートピンと、定位置にある受台をスライドベースに対してクランプするクランプ装置を備えることが好ましく、前記搬送手段は、前記受台ごとに対応させて交換台上に配置され、受台段取り位置まで伸張するロッドの先端部に当該受台と着脱可能な連結部を有するシリンダと、前記受台の案内をなしスライドベースが受台段取り位置にあるときに接続し合うように、受台交換台とスライドベース上にベッド長手方向と直交する方向に敷設されたガイドレールとから構成することができる。
【００１３】
また、前記スライドベース位置決め手段は、リミットスイッチや、スライドベースの搭載するサーボモータのフィードバック制御の他、スライドベース自走用モータに設けられ、位置を検出するエンコーダと、前記エンコーダの出力に基づき前記自走用モータの動作をシーケンス制御するコントローラから構成することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による受台交換装置の一実施形態について、添付の図面を参照しながら説明する。
図１は、本実施の形態による受台交換装置の各部の配置を示す平面図である。１０がロール研削盤の主軸台であり、１２が心押台である。研削対象のロール（図示せず）は、主軸台１０と心押台１２の間で保持される。心押台１２は、前部ベッド１４の長手方向にそって移動できるようになっており、この前部ベット１４の上面には、長手方向に動圧案内面１５、１６が設けられている。
【００１５】
この実施形態では、２種類の受台を２組格納できるように、４台の受台交換台１８、１９、２０、２１が設けられており、これらは、前部ベッド１４の側方にその長手方向に一列に配置されている。スライドベース２２、２３は、前部ベッド１４において主軸台１０と心押台１２の間に配置されている。この図１では、受台は図示されていないが、受台は、スライドベース２２、２３と受台交換台１８、１９、２０、２１の間で受け渡しされるようになっている。
【００１６】
１．受台
この実施形態では、ロールをランド部とチョックでそれぞれ受ける形式の受台Ａと、ロールをチョックだけで受ける形式の受台Ｂの二種類の受台が用いられる。
図２は、受台交換台２１に載置されている受台Ａの側面を示し、図３は、受台Ａの背面を示す。
この受台Ａは、受台交換台２１とスライドベース２３の上面に敷設されている直線案内に沿って摺動するスライド台２４に受台本体２５とスタビライザ２６が取り付けられているものである。
【００１７】
受台本体２５には、ロールのランド部を受ける受金として、上部受金２７と下部受金２８が設けられている。上部受金２７は、油圧シリンダ２９によってその受圧面の突出量を調整できるようになっている。スタビライザ２６は、チョック付きのロールにも対応できるようにするもので、受台本体２５に隣接するようにスライド台２４上に固定されており、ロールのチョックを受ける受座３０の高さを内蔵する油圧ジャッキ機構によって上下に調整することができる。
【００１８】
図３に示されるように、スライド台２４の下面を縦断するようにして、案内溝として左右両側にＴ溝３１ａ、３１ｂが形成され、中央に長溝３２が形成されている。図１に示されるように、スライド台２４のＴ溝３１ａ、３１ｂに対応する直線案内として、各受台交換台１８、１９、２０、２１の上面には、断面Ｔ字のガイドレール３２ａ、３２ｂが敷設されており、また、各スライドベース２２、２３の上面には、同じく断面Ｔ字のガイドレール３３ａ、３３ｂが敷設されている。そして、これらのガイドレール３２ａ、３２ｂおよびガイドレール３３ａ、３３ｂの間にスライド台の長溝３２に対応するレール３４、３５が配置されている。
【００１９】
次に、図４は、受台交換台２０に載置されている受台Ｂの側面を示し、図５は、受台Ｂの背面を示す。
この受台Ｂは、受台Ａと同様にスライド台２４と一体構造の受台である。受台本体４０の正面には、受金４１、４２、４３が設けられている。このうち、受金４３は、油圧シリンダ４４によって受圧面の突出量が調整できるようになっている。この受台Ｂは、特に、受部としての下部クランプ軸４５と上部クランプ軸４６とでロールのチョックを上下から挟んでこれをクランプする機構を有している。すなわち、スライド台２４から上に向かって突き出すように固定されている下部クランプ軸４５と対向する上部クランプ軸４６は、揺動腕４７の先端部に取り付けられている。この揺動腕４７は、受台本体４０に支軸４８を中心に揺動自在なように取り付けられている。４９はクランプ用シリンダで、このクランプシリンダ４９は、図５に示すように、受台本体４０の両側面にそれぞれ配設され、それぞれののロッドは揺動腕４７に連結されている。
【００２０】
以上のような受台Ａ、受台Ｂは、主軸台１０側の受台と心押台１２側の受台で一対になるものである。以下の説明では、主軸台側と心押台側とを区別するために、主軸台１０側の受台Ａ、受台Ｂはそれぞれ受台ＡＨ、受台ＢＨとし、心押台側の受台Ａ、受台Ｂはそれぞれ受台ＡＦ、受台ＢＦとして表記する。
【００２１】
２．受台交換台
前部ベッド１４の長手方向に沿って一列に配置されている受台交換台１８、１９、２０、２１については、各台ごとにスライドベース２２、２３との間で受け渡すべき受台が割り当てられている。この受台の割り当ては、スライドベース２２、２３の移動量が最も少なく、効率的に受台の交換を行えるように割り当てられる。すなわち、受台交換台１８と受台交換台１９については、主軸台１０側のスライドベース２２と受台を受け渡すために、受台交換台１８には受台ＢＨが割り当てられ、受台交換台１９には受台ＡＨが割り当てられる。残りの受台交換台２０と受台交換台２１については、心押台１２側のスライドベース２３と受台を受け渡すために、受台交換台２０には、受台ＢＦが割り当てられ、受台交換台２１には受台ＡＦが割り当てられる。
【００２２】
受台交換台１８、１９、２０、２１の各々には、割り当てられた受台の直線案内として上述したようにガイドレール３２ａ、３２ｂ、３４が敷設されているとともに、これらととともに搬送手段を構成する搬送用シリンダ５０がそれぞれ設けられている。この搬送用シリンダ５０は、各受台交換台１８、１９、２０、２１とスライドベース２２、２３との間で受台を受け渡しできるだけの十分なシリンダストロークを有するものである。
【００２３】
また、図６に示すように、この搬送用シリンダ５０のロッドの先端部には、割り当てられた受台との着脱可能な連結を行うための連結部５２が設けられている。この連結部５２は、受台のスライド台２４側に取り付けられているＵ字形の金具からなる係合部５４に係合するようになっている。この場合、搬送シリンダ用シリンダ５０と受台との連結は、スライドベース２２、２３を連結部５２にわずかに寄せながら係合部５４を連結部５２に係合せしめることで行われる。逆に、スライドベース２２、２３をわずかに逆方向に移動することで係合部５４を連結部５２から離脱させることができる。
【００２４】
３．スライドベース
スライドベース２２、２３は、主軸台１０側と心押台１２側とで基本的に同一の構成を有しているもので、以下、説明の便宜上、スライドベース２３について説明し、スライドベース２２については同一の構成要素に同一の符号を付して説明は省略する。
スライドベース２３には、心押台１２側受台ＡＦまたは受台ＢＦの直線案内として上述したようにガイドレール３３ａ、３３ｂ、３５が敷設されている。これらのガイドレール３３ａ、３３ｂ、３５は、受台交換台２０、２１のガイドレール３２ａ、３２ｂ、３４と設置間隔が等しくなっているとともに、図１に示すように、スライドベース２３が受台交換台２１の前の段取り位置に位置決めされると、ガイドレール３３ａ、３３ｂ、３５はそれぞれ３２ａ、３２ｂ、３４と接続するようになっている。これは、スライドベース２３が受台交換台２２の前の段取り位置に位置決めされたときも同様である。
【００２５】
スライドベース２３の上面には、受台の位置決めのためにロケートピン５８ａ、５８ｂが設けられている。このロケートピン５８ａ、５８ｂは、シリンダによって出し入れされるもので、突き出したロケートピン５８ａ、５８ｂの先端が受台ＡＦまたは受台ＢＦのスライド台２５の底部に係合することで、当該受台ＡＦまたは受台ＢＦのスライドベース２３上における位置決めが行われる。
【００２６】
また、受台ＡＦまたは受台ＢＦをスライドベース２３上で位置決めしたあとにこれを強固にクランプするための受台クランプ装置６０が４ヶ所に配置されている。
この受台クランプ装置６０は、図３に示されるように、スライド台２４のＴ溝３１ａ、３１ｂに遊嵌するガイドレール３３ａ、３３ｂの一部をなすその断片をクランプ部材６１ａ、６１ｂとして、このクランプ部材６１ａ、６１ｂをシリンダ６２ａ、６２ｂで引き込むことにより、スライド台２４をスライドベース２３上にクランプできるように構成されている。
【００２７】
他方、スライドベース２３が前部ベッド１４上でベッド長手方向に移動するために以下のような自走機構が設けられている。
図１において、前部ベッド１４の長手方向側面には、ラック６４が取り付けられている。さらに図２および図４に示されるように、スライドベース２３には、モータ６５が駆動源として搭載されており、ラック６４に噛み合うピニオン６６がモータ６５により回転駆動されようになっている。また、モータ６５には、スライドベース２３の位置を検出する手段として、エンコーダ６８が付設されている。
【００２８】
スライドベース２３には、前部ベッド１４上の所定の位置に位置決めされたあと、スライドベース２３自体の位置がずれないようにこれを前部ベッド１４上に固定するスライドベースクランプ装置が搭載されている。図１に示されるように、スライドベース２３の四隅に４つ配置されているのがこのスライドベースクランプ装置７０である。
【００２９】
このスライドベースクランプ装置７０は、前部ベッド１４の動圧案内面１５、１６に設けられているＴ溝１５ａ、１６ａを利用するもので、図２および図４に示されるように、このＴ溝１５ａ、１６ａに遊嵌しているＴ字状のクランプ部材７１をシリンダ７２によって引きつけることによって、スライドベース２３を前部ベッド１４上でクランプすることができる。
【００３０】
なお、他方のスライドベース２２についても全く同様に構成されるものであり、同一の構成要素には同一の符号を付してその説明は省略する。
【００３１】
４．受台交換動作
次に、本実施の形態による受台交換装置の動作について、図１および図７、図８を参照しながら説明する。
図７、図８は、一連の受台交換動作を示す。このうち、図７は、前部ベッド１４上の正規の取付位置に固定され、それまで研削加工で使用していた受台ＢＨ、受台ＢＦを受台交換台１８、２０に戻すまでの動作を示す。図８は、次の研削加工で使用する受台ＡＨ、受台ＡＦを受台交換台１９、２１から前部ベッド１４上の正規の取付位置に固定するまでの動作を示す。このような一定の順序で定められた受台交換装置各部の一連の動作は、あらかじめシーケンス制御プログラムとして、図示しないロール研削盤の備えるプログラムブルコントローラ（シーケンサ）に入力されており、シーケンサは、順次このシーケンス制御プログラムを実行する。また、スライドベース２２、２３の位置の管理は、自走用モータ６５のシーケンス制御の一環として行われる。その場合、シーケンサは、スライドベース２２、２３が、ある位置から次の位置までの距離を走行したことをエンコーダ６８の出力パルス列から検知すると同時に、自走用モータ６５を停止させることでスライドベース２２、２３を位置決めする。
【００３２】
まず、図７（ａ）は、受台交換が始まる前のスライドベース２２、２３の位置を示す。スライドベース２２、２３は、この受台取付位置で前部ベッド１４上にクランプされている。また、スライドベース２２、２３にある受台ＢＨ、受台ＢＦは、この位置でチョック付きのロールを支持することができる。図９は、受台ＢＦがチョック付きのロールを支持している状態を示す。受台ＢＦは、ロール１００のチョック１０２を、下部クランプ軸４５、上部クランプ軸４６および側面を規制する受金４１、４２によって受けることでロール１００を回転自在に支持している。このとき、クランプ用シリンダ４９は、揺動腕４７をクランプ方向に付勢している。
【００３３】
そこで、受台ＢＨ、受台ＢＦを交換するに先だって、まず、スライドベースクランプ装置７０作動させ、スライドベース２２、２３をアンクランプしておく。
【００３４】
次いで、スライドベース２２、２３は、主軸台１０側に向かって前部ベッド１４上の移動を始め、図７（ｂ）に示すように、それぞれ受台交換台１８、２０の前の段取り位置まで移動する。この移動の間、シーケンサは、エンコーダ６８の出力パルス列からスライドベース２２、２３の各々について走行量を監視し、スライドベース２２、２３がそれぞれ受台交換台１８、２０の前の段取り位置まで移動するのに必要な距離を走行した時点で、自走用モータ６５を停止させる。以下、スライドベース２２、２３の位置決めは同じようにして行われる。スライドベース２２、２３が段取り位置に位置決めされる際に、受台ＢＨ、受台ＢＦと受台交換台１８、２０の各搬送用シリンダ５０との連結が行われる。
【００３５】
その後、受台クランプ装置６０がアンクランプの状態に切り替わり、受台ＢＨ、受台ＢＦは、移動可能になる。しかるのち、図７（ｃ）において、受台交換台１８、２０の各搬送用シリンダ５０は、受台ＢＨ、受台ＢＦをそれぞれ受台交換台１８、２０に引き込む。これにより、受台ＢＨ、受台ＢＦは、スライドベース２２、２３から受台交換台１８、２０に搬出される。
【００３６】
次に、図８（ａ）に示すように、空になったスライドベース２２、２３は、受台ＡＨ、受台ＡＦがそれぞれ待機している受台交換台１９、２１の前の段取り位置まで移動する。受台交換台１９、２１では、あらかじめ受台ＡＨ、受台ＡＦと各搬送用シリンダ５０は連結している。
【００３７】
そこで、搬送用シリンダ５０は、受台ＡＨ、受台ＡＦを受台交換台１９、２１から押し出し、図８（ｂ）に示すように、スライドベース２２、２３まで搬送する。スライドベース２２、２３に渡された受台ＡＨ、受台ＡＦは、ロケートピン５８ａ、５８ｂにより位置決めされるとともに、受台クランプ装置６０が作動してこれをクランプする。
【００３８】
しかる後、搬送用シリンダ５０と受台ＡＨ、受台ＡＦの連結が切り離された後、スライドベース２２、２３は、図８（ｃ）に示すように、受台ＡＨ、受台ＡＦの取付位置まで移動する。この位置に位置決めされた後、スライドベース２２、２３では、スライドベースクランプ装置７０が作動して、スライドベース２２、２３を前部ベッド１４に対してクランプする。
【００３９】
こうして交換された受台ＡＨ、受台ＡＦは、ロール研削盤の研削工程の間、ロールを受けることができる。図１０は、実際にロール１００を受けている受台ＡＦを示す。
【００４０】
以上、２種類の受台を交換する例について説明したが、本発明では、受台交換台で３種類以上の受台を収容できるようにしてもよい。また、受台の形式は同一であっても、例えば、異なるジャーナル径のロールを受けられる異なるサイズの受台Ａを交換するようにしてもよい。
【００４１】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、大重量の受台をクレーンで吊ってベッドから取り外し、ベッドに別の受台を吊って運び入れ、ベッドに固定するという、従来は熟練作業者でも一時間以上は要した一連の段取り替え作業を、機械を休止させることなく、完全自動化により数分で完了することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による受台交換装置の各部の配置を示す平面図。
【図２】第１の受台を載せている状態の受台交換装置の横断面図。
【図３】第１の受台の背面を示す図。
【図４】第２の受台を載せている状態の受台交換装置の横断面図。
【図５】第２の受台の背面を示す図。
【図６】搬送用シリンダと受台とを連結する手段を示す図。
【図７】第２受台を前部ベッドから受台交換台に引き込むまでの動作シーケンスを示す図。
【図８】第１受台を受台交換台から前部ベッドに取り付けるまでの動作シーケンスを示す図。
【図９】第２受台をロールを支持している状態を示す図。
【図１０】第１受台がロールを支持している状態を示す図。
【図１１】従来の受台を示す模式図。
【図１２】ランド部をもたないチョック付きのロールを示す模式図。
【符号の説明】
１０  主軸台
１２  心押台
１４  前部ベッド
１５  動圧案内面
１６  動圧案内面
１８〜２１  受台交換台
２２  スライドベース
２３  スライドベース
５０  搬送用シリンダ
６０  受台クランプ装置
７０  スライドベースクランプ装置
ＡＨ  主軸台側第１受台
ＡＦ  心押台側第１受台
ＢＨ  主軸台側第２受台
ＢＦ  心押台側第２受台
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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