(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧延ロールの軸線方向に移動可能なトラバース機構で回転砥石を有した複数のヘッドを部分的にオーバラップさせてロール研削を行うロールプロフィルのオンラインロール研削であって、先行ヘッドをトラバースさせながらロール研削を行い、次にオーバラップ研削区間での先行ヘッドのロール研削後のロールプロフィルを記憶し、その後に先行ヘッドのロール研削後の前記ロールプロフィルを目標として後行ヘッドの研削量をオーバラップ研削区間に入る前から調整可能に作動し研削して、両ヘッド間での研削量の差に基づくロール表面に段差の発生しない円滑なロールプロフィルを形成する、ことを特徴とするオンラインロール研削方法。
【請求項２】
前記オーバラップ研削区間内で後行ヘッドが目標のロールプロフィルに到達しない場合は、後行ヘッドのロール研削後のロールプロフィルを記憶し、後行ヘッドのロール研削後の該ロールプロフィルを目標として先行ヘッドを再作動し順次研削して円滑なロールプロフィルを形成する、ことを特徴とする請求項１に記載のオンラインロール研削方法。
【請求項３】
圧延ロールの軸線方向に移動可能なトラバース機構で回転砥石を有したヘッドと、ヘッドを積載するキャリアと、キャリアをトラバースするサーボモータと、回転砥石を圧延ロールに近接離反させる液圧シリンダと、回転砥石を圧延ロールに押付けるサーボモータと、圧延ロールへの研削量を検出する検出器と、検出した研削量や圧延ロールからの情報を制御する制御装置と、ロールプロフィルを表示するモニターと、制御装置からの研削指令を別のヘッドに指令する指令器と、を備え、複数のヘッドを部分的にオーバラップさせてロール研削を行うオンラインロール研削制御装置であって、
先行ヘッドをトラバースさせながらロール研削を行い、次にオーバラップ研削区間での先行ヘッドのロール研削後のロールプロフィルを記憶し、その後に先行ヘッドのロール研削後の前記ロールプロフィルを参照して後行ヘッドをオーバラップ研削区間に入る前からその研削量を調整可能に作動し研削して、両ヘッド間での研削量の差に基づくロール表面のロールプロフィルの段差の発生を防止して円滑なロールプロフィルを形成する、ことを特徴とするオンラインロール研削制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧延機の圧延ロールを複数の回転砥石を使用してロール表面の研削を実施する際に、オーバラップ研削区間で研削量の相違から発生するロール表面の段差を防止して円滑なロールプロフィルを形成するオンラインロール研削方法及びその制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
圧延機の圧延ロール（特に作業ロール）は、圧延作業中に圧延材と接触する圧延部分が、高温や温度分布の不均一及び高圧延荷重の繰り返しにより、非圧延部分との間で段差が生じ、作業ロール表面のロールプロフィルが変化する問題点があった。そのため、従来は、広幅の圧延材から狭幅へと順次圧延を行うことにより、段差の影響を回避しているが、これにより圧延スケジュールが制限される問題点があった。
【０００３】
上記の問題点を解決するためにいくつかのオンラインロール研削装置や制御方法、例えば、特開平６−４７６５４号の「オンラインロール研削装置を備えた圧延機及びロール研削装置」が提案されている。この装置は、図８に模式的に示すように、作業ロール１の両軸端部に配置した夫々の研削ユニットの回転砥石２ａ、２ｂを独立させてロール表面に沿ってロール軸線方向に作動して、研削ラップ部を形成するラップ線ＴｂからＴｃ間のロール研削を行っている。これにより研削ラップ部のロール中央部への一点集中化を防止して、ラップ線ＴｂからＴｃまでのロール軸線範囲に分散化できる。この結果、ラップ部の研削誤差を少なくできる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来のオンラインロール研削装置によれば、ラップ部を分散化してラップ部の研削誤差を少なくするロール研削はできる。しかし、両回転砥石間の研削誤差は次第に収束させて少なくはできるが、研削量の差に基づくロール表面のロールプロフィルの段差の発生を根本的に無くすことはできない。その結果、圧延材中央近傍部にロールプロフィルの段差部が少なからず残る。この段差部が圧延材の表面に転写され、仕上圧延機の後段でいわゆる段差マークが発生し、不良製品コイルを生産する問題点があった。
【０００５】
本発明は、かかる問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、作業ロールのロール表面を研削する回転砥石を有する複数のヘッドを使用して、先行ヘッドの研削ロールプロフィルを記憶させ、オーバラップ研削区間で夫々のヘッド研削量の相違から発生する段差を防止して円滑なロールプロフィルを形成し、段差マークを発生させない製品コイルを生産するオンラインロール研削方法及びその制御装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、圧延ロールの軸線方向に移動可能なトラバース機構で回転砥石を有した複数のヘッドを部分的にオーバラップさせてロール研削を行うロールプロフィルのオンラインロール研削であって、先行ヘッドをトラバースさせながらロール研削を行い、次にオーバラップ研削区間での先行ヘッドのロール研削後のロールプロフィルを記憶し、その後に先行ヘッドのロール研削後の前記ロールプロフィルを目標として後行ヘッドの研削量をオーバラップ研削区間に入る前から調整可能に作動し研削して、両ヘッド間での研削量の差に基づくロール表面に段差の発生しない円滑なロールプロフィルを形成する、ことを特徴とするオンラインロール研削方法が提供される。
【０００７】
上述の本発明によれば、圧延（作業）ロールの軸線方向に移動可能なトラバース機構で回転砥石を有した複数のヘッドを部分的にオーバラップさせてロール研削を行うロールプロフィルのオンラインロール研削であって、先行ヘッドをトラバースさせながらロール研削を行い、次にオーバラップ研削区間での先行ヘッドのロール研削後のロールプロフィルを記憶し、その後に先行ヘッドのロール研削後の前記ロールプロフィルを目標として後行ヘッドの研削量をオーバラップ研削区間に入る前から調整可能に作動し研削して、両ヘッド間での研削量の差に基づくロール表面に段差の発生しない円滑なロールプロフィルを形成することができる。従って、先行ヘッドの研削後のロールプロフィルを記憶でき、かつこのロールプロフィルを目標として後行ヘッドの研削が容易にできる。また、ロール表面に段差の発生しない円滑なロールプロフィルを形成できるので、段差マークのない品質の良い製品コイルができる。
【０００８】
本発明の好ましい実施形態によれば、前記オーバラップ研削区間内で後行ヘッドが目標のロールプロフィルに到達しない場合は、後行ヘッドのロール研削後のロールプロフィルを記憶し、後行ヘッドのロール研削後の該ロールプロフィルを目標として先行ヘッドを再作動し順次研削して円滑なロールプロフィルを形成する。この方法によれば、仮に先行ヘッドによる研削量以上に後行ヘッドが研削し過ぎて先行ヘッドの目標のロールプロフィルに到達しない場合は、記憶された後行ヘッドの研削量を目標として先行ヘッドを再作動し逆移動させて順次研削できる。このように順次ヘッドを作動させて、ロール表面に段差の発生しない円滑なロールプロフィルを形成させることができる。
【０００９】
また、本発明によれば、圧延ロールの軸線方向に移動可能なトラバース機構で回転砥石を有したヘッドと、ヘッドを積載するキャリアと、キャリアをトラバースするサーボモータと、回転砥石を圧延ロールに近接離反させる液圧シリンダと、回転砥石を圧延ロールに押付けるサーボモータと、圧延ロールへの研削量を検出する検出器と、検出した研削量や圧延ロールからの情報を制御する制御装置と、ロールプロフィルを表示するモニターと、制御装置からの研削指令を別のヘッドに指令する指令器と、を備え、複数のヘッドを部分的にオーバラップさせてロール研削を行うオンラインロール研削制御装置であって、先行ヘッドをトラバースさせながらロール研削を行い、次にオーバラップ研削区間での先行ヘッドのロール研削後のロールプロフィルを記憶し、その後に先行ヘッドのロール研削後の前記ロールプロフィルを参照して後行ヘッドをオーバラップ研削区間に入る前からその研削量を調整可能に作動し研削して、両ヘッド間での研削量の差に基づくロール表面のロールプロフィルの段差の発生を防止して円滑なロールプロフィルを形成する、ことを特徴とするオンラインロール研削制御装置が提供される。
【００１０】
上記本発明の構成によれば、圧延機のハウジング内に配置され上流側から圧延材を挟んで上下の作業ロールの夫々に所定の角度で、作業ロールの軸線方向に移動可能なトラバース機構で回転砥石を有したヘッドと、ヘッドをトラバースするサーボモータと、回転砥石を圧延ロールに近接離反させる液圧シリンダと、回転砥石を圧延ロールに押付けるサーボモータとにより、圧延作業中や圧延停止のオンライン中に作業ロールの軸線方向に回転砥石を有したヘッドをトラバースさせて迅速かつ容易にロール研削することができる。また、作業ロールの研削量を検出する検出器と、検出した研削量や圧延ロールからの情報を制御する制御装置と、ロールプロフィルを表示するモニターと、制御装置からの研削指令を別のヘッドに指令する指令器とを備えたので、これらの検出器とモニター等を含む制御装置により回転砥石を有したヘッドでのロール研削の状態が容易に把握しかつ比較できる。従って、その研削状態に合わせて後続のヘッドで研削を行えるので、段差の生じない円滑なロールプロフィルを確実に得ることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施形態を図面を参照して説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付して重複した説明を省略する。
図１は、本発明によるオンラインロール研削方法を行うロール研削制御装置の全体構成図であり、図２は、図１のＥ−Ｅ矢視図である。図１及び図２に示すように、このロール研削制御装置１０は、圧延機のハウジング１１に配置され圧延ラインの上流から圧延材１２を挟んで上下の圧延（作業）ロール１３の夫々に所定の角度（下側のロール研削制御装置は省略）で、作業ロール１３の軸線方向に移動可能なトラバース機構で回転砥石１４を有したヘッド１５と、ヘッド１５を積載するキャリア１６と、キャリア１６をトラバースするサーボモータ１７と、回転砥石１４を圧延ロール１３に近接離反させる液圧（油圧）シリンダ２３と、回転砥石１４を作業ロール１３のロール研削面に押付けるサーボモータ１８と、作業ロール１３への研削量を検出する検出器１９と、検出した研削量や作業ロール１３からの情報を制御する制御装置２０と、ロールプロフィルを表示するモニター２１と、制御装置２０からの研削指令を別のヘッド１５に指令する指令器２２とを備えている。
【００１２】
この構成により圧延作業中や圧延停止中のオンラインで作業ロールのロール研削が迅速かつ容易にできる。更に、これらの検出器とモニター等を含む制御装置によりヘッドでのロール研削の状態が容易に把握かつ比較できる。また、その研削状態に合わせて後続のヘッドで研削を行えるので、段差の生じない円滑なロールプロフィルを確実に得ることができる。なお、本発明のオンライン研削方法は、作業ロールの他に控ロールや中間ロールにも適用できる。
【００１３】
また、トラバース機構２５は、作業ロール１３に対して近接離反し得るようにリトラクトガイド２６に嵌合されかつ作業ロール１３の軸線に対して平行に延びるガイドビーム２７と、ガイドビーム２７の前後方向の中央部の上面に固定されかつ作業ロール１３の軸線に対して平行に延びるラックギヤ２８と、ラックギヤ２８の両側で略平行に配置されガイドビーム２７に固定されたガイドレール２９と、ガイドレール２９に係合しかつガイドレール２９に沿って移動可能な移動ブロック３０と、移動ブロック３０を介してガイドビーム２７に取付けられ作業ロール１３の軸線に対して平行に移動可能な複数（図２では２組）のヘッド１５を積載するキャリア１６と、キャリア１６に装着してかつラックギヤ２８と噛み合うピニオン３１を先端部に取付けてキャリア１６を作業ロール１３の軸線方向に移動させるトラバース用のサーボモータ１７とを備えている。従って、サーボモータ１７を駆動させるとピニオン３１を介してピニオン３１のラックギヤ２８に対する回転方向に応じてキャリア１６が、回転砥石１４を有したヘッド１５を積載した状態でガイドレール２９に沿って、作業ロール１３の軸線方向の一端側又は他端側に向かって円滑に移動を行うことができる。
【００１４】
更に、油圧シリンダ２３（図２では２本）は、圧延ラインを挟んで圧延機のハウジング１１に架けられた架台３２に、圧延材１２の通板上流側から作業ロール１３へ向かって伸縮自在に取付けられている。また、ハウジング１１の内側に圧延材１２の通板上流側から作業ロール１３へ向かって所定の角度で延びる左右一対の上述のリトラクトガイド２６（図１参照）が取付けられている。また、ガイドビーム２７は、油圧シリンダ２３のピストンロッド３３の先端部が連結されており、油圧シリンダ２３への圧油・排油によってガイドビーム２７、キャリア１６及びキャリア１６に積載され回転砥石１４を有したヘッド１５が、リトラクトガイド２６に沿って移動し作業ロール１３に対して容易に近接離反できる。
【００１５】
図３は、作業ロール１３の軸線に対して平行にトラバースしながらロープロフィールを研削する回転砥石１４を有するヘッド１５を示す断面図である。ヘッド１５は、先端部に作業ロール１３の表面と接触して研削する傾斜形状の接触面１４ｆを有するカップ型砥石の回転砥石１４を有した回転軸３５を回転自在に内蔵するケーシング３６とからなり、キャリア１６の上面に積載されている。回転軸３５は、外周を支持する回転軸受３７、３７と、回転軸受３７、３７の内周に固定されたストロークボールベアリング３８、３８とによってケーシング３６に回転自在に、かつ軸方向移動の際に発生する摩擦を極力小さくできるように支持されている。なお、ストロークボールベアリング３８は、回転軸３５の外周面に転動自在に接触する球体（鋼球）によって回転軸３５の軸方向移動を円滑に行うと共に、回転軸３５に係合するスプライン機構により回転軸３５に対する周方向への相対的な回動を拘束して円滑に伝わるように構成されている。
【００１６】
また、回転軸３５と平行してケーシング３６の一端に配置された油圧モータ３９によって回転駆動される駆動軸４０が回転自在に支持されている。回転砥石１４は、駆動軸４０の外周に固定されたベルトプーリ４１と、回転軸３５の外周に回転力伝達体であるストロークボールベアリング４２を介して装着されたベルトプーリ４３と、両ベルトプーリ４１、４３間に掛け回されるベルト４４とによって、油圧モータ３９から起動された回転駆動力を回転軸３５に伝達されて回転している。
【００１７】
更に、図３において、回転軸３５の後端部近傍にはスラスト軸受４５と、スラスト軸受４５を挟んで軸方向の基準位置に弾性的に支持するバネ４６、４６を設けている。このバネ４６は、回転砥石１４を作業ロール１３に押付けたときの回転軸３５の変位に応じた所定の反力を発生させるものである。また、回転軸３５の後端部と所定の間隙を有した位置であって、ケーシング３６の端面にはキャップ４７が取付けられている。また、キャップ４７には、回転軸３５の軸方向変位すなわち、回転砥石１４を作業ロールに押付けて研削しロールプロフィルを形成する際に、研削量として検出する位置検出器である非接触変位計のプロフィルメータ１９が取付けられている。プロフィルメータ１９は、回転軸３５の後端面までの距離（ギャップ）を計測して回転軸３５の変位を検出している。回転砥石１４により研削が開始されると、プロフィルメータ１９の検出値により回転軸の変位が分かり、その変位量と予め設定されているバネ４６のバネ定数により、押付力が算出できる。
【００１８】
また、図１において、キャリア１６に配置されるサーボモータ１８は、サーボモータ１８の出力軸に取付けた図示しない歯車機構を介してヘッド１５に取付けた回転砥石１４を作業ロール１３に対し直行方向に移動させ、所定の押付力を付与し回転砥石１４で作業ロール１３のロール研削面に押付けて研削させている。
【００１９】
図４は、回転砥石１４の作業ロールへの押付力と軸方向のバネ変位量との関係を示す図である。この図で、バネ定数をＫ、バネ変位量をＨｍｍ、回転砥石１４の作業ロール１３への押付力をＰｋｇとすると、Ｐ＝Ｈ・Ｋとなる。すなわち、算出した押付力に基づいて押付用のサーボモータ１８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できる。
【００２０】
図２に示すように、作業ロール１３からの情報（ロール材質、回転の有無、回転速度等）、キャリア１６をトラバースさせるサーボモータ１７からの情報（回転砥石の位置等）や先行ヘッド１５ａに取付けられた回転砥石１４ａの回転軸３５の変位を検出するプロフィルメータ１９からの情報（ロールプロフィル、変位量＝研削量、研削速度等）及びサーボモータ１８からの押付力にかかわる情報（押付力等）は、これらの情報を演算し制御する制御装置２０に入力される。制御装置２０に入力された回転砥石１４ａによるロールプロフィルは、上下作業ロール１３を共通に監視可能なモニター２１により形状や研削状態を容易に把握できる。モニター２１や演算結果に基づき後行ヘッド１５ｂの回転砥石１４ｂにフィードバックして段差のない円滑なロールプロフィルを形成するために、後行側の回転砥石１４ｂへの研削指令が、制御装置２０から指令器２２を介して後行側の後行ヘッド１５ｂのプロフィルメータ１９、キャリア１６をトラバースさせるサーボモータ１７及び押付用のサーボモータ１８に夫々に迅速に出力し制御している。
【００２１】
図５は、本発明の段差の発生しない円滑なロールプロフィルを形成過程を示す作業ロール１３の説明図である。図６は、本発明のサーボモータ１８による作業ロール１３への回転砥石への押付力（：ｋｇ）と研削量（研削深さ：μｍ）を示す図である。図７は、本発明のオンラインロール研削制御の手順を示すフローチャートである。図５乃至図７により、上述の制御装置を使用して本発明のオンラインロール研削方法を説明する。
【００２２】
なお、先行及び後行両ヘッド１５ａと１５ｂの作業ロール１３のロール中心線を挟むオーバラップ区間をＡとし、また図６の右ロール端を−（マイナス）に左ロール端を＋（プラス）の横軸座標とする。この横軸座標でＡの両プロフィル接合点をＸ１、Ｘ２とし、またＸ１の手前で後行ヘッド１５ｂがヘッド１５ａの目標プロフィルに向かって研削開始する点をＸ０とし、Ｘ２の後方で先行ヘッド１５ａが目標プロフィルを研削し過ぎて超過した点をＸ３とする。更に、後行ヘッド１５ｂが研削を開始してＸ０に到達する直前の目標プロフィルの研削量をａとし、先行ヘッド１５ａが研削を開始してＸ１を通過した直後の目標プロフィル内の研削量をｃとし、後行ヘッド１５ｂがＸ１の位置で先行ヘッド１５ａの目標プロフィルの超過による調整のために追加研削となる研削量をｂとし、更にＸ３での先行ヘッド１５ａの研削量をｄとする。なお、目標プロフィルに対するトラバース回数、研削量は与えられているものとする。
【００２３】
まず、図５の左ロール端の待機位置にあった先行ヘッド１５ａを、マイナス座標にあるオーバラップ研削区間Ａ（Ａ区間という）のＸ１を超えた直後の位置まで、作業ロール１３の軸線方向にトラバースさせて約４〜５μｍの研削量で目標プロフィル内となる斜線部で示す実線のプロフィルカーブを形成し、Ｘ１での研削量（研削深さ）をｃとする。なお、研削を終了した先行ヘッド１５ａは、元の待機位置に戻って待機する。この先行ヘッド１５ａが形成したプロフィルカーブの情報は、上述の制御装置２０に入力し記憶される。
【００２４】
次に、先行ヘッド１５ａがＡ区間に入る直前から右ロール端の待機位置にあった後行ヘッド１５ｂが、目標プロフィルを目指してプラス座標のＸ１に向かって図６の押付力Ｐａを付与して研削量ａで研削を開始する。後行ヘッド１５ｂがＸ０の位置に到着したら記憶されている先行ヘッド１５ａが形成したプロフィルカーブの研削量ａと比較して、Ａ区間で更に研削量ｂが必要かを検討する。
【００２５】
次に、比較した結果、プロフィル接合点Ｘ２となる場合（ケースＩ）は、プロフィル接合点Ｘ１に到着するまでに研削量ｂを追加研削（ａ＋ｂ）を行うために、後行ヘッド１５ｂへの押付力をＰａからＰ１に変更の演算を行う。このようにケースＩの場合は、図中の一点鎖線に示すようにＸ２で両ヘッドのロールロフィルが接合する。
【００２６】
次に、プロフィル接合点Ｘ１となる場合（ケースＩＩ）は、プロフィル接合点Ｘ１に到着するまでに研削量ｃとなるように、後行ヘッド１５ｂへの押付力をＰａからＰ２に変更の演算を行う。このようにケースＩＩの場合は、図中の実線に示すようにＸ１で両ヘッドのロールロフィルが接合する。
この後にケースＩ及びＩＩについて、夫々目標とした段差のない円滑なロールプロフィルを達成したのかを判定する。判定の結果、達成した場合は、ロール研削が終了し両ヘッドとも各待機位置に戻る。しかし、判定の結果、達成できなかった場合は、先行ヘッド１５ａを再作動させてＸ３の位置に到着させ、ｂ＝ｂ´、ａ＝ｄ、Ｘ０＝Ｘ３、Ｘ１＝Ｘ２の条件の下に、後行ヘッド１５ｂの形成した記憶させたロールプロフィルを目標として、順次目標としたロールプロフィルを達成するまで繰り返し研削して、点線で示すような段差のないロールプロフィルを得ることができる。
【００２７】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できることは勿論である。
【００２８】
【発明の効果】
上述したように、本発明のオンラインロール研削方法及びその制御装置によれば、作業ロールのロール表面を研削する回転砥石を有する複数のヘッドを使用して、先行ヘッドの研削ロールプロフィルを記憶させ、オーバラップ研削区間で夫々のヘッド研削量の相違から発生する段差を防止して円滑なロールプロフィルを形成し、段差マークを発生させない製品コイルを生産することができる、等の優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるオンラインロール研削方法を行うロール研削制御装置の全体構成図である。
【図２】図１のＥ−Ｅ矢視図である。
【図３】回転砥石を有するヘッドを示す断面図である。
【図４】回転砥石の作業ロールへの押付力とバネ変位量との関係を示す図である。
【図５】本発明の段差の発生しない円滑なロールプロフィルを形成過程を示す作業ロールの説明図である。
【図６】本発明のサーボモータによる作業ロールへの回転砥石への押付力と研削量を示す図である。
【図７】本発明のオンラインロール研削制御の手順を示すフローチャートである。
【図８】従来の研削装置を示す模式図である。
【符号の説明】
１  作業ロール
２ａ、２ｂ  回転砥石
１０  ロール研削制御装置
１１  ハウジング
１２  圧延材
１３  圧延（作業）ロール
１４、１４ａ、１４ｂ  回転砥石
１４ｆ  接触面
１５  ヘッド
１５ａ  先行ヘッド
１５ｂ  後行ヘッド
１６  キャリア
１７、１８  サーボモータ
１９  検出器（プロフィルメータ）
２０  制御装置
２１  モニター
２２  指令器
２３  液圧（油圧）シリンダ
２５  トラバース機構
２６  リトラクトガイド
２７  ガイドビーム
２８  ラックギヤ
２９  ガイドレール
３０  移動ブロック
３１  ピニオン
３２  架台
３３  ピストンロッド
３５  回転軸
３６  ケーシング
３７  回転軸受
３８、４２  ストロークボールベアリング
３９  油圧モータ
４０  駆動軸
４１、４３  ベルトプーリ
４４  ベルト
４５  スラスト軸受
４６  バネ
４７  キャップ
Ａ  オーバラップ研削区間
Ｔｂ、Ｔｃ  ラップ線
ａ、ｂ、ｂ´、ｃ、ｄ  研削量（研削深さ）
Ｘ１、Ｘ２  接合点
Ｘ０、Ｘ３  点
Ｐ、Ｐａ、Ｐ１、Ｐ２  押付力
Ｈ  バネ変位量
Ｋ  バネ定数
【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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