JP2003311592A - 研削量予測によるロール研削方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 研削盤の砥石摩耗を考慮した実砥石切込み量
と砥石駆動モータの負荷電流値の特性をあらかじめ測定
し、この特性に従って研削中の砥石切込み量を制御する
ことにより研削時間を短縮させる方法を提供する。 【解決手段】 研削盤で適用砥石ならびに適用被研削材
を任意の砥石周速度、ロール周速度、ロール軸方向送り
速度でロールを研削し、研削前と研削後のロール径の減
少代である実研削量すなわち実砥石切込み量を測定し、
そのときの砥石駆動モータ負荷電流値と実砥石切込み量
から特性式をあらかじめ求める。研削前のロール径とロ
ール仕上がり径との差異である目標の実砥石切込み量を
求め、ロールを研削するために設定する研削条件と目標
実砥石切込み量から前記の特性式を使用して研削作業中
の目標砥石駆動モータ負荷電流値を計算で求め、計算さ
れた目標砥石駆動モータ負荷電流値と研削中の実砥石駆
動モータ負荷電流を一致させるように、砥石切込み装置
の切込み量を制御することで目標ロール形状を実現させ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、研削盤によりロー
ルを研削する際に短時間で目標ロール形状に仕上げるこ
とができる研削量予測によるロール研削方法に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】軸方向に長いロールを砥石で研削する場
合、１パス中に砥石の摩耗が進行するため、ロールの研
削加工開始側のロール径と終了側のロール径は、砥石切
込み装置の位置が一定の場合であっても異なる仕上がり
寸法となる。砥石の摩耗量は、砥石の種類やロール材
質、さらに研削条件によって異なるため、正確なロール
形状を予測することができず、研削加工のパス回数を増
やすことで経験的に寸法、形状（プロフィール）を確保
している。

【０００３】従来から所定の寸法、形状を確保するた
め、例えば、特開昭５５−１１７６６号公報には、スラ
ブ研削機の砥石押し付け力制御装置において、常に砥石
回転モータの負荷を一定に保ちながらスラブ表面に沿っ
て均一深さで表面を研削することが開示されている。

【０００４】また、特開平５−２２８７９０号公報に
は、工作機械の機械パラメータの補正方法及びその装置
において、加工中の工作物の形状を常に測定し、その結
果と目標形状との差異をなくすため、工作機械の機械パ
ラメータを補正しながら加工する方法が開示されてい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記従来の方
法及び装置においては以下のような問題点があった。す
なわち、特開昭５５−１１７６６号公報に記載のスラブ
研削機の砥石押し付け力制御装置においては、研削前の
被研削材の形状をなぞるだけで任意の形状に加工するこ
とができない。

【０００６】また、特開平０５−２２８７９０号公報に
記載の工作機械の機械パラメータの補正方法及びその装
置においては、常に研削加工中に形状を測定することが
必要条件であり、ロール研削の場合は寸法測定精度の厳
しさと往復研削運転への対応などから要求寸法精度が満
たされない場合が多く、また寸法測定装置を設置するた
め経済的に大きな負担を強いられることになる。

【０００７】そのため、一般的には砥石切込み装置の位
置を一定にし、砥石切込み量も比較的小さく設定し、パ
ス回数を増やし長い研削時間を費やして、しかも経験的
に任意の目標形状へと仕上げている。そのため目標のプ
ロフィールが確保できない場合や、必要以上にロールを
削りロールの使用回数を減少させたり、必要以上の研削
時間を消費することにより研削処理能力が制約され、設
置研削盤の台数が増加すること等のさまざまな経済的損
失が大きい。

【０００８】そこで、本発明の目的は、研削中のロール
径を測定することなく短時間で研削でき、しかも安価な
研削量予測によるロール研削方法を提供することであ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の研削量予測によ
るロール研削方法は、研削盤で適用砥石の種類と適用ロ
ール毎に任意の砥石周速度、ロール周速度およびロール
軸方向送り速度で研削し、研削中に砥石駆動モータの負
荷電流値および研削前のロール径と研削後のロール径の
差分を実砥石切込み量として測定し、このときの砥石周
速度、ロール周速度、ロール軸方向送り速度と砥石駆動
モータの負荷電流値から実砥石切込み量の特性式を求
め、研削前に被研削ロールの径を測定し、目標ロール径
との差異を目標実砥石切込み量として、研削に使用する
設定研削条件とを使用して前記特性式によって得られる
砥石駆動モータの負荷電流値と一致するように、ロール
プロフィール中の当該ロール位置における研削時に砥石
切込み装置の位置を制御することを特徴とする。前記構
成において、砥石駆動モータの無負荷電流値を控除した
砥石駆動モータの負荷電流値で特性式を求める。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１は本発明の一実施例の概要を
示す研削方法のフロー図である。

【００１１】研削実作業に適用するロールならびに砥石
を使用し１パスのテスト研削作業を行い、実研削量すな
わち実砥石切込み量を研削前後のロール径を実測した結
果より求める。また、テスト研削中のメカロス分を控除
した砥石駆動モータ負荷電流値とロール軸方向位置、す
なわちロール軸方向送り位置における実砥石切込み量と
を対比したデータを作成する。本発明では、適用研削盤
の砥石駆動モータを空転、すなわち無負荷にて回転数を
変更し、電流値を測定し砥石駆動装置のメカロス特性を
把握し、研削中の砥石駆動モータ負荷電流値よりメカロ
ス分を控除することで、砥石がロールを研削するのに純
粋に消費される電流値を利用する。

【００１２】ここで、研削条件が複数要求される場合
は、複数のテスト研削を行い研削条件を含む解析用デー
タを作成し、統計的解析手法等を用いて実砥石切込み量
の予測式を事前に作成する（図中の１）。

【００１３】研削対象ロールの研削前のロール軸方向の
形状を測定し（図中の２，３）、目標とする仕上げ形状
との差分を目標とする実砥石切込み量としてロール軸方
向送り位置に対応して算出する（図中の４）。また、研
削条件である砥石周速度、ロール周速度、ロール軸方向
送り速度を任意に選択し（図中の５）、実砥石切込み量
とともに前述の予測式に代入し目標とする研削中の砥石
駆動モータ負荷電流値を算出する。さらに、研削条件か
ら想定される砥石駆動モータ回転時のメカロス電流値を
前述のメカロス特性より求め、予測式により算出された
砥石駆動モータ負荷電流値に加算した値を制御目標砥石
駆動モータ負荷電流値とする（図中の６）。

【００１４】予測式に代入した研削条件で研削中の研削
盤のロール軸方向送り位置情報（図中の７）に基づき、
当該位置における制御目標砥石駆動モータ負荷電流値と
一致するように砥石切込み装置の位置を制御する（図中
の符号８）。目標電流値が砥石の能力を超えるような大
きさの場合は複数回に分割して研削作業を実施する。

【００１５】

【実施例】本実施例では、冷延ミルで使用されているロ
ールとそのロール研削作業に適用している砥石及びロー
ル研削盤を対象に実施した。砥石を装着した状態で砥石
駆動モータを空転させ回転数を任意に変更して電流値を
測定し、砥石駆動モータのメカロス電流と砥石回転数と
の特性を把握した。実測した結果の電流−回転特性例を
図２に示す。このときのメカロス特性式（１）を示す。

【００１６】 ｙ＝７×１０^−６×ｘ^２＋８×１０^−４×ｘ＋８．０８ （１） ただしｙ：砥石駆動モータのメカロス電流値Ａ、ｘ：砥
石回転数ｒｐｍ適用ロールから想定される研削条件、す
なわちロール周速度、砥石周速度、ロール軸方向送り速
度を選定し、砥石切込み量を一定にして１パスのテスト
研削を実施し、ロール軸方向の任意の４５点について研
削前ロール径と研削後のロール径を測定し、その差異を
実砥石切込み量として求めた。研削テストによりロール
径が減少した結果の一例を図３に示す。ここでは、想定
した研削条件がそれぞれに選択の幅があり研削条件を任
意に組み合わせて７回同様のテストを行った。

【００１７】このとき実砥石切込み量を求めたロールの
ロール軸方向送り位置での研削中の砥石駆動モータ負荷
電流値を測定した。また、砥石駆動モータの負荷電流値
から前述のメカロス分を控除するため、砥石回転モータ
の回転数を検出し、砥石回転数を前記メカロス特性式
（１）式に代入しメカロス電流値を算出した。メカロス
電流値を控除した砥石駆動モータの純粋負荷電流値と実
砥石切込み量の測定の一例を図４に示す。

【００１８】実砥石切込み量を予測するための解析用デ
ータは、砥石駆動モータの純粋負荷電流値と実砥石切込
み量の他に研削条件に対応したデータ数ｎ＝２２５組を
準備した。

【００１９】実砥石切込み量を予測するモデルを、前述
のテスト研削の解析用データを統計的手法、ここでは多
変量解析を用いて予測式として導いた。予測式は、ロー
ル周速度、砥石周速度、ロール軸方向送り速度の研削条
件と実砥石切込み量から成る多項式となり、下記の予測
式（２）の結果となった。

【００２０】 ｈ＝４．３×１０^−４×ｉ−３．３×１０^−５×Ｖｇ−１．４×１０^−３×Ｖ ｒ−１．５×１０^−５×Ｖｔ＋０．１４ （２） ただし、ｈ：砥石切込み量ｍｍ、ｉ：砥石駆動モータ純
粋負荷電流値Ａ、ｖｇ：砥石周速度ｍ／ｍｉｎ、Ｖｒ：
ロール周速度ｍ／ｍｉｎ、Ｖｔ：ロール軸方向送り速度
ｍｍ／ｍｉｎ ここまでの作業は研削本作業前に実施しておき、この予
測式（２）を用いての研削本作業の実施内容について以
下に記述する。

【００２１】研削本作業の開始前に、研削対象のロール
径の寸法をロール軸方向に任意の点数（多いほどよい。
ここでは４５点）で測定して研削前のロールプロフィー
ルを調べた。ロール径の測定方法は、手動、自動の方式
には関係なく要求寸法精度を確保することが可能な信頼
できる方法であればよい。

【００２２】研削前のプロフィールに対し研削によって
得ようとする研削後のプロフィールの差分を目標の実砥
石切込み量とする。プロフィールの横軸は、ロール軸方
向の位置であるが、研削盤のロール軸方向送り位置に換
算しておく。研削前のロールプロフィールと研削後の目
標プロフィールの一例を図５に示す。

【００２３】この目標の実砥石切込み量を実現するた
め、研削本作業で使用する研削条件、すなわち砥石周速
度、ロール周速度、ロール軸方向送り速度と目標の実砥
石切込み量とを前述の予測式（２）に代入し、砥石駆動
モータの純粋負荷電流値を計算にて求めた。また、使用
する研削条件の１つである砥石周速度を確保するための
砥石駆動モータの回転数をメカロス特性式（１）に代入
しメカロス電流値を計算で求めた。予測式（２）より計
算した砥石駆動モータの純粋負荷電流値にメカロス電流
値を加算した電流値を制御目標電流値とした。ここで、
制御目標電流値が使用する砥石の能力を上回る値の場合
は研削条件を変更する、あるいは研削目標のプロフィー
ルを研削パス数を増やして複数回に分割し制御目標電流
値を低減させ、砥石能力の限界内で研削する様に研削条
件の変更を行う。

【００２４】研削目標プロフィールを確保するため、研
削盤のロール軸方向送り位置と制御目標電流値の２次元
情報を作成した。実施した一例を図６に示す。

【００２５】ロール軸方向送り位置情報や砥石回転モー
タ電流値情報を装備していない研削盤の場合は、検出の
ためのセンサーをそれぞれ設置し、研削作業中の情報を
入手することは簡単であるが、実施した研削盤はＮＣ研
削機でこれら計測装置は標準装備されており特別な装備
は不要であった。

【００２６】研削本作業中は砥石周速度、ロール周速
度、ロール軸方向送り速度は一定としてロール軸方向送
り位置を検出し、ロール軸方向送り位置情報と制御目標
電流値の２次元情報を基に、砥石切込み装置の位置を制
御する駆動モータのみを制御することで研削中の砥石駆
動モータ負荷電流値を当該ロール軸方向送り位置の制御
目標電流値と一致させるように研削作業を実施した。

【００２７】実施した結果、１パスで所定のプロフィー
ルのロールを完成することができ、従来の経験に基ずく
作業標準では２４パスを要していた時と比べ研削時間が
大幅に短縮された。また、対象ロールが変更されると従
来の経験を得るため通常数ケ月間の期間を要していた
が、本発明の方法であれば数日のテスト研削期間で目的
の研削作業標準も完成できる。

【００２８】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の方法を用いれば、研削作業中にロール径を測定するこ
となく、研削作業時間の大幅な短縮が可能となる。ま
た、研削後のロール形状が精度よく予測できるため必要
最小限の研削量とすることが可能となりロールの使用回
数を増加させることが可能となる。

【００２９】また、ロールのプロフィールは使用される
圧延機で圧延される鋼板の形状品質を決定する重要な要
素であるが、ロールプロフィールを変更する検討はこれ
までの方法では経験を獲得するまでの期間が長く、事実
上困難となっていたが、本発明の方法では目標とするロ
ールプロフィールが任意に選択てき、しかも精度よく確
実に実現できることからロールの最適プロフィールへの
検討の作業も容易となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の概要を示す研削方法フロー
図である。

【図２】本発明における砥石駆動モータのメカロス電流
と砥石回転数特性及び特性式の測定結果の一実施例を示
す図である。

【図３】本発明におけるテスト研削によりロール径が減
少した結果の一例を示す図である。

【図４】本発明におけるテスト研削での実研削量（実砥
石切込み量）と砥石駆動モータの純粋負荷電流値の測定
結果の一実施例を示す図である。

【図５】本発明における研削本作業での対象ロールの研
削前と目標プロフィールの一実施例を示す図である。

【図６】本発明における研削本作業での目標実研削量と
目標電流とロール軸方向送り位置の２次元情報を作成し
た一実施例を示す図である。

【図７】本発明における研削本作業でのロール目標プロ
フィールと研削後プロフィール測定結果の一実施例を示
す図である。

【符号の説明】

１：特性式 ２：研削前ロール径測定 ３：研削後ロール径測定 ４：目標実砥石切込み量算出 ５：検索条件設定 ６：制御目標砥石駆動モータ負荷電流値算出 ７：ロール軸方向送り位置情報 ８：砥石切込み装置の位置制御

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 研削盤で適用砥石の種類と適用ロール毎
   に任意の砥石周速度、ロール周速度およびロール軸方向
   送り速度で研削し、研削中に砥石駆動モータの負荷電流
   値および研削前のロール径と研削後のロール径の差分を
   実砥石切込み量として測定し、このときの砥石周速度、
   ロール周速度、ロール軸方向送り速度と砥石駆動モータ
   の負荷電流値から実砥石切込み量の特性式を求め、研削
   前に被研削ロールの径を測定し、目標ロール径との差異
   を目標実砥石切込み量として、研削に使用する設定研削
   条件とを使用して前記特性式によって得られる砥石駆動
   モータの負荷電流値と一致するように、ロールプロフィ
   ール中の当該ロール位置における研削時に砥石切込み装
   置の位置を制御することを特徴とする研削量予測による
   ロール研削方法。
2. 【請求項２】砥石駆動モータの無負荷電流値を控除した
   砥石駆動モータの負荷電流値で特性式を求めることを特
   徴とする請求項１記載の研削量予測によるロール研削方
   法。