JP2005161477A - ローラ研磨治具およびローラ研磨方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ローラに溶着したビルドアップ部を除去する。
【解決手段】熱処理炉は、周面に複数の周溝１８が軸方向に形成された複数本のローラ１２の夫々が、炉内において材料搬送方向に対し回転軸線が斜交する姿勢で材料搬送方向に所定間隔で平行に配置され、材料搬送方向に沿って並ぶ複数の周溝１８に保持した丸棒鋼Ｓをローラ１２を回転させることで、周方向に回転させつつ軸方向に搬送して熱処理を行なっている。ローラ研磨治具３０は、重しとなる押え板３２と、この押え板３２の裏面に配設され、複数本のローラ１２の上面に載置させた際に、ローラ１２の各周溝１８に臨み得る形状に形成した複数列の砥石３４とから構成される。ローラ研磨治具３０を、各砥石３４を周溝１８に対応的に嵌め合わせてローラ１２に載置し、ローラ１２を回転することで、砥石３４が周溝１８に摺擦しつつローラ研磨治具３０が搬送され、ローラ１２の表面が研磨される。
【選択図】図３

Description

この発明は、バレル型連続炉において、材料搬送用のローラに生じたビルドアップを研磨除去するローラ研磨治具およびこれを使用したローラ研磨方法に関するものである。

断面形状が円形に成形された丸棒鋼(丸棒材料)の固溶化熱処理には、バレル型連続炉(熱処理炉)が多く用いられている。このバレル型連続炉では、バーナ等の加熱手段により加熱されるトンネル状の炉内にコンベヤが配置され、このコンベヤで丸棒鋼を搬送する間に熱処理が行なわれる。図４に示すように、前記コンベヤ１０は、材料搬送方向に所定間隔で平行に配置されて、図示しないチェーン等で回転駆動される複数本のローラ１２を備え、これらローラ群で丸棒鋼Ｓを支持して搬送するよう構成される。前記ローラ１２は、例えばステンレス鋼からなる中空筒状に形成したシャフト１４と、このシャフト１４に同軸的に外挿されて、複数の周溝１８が軸方向に並列に形成されたローラ本体１６とから構成されている。前記ローラ本体１６は、例えば耐熱鋳鋼等の炉内の高温雰囲気に充分耐える材料から円柱状に形成され、そのローラ本体１６の周面には、シャフト１４の軸方向(回転軸線)に沿って一定間隔で断面Ｖ字状の周溝１８が形成されている。

各ローラ１２は、材料搬送方向に対して夫々の回転軸線が斜交するよう配置されると共に、材料搬送方向に隣り合うローラ１２,１２は、互いのシャフト１４,１４が平行になるように軸支されている。そして、前記丸棒鋼Ｓは、材料搬送方向に沿って一列に並ぶ各ローラ１２の周溝１８の向かい合う斜面間に保持され、左右方向(材料搬送方向と直交する方向)への移動が規制された状態でコンベヤ１０に載置される。すなわち、前記丸棒鋼Ｓの軸方向に対してローラ１２の回転方向が一致せず、回転方向が斜め方向になっているので、該ローラ１２を回転することで、軸方向への力の付加と共に、周方向にも力が加えられ、断面円形の丸棒鋼Ｓは、周方向に回転しつつ、その軸方向(材料搬送方向)に搬送される。このようにバレル型連続炉において、前記丸棒鋼Ｓは、炉内を搬送されるのに伴って周方向に回転するので、周面が均一に加熱されることになり、好適な熱処理が行なわれる。

前記ローラ１２により丸棒鋼Ｓを搬送する過程で、複数本のローラ１２の周溝１８に保持された丸棒鋼Ｓが、ローラ１２に対して何等かの原因で滑るスリップ現象が起こる。このスリップ現象が起こると、１０００℃以上の高温の炉内雰囲気で発生した酸化スケール等がローラ１２の周溝１８に溶着する、所謂ビルドアップが生じることがある。前記ローラ１２に溶着した酸化スケール等のビルドアップ部は、次に搬送されてくる丸棒鋼Ｓの表面に押し込み傷や引掻き傷を付けてしまい、丸棒鋼Ｓの製品としての品質を低下させてしまう難点がある。このように、丸棒鋼Ｓに傷が生じると、研磨等の処理が必要になり、コストの上昇に繋がってしまう。そこで、前記ローラ１２の表面にセラミック等を溶射することで、ローラ１２の表面に被膜を形成してビルドアップが生じ難くなるようにしたものが提案されている(例えば、特許文献１参照)。
特開平１−１４７０１７号公報

しかし、特許文献１に開示されたセラミック等をローラ１２の表面に溶射する方法では、完全にビルドアップを防止するには至っていない。また、前記ローラ１２に表面に形成した被膜は、機械的衝撃により剥離等が起こり易い欠点もある。しかもこれらの被膜は、酸化スケール等のビルドアップを溶着し難くするものであって、一度溶着してしまったビルドアップ部については何ら除去するよう機能しない欠点も指摘される。

すなわち、ローラ１２にビルドアップ部が生じた場合、ビルドアップ部を研磨して除去する作業が発生する。この研磨作業は、作業員が炉内に入り、ハンドグラインダー等の研磨工具を使用して、ローラ１２の一つ一つについてビルドアップ部を研磨して除去する作業となる。すなわち、作業員が炉の中に入るため、バーナを消火して炉内の温度を下げた後、ローラ１２の研磨作業を作業員が手作業で行い、炉内温度を再び昇温するといった手順となっている。このような、手作業による研磨は作業員に対する作業負荷が高く、大変手間がかかると共に、炉冷および再昇温には時間がかかるので、生産効率の低下を招いてしまう問題が指摘される。また研磨作業に際し、バーナを消火して炉冷し、再昇温するため、エネルギーロスが大きく、コストの上昇に繋がっていた。

すなわちこの発明は、従来の技術に内在する前記問題に鑑み、これらを好適に解決するべく提案されたものであって、作業員に作業負荷を掛けたり、生産効率を低下させることなく、ローラに溶着したビルドアップ部を好適に除去し得るローラ研磨治具およびローラ研磨方法を提供することを目的とする。

前記課題を克服し、所期の目的を達成するため、本発明に係るローラ研磨治具は、
周面に複数の周溝が軸方向に形成され、夫々の回転軸線を熱処理炉の内部で材料搬送方向に対し斜交させることで、長尺の丸棒材料を周方向に回転させつつ搬送する複数本のローラに関して、そのローラの表面を研磨するための治具であって、
所要の重量を有して重しとなる押え板と、
前記押え板の裏面に設けられて所要長さで延在し、前記複数本のローラの上面に載置させた際に、該ローラの各周溝に臨み得る複数列の砥石とから構成したことを特徴とする。

前記課題を克服し、所期の目的を達成するため、本願の別の発明に係るローラ研磨方法は、
周面に複数の周溝が軸方向に形成され、夫々の回転軸線を熱処理炉の内部で材料搬送方向に対し斜交させることで、長尺の丸棒材料を周方向に回転させつつ搬送する複数本のローラに関して、そのローラの表面を研磨する方法であって、
所要の重量を有して重しとなる押え板と、この押え板の裏面に設けられて所要長さで延在し、前記複数本のローラの上面に載置させた際に、該ローラの各周溝に臨み得る複数列の砥石とからなるローラ研磨治具を使用し、
このローラ研磨治具を、前記複数列の砥石の夫々が前記ローラの各周溝に対応的に臨むよう前記複数本のローラの上面に載置し、
前記ローラを一定方向に回転させて前記ローラ研磨治具を搬送することで、前記砥石が斜交する各ローラの周溝に摺擦して該ローラの表面を研磨するようにしたことを特徴とする。

本発明に係るローラ研磨治具およびローラ研磨方法によれば、押え板の裏面に配設した複数列の砥石を、ローラの上面に載置した際に各周溝に臨み得る形状とすることで、ローラの回転駆動につれてローラ研磨治具が炉内を搬送される間に、砥石で周溝に溶着したビルドアップ部を好適に研磨し得る。すなわち、ローラ研磨治具をローラの上面に載置して搬送するだけで、周溝に溶着したビルドアップ部を研磨し得るから、手作業で行なっていた研磨作業を無くし、作業員の負荷を軽減することができる。また、作業員が炉内で作業する必要がないので、炉内温度を下げることなく研磨作業を実施できるので、炉冷および再昇温に伴うエネルギーロスの回避や研磨作業の時間短縮を図る効果がある。またローラ研磨治具では、砥石の延在長さをローラの外周長さ以上に設定したので、ローラ研磨治具が通過すると、長尺な砥石によりローラにおける周溝の周面が全周に亘って研磨される。更に、砥石を構成する砥石片を、押え板に対して着脱自在とすることで、砥石片を容易に交換し得るので、該砥石を研磨に最適な状態に維持し得る。

次に、本発明に係るローラ研磨治具およびローラ研磨方法につき、好適な実施例を挙げて、添付図面を参照して以下に説明する。なお、実施例では図４を参照して説明したコンベヤ１０に本発明に係るローラ研磨治具およびローラ研磨方法を適用した場合で説明することとし、既出の構成要素と同一の要素については、同一の符号を使用して詳細な説明は省略する。

先ず、前述したローラに溶着したビルドアップ部を除去するためのローラ研磨治具について説明する。図１に示すように、ローラ研磨治具３０は、押え板３２と、複数列の砥石３４とから構成されている。前記押え板３２は、高温の炉内雰囲気に充分耐えられる材料である、例えばステンレス鋼等が用いられ、矩形状で、かつ高温の炉内雰囲気の中でも変形しない程度の厚さを備えると共に、裏面に配設された砥石３４に負荷を与えられる所要の重さに設定される。また、前記押え板３２における縦横の長さは特に限定されないが、運搬時の取り扱い等の作業性およびローラ強度等の兼合いより、実施例の押え板３２の如く長方形に形成するとよい。このとき前記ローラ研磨治具３０は、押え板３２の短辺を材料搬送方向に沿わせてコンベヤ１０に載置し、この材料搬送方向に沿って砥石３４を延設するため、短辺の長さは砥石３４の延在長さ以上に設定される。

前記砥石３４は、複数の短尺な砥石片３４ａを材料搬送方向に連ねて長尺に連設したものであって、その延在長さは、前記ローラ１２の外周長さ以上になるように設定される。ここで、前記ローラ１２の外周とは、このローラ１２のローラ本体１６において最も径の大きい部位の周面を指し、実施例では外方に突出する山の頂部である。前記砥石３４は、前記押え板３２の短辺に沿って延設され、前記ローラ１２の上面に載置した際に、該ローラ１２の各周溝１８に臨み得る形状に形成される。すなわち、前記各砥石３４の材料搬送方向と直交する断面形状は、傾斜配置されたローラ１２の周溝１８に対応し、ローラ１２の上面に載置した際に整合し得る形状に形成されると共に、該周溝１８の底部に臨む頂部は切り欠かれている。ここで、実施例の砥石３４の断面形状は、前記周溝１８が断面Ｖ字状であるので、対応的に整合する形状は断面三角形状であるが、該周溝１８の底部分に臨む断面三角形の頂部が切り欠かれて断面台形状に形成されている(図２参照)。従って、前記周溝１８が円弧状に形成されていれば、この周溝１８の形状に対応して砥石３４の断面形状は、頂部が切り欠かれ、斜面がくびれた略台形状になる。

前記砥石３４は、各砥石片３４ａを台形状の端面同士を向かい合わせて連ねた状態で芯材３６が同軸的に挿通されると共に、この芯材３６の両端部を、押え板３２から垂下する一対の支持部３８,３８に着脱自在に取付けることで、押え板３２の裏面に固定されている。すなわち、前記砥石３４は、支持部３８,３８から芯材３６を取外すことで、各砥石片３４ａを芯材３６から夫々着脱し得るように構成されている。左右方向に隣り合う砥石３４,３４は、平行になるように設置され、その間隔は、一定間隔で形成されたローラ本体１６の周溝１８の離間間隔と一致するように設定される。前記押え板３２の裏面に固定された砥石３４は、断面台形状の長辺が押え板３２に臨むように固定されている。すなわち、前記ローラ研磨治具３０を、ローラ１２に載置した場合に、断面台形状の各砥石３４がローラ本体１６のＶ字状の周溝１８に夫々対応的に嵌合すると共に、砥石３４の長手方向に延在する斜面が周溝１８の斜面に摺接するようになっている(図３参照)。

前記砥石３４は、高温の炉内雰囲気に耐え得るものが採用され、例えばビトリファイド砥石が用いられる。ビトリファイド砥石は、研磨材とセラミック質結合剤(陶器の釉薬等)を調合して、高圧で固めて通常１２００℃度以上の高温で焼成して仕上げられたものであって、１０００℃以上に達する環境下で用いられるローラ研磨治具３０の砥石３４として充分使用に耐え得る。

〔実施例の作用〕
次に、実施例に係るローラ研磨治具の作用につき、このローラ研磨治具を使用した研磨方法との関係で説明する。バレル型連続炉において、熱処理が行なわれた丸棒鋼(丸棒材料)Ｓの表面に溶着したビルドアップ部による押し込み傷や引掻き傷が許容範囲を超えた場合、前記ローラ研磨治具３０によりローラ表面の研磨作業が実施される。前記ローラ研磨治具３０を、押え板３２の裏面に配設した砥石３４の延在方向を材料搬送方向と一致させた状態で、炉の入り口側のローラ１２に載置する。このとき、各砥石３４は、前記複数本のローラ１２において、材料搬送方向に沿って並ぶ複数の周溝１８に対応的に嵌め合わせられ、断面台形状の砥石３４の斜面がＶ字状の周溝１８の斜面に支持されると共に、押え板３２により下方へ向けて押付けられる(図２または図３参照)。すなわち、前記砥石３４の延在方向は材料搬送方向と一致しているが、該材料搬送方向に対して斜めに横切るように配設されたローラ１２の回転方向とは異なることになる。従って、前記砥石３４は、前記周溝１８に全面的に嵌合して保持されるのではなく、該周溝１８の向かい合う斜面の一部領域で支持される。

次に、前記ローラ１２を一定方向に回転駆動することで、前記砥石３４の延在方向に対して斜め前方に向けて回転力が伝えられる。すなわち、長尺に形成された砥石３４は、材料搬送方向に沿って並ぶ複数本のローラ１２の周溝１８に亘って支持されているので、ローラ１２の回転方向ではなく材料搬送方向に沿って搬送される。しかも、前記砥石３４には、横方向にも力が加わるが、砥石３４は押え板３２に固定され、周溝１８の斜面に整合する形状に形成されているので、この横方向への力により周溝１８の斜面に砥石３４が押付けられる。すなわち、各砥石３４が周溝１８の斜面を摺擦しつつスリップしながら、ローラ研磨治具３０は、材料搬送方向下流側に搬送される。そして、前記砥石３４にかかったローラ１２の回転による横方向への力および押え板３２の荷重により、ローラ１２における周溝１８の表面に溶着しているビルドアップ部が研磨される。前記砥石３４の延在長さを、前記ローラ１２の外周長さ以上に設定しているので、ローラ１２が一回転する間に通過する砥石３４により、周溝１８の周面は全て研磨されることになる。なお、前記砥石３４の研磨力は、押え板３２の重さを調節することで、好適に設定し得る。そして、ローラ研磨治具３０を所要回数繰り返してローラ１２上を搬送させることで、ローラ１２の表面(周溝１８の斜面部分)からビルドアップ部が研磨除去される。

このように、前記砥石３４の断面形状をローラ１２の周溝１８に対応する形状に形成することで、ローラ研磨治具３０を搬送させるだけでビルドアップ部の研磨を実施することができる。なお、前記砥石３４の形状をＶ字状の周溝１８の形状に合わせた断面三角形状に形成して完全に該周溝１８と整合させると、ローラ１２の回転に負荷がかかり過ぎ、ローラ研磨治具３０のスムーズな搬送が妨げられることになる。しかし、実施例では、前記砥石３４における周溝１８の底部分に臨む頂部を切り欠いてあるから、該砥石３４が周溝１８の底部分に接触することなく、ローラ研磨治具３０のスムーズな搬送が達成される。

前記ローラ研磨治具３０を構成する押え板３２および砥石３４の材料として、１０００℃以上である炉内雰囲気に充分耐え得る材料が採用されているので、熱によりローラ研磨治具３０に歪み等が生じることは抑制され、前記周溝１８の表面を過研磨または研磨不足することが回避される。砥石３４は、押え板３２に対して着脱自在に構成されているから、摩耗した砥石片３４ａを取替えることで、常に砥石３４を最適な状態に保つことができる。すなわち、前記ローラ研磨治具３０は、何度でも研磨作業に使用することが可能である。

このように、前記ローラ研磨治具３０を使用した研磨作業では、作業員が炉内に入る必要はなく、更にローラ研磨治具３０は高温に耐え得るように構成されているので、炉内の温度を下げる必要もなく、研磨作業中にバーナを消火することは必須条件ではない。すなわち、研磨作業において、炉内温度を下げる必要がないので、エネルギーロスを最小限に抑えることができる。また、従来の手作業による研磨作業では、バーナの消火、炉冷、研磨作業、炉内の再昇温に約４４時間かかっていたが、実施例の研磨方法によれば、炉内温度を下げることなく研磨作業が実施できるので、研磨作業時間を１時間程に短縮することが可能である。更に、ローラ研磨治具３０は、ローラ１２の回転により搬送され、これと共に研磨が行なわれるから、研磨作業に際しての作業員の作業負荷を軽減し得る。

実施例のローラ研磨治具３０は、図２に示すように、前記ローラ１２の周溝１８と同数の砥石３４を設け、一度の搬送で全ての周溝１８を研磨し得るよう設定したが、これに限定されず、該ローラ１２における周溝１８の一部のみ研磨し得るよう設定してもよい。すなわち、前記ローラ研磨治具３０に配設する砥石３４の数を周溝１８の数より少なくし、炉の入り口において、ローラ研磨治具３０のコンベヤ１０に対する載置位置を左右方向にずらして複数回搬送することで、全ての周溝１８を研磨することができる。しかも、ビルドアップ部の生じた周溝１８が存在するラインのみ前記ローラ研磨治具３０を搬送させ、限定したラインだけ研磨作業を実施することも可能である。

本発明の好適な実施例に係るローラ研磨治具を示す裏面図である。 実施例に係るローラ研磨治具をローラに載置した状態を示す側面図である。 実施例に係るローラ研磨治具をローラに載置した状態を示す概略斜視図である。 一般的なバレル型連続炉に採用される材料搬送用のコンベヤを示す平面図である。

符号の説明

１２ ローラ
１８ 周溝
３０ ローラ研磨治具
３２ 押え板
３４ 砥石
３４ａ 砥石片
Ｓ 丸棒鋼(丸棒材料)

Claims (4)

1. 周面に複数の周溝(18)が軸方向に形成され、夫々の回転軸線を熱処理炉の内部で材料搬送方向に対し斜交させることで、長尺の丸棒材料(S)を周方向に回転させつつ搬送する複数本のローラ(12)に関して、そのローラ(12)の表面を研磨するための治具であって、
   所要の重量を有して重しとなる押え板(32)と、
   前記押え板(32)の裏面に設けられて所要長さで延在し、前記複数本のローラ(12)の上面に載置させた際に、該ローラ(12)の各周溝(18)に臨み得る複数列の砥石(34)とから構成した
   ことを特徴とするローラ研磨治具。
2. 前記砥石(34)の延在長さは、前記ローラ(12)の外周長さ以上に設定される請求項１記載のローラ研磨治具。
3. 前記砥石(34)は、複数の短尺な砥石片(34a)を材料搬送方向に一列に連ねて構成され、各砥石片(34a)は前記押え板(32)に対して着脱自在になっている請求項１または２記載のローラ研磨治具。
4. 周面に複数の周溝(18)が軸方向に形成され、夫々の回転軸線を熱処理炉の内部で材料搬送方向に対し斜交させることで、長尺の丸棒材料(S)を周方向に回転させつつ搬送する複数本のローラ(12)に関して、そのローラ(12)の表面を研磨する方法であって、
   所要の重量を有して重しとなる押え板(32)と、この押え板(32)の裏面に設けられて所要長さで延在し、前記複数本のローラ(12)の上面に載置させた際に、該ローラ(12)の各周溝(18)に臨み得る複数列の砥石(34)とからなるローラ研磨治具(30)を使用し、
   このローラ研磨治具(30)を、前記複数列の砥石(34)の夫々が前記ローラ(12)の各周溝(18)に対応的に臨むよう前記複数本のローラ(12)の上面に載置し、
   前記ローラ(12)を一定方向に回転させて前記ローラ研磨治具(30)を搬送することで、前記砥石(34)が斜交する各ローラ(12)の周溝(18)に摺擦して該ローラ(12)の表面を研磨するようにした
   ことを特徴とするローラ研磨方法。
   

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