JP2542016B2 - 圧延ロ―ルのレ―ザダル加工方法及び装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

本発明は、圧延ロールのレーザダル加工方法及び装置
に係り、特に、圧延ロール軸方向にレーザトーチを移動
させ、該圧延ロールを回転させながら該レーザトーチよ
り該圧延ロール表面にレーザ光を照射してダル加工を施
す際に用いるのに好適な、圧延ロールのレーザダル加工
方法及び装置の改良に関する。

【従来の技術】

冷延鋼板圧延の圧延ロールには、ダル加工を施したも
のがある。このダル加工とは、ロール表面を梨地肌に加
工するものであり、このダル加工の施された圧延ロール
で圧延し冷延鋼板を製造すれば、該鋼板表面瑕を見え難
くし、あるいは製品鋼板の塗装の密着性を向上させるこ
とができる。一方、自動車や家庭用電気製品の外板用冷
延鋼板はプレス成形、塗装工程を経てそれら製品に加工
されることから、該冷延鋼板には高い鮮映性が要求され
る。従つて、該冷延鋼板を圧延する際には、前記ダル加
工の施された圧延ロールで圧延するのが一般的である。 前記圧延ロールをダル加工する方法にはグリツトを高
速でロール表面に投射する方法の他にレーザビーム（コ
リメートされたレーザ光をいう）をロール表面に照射し
て行う方法がある。 このようなレーザビームによる圧延ロールのダル加工
方法には、従来から、第６図に示されるように、短いピ
ツチの断続レーザビーム10を回転する圧延ロール12表面
に垂直にレーザトーチ（図示省略）から照射するように
しながら、該レーザトーチを該圧延ロール12の回転軸と
平行に移動させて、圧延ロール12表面を溶融させてダル
目付を行うものがある。なお、前記断続レーザビーム10
は、連続的なレーザビームを図中符号14で示されるよう
なチヨツパによつて透過、遮断を繰返して断続すること
により、作成されるものである。

【発明が解決しようとする問題点】

しかしながら、前記従来のダル加工方法の如く、チヨ
ツパ14によつて断続レーザビーム10を作成すると、チヨ
ツパ14を透過したレーザビームはそのまま圧延ロール12
のダル加工に使用されるが、該チヨツパ14で遮断される
レーザビームはチヨツパ14の表面で反射されるため前記
ダル加工に使用されず、そのレーザビームのエネルギが
無駄なものとなつてしまい、又、そのエネルギの無駄な
分だけダル加工時間が延びてしまうという問題がある。 即ち、一般的に、第７図に示されるように、チヨツパ
14に入射するレーザ入射光16は、該チヨツパ14によつて
レーザ透過光16Aとレーザ反射光16Bに分けられるが、こ
のうちレーザ反射光16Bはダル加工に使用されず、その
エネルギ分が無駄となつてしまうのである。

【発明の目的】

本発明は、前記従来の問題点を解消すべくなされたも
ので、断続レーザ光を作成する際のエネルギの無駄を解
消し、レーザ光のエネルギ全量をダル加工に使用できる
ようにし、電力エネルギの削減及び加工時間の短縮を図
ることができる圧延ロールのレーザダル加工方法及び装
置を提供することを目的とする。

【問題点を解決するための手段】

本発明は、圧延ロール軸方向にレーザトーチを移動さ
せ、該圧延ロールを回転させながら該レーザトーチより
該圧延ロール表面にレーザ光を照射してダル加工を施す
圧延ロールのレーザダル加工方法において、反射方向の
異なる２種類の反射面が、回転することにより交互に現
れるように、その周面上に設けられていて、且つ、前記
各反射面の形状が次式に従つて決定される回転反射体を
回転させながら、前記反射面にレーザ光を該回転反射体
中心に向つて入射させ、前記２種類の反射面から交互に
反射されるレーザ反射光を、それぞれ異なる光路を経て
前記圧延ロール上の異なる被加工箇所に照射すると共
に、前記２種類の反射面が交わる稜から前記回転反射体
中心までの距離をｒ、該回転反射体中心を中心とした前
記稜からの角度をθ（rad）、前記反射面に所望される
反射角αとした場合に、前記反射面上の角度θ（rad）
に対応する箇所から前記回転反射体中心までの距離Ｒを
次式の関係 Ｒ＝ｒ（１−θ・tanα） ……（１） で決定することにより、前記目的を達成したものであ
る。 又、本発明は、圧延ロール軸方向にレーザトーチを移
動させる手段と、該圧延ロールを回転させながら該レー
ザトーチより該圧延ロール表面にレーザ光を照射してダ
ル加工を施す手段とを有する圧延ロールのレーザダル加
工装置において、反射方向の異なる２種類の反射面が、
回転することにより交互に現われるように、その周面上
に設けられ、且つ、該反射面の形状が次式に従つて決定
されていて、回転しながらレーザ光を反射するための回
転反射体と、前記２種類の反射面にレーザ光を該回転反
射体中心に向つて入射するための手段と、前記種類の反
射面から交互に反射されるレーザ反射光を、それぞれ異
なる光路を経て前記圧延ロール上の異なる被加工箇所に
導くための手段と、導かれたレーザ反射光を集束させ
て、前記被加工箇所に照射するためのレンズ部材とを備
え、前記２種類の反射面が交わる稜から前記回転反射体
中心までの距離をｒ、該回転体中心を中心とした前記稜
からの角度をθ（rad）、前記反射面に所望される反射
角をαとした場合に、前記反射面上の角度θ（rad）に
対応する箇所から前記回転反射体中心までの距離Ｒを前
記（１）式の関係で決定することにより、同じく前記目
的を達成したものである。

【作用】

本発明においては、回転反射体の周面上に、反射方向
の異なる２種類の反射面を、回転することにより交互に
現われるように設け、且つ、それら各反射面の各部から
回転反射体の中心までの距離Ｒを前記（１）式で決定さ
れるものとしている。 即ち、第１図に前記回転反射体の一例を示す。図のよ
うに前記回転反射体18は、中心軸20を中心とした回転体
としての断面形状を有するものであり、その周面には２
種類の反射面22A、22Bが交互に隣り合つて形成されてい
る。なお、図中符号24は各反射面22A、22B交わる稜、26
は回転反射体18の回転中心、LCは前記稜24の回転軌跡で
ある。 ここで、前記回転反射体18の反射面22A、22Bが交わる
稜24から各反射面22A、22Bへかけての詳細な形状を第２
図に示す。第２図に示されるように、前記稜24から回転
反射体中心26までの距離ｒが回転中心26から回転体周囲
面（即ち、反射面22A、22B表面）までの最大距離であ
る。又、前記反射面22A、22Bの各断面形状は、回転中心
26を中心として、前記稜24と回転中心26を結んだ基準線
SLより角度θ（rad）回転した位置における回転中心26
から反射面2Aまでの距離Ｒが、前出（１）式で決定され
る断面形状に形成されている。なお、第２図においては
前記基準線SLから左回転方向に回転する角度θ（rad）
をとつた距離Ｒを示してあるが、前記基準線SLから右側
の反射面22Bについては、前記基準線SLを基準として右
回転方向に角度θ（rad）をとり、回転中心26が反射面2
2B表面までの距離Ｒが前出（１）式で決定されている。 前記のようにして（１）式の距離Ｒに従つて反射面22
A、22Bの断面形状を決定とすると、反射面22A、22B上の
いずれかの微小部分においても、円周方向接線に対する
反射面方向接線の角度即ち反射角がαとなる。第２図に
は、稜24付近の微小角ｄθ（rad）に対する円周と反射
面の微小長さ分を前記各接線と近似して反射角αを示し
ている。 従つて、前記回転反射体中心に向つて入射して、１つ
の種類の反射面22Aに入射したレーザ入射光16は、第３
図（Ａ）に示されるように、反射角αで反射され、第１
のレーザ反射光28Aとなる。又、前記回転反射体18を回
転させてレーザ入射光16を反射する反射面を反射面22A
から他の反射面22Bに変えれば、同図（Ｂ）に示される
ように前記レーザ入射光16は反射光28Aとは違う方向に
反射角αで反射され第２のレーザ反射光28Bとなる。 前記の如く各反射面22A、22Bから第１、第２のレーザ
反射光28A、28Bが反射してくるため、前記回転反射体18
を回転させ、レーザ入射光16を例えば回転反射体中心に
向つて入射させて各反射面22A、22Bに同じ入射角度＋
α、−αで交互に入射すれば、前記入射光16に対する第
１、第２のレーザ反射光28A、28Bの角度が±２αで振分
けられて反射してくることとなる。 前記のように各反射面22A、22Bで交互に反射された第
１、第２のレーザ反射光28A、28Bを、例えば、後に説明
する第４図に示されるような第１、第２の光路31A、31B
を経て圧延ロール12表面の異なる被加工箇所30A、30Bに
照射することができる。 従つて、前記回転反射体18を例えば一定回転速度で回
転させて前記第１、第２のレーザ反射光28A、28Bを圧延
ロール12のダル加工に使用すれば、従来のレーザトーチ
では第５図（Ａ）に示されるような１条の螺旋軌跡のダ
ル目、（即ち加工後の被加工箇所）30しか得られないの
に対して同図（Ｂ）に示されるように２条の螺旋軌跡の
ダル目30A、30Bを得ることができ、効率的なダル加工を
達成できる。 以上のことから、本発明によりレーザダル加工を行え
ば、前記従来のチヨツパによりレーザ光を遮断、透過し
て断続レーザ光を作成するレーザダル加工方式に比べ
て、エネルギの損失が反射の際に反射面で熱吸収される
等の損失のみとなり、圧延ロールに入射できるダル加工
用エネルギに、従来の方式でレーザ光を遮断した際に無
駄にしていたエネルギ分も含めることができる。よつ
て、レーザ発振器からのレーザ光の出力を従来法と同じ
出力が発生するようにすれば、ダル加工の供給電力原単
位が減少すると共に、加工能率が向上する。又、前記チ
ヨツパは一般にレーザ光を等間隔で遮断、透過している
ため、本発明によりダル加工用エネルギが２倍となり前
記電力原単位が半減し加工能率が２倍となる。 なお、稜で交わる隣り合つた反射面の回転方向の長さ
を異なるものとすれば、圧延ロール上のダル目ピツチが
１条毎に互い違いのものとなり、変形ダル目パターンを
圧延ロール上に得ることができる。 又、回転反射体の各反射面を鏡面に仕上げ、金めつき
を施せば、反射効率が高まるため、各反射面の表面焼付
けによる損傷を防止することができる。 更に、前記圧延ロールに入射される各レーザ反射光
を、レンズ部材により被加工箇所上に集束させて照射す
るようにすれば、照射するレーザ光の拡散を防止して被
加工個所に集中でき、効率良く圧延ロール表面のレーザ
ダル加工ができる。

【実施例】 以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明
する。 この実施例は、前出第１及び第４図に示したような、
反射方向の異なる２種類の反射面22A、22Bが、回転する
ことにより交互に現われるように、その周面上に設けら
れていて、且つ、前記各反射面22A、22Bの形状が前出
（１）式に従つて決定される、回転しながらレーザ入射
光16を反射するための回転反射体18（この回転中心は図
の符号26で示す位置となる）と、該回転反射体18に入射
するためのレーザ光16を発生照射するレーザ発振器32
と、前記回転反射体18の各種類の反射面22A、22Bから交
互に反射される第１、第２のレーザ反射光28A、28Bを、
それぞれ異なる光路を経て前記圧延ロール12上の異なる
被加工箇所30A、30Bに導くための第１の光路31A及び第
２の光路31Bと、導かれた第１、第２のレーザ反射光28
A、28Bを集束させて圧延ロール12上の被加工箇所30A、3
0Bに照射するための集束レンズ34A、34Bとを備えたレー
ザトーチで圧延ロールのレーザダル加工を行うレーザダ
ル加工装置である。 前記レーザ発振器32から照射されたレーザ光８は一旦
入射用ミラー36で反射されその方向が変えられた後、入
射光用レンズ38で集束されて回転反射体中心26に向いな
がら反射面22A、22Bに入射する。 ここで、第１の反射面22Aにレーザ入射光16が入射し
た場合には、前出第３図（Ａ）及び第４図に示したよう
に、該入射光16が反射角αで反射されて第１のレーザ反
射光28Aとなり第１の光路31Aを経るようになつている。
この第１の光路31Aには、前記反射光28Aを集束するため
の反射光用レンズ40Aと、集束された反射光28Aの向きを
変えるための第１のミラー42A、第２のミラー44Aと、前
記集束レンズ34Aとが備えられており、この第１の光路3
1Aを経た第１のレーザ反射光28Aが被加工箇所30Aに入射
するようになつている。 又、前記レーザ入射光16が前記第２の反射面22Bに入
射した場合には前出第３図（Ｂ）及び第４図に示したよ
うに、該入射光16が反射角αで前記反射光28Aとは、入
射光16に対して反対方向に反射されて第２のレーザ反射
光28Bとなり、第２の光路31Bを経るようになつている。
この第２の光路31Bに前記第１の光路31Aに備えられたも
のと同様の機能を有する反射光用レンズ40Bと、第１の
ミラー42Bと、第２のミラー44Bと、集束レンズ38Bとが
備えられており、この第２の光路を経た第２のレーザ反
射光28Bが被加工箇所30Bに入射するようになつている。 なお、前記回転反射体18の各反射面22A、22Bはその表
面を鏡面に仕上げ、金めつきを施すことができる。これ
により、反射効率が高まり、表面焼付けによる前記反射
体18の損傷が防止できる。 又、レーザ発振器32から発振、放射されたレーザ光８
は前記回転反射体18に直接に入射するのではなく、入射
用ミラー36で反射され、入射光用レンズ38で集束されて
前記反射面22A、22Bに入射するようになつているため、
入射光用ミラー36で反射できる範囲であれば任意の入射
角で、且つ、比較的遠方からレーザ光８を入射すること
ができる。このため、レーザ発振器32の設置の自由度が
高くなる。 又、前記入射光用レンズ38は、その焦点が前記反射面
22A、22B近傍となるように位置決めされている。 以下、実施例の作用を説明する。 この実施例で圧延ロール12のレーザダル加工を行う際
には、まず、回転反射体18を回転させ、その際同時にレ
ーザ発振器32からレーザ光８を発振、放射させ、入射光
用ミラー38でそのレーザ光８を反射して向きを変え、入
射光用レンズ38で該レーザ光８を絞つた後、回転反射体
中心26に向いながら前記回転反射体18にレーザ入射光16
として入射する。 そして、入射されたレーザ入射光16は、前記回転反射
体18上の各反射面22A、22Bで交互に反射されて各々第
１、第２のレーザ反射光28A、28Bとなる。 これら第１、第２のレーザ反射光28A、28Bは、各右反
射光用レンズ40A、40Bで平行ビームとされ、第１のミラ
ー42A、42Bで反射して光の方向を変えられ、更に、第２
のミラー44A、44Bで圧延ロール12表面に垂直に入射する
ように光の方向を変えられて、集束レンズ34A、34Bで集
束された後、前記圧延ロール12表面にあたる。このよう
に第１、第２のレーザ反射光28A、28Bを圧延ロール12、
表面に当てながら、前記レーザトーチを圧延ロール12軸
方向に移動させて圧延ロール12表面の被加工箇所30A、3
0Bのレーザダル加工を行う。 上記のようにして、レーザダル加工を行うと、加工の
後（軌跡）は第５図（Ｂ）に示されるような２条のダル
目ピツチを有するダル加工を行うことができる。 又、前記反射面22A、22Bの回転方向長さを違うものと
すれば、圧延ロール上のダル目ピツチは１条毎に互い違
いのダル目ピツチを有する２条の変形ダル目パターンを
得ることができる。 なお、前記実施例においては、第１図に示される構成
のレーザトーチに本発明を実施した構成例を示したが、
本発明を実施するレーザトーチは図の構成のものに限定
されるものではない。 即ち、例えば第１、第２の光路31A、31Bのレンズ及
び、ミラーで充分に集束されたレーザ反射光が得られる
のであれば集束レンズ34A、34Bを設ける必要がなくな
る。 又、前記光路のミラー、レンズの組み合わせはレーザ
反射光の減水が問題とならない範囲内で、自由に選べる
ものであり、又、前記光路中に光フアイバを用いてレー
ザ光を導くようにすることができる。

【発明の効果】

以上説明した通り、本発明によれば、従来法において
生じていた断続レーザ光を作成する際のエネルギ損失を
解消し、レーザのエネルギ全量を使用して圧延ロールの
ダル加工ができるため、電力エネルギの削減及び加工時
間の短縮を図ることができる。よつて、レーザ発振器で
従来法と同じ出力を発生させれば供給電力原単位が減少
し、加工能率が向上する等の優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る回転反射体の構成例を示す断面
図、第２図は前記回転反射体の要部断面図、第３図は前
記回転反射体の反射面におけるレーザ反射の例を示す要
部断面図、第４図は本発明の実施例に係るレーザダル加
工装置におけるレーザトーチの構成を示す断面図、第５
図は従来法及び本発明法によりレーザダル加工した圧延
ロール表面の加工軌跡の例を示す斜視図、第６図は従来
法によるレーザダル加工の例を示す斜視図、第７図は前
記従来法で断続レーザを作成する際のレーザビームの遮
断透過の例を示す断面図である。 ８……レーザ光、 12……圧延ロール、16……レーザ入射光、 18……回転反射体、20……中心軸、 22A、22B……反射面、 24……稜、26……回転反射体中心、 28A、28B……第１、第２のレーザ反射光、 30A、30B……被加工箇所、 31A、31B……第１、第２の光路、 32……レーザ発振器、 34A、34B……集束レンズ、 36……入射光用ミラー、 38……入射光用レンズ、 40A、40B……反射光用レンズ、 42A、42B……第１のミラー、 44A、44B……第２のミラー。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】圧延ロール軸方向にレーザトーチを移動さ
   せ、該圧延ロールを回転させながら該レーザトーチより
   該圧延ロール表面にレーザ光を照射してダル加工を施す
   圧延ロールのレーザダル加工方法において、 反射方向の異なる２種類の反射面が、回転することによ
   り交互に現れるように、その周面上に設けられていて、
   且つ、前記各反射面の形状が次式に従つて決定される回
   転反射体を回転させながら、前記反射面にレーザ光を該
   回転反射体中心に向つて入射させ、 前記２種類の反射面から交互に反射されるレーザ反射光
   を、それぞれ異なる光路を経て前記圧延ロール上の異な
   る被加工箇所に照射すると共に、 前記２種類の反射面が交わる稜から前記回転反射体中心
   までの距離をｒ、該回転反射体中心を中心とした前記稜
   からの角度をθ（rad）、前記反射面に所望される反射
   角αとした場合に、前記反射面上の角度θに対応する箇
   所から前記回転反射体中心までの距離Ｒを次式の関係 Ｒ＝ｒ（１−θ・tanα） で決定するようにしたことを特徴とする圧延ロールのレ
   ーザダル加工方法。
2. 【請求項２】圧延ロール軸方向にレーザトーチを移動さ
   せる手段と、該圧延ロールを回転させながら該レーザト
   ーチより該圧延ロール表面にレーザ光を照射してダル加
   工を施す手段とを有する圧延ロールのレーザダル加工装
   置において、 反射方向の異なる２種類の反射面が、回転することによ
   り交互に現われるように、その周面上に設けられ、且
   つ、該反射面の形状が次式に従つて決定されていて、回
   転しながらレーザ光を反射するための回転反射体と、 前記２種類の反射面にレーザ光を該回転反射体中心に向
   つて入射するための手段と、 前記２種類の反射面から交互に反射されるレーザ反射光
   を、それぞれ異なる光路を経て前記圧延ロール上の異な
   る被加工箇所に導くための手段と、 導かれたレーザ反射光を集束させて、前記被加工箇所に
   照射するためのレンズ部材とを備え、 前記２種類の反射面が交わる稜から前記回転反射体中心
   までの距離をｒ、該回転反射体中心を中心とした前記稜
   からの角度をθ（rad）、前記反射面に所望される反射
   角をαとした場合に、前記反射面上の角度θに対応する
   箇所から前記回転反射体中心までの距離Ｒを次式の関係 Ｒ＝ｒ（１−θ・tanα） で決定するようにしたことを特徴とする圧延ロールのレ
   ーザダル加工装置。