JP2592082B2 - ロール研削盤における研削制御方法 - Google Patents

ロール研削盤における研削制御方法

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JP2592082B2
JP2592082B2 JP62333258A JP33325887A JP2592082B2 JP 2592082 B2 JP2592082 B2 JP 2592082B2 JP 62333258 A JP62333258 A JP 62333258A JP 33325887 A JP33325887 A JP 33325887A JP 2592082 B2 JP2592082 B2 JP 2592082B2
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重芳 黒田
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Toshiba Machine Co Ltd
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  • Constituent Portions Of Griding Lathes, Driving, Sensing And Control (AREA)
  • Grinding Of Cylindrical And Plane Surfaces (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明はロール研削盤における研削制御方法に関し、
一層詳細には、研削温度条件に対応する温度係数を入力
し、入力された温度係数に基づいて研削砥石の被研削ロ
ール半径方向への移動量を制御するようにしたロール研
削盤における研削制御方法に関する。
[発明の背景] 圧延機、製紙機、印刷機等の用いられるロールを精密
に研削するロール研削盤は、一般に、所定の速度で回転
するロールに対して研削砥石を半径方向に進退させると
共に軸線方向に移動させることで前記ロールを所望の形
状に加工するように構成されている。
ところで、ロール研削盤を用いて研削加工されたロー
ルは圧延機等において使用された場合、長時間の使用に
よって摩耗等による寸法変化が生じる。従って、このよ
うな圧延ロールの場合、所定時間使用する毎にロールの
形状寸法を整形する整形加工工程が必要である。なお、
整形のための研削加工は圧延ロールが熱圧延等に使用さ
れるものである場合、ロール冷却後に行うのが一般的で
ある。これに対して、ロール研削盤の作業効率を向上さ
せるためには、圧延ロールの冷却を待たずに高温状態の
ままで研削加工出来ることが望ましい。
然しながら、従来のロール研削盤では圧延ロールを標
準的な温度条件のもとで研削加工しているため、圧延ロ
ールが高温であると温度変化による形状、寸法の変化が
生じ、高精度な研削加工を行うことが出来なくなる不都
合が生じる。
[発明の目的] 本発明は前記の不都合を克服するためになされたもの
であって、被研削ロールの温度に応じて予め温度係数を
算出しておき、ロール研削盤による研削加工時に被研削
ロールの温度条件に応じた温度係数を設定し、当該温度
係数に基づいて研削加工データを生成することにより、
被研削ロールを温度条件によらず所望の形状、寸法に精
度よく研削加工することを可能とするロール研削盤にお
ける研削制御方法を提供することを目的とする。
[目的を達成するための手段] 前記の目的を達成するために、本発明は、研削砥石を
回転する被研削ロールの軸線に沿ってZ方向に移動させ
ると共に、前記被研削ロールの半径方向に移動させるこ
とで所定のロール形状を得る際、前記被研削ロールの材
質および使用条件に応じた研削加工温度条件に対応する
温度係数tを設定し、前記温度係数tに基づいて前記研
削砥石の前記被研削ロールに対する半径方向の移動量の
制御量θを、 θ={α・(|Z|−B)+β・(|Z|−B)}・t α、β:ロール研削盤固有の係数 B :被研削ロールのストレート量 の関係式に従って設定することにより、前記研削砥石の
前記被研削ロールに対する半径方向の移動量を制御し、
研削作業を行うことを特徴とする。
[実施態様] 次に、本発明に係るロール研削盤における研削制御方
法について好適な実施態様を挙げ、添付の図面を参照し
ながら以下詳細に説明する。
第1図において、参照符号10は本実施態様に係る研削
制御方法が適用されるロール研削システムを示し、この
ロール研削システム10は外部処理装置であるロール形状
データ作成装置12とロール研削盤制御装置14とロール研
削盤16とから基本的に構成される。
ロール形状データ作成装置12は、例えば、市販のパー
ソナルコンピュータによって構成されており、このロー
ル形状データ作成装置12にはCRT18、キーボード20、プ
リンタ22およびフロッピィディスクドライブ24が接続さ
れる。なお、ロール形状データ作成装置12では所定のロ
ール形状データ作成プログラムに基づいて点群データと
してのロール形状データが作成されフロッピィディスク
ドライブ24を介して外部記憶媒体としてのフロッピィデ
ィスク26に格納される。
ロール研削盤制御装置14は前記ロール形状データに基
づいてロール研削盤16を駆動制御するものであり、その
詳細については後述する。なお、このロール研削盤制御
装置14にはLEDディスプレイ28、キーボード30およびフ
ロッピィディスク26の装填されるフロッピィディスクド
ライブ32が接続される。
ロール研削盤16は被加工物である圧延ロール34を研削
砥石36を用いて所定の形状に研削加工するものであり、
前記圧延ロール34はその両端部が主軸台38および芯押台
40によって支持される。なお、主軸台38には圧延ロール
34を第2図に示す矢印A方向に回転させるためのロール
回転用モータ42が取着される。
一方、研削砥石36は砥石回転用モータ44によって圧延
ロール34と同じく矢印A方向に回転するよう構成さえて
おり、第1図および第2図に示す機構によって支持され
る。すなわち、圧延ロール34の側部にはZ軸方向に延在
するテーブル46が載置されており、このテーブル46の上
面部にはガイドレール48aおよび48bを介して支持台50が
載置される。この場合、支持台50はテーブル46の端部に
取着された砥石移動用モータ52によって回転駆動される
ボールねじ54により矢印Z方向(圧延ロール34の軸線方
向)に移動可能に構成される。支持台50の上面部には圧
延ロール34に近接した部位が枢軸54により矢印B方向に
回動自在に支持され、研削砥石36を保持する砥石取付台
56が装着される。一方、支持台50の上面部の中、圧延ロ
ール34より離間する部位には支持点58を介して梃子部材
60が矢印C方向に回動可能な状態で支持される。この梃
子部材60の上面部には支点部58を挟んで圧延ロール34よ
り離間する側および圧延ロール34側にローラ62aおよび6
2bが取着される。この場合、ローラ62aには偏心カム回
動用モータ64によって矢印D方向に回動する偏心カム66
が当接する。また、ローラ62bはローラ68を介して圧延
ロール34より離間する側の砥石取付台56の下面部を支持
する。この結果、研削砥石36は偏心カム66の回動動作に
より梃子部材60および砥石取付台56を介して矢印X方向
(圧延ロール34の半径方向)に変位可能となる。
次に、第3図に基づいてロール研削盤制御装置14の構
成を詳細に説明する。ロール研削盤制御装置14はホスト
CPU70によって管理されており、このホストCPU70はバス
ライン72を介して共通メモリ76、ディスプレイコントロ
ーラ78、キーボードインタフェース80、アウトプットモ
ジュール82、インプットモジュール84、D/A変換器86お
よびパルスカウンタ88の制御を行うと共に、共通メモリ
76を介しフロッピィディスクドライブ制御用CPU74の制
御も行う。フロッピィディスクドライブ制御用CPU74は
フロッピィディスクドライブ32を制御し、ロール形状デ
ータ作成装置12によって作成されたロール形状データを
フロッピィディスク26を介して読み取る。ディスプレイ
コントローラ78はLEDディスプレイ28を制御する。キー
ボードインタフェース80はキーボード30より入力される
データを処理し、このデータをホストCPU70を介して共
通メモリ76等の転送する。なお、共通メモリ76にはフロ
ッピィディスク26より転送されたロール形状データある
いはキーボード30からのデータに基づいてホストCPU70
によって作成されたロール形状データが格納される。ア
ウトプットモジュール82はロール研削盤16に対してロー
ル回転用モータ42、砥石回転用モータ44、砥石移動用モ
ータ52等を駆動する駆動信号を出力する。インプットモ
ジュール84はロール研削盤16のリミットスイッチ等から
の信号を受信しホストCPU70に転送する。D/A変換器86は
ロール形状データに基づいた制御信号をサーボドライバ
90に対して出力するものであり、前記サーボドライバ90
はこの制御信号に従って砥石移動モータ52および偏心カ
ム回動用モータ64を駆動制御する。パルスカウンタ88は
砥石移動用モータ52および偏心カム回動用モータ64に装
着された図示しないエンコーダからのパルス信号をカウ
ントしホストCPU70に転送する。この場合、ホストCPU70
は前記パルス信号に基づいてD/A変換器86に転送するロ
ーラ形状データの制御を行う。
本実施態様に係る研削制御方法が適用されるロール研
削システムは基本的には以上のように構成されるもので
あり、次にその作用並びに効果について説明する。
ロール研削盤制御装置14はサイン形状、R形状、テー
パ形状等の比較的単純な形状のロールを研削加工するた
めのロール形状データ生成プログラムを有しており、ホ
ストCPU70は前記ロール形状データ生成プログラムによ
り作成可能な範囲内において所望のロール形状データを
算出し、共通メモリ76に格納する。次いで、ロール研削
盤16の動作指令が図示しない起動押ボタン等から入力さ
れると、ホストCPU70はロール研削用プルグラムの基づ
いてアウトプットモジュール82を介してロール回転用モ
ータ42および砥石回転用モータ44に対して駆動信号を出
力する。この結果、圧延ロール34および研削砥石36が矢
印A方向に回転駆動される。また、D/A変換器86を介し
て駆動信号がサーボドライバ90に出力され、砥石移動用
モータ52が回転駆動される。この結果、ボールねじ54が
回転し支持台50と共に研削砥石36が矢印Z方向に移動を
開始する。
一方、ホストCPU70は共通メモリ76に格納されたロー
ル形状データをD/A変換器86を介し駆動信号としてサー
ボドライバ90に出力する。サーボドライバ90は前記駆動
信号に基づき偏心カム回動用モータ64を駆動し、偏心カ
ム66を矢印D方向に所定量回動する。この場合、梃子部
材60は偏心カムにより押圧されることでローラ62aを介
して矢印C方向に所定量回動するため、砥石取付台56が
ローラ62bおよびローラ68を介して矢印B方向に変位す
る。従って、研削砥石36は偏心カム66の回動量に応じて
矢印X方向に所定量変位する。なお、パルスカウンタ88
には砥石移動用モータ52および偏心カム回動用モータ64
に装着された図示しないエンコーダからのパルス信号が
入力されており、ホストCPU70は前記パルス信号に基づ
いてロール形状データをD/A変換器86に出力することで
研削砥石36の矢印X方向に対する変位量、矢印Z方向に
対する移動量を夫々制御する。
この場合、通常、研削砥石36を矢印Z方向に一定のピ
ッチ、例えば、1mmピッチで移動させ、各移動ピッチに
対する偏心カム66の回動量を算出して研削砥石36の矢印
X方向の変位量、すなわち、圧延ロール34に対する研削
量を制御している。従って、偏心カム66の形状、研削砥
石36のZ方向移動量に対する偏心カム66の回動量に応じ
て第4図に示すような種々の形状のロールを研削加工す
ることが出来る。
なお、第4図は圧延ロール34の研削加工すべき形状、
すなわち、キャンバリング曲線を示したものであり、ロ
ール研削盤16の機械原点Oを圧延ロール34の中心点と
し、横軸を圧延ロール34の軸線方向(Z軸)、縦軸を圧
延ロール34の半径方向(X軸)にとったものである。こ
の場合、縦軸のDはクラウン量と称され、Qは形状係数
であり、Q=Oで放物線形状を持つ圧延ロール34が、Q
>Oで放物線より太った曲線形状を持つ圧延ローラ34
が、Q<Oで放物線より痩せた曲線形状の圧延ロール34
が夫々研削加工される。従って、所望のロール形状に応
じて設計された形状係数Qの持つ偏心カム66を用いるこ
とによって所定のキャンバリング曲線の圧延ロール34を
研削加工することが出来る。
そこで、研削砥石36のZ方向の各移動位置におけるX
方向変位量δは、例えば、本実施態様に係るロール研削
システム10では によって得られる。ここでθは偏心カム66の回動角度、
Zは研削砥石36の原点OからのZ方向移動量、Bは圧延
ロール34のストレート量(第4図における圧延ロール34
の直線部の長さ)であり、U、Vはロール研削盤16によ
って定まる一次係数および二次係数である。この場合、
上記(2)式における偏心カム66の回転角度θを研削砥
石36のZ方向移動量Zに応じロール研削盤制御装置14中
のCPU70によって算出し、ロール研削盤16に必要な制御
信号を出力することにより所望の曲線形状を持つ圧延ロ
ール34が研削加工される。
ここで、圧延ロール34を標準温度で研削加工した場合
には、第5図実線Tで示すロール形状に加工されるが、
熱圧延、冷圧延等において高温あるいは低温状態になっ
た圧延ロール34を標準温度とは異なる高温あるいは低温
のままの温度状態で研削加工すると、熱変形により第5
図の一点鎖線T1あるいは破線T2の如く温度変化の影響を
受けるため、圧延ロール34を所定のロール形状曲線に精
度よく研削加工することが出来ないという不都合を生じ
る。
そこで、この不都合を解消するため、本実施態様にお
いては、予め、圧延ロール34の温度に応じた温度係数t
を算出しておく。この温度係数tは圧延ロール34の使用
される条件および材質に基づき算出することが出来る。
従って、圧延ロール34の研削加工時のロール温度に応じ
て対応する温度係数tをロール研削盤制御装置14に接続
されたキーボード30等の入力手段により入力する。この
場合、ホストCPU70において入力された温度係数tに従
い研削砥石36のZ方向送り位置におけるX方向変位量、
すなわち、偏心カム66の回動角度θを算出する前記第
(2)式を次に示す第(3)式の如く変形して求める。
この回動角度θに基づいて偏心カム66を回動制御すれ
ば、研削砥石36のX方向変位量が温度によって補正され
るため、圧延ロール34が温度条件によらず高精度に研削
加工される。
なお、上述した実施態様では偏心カム66を用いて研削
砥石36の矢印X方向に対する変位量を制御する場合につ
いて説明したが、ボールねじ等を用いて当該変位量を制
御するよう構成することも可能である。この場合、ロー
ル研削盤制御装置14は研削砥石36を矢印X方向に変位さ
せるモータに対してボールねじの回動量に応じた駆動信
号を出力するよう構成される。
[発明の効果] 以上のように、本発明によれば、被研削ローラの軸線
に沿って研削砥石を移動させると共に被研削ロールに指
向して前記研削砥石を変位させることで所望のロール形
状を得る際、前記研削砥石の被研削ロールに対する変位
量を当該被研削ロールの加工条件に基づいて温度補正し
て加工作業を遂行している。この場合、被研削ロールの
温度条件に対応する温度係数を設定することで研削砥石
のロール半径方向の移動量を前記温度条件に応じて制御
することが出来る。従って、被研削ロールを研削加工の
ための標準温度に調整した後に加工する必要がなく、被
研削ロールを所定の温度状態のままで加工することが可
能となる。この結果、温度変化によらず高精度の研削加
工が出来、ロール研削盤の作業効率の低下を防止し得る
という効果を生じる。
以上、本発明について好適な実施態様を挙げて説明し
たが、本発明はこの実施態様に限定されるものではな
く、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の改良
並びに設計の変更が可能なことは勿論である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係るロール研削盤における研削制御方
法が適用されるロール研削システムの概略構成図、 第2図は本発明に係る研削制御方法によって駆動制御さ
れるロール研削盤の要部構成説明図、 第3図は本発明に係る研削制御方法を実施する研削盤制
御装置の構成ブロック図、 第4図は被研削ロールの研削加工形状の説明図、 第5図は被研削ロールの温度による形状変化の説明図で
ある。 10……ロール研削システム 12……ロール形状データ作成装置 14……ロール研削盤制御装置、16……ロール研削盤 26……フロッピィディスク 28……LEDディスプレイ、30……キーボード 32……フロッピィディスクドライブ 34……圧延ロール、36……研削砥石 52、64……モータ、66……偏心カム 70……ホストCPU 74……フロッピィディスクドライブ制御用CPU 90……サーボドライバ

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】研削砥石を回転する被研削ロールの軸線に
    沿ってZ方向に移動させると共に、前記被研削ロールの
    半径方向に移動させることで所定のロール形状を得る
    際、前記被研削ロールの材質および使用条件に応じた研
    削加工温度条件に対応する温度係数tを設定し、前記温
    度係数tに基づいて前記研削砥石の前記被研削ロールに
    対する半径方向の移動量の制御量θを、 θ={α・(|Z|−B)+β・(|Z|−B)}・t α、β:ロール研削盤固有の係数 B :被研削ロールのストレート量 の関係式に従って設定することにより、前記研削砥石の
    前記被研削ロールに対する半径方向の移動量を制御し、
    研削作業を行うことを特徴とするロール研削盤における
    研削制御方法。
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