JP3022702B2 - オンライン圧延ロール研削装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は圧延機、特に板材圧延機
内に設置されたオンライン圧延ロール研削装置に係り、
特に、圧延ロールの持つ振動の影響を受けず、圧延ロー
ルの効果的な研削を行なうオンライン圧延ロール研削装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に板圧延機の圧延ロールはスラブ材
を圧延すると、圧延部分のみが摩耗し非圧延部分との段
差が生じてしまう。このため、幅広のスラブから幅狭の
スラブに順番を付けて圧延するなど圧延上制約があっ
た。この問題を解決すべく多くのオンラインロールグラ
インダーに関する技術とその制御方法が提案された。

【０００３】例えば三菱技法１９８８年Ｖｏｌ．２５，
Ｎｏ．４「オンラインロールグラインダーの開発」や実
開昭６２−１７４７０５号公報によれば、１本の圧延ロ
ールに複数個の回転砥石を配置し、かつその複数の回転
砥石を一体のフレーム内に設置し、フレーム全体が常に
ある範囲移動すると共に、回転砥石はモータで積極的に
回転駆動せず、圧延ロールの回転力を利用して従動的に
駆動（連れ廻り）し、圧延ロール全面を研削する（以
下、第１の従来技術という）。

【０００４】また、実開昭５８−２８７０５号の明細書
には、１本の圧延ロールに１個の圧延ロール研削ユニッ
トを配置すると共に、圧延ロールを挟んでロール研削ユ
ニットの反対側で、圧延ロールの両端のネック部にポジ
ションセンサーのコンタクトロールを当接させ、このポ
ジションセンサーにて圧延ロールの軸心のずれを検出
し、回転砥石がそのずれに追従するよう送り装置を制御
する技術が述べられている（以下、第２の従来技術とい
う）。

【０００５】また、１９９２年度精密工学会春期大会学
術講演会講演論文集、「圧延ロールの機上定圧研削加
工」には、カップ型回転砥石の砥粒層を立方晶窒化ほう
素（ＣＢＮ）砥粒で作り、この回転砥石の回転軸を圧延
ロールに対しほぼ直交するよう配置して圧延ロールの研
削を行なった実験結果が報告されている（以下、第３の
従来技術という）。

【０００６】更に、実開昭５８−２８７０６号公報や実
開昭６２−９５８６７号公報の明細書には、圧延ロール
に対しほぼ直交するよう配置したカップ型回転砥石を、
砥石回転軸に対しその軸方向に摺動可能に取付け、かつ
回転砥石の背面を直接又はボスを介して弾性体により軸
方向に支持し、圧延ロール振動を吸収する技術が述べら
れている（以下、第４の従来技術という）。

【０００７】また、特開昭６１−２４２７１１号公報に
は、上記第１の従来技術と同じ研削方法を持ちながら、
１本のロールに対し唯一個の砥石を用いて研削し、かつ
ロール全長を研削するためにロール軸中央付近におい
て、砥石の研削面を反転させることが述べられている
（以下、第５の従来技術という）。

【０００８】一方、上下１対の作業ロールの軸線の成す
角を水平面内で圧延方向の直角より傾けて圧延するクロ
ス圧延機に設けられたオンラインロール研削装置におい
て、作業ロールに追従して研削体を水平面内で移動させ
るものとして例えば特開昭６１−８８９０７号公報に記
載のものがある。これは研削体を収納したフレームの左
右両端に作業ロールチョックと当接する固定クッション
と自由クッションを備え、この２つのクッションにより
フレームを作業ロールチョックに追従させると共に、フ
レーム両端における作業ロールに当接する研削体の押付
け反力の差から生じる回転モーメントに対応して２つの
クッションに液圧を供給し、その回転モーメントをバラ
ンスさせている（以下、第６の従来技術という）。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】圧延機の圧延ロールは
軸受箱に組み込まれたベアリングにより保持され高速で
回転している。この軸受箱は圧延ロールやベアリングの
交換を容易にするため内外径に隙間を設けてある。圧延
ロールは回転時この隙間の間で前後に動きながら回転し
ている。それ以外にも圧延ロール円筒部は軸受部に対す
る芯ずれがあり、板圧延時は圧下装置による圧延ロール
の上下方向への動きがある。これらが重ね合わされ、圧
延ロールは常に振動しながら回転している。

【００１０】一般に円筒状の工作物を加工する場合、研
削される工作物は高精度に回転するセンターにより支え
られ、工作物の振動を極力小さくした状態で研削してい
る。しかし、圧延ロールを圧延機の中で圧延中研削しよ
うとした場合、通常の工作物のように振動の非常に小さ
い状態で研削することは不可能である。圧延中の圧延ロ
ールは通常２０μｍから６０μｍの振幅、１Ｇから２Ｇ
程度の加速度をもって振動しながら回転している。この
状態でオンラインロール研削装置は正確に研削しなけれ
ばならない。

【００１１】上記第１〜第３及び第５の従来技術では、
上記のように振動する圧延ロールを研削した場合、圧延
ロール表面にビビリ現象による凸凹が生じてしまう。ま
た、砥石もビビリ現象による衝撃力で著しく消耗し、砥
石寿命も短くなり、頻繁に砥石を交換する必要が生じ
る。更に、圧延ロールを所定のプロフィールに研削する
場合の接触力制御が難しい。

【００１２】また、第１の従来技術では、作業ロールの
回転力を利用し、砥石を連れ廻りで回転させているの
で、砥石１個当たりの研削能力は高くない。そのため、
１本の作業ロール当たり６固程度の研削体を必要とす
る。ロールの長さの短い圧延機では複数個の研削体を収
納したフレームをロール軸方向に移動可能にするスペー
スが無い。第５の従来技術では、１個の砥石を連れ廻り
で回転させているので、研削能力は更に低くなる。

【００１３】上記第４の従来技術では弾性体で圧延ロー
ルの振動を吸収しようとしている。しかしこの従来技術
では、砥石台金を含めた砥石全体が弾性体で支持され前
後動するため、砥石の可動部質量、つまり振動に追従し
動く部分の重量が重いことが問題となる。砥石の砥粒と
して研削比の高い立方晶窒化ほう素（ＣＢＮ）砥粒を用
いた場合でも、弾性体により支えられ前後動する可動部
質量は、砥石径を２５０ｍｍとし、砥石、スライドベア
リング、シール部品を含めると、少なくとも５Ｋｇ以上
となる。また、弾性体のバネ定数は、圧延ロールと砥石
の接触力変化許容値を４Ｋｇｆとし、圧延ロールの振動
の振幅を３０μｍと考えれば、１３０Ｋｇｆ／ｍｍにし
なければならない。この条件で、弾性体を含めた可動部
の固有振動数を計算すると８０ｃ／ｓとなる。この低い
固有振動数では、圧延ロールの持つ振動により弾性体を
含めた可動部が共振し、ロール表面にビビリマークを生
じさせ、かつ砥石の摩滅も早くなる。砥石径を小さくし
可動部質量を小さくすれば、研削能力は大きく低下す
る。

【００１４】また、カップ型砥石は砥石回転軸の軸方向
に摺動可能とされ、砥石の背面を弾性体で支持されてい
る。しかし、ロール研削中に砥石の周囲には冷却水や研
削屑等が飛散しており、これらが振動する砥石に付けた
シール部より砥石と砥石回転軸との間に入り込んで砥石
のスムーズな移動が阻止され、長時間安定して弾性体の
機能を果たすことが難しい。

【００１５】一方、クロス圧延機のロール研削装置に係
わる上記第６の従来技術では、フレーム両端に設けられ
たクッションで圧延ロールからの振動を吸収しようとし
ているが、可動部分の質量が大きいため、第４の従来技
術と同様に可動部が共振し、圧延ロール表面にビビリ現
象による凸凹が生じたり、砥石寿命が短くなるなどの問
題がある。

【００１６】

【００１７】本発明の第１の目的は、圧延ロールからの
振動を吸収しビビリ現象を生ずることなく、正確かつ圧
延ロール表面粗度の良い研削ができるオンライン圧延ロ
ール研削装置を提供することにある。

【００１８】本発明の第２の目的は、１本の圧延ロール
に対し１個の研削ユニットでロール両端まで研削するこ
とができるオンライン圧延ロール研削装置を提供するこ
とにある。

【００１９】

【００２０】

【課題を解決するための手段】上記第１及び第２の目的
を達成するために、本発明によれば、圧延機内において
１本の圧延ロールに対して設置された１つの研削ユニッ
トと、前記研削ユニットを圧延ロールの軸方向に移動可
能に支持する摺動レールとを有し、前記研削ユニットは
前記圧延ロールを研削する回転砥石、この回転砥石を回
転させる駆動装置、前記圧延ロールに前記回転砥石を押
しつける送り装置、前記研削ユニットを前記摺動レール
に沿って移動させるトラバース装置を有するオンライン
圧延ロール研削装置において、前記回転砥石は、前記圧
延ロールからの振動を吸収するための弾性体機能を有す
ること、前記摺動レールの少なくとも一端に設けられ、
前記摺動レールを前記圧延ロールの軸心に対して傾斜さ
せるアクチュエータ手段と、前記研削ユニットが前記圧
延ロールの一端側を研削する位置にあるときと、他端側
を研削する位置にあるときとで前記摺動レールを前記圧
延ロールの軸心に対して反対方向に傾けるよう前記アク
チュエータ手段を駆動し、かつ前記摺動レールと圧延ロ
ールの軸心との距離の変化に対して前記回転砥石が圧延
ロールの軸心に対して平行に移動するように前記砥石送
り装置及びトラバース装置を駆動する制御手段とを更に
有することを特徴とするオンライン圧延ロール研削装置
が提供される。

【００２１】前記回転砥石は好ましくは立方晶窒化ほう
素砥粒又はダイアモンド砥粒を含む砥粒層を有する。

【００２２】

【００２３】

【００２４】

【００２５】

【００２６】

【作用】本発明の第１の目的に関し、本件出願人は、特
願平４−１４２９７１号（出願日平成４年６月３日）に
て、１対の圧延ロールの一方に対面して位置し、その圧
延ロールを研削する円盤状の回転砥石、この回転砥石を
砥石回転軸により回転させる駆動装置、前記圧延ロール
に前記回転砥石を押しつける送り装置、前記回転砥石を
圧延ロールの軸方向へ移動させるトラバース装置を有す
るオンラインロール研削装置を備えた圧延機において、
前記回転砥石は、前記砥石回転軸に取り付けられた薄板
円盤と、前記薄板円盤の一方の側面に固定された砥粒層
とを有し、前記薄板円盤は前記圧延ロールからの振動を
吸収するための弾性体機能を有する構成とすることを提
案した。

【００２７】また、前記回転砥石の配置形態について、
前記砥粒層と圧延ロールとの接触線が砥石中央から見て
ロール軸方向の一方の側のみに形成されるように前記砥
石回転軸を圧延ロールの軸心に直角な方向に対して微小
角傾けて配置することを提案した。

【００２８】上記先願発明において、円盤状の回転砥石
の一部分である薄板円盤に弾性体機能を持たせることに
より、圧延ロールの振動によって回転砥石が押されると
きに薄板円盤が撓み、圧延ロールからの振動を瞬時に吸
収する。これにより、砥粒層と圧延ロール間の接触力の
変動は薄板円盤の撓みで生ずる弾性力の小さな範囲とな
り、ビビリ現象をなくすことができる。また、砥粒層を
支える台金である薄板円盤に弾性体機能を持たせ、砥粒
層と弾性体機能部材とを一体化している。このため、圧
延ロールからの振動で可動する質量は砥粒層と薄板円盤
のみとなり、可動部質量が非常に小さくなり、回転砥石
の固有振動数が高くなる。このため、振動する圧延ロー
ルを共振によるビビリ現象も生じさせずに長時間正しく
研削することができる。

【００２９】また、砥石回転軸を傾け、砥粒層と圧延ロ
ールとの接触線が砥石中央から一方の側のみに形成され
るように回転砥石を配置することにより、圧延ロールへ
の押し付け力で片持ち梁の形で薄板円盤が撓み、薄板円
盤の弾性体機能が有効に発揮され、圧延ロールからの振
動を容易に吸収することができる。また、接触線が砥石
中心の片側１箇所に形成されるので、更にビビリ現象が
防止される。

【００３０】本発明の研削装置は上記先願発明を利用す
るものであり、先願発明と同様に作用する。即ち、圧延
ロールからの振動を吸収しビビリ現象を生ずることな
く、正確かつ圧延ロール表面粗度の良い研削ができる。

【００３１】本発明の第２の目的に関し、圧延機の作業
ロール近傍には通板ガイド等の本来圧延機を構成してい
る機器があり、オンライン圧延ロール研削装置の研削ユ
ニットをここに配置するとき、これら機器と干渉しない
ようにしなければならず、そのため１本の圧延ロールの
全長を１個の研削ユニットで研削できるようにすること
が望まれる。圧延ロールの全長を１個の砥石で研削する
ためには、１個の砥石の研削能力がロールに生じる段差
を削るに必要な研削量を上回るよう砥石１個当たりの研
削能力を向上させることが必要である。

【００３２】上記先願発明の回転砥石は、砥石回転軸を
傾けて接触線を１箇所にして研削することにより高い研
削能力を発揮することが確認されており、当該回転砥石
を有する１個の研削ユニットを１本の圧延ロールに設け
ることにより、圧延ロールの両端まで研削することがで
きる。

【００３３】ところで、上記のように砥石回転軸を傾け
ると、砥石の研削面側（接触線側）はロール端部まで研
削できるが反研削面側はロール端部まで研削しようとす
ると、砥石の直径部分が外側へ移動しなければならな
い。この場合、ロール端部には軸受箱やスタンドがある
ので、砥石がこれらと干渉し、ロール端部まで研削でき
ない問題が生ずる（図７参照）。ロールの一端側と他端
側で砥石回転軸の傾きを逆にして研削面を変えることに
より、１個の砥石でロール端部まで研削できる。しか
し、砥石回転軸の傾きを変える傾転装置を設けると、研
削ユニットの装置構成が大きくなり、また研削ユニット
に傾転装置を設ければ、砥石がロール端まで移動する前
に傾転装置が軸受箱に干渉するなどの問題が生ずる。

【００３４】本発明においては、摺動レールの少なくと
も一端に設けられたアクチュエータ手段を作動させて摺
動レールを圧延ロールの軸心に対して傾斜させることに
より、砥石回転軸のロール軸心に対する傾き角が変わ
り、容易に砥石の研削面を変えることができる。即ち、
研削ユニットが圧延ロールの一端側を研削する位置にあ
るときと、他端側を研削する位置にあるときとで摺動レ
ールを圧延ロールの軸心に対して反対方向に傾けるよう
制御手段でアクチュエータ手段を駆動することにより、
ロールの一端側と他端側で砥石回転軸の傾きが逆にな
り、砥石と軸受箱やスタンドとの干渉がなくなり、ロー
ル端部まで研削できるようになる。また、このように摺
動レールを傾けた場合、摺動レールと圧延ロールは平行
でなくなり、このままでは回転砥石とロール軸心との距
離が変化し研削量が変化てしまうが、本発明ではその距
離の変化に対して回転砥石が圧延ロールの軸心に対して
平行に移動するように制御手段で砥石送り装置を駆動す
ることにより、回転砥石の移動方向が補正され、目的の
研削量が出るように圧延ロールと回転砥石間の接触力が
制御される。

【００３５】

【００３６】

【００３７】

【００３８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。

【００３９】まず、本発明の第１の実施例を図１〜図１
０により説明する。

【００４０】図１及び図２において、本実施例に関わる
圧延機は圧延材Ｓを延伸する一対の圧延ロール（上下作
業ロール）１ａ，１ａと、圧延ロール１ａ，１ａを支持
する一対の圧延ロール（上下補強ロール）１ｂ（一方の
み図示）とを有する４段圧延機である。圧延ロール１
ａ，１ａは軸受箱３，３により保持され、これら軸受箱
３，３は操作側及び駆動側のスタンド４に組み込まれて
いる。圧延機入側には入側ガイド１０が配置され、圧延
材Ｓの圧延ロール１ａへのガイドを行う。圧延時発生す
る圧延ロール１ａ，１ａの熱を冷却するクーラントヘッ
ダ１５（一方のみ図示）が設けられ、圧延時発生する圧
延ロール１ａ，１ａの熱を冷却する。

【００４１】このような圧延機に本実施例のオンライン
圧延ロール研削装置が設けられている。オンライン圧延
ロール研削装置は、１本の作業ロール１ａに対して設け
られた１個の研削ユニット５を有している。

【００４２】研削ユニット５は、図３及び図４に示すよ
うに、作業ロール１ａを研削する円盤状の回転砥石２
０、この回転砥石２０を砥石回転軸２１により回転させ
る駆動装置２２、作業ロール１ａに回転砥石２０を押し
つける送り装置２３、回転砥石２０を作業ロール１ａの
軸方向に移動させるトラバース装置２４を備えている。

【００４３】回転砥石２０は、図５に拡大して示すよう
に、ボス５２ａを有する薄板円盤５２と、薄板円盤５２
の反ボス側の側面に固定された環状の砥粒層５１とを有
し、薄板円盤５２はボス５２ａの部分で砥石回転軸２１
に取付けられている。また、薄板円盤５２は作業ロール
からの振動を吸収するための弾性体機能を有しており、
作業ロール１ａと砥粒層５１間の接触力により撓み量が
変わる構造となっている。薄板円盤５２はその弾性体機
能のため好ましくは１０００Ｋｇｆ／ｍｍ〜３０Ｋｇｆ
／ｍｍのバネ定数、より好ましくは５００Ｋｇｆ／ｍｍ
〜５０Ｋｇｆ／ｍｍのバネ定数を有している。砥粒層５
１は接着剤により薄板円盤５２と一体構造とされ、振動
する作業ロール１ａに安定密着ができるようにしてあ
る。

【００４４】砥粒層５１は超砥粒である立方晶窒化ほう
素砥粒（一般的にはＣＢＮと呼ばれている）又はダイア
モンド砥粒から作られており、砥粒の集中度５０〜１０
０としかつ砥粒の粒度を８０〜１８０の範囲とし、レジ
ンボンドを結合材に用いて固められている。また、薄板
円盤５２の材質は砥粒層５１の超砥粒からの研削熱を容
易に放熱する目的と可動部質量を少なくする目的のた
め、アルミ材又はアルミ合金で作られている。

【００４５】回転砥石２０は、図５に示すように、砥石
回転軸２１の軸心Ｇｃ１が作業ロール１ａの軸心Ｒｃに
直角な線Ｓｃに対して微小角α傾くように配置され、砥
粒層５１と作業ロール１ａとの接触線が砥石中央から見
て一方の側のみに形成されるようにしている。傾斜角α
は０．５°〜１．０°程度が好ましい。このような回転
砥石２０の配置により薄板円盤５２は弾性体機能を有効
に発揮することができる。

【００４６】駆動装置２２は、図３に示すように、回転
砥石２０を所定の砥石周速になるよう回転駆動する液体
モータ５４（電気モータでもよい）と、液体モータ５４
の出力軸５４ａ回転を砥石回転軸２１に伝えるプーリシ
ャフト５４ｂ及びベルト５５とを有し、出力軸５４ａと
プーリシャフト５４ｂとは平行スプライン５４ｃを介し
て連結されている。プーリシャフト５４ｂはボデー５９
に回転自在に支持されている。砥石回転軸２１はスライ
ド型のラジアル軸受２１ａ，２１ｂを介してボデー５９
内に回転自在にかつ軸方向に移動可能に支持されてい
る。砥石回転軸２１の反回転砥石側には回転砥石２０と
作業ロール１ａ間の接触力を測定するロードセル５３が
ボデー５９に収納されている。

【００４７】ボデー５９はケース２５に収納されてお
り、液圧モータ５４はケース２５に取り付けられてい
る。また、ボデー５９は、図４に示すように、ケース２
５の底部にスライドベアリング２５ａを介して砥石回転
軸２１の軸方向に移動可能に搭載されている。

【００４８】送り装置２３は、図３に示すように、ケー
ス２５に取り付けられた送りモータ５７と、送りモータ
５７の回転でボデー５９を作業ロール１ａの接離方向に
移動させ、回転砥石２０、砥石回転軸２１及びロードセ
ル５３を一緒に前後送りするバックラッシュレスタイプ
の予圧式ボールねじ５６と、送りモータ５７の回転角度
を検出するエンコーダ５７ａとを有している。予圧式ボ
ールねじ５６の変わりにバックラッシュレスタイプの歯
車機構を用いてもよい。

【００４９】トラバース装置２４は、図４に示すよう
に、ケース２５に取り付けられたトラバースモータ５８
と、トラバースモータ５８の回転軸に装着され、ラック
１４と噛み合うピニオン５８ａと、ケース２５の上面に
取り付けられ、摺動レール７と係合する２対のガイドロ
ーラ２６と、トラバースモータ５８の回転数を検出する
エンコーダ５８ｂとを有している。摺動レール７は、図
１及び図２に示すように、作業ロール１ａの入側に作業
ロール１ａの軸心に沿って差し渡されており、ラック１
４は摺動レール７の反作業ロール側の側面に形成されて
いる。このように研削ユニット５は、ガイドローラ２６
を介して摺動レール７に支えられながら、トラバースモ
ータ５８の回転とピニオン５８ａとラック１４の噛合い
によりスムーズにロール軸心方向に移動可能としてあ
る。

【００５０】ロール研削ユニット５は、作業ロール１ａ
の交換時に軸受箱３と干渉しないようにする必要があ
る。このため、摺動レール７の両端はスタンド４に取付
けられたガイド９に摺動可能に支持され、研削ユニット
５は摺動レール７の両端にそれぞれ設けられた操作側及
び駆動側の摺動レール移動装置３０により摺動レール７
と一緒に後方に移動できるようになっている。各摺動レ
ール移動装置３０はウォームスクリュー３１とそれを駆
動するモータ３２、モータ用エンコーダ３３により構成
され、ウォームスクリュー３１のねじ軸３１ａの先端は
摺動レール７にピン結合されている。

【００５１】送り装置２２の送りモータ５７、トラバー
ス装置２４のトラバースモータ５８及び摺動レール移動
装置３０のモータ３２は図６に示すようにそれぞれ制御
装置１３ａ，１３ｂ，１３ｄにより制御される。また、
ロードセル５３、送り装置２３のエンコーダ５７ａ、ト
ラバース装置２４のエンコーダ５８ｂ及び摺動レール移
動装置３０のモータ用エンコーダ３３の検出信号は情報
処理装置１３ｃに送られ処理される。

【００５２】摺動レール移動装置３０は、摺動レール７
を圧延ロール１ａの軸心に対して傾斜させるアクチュエ
ータ手段を構成しており、前述した回転砥石２０の配置
に関し、砥石回転軸２１の作業ロール１ａの軸心Ｒｃに
対する傾きはこの摺動レール７の傾斜により与えられて
いる。

【００５３】情報処理装置１３ｃ、制御装置１３ａ，１
３ｂ，１３ｄ、エンコーダ３３，５７ａ，５８ｂは、研
削ユニット５が圧延ロール１ａの一端側を研削する位置
にあるときと、他端側を研削する位置にあるときとで摺
動レール７を圧延ロールの軸心に対して反対方向に傾け
るよう摺動レール移動装置３０を駆動し、かつ摺動レー
ル７と圧延ロール１ａの軸心との距離の変化に対して回
転砥石２０が圧延ロール１ａの軸心に対して平行に移動
するように砥石送り装置２２を駆動する制御手段を構成
する。

【００５４】次に、本実施例のオンライン圧延ロール研
削装置の動作及び制御を説明する。まず、本実施例のオ
ンライン圧延ロール研削装置における回転砥石２０の動
作を説明する。

【００５５】作業ロール１ａは圧延速度にも依るが１０
から１５０Ｃ／Ｓの振動数を有しながら振動している。
オンライン研削装置として従来オフライン研削装置で一
般的な円筒型砥石を有するロールグラインダーを取り付
けた場合、円筒型砥石と作業ロールは砥石表面の砥粒を
介して接触し、ロール表面の金属と砥粒がぶつかりなが
ら研削を行うようになる。

【００５６】砥粒と作業ロール表面金属が接触した時は
作業ロールは研削され、次の瞬間砥石は作業ロールから
離れ砥粒は空を切り回転する。このような不連続研削が
ビビリ現象の原因となり、凹凸のある作業ロール表面及
び断面となってしまう。

【００５７】作業ロールの振動と同じ振動を砥石がすれ
ば、砥石と作業ロールの接触力の変化は発生しない。し
かし、砥石と砥石フレーム全体を作業ロールと同調する
よう振動させることは、作業ロール振動が１５０ｃ／ｓ
と高周波のため追従が難しい。作業ロールの振動を砥石
と砥石フレーム全体で逃そうとせず、砥石自体に弾性体
機能を持たせて振動を砥石の撓みで吸収すれば、可動部
の質量が小さくなるため作業ロールの振動に速やかに追
従し、砥石と作業ロール間の接触力の変動は小さくな
る。

【００５８】本実施例では、回転砥石２０の一部である
薄板円盤５２に弾性体機能を持たせることで砥石自体に
弾性体機能を持たせ、この回転砥石２０を砥粒層５１の
周速が外周で１０００ｍ／ｍｉｎから１６００ｍ／ｍｉ
ｎになるよう回転しながら、回転する作業ロール１ａに
押しつけ撓ませる。作業ロール１ａは上記のように前後
に振動している。この振動によって回転砥石２０は押さ
れるが、そのとき図５に示すように薄板円盤５２が撓
み、作業ロール１ａからの振動を瞬時に吸収する。これ
により、砥粒層５１と作業ロール１ａ間の接触力の変動
は薄板円盤５２の撓みで生ずる弾性力の小さな範囲とな
り、ビビリ現象をなくすことができる。

【００５９】また、砥石自体に弾性体機能を持たせる場
合、円筒型砥石では作業ロールと砥石回転軸とが平行に
並んでいるので、砥石自体に弾性体機能を持たせること
が難しい。しかし、円盤状砥石の場合、作業ロールと砥
石回転軸とがほぼ直角をなすので、砥石自体に弾性体機
能を持たせることが容易となる。よって、振動する作業
ロールを研削するには円盤状砥石を用いるのが有効とな
る。

【００６０】即ち、本実施例では、砥粒層５１の台金で
ある薄板円盤５２に弾性体機能を持たせている。また、
その弾性体機能を有効に発揮させるために、図５に示す
ように砥粒層５１と作業ロール１ａとの接触線が砥石中
央から一方の側のみに形成されるように回転砥石２０を
配置する。このようにすれば、作業ロール１ａへの押し
付け力で片持ち梁の形で薄板円盤５２が撓み、作業ロー
ル１ａからの振動を吸収することができる。

【００６１】なお、砥粒層５１は環状をしているため、
回転砥石２０を作業ロール１ａに平行に押し付けても、
砥石中央両側の２箇所の砥粒層部分で支持され、薄板円
盤５２は撓むことができる。しかし、この場合は両端支
持となるので、撓み量は少なくなる。本実施例のように
一箇所で支持すると、同じ薄板円盤５２を使用してより
大きな撓みを得ることができる。

【００６２】砥石には砥粒の研削能力により作業ロール
と砥石間の接触力の許容変化範囲がある。砥石自体に弾
性体機能を持たせる場合、作業ロールが振動しても接触
力がその許容変化範囲内に適正に保たれかつ砥石が共振
しないためには、以下述べるような条件が必要となる。

【００６３】Ｆ≧Ｋ×Ａｍａｘ Ｆ：接触力の許容変化範囲 Ａｍａｘ：作業ロール片振幅 Ｋ：弾性体のバネ定数 即ち、 Ｋ≦Ｆ／Ａｍａｘ となり、砥石自体の弾性体のバネ定数が砥石の接触力の
許容変化範囲Ｆと作業ロール片振幅Ａｍａｘより求めら
れるこのバネ定数Ｋより小さければ、砥石は常に作業ロ
ールに追従して研削できる。

【００６４】一方、砥石の固有振動数が作業ロールの振
動数と一致すると砥石が共振し、正確な研削ができなく
なる。よって、砥石の固有振動数は作業ロールの振動数
からできるだけ離れた所に設定したほうが良い。

【００６５】Ｆｎ＞Ｆｒmax Ｆｎ：砥石の固有振動数 Ｆｒmax ：作業ロール最大振動数 ところで、砥石の固有振動数は以下の式で表わされる。

【００６６】

【数１】

【００６７】Ｍ：弾性体を含む砥石の質量（可動部質
量） したがって、砥石の固有振動数を大きくする場合、弾性
体のバネ定数Ｋ大きくするか、弾性体を含む砥石質量Ｍ
を小さくしなければならない。弾性体のバネ定数は先に
述べたようにある値（Ｆ／Ａｍａｘ）より大きくできな
い。砥石の固有振動数を大きくするには弾性体を含む砥
石質量を小さくしなければならない。

【００６８】例えば、Ｆ＝４Ｋｇｆ、Ａｍａｘ＝３０μ
ｍのときＫ＝１３３Ｋｇｆ／ｍｍとなる。したがって、
Ｆｒmax ＝を１５０ｃ／ｓとし、Ｆｎ＝４００ｃ／ｓと
仮定すれば回転砥石を含む可動部質量Ｍは０．２Ｋｇに
抑えなければならない。

【００６９】砥石として一般的に用いられている酸化ア
ルミニウム（Ａｌ₂ Ｏ₃ ）又は炭化珪素（ＳｉＣ）系砥
粒を用いた砥石の場合、砥石質量を０．２Ｋｇに抑えた
とすれば砥石はすぐ消耗してしまい、１日に何回も砥石
を交換することが必要となり、圧延機内で作業ロール研
削の効果が大きく損なわれる。

【００７０】この問題を解決するためには、研削比（工
作物の減少体積／砥石減少体積）の高い砥石を使用する
必要がある。

【００７１】現在一般的な酸化アルミニウム（Ａｌ₂ Ｏ
₃ ）又は炭化珪素（ＳｉＣ）系砥粒を用いた砥石では、
硬質の作業ロール研削すると研削比は３以上に上げるこ
とは困難である。しかし、超砥粒である晶窒化ほう素砥
粒（一般的にはＣＢＮと呼ばれている）又はダイアモン
ド砥粒を用いて作られた本実施例の回転砥石２０は作業
ロール１ａを研削しても研削比が３００を越え、酸化ア
ルミニウム（Ａｌ₂ Ｏ₃ ）又は炭化珪素（ＳｉＣ）系砥
粒を用いた砥石の１００倍以上の研削比を有する。超砥
粒のこの高い研削比を生かし、この砥粒をオンラインロ
ール研削装置の砥石として用いることにより、少ない重
量で長時間の研削が可能となる。

【００７２】また、本実施例では、砥粒層５１を付けた
台金を薄板円盤５２としてこの薄板円盤５２に弾性体機
能を持たせ、砥粒層５１と弾性体機能部材とを一体化し
ている。このため、作業ロール１ａからの振動で可動す
る質量は砥粒層５１と薄板円盤５２のみとなり、可動部
質量を非常に小さくでき、回転砥石２０の固有振動数を
高くすることができる。

【００７３】このように本実施例では、可動部質量を小
さくするために研削比の高い（重量が軽くかつ砥石寿命
の長い）超砥粒を砥粒層５１に用い、適当なバネ定数を
持った薄板円盤５２と一体化させた回転砥石２０を回転
させながら、作業ロール１ａに押し付けるので、振動す
る作業ロールを共振によるビビリ現象も生じさせずに長
時間正しく研削することができる。

【００７４】また、本実施例では１本の圧延ロール１ａ
に対して１個の研削ユニット５を設けており、圧延ロー
ル１ａの全長を１個の研削ユニット（１個の砥石）で研
削するには、１個の砥石の研削能力がロールに生じる段
差を削るに必要な研削量を上回るよう砥石１個当たりの
研削能力を向上させることが必要である。上記の回転砥
石２０は、砥石回転軸２１を傾けて接触線を１箇所にし
て研削することにより高い研削能力を発揮し、１個の研
削ユニット５で圧延ロールの両端まで研削することがで
きる。

【００７５】次に、本実施例のオンライン圧延ロール研
削装置の制御について説明する。本実施例では上記のよ
うに砥石回転軸２１を傾けて接触線を１箇所にして研削
する。このように砥石回転軸２１を傾けると、砥石の研
削面側（接触線側）はロール端部まで研削できるが反研
削面側はロール端部まで研削しようとすると、砥石の直
径部分が外側へ移動しなければならない。この場合、図
７に示すようにロール端部には軸受箱やスタンド４があ
るので、砥石がこれらと干渉し、ロール端部まで研削で
きない問題が生ずる。ロールの一端側と他端側で砥石回
転軸２１の傾きを逆にして研削面を変えることにより、
１個の砥石でロール端部まで研削できる。しかし、砥石
回転軸２１の傾きを変える傾転装置を設けると、研削ユ
ニットの装置構成が大きくなり、また研削ユニットに傾
転装置を設ければ、砥石がロール端まで移動する前に傾
転装置が軸受箱に干渉するなどの問題が生ずる。

【００７６】本実施例においては、摺動レール移動装置
３０を作動させて摺動レール７を圧延ロール１ａの軸心
に対して傾斜させることにより砥石回転軸２１のロール
軸心に対する傾き角が変わるので、容易に砥石の研削面
を変えることができ、摺動レール移動装置３０、砥石送
り装置２２及びトラバース装置２４を以下のように制御
して上記問題を解決している。

【００７７】まず、作業ロール１ａに対し摺動レール７
を平行な状態で研削ユニット５の砥石回転軸２２の軸心
が作業ロール１ａの軸心Ｒｃに直角なるように予め位置
関係を設定しておく。まず、作業ロール１ａの図８の左
側半分を研削するときは、研削面を左側一方にするため
摺動レール７を摺動レール移動装置３０を用いて作業ロ
ール軸心Ｒｃに対しθ度傾け、Ｓ１の位置に固定する
（ステップ１００）。θ度は０．５度程度の微小角であ
る。次に、トラバースモータ５８とラック１４の噛み合
いにより研削ユニット５移動させ、エンコーダ５８ｂの
情報により砥石回転軸２１の軸心がＧａの位置まで移動
したことを情報処理装置１３ｃが認識したら停止させ
（ステップ１０１）、回転砥石２０を圧延ロール１ａに
押し付け、研削を開始する（ステップ１０２）。

【００７８】研削開始後、トラバースモータ５８とラッ
ク１４の噛み合いにより研削ユニット５移動させ（ステ
ップ１０３）、エンコーダ５８ｂの情報により回転砥石
２０の研削面が作業ロール１ａの中央部Ｒｍまで移動し
たことを情報処理装置１３ｃが認識したら、回転砥石を
ｃ１の位置からｃ２の位置まで後退する（ステップ１０
４）。次に摺動レール７を逆側に作業ロール軸心Ｒｃに
対し−θ度傾いた位置Ｓ２になるまで、摺動レール移動
装置３０を用いて傾ける（ステップ１０５）。摺動レー
ル７の傾きが変わることにより回転砥石の研削面は今ま
でと反対側になり、新しい研削面が作業ロール１ａの中
央部Ｒｍとなる砥石回転軸心をＧｂの位置まで戻す（ス
テップ１０６）。回転砥石２０はｂ２の位置から砥石送
り装置２２でロール径方向に送られ、回転砥石５１と作
業ロール１ａが必要な接触力が生ずる位置まで押しつけ
られる（ステップ１０７）。この状態からトラバース装
置２４により砥石回転軸心Ｇｄの位置まで移動する（ス
テップ１０８）。戻りは今と逆な動作で、回転砥石５１
は研削しながら砥石回転軸心Ｇａの位置へ戻る（ステッ
プ１０９〜１１４）。

【００７９】以上の動作で、研削ユニット５が摺動レー
ル７上を移動する研削中（ステップ１０３，１０８，１
０９，１１４）は、摺動レール７の傾きにより作業ロー
ルと回転砥石２０間の距離は常に変化するので、回転砥
石５１と作業ロール１ａに必要な接触力が生ずる様に、
砥石送り装置２２により砥石回転軸２１を前後動させ
る。また、摺動レール７を微少量前後動させることによ
り、摺動レール７が作業ロール１ａと平行であったとき
と同じように研削ができる。

【００８０】図１０は他の制御方法を示すもので、摺動
レール７の一方の端部を回転自在に取り付け、他方の端
部を摺動レール移動装置３０により前後動できる構造と
し、回転砥石２０の研削範囲が右側の時と左側の時で摺
動レール７の傾き角度が作業ロール軸心Ｒｃに対しθ、
−θになるよう移動させ研削を行う。摺動レール７の傾
き角度が０．５度程度と微小角度なので、摺動レール７
と作業ロール１ａ間にできる距離差を砥石送り装置２１
の移動で補正し、回転砥石２０を作業ロール１ａに所定
の接触力を有しながら移動することができる。

【００８１】上記は作業ロール１ａの研削について述べ
たが、もちろん補強ロール１ｂについても同様な方法に
より研削が可能となる。

【００８２】また、本実施例では摺動レール７の移動に
ウォームスクリュー３１を用いているが、ウォームスク
リュー３１の代わりに、大ストロークと小ストロークの
液圧シリンダーを２個連結し、ロール組替え時には大ス
トロークシリンダーを使用し、摺動レール７に傾きを与
える本発明の制御では小ストロークシリンダーを使用す
ることによっても、上記と同じような制御が可能とな
る。

【００８３】

【００８４】

【００８５】

【００８６】

【００８７】

【００８８】

【００８９】

【００９０】

【００９１】

【００９２】

【００９３】

【００９４】

【００９５】

【００９６】

【発明の効果】本発明によれば、圧延ロールの振動を回
転砥石の薄板円盤の弾性体機能で吸収してしまうので、
ビビリ現象及び共振を生じさせないで正確かつ表面粗度
の良い研削できる。また、１本の作業ロールに対して１
個の研削ユニットでロールの一端から他方端まで研削で
きるようになり、研削装置の有する能力を有効に利用
し、少ないスペースと少ない設備費でオンライン圧延ロ
ール研削装置を圧延機に設けることができる。

【００９７】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例によるオンライン圧延ロール
研削装置を備えた圧延機の要部の部分断面側面図であ
る。

【図２】図１に示す圧延機の部分断面平面図である。

【図３】研削ユニットの横断面図である。

【図４】研削ユニットの縦断面図である。

【図５】回転砥石の配置及び構造とその振動吸収作用を
示す図である。

【図６】オンライン圧延ロール研削装置の制御システム
を説明する図である。

【図７】回転砥石の回転軸をロール軸心直角線に対して
傾けて研削する場合の回転砥石とスタンドとの干渉を示
す図である。

【図８】摺動レールの両端を移動させる場合の摺動レー
ルの傾きと研削ユニットの動き及び制御の説明図であ
る。

【図９】図８に示す制御の手順を示すフローチャートで
ある。

【図１０】摺動レールの一端を回転自在に支え、他端を
移動させる場合の摺動レールの傾きと研削ユニットの動
き及び制御の説明図である。

【符号の説明】

１ａ：圧延ロール（上下作業ロール） １ｂ：圧延ロール（上下補強ロール） ４：スタンド ５：研削ユニット ７： 摺動バース用レール １３ａ；１３ｂ；１３ｄ：制御装置 １３ｃ：情報処理装置 １４：ラック ２０：回転砥石 ２１：砥石回転軸 ２２：駆動装置 ２３：送り装置 ２４：トラバース装置 ３０：摺動レール移動装置 ３１：ウォームスクリュー ３３：エンコーダ ５ １：砥粒層 ５２：薄板円盤 ５３：ロードセル ５４：液体モータ ５７：送りモータ ５７ａ：エンコーダ ５８：トラバース用モータ ５８ｂ：エンコーダ

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−13225（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−238110（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−146081（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−193707（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−309310（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−177222（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−320431（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−335715（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−47654（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−335849（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−246641（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−190410（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−63616（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−95867（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−193903（ＪＰ，Ｕ) 実開 平５−39702（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B21B 28/04 B24B 5/37 B24D 7/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】圧延機内において１本の圧延ロールに対し
   て設置された１つの研削ユニットと、前記研削ユニット
   を圧延ロールの軸方向に移動可能に支持する摺動レール
   とを有し、前記研削ユニットは前記圧延ロールを研削す
   る回転砥石、この回転砥石を回転させる駆動装置、前記
   圧延ロールに前記回転砥石を押しつける送り装置、前記
   研削ユニットを前記摺動レールに沿って移動させるトラ
   バース装置を有するオンライン圧延ロール研削装置にお
   いて、 前記回転砥石は、前記圧延ロールからの振動を吸収する
   ための弾性体機能を有すること； 前記摺動レールの少なくとも一端に設けられ、前記摺動
   レールを前記圧延ロールの軸心に対して傾斜させるアク
   チュエータ手段と、前記研削ユニットが前記圧延ロール
   の一端側を研削する位置にあるときと、他端側を研削す
   る位置にあるときとで前記摺動レールを前記圧延ロール
   の軸心に対して反対方向に傾けるよう前記アクチュエー
   タ手段を駆動し、かつ前記摺動レールと圧延ロールの軸
   心との距離の変化に対して前記回転砥石が圧延ロールの
   軸心に対して平行に移動するように前記砥石送り装置及
   びトラバース装置を駆動する制御手段とを更に有するこ
   とを特徴とするオンライン圧延ロール研削装置。
2. 【請求項２】請求項１記載のオンライン圧延ロール研削
   装置において、前記回転砥石は立方晶窒化ほう素砥粒又
   はダイアモンド砥粒を含む砥粒層を有することを特徴と
   するオンライン圧延ロール研削装置。