JP5334568B2 - ロール研磨方法 - Google Patents
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Description
また、圧延機に組み込まれたワークロール及びバックアップロールを研削することができるオンラインロールグラインダがある(例えば、特許文献2参照。)。
これらは、ロールの組み替えやロールの整備工場への搬送による生産効率の低下を防止するために、ロールを圧延機に組み込んだ状態でロールを研削するものである。
バックロール101は、矢印Aで示す方向に回転する。ウエブ103は、バックロール101上に巻き付いて、矢印Bで示す方向に搬送される。スロットノズル105は、バックロール101との間にわずかな隙間Gを空けて配置されている。スロットノズル105から吐出される流体は、ウエブ103上に塗布される。
ウエブ103上に流体を均一の厚さで塗布するためには、スロットノズル105とバックロール101との間の隙間Gが、バックロール101の一回転中常に一定であることが望ましい。もし、バックロール101の真円度が悪いと、バックロール101の一回転中に隙間Gがバックロール101の回転に伴い変化してしまう。隙間Gが変化すると、ウエブ103上に塗布される流体の厚さが変化する。したがって、ウエブ103上に流体を均一の厚さで塗布するためには、バックロール101の真円度をよくすることが望ましい。
一方、バックロール101は、軸受け(不図示)及び軸受ハウジング(不図示)により回転可能に保持されている。
軸受けには、許容誤差がある。軸受けの内輪には、精度等級が良く小径の呼び内径のものでも例えば約2.5マイクロメートル(μm)の許容誤差があり、軸受けの外輪にも、精度等級が良く小径の呼び外径のものでも例えば約4〜5マイクロメートルの許容誤差がある。さらに、軸受けを保持する軸受けハウジングにも約3〜5マイクロメートルの許容誤差がある。例えば、軸受けの許容誤差について、JIS B 1514に規定されている内輪及び外輪の寸法精度を見てみれば分かるように、円すいころ軸受けを除くラジアル軸受けでは、内輪では、呼び軸受け内径18〜30mmの場合、精度等級2級で平均内径寸法差が上0〜下−2.5μmであり、精度等級5級では上0〜下−6μmである。また呼び軸受け内径80〜120mmの場合、精度等級2級で平均内径寸法差が上0〜下−5μmであり、精度等級5級では上0〜下−10μmである。外輪では、呼び軸受け外径50〜80mmの場合、精度等級2級で平均外径寸法差が上0〜下−4μmであり、精度等級5級では上0〜下−9μmである。また呼び軸受け外径150〜180mmの場合、精度等級2級で平均外径寸法差が上0〜下−7μmであり、精度等級5級では上0〜下−13μmである。
したがって、バックロール101が軸受けを介して軸受けハウジングに取り付けられたときに、これらの許容誤差のために、バックロール101の回転に振れが生じる。たとえ、バックロール101の真円度及び円筒度をよくしたとしても、軸受け及び軸受けハウジングの取付誤差のために、バックロール101の回転に振れが生じることがある。バックロール101の振れは、バックロール101とスロットノズル105との間の隙間Gを変化させる。これによって、隙間Gがバックロール101のロール面長の全範囲にわたって一定でなくなり、ウエブ103上に塗布される流体の厚さが変化する。
バックロール101は、スロットノズル105から流体が塗布されるときに、所定温度に加熱されることがある。室温において真円度及び円筒度の良いバックロール101であっても、温度上昇のために、バックロール101がねじれるという問題がある。室温で研削したロールは、所定の使用温度にまで加熱されると、真円度のばらつきを生じることがある。例えば、温度が60℃上昇すると、真円度の誤差は、±30マイクロメートルも生じることがある。
特に、バックロール101の構造が複雑である場合には、温度上昇によるバックロール101の変形が大きくなることがある。バックロールの構造が単純であれば、温度の影響は少ないが、バックロールの構造が複雑である場合には、温度の影響が大きい。
バックロール101は、加熱媒体又は冷却媒体を通すための通路を設けて、温度を調整する。
例えば、熱媒は、約0.1〜0.7MPaの圧力でバックロールの通路へ供給される。通路に熱媒の圧力がかかると、バックロールが膨張して変形する。
すなわち、ロール研磨方法において、
第一のロール(17)のセンターだしを行ない、該第一のロール(17)の外周面(17c)と両端の軸受け部(17b)とを研削装置(31)で研削して室温における該第一のロール(17)の真円度を25μm以内にする第一の工程と、
該軸受け部(17b)に軸受け(19)及び軸受けハウジング(23)を装着する第二の工程と、
該軸受けハウジング(23)をベース(5)に固定する第三の工程と、
該第一のロール(17)を回転させる第四の工程と、
3μm以内の真円度を有し且つ外周面(3c)上に研磨手段(29)を備えた第二のロール(3)を回転させ、該第一のロール(17)の該外周面(17c)に該第二のロール(3)を押し当てて該第一のロール(17)の該外周面(17c)を研磨する第五の工程とを設けた。
これによって、第一のロール(17)を軸受け組立体(24)に取り付けて、実際に使用する状態にある第一のロール(17)を研磨することができる。よって、第一のロール(17)の回転振れを小さくすることができる。
なお、前記したように軸受けは、その内輪、外輪に精度等級によって寸法差があり、精度等級の良い、例えば5級に比べて2級の軸受けを購入し使用する場合は、一般的に納期が長くかつ価格も高価であるが、本発明では、精度等級の低い例えば5級の寸法差の大きい軸受け(19)を軸受け組立体(24)に用いても、実際に使用する状態にある第一のロール(17)を研磨することができので、短納期で安価な軸受けで以って第一のロール(17)の回転振れを小さくすることができる。
第二のロール(3)の直径(d2)を小さくすることにより、真円度の良い第二のロールの作成を容易にすることができる。
これによって、第一のロール(17)の外周面(17c)の温度を実際の使用温度に調整することができる。第一のロール(17)の外周面(17c)を実際の使用温度で研磨することにより、温度変化が第一のロール(17)の変形に与える影響を小さくすることができる。
これによって、第二のロール(3)の外周面(3c)の温度を、第一のロール(17)の実際の使用温度と同じ或いはそれよりも20℃ぐらい低い温度に調整することができる。
熱媒の温度を制御することにより、第一のロール(17)及び/又は第二のロール(3)の温度を調整することができる。
熱媒を使用する時の熱媒の圧力(例えば、0.2MPa)を第一のロール(17)にかけて研磨することにより、圧力による変形の影響を少なくすることができる。さらに、ウエブを吸着するための真空圧力を第一のロール(17)にかけて研磨することにより、圧力による変形の影響を少なくすることができる。
図1は、研磨装置1を示す斜視図である。
図4は、円筒研削盤で研削されているロールを示す図である。図4に示すように、円筒研削盤(不図示)のセンター33により研磨すべきロール(第一のロール)17のセンターだしを行う。研磨すべきロール17のロール部分17aの外周面17cと両端の軸受け部17bとを円筒研削盤(不図示)の砥石車31で研削する。これにより、ロール17の外周面17cの真円度を、室温で25マイクロメートル以内にする。
軸受け19を軸受けハウジング23に装着する。
研磨すべきロール(第一のロール)17のロール部分17aの内部は、複数の流体流路が層状に形成されている。ロール部分17aの内側層35aは、熱媒を通すための熱媒流路37が螺旋状に形成されている。加熱媒体又は冷却媒体が熱媒流路37へ供給されて、研磨すべきロール(第一のロール)17の温度を調整する。熱媒は、約0.1〜0.7MPaの圧力で供給される。ロール17に熱媒の圧力がかかるとロール17は膨張して変形する。研磨精度に対する圧力の影響を小さくするために、ロール17の使用時の圧力(例えば、0.2MPa)を流体流路にかけてロール17を研磨する。
研磨ロール3の作成においては、研磨ロール3の直径が小さければ、従来の研削方法で真円度及び円筒度のよいロールを作成することができる。しかし、従来の研削方法では、直径の大きなロールを精度良く作成することが困難である。
しかし、直径の大きな研磨ロール3が要求されることもある。直径の大きな研磨ロールを作成するためには、まず、真円度の高い直径の小さなマザーロールを作成する。そして、このマザーロールを研磨ロールとして、本発明の研磨方法により、直径の大きなロールを研磨する。マザーロールの直径は、50mm〜200mmのものを使用すると良い。マザーロールの直径が小さい方が、マザーロールの真円度の精度を出しやすい。マザーロールは、単純な構造がよい。熱変形しにくいからである。マザーロールは、膨張してもよい。マザーロールは、回転軸線に沿って貫通孔を設け、貫通孔に油を流すことにより加熱してもよい。
研磨される直径の大きなロールは、1回転/分の回転速度で回転させ、マザーロールは、数百回転/分の回転速度で回転させる。マザーロールの回転速度を200rpmぐらいまでに抑えるためには、マザーロールの直径をあまり小さくできない。
直径の大きなロールをマザーロールとして、さらに大きい直径のロールを本発明の研磨方法により研磨して直径の大きなマザーロールを作成することもできる。
このようにして、直径の大きな研磨ロール3を作成することができる。
上記実施例を参照して、本発明を説明したが、本発明は、上記実施例に限定されるものではない。
熱媒が熱風の場合は、軸受け部を暖めないように、ロールを囲んで熱風の通路を作り熱風が軸受け部にかからないようにするとよい。
3 研磨ロール(第二のロール)
3a ロール部分
3b 軸受け部分
3c 外周面
5 基礎台(ベース)
7 軸受け
9 軸受けハウジング
11 テーブル
13 レール
15 駆動装置
17 研磨すべきロール(第一のロール)
17a ロール部分
17b 軸受け部
17c 外周面
19 軸受け
23 軸受けハウジング
24 軸受け組立体
25 熱媒供給管
27 熱媒供給管
29 研磨テープ
31 砥石車
33 センター
35a 内側層
35b 中間層
35c 外側層
37 熱媒流路
38 吸引通路
39 吸引孔
101 バックロール
103 ウエブ
105 スロットノズル
d1 第一のロールの直径
d2 第二のロールの直径
G 隙間
L1 研磨すべきロールの面長
L2 研磨ロールの面長
X1 研磨ロールの軸線
X2 研磨すべきロールの軸線
Claims (11)
- 第一のロールのセンターだしを行ない、該第一のロールの外周面と両端の軸受け部とを研削装置で研削して室温における該第一のロールの真円度を25μm以内にする第一の工程と、
該軸受け部に軸受け及び軸受けハウジングを装着する第二の工程と、
該軸受けハウジングをベースに固定する第三の工程と、
該第一のロールを回転させる第四の工程と、
3μm以内の真円度を有し且つ外周面上に研磨手段を備えた第二のロールを回転させ、該第一のロールの該外周面に該第二のロールを押し当てて該第一のロールの該外周面を研磨する第五の工程とを備えることを特徴とする研磨方法。 - 該第一のロールの直径(d1)は、該第二のロールの直径(d2)の2倍以上であることを特徴とする請求項1に記載の研磨方法。
- 該第一のロールの該外周面は、加熱手段により加熱または冷却手段により冷却されることを特徴とする請求項1又は2に記載の研磨方法。
- 該第二のロールの該外周面は、加熱手段により加熱または冷却手段により冷却されることを特徴とする請求項1乃至3に記載の研磨方法。
- 該第一のロール及び/又は該第二のロールの内部は、該第一のロール及び/又は該第二のロールの内部に熱媒を循環させる該加熱手段により加熱又は該冷却手段により冷却されることを特徴とする請求項3又は4に記載の研磨方法。
- 該第一のロールの内部は、複数の流体流路が層状に形成されていることを特徴とする請求項1乃至5に記載の研磨方法。
- 該第一のロールと該第二のロールとの温度差は、20℃以内であることを特徴とする請求項1乃至6に記載の研磨方法。
- 該第一のロールの面長(L1)は、該第二のロールの面長(L2)の1/2以下であることを特徴とする請求項1乃至7に記載の研磨方法。
- 該研磨手段は、研磨テープを該第二のロールに螺旋に巻きつけてセットすることを特徴とする請求項1乃至8に記載の研磨方法。
- 前記第五の工程は、最初に、粗い砥粒の研磨テープで該第一のロールの該外周面を研磨する工程と、その後に、細かい砥粒の研磨テープで該第一のロールの該外周面を仕上げる工程とを含むことを特徴とする請求項9に記載の研磨方法。
- 前記第五の工程は、該第一のロールの振れを5μm以内になるまで該第一のロールの該外周面を研磨する工程を含むことを特徴とする請求項1乃至10に記載の研磨方法。
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