JPH0641094B2 - ロール表面加工装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、圧延用ロール等の表面加工を行うために用い
る装置に関し、特に、焼入れ等の表面硬化処理を施した
ロールの表面に、鶴目加工等の切削を行うための装置に
関する。

（従来の技術および発明が解決しようとする課題） デッキプレート等を製造する際には、従来より、加熱し
た鉄板等を圧延ロールの間に通し、そのロールの表面に
形成した鶴目等の模様の他に、所定の形状の凹凸の模様
を形成するようにしている。そして、そのために用いら
れるロールを成形するに際して、まずロールを所定の直
径を有するものとして形成し、その表面に凹溝等の切削
加工を行ったり、必要とされる凹凸等の模様を形成し、
その後で、焼入れ等による表面硬化処理を行うことによ
り、圧延ロールとして完成するようにしていることが多
い。

しかしながら、ロールを成形した後で、表面硬化処理等
を行ったとしても、そのロールを圧延ロールとして使用
している間に摩耗が発生しやすいものである。したがっ
て、その表面に形成した凹凸の摩耗により、圧延されて
製造された鉄板等の、製品の表面に形成される模様が不
鮮明なものとなったり、角の部分が正確に突出して形成
されにくいものとなる。それによって、そのロールを用
いて圧延した製品を、例えば、デッキプレートとして用
いた場合には、その表面の凹凸に滑り止め等の効果を十
分に発揮させ得ないものとなり、化粧板の場合は、模様
が不鮮明となり美観を損う等の、重大な欠点が発生する
ことが多くなる。

そこで、従来より用いられているロールに対しては、所
定の時間の使用を行った後で、ロールの表面を再び切削
し、摩耗した凹凸の回復を行うことが求められている。
しかし、通常ロールの表面の研磨に用いられている砥石
等の切削部材は、焼入れ等の表面処理を行った鋼材、特
に、特殊鋼等に対しては、砥石の摩耗が速いために、複
雑な成形を持続出来ない難点がある。さらに、バイト等
の工具を用いる場合にも、表面処理によって硬化された
ような非常に硬い部材に対しては、切削能率が悪く、そ
のままの状態のもとでは切削等の加工を行うことが非常
にむづかしいものになる。したがって、従来より用いら
れているロール等においては、その表面に形成されてい
る凹條溝や、鶴目状の凹溝等の模様が摩耗し、不鮮明に
なったときには、そのロールの再加工のコストとの兼合
いで廃棄せざるを得ないことが多く、それによって、高
価な資材を無駄に使用することになり、圧延される製品
のコストを上昇すさせる原因ともなっているのである。

さらに、ロールの表面に鶴目加工等を行う際には、その
表面に形成される鶴目等の凹溝による模様を、正確に設
定することが求められている。そこで、熱処理等による
表面の歪みの発生を防止するために、ロール表面に凹溝
等の切削加工を行った後で表面硬化処理を行わずに、通
常は、ロールを所定の直径の円筒状のものとして形成
し、その表面に焼入れ処理を行った後で、バイトや砥石
等の切削装置等を用いて、所定の模様の鶴目加工等を行
うことが要望されている。また、ロールの製造コストを
低下させるために、圧延ロールとして一度使用したもの
を用い、そのロールの表面を再び加工して用いることが
最近は多くなっている。この場合には、ロールの表面を
砥石等を用いて再び研磨して、その表面を平らに成形
し、その後でそのロールの表面に所定の深さの鶴目等、
所定の模様の凹溝を切削することが必要とされている。

しかしながら、いずれの場合にも、その加工の対象とな
るロールの表面には、焼入れ等の表面硬化処理が行われ
ているものであり、その表面に凹溝等の加工を行うとき
には、上記したような従来の加工方法を用いることが困
難である。そして、従来の方法によりロールの表面に凹
溝等を切削する場合には、砥石等の工具の摩耗や消耗が
激しいことと、加工精度を保持することが困難であり、
ロールの加工コストの引き下げ等の点において、大きな
解決すべき問題を提供しているのである。

（発明の目的） 本発明は、上記したような従来より用いられているロー
ルの加工装置の欠点を解消するもので、特定の砥石を用
いての凹溝や凹凸等の表面の加工を容易に行い得るよう
にする装置を提供することを目的としており、さらに、
精密加工が可能で砥石自体の製造を容易に行い得て、製
品の精度の向上を維持できる加工装置に用いる砥石を提
供することを目的としている。

（課題を解決するための手段および作用） 本発明は、ベッドの一端部の固定位置に配置する支持手
段と、ベッドの他端部に移動可能に設けた心押し台との
間に、焼き入れ等の表面硬化処理を施したロールを支持
する手段と、前記ロールの長手方向と、軸に直角な方向
とにそれぞれ移動可能に形成した刃物台と、前記刃物台
にターンテーブル等の支持部材を介して切削装置を設け
ている。そして、前記切削装置に回転砥石を設けるとと
もに、前記切削装置の砥石をモータの回転軸に取付け、
前記砥石を高速回転させながら前記ロールに対して所定
の角度で押圧することにより、一定の深さの鶴目状等の
凹溝を切削する装置を構成し、前記切削装置を１ピッチ
ずつロールの長さ方向に移動させる手段と、前記砥石の
ロールに対する切削角度を変更する手段を設け、前記砥
石を高速回転させながらロールに対して押圧する際に、
その押圧の動作を調整するための偏心カム部材を設け、
前記カム部材の回転にしたがって砥石の切込み量を調整
し、砥石の過負荷を調節することができる装置を構成し
ている。

また、本発明において、切削装置に取付けする砥石は、
金属製の円盤状の部材の周囲に、ロール表面に形成する
凹溝等の形状に応じた形状に円周部を形成し、前記円周
部の外側に硬い部材の層を溶射等により一体に被覆し、
切削を行うための層として構成するとともに、前記切削
を行うための層を、０．５mm以下の厚さのＣＢＮ（立方
晶窒化硼素）等の硬い部材の層を溶射等により一体に被
覆して構成したものを用いることができる。

本発明の装置は、上記したような構成を有するものであ
るから、例えば、ロール表面に所定の深さの溝を角度を
変えて切削し、鶴目加工等を行う際には、保持部材によ
ってロールを位置決めし、移動台の間歇的な移動と、切
削装置のロールに対する押し付けの動作を繰返して行う
ことによって、ロールの長手方向に一列の溝の加工を行
い、次に、被加工物であるロールの回転と、切削装置の
角度の変更とを行い、異なった角度の溝の加工を繰返
し、鶴目模様の形成を順次行うことができる。

さらに、ロールの表面の円周方向または軸方向に、所定
の深さの溝または凹凸を形成し、その溝によって、鉄板
または鋼材の表面に波状の凹凸の加工を行うためのロー
ルを形成する際には、砥石としてその波状の凹凸の形状
に一致するような表面部を形成したものを用い、そのロ
ールの中心軸と、砥石の回転軸とが平行な状態で、砥石
のロールに対する押圧の動作と、ロールの回転とを行
い、ロールの表面に所定の間隔で溝の形成を行うことが
できる。

本発明の装置に用いられる砥石としては、上記したよう
に、切削を行うための円周部が、非常に薄い超硬部材の
被覆で形成されているものであるから、その凹溝等の加
工精度を向上させることが可能であり、高速回転により
仕上げ面が滑らかとなり、製品の外観をきれいにし、製
品の価値を向上させることが出来る。そして、従来より
用いられている砥石等のように、切削を行うための円周
の摩耗による凹溝等の形状の不正確さや、砥石の寿命が
短いという問題が発生することがなく、砥石の取り替え
の回数が多くなること等の欠点が発生せず、加工精度の
低下を防止することが可能になる。

（実施例） 図示された実施例に従って、本発明の鶴目加工装置の構
成を説明する。第１図の展開図に示されるように、本発
明のロール１の表面には、ロール本体の軸線に対して所
定の角度で形成された凹溝２と、それに直角に形成され
た凹溝３とを多数連続して形成し、鶴目模様として形成
される。前記凹溝２、３は、第２図に示されるように、
その断面が底部４と、その両側から底部４に向けて所定
の角度で形成される斜面５とから構成され、底部４の曲
面の形状は、砥石の半径に応じた円弧が形成される。

本発明の装置に用いられる砥石１０としては、第３〜４
図に示されているように、円盤状の本体１１を金属で構
成し、その中心部に取付け孔１３を形成するとともに、
円周部１２を両側から削って斜面を形成し、その頂部に
一定の幅の平坦な部分を形成している。そして、前記砥
石の側部の斜面と、平坦な部分とによって構成される表
面部に、ＣＢＮ（立方晶窒化硼素）のような超硬部材の
被覆を、溶射等により０．５mm以下の厚さで形成してい
る。

このように切削部材の被覆を薄く形成するのは、ＣＢＮ
を被覆した砥石の耐久性が非常に大きいことに加えて、
砥石の高速回転が可能で、その他に、ロールに対する切
削の作用を行う際に、砥石１０の摩耗による加工精度の
低下を防止するためであり、さらに、砥石の製造コスト
を低下させることにより、砥石の互換性の向上と、交換
の作業を容易に行い得るようにするためでもある。

第５図（イ）に示されるロール１の表面に形成される溝
は、ロールの軸線に直角に形成された凹溝２と、その凹
溝２に対してそれぞれ６０°ずつ角度を変えた凹溝３、
３ａ、３ｂ……とから構成されている。また、前記ロー
ルに設ける溝は、第５図（ロ）に示すように、溝の長さ
方向には、砥石の円弧に応じた曲面を形成し、その溝の
断面の両側には、符号２として示すように斜面５が形成
される。このような模様は、道路の補修工事等で多く用
いられているデッキプレートに対応させて形成されてい
るもので、どのような方向から自動車が進行している場
合でも、確実にブレーキを利かせることが可能なように
設計されていて、自動車等の車輪を有するものの他に、
歩行者にとっても安全に歩けるように形成されているも
のである。

そして、そのための砥石１０の形状としては、第６図に
示すように、本体１１の周囲に形成した表面部１２の頂
部の平面を砥石の軸線に平行でなく、一定の角度θを持
ったものとして形成することができる。これは、切削装
置の支持軸に取付けする角度を、ロールの表面に対して
上方から斜めに設定させるようにするためである。した
がって、凹溝の形状を小型化し、溝の深さを深くするに
したがって、砥石の直径が小さく、精度を必要とする砥
石の軸の強度を増し得るとともに、加工装置をコンパク
トなものに形成することができる。

上記したような砥石１０を用いて、ロール１の表面に鶴
目加工を行うための加工装置は、第７図以下に示されて
いるようなものが用いられる。例えば、第７図ないし第
９図に示されているように、本発明の加工装置２０は、
ベッド２１の上の両端部にロール１の保持部材２２と、
心押し台２５を形成していて、保持部材２２をベッドに
固定し、心押し台２５を移動可能に形成する。保持部材
２２は、保持したロール１の回転と、割出しの動作を行
うもので、その回転のための割出し装置２４を設けてお
り、さらに、ロール１の一端部に係合し、その保持を行
うためのプレート２３を設けていて、そのプレート２３
を、ベッド２１に形成したプレート受け２３ａで支持す
るように構成している。

さらに、本発明の加工装置においては、加工されるロー
ル１の重量が大きいものであるために、ロール１が心押
し台２５に支持されている端部付近で、切削装置の移動
する範囲を外すようにしてロール受け２７を設けてい
る。そして、ロール１の重量の一部を支持し、心押し台
２５にかかる負担を軽減するように構成する。また、ベ
ース２１の他端部には、軸方向移動装置２６が配置され
ていて、後述するように、移動台３０をベッド２１に沿
って移動させ、切削のための位置決めの動作を行い得る
ようにする。

本発明の切削装置４０は、第８図および第９図に示すよ
うに、ベース２１の長手方向に移動可能に設けた移動台
３０に、スタンド３１を介して形成された刃物台３５に
支持しており、前記移動台３０は、軸方向移動装置２６
によりスクリュー等を介して移動されるようになってい
る。そして、前記移動台の端部にスタンド３１を設け
て、前記スタンド３１に対して、前後装置３３、上下装
置３４を介して上下動と、被加工物に対して押圧の動作
が可能なようにして刃物台３５を支持させ、その刃物台
３５上にターンテーブル等を介して切削装置４０を支持
している。

そして、切削装置４０の先端に設けた砥石１０により、
ロールの表面に所定の模様で凹溝２、３を切削するよう
にしている。その切削に際しては、移動台３０を移動装
置２６によって、ロールの軸方向に対する切削位置の設
定を行い、次いで刃物台３５の上下装置３４による上下
動と、切込み装置３２に設けたカム等の駆動部材を用い
て、刃物台３５をロールの中心軸に向けて押圧し、所定
の深さの凹溝を切削するのである。前述したようにし
て、ロール１の軸方向に所定の間隔で一列に凹溝の切削
を行った後で、ターンテーブルを回して切削装置４０の
角度を変更し、異なった角度でつぎの列の凹溝の切削を
行い、その動作を順次繰返して行うことにより、凹溝に
よる模様を形成したロール１を完成するようにしてい
る。

本発明の切削装置４０としては、第１図に示されている
ような鶴目加工を行う場合には、第７〜９図に示される
ような装置が用いられ、ロール１の側部に砥石１０を接
触させて、その切削の作業を行うようにしているが、第
５図に示されるような鶴目加工を行う場合には、第１０
図に示されるような構成の切削装置が用いられる。すな
わち、第５図に示されるような鶴目加工を行う場合に
は、その凹溝２がロール１の軸線方向に直角に切削され
ることになるために、砥石１０の接触角度を厳密に設定
し、切削の作用を行うことが必要である。

そのために、第６図に示されるような形状の砥石１０を
用い、その砥石１０を正確にロール１に接触させるとと
もに、他の凹溝３を切削する際には、その角度の設定を
容易に行い得るようにしなければならないので、本発明
の装置においては、第１０図に示されるような構成の切
削装置４０を用いている。そして、そのターンテーブル
４２の中心軸が、ロール１の中心軸に直角になるように
して取付けるとともに、砥石１０のロール１に対する押
圧方向が常にロールの中心軸に向かっているように設定
され、ターンテーブルを回転させて、砥石のロールに対
する接触角度を変えたときにも、砥石１０の切込み方向
が、常にロールの中心軸に向かうように形成されてい
る。

前記切削装置４０は、第７〜９図に示されるような構成
のものを用いるものであるが、前記切削装置は、スタン
ド３１に横向きに支持される刃物台３５の側面に形成さ
れたベース４１を介して、ターンテーブル４２を設けて
いる。そして、前記ターンテーブル４２に回転可能に支
持された基台４３に、モータ４４を固定し、前記モータ
４４の駆動軸４５に押え部材４６、４７を用いて、両側
から挟むようにして砥石１０を取付けするとともに、固
定ナット４８を用いて締付けて固定する。また、上記し
た本発明の実施例の場合には、砥石１０の押え部材４
６、４７からの突出長さは、ロール１に形成する凹溝
２、３の深さよりも若干長い程度に設定されている。し
たがって、前記第６図に示されるように、砥石１０の表
面部１２に形成される平面の角度と、モータ４４の支持
軸４５の角度θとが同一になるように設定される。した
がって、本発明の第１０図に示される切削装置４０は、
ロール１に対してその側方から接触し、凹溝の切削の作
用を行うとともに、別の溝を切削する際には、ターンテ
ーブル４２を介して、切削角度の変更を容易に行い得る
ようになる。

本発明のロールの表面に凹溝を形成する切削装置は、上
記したように、砥石はモータの軸に直接固定されている
のであり、ＣＢＮ（立方晶窒化硼素）を用いた砥石は、
凹溝の大きさにより外径が設定される砥石１０の直径に
応じて、砥石に最適な速度に合せることにより、砥石の
寿命の延長と、加工精度の向上を図り得ることになる。
また、本発明の装置を用いて鶴目模様の凹溝を形成する
他に、他の形状の溝等を切削する際には、砥石の円周部
の形状を、その要求される他の形状のものに変更するこ
とによって、その切削の作業を容易に行い得ることにな
る。

上記したように、本発明の切削装置は、ロールの表面に
形成する凹條溝の形状に一致した円周部を持った砥石を
用い、その砥石を高速度で回転させることによって、砥
石の脱落や、摩耗を防止し、溝の仕上げ面の精度と、精
度とを一定にし、所定の形状の凹條溝の切削を行うよう
にしているものである。そして、割出し装置を設けた支
持部材にロールを支持し、そのロールの表面に形成する
凹條溝の間隔に合せて、ロールの回転と、切削装置の移
動とを行うことにより、自動的に凹條溝等の切削の作業
を行い得るようにしている。

また、上記したように、本発明の切削装置に用いられる
砥石は、金属製の円盤状の本体の外周にＣＢＮ（立方晶
窒化硼素）を溶射することにより、切削を行うための薄
い被覆層を構成しているが、その被覆層が非常に薄いも
のであることから、砥石が摩耗したとしても、その摩耗
量は非常に小さいものであり、凹條溝の形状に大きな変
化はなく、ロール表面に切削された凹條溝の形状は、常
に一定の形状に維持されることになる。

また、上記した本発明の実施例においては、砥石はモー
タの駆動軸に直結したものとして示しているが、その他
に、砥石の駆動方法としては、他の任意の駆動装置を用
いることが可能なものであり、さらに、砥石のロールに
対する接触位置等も、第７〜９図に示されるように、ロ
ールの横の部分に接触させることに限定されるものでは
なく、砥石をロールの中心軸に正確に向けるようにして
押圧したり、その接触角度の変更を行うことが可能なも
のであれば、その他に任意の位置で砥石をロールに対し
て接触させ、鶴目やその他の形状の凹條溝の加工を行う
ことが出来ることは当然のことである。

さらに、本発明の切削装置は、上記したような実施例に
限定されるものではなく、その他に、ロール以外の他の
部材に対する切削装置としても用いられることが可能な
ものであり、砥石としても、ＣＢＮ（立方晶窒化硼素）
を溶射したものではなく、ＣＢＮよりも切削能力の大き
な人造ダイヤモンドのような非常に硬い層を、金属製の
円盤の表面に形成したものを用いると、その切削の性能
をより向上させることも可能になると予測されるのであ
る。

（発明の効果） 本発明は、上記したような構成を有するものであるか
ら、従来より用いられている切削装置を用いたときに
は、非常に困難であった焼入れ処理を行ったロールの表
面を切削することが、非常に容易に出来ることになる。
また、発明の切削装置に用いられる砥石は、上記したよ
うに、金属製の円盤状の本体の周囲に、溝等の切削のた
めの所定の形状の表面部を形成し、その表面部に、非常
に薄い超硬部材の層を形成しているものであるから、そ
の凹條溝等の形状に合せた砥石の成形が非常に容易に出
来ることになる。

さらに、本発明の砥石は、ＣＢＮ（立方晶窒化硼素）の
ような超硬部材を切削部に形成しているものであるため
に、０．１〜０．２mmの非常に少しの摩耗で、切削能力
が低下するようになっているものであるために、その摩
耗による加工精度の低下を確実に防止出来るものであ
り、焼入れ等の表面硬化処理を施したロール表面に、所
定の形状の凹條溝等の加工が正確に行い得ることになる
のである。これに加えて、本発明の装置を用いることに
よって、凹條溝の切削コストを大幅に低下させることが
可能になり、ロールのみならず、他の部材に対しても、
所定の形状の溝等の加工を正確に行うことが出来ること
になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、鶴目加工を行ったロール表面の展開図、第２
図は、その断面図、第３図は、本発明の砥石の構成を示
す断面図、第４図は、砥石の平面図、第５図は、ロール
表面に形成する鶴目加工の他の実施例を示す図で、
（イ）は、展開図、（ロ）は、その断面図、第６図は、
本発明の他の構成の砥石の断面図、第７図ないし第９図
は、それぞれ本発明の加工装置の構成を示す図で、第７
図は、加工装置の側面図、第８図は、その平面図、第９
図はその正面図であり、第１０図は切削装置の側面図で
ある。 図中の符号 １……ロール、２・３……凹溝、４……底、５……斜
面、１０……砥石、１１……本体、１２……表面部、１
３……取付け孔、１５……押え金具、２０……加工装
置、２１……ベッド、２２……保持部材、２３……プレ
ート、２４……割出し装置、２５……心押し台、２６…
…軸方向移動装置、２７……ロール受け、３０……移動
台、３１……スタンド、３２……切込み装置、３３……
前後装置、３４……上下装置、３５……刃物台、４０…
…切削装置、４１……ベース、４２……ターンテーブ
ル、４３……基台、４４……モータ、４５……軸、４６
・４７……押え部材、４８……固定ボルト、４９……軸
受。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ベッドの一端部の固定位置に配置する支持
   手段と、ベッドの他端部に移動可能に設けた心押し台と
   の間に、焼き入れ等の表面硬化処理を施したロールを支
   持する手段と、前記心押し台の近傍に配置するロール受
   け部材を配置し、 前記ロールの長手方向と、軸に直角な方向とにそれぞれ
   移動可能に形成した刃物台と、 前記刃物台にターンテーブル等の支持部材を介して切削
   装置を設け、前記切削装置に回転砥石を設けるととも
   に、前記切削装置の砥石をモータの回転軸に取付け、前
   記砥石を高速回転させながら前記ロールに対して所定の
   角度で押圧することにより、一定の深さの鶴目状等の凹
   溝を切削する装置を構成し、 前記切削装置を１ピッチずつロールの長さ方向に移動さ
   せる手段と、前記砥石のロールに対する切削角度を変更
   する手段を設け、 前記砥石を高速回転させながらロールに対して押圧する
   際に、その押圧の動作を調整するための偏心カム部材を
   設け、 前記カム部材の回転にしたがって砥石の切込み量を調整
   する主他薦を構成することを特徴とするロール表面加工
   装置。
2. 【請求項２】切削装置に取付けする砥石は、金属製の円
   盤状の部材の周囲に、ロール表面に形成する凹溝等の形
   状に応じた形状に円周部を形成し、 前記円周部の外側に硬い部材の層を溶射等により一体に
   被覆し、切削を行うための層として構成するとともに、 前記切削を行うための層を、０．５mm以下の厚さの立方
   晶窒化硼素等の硬い部材の層を溶射等により一体に被覆
   して構成することを特徴とする特許請求の範囲第１項に
   記載のロール表面加工装置。