JPH08155739A - ロール自動加工システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ロールストックコンベア、外周研削とカリバ
ー研削の同時加工する研削加工機本体、両者を連続運搬
するハンドリングロボットにより構成して、高能率のロ
ール加工を可能とし省人化を図る。 【構成】 内径の異なる数種類のロールを複数セットで
きるストックコンベアの搬送ラインに配置された該搬送
ラインの取り込み位置にあるロールをワークハンドによ
り取込む機能と、ロールに所望の加工を施す竪型の主軸
にワークガイドにより組込みできるアーバー機能と、砥
石軸と主軸の位置を予めコンピュータに登録しておきロ
ールの寸法に応じて移動量を計算する機能と、その主軸
がロールの外周研削とカリバー研削を行う共通の位置に
あり、同時に電解研削後機械研削し、研削量に応じて分
割研削を行う機能をもったロール自動加工システム。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、仕上げＮＴミルに使用
される超硬ロールのロール加工において、ロール交換、
ロール加工、ロール洗浄等の自動化を行うロール自動加
工システムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ロール加工は、バッチ作業のため一人当
たりの加工能率が低く、要員的にも多人数を要している
のが実態である。具体的には下記の作業を行っていた。

【０００３】外周研削用砥石を横型のＮＣ（数値制御の
意味）付き電解研削に取り付け、予めロール寸法を測定
しておき、アーバーを用いてロールをセットし、研削条
件を入力し所要削量加工した後、ロール寸法を再度測定
し寸法確認する。次に、カリバー研削用砥石を横型のＮ
Ｃ付き電解研削に取り付け、同様にカリバー加工を行
う。加工を完了したロールは、ロール洗浄を行う。以上
の作業をロールセット単位にその都度行っていた。この
ため、ロール交換、ロール加工、ロール洗浄等の自動化
を行うロール自動加工システムの確立が必要となった。

【０００４】特開平５−１５４７４７号には、搬送ライ
ンを挟んで対向した一対のワーク取り込み機構について
記載されている。この方法は、連続的に流れる機械部品
を一対のワーク取り込み機により取り込み複数の加工を
行うものであり、本発明のように、数種類のロールを複
数セットする機構なり、搬送ラインの元の位置にセット
する機能はなく、搬送ラインの共通化を図っただけのも
のである。

【０００５】また、特開平１−２８１８３５号には、加
工物に対して２台の横軸の工作機械を対向配置した自動
同芯補正装置について記載されている。この方法は、加
工物の両端にあるボーリング穴等の加工の同芯度を高め
るため、加工物を載置しているフロアプレート若しくは
取付具等に検出器を配設し、２台の横軸の工作機械が各
々検出器の位置を計測しこの位置を基準として加工する
ものである。この方式は本、発明のように主軸がロール
の外周研削とカリバー研削を同時に行うように２台の竪
型加工装置を対向配置しているのとは目的が異なるもの
である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の作業としては、
下記の作業をロールセット単位毎にその都度行ってい
た。外周研削用砥石を横型のＮＣ付き電解研削に取り付
け、予めロール寸法を測定しておき、アーバーを用いて
ロールをセットし、研削条件を入力し所要削量加工した
後、ロール寸法を再度測定し寸法確認する。次に、カリ
バー研削用砥石を横型のＮＣ付き電解研削に取り付け、
同様にカリバー加工を行う。加工を完了したらロール洗
浄を行う。

【０００７】それぞれの加工は、バッチ作業のため一人
当たりの加工能率が低く、複数の条件の異なる加工をす
るため複数の横型のＮＣ付き電解研削が必要となり、要
員的にも多人数を要することとなっていた。このため、
ロール交換、ロール加工、ロール洗浄等の自動化を行う
ロール自動加工システムの確立が望まれていた。

【０００８】本発明は、このような従来技術に鑑みなさ
れたもので、高能率のロール加工を可能とし省人化を図
ることが可能なロール自動加工システムを提供すること
を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は以下の構成を要
旨とする。その１は、内径の異なる数種類のロールを複
数セットできるストックコンベアの搬送ラインに配置さ
れた該搬送ラインの取り込み位置にあるロールをワーク
ハンドにより取込む機能と、ロールに所望の加工を施す
竪型の主軸にワークガイドにより組込みできるアーバー
機能と、砥石軸と主軸の位置を予めコンピュータに登録
しておき各ロールの加工寸法に応じて移動量を計算する
機能と、その主軸がロールの外周研削とカリバー研削を
行うことができる共通の位置にあり、竪型の外周研削装
置と竪型のカリバー研削装置により同時あるいは個別に
電解研削したのち機械研削し、研削量に応じて分割研削
を行う機能を持つことを特徴とするロール自動加工シス
テム。

【００１０】その２は、ロール加工完了後、オンライン
でロール洗浄する機能とそのロールをストックコンベア
の搬送ラインの元の位置にセットできることを特徴とす
るロール自動加工システム。その３は、ロール加工によ
り発生する熱により生ずる研削装置のベットと加工軸と
の熱膨脹量をリニアスケールにより測定し、ロール研削
前に熱膨脹量を研削量に逐次補正する機能と、冷却また
はヒートアップにより電解液の液温を一定に制御するこ
とを特徴とするロール自動加工システム。その４は、室
温にも追従し、ロール研削前に熱膨脹量を研削量に逐次
補正する機能をもったロール自動加工システム。その５
は、ロールを連続して加工するため、複数のロール加工
条件を予めコンピュータに登録しておき、加工数量と削
量を必要都度コンピュータに伝達することを特徴とした
ロール自動加工システム。その６は、砥石形状測定装置
により、砥石磨耗量と上下位置量を予め測定しておき砥
石形状に合わせた加工原点補正を行うことを特徴とした
ロール自動加工システム。その７は、各ロールの加工寸
法形状を加工前に自動測定し、その測定データを基に加
工を行うことを特徴としたロール自動加工システム。

【００１１】

【作用】次に図面に基づいて詳細に説明する。 （１）ストックコンベア、洗浄関係 図１、図２に示すように、最初にストックコンベア２
の搬送ラインにセットされたロール１を、研削加工機１
６により供給指令を受け取ることにより自動で研削加工
機１６の主軸台３に供給する。

【００１２】ロールストック量は、１日当たりの最大
処理量の分確保することにした。ストックされた状態の
ロール１がすぐ識別できるよう、平面配置とした。ま
た、図５に示すように、内径の異なる数種類のロールを
複数セットできるよう、竹の子型の受け座２２を考案し
た。

【００１３】図２に示すように、ストックコンベア２
と研削加工機１６間の移動のハンドリング手段として、
ロール着脱用のつまみ機能と移動機能をもったハンドリ
ングロボット１５を設け、数種類のロールをマニプレー
タで対応できるよう、油圧式のつまみ方式を考案した。

【００１４】研削加工機１６前面での作業スペース
や、洗浄装置スペース上、ストックコンベア２と研削加
工機１６間の距離が長くなること等のためロボットイメ
ージでは大型で高価なためトラバーサ方式を考案した。

【００１５】ロール入替え指令を受け取ることによ
り、研削完了ロールを主軸台３より取り外し、図１０に
示すような洗浄装置１１に移動し、次のロール１を主軸
台３に供給する。

【００１６】洗浄装置１１に移動したロール１は、次
のロール１を研削中に水とエアにより洗浄、水切りをし
てストックコンベア２の元の位置にロール１を格納す
る。

【００１７】ロール取り外し指令を受け取ることによ
り研削完了ロールを取り出し、洗浄終了後ストックコン
ベア２の元の位置にロール１を格納する。

【００１８】（２）研削加工関係 ストックコンベア２より供給されたロール１を図３に
示すようなロール押さえワークガイド６と、図４に示す
ような油圧コレット式主軸アーバー機能により自動で高
い精度でチャッキングができる。主軸固定側にテーパー
軸を設け、このテーパー軸との嵌め合い部分（縦のスリ
ットを設けラジアル方向に膨らむように考慮されてい
る）を油圧にて摺動させることにより、ロール１を完全
に主軸台３に固定できる。

【００１９】加工原点合わせは、砥石軸の待機点（原
点）と主軸間の距離を把握しＮＣに入力しておき、加工
寸法に対して必要な移動量を計算させて動作させる原点
基準の移動量計算方式としている。上記に伴い、砥石形
状の測定が予め必要となることから、砥石形状測定装置
により砥石磨耗量・砥石セット位置（上下位置量）の測
定を行う。

【００２０】ロール加工条件は、数百種類あり、その
誤動作をなくすること、入力条件を簡便にするため同一
属性のロール毎に必要なデータを入力したフロッピーを
作成し、加工ロールに応じて必要な加工数量と削量をフ
ロッピーからコンピュータに伝達するようにした。

【００２１】ストックコンベア２にセットしたときコ
ンピュータに入力されたロール１の研削データを元に電
解研削による粗研削と、機械研削による仕上げ研削とに
分けて連続研削加工を行う。

【００２２】粗研削については、研削時間の短縮と研
削砥石の負荷軽減とによりランニングコスト低減のため
電解電源装置を外周、カリバー用の２台を使用して、外
周、カリバーの同時研削加工を行う。この時の研削回数
は、ロールにより決められた一回の研削量で全研削量を
平均化して自動的に一番効率のよい研削を行う。また、
研削速度についてはロールによる標準研削速度に対して
電解研削加工電流と、研削砥石負荷の研削条件を設定す
ることによりセンサーからの研削情報をリアルタイムで
取り込み、その条件により最適な研削条件で、自動研削
運転を行う。

【００２３】研削加工順序については、仕上がり面の
精度を向上させるため全ての粗研削を終了した後に外
周、カリバー研削の順に機械研削仕上げを行う。また、
加工時間短縮のために外周、カリバー研削の同時研削が
可能である。従来は、外周とカリバーを別々に研削して
いたために外周とカリバーの境目に電解肌が残り圧延時
に形状崩れが発生しやすかったが、上記により改善され
た。

【００２４】（３）熱膨脹量補正関係 図９に示すように外周砥石軸とカリバー砥石軸の切り
込み軸に組み込まれたリニアスケール３５により、研削
加工機械の熱膨脹による伸縮量を測定し、そのデータを
数値化してコンピュータに個々に取り込む。

【００２５】粗研削加工開始毎に外周砥石軸、カリバ
ー砥石軸の熱膨脹測定をしたデータをロール研削データ
に個々に加算をして安定した研削を行う。

【００２６】仕上げ研削加工前にもに外周砥石軸、カ
リバー砥石軸の熱膨脹測定をし、そのデータを仕上げ研
削データに個々に加算をして高精度に仕上げ研削加工を
行う。

【００２７】（４）研削液関係 熱膨脹による研削機械の加工精度変化を最小限に押さ
えるため、図８に示すように研削液タンク１２にパイプ
ヒータ３０と冷却装置２９を組み込んで研削液の温度管
理をすると共に、常時研削機械１６にこの研削液を循環
させ、研削液と機械本体の温度差を少なくして研削機械
本体１６の熱膨脹を抑制する。

【００２８】熱膨脹による研削機械の影響は、その設
置場所の諸条件に左右されることから研削液の温度管理
方法は、液温一定制御方式と室温追従制御方式の２つの
機能を有し設定条件により選択使用する。

【００２９】加工する順番について以下説明する。尚、
詳細なロール加工フローチャートは、図１３〜図１６に
示した。 （１）加工する事前準備として、以下の作業を行う。 これから使用するカリバー砥石１７を図７の砥石形状
測定装置により砥石磨耗量と上下量を測定する。 加工するロールの種類および加工する数、削量の情報
をコンピュータ端末よりフロッピーに入力しておき研削
加工機１６の制御装置のコンピュータに、その情報を読
込ませておく。 図３に示すように竪型のカリバー研削装置４の軸にカ
リバー砥石１７を組込み、竪型の外周研削装置５の軸に
平砥石１８を組込む。 図１に示すようにストックコンベア２に加工するロー
ル１を上下１セット毎に加工順に並べる。 研削加工機１６の制御装置の操作盤８より、カリバー
砥石１７の砥石磨耗量と上下位置量を入力する。 加工条件を確認後、自動運転を起動させる。

【００３０】（２）ストックコンベア２のロール１を研
削加工機１６からの供給指令により、ワークハンド７に
より研削加工機１６の主軸台３にワークガイド６により
組み込み、カリバー砥石軸１７、ロール１のカリバー位
置にカリバー砥石１７を移動する。

【００３１】（３）カリバー１本目位置決めおよび外周
位置決め後、熱膨脹を図９に示すようなリニアスケール
３５により測定し補正する。カリバー研削装置４のカリ
バー砥石１７および外周研削装置５の平砥石１８の同時
電解研削加工を開始する。削量大の時は、削量を分け
た、いわゆる分割研削にする。電解研削完了後、機械研
削を行う。カリバー２本目以降も同様なことを繰り返
す。

【００３２】以上により加工完了したら、主軸台３の回
転を止めロール１をワークハンド７により図１０に示す
ような洗浄装置１１に運搬する。洗浄している間に次の
ロールの加工に入る。洗浄完了したらストックコンベア
２の元の位置に戻す。上記のことをストックコンベア２
にある加工ロールがなくなるまで繰り返したのち完了と
する。

【００３３】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。図１に本
発明の実施例の研削加工機の平面図、図２にその正面図
を示す。図１および図２において、８インチロール１９
ａおよび６インチロール１９ｂを複数配列可能なストッ
クコンベア２、ストックコンベア２と主軸台３の間をロ
ール運搬するハンドリングロボット１５のワークハンド
７、また加工後のロール洗浄を行う洗浄装置１１、ロー
ル１の外周研削とカリバー研削の同時研削が可能な主軸
台３と、その主軸台３を中心として対向配置された竪型
のカリバー研削装置４と竪型の外周研削装置５が図示の
如く配設されている。ストックコンベア２によりロール
交換の連続処理化、ハンドリングロボット１５によりス
トッカと研削加工機１６との連続処理化を可能としてい
る。また、外周研削とカリバー研削の同時研削により加
工時間の短縮を図っており高能率の加工が可能となる。

【００３４】図３は、研削加工機の側面図であり、主軸
台３を中心として竪型のカリバー研削装置４と竪型の外
周研削装置５が対向配置されていることがわかる。

【００３５】図４は、主軸台３に８インチロール１９ａ
および６インチロール１９ｂをチャッキングした例であ
り、主軸固定側にテーパーを設け、このテーパーとの嵌
め合い部分を油圧にて摺動させ固定する。

【００３６】図５は、８インチロール１９ａおよび６イ
ンチロール１９ｂをひとつのストックコンベア２に並べ
ることが可能なように、竹の子式受け座２２によりセッ
トした側面図である。

【００３７】図６は、竪型のカリバー研削装置４の軸に
取り付けられたカリバー砥石１７により、主軸台３にセ
ットされたロール１のカリバー４１を加工している側面
図である。ロール１のカリバー位置の寸法、幅・外径寸
法等は、あらかじめ、情報をフロッピーにより研削加工
機の制御装置に読み込ませており、カリバー研削装置４
の砥石軸の待機点（原点）と主軸間との距離を把握し、
加工寸法に対して必要な移動量を計算させる方式なの
で、カリバー１本目とカリバー２本目の位置に間違いな
く移動し加工を行うことができる。

【００３８】図７は、砥石形状測定装置であり、カリバ
ー砥石１７の砥石の磨耗量および砥石の上下量を測定す
る装置である。カリバー砥石１７をセットした後、投影
機２４に貼り付けたカリバー形状図面に照明装置２３に
より写し出されたカリバー砥石１７の先端を左右ハンド
ル２７ａおよび上下ハンドル２７ｂにより合わせること
により、ダイヤルゲージ２６が動きリニアスケール２軸
カウンター２５に、砥石の磨耗量および砥石の上下量が
表示される。この数値は当該のカリバー砥石１７をカリ
バー研削装置４の砥石軸にセットした後、ロール加工前
に研削加工機の操作盤８のパネルより入力しておく。

【００３９】図８は、研削液の温度制御装置であり、研
削加工することで、研削液の温度が上昇する。また、加
工する前とか冬場は研削液の温度が低いことがある。こ
れらにより、研削機械の加工精度の変化があるため、そ
の変化を最小限にする必要があり、電解液の液温を一定
（常温）にするため研削液タンク１２に冷却装置２９と
パイプヒーター３０を組み込んで研削液の温度管理を行
う。

【００４０】図９は、熱膨脹補正のため砥石軸の切り込
み軸に組み込まれたリニアスケール３５により研削加工
機本体１６の熱膨脹による伸縮量を測定してそのデータ
を数値化（数値はカウンタ３４に表示される）してコン
ピュータに取り込む。

【００４１】図１０は、洗浄装置１１を示し、ロール加
工後、ストックコンベア２と主軸台３の間をロール運搬
するハンドリングロボット１５のワークハンド７によ
り、主軸台３からロール１を洗浄装置１１の中に入れ、
洗浄水３９とエアパージ３８により、ロール表面の汚れ
を除去し、ドレン４０より排出する。

【００４２】図１１は、６インチロール１９ｂの例であ
り、図１２は、８インチロール１９ａの例である。カリ
バー数は２個か４個程度が普通である。ロールのカリバ
ー位置・幅寸法等の数値は、あらかじめ研削加工機本体
１６のコンピュータに登録されている。加工タイミング
にどのロールを加工するかフロッピーからデータを読み
込ませる。

【００４３】上記により、ロール加工の連続加工が可能
となり、加工精度も安定したものが可能となった。

【００４４】

【発明の効果】以上に述べた本発明によれば、内径の異
なる数種類のロールの連続加工が可能となり、最初のロ
ール種類・加工数・削量の設計値の読み込み、ロールの
ストックコンベアへの配列以外は自動化されることとな
り、加工時間帯の無人化が可能となった。オペレータ
は、連続加工の時間帯には他の作業ができ、操作も簡単
になった。また、ロールハンドリングの自動化、ロール
の外周・カリバーの同時研削により加工能率を著しく向
上させることが可能となった。更に、熱膨脹補正、液温
管理等により加工精度の安定化が図られた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の研削加工機の平面図。

【図２】本発明の実施例の研削加工機の正面図。

【図３】本発明の実施例の研削加工機の側面図。

【図４】主軸台にロールチャッキングした時の斜視図。

【図５】ストックコンベアにロールをセットした時の斜
視図。

【図６】カリバー加工図。

【図７】砥石形状測定装置の構成図。

【図８】研削液の温度制御装置の構成図。

【図９】熱膨脹補正のためのリニアスケール取り付け
図。

【図１０】洗浄装置の構成図。

【図１１】６インチロールの形状の説明図。

【図１２】８インチロールの形状の説明図。

【図１３】本発明のロール加工のフローチャートの第１
番目を示す。

【図１４】図１３に続くフローチャートの第２番目を示
す。

【図１５】図１４に続くフローチャートの第３番目を示
す。

【図１６】図１５に続くフローチャートの第４番目を示
す。

【図１７】図１６に続くフローチャートの第５番目を示
す。

【符号の説明】

１ ロール ２ ストックコ
ンベア ３ 主軸台 ４ カリバー研
削装置 ５ 外周研削装置 ６ ワークガイ
ド ７ ワークハンド ８ 操作盤 ９ フレーム １０ 遠心分離機 １１ 洗浄装置 １２ 電解液タン
ク １３ 油圧ユニット １４ ドア １５ ハンドリングロボット １６ 研削加工機 １７ カリバー砥石 １８ 平砥石 １９ａ ８インチロール １９ｂ ６インチロ
ール ２０ コレット ２１ フランジ ２２ 竹の子式受け座 ２３ 照明装置 ２４ 投影機 ２５ リニアスケ
ール２軸カウンター ２６ ダイヤルゲージ ２７ ハンドル ２８ 電解液槽 ２９ 冷却装置 ３０ パイプヒータ ３１ クーリング
ポンプ ３２ ミストコレクタ ３３ 温度センサ
ー ３４ カウンタ ３５ リニアスケ
ール ３６ ケーブルベアー ３７ 低収縮素材 ３８ エアーパージ ３９ 洗浄水 ４０ ドレン ４１ カリバー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川端 喜一 岩手県釜石市鈴子町23−15 新日本製鐵株 式会社釜石製鐡所内 (72)発明者 佐々木 雅敏 岩手県釜石市鈴子町23−15 新日本製鐵株 式会社釜石製鐡所内 (72)発明者 岩間 秀男 岩手県釜石市鈴子町23−15 新日本製鐵株 式会社釜石製鐡所内 (72)発明者 平井 昌宏 静岡県富士市永田町１丁目29番地 住友電 工イゲタロイ株式会社富士営業所内 (72)発明者 高橋 宗男 三重県津市一身田中野八番ノ壹 株式会社 光機械製作所内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内径の異なる数種類のロールを複数セッ
   トできるストックコンベアの搬送ラインに配置された該
   搬送ラインの取り込み位置にあるロールをワークハンド
   により取込む機能と、ロールに所望の加工を施す竪型の
   主軸にワークガイドにより組込みできるアーバー機能
   と、砥石軸と主軸の位置を予めコンピュータに登録して
   おき各ロールの加工寸法に応じて移動量を計算する機能
   と、その主軸がロールの外周研削とカリバー研削を行う
   ことができる共通の位置にあり、竪型の外周研削装置と
   竪型のカリバー研削装置により同時あるいは個別に電解
   研削したのち機械研削し、研削量に応じて分割研削を行
   う機能を持つことを特徴とするロール自動加工システ
   ム。
2. 【請求項２】 ロール加工完了後、オンラインでロール
   洗浄する機能とそのロールをストックコンベアの搬送ラ
   インの元の位置にセットできることを特徴とする請求項
   １記載のロール自動加工システム。
3. 【請求項３】 ロール加工により発生する熱により生ず
   る研削装置のベットと加工軸との熱膨脹量をリニアスケ
   ールにより測定し、ロール研削前に熱膨脹量を研削量に
   逐次補正する機能と、冷却またはヒートアップにより電
   解液の液温を一定に制御することを特徴とする請求項１
   又は２記載のロール自動加工システム。
4. 【請求項４】 室温にも追従し、ロール研削前に熱膨脹
   量を研削量に逐次補正する機能をもった請求項１〜３の
   いずれか１項記載のロール自動加工システム。
5. 【請求項５】 ロールを連続して加工するため、複数の
   ロール加工条件を予めコンピュータに登録しておき、加
   工数量と削量を必要都度コンピュータに伝達することを
   特徴とした請求項１〜４のいずれか１項記載のロール自
   動加工システム。
6. 【請求項６】 砥石形状測定装置により、砥石磨耗量と
   上下位置量を予め測定しておき、砥石形状に合わせた加
   工原点補正を行うことを特徴とした請求項１〜５のいず
   れか１項記載のロール自動加工システム。
7. 【請求項７】 各ロールの加工寸法形状を加工前に自動
   測定し、その測定データを基に請求項１〜６のいずれか
   １項記載の加工を行うことを特徴としたロール自動加工
   システム。