研削機の圧延ロール径計測装置及び圧延ロールの径計測方法
【課題】圧延ロールの軸芯がズレている場合でも正確に圧延ロールの径を計測することができる研削機における圧延ロール径計測装置を提供する。
【解決手段】回転自在に支持された圧延ロール２を砥石３０で研削する研削機Ａの圧延ロール径計測装置１であって、圧延ロールの上方側から自重により当該圧延ロールに設置され且つ当該圧延ロールの外周面に２点で接触可能なブロック体４と、ブロック体４の接触点の間に取り付けられ且つ圧延ロールの径の変位を計測可能な変位計５と、ブロック体４を圧延ロールの上方側で支持する支持機構６と、変位計５の計測値に基づいて圧延ロールの径を算出可能な算出部７を備え、ブロック体４は、圧延ロールの外周面に沿って移動可能となるように、支持機構６により支持されている。
【解決手段】回転自在に支持された圧延ロール２を砥石３０で研削する研削機Ａの圧延ロール径計測装置１であって、圧延ロールの上方側から自重により当該圧延ロールに設置され且つ当該圧延ロールの外周面に２点で接触可能なブロック体４と、ブロック体４の接触点の間に取り付けられ且つ圧延ロールの径の変位を計測可能な変位計５と、ブロック体４を圧延ロールの上方側で支持する支持機構６と、変位計５の計測値に基づいて圧延ロールの径を算出可能な算出部７を備え、ブロック体４は、圧延ロールの外周面に沿って移動可能となるように、支持機構６により支持されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、研削機の圧延ロール径計測装置及び圧延ロールの径計測方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、圧延機に用いられる圧延ロールは使用し続けると表面が摩耗して表面精度が低下するため、圧延ロールの表面を回転する砥石によって研削する研削作業が定期的に行われている。研削作業に伴って、圧延ロールの半径又は直径を実測することは日常的に行われており、圧延ロールなどのロールの半径又は直径を測定（計測）する技術として特許文献１に開示されているものがある。
特許文献１の測定方法は、ロールから離れた位置に非接触型の１台の距離測定装置を設けて、この距離測定装置からロールに向けて超音波又は光を照射し、ロールと距離測定装置との間の距離を測定することにより、ロールの直径を測定するものである。
【特許文献１】特開平４−２９２３６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１の測定方法をロールを支持して研削するような研削機に適用した場合、１台の距離測定装置によってロールと距離測定装置との間の距離を測定することでロールの直径を測定することになるため、ロールが撓んでしまうと精度良く正確にロールの径を測定できない問題がある。
そこで、本発明は、上記問題点に鑑み、１つの計測器（変位計）であっても精度良く圧延ロールの径を計測することができる研削機における圧延ロール径計測装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
前記目的を達成するために、本発明は、次の手段を講じた。
即ち、本発明における課題解決のための技術的手段は、回転自在に支持された圧延ロールを砥石で研削する研削機の圧延ロール径計測装置であって、前記圧延ロールの上方側から自重により当該圧延ロールに設置され且つ当該圧延ロールの外周面に２点で接触可能なブロック体と、前記ブロック体の接触点の間に取り付けられ且つ圧延ロールの径の変位を計測可能な変位計と、前記ブロック体を圧延ロールの上方側で支持する支持機構と、前記変位計の計測値に基づいて圧延ロールの径を算出可能な算出部を備え、前記ブロック体は、圧延ロールの外周面に沿って移動するように、前記支持機構により支持されている点にある。
【０００５】
前記ブロック体は、圧延ロールの軸芯方向に沿った第１軸に揺動自在に支持機構により支持されていることが好ましい。
前記ブロック体は、前記第１軸に鉛直方向で直交する第２軸と、前記第１軸及び第２軸に直交する第３軸と軸回りに揺動自在に支持機構により支持されていることが好ましい。 前記圧延ロールの軸方向に沿ってブロック体を少なくとも１往復させた際に、前記算出部が算出した往路及び復路での圧延ロールの径を所定位置毎に記憶する記憶部と、前記記憶部に記憶された往路及び復路での圧延ロールの径に基づき補正された圧延ロールを算出して出力する補正部と、を備えていることが好ましい。
【０００６】
前記補正部は、圧延ロールに対する前記ブロック体の傾き、前記ブロック体の摩耗、前記ブロック体を圧延ロールに接触させた際の温度差によるブロック体の熱歪の少なくとも１つを基に、圧延ロールの径を補正する補正機能を有していることが好ましい。
前記ブロック体と前記圧延ロールとの接触部分に保護部材が設けられていることが好ましい。
本発明における課題解決のための他の技術的手段は、砥石で研削された圧延ロールの径を計測する圧延ロールの径計測方法において、回転自在に支持された圧延ロールの上方側から自重によりブロック体を前記圧延ロールに設置してブロック体と圧延ロールの外周面とを２点で接触させ、当該ブロック体の接触点の間に設けられた変位計を圧延ロールの外周面に接触させ、前記ブロック体を、圧延ロールの外周面に沿って移動可能としておき、前記変位計の計測値に基づいて圧延ロールの径を算出することが好ましい。
【０００７】
圧延ロールの軸方向にブロック体を少なくとも１往復させて往路及び復路での圧延ロールの径を所定位置毎に記憶しておき、記憶した往路及び復路の径とに基づいて圧延ロールの径を補正することが好ましい。
前記圧延ロールに対する前記ブロック体の傾き、前記ブロック体の摩耗、前記ブロック体を圧延ロールに接触した際のブロック体の熱歪の少なくとも１つを基に圧延ロールの径を補正することが好ましい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、１つの測定器（変位計）であっても精度良く圧延ロールの径を計測することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態を、図面に基づき説明する。
［第１実施形態］
図１は本発明の第１実施形態における圧延ロール径計測装置を示している。
圧延ロール径計測装置１は、圧延装置に使用される圧延ロール２の表面を研削する研削機Ａに具備されたもので、圧延ロール２の径（半径）Ｒを当該圧延ロール２の軸芯ＲＸに沿って、連続的に計測可能なものである。
本発明では、説明の便宜上、図１での左右方向をＸ軸方向、紙面上下方向をＹ軸方向、紙面貫通方向をＺ軸方向ということがある。
【００１０】
図１、２に示すように、圧延ロール径計測装置１は、ブロック体４と、このブロック体４に取り付けられて圧延ロール２の半径Ｒの変位を検出する変位計５と、ブロック体４を圧延ロール２の圧延ロール２の上方側で支持する支持機構６とを備えている。
また、圧延ロール径計測装置１は、圧延ロール２を支持する支持体３と、この支持体３を圧延ロール２の軸芯方向に移動させる移動機構（移動台）１３と、変位計５の計測値に基づいて圧延ロール２の半径Ｒを算出可能な算出部７と、算出部７の計算結果を記憶可能な記憶部８と、算出部７の結果を表示可能な表示部９とを備えている。
【００１１】
支持体３は、圧延ロール２をＸ軸回りに回転自在に支持するものであって、移動台１３上に設けられている。この支持体３は、移動台１３の長手方向両側に配置されて圧延ロール２の回転軸を回転自在に支持する一対の軸受１０，１０と、移動台１３上に設けられて圧延ロール２の撓みを防止する撓み防止部材１１とを備えている。軸受１０の一方側の移動台１３上には、圧延ロール２の軸芯ＲＸに回転動力を付与するロール駆動モータ１２が配置されている。
撓み防止部材１１は、圧延ロール２の下側で軸芯方向に複数並べられた第１支持部１５と、圧延ロール２の側方側で軸芯方向に複数並べられた第２支持部１６とから構成されている。
【００１２】
第１支持部１５は、移動台１３に固定されたベース部１５ａと、このベース部１５ａから圧延ロール２に向けて延び、その先端部が圧延ロール２の下側の外周面と当接する当接部１５ｂとを有しており、これらにより、圧延ロール２の下側を支持することによって当該圧延ロール２が下側に撓むのを防止している。
第２支持部１６は移動台に固定されたベース部１６ａと、このベース部１６ａから圧延ロール２に向けて延び、その先端部が圧延ロール２の側方側の外周面と当接する当接部１６ｂとを有しており、これらにより、圧延ロール２が半径Ｒ外方向に撓むのを防止している。
【００１３】
移動台１３の側方側には、圧延ロール２の表面を研削するための砥石３０及び当該砥石３０を回転駆動するための砥石駆動モータ３１が配置されている。砥石３０及び砥石駆動モータ３１はＹ軸方向に移動可能となっていて、圧延ロール２に近接離反する。
ブロック体４は、圧延ロール２の上方側に配置されて圧延ロール２に自重により載っているもので、圧延ロール２の外周面に沿って移動するように、支持機構６により支持されている。
図２〜５を用いてブロック体４、支持機構６、変位計５及び記憶部８について、詳しく説明する。
【００１４】
ブロック体４は、矩形状のブロックを略への字状に切り欠くことで構成された切欠部１７を有しており、当該ヘの字状の切欠部１７が下向きに配置されている（ブロック体４は下向きのＶブロック体）。詳しくは、図２、５に示すように、この切欠部１７は、当該ブロック体４の中心部から外側に進む（図５のポイントＰから左側に進む）にしたがって下方に移行する第１傾斜面１８と、当該ブロック体４の中心部から外側に進む（図５のポイントＰから右側に進む）にしたがって下方に移行する第２傾斜面１９とにより構成されたものである。
【００１５】
第１傾斜面１８と第２傾斜面１９とは互いに向き合っていて当該ブロック体４の幅方向の中心部で交差している。例えば、第１傾斜面１８と第２傾斜面１９との角度（なす角）αは、９０度に設定されている。第１傾斜面１８の幅方向の長さと、第２傾斜面１９の幅方向の長さ（言い換えれば、互いの辺の長さ）とは同じに設定されている。第１傾斜面１８及び第２傾斜面１９には、保護部材２１が設けられている。言い換えれば、ブロック体４と圧延ロール２との接触部分に保護部材２１が設けられている。
この保護部材２１は、ブロック体４と圧延ロール２と接触によりブロック体４の表面或いは圧延ロール２の表面は疵付くのを防止すると共に、ブロック体４の接触部分（第１傾斜面１８や第２傾斜面１９）が砥石の削粉で摩耗してしまうのを防止する（摩耗の抑制）もので、例えば、テフロン（登録商標）等から形成された樹脂テープや高強度鋼板により構成されている。
【００１６】
第１傾斜面１８と第２傾斜面１９との交差部分Ｐ（以降、交差部ということがある）を通るように、当該ブロック体４には上下方向に貫通する第１貫通孔２０が設けられ、この第１貫通孔２０に変位計５が内嵌されている。
ブロック体４において第２傾斜面１９が形成された側には、後述するリンク部材２４の先端が入り込むための取付凹部３２が上部から中途部に亘って設けられており、この取付凹部３２の両側のブロック体４には、圧延ロール２の軸芯方向に沿った第２貫通孔３５が設けられている。
【００１７】
支持機構６は、圧延ロール２の外周面に沿って移動可能となるようにブロック体４を支持するもので、ブロック体４と砥石駆動モータ３１との間に配置されたリンク部材２４と、このリンク部材２４の先端部に設けられてブロック体が枢支される第１枢支軸２５と、リンク部材２４の基端部に設けられて砥石駆動モータ３１に枢支される第２枢支軸２６とを有している。
詳しくは、リンク部材２４の先端部側がブロック体４の取付凹部３２に位置していて、当該先端部側のＸ軸に平行な第１枢支軸２５（第１軸ＡＸ）が第２貫通孔３５に挿入されている。また、リンク部材２４の基端部側が砥石駆動モータ３１の上部に位置していて、当該基端側のＸ軸に平行な第２枢支軸２６（第１軸ＡＸ）が砥石駆動モータ３１の上部に揺動（回動）に枢支されている。
【００１８】
即ち、ブロック体４は、Ｘ軸に平行な２つの第１軸ＡＸ軸回りに揺動自在となっている。
変位計５は、圧延ロール２の外周面に接触する接触ロッド２２と、この接触ロッド２２を伸縮自在とする伸縮部２３とを備えている。接触ロッド２２は伸縮部２３から突出していて当該伸縮部２３に対して移動自在となっている。接触ロッド２２の先端部には圧延ロール２の外周面に接触する板状の接触部２２ａが形成されている。伸縮部２３に対する接触ロッド２２の変位は算出部７に出力されるようになっている。
【００１９】
変位計５が取り付けられたブロック体４を圧延ロール２に上方から載せると、第１傾斜面１８と圧延ロール２の外周面とが接触すると共に、第２傾斜面１９と圧延ロール２の外周面とが接触し、さらに、変位計５の接触ロッド２２の接触部２２ａと圧延ロール２の外周面とが接触して全体として３点で接触することになる。この状態で、第１傾斜面１８と第２傾斜面１９との角度αと、接触ロッド２２の突出量ｄとにより、圧延ロール２の半径Ｒが計測できるようになっている。接触ロッド２２の突出量ｄとは、交差部Ｐから圧延ロール２側に当該接触ロッド２２が突出した量（距離）のことである。
【００２０】
算出部７は、上述したように角度αと突出量ｄとより圧延ロール２の半径Ｒを算出可能なものであって、具体的には、式（１）により圧延ロール２の半径Ｒを算出するものである。
【００２１】
【数１】
【００２２】
さらに詳しくは、算出部７は式（１）が記憶されたコンピュータ等から構成され、変位計５から出力される変位に基づいて、ブロック体４に対する接触ロッド２２の突出量ｄを求め、当該突出量ｄを式（１）に代入することにより、圧延ロール２の半径Ｒを求める。なお、式（１）において、第１傾斜面１８と第２傾斜面１９とのなす角である角度αは９０°である。
表示部９は、算出部７で求めた圧延ロール２の半径Ｒを連続的に表示可能であって、圧延ロール２の半径Ｒを連続的に表示することで圧延ロール２のプロファイルを表示することができるようになっている。
【００２３】
研削機及び圧延ロール径計測装置の動作について説明する。
研削機Ａによって圧延ロール２を研磨するには、まず、砥石３０及び砥石駆動モータ３１をＹ軸方向に移動させて、砥石３０と圧延ロール２の表面とを当接（接触）させる。その後、砥石駆動モータ３１により砥石３０を回転させつつ、移動台１３により圧延ロール２を軸芯方向に移動させることで、圧延ロール２の表面を研磨する。
圧延ロール径計測装置１によって圧延ロール２の半径を計測するには、ブロック体４の第１傾斜面１８及び第２傾斜面１９を保護部材２１を介して圧延ロール２の外周面に接触させる（ブロック体４を圧延ロール２上に設置してブロック体４と圧延ロール２の外周面とを２点で接触させる）、変位計５の接触部と圧延ロール２の外周面とを接触させる（変位計５を圧延ロール２の外周面に接触させる）。次に、移動台６によってブロック体４を圧延ロール２の一端（例えば、左側）から他端（例えば、右側）にかけて圧延ロール２の軸芯方向に移動させながら、変位計５の計測値を連続的に計測し、算出部７により、圧延ロール２の半径Ｒを算出する。
【００２４】
表示部９によって圧延ロール２の半径Ｒを当該圧延ロール２の一端から他端にかけて計測した結果を表示する。例えば、図６（ａ）に示すように、表示部９によって、周方向の所定位置における半径を軸芯方向（Ｘ軸方向）に連続的に示して、圧延ロール２の軸芯方向のプロファイル（形状）を表示する。また、図６（ｂ）に示すように、表示部９によって、軸芯方向の所定位置における周全体の半径を連続的に示して、軸芯方向の所定位置における圧延ロール２の真円度を表示する。
本発明によれば、圧延ロール２がＺ軸方向（上下方向）に撓んだ状態であっても、リンク部材２４の基端部側が第２枢支軸２６回りに揺動（回動）すると共に、ブロック体４自体が第１枢支軸２５回りに揺動（回動）することから、これらの揺動により圧延ロール２に対するブロック体４の位置が位置調整されて、ブロック体４を圧延ロール２の外周面に沿わすことができる。その結果、圧延ロール２がＺ軸方向に撓んだ状態でもブロック体４と圧延ロール２との３点接触が維持されることから精度良く圧延ロールの径を計測することができる。
【００２５】
特に、研削機Ａにあっては、圧延ロール２を研削すると、砥石３０の外周面の摩耗が進行するため、砥石３０の摩耗に伴って当該砥石３０と圧延ロール２との相対距離が短くなる。
このように、砥石３０の摩耗によって、砥石３０と圧延ロール２との相対距離が短くなるが、リンク部材２４の基端部側の回動とブロック体４の回動とによって、相対距離の変化に追随して圧延ロール２に対するブロック体４の位置を変えることが可能となる。その結果、砥石３０の摩耗に伴って相対距離が短くなったとしても、ブロック体４と圧延ロール２とを確実に３点接触させることができ、精度良く圧延ロールの径を計測することができる。
【００２６】
さらに、研削機Ａにおいては、外径の異なる砥石３０を用いて圧延ロール２を研削することがあり、使用する砥石３０毎に砥石３０と圧延ロール２との相対距離が変わる場合がある。このような場合でも、砥石３０を取り付けた砥石駆動モータ３１を圧延ロール２に近づけたり離すことによって圧延ロール２に対する砥石３０の位置調整し、且つ、リンク部材２４の第２枢支軸２６をＹ軸方向に動かし、さらに、リンク部材２４を回動させることによって圧延ロール２に対するブロック体４の位置を変えることが自在にできるため、ブロック体４を圧延ロール２上にセッティングするのも非常に簡単に行うことができる。
【００２７】
［第２実施形態］
第２実施形態における圧延ロール径計測装置１では、ブロック体４を支持する支持機構が変更されたものである。
図７に示すように、リンク部材２４の先端側には球面状となる球部３９が形成されており、ブロック体４の取付凹部３２はリンク部材２４の球部３９がピボット状に摺動自在に嵌り込む球受け構造（以降、球受け部ということがある）とされている。
球受け部３２にリンク部材２４の球部３９が嵌り込んだ状態では、ブロック体４は、球部３９の中心を通りＺ軸と平行に延びる第２軸ＡＺ回りに揺動（回動）自在で、且つ、球部３９の中心を通りＹ軸と平行に延びる第３軸ＡＹ回りに揺動（回動）自在となっている。即ち、この実施形態では、ブロック体４は、第１軸に鉛直方向で直交する第２軸と、第１軸及び第２軸に直交する第３軸と軸回りに揺動自在に支持機構により支持されている。
【００２８】
図７（ａ）に示すように、圧延ロール２がＹ軸方向（幅方向）に傾いた場合であっても、第２軸ＡＺ回りの回動により、ブロック体４を圧延ロール２に沿って移動させることができる。
図７（ｂ）に示すように、圧延ロール２がＺ軸方向（上下方向）に傾いた場合であっても、第３軸ＡＹ回りに回動により、ブロック体４を圧延ロール２に沿って移動させることができる。
この実施形態によれば、圧延ロール２が幅方向又は上下方向に傾いたとしても、その傾きに応じてブロック体４を圧延ロール２に沿って移動させて当該ブロック体４を確実に圧延ロール２に接触させることができ、圧延ロール２の半径を正確に計測することができる。
［第３実施形態］
図８、９に示すように、第２実施形態における圧延ロール径計測装置１は、第１実施形態の圧延ロール径計測装置とは異なる記憶部８Ａと、補正部４０とを有したものであり、圧延ロール２の軸方向に沿ってブロック体４を少なくとも１往復させる（以降、往復のことをトラバースということがある）ことで、圧延ロール２の半径Ｒを求めるものである。
【００２９】
圧延ロール径計測装置１の記憶部８Ａは、ブロック体４を少なくとも１トラバースして変位計５にて圧延ロール２の変位を計測した際に、当該計測値から求められる往路又は復路での圧延ロール２の半径Ｒを所定位置ｘi毎に記憶するように構成されている。
具体的には、記憶部８Ａはブロック体４を圧延ロール２の左側から右側まで移動させた際、当該往路での圧延ロール２の軸芯方向の所定位置ｘiの半径Ｒを順に記憶する。また、記憶部８Ａはブロック体４を圧延ロール２の右側から左側まで移動させた際、当該復路での圧延ロール２の軸芯方向の所定位置ｘiの半径Ｒを順に記憶する。
【００３０】
さて、図１０に示すように、ブロック体４を往復移動させた際、ブロック体４は接触部の摩擦により鉛直方向に対して少しだけ傾く可能性があり、このブロック体４の傾きにより算出部７で求めた半径Ｒが、実際の半径と少し異なる（計測誤差）ことがある。
また、ブロック体４を圧延ロール２上を往復移動させた際、ブロック体４は圧延ロール２との接触により摩耗することから、この摩耗により算出部７で求めた半径Ｒが、実際の半径と少し異なる（計測誤差）ことがある。
このように、ブロック体４を圧延ロール２上を往復移動させて圧延ロール２の半径Ｒを算出すると、ブロック体４の傾きや摩耗の影響により、往路での半径Ｒと復路での半径Ｒとが異なる。
【００３１】
そこで、補正部４０は、算出部７で算出した半径Ｒを補正するもので、記憶部８Ａに記憶された往路の所定位置ｘiでの半径Ｒと復路の所定位置ｘiでの半径Ｒとに基づいて求められた値を、所定位置ｘiにおける圧延ロール２の半径Ｒとして出力するものである。 図１１に示すように、補正部４０は、軸芯方向における同一位置での往路の半径Ｒと、復路の半径Ｒとを足して２で割った値、つまり、往路と復路での半径Ｒの平均値を圧延ロール２の半径Ｒとしている。具体的には、ブロック体４が圧延ロール２上を往復した際、補正部４０は、共通する往路の所定位置ｘiでの半径Ｒ[同一区間の図１１の「○」の値]と、復路の所定位置ｘiでの半径Ｒ[同一区間の図１１の「●」の値]とを加算して２で割ることで、同一の所定位置ｘiにおける半径Ｒの平均値を求める。この平均値を所定位置ｘi毎の圧延ロール２の半径Ｒとし、表示部９に所定位置ｘi毎に補正した圧延ロール２の半径Ｒを表示する。
【００３２】
つまり、第３実施形態では、圧延ロール２に対してブロック体４を１往復して変位計５にて圧延ロール２の変位を計測し、当該計測値から求められる往路又は復路での圧延ロール２の半径Ｒを所定位置ｘi毎に記憶しておき、往路での半径Ｒと復路での半径Ｒとに基づいて求められた値を、半径Ｒとして補正している。
以上のように、往路での圧延ロール２の半径Ｒと、復路での圧延ロール２の半径Ｒを用いて、圧延ロール２の半径Ｒを求めることで、ブロック体４の接触面（第１傾斜面１８や第２傾斜面１９）の摩擦によるブロック体４の傾き（圧延ロール２に対する鉛直方向のブロック体４の傾き）やブロック体４の摩耗の影響による計測誤差を最小限にすることができる。
【００３３】
なお、この実施形態では、圧延ロール２に対してブロック体４を１往復して、往路と復路の１トラバースのデータを記憶するようにしているが、ブロック体４を複数往復させて、複数のトラバースのデータを記憶し、全トラバースにおける各区間での圧延ロール２の半径Ｒを平均して、当該平均値を圧延ロール２の半径Ｒとしてもよい。
［第４実施形態］
第３実施形態における圧延ロール径計測装置１は、第２実施形態の圧延ロール径計測装置１の補正部４０とは異なる機能を有している。
【００３４】
まず、発明者らは、ブロック体４を往復させた際の半径Ｒの差がどのような原因によるものか検討した。図１２は、検討結果をグラフ化したもので、図１２に示す実線は計測した計測径であり、破線はオフライン等により圧延ロール２の半径Ｒを計測した値であって圧延ロールの半径Ｒの真値に近いものである。
図１２（ａ）に示すように、往路の測定値と復路の測定値とは、それぞれ真値と異なっており、計測時にはブロック体４の傾きの影響が出たと思われる。
図１２（ｂ）に示すように、トラバースの回数を増加させるにつれて真値と計測値との差が次第に大きくなっている。このような真値と計測値との関係は、ブロック体４の計測回数を増加させた際に生じるブロック体４の摩耗との関係があると思われる。
【００３５】
図１２（ｃ）に示すように、トラバース回数が少ないときは計測値と真値との差が大きく、トラバース回数が増加するにつれて両者の差は次第に小さくなる。このような真値と計測値との関係は、ブロック体４を圧延ロール２に接触した際にブロック体４に生じる熱歪と関係があると思われる。
このように、圧延ロール２に対するブロック体４の傾き、ブロック体４の摩耗、ブロック体４の熱歪により、計測値と真値とが異なることから、第３実施形態では、補正部により、これらの影響を考慮して算出部７で算出された半径Ｒを補正する。
【００３６】
即ち、補正部は、圧延ロール２に対するブロック体４の傾き、ブロック体４の摩耗、ブロック体４を圧延ロール２に接触した際のブロック体４の熱歪を考慮して算出部７で算出された半径Ｒを補正する補正機能を有している。
以下、補正部内で行われる補正機能について説明する。
計測により求めた往路での圧延ロール２の半径Ｒ1（ｘi，ｔi1）は、式（２）、計測により求めた復路での圧延ロール２の半径Ｒ2（ｘi，ｔi2）は、式（３）で定義することができる。
【００３７】
【数２】
【００３８】
式（２）及び式（３）において、右辺の２項目がブロック体４の熱歪の影響を示す項で、右辺の３項目がブロック体４の摩耗の影響を示す項で、右辺の４項目がブロック体４の傾きの影響を示す項である。
式（４）に示すように、往路の真の半径値と復路の真の半径値との差をｇiとおくと、
【００３９】
【数３】
・・・（４）
【００４０】
と表すことができる。最小二乗法により式（４）で示したｇiの２乗和が最小値となるように、各パラメータａ,ｂ，ｃ,ｄを求める。言い換えれば、式（５）で示される値Ｊが最小となるように、各パラメータＡ,Ｂ，Ｃ,Ｄを求める。なお、式（４）、式（５）は非線形式であるため、非線形最小二乗法を適用する。
【００４１】
【数４】
【００４２】
式（５）で求めたパラメータＡ，Ｂ，Ｃ,Ｄを式（１）及び式（２）を変形した式（６）及び式（７）に代入し、半径Ｒの修正値Ｒm1（ｘi）、Ｒm2（ｘi）を求める。
【００４３】
【数５】
【００４４】
即ち、補正部には、式（５）〜（７）が記憶されていて、補正機能により半径Ｒの修正値Ｒm1（ｘi）、Ｒm2（ｘi）を求めることができるようになっている。
次に、補正機能を用いた圧延ロール２の半径計測方法について説明する。
最初に、往路データの採取をする。具体的には、ブロック体４を左端から右端まで移動させ、所定位置ｘiにおける圧延ロール２の半径Ｒ1（ｘi，ｔi1）を算出して、所定位置ｘiにおける半径Ｒ1（ｘi，ｔi1）、計測時間ｔi1を記憶部８Ａに記憶させる。
復路と同様に往路データを採取する。具体的には、ブロック体４を右端から左端まで移動させ、所定位置ｘｉにおける圧延ロール２の半径Ｒ2（ｘi，ｔi2）を算出して、所定位置ｘiにおける半径Ｒ2（ｘi，ｔi2）、計測時間ｔi2を記憶部８Ａに記憶させる。
【００４５】
補正部の補正機能により１トラバース終了後、式（５）の値が最小となるようにパラメータＡ,Ｂ,Ｃ,Ｄを求める。そして、求められたパラメータを式（６），（７）に代入して、半径Ｒの修正値Ｒm1（ｘi）、Ｒm2（ｘi）を求め、当該半径を表示部９により表示する。パラメータＡ,Ｂ,Ｃ,Ｄは、トラバース毎に求めることが好ましい。
図１３は、補正機能により圧延ロール２の半径Ｒを補正したものである。このようにすれば、ブロック体４の傾き、ブロック体４の摩耗、ブロック体４の熱歪を考慮した正確な半径Ｒを算出することができ、往路での圧延ロールの半径Ｒと復路での圧延ロールの半径Ｒとが略一致するようになる。
【００４６】
本発明の圧延ロール径計測装置及び圧延ロールの径計測方法は上記の実施形態に限定されない。ブロック体４を圧延ロール２の外周面に沿って移動するように支持機構６により支持すればよく、例えば、ブロック体４とリンク部材２４とをユニバーサルジョイントを介して連結してもよいし、その他の部材によって連結してもよい。
また、ブロック体４が圧延ロール２の両端部に達した際に当該ブロック体４を持ち上げることのできる油圧シリンダ等で構成された持上機構を設けるようにしてもよい。また、リンク部材２４をＹ軸方向に移動させる機構を設けて、ブロック体４を圧延ロール２にセッティングする際にリンク部材２４（ブロック体４）の位置調整を行ってもよい。
【００４７】
第１枢支軸２５と第２貫通孔３５との間に隙間（ガタ）を設けると共に、リンク部材２４の先端部と取付凹部３２の側壁との間に隙間（ガタ）を設けることによって、ブロック体４を第１軸ＡＸ、第２軸ＡＹ、第３軸ＡＺ回りに揺動自在としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】第１実施形態における圧延ロール径計測装置の概略構成図である。
【図２】第１実施形態における圧延ロール径計測装置の部分断面図である。
【図３】ブロック体付近の平面断面図である。
【図４】ブロック体の正面断面図である。
【図５】３点接触法により半径を求める説明図である。
【図６】第１実施形態において半径の算出結果を表示した図である。
【図７】第２実施形態における圧延ロール径計測装置の支持構造を示した図である。
【図８】第３実施形態における圧延ロール径計測装置の概略構成図である。
【図９】圧延ロールの半径計測方法を説明する図である。
【図１０】往路又は復路でのブロック体の傾きを説明する図である。
【図１１】往路又は復路における圧延ロールの径を示す図である。
【図１２】第３実施形態における（ａ）ブロック体の傾きの影響、（ｂ）ブロック体の摩耗の影響、（ｃ）ブロック体の熱歪の影響を説明する図である。
【図１３】第４実施形態での補正結果を示す図である。
【符号の説明】
【００４９】
Ａ 研削機
１ 圧延ロール径計測装置
２ 圧延ロール
４ ブロック体
５ 変位計
６ 移動機構
７ 算出部
ＡＸ 第１軸
ＡＺ 第２軸
ＡＹ 第３軸
【技術分野】
【０００１】
本発明は、研削機の圧延ロール径計測装置及び圧延ロールの径計測方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、圧延機に用いられる圧延ロールは使用し続けると表面が摩耗して表面精度が低下するため、圧延ロールの表面を回転する砥石によって研削する研削作業が定期的に行われている。研削作業に伴って、圧延ロールの半径又は直径を実測することは日常的に行われており、圧延ロールなどのロールの半径又は直径を測定（計測）する技術として特許文献１に開示されているものがある。
特許文献１の測定方法は、ロールから離れた位置に非接触型の１台の距離測定装置を設けて、この距離測定装置からロールに向けて超音波又は光を照射し、ロールと距離測定装置との間の距離を測定することにより、ロールの直径を測定するものである。
【特許文献１】特開平４−２９２３６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１の測定方法をロールを支持して研削するような研削機に適用した場合、１台の距離測定装置によってロールと距離測定装置との間の距離を測定することでロールの直径を測定することになるため、ロールが撓んでしまうと精度良く正確にロールの径を測定できない問題がある。
そこで、本発明は、上記問題点に鑑み、１つの計測器（変位計）であっても精度良く圧延ロールの径を計測することができる研削機における圧延ロール径計測装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
前記目的を達成するために、本発明は、次の手段を講じた。
即ち、本発明における課題解決のための技術的手段は、回転自在に支持された圧延ロールを砥石で研削する研削機の圧延ロール径計測装置であって、前記圧延ロールの上方側から自重により当該圧延ロールに設置され且つ当該圧延ロールの外周面に２点で接触可能なブロック体と、前記ブロック体の接触点の間に取り付けられ且つ圧延ロールの径の変位を計測可能な変位計と、前記ブロック体を圧延ロールの上方側で支持する支持機構と、前記変位計の計測値に基づいて圧延ロールの径を算出可能な算出部を備え、前記ブロック体は、圧延ロールの外周面に沿って移動するように、前記支持機構により支持されている点にある。
【０００５】
前記ブロック体は、圧延ロールの軸芯方向に沿った第１軸に揺動自在に支持機構により支持されていることが好ましい。
前記ブロック体は、前記第１軸に鉛直方向で直交する第２軸と、前記第１軸及び第２軸に直交する第３軸と軸回りに揺動自在に支持機構により支持されていることが好ましい。 前記圧延ロールの軸方向に沿ってブロック体を少なくとも１往復させた際に、前記算出部が算出した往路及び復路での圧延ロールの径を所定位置毎に記憶する記憶部と、前記記憶部に記憶された往路及び復路での圧延ロールの径に基づき補正された圧延ロールを算出して出力する補正部と、を備えていることが好ましい。
【０００６】
前記補正部は、圧延ロールに対する前記ブロック体の傾き、前記ブロック体の摩耗、前記ブロック体を圧延ロールに接触させた際の温度差によるブロック体の熱歪の少なくとも１つを基に、圧延ロールの径を補正する補正機能を有していることが好ましい。
前記ブロック体と前記圧延ロールとの接触部分に保護部材が設けられていることが好ましい。
本発明における課題解決のための他の技術的手段は、砥石で研削された圧延ロールの径を計測する圧延ロールの径計測方法において、回転自在に支持された圧延ロールの上方側から自重によりブロック体を前記圧延ロールに設置してブロック体と圧延ロールの外周面とを２点で接触させ、当該ブロック体の接触点の間に設けられた変位計を圧延ロールの外周面に接触させ、前記ブロック体を、圧延ロールの外周面に沿って移動可能としておき、前記変位計の計測値に基づいて圧延ロールの径を算出することが好ましい。
【０００７】
圧延ロールの軸方向にブロック体を少なくとも１往復させて往路及び復路での圧延ロールの径を所定位置毎に記憶しておき、記憶した往路及び復路の径とに基づいて圧延ロールの径を補正することが好ましい。
前記圧延ロールに対する前記ブロック体の傾き、前記ブロック体の摩耗、前記ブロック体を圧延ロールに接触した際のブロック体の熱歪の少なくとも１つを基に圧延ロールの径を補正することが好ましい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、１つの測定器（変位計）であっても精度良く圧延ロールの径を計測することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態を、図面に基づき説明する。
［第１実施形態］
図１は本発明の第１実施形態における圧延ロール径計測装置を示している。
圧延ロール径計測装置１は、圧延装置に使用される圧延ロール２の表面を研削する研削機Ａに具備されたもので、圧延ロール２の径（半径）Ｒを当該圧延ロール２の軸芯ＲＸに沿って、連続的に計測可能なものである。
本発明では、説明の便宜上、図１での左右方向をＸ軸方向、紙面上下方向をＹ軸方向、紙面貫通方向をＺ軸方向ということがある。
【００１０】
図１、２に示すように、圧延ロール径計測装置１は、ブロック体４と、このブロック体４に取り付けられて圧延ロール２の半径Ｒの変位を検出する変位計５と、ブロック体４を圧延ロール２の圧延ロール２の上方側で支持する支持機構６とを備えている。
また、圧延ロール径計測装置１は、圧延ロール２を支持する支持体３と、この支持体３を圧延ロール２の軸芯方向に移動させる移動機構（移動台）１３と、変位計５の計測値に基づいて圧延ロール２の半径Ｒを算出可能な算出部７と、算出部７の計算結果を記憶可能な記憶部８と、算出部７の結果を表示可能な表示部９とを備えている。
【００１１】
支持体３は、圧延ロール２をＸ軸回りに回転自在に支持するものであって、移動台１３上に設けられている。この支持体３は、移動台１３の長手方向両側に配置されて圧延ロール２の回転軸を回転自在に支持する一対の軸受１０，１０と、移動台１３上に設けられて圧延ロール２の撓みを防止する撓み防止部材１１とを備えている。軸受１０の一方側の移動台１３上には、圧延ロール２の軸芯ＲＸに回転動力を付与するロール駆動モータ１２が配置されている。
撓み防止部材１１は、圧延ロール２の下側で軸芯方向に複数並べられた第１支持部１５と、圧延ロール２の側方側で軸芯方向に複数並べられた第２支持部１６とから構成されている。
【００１２】
第１支持部１５は、移動台１３に固定されたベース部１５ａと、このベース部１５ａから圧延ロール２に向けて延び、その先端部が圧延ロール２の下側の外周面と当接する当接部１５ｂとを有しており、これらにより、圧延ロール２の下側を支持することによって当該圧延ロール２が下側に撓むのを防止している。
第２支持部１６は移動台に固定されたベース部１６ａと、このベース部１６ａから圧延ロール２に向けて延び、その先端部が圧延ロール２の側方側の外周面と当接する当接部１６ｂとを有しており、これらにより、圧延ロール２が半径Ｒ外方向に撓むのを防止している。
【００１３】
移動台１３の側方側には、圧延ロール２の表面を研削するための砥石３０及び当該砥石３０を回転駆動するための砥石駆動モータ３１が配置されている。砥石３０及び砥石駆動モータ３１はＹ軸方向に移動可能となっていて、圧延ロール２に近接離反する。
ブロック体４は、圧延ロール２の上方側に配置されて圧延ロール２に自重により載っているもので、圧延ロール２の外周面に沿って移動するように、支持機構６により支持されている。
図２〜５を用いてブロック体４、支持機構６、変位計５及び記憶部８について、詳しく説明する。
【００１４】
ブロック体４は、矩形状のブロックを略への字状に切り欠くことで構成された切欠部１７を有しており、当該ヘの字状の切欠部１７が下向きに配置されている（ブロック体４は下向きのＶブロック体）。詳しくは、図２、５に示すように、この切欠部１７は、当該ブロック体４の中心部から外側に進む（図５のポイントＰから左側に進む）にしたがって下方に移行する第１傾斜面１８と、当該ブロック体４の中心部から外側に進む（図５のポイントＰから右側に進む）にしたがって下方に移行する第２傾斜面１９とにより構成されたものである。
【００１５】
第１傾斜面１８と第２傾斜面１９とは互いに向き合っていて当該ブロック体４の幅方向の中心部で交差している。例えば、第１傾斜面１８と第２傾斜面１９との角度（なす角）αは、９０度に設定されている。第１傾斜面１８の幅方向の長さと、第２傾斜面１９の幅方向の長さ（言い換えれば、互いの辺の長さ）とは同じに設定されている。第１傾斜面１８及び第２傾斜面１９には、保護部材２１が設けられている。言い換えれば、ブロック体４と圧延ロール２との接触部分に保護部材２１が設けられている。
この保護部材２１は、ブロック体４と圧延ロール２と接触によりブロック体４の表面或いは圧延ロール２の表面は疵付くのを防止すると共に、ブロック体４の接触部分（第１傾斜面１８や第２傾斜面１９）が砥石の削粉で摩耗してしまうのを防止する（摩耗の抑制）もので、例えば、テフロン（登録商標）等から形成された樹脂テープや高強度鋼板により構成されている。
【００１６】
第１傾斜面１８と第２傾斜面１９との交差部分Ｐ（以降、交差部ということがある）を通るように、当該ブロック体４には上下方向に貫通する第１貫通孔２０が設けられ、この第１貫通孔２０に変位計５が内嵌されている。
ブロック体４において第２傾斜面１９が形成された側には、後述するリンク部材２４の先端が入り込むための取付凹部３２が上部から中途部に亘って設けられており、この取付凹部３２の両側のブロック体４には、圧延ロール２の軸芯方向に沿った第２貫通孔３５が設けられている。
【００１７】
支持機構６は、圧延ロール２の外周面に沿って移動可能となるようにブロック体４を支持するもので、ブロック体４と砥石駆動モータ３１との間に配置されたリンク部材２４と、このリンク部材２４の先端部に設けられてブロック体が枢支される第１枢支軸２５と、リンク部材２４の基端部に設けられて砥石駆動モータ３１に枢支される第２枢支軸２６とを有している。
詳しくは、リンク部材２４の先端部側がブロック体４の取付凹部３２に位置していて、当該先端部側のＸ軸に平行な第１枢支軸２５（第１軸ＡＸ）が第２貫通孔３５に挿入されている。また、リンク部材２４の基端部側が砥石駆動モータ３１の上部に位置していて、当該基端側のＸ軸に平行な第２枢支軸２６（第１軸ＡＸ）が砥石駆動モータ３１の上部に揺動（回動）に枢支されている。
【００１８】
即ち、ブロック体４は、Ｘ軸に平行な２つの第１軸ＡＸ軸回りに揺動自在となっている。
変位計５は、圧延ロール２の外周面に接触する接触ロッド２２と、この接触ロッド２２を伸縮自在とする伸縮部２３とを備えている。接触ロッド２２は伸縮部２３から突出していて当該伸縮部２３に対して移動自在となっている。接触ロッド２２の先端部には圧延ロール２の外周面に接触する板状の接触部２２ａが形成されている。伸縮部２３に対する接触ロッド２２の変位は算出部７に出力されるようになっている。
【００１９】
変位計５が取り付けられたブロック体４を圧延ロール２に上方から載せると、第１傾斜面１８と圧延ロール２の外周面とが接触すると共に、第２傾斜面１９と圧延ロール２の外周面とが接触し、さらに、変位計５の接触ロッド２２の接触部２２ａと圧延ロール２の外周面とが接触して全体として３点で接触することになる。この状態で、第１傾斜面１８と第２傾斜面１９との角度αと、接触ロッド２２の突出量ｄとにより、圧延ロール２の半径Ｒが計測できるようになっている。接触ロッド２２の突出量ｄとは、交差部Ｐから圧延ロール２側に当該接触ロッド２２が突出した量（距離）のことである。
【００２０】
算出部７は、上述したように角度αと突出量ｄとより圧延ロール２の半径Ｒを算出可能なものであって、具体的には、式（１）により圧延ロール２の半径Ｒを算出するものである。
【００２１】
【数１】
【００２２】
さらに詳しくは、算出部７は式（１）が記憶されたコンピュータ等から構成され、変位計５から出力される変位に基づいて、ブロック体４に対する接触ロッド２２の突出量ｄを求め、当該突出量ｄを式（１）に代入することにより、圧延ロール２の半径Ｒを求める。なお、式（１）において、第１傾斜面１８と第２傾斜面１９とのなす角である角度αは９０°である。
表示部９は、算出部７で求めた圧延ロール２の半径Ｒを連続的に表示可能であって、圧延ロール２の半径Ｒを連続的に表示することで圧延ロール２のプロファイルを表示することができるようになっている。
【００２３】
研削機及び圧延ロール径計測装置の動作について説明する。
研削機Ａによって圧延ロール２を研磨するには、まず、砥石３０及び砥石駆動モータ３１をＹ軸方向に移動させて、砥石３０と圧延ロール２の表面とを当接（接触）させる。その後、砥石駆動モータ３１により砥石３０を回転させつつ、移動台１３により圧延ロール２を軸芯方向に移動させることで、圧延ロール２の表面を研磨する。
圧延ロール径計測装置１によって圧延ロール２の半径を計測するには、ブロック体４の第１傾斜面１８及び第２傾斜面１９を保護部材２１を介して圧延ロール２の外周面に接触させる（ブロック体４を圧延ロール２上に設置してブロック体４と圧延ロール２の外周面とを２点で接触させる）、変位計５の接触部と圧延ロール２の外周面とを接触させる（変位計５を圧延ロール２の外周面に接触させる）。次に、移動台６によってブロック体４を圧延ロール２の一端（例えば、左側）から他端（例えば、右側）にかけて圧延ロール２の軸芯方向に移動させながら、変位計５の計測値を連続的に計測し、算出部７により、圧延ロール２の半径Ｒを算出する。
【００２４】
表示部９によって圧延ロール２の半径Ｒを当該圧延ロール２の一端から他端にかけて計測した結果を表示する。例えば、図６（ａ）に示すように、表示部９によって、周方向の所定位置における半径を軸芯方向（Ｘ軸方向）に連続的に示して、圧延ロール２の軸芯方向のプロファイル（形状）を表示する。また、図６（ｂ）に示すように、表示部９によって、軸芯方向の所定位置における周全体の半径を連続的に示して、軸芯方向の所定位置における圧延ロール２の真円度を表示する。
本発明によれば、圧延ロール２がＺ軸方向（上下方向）に撓んだ状態であっても、リンク部材２４の基端部側が第２枢支軸２６回りに揺動（回動）すると共に、ブロック体４自体が第１枢支軸２５回りに揺動（回動）することから、これらの揺動により圧延ロール２に対するブロック体４の位置が位置調整されて、ブロック体４を圧延ロール２の外周面に沿わすことができる。その結果、圧延ロール２がＺ軸方向に撓んだ状態でもブロック体４と圧延ロール２との３点接触が維持されることから精度良く圧延ロールの径を計測することができる。
【００２５】
特に、研削機Ａにあっては、圧延ロール２を研削すると、砥石３０の外周面の摩耗が進行するため、砥石３０の摩耗に伴って当該砥石３０と圧延ロール２との相対距離が短くなる。
このように、砥石３０の摩耗によって、砥石３０と圧延ロール２との相対距離が短くなるが、リンク部材２４の基端部側の回動とブロック体４の回動とによって、相対距離の変化に追随して圧延ロール２に対するブロック体４の位置を変えることが可能となる。その結果、砥石３０の摩耗に伴って相対距離が短くなったとしても、ブロック体４と圧延ロール２とを確実に３点接触させることができ、精度良く圧延ロールの径を計測することができる。
【００２６】
さらに、研削機Ａにおいては、外径の異なる砥石３０を用いて圧延ロール２を研削することがあり、使用する砥石３０毎に砥石３０と圧延ロール２との相対距離が変わる場合がある。このような場合でも、砥石３０を取り付けた砥石駆動モータ３１を圧延ロール２に近づけたり離すことによって圧延ロール２に対する砥石３０の位置調整し、且つ、リンク部材２４の第２枢支軸２６をＹ軸方向に動かし、さらに、リンク部材２４を回動させることによって圧延ロール２に対するブロック体４の位置を変えることが自在にできるため、ブロック体４を圧延ロール２上にセッティングするのも非常に簡単に行うことができる。
【００２７】
［第２実施形態］
第２実施形態における圧延ロール径計測装置１では、ブロック体４を支持する支持機構が変更されたものである。
図７に示すように、リンク部材２４の先端側には球面状となる球部３９が形成されており、ブロック体４の取付凹部３２はリンク部材２４の球部３９がピボット状に摺動自在に嵌り込む球受け構造（以降、球受け部ということがある）とされている。
球受け部３２にリンク部材２４の球部３９が嵌り込んだ状態では、ブロック体４は、球部３９の中心を通りＺ軸と平行に延びる第２軸ＡＺ回りに揺動（回動）自在で、且つ、球部３９の中心を通りＹ軸と平行に延びる第３軸ＡＹ回りに揺動（回動）自在となっている。即ち、この実施形態では、ブロック体４は、第１軸に鉛直方向で直交する第２軸と、第１軸及び第２軸に直交する第３軸と軸回りに揺動自在に支持機構により支持されている。
【００２８】
図７（ａ）に示すように、圧延ロール２がＹ軸方向（幅方向）に傾いた場合であっても、第２軸ＡＺ回りの回動により、ブロック体４を圧延ロール２に沿って移動させることができる。
図７（ｂ）に示すように、圧延ロール２がＺ軸方向（上下方向）に傾いた場合であっても、第３軸ＡＹ回りに回動により、ブロック体４を圧延ロール２に沿って移動させることができる。
この実施形態によれば、圧延ロール２が幅方向又は上下方向に傾いたとしても、その傾きに応じてブロック体４を圧延ロール２に沿って移動させて当該ブロック体４を確実に圧延ロール２に接触させることができ、圧延ロール２の半径を正確に計測することができる。
［第３実施形態］
図８、９に示すように、第２実施形態における圧延ロール径計測装置１は、第１実施形態の圧延ロール径計測装置とは異なる記憶部８Ａと、補正部４０とを有したものであり、圧延ロール２の軸方向に沿ってブロック体４を少なくとも１往復させる（以降、往復のことをトラバースということがある）ことで、圧延ロール２の半径Ｒを求めるものである。
【００２９】
圧延ロール径計測装置１の記憶部８Ａは、ブロック体４を少なくとも１トラバースして変位計５にて圧延ロール２の変位を計測した際に、当該計測値から求められる往路又は復路での圧延ロール２の半径Ｒを所定位置ｘi毎に記憶するように構成されている。
具体的には、記憶部８Ａはブロック体４を圧延ロール２の左側から右側まで移動させた際、当該往路での圧延ロール２の軸芯方向の所定位置ｘiの半径Ｒを順に記憶する。また、記憶部８Ａはブロック体４を圧延ロール２の右側から左側まで移動させた際、当該復路での圧延ロール２の軸芯方向の所定位置ｘiの半径Ｒを順に記憶する。
【００３０】
さて、図１０に示すように、ブロック体４を往復移動させた際、ブロック体４は接触部の摩擦により鉛直方向に対して少しだけ傾く可能性があり、このブロック体４の傾きにより算出部７で求めた半径Ｒが、実際の半径と少し異なる（計測誤差）ことがある。
また、ブロック体４を圧延ロール２上を往復移動させた際、ブロック体４は圧延ロール２との接触により摩耗することから、この摩耗により算出部７で求めた半径Ｒが、実際の半径と少し異なる（計測誤差）ことがある。
このように、ブロック体４を圧延ロール２上を往復移動させて圧延ロール２の半径Ｒを算出すると、ブロック体４の傾きや摩耗の影響により、往路での半径Ｒと復路での半径Ｒとが異なる。
【００３１】
そこで、補正部４０は、算出部７で算出した半径Ｒを補正するもので、記憶部８Ａに記憶された往路の所定位置ｘiでの半径Ｒと復路の所定位置ｘiでの半径Ｒとに基づいて求められた値を、所定位置ｘiにおける圧延ロール２の半径Ｒとして出力するものである。 図１１に示すように、補正部４０は、軸芯方向における同一位置での往路の半径Ｒと、復路の半径Ｒとを足して２で割った値、つまり、往路と復路での半径Ｒの平均値を圧延ロール２の半径Ｒとしている。具体的には、ブロック体４が圧延ロール２上を往復した際、補正部４０は、共通する往路の所定位置ｘiでの半径Ｒ[同一区間の図１１の「○」の値]と、復路の所定位置ｘiでの半径Ｒ[同一区間の図１１の「●」の値]とを加算して２で割ることで、同一の所定位置ｘiにおける半径Ｒの平均値を求める。この平均値を所定位置ｘi毎の圧延ロール２の半径Ｒとし、表示部９に所定位置ｘi毎に補正した圧延ロール２の半径Ｒを表示する。
【００３２】
つまり、第３実施形態では、圧延ロール２に対してブロック体４を１往復して変位計５にて圧延ロール２の変位を計測し、当該計測値から求められる往路又は復路での圧延ロール２の半径Ｒを所定位置ｘi毎に記憶しておき、往路での半径Ｒと復路での半径Ｒとに基づいて求められた値を、半径Ｒとして補正している。
以上のように、往路での圧延ロール２の半径Ｒと、復路での圧延ロール２の半径Ｒを用いて、圧延ロール２の半径Ｒを求めることで、ブロック体４の接触面（第１傾斜面１８や第２傾斜面１９）の摩擦によるブロック体４の傾き（圧延ロール２に対する鉛直方向のブロック体４の傾き）やブロック体４の摩耗の影響による計測誤差を最小限にすることができる。
【００３３】
なお、この実施形態では、圧延ロール２に対してブロック体４を１往復して、往路と復路の１トラバースのデータを記憶するようにしているが、ブロック体４を複数往復させて、複数のトラバースのデータを記憶し、全トラバースにおける各区間での圧延ロール２の半径Ｒを平均して、当該平均値を圧延ロール２の半径Ｒとしてもよい。
［第４実施形態］
第３実施形態における圧延ロール径計測装置１は、第２実施形態の圧延ロール径計測装置１の補正部４０とは異なる機能を有している。
【００３４】
まず、発明者らは、ブロック体４を往復させた際の半径Ｒの差がどのような原因によるものか検討した。図１２は、検討結果をグラフ化したもので、図１２に示す実線は計測した計測径であり、破線はオフライン等により圧延ロール２の半径Ｒを計測した値であって圧延ロールの半径Ｒの真値に近いものである。
図１２（ａ）に示すように、往路の測定値と復路の測定値とは、それぞれ真値と異なっており、計測時にはブロック体４の傾きの影響が出たと思われる。
図１２（ｂ）に示すように、トラバースの回数を増加させるにつれて真値と計測値との差が次第に大きくなっている。このような真値と計測値との関係は、ブロック体４の計測回数を増加させた際に生じるブロック体４の摩耗との関係があると思われる。
【００３５】
図１２（ｃ）に示すように、トラバース回数が少ないときは計測値と真値との差が大きく、トラバース回数が増加するにつれて両者の差は次第に小さくなる。このような真値と計測値との関係は、ブロック体４を圧延ロール２に接触した際にブロック体４に生じる熱歪と関係があると思われる。
このように、圧延ロール２に対するブロック体４の傾き、ブロック体４の摩耗、ブロック体４の熱歪により、計測値と真値とが異なることから、第３実施形態では、補正部により、これらの影響を考慮して算出部７で算出された半径Ｒを補正する。
【００３６】
即ち、補正部は、圧延ロール２に対するブロック体４の傾き、ブロック体４の摩耗、ブロック体４を圧延ロール２に接触した際のブロック体４の熱歪を考慮して算出部７で算出された半径Ｒを補正する補正機能を有している。
以下、補正部内で行われる補正機能について説明する。
計測により求めた往路での圧延ロール２の半径Ｒ1（ｘi，ｔi1）は、式（２）、計測により求めた復路での圧延ロール２の半径Ｒ2（ｘi，ｔi2）は、式（３）で定義することができる。
【００３７】
【数２】
【００３８】
式（２）及び式（３）において、右辺の２項目がブロック体４の熱歪の影響を示す項で、右辺の３項目がブロック体４の摩耗の影響を示す項で、右辺の４項目がブロック体４の傾きの影響を示す項である。
式（４）に示すように、往路の真の半径値と復路の真の半径値との差をｇiとおくと、
【００３９】
【数３】
・・・（４）
【００４０】
と表すことができる。最小二乗法により式（４）で示したｇiの２乗和が最小値となるように、各パラメータａ,ｂ，ｃ,ｄを求める。言い換えれば、式（５）で示される値Ｊが最小となるように、各パラメータＡ,Ｂ，Ｃ,Ｄを求める。なお、式（４）、式（５）は非線形式であるため、非線形最小二乗法を適用する。
【００４１】
【数４】
【００４２】
式（５）で求めたパラメータＡ，Ｂ，Ｃ,Ｄを式（１）及び式（２）を変形した式（６）及び式（７）に代入し、半径Ｒの修正値Ｒm1（ｘi）、Ｒm2（ｘi）を求める。
【００４３】
【数５】
【００４４】
即ち、補正部には、式（５）〜（７）が記憶されていて、補正機能により半径Ｒの修正値Ｒm1（ｘi）、Ｒm2（ｘi）を求めることができるようになっている。
次に、補正機能を用いた圧延ロール２の半径計測方法について説明する。
最初に、往路データの採取をする。具体的には、ブロック体４を左端から右端まで移動させ、所定位置ｘiにおける圧延ロール２の半径Ｒ1（ｘi，ｔi1）を算出して、所定位置ｘiにおける半径Ｒ1（ｘi，ｔi1）、計測時間ｔi1を記憶部８Ａに記憶させる。
復路と同様に往路データを採取する。具体的には、ブロック体４を右端から左端まで移動させ、所定位置ｘｉにおける圧延ロール２の半径Ｒ2（ｘi，ｔi2）を算出して、所定位置ｘiにおける半径Ｒ2（ｘi，ｔi2）、計測時間ｔi2を記憶部８Ａに記憶させる。
【００４５】
補正部の補正機能により１トラバース終了後、式（５）の値が最小となるようにパラメータＡ,Ｂ,Ｃ,Ｄを求める。そして、求められたパラメータを式（６），（７）に代入して、半径Ｒの修正値Ｒm1（ｘi）、Ｒm2（ｘi）を求め、当該半径を表示部９により表示する。パラメータＡ,Ｂ,Ｃ,Ｄは、トラバース毎に求めることが好ましい。
図１３は、補正機能により圧延ロール２の半径Ｒを補正したものである。このようにすれば、ブロック体４の傾き、ブロック体４の摩耗、ブロック体４の熱歪を考慮した正確な半径Ｒを算出することができ、往路での圧延ロールの半径Ｒと復路での圧延ロールの半径Ｒとが略一致するようになる。
【００４６】
本発明の圧延ロール径計測装置及び圧延ロールの径計測方法は上記の実施形態に限定されない。ブロック体４を圧延ロール２の外周面に沿って移動するように支持機構６により支持すればよく、例えば、ブロック体４とリンク部材２４とをユニバーサルジョイントを介して連結してもよいし、その他の部材によって連結してもよい。
また、ブロック体４が圧延ロール２の両端部に達した際に当該ブロック体４を持ち上げることのできる油圧シリンダ等で構成された持上機構を設けるようにしてもよい。また、リンク部材２４をＹ軸方向に移動させる機構を設けて、ブロック体４を圧延ロール２にセッティングする際にリンク部材２４（ブロック体４）の位置調整を行ってもよい。
【００４７】
第１枢支軸２５と第２貫通孔３５との間に隙間（ガタ）を設けると共に、リンク部材２４の先端部と取付凹部３２の側壁との間に隙間（ガタ）を設けることによって、ブロック体４を第１軸ＡＸ、第２軸ＡＹ、第３軸ＡＺ回りに揺動自在としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】第１実施形態における圧延ロール径計測装置の概略構成図である。
【図２】第１実施形態における圧延ロール径計測装置の部分断面図である。
【図３】ブロック体付近の平面断面図である。
【図４】ブロック体の正面断面図である。
【図５】３点接触法により半径を求める説明図である。
【図６】第１実施形態において半径の算出結果を表示した図である。
【図７】第２実施形態における圧延ロール径計測装置の支持構造を示した図である。
【図８】第３実施形態における圧延ロール径計測装置の概略構成図である。
【図９】圧延ロールの半径計測方法を説明する図である。
【図１０】往路又は復路でのブロック体の傾きを説明する図である。
【図１１】往路又は復路における圧延ロールの径を示す図である。
【図１２】第３実施形態における（ａ）ブロック体の傾きの影響、（ｂ）ブロック体の摩耗の影響、（ｃ）ブロック体の熱歪の影響を説明する図である。
【図１３】第４実施形態での補正結果を示す図である。
【符号の説明】
【００４９】
Ａ 研削機
１ 圧延ロール径計測装置
２ 圧延ロール
４ ブロック体
５ 変位計
６ 移動機構
７ 算出部
ＡＸ 第１軸
ＡＺ 第２軸
ＡＹ 第３軸
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転自在に支持された圧延ロールを砥石で研削する研削機の圧延ロール径計測装置であって、
前記圧延ロールの上方側から自重により当該圧延ロールに設置され且つ当該圧延ロールの外周面に２点で接触可能なブロック体と、前記ブロック体の接触点の間に取り付けられ且つ圧延ロールの径の変位を計測可能な変位計と、前記ブロック体を圧延ロールの上方側で支持する支持機構と、前記変位計の計測値に基づいて圧延ロールの径を算出可能な算出部を備え、
前記ブロック体は、圧延ロールの外周面に沿って移動するように、前記支持機構により支持されていることを特徴とする研削機の圧延ロール径計測装置。
【請求項２】
前記ブロック体は、圧延ロールの軸芯方向に沿った第１軸回りに揺動自在に支持機構により支持されていることを特徴とする請求項１に記載の研削機の圧延ロール径計測装置。
【請求項３】
前記ブロック体は、前記第１軸に鉛直方向で直交する第２軸と、前記第１軸及び第２軸に直交する第３軸と軸回りに揺動自在に支持機構により支持されていることを特徴とする請求項２に記載の研削機の圧延ロール径計測装置。
【請求項４】
前記圧延ロールの軸方向に沿ってブロック体を少なくとも１往復させた際に、前記算出部が算出した往路及び復路での圧延ロールの径を所定位置毎に記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶された往路及び復路での圧延ロールの径に基づき補正された圧延ロールを算出して出力する補正部と、を備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の研削機の圧延ロール径計測装置。
【請求項５】
前記補正部は、圧延ロールに対する前記ブロック体の傾き、前記ブロック体の摩耗、前記ブロック体を圧延ロールに接触させた際の温度差によるブロック体の熱歪の少なくとも１つを基に、圧延ロールの径を補正する補正機能を有していることを特徴とする請求項４に記載の研削機の圧延ロール径計測装置。
【請求項６】
前記ブロック体と前記圧延ロールとの接触部分に保護部材が設けられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の研削機の圧延ロール径計測装置。
【請求項７】
砥石で研削された圧延ロールの径を計測する圧延ロールの径計測方法において、
回転自在に支持された圧延ロールの上方側から自重によりブロック体を設置し、当該ブロック体と圧延ロールの外周面とを２点で接触させ、ブロック体の接触点の間に設けられた変位計を圧延ロールの外周面に接触させ、前記ブロック体を、圧延ロールの外周面に沿って移動可能としておき、
前記変位計の計測値に基づいて圧延ロールの径を算出する圧延ロールの径計測方法。
【請求項８】
圧延ロールの軸方向にブロック体を少なくとも１往復させて往路及び復路での圧延ロールの径を所定位置毎に記憶しておき、記憶した往路及び復路の径とに基づいて圧延ロールの径を補正することを特徴とする請求項７に記載の圧延ロールの径計測方法。
【請求項９】
前記圧延ロールに対する前記ブロック体の傾き、前記ブロック体の摩耗、前記ブロック体を圧延ロールに接触した際のブロック体の熱歪の少なくとも１つを基に圧延ロールの径を補正することを特徴とする請求項８に記載の圧延ロールの径計測方法。
【請求項１】
回転自在に支持された圧延ロールを砥石で研削する研削機の圧延ロール径計測装置であって、
前記圧延ロールの上方側から自重により当該圧延ロールに設置され且つ当該圧延ロールの外周面に２点で接触可能なブロック体と、前記ブロック体の接触点の間に取り付けられ且つ圧延ロールの径の変位を計測可能な変位計と、前記ブロック体を圧延ロールの上方側で支持する支持機構と、前記変位計の計測値に基づいて圧延ロールの径を算出可能な算出部を備え、
前記ブロック体は、圧延ロールの外周面に沿って移動するように、前記支持機構により支持されていることを特徴とする研削機の圧延ロール径計測装置。
【請求項２】
前記ブロック体は、圧延ロールの軸芯方向に沿った第１軸回りに揺動自在に支持機構により支持されていることを特徴とする請求項１に記載の研削機の圧延ロール径計測装置。
【請求項３】
前記ブロック体は、前記第１軸に鉛直方向で直交する第２軸と、前記第１軸及び第２軸に直交する第３軸と軸回りに揺動自在に支持機構により支持されていることを特徴とする請求項２に記載の研削機の圧延ロール径計測装置。
【請求項４】
前記圧延ロールの軸方向に沿ってブロック体を少なくとも１往復させた際に、前記算出部が算出した往路及び復路での圧延ロールの径を所定位置毎に記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶された往路及び復路での圧延ロールの径に基づき補正された圧延ロールを算出して出力する補正部と、を備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の研削機の圧延ロール径計測装置。
【請求項５】
前記補正部は、圧延ロールに対する前記ブロック体の傾き、前記ブロック体の摩耗、前記ブロック体を圧延ロールに接触させた際の温度差によるブロック体の熱歪の少なくとも１つを基に、圧延ロールの径を補正する補正機能を有していることを特徴とする請求項４に記載の研削機の圧延ロール径計測装置。
【請求項６】
前記ブロック体と前記圧延ロールとの接触部分に保護部材が設けられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の研削機の圧延ロール径計測装置。
【請求項７】
砥石で研削された圧延ロールの径を計測する圧延ロールの径計測方法において、
回転自在に支持された圧延ロールの上方側から自重によりブロック体を設置し、当該ブロック体と圧延ロールの外周面とを２点で接触させ、ブロック体の接触点の間に設けられた変位計を圧延ロールの外周面に接触させ、前記ブロック体を、圧延ロールの外周面に沿って移動可能としておき、
前記変位計の計測値に基づいて圧延ロールの径を算出する圧延ロールの径計測方法。
【請求項８】
圧延ロールの軸方向にブロック体を少なくとも１往復させて往路及び復路での圧延ロールの径を所定位置毎に記憶しておき、記憶した往路及び復路の径とに基づいて圧延ロールの径を補正することを特徴とする請求項７に記載の圧延ロールの径計測方法。
【請求項９】
前記圧延ロールに対する前記ブロック体の傾き、前記ブロック体の摩耗、前記ブロック体を圧延ロールに接触した際のブロック体の熱歪の少なくとも１つを基に圧延ロールの径を補正することを特徴とする請求項８に記載の圧延ロールの径計測方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００９−６６６１１（Ｐ２００９−６６６１１Ａ）
【公開日】平成２１年４月２日（２００９．４．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２３５５３８（Ｐ２００７−２３５５３８）
【出願日】平成１９年９月１１日（２００７．９．１１）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年４月２日（２００９．４．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年９月１１日（２００７．９．１１）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]