特開 2024-130693 水切り装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024130693

(43)【公開日】2024-09-30

(54)【発明の名称】水切り装置

(51)【国際特許分類】

   B24B 5/37 20060101AFI20240920BHJP

   B24B 55/06 20060101ALI20240920BHJP

   B24B 5/04 20060101ALI20240920BHJP

   B21B 28/02 20060101ALN20240920BHJP

【ＦＩ】

B24B5/37

B24B55/06

B24B5/04

B21B28/02 B

【審査請求】有

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023040555

(22)【出願日】2023-03-15

(71)【出願人】

【識別番号】000178011

【氏名又は名称】山九株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100087398

【弁理士】

【氏名又は名称】水野 勝文

(74)【代理人】

【識別番号】100128473

【弁理士】

【氏名又は名称】須澤 洋

(74)【代理人】

【識別番号】100128783

【弁理士】

【氏名又は名称】井出 真

(74)【代理人】

【識別番号】100160886

【弁理士】

【氏名又は名称】久松 洋輔

(72)【発明者】

【氏名】平島 浩徳

(72)【発明者】

【氏名】磯貝 拓良

(72)【発明者】

【氏名】豊田 奨

(72)【発明者】

【氏名】橋本 悠紀

【テーマコード（参考）】

3C043

3C047

【Ｆターム（参考）】

3C043AA03

3C043AC13

3C043CC03

3C043DD06

3C047FF09

3C047FF17

3C047FF19

(57)【要約】

【課題】研削後のロール表面の水切り作業の効率化を図る。
【解決手段】本発明の水切り装置２０は、回転台に設置されたロールＲを回転砥石５で研削するロール研削装置１０に設けられ、回転砥石５をロールＲに対して移動させるロール研削装置１０の移動装置２によってロールＲの一端側から他端側に移動可能に設けられる。水切り装置２０は、長尺状の空気吐出部２１ａ（２２ａ）を備え、回転するロール表面に対してカーテン状の圧縮空気を噴出するエアーノズル（２１，２２）を有する。エアーノズル（２１，２２）は、ロールの一端側から他端側に向かう進行方向において、第１エアーノズル２１及び第２エアーノズル２２が並んで配置されている。そして、進行方向の先頭に位置する第１エアーノズル２１が、進行方向のロール端部に向かって傾斜して配置される。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転台に設置されたロールを回転砥石で研削するロール研削装置に設けられ、前記回転砥石をロールに対して移動させる前記ロール研削装置の移動装置によってロールの一端側から他端側に移動可能に設けられる水切り装置であって、
長尺状の空気吐出部を備え、回転するロール表面に対してカーテン状の圧縮空気を噴出するエアーノズルを有し、
前記エアーノズルは、ロールの一端側から他端側に向かう進行方向において、第１エアーノズル及び第２エアーノズルが並んで配置され、
前記進行方向の先頭に位置する前記第１エアーノズルが、前記進行方向のロール端部に向かって傾斜して配置されることを特徴とする水切り装置。

【請求項2】

前記第２エアーノズルは、前記進行方向に対して前記空気突出部が水平に位置するように配置され、
前記進行方向において、前記第１エアーノズルの前記空気吐出部の後端部は、前記第２エアーノズルの前記空気突出部の前端部の下方に位置し、カーテン状の圧縮空気の噴出領域の一部が互いに重複するように配置されることを特徴とする請求項１に記載の水切り装置。

【請求項3】

前記第１エアーノズル及び前記第２エアーノズルの双方が、前記進行方向のロール端部に向かって傾斜して配置されることを特徴とする請求項１に記載の水切り装置。

【請求項4】

前記第２エアーノズルの前記空気突出部の前端部が、前記第１エアーノズルの前記空気吐出部の後端部と離間して配置されることを特徴とする請求項３に記載の水切り装置。

【請求項5】

前記第１エアーノズルの傾斜角度は、前記進行方向に対し、４０度以上５５度以下であることを特徴とする請求項１に記載の水切り装置。

【請求項6】

前記第１エアーノズル及び前記第２エアーノズルの各傾斜角度は、前記進行方向に対し、４０度以上５５度以下であることを特徴とする請求項３に記載の水切り装置。

【請求項7】

前記第１エアーノズルの前記空気吐出部は、ロール表面に対して直交する方向を基準とした吐出角度が、１度以上から１５度以下であり、
前記第１エアーノズルから噴出される圧縮空気が、ロール表面に斜めに吹き付けられることを特徴とする請求項１に記載の水切り装置。

【請求項8】

ロール表面に対して直交する方向において、前記第１エアーノズルの前記空気吐出部とロール表面との間のクリアランスが、１ｍｍ以上５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の水切り装置。

【請求項9】

前記第１エアーノズル及び前記第２エアーノズルに圧縮空気を供給する圧縮空気供給機構をさらに備え、
前記圧縮空気供給機構は、
エアーコンプレッサーと、
前記エアーコンプレッサーの供給路から分岐し、前記第１エアーノズルに接続される第１流路と、
前記供給路から分岐し、前記第２エアーノズルに接続される第２流路と、
前記第１流路及び前記第２流路それぞれに設けられる弁と、を備え、
前記第１エアーノズルに供給される圧縮空気量が、前記第２エアーノズルに供給される圧縮空気量よりも多いことを特徴とする請求項１に記載の水切り装置。

【請求項10】

前記弁は、電磁弁であり、
前記圧縮空気供給機構は、前記電磁弁の開度を調節する流量制御部をさらに備え、
前記流量制御部は、前記進行方向において、先頭の前記第１エアーノズルがロールの他端部を通過した後、前記電磁弁を制御して前記第１エアーノズルに供給されていた圧縮空気を後続の前記第２エアーノズルに供給し、前記第２エアーノズルがロールの他端部を通過する際の前記第２エアーノズルから噴出する圧縮空気の量を増加させることを特徴とする請求項９に記載の水切り装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、表面研削で付着したロール表面の水等を除去する水切り技術に関する。

【背景技術】

【0002】

ロールの表面は、被圧延物や被搬送物への品質に影響するため、表面検査が行われ、凹凸や欠損を取り除くため表面研削が行われる。このとき、ロール研削中又はロール研削後のロール表面には、研削水（研削液）が付着しているので、研削状態や疵を確認する際に、ロール表面の研削水を除去する必要がある。ロール表面の研削水の除去は、例えば、特許文献１，２に記載のように、水切り板をロール表面に押し当てたり、ロール表面に空気を吹き掛けたりする技術がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平１１－２３７３６９号公報

【特許文献2】実開平４－１０４２０１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

研削後のロール表面に、水（水膜）が残っていると、乾燥によって水跡が残ったり、錆の原因になったり、埃等が付着したりする原因となる。水跡や錆、付着物がロール表面に存在すると、例えば、圧延された鋼材の表面に、水跡が転写されたり、錆や埃による疵が発生したりし、品質への影響が大きくなる。

【0005】

このため、研削後のロール表面の水切り作業は重要であるが、特許文献に記載のように従来の水切り装置は、水切りが不十分であることが多かった。水切り性能が不十分だと、水切り動作を複数回行う必要があり、作業効率が低下する課題があった。

【0006】

また、従来の水切り装置では、水切り作業の効率化を図り難いことから、水切り装置を使った後、又は水切り装置を使わずに、作業員が直接、ロール表面の水切り作業を行うケースもあり、回転するロール表面に対する安全性の確保が必要となる。

【0007】

一方で、作業員による水切り作業は、例えば、作業員がゴムヘラ等の水切り部材をロール表面に押し付けて水を飛ばしたりするが、作業員の熟練度によって必ずしも確実に水切りすることができず、この場合においても複数回の水切り作業が必要となるケースがあるなど、作業効率の面でも課題があった。

【0008】

本発明の目的は、研削後のロール表面の水切りを確実に行うことができる水切り装置を提供し、ロール表面の水切り作業を安全にかつ効率的に行うことができるようにすることにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

（１）本発明の水切り装置は、回転台に設置されたロールを回転砥石で研削するロール研削装置に設けられ、回転砥石をロールに対して移動させるロール研削装置の移動装置によってロールの一端側から他端側に移動可能に設けられる。本水切り装置は、長尺状の空気吐出部を備え、回転するロール表面に対してカーテン状の圧縮空気を噴出するエアーノズルを有する。エアーノズルは、ロールの一端側から他端側に向かう進行方向において、第１エアーノズル及び第２エアーノズルが並んで配置されており、進行方向の先頭に位置する第１エアーノズルが、進行方向のロール端部に向かって傾斜して配置される。

【0010】

（２）上記（１）において、上記第２エアーノズルは、進行方向に対して空気突出部が水平に位置するように配置することができる。そして、進行方向において、第１エアーノズルの空気吐出部の後端部は、第２エアーノズルの空気突出部の前端部の下方に位置し、カーテン状の圧縮空気の噴出領域の一部が互いに重複するように配置されている。

【0011】

（３）上記（１）において、上記第１エアーノズル及び第２エアーノズルの双方が、進行方向のロール端部に向かって傾斜して配置されるように構成することができる。

【0012】

（４）上記（３）において、上記第２エアーノズルの空気突出部の前端部が、上記第１エアーノズルの空気吐出部の後端部と離間して配置されるように構成することができる。

【0013】

（５）上記（１）において、上記第１エアーノズルの傾斜角度は、進行方向に対し、４０度以上５５度以下とすることができる。

【0014】

（６）上記（３）において、上記第１エアーノズル及び第２エアーノズルの各傾斜角度は、進行方向に対し、４０度以上５５度以下とすることができる。

【0015】

（７）上記（１）において、上記第１エアーノズルの空気吐出部は、ロール表面に対して直交する方向を基準とした吐出角度が、１度以上から１５度以下となるように構成することができ、第１エアーノズルから噴出される圧縮空気が、ロール表面に斜めに吹き付けられるように構成することができる。

【0016】

（８）上記（１）において、ロール表面に対して直交する方向において、上記第１エアーノズルの空気吐出部とロール表面との間のクリアランスが、１ｍｍ以上５ｍｍ以下となるように構成することができる。

【0017】

（９）上記（１）において、水切り装置は、上記第１エアーノズル及び第２エアーノズルに圧縮空気を供給する圧縮空気供給機構を備えることができる。圧縮空気供給機構は、エアーコンプレッサーと、エアーコンプレッサーの供給路から分岐し、第１エアーノズルに接続される第１流路と、上記供給路から分岐し、第２エアーノズルに接続される第２流路と、第１流路及び第２流路それぞれに設けられる弁と、含んで構成することができる。そして、第１エアーノズルに供給される圧縮空気量は、第２エアーノズルに供給される圧縮空気量よりも多くなるように構成することができる。

【0018】

（１０）上記（９）において、上記弁は、電磁弁で構成することができ、上記圧縮空気供給機構は、電磁弁の開度を調節する流量制御部を備えるように構成することができる。ここで、上記流量制御部は、進行方向において、先頭の第１エアーノズルがロールの他端部を通過した後、電磁弁を制御して第１エアーノズルに供給されていた圧縮空気を後続の第２エアーノズルに供給し、第２エアーノズルがロールの他端部を通過する際の第２エアーノズルから噴出する圧縮空気の量を増加させるように構成することができる。

【発明の効果】

【0019】

本発明は、水切り装置を回転するロールの一端側から他端側に移動させるだけで、確実にロール表面の水切りを完了させることができ、ロール表面の水切り作業を安全にかつ効率的に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】第１実施形態の水切り装置が適用されたロール研削装置の構成図である。

【図2】第１実施形態のロール研削装置に搭載されたロール表面検査装置を説明するための図である。

【図3】第１実施形態の水切り装置の各構成と、ロールとの位置関係を説明するための図である。

【図4】第１実施形態の水切り装置の構成図である。

【図5】第１実施形態の第１エアーノズル及び第２エアーノズルによる水切り動作を説明するための図である。

【図6】第１実施形態の水切り動作及びロール表面検査を含むロール研削方法のフローチャートである。

【図7】第１実施形態の第１エアーノズル及び第２エアーノズルのロール端部流量制御を説明するための図である。

【図8】第１実施形態の第１エアーノズル及び第２エアーノズルのロール端部流量制御を適用した水切り動作のフローチャートである。

【図9】第１実施形態の水切り装置の第１変形例を示す図である。

【図10】第１実施例の第１エアーノズルの傾斜角度を説明するための図である。

【発明を実施するための最良の形態】

【0021】

以下、実施形態につき、図面を参照して説明する。

【0022】

（第１実施形態）
図１から図９は、第１実施形態の水切り装置付きロール研削装置を説明するための図である。ロールは、鉄鋼用圧延ロールや製紙用ロールなどを含むことができ、ロールの形状等は特に問わず、本装置によるロール表面検査、研削、及び水切りに適用することができる。

【0023】

なお、各図において、Ｘ方向は、ロールＲの長手方向（ロールＲの軸方向）、Ｙ方向は、ロールＲの長手方向と直交するロールＲの幅方向、Ｚ方向は、ロール研削装置１０の高さ方向である。Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向は、互いに直交している。

【0024】

＜ロール研削装置の構成＞
図１は、ロール研削装置１０の構成図である。本実施形態のロール研削装置１０は、水切り装置２０と、ロール表面検査装置１００とを含んで構成されている。水切り装置２０の詳細な説明は、後述する。

【0025】

本実施形態のロール研削装置１０は、基台８上に、ロール回転駆動装置１が設けられ、支柱としての回転受け台１ａとの間に研削対象（検査対象）のロールＲが設置される。ロールＲは、その長手方向（軸方向）が、基台８と平行となるようにロール回転駆動装置１及び回転受け台１ａとの間に設置される。

【0026】

基台８には、ロールＲの長手方向左右に往復移動可能な第１移動装置２が設けられている。第１移動装置２には、ロールＲの軸方向と直交する方向（Ｙ方向）に進退可能な第２移動装置３が設けられている。これにより、ロールＲの表面に接触して研削を行う回転砥石５は、ロールＲの長手方向に沿って移動でき、ロールＲの表面に対して進退移動が可能となる。

【0027】

回転砥石５は、所定幅の砥石面を有する円盤状の砥石であり、回転砥石駆動装置４によって回転駆動する。また、回転砥石５は、カバー部材６が設けられ、砥石面を含む一部だけを残し、回転砥石５の少なくとも一部を覆っている。

【0028】

ロール回転駆動装置１に設置されたロールＲに対し、第１移動装置２で回転砥石５をロールＲの軸方向端部に移動させ、さらに、第２移動装置３でロールＲに近づけて回転砥石５の砥面をロールＲの表面に接触させる。そして、ロール回転駆動装置１及び回転砥石駆動装置４でロールＲ及び回転砥石５をそれぞれ回転駆動させることで、ロールＲの表面を研削する。研削中は、水等の研削液がロールＲと回転砥石５の接触領域に供給される。

【0029】

ロール研削装置１０は、ロール研削制御装置７によって制御されるＮＣ加工機であり、ロール研削制御装置７は、ロール回転駆動装置１、第１移動装置２、第２移動装置３及び回転砥石駆動装置４の各駆動制御を行う。ロール研削制御装置７は、ロールＲの回転速度及び回転砥石５の回転速度を制御して研削スピードを制御するとともに、第２移動装置３をロールＲの表面に対して進退させ、回転砥石５の砥面とロールＲの表面間の相対位置を可変に制御する。なお、本実施形態のロール研削装置１０は、公知の研削装置を適用することができる。

【0030】

ロール研削装置１０には、ロール表面検査装置１００が取り付けられている。図１及び図２を参照し、ロール表面検査装置１００について詳細に説明する。

【0031】

ロール表面検査装置１００は、カメラ１１０、照明装置１２０、及びロール表面検査装置１３０を含んで構成され、カメラ１１０及び照明装置１２０がユニット化されて、ロール研削装置１０に取り付けられている。ロール表面検査装置１００は、ロール表面検査制御装置１３０によって制御される。

【0032】

具体的には、図１及び図２に示すように、回転砥石５のカバー部材６に柱部材１０１が固定され、鉛直方向に延びている。柱部材１０１の端部には、取付部材１０２が設けられ、柱部材１０１からロールＲの上方に延設されている。取付部材１０２は、カメラ１１０及び照明装置１２０が取り付けられる検査ユニット取付部１０３が設けられており、検査ユニット取付部１０３の下方に位置するロールＲに向けて、カメラ１１０及び照明装置１２０がロールＲの上方に検査ユニットとして取り付けられている。

【0033】

検査ユニットは、回転砥石５をロールＲへ移動させるロール研削装置１０の移動装置（第１移動装置２及び第２移動装置３）によって回転砥石５の移動と一緒に軸方向及び軸方向に直交する方向に移動可能に設けられている。

【0034】

カメラ１１０は、図１に示すように、回転砥石５に対してロールＲの軸方向と直交する方向において延長線上に配置され、回転するロールＲの表面を撮影する。つまり、カメラ１１０は、回転砥石５と接触した面（周面）が、回転するロールＲによって撮影範囲に連続して入ってくる位置に設置され、撮影範囲が回転砥石５と接触した面を含む所定の大きさの撮影領域となる。また、カメラ１１０のレンズ１１１は、ロールＲの中心軸（回転軸の中心）に向かうように設けられている。

【0035】

照明装置１２０は、カメラ１１０の撮影範囲を含むロール表面を照射する。例えば、ＬＥＤ照明装置などで構成することができる。なお、照明装置１２０は、図２に示すように、ロールＲの中心軸に向かうレンズ１１１に対して撮影範囲を照らす位置関係で固定配置されている。

【0036】

＜水切り装置２０の構成＞
図３は、水切り装置２０の構成と、ロールＲとの位置関係を説明するための図である。図４は、本実施形態の水切り装置２０の構成図である。水切り装置２０は、研削後のロールＲの表面に滞留する水等（水や研削液など）を、圧縮空気でロールＲの表面から除去するための装置である。

【0037】

水切り装置２０は、板状のノズル取付部材２３に、第１エアーノズル２１と第２エアーノズル２２とが固定され、ノズル取付部材２３にアーム２４が接続されている。アーム２４には、アーム進退装置２５が連結されており、アーム２４を進退させることで、第１エアーノズル２１及び第２エアーノズル２２が、ロールＲの軸方向（ロールＲの表面）と直交する方向に進退する。

【0038】

水切り装置２０は、ロール研削装置１０の第１移動装置２に載設することができ、ロールＲの一端から他端に向かう進行方向において、ロール表面検査装置１００よりも前方に設けられている（図１参照）。

【0039】

本実施形態の水切り装置２０は、回転砥石５をロールＲに対して移動させるロール研削装置１０の第１移動装置２によってロールＲの一端側から他端側に移動可能に設けられている。水切り装置２０は、図３の正面視において、回転するロールＲの一端から他端に向かって移動しながら、ロールＲの表面の水切り動作を行う。以下、ロールＲの一端から他端に向かう方向（ロールＲの軸方向）を水切り装置２０の進行方向である。

【0040】

第１エアーノズル２１及び第２エアーノズル２２は、同じ構成のエアーノズルであり、図４に示すように、長尺状の空気吐出部２１ａ，２２ａをそれぞれ備え、回転するロールＲの表面に対してカーテン状の圧縮空気を噴出する。空気吐出部２１ａ，２２ａの吐出面は、ロールＲの表面と対向し、ロールＲの表面から所定の間隔（クリアランスｃ）を空けて配置されている。

【0041】

本実施形態の水切り装置２０は、２つのエアーノズルが使用され、進行方向において、第１エアーノズル２１、第２エアーノズル２２の順で並んで配置される。このとき、進行方向の先頭に位置する第１エアーノズル２１が、進行方向の終端であるロールＲの端部（他端）に向かって傾斜して配置される。言い換えれば、第１エアーノズル２１は、進行方向の終端に向かってロールＲの表面の水等を斜め下方に追い込むように、進行方向に対して第１エアーノズル２１の後端側が下方に位置して配置されている。第１エアーノズル２１は、進行方向に対し角度αで下方に傾斜している。

【0042】

一方、第２エアーノズル２２は、進行方向に対して空気突出部２２ａの長手方向が水平に位置するように配置されている。そして、進行方向において、第１エアーノズル２１の空気吐出部２１ａの後端は、第２エアーノズル２２の空気突出部２２ａの前端の下方に位置し、カーテン状の圧縮空気の噴出領域の一部が互いに重複するように配置されている。

【0043】

また、第１エアーノズル２１及び第２エアーノズル２２は、ロールＲの回転軸よりも下側に位置するように配置されており、後続の第２エアーノズル２２の空気吐出口２２ａが、ロールＲの回転軸と平行に、かつ回転軸よりも下側に位置している。ロールＲは、図３の正面図において下から上に向かって回転しており、回転軸よりも下側ではロールＲの表面が下方を向いている。このように構成することで、第１エアーノズル２１及び第２エアーノズル２２の圧縮空気の吹き付けによって効率よく水切りを行うことができる。

【0044】

さらに、ロールＲの表面の水等を斜め下方に追い込みつつ、効率よく水切りを行う工夫として、図３の上面視で示すように、第１エアーノズル２１の空気吐出部２１ａは、ロールＲの表面に対して直交する方向を基準としたとき、ロールＲの表面に対して直角に圧縮空気を吹き付けるのではなく、ロールＲの表面に斜めに圧縮空気が吹き付けられるように構成することができる。第１エアーノズル２１の空気吐出部２１ａは、ロール表面に直交する方向（Ｙ方向）を基準に、角度βの吐出角度で斜めに圧縮空気を噴出する。なお、第２エアーノズル２２の空気吐出部２２ａは、ロールＲの表面に対して垂直に、又は垂直方向から下方に向かう吐出角度β１で、圧縮空気を噴出するように構成することができる。吐出角度β１は、任意の角度とすることができるが、例えば、ロールＲの表面に対して垂直方向から数度の斜め下方に傾けた吐出角度としてもよい。

【0045】

第１エアーノズル２１及び第２エアーノズル２２において、空気吐出部２１ａ，２２ａは、長さｄの長尺状に形成され、少なくとも長さｄの圧縮空気を噴出する。第１エアーノズル２１及び第２エアーノズル２２は、フラット型のエアーノズルやカーテン型のエアーノズルを適用することができる。空気吐出部２１ａ，２２ａは、例えば、長さｄ内に複数の噴出穴が形成された構造や、長穴状の噴出スリットの構造を有することができる。

【0046】

なお、空気吐出部２１ａ，２２ａから吹き出される圧縮空気の長手方向の長さは、ロールＲの表面に対して少なくても長さｄのカーテン状の圧縮空気が接触するように構成することができる。つまり、空気吐出部２１ａ，２２ａの吐出面から噴出した圧縮空気は、長さｄよりも長手方向に広がって、ロールＲの表面に接触する態様であってもよい。

【0047】

次に、第１エアーノズル２１及び第２エアーノズル２２に圧縮空気を供給する圧縮空気供給機構について説明する。圧縮空気供給機構は、エアーコンプレッサー９と、エアーコンプレッサー９の供給路ｒから分岐し、第１エアーノズル２１に接続される第１流路ｒ１と、供給路ｒから分岐し、第２エアーノズル２２に接続される第２流路ｒ２と、第１流路ｒ１及び第２流路ｒ２それぞれに設けられる弁Ｖ１，Ｖ２と、を備えている。また、第１流路ｒ１及び第２流路ｒ２には、流量計Ｆ１，Ｆ２が設けられている。

【0048】

エアーコンプレッサー９は、供給路ｒに対し、一定量の圧縮空気を供給する。第１流路ｒ１を流れる圧縮空気の流量と第２流路ｒ２を流れる圧縮空気の流量の合計は、エアーコンプレッサー９から供給路ｒに供給された流量となる。例えば、第１エアーノズル２１への流量を増加させると、第２エアーノズル２２へ供給される圧縮空気の流量は、第１エアーノズル２１へ増加させた分、減少する。

【0049】

そして、本実施形態では、第１エアーノズル２１に供給される圧縮空気量が、第２エアーノズル２２に供給される圧縮空気量よりも多く設定される。圧縮空気量の流量調整は、弁Ｖ１，Ｖ２で調節することができる。弁Ｖ１，Ｖ２は、例えば、電磁弁である。

【0050】

水切り装置２０の水切り動作制御及び圧縮空気供給機構の圧縮空気の流量制御は、水切り制御装置７Ａによって遂行される。水切り制御装置７Ａは、例えば、図１に示すように、ロール研削制御装置７に包含されるように構成したり、ロール研削制御装置７とは独立した制御装置として構成し、当該ロール研削制御装置７と連携するように構成したりすることができる。

【0051】

また、ノズル取付部材２３には、ロールＲの表面に面してセンサ２３ａが配置されている。センサ２３ａは、近接センサや測距センサを適用することができる。センサ２３ａにより、ロールＲの端部を検出したり、ロールＲの表面からの距離（クリアランスｃ）を測定したりすることができ、センサ２３ａによるセンサ情報は、水切り制御装置７Ａに出力される。センサ２３ａによるセンサ情報により、水切り制御装置７Ａは、水切り動作開始時のロールＲの端部への位置決め制御やロールＲの他端への到達後の水切り動作の終了制御などを行うことができる。

【0052】

なお、圧縮空気供給機構として、１つのエアーコンプレッサー９から分岐させて２つの第１エアーノズル２１及び第２エアーノズル２２の双方に圧縮空気を供給する態様を一例に説明したが、これに限るものではない。例えば、第１エアーノズル２１及び第２エアーノズル２２それぞれに、独立した各エアーコンプレッサーから圧縮空気が供給される構成であってもよい。

【0053】

図５は、第１エアーノズル２１及び第２エアーノズル２２による水切り動作を説明するための図である。

【0054】

図５の右図に示すように、研削後のロールＲの表面には、水等の表面張力により、薄い水膜が残る。水膜は、ロールＲの表面において、重力により上部が薄く、下部が厚くなっている。このようにロールＲの表面に残留する水膜は、単に圧縮空気を吹き付けるだけでは、その表面張力によって十分に除去することが難しい。

【0055】

図５の左図は、ロールＲが下から上に向かって回転しており、水切り装置２０が右側に向かって移動する態様を示している。角度αで傾斜している第１エアーノズル２１は、ロールＲの表面に対して進行方向斜め下向きに水等を追い込みながら吹き飛ばし、水切りピッチｐで回転するロールＲの表面の水切り動作を行う。

【0056】

このとき、第１エアーノズル２１の後端において、右側に移動する第１エアーノズル２１から外側後方に水等が逃げたり、回り込んだりする現象が生じる。第２エアーノズル２２は、第１エアーノズル２１の水切りピッチｐよりも進行方向内側に圧縮空気が吹き付け可能な位置に配置されており、第１エアーノズル２１から外側後方に逃げる水等を含めて、第１エアーノズル２１によって圧縮空気が吹き付けられる領域に対して再度圧縮空気を吹き付ける。

【0057】

本実施形態の水切り装置２０は、第１エアーノズル２１が進行方向のロールＲの端部に向かって傾斜して配置されているので、ロールＲの表面の水等をロールＲの端部に向けて追い込みながら除去する。つまり、第１エアーノズル２１で圧縮空気が吹き付けられたロールＲの表面の水等は、進行方向斜め下向きに移動しながら吹き飛ばされたり、落下したりするので、下方向への吹き付け力と共に進行方向に追い込まれる吹き付け力が作用し、ロール表面から水（水膜）が剥離しやすくなる。

【0058】

そして、進行方向斜め下向きに追い込まれる水（水膜）の一部は、傾斜して配置される第１エアーノズル２１の進行方向後方の端部に向かって移動し、その一部が第１エアーノズル２１の後方端部を回り込むようにしてロールＲの表面に残留することがある。そこで、後続の第２エアーノズル２２が、第１エアーノズル２１で除去しきれなかった残留水を除去しつつ、第１エアーノズル２１の圧縮空気が吹き付けられたロールＲの表面に圧縮空気で再度吹き付けて水切りさせる機能を担う。

【0059】

このように構成することで、ロールＲの一端側から他端側に移動させるだけで、確実にロールＲの表面の水切りを完了させることができ、人手で水切り作業を行ったり、何度も水切り装置２０を往復させたりする手間等を低減させることができる。水切り作業の安全性及び作業効率を向上させることができる。

【0060】

＜水切り動作を含むロール研削方法＞
図６は、水切り動作及びロール表面検査を含むロール研削方法のフローチャートである。

【0061】

作業員は、ロール研削装置１０にロールＲをセットし、ロール研削制御装置７を操作して、回転砥石５を研削開始位置まで移動させ、回転砥石５をロールＲの表面に接触させる。ロール研削制御装置７は、作業員によって入力された、または予め入力された、ロールＲの回転速度、回転砥石５の回転速度などの制御情報に基づいて、研削を開始する（Ｓ１０１）。

【0062】

研削終了後、ロール表面検査装置１００によるロールＲの表面検査を行うが（Ｓ１０３）、表面検査前に、ロールＲを回転させて水切り装置２０による水切り動作を行う（Ｓ１０２）。

【0063】

具体的には、ロール表面検査制御装置１３０は、ロール研削制御装置７に表面検査制御情報を出力し、ロールＲを所定の回転速度で回転させ、ロール表面検査装置１００を所定の速度で軸方向に移動させながら、ロールＲの表面全体を撮影する。なお、回転砥石５は、ロールＲの表面と接触しない位置に離間している。つまり、ロール表面検査制御装置１３０は、ロール表面検査装置１００をロールＲの一端に位置させ、他端に向けて軸方向に移動させつつ、回転するロールＲの表面に対し、照明装置１２０で照射された領域をカメラ１１０で連続撮影する。

【0064】

カメラ１１０で撮影された撮影画像は、ロール表面検査制御装置１３０に連続して入力され、ロールＲの表面検査を行う。例えば、ロール表面検査制御装置１３０は、撮影画像内に含まれる疵や凹み、模様などの検出を行うことができる。なお、模様は、研削によるロール表面粗さの差異がうねり状に発生することで生じるロール表面の模様である。疵や凹み、模様などの検出は、物体認識や物体検知などの公知の画像処理技術を適用することができる。なお、模様に関しては、明部と暗部の境界を認識し、模様として区画される領域を「模様」として識別することができる。

【0065】

ロール表面検査制御装置１３０は、検出処理の結果、疵や凹み、模様などがあると判定された場合、ロール研削制御装置７に検出結果を出力する。そして、ステップＳ１０１に戻り、ロール研削制御装置７は、ロール表面検査装置１００で検出された疵や凹み、模様などに対し、回転砥石５とロールＲの表面との相対位置を変位させて研削を行う。

【0066】

ステップＳ１０１の研削工程、ステップＳ１０２の水切り工程、及びステップＳ１０３の表面検査工程は、当該ステップＳ１０３の表面検査工程において「検査ＯＫ」となるまで繰り返し行われる。

【0067】

ステップＳ１０３の表面検査工程において「検査ＯＫ」である場合、研削を終了し（Ｓ１０４）、表面検査後の水切り装置２０による水切り動作を行う（Ｓ１０５）。ステップＳ１０２とステップＳ１０５の各水切り工程は、同じ工程であり、図６の右側に図示されたロール表面水切り動作を行う。

【0068】

まず、水切り制御装置７Ａは、アーム進退装置２５を制御し、アーム２４をロールＲの表面に対して近接させる（Ｓ３０１）。次に、水切り制御装置７Ａは、ロールＲの表面をセンサ２３ａで検知しながら、第１エアーノズル２１及び第２エアーノズル２２をロールＲの端部に位置決めする（Ｓ３０２）。第１エアーノズル２１の進行方向前部が、ロールＲの端部に位置するように制御する。

【0069】

水切り制御装置７Ａは、第１エアーノズル２１及び第２エアーノズル２２から所定流量の圧縮空気を噴出させる（Ｓ３０３）。このとき、水切り制御装置７Ａは、例えば、エアーコンプレッサー９からの圧縮空気の供給量が７００Ｌ／ｍｉｎである場合、第１エアーノズル２１の流量を５００Ｌ／ｍｉｎ、第２エアーノズル２２の流量を２００Ｌ／ｍｉｎとして、圧縮空気を噴出させることができる。その後、水切り制御装置７Ａは、ロール研削制御装置７に制御情報を出力し、ロールＲを所定の回転速度で回転させ、水切り装置２０を所定の速度で軸方向に移動させる（Ｓ３０４）。

【0070】

水切り制御装置７Ａは、ロールＲの他端に向かって移動する水切り装置２０の第２エアーノズル２２が、当該他端を通過した後、第１エアーノズル２１及び第２エアーノズル２２への圧縮空気の供給を停止する（Ｓ３０５）。その後、水切り制御装置７Ａは、アーム進退装置２５を制御し、アーム２４をロールＲの表面から後退させる（Ｓ３０６）。

【0071】

なお、図６の例において、研削終了後の水切り動作のステップＳ１０２と、ロール表面検査装置１００によるロール表面検査のステップＳ１０３とを別々の工程で行っているが、一緒に（同時に）行うことができる。つまり、水切り装置２０は、図１に示すように、ロールＲの一端から他端に向かう進行方向において、ロール表面検査装置１００よりも前方に設けられている。このため、ロール表面検査装置１００よりも先行して水切り動作を行いつつ、水切り動作に追従させてロール表面検査を行うことができ、作業効率を向上させることができる。

【0072】

図７は、第１エアーノズル２１及び第２エアーノズル２２のロール端部流量制御を説明するための図である。図８は、第１エアーノズル２１及び第２エアーノズル２２のロール端部流量制御を適用した水切り動作のフローチャートである。

【0073】

図７に示すように、ロールＲの進行方向終端である端部（他端）には、第１エアーノズル２１によって進行方向斜め下方に追い込まれた水等が、表面張力によって除去しきれずに戻り水となって当該端部付近に留まることがある。

【0074】

そこで、第１エアーノズル２１が、ロールＲの進行方向終端を通過した後、後続の第２エアーノズル２２の吐出量を増加させ、ロールＲの進行方向終端に溜まった戻り水を除去するように、圧縮空気の流量制御を行うことができる。

【0075】

例えば、水切り制御装置７Ａは、電磁弁で構成される弁Ｖ１，Ｖ２の開度を調節する流量制御部を含むように構成することができる。水切り制御装置７Ａ（流量制御部）は、進行方向において、先頭の第１エアーノズル２１がロールＲの他端部を通過した後、弁Ｖ１を完全に閉じて弁Ｖ２を全開に制御し、第１エアーノズル２１に供給されていた圧縮空気を後続の第２エアーノズル２２に供給する。第２エアーノズル２２がロールＲの他端部を通過する際の第２エアーノズル２２から噴出する圧縮空気の量を増加させ、ロールＲの進行方向他端付近に留まっている水を除去する。

【0076】

図８は、図６に示した水切り動作に、ステップＳ３０５Ａ及びＳ３０５Ｂを追加した物である。ステップＳ３０４において水切り装置２０を所定の速度で軸方向に移動させた後、水切り制御装置７Ａは、第１エアーノズル２１がロールＲの他端部を通過したか否かを判定する（Ｓ３０５Ａ）。例えば、センサ２３ａが、水平配置される第２エアーノズル２２の上方で、かつ第１エアーノズル２１の進行方向後端に対応する位置に設置されるようにする。センサ２３ａのセンサ情報に基づいて、第１エアーノズル２１がロールＲの他端部を通過したか否かを判定することができる。

【0077】

第１エアーノズル２１がロールＲの他端部を通過した場合（Ｓ３０５ＡのＹＥＳ）、水切り制御装置７Ａは、弁Ｖ１，Ｖ２の開度を制御し、第２エアーノズル２２から噴出する圧縮空気の量を増加させる（Ｓ３０５Ｂ）。第２エアーノズル２２は、ロールＲの他端部に差し掛かり、通過するまで、エアーコンプレッサー９から供給される全流量で圧縮空気を噴出する。

【0078】

図９は、本実施形態の水切り装置２０の第１変形例を示す図である。本変形例は、第２エアーノズル２２も第１エアーノズル２１同様に、進行方向端部に向かって傾斜している。第２エアーノズル２２の傾斜角度α１は、第１エアーノズル２１の傾斜角度αと同じである。

【0079】

図９の変形例においても、図５で説明したように、第１エアーノズル２１の後端において、右側に移動する第１エアーノズル２１から外側後方に水等が逃げたり、回り込んだりしても、傾斜する第２エアーノズル２２によって、ロールＲの進行方向端部に追い込みながら除去することができる。

【0080】

なお、本変形例のように、第１エアーノズル２１及び第２エアーノズル２２の双方が、進行方向のロールＲの端部に向かって傾斜して配置される場合、図９に示すように、第２エアーノズル２２の空気突出部２２ａの前端部が、第１エアーノズル２１の空気吐出部２１ａの後端部と離間して配置してもよい。図９の例の場合、距離ｇの間隔を空けて第１エアーノズル２１及び第２エアーノズル２２を配置し、カーテン状の圧縮空気の噴出領域が互いに重複しない構成となっている。このように第１エアーノズル２１及び第２エアーノズル２２を離間して配置しても、傾斜する第２エアーノズル２２は、第１エアーノズル２１同様に、進行方向斜め下方に追い込みながらロールＲの表面の水等を確実に除去することができる。

【0081】

また、本変形例の水切り装置２０は、図７及び図８で示したロール端部流量制御において、後続の第２エアーノズル２２によって、当該端部付近に留まる戻り水を進行方向斜め下方に吹き飛ばすことができ、効率よく除去することができる。

【0082】

さらに、本変形例の水切り装置２０は、距離ｇの間隔を空けて第１エアーノズル２１及び第２エアーノズル２２が配置されている。このため、ロール端部流量制御における第２エアーノズル２２への流量切り替えの際に、第１エアーノズル２１による干渉を低減させることができる。例えば、第１エアーノズル２１が進行方向終端のロールＲの端部を通過する前に、第２エアーノズル２２の流量増加の切り替え制御を行うと、双方の圧縮空気が干渉し、水切り性能が低下する場合がある。そこで、第１エアーノズル２１及び第２エアーノズル２２との間に設けられた間隔ｇによって、進行方向に移動中に、第１エアーノズル２１から第２エアーノズル２２への流量増加の切り替え時間を稼ぐことができ、互いの圧縮空気が干渉しないように制御することができる。

【0083】

なお、本変形例の第２エアーノズル２２は、第１エアーノズル２１同様の吐出角度βでロールＲの表面に圧縮空気を吹き付けるように構成することができる。

【0084】

（第１実施例）
図１０は、本実施形態の第１エアーノズル２１の傾斜角度を説明するための図である。表１は、第１エアーノズル２１の傾斜角度αを異ならせて水切り動作を行った評価試験の試験結果を示している。傾斜角度αは、進行方向（ロールＲの軸方向）を０度とした場合の角度である。

【表1】

【0085】

表１は、第１エアーノズル２１の空気吐出部２１ａの長さｄ＝１００ｍｍ、圧縮空気の流量＝７００Ｌ／ｍｉｎ、クリアランスｃ（ギャップ）＝４ｍｍ、ロールＲの回転速度＝２５ｒｐｍ，進行方向への移動速度（第１移動装置２のロールＲの軸方向への移動速度）＝１５００ｍｍ／ｍｉｎの条件下で試験を行い、ロールＲの表面に水膜がある状態で、それぞれ異なる傾斜角度αの水切り動作を行った。なお、第２エアーノズル２２の圧縮空気の流量は０である。

【0086】

そして、水切り動作終了から１分経過したときのロールＲの表面の残留水の有無を目視で確認し、ロールＲの表面の状態を評価した。

【0087】

水切りピッチｐは、傾斜角度αが大きいほど小さくなり、残り水幅ｈが大きくなる。つまり、傾斜角度αの大きいほど、進行方向に追い込んでロールＲの表面から水を除去する力が弱くなり、ロールＲの表面に残留水がある結果となった。一方で、傾斜角度αが小さいほど、水切りピッチｐは大きくなり残り水幅ｈが小さくなるが、こちらも進行方向斜め下に向かってロールＲの表面の水膜を追い込む力が弱くなり、水切り動作後におけるロールＲの表面に残留水がある結果となった。

【0088】

そして、第１エアーノズル２１の傾斜角度αが４０度以上５５度以下である場合は、進行方向斜め下に向かってロールＲの表面の水膜を追い込む力が適切に作用し、水切り動作後のロールＲの表面には、残留水がほとんどなかった。

【0089】

このように、第１エアーノズル２１（空気吐出部２１ａ）の傾斜角度αは、進行方向に対し、４０度以上５５度以下の範囲とすることができる。なお、図９に示した第１変形例の第１エアーノズル２１（空気吐出部２１ａ）及び第２エアーノズル２２（空気吐出部２２ａ）の双方も、傾斜角度α，α１が４０度以上５５度以下となるように構成することができる。

【0090】

次に、表２は、図３の上面視で示した、第１エアーノズル２１の空気吐出部２１ａの吐出角度βを異ならせて水切り動作を行った評価試験の試験結果を示している。

【表2】

【0091】

吐出角度βは、ロールＲの表面に直交する方向を０度とし、ロールＲの表面と水平の方向を９０として、ロールＲ表面に直交する方向を基準に、ロールＲの表面に対して斜めに圧縮空気を噴出する角度である。

【0092】

また、表２において、第１エアーノズル２１の空気吐出部２１ａの長さｄ＝１００ｍｍ、圧縮空気の流量＝７００Ｌ／ｍｉｎ、クリアランスｃ（ギャップ）＝４ｍｍ、傾斜角度α＝４５度、ロールＲの回転速度＝２５ｒｐｍ，進行方向への移動速度（第１移動装置２のロールＲの軸方向への移動速度）＝１５００ｍｍ／ｍｉｎの条件下で試験を行い、ロールＲの表面に水膜がある状態でそれぞれ異なる吐出角度βの水切り動作を行った。なお、第２エアーノズル２２の圧縮空気の流量は０である。

【0093】

そして、水切り動作終了から１分経過したときのロールＲの表面の残留水の有無を目視で確認し、ロールＲの表面の状態を評価した。

【0094】

吐出角度βが大きいほど、ロールＲの表面と空気吐出部２１ａとの距離、言い換えれば、空気吐出部２１ａから噴出された圧縮空気がロールＲの表面に届くまでの距離が長くなるため、吐出角度β＝２０度では、残留水がある結果となり、吐出角度β＝６０度を超えると、ロールＲの表面の水を吹き飛ばすことが困難な状態であった。

【0095】

一方、吐出角度βが小さいと、空気吐出部２１ａから噴出された圧縮空気がロールＲの表面に届くまでの距離が短く、かつロールＲの表面に対して鋭角斜めに圧縮空気を吹き付けるので、水が効率よく吹き飛ばされて残留水がほとんどなかった。

【0096】

第１エアーノズル２１の空気吐出部２１ａにおいて、ロールＲの表面に対して直交する方向を基準とした吐出角度βを、１度以上から１５度以下の範囲とし、第１エアーノズル２１から噴出される圧縮空気が、ロールＲの表面に斜めに吹き付けられるように構成することで、確実な水切り動作を行えることがわかった。

【0097】

なお、吐出角度β＝０度、すなわち、ロールＲの表面に対して直角に圧縮空気を吹き付けても効率よく水を吹き飛ばすことができ、ロールＲの表面に残留水はあまりなかったが、吐出角度として１度以上の角度を付けた方が、さらに効率よく水を除去することができたため、吐出角度βを１度以上から１５度以下の範囲とすることが好ましい。

【0098】

次に、表３は、図３の側面視で示した、第１エアーノズル２１の空気吐出部２１ａとロールＲの表面との間のクリアランスｃ（ギャップ）を異ならせて水切り動作を行った評価試験の試験結果を示している。

【表3】

【0099】

クリアランスｃは、ロールＲの表面に直交する方向のギャップ（間隙）であり、クリアランスｃが小さいほど、ロールＲの表面に吹き付けられる圧縮空気の力が強くなる。なお、図３の側面視に示すように、クリアランスｃは、ロールＲの表面と第１エアーノズル２１の空気吐出部２１ａとの最小間隙であり、第１エアーノズル２１は、進行方向後端に向かうにつれてロールＲの周面から離間している。このため、クリアランスｃは、ロールＲの回転軸に最も近い部分の空気吐出部２１ａとロールＲの表面との間の距離としている。

【0100】

また、表３において、第１エアーノズル２１の空気吐出部２１ａの長さｄ＝１００ｍｍ、圧縮空気の流量＝７００Ｌ／ｍｉｎ、傾斜角度α＝４５度、ロールＲの回転速度＝２５ｒｐｍ，進行方向への移動速度（第１移動装置２のロールＲの軸方向への移動速度）＝１５００ｍｍ／ｍｉｎの条件下で試験を行い、ロールＲの表面に水膜がある状態でそれぞれ異なるクリアランスｃの水切り動作を行った。なお、第２エアーノズル２２の圧縮空気の流量は０である。

【0101】

そして、水切り動作終了から１分経過したときのロールＲの表面の残留水の有無を目視で確認し、ロールＲの表面の状態を評価した。

【0102】

クリアランスｃが６ｍｍを超えたところで、残留水がある結果となり、ロールＲの表面の水を吹き飛ばし難くなっていた。一方、クリアランスｃが５ｍｍ以下では、水が効率よく吹き飛ばされており、残留水がほとんどなかった。

【0103】

ロール表面に対して直交する方向において、第１エアーノズル２１の空気吐出部２１ａとロールＲの表面との間のクリアランスｃが、１ｍｍ以上５ｍｍ以下の範囲とすることで、確実な水切り動作を行えることがわかった。

【0104】

以上、本実施形態について説明したが、ロール表面検査装置１００のロール表面検査制御装置１３０は、ロール研削制御装置７と別体で構成する態様の他に、ロール研削制御装置７及びロール表面検査制御装置１３０を一体的に構成し、例えば、ロール研削制御装置７の機能として、ロール表面検査装置１００の制御装置が含まれるように構成することもできる。水切り制御装置７Ａも同様である。

【0105】

また、本実施形態の水切り装置２０及びロール表面検査装置１００は、ロール研削装置１０に対して後付け可能であり、既存のロール研削装置１０に対する個別の水切り装置２０、ロール表面検査装置１００として提供することもできる。

【0106】

また、本実施形態の研削中のロール表面検査処理は、中研削や仕上げ研削などの研削工程で行うことができる。ロール研削装置１０での研削工程は、主に、粗研削、中研削、仕上げ研削に分けることができ、粗研削では、ロール表面検査処理を行わず研削のみを行うことができる。このように研削中のロール表面検査処理は、研削する状況や目的に合わせて、適用することができる。そして、ロール表面検査前には、必ず水切り装置２０による水切り処理が行われる。

【符号の説明】

【0107】

１ ロール回転駆動装置
１ａ 回転受け台
２ 第１移動装置
３ 第２移動装置
４ 回転砥石駆動装置
５ 回転砥石
６ カバー部材
７ ロール研削制御装置
７Ａ 水切り制御装置
８ 基台
９ エアーコンプレッサー
１０ ロール研削装置
２０ 水切り装置
２１ 第１エアーノズル
２２ 第２エアーノズル
２１ａ，２２ａ 空気吐出部
２３ ノズル取付部材
２３ａ センサ
２４ アーム
２５ アーム進退装置
１００ ロール表面検査装置
１０１ 柱部材
１０２ 取付部材
１０３ 検査ユニット取付部
１１０ カメラ
１１１ レンズ（レンズ鏡筒）
１２０ 照明装置
１３０ ロール表面検査制御装置
Ｆ１，Ｆ２ 流量計
Ｒ ロール
ｒ 供給路
ｒ１ 第１流路
ｒ２ 第２流路
Ｖ１，Ｖ２ 弁

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】