JPH01148482A - 圧延ロールのレーザダル加工方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

本発明は、圧延ロールのレーザダル加工方法及び装置に
係り、特に、圧延ロール軸方向にレーザトーチを移動さ
せ、該圧延ロールを回転させながら該レーザトーチより
該圧延ロール表面にレーザ光を照射してダル加工を施す
＝際に用いるのに好適な、圧延ロールのレーザダル加工
装置及び装置の改良に関する。

【従来の技術】

冷延鋼板圧延の圧延ロールには、ダル加工を施したもの
がある。このダル加工とは、ロール表面を梨地肌に加工
するものであり、このダル加工の施された圧延ロールで
圧延し冷延鋼板を製造すれば、該鋼板表面層を見え難く
し、あるいは製品鋼板の塗装の密着性を向上させること
ができる。−方、自動車や家庭用電気製品の外板用冷延
鋼板はプレス成形、塗装工程を経てそれら製品に加工さ
れることから、該冷延鋼板には高い鮮映性が要求さ。れ
る。従って、該冷延鋼板を圧延する際には、前記ダル加
工の施された圧延ロールで圧延するのが一般的である。 前記圧延ロールをダル加工する方法にはグリッドを高速
でロール表面に投射する方法の他にレーザビーム（コリ
メートされたレーザ光をいう）をロール表面に照射して
行う方法がある。 このようなレーザビームによる圧延ロールのダル加工方
法には、従来から、第６図に示されるように、短いピッ
チの断続レーザビーム１０を回転する圧延ロール１２表
面に垂直にレーザトーチ（図示省略）から照射するよう
にしながら、該レーザトーチを該圧延ロール１２の回転
軸と平行に移動させて、圧延ロール１２表面を溶融させ
てダル目付を行うものがある。なお、前記断続レーザビ
ーム１０は、連続的なレーザビームを図中符号１４で示
されるようなチョッパによって透過、遮断を繰返して断
続することにより、作成されるものである。

【発明が解決しようとする問題点】

しかしながら、前記従来のダル加工方法の如く、チョッ
パ１４によって断続レーザビーム１０を作成すると、チ
ョッパ１４を透過したレーザビームはそのまま圧延ロー
ル１２のダル加工に使用されるが、該チョッパ１４で遮
断されるレーザビームはチョッパ１４の表面で反射され
るため前記ダル加工に使用されず、そのレーザビームの
エネルギが無駄なものとなってしまい、又、そのエネル
ギの無駄な分だけダル加工時間が延びてしまうという問
題がある。 即ち、−殻内に、第７図に示されるように、チョッパ１
４に入射するレーザ入射光１６は、該チョッパ１４によ
ってレーザ透過光１６Ａとレーザ反射光１６Ｂに分けら
れるが、このうちレーザ反射光１６Ｂはダル加工に使用
されず、そのエネルギ分が無駄となってしまうのである
。

【発明の目的】

本発明は、前記従来の問題点を解消すべくなされたもの
で、断続レーザ光を作成する際のエネルギの無駄を解消
し、レーザ光のエネルギ全量をダル加工に使用できるよ
うにし、電力エネルギの削減及び加工時間の短縮を図る
ことができる圧延ロールのレーザダル加工方法及び装置
を提供することを目的とする。

【問題点を解決するための手段】

本発明は、圧延ロール軸方向にレーザトーチを移動させ
、該圧延ロールを回転させながら該レーザトーチより該
圧延ロール表面にレーザ光を照射してダル加工を施す圧
延ロールのレーザダル加工方法において、反射方向の異
なる２種類の反射面が交互にその周面上に設けられてい
て、且つ、前記各反射面の形状が次式に従って決定され
る回転反射体を回転させながら、前記反射面にレーザ光
を該回転反射体中心に向って入射させ、前記２種類の反
射面から交互に反射されるレーザ反射光を、それぞれ異
なる光路を経て前記圧延ロール上の異なる被加工箇所に
照射すると共に、前記２種類の反射面が交わる稜から前
記回転反射体中心までの距離をｒ１咳回転反射体中心を
中心とした前記稜からの角度をθ（ｒａｄ）、前記反射
面に所望される反射角をαとした場合に、前記反射面上
の角度θ（ｒａｄ）に対応する箇所から前記回転反射体
中心までの距ＭＲを次式の関係 Ｒ＝　ｒ（１−θ−ｔａｎａ　）　　　・−・−”　（
１）で決定することにより、前記目的を達成したもので
ある。 又、本発明は、圧延ロール軸方向にレーザトーチを移動
させる手段と、該圧延ロールを回転させながら該レーザ
トーチより該圧延ロール表面にレーザ光を照射してダル
加工を施す手段とを有する圧延ロールのレーザダル加コ
ニ装置において、反射方向の異なる２種類の反射面が交
互にその周面上に設けられ、且つ、該反射面の形状が次
式に従って決定されていて、回転しながらレーザ光を反
射するための回転反射体と、前記２種類の反射面にレー
ザ光を該回転反射体中心に向って入射するための手段と
、前記種類の反射面から交互に反射されるレーザ反射光
を、それぞれ異なる光路を経て前記圧延ロール上の異な
る被加工箇所に導くための手段と、導かれたレーザ反射
光を集束させて、前記被加工箇所に照射するためのレン
ズ部材とを備え、前記２種類の反射面が交わる稜から前
記回転反射体中心までの距離をｒ１該回転体中心を中心
とした前記稜からの角度をθ（ｒａｄ）、前記反射面に
所望される反射角をαとした場合に、前記反射面上の角
度θ（ｒａｄ）に対応する箇所から前記回転反射体中心
までの距離Ｒを前記（１）式の関係で決定することによ
り、同じく前記目的を達成したものである。

【作用】

本発明においては、回転反射体の周面に反射方向の異な
る２種類の反射面を交互に設け、且つ、それら各反射面
の各部から回転反射体の中心までの距離Ｒを前記（１）
式で決定されるものとしている。 即ち、第１図に前記回転反射体の一例を示す。 図のように前記回転反射体１８は、中心軸２０を中心と
した回転体としての断面形状を有するものであり、その
周面には２種類の反射面２２Ａ、２２Ｂが交互に隣り合
って形成されている。なお、図中符＠２４は各反射面２
２Ａ、２２Ｂ交わる稜、２６は回転反射体１８の回転中
心、ＬＣは前記稜２４の回転軌跡である。 ここで、前記回転反射体１８の各反射面２２Ａ。 ２２Ｂが交わる稜２４から各反射面２２Ａ、２２Ｂへか
けての詳細な形状を第２図に示す。第２図に示されるよ
うに、前記稜２４から回転反射体中心２６までの距ｆｌ
ｉｒが回転中心２６から回転体周囲面（即ち、反射面２
２Ａ、２２８表面）までの最大距離である。又、’ｆｐ
”Ｊ２反射面２２Ａ、２２Ｂの各断面形状は、回転中心
２６を中心として、前記稜２４と回転中心２６を結んだ
基準線ＳＬより角度θ（ｒａｄ）回転した位冒における
回転中心２６から反射面２２Ａまでの距離Ｒが、前出（
１）式で決定される断面形状に形成されている。なお、
第２図においては前記基準線ＳＬから左回転方向に回転
する角度θ（ｒａｄ）をとった距離Ｒを示しであるが、
前記基準線ＳＬから右側の反射面２２Ｂについては、前
記基準線ＳＬを基準として右回転方向に角度θ（ｒａｄ
）をとり、回転中心２６が反則面２２Ｂ表面までの距Ｍ
Ｒが前出（１）式で決定されている。 前記のようにして（１）式の距１ｌｉｌＲに従って反射
面２２Ａ、２２Ｂの断面形状を決定とすると、反射面２
２Ａ、２２Ｂ上のいずれの微小部分においても、円周方
向接線に・対する反射面方向接線の角度即ち反射角がα
となる。第２図には、綾２４付近の微小角ｄθ（ｒａｄ
）に対する円周と反射面の微小長さ分を前記各接線と近
似して反射角αを示している。 従って、前記回転反射体中心に向って入射して、１つの
種類の反射面２２Ａに入射したレーザ入射光１６は、第
３図（Ａ＞に示されるように、反射角αで反射され、第
１のレーザ反射光２８Ａとなる。又、前記回転反射体１
８を回転させてレーザ入射光１６を反射する反射面を反
射面２２Ａから他の反射面２２Ｂに変えれば、同図＜８
）に示されるように前記レーザ入射光１６は反射光２８
Ａとは違う方向に反射角αで反射され第２のレーザ反射
光２８Ｂとなる。 前記の如く各反射面２２Ａ、２２Ｂから第１、第２のレ
ーザ反射光２８Ａ、２８Ｂが反射してくるため、前記回
転反射体１８を回転させ、レーザ入射光１６を例えば回
転反射体中心に向って入射させて各反射面２２Ａ、２２
Ｂに同じ入射角度十α、−αで交互に入射すれば、前記
入射光１６に対する第１、第２のレーザ反射光２８Ａ、
２８Ｂの角度が±２αで振分けられて反射してくること
となる。 前記のように各反射面２２Ａ、２２Ｂ？’交互に反射さ
れた第１、第２のレーザ反射光２８Ａ、２８Ｂを、例え
ば、後に説明する第４図に示されるような第１、第２の
光路３１Ａ、３１Ｂを経て圧延ロール１２表面の異なる
被加工箇所３０Ａ、３０Ｂに照射することができる。 従って、前記回転反射体１８を例えば一定回転速度で回
転させて前記第１、第２のレーザ反射光２８Ａ１２８Ｂ
を圧延ロール１２のダル加工に使用ずれば、従来のレー
ザトーチでは第５図（Ａ）に示されるような１条の螺旋
軌跡のダル目、（叩ち加工後の被加工箇所）３０しか得
られないのに対して同図（Ｂ）に示されるように２条の
螺旋ｖ１跡のダル目３０Ａ、３０Ｂを得ることができ、
効率的なダル加工を達成できる。 以上のことから、本発明によりレーザダル加工を行えば
、前記従来のチョッパによりレーザ光を遮断、透過して
断続レーザ光を作成するレーザダル加工方式に比べて、
エネルギの損失が反射の際に反射面で熱吸収される等の
損失のみとなり、圧延ロールに入射できるダル加工用エ
ネルギに、従来の方式でレーザ光を遮断した際に無駄に
していたエネルギ分も含めることができる。よって、レ
ーザ発振器からのレーザ光の出力を従来法と同じ出力が
発生ザるようにすれば、ダル加工の供給電力原単位が減
少すると共に、加工能率が向上する。 又、前記チョッパは一般にレーザ光を等間隔で遮断、透
過しているため、本発明によりダル加工用エネルギが２
倍となり前記電力原単位が半減し加工能率が２倍となる
。 なお、稜で交わる隣り合った反射面の回転方向の長さを
異なるものとすれば、圧延ロール上のダル目ピッチが１
条毎に互い違いのものとなり、変形ダル目パターンを圧
延ロール上に得ることができる。 又、回転反射体の各反射面を鏡面に仕上げ、金めつきを
施せば、反射効率が高まるため、各反射面の表面焼付け
による損傷を防止することができる。 更に、前記圧延ロールに入射される各レーザ反射光を、
レンズ部材により被加工箇所上に集束させて照射するよ
うにすれば、照射するレーザ光の拡散を防止して被加工
個所に集中でき、効率良く圧延ロール表面のレーザダル
加工ができる。

【実施例】

以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳雅に説明す
る。 この実施例は、前出第１図及び第４図に示したような、
反射方向の異なる２種類の反射面２２Ａ１２２Ｂが交互
にその周面上に設けられていて、且つ、前記各反射面２
２Ａ、２２Ｂの形状が前出（１）式に従って決定される
、回転しなからレーザ入射光１６を反射するための回転
反射体１８（この回転中心は図の符号２６で示す位置と
なる）と、該回転反射体１８に入射するためのレーザ光
１６を発生照射するレーザ発振器３２と、前記回転反射
体１８の各種類の反射面２２Ａ、２２Ｂから交互に反射
される第１、第２のレーザ反射光２８Ａ、２８Ｂを、そ
れぞれ異なる光路を経て前記圧延ロール１２上の異なる
被加工箇所３０Ａ、３０Ｂに導くための第１の光路３１
Ａ及び第２の光路３１Ｂと、導かれた第１、第２のレー
ザ反射光２８Ａ、２８Ｂを集束させて圧延ロール１２上
の被加工箇所３０Ａ、３０Ｂに照射するための集束レン
ズ３４Ａ、３４Ｂとを備えたレーザトーチで圧延ロール
のレーザダル加工を行うレーザダル加工装置である。 前記レーザ発振器３２から照射されたレーザ光８は−Ｈ
入射用ミラー３６で反射されその方向が変えられた後、
入射光用レンズ３８で集束されて回転反射体中心２６に
向いながら反射面２２Ａ１２２Ｂに入射する。 ここで、第１の反射面２２Ａにレーザ入射光１６が入射
した場合には、前出第３図（Ａ）及び第４図に示したよ
うに、該入射光１６が反射角αで反射されて第１のレー
ザ反則光２８Ａとなり第１の光路３１Ａを経るようにな
っている。この第１の光路３１Ａには、前記反射光２８
Ａを集束するための反射光用レンズ４０Ａと、集束され
た反射光２８Ａの向きを変えるための第１のミラー４２
Ａ１第２のミラー４４Ａと、前記集束レンズ３４Ａとが
備えられており、この第１の光路３１Ａを経た第１のレ
ーザ反射光２８Ａが被加工箇所３０Ａに入射するように
なっている。 又、前記レーザ入射光１６が前記第２の反射面２２Ｂに
入射した場合には前出第３図（Ｂ）及び第４図に示した
ように、該入射光１６が反射角αで前記反射光２８Ａと
は、入射光１６に対して反対方向に反射されて第２のレ
ーザ反射光２８Ｂとなり、第２の光路３１Ｂを経るよう
になっている。 この第２の光路３１Ｂに前記第１の光路３１Ａに備えら
れたものと同様の機能を有する反射光用レンズ４０Ｂと
、第１のミラー４２Ｂと、第２のミラー４４Ｂと、集束
レンズ３８Ｂとが備えらでおり、この第２の光路を経た
第２のレーザ反射光２８Ｂが被加工箇所３０Ｂに入射す
るようになっている。 なお、前記回転反射体１８の各反射面２２Ａ、２２Ｂは
その表面を鏡面に仕上げ、金めつぎを施すことができる
。これにより、反射効率が高まり、表面焼付けによる前
記反射体１８の損傷が防止できる。 又、レーザ発振器３２から発振、放射されたレーザ光８
は前記回転反射体１８に直接に入射するのではなく、入
射用ミラー３６で反射され、入射光用レンズ３８で集束
されて前記反射面２２Ａ１２２Ｂに入射するようになっ
ているため、入射光用ミラー３６で反射できる範囲であ
れば任意の入射角で、且ｐ１比較的遠方からレーザ光８
を入射することができる。このため、レーザ発振器３２
の設置の自由度が高くなる。 又、前記入射光用レンズ３８は、その焦点が前記反射面
２２Ａ、２２Ｂ近傍となるように位置決めされている。 以下、実施例の作用を説明する。 この実施例で圧延ロール１２のレーザダル加工を行う際
には、まず、回転反射体１８を回転させ、その際同時に
レーザ発振器３２からレーザ光８を発振、放射させ、入
射光用ミラー３８でそのレーザ光８を反射して向きを変
え、入射光用レンズ３８で該レーザ光８を絞った後、回
転反射体中心２６に向いながら前記回転反射体１８にレ
ーザ入射光１６として入射する。 そして、入射されたレーザ入射光１６は、前記回転反射
体１８上の各反射面２２Ａ、２２Ｂで交互に反射されて
各々第１、第２のレーザ反射光２８Ａ、２８Ｂとなる。 これら第１、第２のレーザ反射光２８Ａ、２８Ｂは、各
々の反射光用レンズ４０Ａ、４０Ｂで平行ビームとされ
、第１のミラー４２Ａ、４２Ｂで反射して光の方向を変
えられ、更に、第２のミラー４４Ａ、４４Ｂで圧延ロー
ル１２表面に垂直に入射するように光の方向を変えられ
て、集束レンズ３４Ａ、３４Ｂで集束された後、前記圧
延ロール１２表面にあたる。このように第１、第２のレ
ーザ反射光２８Ａ、２８Ｂを圧延ロール１２、表面に当
てながら、前記レーザトーチを圧延ロール１２軸方向に
移動させて圧延ロール１２表面の被加工箇所３０Ａ、３
０Ｂのレーザダル加工を行う。 上記のようにして、レーザダル加工を行うと、加工の後
（軌跡）は第５図（Ｂ）に示されるような２条のダル目
ピッチを有するダル加工を行うことができる。 又、前記反射面２２Ａ、２２Ｂの回転方向長さを違うも
のとすれば、圧延ロール上のダル目ピッチは１条毎に互
い違いのダル目ピッチを有する２条の変形ダル目パター
ンを得ることができる。 なお、前記実施例においては、第１図に示される構成の
レーザトーチに本発明を実施した構成例を示したが、本
発明を実施するレーザトーチは図の構成のものに限定さ
れるものではない。 即ち、例えば第１、第２の光路３１Ａ、３１Ｂのレンズ
及び、ミラーで充分に集束されたレーザ反射光が得られ
るのであれば集光レンズ３４Ａ、３４Ｂを設ける必要が
なくなる。 又、前記光路のミラー、レンズの組み合わせはレーザ反
射光の減衰が問題とならない範囲内で、自由に選べるも
のであり、又、前記光路中に光ファイバを用いてレーザ
光を導くようにすることかできる。 【発明の効果） 以上説明した通り、本発明によれば、従来法において生
じていた断続レーザ光を作成する際のエネルギ損失を解
消し、レーザのエネルギ全量を使用して圧延ロールのダ
ル加工ができるため、電力エネルギの削減及び加工時間
の短縮を図ることができる。よって、レーザ発振器で従
来法と同じ出力を発生させれば供給電力原単位が減少し
、加工能率が向上づる等の擾れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る回転反射体の構成例を示す断面図
、第２図は前記回転反射体の要部断面図、第３図は前記
回転反射体の反射面におけるレーザ反射の例を示ず要部
断面図、第４図は本発明の実によりレーザダル加工した
圧延ロール表面の加工軌跡の例を示す斜視図、第６図は
従来法によるレーザダル加工の例を示す斜視図、第７図
は前記従来法で断続レーザを作成する際のレーザビーム
の遮断透過の例を示す断面図である。 ８・・・レーザ光、 １２・・・圧延ロール、　　１６・・・レーザ入射光、
１８・・・回転反射体、　　２ｏ・・・中心軸、２２Ａ
、２２Ｂ・・・反射面、 ２４・・・稜、　　　　　　２６・・・回転反射体中心
、２８Ａ、２８Ｂ・・・第１、第２のレーザ反射光、３
０Ａ、３０Ｂ・・・被加工箇所、 ３１Ａ、３１Ｂ・・・第１、第２の光路、３２・・・レ
ーザ発振器、 ３４Ａ、３４Ｂ・・・集束レンズ、 ３６・・・入射光用ミラー、 ３８・・・入射光用レンズ、 ４０Ａ１４０Ｂ・・・反射光用レンズ、４２Ａ、４２Ｂ
・・・第１のミラー、 ４４Ａ、４４Ｂ・・・第２のミラー。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）圧延ロール軸方向にレーザトーチを移動させ、該
   圧延ロールを回転させながら該レーザトーチより該圧延
   ロール表面にレーザ光を照射してダル加工を施す圧延ロ
   ールのレーザダル加工方法において、 反射方向の異なる２種類の反射面が交互にその周面上に
   設けられていて、且つ、前記各反射面の形状が次式に従
   つて決定される回転反射体を回転させながら、前記反射
   面にレーザ光を該回転反射体中心に向つて入射させ、 前記２種類の反射面から交互に反射されるレーザ反射光
   を、それぞれ異なる光路を経て前記圧延ロール上の異な
   る被加工箇所に照射すると共に、前記２種類の反射面が
   交わる稜から前記回転反射体中心までの距離をに、該回
   転反射体中心を中心とした前記稜からの角度をθ（ｒａ
   ｄ）、前記反射面に所望される反射角αとした場合に、
   前記反射面上の角度θに対応する箇所から前記回転反射
   体中心までの距離Ｒを次式の関係 Ｒ＝ｒ（１−θ・ｔａｎα） で決定するようにしたことを特徴とする圧延ロールのレ
   ーザダル加工方法。
2. （２）圧延ロール軸方向にレーザトーチを移動させる手
   段と、該圧延ロールを回転させながら該レーザトーチよ
   り該圧延ロール表面にレーザ光を照射してダル加工を施
   す手段とを有する圧延ロールのレーザダル加工装置にお
   いて、 反射方向の異なる２種類の反射面が交互にその周面上に
   設けられ、且つ、該反射面の形状が次式に従つて決定さ
   れていて、回転しながらレーザ光を反射するための回転
   反射体と、 前記２種類の反射面にレーザ光を該回転反射体中心に向
   つて入射するための手段と、 前記２種類の反射面から交互に反射されるレーザ反射光
   を、それぞれ異なる光路を経て前記圧延ロール上の異な
   る被加工箇所に導くための手段と、導かれたレーザ反射
   光を集束させて、前記被加工箇所に照射するためのレン
   ズ部材とを備え、前記２種類の反射面が交わる稜から前
   記回転反射体中心までの距離をｒ、該回転反射体中心を
   中心とした前記稜からの角度をθ（ｒａｄ）、前記反射
   面に所望される反射角をαとした場合に、前記反射面上
   の角度θに対応する箇所から前記回転反射体中心までの
   距離Ｒを次式の関係 Ｒ＝ｒ（１−θ・ｔａｎα） で決定するようにしたことを特徴とする圧延ロールのレ
   ーザダル加工装置。