JP2002282944A - Ｈ形鋼のローラ矯正装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ウエブやフランジに対して局部的な高圧下を生
じさせることなく、安定して矯正可能なＨ形鋼のローラ
矯正装置を提供する。 【解決手段】一対の鍔付きローラ６の鍔部１０でフラン
ジ３の外側面３ａを押圧することを上下交互に繰り返す
ことで矯正を行う。また、鍔部１０のフランジ接触面１
０ａとフランジ外側面３ａとの接触部分に供給管２０を
通じて潤滑剤を供給する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧延または溶接組
み立てによって製造されたＨ形鋼を矯正するためのロー
ラ矯正装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】圧延または溶接組み立てによって製造さ
れたＨ形鋼の曲がり・反りを、冷間で連続的に矯正する
方式としては、ウエブ部分を矯正用ローラで繰り返し圧
下して矯正する方式が一般的である。図１０は、一般に
行われている、矯正用ローラ５１によるＨ形鋼５０の連
続冷間矯正の状態を示すものである。すなわち、Ｈ形鋼
５０の搬送方向に沿って複数の矯正用ローラ５１がウエ
ブ通過位置に対し上下に千鳥状に配置され、搬送されて
くるＨ形鋼５０のウエブ５０ａの上下両面を矯正用ロー
ラ５１（水平ローラ）によって交互に繰り返し圧下矯正
を施すことにより、ウエブ５０ａを通じて剛性の大きい
フランジ５０ｂに塑性変形を与え、もって真直度を得る
というものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ウエブ
５０ａを介して剛性の大きいフランジ５０ｂを変形させ
る時、ウエブ５０ａに局部的に高面圧が生じることか
ら、ウエブ高さＬが増加したり、ウエブ５０ａに曲げが
生じるなどの形状不具合が発生したりしやすかった。

【０００４】こうしたウエブ押圧矯正方式の欠点を回避
するべく、例えば特開平８−２４９５３号公報では、Ｈ
形鋼のフランジの先端面を矯正用ローラで押圧すること
で、直接フランジに荷重を掛ける矯正方式が開示されて
いる。しかし、こうしたフランジ先端面を直接押圧する
際には、次に示すような問題がある。すなわち、通常、
熱間圧延されて製造されるＨ形鋼はユニバーサル圧延機
とエッジング圧延機のコンビネーションで成形されるた
め、製品のフランジ幅は、ウエブの厚みに比べると比較
できないくらい寸法変動があり、安定した押圧量を得る
のが困難である。さらに、フランジ先端面を押圧するこ
とによって、フランジ先端部の面圧が局部的に高まり、
圧下による変形でフランジ幅が小さくなったり、フラン
ジ先端部の厚みが膨らみで不揃いになる等の問題が発生
しやすかった。

【０００５】本発明は、上記のような問題点に着目して
なされたもので、ウエブやフランジに対して局部的な高
圧下や肌荒れを生じさせることなく、安定して矯正可能
なＨ形鋼のローラ矯正装置を提供することを課題として
いる。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明のうち請求項１に記載した発明は、矯正される
Ｈ形鋼の搬送方向に沿って配置された複数個の矯正用ロ
ーラによって、搬送されるＨ形鋼に繰り返し曲げの塑性
ひずみを与えて矯正を行うローラ矯正装置において、上
記矯正用ローラは、フランジ外側面に対し曲げ荷重を負
荷する一対の鍔部を備えると共に、該矯正用ローラとＨ
形鋼との接触部に潤滑剤を供給する潤滑剤供給装置を備
えることを特徴とするものである。

【０００７】ここで、本発明の構成は、例えば、矯正さ
れるＨ形鋼の搬送方向に沿って、複数個の矯正用ローラ
が当該Ｈ形鋼のウエブの通過位置に対し千鳥状に配置さ
れ、その矯正用ローラによって搬送されるＨ形鋼に繰り
返し曲げの塑性ひずみを与えて矯正を行うローラ矯正装
置であって、上記各矯正用ローラは、円周面がＨ形鋼の
フランジ先端面にそれぞれ接触可能なローラ本体と、そ
のローラ本体と同軸に配置され当該ローラ本体よりも径
方向外方に張り出した一対の円盤状の鍔部とを備え、上
記一対の鍔部における互いに対向する側面は、Ｈ形鋼の
フランジの外側面にそれぞれ接触かつ押圧可能に配置さ
れていると共に、当該対向する両側面の間隔が径方向外
方に向かうにつれて連続的に大きくなるように設定する
ことで実現される。

【０００８】このとき、少なくも上記一対の鍔部間の対
向距離が変更可能となっていることが好ましい。また、
上記各矯正用ローラは、Ｈ形鋼のウエブ通過位置を挟ん
で、上記一対のローラ本体とは反対側に、Ｈ形鋼のウエ
ブに当接するウエブ支持ローラを備えることが好まし
い。

【０００９】また、上記鍔部側面は、径方向に沿って、
Ｈ形鋼のフランジの外側面に対しフランジ幅の１／２以
上接触可能となっていることが好ましい。また、上記矯
正用ローラ群の前段に対し、Ｈ形鋼を、フランジ幅方向
の位置を規制しながら上記矯正用ローラ群への噛み込み
の誘導を行う誘導用ローラを備えることが好ましい。

【００１０】本発明によれば、Ｈ形鋼の曲がり・反り
を、冷間で連続的に矯正する際、寸法・形状・機械的性
質等の冷間で大きな塑性変形を起こすことによって生じ
る、不具合を小さく抑えて矯正が行われる。すなわち、
Ｈ形鋼の曲がり・反りを支配するフランジに直接荷重を
作用させて矯正するため、ウェブを介してフランジに曲
げ荷重を作用させる場合に比べ、ウエブに及ぼすダメー
ジは大幅に減少される。

【００１１】また、曲げ荷重をフランジに直接作用させ
る場合でも、曲げ荷重をフランジの外側面における広い
範囲で受けるように負荷するので、フランジ幅が小さく
なったり、フランジ先端部が潰れることが防止される。
すなわち、一対の鍔部の対向間隔は、外径方向から内径
方向に向けて連続的に狭くなることで、搬送されるＨ形
鋼は、一対の鍔部間に外径方向から内径方向に押し込ま
れることで曲げ荷重が負荷されると共に、フランジの外
側面と鍔部側面との接触範囲が大きくなり、局部的に高
い面圧が作用する現象が緩和できる。

【００１２】さらに、広い接触面積で鍔部がＨ形鋼のフ
ランジ外側面に接触し、且つ、鍔部でフランジ外側面が
広い範囲で擦られるが、潤滑剤を供給することで、当該
フランジ外側面を研磨する作用を有して、当該フランジ
外側面の表面肌が逆に良くなる。

【００１３】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態について
図面を参照しつつ説明する。図１は、本実施形態に係る
ローラ矯正装置を示し、図２は、本実施形態の矯正用ロ
ーラの構成を示す。なお、本実施形態では、ウエブ２が
水平となる姿勢の状態で、Ｈ形鋼１を搬送しながら矯正
を行う場合を例に説明する。また、以下の説明では、Ｈ
形鋼１のウエブを単にウエブ２と、Ｈ形鋼１のフランジ
を単にフランジ３と呼ぶ。

【００１４】ローラ矯正装置は、図１に示すように、矯
正されるＨ形鋼１の搬送方向に沿って配置される複数の
矯正用ローラ４と、当該矯正用ローラ４群の前段に配置
される誘導用ローラ５とを備える。図１において、Ｎ
ｏ．１及び２が、誘導用ローラ５であり、Ｎｏ．３〜８
が上記矯正用ローラ４である。また、Ｎｏ．９は、鍔の
無い搬送ロール１２である。

【００１５】上記各矯正用ローラ４は、図２に示すよう
に、鍔付きローラ６とウエブ支持ローラ７とから構成さ
れる。鍔付きローラ６の構成を説明すると、軸部材８
と、その軸部材８に対し軸方向の位置を変更可能に支持
されている一対のローラ本体９とを備える。上記軸部材
８は、Ｈ形鋼１の搬送方向に直交且つ軸を水平に配置さ
れる。すなわち、一対のフランジ３の対向方向に沿って
延在している。また、上記各ローラ本体９には、表面を
フランジ３の外側面３ａに接触させる円板状の鍔部１０
が一体に形成されている。

【００１６】すなわち、鍔付きローラ６には、一対のフ
ランジ３を間に挟むように、一対の鍔部１０が対向配置
されると共にその鍔部１０よりも内側のローラ本体９部
分（以下、先端押圧部ともいう）が、フランジ３の先端
面にそれぞれ対向可能となっている。上記鍔部１０にお
けるフランジ３に接触する側面をフランジ接触面１０ａ
と呼ぶと、対向する一対のフランジ接触面１０ａ間の対
向距離Ｈは、ローラ本体９から外径方向に離れるにつれ
て徐々に広くなるように設定されている。つまり鍔部１
０のフランジ接触面１０ａはローラ軸直角方向に対し外
向き（フランジ３から離れる方向）に傾いている（図８
参照）。なお、フランジ接触面１０ａの先端部の輪郭は
円弧状となっている。

【００１７】また、上記一対のローラ本体９を、軸部材
８に沿って変位させることで、ウエブ高さに応じて、一
対の鍔部１０の対向距離Ｈを調整可能となっている。例
えば、軸部材８に対しローラ本体９がスプライン結合し
ていると共に位置調整後の位置で固定する固定手段を備
えることで実現される。そして、上記一対のフランジ接
触面１０ａ間の対向距離Ｈについて、先端押圧部との境
界部分（最内径部分）での対向距離Ｈを、ウエブ高より
も小さく設定すると共に、鍔部１０先端部分（最外径部
分）での対向距離Ｈをウエブ高さよりも大きくなるよう
に設定してある。

【００１８】また、上記ウエブ支持ローラ７は、上記鍔
付きローラ６に対しＨ形鋼１のウエブ２を挟んで上下方
向反対側に配置された水平ローラであって、軸部材とそ
の軸部材の中央部に設けられて、円周面がウエブ２表面
に当接可能なローラ本体とから構成される。そして、上
記構成の矯正用ローラ４は、上記構成と同様な鍔付きロ
ーラ６及びウエブ支持ローラの組から構成されて、Ｈ形
鋼１のウエブ２の通過位置を挟んで交互に上側及び下側
に配置されるように千鳥に複数個配置されている。

【００１９】上記矯正用ローラには、図３及び図４に示
すように、潤滑油などの潤滑剤を供給する供給管２０が
配置されている。各供給管２０は、フランジ３との接触
を回避するように配置されると共に、鍔付きローラ６の
回転方向下流側から、先端のノズル部をフランジ接触面
１０ａとフランジ３の外側面３ａとの間に向けて配置さ
れている。

【００２０】各供給管２０は、弁２１、ポンプ２２を介
して潤滑剤を収容したタンク２３に接続され、ポンプ２
２を駆動することで、所定の流量を、フランジ接触面１
０ａとフランジ３の外側面３ａとの接触部分に供給す
る。また、誘導用ローラ５は、図５に示すように、上記
構成の鍔付きローラ１１を、ウエブ２の通過位置を挟ん
で上下に対向配置して構成される。

【００２１】次に、上記構成のローラ矯正装置の動作や
作用・効果について説明する。上記鍔付きローラ６への
Ｈ形鋼１の噛み込みは、フランジ３とフランジ接触面１
０ａとの接触が点接触で始まるため、矯正ローラの自転
のみの引き込みは難しく、外部の力（ピンチロールなど
による押し込み力）によるＨ形鋼１を押し込んで鍔付き
ローラ６中心近傍まで到達させることが必要となる。ロ
ーラ中心近傍まで達した後は、矯正用ローラ４の自転で
Ｈ形鋼１は搬送可能となる。

【００２２】これに鑑みて、本実施形態では、誘導用ロ
ーラ５を、軸を平行に且つ上下に対向配置した一対の鍔
付きローラ１１で構成することで、フランジ幅圧下がで
きて、フランジ３の幅差を小さくすると同時に、一番上
流の矯正用ローラ４を構成するＮ０．３の鍔付きローラ
６ヘの押し込みを容易としている。フランジ幅規制の観
点からは、２つのローラ１１の上下間隔は、その前工程
で冷間寸法計で測定した製品の最も小さい幅に合せて通
材するのが好ましい。

【００２３】上記のように２組の誘導用ローラ５によっ
て、フランジ幅差が小さく圧下されると共に、Ｎｏ．３
の矯正用ローラ４に案内されて、千鳥状に配置された複
数個の矯正用ローラ４の鍔付きローラ６によって上下方
向に繰り返し曲げが加えられると共に、当該矯正の際に
生じるウエブ２の湾曲がウエブ支持ローラ７で規制され
る。

【００２４】これによって、矯正が行われ、続いてＮ
ｏ．９の搬送用ローラ１２で下流に送られる。次に、上
記矯正ローラ群によって、上記のような塑性変形を与え
ることによって真直度を得ることができる原理を図４及
び図５を参照しつつ説明する。なお、図６及び図７は模
式図であり、ウエブ支持ローラ７の回転軸が上下に変位
するように図示されているが、実際には移動しない。

【００２５】例えば、図６に示すように、鍔付きローラ
６が上側に配置されている矯正用ローラ４を例にとる
と、鍔付きローラ６に対し一対のフランジ３が逆ハ状態
のＨ形鋼１が噛み込み始める際には、図６（ａ）に示す
ように、傾斜した鍔部１０のフランジ接触面１０ａにフ
ランジ３の外側面３ａが滑り込んで噛み込みを始め、当
該フランジ接触面１０ａの傾斜に沿ってフランジ３が内
径方向に入り込み（図６（ｂ）参照）、フランジ３先端
面がローラ本体９の円周面に当接すると共にそのフラン
ジ３の外側面３ａが当該フランジ接触面１０ａの傾斜に
沿うように変形する（図６（ｃ）参照）。

【００２６】このように、（ａ）の噛み込みから（ｃ）
の噛み込み完了までの移行中に、特に、フランジ外側面
３ａとフランジ接触面１０ａとが擦れることとなるが、
両者３ａ、１０ａの接触部に潤滑剤が供給されているこ
とから、金属接触での摩擦による焼き付きや表面荒れの
発生が防止される。このように摩耗が軽減することで、
フランジ接触面１０ａの異常摩耗が軽減されると同時
に、フランジ外側面３ａが研磨されて表面性状が良くな
る。

【００２７】特に、フランジ幅Ｂの１／２以上でフラン
ジ接触面がフランジ外側面３ａに接触するように設定す
れば、フランジ外側面３ａの全面が確実に研磨される。
図７は、鍔付きローラ６が下側にある場合の噛み込み始
めから噛み込み完了までの状態を示すものである。挙動
は図６の場合と同様であるので説明を省略する。

【００２８】またこのとき、一対のフランジ３に曲げ力
が作用することで、ウエブ２が鍔付きローらとは反対側
（下側）に湾曲する。このようにウエブ２が変形する
と、Ｈ形鋼１を上下方向に曲げる力のフランジ３の外側
面３ａ（ローラ鍔部１０傾斜）で受け持つ割合が減少
し、フランジ３先端面がローラ本体９によって高面圧で
圧下されることになる。

【００２９】しかしながら、本実施形態では、ウエブ支
持ローラ７を備えることで、Ｈ形鋼１が鍔付きローラ６
に噛み込み始めた状態では、ウエブ２は支持ローラに接
触せず、噛み込みが進行することで、ウエブ２の下面に
支持ローラの円周面が接触し、噛み込みが完了した状態
では、上記ウエブ２の湾曲は、ウエブ支持ローラ７によ
って規制される。これによって、Ｈ形鋼１を上下方向に
曲げる力のフランジ３の外側面３ａで受ける割合が大き
くなり、フランジ３先端面に発生する局部面圧の軽減が
図られ、フランジ幅Ｂが小さくなったり、先端の厚みが
膨らみで不揃いとなるなどの問題の発生が防止される。

【００３０】また、フランジ３の外側面３ａは、図８に
示すように、鍔部１０側面（フランジ接触面１０ａ）と
の接触範囲が大きいので、矯正のための曲げ力を負荷さ
れた状態において、局部的に高い面圧が作用する現象が
緩和できる。このことでも、局部摩耗等を抑える作用を
有することとなる。また、ウエブ２にウエブ高さＬに応
じた圧縮力が負荷されることから、ウエブ高さＬの矯正
も行われる。

【００３１】ここで、鍔部１０のフランジ接触面１０ａ
の軸直方向からの傾きである鍔角度θ（図８参照）と、
ウエブ２に加わる変形力Ｐｗおよびフランジ３先端部の
面圧Ｐｒとの関係を求めてみたところ、図９に示すよう
な結果となった。すなわち、鍔角度θが大きくなるとウ
エブ２に加わる変形力Ｐｗが増加し、逆にフランジ３先
端部の面圧Ｐｆは減少する関係にある。

【００３２】それぞれＨ形鋼１の断面や材料特性によっ
て許容値が決められると、矯正に適した鍔部１０の傾き
θ１〜θ２の範囲が定まってくる。本発明では標準的な
外法一定Ｈ形鋼１に適用した結果、矯正に適した鍔部１
０の傾きθ１〜θ２は１〜３度であったので、鍔角度を
１〜３度となるように設定した。ここで、フランジ３の
外側面３ａと鍔部１０のフランジ接触面１０ａとが接触
して、受け持つ曲げ力の水平分力がウエブ２の圧縮力に
十分に置き替えられるよう、径方向に沿った接触長さＷ
＞０．５Ｂの関係が保てる矯正条件が好ましい（図８参
照）。

【００３３】以上のように、ウエブ２を介してのフラン
ジ曲げではないので、ウエブ２の変形や機械的性質の劣
化を生じること無くＨ形鋼１の曲り・反りの連続矯正が
可能となる。また、フランジ３の先端面のみを圧下する
方式でなく、フランジ３の外側面３ａの広い範囲で反力
を受け持つ方式であるため、フランジ３の幅変動や先端
部厚さ不揃いを小さくできる。

【００３４】さらに、ウエブ２に圧縮力を及ぼし、ウエ
ブ高さＬの大きいものは縮小され、小さいものはそのま
まの値で変化しないため、ウエブ高さ精度も良くなる。
また、矯正用ローラ４ヘの噛み込み始めは、一般に、鍔
付きローラ６とＨ形鋼１の形状差が大きいため、矯正用
ローラ４の自転でＨ形鋼を引き込む事が難しい。これに
対し、前段に誘導用ローラ５を設けることで、ピンチロ
ーラ等の外力によって、ローラの中心近傍までＨ形鋼が
進行させ、この結果、矯正用ローラ４の自転によるＨ形
鋼の搬送が可能となる。

【００３５】ここで、フランジ接触面１０ａを軸直方向
に対して鍔角度θだけ傾けているが、この傾きに合わせ
て、ローラ本体９の円周面も軸方向に対してθだけ傾け
て、ローラ本体９の円周面とフランジ接触面１０ａとの
交角を９０度に設定しても良い。また、上記実施形態で
は、ローラ本体９と鍔部１０とが一体の場合を例示して
いるが、ローラ本体９と鍔部１０とが別体に構成されて
いても良い。例えば、上記軸部材８をローラ本体とし、
その軸部材８に対し鍔部１０が軸方向に移動可能に取り
付けられることで鍔付きローラ６が構成されていても良
い。

【００３６】また、上記実施形態では、フランジ外側面
３ａに曲げ力を作用されるローラ矯正機を例に説明して
いるが、上記従来例のような他の構成にローラ矯正機に
対しても適用可能である。

【００３７】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明のロー
ラ矯正装置を採用すると、フランジ外側面の表面性状が
向上すると共に、ウエブの変形やフランジの幅変動など
の悪影響を抑えつつＨ形鋼の曲がり・反りの連続矯正が
可能となる。更に、矯正の際におけるＨ形鋼表面の面荒
れが防止出来ると共に矯正用ローラの局部摩耗を低減す
ることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に基づく実施形態に係るローラ矯正装置
におけるローラ列を示す概要構成図であり、（ａ）は平
面図を、（ｂ）は側面図をそれぞれ示す。

【図２】本発明に基づく実施形態に係る矯正用ローラの
構成を示す正面図である。

【図３】本発明に基づく実施形態に係る下側の矯正用ロ
ーラに対する潤滑剤供給の構成を示す図である。

【図４】本発明に基づく実施形態に係る上側の矯正用ロ
ーラに対する潤滑剤供給の構成を示す図である。

【図５】本発明に基づく実施形態に係る誘導用ローラの
構成を示す正面図である。

【図６】本発明に基づく実施形態に係るＨ形鋼及び矯正
用ローラの挙動を説明する、下側に鍔付きローラを配置
した場合の例であり、（ａ）は噛み込み始めの状態を、
（ｂ）は噛み込み途中の状態を、（ｃ）は噛み込み完了
の状態を示す。

【図７】本発明に基づく実施形態に係るＨ形鋼及び矯正
用ローラの挙動を説明する、上側に鍔付きローラを配置
した場合の例であり、（ａ）は噛み込み始めの状態を、
（ｂ）は噛み込み途中の状態を、（ｃ）は噛み込み完了
の状態を示す。

【図８】矯正用ローラとＨ形鋼との関係を示す模式図で
ある。

【図９】鍔角度θと、フランジ先端の面圧及びウエブに
加わる変形力との関係を示す図である。

【図１０】従来例におけるローラ矯正機を説明する斜視
図である。

【符号の説明】

１ Ｈ形鋼 ２ ウエブ ３ フランジ ４ 矯正用ローラ ５ 誘導用ローラ ６ 鍔付きローラ ７ ウエブ支持ローラ ８ 軸部材 ９ ローラ本体 １０ 鍔部 １０ａ フランジ接触面 ２０ 供給管 ２１ 弁 ２２ タンク θ 鍔角度 Ｌ ウエブ高さ Ｂ フランジ幅 Ｗ 接触長さ Ｈ 対向距離

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 矯正されるＨ形鋼の搬送方向に沿って配
   置された複数個の矯正用ローラによって、搬送されるＨ
   形鋼に繰り返し曲げの塑性ひずみを与えて矯正を行うロ
   ーラ矯正装置において、 上記矯正用ローラは、フランジ外側面に対し曲げ荷重を
   負荷する一対の鍔部を備えると共に、該矯正用ローラと
   Ｈ形鋼との接触部に潤滑剤を供給する潤滑剤供給装置を
   備えることを特徴とするＨ形鋼のローラ矯正装置。