JP2007130649A - ワークロールシフト圧延機のスピンドル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】圧延中における作業ロールの昇降動作による軸方向移動量を考慮して、スリッパカップリング部に軸方向隙間を与えることにより、スリッパメタル型継手の破損を防止することができるワークロールシフト圧延機のスピンドル装置を提供すること。
【解決手段】作業ロール１にスリッパメタル型の継手４，５を介して駆動モータからの駆動トルクを伝達するスピンドル３と、作業ロール１のシフト前にスピンドル３を作業ロール１に押し付けてシフト中の作業ロール１にスピンドル３を機械的に追従させるスピンドルシフトシリンダ１８と、作業ロール１のシフト前にスピンドル３をスピンドルシフトシリンダ１８と共に作業ロール１に押し付けてロール側継手４のカップリング２１，２２同士を接触させ作業ロール１のシフト完了後にカップリング２１，２２間に隙間ｔを与えるショートストロークシリンダ１９とを備えるようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、作業ロールをロール軸方向にシフト可能にするワークロールシフト圧延機のスピンドル装置に関する。

一般に、圧延機には、圧延材を圧延する上下一対の作業ロールと、該作業ロールを回転駆動させる電動機とが設けられており、電動機からの駆動トルクはスピンドルを介して作業ロールに伝達されている。また、作業ロールは圧延材の厚さによって適正ギャップに設定され、それぞれ上下方向に移動する一方、ロールシフト時は互いにロール軸方向上で上下作業ロールが逆方向にシフトされるので、固定された電動機で作業ロールを駆動するために、従来からスピンドルには軸方向にスライド可能な機構が設けられている。この機構によって、作業ロールのロールギャップ調整時、または、作業ロールのロール軸方向のシフト時においても、作業ロールと電動機との設置位置の差を吸収することができる。

そして、特に大型の厚板圧延機等における上述した継手では、クロスピン型やスリッパメタル型のものが採用されている。ところが、近年、厚板圧延機には過酷な使用条件が要求され、リバース式であると共に、伝達トルクが大きく、また、傾斜角度が大きく取れるという理由から、継手にはスリッパメタル型のものが多く採用されている。このスリッパメタル型継手は、嵌合溝が形成される溝形カップリングと、フォーク状に形成されるフォーク形カップリングとから構成されており、フォーク形カップリングを溝形カップリングに挿入することにより両者が接続される。これにより、スピンドルに自由な角度を持たせることができる。

このような、従来のワークロールシフト圧延機のスピンドル装置は、例えば、特許文献１に開示されている。

特許２９２２０９７号公報

ここで、スリッパメタル型継手においては、通常、溝形カップリングとフォーク形カップリングとの間に軸方向隙間を確保しなくてはならない。これは、溝形カップリングとフォーク形カップリングとが接触または接近し過ぎると、圧延中の作業ロールから作用するロール軸方向の押力により継手が破損するおそれがあるからである。一方、これらを離間し過ぎると、スリッパメタル受圧面の減少からトルク伝達が困難になってしまうからである。

しかしながら、従来のスピンドル装置のようにスリッパメタル型継手を用いる場合には、スピンドルはロール軸方向に対して機械的に規制されることがないので、作業ロールをロール軸方向にシフトさせるときには、作業ロールとスピンドルとを同期させて制御する必要があった。また、その作業ロールの移動量に応じて、隙間量を保持したまま作業ロールとスピンドルとの追従速度を変化させているので、制御が非常に複雑になるだけでなく、適正な隙間が与えられない状態で圧延を行うと、継手が破壊されるおそれがあった。

従って、本発明は上記課題を解決するものであって、圧延中における作業ロールの昇降動作による軸方向移動量を考慮して、スリッパカップリング部に適正な軸方向隙間を与えることにより、スリッパメタル型継手の破損を防止することができるワークロールシフト圧延機のスピンドル装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決する第１の発明に係るワークロールシフト圧延機のスピンドル装置は、
圧延材を圧延する作業ロールをロール軸方向にシフト可能にする圧延機において、
前記作業ロールにスリッパメタル型継手を介して電動機からの駆動トルクを伝達するスピンドルと、
前記作業ロールのシフト前に前記スピンドルを前記作業ロール側に押し付け、シフト中の前記作業ロールに前記スピンドルを機械的に追従させるスピンドル追従手段と、
前記作業ロールのシフト前に前記スピンドルを前記スピンドル追従手段と共に前記作業ロール側に押し付けて前記スリッパメタル型継手のカップリング同士を接触させ、前記作業ロールのシフト完了後に前記スリッパメタル型継手のカップリング間に隙間を与える隙間調整手段とを備える
ことを特徴とする。

第１の発明に係るワークロールシフト圧延機のスピンドル装置によれば、圧延材を圧延する作業ロールをロール軸方向にシフト可能にする圧延機において、前記作業ロールにスリッパメタル型継手を介して電動機からの駆動トルクを伝達するスピンドルと、前記作業ロールのシフト前に前記スピンドルを前記作業ロール側に押し付けシフト中の前記作業ロールに前記スピンドルを機械的に追従させるスピンドル追従手段と、前記作業ロールのシフト前に前記スピンドルを前記スピンドル追従手段と共に前記作業ロール側に押し付けて前記スリッパメタル型継手のカップリング同士を接触させ前記作業ロールのシフト完了後に前記スリッパメタル型継手のカップリング間に隙間を与える隙間調整手段とを備えることにより、圧延中における作業ロールからの軸方向押力によるスリッパメタル型継手の破損を防止することができる。

以下、本発明に係るワークロールシフト圧延機のスピンドル装置について図面を用いて詳細に説明する。図１は本発明の一実施例に係るワークロールシフト圧延機のスピンドル装置の概略図、図２は図１のＡ−Ａ矢視断面図、図３は図１のＢ−Ｂ矢視断面図、図４は図１のＣ−Ｃ矢視断面図、図５は図１のＤ−Ｄ矢視断面図、図６はロール側継手及びモータ側継手の斜視図、図７はシフト中におけるショートストロークシリンダの状態図、図８はショートストローク作動後のロール側スリッパピンの軸方向隙間ｔを設けた圧延中におけるショートストロークシリンダの状態図である。

図１に示すように、図示しない圧延機には、圧延材Ｓを挟持して圧延する上下一対の作業ロール１が設けられており、作業ロール１は図示しない駆動モータの出力軸２に連結するスピンドル３を介して駆動トルクが伝達される。そして、作業ロール１とスピンドル３との間及び駆動モータの出力軸２とスピンドル３との間には、スリッパメタル型のロール側継手４及びモータ側継手５が介装されている。

ここで、本実施例における圧延機は、例えば、リバース式の厚板圧延機であって、１つの作業ロール１に１つの駆動モータが連結されている。なお、図１中では一方の作業ロール１だけを図示しており、作業ロール１のロール軸方向の中心をＯｒと示している。つまり、作業ロール１は、その中心Ｏｒが圧延機の中心、即ち、圧延材Ｓの幅方向の中心Ｏｓと一致するように配置されている。

作業ロール１は、ミルハウジング８ａ，８ｂに上下方向移動可能に支持されるロールチョック６，７に回転可能に支持されている。ミルハウジング８ａの側面には、シフト作動させるための支持部材９が設けられており、この支持部材９はシフトシリンダ固定部９ａと案内部９ｂとから構成されている。シフトシリンダ固定部９ａにはロールシフトシリンダ１０の基端が固定される一方、案内部９ｂには摺動部材１１が摺動可能に支持されている。摺動部材１１には嵌合溝１１ａが形成されており、この嵌合溝１１ａにはロールチョック６のフランジ部６ａが嵌合されている。また、摺動部材１１には連結部材１２が設けられており、この連結部材１２にはロールシフトシリンダ１０のロッド部１０ａの先端が固定されている。そして、一方のシフトシリンダ固定部９ａと連結部材１２との間には、ロールシフトシリンダ１０のストローク量を検出するロールシフトセンサ１３が設けられている。

従って、作業ロール１をロール軸方向にシフトさせる場合には、ロールシフトシリンダ１０のロッド部１０ａを作業側（図１中左側）あるいは駆動側（図１中右側）に伸縮させることにより、摺動部材１１が支持部材９の案内部９ｂ上を摺動し、これに伴いロールチョック６がロール軸方向にシフトされるので、作業ロール１を作業側あるいは駆動側にシフトさせることができる。そして、ロールシフトシリンダ１０のストローク量をロールシフトセンサ１３により検出することにより、そのストローク量に基づいて、作業ロール１のロール軸方向の位置や作業ロール１の中心Ｏｒと圧延材Ｓの幅方向中心Ｏｓとのシフト量を検出することができる。

スピンドル３にはその軸方向略中心部を挟むようにフランジ部３ａが形成されており、スピンドル３はこのフランジ部３ａの間に設けられたスピンドル軸受１４を介してキャリアバー１５に回転可能に支持されている。また、スピンドル軸受１４には軸受連結部１６が設けられる一方、キャリアバー１５にはキャリア連結部１７が設けられている。そして、軸受連結部１６とキャリア連結部１７との間には、スピンドルシフトシリンダ１８とショートストロークシリンダ１９とが設けられている。

スピンドルシフトシリンダ１８とショートストロークシリンダ１９とは互いの基端同士を連結して配置されている。スピンドルシフトシリンダ１８のロッド部１８ａの先端は軸受連結部１６に固定される一方、ショートストロークシリンダ１９のロッド部１９ａの先端はキャリア連結部１７に固定されている。そして、一方の軸受連結部１６とキャリア連結部１７との間には、両シリンダ１８，１９の合計したストローク量を検出するスピンドルシフトセンサ２０が設けられている。

また、ロール側継手４とモータ側継手５とは略同一構造となっている。図２，３，６に示すように、ロール側継手４は、作業ロール１の一端に設けられるロールエンドカップリング２１と、スピンドル３の一端に設けられるスピンドルカップリング２２とから構成されている。そして、ロールエンドカップリング２１の先端にはフォーク部２１ａが形成されている。一方、スピンドルカップリング２２の先端には嵌合溝２２ａが形成されており、この嵌合溝２２ａには一対のスリッパメタル２３が対向するように設けられ、スリッパメタル２３間にはスリッパピン２４が支持されている。

同様に、図４，５，６に示すように、モータ側継手５は、スピンドル３の他端に設けられるスピンドルカップリング２５と、駆動モータの出力軸２の先端に設けられるモータ側カップリング２６とから構成されている。そして、スピンドルカップリング２５の先端には嵌合溝２５ａが形成されており、この嵌合溝２５ａには一対のスリッパメタル２７が対向するように設けられ、スリッパメタル２７間にはスリッパピン２８が支持されている。一方、モータ側カップリング２６の先端にはフォーク部２６ａが形成されている。

従って、ロールシフトシリンダ１０の伸縮に伴って、スピンドルシフトシリンダ１８及びショートストロークシリンダ１９を伸縮させることにより、シフトする作業ロール１に追従するようにスピンドル３をシフトさせることができる。また、後述するように、作業ロール１のシフト完了後においてショートストロークシリンダ１９を短縮させることにより、フォーク部２１ａのピン溝部とスリッパピン２４との間に隙間ｔを与えることができる。

そして、スピンドルシフトシリンダ１８及びショートストロークシリンダ１９のストローク量をスピンドルシフトセンサ２０により検出することにより、そのストローク量に基づいて、スピンドル３の軸方向の位置を検出することができる。更に、作業ロール１と駆動モータとの上下方向の設置位置が異なるものの、スピンドル３の両端にロール側継手４とモータ側継手５とを備えることにより、その上下方向の設置位置の差を吸収できるので、駆動モータからの駆動トルクを円滑に作業ロール１に伝達させることができる。

ここで、圧延中のロール側継手４においては、通常、ロールエンドカップリング２１とスピンドルカップリング２２との間、即ち、フォーク部２１ａのピン溝部とスリッパピン２４との間に隙間を確保しなくてはならない。これは、フォーク部２１ａのピン溝部とスリッパピン２４とが接触または接近し過ぎると、圧延中の作業ロール１から作用するロール軸方向の押力によりロール側継手４が破損するおそれがあるからである。一方、これらを離間し過ぎると、トルク伝達が困難になってしまうからである。つまり、上述した隙間ｔとは、圧延中の作業ロール１の昇降作動によって生ずるロール軸方向の押力によりロール側継手４が破損することなく、且つスピンドル３が圧延時に十分な駆動トルクを作業ロール１に伝達できる隙間量のことである。

次に、図７，８を用いて作業ロール１のシフト時におけるスピンドルシフトシリンダ１８及びショートストロークシリンダ１９の動作について説明する。

ここで、圧延中における上下一対の作業ロール１は、それぞれの中心Ｏｒがロール軸方向上において圧延材Ｓの中心Ｏｓに対して対称になるようにシフトされ、即ち、作業ロール１は互いに逆方向にシフトされ、その位置で駆動回転されている。このとき、図２に示すように、上側に配置される作業ロール１の下降時、または下側に配置される作業ロール１の上昇時における作業ロール１からの軸方向押力により、ロール側継手４が破壊しないように、スリッパピン２４はフォーク部２１ａのピン溝部から隙間ｔを有して離間されている。

そして、圧延材Ｓの圧延が一旦終了すると、圧延材Ｓが折り返して戻るまでのパス間に、作業ロール１を必要に応じてロール軸方向に所定量シフトさせると共に、作業ロール１を上下方向に移動させてロールギャップを設定する必要がある。

作業ロール１をロール軸方向にシフトさせるには、先ず、図７に示すように、スピンドル３をスピンドルシフトシリンダ１８及びショートストロークシリンダ１９により作業側に移動させ、スリッパピン２４をフォーク部２１ａのピン溝部に接触させることにより、スピンドル３を作業ロール１に押し付けた状態にする。即ち、スピンドルシフトシリンダ１８のロッド部１８ａを伸長させると共に、ショートストロークシリンダ１９のロッド部１９ａを全ストロークｔ（隙間ｔと同じ長さ）だけ伸長させることにより、スピンドル３を作業ロール１に押し付けることができる。

このとき、ショートストロークシリンダ１９の油圧はスピンドルシフトシリンダ１８の油圧よりも大きいので、ショートストロークシリンダ１９のロッド部１９ａは必ず全ストロークｔの分だけ移動される。また、スリッパピン２４がフォーク部２１ａのピン溝部に接触した後には、作業ロール１が作業側に押されないように、ロールシフトシリンダ１０の油圧による押力に比べて、スピンドルシフトシリンダ１８及びショートストロークシリンダ１９の油圧による押力は、はるかに小さく設定される。

次に、図１に示すように、作業ロール１を中心Ｏｒから作業側に距離Ｌｗだけシフトさせる場合には、ロールシフトシリンダ１０のロッド部１０ａを距離Ｌｗだけ短縮させると共に、スピンドルシフトシリンダ１８のロッド部１８ａを距離Ｌｗだけ伸長させる。このとき、スピンドルシフトシリンダ１８の油圧による押力は、スピンドル３を作業ロール１に追従させる程度の低圧に設定され、スリッパピン２４がフォーク部２１ａのピン溝部を押圧すことになる。また、スピンドルシフトシリンダ１８の油圧はショートストロークシリンダ１９の油圧よりも低圧に設定されており、ショートストロークシリンダ１９のロッド部１９ａの全ストロークｔは保持されたままとなっている。

従って、スリッパピン２４がフォーク部２１ａのピン溝部に接触した状態で作業ロール１がシフトされるので、スピンドル３は機械的に作業ロール１に連結して、作業ロール１に追従することができ、作業ロール１に所定のシフト量Ｌｗを付与することができる。また、図４に示すように、同時にスリッパピン２８も作業側に距離Ｌｗだけ移動される。

一方、図１に示すように、作業ロール１を中心Ｏｒから駆動側に距離Ｌｄだけシフトさせる場合には、ロールシフトシリンダ１０のロッド部１０ａを距離Ｌｄだけ伸長させると共に、スピンドルシフトシリンダ１８のロッド部１８ａを距離Ｌｄだけ短縮させる。このときには、スピンドルシフトシリンダ１８の油圧は作業側にシフトされる場合よりも更に低圧とされるので、フォーク部２１ａのピン溝部がスリッパピン２４を押圧すことになる。また、ショートストロークシリンダ１９の油圧はスピンドルシフトシリンダ１８の油圧よりも高圧設定されており、ショートストロークシリンダ１９のロッド部１９ａの全ストロークｔは保持されたままとなっている。

従って、フォーク部２１ａのピン溝部がスリッパピン２に接触した状態で作業ロール１がシフトされるので、スピンドル３は機械的に作業ロール１に連結して、作業ロール１に追従することができ、作業ロール１に所定のシフト量Ｌｄを付与することができる。また、図４に示すように、同時にスリッパピン２８も駆動側に距離Ｌｄだけ移動される。

そして、作業ロール１が作業側に距離Ｌｗあるいは駆動側に距離Ｌｄにシフトされ、所定シフト量が確保された後、スピンドルシフトシリンダ１８の油圧の供排はロックされる。次いで、図８に示すように、ショートストロークシリンダ１９のロッド部１９を全ストロークｔを短縮させる。これにより、スリッパピン２４はフォーク部２１ａのピン溝部から隙間ｔだけ離間して配置されることになる。その後、所定のロールギャップを有した作業ロール１間に圧延材Ｓが供給され、圧延が繰り返し行われる。

従って、本発明に係るワークロールシフト圧延機のスピンドル装置によれば、スピンドルシフトシリンダ１８は、作業ロール１のシフト前にスピンドル３を作業ロール１に押し付け、シフト中の作業ロール１にスピンドル３を機械的に追従させる。一方、ショートストロークシリンダ１９は、作業ロール１のシフト前に全ストロークｔを伸長させた状態を保持して、スピンドル３をスピンドルシフトシリンダ１８と共に作業ロール１に押し付けて、フォーク部２１ａのピン溝部とスリッパピン２４とを接触させ、作業ロール１のシフト完了後に全ストロークｔを短縮させることで適正な隙間ｔを設定する。これにより、作業ロール１の昇降作動によるシフト量を考慮して隙間ｔを設定するので、圧延中における作業ロール１からの軸方向押力によるロール側継手４の破損を防止することができる

また、圧延中において適正隙間を備えることにより、作業ロール１の昇降動作においても、作業ロールからの押力が作用しないので、ロール側継手４の破壊を防止することができる。更に、作業ロール１のシフト時においては、スピンドル３を作業ロール１に機械的に接触させているので、追従制御を簡素化することができる。

スリッパメタル型継手を備えたスピンドルに適用可能である。

本発明の一実施例に係るワークロールシフト圧延機のスピンドル装置の概略図である。 図１のＡ−Ａ矢視断面図である。 図１のＢ−Ｂ矢視断面図である。 図１のＣ−Ｃ矢視断面図である。 図１のＤ−Ｄ矢視断面図である。 ロール側継手及びモータ側継手の斜視図である。 シフト中におけるショートストロークシリンダの状態図である。 シフト完了後におけるショートストロークシリンダの状態図である。

符号の説明

１ 作業ロール
２ 駆動モータの出力軸
３ スピンドル
４ ロール側継手
５ モータ側継手
６，７ ロールチョック
６ａ フランジ部
８ａ，８ｂ ミルハウジング
９ 支持部材
９ａ シフトシリンダ固定部
９ｂ 案内部
１０ ロールシフトシリンダ
１０ａ ロッド部
１１ 摺動部材
１１ａ 嵌合溝
１２ 連結部材
１３ ロールシフトセンサ
１４ スピンドル軸受
１５ キャリアバー
１６ 軸受連結部
１７ キャリア連結部
１８ スピンドルシフトシリンダ
１８ａ ロッド部
１９ ショートストロークシリンダ
１９ａ ロッド部
２０ スピンドルシフトセンサ
２１ ロールエンドカップリング
２１ａ フォーク部
２２，２５ スピンドルカップリング
２２ａ，２５ａ 嵌合部
２３，２７ スリッパメタル
２４，２８ スリッパピン
２６ モータ側カップリング
２６ａ フォーク部

Claims (1)

1. 圧延材を圧延する作業ロールをロール軸方向にシフト可能にするワークロールシフト圧延機のスピンドル装置において、
   前記作業ロールにスリッパメタル型継手を介して電動機からの駆動トルクを伝達するスピンドルと、
   前記作業ロールのシフト前に前記スピンドルを前記作業ロール側に押し付け、シフト中の前記作業ロールに前記スピンドルを機械的に追従させるスピンドル追従手段と、
   前記作業ロールのシフト前に前記スピンドルを前記スピンドル追従手段と共に前記作業ロール側に押し付けて前記スリッパメタル型継手のカップリング同士を接触させ、前記作業ロールのシフト完了後に前記スリッパメタル型継手のカップリング間に隙間を与える隙間調整手段とを備える
   ことを特徴とするワークロールシフト圧延機のスピンドル装置。

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