JP2007263177A - 材料圧縮加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ロールの起動、停止、回転動力のトルク変化、又、ロール回転速度の変動があったとしても、板に粉末圧着不良部が生じないようにした材料圧縮加工装置を提供することを目的としてなしたものである。
【解決手段】対向配置されたロール１ａ，１ｂ間において、送給された板に粉末を圧着するようにした材料圧縮加工装置であって、モータ６からの動力をピニオンスタンド１０を介し各ロール１ａ，１ｂに夫々伝える回転動力伝達軸１５ａ，１５ｂからロール１ａ，１ｂに至る系統に減速機１８ａ，１８ｂを設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は圧延機やロールプレス装置等の材料圧縮加工装置に関するものである。

近年、例えば、板表面の両面又は片面に、粉末を圧着してクラッド材を製造するアイデアが提案されている。而して、このようなクラッド材を製造する際には、圧延機やロールプレス装置のような材料圧縮加工装置が使用される。

而して、斯かる材料圧縮加工装置の従来の一般的な例は図３、図４に示されている。図３中、１は水平方向へ対向配置されて、対向側が下方へ回転するよう駆動されるロール１ａ，１ｂを備えた材料圧縮加工装置本体、２ａ，２ｂはロール１ａ，１ｂの上面に配置された駆動可能な粉末定量排出ローラ、３ａ，３ｂは粉末定量排出ローラ２ａ，２ｂよりもロール１ａ，１ｂの回転方向上流側で粉末Ｐｍをロール１ａ，１ｂ上面に供給するようにした粉末ホッパである。

ロール１ａ，１ｂの駆動系統は図４に示されている。すなわち、ロール１ａ，１ｂはその左右両端に一体的に設けたロール軸部４ａ，４ｂを介して軸受５ａ，５ｂに回転自在に支持されており、左右のロール軸部のうち一方のロール軸部４ａ、左右のロール軸部のうち一方のロール軸部４ｂは、夫々軸受５ａ，５ｂから軸線方向へ突出している。

一方、モータ６には継手７を介して減速機８が接続され、減速機８には継手９を介してピニオンスタンド１０が接続されている。ピニオンスタンド１０は、２本の軸１１ａ，１１ｂに外嵌、固設されて相互に噛み合う歯数の同一なギヤ１２ａ，１２ｂを備えており、軸１１ａの入側は継手９を介して減速機８に接続されている。又、軸１１ａ，１１ｂの減速機８に面した側とは反対側の端部は、ピニオンスタンド１０のケーシング１３の外方へ突出している。１４ａ，１４ｂは、軸１１ａ，１１ｂに外嵌、固設されたギヤ１２ａ，１２ｂを回転自在に支持する軸受である。

ロール１ａのロール軸部４ａとピニオンスタンド１０の軸１１ａとの間及びロール１ｂのロール軸部４ｂとピニオンスタンド１０の軸１１ｂとの間には、回転動力伝達軸１５ａ，１５ｂが配置され、軸１１ａ，１１ｂと回転動力伝達軸１５ａ，１５ｂとはユニバーサルジョイント等の継手１６ａ，１６ｂにより連結され、回転動力伝達軸１５ａ，１５ｂとロール軸部４ａ，４ｂはユニバーサルジョイント等の継手１７ａ，１７ｂにより連結されている。

図３中、Ｓは図示してない巻き戻し機により上方からロール１ａ，１ｂ間に供給される板である。

一方、ロール１ａ，１ｂの駆動時にモータ６が駆動されると、モータ６の回転動力は継手７、減速機８から継手９を介してピニオンスタンド１０の軸１１ａに伝達され、回転動力は二系統に分かれてその一部は、軸１１ａから継手１６ａ、回転動力伝達軸１５ａ、継手１７ａを介してロール１ａのロール軸部４ａに伝達され、その結果、ロール１ａが回転される。

又、ピニオンスタンド１０の軸１１ａに伝達された回転動力の一部は、ギヤ１２ａからギヤ１２ｂを介して軸１１ｂに伝達され、軸１１ｂに伝達された回転動力は継手１６ｂ、回転動力伝達軸１５ｂ、継手１７ｂを介してロール１ｂのロール軸部４ｂに伝達され、その結果、ロール１ｂが回転される。このため、ロール１ａ，１ｂは所定の速度で所定の方向へ回転して上述したようにクラッド材が形成される。

なお、図４に示す材料圧縮加工装置は、前記したようなクラッド材の製造のみならず、通常の圧延機、ロールプレス装置としても使用することができる。

駆動系統が図４の装置と同様な装置としては、例えば、非特許文献１に示すような装置がある。非特許文献１の装置は図４に示す装置と略同様の構成であり、図６に示すように、電動機６からピニオンスタンド１０の上側に伝達された回転動力の一部は、上側の軸１１ａ、ユニバーサルジョイント１６ａ、回転動力伝達軸１５ａ、ユニバーサルジョイント１７ａを介して上側のロール１ａに伝達されるようになっており、電動機６からピニオンスタンド１０に伝達された回転動力の残部は、下側の軸１１ｂからユニバーサルジョイント１６ｂ、回転動力伝達軸１５ｂ、ユニバーサルジョイント１７ｂを介して下側のロール１ｂに伝達されるようになっている。
井上俊夫著 圧延設備の理論と実際 技報堂出版 昭和５２年１１月２０日 第３頁 第１．２図

図３、図４に示す材料圧縮加工装置では、ロール１ａ，１ｂの起動、停止を行なうと、図５に示すように、粉末Ｐｍが圧着された板Ｓに筋状の粉末圧着不良部Ｃを生じることがあり、粉末圧着不良部Ｃは製品の品質を低下させる原因となる。この粉末圧着不良部Ｃが生じるのは以下の理由による。すなわち、ピニオンスタンド１０のギヤ１２ａ，１２ｂの互いに噛み合う歯の間にあるバックラッシや、継手１６ａ，１７ａ及び継手１６ｂ，１７ｂの連結部、嵌合部等における回転方向へのクリアランスにより、回転動力伝達系にはガタ（回転位相差の変動）が存在するためである。更に、非特許文献１の装置の場合でも、板への粉末の圧着手段として適用した場合には、図４の材料圧縮加工装置と同様な問題がある。

本発明は、上記実情に鑑み、ロールの起動、停止、回転動力のトルク変化、又、ロール回転速度の変動があったとしても、板に粉末圧着不良部が生じないようにした材料圧縮加工装置を提供することを目的としてなしたものである。

本発明の請求項１の材料圧縮加工装置は、対向配置された一対のロール間において材料を圧縮加工するようにした材料圧縮加工装置であって、回転駆動装置から伝達された回転動力を各ロールに夫々伝えるようにした回転動力伝達軸から前記ロールに至る径路に夫々減速手段を設けたものである。

本発明の請求項２の材料圧縮加工装置は、対向配置された一対のロール間において材料を圧縮加工するようにした材料圧縮加工装置であって、回転駆動装置から伝達されて回転動力伝達手段により二つの系統に分けられた回転動力を各ロールに夫々伝えるようにした回転動力伝達軸から前記ロールに至る径路に夫々減速手段を設けたものである。

本発明の請求項３の材料圧縮加工装置においては、前記減速手段は、回転駆動装置から伝達された回転動力を各ロールに夫々伝えるようにした回転動力伝達軸から前記ロールに至る径路において、回転動力のトルク変化によらず、又、回転速度の変動によらず、前記ロールと前記回転動力伝達軸の回転位相差が略一定になるよう構成されているものである。

本発明の請求項４の材料圧縮加工装置においては、減速手段は回転動力伝達軸に設けた回転動力伝達方向最下流側の継手よりも回転動力伝達方向下流側に設けられており、請求項５の材料圧縮加工装置においては、前記減速手段は、バックラッシが０．２度以下の減速機であり、請求項６の材料圧縮加工装置においては、減速手段は波動歯車機構を備えたものである。

本発明の請求項１〜６に記載の材料圧縮加工装置によれば、ロールの起動停止時に回転動力伝達手段のギヤのバックラッシにより回転動力伝達軸に回転のずれがあっても、又、回転動力伝達手段からロールに至る系統に継手が設けられており、継手の連結部、嵌合部等のクリアランスにより回転方向へずれが生じても、それらのずれ量は減速手段において減速比分だけ減少してロール側に出力されるため、ロールの回転のずれは微小となり、材料には粉末圧着不良部は生じなくなり、その結果、製造された板の製品品質が向上する、という優れた効果を奏し得る。又、本発明によれば、回転動力伝達系の回転方向のガタを微小にして回転動力をロールに伝達できるため、通常の圧延機やロールプレス装置においてもガタによる圧痕を防止することができる。

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。
図１、図２は本発明を実施する形態の一例であって、左右一対のロール間に送給された板の両面に粉末を圧着してクラッド材を形成する装置に適用した例である。

図中、図４に示すものと同一の符号を付した部分は同一のものを表わし、基本的な構成は図４に示す従来のものと略同様である。而して、本図示例の特徴とするところは、ロール１ａ，１ｂのロール軸部４ａ，４ｂに所謂、波動歯車機構を備えた減速機１８ａ，１８ｂを接続し、減速機１８ａ，１８ｂの軸１９ａ，１９ｂを回転動力伝達軸１５ａ，１５ｂに接続される継手１７ａ，１７ｂに接続するようにした点である。

ここで、波動歯車機構は図２（ａ）〜図２（ｃ）に示すように、外周が楕円状のウエブジェネレータ２０と、外周に多数の外歯が形成されると共に軸受２３を介してウエブジェネレータ２０に外嵌され、且つウエブジェネレータ２０が回転することにより、図２（ｂ）、図２（ｃ）に示すように順次円周方向へ撓まされる位置が変化するようにした弾性変形可能なフレクスプライン２１と、フレクスプライン２１の外周側に位置して、フレクスプライン２１の外歯と嵌合する内歯を備え、フレクスプライン２１の撓む位置が変化することにより、内歯の外歯に対する噛み合い位置が変化するようにした回転しないサーキュラスプライン２２を備えており、ウエブジェネレータ２０の軸孔２０ａには、継手１７ａ，１７ｂが取付けられた軸１９ａ，１９ｂが嵌合され（図１参照）、フレクスプライン２１には、ロール１ａ，１ｂの軸部４ａ，４ｂが接続されるようになっている。なお、フレクスプライン２１の外歯の歯数は、サーキュラスプライン２２の内歯の歯数よりも数枚少ない。

而して、継手１７ａ，１７ｂ、軸１９ａ，１９ｂを介してウエブジェネレータ２０が、例えば、図２（ａ）において、時計方向へ回転すると、フレクスプライン２１は弾性変形してウエブジェネレータ２０の楕円の長軸部分でフレクスプライン２１の外歯はサーキュラスプライン２２の内歯に噛み合い、ウエブジェネレータ２０の楕円の短軸の部分では、フレクスプライン２１の外歯はサーキュラスプライン２２の内歯から完全に離脱し、その結果、フレクスプライン２１の外歯とサーキュラスプライン２２の内歯の噛み合い位置が円周方向（時計方向）へ順次移動して行き（図２（ｂ）参照）、ウエブジェネレータ２０が１回転したときに、フレクスプライン２１の外歯とサーキュラスプライン２２の内歯の噛み合い位置は回転開始時の位置から移動する（図２（ｃ）参照）。このため、フレクスプライン２１はサーキュラスプライン２２の内歯よりも少ない外歯の歯数の分だけ回転開始時の噛み合い位置の手前にあり（図２（ｃ）参照）、従って、フレクスプライン２１は、ウエブジェネレータ２０の回転方向とは逆方向（図２（ｃ）では反時計方向）へ歯数差分だけ移動し、これが回転出力としてロール１ａ，１ｂの軸部４ａ，４ｂに取り出されるようになっている。

波動歯車機構は、バックラッシュが極めて微小な減速機である。本発明では回転動力系のガタ（回転位相差の変動）を減速機によって無視できるほど減少させることを特徴としているが、減速機事態のバックラッシは、そのままロール１ａ，１ｂの回転変動に影響するので、バックラッシは微小でなくてはならない。波動歯車機構はバックラッシが微小であるので、これを採用する。

次に、上記した実施の形態の作動を説明する。
本図示例においては、板に対して粉末を圧着しクラッド材を形成するのは図４の装置と同様にして行なわれるため、詳しい説明は省略する。一方、モータ６が駆動されると、モータ６の回転動力は継手７を介してピニオンスタンド１０の軸１１ａに伝達され、回転動力の一部は、軸１１ａから継手１６ａ、回転動力伝達軸１５ａ、継手１７ａ、軸１９ａを介して減速機１８ａに伝達され、減速されて減速機１８ａからロール１ａの軸部４ａに伝達され、その結果、ロール１ａが回転される。

又、ピニオンスタンド１０の軸１１ａに伝達された回転動力の一部は、ギヤ１２ａからギヤ１２ｂを介して軸１１ｂに伝達され、軸１１ｂに伝達された回転動力は継手１６ｂ、回転動力伝達軸１５ｂ、継手１７ｂ、軸１９ｂを介して減速機１８ｂに伝達され、減速されて減速機１８ｂからロール１ｂの軸部４ｂに伝達され、その結果、ロール１ｂが回転される。このため、ロール１ａ，１ｂは所定の回転速度で所定の方向へ回転する。

本図示例によれば、ロール１ａ，１ｂの起動停止時にピニオンスタンド１０のギヤ１２ａ，１２ｂのバックラッシにより回転動力伝達軸１５ａ，１５ｂに回転のずれがあっても、又、継手１６ａ，１７ａ及び継手１６ｂ，１７ｂの連結部、嵌合部等のクリアランスにより継手１６ａ，１７ａ間及び継手１６ｂ，１７ｂ間に回転方向へ所定の状態からずれが生じても、それらのずれ量は減速機１８ａ，１８ｂにおいて減速比分だけ減少してロール１ａ，１ｂ側に出力されるため、ロール１ａ，１ｂの回転のずれは微小となり、板Ｓに粉末Ｐｍを圧着することにより、クラッド材を形成するような場合でも、従来生じていた図５に示すような粉末圧着不良部Ｃは生じなくなる。その結果、製造された板Ｓの製品品質が向上する。

因みに、ギヤ１２ａ，１２ｂのバックラッシによる回転のずれが１度で且つ、継手１６ａ，１７ａ、１６ｂ，１７ｂ間の連結部や嵌合部のクリアランスによるずれが１度であれば、ギヤ１２ａ，１２ｂや継手１６ａ，１７ａ、１６ｂ，１７ｂの回転方向のずれは合計２度となるが、減速機１８ａ，１８ｂの減速比が１／２００の場合、ロール１ａ，１ｂのロール軸部４ａ，４ｂの回転のずれは僅かに０．０１度となり、実機としては何等製品に悪影響を与えることはない。又、例えば、ロール径φ３００ｍｍのロール１ａ，１ｂにより、板に粉末Ｐｍを圧着する場合、ロール１ａ，１ｂ表面上で粉末Ｐｍの途切れる距離が０．６ｍｍ以下であれば、粉末圧着不良部Ｃは生じない。従って、この場合は、減速機１８ａ，１８ｂのバックラッシが０．２度以下であれば、前記条件をクリアし、粉末圧着不良部Ｃは生じない。

なお、本発明の実施例においては、材料圧縮加工装置により板に対して粉末を圧着してクラッド材を形成する場合について説明したが、通常の材料の圧延、ロールプレスを行なう場合にも適用することができること、ロールの軸部に接続する減速機は波動歯車機構を備えたものでなくても適用することができ、遊星歯車機構、ウオームギヤ機構による減速機でも、バックラッシが０．２度以下であれば適用可能である。又、ピニオンスタンドは設けず、対向配置されたロールに夫々モータを接続するようにしても実施可能であること、２本の回転動力伝達軸は対向配置されたロールの軸端に対し同一側に延在するよう配置する場合について説明したが、１本の回転動力伝達軸ともう１本の回転動力伝達軸を、ロールの軸端に対し互いに反対側となるよう配置しても実施できること、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変更を加えうることは勿論である。

本発明の材料圧縮加工装置の実施の形態の一例の平面図である。 図１の材料圧縮加工装置に適用する減速機の波動歯車機構の原理を説明するための正面図で、図２（ａ）はウエブジェネレータが回転を開始する前の状態を示し、図２（ｂ）はウエブジェネレータが時計方向へ９０度回転した状態を示し、図２（ｃ）はウエブジェネレータが時計方向へ３６０度回転した状態を示す正面図である。 従来の材料圧縮加工装置の一例を示す側面図である。 図３の平面図である。 従来の材料圧縮加工装置により板に生じる筋状の圧痕を示す正面図である。 非特許文献１に示す装置の例を示す正面図である。

符号の説明

１ａ ロール
１ｂ ロール
６ モータ（回転駆動装置）
８ 減速機（減速手段）
１０ ピニオンスタンド（回転動力伝達手段）
１２ａ ギヤ
１２ｂ ギヤ
１５ａ 回転動力伝達軸
１５ｂ 回転動力伝達軸
１６ａ 継手
１６ｂ 継手
１７ａ 継手
１７ｂ 継手
１８ａ 減速機（減速手段）
１８ｂ 減速機（減速手段）
Ｐｍ 粉末（材料）
Ｓ 板（材料）

Claims (6)

1. 対向配置された一対のロール間において材料を圧縮加工するようにした材料圧縮加工装置であって、回転駆動装置から伝達された回転動力を各ロールに夫々伝えるようにした回転動力伝達軸から前記ロールに至る径路に夫々減速手段を設けたことを特徴とする材料圧縮加工装置。
2. 対向配置された一対のロール間において材料を圧縮加工するようにした材料圧縮加工装置であって、回転駆動装置から伝達されて回転動力伝達手段により二つの系統に分けられた回転動力を各ロールに夫々伝えるようにした回転動力伝達軸から前記ロールに至る径路に夫々減速手段を設けたことを特徴とする材料圧縮加工装置。
3. 前記減速手段は、回転駆動装置から伝達された回転動力を各ロールに夫々伝えるようにした回転動力伝達軸から前記ロールに至る径路において、回転動力のトルク変化によらず、又、回転速度の変動によらず、前記ロールと前記回転動力伝達軸の回転位相差が略一定になるよう構成されている請求項１又は２に記載の材料圧縮加工装置。
4. 減速手段は回転動力伝達軸に設けた回転動力伝達方向最下流側の継手よりも回転動力伝達方向下流側に設けられている請求項１乃至３の何れかに記載の材料圧縮加工装置。
5. 前記減速手段は、バックラッシが０．２度以下の減速機である請求項１乃至４の何れかに記載の材料圧縮加工装置。
6. 減速手段は波動歯車機構を備えたものである請求項１乃至５の何れかに記載の材料圧縮加工装置。

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