JP2010162550A

JP2010162550A - 圧延機のワークロール組み込み方法

Info

Publication number: JP2010162550A
Application number: JP2009004410A
Authority: JP
Inventors: Yuji Kashiwada; 祐治柏田
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2009-01-13
Filing date: 2009-01-13
Publication date: 2010-07-29

Abstract

【課題】ロール組み替え装置のポーターアイに上下ワークロールを片持ち保持して行う圧延機のワークロール組み込み方法において、スピンドルのロールカップラーにワークロール先端をスムーズに挿入して自動的かつ迅速に組み込みを行うことのできる方法を提供する。
【解決手段】圧延機は、上下のワークロール２１がクロスジョイントスピンドル先端のロールカップラー２４と接続されて回転駆動され、スピンドル２３は伸縮可能であって内部に伸延バネ３２を有し、組み込むべき上下ワークロール２１の一端をポーターアイ１２に保持して各ワークロールを片持ち状態とし、各ワークロール２１のドライブ側先端中心軸高さ４１を、クロスジョイント最高軸芯高さ４３ａよりも低い高さとして、ロール組み替え装置を移動してワークロールのドライブ側先端２７をロールカップラー２４に挿入することを特徴とする圧延機のワークロール組み込み方法である。
【選択図】図１

Description

本発明は、ワークロールをロール組み替え装置のポーターアイに片持ち支持して圧延機に組み込むための圧延機のワークロール組み込み方法に関するものである。

ワークロールとバックアップロールとを有する４段の圧延機において、上下のワークロールはドライブ側でスピンドルと結合され、スピンドルを通じて駆動装置からの回転駆動力が伝達される。スピンドルはユニバーサルジョイントとなっており、最近はクロスジョイントスピンドルが主に用いられている。クロスジョイントスピンドルを用いる場合において、ワークロールのドライブ側先端は、スピンドル先端に配置されたロールカップラーと接続される。ロールカップラーは、クロスジョイントを介してスピンドル本体に首振り自在に接続されている。

圧延機のワークロールは頻繁に交換する必要がある。ワークロールドライブ側先端と上記ロールカップラーとの接続を外し、ワークロールをワーク側から抜き取る。次いで、整備されたワークロールを圧延機のワーク側から挿入し、ワークロールドライブ側先端をロールカップラーと接続する。

従来、圧延機のワークロール組み替え方法として、ポーターバーを用いた方式が採用されていた。ポーターバーはワークロールのワーク側先端を片持ちで保持することができる。クレーンでポーターバーを吊り上げ、このポーターバーにワークロールを保持することにより、ワークロールの取り外し及び組み込みを行う。

ポーターバーを用いたロールの組み替えにおいては、ロール組み込み時にワークロールのドライブ側先端をスピンドルのロールカップラーに挿入する際、挿入速度を微速制御することが容易ではないため、挿入時の衝突でスピンドルを損傷する危険性を回避する対策を講じる必要がある。そこで、図２（ａ）に示すように、スピンドル２３に伸縮機構３１を設けることによってスピンドルを伸縮可能とし、スピンドルの伸縮機構３１内部にスピンドルを延伸させるための伸延バネ３２を内蔵することが行われている。通常は、伸延バネ３２の働きでスピンドル２３は伸延状態にある。ワークロール組み込み時にワークロールの挿入速度が速く、ワークロールがロールカップラー２４に衝突したとしても、図２（ｂ）に示すようにスピンドルの伸延バネ３２が縮んでロールカップラー２４が後退し、スピンドルの損傷を防止することができる。

上記ポーターバーを用いたワークロールの組み替え方法においては、クレーンフックで吊られたポーターバーを作業者がバランスを取りながらロールを圧延機に挿入するので、時間がかかるとともに常に危険が伴っている。一方、圧延機のスタンド内にワークロール組み替え用のレールを設けるとともに下ワークロールのロールチョックに車輪を取り付け、ワークロールの組み替えを行う方法が考えられるが、既設の圧延機についてこのような改造を行うことは現実的でない。

そこで、ロール組み替え装置を設け、これによってポーターバーに代えてワークロールの組み替えを行う方法が知られている。特許文献１に記載の方法では、ロール組み替え装置は上下のワークロールの一端（ワーク側）を片持ちで保持することができ、ワークロールを片持ちで保持したままでワークロールを昇降することができ、同時にロール組み替え装置をロール軸方向に移動可能であり、ワークロールの取り外し及び組み込みを行うことができる。上下のワークロールのワーク側端部を片持ちで保持する保持具をポーターアイという。

特許文献２に記載のロール組み替え装置においては、下ワークロールを片持ち支持し、上ワークロールは下ワークロールの上に乗せる構造とし、片持ち支持した下ワークロールを昇降しかつ揺動（傾動）する機構を有している。

特公昭５７−６００８２号公報特開昭５４−９６４５７号公報

ワークロールを圧延機に組み込む際、ワークロールが接続する先のスピンドル及びロールカップラーの上下方向位置を定めておく必要がある。図１（ａ）、図２に示すように、スピンドル２３の上下方向位置に関しては、スピンドルキャリア３３を設け、スピンドル２３をスピンドルキャリア３３の上に載置することによってスピンドル２３の上下方向位置を正確に定めることができる。

図１に示すようなロール組み替え装置１１を用い、ロール組み替え装置のポーターアイ１２で上下のワークロール２１のワーク側先端２８を片持ち保持し、保持したワークロール２１を圧延機内に挿入して、ワークロール２３のドライブ側先端２７をスピンドルのロールカップラー２４に挿入しようとしたとき、両者の中心軸高さには必ず誤差が伴うので、ロールカップラー２４の先端とワークロール２３の先端とを全く接触させずに挿入することは困難である。両者が接触したとしても、その後のロールカップラーの動きによってうまくワークロール先端がロールカップラー内に入り込むことができれば、短時間で挿入を完了することができる。

ところが、ロールカップラー先端とワークロール先端が接触した後、ロールカップラーの動きがかえってワークロール先端の挿入を妨害する方向となることが多発し、ワークロールのスムーズな組み込みを妨げている。

本発明は、ロール組み替え装置のポーターアイに上下ワークロールを片持ち保持して行う圧延機のワークロール組み込み方法において、スピンドルのロールカップラーにワークロール先端をスムーズに挿入して自動的かつ迅速に組み込みを行うことのできる、圧延機のワークロール組み込み方法を提供することを目的とする。

ワークロールを圧延機に組み込む際、ワークロール２１のドライブ側先端２７をスピンドル２３のロールカップラー２４に挿入する。このとき、従来は、図４（ａ−１）に示すように、スピンドルのロールカップラー２４の中心軸高さ４２に比較し、ワークロールのドライブ側先端２７の中心軸高さ４１を若干高い位置に設定していた。こうすることにより、ワークロール軸がロールカップラーの先端に接触した後、スピンドルの上下方向位置変化とロールカップラーのクロスジョイント部の変形によって、うまい具合にワークロール軸がロールカップラー内に誘導されていた（図４（ａ−２、ａ−３））。通常の圧延機においてスピンドル２３は伸縮機構３１を有しておらず、これがために上記のような好適な動作が可能であった。

一方、図２に示すようにスピンドル２３が伸縮機構３１を有し、スピンドルを伸延させるための伸延バネ３２を内蔵している場合、ワークロールの挿入成功確率が悪化することが判明した。従来のようにワークロールのドライブ側先端の中心軸高さ４１をロールカップラー中心軸高さ４２より若干高い位置に設定して挿入を行うと（図４（ｂ−１））、ワークロール軸がロールカップラーの先端に接触した後、スピンドルが縮んでしまい、その結果としてかえってロールカップラーがワークロール軸の侵入を妨げる方向で向きが変わってしまうことがわかった（図４（ｂ−２、ｂ−３））。

スピンドル２３が伸縮機構３１を有し、スピンドル２３を伸延させるための伸延バネ３２を内蔵している場合、従来とは逆に、ワークロールのドライブ側先端中心軸高さ４１を、ロールカップラー中心軸高さ４２よりも低い高さとして、ロール組み替え装置を移動してワークロール軸をロールカップラーに挿入すると（図４（ｃ−１））、高い成功確率でワークロール軸をロールカップラーに挿入することができるのである（図４（ｃ−２、ｃ−３））。

本発明は上記知見に基づいてなされたものであり、その要旨とするところは以下のとおりである。
（１）圧延機のワークロール組み込み方法であって、
該圧延機は、上下のワークロール２１がクロスジョイントスピンドル先端のロールカップラー２４と接続されて回転駆動され、前記スピンドル２３は伸縮可能であって内部に伸延バネ３２を有し、
ワークロール組み込みのためのロール組み替え装置１１は、上下のワークロール２１のそれぞれ一端を支持するポーターアイ１２と、ポーターアイ１２を昇降する昇降装置１４及び傾動する傾動装置１５と、ロール組み替え装置をロール軸方向に移動する移動装置１６を有し、
ワークロール組み込み前に、スピンドル２３は下面がスピンドルキャリア３３で支持され、ロールカップラー２４は下面がロールカップラーポジショナー３５で支持され、スピンドル２３が最長伸延位置にあるときのロールカップラー側クロスジョイント軸芯高さ４３をクロスジョイント最高軸芯高さ４３ａとし、スピンドルが最短収縮位置にあるときのクロスジョイント軸芯高さ４３をクロスジョイント最低軸芯高さ４３ｂとし、
組み込むべき上下ワークロール２１の一端をポーターアイ１２に保持して各ワークロールを片持ち状態とし、
各ワークロール２１のドライブ側先端中心軸高さ４１を、クロスジョイント最高軸芯高さ４３ａよりも低い高さとして、ロール組み替え装置を移動してワークロールのドライブ側先端２７をロールカップラー２４に挿入することを特徴とする圧延機のワークロール組み込み方法。
（２）クロスジョイント最高軸芯高さ４３ａと最低軸芯高さ４３ｂの中点を狙い高さとし、各ワークロールのドライブ側先端中心軸高さ４１を前記狙い高さの上下４ｍｍの範囲内の高さとして、ロール組み替え装置を移動してワークロールのドライブ側先端２７をロールカップラー２４に挿入することを特徴とする上記（１）に記載の圧延機のワークロール組み込み方法。
（３）ワークロールのドライブ側先端２７をロールカップラー２４に挿入するようにロール組み替え装置を移動したとき、ワークロールのドライブ側先端２７がロールカップラー２４に挿入できなかった場合には、ワークロール２１をさらにスピンドル２３に近づける方向でロール組み替え装置１１を移動しつつ、傾動装置１５によってポーターアイに保持されたワークロールのドライブ側先端２７を下降させる方向にワークロール２１を傾動させ、次いでワークロールのドライブ側先端２７を上昇させる方向にワークロール２１を傾動させることを特徴とする上記（１）又は（２）に記載の圧延機のワークロール組み込み方法。

本発明の圧延機のワークロール組み込み方法は、スピンドルは伸縮可能であって内部に伸延バネを有し、各ワークロールのドライブ側先端中心軸高さを、ロールカップラー軸高さよりも低い高さとして、ロール組み替え装置を移動してワークロールのドライブ側先端をロールカップラーに挿入するので、高い成功確率でワークロール軸をロールカップラーに挿入することができる。

本発明のワークロール組み込み方法を説明する図であり、（ａ）はロール組み替え装置にワークロールを片持ち支持した状態を示し、（ｂ）はワークロールを圧延機に挿入してワークロールドライブ側先端をロールカップラーに装着した状況を示す。伸縮機構を有するスピンドルを示す図であり、（ａ）は伸縮機構が伸延した状態、（ｂ）は伸縮機構が収縮した状態を示す。本発明のロール組み替え装置の動作を示す図であり、（ａ）は昇降装置の動作を示し、（ｂ）は傾動装置の動作を示す。ワークロールのドライブ側先端がロールカップラーに装着される状況を示す図であり、（ａ）はスピンドルが伸縮機構を有しない従来の状況、（ｂ）は伸縮機構を有する従来の状況、（ｃ）は本第１の発明の状況を示し、図番の添え字１から３にかけて時間が経過する様子を示す。本第２の発明において、ワークロールのドライブ側先端がロールカップラーに装着される状況を示す図であり、（ａ）から（ｄ）にかけて時間が経過する様子を示す。

本発明を適用する圧延機は、図１に示すように、ワークロール２１とバックアップロール２２とを有する４段の圧延機であって、上下のワークロール２１はドライブ側２９でスピンドル２３と結合され、スピンドル２３を通じて駆動装置からの回転駆動力が伝達される。スピンドル２３はクロスジョイントスピンドルである。ワークロールのドライブ側先端２７は、スピンドル先端に配置されたロールカップラー２４と接続される。ロールカップラー２４は、クロスジョイント２５を介してスピンドル本体に首振り自在に接続されている。

スピンドル２３は、図２に示すように伸縮機構３１を有し伸縮可能であって内部に伸延バネ３２を有する。ロールカップラー先端に軸方向の外力がかかっていないとき、伸延バネ３２によって伸縮機構３１が伸び、図２（ａ）に示すようにスピンドル２３は最大伸延状態に保持される。ロールカップラー先端がワークロール軸などによって押されると、伸延バネ３２が収縮してスピンドル２３が収縮する。図２（ｂ）は最大限に収縮した場合を示している。

圧延機へのワークロールの組み込みは、図１に示すように上下のワークロールの一端を片持ち支持するロール組み替え装置１１を用いて行う。ロール組み替え装置１１は、上下のワークロール２１のそれぞれ一端を支持するポーターアイ１２と、ポーターアイ１２を昇降する昇降装置１４及び傾動する傾動装置１５と、ロール組み替え装置１１をロール軸方向に移動する移動装置１６を有する。

ポーターアイ１２には、図３に示すように、上ワークロール２１ａと下ワークロール２１ｂそれぞれのワーク側先端２８のロール軸を挿入する支持穴１３が設けられている。図３（ａ）は、昇降装置１４の動作を説明するものである。昇降装置１４は昇降シリンダーで動作し、ポーターアイが図の点線位置から実線位置に上昇した状況を示している。また図３（ｂ）は傾動装置１５の動作を説明するものである。図３に示す例において、傾動装置１５は偏芯カムの旋回によってポーターアイ１２を傾動させる。図に点線で示す位置から、シリンダー動作によって偏芯カムを旋回させ、図に実線で示す位置までポーターアイ１２を傾動させている。圧延機に装着すべき上下のワークロール２１を、それぞれポーターアイ１２の支持穴１３に挿入し、昇降装置１４でポーターアイ１２を上昇させると、上下ワークロール２１がポーターアイ１２に片持ち支持される（図１（ａ））。傾動装置１５によってポーターアイ１２の傾きを調整し、さらに昇降装置１４でポーターアイ１２の高さを調整することによって、ワークロールのドライブ側先端中心軸高さ４１と傾きを調整する。次いで、移動装置１６によってロール組み替え装置１１をレール１８上でロール軸方向に移動し、ワークロール２１を圧延機の所定の位置に挿入する（図１（ｂ））。

ワークロール２１を圧延機に組み込む際、ワークロール２１が接続する先のスピンドル２３及びロールカップラー２４の上下方向位置を定めておく必要がある。図２（ａ）に示すように、スピンドル２３の上下方向位置に関しては、スピンドルキャリア３３を設け、スピンドル２３をスピンドルキャリア３３の上に載置することによってスピンドルの上下方向位置を正確に定める。スピンドルキャリア３３のスピンドル載せ台３４は上下動可能であり、圧延機の稼働中は下方に待避しており、ワークロールの組み替えを行う際に上昇し、スピンドルキャリアのスピンドル載せ台３４にスピンドル２３が載置されたときに、スピンドル２３の上下方向位置がワークロール組み替えを行うべき位置に定まる。

ロールカップラー側クロスジョイント２５の位置において、スピンドル回転軸の軸中心に対応する部分を、ここではクロスジョイント軸芯と呼ぶ。クロスジョイント軸芯の高さをクロスジョイント軸芯高さ４３と呼ぶ。スピンドル２３をスピンドル載せ台３４に載置した状態で、通常はスピンドル２３は水平とはならず、ロールカップラー２４側が高く、ピニオンスタンド２６側が低くなる傾きを有している。従って、スピンドル載せ台３４に載置されたスピンドルのロールカップラー側クロスジョイント軸芯高さ４３位置は、スピンドルの伸縮状態が伸びているか縮んでいるかによって変化する。ここでは、図２（ａ）に示すようにスピンドルが最長伸延位置にあるときのロールカップラー側クロスジョイント軸芯高さをクロスジョイント最高軸芯高さ４３ａとし、図２（ｂ）に示すようにスピンドルが最短収縮位置にあるときのクロスジョイント軸芯高さをクロスジョイント最低軸芯高さ４３ｂとする。

ロールカップラー２４は、クロスジョイント２５を介してスピンドル２３本体に首振り自在に接続されているので、ロールカップラー２４にワークロール２１が挿入していないときには、ロールカップラー２４は自身の重さによって首が垂れてしまう。この状態ではロールカップラー２４にワークロール２１を接続することができない。そこで、図２に示すように、ロールカップラー２４の重心部分を下から支えるロールカップラーポジショナー３５を設け、これによってロールカップラー２４の軸方向を水平に維持する。ポジショナー３５による支持に加え、ロールカップラーの内部に、ワークロール非接続時にロールカップラーの垂れ下がりを防止するバネを設けることとしてもよい。バネの押し付け力によってロールカップラーの軸方向がスピンドルの軸方向に一致するように力を受ける。バネの押し付け力とロールカップラーの自重による影響との釣り合いを取ることにより、ワークロール非接続時に、ロールカップラーの軸方向がちょうど水平方向となるように調整することができる。以下、ロールカップラー垂れ下がり防止バネを有さず、ロールカップラーポジショナー３５のみを有する場合を例にとって説明する。

ワークロールを組み込む直前の段階において、上下のスピンドル２３はそれぞれを支えるスピンドルキャリア３３で支持される。スピンドルの伸縮状態が最長伸延位置にある場合、ロールカップラー側のクロスジョイント軸芯高さ４３はクロスジョイント最高軸心高さ４３ａに位置する（図２（ａ））。そこで、ロールカップラーポジショナー３５でロールカップラー２４の重心位置を下から保持するに際し、ロールカップラー２４の中心軸がクロスジョイント最高軸心高さ４３ａにおいて水平に位置するよう、ロールカップラーポジショナー３５の高さ位置を定める。このとき、ロールカップラーの中心軸は水平となり、ロールカップラー中心軸高さ４２はクロスジョイント軸芯高さ４３と等しくなる。

圧延機に組み込まれる上下のワークロール２１は、そのワーク側先端２８をロール組み替え装置１のポーターアイ１２に片持ち支持されている。ワークロール２１のドライブ側先端の中心軸高さ４１を、ロール組み替え装置の昇降装置１４及び傾動装置１５の操作により調整する。本発明においては、図４（ｃ−１）に示すように、各ワークロールのドライブ側先端中心軸高さ４１を、クロスジョイント最高軸芯高さ４３ａよりも低い高さに調整する。

この状態で、移動装置１６を作動させてロール組み替え装置１１を平行に移動してワークロールのドライブ側先端２７をロールカップラー２４に挿入する（図４（ｃ−１））。ロールカップラー２４は、その中心軸がクロスジョイント最高軸芯高さ４３ａで水平に位置しているので、ワークロール２１の先端はロールカップラー外周先端の下方側に接触することとなる。すると、ワークロール２１をロールカップラー２４に押し付けることにより、スピンドル２３の伸縮機構３１を収縮させることとなり、スピンドル２３が収縮するとクロスジョイント２５は後退するとともにクロスジョイント軸芯高さ４３が低くなる。あるいは、ロールカップラーのクロスジョイント部に回転モーメントが働いてロールカップラーの先端側が下降する方向に回転する（図４（ｃ−２））。これらの動きの結果として、ロールカップラーよりもやや下方に位置していたワークロールの先端中心軸高さ４１と、ロールカップラー先端の中心軸高さ４２が合致することとなり、ワークロール先端はロールカップラー内部にスムーズに挿入することとなる（図４（ｃ−３））。

スピンドル２３の伸縮機構３１は、図２に示すようにスプラインなどによって構成され、スピンドルのピニオンスタンド側とロールカップラー側の間が摺動して伸縮する。摺動部分の摺動抵抗が増大すると、内部の伸延バネ３２の伸張力がこの摺動抵抗に打ち勝てず、スピンドルが最長伸延位置まで伸延せずに保持されることがある。この場合、スピンドル２３がスピンドルキャリア３３で支持された状態において、ロールカップラー側クロスジョイント軸芯高さ４３は、クロスジョイント最高軸芯高さ４３ａよりも低い位置で保持されることとなる。このような場合でも、上記本発明の効果を発揮するため、挿入時におけるワークロールのドライブ側先端中心軸高さ４１に好適範囲がある。

スピンドル２３の下面がスピンドルキャリア３３で支持された状態で、スピンドル２３が最短収縮位置にあるときのクロスジョイント軸芯高さ４３をクロスジョイント最低軸芯高さ４３ｂとする（図２（ｂ））。本発明において、ロール組み替え装置を移動してワークロールのドライブ側先端２７をロールカップラー２４に挿入するに際し、各ワークロールのドライブ側先端中心軸高さ４１の狙い高さを、クロスジョイント最高軸芯高さ４３ａと最低軸芯高さ４３ｂの中点とすると好ましい。例えば、スピンドル２３をスピンドルキャリア３３で支持した状態でスピンドル２３の傾きが７°であり、スピンドル２１の伸縮機構３１の伸縮長さが１００ｍｍの場合、クロスジョイント最高軸芯高さ４３ａとクロスジョイント最低軸芯高さ４３ｂの差は１２ｍｍとなる。この場合、クロスジョイント最高軸芯高さ４３ａよりも６ｍｍ（＝１２ｍｍ／２）低い位置をワークロールのドライブ側先端中心軸高さ４１の狙い高さとする。また、各ワークロールのドライブ側先端中心軸高さ４１が、上記狙い高さの上下４ｍｍの範囲内の高さ範囲にあれば、本発明の効果を発揮することができる。上記狙い高さの上下２ｍｍの範囲内の高さ範囲にあれば、より一層本発明の効果を発揮することができる。

挿入の際、ワークロールのドライブ側先端がロールカップラーの下部と接触し、なお、ロールを前進すると、ロールカップラーはロールカップラーポジショナー支持位置を中心に先端が下方向（クロスジョイントが上方向）に回転する。さらに前進すると、ロールカップラーにワークロールが噛み込み、スピンドルは押し込まれるため、収縮し、ワークロールとクロスジョイントの高さが一致したときに挿入ができる。

上記本発明（以下「第１発明」という。）を適用することにより、ワークロール組み込み時において、ワークロール２１をロールカップラー２４に自動的に挿入できる確率が大幅に上昇した。ただし、上記本発明のみでは、自動挿入ができない場合をゼロにするには至らなかった。

本発明においてはさらに、ワークロールのドライブ側先端２７をロールカップラー２４に挿入するようにロール組み替え装置１１を移動したとき、ワークロールのドライブ側先端２７がロールカップラー２４に挿入できなかった場合（図５（ｂ））には、ワークロール２１をさらにスピンドル２３に近づける方向でロール組み替え装置１１を移動しつつ、傾動装置１５によってポーターアイ１２に保持されたワークロール２１のドライブ側先端２７を下降させる方向にワークロール２１を傾動させ（図５（ｃ））、次いでワークロールのドライブ側先端２７を上昇させる方向にワークロール２１を傾動させる（図５（ｄ））ことにより、ワークロール２１をロールカップラー２４に挿入できる確率をほぼ１００％まで上昇させることができた。以下この発明を「第２発明」という。

ワークロール組み込み前において、スピンドル２１の伸縮機構３１の伸縮位置は、最大伸張位置から最大縮小位置までのいずれかの位置を取り得る。スピンドル２１の伸縮位置が最大縮小位置の近くまで縮小している場合には、上記第１発明を実施してワークロールのドライブ側先端の中心軸高さ４１を低下させたとしても、まだ、ワークロール先端中心軸高さ４１が、ロールカップラー先端中心軸高さ４２よりも高い位置となる場合がある。図５（ａ）にそのような状況を示す。上記第１発明を実施してもワークロール２１がロールカップラー２４に自動挿入されないのは、このような場合に発生するのではないかと推測することができる。そしてスピンドル２１の伸縮機構はさらに収縮し、図５（ｂ）に示す状況に至る。

本第２の発明において、図５（ｃ）に示すように、ワークロール２１をさらにスピンドル２３に近づける方向でロール組み替え装置１１を移動しつつ、まず、傾動装置１５によってポーターアイ１２に保持されたワークロールのドライブ側先端２７を下降させる方向にワークロール２１を傾動させる。その結果、ワークロールのドライブ側先端中心軸高さ４１が、ロールカップラー先端中心軸高さ４２よりも低い位置に到達することができ、図５（ｃ）においてロールカップラー２４が点線の位置から実線の位置に角度が変化し、ワークロールのドライブ側先端２７がロールカップラー２４の内部に挿入を開始する。ついで、図５（ｄ）に示すように、ワークロールのドライブ側先端２７を上昇させる方向にワークロール２１を傾動させる。これにより、ワークロールの中心軸方向が水平に戻ると同時に、ロールカップラーの中心軸方向が、図５（ｄ）に点線で示すように先端が下がる方向の傾斜から、図５（ｄ）に実線で示すように水平方向に戻ることになり、最終的にワークロール先端をロールカップラーに完全に挿入することができる。

以上の本発明において、ワークロールのドライブ側先端２７をロールカップラー２４に挿入するに際し、各ワークロールのドライブ側先端中心軸高さ４１をできるだけ正確に調整することが重要である。ポーターアイ１２を昇降する昇降装置１４の昇降高さ及び傾動する傾動装置１５の傾動位置を正確に調整することにより、各ワークロールのドライブ側先端中心軸高さを正確に調整することができる。

ところで、ポーターアイの支持穴１３とロール軸との間には若干の遊びがあり、またポーターアイ支持穴とロール軸のいずれも摩耗によってこの遊びが増大するため、ポーターアイを上昇したときのワークロールのドライブ側先端中心軸高さ４１は、ポーターアイの高さと傾きによって定まる設計高さから若干ずれることがある。

本発明においては、図１に示すように、シフトカー１７の圧延機側に、下ワークロール２１ｂのドライブ側ワークロールチョック下端位置を検出する位置検出装置１９を設置すると好ましい。位置検出装置１９はワークロール２１がシフトカー１７から離れたときに下ワークロール２１ｂのドライブ側ワークロールチョック下端位置を検出し、以後ワークロールのドライブ側高さを、位置検出装置１９によって検出したワークロールチョック下端位置検出値に基づいて定めることができる。

位置検出装置は、例えばシフトカーの圧延機側端部であって下ワークロールのドライブ側ワークロールチョックが載置される位置に、位置検出端を突出させることにより実現することができる。位置検出端は、ワークロールが載置されていないときは上方に突出しており、ワークロールが載置されると、ドライブ側ワークロールチョックに位置検出端が当接し、位置検出端が押し下げられる。位置検出装置は、位置検出端の突出量を計測し、計測した突出量に基づいて、ドライブ側ワークロールチョックの下端位置を検出することができる。位置検出端は、バネ等で押し上げることによって上方に突出させることができる。また位置検出端の突出量の検出には、マグネスケールなどの通常用いられる方法を採用すればよい。

タンデム式の冷間圧延機において、本発明を適用した。各圧延機は、図１に示すようにワークロール２１とバックアップロール２２とを有する４段の圧延機である。上下のワークロール２１はドライブ側２９でスピンドル２３と結合され、スピンドル２３を通じてピニオンスタンド２６からの回転駆動力が伝達される。スピンドル２３はクロスジョイントスピンドルを用いたユニバーサルジョイントである。ワークロールのドライブ側先端２７は、スピンドル先端に配置されたロールカップラー２４と接続される。ロールカップラー２４は、クロスジョイント２５を介してスピンドル本体に首振り自在に接続されている。スピンドル２３は、図２に示すように伸縮機構３１を有し伸縮可能であって内部に伸延バネ３２を有する。スピンドル２３の伸縮代は１００ｍｍである。

圧延機へのワークロールの組み込みは、図１に示すロール組み替え装置１１を用いて行う。ロール組み替え装置１１は、ポーターアイ１２及びそれを昇降する昇降装置１４及び傾動する傾動装置１５と、ロール組み替え装置１１をロール軸方向に移動する移動装置１６を有する。

組み替え用のワークロールはシフトカー１７に載置し、シフトカー１７を圧延方向に移動して圧延機とロール組み替え装置１１との間に運搬する。

さらに、シフトカーの圧延機側に、下ワークロールのドライブ側ワークロールチョック下端位置を検出する位置検出装置１９を設置しない場合と設置した場合の比較を行った。位置検出装置１９はワークロール２１がシフトカー１７から離れたときに下ワークロール２１ａのドライブ側ワークロールチョック下端位置を検出し、以後ワークロールのドライブ側高さを、前記位置検出装置によって検出したワークロールチョック下端位置検出値に基づいて定めることができる。

ワークロール２１を圧延機に組み込む際、図２に示すように、スピンドル２３をスピンドルキャリア３３の上に載置することによってスピンドル２３の上下方向位置を正確に定める。スピンドルキャリア３３のスピンドル載せ台３４は上下動可能であり、ワークロール２１の組み替えを行う際に上昇し、スピンドルキャリアのスピンドル載せ台３４にスピンドル２３が載置されたときに、スピンドルの上下方向位置がワークロール組み替えを行うべき位置に定まる。このとき、スピンドルは水平に対して７°傾斜し、ロールカップラー側が高くなっている。

ロールカップラー２４については、ロールカップラー２４の重心部分を下から支えるロールカップラーポジショナー３５を設け、これによってロールカップラー２４の軸方向を水平に維持する。

スピンドル２３をスピンドルキャリア３３の上に載置した状態において、スピンドル２３が最長伸延位置にあるときのロールカップラー側クロスジョイント軸芯高さ４３をクロスジョイント最高軸芯高さ４３ａとし、スピンドルが最短収縮位置にあるときのクロスジョイント軸芯高さ４３をクロスジョイント最低軸芯高さ４３ｂとする。最高軸芯高さ４３ａと最低軸芯高さ４３ｂの差は、１２ｍｍ（＝１００ｍｍ（スピンドルの伸縮代）×ｔａｎ７°）である。

本発明においては、第１ステップとして、クロスジョイント最高軸芯高さ４３ａと最低軸芯高さ４３ｂの中点を狙い高さとし、即ちクロスジョイント最高軸芯高さ４３ａよりも６ｍｍ（＝１２ｍｍ／２）低い位置をワークロールのドライブ側先端中心軸高さ４１として、ロール組み替え装置を移動してワークロールのドライブ側先端をロールカップラーに挿入することとした。また、ワークロールのドライブ側先端中心軸高さをこのように定めて挿入を行ってもワークロールのドライブ側先端がロールカップラーに挿入できなかった場合には、第２ステップとして、図５（ｃ）（ｄ）に示すように、ワークロールをさらにスピンドルに近づける方向でロール組み替え装置を移動しつつ、前記傾動装置によってポーターアイに保持されたワークロールのドライブ側先端を下降させる方向にワークロールを傾動させ、次いでワークロールのドライブ側先端を上昇させる方向にワークロールを傾動させる動作を行った。

まず、シフトカーに設置した位置検出装置を用いずに、ワークロールの組み込みを行った。その結果、第１ステップでワークロールのドライブ側先端がロールカップラーに挿入できた成功率が６５％に達した。また、第１ステップで挿入できなかった場合でも、第２ステップまで行うことによって成功率を８５％とすることができた。

次に、位置検出装置１９を用いてワークロールのドライブ側先端中心軸高さを正確に計測し、ワークロールの組み込みを行った。その結果、第１ステップでワークロールのドライブ側先端がロールカップラーに挿入できた成功率が９０％に達した。また、第１ステップで挿入できなかった場合でも、第２ステップまで行うことによって成功率を１００％とすることができた。

次に、ワークロールのドライブ側先端中心軸高さをクロスジョイント最高軸芯高さよりも２ｍｍ低い位置として本発明を実施した。位置検出装置を用いている。その結果、第１ステップでワークロールのドライブ側先端がロールカップラーに挿入できた成功率が２５％に達した。また、第１ステップで挿入できなかった場合でも、第２ステップまで行うことによって成功率を５０％とすることができた。

さらに、ワークロールのドライブ側先端中心軸高さをクロスジョイント最高軸芯高さよりも１０ｍｍ低い位置として本発明を実施した。位置検出装置を用いている。その結果、第１ステップでワークロールのドライブ側先端がロールカップラーに挿入できた成功率が５０％に達した。また、第１ステップで挿入できなかった場合でも、第２ステップまで行うことによって成功率を８０％とすることができた。

これに対し、従来法においては、ワークロールのドライブ側先端中心軸高さをクロスジョイント最高軸芯高さよりも１０ｍｍ高い位置として挿入を行った。その結果、ワークロールのドライブ側先端がロールカップラーの上部と接触し、なお、ロールを前進すると、ロールカップラーはクロスジョイントを中心に先端が上方向に回転する。さらに前進すると、ロールカップラーにワークロールが噛み込み、スピンドルは押し込まれるため、収縮し、クロスジョイントの高さが低くなるので、ワークロールとクロスジョイントの高さは一致せず、挿入できない。

１１ロール組み替え装置
１２ポーターアイ
１３支持穴
１４昇降装置
１５傾動装置
１６移動装置
１７シフトカー
１８レール
１９位置検出装置
２１ワークロール
２１ａ上ワークロール
２１ｂ下ワークロール
２２バックアップロール
２２ａ上バックアップロール
２２ｂ下バックアップロール
２３スピンドル
２３ａ上スピンドル
２３ｂ下スピンドル
２４ロールカップラー
２５クロスジョイント
２６ピニオンスタンド
２７ドライブ側先端
２８ワーク側先端
２９ドライブ側
３０ワーク側
３１伸縮機構
３２伸延バネ
３３スピンドルキャリア
３４載せ台
３５ロールカップラーポジショナー
４１ワークロールドライブ側先端の中心軸高さ
４２ロールカップラーの中心軸高さ
４３クロスジョイント軸芯高さ
４３ａクロスジョイント最高軸芯高さ
４３ｂクロスジョイント最低軸芯高さ

Claims

圧延機のワークロール組み込み方法であって、
該圧延機は、上下のワークロールがクロスジョイントスピンドル先端のロールカップラーと接続されて回転駆動され、前記スピンドルは伸縮可能であって内部に伸延バネを有し、
ワークロール組み込みのためのロール組み替え装置は、上下のワークロールのそれぞれ一端を支持するポーターアイと、ポーターアイを昇降する昇降装置及び傾動する傾動装置と、ロール組み替え装置をロール軸方向に移動する移動装置を有し、
ワークロール組み込み前に、スピンドルは下面がスピンドルキャリアで支持され、ロールカップラーは下面がロールカップラーポジショナーで支持され、スピンドルが最長伸延位置にあるときのロールカップラー側クロスジョイント軸芯高さをクロスジョイント最高軸芯高さとし、スピンドルが最短収縮位置にあるときのクロスジョイント軸芯高さをクロスジョイント最低軸芯高さとし、
組み込むべき上下ワークロールの一端をポーターアイに保持して各ワークロールを片持ち状態とし、
各ワークロールのドライブ側先端中心軸高さを、前記クロスジョイント最高軸芯高さよりも低い高さとして、ロール組み替え装置を移動してワークロールのドライブ側先端をロールカップラーに挿入することを特徴とする圧延機のワークロール組み込み方法。
前記クロスジョイント最高軸芯高さと最低軸芯高さの中点を狙い高さとし、各ワークロールのドライブ側先端中心軸高さを前記狙い高さの上下４ｍｍの範囲内の高さとして、ロール組み替え装置を移動してワークロールのドライブ側先端をロールカップラーに挿入することを特徴とする請求項１に記載の圧延機のワークロール組み込み方法。
ワークロールのドライブ側先端をロールカップラーに挿入するようにロール組み替え装置を移動したとき、ワークロールのドライブ側先端がロールカップラーに挿入できなかった場合には、ワークロールをさらにスピンドルに近づける方向でロール組み替え装置を移動しつつ、前記傾動装置によってポーターアイに保持されたワークロールのドライブ側先端を下降させる方向にワークロールを傾動させ、次いでワークロールのドライブ側先端を上昇させる方向にワークロールを傾動させることを特徴とする請求項１又は２に記載の圧延機のワークロール組み込み方法。