JP2017006962A - ローラーガイドのクッション機構及びローラーガイド - Google Patents

Abstract

【課題】圧延材の異常寸法部分に追従して所望のガイドローラーの面間距離を維持するローラーガイドのクッション機構の提供。【解決手段】ガイドボックス１に圧延材Ｓの寸法に応じて面間が拡がるガイドローラー２を回動自在に軸支する支持軸３と、支持軸３に連結して偏心回動する偏心軸４とを備えたローラーガイドに設けられ、偏心軸４に連結して回動するギア５と、ギア５と噛み合ってスライドするラック６と、圧延材Ｓの進行方向と同側のラック６の端部に当接して伸縮し、ラック６及びギア５を介してガイドローラー２の面間を狭める向きに力を付与するバネ７とを有し、ガイドローラー２の動作に伴いギア５が回動すると、ラック６がスライドしてバネ７が変形するローラーガイドのクッション機構。【選択図】図１

Description

本発明は、圧延ローラーに誘導する圧延材の寸法に対し、適したガイドローラーの面間距離を維持するローラーガイドのクッション機構に関するものである。

圧延材の寸法精度を高めるためには、圧延ロールに圧延材を正確に案内することが望まれていた。そのため、ガイドローラーの面間距離を狭めに設定すると、圧延材がガイドローラーに突っ掛かってロールミスを発生させたり、圧延材がガイドローラーに衝突して疵付く上、この疵が圧延材に転写されたりして、製品の精度が低下する問題が生じていた。

この問題に対し、光電管が圧延材の進入を検知して駆動シリンダを動作させ、偏心軸をなす支持軸と連動するホイルギアを回動させることにより、急速にガイドローラーの面間距離を小さくして所定の位置に移動させる発想が開示されている（例えば特許文献１参照。）。しかしながら、駆動シリンダをガイドボックスに装備すると、製造コストが嵩むばかりでなく、圧延材を感知するセンサー等の部品数が多くなり、その分の管理コストが嵩む問題があった。

そこで、ガイドローラーの支持軸及び偏支軸と連動するギアがピニオンに噛み合い、このピニオンに設けた操作軸が回転することで、このギア及び偏心軸を介して支持軸が回転してガイドローラーの芯間が振り分けられ、ガイドローラーの面間を調整する発想が開示されている（例えば特許文献２参照。）。

また、支持アームを貫通する偏心軸と、回転軸を回転させるウォームギアと、このウォームギアに螺合する同軸上のウォームとで構成され、このウォームを回転させるとウォームギアが回転すると共に、この回転軸と一体に設けられた偏心軸も回転するため、ガイドローラーの面間の調整が実現する発想が開示されている（例えば特許文献３参照。）。

実全平０１−６８１０７号公報 特開２００８−１７８９０４号公報 特開２０１３−１１６４９１号公報

しかしながら、上述した従来技術では、圧延材の異常寸法には対応できない。すなわち、従来技術によるガイドローラーの面間を調整する機構は、ローラーガイドの稼動を停止させなければピニオンまたはウォームを回動させることができないため、圧延材の異常寸法より狭いガイドローラーの面間距離のまま圧延材が通過することとなる。このため、ローラーガイドの停止時に圧延材の予定寸法に合うガイドローラーの面間距離に調整しても、異常寸法部分とガイドローラーとが互いに疵付けあってしまう。

ガイドローラーの面間距離を圧延材より広くすると、圧延材を抱合する力が弱まるため、圧延材の倒れや捩れのみならず、これらの影響により圧延時での形状不良が生じる。そこで、圧延材を適正に抱合する力を得るためにガイドローラーの面間距離を圧延材の予定寸法と同じか狭めに設定する。しかしながら、圧延材の先端が剃りや曲がりや鼻開きにより異常寸法を有すると、この異常寸法部分がガイドローラーに衝突するため、ガイドローラー及び圧延材に破損が生じる恐れがある。このため、圧延材の異常寸法部分に対しても、好適なガイドローラーの面間距離を維持することが望まれていた。

そこで、発明者等は創意工夫の末、圧延材の異常寸法にも適したガイドローラーの面間を調整し、全長に亘り所望の抱合力を維持するローラーガイドのクッション機構を発明した（特願２０１４−１８１８５０）。詳細には、圧延材の異常寸法によりガイドローラーの面間が拡大した場合、エキセンギア及びアイドルギアを介してセンターピニオンが回転することでセンター面間調整軸が後方（圧延材の進行方向とは逆側）にスライドするが、このセンター面間調整軸の後方側に搭載したバネを有する衝撃緩和部により、ガイドローラーの面間拡大に伴う衝撃が吸収される（クッション効果）。一方、圧延材の異常寸法部分の通過によりガイドローラーの面間が縮小した場合、加圧が解除され衝撃緩和部が復元することでセンター面間調整軸が前方（圧延材の進行方向）に移動する。すなわち、ガイドローラーの面間拡大・縮小の変動を、センターピニオンを介して衝撃緩和部の伸縮で微調整する構造である。この構造におけるクッション効果を数式で表すと、以下のようになる。また、図５は、本数式を説明する上記クッション機構の概念図である。なお、上記クッション機構は対称構造につき、片方部分にのみ記載して説明してある。

しかしながら、上記クッション機構の実機試験を経て、発明者等はさらなるクッション効果の向上に新たな技術的課題があることを発見した。すなわち、上記クッション機構では、センターピニオンから衝撃緩和部に至る間に軸受やウォームホイール等の可動部を有するため、これら可動部の摩擦力がクッション効果に影響を与えていた。そして、この影響に伴いガイドローラーの面間から圧延材が受ける衝撃の緩和のみならず、クッション機構を構成する部品点数の削減について、発明者等は新たな解決手段を見出した。

そこで、本発明の目的は、可動部の摩擦抵抗が少なく、衝撃緩和効果が高く、圧延材の異常寸法にも追従し、全長に亘り所望の抱合力を維持するローラーガイドのクッション機構を提供することにある。

すなわち、本発明によるローラーガイドのクッション機構は、ガイドボックスに圧延材の寸法に応じて面間が拡がるガイドローラーを回動自在に軸支する支持軸と、上記支持軸に連結して偏心回動する偏心軸とを備えたローラーガイドに設けられ、上記偏心軸に連結して回動するギアと、上記ギアと噛み合ってスライドするラックと、上記ラックの端部に当接して伸縮し、上記ラック及び上記ギアを介して上記ガイドローラーの面間を狭める向きに力を付与する弾性体とを有し、上記ガイドローラーの動作に伴い上記ギアが回動すると、上記ラックがスライドして上記弾性体が変形することを特徴とする。

さらに、上記弾性体と逆側の上記ラックの端部に隣接する調整ネジを有し、上記調整ネジが締まると上記ラックがスライドして上記弾性体が縮むことが望ましい。

また、上記ローラーガイドのクッション機構を搭載したことを特徴とするローラーガイドが望ましい。

ここで、「弾性体」とは、例えばバネ、ゴム、その他弾性力を有する素材の全てを含む。

本発明によるローラーガイドのクッション機構は、上記ギアと噛み合ってスライドするラックと、上記ラックの端部に当接して伸縮し、上記ラック及び上記ギアを介して上記ガイドローラーの面間を狭める向きに力を付与する弾性体とを有し、上記ガイドローラーの動作に伴い上記ギアが回動すると、上記ラックがスライドして上記弾性体が変形することにより、圧延材を疵付けることなく安定して圧延ロールに誘導することができる。すなわち、上記ガイドローラーの動作に追従して動く上記ラックに対して上記バネの弾性力が上記ラックに加わり、上記圧延材の異常寸法に上記ガイドローラーの面間距離が追従するため、上記圧延材に対して適した抱合力を保つことができる。したがって、圧延材とガイドローラーとが互いに付け合う疵の数や破損件数が減少し、ローラーガイドの操業を止めることなく連続稼動が実現する。

さらに、面間調整に伴う可動部が少ないため、可動部の摩擦抵抗が少なく、上記弾性体による衝撃緩和効果を高められるばかりでなく、圧延材の異常寸法を含む全長に亘り所望の抱合力を維持することができ、ローラー隙調整を（特願２０１４−１８１８５０）と同様に大きく調整することができる。

また、上記弾性体と逆側の上記ラックの端部に隣接する調整ネジを有し、上記調整ネジが締まると上記ラックがスライドして上記弾性体が縮むことにより、圧延材の温度変化や鋼種の変更に伴う微小な寸法変化に対して、ガイドローラーの面間距離の調整回数を減らすことができる。

なお、上述した特願２０１４−１８１８５０におけるクッション機構に比べ、機構自体の小型化が実現し、小さな空間であっても簡単に着脱・改造できる。さらに、各部品の損耗や破損を回避でき、長時間使用できるため、安定した圧延が可能となる。また、クッション機構のない従来のローラーガイドにも、簡易な改造と機構追加のみでクッション機構を付加できる。

本発明におけるクッション機構を搭載したガイドローラーの部分拡大正面図である。 本発明におけるクッション機構を搭載したガイドローラーに圧延材が誘導される状態を示す部分拡大平面図である。 本発明における別のクッション機構を搭載したガイドローラーの部分拡大平面図である。 本発明におけるローラーガイドのクッション機構の概念図である。 ローラーガイドのクッション機構の概念図である。

図１を参照しつつ、本発明によるローラーガイドのクッション機構を説明する。図１は、クッション機構を搭載したローラーガイドの部分拡大正面図である。

図１に示すように、ローラーガイドのクッション機構は、ガイドボックス１に圧延材Ｓの寸法に応じて面間が拡がるガイドローラー２を回動自在に軸支する支持軸３と、この支持軸３に連結して偏心回動する偏心軸４とを備えたローラーガイドに設けられ、この偏心軸に連結して回動するギア５と、このギアと噛み合ってこの圧延材の進行方向と平行にスライドするラック６と、この圧延材の進行方向と同側のこのラックの端部に当接して伸縮するバネ７とを有し、このガイドローラーの動作に伴いこのギアが回動すると、このラックがスライドしてこのバネが変形する。バネ７は、ラック６を図１中の右側へと押す力を付与しており、この力はラック６、ギア５を介してガイドローラー２の面間を狭める力として作用する。

また、上述したローラーガイドのクッション機構は、バネ７と逆側のラック６の端部に隣接するバネ調整ネジ８を有し、この調整ネジが締まるとこのラックがスライドしてこのバネが縮む。

以下、図１を参照しつつ、本発明によるローラーガイドのクッション機構を構成する各部材及び仕組みについて説明する。
なお、ガイドローラー２、支持軸３、偏心軸４、ギア５、ラック６、バネ７、バネ調整ネジ８、ラック支持ピン９は、ガイドボックス１に対して一対に設けられているが、同じ構造（回動方向のみ逆）のため、片方についてのみ説明する。

圧延材Ｓのローラーガイドは、ガイドボックス１で構成されている。ガイドボックス１の先端側に、ガイドローラー２が設けてある（ガイドボックス１の後端側の図示は省略）。
なお、ガイドローラー２は、ガイドボックス１の先端側に限らず、後端側に設けてあってもよい。

ガイドローラー２は、支持軸３を回動中心として、ガイドボックス１に取り付けられている。支持軸３は、偏心軸４に偏心状態で接続されており、この偏心軸と一体的に形成されている。支持軸３及び偏心軸４の端部は、ガイドボックス１の軸受（図示しない）に回動可能に軸支されている。

ギア５は、偏心軸４に一体的に形成されており、ガイドボックス１の外側に位置する。

ラック６は、ガイドボックス１に対してギア５より内側に位置し、圧延材Ｓの進行方向に歯が並ぶ向きに設置されている。バネ７は、圧延材Ｓが向かう圧延ロールＲと同側のラック６の端部に位置し、この圧延材の進行方向と同方向に伸縮する。ラック支持ピン９は、バネ調整ネジ８側からラック６及びバネ７を貫通している。
なお、ギア５及びラック６の設置位置は、ガイドボックス１に対して上側でも下側でもよい。ラック６の端部とバネ７の端部とは、例えば接着剤や所定の部材で連結させてもよい。ラック６、バネ７、調整ネジ８及びラック支持ピン９は、所定のケース内の空間に配置されてもよく、このときバネ７はラック６の端部とこのケースの側壁に当接して縮んでもよく、ラック支持ピン９はこのケースの側壁に当接して固定されてもよい。

バネ７の弾性具合の調整は、バネ調整ネジ８を締めたり緩めたりすることで行う。すなわち、バネ調整ネジ８を締めると、ラック６がバネ７に向かってスライドするため、このバネが縮んで弾性力が強まる。一方、バネ調整ネジ８を緩めると、ラック６がバネ７と逆に向かってスライドするため、このバネが伸びて弾性力が弱まる。
なお、調整ネジ８は、複数でも単数でもよく、ラック支持ピン９と連結していてもよい。

ここで、図２を参照しつつ、本発明によるローラーガイドのクッション機構の動作を説明する。図２（ａ）は圧延材の通常寸法部分がガイドローラーを通過する状態、図２（ｂ）は圧延材の異常寸法部分がガイドローラーを通過する状態を示す。

図２（ａ）に示すとおり、ローラーガイドにより圧延材Ｓがガイドローラー２に誘導される場合、通常寸法部分がこのガイドローラーを通過する限りにおいては、このガイドローラーの面間距離がほとんど増減することはなく、安定して誘導することができる。一方、図２（ｂ）に示すとおり、通常寸法を超える異常寸法部分がガイドローラー２を通過するとき、この異常寸法部分に併せてこのガイドローラーの面間距離が拡がる。すなわち、ガイドローラー２は圧延材Ｓの異常寸法部分から、この圧延材の進行方向と交わる横方向の荷重を受ける。このため、ガイドローラー２を軸支する支持軸３が回動し、この支持軸と連結している偏心軸４がこの支持軸の回動に伴い偏心回動する。これにより、ガイドローラー２の面間距離が拡がる。このとき、偏心軸４と連結しているギア５が回動し、このギアと噛み合っているラック６が圧延材Ｓの進行方向と同方向（平行）にスライドする。そして、圧延材Ｓの進行方向と同方向（平行）にラック６の端部からバネ７が荷重を受けて縮むと共に、逆方向にこのラックの端部がこのバネの伸びる力を受ける。したがって、ラック６は支持軸３及び偏心軸４を介して面間距離を拡げようとするガイドローラー２の回動に対し、バネ７の伸縮変形により、ギア５を介して圧延材Ｓの異常寸法部分に適した面間距離に制御している。

次に、図３を参照しつつ、本発明による別のクッション機構について説明する。なお、図１及び図２で示した部品または部位と同等のものは、参照を容易にする等のため、図１において一律１００を加えた番号にしている。また、図１及び図２で説明した内容と相違する点についてのみ説明し、同等の点についての説明は省略する。

図３に示すように、別のローラーガイドのクッション機構は、ガイドボックス１０１に圧延材Ｓの寸法に応じて面間が拡がるガイドローラー１０２を回動自在に軸支する支持軸１０３と、この支持軸に連結して偏心回動する偏心軸１０４とを備えたローラーガイドに設けられ、この偏心軸に連結して回動するギア１０５と、このギアと噛み合ってこの圧延材の進行方向と直交する向きにスライドするラック１０６と、この圧延材と逆側のこのラックの端部に当接して伸縮するバネ１０７と、このバネの荷重を調整する所定の厚みのワッシャー１１０とを有し、このガイドローラーの動作に伴いこのギアが回動すると、このラックがスライドしてこのバネが変形する。

ラック１０６は、ガイドボックス１０１に対してギア１０５より圧延材Ｓの進行方向側に位置し、この進行方向と直交して歯が並ぶ向きに配置されている。バネ１０７は、進行する圧延材Ｓと逆側のラック１０６の端部に位置し、この圧延材の進行方向と直交する方向に伸縮する。

そして、圧延材Ｓの異常寸法部分がガイドローラー１０２を通過するとき、この異常寸法部分に併せてこのガイドローラーの面間距離が拡がる。このとき、偏心軸１０４と連結しているギア１０５が回動し、このギアと噛み合っているラック１０６が圧延材Ｓから遠ざかる方向にスライドする。そして、圧延材Ｓから遠ざかる方向にラック１０６の端部からバネ７が荷重を受けて縮むと共に、逆方向にこのラックの端部がこのバネの伸びる力を受ける。したがって、ラック１０６は支持軸１０３及び偏心軸１０４を介して面間距離を拡げようとするガイドローラー１０２の回動に対し、バネ１０７の伸縮変形により、ギア１０５を介して圧延材Ｓの異常寸法部分に適した面間距離に制御している。

以上、説明したように、本実施形態におけるローラーガイドのクッション機構は、ギア５と噛み合って圧延材Ｓの進行方向と平行にスライドするラック６と、この圧延材の進行方向と同側のこのラックの端部に当接して伸縮するバネ７とを有するか、または、ギア１０５と噛み合って圧延材Ｓの進行方向と直交する向きにスライドするラック１０６と、この圧延材と逆側のこのラックの端部に当接して伸縮するバネ１０７とを有し、ガイドローラー２、１０２の回動に伴いギア５、１０５が回動すると、ラック６、１０６がスライドしてバネ７、１０７が変形することにより、圧延材Ｓを疵付けることなく安定して圧延ロールに誘導することができる。すなわち、ガイドローラー２、１０２の動作に追従して動くラック６、１０６に対してバネ７、１０７の弾性力がラック６、１０６に加わり、圧延材Ｓの異常寸法にこれらのガイドローラーの面間距離が追従するため、この圧延材に対して適した抱合力を保つことができる。したがって、圧延材とガイドローラーとが互いに付け合う疵の数や破損件数が減少し、ローラーガイドの操業を止めることなく連続稼動が実現する。

さらに、面間調整に伴う可動部品が少ないため、可動部品による摩擦抵抗が少なく、バネ７、１０７による衝撃緩和効果を高められるばかりでなく、圧延材Ｓの異常寸法を含む全長に亘り所望の抱合力を維持することができ、ローラー隙調製を大きく調製することができる。なお、この構造におけるクッション効果を数式で表すと、以下のようになる。すなわち、上述した特願２０１４−１８１８５０におけるクッション機構のクッション効果より衝撃を緩和することができる。また、図４は、本数式を説明する本実施形態におけるローラーガイドのクッション機構の概念図である。なお、上記クッション機構は対称構造につき、片方部分にのみ記載して説明してある。

さらに、バネ７、１０７と逆側のラック６、１０６の端部に隣接する調整ネジ８、１０８を有し、この調整ネジが締まるとこのラックがスライドしてこのバネが縮むことにより、圧延材Ｓの温度変化や鋼種の変更に伴う微小な寸法変化に対して、このガイドローラーの面間距離の調整が不要となる。
なお、上記の実施形態においては、ラック６は、圧延材の進行方向と平行あるいは直交する向きにスライドするように構成されていたが、本発明はこれらに限定されない。すなわち、ラック６がギア５と噛み合って、ギアの回動に伴いスライドするようになっていれば、スライド方向はどの方向であってもよい。

１、１０１ ガイドボックス
２、１０２ ガイドローラー
３、１０３ 支持軸
４、１０４ 偏心軸
５、１０５ ギア
６、１０６ ラック
７、１０７ バネ
８、１０８ バネ調整ネジ
Ｒ 圧延ロール
Ｓ 圧延材

Claims (3)

1. ガイドボックスに圧延材の寸法に応じて面間が拡がるガイドローラーを回動自在に軸支する支持軸と、当該支持軸に連結して偏心回動する偏心軸とを備えたローラーガイドに設けられ、
   前記偏心軸に連結して回動するギアと、
   前記ギアと噛み合ってスライドするラックと、
   前記ラックの端部に当接して伸縮し、前記ラック及び前記ギアを介して上記ガイドローラーの面間を狭める向きに力を付与する弾性体とを有し、
   前記ガイドローラーの動作に伴い前記ギアが回動すると、前記ラックがスライドして前記弾性体が変形する
   ことを特徴とするローラーガイドのクッション機構。
2. 前記弾性体と逆側の前記ラックの端部に隣接する調整ネジを有し、
   前記調整ネジが締まると前記ラックがスライドして前記弾性体が縮む
   ことを特徴とする請求項１に記載のローラーガイドのクッション機構。
3. 請求項１又は２に記載のローラーガイドのクッション機構を搭載した
   ことを特徴とするローラーガイド。

Images