JP3239895B2 - 竪型穿孔圧延機のピアサーロール交換装置およびその交換方法 - Google Patents

竪型穿孔圧延機のピアサーロール交換装置およびその交換方法

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JP3239895B2
JP3239895B2 JP2000515710A JP2000515710A JP3239895B2 JP 3239895 B2 JP3239895 B2 JP 3239895B2 JP 2000515710 A JP2000515710 A JP 2000515710A JP 2000515710 A JP2000515710 A JP 2000515710A JP 3239895 B2 JP3239895 B2 JP 3239895B2
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久夫 後藤
勝臣 中村
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    • B21B19/04Rolling basic material of solid, i.e. non-hollow, structure; Piercing, e.g. rotary piercing mills
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B21B31/08Interchanging rolls, roll mountings, or stand frames, e.g. using C-hooks; Replacing roll chocks on roll shafts
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Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、継目無鋼管を製造する竪型穿孔圧延機に用
いられるピアサーロール交換装置およびこれに採用され
るピアサーロール交換方法に関し、さらに詳しくは、新
・旧ピアサーロールの交換を自動化し、交換時間の短縮
化を図り、製管寸法の小径から大径に至る継目無鋼管の
少量多品種生産に対応する竪型穿孔圧延機に用いられる
ピアサーロール交換装置およびその交換方法に関するも
のである。
背景技術 継目無鋼管を熱間で製造する方法として、いわゆるマ
ンネスマン製管法が広く採用されている。この製管方法
は、高温度に加熱された中実の丸ビレットを被圧延材と
し、この丸ビレットを穿孔圧延機(いわゆる、ピアサ
ー)に送給して、その軸心部を穿孔し中空素管を得る。
次いで、得られた中空素管をそのまま、あるいは必要に
応じて上記穿孔圧延機と同一構成のエロンゲータに通し
て拡径、薄肉化せしめた後、プラグミル、マンドレルミ
ルなどが後続する延伸圧延装置に送給して延伸圧延す
る。その後、ストレッチレデューサ、リーラ、サイザな
どに通して磨管、形状修正およびサイジングを行う精整
工程を経て製品となる継目無鋼管を製造する方法であ
る。
図1は、穿孔圧延機における被圧延材の穿孔状況とピ
アサーロールおよびディスクロールの配置状況を説明す
る図である。ピアサーロール2、2は、被圧延材の圧延
方向への移動軸となるパスラインX−Xに対して所定の
傾斜角をなすように軸対称に配置されている。一方、デ
ィスクロール3はピアサーロール2に近接し、直交して
被圧延材1を挟んで対向配置される。上記のようにピア
サーロール2、2を配置した穿孔圧延機において、パス
ラインX−X上を白抜き矢符方向に送給された被圧延材
1は、ピアサーロール2、2間に噛み込まれてのち旋回
しつつパスライン上を移動し、図示されないプラグでそ
の軸心部を穿孔されて中空素管となる。
通常、一対のピアサーロールがパスラインに対して上
下方向に対向配置されるロール配置を採用する圧延機を
「竪型穿孔圧延機」と称する。これに対し、ピアサーロ
ールをパスラインに対し水平方向に配置する方式の圧延
機を「横型穿孔圧延機」という。最近では、後述するよ
うに段取り替え作業の簡便性の観点から、「竪型穿孔圧
延機」が継目無鋼管の製造装置として広く採用されてい
る。
前述の通り、穿孔圧延機に装着されるピアサーロール
は、被圧延材に対して所定の角度およびロール形状をな
すように軸対称に配置されるものであるから、製管段取
り替えによって被圧延材の寸法が変更されると、ピアサ
ーロールを取り換える必要がある。また、穿孔圧延機に
おいては、高温に維持された被圧延材に対してピアサー
ロールを圧下しながら加工するものであるから、圧延時
間の経過にともなってロールの加工面が劣化する。その
ためにも、ピアサーロールは定期的に交換される。一般
的に、ピアサーロールは所定の傾斜角および必要あれば
交叉角で支持されるように円筒状のクレードルに収容さ
れ、その状態で圧延機本体に装着されるものであるか
ら、ピアサーロールの交換はクレードル毎に行われる。
ピアサーロールの交換に際して、前記「横型穿孔圧延
機」では、圧延機のミルハウジングを開放して天井クレ
ーン等により順次クレードルを吊り出してロール交換を
行わなければならない。このような天井クレーン等の吊
具を用いた交換作業では、一対のピアサーロール交換に
多大な時間を要することになるので、穿孔圧延機の稼働
率の低下は避けられない。
「竪型穿孔圧延機」であっても、クレードルを1個ず
つ順次交換する方式であると、吊具によるロール交換作
業が主体となるため、上記と同様の問題が生じることに
なる。このため、本願の発明者らは、竪型穿孔圧延機に
おけるロール交換の改善策として、例えば、特開平5−
200412号公報において、吊具を使用することなく
ロールを交換することができる穿孔圧延機を提案してい
る。すなわち、圧延機本体を覆うミルハウジングのスウ
ィングドアを側方に旋回できるようにし、ミルハウジン
グを開放可能な構成にして、ロールをパスラインの水平
横方向に引き出して交換を行う方式を開示している。し
かし、ここで提案されているロール交換の方式は、ディ
スクロールの交換を主体とするものであり、ピアサーロ
ールの交換に関しては具体的な装置構成等の開示がな
い。したがって、穿孔圧延機に装着される新・旧ピアサ
ーロールの交換作業の自動化を図るには、新たにピアサ
ーロールの交換方式に関する考え方を整理し、これに基
づいた交換装置の具体的な開発が必要になる。
発明の開示 本発明は、継目無鋼管製造で採用される穿孔圧延機で
のピアサーロールの交換作業の問題点を勘案し、簡易な
構造でピアサーロール交換の自動化を図り、交換時間の
短縮化を達成するとともにその作業性を低下させること
なく、製管寸法の小径から大径に至る継目無鋼管の少量
多品種生産に対応する竪型穿孔圧延機に用いられるピア
サーロール交換装置およびピアサーロール交換方法を提
供することを目的としている。
本発明の要旨は、図2に示すように、下記(1)の竪
型穿孔圧延機に用いられるピアサーロール交換装置およ
び(2)のピアサーロール交換方法にある。
(1)被圧延材のパスラインに対して上下に対向配置さ
れた一対のピアサーロールをそれぞれ収容する上下クレ
ードル4a、4bと、これらの上下クレードルの間隔を
調整するスペーサー5とを一体として取り換える竪型穿
孔圧延機のピアサーロール交換装置であって、走行開始
位置と圧延本体に近接する走行終了位置との間を移動で
きる走行台車7を設け、この走行台車には走行終了位置
にて前記上下クレードルを圧延機本体の内部まで移動で
きるクレードルシフター装置8を設置し、さらにこのク
レードルシフター装置には前記スペーサーを把持しその
高さ位置を調整するスペーサークランプ装置9と、下ク
レードルを拘持する下クレードルクランプ装置10とを
備え、スペーサーを介して段積みされた上下クレードル
をパスラインの水平横方向に移動させることを特徴とす
る竪型穿孔圧延機のピアサーロール交換装置である。
上記において、走行台車7は圧延機本体に新たに取り
付けるピアサーロールを収容するクレードルを積載する
子台車12、または圧延機本体から取り外されたピアサ
ーロールを収容するクレードルを積載する子台車12を
載置できる構造であり、走行開始位置にて走行台車に子
台車を積み下ろしするのが望ましい。また、下クレード
ルを把持する装置は、フック機構にするのが望ましい。
(2)被圧延材のパスラインに対して上下に対向配置さ
れた一対のピアサーロールをそれぞれ収容するクレード
ル4のうち下クレードル4bの上に上クレードル4aを
段積みし、これらの上下クレードルの間隔を調整するス
ペーサー5とを一体として取り換える竪型穿孔圧延機の
ピアサーロール交換方法であって、ピアサーロールを取
り付けるに際し、走行開始位置にて前記上下クレードル
を積載し前記スペーサーをクレードルシフター装置が把
持した状態で走行台車7を走行終了位置まで移動させ、
次いでクレードルシフター装置8にて前記上下クレード
ルを圧延機本体の内部まで移動させて、クレードルに収
容されるピアサーロールを圧延機本体に装着させての
ち、前記スペーサー5を把持したクレードルシフター装
置8を後退させることを特徴とする竪型穿孔圧延機のピ
アサーロール交換方法である。
同様に、ピアサーロールを取り外すに際し、前記スペ
ーサーをクレードルシフター装置が把持した状態で走行
台車7を走行終了位置まで移動させ、次いでクレードル
シフター装置8にて前記スペーサーを圧延機本体の内部
まで移動させて、クレードルに収容されるピアサーロー
ルを圧延機本体から取り外してのち、クレードルシフタ
ー装置8によって段積みされた上下クレードル4a、4
bおよびスペーサー5を後退させることを特徴とする竪
型穿孔圧延機のピアサーロール交換方法である。
上記の新旧ピアサーロールを交換する方法において、
走行開始位置にてスペーサーを介して段積みされた上下
クレードルを積載する子台車12を走行台車7に積み下
ろしするのが望ましい。
発明を実施するための最良の形態 本発明のピアサーロール交換装置は、上下クレードル
を積載した状態でも走行開始位置と圧延本体に近接する
走行終了位置との間を移動できる走行台車を設け、その
走行台車には走行終了位置にて前記上下クレードルを圧
延機本体の内部まで移動できるクレードルシフター装置
を設置し、このクレードルシフター装置には前記スペー
サーを把持しその高さ位置を調整するスペーサークラン
プ装置と、下クレードルを拘持する下クレードルクラン
プ装置とを備え、スペーサーを介して段積みされた上下
クレードルをパスラインの水平横方向に移動させるよう
に構成されていることを主な特徴としている。
本発明のピアサーロール交換方法は、上記構成のピア
サーロール交換装置等に用いられる方法であり、新しい
ピアサーロールを取り付けるに際し、上下クレードルを
積載した走行台車を走行終了位置まで移動させ、次いで
クレードルシフター装置にて上下クレードルを圧延機本
体の内部まで移動させて、クレードルに収容されるピア
サーロールを圧延機本体に装着する方法である。一方、
旧ピアサーロールを取り外す際には、クレードルシフタ
ー装置が上下クレードルを拘持した状態で圧延機の本体
位置から走行終了位置まで後退させ、ピアサーロールを
取り外す方法である。これらの方法を組み合わせること
によって、ピアサーロールの交換を自動化することがで
きる。
本発明のピアサーロール交換装置およびその交換方法
によれば、ピアサーロールを収容するクレードルの交換
は、1個ずつ順次交換する方式でなく、段積みした上下
クレードルを一体として取り換える方式であるから、交
換作業時間を大幅に短縮することができる。さらに、本
発明においては、竪型穿孔圧延機を前提として圧延パス
ラインの水平横方向に移動可能な走行台車を活用するこ
とによって、上下クレードルを同方向に引き出すことと
している。このため、クレードルを直ちに圧延機本体の
外部に暴露することができて交換作業が簡便となり、し
かも、吊具を使用する必要がなく、ピアサーロール交換
作業の自動化が容易に達成できる。
本発明においては、走行台車は子台車を載置できる構
造にするのが望ましい。この子台車に新たに取り付ける
上下クレードルを事前に積載したり、または圧延機本体
から取り外された上下クレードルを走行台車上で直ちに
積載するようにすれば、新ロールの取り付けに際し事前
段取りが図れるとともに、旧ロールの取り外しに際して
もそのままクレードルの保管域まで運搬できる。このた
め、ピアサーロールの交換作業域のみでなく、クレード
ルの保管域においても天井クレーン等の吊具の使用を回
避できる。
また、本発明で、下クレードルを拘持する下クレード
ルクランプ装置として、フック機構を採用するのが望ま
しい。フック機構によって、走行台車が下クレードルを
確実に拘持することが可能になり、走行中でも上下クレ
ードルを安定して積載することができるとともに、ピア
サーロールを取り外す際に、クレードルを本体から取り
外すことが容易になる。
以下に、本発明の具体的な構成例を図2〜図6に示
し、その効果を詳細に説明する。各図において共通する
部材は同じ符号を用いる。
図2は、本発明に係る竪型穿孔圧延機のピアサーロー
ル交換装置の全体構成例を模式的に示す図である。穿孔
圧延機に装着される上下一対のピアサーロールは、上ク
レードル4aおよび下クレードル4bに収容され、これ
らの上下クレードル4a、4bは走行台車7に段積みさ
れた状態で交換される。走行台車7には、クレードルシ
フター装置8が設けられており、上下クレードル4a、
4bはスペーサー5を介して一体として保持され、スペ
ーサー5はクレードルシフター装置8に設けられたスペ
ーサークランプ装置9によって把持される。
ピアサーロール交換装置には、走行開始位置(Z位
置)から走行終了位置(Y位置)まで移動する走行台車
7が設けられ、その走行台車7には走行終了位置(Y位
置)にて、さらに上下クレードルを圧延機本体位置(X
位置)まで移動できるクレードルシフター装置8が備え
られており、上下クレードルはミルハウジング6の中心
部まで移動される。さらに同図に示すように、走行台車
の走行開始位置(Z位置)において、クレードルを積載
できる子台車12を積み下ろしできるようにしても良
い。
図3は、走行台車が走行開始位置(Z位置)から走行
終了位置(Y位置)まで移動する状況を説明する図であ
り、同図の左側は走行開始位置(Z位置)における状況
を、同図の右側は走行終了位置(Y位置)における状況
を示している。本発明では、走行台車7は電動モーター
を駆動源として台車レール7a上を走行し、走行開始位
置(Z位置)または走行終了位置(Y位置)で停止す
る。図示しないが、停止位置には台車停止位置決め装置
を設け、走行台車7を台車レール7a上に固定するのが
望ましい。
図3に示すように、一対のピアサーロール2、2を収
容する上クレードル4aおよび下クレードル4bは段積
みされているが、上下クレードルの間隔はスペーサー5
によって調整される。このスペーサー5はクレードルシ
フター装置8に設けられたスペーサークランプ装置9に
よって把持され、後述するように、スペーサー5の高さ
は図示する基準位置とこれより高くなる上昇位置とに切
り換えられる。
積載されるクレードルの固定は、下クレードルを拘持
する下クレードルクランプ装置10によって行われる。
具体的な拘持手段としてはフック機構が採用され、クレ
ードルシフター装置8の先端部に付設されたフック機構
によって下クレードル4bが拘持される。図3において
は、走行台車7に子台車12が載置され、この子台車1
2上に上下クレードル4a、4bが積層されている。上
下クレードルを積載した子台車12の走行台車7への積
み下ろしは、走行開始位置(Z位置)にて行われる。
図4は、走行開始位置(Z位置)における走行台車へ
の子台車の積み下ろし状況を説明する図であり、紙面の
垂直方向に走行台車が移動する。走行開始位置(Z位
置)では、走行台車7の左右2方向に子台車リトラクト
装置13が設けられ、圧延機本体に新たに取り付けるク
レードル4bを積載する子台車12、または圧延機本体
から取り外されたクレードル4bを積載する子台車12
を積み下ろしする。
子台車12は子台車レール12a上を移動する構造で
あり、走行台車7上にも子台車12を載置するためのレ
ールが設けられる。走行台車への積み下ろしに際して
は、子台車リトラクト装置13の先端部に設けられた子
台車クランプ装置14を作動させて、子台車12を十分
に拘持してのち、子台車リトラクト用のシリンダー13
cを前進・後退させて、走行台車7上に子台車12を載
置させ、または走行台車7から子台車12を下ろす。そ
ののち、子台車クランプ装置14は解除される。また、
図示しないが、子台車12上にクレードルを積載すると
きには、クレードル用のクランプ装置を設けて、子台車
上に固定するのが望ましい。
図5は、走行台車が走行終了位置(Y位置)で停止し
たのち、クレードルシフター装置で上下クレードルを圧
延機本体位置(X位置)まで移動させる状況を説明する
図である。走行台車7が走行終了位置(Y位置)で停止
する。このとき、停止位置決め装置の作動によって走行
台車を台車レール7aに固定するのが望ましく、また、
積載されたクレードルがクレードル用クランプ装置で子
台車12に固定されている場合にはこのクランプが解除
される。次いで、シフター用シリンダー8cの作用によ
って、クレードルシフター装置8が前進して段積みされ
たクレードルが圧延機本体内に入る。このとき、クレー
ドルの円滑な移動を図るため、下クレードルには車輪が
取り付けられ、子台車および圧延機本体内にはレールが
設けられる。
上下クレードル4a、4bが圧延機本体位置(X位
置)、すなわち、被圧延材のパスライン中心まで移動す
ると、例えば、圧延機の圧下装置の機構を利用して、上
クレードル4aを引き上げ、次にスペーサークランプ装
置9に把持されるスペーサー5を所定高さだけ持ち上げ
て、下クレードル4bとの干渉を避ける。具体的には、
図5に示すように、上クレードル4aとスペーサー5と
の間にはXの間隙を、下クレードル4bとスペーサー
5との間にはXの間隙を確保している。その状態で、
走行台車7の先端部に付設されたフック装置10を開放
して、下クレードル4bの拘持を解いて、上下クレード
ルを圧延機本体位置(X位置)に残して、走行台車7は
スペーサー5を把持して走行終了位置(Y位置)まで後
退する。この操作によって、圧延機本体に新たにピアサ
ーロールを収容するクレードルを取り付けることができ
る。
図6は、スペーサークランプ装置がスペーサーの高さ
位置を切り換える構造を説明する図である。前述の通
り、スペーサークランプ装置9は圧延機と対向するクレ
ードルシフター装置8の面に設置され、スペーサー5を
上下クレードルの間隔を調整する基準位置から上昇位置
に変換させるとともに、把持するスペーサーを放すため
にクランプを開放しなければならない。これらの機能・
動作を実現するため、スペーサークランプ装置9は上摺
動フレーム9cに設けられた上クランプ9aと下摺動フ
レーム9dに設けられた下クランプ9bとからなり、こ
れらが単独若しくは同時に昇降できるように、上クラン
プ昇降用シリンダー9eを設け、上摺動フレーム9cを
介して下クランプ昇降用シリンダー9fが設けられる。
このような構造を採用するため、上クランプ9aは上ク
ランプ昇降用シリンダー9eの作動によって2位置が選
択でき、さらに下クランプ9bは下クランプ昇降用シリ
ンダー9fの作動を加えて3位置の選択ができる。
すなわち、スペーサー5を基準位置で保持する場合に
は上クランプ昇降用シリンダー9eおよび下クランプ昇
降用シリンダー9fを閉状態とし、スペーサー5を上昇
位置に変換する場合には上クランプ昇降用シリンダー9
eのみを開状態にしてスペーサー5を上昇させる。その
後、下クランプ昇降用シリンダー9fも開状態にするこ
とによって、スペーサー5を開放することができる。し
たがって、図6では、破線で示す上クランプ9aはスペ
ーサー5を把持する状態を示し、実線で示す上クランプ
9aはスペーサー5を開放する状態を示している。
以上、圧延機本体にピアサーロールを取り付ける場合
について説明したが、本発明は穿孔圧延機のピアサーロ
ール交換方法のうちピアサーロールを取り外す場合も含
むものである。すなわち、ピアサーロールを取り外す場
合は、上述の操作を逆に繰り返すことによって、達成す
ることができる。
産業上の利用の可能性 以上の説明の通り、本発明のピアサーロール交換装置
およびピアサーロール交換方法によれば、従来のピアサ
ーロール交換の問題点であった吊具を用いた交換作業を
廃して、簡易な構造でピアサーロール交換の自動化を図
り、交換時間を短縮するとともにその作業性を低下させ
ることなく、製管寸法の小径から大径に至る継目無鋼管
の少量多品種生産に対応できる。
そのため、本発明のピアサーロール交換装置およびピ
アサーロール交換方法は、継目無鋼管の効率生産を指向
する分野で広く利用することができる。
[図面の簡単な説明] 図1は、穿孔圧延機における被圧延材の穿孔状況とピ
アサーロールおよびディスクロールの配置状況を説明す
る図である。
図2は、本発明に係る竪型穿孔圧延機のピアサーロー
ル交換装置の全体構成例を模式的に示す図である。
図3は、走行台車が走行開始位置(Z位置)から走行
終了位置(Y位置)まで移動する状況を説明する図であ
る。
図4は、走行開始位置(Z位置)における走行台車へ
の子台車を積み下ろし状況を説明する図である。
図5は、走行台車が走行終了位置(Y位置)で停止の
のち、クレードルシフター装置で上下クレードルを圧延
機本体位置(X位置)まで移動させる状況を説明する図
である。
図6は、スペーサークランプ装置がスペーサーの高さ
位置を切り換える構造を説明する図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B21B 19/04 B21B 31/08

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】被圧延材のパスラインに対して上下に対向
    配置された一対のピアサーロールをそれぞれ収容する上
    下クレードルと、これらの上下クレードルの間隔を調整
    するスペーサーとを一体として取り換える竪型穿孔圧延
    機のピアサーロール交換装置であって、走行開始位置と
    圧延本体に近接する走行終了位置との間を移動できる走
    行台車を設け、この走行台車には走行終了位置にて前記
    上下クレードルを圧延機本体の内部まで移動できるクレ
    ードルシフター装置を設置し、さらにこのクレードルシ
    フター装置には前記スペーサーを把持しその高さ位置を
    調整するスペーサークランプ装置と、下クレードルを拘
    持する下クレードルクランプ装置とを備え、スペーサー
    を介して段積みされた上下クレードルをパスラインの水
    平横方向に移動させることを特徴とする竪型穿孔圧延機
    のピアサーロール交換装置。
  2. 【請求項2】上記走行台車は、圧延機本体に新たに取り
    付けるピアサーロールを収容するクレードルを積載する
    子台車、または圧延機本体から取り外されたピアサーロ
    ールを収容するクレードルを積載する子台車を載置でき
    る構造であり、走行台車の走行開始位置で前記子台車を
    積み下ろしできる子台車リトラクト装置が設けられてい
    ることを特徴とする請求項1記載の穿孔圧延機のピアサ
    ーロール交換装置。
  3. 【請求項3】上記の下クレードルクランプ装置は、フッ
    ク機構であることを特徴とする請求項1記載の穿孔圧延
    機のピアサーロール交換装置。
  4. 【請求項4】被圧延材のパスラインに対して上下に対向
    配置された一対のピアサーロールをそれぞれ収容するク
    レードルのうち下クレードルの上に上クレードルを段積
    みし、これらの上下クレードルの間隔を調整するスペー
    サーとを一体として取り換える竪型穿孔圧延機のピアサ
    ーロール交換方法であって、ピアサーロールを取り付け
    るに際し、走行開始位置にて前記上下クレードルを積載
    し前記スペーサーをクレードルシフター装置が把持した
    状態で走行台車を走行終了位置まで移動させ、次いでク
    レードルシフター装置にて前記上下クレードルを圧延機
    本体の内部まで移動させて、クレードルに収容されるピ
    アサーロールを圧延機本体に装着させてのち、前記スペ
    ーサーを把持したクレードルシフター装置を後退させる
    ことを特徴とする竪型穿孔圧延機のピアサーロール交換
    方法。
  5. 【請求項5】被圧延材のパスラインに対して上下に対向
    配置された一対のピアサーロールをそれぞれ収容するク
    レードルのうち下クレードルの上に上クレードルを段積
    みし、これらの上下クレードルの間隔を調整するスペー
    サーとを一体として取り換える竪型穿孔圧延機のピアサ
    ーロール交換方法であって、ピアサーロールを取り外す
    に際し、前記スペーサーをクレードルシフター装置が把
    持した状態で走行台車を走行終了位置まで移動させ、次
    いでクレードルシフター装置にて前記スペーサーを圧延
    機本体の内部まで移動させて、クレードルに収容される
    ピアサーロールを圧延機本体から取り外してのち、クレ
    ードルシフター装置によって段積みされた上下クレード
    ルおよびスペーサーを後退させることを特徴とする竪型
    穿孔圧延機のピアサーロール交換方法。
  6. 【請求項6】ピアサーロールを交換するに際し、走行開
    始位置にてスペーサーを介して段積みされた上下クレー
    ドルを積載する子台車を走行台車に積み下ろしすること
    を特徴とする請求項4または請求項5に記載の竪型穿孔
    圧延機のピアサーロール交換方法。
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