JP3262702B2 - 圧延方法及び圧延機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ロールを高周波の
振動数で加振し、効率的に良質な板材を圧延するのに好
適な圧延方法及び圧延機に関する。

【０００２】

【従来の技術】工具に振動を加えながら加工を行う従来
技術としては、例えば、第20回塑性加工連合講演会（講
演論文集413ページ）では超音波振動の線引加工への応
用例が報告されている。本例では線引用のダイスを超音
波で振動させることにより、加工抵抗の低減効果や工具
と材料間の摩擦抵抗の減少効果が認められ、難加工材へ
の適用が提案されている。

【０００３】また、特開昭61-262401号公報に記載の幅
圧縮加工機ではプレス工具に振動を与え、特に材料の幅
方向の共振振動数付近の振動数で加振することにより、
材料中央部での変形を大きくし、幅圧下効率を高める技
術が提案されている。この技術により、加工抵抗の低減
や工具と材料間の摩擦抵抗の減少効果が期待でき、また
幅圧下効率が向上するなどの効果が期待できる。

【０００４】更に、特開昭49-37958号公報には、圧延ロ
ールの回転軸の一端に超音波振動変換器を取り付け、圧
延ロールを軸方向に振動させながら圧延を行う技術が提
案され、特開平4-339505号公報には、箔圧延ロールの外
周スリーブ内に円周方向及び軸方向に沿って複数の超音
波振動子を内蔵させ、外周スリーブを内部から加振する
ことで箔圧延ロール表面を振動させ、箔と箔圧延ロール
との間に潤滑油を侵入し易くし、摩擦抵抗を軽減する技
術が開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来技術
では、特開平4-339505号公報のものを除いて、いずれも
ダイス、プレス、圧延ロールなどの工具を直接加振し、
工具全体を振動させて加工する構成が採られていた。こ
のため、これらの従来技術をそのまま通常の金属板材の
加工に適用すれば次のような問題を生じることが判明し
た。

【０００６】通常、材料を塑性変形させて加工するには
極めて大きな力を要する。例えば、普通鋼を熱間で幅圧
縮する場合、数千トンの加工力を要すが、この力に耐え
るためプレス工具自体も頑丈に造られ、その重さも数十
トン以上にもなる。

【０００７】これを例えば、油圧シリンダーを用いて圧
縮し且つ高周波で振動させようとすれば、油圧シリンダ
ーは力に見合う大容量のものとなり、作動流体の体積も
大きくなる。従って、プレス工具の質量が大きいだけで
なく、作動流体の体積も大きくなり、油圧シリンダーの
流体圧機構の固有振動数は小さくなる。例えば、プレス
工具の質量をＭとし、油圧シリンダーの受圧面積をＡ、
作動流体の体積をＶとすると、作動流体の体積弾性率を
Ｋとすれば、油圧シリンダーの流体圧機構の固有振動数
ωn は、 ωn＝√(４Ａ²Ｋ／ＶＭ) となる。固有振動数を超えて油圧シリンダーは応答しな
いため、共振周波数のように１KHz を超えるような振動
を与えることは困難である。

【０００８】特開昭49-37958号公報のように油圧シリン
ダーを用いない場合でも、高周波で工具を振動させるた
めには大きな力を要すため、大規模な加振装置が必要と
なり、実用上製造コストやランニングコストに問題を生
じる。例えば、工具へ与える波形を正弦波と仮定し、工
具の質量をＭ、角速度をω、振幅をＵとすれば、工具を
振動させるために必要な力の大きさはＭＵω²となり、
質量のみならず角速度の２乗に比例する。従って、通常
の板材圧延のように大きなロールを用いるような金属加
工に工具を高周波で直接加振する従来技術を適用するの
は事実上困難であった。

【０００９】また、特開平4-339505号公報では多数の超
音波振動子で外周スリーブの対応する部分を加振するよ
うにしているが、ロール回転方向で加振の効果にムラが
生じる可能性が大であり、またロール構造も複雑にな
る。

【００１０】

【００１１】本発明の目的は、圧延ロールと板材間に振
動を生じさせることで加工抵抗若しくは摩擦抵抗を減ら
し、省エネルギー圧延を可能にすると共に、圧延機をコ
ンパクトにすることができる圧延方法及び圧延機を提供
することである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】（１）上記目的を達成す
るために、本発明の圧延方法は、表面加振装置をロール
と板材が接触する軸方向領域の外側に配置し、この表面
加振装置によりロール表面のみに微小振幅の高周波振動
を生じさせて板材を圧延するものとする。

【００１３】従来技術において述べた如く、線引用ダイ
スやプレス工具など材料と接触する工具を直接加振する
ことにより、加工抵抗や摩擦係数を低減することが可能
である。しかし、通常の金属材料の加工で使用される工
具を高周波で振動させることは容易でなく、その用途は
小さな工具を用いる加工に限定されていた。加工抵抗が
減少する最大の要因の一つとして材料と工具間の摩擦抵
抗及び摩擦係数の低下を挙げることができる。摩擦係数
を減少させるためには100mm/秒以上の振動速度が必要と
なるが、振幅を10μｍとすれば1.6KHz以上の振動数が必
要となる。前述した如く、かかる振動数で数トン以上も
ある工具を加振することは実際上困難である。しかし、
摩擦抵抗を減少させるためには、材料と工具間で振動が
生じれば良く、工具全体が振動する必要はない。工具表
面の表面波（レーレー波）の伝播速度は約3000ｍ／秒と
振動速度よりはるかに速く、振動波の伝播に問題は生じ
ない。従って、工具の表面のみを数KHz で加振すれば、
その振動波は確実に工具表面を伝播し、材料と工具間で
振動を生じさせることできる。材料と工具間で数KHz 以
上の振動を生じさせれば、摩擦係数を減少させることが
でき、加工抵抗を低減させることができる。従って、表
面加振装置を用いて工具表面のみに微小振幅の高周波振
動を生じさせれば、工具全体を振動させる必要がないた
め、工具の大きさの影響を受けず、通常の板材圧延など
の大きなロールを用いる加工においても、摩擦係数を減
少させることができ、加工抵抗を低減させることができ
る。

【００１４】

【００１５】

【００１６】本発明は以上のような考えに基づくもので
あり、表面加振装置により圧延機のロール表面のみに微
小振幅の高周波振動を生じさせれば、板材を加振し、板
材と圧延ロール間で振動を生じさせることが可能とな
り、加工抵抗もしくは摩擦抵抗を減少させることができ
る。これにより圧延荷重が低減されて省エネルギー圧延
が実現できる。また、表面加振装置はロール全体を振動
させる必要がないため、圧延機をコンパクトにすること
ができる。また、表面加振装置をロールと板材が接触す
る軸方向領域の外側に配置することにより、作業ロール
と板材が接触する軸方向領域のロール表面性状を均一に
保ち、板材表面が均一に保たれ、良好な品質の板材の圧
延が可能となる。

【００１７】ここで、板材と圧延ロール間の振動は、振
幅が大きすぎると板材の表面品質に影響するので、板材
の表面品質を確保するために振幅は最大10μｍ程度が適
切である。また、上記したように、摩擦係数を減少させ
るためには100mm/秒以上の振動速度が必要となり、振幅
を10μｍとすれば1.6KHz以上の振動数が必要となる。こ
のことから、本発明の圧延方法における微小振幅の高周
波振動は、振幅が10μｍ以下で、振動数が1.6KHz以上と
することが好ましい。

【００１８】

【００１９】

【００２０】

【００２１】

【００２２】

【００２３】

【００２４】

【００２５】

【００２６】

【００２７】

【００２８】

【００２９】

【００３０】

【００３１】

【００３２】

【００３３】

【００３４】

【００３５】

【００３６】（２）また、上記目的を達成するために、
本発明は、板材を圧延する圧延機において、ロールと板
材が接触する軸方向領域の外側に、ロール表面のみに微
小振幅の高周波振動を生じさせる表面加振装置を配置す
るものとする。これにより上記（１）で述べたように、
圧延荷重が低減されて省エネルギー圧延が実現できると
共に、表面加振装置はロール全体を振動させる必要がな
いため、圧延機をコンパクトにすることができる。ま
た、作業ロールと板材が接触する軸方向領域のロール表
面性状を均一に保ち、板材表面が均一に保たれ、良好な
品質の板材の圧延が可能となる。

【００３７】（３）また、本発明は、板材を圧延する１
対の作業ロールを有する圧延機において、前記作業ロー
ルと板材が接触する軸方向領域の外側に、前記作業ロー
ルのロール表面のみに微小振幅の高周波振動を生じさせ
る表面加振装置を配置するものとする。これにより上記
（１）で述べたのと同様の作用効果が得られると共に、
材料と直接接触する作業ロールの表面のみに微小振幅の
高周波振動を生じさせれば、その振動は直接に板に伝達
されるため、加振の効果は最も大きくなる。

【００３８】（４）更に、本発明は、板材を圧延する１
対の作業ロールと、これら作業ロールを支持する１対の
補強ロールとを有する圧延機において、前記補強ロール
と板材が接触する軸方向領域の外側に、前記補強ロール
のロール表面のみに微小振幅の高周波振動を生じさせる
表面加振装置を配置するものとする。作業ロール以外の
補強ロール表面に微小振幅の高周波振動を生じさせ、そ
れを作業ロールに伝達することも可能であり、これによ
っても上記（１）で述べたのと同様な効果がある。この
場合には、作業ロールと補強ロール間の接触界面に高周
波の振動が伝播できるため、作業ロールと補強ロール間
の摩擦抵抗も低減される。このため、ロール間のクロス
やスキューに起因するスラスト力の低下が可能となる。

【００３９】（５）上記（２）〜（４）において、好ま
しくは、前記表面加振装置は、円盤と、前記円盤の軸心
を保持するホルダーと、前記ホルダーを振動させ前記円
盤の軸心を振動させる振動装置とを有し、前記円盤の外
周面を前記ロール表面に接触して配置したものとする。
円盤をロールと接触させ、円盤の軸心を高周波で振動さ
せると、円盤の振動がロール表面に伝達され、ロール表
面のみを振動させることができる。

【００４０】（６）また、上記（２）〜（４）におい
て、前記表面加振装置は、電磁石と、この電磁石に交流
の電流を流し、電磁石に発生する磁力を高周波で振動さ
せる電磁石駆動装置とを有し、前記電磁石をロール表面
に非接触でかつ接近して配置したものであってもよい。
ロールと非接触かつ接近して配置した電磁石に交流の電
流を流し、磁力を高周波で変化させると、電磁力により
振動がロール表面に伝達され、ロール表面のみを振動さ
せることができる。

【００４１】（７）更に、上記（２）〜（４）におい
て、好ましくは、前記表面加振装置をロールの操作側と
駆動側のそれぞれに配置する。ロールの操作側と駆動側
の両側で加振することにより、より強い振動をロール表
面へ与え、より大きな圧延荷重低減効果及び省エネルギ
ー効果が期待できる。

【００４２】（８）上記（７）において、好ましくは、
前記ロールの操作側に配置された表面加振装置と駆動側
に配置された表面加振装置とで振動周波数と位相を等し
く設定する同位相設定手段を設ける。ロールの操作側と
駆動側で振動周波数と位相を等しくすることにより、更
に強い振動をロール表面に与え、更に効果的に圧延荷重
低減効果及び省エネルギー効果を得ることができる。

【００４３】

【００４４】（９）更に、上記（４）〜（６）におい
て、好ましくは、前記表面加振装置をロールの圧延方向
の入出側のそれぞれに配置する。ロールの圧延方向入出
側の両側で加振することにより、より強い振動をロール
表面へ与え、より大きな圧延荷重低減効果及び省エネル
ギー効果が期待できる。

【００４５】（１０）上記（９）において、好ましく
は、前記ロールの入側に配置された表面加振装置と出側
に配置された表面加振装置とで振動周波数を等しく位相
を逆向きに設定する逆位相設定手段を設ける。ロールの
入出側で振動周波数を等しく位相を逆向きにすることに
より、更に強い振動をロール表面に与え、更に効果的に
圧延荷重低減効果及び省エネルギー効果を得ることがで
きる。

【００４６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
用いて詳細に説明する。

【００４７】図１は本発明の第１の実施形態による圧延
機を示し、上下１対の圧延ロール２を有する２段圧延機
として構成されている。また、上下１対の圧延ロール２
に対面して表面加振装置４が設けられ、これら表面加振
装置４は、それぞれ、図２に示すように圧延ロール２の
軸方向中央部でロール表面に接触するよう配置されてい
る。

【００４８】表面加振装置４の構造の一例を図３に示
す。表面加振装置４は圧延ロール２と接触する円盤４１
と、円盤４１の軸心を保持するホルダー４２と、ホルダ
ー４２を振動させるホルダー振動装置４３とから構成さ
れている。ホルダー振動装置４３によりホルダー４２を
振動させれば、ホルダー４２は円盤４１の軸心を保持し
ているため、円盤４１は振動する。円盤４１は圧延ロー
ル２と接触しており、圧延ロール２の表面が加振され
る。

【００４９】ホルダー振動装置４３の構造の一例を図４
に示す。ホルダー振動装置４３はピエゾ振動子５１と押
し付け装置６０より構成され、ピエゾ振動子５１はピエ
ゾ駆動装置５３及び発振装置５２に接続されている。発
振装置５２より高周波振信号がピエゾ駆動装置５３に送
られ、ピエゾ駆動装置５３はその信号を受けてピエゾ振
動子５１に高周波の振動信号を送り、ピエゾ振動子５１
はその信号を受けて高周波振動を生じさせ、その高周波
振動はホルダー４２に伝達される。また、押し付け装置
６０によりホルダー４２はロール表面に強く押し付けら
れており、強い振動力がホルダー４２を通しロール表面
に伝達される。すなわち、ホルダー振動装置４３により
ホルダー４２を振動させれば、ホルダー４２は円盤４１
の軸心を保持しているため、円盤４１は振動する。円盤
４１は圧延ロール２と接触しており、圧延ロール２の表
面が加振される。また、押し付け装置６０を用いること
によりホルダー４２と円盤４１の軸心間のガタの悪影響
をなくすことができる。

【００５０】以上のように構成した本実施形態において
は、表面加振装置４により圧延ロール２の表面に微小振
幅の高周波振動を生じさせながら板材１の圧延を行う。
表面加振装置４により圧延ロール２の表面に微小振幅の
高周波振動を生じさせれば、板材１を加振し、板材１と
圧延ロール２の間に振動を生じさせることが可能とな
り、加工抵抗もしくは摩擦抵抗を減少させることができ
る。これより、圧延荷重が低減されて省エネルギー圧延
が実現できる。また、良質な板材を良好な生産効率で圧
延できる。

【００５１】また、表面加振装置４により圧延ロール２
の表面のみに微小振幅の高周波振動を生じさせることに
より、大重量の圧延ロール２を高周波の振動数で加振す
るための加振力が小さくなり、コンパクトな圧延機とす
ることが可能となる。

【００５２】すなわち、圧延ロール２全体を加振する場
合は、圧延ロール２の質量をＭ、振動の角速度をω、振
幅をＵとすれば、振動速度はＵω、圧延ロールを振動さ
せるために必要な力の大きさはＭＵω² となり、図５に
示す如く力の大きさは角速度の２乗に比例して増加す
る。一方、摩擦係数を減少させるためには100mm/秒以上
の振動速度が必要であり、振幅を10μｍとすれば1.6KHz
以上の振動数が必要となるが、かかる振動数で数トン以
上もある圧延ロールを加振することは実際上困難であ
る。しかし、摩擦抵抗を減少させるためには、板材１と
圧延ロール２間で振動が生じれば良く、圧延ロール全体
が振動する必要はない。圧延ロール表面の表面波（レー
レー波）の伝播速度は約3000ｍ／秒と振動速度よりはる
かに速く、振動波の伝播に問題は生じない。従って、圧
延ロール２の表面を数KHz で加振すれば、その振動波は
確実に工具表面を伝播し、板材１と圧延ロール２間で振
動を生じさせることできる。板材１と圧延ロール２間で
数KHz 以上の振動を生じさせれば、摩擦係数を減少させ
ることができ、加工抵抗を低減させることができる。従
って、本発明による表面加振装置４を用いて圧延ロール
２のロール表面に微小振幅の高周波振動を生じさせれ
ば、圧延ロール全体を振動させる必要がないため、圧延
ロール２の大きさの影響を受けず摩擦係数を減少させる
ことができ、加工抵抗を低減させることができる。

【００５３】図６は本発明の第２の実施形態による圧延
機を示し、上下１対の作業ロール２と、これら作業ロー
ルをそれぞれ支持する上下１対の補強ロール３とを有す
る４段圧延機として構成されている。また、上下１対の
作業ロール２に対面して表面加振装置４が設けられ、こ
れら表面加振装置４は、それぞれ、作業ロール２のロー
ル表面に接触するよう配置されている。

【００５４】表面加振装置４により作業ロール２の表面
に微小振幅の高周波振動を生じさせながら板材１の圧延
を行う。これにより前述したように、板材１と作業ロー
ル２の間に振動を生じさせることが可能となり、加工抵
抗もしくは摩擦抵抗を減少させることができ、以て圧延
荷重が低減されて省エネルギー圧延が実現でき、更には
コンパクトな圧延機とすることが可能となる。また、本
実施形態においては、表面加振装置４により材料と直接
接触する作業ロール２の表面に微小振幅の高周波振動を
生じさせるため、その振動は直接に板に伝達され、他の
圧延ロールを加振した場合と比べ、加振効果は最も大き
くなる。

【００５５】図７は本発明の第３の実施形態による圧延
機を示し、上下１対の作業ロール２と、これら作業ロー
ルをそれぞれ支持する上下１対の補強ロール３とを有す
る４段圧延機として構成されている。また、上下１対の
補強ロール３に対面して表面加振装置４が設けられ、こ
れら表面加振装置４は、それぞれ、補強ロール３のロー
ル表面に接触するよう配置されている。

【００５６】表面加振装置４により補強ロール３の表面
に微小振幅の高周波振動を生じさせながら板材１の圧延
を行う。補強ロール３の表面に微小振幅の高周波振動を
生じさせれば、高周波振動は作業ロール２へ伝わり、作
業ロール２の表面に微小振幅の高周波振動を生じさせ
る。このように、直接に作業ロール２を加振しなくて
も、補強ロール３の表面に高周波振動を生じさせれば作
業ロール２の表面に微小振幅の高周波振動を生じさせ、
上述したように板材１と作業ロール２の間に振動を生じ
させることが可能となり、加工抵抗もしくは摩擦抵抗を
減少させることができ、以て圧延荷重が低減されて省エ
ネルギー圧延が実現でき、更にはコンパクトな圧延機と
することが可能となる。

【００５７】また、この場合には、作業ロール２と補強
ロール３間の接触界面に高周波の振動が伝播できるた
め、作業ロール２と補強ロール３間の摩擦抵抗も低減さ
れる。このため、ロール間のクロスやスキューに起因す
るスラスト力の低下が可能となる。

【００５８】図８は本発明の第４の実施形態による圧延
機を示し、圧延ロール２と表面加振装置４４，４５とを
有し、表面加振装置４４，４５は振動駆動装置７及び同
位相波形信号発信装置８に接続されている。また、表面
加振装置４４，４５は第１の実施形態における表面加振
装置４と同じ構造を有し、圧延ロール２の操作側と駆動
側の両側にそれぞれ設置してある。

【００５９】同位相波形信号発信装置８よりそれぞれ高
周波の同位相波形信号が圧延ロール２の操作側、駆動側
の振動駆動装置７へ送られ、振動駆動装置７はその信号
を受けて圧延ロール２の操作側、駆動側に設置にしてあ
る表面加振装置４４，４５へ同位相の振動信号を送信す
る。表面加振装置４４，４５はその信号を受けて、圧延
ロール２の表面に操作側、駆動側で同位相の高周波振動
を生じさせる。

【００６０】表面加振装置４４，４５を圧延ロール２の
操作側と駆動側の両側に設置したことにより、圧延ロー
ル２の操作側から駆動側までの全面で振動を生じさせる
ことができ、これにより大きな圧延荷重低減効果更には
省エネルギー効果を得ることが可能となる。

【００６１】また、圧延ロール２の操作側、駆動側で同
位相の高周波振動を生じさせれば、これらの振動は圧延
ロール２の接触部で同位相となり互いに重調するため、
より強い振動をロール表面へ与えることができ、一層大
きな圧延荷重低減効果更には省エネルギー効果を得るこ
とが可能となる。

【００６２】なお、圧延ロール２は図１に示す２段圧延
機の圧延ロールであっても良いし、図６に示す４段圧延
機の作業ロールであっても良い。更に、図７の実施形態
のように４段圧延機の補強ロール３を加振する場合も同
様な効果が得られ、発明の本質を異にするものではな
い。

【００６３】図９は本発明の第５の実施形態による圧延
機を示し、この圧延機も圧延ロール２と表面加振装置４
４，４５とを有している。ただし、表面加振装置４４，
４５は圧延ロール２の板材１が接触する軸方向領域の外
側に設置してある。

【００６４】表面加振装置４４，４５により圧延ロール
２の表面に微小振幅の高周波振動を生じさせれば、第４
の実施形態と同様、圧延ロール２の操作側から駆動側ま
での全面で振動を生じさせることができ、これより大き
な圧延荷重低減効果更には省エネルギー効果を得ること
が可能となる。また、表面加振装置４４，４５を圧延ロ
ール２の板材１が接触する軸方向領域の外側に設置した
ことにより、圧延ロール２の板材が接触する軸方向領域
のロール表面性状を均一に保ち、これにより板材表面が
均一に保たれ、良好な品質の板材の圧延が可能となる。

【００６５】なお、本実施形態でも、圧延ロール２は図
１に示す２段圧延機の圧延ロールであっても良いし、図
６に示す４段圧延機の作業ロールであっても良い。更
に、図７の実施形態のように４段圧延機の補強ロール３
を加振する場合も同様な効果が得られ、発明の本質を異
にするものではない。

【００６６】図１０は本発明の第６の実施形態による圧
延機を示し、上下１対の作業ロール２と上下１対の補強
ロール３とを有する４段圧延機として構成されており、
上下１対の作業ロール２に対面して作業ロール２の入側
と出側のそれぞれに、第１の実施形態における表面加振
装置４と同様な構造を有する表面加振装置４６，４７が
設置されている。また、表面加振装置４６，４６は振動
駆動装置５及び逆位相波形信号発信装置６に接続されて
いる。

【００６７】逆位相波形信号発信装置６よりそれぞれ高
周波の逆位相波形信号が作業ロール２の入側、出側の振
動調節装置５へ送られ、振動駆動装置５はその信号を受
けて作業ロール２の入側、出側に設置してある表面加振
装置４７，４６へ逆位相の振動信号を送信し、表面加振
装置４６，４７はその信号を受けて作業ロール２の表面
に入側と出側で逆位相の高周波振動を生じさせる。

【００６８】表面加振装置４７，４６を作業ロール２の
入側と出側に設置したことにより、より強い振動をロー
ル表面へ与えることができ、大きな圧延荷重低減効果更
には省エネルギー効果を得ることが可能となる。

【００６９】また、作業ロール２の入側と出側で逆位相
の高周波振動を生じさせれば、これらの振動は板材１と
作業ロール２の接触部で同位相となり互いに重調するた
め、より強い振動をロール表面へ与えることができ、大
きな圧延荷重低減効果更には省エネルギー効果を得るこ
とが可能となる。

【００７０】なお、本実施形態においては４段圧延機の
作業ロール２の表面を加振する場合について述べたが、
２段圧延機の圧延ロールを加振する場合にも同様に適用
できる。また、４段圧延機の補強ロールを加振する場合
も同様な効果が得られ、発明の本質を異にするものでは
ない。

【００７１】図１１は本発明の第７の実施形態による圧
延機を示し、上下１対の圧延ロール２を有する２段圧延
機として構成されている。また、上下１対の圧延ロール
２に対面して位置する電磁石１０からなる表面加振装置
が設けられ、電磁石１０は電磁石駆動装置２０及び発振
装置１９に接続されている。また、電磁石１０は圧延ロ
ール２の表面に非接触でかつ接近して配置されている。

【００７２】発振装置１９より高周波振信号が電磁石駆
動装置２０に送られ、電磁石駆動装置２０はその信号を
受けて電磁石１０に高周波の振動信号を送り、電磁石１
０はその信号を受けて磁力を高周波で変化させ、この磁
力の変化により圧延ロール２の表面に微小振幅の高周波
振動を生じさせる。圧延ロール２の表面に微小振幅の高
周波振動を生じさせれば、板材１を加振し、板材１と圧
延ロール２の間に振動を生じさせることが可能となり、
加工抵抗もしくは摩擦抵抗を減少させることができる。
これより、圧延荷重が低減されて省エネルギー圧延が実
現でき、更にはコンパクトな圧延機とすることが可能と
なる。

【００７３】図１２は本発明の第８の実施形態による圧
延機を示し、この圧延機は圧延ロール２と、電磁石１
１，１２により構成される表面加振装置を有し、電磁石
１１，１２は電磁石駆動装置２１，２２及び同位相波形
信号発振装置４０に接続されている。また、電磁石１
１，１２は圧延ロール２の操作側と駆動側の両側にそれ
ぞれ設置してある。

【００７４】同位相波形信号発信装置４０よりそれぞれ
高周波の同位相波形信号が圧延ロール２の操作側、駆動
側の電磁石駆動装置２１，２２へ送られ、電磁石駆動装
置２１，２２はその信号を受けて圧延ロール２の操作
側、駆動側に設置にしてある電磁石１１，１２へ高周波
の同位相の振動信号を送信する。電磁石１１，１２はそ
の信号を受けて、圧延ロール２の表面に操作側、駆動側
で同位相の高周波振動を生じさせる。

【００７５】電磁石１１，１２を圧延ロール２の操作側
と駆動側の両側に設置したことにより、圧延ロール２の
操作側から駆動側までの全面で振動を生じせせることが
でき、これにより大きな圧延荷重低減効果更には省エネ
ルギー効果を得ることが可能となる。

【００７６】また、圧延ロール２の操作側、駆動側で同
位相の高周波振動を生じさせれば、これらの振動は圧延
ロール２の接触部で同位相となり互いに重調するため、
より強い振動をロール表面へ与えることができ、一層大
きな圧延荷重低減効果更には省エネルギー効果を得るこ
とが可能となる。

【００７７】なお、圧延ロール２は図１１に示す２段圧
延機の圧延ロールであっても良いし、図６に示す４段圧
延機の作業ロールであっても良い。更に、図７の実施形
態のように４段圧延機の補強ロール３を加振する場合も
同様な効果が得られ、発明の本質を異にするものではな
い。

【００７８】図１３は本発明の第９の実施形態による圧
延機を示し、この圧延機も圧延ロール２と、電磁石１
１，１２からなる表面加振装置と、電磁石駆動装置２
１，２２と同位相波形信号発振装置４０とを有してい
る。ただし、電磁石１１，１２は圧延ロール２の板材１
が接触する軸方向領域の外側に設置してある。

【００７９】同位相波形信号発振装置４０と電磁石駆動
装置２１，２２により電磁石１１，１２の磁力を高周波
で変化させて、圧延ロール２の表面に微小振幅の高周波
振動を生じさせれば、第８の実施形態と同様、圧延ロー
ル２の操作側から駆動側までの全面で振動を生じさせる
ことができ、これより大きな圧延荷重低減効果更には省
エネルギー効果を得ることが可能となる。また、電磁石
１１，１２を圧延ロール２の板材１が接触する軸方向領
域の外側に設置したことにより、圧延ロール２の板材が
接触する軸方向領域のロール表面性状を均一に保ち、こ
れにより板材表面が均一に保たれ、良好な品質の板材の
圧延が可能となる。

【００８０】なお、本実施形態でも、圧延ロール２は図
１１に示す２段圧延機の圧延ロールであっても良いし、
図６に示す４段圧延機の作業ロールであっても良い。更
に、図７の実施形態のように４段圧延機の補強ロール３
を加振する場合も同様な効果が得られ、発明の本質を異
にするものではない。

【００８１】図１４は本発明の第１０の実施形態による
圧延機を示し、上下１対の作業ロール２と上下１対の補
強ロール３とを有する４段圧延機として構成されてお
り、上下１対の作業ロール２に対面して作業ロール２の
入側と出側のそれぞれに、電磁石１４，１３よりなる表
面加振装置が設置され、電磁石１４，１３は逆位相波形
信号発信装置３０に接続されている。

【００８２】逆位相波形信号発信装置３０よりそれぞれ
高周波の逆位相波形信号が作業ロール２の入側、出側の
電磁石駆動装置２４，２３へ送られ、電磁石駆動装置２
４，２３はその信号を受けて作業ロール２の入側、出側
に設置してある電磁石１４，１３へ高周波の逆位相の振
動信号を送信し、電磁石１４，１３はその信号を受けて
作業ロール２の表面に入側と出側で逆位相の高周波振動
を生じさせる。

【００８３】電磁石１３，１４を作業ロール２の入側と
出側に設置したことにより、より強い振動をロール表面
へ与えることができ、大きな圧延荷重低減効果更には省
エネルギー効果を得ることが可能となる。

【００８４】また、作業ロール２の入側と出側で逆位相
の高周波振動を生じさせれば、これらの振動は板材１と
作業ロール２の接触部で同位相となり互いに重調するた
め、より強い振動をロール表面へ与えることができ、大
きな圧延荷重低減効果更には省エネルギー効果を得るこ
とが可能となる。

【００８５】なお、本実施形態においては４段圧延機の
作業ロール２の表面を加振する場合について述べたが、
２段圧延機の圧延ロールを加振する場合にも同様に適用
できる。また、４段圧延機の補強ロールを加振する場合
も同様な効果が得られ、発明の本質を異にするものでは
ない。

【００８６】

【００８７】

【００８８】

【発明の効果】本 発明によれば、圧延ロールと板材間に
振動を生じさせることで加工抵抗若しくは摩擦抵抗を減
らし、省エネルギー圧延を可能にすると共に、圧延機を
コンパクトにすることができる。また、加工抵抗若しく
は摩擦抵抗の低減により良質な板材を良好な生産効率で
圧延できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態による圧延機を示す図
である。

【図２】圧延ロールを上から見た図である。

【図３】表面加振装置の拡大図である。

【図４】表面加振装置のホルダー振動装置の詳細図であ
る。

【図５】加振するときの角速度と駆動力との関係を示す
図である。

【図６】本発明の第２の実施形態による圧延機を示す図
である。

【図７】本発明の第３の実施形態による圧延機を示す図
である。

【図８】本発明の第４の実施形態による圧延機を示す図
である。

【図９】本発明の第５の実施形態による圧延機を示す図
である。

【図１０】本発明の第６の実施形態による圧延機を示す
図である。

【図１１】本発明の第７の実施形態による圧延機を示す
図である。

【図１２】本発明の第８の実施形態による圧延機を示す
図である。

【図１３】本発明の第９の実施形態による圧延機を示す
図である。

【図１４】本発明の第１０の実施形態による圧延機を示
す図である。

【符号の説明】

１…板材 ２…圧延ロール(もしくは作業ロール) ３…補強ロール ４…表面加振装置 ５…振動駆動装置 ６…逆位相波形信号発信装置 ７…振動駆動装置 ８…同位相波形信号発信装置 １０〜１４…電磁石 １９…発振装置 ２０〜２４…電磁石駆動装置 ３０…逆位相波形信号発信装置 ４０…同位相波形信号発信装置 ４１…円盤 ４２ホルダー ４３…ホルダー振動装置 ４４〜４７…表面加振装置 ５１…ピエゾ振動子 ５２…発振装置 ５３…ピエゾ駆動装置 ６０…押し付け装置

フロントページの続き (72)発明者 平間 幸夫 茨城県日立市大みか町七丁目２番１号 株式会社 日立製作所 電力・電機開発 本部内 (72)発明者 佐藤 宏司 茨城県日立市大みか町七丁目２番１号 株式会社 日立製作所 電力・電機開発 本部内 (72)発明者 野上 忠彦 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社 日立製作所 機械研究所内 (72)発明者 平工 賢二 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社 日立製作所 機械研究所内 (72)発明者 堀井 健二 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式 会社 日立製作所 日立工場内 (56)参考文献 特開 平４−339505（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B21B 1/00 - 11/00 B21B 45/02

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】表面加振装置をロールと板材が接触する軸
   方向領域の外側に配置し、この表面加振装置によりロー
   ル表面のみに微小振幅の高周波振動を生じさせて板材を
   圧延することを特徴とする圧延方法。
2. 【請求項２】板材を圧延する圧延機において、ロールと
   板材が接触する軸方向領域の外側に、ロール表面のみに
   微小振幅の高周波振動を生じさせる表面加振装置を配置
   したことを特徴とする圧延機。
3. 【請求項３】板材を圧延する１対の作業ロールを有する
   圧延機において、前記作業ロールと板材が接触する軸方
   向領域の外側に、前記作業ロールのロール表面のみに微
   小振幅の高周波振動を生じさせる表面加振装置を配置し
   たことを特徴とする圧延機。
4. 【請求項４】板材を圧延する１対の作業ロールと、これ
   ら作業ロールを支持する１対の補強ロールとを有する圧
   延機において、前記補強ロールと板材が接触する軸方向
   領域の外側に、前記補強ロールのロール表面のみに微小
   振幅の高周波振動を生じさせる表面加振装置を配置した
   ことを特徴とする圧延機。
5. 【請求項５】請求項２〜４のいずれか１項記載の圧延機
   において、前記表面加振装置は、円盤と、前記円盤の軸
   心を保持するホルダーと、前記ホルダーを振動させ前記
   円盤の軸心を振動させる振動装置とを有し、前記円盤の
   外周面を前記ロール表面に接触して配置したことを特徴
   とする圧延機。
6. 【請求項６】請求項２〜４のいずれか１項記載の圧延機
   において、前記表面加振装置は、電磁石と、この電磁石
   に交流の電流を流し、電磁石に発生する磁力を高周波で
   振動させる電磁石駆動装置とを有し、前記電磁石をロー
   ル表面に非接触でかつ接近して配置したことを特徴とす
   る圧延機。
7. 【請求項７】請求項２〜４のいずれか１項記載の圧延機
   において、前記表面加振装置をロールの操作側と駆動側
   のそれぞれに配置したことを特徴とする圧延機。
8. 【請求項８】請求項７記載の圧延機において、前記ロー
   ルの操作側に配置された表面加振装置と駆動側に配置さ
   れた表面加振装置とで振動周波数と位相を等しく設定す
   る同位相設定手段を設けたことを特徴とする圧延機。
9. 【請求項９】請求項２〜４のいずれか１項記載の圧延機
   において、前記表面加振装置をロールの圧延方向の入出
   側のそれぞれに配置したことを特徴とする圧延機。
10. 【請求項１０】請求項９記載の圧延機において、前記ロ
    ールの入側に配置された表面加振装置と出側に配置され
    た表面加振装置とで振動周波数を等しく位相を逆向きに
    設定する逆位相設定手段を設けたことを特徴とする圧延
    機。