JP3775839B2 - 棒状体又は管状体の圧延ユニット - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、全体的に棒状体又は管状体を圧延する圧延ユニット、更に詳しくは外側構造物(outer structure) 及び夫々の揺動アーム(swinging arm)にジャーナル(journal) 軸受される少なくとも三つのロールを有するユニットであって、前記揺動アームの回転軸線がユニットの圧延軸線に対して実質的に垂直である型の圧延ユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
上述のような圧延ユニットは、管状体又は棒状体を圧延する鉄鋼産業やその関連業界では知られており、ここで管状体又は棒状体は管、棒、一般的な中空体、ワイヤなどの主要部分が、長い寸法を有する完成品か或いは半完製品である。
この種の圧延ユニットを組み込んだ圧延機(rolling mill)の二つの最近の例は、本出願人によるイタリア特許出願第ＭＩ92Ａ000917号及びＭＩ93Ａ000704号に記載されて現在公開されている。特にこれらの公報には、フレーム構造のロールキャリアを取り付けた第一の外側構造体を有する圧延ユニットが開示されている。
ロールキャリアは、外側構造体から圧延軸線に対して軸方向又は放射方向に引き出しできるのが有利であり、それによりロールはロールキャリアから取り外して取り替えることができる。この目的のため外側構造体には、ユニットの型に応じて軸方向又は放射方向に取り付けられたロールキャリア取り外しのための直線状ガイド及び圧延工程中にホルダを作業位置に解放可能にロックする手段が設けられている。
作業ロールは、ロールキャリアに取り付けられた夫々の揺動アームに保持されており、ロールキャリアの内方に圧延軸線方向に延びている。ロールの回転軸線は、圧延軸線と垂直な面内にあり、これは、揺動アームが揺動して調整される圧延軸線からロールが間隔を置くようにし得る面である。
【０００３】
上記イタリア出願について述べたように開示される圧延ユニットは、三個又はそれ以上の駆動されるロールを使用しており、加工品質に関して著しい利点が可能になる一方、圧延位置を圧延軸線に対して作動中にでも独立して設定できるようにしたことにより、生産工程中、高度に融通性が保持される。更に、ロールの再配置の実施がより簡単になり、このことは圧延ユニットの全体的な保全が容易になる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、圧延ユニットの適用をを広げるよう圧延ユニットの性能を向上させる最近の傾向に従い、揺動アームにロールを取り付けるための従来技術の構成に関連して、操作性に影響を与える問題を解決する必要性が感じられるようになった。
実際、この種の圧延ユニットのロールは、成形された外側面を有し、その外側面と、ロールに対して放射方向の面との交差部分は、実質的に円弧形であって、通常スロート(throat)と呼ばれ、加工品の圧延される部分と同じ長さを有し、この長さはロールの数と反比例する。即ち、三つのロールを有するユニットの場合、圧延される加工品の外周の１／３に略等しく、これと同様に四つのロールを有するユニットの場合には、１／４に等しい。
上述のような圧延ユニットを使用する圧延機の作動中、工程中に時々遭遇する高温による揺動アームの管理されていない熱膨張により、圧延ユニットのロールが通常の設定から外れることがある。この場合、問題の解決はある程度限定されている。今日の圧延ユニットは、特別の調整装置を有し、この調整装置は、ロールを支承する揺動アームに作用して放射方向の圧延力を吸収する。また、揺動アームを係合したピンの位置を調整する手段が設けられている。
従来の装置も、圧延工程中に調整が可能ではあったが、ある程度以上の修正は可能できなかった。実際、その作動によりピンを中心とする揺動アームの回転が生じる（図５参照）。この回転によりロールが、その満足する(nominal) の作業状態から移動する。即ち、回転軸線に対して垂直である中央の面Ｐが圧延軸線Ｌを通る（図５においてこの面と図面の面との交差面は直角であり、一点鎖線で示されている）。
この再配置の結果、ロールスロートの輪郭は、圧延軸線を含む面Ｐに対して対称でない満足する位置と異なる位置へ移動する。揺動アームの揺動範囲が小さい場合には問題ではないが、広い範囲である場合には調整が必要である。実際には、夫々ロールのアームのピン位置を調整することにより行われ（例えば図５の矢印方向参照）、それにより例えばロールが再回転するためにピン位置設定が設定時毎にどのように行われるかは明らかである。
【０００５】
本発明の目的は、先述の従来技術にみられる問題を生ずることなく、ロールが所定位置に設定されるような構造的及び作動的特徴を有する圧延ユニットを提供することである。即ち、各揺動アームの揺動面に対してロールを対称位置に保持することにより、圧延工程中に時々生じるような高温による揺動アームの管理できない熱膨張を防止できる圧延ユニットを提供することである。
【課題を解決するための手段】
この目的は、本発明によれば、先にのべたような型の圧延ユニットであって、揺動アームが、それに対応するロールの回転軸線に対して垂直でしかも圧延軸線を含む夫々の面上を揺動する特徴を有する圧延ユニットにより解決される。その他の特徴及び利点は、以下の実施例を読むことにより明らかになろう。もっともこれにより本発明が限定されるものでないことは理解されるべきである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
図２〜図３に関し、符号１は全体的に圧延機であり、これは本出願人により出願され現在公開されているイタリア特許出願第ＭＩ92Ａ000917号及びＭＩ93Ａ000704号に記載されている型のものである。従って、本願明細書においては、圧延機に関する全体的な記載及び特に上記書類に記載されている要素と異なる要素についての説明をすることとし、細かな詳細については、上記書類を参照されたい。もっとも当業者には、本願明細書を読むことにより、本発明は十分に理解できよう。
【０００７】
圧延機１は、外側構造体２を有し、この外側構造体２は、圧延軸線Ｌに沿って設けられ、基部Ｂに保持されている。外側構造体２は、複数の強固に相互結合された部材２ａを有し、これは圧延機１を構成するように圧延軸線Ｌに沿って整合する圧延ユニット５の、相互に連続的に結合されている外側構造物Ｓの部品である。
夫々の圧延ユニット５は、圧延機１の外側構造体２に並べて配置される二つの部材２ａを有する。この部材２ａは、外側構造物Ｓを形成しており、外側構造物Ｓは、その内側に包囲されたロールキャリア１０を有し、このロールキャリア１０は、本実施例例では六角フレームからなる。より詳しくいうと、ロールキャリア１０は、外側構造物Ｓの内側で一対のガイド１２により、圧延軸線Ｌに沿って摺動可能に支持されている。ロールキャリア１０は、外側構造物Ｓ中で作動位置に入るようロックすることができ、また外側構造物Ｓの外の非作動位置に滑ることができる。
この圧延機１においてロールキャリア１０は、外側構造体２中に詰め込まれ、ガイド１２に支承されており、ガイド１２は、外側構造体２の長手方向に延長している。また、図示されていないが、ロールキャリア１０をこの構成に保持するための手段が設けられている。
ロールキャリア１０には、三つのロール２０が夫々の車輪止め２１にジャーナル軸受されており、夫々の同一平面上の軸線Ａ１，Ａ２，Ａ３を中心として回転可能になっている。これら回転軸線Ａ１，Ａ２，Ａ３は、夫々のロール２０の連結軸２５に固定された対応する延長部２３により、圧延軸線Ｌに対して垂直面上にある。
この目的のため、圧延ユニット５及び圧延機１は、勿論、延長部２３を駆動する駆動手段Ｍを有する。
【０００８】
車輪止め２１は、夫々の揺動アーム３０に取り付けられており、揺動アーム３０は、ホルダであるロールキャリア１０上に位置する夫々のトラニオン３１を中心として揺動するようになっている。夫々の揺動アーム３０は、圧延軸線Ｌに対して放射方向の面、即ち圧延軸線Ｌを含むロール２０の回転軸線Ａ１，Ａ２，Ａ３に対して垂直な面を移動する。
圧延ユニット５の各ロール２０には、圧延軸線Ｌに対してロール２０の位置を相対的に調整する調整装置３５が結合している。この調整装置３５は、上記外側構造体２の部材２ａに対して強固に連結された固定部３５ａと、圧延軸線Ｌに対し放射方向に往復動して車輪止め２１に作用する可動部３５ｂとからなる。このような調整装置３５は、それ自体良く知られており、オイルにより又は電気的に作動する。電気的に作動する場合、可動部３５ｂ及び固定部３５ａは、相互に螺旋対(helical pair)を構成しており、従って、上記の往復動を更に行うために可動部３５ｂは、上記放射方向を中心として回転動するようにする。また、圧延ユニット５の各揺動アーム３０には、コントラスト手段(contrast means)３８が設けられ、このコントラスト手段３８は、ロール２０が開放位置に保持されるように、即ち圧延すべき加工品と作用しない場合でも圧延軸線Ｌから離して、各揺動アーム３０の重量を打ち消すようにしてある。本実施例においてはコントラスト手段３８が油圧シリンダである。
ロールキャリア１０は、圧延機１の圧延軸線Ｌに沿って互い違いに配置され、各ロール２０の調整装置３５の可動部３５ｂの摺動方向が、三つのロール２０を有する圧延ユニット５の場合には、一つの圧延ユニットから次の圧延ユニットに６０度回転するようにし、一般的には１８０度／ｎだけ回転する。この時ｎは、圧延ユニット５当りのロール２０の数である。
【０００９】
本発明によれば、圧延機１による管状体又は筒状体の圧延は、夫々の圧延ユニット５に設けられた少なくとも三つの駆動するロール２０によって順次正確に行われ、又、このような三つまたはそれ以上の駆動するロール２０を具備する圧延機１を特徴ずける他の利点がある。かくして管状又は筒状の加工品が、圧延機１の供給入口(feed-in end) から直接か又は図示されていないマンドレルを越えて挿入され、圧延ユニット５中に捕捉され、ロール２０の作用により圧延機１の供給出口(feed-out end)に送られる。
しかし、より重要なことは、本発明の圧延ユニット５が先に述べた目的を達成することである。
実際、圧延ユニット５の各揺動アーム３０が長手方向に伸張する場合、圧延軸線Ｌに対するロール２０の位置に影響を与えるような形状的な変化がもたらされるものでないことは、図３から理解できよう。なぜなら、そのような伸張は、圧延軸線Ｌに対して放射方向の面へ生じるからである。このことは、調整されていない熱膨張条件で作業が行われる場合であっても、極めて正確な圧延が可能であるという点で生産にも良い結果を与える。
【００１０】
更に、ロール２０の定期的な交換で必要なように、夫々の圧延ユニット５へロール２０を取付ける場合、それらのスロートの形状にあわせて調整することができる。実際、揺動アーム３０が係合するピンには、ロールキャリア１０上で位置的な調整は不要である。なぜなら、各ロール２０の揺動アーム３０は、圧延軸線Ｌに対してロール２０のスロートが適当な再配置間隔をとるように、ロール２０を回転させれば十分であるからである。この場合、ロール２０を望ましい位置に取り付けるために便利であるようなコントラスト手段３８を使用することができる。
【００１１】
本発明の圧延ユニット５はいくつもの利点を有する。
例えば揺動アーム３０が圧延軸線Ｌに対して放射方向の面に配置されていることにより、加工品から又は加工品の解放、或いは締めつけ作動中、又は圧延軸線Ｌからロール２０の回転軸線Ａ１，Ａ２，Ａ３の間隔が増減している結果として、ロール２０が非対称の場合の暴走を防ぐ。
また本発明のように揺動アーム３０が配置されているため、ピンに対する放射方向のシャック(shack) を強めることができ、それにより、ロールキャリア１０の保守のために揺動アーム３０の組み付け及び取り外しが容易になる。更に、揺動アーム３０の揺動は、放射方向の面に行われるため、夫々ロール２０の回転軸線Ａ１，Ａ２，Ａ３及び駆動延長部２３の上流に位置する固定軸線は、揺動アーム３０が移動している間でも相互に平行に保持される。
【００１２】
一方、本発明の圧延ユニット５には、変更や修正を加える余地が残されている。そのような余地の可能性の一つが図４に示されており、ここでは圧延ユニット５が開放型の外側構造物Ｓを有し、これは、先に述べた実施例の部材２ａが環状型であるのに対しＣ字型形状である部材２ａからなる。
この実施例は、またガイド１２を有し、このガイド１２に沿ってロールキャリア１０が、外側構造物Ｓ内にロックされる作動位置と、ここから抜け出た不作動位置との間を摺動する。この構造における各部材は、図４に示すように先の実施例と同様の機能を果たし、同じ符号が付されている。
この場合も、圧延軸線Ｌに対し放射方向の面に揺動アーム３０が配置されている結果、先述例と同様の利点が得られることが理解されよう。
【００１３】
なお、圧延軸線Ｌに対し放射方向の面に配置される揺動アーム３０とそれに取り付けられるロール２０の構成は、揺動アーム３０及びそのロール２０が特別なロールキャリア(special carriers)に取り付けられていないような圧延ユニット５においても、適用できることが理解されるべきである。換言すると、このような構成が、先に述べた従来例と異なる圧延ユニット５に、従って圧延機に適用することができるのである。
本発明はロール２０を三つ以上有する圧延ユニット５にも適用できる。例えば四つのロールを有する圧延ユニットを考えることは困難ではない。この場合、四つのロールは、対向側にある夫々の軸線を中心として回転し、これらロールは回転軸線に対して垂直の面であって圧延軸線を含む面を揺動する揺動アームに支承される。
この場合、圧延ユニットの構成をより単純にするために、対向ロールの一対のみが駆動され、他の対は自由回転するようにした構成も考えられる。この際にも、揺動アームは、外側構造体から引き出したロールキャリア上のピンを中心として揺動するように構成することができ、調整装置が夫々ロールと係合しており、揺動アームに係合する可動部及び外側構造体に取り付けた固定部を有するようにしても良い。
このような圧延ユニットは、駆動されるか又は自由回転ロールの対の回転軸線が、一つのユニットから次のユニットに対して９０度互い違いになっている圧延機に使用することが有利である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施例を示す圧延ユニットの一部切欠正面図である。
【図２】 圧延ユニットを組み込んだ圧延機の斜視図である。
【図３】 図１の（３）−（３）線に沿える圧延機の縦断側面図である。
【図４】 本発明の他の実施例を示す圧延ユニットの一部切欠正面図である。
【図５】 従来の圧延ユニットの説明図である。
【符号の説明】
Ｓ 外側構造物 Ｌ 圧延軸線
Ａ１，Ａ２，Ａ３ 回転軸線（軸線） ２ 第一の外側構造体
５ 圧延ユニット １０ ロールキャリア
１２ ガイド ２０ ロール
３０ 揺動アーム ３５ 調整装置
３５ａ 固定部 ３５ｂ 可動部

Claims (10)

1. 外側構造物（Ｓ）と、その外側構造物の内側に圧延軸線に沿って摺動可能に支持したロールキャリア内の夫々の揺動アーム（３０）にジャーナル軸受けされた少なくとも三つのロール（２０）とを有し、該ロール（２０）は圧延ユニットの圧延軸線（Ｌ）に対し実質的に垂直である回転軸線（Ａ１，Ａ２，Ａ３）を有する夫々の揺動アーム（３０）にジャーナル軸受けされていることから成る圧延ユニットにおいて、前記揺動アーム（３０）が、それと対応したロール（２０）の回転軸線（Ａ１，Ａ２，Ａ３）に垂直であり、且つ前記圧延軸線（Ｌ）を含む面内で回転状態に揺動するように前記ロールキャリアに軸支されていることを特徴とする圧延ユニット。
2. 前記ロール（２０）の少なくとも二つが駆動されるロールである請求項１記載の圧延ユニット。
3. 前記揺動アーム（３０）が、ロールキャリア（１０）に取り付けられ、このロールキャリア（１０）が、圧延工程中は作動位置にあって外側構造物（Ｓ）にロックされ、非圧延工程中はガイド（１２）により外側構造物（Ｓ）の外に配置されるように摺動可能である請求項１または２記載の圧延ユニット。
4. 前記外側構造物（Ｓ）が実質的に円筒形状であり、圧延軸線（Ｌ）と共通の軸である請求項１、２または３記載の圧延ユニット。
5. 前記外側構造物（Ｓ）が、実質的にＣ字形状であり、開放側路を設けてロールキャリア（１０）が摺動可能である請求項３記載の圧延ユニット。
6. 前記各揺動アーム（３０）と係合する調整装置（３５）を有し、これら調整装置（３５）が、圧延ユニット（５）の外側構造物（Ｓ）に連結する固定部（３５ａ）と、圧延軸線（Ｌ）に対し放射方向へ移動可能で対応する揺動アーム（３０）に作用する可動部（３５ｂ）とからなる請求項１、２、３、４または５項記載の圧延ユニット。
7. 請求項１、２、３、４または５項記載の圧延ユニットを複数有する棒状体又は管状体の圧延機において、前記圧延ユニット（５）を棒状体又は管状体の供給入口及び供給出口の間に、圧延軸線（Ｌ）に沿って並べて配置したことを特徴とする圧延機。
8. 前記並んだ圧延ユニット（５）の外側構造物（Ｓ）が、相互に強固に連結され、圧延機の第一の外側構造体（２）を形成している請求項７記載の圧延機。
9. 前記圧延ユニット（５）のロールキャリア（１０）は相互に同じであり、圧延機内の１つの圧延ユニットのロール（２０）とそれに隣接する圧延ユニットのロールとは、各ロールの位置調整具（３５）の可動部分の摺動方向が次の圧延ユニットから１８０／ｎ度（ここで、ｎは１つの圧延ユニットに於けるロールの数）だけ回転するように、相互に互い違いに成っていることを特徴とする請求項７記載の圧延機。
10. 前記各ロールキャリア（１０）は３個のロールを有し、その３個のロール（２０）の夫々の回転軸線（Ａ１，Ａ２，Ａ３）が、等辺三角形を成すように互いに６０度の角度で交差していることを特徴とする請求項９記載の圧延機。

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