JP4746636B2 - モジュール型圧延機 - Google Patents

Description

本発明は、ロッドやバー等といった長尺品の製造に使用される圧延機のうちモジュール型圧延機の改良に関する。

公知のモジュール型圧延機としては特許文献１及び１６に記載のものがある。これらの圧延機ではモータを複数個使用する。即ち、複数個の圧延ユニットを並べてそれぞれにギアボックスを連結し、各ギアボックスを別々のモータによって駆動するので、全体ではモータが複数個必要である。各圧延ユニットは卵形で丸みを帯びた動線を描くようにローラスタンド上に圧延ローラを配設した装置であり、対応するギアボックスに随時且つ迅速に連結して圧延機の動線（ミルパスライン）上に導入することや、そのギアボックスから分離して動線から外し交換等することができる。従って、製造する品物を長い品にするときでも、それら一群の圧延ユニットからなる単一の圧延機に圧延ユニットを追加して対処することができ、同様に低温熱処理圧延（サーモメカニカル圧延）も随時実施することができる。ただ、このように機構的にも申し分なく且つ様々な状況に対処しうるとはいえ、こうしたモジュール型圧延機はブロック型圧延機に比べて構成が複雑であり、その購入や購入後の保守に手間や費用がかかるものであった。

米国特許第５５９５０８３号明細書 米国特許第３５８７２７７号明細書 米国特許第３６６５７４６号明細書 米国特許第３８３１４１７号明細書 米国特許第４０３８８５５号明細書 米国特許第４１８２１４８号明細書 米国特許第４４０８４７４号明細書 米国特許第４５３７０５５号明細書 米国特許第４７０６４７９号明細書 米国特許第４７４４２３４号明細書 米国特許第４９０３５１８号明細書 米国特許第４９０７４３８号明細書 米国特許第５１４４８２８号明細書 米国特許第５１５２１６５号明細書 米国特許第５２４７８２０号明細書 米国特許第６０５３０２２号明細書 米国特許第３７６５２１２号明細書 独国特許第１８７４００６号明細書 独国特許第１６０２０８２号明細書 独国特許第１５２７６５９号明細書 独国特許第１９１０４３１号明細書 独国特許第２８４５０５２号明細書

米国特許出願第１１／４０３６７１号には、複数個の圧延ユニットを並べそれぞれに歯車ユニットを着脱可能連結し、更にそれらの歯車ユニットを共通の軸（ライン軸）に連結した構成が示されている。この構成によれば、ライン軸を介し複数個の歯車ユニットひいては複数個の圧延ユニットを単一のモータで駆動することができる。即ち、この構成は、単一の圧延機であるにもかかわらず様々な長さの品物を製造することが可能で、しかもモータを複数個使用する構成に比べて簡素且つ安価な構成となる。反面、この構成では、圧延ユニット間での若干急激な除熱を伴う熱処理圧延は、容易に実施することができない。

本発明の目的の一つは、単一の圧延機であるにもかかわらず様々な長さの品物を容易に製造でき、また圧延ユニット間に除熱用の装置を導入して品物に熱処理圧延を施す処置を容易に実施できる改良型のモジュール型圧延機を、提供することにある。

ここに、本発明の一実施形態に係るモジュール型圧延機は、本圧延機の動線に沿って品物を受け入れその断面積を順次その圧延ローラで縮小させて送り出す複数段の圧延ユニットと、それぞれその段の圧延ユニット及び駆動用の共通のライン軸に連結可能で当該ライン軸に対する機械連結には対応する主傘歯車対を使用する各段の歯車ユニットと、を備える。本実施形態では、各段における主傘歯車対のギア比を、圧延ユニット通過に伴う品物速度の上昇に対応すべく段を追って逓増設定する。

本実施形態に係るモジュール型圧延機は、更に、少なくとも終段の歯車ユニットに対応して設けられた副傘歯車対と、副傘歯車対付の段（例えば終段）の歯車ユニットを主及び副傘歯車対のうち何れかを介しライン軸に機械連結させる選択的連結手段例えばクラッチ機構と、を備える。本実施形態では、副傘歯車対のギア比を、そのすぐ前段（例えば中段）における主傘歯車対のギア比と等しく設定する。

本実施形態には複数の稼働モードがある。第１の稼働モードでは、全段で圧延ユニット及び主傘歯車対を使用する。第２の稼働モードでは、副傘歯車対付の段に前置された段（例えば中段）にて圧延ユニットを退去させ、その代わりに、品物を除熱して次段（例えば終段）の圧延ユニットに送り出す除熱ユニットを導入する。除熱された品物を受け取る段では副傘歯車対を連結させる。従って、その段の圧延ユニットは、その前段から退去させた圧延ユニットに代わりその圧延ユニットと同じ速度で、除熱された品物を熱処理圧延（サーモメカニカル圧延）することができる。

以下、上述のものもそれ以外のものも含め、本発明の構成及び効果に関し別紙図面を参照してより詳細に説明する。

図１に本発明の一実施形態に係るモジュール型圧延機を示す。本圧延機は複数段の圧延ユニット１０ａ、１０ｂ及び１０ｃから構成されており、各圧延ユニット１０ａ、１０ｂ及び１０ｃは本圧延機の動線Ｐに沿って相互分離配設されている。矢印１２はこの動線Ｐに沿って本圧延機内を品物が流れる方向を表している。また、各圧延ユニット内には、圧延ローラ１４の対及び圧延ローラ１６の対を含め２対以上の圧延ローラが設けられている。各圧延ローラは駆動時にそれぞれ卵形で丸みを帯びた動線を描くよう配置されている。対をなす圧延ローラ間には９０°の間隔があいているので、バー、ロッドその他の長尺品を圧延する際にほとんど捩れが発生しない。

図２及び図３に示すように、これらの圧延ローラ１４及び１６はそれぞれローラ軸１８上に実装されており、それらのローラ軸１８は各圧延ユニット１０ａ、１０ｂ及び１０ｃ内の駆動力伝達機構によってユニット入力軸２０に機械連結されている。ユニット入力軸２０は動線Ｐから見てＡ側に且つ互いに平行に突き出ている。各圧延ユニット内の駆動力伝達機構は、ローラ軸１８上に設けられた歯車２２、その歯車２２とかみ合うよう第２中間軸２６上に設けられた第２中間歯車２４、並びにその第２中間軸２６のうち１本を第１中間軸３０に連結するユニット内傘歯車対２８を備えている。第１中間軸３０上には第１中間歯車３２が担時されており、その第１中間歯車３２はユニット入力軸２０上の入力歯車３４とかみ合わされている。

なお、図示しないが、圧延ローラ１４の対及び圧延ローラ１６の対を互いに別々のユニット入力軸で駆動するよう、駆動力伝達機構を構成することもできる。

また、動線Ｐから見てＡ側には動線Ｐに並伸してライン軸３６が延設されている。このライン軸３６は圧延機進入端に配置された駆動用モータ３８に直結されており、そのモータ３８によって駆動されている。

ライン軸３６は複数個のセグメントをクラッチ４０によって連結した構成を有している。他方、各圧延ユニット１０ａ、１０ｂ及び１０ｃに対応する各段の歯車ユニット４６ａ、４６ｂ及び４６ｃ（同順）には、それぞれ主傘歯車対４４が組み込まれている。ライン軸３６を構成する各セグメントは対応する主傘歯車対４４によって対応する歯車出力軸４２に連結されている。

各歯車出力軸４２は対応する連結器４８によって対応するユニット入力軸２０に連結されている。連結器４８による連結を解除するとその連結器４８に対応する圧延ユニットは動線Ｐから見てＢ側へと退き軌道５０に載る。軌道５０は、その上に載った圧延ユニットを適宜移送することができるよう動線ＰのＢ側に網状配置されている。

主傘歯車対４４のギア比は、図１中で右端にある初段歯車ユニット４６ａから左端にある終段歯車ユニット４６ｃにかけて段階的に高まる（逓増する）よう設定されている。これは、品物の速度が圧延に伴い動線Ｐに沿って逓増していく現象に対処するためである。

主傘歯車対４４のうち、初段歯車ユニット４６ａや中段歯車ユニット４６ｂに組み込まれているものは歯車出力軸４２に恒久連結されているが、終段歯車ユニット４６ｃに組み込まれているものはそうでない。即ち、その駆動歯車４４ａが、図４に詳示する通り継ぎ手（ブッシング）５２によってライン軸３６に可回転冠着されている。終段歯車ユニット４６ｃ内には、更にもう１個の傘歯車対（副傘歯車対）５４があり、その駆動歯車５４ａも継ぎ手５６によってライン軸３６に可回転冠着されている。副傘歯車対５４のギア比は中段歯車ユニット４６ｂ内の主傘歯車対４４のギア比と等しい。

各駆動歯車４４ａ及び５４ａの内面（ライン軸３６側の面）にはスプライン（キー溝）５８が形成されており、相対するライン軸３６の外面にもスプライン６４が形成されている。更に、駆動歯車４４ａ及び５４ａとライン軸３６の間には、アーム６２等の動作によりライン軸３６沿いに偏倚させうるようにスリーブ６０が配置されており、これによってクラッチ機構が形成されている。そして、このスリーブ６０にはその内外両面にスプラインが形成されている。そのうち外面上のスプラインは、スリーブ６０の偏倚動作に伴いその咬合先が駆動歯車４４ａのスプライン５８から駆動歯車５４ａのスプライン５８へ又はその逆へと切り替わるよう形成されており、内面上のスプラインはライン軸３６のスプライン６４と機構連結するよう形成されている。従って、偏倚動作によりスリーブ６０を図４の位置にするとそのスリーブ６０と駆動歯車４４ａとの機械連結を介して主傘歯車対４４がライン軸３６に連結されるため、終段圧延ユニット１０ｃは適切な速度、即ち中段圧延ユニット１０ｂから送り出されてくる品物を扱える速度で、駆動されることとなる。

また、図５に示す別の稼働モードでは、中段圧延ユニット１０ｂが動線Ｐから軌道５０上に退く代わりに、例えば一群の水槽から構成される除熱ユニット６６が動線Ｐ上に導入されている。除熱ユニット６６をこうして導入する際には、併せてスリーブ６０の位置も図４に示す位置からより右の位置へと偏倚させる。即ち、駆動歯車４４ａをライン軸３６から機械的に分離させ、同時に駆動歯車５４ａをライン軸３６に連結させる。

この切替後における終段圧延ユニット１０ｃの動作速度は、退く前の中段圧延ユニット１０ｂの動作速度と等しくなる。即ち、初段圧延ユニット１０ａにて圧延され更に除熱された品物を熱処理圧延（サーモメカニカル圧延）するのに適した速度になる。

なお、終段歯車ユニット４６ｃにおけるライン軸３６の連結対象を傘歯車対４４及び５４の何れにするかを切り替える機構としては上記以外の機構も使用することができる。そのことは、本件技術分野に習熟した方々（いわゆる当業者）であれば、以上の説明から直ちに理解することができよう。上記の機構に代えて使用可能な機構の例としては、各傘歯車対を構成する歯車のうち１個を、ライン軸上に形成されたスプライン上でライン軸沿いに軸方向偏倚させることで、相手の傘歯車との連結を随意に形成／解除する機構を、掲げることができる。

本発明の一実施形態に係るモジュール型圧延機の平面図である。 各圧延ユニットに組み込まれている駆動力伝達機構、特に例えば９０°の間隔をおいて配置された複数個の圧延ローラを模式的に示す図である。 駆動力伝達機構に組み込まれた４個の歯車における歯車同士の関係を示す図である。 終段歯車ユニットに組み込まれた傘歯車対及びクラッチ機構の拡大図である。 熱処理圧延向けに変形した構成を図１と同様の体裁で示す図である。

符号の説明

１０ａ，１０ｂ，１０ｃ 圧延ユニット、１４，１６ 圧延ローラ、２０ ユニット入力軸、３６ ライン軸、４２ 歯車出力軸、４４ 主傘歯車対、４６ａ，４６ｂ，４６ｃ 歯車ユニット、５４ 副傘歯車対、６０ クラッチのスリーブ、６２ クラッチのアーム、６６ 除熱ユニット、Ａ，Ｂ 圧延機の動線の片側、Ｐ 圧延機の動線。

Claims (4)

1. モジュール型圧延機のラインに沿って製品を受け入れその断面積を順次その圧延ローラで縮小させて送り出す複数段の圧延ユニットと、
   前記複数段の各段において、圧延ユニット及び駆動用の共通のライン軸に連結可能で当該ライン軸に対する機械連結には対応する主傘歯車対を使用する各段の歯車ユニットと、
   終段の歯車ユニットに対応して設けられた副傘歯車対と、
   副傘歯車対付の段の歯車ユニットを主及び副傘歯車対のうち何れかを介しライン軸に機械連結させる選択的連結手段と、
   を備え、各段における主傘歯車対のギア比が、圧延ユニット通過に伴う製品の速度上昇に対応すべく段を追って逓増設定され、副傘歯車対のギア比が、その前段における主傘歯車対のギア比と等しく設定されたモジュール型圧延機。
2. 請求項１記載のモジュール型圧延機であって、前段から製品を受け取って副傘歯車対付の段に送り出す段にて圧延ユニットに代わりモジュール型圧延機のライン上に随時導入される除熱ユニットを備え、製品の除熱のためその段にて除熱ユニットが使用されているとき、次段に位置する副傘歯車対付の段では、ライン軸への歯車ユニットの機械連結に副傘歯車対を使用するモジュール型圧延機。
3. 請求項１又は２記載のモジュール型圧延機であって、その前及び後に他の段がある段の圧延ユニットが、モジュール型圧延機のラインから見て歯車ユニット及びライン軸とは逆の側に退去可能に設けられたモジュール型圧延機。
4. それぞれ、モジュール型圧延機のラインから見て、該ラインの両側の内の一方の側に突き出たユニット入力軸を駆動力伝達機構を介し２個以上の圧延ローラに機械連結する構成を有し、当該ラインに沿って多段配置された圧延ユニットと、
   モジュール型圧延機のラインから見て、該ラインの両側の内の一方の側にて当該ラインに並伸する駆動用のライン軸と、前記複数段の各段において、圧延ユニットから延びるユニット入力軸に連結可能で且つ上記ライン軸にも対応する主傘歯車対を介し機械連結可能な歯車出力軸を有し、その主傘歯車対としては、各段の圧延ユニットを経ることによる製品速度の上昇に対応すべく段を追って逓増するようそのギア比が設定された主傘歯車対を使用する各段の歯車ユニットと、
   終段の歯車ユニットに対応して設けられ、そのギア比がその前段における主傘歯車対のギア比と等しく設定された副傘歯車対と、
   主及び副傘歯車対のうち何れかを介し副傘歯車対付の段の圧延ユニットをライン軸に機械連結させるクラッチ手段と、
   を備え、前段から製品を受け取って副傘歯車対付の段に送り出す段が、低温熱処理圧延時に圧延ユニットに代わり除熱ユニットを導入可能に構成されており、除熱ユニット使用時には、その次段である副傘歯車対付の段にて、ライン軸への機械連結に副傘歯車対を使用するモジュール型圧延機。

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