JP4762906B2 - ロールスタンド、特に垂直アプセットスタンドにおける圧下シリンダ - Google Patents

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Description

本発明は、少なくとも1つのワークロール又は間に挿入されるロールのチョックを介して圧下をするために両側からワークロールに作用する少なくともそれぞれ1つのピストンを有する、ロールスタンドにおいて高い速度で長いストローク運動を行なうための圧下シリンダであって、各圧下シリンダが、反対方向に指向するように2つのピストンロッドを備えている1つのピストンを備え、このピストンが、ロールとは反対側のシリンダハウジングであるシリンダ底部もしくはロール側のシリンダハウジングであるシリンダカバーのそれぞれ1つの空所内に挿入されており、これら空所が、ピストンロッドを案内するために同軸に配設された孔を備えている、圧下シリンダに関する。
垂直アプセットスタンドにおける圧下装置は、水平スタンドにおける圧下装置と同様に、必要なロール間隙を調整し、保持し、必要な場合にコントロールするという課題を有する。
垂直アプセットスタンドでは、圧下装置は、純機械式の圧下装置として、純油圧式の圧下装置として、もしくは機械と油圧を組み合せた圧下装置として公知である。各側面に1つ又は2つの圧下装置を配設することは、技術的に可能であり、有効である。
例えば、熱間ストリップラインの粗圧延スタンドのアプセッタでは、垂直アプセットスタンドにおける純油圧式の圧下装置が公知である。この圧下装置は、ピストン、シリンダカバー及びシリンダ底部から成る古典的な差動シリンダとして形成されている。
しかしながら、この構成では、ピストンロッドが完全に出た状態では、必要なオイル要量及びこれによる移動速度においても、横力感度においても限界がある。
知られている問題点は、粗板材設備用の垂直アプセットスタンドにおける純油圧式の圧下装置の支配がこれまでは困難であると考えられていたことにある。何故なら、板材を回転させた後で短時間の内に最小のロール間隙から最大のロール間隙に移動させなければならないので、非常に高い速度で非常に長いストロークを移動することが重要であるからである。
特許文献1には、圧延負荷に抗して変位させるためのサーボ弁でコントロールされる油圧式のシリンダ変位装置と組み合わされた、電気式のスクリュスピンドル変位装置によって圧延材料の幅をコントロールするための垂直アプセットスタンド用の位置制御装置が記載されている。シリンダは、垂直スタンドのハウジングクロスヘッドの横に配設され、連結プレートによってスクリュスピンドル変位装置のスライドナットと結合されている。
特許文献2には、その変位ピストンをシリンダボア内で圧力変化の作用下で圧力媒体内を移動させることができる変位シリンダと、圧力媒体内に浸漬させ、油圧式のストローク装置によって制御されるその運動により変位ピストンの移動を生じさせ、この油圧式のストローク装置を制御弁によって制御する浸漬ピストンと、圧力測定によって圧延荷重を検出するための走査装置と、浸漬ピストンの実位置を確定するための測定装置と、変化信号を得るために浸漬ピストンの基準位置−実位置を処理するコンパレータとから成る、特に垂直スタンドのロールのための電気油圧式のロール間隙コントロール及び圧下装置が記載されている。圧下スピンドルは、異なった直径部分の軸方向の貫通孔を有する中空体として形成され、圧下スピンドルの貫通孔は、幅及び/又は厚さをコントロールするための油圧式のピストン−シリンダユニットを収容する。
特許文献3には、対抗するように配置された一対の垂直ロールを有するエッジ圧延機が記載されている。各ロールは、一般的に平行に整向された2つの駆動セクションを有する1つの駆動機構を備えている。第1の駆動セクションは、スタンドが負荷を受けていない場合に、特にロール間隙を比較的大きく調整するために、セレーションの形成部によって駆動ホイールと連結されている。第2の駆動セクションは、第1の駆動セクションと結合され、しかも、同様に、ロールスタンドが負荷を受けて作動する場合にロール間隙を小さく調整することを可能にするセレーションの結合部によって結合されている。
特許文献4には、垂直に配設された可動のハウジング対と、各可動のハウジングを水平に他方のハウジングに向かって、そしてこの他方のハウジングから更に先へと移動させる手段と、その長手方向軸が垂直方向に配設されている1つのロール対とを有するエッジ圧延機が記載されている。ロールは、相応のカセット内に回転可能に保持されている。カセットは、これらのカセットがハウジングと共に移動され、ハウジングの内部に存在するように、相応に移動可能なこのハウジングによって保持される。更に、各カセットをこのカセットに付設された可動のハウジングに対して垂直方向に移動させる手段が設けられている。
特許文献5には、垂直に移動可能な2つのハウジングを有し、その長手方向軸が垂直に配設され、付属するカセット内に回転可能に固定された2つのロールを有し、カセットが移動可能なハウジングによって保護され、ハウジング内に配設されている垂直圧延ラインが記載されている。それぞれの移動可能なハウジングとこのハウジングに付設されたカセットとを水平方向に他方のハウジングに向かって、又はこれとは逆に移動させるための装置と、それぞれのカセットをそのハウジングに対して水平方向に他方のカセットに向かって、及びこれとは逆に移動させるための装置とが設けられている。それぞれのハウジングは、その出力側が、付属するカセット内のロールの下端部と作動関係にあり、その入力側が、水平な作動軸と作動関係にある1つの作動機構を備えている。それぞれの作動機構は、1つのユニバーサルジョイントを備え、このユニバーサルジョイントは、カセットが一定の大きさでそのハウジングに対して水平に移動される場合でさえ、軸からロールに伝達する駆動を可能にする。
特許文献6には、圧延中にロール間隙を制御する垂直スタンド内のロールのための方法が開示されている。フラットエッジプロフィルは、先ず、そのサイドエッジを垂直スタンドで圧延され、次いで水平スタンドで幅を圧延される。垂直スタンドのロール間隙は、フラットエッジ形鋼のエンドピースを圧延する場合、その寸法が引き続く平坦圧延で本質的に残りのフラットエッジプロフィルの寸法から外れないように、自動的に変更される。
特許文献7には、連続鋳造設備の後で仕上げラインの前に接続されたアプセットスタンドが開示されている。このアプセットスタンドは、粗ストリップが確実に仕上げラインの最初のスタンドに入ることができ、ストリップエッジ領域内の亀裂を回避するためにストリップエッジ領域内の組織の変化を保証するように制御すべきである。このため、アプセットスタンド用の位置コントロール回路に、アプセット度の監視並びに過負荷の制限及び負荷の差の監視をするための圧力コントロール回路を重ねることが提案されている。
特許文献8には、チョック及び場合によっては間に挿入されるバックアップロールを介して両側からそれぞれ圧下すべきワークロールに作用する少なくとも2つの油圧式の圧下シリンダを有するロールスタンド、特に熱間又は冷間圧延用のストリップロールスタンドにおけるロール間隔を調整するための圧下装置が開示されている。圧下シリンダは、シリンダハウジング内でシリンダピン上及びシリンダネック内に案内されたそれぞれ1つのキャップピストンを備え、このキャップピストンの内側のキャップ底によって形成される中央ピストン面とキャップ縁によって形成される環状ピストン面とは、互いに依存せずもしくは個々に又は圧力媒体と共に作用を受けている。
米国特許第36,24,958号明細書 独国特許出願公開第32 12 525号明細書 米国特許第4,658,622号明細書 欧州特許第0 493 430号明細書 欧州特許第0 491 785号明細書 独国特許出願公開第2 047 240号明細書 欧州特許出願公開第0 868 946号明細書 欧州特許第0 450 294号明細書
前記従来技術から出発して、本発明の課題は、圧下シリンダの数を固定せず、これにより、側面毎のただ1つのシリンダの配設を技術的に可能に維持するように、公知の純油圧式圧下装置の改善を可能にすることにある。
この課題シリンダカバーとロール側のピストンロッドとピストンによって構成されるロール側の第1のオイルルーム内の、ピストンとロール側のピストンロッドによって構成される第1の加圧面が、シリンダ底部とロールとは反対側のピストンロッドとピストンによって構成されるロールとは反対側の第2のオイルルーム内の、ピストンとロールとは反対側のピストンロッドによって構成される第2の加圧面よりも小さく形成されていること、シリンダ底部の軸方向外側に、ロールとは反対側のピストンロッドと同軸に配設された、このピストンロッドが出入り可能なカプセルが設けられており、これにより、カプセルが、ロールとは反対側のピストンロッドを保護し、このピストンロッドの端面に構成される第3の加圧面に圧力を加えるための付加的な第3のオイルルームを構成すること、遊びを排除するために、ワークロール又は間に挿入されるロールのそれぞれのチョックがバランストラバースによって結合されており、このバランストラバースが、スタンドハウジングに固定されたバランスシリンダと結合されていることによって解決される
圧下シリンダの本発明による構成は、シリンダストローク全体にわたり同じ支持長さに適合され、第2のピストンロッドの横断面が、必要なオイル要量を著しく縮小し、これにより、ポンプ出力が同じ場合、高い移動速度が実現される。これにより、本発明の適用は、粗板設備内の垂直アプセットスタンドに限定されもせず、他の設備の他のスタンドに使用することができるので有利である。本発明の十分な利点は、オイル要量と移動速度の最適化を可能にする。
本発明は、下位の請求項で更なる形成を受ける。
第2のピストンロッドの提案したカプセル部は、付加的なシリンダ空間として形成される。相応の制御を介して、被圧延物の方向に圧延荷重のない移動運動をしている間、シリンダの空になったオイルルームと満ちたオイルルーム間の短絡を生じさせることができる。これにより、ポンプの過剰出力が縮小される。圧延中、両オイルルーム間の短絡は、付加的なロッド側で生じさせることができる。これにより、完全なピストン面によって必要な圧延荷重を調達することが可能である。
部分的に概略化した図を基にして本発明を説明する。
図1によれば、圧下シリンダは、ピストンロッド(ST1)とピストンロッド(ST2)とを有するピストン(KO)から成る。ピストンは、シリンダカバー(ZD)及びシリンダ底部(ZB)内に入っており、両者は、ピストンロッドを案内するために同軸に配設された2つの孔を備えている。後に挙げた両方の孔内に、ピストン案内要素用の収容部が存在し、これらピストン案内要素は、ここではメタルブッシュ(BU1),(BU2)として形成されている。両メタルブッシュ(BU1),(BU2)は、相応のカバー(DE1),(DE2)によって保持される。シリンダに付属するシール(Dl1〜Dl3)は、カバー(DE1)、ピストン(KO)及びシリンダ底部(ZB)内に存在する。シリンダ底部(ZB)とシリンダカバー(ZD)は、ボルト(SR2)によってネジ止めされている。圧下シリンダ一式は、ボルト(SR1)によってロールスタンドのハウジングにネジ止めされている。ピストンロッド(ST1)の延長部に加圧部材(DS)が存在する。ピストンロッド(ST1)は、ベローズ(FB)によって保護されている。ベローズ(FB)は、スライドディスクを介してピストンロッド(ST1)上に支持されるか、ストラップによって、ここでは示されてない案内棒に保持されるかのいずれかである。
シリンダピストンは捩れ防止装置を有し、この捩れ防止装置は、ここでは図示されてない、上下に配設される2つの圧下シリンダの加圧部材(DS)間のフレーム結合部として形成されているか、既に述べた案内棒内に案内されている加圧部材(DS)の突起から成るかのいずれかである。シリンダ底部(ZB)の軸方向外側には、一方でピストンロッド(ST2)を保護し、他方で付加的なオイルルーム(OL3)として使用されるオプションを備えているカプセル(KA)が存在する。カプセル(KA)の延長部に、ここでは位置センサ(PG)として形成されたストローク測定システムが存在し、このストローク測定システムは、シリンダピストンの位置を受け取る。
図4及び図5における圧下シリンダの構成は合理的である。プランジャシリンダとしての構成、即ち図6及び7では、シリンダカバーとシリンダ底部とが、1つの部分(PB)であり、ピストン(KO)が、単に圧下シリンダロッド(ST3,ST4)から成る。
図5に示したオイルルーム(OL1,OL2,OL3)は、構成に応じて力に関係する圧力を環状面A1及びA2もしくは円形面A3に加える
図2には、概略的に僅かな容積流で圧下シリンダを高い速度で前進及び後退させるため又は大きな力でワークロールの圧下をするための制御が説明されている。個々の作動フェーズ1〜3、即ち高い速度での前進、大きな荷重でのワークロールの圧下、及び高い速度での後退は、図2によりよく分かる。

フェーズ1:小さい荷重及び高い速度での前進
面A2に対しては加圧をし、面A1及びA3に対してはできるだけ無圧に
する。(p≫0;p≒0)
最適条件は、A1≒A3であり、ライン1と3は接続することができ、そ
の際、オイルは、ライン1からライン3に流れるか、面A2とA3の合理
的な交換が行なわれる。

フェーズ2:大きな荷重でのワークロールの圧下
面A2及びA3に対しては加圧をし、面A1<面A2+A3である。

フェーズ3:高い速度での後退
A1に対しては加圧をし、面A2及びA3は無圧であるか、僅かにしか圧
力が作用しない。
図3には、1つのアプセットスタンドに異なった4つの構造形式の圧下シリンダを組み込んだ状態が示されている。全ての構造形式は、2つのピストンロッドを有する構成であることが共通する。1つのアプセットスタンド圧下シリンダを使用する場合は、圧下シリンダは、図3に応じて4倍のものが使用され、各側に2つの圧下シリンダが使用され、これら圧下シリンダは、ハウジング中心面(9)の上下に配設されている。しかしながらまた、各側にただ1つの圧下シリンダを配設することも技術的に可能である。シリンダは、アプセットハウジング(8)の相応の孔に取り付けられ、アプセットロール(7)に作用する。バランストラバース(6)と関連して、バランスシリンダ(5)によって、遊びが全システムから排除される。バランスシリンダ(5)は、戻しシリンダの機能も担うことができる。
図4〜7には、以下のシリンダの実施形が示されている。

図4は、2つの圧力室と作用面A1及びA2を有する圧下シリンダを示し、
図5は、3つの圧力室と作用面A1,A2及びA3を有する圧下シリンダを示し、
図6は、1つの圧力室と作用面A2を有するプランジャシリンダを示し、
図7は、2つの圧力室と作用面A2及びA3を有するプランジャシリンダを示す。
個々の構造の移動方式は、必要な予設定に応じて、例えば以下に従って、選択することができる。

図4:高い速度で前進させるため及び圧延荷重を調達するために環状面A2に対して圧力作用を行なう2重作用のシリンダにおいて、環状面A1がシリンダを後退させるために圧力作用を受ける。
図5:高い速度で前進させるために環状面A2及び/又は環状面A3に対して圧力作用を行ない、圧延荷重を調達するために環状面A2及び/又は環状面A3を使用する2重作用のシリンダにおいて、環状面A1がシリンダを後退させるために圧力作用を受ける。
図6:高い速度で前進させるため及び圧延荷重を調達するために環状面A2に対して圧力作用を行なうプランジャシリンダにおいて、バランスシリンダ(5)が戻しシリンダとして働く。
図7:高い速度で前進させるために環状面A2及び/又は環状面A3に対して圧力作用を行ない、圧延荷重を調達するために環状面A2及び/又はA3を使用するプランジャシリンダにおいて、バランスシリンダ(5)が戻しシリンダとして働く、又は、
図5:高い速度で前進させるために環状面A2及び/又は環状面A3に対して圧力作用を行ない、圧延荷重を調達するために環状面A2及び/又は環状面A3を使用する単一作用のシリンダにおいて、環状面A1が無圧であり、バランスシリンダ(5)が戻しシリンダとして働く、又は、
図4:高い速度で前進させるため及び圧延荷重を調達するために環状面A2に対して圧力作用を行なう単一作用のシリンダにおいて、環状面A1が無圧であり、バランスシリンダ(5)が戻しシリンダとして働く。
例えば必要なオイル量を調達するための圧力室A1及び/又はA2及び/又はA3のディファレンシャル回路は、同様に考えられる。個々の圧力室に対する圧力作用は、電磁弁、サーボ弁、逆止弁、ポンプ、容器、加圧容器、アキュムレータ等を介して従来技術に応じて行なわれる。
ピストン、ピストンロッド、シール等を有する概略化された圧下シリンダを示す。 高い速度での前進、アプセット及び高い速度での後退のための圧下シリンダの概略化された制御を示す。 例えばアプセットスタンドに組み込んだ状態の圧下シリンダを示す。 2つの圧力室を有する圧下シリンダを示す 3つの圧力室を有する圧下シリンダを示す。 1つの圧力室を有するプランジャシリンダを示す。 2つの圧力室を有するプランジャシリンダを示す。
BU1,BU2 メタルブッシュ
DE1,DE2 カバー
Dl1〜Dl3 シール
DS 加圧部材
FB ベローズ
KA カプセル
KO ピストン
OL1〜OL3 オイルルーム
PG
SR1,SR2 ボルト
ST1,ST2 ピストンロッド
ZB シリンダ底部
ZD シリンダカバー

Claims (13)

  1. 少なくとも1つのワークロール又は間に挿入されるロールのチョックを介して圧下をするために両側からワークロールに作用する少なくともそれぞれ1つのピストンを有する、ロールスタンドにおいて高い速度で長いストローク運動を行なうための圧下シリンダであって、各圧下シリンダが、反対方向に指向するように2つのピストンロッド(ST1,ST2)を備えている1つのピストン(KO)を備え、このピストン(KO)が、ロールとは反対側のシリンダハウジングであるシリンダ底部(ZB)もしくはロール側のシリンダハウジングであるシリンダカバー(ZD)のそれぞれ1つの空所内に挿入されており、これら空所が、ピストンロッド(ST1,ST2)を案内するために同軸に配設された孔を備えている、圧下シリンダにおいて、
    シリンダカバー(ZD)とロール側のピストンロッド(ST1)とピストン(KO)によって構成されるロール側の第1のオイルルーム(OL1)内の、ピストン(KO)とロール側のピストンロッド(ST1)によって構成される第1の加圧面(A1)が、シリンダ底部(ZB)とロールとは反対側のピストンロッド(ST2)とピストン(KO)によって構成されるロールとは反対側の第2のオイルルーム(OL2)内の、ピストン(KO)とロールとは反対側のピストンロッド(ST2)によって構成される第2の加圧面(A2)よりも小さく形成されていること、シリンダ底部(ZB)の軸方向外側に、ロールとは反対側のピストンロッド(ST2)と同軸に配設された、このピストンロッド(ST2)が出入り可能なカプセル(KA)が設けられており、これにより、カプセル(KA)が、ロールとは反対側のピストンロッド(ST2)を保護し、このピストンロッド(ST2)の端面に構成される第3の加圧面(A3)に圧力を加えるための付加的な第3のオイルルーム(OL3)を構成すること、遊びを排除するために、ワークロール又は間に挿入されるロールのそれぞれのチョックがバランストラバース(6)によって結合されており、このバランストラバースが、スタンドハウジングに固定されたバランスシリンダ(5)と結合されていることを特徴とする圧下シリンダ。
  2. 前記の孔内に、ピストンロッド(ST1,ST2)を案内するためのピストンロッド案内要素がそれぞれ収容されており、これらピストンロッド案内要素が、メタルブッシュ(BU1,BU2)として形成されカバー(DE1,DE2)によって軸方向に保持されていることを特徴とする請求項1に記載の圧下シリンダ。
  3. 第1のオイルルーム(OL1)と第2のオイルルーム(OL2)間のシールをするために、シール(Dl2)が、ピストン(KO)の外周に配設され、第1と第2のオイルルーム(Ol1,Ol2)とその外側間のシールをするために、それぞれシール(Dl1,Dl3)が、シリンダカバー(ZD)の外側に配設されたカバー(DE1)と、内側にカバー(DE2)を配設したシリンダ底部(ZB)の内周に配設されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の圧下シリンダ。
  4. シリンダ底部(ZB)が、ボルト(SR2)によってシリンダカバー(ZD)と結合されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載の圧下シリンダ。
  5. 圧下シリンダ一式が、ボルト(SR1)によってスタンドハウジングと結合されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1つに記載の圧下シリンダ。
  6. カプセル(KA)の延長部に、ピストン(KO)の位置検出する、位置センサ(PG)として形成されたストローク測定システムが存在することを特徴とする請求項1〜のいずれか1つに記載の圧下シリンダ。
  7. ロール側のピストンロッド(ST1)の延長部に、チョックに作用を与えるための加圧部材(DS)が配設されていることを特徴とする請求項1〜のいずれか1つに記載の圧下シリンダ。
  8. シリンダハウジングとピストン(KO)間の捩れを防止するために、ピストン(KO)が、ロール側のピストンロッド(ST1)の端部に捩れ防止装置を備えることを特徴とする請求項1〜のいずれか1つに記載の圧下シリンダ。
  9. 加圧部材(DS)と結合されたロール側のピストンロッド(ST1)が、ベローズによって取り囲まれていることを特徴とする請求項1〜のいずれか1つに記載の圧下シリンダ。
  10. ロールスタンドのチョック(ES)に作用するピストン(KO)を有し、このピストンが、反対方向に指向するように2つのピストンロッド(ST1,ST2)を備えており、ピストン(KO)が、3つの加圧面(A1,A2,A3)に加えられる圧力に依存してシリンダハウジング内を前進及び後退可能である、請求項1〜10のいずれか1つに記載の圧下シリンダを運転するための方法において、
    小さい荷重でピストン(KO)を高い速度で前進させるために、圧力が第2の加圧面(A2)に加えられ、これに対して第1の加圧面(A1)及び第3の加圧面(A3)圧力の作用を受けないことを特徴とする方法。
  11. ロールスタンドのチョック(ES)に作用するピストン(KO)を有し、このピストンが、反対方向に指向するように2つのピストンロッド(ST1,ST2)を備えており、ピストン(KO)が、3つの加圧面(A1,A2,A3)に加えられる圧力に依存してシリンダハウジング内を前進及び後退可能である、請求項1〜10のいずれか1つに記載の圧下シリンダを運転するための方法において、
    大きな荷重でワークロールの圧下をするために、圧力が第2の加圧面(A2)及び/又は第3の加圧面(A3)に加えられることを特徴とする方法。
  12. ロールスタンドのチョック(ES)に作用するピストン(KO)を有し、このピストンが、反対方向に指向するように2つのピストンロッド(ST1,ST2)を備えており、ピストン(KO)が、3つの加圧面(A1,A2,A3)に加えられる圧力に依存してシリンダハウジング内を前進及び後退可能である、請求項1〜10のいずれか1つに記載の圧下シリンダを運転するための方法において、
    ピストン(KO)を高い速度で後退させるために、圧力が第1の加圧面(A1)に加えられ、第2の加圧面(A2)もしくは第3の加圧面(A3)及び第3の加圧面(A3)もしくは第2の加圧面(A2)圧力の作用を受けないことを特徴とする方法。
  13. ピストン(KO)を高い速度で後退させるために、バランストラバース(6)と結合しているバランスシリンダ(5)が、第2の加圧面(A2及び第3の加圧面(A3)が無圧になっている状態で、戻しシリンダとして使用されことを特徴とする請求項12に記載の方法。
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