JP4980256B2 - 熱間圧延機のスピンドル追従機構 - Google Patents

Description

本発明は、複数の孔型を有する圧延ロールを備え、ロールスタンドが圧延ラインに直行する方向へ可逆的にシフトできる形式の圧延機（シフティング圧延機）に関し、特に、圧延ロール駆動用のスピンドルをロールスタンドの移動に追随して移動させるための追従機構に関する。

従来からレール、形鋼、丸鋼等の各種条鋼の熱間圧延には、例えば、特許文献１に記載されているようなシフティング圧延機が用いられている。この圧延機は、複数の孔型を有する圧延ロールを備え、ロールスタンドが圧延ラインに直行する方向へ可逆的にシフトできる構造を備えている。

このようなシフティング圧延機では、ロールスタンドをシフトする際、駆動モータ側のスピンドルがロールスタンドの移動に追従して移動する必要があるが、スピンドルの軸端部と圧延ロール軸端のカップリングとをピンなどの固着手段で結合して、このカップリングとスピンドルとが一体的に移動できるようにすると、ロール交換の際、ピンの取り付け取り外し作業のために多くの労力を必要とする。

そのような問題を回避するため、スピンドルの軸端部を圧延ロール軸端のカップリングに嵌合するだけにし、スピンドルがロールスタンドの移動に追従できるようにするための機構を別途設ける方式が採用されている。
このような方式の例として、ポジショナーフレームタイプの圧延機が知られている。図３にこの方式の圧延機の例を示す。

この圧延機では、複数の孔型２を有する上下一対の圧延ロール１を支持するロールスタンド３の脚部に車輪４が設けられ、シリンダ装置５によって圧延ロールの軸方向に移動（シフト）して、ロールスタンド３に対する通材ラインの位置、即ち通材ライン上に位置する孔型を変更できるようになっている。

圧延ロール１は、駆動モータ６により回転駆動されるスピンドル７によって駆動される。
スピンドル７は、伸縮可能なように圧延ロール側の移動スピンドル８と出力軸１０側の固定スピンドル９に２分割して形成されており、両者は伸縮自在継手によって接続されている。

固定スピンドル９の圧延ロール側には筒状部が形成されており、移動スピンドル８がその筒状部に出入り自在に挿入されて、伸縮自在継手が構成されている。移動スピンドル８の駆動モータ側外表面には、外歯（スプライン）が形成されており、その外歯が固定スピンドル９の筒状部内面に形成された内歯と噛み合うことにより、出力軸１０の回転が、移動スピンドル８の位置にかかわらず固定スピンドル９から移動スピンドル８に伝達されるようになっている。

移動スピンドル８の圧延ロール側端部１１には、カップリングのための係合用の凹部が形成され、この凹部を圧延ロールの軸部に設けられたカップリング１２の凸部に嵌合することにより、両者の係合によって、スピンドル７の回転が圧延ロール１に伝達される。
移動スピンドル８と圧延ロール側のカップリング１２とはピンなどで固着されていないので、圧延ロールの交換の際に上記のような問題は発生しない。

しかし、ロールスタンド３をシフトさせる際、両者の係合が外れないように、移動スピンドル８をロールスタンドの移動に追従して移動させる必要がある。
そのために、ロールスタンド３の上部張り出し部１２に、ポジショナーフレーム３０をスピンドル７を間に挟んで前後に垂設し、前後のポジショナーフレーム３０を連結するスピンドル受けフレーム３１に設けた軸受けによって移動スピンドル８を係合支持して、移動スピンドル８をロールスタンド３の移動に追従できるようにする。
図の例では、ポジショナーフレーム３０の下部を横フレーム３２によって固定するとともに、下端部に車輪３３を設けてロールスタンドとともに円滑に移動できる構成としている。

以上のようなポジショナーフレームタイプの圧延機では、ポジショナーフレーム３０に、スピンドル７に加わる荷重を受けて、駆動モータ側に大きな荷重が加わらないようにする機能も持たせているため、圧延時にポジショナーフレーム３０に大きな荷重が作用する。

たとえば、圧延ロール１を回転駆動する際、移動スピンドル端部１１の凹部と圧延ロール軸部のカップリング１２の凸部では回転トルク伝達のため大きな荷重が発生する。その状態で圧延ロール２が横方向に動いた時、前記凹部と凸部の間ですべりが生じる。この時、スピンドル７の軸方向には前記の荷重に起因した摩擦力が発生し、この摩擦力に基づく軸方向の荷重が、スピンドル７を介し直接ポジショナーフレーム３０に作用する。
また、スピンドル７は、圧延ロール間隔の調整のため、上下に変位できるようになっているため、ポジショナーフレーム３０にはスピンドル７の振動などによる軸方向以外の荷重も作用する。

このような大きな荷重によるポジショナーフレーム３０の疲労破壊を防止するためには、ポジショナーフレームの剛性を高く設計する必要がある。このため、ポジショナーフレーム自体及びそれを支持する構造が大型化するため、全体の装置が大型化するとともに、大型化にともなって必要とするコストが増大するという問題がある。

特開昭５８−１６７１９公報

以上のような問題に対し、本発明は、駆動モータ側のスピンドルと圧延ロール側のカップリングとがピンなどで固着されていないシフティング圧延機において、スピンドルをロールスタンドに追従して移動できるようにするための機構として、よりコンパクトな構造で、かつスピンドルにかかる振動や衝撃を効果的に吸収できるような機構を提供することを課題とする。

上記の課題を解決するために、本発明は、スピンドルをロールスタンドに追従させるための機構において、スピンドルに弾性体を固定し、ロールスタンドにこの弾性体と接触するようにフレームを設置することにより、ロールスタンドの移動時には、このフレームが弾性体を介してスピンドルを移動させるようにし、スピンドルにかかる荷重は、弾性体の変形やすべりによりスピンドルの変位を吸収し、フレームを介したロールスタンド側への荷重が最小限に軽減できるようにした。
すなわち本発明は、次のような熱間圧延機を特徴とする。

（１）複数の孔型を有する圧延ロールを備え、ロールスタンドが圧延ラインと交わる方向へ可逆的にシフトできる熱間圧延機であって、圧延ロールを駆動するスピンドルが伸縮自在に構成され、該スピンドルの軸端部とそれに係合する圧延ロール軸端部とが固着されていない熱間圧延機において、ロールスタンドに一体的に設けられ、スピンドルの両側に配置されたフレームと、スピンドルに固定され前記フレームと対向する弾性体を有し、ロールスタンドのシフト時に前記フレームが前記弾性体を押圧して、スピンドルがロールスタンドに追従して移動できるようにしたことを特徴とする熱間圧延機。
（２）前記弾性体として車両用のゴム製タイヤを用いたことを特徴とする上記（１）に記載の熱間圧延機。

本発明により、スピンドルを通してロールスタンドにかかる荷重が軽減され、大型フレームの設置が不要となったため、フレームのコンパクトな設計が可能となり、製作費用を大幅に削減することができる。

以下、本発明の装置の一実施の形態を、図１〜２を用いて詳細に説明する。
図１は、本発明の実施の形態にかかる圧延機の正面図を示すもので、ロールスタンドの基本構造、ロールの駆動構造は、図３を用いて説明したポジショナーフレームタイプの圧延機と同様に構成されており（なお、図１、２では、図３と共通する部分は同一の符号を付している。）、移動スピンドル８の圧延ロール側端部１１の凹部と圧延ロールの軸部に設けられたカップリング１２の凸部は嵌合によって係合し、ピンなどで固定的に結合されていない。

そのため、シリンダ装置５を作動させ、ロールスタンド３を図の右方にシフトさせて圧延機に対する通材ラインを変更する際、前記凹凸部が外れないように、移動スピンドル８をロールスタンド３の移動に追従して移動させる機構（追従機構）が設けられている。
その追従機構の一例を２図をさらに参照することにより説明する。

追従機構は、ロ−ルスタンド３の移動と一体的に移動する部材によって、単に移動スピンドル８を押すだけの構成では十分でなく、ポジショナーフレームと同様に、移動スピンドルにかかる前記のような荷重を出力軸側に伝えないようにする作用も必要になる。

そのような機能を満たすため、移動スピンドル８に弾性体１５を固定し、ロールスタンドに、この弾性体と接触するようにフレーム１４を設置することにより、ロールスタンドの移動時には、このフレームが弾性体を介してスピンドルを移動させるようにし、スピンドルを介してフレームにかかる軸方向の荷重は、弾性体の変形によって吸収され、また、スピンドルの振動などによる軸方向以外の荷重は、弾性体がフレームに沿ってすべることによりスピンドルの変位を吸収することによって軽減されるようにする。

上記のような追従機構において、フレーム１４はＬ字型に構成され、その垂直部１６の上端部はロールスタンド３の上部張り出し部１３に固定され、水平部１７の端部はロールスタンド３の下部に固定されており、スピンドル７を挟んで通材方向前後に設けられている。
このフレーム１４には、上述のように、結果としてポジショナーフレームの１０分の１程度の荷重しかかからないため、よりコンパクトで軽量化した構造とすることができる。

弾性体１５は、移動スピンドル８の通材方向前後に固定され、前記フレームに対向するように設置される。弾性体１５は、図２に示されるように移動スピンドル８に両側にアーム１９が突設された取付金具１８を取り付け、アーム１９の先端にそれぞれ固定される。

この弾性体１４は、前述のように、スピンドル７を介してフレーム１４に大きな荷重が伝達しないように、またさらにスピンドル７の変位を吸収できる作用を破損せずに行うためには、１個あたり２０００ｋｇ以上の耐荷重を有するのが好ましい。
また、上記の作用を効果的に行わせるには、弾性体が、スピンドルの軸方向に変形しやすく、かつフレームの垂直部１６に沿って滑りやすい形状、例えば球状または円板状であるのが好ましい。図１、２では、弾性体が円板状の例を示す。
耐荷重２０００ｋｇ以上の条件を満たし円板状をしている弾性体の例として、車両用のゴム製タイヤが、コストや入手の容易さなどの点で好適である。

以上のような構成の追従機構の作動について説明する。
シリンダ装置５を作動させていずれかの孔型２の位置を通板ラインに一致させるために、図の右方向にロールスタンド３をシフトさせる。この時、ロールスタンド３の移動とともにフレーム１４も移動し、弾性体１５を押すため、弾性体１５と一体の移動スピンドル８も移動し、移動スピンドル８の圧延ロール側端部１１の凹部と圧延ロールの軸部に設けられたカップリング１２の凸部は嵌合した状態に保持される。

また、圧延時などに、前記のような大きな荷重がスピンドル７に作用した場合には、弾性体１５がない場合にスピンドルを介してフレーム１４に作用すると想定される荷重を弾性体１５の変形により軽減し、軸方向以外は弾性体がフレームの垂直部１６との接触面上をすべることで、大きな荷重がフレーム１４に作用しない。

以上の実施態様では、ロールスタンド３の脚部に車輪４が設けられた熱間圧延機を例に説明したが、ロールスタンド３を移動可能に支持する構造はこの例に限定されるものではない。
例えば、台車上にロールスタンドを立設したものであってもよいし、また、ロールスタンドの側部に支持フレームを設けそのフレームに車輪を支持させて、スタンドの下部を基礎より下に位置するようにしてもよい。
また、弾性体の取り付け構造も図２の例に限られるものではなく、種々の変形が可能である。

本発明の実施の形態に係るスピンドル追従機構を有する熱間圧延機を示す図である。 図１のスピンドル追従機構を示す部分図である。 従来のスピンドル追従機構を有する熱間圧延機を示す図である。 図３のスピンドル追従機構を示す部分図である。

符号の説明

１ 圧延ロール
２ 孔型
３ ロールスタンド
４ 車輪
５ シリンダ装置
６ 駆動モータ
７ スピンドル
８ 移動スピンドル
９ 固定スピンドル
１０ 出力軸
１１ 移動スピンドルの端部
１２ 圧延ロール軸端のカップリング
１３ ロールスタンドの上部張り出し部
１４ フレーム
１５ 弾性体
１６ フレームの垂直部
１７ フレームの水平部
１８ 取付金具
１９ アーム

Claims (2)

1. 複数の孔型を有する圧延ロールを備え、ロールスタンドが圧延ラインと交わる方向へ可逆的にシフトできる熱間圧延機であって、圧延ロールを駆動するスピンドルが伸縮自在に構成され、該スピンドルの軸端部とそれに係合する圧延ロール軸端部とが固着されていない熱間圧延機において、
   ロールスタンドに一体的に設けられ、スピンドルの両側に配置されたフレームと、スピンドルに固定され前記フレームと対向する弾性体を有し、ロールスタンドのシフト時に前記フレームが前記弾性体を押圧して、スピンドルがロールスタンドに追従して移動できるようにしたことを特徴とする熱間圧延機。
2. 前記弾性体として車両用のゴム製タイヤを用いたことを特徴とする請求項１に記載の熱間圧延機。

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