JP5730384B2 - 長尺物品用の圧延機 - Google Patents

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Description

本発明は、継ぎ目の無いチューブ、バーおよびロッドなどの長尺の中空および中実の物品を圧延する連続圧延機に関する。特に、本発明は、3つの調整可能なロール(roll)を有する複数のステーション(station)を備える圧延機に関する。
本発明の好ましい用途は、継ぎ目の無いチューブ(以下、継ぎ目なしチューブ)の圧延であり、以下、説明において、継ぎ目なしチューブの圧延に対して特定の参照がなされることになるが、それによって他の類似する圧延の適用例は除外されない。
3つの調整可能なロールを有する連続圧延機は、継ぎ目なしチューブの圧延において幅広く使用され、この連続圧延機の主要な特徴の一部を、図2から図6を参照して以下説明する。20によって全体として示される3つの調整可能なロールを有する連続圧延機は、典型的には、複数の圧延ステーション22を備える。通常、以下主に参照がなされるこのタイプの圧延機では、ステーション22は、数が5つまたは6つであり、それらのそれぞれは、図2および図3に概略的に示すものなどのロールホルダカートリッジ(roll−holder cartridge)24を備える。他のタイプの圧延機では、圧延ステーションの個数は、一部の定径圧延機に使用される2つのステーションから、ある種のストレッチミル/絞り圧延機の24〜26個のスタンド(stand)まで様々であり得る。各カートリッジ24には、3つの圧延ロール26が取り付けられる。単一のステーション22では、それぞれのカートリッジ24には、圧延軸Xを中心にして互いに120°で3つのロール26が取り付けられる。ロール26はまた、圧延の要求に従って半径方向に移動できるように取り付けられる。
図2に概略的に示すそれ自体知られている解決策によれば、ロール26の半径方向の移動性は、カートリッジ24に蝶番で留められて動くレバー28を介して実現される。したがって、その関連したロール26を有する各レバー28は、圧延軸Xに平行なそれぞれの回転軸Yを中心にして回転することができる。レバー28およびロール26の回転は、図2中の矢印によって概略的に指し示される。
図3に概略的に示すそれ自体知られている解決策によれば、ロール26の半径方向の移動性は、カートリッジ24へ固定されたガイド30を介して実現される。したがって、各ロール26は、それぞれのガイド30に沿って変位することができる。ロール26の変位は、図3中の矢印によって概略的に指し示される。
続く図4から図6の図では、カートリッジ24は、レバー28またはガイド30の存在について指し示すことなく一般的な形態で示される。
図4から図6に概略的に示すものなどの単一のステーション22ごとに、カートリッジ24およびそれぞれのロール26は、アクチュエータ32およびスピンドル34と協働する。アクチュエータ32は、ロール26に対して半径方向に作用できる直線アクチュエータであり、圧延される物品の材料の塑性変形に必要な力を与えるようになっている。簡略化のために、以下、アクチュエータ32は、シリンダ/ピストンタイプの油圧式カプセル(hydraulic capsule)であるとみなされる。しかし、当業者は、特定の要求を満たすために、これらのアクチュエータは、例えば、ねじまたはラック(rack)タイプの機械的アクチュエータであることもできると理解できよう。代わりに、スピンドル34は、圧延軸Xに沿って物品を送り出しさせるのに必要なトルクをロール26に付与することができる伝達シャフトである。
図4から図6は、3つの異なった知られているタイプの圧延ステーション22を示し、一方、続く図7から図12は、本発明による圧延ステーションを示す。上記の固有の特徴は、図4から図12のそれぞれにおいて容易に識別することができる。
知られているタイプの圧延機は、仕上がった物品の品質によりとても普及しているが、しかし、欠点がないわけではない。
欠点の第1のカテゴリは、摩耗または損傷したロールの交換に関連した欠点からなる。実際には、圧延中にロール26がさらされるかなり過酷な条件により、ロール26は、かなりの程度の摩耗および相当のリスクの損傷を受ける。どちらの場合も、圧延機20をその作動状態に回復させるために、損傷したロールは、新しいまたは再生された対応するいくつかの損傷していないロールに交換されなければならない。
第1のタイプの圧延機20では、ロール26の交換の必要は、いわゆる軸方向チェンジオーバーシステム(axial change−over system)を用意することによって満足されている。このタイプの圧延機のステーション22を図4に概略的に示す。この解決策によれば、ロールホルダカートリッジ24の列(train)全体は、圧延軸Xに沿って変位することができる。しかし、カートリッジ24の列を変位可能にするためには、任意の障害物から軸方向経路を空けることがまず必要とされるのは明らかである。主要な障害物は、障害物がそれぞれの作動位置に位置するときにアクチュエータ32およびスピンドル34からなる。図4に概略的に示すように、アクチュエータ32からなる障害物は、作動ストロークのそれぞれの移動終端止め具(end−of−travel stop)までピストン50を後退させることによって容易に除去することができる。同様に、スピンドル34によって表される障害物は、前記スピンドルの端部を伸縮自在に後退させることによって容易に除去することができる。障害物が除去されると、カートリッジ24の列を軸方向に抜き出し、次いでロール26を交換することが可能である。
次いで、カートリッジ24の列は、損傷していない新しいロール26と共に、圧延軸Xに沿って変位することができ、それによって各カートリッジ24は、それぞれのステーション22内部の正しい位置に戻る。
図4に概略的に示すものに類似する設備が、特許文献1に記載されている。
この解決策は、間違いなく効果的であるが、いくつかの重大な欠点がある。まず、圧延機20のすぐ下流に、圧延機自体の長さとほぼ同じ長さを有する空きスペースを設ける必要がある。この空きスペースは、メンテナンス中にカートリッジ24の列を受け入れるためのものであり、圧延機20の通常の作動期間中には実質的に何の役に立たない。また、空きスペースは、続く処理ステップを実行するためのものである装置に向けて圧延機20を発つ物品44を搬送する手段を必要とすることになる。
さらに、軸方向チェンジオーバーシステムは、たった1つのロールが交換を必要とするときでも、例えば、それぞれがそれと関連した3つのロール26を有する5つまたは6つのカートリッジからなるカートリッジ24の列全体の除去を必然的に必要とする。実際には、圧延機中の15÷18個のロール全ての中から、それらのうちのたった1つが、思いがけない損傷を被り、残りの全てのロールが完璧な作動中である間に交換しなければならないことが起こり得る。
軸方向チェンジオーバーに関連した問題を一部解決する続く解決策は、横方向チェンジオーバーシステム(lateral change−over system)に基づいた解決策である。この解決策によれば、実際には、単一カートリッジ24は、そのステーション22から横方向に抜き出すことができる。また、この場合、障害物が完全にない横方向経路Pであって、これに沿ってカートリッジ24が変位することができる横方向経路Pを用意することが明らかに必要である。
横方向チェンジオーバーシステムを備える第1のタイプの圧延機20を図5に概略的に示す。この圧延機20では、3つのアクチュエータ32のうちの1つが、垂直軸に沿って作用し、一方、他の2つのアクチュエータは、垂直に対して±120°で配置される軸に沿って作用する。カートリッジ24の横方向出口経路Pは、鎖線によって示される。この構成では、述べられ得るように、最大の障害物は、(図5の例において32’によって示され、垂直に対して−120°で配置される)アクチュエータ32と、スピンドル34とのうちの1つにある。
図5に概略的に示す解決策によれば、アクチュエータ32’は、必要ならば、ピンを中心にして回転できるようにステーション22の固定された構造体(以下、固定構造体)40に取り付けられる。したがって、障害物は、カートリッジ24のために横方向取り出し経路Pを空けるように(図5下方の例における)アクチュエータ32全体を回転させることによって除去される。スピンドル34によって形成される障害物は、軸方向チェンジオーバーシステムに関連して上述のものと同様のやり方で、それらの端部を伸縮自在に変位させることによって除去される。
図5に概略的に示すものに類似する設備が、特許文献2に記載されている。
横方向チェンジオーバーシステムを有するこのタイプの圧延機20は、幅広く使用されているが、欠点がないわけではない。主な短所は、アクチュエータの剛性の非対称性にある。実際には、蝶番式のアクチュエータ32’は、ステーション22の固定構造体40に堅く取り付けられる他の2つのアクチュエータの剛性と同一である剛性を必ずしも有さなくてもよい。このため、圧延中に発生する力のシステムは、非対称の幾何学的形状、すなわち物品44の実軸が理論上の圧延軸Xと正確には一致しないものを考えることによってのみ釣り合いをとることができる。また、アクチュエータ32’が回転できることは、加圧された油を供給するそれぞれのラインが、可動部分、例えば、可撓性のチューブの区間を含むべきであることを必然的に必要とする。このことは、明らかに、望ましくない構造上の複雑化になり、いくつかの重要な要因を設備の設計にもたらす。
図6には、横方向チェンジオーバーシステムを有する第2のタイプの圧延機20を概略的に示す。この圧延機20では、3つのアクチュエータ32のうちの1つが水平軸に沿って作用し、一方、他の2つのアクチュエータが水平に対して±120°で配置される軸に沿って作用する。カートリッジ24の横方向出口経路Pは、鎖線によって示される。この構成では、述べられ得るように、最大の障害物は、(図6中32”によって示される)水平に対して±120°で配置される2つのアクチュエータ32、およびスピンドル34のうちの1つからなる。
図6に概略的に示す解決策によれば、全てのアクチュエータ32は、ステーション22の固定構造体40に堅く取り付けられる。しかし、両アクチュエータ32”は、ダブルストロークタイプであり、すなわち、両アクチュエータ32”は、上記のアクチュエータのものと同様の圧延中に使用される作動ストロークと、圧延軸Xに向けた動き/圧延軸Xから離れる動きのためのさらなる余分のストロークとを有する。したがって、障害物は、カートリッジ24を抜き出すために横方向経路Pを空けるように作動ストロークの移動終端止め具および余分のストローク移動終端止め具までアクチュエータ32”の両ピストン50”を完全に後退させることによって除去される。スピンドル34からなる障害物は、2段階で除去される。まず、歯車モータ36およびそれに接続されたスピンドル34の全体が、スライド(slide)に沿って変位させられる。変位が、カートリッジ24および/またはステーション22の他の障害物にスピンドル34が干渉するのを防ぐのに十分であるときに、前記スピンドル34は、特殊継手38を中心にして回転させられる。図6に示す例では、スピンドルは、カートリッジ24のために横方向取り出し経路Pを空けるように下向きに回転させられる。
図6に概略的に示すものに類似する設備が、国際特許出願の特許文献3に記載されている。
同様に、横方向チェンジオーバーシステムを有するこのタイプの圧延機20は、欠点がないわけではない。主な短所は、圧延荷重に反応する剛性のシステムの非対称性にやはりある。実際には、2つのダブルストロークアクチュエータ(double−stroke actuator)32”は、それらの異なる幾何学的形態によって、他のシングルストロークアクチュエータ(single−stroke actuator)が発生する反応と同一の反応を発生することができない。また、ダブルストロークアクチュエータ32”は、普通のシングルストロークアクチュエータ32よりも複雑で高価である。最後に、歯車モータ36が変位できることは、望ましくない構造上の複雑化を明らかに引き起こし、いくつかの重要な要因を設備の設計にもたらす。
これまで、損傷したロールの交換に関連する問題およびいくつかの解決策を説明してきた。圧延機20に悪影響を及ぼす第2のカテゴリの欠点は、「ベローズ(bellows)」と呼ばれる緊急事態に関連したものである。この緊急事態を、マンドレル(mandrel)42上でチューブ44を圧延する圧延機20の2つの連続するステーション22の2枚の側面図を概略的に示す図19および図20を特に参照して以下に説明する。ベローズから生じる緊急事態は、例えば、マンドレルなしで圧延を行うためのまたは中空でない物品を圧延するための異なる圧延機でも起こる。例示を簡略化するために、図19および図20に示される簡略化された図は、ステーション22ごとに、ロール26および固定構造体40だけを示し、カートリッジ24、ロール26をカートリッジ24に接続する構造体、スピンドル34、様々な歯車モータ36、および単にその例示を複雑にさせる直接関連していない任意の他の上部構造体を省略する。
図19では、通常の圧延中の2つのステーション22が示されており、すなわち、マンドレル42上のチューブ44の圧延が示される。この場合、図は、ロール26が実行する圧延が、正確に機能していることを示す。この構成では、チューブ44は、最後の圧延スタンドの内側で、5÷6m/秒ほどの大きさであり得る速度で圧延軸Xに沿って移動する。
図20では、2つのステーション22が、圧延中にいわゆるベローズが生じるときの瞬間で示される。この緊急事態は、ステーション22内の1つまたは複数のロール26が動けなくなるときに生じ、したがって、チューブ44が、下流に自由に移動するのを妨げる。しかし、ロール26が動けなくなることが起こったステーションのすぐ上流のステーション22は、チューブ44を押し続けるので、後者は変形していわゆるベローズ46を引き起こす。圧延に一般的である温度、力および速度により、チューブ44の材料は、断裂し得るおそれもある。そのような場合には、チューブの材料の細片48が、ロール26と固定構造体40の間で半径方向に広がり得る。
圧延機20は、通常、故障の場合には設備を停止するための安全システムを備える。しかし、関与する慣性および一般的な圧延速度によって、すぐには停止できないことに留意されたい。安全システムが、どうにか割り込み、圧延機20を0.5秒で停止すると仮定すると、それにも関わらずこれによって、通常そこに存在するチューブ部分44と共に、2つのステーション22の間の軸間のスペース(interaxial space)においてチューブ44の2.5から3メートルまでがいかにして圧縮されることになり得るのか理解できる。
この状況の最終的な結果は、チューブの材料44が、半径方向に広がり、圧延中のチューブ44に通常与えられる外形から現れることである。図20に概略的に示すこの変形は、チューブ44が、下流にも上流にももはや軸方向に動くことができないことを意味する。
軸方向チェンジオーバーシステムを有するタイプの圧延機20の場合、ベローズ46の場合には比較的簡単なやり方で修理を実行することが可能である。実際には、動けなくなったチューブ44と共にカートリッジ24の列全体を軸方向に抜き出すことが可能である。詰まったカートリッジ24の列が除去されると、別のカートリッジ24の列が、動作の状態(operating order)で通常挿入され、圧延機20ができるだけすぐに動作を再び始めることができるようになっている。したがって、例えば、使用中は固定構造体40によって占められるカートリッジ24同士の間のスペース内で、操作者が、動けなくなったカートリッジ24の列をオフラインで修理することが可能である。通常、操作者は、例えばヒートトーチ(heat torch)を用いて手動でチューブを切断し、ロール26、カートリッジ24、およびそれぞれの接続している構造体の間の空きスペースを通じて除去できる断片にチューブを小さくする。チューブ44に通常与えられる外形から半径方向に現れる材料の全ての細片48が除去されると、チューブは、軸方向に再び動くことができる。チューブ44を除去し、必要ならばロール26のオーバーホールを実行した後、カートリッジ24の列を、圧延機20の中に再び挿入することができる。
一方、横方向チェンジオーバーシステムを有するタイプの圧延機20の場合、ベローズ46の場合に修理を実行するのはそう簡単ではない。カートリッジ24は、内側で詰まっている、カートリッジを保持するチューブ44によって横方向に抜き出すことができる。この場合、操作者は、直接in situで行動し、例えば様々な構造体の間の小さい空きスペース内部にヒートトーチを導入しなければならない。このタイプの操作は、極めて骨の折れるものであり、優れた技能および操作者の側への注意を必要とし、ならびに時間のかかるものである。
欧州特許第0565772号明細書 欧州特許第0593709号明細書 国際公開第2009/141414号パンフレット
したがって、本発明の目的は、従来技術に関して上述の欠点を少なくとも一部克服することである。
特に、本発明の一課題は、アクチュエータの対称剛性システム(symmetrical stiffness system)を確実にする横方向チェンジオーバーシステムを有する圧延機を提供することである。
本発明の別の課題は、構造的に簡単である横方向チェンジオーバーシステムを有する圧延機を提供することである。
本発明のさらなる課題は、ベローズの発生の場合に修理を容易に実行することができる横方向チェンジオーバーシステムを有する圧延機を提供することである。
上述の目的および課題は、請求項1に記載の圧延機によって実現される。
本発明の固有の特徴およびさらなる利点は、添付図面を参照して非制限の例によって与えられる以下に用意される実施形態のいくつかの例の説明から明らかになるであろう。
作動する構成における本発明による圧延機の全体的な正面図である。 第1の知られているタイプのロールホルダカートリッジの概略正面図である。 第2の知られているタイプのロールホルダカートリッジの概略正面図である。 知られているタイプの軸方向チェンジオーバーシステムを有する圧延機のステーションの概略正面図である。 第1の知られているタイプの横方向チェンジオーバーシステムを有する圧延機のステーションの概略正面図である。 第2の知られているタイプの横方向チェンジオーバーシステムを有する圧延機のステーションの概略正面図である。 図1中のVIIによって示される細部の拡大図である。 図7中のVIIIによって示される細部の拡大図である。 カートリッジを変更するための構成における図7の詳細図である。 カートリッジを変更するための構成における図8の詳細図である。 緊急時の構成における図7の詳細図である。 緊急時の構成における図8の詳細図である。 作動する構成における従来技術によるロール/アクチュエータユニット(roll/actuator unit)を示す図である。 作動する構成における本発明によるロール/アクチュエータユニットを示す図である。 異なる構成における図13によるユニットを示す図である。 異なる構成における図14によるユニットを示す図である。 さらなる構成における図13によるユニットを示す図である。 さらなる構成における図14によるユニットを示す図である。 チューブの圧延中の圧延機の概略側面図である。 緊急状態が起こっている、図18のものに類似する図である。 図6のものに類似する図における本発明による圧延機の一実施形態を示す図である。 図6のものに類似する図における本発明による圧延機の別の実施形態を示す図である。
添付図面を参照すると、20は、全体として、長尺物品44を圧延するための連続圧延機を示す。
圧延機20は、圧延軸Xを定め、圧延軸Xに沿って直列に配置された少なくとも2つの圧延ステーション22を備える。各圧延ステーション22は、固定構造体40と、ロールホルダカートリッジ24と、3つのアクチュエータ32.a、32.bおよび32.cとを備える。
ロールホルダカートリッジ24は、固定構造体40に移動可能に接続され、3つの圧延ロール26.a、26.bおよび26.cを備える。3つのロールは、圧延軸Xに対して半径方向に移動可能であるようにロールホルダカートリッジ24に取り付けられ、互いに120°で配置された3つのそれぞれの軸r.a、r.bおよびr.cを中心にして回転可能である。
本発明による圧延機20の第1の実施形態によれば、3つのアクチュエータ32.a、32.bおよび32.cは、固定構造体40に取り付けられ、互いに120°で位置する3つのそれぞれの半径方向軸t.a、t.bおよびt.cに沿って移動可能であるピストン50.a、50.bおよび50.cを備える。アクチュエータ32.a、32.bおよび32.cのそれぞれは、使用中、物品44を圧延するのに適した半径方向の力を付与するように前記ロール26.a、26.bおよび26.cのうちの1つに作用することができる。
本実施形態では、本発明による圧延機20は、3つのアクチュエータ32.a、32.bおよび32.cが、シングルストロークタイプであると共に、2つのアクチュエータ32.a、32.bのピストン50.a、50.bが作動ストロークの移動終端止め具に完全に後退させられるときに、経路Pが、障害物なしに作り出され、第3のアクチュエータ32.cの軸t.cに平行であるように配置されることを特徴とする。作り出される経路Pは、ロールホルダカートリッジ24が、第3のアクチュエータ32.cが位置する側とは反対側に横方向に出て行くことを可能にするようなものである。これに関連しては、特に、図8および図10を参照されたい。
本発明による圧延機20の第2の実施形態によれば、少なくとも1つの圧延ステーション22は、3つの歯車モータ36.a、36.bおよび36.cも備え、これらは、圧延軸Xに沿って物品44を送り出しさせるのに必要なトルクをロール26.a、26.bおよび26.cに付与するようにスピンドル34.a、34.bおよび34.cを介してロール26.a、26.bおよび26.cに接続される。
一実施形態では、本発明による圧延機20は、ロールホルダカートリッジ24が、横方向に出て行くことを可能にする経路Pから除去されるように、少なくとも1つのスピンドル34.aが、回転並進運動を受けてもよく、それぞれの歯車モータ36.aが、固定されるやり方でその基部に取り付けられることを特徴とする。
上述のように、本発明による圧延機20は、圧延軸Xを具体的に定める。本開示では、従来技術の説明に関してと、本発明の説明に関してとは共に、いくつかの用語の意味は、次の通りに理解される。すなわち、「軸方向の」は、軸Xに平行な任意の直線の方向を意味するものとして理解される。「半径方向の」は、軸Xにその起点を有し、軸Xに垂直である任意の半直線の方向を意味するものとして理解される。「横方向の」は、「半径方向の」の概念の延長を指しており、言い換えれば、カートリッジ自体の少なくとも1つの点が、半径方向に移動し、一方、他の点は、純粋に半径方向にではなくそれと平方に移動するので、カートリッジ24の抜き出しの動きは、「横方向」として定義される。「周方向の」は、軸Xに中心があると共に軸Xに垂直な平面内に配置される任意の円周の方向を指すものとして理解される。
圧延機20の通常の動作は、方向Xに沿って圧延方向も定義する。圧延方向を基準にして、「上流に」(すなわち、圧延方向に前方に位置する)および「下流に」(すなわち、圧延方向後ろに位置する)の概念が、具体的に定義される。
圧延装置20は、ベクトルgによって図1に示す重力加速度をやはり受ける。具体的に示される場合を除き、以下の説明は、作動する構成における圧延機に言及し、すなわち、垂直、水平、高い、低いなどの普通の概念は、重力加速度gを基準にして具体的に定義される。「水平」方向および「垂直」方向に言及する際には、わずかな角度、例えば±5°だけ前者の方向から逸れる他の方向も含まれることを理解されよう。
5つまたは6つのステーション22を備える、マンドレル42上で継ぎ目なしチューブ44を圧延する連続圧延機20への言及が以下に主になされる。しかし、この言及は、実施形態の例に限定する意図はなく、むしろ単に実施形態の例を指し示すことを意図するものであることを理解されよう。したがって、本発明による圧延機20は、任意の他のタイプの圧延機であってもよく、例えば、マンドレルのないおよび/または異なるいくつかの圧延ステーション22を有するタイプの圧延機であってもよい。
本発明による圧延機20の一実施形態によれば、アクチュエータ32は、油圧式カプセルである。
本発明による圧延機20の一実施形態によれば、第3のアクチュエータ32.cの軸t.cは水平であり、一方、他の2つのアクチュエータ32.a、32.bの軸t.a、t.bは、水平に対して±120°で位置する。圧延ステーション22のこの構成は、この構成によりロールホルダカートリッジ24が、横方向に出て行き、水平面内で移動することを可能にするので、特に有利である。
本発明による圧延機20の一実施形態によれば、アクチュエータ32の作動ストロークは、300mm未満であり、好ましくは220mm未満であり、いっそうさらに好ましくは180mm未満である。「作動ストローク」は、アクチュエータ32のピストン50によって実行できるストローク全体をここでは意味するものとして理解される。したがって、「作動ストローク」は、圧延ストローク、すなわちピストン50が圧延中に通常動く約40mmの距離、およびベローズの場合に圧延機を空けることが必要とされるとき、またはカートリッジ24を抜き出すことが必要とされるときだけ使用される緊急時ストロークを含む。
作動ストロークについて上に指し示した値は、120から160mmの範囲内に実質的にある、従来技術において最適であると考えられている値とほぼ同等である。一方で、ストロークがピストン50によって形成される障害物の除去を助けることができるのであれば、他方で、これらの値より長いストロークは、油圧タイプである場合、アクチュエータ32の過度の弾力性になる。チューブ44の初期の圧延の間、アクチュエータ32は、代わりに、ロール26の半径方向の位置を調節する制御回路の指令にできるだけ直ちに応答できるようにできるだけ堅い反応を生じることができなればならない。
本発明による圧延機20の一実施形態によれば、3つのアクチュエータ32.a、32.bおよび32.cは、互いに同一である。この解決策は、圧延中にチューブ44に作用するアクチュエータの剛性において完全な対称性が維持されることを可能にするので、特に有利である。また、3つの同一のアクチュエータ32は、ロジクティックスの観点からすれば、設備のより効率的な管理を可能にする。
本発明による圧延機では、従来技術においてすでに述べたように、少なくとも2つの異なる解決策によりロール26の半径方向の移動性を得ることができる。
それ自体知られている第1の解決策によれば、ロール26の半径方向の移動性は、カートリッジ24に蝶番で留められて動くレバー24を介して実現される。したがって、関連したロール26を有する各レバー28は、圧延軸Xに平行なそれぞれの回転軸Yを中心にして回転することができる。「レバー解決策」と呼ばれるこの解決策は、図2に示すものである。
やはり知られている第2の解決策によれば、ロール26の半径方向の移動性は、カートリッジ24に固定されるガイド30を介して実現される。したがって、各ロール26は、それぞれのガイド30に沿って摺動することができる。「摺動ソリューション(sliding solution)」と呼ばれるこの解決策は、図3に示すものである。
本発明による圧延機20では、圧延機20がレバータイプまたはスライドタイプである場合、少なくとも1つの圧延ステーション22は、2つのピストン50.a、50.bが、作動ストロークの移動終端止め具に完全に後退させられるときに2つのピストン50.aと50.bの間、および/またはそれぞれのアクチュエータ32.aと32.bの間の最小距離が、同じ方向に計測されたカートリッジ24の最大寸法より大きいように形成される。この固有の特徴は、圧延ステーション22全体が、ロールホルダカートリッジ24の抜き出された状態で示されている図9および図10にはっきりと見ることができる。
図17および図18は、一方が従来技術によるものであり(図17)、一方が本発明によるものである(図18)レバータイプの2つの圧延機の詳細な比較を示す。どちらの場合もアクチュエータ32のピストン50は、作動ストロークの移動終端止め具まで完全に後退させられる。しかし、図17では、いかにこの構成が、カートリッジ24の横方向の抜き出しを可能にするように障害物を完全に除去しないかが気付くことができる。一方、図18では、本発明によるレバー/ロール組立体286およびアクチュエータ/ピストン組立体320の幾何学的形状の結果として、いかに障害物の完全にない横方向経路Pが得られるか見ることができる。
図13と図14の比較から容易に気付き得るように、本発明による解決策(図14)は、根本的に重要である一連の幾何学的詳細により、知られている解決策(図13)とはかなり異なる。特に、本発明によるピストン50のヘッドの外形が、いかにその周方向の寸法を減少させるように再設計されたか気付くことができる。同様に、レバー28に取り付けられ、ピストン50に接触面を与えるためのものであるスラストボタン(thrust button)54の外形は、再設計されている。
示されるレバー解決策では、ピストン50とレバー28の間の接触は実質的に軸方向に延び、一方、この接触は、周方向にほんの少量だけ延びることにここで留意されえたい。
実際には、スラストボタン54によって与えられるスラスト面(thrust surface)54は、軸Xを有するシリンダの一部である。ピストン50のヘッドが通常平坦なので、理論的にピストン50のヘッドとスラストボタン54の間の接触は、セグメント(segment)に関係する。実際には、材料の変形を考慮すると、むしろ接触は、有限の幅ではあるけれど、とても小さい幅を有する理論上のセグメントに中心がある細片に沿って起こる。ピストン50のヘッドとスラストボタン54の間に接触に関連するこの固有の特徴から、その軸Yを中心とした圧延中にレバー28が想定できる異なる作動位置を考えるときに、後者の周方向の延在があまり重要でないのか理解することができる。
ピストン50のヘッドおよびスラストボタン54と同様のやり方で、やはり本発明によるレバー28がその回転軸Yに対するその半径方向の寸法をいかにできる限り減少させるように再設計されているか気付くことができる。特に、(図14中の破線として示される)その半径方向に最も外側の縁部は、それがなんら構造上の機能を有さないので除去されている。
カートリッジ24は、スピンドル34と任意の他の補助設備の両方から(例えば、バランスシステム(balance system)などから)ロール26を切り離すことによって除去の用意がされていなければならないことに留意されたい。自由になると、重力を受けるロール26は、ことによっては望ましくない形で動き、ガイド30に沿って移動またはそれぞれのレバー28と共に回転し得る。したがって、ロール26の少なくとも1つは、カートリッジ24の外側形状の外側に自然に動く傾向があり得る可能性がある。この影響により、カートリッジ24の最大寸法を増大させる可能性があり、したがってカートリッジ24の除去を妨げる。この場合、そのような望ましくない動きを選択的に阻止するための止め具および/または動きに対抗する対抗手段を設けることが可能である。あるいはまたは加えて、カートリッジ24の経路Pに沿って、トラックがカートリッジ24の外側形状の内側を再び占めるようにロールが半径方向に内側へ動かされることを可能にする特別なカム状のトラックを配置することも可能である。
本発明による圧延ステーション22の構造によってもたらされるカートリッジ24の変位の可能性により、ロール26をかえるために容易に割り込むことが可能である。特に、いかにしてカートリッジ24が、直線の経路Pに沿って横方向に出て行くことができるのか気付くことができる。添付図面に示す特定の実施形態では、経路Pは水平であり、具体的には、この特徴は、カートリッジ24の抜き出し中とカートリッジ24の再挿入中の両方における動きを容易にする。
図6による従来技術にすでに指し示されたように、排除されるべきさらなる障害物を形成するスピンドル34は、カートリッジ24を横方向に除去するために経路Pに沿って位置することもできる。本発明による圧延機20では、添付した図9および図10にはっきりと見ることができるように、スピンドル34(より具体的にはスピンドル34.a)を非常に簡単に除去することが可能である。実際には、すでに述べたように、本発明による圧延機20では、少なくとも1つのスピンドル、例えばスピンドル34.aは、回転並進運動を受けることができて、それによってロールホルダカートリッジ24を横方向に抜き出すために経路Pから除去され、一方、それぞれの歯車モータ36.aは、その基部に固定されるやり方で取り付けられる。
この結果を実現できる本発明の異なる実施形態がある。一実施形態によれば、スピンドル34の端部は、ロール26のハブ52から取り外されるように伸縮自在に後退させることができる。別の実施形態によれば、スピンドル34全体は、ロール26のハブ52から取り外されるように、歯車モータ36のシャフト56に沿って摺動することができる。
スピンドル34をハブ52から取り外した後、スピンドル34を経路Pから除去するために、継手38でスピンドル34を折り曲げることが必要とされ得る。ハブ52から伸縮自在に取り外され、継手38で折り曲げられるスピンドル34の構成を図9から図12に示す。図21は、代わりに、スピンドル34全体が、ハブ52から取り外され、歯車モータ36のシャフト56に沿って単に摺動することによって経路Pから除去される構成を示す。図22は、代わりに、スピンドル34が、シャフト56に沿って摺動することによってハブ52から取り外され、継手38を中心にした回転によって経路Pから除去される構成を示す。
これらの解決策によれば、したがって、歯車モータ36.aを動かすことは必要とされず、したがって、歯車モータ36.aは、他の歯車モータ36.bおよび36.cとまさに同じやり方でその基部に固定されるやり方で取り付けることができる。本発明による解決策は、必要ならば、従来技術に比べてスピンドル34の端部の伸縮自在の移動をわずかに増大させることによって、および/またはやはり従来技術に比べてロール26.aのハブ52.aを長くすることによって得ることができる。
継手38は、スピンドル34が歯車モータ36のシャフト56と完全に位置合わせされているとき、かつスピンドル34が、このシャフト56に対して小さい角度(一般的には±2°、およびよりしばしばほんの±1°)を形成するときに、圧延によくあるトルクをそれ自体知られているやり方で伝達することができる。実際には、スピンドル34は、チューブ44の圧延中に、それが接続されるロール26の半径方向の動きに従わなければならない。継手38は、スピンドル34が、ずっと大きい、典型的には10°(図9および図10に示す例では15°)より大きい振幅の角度を形成することを可能にすることもでき、スピンドル34が、経路Pから除去できるようになっている。この状況では、圧延中にロール26に従うためにスピンドル34が行う小さい角度の動きの間に起こるものとは異なり、歯車モータ36はオフであり、および/またはスピンドル34はいかなるトルクも伝達しないことに留意されたい。継手38は、自在継手もしくはカルダン継手、歯継手(tooth joint)、または同じ結果を得ることができる当業界で知られている任意の他のタイプの継手であり得る。
レバータイプのときの本発明による圧延機20の特定の形態は、さらなる利点を与えることもでき、このことは、図11、図12、図15および図16を特に参照して以下に説明する。少なくとも1つの圧延ステーション22の3つのアクチュエータ/ロールユニット(actuator/roll unit)のうちの少なくとも1つについては、cおよびCによってそれぞれ示される2つの同心の円周を定義することが可能である。円周cは、例えば、レバー28.aおよびそれぞれのロール26.aを考慮して、レバー28.aの回転軸(例では、軸Y.a)に中心がある最小の円周として定義され、レバー/ロール組立体286全体を含む。円周Cは、レバー28.aおよびそれぞれのロール26.aをやはり考慮して、レバー28.aの回転軸(例では、軸Y.a)に中心がある最大の円周として定義され、ピストン50.aが、アクチュエータ32.aの内部に完全に後退させられるときに、アクチュエータ/ピストン組立体320の任意の部分を含まない。本発明による圧延機20の特定の形態によれば、円周cは円周Cより小さい。この固有の特徴は、緊急事態において、レバー/ロール組立体の外側への回転を可能にし、これによって緊急時の構成における圧延ステーション22全体を示す図11および図12に示された構成になる。この結果を実現するために、スピンドル34は、カートリッジ24の抜き出しとの関連ですでに上述したように折り曲げなければならない(これに関連して図11および図12を参照)。
図15および図16は、むしろこの固有の特徴に関連して、従来技術によるレバー圧延機(図15)および本発明によるレバー圧延機(図16)の詳細な比較を示す。どちらの場合も、アクチュエータ32のピストン50は、作動ストロークの移動終端止め具まで完全に後退させられる。しかし、図15では、いかにこの構成が、レバー/ロール組立体286の外側への回転を可能にするように障害物を完全に除去しないかが気付くことができる。一方、図16では、本発明によるレバー/ロール組立体286およびアクチュエータ/ピストン組立体320の幾何学的形状の結果として、いかに回転の経路を完全に空にすることが可能であるか見ることができる。
本発明による圧延ステーション22の構造によって与えられる、レバー/ロール組立体286の外側への回転の可能性により、いわゆるベローズの場合に修理を容易に実行することが可能である。図11に示され得ると共に、図12にいっそうさらにはっきりと示され得るように、レバー/ロール組立体286の外側への回転によって、大きなスペースを空け、それによって操作者が、チューブ44に容易にアクセスすることを可能にする。したがって、この容易なアクセスによって、必要に応じて、チューブ44の外形から突出するベローズ46および/または細片48を除去することで圧延機20を空けることが可能になる。
上記の説明を考慮して、いかにして本発明による圧延機20が、従来技術に関して上述の欠点の大部分を克服することができるのか当業者に明らかになろう。
特に、いかに本発明による圧延機20が、圧延中にアクチュエータの剛性の対称性、およびしたがって対称的な幾何学的形状を確実にすることができるか当業者に明らかになろう。
また、いかに本発明による圧延機20が、カートリッジ24の横方向の変化を可能にするかと共に、同時にいかに圧延ステーション22が簡単な構造体となるのか明らかになろう。
最後に、本発明による圧延機20の場合、いかにベローズ46の場合に修理を実行することが極めて容易となるのか明らかになろう。
上記の圧延機20の実施形態に関しては、当業者は、特定の要求を満足させるために、修正を行うおよび/または説明した要素を等価な要素に置き換えることを、それによって添付の特許請求の範囲から逸脱することなく行ってもよい。

Claims (16)

  1. 圧延軸Xを定める物品(44)を圧延する連続圧延機(20)であって、前記圧延軸Xに沿って直列に配置された少なくとも2つの圧延ステーション(22)を備え、少なくとも1つの圧延ステーション(22)は、
    固定構造体(40)と、
    前記固定構造体(40)に移動可能に接続され、3つの圧延ロール(26.a、26.b、26.c)を備えるロールホルダカートリッジ(24)であって、前記3つの圧延ロール(26.a、26.b、26.c)が、前記圧延軸Xに対して半径方向に移動可能であるようにロールホルダカートリッジ(24)に取り付けられ、互いに120°で配置された3つのそれぞれの軸(r.a、r.b、r.c)を中心にして回転可能である、ロールホルダカートリッジ(24)と、
    前記固定構造体(40)に取り付けられ、互いに120°で配置された3つのそれぞれの半径方向軸(t.a、t.b、t.c)に沿って移動可能なピストン(50.a、50.b、50.c)を備える3つのアクチュエータ(32.a、32.b、32.c)であって、使用中、前記アクチュエータ(32.a、32.b、32.c)のそれぞれが、前記ロール(26.a、26.b、26.c)のうちの1つに作用できて、前記物品(44)の前記圧延に適した半径方向の力を付与するようになっている3つのアクチュエータ(32.a、32.b、32.c)と
    を備える、連続圧延機(20)において、
    前記3つのアクチュエータ(32.a、32.b、32.c)は、シングルストロークタイプであると共に、2つのアクチュエータ(32.a、32.b)の前記ピストン(50.a、50.b)が作動ストロークの移動終端止め具に完全に後退させられるときに、経路Pは、障害物なしに作り出され、前記第3のアクチュエータ(32.c)の軸(t.c)に平行であるよう配置され、前記経路Pは、前記ロールホルダカートリッジ(24)が、前記第3のアクチュエータ(32.c)が位置する側とは反対側に横方向に出て行くことを可能にすることを特徴とする連続圧延機(20)。
  2. 圧延軸Xを定める物品(44)を圧延する連続圧延機(20)であって、前記圧延軸Xに沿って直列に配置された少なくとも2つの圧延ステーション(22)を備え、少なくとも1つの圧延ステーション(22)は、
    固定構造体(40)と、
    前記固定構造体(40)に移動可能に接続され、3つの圧延ロール(26.a、26.b、26.c)を備えるロールホルダカートリッジ(24)であって、前記3つの圧延ロール(26.a、26.b、26.c)が、前記圧延軸Xに対して半径方向に移動可能であるようにロールホルダカートリッジ(24)に取り付けられ、互いに120°で配置された3つのそれぞれの軸(r.a、r.b、r.c)を中心にして回転可能である、ロールホルダカートリッジ(24)と、
    スピンドル(34.a、34.b、34.c)を介して前記ロール(26.a、26.b、26.c)に接続される3つの歯車モータ(36.a、36.b、36.c)であって、前記ロール(26.a、26.b、26.c)に前記圧延軸Xに沿って前記物品(44)を送り出しさせるのに必要なトルクを与えるようになっている3つの歯車モータ(36.a、36.b、36.c)と、
    を備える、連続圧延機(20)において、
    少なくとも1つのスピンドル(34.a)は、回転並進運動を受けることができて経路Pから除去されるようになっており、それによって前記ロールホルダカートリッジ(24)が横方向に出て行くことを可能にし、それぞれの前記歯車モータ(36.a)は、その基部に固定されるやり方で取り付けられることを特徴とする連続圧延機(20)。
  3. スピンドル(34.a、34.b、34.c)を介して前記ロール(26.a、26.b、26.c)に接続される3つの歯車モータ(36.a、36.b、36.c)であって、前記ロール(26.a、26.b、26.c)に前記圧延軸Xに沿って前記物品(44)を送り出しさせるのに必要なトルクを与えるようになっている3つの歯車モータ(36.a、36.b、36.c)も含み、
    少なくとも1つのスピンドル(34.a)は、回転並進運動を受けることができて経路Pから除去されるようになっており、それによって前記ロールホルダカートリッジ(24)が横方向に出て行くことを可能にし、それぞれの前記歯車モータ(36.a)は、その基部に固定されるやり方で取り付けられることを特徴とする請求項1に記載の圧延機(20)。
  4. 前記固定構造体(40)に取り付けられ、互いに120°で配置された3つのそれぞれの半径方向軸(t.a、t.b、t.c)に沿って移動可能なピストン(50.a、50.b、50.c)を備える3つのアクチュエータ(32.a、32.b、32.c)も備え、前記アクチュエータ(32.a、32.b、32.c)のそれぞれは、使用中、前記物品(44)の前記圧延に適した半径方向の力を付与するように前記ロール(26.a、26.b、26.c)のうちの1つに作用することができ、
    前記3つのアクチュエータ(32.a、32.b、32.c)は、シングルストロークタイプであると共に、2つのアクチュエータ(32.a、32.b)の前記ピストン(50.a、50.b)が作動ストロークの移動終端止め具に完全に後退させられるときに、経路Pは、障害物なしに作り出され、前記第3のアクチュエータ(32.c)の軸(t.c)に平行であるように配置され、前記経路Pは、前記ロールホルダカートリッジ(24)が、前記第3のアクチュエータ(32.c)が位置する側とは反対側に横方向に出て行くことを可能にすることを特徴とする請求項2に記載の圧延機(20)。
  5. 少なくとも1つの圧延ステーション(22)は、2つのピストン(50.a、50.b)が、前記作動ストロークの前記移動終端止め具に完全に後退させられるときに前記2つのピストン(50.a、50.b)の間および/または前記それぞれのアクチュエータ(32.a、32.b)の間の最小距離が、同じ方向に計測された前記カートリッジ(24)の最大寸法より大きいように構成されることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の圧延機(20)。
  6. 前記アクチュエータ(32)は、油圧式カプセルであることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の圧延機(20)。
  7. 前記第3のアクチュエータ(32.c)の前記軸(t.c)および前記経路Pは水平であり、前記他の2つのアクチュエータ(32.a、32.b)の前記軸(t.a、t.b)は、前記水平に対して±120°で配置されることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の圧延機(20)。
  8. 前記アクチュエータ(32)の前記作動ストロークは、300mm未満であり、好ましくは220mm未満であり、いっそうさらに好ましくは180mm未満であることを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載の圧延機(20)。
  9. 前記3つのアクチュエータ(32.a、32.b、32.c)は互いに同一であることを特徴とする請求項1〜8のいずれか一項に記載の圧延機(20)。
  10. 前記3つの圧延ロール(26)は、前記カートリッジ(24)へ固定されるそれぞれのガイド(23)を介して前記ロールホルダカートリッジ(24)に取り付けられ、前記ガイド(30)に沿って半径方向に摺動できるようになっていることを特徴とする請求項1〜9のいずれか一項に記載の圧延機(20)。
  11. 前記3つの圧延ロール(26.a、26.b、26.c)は、前記ロールホルダカートリッジ(24)に蝶番で留められて動くそれぞれのレバー(28.a、28.b、28.c)を介して前記ロールホルダカートリッジ(24)に取り付けられ、前記圧延軸(X)に平行な3つのそれぞれの回転軸(Y.a、Y.b、Y.c)を中心にして回転することができるようになっていることを特徴とする請求項1から9のいずれか一項に記載の圧延機(20)。
  12. 少なくとも1つの圧延ステーション(22)の少なくとも1つロールアクチュエータユニット(roll−actuator unit)であって、
    レバー/ロール組立体(286.a)を完全に含む、レバー(28.a)の回転軸(Y.a)に中心がある最小の円周として円周cを定義しており、
    前記ピストン(50.a)が、前記アクチュエータ(32.a)の内部に完全に後退させられるときに、アクチュエータ/ピストン組立体(320.a)の任意の部分を含まない、前記レバー(28.a)の前記回転軸(Y.a)に中心がある最大の円周として円周Cを定義した
    少なくとも1つロールアクチュエータユニットについて、
    前記円周cは、前記円周Cより小さく、前記レバー/ロール組立体(286.a)は、外側へ回転し、前記物品(44)にアクセスするためにスペースを開けることができるようになっていることを特徴とする請求項1〜11のいずれか一項に記載の圧延機(20)。
  13. 前記スピンドル(34)の端部は、前記ロール(26)のハブ(52)から取り外されるように伸縮自在に後退させることができることを特徴とする請求項1〜12のいずれか一項に記載の圧延機(20)。
  14. 前記スピンドル(34)は、前記ロール(26)のハブ(52)から取り外されるように、歯車モータ(36)のシャフト(56)に沿って摺動することができることを特徴とする請求項1〜13のいずれか一項に記載の圧延機(20)。
  15. 前記スピンドル(34)は、継手(38)で折れ曲がることができ、それによって前記経路Pから除去されるようになっていることを特徴とする請求項1〜14のいずれか一項に記載の圧延機(20)。
  16. 前記継手(38)は、自在継手またはカルダン継手であることを特徴とする請求項15に記載の圧延機(20)。
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