JP6250038B2 - モジュール式圧延装置 - Google Patents

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０１０年６月６日に出願された米国特許出願第１２／７９７６５６号の一部継続出願であり、その全体的な内容及び要旨は、参照によって本願に組み込まれる。

背景
本発明は、概して圧延装置に関し、特に、線材、棒材及びこれに類するもの等の長尺製品を圧延するための、改良されたモジュール式仕上げ圧延装置の提供に関する。

関連技術の説明
図５Ａを参照すると、Ｓｈｏｒｅによる米国特許第５５９５０８３号に記載された型式の公知のモジュール式仕上げ圧延装置は、圧延通過ラインＰ上に連続して配置された、複数の圧延ユニットＲ_１−Ｒ_５を備える。製品は、圧延通過ラインＰに沿って、矢印１０によって示された圧延方向で圧延される。歯車ユニットＡ_１−Ａ_４は、圧延通過ラインに平行なラインＬに沿って配置されている。歯車ユニットは、モータＭ_１−Ｍ_４によって個々に駆動され、圧延ユニットに対して圧延方向にずらされている。各歯車ユニットを２つの連続する圧延ユニットに接続することによって、連続的なドライブトレーン（動力伝達経路）が提供される。

典型的には、より小さな製品サイズ、例えば直径２．０ｍｍから６．５ｍｍの線材に圧延するとき、全ての圧延ユニットＲ_１−Ｒ_５は、１２０ｍ／ｓ以下の仕上げ速度且つ７０ｔｏｎｓ／ｈｒから９０ｔｏｎｓ／ｈｒのトン数比率で稼働される。この場合、圧延装置は、全てのモータＭ_１−Ｍ_４によって動力が供給されるという益を得ており、これらのモータＭ_１−Ｍ_４は、各歯車ユニットを２つの連続する圧延ユニットに接続することによって提供された連続的なドライブトレーン全体に亘り作用する。しかしながら、より大きな製品サイズに、より低速度且つ約１５０ｔｏｎｓ／ｈｒというより高いトン数比率で圧延するとき、典型的には、圧延装置の出口端における１つ又は複数の圧延ユニットが通過ラインから取り除かれる。図５Ｂに示されるように、２つの圧延ユニットが取り除かれる場合、最後のモータＭ_４は事実上、連続的なドライブトレーンから切り離される。従って、より高いトン数比率が生じた結果として動力要求が増加するようなとき、圧延装置を駆動するために使用可能な動力が足りなくなってしまう。このような動力不足を補償するため、圧延装置はより大きなモータを備えており、この大きなモータは圧延装置全体のコストを不都合なほどに増加させる。

上述の圧延装置において、圧延ユニットＲ_１−Ｒ_５の各々は、反対方向に傾斜した２組のロールを備える。このデザインは、モジュール式圧延装置のコンセプトに特有なものであり、他の圧延装置配置、例えばＳｈｏｒｅ等による米国特許第５３２５６９７号に記載された型式の事後仕上げ圧延装置用に容易に適用可能なものではない。

発明の概要
本発明の態様は、任意の時点で稼働中の圧延ユニットの数に関係なく、全モータの全体的な動力を使用する連続的なドライブトレーンを有する、複数のモータによって駆動されるモジュール式仕上げ圧延装置の提供に関する。

本発明の態様は、モジュール式圧延装置の提供に関し、この圧延装置において、同一の圧延ユニットが、傾斜した軸上に１つの加工ロール対を有しており、圧延ユニットは両側から駆動され、これにより、圧延通過ラインに沿って、圧延ユニットの向きを交互に反転することができるとともに、加工ロールを交互に反対方向に傾斜することができるようになる。

本発明の態様に係るモジュール式圧延装置は、圧延通過ラインに平行な第１のラインに沿って配置された、複数の第１の歯車ユニットを備える。各第１の歯車減速ユニットは、モータによって別々に駆動され、機械的に相互接続された一対の第１の軸を有する。

第２の歯車ユニットは、第１のラインと圧延通過ラインとの間にある、両ラインに平行な第２のラインに沿って配置されている。第２の歯車ユニットは、圧延方向で第１の歯車ユニットに対してずらされており、各第２の歯車ユニットは、機械的に相互接続された一対の第２の軸を有する。

連続的なドライブトレーンは、連続的な第１の歯車ユニット各々の第１の軸を、２つの連続する第２の歯車ユニットの第２の軸に接続することによって提供される。

圧延ユニットは、通過ラインに沿って連続して配置されている。圧延ユニットは、通過ラインに沿った連続した位置で、互いに置換可能である。各圧延ユニットは一対の加工ロールを有しており、この加工ロールは、機械的に相互接続された、傾斜した回転軸に支持され、この回転軸は入力軸によって駆動される。第２の歯車ユニットの第２の軸は、連続する圧延ユニットの入力軸に、分離可能に接続されている。

第１の歯車ユニットの第１の軸の、第２の歯車ユニットの第２の軸への接続は、有利には、従来型の接続部と戦略的に場所のクラッチとの両方を使用することによって達成される。異なる通過デザイン及び圧延計画に適応するように、個々の圧延ユニットが通過ラインから取り除かれるようなとき、上記クラッチが、選択された第２の歯車ユニットへの駆動接続を遮断するように分離可能となる。

圧延方向で見たとき、第１及び第２の歯車ユニット各々の第１及び第２の軸は、有利には、次第に高くなる回転速度で駆動され、圧延ユニットの入力軸は、それぞれの回転軸の対に歯車によって接続され、この歯車は、各圧延ユニットで同一となる増速比をもたらすようなサイズに設定されている。

捩れのない圧延を達成するために、圧延ユニットの入力軸は両側から突出している。これにより、圧延通過ラインに沿って、圧延ユニットの向きを交互に反転することができるとともに、回転軸を交互に反対方向に傾斜することができる。

本発明の上述の特徴及びその他の特徴、並びに本発明に付随する利点は、添付の図面を参照して、以下に詳細に説明される。

本発明に係るモジュール式仕上げ圧延装置の平面図である。 図２Ｂの圧延ユニットを反転して示す端面図である。 図２Ａの圧延ユニットを反転して示す端面図である。 圧延装置ドライブトレーンの概略図である。 典型的な圧延ユニットの内部駆動装置の拡大概略図である。 公知のモジュール式仕上げ圧延装置の概略図である。 公知のモジュール式仕上げ圧延装置の概略図である。 圧延通過ラインから取り除かれるように選択された圧延ユニットを有する、本発明のモジュール式仕上げ圧延装置の概略図である。 異なる圧延装置の構成を提供するため、圧延ラインから取り除かれた圧延ユニットを有する別の概略図である。

詳細な説明
最初に図１及び図３を参照すると、本発明に係るモジュール式圧延装置１２が示されている。圧延装置１２は、棒材、線材及びこれに類するもの等の長尺製品を、圧延通過ラインＰに沿って、図式的に矢印１４によって示された圧延方向で圧延するように設計されている。圧延装置は、圧延通過ラインＰに平行な第１のラインＬ_１に沿って配置された第１の歯車ユニットＡ_１−Ａ_４を有する。第１の歯車ユニットは、モータＭ_１−Ｍ_４によって個々に駆動される。モータＭ_１−Ｍ_４は、対になっている第１の軸１６に内側の歯車セット１８によって機械的に接続されている。

第２の歯車ユニットＢ_１−Ｂ_５は、第１のラインＬ_１と圧延通過ラインＰとの間にある、両ラインに平行な第２のラインＬ_２に沿って配置されている。各第２の歯車ユニットは、歯車セット２２によって機械的に相互接続された一対の第２の軸２０を有する。圧延方向で見ると、第２の歯車ユニットＢ_１−Ｂ_５は、第１の歯車ユニットＡ_１−Ａ_４に対してずらされている。第１の接続部２４，２５は、各第１の歯車ユニットＡ_１−Ａ_４の第１の軸１６を、２つの連続する第２の歯車ユニットＢ_１−Ｂ_５の第２の軸２０に接続するように機能する。接続部２４は、分離不能な接続部を提供するタイプのものであり、この場合、接続部２５はクラッチを備えており、このクラッチは、第１の軸１６及び第２の軸２０の各々間での駆動接続を遮断するように分離され得る。

圧延ユニットＣ_１−Ｃ_１０は、圧延通過ラインＰに沿って連続して配置されている。圧延ユニットは、互いに置換可能なものである。更に図４を参照することで最もよく示されるように、各圧延ユニットは軸２６を有し、この軸２６は、傘歯車２８ａ，２８ｂ及び歯車セット３０を介して、加工ロール３４を支持する回転軸３２に接続されている。

更に図２Ａ及び図２Ｂを参照すると、回転軸３２は４５°の角度で傾斜されており、軸２６は、圧延ユニットハウジングの両側から突出する端部２６’，２６’’を有している。第２の接続部３６は、第２の歯車ユニットＢ_１−Ｂ_５の軸２０を、２つの連続する圧延ユニットＣの軸２６に接続するように機能する。圧延ユニットＣの向きは、図２Ａ及び図２Ｂに示されるように、圧延通過ラインＰに沿って交互に反転していてもよく、これにより、捩れのない圧延のために必要とされる、回転軸が交互に反対方向に傾斜する構成とすることができ、右回転及び左回転の圧延の必要性を許容する。

圧延方向で見ると、第１の圧延ユニットＡ_１−Ａ_４の歯車セット１８は、次第に高くなる回転速度で軸１６を駆動するようなサイズに設定されている。同様に、もう一度圧延方向で見ると、第２の歯車ユニットＢ_１−Ｂ_５の歯車セット２２は、次第に高くなる回転速度で軸１８を駆動するようなサイズに設定されている。

圧延ユニットＣ_１−Ｃ_１０の傘歯車２８ａ，２８ｂは、各圧延ユニットで同一となる増速比を提供するようなサイズに設定されている。これにより、図２Ａ及び図２Ｂに示されたように圧延ユニットが可逆性をもって接続されるとき、圧延ユニットは圧延通過ラインＰに沿う任意の位置で互いに置換可能となり、最小の数の予備圧延ユニットで圧延装置を順に運転することが可能となる。

第１の歯車ユニットＡ_１−Ａ_４及び第２の歯車ユニットＢ_１−Ｂ_５によって提供される連続的な駆動配置により、稼働されている圧延ユニットＣの数に関係なく、全てのモータＭ_１−Ｍ_４が圧延装置に動力を供給可能となる。従って、例えば図１及び図３に示されるように、より小さな製品サイズに圧延するとき、全てのモータＭ_１−Ｍ_４が全ての圧延ユニットＣ_１−Ｃ_１０に機械的に接続される。より大きな製品サイズには、圧延通過ラインＰから、選択された圧延ユニットを取り除くことによって、より高いトン数比率で圧延することができる。図６に１つの形態が示されており、この場合、圧延ユニットＣ_１−Ｃ_１０は圧延通過ラインから外されているが、４つのモータＭ_１−Ｍ_４の全ては、残りのアクティブな圧延ユニットに接続されたままである。

図７に示されるように、クラッチ２５を分離することによって、圧延ユニットＣ_３，Ｃ_４及びＣ_７，Ｃ_８は通過ラインＰから取り除かれている。この配置によって、駆動の順番は、Ｍ_１−Ａ_１−Ｂ_１−Ｃ_１，Ｃ_２、Ｍ_２−Ａ_２−Ｂ_３−Ｃ_５，Ｃ_６、Ｍ_３−Ａ_３−Ｂ_３−Ｃ_５，Ｃ_６、Ｍ_４−Ａ_４−Ｂ_５−Ｃ_９，Ｃ_１０となる。

この場合もやはり、全てのモータが使用され得る（しかし、圧延ユニットＣ_５，Ｃ_６における圧延負荷が、１つのモータだけが必要とされるようなものであるときには、Ｍ_２又はＭ_３のいずれか一方は停止されてもよい）。

この型式の圧延装置構成は、フレキシブル性を付加し、これにより、特に１０ｍｍよりも大きな直径の製品のための、異なる通過デザインに対応することができる。より低温での熱機械的な圧延を実行するとき、冷却ユニット（図示せず）は、取り除かれた圧延ユニット（Ｃ_３及びＣ_４又はＣ_７及びＣ_８）によって空けられた、通過ラインに沿ったスペースに配置されてよい。

本発明の実施形態は例示的な形態で開示されているが、後述の特許請求の範囲で説明されるように、多くの改良、付加、削除が、本発明の精神及び範囲並びにそれと等価なものから逸脱しないようになされることは、当業者にとって明らかである。

Claims (11)

1. 圧延通過ラインを有し、該圧延通過ラインに沿う圧延方向で製品が圧延されるモジュール式圧延装置であって、
   前記圧延通過ラインに平行な第１のラインに沿って配置された複数の第１の歯車ユニットであって、各第１の歯車ユニットは、モータによって駆動されるとともに、機械的に相互接続された一対の第１の軸を有する、複数の第１の歯車ユニットと、
   前記第１のラインと前記圧延通過ラインとの間にある、前記両ラインに平行な第２のラインに沿って配置された複数の第２の歯車ユニットであって、各第２の歯車ユニットは、機械的に相互接続された一対の第２の軸を有する、複数の第２の歯車ユニットと、
   前記圧延通過ラインに沿って連続して配置された複数の圧延ユニットであって、各圧延ユニットは、入力軸によって駆動されるとともに、加工ロールを支持する、機械的に相互接続された一対の回転軸を有する、複数の圧延ユニットと、
   各第１の歯車ユニットの前記第１の軸と２つの連続する前記第２の歯車ユニットの前記第２の軸との間の駆動接続を提供する第１の接続手段であって、少なくとも一部の前記第１の接続手段は、各第１及び第２の軸の間の駆動接続を遮断するように分離するクラッチを有する、第１の接続手段と、
   前記第２の歯車ユニットの第２の軸を、２つの連続する圧延ユニットの前記入力軸に分離可能に接続するための第２の接続手段と、を備え、
   前記複数の第２の歯車ユニットのうち一部の前記第２の歯車ユニットにおける前記第２の軸が、前記クラッチを有する前記第１の接続手段のみを介して、前記第１の軸に駆動接続されており、
   前記複数の第２の歯車ユニットのうち他の前記第２の歯車ユニットにおける前記第２の軸が、分離不能な前記第１の接続手段のみを介して、前記第１の軸に駆動接続されているモジュール式圧延装置。
2. 前記圧延ユニットは、前記圧延通過ラインに沿う連続した位置で、互いに置換可能である、請求項１記載のモジュール式圧延装置。
3. 前記圧延方向で見て、前記第１の歯車ユニットの前記第１の軸は、次第に高くなる回転速度で駆動される、請求項１記載のモジュール式圧延装置。
4. 前記圧延方向で見て、前記第２の歯車ユニットの前記第２の軸は、次第に高くなる回転速度で駆動される、請求項３記載のモジュール式圧延装置。
5. 各圧延ユニットの前記入力軸は、機械的に相互接続された回転軸対のそれぞれに、各圧延ユニットで同一となる増速比をもたらすようにサイズ設定された歯車を介して接続される、請求項１記載のモジュール式圧延装置。
6. 各圧延ユニットの前記入力軸は、機械的に相互接続された回転軸対のそれぞれに、各圧延ユニットで同一となる増速比をもたらすようにサイズ設定された歯車を介して接続される、請求項２記載のモジュール式圧延装置。
7. 各圧延ユニットの前記入力軸は、機械的に相互接続された回転軸対のそれぞれに、各圧延ユニットで同一となる増速比をもたらすようにサイズ設定された歯車を介して接続される、請求項３記載のモジュール式圧延装置。
8. 各圧延ユニットの前記入力軸は、機械的に相互接続された回転軸対のそれぞれに、各圧延ユニットで同一となる増速比をもたらすようにサイズ設定された歯車を介して接続される、請求項４記載のモジュール式圧延装置。
9. 前記圧延ユニットは、傾斜した回転軸を有して同一に構成されており、前記圧延ユニットの前記入力軸は両側から突出しており、これにより、前記圧延通過ラインに沿って、前記圧延ユニットの向きを交互に反転することができるとともに、前記回転軸を交互に反対方向に傾斜することができる、請求項１記載のモジュール式圧延装置。
10. 圧延通過ラインを有し、該圧延通過ラインに沿う圧延方向で製品が圧延されるモジュール式圧延装置であって、
    前記圧延通過ラインに平行な第１のラインに沿って配置された複数の第１の歯車ユニットであって、各第１の歯車ユニットは、モータによって駆動されるとともに、機械的に相互接続された一対の第１の軸を有する、複数の第１の歯車ユニットと、
    前記第１のラインと前記圧延通過ラインとの間にある、前記両ラインに平行な第２のラインに沿って配置された複数の第２の歯車ユニットであって、各第２の歯車ユニットは、機械的に相互接続された一対の第２の軸を有する、複数の第２の歯車ユニットと、
    前記圧延通過ラインに沿って連続して配置された複数の同一の圧延ユニットであって、各圧延ユニットは、加工ロールを支持する一対の傾斜した回転軸に、各圧延ユニットで同一となる増速比をもたらすようにサイズ設定された歯車を介して接続された入力軸によって駆動され、この場合、前記圧延ユニットの前記入力軸は両側から突出しており、これにより、前記圧延通過ラインに沿って、前記圧延ユニットの向きを交互に反転することができるとともに、前記回転軸を交互に反対方向に傾斜することができる、複数の同一の圧延ユニットと、
    各第１の歯車ユニットの前記第１の軸と２つの連続する前記第２の歯車ユニットの前記第２の軸との間の駆動接続を提供する第１の接続手段であって、少なくとも一部の前記第１の接続手段は、各第１及び第２の軸の間の駆動接続を遮断するように分離するクラッチを有する、第１の接続手段と、
    前記第２の歯車ユニットの第２の軸を、２つの連続する圧延ユニットの前記入力軸に分離可能に接続するための第２の接続手段と、を備え、
    前記複数の第２の歯車ユニットのうち一部の前記第２の歯車ユニットにおける前記第２の軸が、前記クラッチを有する前記第１の接続手段のみを介して、前記第１の軸に駆動接続されており、
    前記複数の第２の歯車ユニットのうち他の前記第２の歯車ユニットにおける前記第２の軸が、分離不能な前記第１の接続手段のみを介して、前記第１の軸に駆動接続されているモジュール式圧延装置。
11. 圧延通過ラインを有し、該圧延通過ラインに沿う圧延方向で製品が圧延されるモジュール式圧延装置であって、
    前記圧延通過ラインに平行な第１のラインに沿って配置された複数の第１の歯車ユニットであって、各第１の歯車ユニットは、モータによって駆動されるとともに、機械的に相互接続された一対の第１の軸を有し、この場合、前記圧延方向で見て、前記第１の歯車ユニットの前記第１の軸は次第に高くなる回転速度で駆動される、複数の第１の歯車ユニットと、
    前記第１のラインと前記圧延通過ラインとの間にある、前記両ラインに平行な第２のラインに沿って配置された複数の第２の歯車ユニットであって、各第２の歯車ユニットは、機械的に相互接続された一対の第２の軸を有する、複数の第２の歯車ユニットと、
    前記圧延通過ラインに沿う連続した位置で互いに置換可能である複数の圧延ユニットであって、各圧延ユニットは、入力軸によって駆動されるとともに、加工ロールを支持する、機械的に相互接続された一対の回転軸を有する、複数の圧延ユニットと、
    各第１の歯車ユニットの前記第１の軸と２つの連続する前記第２の歯車ユニットの前記第２の軸との間の駆動接続を提供する第１の接続手段であって、少なくとも一部の前記第１の接続手段は、各第１及び第２の軸の間の駆動接続を遮断するように分離するクラッチを有する、第１の接続手段と、
    前記第２の歯車ユニットの第２の軸を、２つの連続する圧延ユニットの前記入力軸に分離可能に接続するための第２の接続手段と、を備え、
    前記複数の第２の歯車ユニットのうち一部の前記第２の歯車ユニットにおける前記第２の軸が、前記クラッチを有する前記第１の接続手段のみを介して、前記第１の軸に駆動接続されており、
    前記複数の第２の歯車ユニットのうち他の前記第２の歯車ユニットにおける前記第２の軸が、分離不能な前記第１の接続手段のみを介して、前記第１の軸に駆動接続されているモジュール式圧延装置。

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