JP6424527B2 - 傾斜圧延機 - Google Patents

Description

本発明は、金属管の製造に用いる傾斜圧延機に関する。さらに詳しくは、マンネスマン方式による継目無金属管の製造に用いる傾斜圧延機に関する。

継目無金属管の製造方法の一つに、マンネスマン方式がある。マンネスマン方式では、ビレットは傾斜圧延機によって中空素管（Ｈｏｌｌｏｗ Ｓｈｅｌｌ）に製造される。傾斜圧延機は穿孔機やエロンゲータ等である。

傾斜圧延機は、複数の傾斜ロールと、傾斜ロールを駆動する駆動装置と、駆動装置の駆動力を傾斜ロールに伝える複数のドライブシャフトとを備える。傾斜ロールは、パスラインに対して傾斜角だけ傾いて配置される。これにより、ビレットは穿孔圧延されながら、傾斜圧延機の入側から出側に搬送される。傾斜ロールはさらに、パスラインに対して交叉角だけ傾いて配置される。これにより、回転鍛造効果が抑制され、製造される中空素管の内面疵の発生が抑制される。

傾斜角及び交叉角は大きい方が、これらの効果は大きくなる。そのため、高傾斜角及び高交叉角の傾斜圧延機は、生産性が高く、難加工性の鋼材を加工することができる。

傾斜圧延機の傾斜角及び交叉角を大きくして、難加工性の金属管を製造する方法が、特開昭５７−１６８７１１号公報（特許文献１）及び特開昭５９−４９０２号公報（特許文献２）に開示されている。

特許文献１に開示された製造方法は、２つの主ロールを備える圧延機の、主ロールの傾斜角βと交叉角γとを、３度＜β＜２５度、３度＜γ＜２５度及び１５度＜β＋γ＜４５度の範囲に保持して、ビレットを穿孔圧延する。この製造方法により、連続鋳造材及び極難加工性高合金鋼の穿孔圧延を可能にする、と特許文献１には記載されている。

特許文献２に開示された製造方法は、３つ又は４つのロールを備える圧延機の、傾斜角βと交叉角γとを、０度＜γ＜１５度、３度＜β＜２０度及び５度＜γ＋β＜３０度にし、延伸圧延する。この製造方法により、１パスで高加工度圧延ができ生産能率を極めて高くすることができる、と特許文献２には記載されている。

特開昭５７−１６８７１１号公報 特開昭５９−４９０２号公報

しかしながら、特許文献１及び特許文献２の製造方法のように、主ロールの傾斜角及び交叉角を大きくした場合、傾斜圧延機が大型になる。具体的には、傾斜角及び交叉角を大きくした場合、主ロールに一端が接続されるドライブシャフトがパスラインとなす角度（傾斜角，交叉角）も大きくなる。この場合、ドライブシャフトの他端に接続される駆動装置は、パスラインから大きく離れて配置される。そのため、傾斜圧延機が大型になる。

本発明の目的は、傾斜角及び交叉角を大きくしても、サイズを抑制できる傾斜圧延機を提供することである。

本発明の実施形態による傾斜圧延機は、複数の傾斜ロールと、駆動装置と、複数のドライブシャフトとを備える。複数の傾斜ロールは、パスライン周りに配置される。駆動装置は、傾斜ロールを駆動する。複数のドライブシャフトは、各々が対応する傾斜ロールと駆動装置との間に配置され、対応する傾斜ロールに駆動装置の動力を伝える。ドライブシャフトは、第１軸部材と、第２軸部材と、中間軸部材と、第１及び第２ユニバーサルジョイントと、支持装置とを含む。第１軸部材は傾斜ロールと連結される。第２軸部材は駆動装置と連結される。中間軸部材は、第１及び第２軸部材との間に配置される。第１ユニバーサルジョイントは、中間軸部材と第１軸部材との間に配置される。第２ユニバーサルジョイントは、中間軸部材と第２軸部材との間に配置される。支持装置は、中間軸部材を軸周りに回転可能に支持する。

本発明による傾斜圧延機は、傾斜角及び交叉角を大きくしても、傾斜圧延機のサイズを抑えることができる。

図１は、第１の実施形態の傾斜圧延機の平面図である。 図２は、図１と異なる他の傾斜圧延機の平面図である。 図３は、図２に示す傾斜圧延機の側面図である。 図４は、図１及び図２のドライブシャフトを比較説明する為の傾斜圧延機の平面図である。 図５は、図４の傾斜圧延機の側面図である。 図６は、図１中の支持装置の斜視図である。 図７は、第２の実施形態の傾斜圧延機の平面図である。

本発明の実施形態による傾斜圧延機は、複数の傾斜ロールと、駆動装置と、複数のドライブシャフトとを備える。複数の傾斜ロールは、パスライン周りに配置される。駆動装置は、傾斜ロールを駆動する。複数のドライブシャフトは、各々が対応する傾斜ロールと駆動装置との間に配置され、対応する傾斜ロールに駆動装置の動力を伝える。ドライブシャフトは、第１軸部材と、第２軸部材と、中間軸部材と、第１及び第２ユニバーサルジョイントと、支持装置とを含む。第１軸部材は傾斜ロールと連結される。第２軸部材は駆動装置と連結される。中間軸部材は、第１及び第２軸部材との間に配置される。第１ユニバーサルジョイントは、中間軸部材と第１軸部材との間に配置される。第２ユニバーサルジョイントは、中間軸部材と第２軸部材との間に配置される。支持装置は、中間軸部材を軸周りに回転可能に支持する。

本実施形態では、ドライブシャフトは、複数の軸部材（第１軸部材、第２軸部材、中間軸部材）を含み、軸部材同士は、ユニバーサルジョイントを介して連結される。ユニバーサルジョイントは、連結した２つの軸部材同士の角度を変更することができる。すなわち、本実施形態のドライブシャフトは多関節を有し、複数箇所で折り曲げることができる。そのため、傾斜角及び交叉角を大きくしても、従来の１つの軸部材からなるドライブシャフトを備える傾斜圧延機と比較して、駆動装置をパスラインに近づけて配置することができる。したがって、傾斜角及び交叉角を大きくしても、本実施形態の傾斜圧延機のサイズは抑制される。

複数の軸部材がユニバーサルジョイントにより連結されたドライブシャフトを駆動させた場合、中間軸部材が振れ回る可能性がある。この場合、駆動装置の駆動力が傾斜ロールに伝わりにくい。そこで、本実施形態の傾斜圧延機では、支持装置が中間軸部材を軸周りに回転可能に支持する。この場合、中間軸部材の振れ回りは抑制され、駆動装置の駆動力を傾斜ロールに伝えることができる。

ドライブシャフトの中間軸部材は、一列に並んだ複数のサブ軸部材を含み、隣り合うサブ軸部材の間にユニバーサルジョイントが配置されてもよい。この場合、支持装置は、サブ軸部材を軸周りに回転可能に支持する。

この場合、傾斜圧延機は、ドライブシャフトを複数箇所で折り曲げながら、駆動装置の動力を傾斜ロールに伝達できる。したがって、傾斜角及び交叉角を大きくしても、傾斜圧延機のサイズを抑制できる。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳しく説明する。図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

［第１の実施形態］
［傾斜圧延機１の全体構成］
図１は、本実施形態の傾斜圧延機１の平面図である。図１を参照して、傾斜圧延機１は、傾斜ロール２と、ドライブシャフト１０と、駆動装置７と、プラグ１４と、芯金９とを備える。

複数の傾斜ロール２は、パスラインＰＬ周りに配置される。図１では、２つの傾斜ロール２がパスラインＰＬを挟んで互いに対向して配置される。各傾斜ロール２は、パスラインＰＬに対して、交叉角及び傾斜角を有する。プラグ１４は、複数の傾斜ロール２の間であって、パスラインＰＬ上に配置される。芯金９は、傾斜圧延機１の出側のパスラインＰＬに沿って配置される。芯金９の先端は、プラグ１４の後端と接続される。

上述のとおり、本実施形態では、２つの傾斜ロール２が傾斜圧延機１に配置される。しかしながら、傾斜ロールの個数は２つに限定されない。傾斜ロールは３つ以上配置されてもよい。この場合、複数の傾斜ロールは、パスラインＰＬの周りに等間隔に配置されるのが好ましい。

各ドライブシャフト１０は、対応する駆動装置７と傾斜ロール２との間に配置される。より具体的には、ドライブシャフト１０の一端は、対応する駆動装置７と連結され、他端は、対応する傾斜ロール２と連結される。ドライブシャフト１０は、傾斜ロール２に駆動装置７の動力を伝達する。

ビレット１２は、パスラインＰＬに沿って傾斜圧延機１に搬送される。ビレット１２が複数の傾斜ロール２に噛み込まれると、ビレット１２は、傾斜角を有する傾斜ロール２により、圧延されながら傾斜圧延機１の出側に搬送される。このとき、ビレット１２の中央にはプラグ１４が押し込まれるため、ビレット１２は穿孔圧延されて中空素管になる。穿孔圧延後の中空素管は搬送装置８により、パスラインＰＬ外に搬送される。

［ドライブシャフト１０］
ドライブシャフト１０は、軸部材３と、中間軸部材４と、軸部材５と、支持装置６と、ユニバーサルジョイント１１及び１２とを備える。軸部材３は、傾斜ロール２と連結される。軸部材５は、駆動装置７と連結される。中間軸部材４は、軸部材３と軸部材５との間に配置される。ユニバーサルジョイント１１は、中間軸部材４と軸部材３との間に配置され、中間軸部材４と軸部材３とに連結される。ユニバーサルジョイント１２は、中間軸部材４と軸部材５との間に配置され、中間軸部材４と軸部材５とに連結される。

上述のとおり、ドライブシャフト１０は、複数の軸部材（軸部材３、中間軸部材４、軸部材５）を備え、各軸部材の間にはユニバーサルジョイントを備える。要するに、ドライブシャフト１０は多関節を有する。そのため、交叉角及び傾斜角を大きくしても、傾斜圧延機１のサイズを抑制できる。以下、この点について詳述する。

図２は、ドライブシャフト１００が１つの軸部材からなる場合の傾斜圧延機の平面図であり、図３は、図２に示す傾斜圧延機の側面図である。図２を参照して、傾斜ロール２とパスラインＰＬとがなす交叉角をα１からα２に拡大する場合、ドライブシャフト１００の末端に連結される駆動装置７は、パスラインＰＬとの距離Ｌ１からさらに離れた距離Ｌ２の位置に配置される。同様に、図３を参照して、傾斜ロール２とパスラインＰＬとがなす傾斜角をβ１からβ２に拡大する場合、駆動装置７は、パスラインＰＬからの高さＨ１よりもさらに離れた高さＨ２に配置される。

図２及び図３に示すように、ドライブシャフト１００が１つの軸部材からなる場合、交叉角α及び／又は傾斜角βを大きくすれば、その分駆動装置７とパスラインＰＬとの間の距離が大きくなる。つまり、傾斜角及び／又は交叉角を大きくするほど、傾斜圧延機のサイズは大きくなる。したがって、傾斜圧延機を収納する建屋も大きくしなければならない。

これに対して、図１に示す傾斜圧延機１では、上述のとおり、ドライブシャフト１０が複数の部材（軸部材３、５及び中間軸部材４）を備え、各軸部材の間にはユニバーサルジョイントが配置される。そのため、ドライブシャフト１０を複数箇所で折り曲げることができる。この場合、従来の傾斜圧延機より駆動装置７をパスラインＰＬに近づけることができる。図４及び図５を用いてこの点を詳述する。

図４を参照して、破線は、１つの軸部材からなるドライブシャフト１００を示す。本実施形態のドライブシャフト１０は、ユニバーサルジョイント１１及び１２で折り曲げられる。そのため、ドライブシャフト１００を利用した場合と比較して、駆動装置７は、距離ΔＬだけパスラインＰＬに近づけて配置できる。したがってドライブシャフト１００を利用した場合と比較して、交叉角αを大きくしても、傾斜圧延機１のサイズは抑制される。

ドライブシャフト１０では、ユニバーサルジョイント１１及び１２により、軸部材３と中間軸部材４とがなす角θ１と、中間軸部材４と軸部材５とがなす角θ２とが形成される。θ１及びθ２は同じ角度であってもよいし、異なる角度でもよい。ユニバーサルジョイント１１及び１２の種類は、特に限定されない。

軸部材同士の折り曲げ角θ１及びθ２は、小さい方が好ましい。θ１及びθ２が大きい場合、ユニバーサルジョイントにかかる荷重が大きくなるためである。好ましくは、θ１及びθ２は２０度以下である。

傾斜角βについても、交叉角αと同様である。図５を参照して、図中の破線は、ドライブシャフト１００を示す。ドライブシャフト１００を利用する場合と比較して、ドライブシャフト１０を利用した場合、同じ傾斜角βで傾斜ロール２が配置された場合であっても、駆動装置７をパスライン７に高さΔＨだけ近づけることができる。

交叉角αの場合と同様に、ドライブシャフト１０は、複数の折り曲げ角δ１及びδ２を有する。これらの折り曲げ角δ１及びδ２は、同じ角度でもよいし、異なる角度でもよい。折り曲げ角δ１及びδ２も、折り曲げ角θ１及びθ２と同様に、それぞれ２０度以下が好ましい。

以上のとおり、本実施形態の傾斜圧延機１のドライブシャフト１０は多関節を有し、複数箇所で折り曲げられる。そのため、傾斜角及び／又は交叉角を大きくしても、駆動装置７をパスラインＰＬに近づけたまま維持できる。その結果、傾斜圧延機１のサイズを抑えることができる。軸部材同士の角θ１、θ２、δ１及びδ２は、必要に応じて変更することができる。

上述のとおり、ドライブシャフト１０はユニバーサルジョイント１１及び１２により、多関節を有する。そのため、ドライブシャフト１０がなんら支持されないまま、駆動装置７を駆動すれば、ドライブシャフト１０の各軸部材が振れ回る可能性がある。そこで、本実施形態では、図１に示すとおり、支持装置６が中間軸部材４を、軸周りに回転可能に支持する。ここで、搬送装置８側に配置される支持装置６及び駆動装置７は、パスラインＰＬより上方で固定される。支持装置６及び駆動装置７はたとえば、建屋の側壁等に固定される。この場合、ドライブシャフト１０の下方に空間ができるため、搬送装置８を配置することができる。

図６は、支持装置６の斜視図である。図６を参照して、支持装置６は、中央に貫通孔を有するスタンド６０と、ベアリング６１とを備える。ベアリング６１は、スタンド６０の貫通孔に収納される。中間軸部材４は、ベアリング６１に挿入される。この場合、中間軸部材４は、軸周りに回転可能に支持装置６に固定される。

上述のとおり、支持装置６は、中間軸部材４を軸周りに回転可能に支持する。中間軸部材４は支持装置６により固定されるため、ドライブシャフト１０が振れ回ることなく回転する。そのため、ドライブシャフト１０は駆動装置７の駆動力を傾斜ロール２に伝えることができる。

傾斜圧延機１では、傾斜ロール２と軸部材３との間に、ユニバーサルジョイントを配置してもよい。また、駆動装置７と軸部材５との間にユニバーサルジョイントを配置してもよい。この場合、ドライブシャフト１０の折り曲げ箇所の数が増える。したがって、軸部材同士の角度を小さくすることができるため、ユニバーサルジョイントにかかる負荷を軽減することができる。その上、傾斜圧延機１をさらに小型にすることができる。

［第２の実施形態］
上述の実施の形態では、ドライブシャフト１０は３つの軸部材（軸部材３、軸部材５、及び、中間軸部材４）を備える。しかしながら、ドライブシャフトは３つ以上の軸部材を備えてもよい。

図７は、第２の実施形態による傾斜圧延機の平面図である。図７を参照して、傾斜圧延機３０は、図１に示す傾斜圧延機１と比較して、ドライブシャフト１０に代えて、ドライブシャフト２０を備える。傾斜圧延機３０のその他の構成は、傾斜圧延機１と同じである。

ドライブシャフト２０は軸部材３と、軸部材５と、中間軸部材４０とを備える。中間軸部材４０は、サブ軸部材４Ａと、サブ軸部材４Ｂとを含む。支持装置６は、サブ支持装置６Ａと、サブ支持装置６Ｂとを含む。要するに、第１の実施形態のドライブシャフト１０では、中間軸部材が１つの部材であったのに対して、第２の実施形態のドライブシャフト２０では、中間軸部材が複数のサブ軸部材を含む。サブ軸部材４Ａ及び４Ｂは直列に配置される。

隣り合うサブ軸部材４Ａ及び４Ｂの間には、ユニバーサルジョイント１３が配置される。サブ支持装置６Ａ及び６Ｂは、各々が対応するサブ軸部材を軸周りに回転可能に支持する。すなわち、サブ支持装置６Ａは、サブ軸部材４Ａを軸周りに回転可能に支持する。サブ支持装置６Ｂは、サブ軸部材４Ｂを軸周りに回転可能に支持する。

この場合、ドライブシャフト２０は、第１の実施形態のドライブシャフト１０より多くのユニバーサルジョイントをもつ。そのため、ドライブシャフトの折り曲げ箇所の数が増え、ドライブシャフト２０をさらに大きく折り曲げることができる。この場合、駆動装置７を、パスラインＰＬにさらに近づけることができ、傾斜圧延機のサイズを抑制できる。

第２の実施形態では、サブ軸部材が２つである。しかしながら、サブ軸部材の数は、特に限定されない。サブ軸部材の数は２つ以上でもよい。この場合、ユニバーサルジョイントの数がさらに増える。そのため、ドライブシャフト全体を、より大きく折り曲げることができる。

上述の実施の形態では、交叉角αは傾斜ロール２とパスラインＰＬとが水平方向でなす角度であり、傾斜角βは傾斜ロール２とパスラインＰＬとが垂直方向でなす角度である。すなわち、上述の実施の形態では、傾斜圧延機は、２つの傾斜ロール２がパスラインＰＬを挟んで水平方向に対向して配置される。しかしながら、上述の実施の形態は、交叉角αが垂直方向でなす角度、傾斜角βが水平方向でなす角度である傾斜圧延機、すなわち、２つの傾斜ロール２がパスラインＰＬを挟んで垂直方向に対向して配置される傾斜圧延機においても同様に適用できる。

上述の実施の形態では、傾斜圧延機はコーン型の傾斜ロールを備える。しかしながら、傾斜ロールはコーン型に限定されない。傾斜ロールはバレル型であってもよい。

本実施形態の傾斜圧延機は、穿孔機であってもよいし、エロンゲータ等であってもよい。

以上、本発明の実施の形態を説明した。しかしながら、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。したがって、本発明は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変更して実施することができる。

１、３０ 傾斜圧延機
２ 傾斜ロール
３、５ 軸部材
４、４０ 中間軸部材
４Ａ、４Ｂ サブ軸部材
６ 支持装置
６Ａ、６Ｂ サブ支持装置
７ 駆動装置
１０、２０、１００ ドライブシャフト
１１、１２、１３ ユニバーサルジョイント

Claims (2)

1. パスライン周りに配置される複数の傾斜ロールと、
   前記傾斜ロールを駆動する駆動装置と、
   各々が対応する前記傾斜ロールと前記駆動装置との間に配置され、対応する前記傾斜ロールに前記駆動装置の動力を伝える複数のドライブシャフトとを備え、
   前記ドライブシャフトは、
   前記傾斜ロールと連結される第１軸部材と、
   前記駆動装置と連結される第２軸部材と、
   前記第１及び第２軸部材との間に配置される中間軸部材と、
   前記中間軸部材と前記第１軸部材との間に配置される第１ユニバーサルジョイントと、
   前記中間軸部材と前記第２軸部材との間に配置される第２ユニバーサルジョイントと、
   前記中間軸部材を軸周りに回転可能に支持する支持装置と、
   を含み、
   前記支持装置は、
   中央に貫通孔を有し、所定位置に止まって動かないように建屋に固定されたスタンドと、
   前記貫通孔に嵌め込まれ、前記中間軸部材が挿入されたベアリングとを含む、傾斜圧延機。
2. 請求項１に記載の傾斜圧延機であって、
   前記中間軸部材は、
   一列に並んだ複数のサブ軸部材と、
   隣り合う前記サブ軸部材との間に配置されるユニバーサルジョイントとを含み、
   前記支持装置は、
   各々が対応するサブ軸部材を、軸周りに回転可能に支持する複数のサブ支持装置を含む、傾斜圧延機。

Images