JPH04724B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、継目無鋼管等を製造するためのピル
ガー式圧延機の慣性力バランス装置に関するもの
である。

〔従来の技術とその問題点〕

一般に、ピルガーミルロールを装着したピルガ
ー式圧延機は、例えば、特公昭51−43472号公報
で示されているごとく、特殊なキヤリパーをもつ
た一対のピルガーミルロールとマンドレルロツド
との間で素管を圧延し、継目無鋼管を製造する。
その構成および動作は、第４図に示す。すなわ
ち、一般に実用化されている従来例のピルガー式
圧延機の模式図で説明すれば、主モータにより回
転されるクランク軸２に、クランクアーム３およ
び扇形バランサ４を固着し、該クランクアーム３
にコンロツド５およびＶバランサ用コンロツド６
をそれぞれ連結し、該コンロツド５の先端に、一
対のピルガーミルロール７，７を備えたピルガー
ミルスタンド８を連結するとともに、前記Ｖバラ
ンサ用コンロツド６の先端にＶバランサ６′を吊
設している。

そして、主モータでクランク軸２を回転速度ω
で定速回転させると、クランクアーム３およびコ
ンロツド５を介して、ピルガーミルスタンド８が
往復動する。その往復動に伴い、ピルガーミルロ
ール７は、図示しないラツクとピニオンにより回
転し、素管を圧延する。これを更にいえば、ピル
ガーミルロール７が回転し、マンドレルロツドを
挿入した素管が回転しながら前進すると、ピルガ
ーミルロール７が素管にかみ込む。更にピルガー
ミルロール７が回転すると、素管は仕上げ寸法に
まで圧延され、次いで、素管はピルガーミルロー
ル７との接触により離れる。一方、素管は、ピル
ガーミルロール７により圧延されている間は停止
しているが、素管がピルガーミルロール７から自
由になると同時に前進する。

かかるごとく、従来の実用化されたピルガー式
圧延機は、ピルガーミルロール７が備えられたピ
ルガーミルスタンド８を強大な力で往復動させる
ため、クランク機構を採用しており、このクラン
ク運動により誘発する、往復動の慣性力および、
慣性力による偶力によつて、アンバランスが発生
するが、このアンバランスをなくすため、前記の
ごとく、扇形バランサ４およびＶバランサ６′を
設けている。

しかしながら、かかるピルガー式圧延機では、
扇形バランサ４おびＶバランサ６′を備えること
により、次のごとく不都合が生じている。すなわ
ち、(1)扇形バランサ４およびＶバランサ６′を備
えているため、大型化する。(2)扇形バランサ４お
よびＶバランサ６′では、クランク軸２の回転速
度ωにもとづく一次の項（周知の、往復動慣性力
を表す一般式における一次の項をいう。以下同
じ）のアンバランスはなくすことができるが、高
次の項のアンバランスがなくせない。したがつ
て、高次の項のアンバランスを小さくしようとす
れば、クランクアーム３の長さＲとコンロツド５
の長さＬの比を小さくしなければならないため、
コンロツド５の長さＬが大きくなり、装置全体が
大型化する。(3)Ｖバランサ６′を備えているため、
例えば、φ260mmの素管を冷延するためのピルガ
ーミル圧延機は、深さ約８ｍの基礎工事を必要と
し、ひいては、Ｖバランサ６′廻りのメンテナン
スも困難となる。

一方、特公昭51−43992号公報には、主モータ
により、クランク機構を介して、駆動される粗圧
延ピルガーミルスタンドと、中間・仕上圧延ピル
ガーミルスタンドとを連設し、これら両ピルガー
ミルスタンドをラツクとピニオンで連動させ、た
がいに逆方向に往復動させるピルガー式圧延機が
紹介されている。

ところが、かかるピルガー式圧延機では、主モ
ータにより１個のコンロツドを介して粗圧延ピル
ガーミルスタンドを駆動し、中間・仕上圧延ピル
ガーミルスタンドは、粗圧延ピルガーミルスタン
ドよりラツクとピニオンを介して連動することか
ら、かかるクランク機構におけるコンロツドに２
倍の慣性力が働くこととなり、クランクピンなど
に破壊を招くおそれがあり、しかも、往復動慣性
力バランス装置については開示されていない。

〔問題点を解決するための手段〕

そこで本発明は、以上の従来技術の問題点を全
面的に解決することに着目して創作されたもの
で、その要旨とするところは、一対のピルガーミ
ルロールを装着したピルガーミルスタンドを、回
転運動から往復運動に変換した動力で水平状に往
復動させるピルガー式圧延機の慣性力バランス装
置において、前記ピルガーミルスタンドの２個同
一重量のものを、たがいに逆方向に、かつ、同一
速度で往復動するよう連動・連設するとともに、
これら２個のピルガーミルスタンドを互いにコイ
ルバネ若しくはエアシリンダで連結させたピルガ
ー式圧延機の慣性力バランス装置にある。

〔実施例の基本制御〕

本実施例の構成を作用とともに、添付図面に示
す第１および第２の実施例により詳細に説明す
る。本実施例は、例えば素管φ260mmの継目無鋼
管を冷延し、往復動の慣性力が約60ton発生する、
いわゆる大型のピルガー式圧延機に好適である。

第１の実施例を示す第１図において、１０は一
対の中間・仕上圧延用ピルガーミルロール１１，
１１を備えた第１のロールスタンド（ピルガーミ
ルスタンド）、１２は一対の素圧延兼バランスウ
エイト用ピルガーミルロール１３，１３を備えた
第２のロールスタンド（ピルガーミルスタンド）
を示し、第１のロールスタンド１０と第２のロー
ルスタンド１２とは同一重量にしている。

１４は、両ロールスタンド１０，１２の往復動
による慣性力をバランスさせる慣性力バランス装
置で、図示のものはコイルバネ方式であるが、ピ
ストンロツドを第１のロールスタンド１０に、シ
リンダーを第２のロールスタンドにそれぞれ連結
したエアーシリンダー方式でもよく、本出願人の
すでに出願したものなど、要するにバネ力、エア
ー圧縮力などのポテンシヤルエネルギーを備えた
ものであればよい。

１５は主モータで、これにより、クランク軸２
クランクアーム３およびコンロツド５を介して第
１のロールスタンド１０を往復動する。

１７はラツク、１８はピニオンで、第１のロー
ルスタンド１０と第２のロールスタンド１２との
間に、上下一対介在し、両ロールスタンド１０，
１２を連動している。すなわち、第２のロールス
タンド１２はコ字状フレーム１９に固着され、コ
字状フレーム１９の相対する個所にはラツク１
７，１７を刻設している。一方、第１のロールス
タンド１０の上下外側にはラツク１７ａ，１７ａ
を刻設し、これらラツク１７，１７ａ間にピニオ
ン１８が噛合つている。そして、ピニオン１８は
その軸心位置を固定しているので、第１のロール
スタンド１０と第２のロールスタンド１２の往復
動は、床面上でたがいに逆方向に同一速さ、か
つ、同一変位量で移動する。

２０はタコジエネレータおよび回転角検出器
（T.G）、２１は慣性力バランス演算部で、クラン
ク軸２の回転速度ωをT.G.20により検出し、慣
性力バランス演算部２１により、慣性力バランス
の最適値になるように前記慣性力バランス装置１
４へ指令する。

第２図は、前記ピルガーミルロール１１，１３
とマンドレルロツド２２および素管２３の関係を
示す側断面図であるが、同図において、該ピルガ
ーミルロール１１，１３は、前記のごとく、たが
いに逆方向に移動し、素管２３の流れＡ矢印方向
に移動するとき、素管２３は両ピルガーミルロー
ル１１，１３で圧延される。一方、マンドレルロ
ツド２２は両ピルガーミルロール１１，１３の共
通のロツドで構成し、ピルガーミルロール１１お
よび１３の圧延域に応じ、２段２２ａ，２２ｂに
構成している。

次に、かかる慣性力バランス装置１４の制御の
原理は次のとおりである。すなわち、本実施例で
は、往復動の慣性力の一次の項がコイルバネのバ
ネ力と良好にバランスできる点に着目し制御しよ
うとするもので、しかも、クランク軸２の回転速
度ωに応じて、コイルバネのバネ常数を最適値に
しようとするものである。したがつて、第１のロ
ールスタンド１０についていえば、クランク軸２
の回転速度ωを一定とした場合、第１のロールス
タンド１０の往復動慣性力の一次の項を、慣性力
バランス装置１４のコイルバネのバネ力でバラン
スさせればよいので、 Ｍ：第１のロールスタンド１０の重量 x¨＝第１のロールスタンド１０の変位ｘの加速度 Ｋ＝コイルバネ１４のバネ常数 とすれば、 Mx¨＝−ｋ（2x） …… にすればよい。

一方、バネ常数ｋは次のようにして求める。す
なわち、本実施例では、クランク運動の往復動慣
性力の一次の項のみをコイルバネでバランスさせ
て高次の項を無視したので、周知の往復動の慣性
力を表す一般式で、Ｒ／Ｌ≪１とすれば、 x¨≒−ω²×ｘ …… が得られ、これら、式より ｋ＝1/2Mω² …… が求められる。かかるバネ常数ｋを回転速度ωに
応じ適宜選ぶことにより、第１のロールスタンド
１０の往復動慣性力の大半はバランスできる。

また、第２のロールスタンド１２の往復動慣性
力のバランスも同様にコイルバネ１４でバランス
させる。

本実施例は叙上の構成を採択しているので、そ
の作動は次のごとくなる。すなわち、主モータ１
５によりコンロツド５などを介して、第１のロー
ルスタンド１０を往復動させると、ラツク・ピニ
オン１７，１８を介して第２のロールスタンド１
２が逆方向に往復動する。このとき、第１および
第２のロールスタンド１０，１２より発生する往
復動慣性力はコイルバネ１４にてバランスする。
そして、第１および第２ロールスタンド１０，１
２の運動エネルギーをコイルバネのポテンシヤル
エネルギーとして蓄え、かつ、放出する。したが
つて、コイルバネの反力は、第１および第２のロ
ールスタンド１０，１２で内部的にクローズされ
る。

また、クランク軸２の回転速度ωはT.G.20に
て検出され、慣性力バランス演算部２１にて、慣
性力バランスの最適値になるようなコイルバネ常
数ｋにする。

そして、素管２３およびマンドレルロツド２２
は適宜の送りと回転が与えられながら、粗圧延用
のピルガーミルロール１３，１３に供給され、素
管２３の流れ方向に移動するとき、素管２３はピ
ルガーミルロール１３，１３とマンドレルロツド
２２ａとの間で圧延され、更に、仕上または中間
圧延用のピルガーミルロール１１，１１とマンド
レルロツド２２ｂで圧延される。

次に、本発明の第２の実施例を説明する。第３
図において、第１図と相違する部分のみを述べる
と、第２のロールスタンド１２を箱状フレーム２
４で構成し、第１のロールスタンド１０をその箱
状フレーム２４内で往復動させる。そして、これ
ら第１および第２のロールスタンド１０，１２
は、同一クランク軸２で180°位相差をもたせて連
結されたコンロツド５および５ａにより往復動す
る。

したがつて、第２の実施例ではラツク・ピニオ
ンが不要となる。

［発明の効果］ 以上要するに本発明は、特許請求の範囲に記載
された構成を採択したので、以下に列挙した諸効
果が期待できる。

従来の、Ｖバランサおよび扇形バランサを備
えたピルガー式圧延機に比べ、アンバランスの
消去効果は同効ながら（但し、20％低減でき
る）これらのバランサを粗圧延ロールスタンド
に置換したので、回転運動から往復運動に変換
した駆動部の小型化、高速化（例えば、ωを
1.5倍増速することができる）、メンテナンス容
易化および基礎工事簡略化などが可能となるの
は勿論、ピルガーミルスタンドの往復動により
誘発するアンバランス力をコイルバネ若しくは
エアシリンダのポテンシヤルエネルギーでバラ
ンスさせることから省エネルギーが計られる。
すなわち、例えば、大型のピルガー式圧延機で
は、慣性力は最大60tonにも及ぶから、かかる
慣性力をバランスさせるために多くの外部エネ
ルギーが必要となるが、かかる外力はコイルバ
ネ若しくはエラシリンダのポテンシヤルエネル
ギーでまかなわれる。勿論、連設したピルガー
ミルスタンドによつて圧下率を大きくし生産性
は一段と向上する。

コイルバネ若しくはエアシリンダのポテンシ
ヤルエネルギーによる慣性力のバランスである
から、従来の扇形バランサおよびＶバランサを
備えたピルガー式圧延機にも併用して装着で
き、かかる場合は扇形バランサおよびＶバラン
サを小型化することができる。

本発明によれば、慣性力をコイルバネ若しく
はエアシリンダのポテンシヤルエネルギーでパ
ランスさせるので、機械加工を要するコンロツ
ド、クランクアーム、クランク軸などに過大な
力を受ける必要がなく、大型化する必要がなく
なり、小型化およびコストダウンを計ることが
できる。

一方のピルガーミルスタンドの慣性力をバラ
ンスさせるポテンシヤルエネルギーと、他方の
ピルガーミルスタンドの慣性力をバランスされ
るポテンシヤルエネルギーが共通の床面上で打
ち消し合つて内部的にクローズされるので、周
辺の設備などに振動が伝わらず操業の安全性が
確保できる。

ピルガーミルスタンドを駆動する、回転運動
から往復運動に変換する装置が小型化できる。

なお、本発明の実施例のｋ＝Mω²を使用し
た慣性力バランス装置を装着したピルガー式圧
延機と、第４図に示す従来例との比較例を第５
図に示す。

すなわち、第５図は、Ｌ＝4000mm、Ｒ＝720mm、
Ｍ≒35tonで試験し、縦軸に力（ton）、横軸に時
間（秒）をとつたグラフで、慣性力アンバランス
量を図示している。同イ図はω＝45rpm、ｋ＝
400Kg／cm×2set（両側）の場合、ロ図はω＝
30rpm、ｋ＝178Kg／cm×2set（両側）の場合をそ
れぞれ示している。破線は第４図に示した従来例
における慣性力バランス量、実線は本実施例の慣
性力アンバランス量を示す。同図示により明らか
なように、本実施例では常時アンバランスを小と
している。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の模式図、第２図は第
１図の要部詳細図、第３図は第２の実施例の模式
図、第４図は従来例の模式図、第５図は試験例の
グラフを示す。 ２……クランク軸、３……クランクアーム、５
……コンロツド、１０……第１のロールスタン
ド、１１，１３……ピルガーミルロール、１２…
…第２のロールスタンド、１４……コイルバネ、
１７……ラツク、１８……ピニオン。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ クランク軸の回転運動を往復運動に変換して
   一対のピルガーミルロールを装着したピルガーミ
   ルスタンドを水平状に往復動させるピルガー式圧
   延機の慣性力バランス装置において、前記ピルガ
   ーミルスタンドの２個同一重量のものを、互いに
   逆方向に、かつ、同一速度で往復動するよう連
   動・連設すると共に、これら２個のピルガーミル
   スタンドを互いにコイルバネ若しくはエアシリン
   ダで連結したピルガー式圧延機の慣性力バランス
   装置。