JPH064166B2 - 圧延機の駆動装置 - Google Patents

圧延機の駆動装置

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JPH064166B2
JPH064166B2 JP60032681A JP3268185A JPH064166B2 JP H064166 B2 JPH064166 B2 JP H064166B2 JP 60032681 A JP60032681 A JP 60032681A JP 3268185 A JP3268185 A JP 3268185A JP H064166 B2 JPH064166 B2 JP H064166B2
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coupling
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rolling mill
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利幸 梶原
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B35/00Drives for metal-rolling mills, e.g. hydraulic drives
    • B21B35/14Couplings, driving spindles, or spindle carriers specially adapted for, or specially arranged in, metal-rolling mills

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Transmission Devices (AREA)
  • Metal Rolling (AREA)
  • Reduction Rolling/Reduction Stand/Operation Of Reduction Machine (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、圧延機、とくに板用圧延機のロール駆動装置
に係り、小径のロールに大トルクを伝えうる圧延機のロ
ール駆動装置に関する。
〔発明の背景〕
板用圧延機に於ては近年益々より硬い金属材をより薄く
圧延する要求が強まり、そのために作業ロール径をより
小さくすることが必要になつて来ている。そのような場
合には、特開昭58−3710号公報に記載のように圧延に必
要なトルクを作業ロールに直接伝える作業ロール駆動方
式では上下作業ロール間のスペースがロール径に応じて
小さくなることからギヤやスピンドルも小径とならざる
を得ず、このためにギヤ及びスピンドルの強度が不足と
なり、止むを得ず4段ミルに於ては補強ロール駆動、6
段ミル等の多段ミルに於ては中間ロール駆動がとられて
いる。このような作業ロール以外の駆動ロールと作業ロ
ール間の摩擦力で作業ロールに動力を伝える方法では板
破断等のトラブルが発生した場合、作業ロールは、板材
の絞り込みによって急速に停止するのに反し、駆動ロー
ルは大きな慣性を有するミルモータや補強ロールの慣性
力のため廻転を続け、停止した作業ロールとの間にすべ
りを発生させて作業ロールを半月状に削りとるという大
損傷を与える危険性がありロールの原単位を著しく高く
する問題点がある。
又これらの駆動方式では接戦力によつて作業ロールに水
平方向の撓みを与えるため板の形状を変化させたり、ク
ロスバツクルやヘインボーンと云われる模様を板に生じ
る欠点がある。
このため小径ロールと雖も出来るだけ作業ロール駆動が
要望されているわけである。ところで駆動装置の中での
最弱部は、駆動機と、作業ロールを連結するスピンドル
カツプリングである。スピンドルカツプリングには、大
別してスリツパメタル式ユニバーサルジヨイント、ギヤ
タイプ及びクロスピンタイプがあるが第1表に示すよう
にそれぞれ一長一短がある。
第1表で許容傾斜角度が小さいものは、駆動ギヤも小さ
くさせられるため駆動ギヤの強度が不足となる。そこで
特開昭56−68516号公報に記載の如く作業ロールの駆動
トルクを増加させるため一本の作業ロールを圧延機の駆
動側に加えて操作側からの双方から駆動するという考え
方、並びに特開昭59−30409号公報に記載のように上下
作業ロールの駆動装置を圧延スタンドを挾んで各々反対
側に位置させて必要な強度を有するギヤ,スピンドルを
具備させるという考え方があるが、これらの方式では圧
延機を挾んで両側に駆動装置が配設されることになる
為、ロール交換作業がこの駆動装置の存在によつて極め
て不便となり作業性が著しく悪化して実用的でないとい
う問題を有する。
また、圧延機の駆動側となる上下の作業ロールの軸端部
の長さを違えてスピンドルカツプリングの位相を上下で
ずらし、カツプリング外径を強度上必要なだけ大きくす
る考え方は以前からあつた。然し、この方式では、上下
の作業ロールの長さが異なり作業ロールの種類がふえる
ことの欠点の他に、作業ロールの長さが大型機では1m
近くも長くなり圧延コストの大きな部分を占める作業ロ
ールの原単位を大巾に増加させるのみならず、ロールの
阻害,運搬,ロール研削作業等に不便を来たすこともあ
り現在まで採用された例は発表されていないものであ
る。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、小径の作業ロールを採用した多段圧延
機のロールを直接駆動する圧延機の駆動装置において、
駆動ロールの原単位の増加させずに圧延に必要な駆動ト
ルクを作業ロールに十分伝達し得る駆動装置を提供する
ことにある。
〔発明の概要〕
上記目的を達成するために本発明では、小径の上,下作
業ロールを備えた圧延機であって、前記上,下作業ロー
ル間で圧延材を圧延する際に必要な駆動トルクを発生す
る駆動機と、該駆動機から駆動トルクを前記上,下作業
ロールに直接伝達する上,下スピンドルとから構成され
た圧延機の駆動装置において、前記上,下スピンドルは
それぞれ、前記作業ロールと第1のカップリングによっ
て連結された第1のスピンドルと、該第1のスピンドル
と第2のカップリングによって連結された第2のスピン
ドルから構成され、前記第1のカップリングに小径ギヤ
タイプのカップリングを用いて前記第1のスピンドルを
傾斜させ、前記第2のカップリングにクロスピンタイプ
のカップリングを用いて前記第2のスピンドルを傾斜さ
せ、更に、前記第2のカップリングの位置をそれぞれ、
前記上下のスピンドル間で軸方向にずれるように配設
し、しかも、前記第2のカップリングの外径を前記第1
のカップリングの外径よりも大径となるように構成した
ものである。
一般にカップリング外径は作業ロール径により制限され
るため作業ロール径より大きくすることが出来ず、圧延
に必要な駆動トルクを作業ロールに十分伝達することが
出来ない。
つまり、本発明では十分な駆動トルクを作業ロールに伝
達出来るよう上,下作業ロールのスピンドルを傾斜させ
て配置し、カップリング外径を大きくとれるようにして
いる。そして、このスピンドルを傾斜させたことによる
カップリングの負担を軽減するために、第1のカップリ
ングによつて連結された第1のスピンドルと第2のカッ
プリングによつて連結された第2のスピンドルから構成
させている。
また、上,下作業ロール径が小径であるために前記第1
のカップリングに小径ギヤタイプのカップリングを用
い、出来るだけ傾斜角度を大きくとれるように前記第2
のカップリングに大径のクロスピンタイプのカップリン
グを用いるものである。
しかも、大きな傾斜角度をとれ、かつ、圧延に必要な駆
動トルクを作業ロールに十分伝達し得るように前記第2
のカップリングの外径が大径のものを採用出来るように
前記第2のカップリングの位置をそれぞれ、前記上下の
スピンドル間で軸方向にずれるように配設したものであ
る。
〔発明の実施例〕
本発明の一実施例である多段圧延機の駆動装置について
図面を参照し以下説明する。
第1図は4重圧延機の1部分の示した図面で、補強ロー
ル軸受箱8付き上補強ロール7と補強ロール軸受箱8′
付き占下補強ロール7′との間に配置された作業ロール
チヨツク17付きの小径の上作業ロール16及び作業ロ
ールチヨツク17′付きの小径の下作業ロール16′を
備えたものである。圧延材15を圧延する際に必要とな
る上,下の小径作業ロール16,16′に駆動トルクを
付与する装置として、駆動トルクを発生する電動機(図
示省略)から軸受23,23′により夫々支持された駆
動歯車24,24′を介して、この歯車24,24′の
軸端に取付けられたカップリング22,22′により結
合された第2スピンドル21,21′に駆動トルクが伝
達される。この第2のスピンドル21,21′の他端に
は大径のカップリング20,20′が夫々取り付けられ
ており、しかもこれらカップリング20,20′の取付
位置は上下のスピンドル間で軸方向に位相をずらせてお
き、大径のカップリング20,20′が相互に接触しな
いように配置されている。そして前記第2のスピンドル
21,21′に伝えられた駆動トルクは位相をずらせて
配置された大径のカップリング20,20′により連結
された第1のスピンドル19,19′及びこれら第1の
スピンドル19,19′の端部に取付けたカップリング
18,18′を介して小径作業ロール16,16′に夫
々伝達されるように構成されている。
つまり、駆動機から小径作業ロールに駆動トルクを伝達
するスピンドルとして作業ロール側の第1スピンドル1
9,19′と駆動機側の第2スピンドル21,21′と
の2本から構成し、強度上並びにスピンドルの傾斜角の
許容度の観点から両スピンドルを連接する接合カップリ
ング20,20′の位置を軸方向に位相をずらせて配置
して該カップリング20,20′に大径のものを使用可
能にしたものである。
ところで、上述した作業ロール側の第1のスピンドル1
9,19′と駆動機側の第2のスピンドル21,21′
との組合せとしては第2表に示した如きものが考えられ
る。
上表の各スピンドルの傾斜角度は使用時の最大角度の概
略の目安を示す。即ち作業ロール16,16′のロール
径が小さいので第1スピンドル19,19′は小さなカ
ップリング外径におさえるため傾斜角は少なくとも小角
度とし、第2スピンドル21,21′は接合カップリン
グ20,20′は上,下スピンドル間で位相をずらして
配置することにより大径カップリングとするものであ
る。この第2スピンドル21,21′には傾斜角度の大
きくとれるスリツパメタル式を採用することも可能であ
るが高速性やメンテナンス性に弱点があり特別な場合に
使用は限定される。
次にギヤタイプスピンドルに用いられるギヤカップリン
グの強度特性について述べると、ギヤである歯の摩耗と
歯の曲げ疲労による破損がある。
摩耗は傾斜角度と廻転速度によつて定まる寿命を考慮し
て決定されねばならぬが、曲げによる疲労破壊は確実に
避けねばならない。この許容強度は傾斜角θと密接な関
係があるので、ギヤタイプのスピンドルを適用した場合
の第1スピンドル19,19′と第2スピンドル21,
21′の角度分担をどの様にするのが合理的かについて
述べる。第1図に於てギヤカップリングのトルク伝達強
度はカップリング外径Dの三乗に比例する。一方傾斜角
が大きくなると歯の負荷分担率が低下することにより許
容伝達トルクは低下する。この関係は理論と実験により
1+0.85θに逆比例すること確かめられている。以上よ
り許容伝達トルクTは、(1)式で示されうる。
ここに、k:比例定数 D:スピンドルカップリングの外径 θ:ギヤスピンドルの傾斜角(度) 第1図に於て第1と第2のスピンドルカップリングの強
度を等しく出来る角度θ,θに設計する時にスピン
ドル全体として最大の伝達トルクが得られることにな
る。
ところで上下のスピンドルに夫々設けた上下のカップリ
ングが接触しないようにするためには 但し、Dは作業ロールの最小径、dは各スピンドルの
外径、Dは第1スピンドルのカップリング18の外
径、Dは第2スピンドルの大径カップリング20の外
径である。
(2)式より、 D+d=2D …………(3) 一般に設計上の強度バランスより d=0.75D である。
然る時、 D=2D−0.75D=1.25D である。
(1)式を用い両カップリング18と20の強度を等しく
すると より (1+0.85θ)×1.253=1+0.85θ 或は 即ち第1スピンドル19,19′の傾斜角θをθ
0と設定した場合に、第2スピンドル21,21′の傾
斜角θはθ=1.1°とすれば強度はバランスしてお
り、しかもθ=1.1°はギヤスピンドルとして可成りの
高速にも適用しうる角度であることから第1スピンドル
の角度は出来るだけ小さくゼロに近くすることが望まし
いということになる。しかしながら、作業ロールが小径
化するに伴い、スピンドルの傾斜角が大きくなると、第
2スピンドルのみでこの大きな傾斜角度を負担すること
となりるとカップリングがより大径化してしまうため、
第1のスピンドルはある程度の傾斜角がとれる小径ギヤ
タイプの結合スピンドルを適用することが望ましい。
一方、この結合スピンドル型式は全長が長くなるので第
2スピンドル21,21′は出来るだけ傾斜角度の大き
くとれる型式のもの、即ち、クロスピンタイプを適用す
るのが望ましい。
いずれにしてもこの方式により同じ作業ロール径で1.
25=1.95倍もの伝達トルクを小形の作業ロール
に伝えることが出来、圧延設備としての機能を著しく高
めることが出来るものとなる。
以上の説明は4重式圧延機の小径作業ロールを駆動する
ものについて行ってきたが、5重式又は6重式或いはそ
れ以上の多段圧延機において、中間ロールを駆動する場
合もスピンドルの構成は全く同様である。
第2図は、作業ロールが軸方向にシフト可能な4重圧延
機に前述した構成のスピンドルを組込んで時の側面図を
示す。尚、作業ロールのシフトを行うシフト装置は特公
昭53−8541号公報,特開昭55−22463号公報等で公知な
ものと同じ装置を使用すれば良く、ここでは図示を省略
する。上作業ロール16を補強ロール7に対してXだけ
左方に、下作業ロール16′をXだけ右方に軸方向にシ
フト可能に4重圧延機であり、このストロークはカップ
リング18a,18a′と第1のスピンドル19と一体
のスピンドル部19a,19a′とが相対的に軸方向に
移動可能に構成させて行う方式である。上下作業ロール
16,16′は作業ロール軸受箱17,17′により支
持されている。
軸方向に相対的な移動可能にカップリング18a,18
a′としては種々な方式があるが、その代表的な2例に
ついて以下説明しよう。第3図はカップリング18の内
周にスプライン58を設け、第1のスピンドル19の外
周にスプライン57を設け、この両者のスプライン5
7,58を相互に嵌め合せることにより軸方向に移動を
可能にして駆動トルクの伝達も行うことができる構造と
したものである。シール56はスプライン数の潤滑油の
漏洩防止用である。スプリイング60は、作業ロール1
6が軸方向にXだけシフトした時にカップリング18a
がロール16から外れないようにデイスタンスピース5
9を介して、カップリング18aと第1のスピンドル1
9間に必要な軸方向の力を発生させるために挿入されて
いるものである。
また第4図は、作業ロール16の端数に取付けたカップ
リング18bの内周の歯形66を設け、第1のスピンド
ル19の端部に取付けたカップリング19bの外周に歯
形67を設けて両者の歯形66,67を相互に嵌合する
ことにより駆動トルク伝達を可能にして、しかも軸方向
移動を可能にしたものである。シール63は、歯形6
6,67の潤滑油の漏洩防止用である。スプリング65
は、デイスタンスピース64を介してカップリング18
bとカツプリグ19bを軸方向に押し拡げる力を発生さ
せているもので、作業ロール16のシフトストロークX
に追随できるようにするためのものである。
尚、上述した発明の実施例において、小径作業ロールの
ロール径としてはロールの有効胴長比で約30%以下の
ものに適用されるものであり、特に有効胴長比で約20
%の小径作業ロールでは効果が顕著となるものである。
〔発明の効果〕
本発明によれば、小径の作業ロールを採用した多段圧延
機のロールを直接駆動する場合に、駆動ロールの原単位
を増加させること無く圧延に必要な駆動トルクを作業ロ
ールに十分伝達し得るようにした圧延機の駆動装置が実
現出来るという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例である小径作業ロール駆動方
式の4段圧延機の駆動装置を示す部分側面図、第2図は
作業ロールが軸方向にシフトし得る構成の圧延機に本発
明を適用した圧延機の駆動装置を示す部分側面図、第3
図及び第4図は第2図に示すスピンドルカップリングに
用いられる各実施例を表わした部分断面図である。 7,7′…補強ロール、15…圧延材、16,16′…
小径作業ロール、17,17′…軸受箱、18,1
8′,20,20′,22,22′…カップリング、1
9,19′…第1スピンドル、21,21′…第2スピ
ンドル、28,29…軸受箱、34…支持体、37…油
圧シリンダ、18a…カップリング、19a…スピンド
ル部、36…ガイド。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】小径の上,下作業ロールを備えた圧延機で
    あって、前記上,下作業ロール間で圧延材を圧延する際
    に必要な駆動トルクを発生する駆動機と、該駆動機から
    駆動トルクを前記上,下作業ロールに直接伝達する上,
    下スピンドルとから構成された圧延機の駆動装置におい
    て、 前記上,下スピンドルはそれぞれ、前記作業ロールと第
    1のカップリングによって連結された第1のスピンドル
    と、該第1のスピンドルと第2のカップリングによって
    連結された第2のスピンドルから構成され、 前記第1のカップリングに小径ギヤタイプのカップリン
    グを用いて前記第1のスピンドルを傾斜させ、 前記第2のカップリングにクロスピンタイプのカップリ
    ングを用いて前記第2のスピンドルを傾斜させ、 更に、前記第2のカップリングの位置をそれぞれ、前記
    上下のスピンドル間で軸方向にずれるように配設し、 しかも、前記第2のカップリングの外径を前記第1のカ
    ップリングの外径よりも大径となるように構成したこと
    を特徴とする圧延機の駆動装置。
  2. 【請求項2】前記小径作業ロールはロール軸方向に移動
    可能に構成され、前記第1のスピンドルは該作業ロール
    の軸方向移動に追従出来るように伸縮機構を組込んで構
    成されていることを特徴とする特許請求の範囲第1項に
    記載の圧延機の駆動装置。
  3. 【請求項3】前記小径作業ロールはロール径がロールの
    有効胴長の約30%以下に形成されていることを特徴と
    する特許請求の範囲第1項に記載の圧延機の駆動装置。
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