JPS60187407A - 傾斜圧延機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ａ、産業上の利用分野 本発明は、特に、ローラ軸が圧延素材軸に対して圧延方
向に開いた大きな傾斜角゛β”をなす３０一ラ円錐傾斜
圧延機に使用するためのローラ調整装置に関する。

ｂ、従来の技術とその問題点 回転圧延台と非回転ローラとを備えた遊星傾斜圧延機と
して、または静止圧延台と回転ローラとを備えたローラ
の強力絞り用の３０一ラ円錐傾斜圧延機として知られた
いわゆる強力絞り傾斜圧延機の場合、全ての傾斜圧延方
法の場合に必要な平滑カリバーの作用が特に重要である
。ごのことは、この強力絞り圧延機は、壁厚さ許容差に
することに対して既に完成段階にあり、換言すれば、内
部工具によって加工するようにされていないことによる
ものである。

従って、壁厚さの補強として螺旋状にローラの回りにあ
る傾斜圧延処理において特徴的な・うねり性は、特に壁
厚さが薄い場合には許容できない。

圧延性および送りが極めて小さく、圧延軸の空間的な位
置が、圧延素材軸に対して極めて小さな角度βしか有し
ていないという相違点はあるが、平ｌｈ率に対する同じ
ような要求が公知のアソセル圧延機の場合にもある。

中空ブロックを円筒状の心棒によって管材に圧延する強
力絞り傾斜圧延機において、完全に他の事態が生じる。

極めて大きな圧延を行なう可能性は、好適な速度割合の
２つの圧延機の場合に、特別な空間的ローラ位置の結果
として生しる。遊星傾斜圧延機の場合、ローラが遊星状
に管材の回りに回転し、３０一ラ円錐傾斜圧延機の場合
には、管材が回転することは、この場合には問題ではな
い。従って、次に、回転する圧延素材に゛ついて説明し
、３個のローラのうちの１個のローラについて考察する
。

本来の圧延測定は、傾斜圧延機において一般的であるよ
うに、３つの領域すなわち圧延領域、平滑領域および丸
領域に分割される。第１図は、ローラｌ′と圧延領域２
′と平滑領域３′と丸領域４′とを備えた回転ローラ円
錐傾斜圧延機の圧延間隙を示しており、この場合、図を
簡素化するため、ローラ軸と圧延素材軸とは点Ｘで交っ
ている。

管材６の中には圧延棒７がある。

圧延領域では、内部工具とローラ表面との間に形成され
、かつ圧延方向に狭められた圧延間隙の中において、中
空ブロックの壁厚さが、所定の管材壁厚に強制的に絞ら
れ、他方において、圧力。

速度および摩擦の割合に依存して異なった量だけ、中空
ブロックの周囲が圧延素材の周囲に拡張される。

第１図において圧延肩部５としても形成される圧延領域
の端部は圧延素材壁厚さを決定し、すなわち、該端部が
圧延間隙の最も狭い部分を形成している。

圧延素材が螺旋状に送られることを前提とし、同時に圧
延領域の圧延間隙に生じる壁厚さ形状を３− 考慮する場合、平滑カリバーの必要性は明らかである。

簡単に説明すれば、一定の厚肉部材がローラの圧延間隙
を離れ、１２０゛回転した後に、次のローラの間隙に入
る。材料の縦送りは回転と連動されているため、厚肉部
材の前端部は、進入したｌコーラの圧延領域によって把
握されな（なる。この把握されない長さは、１２０゛の
回転に対応する縦送りされる長さに等しい。

圧延領域による圧延が終了した際、生じた壁厚さは、鋸
歯に似たｌｌ１ｌＩ！旋状に変化し、その際、壁厚さの
差は、出てきた型の長さおよび型の高さの差異に依存し
ている。

一定な管材の壁厚さをつくる課題が、圧延領域に続く平
滑カリバーに課せられる。これは、内部工具およびロー
ラ表面が、圧延間隙を形成し、この間隙は、管材壁厚に
等しく、その長さは、少くとも１２０゛回転した場合に
生しる縦送り長さに等しくなるようにされる。

換言すれば、回転体“ローラ”の表面と圧延素材軸との
間隔が、所定の長さに亘って一定に保たれるように平滑
カリバーがつくられる。従って、圧延素材とローラとの
接触線は、計画された円筒４− の筒面上の空間的な曲線である。その場合、円筒直径は
、内部工具の直径と管材壁厚さの２倍との合計に等しい
。

従って、ローラの平滑領域は、実際には、真すぐな線織
面を有せず、丸材材用の傾斜ローラ手延べ機によって知
られているように、双曲面の形状をなしている。このロ
ーラ１は、第２図に示されているように、圧延領域２．
平滑領域３および丸領域４からなっている。肩部は簡略
化するため省かれている。

異なる壁厚をつくる場合、前述のように、壁の厚い管は
少ししか拡げられず、壁の薄い管は多く拡げられるよう
にして、製造された管材に対して異なる出口直径が生じ
る。強力絞り傾斜圧延機の使用に対する本質的な論拠で
ある大きな最小／最大壁厚さ範囲の場合、大きな量の直
径の差が生じ、これは多数の圧延カリバーを保有する必
要がある限りにおいては、次に続く量または距離の絞り
圧延機におけるこの管材の使用を不経済にする。この理
由、および強力絞り圧延機における夫々の管材の壁厚さ
に対して特別な心棒の直径を準備することは不経済であ
るという理由から、この圧延機の作動ローラを適当に調
整する必要が生じる。

実際の運転に有意義なこの方法は、調整可能に構成され
た圧延機より達成される。

遊星傾斜圧延機に関係する理論的な研究の結果、単一の
圧延カリバーによって十分な最小／最大の管材直１子範
囲に渡って圧延することは、この調整装置では不可能で
あることが判った。螺旋状の壁厚さを抑えるよう圧延を
調整することが可能な調整方法はない。遊星傾斜圧延機
の構造上の特性のため、そのような調整を行なうことは
不可能である。

ドイツ連邦共和国特許出願公開第２７４８７７０号公報
から知見されるように、強力絞り用の遊星傾斜圧延機に
は、２つの調整可能性があり、その一方は遊星歯車軸の
回りのローラヘッドの旋回であり、他方はローラ軸の縦
方向におげろローラ自体の調整である。ドイツ連邦共和
国特許出願公開第３０４４６７２号公報は、別の調整装
置を示しているが、原理的には、前記ドイツ連邦共和国
特許出願公開第２１４８１１０号公報に記載された調整
装置の作用を有している。

本発明において、従来のものと異なり、３個のローラの
すべてが、同時に動作する点が新しい。

また、別の装置がドイツ連邦共和国特許出願公開第３１
１２７８１号公報に公開されている。しかしながら、こ
れも作用は相違せず、た−調整機構の別の変形例を示し
ているに過ぎない。

遊星傾斜圧延機の場合、遊星歯車軸に取付けられた円錐
ビニオンと、歯の端部でローラ軸に取付けられた傘歯車
とが、幾何学的に正確に噛合いを維持することは不可避
である。この不可避の条件によって、ドイツ連邦共和国
特許出願公開第２７４８７７０号公報から明らかなよう
に、ローラ調整装置を構成する２つだけの自由度が可能
になる。双曲面のローラ形体または３０−ラ装置におけ
るローラの双曲面の平滑部が、ローラと管との間の空間
的に湾曲した接触線が全長に亘って管中心点から同じ距
離をもつよう調整可能にするためには、第３の自由度が
必要である。これは、ローラ直径を変更する場合には、
ローラ軸および管縦軸に直角で双方が接触する軸の回り
に旋回可能な傾斜ローラ手延べ機の双曲面のローラによ
って簡単に調整することができる。第３図は遊星傾斜圧
延機の円錐状ローラ１を示し、その平滑領域３は管材６
ａの外径上の圧延間隙にあり、管材６ａの外径を変更す
る場合には、軸ｙ−ｙの回りに旋回する必要がある。

管材６は圧延棒７上にある。この旋回可能性は遊星傾斜
圧延機にないため、螺旋状の壁厚を生ぜず７− に管を圧延し得るようローラ自体を種々の管直径に適合
させる必要がある。しかしながら、実際には、多数のロ
ーラを貯蔵する必要があり、頻繁な交換はこの設備の休
止時間を長くさせるため、実行不可能である。適当な寸
法のものがないか又は摩耗時に調整する必要がある場合
には、夫々の場合にローラの必要な修正の問題は解決さ
れない。

この場合には、３つの自由度のないことが、夫々の場合
に欠点となる。

この場合、本発明の目的は、管材の壁厚が不均一になり
外面および／または内面に１１！！ｌｌ旋状のうねりを
生じこれが所定の許容限界を超過するような条件が平滑
カリバーに生じることなく、ローラの使用範囲を、実際
の必要度に応じて拡大するごとにある。

この目的は、本発明によれば、特許請求の範囲第１）項
記載の必須要項に示された特徴によって達成される。

実施態様は付帯要項に示されている。

この方法の最初の処置は、静止圧延架台をｉＩＩえた３
０一ラ円錐傾斜圧延機に、回転圧延架台を備えた遊星傾
斜圧延機を使用することである。これによって、遊星駆
動、および遊星歯車軸に取付は８− られた円錐ピニオンとローラ軸上の傘歯車との間の限定
された正確な噛合いに対するローラ位置の依存性がなく
なる。

３０一ラ円錐傾斜圧延機は、同じか又は類似したローラ
位置およびローラ形式の場合に静止した圧延架台である
ことが異なっている。遊星傾斜圧延機と比較し、３０一
ラ円帷傾斜圧延機は、この関係を理解し易くするために
は簡単に述べる必要があるが、次に述べる発明と直接関
係を有しない本質的な長所をもっている。

遊星傾斜圧延機の場合、大きな質量が管の回りに回転し
一最大の管径９５／８　″で約１００ないし１５０を一
遠心力によって回転数が制限される。

これによって、圧延素材出口速度は制限されるが、３０
一ラ円錐傾斜圧延機の場合には、この制限がないため、
３倍に増大することができる。さらに、遊星傾斜圧延機
は、管径が増すに伴って回転体の重量が増大するため、
比較的小さな管径だけに適している。１４″管の場合に
は、その重量が約３００ないし４００ｔになる。これが
最高速度で回転する際には、この大きさの質量に起因し
て大きな運動エネルギーを貯蔵し、これが故障時に解放
されるため、好ましくない技術的な経費を無視しても、
安全に対する著しい危険性が存在する。

遊星傾斜圧延機によって製造可能な１００ｍ以上の管材
の長さは、実際には、一方において最大使用重量、他方
において１時間当りの管の最大生産量と関連した加熱炉
の設備投資によって制限されるため、充分な理論的考察
に基づいている。遊星傾斜圧延機は、３０一ラ円＆ｆｌ
傾斜圧延機よりも断面の大きな管を製造することが可能
ではあるが、後者においては高い圧延素材出口速度であ
るため、年間のトン数において一層大きな生産性が得ら
れる。

Ｃ９実施例 本発明によれば、３０一ラ円＆ｆｉＭ斜圧延機は、３つ
の自由度を有するローラ制御装置を備えている。第４図
は、３つのローラ１．１ａおよび１ｂを備えたローラ架
台２３を、圧延方向に見た正面図で示している。ローラ
１のローラシート８は第５図に示されている。このロー
ラシート８ば、その前部の旋回ピン９が埋込み部材１３
に支承され、後部の旋回ピン１０が後部の埋込み部材１
４に支承されている。埋込み部＋Ａ１３および１４は、
第４図に示すように、ローラ架台２３の前部および後部
の窓２４．２５の中で滑動する。第５図において、埋込
み部材１３および１４は、調整歯車１５．１６および軸
１７．１８によって調整される。調整装置は、調整軸１
７．１８が同じ径路を進む−その場合の条件として距離
ＡＩ＝距Ｍｌｊ　Ａ　２　、角β・・・不変（自由度１
）−か、又は異なる径路を進む−その場合の条件として
距離＾１≠距１１１Ａ２．角β・・・変化（自由度２）
−ように設計されている。

第４図において、前部の調整歯車１５．１５ａおよび１
５ｂはクランク軸系列２１によって機械的に互に連結さ
れ、同様に第４図には見ることができない後部の調整歯
車１６．１６ａおよび１６ｂはクランク軸系列２２によ
って機械的に互に連結されているため、すべての３つの
ローラ１，１ａおよび１ｂは、調整モータ１９および２
０によって同期して対称的に同じ量だけ調整される。第
３の自由度の調整は、第６図に示されている。第６図は
圧延方向に見た圧延架台を示しているが、前部の圧延架
台半休はない。

前述のように、ローラシート８，８ａおよび８ｂは、前
部の旋回ピン９．９ａおよび９ｂと、同じ軸上に設けら
れた後部の旋回ピン１０．１０ａおよび１０ｂとを備え
ている。ローラシート８，８ａおよび８ｂは、調整歯車
２６．２６ａおよび２６ｂによって、軸２７．２７ａお
よび２７ｂを介して旋回ピン軸の回りに旋回され＝１１
− る。調整歯車２６．２６ａおよび２６ｂは、モータ２８
によって駆動され、クランク軸系列２９によって互に機
械的に連結されている。

ローラシート８，８ａおよび８ｂの空間的な旋回運動を
調整するため、第５図に例示するように、旋回ピン９お
よび１０は球面被覆１１およびＩ２を備え、第６図に示
すように、調整軸２７．２７ａおよび２７ｂは継ぎ目板
３９．３９ａおよび３９ｂを備えている。

ローラ駆動装置は、第７図に示すように、ローラシート
の旋回連動が駆動装置に伝達されないよう構成されてい
る。ローラシー１−８を備えたローラ１の例において、
駆動軸は傘歯車対３０．３１によって水平位置にされ、
クランク軸３２は駆動モータ３３が固く取付けられるよ
う旋回運動を調整することが知見される。

前述のように、ローラシートの埋込み部材は、ローラ架
台の窓の中で滑動する。第８図は、ローラ架台２３の一
部、架台窓２４１前後の旋回ピン９゜１０を備えた前後
の埋込み部材１３．１４．調整軸１７゜１８を備えた調
整歯車１５．１６およびローラｌを切欠いて示している
。ローラ１は、第５図に示ず軸Ｚ−Ｚの回りに管材の直
径に依存して旋回し、これによって第８図の角αは角α
ｌに変化する。しか１２− しながら、第３図に示す管材周囲６ｂからなるローラ１
の平滑領域３の数学的に正確な構造は、第５図に示すよ
うに、圧延素材縦軸からの旋回軸Ｚ−Ｚの距離＾１．＾
２を変えずに角βが変化した場合にだけ生じる。′距離
Ａｌ　＝　Ａ２″の条件は、角βを変える可能性によっ
て満たされるため、ローラ調整の２つの自由度をつくる
ため、条件“距離へ１−距離Ａ２″を保つ必要があると
いうことは、前述の説明と矛盾しない。第５図に示す距
離＾１およびＡ２の変化は、この図に示されたローラ調
整の構造的なただ１つの実施例に過ぎない。

数学的に正確な調整は第９図に示されている。

ここで、両端部４０．４１を備えたローラシート３８（
ローラシート３８は第１０図だけに示されている）およ
びローラ１が、２つの前部旋回部材３４．３６および２
つの後部旋回部材３５．３７の中にある。こ−でローラ
シート３８の調整にも拘らず旋回軸Ｚ′−Ｚ′は一定の
位置に保たれ、換言すれば、第１０図に示されたローラ
素材軸からの旋回軸ｚ’−ｚ’の距［Ｂ１およびＢ２は
、角度βは変化するが、一定に保たれるため、旋回軸ｚ
’−ｚ’および圧延素材縦軸は、常に互に平行である。

第３図に示されたローラの１の平滑領域３の空間的な接
触線の各点が、圧延間隙における管材６ａの円筒表面か
ら、または圧延素材軸から、常に同じ距離をもつことに
よって、この条件を保つことができる。

管素材の螺旋状の厚みをなくすため、ローラ調整装置の
３つの自由度は、一般に所定の関係に互に調整する必要
があり、換言すれば、夫々の３つの調整可能性は、正確
に一定な距離および角度に調整する必要がある。

本発明により、種々の調整パラメータを計算し調整駆動
装置を制御するプログラミング可能なコンピュータと調
整装置とを結合することが提案されている。このコンピ
ュータは、螺旋状の厚さのふくらみ又は規定量からの厚
さのずれを記録し評価するため、直接コンピュータに入
力し、このコンピュータは、その結果をローラ調整修正
用のパルスに変換するようにした無接触の厚み測定装置
と組合わせて作動することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は一般的な傾斜圧延機の圧延間隙を示す説明図、
第２図は遊星傾斜圧延機の円錐ローラの側面図、第３図
は第２図に示す円錐ローラと圧延管材との接触状態を示
す斜視図、第４図は本発明の一実施例を示す正面図、第
５図は第４図の側面図、第６図は圧延方向に見た圧延架
台を示す正面図、第７図は第４図に示す本発明装置のロ
ーラ駆動装置の構造を示す説明図、第８図ないし第１０
図は第４図に示す本発明装置のローラ駆動部を詳細に示
す断面図である。 １　、　Ｉａ、　ｌｂ−ローラ、２．２’・・・圧延領
域、３．３′・・・平滑領域、４．４′・・・丸領域、
５・・・圧延肩部、　６・・・管材、 ７・・・圧延棒、　８．８ａ、　８ｂ・・・ローラシー
ト、９．１０・・・旋回ピン、　１１．１２・・・球面
被覆、１３、１４・・・埋込み部材、 １５、１５ａ　、　１５ｂ　、　１６．１６ａ　、　１
６ｂ　−調整歯車、１７、１８・・・軸、　１９．２０
・・・調整モータ、２１、２２・・・クランク軸、２３
・・・ローラ架台、２４、２５−・・窓、　２６．２６
ａ　、　２６ｂ　−・−調整歯車、２７、２７ａ　、　
２７ｂ−軸、２８・・・モータ、２９・・・クランク軸
、３０．３１・・・かさ歯車、３２・・・クランク軸、
３３・・・駆動モータ、３５、３７・・・旋回部材、　
３８・・・ローラシート、３９、３９ａ　、　３９ｂ　
−継ぎ目板。 Ｆｉｇ、２ Ｆｉｇ、　３ Ｆｉｇ、４

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）管材を強力に絞るための特に３烟の円錐ローラを備
   えた傾斜圧延機であって、前記円錐ローラは中心点に対
   称的に設けられて互に１２０°偏位し角度βで表わされ
   た傾斜角が特に５０゛にされた形式のものにおいて、夫
   々のローラは圧延素材軸に対して距離Ａ１および牝を置
   いて平行に設けられた旋回軸の回りに旋回可能なローラ
   シー）　（８，８ａ。 ８ｂ）に支承され、双方の軸の平行度が維持されるか又
   は不同の量だけ変化可能であり従って軸の不平行状態が
   互につくれるように圧延素材軸に対する旋回軸の距１ｉ
   １１ｔＡ　１およびＡ２が同じ量だけ変化可能であるこ
   とを特徴とする傾斜圧延機。 ２）す、べてのローラの調整装置が結合されることを特
   徴とする特許請求の範囲第１）項記載の傾斜圧延機。 ３）夫々のカリバーおよび作動中のローラ形式に対して
   必要な３つの調整可能性の調整距離を計算し調整駆動装
   置を制御してこの距離が自動的に調整可能であるように
   されたプログラミング可能なコンピュータに調整装置が
   接続されることを特徴とする特許請求の範囲第１）項ま
   たは第２）項記載の傾斜圧延機。 ４）同時に作動する無接触の壁厚さ測定装置によって、
   管材が圧延間隙を出た後に検査可能であり、場合によっ
   て燗旋状の厚さのふくらみが生じた場合にはローラ調整
   を修正することが可能であることを特徴とする特許請求
   の範囲第１）項ないし第３）項のいずれかに記載の傾斜
   圧延機。