(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、本発明に係る多段圧延機の実施形態を、図を基に説明する。
なお、以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称及び機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
[第1実施形態]
図1は、本発明の多段圧延機の第1実施形態を示したものである。なお、
図1の多段圧延機1は4段型とされているが、本発明が適用される多段圧延機1の段数は4段に限定されない。6段、12段、20段などの多段圧延機でもよい。
【0013】
多段圧延機1は、ステンレス材や特殊鋼などの金属材料からなる圧延材Wを板材などに圧延するもので、上下に配置された一対のワークロール2,2を有している。各ワークロール2は、バックアップロール3で支持されている。
バックアップロール3は、軸受ベアリング等を内蔵した軸支持部を介して、ミルハウジングに回転自在に支持されている。このバックアップロール3には、モータ等からなる駆動機構が接続されており、ワークロール2に回転力を伝達する。なお、ワークロール2とバックアップロール3とは上下方向に離間しており、互いは接していない。この非接触とされたワークロール2とバックアップロール3の間に、後述するサポートユニット12が嵌り込む構造とされている。
【0014】
図8に示すように、この多段圧延機1の前側には圧延材Wを巻き出す巻出リール4が配備され、多段圧延機1の後側には圧延を巻き取る巻取リール5が配備されている。巻出リール4、巻取リール5に対して、圧延材Wは上側巻き出し、上側巻き取りとなっている。
この多段圧延機1は、圧延材Wを右向きに送りつつ圧延を行なった後、圧延方向を左向きに切り替えて次の圧延を行うというように、圧延方向を正逆交互に切り替えながらリバース圧延できるようになっている。
【0015】
巻出リール4及び巻取リール5は、巻き出し・巻き取り速度を調整することで、圧延材Wに対して張力を付与できるようになっている。すなわち、テンションリールとしての機能を有している。
また、多段圧延機1と巻出リール4との間には、巻出リール4から巻き出された圧延材Wの搬送方向を変更しつつ圧延材Wをワークロール2に送る巻出側のデフレクタロール6が設けられている。さらに、多段圧延機1と巻取リール5との間には、ワークロール2から巻き出された圧延材Wの搬送方向を変更しつつ圧延材Wを巻取リール5に送る巻取側のデフレクタロール6が設けられている。
【0016】
ところで、
図1及び
図2に示すように、本発明の多段圧延機1には、ワークロール2に
接すると共に、バックアップロール3にも接するサポートロール10が備えられている。このサポートロール10はサポートロール10を支持するフレーム11に回転自在に取り付けられており、サポートロール10とフレーム11とでサポートユニット12を構成している。
【0017】
以下、サポートロール10及びフレーム11について詳しく説明する。
なお、サポートロール10及びフレーム11を説明するに際しては、
図2に示した方向を用いて説明を進める。後述する前後方向は、パスラインに沿った方向であり、左右方向(幅方向)は、パスラインに直交する方向である。
図2(a)、(b)に示すように、サポートロール10は、その軸心方向に複数分割された分割ロール(短尺ロールという)で構成されている。この実施形態では、サポートロール10は3つの短尺ロール14で構成されている。
【0018】
フレーム11は平面視で矩形乃至は長方形のブロックから構成されており、高強度鋼等で構成されている。このフレーム11は、前側(上流側)に配備された前短尺ロール14aを回転自在に支持する前フレーム11aと、後側(下流側)に配備された後短尺ロール14bを回転自在に支持する後フレーム11bとで構成されている。
前フレーム11a又は後フレーム11bには、前後方向(パスライン方向)に隣接する前短尺ロール14aと、後短尺ロール14bとの距離(ロール間距離という)を可変とする位置変更手段17を備えている。即ち、フレーム11には、パスラインに沿って上流側及び下流側に配備された短尺ロール14a、14bのロール間距離を可変する位置変更手段17が設けられている。
【0019】
この位置変更手段17は、作動油によって伸縮自在な油圧シリンダで構成され、油圧シリンダ17の伸縮によって前フレーム11aと後フレーム11bとの間のロール距離が変更できるようになっている。
以下、フレーム11(前フレーム11a、後フレーム11b)及び位置変更手段17(油圧シリンダ17)についてさらに詳しく説明する。
【0020】
図2に示すように、前フレーム11aは、同一の軸心方向に並べられた複数(例えば、3つ)の前短尺ロール14aを回転自在に支持するもので、各前短尺ロール14aの軸心方向に沿って配置された複数の保持部材15で構成されている。
詳しくは、3つの前短尺ロール14aのうち、右側に位置する前短尺ロール14aの右側には、L字型とされた前保持部材15aが設置され、右側に位置する前短尺ロール14aの左側には、T字型とされた前保持部材15bが設置されていて、前保持部材15a及び前保持部材15bによって右側に位置する前短尺ロール14aを回転自在に支持している。
【0021】
また、左右方向で中間に位置する前短尺ロール14aの右側には、上述した前保持部材15bが設置され、中間に位置する前短尺ロール14aの左側には、T字型とされた前保持部材15cが設置され、前保持部材15b及び前保持部材15cによって中間に位置する前短尺ロール14aを回転自在に支持している。
また、3つの前短尺ロール14aのうち、左側に位置する前短尺ロール14aの右側には、上述した前保持部材15cが設置され、左側に位置する前短尺ロール14aの左側には、L字型とされた前保持部材15dが設置され、前保持部材15c及び前保持部材15dによって左側に位置する前短尺ロール14aを回転自在に支持している。
【0022】
即ち、前フレーム11aにおいては、軸心方向に離間して設置された4つの前保持部材15a、前保持部材15b、前保持部材15c及び前保持部材15dによって、前保持部材15間に配置された3つの前短尺ロール14aを支持している。なお、本実施形態においては、同軸状に並ぶ3つの前短尺ロール14aは、前保持部材15aから前保持部材15dに亘って配置された1本の回転軸20で枢支されている。
【0023】
一方、後フレーム11bは、軸心方向に並べられた複数(例えば、3つ)の後短尺ロール14bを回転自在に支持するもので、各後短尺ロール14bの軸心方向に沿って配置された複数の保持部材16で構成されている。
詳しくは、3つの後短尺ロール14bのうち、右側に位置する後短尺ロール14bの右
側にはL字型とされた後保持部材16aが設置され、右側に位置する後短尺ロール14bの左側にはT字型とされた後保持部材16bが設置され、後保持部材16a及び後保持部材16bによって最も右側に位置する後短尺ロール14bを回転自在に支持している。
【0024】
また、3つの後短尺ロール14bのうち、中間に位置する後短尺ロール14bの右側には上述した後保持部材16bが設置され、中間に位置する後短尺ロール14bの左側にはT字型とされた後保持部材16cが設置され、後保持部材16b及び後保持部材16cによって中間に位置する後短尺ロール14bを回転自在に支持している。また、左側に位置する後短尺ロール14bの右側には上述した後保持部材16cが設置され、左側に位置する後短尺ロール14bの左側にはL字型とされた後保持部材16dが設置され、後保持部材16c及び後保持部材16dによって左側に位置する後短尺ロール14bを回転自在に支持している。
【0025】
即ち、前フレーム11aにおいては、軸心方向に離間して設置された4つの後保持部材16a、後保持部材16b、後保持部材16c及び後保持部材16dによって、各保持部材16間に配置された3つの後短尺ロール14bを支持している。なお、本実施形態においては、同軸状に並ぶ3つの後短尺ロール14bは、後保持部材16aから後保持部材16dに亘って配置された1本の回転軸18で枢支されている。なお、保持部材15及び16は、それら支えることができる枠体上に配備されている。
【0026】
さて、前保持部材15aと後保持部材16aとは、サポートユニット12の前後方向略中央部で突き合わさるように配備され、この突き合わせ部には、前保持部材15aと後保持部材16aとのパスライン方向(前後方向)の間隔を変更することによって、前短尺ロール14aと後短尺ロール14bとのロール間距離を可変とする油圧シリンダ17aが設けられている。同様に、前保持部材15bと後保持部材16bとは、サポートユニット12の前後方向略中央部で突き合わさるように配備され、この突き合わせ部には、前保持部材15bと後保持部材16bとのパスライン方向(前後方向)の間隔を変更することによって、前短尺ロール14aと後短尺ロール14bとのロール間距離を可変とする油圧シリンダ17bが設けられている。
【0027】
また、前保持部材15cと後保持部材16cとは、サポートユニット12の前後方向略中央部で突き合わさるように配備され、この突き合わせ部には、前保持部材15cと後保持部材16cとのパスライン方向(前後方向)の間隔を変更することによって、前短尺ロール14aと後短尺ロール14bとのロール間距離を可変とする油圧シリンダ17cが設けられている。同様に、前保持部材15dと後保持部材16dとは、サポートユニット12の前後方向略中央部で突き合わさるように配備され、この突き合わせ部には、前保持部材15dと後保持部材16dとのパスライン方向(前後方向)の間隔を変更することによって、前短尺ロール14aと後短尺ロール14bとのロール間距離を可変とする油圧シリンダ17dが設けられている。
【0028】
各油圧シリンダ17a〜17dは、油圧配管25を通して油圧シリンダ17の伸縮を制御する油圧制御部26に接続されている。油圧制御部26から圧油が供給されることにより、油圧シリンダ17a〜17dは伸長し、対向する保持部材15、16同士が前後方向に離反するようになる。これにより、対向するように配備された短尺ロール14a、14bが水平方向に離反し、ロール間距離が広がることとなる。
【0029】
具体的には、油圧シリンダ17a及び油圧シリンダ17bを伸長することで、右側の前短尺ロール14aと後短尺ロール14bとは離反し、ロール間距離が大きなものとなる。油圧シリンダ17a及び油圧シリンダ17bを縮退させることで、右側の前短尺ロール14aと前短尺ロール14bとは近接し、ロール間距離が小さなものとなる。
同様に、油圧シリンダ17b及び油圧シリンダ17cを伸長することで、中間の前短尺ロール14aと後短尺ロール14bとは離反し、ロール間距離が大きなものとなる。油圧シリンダ17b及び油圧シリンダ17cを縮退させることで、中間の前短尺ロール14aと中間の前短尺ロール14bとは近接し、ロール間距離が小さなものとなる。
【0030】
また、油圧シリンダ17c及び油圧シリンダ17dを伸長することで、左側の前短尺ロール14aと後短尺ロール14bとは離反し、ロール間距離が大きなものとなる。油圧シ
リンダ17c及び油圧シリンダ17dを縮退させることで、左側の前短尺ロール14aと前短尺ロール14bとは近接し、ロール間距離が小さなものとなる。
以上のように、油圧シリンダ17a〜17dを作動させることによって、前後方向に隣接する短尺ロール14間のロール間距離を、軸芯方向にそれぞれ独立して調整することができる。例えば、圧延材Wの圧延中などに油圧シリンダ17a〜17dを作動させて、前短尺ロール14aと後短尺ロール14bとのロール間距離を縮めると、ワークロール2は圧延材W側に押し出され、ワークロール2間の垂直方向の間隔が縮まる。これにより、圧下量が増加し、圧延材Wの平坦度を変更することができる。一方、油圧シリンダ17a〜17dを作動させて、前短尺ロール14aと後短尺ロール14bとのロール間距離を広げると、ワークロール2は圧延材Wから離れる方向に動く。これにより、ワークロール2間の垂直方向の間隔が広がり、圧下量が減少し、圧延材Wの平坦度を変更することができる。
【0031】
次に、
図3及び
図4を用いて、サポートロール10(前短尺ロール14a及び後短尺ロール14b)と、ワークロール2及びバックアップロール3との関係について説明する。
図3はサポートユニット12を側面から見た状態を示している。
図4はサポートユニット12を正面から見た状態を示している。
図3に示すように、サポートロール10の上部分(前短尺ロール14a及び後短尺ロール14bの上部分)は、フレーム11の上面(保持部材15、16の上面)より突出状に張り出している。また、サポートロール10の下部分(前短尺ロール14a及び後短尺ロール14bの下部分)は、フレーム11の上面(保持部材15、16の上面)より突出状に張り出している。
【0032】
また、
図4に示すように、前短尺ロール14a及び後短尺ロール14bは、サポートロール2及びバックアップロール3の軸芯方向に沿って、所定の間隔で配置され、左側の前短尺ロール14a及び後短尺ロール14bは、サポートロール2及びバックアップロール3の幅方向の左部側に位置し、中間の前短尺ロール14a及び後短尺ロール14bは、サポートロール2及びバックアップロール3の幅方向の中央部側に位置し、右側の前短尺ロール14a及び後短尺ロール14bは、サポートロール2及びバックアップロール3の幅方向の右部側に位置している。即ち、
図5に示すように、圧延材Wから前短尺ロール14a及び後短尺ロール14bの配置を見れば、左側の前短尺ロール14a及び後短尺ロール14bは、圧延材Wの幅方向の一方側(左側)に位置し、中央の前短尺ロール14a及び後短尺ロール14bは、圧延材Wの幅方向の中央側に位置し、右側の前短尺ロール14a及び後短尺ロール14bは、圧延材Wの幅方向の他方側(右側)に位置するものとなっている。
【0033】
このような構成によって、軸心方向に配置された前短尺ロール14a及び後短尺ロール14bの上部分のそれぞれがバックアップロール3に接触し、軸心方向に配置された前短尺ロール14a及び後短尺ロール14bの下部分のそれぞれがワークロール2に接触する。これにより、フレーム11(保持部材15、16)は、バックアップロール3及びワークロール2に対して接することはなく、圧延に伴う各ロールの回転を阻害することはない。加えて、上述した油圧シリンダ17a〜17dを作動させることによって、左側部、中央部、右側部のそれぞれにおいて、ワークロール2に対するサポートロール10(前短尺ロール14a及び後短尺ロール14b)のパスライン方向の位置を調整することができる。なお、この実施形態では、バックアップロール3の径はφ400mm、サポートロールの径はφ40mm、ワークロール2の径はφ50mmとされている。
【0034】
さて、多段圧延機1において、変形抵抗の大きな圧延材Wを圧延する際には、小径のワークロール2を使用することとなる。小径ワークロール2には、スピンドル機構を設けることができず、駆動機構側からの駆動力を伝達することができない。それ故、駆動機構側からの駆動力をバックアップロール3へ入力し、バックアップロール3を回転駆動させるようにする。バックアップロール3の回転駆動力は、サポートユニット12のサポートロール10へ伝えられ、サポートロール10に伝えられた回転駆動力をワークロール2へと伝達するようにしている。
【0035】
小径ワークロール2は、チョック部で支持されているものの、力学的には無支持の状況下(フリーロール)である。そのため、圧延時にワークロール2が前後に移動したりする可能性があり、この移動は圧延にとっては好ましくないものとなる。しかしながら、サポートユニット12のサポートロール10でパスラインに沿って前後から支持される構造となっているため、サポートロール10の移動を抑制できるようになっている。
【0036】
特に、サポートユニット12のサポートロール10に作用する水平荷重は、前側に位置するサポートロール10(前短尺ロール14a)の場合、パスラインに沿った上流側を向く水平荷重となり、後側に位置するサポートロール10(後短尺ロール14b)の場合、パスラインに沿った下流側を向く水平荷重となって、両荷重は略等しいものとなる。それ故、サポートユニット12は、上流側乃至は下流側に一方的に移動することが無く、自立的にワークロール2の略直上に位置することとなる(自動位置調整機能)。このため、サポートロール10によるワークロール2の支持、位置固定は確実なものとなる。なお、サポートユニット12は、前述した自動位置調整機能を有するため、サポートユニット12を圧延機のフレーム11やチョック部に固定する必要が無くなる。とはいえ、安全性を考えた場合、サポートユニット12のフレーム11の一部を圧延機のフレーム11やチョック部にボルトなどの締結具で固定することは、非常に好ましい。
【0037】
さて、多段圧延機1において圧延材Wの圧延を行った際、ワークロール2に撓みが生じて圧延材Wの形状が変化することがある。そのため、本発明では、ワークロール2で圧延された圧延材Wの形状に基づいて前短尺ロール14aと後短尺ロール14bとの間のロール間距離を可変している。例えば、
図6(a)に示すように、圧延を行っている際に中間に位置する前短尺ロール14aと後短尺ロール14bとのロール間距離を油圧シリンダによって縮めると、圧延材Wは中伸び形状となる。この状態で、
図6(a)に示すように、左側及び右側に位置する前短尺ロール14a及び後短尺ロール14bのロール間距離を縮めると、圧延材Wの幅方向両端側が延ばされ、圧延材Wの形状を平坦にすることができる。
【0038】
なお、圧延材Wの形状に応じてロール間距離を調整する操作は、例えば、圧延中にオペレータが多段圧延機1の出側の圧延材Wを目視することによって圧延材Wの形状を判断して、当該オペレータが油圧制御部(図示省略)を操作することによって行ってもよい。また、圧延材Wの形状を測定する計測装置を予め設けておき、圧延する際に計測装置による計測値に基づき、油圧制御部から油圧シリンダに供給する作動油を調整して自動的にロール間距離を調整してもよい。例えば、計測装置によって中伸び量を測定して、中伸び量に応じて油圧制御部26を制御してもよい。本発明では、特に、圧延荷重を低くすることができる小径のワークロール2(保持部材に作用する水平力を小さくすることができる装置)において、当該小径ワークロール2に直接接触するサポートロール10を制御することにより非常に感度の高い形状制御を行うことができる。
[第2実施形態]
次に、本発明の多段圧延機1の第2実施形態、詳しくは、第1実施形態で述べたサポートユニット12の変形例を第2実施形態として述べる。
【0039】
上述した第1実施形態に係るサポートユニット12では、複数の前短尺ロール14aを1つの前フレーム11aで保持すると共に、複数の後短尺ロール14bを1つの後フレーム11bで保持し、これらの前フレーム11a及び後フレーム11bを移動させるようにしている。これに対して、第2実施形態に係るサポートユニット12では、1つの前短尺ロール14aを1つの前フレーム11aで保持すると共に、1つの後短尺ロール14bを1つの後フレーム11bで保持し、これらの前フレーム11a及び後フレーム11bを左右方向に複数個並べるようにしたものである。
【0040】
図7に示すように、前フレーム11aは、前短尺ロール14aの右側に配置されたL字型の前保持部材15aと、前短尺ロール14aの左側に配置されたL字型の前保持部材15bとから構成されている。前短尺ロール14aは、前保持部材15aと前保持部材15bとに亘って配置された回転軸20により回転自在となっている。
また、後フレーム11bは、後短尺ロール14bの右側に配置されたL字型の後保持部
材16aと、後短尺ロール14bの左側に配置されたL字型の後保持部材16bとから構成されている。後短尺ロール14bは、後保持部材16aと後保持部材16bとに亘って配置された回転軸18により回転自在となっている。
【0041】
さて、前保持部材15aと後保持部材16aとは、サポートユニット12の前後方向略中央部で突き合わさるように配備され、この突き合わせ部には、前保持部材15aと後保持部材16aとのパスライン方向(前後方向)の間隔を変更することによって、前短尺ロール14aと後短尺ロール14bとの距離を可変とする油圧シリンダ17aが設けられている。同様に、前保持部材15bと後保持部材16bとは、サポートユニット12の前後方向略中央部で突き合わさるように配備され、この突き合わせ部には、前保持部材15bと後保持部材16bとのパスライン方向(前後方向)の間隔を変更することによって、前短尺ロール14aと後短尺ロール14bとの距離を可変とする油圧シリンダ17bが設けられている。
【0042】
このように構成されたサポートユニット12(前フレーム11a、後フレーム11b、前短尺ロール14a、後短尺ロール14b)は、ワークロール2(圧延材W)に沿って複数配置されている。例えば、ワークロール2の左側部、中央部、右側部にそれぞれサポートユニット12が配置されている。
これによれば、左側、中央、右側に配置された前短尺ロール14aや後短尺ロール14bを独立して前後方向に移動させることができ、非常に感度の高い形状制御を行うことができる。
【0043】
以上述べたように、本願発明の多段圧延機は、ワークロール2に接すると共に、ワークロール2に隣接する中間ロール7乃至はバックアップロール3に接するサポートロール10と、サポートロール10を支持するフレーム11とからなるサポートユニット12を有しており、このサポートロール10は、軸芯方向に沿って複数分割された分割ロール14で構成され、分割ロール14はパスラインに沿って上流側及び下流側に配備されており、フレーム11には、パスラインに沿ったロール間距離を可変とする位置変更手段17が設けられている構成とされているため、ワークロール2が小径であったとしても、その撓みを確実に抑制しつつ、変形抵抗の大きな圧延材を確実に圧延することが可能となる。
【0044】
ところで、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。特に、今回開示された実施形態において、明示的に開示されていない事項、例えば、運転条件や操業条件、各種パラメータ、構成物の寸法、重量、体積などは、当業者が通常実施する範囲を逸脱するものではなく、通常の当業者であれば、容易に想定することが可能な値を採用している。