(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024025542
(43)【公開日】2024-02-26
(54)【発明の名称】ピルガー圧延機の素管材制御機構及び素管材制御方法
(51)【国際特許分類】
B21B 21/06 20060101AFI20240216BHJP
B21B 13/18 20060101ALI20240216BHJP
【ＦＩ】
B21B21/06
B21B13/18 A
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022129058
(22)【出願日】2022-08-12
(71)【出願人】
【識別番号】514261993
【氏名又は名称】株式会社三益
(74)【代理人】
【識別番号】100117514
【弁理士】
【氏名又は名称】佐々木 敦朗
(72)【発明者】
【氏名】島田 健
(72)【発明者】
【氏名】漆崎 茂
(57)【要約】
【課題】装置の軽量化を図り、装置の高速運転を可能にして生産効率の向上を実現する。
【解決手段】シャフト部材９に沿って移動可能な移動基台５ａと、素管材Ｓを圧延領域に臨ませて軸回転可能に把持する分散チャック５１と、回転駆動することによりシャフト部材９から反力を得て移動基台５ａを進退させる送用駆動モーター６４１，６４２と、分散チャック５１が把持する素管材Ｓを軸回転させる捻用駆動モーター６４３と、移動基台５ａ上に設置され、シャフト部材９を回転駆動させる送駆動手段とを備える。捻用駆動モーター６４３は、回転動力を分散チャック５１へ伝達する環状の捻用タイミングベルト６５４が接続され、分散チャック５１が把持する素管材Ｓを軸回転させる。
【選択図】 図７
【解決手段】シャフト部材９に沿って移動可能な移動基台５ａと、素管材Ｓを圧延領域に臨ませて軸回転可能に把持する分散チャック５１と、回転駆動することによりシャフト部材９から反力を得て移動基台５ａを進退させる送用駆動モーター６４１，６４２と、分散チャック５１が把持する素管材Ｓを軸回転させる捻用駆動モーター６４３と、移動基台５ａ上に設置され、シャフト部材９を回転駆動させる送駆動手段とを備える。捻用駆動モーター６４３は、回転動力を分散チャック５１へ伝達する環状の捻用タイミングベルト６５４が接続され、分散チャック５１が把持する素管材Ｓを軸回転させる。
【選択図】 図７
【特許請求の範囲】
【請求項1】
圧延ロールによって形成される圧延領域に向けて、金属製の管素材又は中実棒素材からなる素管材を送り出し、前記圧延領域内において、前記素管材の外周に押圧される凹部を有する孔型に把持させつつ、前記素管材を圧延するピルガー圧延機の素管材制御機構であって、
前記素管材の送り出し方向に沿って延設されるロッド状のシャフト部材と、
前記シャフト部材に沿って移動可能な基台部と、
前記基台部上において、前記素管材を、前記圧延領域に臨ませて軸回転可能に把持する素材把持部と、
前記基台部上において前記シャフト部材に係合され、前記シャフト部材から反力を得て前記基台部を前記シャフト部材に沿って進退させる進退駆動部と、
前記基台部上において、前記素材把持部が把持する前記素管材を軸回転させる捻駆動手段と、
前記進退駆動部を回転駆動させる送駆動手段と
を備え、
前記捻駆動手段は、
回転動力を出力する捻用動力源と、
前記回転動力を前記素材把持部へ伝達する環状のベルト部材と
を備え、
前記ベルト部材を介して伝達された回転動力により、前記素材把持部が把持する前記素管材を軸回転させる
ことを特徴とするピルガー圧延機の素管材制御機構。
前記素管材の送り出し方向に沿って延設されるロッド状のシャフト部材と、
前記シャフト部材に沿って移動可能な基台部と、
前記基台部上において、前記素管材を、前記圧延領域に臨ませて軸回転可能に把持する素材把持部と、
前記基台部上において前記シャフト部材に係合され、前記シャフト部材から反力を得て前記基台部を前記シャフト部材に沿って進退させる進退駆動部と、
前記基台部上において、前記素材把持部が把持する前記素管材を軸回転させる捻駆動手段と、
前記進退駆動部を回転駆動させる送駆動手段と
を備え、
前記捻駆動手段は、
回転動力を出力する捻用動力源と、
前記回転動力を前記素材把持部へ伝達する環状のベルト部材と
を備え、
前記ベルト部材を介して伝達された回転動力により、前記素材把持部が把持する前記素管材を軸回転させる
ことを特徴とするピルガー圧延機の素管材制御機構。
【請求項2】
素管材の送り出し方向に沿って延設され、前記捻用動力源によって軸回転されるロッド状の伝達軸をさらに備え、
前記素材把持部は前記伝達軸に沿って複数配置され、
前記ベルト部材は、前記複数の素材把持部のそれぞれに対して設けられ、前記伝達軸の軸回転による回転動力を各素材把持部に伝達する
ことを特徴とする請求項１に記載のピルガー圧延機の素管材制御機構。
前記素材把持部は前記伝達軸に沿って複数配置され、
前記ベルト部材は、前記複数の素材把持部のそれぞれに対して設けられ、前記伝達軸の軸回転による回転動力を各素材把持部に伝達する
ことを特徴とする請求項１に記載のピルガー圧延機の素管材制御機構。
【請求項3】
前記伝達軸の断面形状に合致して前記伝達軸が挿通される挿通部を有し、且つ前記伝達軸に対して前記送り出し方向に摺動可能な摺動プーリーと、
前記捻用動力源の回転動力を摺動プーリーへ伝達する環状の動力源側ベルト部材と
をさらに備え、
前記捻用動力源は前記基台部外に設置され、
前記伝達軸はその断面が多角形状をなし、
前記ベルト部材は基台部とともに進退され、
前記摺動プーリーは、前記捻用動力源の進退に伴って前記伝達軸上を摺動しつつ、前記動力源側ベルト部材を介して前記回転動力を伝達する
ことを特徴とする請求項２に記載のピルガー圧延機の素管材制御機構。
前記捻用動力源の回転動力を摺動プーリーへ伝達する環状の動力源側ベルト部材と
をさらに備え、
前記捻用動力源は前記基台部外に設置され、
前記伝達軸はその断面が多角形状をなし、
前記ベルト部材は基台部とともに進退され、
前記摺動プーリーは、前記捻用動力源の進退に伴って前記伝達軸上を摺動しつつ、前記動力源側ベルト部材を介して前記回転動力を伝達する
ことを特徴とする請求項２に記載のピルガー圧延機の素管材制御機構。
【請求項4】
圧延ロールによって形成される圧延領域に向けて、金属製の管素材又は中実棒素材からなる素管材を送り出し、前記圧延領域内において、前記素管材の外周に押圧される凹部を有する孔型に把持させつつ、前記素管材を圧延するピルガー圧延機の素管材制御機構であって、
前記素管材の送り出し方向に沿って延設されるロッド状のシャフト部材と、
前記シャフト部材に沿って移動可能な基台部と、
前記基台部上において、前記素管材を、前記圧延領域に臨ませて軸回転可能に把持する素材把持部と、
前記基台部上において前記シャフト部材に係合され、前記シャフト部材の回転駆動により、前記シャフト部材から反力を得て前記基台部を前記シャフト部材に沿って進退させる進退駆動部と、
前記素材把持部が把持する前記素管材を軸回転させる捻駆動手段と、
前記シャフト部材を回転駆動させる送駆動手段と
を備え、
前記送駆動手段は、
前記基台部外に設置され、回転動力を出力する送用動力源と、
前記回転動力を伝達する環状のベルト部材と
を備え、
前記ベルト部材を介して伝達された動力により、前記シャフト部材を回転駆動させる
ことを特徴とするピルガー圧延機の素管材制御機構。
前記素管材の送り出し方向に沿って延設されるロッド状のシャフト部材と、
前記シャフト部材に沿って移動可能な基台部と、
前記基台部上において、前記素管材を、前記圧延領域に臨ませて軸回転可能に把持する素材把持部と、
前記基台部上において前記シャフト部材に係合され、前記シャフト部材の回転駆動により、前記シャフト部材から反力を得て前記基台部を前記シャフト部材に沿って進退させる進退駆動部と、
前記素材把持部が把持する前記素管材を軸回転させる捻駆動手段と、
前記シャフト部材を回転駆動させる送駆動手段と
を備え、
前記送駆動手段は、
前記基台部外に設置され、回転動力を出力する送用動力源と、
前記回転動力を伝達する環状のベルト部材と
を備え、
前記ベルト部材を介して伝達された動力により、前記シャフト部材を回転駆動させる
ことを特徴とするピルガー圧延機の素管材制御機構。
【請求項5】
圧延ロールによって形成される圧延領域に向けて、金属製の管素材又は中実棒素材からなる素管材を送り出し、前記圧延領域内において、前記素管材の外周に押圧される凹部を有する孔型に把持させつつ、前記素管材を圧延するピルガー圧延機の素管材制御方法であって、
前記素管材の送り出し方向に沿って延設されたロッド状のシャフト部材に沿って移動可能な基台部を配置させ、
前記基台部上において、前記素管材を、素材把持部により前記圧延領域に臨ませて軸回転可能に把持する工程と、
前記基台部上において、前記シャフト部材に係合された進退駆動部を送駆動手段で回転駆動させることにより前記シャフト部材から反力を得て前記基台部を前記シャフト部材に沿って進退させるともに、前記基台部上において、前記素材把持部が把持する前記素管材を捻駆動手段により軸回転させる工程と
を含み、
前記捻駆動手段は、
回転動力を出力する捻用動力源と、
前記回転動力を前記素材把持部へ伝達する環状のベルト部材と
を備え、
前記ベルト部材を介して伝達された動力により、前記素材把持部が把持する前記素管材を軸回転させる
ことを特徴とするピルガー圧延機の素管材制御方法。
前記素管材の送り出し方向に沿って延設されたロッド状のシャフト部材に沿って移動可能な基台部を配置させ、
前記基台部上において、前記素管材を、素材把持部により前記圧延領域に臨ませて軸回転可能に把持する工程と、
前記基台部上において、前記シャフト部材に係合された進退駆動部を送駆動手段で回転駆動させることにより前記シャフト部材から反力を得て前記基台部を前記シャフト部材に沿って進退させるともに、前記基台部上において、前記素材把持部が把持する前記素管材を捻駆動手段により軸回転させる工程と
を含み、
前記捻駆動手段は、
回転動力を出力する捻用動力源と、
前記回転動力を前記素材把持部へ伝達する環状のベルト部材と
を備え、
前記ベルト部材を介して伝達された動力により、前記素材把持部が把持する前記素管材を軸回転させる
ことを特徴とするピルガー圧延機の素管材制御方法。
【請求項6】
素管材の送り出し方向に沿って延設され、前記捻用動力源によって軸回転されるロッド状の伝達軸をさらに備え、
前記素材把持部は前記伝達軸に沿って複数配置され、
前記ベルト部材は、前記複数の素材把持部のそれぞれに対して設けられ、前記伝達軸の軸回転による回転動力を各素材把持部に伝達する
ことを特徴とする請求項５に記載のピルガー圧延機の素管材制御方法。
前記素材把持部は前記伝達軸に沿って複数配置され、
前記ベルト部材は、前記複数の素材把持部のそれぞれに対して設けられ、前記伝達軸の軸回転による回転動力を各素材把持部に伝達する
ことを特徴とする請求項５に記載のピルガー圧延機の素管材制御方法。
【請求項7】
前記伝達軸の断面形状に合致して前記伝達軸が挿通される挿通部を有し、且つ前記伝達軸に対して前記送り出し方向に摺動可能な摺動プーリーと、
前記捻用動力源の回転動力を摺動プーリーへ伝達する環状の動力源側ベルト部材と
をさらに備え、
前記捻用動力源は前記基台部外に設置され、
前記伝達軸はその断面が多角形状をなし、
前記ベルト部材は基台部とともに進退され、
前記摺動プーリーは、前記捻用動力源の進退に伴って前記伝達軸上を摺動しつつ、前記動力源側ベルト部材を介して前記回転動力を伝達する
ことを特徴とする請求項６に記載のピルガー圧延機の素管材制御方法。
前記捻用動力源の回転動力を摺動プーリーへ伝達する環状の動力源側ベルト部材と
をさらに備え、
前記捻用動力源は前記基台部外に設置され、
前記伝達軸はその断面が多角形状をなし、
前記ベルト部材は基台部とともに進退され、
前記摺動プーリーは、前記捻用動力源の進退に伴って前記伝達軸上を摺動しつつ、前記動力源側ベルト部材を介して前記回転動力を伝達する
ことを特徴とする請求項６に記載のピルガー圧延機の素管材制御方法。
【請求項8】
圧延ロールによって形成される圧延領域に向けて、金属製の管素材又は中実棒素材からなる素管材を送り出し、前記圧延領域内において、前記素管材の外周に押圧される凹部を有する孔型に把持させつつ、前記素管材を圧延するピルガー圧延機の素管材制御方法であって、
前記素管材の送り出し方向に沿って延設されたロッド状のシャフト部材に沿って移動可能な基台部を配置させ、
前記基台部上において、前記素管材を、素材把持部により前記圧延領域に臨ませて軸回転可能に把持する工程と、
前記基台部上において、前記シャフト部材に係合され、前記シャフト部材の回転駆動により、前記シャフト部材から反力を得て前記基台部を前記シャフト部材に沿って進退させるともに、前記素材把持部が把持する前記素管材を捻駆動手段により軸回転させる工程と
を含み、
前記シャフト部材を回転駆動させる送駆動手段は、
前記基台部外に設置され、回転動力を出力する送用動力源と、
前記回転動力を伝達する環状のベルト部材と
を備え、
前記ベルト部材を介して伝達された動力により、前記シャフト部材を回転駆動させる
ことを特徴とするピルガー圧延機の素管材制御方法。
前記素管材の送り出し方向に沿って延設されたロッド状のシャフト部材に沿って移動可能な基台部を配置させ、
前記基台部上において、前記素管材を、素材把持部により前記圧延領域に臨ませて軸回転可能に把持する工程と、
前記基台部上において、前記シャフト部材に係合され、前記シャフト部材の回転駆動により、前記シャフト部材から反力を得て前記基台部を前記シャフト部材に沿って進退させるともに、前記素材把持部が把持する前記素管材を捻駆動手段により軸回転させる工程と
を含み、
前記シャフト部材を回転駆動させる送駆動手段は、
前記基台部外に設置され、回転動力を出力する送用動力源と、
前記回転動力を伝達する環状のベルト部材と
を備え、
前記ベルト部材を介して伝達された動力により、前記シャフト部材を回転駆動させる
ことを特徴とするピルガー圧延機の素管材制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、コールドピルガーなど、圧延ロール等によって形成される圧延領域に向けて、金属製の管素材又は中実棒素材からなる金属素材を送り出し、圧延領域内において金属素材を圧延するピルガー圧延機の素管材制御機構及び素管材制御方法に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、自動車分野、次世代エネルギー分野、及び既存エネルギー分野等では、燃料噴射管などの自動車の各装置、水素ステーション設備、及び石油及びガスプラント等の各種設備における燃料効率化のため、特殊鋼、ステンレス、ニッケル合金、チタン等の高機能材料を加工したシームレス管の需要が、耐圧、耐蝕、耐熱、及び高精度などの観点から高まっている。
【0003】
このようなシームレス管は、金属製の管素材又は中実棒素材からなる金属素材を圧延することにより製造される。具体的に、シームレス管の製造としては、上下一対の圧延ロールを用いて圧延するコールドピルガーミルによる冷間圧延法などが知られている（例えば、特許文献１）。この特許文献１に開示された技術では、周面に孔型を形成された一対の孔型ロールを用い、孔型ロールの間には先端に向かって径が小さくなるテーパーを有するマンドレルが設けられる。この孔型ロールは、その軸心に設けられた回転軸でロールスタンドに支持されている。そして、管素材に冷間圧延を行う際、ロールスタンドに支持された孔型ロールがマンドレルに沿って往復移動することによって、往復回転しながら被加工材である管素材を圧延する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開平成１１－１８８４０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、特許文献１に開示されたような従来の圧延装置は、金属素材を把持する機構が載置された基台部を孔型ロールに向けて前進駆動させる動力発生装置が装置外部に配置され、外部位置からシャフト部材を回転させる機構であるため、動力発生装置から基台部までのシャフト部材の長さによっては、シャフト部材に撓みが生じるため、シャフト部材を回転させるための動力発生装置に高い出力が要求される。
【0006】
すなわち、シャフト部材が尺化により、基台部上においてシャフト部材に螺合される箇所に生じるトルクや荷重が増大することとなり、これに耐えられるようにシャフト部材の径や強度を大きくする必要があった。これに伴い動力発生装置を大型化するとともに、高出力化しなければならず、延圧設備全体が大型化して設備の設置コストが増大してしまううえに、消費エネルギーも増大して運転コストも嵩むという問題があった。
【0007】
また、近年ではさらなる生産効率の向上が望まれているが、金属素材を送り出す機構、及び捻り回転させる機構など、装置各部が大型化すると動作時のイナーシャ（慣性モーメント）も大きくなり、それを制御するために装置がさらに重量化する傾向にあり、金属素材を送り出す機構の動作速度も高速化に一定の限界があった。
【0008】
そこで、本発明は、上記のような問題を解決するものであり、コールドピルガーなど、金属製の管素材又は中実棒素材などの金属素材を圧延領域内に送り出して圧延するにあたり、装置の軽量化を図り、装置の高速運転を可能にして生産効率の向上を実現することができるピルガー圧延機の素管材制御機構及び素管材制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上記課題を解決するために、第１の発明は、
圧延ロールによって形成される圧延領域に向けて、金属製の管素材又は中実棒素材からなる素管材を送り出し、前記圧延領域内において、前記素管材の外周に押圧される凹部を有する孔型に把持させつつ、前記素管材を圧延するピルガー圧延機の素管材制御機構であって、
前記素管材の送り出し方向に沿って延設されるロッド状のシャフト部材と、
前記シャフト部材に沿って移動可能な基台部と、
前記基台部上において、前記素管材を、前記圧延領域に臨ませて軸回転可能に把持する素材把持部と、
前記基台部上において前記シャフト部材に係合され、前記シャフト部材から反力を得て前記基台部を前記シャフト部材に沿って進退させる進退駆動部と、
前記基台部上において、前記素材把持部が把持する前記素管材を軸回転させる捻駆動手段と、
前記進退駆動部を回転駆動させる送駆動手段と
を備え、
前記捻駆動手段は、
回転動力を出力する捻用動力源と、
前記回転動力を前記素材把持部へ伝達する環状のベルト部材と
を備え、
前記ベルト部材を介して伝達された回転動力により、前記素材把持部が把持する前記素管材を軸回転させる
ことを特徴とする。
圧延ロールによって形成される圧延領域に向けて、金属製の管素材又は中実棒素材からなる素管材を送り出し、前記圧延領域内において、前記素管材の外周に押圧される凹部を有する孔型に把持させつつ、前記素管材を圧延するピルガー圧延機の素管材制御機構であって、
前記素管材の送り出し方向に沿って延設されるロッド状のシャフト部材と、
前記シャフト部材に沿って移動可能な基台部と、
前記基台部上において、前記素管材を、前記圧延領域に臨ませて軸回転可能に把持する素材把持部と、
前記基台部上において前記シャフト部材に係合され、前記シャフト部材から反力を得て前記基台部を前記シャフト部材に沿って進退させる進退駆動部と、
前記基台部上において、前記素材把持部が把持する前記素管材を軸回転させる捻駆動手段と、
前記進退駆動部を回転駆動させる送駆動手段と
を備え、
前記捻駆動手段は、
回転動力を出力する捻用動力源と、
前記回転動力を前記素材把持部へ伝達する環状のベルト部材と
を備え、
前記ベルト部材を介して伝達された回転動力により、前記素材把持部が把持する前記素管材を軸回転させる
ことを特徴とする。
【0010】
また、第１の発明は、
圧延ロールによって形成される圧延領域に向けて、金属製の管素材又は中実棒素材からなる素管材を送り出し、前記圧延領域内において、前記素管材の外周に押圧される凹部を有する孔型に把持させつつ、前記素管材を圧延するピルガー圧延機の素管材制御方法であって、
前記素管材の送り出し方向に沿って延設されたロッド状のシャフト部材に沿って移動可能な基台部を配置させ、
前記基台部上において、前記素管材を、素材把持部により前記圧延領域に臨ませて軸回転可能に把持する工程と、
前記基台部上において、前記シャフト部材に係合された進退駆動部を送駆動手段で回転駆動させることにより前記シャフト部材から反力を得て前記基台部を前記シャフト部材に沿って進退させるともに、前記基台部上において、前記素材把持部が把持する前記素管材を捻駆動手段により軸回転させる工程と
を含み、
前記捻駆動手段は、
回転動力を出力する捻用動力源と、
前記回転動力を前記素材把持部へ伝達する環状のベルト部材と
を備え、
前記ベルト部材を介して伝達された動力により、前記素材把持部が把持する前記素管材を軸回転させる
ことを特徴とする。
圧延ロールによって形成される圧延領域に向けて、金属製の管素材又は中実棒素材からなる素管材を送り出し、前記圧延領域内において、前記素管材の外周に押圧される凹部を有する孔型に把持させつつ、前記素管材を圧延するピルガー圧延機の素管材制御方法であって、
前記素管材の送り出し方向に沿って延設されたロッド状のシャフト部材に沿って移動可能な基台部を配置させ、
前記基台部上において、前記素管材を、素材把持部により前記圧延領域に臨ませて軸回転可能に把持する工程と、
前記基台部上において、前記シャフト部材に係合された進退駆動部を送駆動手段で回転駆動させることにより前記シャフト部材から反力を得て前記基台部を前記シャフト部材に沿って進退させるともに、前記基台部上において、前記素材把持部が把持する前記素管材を捻駆動手段により軸回転させる工程と
を含み、
前記捻駆動手段は、
回転動力を出力する捻用動力源と、
前記回転動力を前記素材把持部へ伝達する環状のベルト部材と
を備え、
前記ベルト部材を介して伝達された動力により、前記素材把持部が把持する前記素管材を軸回転させる
ことを特徴とする。
【0011】
上記発明では、
素管材の送り出し方向に沿って延設され、前記捻用動力源によって軸回転されるロッド状の伝達軸をさらに備え、
前記素材把持部は前記伝達軸に沿って複数配置され、
前記ベルト部材は、前記複数の素材把持部のそれぞれに対して設けられ、前記伝達軸の軸回転による回転動力を各素材把持部に伝達する
ことを特徴とすることが好ましい。
素管材の送り出し方向に沿って延設され、前記捻用動力源によって軸回転されるロッド状の伝達軸をさらに備え、
前記素材把持部は前記伝達軸に沿って複数配置され、
前記ベルト部材は、前記複数の素材把持部のそれぞれに対して設けられ、前記伝達軸の軸回転による回転動力を各素材把持部に伝達する
ことを特徴とすることが好ましい。
【0012】
上記発明では、前記伝達軸の断面形状に合致して前記伝達軸が挿通される挿通部を有し、且つ前記伝達軸に対して前記送り出し方向に摺動可能な摺動プーリーと、
前記捻用動力源の回転動力を摺動プーリーへ伝達する環状の動力源側ベルト部材と
をさらに備え、
前記捻用動力源は前記基台部外に設置され、
前記伝達軸はその断面が多角形状をなし、
前記ベルト部材は基台部とともに進退され、
前記摺動プーリーは、前記捻用動力源の進退に伴って前記伝達軸上を摺動しつつ、前記動力源側ベルト部材を介して前記回転動力を伝達する
ことを特徴とすることが好ましい。
前記捻用動力源の回転動力を摺動プーリーへ伝達する環状の動力源側ベルト部材と
をさらに備え、
前記捻用動力源は前記基台部外に設置され、
前記伝達軸はその断面が多角形状をなし、
前記ベルト部材は基台部とともに進退され、
前記摺動プーリーは、前記捻用動力源の進退に伴って前記伝達軸上を摺動しつつ、前記動力源側ベルト部材を介して前記回転動力を伝達する
ことを特徴とすることが好ましい。
【0013】
第２の発明は、
圧延ロールによって形成される圧延領域に向けて、金属製の管素材又は中実棒素材からなる素管材を送り出し、前記圧延領域内において、前記素管材の外周に押圧される凹部を有する孔型に把持させつつ、前記素管材を圧延するピルガー圧延機の素管材制御機構であって、
前記素管材の送り出し方向に沿って延設されるロッド状のシャフト部材と、
前記シャフト部材に沿って移動可能な基台部と、
前記基台部上において、前記素管材を、前記圧延領域に臨ませて軸回転可能に把持する素材把持部と、
前記基台部上において前記シャフト部材に係合され、前記シャフト部材の回転駆動により、前記シャフト部材から反力を得て前記基台部を前記シャフト部材に沿って進退させる進退駆動部と、
前記素材把持部が把持する前記素管材を軸回転させる捻駆動手段と、
前記シャフト部材を回転駆動させる送駆動手段と
を備え、
前記送駆動手段は、
前記基台部外に設置され、回転動力を出力する送用動力源と、
前記回転動力を伝達する環状のベルト部材と
を備え、
前記ベルト部材を介して伝達された動力により、前記シャフト部材を回転駆動させる
ことを特徴とする。
圧延ロールによって形成される圧延領域に向けて、金属製の管素材又は中実棒素材からなる素管材を送り出し、前記圧延領域内において、前記素管材の外周に押圧される凹部を有する孔型に把持させつつ、前記素管材を圧延するピルガー圧延機の素管材制御機構であって、
前記素管材の送り出し方向に沿って延設されるロッド状のシャフト部材と、
前記シャフト部材に沿って移動可能な基台部と、
前記基台部上において、前記素管材を、前記圧延領域に臨ませて軸回転可能に把持する素材把持部と、
前記基台部上において前記シャフト部材に係合され、前記シャフト部材の回転駆動により、前記シャフト部材から反力を得て前記基台部を前記シャフト部材に沿って進退させる進退駆動部と、
前記素材把持部が把持する前記素管材を軸回転させる捻駆動手段と、
前記シャフト部材を回転駆動させる送駆動手段と
を備え、
前記送駆動手段は、
前記基台部外に設置され、回転動力を出力する送用動力源と、
前記回転動力を伝達する環状のベルト部材と
を備え、
前記ベルト部材を介して伝達された動力により、前記シャフト部材を回転駆動させる
ことを特徴とする。
【0014】
また、第２の発明は、
圧延ロールによって形成される圧延領域に向けて、金属製の管素材又は中実棒素材からなる素管材を送り出し、前記圧延領域内において、前記素管材の外周に押圧される凹部を有する孔型に把持させつつ、前記素管材を圧延するピルガー圧延機の素管材制御方法であって、
前記素管材の送り出し方向に沿って延設されたロッド状のシャフト部材に沿って移動可能な基台部を配置させ、
前記基台部上において、前記素管材を、素材把持部により前記圧延領域に臨ませて軸回転可能に把持する工程と、
前記基台部上において、前記シャフト部材に係合され、前記シャフト部材の回転駆動により、前記シャフト部材から反力を得て前記基台部を前記シャフト部材に沿って進退させるともに、前記素材把持部が把持する前記素管材を捻駆動手段により軸回転させる工程と
を含み、
前記シャフト部材を回転駆動させる送駆動手段は、
前記基台部外に設置され、回転動力を出力する送用動力源と、
前記回転動力を伝達する環状のベルト部材と
を備え、
前記ベルト部材を介して伝達された動力により、前記シャフト部材を回転駆動させる
ことを特徴とする。
圧延ロールによって形成される圧延領域に向けて、金属製の管素材又は中実棒素材からなる素管材を送り出し、前記圧延領域内において、前記素管材の外周に押圧される凹部を有する孔型に把持させつつ、前記素管材を圧延するピルガー圧延機の素管材制御方法であって、
前記素管材の送り出し方向に沿って延設されたロッド状のシャフト部材に沿って移動可能な基台部を配置させ、
前記基台部上において、前記素管材を、素材把持部により前記圧延領域に臨ませて軸回転可能に把持する工程と、
前記基台部上において、前記シャフト部材に係合され、前記シャフト部材の回転駆動により、前記シャフト部材から反力を得て前記基台部を前記シャフト部材に沿って進退させるともに、前記素材把持部が把持する前記素管材を捻駆動手段により軸回転させる工程と
を含み、
前記シャフト部材を回転駆動させる送駆動手段は、
前記基台部外に設置され、回転動力を出力する送用動力源と、
前記回転動力を伝達する環状のベルト部材と
を備え、
前記ベルト部材を介して伝達された動力により、前記シャフト部材を回転駆動させる
ことを特徴とする。
【0015】
上記発明において、
前記シャフト部材には前記送り出し方向に沿ってネジ部が刻設され、
前記進退駆動部は、前記シャフト部材のネジ部に螺合される螺合部を有し、前記螺合部を回転させることにより前記シャフト部材から反力を得て進退させる
ことが好ましい。
前記シャフト部材には前記送り出し方向に沿ってネジ部が刻設され、
前記進退駆動部は、前記シャフト部材のネジ部に螺合される螺合部を有し、前記螺合部を回転させることにより前記シャフト部材から反力を得て進退させる
ことが好ましい。
【発明の効果】
【0016】
以上述べたように、この発明によれば、シャフト部材に沿って移動可能な基台部におい素材把持部及び進退駆動部を配置するとともに、これらの駆動手段も基台部上に設置するため、シャフト部材及び金属素材に係合する部分と、これらの動力源との距離を短く且つ一定にすることができる。この結果、本実施形態によれば、コールドピルガーなど、金属製の管素材又は中実棒素材などの金属素材を圧延領域内に送り出して圧延するにあたり、装置の軽量化を図り、装置の高速運転を可能にして生産効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【図1】実施形態に係る圧延装置全体を示す模式図であり、同図（ａ）は、圧延装置の上面図であり、同図（ｂ）は、圧延装置の側面図である。
【図2】実施形態に係る搬送部の構造の上面図である。
【図3】実施形態に係る搬送部の構造の右側面図である。
【図4】実施形態に係る搬送部の構造の左側面図である。
【図5】実施形態に係る搬送部の構造の正面図である。
【図6】実施形態に係る搬送部の構造の背面図である。
【図7】実施形態に係る搬送部の構造を正面側から観た斜視図である。
【図8】実施形態に係る搬送部の構造を背面側から観た斜視図である。
【図9】実施形態に係る搬送部における駆動機構のみを示す斜視図である。
【図10】実施形態に係る送出チャックを示す斜視図である。
【図11】実施形態に係る送出チャックを示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0018】
（圧延装置の全体構成）
以下に添付図面を参照して、本発明に係るピルガー圧延機１００の実施形態を詳細に説明する。図１は、実施形態に係るピルガー圧延機１００全体を示す模式図であり、同図（ａ）はピルガー圧延機１００の上面図であり、同図（ｂ）はピルガー圧延機１００の側面図である。なお、本実施形態においては、筒状の管素材を圧延する場合を例にするが、本発明は、これに限定するものではなく、例えば、内部に空間を有さない金属製の中実棒素材にも適用することができる。
以下に添付図面を参照して、本発明に係るピルガー圧延機１００の実施形態を詳細に説明する。図１は、実施形態に係るピルガー圧延機１００全体を示す模式図であり、同図（ａ）はピルガー圧延機１００の上面図であり、同図（ｂ）はピルガー圧延機１００の側面図である。なお、本実施形態においては、筒状の管素材を圧延する場合を例にするが、本発明は、これに限定するものではなく、例えば、内部に空間を有さない金属製の中実棒素材にも適用することができる。
【0019】
なお、以下に示す実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置等を例示するものであって、この発明の技術的思想は、各構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。この発明の技術的思想は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。
【0020】
図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、ピルガー圧延機１００は、圧延ロール１，１によって形成される圧延領域に向けて、金属製の素管材Ｓを送り出し、圧延領域内において金属素材を圧延する圧延機である。具体的にこのピルガー圧延機１００は、上下一対の圧延ロール１、１が組み込まれたロールスタンド２と、このロールスタンド２を往復移動させる主駆動部３と、先端部に先細テーパーが形成されたマンドレル４と、素管材Ｓを保持しつつ素管材Ｓを間欠的に所定量ずつ送り出すとともに、素管材Ｓを所定量軸回転させる搬送部６及び移動チャック部５と、圧延後の製品管Ｐを把持する出側把持部８とを備えている。
【0021】
ロールスタンド２に組み込まれた一対の圧延ロール１、１は、上下に配置されており、その上下に配置された圧延ロール１、１間が圧延領域となっている。また、一対の圧延ロール１、１は、いずれも図示は省略するが、その軸端に装着されたピニオンがスタンドフレームに固定配置されたラックに噛合されており、ロールスタンド２の往復移動に伴って正逆回転するようになっている。
【0022】
圧延ロール１の外周面には、曲率半径が円周方向に順次小さくされた孔型（凹部）１ａが形成され、この孔型１ａに把持させつつ素管材Ｓを圧延する。この孔型１ａは、素管材Ｓの外周に押圧される凹部を有しており、この孔型１ａの凹部とマンドレル４の先細テーパー部とで、素管材Ｓの外径と肉厚を縮小圧延するようになっている。なお、孔型１ａには途中にアイドル区間を介在させている。アイドル区間は、搬送部６によって素管材Ｓを送り出し且つ回転させる区間である。
【0023】
主駆動部３は、ロールスタンド２を往復移動させる駆動手段であって、主駆動部３の両側部に設けられ、図示しないモーターによって中心軸を中心として回転する回転体３１，３１と、各回転体３１とロールスタンド２とに連結され、回転体３１の回転力をロールスタンド２に伝達させる推力ロッド３２とを備えている。この回転体３１，３１が回転すると、推力ロッドによって回転体３１，３１の回転力が推進力に変換されてロールスタンド２に伝達され、ロールスタンド２は矢印方向で往復運動するようになっている。
【0024】
マンドレル４は、素管材Ｓの内部に挿通される断面円形のロッド状の部材であり、圧延ロール１、１の素管材Ｓに対する外部からの押圧に対して、素管材Ｓの内部から反力を与えるようになっている。マンドレル４は、マンドレル４を支持するマンドレル支持パイプ４１の先端に取り付けられており、マンドレル支持パイプ４１は、複数の移動チャック部５によって保持されている。搬送部６は、図示しないシリンダーによって開閉自在であり、常時はマンドレル支持パイプ４１を把持し、マンドレル４が軸長方向に位置移動しないように固定している。
【0025】
シャフト保持部６９とロールスタンド２との間には、素管材Ｓの送り出し方向に沿って延設される一対のシャフト部材９が配置されている。シャフト部材９は、両端がシャフト保持部６９とロールスタンド２とによって回転可能に支持されたロッド状のネジ部材であり、シャフト部材９の外周面には雄ネジが刻設され、この雄ネジには、各移動チャック部５において螺合部９２が螺合接続されている。これによりシャフト部材９が軸回転されることにより、各螺合部９２が圧延領域に向かって移動可能に連結されている。
【0026】
このシャフト部材９と平行となるように、断面六角形状をなす伝達軸５０が敷設されている。この伝達軸５０は、素管材Ｓの送り出し方向に沿って延設され、捻用動力源である捻用駆動モーター６４３によって軸回転されるロッド状の部材であり、搬送部６上においてプーリー９１が嵌合され、動力源側タイミングベルト６５３を介して捻用駆動モーター６４３により軸回転されるようになっている。また、伝達軸５０には、各移動チャック部５において摺動プーリー９４が摺動可能にそれぞれ嵌合されている。この摺動プーリー９４は、伝達軸５０の断面形状に合致して伝達軸５０が挿通される挿通部９４ａを有しており、この挿通部９４ａに挿通された伝達軸５０に対して送り出し方向に摺動可能な部材である。
【0027】
詳述すると、プーリー９１は、搬送部６の基台部６２上において、動力源側タイミングベルト６５３を介して、捻用駆動モーター６４３の回転動力を伝達する。本実施形態での伝達軸５０は、その断面が六角形状に形成されるとともに、挿通部９１ａの断面が六角形状に形成されている。これにより接続部９１は、動力源側タイミングベルト６５３を介して回転動力を伝達する。なお、伝達軸５０は、支持壁６２２を貫通され、支持壁６２２の壁面において接続部９１を軸支している。
【0028】
一方、移動チャック部５の移動基台５ａ上において、摺動プーリー９４は、捻用タイミングベルト６５４を介して、伝達軸５０からの回転動力を伝達する。本実施形態での伝達軸５０は、その断面が六角形状に形成されるとともに、挿通部９４ａの断面が六角形状に形成されている。これにより摺動プーリー９４は、伝達軸５０の軸方向には摺動するが、周方向には摺動しないようになり、結果的に摺動プーリー９４は、移動基台５ａの進退に伴って伝達軸５０上を摺動しつつ、捻用タイミングベルト６５４を介して回転動力を移動チャック部５上のチャック５１１，５１２に伝達する。なお、伝達軸５０は、支持壁６２２を貫通され、支持壁５２２の壁面において摺動プーリー９４とともに軸支されている。
【0029】
搬送部６は、素管材Ｓを中途で保持するとともに、搬送部６の内部に設置されている駆動源により所定のタイミングで素管材Ｓを、間欠的に捻りつつ一定の長さだけ送り出す駆動部となっている。搬送部６では、基台部６２上において、シャフト部材９を軸回転させる送駆動手段の動力源としての送用駆動モーター６４１及び６４２が備えられており、これら送用駆動モーター６４１及び６４２によってシャフト部材９が回転駆動され、その回転力は、シャフト部材９を介して各移動チャック部５の螺合部９２に伝達され、螺合部９２により各チャック５１２の移動基台５ａが進退される。
【0030】
さらに、搬送部６では、基台部６２上において、伝達軸５０を軸回転させる捻駆動手段の動力源としての捻用駆動モーター６４３が備えられており、この捻用駆動モーター６４３によって伝達軸５０が回転駆動され、その回転力は、伝達軸５０を介して各移動チャック部５の分散チャック５１に伝達され、素管材Ｓが間欠的に軸回転される。
【0031】
移動チャック部５は、素管材Ｓを保持して、シャフト部材９及び伝達軸５０を介して搬送部６側に設置されている駆動源によって所定のタイミングで素管材Ｓを捻りつつ一定の長さだけ送り出す駆動機構であり、素管材Ｓの送り出し方向に沿って前進及び後退が可能となっている。この搬送部６では、搬送部６側に備えられた伝達軸５０を軸回転させる捻駆動手段の動力源としての捻用駆動モーター６４３によって、伝達軸５０が回転駆動され、その回転力は、移動基台５ａ上において、各移動チャック部５の分散チャック５１に伝達され、素管材Ｓが間欠的に軸回転される。この素管材Ｓが間欠的に軸回転されることにより素管材Ｓの外周が均一に縮小圧延される。
【0032】
出側把持部８は、図示しないシリンダーとによってそれぞれ開閉自在であり、常時は圧延中の素管材Ｓと製品管Ｐを、その軸長方向への摺動は許容するが、周方向へは摺動不能な状態に把持し、製品管Ｐと一体となって回転するようになっている。なお、出側把持部８のシリンダーには、管を変形させないために、管寸法（外径と肉厚）と材質に基づいて予め求められた把持力が得られる圧力の液体（油）が供給される。
【0033】
上記のように構成されたピルガー圧延機１００では、ロールスタンド２が一往復する間に正逆回転する上下一対の圧延ロール１、１と、先細テーパーのマンドレル４とで素管材Ｓに縮径減肉加工を施し、製品管Ｐに成形する。その際、素管材Ｓは、ロールスタンド２が所定の回数、往復する毎に、搬送部６及び移動チャック部５によってロールスタンド２の側へ一定長ずつ送り出される。また、これと同時に、素管材Ｓとマンドレル４は、搬送部６及び移動チャック部５によってその軸心周りに所定の角度だけ回転させられる。上記の搬送部６及び移動チャック部５による素管材Ｓの送り出しは、通常、圧延ロール１、１の孔型１ａ，１ａのアイドル区間に素管材Ｓが位置するときに行われる。
【0034】
このような各装置の駆動は、ＣＰＵ等で構成される制御装置（図示せず）によって制御されており、例えば、素管材Ｓの送り出し量の調整は、この制御装置を用いて搬送部６内の駆動モーターの回転数をクランク軸の回転に同期シーケンス制御することで行われる。ただし、クランク軸に歯車機構を用いて機械的に連結されたピルガー圧延機では、歯車機構の歯車比を変えるなどして行ってもよい。
【0035】
また、本実施形態では、駆動モーター毎にモータートルク又は電流値を検出するセンサーが設けられているとともに、これらモータートルク又は電流値の下限値が設定されている。そして、タイミングベルトが切れた場合にモーター負荷（モータートルク）が急激に小さくなることを検知したとき、主駆動部３における圧延動作を停止させる。特に、送用タイミングベルト６５１，６５２が切れた場合には、機械は稼働しているが、生産は進まなくなるため、センサーによりこれを検知して即座に動作を停止して、速やかに普及させることが望ましい。また、捻用タイミングベルト６５４が切れた場合には、異常圧延となり高価なマンドレルが破損するため、直ちに検知して圧延動作を停止させることにより、マンドレル等の破損を回避することが望ましい。
【0036】
（搬送部の構成）
次いで、搬送部６の構成について詳述する。図２～図８に搬送部６の構成を示し、図９に本実施形態に係る搬送部６に備えられた動力系のみを示す。これらの図に示すように、搬送部６は、主として、基台部６２上に、送用駆動モーター６４１及び６４２と、シャフト部材９（９ａ，９ｂ）とともに進退駆動部を構成する接続部４１１及び４１２と、捻駆動手段の動力源である捻用駆動モーター６４３とを備えている。
次いで、搬送部６の構成について詳述する。図２～図８に搬送部６の構成を示し、図９に本実施形態に係る搬送部６に備えられた動力系のみを示す。これらの図に示すように、搬送部６は、主として、基台部６２上に、送用駆動モーター６４１及び６４２と、シャフト部材９（９ａ，９ｂ）とともに進退駆動部を構成する接続部４１１及び４１２と、捻駆動手段の動力源である捻用駆動モーター６４３とを備えている。
【0037】
本実施形態において、上述した各駆動モーター６４１，６４２及び６４３は、電気エネルギーを機械エネルギーに変換する電動機であって、図示しない電源コード等を介して電力が供給されることで回転駆動される。送用駆動モーター６４１，６４２は、シャフト部材９とともに進退駆動部を構成する接続部４１１及び４１２を軸回転させる駆動源であり、捻用駆動モーター６４３は、伝達軸５０を軸回転させる駆動源である。
【0038】
上記基台部６２は、固定配置される台座であり、水平な板状の台座６２４と、それを支持する脚部６２３とから構成されている。また、基台部６２の台座６２４上には、支持壁６２１及び６２２が垂直に且つシャフト部材９の延設方向に直交するように立設されている。
【0039】
捻用駆動モーター６４３は、捻駆動手段を構成する捻用動力源であり、基台部６２上において、接続部９１に挿通された断面六角形状の伝達軸５０を軸回転させる。この捻用駆動モーター６４３は、支持壁６２２に固定されているとともに、その回転軸６４３ａを支持壁６２２に貫通させ、支持壁６２２の反対側の面においてプーリー６６３を軸支している。これにより、捻用駆動モーター６４３は、支持壁６２２から反力を得てプーリー６６３を回転させる。
【0040】
一方、送用駆動モーター６４１は、支持壁６２１に固定されているとともに、その回転軸６４１ａを支持壁６２１に貫通させ、支持壁６２１の反対側の面においてプーリー６６１を軸支している。これにより、送用駆動モーター６４１は、支持壁６２１から反力を得てプーリー６６１を回転させる。他方、駆動モーター６４２は、支持壁６２２に固定されているとともに、その回転軸６４２ａを支持壁６２２に貫通させ、支持壁６２２の反対側の面においてプーリー６６２を軸支している。これにより、駆動モーター６４２は、支持壁６２２から反力を得てプーリー６６２を回転させる。
【0041】
また、本実施形態において、送駆動手段は、送用駆動モーター６４１及び６４２に接続されたプーリー６６１及び６６２のそれぞれに掛け回される環状の送用タイミングベルト６５１及び６５２を備えている。これら送用タイミングベルト６５１及び６５２は、プーリーの外周に形成された歯に係合される多数の歯が形成された無端状（環状）のベルト部材であり、本実施形態では、高強度ゴムを使用し、芯線にはグラスファイバーやアラミド繊維を使用した高強度の一般的なベルトを用いる。また、送用タイミングベルト６５１及び６５２としては、高強度ウレタンを使用した低速高トルク域に特化したさらに高強度なベルトを用いることが好ましい。
【0042】
そして、送用タイミングベルト６５１及び６５２は、プーリー６６１及び６６２から、接続部４１１及び４１２の外周部に配置されたプーリー４２１及び４２２に駆け回れ、送用駆動モーター６４１及び６４２からの回転動力が、プーリー６６１及び６６２それぞれから各送用タイミングベルト６５１及び６５２に伝達され、送用タイミングベルト６５１及び６５２を介して伝達された動力により、プーリー４２１及び４２２を介して接続部４１１及び４１２が軸回転される。接続部４１１及び４１２はシャフト部材９に固定されており、接続部４１１及び４１２が回転駆動することにより、各前方・後方シャフト９ａ及び９ｂが軸回転される。
【0043】
他方、捻用駆動モーター６４３は、捻駆動手段を構成する捻用動力源であり、基台部６２上において、進退駆動部を構成する伝達軸５０を回転駆動させる。捻用駆動モーター６４３は、支持壁６２２に固定されているとともに、その回転軸６４３ａを支持壁６２２に貫通させ、支持壁６２２の反対側の面においてプーリー６６３を軸支している。これにより、捻用駆動モーター６４３は、支持壁６２２から反力を得てプーリー６６３を回転させる。
【0044】
上記進退駆動部を構成する接続部４１１，４１２は、基台部６２上においてシャフト部材９（９ａ，９ｂ）に係合され、回転駆動することによりシャフト部材９から反力を得て、基台部６２をシャフト部材９に沿って進退させる機構である。具体的に、本実施形態における接続部４１１，４１２は、円柱状の部材であり、その内部中空部に挿通されたシャフト部材９と固着されている。本実施形態においてシャフト部材９は、搬送部６の前方と後方とで前方・後方シャフト９ａ及び９ｂに分割されており、前方・後方シャフト９ａ及び９ｂのそれぞれに固着されている。これにより、前方・後方シャフト９ａ及び９ｂは、送用駆動モーター６４１及び６４２によってそれぞれ独立して回転駆動される。
【0045】
また、本実施形態では、捻用駆動モーター６４３の回転軸６４３ａにプーリー６６３が接続されており、このプーリー６６３には、環状の動力源側タイミングベルト６５３が掛け回されている。動力源側タイミングベルト６５３は、プーリーの外周に形成された歯に係合される多数の歯が形成された無端状（環状）のベルト部材であり、本実施形態では、高強度ゴムを使用し、芯線にはグラスファイバーやアラミド繊維を使用した高強度の一般的なベルトを用いる。また、動力源側タイミングベルト６５３としては、高強度ウレタンを使用した低速高トルク域に特化したさらに高強度なベルトを用いることが好ましい。
【0046】
そして、送用タイミングベルト６５１及び６５２は、プーリー６６１及び６６２から、シャフト部材９に螺合された接続部４１１，４１２の外周部に配置されたプーリー４２１及び４２２に駆け回され、送用駆動モーター６４１及び６４２からの回転動力が、プーリー６６１及び６６２を介して送用タイミングベルト６５１及び６５２に伝達される。この送用タイミングベルト６５１及び６５２により伝達された動力によって、プーリー４２１，４２２を介して接続部４１１，４１２が回転され、この接続部４１１，４１２の雌ネジ部によって回転力がシャフト部材９に沿って前進・後退する動力に変換される。
【0047】
（送出チャック部の構成）
次いで、移動チャック部５の構成について詳述する。図１０～図１１に移動チャック部５の構成を示す。これらの図に示すように、本実施形態では、捻用動力源である捻用駆動モーター６４３の動力が、伝達軸５０を介して、複数のチャック５１２における捻り動作として供給される。移動チャック部５はこの複数の素材把持部として、素管材の送り出し方向に沿って複数配置される駆動機構であり、各タイミングベルトは、複数の移動チャック部５のそれぞれに備えられ、伝達軸５０の軸回転による回転動力を各素材把持部である各分散チャック５１に伝達する。具体的に、各移動チャック部５は、移動基台５ａ上に、素材把持部としての分散チャック５１と、捻駆動手段であるプーリー・タイミングベルト機構と、送駆動手段である送出油圧シリンダー５２とから概略構成される。
次いで、移動チャック部５の構成について詳述する。図１０～図１１に移動チャック部５の構成を示す。これらの図に示すように、本実施形態では、捻用動力源である捻用駆動モーター６４３の動力が、伝達軸５０を介して、複数のチャック５１２における捻り動作として供給される。移動チャック部５はこの複数の素材把持部として、素管材の送り出し方向に沿って複数配置される駆動機構であり、各タイミングベルトは、複数の移動チャック部５のそれぞれに備えられ、伝達軸５０の軸回転による回転動力を各素材把持部である各分散チャック５１に伝達する。具体的に、各移動チャック部５は、移動基台５ａ上に、素材把持部としての分散チャック５１と、捻駆動手段であるプーリー・タイミングベルト機構と、送駆動手段である送出油圧シリンダー５２とから概略構成される。
【0048】
本実施形態において、上記プーリー・タイミングベルト機構は、伝達軸５０の回転駆動力を、素材把持部である分散チャック５１に伝達する機構であり、送出油圧シリンダー５２は、油圧力により分散チャック５１を前後に進退させる進退駆動機構である。また、移動基台５ａ上において、シャフト部材９には螺合部９２が螺合されており、シャフト部材９（９ａ又は９ｂ）が軸回転されることによって、螺合部９２がシャフト部材９から反力を得てシャフト部材９に沿って進退し、移動基台５ａが水平移動される。
【0049】
上記移動基台５ａは、素管材Ｓの送り出し方向に沿って延設されるロッド状のシャフト部材９に沿って移動可能な台座である。移動基台５ａは、ガイドブロック５ｃを介して、シャフト部材９と平行に敷設されたガイドレール５ｂ上に載置され、ガイドレール５ｂ上を水平移動するようになっている。また、移動基台５ａ上には支持壁５２１及び５２２が垂直に且つシャフト部材９の延設方向に直交するように立設されている。
【0050】
分散チャック５１は、移動基台５ａ上において、素管材Ｓを圧延領域にあるロールスタンド２に臨ませて軸回転可能に把持する素材把持部である。この分散チャック５１は、内部に素管材Ｓが挿通され、挿通された素管材Ｓを外方から分割されたチャック５１１及び５１２により締め付けるようにして把持する構造となっている。また、分散チャック５１は、移動基台５ａ上において、支持壁５２１及び５２２に固定されており、これら支持壁５２１及び５２２から反力を得られるように支持されている。
【0051】
そして、分散チャック５１は、支持壁５２１及び５２２を介して移動基台５ａから反力を得て素管材Ｓを保持し、素管材Ｓをロールスタンド２に臨ませるとともに、素管材Ｓを所定の角度ずつ間欠的に軸回転させる機構であり、移動基台５ａの前方、すなわちロールスタンド２と対向する側と、移動基台５ａの後方側に複数配置されている。
【0052】
これらの分散チャック５１は、素管材Ｓが挿通されて、チャック５１１及び５１２により把持することで素管材Ｓを保持している。また、一方のチャック５１２の外周部には、動力伝達機能としてのプーリー９６が一体的に取り付けられている。このプーリー９６は、伝達軸５０からの回転動力を分散チャック５１全体に伝達する。この回転動力が分散チャック５１に伝達されると、分散チャック５１は、チャック５１１及び５１２で把持した素管材Ｓを内部のマンドレル４を中心として間欠的に回転させるようになっている。
【0053】
伝達軸５０は、素管材Ｓの送り出し方向に沿って延設され、捻用動力源である捻用駆動モーター６４３によって軸回転されるロッド状の部材であり、本実施形態に係る伝達軸５０は、摺動プーリー９４が摺動可能に嵌合されている。この摺動プーリー９４は、伝達軸５０の断面形状に合致して伝達軸５０が挿通される挿通部９４ａを有するとともに、挿通された伝達軸５０に対して送り出し方向に摺動可能な部材である。
【0054】
この摺動プーリー９４の回転は、移動基台５ａ上において、捻用タイミングベルト６５４を介して、分散チャック５１側のプーリー９６に伝達される。本実施形態において伝達軸５０は、その断面が六角形状に形成されるとともに、挿通部９１ａも断面が六角形状に形成されている。これにより摺動プーリー９４は、伝達軸５０の軸方向には摺動するが、周方向には摺動しないようになり、結果的に摺動プーリー９４は、移動基台５ａの進退に伴って伝達軸５０上を摺動しつつ、捻用タイミングベルト６５４を介して回転動力を分散チャック５１に伝達する。
【0055】
なお、捻用タイミングベルト６５４は、プーリー９４及びプーリー９６に掛け回されにあたり、回転軸９５ａで支持壁５２２に軸支されたアイドリングプーリー９５にも掛け回されて、略三角形状の周回軌道上を周回する。この捻用タイミングベルト６５４は、各プーリーの外周に形成された歯に係合される多数の歯が形成された無端状（環状）のベルト部材であり、本実施形態では、高強度ゴムを使用し、芯線にはグラスファイバーやアラミド繊維を使用した高強度の一般的なベルトを用いる。また、捻用タイミングベルト６５４としては、高強度ウレタンを使用した低速高トルク域に特化したさらに高強度なベルトを用いることが好ましい。
【0056】
そして、上記捻用タイミングベルト６５４は、プーリー９４から、プーリー９５と、分散チャック５１の外周部に配置されたプーリー９６と、アイドリングプーリー９５とに駆け回れ、伝達軸５０からの回転動力が、プーリー９４から捻用タイミングベルト６５４に伝達され、捻用タイミングベルト６５４を介して伝達された動力により、プーリー９６を介して分散チャック５１のチャック５１１及び５１２が把持する素管材Ｓが軸回転される。
【0057】
一方、移動基台５ａ上において、シャフト部材９には螺合部９２が螺合されている。この螺合部９２は支持壁５２１に固定されており、シャフト部材９（９ａ又は９ｂ）が軸回転されることによって、螺合部９２がシャフト部材９から反力を得てシャフト部材９に沿って進退し、この螺合部９２の進退に伴って支持壁５２１を前方又は後方に向けて押圧し、この押圧力が支持壁５２１から移動基台５ａへ伝達されて、移動基台５ａが水平移動される。
【0058】
他方、送出油圧シリンダー５２は、送駆動手段を構成する送用動力源であり、油圧により素管材Ｓの送り出し方向に沿って伸縮することにより、垂直アーム５３を支持ピン５３ａを支点として回動させて分散チャック５１を前進させ、分散チャック５１に把持された素管材Ｓを、圧延領域へ向けて送り出す機構である。詳述するとこの送出油圧シリンダー５２は、後方の係合部５２ｂで支持部材５６に連結されるとともに、前方の係合部５２ａには垂直アーム５３が連結され、この垂直アーム５３が支持部材５６によって支持されることにより、送出油圧シリンダー５２は、全体として水平に保持されている。
【0059】
垂直アーム５３は、剛性を有する細長の部材であり、その中途部位において、支持部材５６の先端側に支持ピン５３ａにより回動可能に連結されているとともに、下端側が分散チャック５１の先端部５５に連結された連結部５４に接続されている。分散チャック５１の先端部５５は、素管材Ｓを把持する把持手段の前方部分を構成する部材であり、この先端部５５の外周に、先端部５５と同心円状の環状部材である連結部５４が嵌合されている。この環状の連結部５４は、先端部５５の外径よりも若干大きな内径を有しており、支持ピン５４ａにより先端部５５に対して僅かに前後に傾斜できるようになっている。
【0060】
そして、このような機構により、送出油圧シリンダー５２が短縮されると先端側の係合部５２ａが後退されて垂直アーム５３の上端側も後退されることとなる。垂直アーム５３は支持ピン５３ａで軸支されていることから、垂直アーム５３の上端側が後退されると、これに反して垂直アーム５３の後端側が前方へ迫り出されるようになり、環状の連結部５４が前進され、この連結部５４に支持ピン５４ａを介して接続された分散チャック５１の先端部５５が前方へ押し出されるようになる。これにより分散チャック５１に把持された素管材Ｓが前方、すなわち圧延領域へ向けて送り出されることとなる。
【0061】
（圧延方法）
次いで、本発明に係る圧延方法について説明する。上述したピルガー圧延機１００を動作させることによって、本発明の圧延方法を実施することができる。以下に、ピルガー圧延機１００の動作、及び圧延方法の実施について詳述する。本実施形態に係る圧延方法では、圧延ロール１，１によって形成される圧延領域に向けて、金属素材である素管材Ｓを送り出し、圧延領域内において素管材Ｓを圧延する。
次いで、本発明に係る圧延方法について説明する。上述したピルガー圧延機１００を動作させることによって、本発明の圧延方法を実施することができる。以下に、ピルガー圧延機１００の動作、及び圧延方法の実施について詳述する。本実施形態に係る圧延方法では、圧延ロール１，１によって形成される圧延領域に向けて、金属素材である素管材Ｓを送り出し、圧延領域内において素管材Ｓを圧延する。
【0062】
このとき、マンドレル４をマンドレル支持パイプ４１に取り付けるとともに、マンドレル支持パイプ４１をシャフト保持部６９に固定保持させる。併せてマンドレル４及びマンドレル支持パイプ４１を圧延前の素管材Ｓに挿通させる。その後、素管材Ｓを、各移動チャック５のチャック５１１及び５１２で保持するとともに、素管材Ｓの先端部分を、ロールスタンド２内の圧延ロール１，１によって形成される圧延領域に向けて配置させる。
【0063】
また、素管材Ｓの送り出し方向に沿ってロッド状のシャフト部材９が延設されているとともに、このシャフト部材９に各移動チャック５上の螺合部９２が螺合されており、シャフト部材９（９ａ，９ｂ）を回転駆動させることによりシャフト部材９に沿って螺合部９２とともに基台部６２が前後に移動可能となっている。
【0064】
そして、基台部６２上には、送駆動手段である送用駆動モーター６４１及び６４２と捻駆動手段である捻用駆動モーター６４３とが搭載されており、これら各駆動モーターを圧延動作に対応させて間欠的に駆動させる。これら駆動モーター６４１、６４２及び６４３が駆動すると、基台部６２から反力を得ながら各プーリー６６１、６６２及び６６３が間欠的に回転を始める。
【0065】
プーリー６６３が回転されると、動力源側タイミングベルト６５３を介して、プーリー９３に動力が伝達され、接続部９１が回転する。接続部９１は伝達軸５０に係合され、回転駆動することにより伝達軸５０が軸回転される。
【0066】
一方、プーリー６６１、６６２が回転されると、送用タイミングベルト６５１，６５２を介してプーリー４２１及び４２２に動力が伝達され、接続部４１１，４１２が回転される。接続部４１１，４１２には、前方・後方シャフト９ａ及び９ｂがそれぞれ挿通されているとともに、接続部４１１，４１２がシャフト部材９の外周面に固着されている。接続部４１１，４１２が回転されることにより、前方・後方シャフト９ａ及び９ｂがそれぞれ軸回転される。
【0067】
他方、搬送部６の前方及び後方において、素管材Ｓの送り出し方向に沿って前方・後方シャフト９ａ及び９ｂが延設されているとともに、この前方・後方シャフト９ａ及び９ｂに各移動チャック５上の螺合部９２が螺合されており、シャフト部材９（９ａ，９ｂ）を回転駆動させることによりシャフト部材９に沿って螺合部９２とともに基台部６２が前後に移動される。
【0068】
移動基台５ａ上において伝達軸５０が延設されており、伝達軸５０が圧延動作に対応させて間欠的に駆動される。伝達軸５０が回転されると、摺動プーリー９４が回転され、摺動プーリー９４が回転すると、捻用タイミングベルト６５４を介して、プーリー９６に動力が伝達され、チャック５１１及び５１２が回転される。
【0069】
また、移動基台５ａ上において前方・後方シャフト９ａ又は９ｂには、螺合部９２の雌ネジ部が螺合され、前方・後方シャフト９ａ又は９ｂが回転駆動することによりシャフト部材９から反力を得て、螺合部９２が進退され、これにより基台部６２をシャフト部材９に沿って進退させる。具体的に、螺合部９２は、前方・後方シャフト９ａ又は９ｂが挿通されているとともに、支持壁５２１により螺合部９２が支持された状態において、螺合部９２の雌ネジ部に挿通された前方・後方シャフト９ａ又は９ｂの外周面に刻設されたネジ部と螺合接続されている。
【0070】
この螺合部９２としての雌ネジ部材は、前方・後方シャフト９ａ又は９ｂが捻用駆動モーター６４３によって回転駆動されることにより、前方・後方シャフト９ａ又は９ｂから反力を得て前方・後方シャフト９ａ又は９ｂに沿って進退し、この螺合部９２の進退に伴って支持壁５２１を前方又は後方に向けて押圧し、この押圧力が支持壁５２１から移動基台５ａへ伝達されて、移動基台５ａが素管材Ｓの送り出し方向に水平移動される。移動基台５ａが素管材Ｓの送り出し方向に移動すると、分散チャック５１は、移動基台５ａから反力を得て素管材Ｓを保持するとともに、素管材Ｓを圧延領域に順次送り込ませる。
【0071】
この際、移動基台５ａの移動と同期させて、捻用駆動モーター６４３を回転駆動させることで、プーリー６６３が回転し、捻用タイミングベルト６５４を介して、伝達軸５０が軸回転される。伝達軸５０が軸回転されることにより、各移動チャック部５に動力が伝達され、移動基台５ａ上において伝達軸５０が回転されると、摺動プーリー９４が回転され、摺動プーリー９４が回転すると、捻用タイミングベルト６５４を介して、プーリー９６に動力が伝達され、チャック５１１及び５１２が回転される。チャック５１１及び５１２が回転されることにより、チャック５１１及び５１２に把持されたマンドレル支持パイプ４１及び素管材Ｓが軸回転され、素管材Ｓが捻られることとなる。
【0072】
このように、素管材Ｓ及びマンドレル支持パイプ４１を軸回転させて捻りつつ、圧延領域に臨ませると、素管材Ｓは、内部にマンドレル４が挿通されつつ進行される。素管材Ｓの先端部分が圧延ロール１，１によって形成される圧延領域に配置されると、マンドレル４を芯にして、上下２個のテーパー溝つきの圧延ロール１，１が水平方向に前転後転を繰り返すことで素管材Ｓは圧延されて、目的の径及び肉厚となった製品管Ｐが製造される。なお、搬送部６における素管材Ｓの送り出しや軸回転（捻り）は、圧延ロール１，１の往復駆動サイクルと制御部の制御によって同期化されており、圧延ロール１，１が戻る間に素管材Ｓを少しづつ間欠的に送られる。
【0073】
特に、本実施形態では、シャフト部材９が搬送部６の前後で前方シャフト９ａ及び後方シャフト９ｂに２分割されており、一方のシャフト側の移動チャック５で素管材Ｓを把持して捻りつつ前進させている間に、他方のシャフト側の移動チャック５では、素管材Ｓの把持を開放して移動範囲後端のホームポジションまで後退させる。そして、一方のシャフト側が素管材Ｓを把持して移動範囲中の先端に到達する際、他方の後端まで後退された移動チャック５側で素管材Ｓを把持し、一方の移動範囲先端に到達した側での素管材Ｓの把持を開放する。
【0074】
その後、他方の後端まで後退された側の移動チャック５で素管材Ｓを把持しつつ前進させている間に、一方の把持を開放した側の移動チャック５を移動範囲後端のホームポジションまで後退させる。このように、一方の移動チャック５で素管材Ｓを把持しつつ前進させ、その間に他方の移動チャック５を移動範囲後端のホームポジションまで後退させることにより、移動チャック５による把持状態を常に確保しつつ、素管材Ｓの送り出しを連続的に行うことができる。
【0075】
（作用・効果）
このような本実施形態によれば、素管材Ｓを圧延領域に対して送り出す際、基台部６２上に固定された捻用駆動モーター６４３の駆動力を、移動チャック５を移動させる推力に用いる。このとき、移動チャック５の移動基台５ａと一体的にシャフト部材９に沿って移動するとともに、駆動対象である素管材Ｓを把持した分散チャック５１も移動チャック５の移動基台５ａとともに移動することとなる。また、移動基台５ａの移動と同期させて、移動チャック部５側に固定された送用駆動モーター６４１及び６４２を回転駆動させ、移動基台５ａ上において分散チャック５１に把持されたマンドレル支持パイプ４１及び素管材Ｓを軸回転させて、素管材Ｓに捻りを加える。
このような本実施形態によれば、素管材Ｓを圧延領域に対して送り出す際、基台部６２上に固定された捻用駆動モーター６４３の駆動力を、移動チャック５を移動させる推力に用いる。このとき、移動チャック５の移動基台５ａと一体的にシャフト部材９に沿って移動するとともに、駆動対象である素管材Ｓを把持した分散チャック５１も移動チャック５の移動基台５ａとともに移動することとなる。また、移動基台５ａの移動と同期させて、移動チャック部５側に固定された送用駆動モーター６４１及び６４２を回転駆動させ、移動基台５ａ上において分散チャック５１に把持されたマンドレル支持パイプ４１及び素管材Ｓを軸回転させて、素管材Ｓに捻りを加える。
【0076】
本実施形態によれば、駆動力の伝達に、環状のベルト部材とプーリーを介して行うため、従来のギアを組み合わせて動力を伝達する構造と比べて、駆動系の軽量化を図ることができ、より高速化を実現することができる。詳述すると、基台上での取合いの関係上、駆動モーターと被駆動軸を同一軸上に配置できないことから、従来では、この軸間距離を埋めるためにギアが大径化又は中間アイドルギアを追加する必要があり、これによりイナーシャ（慣性モーメント）が大きくなり、高速化の妨げとなっていた。
【0077】
これに対し、本実施形態では、タイミングベルトを使用することにより、重量のあるギアを用いることなく、アルミ合金等のように比重の小さい材質のプーリーを用いることができる。このプーリーは必要最小限の径で且つ必要強度も小さくてよいことから、イナーシャを格段に小さくすることができる。また、プーリーは、ギアと異なりバックラッシュがないことから、位置決め性能が向上され、金属間の衝撃音が低減され、作業環境の改善にも貢献しうる。
【0078】
これらの結果、駆動系の各装置のサイズや出力能力を抑えることができ、動作の高速化にる生産効率を高めることができるとともに、省エネルギーをも実現させることができる。特に、本実施形態では、シャフト部材９を２分割して、移動チャック部５の前方及び後方において、一方の移動チャック５で素管材Ｓを把持しつつ前進させ、その間に他方の移動チャック５を移動範囲後端のホームポジションまで後退させることにより、移動チャック５による把持状態を常に確保しつつ、素管材Ｓの送り出しを連続的に行う。このため、
なお、本発明は、上記した各実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。
なお、本発明は、上記した各実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。
【符号の説明】
【0079】
Ｐ…製品管
Ｓ…素管材
１，１…圧延ロール
１ａ，１ａ…孔型
２…ロールスタンド
３…主駆動部
４…マンドレル
５…移動チャック部
５ａ…移動基台
５ｂ…ガイドレール
５ｃ…ガイドブロック
６…搬送部
８…出側把持部
９…シャフト部材
９ａ…前方シャフト
９ｂ…後方シャフト
３１，３１…回転体
３２…推力ロッド
４１…マンドレル支持パイプ
５０…伝達軸
５１…分散チャック
５２…送出油圧シリンダー
５２ａ…係合部
５２ｂ…係合部
５３…垂直アーム
５３ａ…支持ピン
５４…連結部
５４ａ…支持ピン
５５…先端部
５６…支持部材
６２…基台部
６９…シャフト保持部
９１…接続部
９１ａ…挿通部
９２…螺合部
９４…摺動プーリー
９４ａ…挿通部
９５…アイドリングプーリー
９５ａ…回転軸
１００…ピルガー圧延機
４１１，４１２…接続部
４２１，４２２，６６１，６６２，６６３…プーリー
５１１，５１２…チャック
５２１，５２２，６２１，６２２…支持壁
６２３…脚部
６２４…台座
６４１，６４２…送用駆動モーター
６４１ａ，６４２ａ，６４３ａ…回転軸
６４３…捻用駆動モーター
６５１，６５２…送用タイミングベルト
６５３…動力源側タイミングベルト
６５４…捻用タイミングベルト
Ｓ…素管材
１，１…圧延ロール
１ａ，１ａ…孔型
２…ロールスタンド
３…主駆動部
４…マンドレル
５…移動チャック部
５ａ…移動基台
５ｂ…ガイドレール
５ｃ…ガイドブロック
６…搬送部
８…出側把持部
９…シャフト部材
９ａ…前方シャフト
９ｂ…後方シャフト
３１，３１…回転体
３２…推力ロッド
４１…マンドレル支持パイプ
５０…伝達軸
５１…分散チャック
５２…送出油圧シリンダー
５２ａ…係合部
５２ｂ…係合部
５３…垂直アーム
５３ａ…支持ピン
５４…連結部
５４ａ…支持ピン
５５…先端部
５６…支持部材
６２…基台部
６９…シャフト保持部
９１…接続部
９１ａ…挿通部
９２…螺合部
９４…摺動プーリー
９４ａ…挿通部
９５…アイドリングプーリー
９５ａ…回転軸
１００…ピルガー圧延機
４１１，４１２…接続部
４２１，４２２，６６１，６６２，６６３…プーリー
５１１，５１２…チャック
５２１，５２２，６２１，６２２…支持壁
６２３…脚部
６２４…台座
６４１，６４２…送用駆動モーター
６４１ａ，６４２ａ，６４３ａ…回転軸
６４３…捻用駆動モーター
６５１，６５２…送用タイミングベルト
６５３…動力源側タイミングベルト
６５４…捻用タイミングベルト
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
