JP3016979B2 - ４ロール式圧延機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、棒鋼や線材を圧延し延
伸加工する圧延機であって、特に４個のロールによって
４方から被圧延材を圧延する４ロール式圧延機に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の４ロール式圧延機は、例えば図５
に示されるように、２個のロール１，２が圧下面を形成
する孔型を上下に対向させて配設され、また、別の２個
のロール３，４が孔型を左右に対向させて配設されてい
る。その４つローラ１〜４の軸は、夫々スピンドル５及
びカップリング６を介して各駆動モータ７に連結し、そ
の駆動モータ７の駆動によって各ロール１〜４が圧下荷
重に抗して回転可能な圧延トルク，即ち被圧延材を延伸
するだけのトルクが伝達されて回転可能になっている。
ここで、前記スピンドル５，カップリング６，及び駆動
モータ７によってロール駆動装置が構成される。

【０００３】そして、４つの駆動モータ７を電気的に同
期をとって駆動させて、該駆動モータ７に連結するロー
ル１〜４に圧延トルクを伝達し、その４つのロール１〜
４の圧延トルクによって、該４つのロール１〜４の孔型
によって丸形や角形等に形成される間隙に被圧延材を入
側から噛み込ませ出側に向けて送り、該４つのロール１
〜４の圧下荷重によって該被圧延材を圧延し延伸加工し
ていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、圧延機
の構造は、２ロール式から３ロール式，４ロール式と使
用するロールの数が増加するほど、ロール駆動装置が増
加したり、ロール間隙の調節やロール軸方向位置の調整
が複雑になる。このように、前記従来の４ロール式圧延
機では、全てのロール１〜４を圧延トルクを有して回転
させるために、４つのロール駆動装置を各ロール１〜４
に対応して該ロール１〜４の周囲に配設しなければなら
ず、また、該４つのロール駆動装置を電気的に同期をと
って作動させる必要があるなど、圧延機が専有するスペ
ースが大きいと共に、構造が複雑で且つ部品数が多くな
り高価となるという問題がある。

【０００５】また、ロールを交換するとき、前記従来の
４ロール式圧延機では、周囲にロール駆動装置が配設さ
れるために、モータ７やスピンドル５等のロール駆動装
置を常設したままロール１〜４だけを交換できる構造に
なっておらず、また、スペース的にもモータ類等のロー
ル駆動装置がロールの周囲に配設されていることで該ロ
ール交換やメンテナンス時の作業性が悪くなっていると
いう問題がある。

【０００６】なお、図６に示すように、孔型を対向させ
た４つのロール１〜４の軸の両端部にベベル・ギヤ８を
固定して、その各ベベル・ギヤ８を相互に噛合させ、さ
らに、一つのベベル・ギヤ８をスピンドル５やカップリ
ング６を介して駆動モータ７に連結して、該駆動モータ
７からの圧延トルクを該ベベル・ギヤ８を介して４つの
ロール１〜４に伝達可能な構造とし、もって機械的に同
期をとって４つのロール１〜４を回転させる方法も考え
られる。

【０００７】この場合には、圧延機の構造は簡素化さ
れ、また、駆動モータ７が１か所であるので、ロール駆
動装置である駆動モータ７やスピンドル５を常設したま
まロール１〜４を移動可能となってロール交換は容易に
なるが、ベベル・ギヤが相互に噛合し合うことでロール
軸位置が固定されてしまい、ロール間隙の調整やロール
軸方向の調整ができないという問題がある。

【０００８】本発明は、上記のような問題点に着目して
なされたもので、構造を簡素化すると共に、ロール交換
の作業性，及びメンテナンス性の良い４ロール式圧延機
を目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の４ロール式圧延機は、圧下面を対向させて
回転可能に配設される１対のロールと、圧下面を対向さ
せて回転可能に配設され、その圧下方向を、前記１対の
ロールの圧下方向とほぼ同一平面内で直交させた別の１
対のロールとを備えて、その４つのロールで形成された
間隙に被圧延材を通過させて該被圧延材を圧延する棒鋼
若しくは線材用の４ロール式圧延機において、前記４つ
のロールの径を全て同径若しくは略同径に設定すると共
に、前記２対のロールのうち一方の一対のロールにだ
け、当該１対のロールに被圧延材を延伸するだけの圧延
トルクを伝達可能なロール駆動装置を連結し、且つ、他
方の１対のロールには、少なくとも被圧延材の先端部が
ロール間隙に噛み込むときに前記圧延トルクより小さい
トルクで予め回転させる事前回転装置を連結したことを
特徴としている。

【００１０】このとき、前記無駆動状態の他の１対のロ
ールを、ロール駆動装置で駆動されるロールとほぼ同じ
速度で予め回転させておくとよい。

【００１１】

【作用】圧延機の入側に送られてきた被圧延材は、その
先端部が４つのロールと噛み込み、ロール駆動装置によ
って駆動される対向する一対のロールの圧延トルクによ
って延伸されながら圧延機の出側に送られる。ここで、
該被圧延材を送るために駆動させられるロールはパスラ
インに対して軸対称になっているため、該圧延トルクで
駆動されるロールを２つだけにしても、圧延された被圧
延材に、２ロール駆動にしたことによる偏差は発生しな
い。

【００１２】前記１対のロールの圧延トルクによって被
圧延材が延伸されながら入側から出側に送られるとき、
該被圧延材の移動に伴ってロール駆動装置と非連結状態
になっている一方の一対のロールが回転させられる。こ
のとき、４つのロールで形成される間隙に被圧延材が通
過するとき、該被圧延材は、該４つのロールからの圧下
荷重によって圧延される。

【００１３】その圧下荷重が所定以上に大きくなると、
被圧延材の先端部が圧延機のロールに噛み込む際に、該
被圧延材の先端部が回転していない，即ちロール駆動装
置と非連結状態のロール表面に、該ロールが回転させら
れるまでの間強く当たって該ロール表面に疵を付ける恐
れがある。その疵を付ける恐れを回避するために、本願
発明では、回転していない他の一対のロールを、予め回
転させておく。特に、請求項２に記載のように、回転駆
動されている一方のロールとほぼ同じ早さで予め回転さ
せておくと良い。

【００１４】これにより、圧下荷重が所定以上に大きく
ても、被圧延材の先端部に送られるのとほぼ同じ速度で
回転しているため、該先端部がロールに強く当たること
がなくなり、該ロール表面に疵が付く恐れが少なくな
る。被圧延材がロール間に噛み込むと、ロール駆動装置
に連結している１対のロールによって該被圧延材が送ら
れるが、該事前回転装置に連結されている側の１対のロ
ールは該被圧延材の延伸には寄与せず、該被圧延材の移
動に追従して回転するだけとなる。

【００１５】

【００１６】

【００１７】

【実施例】本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
本実施例は、図２に示すように、最上流に被圧延材を高
温加熱し該被圧延材を送り出す加熱炉１２が配設され、
その下流側に、交互に圧下方向を直交させた複数の２ロ
ール式圧延機１３が直列に配設され、最下流に仕上圧延
用の２台の４ロール式圧延機１４，１５が配設されてい
る。なお、図２中，矢印は被圧延材の流れる方向（パス
ライン）を示している。

【００１８】前記上流側の４ロール式圧延機１４の構成
を説明すると、図１に説明するように、二本のロール
１，２が圧下面を形成する孔型１ａ，２ａを上下に対向
させてユニット１０に配設され、また、別の２本のロー
ル３，４が孔型３ａ，４ａを左右に対向させてユニット
１０に配設されて、該４本のロール１〜４によって略円
形の間隙を形成している。なお、この４本のロール１〜
４の各軸１ｂ〜４ｂは、図示しないロールネック軸受に
て該ユニット１０に回転自在に装着されている。また、
４本のロール１〜４の径は全て同じ径に設定されてい
る。

【００１９】前記上下に対向して配置されている２本の
ロール１，２の軸１ｂ，２ｂの一端部は夫々、カップリ
ング６ａ，６ｂを介してスピンドル５ａ，５ｂの一端に
連結され、その２本のスピンドル５ａ，５ｂの他端が別
のカップリング６ｃ，６ｄを介して夫々別のピニオン・
ギヤ９ａ，９ｂに連結している。その２つのピニオン・
ギヤ９ａ，９ｂは噛合しており、そのうち一方のピニオ
ン・ギヤ９ｂに駆動モータ７の軸が固定されて、該カッ
プリング６ａ〜６ｄ，スピンドル５ａ，５ｂ，ピニオン
・ギヤ９ａ，９ｂ，及び駆動モータ７によってロール駆
動装置が構成されている。ここで、前記ピニオン・ギヤ
９ａ，９ｂはピニオンスタンド１１に回転自在に固定さ
れている。また、図１中では、ロール１，２の軸１ｂ，
２ｂをスピンドル５ａ，５ｂから取り外した状態で図示
している。

【００２０】なお、前記４ロール圧延機には、図示して
いないが、対向するロールの間隙をパスラインに対称に
調整する偏心スリーブ等の偏心機構を有して該間隙の巾
を調整する圧下装置を備えていると共に、対向するロー
ルの孔型中心の軸方向のずれを調整するスクリューナッ
ト式等からなるロール軸方向調整装置を備えている。ま
た、下流側の４ロール式圧延機１５の構成は、図３に示
すように、対向する２対のロールの圧下方向が上流側の
４ロール式圧延機１４の２対のロールの圧下方向より４
５度づらして配設しているほかは、前記上流側の４ロー
ル式圧延機１４と同様な構成になっている。

【００２１】上記のような構成では、図２に示すよう
に、加熱炉１２にて高温加熱された被圧延材が、複数の
２ロール式圧延機１３にて圧延され延伸加工されて略円
形に成形された後に、上流側の４ロール式圧延機１４の
入側に送られてくる。このとき、前記４ロール圧延機１
４，１５は、図示しない圧下装置にて２対のロール１〜
４間の間隙を成形する製品に対応させて調整して、通過
する被圧延材へのロールを介しての圧下荷重を決定する
と共に、ロール軸方向調整装置によって対向する各孔型
１ａ〜４ａの中心のずれを調整しておく。

【００２２】そして、駆動モータ７を駆動させ、該トル
クをピニオン・ギヤ９ａ，９ｂ，スピンドル５ａ，５ｂ
を介して上下に対向するロール１，２の軸に伝達して、
該上下のロール１，２を回転駆動させておく。このと
き、該上下のロール１，２の回転は、噛合しているピニ
オン・ギヤ９ａ，９ｂにて機械的に同期がとられてい
る。また、左右に対向しているロール３，４は、無駆動
状態であり回転していない。

【００２３】上記状態の４ロール式圧延機１４に、前記
のように複数の２ロール式圧延機１３で圧延されて延伸
加工された被圧延材が送られてくると、該４ロール式圧
延機１４の４ロール表面に被圧延材の先端部がほぼ同時
に噛み込み、回転駆動される上下２本のロール１，２の
圧延トルクによる，該被圧延材と該ロール１，２との接
触による摩擦力で延伸されながら、該被圧延材は、４ロ
ール１〜４の孔型１ａ〜４ａによって形成される間隙を
４ロール１〜４からの圧下荷重にて圧延されながら通過
し、圧延機１４の出側へ移動する。このとき、該被圧延
材の移動によって無駆動状態になっている左右２本のロ
ール３，４が回転させられる。

【００２４】さらに２台目の４ロール式圧延機１５に送
られ、１台目の４ロール式圧延機１４と４５度の位相を
ずらして上記１台目の４ロール式圧延機１４と同様な圧
延がされて丸鋼が成形される。上記のような４ロール式
圧延機１４，１５においては、４本のロール１〜４の
内，２本のロール３，４には駆動源として駆動モータや
スピンドルを連結していないため、そのスピンドルや駆
動モータの設置のための空間が開放されて、ロール間隙
やロール軸方向の位置の調整が従来よりもやり易くなる
と共に、構造が簡単となる。

【００２５】また、ロールの交換をする際においても、
ユニット１０をスピンドル５ａ，５ｂから切り離す（図
中においてユニット１０を左方向（矢印Ａ）に移動させ
る）ことによって簡単に実施でき、さらにはメンテナン
スの作業性等も向上する。なお、前記実施例では、１台
の駆動モータ７にて上下のロール１，２を駆動している
が、２台の駆動モータを使用して、上下のロール１，２
を駆動する構成にしてもよいし、また上下のロール１，
２の代わりに左右のロール３，４側を駆動する構成にし
てもよい。

【００２６】前記実施例において、左右の２本のロール
３，４を無駆動状態にしているが、圧下装置による圧下
荷重が所定以上の大きさになると、被圧延材の先端がロ
ール１〜４に噛み込むときに、停止していた１対のロー
ル３，４が回転するまでの間、該被圧延材の先端部が該
１対のロール３，４に強く当たって、該ロール表面に疵
を付ける恐れがある。該ロール表面に疵が形成される
と、該疵が被圧延材表面に転写され成形された製品に表
面疵が付いてしまう。

【００２７】これを防止するために、図４に示すよう
に、左右のロール３，４の軸３ｂ，４ｂに夫々小型のモ
ータ１６を連結する。この小型のモータ１６は、ユニッ
ト１６に装着されて事前回転装置を構成し、被圧延材を
圧下しないフリーの状態で該ロール３，４が回転できる
だけのトルクを有して、ロール駆動装置で回転させられ
る上下のロール１，２とほぼ同じ回転速度で同一方向に
回転するようになっている。

【００２８】このように小型のモータ１６を設けること
で、左右のロール３，４は、被圧延材を送るだけのトル
クはないがフリーの状態では回転可能な状態になり、間
隙が小さく圧下荷重が所定以上に大きく設定された状態
で、被圧延材が入側に送られてロールと接触しても、該
先端部のロール間隙を移動する速度とほぼ同じ速度で左
右のロール３，４が予め回転するため、該ロール３，４
の表面に該先端部が強く当たるということがなくなり、
該左右のロール３，４の疵が付くことが防止される。

【００２９】その後、上下のロール１，２の回転する圧
延トルクによって被圧延材が圧延機の入側から出側に送
られる。このとき、左右のロール３，４には該被圧延材
を送るだけのトルクは無いため、該被圧延材の移動によ
って左右のロール３，４が回転させられる。前記左右の
ロール３，４を回転させる小型のモータ１６は、被圧延
材を延伸するだけのトルクを必要とせず、該ロール３，
４をフリーの状態でのみ回転可能なだけのトルクを有す
ればよいから小型な装置で良く、専有するスペースも少
なくなり、ロール交換やメンテナンス時の作業性をさほ
ど悪くすることはない。

【００３０】なお、該小型のモータ１６は、被圧延材の
先端部がロール１〜４間に噛み込んだら該左右のロール
３，４から切離して、被圧延材の噛み込み後は、送られ
る被圧延材によってのみ回転させられるようにしてもよ
い。また、左右のロール３，４の事前の回転速度は、必
ずしも上下のロール１，２と同じ回転速度でなくても良
い。また、左右のロール３，４を回転駆動する事前回転
装置としては、油圧モータまたは，水圧や空気圧による
タービン等の公知の事前回転装置を使用してもよい。

【００３１】また、事前回転装置によるロール３，４の
回転数とロール駆動装置によるロール１，２の回転数を
ほぼ同じにするためには、駆動モータ７に回転数検知セ
ンサ等を設置して両回転数を電気的に同期がとれるよう
にしてもよいし、駆動モータ７の回転数とは独立に、経
験値から割り出した所定の回転数で事前回転装置を回転
させるようにしてもよい。

【００３２】なお、被圧延材の後端部が、本発明に基づ
く実施例の４ロール式圧延機直前のスタンドを抜けた後
に、被圧延材のサイズ，圧下条件等によって圧延速度の
制御が不安定になる現象が生じる恐れのある場合には、
４ロール式圧延機における無駆動側ロール３，４の前記
事前回転装置にワンウェイ装置を取付けて、被圧延材の
後端が前段のスタンドを抜ける直前から無駆動側ロール
３，４側に駆動力を与えるようにしてもよい。

【００３３】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明の４ロ
ール式圧延機は、従来４つのロールを全てロール駆動装
置によって駆動させていたが、対向する２つのロールだ
けをロール駆動装置によって駆動させ且つ当該４つのロ
ール径を等しく設定する構成としたため、該ロールを駆
動する駆動源であるモータが１台乃至２台使用するだけ
で済み、構成部品が少なくなって圧延機の専有するスペ
ースが小さくなると共に構造が簡単となり、また、４本
のロールの周りに従来よりも空間が確保可能になって４
本のロールの配置の拘束が従来よりも緩くなり、もって
圧下装置やロール軸方向調整装置による，ロール間隙の
調整やロール軸方向の位置調整の精度が従来よりも向上
させることができ、さらにはメンテナンスのための作業
が行い易くなる。

【００３４】また、無駆動になっているロールを事前回
転装置によって予め回転させておくと、被圧延材がロー
ルに噛み込み通過する際に、該被圧延材の先端部が無駆
動になっているロールに強く当たって該ロール表面に疵
を付けることが防止される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る実施例の４ロール式圧延機を示す
概略側面図である。

【図２】本発明に係る実施例の圧延工程を示す概略図で
ある。

【図３】本発明に係る実施例の圧延機のロールによる間
隙を示す図である。

【図４】本発明に係る第２実施例の４ロール式圧延機を
示す概略側面図である。

【図５】従来の４ロール式圧延機を示す概略側面図であ
る。

【図６】従来の４ロール式圧延機の第２例を示す概略側
面図である。

【符号の説明】

１〜４ ロール １ａ〜４ａ 孔型（圧下面） ５ａ，５ｂ スピンドル ７ 駆動モータ ９ａ，９ｂ ピニオン・ギヤ １４，１５ ４ロール式圧延機 １６ 小型のモータ（事前回転装置）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 金堂 秀範 岡山県倉敷市水島川崎通１丁目（番地な し） 川崎製鉄株式会社水島製鉄所内 (72)発明者 萩原 浩 岡山県倉敷市水島川崎通１丁目（番地な し） 川崎製鉄株式会社水島製鉄所内 (72)発明者 中村 浩亨 岡山県倉敷市水島川崎通１丁目（番地な し） 川崎製鉄株式会社水島製鉄所内 (72)発明者 吉沢 貞夫 北海道札幌市西区発寒13条12丁目２番13 号 寿産業株式会社発寒工場内 (72)発明者 中村 團 北海道札幌市西区発寒13条12丁目２番13 号 寿産業株式会社発寒工場内 (72)発明者 鈴木 孝也 北海道札幌市西区発寒13条12丁目２番13 号 寿産業株式会社発寒工場内 (56)参考文献 特開 昭63−104711（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−6101（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B21B 13/08 - 13/12 B21B 35/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧下面を対向させて回転可能に配設され
   る１対のロールと、圧下面を対向させて回転可能に配設
   され、その圧下方向を、前記１対のロールの圧下方向と
   ほぼ同一平面内で直交させた別の１対のロールとを備え
   て、その４つのロールで形成された間隙に被圧延材を通
   過させて該被圧延材を圧延する棒鋼若しくは線材用の４
   ロール式圧延機において、前記４つのロールの径を全て同径若しくは略同径に設定
   すると共に、 前記２対のロールのうち一方の一対のロー
   ルにだけ、当該１対のロールに被圧延材を延伸するだけ
   の圧延トルクを伝達可能なロール駆動装置を連結し、且
   つ、他方の１対のロールには、少なくとも被圧延材の先
   端部がロール間隙に噛み込むときに前記圧延トルクより
   小さいトルクで予め回転させる事前回転装置を連結した
   ことを特徴とする４ロール式圧延機。
2. 【請求項２】 前記事前回転装置は、前記他の１対のロ
   ールを、前記ロール駆動装置で駆動されるロールとほぼ
   同じ速度で予め回転させることを特徴とする請求項１記
   載の４ロール式圧延機。