(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水平面内で旋回させられることにより圧延方向と直交する方向にクロスさせられるワークロールの両端部のロールチョックに、圧下力を付与して圧延を行うクロスロール圧延機において、
前記両端部のロールチョックのうちの一方のロールチョックの圧延方向前側および後側の側面に曲率中心線が上下方向を向いた凸状の部分円筒面を形成すると共に、この凸状の部分円筒面と対向するハウジング側部材に前記凸状の部分円筒面と略同一曲率の凹状の部分円筒面を形成し、
前記いずれか一方の部分円筒面を保持器に保持され転動自在とされた多数の鋼球の表面で形成される仮想部分円筒面で構成し、該仮想部分円筒面を構成する鋼球の表面に他方の部分円筒面を転がり接触させ、
前記ワークロールの旋回中心を前記一方のロールチョックとし、該旋回中心を前記凸状の部分円筒面の曲率中心としたことを特徴とするクロスロール圧延機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、クロスロール圧延機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
圧延製品の板幅方向の厚み精度に対する要求が厳しくなっており、これに対応できる圧延機の一つとして、ワークロールをわずかにクロスさせて圧延するクロスロール圧延機がある。
【０００３】
このクロスロール圧延機では、ロールを水平面内で旋回させる機構が必要であるのは勿論、旋回させる際のハウジングとロールチョックの相対回動を許容する機構と、ロールクロスによって生じる大きなスラスト力を支持する機構とが必要になる。
【０００４】
図７は、特公昭６３−４２５２２号公報に開示されている従来のクロスロール圧延機を示す。図において、１はワークロールまたはバックアップロール、２は同ロール１に一体に設けたロールチョック、３はハウジング、４はロールクロスのためにロールチョック２を水平方向に変位させるプッシャバー、５はロールクロスの際にロールチョック２とハウジング３側の部材（ここではプッシャバー４）との間の相対回動を許容するチョックライナ、６はプッシャガイドであり、プッシャバー４でロールチョック２を動かすことにより、ロール１の軸線が圧延方向と直交する方向に対して水平方向面内で傾斜し、対向するロールに対してクロスするようになっている。７は、プッシャガイド６に矢印方向へ移動可能に装着したチョッククランププレート、８はロールチョック２にころがり軸受８ａを介して取り付けた車輪で、ロールチョック２が、車輪８と転がり軸受８ａを介してプッシャガイド６とチョッククランププレート７との間に支持され、それにより圧下力方向へのね滑らかな移動が可能となっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来のクロスロール圧延機では、スラスト力を受ける機構にころがり軸受８ａを用いているので、スラスト力による圧下力方向の摩擦力が大きくなって、圧下力のヒステリシスが大きくなるという問題は解消されるが、クロス制御のためのロール旋回を許す機構（チョックライナ５）と、スラスト力を受ける機構（チョッククランププレート７、ころがり軸受８ａ、車輪８）とを別々に設け、特にスラスト力を受ける機構をロールチョック２の外側に突出して設けているので、構造が複雑化するという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記事情を考慮し、圧下力方向へのロールチョックの移動と、ロールクロス時のロールチョックの旋回を許容し、且つロールに作用するスラスト力を支持する機構の簡略化を図ったクロスロール圧延機を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、水平面内で旋回させられることにより圧延方向と直交する方向にクロスさせられるワークロールの両端部のロールチョックに、圧下力を付与して圧延を行うクロスロール圧延機において、前記両端部のロールチョックのうちの一方のロールチョックの圧延方向前側および後側の側面に曲率中心線が上下方向を向いた凸状の部分円筒面を形成すると共に、この凸状の部分円筒面と対向するハウジング側部材に前記凸状の部分円筒面と略同一曲率の凹状の部分円筒面を形成し、前記いずれか一方の部分円筒面を保持器に保持され転動自在とされた多数の鋼球の表面で形成される仮想部分円筒面で構成し、該仮想部分円筒面を構成する鋼球の表面に他方の部分円筒面を転がり接触させ、前記ワークロールの旋回中心を前記一方のロールチョックとし、該旋回中心を前記凸状の部分円筒面の曲率中心としたことを特徴とする。
【０００９】
【作用】
請求項１の発明では、ロールクロスの際のロールチョックとハウジング側部材との相対回動が、ロールチョックの凸状の部分円筒面と凹状の部分円筒面の組み合わせで許容される。また、圧延時にワークロールに作用するスラスト力は、ロールチョックの凸状の部分円筒面から凹状の円筒面に伝わり、ハウジング側部材に受け止められる。その際、両部分円筒面が転がり接触しているので、大きなスラスト力を受けながらも、小さな摩擦力でロールチョックを圧下力方向に変位させることができる。さらに、ワークロールの旋回中心と凸状および凹状の部分円筒面の曲率中心を一致させたので、旋回中心とする方のロールチョック側での軸方向変位はなく、凸状および凹状の部分円筒面が相互に全面接触する。従って、安定した状態でワークロールを旋回させることができると共に、確実にスラスト力を受け止めることができる。
【００１１】
【実施例】
以下、この発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
図１、図２はこの発明の圧延機の一実施例の全体構成を示し、図３はワークロールのクロス状態の説明図、図４はロールチョック支持機構の水平断面図、図５は同ロールチョック支持機構に用いるストロークボールベアリングの斜視図、図６はロールチョック支持機構の側面図である。
【００１２】
この実施例の圧延機（クロスロール圧延機）２０は、上下ワークロール２１、２２と、上下バックアップロール２３、２４とを備えた４段圧延機として構成されており、上下ワークロール２１、２２のみを僅かにクロスさせて圧延するワークロールクロスミルとされている。
【００１３】
この圧延機２０では、上下ワークロール２１、２２を僅かにクロスさせるためのクロス機構２５として、各ワークロール２１、２２の両端部のロールチョック２６、２６ａ、２７、２７ａのうち互いに逆方向の一方のロールチョック２６、２７ａのみを中心に旋回させてクロスするようにしてる。この圧延機２０では、図３（ｂ）に示すように、上下ワークロール２１、２２をクロスさせると、上下ワークロール２１、２２を平行状態にしてクロス角０とした場合の中心（ミル中心Ｏ）から偏心量ｅだけ偏心した点がクロス中心Ｏｃとなることになる。
【００１４】
このような一方のロールチョック２６、２７ａのみを旋回中心にしてクロスさせるクロス機構２５について上ワークロール２１の場合で説明する。
【００１５】
上ワークロール２１のクロス機構２５では、両端のロールチョック２６、２６ａのうち一方のロールチョック２６のみを旋回中心とするようにしてあり、ロールチョック支持機構として、図４に示すように、ロールチョック２６のライン方向前後の側面が、それぞれ曲率中心軸（旋回中心と一致）が上下方向を向いた凸状の部分円筒面２８で構成されている。一方、ハウジング２９の圧延方向前後には一対のブロック３０が配置され、これら一対のブロック３０の先端に、前記凸状の部分円筒面２８と略同一曲率の凹状の部分円筒面３１が形成されている。
【００１６】
この場合の凹状の部分円筒面３１は、図５に示すように、ストロークベアリング３１Ｓの保持器３１ａに保持された多数の鋼球３１ｂの表面で形成される仮想円筒面（鋼球３１ｂの内接円筒面）で構成されている。
【００１７】
従って、ハウジング２９に設置された圧延方向前後のブロック３０の先端の凹状の部分円筒面（鋼球３１ｂの内接円筒面）３１でロールチョック２６の凸状の部分円筒面２８が挟まれた状態で支持され、ロールチョック２６を旋回中心として、上ワークロール２１がクロスできることになる。また、鋼球３１ｂの表面に凸状の部分円筒面２８がころがり接触することになるので、ロールチョック２６は圧下力方向にも円滑に変位可能となる。
【００１８】
このように上ロールチョック２６の中心ＯＬを旋回中心として、上ワークロール２１をクロスさせるため、もう一方のロールチョック２６ａには、例えば図３（ａ）に示すように、圧延方向前後の側面に凸状の部分円筒面３２が形成されている。また、ハウジング２９の圧延方向前後に一対のブロック３３が配置され、ハウジング２９に取り付けたガイド３４に沿って圧延方向前後に各ブロック３３が移動できるようになっている。そして、これらブロック３３の先端にそれぞれ凸状の部分円筒面３２と当接する平坦面３５が形成してある。さらに、ハウジング２９には、圧延方向前後のブロック３３を移動するための移動調整機構３６として、アクチュエータ３７が取り付けられ、それぞれのアクチュエータ３７の連結軸３７ａの先端にブロック３３が連結されている。
【００１９】
これにより、ロールクロスに伴うロール軸方向の変位を、平坦面３５と凸状の部分円筒面３２との摺動で吸収することができる。この場合、実際の圧延では、クロス角度が小さく、ロール軸長が長いことから、軸方向変位は微小である。従って、平坦面３５の代わりに、凸状の部分円筒面３２より曲率の大きな凹状曲面を設け、接触面積を広げて支持の安定化を図っても実用上の問題は生じない。また、実際には、ラジアル軸受のインナーレースのクリアランスである程度の軸方向移動を吸収することができるあるので、凹状の曲面の曲率を凸状の部分円筒部３２の曲率と略等しく設定しても実用上差しつかえない。そのようにした場合、よりクロス状態においてロールチョック２６ａを安定支持できることになる。
【００２０】
上記の構成により、移動調整機構３６のアクチュエータ３７の連結軸３７ａを伸縮してブロック３３を圧延方向前後に移動すると、ブロック３３の平坦面３５を介してワークロール２１の一方のロールチョック２６ａが移動され、このロールチョック２６ａの移動によって、他方のロールチョック２６の中心ＯＬで、ワークロール２１の旋回が生じ、上ワークロール２１がクロスされる。
【００２１】
同様にして下ワークロール２２についても、上ワークロール２１と逆のロールチョック２７ａの中心ＯＲを中心に旋回するように、ロールチョック２７ａが、ロールチョック側の部分円筒面とブロック側の部分円筒面で旋回可能に支持されている。そして、他方のロールチョック２７を支持するブロックにアクチュエータを連結し、これを操作することで、下ワークロール２２をクロスさせることができるようになっている。
【００２２】
こうすることで、上下ワークロール２１、２２の４つのロールチョック２６、２６ａ、２７、２７ａのうち、互いに反対側に位置する片方のロールチョック２６、２７ａのみに移動調整機構３６を構成するアクチュエータ３７を設けるだけの簡単な構造でロールクロスを実現することができる。
【００２３】
また、ワークロールクロスの際に旋回中心ＯＬ、ＯＲとするロールチョック２６、２７ａおよび移動調整機構３６を設けた他方のロールチョック２６ａ、２７にそれぞれ凸状の部分円筒面２８、３２が形成され、これと当接する一方のブロック３０に凹状の部分円筒面３１が形成され、他方のブロック３３に平坦面３５が形成されているから、ロールクロスが円滑にできる。特に、旋回中心側のロールチョック支持機構の凹状の部分円筒面３１は、ストロークボールベアリング３１Ｓの鋼球３１ｂの仮想部分円筒面で構成されており、相手側の凸状の部分円筒面２８が鋼球３１ｂの表面にころがり接触しているので、旋回が円滑に行われると共に、ワークロール２１、２２の圧下力方向への移動も円滑に行うことができる。
【００２４】
この圧延機２０では、こうして上下ワークロール２１、２２をクロスさせて圧延を行うが、圧延に伴ってスラスト力が発生するので、これを支持する必要がある。そのための機構として、ロールからロールチョックにスラスト力を伝えるスラスト力支持機構４０が設けられている。
【００２５】
このスラスト力支持機構４０は、上下ワークロール２１、２２のロールクロスの際に旋回中心とする一方のロールチョック２６、２７ａ内に設けられるが、ここでは上ワークロール２１のロールチョック２６を例に説明すると、例えば図２および図４に示すように、ワークロール２１の端部にフランジ状のスラストカラー４１が形成され、その前後面にロールチョック２６に支持されたローラ式のスラスト軸受４２が接触して転動するように装着してあり、ワークロール２１に加わるスラスト力がロールチョック２６に伝わるようになっている。
【００２６】
このスラスト力支持機構４０では、スラスト力は、スラスト軸受４２からロールチョック２６に伝達される。そして、ロールチョック２６に伝達されたスラスト力は、ロールチョック２６の部分円筒面２８およびブロック３０の部分円筒面（鋼球３１ｂの表面）３１を介して、ブロック３０に伝達され、ブロック３０が設置されるハウジング２９に伝達されて、最終的に支持される。つまり、部分円筒面２８、３１が、ロールチョック２６からブロック３０にスラスト力を伝える機構を構成している。このため、ロールチョック２６の外側に大きなアームなどの支持機構を設ける事なく、簡単な構造となる。その際、両部分円筒面２８、３１が転がり接触しているので、大きなスラスト力を受けながらも、小さな摩擦力でロールチョックを圧下力方向に変位させることができ、圧下力のヒステリシスの影響を受けずに、精度の良い板厚制御ができる。
【００２７】
この圧延機２０では、さらに上下ワークロール２１、２２のロール交換を容易にするため、また上下ワークロール２１、２２のクロス中心Ｏｃを、クロス角０とした状態のミル中心Ｏと一致させた状態で圧延することも可能にして圧延条件の多様化にも対応するため、ロールクロスの旋回中心となるロールチョック２６、２７ａにも移動調整機構４５が設けられている。
【００２８】
この移動調整機構４５では、例えば図２、図３に示すように、ハウジング２９に圧延方向前後のブロック３０を移動するためのアクチュエータ４６が取り付けられ、それぞれのアクチュエータ４６の連結軸４６ａの先端にブロック３０が連結されている。
【００２９】
従って、移動調整機構４５のアクチュエータ４６の連結軸４６ａを伸縮してブロック３０を圧延方向前後に移動すると、ブロック３０の凹状の部分円筒面３１を介してワークロール２１の一方のロールチョック２６の凸状の部分円筒面２８が押され、このロールチョック２６の移動によってワークロール２１の旋回が生じ、上下ワークロール２１、２２のクロス中心Ｏｃをミル中心Ｏと一致させることができる。
【００３０】
また、この圧延機２０では、上下のワークロール２１、２２をクロスさせて圧延を行うだけでなく、ロールベンディングを行うことができるようになっており、例えば上ワークロール２１の一端のロールチョック２６を図４および図６（図４の右側面）に示すように、ロールチョック２６とブロック３０との間にロールベンディング用の流体圧シリンダ５０が上下方向に配置してあり、例えば作動流体としての作動油の供給によってロールチョック２６を上下方向に変位させることにより、上ワークロール２１を撓ませることができるようになっている。このワークロールベンディングを行った場合は、ワークロールクロスと組み合わせることで、一層板厚分布の制御が広範囲にできるようになる。
【００３１】
なお、上記実施例では、上下のワークロール２１、２２のみをクロスさせる場合を示したが、バックアップロールについても、ワークロールの場合と同様の機構を設けることで、上下ワークロールと独立した状態でクロスさせることができる。これによれば、ワークロールとの接触状態を変えることで、ワークロール２１、２２に加わる荷重分布を変えるなどして圧延条件の多様化を図ることができる。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、ロールチョックに設けた凸状の部分円筒面とハウジング側部材に設けた凹状の部分円筒面で、ロールチョックとハウジング側部材の相対回動を許容し、かつ両部分円筒面の組み合わせでスラスト力も受けるので、両方の機能が一つの機構で達成され、構造が単純化する。また、前記両部分円筒面が鋼球によりころがり接触しているので、大きなスラスト力を受けながらも、小さな摩擦力でロールチョックを圧下力方向に変位させることができ、圧下力のヒステリシスの影響を受けずに、精度の良い板厚制御ができる。また、ワークロール旋回の程度によらず、凸状および凹状の円筒面が全面接触するので、ワークロール旋回の安定性と、スラスト支持力の高さを同時に維持できる。また、クロスするワークロールの旋回中心を一方のロールチョックとしたので、ワークロール中心を旋回中心とする場合に比べてクロス機構を簡単な構造にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の側面図である。
【図２】同実施例のワークロール上での水平断面図である。
【図３】同実施例のワークロールのクロス状態の説明図である。
【図４】同実施例のロールチョック力支持機構の水平断面図である。
【図５】同ロールチョック支持機構に用いられるストロークボールベアリングの斜視図である。
【図６】同ロールチョック支持機構の側面図である。
【図７】従来のクロスロール圧延機の水平断面図である。
【符号の説明】
２０  圧延機
２１  上ワークロール
２２  下ワークロール
２６  ロールチョック
２８  凸状の部分円筒面
２９  ハウジング
３０  ブロック（ハウジング側部材）
３１  凹状の部分円筒面
３１ａ  保持器
３１ｂ  鋼球
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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