(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
カリバー幅調整自在に左右に分割した成形ロールにおいて、左右のカリバーロールを取り付けたロールホルダをすべりキーを介して軸方向移動自在にロール支持軸に外嵌し、各ロールホルダの外周にロールホルダを軸方向にシフトする左右送り雌ねじ部材を設け、該左右送り雌ねじ部材に螺合し左右のロールスタンドのガイド孔を貫通する左右ねじロッドをそれぞれ備え、該左右ねじロッドを回転させる左右の歯車列をそれぞれ設け、該左右の歯車列を同時に回転させるハンドルを備え、該歯車列にはそれぞれクラッチを介装し、さらに前記ねじロッドとロールスタンドのガイド孔中に前記カリバーロールのスラスト受けを設けたことを特徴とする成形ロール調整装置。
【請求項２】
前記ロール支持軸と前記ロールホルダとの嵌合ギャップを２０μｍ以下とし、すべりキーの長さを前記ロールホルダの軸方向長さとほぼ同長としたことを特徴とする請求項１記載の成形ロール調整装置。
【請求項３】
カリバーロールの移動量を測定するセンサを前記スタンドに取付けたことを特徴とする請求項１記載の成形ロール調整装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶接鋼管製造ラインにおける素管成形ロール調整装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
帯鋼を連続的に加工する溶接鋼管製造ラインにおけるロール成形装置は、成形ロールとしてカリバーを備えた上ロールと下ロールとを備え、上下ロール間に帯鋼を通して鋼帯の両側を順次曲げ、いわゆるフラワーに屈曲させる。この成形ロールは、製管サイズの変更の都度、ロールを交換するのでは、寸法の異なる多数のロールを準備しておくことを要し、また、その交換も容易でなく、コスト高となる。このため、近年では、成形ロールを左右に分割し、分割したロールを左右に移動可能にして、カリバー幅を調整可能にし、製管サイズの変更に対応できるようにした、いわゆる分割ロール方式が主流となっている。
【０００３】
この分割ロール方式は、上記成形ロールを左右に二分した分割体すなわち分割ロールから構成し、相互の間隔を調整することにより製管サイズを変更できるようにしたものである。
【０００４】
このような調整装置として、特開平３−１３８０２３号公報には両側で軸承した中空の主軸の中間部外周に、左右一対の筒状のロールホルダを軸方向に摺動自在に嵌合させるとともに、任意の位置に停留させる位置保持手段を講じ、両ロールホルダには、内端部に左右一対の分割成形ロールを各々固定し、また、主軸の一端に該主軸を駆動装置へ機械的に連係させる歯車を固定し、更に、主軸には、中空の内部に調整軸を回転自在に貫通装備させ、該調整軸には、両端部にねじ方向の異なる一対のねじ部を設けて、両ねじ部にそれぞれねじスリーブを進退自在に連係させ、その一方のねじスリーブと一方のロールホルダとの間及び他方のねじスリーブと他方のロールホルダとの間にその進退を伝える伝達機構を設け、上記調整軸の適所に回転用ハンドルを設けたことを特徴とする成形ロール調整装置が開示されている。この装置では、位置保持手段を解除させてロールホルダと軸との間の摺動を可能にし、ハンドルを時計方向又は反時計方向に回転させる。調整軸はハンドルの回転に従動して、両側のねじスリーブを互いに逆方向に進退させる。両ロールホルダはこれに追随して、左右に分割した成形ロールを、伝達機構を介して接近させ又は離間させる。このようにして、分割成形ロールの間隔を調整した後、再び位置保持手段を作動させて、両ロールホルダの位置にそれぞれの分割成形ロールの位置を固定する。調整後の分割成形ロールには、駆動装置から回転力を付与するが、この回転力は、歯車に伝えられて、主軸及び両ホルダを介して分割成形ロールに伝達される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来装置では、カリバーロールのロールホルダの円筒内に、ロールホルダを軸の外周に圧着するための薄膜を縮径可能とする油圧室を設け、この油圧室に圧力油を供給する油圧クランプを設けている。このようなロールホルダとその軸とを油圧によって圧着させる固定手段は、基本的に摩擦による固定であるため、高負荷時には軸とロールホルダとの間の圧着面にスリップを生じるおそれがある。また、左右の成形ロールのセンター合わせは、軸の左右に設けたロール位置調整用ハンドルで調整するが、締付ナットを緩めて調整する必要があり、センター合せに手間がかかるという問題があった。また、カリバー位置調整はハンドルの回転をエンコーダで把える方式であるため、カリバーロールの位置確認が間接的となり、カバーロールの左右位置調整などに伴い精度の確保に難点があった。また、油圧クランプ装置は高価である。
【０００６】
本発明はこのような従来の左右分割カリバーロールからなる成形ロールのロール位置調整装置の問題点を解決した技術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】
本発明は、カリバー幅調整自在に左右に分割した成形ロールにおいて、左右のカリバーロールを取り付けたロールホルダをすべりキーを介して軸方向移動自在にロール支持軸に外嵌し、各ロールホルダの外周にロールホルダを軸方向にシフトする左右送り雌ねじ部材を設け、この左右送り雌ねじ部材に螺合し左右のロールスタンドのガイド孔を貫通する左右ねじロッドをそれぞれ備え、この左右ねじロッドを回転させる左右の歯車列をそれぞれ設け、これらの左右の歯車列を同時に回転させるハンドルを備え、歯車列にはそれぞれクラッチを介装し、さらに前記ねじロッドとロールスタンドのガイド孔中に前記カリバーロールのスラスト受けを設けたことを特徴とする成形ロール調整装置である。
【０００８】
本発明によればすべりキーを介して成形ロールのロールホルダとロール支持軸の相対回転を規制するようにしたので高価な油圧クランプ装置を使用する必要がなく、支持軸とロールホルダとが回転方向でスリップすることが全くない。また左右のカリバーロールの軸方向移動量を支持軸の左右に設けた同一構成の歯車からなる歯車列により同時に行うので、基本的に左右のカリバーロールのセンター合せを自動的に達成することができる。
【０００９】
また、前記ロール支持軸とロールホルダとの嵌合ギャップを２０μｍ以下とし、すべりキーの長さを前記ロールホルダの軸方向長さとほぼ同長とすることによって、ロールの振れを小さくすることができ、好適である。
【００１０】
また、前記カリバーロールのスラスト受けを回転ロッドとロールスタンドのガイド孔中に設けた。従って、スラスト方向も確実に固定される。
【００１１】
さらに、カリバーロールの移動量を測定するセンサを前記スタンドに取付け、カリバーロールの位置を直接的に精度よく把握することができるようにした。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明を説明する。まず従来技術について説明する。図４〜図６は従来技術の縦断面図、平面図及び、正面図である。鋼帯を順次曲げ加工して断面形状の素管を成形するためのカリバーロールはカリバーのプロフィールが凸円弧状のロールと凹円弧状のロールとを組合わせて用いる。図４はそのうちの凹円弧状のカリバーロールのみを示している。カリバーロールは左右に分割されており、左右のカリバーロール１００ａ、１００ｂを軸方向に移動させてカリバーの形状を変更することができるようになっている。左右のカリバーロール１００ａ、１００ｂは軸１０１の中間部外周に軸方向に摺動自在に嵌合させた左右一対の筒状のロールホルダ１０２ａ、１０２ｂに取付けられている。ロールホルダ１０２ａ、１０２ｂにはこれを任意の位置で軸と固定する位置保持手段１２０が設けられている。ロールホルダ１０２ａ、１０２ｂに設けた位置保持手段１２０ａ、１２０ｂは油圧クランプであって、ロールホルダ１０２ａ、１０２ｂの内周を縮径させる油圧縮径機構であり、ロールホルダ１０２ａ、１０２ｂの内周面に極近い周壁内部に、内周面に沿う環状の油圧室１２１ａ、１２１ｂを設けて、外部から油圧を供給するように構成し、その油圧により油圧室の内壁をなす薄肉縮径部１２２ａ、１２２ｂを主軸１０１に向けて膨出させ、主軸１０１の周りを締め付けて固定するようにしている。軸１０１は支持フレーム１０４に軸受を介して支持されている。軸１０１の一端には歯車１０５が固定され、駆動軸１０６の回転を歯車１０７を介して歯車１０５に伝達される。駆動軸１０６には先端を駆動装置のユニバーサルジョイント（図示せず）と機械的に連結させるようになっている。
【００１３】
主軸１０１の中空内部を通って回転自在に貫通装備させた調整軸１０９ａ、１０９ｂは、それぞれ両端部にねじ方向の異なる一対のねじ部１１０ａ、１１０ｂを備え、これらのねじ部１１０ａ、１１０ｂにそれぞれねじにより進退自在なねじスリーブ１１１ａ、１１１ｂが螺合されている。一方のねじスリーブと一方のロールホルダの間、他方のねじスリーブと他方のロールホルダの間にそれぞれ伝達機構１１２ａ、１１２ｂが設けられている。調整軸１０９ｂの他端に手動回転用ハンドル１１３が取付けられている。
【００１４】
調整軸１０９ａ、１０９ｂは、中空の主軸１０１の中を貫通しており、その両端部は回動自在に、かつ、軸方向には不動に主軸１０１に装着している。なお、調整軸１０９ａ、１０９ｂのねじ部１１０ａ、１１０ｂとねじスリーブ１１１ａ、１１１ｂとの螺合には精密ねじを用いている。
【００１５】
各ロールホルダ１０２ａ、１０２ｂの外周に、筒状の回転継手１２６ａ、１２６ｂを回転可能に、かつ、筒方向に不動に装着している。ねじスリーブ１１１ａ、１１１ｂの外周に、両側へ張り出すバー１２７ａ、１２７ｂを嵌合固定し、また、支持フレーム１０４ａ、１０４ｂの両軸に主軸１０１と並行させて各一対の支持筒１２８ａ、１２８ｂを設けている。これらの支持筒１２８ａ、１２８ｂにそれぞれロッド１２９ａ、１２９ｂを摺動自在に貫通させて、これらのロッド１２９ａ、１２９ｂの各一端を上記バー１２７ａ、１２７ｂの両端に、また、各他端を上記回転継手１２６ａ、１２６ｂのフランジにそれぞれ連結させている。
【００１６】
従来の成形ロール調整装置は以上のような構成であるから、分割成形ロール（カリバーロール）１００ａ、１００ｂの間隔を調整するときは、位置保持手段（油圧クランプ）１２０ａ、１２０ｂへ供給する油圧を断ち、ハンドル１１３を時計方向又は反時計方向に回動させればよい。これにより調整軸１０９ａ、１０９ｂが回動して、調整軸１０９ａ、１０９ｂの両端ねじ部に螺合された２つのねじスリーブ１１１ａ、１１１ｂが互いに反対方向に進退し、この進退が伝達機構１２７ａ、１２７ｂを介してロールホルダ１０２ａ、１０２ｂに伝えられて、分割成形ロール（カリバーロール）１００ａ、１００ｂが接近し又は離間する。
【００１７】
このように調整した後は、位置保持手段（油圧縮径機構）１２０の油圧室１２１ａ、１２１ｂに油圧を供給し、その油圧で薄肉縮径部１２２ａ、１２２ｂを縮径させて、主軸１０１に対し位置を固定する。
【００１８】
以上の従来装置は、油圧クランプが高価であり、また、スリップを生じてカリバーロールの左右の保持位置にズレを生ずるおそれがあり、その時の再調整も精度高く行うには手間を要していた。本発明はこれらに改善を施したもので、その実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１９】
図１は本発明の実施例を示す平面図、図２はその側面断面図、図３は正面図である。なお、図１では、向かって左側のカリバーロール１００ａに付属している装置の図示を省略してあるが、右側のカリバーロール１００ｂに付属している図示の装置と同様の調整装置（ハンドルを除く）が左右対称に設けられている。
【００２０】
カリバーロールが左右に分割した１００ａ、１００ｂから成り、ロールホルダ１０２ａ、１０２ｂに取付けられて主軸１１上を軸方向に移動可能になっていることは従来の装置と同様である。従来はカリバーロールの位置調整後、主軸にロールホルダ１０２ａ、１０２ｂを固定する手段は油圧クランプであったが、本発明ではすべりキー１０を用いることとした。このため、油圧クランプ等の高価な装置を設けることなく、カリバーロール１００ａ、１００ｂと主軸１１との相対回転は完全に阻止される。このように、すべりキー１０による固定としたために、カリバーロール位置決め機構が従来とは全く異なる。ロールホルダ１０２ｂの外周にベアリングを介して回転部材１２を外嵌し、この回転部材１２に左右送り雌ねじ部材１３を取付け、この左右送り雌ねじ部材１３は雌ねじを設けたスリーブ１４を備えている。スリーブ１４には雄ねじ２２を備えたねじロッド２１が螺合されている。このねじロッド２１はロールスタンド１５に設けたガイド孔１６に挿通されている。このガイド孔１６内には、ねじロッド２１のスラストを受けるスラスト受け装置１７を設けてある。スラスト受け装置１７は左右送り雌ねじ部材１３を介してカリバーロール１００ｂの軸方向スラスト（推力）を支持するものである。
【００２１】
ロールホルダ１０２ｂと主軸１１との篏合ギャップは、従来の油圧クランプを用いる装置では３０μｍ以上であったが、本発明では油圧クランプ機構を設けないのでギャップを２０μｍ以下とした。またすべりキー１０の長さはロールホルダ１０２ｂの軸方向長さと一致する程度に長いキーとした。さらに、上述のように左右送り雌ねじ部材１３とねじロッド２１のねじを精密ねじとした。また、ねじロッド２１はロールスタンド１５に取付けた長いガイド孔１６に挿通され、このガイド孔１６中にスラスト受け装置１７を設けた構造としたので、ロールホルダ１０２ｂと主軸１１との回動方向の相対移動はすべりキー１０が完全に阻止し、ロールホルダ１０２ｂの軸方向移動はスラスト受け装置１７によって精密に決定維持され、また、ロールホルダ１０２ｂと主軸１１との半径方向振れも許容範囲内に確実に保たれる。ねじロッド２１は、歯車２３を外嵌しており、この歯車２３は歯車２５、２６と共に歯車列を形成し、ハンドル３２を右回転又は左回転に回動させると、その回転力を伝達してねじロッド２１を回動させる。ねじロッド２１はロールスタンド１５のスラスト受け装置１７にスラストを支持されて雄ねじ２２を回動させるので、左右送り雌ねじ部材１３がカリバーロール１００ｂを軸方向に移動させる。ハンドル３２の軸３３は主軸１１内を通って図１の左方の図示省略した歯車列を同時に回動させる。左方の左右送りねじ部材１３のねじスリーブ１４は逆ねじとなっているので、左右のカリバーロール１００ａ、１００ｂは同一量の逆向きの軸方向移動を行う。なお、歯車の外径を小さくし、コンパクトな装置とするために中間歯車２５を挿入した構成とし、固定部材３１、支持軸３４を設けている。
【００２２】
ねじロッド２１とそれに外嵌する歯車２３とはクラッチ４１を介して連結されている。このクラッチは、図３に示すクラッチ入切装置４２を操作することにより連結、非連結状態にすることができる。このクラッチ４１は左右のカリバーロール１００ａ、１００ｂのセンタリング調整の必要あるときに用いるものである。すなわち、カリバーロール１００ａ、１００ｂの移動量はそれぞれロールスタンド１５に取付けられた位置検出センサ５１の指示によって確認することができるから、その指示に対応して、クラッチ４１を操作することにより容易に調整することができる。
【００２３】
【発明の効果】
本発明によれば、カリバー幅を調整自在に左右に分割した成形ロールの幅調整を安価、確実、容易に行うことが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の部分縦断面図である。
【図２】実施例の全体縦断面図である。
【図３】図１の正面図である。
【図４】従来の装置の縦断面図である。
【図５】従来の装置の平面図（一部断面）である。
【図６】図４の正面図である。
【符号の説明】
１０    すべりキー
１１    主軸
１２    回動部材
１３    雌ねじ部材
１４    スリーブ
１５    ロールスタンド
１６    ガイド孔
１７    スラスト受け装置
２１    ねじロッド
２２    雄ねじ
２３、２５、２６    歯車
２４    ベアリング
３１    固定部材
３２    ハンドル
３３    軸
３４    支持軸
４１    クラッチ
４２    クラッチ入り切り装置
５１    位置検出センサ
１００ａ、１００ｂ    カリバーロール
１０１    主軸
１０２ａ、１０２ｂ    ロールホルダ
１０３ａ    中間ロール
１０４ａ、１０４ｂ    支持フレーム
１０５、１０７    歯車
１０６    駆動装置
１０９ａ、１０９ｂ    調整軸
１１０ａ、１１０ｂ    ねじ部
１１１ａ、１１１ｂ    ねじスリーブ
１１３    ハンドル
１２０ａ、１２０ｂ    位置保持手段
１２１ａ、１２１ｂ    油圧室
１２２ａ、１２２ｂ    薄肉縮径部
１２６ａ、１２６ｂ    回転継手
１２７ａ、１２７ｂ    バー
１２８ａ、１２８ｂ    支持筒
１２９ａ、１２９ｂ    ロッド
【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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