JPS61229413A - 圧延機用駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、抜用圧延機のロール駆動装置に関する。

〔発明の背景〕

従来、圧延機におけるロール駆動方式には、例えば、特
開昭５９−３０４０９号公報に示されているように１作
業ロールを回転駆動させる方式が広く採用されている。

このような１作業ロールを駆動する圧延機の駆動装置は
、一般に第１０図〜第１２図に示した構造となっている
。第１０図および第１１図に示した駆動装置は、上作業
ロールと下作業ロールとをそれぞれ異なった電動機によ
り駆動する。いわゆるツインドライブ方式といわれるも
のである。

第１０図および第１１図において、上作業ロール１００
の上方には、上中間ロール１０２、上補強ロール１０４
が配置してあり、下作業ロール２００の下方には、下中
間ロール２０２、下補強ロール２０４が配置しである。

上下作業ロール１００．２００は、それぞれロール側ス
ピンドルカップリング１０６，２０６を介してスピンド
ル１０８．２０８の一端に接続されている。そして、ス
ピンドル１０８，２０８の他端は、駆動機側スピンドル
カップリング１１０，２１０を介してピニオン１１２，
２１２に接続しである。これらピニオン１１２，２１２
は、歯車１１４．２１４に噛み合っており、この歯車１
１４，２１４が電動機１１６，２１６の延長軸１１８，
２１８に固定されている。延長軸１１８と延長軸２１８
とは、それぞれシャーピン型継手１２０，２２０により
電動機１１６．２１６の出力軸に結合されている。

なお、第１０図に示した駆動装置においては、ピニオン
１１２，２１２が連結歯車１２２．２２２を介して相互
に結合され、上作業ロール１００と下作業ロール２００
との回転速度の整合が行われている。

第１２図は、いわゆるピニオンスタンド方式による駆動
装置である。第１２図において、電動機２１６の出力軸
には、シャーピン型継手２２０を介してピニオン２１２
が接続され、このピニオン２１２がピニオン１１２と噛
み合い、電動機２１６の動力をスピンドル１０８，２０
８を介して上作業ロール１００と下作業ロール２００と
に伝達できるようになっている。

シャーピン継手は、一般に第１３図にシャーピン継手１
２０を例にとって示すごとくなっている。

すなわち、電動機１１６の出力軸１２４と、入力軸であ
る延長軸１１Ｂとの端部には、それぞれ内筒１２６，１
２８が取り付けてあり、この内筒１２６．１２８の外周
面に歯車１３０，１３２が形成しである。歯車１３０，
１３２は、それぞれ出力軸側外筒１３４と入力軸側外筒
１３６とに設けた内歯歯車と噛み合っている。また、出
力軸側外筒１３４と入力軸側外筒１３６とは、複数本の
シャーピン１３８により締結されている。このシャーピ
ン１３８は、各外筒１３４，１３６の合わせ面位置にノ
ツチ加工が施こされており、設定荷重より大きな負荷が
かかると、ノツチ部が破断するようになっている。なお
、第１３図に示した符号１４０，１４２は、それぞれ歯
車１３０，１３２の部分に封入した潤滑剤の漏出を防止
するシール部材である。

上記のごとく構成しであるシャーピン継手１２０におい
ては、動力は出力軸１２４から内筒１２６、歯車１３０
を介して出力軸側外筒１３４に伝達される。出力軸側外
筒１３４が受けた動力は、シャーピン１３８を介して入
力軸側外筒１３６に伝達され、さらに歯車１３２、外筒
１２８を介して入力軸である延長軸１１８に伝達される
。

スピンドルカップリングにかかる圧延材の破断等に伴う
事故時の最大トルクは、シャーピンの設定トルクによっ
て決っている。シャーピンが一時に大きな力を受けて破
断するときの強度（−発強度）は、実験によると疲労強
度との間に第１４図に示すような関係になっている。す
なわち、シャーピンの一発強度は、疲労強度１に対して
約２．５〜３．５の間にある。したがって、事故時にお
けるスピンドルカップリングの保護を考慮すると、シャ
ービンの一発強度を約４と考える必要があり、電動機の
出力トルク、シャービンの設定トルク、スピンドルカッ
プリングのトルクとの関係は、第１表に示す大きさ以上
に設定する必要がある。

る負荷を１とした場合、事故時を考慮すると、上下の作
業ロール１００，２００をそれぞれ独立して駆動する第
１１図に示した方式においては、定常時の４倍、上下の
作業ロール１００，２００の駆動系が機械的に連結され
ている第１０図および第１２図に示したものにあっては
、定常時の８倍もの強度を有するスピンドルカップリン
グを組み込まねばならない。前記したように、シャービ
ン１３８に設定荷重より大きな荷重が作用すると、シャ
ービン１３８は、ノツチ加工が施こされた部分において
破断し、出力軸側外筒１３４と入力軸側外筒１３６との
連結がはずれ、トルクの伝達がしゃ断される。しかし、
一旦シャービン１３８が切断すると、破損した破断片を
取り除くことはもちろん１両外筒１３４，１３６のシャ
ーピン挿入孔を正確に合わせ、新しいシャービンを挿入
しなければならず、シャーピン型継手の復元に多くの時
間を必要とする。この修復時間は、大容量の設備になる
ほどシャービン１３８も大きくなり、多くの時間を必要
とし、設備全体の稼動率の低下を招く。また、天外筒１
３４，１３６に設けたシャーピン挿入孔は、孔の変形、
摩耗等の損傷を少なくするために１種々の考慮がなされ
ているが、いずれも完全でなく、定期的な補修、外筒の
交換を必要とする。しかも、シャービン自体も摩耗等が
あるため、交換用として予備を設けねばならず。

シャーピン型継手を用いた駆動装置は、経済的なものと
はいえない。

さらに、シャービンの設定荷重は、圧延作業の負荷に応
じて設定を行い、非常時の被害を最小限にすることを実
現しようとしても、荷重の設定変更に長時間を必要とす
るため、現実的には設定変更を行うことができない、し
かも、圧延材の破断等の事故が発生した場合、この破断
現象を検出して即座に駆動系の連結を切断し、ロールの
駆動系の損傷や被害を最小限にしたり、ロールへの圧延
材の絞り込みによるロール損傷の減少、圧延材の絞り込
み量の減少等を行おうとしても、シャーピン型継手にお
いては駆動系の連結を迅速に切断することはできない、
また、シャーピン型継手においては、駆動トルクのキャ
リブレーションを実機において行うことができない。

一方、板用圧延機においては、堅い特殊鋼材をできるだ
け薄く圧延することが市場のニーズとして強くなってき
ている。このため、抜用圧延機においては、作業ロール
径をより小さくすることが必要となってきている。とこ
ろが１作業ロール径はスピンドルカップリングの大きさ
に依存しており、作業ロール径を小さくすると、スピン
ドルカップリングを小さくしなければならない。このた
め、前記した作業ロールを直接駆動する作業ロール駆動
方式では、スピンドルカップリングの強度が不足するこ
とになる。そこで、従来は作業ロール径を細くするとと
もに、４段圧延機においては補強ロール駆動、６段圧延
機等の多段ミルにおいては中間ロール駆動方式が採用さ
れている。しかし、これら補強ロール駆動や中間ロール
駆動方式においては、板破断等の事故が発生した場合、
作業ロールは板の絞り込み等によって急速に停止するが
、駆動ロールは電導機や補強ロール等の大きな慣性力の
ために回転を続け、作業ロールとの間にすべりが発生し
、作業ロールに異常損傷を与え、ロールを交換しなけれ
ばならないところから、コスト高を生ずる欠点があった
。また、補強ロール駆動方式や中間ロール駆動方式にお
いては、補強ロールや中間ロールからの駆動トルクによ
り、作業ロールが水平方向の撓み力を受けて撓み、圧延
材の形状変形が生じたり、成品表面に模様が発生するな
どの欠点があった。

〔発明の目的〕

本発明は、スピンドルカップリングを小型化でき、小径
作業ロールを採用することができる圧延機用駆動装置を
提供することを目的とする。

〔発明の概要〕

本発明は、駆動モータの出力軸とスピンドルカップリン
グとの間に滑りクラッチ継手を設けるとともに、負荷検
出器により駆動モータの負荷状態を検出し、駆動モータ
に異常な負荷がかかったときに、滑りクラッチ継手によ
り駆動モータの出力軸とスピンドルカップリングとの結
合を即座に解除し、スピンドルカップリングに大きな負
荷がかからないようにし、小型のスピンドルカップリン
グの採用を可能にして、作業ロールの小型化が図れるよ
うに構成したものである。

〔発明の実施例〕

本発明に係る圧延機用駆動装置の好ましい実施例を、添
付図面に従って詳説する。なお、前記従来技術において
説明した部分に対応する部分については、同一の符号を
付し、その説明を省略する。

第１図は、本発明に係る圧延機用駆動装置の一実施例を
示す説明図である。

第１図において、電動機１１６の出力軸１２４は、摩擦
クラッチ１４４を介して歯車１４６に結合できるように
なっている。また、電動機２１６も電動機１１６と同様
に、出力軸２２４が摩擦クラッチ２４４を介して歯車２
４６と結合できるようになっている。歯車１４６，２４
６は、それぞれピニオン１１２，２１２と噛み金ってい
る。ピニオン１１２の軸は、一端が電動機側スピンドル
カップリング１１０に結合しており、他端側に歯車１４
８が固定しである。この歯車１４８は、ピニオン２１２
の軸に設けた摩擦クラッチ２５０を介して、ピニオン２
１２の軸に結合される歯車２４８に噛合している。

上記のピニオン１１２．２１２と歯車１４６゜１４８．
２４６．２４８は、第２図に示すようにケーシング３０
０内に組み込まれており、このケーシング３００に摩擦
クラッチ１４４，２４４゜２５０が設けられ、滑りクラ
ッチ継手を形成している。歯車２４６は、軸が出力軸２
２４の周囲にスリーブ状に形成され、軸受２５２，２５
４を介してハウジング３００に回転自在に支持されてい
る。また、ピニオン２１２が形成されたピニオン軸２５
６は、軸受２５８，２６０によりハウジング３００に回
転自在に支持されている。なお、上作業ロール１００に
電動機１１６の動力を導くピニオン１１２側もピニオン
２１２側と同様の構成になっている。

歯車１４８は、第３図に示すように、ピニオン１１２が
形成しであるピニオン軸１５６の端部に固定されている
。そして、歯車１４８と噛合している歯車２４８は、ピ
ニオン２１２のピニオン軸２５６の周囲にスリーブ状に
形成され、軸受２６ｚ。

２６４により、ピニオン軸２５６に回転自在であるとと
もに、ケーシング３００に回転自在に支持されている。

摩擦クラッチ２５０は、第４図に示すように、クラッチ
ケース２６６内に複数のフリクションディスク２６８が
設けられている。フリクションディスク２６８は、ピニ
オン軸２５６の端部に設けたボス部２７０に取り付けた
センタープレート２７２と交互に配置されている。これ
らフリクションディスク２６８とセンタープレート２７
２とは、プッシャープレート２７４の押圧力を受け、軸
方向に移動できるようになっている。クラッチケース２
６６の開口部を覆っているカバー２７６とプッシャープ
レート２７４との間には、合成ゴム等からなるエアチュ
ーブ２７８が配設しである。

そしてカバー２７６の外面には、継手２８０が設けてあ
り、この継手２８０がエアホース２８２を介してロート
カップリング２８４と連通しており、エアチューブ２７
８に圧縮空気を導くことができるようになっている。ロ
ートカップリング２８４は、第５図に示すように制御弁
３０２と減圧弁３０４とを介して圧縮空気源に連通して
いる。制御弁３０２は、制御装ｆ１３０６によって制御
される。そして、制御装置３０６には、スピンドル２０
８に設けたトルク検出器３０８からの検出信号が入力さ
れるようになってい、る、なお、第５図に示した符号３
１０は、圧縮空気の圧力を検出する圧力計である。また
、他の摩擦クラッチ１４４゜２４４も摩擦クラッチ２５
０と同様の構造となっている。

上記のごとく構成した実施例の作用は、次のとおりであ
る。

上作業ロール１００と下作業ロール２００とに圧延動力
を与える場合、電動機１１６と電動機２１６とが駆動さ
れるとともに、制御弁３０２が開かれ、圧縮空気が各摩
擦クラッチのロートカップリング２８４、エアホース２
８２、継手２８０を介してエアチューブ２７８に供給さ
れる。このため、プッシャープレート２７４が第４図の
左方向に移動し、フリクションディスク２６８とセンタ
ープレート２７２とを密着させる。したがって。

電動機１１６，２１６の動力は、出力軸１２４゜２２４
から摩擦クラッチ１４４，２４４を介して歯車１４６，
２４６に伝達される。歯車１４６゜２４６は、噛み合っ
ているピニオン１１２，２１２を回転させる。ピニオン
１１２，２１２の回転は、スピンドル軸１５６，２５６
の一端に結合した駆動機便スピンドルカップリング１１
０，２１０゜スピンドル１０８，２０８、ロール側スピ
ンドルカップリング１０６，２０６を介して上作業ロー
ル１００と下作業ロール２００とに伝達され、これらの
作業ロールを回転させる。

スピンドル１１２の回転は、スピンドル軸１５６の他端
に固定した歯車１４８を回転させる。一方。

ピニオン２１２の回転力は、ピニオン軸２５６の他端に
設けた摩擦クラッチ２５０を介して歯車２４８に伝達さ
れ、この歯車２４８が歯車１４８と噛み合い、ピニオン
１１２とピニオン２１２との回転の整合、同調が図られ
る。

摩擦クラッチ１４４，２４４，２５０における圧縮空気
の圧力と、伝達トルクとの関係は、第６　　′図に一例
を示すごとく、直線関係となっている。

したがって、各摩擦クラッチへの供給圧力を調整するこ
とにより、圧延動力として必要な設定トルクに応じて任
意の伝達トルクを得ることができる。

また、摩擦クラッチにおける静的伝達トルクと動的伝達
トルクとの関係は、第７図のごとくなっている。静的伝
達トルクに対する変動幅は、設定値に対して約±１０％
であり、動的伝達トルクも同様の変動幅を有している。

このような摩擦クラッチを過負荷安全装置として使用す
る場合には、静的伝達トルクが設定負荷であり、設定し
た所定の静的伝達トルクより大きなトルクがかかると、
摩擦クラッチはフリクションディスクとセンタープレー
トとの間にすべりが生じ、動的伝達トルクに移行する。

この動的伝達トルクは、第７図に示したように静的伝達
トルクよりも小さいため、過負荷安全装置として使用す
る場合には、静的伝導トルクを基準にし、その変動範囲
を考慮すればよく、変動範囲が前記したように約±１０
％であるところから、必要伝達トルクの１．２倍の大き
さを設定トルクとすればよい。

上下の作業ロール１００，２００が被圧延°材を圧延す
ることによって電動機１１６，２１６に与える負荷は、
スピンドル２０８に設けたトルク検出器３０８により検
出され、制御装置３０６に入力される。そして、圧延作
業中における異常現象。

例えば被圧延材の破断等により、スピンドルカップリン
グに過大な負荷がかかった場合には、摩擦クラッチがす
べり、スピンドルカップリングに生ずる過大な負荷を低
減させる。また、制御装置３０６は、トルク検出器３０
８を介してこの過大な負荷を検出し、制御弁３０２を切
り換えて摩擦クラッチへの圧縮空気の供給を停止すると
ともに、エアチューブ２７８内の圧縮空気を外部に放出
する。このため、電動機１１６，２１６の動力はスピン
ドルカップリングに伝達されなくなり、スピンドルカッ
プリングに発生したトルクが零となる。

このように、圧延作業中の板破断等の事故が発生し、電
動機１１６，２１６の出力や電動機を含む駆動系の慣性
により、過大なトルクがスピンドルカップリングに負荷
される場合には、摩擦クラッチの設定トルク以上とはな
らないため、スピンドルカップリングの損傷を防止でき
、小型化を図ることができる。この結果、スピンドルカ
ップリングの大きさにより制限を受けていた作業ロール
の小径化を図ることができる。しかも、異常負荷を生じ
たときにも損傷する部分がなく、設備の復旧時間が短縮
できるばかりでなく、予備部品等の準備をせずに済み、
経済的な圧延機を提供することができる。さらに、摩擦
クラッチを使用することにより、安全装置のキャリブレ
ーションを行うことができる０例えば、第１図に示した
駆動装置においては、いずれか一方の電動機を停止させ
、他方の電動機を駆動することにより、設定トルクどお
りの能力を発揮できるか否かを容易に確認することがで
きる。

第８図および第９図は、本発明に係る圧延機用駆動装置
の他の実施例を示したものである。第８図に示した実施
例は、ツインドライブ方式の他の例を示したもので、上
作業ロール１００と下作業ロール２００とがそれぞれ独
立に制御される方式である。また、第９図に示した実施
例は、ピニオンスタンド方式の実施例であって、電動機
２１６の動力が摩擦クラッチ２８６を介してピニオン２
１２に導かれる。ピニオン２１２はスピンドル２２４を
介して下作業ロール２００を回転させるとともに、ピニ
オン１１２に動力を伝達し、スピンドル１２４を介して
上作業ロール１００を駆動する。この第９図に示した実
施例における安全装置のキャリブレーションは、作業ロ
ールをロックすることにより容易に行うことができる。

第　　２　　表 上記の第２表は、第１図、第８図、第９図に示した６段
圧延機における設定トルクの一例を示したものである。

ただし、第１図に示した実施例の上下の作業ロール１０
０，２００を駆動する駆動系の伝達トルクは、電動機出
力の３０％としである。

このように、各実施例においては、負荷安全装置として
摩擦クラッチを用いることにより、事故時にスピンドル
カップリングに負荷されるトルクを従来のシャービン方
式に比較し、１／３．４から１１５．４にできる。この
ため、スピンドルカップリングを大幅に小さくでき１作
業ロールの小型化が図れ、より硬い圧延材をより薄く圧
延することができる。

なお、前記実施例においては、スピンドルのトルクを検
出して摩擦クラッチを制御する場合について説明したが
、被圧延材の張力を検出して行なってもよい。

〔発明の効果〕

以上に説明したごとく１本発明によれば、スピンドルカ
ップリングの小型化を図ることができ。

小径作業ロールの採用が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る圧延機駆動装置の一実施例の説明
図、第２図は前記駆動装置に適用する滑りクラッチ継手
の一例を示す一部を断面にした説明図、第３図は第１図
に示した実施例に適用する滑りクラッチ継手の縦断面図
、第４図は摩擦クラッチの一例を示す断面図、第５図は
摩擦クラッチの制御系統図、第６図は摩擦クラッチの圧
縮空気圧と伝達トルクとの関係を示す特性図、第７図は
摩擦クラッチにおける静的伝達トルクを動的伝達トルク
との変動範囲を示す特性図、第８図および第９図は本発
明に係る圧延機用駆動装置の他の実施例を示す概略構成
図、第１０図〜第１２図は従来のシャーピン型継手を有
する圧延機用駆動装置の概略構成図、第１３図は従来の
シャービン型継手の一例を示す断面図、第１４図はシャ
ーピンの疲労強度と一発強度との関係を示す特性図であ
る６１００・・・上作業ロール、１０６，２０６・・・
ロール側スピンドルカップリング、１０８，２０８・・
・スピンドル、１１０，２１０・・・駆動機側スピンド
ルカップリング、１１２，２１２・・・ピニオン、１１
６゜２１６・・・電動機、１２４，２２４・・・出力軸
、１１４゜２４４．２５０，２８６・・・摩擦クラッチ
、１４６゜１４８．２４６，２４８・・・歯車、２００
・・・下作業ロール、３０２・・・制御弁、３０６・・
・制御装置。 ３０８・・・トルク検出器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、駆動モータと、この駆動モータの動力をロールに伝
   達するスピンドルと、このスピンドルと前記駆動モータ
   の出力軸とを連結するスピンドルカップリングとを有す
   る圧延機用駆動装置において、前記駆動モータの出力軸
   と前記スピンドルカップリングとの間に設けた滑りクラ
   ッチ継手と、前記駆動モータの負荷状態を検出する負荷
   検出器と、この負荷検出器の検出信号に基づき、前記駆
   動モータの出力を制御する制御回路とを設けたことを特
   徴とする圧延機用駆動装置。 ２、前記負荷検出器は、前記スピンドルに生ずるトルク
   を検出するトルク検出器であることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項に記載の圧延機用駆動装置。 ３、前記負荷検出器は、前記ロールが圧延する被圧延材
   の張力を検出する張力検出器であることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項に記載の圧延機用駆動装置。 ４、前記駆動モータは、上側ロールを駆動する上ロール
   駆動モータと、下側ロールを駆動する下ロール駆動モー
   タとからなつており、 前記滑りクラッチ継手は、前記上ロール駆動モータの出
   力軸に設けた第１の摩擦クラッチを介して駆動される第
   １の歯車と、この第１の歯車と噛合している第１のピニ
   オンを有し、一端が前記上側ロールの前記スピンドルカ
   ップリングに連結している第１のピニオン軸と、前記下
   ロール駆動モータに設けた第２の摩擦クラッチを介して
   駆動される第２の歯車と、この第２の歯車と噛合する第
   ２のピニオンを有し、一端が前記下側ロールの前記スピ
   ンドルカップリングに連結している第２のピニオン軸と
   、この第２のピニオン軸と前記第１のピニオン軸とのい
   ずれか一方の他端部に固定した第３の歯車と、他方のピ
   ニオン軸の他端部に回転自在に設けられ、前記第３の歯
   車と噛合している第４の歯車と、この第４の歯車と前記
   他方のピニオン軸とを接続する第３の摩擦クラッチとか
   らなることを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第
   ３項のいずれか１項に記載の圧延機用駆動装置。