JPS63260608A - ピルガ−式圧延機の慣性力バランス装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、継目無鋼管等を製造するためのピルガ−残圧
延機の慣性力バランス装置に関するものである。

〔従来の技術とその問題点］ −ａに、ビルガーミルロールを備えたピルガ−残圧延機
は、例えば、特公昭５１−４３４７２号公報で示されて
いるごとく、特殊なキャリバーをもった一対のビルガー
ミルロールとマンドレルロッドとの間で素管を圧延し、
継目無鋼管を製造する。その構成および動作は、第２図
に示す、一般に実用化されている従来例のピルガ−残圧
延機の模式図で説明すれば、主モータにより回転される
クランク軸２に、クランクアーム３および扇形バランサ
４を固着し、該クランクアーム３にコンロ・ンド５およ
びＶバランサ用コンロンドロをそれぞれ連結し、該フン
ロッド５の先端に、一対のビルカーミルロール７．７を
備えたビルガーミルスタンド８を連結するとともに、前
記■バランサ用コンロノド６の先端にＶバランサ６°を
吊設している。

そして、主モータでクランク軸２を回転速度ωで定速回
転させると、クランクアーム３およびコンロッド５を介
して、ビルガーミルスタンド８が往復動する。その往復
動に伴い、ビルガーミルロール７は、図示しないラック
とピニオンにより回転し、素管を圧延する。これを更に
いえば、ピルカーミ／Ｌｚｔ：ｌ−ルアが回転し、マン
ドレルロッドを挿入した素管が前進すると、ビルガーミ
ルロール７が素管にかみ込み、更にビルガーミルロール
７が回転すると、素管は仕上げ寸法にまで圧延され、次
いで、素管はビルガーミルロール７との接触より離れる
。一方、素管は、ビルガーミルロール７により圧延され
ている間は停止しているが、素管がビルガーミルロール
７から自由になると同時に前進する。

かかるごとく、従来の実用化されたピルガ−残圧延機は
、ビルガーミルロール７を備えたたビルガーミルスタン
ド８を強大な力で往復動させるため、クランク機構を採
用しており、このクランク運動により誘発する、往復動
慣性力および、慣性力による偶力によって、アンバラン
スが発生するが、このアンバランスをなくすため、前記
のごとく、扇形バランサ４およびＶバランサ６”を設け
ている。

しかしながら、かかるピルガ−残圧延機では、扇形バラ
ンサ４およびＶバランサ６′を備えることにより、次の
ごとく不都合が生じている。すなわち、１）扇形バラン
サ４およびＶバランサ６゜を備えているため、大型化す
る。２）扇形バランサ４およびＶバランサ６゛では、ク
ランク軸２の回転速度ωにもとづく一次の項（周知の、
往復動慣性力を表す一般式における一次の項をいう。以
下同じ）のアンバランスはなくすことができるが、高次
の項のアンバランスがなくせない。したがって、高次の
項のアンバランスを小さくしようとすれば、クランクア
ーム３の長さＲとコンロッド５の長さしの比を小さくし
なければならないため、コンロッド５の長さしが大とな
り、装置全体が大型化する。３）Ｖバランサ６°を備え
ているため、例えば、φ２６０ｍ＋ｅの素管を冷延する
ためのピルガ−ミル圧延機は、深さ約８ｍの基礎工事を
必要とし、ひいては、■バランサ６°廻りのメンテナン
スも困難となる。

一方、ビルガーミルロールを備えたビルガーミルスタン
ドを往復動させるピルガ−残圧延機において、該ビルガ
ーミルスタンドに、往復動慣性力をバランスさせるエア
ーシリンダーのピストンロンドを連結し、該ピストンロ
ンドに連結されたピストンの両側に圧縮エアーを導入す
るとともに、該エアーシリンダーに並設し、かつ、該エ
アーシリンダーの両室と連通ずるサブエアーシリンダー
を設け、該サブエアーシリンダーの中央部を隔壁で仕切
り、該隔壁を移動させることにより、エアーシリンダー
内の圧縮エアーの圧縮比を制御する、ビルガーミルスタ
ンドの慣性力バランス装置が知られている（特公昭５０
−２８７３号公報）。

しかしながら、かかるピルガ−残圧延機の慣性力バラン
ス装置では、エアーシリンダーが床面に支持されている
ことから、かかるピルガ−残圧延機を高速化すれば付近
の建屋に振動を及ぼし、安全操業上好ましくない。また
、サブエアーシリンダーの隔壁の具体的制御については
開示されていない。

〔問題点を解決するための手段〕

そこで本発明は、前記従来技術の問題点を全面的に解決
することに着目して創作されたもので、その要旨とする
ところは、一対のビルガーミルロールを装着したビルガ
ーミルスタンドを、回転運動から往復運動に変換した動
力で水平状に往復動させるピルガ−残圧延機の慣性力バ
ランス装置において、前記ビルガーミルスタンドを、該
ビルガーミルスタンドの往復動慣性力をバランスさせる
ための第１の流体シリンダーに連結するとともに、該ピ
ルガ−ミルスタン１′により、該ビルガーミルスタンド
と同重量で、かつ、逆方向に変位するバランスウェイト
を連動し、該バランスウェイトを、該バランスウェイト
の往復動慣性力をバランスさせるための第２の流体シリ
ンダーに連結し、これら第１および第２の流体シリンダ
ーを共通ベースに装着したピルガ−残圧延機の慣性力バ
ランス装置にある。

〔実施例の基本制御〕

本実施例の構成を実施例により詳細に説明する。

すなわち、第１図において、１は主モータで、クランク
軸２にクランクアーム３を介してコンロッド５の一端が
連結している。コンロッド５の他端に一対のビルガーミ
ルロール７．７を備えたビルガーミルスタンド８が連結
している。ビルガーミルスタンド８下面にはラック１０
を刻設し、ランク１０は、その軸心が固定されているピ
ニオン１１と噛合っている。ピニオン１１はビルガーミ
ルスタンド８と同重量のバランスウェイト１２のラック
１３と噛合っている。したがって、ビルガーミルスタン
ド８とバランスウェイト１２とは逆方向に同速で、かつ
、同変位で往復動するが、その往復動は共通ベーム１４
上で行われる。

ビルガーミルスタンド８は第１のエアーシリンダー１５
のピストンロッド１６と連結し、ビルガーミルスタンド
８の往復動慣性力は第１のエアーシリンダー１５により
バランスする。なお、第１のエアーシリンダー１５には
、低圧用エアータンク１７より圧縮エアーが、減圧弁１
８、逆止弁１９．１９を介してピストンの両側に供給さ
れる。

バランスウェイト１２は第２のエアーシリンダー２１の
ピストンロッド２１′　と連結し、バランスウェイト１
２の往復動慣性力は第２のエアーシリンダ−２１により
バランスする。なお、第２のエアーシリンダー２１には
、低圧エアータンク１７より圧縮エアーが、逆止弁２２
．２２を介してピストンの両側に供給される。更に、第
２のエアーシリンダー２１には、圧縮ボリューム変更用
のエアータンク２３が連通されており、切換弁２４の開
閉制御によりエアーシリンダー２１のＦＥ　縮エアーボ
リュームが調整される。切換弁２４は主モータ１のタコ
ジェネレータおよび同角検出器２５より検出された信号
を空気量演算部２Ｇで演算されて最適エアーボリューム
を得るように切換弁２４が制御され、回転速度ωに応じ
たエアーシリンダー１５．２１の圧縮ボリュームに変更
する。

なお、２０．２０・・・はリリーフ弁を示す。

本実施例は、叙上のごとく構成されているので以下の動
作を行う。すなわち、主モータ１の駆動によりクランク
機構のコンロッド５などを介してビルガーミルスタンド
８が往復動する。かかる往復動により発生する往復動慣
性力と第１のエアーシリンダー１５の圧縮力とがバラン
スする。また、ビルガーミルスタンド８の往復動により
、バランスウェイト１２がラック１３とピニオン１１と
を介して連動しているので、前記のごとく、ビルガーミ
ルスタンド８とバランスウェイト１２とは、共通ベース
１４上で、逆方向に同速で、かつ、同変位で往復動する
。このとき、ビルガーミルスタンド８の往復動慣性力は
第１のエアーシリンダー１５の圧縮力によりバランスし
、バランスウェイト１２の往復動慣性力は第２のエアー
シリンダー２１の圧縮力によりバランスする。また、こ
れら圧縮力の反力は、共通ベース１４の内部で打ち消さ
れる。したがって、周囲の建屋などに振動を及ぼさない
。

次に、クランク軸２の回転速度ωに応し、ビルガーミル
スタンド８およびバランスウェイト１２の往復！Ｊ］慣
性力は変化するため、本実施例では、回転速度ωに応じ
慣性力バランス装置用のエアーシリンダー１５．２１を
制御するよう構成している。その制御原理について述べ
る。

すなわち、周知のごとく、エアーハ名としてｆｌｌ用さ
れるエアーピストンでは、任意のストロークにおける荷
重を表す一般の式から、 Ｐｏ　ｌｏ　’　””Ｐｏ（ｆｆａ　　　（Ｓ　　Ｘ）
　）　’　−■が与えられる。イリし、 Ａ　：第１のエアーシリンダー１５の右動面積Ｐ０　：
エアーシリンダー１５の初期圧力ｌｏ　：エアーピスト
ンの初期ストロークに　：１．４ Ｐｏ：エアーシリンダー１５の任意の位置における圧力 Ｓ　：ピルガーミルスタンド８の変位 Ｘ　；エアーボリューム変更相当シリンダースドローク 一方、ビルガーミルスタンド８の慣性力Ｆ、は、往復動
慣性力を表す一般式から、 Ｆ、＝〜ＩＲω”（ｃｏｓωｔ　＋　　−ｃｏｓ２ωｔ
）　＝−■で表される。

なお、■式における２次の項は、図示しない、例えば、
クランク軸２にマスアンバランサを付設したアンバラン
ス力発生装置にてバランスさせることも可能である。す
なわち、かかるマスアンバランサは、 ＭＲω”　　・−・ｃｏｓ２ωｔ−（ｍ　−ｒ　−（２
ω）”ｅｃｏｓ２ωＢｘ２−惨■ Ｌ ０式より、マスアンバランサの重１ｍ、その取付半径ｒ
が求められる。但し、 Ｍ：ビルガーミルスタンドの重量 Ｒ：クランクアーム３の長さ Ｌ：コンロッド６の長さ を表す。

さて、そこで、ビルガーミルスタンド８の慣性力の一次
の項と第１のエアーシリンダー１５による慣性力バラン
ス装置のバランスついて述べれば、エアーピストンの初
期ストローク１０は、回転速度ω、□との最大圧力Ｐω
、□とをバランスさせればよいので、 であるから、０式より、Ｘ＝Ｏ１ｓ＝ＲとしてＰω＠１
１１１　　ｐ。

０式におけるＰωｗａｘに０式を代入すると、０式によ
り初期ストローク２゜が決められる。

ここで、本実施例では回転速度ωを変更して運転（起動
、停止および素管の継目通過時のスローダウン時など）
するが、その最大値ω＋ｓａ＋ｔを設定すれば、それ以
下の慣性力は当然減少するので、先ずω□８により！。

を決めるのである。

また、任意の回転速度ω（一定）時における、圧力Ｐω
は０式と同様下式となる。

ＭＲω２ Ｐωζ□　　　　　　　　　　・・・■このときシリン
ダーストローク変更）旨令値（シリンダーボリューム変
更指令）Ｘは０式から次のごとくなる。

Ｐω ０式に■、■弐を代入すると、シリンダーストローク変
更指令値Ｘは次のごとくなる。

［相］式により、クランク軸２の回転速度ωに応じ、必
要なエアー圧縮力を得るための最適エアーボリュームを
空気量演算部２６で演算し、切換弁２４に指令を出して
エアータンク２３を開閉することによって、必要な圧縮
エアーボリュームを得て、エアー圧縮力を調整する。な
お、かかる慣性力バランス”Ｊｌのバランスの必要度合
に応じて、エアータンク２３のセット数を増減する。

なお、第２のエアーシリンダー２１について、図示のも
のはエアータンク２３を３個ずつセットし、各切換弁２
４．２４°、２４”で制御するようにしているが、かか
る制御装置Ｃは当然、第１のエアーシリンダー１５にも
装着されている。

以上要するに本発明は、特許請求の範囲に記載された構
成を採択したので、以下の効果を奏する。

〔発明の効果］ ■　従来の、■バランサおよび扇形バランサを備えたピ
ルガ一式圧延機に比べ、アンバランスの消去効果は同効
ながら（但し、２０％低減できる）これらのバランサが
ないため、小型化、高速化（例えば、ωを１．５倍増速
することができる）、メンテナンス容易化および基礎工
事簡略化などが可能となるのは勿論、ビルガーミルスタ
ンドの往復動により誘発するアンバランス力を流体圧縮
力でバランスさせることがら省エネルギーが計られる。

すなわち、例えば、大型のピルガ一式圧延機では、慣性
力は最大５　Ｑ　ｔｏｎにも及ぶことから、かかる慣性
力をバランスさせるためには多（の外部エネルギーが必
要となるが、かかる外力は流体圧縮力でまかなわれる。

■　ビルガーミルスタンドの慣性力をバランスさせる流
体圧縮力と、咳ピルガーミルスタンドと同重量で、かつ
、逆方向に変位するバランスウェイトの慣性力をバラン
スさせる流体圧縮力との、それぞれの流体圧縮力の反力
を共通ベース上で打消して内部的にクローズしているの
で、周囲の設備などに振動が伝わらず、安全性が確保で
きる。

■　ビルガーミルスタンドの慣性力をエアーシリンダー
の圧縮力にてバランスさせるため、コンロンド、クラン
ク軸等の主駆動部に過大な慣性力が作用しなくなり、こ
のため主駆動部の小型、軽量化が計れ、大幅なコストダ
ウンが期待できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の模式図、第２図は従来例の模
式図を示す。 ７・・・ビルガーミルロール、８・・・ビルガーミルス
タンド、１２・・・バランスウェイト、１４・・・共通
ベース、１５・・・第１のエアーシリンダー、２１・・
・第２のエアーシリンダー。 （ほか１名）１′１．−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 一対のビルガーミルロールを装着したビルガーミルスタ
   ンドを、回転運動から往復運動に変換した動力で水平状
   に往復動させるビルガー式圧延機の慣性力バランス装置
   において、 前記ビルガーミルスタンドを、該ビルガーミルスタンド
   の往復動慣性力をバランスさせるための第１の流体シリ
   ンダーに連結するとともに、該ビルガーミルスタンドに
   より、該ビルガーミルスタンドと同重量で、かつ、逆方
   向に変位するバランスウェイトを連動し、 該バランスウェイトを、該バランスウェイトの往復動慣
   性力をバランスさせるための第２の流体シリンダーに連
   結し、 これら第１および第２の流体シリンダーを共通ベースに
   装着したビルガー式圧延機の慣性力バランス装置。