KR100212210B1 - 압연기의 롤 스탠드 - Google Patents

Abstract

본 발명은 원형 또는 각형단면의 재료로서 봉선재를 압연하는 압연기의 롤 스탠드에 관한 것으로, 각 구멍형 롤과 일체로 회전하는 피동기어와 맞물리는 구동기어의 회전축선이 존재하는 평면에서 패스 라인의 연재방향으로 격리하도록 구동기어의 회전축을 배설한 4롤 타입으로 구성하여 각 구동기어의 회전축에 설치하는 베벨기어의 공간을 충분히 확보할 수 있으며, 롤 구동 입력축은 단일이므로 스탠드 교환을 신속하게 할 수 있는 효과를 갖는다.

Description

압연기의 롤 스탠드

본 발명은 원형 또는 각형 단면의 재료, 특히 봉선재(棒線材)를 압연하는 롤스탠드에 관한 것이다.

종래 봉선재의 다듬질 압연장치에는 압연할 봉선재가 통과하는 패스라인을 끼워 2개의 구멍형 롤을 대항 배치한 2롤 타입의 것과, 예를 들면 일본국 특허공고 공보 소54-3469호에 나타낸 바와 같이 패스 라인을 중심으로 그 주위에 원주방향으로 120의 간격을 두고 3개의 구멍형 롤을 방사상으로 설치한 3롤 타입의 것과, 예를 들면 일본국 특허공고공보 소63-93403호에 나타낸 바와 같이 패스 라인을 중심으로 그 주위에 원주방향으로 90의 간격을 두고 4개의 구멍형 롤을 방사상으로 설치한 4롤 타입의 것이 있다.

2롤 타입의 다듬질 압연장치는 구조가 간단함과 동시에 롤 교환이 용이한 반면, 다듬질 최종스탠드의 구명형 형상이 원형에 가까운 전용 구멍형이기 때문에 다듬질 롤을 다수 보유하지 않으면 안되고, 또 약간의 직경차를 동일 구멍형 롤의 압하량(壓下量)조정으로 보충하려고 해도 구멍형의 도출 각도가 작기 때문에 3롤 타입 또는 4롤 타입에 비해 압연 정밀도가 저하한다.

3롤 타입의 압연장치는 패스 라인을 중심으로 한 각 롤의 반경방향의 이동, 즉 롤 압하조정(이하 분리조정이라 한다)기구와, 롤의 전수(全數)구동기구가 양립되어 있는 것에서 단일한 롤구동 입력축에 의해 모든 롤을 일제히 구동하면서 분리조정이 가능한 구조로 되어 있다.

한편, 4롤 타입의 것은 도출 각도의 관계에서 3롤 타입의 것보다 압연 정밀도가 우수하며, 그리고 각 롤의 분리조정기구는 설치되어 있지만, 롤은 비구동이고 전단의 압연기에 의한 압입압연을 전제로 하고 있다. 이 때문에 재료 선단의 걸림문제가 있으므로 선속 60 100의 고속 압연과 가는 직경선재(직경 10 5)의 압연에는 적합하지 않다. 또 감면율을 확보하려고 하면 재료선단의 맞물림각의 관계에서 롤직경을 크게 할 필요가 있고, 이것이 또 선단걸림문제로 되는 악순환을 발생시킨다.

근래 봉선재 압연에 있어서 시장에서는 고정밀도의 제품이 요구되고 있다. 예를 들면 JIS에 정해져 있는 치수정밀도의이하, 즉 5.5 20의 직경에 대해0.1이하의 정밀도가 요구되고 있다. 본 발명자 등은 이 요구에 따라 고정 밀도의 제품을 고선속으로 제공할 수 있는 압연장치의 기본적 수단으로서 4롤 압연기에 착안했다. 그러나 상술한 바와 같이 종래의 4롤 타입의 압연장치에서는 분리 조정기구가 설치되어 있으나 롤이 전수 비구동이기 때문에 4롤 압연기의 특성을 살릴 수 없다고 하는 문제가 있었다.

그래서 분리조정기구와 롤 전수구동기구를 병설한, 예를 들면 일본국 특허공고공보 소54-3469호에 나타낸 종래의 3롤 타입의 압연기를 4롤 타입으로 개조하는 것을 시도하였는데, 3롤 타입을 그대로 롤의 수를 늘려 4롤 타입으로 구성하려고 한 것으로는 롤 구동기구를 연동하게 하기 위한 구동베벨기어를 설치할 공간을 확보할 수 없다. 종래의 구조 그대로 상기 공간을 확보하기 위해서는 롤 직경을 크게 하여 롤 심간을 넓게 할 수 밖에 없고 이것은 압연 반력의 증대를 수반하여 콤팩트한 롤 스탠드는 바랄 수 없다. 즉 종래의 3롤 타입에 있어서의 유성기어 및 태양기어에 의한 분리조정기구와, 베벨기어에 의한 홀 전수구동기구를 양립시킨 구조는 콤팩트한 형으로 4롤 타입에 적용할 수는 없다고 하는 문제가 있었다.

따라서 본 발명은 다수의 구멍형 롤을 사용하고도 롤 분리조정기구와 롤 전수구동기구를 병셜하여 고정밀도의 봉선재를 고속도로 압연할 수 있는 콤팩트한 압연기의 롤 스탠드를 제공하는 것을 목적으로한다.

제1도는 본 발명을 4롤 스탠드에 적용한 실시예의 외관정면도.

제2도는 제1도의-선을 따라 절단하여 화살표 방향으로 본 단면도.

제3도는 제1도의-선을 따라 절단하여 화살표 방향으로 본 단면도.

제4도는 분리조정에 따른 편심축의 편심이동과, 롤구동 헬리컬기어와 롤피동 헬리컬리어의 맞물림 관계를 설명하는 확대도.

제5도 및 제6도는 본 발명을 3롤 스탠드에 적용한 실시예의 각각 다른 평면에서의 단면도로, 제5도는 분리조정기구를, 제6도는 롤구동기구를 나타낸 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1, 2, 3 : 하우징 4 : 구멍형 롤

6, 26 : 롤피동 헬리컬기어 8, 18 : 편심측

10, 20 : 조정축 11,11',17,17',21,31 : 베벨기어

12, 22 : 롤구동측 15 : 출력축

16, 36 : 롤구동 헬리컬기어 L : 패스라인

상기 과제를 해결하기 위해 본 발명에 의하면 압연되는 봉선재가 통과하는 패스 라인을 중심으로 그 주위에 원주방향으로 실질적으로 같은 간격을 두고 회전 축선이 동일 평면내에 있도록 배설된 다수개의 구멍형 롤과, 상기 구멍형 롤의 각각을 회전 가능하게 지지하는 편심축과, 상기 각 편심축을 연동회전하게 하여 패스 라인에서 각 구멍형 롤의 회전축선까지의 반경방향의 거리를 일제히 조정하는 장치와, 상기 각 구멍형 롤의 회전축에 동심으로 고정되어 그 구멍형 롤과 일체로 회전하는 피동기어와, 상기 각 구멍형 롤의 회전축선이 존재하는 평면에서 패스 라인의 연재(延在)방향으로 격리된 한 평면내에 회전축선이 연재하여 상기 각 피동기어와 맞물리는 구동기어와, 상기 각 구동기어를 연동회전하게 하는 구동장치로 된 것을 특징으로 하는 압연기의 롤 스탠드가 제공된다.

본 발명에 의하면 각 구멍형 롤과 일체로 회전하는 피동기어와 맞물리는 구동기어의 회전축선이 존재하는 평면이 각 구멍형 롤의 회전축선이 존재하는 평면에서 패스 라인의 연재 방향으로 격리하도록 구동기어의 회전축을 배설했기 때문에 4롤 타입으로 구성해도 각 구동기어를 연동하게 하기 위해 구동기어의 회전축에 설치하는 베벨기어의 공간을 충분하게 확보할 수 있고 공간의 확보를 위해 롤 직경을 크게 할 필요도 없으므로 콤팩트한 롤 스탠드가 얻어진다.

이하, 첨부 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 설명한다.

제1도, 제2도, 제3도, 제4도는 4롤 타입의 본 발명의 일실시예를 나타낸다. 본 발명에 의한 압연기의 롤 스탠드는 제1도에 나타낸 바와 같이 3개의 하우징(1)(2)(3)으로 이루어지며, 하우징(1)(2)의 결합면-를 중심으로 하여 존재하는 구성부분은 제2도에 나타나 있고, 하우징(2)(3)의 결합면-을 중심으로 하여 존재하는 구성부분은 제3도에 나타나 있다.

우선 제2도를 참조하면 하우징(1)(2)의 결합면에는 패스 라인(L)을 중심으로 하는 십자상의 구멍이 형성되고 이 십자상의 구멍내에 상기 결합면내로 뻗어 서로 직교하는 회전축선을 가진 4개의 구멍형 롤(4)이 배설된다. 구멍형 롤(4)은 각각 4개의 편심축(8) 주위에 볼 베어링(7)을 통하여 회전가능하게 지지된 중공축(5)에 키 체결되고, 또 중공축(5)에는 동심으로 롤피동 헬리컬기어(6)가 키 체결된다. 편심축(8) 양단의 목부분은 편심축에서 소정량만큼 편심하여 부시(bush ; 9,9')를 통하여 하우징(1)(2)에 회전가능하게 축받이되어 있다. 편심축(8)의 하나(도면에서는 위쪽의 것)의 목부분의 하나에서 목부분과 동축으로 조정축(10)이 뻗어 있고 이 조정축(10)을 미동회전하게 함으로써 제4도의 a점을 중심으로 하는 원호를 따라 편신축(8)의 중심(b) 쪽으로 구멍형 롤(4) 및 피동 헬리컬기어(6)의 중심이 편심이동한다. 이렇게 하여 구멍형 롤 (4)의 중심축선이 패스 라인(l)에 대해 재료(피 압연재)의 반경방향으로 이동하여 분리조정이 행해진다.

각 편심축(8)의 목부분의 양 축단에는 베벨기어(11)(11')가 키 체결되고 각각 직가방향에 인접하는 편심축(8)의 베벨기어(11)(11')와 맞물리고 하나의 편심축(예를 들면 도면에서는 위쪽의 것 ; (8))의 미동회전은 다른 모든 편심축(8)을 동기적으로 미동회전하게 하여 모든 구멍형 롤(4)이 패스 라인(L)에 대해 재료(피 압연재)의 반경방향으로 일제히 미소량 이동한다. 또 도면에 있어서 아래쪽의 편심축과 오른쪽의 편심축은 각각 왼쪽의 편심축 및 위쪽의 편심축과 베벨기어를 통해 연동관계에 있으므로 양자 사이를 결합하는 베벨기어는 존재하지 않는다.

다음에 제3도를 참조하면 하우징(2)(3)의 결합면에 연재하여 서로 직교하는 회전축선을 갖춘 4개의 롤 구동축(12)이 배설되어 있다. 각 롤 구동축(12)은 도면에서 오른쪽으로 회전가능하게 지지되고 그 중 상부의 롤 구동축(12)은 도면에서 오른쪽으로 뻗어 다시 볼 베어링(13')으로도 지지되고 축 이음쇠(14)르 통해 도시하지 않은 분배감속기 또는 증속기의 출력축(15)에 접속되어 있다. 각 롤 구동축(12)에는 대응하는 롤피동 헬리컬기어(제2도 참조 ; 6)와 맞물리는 롤구동 헬리컬기어(16)가 체결된다. 또 위쪽 및 오른쪽의 롤 구동축(12)에는 롤 구동 헬리컬기어(16)의 외측 및 볼 베어링(13')의 외측에 나란히 하나씩 2개의 롤구동 베벨기어(17, 17')가 키 체겨로디고 왼쪽의 롤 구동축(12)은 볼 베어링(13)위에, 아래쪽의 롤 구동축(12)은 롤구동 헬리컬기어(16)의 오른쪽에 1개의 롤구동 베벨기어(17, 17')만이 키 체결된다. 각 롤 구동축(12)의 베벨기어(17, 17')는 직각 방향으로 인접하는 롤 구동축의 베벨기어(17, 17')와 맞물리고, 따라서 하나의 롤 구동축(12)이 회전하면 베벨기어(17, 17')를 통하여 모든 롤 구동축(12)이 일제히 회전하도록 되어 있다. 각 롤 구동축(12)은 롤구동 헬리컬기어(16) 및 롤피동 헬리컬기어(6)를 통해 구멍형 롤 (4)을 구동하도록 되어 있으므로 위쪽의 롤 구동축(12)이 출력축(15)에서 압연동력을 받아 회전하면 모든 롤구동 헬리컬기어(16)가 동기 회전되고 이것과 맞물리는 롤피동 헬리컬기어(6)를 통해 모든 구멍형 롤 (4)에 압연 동력이 전달된다.

제4도는 분리조정에 따른 롤구동 헬리컬기어 (16)와 롤피동 헬리컬기어(6)의 맞물림 관계를 설명하는 확대도이다. 롤구동 헬리컬기어(16)는 항상 일정위치에서 회존하도록 보호지지되어 있다. 이에 대해 롤피동 헬리컬기어(6)는 분리조정을 위해 편심축(8)을 회전시킴으로써 점(a)을 중심으로 하는 원호를 따라 축심(b)이 이동한다. 제4도는 편심축(8)이 편심원호의 상사점 즉, 롤피동 헬리컬기어(6)가 분리 조정량의 중아치에 있는 상태를 나타내고 있으며, 이 위치에서 롤구동 헬리컬기어(16)와 롤피동 헬리컬기어(6)는 기준 피치원끼리 접촉하는 바른 맞물림을 하도록 심간거리가 유지되어 있다. 여기에서 편심축(8)의 편심위치를 제4도의 상사점 위치에서 상하 어느쪽인가의 방향으로 이동시켜 분리조정을 하면 구동 헬리컬기어(16)와 피동 헬리컬기어(6) 상호의 심간거리는 조금 커지고 헬리컬기어 상호의 백 크래시(crash)의 증가를 수반하지만, 헬리컬기어의 맞물림 관계를 실질적으로 손상하게 되는 일은 업속 고속회전에 있어서도 분리조정을 하면서 원활한 동력 전달이 이루어진다. 또 도면중는 분리조정량을 나타낸다.

하우징(1)(2)(3)의 패스 라인(L)에 직각인 방향의 단면은 바람직하게는 제2도, 제3도에 나타낸 바와 같이 외주의 윤곽이 팔각형으로 되도록 형성된다. 이렇게 함으로써 4롤 스탠드를 복수대 번갈아 45씩 위상을 바꾸고 롤 구멍형의 압연재에 대한 비접촉부가 겹치지 않도록 설치할 경우, 4롤 스탠드를 고정하는 베이스 단면 형상을 공통으로 할 수 있다.

이상 본 발명을 4롤 스탠드의 실시예에 대해 설명했으나, 본 발명은 3롤 스탠드 또는 2롤 스탠드에 적용하는 것도 가능하다.

제5도 및 제6도는 본 발명을 3롤 스탠드에 적용한 실시예를 나타낸다. 제5도는 제2도에 상당하는 분리조정기구를 나타내는 도면이고, 제6도는 제3도에 상당하는 롤 구동기구를 나타내는 도면이다. 본 실시예는 3개의 구멍형 롤(4)이 패스 라인(L)을 중심으로 하여 원주방향으로 120의 간격으로 배치되어 있는 점이 제2도및 제3도의 4롤 타입의 실시예와 다를 뿐이고 그 밖의 구조 및 작동원리는 4롤 타입의 실시예와 동일하다.

제5도에 있어서 3개의 편심축(18)은 베벨기어(21)를 통해 연동하도록 되어 있고, 각 편심축(18) 주위에 볼 베어링(27)을 통해회전가능하게 지지된 중공축(25)에 구멍형 롤 (4)과 롤피동 헬리컬기어(26)가 키 체결되어 있다. 편심축(18)의 하나에는 길이방향으로 뻗는 조정축(20)이 일체로 형성되어 있고, 이 조정축(20)을 미동회전하게 함으로써 모든 편심축(18)은 일제히 편심회전하여 각 구멍형 롤 (4)의 분리조정을 한다.

다음에 제6도에 있어서 3개의 롤 구동축(22)은 베벨기어(31)를 통해 연동하도록 되어 있고, 또 각 롤 구동축(22)에는 제5도의 롤피동 헬리컬기어(26)와 맞물리는 롤구동 헬리컬기어(36)가 키 체결되어 있다. 롤 구동축(22)의 하나는 축 이음쇠(14)를 통해 출력축(15)에서 압연동력을 받고 각 롤 구동축(22)을 일제히 회전시켜 헬리컬기어(36)(26)를 통해 중공축(25)을 회전하게 하여 구멍형 롤 (4)에 압연동력을 전달한다. 본 실시예에서도 알 수 있는 바와 같이 본 발명은 분리조정기구와 모든 롤 구동기구를 갖춘 롤 스탠드를 매우 간단한 구조에 의해 얻을 수 있다.

또, 도시한 실시예는 롤 구동축에서 구멍형 롤로의 압연동력이 전달에 헬리컬기어를 사용하였는데, 본 발명은 헬리컬기어에 한정되지 않고 일반 평기어 그 밖의 기어를 사용해도 실시할 수 있는 것은 당업자에게 있어 분명할 것이다.

상기와 같은 본 발명의 효과를 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 롤 분리조정기구와 롤 전수구동기구를 4롤 스탠드에고 합쳐 구비하게 할 수 있으므로 고정밀도의 선재를 고속으로 제조하는 것이 가능하게 되었다.

롤 분리조정기구와 롤 구동기구를 패스 라인 방향으로 격리하여 배치하였기 때문에 구성부품의 레이아우트가 하기 쉬워지고 전수구동방식에 있어서도 롤 수의 제한이 완화되고 구조가 간단화되었다.

4롤 스탠드에도 전수구동방식을 적용할 수 있는 구성에도 불구하고 콤팩트한 구조이기 때문에 고강성의 스탠드 특성에다 재료낭비가 적다고 하는 효과와 함께 더욱 고정밀도의 압연이 가능하게 되어 4롤 스탠드를 사이징 스탠드로서 유효하게적용할 수 있다.

본 발명을 적용한 4롤 스탠드의 하우징을 팔각형 단면으로 한 경우, VH스탠드 전용의 롤 스탠드를 설치하는 일 없이 한종류의 롤 스탠드를 복수대 탠덤으로 배열하는 것이 가능하게 되고, 또 구동 입력축은 단일이기 때문에 스탠드 교환을 신속하게 할 수 있는 효과를 갖는다.

분리조정축은 단일이고 온라인 압하가 가능한 구조이기 때문에 롤의 자동위치제어(오토포지션콘트롤), 자동간격제어(오토갭콘트롤)화도 용이하게 할 수 있다.

본 발명을 4롤 스탠드에 적용한 경우, 고정밀도압연특성과 동일 구멍형 롤의 재료 직경차에 대한 압하량 조정에 의한 보정범위가 넓다고 하는 특성을 살려 접목무강관 제조설비의 스트래치 리듀서 등에도 사용할 수 있다.

4롤 스탠드에 있어서는 상기 외에 분리조정기구 중 직각 방향으로 인접하는 편심축 사이의 연동기구를 해제하고 상대하는 2쌍의 형강 등의 압연 설비에도 사용할 수 있다.

Claims (6)

1. 압연되는 봉선재가 통과하는 패스 라인(L)을 중심으로 그 주위에 원주방향으로 실질적으로 같은 간격을 두고 회전축선이 동일 평면내에 있도록 배설된 다수개의 구멍형 롤(4)과, 상기 구멍형 롤(4)의 각각을 회전가능하게 지지하는 편심축(8)(18)과, 상기 각 편심축(8)(18)을 연동회전하게 하여 상기 패스 라인(L)에서 각 구멍형 롤(4)의 회전축선까지의 반경방향의 거리를 일제히 조정하는 장치와, 상기 각 구멍형 롤(4)의 회전축에 동심으로 고정되어 그 구멍형 롤(4)과 일체로 회전하는 피동기어와, 상기 각 구멍형 롤(4)의 회전축선이 존재하는 평면에서 패스 라인(L)의 연재방향으로 격리된 한 평면내에 회전축선이 연재하여 상기 각 피동기어와 맞물리는 구동기어와, 상기 각 구동기어를 연동회전하게 하는 구동장치로 된 것을 특징으로 하는 압연기의 롤 스탠드.
2. 제1항에 있어서, 상기 각 편심축(8)(18)은 그 축단에 설치한 지축에 의해 편심회전 가능하게 지지됨과 동시에 그 지축에 고정된 베벨기어(11)(11')를 통해 인접하는 편심축(8)(18)과 연동하고 상기 편심축(8)(18)의 지축의 하나가 길이방향으로 연장되어 그 편심축(8)(18)을 회전하게 하는 조정축(10)을 구성하고 있는 것을 특징으로 하는 압연기의 롤 스탠드.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 각 구동기어는 롤 구동축(12)(22)에 서치되고, 상기 각 롤 구동축(12)(22)의 축단에 베벨기어(17)(17')가 설치되고, 상기 각 롤 구동축(12)(22)은 인접하는 롤 구동축과 각 축단에 설치된 베벨기어(17)(17')가 서로 맞물림으로써 연동하고, 상기 롤 구동축(12)(22)의 하나를 압연동력원에 접속한 것을 특징으로 하는 압연기의 롤 스탠드.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 피동기어와 구동기어는 헬리컬리어로 구성된 것을 특징으로 하는 압연기의 롤 스탠드.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 4개의 상기 구멍형 롤 (4)이 원주방향으로 90의 간격을 두고 배설된 압연기의 롤 스탠드.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 3개의 상기 구멍형 롤(4)이 원주방향으로 120의 간격을 두고 배설된 압연기의 롤 스탠드.