本発明は、圧延機の改善に係り、より詳しくは、圧延機の一対の圧延ロールを駆動する駆動装置を改善した圧延機に関する。

圧延機には閉頭式の圧延機があるが、この閉頭式の形式の圧延機は、チョックと呼ばれるベアリングハウジングを取り付けた一対のロールユニットをロールスタンドのウインドー内に配設したものである。 圧延ロールは複数のカリバを加工できる胴長を有している。
駆動装置は、通常、電動モータと減速機とピニオンスタンドとで構成され、ピニオンスタンドの出力軸と圧延ロールはユニバーサルスピンドルにより連結されて駆動力が伝達される。 ピニオンスタンドの出力軸は圧延ロールと対になっており、２重式圧延機の場合には、出力軸は２本である。 圧延ロールの間隔は、ロール径の変更、ロール隙間の変更のため変動するが、ピニオンスタンドの出力軸の軸間隔は一定であるため、ユニバーサルスピンドルの傾き角度が変化する（例えば、特許文献１参照。）。

上記圧延機の類似形式の圧延機としては、ロールスタンドを省略したハウジングレス式の圧延機がある。 この形式の圧延機の特長は、圧延機本体をコンパクトにすることができることである。 この形式の圧延機の一対のロールユニットは、上記従来例１に係る圧延機（標準ミルである。）の場合と同様に、それぞれユニバーサルスピンドルを介して駆動されるように構成されている。 従って、圧延機本体と駆動装置との関係は、標準形式の圧延機の場合と同様である（例えば、特許文献２参照。）。

上記以外の形式の圧延機としては、片持式の圧延機がある。 このような片持式の圧延機では圧延機本体がピニオンスタンドを兼用するように構成されている。 この形式の圧延機の特長は、圧延機本体と駆動部が一体的に構成されていてユニバーサルスピンドルが不要であるため、圧延機自体をさらにコンパクトにすることができることである。 また、圧延ロールはリングロールを用いているため、基本的にカリバの本数は１本（シングルカリバ）である。 この片持式の圧延機では、圧延ロールの開閉方式が偏心スリーブ形式のものが多く、ロール昇降距離に制約がある。 但し、この片持式の圧延機では、標準ミルのように圧延機本体と駆動装置とを切り離すことができないため、圧延機本体のメンテナンスは不便である（例えば、特許文献３参照。）。

特開平５−３８５０９号公報

特開平１−２０００１号公報

特許第３５３５９４６号公報

上記従来例１，２に係る圧延機では、何れも圧延機本体と駆動装置との間にユニバーサルスピンドルが設けられているため、必然的に圧延機本体と駆動装置との間の間隔が大きくなる。 前記ユニバーサルスピンドルを用いる目的は、一対の圧延ロールのロール間間隔の変更に追従して、一対の圧延ロールに駆動力を伝達するためである。 例えば、棒鋼圧延機のユニバーサルスピンドルの場合、ユニバーサルスピンドルの傾き角度は、通常３度以下に抑えられているため、ロール間間隔の変動量が大きくなると、ユニバーサルスピンドルのジャーナル間の寸法が長くなってしまう。 従って、圧延機に極めて広い設置スペースが必要である。

また、上記従来例３に係る片持式の圧延機ではユニバーサルスピンドルが設けられているため、圧延機本体がコンパクトではあるものの、片持式であるため圧延機本体の剛性が低いということが欠点となる。 この片持式の圧延機本体に、偏心軸による圧下装置を採用すると、圧延機本体の構造上、圧延ロールの昇降ストロークを大きく採ることができないのに加えて、マルチカリバ対応が難しいという問題がある。

従って、本発明の目的は、圧延ロールのマルチカリバ化に対応が容易な両持式を採用するにもかかわらず、圧延機本体と駆動装置との間にユニバーサルスピンドルを設けるひつようがないコンパクトな省スペース型の圧延機を提供することである。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであって、従って上記課題を解決するために本発明の請求項１に係る圧延機が採用した手段の特徴とするところは、一対の圧延ロールを備えた圧延機において、前記圧延ロールを駆動する駆動装置と、この駆動装置の駆動力を、一方の圧延ロールの回転軸に伝達する第１出力軸を支持する第１アームおよび他方の圧延ロールの回転軸に伝達する第２出力軸を支持する第２アームを備えたギヤスタンドと、前記第１アームをその反第１出力軸側を回動中心として、また前記第２アームをその反第２出力軸側を回動中心として同期回動させて、前記第１出力軸と第２出力軸を接近、かつ離反させるアーム回動手段と、接続する軸同士の心ずれを許容し、前記第１出力軸と一方の圧延ロールの回転軸および第２出力軸と他方の圧延ロールの回転軸をそれぞれ連結する軸連結手段とを備えたところにある。

本発明の請求項２に係る圧延機が採用した手段の特徴とするところは、請求項１に記載の圧延機において、前記アーム回動手段は、前記ギヤスタンドの第１出力軸と第２出力軸との間隔が、前記一対の圧延ロールの回転軸の間隔と略同一となるように制御されるところにある。

本発明の請求項３に係る圧延機が採用した手段の特徴とするところは、請求項１または２のうちの何れか一つの項に記載の圧延機において、前記軸連結手段は、前記圧延ロールの回転軸の軸方向に往復移動可能に構成されてなるところにある。

本発明の請求項４に係る圧延機が採用した手段の特徴とするところは、請求項１乃至３のうちの何れか一つの項に記載の圧延機において、前記ギヤスタンドの第１アームと第２アームとの回動中心位置は、前記出力軸を回転させる出力ギヤと噛合する入力ギヤを支持する入力軸の回転中心と一致してなるところにある。

本発明の請求項１に係る圧延機では、ギヤスタンドの第１アームと第２アームとは、アーム回動手段により、これらアームの反出力側を回動中心として、第１出力軸と第２出力軸が接近、かつ離反されるように構成されている。 また、圧延機の一対の圧延ロールの回転軸と、これら回転軸に駆動装置の駆動力を伝達するギヤスタンドの第１アームに支持されてなる第１出力軸、第２アームに支持されてなる第２出力軸とは、接続する軸同士の心ずれを許容する軸連結手段により接続されている。

従って、本発明の請求項１に係る圧延機によれば、一対の圧延ロールの回転軸の位置とギヤスタンドの第１出力軸と第２出力軸の位置とは略同じであり、そして回転軸と出力軸とは接続する軸同士の心ずれを許容する軸連結手段により接続されているから、ユニバーサルスピンドルを用いる必要がない。

本発明の請求項２に係る圧延機によれば、前記アーム回動手段は、前記ギヤスタンドの第１出力軸と第２出力軸との間隔が、前記一対の圧延ロールの回転軸の間隔とが略同一となるように制御される。 従って、ギヤスタンドの第１出力軸と第２出力軸とは圧延機のロール圧下、ロール圧上作動に応じて作動するから、軸連結手段に負担をかけることなく、圧延機のロール圧下、ロール圧上操作を行うことができる。

本発明の請求項３に係る圧延機によれば、軸連結手段は、前記圧延ロールの回転軸の軸方向に往復移動可能に構成されている。 従って、圧延機の位置が変わっても圧延ロールを回転させることができるから、マルチカリバの圧延ロールを備えた圧延機にも適用することができる。

本発明の請求項４に係る圧延機によれば、ギヤスタンドの第１アームと第２アームとの回動中心位置は、前記出力軸を回転させる出力ギヤと噛合する入力ギヤを支持する入力軸の回転中心と一致している。 従って、第１アームと第２アームとの回動角度の如何を問わず、出力ギヤと入力ギヤとの噛合状態が変化することがないから、入力ギヤから出力ギヤに駆動装置の駆動力が円滑に伝達される。

以下、本発明の形態に係る圧延機を、添付図面の図１乃至図４を順次参照しながら説明する。 図１は被圧延材の出入方向から見た本発明の形態に係る圧延機の一部断面視模式的構成説明図、図２は本発明の形態に係る圧延機のギヤスタンドの模式的側面構成説明図、図３は本発明の形態に係る圧延機の圧延ロールの回転軸とギヤスタンドの出力軸との回転中心の心ずれ説明図、図４は本発明の形態に係る圧延機の一部断面視模式的平面構成説明図であって、軸連結手段による第１出力軸と上部圧延ロールの回転軸との接続状態を示す図ある。

図に示す符号１は、本発明の形態に係るハウジングレスの圧延機であって、このハウジングレスの圧延機１は、圧延機本体２、ギヤスタンド３、アーム回動手段４、接続する軸同士の心ずれを許容する軸連結手段であるフレキシブルカップリング５、および駆動装置である、図示しない電動機から構成されている。

先ず、前記圧延機本体１は、左右一対ずつの図示しない支柱を備えている。 これら左右一対ずつの支柱の間には、これら左右一対ずつの支柱に固着されてなる圧下装置２５で圧下力が加えられる上部チョック２１が昇降可能に支持されており、これら左右一個ずつの上部チョック２１に上部圧延ロール２２が回転可能に支持されている。 また、これら左右一対ずつの支柱の間であって、前記上部チョック２１の下側に下部チョック２３が昇降可能に支持されており、これら左右一個ずつの下部チョック２３に下部圧延ロール２４が回転可能に支持されている。

そして、前記上部圧延ロール２２の一方の上部チョック２１から突出する回転軸２２ａと、前記下部圧延ロール２４の一方の下部チョック２３から突出する回転軸２４ａに、後述するギヤスタンド３の第１，２出力軸３３，３６が、接続する軸同士の心ずれを許容する軸連結手段、つまりフレキシブルカップリング５を介して連結されている。 なお、上部圧延ロール２２と下部圧延ロール２４とにはカリバ（図示省略）が設けられている。

前記ギヤスタンド３は、図示しない駆動装置の駆動力が伝達され、第１入力ギヤ３２ａを有する主入力軸３２と、前記第１入力ギヤ３２ａに噛合する第１出力ギヤ３３ａを有し、前記フレキシブルカップリング５を介して前記上部圧延ロール２２の回転軸２２ａを回転させる第１出力軸３３を支持する第１アーム３１を備えている。 また、前記第１入力ギヤ３２ａが噛合する第２入力ギヤ３５ａを有する従入力軸３５と、前記第２入力ギヤ３５ａが噛合する第２出力ギヤ３６ａを有し、前記フレキシブルカップリング５を介して前記下部圧延ロール２４の回転軸２４ａを回転させる第２出力軸３６を支持する第２アーム３４を備えている。 前記第１アーム３１は主入力軸３２を回動中心として、また前記第２アーム３４は従入力軸３５を回動中心としてそれぞれ回動可能にギヤスタンドハウジング３ａに支持されており、後述するアーム回動手段４で回動されるように構成されている。

前記アーム回動手段４は、前記第１アーム３１の第１出力軸３３側の先端部に設けられたブラケットに水平連結ピン４５を介して、揺動可能に連結されてなる第１ねじ金具４１を備えている。 また、前記第２アーム３４の第２出力軸３６側の先端部に設けられたブラケットに水平連結ピン４５を介して連結され、前記第１ねじ金具４１の雌ねじと逆方向に螺旋する雌ねじが螺刻されてなる第２ねじ金具４２を備えている。 さらに、これら第１ねじ金具４１と第２ねじ金具４２とに、長手方向の中間の一方側に右ねじが、他方側に左ねじが螺刻され、例えば、周知のギヤードモータ４３により可逆回転されるねじロッド４４を備えている。 そして、前記第１アーム３１と前記第２アーム３４を回動させる前記ギヤードモータ４３の回転は、第１出力軸３３と第２出力軸３６との間隔が、前記上、下部圧延ロール２２，２４の回転軸２２ａ，２４ａの間隔と略同一となるように制御されるように構成されている。

前記上部圧延ロール２２の回転軸２２ａと第１出力軸３２を接続し、また下部圧延ロール２４の回転軸２４ａと第２出力軸３６を接続するフレキシブルカップリング５は、ギヤカップリングとも呼ばれており、後述するように構成されている。 即ち、一方と他方の軸のそれぞれに外嵌され、クラウニング加工を施した外歯平歯車を有する厚肉円筒状のカップリングセンターと、これらカップリングセンターの外歯平歯車に噛合する、クラウニング加工を施した内歯平歯車を有するカップリングケースとからなっている。 このフレキシブルカップリング５によれば、カップリングセンターとカップリングケースの間に多少の傾きが生じても、等速回転と滑らかな動力の伝達を行うことができる。 そして、本形態に係る圧延機１の場合には、アーム回動手段４により前記第１アーム３１と前記第２アーム３４とを回動させて、第１出力軸３３と第２出力軸３６との間隔を、前記上、下部圧延ロール２２，２４の回転軸２２ａ，２４ａの間隔と略同一となるように制御される。

ところで、前記第１アーム３１と第２アーム３４とのある回動角度条件下では、第１回転軸２２ａの回転中心と第１出力軸３３の回転中心、回転軸２４ａの回転中心と第２出力軸３６の回転中心を共に一致させることができる。 しかしながら、それ以外の回動角度条件下では、回転軸２２ａの回転中心と第１出力軸３３の回転中心との間、回転軸２４ａの回転中心と第２出力軸３６の回転中心との間のそれぞれに心ずれが生じてしまい、回転中心同士を完全に一致させることができない。

しかしながら、本発明の形態に係る圧延機１の場合は、フレキシブルカップリング５により、回転軸２２ａの回転中心と第１出力軸３３の回転中心との心ずれ量、回転軸２４ａの回転中心と第２出力軸３６の回転中心の心ずれ量のそれぞれを吸収することができる。
例えば、圧延機の圧延ロールの使用径範囲が３００〜３４０ｍｍ、上部ロールと下部ロール間の隙間が最大５０ｍｍにした場合、ロール移動量は（３４０−３００）／２＋５０／２の式からロール１本当たり４５ｍｍである。 いま、図３に示すように、入力軸と出力軸との間の回転中心間距離が３００ｍｍであり、水平状態の第１アーム３１と第２アーム３４が、その出力軸が上下に２２．５ｍｍずつ移動したとすると、回転軸２２ａの回転中心と第１出力軸３３の回転中心、回転軸２４ａの回転中心と第２出力軸３６の回転中心との水平方向の心ずれ量δを、下記の算式により容易に求めることができる。

即ち、心ずれ量δ＝３００×（１−ｃｏsθ）‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥（１）
θ＝ｔａｎ ^-1 （２２．５／３００）＝４．３°であるから、これを上記（１）式に代入すると、心ずれ量δ＝０．８４ｍｍとなる。 ０．８４ｍｍという心ずれ量δはフレキシブルカップリング５で十分吸収し得るものである。 因みに、ユニバーサルスピンドルを使用した場合、ジャーナル間の寸法は、ユニバーサルスピンドルの許容角度が最大３°であるとすれば、２２．５／ｔａｎ３°＝４３０ｍｍである。

次に、フレキシブルカップリング５による上部圧延ロール２２の回転軸２２ａと第１出力軸３３の接続状態を、図４を参照しながら説明する。 なお、フレキシブルカップリング５による下部圧延ロール２４の回転軸２４ａと第２出力軸３６の接続状態については、図４に示す構成と同等であるから、フレキシブルカップリング５による回転軸２４ａと第２出力軸３６の接続状態に係る説明については割愛する。

即ち、フレキシブルカップリング５の軸嵌合穴にはスプライン加工が施されており、このスプライン加工が施された嵌合穴に、上部圧延ロール２２の回転軸２２ａと第１出力軸３３の加工されたスプラインが摺動可能に嵌合されている。 このフレキシブルカップリング５は、第１出力軸３３の外装された状態で、フレキシブルカップリング５とギヤスタンド３との間に介装されたコイルばね５１により圧延機１側に付勢されている。 そして、このフレキシブルカップリング５は、カップリングシフト装置５２によるコイルばね５１のばね力に抗してのギヤスタンド３方向への摺動移動により、このフレキシブルカップリング５が上部圧延ロール２２の回転軸２２ａから外れるように構成されている。

以下、本発明の形態に係る圧延機１の作用態様を説明する。 即ち、本発明の形態に係る圧延機１では、上記のとおり、ギヤスタンド３の第１アーム３１と第２アーム３４とは、アーム回動手段４のギヤードモータ４３により回転されるねじロッド４４により、これら第１，２アーム３１，３４の反出力側を回動中心として、第１出力軸３３と第２出力軸３６が接近、かつ離反されるように構成されている。 そして、圧延機１の上部圧延ロール２２の回転軸２２ａと第１アーム３１に支持されてなる第１出力軸３３とは、接続する軸同士の心ずれを許容するフレキシブルカップリング５によって接続されている。 また、圧延機１の下部圧延ロール２４の回転軸２４ａと第２アーム３４に支持されてなる第２出力軸３６とは、接続する軸同士の心ずれを許容するフレキシブルカップリング５によって接続されている。 従って、本発明の形態に係る圧延機１によれば、ユニバーサルスピンドルを用いる必要がなく、圧延機自体をコンパクトにすることができるから、狭い設置スペースにも設置することができる。

また、本発明の形態に係る圧延機１では、前記アーム回動手段４の第１アーム３１と第２アーム３４とを回動させるねじロッド４４を回転させるギヤードモータ４３は、第１出力軸３３と第２出力軸３６の間隔が、前記圧延機１の上部圧延ロール２２の回転軸２２ａと下部圧延機２４の回転軸２４ａとの間隔に略同一となるように制御される。 従って、ギヤスタンド３の第１，２出力軸３３，３６は圧延機１のロール圧下、ロール圧上作動に応じて作動するから、フレキシブルカップリング５に負担をかけることなく、圧延機１のロール圧下、ロール圧上操作を行うことができる。

また、本発明の形態に係る圧延機１によれば、フレキシブルカップリング５は、上、下部圧延ロール２２，２４の回転軸２２ａ，２４ａの軸方向に往復移動可能に構成されている。 従って、圧延機１の位置が変わっても上、下部圧延ロール２２，２４を回転させることができるから、マルチカリバの圧延ロールを備えた圧延機にも適用することができる。
さらに、カップリングシフト装置５２によりフレキシブルカップリング５をギヤスタンド３方向へ摺動移動させて回転軸２２ａ，２４ａから外すことができるから、ユニバーサルスピンドルを備えた従来例に係る圧延機よりも上、下部圧延ロール２２，２４の交換作業時間が短縮されるから、圧延機１のメンテナンスコストの低減が可能になる。

また、本発明の形態に係る圧延機１によれば、ギヤスタンド３の第１アーム３１と第２アーム３４との回動中心位置は、前記第１出力軸３３を回転させる第１出力ギヤ３３ａと噛合する第１入力ギヤ３２ａを支持する主入力軸３２の回転中心と一致し、前記第２出力軸３６を回転させる第２出力ギヤ３６ａと噛合する第２入力ギヤ３５ａを支持する従入力軸３５の回転中心と一致している。 従って、第１アーム３１と第２アーム３４との回動角度の如何を問わず、第１出力ギヤ３３ａと第１入力ギヤ３２ａ、第２出力ギヤ３６ａと第２入力ギヤ３５ａの噛合状態が変化することがなく、入力ギヤから出力ギヤに電動機の駆動力が円滑に伝達されるから、圧延機１の上、下部圧延ロール２２，２４の回転に支障が生じるようなことがない。

なお、上記形態に係る圧延機１は、本発明の具体例に過ぎず、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内における設計変更等は自由自在であるから、上記形態に係る圧延機の形態に限定されるものではない。 また、上記形態においては、ハウジングレスの水平圧延機を例として説明したが、本発明の技術的思想を、垂直圧延機に対して適用しても、標準型の圧延機に適用しても同等の効果を期待することができる。

被圧延材の出入方向から見た本発明の形態に係る圧延機の一部断面視模式的構成説明図である。

本発明の形態に係る圧延機のギヤスタンドの模式的側面構成説明図である。

本発明の形態に係る圧延機の圧延ロールの回転軸とギヤスタンドの出力軸との回転中心の心ずれ説明図である。

本発明の形態に係る圧延機の一部断面視模式的平面構成説明図であって、軸連結手段による第１出力軸と上部圧延ロールの回転軸との接続状態を示す図ある。

符号の説明

１…圧延機 ２…圧延機本体，２１…上部チョック，２２…上部圧延ロール，２２ａ…回転軸，２３…下部チョック，２４…下部圧延ロール，２４ａ…回転軸，２５…圧下装置 ３…ギヤスタンド，３ａ…ギヤスタンドハウジング，３１…第１アーム，３２…主入力軸，３２ａ…第１入力ギヤ，３３…第１出力軸，３３ａ…第１出力ギヤ，３４…第２アーム，３５…従入力軸，３５ａ…第２入力ギヤ，３６…第２出力軸，３６ａ…第２出力ギヤ ４…アーム回動手段，４１…第１ねじ金具，４２…第２ねじ金具，４３…ギヤードモータ，４４…ねじロッド，４５…水平連結ピン ５…フレキシブルカップリング，５１…コイルばね，５２…カップリングシフト装置