JPH03146207A - クラウン調整ロール - 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、ロール垂直配列型多段式圧延機に用いるクラ
ウン調整ロールに関するものである。

（従来の技術） 板圧延では、仮プロフィル（幅方向板厚分布）を矩形化
し、良好な圧延形状にすることが重要な課題であり、種
々の新方式圧延機が開発されてきた。ストリップの形状
・プロフィルの改善には、ワークロールのたわみ防止が
必要である。そこで、ワークロール・ベンディング、バ
ックアップロール・ベンディング、ダブルチョック・ベ
ンディング、ロールスキュー、ロールシフト、可変クラ
ウンロール（以下、「ｖＣロール」という１）等が開発
されてきた。

このうち、ＶＣロールは既設の圧延機のロールをＶＣロ
ールに変更するだけで何ら改造を要しない、したがって
、他方式にくらべて安価であり、既設のロールベンダと
組み合せて形状・プロフィル改善に有効に活用されてき
た。

しかし、ＶＣロールはアーバにスリーブを焼成め、中央
部受圧室に高圧油を導入し、スリーブを膨らませる構造
である。そのため、スリーブ応力の限界から、直径１５
００ｍ＋ｗ程度の大型ロールで最大膨らみ量が０．２〜
０．４　ｍｍ／半径程度である。この最大膨らみ量は、
通常の軟質薄板の幅方向板厚の制御には十分である。し
かし、板厚の大きい領域では、ベンダと組み合せても制
？Ｉｉが不足してくることがある。特に、アルミ熱延の
粗圧延機や鉄鋼熱延の粗圧延機、圧板圧延機等では、Ｖ
Ｃロールの２〜３倍の制御能力が望ましい、また、薄板
でも硬質材や特殊鋼では変形抵抗が高く、現状能力では
不足気味である。

一方、上記他型式の圧延機では、制御能の高いものもあ
るが、設備費が膨大となったり、改造に長期を要する等
の問題があり、容易には導入できない、そこで、例えば
ＶＣロールのようにロールのみを変更すれば、高性能圧
延機が容易に得られるという簡便かつ安価な新型式ロー
ルの開発が望まれてきた。

そこで、本出願人は、先に特開昭６３−２７３５０４号
公報あるいは特願昭６３−２７５１０８号により、アー
バに対して複数個のベアリングを偏心固定あるいは傾斜
固定し、前記アニバの端部に取り付けたアーバ角度調整
装置を備えたクラウン調整ロールを提案した。この提案
にかかる装置の一例の略式断面図を第４図に示す、第４
図において、アーバ１１の中心軸に対して、複数（第４
図に示す例では５個）のベアリング１〜５を、アーバ１
１に嵌合固定された複数個のプッシュ３６〜３８を介し
て偏心固定あるいは傾斜固定するとともに、アーバ１１
の角度（回転位置）を変化させることにより、所望のク
ラウンを、ワークロールにメカニカルに与えることを可
能にしている。したがって、この提真にかかる装置によ
れば、非常に大きなりラウンをワークロールに与えるこ
とが可能になるとともに、第４図に示すように、さらに
クラウン調整ロールの外輪上の全てに円筒スリーブ１０
を遊嵌することにより、各ベアリング間の段差を解消す
ることができるため、被圧延材の表面における光沢や摩
耗のムラの発生を確実に防止することも可能になる。

（発明が解決しようとする課題） このように、特開昭６３−２７３５０４号公報あるいは
特願昭６３−２７５１０８号により提案したクラウン調
整ロールによれば、前述した従来のＶＣロールに比較し
て、板クラウン・プロフィール制御に関して、大きな効
果を有する。

しかし、本発明者のその後の検討によれば、この特開昭
６３−２７３５０４号公報あるいは特願昭６３−２７５
１０８号により提案したクラウン調整ロールの、実際の
圧延作業時に要求される保守性は、必ずしも十分なもの
ではなかった。

すなわち、例えばロール内に組込んだベアリングに剥離
、焼付または破損等が発生した場合、またはロールに組
込まれた複数のベアリングのうち、ただ１つのベアリン
グに、前記のように異常が生じた場合、ロールの破壊、
スリーブの破壊等を誘発して大事故に継がる危険がある
。したがって、何らかの対策を行って、このような危険
を回避する必要がある。しかし、このクラウン調整ロー
ルにおいては、組込まれた複数のベアリングの各々の寿
命のうち最短なものに合わせて、ラインを停止し、ベア
リングの交換を行うというような対処的手段しかとるこ
とができない、そのために、ロールの保守作業すなわち
各ベアリングの取出し・組み付は作業の頻度は増加し、
極めて多大な労力と時間とを費やす必要があったのであ
る。

ここに、本発明の目的は、特開昭６３−２７３５０４号
公報あるいは特願昭６３−２７５１０８号により提案し
たクラウン調整ロールの有する欠点を解消することがで
きるクラウン調整ロールを提供することにあり、さらに
具体的には、特開昭６３−２７３５０４号公報あるいは
特願昭６３−２７５１０８号により提案したクラウン調
整ロールにおいて用いる複数のベアリングの寿命を概ね
均一化することができるために、その保守作業に伴う労
力を著しく低減することができるクラウン調整ロールを
捷供することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明者は、上記課題を解決するために、まず第１図に
示すような５個の同一の寸法の２列円筒ころベアリング
を使用したクラウン調整ロールを４１１１ミルのバック
アップロールとして適用した場合に、圧延中に各ベアリ
ング１〜５が受ける荷重の大きさをベアリング内輪の内
面に歪ゲージを貼付けることにより測定した。結果を第
５図および第６図に示す、第５図には各ベアリングのこ
ろが受けた荷重の大きさを中央ベアリング（第４図中１
）、中間ベアリング（第４図中３．４）、端ベアリング
（第４図中２．５）の各ベアリング毎に、また第６図に
は各ころ列当りの荷重分担を各ころ毎にそれぞれ示して
いる。なお、圧延荷重は、ともに６００トン、１２００
　トン、２０００　）ンの３水準とした。第５図および
第６図からも明らかであるように、全体の圧延荷重の大
きさが変化した場合にも、アーバの長手方向の中心に位
置するベアリングが受ける荷重は、極めて大きく、アー
バの長手方向の中心以外に位置するベアリングに比較し
て、中心に位置するベアリングの寿命は著しく劣化する
ことを知見した。したがって、連続的に圧延を行うと、
中心に位置するベアリングのみを頻繁に交換しなければ
ならず、その交換に伴って発生するラインストップ、労
力、時間等は非常に大きな損失となるものである。

そこで、本発明者らは、さらに検討を重ねた。

一般的に、ベアリング動定格荷重Ｃは次式で与えられる
。

ここでｆ、：ころの軌道のピッチ円ところ径に関わる係
数 ｉ　：　列数 ｌｏ　；ころの長さ（ころの両端面で接する、ころの中
心軸に垂直な平面間の距 Ｎ） Ｚ：ころの数 Ｄｗ　Ｓころの径 また、ベアリング寿命りは次式で与えられる。

ｎ：　回転数 Ｃ：　動定格荷重 Ｐ：　ベアリングに作用する荷重 従って、（１）式と（２）式とよりベアリング寿命りは
したがって、ベアリングの寿命はころの長さｌｓが長い
ほど、またベアリングに作用する荷重Ｐが小さいほど長
くなることになる。

ところで、第１図に示すクラウン調整ロールにおいては
ベアリングのころの長さ！。を変化させるとベアリング
外輪幅が変化しスリーブを介したワークロールとの接触
状況が変わるため、各ベアリングに作用する荷重Ｐが変
化することになる。

すなわち、中央のベアリングのころの長さ１１１を増大
させた場合、中央のベアリングにかかる負荷も増大する
ことになるが、本発明者らは、検討を重ねた結果、ベア
リング外輪幅の最適値を選んで、ころの長さを増大させ
れば、中央のベアリングの寿命を延ばすことが出来、結
果として複数のベアリングの寿命の均一化が可能となる
ことを見い出した。

また、ベアリングの内外輪寸法を同一にしてベアリング
外輪の幅を増大させ、すなわちころ長を長くしていくと
、（２）式により求められる計算寿命は増大するが、偏
荷重に対してころが正規の自転軸に対して傾くスキュー
が発生しやすくなることを見い出した。すなわち、ころ
のスキニーはベアリングの回転異常を引き起こすもので
あるため、外輪幅にも適正な範囲があり、この範囲内の
値としなければならないことを知見したのである。

このようにして、本発明者は、前記課題を解決するため
検討を重ねた結果、特開昭６３−２７３５０４号公報あ
るいは特願昭６３−２７５１０８号により提案したクラ
ウン調整ロール内に組込むベアリングの寸法をある特定
の範囲に限定することにより、各ベアリングの寿命を概
ね均一化することができ、上記課題を解決することがで
きることを知り、本発明を完成した。

ここに、本発明の要旨とするところは、真直なテーパと
、テーパ付き肉厚の内輪および等厚の外輪からなり、か
つ該内輪を前記テーパに固定した複数のベアリングと、
前記テーパの端部に取り付けたテーパ角度調整装置とを
備えたクラウン調整ロールにおいて、前記テーパの長手
方向の中央に位置するベアリングの外輪幅Ｗｃが下式を
満たすことを特徴とするクラウン調整ロール。

１．１５Ｗ≦ＷＣ≦２．２６ｘ（ｄ　ｅ−ｄ　１）／２
ここで Ｗ＝Σ　Ｗｉ／ｎ 但し　ｎ　：ベアリング個数 Ｗｉ：各ベアリングの外輪幅（ｍ＋ｇ）（ｉ＝１．・・
・ｔｎ） ｄｏ：ベアリング外径（ｍｍ） ｄｌ：ベアリング内径（−） さらに、上記の本発明にかかるクラウン調整ロールが、
さらに前記外輪上の全てに遊嵌された円筒スリーブを備
えることが好適である。

また、別の面からは、本発明は、湾曲テーパと、等厚の
内輪および外輪からなりかつ該内輪を前記テーパに固定
した複数のベアリングと、前記テーパの端部に取り付け
たテーパ角度調整装置とを備えたクラウン調整ロールに
おいて、前記テーパの長手方向の中央に位置するベアリ
ングの外輪幅ＷＣが、下式を満たすことを特徴とするク
ラウン調整ロール。

１．１５Ｗ≦Ｗｃ≦２．２６Ｘ（ｄｏ−ｄ１）／２ここ
で ＷにΣ　Ｗｉ／ｎ 但し　ｎ　：ベアリング個数 Ｗｉ：各ベアリングの外輪幅（ＩＩＩｌｌ）（＋＝１．
・・・＋ｎ） ｄｏ：ベアリング外径（ｌｌＩｍ） ｄ、：ベアリング内径（ｗｍ） である。

さらに、上記の本発明にかかるクラウン調整ロールが、
さらに前記外輪上の全てに遊嵌された円筒スリーブを備
えることが好適である。

さらに別の面からは、本発明は真直なアーバと、該アー
バに嵌合固定された複数個のプッシュと、該プッシュに
内輪が嵌合固定された複数の転がり軸受と、該転がり軸
受の外輪に遊嵌された円筒スリーブと、該円筒スリーブ
に働くスラスト力を該円筒スリーブの両端で受ける手段
と、前記軸受の間の少なくとも一つの隙間に挿入された
傾斜スペーサとを備えたロールであうで、前記プッシュ
のうち中央のプッシュは、その内周円と外周円とが互い
に偏心しており、かつ該プッシュの内周円と外周円の中
心軸が互いに平行であり、その他のプッシュは、その内
周円と外周円とが各プッシュの両端において互いに偏心
しており、かつ一端の最大肉厚部の軸方向延長線上の他
端は前記最大肉厚部よりも薄肉であり、更にロール中央
の垂直断面を中心に左右対称に前記アーバに嵌合されて
いることをｖＦ徴とするクラウン調整ロールにおいて、
前記アーバの長手方向の中央に位置するベアリングの外
輪幅Ｗｃが下式を満たすことを特徴とするクラウン調整
ロールである。

１．１５Ｗ≦Ｗｃ≦２．２６×（ｄ０−ｄ　１）／２こ
こで Ｗ＝Σ　Ｗｉ／ｎ 但し　ｎ　：ベアリング個数 Ｗｉ：各ベアリングの外輪幅（ｎ＋ｍ）（１＝１．・・
・＋ｎ） ｄ、：ベアリング外径（ｍｍ） ｄ、ｊ　ベアリング内径（−） （作用） 本発明にかかるクラウン調整ロールは、前述したように
、特開昭６３−２７３５０４号公報あるいは特願昭６３
−２７５１０８号により提案したクラウン調整ロール内
に組み込むベアリングの寸法をある特定の範囲に限定す
ることを特徴とするものである。したがって、まず特開
昭６３−２７３５０４号公報あるいは特願昭６３−２７
５１０８号により提案したクラウン調整ロルについて簡
単に説明する。

本発明のクラウン調整ロールにおいては、アーバに傾斜
固定したベアリングの外輪が回転スリーブとしての働き
をする。第１図においては図示していないが、テーバ軸
１１のジャーナル端に設けたアーバ角度調整装置（通常
の場合、プリセット用として使用するため、ウオームホ
イールとウオームと前記ウオームの駆動装置からなる安
価な装置で充分である。）によって、アーバの回転角度
を変えることによってロールクラウンを変える。

クラウンをさらに滑らかにするために、第１図に示すよ
うにベアリングの外輪に円筒スリーブ１０を遊嵌させて
もよい。

本発明では、ロール垂直配置型多段式圧延機のバックア
ップロール（圧延材と直接接触するロールをワークロー
ルとすれば、ワークロール以外のロールをすべてバック
アップロールとする。）に少なくとも１本導入し、既設
のロールベンダと組み合わせて形状・プロフィルを制御
する。あるいは２Ｈｉミルにおいてはワークロールとし
て導入する。

以下に詳述する本発明のロールでは、ロールクラウン量
が大きくとれる０例えば、直径１５００ｍ＋ａのロール
では、＋１．０〜−１　、０　（ｍｍ）のロールクラウ
ン量が容易に得られる。ＶＣロールのそれが０．２〜０
．４　（ｍｍ／半径）であるのに比較して、４〜５倍の
変化量が得られる。

ロール垂直配列型多段式圧延機のバンクアノブロール；
あるいはワークロー認イなくとも１木本発明のクラウン
調整ロールを導入し、このロールのアーバ周方向角度を
調整し、スリーブの外径母線状を凹クラウンから凸クラ
ウンの範囲内の任意のクラウンに調整し、ロールベンダ
を組み合せ、検出器からの信号に応じて圧延材の形状お
よび／またはプロフィルの制御をする。

本発明では、この特開昭６３−２７３５０４号公報ある
いは特願昭６３−２７５１０８号により提案したクラウ
ン調整ロールにおいて、さらにそのアーバの長手方向の
中央に位置するベアリングの外輪幅Ｗｃを、１．１５Ｗ
≦Ｗｃ≦２．２６Ｘ　（ｄ　ｏ−ｄ　１）／まただし、 Ｗ＝Σ　Ｗｉ／口 ｎ　：ベアリング個数 Ｗｉ：各ベアリングの外輪幅 （＋＝１、・・・＋ｎ） ｄｏ：ベアリング外径 ｄｌ：ベアリング内径 と限定する。この理由は、−６が１．１５１１未満であ
ると、アーバの長手方向の中央に位置するベアリングの
延命効果が認められず、一方２．２６（ｄｏ−ｄ１）／
２超であると、前述のように偏荷重に対してころのスキ
ューが発生し易くなるからである。

このように限定することにより、偏荷重に対するころの
スキューの発生を防止しつつ各ベアリングの寿命を全数
にわたり著しく均一化することができる。したがって、
各ベアリングの交換タイミングを集中化することができ
、ベアリングの取外し、取り込み作業等の頻度を著しく
低減することができる。

さらに、本発明を実施例を用いて詳述するが、これはあ
くまでも本発明の例示であって、これにより本発明が限
定されるものではない。

実施例 本発明にかかるクラウン調整ロールの構造の一例を第１
図に示す、第１図に示すクラウン調整ロルでは、アーバ
１１にベアリング１〜５を傾斜嵌めする。内輪２１〜２
５はプッシュ３６〜３８に焼嵌め固定されており更に該
プッシュ３６〜３８はアーバ１１に焼嵌め固定されてい
る。ワークロール、または中間ロールより荷重が伝わり
、圧延中に回転するのはベアリング１〜５の外輪３１〜
３５である。圧延中、アーバ１１は非回転で、外輪３１
〜３５のみが回転する。

テーバ軸１１に対する内輪２１〜２５の傾斜角度をα、
傾斜部分の幅を！とすれば、クラウン量δ＝２・αとな
る。第１図の上方にワークロールがあるとすれば、凸ク
ラウンδとなり、アーバ１１を１８０＠回転すると、−
δのクラウン量となる。したがって、＋δから−δまで
２δの範囲でロールクラウン調整がアーバ１１の周方向
角度を調整することにより可蛯となる。

ただし、外輪３１〜３５を直接にワークロールに接触さ
せると、ワークロールの光沢や摩耗状況が一様でなくな
り、表面性状や光沢が部分的に不充分となる場合がある
。

そこで、ベアリング１〜５の外側に円筒スリーブ１０を
挿入することが好適である。圧延荷重がワークロールよ
り伝わると、ワークロールと接する位置で円筒スリーブ
１０が弾性変形によりベアリング外輪３１〜３５に接触
し、それらと一体となって円筒スリーブ１０が回転する
。したがって、前述したのと同様に、＋δから−δまで
のロールクラウンが得られる。さらに、ワークロールと
円筒スリーブとが全面接触するので、ワークロールの光
沢や摩耗むらが解消される。

なお、第１図に示すクラウン調整ロールでは、テーバ軸
１１は真直なものを用いて説明したが、本発明はこの態
様にのみ限定されるものではない。

例えば、特開昭６３−２７３５０４号公報中においても
述べられているように、アーバを軸方向で瀉血させるか
折れ曲げ構造としてもよい。

そして、この第１図に示すクラウン調整ロールを４旧ミ
ルにバックアップロールとして組み込み連続的に圧延を
行った。このクラウン調整ロールの寸法を第１表、圧延
荷重の発生頻度条件を第２図に示す、第２図においては
、棒グラフの高さが、その圧延荷重値の発生頻度を示す
。

第１表 （ｍｍ） 圧延を行い各ベアリングの寿命を判定した結果を第３図
に示す。なお、ベアリングの寿命は、内輪軌道面のＸ線
解析により求めた。

ロール内に組込んだ５ケのベアリングの外輪幅を全て等
幅にしたロール隘４では中央ベアリングの寿命が著しく
短く、端ベアリングの寿命に比して約１７３である。

また、外輪幅を本発明の範囲より幅広にとったロール阻
５では中央ベアリングのころにスキューが発生し、寿命
が太き（低下してしまうことが分かった。

これに対して、本発明例であるロールＮα１、ロールＮ
α２、ロールＮα３では各々のベアリングの寿命は全数
の平均寿命の±１８％以内となり、寿命の平均化がなさ
れた。すなわち、中央ベアリングの外輪幅を増加し、こ
ろ長を長くすることにより中央ベアリングの寿命が向上
している。

なお、本実施例では５ケのベアリングを組込んだクラウ
ン調整ロールを例にとって説明したが、ベアリングが例
えば３ケの場合、または７ケの場合でも同様の作用効果
を奏することはいうまでもない、さらに、本実施例では
ベアリングの互換性を考慮に入れ中央部のベアリング１
以外の外輪幅を全て同じ幅としたが、もちろん異なる幅
としても良く、何ら制限を必要としない。

（発明の効果） 本発明によれば、複数のベアリングの寿命を均一化する
ことが出来、ベアリング交換の頻度を減少することが可
能となった。そのため、ライン停止時間を短縮するばか
りではなくロールの保守に必要な時間も大幅に削減され
、多大なコスト合理化が達成された。

かかる効果を有する本発明の意義は著しい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明にかかるクラウン調整ロールを示す略
式断面図： 第２図は、実施例における圧延頻度を示すグラフ； 第３図は、実施例の結果を示すグラフ；第４図は、特開
昭６３−２７３５０４号公報により提案されたクラウン
調整ロールを示す略式断面図；第５図は、特開昭６３−
２７３５０４号公報により提案されたクラウン調整ロー
ルを用いて圧延を行った際に各ベアリングが受ける荷重
の大きさを示すグラフ：および 第６図は、特開昭６３−２７３５０４号公報により提案
されたクラウン調整ロールを用いて圧延を行った際に各
ころが受ける荷重の大きさを示すグラフである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）真直なアーバと、テーパ付き肉厚の内輪および等
   厚の外輪からなり、かつ該内輪を前記アーバに固定した
   複数のベアリングと、前記アーバの端部に取り付けたア
   ーバ角度調整装置とを備えたクラウン調整ロールにおい
   て、前記アーバの長手方向の中央に位置するベアリング
   の外輪幅Ｗｃが下式を満たすことを特徴とするクラウン
   調整ロール。 １．１５Ｗ≦Ｗｃ≦２．２６×（ｄ＿０−ｄ＿１）／２
   ここで Ｗ＝▲数式、化学式、表等があります▼ 但しｎ：ベアリング個数 Ｗｉ：各ベアリングの外輪幅（ｍｍ） （ｉ＝１、・・・、ｎ） ｄ＿０：ベアリング外径（ｍｍ） ｄ＿１：ベアリング内径（ｍｍ） （２）前記クラウン調整ロールが、さらに前記外輪上の
   全てに遊嵌された円筒スリーブを備えたことを特徴とす
   る請求項１記載のクラウン調整ロール。 （３）湾曲アーバと、等厚の内輪および外輪からなりか
   つ該内輪を前記アーバに固定した複数のベアリングと、
   前記アーバの端部に取り付けたアーバ角度調整装置とを
   備えたクラウン調整ロールにおいて、前記アーバの長手
   方向の中央に位置するベアリングの外輪幅Ｗｃが下式を
   満たすことを特徴とするクラウン調整ロール。 １．１５Ｗ≦Ｗｃ≦２．２６×（ｄ＿０−ｄ＿１）／２
   ここで Ｗ＝▲数式、化学式、表等があります▼ 但しｎ：ベアリング個数 Ｗｉ：各ベアリングの外輪幅（ｍｍ） （ｉ＝１、・・・、ｎ） ｄ＿０：ベアリング外径（ｍｍ） ｄ＿１：ベアリング内径（ｍｍ） （４）前記クラウン調整ロールが、さらに前記外輪上の
   全てに遊嵌された円筒スリーブを備えたことを特徴とす
   る請求項３記載のクラウン調整ロール。 （５）真直なアーバと、該アーバに嵌合固定された複数
   個のプッシュと、該プッシュに内輪が嵌合固定された複
   数の転がり軸受と、該転がり軸受の外輪に遊嵌された円
   筒スリーブと、該円筒スリーブに働くスラスト力を該円
   筒スリーブの両端で受ける手段と、前記軸受の間の少な
   くとも一つの隙間に挿入された傾斜スペーサとを備えた
   ロールであって、前記プッシュのうち中央のプッシュは
   、その内周円と外周円とが互いに偏心しており、かつ該
   プッシュの内周円と外周円の中心軸が互いに平行であり
   、その他のプッシュは、その内周円と外周円とが各プッ
   シュの両端において互いに偏心しており、かつ一端の最
   大肉厚部の軸方向延長線上の他端は前記最大肉厚部より
   も薄肉であり、更にロール中央の垂直断面を中心に左右
   対称に前記アーバに嵌合されていることを特徴とするク
   ラウン調整ロールにおいて、前記アーバの長手方向の中
   央に位置するベアリングの外輪幅Ｗｃが下式を満たすこ
   とを特徴とするクラウン調整ロール。 １．１５Ｗ≦Ｗｃ≦２．２６×（ｄ＿０−ｄ＿１）／２
   ここで Ｗ＝▲数式、化学式、表等があります▼ 但しｎ：ベアリング個数 Ｗｉ：各ベアリングの外輪幅（ｍｍ） （ｉ＝１、・・・、ｎ） ｄ＿０：ベアリング外径（ｍｍ） ｄ＿１：ベアリング内径（ｍｍ）