JPH0360563B2

JPH0360563B2 -

Info

Publication number: JPH0360563B2
Application number: JP57101255A
Authority: JP
Inventors: Yukio Kondo
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1982-06-12
Filing date: 1982-06-12
Publication date: 1991-09-17
Also published as: JPS58218308A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は被圧延材料としての素管を軸軸方向に
同一直径、同一肉厚で真円に冷間圧延するコール
ドピルガーミルに関し、更に詳しくは構造簡易
で、設備価格が易く、整備も容易な上に、精度面
等でも優れたピルガーミルに関する。

〔従来の技術〕

シームレス管の製造に使用されること種のコー
ルドピルガーミルは、第１図に示すように、マン
ドレル２２に沿つて送られてくる材料２３を、マ
ンドレル２２先端のテーパー部において、同じく
テーパー状の特殊なキヤリバーを有する上下一対
の圧延ロール４，４の前後進運動により圧延する
もので、他の製管機と較べて加工度を大きくとる
ことが可能で、製管能力が高く、しかも偏肉を生
じる度合が少なく、寸法精度の優れた冷間圧延管
が製造できるとされている。

上述の如くこの種のミルは、原理的にはそれほ
ど難しいものではないが、実機においては圧延ロ
ール４，４が１往復する毎、すなわち１圧延工程
を終える毎に材料２３とマンドレル２２とに所定
角度の周方向回転を与えなければならないことか
ら、非常に構造の複雑なものとなる。第２図に従
来のこの種のコールドピルガーミルの全体構造を
斜視図にて模式的に示す。

なお、前記マンドレル２２および材料２３は第
２図には図示していないが、マンドレル２２につ
いては先端を圧延ロール４，４間に位置させ、尾
端をマンドレルチヤツク１５にて固定する。材料
２３については圧延ロール４，４前後の入口チヤ
ツク１６および出口チヤツク１７により周方向の
動きが規制され、かつ尾端が送りキヤリツジ１０
と係合する。

さて、従来のこの種のコールドピルガーミルの
全体構造を第２図により説明すると、１は主電動
機で、クランクシヤフト２を定速回転させ、クラ
ンクシヤフト２に連結されるロールスタンド３を
一定周期で前後進させるロールスタンド３に軸支
された上下一対の圧延ロール４，４はラツクアン
ドピニヨン５によりロールスタンド３の前後進に
伴つて回転し、材料を圧延する。これが圧延機構
である。

クランクシヤフト２の回転はまた、ベベルギヤ
６、ラインシヤフト７およびベベルギヤ８を介し
て送り用カム９に伝えられ、ロールスタンド３が
１往復する毎、すなわち１圧延工程を終える毎に
送りキヤリツジ１０を前進させて材料を移動させ
る。材料の移動が終ると、ラインシヤフト７の回
転を変速装置１１を元の位置へ復帰させて次の材
料移動に備える。以上が材料送り機構である。

ラインシヤフト７はまた、回転用カム１３を駆
動し、１圧延工程を終える毎に第２のラインシヤ
フト１４を回転させる。ラインシヤフト１４の回
転はマンドレルチヤツク１５、材料の入口チヤツ
ク１６および出口チヤツク１７に伝達され、材料
とマンドレルとを１圧延工程が終わる毎に周方向
に回転させる。これが材料回転機構およびマンド
レル回転機構である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、従来のコールドピルガーミルが上述
の如く複雑な構造を採るのは、他ならぬ材料圧延
に材料送りと材料回転とマンドレル回転とを正確
に同期させるためである。しかしながら、材料圧
延、材料送り、材料回転およびマンドレル回転を
直接行うのは第２図に太線で示す部分で、残りの
細線で示す部分は単なる動力伝達機構に過ぎな
い。すなわち、コールドピルガーミルにおいては
付随的な動力伝達機構が多きを占め、しかもその
構造が複雑なため、全体構造を複雑にし、種々の
問題を発生させているのである。

本発明は、この種コールドピルガーミルの構造
形態の特殊性に着目し、ミル全体を圧延機構、材
料送り機構、材料回転機構およびマンドレル回転
機構の４機構に分け、各機構にそれぞれ専用モー
タを設け、圧延機構における圧延位相を基礎に他
の機構の専用モータを独立的かつ集中的に制御す
ることにより、ミル構造上大きな比重を占める機
械的連動機構を電気的な連動機構に置きかえ、全
体構造の大巾簡略化を図りかつ圧延精度、稼動効
率およびロール耐久性の向上を図つたコールドピ
ルガーミルを提供するものである。

〔問題点を解決するための手段〕

すなわち本発明のコールドピルガーミルは、実
施例図面第３図に示すように、材料を主電動機１
で駆動させる上下一対のテーパーキヤリバー孔周
設ロール４，４により一定周期で圧延する圧延機
構と、該圧延機構に組み込まれた圧延位相検出器
１８と、前記材料をキヤリツジ１０と専用の駆動
モータ１９にて軸方向へ送り出す材料送り機構
と、前記材料およびマンドレルを入口チヤツク１
６、出口チヤツク１７およびマンドレルチヤツク
１５と専用の駆動モータ２０₁〜２０₃にて周方向
へ回転させる材料回転機構およびマンドレル回転
機構と、前記圧延位相検出器１８からの信号に基
づいて前記材料送り機構の駆動モータ１９と前記
材料回転機構およびマンドレル回転機構の各駆動
モータ２０₁〜２０₃とに動作指令信号を送る制御
器２１とを備えた構造の極めて簡単なコールドピ
ルガーミルである。

〔作用〕

主電動機１の駆動により圧延ロール４，４が前
進限〔第１図（Ｘ）〕と後退限〔第１図（Ｙ）〕と
の間を回転しながら往復運動し、材料を一定周期
で圧延する。制御器２１は１圧延工程の終了から
次の圧延工程の開始までのいわゆるアイドル期間
中に材料送り機構の駆動モータ１９と材料回転機
構およびマンドレル回転機構の駆動モータ２０₁
〜２０₃とへ動作指令信号を送り、キヤリツジ１
０を所定距離前進させると同時にマンドレルチヤ
ツク１５、入口チヤツク１６および出口チヤツク
１７を所定角度回転させる。アイドル期間中、す
なわち圧延ロール４，４が前進限〔第１図（Ｘ）〕
を折り返す際には材料は圧延ロール４，４による
拘束から解放されるようになつているから、上記
キヤリツジ１０の移動により材料が所定距離進む
とともに、上記チヤツク１５，１６，１７の回転
により材料がマンドレルとともに所定角度回転す
る。かくして、材料は所定長さづつしかも圧下方
向を変えながら圧延される。

圧延機構、材料送り機構、材料回転機構および
マンドレル回転機構の全てに専用のモータ１，１
９，２０₁〜２０₃を具備する本発明のコールドピ
ルガーミルは、前述のとおり従来のミルと比較し
て機能面で劣ることのないことは勿論、後述する
ように設備価格が安く、整備性も良い上に、精度
的に優れ、更に稼動効率、ロール寿命の面でも著
しく優れるのである。

〔実施例〕

以下、第３図に掲げる実施例に基づいて本発明
を説明する。

圧延機構は、主電動機１と、主電動機１に連結
されたクランクシヤフト２と、クランクシヤフト
２に連結された前後進可能なロールスタンド３と
よりなる。ロールスタンド３に組み込まれた上下
一対の圧延ロール４，４の回転軸にはピニオンギ
ア５₁が結合し、これが固定ラツク５₂と結合して
圧延ロール４，４をロールスタンド３の前後進運
動により回転させ、かつ前進限〔第１図（Ｘ）〕
と後退限〔第１図（Ｙ）〕との間を往復させる。

クランクシヤフト２には圧延位相検出器である
回転角度検出器１８が取り付けられ、クランクシ
ヤフト２の回転角から圧延位相、すなわち圧延が
現時点において１圧延工程のどの段階にあるかと
いうことを検出する。この圧延位相は換言すれ
ば、ロールスタンド３がどの位置にあるか、ある
いは圧延ロール４，４がどの回転位置にあるかと
いうことであるから、ロールスタンド位置、ある
いは圧延ロールの回転角からも検出可能である。

材料送り機構は、ロールスタンド３の材料入側
に設けた送りキヤリツジ１０と、送りキヤリツジ
１０に螺合するキヤリツジ送りネジ１２と、更に
キヤリツジ送りネジ１２に歯車を介して接続され
る駆動モータ１９（サーボモータ）とからなる。
キヤリツジ送りネジ１２は周方向にのみ可動で、
軸方向には動かないようになつている。

マンドレル回転機構は、回転可能なマンドレル
チヤツク１５とこれに歯車を介して接続された駆
動モータ２０（サーボモータ）からなり、材料回
転機構は、ロールスタンド３の材料入側および材
料出側に設けた回転可能な入口チヤツク１６およ
び出口チヤツク１７とこれらに歯車を介して接続
された駆動モータ２０₁および２０₃（いずれもサ
ーボモータ）からなる。マンドレルチヤツク１５
がマンドレルを完全に固定するのに対し、入口チ
ヤツク１６および出口チヤツク１７は材料送りを
可能ならしめるため、材料の周方向の動き、すな
わち回転運動のみを規制し、材料の軸方向の動き
は許容されるようになつている。

前記材料送り機構の駆動モータ１９および材料
回転機構およびマンドレル回転機構の駆動モータ
２０₁〜２０₃に動作指令信号を送る制御器２１は
次のように構成される。すなわち、クランクシヤ
フト２に結合された回転角検出器１８から圧延位
相信号を受けた上記制御器２１は、この入力信号
に基づいて１圧延工程の終了（圧延ロール４，４
が前進限〔第１図（Ｘ）〕を折り返した直後）ま
でのいわゆるアイドル期間中に材料送り機構の駆
動モータ１９へキヤリツジ１０を材料送り方向前
方へ所定量動かすのに必要な回転数指令を送り、
同時に材料回転機構およびマンドレル回転機構の
駆動モータ２０₁〜２０₃へマンドレルチヤツク１
５、入口チヤツク１６および出口チヤツク１７を
所定角度回転させるのに必要な回転角指令または
回転数指令を送るようなつているのである。ま
た、この制御器２１は外部指令によりキヤリツジ
１０を自由に移動させ得るようにも構成されてい
る。

このように構成されたコールドピルガーミルに
よれば次のようにして製管行われる。

製管に先だつて、マンドレルチヤツク１５にマ
ンドレル〔第１図２２〕の尾端を固定し、その先
端を圧延ロール４，４間に位置させる。送りキヤ
リツジ１０は、制御器２１に外部指令を与えて後
退限まで復帰させておく。材料はその送りキヤリ
ツジ１０に尾端を固定し、先端部分を入口チヤツ
ク１６、圧延ロール４，４および出口チヤツク１
７に通し、入口チヤツク１６および出口ヤツク１
７にて把持しておく。

以上の準備が終わると、主電動機１を駆動す
る。主電動機１の駆動により前述したとおり圧延
ロール４，４が前進限〔第１図（Ｘ）〕と後退限
〔第１図（Ｙ）〕との間を回転しながら往復運動
し、材料を一定周期で圧延する。而して、制御器
２１は１圧延工程の終了から次の圧延工程の開始
までのいわゆるアイドル期間中に材料送り機構の
駆動モータ１９と材料回転機構およびマンドレル
回転機構の駆動モータ２０₁〜２０₃とへ動作指令
信号を送り、キヤリツジ１０を所定距離前進させ
ると同時にマンドレルチヤツク１５、入口チヤツ
ク１６および出口チヤツク１７を所定角度回転さ
せる。アイドル期間中、すなわち圧延ロール４，
４が前進限〔第１図（Ｘ）〕を折り返す際には材
料は圧延ロール４，４による拘束から解放される
ようになつているから、上記キヤリツジ１０の移
動により材料が所定距離進むとともに、上記チヤ
ツク１５，１６，１７の回転により材料がマンド
レルとともに所定角度回転する。その結果、材料
は所定長さづつしかも圧下方向を変えながら圧延
される。

圧延が終わりに近づくと、制御器２１に外部指
令を送り、キヤリツジ１０を後退限まで移動さ
せ、新たな材料をセツトし、このようにして複数
本の材料を連続的に圧延する。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、本発明のコー
ルドピルガーミルは圧延機構、材料送り機構、材
料回転機構およびマンドレル回転機構を機械的に
連結することなくそれぞれ専用の駆動モータで動
かし、電気的信号で各機構を連動させるようにし
たものであるから、従来ミルにおいて構造上大き
な比率を占めていた動力伝達機構が排除され、全
体構造が著しく簡略化するので、設備価格が安く
整備性の極めて良いものとなる。

例えば第２図の従来ミルと第３図の本発明ミル
とを比較した場合、本発明ミルでは回転角検出器
１８、駆動モータ１９，２０₁〜２０₃および制御
器２１が必要になるものの、第２図に細線で示す
動力伝達機構、すなわちベベルギヤ６、ラインシ
ヤフト７、ベベルギヤ８、送り用カム９、変速装
置１０、回転用カム１３、ラインシヤフト１４な
らびにその他、多くの歯車が省略され、構造簡略
化の効果甚大であるとともに、これに伴うコスト
低下、整備性向上の効果も甚だ大きなものとな
る。

なかでも、材料送り機構は従来ミルでは送り用
カム９でキヤリツジ１０を前進させるため、前進
の度にキヤリツジ送りネジ１１を元の位置に復帰
させねばならず、構造的には前進と復帰の２機構
を必要とするが、本発明ミルでは送りネジ１１の
回転のみでキヤリツジ１０の移動を行うことがで
きるので、特に大巾な構造簡略化が可能となる。

更に、本発明のコールドピルガーミルでは材料
送り機構と材料回転機構とマンドレル回転機構と
が専用の駆動モータで直接的に動かされることか
ら、各機構間の同期精度の向上が期待できる。

すなわち、従来ミルにおいて各機構を機械的に
連結するのは他ならぬ各機構の動作を正確に同期
させるためであるが、実際には連結機構が複雑化
し、バツクラツシユ等の機械的ガタが相乗するた
め、期待する程の効果は得られず、むしろ各機構
を切り離し、各機構に独立の駆動モータを設け、
各機構の動作を電気的に同期させるほうが、同期
精度の向上が期待できるのである。

加えて、本発明のコールドピルガーミルでは動
力伝達機構が排除され、動力伝達機構の駆動に費
やされる動力が不要となり、動力が有効に利用さ
れることになる結果、動力費の節約も期待でき
る。

また、コールドピルガーミルでは一般に各種材
質、各種寸法の管が圧延される。この場合、成品
寸法精度、成品品質、圧延能率を高めるために
は、材質、寸法に応じて材料の送り量および回転
角を変更することが望まれる。しかし、従来ミル
では材料の送りおよび回転が各カムにて行われ、
送り量および回転角は各カムの形状により決定さ
れるので、材質、寸法に応じて送り量および回転
角を変更しようとすると、その都度カムの取り替
えが必要となり、ミル稼動効率の著しい低下をも
たらすことになる。したがつて、従来は成品の寸
法精度、品質を多少犠性にしてもカムの共用化を
図るのが通例となつていた。

しかるに、本発明ミルでは材料送り機構、材料
回転機構のそれぞれに専用の駆動モータを設けた
ので、材料の送り量および回転角に対して無段階
設定替えが操作盤等により極めて短時間で簡単に
行えることになる。その結果、カムに拘束される
ことなく、材質、寸法が変更される度に最適な送
り量および回転角の設定が可能となり、この面か
らも成品寸法精度、成品品質の著しい向上がもた
らされ、更にカムの取り替えが一切不要となるこ
とからミル稼動効率の向上ももたらされる。

また、コールドピルガーミルにおいては成品に
高い寸法精度を付与するために孔型ロールの孔型
寸法およびプロフイルの厳しい管理が必要とされ
ている。従来ミルでは材料の回転角はカムの形状
により一義的に決定され、しかもそのカムは頻繁
には交換されないので、孔型の一部に繰り返し集
中荷重がかかり、孔型に偏摩耗を生じさせる結
果、ロール寿命が問題となつていた。

しかるに、本発明ミルでは材料回転角の無段階
設定替えが随時実行できるので、材質、寸法によ
り決定される最適回転角を中心にして回転角をサ
イクリツクに変更することが可能となり、その結
果、孔型ロールの摩耗が分散でき、ロール寿命の
大巾延長を可能にする。

更にまた、本発明ミルでは、材料回転機構とマ
ンドレル回転機構が独立していることからも、成
品寸法精度、成品品質の向上を可能にする。

すなわち、材料回転機構とマンドレル回転機構
とは、従来は第２図に示されるように主電動機に
対して直列に機械的連結されており、相互間に相
対的な動きはガタを除き実質的に存在しない。そ
の結果、マンドレルに偏摩耗が生じ、成品の真円
度等を低下させていた。しかるに、本発明ミルで
は材料回転とマンドレル回転が専用の駆動モータ
で行われるので、材料とマンドレルとの間に相対
回転を与えることができ、マンドレルの偏摩耗を
防止できる。その上、行き圧延と戻り圧延との間
で材料をマンドレルに対して相対的に回転させ、
両者の焼付きを防ぐといつたことできるので、成
品寸法精度、成品品質が一層向上され得るのであ
る。

また、本発明ミルでは、材料回転機構において
前後のチヤツクとも専用モータで駆動されるの
で、圧延中の材料にねじれが生じず、これも成品
寸法精度、成品品質の向上に効果的に寄与する。

以上のとおり、本発明のコールドピルガーミル
は、圧延機構、材料送り機構、材料回転機構およ
びマンドレル回転機構の全てを専用モータで独立
的に駆動することから、設備面では動力伝達機構の排除により全体構
造が大巾に簡略化され、設備コスト、整備性の
点で著しく有利となる。

動力コストの面では動力伝達機構の駆動に費
やされる動力が不用となる。

成品寸法精度、成品品質の面では機械的ガタ
が排除される、圧延中の材料のねじれが防止さ
れる、カムに拘束されずに材質、寸法に最適な
材料送り量および回転角が随意に設定できる、
マンドレルの偏摩耗や材料とマンドレル間の焼
付きが防止される、などの相乗により極めて大
きな利得がもたらされる。

更にカム交換の不要はミル稼動効率の面で、
またカムに拘束されないことはロール寿命の面
で大きな利得をもたらし、その効果は広い範囲
にわたつて甚だ大きいものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はコールドピルガーミルの動作原理図、
第２図は従来のコールドピルガーミルの全体構造
を例示する斜視図、第３図は本発明のコールドピ
ルガーミルの全体構造を例示する斜視図である。図中、１…主電動機、２…クランクシヤフト、
３…ロールスタンド、４…圧延ロール、１０…送
りキヤリツジ、１２…キヤリツジ送りネジ、１５
…マンドレルチヤツク、１６…入口チヤツク、１
７…出口チヤツク、１９…材料送り機構の駆動モ
ータ、２０₁〜２０₃…材料回転機構およびマンド
レル回転機構の駆動モータ、２１…制御器、２２
…マンドレル、２３…材料。

Claims

【特許請求の範囲】

１被圧延材料としての素管を管軸方向に同一直
径、同一肉厚で真円に冷間圧延するコールドピル
ガーミルであつて、モータ１にて駆動されるクラ
ンク軸２に連結されて往復移動するスタンド３
に、該往復移動に応じて正逆回転する上下一対の
テーパーキヤリバー孔周設ロール４，４を備え、
該ロール４，４により材料を一定周期で圧延する
圧延機構と、該圧延機構に組み込まれた圧延位相
検出器１８と、前記圧延機構の上流側に位置し、
ねじ送り機構によつて前記材料を軸方向へ送り出
すキヤリツジ１０およびその専用駆動モータ１９
を備える材料送り機構と、前記圧延機構の前後に
配され、前記材料の軸方向移動を許容し周方向回
転を阻止する筒状チヤツク１６，１７およびその
周方向回転専用モータ２０₂，２０₃を備える材料
回転機構と、前記材料送り機構より上流側に固定
設置され、先端テーパ部が前記圧延機構ロール
４，４間の往復移動域に臨むように設けられたマ
ンドレルの基端部を軸長方向不動に固定し周方向
に回転させるマンドレルチヤツク１５およびその
専用駆動モータ２０₁を備えるマンドレル回転機
構と、前記圧延位相検出器１８の検出する圧延位
相のうちのアイドル期間中に前記材料送り機構、
材料回転機構およびマンドレル回転機構各専用モ
ータ１９，２０₂，２０₃および２０₁に圧延のた
めの所要動作指令信号を出力する制御器２１とを
備えたことを特徴とするコールドピルガーミル。