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PCT/JP98/04630
A. CLASSIFICATION OF SUBJECT MATTER
Int. CI6 B21B19/04
According to International Patent Classification (IPQ or to both national classification and IPC
B. FIELDS SEARCHED
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Int. CI6 B21B19/00 - 19/04, 31/08 - 31/14
Documentation searched other than minimum documentation to the extent that such documents are included in the fields searched Jitsuyo Shinan Koho 1926-1996 Toroku Jitsuyo Shinan Koho 1994-1998
Kokai Jitsuyo Shinan Koho 1971-1998 Jitsuyo Shinan Toroku Koho 1996-1998
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C. DOCUMENTS CONSIDERED TO BE RELEVANT
Category* Citation of document, with indication, where appropriate, of the relevant passages Relevant to claim No.
A JP, 5 - 200412, A (Sumitomo Heavy Industries, Ltd. ) , L-5
10 August, 1993 ( 10. 08. 93 ) ,
Page 3, column 3, line 34 to column 4, line 10 ;
Fig · 1 ( Family: none )
A CD-ROM of the specification and drawings annexed to .-5
the request of Japanese Utility Model Application
No. 41270/1993 (Laid-open No. 9501/1995 )
(Sumitomo Heavy Industries, Ltd. ) ,
10 February, 1995 (10. 02. 95) ,
Page 7, line 23 to page 9 , line 8 ; Fig. 3
( Family: none )
A JP, 59-1008, A ( IshiJ awa jima - Harinia Heavy- 1-5
Industries Co. , Ltd. ) ,
6 January, 1984 (06. 01. 84) ,
Page 2, lower right column, line 7 to page 3,
upper right column, line 15 ; Figs . 2, 4
(Family: none )
[X j Further documents are listed in the continuation of Box C. ι ] See patent family annex.
* Special categories of cited documents: "T" later document published after the international filing date or priority "A" document defining the general state of the art which is not date and not in conflict with the application but cited to understand considered to be of particular relevance the principle or theory underlying the invention
" earlier document but published on or after the international filing date "X" document of particular relevance; the claimed invention cannot be "L" document which may throw doubts on priority claim(s) or which is considered novel or cannot be considered to involve an inventive step cited to establish the publication date of another citation or other when the document is taken alone
special reason (as specified) "Y" document of particular relevance; the claimed invention cannot be "O" document referring to an oral disclosure, use, exhibition or other considered to involve an inventive step when the document is means combined with one or more other such documents, such combination
"P" document published prior to the international filing date but later than being obvious to a person skilled in the art
the priority date claimed "&" document member of the same patent family
Date of the actual completion of the international search Date of mailing of the international search report
25 December, 1998 (25. 12· 98) 12 January, 1999 (12. 01. 99)
Name and mailing address of the ISA/ Authorized officer
Japanese Patent Office
Facsimile No. Telephone No.
Form PCT/ISA/210 (second sheet) (July 1992)
.
PCT/JP98/04630
C (Continuation). DOCUMENTS CONSIDERED TO BE RELEVANT
Category* Citation of document, with indication, where appropriate, of the relevant passages Relevant to claim No.
A JP, 63-90306, A (Kawasaki Steel Corp. L-5
21 April, 1988 (21. 04. 88) ,
Figs . 1, 3 , 4 (Family: none )
Form PCT/ISA/210 (continuation of second sheet) (July 1992)
明 細 穿孔圧延機 技術分野
本発明は継目無鋼管の穿孔圧延機に関し、 更に詳しくはディスクロー ル位置調整の作業性を悪化させることなく、 薄肉穿孔を可能にした穿孔 圧延機に関するものである。 背景技術
継目無鋼管を熱間で製造する方法として、 いわゆるマンネスマン製管 法が広く採用されている。 この製管方法は、 高温度に加熱された中実の 丸ビレツ 卜を被圧延材とし、 この丸ビレツ 卜を穿孔圧延機 (いわゆる、 ピアサ) に送給して、 その軸心部を穿孔して中空素管を得る。 次いで、 得られた中空素管をそのまま、 あるいは必要に応じて上記穿孔圧延機と 同一構成のェロンゲ一夕に通して拡径、 薄肉化せしめた後、 プラグミル、 マン ドレルミルなどが後続する延伸圧延装 Kに送給して延仲圧延する。 その後、 ス ト レツチレデューサ、 リーラ、 サイザなどに通して磨管、 形 状修正およびサイジングを行う精整工程を経て製品となる継目無鋼管を 製造する方法である。
穿孔圧延機は被圧延材のパスラィ ンに対して上下に配置された一対の 穿孔用ロールと、 この穿孔用ロールの配列方向と直角の方向に配置され た一対のディスクロールを備え、 このロールおよびディ スクロールによ つて被圧延材を支持、 旋回させ、 穿孔圧延を行うように構成されている ( そして、 少なく とも圧延稼働中は、 これらのロールおよびディスクロー ルはミルハウジング内で一体に保持され、 相互の位置関係が強固に固定 されている。
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前述の通り、 穿孔圧延機においては、 高温に維持された被圧延材に対 して穿孔用ロールを圧下しながら加工するものであるから、 圧延時間の 経過にともなってロールの加工面が劣化する。 また、 ディスクロールも 被圧延材との接触によって磨耗する。 そのため、 穿孔用ロールおよびデ イスクロールは定期的に交換しなければならない。 特に、 ディスク口一 ルの交換に際しては、 ミルハウジングを開放して天井クレーン等により 順次ディスクロールを吊り出してロール交換を行う必要がある。 このよ うな天井クレーンをよる交換作業では、 一対のディスクロール交換に多 大な時間を要することになるので、 穿孔圧延機の稼働率の低下は避けら れない。
穿孔圧延機におけるディスクロール交換での上記問題に対して種々の 改善策が提案され、 例えば、 特公昭 63- 64248号公報には、 天井クレーン を使用することなく ロールを交換することができる穿孔圧延機の構成が 開示されている。 しかし、 提案された構成では、 ディスクロールの支持 が駆動軸側からの片持ち支持となっており、 稼働時に口ールの位置決め に十分な剛性が得られないという問題がある。 すなわち、 ディスク口一 ルの支持剛性が低い場合には、 穿孔圧延時にデイスクロールが材料接触 部で振れることがあり、 これが要因となつて被圧延材の表面に疵が発生 するという問題が生じる。
ところで、 穿孔圧延によって薄肉の中空素管を製造しょうとする場合 に、 肉厚圧下量の増大にともなって被圧延材の外周長の膨らみが大きく なり、 ガイ ド疵が発生し易くなる。
図 1は、 ディスクロールを用いた穿孔圧延機で薄肉の中空素管を圧延 する際に発生する形状異常の状態を説明する図である。 図 1において、 穿孔用ロール 2、 プラグ 3およびディスクロール 4の穿孔圧延によって 被圧延材 1は紙面の垂直方向に旋回しつつ、 進行している。 このとき、 圧下量が増大し、 被圧延材 1の外周長の膨らみが大きくなると、 被圧延
材の回転進入側のディスクエツジと穿孔用ロールとの隙間に被圧延材の 一部が入り込み、 被圧延材の外表面にガイ ド疵が発生する。 さらに、 上 記の入り込み量が甚だしい場合には、 被圧延材が回転しなくなり、 圧延 を停止する事態が発生する。 このような事態を防止するため、 図 2に示 すように、 ディスクロール 4のエッジ部が穿孔用ロール 2の出側におい て平行になり、 かつその隙間が小さくなるように、 被圧延材の圧延移動 軸となるパスライン X— Xに対して所定のスキュ一角ひをもってスキュ 一 (交叉) させ、 ディスクロール 4を傾斜して配置する。 この場合に、 ディスクロールの支持剛性が不十分であると、 ディスクロールがェッジ 部で振れることとなり、 ガイ ド疵の発生を助長するという問題がある。 発明の開示
従来に提案のあった穿孔圧延機ではディスクロールの支持剛性が低い ため、 被圧延材の表面に疵が発生し易いという問題がある。 さらにディ スクロールのスキュ一角ひの設定においてもディスクロールのエッジ部 での振れが防止できず、 ガイ ド疵の発生を助長するという問題がある。 一方、 ディスクロールの支持剛性を十分に確保しょう とすると、 装置 の構造が複雑になり、 それにともなって、 ディスクロールのスキュー角 ひの設定、 および位置調整の作業性が一層低下することになる。 このよ うなディスクロール交換にともなう作業性の低下は、 単に穿孔圧延機の 稼働率を悪化させるだけでなく、 特に近年のように、 継目無鋼管の高効 率生産を目的として、 マンネスマン製管設備の連続化が実施されるよう になると、 継目無鋼管製造の全体効率を悪化させることになる。
本発明は、 従来の穿孔圧延機での問題点を解決し、 ディスクロールの 支持剛性を確保し薄肉製管の範囲を拡大して、 穿孔圧延機としての性能 を向上させつつ、 ディスクロールのスキュー角ひの設定等の作業性を向 上させて、 製管寸法の小径から大径に至る継目無鋼管の少量多品種生産
に対応する穿孔圧延機を提供することを目的としている。
本発明の要旨は、 下記(1 )〜(4 )の継目無鋼管の製造に用いられる穿孔 圧延機にある。 付記する部品番号は、 後述する図 4、 図 5に記載する。 ( 1 ) パスライ ン周りに対向配置された一対の穿孔用ロール 2 と、 被圧延 材の回転進入側の側面と前記穿孔用ロールの出口面との間隔が小さ くな るように互いに逆向きにスキューさせて対向配置された一対のディスク ロール 4 とを一体のミルハウジング内に収納してなる継目無鋼管製造装 置の穿孔圧延機において、 前記ミルハウジング 5の側面に装着され、 か つ側方に旋回し開放可能な一対のディスクフ レーム 6 と、 ディスクフ レ —ムの内面にはシャフ ト と一体のディスクロール 4を支持し摺動可能な 上下-一対のスライディ ングフレーム 8 とを備え、 前記スライディ ングフ レームを互いに逆方向に摺動させることによって、 ディ スクロールのス キュ一角度が設定できるように構成されていることを特徴とする穿孔圧 延機。
( 2 ) 上記(1 )において、 前記ディスクロール 4の I:部シャフ ト 4sに設けら れかつチヨック 13を回動可能に支持して内蔵する ヒチヨ ックフ レーム 1 1 と、 下部シャフ 卜に設けられかつチヨ ック 1 3を [π 力可能に支持して内蔵 する下チヨックフ レーム 12と、 前記一対のスライディ ングフ レームのう ち上スライディ ングフレーム 8aに装着されかつ ii記上チョ ックフレーム 1 1の開度調整を行う上部開度調整フ レーム 10aと、 下スライディ ングフ レ —ム 8bに装着されかつ前記下チョ ックフ レーム 12の開度調整を行う下部 開度調整フ レーム 10bとを備え、 前記一対のチヨ ックフ レームと一対の上 下部閧度調整フ レームとをそれぞれ嵌合させることによって、 シャフ ト と一体のディスクロール 4を両持支持できるように構成されていること を特徴とする穿孔圧延機。 このとき、 上記チヨ ックを回動可能に支持す る方式をピン支持にするのが望ましい。
( 3 ) 上記(1 )および(2 )において、 前記上スライディ ングフレーム 8aに設 一 4 一
置されたバランス装置によってディスクロールの高さ調整を行い、 前記 一対のスライディ ングフ レーム 8a、 8bに設置された圧下機構によってデ ィスクロールの開度調整を行うように構成されていることを特徴とする 穿孔圧延機。
( 4 ) 上記(1 )〜(3 )のいずれかにおいて、 前記ディスクフ レーム 6を軸支 する回転軸 7 と、 ディスクフレーム 6に設けられるクランプ手段 18と、 ミルハウジングに設けられるクランプ装置 19とを備え、 ディスクフレー ムが閉鎖されミルハウジングへ固定される際に高さ方向の固定は前記回 転軸とクランプ手段で行い、 旋回方向の固定は前記クランプ装置で行え るように構成されていることを特徴とする穿孔圧延機。 図面の簡単な説明
図 1はディスクロールを用いた穿孔圧延機で薄肉の中空素管を圧延す る際に発生する形状異常の状態を説明する図であり、 図 2は圧延におけ るディスクロールのスキュー角ひの設定状況を示す図である。
図 3は、 本発明に係る穿孔圧延機のミルハウジングの構成例を示す図 である。
図 4は、 ディスクフ レームを旋回した場合のディ スクフレームが支持 される全体構成を説明する斜視図である。
図 5は、 シャフ ト と一体のディスクロールがディスクフレームに支持 される要部構成を説明する斜視図である。
図 6は、 ディスクロールのスキュー角度ひを設定する操作を模式的に 説明する図である。
図 7は、 ミルハウジングに対向配置された一対のディスクロールの構 成例を示す縦断面図である。
図 8は、 ミルハウジングへの固定のためデイスクフレームの閉鎖位置 で配置されるクランプ装置の構成例を示す図である。 一 5 -
発明を実施するための最良の形態
本発明に係る穿孔圧延機は、 ミルハウジングの側面に装着されかつパ スラインの側方に旋回し開放可能な一対のディスクフレームを設け、 そ のディスクフレームの内面にはシャフ 卜と一体のディスク口一ルを支持 し摺動可能な上下一対のスライディ ングフレームを備え、 これらのスラ ィディ ングフレームを互いに逆方向に摺動させることによって、 デイス ク口一ルのスキュ一角度が設定されるように構成されていることを主な 特徴としている。
上記の構成を採用することによって、 ディスクロールのスキュ一角度 設定が簡易かつ確実に行えるとともに、 ディスクロールの高さや開度調 整の作業性を向上させることができる。 すなわち、 天井クレーンを用い ることなく、 ディスク口ール交換を容易に実施することができる。
さらに、 ディスクロールのシャフ ト両端に設けられかつチヨックを回 動可能に支持して内蔵する上、 下チヨ ックフ レームと、 上下一対のスラ ィディ ングフレームに装着されかつチヨ ックフレームの位置調整を行う 上部、 下部開度調整フ レームとを備え、 前記一対のチヨ ックフ レームと 一対の開度調整フレームとをそれぞれ嵌合させることによって、 シャフ トと一体のディスクロールを両持支持できるように構成している。
このため、 本発明に係る穿孔圧延機では、 スキュー角設定の機能によ つて、 出口ロールとディスクロール隙間を必要最小限に設定することが できるので、 薄肉製管の範囲を拡大することができる。 さらに、 十分な 支持剛性を確保することができるので、 穿孔圧延時にディスクロールが 材料接触部で振れることによる被圧延材の表面に疵が発生することを防 止することができる。 また、 チヨ ックを回動可能に支持する方式として は、 例えばピン支持がある。
さらに、 本発明に係る穿孔圧延機は、 上下一対のスライディ ングフレ
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ームに設置された圧下機構と、 上スライディ ングフ レーム、 または上ス ライディ ングフレームおよび上部開度調整フレームに設置されたバラン ス装置とを備え、 圧下機構によってディスクロールの開度調整を行い、 かつバランス装置によってディスクロールの高さ調整が行えるように構 成されている。 このため、 ディスクロール位置調整の作業性と設定精度 を維持し、 穿孔圧延機による薄肉製管の範囲を拡大させるとともに、 デ イスク口一ル取り換えの作業性を向上させることができる。
また、 一層のディスクロールの設定精度を確保するため、 ディスクフ レームを軸支する回転軸と、 ディスクフレームに設けられるクランプ手 段と、 ミルハウジングに設けられるクランプ装置とを備え、 ディスクフ レームが閉鎖されミルハゥジングへ固定される際に高さ方向の固定は回 転軸とクランプ手段で行い、 旋回方向の固定はクランプ装置で行えるよ うに構成している。
したがって、 本発明に係る穿孔圧延機によれば、 ディスクロールの支 持剛性を確保するとともに一層の薄肉製管を可能にし、 穿孔圧延機とし ての性能を向上させつつ、 ディスクロール位置調整の作業性を向上させ ることができる。 しかも、 前述の通り、 交換作業時間の短縮が達成でき るだけでなく、 作業自体の省力化にも大きな効果を発揮する。
以下に、 本発明の具体的な構成例を図 3〜図 8に示し、 その効果を詳 細に説明する。 各図において共通する部材は同じ符号を用いる。
図 3は、 本発明に係る穿孔圧延機のミルハウジングの構成例を示す図 である。 穿孔圧延機の本体を構成するミルハウジング 5は被圧延材のパ スライ ン X— Xに対し垂直な面は開放されており、 パスライ ン周りに対 向配置された一対の穿孔用ロール 2 とこれと直交して対向配置される一 対のディスクロール 4が収容されている。 ミルハウジング 5の側面には 回転軸 7に軸支され側方に旋回し、 開放可能な一対のディスクフ レーム 6が装着されている。 このディスクフレーム 6の内面にはシャフ 卜と一 一 7 一
体のディスクロール 4が支持される。
図 4は、 ディスクフ レームを旋回した場合のディスクフレームが支持 される全体構成を説明する斜視図である。 ディスクフ レーム 6は回転軸 7によって軸支され、 図示しない旋回用シリ ンダ一の作用によって旋回 する構造になっており、 ディスクロールの交換は、 ディスクフレーム 6 が旋回した状態で行われる。 ディスクフ レーム 6の内面にはディスク口 —ル 4を垂直方向に支持するため、 上下一対のスライディ ングフ レーム 8 とこれらに装着される上部および下部の開度調整フ レーム 10とが備え られている。
図 5は、 シャフ トと一体のディスクロールがディスクフレームに支持 される要部構成を説明する斜視図である。 図 5で拡大して示すように、 ディスクフレーム 6の内面には上スライディ ングフレーム 8aと下スライ ディ ングフレーム 8bとからなる一対のスライディ ングフレーム 8が設け られ、 上下スライディ ングフレーム 8a、 8bは油圧シリ ンダー 9および圧 下ジャッキ 9aの作動によって、 それぞれ ^巾の矢印で示すように、 前後 方向に摺動可能に設けられている (ただし、 スライディ ングフ レーム 8a用油圧シリ ンダ一は図示せず。 ) そして、 丄:スライディ ングフレーム 8 aの中央先端部には上部開度調整フ レーム 10 aが設けられ、 下スライディ ングフレーム 8bの中央先端部には下部開度調整フレーム 10bが設けられる 構造になっている。
一方、 ディスクロール 4はシャフ ト 4sと一体に構成される。 図 5では、 ディスクロール 4の上部シャフ トには上チヨ ック 13が取り付けられ、 こ の上チヨック 13はピン支持した状態でチヨ ヅク フレーム 11と連結してい る。 ここで、 内蔵されたチヨック 13はピン支持 13pの構造で上チヨ ックフ レーム 11に保持されているので、 後述するスキュ一操作によってスキュ 一方向に回動可能となる。 また、 下部シャフ ト には、 同様にピン支持し た状態でチヨ ック 13を内蔵する下チョ ックフレーム 12が取り付けられる。
上チヨ ックフ レーム 11には、 後述するバランス装置のうち圧下スク リ ユーが挿入される圧下スク リユー支持溝 11cが設けられ、 上記上スライデ イ ングフレーム 8aに設けられた上部閧度調整フレーム 10aに嵌合される。 さらに、 下チヨックフレーム 12は下スライディ ングフレーム 8bに設けら れた下部閧度調整フレーム 10bに嵌合される。
このように、 ディスクロール 4のシャフ ト 4s両端のビン支持されたチ ョ ックフレーム 11、 12が上下一対の開度調整フレーム 10に嵌合することに よって、 上チョック 13および下チョ ック 13を上下とするように垂直方向 にディスクロール 4は両持支持される。 その後、 上下一対のスライディ ングフレーム 8を互いに逆方向に摺動させることにより、 チヨ ックフレ —ム 11、 12に内蔵されたチヨ ック 13が、 ピン支持 13pを支点として傾斜し、 ディスクロール 4のスキュー角度ひが所定量設定される。
図 6は、 ディスクロールのスキュー角度ひを設定する操作を模式的に 説明する図である。 上記の操作において、 上チヨ ックフ レーム 11を上部 開度調整フレームに、 下チヨ ックフ レーム 12を ド部開度調整フ レームに それぞれ嵌合させると、 ディスクロール 4は両持支持されて、 パスライ ン X— Xに対し垂直方向となる Y ,— Y HI:に位置する。 次いで、 スラ ィディ ングフ レームを互いに逆方向に摺動させると、 チヨ ックフ レーム 11、 12は平行移動する。 それに伴い、 チヨ ックフ レーム 11、 12にピン支 持されたチヨ ック 13はピン支持 13pを支点として Y 2— Y tllに沿って傾斜 し、 ディスクロール 4は Y 2 _ Y 2軸上に位置することになる。 このよう な操作によって、 ディスクロール 4はパスライ ン Χ— Χに対して所定の スキュー角度ひを有することになる。
ディスクロールの位置調整、 すなわち、 高さ調整および開度調整は上 スライディ ングフレームに装備されたバランス装置と、 上下一対のスラ イデイ ングフレームに装備された圧下機構によって行われる。 ディスク ロールの配置構成と高さ調整および開度調整との関係は、 次の図 7に図 一 9 一
示するとおりである。 なお、 ディスクロールの前後方向への摺動は、 前 述の通り、 上下スライディ ングフレームに設けられた油圧シリンダ一お よび圧下ジャッキの作動によって行われる。
図 7は、 ミルハウジングに対向配置された一対のディスクロールの構 成例を示す縦断面図である。 図 7において、 被圧延材 1は紙面の垂直方 向に旋回しつつ進行しており、 これを支持するように一対のディスク口 —ル 4、 4, が配置される。 このとき、 被圧延材 1の穿孔にともなって、 ディスクロールにはスラス ト力 F ,および圧延力 F 2が負荷される。 一対 のディスクロール 4、 4 ' の構成は、 スラス ト力 F ,の負荷状況を除き同 じものであるから、 以下、 一対のディスク口一ルのうち紙面において左 側に配置されるディスクロール 4の構造 · 動作について説明する。
前述の通り、 ディスクロール 4のシャフ 卜 4sに取り付けられたチヨッ クフレーム 1 1、 12は、 開度調整フレーム 10a、 10bを介して上下一対のス ライディ ングフレーム 8a、 8bに両端を保持される構造であるため、 ディ スクロール 4は確実に両持支持され、 十分な支持剛性が得られる。
ディスクロ一ル 4の高さ調整を行うバランス装置 14は圧下 (または圧 上) スク リュー 15とプルバック 16とからなり、 圧下スク リュー 15は上部 開度調整フレーム 10aに設置され、 プルバック 16は上スライディ ングフレ ーム 8aに装備される。 図 7では圧下スク リュ一 15は上部開度調整フレー ム 10aに設置される構造になっているが、 上スライディ ングフレーム 8aに 設けることもできる。
ディスクロール 4の高さ位置は圧下スク リュー 15の圧下量によって設 定される。 すなわち、 圧下スク リユー 15は上チヨ ックフレーム 1 1に設け た圧下スク リユー支持溝 11 cに挿入され、 ディスク口ール 4の上下位置を 調整する。 この際ディスクロール 4に予圧を負荷するため、 図中の矢印 で示すように、 プルバック 16は上チョ ック 13に設けられた支持溝 13cに揷 入され、 圧下スク リユー 15の圧下方向とは反対の引上方向に圧力を加え
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