DE69602387T2 - Shaft coupling device - Google Patents

Shaft coupling device

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DE69602387T2 DE1996602387 DE69602387T DE69602387T2 DE 69602387 T2 DE69602387 T2 DE 69602387T2 DE 1996602387 DE1996602387 DE 1996602387 DE 69602387 T DE69602387 T DE 69602387T DE 69602387 T2 DE69602387 T2 DE 69602387T2
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    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B35/00Drives for metal-rolling mills, e.g. hydraulic drives
    • B21B35/14Couplings, driving spindles, or spindle carriers specially adapted for, or specially arranged in, metal-rolling mills
    • B21B35/141Rigid spindle couplings, e.g. coupling boxes placed on roll necks

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wellenkupplungsvorrichtung zum Verbinden einer Drehwelle mit einem Drehzylinder.The present invention relates to a shaft coupling device for connecting a rotary shaft to a rotary cylinder.

Das US-Patent US-A 3,626,719 zeigt einen mechanischen Kupplungsaufbau zur Kraftübertragung auf, der zur Verwendung in einem Walzwerk geeignet ist. Eine Antriebswelle wird mit dem Inneren eines Zylinders verbunden. Die Antriebswelle enthält zwei einander entgegengesetzte außenliegende Seitenflächen, die mit entsprechenden Seitenflächen an der inneren Oberfläche des Zylinderaufbaus in Eingriff kommen. Zwei Fluidzylinder sind in dem Zylinderaufbau angeordnet und weisen jeweils einen Kolben auf, dessen äußere Oberfläche mit einer der Seitenflächen der Drehantriebswelle in Eingriff kommt.US Patent US-A 3,626,719 shows a mechanical clutch assembly for power transmission suitable for use in a rolling mill. A drive shaft is connected to the interior of a cylinder. The drive shaft includes two opposing outer side surfaces which engage corresponding side surfaces on the inner surface of the cylinder assembly. Two fluid cylinders are arranged in the cylinder assembly and each have a piston whose outer surface engages one of the side surfaces of the rotary drive shaft.

Die japanische Patentanmeldung JP-A 4 344 811 zeigt eine Spindelkupplung für ein Walzwerk auf. Ein Druckzylindermechanismus enthält einen Kolben, der mit der Walzenspindel in Eingriff kommt, um diese zu halten. Ein separater Druckkolben ist vorgesehen, um hydraulischen Druck zum Halten der Spindel während des Betriebs zuzuführen. Der hydraulische Druck kann ohne weiteres durch Aufheben des Kolbendruckes gelöst werden.Japanese patent application JP-A 4 344 811 shows a spindle coupling for a rolling mill. A pressure cylinder mechanism includes a piston that engages the roll spindle to hold it. A separate pressure piston is provided to supply hydraulic pressure to hold the spindle during operation. The hydraulic pressure can be easily released by releasing the piston pressure.

Eine beispielhafte Wellenkupplungsvorrichtung ist eine Walzenkupplungsvorrichtung, bei welcher eine Walzenwelle einer Walze in eine Eingriffsöffnung eingeführt ist, die in einer Walzenkupplung eines Universalgelenks eines Walzwerks gebildet ist. Um das Anbringen und das Lösen der Walze zum Erset zen derselben zu erleichtern, ist die Walzenwelle mit der Eingriffsöffnung mit einem zwischen diesen vorliegenden Spalt in der Art einer sogenannten Spielpassung verbunden.An exemplary shaft coupling device is a roller coupling device in which a roller shaft of a roller is inserted into an engagement hole formed in a roller coupling of a universal joint of a rolling mill. In order to facilitate the attachment and detachment of the roller for replacement In order to facilitate the movement of the roller shaft, the roller shaft is connected to the engagement opening with a gap between them in the form of a so-called clearance fit.

Durch den Spalt entstehende Vibrationen können jedoch nachteilige Effekte produzieren, wie z. B. Rattermarken und Welligkeit eines gewalzten Produkts. Insbesondere ist die Vibration ein kritisches Problem bei einem Walzwerk, wie z. B. einem Kaltwalzwerk, bei dem eine hohe Genauigkeit erforderlich ist.However, vibrations generated by the gap can produce adverse effects such as chatter marks and waviness of a rolled product. In particular, vibration is a critical problem in a rolling mill such as a cold rolling mill where high accuracy is required.

Um das vorstehend beschriebene Problem aufgrund des Spalts zu eliminieren, werden verschiedene Kupplungsvorrichtungen vorgeschlagen, bei welchen nach dem Einführen einer Walzenwelle einer Walze in eine Eingriffsöffnung die Walze durch eine Kupplung mittels einer Hydraulikkraft gekuppelt wird, die durch Zufuhr eines Hochdrucköles in eine Ölkammer erzeugt wird, welche von der Walzenachse und der Kupplung gebildet ist (siehe japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung JP-A- 6-137 338 (1994) und japanische geprüfte Patentveröffentlichung JP-A-2-5931 (1990)).In order to eliminate the above-described problem due to the gap, various coupling devices are proposed in which, after inserting a roller shaft of a roller into an engagement hole, the roller is coupled by a clutch by means of a hydraulic force generated by supplying a high-pressure oil into an oil chamber formed by the roller shaft and the clutch (see Japanese Unexamined Patent Publication JP-A-6-137338 (1994) and Japanese Examined Patent Publication JP-A-2-5931 (1990)).

Die in den vorstehend genannten Veröffentlichungen aufgezeigten Kupplungsvorrichtungen haben jedoch die folgenden Nachteile:However, the coupling devices shown in the above-mentioned publications have the following disadvantages:

(1) Es ist ein Arbeitsschritt zum Aufbringen eines hydraulischen Druckes erforderlich, nachdem die Walzenwelle der Walze in die Eingriffsöffnung eingesetzt ist, womit die Anzahl der Arbeitsschritte erhöht wird.(1) A work step for applying hydraulic pressure is required after the roller shaft of the roller is inserted into the engaging hole, thus increasing the number of work steps.

(2) Eine Ölkammerdichtung, Hydraulikölleitungen, eine Hydraulikpumpe und dergleichen sind erforderlich, womit der Aufbau der Kupplungsvorrichtung komplizierter wird und die Herstellungskosten beträchtlich erhöht werden.(2) An oil chamber seal, hydraulic oil pipes, a hydraulic pump and the like are required, which complicates the structure of the clutch device and considerably increases the manufacturing cost.

(3) Die Ölkammer und andere für die Ölversorgung erforderli che Strukturen sind um die Walzenachse angeordnet, was die erforderlichen Abmessungen hinsichtlich Durchmesser und in axialer Richtung der Walze erhöht.(3) The oil chamber and other parts required for the oil supply The structures are arranged around the roll axis, which increases the required dimensions in terms of diameter and in the axial direction of the roll.

Die vorstehend beschriebenen Probleme sind nicht nur bei der Drehwelle einer Walze zu finden, sondern auch bei einer Vielzahl von anderen Wellenkupplungsmechanismen.The problems described above are not only found in the rotating shaft of a roller, but also in a variety of other shaft coupling mechanisms.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine kompakte und kostengünstige Kupplungsvorrichtung zu schaffen, die das Anbringen und Abnehmen einer Drehwelle erleichtert und die Vibration der Drehwelle eliminiert, die anderenfalls während des Antriebsvorganges der Drehwelle auftreten würde.It is an object of the present invention to provide a compact and inexpensive coupling device that facilitates the attachment and detachment of a rotary shaft and eliminates the vibration of the rotary shaft that would otherwise occur during the driving operation of the rotary shaft.

Gemäß vorliegender Erfindung wird zur Lösung der vorstehend genannten Aufgabe eine Wellenkupplungsvorrichtung gemäß der Definition in Anspruch 1 aufgezeigt.According to the present invention, to achieve the above object, a shaft coupling device as defined in claim 1 is provided.

Die Kraft zum Halten der Drehwelle in dem zweiten Abstand wird durch die Wirkung der Hydraulikeinrichtung erhöht, wenn der erste Abstand entsprechend der Phasenverschiebung reduziert wird, die zwischen der Drehwelle und dem Drehzylinder während des Antreibens der Drehwelle erzeugt wird. Somit ist die Drehwelle fest mit dem Drehzylinder gekuppelt. Wenn andererseits die Drehwelle nicht angetrieben wird, wird die Verringerung des ersten Abstandes direkt aufgehoben, um die Kraft zum Halten der Drehwelle in dem zweiten Abstand zu reduzieren, was das einfache Anbringen und Abnehmen der Drehwelle erlaubt. Somit wird eine Wellenkupplungsvorrichtung geschaffen, die einen einfacheren Aufbau hat, die kompaktere Abmessungen hat und die kostengünstiger als herkömmliche hydraulische Kupplungsvorrichtungen ist.The force for holding the rotary shaft at the second distance is increased by the action of the hydraulic device when the first distance is reduced according to the phase shift generated between the rotary shaft and the rotary cylinder during the driving of the rotary shaft. Thus, the rotary shaft is firmly coupled to the rotary cylinder. On the other hand, when the rotary shaft is not driven, the reduction of the first distance is directly canceled to reduce the force for holding the rotary shaft at the second distance, allowing the rotary shaft to be easily attached and detached. Thus, a shaft coupling device is provided which has a simpler structure, which has more compact dimensions and which is less expensive than conventional hydraulic coupling devices.

Die Drehwelle hat eine äußere Umfangsfläche, die ein Paar von flachen Oberflächen enthält, die einander entgegengesetzt angeordnet sind, sowie ein Paar gekrümmte Oberflächen, die einander entgegengesetzt angeordnet sind, und der Drehzylinder hat eine innere Umfangsfläche, die ein Paar erste entgegengesetzte Oberflächen enthält, die dem Paar der flachen Oberflächen jeweils mit einem Zwischenraum gegenüberliegen, der den ersten dazwischenliegenden Abstand einschließt, und ein Paar von zweiten entgegengesetzten Oberflächen, die dem Paar der gekrümmten Oberflächen jeweils mit dem zweiten Abstand dazwischen gegenüberliegen. Die Hydraulikeinrichtung enthält erste Kolben, die jeweils in ersten Zylindern aufgenommen sind, welche im Zusammenhang mit den ersten entgegengesetzten Oberflächen vorgesehen sind, und die so angeordnet sind, daß sie sich an die flachen Oberflächen annähern, wenn eine Phasenverschiebung auftritt, wobei die ersten Kolben zwischen ausgefahrenen Positionen und zurückgezogenen Positionen verschoben werden, wenn die ersten Kolben durch die entsprechenden flachen Oberflächen zum Zurückziehen gedrängt werden, wenn die Phasenverschiebung auftritt. Zweite Kolben sind jeweils in zweiten Zylindern aufgenommen, welche im Zusammenhang mit den zweiten entgegengesetzten Oberflächen vorgesehen sind, und sind so ausgelegt, daß sie sich zwischen ausgefahrenen Positionen, in welchen die zweiten Kolben auf die entsprechenden gekrümmten Oberflächen pressen, und zurückgezogenen Positionen, in welchen die zweiten Kolben von den entsprechenden gekrümmten Oberflächen beabstandet sind, bewegen. Kommunikationswege sind vorgesehen, um das Kommunizieren der ersten Zylinder mit den entsprechenden zweiten Zylindern zu erlauben, um geschlossene Fluidleitungen zu bilden; und eine Vorspanneinrichtung ist zum Vorspannen der zweiten Kolben in Richtung der zurückgezogenen Positionen vorgesehen.The rotary shaft has an outer peripheral surface including a pair of flat surfaces arranged opposite to each other and a pair of curved surfaces arranged opposite to each other, and the rotary cylinder has an inner peripheral surface including a pair of first opposed surfaces each opposed to the pair of flat surfaces with a gap including the first distance therebetween, and a pair of second opposed surfaces each opposed to the pair of curved surfaces with the second distance therebetween. The hydraulic device includes first pistons each housed in first cylinders provided in association with the first opposed surfaces and arranged to approach the flat surfaces when a phase shift occurs, the first pistons being displaced between extended positions and retracted positions when the first pistons are urged to retract by the corresponding flat surfaces when the phase shift occurs. Second pistons are each housed in second cylinders provided in association with the second opposed surfaces and arranged to move between extended positions in which the second pistons press on the corresponding curved surfaces and retracted positions in which the second pistons are spaced from the corresponding curved surfaces. Communication paths are provided to allow the first cylinders to communicate with the corresponding second cylinders to form closed fluid lines; and biasing means are provided for biasing the second pistons toward the retracted positions.

Wenn während des Antreibens der Drehwelle ein Drehmoment übertragen wird, schieben die flachen Oberflächen ansprechend auf die Phasenverschiebung zwischen der Drehwelle und dem Drehzylinder jeweils die ersten Kolben in die zurückgezogenen Positionen. Dies erlaubt die Zufuhr von Öl von den ersten Zylindern durch die Kommunikationswege zu den zweiten Zylindern. Als Folge pressen die zweiten Kolben jeweils auf die gekrümmten Oberflächen, so daß die Drehwelle mit dem Drehzy linder fest verbunden wird. Somit kann das Auftreten von Vibrationen verhindert werden. Andererseits werden dann, wenn die Phasen der Drehwelle und des Drehzylinders zusammenfallen, wenn die Drehwelle nicht angetrieben wird, die ersten Kolben, die durch die flachen Oberflächen eingeschoben wurden, freigegeben. Somit werden die zweiten Kolben durch die Vorspanneinrichtung in ihre zurückgezogenen Positionen zurückgeschoben und das Öl fließt aus den zweiten Zylindern in die ersten Zylinder zurück. Als Folge werden die ersten Kolben in ihre ausgefahrenen Positionen zurückverschoben. Da die Abstände zwischen den flachen Oberflächen und den entsprechenden ersten entgegengesetzten Oberflächen sowie zwischen den gekrümmten Oberflächen und den entsprechenden zweiten entgegengesetzten Oberflächen vorgesehen sind, kann die Drehwelle problemlos eingesetzt oder abgenommen werden, wenn die Drehwelle nicht angetrieben wird. Daher wird eine Wellenkupplungsvorrichtung geschaffen, die einen einfacheren Aufbau hat, geringere Abmessungen aufweist und kostengünstiger ist als herkömmliche Hydraulikkupplungsvorrichtungen.When torque is transmitted during driving of the rotary shaft, the flat surfaces push the first pistons to the retracted positions, respectively, in response to the phase shift between the rotary shaft and the rotary cylinder. This allows the supply of oil from the first cylinders to the second cylinders through the communication paths. As a result, the second pistons press on the curved surfaces, respectively, so that the rotary shaft is connected to the rotary cylinder. linder is firmly connected. Thus, the occurrence of vibration can be prevented. On the other hand, when the phases of the rotary shaft and the rotary cylinder coincide when the rotary shaft is not driven, the first pistons which have been pushed in by the flat surfaces are released. Thus, the second pistons are pushed back to their retracted positions by the biasing device, and the oil flows back from the second cylinders into the first cylinders. As a result, the first pistons are pushed back to their extended positions. Since the clearances are provided between the flat surfaces and the corresponding first opposite surfaces and between the curved surfaces and the corresponding second opposite surfaces, the rotary shaft can be easily inserted or detached when the rotary shaft is not driven. Therefore, a shaft coupling device is provided which is simpler in structure, smaller in size, and less expensive than conventional hydraulic coupling devices.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält die Hydraulikeinrichtung ferner dritte Kolben, welche jeweils in dritten Zylindern aufgenommen sind, die im Zusammenhang mit den ersten entgegengesetzten Oberflächen vorgesehen sind, und welche von den flachen Oberflächen beabstandet sind, wenn die Phasenverschiebung auftritt, wobei die dritten Kolben zwischen ausgefahrenen Positionen, in welchen die dritten Kolben auf die flachen Oberflächen pressen, und zurückgezogenen Positionen, in welchen die dritten Kolben von den flachen Oberflächen beabstandet sind, verschoben werden; eine Vorspanneinrichtung zum Vorspannen der dritten Kolben in Richtung der zurückgezogenen Positionen; und Kommunikationswege, um das Kommunizieren der dritten Zylinder mit mindestens entweder den ersten Zylindern, die die ersten Kolben aufnehmen, oder den zweiten Zylindern, die die zweiten Kolben aufnehmen, zu erlauben. Wenn bei dieser Ausführungsform die Phasenverschiebung auftritt, werden die von den er sten entgegengesetzten Oberflächen beabstandeten flachen Oberflächen von den dritten Kolben gepreßt, so daß die Drehwelle fest mit dem Drehzylinder verbunden ist. Daher kann das Auftreten von Vibrationen sicher verhindert werden. Wenn andererseits die Drehwelle nicht angetrieben wird, werden die dritten Kolben von der Vorspanneinrichtung in die zurückgezogenen Positionen zurückgeschoben.According to a preferred embodiment of the present invention, the hydraulic device further includes third pistons which are respectively housed in third cylinders provided in association with the first opposed surfaces and which are spaced from the flat surfaces when the phase shift occurs, the third pistons being displaced between extended positions in which the third pistons press on the flat surfaces and retracted positions in which the third pistons are spaced from the flat surfaces; biasing means for biasing the third pistons toward the retracted positions; and communication paths for allowing the third cylinders to communicate with at least one of the first cylinders housing the first pistons and the second cylinders housing the second pistons. In this embodiment, when the phase shift occurs, the pressures generated by the third cylinders are pressed by the third pistons on the flat surfaces spaced apart from the opposite surfaces, so that the rotary shaft is firmly connected to the rotary cylinder. Therefore, the occurrence of vibration can be securely prevented. On the other hand, when the rotary shaft is not driven, the third pistons are pushed back to the retracted positions by the biasing device.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung haben die zweiten Zylinder, die die zweiten Kolben aufnehmen, jeweils eine kleinere Querschnittsfläche als die ersten Zylinder, die die ersten Kolben aufnehmen. Wenn die Phasenverschiebung auftritt, kann das Verschiebungsausmaß der ersten Kolben größer gemacht werden als das Verschiebungsausmaß der zweiten Kolben, so daß die gekrümmten Oberflächen stärker beaufschlagt werden. Die Drehwelle kann daher fester mit dem Drehzylinder verbunden werden.According to another preferred embodiment of the present invention, the second cylinders accommodating the second pistons each have a smaller cross-sectional area than the first cylinders accommodating the first pistons. When the phase shift occurs, the displacement amount of the first pistons can be made larger than the displacement amount of the second pistons, so that the curved surfaces are subjected to greater stress. The rotary shaft can therefore be more firmly connected to the rotary cylinder.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind an den ersten entgegengesetzten Oberflächen Vertiefungen gebildet, um die Phasenverschiebung zwischen der Drehwelle und dem Drehzylinder zu erhöhen. Die Vertiefungen stellen eine größere Phasenverschiebung sicher, wodurch das Ausmaß der Verschiebung der zweiten Kolben erhöht wird. Dies ermöglicht es den zweiten Kolben, die gekrümmten Oberflächen fester zu beaufschlagen, so daß dadurch eine festere Verbindung der Drehwelle mit dem Drehzylinder sichergestellt wird.According to another preferred embodiment of the present invention, recesses are formed on the first opposing surfaces to increase the phase shift between the rotary shaft and the rotary cylinder. The recesses ensure a larger phase shift, thereby increasing the amount of displacement of the second pistons. This enables the second pistons to press the curved surfaces more firmly, thereby ensuring a firmer connection of the rotary shaft to the rotary cylinder.

Fig. 1 ist eine Schnittansicht, die den Hauptabschnitt einer Wellenkupplungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einem Zustand ohne Drehmomentlast zeigt;Fig. 1 is a sectional view showing the main portion of a shaft coupling device according to an embodiment of the present invention in a state of no torque load;

Fig. 2 ist eine Schnittansicht, die den Hauptabschnitt der Wellenkupplungsvorrichtung in einem mit Drehmoment belasteten Zustand zeigt;Fig. 2 is a sectional view showing the main portion of the shaft coupling device in a torque-loaded state;

Fig. 3 ist eine Teildraufsicht, die den Hauptabschnitt eines Walzwerkes einschließlich der Wellenkupplungsvorrichtung zeigt;Fig. 3 is a partial plan view showing the main section of a rolling mill including the shaft coupling device;

Fig. 4 ist eine Teildraufsicht, die eine Kupplung zeigt;Fig. 4 is a partial plan view showing a clutch;

Fig. 5 ist eine Schnittansicht, die den Hauptabschnitt einer Wellenkupplungsvorrichtung in einem Zustand ohne Drehmomentlast zeigt;Fig. 5 is a sectional view showing the main portion of a shaft coupling device in a state of no torque load;

Fig. 6 ist eine Schnittansicht, die den Hauptabschnitt der Wellenkupplungsvorrichtung in einem mit Drehmoment belasteten Zustand zeigt;Fig. 6 is a sectional view showing the main portion of the shaft coupling device in a torque-loaded state;

Fig. 7 ist eine Schnittansicht, die den Hauptabschnitt der Wellenkupplungsvorrichtung in ihrer Funktion zeigt, wenn eine Walze in Rückwärtsrichtung gedreht wird, und zwar in einem Zustand, in dem keine Drehmomentlast anliegt;Fig. 7 is a sectional view showing the main portion of the shaft coupling device in operation when a roller is rotated in the reverse direction in a state where no torque load is applied;

Fig. 8 ist eine Schnittansicht, die den Hauptabschnitt der Wellenkupplungsvorrichtung in ihrer Funktion zeigt, wenn eine Walze in Rückwärtsrichtung in einem Zustand gedreht wird, in dem eine Drehmomentlast anliegt;Fig. 8 is a sectional view showing the main portion of the shaft coupling device in its operation when a roller is rotated in the reverse direction in a state where a torque load is applied;

Fig. 9 ist eine Schnittansicht, die den Hauptabschnitt einer Wellenkupplungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;Fig. 9 is a sectional view showing the main portion of a shaft coupling device according to a second embodiment of the present invention;

Fig. 10 ist eine Schnittansicht, die den Hauptabschnitt einer Wellenkupplungsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;Fig. 10 is a sectional view showing the main portion of a shaft coupling device according to a third embodiment of the present invention;

Fig. 11 ist eine Schnittansicht, die den Hauptabschnitt einer Wellenkupplungsvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einem Zustand zeigt, in dem keine Drehmomentlast anliegt;Fig. 11 is a sectional view showing the main portion of a shaft coupling device according to a fourth embodiment of the present invention in a state where no torque load is applied;

Fig. 12 ist eine Schnittansicht, die den Hauptabschnitt der in Fig. 11 gezeigten Wellenkupplungsvorrichtung in einem Zustand zeigt, in dem eine Drehmomentlast anliegt;Fig. 12 is a sectional view showing the main portion of the shaft coupling device shown in Fig. 11 in a state where a torque load is applied;

Fig. 13 ist eine Schnittansicht, die den Hauptabschnitt der Wellenkupplungsvorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einem Zustand zeigt, in dem keine Drehmomentlast anliegt; undFig. 13 is a sectional view showing the main portion of the shaft coupling device according to a fifth embodiment of the present invention in a state where no torque load is applied; and

Fig. 14 ist eine Schnittansicht, die den Hauptabschnitt der in Fig. 13 gezeigten Wellenkupplungsvorrichtung in einem Zustand zeigt, in dem eine Drehmomentlast anliegt.Fig. 14 is a sectional view showing the main portion of the shaft coupling device shown in Fig. 13 in a state where a torque load is applied.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMENDETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS

Unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen wird die vorliegende Erfindung nachfolgend im Detail anhand ihrer Ausführungsformen beschrieben.With reference to the accompanying drawings, the present invention will be described in detail below by means of its embodiments.

Wie Fig. 3 zeigt, ist eine von einer Antriebseinheit, wie z. B. einem Walzenmotor, angetriebene Antriebswelle 1 mit einem Ende 3a einer Kupplung 3 verbunden. Eine Walzenwelle 21 einer Walze 2 ist mit einer Eingriffsöffnung 37 verbunden, die an dem anderen Ende 3b der Kupplung 3 gebildet ist. Die Kupplungsvorrichtung dient zum Verbinden der Walzenwelle 21 der Walze 2 mit der Eingriffsöffnung 37 der Kupplung 3.As shown in Fig. 3, a drive shaft 1 driven by a drive unit such as a roller motor is connected to one end 3a of a clutch 3. A roller shaft 21 of a roller 2 is connected to an engagement hole 37 formed at the other end 3b of the clutch 3. The clutch device serves to connect the roller shaft 21 of the roller 2 to the engagement hole 37 of the clutch 3.

Wie Fig. 4 zeigt, enthält die Kupplung 3: (1) ein antriebsseitiges Ansetzjoch 31, das mit der Antriebswelle 1 verbunden ist; (2) ein Universalgelenk 32 zur Ausrichtung, das mit dem antriebsseitigen Ansetzjoch 31 an seinem einen Ende verbunden ist; (3) eine Keilwellenverbindung 6, die mit dem anderen Ende des Universalgelenks 32 verbunden ist; (4) ein Universalgelenk 35 zur Ausrichtung, das mit der Keilwellenverbindung an ihrem anderen Ende verbunden ist; und (5) ein abtriebsseitiges Ansetzjoch 36, das mit dem anderen Ende des Universalgelenks 35 verbunden ist. Die Eingriffsöffnung 37 für den Eingriff der Walzenwelle 21 ist in dem abtriebsseitigen Ansetzjoch 36 gebildet.As shown in Fig. 4, the coupling 3 includes: (1) a drive-side yoke 31 connected to the drive shaft 1; (2) an alignment universal joint 32 connected to the drive-side yoke 31 at one end thereof; (3) a spline joint 6 connected to the other end of the universal joint 32; (4) an alignment universal joint 35 connected to the spline joint at the other end thereof; and (5) a driven-side yoke 36 connected to the other end of the universal joint 35. The engagement opening 37 for the engagement of the roller shaft 21 is formed in the output-side attachment yoke 36.

Die Keilwellenverbindung enthält: (1) eine antriebsseitige Welle 33, die mit dem anderen Ende des Universalgelenks 32 verbunden ist; (2) eine abtriebsseitige Welle 34, die mit dem Universalgelenk 36 verbunden ist und mit der antriebsseitigen Welle 33 drehbar verbunden ist; und (3) eine Feder (nicht dargestellt), die zwischen der antriebsseitigen Welle 33 und der abtriebsseitigen Welle 34 angeordnet ist, um die abtriebsseitige Welle 34 zur Walze 2 hin vorzuspannen.The spline joint includes: (1) a drive-side shaft 33 connected to the other end of the universal joint 32; (2) a driven-side shaft 34 connected to the universal joint 36 and rotatably connected to the drive-side shaft 33; and (3) a spring (not shown) disposed between the drive-side shaft 33 and the driven-side shaft 34 to bias the driven-side shaft 34 toward the roller 2.

Wie Fig. 1 (die den Zustand beim Walzenwechsel zeigt) und Fig. 2 (die den Zustand während des Walzbetriebes zeigt) in entlang der Linie X-X in Fig. 5 verlaufenden Schnittansichten zeigen, enthält die äußere Umfangsfläche 22 der Walzenwelle 21 ein Paar von flachen Oberflächen 22A, die einander entgegengesetzt angeordnet sind, und ein Paar von gekrümmten Oberflächen 22B, die einander entgegengesetzt angeordnet sind. Eine innere Umfangsfläche 38 der Eingriffsöffnung 37 enthält ein Paar von ersten entgegengesetzten Oberflächen 38A, die jeweils dem Paar von flachen Oberflächen 22A gegenüberliegen, und ein Paar von zweiten entgegengesetzten Oberflächen 38B, die jeweils dem Paar von gekrümmten Oberflächen 22B gegenüberliegen.As shown in Fig. 1 (showing the state during roll exchange) and Fig. 2 (showing the state during rolling operation) in sectional views taken along the line X-X in Fig. 5, the outer peripheral surface 22 of the roll shaft 21 includes a pair of flat surfaces 22A arranged opposite to each other and a pair of curved surfaces 22B arranged opposite to each other. An inner peripheral surface 38 of the engaging hole 37 includes a pair of first opposite surfaces 38A each opposite to the pair of flat surfaces 22A and a pair of second opposite surfaces 38B each opposite to the pair of curved surfaces 22B.

Wie Fig. 1 zeigt, entspricht ein Abstand, der zwischen der flachen Oberfläche 22A und der ersten entgegengesetzten Oberfläche 38A, die dieser gegenüberliegt, vorgesehen ist, einem Abstand, der zwischen der gekrümmten Oberfläche 22B und der zweiten entgegengesetzten Oberfläche 38B vorgesehen ist, die dieser gegenüberliegend vorgesehen ist, wenn die Phasen der Walzenwelle 21 und der Kupplung 3 zusammenfallen. Die Abstände erlauben das Anbringen und das Abnehmen der Walzenwelle 21, wenn keine Drehmomentbelastung vorliegt. Die Abstände betragen vorzugsweise etwa 0,3 mm bis 0,5 mm, was im wesentli chen denjenigen nach dem Stand der Technik entspricht. Auch wenn der Verschleiß von Kolbenstangen 42 und 52 der ersten und der zweiten Kolben 40 und 50 (die weiter unten beschrieben werden) es verhindert, daß die zweiten Kolben 50 auf die gekrümmten Oberflächen 22B pressen, kann das Niveau von daraus resultierenden Vibrationen nicht so stark wie nach dem Stand der Technik verstärkt werden.As shown in Fig. 1, a distance provided between the flat surface 22A and the first opposing surface 38A opposite thereto corresponds to a distance provided between the curved surface 22B and the second opposing surface 38B opposite thereto when the phases of the roller shaft 21 and the coupling 3 coincide. The distances allow the roller shaft 21 to be attached and detached when there is no torque load. The distances are preferably about 0.3 mm to 0.5 mm, which is substantially chen those of the prior art. Even if the wear of piston rods 42 and 52 of the first and second pistons 40 and 50 (described below) prevents the second pistons 50 from pressing on the curved surfaces 22B, the level of resulting vibrations cannot be increased as much as in the prior art.

Wie Fig. 5 (die den Zustand für den Walzenwechsel darstellt) zeigt, sind Wellenkupplungsmechanismen P und Wellenkupplungsmechanismen Q abwechselnd in vorbestimmten Abständen entlang einer Achse des abtriebsseitigen Ansetzjoches 36 vorgesehen. Die Wellenkupplungsmechanismen P und Q sind so ausgelegt, daß sie die Walzenwelle 21 mit der Kupplung 3 verbinden, wenn die Walzenwelle in normaler Drehrichtung gedreht wird, wie Fig. 1 zeigt, sowie in umgekehrter Richtung, wie in Fig. 8 gezeigt. Der Aufbau dieser Wellenkupplungsmechanismen P (siehe Fig. 1) ist so, daß der Aufbau des Wellenkupplungsmechanismus Q (siehe Fig. 7) dazu seitenverkehrt ist.As shown in Fig. 5 (which shows the state for roller exchange), shaft coupling mechanisms P and shaft coupling mechanisms Q are alternately provided at predetermined intervals along an axis of the driven-side attachment yoke 36. The shaft coupling mechanisms P and Q are designed to connect the roller shaft 21 to the coupling 3 when the roller shaft is rotated in the normal rotational direction as shown in Fig. 1 and in the reverse direction as shown in Fig. 8. The structure of these shaft coupling mechanisms P (see Fig. 1) is such that the structure of the shaft coupling mechanism Q (see Fig. 7) is reversed thereto.

Die Wellenkupplungsmechanismen P enthalten jeweils: (1) erste Kolben 40, die jeweils in Verbindung mit den ersten entgegengesetzten Oberflächen 38A vorgesehen sind, wobei die ersten Kolben 40 so ausgelegt sind, daß sie sich an die flachen Oberflächen 22A annähern, wenn die Phasenverschiebung auftritt, und zwischen ausgefahrenen Positionen, die in Fig. 1 gezeigt sind, und zurückgezogenen Positionen, die in Fig. 2 gezeigt sind, verschoben werden; (2) zweite Kolben 50, die jeweils im Zusammenhang mit den zweiten entgegengesetzten Oberflächen 38B vorgesehen sind, wobei die zweiten Kolben 50 so ausgelegt sind, daß sie zwischen den in Fig. 2 gezeigten ausgefahrenen Positionen und den in Fig. 1 gezeigten zurückgezogenen Positionen verschoben werden; (3) Kommunikationswege 60, um die Kommunikation der ersten Kolben 40 mit den entsprechenden zweiten Kolben 50 zu erlauben; und (4) Druckschraubenfedern 70, die als Vorspanneinrichtung zum Vorspannen der zweiten Kolben 50 auf die zurückgezogene Position zu dienen.The shaft coupling mechanisms P each include: (1) first pistons 40 each provided in association with the first opposing surfaces 38A, the first pistons 40 being adapted to approach the flat surfaces 22A when the phase shift occurs and to be displaced between extended positions shown in Fig. 1 and retracted positions shown in Fig. 2; (2) second pistons 50 each provided in association with the second opposing surfaces 38B, the second pistons 50 being adapted to be displaced between the extended positions shown in Fig. 2 and the retracted positions shown in Fig. 1; (3) communication paths 60 to allow communication of the first pistons 40 with the corresponding second pistons 50; and (4) compression coil springs 70 serving as biasing means for biasing the second pistons 50 to the retracted position.

Zwischen den ersten und den zweiten Kolben 40 und 50 durch den Kommunikationsweg 60, der mit den ersten und den zweiten Kolben 40 und 50 kommuniziert, hin und her fließendes Öl ermöglicht es, daß entweder die ersten Kolben 40 oder die zweiten Kolben 50 in der zurückgezogenen Position angeordnet sind, wobei die jeweils anderen in der ausgefahrenen Position angeordnet sind, wie Fig. 1 und 2 zeigen.Oil flowing back and forth between the first and second pistons 40 and 50 through the communication path 60 communicating with the first and second pistons 40 and 50 allows either the first pistons 40 or the second pistons 50 to be disposed in the retracted position with the other disposed in the extended position, as shown in Figs. 1 and 2.

Die ersten und die zweiten Kolben 40 und 50 enthalten jeweils: (1) Gleitkolben 41 und 51, die verschieblich in ersten bzw. zweiten Zylindern 36a bzw. 36b aufgenommen sind, die durch Öffnungen gebildet sind, welche in dem antriebsseitigen Ansetzjoch 36 gebildet sind; und (2) Kolbenstangen 42 und 52, die verschieblich in Durchgangslöchern aufgenommen sind, die von den Zylindern 36a und 36b in die Eingriffsöffnung 37 verlaufen. O-Ringe zur Abdichtung sind in Ringnuten eingesetzt, die an den äußeren Umfangsflächen der Gleitkolben 41 und 51 gebildet sind.The first and second pistons 40 and 50 each include: (1) sliding pistons 41 and 51 slidably received in first and second cylinders 36a and 36b, respectively, formed through openings formed in the drive-side attachment yoke 36; and (2) piston rods 42 and 52 slidably received in through holes extending from the cylinders 36a and 36b into the engagement hole 37. O-rings for sealing are fitted in annular grooves formed on the outer peripheral surfaces of the sliding pistons 41 and 51.

Die Enden der Kolbenstangen 52 der zweiten Kolben 50 sind konkav geformt, so daß sie auf die gekrümmten Oberflächen 22B der Walzenwelle 21 passen.The ends of the piston rods 52 of the second pistons 50 are concavely shaped so that they fit on the curved surfaces 22B of the roller shaft 21.

Wie Fig. 1 zeigt, ist der Abstand 51, der zwischen dem Ende der Kolbenstange 42 des ersten Kolbens 40 und der flachen Oberfläche 22A der Walzenwelle 21 vorgesehen ist, gleich dem Abstand 52, der zwischen dem Ende der Kolbenstange 52 des zweiten Kolbens 50 und der gekrümmten Oberfläche 22B der Walzenwelle 21 vorgesehen ist, wenn die Phasen der Walzenwelle 21 und der Kupplung 3 miteinander übereinstimmen. Der erste Zylinder 36a hat dieselbe Querschnittsfläche wie der zweite Zylinder 36b.As shown in Fig. 1, the distance 51 provided between the end of the piston rod 42 of the first piston 40 and the flat surface 22A of the roller shaft 21 is equal to the distance 52 provided between the end of the piston rod 52 of the second piston 50 and the curved surface 22B of the roller shaft 21 when the phases of the roller shaft 21 and the clutch 3 coincide with each other. The first cylinder 36a has the same cross-sectional area as the second cylinder 36b.

Der erste und der zweite Zylinder 36a und 36b und die Kommunikationswege 60 sind mit Schraubstopfen 71 und Dichtstopfen 72 jeweils abgedichtet und das Öl wird in die ersten und die zweiten Zylinder 36a und 36b und die Kommunikationswege 60 geladen.The first and second cylinders 36a and 36b and the communication paths 60 are provided with screw plugs 71 and sealing plugs 72 are sealed respectively and the oil is charged into the first and second cylinders 36a and 36b and the communication paths 60.

Der Aufbau der Wellenkupplungsmechanismen Q für die Rückwärtsdrehung der Walzenwelle 21 entspricht im wesentlichen demjenigen der Wellenkupplungsmechanismen P, wenn der Aufbau der Wellenkupplungsmechanismen P seitenverkehrt angeordnet wird, wie vorstehend beschrieben. Daher sind Bauteile, die dem Wellenkupplungsmechanismus P in Fig. 5 bis 8 gleich sind, mit gleichen Bezugszeichen versehen und auf eine Erläuterung dieser Bauteile wird verzichtet.The structure of the shaft coupling mechanisms Q for the reverse rotation of the roller shaft 21 is substantially the same as that of the shaft coupling mechanisms P when the structure of the shaft coupling mechanisms P is reversed as described above. Therefore, components that are the same as the shaft coupling mechanism P in Figs. 5 to 8 are given the same reference numerals and explanation of these components is omitted.

Nachfolgend wird der Betriebsablauf des Wellenkupplungsmechanismus P (siehe Fig. 6) bei der normalen Drehung der Walzenwelle beschrieben. Wenn beim Antrieb der Walzenwelle 21 ein Drehmoment übertragen wird, tritt die Phasenverschiebung zwischen der Walzenwelle 21 und der Kupplung 3 wie in Fig. 2 gezeigt auf, so daß die flachen Oberflächen 22A die ersten Kolben 44 einschieben, die in die zurückgezogenen Positionen eingefahren sind. Somit fließt das Öl von den ersten Kolben 40 durch die Kommunikationswege 60 zu den zweiten Kolben 50, so daß die zweiten Kolben 50 auf die entsprechenden gekrümmten Oberflächen 22B pressen. Als Resultat ist die Walzenwelle 21 mit der Kupplung 3 gekuppelt. Da die Abstände 51 und 52 einander gleich sind und die Querschnittsflächen der ersten und zweiten Zylinder 36a und 36b ebenfalls einander gleich sind, sind die gekrümmten Oberflächen 22B durch die Paare der zweiten Kolben 50 fest gesichert, ohne daß Spiel zwischen ihnen vorliegt. Wenn andererseits die Phasen der Walzenwelle 21 und der Kupplung 3 miteinander übereinstimmen, wenn die Walzenwelle 21 nicht angetrieben wird, wie Fig. 1 zeigt, werden die ersten Kolben 40, die von den flachen Oberflächen 22A eingeschoben wurden, freigegeben. Die zweiten Kolben 50 sind somit durch die Druckschraubenfedern 70 in die zurückgezogenen Positionen zurückgeschoben, so daß das Öl von den zweiten Kolben 50 zurück zu den ersten Kolben 40 fließt. Als Resultat werden die ersten Kolben 40 in die ausgefahrenen Positionen zurückgeschoben.Next, the operation of the shaft coupling mechanism P (see Fig. 6) in the normal rotation of the roller shaft will be described. When torque is transmitted in driving the roller shaft 21, the phase shift occurs between the roller shaft 21 and the clutch 3 as shown in Fig. 2, so that the flat surfaces 22A push in the first pistons 44 which are retracted to the retracted positions. Thus, the oil flows from the first pistons 40 through the communication paths 60 to the second pistons 50, so that the second pistons 50 press on the corresponding curved surfaces 22B. As a result, the roller shaft 21 is coupled to the clutch 3. Since the distances 51 and 52 are equal to each other and the cross-sectional areas of the first and second cylinders 36a and 36b are also equal to each other, the curved surfaces 22B are firmly secured by the pairs of the second pistons 50 without any clearance therebetween. On the other hand, when the phases of the roller shaft 21 and the clutch 3 coincide with each other when the roller shaft 21 is not driven, as shown in Fig. 1, the first pistons 40 which have been pushed in from the flat surfaces 22A are released. The second pistons 50 are thus pushed back to the retracted positions by the compression coil springs 70, so that the oil from the second pistons 50 flows back to the first pistons 40. As a result, the first pistons 40 are pushed back into the extended positions.

Da gemäß dieser Ausführungsform die Abstände um die Walzenwelle 21 gebildet sind, wenn die Walzenwelle nicht angetrieben wird, kann die Walzenwelle 21 ohne weiteres aus der Eingriffsöffnung 37 entnommen bzw. in diese eingesetzt werden. Wenn die Walzenwelle 21 angetrieben wird, pressen die zweiten Kolben 50 auf die gekrümmten Oberflächen 22B, so daß die Walzenwelle 21 mit der Kupplung 3 verbunden ist, so daß das Auftreten von Vibrationen verhindert werden kann. Somit kann eine Wellenkupplungsvorrichtung geschaffen werden, die einen einfachen Aufbau hat, der kompakter und kostengünstiger als bei herkömmlichen hydraulischen Kupplungsvorrichtungen ist.According to this embodiment, since the clearances are formed around the roller shaft 21 when the roller shaft is not driven, the roller shaft 21 can be easily removed from or inserted into the engagement hole 37. When the roller shaft 21 is driven, the second pistons 50 press the curved surfaces 22B so that the roller shaft 21 is connected to the coupling 3, so that the occurrence of vibration can be prevented. Thus, a shaft coupling device can be provided which has a simple structure which is more compact and less expensive than conventional hydraulic coupling devices.

Da die Wellenkupplungsmechanismen P in vorbestimmten Abständen voneinander axial beabstandet sind, wie Fig. 5 und 6 zeigen, wird eine Neigung der Walzenwelle 21 relativ zu der Achse der Eingriffsöffnung 37 sicher verhindert.Since the shaft coupling mechanisms P are axially spaced from each other at predetermined intervals, as shown in Figs. 5 and 6, inclination of the roller shaft 21 relative to the axis of the engagement hole 37 is securely prevented.

Gemäß dem Stand der Technik, bei dem eine Drehmomentlast auftritt, nachdem die Walzenwelle fest in der Eingriffsöffnung gehalten ist, ist eine Keilwellenstruktur zum Einstellen der Länge der Kupplung erforderlich, um eine vertikale Schwankung der Walze auszugleichen. Gemäß dieser Ausführungsform ist jedoch das Einstellen der Länge der Kupplung 3 nicht erforderlich, da die Walzenwelle 21 geringfügig aus der Eingriffsöffnung 37 gezogen wird, wenn die Belastung mit einem Drehmoment beginnt. Daher kann auf eine Keilwellenverbindung 6 verzichtet werden.According to the prior art in which a torque load occurs after the roller shaft is firmly held in the engagement hole, a spline structure for adjusting the length of the coupling is required to compensate for vertical fluctuation of the roller. However, according to this embodiment, since the roller shaft 21 is slightly pulled out of the engagement hole 37 when the load with a torque starts, adjusting the length of the coupling 3 is not required. Therefore, a spline connection 6 can be omitted.

Bei der Rückwärtsdrehung der Walzenwelle, die in Fig. 8 gezeigt ist, arbeitet der Wellenkupplungsmechanismus Q im wesentlichen in derselben Weise wie der Wellenkupplungsmechanismus P bei der normalen Drehung der Walzenwelle 21.In the reverse rotation of the roller shaft shown in Fig. 8, the shaft coupling mechanism Q operates in substantially the same manner as the shaft coupling mechanism P in the normal rotation of the roller shaft 21.

Fig. 9 zeigt eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie Fig. 9 zeigt, ist ein Konstruktionsunterschied zwischen der zweiten Ausführungsform und der ersten Ausführungsform, die in Fig. 1 gezeigt ist, daß der Abstand 52, der zwischen der Stange 52 des zweiten Kolbens 50 und der gekrümmten Oberfläche 22B der Walzenwelle 21 gebildet ist, kleiner ist als der Abstand 51, der zwischen der Stange 42 des ersten Kolbens 40 und der flachen Oberfläche 22A der Walzenwelle gebildet ist, wenn die Phasen der Walzenwelle 21 und der Kupplung 3 miteinander übereinstimmen. Bei dieser Ausführungsform kann das Hubmaß der zweiten Kolben 50 im Vergleich zu der ersten Ausführungsform, die in Fig. 1 gezeigt ist, gesteigert werden, so daß die gekrümmten Oberflächen 22B der Walzenwelle 21 durch die Paare von zweiten Kolben 50 mit zwischen ihnen vorgesehenen Abständen fest gesichert werden können. Daher kann eine festere Verbindung verwirklicht werden.Fig. 9 shows a second embodiment of the present Invention. As shown in Fig. 9, a design difference between the second embodiment and the first embodiment shown in Fig. 1 is that the clearance 52 formed between the rod 52 of the second piston 50 and the curved surface 22B of the roller shaft 21 is smaller than the clearance 51 formed between the rod 42 of the first piston 40 and the flat surface 22A of the roller shaft when the phases of the roller shaft 21 and the clutch 3 coincide with each other. In this embodiment, the stroke amount of the second pistons 50 can be increased as compared with the first embodiment shown in Fig. 1, so that the curved surfaces 22B of the roller shaft 21 can be firmly secured by the pairs of second pistons 50 with clearances provided therebetween. Therefore, a firmer connection can be realized.

Fig. 10 zeigt eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie Fig. 10 zeigt, liegt der Konstruktionsunterschied zwischen der dritten Ausführungsform und der in Fig. 1 gezeigten ersten Ausführungsform darin, daß der Durchmesser d2 des zweiten Zylinders 36b kleiner ist als der Durchmesser d1 des ersten Zylinders 36a. Das heißt, daß der zweite Zylinder 36b eine kleinere Querschnittsfläche als der erste Zylinder 36a hat. In dieser Ausführungsform kann das Hubmaß der zweiten Kolben 50 im Vergleich zu der in Fig. 1 gezeigten ersten Ausführungsform erhöht werden, so daß die gekrümmten Oberflächen 22B der Walzenwelle 21 durch die Paare von zweiten Kolben 50 mit zwischen ihnen vorgesehenen Abständen fest gesichert werden können. Dadurch kann eine festere Verbindung verwirklicht werden.Fig. 10 shows a third embodiment of the present invention. As Fig. 10 shows, the design difference between the third embodiment and the first embodiment shown in Fig. 1 is that the diameter d2 of the second cylinder 36b is smaller than the diameter d1 of the first cylinder 36a. That is, the second cylinder 36b has a smaller cross-sectional area than the first cylinder 36a. In this embodiment, the stroke amount of the second pistons 50 can be increased as compared with the first embodiment shown in Fig. 1, so that the curved surfaces 22B of the roller shaft 21 can be firmly secured by the pairs of second pistons 50 with gaps provided therebetween. As a result, a stronger connection can be realized.

Fig. 11 und 12 zeigen eine Wellenkupplungsvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Fig. 11 zeigt einen Zustand der Wellenkupplungsvorrichtung für den Walzenwechsel und Fig. 12 zeigt einen Zustand der Wellenkupplungsvorrichtung für den Walzbetrieb (bzw. den Antrieb der Walzenwelle 21). Wie Fig. 11 und 12 zeigen, liegt der Unterschied der Konstruktion zwischen der vierten Ausführungsform und der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform darin, daß Vertiefungen 38C an den Verbindungsstellen zwischen den ersten entgegengesetzten Oberflächen 38A und den zweiten entgegengesetzten Oberflächen 38B gebildet sind, so daß dadurch die Phasenverschiebung zwischen der Walzenwelle 21 und der Kupplung erhöht wird.Fig. 11 and 12 show a shaft coupling device according to a fourth embodiment of the present invention. Fig. 11 shows a state of the shaft coupling device for roll changing and Fig. 12 shows a state of the shaft coupling device for rolling operation (or driving the roll shaft 21). As Fig. 11 and 12 show, the Difference in construction between the fourth embodiment and the embodiment shown in Fig. 1 in that recesses 38C are formed at the joints between the first opposing surfaces 38A and the second opposing surfaces 38B, thereby increasing the phase shift between the roller shaft 21 and the coupling.

Gemäß dieser Ausführungsform ist der Abstand, der zwischen der flachen Oberfläche 22A der Walzenwelle 21 und der ersten entgegengesetzten Oberfläche 38A gebildet ist, gleich demjenigen der ersten Ausführungsform. Die Randabschnitte der flachen Oberflächen 22A der Walzenwelle 21 treten jedoch in die Vertiefungen 38C ein, so daß die Hubmaße der ersten Kolben 40 erhöht werden können. Als Folge werden die Hubmaße der zweiten Kolben 50 erhöht, womit es ermöglicht wird, daß die Paare der zweiten Kolben 50 die gekrümmten Oberflächen 22B der Walzenwelle 21 mit zwischen ihnen vorgesehenen Abständen fest sichern. Somit kann eine festere Verbindung verwirklicht werden.According to this embodiment, the clearance formed between the flat surface 22A of the roller shaft 21 and the first opposing surface 38A is the same as that of the first embodiment. However, the edge portions of the flat surfaces 22A of the roller shaft 21 enter the recesses 38C, so that the stroke amounts of the first pistons 40 can be increased. As a result, the stroke amounts of the second pistons 50 are increased, thus allowing the pairs of the second pistons 50 to firmly secure the curved surfaces 22B of the roller shaft 21 with clearances provided therebetween. Thus, a stronger connection can be realized.

Die zwischen den flachen Oberflächen 22A und die Abschnitten der ersten entgegengesetzten Oberflächen 38A abgesehen von den Vertiefungen 38C vorgesehenen Abstände betragen vorzugsweise etwa 0,3 mm bis etwa 0,5 mm, was im wesentlichen den Werten gemäß dem Stand der Technik entspricht. Auch wenn der Verschleiß der Kolbenstangen 42 und 52 der ersten und zweiten Kolben 40 und 50 die zweiten Kolben 50 außerstande setzt, auf die gekrümmten Oberflächen 22B zu pressen, kann die Leistungsfähigkeit der Wellenkupplungsvorrichtung durch die resultierende Vibration nicht in dem Ausmaß wie beim Stand der Technik verschlechtert werden. Es sei angemerkt, daß zwei Paare der Vertiefungen 38C vorgesehen sind, weil die Walze 2 sowohl in normaler Richtung als auch in Rückwärtsrichtung in Umdrehung versetzt wird.The distances provided between the flat surfaces 22A and the portions of the first opposing surfaces 38A other than the recesses 38C are preferably about 0.3 mm to about 0.5 mm, which is substantially the same as in the prior art. Even if the wear of the piston rods 42 and 52 of the first and second pistons 40 and 50 renders the second pistons 50 unable to press the curved surfaces 22B, the performance of the shaft coupling device cannot be deteriorated by the resulting vibration to the extent that in the prior art. Note that two pairs of the recesses 38C are provided because the roller 2 is rotated in both the normal and reverse directions.

Fig. 13 und 14 zeigen eine Wellenkupplungsvorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Fig. 13 zeigt den Zustand der Wellenkupplungsvorrichtung für den Walzenwechsel und Fig. 14 zeigt den Zustand der Wellenkupplungsvorrichtung für den Walzbetrieb (bzw. für den Antrieb der Walzenwelle). Wie Fig. 13 und 14 zeigen, liegen die Unterschiede der Konstruktion zwischen der fünften Ausführungsform und der in Fig. 1 gezeigten ersten Ausführungsform darin, daß gemäß dem Aufbau der fünften Ausführungsform die ersten entgegengesetzten Oberflächen 38A jeweils ersten Kolben 40 quer über die Walzenwelle 21 gegenüberliegend angeordnet sind und daß die Wellenkupplungsvorrichtung aufweist: (1) dritte Kolben 80, die so ausgelegt sind, daß sie zwischen ausgefahrenen Positionen, wie in Fig. 13 gezeigt, und zurückgezogenen Positionen, wie in Fig. 14 gezeigt, verschoben werden können; (2) Druckschraubenfedern 90, die als eine Vorspanneinrichtung zum Vorspannen der dritten Kolben 80 in Richtung der zurückgezogenen Position dienen; und (3) Kommunikationswege 100, um die Kommunikation der dritten Zylinder 36c, die die dritten Kolben 80 aufnehmen, mit den zweiten Zylindern 36b erlauben.Fig. 13 and 14 show a shaft coupling device according to a fifth embodiment of the present invention. Fig. 13 shows the state of the shaft coupling device for roll changing and Fig. 14 shows the state of the shaft coupling device for rolling operation (or for driving the roll shaft). As Figs. 13 and 14 show, the differences in construction between the fifth embodiment and the first embodiment shown in Fig. 1 are that according to the structure of the fifth embodiment, the first opposed surfaces 38A are arranged to face each other with first pistons 40 across the roll shaft 21, and the shaft coupling device comprises: (1) third pistons 80 adapted to be displaceable between extended positions as shown in Fig. 13 and retracted positions as shown in Fig. 14; (2) compression coil springs 90 serving as biasing means for biasing the third pistons 80 toward the retracted position; and (3) communication paths 100 to allow communication of the third cylinders 36c, which accommodate the third pistons 80, with the second cylinders 36b.

Die Querschnittsfläche des zweiten Kolbens 50 ist kleiner als diejenige des ersten Kolbens 40 und die Querschnittsfläche des dritten Kolbens 36c ist kleiner als diejenige des zweiten Kolbens 36b. Dies ermöglicht es, daß Öl von den ersten Zylindern 36a sowohl auf die zweiten Zylinder 36b als auch die dritten Zylinder 36c verteilt werden kann.The cross-sectional area of the second piston 50 is smaller than that of the first piston 40 and the cross-sectional area of the third piston 36c is smaller than that of the second piston 36b. This allows oil from the first cylinders 36a to be distributed to both the second cylinders 36b and the third cylinders 36c.

Bei dieser Ausführungsform sind Druckschraubenfedern 110, 120 und 130 jeweils zum Vorspannen der ersten, zweiten und dritten Kolben 40, 50 und 80 in Richtung der ausgefahrenen Position vorgesehen. Die Druckschraubenfedern 110, 120 und 130 erlauben es, jeweils die ersten Kolben 40, die zweiten Kolben 50 und die dritten Kolben 80 in die Ausgangspositionen zurückzuschieben, wenn die Walzenwelle nicht angetrieben wird. Genauer ausgedrückt sind dann, wenn die Druckschraubenfedern 110 die ersten Kolben 40 beaufschlagen und das Öl dadurch in die ersten Zylinder 36a zurückfließt, die durch die Druckschraubenfedern 70 und 90 angelegten Kräfte mit den durch die Druckschraubenfedern 120 bzw. 130 angelegten Kräfte ausgeglichen, so daß die zweiten Kolben 50 und die dritten Kolben 80 zurück in ihre Ausgangspositionen geschoben werden.In this embodiment, compression coil springs 110, 120 and 130 are provided for biasing the first, second and third pistons 40, 50 and 80 toward the extended position, respectively. The compression coil springs 110, 120 and 130 allow the first pistons 40, the second pistons 50 and the third pistons 80 to be pushed back to the initial positions, respectively, when the roller shaft is not driven. More specifically, when the compression coil springs 110 act on the first pistons 40 and thereby the oil in the first cylinders 36a, the forces applied by the compression coil springs 70 and 90 are balanced with the forces applied by the compression coil springs 120 and 130, respectively, so that the second pistons 50 and the third pistons 80 are pushed back to their starting positions.

Gemäß dieser Ausführungsform schieben die dritten Kolben 80, die in die ausgefahrenen Positionen vorgeschoben sind, die flachen Oberflächen 22A der Walzenwelle 21 zu den ersten Kolben 40 hin, wenn die Phasenverschiebung auftritt, wie Fig. 14 zeigt. Daher kann die Walzenwelle 21 durch die Kupplung 3 fest gehalten werden, womit Vibrationen und eine Instabilität der Walzenwelle 21 sicher verhindert werden. Wenn die Walzenwelle nicht angetrieben wird, werden die dritten Kolben 80 durch die Druckschraubenfedern 90 in die zurückgezogenen Positionen zurückgeschoben.According to this embodiment, the third pistons 80, which are advanced to the extended positions, push the flat surfaces 22A of the roller shaft 21 toward the first pistons 40 when the phase shift occurs, as shown in Fig. 14. Therefore, the roller shaft 21 can be firmly held by the clutch 3, thus securely preventing vibration and instability of the roller shaft 21. When the roller shaft is not driven, the third pistons 80 are pushed back to the retracted positions by the compression coil springs 90.

Es versteht sich, daß die vorliegende Erfindung nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist. Wenn die Walzenwelle so ausgelegt ist, daß sie in eine Richtung gedreht wird, können in Abhängigkeit von der Drehrichtung beispielsweise entweder der Wellenkupplungsmechanismus P oder der Wellenkupplungsmechanismus Q verwendet werden.It is to be understood that the present invention is not limited to the embodiments described above. When the roller shaft is designed to be rotated in one direction, for example, either the shaft coupling mechanism P or the shaft coupling mechanism Q may be used depending on the rotational direction.

Claims (4)

1. Wellenkupplungsvorrichtung, enthaltend:1. Shaft coupling device comprising: eine Drehwelle (21) und einen Drehzylinder (36), die zum Übertragen eines Drehmoments in einem Zustand, in dem sie eine vorbestimmte Phasenververschiebung zwischen sich haben, miteinander in Eingriff stehen,a rotary shaft (21) and a rotary cylinder (36) which engage with each other to transmit torque in a state in which they have a predetermined phase shift therebetween, wobei die Drehwelle (21) und der Drehzylinder (36) einen ersten Abstand zwischen sich haben, der in Abhängigkeit von der Phasenverschiebung verringert wird, und einen zweiten Abstand zwischen sich, der ungeachtet der Phasenverschiebung konstant ist,wherein the rotary shaft (21) and the rotary cylinder (36) have a first distance between them which is reduced depending on the phase shift, and a second distance between them which is constant regardless of the phase shift, wobei die Drehwelle (21) eine äußere Umfangsfläche hat, die ein Paar flache Oberflächen (22A) umfaßt, die einander entgegengesetzt angeordnet sind, und ein Paar gekrümmte Oberflächen (22B), die einander entgegengesetzt angeordnet sind,wherein the rotary shaft (21) has an outer peripheral surface comprising a pair of flat surfaces (22A) arranged opposite to each other and a pair of curved surfaces (22B) arranged opposite to each other, wobei der Drehzylinder (36) eine innere Umfangsfläche hat, die ein Paar erste entgegengesetzte Oberflächen (38A) umfaßt, die dem Paar der flachen Oberflächen (22A) jeweils mit einem Zwischenraum gegenüberliegen, der den dazwischenliegenden ersten Abstand einschließt, und ein Paar zweite entgegengesetzte Oberflächen (38B), die dem Paar der gekrümmten Oberflächen (22B) jeweils mit dem zweiten Abstand dazwischen gegenüberliegen, undwherein the rotary cylinder (36) has an inner peripheral surface comprising a pair of first opposing surfaces (38A) each facing the pair of flat surfaces (22A) with a gap including the first distance therebetween, and a pair of second opposing surfaces (38B) each facing the pair of curved surfaces (22B) with the second distance therebetween, and eine Hydraulikeinrichtung, die erste Kolben (40) aufweist, die jeweils in ersten Zylindern (36a) aufgenommen sind, welche in Zusammenhang mit den ersten entgegengesetzten Oberflächen (38A) vorgesehen sind, und die so angeordnet sind, daß sie sich an die flachen Oberflächen (22A) annähern, wenn eine Phasenverschiebung auftritt, und sich zwischen ausgefahrenen Positionen und zurückgezogenen Positionen bewegen, wenn die ersten Kolben (40) durch die entsprechenden flachen Oberflächen (22A) zum Zurückziehen gedrängt werden, wenn die Phasenverschiebung auftritt;hydraulic means comprising first pistons (40) each housed in first cylinders (36a) provided in association with the first opposing surfaces (38A) and arranged to approach the flat surfaces (22A) when a phase shift occurs and to move between extended positions and retracted positions when the first pistons (40) are urged to retract by the corresponding flat surfaces (22A) when the phase shift occurs; gekennzeichnet durchmarked by zweite Kolben (50), die jeweils in zweiten Zylindern (36b) aufgenommen sind, welche in Zusammenhang mit den zweiten entgegengesetzten Oberflächen (38B) vorgesehen sind, und die so ausgelegt sind, daß sie sich zwischen ausgefahrenen Positionen, in welchen die zweiten Kolben (50) mit den entsprechenden gekrümmten Oberflächen (22B) in Eingriff kommen, und zurückgezogenen Positionen, in welchen die zweiten Kolben (50) von den entsprechenden gekrümmten Oberflächen (22B) beabstandet sind, bewegen;second pistons (50) each housed in second cylinders (36b) provided in association with the second opposing surfaces (38B) and adapted to move between extended positions in which the second pistons (50) engage the corresponding curved surfaces (22B) and retracted positions in which the second pistons (50) are spaced from the corresponding curved surfaces (22B); eine Vorspanneinrichtung (70) zum Vorspannen der zweiten Kolben (50) in Richtung der zurückgezogenen Positionen,a biasing device (70) for biasing the second pistons (50) towards the retracted positions, Kommunikationswege (60), um das Kommunizieren der ersten Zylinder (36a) mit den entsprechenden zweiten Zylindern (36b) zu ermöglichen, um geschlossene Fluidleitungen zu bilden; undCommunication paths (60) to enable the first cylinders (36a) to communicate with the corresponding second cylinders (36b) to form closed fluid lines; and wobei eine Kraft, die als Fluiddruck in den ersten Zylindern (36a) erzeugt wird, wenn die Drehwelle so gedreht wird, daß der erste Abstand verringert wird, in eine Kraft in den zweiten Zylindern umgewandelt wird, um die Drehwelle (21) in dem zweiten Abstand zu halten.wherein a force generated as fluid pressure in the first cylinders (36a) when the rotary shaft is rotated so that the first distance is reduced is converted into a force in the second cylinders to hold the rotary shaft (21) at the second distance. 2. Wellenkupplungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die Hydraulikeinrichtung ferner enthält:2. Shaft coupling device according to claim 1, wherein the hydraulic device further includes: dritte Kolben (80), die jeweils in dritten Zylindern (36c) aufgenommen sind, welche in Zusammenhang mit den ersten entgegengesetzten Oberflächen (38A) vorgesehen sind, und die von den flachen Oberflächen (22A) beabstandet sind, wenn die Phasenverschiebung auftritt, wobei die dritten Kolben (80) zwischen ausgefahrenen Positionen, in der die dritten Kolben (80) auf die flachen Oberflächen (22A) pressen, und zurückgezogenen Positionen, in der die dritten Kolben (80) von den flachen Oberflächen (22A) beabstandet sind, verschoben werden;third pistons (80) each housed in third cylinders (36c) provided in association with the first opposing surfaces (38A) and spaced from the flat surfaces (22A) when the phase shift occurs, the third pistons (80) being displaced between extended positions in which the third pistons (80) press on the flat surfaces (22A) and retracted positions in which the third pistons (80) are spaced from the flat surfaces (22A); eine Vorspanneinrichtung (90) zum Vorspannen der dritten Kolben (80) in Richtung der zurückgezogenen Positionen; unda biasing device (90) for biasing the third pistons (80) towards the retracted positions; and Kommunikationswege (100), um das Kommunizieren der dritten Zylinder (36c) mit zumindest entweder den ersten Zylindern (36a) oder den zweiten Zylindern (36b) zu ermöglichen.Communication paths (100) to enable the third cylinders (36c) to communicate with at least one of the first cylinders (36a) and the second cylinders (36b). 3. Wellenkupplungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei welcher die zweiten Zylinder (36b) jeweils eine kleinere Querschnittsfläche als die ersten Zylinder (36a) haben.3. Shaft coupling device according to claim 1 or 2, in which the second cylinders (36b) each have a smaller cross-sectional area than the first cylinders (36a). 4. Wellenkupplungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei welcher jede der ersten entgegengesetzten Oberflächen (38A) mit einer Vertiefung (38c) gebildet ist, um die Phasenverschiebung zwischen der Drehwelle (21) und dem Drehzylinder (3b) zu erhöhen.4. A shaft coupling device according to any one of claims 1 to 3, wherein each of the first opposing surfaces (38A) is formed with a recess (38c) to increase the phase shift between the rotary shaft (21) and the rotary cylinder (3b).
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