JP2003200215A - 撚りヘッド用軸受アセンブリ - Google Patents

撚りヘッド用軸受アセンブリ

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 圧延撚りヘッドにおいて、熱膨張を逃がし、
高温下で使用可能とする。 【解決手段】 軸受アセンブリ１６は、圧延撚りヘッド
のハウジング１２内のクイル１４を回転自在に支持す
る。軸受アセンブリ１６は、クイル１４とハウジング１
２との間に配置された、互いに軸方向に間隔をあけて位
置する第一および第二のローラ軸受セット１６ａ，１６
ｂを含む。軸受アセンブリ１６はさらに、第一の軸受セ
ット１６ａに対してその円周部における第一の位置に、
半径方向の予荷重を印加する荷重印加ユニット４０，４
４を含む。その予荷重は、第一の位置から１８０°の位
置に設けられた第二の位置にて第二の軸受セットの円周
部に作用する反作用力によって対抗される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本願は、２００２年２月２６
日に出願された米国特許出願第１０／０８２，９８６号
の一部継続出願である。その米国特許出願第１０／０８
２，９８６号は、２００１年１２月１４日に提出された
米国特許仮出願第６０／３４０，１９０号に基づく優先
権を主張する。
【０００２】本発明は、熱間圧延などにより連続的に送
出された線、棒、管などの製品を螺旋状のリングに成形
する高速ロッドミル(high speed rod mill）で使用され
るタイプの撚りヘッド(laying head)に関する。
【０００３】
【従来の技術】図１に、従来の撚りヘッド１０を略図に
て示す。撚りヘッドはハウジング１２を含み、そのハウ
ジング１２内に、前後のローラ軸受アセンブリ１６およ
び１８の間に回転自在に支持された中空クイル１４が設
けられている。クイル１４には、かさ歯車２０が装着さ
れ、そのかさ歯車２０は対のかさ歯車２２とかみ合う。
後者のかさ歯車２２は、歯車装置およびモータ（図示せ
ず）によって通常の方法で駆動される。
【０００４】撚りパイプ(laying pipe)２４が、クイル
１４に担持されている。撚りパイプは、クイルの回転軸
Ｘに整列する進入側端部２４ａと、軸Ｘから半径方向に
間隔をあけて位置する送出側端部２４ｃへ続く中間湾曲
部２４ｂとを有する。
【０００５】近年の通常の高速圧延作業では、直径５．
５ｍｍの完成ロッドは、圧延機から１１２〜１２０ｍ／
秒程度にて、７５０〜１１００℃の範囲の温度で送出さ
れる。そのロッドを、そのような高温のまま撚りヘッド
に配送してもよいし、あるいは約６００〜９５０℃まで
水で冷却してから撚りパイプの進入側端部２４ａに進入
させてもよい。湾曲した撚りパイプが、軸Ｘを軸にして
回転することによって、ロッドが螺旋状のリングＲの列
に成形される。それらのリングは、冷却コンベヤー（図
示せず）へ送出され、そこでオフセットの（ずらした）
オーバーラップパターンに広げて配置され、さらに冷却
された後、コイルとしてまとめられる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】このような条件下での
運転時に撚りヘッドは、１５００〜２２５０ｒｐｍ程度
またはそれ以上の回転速度に至ることもあり、クイルを
支持するローラ軸受アセンブリを含む撚りヘッドの回転
部品は、１００〜１１０℃の高温にさらされる可能性が
ある。したがってローラ軸受アセンブリは、熱膨張およ
び収縮に適応できるよう適切なクリアランスを用いて設
計されなければならない。
【０００７】特に、荷重が比較的軽くかかる前部軸受ア
センブリ１６では、そのようなクリアランスが特定の速
度にて、ローラにおいて有害な横滑りおよび振動を引き
起こすことが、現在認められている。
【０００８】本発明は、クリアランスによって前部軸受
アセンブリに発生するローラの横滑りおよび振動を排除
すること、または少なくともかなり減少させることを目
的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】その目的のために前部軸
受アセンブリは、互いに軸方向に間隔をあけて配置され
る第一および第二のローラ軸受セットに分割されてい
る。第一のローラ軸受セットには、その円周部における
第一の位置にて、半径方向の予荷重が印加される。その
予荷重は、第一の位置から１８０°の位置に設けられた
第二の位置にて第二のローラ軸受セットの円周部に作用
する反作用力によって対抗される。
【００１０】以下、添付の図面を参照しつつ、本発明の
上記および他の目的ならびに特徴をさらに詳述する。
【００１１】
【発明の実施の形態】図２および図３を参照すると、ハ
ウジング１２が、前部プレート１２ａと上部プレート１
２ｂを含むことがわかる。本発明の前部軸受アセンブリ
１６は、互いの軸方向の中心間距離が間隔「ｄ」であ
る、内側および外側ローラ軸受セット１６ａ，１６ｂを
含む。間隔ｄは、軸受セット１６ａ，１６ｂの公称直径
「Ｄ」の約５〜４０％の範囲内であることが好ましい。
【００１２】各軸受セット１６ａ，１６ｂは、環状のイ
ンナおよびアウタレース２８，３０の間に把持されたロ
ーラ部材２６を含む。軸受セット１６ｂのインナレース
２８は、クイル１４に装着され、クイル１４に対して固
定されている。軸受セット１６ａのインナレース２８
は、インナリング３２に装着され、インナリング３２に
対して固定されている。インナリング３２は、クイルに
焼きばめしてある。
【００１３】軸受セット１６ａ，１６ｂのアウタレース
３０はそれぞれ、カートリッジ３４，３６に収容されて
いる。両カートリッジ３４，３６は、前部ハウジングプ
レート１２ａ内のボア１３の中に、軸方向に整列した状
態で配置される。カートリッジ３４は、弾性のあるいわ
ゆる「ベルヴィル」ワッシャ（皿ばね）３９を介して作
用する段付きボルト３８によって、カートリッジ３６に
押しつけられている。ボルト３８のシャンクと、それら
が延伸するカートリッジ３４内の穴との間には、若干の
クリアランスが設けられる。カートリッジ３４とボア１
３との間にも、同様のクリアランスが設けられる。これ
らのクリアランスは、カートリッジ３６に対する、カー
トリッジ３４の垂直方向の若干の動きに適応するに十分
なものである。
【００１４】カートリッジ３４は、一体的に形成された
ローブ（突出部）３４ａを含み、そのローブ３４ａは、
ハウジングの上部プレート１２ｂの下に位置する。ロー
ブ３４ａは、上部プレート１２ｂ上のブッシュ４２内を
貫通する調節可能なボルト４０によって係合される。
【００１５】ボルト４０を適切に調節することにより、
下方向の予荷重Ｆ1がカートリッジ３４に印加され、し
たがってそれが軸受セット１６ａの円周上の第一の位置
に印加される。弾性のあるベルヴィルワッシャ４４を、
ボルト４０とローブ３４ａとの間に配置することによ
り、予荷重が弾力的に印加されることが確実となる。予
荷重は、たとえば圧力シリンダ、プラスチックばね、ま
たは空気ばねなどの、同等の代替手段によって印加して
もよい。
【００１６】軸受セット１６ａにかかる予荷重Ｆ1は、
前面ハウジングプレート１２ａによって印加され予荷重
の印加点から１８０°の第二の位置にて軸受セット１６
ｂに作用する、反作用の力Ｆ2によって対抗される。予
荷重および反作用力Ｆ1，Ｆ2は協働し、それぞれ軸受セ
ット１６ａの上半分および軸受セット１６ｂの下半分に
存在するクリアランスを除去するよう作用する。それに
より、軸受の部品間の通常動作クリアランスに起因する
と思われるローラの横滑りおよび振動を防止、または少
なくとも有益に低減する。
【００１７】図４は、本発明の第二の実施形態を示す。
この実施形態においても前部軸受アセンブリ１１６は、
内側および外側ローラ軸受セット１１６ａ，１１６ｂを
含む。各ローラ軸受セットは、インナおよびアウタレー
ス１２８，１３０の間に把持されたローラ部材１２６を
含む。両軸受セットのインナレース１２８が、クイル１
１４に装着され、クイル１１４に対して固定されてい
る。内側セット１１６ａのアウタレース１３０は、前部
ハウジングプレート１１２ａのボア内に固定されたカー
トリッジ１３４に収容されている。外側セット１１６ｂ
のアウタレース１３０は、カートリッジ１３６に収容さ
れる。カートリッジ１３６は、カートリッジ１３４の段
形ボア１３７内に止め具１３５によって保持されてい
る。
【００１８】カートリッジ１３６とカートリッジ１３４
のボア１３７との間の若干のクリアランスは、止め輪１
３５が印加する適度な保持力との組み合わせにより協働
して、カートリッジ１３４に対する、カートリッジ１３
６の垂直方向の若干の動きに適応する。
【００１９】ピストンシリンダユニット１４０が、カー
トリッジ１３６に対して予荷重Ｆ1を、中間弓形足台１
４２を介して第一の位置に印加し、したがってその予荷
重Ｆ 1が外側セット１１６ｂのアウタレース１３０に作
用される。この予荷重は上記例と同様に、予荷重印加点
から１８０°の位置にて内側セット１１６ａのアウタレ
ース１３０に印加される反作用の力Ｆ2によって対抗さ
れる。第一の実施形態の場合と同じく、予荷重は、たと
えば図２および図３に示すものなどの他の同等手段によ
って印加してもよい。
【００２０】広い意味において本発明は、一方の軸受セ
ットのアウタレースにおける第一の位置に力を印加する
ことによって予荷重をかけ、その予荷重印加点から１８
０°の位置にて他方の軸受セットのアウタレースに反動
力を作用させて荷重をかけることによって機能すると理
解される。予荷重は、図２および図３に示すように内側
セットのアウタレースに印加してもよいし、あるいは図
４に示すように外側セットのアウタレースに印加するこ
とも可能である。
【００２１】以上の詳細な説明から、本発明の目的およ
び利点が、いくつかの好適な実施形態によって達成され
ることが明らかである。しかしながら、開示した概念に
関して当業者が容易に想到するような修正および同等物
を、本発明の範囲内に含むことを意図する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 典型的な高速ロッド撚りヘッドを示す斜視図
である。
【図２】 本発明の一つの実施形態による予荷重印加型
前部軸受アセンブリを組み込んだ撚りヘッドの前部を、
撚りパイプを撤去した状態で示す、拡大縦断面図であ
る。
【図３】 図２の線３−３に沿って得られる断面図であ
る。
【図４】 本発明の第二の実施形態による予荷重印加型
前部軸受アセンブリを組み込んだ別の撚りヘッドを示
す、図２に類似の図である。
【符号の説明】
１２ ハウジング、１２ａ 前部プレート、１３ ボ
ア、１４ クイル、１６前部軸受アセンブリ、１６ａ
内側ローラ軸受セット、１６ｂ 外側ローラ軸受セッ
ト、２８ インナレース、３０ アウタレース、２６
ローラ部材、３４，３６ カートリッジ、３８，４０
ボルト、３９，４４ ベルヴィルワッシャ、４２ ブッ
シュ。
フロントページの続き (72)発明者 ジェームス エフ ウォルシュ アメリカ合衆国 マサチューセッツ シュ ローズベリー ビュー ストリート 12 Ｆターム(参考） 3J012 AB04 AB11 BB05 CB01 EB14 FB10 FB11 HB01 HB02 4E026 BE01 BE10

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 撚りヘッドのハウジング内のクイルを回
    転自在に支持する、軸受アセンブリであって、 前記クイルと前記ハウジングとの間に配置された、互い
    に軸方向に間隔をあけて位置する第一および第二のロー
    ラ軸受セットと、 前記第一の軸受セットに対して、その円周部における第
    一の位置に半径方向の予荷重を印加する荷重印加手段
    と、を有し、 前記予荷重は、前記第一の位置から１８０°の位置に設
    けられた第二の位置にて前記第二の軸受セットの円周部
    に作用する反作用力によって対抗される、軸受アセンブ
    リ。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載の軸受アセンブリであっ
    て、 前記第一および前記第二の軸受セットはそれぞれ、環状
    のインナおよびアウタレースの間に把持されたローラ部
    材を含み、 前記インナレースは前記クイルに対して固定され、前記
    アウタレースは前記ハウジングに対して固定されてい
    る、軸受アセンブリ。
  3. 【請求項３】 請求項２に記載の軸受アセンブリであっ
    て、 前記荷重印加手段は、前記ハウジングに支持され、前記
    第一の軸受セットのアウタレースに対して作用するよう
    配置されており、 前記反作用力は、前記第二の軸受セットのアウタレース
    に対して作用する前記ハウジングによって印加される、
    軸受アセンブリ。
  4. 【請求項４】 請求項１に記載の軸受アセンブリであっ
    てさらに、 前記第一および前記第二の軸受セットをそれぞれ収容す
    る第一および第二のカートリッジと、 前記カートリッジを、互いに一体的に軸方向に整列し隣
    接する状態に保持する手段と、を有する、軸受アセンブ
    リ。
  5. 【請求項５】 請求項４に記載の軸受アセンブリであっ
    て、 前記第二のカートリッジが、前記ハウジングの前部プレ
    ート内のボアの中に収容され回転自在に固定されてお
    り、 前記第一のカートリッジが、前記第二のカートリッジか
    ら軸方向かつ前記ハウジングの内部方向へ突出してい
    る、軸受アセンブリ。
  6. 【請求項６】 請求項５に記載の軸受アセンブリであっ
    て、前記荷重印加手段が前記第一のカートリッジに係合
    するよう構築および配置される、軸受アセンブリ。
  7. 【請求項７】 請求項１に記載の軸受アセンブリであっ
    て、前記第一および前記第二の軸受セットの互いの中心
    間距離が、それらの軸受セットの公称直径の約５〜４０
    ％の範囲内である、軸受アセンブリ。
  8. 【請求項８】 請求項１に記載の軸受アセンブリであっ
    て、前記予荷重が弾力的に印加される、軸受アセンブ
    リ。
  9. 【請求項９】 撚りヘッドのハウジング内のクイルを回
    転自在に支持する軸受アセンブリの、構成部品間のクリ
    アランスを減少する方法であって、 前記軸受アセンブリを、互いに軸方向に間隔をあけて配
    置されるローラ軸受セットに分割するステップと、 前記軸受セットの一方に対して、その円周部における第
    一の位置に半径方向の予荷重を印加し、前記第一の位置
    から１８０°の位置に設けられた第二の位置にて、前記
    軸受セットの他方に対してその円周部に作用する反作用
    力によって前記予荷重に対抗するステップと、を有する
    方法。
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