JP2004330305A - 圧延ミルのロールスタンド - Google Patents

Abstract

【課題】十分な剛性を有するシャフトの提供。
【解決手段】圧延ミルのロールスタンドは、平行な偏心スリーブ１６内に、軸方向に距離をあけて配置された第１及び第２ベアリング１２，１４によって回転可能に支持される平行なロールシャフト１０を含む。偏心スリーブ１６は、カートリッジハウジング１８内に回転可能に支持され、ロールシャフト１０は、カートリッジハウジング１８の片側から外部に突出し、作業ロールを運ぶよう構成される片持ち端を備える。第３ベアリング２２が、偏心スリーブ１６内に保持され、第１及び第２ベアリング１２，１４の間に第１及び第２ベアリング１２，１４から軸方向に距離をあけて配置された中間の位置でロールシャフト１０を回転可能に支持するよう構成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、棒材やバー材などの長い製品を圧延するための圧延ミルに関し、より詳しくは、作業ロールが支持シャフトの遠端に取付けられる、「片持ち」ロールスタンドと呼ばれる構成の向上に関する。

本願は、２００３年５月８日に出願された米国特許仮出願第６０／４６８，８０７号の優先日を主張する。

従来、片持ち作業ロールは平行な支持シャフトの遠端に取付けられている。シャフトは、複数の偏心スリーブに含まれる作業及び駆動側ベアリングに回転のために軸支され、この作業及び駆動側ベアリングは軸方向に距離をあけて配置されており、偏心スリーブがさらに、回転可能な調整のためにカートリッジハウジングに取付けられる。ロールシャフトは、ミル駆動装置のギアとかみ合うよう配置されたギアを有し、複数の偏心スリーブを同時に逆方向に回転させることにより、ミル通過ラインに対して対称的な調整が、作業ロールに実行される。

この従来の構成のより詳細な説明は、下記特許文献１を参照することにより得られ、この文献の内容をここに援用しその全体を組み入れる。

より小さな直径の作業ロールの出現により、ロールシャフトの直径もまた、縮小される必要があり、この結果、シャフトの長さがその直径に比べて過度に長くなってしまう。従来の２つのベアリング構成は、十分に強度要件を満たすが、剛性に関してはそうではなく、シャフトの変形が問題となる。

この問題を解決するための１つの試みが、下記特許文献２に開示されている。ここでは、従来の作業及び駆動側ベアリングの間に圧力スリーブが用いられる。圧力スリーブは、静水学的に負荷をかけられ、遠隔制御されて、シャフトに予備負荷をかけ、これにより、負荷の下で変形するシャフトの傾向に対抗する。過度に複雑であり高価であることに加え、この構成は、ロールシャフトが、周辺のカートリッジハウジングによる重要な径方向の支持がない圧力スリーブに含まれているのみであるため、剛性に欠ける。

米国再発行特許第２８，１０７号明細書 米国特許第６，５６１，００３号明細書

上述したように、従来の技術では、ロールスタンドの剛性が十分でない。そこで、本発明では、十分な剛性を備えたロールスタンドを提供することを目的とする。

本発明によれば、従来の作業及び駆動側ベアリング間に第３のベアリングを設けることにより、シャフトに追加の剛性が与えられる。第３のベアリングは、「オイル膜」の種類であり、このオイル膜ベアリングでは、シャフトが、ベアリング負荷ゾーンにおいて動水力学的に保たれるオイル膜上に、回転のために軸支される。オイル膜ベアリングは、別個に制御された加圧オイルの静水学的な投入を必要とすることなく、ベアリングの偏心率に比例して増大する、自己調節剛性を有する。これに加え、第３のベアリングは、偏心スリーブ及びカートリッジハウジングの両方によって、径方向に支持され、これにより、公知の従来技術の構成に比べ、増大された剛性を可能にする。

まず図１及び図２を参照し、ロールシャフト１０は、偏心スリーブ１６内に保持される駆動及び作業側スリーブベアリング１２及び１４により回転可能に支持される。偏心スリーブは、カートリッジハウジング１８内に、回転のため及び回転可能に調整可能に軸支される。ロールシャフトの片持ち外部端１０ａは、作業ロール（図示せず）を支持するよう構成され、片持ち内部端は、ミル駆動装置の駆動ギア（図示せず）とかみ合うよう構成され配置されたギア２０を有する。

ロールシャフトの中間部は、偏心スリーブ１６の中間部内に含まれる第３のベアリング２２での回転のために軸支され、この偏心スリーブの中間部は、カートリッジハウジング内にぴったりと保持され、よって、カートリッジハウジングにより、強く支持される。ベアリング２２は、オイルにより潤滑されるスリーブ型であり、シャフトの回転により、ベアリングの負荷ゾーンにオイルの動水力学的な膜が作られる。

より詳しくは、図３に示すように、カートリッジハウジング１８には、偏心スリーブ１６を保持する穴内のアーチ状の溝２６と連絡する入口通路２４が設けられる。径方向通路２８が、溝２６から偏心スリーブの穴の第２のアーチ上の溝３０へとつながる。スリーブベアリング２２は、溝３０と連絡する径方向通路３２を有する。

ロールスタンドの動作においては、通路２４、溝２６、通路２８、溝３０及び通路３２を介して、シャフト１０の軸支表面とスリーブの内部ベアリング２２の表面との間の動作空間へとオイルが供給される。オイルは、ベアリングの負荷ゾーンにおいて、動水力学的に、楔形状の膜に形成される。

片持ち作業ロールに対して分離する力が働くことにより、ロールシャフトに負荷がかかるにつれ、シャフトの変形は、ベアリング２２によって抵抗される。ロールシャフトは負荷の下で変形する傾向があるので、図４に、ベアリング内のシャフト軸支表面の偏心率の増大に伴って、ベアリング２２の剛性がどのように動水力学的に増大するのかを示す。ベアリングの剛性の増加は自己調整されるものであり、別個の加圧オイルの塗布及び遠隔制御を必要としない。

偏心スリーブ１６は、剛直な設計であり、駆動及び作業側ベアリングの間に連続的に延びる中間部を有する。これらは全て、カートリッジハウジングによる偏心スリーブ中間部の支持及びベアリング２２によって与えられる自己調整抵抗力と組合わせられることにより、ロールパッケージの全体的な剛性の相当な増大に寄与する。

本発明の概念を実施する片持ちロールスタンドを通る長手方向の断面図である。 図１の２−２線に沿った断面図である。 図２の一部を拡大した図である。 第３のオイル膜ベアリングの剛性が、どのようにベアリングの偏心率に比例して増大するかを示すグラフである。

符号の説明

１０ シャフト、１２ 駆動側スリーブベアリング、１４ 作業側スリーブベアリング、１６ 偏心スリーブ、１８ カートリッジハウジング、２２ 第３ベアリング。

Claims (5)

1. 圧延ミルのロールスタンドであって、
   軸方向に距離をあけて配置された第１及び第２ベアリングにより回転可能に支持される平行なロールシャフトと、
   前記ベアリングを保持し、ハウジング内に回転可能に支持される平行な偏心スリーブであって、前記ロールシャフトが前記ハウジングの片側から外部に突出する片持ち端部を有し作業ロールを運ぶよう構成される、平行な偏心スリーブと、
   前記偏心スリーブにより保持され、前記第１及び第２ベアリングの間の、前記第１及び第２ベアリングから軸方向に距離をあけて配置された中間の位置で前記ロールシャフトを回転可能に支持するよう配置された第３のベアリングであって、前記偏心スリーブが、前記中間位置において、前記ハウジング内に回転のために軸支され前記ハウジングによって径方向に支持される、第３のベアリングと、
   を含む圧延ミルロールスタンド。
2. 請求項１に記載のロールスタンドであって、前記第３のベアリングがオイル膜ベアリングである、ロールスタンド。
3. 請求項１に記載のロールスタンドであって、前記ロールシャフトが、前記ハウジングの逆側から外部に突出し、駆動ギアを支持するよう構成される、第２の片持ち端部を有する、ロールスタンド。
4. 請求項１に記載のロールスタンドであって、前記第３のベアリングが、オイルにより潤滑されるスリーブベアリングであり、前記ベアリング内のシャフトの軸支表面の偏心率と比例して増大する自己調整剛性を有する、ロールスタンド。
5. 圧延ミルのロールスタンドであって、
   軸方向に距離をあけて配置された第１及び第２ベアリングによって回転可能に支持される平行なロールシャフトと、
   前記ベアリングを有し、ハウジング内に回転可能に支持される平行な偏心スリーブであって、前記ロールシャフトが、前記ハウジングの片側から外部に突出し作業ロールを運ぶよう構成された片持ち端部を有する、偏心スリーブと、
   前記偏心スリーブにより保持され、前記第１及び第２ベアリングの間の、前記第１及び第２ベアリングから軸方向に距離をあけて配置された中間の位置で前記ロールシャフトを回転可能に支持するよう配置された第３のベアリングであって、それぞれのシャフト軸支表面の偏心率に比例して増大する自己調整剛性を有する、オイルにより潤滑されるスリーブベアリングである、第３のベアリングと、
   を含む圧延ミルのロールスタンド。

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