JP2006349179A - ロール及び該ロールのためのリング - Google Patents

Abstract

【課題】ロールにおいて、高いバネ圧力又は高い事前応力の経時的な変化を調整可能なバネデバイスを備えて、リング間における滑りを回避する。
【解決手段】ロールシャフトに設置可能なロックナットの形のストップリングに、バネデバイスを組み込むロールにおいて、前記バネデバイスは、機械的圧縮バネを具備しており、一方では圧縮バネにより生成されたバネ力を、別のリングに向かって定常的に伝達するために、接近及び離間移動可能な前部加圧体と、もう一方ではロールの作動において、リングに対して固定位置を形成するがしかし不作動時においては、圧縮バネにおける張力を変更するために調整部材により調整可能に可動である、支持体との間で作動する。
【選択図】図１

Description

第１の形態において本発明は、駆動可能なロール（回転）シャフトと、２つの軸方向に離間されたストップ（停止）リングとを具備する、種類のロール（回転体）に係り、前記ストップリングの一方は固定されており、もう一方はロックナットであり、更に複数の別のリングがストップリングの間に装着されており、前記複数の別のリングの内の1つ以上のものがロール（回転）リングであるものに関する。

上記で一般的に説明されたタイプのロールは、当業者によりコンビロールと呼ばれている。実際には、その様なロールは、ワイア（線状体）、バー（棒体）、パイプ（管）等の金属製の長くて細い製品の熱間又は冷間ロール圧延に使用される。その様な目的で、ロールリング又はリング、即ちスペーサー（間隔）リング等とは対照的に、金属の成形を実施するようなリングは、通常半円形横断面形状を有する、多数の円周方向の溝を有して形成される。

その様なロール（回転体）の長期間の適切な機能のための重要な要素は、非常に大きなトルクが、お互いに対して同じ滑りのない状態で、シャフトからリングに伝達されるので、異なるロール及びスペーサーリングは、信頼可能な方法で、お互いに対して及びロールシャフトに対して回転するように固定されることである。この問題を克服するために、締結デバイス（装置）が使用されており、締結デバイスは、２つの主要な種類に分けられており、即ち、一方で、機械的バネのバネ力を利用するデバイスであり、もう一方では油圧作動式デバイスである。これらのデバイスの内の最後に記述したものは、多くの理由のためより適切ではなく、それは例えば、回転するロールまでの高価な油圧オイル配管を設ける必要性、オイル漏洩のリスク等である。従って、機械的バネであることが、技術的により複雑ではないと共に、製作、据え付け及び使用のためにより容易で且つより高価ではない限り好ましい。

問題の技術において、コンビロールのための機械的バネに関する多くの提案が行われてきた。これらの提案の１つは、米国特許第5735788号に開示されており、ロールシャフトの取り外し可能なリングのセット（組み合わせ）におけるベレビル（Belleville）スプリング（バネ）の使用に基いている。しかし、この案は、ロールリングとスペーサーリングのセット内部へのバネの設置に依存する別の事柄において、及び疲労の問題により成功ではなかった。問題のベレビル（Belleville）スプリングのバネ力又は引張力が、セット（取り付け）ネジにより再調整可能でなければならないが、取り外し可能なリングのセット内へのそれの設置の結果として、バネを変形又はより詳しくは扁平化する力が、バネに連続的に作用し、バネを、非常に速くかなりの程度で弱めるか又は疲労させる結果となり、バネは、稼動において、滑りを防止するリング間の摩擦ジョイントの力によりリングをお互いに対して押圧し続ける能力を失う。更に、傾斜したバネは、隣接するリングにより摩耗するが、その場合、バネがリングと、面接触ではなく（円形の）線接触することにより、それら（バネ及びリング）は、非常に短時間で摩耗してしまう。

本発明は、米国特許第5735788号に開示されるロールだけではなく、機械的バネを使用する別のロールにおける上述した欠点を取り除くこと及び改善されたロールを提供することを目的としている。従って、第１の形態において、本発明の第１の目的は、稼働中においてリング間における滑りを回避する目的で、高いバネ圧力か又は高い事前応力をロールの取り外し可能なリングに作用させることができる、機械的に作動するバネデバイス（装置）であって、更に単純な方法で、稼働中においてリング内に常に発生する（リングにおける材料の摩耗及び変形により）、回避できない変形を補償可能であるので、高い事前応力をリング間におけるトルクの瞬間的伝達のために保証する、バネデバイスを有するロールを提供することである。本発明の別の目的は、ロールの幅（固定式ストップリングとロックナットとの間の軸方向に適用可能な空間）が、任意の空間要求型バネデバイスにより占領されない、最適な方法で使用される、ロールを提供することである。本発明は更に、リングのバネ事前応力に対するサービス（保守作業）が単純且つ早い方法で実施されても良い、ロールを提供することを別の目的とする。

本発明に従がい、少なくとも第１の目的は、請求項１の特徴部分に規定される形態により実現される。本発明に従がうロールの特に好適な実施の形態は、請求項２に規定される。

第２の形態において本発明は、組み込みバネ機能を有して形成されていて且つ本発明に従がうロール用として意図されるようなリングに関する。この形態における本発明の重要な目的は、特にはロックナットの形のリングであって、１つ以上のバネデバイス（装置）が具備されていて、一方ではロールの異なるリングにおける顕著な変形を補償可能な大幅な作動範囲を有しており、もう一方では稼働中において、滑りのリスクを回避するために、高い動的事前応力をリングに即座に与える、リングを提供することである。本発明は、バネ機能を有して形成されるリングであって、そのリングは、ロールシャフトに対して簡単な方法で取り付け又は取り外し可能であって且つバネデバイスの能動的なバネ力が単純で且つ人間工学的に有用な方法で調整可能であるように更に形成される、リングを提供することを別の目的とする。

上記の目的は、独立請求項３に規定される、リングにより実現される。本発明に従がうリングの好適な実施の形態は、従属請求項４から１３に更に規定される。

本発明は、ロールシャフトに設置可能なリング、特にはロックナットの形のストップリングに、バネデバイスを組み込む考案であって、前記バネデバイスは、機械的な圧縮バネを具備しており、一方では圧縮バネにより生成されたバネ力を、別のリングに向かって定常的に伝達するために、接近及び離間移動可能な前部加圧体と、もう一方ではロールの作動において、リングに対して固定位置を形成するがしかし不作動時においては、圧縮バネにおける張力を変更するために調整部材により調整可能に可動である、支持体との間で作動する、バネデバイスを組み込む考案に基く。複数の周囲で離間するこのタイプのバネデバイスは、リングに沿って円形のリムの形態で配置されることが好ましい。

図１において、従来のように、２つの軸方向に離間するストップ（停止）リング２，３を有する、駆動可能なシャフト又はロール（回転）シャフト１を具備する、コンビロール（回転体）が図示されており、前記ストップリングの一方、即ちストップリング２が固定される一方で、もう一方のストップリングは、シャフトから取り外し可能なロックナット３である。例において、固定式ストップリング２は、シャフトの残部と一体化されるリング形状の肩部の形である。しかし、固定式ストップリング２を、適切な方法でシャフトに対して軸方向に固定される、分離する取り外し可能なリングの形で形成することも可能である。

固定式ストップリング２と取り外し可能なロックナット３との間において、多数の取り外し可能なリングが配置されており、それらのあるものは、ロールリング４であり、またあるものはスペーサーリング５である。ロックナット３と、ロックナットの最も近くに位置するロールリング４との間において、そのデザイン（設計）がスペーサーリング５のデザインとは異なっても良くて且つ締結リングとして以下で呼ばれる、別のリング６が設けられる。一般的に、ロールシャフト１は異なるリングと同様に、回転対称の、より正確には円筒状の基本形状を有しており、リングは、平らな端部接触面により区切られる。端部面の内、ロックナット３の対向する端部面だけが、図２と３に示されるように、参照番号７，８を付される。それの円筒形状の内側において、ロックナット（図１参照）は、ロールシャフトの雄ネジ１０と係合する、雌ネジ９を有して形成される。ロールリング４は、直接的ロール形成の役割を提供する目的を有し、この目的のために、円周方向の周囲溝１１を有しており、それはセメントで固めたカーバイド（炭化物）又は別の耐摩耗性材料により製造されることが好ましくても良い一方で、中間リング５，６は、例えば鋼又は鋳鉄等のより軟質な金属により形成されても良い。しかし、異なるリングの材料は、本発明の実現に関して付随的である。基本的事項は、リングの端部面間のインターフェース（接続部）における摩擦ジョイント（連結部）がリング間の滑りを効果的に防止することである。この目的のために、リングは、大きなバネ力又は事前応力により、持続的に圧縮されて保持されなければならない。

図２から５は、ロックナット３に組み込まれたバネデバイス（装置）１２の性質を詳細に図解する。図２において、バネデバイスは、ロックナットに搭載されるように示されるが、その一方で図３は、バネデバイスが収容される、貫通孔だけを示し、図４は、お互いに離間する、バネデバイスの個別の構成要素を示す分解図である。

上記の孔は、ロックナット３を通り軸方向に伸張し、記号１３で一般的に指示されており、一方ではロックナットの内側方向を向く端部面７において開く、前又は内側部分１４と、もう一方では幅を広げられたさら穴１６を介して、ロックナットの後又は外側端部面８において開く、後部分１５と、を具備する。例において、前孔部分１４は、孔部分１５の直径に比べてより大きい、直径を有し、さら穴１６は順に、部分１５に比べてより大きな直径を有する。前孔部分１４の内面は、滑らかで且つ円筒である一方で、後孔部分１５には、それの全体長さに沿って雌ネジ１７が形成される。

バネデバイス１２の能動的構成要素（図４参照）は、前部加圧体１９と後部停止又は支持体２０との間で作動する、圧縮バネ１８である。例示の実施の形態において、加圧体１９は、フランジ２１を有する適切な円筒状のピンを具備しており、フランジ２１に対して圧縮バネ１８の前端部が押し付けられても良い。支持体２０は、円筒状の包み面２２に加えて、適切に平らな背側部２３と、中央座２５が開く、前側部２４とを有する、ピストンの形を有し、加圧体１９の後端部は、前記座に係合する。ネジ２６は、雌ネジ１７と係合するそれの雄ネジ２７を有する、孔部分１５において締結されても良い。ネジの頭部２８は、さら穴１６に収容される。シーガー（Seeger）リング２９は、孔１３において異なるバネ構成要素を所定位置に保持する目的を有する。

本発明の図示される好適な実施の形態において、圧縮バネ１８は、ユニット（一体）化されたセット（組み合わせ）に配置された複数のカップ３０，３１を具備する、カップバネ（さらバネ）である。このバネの特徴は、セット（組み合わせ）状態の多数の第１のカップ３０の小さな端部がもう一方のカップ３１の小さな端部に対して対向する方向を指す状態で、第１のカップ３０の向きが設定されることである。より正確には、カップ３０は、その小さな端部が図５における左を指す一方で、カップ３１の小さな端部は右を指すような方法で設置される。そのようにして、２つの中間カップは、それの外側の周囲のエッジ（角部）に沿ってお互いに接触する一方で、２つの最も外側のカップは、それの内側エッジで、一方で加圧体１９のフランジ２１に対して、もう一方でピストン２０の前面２４に対して押圧される。

支持体２０とバネ１８と加圧体１９とシーガーリング（Seeger）２９は、設置において、孔部分１４に正しい順序で挿入される一方で、ネジ２６は、ねじ切られた孔部分１５に後ろから挿入される。シーガーリング２９は、孔部分１４においてバネ構成要素２０，１８，１９を所定位置に保持する目的だけを有する。

図面において、１つの個別のバネデバイス１２だけが示される。しかし実際には、ロックナット３は、離間し且つ円形のリム形態で配置される、複数の周囲のバネデバイスにより形成される。例えば、ロックナットはそれの円周に沿って、８つの等距離で離間するバネデバイスを具備しても良い。

本発明の機能及び利点
図１に示すように、ロールリング４と別のリング５，６が、ロールシャフト１に適用される場合に、ロックナット３は、雄ネジ１０に締結される。より正確には、ロックナットは、かなりの圧力により、締結リング６に対して締め付けられる。ロックナットが最大に締め付けられた端部位置に達すると、バネデバイス１２は、より正確には、個別のネジ２６が孔において所定の距離でねじ込まれることにより、作動する。加圧体１９の自由前端が、締結リング６に対して押しつけられる結果として、圧縮バネ１８はその時、より正確には、ピストンが孔部分において前方方向に移動することにより、圧縮される。ピストンがネジにより、所望のバネの事前応力が実現される位置に達すると、ネジの締め付けは終了する。そしてロールは、作動（オペレーション）を開始する準備が整う。

稼働中に、ロールシャフトの異なるリングには、効果的な方法で異なるバネデバイスにおける圧縮バネにより実施される、動的応力が作用する。より詳しくは、個別のバネ力は、共通の締結バネ６に伝達されており、締結バネにおいて、それ（バネ力）は、隣接するロールリング４に対して、それ（バネ力）が一様な高圧力で作用するように分配される。圧縮バネは説明された方法で、強力なカップ・リングの形で、製作されるため、動的バネの作用は、達成され、長期間の稼動（オペレーション）において保持される。しかしもしバネ力が予期せず減少する場合には、再調整が、即ち、ネジ２６の追加的な締め付けにより実施されても良く、ピストンを追加的に孔内へ押圧しても良い。その様にして、バネは、所望の程度の事前応力まで新たに圧縮される。

本発明によるロール及びそこに含まれるバネ配置の重要な利点は、リング間のバネ事前応力が簡単な方法で信頼可能に高く保持されても良いことである。これは順に、リングがお互いに対して滑らないことを保証する。

別の重要な利点は、バネ事前応力に必要な手段は、ロール幅の任意の部分、即ちストップリング２，３の間の使用可能な空間を占領しないことである。

本発明の可能な修正
本発明は、上記され更に図面に示された実施の形態だけに限定されない。従って、説明されたバネデバイスを、ロックナット３の代わりに固定式ストップリング２に配置可能である。バネデバイスを、可動なロックナットと同様に、固定式ストップリングに配置することさえも可能である。

図１は、本発明に従うロールを通る部分的長手方向の断面図である。 図２は、ロールに具備されるロックナットの形のリングを通る拡大断面図であり、そこには本発明に従うバネデバイスが組み込まれる。 図３は、バネデバイスが設置される、中空空間だけを示す断面図である。 図４は、バネデバイスに具備される、異なる構成要素を示す分解図である。 図５は、バネデバイスに具備される圧縮バネの拡大断面図である。

符号の説明

１ ロールシャフト
２ 固定式ストップリング
３ ロックナット
４ ロールリング
５ スペーサーリング
６ 締結リング
７ 端部面
８ 端部面
９ 雌ネジ
１０ 雄ネジ
１１ 円周溝
１２ バネデバイス
１３ 孔
１４ 前（又は内側）（孔）部分
１５ 後（孔）部分
１６ さら穴
１７ 雌ネジ
１８ 圧縮バネ
１９ 前部加圧体
２０ 支持体
２１ フランジ
２６ ネジ
２９ シーガーリング
３０ 第１のカップ
３１ 第２のカップ

Claims (13)

1. 駆動可能なロールシャフト（１）と、２つの軸方向に離間されたストップリング（２，３）とを具備する、ロールであって、前記ストップリングの一方（２）は固定されており、前記ストップリングのもう一方はロックナット（３）であり、更に複数の別のリング（４，５，６）が前記ストップリングの間に装着されており、前記複数の別のリング（４，５，６）の内の１つ以上がロールリング（４）である、ロールにおいて、
   前記ストップリングの少なくとも１つ（３）は、軸方向に伸長していて且つ前記リング（３）の対向する端部面（７，８）において開く、貫通孔（１３）に収容される、バネデバイス（１２）を具備しており、
   前記バネデバイス（１２）は、機械的圧縮バネ（１８）を具備しており、前記機械的圧縮バネ（１８）は、一方では前記圧縮バネにより生成されたバネ力を、リング（６）に向かって定常的に伝達するために、前記孔の開口を介して接近及び離間移動可能である、前部加圧体（１９）と、もう一方では前記ロールの作動において、前記リング（３）に対して固定位置を形成するがしかし不作動時においては、前記圧縮バネの張力を変更するために調整部材（２６）により調整可能に可動である、支持体（２０）との間で作動することを特徴とするロール。
2. 複数のバネデバイス（１２）は、ロックナット（３）の形のストップリング内に収容されること、及び
   締結リング（６）は、前記ロックナットとロールリング（４）との間に配置されており、前記個別のバネデバイスのバネ力をロールリング（４）に沿って分配する目的を有しており、更に前記バネデバイスが設置される、円形のリム形態の直径に比べてより大きな外径を有することを特徴とする請求項１に記載のロール。
3. 軸方向に伸長していて且つ前記リングの対向する端部面（７，８）に開く、貫通孔（１３）に収容される、バネデバイス（１２）を具備する、リングにおいて、
   前記バネデバイス（１２）は、機械的圧縮バネ（１８）を具備しており、前記機械的圧縮バネ（１８）は、一方では前記圧縮バネにより生成されたバネ力により、一定に進むために、前記孔の開口を介して接近及び離間移動可能である、前部加圧体（１９）と、もう一方では前記リングに対して固定位置を形成しても良いがしかし前記圧縮バネの張力を変更するために調整部材（２６）により調整可能に可動である、支持体（２０）との間で作動することを特徴とするロールのためのリング。
4. 前記加圧体（１９）と前記圧縮バネ（１８）と前記支持体（２０）は共に、前記孔の前部分（１４）に収容される一方で、前記調整部材（２６）は、それの後部分（１５）に収容されて、後から近づけることを特徴とする請求項３に記載のリング。
5. 前記加圧体１９）は、前記圧縮バネ（１８）がそれに対して押されるフランジ（２１）を有するピンであることを特徴とする請求項３又は４に記載のリング。
6. 前記支持体（２０）は、それに対して前記調整部材（２６）が押し付けられる後側部（２３）を有するピストンであることを特徴とする請求項３から５のいずれか一項に記載のリング。
7. 前記加圧体（１９）の後端部は、前記支持体（２０）の前側部（２４）の座部（２５）に挿入されることを特徴とする請求項５又は６に記載のリング。
8. 前記前孔部分（１４）は、前記後孔部分（１５）の直径に比べてより大きい直径を有することを特徴とする請求項４から７のいずれか一項に記載のリング。
9. 前記調整部材は、前記後孔部分（１５）の雌ネジ（１７）に係合する雄ネジ（２７）を有する、ネジ（２６）であることを特徴とする請求項３から８のいずれか一項に記載のリング。
10. 前記圧縮バネは、数個のカップ（３０，３１）のセットを具備するカップバネであることを特徴とする請求項３から９のいずれか一項に記載のリング。
11. １以上の第１のカップ（３０）は、それらの小さな端部が、１つ以上の第２のカップ（３１）の小さな端部の反対方向を指すような向きに設定されることを特徴とする請求項１０に記載のリング。
12. 中心にある２つのカップ（３０，３１）は、お互いに対面するそれの大きな端部により押圧されており、前記カップの小さな端部は、外側を指しており、前記加圧体（１９）のフランジ（２１）と前記支持体（２０）の前面（２４）に対して押し付けられることを特徴とする請求項１１に記載のリング。
13. 前記リングが、円形のリム形態で配置される、周囲方向で離間する複数のバネデバイス（１２）を具備することを特徴とする請求項３から１２のいずれか一項に記載のリング。

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