JP2006349181A - ロールとそれのためのスペーサーリング - Google Patents

Abstract

【課題】接触面の面積を小さくして、面圧を大きくし、同時に中心軸線までの半径方向距離を増大して、接触面の力伝達能力を向上させる。
【解決手段】本発明は、中心軸線（Ｃ）により規定される回転対称な基本形状を有する、ロールシャフト（１）と、ロールリング（２）とスペーサーリング（３）の形の複数のリングとを具備するタイプのコンビロールに関する。各前記リングは、円形の外側制限エッジラインと円形の内側制限エッジラインとの間において伸張する平らな端面を有して、隣接するリングに対する接触面として作用する。好適にはスペーサーリングである、リングの端面の少なくとも１つは、内側エッジラインにより制限されており、前記内側エッジラインの直径は、ロールシャフトの外径に比べてより大きい。
【選択図】図１

Description

本発明は、中心軸線により規定される回転対称な基本形状を有するロール（回転）シャフトと、前記ロールシャフトに設置される多数のリングと、を具備する、ロール（回転体）に係り、各前記リングは、外側円形制限エッジと内側円形制限エッジとの間において伸張する、２つの平らな端面を有して、隣接するリングに対するトルク伝達のための摩擦接触面として作用する。その様なロールは通常コンビロールと呼ばれる。

多くの場合、ロールは、中間スペーサー（間隔）リングにより分離状態で保持される、２つ以上のロールリングを具備しており、リングの全体のセット（組）は、一方で例えばロールシャフトの肩部等の固定式ストップ（停止）リングにより、更にもう一方で内ネジを介してシャフトの雄ネジに締結されても良い、ロックナットにより、シャフトに固定状態で保持される。また、ロックナットとロールリングのセット（組み合わせ）との間において、バネデバイス（要素）と共に追加のスペーサーリングが設置されても良い。

多くの場合において、ロールリングは、セメントで固められたカーバイド（炭化物）により製作される一方で、中間スペーサーリングは、好適には鋼又は鋳鉄等のより軟質の又はより延性の材料により製作される。かなりのトルクが、ロールシャフトからロールリングに伝達されなければならない。ロールリングが、単にセメントで固められたカーバイドによって製作される場合には、これ（トルクの伝達）は、ロックナットから固定式ストップリングへ、個別のリング間の接触面を介して力の軸方向の（円筒状の）列（トレイン）により通常行われる。より詳細には、トルクは、個別のリングから隣接するリングへ、前記インターフェース（接続部）における摩擦作用により伝達され、そこ（インターフェース（接続部））では、リングの端面は、隣接するリングの協働する端面に対して押圧される。力の列全体を通してこの作業を実現するために、リング間の個別の摩擦ジョイント（連結部）は、強力でなければならない、即ち、お互いに対してリングの滑りなしで、トルクを伝達可能でなければならない。

既知のコンビロール（例えば、米国特許第5735788号及び米国特許第6685611号参照）において、ロールリングとスペーサーリングは、内側から外側まで、即ちロールシャフトの外皮表面から個別のリングの外側円筒表面までの全経路を半径方向において伸張する、端面により形成される。しかし、このことは、リング間において大きなトルクを伝達するための摩擦ジョイントの能力にとって有害なものとなっていた。従って、上記の設計では、スペーサーリングの内側と外側との間の概略半分に位置する区域において、即ち、ロールシャフトの外皮表面及び中心軸線のそれぞれのかなり近くにおいて、力が伝達されることとなる。更に、接触面の間のインターフェース（接続部）における表面圧力が、接触表面が比較的大きいために、比較的低くなる。これらの理由のために、リングはお互いに対して滑る状態が生じる可能性があり、順に、生産を妨害し、最悪の場合にはロールを破壊する場合が発生する。

本発明は、既知のコンビロールの上記の欠点を取り除き、更に改善されたロールを提供することを目的とする。従って、本発明の第１の目的は、大きなトルクが隣接するリング間で、リング間の滑りを信頼可能な方法で防止する、摩擦ジョイントを介して伝達されても良い、コンビロールを提供することである。言い換えれば、本発明は、ロールのリング間において強力で且つ効果的な摩擦ジョイント（連結部）を提供することを目的とする。本発明の目的はまた、単純な要素により改善された摩擦ジョイントを材料を節約可能な状態で提供することである。

本発明に従がい、独立請求項１の特徴部分に規定された形態により、少なくとも第１の目的が実現される。本発明によるロールの好適な実施の形態は、従属請求項２〜６において更に規定される。

本発明の請求項１の形態において、中心軸線（Ｃ）により規定される回転対称な基本形状を有する、ロールシャフト（１）と、前記ロールシャフト（１）に設置された複数のリング（２，３）とを具備するロールを開示する。このロールにおいて、各リング（２，３）は、外側円形制限エッジ（１３，１４）と内側円形制限エッジ（１６，１７）との間において伸張する２つの平らな端面（１２，１５）を有して、隣接するリングへのトルクの伝達のための摩擦接触面として作用しており、リングの端面（１５）の少なくとも１つは、内側エッジ（１７）により制限されており、内側エッジの直径は、ロールシャフト（１）の外径に比べてより大きいことを特徴とする。

別の形態において本発明はまた、リング、特にはスペーサーリングに関する。このリングの特徴は、独立請求項７に示される。

図１において、ロール（回転体）は、駆動可能なロール（回転）シャフト１と、３つのロールリング２と、３つのスペーサーリング３とを具備するように図示される。ロールシャフト１は、中心軸線Ｃにより規定される回転対称な基本的形状を有する。

リング２，３のセット（組み合わせ）は、実施例においてリング形状の肩部の形である、固定式ストップ（停止）リング４と、前記シャフトの対向する端部にあるロックナット５との間において所定の位置に保持される。ロックナットは、内ネジ（図示されない）を有しており、前記内ネジは、ロールシャフトの外ネジに締結されても良い。ロックナット５と第１のロールリング２との間に、この場合においては、締結用リング７を介してロックナット５から分離される、動的バネ６が更に設けられる。更に、ロックナットにおいて、周方向において間隔を開けて離れる多数の調整デバイス（要素）８が設けられており、その調整デバイス（要素）８により、バネ６のバネ力が調整可能である。

例において、ロールリング２は、固体のセメントで固められたカーバイド（炭化物）により形成され、他方でスペーサーリング３は、例えば鋼等のより延性のある又はより軟質な金属で形成されると想定する。各個別のロールリング２は、外側円筒面及び内側円筒面９，１０により区切られると共に、対向する端面１２により区切られており、各端面は、平らで、中心軸線Ｃに対して垂直に伸張する。各端面１２は、円形制限エッジライン（縁部線）１３により外方向で制限されており、内側の同様な円形制限エッジライン（縁部線）１４により内方向で制限される。

類似の状態において、個別のスペーサーリング３（図３参照）は、スペーサーリングの外径を規定する外側円筒面１１と、スペーサーリングの内径を規定する内側円筒面１０と、中心軸線Ｃに対して垂直に伸張する、２つの対向する平らな端面１５とにより区切られる。

図示されるロールの今までの説明に関する限り、同じものは、基本的に既知であるが、しかしスペーサーリング３の設計は除く。既知のスペーサーリングにおいて、平らな端面１５は、内側円筒面１０から外側円筒面１１まで全経路を半径方向において伸張していた。言い換えれば、スペーサーリングは、図１において右に示される締結用リング７と同じ一般的な設計を有していた。

本発明の形態に従がい、スペーサーリング３の個別の端面１５は、表面の内側制限エッジライン１７が、図４に従がう例において、リングの内径に対応する、ロールシャフトの外径に比べてより大きいような状態で、形成されている（外側方向で、端面１５は円形の制限エッジライン１６により制限される）。この様にして、与えられた外形に関する端面１５の総面積は、小さくなり、それにより隣接するロールリングに対する表面圧力は大きくなる。更に、該面の力伝達区域（即ち、制限エッジライン１６と１７の間の中間の仮想円形ライン（線））は、既知のスペーサーリングの対応する力伝達区域との比較において、外側へ移動する。言い換えれば、有効なトルクアームは増大されており、つまりこれ（トルクアーム）は、中心軸線Ｃと力伝達区域との間の半径方向の距離により決定される。

図１，２及び３に示される例において、端部接触面１５の面積の所望の減少は、リングが一方で外側リム部１８により形成されるという事実により提供されており、外側リム部１８は、対向する端面１５間の距離として計測される厚みを有し、それは、円筒面１０により区切られるリングの孔が形成される、内側リム部１９の厚みに比べてより厚い。内側リム部１９により、中心が位置決めされるスペーサーリングの能力は、それがロールシャフト１に設置される場合に、保持される。図３で分かるように、外側リム部１８は、内側リム部１８の半径方向伸張部に比べてより小さい、半径方向伸張部（制限エッジライン１６，１７間の半径方向距離Ｒ1）を有しており、つまりこれ（外側リム部１８の半径方向伸張部）は、制限エッジライン１７と孔エッジ面１０との間の半径方向距離Ｒ2により表されれる。実際において、Ｒ1は、Ｒ2の５０〜８０％、好適には６０〜７０％の量であっても良く、即ちＲ2は、Ｒ1に比べて２５〜１００％、又は４２〜６６％より大きくても良い。

図４において、ロールのこれとは別の実施の形態は、スペーサーリング３Ａが上記の実施の形態による中心が位置決めされる内側リム部を有さないように図示される。従って、この場合には、回転対称孔エッジ面１０Ａは、端面１５の対向する内側エッジライン１７間において軸方向に伸張する。このスペーサーリングの中心の位置決めは、外側に適用される中心位置決めデバイス（装置）により、又は例えば、設置後破壊されても良い、多孔性プラスチック又は木等の別の材料の内側リング形状の芯（コア）により、いずれかで実施されても良い。

多数の均一に分配された粒の層は、ロールリング２の端面とスペーサーリング３の端面との間のインターフェース（接続部）に適用されても良く、その粒は、リングの任意のものにおける最も硬質な材料に比べてより硬質である、材料により製作される。ロールリングがセメントで固められたカーバイドにより製作される場合には、例えば、ダイアモンド、立方晶窒化ホウ素又はセラミック等の粒が使用されても良い。粒は、接触面の表面仕上げを決定する、ごく微細な不規則性（凹凸）に比べて少なくとも幾分より大きい寸法を有するべきである。ロールリングとスペーサーリングとが、お互いに向かって全力で押し付けられる場合に、粒はその後、それぞれの端面を貫通して、表面間の摩擦を大幅に増大させる。その様な粒は、材料的に、リングをお互いから分離させることをより困難にはしない。実際には、粒は、糊又は別の粘性流体に含まれても良く、それ（糊又は別の粘性流体）は、スペーサーリングの比較的狭いリング形状の端部接触面に設置されても良い。これとは別に、粒はメッキ技術により適用されても良い。

本発明の実行可能な修正形態
本発明は、上記の及び図面に示された実施の形態にだけに限定されない。従って、例示の実施の形態が実際には好ましいが、スペーサーリングの代わりに、半径方向に減少された端部接触面をロールリングに形成することも実施可能である。

図１は、本発明によるコンビロールを通る部分的長手方向断面図である。 図２は、図１のロールに含まれるスペーサーリングの拡大断面図である。 図３は、前記スペーサーリングの立体図である。 図４は、本発明の別の実施の形態を図式的に示す断面図である。

符号の説明

１ ロールシャフト
２ ロールリング
３ スペーサーリング
４ 固定式ストップ（停止）リング
５ ロックナット
６ 動的バネ
７ リング
８ 調整デバイス
９ 外側円筒面
１０ 内側円筒面
１２ 端面
１３ 外側円形制限エッジライン
１４ 内側円形制限エッジライン
１５ 端面
１６ 制限エッジライン
１７ 内側制限エッジライン
１８ 外側リム部
１９ 内側リム部
Ｃ 中心軸線

Claims (7)

1. 中心軸線（Ｃ）により規定される回転対称な基本形状を有する、ロールシャフト（１）と、前記ロールシャフト（１）に設置された複数のリング（２，３）と、を具備する、ロールにおいて、
   各前記リング（２，３）は、円形の外側制限エッジと円形の内側制限エッジ（１３，１４及び１６，１７）との間において伸張する２つの平らな端面（１２，１５）を有して、隣接するリングへのトルクの伝達のための摩擦接触面として作用しており、
   リングの端面（１５）の少なくとも１つは、内側エッジ（１７）により制限されており、前記内側エッジの直径は、前記ロールシャフト（１）の外径に比べてより大きいことを特徴とするロール。
2. 前記端面（１５）は、スペーサーリング（３）に具備されており、ロールリング（２）の端面に対して押し付けられることを特徴とする請求項１に記載のロール。
3. 前記リングの２つの対向する端面（１５）は共に、内側エッジ（１７）により制限されており、その内側エッジ（１７）の直径は、前記ロールシャフト（１）の外径に比べてより大きいことを特徴とする請求項１又は２に記載のロール。
4. 前記スペーサーリング（３）は、前記対向する端面（１５）間の距離として計測される軸方向の厚みを有する、外側リム部（１８）を具備しており、前記軸方向の厚みは、その直径が前記ロールシャフト（１）の直径に対応する、内側回転対称孔エッジ面（１０）を有する、内側リム部（１９）の厚みに比べてより厚い、ことを特徴とする請求項２又は３に記載のロール。
5. 前記個別の端面（１５）の外側制限エッジ（１６）と内側制限エッジ（１７）との間の半径方向距離（Ｒ1）は、前記内側制限エッジ（１７）と前記孔エッジ面（１０）との間の半径方向距離（Ｒ2）に比べてより短いことを特徴とする請求項４に記載のロール。
6. 回転対称面は、前記２つの端面（１５）の前記内側制限エッジライン（１７）の間において軸方向に伸張しており、前記回転対称面は、内側孔エッジ面（１０Ａ）を形成し、前記内側制限エッジライン（１７）の直径に等しい直径を有することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のロール。
7. 外側回転対称制限面（１１）と、内側回転対称制限面（１０）と、更に軸方向に間隔を開けて離れていて且つお互いに離れて面する、２つの平らな端面（１５）とを有する、ロールのためのスペーサーリングにおいて、
   前記端面（１５）は、円形の外側制限エッジライン（１６）と円形の内側制限エッジライン（１７）との間に伸張しており、ロールに具備される別のリングに対して力伝達摩擦接触面として作用しており、
   前記個別の力伝達端面（１５）は、内側エッジライン（１７）により制限されており、その内側エッジライン（１７）の直径は、前記リングの内径に比べてより大きいので、従って力の伝達は、前記内側制限面（１０）により決定されることを特徴とするスペーサーリング。

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