JP2012520980A

JP2012520980A - 空気圧特性を持つ油再循環システムによる圧延装置

Info

Publication number: JP2012520980A
Application number: JP2012500912A
Authority: JP
Inventors: エルスミスザセカンドフランク; ダーハーモハマド
Original assignee: エックステックインコーポレイティッド
Priority date: 2009-03-17
Filing date: 2010-03-17
Publication date: 2012-09-10
Anticipated expiration: 2030-03-17
Also published as: US20120006138A1; JP5593518B2; CN102355973A; US8677850B2; EP2408582A1; EP2408582A4; BRPI1014076A2; WO2010107849A1; CN102355973B

Abstract

第１端部に第１ギア空洞を有するシャフト、第１ギア空洞に油を搬送する油搬送路、第１ギア空洞から油を運び去る油戻り路を有するギア軸である。第１シールアセンブリは、第１ギア空洞からの油漏れを制限する目的でシャフトの第１端部と連結し、第１シールアセンブリは、片方では第１ギア空洞と流体伝達し、もう片方では、流体搬送路と流体伝達するシール界面を含む。流体搬送路は、シール界面上の圧力差を減少する目的で、加圧調節された空気源に接続される場合がある。

Description

この出願は、２００９年３月１７日に出願された米国暫定出願番号６１／１６０，８６４の利益を主張する。

この出願は、広く圧延装置の駆動装置、より詳しくは圧延装置駆動シャフトの油再循環システムに関するものである。

油再循環システムは、圧延装置の駆動装置に関して使用されてきた。そのような装置に関して生じる１つの問題は油漏れである。従って、そのような油漏れを制限するか防ぐ駆動を提供することが望ましい。

一形態において、ギア軸は、第１端部に第１ギア空洞を有するシャフト、第１ギア空洞に油を搬送する油搬送路、及び第１ギア空洞から油を運び去る油戻り路を含んでいる。第１シールアセンブリは、第１ギア空洞からの油漏れを制限するためにシャフトの第１端部に連結する。第１シールアセンブリは、片方では第１ギア空洞と流体伝達し、もう片方では、流体搬送路と流体伝達するシール界面を含む。流体搬送路は、シール界面上の圧力差を減少する目的で、加圧調節された空気源に接続される場合がある。

別の形態では、圧延装置端部の駆動シャフトを含む圧延装置内に油の再循環を提供する方法は、圧延装置端部のギア空洞からと、ギア空洞への油の再循環と、ギア空洞と連結するシール配置を提供し、シール配置は、片方をギア空洞に部分的に流体伝達する第１のシール界面を含み、第１シール界面の逆に位置する空間に、ギア空洞圧に対するように、加圧調節された空気を運ぶ。

さらに別の形態は、圧延装置は、駆動された端部と圧延駆動端を備えるシャフトを含み、
圧延駆動端に連結したギア域を伴う。油搬送路は、ギア域に油を運び、油戻り路はギア域から油を運び去る。シールアセンブリはギア域から油が漏れないようにするために、圧延端部に連結する。シールアセンブリは次に定義される部品を含む。すなわち、ギア域からの油を受ける第１空洞と、片方が第１空洞と連結する第１シール界面と、第１シール界面の反対側と連結する第２空洞と、片方が第２空洞と連結する第２シール界面とを含み、第２空洞は、第１シール界面上を横切る油の流れを制限する第１空洞内において増す油圧に対応するように、主に油戻り路へ導く目的で、加圧調節された空気を含む。

図１は、圧延装置の駆動シャフトアセンブリの一つの実施例の断面図である。図２は、圧延装置の実施例の一つの平面図である。図３は、油搬送と油戻り路を示した図１のアセンブリの拡大部分断面図である。図４は、空気搬送路を示した図１のアセンブリの拡大部分断面図である。図５は、図１のシャフトの圧延端部のシールアセンブリを示した拡大部分断面図である。図６は、図１のアセンブリの潤滑油環配置の立面図である。図７は、圧延装置の駆動シャフトアセンブリの別の実施例の断面図である。図８は、圧延装置の駆動シャフトアセンブリの別の実施例が並んでいる平面図である。図９は、図８の実施例の一つのシャフトの駆動端の拡大部分図である。図１０は、図８の実施例の一つのシャフトの圧延端部の拡大部分図である。

図１には、圧延装置の連結配置が示されており、ロールに連結するためにシャフトとロール端部１６に駆動回転が用いられる、モータ端部あるいは駆動端１２を備えた軸シャフト１０を含む。シャフトのロール端部はハブギアを駆動させ、ハブギアは替わりに連結ギアと相互作用し、駆動させる。図示した実施例では、シャフトの駆動端は、駆動源と組合わさられるために、Ｕ型ジョイントアセンブリ１４を含む。しかしながら、典型的な軸の応用においては、シャフトの駆動端は、ロール端部の駆動端と同様のハブギア配置を含む場合がある。この点において、そして単に例を提示する方法として、図２において、本願の当該の油再循環システムとシールが実施される完全な圧延装置配置に言及する。より具体的には、圧延装置列２０は、例えば、スチール（鋼）のような金属を回転する際に用いられることが示される。圧延装置列２０は、モータ２２を含む。モータ２２は、駆動列動力変速機を通じてワークロール２４と２６に連結するように操作される。モータ２２は、ギア減速機２８、ピニオンアセンブリ３４、ギア軸３２と３４に示されるような組合せを含む。バックアップロール３６および３８は、ワークロール２４および２６に隣接そして接触するよう配され、ニップを形成しそのニップを通じて回転作動の間ワークピース（例えば金属板）が供給される。モータ２２とギア減速機２８は、圧延機のモータ室部分４０内に配され、ピニオンアセンブリ３０、ギア軸３２および３４、ワークロール２４および２６、バックアップロール３６および３８はモータ室部分４０から離れた圧延機部分４２内に位置する。

図３では、油再循環システムは、油投入部５０（モータ端部１２の近くに）を含む。油路５２は、軸シャフト沿いに軸方向に伸び、実施例に示すように、スプリングガイドアセンブリ５４の軸路を貫通し、含む。油路５２のロール端部１６で、半径外方向に、ハブギアの歯５６と連結ギアの歯５８の相互作用領域に届くように、油は移動する。相互作用歯領域を通過した後、油はシールアセンブリ６２に隣接する第１空洞へと移動する。この領域の油は、油排出部６６が設けられたシャフトのモータ端部へと戻る油戻り路６４に入り込み、沿って移動する。油戻り路６４の部分を形成する軸方向穴は、ロール端部において栓６８で密封される。

図４と図５では、シールアセンブリは、間隔をあけて配され、軸シャフト１２と共に概して回転する軸シールコンポーネント７０および７２と、連結ギア（例えばスクリュー／ボルト７８を用いた角度制限部７６を経由して）と回転するように連結し、軸シールコンポーネント７０と７２の間へと延びる連結ギアシャフトコンポーネント７４とを含む。シールコンポーネントは（望ましくは２次元での断面図や、３次元の部分球面に見られるように、アーチ形の表面に）カーブし、連結ギアと軸シャフト１２との間において、相関的に回動可能である。シールリング８２が存在するにもかかわらず、第１空洞の油は第２空洞８０へ、シールアセンブリ内のコンポーネント７４と７０の間の表面から表面を伝って移動が可能であり、連結ギアシールコンポーネント７４と軸シャフトシールコンポーネント７２の間の表面から表面へと伝って油漏れ路沿いに、システムから漏れる。しかしながら、そのような漏れは第２空洞８０への加圧調節された液体の伝達により、減少や解消が可能である。

この点において、第２空洞８０へと通じる加圧調節された空気路８６沿いに、加圧調節された空気投入部８４が設けられる。この空気路沿いに加圧調節された空気を第２空洞へと送ることで、第２空洞８０へと第１空洞６０から油が流れることを防いだりあるいは制限が可能である。よって、油漏れ路沿いに第２空洞８０から油が漏れる可能性を減少させたり解消したりする。従って、空気圧は本質的に、循環油の全てを油戻り路６４沿いに流す。（図３参照）

シールパッケージの機能は、空気圧を利用し、第１シール面を横切って（つまり、コンポーネント７０と７４の隣接した表面間で）空気圧を均等化する点において特徴的である。実施例の中には、第１空洞６０内の油を効率的に保持するために第２空洞８０の加圧グリースを利用することも可能である。シール設計は、第２空洞を用いるが、それにより第１シールを横切って圧力を等しくする。

シールアセンブリ６２において、第１シール（油をシールする意図で、コンポーネント７０と７４の隣接表面間のシール界面）と、第２シール（空気や加圧グリースをシールする意図で、コンポーネント７２と７４の隣接する表面間のシール界面）の両方がある。結合部から油が漏れるには、油は両方のシールを通過しなければならない。第１シールは、軸角度の不均衡で回転する間、結合部内で油を保持する目的で球形表面に対して作動する。第２シールは、第２空洞内で圧縮空気や加圧グリースを保持する目的を持つ。

第１空洞６０は、基本的にギア油を保持する第１シールに隣接するギア駆動の部分である。第２空洞８０は、ギア空洞の外部にあり、第２空洞に漏れた油が入り込まないように設計されている。第２空洞は、空気または／あるいは加圧グリースで加圧調節され、ギア空洞から油が漏れることに対してバリアの役目をなす。

この油は、路５２沿いに、シャフトを通じて、ギア空洞へと送りこまれ、内部ギア空洞圧力を上げる。ギア空洞圧力は、結合部がより速く回転するに応じて増加する傾向がある。シールアセンブリは、反対の表面や第１シールの反対表面やまたは側面上の空気圧や加圧調節されたグリースを誘導することにより上昇した空洞圧から引き起こされる油漏れに対して抵抗するように構成されている。本質的そして典型的には、結合部内の圧力が結合部の外側の圧力よりも高いという理由から、結合部から油は漏れる傾向にある。しかしながら、加圧調節された第２空洞８０は、ギア空洞からの自然な油漏れの流れを効果的に止める。一般的に、ギア空洞の圧力は駆動システムの回転速度に応じて上昇する。典型的な応用においては、第２空洞に供給される空気の圧力は、駆動システムに対する既知の最高スピードを基に最適な結果をもたらす目的で選択される場合がある。５ｐｓｉから３０ｐｓｉの範囲内の圧力が典型的には好ましいが、変動も可能である。適していれば、他の圧力源や加圧調節された空気も使用可能である。本願で使用されているように「空気」という用語は、どのようなガス状の流体も広く包含する。（例えば周辺空気も使用可能でありが、他のガス状流体の混合物やあるいは単一の要素から成るガス状流体物も使用可能である。）

図１と図６では、示された実施例の油搬送では、油戻りと空気搬送は、外側環９２と内側環９４を備える潤滑油環９０を通じて行われる。潤滑油環は、油投入部用、油排出部用、空気投入部用に、それぞれポート９６、ポート９８、ポート１００を備え、作動中に、ホース、パイビング、その他に適切な流れを形成するような道具が連結される。作動中、潤滑油環に連結された保持ブロック１０２は、シャフト１０が回転する間潤滑油環の回転を防ぐ。潤滑油環の半径方向内向きの表面と、シャフトの半径方向外向きの表面の間において滑り接触が生じる。内側環表面の輪状凹み内に、輪状シール１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ、１０４ｄが間隔をあけて設置され、それぞれ輪状流体領域１０６、１０８、１１０、をシャフト１０のあたりに設ける。ポート９６は、区域１０８に油を運ぶために区域１０８と、区域１０８内の油流入口５０と繋がっている。ポート９８は、区域１０６内の油流出口６６からの再循環油を受け取るために区域１０６に繋がっている。ポート１００は、区域１１０内の空気流入口８４へと空気を運ぶために区域１１０へと繋がっている。

シールアセンブリの基本的な機能に加えて、シールパッケージはユニットとしてシャフト上に軸方向に浮き、また角度不均衡に対応することが重要である。全体のシールパッケージは、矢印１１２で示されているように、シャフト方向上でスライドするように構築される。スプリングガイドアセンブリ５４は、シャフト１０のロール端部１６方向にシールパッケージを促す。結合部が、駆動部材（例えば、ロール駆動シャフト）に連結されると、ケーシングとシールパッケージはシャフトの駆動部材１２の方向へわずかに移動させられる。シールコンポーネント７０と７２の間にあるシールコンポーネント７４の回動連結は、球形にカーブした一連の表面を利用して連結ボールと、（第２空洞６０である）内部室内にあるソケット配置を形成する。この配列は、シールとシールパッケージのシーリング表面との間に、一定の隙間を保持しながらコンポーネント７４沿いに、連結ギアの回動や移動を許容する。結合部が駆動部材から取り外されると、スプリングガイドアセンブリ５４は、ロール端部１６方向へシャフト１０沿いに、結合部とシールパッケージを押し、角度制限部７６は、ハブギア歯５６と相互作用し、重力によって生じるであろう結合部の下方向への旋回を制限する。

図７では、圧延シャフトと連結配置の別の実施例を示している。シャフト１０は、駆動端１２と圧延端部１６を含む。シャフトのロール端部はシールパッケージ１２０と、ハブ１２２と、結合部１２４とを含み、結合部の開口端部へと係合するケーシング１２６を駆動するよう、すべてが配置されている。同様に、ケーシングは、ワークロールのロールネックに係合する。シールパッケージは上記実施例同様に、シールコンポーネント７０、７２、７４を含み、第１空洞６０と第２空洞８０の両方が形成される。潤滑油環１３０は、油投入部ポート１３２、油排出部ポート１３４、空気投入部ポート１３６を含む。油投入部ポート１３２は、潤滑のためにハブと連結ギア域１４２の両方へ油を運ぶ油路１３２に油を、反対にギア領域１４０の潤滑のためにシャフト１０の駆動端に、油を供給する。ギア領域１４２に通じる油路部分１４４は、シャフトの外部表面上の溝により形成され、シーリングするためにプレートやあるいは別の構造によって溝は適切に覆われる場合がある。油戻り路１３４は、第１空洞６０から延びる油戻り路１４６から（図７で示される部分のみ）油を受けるために連結される。空気投入部ポート１３６は、上記記載の方法で気圧調節をするために第２空洞８０に連結する空気流路１４８に繋がる。路１３８があるので、路１４８の部分１５０は、プレートや他の覆い構造によって溝がシールされた状態で、シャフト表面上の凹みや溝により形成される場合がある。別の配置では、空洞８０はグリースで充満される場合がある。潤滑油環１３０は、シャフト１０の回転中、潤滑油環が回転するのを防ぐ目的で、構造と（図示せず）相互作用する対回転ラグ１５２を含む。捕捉箱１５４は、図７に概略的に示され、潤滑油環１３０の近辺に落とされる油を捕捉するように構成される。図１の実施例は同様の捕捉箱を含む場合がある。図１の実施例があるので、流体搬送作業中、適切なホース、パイピング、他の流れ用の手段は潤滑油環ポートに連結される場合がある。

図８では、別の実施例が示されているが、それぞれのシャフト１０の駆動端１２と圧延端部１６の両方は、同様の連結ボールと第１シールの反対側上で第１空洞と第２空洞の両方を備えるソケット配置を含む。この実施例では、油の流れは、ギア歯領域と、シールアセンブリ端部（つまりそれぞれのシャフトの両端部）の第１空洞へ流れ、またその逆にも流れる。加圧調節された空気もまた上記記載の目的のために、それぞれのシールアセンブリ（つまり、それぞれのシャフトの両端部）の第２空洞へと運ばれる。この実施例では、潤滑油環は使用されないが、それは、油搬送、油戻り、空気搬送が、シャフト１０を駆動するように連結された圧延ピニオン１６０内にある流体回路を通って供給されるからである。この点においては、第１空洞６０と第２空洞８０と同様に、シールコンポーネント７０、７２、７４を備える一つのシャフト１１０の駆動端１１２は、図９の拡大部分図に示されている。圧延ピニオンの空気供給路１７０は示されているが、圧延端部の第２空洞８０と駆動端の第２空洞にそれぞれに繋がる路１７６と１７８に供給するホース１７２と１７４に空気を運ぶ。この表示された実施例では、空気路１７８は、ハブギアの円筒状端部内に位置する。圧延ピニオンの駆動端油供給路１８０は、駆動端のギア領域に延びるシャフト油路１８４に供給するホース１８２に油を運ぶ。圧延ピニオンの油戻り路１８６も示されている。圧延ピニオンの圧延端部油搬送路１８８も設けられ、圧延端部に延びる油路を供給する。この実施例では、潤滑油環は必要ではないが、それはホースが、シャフトと圧延ピニオンの両方と共に回転するからである。図９は、第１空洞６０、第２空洞８０、ならびに油供給フロー１９０を備えた圧延シール端部アセンブリと、油戻り路１９２と、空気搬送フロー１９４の部分拡大図を示す。

上記の記述は、実施例や実施様態のみを意図したものであって、発明を限定するものと捉える意図ではないことは、明らかである。また様々な変更が可能である。

Claims

第１端部に第１空洞を備えるシャフトと、
第１ギア空洞へ油を運ぶ油搬送路と、
第１ギア空洞から油を運び出す油戻り路と、
第１ギア空洞から油漏れを制限するためのシャフトの第１端部に連結する第１シールアセンブリと、
片方を第１ギア空洞と流体伝達を備え、もう片方には液体搬送路との流体伝達を備える、シール界面を含む第１シールアセンブリ、
から構成されるギア軸。
請求項１記載のギア軸であって、
シャフトは、空気流入口ポートと、この空気流入口ポートに連結された液体搬送路を含むギア軸。
請求項２記載のギア軸であって、
液体搬送路は、加圧調節された空気を、ギア空洞圧力対応のために、シール界面の反対側に運ぶための加圧空気路であるギア軸。
請求項１〜３のいずれかに記載のギア軸であって、第１シールアセンブリはシャフト沿いに軸方向に運動するように取り付けられているギア軸。
請求項１〜４のいずれかに記載のギア軸であって、シール界面は部分的に球状を成すギア軸。
請求項５記載のギア軸であって、
第１シールアセンブリは、
片方には流体搬送路と流体伝達を備える追加のシール界面と、
部分的に球状を成す追加のシール界面を含むギア軸。
請求項６記載のギア軸であって、
第１シールアセンブリは、
部分的球状表面に外方向に対面する第１コンポーネントと、
第１コンポーネントの部分的球状表面に外向きに対面して間隔のある、部分球状表面に内向きに対面する第２コンポーネントと、
前記第１コンポーネントと前記第２コンポーネントの間にある第３コンポーネントを含み、
前記第３コンポーネントは、内向きに対面する部分的球状表面と、外向きに対面する部分的球状表面の両方を備え、
前記第３コンポーネントの内向きに対面する部分的球状表面は、シール界面を形成するために前記第１コンポーネントの外向きに対面する部分的球状表面と接触し、
前記第３コンポーネントの外向きに対面する部分的球状表面は、追加のシール界面を形成するために前記第３コンポーネントの内向きに対面する部分的球状表面と接触するギア軸。
請求項１〜７のいずれかに記載のギア軸であって、さらに潤滑油環から構成され、
この潤滑油環は、シャフト付近に取り付けられ、
油搬送路を備えるための油流入口ポートと、
油戻り路からの油を受ける油流出口ポートと、
流体搬送路へ空気を運ぶ空気流入口ポートを含むギア軸。
請求項８記載のギア軸であって、さらに潤滑油環と連携する捕捉箱を含むギア軸。
請求項１〜９のいずれかに記載のギア軸であって、
第１シールアセンブリは、シャフトの圧延駆動端において駆動コンポーネントの旋回可能に配されるギア軸。
請求項１〜１０のいずれかに記載のギア軸であって、油搬送路か油戻り路の少なくともどちらかが部分的にシャフトの外表面にあるシールされた凹みによって形成されるギア軸。
請求項１〜１１のいずれかに記載のギア軸であって、
流体搬送路は、第１シール界面を横切って気圧変異を本質的に減らす、ある気圧に加圧調節した流体源に連結するギア軸。
請求項１〜１２のいずれかに記載のギア軸を含む駆動配置であって、
シャフトの第１端部は、バックアップロール沿いに位置するワークロールを回転するように操作可能に連結されるギア軸。
請求項１から７のうちいずれか１つに記載のギア軸を含む駆動配置であって、
シャフトは
圧延ピニオンにより駆動可能に連結された第２端部を有し、
油は圧延ピニオンを通って油搬送路に運ばれ、
油戻り路沿いに運ばれた油は、圧延ピニオンに戻され、
加圧調節された流体は圧延ピニオンを通って流体搬送路へ運ばれるギア軸。
請求項１に記載のギア軸であって、
シャフトは
第２端部に第２ギア空洞と、
この第２ギア空洞へ油を運ぶ油搬送路と、
前記第２ギア空洞から油を運び出す油戻り路と、
前記第２空洞から油漏れを制限するためのシャフトの第２端部と連結する第２シールアセンブリとを含み、
この第２シールアセンブリは、
片方は前記第２ギア空洞に流体伝達し、もう片方はシール界面の反対側に液体を運ぶ流体搬送路と流体伝達するシール界面を含むギア軸。
請求項１記載のギア軸であって、
シャフトの第１端部に連結するハブギアの円筒状端部部分を貫通して流体搬送路が延びるギア軸。
駆動シャフトを含むギア軸内で油の再循環を提供する方法であって、
前記駆動シャフトの端部でギア空洞方向とギア空洞から油が再循環する方法を提供し、
前記ギア空洞に連結するシール配置を提供し、
シール配置は、片方がギア空洞の部分と流体伝達する第１シール界面を含み、
ギア空洞圧に対抗するように第１シール界面の逆方向に位置するスペースに加圧調節した空気を運ぶ方法からなる油再循環方法。
請求項１７記載の方法であって、
予期されるギア空洞圧に対応するよう選択された気圧で、加圧調節された流体を運ぶ油再循環方法。
請求項１７又は請求項１８に記載された方法であって、
第１シール界面は部分球状である油再循環方法。
請求項１９記載の方法であって、
シール配置は、片方は空間と連結する第２シール界面を含み、この第２シール界面は部分的形状を有する油再循環方法。
請求項１７〜２０のいずれかに記載の方法であって、
シール配置は駆動シャフトの端部沿いに軸回転を可能にするように取り付けられる油再循環方法。