JP2016124013A - Taper sleeve of rolling roll - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、圧延機のテーパーシャフトにテーパー嵌合させられるとともに圧延リングが取り付けられる圧延ロールのテーパースリーブに関するものである。 The present invention relates to a taper sleeve of a rolling roll that is taper-fitted to a taper shaft of a rolling mill and to which a rolling ring is attached.
耐摩耗性に優れた超硬合金等の硬質材料よりなる圧延リングを圧延機のテーパーシャフトに取り付けるのに、圧延リングよりも硬度の低い鋼材等からなる軸線を中心とした筒状のスリーブ本体の内周に上記テーパーシャフトとテーパー嵌合するテーパー面が形成されるとともに、外周には上記圧延リングが取り付けられる取付面が設けられたテーパースリーブが用いられる。このようなテーパースリーブは、円周応力によって圧延リングが割損せず、また圧延トルクによって圧延リングにスリップが発生しない範囲でテーパー嵌合により僅かに拡径させられ、圧延リングを固定する。 To attach a rolling ring made of a hard material such as cemented carbide with excellent wear resistance to the taper shaft of a rolling mill, a cylindrical sleeve body centering on an axis made of steel material having a lower hardness than the rolling ring is used. A taper sleeve is used that has a tapered surface that is taper-fitted with the taper shaft on the inner periphery, and a mounting surface on which the rolling ring is attached on the outer periphery. Such a tapered sleeve is slightly expanded in diameter by taper fitting within a range in which the rolling ring is not damaged by the circumferential stress and the rolling ring is not slipped by the rolling torque, thereby fixing the rolling ring.
ところが、このようなテーパースリーブは、スリーブ本体の内周にテーパー面が形成されているために径方向の厚さが内径の大きな側と小さな側とで異なり、テーパーシャフトに取り付けたときの取付面の外径の膨らみ量も異なるものとなる。そして、これに伴い、圧延リングの内周への応力分布に不均一が生じ、割損が生じ易くなる。 However, such a tapered sleeve has a tapered surface on the inner periphery of the sleeve body, so that the thickness in the radial direction differs between the side with the larger inner diameter and the side with the smaller inner diameter. The amount of bulge of the outer diameter is also different. And in connection with this, the stress distribution to the inner periphery of the rolling ring is non-uniform, and breakage easily occurs.
そこで、特許文献1、2には、このような応力分布の不均一による圧延リングの割損を防ぐため、圧延リングの内周やテーパースリーブの外周にもテーパー面を形成するとともにスリーブ本体を厚肉化したものが提案されている。このようにスリーブ本体を厚肉化すると、相対的に超硬合金等の高価な硬質金属よりなる圧延リングは薄肉化されることにより、経済的であるという利点も得られる。
Therefore, in
しかしながら、このようなスリーブ本体の厚肉化は同時に剛性の増加を招くため、取付面の膨らみ量が減少してしまい、十分な圧延リングの固定力を確保することができなくなってスリップが発生するおそれがある。その結果、スリーブ本体の取付面や圧延リングの内周に摩耗が生じて一層スリップが発生し易くなるとともに、圧延製品の精度の低下を招くことになる。 However, since the increase in the thickness of the sleeve body causes an increase in rigidity at the same time, the amount of swelling of the mounting surface decreases, and a sufficient fixing force of the rolling ring cannot be secured, causing slip. There is a fear. As a result, wear occurs on the mounting surface of the sleeve body and the inner circumference of the rolling ring, and slipping is more likely to occur, and the accuracy of the rolled product is reduced.
本発明は、このような背景の下になされたもので、スリーブ本体を厚肉化しても、十分な固定力で圧延リングを固定することが可能なテーパースリーブを提供することを目的としている。 The present invention has been made under such a background, and an object of the present invention is to provide a tapered sleeve capable of fixing a rolling ring with a sufficient fixing force even when the sleeve body is thickened.
上記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明は、軸線を中心とした筒状をなすスリーブ本体を備え、このスリーブ本体の内周には該スリーブ本体の上記軸線方向の一端部から他端部に向かうに従い漸次縮径するテーパー面が形成されるとともに、上記スリーブ本体の外周には圧延リングが取り付けられる取付面が設けられており、上記軸線方向において上記取付面が設けられた範囲には、該軸線が延びる方向に向けて延びる溝部が形成されていることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve such an object, the present invention includes a sleeve body having a cylindrical shape centering on an axis, and the inner periphery of the sleeve body has an axial direction of the sleeve body. A taper surface that is gradually reduced in diameter from one end portion to the other end portion is formed, and an attachment surface to which a rolling ring is attached is provided on the outer periphery of the sleeve body, and the attachment surface is provided in the axial direction. In the provided range, a groove portion extending in a direction in which the axis extends is formed.
このように構成されたテーパースリーブにおいては、圧延リングが取り付けられる取付面が設けられた範囲に、スリーブ本体の軸線が延びる方向に向けて延びる溝部が形成されているので、スリーブ本体が圧延機のテーパーシャフトに取り付けられたときに溝部が広がることによって大きく弾性変形することになり、膨らみ量も大きくすることができる。このため、スリーブ本体を厚肉化しても、十分な固定力で圧延リングを固定することができ、圧延リングのスリップを防止することができるとともに圧延製品の精度も維持することが可能となる。 In the tapered sleeve configured as described above, a groove portion extending in the direction in which the axis of the sleeve main body extends is formed in a range in which the mounting surface to which the rolling ring is attached is provided. When the groove portion is attached to the taper shaft, the groove portion is greatly elastically deformed, and the amount of swelling can be increased. For this reason, even if the sleeve body is thickened, the rolling ring can be fixed with a sufficient fixing force, the rolling ring can be prevented from slipping, and the accuracy of the rolled product can be maintained.
ここで、上記溝部は、上記スリーブ本体を内外周に貫通するスリット状のものであってもよく、上記スリーブ本体の内周または外周から凹む有底溝であってもよい。また、その上記軸線に直交する断面の形状も、スリット状の場合では溝幅が一定のものや、内周から外周に向かうに従い漸次幅広となるもの、逆に内周から外周に向かうに従い漸次幅狭となるものであってもよく、有底溝の場合でもU字状や半円状、方形状や等脚台形状、あるいはV字状などでもよい。 Here, the groove portion may be a slit-like one penetrating the sleeve main body on the inner or outer periphery, or may be a bottomed groove recessed from the inner periphery or the outer periphery of the sleeve body. In addition, the shape of the cross section perpendicular to the above-mentioned axis also has a constant groove width in the case of a slit shape, gradually widens from the inner periphery to the outer periphery, and conversely, gradually increases from the inner periphery to the outer periphery. It may be narrow, and even in the case of a bottomed groove, it may be U-shaped, semicircular, rectangular, isosceles trapezoidal, or V-shaped.
以上説明したように、本発明によれば、スリーブ本体の取付面を大きく弾性変形させて膨らみ量を大きくすることができ、これによって十分な固定力で圧延リングを固定して、スリップの発生を防ぐとともに圧延製品の精度を確保することができる。 As described above, according to the present invention, the mounting surface of the sleeve body can be elastically deformed to increase the amount of swelling, thereby fixing the rolling ring with a sufficient fixing force, and generating slip. It can prevent and ensure the accuracy of the rolled product.
図1および図2は、本発明の第1の実施形態を示すものであり、図3は、この第1の実施形態のテーパースリーブを取り付けた圧延ロールを示すものである。本実施形態において、スリーブ本体1は鋼材等の弾性変形可能な金属材料により一体に形成されて軸線Oを中心とした筒状をなし、その内周には軸線O方向の一端部(図1において右側の端部)1aから他端部(図1において左側の端部)1bに向かうに従い漸次縮径するテーパー面2が形成されるとともに、スリーブ本体1の外周には取付面3が設けられている。
FIG. 1 and FIG. 2 show a first embodiment of the present invention, and FIG. 3 shows a rolling roll to which a tapered sleeve of this first embodiment is attached. In this embodiment, the
テーパー面2は、スリーブ本体1の全長に亙って一端部1aから他端部1bに向かうに従い一定のテーパーで縮径するように形成された軸線Oを中心とする凹円錐面をなしている。また、取付面3は外径が一定の軸線Oを中心とした円筒面状をなしており、従ってこれらテーパー面2と取付面3との間のスリーブ本体1の軸線Oに対する径方向の厚さは、上記一端部1aから他端部1bに向かうに従い漸次厚くなる。なお、スリーブ本体1の他端部1bにおける外周部には、取付面3よりも一段外径が大きい円環状のフランジ部4が形成されている。
The
このようなテーパースリーブは、図3に示すように圧延機のテーパーシャフト5にテーパー面2が密着してテーパー嵌合することにより同軸に取り付けられ、さらに取付面3には超硬合金等のスリーブ本体1よりも高硬度の環状あるいは円筒状をなす圧延リング6が、やはり同軸に取り付けられて圧延ロールを構成する。圧延リング6の外周面には凹溝状のカリバー部7が該外周面を周回するように形成されており、通常は上述のように構成された一対の圧延ロールが互いの圧延リング6のカリバー部7を対向させて軸線Oが平行となるように配置され、これらのカリバー部7の間に棒鋼材などを通過させて圧延する。
As shown in FIG. 3, the taper sleeve is coaxially mounted by taper fitting the
そして、スリーブ本体1の軸線O方向において上記取付面3が設けられた範囲には、この軸線Oが延びる方向に向けて延びる溝部11が形成されており、本実施形態における溝部11はスリーブ本体1を内外周に貫通するスリット状に形成されている。すなわち、本実施形態では、溝部11は、図2に示すように軸線Oを含む平面Pにそれぞれ平行、かつ該平面Pから等間隔に位置して互いに対向する2つの壁面11aを有しており、これらの壁面11aはスリーブ本体1内周のテーパー面2と外周の取付面3とに交差している。
In the range where the
また、この溝部11は、軸線O方向においてはスリーブ本体1の上記一端部1aに開口して軸線Oに平行に他端部1b側に延び、この他端部1b側の上記フランジ部4の手前において、2つの壁面11aに連なるとともにテーパー面2と取付面3とに交差する、側面視において図1に示すように他端部1bに凹んだ半円筒面状の溝端面11bを有して終了している。第1の実施形態では、このような溝部11が図2(a)に示すように1条だけ形成されている。ただし、図1では説明のため、側面視した上側部分と断面を示す下側部分の双方に溝部11が示されている。
Further, the
このようなテーパースリーブにおいては、スリーブ本体1のテーパー面2を圧延機のテーパーシャフト5にテーパー嵌合させると、溝部11が形成されていない従来のテーパースリーブと同様にスリーブ本体1が拡径するように径方向に弾性変形するのに加えて、溝部11の2つの壁面11aの間隔が広がるようにも弾性変形する。このため、取付面3の膨らみ量を大きくすることができて、スリーブ本体1を厚肉化しても圧延リング6を十分な固定力でテーパーシャフト5に取り付けることができる。
In such a taper sleeve, when the
従って、上記構成のテーパースリーブによれば、圧延時の圧延リング6のスリップを防止することができ、このようなスリップによる圧延リング6やスリーブ本体1の摩耗を防いで長寿命化を図るとともに、圧延製品である棒鋼材の圧延精度を維持することが可能となる。また、このようにスリーブ本体1を厚肉化しても十分な固定力を得ることができるため、超硬合金等の高価な硬質材料よりなる圧延リング6は薄肉化することができ、低コストの圧延ロールを提供することもできる。
Therefore, according to the tapered sleeve having the above-described configuration, the
なお、本実施形態では、スリーブ本体1の取付面3が設けられた範囲に1条の溝部11だけが形成されているが、図4に断面図を示す第1の実施形態の変形例のように2条以上の複数条(図4では2条)の溝部11が形成されていてもよい。ただし、このように複数条の溝部11を形成する場合には、これらの溝部11は図4に示したように周方向に等間隔に形成されるのが望ましい。
In the present embodiment, only one
また、第1の実施形態やその変形例では、溝部11の2つの壁面11aが軸線Oを含む平面Pにそれぞれ平行、すなわち互いにも平行に形成されているが、内周から外周に向かうに従い溝部11の周方向の幅が漸次幅広となったり、逆に内周から外周に向かうに従い溝部11の周方向の幅が漸次幅狭となったりするように、2つの壁面11aが傾斜していてもよい。
In the first embodiment and its modification, the two
次に、図5および図6は、本発明の第2の実施形態を示すものであり、第1の実施形態と共通する部分には同一の符号を配して説明を簡略化する。第1の実施形態では、溝部11がスリーブ本体1の内外周に貫通するスリット状であったのに対し、この第2の実施形態では、溝部21がスリーブ本体1外周の上記取付面3から内周側に凹む有底溝であることを特徴とする。
Next, FIG. 5 and FIG. 6 show a second embodiment of the present invention, and the same reference numerals are assigned to parts common to the first embodiment, and the description is simplified. In the first embodiment, the
すなわち、この第2の実施形態における溝部21は、図6に示すように軸線Oを含む平面Pにそれぞれ平行、かつ該平面Pから等間隔に位置して対向する2つの壁面21aと、これらの壁面21aの内周側に連なり、この内周側に凹んだ断面半円状の底面21bとを有する断面U字状に形成されている。このような溝部21が、やはりスリーブ本体1の一端部1aに開口してスリーブ本体1の取付面3が設けられた範囲において軸線Oに平行に他端部1b側に延び、この他端部1b側のフランジ部4の手前において、他端部1b側に凹んだ半円筒面状の溝端面21cを有して終了している。
That is, the
また、この溝部21の取付面3から底面21bまでの溝深さは一定とされており、従って底面21bは軸線Oを含む断面において図5の下側に示すように軸線Oに平行に延びている。第2の実施形態でも、このような溝部21が図6(a)に示すように1条だけ形成されており、ただし図5では説明のため、側面視した上側部分と断面を示す下側部分の双方に溝部21が示されている。
Further, the groove depth from the mounting
このような第2の実施形態のテーパースリーブにおいても、スリーブ本体1内周のテーパー面2を圧延機のテーパーシャフト5にテーパー嵌合させると、溝部21が形成された部分で壁面21aの間隔が広がるようにスリーブ本体1が弾性変形しやすくなり、これに伴い外周の取付面3の膨らみ量も大きくなって、十分な固定力で圧延リング6を固定することができる。従って、スリーブ本体1を厚肉化しても圧延リング6のスリップを防止することができ、圧延精度を維持することができる。
Also in the tapered sleeve of the second embodiment, when the
なお、この第2の実施形態においても溝部21は1条だけしか形成されていないが、第1の実施形態の変形例と同様、図7に示す第2の実施形態の変形例のように、複数条(図7では2条)の溝部21が、望ましくは周方向に等間隔に形成されていてもよい。また、この第2の実施形態では、上述のように溝部21の取付面3から底面21bまでの溝深さは一定とされて、底面21bは軸線Oに沿った断面において図5の下側に示すように軸線Oに平行に延びているが、例えば同断面においてテーパー面2がなす傾斜に平行に底面21bが延びるように、スリーブ本体1の一端部1aから他端部1bに向けて溝部21の溝深さが漸次深くなるように形成されていてもよい。
In the second embodiment, only one
一方、第2の実施形態では、溝部21が軸線Oに直交する断面において上述のように断面U字状をなしているが、例えば図8(a)に示す他の変形例のように同断面において軸線Oを含む平面P上に中心を有する半円状の溝部22であってもよく、また図8(b)に示す他の変形例のように上記平面Pにそれぞれ平行、かつ該平面Pから等間隔に位置して対向する2つの壁面23aと、この平面Pに直交する底面23bとを有する断面方形状の溝部23であってもよい。さらに、図8(c)に示す他の変形例のように上記平面Pに関して対称に外周側に向かうに従い漸次離間する2つの壁面24aと、平面Pに直交する底面24bとを有する断面等脚台形状の溝部24であったり、図示は略するがこのような2つの壁面24aからなる断面V字状の溝部であったりしてもよい。
On the other hand, in the second embodiment, the
さらにまた、第2の実施形態では、溝部21がスリーブ本体1外周の取付面3から内周側に凹む断面U字状の有底溝として形成されているが、例えば図8(d)に示す他の変形例のように図6(b)に示した断面を内外反転させるようにして、スリーブ本体1内周のテーパー面2から外周側に凹む断面U字状の有底溝であってもよい。同様に、図8(a)〜(c)に示した断面を内外反転させるようにして、図8(e)〜(g)に示す他の変形例のように断面半円状、断面方形状、あるいは断面等脚台形状の溝部22〜24をテーパー面2から外周側に凹むように形成してもよい。なお、これら図8(d)〜(g)において、対応する図6(b)、図8(a)〜(c)に示した溝部21〜24と内外反転対称となる部分には同一の符号を配してある。
Furthermore, in the second embodiment, the
また、これら図8(d)〜(g)に示したように溝部21〜24をスリーブ本体1内周のテーパー面2から外周側に凹む有底溝に形成した場合においても、そのテーパー面2からの溝深さが一定となるように、溝部21〜24の底面21b、23b、24b等が軸線Oを含む断面においてテーパー面2がなす傾斜と平行に延びていてもよく、あるいはこれらの底面21b、23b、24b等が同断面において軸線Oに平行に延びるように、スリーブ本体1の一端部1aから他端部1bに向けて溝部21〜24のテーパー面2からの溝深さが漸次深くなるように形成されていてもよい。
Further, as shown in FIGS. 8D to 8G, even when the
さらに、第1、第2の実施形態では溝部11、21が軸線Oに平行に延びているが、軸線Oが延びる方向に向けて延びていれば、例えば軸線O回りに捩れる螺旋状に形成されていてもよい。また、溝部11、21〜24は、図1や図5に示したようにスリーブ本体1の軸線O方向において取付面3が設けられた範囲内に形成されていればよく、軸線O方向における取付面3の全長に亙って延びている必要はない。
Furthermore, in the first and second embodiments, the
次に、本発明の実施例を挙げて、本発明の効果について説明する。本実施例では、図1および図2に示した第1の実施形態に基づいて、スリーブ本体1を内外周に貫通するスリット状の溝部11を1条だけ形成したテーパースリーブと、図4に示した第1の実施形態の変形例に基づいて、同様のスリット状の溝部11を周方向に等間隔に2条形成したテーパースリーブと、図5および図6に示した取付面3から内周側に凹む断面U字状の有底溝である溝部21を1条だけ形成したテーパースリーブと、さらに図8(a)に示した第2の実施形態の変形例における取付面3から内周側に凹む断面半円状の溝部22を周方向に等間隔に2条形成したテーパースリーブを製造した。これらを実施例1〜4とする。
Next, the effects of the present invention will be described with reference to examples of the present invention. In this example, a taper sleeve in which only one slit-
なお、これら実施例1〜4において、スリーブ本体1の材質はSCM440、軸線O方向の全長は100mm、このうち取付面3の全長は80mm、取付面3の外径は107mm、テーパー面2は1/12のテーパーを有していて、その平均の内径すなわちテーパー面2の最大内径と最小内径との平均は77mm、従ってテーパー面2と取付面3との間の平均厚さは15mmであった。また、溝部11、21、22は、このようなスリーブ本体1の一端部1aから他端部1bに向けて軸線Oに平行に70mmの長さで形成した。
In Examples 1 to 4, the material of the
さらに、実施例1〜3において溝部11、21の互いに対向する2つの壁面11a、21a間の幅、あるいは実施例4における断面半円状の溝部22の取付面3における周方向の開口幅はいずれも5mmであり、従って実施例3における断面U字状の溝部21の底面21bがなす半円の半径、および実施例4における溝部22の断面がなす半円の半径は2.5mmとなる。また、実施例3における溝部21の取付面3からの深さは7.5mmで一定であり、実施例4における溝部22の深さも2.5mmで一定であった。
Furthermore, in
さらにまた、これら実施例1〜4に対する比較例として、材質や外形、各寸法は実施例1〜4と同じで、溝部を形成していないテーパースリーブを製造した。そして、これら実施例1〜4と比較例とで、テーパー面2をテーパーシャフト5にテーパー嵌合させて軸線Oに対する直径方向に0.020mmと0.050mmの締め代を与え、このときの取付面3の直径方向の膨らみ量を測定した。このときの膨らみ量を、締め代が0.020mmの場合を表1に、締め代が0.050mmの場合を表2に、それぞれ示す。
Furthermore, as a comparative example with respect to Examples 1 to 4, a taper sleeve having the same material, outer shape, and dimensions as those of Examples 1 to 4 and having no groove was manufactured. In Examples 1 to 4 and the comparative example, the
これら表1および表2の結果より、溝部11、21、22が形成された実施例1〜4では、溝部が形成されていない比較例と比べて、締め代が0.020mmと0.050mmのいずれでも大きな膨らみ量が得られていることが分かる。また、スリット状の溝部11が形成された実施例1、2と有底溝である溝部21、22が形成された実施離3、4を比べると、スリット状の溝部11が形成された実施例1、2の方が膨らみ量が大きい。さらに、同じ幅のスリット状の溝部11が形成された実施例1、2を比べると、溝部11が1条の実施例1よりも2条の実施例2の方がより大きな膨らみ量が得られている。
From the results of Table 1 and Table 2, in Examples 1 to 4 in which the
1 スリーブ本体
1a スリーブ本体1の一端部
1b スリーブ本体1の他端部
2 テーパー面
3 取付面
4 フランジ部
5 テーパーシャフト
6 圧延リング
7 カリバー部
11、21〜24 溝部
11a、21a、23a、24a 溝部11、21、23、24の壁面
21b、23b、24b 溝部21、23、24の底面
O スリーブ本体1の軸線
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