JP3934331B2 - バックアップロールユニット - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属板を圧延矯正する作業ロールを回転自在に押圧保持するバックアップロールユニットに関し、詳しくは、作業ロールが受ける圧延荷重をさらに分散して受け止めるように前記作業ロールの外周面に対して複数列並設されるバックアップロールユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、圧延機で圧延された金属板からなるワークの平坦度を高めるために、そのワークをレベラ（冷間レベラまたは温間レベラ）と呼ばれる矯正機に通過させるようにしていた。この矯正機には、ワークを平坦に矯正するための作業ロールと、該作業ロールの負荷容量を大きくとるためにこの作業ロールを支えるようバックアップするバックアップロールユニットとが備えられている。
【０００３】
また、作業ロールのたわみを自在に補正できるように、その作業ロールを保持する各バックアップロールの作業ロールに対する押圧荷重が調整できるものとなっている。
【０００４】
そして、一般的に、ワークの矯正を行うのに、ワークの幅方向での中央部の矯正能力が両端部よりも低くなるため、例えば図１０に示すように、作業ロール１がワークＷの幅方向での両端側においてワークＷ寄りに湾曲する現象が発生する虞れがあった。したがって、この現象の発生を抑制するために、各バックアップロールの作業ロールに対する押圧荷重の調整を個別に油圧シリンダＳで行うようにしていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年、この矯正機では、平坦度を確保するための矯正のみならず、それと同時にワークの残留応力（加工時に横曲がり、反りを発生させる力）の軽減や除去も行えるように機能させることも付加されつつあり、そのため、圧延時に作業ロールがワークに与える荷重がより強力なものになってきている。
【０００６】
よって、作業ロールのたわみは大きくなり、これを調整するために、バックアップロールユニットの受ける荷重も大きくなった。
【０００７】
また、作業ロールの両端側ではその荷重が比較的小さいが、中央部分では過大となる傾向があった。
【０００８】
ここで、図１１において、各バックアップロールユニット２に対しては油圧シリンダＳなどによって支軸４の両端に作業ロール１に向けての押圧力を与えて、その作業ロール１を支えるようにしているから、バックアップロールユニット２の支軸４が上記のように微小に湾曲する虞れがある（図１１では湾曲状態を分かり易くするため実際の湾曲状態よりも大きく変形したものとして示している）。
【０００９】
殊に、バックアップロールユニット２においては、厚板の矯正を効果的に行うため、その軸受外径を小さくし、作業ロールとの接触幅を十分確保するよう軸受幅を大きくするので支軸長さが長いものとすることが望ましいが、そうするとその支軸の湾曲が大きくなる虞れがあって、その湾曲により、図１１の場合、バックアップロールユニット２における４列のころ列５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄのうち特に両端側に位置するころ列５Ａ，５Ｄにおいては、ころに作用する負荷荷重Ｑ１，Ｑ４がきわめて大きくなり、そのため、ころに作用する面圧が過大となって回転しにくくなる虞れがあった。
【００１０】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであって、各ころ列にかかる荷重がばらつくような条件でもバックアップロール自身を円滑に回転できるようにすることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係るバックアップロールユニットは、支軸の外周に対して軸心方向に隣接する３列以上のころ列を介してロールを嵌め合わせたバックアップロールユニットであって、前記支軸の外周面と前記各ころ列との間のラジアル隙間を、前記軸心方向で両端側に位置するものほど大に設定し、前記各ころ列におけるラジアル方向での負荷分布を前記ロールの軸心方向でほぼ均等にしていることを特徴構成としている。
【００１２】
本発明の請求項１に係る構成によれば、各ころ列におけるラジアル方向での負荷分布を前記ロールの軸心方向でほぼ均等にしているから、支軸の湾曲が多少生じても、各ころ列のころの面圧も適正に維持できるとともに、ロールを円滑に回転させることができる。
【００１４】
また、本発明の請求項１に係る構成によれば、支軸の外周面ところ列との間のラジアル隙間を、軸心方向で両端側に位置するものほど大に設定しているから、例え支軸が湾曲するようなことがあっても、ロールにおける端部側ではそのラジアル隙間が大であることで支軸の湾曲により通常位置より作業ロール側に支軸端部が変位するような場合でも、ロールに対してころ列を介して過負荷が支軸に作用しないようになっているので、各ころ列に対するラジアル方向での荷重の均等化を図ることができ、ロールの円滑な回転を維持できるものとなっている。
【００１５】
本発明の請求項２に係るバックアップロールユニットは、請求項１に記載のバックアップロールユニットであって、前記各ころ列におけるころの外径を、前記軸心方向で両端側に位置するものほど小に設定していることを特徴構成とする。
【００１６】
本発明の請求項２に係る構成によれば、各ころ列におけるころの外径を、前記軸心方向で両端側に位置するものほど小に設定しているから、支軸外周ところ列との間の隙間を軸心方向の両端側のころ列ほど大きくでき、それによって、支軸が湾曲するような場合でも、各ころ列に作用するラジアル方向での負荷荷重を均等なものにでき、ロールを円滑に回転させることができる。
【００１７】
本発明の請求項３に係るバックアップロールユニットは、請求項１に記載のバックアップロールユニットであって、前記ロールの内周面において前記各ころ列に対応する軌道面領域の径を、前記軸心方向で両端側ほど大に設定している。
【００１８】
本発明の請求項３に係る構成によれば、ロールの内周面において各ころ列に対応する軌道面領域の径を、軸心方向で両端側ほど大に設定しているから、支軸外周ところ列との間の隙間を軸心方向の両端側のころ列ほど大きくでき、それによって、支軸が湾曲するような場合でも、各ころ列に作用するラジアル方向での負荷荷重を均等なものにでき、ロールを円滑に回転させることができる。
【００１９】
本発明の請求項４に係るバックアップロールユニットは、請求項１に記載のバックアップロールユニットであって、前記支軸の外周面において前記各ころ列に対応する軌道面領域の径を、前記軸心方向で両端側ほど小に設定している、ことを特徴とする。
【００２０】
本発明の請求項４に係る構成によれば、支軸の外周面において前記各ころ列に対応する軌道面領域の径を、軸心方向で両端側ほど小に設定しているから、支軸外周ところ列との間の隙間を軸心方向の両端側のころ列ほど大きくでき、それによって、支軸が湾曲するような場合でも、各ころ列に作用するラジアル方向での負荷荷重を均等なものにでき、ロールを円滑に回転させることができる。
【００２１】
本発明の請求項５に係るバックアップロールユニットは、支軸の外周に対して軸心方向に隣接する３列以上のころ列を介してロールを嵌め合わせたバックアップロールユニットであって、前記各ころ列の有効軌道長さを、前記軸心方向で両端側ほど小に設定し、前記各ころ列におけるラジアル方向での負荷分布を前記ロールの軸心方向でほぼ均等にしている、ことを特徴とする。
【００２２】
本発明の請求項５に係る構成によれば、各ころ列の有効軌道長さを軸心方向で両端側ほど小に設定しているから、例え支軸が湾曲することがあっても、軸心方向両端側のころ列においては、そのころ自体が湾曲に追従し易くなっているとともに、支軸の湾曲を許容し易くなっていることから、バックアップロールの各ころ列が受けるラジアル方向での負荷荷重となる面圧がころ列ごとに均等なものにできるとともに、これによって、ロールが各ころ列から受ける面圧が均等なものとなって、ロールを円滑に回転させることができる。また、列に対応してころの大きさに区別がつけ易くなっているので、組付けを行う際にどのころがどのころ列となるように組付けるべきか間違いが生じるのを回避できる。
【００２３】
なお、上記請求項２ないし５の構成については、それぞれを適宜組み合わせて構成しても良いものである。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。
【００２５】
図２は、本発明に係るバックアップロールユニットが適用されている矯正機としてのレベラＫを側面視で簡易に図示している。圧延金属板のワークＷは、上手側から下手側にロールで搬送されていく際に、レベラＫによって冷間または温間で圧延される。
【００２６】
このレベラＫにおいては、図３に示すように、ワークＷを上下で挟持してレベリング処理するための作業ロール１が、ワークＷの移動方向に複数配設されているとともに、各作業ロール１に対して、その作業ロール１を保持するためのバックアップロールユニット２…が、作業ロール１の回転軸心方向に沿って４対並設される状態で各作業ロール１をワークＷの流動面とは反対側で保持するように配置している。
【００２７】
各バックアップロールユニット２は、図１に示すように、作業ロール１と接当する外周面を備える筒状のロール３と、このロール３の筒孔となる内孔に回転軸心としての軸心Ｐ方向に沿って配置される支軸４と、この支軸４とロール３との間に介装される４列のころ列５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄとで構成している。
【００２８】
さらに詳述すると、支軸４は、ロール３よりも両端が外方に突出するように構成されているとともに、この外方に突出している部分が図示しない油圧シリンダと連結するための治具を装着する部位となっている。
【００２９】
さらに、その外方に突出する部分には、図示しないグリス供給手段からグリスを各ころ列５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄに供給するための給脂口６と不要なグリス排出用の排出口７とを形成している。
【００３０】
支軸４には、この給脂口６及び排出口７に連通して給排脂路８を貫通状態で設けているとともに、給排脂路８から分岐した脂路を通して各ころ列５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄに対してグリスを供給できるようにしている。
【００３１】
各ころ列５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄ間には浮き案内輪９が介装されているとともに、これらころ列５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄを封止するために、図１に示すように、ロール３の軸心Ｐ方向での両端それぞれの内周面と支軸４の外周面との間には、つば輪１０，１１と、両つば輪１０，１１に挟持されるように設けられるオイルシール１２とが装着されている。
【００３２】
また、各つば輪１０，１１や、ころ列５のころが抜け出ないように規制する止め輪１３，１４をロール３の内周並びに支軸４の外周に装着している。
【００３３】
本発明の特徴とする点は、ロール３において、ラジアル方向での荷重が軸心Ｐ方向で均等になるよう設定していることにある。
【００３４】
すなわち、支軸４、各ころ列５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄ及びロール３を介して作業ロール１に荷重を加える際に、ロール３において各ころ列５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄからのラジアル方向での荷重が軸心Ｐ方向で均等になるようにしているのである。
【００３５】
詳述すると、図４に後述する隙間等を誇張して示すように、４列のころ列５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄのうち、中央部に位置する２列のころ列５Ｂ，５Ｃの各ころの直径よりも両端部に位置する各ころ列５Ａ，５Ｄのころの直径をわずかに小に設定している。
【００３６】
このため、中央部に位置する各ころ列５Ｂ，５Ｃのころと、支軸４の外周面との間の隙間よりも、両端部に位置する各ころ列５Ａ，５Ｄのころと、支軸４の外周面との間の隙間の方が大きいものとなっている。
【００３７】
具体的には、ロール３の外径がφ２７０〜φ４００のもので、支軸４の外径がφ１４０〜φ２２０のものにおいて、中央部に位置する２列のころとロールとの間の隙間と、両端部に位置するころ列のころとロールとの間の隙間との寸法差が０．１２ｍｍ〜０．２０ｍｍに設定されている。
【００３８】
この構造により、作業ロール１からの負荷に対抗するよう作業ロール１側に押圧する荷重が支軸４に作用することで、支軸４が湾曲するような状態となっても、ロール３に対してはほぼ均等なラジアル荷重が負荷される状態となるので、ロール３が円滑に回転する状態を維持したまま作業ロール１の支持を行えるものとなっている。
【００３９】
すなわち、図４に隙間を誇張して示すように、支軸４に荷重が作用していない状態では、中央部に位置する各ころ列５Ｂ，５Ｃのころと、支軸４の外周面との間の隙間Δ２よりも、両端部に位置する各ころ列５Ａ，５Ｄのころと、支軸４の外周面との間の隙間Δ１の方が大きいものとなっているから、支軸４の両端が作業ロール１側に向かうように支軸４が湾曲しても、より作業ロール１側に近接する部分となる支軸４の両端では、図５に湾曲等を誇張して示すように、その湾曲による支軸４端部の変位を許容できるものとなっているので、両端側のころ列５Ａ，５Ｄからロール３へのラジアル方向での荷重Ｑ１は、中央側のころ列５Ｂ，５Ｃからのロール３へのラジアル方向での荷重Ｑ２とほぼ等しいものにでき、両端側のころ列５Ａ，５Ｄにおいてロール３への荷重が不当に大きくなって回転しにくくなることも回避できるものとなっている。
【００４０】
従って、ロール３の回転も円滑なものとなるとともに、ロール３の作業ロール１に対する接当圧力が回転軸心方向でほぼ均等なものにできる。
【００４１】
なお、本発明は、上記実施形態のみに限定されるものでなく、以下に示すような種々の応用や変形例が考えられる。
【００４２】
（１）図６に隙間等を誇張して示すように、バックアップロールユニット２において、ロール３内周の軸心Ｐ方向での端部側のころ列５Ａ，５Ｄそれぞれの軌道面領域の径Ｎ１を中央側の径Ｎ２よりも大に設定する一方、支軸４の各ころ列５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄの軌道面領域の外径を一定に設定し、各ころ列５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄの各ころの外径も同一に設定した状態で、４列のころ列５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄを軸心方向でロール３と、支軸４との間に介装している。
【００４３】
この構成によれば、支軸４に荷重が作用していない状態では、中央部に位置する各ころ列５Ｂ，５Ｃのころと、支軸４の外周面との間の隙間Δ２よりも、両端部に位置する各ころ列５Ａ，５Ｄのころと、支軸４の外周面との間の隙間Δ１の方が大きいものとなっているから、支軸４の両端が作業ロール１側に向かうように支軸４が湾曲しても、より作業ロール１側に近接する部分となる支軸４の両端では、その湾曲による支軸４端部の変位を許容できるものとなっている。
【００４４】
このため、両端側のころ列５Ａ，５Ｄからロール３へのラジアル方向の荷重Ｑ１は、中央側のころ列５Ｂ，５Ｃからのロール３へのラジアル方向の荷重Ｑ２とほぼ等しいものにでき、両端側のころ列５Ａ，５Ｄにおいて回転しにくくなることも回避できるものとなっている。
【００４５】
従って、ロール３の回転も円滑なものとなるとともに、ロール３の作業ロール１に対する接当圧力が回転軸心方向でほぼ均等なものにできる。
【００４６】
（２）図７に隙間等を誇張して示すように、バックアップロールユニット２において、ロール３の各ころ列５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄの軌道面領域における内周径を軸心Ｐ方向で一定に設定し、支軸４の軸心Ｐ方向での端部側のころ列５Ａ，５Ｄそれぞれの軌道面領域の径Ｇ１を中央側のころ列５Ｂ，５Ｃそれぞれの軌道面領域の径Ｇ２よりも小に設定し、かつ、各ころ列５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄの外径を同一に設定した状態で、４列のころ列を軸心Ｐ方向でロール３と支軸４との間に介装している。
【００４７】
この構成によれば、支軸４に荷重が作用していない状態では、中央部に位置する各ころ列５Ｂ，５Ｃのころと、支軸４の外周面との間の隙間Δ２よりも、両端部に位置する各ころ列５Ａ，５Ｄのころと、支軸４の外周面との間の隙間Δ１の方が大きいものとなっているから、支軸４の両端が作業ロール１側に向かうように支軸４が湾曲しても、より作業ロール１側に近接する部分となる支軸４の両端では、その湾曲による支軸４端部の変位を許容できるものとなっている。
【００４８】
このため、両端側のころ列５Ａ，５Ｄからロール３への荷重Ｑ１は、中央側のころ列５Ｂ，５Ｃからのロール３への荷重Ｑ２とほぼ等しいものにでき、両端側のころ列５Ａ，５Ｄにおいて回転しにくくなることも回避できるものとなっている。
【００４９】
従って、ロール３の回転も円滑なものとなるとともに、ロール３の作業ロール１に対する接当圧力が回転軸心方向でほぼ均等なものにできる。
【００５０】
（３）図８に示すように、バックアップロールユニット２において、ロール３の内周径を軸心Ｐ方向で一定に設定し、支軸４の外径を軸心Ｐ方向で一定に設定し、かつ、各ころ列５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄの外径を同一に設定した状態で、４列のころ列５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄを軸心Ｐ方向でロール３と支軸４との間に介装しているとともに、各ころ列５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄのうち、端部側の２列５Ａ，５Ｂの軸心方向での長さＬ１を、中央側の２列５Ｂ，５Ｃの軸心方向での長さＬ２よりも短いものに設定している。
【００５１】
この構成によって、バックアップロールユニット２に加担される荷重が軸心Ｐ方向で各ころ列においてほぼ同じとなるように設定されることになる。
【００５２】
詳述すると、この構成によれば、図８に原理的に示すように、４列のころ列のうち、端部側の２列５Ａ，５Ｄの前記長さＬ２がＬ１よりも短いことにより、支軸４が荷重によって端部側ほどロール３に近づくように湾曲しても、その支軸４とロール３とに挟み込まれる端部側のころ列５Ａ，５Ｄのころでは、その軸心方向での有効軌道長さ（ころがロール３内周の軌道面や支軸４外周の軌道面と接する長さ）が短いことになって、ロール３が湾曲してそのころに接当するまでの余裕が大きいものとなっていて、その湾曲による支軸４端部の変位を許容できるものとなっていること、また軸心方向長さが短いころほど支軸の湾曲に対して追従して姿勢を変えやすくなっていることなどにより、図９に示すように、両端側のころ列５Ａ，５Ｄからロール３への荷重Ｑ１は、中央側のころ列５Ｂ，５Ｃからのロール３への荷重Ｑ２とほぼ等しいものにでき、両端側のころ列５Ａ，５Ｄにおいて回転しにくくなることも回避できるものとなっている。従って、ロール３の回転も円滑なものとなるとともに、ロール３の作業ロール１に対する接当圧力が回転軸心方向でほぼ均等なものにできる。
【００５３】
（４）本発明に係るバックアップロールでは、ころ列の数は軸心方向で３列以上であれば良く、上記実施形態で説明したように４列のものに限定されるものではない。
【００５４】
【発明の効果】
本発明の請求項１ないし５に係るバックアップロールユニットの構成によれば、各ころ列におけるラジアル方向での負荷分布を前記ロールの軸心方向でほぼ均等にしているから、支軸の湾曲が多少生じても、各ころ列のころの面圧も適正に維持できるとともに、ロールを円滑に回転させることができる。そして、このバックアップロールユニットでバックアップされる圧延用の作業ロールに対する押圧力も高くできることになるから、各バックアップロールユニットのうち、特に作業ロールに対する押圧力を高める必要のあるバックアップロールユニットに適用できることになって、作業ロールに対する適正な押圧支持を行うことができる。
【００５５】
すなわち、支軸の外周面ところ列との間の隙間を、軸心方向で両端側に位置するものほど大に設定しているから、例え支軸が湾曲するようなことがあっても、ロールにおける端部側では、そのラジアル隙間が大であることで支軸の湾曲により通常位置より作業ロール側に支軸端部が変位するような場合でも、ロールに対してころ列を介して過負荷が支軸から作用しないようになっているので、各ころ列に対するラジアル方向での荷重の均等化を図ることができ、ロールの円滑な回転を維持できる。
【００５６】
また、本発明の請求項２に係る構成によれば、各ころ列におけるころの外径を、前記軸心方向で両端側に位置するものほど小に設定しているから、支軸外周ところ列との間の隙間を軸心方向の両端側のころ列ほど大きくでき、それによって、支軸が湾曲するような場合でも、各ころ列に作用するラジアル方向での負荷荷重を均等なものにでき、ロールを円滑に回転させることができる。
【００５７】
本発明の請求項３に係る構成によれば、ロールの内周面において各ころ列に対応する軌道面領域の径を、軸心方向で両端側ほど大に設定しているから、支軸外周ところ列との間の隙間を軸心方向の両端側のころ列ほど大きくでき、それによって、支軸が湾曲するような場合でも、各ころ列に作用するラジアル方向での負荷荷重を均等なものにでき、ロールを円滑に回転させることができる。
【００５８】
本発明の請求項４に係る構成によれば、支軸の外周面において前記各ころ列に対応する軌道面領域の径を、軸心方向で両端側ほど小に設定しているから、支軸外周ところ列との間の隙間を軸心方向の両端側のころ列ほど大きくでき、それによって、支軸が湾曲するような場合でも、各ころ列に作用するラジアル方向での負荷荷重を均等なものにでき、ロールを円滑に回転させることができる。
【００５９】
本発明の請求項５に係る構成によれば、各ころ列の有効軌道長さを、軸心方向で両端側ほど小に設定しているから、例え支軸が湾曲することがあっても、軸心方向両端側のころ列においては、そのころ自体が湾曲に追従し易くなっているとともに、支軸の湾曲を許容し易くなっていることから、バックアップロールの各ころ列が受けるラジアル方向での負荷荷重となる面圧がころ列ごとに均等なものにできるとともに、これによって、ロールが各ころ列から受ける面圧が均等なものとなって、ロールを円滑に回転させることができる。また、列に対応してころの大きさに区別がつけ易くなっているので、組付けを行う際にどのころがどのころ列となるように組付けるべきか間違いが生じるのを回避できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のバックアップロールユニットの一実施の形態を示す一部破断正面図
【図２】レベラを示す概略図
【図３】作業ローラとバックアップロールユニットとを示す正面図
【図４】一実施の形態のバックアップロールユニットの半分を示す縦断正面図
【図５】一実施の形態のバックアップロールユニットに負荷を作用させた状態を示す縦断正面図
【図６】別の実施の形態のバックアップロールユニットの半分を示す縦断正面図
【図７】さらに別の実施の形態のバックアップロールユニットの半分を示す縦断正面
【図８】請求項６に係るバックアップロールユニットの半分を示す縦断正面図
【図９】図８のバックアップロールユニットに負荷を作用させた状態を示す縦断正面図
【図１０】従来の作業ロールとバックアップロールユニットとの構造の概略を示す縦断正面図
【図１１】従来のバックアップロールユニットの半分を示す縦断正面図
【符号の説明】
２ バックアップロール
３ ロール
４ 支軸
５Ａ〜５Ｄ ころ列
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属板を圧延矯正する作業ロールを回転自在に押圧保持するバックアップロールユニットに関し、詳しくは、作業ロールが受ける圧延荷重をさらに分散して受け止めるように前記作業ロールの外周面に対して複数列並設されるバックアップロールユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、圧延機で圧延された金属板からなるワークの平坦度を高めるために、そのワークをレベラ（冷間レベラまたは温間レベラ）と呼ばれる矯正機に通過させるようにしていた。この矯正機には、ワークを平坦に矯正するための作業ロールと、該作業ロールの負荷容量を大きくとるためにこの作業ロールを支えるようバックアップするバックアップロールユニットとが備えられている。
【０００３】
また、作業ロールのたわみを自在に補正できるように、その作業ロールを保持する各バックアップロールの作業ロールに対する押圧荷重が調整できるものとなっている。
【０００４】
そして、一般的に、ワークの矯正を行うのに、ワークの幅方向での中央部の矯正能力が両端部よりも低くなるため、例えば図１０に示すように、作業ロール１がワークＷの幅方向での両端側においてワークＷ寄りに湾曲する現象が発生する虞れがあった。したがって、この現象の発生を抑制するために、各バックアップロールの作業ロールに対する押圧荷重の調整を個別に油圧シリンダＳで行うようにしていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年、この矯正機では、平坦度を確保するための矯正のみならず、それと同時にワークの残留応力（加工時に横曲がり、反りを発生させる力）の軽減や除去も行えるように機能させることも付加されつつあり、そのため、圧延時に作業ロールがワークに与える荷重がより強力なものになってきている。
【０００６】
よって、作業ロールのたわみは大きくなり、これを調整するために、バックアップロールユニットの受ける荷重も大きくなった。
【０００７】
また、作業ロールの両端側ではその荷重が比較的小さいが、中央部分では過大となる傾向があった。
【０００８】
ここで、図１１において、各バックアップロールユニット２に対しては油圧シリンダＳなどによって支軸４の両端に作業ロール１に向けての押圧力を与えて、その作業ロール１を支えるようにしているから、バックアップロールユニット２の支軸４が上記のように微小に湾曲する虞れがある（図１１では湾曲状態を分かり易くするため実際の湾曲状態よりも大きく変形したものとして示している）。
【０００９】
殊に、バックアップロールユニット２においては、厚板の矯正を効果的に行うため、その軸受外径を小さくし、作業ロールとの接触幅を十分確保するよう軸受幅を大きくするので支軸長さが長いものとすることが望ましいが、そうするとその支軸の湾曲が大きくなる虞れがあって、その湾曲により、図１１の場合、バックアップロールユニット２における４列のころ列５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄのうち特に両端側に位置するころ列５Ａ，５Ｄにおいては、ころに作用する負荷荷重Ｑ１，Ｑ４がきわめて大きくなり、そのため、ころに作用する面圧が過大となって回転しにくくなる虞れがあった。
【００１０】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであって、各ころ列にかかる荷重がばらつくような条件でもバックアップロール自身を円滑に回転できるようにすることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係るバックアップロールユニットは、支軸の外周に対して軸心方向に隣接する３列以上のころ列を介してロールを嵌め合わせたバックアップロールユニットであって、前記支軸の外周面と前記各ころ列との間のラジアル隙間を、前記軸心方向で両端側に位置するものほど大に設定し、前記各ころ列におけるラジアル方向での負荷分布を前記ロールの軸心方向でほぼ均等にしていることを特徴構成としている。
【００１２】
本発明の請求項１に係る構成によれば、各ころ列におけるラジアル方向での負荷分布を前記ロールの軸心方向でほぼ均等にしているから、支軸の湾曲が多少生じても、各ころ列のころの面圧も適正に維持できるとともに、ロールを円滑に回転させることができる。
【００１４】
また、本発明の請求項１に係る構成によれば、支軸の外周面ところ列との間のラジアル隙間を、軸心方向で両端側に位置するものほど大に設定しているから、例え支軸が湾曲するようなことがあっても、ロールにおける端部側ではそのラジアル隙間が大であることで支軸の湾曲により通常位置より作業ロール側に支軸端部が変位するような場合でも、ロールに対してころ列を介して過負荷が支軸に作用しないようになっているので、各ころ列に対するラジアル方向での荷重の均等化を図ることができ、ロールの円滑な回転を維持できるものとなっている。
【００１５】
本発明の請求項２に係るバックアップロールユニットは、請求項１に記載のバックアップロールユニットであって、前記各ころ列におけるころの外径を、前記軸心方向で両端側に位置するものほど小に設定していることを特徴構成とする。
【００１６】
本発明の請求項２に係る構成によれば、各ころ列におけるころの外径を、前記軸心方向で両端側に位置するものほど小に設定しているから、支軸外周ところ列との間の隙間を軸心方向の両端側のころ列ほど大きくでき、それによって、支軸が湾曲するような場合でも、各ころ列に作用するラジアル方向での負荷荷重を均等なものにでき、ロールを円滑に回転させることができる。
【００１７】
本発明の請求項３に係るバックアップロールユニットは、請求項１に記載のバックアップロールユニットであって、前記ロールの内周面において前記各ころ列に対応する軌道面領域の径を、前記軸心方向で両端側ほど大に設定している。
【００１８】
本発明の請求項３に係る構成によれば、ロールの内周面において各ころ列に対応する軌道面領域の径を、軸心方向で両端側ほど大に設定しているから、支軸外周ところ列との間の隙間を軸心方向の両端側のころ列ほど大きくでき、それによって、支軸が湾曲するような場合でも、各ころ列に作用するラジアル方向での負荷荷重を均等なものにでき、ロールを円滑に回転させることができる。
【００１９】
本発明の請求項４に係るバックアップロールユニットは、請求項１に記載のバックアップロールユニットであって、前記支軸の外周面において前記各ころ列に対応する軌道面領域の径を、前記軸心方向で両端側ほど小に設定している、ことを特徴とする。
【００２０】
本発明の請求項４に係る構成によれば、支軸の外周面において前記各ころ列に対応する軌道面領域の径を、軸心方向で両端側ほど小に設定しているから、支軸外周ところ列との間の隙間を軸心方向の両端側のころ列ほど大きくでき、それによって、支軸が湾曲するような場合でも、各ころ列に作用するラジアル方向での負荷荷重を均等なものにでき、ロールを円滑に回転させることができる。
【００２１】
本発明の請求項５に係るバックアップロールユニットは、支軸の外周に対して軸心方向に隣接する３列以上のころ列を介してロールを嵌め合わせたバックアップロールユニットであって、前記各ころ列の有効軌道長さを、前記軸心方向で両端側ほど小に設定し、前記各ころ列におけるラジアル方向での負荷分布を前記ロールの軸心方向でほぼ均等にしている、ことを特徴とする。
【００２２】
本発明の請求項５に係る構成によれば、各ころ列の有効軌道長さを軸心方向で両端側ほど小に設定しているから、例え支軸が湾曲することがあっても、軸心方向両端側のころ列においては、そのころ自体が湾曲に追従し易くなっているとともに、支軸の湾曲を許容し易くなっていることから、バックアップロールの各ころ列が受けるラジアル方向での負荷荷重となる面圧がころ列ごとに均等なものにできるとともに、これによって、ロールが各ころ列から受ける面圧が均等なものとなって、ロールを円滑に回転させることができる。また、列に対応してころの大きさに区別がつけ易くなっているので、組付けを行う際にどのころがどのころ列となるように組付けるべきか間違いが生じるのを回避できる。
【００２３】
なお、上記請求項２ないし５の構成については、それぞれを適宜組み合わせて構成しても良いものである。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。
【００２５】
図２は、本発明に係るバックアップロールユニットが適用されている矯正機としてのレベラＫを側面視で簡易に図示している。圧延金属板のワークＷは、上手側から下手側にロールで搬送されていく際に、レベラＫによって冷間または温間で圧延される。
【００２６】
このレベラＫにおいては、図３に示すように、ワークＷを上下で挟持してレベリング処理するための作業ロール１が、ワークＷの移動方向に複数配設されているとともに、各作業ロール１に対して、その作業ロール１を保持するためのバックアップロールユニット２…が、作業ロール１の回転軸心方向に沿って４対並設される状態で各作業ロール１をワークＷの流動面とは反対側で保持するように配置している。
【００２７】
各バックアップロールユニット２は、図１に示すように、作業ロール１と接当する外周面を備える筒状のロール３と、このロール３の筒孔となる内孔に回転軸心としての軸心Ｐ方向に沿って配置される支軸４と、この支軸４とロール３との間に介装される４列のころ列５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄとで構成している。
【００２８】
さらに詳述すると、支軸４は、ロール３よりも両端が外方に突出するように構成されているとともに、この外方に突出している部分が図示しない油圧シリンダと連結するための治具を装着する部位となっている。
【００２９】
さらに、その外方に突出する部分には、図示しないグリス供給手段からグリスを各ころ列５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄに供給するための給脂口６と不要なグリス排出用の排出口７とを形成している。
【００３０】
支軸４には、この給脂口６及び排出口７に連通して給排脂路８を貫通状態で設けているとともに、給排脂路８から分岐した脂路を通して各ころ列５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄに対してグリスを供給できるようにしている。
【００３１】
各ころ列５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄ間には浮き案内輪９が介装されているとともに、これらころ列５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄを封止するために、図１に示すように、ロール３の軸心Ｐ方向での両端それぞれの内周面と支軸４の外周面との間には、つば輪１０，１１と、両つば輪１０，１１に挟持されるように設けられるオイルシール１２とが装着されている。
【００３２】
また、各つば輪１０，１１や、ころ列５のころが抜け出ないように規制する止め輪１３，１４をロール３の内周並びに支軸４の外周に装着している。
【００３３】
本発明の特徴とする点は、ロール３において、ラジアル方向での荷重が軸心Ｐ方向で均等になるよう設定していることにある。
【００３４】
すなわち、支軸４、各ころ列５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄ及びロール３を介して作業ロール１に荷重を加える際に、ロール３において各ころ列５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄからのラジアル方向での荷重が軸心Ｐ方向で均等になるようにしているのである。
【００３５】
詳述すると、図４に後述する隙間等を誇張して示すように、４列のころ列５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄのうち、中央部に位置する２列のころ列５Ｂ，５Ｃの各ころの直径よりも両端部に位置する各ころ列５Ａ，５Ｄのころの直径をわずかに小に設定している。
【００３６】
このため、中央部に位置する各ころ列５Ｂ，５Ｃのころと、支軸４の外周面との間の隙間よりも、両端部に位置する各ころ列５Ａ，５Ｄのころと、支軸４の外周面との間の隙間の方が大きいものとなっている。
【００３７】
具体的には、ロール３の外径がφ２７０〜φ４００のもので、支軸４の外径がφ１４０〜φ２２０のものにおいて、中央部に位置する２列のころとロールとの間の隙間と、両端部に位置するころ列のころとロールとの間の隙間との寸法差が０．１２ｍｍ〜０．２０ｍｍに設定されている。
【００３８】
この構造により、作業ロール１からの負荷に対抗するよう作業ロール１側に押圧する荷重が支軸４に作用することで、支軸４が湾曲するような状態となっても、ロール３に対してはほぼ均等なラジアル荷重が負荷される状態となるので、ロール３が円滑に回転する状態を維持したまま作業ロール１の支持を行えるものとなっている。
【００３９】
すなわち、図４に隙間を誇張して示すように、支軸４に荷重が作用していない状態では、中央部に位置する各ころ列５Ｂ，５Ｃのころと、支軸４の外周面との間の隙間Δ２よりも、両端部に位置する各ころ列５Ａ，５Ｄのころと、支軸４の外周面との間の隙間Δ１の方が大きいものとなっているから、支軸４の両端が作業ロール１側に向かうように支軸４が湾曲しても、より作業ロール１側に近接する部分となる支軸４の両端では、図５に湾曲等を誇張して示すように、その湾曲による支軸４端部の変位を許容できるものとなっているので、両端側のころ列５Ａ，５Ｄからロール３へのラジアル方向での荷重Ｑ１は、中央側のころ列５Ｂ，５Ｃからのロール３へのラジアル方向での荷重Ｑ２とほぼ等しいものにでき、両端側のころ列５Ａ，５Ｄにおいてロール３への荷重が不当に大きくなって回転しにくくなることも回避できるものとなっている。
【００４０】
従って、ロール３の回転も円滑なものとなるとともに、ロール３の作業ロール１に対する接当圧力が回転軸心方向でほぼ均等なものにできる。
【００４１】
なお、本発明は、上記実施形態のみに限定されるものでなく、以下に示すような種々の応用や変形例が考えられる。
【００４２】
（１）図６に隙間等を誇張して示すように、バックアップロールユニット２において、ロール３内周の軸心Ｐ方向での端部側のころ列５Ａ，５Ｄそれぞれの軌道面領域の径Ｎ１を中央側の径Ｎ２よりも大に設定する一方、支軸４の各ころ列５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄの軌道面領域の外径を一定に設定し、各ころ列５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄの各ころの外径も同一に設定した状態で、４列のころ列５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄを軸心方向でロール３と、支軸４との間に介装している。
【００４３】
この構成によれば、支軸４に荷重が作用していない状態では、中央部に位置する各ころ列５Ｂ，５Ｃのころと、支軸４の外周面との間の隙間Δ２よりも、両端部に位置する各ころ列５Ａ，５Ｄのころと、支軸４の外周面との間の隙間Δ１の方が大きいものとなっているから、支軸４の両端が作業ロール１側に向かうように支軸４が湾曲しても、より作業ロール１側に近接する部分となる支軸４の両端では、その湾曲による支軸４端部の変位を許容できるものとなっている。
【００４４】
このため、両端側のころ列５Ａ，５Ｄからロール３へのラジアル方向の荷重Ｑ１は、中央側のころ列５Ｂ，５Ｃからのロール３へのラジアル方向の荷重Ｑ２とほぼ等しいものにでき、両端側のころ列５Ａ，５Ｄにおいて回転しにくくなることも回避できるものとなっている。
【００４５】
従って、ロール３の回転も円滑なものとなるとともに、ロール３の作業ロール１に対する接当圧力が回転軸心方向でほぼ均等なものにできる。
【００４６】
（２）図７に隙間等を誇張して示すように、バックアップロールユニット２において、ロール３の各ころ列５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄの軌道面領域における内周径を軸心Ｐ方向で一定に設定し、支軸４の軸心Ｐ方向での端部側のころ列５Ａ，５Ｄそれぞれの軌道面領域の径Ｇ１を中央側のころ列５Ｂ，５Ｃそれぞれの軌道面領域の径Ｇ２よりも小に設定し、かつ、各ころ列５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄの外径を同一に設定した状態で、４列のころ列を軸心Ｐ方向でロール３と支軸４との間に介装している。
【００４７】
この構成によれば、支軸４に荷重が作用していない状態では、中央部に位置する各ころ列５Ｂ，５Ｃのころと、支軸４の外周面との間の隙間Δ２よりも、両端部に位置する各ころ列５Ａ，５Ｄのころと、支軸４の外周面との間の隙間Δ１の方が大きいものとなっているから、支軸４の両端が作業ロール１側に向かうように支軸４が湾曲しても、より作業ロール１側に近接する部分となる支軸４の両端では、その湾曲による支軸４端部の変位を許容できるものとなっている。
【００４８】
このため、両端側のころ列５Ａ，５Ｄからロール３への荷重Ｑ１は、中央側のころ列５Ｂ，５Ｃからのロール３への荷重Ｑ２とほぼ等しいものにでき、両端側のころ列５Ａ，５Ｄにおいて回転しにくくなることも回避できるものとなっている。
【００４９】
従って、ロール３の回転も円滑なものとなるとともに、ロール３の作業ロール１に対する接当圧力が回転軸心方向でほぼ均等なものにできる。
【００５０】
（３）図８に示すように、バックアップロールユニット２において、ロール３の内周径を軸心Ｐ方向で一定に設定し、支軸４の外径を軸心Ｐ方向で一定に設定し、かつ、各ころ列５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄの外径を同一に設定した状態で、４列のころ列５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄを軸心Ｐ方向でロール３と支軸４との間に介装しているとともに、各ころ列５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄのうち、端部側の２列５Ａ，５Ｂの軸心方向での長さＬ１を、中央側の２列５Ｂ，５Ｃの軸心方向での長さＬ２よりも短いものに設定している。
【００５１】
この構成によって、バックアップロールユニット２に加担される荷重が軸心Ｐ方向で各ころ列においてほぼ同じとなるように設定されることになる。
【００５２】
詳述すると、この構成によれば、図８に原理的に示すように、４列のころ列のうち、端部側の２列５Ａ，５Ｄの前記長さＬ２がＬ１よりも短いことにより、支軸４が荷重によって端部側ほどロール３に近づくように湾曲しても、その支軸４とロール３とに挟み込まれる端部側のころ列５Ａ，５Ｄのころでは、その軸心方向での有効軌道長さ（ころがロール３内周の軌道面や支軸４外周の軌道面と接する長さ）が短いことになって、ロール３が湾曲してそのころに接当するまでの余裕が大きいものとなっていて、その湾曲による支軸４端部の変位を許容できるものとなっていること、また軸心方向長さが短いころほど支軸の湾曲に対して追従して姿勢を変えやすくなっていることなどにより、図９に示すように、両端側のころ列５Ａ，５Ｄからロール３への荷重Ｑ１は、中央側のころ列５Ｂ，５Ｃからのロール３への荷重Ｑ２とほぼ等しいものにでき、両端側のころ列５Ａ，５Ｄにおいて回転しにくくなることも回避できるものとなっている。従って、ロール３の回転も円滑なものとなるとともに、ロール３の作業ロール１に対する接当圧力が回転軸心方向でほぼ均等なものにできる。
【００５３】
（４）本発明に係るバックアップロールでは、ころ列の数は軸心方向で３列以上であれば良く、上記実施形態で説明したように４列のものに限定されるものではない。
【００５４】
【発明の効果】
本発明の請求項１ないし５に係るバックアップロールユニットの構成によれば、各ころ列におけるラジアル方向での負荷分布を前記ロールの軸心方向でほぼ均等にしているから、支軸の湾曲が多少生じても、各ころ列のころの面圧も適正に維持できるとともに、ロールを円滑に回転させることができる。そして、このバックアップロールユニットでバックアップされる圧延用の作業ロールに対する押圧力も高くできることになるから、各バックアップロールユニットのうち、特に作業ロールに対する押圧力を高める必要のあるバックアップロールユニットに適用できることになって、作業ロールに対する適正な押圧支持を行うことができる。
【００５５】
すなわち、支軸の外周面ところ列との間の隙間を、軸心方向で両端側に位置するものほど大に設定しているから、例え支軸が湾曲するようなことがあっても、ロールにおける端部側では、そのラジアル隙間が大であることで支軸の湾曲により通常位置より作業ロール側に支軸端部が変位するような場合でも、ロールに対してころ列を介して過負荷が支軸から作用しないようになっているので、各ころ列に対するラジアル方向での荷重の均等化を図ることができ、ロールの円滑な回転を維持できる。
【００５６】
また、本発明の請求項２に係る構成によれば、各ころ列におけるころの外径を、前記軸心方向で両端側に位置するものほど小に設定しているから、支軸外周ところ列との間の隙間を軸心方向の両端側のころ列ほど大きくでき、それによって、支軸が湾曲するような場合でも、各ころ列に作用するラジアル方向での負荷荷重を均等なものにでき、ロールを円滑に回転させることができる。
【００５７】
本発明の請求項３に係る構成によれば、ロールの内周面において各ころ列に対応する軌道面領域の径を、軸心方向で両端側ほど大に設定しているから、支軸外周ところ列との間の隙間を軸心方向の両端側のころ列ほど大きくでき、それによって、支軸が湾曲するような場合でも、各ころ列に作用するラジアル方向での負荷荷重を均等なものにでき、ロールを円滑に回転させることができる。
【００５８】
本発明の請求項４に係る構成によれば、支軸の外周面において前記各ころ列に対応する軌道面領域の径を、軸心方向で両端側ほど小に設定しているから、支軸外周ところ列との間の隙間を軸心方向の両端側のころ列ほど大きくでき、それによって、支軸が湾曲するような場合でも、各ころ列に作用するラジアル方向での負荷荷重を均等なものにでき、ロールを円滑に回転させることができる。
【００５９】
本発明の請求項５に係る構成によれば、各ころ列の有効軌道長さを、軸心方向で両端側ほど小に設定しているから、例え支軸が湾曲することがあっても、軸心方向両端側のころ列においては、そのころ自体が湾曲に追従し易くなっているとともに、支軸の湾曲を許容し易くなっていることから、バックアップロールの各ころ列が受けるラジアル方向での負荷荷重となる面圧がころ列ごとに均等なものにできるとともに、これによって、ロールが各ころ列から受ける面圧が均等なものとなって、ロールを円滑に回転させることができる。また、列に対応してころの大きさに区別がつけ易くなっているので、組付けを行う際にどのころがどのころ列となるように組付けるべきか間違いが生じるのを回避できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のバックアップロールユニットの一実施の形態を示す一部破断正面図
【図２】レベラを示す概略図
【図３】作業ローラとバックアップロールユニットとを示す正面図
【図４】一実施の形態のバックアップロールユニットの半分を示す縦断正面図
【図５】一実施の形態のバックアップロールユニットに負荷を作用させた状態を示す縦断正面図
【図６】別の実施の形態のバックアップロールユニットの半分を示す縦断正面図
【図７】さらに別の実施の形態のバックアップロールユニットの半分を示す縦断正面
【図８】請求項６に係るバックアップロールユニットの半分を示す縦断正面図
【図９】図８のバックアップロールユニットに負荷を作用させた状態を示す縦断正面図
【図１０】従来の作業ロールとバックアップロールユニットとの構造の概略を示す縦断正面図
【図１１】従来のバックアップロールユニットの半分を示す縦断正面図
【符号の説明】
２ バックアップロール
３ ロール
４ 支軸
５Ａ〜５Ｄ ころ列
Claims (5)
- 支軸の外周に対して軸心方向に隣接する３列以上のころ列を介してロールを嵌め合わせたバックアップロールユニットであって、
前記支軸の外周面と前記各ころ列との間のラジアル隙間を、前記軸心方向で両端側に位置するものほど大に設定し、
前記各ころ列におけるラジアル方向での負荷分布を前記ロールの軸心方向でほぼ均等にしている、ことを特徴とするバックアップロールユニット。 - 請求項１に記載のバックアップロールユニットであって、
前記各ころ列におけるころの外径を、前記軸心方向で両端側に位置するものほど小に設定している、ことを特徴とするバックアップロールユニット。 - 請求項１に記載のバックアップロールユニットであって、
前記ロールの内周面において前記各ころ列に対応する軌道面領域の径を、前記軸心方向で両端側ほど大に設定している、ことを特徴とするバックアップロールユニット。 - 請求項１に記載のバックアップロールユニットであって、
前記支軸の外周面において前記各ころ列に対応する軌道面領域の径を、前記軸心方向で両端側ほど小に設定している、ことを特徴とするバックアップロールユニット。 - 支軸の外周に対して軸心方向に隣接する３列以上のころ列を介してロールを嵌め合わせたバックアップロールユニットであって、
前記各ころ列の有効軌道長さを、前記軸心方向で両端側ほど小に設定し、
前記各ころ列におけるラジアル方向での負荷分布を前記ロールの軸心方向でほぼ均等にしている、ことを特徴とするバックアップロールユニット。
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