JP4170529B2 - 軸受部材の芯合せ機構および嵌装装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧延ロール、タービンロータ等の重量の大きい回転体の軸又はネック部に軸受部材を嵌装するために用いる、軸受部材の芯合せ機構と嵌装装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
圧延ロールの軸受装着装置に関しては、たとえば特公昭５３−１７１０１号公報に、ロール大径部の端面と、ロールネック部の境界におけるＲ部に連続する端面に円柱状の突出段部を設け、この突出段部に軸受掛止リングを焼嵌めする圧延ロールの軸受装着装置が開示されている。
【０００３】
しかしながら、圧延ロールのような重量の大きい回転体のネック部に、軸受用ベアリングのインナーレースやフィレットリング等の軸受部材を緊締すべく、軸受部材を必要に応じて加熱し回転体ネック部に装着して締り嵌めする一連の作業を機械化した嵌装装置に関する先行技術は見当らず、例えば焼嵌めの場合、従来は加熱された軸受部材をワイヤ掛け等により回転体ネック部に装着して焼嵌めするようにしていた。
【０００４】
上記従来の嵌装作業は多くの人手を要するのみならず、焼嵌めの場合には、加熱された軸受部材を回転体ネック部に嵌装し、焼嵌めが完了するまで軸受部材の温度降下に伴う軸方向変位を補償して、軸受部材を回転体軸方向における所定位置に正確に緊締することが困難であった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来技術における問題を解決し、少ない要員で短時間内に圧延ロール等の重量の大きい回転体の軸又はネック部への軸受部材の嵌装を正確に行うことができる軸受部材の芯合せ機構と嵌装装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明の軸受部材の芯合せ機構の要旨は、
圧延ロール、タービンロータ等の重量の大きい回転体の軸又はネック部に軸受部材を嵌装するための芯合せ機構であって、
拡縮機構を有し軸受部材を把持するクランプと、
該クランプを回転体軸方向へ進退せしめるクランプ進退機構と、
該クランプに把持された軸受部材の径方向中心と回転体軸心とを一致せしめるべく、鉛直方向及び回転体の軸と直角かつ水平な方向にクランプ対を変位させ芯合わせ調整するクランプ昇降機構及びクランプセンタリング機構と、
回転体の軸に垂直な面内における回転体軸心とクランプとの距離を検出するクランプ位置センサーとを配したことを特徴とする軸受部材の芯合せ機構である。
【０００７】
また、本発明の軸受部材の嵌装装置の要旨は、
圧延ロール、タービンロータ等の重量の大きい回転体の軸又はネック部に軸受部材を嵌装するための装置であって、
回転体を載置する受台と該受台を水平面内で旋回せしめる旋回機構とを備えた回転体旋回装置と、
回転体軸方向への進退機構、クランプ拡縮機構ならびに把持された軸受部材の径方向中心と回転体軸心とを一致せしめるべく鉛直方向及び回転体の軸と直角かつ水平な方向にクランプ対を変位させ芯合わせ調整するクランプ昇降機構及びクランプセンタリング機構と、回転体の軸に垂直な面内における回転体軸心とクランプとの距離を検出するクランプ位置センサーとを有するワーククランプ挿入装置と、
ワーク取付けビームが延在する方向と直角かつ水平方向にワーク取付けビームを拡縮せしめるワーク取付けビーム拡縮機構、ワーク取付けビームを水平面内で旋回せしめる旋回機構及びワーク取付けビームを回転体軸方向に移動せしめる変位機構とを有するワーク保持取付け装置とからなる軸受部材の嵌装装置である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下に、実施例の図面に基いて本発明の軸受部材の芯合せ機構および嵌装装置について説明する。図１は、本発明の実施例である圧延ロール軸受部材の嵌装装置の全体構成を示す斜視図である。この嵌装装置は、ロール旋回装置２とワーククランプ挿入装置３とワーク保持取付け装置４とからなっている。図２は、ワーククランプ挿入装置３の斜視図で、この装置は本発明の軸受部材の芯合せ機構の実施例である。
【０００９】
まず、図２に基いて本発明の軸受部材の芯合せ機構について説明する、この芯合せ機構は、拡縮機構を有し軸受部材を把持するクランプと、クランプ進退機構と、クランプ昇降機構及びクランプセンタリング機構と、クランプ位置センサーとを有する。
【００１０】
本実施例において、クランプ１０は横向きＶ字形のプロフィルをしたものの一対で構成されている。クランプのワーク把持部には鉛青銅鋳物（ＬＢＣ）がライニングされ、軸受部材の外周面を傷付けないように構成されている。
【００１１】
クランプ１０は、クランプ拡縮機構によって軸受部材の外周径に応じた把持寸法とされる。クランプ拡縮機構は、一対のクランプ１０が各独立して固設されたブロック１１、左右ねじ軸１２、クランプ拡縮用モータ１３、クランプ拡縮用ハンドル１４、レール１５等から構成されている。ブロック１１にはブロック間で相互に逆ねじとなる雌ねじが螺設され、この雌ねじが左右ねじ軸１２に螺合している。
【００１２】
左右ねじ軸１２は、クランプ拡縮用モータ１３或いはクランプ拡縮用ハンドル１４によって回転せしめられ、クランプ１０を搭載している上記一対のブロック１１はレール１５上を相互に逆方向に対称的に移動し、クランプ１０対を拡縮せしめる。
【００１３】
本実施例においては、クランプ進退機構として挿入台車６を用いている。図１に示すように、挿入台車６は、基枠５上に回転体（圧延ロール１）の軸と平行に敷設されたレール７上に載置されて、回転体の軸方向に進退する。
【００１４】
挿入台車６は、台車走行モータ（ギャードモータ）８によってベベルギヤを介して鉛直軸心回りを回転する図示しないピニオンで駆動され、このピニオンと噛合し、基枠５に固設されている図示しないラックに沿ってレール７上を進退する。また、挿入台車６は、リミットスイッチＬＳ１で回転体への接近限界、リミットスイッチＬＳ２で回転体からの後退限界が与えられ、その範囲内を進退する。
【００１５】
この実施例においては、クランプ１０の進退機構である挿入台車６の進退駆動手段をピニオン・ラック方式としたけれども、本発明はこれに限定されるものではなく、たとえば、液圧シリンダによって進退せしめる手段等種々の進退手段を採ることができる。
【００１６】
クランプセンタリング機構は、回転体の軸と直角かつ水平な方向にクランプ対を変位させるためのものである。本実施例においては、ねじ軸１７を回転体の軸と直角かつ水平な方向に配設し、これをクランプセンタリング用ハンドル１６により回転させることによって、クランプ対のセンタリングを行う。
【００１７】
すなわち、レール１５をその上部に固設している機台１８には、ねじ軸１７と螺合する雌ねじが形成され、ねじ軸１７の回転によって機台１８が進退し、これによってクランプ１０対の中心（ワークの径方向中心）と回転体軸心との、横方向（回転体軸方向に垂直な面内における水平方向）の位置が合致せしめられる。
【００１８】
クランプ昇降機構は、鉛直方向にクランプ対を変位させるためのものである。本実施例においては、機台１８を昇降フレーム１９上に載置し、クランプ昇降用モータ（ギャードモータ）２０又はクランプ昇降用ハンドル２１によって回転せしめられるウオームホイール（図示していない）によって、鉛直な軸心をもつねじ軸（図示していない）が回転せしめられ、昇降フレーム１９に配設されている雌ねじと前記鉛直ねじ軸との螺合によって、昇降フレーム１９に鉛直方向の変位を与える。
【００１９】
昇降フレーム１９は、図示しないリミットスイッチＬＳ３およびＬＳ４によって規定される上限と下限の範囲内を昇降する。昇降フレーム１９の鉛直方向の変位によって、クランプ１０対の中心（ワークの径方向中心）と回転体軸心の、鉛直方向における位置が合致せしめられる。
【００２０】
２２はクランプ位置センサーであって、回転体の軸に垂直な面内における回転体軸心とクランプ１０との距離を検出すべく機能する。図３に示すように、この実施例にあっては、クランプ位置センサーは、レーザ変位センサー２２が上部に１箇所、下部に２箇所配設されて構成されており、クランプ１０対を挿入台車６によって回転体の軸（圧延ロール１のロールネック）の部位に移動させ、レーザ変位センサーから回転体の軸の外周面までの距離ａ、ｂおよびｃを検出する。検出結果は、測定表示器９に出力される。
【００２１】
レーザ変位センサーから回転体の軸の外周面までの距離ａとｂとが等しくなったときが、クランプ１０対の中心（ワークの径方向中心）と回転体軸心とが鉛直方向において合致したときである。
【００２２】
レーザ変位センサーから回転体の軸の外周面までの距離ｂとｃとが等しくなったときが、クランプ１０対の中心（ワークの径方向中心）と回転体軸心とが、回転体軸方向に垂直な面内における水平方向において合致したときである。
【００２３】
本発明では上記の如く３ヶ所以上にセンサーを配したクランプを用いる。芯合せに際してはあらかじめクランプを回転体の軸の外周に近づけ、それぞれのセンサーから回転体の軸の外周面迄の距離を検知する。この検知により回転体の軸の外周面の３ヶ所の位置が把握される。回転体の軸の外周面の３ヶ所の位置が把握されると幾何学的に回転体の軸の外周面全体の存在位置が把握され、従って回転体の軸の中心の存在位置も把握される。本発明ではクランプ昇降機構、クランプセンタリング機構を再度用いて回転体の軸の中心が存在する正確な位置にクランプの中心がくるようにクランプを移動させて設定する。
本発明ではその後クランプを後退させ、拡縮機構により軸受部材のアウターレースの外周面をクランプにより把持する。この際クランプは横向きＶ字型のプロフィルを有する１対の部材をＶ開放部を対面させて配した構造であるため、軸受部材のアウターレースの外周面の中心、従って軸受部材のインナーレースの内周面の中心はクランプの中心の位置に来る。
一方上述の如く、本発明ではクランプはクランプの中心の位置が回転体の軸の中心と合致する位置にあらかじめ設定されている。従って軸受部材のインナーレースの内周面の中心はクランプの中心に設定されるとともに回転体の軸の中心に合致するように配され、軸受部材は回転体の軸に芯合せされる事となる。
本発明の軸受部材の芯合せ機構は上記の構成を有するから、少ない要員で短時間に、高精度下に回転体の軸又はネック部と軸受部材との芯合せをすることができる。
【００２４】
次に、本発明の実施例である圧延ロール軸受部材の嵌装装置について説明する。図４は、圧延ロールネック部へのフィレットリングおよびインナーレースの装着状態の例を示す縦断面図である。図４に示すように、圧延ロール１におけるロールネック根元段付部分（Ｒ部分）にはフィレットリング２３が嵌着緊締され、Ｏリング２４によってシールされている。フィレットリング２３の圧延ロール１軸方向端部の方向に隣接してベアリングのインナーレース２５が、この実施例においては、２箇／片側の計４箇圧延ロール１のロールネック部に嵌着緊締されている。本実施例は、これらフィレットリングやインナーレースといった圧延ロール軸受部材の嵌装装置である。
【００２５】
図５は、図１におけるロール旋回装置２の斜視図である。このロール旋回装置は、旋回テーブル２６およびこの旋回テーブル２６上に固定されるＶブロック２７からなるロール受台２８ならびに旋回テーブル２６を水平面内で旋回せしめる旋回機構からなる。
【００２６】
旋回テーブル２６は、その平面中心軸回りに回動自在に支承され、この実施例においては、旋回テーブル２６下部に前記平面中心軸を軸心とする図示しないピニオンが配設され、このピニオンに噛合するラックが油圧シリンダ２９に連結されている。
【００２７】
油圧シリンダ２９を作動させてラックに直線運動を与えると、ラックに噛合しているピニオンが回転し旋回テーブル２６を旋回させる。本実施例においては、旋回テーブル２６は水平面内において１８０°の範囲で旋回し、ストッパーにより停止するよう構成されている。
【００２８】
なお、本実施例においては、旋回テーブル２６の旋回機構を、油圧シリンダ２９によって直線運動せしめられるラックとピニオンの噛み合いによる構成としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、たとえば、旋回テーブル２６下部に前記平面中心軸を軸心とする大歯車を配設し、この大歯車に噛合するピニオンを設けギャードモータ等によってピニオンを回転駆動して大歯車を回転せしめるようにする構成等種々の旋回機構を採ることができる。
【００２９】
本実施例においては、Ｖブロック２７は圧延ロール胴部の直径に応じて３水準のサイズのものが用意され、取り扱う圧延ロールの胴部直径は、７００mm〜１６５０mmの範囲である。また、Ｖブロック２７には、鉛青銅鋳物（ＬＢＣ）がライニングされ、載置する圧延ロールの胴部表面を保護するようにしている。
【００３０】
図１におけるワーククランプ挿入装置３は、図２に示した装置であり、その説明は前述のとおりである。図６は、図１におけるワーク保持取付け装置４の斜視図である。このワーク保持取付け装置は、昇降フレーム１９上に搭載され、ワーク取付けビーム３０、ワーク取付けビーム拡縮機構、ワーク取付けビーム旋回機構およびワーク取付けビーム変位機構からなる。
【００３１】
ワーク取付けビーム３０の外側には鉛青銅鋳物（ＬＢＣ）製のライニング部材３１が上下２段に取り付けられ、ワーク（圧延ロール軸受部材）の内周面を傷付けないようにしてある。
【００３２】
ワーク取付けビーム拡縮機構は、この実施例においては、ガイドロッド３２、左右ねじ軸３３およびワーク取付けビーム拡縮用ハンドル３４から構成されている。ブロック３５上にフレーム３６が固設され、このフレーム３６にガイドロッド３２が固設されている。ガイドロッド３２にワーク取付けビーム３０対が嵌装され、ワーク取付けビーム３０が延在する方向と直角かつ水平な方向に変位する如く拘束案内される。また、ワーク取付けビーム３０対は、ガイドロッド３２の軸方向に延在する左右ねじ軸３３と、ワーク取付けビーム３０の基部に螺設されている、相互に逆ねじとなる雌ねじとが螺合する構成となっている。
【００３３】
左右ねじ軸３３は、ワーク取付けビーム拡縮用ハンドル３４によって回転駆動され、左右ねじ軸３３の回転によってワーク取付けビーム３０対は相互に対称的に逆方向にガイドロッド３２に沿って移動し、ワーク取付けビーム３０対の拡縮がなされる。
【００３４】
ワーク取付けビーム旋回機構は、この実施例においては、ワーク取付けビーム３０対を変位自在に載置しているブロック３５が機枠３７上にスラストベアリングを介して鉛直軸回りに回動自在に支承される構成である。ワーク取付けビーム３０対は、手動による旋回後ロックピンで固定することができる。
【００３５】
ワーク取付けビーム変位機構は、この実施例においては、加圧シリンダ３８である。昇降フレーム１９の、ロール旋回装置２の側とは反対側の端部に固着されるブラケット上に加圧シリンダ３８が固設され、ピストンロッドの先端がワーク保持取付け装置の機枠３７に連結されている。
【００３６】
機枠３７は、レール３９上に滑動子を介し手搭載されており、加圧シリンダ３８の作動によってクランプ進退機構（挿入台車６）とは独立に、圧延ロール１の軸方向にワーク取付けビーム３０対を進退せしめる。従って、挿入台車６の圧延ロール１軸方向移動とワーク取付けビーム３０対の圧延ロール１軸方向変位とを重畳させることもできる。
【００３７】
また、本実施例の圧延ロール軸受部材の嵌装装置は、図示しない軸受部材加熱手段を有している。この加熱手段は、焼嵌めの際に軸受部材を加熱するもので、高周波誘導加熱装置が用いられている。図１において、４０は操作盤、４１は制御盤である。
【００３８】
次に、本発明の圧延ロール軸受部材の嵌装装置の作動について、焼嵌めの場合を例として説明する。
【００３９】
先ず、ロール旋回装置２におけるロール受台２８の、圧延ロール１の胴部外径に応じたサイズのＶブロック２７上に圧延ロール１を載置する。そして、操作盤４０におけるロール外径表示器に圧延ロール外径を入力する。
【００４０】
クランプ昇降用モータ２０を起動させて、昇降フレーム１９を上昇させる。クランプ１０対の中心（ワークの径方向中心）を圧延ロール１の軸心と一致する高さで自動停止する。
【００４１】
台車走行モータ８を起動し、進退機構（挿入台車６）をロール旋回装置２側に進め、クランプ１０対を圧延ロールネック部の焼嵌め所定位置に合わせる。然る後、クランプ拡縮用モータ１３を起動し、クランプ１０対を圧延ロールネック外周面に近づける。
【００４２】
レーザ変位センサー２２によって、圧延ロール軸心とクランプ１０対の中心（ワークの径方向中心）の相対位置を検出する。検出結果が測定値表示器９に出力される。
【００４３】
クランプ昇降用モータ２０におけるブレーキの解除ボタンを押し、クランプ昇降用ハンドル２１による昇降フレーム１９の昇降を可能にした後、レーザ変位センサー２２の検出値を見ながらクランプセンタリング用ハンドル１６およびクランプ昇降用ハンドル２１を操作して、圧延ロール軸心とクランプ１０対の中心（ワークの径方向中心）を合致させる。
【００４４】
クランプ昇降用モータ２０におけるブレーキの解除ボタンをＯＦＦにし、モータブレーキをかける。然る後、クランプ拡縮用モータ１３を作動させて、クランプ１０対を拡げる。その後、進退機構（挿入台車６）の台車走行モータ８を作動させて、進退機構（挿入台車６）を後退させる。
【００４５】
ワーク取付けビーム３０を水平面内で手動で９０°旋回させ、ワーク取付けビーム３０が作業側（Ｗ．Ｓ．）の方向に延在する方向とする。ワーク取付けビーム拡縮用ハンドル３４を操作してワーク取付けビーム３０の間隔を縮め、その後、ワークをワーク取付けビーム３０にクレーン操作によって装着する。ワークが装着されたら、ワーク取付けビーム拡縮用ハンドル３４を操作してワーク取付けビーム３０の間隔を拡げ、ワークをタイトに保持する。
【００４６】
その後、高周波誘導加熱用ワイヤーをワークたとえばインナーレース外周に巻付け、コイルを形成する。然る後、高周波誘導加熱コイルに通電し、ワークを加熱する。
【００４７】
ワーク（軸受部材）の加熱終了後、ワーク取付けビーム３０を水平面内で手動で９０°旋回させ、ワーク取付けビーム３０が圧延ロール軸方向に延在する方向に戻し、ロックピンで固定する。
【００４８】
加圧シリンダ３８を作動させてワーク取付けビーム３０をクランプ１０対の位置まで移動させた後、クランプ拡縮用モータ１３を起動しクランプ１０をワークに近接させる。
【００４９】
クランプ拡縮用ハンドル１４を操作してワークを把持する。その後、ワーク取付けビーム拡縮用ハンドル３４を操作してワーク取付けビーム３０の間隔を縮め、加圧シリンダ３８を作動させてワーク取付けビーム３０を後退させる。
【００５０】
台車走行モータ８を起動し、進退機構（挿入台車６）を圧延ロール側に進行させ、圧延ロールネック部の、圧延ロール軸受部材たとえばインナーレースが焼嵌めされるべき位置にクランプ１０対を合致せしめる。
【００５１】
ワーク取付けビーム３０のビーム間隔がワークの厚さ中心部（環状部分の径）に合致するように拡縮調整して、ワーク取付けビーム３０の先端でワークの端面を押圧しうるようにする。
【００５２】
加圧シリンダ３８を作動させて、ワーク取付けビーム３０の当接部をワークの軸方向端部に押しつけ、圧延ロール軸方向への一定圧力の適用下にワークたとえばインナーレースを温度降下させる。この状態で、ワークの冷却が完了する迄約１０分間保持する。
【００５３】
ワークの冷却が完了し焼嵌めが終了した後、加圧シリンダ３８を作動させて、ワーク取付けビーム３０を後退させ、さらに、進退機構（挿入台車６）をＬＳ２の位置まで後退させる。こうして、ワーク１箇分の焼嵌めが完了する。
【００５４】
圧延ロールの他方のロールネック部に圧延ロール軸受部材を焼嵌めするときは、旋回テーブル２６を１８０°旋回させ、上記のプロセスを繰り返す。
【００５５】
本発明の軸受部材の芯合せ機構および嵌装装置は、圧延ロールに限らず、タービンロータや船舶用スクリューシャフト等の重量の大きい回転体の軸又はネック部に、各種の軸受部材を嵌装するための芯合せ機構および嵌装装置として広く用いることができる。また、焼嵌めに限らず、単に圧入（力嵌め）装置として用いてもよく、軸受部材等を冷却する手段を配することによって冷し嵌めの装置としても用いることができる。
【００５６】
【発明の効果】
本発明は以上述べたように構成しかつ作用せしめるようにしたから、重量の大きい回転体の軸又はネック部への軸受部材の嵌装、例えば圧延ロールネック部へのベアリングのインナーレースやフィレットリングといった圧延ロール軸受部材の嵌装を、少ない要員で短時間内に高精度下に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例である圧延ロール軸受部材の嵌装装置の斜視図である。
【図２】本発明の軸受部材の芯合せ機構の実施例であるワーククランプ挿入装置の斜視図である。
【図３】本実施例におけるレーザ変位センサーの配置の説明図である。
【図４】圧延ロールネック部へのフィレットリングおよびインナーレースの装着状態を示す縦断面図である。
【図５】本実施例におけるロール旋回装置の斜視図である。
【図６】本実施例におけるワーク保持取付け装置の斜視図である。
【符号の説明】
１ 圧延ロール
２ ロール旋回装置
３ ワーククランプ挿入装置
４ ワーク保持取付け装置
５ 基枠
６ 挿入台車
７ レール
８ 台車走行モータ
９ 測定値表示器
１０ クランプ
１１ ブロック
１２ 左右ねじ軸
１３ クランプ拡縮用モータ
１４ クランプ拡縮用ハンドル
１５ レール
１６ クランプセンタリング用ハンドル
１７ ねじ軸
１８ 機台
１９ 昇降フレーム
２０ クランプ昇降用モータ
２１ クランプ昇降用ハンドル
２２ レーザ変位センサー（クランプ位置センサー）
２３ フィレットリング
２４ Ｏリング
２５ インナーレース
２６ 旋回テーブル
２７ Ｖブロック
２８ ロール受台
２９ 油圧シリンダ
３０ ワーク取付けビーム
３１ ライニング部材
３２ ガイドロッド
３３ 左右ねじ軸
３４ ワーク取付けビーム拡縮用ハンドル
３５ ブロック
３６ フレーム
３７ 機枠
３８ 加圧シリンダ
３９ レール
４０ 操作盤
４１ 制御盤
ＬＳ１，ＬＳ２ リミットスイッチ
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧延ロール、タービンロータ等の重量の大きい回転体の軸又はネック部に軸受部材を嵌装するために用いる、軸受部材の芯合せ機構と嵌装装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
圧延ロールの軸受装着装置に関しては、たとえば特公昭５３−１７１０１号公報に、ロール大径部の端面と、ロールネック部の境界におけるＲ部に連続する端面に円柱状の突出段部を設け、この突出段部に軸受掛止リングを焼嵌めする圧延ロールの軸受装着装置が開示されている。
【０００３】
しかしながら、圧延ロールのような重量の大きい回転体のネック部に、軸受用ベアリングのインナーレースやフィレットリング等の軸受部材を緊締すべく、軸受部材を必要に応じて加熱し回転体ネック部に装着して締り嵌めする一連の作業を機械化した嵌装装置に関する先行技術は見当らず、例えば焼嵌めの場合、従来は加熱された軸受部材をワイヤ掛け等により回転体ネック部に装着して焼嵌めするようにしていた。
【０００４】
上記従来の嵌装作業は多くの人手を要するのみならず、焼嵌めの場合には、加熱された軸受部材を回転体ネック部に嵌装し、焼嵌めが完了するまで軸受部材の温度降下に伴う軸方向変位を補償して、軸受部材を回転体軸方向における所定位置に正確に緊締することが困難であった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来技術における問題を解決し、少ない要員で短時間内に圧延ロール等の重量の大きい回転体の軸又はネック部への軸受部材の嵌装を正確に行うことができる軸受部材の芯合せ機構と嵌装装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明の軸受部材の芯合せ機構の要旨は、
圧延ロール、タービンロータ等の重量の大きい回転体の軸又はネック部に軸受部材を嵌装するための芯合せ機構であって、
拡縮機構を有し軸受部材を把持するクランプと、
該クランプを回転体軸方向へ進退せしめるクランプ進退機構と、
該クランプに把持された軸受部材の径方向中心と回転体軸心とを一致せしめるべく、鉛直方向及び回転体の軸と直角かつ水平な方向にクランプ対を変位させ芯合わせ調整するクランプ昇降機構及びクランプセンタリング機構と、
回転体の軸に垂直な面内における回転体軸心とクランプとの距離を検出するクランプ位置センサーとを配したことを特徴とする軸受部材の芯合せ機構である。
【０００７】
また、本発明の軸受部材の嵌装装置の要旨は、
圧延ロール、タービンロータ等の重量の大きい回転体の軸又はネック部に軸受部材を嵌装するための装置であって、
回転体を載置する受台と該受台を水平面内で旋回せしめる旋回機構とを備えた回転体旋回装置と、
回転体軸方向への進退機構、クランプ拡縮機構ならびに把持された軸受部材の径方向中心と回転体軸心とを一致せしめるべく鉛直方向及び回転体の軸と直角かつ水平な方向にクランプ対を変位させ芯合わせ調整するクランプ昇降機構及びクランプセンタリング機構と、回転体の軸に垂直な面内における回転体軸心とクランプとの距離を検出するクランプ位置センサーとを有するワーククランプ挿入装置と、
ワーク取付けビームが延在する方向と直角かつ水平方向にワーク取付けビームを拡縮せしめるワーク取付けビーム拡縮機構、ワーク取付けビームを水平面内で旋回せしめる旋回機構及びワーク取付けビームを回転体軸方向に移動せしめる変位機構とを有するワーク保持取付け装置とからなる軸受部材の嵌装装置である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下に、実施例の図面に基いて本発明の軸受部材の芯合せ機構および嵌装装置について説明する。図１は、本発明の実施例である圧延ロール軸受部材の嵌装装置の全体構成を示す斜視図である。この嵌装装置は、ロール旋回装置２とワーククランプ挿入装置３とワーク保持取付け装置４とからなっている。図２は、ワーククランプ挿入装置３の斜視図で、この装置は本発明の軸受部材の芯合せ機構の実施例である。
【０００９】
まず、図２に基いて本発明の軸受部材の芯合せ機構について説明する、この芯合せ機構は、拡縮機構を有し軸受部材を把持するクランプと、クランプ進退機構と、クランプ昇降機構及びクランプセンタリング機構と、クランプ位置センサーとを有する。
【００１０】
本実施例において、クランプ１０は横向きＶ字形のプロフィルをしたものの一対で構成されている。クランプのワーク把持部には鉛青銅鋳物（ＬＢＣ）がライニングされ、軸受部材の外周面を傷付けないように構成されている。
【００１１】
クランプ１０は、クランプ拡縮機構によって軸受部材の外周径に応じた把持寸法とされる。クランプ拡縮機構は、一対のクランプ１０が各独立して固設されたブロック１１、左右ねじ軸１２、クランプ拡縮用モータ１３、クランプ拡縮用ハンドル１４、レール１５等から構成されている。ブロック１１にはブロック間で相互に逆ねじとなる雌ねじが螺設され、この雌ねじが左右ねじ軸１２に螺合している。
【００１２】
左右ねじ軸１２は、クランプ拡縮用モータ１３或いはクランプ拡縮用ハンドル１４によって回転せしめられ、クランプ１０を搭載している上記一対のブロック１１はレール１５上を相互に逆方向に対称的に移動し、クランプ１０対を拡縮せしめる。
【００１３】
本実施例においては、クランプ進退機構として挿入台車６を用いている。図１に示すように、挿入台車６は、基枠５上に回転体（圧延ロール１）の軸と平行に敷設されたレール７上に載置されて、回転体の軸方向に進退する。
【００１４】
挿入台車６は、台車走行モータ（ギャードモータ）８によってベベルギヤを介して鉛直軸心回りを回転する図示しないピニオンで駆動され、このピニオンと噛合し、基枠５に固設されている図示しないラックに沿ってレール７上を進退する。また、挿入台車６は、リミットスイッチＬＳ１で回転体への接近限界、リミットスイッチＬＳ２で回転体からの後退限界が与えられ、その範囲内を進退する。
【００１５】
この実施例においては、クランプ１０の進退機構である挿入台車６の進退駆動手段をピニオン・ラック方式としたけれども、本発明はこれに限定されるものではなく、たとえば、液圧シリンダによって進退せしめる手段等種々の進退手段を採ることができる。
【００１６】
クランプセンタリング機構は、回転体の軸と直角かつ水平な方向にクランプ対を変位させるためのものである。本実施例においては、ねじ軸１７を回転体の軸と直角かつ水平な方向に配設し、これをクランプセンタリング用ハンドル１６により回転させることによって、クランプ対のセンタリングを行う。
【００１７】
すなわち、レール１５をその上部に固設している機台１８には、ねじ軸１７と螺合する雌ねじが形成され、ねじ軸１７の回転によって機台１８が進退し、これによってクランプ１０対の中心（ワークの径方向中心）と回転体軸心との、横方向（回転体軸方向に垂直な面内における水平方向）の位置が合致せしめられる。
【００１８】
クランプ昇降機構は、鉛直方向にクランプ対を変位させるためのものである。本実施例においては、機台１８を昇降フレーム１９上に載置し、クランプ昇降用モータ（ギャードモータ）２０又はクランプ昇降用ハンドル２１によって回転せしめられるウオームホイール（図示していない）によって、鉛直な軸心をもつねじ軸（図示していない）が回転せしめられ、昇降フレーム１９に配設されている雌ねじと前記鉛直ねじ軸との螺合によって、昇降フレーム１９に鉛直方向の変位を与える。
【００１９】
昇降フレーム１９は、図示しないリミットスイッチＬＳ３およびＬＳ４によって規定される上限と下限の範囲内を昇降する。昇降フレーム１９の鉛直方向の変位によって、クランプ１０対の中心（ワークの径方向中心）と回転体軸心の、鉛直方向における位置が合致せしめられる。
【００２０】
２２はクランプ位置センサーであって、回転体の軸に垂直な面内における回転体軸心とクランプ１０との距離を検出すべく機能する。図３に示すように、この実施例にあっては、クランプ位置センサーは、レーザ変位センサー２２が上部に１箇所、下部に２箇所配設されて構成されており、クランプ１０対を挿入台車６によって回転体の軸（圧延ロール１のロールネック）の部位に移動させ、レーザ変位センサーから回転体の軸の外周面までの距離ａ、ｂおよびｃを検出する。検出結果は、測定表示器９に出力される。
【００２１】
レーザ変位センサーから回転体の軸の外周面までの距離ａとｂとが等しくなったときが、クランプ１０対の中心（ワークの径方向中心）と回転体軸心とが鉛直方向において合致したときである。
【００２２】
レーザ変位センサーから回転体の軸の外周面までの距離ｂとｃとが等しくなったときが、クランプ１０対の中心（ワークの径方向中心）と回転体軸心とが、回転体軸方向に垂直な面内における水平方向において合致したときである。
【００２３】
本発明では上記の如く３ヶ所以上にセンサーを配したクランプを用いる。芯合せに際してはあらかじめクランプを回転体の軸の外周に近づけ、それぞれのセンサーから回転体の軸の外周面迄の距離を検知する。この検知により回転体の軸の外周面の３ヶ所の位置が把握される。回転体の軸の外周面の３ヶ所の位置が把握されると幾何学的に回転体の軸の外周面全体の存在位置が把握され、従って回転体の軸の中心の存在位置も把握される。本発明ではクランプ昇降機構、クランプセンタリング機構を再度用いて回転体の軸の中心が存在する正確な位置にクランプの中心がくるようにクランプを移動させて設定する。
本発明ではその後クランプを後退させ、拡縮機構により軸受部材のアウターレースの外周面をクランプにより把持する。この際クランプは横向きＶ字型のプロフィルを有する１対の部材をＶ開放部を対面させて配した構造であるため、軸受部材のアウターレースの外周面の中心、従って軸受部材のインナーレースの内周面の中心はクランプの中心の位置に来る。
一方上述の如く、本発明ではクランプはクランプの中心の位置が回転体の軸の中心と合致する位置にあらかじめ設定されている。従って軸受部材のインナーレースの内周面の中心はクランプの中心に設定されるとともに回転体の軸の中心に合致するように配され、軸受部材は回転体の軸に芯合せされる事となる。
本発明の軸受部材の芯合せ機構は上記の構成を有するから、少ない要員で短時間に、高精度下に回転体の軸又はネック部と軸受部材との芯合せをすることができる。
【００２４】
次に、本発明の実施例である圧延ロール軸受部材の嵌装装置について説明する。図４は、圧延ロールネック部へのフィレットリングおよびインナーレースの装着状態の例を示す縦断面図である。図４に示すように、圧延ロール１におけるロールネック根元段付部分（Ｒ部分）にはフィレットリング２３が嵌着緊締され、Ｏリング２４によってシールされている。フィレットリング２３の圧延ロール１軸方向端部の方向に隣接してベアリングのインナーレース２５が、この実施例においては、２箇／片側の計４箇圧延ロール１のロールネック部に嵌着緊締されている。本実施例は、これらフィレットリングやインナーレースといった圧延ロール軸受部材の嵌装装置である。
【００２５】
図５は、図１におけるロール旋回装置２の斜視図である。このロール旋回装置は、旋回テーブル２６およびこの旋回テーブル２６上に固定されるＶブロック２７からなるロール受台２８ならびに旋回テーブル２６を水平面内で旋回せしめる旋回機構からなる。
【００２６】
旋回テーブル２６は、その平面中心軸回りに回動自在に支承され、この実施例においては、旋回テーブル２６下部に前記平面中心軸を軸心とする図示しないピニオンが配設され、このピニオンに噛合するラックが油圧シリンダ２９に連結されている。
【００２７】
油圧シリンダ２９を作動させてラックに直線運動を与えると、ラックに噛合しているピニオンが回転し旋回テーブル２６を旋回させる。本実施例においては、旋回テーブル２６は水平面内において１８０°の範囲で旋回し、ストッパーにより停止するよう構成されている。
【００２８】
なお、本実施例においては、旋回テーブル２６の旋回機構を、油圧シリンダ２９によって直線運動せしめられるラックとピニオンの噛み合いによる構成としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、たとえば、旋回テーブル２６下部に前記平面中心軸を軸心とする大歯車を配設し、この大歯車に噛合するピニオンを設けギャードモータ等によってピニオンを回転駆動して大歯車を回転せしめるようにする構成等種々の旋回機構を採ることができる。
【００２９】
本実施例においては、Ｖブロック２７は圧延ロール胴部の直径に応じて３水準のサイズのものが用意され、取り扱う圧延ロールの胴部直径は、７００mm〜１６５０mmの範囲である。また、Ｖブロック２７には、鉛青銅鋳物（ＬＢＣ）がライニングされ、載置する圧延ロールの胴部表面を保護するようにしている。
【００３０】
図１におけるワーククランプ挿入装置３は、図２に示した装置であり、その説明は前述のとおりである。図６は、図１におけるワーク保持取付け装置４の斜視図である。このワーク保持取付け装置は、昇降フレーム１９上に搭載され、ワーク取付けビーム３０、ワーク取付けビーム拡縮機構、ワーク取付けビーム旋回機構およびワーク取付けビーム変位機構からなる。
【００３１】
ワーク取付けビーム３０の外側には鉛青銅鋳物（ＬＢＣ）製のライニング部材３１が上下２段に取り付けられ、ワーク（圧延ロール軸受部材）の内周面を傷付けないようにしてある。
【００３２】
ワーク取付けビーム拡縮機構は、この実施例においては、ガイドロッド３２、左右ねじ軸３３およびワーク取付けビーム拡縮用ハンドル３４から構成されている。ブロック３５上にフレーム３６が固設され、このフレーム３６にガイドロッド３２が固設されている。ガイドロッド３２にワーク取付けビーム３０対が嵌装され、ワーク取付けビーム３０が延在する方向と直角かつ水平な方向に変位する如く拘束案内される。また、ワーク取付けビーム３０対は、ガイドロッド３２の軸方向に延在する左右ねじ軸３３と、ワーク取付けビーム３０の基部に螺設されている、相互に逆ねじとなる雌ねじとが螺合する構成となっている。
【００３３】
左右ねじ軸３３は、ワーク取付けビーム拡縮用ハンドル３４によって回転駆動され、左右ねじ軸３３の回転によってワーク取付けビーム３０対は相互に対称的に逆方向にガイドロッド３２に沿って移動し、ワーク取付けビーム３０対の拡縮がなされる。
【００３４】
ワーク取付けビーム旋回機構は、この実施例においては、ワーク取付けビーム３０対を変位自在に載置しているブロック３５が機枠３７上にスラストベアリングを介して鉛直軸回りに回動自在に支承される構成である。ワーク取付けビーム３０対は、手動による旋回後ロックピンで固定することができる。
【００３５】
ワーク取付けビーム変位機構は、この実施例においては、加圧シリンダ３８である。昇降フレーム１９の、ロール旋回装置２の側とは反対側の端部に固着されるブラケット上に加圧シリンダ３８が固設され、ピストンロッドの先端がワーク保持取付け装置の機枠３７に連結されている。
【００３６】
機枠３７は、レール３９上に滑動子を介し手搭載されており、加圧シリンダ３８の作動によってクランプ進退機構（挿入台車６）とは独立に、圧延ロール１の軸方向にワーク取付けビーム３０対を進退せしめる。従って、挿入台車６の圧延ロール１軸方向移動とワーク取付けビーム３０対の圧延ロール１軸方向変位とを重畳させることもできる。
【００３７】
また、本実施例の圧延ロール軸受部材の嵌装装置は、図示しない軸受部材加熱手段を有している。この加熱手段は、焼嵌めの際に軸受部材を加熱するもので、高周波誘導加熱装置が用いられている。図１において、４０は操作盤、４１は制御盤である。
【００３８】
次に、本発明の圧延ロール軸受部材の嵌装装置の作動について、焼嵌めの場合を例として説明する。
【００３９】
先ず、ロール旋回装置２におけるロール受台２８の、圧延ロール１の胴部外径に応じたサイズのＶブロック２７上に圧延ロール１を載置する。そして、操作盤４０におけるロール外径表示器に圧延ロール外径を入力する。
【００４０】
クランプ昇降用モータ２０を起動させて、昇降フレーム１９を上昇させる。クランプ１０対の中心（ワークの径方向中心）を圧延ロール１の軸心と一致する高さで自動停止する。
【００４１】
台車走行モータ８を起動し、進退機構（挿入台車６）をロール旋回装置２側に進め、クランプ１０対を圧延ロールネック部の焼嵌め所定位置に合わせる。然る後、クランプ拡縮用モータ１３を起動し、クランプ１０対を圧延ロールネック外周面に近づける。
【００４２】
レーザ変位センサー２２によって、圧延ロール軸心とクランプ１０対の中心（ワークの径方向中心）の相対位置を検出する。検出結果が測定値表示器９に出力される。
【００４３】
クランプ昇降用モータ２０におけるブレーキの解除ボタンを押し、クランプ昇降用ハンドル２１による昇降フレーム１９の昇降を可能にした後、レーザ変位センサー２２の検出値を見ながらクランプセンタリング用ハンドル１６およびクランプ昇降用ハンドル２１を操作して、圧延ロール軸心とクランプ１０対の中心（ワークの径方向中心）を合致させる。
【００４４】
クランプ昇降用モータ２０におけるブレーキの解除ボタンをＯＦＦにし、モータブレーキをかける。然る後、クランプ拡縮用モータ１３を作動させて、クランプ１０対を拡げる。その後、進退機構（挿入台車６）の台車走行モータ８を作動させて、進退機構（挿入台車６）を後退させる。
【００４５】
ワーク取付けビーム３０を水平面内で手動で９０°旋回させ、ワーク取付けビーム３０が作業側（Ｗ．Ｓ．）の方向に延在する方向とする。ワーク取付けビーム拡縮用ハンドル３４を操作してワーク取付けビーム３０の間隔を縮め、その後、ワークをワーク取付けビーム３０にクレーン操作によって装着する。ワークが装着されたら、ワーク取付けビーム拡縮用ハンドル３４を操作してワーク取付けビーム３０の間隔を拡げ、ワークをタイトに保持する。
【００４６】
その後、高周波誘導加熱用ワイヤーをワークたとえばインナーレース外周に巻付け、コイルを形成する。然る後、高周波誘導加熱コイルに通電し、ワークを加熱する。
【００４７】
ワーク（軸受部材）の加熱終了後、ワーク取付けビーム３０を水平面内で手動で９０°旋回させ、ワーク取付けビーム３０が圧延ロール軸方向に延在する方向に戻し、ロックピンで固定する。
【００４８】
加圧シリンダ３８を作動させてワーク取付けビーム３０をクランプ１０対の位置まで移動させた後、クランプ拡縮用モータ１３を起動しクランプ１０をワークに近接させる。
【００４９】
クランプ拡縮用ハンドル１４を操作してワークを把持する。その後、ワーク取付けビーム拡縮用ハンドル３４を操作してワーク取付けビーム３０の間隔を縮め、加圧シリンダ３８を作動させてワーク取付けビーム３０を後退させる。
【００５０】
台車走行モータ８を起動し、進退機構（挿入台車６）を圧延ロール側に進行させ、圧延ロールネック部の、圧延ロール軸受部材たとえばインナーレースが焼嵌めされるべき位置にクランプ１０対を合致せしめる。
【００５１】
ワーク取付けビーム３０のビーム間隔がワークの厚さ中心部（環状部分の径）に合致するように拡縮調整して、ワーク取付けビーム３０の先端でワークの端面を押圧しうるようにする。
【００５２】
加圧シリンダ３８を作動させて、ワーク取付けビーム３０の当接部をワークの軸方向端部に押しつけ、圧延ロール軸方向への一定圧力の適用下にワークたとえばインナーレースを温度降下させる。この状態で、ワークの冷却が完了する迄約１０分間保持する。
【００５３】
ワークの冷却が完了し焼嵌めが終了した後、加圧シリンダ３８を作動させて、ワーク取付けビーム３０を後退させ、さらに、進退機構（挿入台車６）をＬＳ２の位置まで後退させる。こうして、ワーク１箇分の焼嵌めが完了する。
【００５４】
圧延ロールの他方のロールネック部に圧延ロール軸受部材を焼嵌めするときは、旋回テーブル２６を１８０°旋回させ、上記のプロセスを繰り返す。
【００５５】
本発明の軸受部材の芯合せ機構および嵌装装置は、圧延ロールに限らず、タービンロータや船舶用スクリューシャフト等の重量の大きい回転体の軸又はネック部に、各種の軸受部材を嵌装するための芯合せ機構および嵌装装置として広く用いることができる。また、焼嵌めに限らず、単に圧入（力嵌め）装置として用いてもよく、軸受部材等を冷却する手段を配することによって冷し嵌めの装置としても用いることができる。
【００５６】
【発明の効果】
本発明は以上述べたように構成しかつ作用せしめるようにしたから、重量の大きい回転体の軸又はネック部への軸受部材の嵌装、例えば圧延ロールネック部へのベアリングのインナーレースやフィレットリングといった圧延ロール軸受部材の嵌装を、少ない要員で短時間内に高精度下に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例である圧延ロール軸受部材の嵌装装置の斜視図である。
【図２】本発明の軸受部材の芯合せ機構の実施例であるワーククランプ挿入装置の斜視図である。
【図３】本実施例におけるレーザ変位センサーの配置の説明図である。
【図４】圧延ロールネック部へのフィレットリングおよびインナーレースの装着状態を示す縦断面図である。
【図５】本実施例におけるロール旋回装置の斜視図である。
【図６】本実施例におけるワーク保持取付け装置の斜視図である。
【符号の説明】
１ 圧延ロール
２ ロール旋回装置
３ ワーククランプ挿入装置
４ ワーク保持取付け装置
５ 基枠
６ 挿入台車
７ レール
８ 台車走行モータ
９ 測定値表示器
１０ クランプ
１１ ブロック
１２ 左右ねじ軸
１３ クランプ拡縮用モータ
１４ クランプ拡縮用ハンドル
１５ レール
１６ クランプセンタリング用ハンドル
１７ ねじ軸
１８ 機台
１９ 昇降フレーム
２０ クランプ昇降用モータ
２１ クランプ昇降用ハンドル
２２ レーザ変位センサー（クランプ位置センサー）
２３ フィレットリング
２４ Ｏリング
２５ インナーレース
２６ 旋回テーブル
２７ Ｖブロック
２８ ロール受台
２９ 油圧シリンダ
３０ ワーク取付けビーム
３１ ライニング部材
３２ ガイドロッド
３３ 左右ねじ軸
３４ ワーク取付けビーム拡縮用ハンドル
３５ ブロック
３６ フレーム
３７ 機枠
３８ 加圧シリンダ
３９ レール
４０ 操作盤
４１ 制御盤
ＬＳ１，ＬＳ２ リミットスイッチ
Claims (2)
- 胴部直径が７００ｍｍ〜１６５０ｍｍの圧延ロール、タービンロータ（以下回転体と略記する）の軸又はネック部に軸受部材を嵌装するための芯合せ機構であって、
横向きＶ字型のプロフィルを有する１対の部材をＶ開放部を対面させて配した構造で、１対の部材を相互に横向き逆方向に対称的に移動させる拡縮機構を有し軸受部材を把持するクランプと、
該クランプを回転体軸方向へ進退せしめるクランプ進退機構と、
該クランプに把持された軸受部材の径方向中心と回転体軸心とを一致せしめるべく、鉛直方向及び回転体の軸と直角かつ水平な方向にクランプ対を変位させ芯合わせ調整するクランプ昇降機構及びクランプセンタリング機構と、
クランプの３ヶ所以上に配され、回転体の軸に垂直な面内におけるセンサーから回転体の軸の外周面迄の距離を検出するクランプ位置センサーとを有することを特徴とする軸受部材の芯合せ機構。 - 胴部直径が７００ｍｍ〜１６５０ｍｍの圧延ロール、タービンロータ（以下回転体と略記する）の軸又はネック部に軸受部材を嵌装するための装置であって、
回転体を載置する受台と該受台を水平面内で旋回せしめる旋回機構とを備えた回転体旋回装置と、
横向きＶ字型のプロフィルを有する１対の部材をＶ開放部を対面させて配した構造で、１対の部材を相互に横向き逆方向に対称的に移動させる拡縮機構を有し軸受部材を把持するクランプと、
該クランプを回転体軸方向へ進退せしめるクランプ進退機構と、
該クランプに把持された軸受部材の径方向中心と回転体軸心とを一致せしめるべく、鉛直方向及び回転体の軸と直角かつ水平な方向にクランプ対を変位させ芯合わせ調整するクランプ昇降機構及びクランプセンタリング機構と、
クランプの３ヶ所以上に配され、回転体の軸に垂直な面内におけるセンサーから回転体の軸の外周面迄の距離を検出するクランプ位置センサーと、
ワーク取付けビームが延在する方向と直角かつ水平方向にワーク取付けビームを拡縮せしめるワーク取付けビーム拡縮機構、ワーク取付けビームを水平面内で旋回せしめる旋回機構及びワーク取付けビームを回転体軸方向に移動せしめる変位機構とを有するワーク保持取付け装置とを有する事を特徴とする軸受部材の嵌装装置。
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