JP4233860B2 - 撚りヘッド用軸受アセンブリ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願は、２００２年２月２６日に出願された米国特許出願第１０／０８２，９８６号の一部継続出願である。その米国特許出願第１０／０８２，９８６号は、２００１年１２月１４日に提出された米国特許仮出願第６０／３４０，１９０号に基づく優先権を主張する。
【０００２】
本発明は、熱間圧延などにより連続的に送出された線、棒、管などの製品を螺旋状のリングに成形する高速ロッドミル(high speed rod mill）で使用されるタイプの撚りヘッド(laying head)に関する。
【０００３】
【従来の技術】
図１に、従来の撚りヘッド１０を略図にて示す。撚りヘッドはハウジング１２を含み、そのハウジング１２内に、前後のローラ軸受アセンブリ１６および１８の間に回転自在に支持された中空クイル１４が設けられている。クイル１４には、かさ歯車２０が装着され、そのかさ歯車２０は対のかさ歯車２２とかみ合う。後者のかさ歯車２２は、歯車装置およびモータ（図示せず）によって通常の方法で駆動される。
【０００４】
撚りパイプ(laying pipe)２４が、クイル１４に担持されている。撚りパイプは、クイルの回転軸Ｘに整列する進入側端部２４ａと、軸Ｘから半径方向に間隔をあけて位置する送出側端部２４ｃへ続く中間湾曲部２４ｂとを有する。
【０００５】
近年の通常の高速圧延作業では、直径５．５ｍｍの完成ロッドは、圧延機から１１２〜１２０ｍ／秒程度にて、７５０〜１１００℃の範囲の温度で送出される。そのロッドを、そのような高温のまま撚りヘッドに配送してもよいし、あるいは約６００〜９５０℃まで水で冷却してから撚りパイプの進入側端部２４ａに進入させてもよい。湾曲した撚りパイプが、軸Ｘを軸にして回転することによって、ロッドが螺旋状のリングＲの列に成形される。それらのリングは、冷却コンベヤー（図示せず）へ送出され、そこでオフセットの（ずらした）オーバーラップパターンに広げて配置され、さらに冷却された後、コイルとしてまとめられる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このような条件下での運転時に撚りヘッドは、１５００〜２２５０ｒｐｍ程度またはそれ以上の回転速度に至ることもあり、クイルを支持するローラ軸受アセンブリを含む撚りヘッドの回転部品は、１００〜１１０℃の高温にさらされる可能性がある。したがってローラ軸受アセンブリは、熱膨張および収縮に適応できるよう適切なクリアランスを用いて設計されなければならない。
【０００７】
特に、荷重が比較的軽くかかる前部軸受アセンブリ１６では、そのようなクリアランスが特定の速度にて、ローラにおいて有害な横滑りおよび振動を引き起こすことが、現在認められている。
【０００８】
本発明は、クリアランスによって前部軸受アセンブリに発生するローラの横滑りおよび振動を排除すること、または少なくともかなり減少させることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
その目的のために前部軸受アセンブリは、互いに軸方向に間隔をあけて配置される第一および第二のローラ軸受セットに分割されている。第一のローラ軸受セットには、その円周部における第一の位置にて、半径方向の予荷重が印加される。その予荷重は、第一の位置から１８０°の位置に設けられた第二の位置にて第二のローラ軸受セットの円周部に作用する反作用力によって対抗される。
【００１０】
以下、添付の図面を参照しつつ、本発明の上記および他の目的ならびに特徴をさらに詳述する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図２および図３を参照すると、ハウジング１２が、前部プレート１２ａと上部プレート１２ｂを含むことがわかる。本発明の前部軸受アセンブリ１６は、互いの軸方向の中心間距離が間隔「ｄ」である、内側および外側ローラ軸受セット１６ａ，１６ｂを含む。間隔ｄは、軸受セット１６ａ，１６ｂの公称直径「Ｄ」の約５〜４０％の範囲内であることが好ましい。
【００１２】
各軸受セット１６ａ，１６ｂは、環状のインナおよびアウタレース２８，３０の間に把持されたローラ部材２６を含む。軸受セット１６ｂのインナレース２８は、クイル１４に装着され、クイル１４に対して固定されている。軸受セット１６ａのインナレース２８は、インナリング３２に装着され、インナリング３２に対して固定されている。インナリング３２は、クイルに焼きばめしてある。
【００１３】
軸受セット１６ａ，１６ｂのアウタレース３０はそれぞれ、カートリッジ３４，３６に収容されている。両カートリッジ３４，３６は、前部ハウジングプレート１２ａ内のボア１３の中に、軸方向に整列した状態で配置される。カートリッジ３４は、弾性のあるいわゆる「ベルヴィル」ワッシャ（皿ばね）３９を介して作用する段付きボルト３８によって、カートリッジ３６に押しつけられている。ボルト３８のシャンクと、それらが延伸するカートリッジ３４内の穴との間には、若干のクリアランスが設けられる。カートリッジ３４とボア１３との間にも、同様のクリアランスが設けられる。これらのクリアランスは、カートリッジ３６に対する、カートリッジ３４の垂直方向の若干の動きに適応するに十分なものである。
【００１４】
カートリッジ３４は、一体的に形成されたローブ（突出部）３４ａを含み、そのローブ３４ａは、ハウジングの上部プレート１２ｂの下に位置する。ローブ３４ａは、上部プレート１２ｂ上のブッシュ４２内を貫通する調節可能なボルト４０によって係合される。
【００１５】
ボルト４０を適切に調節することにより、下方向の予荷重Ｆ₁がカートリッジ３４に印加され、したがってそれが軸受セット１６ａの円周上の第一の位置に印加される。弾性のあるベルヴィルワッシャ４４を、ボルト４０とローブ３４ａとの間に配置することにより、予荷重が弾力的に印加されることが確実となる。予荷重は、たとえば圧力シリンダ、プラスチックばね、または空気ばねなどの、同等の代替手段によって印加してもよい。
【００１６】
軸受セット１６ａにかかる予荷重Ｆ₁は、前面ハウジングプレート１２ａによって印加され予荷重の印加点から１８０°の第二の位置にて軸受セット１６ｂに作用する、反作用の力Ｆ₂によって対抗される。予荷重および反作用力Ｆ₁，Ｆ₂は協働し、それぞれ軸受セット１６ａの上半分および軸受セット１６ｂの下半分に存在するクリアランスを除去するよう作用する。それにより、軸受の部品間の通常動作クリアランスに起因すると思われるローラの横滑りおよび振動を防止、または少なくとも有益に低減する。
【００１７】
図４は、本発明の第二の実施形態を示す。この実施形態においても前部軸受アセンブリ１１６は、内側および外側ローラ軸受セット１１６ａ，１１６ｂを含む。各ローラ軸受セットは、インナおよびアウタレース１２８，１３０の間に把持されたローラ部材１２６を含む。両軸受セットのインナレース１２８が、クイル１１４に装着され、クイル１１４に対して固定されている。内側セット１１６ａのアウタレース１３０は、前部ハウジングプレート１１２ａのボア内に固定されたカートリッジ１３４に収容されている。外側セット１１６ｂのアウタレース１３０は、カートリッジ１３６に収容される。カートリッジ１３６は、カートリッジ１３４の段形ボア１３７内に止め具１３５によって保持されている。
【００１８】
カートリッジ１３６とカートリッジ１３４のボア１３７との間の若干のクリアランスは、止め輪１３５が印加する適度な保持力との組み合わせにより協働して、カートリッジ１３４に対する、カートリッジ１３６の垂直方向の若干の動きに適応する。
【００１９】
ピストンシリンダユニット１４０が、カートリッジ１３６に対して予荷重Ｆ₁を、中間弓形足台１４２を介して第一の位置に印加し、したがってその予荷重Ｆ₁が外側セット１１６ｂのアウタレース１３０に作用される。この予荷重は上記例と同様に、予荷重印加点から１８０°の位置にて内側セット１１６ａのアウタレース１３０に印加される反作用の力Ｆ₂によって対抗される。第一の実施形態の場合と同じく、予荷重は、たとえば図２および図３に示すものなどの他の同等手段によって印加してもよい。
【００２０】
広い意味において本発明は、一方の軸受セットのアウタレースにおける第一の位置に力を印加することによって予荷重をかけ、その予荷重印加点から１８０°の位置にて他方の軸受セットのアウタレースに反動力を作用させて荷重をかけることによって機能すると理解される。予荷重は、図２および図３に示すように内側セットのアウタレースに印加してもよいし、あるいは図４に示すように外側セットのアウタレースに印加することも可能である。
【００２１】
以上の詳細な説明から、本発明の目的および利点が、いくつかの好適な実施形態によって達成されることが明らかである。しかしながら、開示した概念に関して当業者が容易に想到するような修正および同等物を、本発明の範囲内に含むことを意図する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 典型的な高速ロッド撚りヘッドを示す斜視図である。
【図２】 本発明の一つの実施形態による予荷重印加型前部軸受アセンブリを組み込んだ撚りヘッドの前部を、撚りパイプを撤去した状態で示す、拡大縦断面図である。
【図３】 図２の線３−３に沿って得られる断面図である。
【図４】 本発明の第二の実施形態による予荷重印加型前部軸受アセンブリを組み込んだ別の撚りヘッドを示す、図２に類似の図である。
【符号の説明】
１２ ハウジング、１２ａ 前部プレート、１３ ボア、１４ クイル、１６前部軸受アセンブリ、１６ａ 内側ローラ軸受セット、１６ｂ 外側ローラ軸受セット、２８ インナレース、３０ アウタレース、２６ ローラ部材、３４，３６ カートリッジ、３８，４０ ボルト、３９，４４ ベルヴィルワッシャ、４２ ブッシュ。

Claims (5)

1. 撚りヘッドのハウジング（１２，１１２）内のクイル（１４，１１４）を回転自在に支持する、軸受アセンブリであって、
   前記クイルと前記ハウジングとの間に配置された、互いに軸方向に間隔をあけて位置する第一および第二のローラ軸受セット（１６ａ，１１６ｂ；１６ｂ，１１６ａ）と、
   前記第一のローラ軸受セットに対して、その円周部における第一の位置に半径方向の予荷重を印加する荷重印加手段（４０，１４０）であって、前記予荷重は、前記第一の位置から１８０°の位置に設けられた第二の位置にて前記第二のローラ軸受セットの円周部に作用する反作用力によって対抗される、荷重印加手段と、
   前記第一のローラ軸受セットを収容する第一のカートリッジ（３４，１３６）および前記第二のローラ軸受セットを収容し、ハウジングに支持される第二のカートリッジ（３６，１３４）と、
   前記第一のカートリッジを第二のカートリッジに押しつけて、これらのカートリッジを、互いに一体的に軸方向に整列し隣接する状態に保持し、かつ互いの半径方向の移動が許容されるよう保持する手段と、
   を有し、
   前記荷重印加手段は、第一のカートリッジを介して第一のローラ軸受セットに予荷重を印加し、このとき前記第一の位置から１８０°の位置において第一のカートリッジはハウジングに接せず、
   第二のローラ軸受セットには、第二のカートリッジを介して、前記ハウジングから与えられる前記反作用力が作用する、
   軸受アセンブリ。
2. 請求項１に記載の軸受アセンブリであって、
   前記第二のカートリッジが、前記ハウジングの前部プレート内のボアの中に収容され回転自在に固定されており、
   前記第一のカートリッジが、前記第二のカートリッジから軸方向かつ前記ハウジングの内部方向へ突出している、軸受アセンブリ。
3. 請求項２に記載の軸受アセンブリであって、前記荷重印加手段が前記第一のカートリッジに係合するよう構築および配置される、軸受アセンブリ。
4. 請求項１に記載の軸受アセンブリであって、前記第一および前記第二の軸受セットの互いの中心間距離が、それらの軸受セットの公称直径の５〜４０％の範囲内である、軸受アセンブリ。
5. 請求項１に記載の軸受アセンブリであって、前記予荷重が弾力的に印加される、軸受アセンブリ。

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