JP5598280B2 - 締結機構及び位相調整機構 - Google Patents

Description

本発明は締結機構及び位相調整機構に関する。

圧延機における上下一対の圧延ロールには、減速機構や伝動軸を介してモータの回転が伝達されるが、減速機構と圧延ロールスタンドとがかなり離れている場合（例えば、２〜３ｍ程度離れている場合）がある。この場合、伝動軸が長大化するため、上下一対の圧延ロールの両軸間に相対的な捩れが生じることがある。

上下一対の圧延ロールには、被加工物に所定の模様を形成するためのパターンがそれぞれ形成されており、被加工物の表裏両面で当該パターンの位相を一致させるためには、上下一対の圧延ロールの位相を一致させる必要がある。
しかし、伝動軸の長大化に伴い前述したような両軸間の相対的な捩れが生じると、被加工物の両面の模様の位相がずれてしまう。

そこで、一対の圧延ロールの位相を調整する位相調整機構が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
かかる位相調整機構は伝動軸に組み込まれており、一般に、第１筒状体と、この第１筒状体に内嵌される第２筒状体とを備えており、当該第１筒状体の内周面とこれに対応する第２筒状体の外周面とにねじれスプラインが形成されている。そして、第２筒状体の外周面の他の部位（ねじれスプラインが形成された部位とは異なる部位）に形成された雄ねじと螺合する雌ねじを内周面に有する操作部を回転させることで、前記第２筒状体を軸方向に変位させ、前記ねじれスプラインによって第１筒状体、すなわち当該第１筒状体と連結されている圧延ロールの軸の位相を変えている。

実開昭６３−１７５３１８号公報

ところで、前述した位相調整機構では、操作部を第２筒状体に対して回転可能な状態と回転不可の固定された状態とに切換える切換機構が設けられている。この切換機構は、図５に示されるように、第１筒状体１００の一端部に形成された段部１０１と、当該第１筒状体１００の外周面に配設され第１筒状体に対して相対回転可能な環状体１０２との間に設けられたクラッチ部１１０からなっている。また、環状体１０２には軸方向に沿って第１貫通孔が形成されており、一方、操作部を構成する筒体１０３にも前記第１貫通孔に対応した第２貫通孔が形成されている。そして、前記第２貫通孔側から第１貫通孔に向けて両貫通孔を挿通してボルト１０４が配設されており、このボルト１０４の頭部１０４ａと反対側にはナット１０５が螺合されている。なお、段部１０１と、筒体１０３との間にはスラストベアリング１２０が配設されている。

ナット１０５は短筒体からなり、その軸方向に垂直な断面は、図６に示されるように、円の外周部の対向する２箇所が切断された、小判形状を呈している。ナット１０５の内周面には前記ボルト１０４の雄ねじと螺合する雌ねじが形成されており、また軸方向一端側に形成された断面（軸方向に垂直な断面）が円形の凹所には前記環状体１０２をボルト１０４の頭部１０４ａ方向に付勢するコイルスプリング１０６が配設されている。

前記ナット１０５の外面の平坦面１０５ａは第１筒状体１００の外周面１００ａと当接しており、当該ナット１０５は回転が拘束される（ボルト１０４との共回りが防止される）ので、ボルト１０４を締め付ける方向に回転させると、当該ボルト１０４とナット１０５の螺合により、前記筒体１０３と環状体１０２が締め付けられて互いに密着し、また、環状体１０２と段部１０１とが締め付けられて互いに密着する。その結果、環状体１０２と段部１０１との間のクラッチ部１１０が噛み合うので、操作部を構成する筒体１０３は回転不可の固定された状態になる。

一方、ボルト１０４を緩める方向に回転させると、前記ナット１０５の外面の平坦面１０５ａは第１筒状体１００の外周面１００ａと当接しており、当該ナット１０５は回転が拘束されるので、前記ボルト１０４とナット１０５の螺合により、ナット１０５が図５において右側に移動し前記筒体１０３と環状体１０２との締め付けが解放される。同時に、環状体１０２もナット１０５が移動した距離だけ図５において右側に移動可能な状態になる。この状態では、前記コイルスプリング１０６の付勢力によって環状体１０２は筒体１０３側に押圧されて当該筒体１０３の端面と当接しているが、当該環状体１０２は前記コイルスプリング１０６の付勢力に抗して右側に移動可能であり、環状体１０２と段部１０１との間のクラッチ部１１０は解除可能である。したがって、クラッチ部を解除して筒体１０３を回転させることができる。

筒体１０３の内周面には雌ねじ１０３ａが形成されており、当該筒体１０３に内嵌された筒状接続体１０７の外周面には対応する雄ねじ１０７ａが形成されている。また、筒状接続体１０７の外周面と第１筒状体１０１の内周面にはねじれスプライン１０８が形成されている。このため、筒体１０３を回転させると、当該筒体１０３はスラストベアリング１２０を介した第１筒状体１００との当接により軸方向に移動することができないので、筒状接続体１０７の方が軸方向に移動し、この筒状接続体１０７の軸方向に移動により第１筒状体１００が前記ねじれスプライン１０８によって周方向に回転する。これにより、第１筒状体１００、すなわち当該第１筒状体１００と連結されている圧延ロールの軸の位相を変えることができる。

位相調整後は、前記ボルト１０４を締め付けることでナット１０５を図５において左方向に移動させ、前記クラッチ部１１０によって段部１０１と環状体１０２とを噛み合わせて、筒体１０３を回転できない状態に固定する。

しかしながら、従来のナット１０５は、図６に示されるように、円の外周部の対向する２箇所が切断された、小判形状を呈しているので、第１筒状体１００の外周面１００ａと当接する平坦な当接面１０５ａの幅ｗを大きくとることができない。すなわち、従来のナット１０５は２面加工であるため、当接面１０５ａの幅ｗが小さい。このため、当該ナット１０５や第１筒状体１００などの部材の設計公差の積み上げにより前記外周面１００ａと当接面１０５ａとの間の隙間が大きくなると、ボルト１０４を回転させる際に、ナット１０５が当該ボルト１０４と一緒に回転してしまうことがあり、前述した位相調整作業に時間がかかるなどの問題がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、ナットの共回りを防止して部材の締結及び解除を確実に行うことができる締結機構及び位相調整機構を提供することを目的としている。

（１）本発明の締結機構は、筒状体と、この筒状体の外周面の軸方向の一方側において外方に配設された環状体とを有し、前記環状体に軸方向の第１貫通孔が形成されている第１部材と、
この第１部材の軸方向の一方側に配設されており、軸方向に沿った第２貫通孔が形成されている第２部材と、
前記第２貫通孔の軸方向の一方側から当該第２貫通孔と前記第１貫通孔とを貫通して配設されるボルトと、
前記環状体の軸方向の他方側で前記ボルトに螺合するナットと
を備え、前記ボルトとナットとを螺合することで前記第１部材と第２部材とを密着させる締結機構であって、
前記ナットは、前記ボルトの雄ねじと螺合する雌ねじからなる内周面と、外面とを有し、
この外面は、前記第１部材の外周面に当接する単一の当接面を有し、
軸方向に垂直な断面における前記外周面と当接面との当接部において、当該外周面及び当接面は共通の接線を有し、且つ
前記当接面は、平面であるか、又は前記内周面側に向けて窪む曲面であり、
前記ボルトが前記筒状体の周方向に沿って所定間隔で複数本配設されており、
前記ナットが短筒体からなり、
前記ナットの中心位置が前記複数のボルトのＰＣＤよりも径方向内側に位置することを特徴としている。

本発明の締結機構では、締結の対象となる第１部材の外周面に当接するナットの当接面が単一である、すなわちナットは一面加工であるので、従来に比べ当接面の幅を大きくとることができる。その結果、第１部材の外周面とナットの当接面との十分な当たりを設けることができ、ボルトを回転させたときのナットの共回りを確実に防止することができる。

また、前記の締結機構では、ボルトが筒状体の周方向に沿って所定間隔で複数本配設されており、ナットが短筒体からなり、ナットの中心位置が複数のボルトのＰＣＤよりも径方向内側に位置する。このため、ナットの中心位置を複数のボルトのＰＣＤよりも径方向内側にずらすことで、当該ナットの径外方向への突出を抑制することができ、他の部材との干渉を避けることができる。

（２）本発明の位相調整機構は、前記（１）の締結機構を有する位相調整機構であって、
前記第１部材の筒状体にユニバーサルジョイントが連結されており、
前記第２部材が、前記第１部材と同軸の筒体からなり、
前記位相調整機構は、
前記筒状体及び筒体の内部に同軸状に嵌合され、前記ユニバーサルジョイントに連動される伝動軸が内嵌される筒状接続体と、
前記第２部材を、前記第１部材の筒状体に対して回転を許容する状態と固定する状態とに切換自在の切換機構と
を更に有しており、
前記筒状接続体の外周面に形成された雄ねじと螺合する雌ねじが前記第２部材の内周面に形成されており、
前記筒状接続体の外周面とこれに対応する前記筒状体の内周面には、筒状接続体及び筒状体の一方から他方へ動力を伝達するとともに、筒状接続体の軸方向変位によって当該筒状接続体と筒状体との間の相対的位相を変更するねじれスプライン部が形成されていることを特徴としている。
本発明の位相調整機構では、位相調整するに際して締結の対象となる第１部材の外周面に当接するナットの当接面が単一である、すなわちナットは一面加工であるので、従来に比べ当接面の幅を大きくとることができる。その結果、第１部材の外周面とナットの当接面との十分な当たりを設けることができ、ボルトを回転させたときのナットの共回りを確実に防止することができる。

本発明の締結機構及び位相調整機構によれば、ナットの共回りを防止して部材の締結及び解除を確実に行うことができる。

本発明の位相調整機構の一実施の形態の断面説明図である。 図１に示される位相調整機構の要部拡大図である。 図１に示される位相調整機構におけるナットの説明図である。 ナットの他の例の説明図である。 従来の位相調整機構の断面説明図である。 従来の位相調整機構におけるナットの説明図である。

以下、添付図面を参照しつつ、本発明の締結機構及び位相調整機構の実施の形態を詳細に説明する。
図１は本発明の一実施の形態に係る位相調整機構Ｐの断面説明図であり、図２は、図１に示される位相調整機構の要部拡大図である。位相調整機構Ｐは、一対の圧延ロールの一方の圧延ロールの軸を他方の圧延ロールの軸に対して回転させることで両ロールの相対的な位相を調整するものであり、図示しないモータの駆動力を圧延ロールに伝達する伝動軸に組み込まれている。図１において、右側が圧延ロール側であり、左側がモータ側である。

位相調整機構Ｐは、締結機構Ｆと、筒状接続体２０と、切換機構３０とを備えている。
締結機構Ｆは、ユニバーサルジョイント（図示せず）に連結された第１部材１と、この第１部材１と密着（締結）される第２部材２と、第１部材１と第２部材２とを密着させるボルト３と、このボルト３と螺合するナット４とを備えている。

第１部材１は、一方側（モータ側）が開口された筒状体５と、この筒状体５の外周面５ａの軸方向の一方側において外方に配設された環状体６とを有している。筒状体５の他方側（圧延ロール側）に図示しないユニバーサルジョイントが連結されている。

環状体６は筒状体５に対して相対回転可能であり、周方向に沿って３つの第１貫通孔７が所定の間隔で形成されている。第１貫通孔７は、環状体６を軸方向に貫通している。

筒状体５の開口側端部には、当該筒状体５の外周面５ａよりもわずかに径外方向に突出する段部８が形成されており、この段部８の軸方向他方側（圧延ロール側）の側面と、前記環状体６の軸方向一方側の側面との間に前記切換機構３０を構成するクラッチ部が形成されている。このクラッチ部は、一方の側面に形成された山形の凸部と、他方の側面に形成された山形の凹部とからなり、当該凸部と凹部とが噛み合った状態で段部８と環状体６とが密接されることで、第２部材２が回転できない状態に固定される。また、筒状体５の内周面にはねじれスプライン部５ｂが形成されている。

第２部材２は、前記環状体６の軸方向一方側の側面と当接する筒体１０と、短円筒体からなり、内周面に雌ねじ１１ａが形成されたナット部１１と、筒状接続体２０の外周面２０ａとの間でシール部２１を形成するカバー部１２とで構成されている。第２部材２は、第１部材１の軸方向の一方側に配設されており、本実施の形態では、筒体１０、ナット部１１及びカバー部１２はそれぞれ別体であり、ボルト３により一体的にされている。なお、前記段部８とナット部１１との間にはスラストベアリング１５が配設されている。

第２部材２を構成する筒体１０、ナット部１１及びカバー部１２には、前記第１貫通孔７に対応する第２貫通孔１３が周方向に沿って所定間隔で形成されている。

ボルト３は、前記第２貫通孔１３の軸方向の一方側から当該第２貫通孔１３及び第１貫通孔７を貫通するように配設されている。ボルト３にはナット４が螺合されており、このナット４は、前記環状体６の軸方向の他方側でボルト３と螺合している。

ナット４は短筒体からなり、前記ボルト３の雄ねじ３ａと螺合する雌ねじが形成された内周面４ａと、外面２２とを有している。外面２２は、図３に示されるように、前記第１部材１の筒状体５の外周面５ａに当接する単一の当接面２２ａを有している。従来のナットは、前述したように、筒体の外周部の対向する２箇所が切断された２面加工であるため、当接面の幅を大きくとることができなかったが、本実施の形態では、筒体の外周部の１箇所だけが切断された一面加工であるので、従来に比べ当接面２２ａの幅Ｗを大きくとることができる。
前記当接面２２ａと筒状体５の外周面５ａとは、軸方向に垂直な断面における当該外周面５ａと当接面２２ａとの当接部において共通の接線ｔを有している。

また、本実施の形態では、図３に示されるように、ナット４の中心位置Ｏが３つのボルト３のＰＣＤよりも径方向内側に位置している。このように、ナット４の中心位置Ｏをボルト３のＰＣＤよりも径方向内側にずらすことで、当該ナット４の径外方向への突出を抑制することができ、ナット４と他の部材との干渉を回避させることができる。

ナット４の軸方向一端側には、軸方向に垂直な断面が円形の凹所２３が形成されており、この凹所２３内には前記環状体６をボルト３の頭部３ｂの方向に付勢するコイルスプリング２４が配設されている。なお、ボルト３の頭部３ｂと反対側の端部近傍には、位相調整時におけるナット４の移動を規制するストッパとしてのナット２５が螺合している。

筒状接続体２０は、前記第１部材１及び第２部材２の内部に同軸状に嵌合され、その内部には前記ユニバーサルジョイントに連動される伝動軸４０が内嵌されている。伝動軸４０の外周面と筒状接続体２０の内周面はスプライン結合されており、筒状接続体２０は、軸方向には移動可能であるが、周方向には移動不可である。

また、筒状接続体２０の外周面２０ａには、前記第２部材２のナット部１１の内周面に形成された雌ねじ１１ａと螺合する雄ねじ４１が形成されている。そして、この雄ねじ４１よりもさらに軸方向の端部側には、前記第１部材１の筒状体５の内周面に形成されたねじれスプライン部５ｂに対応するねじれスプライン部４２が形成されている。そして、これらねじれスプライン部５ｂ及び４２によって、筒状接続体２０及び筒状体５の一方から他方への動力伝達が可能になるとともに、筒状接続体２０の軸方向変位によって当該筒状接続体２０と筒状体５との間の相対的位相を変更することができる。

次に、前記構成を有する位相調整機構Ｐによる位相調整手順について説明する。
まず、ボルト３を緩める方向に回転させる。その際、ボルト３が挿通している第１貫通孔７及び第２貫通孔１３は、いわゆるばか穴であり、ボルト３はナット４と螺合しており、且つ、ナット４は、当該ナット４の当接面２２ａが筒状体５の外周面５ａと当接するのでボルト３と共回りしない。したがって、ボルト３を緩めるとナット４は図１において右方向に移動する。

ナット４が図１において右方向に移動すると、切換機構３０を構成する、環状体６の軸方向一方側の側面と段部８の軸方向他方側の側面との間のクラッチ部が解除可能となり、第２部材２は回転可能な状態になる。すなわち、ナット４が図１において右方向に移動すると、当該ナット４の凹所２３内に配設されたコイルスプリング２４によって環状体１２は段部８側に押圧されるが、環状体１２は、前記コイルスプリング２４の付勢力に抗して図１において右方向に移動可能である。したがって、クラッチ部を解除して第２部材２を回転させることが可能になる。

第２部材２は、スラストベアリング１５を介した第１部材１の筒状体５との当接により軸方向に移動することができないので、当該第２部材２を回転させると、この第２部材２のナット部１１の雌ねじ１１ａと螺合している雄ねじ４１を外周面に有する筒状接続体２０が軸方向に移動する。筒状接続体２２は、伝動軸４０とスプライン結合されているので、回転は規制されているが、軸方向への移動は許容されている。

筒状接続体２０が軸方向に移動すると、当該筒状接続体２０の外周面と第１部材１の筒状体５の内周面には、それぞれねじれスプライン部４２、５ｂが形成されているので、第１部材１の筒状体５は回転をし、ユニバーサルジョイントを介して当該筒状体５と連結されている圧延ロールの軸が回転する。これにより、一対の圧延ロールの一方の圧延ロールの軸を他方の圧延ロールの軸に対して相対的に回転させて、当該一対の圧延ロールの位相を調整することができる。

所定量の位相の調整が終了した後に、ボルト３を締める方向に回転させると、前述したようにナット４は当該ボルト３と共回りしないので、ナット４は図１において左方向に移動し、第１部材１の環状体１２と第２部材２の筒体１０とを密着させる。これにより、前記クラッチ部が噛み合った状態になり、第２部材２の回転が禁止された状態になる。

<その他の変形例>
なお、本発明は前述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載の範囲内において種々の変形が可能である。例えば、前述した実施の形態では、ボルト３と螺合して第１部材１と第２部材２とを締結するナット４の当接面２２ａは平面であるが、図４に示されるように、ナット３４の内周面側に向けて窪む曲面とすることもできる。この場合でも、ナット３４の当接面３４ａと、第１部材１の筒状体５の外周面５ａとの当たりを十分にとることができるので、当該ナット３４の共回りを確実に防止することができる。

また、前述した実施の形態では、ボルト３の数を３本としているが、２本であってもよいし、４本以上であってもよい。
また、前述した実施の形態では、第２部材２を構成する筒体１０、ナット部１１及びカバー部１２を別体としているが、これらのうち２つ以上の部材を一体構造とすることもできる。

１：第１部材、２：第２部材、３：ボルト、３ａ：雄ねじ、３ｂ：頭部、４：ナット、５：筒状体、５ａ：外周面、５ｂ：ねじれスプライン部、６：環状体、７：第１貫通孔、８：段部、１０：筒体、１１：ナット部、１１ａ：雌ねじ、１２：カバー部、１３：第２貫通孔、１５：スラストベアリング、２０：筒状接続体、２０ａ：外周面、２１：シール部、２２：外面、２２ａ：当接面、２３：凹所、２４：コイルスプリング、２５：ナット、３０：切換機構、４０：伝動軸、４１：雄ねじ、４２：ねじれスプライン部、Ｐ：位相調整機構、Ｆ：締結機構

Claims (2)

1. 筒状体と、この筒状体の外周面の軸方向の一方側において外方に配設された環状体とを有し、前記環状体に軸方向の第１貫通孔が形成されている第１部材と、
   この第１部材の軸方向の一方側に配設されており、軸方向に沿った第２貫通孔が形成されている第２部材と、
   前記第２貫通孔の軸方向の一方側から当該第２貫通孔と前記第１貫通孔とを貫通して配設されるボルトと、
   前記環状体の軸方向の他方側で前記ボルトに螺合するナットと
   を備え、前記ボルトとナットとを螺合することで前記第１部材と第２部材とを密着させる締結機構であって、
   前記ナットは、前記ボルトの雄ねじと螺合する雌ねじからなる内周面と、外面とを有し、
   この外面は、前記第１部材の外周面に当接する単一の当接面を有し、
   軸方向に垂直な断面における前記外周面と当接面との当接部において、当該外周面及び当接面は共通の接線を有し、且つ
   前記当接面は、平面であるか、又は前記内周面側に向けて窪む曲面であり、
   前記ボルトが前記筒状体の周方向に沿って所定間隔で複数本配設されており、
   前記ナットが短筒体からなり、
   前記ナットの中心位置が前記複数のボルトのＰＣＤよりも径方向内側に位置することを特徴とする締結機構。
2. 請求項１に記載の締結機構を有する位相調整機構であって、
   前記第１部材の筒状体にユニバーサルジョイントが連結されており、
   前記第２部材が、前記第１部材と同軸の筒体からなり、
   前記位相調整機構は、
   前記筒状体及び筒体の内部に同軸状に嵌合され、前記ユニバーサルジョイントに連動される伝動軸が内嵌される筒状接続体と、
   前記第２部材を、前記第１部材の筒状体に対して回転を許容する状態と固定する状態とに切換自在の切換機構と
   を更に有しており、
   前記筒状接続体の外周面に形成された雄ねじと螺合する雌ねじが前記第２部材の内周面に形成されており、
   前記筒状接続体の外周面とこれに対応する前記筒状体の内周面には、筒状接続体及び筒状体の一方から他方へ動力を伝達するとともに、筒状接続体の軸方向変位によって当該筒状接続体と筒状体との間の相対的位相を変更するねじれスプライン部が形成されていることを特徴とする位相調整機構。

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