JP5826871B2 - スライドブロックアダプタのための弾性接合部 - Google Patents

Description

本発明は、接続されたモータにより発生される運動の伝達に用いられるスライドブロックアダプタに適用可能な荷重減衰システムに関する。このようなシステムは、例えば、モータから、平坦な製品のための圧延スタンドのロールに運動を伝達するために用いられる。詳細には、本発明は、モータ側とアダプタヘッドとを、又は、アダプタと圧延ロールとを、圧延中に発生する応力に応答してアダプタに沿って伝達される軸方向張力の低減を保証するように動的に連結するための弾性の接合部に関する。

２つのタイプのスライドブロックアダプタが当分野で公知であり、それらは、固定アダプタ及びテレスコープ状アダプタである。固定アダプタは剛体を形成し、テレスコープ状アダプタはその軸方向伸張長さを変えることができる。例示的な圧延プラントの場合、このテレスコープ式の方法は、ロール又は圧延シリンダの移動を可能にする。不都合なことに、これら両方のタイプのアダプタ、特に、固定アダプタは、圧延中に発生する荷重の軸方向成分をモータに伝達する。実際、例えば、圧延スタンドが、圧延プロセスに関連する様々な現象による軸方向荷重を発生させ、この荷重がアダプタを通して圧延シリンダからモータに伝達される場合がある。アダプタと反対側にある、スタンドの作業ロールの端部はチョック(chock)に収容されている。チョックと、関連する固定されたショルダとの間に、予め決められた間隙が存在する。この間隙は、計画的には、通常、約１ｍｍの公称値を有するが、実際には、許容差の合計の結果、及び、経時的に生じ得る摩耗により、３ｍｍ〜４ｍｍに達する場合がある。

モータのスラストベアリングは、一般的に、モータの固有の機能により±０．３５ｍｍに制限された軸方向の間隙を有し、従って、チョックとショルダとの間の軸方向間隙がモータのスラストベアリングの間隙よりも大きいため、スラストベアリングも、圧延スタンドにより発生される軸方向荷重により、やはり影響を受ける場合がある。

こうして、圧延中に発生する軸方向の力がこのような間隙を閉じさせ、そして、このような力はアダプタを通してモータに伝達される。これらの荷重は、モータにとって有害である。モータは、このような応力に正確に対抗するために、通常、最大荷重に応じた適切な寸法につくられたラジアル又はアキシャルスラストベアリングを有している。なぜなら、前記ベアリングのいかなる不具合もモータを故障させ得るからである。

この寸法及びこれらの特徴を有するプラント、例えば、圧延プラントにおいて、主要モータは製造のために絶対的に重要であり、従って、これらの部材の故障を防止することが必須である。これらの故障は、このタイプ及び寸法（パワーが最大１０，０００ｋＷに達し得るモータ）の部品のスペア部品が短期間で入手可能でないため、数か月の操業停止につながることもある。プラントの操業停止は、生産性のロスを招くため、生産者が経験し得る最も負の要因であることは明確である。従って、このような状況の発生を防止するために、モータのアキシャルベアリングの寸法を大きくすることが、たとえこれが総支出額を増大することになっても好ましい。モータのアキシャルベアリング及びラジアルベアリングは共に非常に高価であり、これらの寸法は、モータの総コストに常に影響を与えるからである。先行技術において、ロール側又はモータ側のスライドブロックアダプタとフランジとの間の接合部は、本質的に、軸方向に剛性のシステムから成り、このような剛性により、圧延スタンドからモータに全荷重を伝達する。すなわち、アダプタ接合部は、概して、構成部品を堅固に拘束することにより得られる。

このタイプのシステムの第１の例が、特許文献１により提示されている。この特許において、アダプタの２つのセクションが軸方向荷重の補償システムを通して相互連結され、このシステムは、連結部自体の内部と連結部の外側との両方に配置された長手方向円筒状ダンパを用いる。内側のシリンダは、スライドダンパ要素がその内部で移動することができるガイドジャケットから成り、スライドダンパの直線運動がアダプタの長手方向軸に沿って生じる。この回転不能な摩擦連結部が外側の円筒状ダンパに連結され、このダンパは、軸方向の力を吸収して、アダプタの相互連結された２つのセグメントの捩りを防止する。しかし、こうして、この二重連結が、横方向応力及びねじれ応力の効果的な吸収を妨げる剛性を有し、これがアダプタの正常動作に通常影響を与える。これが、圧延システムにより生じる最大応力が形成されるところに、システムに弾性の欠如をもたらす。

軸方向に剛性の第２の相互連結システムが特許文献２に記載されている。このシステムは、フランジと、ハウジングブロックから成るアダプタのヘッドとの相互連結を用いることを含む。ハウジングブロックはアダプタの端部に堅固に固定され、その内部に圧力バーが長手方向に配置されている。このバーの向き及び形状は、軸方向のスラスト及び牽引荷重に耐え且つバランスを取ることを目的とし、一方、バーの角運動は、ハウジングブロックの設計自由度により制限される。従ってこの方法もまた、アダプタヘッドが受ける張力及び応力全ての弾性吸収を可能にしない横方向剛性及びねじり剛性により影響を受ける。

従って、上記のいずれの場合においても、先行技術において現在用いられているその他の解決方法と同様に、アダプタに伝達される荷重の効果的な低減に必須の部品、すなわち、連結接合部の（特にはモータの）完全性に対するいずれの危険性も効果的に低減し得る、かかる荷重に対する弾性的で複数方向性の応答が不足している。

米国特許第７５８２０１９号 米国特許第７７８４３８０号

本発明の目的は、圧延システムによりモータに伝達される力を効果的に補償及び吸収することを可能にする、スライドブロックアダプタのための弾性接合部を提供することである。

本発明のさらなる目的は、モータに軸方向に伝達される最大の力を予め定められた所定の力にすることを可能にする、スライドブロックアダプタのための接合部を提供することである。

本発明の別の目的は、現在用いられているよりも小さいアキシャルベアリングの使用を可能にする、スライドブロックアダプタのための接合部を提供することである。

本発明は、上記の目的を達成することを、請求項１に記載されている、軸方向荷重を制御するための、アダプタとフランジとの連結接合部を用いて可能にする。この連結接合部は、前記アダプタの長手方向軸に対して垂直に配置された中央ピンと、前記中央ピンを用いて前記アダプタにスライド可能に連結された複数のスライドブロックと、前記フランジに固定されたブロックと、前記中央ピンに連結された、相補的で且つ連動される(interfaced)少なくとも２つの一連の(series)ダンパとを備えている。

本発明のさらなる態様により、請求項８に記載されている圧延プラントが提供される。この圧延プラントは、少なくとも１つのモータと、前記モータの運動を圧延スタンドのロールに伝達するための少なくとも１つのアダプタと、前記アダプタを、前記モータ側で、若しくは前記スタンド側で、又は、前記モータ側及び前記スタンド側の両方において連結するための前記弾性の接合部とを備える。前記モータ及び／又は前記圧延スタンドは、前記弾性接合部のブロックを固定するために構成されたフランジを含む。

本発明の対象である、スライドブロックアダプタのための弾性の接合部は、前記圧延プラントの動作の結果生じる前記軸方向荷重の制御と、対応するモータへの、所定の明確に定められ且つ制御可能な荷重のみの伝達とを可能にし、この荷重は、現在公知の他の解決方法により伝達されるような荷重をほぼ完全に排除するほどの、はるかに低い荷重である。

本発明の対象である装置は、実際、前記アダプタを、軸方向に作用し、従って、既知の明確に定められ得る荷重を伝達する、ばねの特徴を有する弾性部材として用いる。

弾性要素の導入により、モータに達する軸方向荷重が、弾性定数ｋにより特徴付けられるばねと比較して、Δｘ*ｋ（Δｘはチョックとショルダとの間の間隙）に等しい所定値に固定されることが可能になる。

従って、この圧延中に発生し得る全軸方向力Ｆではない力がモータに加えられるようにアキシャルベアリングの寸法を決めることが可能である。

従属請求項に、本発明の好ましい実施形態を記載する。

本発明のさらなる特徴及び利点が、アダプタをフランジに連結する接合部の、好ましく、しかし排他的でない実施形態からより明確になろう。これらの実施形態を、限定的でない例として、添付図面を補助として示す。

アダプタをモータのフランジに相互接続するための、本発明による接合部の長手方向断面図である。 図１ａの弾性接合部の面Ａ−Ａに沿った断面図である。 ブロックのためのジョイント及び関連する固定ポイントを有するフランジの詳細の拡大分解図である。 圧延プラントのためのスライドブロックアダプタに用いられる本発明による接合部を示す。 本発明による接合部の部品の斜視図である。

図面における同一の参照番号は、同一の要素又は部品を示す。

図１ａに示されているように、本発明による装置は、軸方向荷重を制御するためにアダプタ３を連結するための弾性の接合部から成る。この弾性接合部は、
−アダプタ３の長手方向軸に対して垂直に配置された中央ピン５、
−ピン５に連結された、少なくとも２つの相補的で且つ連動される(interfaced)一連のダンパ６を含むブロック１と、
ピン５を用いてアダプタ３に連結されたスライドブロック４と、を備える。前記スライドブロック４は、スライド面を、フランジ２の対応する相補的形状面上に有する。

図１ａには、相補的で且つ連動される（interfaced）一連の(series)ダンパ６が２つだけ示されている。詳細には、２組のダンパ６が設けられ、各ダンパが，ブロック１内に形成された対応する座部内に収容されている（図１ｃを参照）。各組において、２つのダンパ６は、同一軸に沿って配置されており、且つ、ピン５の長手方向軸を含む第１の面に関して互いに対称に配置されている。これらの２組のダンパは、一方の組が他方の組の上に配置されている。これらの２組のダンパは、第１の面に対して垂直なアダプタ３の長手方向軸を含む第２の面に関して、互いに対称に配置されている。

ブロック１の両側に、バネパック６が、双方向に作用するように配置されて設けられている。ブロック１は、アダプタ３が接続されるべきフランジ２に取り付けられており、アダプタ３は、最終的にピン５を用いてブロック１と一体的にされる。

そして、スライドブロック４が、ピン５を用いてフランジ２及びアダプタ３に連結され、第１の部品（フランジ）から第２の部品（アダプタ）にトルクが伝達されることを可能にしている。

例えば圧延シリンダから生じる軸方向応力が、アダプタ３に、ピン５に、そしてそれによりブロック１に伝達される。こうして、ブロック１内部のバネパック６の一方の側が圧縮され、これに対応して他方側が伸長され、フランジ２が、アダプタ３、ピン５、及びスライドブロック４のそれぞれの並進時に不動状態を維持することを可能にする。この装置は双方向性であり、すなわち、アダプタ３に引張り力が加えられる場合とスラスト（推す）力が加えられる場合との両方において介入する。

そして、ピン５に拘束されているスライドブロック４が、例えば圧延スタンドにおいて発生する力の結果として軸方向に並進される。しかし、スライドブロック４はフランジ２に接触しており、スライドブロック４とフランジ２との間のこの相対運動を生じさせるためには、これらの２つの要素間に発生する、フランジ２によりスライドブロック４を介してアダプタ３に伝達されたトルクの結果としての摩擦力に打ち勝つことが必要である。これは、本発明の目的である装置が、必要なときにのみ作動されること、すなわち、装置は、関与する荷重がフランジ２とスライドブロック４との間の摩擦力を超えたときにのみ作用することを保証する。

図１ｂは、図１ａに示した弾性接合部の面Ａ−Ａに沿った断面を示す。ダンパ６は、当分野で一般的に公知の手段から選択され得る。好ましくは、本発明の場合、ばねパック、油圧ダンパ又はこれらの組合せを用いることがより良い。

本発明によれば、ブロック１は、アダプタ３とモータブロックのフランジ２との連結のために構成され、又は、アダプタ３のモータから遠位の反対端においては、アダプタ３と圧延スタンドのロールとの連結のために構成される。

また、本発明は、両方のカップリング(coupling)の可能性を組み合わせる別の例も提供する（図２）。

ブロック１は、ブロックをフランジ２に、又は、圧延スタンドのロールに固定するための１以上の固定手段も含む。図１ｃは、前記フランジ２、及び、ブロック１のためのジョイント又は固定ポイント２１を示す。

ピンをアダプタヘッドに固定するために、ピン５が、スライドブロック４の外側に突出している２つの連結端部５ａ，５ｂを備えている。このような連結端５ａ，５ｂは、連結端以外のピン本体よりも大きい断面直径を有することができ、また、連結端５ａ，５ｂには、アダプタ３に固定するためのジョイントが設けられている。

本発明のスライドブロックアダプタのための接合部は、図２に概略的に示されているように、モータから圧延スタンドのロールに運動を伝達するためにアダプタが用いられる圧延プラントにおいて使用される場合に、重要な利点を有する。

この特定のプラント構成において、アダプタ３の軸はフランジ２の長手方向軸に対して角度α（０度〜１５度であってよい）だけ傾けられており、従って、或る程度の自由を可能にし、これにより、横方向荷重であっても角度ねじれ(angular torsion)荷重であってもよい、任意の軸方向荷重の釣り合いを効率的に取ることが、一方の端部のモータ側及び／又は他方の端部のロール側に損傷を与えずに可能である。

アダプタのこのような弾性の、そして同時に関節を用いた運動は、実際、ピン５の位置により保証される。これらのピン５の位置の各々は、アダプタの長手方向軸に対して常に垂直である。また、図２は、ブロック１がフランジ２に対して遠位のアダプタの遠位端と圧延スタンドのロールとの間に配置される本発明の別の実施形態も示している。

本発明の目的を構成している部品の可能な構成が図３に示されており、図３は、ブロック１のスライドブロック４に対する、並びに、ピン５の端部５ａ及び端部５ｂに対する相対位置を示す。この特定の実施形態において、ピン５の端部５ａ及び端部５ｂは、アダプタ３内の対応する座部内部にしっかりと取り付けられるように、スライドブロック４の上側カーブ面及び下側カーブ面から突出している。これは、ピン５がアダプタ３の軸に対して常に垂直であることを保証する。

本発明の装置物体を用いれば、アダプタに加えられる荷重の全てがモータに伝達されることはない。これらの荷重が、以前に用いられていた方法と比較して５０％より多く、最大ではほぼ完全に排除されるまで低減され得ることが分かった。

１ ブロック
２ フランジ
３ アダプタ
４ スライドブロック
５ ピン
５ａ 連結端部
５ｂ 連結端部
６ ダンパ
２１ ジョイント又は固定ポイント

Claims (8)

1. アダプタ（３）の長手軸に沿った方向に作用する軸方向荷重を制御するために前記アダプタ（３）をフランジ（２）にスライドさせて連結する連結接合部であって、
   −前記アダプタ（３）の長手方向軸に対して垂直に配置された中央ピン（５）と、
   −前記中央ピン（５）を用いて前記アダプタ（３）にスライド可能に連結された複数のスライドブロック（４）と、
   −前記フランジ（２）に固定され前記中央ピン（５）を備えたブロック（１）と、
   −前記ブロック（１）に収容され前記中央ピン（５）に連結された、連動し且つ相補的な少なくとも２つの一連のダンパ（６）とを備え、
   前記ブロック（１）に軸方向荷重が伝達されたときに、少なくとも２つの一連の前記ダンパ（６）の一方が圧縮され、これに対応して他方の前記ダンパ（６）が伸長し、これにより、前記アダプタ（３）、前記中央ピン（５）、前記スライドブロック（４）のそれぞれの並進時に対して前記フランジ（２）を不動状態に維持する、連結接合部。
2. 前記ダンパ（６）が、ばねパック、油圧ダンパ、又はこれらの組合せである請求項１に記載の連結接合部。
3. 前記ブロック（１）が、モータブロックの、若しくは、圧延スタンドのロールの、又は、モータブロック及び圧延スタンドのロールの両方における、前記アダプタ（３）と前記フランジ（２）との連結のために配置されている請求項１又は２に記載の連結接合部。
4. 前記ブロック（１）が、前記フランジ（２）に又は前記圧延スタンドのロールに固定するための１以上の手段を含む請求項３に記載の連結接合部。
5. 前記ピン（５）が、前記スライドブロック（４）の外側に突出する２つの連結端部（５ａ，５ｂ）を含む請求項１〜４のいずれか一項に記載の連結接合部。
6. 前記連結端部（５ａ，５ｂ）が、前記ピンの前記連結端部以外の本体よりも大きい断面直径を有する請求項５に記載の連結接合部。
7. 前記連結端部（５ａ，５ｂ）に、前記アダプタ（３）に固定するためのジョイントが設けられている請求項５又は６に記載の連結接合部。
8. 少なくとも１つのモータと、前記モータの運動を圧延スタンドのロールに伝達するための少なくとも１つのアダプタ（３）と、前記アダプタ（３）を、前記モータ側で、若しくは前記スタンド側で、又は、前記モータ側及び前記スタンド側の両方において連結するための請求項１〜７のいずれか一項に記載の連結接合部とを備えた圧延プラントであって、前記モータ及び／又は前記圧延スタンドが、前記連結接合部のブロック（１）を固定するために構成されたフランジ（２）を含む、圧延プラント。

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