JP6653618B2 - スピンドルカップリング、スピンドルカップリング用ジョイント及び圧延ロール駆動装置 - Google Patents

Description

本開示は、スピンドルカップリング、スピンドルカップリング用ジョイント及び圧延ロール駆動装置に関する。

圧延機の圧延ロールは、大型のミルモータの動力によって回転駆動する。ミルモータの動力は、ミルスピンドルを介して圧延ロールに伝達される。このようなミルスピンドルを接続するスピンドルカップリングとして、スリッパメタル型のものが知られている。このスピンドルカップリングには大きな負荷がかかることから、耐久性を向上するための検討がなされている。

例えば、特許文献１には、スリッパメタルの背面に突起を形成し、この突起を、一方の軸継手部である鰐口部に形成された溝に嵌め合わせる技術が開示されている。この技術では、鰐口部の溝を鰐口部の幅端の近くにまで大きく拡幅するとともに、スリッパメタルの突起も上記溝の幅に合わせて大きくすることが提案されている。

特公平２−１７７３１号公報

厚さの異なる種々の鋼板を圧延する圧延機の操業を継続して行うため、圧延ロール駆動装置は、長期間安定的にロール駆動を行うことが求められる。近年、圧下量を一層大きくするためにミルモータの容量が大きくなっており、これに伴って圧延に必要なトルクも上がりつつある。このため、圧延ロール駆動装置に備えられるスピンドルカップリングにかかる負荷も大きくなりつつあり、耐久性を向上することが求められている。しかしながら、特許文献１の技術では、鰐口部に形成された溝に応力が集中してしまい、これが耐久性向上のネックになっていることが分かった。

そこで、本発明は、一つの側面において、長期間に亘って安定的に圧延ロールを駆動することが可能なスピンドルカップリングを備える圧延ロール駆動装置を提供することを目的とする。本発明は、別の側面において、長期間に亘って安定的に圧延ロールを駆動することが可能なスピンドルカップリング及びスピンドルカップリング用ジョイントを提供することを目的とする。

本発明は、支持ピン及びその両端に取り付けられている一対のスリッパメタルを有するジョイントと、ジョイントを収容する収容部を有する第１継手部と、支持ピンを挟むとともに一対のスリッパメタルの間に挿入されて収容部に収容されるフォークを有する第２継手部と、を備える、圧延ロール駆動用のスピンドルカップリングを提供する。一対のスリッパメタルは、アーチ状の摺動面と、摺動面を中央部において区画する溝と、をそれぞれ有する。収容部は、一対のスリッパメタルを摺動可能に保持し、互いに対向して配置される一対の凹部と、一対の凹部のそれぞれを中央部において区画し、溝に係合する突起とを有する。

上記スピンドルカップリングは、ジョイントと、ジョイントを介して連結される第１継手部と第２継手部とを備える。第１継手部の収容部に収容されたジョイントの一対のスリッパメタルの間には、第２継手部のフォークが挿入されている。第１継手部はスリッパメタルを摺動可能に保持し、互いに対向して配置される一対の凹部と、一対の凹部のそれぞれを中央部において区画する突起を有する。

一方、ジョイントにおける一対のスリッパメタルは、アーチ状の摺動面と、摺動面を中央部において区画する溝と、をそれぞれ有する。第１継手部の収容部の突起をスリッパメタルの溝に係合させて、第１継手部と第２継手部とを連結することによって、回転時に第１継手部に生じる応力集中を緩和するとともに応力を低減することができる。また、第１継手部に突起を設けることによって、第１継手部の断面係数を大きくすることができる。すなわち、耐久性向上の支障となっていた第１継手部の強度を高くすることができる。これによって、第１継手部の耐久性を向上することができる。したがって、長期間に亘って安定的に圧延ロールを駆動することができる。

第１継手部は、上記突起の側面に潤滑油の供給孔を有することが好ましい。供給孔から潤滑油を供給すれば、スピンドルカップリングの回転の遠心力によって、潤滑油が収容部内に供給される。これによって、収容部内の各界面での摩耗が低減され、耐久性を向上することができる。

上記スリッパメタルは、本体部と、本体部を被覆する被覆層と、を有しており、本体部は、被覆層よりも高い強度を有することが好ましい。これによって、スリッパメタル自体の強度を維持しつつ、スリッパメタルと接触する第１継手部及び第２継手部の接触面の摩耗を抑制することができる。これによって、第１継手部及び第２継手部の耐久性をより向上することができる。

第１継手部の一対の凹部は、収容部の凹部を区画する突起との境界部に溝部を有し、回転軸に垂直な断面でみたときに、上記溝部はＲ形状を有することが好ましい。このような溝部を有することによって、突起の根元における応力の集中を緩和して、第１継手部の耐久性を一層向上することができる。

本発明は、別の側面において、第１継手部の収容部に収容されて、第１継手部とフォークを有する第２継手部とを連結する、圧延ロールの駆動に用いられるスピンドルカップリング用ジョイントであって、フォークに挟まれる支持ピンと、支持ピンの両端に取り付けられ、フォークがその間に挿入される一対のスリッパメタルと、を備える、スピンドルカップリング用ジョイントを提供する。上記スリッパメタルは、アーチ状の摺動面と、摺動面を中央部において区画し、第１継手部の収容部の突起に係合する溝と、を有する。

上記スピンドルカップリング用ジョイントは、アーチ状の摺動面を中央部において区画する溝を有する。このようなジョイントと、この溝に係合する突起を有する第１継手部を用いることによって、第１継手部に生じる応力集中を緩和するとともに応力を低減することができる。また、第１継手部に突起を設けることによって、第１継手部の断面係数を大きくすることができる。すなわち、耐久性向上の支障となっていた第１継手部の強度を高くすることができる。これによって、第１継手部の耐久性を向上することができる。したがって、長期間に亘って安定的に圧延ロール駆動を行うことができる。

上記スリッパメタルは、本体部と、本体部を被覆する被覆層と、を有しており、本体部は、被覆層よりも高い強度を有することが好ましい。これによって、スリッパメタル自体の強度を維持しつつ、スリッパメタルに接触する第１継手部及び第２継手部の接触面の摩耗を抑制することができる。したがって、第１継手部及び第２継手部の耐久性をより向上することができる。

本発明は、さらに別の側面において、回転軸を有するミルモータと、圧延ロールを有し、鋼板を圧延する圧延機と、ミルモータの動力を圧延ロールに伝達するミルスピンドルと、を備える圧延ロール駆動装置を提供する。ミルスピンドルと圧延ロール、及び、ミルスピンドルと前記ミルモータの回転軸、の少なくとも一方は、上述のスピンドルカップリングによって連結されている。

上記スピンドルカップリングでは、第１継手部の突起を係合する溝を有するスリッパメタルを備えるジョイントを介して、第１継手部と第２継手部を連結している。このようにして連結することによって、回転時に第１継手部に生じる応力集中を緩和するとともに応力を低減することができる。また、第１継手部に突起を設けることによって、第１継手部の断面係数を大きくすることができる。すなわち、耐久性向上の支障となっていた第１継手部の強度を高くすることができる。これによって、第１継手部の耐久性を向上することができる。このようなスピンドルカップリングを備える圧延ロール駆動装置は、長期間に亘って安定的に圧延ロールを駆動することができる。

本発明は、一つの側面において、長期間に亘って安定的に圧延ロールを駆動することが可能なスピンドルカップリングを備える圧延ロール駆動装置を提供することができる。本発明は、別の側面において、長期間に亘って安定的に圧延ロールを駆動することが可能なスピンドルカップリング及びスピンドルカップリング用ジョイントを提供することができる。

一実施形態に係る圧延ロール駆動装置の概要を示す図である。 図１のスピンドルカップリングの分解斜視図である。 図１のスピンドルカップリングにおける第１継手部の軸方向断面図である。 図１のスピンドルカップリングの側面図である。 図４のＶ−Ｖ線断面図である。 図６（Ａ）は、一実施形態に係るジョイントにおけるスリッパメタルを回転軸に垂直な断面を示す断面図である。図６（Ｂ）は、図６（Ａ）におけるｂ−ｂ線断面図である。 実施例１の第１継手部の径方向断面における荷重分布を示す図である。 図７におけるＡ−Ａ線断面における荷重分布を示す図である。 比較例１のスピンドルカップリングの分解斜視図である。 比較例１のスピンドルカップリングの径方向断面図である。 比較例１の第１継手部の径方向断面における荷重の大きさを示す図である。 図１１におけるＡ−Ａ線断面における荷重分布を示す図である。 比較例１の第１継手部と実施例１の第１継手部の径方向断面を比較したときの断面積の差を示す図である。

以下、場合により図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。ただし、以下の実施形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明を以下の内容に限定する趣旨ではない。説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一符号を用い、場合により重複する説明は省略する。また、上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。更に、図面の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。

図１は、一実施形態に係る圧延ロール駆動装置の概要を示す図である。図１の圧延ロール駆動装置は、鋼板６５を上下方向に挟むように回転可能に支持される一対の圧延ロール６２を備え、鋼板６５を圧延する圧延機６０と、圧延ロール６２を回転駆動するための回転軸７２を有するミルモータ７０と、ミルモータ７０の動力を圧延ロール６２に伝達するミルスピンドル５０と、ミルスピンドル５０と圧延ロール６２、及び、ミルスピンドル５０とミルモータ７０の回転軸７２とをそれぞれ連結するスピンドルカップリング１００を備える。

図１に示される圧延機６０は、鋼板６５の流通方向の下流側から上流側に向かってみたときの図である。鋼板６５を上下から挟む一対の圧延ロール６２は、対向方向に圧下することによって鋼板６５を圧延する。圧延機６０は、一対の圧延ロール６２を上下から挟むように一対のバックアップロール６３を備える。このような対をなす圧延ロール６２及びバックアップロール６３は、鋼板６５の流通方向に沿って、複数並んで配置される。

鋼板６５の厚さは、仕様に応じて変わるため、圧延ロール６２及びバックアップロール６３は、上下に移動可能に支持される。一方、ミルモータ７０は、地上に固定されている。このため、鋼板６５の厚さに応じて、ミルスピンドル５０の水平方向に対する傾斜角θが変化する。スピンドルカップリング１００が、自在継手であることによって、鋼板６５の厚さが変化しても鋼板６５の圧延を継続して行うことができる。

図２は、スピンドルカップリング１００の分解斜視図である。圧延ロール駆動用のスピンドルカップリング１００は、第１継手部１０と第２継手部４０とジョイント３０とを備え、ジョイント３０を介して、第１継手部１０と第２継手部４０が連結される。スピンドルカップリング用であるジョイント３０は、支持ピン３２と、その両端（図２では上下端）に取り付けられている一対のスリッパメタル３４を有する。

一対のスリッパメタル３４は、アーチ状の摺動面３４ａをそれぞれ有している。一方のスリッパメタル３４は、他方のスリッパメタル３４側とは反対側に突出するようにアーチが形成されている。一方のスリッパメタル３４の摺動面３４ａは、他方のスリッパメタル３４の摺動面３４ａとは反対方向を向いている。スリッパメタル３４は、摺動面３４ａの反対側に平坦面３４ｂを有する。一対のスリッパメタル３４の平坦面３４ｂは、互いに対向している。

スリッパメタル３４は、摺動面３４ａを中央部において２つに区画する溝３５を有する。このような溝３５を有することによって、第１継手部１０に突起１４を設けることが可能となり、第１継手部１０の断面係数を大きくすることができる。したがって、スリッパメタル３４は、耐久性向上の観点から、スピンドルカップリング１００用に好適に用いることができる。溝３５は、支持ピン３２の端部が嵌合する穴を有している。すなわち、スリッパメタル３４は、スリッパメタル３４の中央部に設けられた溝３５の穴に支持ピン３２を嵌合することによって、支持ピン３２に取り付けられている。支持ピン３２へのスリッパメタル３４の取り付け方法はこれに限定されない。

第１継手部１０は、ジョイント３０を収容する収容部１１を有し、メスカップリングともいわれる。第１継手部１０は、いわゆる鰐口形状を有する、スピンドル側カップリングである。収容部１１は、上顎部１０ａと下顎部１０ｂとで形成されている。収容部１１は、上顎部１０ａと下顎部１０ｂのそれぞれに、スリッパメタル３４を摺動可能に保持する一対の凹部１２と、一対の凹部１２のそれぞれを中央部において区画し、溝３５に係合する突起１４を有する。すなわち、上顎部１０ａと下顎部１０ｂには、凹部１２と凹部１２を中央部において２つに区画する突起１４がそれぞれ形成されている。

第２継手部４０は、円柱状の支持ピン３２を挟むとともに一対のスリッパメタル３４の間に挿入された状態で収容部１１に収容されるフォーク４２を有する。第２継手部４０は、オスカップリングともいわれる。フォーク４２は、スリッパメタル３４のアーチ状の摺動面３４ａの底面をなす平坦面３４ｂに当接する。第２継手部４０におけるフォーク４２は、Ｕ字溝によって形成されている。

第１継手部１０と第２継手部４０がジョイント３０を介して連結された状態において、第２継手部４０とジョイント３０は、支持ピン３２の円周方向に沿って相対的に揺動可能である。第１継手部１０とジョイント３０は、スリッパメタル３４の摺動面３４ａのアーチに沿って相対的に揺動可能である。したがって、第１継手部１０と第２継手部４０は、相対的に揺動可能であり、図１における傾斜角θが変わっても、圧延ロールを継続して駆動することができる。

図３は、第１継手部１０の軸方向に沿った断面図である。図３に示されるとおり、上顎部１０ａ及び下顎部１０ｂの形状は、回転軸を対称軸として線対称である。すなわち、一対の凹部１２が、上顎部１０ａ及び下顎部１０ｂにそれぞれ形成されている。同様に、一対の突起１４が、上顎部１０ａ及び下顎部１０ｂにそれぞれ形成されている。

第１継手部１０は、収容部１１よりもミルスピンドル５０側に、逃がし用の穴１６を有する。穴１６は、側面からみたときに半円状を呈している。この穴１６を有することによって、第１継手部１０に対して、第２継手部４０が大きい角度で揺動することができる。また、収容部１１へのジョイント３０の収容作業を容易にすることができる。

図４は、ジョイント３０を介して第１継手部１０と第２継手部４０とが連結されているスピンドルカップリング１００の側面図である。第２継手部４０のフォーク４２は、支持ピン３２を挟んだ状態で収容部１１に挿入されている。第２継手部４０は、挿入方向に沿って揺動可能であり、例えば、Ｕ字溝の底に支持ピン３２が当接する位置まで挿入されてもよい。凹部１２は、スリッパメタル３４のアーチ状の摺動面３４ａに沿うようにＲ形状を有している。スリッパメタル３４の摺動面３４ａと収容部１１の凹部１２は、スピンドルカップリング１００の回転時に互いに摺動する。

収容部１１を形成する上顎部１０ａと下顎部１０ｂの先端部は、それぞれが対向する方向に向かって突出するように形成されている。この先端部は、スピンドルカップリング１００の回転軸方向に沿った第２継手部４０側へのジョイント３０の移動を規制する。これによって、ジョイント３０が収容部１１内に保持される。

図５は、図４のＶ−Ｖ線断面図である。すなわち、図５は、スピンドルカップリング１００の径方向断面図である。第１継手部１０の収容部１１内には、ジョイント３０が収容されている。ジョイント３０の一対のスリッパメタル３４の間には、第２継手部４０のフォーク４２が挿入されている。すなわち、ジョイント３０は、一対のスリッパメタル３４の間に第２継手部４０のフォーク４２が挿入された状態で、収容部１１内に収容されている。スピンドルカップリング１００は、図５に示すような連結状態で、円周方向に沿って回転する。

収容部１１を形成する上顎部１０ａ及び下顎部１０ｂは、それぞれ、突起１４を備える。突起１４は、スリッパメタル３４の摺動面３４ａを２つに区画する溝３５に嵌め合わされて係合している。このように突起１４と溝３５とが係合することによって、スピンドルカップリング１００の径方向に沿ったジョイント３０の移動が規制され、ジョイント３０が収容部１１内に保持される。

第１継手部１０は、突起１４の側面１４ａに供給孔２６を有する。供給孔２６から供給された潤滑油は、円周方向に沿った回転による遠心力によって、流路１８に沿って各界面に供給される。すなわち、突起１４の側面１４ａとスリッパメタル３４の溝３５との界面、スリッパメタル３４の摺動面３４ａと凹部１２との界面、及び、スリッパメタル３４の平坦面３４ｂとフォーク４２との界面に潤滑油が供給される。これによって、上記界面における摩耗を低減することができる。

このように、凹部１２を中央部で区画する突起１４の側面１４ａに潤滑油の供給孔２６を有することから、遠心力によって上記界面の全体に潤滑油を容易に行き渡らせることができる。これによって、スピンドルカップリング１００の耐久性を一層向上することができる。

潤滑油は、上顎部１０ａ及び下顎部１０ｂの内部を貫通する貫通孔１７によって供給される。なお、潤滑油の供給孔２６を設けることは必須ではなく、別の実施形態では、供給孔２６はなくてもよい。また、供給孔２６及び貫通孔１７の位置及び形状は特に限定されない。また、潤滑油を供給孔２６から連続的に供給せずに、断続的に供給してもよい。潤滑油の供給量は摩耗の状況に応じて適宜調整することができる。

第１継手部１０における凹部１２は、突起１４との境界部に、突起１４の突出方向とは逆方向に窪む溝部１３を有する。溝部１３は、凹部１２の他の部分よりも上記突出方向とは逆方向に窪んでいる。溝部１３は、突起１４の側面１４ａの外側に隣接して形成されている。溝部１３は、図５のような径方向断面においてＲ形状を呈している。すなわち、溝部１３は、軸方向断面においても径方向断面においてもＲ形状を呈している。このような溝部１３を有することによって、突起１４の根元に応力が集中することを抑制している。

図６はスリッパメタル３４の断面図である。図６（Ａ）は、スリッパメタル３４を回転軸に垂直な断面を示す断面図であり、図６（Ｂ）は、図６（Ａ）におけるｂ−ｂ線断面図である。スリッパメタル３４の溝３５は、突起１４と相補的な形状を有する。スリッパメタル３４は、本体部５２と、本体部５２を被覆する、本体部５２とは材質の異なる被覆層５４とを備えている。被覆層５４は、摺動面３４ａ、平坦面３４ｂ及び溝３５の側面３５ａに設けられている。

本体部５２は、被覆層５４よりも高い強度を有することが好ましい。ここでいう強度は、疲労限度である。これによって、スリッパメタル３４の強度を維持しつつ、摺動面３４ａに当接する収容部１１の凹部１２、平坦面３４ｂに当接するフォーク４２、及び溝３５の側面３５ａに当接する突起１４の側面１４ａの摩耗を抑制することができる。したがって、第１継手部１０及び第２継手部４０の耐久性を向上することができる。

本体部５２は、例えば圧延鋼材及び／又は炭素鋼材で構成され、被覆層５４は例えば銅又は銅合金等で構成される。スリッパメタル３４と同等の形状を有する鋼製の本体部５２を作製した後、本体部５２に対して銅又は銅合金を肉盛して被覆層５４を形成してもよい。また、スピンドルカップリング１００に一旦使用したスリッパメタル３４に対して、銅又は銅合金の肉盛を行って被覆層５４を形成してもよい。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に何ら限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、スピンドルカップリング１００は、圧延ロール駆動装置１５０においてミルスピンドル５０の両端に設けられていたが、一端にスピンドルカップリング１００を設け、他端に別のスピンドルカップリングを設けてもよい。この場合、圧延機６０側に配置されるスピンドルカップリングの方が小型化する必要性が高いことから、圧延機６０側に耐久性に優れるスピンドルカップリング１００を設けることが好ましい。また、スリッパメタルが被覆層５４を有することは必須ではなく、本体部５２のみで構成されていてもよい。また、被覆層５４を有する場合、被覆層５４は、互いに材質の異なる複数の層から構成されていてもよい。

実施例及び比較例を参照して本発明の内容をより詳細に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。

（比較例１）
図９に示すようなスピンドルカップリング２００を準備した。図９に示すように、ジョイント２３０を介して、第１継手部２１０と第２継手部２４０とを連結した。ここで、ジョイント２３０は、支持ピン２３２と、その両端（図９では上下端）に一対のスリッパメタル２３４を有していた。スリッパメタル２３４は、アーチ状の摺動面２３４ａを中央部において２つに区画する突起２３５を有していた。突起２３５は、支持ピン２３２の端部が嵌合する穴を有していた。

第１継手部２１０は、上顎部２１０ａと下顎部２１０ｂとで形成される収容部２１１を有していた。収容部２１１は、スリッパメタル２３４を摺動可能に保持する一対の凹部２１２と、一対の凹部２１２のそれぞれを中央部において区画し、突起２３５に係合する溝２１４を有していた。すなわち、上顎部２１０ａと下顎部２１０ｂには、凹部２１２と凹部２１２を中央部において２つに区画する溝２１４がそれぞれ形成されていた。凹部２１２は、溝２１４との境界部に深溝部２１３を有していた。

第２継手部２４０は、円柱状の支持ピン２３２を挟むとともに一対のスリッパメタル２３４の間にフォーク２４２を挿入した状態で収容部２１１に収容された。このようにして、第２継手部２４０は、支持ピン２３２の円周方向に沿って揺動可能に連結された。

図１０は、スピンドルカップリング２００の径方向断面図である。第１継手部２１０は、凹部２１２の底部に潤滑油を供給する供給孔２２６を有していた。貫通孔２１７を通過し供給孔２２６から供給された潤滑油は、円周方向に沿った回転による遠心力によって流路２１８に沿って流れるように構成されていた。

スピンドルカップリング２００を回転駆動した場合の第１継手部２１０における荷重分布及び断面係数の計算を行った。図１１は、第１継手部２１０の径方向断面における荷重分布を示している。すなわち、図１１は、回転によって上顎部２１０ａが受ける荷重の大きさを示している。図１１において、半径φ＝９００［ｍｍ］であり、斜線部で示される断面積Ｓ_１は、１２２９０８［ｍｍ^２］であった。この部分の断面係数Ｚ_ｘ１は、３．５×１０^６［ｍｍ^３］であった。

図１１におけるＡ−Ａ線断面における荷重分布は図１２に示すとおりであった。すなわち、図１２は、回転による捩じれによって、収容部２１１の溝２１４が受ける荷重の大きさを示している。図１２の斜線部で示される断面積Ｓ_２は、３８４００［ｍｍ^２］であった。この部分の断面係数Ｚ_ｘ２は、１．０２×１０^６［ｍｍ^３］であった。

次に、有限要素法（ＦＥＭ）によって、スピンドルカップリング２００を用いて図１に示すような圧延機６０の圧延ロール６２を回転駆動した場合に、第１継手部２１０の収容部２１１内に生じる応力分布を解析した。具体的には、第１継手部２１０を固定したときに、スリッパメタル２３４から受ける応力を計算した。解析の結果、溝２１４の底部（図９の測定点１）、逃がし用の穴２１６の内壁面（図９の測定点２）、供給孔２２６（図１０の測定点３）、及び、溝２１４の先端（図１２の測定点４）に発生する応力は表１に示すとおりであった。この結果から、溝２１４の側面２１４ａ及び供給孔２２６において、大きな応力が発生することが確認された。

（実施例１）
図２〜図５に示すスピンドルカップリング１００を準備した。なお、準備したスピンドルカップリング１００を構成するスリッパメタル３４は、図６に示すような被覆層を有しておらず、銅又は銅合金のみで形成されていた。なお、比較例１のスリッパメタル２３４も同一の材質で形成されていた。実施例１のスピンドルカップリング１００と、比較例１のスピンドルカップリング２００は、収容部１１（２１１）の形状、スリッパメタル３４（２３４）の形状、及び、潤滑油の供給孔２６（２２６）の位置が異なっていた。

スピンドルカップリング１００の回転駆動を行った場合の第１継手部１０における荷重分布及び断面係数の計算を行った。図７は、第１継手部１０の径方向断面における荷重分布の計算結果を示している。すなわち、図７は、回転によって上顎部１０ａが受ける荷重の大きさを示している。図７において、半径φ＝９００［ｍｍ］の場合、斜線部で示される断面積Ｓ_１は、１３８２０４［ｍｍ^２］であった。この部分の断面係数Ｚ_ｘ１は、４．２×１０^６［ｍｍ^３］であった。

これらの結果から、径方向断面の断面積Ｓ_１及び断面係数Ｚ_ｘ１は、ともに、比較例１よりも大きくなっていることが確認された。断面係数Ｚ_ｘ１は、比較例１の１．２倍であった。図１３は、比較例１の第１継手部２１０と実施例１の第１継手部１０を、径方向断面で比較したときの断面積の差を示す図である。図１３に示すとおり、領域Ｂの断面積分、実施例１の方が大きくなっていた。

図７におけるＡ−Ａ線断面における荷重分布は、図８に示すとおりであった。すなわち、図８は、回転による捩じれによって、収容部１１における突起１４が受ける荷重の大きさを示している。図７の斜線部で示される断面積Ｓ_２は、４８０００［ｍｍ^２］であった。この部分の断面係数Ｚ_ｘ２は、１．６×１０^６［ｍｍ^３］であった。これらの結果から、Ａ−Ａ線断面の断面積Ｓ_２及び断面係数Ｚ_ｘ２は、ともに、比較例１よりも大きくなっていることが確認された。断面係数Ｚ_ｘ２は、比較例１の約１．６倍であった。

比較例１と同様に、ＦＥＭによって、スピンドルカップリング１００を用いて図１に示すような圧延機６０の圧延ロール６２を回転駆動した場合に、第１継手部１０の収容部１１内に生じる応力分布を解析した。解析の結果、比較例１に比べて、発生する応力が全体的に低くなり、且つ、応力集中が緩和されていることが確認された。突起１４の側面１４ａの頂部（図７の測定点１）、逃がし用の穴１６の内壁面（図２の測定点２）、供給孔２６（図７の測定点３）、及び、突起１４の先端（図８の測定点４）に発生する応力は表１に示すとおりであった。

表１に示すとおり、比較例１では、測定点１，３に応力が集中していた。これに対し、実施例１では、応力の集中を緩和することができた。実施例１では、測定点１〜４の全てにおいて、目標値上限である３９．６ｋｇ／ｍｍ^２よりも応力を低くすることができた。

上述の結果から、実施例１は、比較例１よりも応力集中を緩和できるとともに、応力を低減できることが確認された。このことから、実施例１は、比較例１よりも耐久性に優れる。また、比較例１では、溝２１４（測定点１）の応力が高いため、潤滑油の供給孔を中心付近に設けることができない。

図１０に示す供給孔２２６から潤滑油を供給すると、回転の遠心力によって、図１０に示す流路２１８に沿って潤滑油が供給される。この場合、溝２１４の側面２１４ａと突起２３５の側面との界面、摺動面２３４ａと凹部２１２との界面の一部（中央側の界面）、及び平坦面２３４ｂとフォーク２４２との界面の一部（中央側の界面）に、潤滑油を供給することができない。

これに対し、実施例１では、応力の集中が緩和され、且つ、応力が低減されているため、図５及び図７に示すとおり、凹部１２を中央部で区画する突起１４の側面１４ａに潤滑油の供給孔２６（測定点３）を設けることができる。実施例１の供給孔２６は、比較例１の供給孔２２６よりも回転軸に近接して設けられていることから、遠心力によって、突起１４の側面１４ａとスリッパメタル３４の溝３５の側面３５ａとの界面、スリッパメタル３４の摺動面３４ａと凹部１２との界面、及び、スリッパメタル３４の平坦面３４ｂとフォーク４２との界面の全体に潤滑油を容易に行き渡らせることができる。すなわち、図５に示す流路１８に沿って潤滑油が供給される。これによって、スピンドルカップリング１００の耐久性を一層向上することができる。

長期間に亘って安定的に圧延機のロール駆動を行うことが可能なスピンドルカップリング及びこれを備える圧延ロール駆動装置が提供される。長期間に亘って安定的に圧延機のロール駆動を行うことが可能なスピンドルカップリング用ジョイントが提供される。

１，２，３，４…測定点、１０，２１０…第１継手部、１０ａ，２１０ａ…上顎部、１０ｂ，２１０ｂ…下顎部、１１，２１１…収容部、１２，２１２…凹部、１３…溝部、１４…突起、１４ａ，２１４ａ…側面、１６，２１６…穴、１７，２１７…貫通孔、１８，２１８…流路、２６，２２６…供給孔、３０，２３０…ジョイント、３２，２３２…支持ピン、３４，２３４…スリッパメタル、３４ａ，２３４ａ…摺動面、３４ｂ，２３４ｂ…平坦面、３５…溝、３５ａ…側面、４０，２４０…第２継手部、４２，２４２…フォーク、５０…ミルスピンドル、５２…本体部、５４…被覆層、６０…圧延機、６２…圧延ロール、６３…バックアップロール、６５…鋼板、７０…ミルモータ、７２…回転軸、１００，２００…スピンドルカップリング、１５０…圧延ロール駆動装置、２１４…溝、２１３…深溝部、２３５…突起。

Claims (6)

1. 支持ピン及びその両端に取り付けられている一対のスリッパメタルを有するジョイントと、
   前記ジョイントを収容する収容部を有する第１継手部と、
   前記支持ピンを挟むとともに前記一対のスリッパメタルの間に挿入されて前記収容部に収容されるフォークを有する第２継手部と、を備え、
   前記一対のスリッパメタルは、アーチ状の摺動面と、前記摺動面を中央部において区画する溝と、をそれぞれ有し、
   前記収容部は、前記一対のスリッパメタルを摺動可能に保持し、互いに対向して配置される一対の凹部と、前記一対の凹部のそれぞれを中央部において区画し、前記溝に係合する突起と、を有し、
   前記突起よりも外側において前記一対の凹部と前記摺動面とは互いに摺動する、圧延ロール駆動用のスピンドルカップリング。
2. 前記突起の側面に潤滑油の供給孔を有する、請求項１に記載のスピンドルカップリング。
3. 支持ピン及びその両端に取り付けられている一対のスリッパメタルを有するジョイントと、
   前記ジョイントを収容する収容部を有する第１継手部と、
   前記支持ピンを挟むとともに前記一対のスリッパメタルの間に挿入されて前記収容部に収容されるフォークを有する第２継手部と、を備え、
   前記一対のスリッパメタルは、アーチ状の摺動面と、前記摺動面を中央部において区画する溝と、をそれぞれ有し、
   前記収容部は、前記一対のスリッパメタルを摺動可能に保持し、互いに対向して配置される一対の凹部と、前記一対の凹部のそれぞれを中央部において区画し、前記溝に係合する突起と、を有し、
   前記突起の側面に潤滑油の供給孔を有する、スピンドルカップリング。
4. 前記スリッパメタルは、本体部と、前記本体部を被覆する被覆層と、を有しており、
   前記本体部は、前記被覆層よりも高い強度を有する、請求項１〜３のいずれか一項に記載のスピンドルカップリング。
5. 第１継手部の収容部に収容されて、前記第１継手部とフォークを有する第２継手部とを連結する、圧延ロールの駆動に用いられるスピンドルカップリング用ジョイントであって、
   前記フォークに挟まれる支持ピンと、
   前記支持ピンの両端に取り付けられ、前記フォークがその間に挿入される一対のスリッパメタルと、を備え、
   前記スリッパメタルは、アーチ状の摺動面と、前記摺動面を中央部において区画し、前記第１継手部の前記収容部の突起に係合する溝と、を有し、
   前記スリッパメタルは、本体部と、前記本体部を被覆する被覆層と、を有しており、
   前記本体部は、前記被覆層よりも高い強度を有し、
   前記被覆層は、銅又は銅合金で構成される、スピンドルカップリング用ジョイント。
6. 回転軸を有するミルモータと、
   圧延ロールを有し、鋼板を圧延する圧延機と、
   前記ミルモータの動力を前記圧延ロールに伝達するミルスピンドルと、を備える圧延ロール駆動装置であって、
   前記ミルスピンドルと前記圧延ロール、及び、前記ミルスピンドルと前記ミルモータの前記回転軸、の少なくとも一方が、請求項１〜４のいずれか一項に記載のスピンドルカップリングによって連結されている圧延ロール駆動装置。