KR100235210B1 - 롤폭 가변식 압연롤 - Google Patents

Abstract

본 발명은 롤폭 가변식 압연롤에 있어, 구동측 롤로부터 다른쪽 롤로의 구동연접 구조에 응력이 집중하지 않도록 하고 강도를 향상시키기 위해 구동측 아버로부터 동축에 돌출한 연접로드에 슬리브를 바깥 끼워 이들 아버 및 슬리브의 각각에 롤출 설치해 축받이로 하우징내에지지하고, 연접로드와 슬리브를 나사기어기구로 연접해서 슬리브를 그 축선방향으로 이동가능하게 해서 롤의 롤폭을 변경 가능하게 한 압연롤이고, 아버의 회전을 슬리브에 전달하는 스플라인 또는 키 등에 의한 요철접합의 위치를 슬리브용 축받이의 축선방향의 중심에서 외측으로 배치하고, 요철접합이 압연반력에 의한 휨의 영향을 받지 않도록 해서 응력집중을 방지한다.

Description

롤폭 가변식 압연롤

형강압연에 있어서는 각기 다른 사이즈의 압연시에 만능밀 및 에지 밀 등의 수평롤폭을 그 사이즈에 대응한 롤로 변경할 필요가 있다. 종래에는 이때 각기 다른 사이즈마다 대응한 롤을 보유하고, 사전에 롤폭을 조정하고 준비해서 그때마다 교환해서 압연하는 방법이었다. 그러므로 이 롤교환을 하기위한 작업시간의 손실은 다대하고, 제조비용적으로도 문제였다.

최근에는 이 대책으로서 형강압연용 수평롤의 롤폭을 가변가능한 구조로 하는 방법이 실용화되고 있다. 예를들면 H 형강 압연에서는 제품의 용도에 대응해서 그 롤폭을 가변식으로 한 것이 조립되고 있다.

이 롤폭가변식 압연롤은 예를들면 일본 특개소 62-156007호 공보의 롤에서는 구동측에 연접되고 그 축선방향의 위치가 고정된 롤에 대해 롤폭 조정나사에 의해 축선 방향으로 이동하는 또 하나의 롤을 구비한 것이다. 그리고, 롤폭 조정나사에 의해 두 개의 롤 축방향의 위치를 바꾸는 것으로 압연폭에 대응한 롤폭으로 설정할 수 있다.

이러한 롤폭 가변식 압연롤에서는 구동측 롤로부터 롤폭 조정용 롤에 대해서도 회전을 전달하는 기구가 필요하다. 이 기구로써는 구동측 롤부터 동축상에 돌출된 로드부분을 다른쪽 롤속으로 끼워넣고 스플라인 또는 키를 이용해서 서로 연접하는 것이 이용되고 있다.

상기 종래 기술의 롤폭 가변식 압연롤에 있어, 연접용 스플라인 또는 키의 위치는 H 형강 플랜지폭인 압연폭 내부위치에 조립되고, 이 위치는 롤폭 조정용 롤축받이 위치보다도 압연영역측에 포함된 구조로 되어 있다.

일반적으로 압연시에 롤은 압연반력을 받아 큰 굽힘모먼트가 발생하고, 이 굽힘모먼트는 압연폭의 중앙이 최대이며 롤의 축선방향의 단부측으로 향함에 따라 작아진다. 이 때문에 압연영역에 스플라인이나 키등이 조립된 구조에서는 그 요철 부위로부터 생기는 응력집중뿐 아니라 압연반력에 의한 굽힘부하에 의해 응력이 집중되기 쉬워진다.

이렇게 종래 구조에서는 키나 스플라인부분의 응력집중 문제가 있으므로 압연하중에 제한을 주거나, 롤이나 그 외 부재를 고가인 재질로 해서 강도를 높이거나 하는 등의 필요가 있었다. 또 강도향상을 위해 롤의 크기를 필요이상으로 크게 해서 대응할 수 있지만 이것으로는 설비의 부피가 커질 뿐만 아니라 최적설계로부터 멀어지게 된다.

본 발명은 각기 다른 사이즈의 형강압연용 수평롤에 관한 것으로, 특히, 압연폭의 변경에 대응해서 롤폭을 자유자재로 조정할 수 있는 롤폭 가변식 압연롤에 관한 것이다.

제1도는 본 발명에 따른 롤폭 가변식 압연롤의 개요를 나타낸 종단면도이다.

제2도는 본 발명에 따른 나사를 슬라이드 접합기어로 접합시킬 때 요부의 일예를 나타낸 도면이다.

제3도는 연접로드와 슬리브 간의 스플라인 구조의 일예를 나타낸 종단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1a : 축함(구동축) 1b : 축함(종동측)

1c : 축받이 1d : 축받이

2 : 아버 2a : 연접로드

2c : 직선부 2d : 곡선부

3a, 3b : 상수평롤 4 : 슬리브

4a : 수나사 5a, 5b : 하수평롤

6a : 축받이 6b : 둥근 나사

6c : 패스라인 센터링용 모터 7 : 클러치 기구

7a : 클러치 전위 실린더 7b : 슬라이드 박스

7c : 슬리브 접합기어 8 : 스플라인

9 : 나사 10 : 누름장치

11 : 압연재 12, 13 : 롤

본 발명은 상기 롤에로의 응력집중 방지를 달성하고, 보다 정밀한 롤폭 가변식 압연롤을 제공하는 것이다.

즉, 롤폭 가변식 압연롤에 있어, 구동축 롤로부터 타측 롤로의 구동연접 구조에 응력집중이 없도록 하고 강도의 향상을 꾀한 것이다. 그 요지는 다음과 같다.

(1) 한쪽의 롤구동측의 아버 및 상기 아버로부터 동축에돌출하는 연접로드를 설치하고, 상기 연접로드에 바깥끼움 축방향으로 이동가능한 슬리브를 설치해서 그들을 축받이에 의해 축함에 조립함과 함께, 상기 아버 및 상기 슬리브의 외주에 각각 롤을 구비하고 상기 슬리브와 상기 아버의 축선방향으로 상대위치를 바꿈으로써 롤간의 거리를 가변가능하게 한 이분할 롤을 형성하는 압연롤이고, 상기 연접로드의 회전을 상기 슬리브에 전달하는 구동연접구조를 상기 연접로드와 상기 슬리브의 내주가 접합되는 구성으로 하고, 상기 접속의 위치가 상기 슬리브의 외주를 지지하는 상기 축받이의 축선방향의 중심에서 롤단부에 위치해서 압연시 응력집중이 생기지 않는 것을 특징으로 하는 롤축 가변식 압연롤.

(2) 1항에 있어서, 상기 연접로드 단부에 롤폭 조정용 나사를 설치하고, 상기 나사의 한쪽 끝에 클러치 전위 실린더와 내부에 키어부를 가지고 공간적으로 회전하지 않는 슬라이드 박스 및 슬리브와 동조해서 회전하는 슬리브 접합 기어로 된 클러치기구를 설치하는 롤폭 가변식 압연롤.

(3) 폭방향으로 2분할된 롤을 슬리브로 구성하고, 공통의 롤축으로서 아버의 축방향으로 이동가능하게 바깥 끼워 그들을 축받이로 축함에 조립함과 함께, 상기 슬리브의 외주에 롤을 구비해서 상기 슬리브와 상기 아버의 축선방향의 상대위치를 바꿈으로써 롤간의 거리를 변경가능하게 한 이분할 롤을 형성하는 압연롤이고, 상기 아버의 회전을 상기 슬리브에 전달하는 구동연접 구조를 상기 아버의 외주와 상기 슬리브의 내주를 요철 접합하는 구성으로 하고, 상기 접합의 위치가 상기 슬리브의 외주를 지지하는 상기 축받이의 축선방향의 중심에서 롤단부에 위치해서 압연시에 응력집중이 생기지 않는 것을 특징으로 하는 롤폭 가변식 압연롤.

(4) 3항에 있어서, 상기 아버의 단부에 롤폭 조정용 나사를 설치하고, 상기 나사의 한쪽 끝에 클러치 전위 실린더와 내부에 기어부를 가지고 공간적으로 회전하지 않는 슬라이드 박스 및 슬리부와 동조해서 회전하는 슬리브 접합 기어로 된 클러치 기구를 설치하는 롤폭 가변식 압연롤.

(5) 1항 또는 3항에 있어서, 상기 구동연접구조가 스플라인 또는 키 끼워맞춤인 롤폭 가변식 압연롤.

본 발명은 형강압연용에 사용하는 수평롤로써, 롤폭을 가변함에 의해 각기 다른 사이즈의 제품 압연시에 롤 교환하는 일 없이 롤폭 조정을 가능하게 하고, 또 이분할 롤 특유의 롤 연접부에 응력집중 발생을 방지해서 강도의 향상을 꾀한 것이다. 즉, 본 발명의 구도연접구조로 종래와 비교해서 연저부의 절결효과의 개선 및 아버부의 압연에 의한 압연토르크와 휨 및 비틀림에 대한 강도의 향상을 꾀하고, 분할롤의 정밀화를 가능하게 한다.

본 발명의 제1 발명은, 롤폭 가변식 이분할 압연롤에서 구동측 롤로부터 타측 롤로의 구동연접구조에 응력집중을 없애기 위해 구동축 아버로부터 동축에 돌출된 연접로드에 슬리브를 바깥 끼우고, 이 아버 및 스리브의 각각의 롤을 설치해 축받이에 의해 하우징내에 지지되고, 연접로드와 슬리브를 나사기어로 연접하고 슬리브를 그 축선방향으로 이동가능하게 해서 롤폭을 변경가능하게 한 압연롤을 구성한 것이다. 또 압연롤을 구동연접구조에서 아버의 회전을 슬리브에 전달하는 스플라인 또는 키 등에 의한 요철접합의 위치를 슬리브용 축받이의 축선방향의 중심에서 외측에 배치하고, 요철접합이 압연반력에 의한 굽힘의 영향을 받지 않도록 해서 응력집중을 방지하는 것이다.

또, 본 발명의 제3 발명은, 각각의 슬리브가 공통의 아버에 바깥 끼워지고, 각각의 슬리브에 각각의 롤을 설치해 축받이에 의해 하우징내에 지지되고, 아버와 각각의 슬리브를 나사기어기구로 접속하고 슬리브를 그 축선방향으로 이동가능하게 해서 롤폭을 변경가능하게 한 압연롤을 구성하는 것이다. 또 압연롤 구동연접구조는 상기 제1 발명과 같은 구성으로 한 것이다.

본 구조에서는 압연시의 압연반력은 롤로부터 아버 및 슬리브에 전달되고, 롤이 위치하는 부분의 슬리브 및 아버측 연접로드에 최대의 휨이 가해진다. 그러나 이들 슬리브와 연접로드부에는 요철접합이 없으므로 응력집중이 발생하지 않는다. 또 이 요철접합의 위치를 축받이 중심에서 롤 단부측으로 하는 것으로 휨을 축받이에 의해 받아 요철접합부분으로의 부하를 경감하고, 휨에 의한 요철접합부분으로의 하중 부하를 대폭 경감 혹은 0으로 하며, 회전전달에 필요한 부하만이 작용하는 구조로 하는 것이 가능하게 된다.

이하, 실시예의 도면을 참조해서 본 발명을 상술한다.

제1도는 본 발명의 일실시예로 롤폭 가변식 롤을 압연재의 패스방향으로 본 종단면도이다.

도면중 11은 H 형강의 압연재이고, 수평롤(3a)(3b)로 된 수평롤과, 수평롤(5a)(5b)로 된 수평롤 및 세로롤(12)(13)에 의해 압연된다. 이하, 상수평롤(3)에 관해 본 발명을 설명하지만 하수평롤(5)에 대해서도 같다.

제1도에서, 구동용 전동기 및 감속기(도시않함)에 연접한 아버(2)가 구동축의 축함(1a)의 축받이(1c)에 의해 지지되어 있다. 아버(2)는 동축상에 돌축한 연접로드(2a)를 구비함과 동시에 축받이(1c)의 근방 외주에는 롤(3a)을 일체로 갖추고 있다. 연접로드(2a)의 주위에는 종동측 축함(1b)에 설치된 레이디얼 축받이(1d)에 의해 회전자재로 지지된 슬리브(4)를 바깥 끼운다. 즉, 슬리브(4)는 롤축 방향으로 이동 가능하게 바깥 끼워지고, 구동연접구조(제1도에서 스플라인 8)로 상대회전 불가능하게 구성되어 있다. 이 슬리브(4)의 한쪽단의 외주에는 아버(2)측의 롤(3a)과 한쌍을 이루는 롤(3b)을 설치한다. 또 슬리브(4)는 축받이(6a) 및 둥근나사(6b)에 의해 축함(1b)측에 연접되고, 둥근나사(6b)를 전위하는 패스라인 센터링용 모터(6c)에 의해 아버와 슬리브를 일체로 축선방향 좌우로 이동가능하다. 한편, 축함(1a)은 하우징(도시않함)에 설치된 누름장치(10)로 롤축방향으로 지지된다.

연접로드(2a) 당부에 접촉하는 위치에 롤폭 조정하기 위한 나사(9)를 설치하고, 이것을 슬리브(4)의 수나사(4a)에 나사결합한다. 제1도의 나사(9)의 좌측단부에는 클러치전위실린더(7a) 및 내측에 기어부를 갖추어 공간적으로 회진하지 않는 슬라이드박스(7b) 및 슬리브(4)와 동기해서 회전하는 슬리브 접합 기어(7c)로 구성된 클러치기구(7)를 설치한다.

클러치 기구(7)는 일체적으로 회전하는 슬리브(4)와 아버(2)에 대해 나사(9)를 동기적으로 회전시키든가 또는 공간적으로 회전을 고정하든가는 선택적으로 행하는 기능을 가진다.

즉, 클러치 전위 실린더(7a)의 로드를 진출시키면, 제1도과 같이 슬라이드박스(7b)의 기어부가 나사(9)의 기어부와 접합하고, 나사(9)는 공간적으로 회전이 고정된 상태가 된다. 이때 밀모터(도시않함)에 의해 아버(2)와 슬리브(4)를 회전시키면, 수나사(4a)와 나사(9)의 관계에 의해 아버(2)에 대해 나사(9)가 좌우로 이동하고, 아버(2)와 슬리브(4) 축방향 상대위치를 변경할 수 있으며 롤(3a,3b)간의 간격을 조정할 수 있다.

그 후, 패스라인 센터링용 모터(6c)에 의해 아버와 슬리브를 일체로 축선방향으로 이동시켜 패스라인을 맞춘다.

한편, 클리치 전위 실린더(7a)의 로드를 후퇴시키면, 제2도에 도시한 바와 같이 슬리브 접합기어(7c)와 나사(9)가 맞물린 상태가 된다. 그리고, 나사(9)와 슬리브(4)는 동기적으로 회전하므로 수나사(4a)와 나사(9)의 접속관계는 변하지 않고, 아버(4)와 슬리브(2)의 축방향위치는 고정되어 롤(3a,3b)의 간격은 일정하게 유지된다.

예를들면, 상수평롤 폭을 W 만큼 크게 해서 작동시키는 경우의 조정방법은 다음과 같이 행해진다. 롤폭 B로 압연종료후, 롤폭을 B+W로 바꾸어 설정하면 롤(3a)은 아버(2) 및 축함(1a)을 통해 하우징에 의해 롤축 방향 이동을 구속되어 있으므로 수평롤(3a)은 이동되지 않고, 수평롤(3b)이 W 만큼 도면의 왼쪽으로 이동하게 된다. 따라서, 패스라인 센터- 일정한 압연을 하는 것과 같이 배열된 압연라인에서는 이러한 설정방법으로는 1/2W 만큼 롤센터가 왼쪽으로 벗어나게 된다. 이 때문에 수평롤 전체를 상기 패스라인 센터링용 모터(6c)에 의해 아버와 슬리브를 일체로 축선 방향으로 이동시켜 패스라인을 맞추는 것이다.

또 아버(2)로부터 슬리브(4)에 회전을 전달하기 위해 연접로드(2a)의 기단에 설치된 스플라인(8)은 기계요소로서 일반적으로 사용되고 있는 것과 같고, 제3도의 확대종단면도에 나타낸 바와 같이, 연접로드(2a)의 외주 및 슬리브(4)의 내주에 서로 정합하는 단홈(8a,8b)을 형성한 것이다. 이 스플라인(8)에 의한 연접부는 제1도에 나타낸 바와 같이 축받이(1d)의 축선방향의 중앙에서 외측으로 위치시켜 설치한다.

이상 구성에서 압연시의 압연반력은 롤(3a,3b)로부터 아버(2), 슬리브(4) 및 연접로드(2a)에 가해진다. 이때 롤(3a,3b)로부터 축받이(1d)의 중심선까지는 종래 예와 같이 스플라인이 없고 그들의 부재 표면형상은 평활하다. 그러므로 압연반력에 의한 응력집중이 발생하기 어렵고, 부재의 바깥지름 등을 크게 하거나 양질의 소재를 이용하지 않더라도 충분한 강도가 유지된다.

또, 응력이 집중되기 쉬운 스플라인(8)은 축받이(1d)의 축선방향의 중심보다도 외측에 위치하고 있으므로 압연반력에 의한 휨 부하의 대부분은 이 축받이(1d)에 의해 받아내어져 스플라인(8)을 설치하더라도 휨에 의한 응력집중이 없고, 강도문제에 대한 개선이 꾀해진다. 즉, 연접로드(2a)와 슬리브(4) 사이에 스플라인(8)을 형성하는 대신에 아버(2)의 회전을 전달가능한 키 및 키 홈을 이용하는 경우에도 이들 키와 키 홈의 위치를 스플라인(8)과 같은 것으로 함으로써 강도상의 장해를 없앨 수 있다.

또, 본 발명의 제3발명에서는, 분할롤의 공통 아버 외측에 각각 슬리브를 바깥 끼우고, 각각의 슬리브의 외측에 각각 롤을 구비해 좌우대칭으로 구성하는 것이다.

이 경우 구동연접구조 및 그 연접위치는 본 발명 제1 발명과 같이 축받이의 축선 중심보다 외측에 위치시킴으로써 상기 제1 발명과 같은 작용효과를 갖게 된다.

여기서, 본 발명의 제1 발명을 실제 압연기에 적용한 경우의 종래법과의 비교를 제1 표에 나타낸다. 이 표로부터 본 발명에서는 압연반력은 동일롤 지름 및 롤 재질이라면 종래와 비교해서 약 1.5-2.3배의 압연반력이 견디는 것이 가능하고, 롤폭 조정량은 약 1.7배 조정대가 취해져 롤 설계상의 메리트가 현저히 향상함을 알 수 있다.

[표 1]

단, 종래 구조 연접구조의 요철형상 : 지름 545mm×505mm(요부지름)

종래 구동연접롤폭 조정량 : 75mm

본 발명의 구동연접 구조형상 : 지름 545mm

본 발명의 롤폭 조정량 : 130mm

본 발명에서는 구동측의 아버와 이것으로부터 회전력을 전달되는 슬리브 사이를 압연반력에 의한 휨을 받는 부분으로부터 떨어진 위치에 설치한 스플라인 또는 키 등의 요철접합에 의한 토르크 전달을 위해 연접하므로, 휨이 크게 가해지는 부분의 아버 및 슬리브의 형상을 단순화시키고, 응력의 접중이 방지된다. 이 때문에 아버나 슬리브의 외경을 크게하거나 하는 일 없이 적정한 강도가 얻어지고, 압연하중도 크게 취할 수 있다.

또, 스플라인이나 키의 위치를 슬리브를 하우징측에 지지하는 축받이의 축선방향의 중심보다도 외측으로 하면 휨이 축받이에 의해 받아 내어지므로 스플라인이나 키를 설치함에 의한 응력집중도도 저감된다.

Claims (6)

1. 한쪽 롤 구동측의 아버(arbor)(2) 및 상기 아버(2)로부터 동축으로 돌출하는 연접 로드(2a)를 설치하고, 상기 연접로드(2a)에 바깥끼움 방향으로 이동가능한 슬리브(4)를 설치하여 그들을 축받이(1c, 1d)에 의해 축함(1a, 1b)에 조립함과 함께, 상기 아버(2) 및 상기 슬리브(4)의 외주에 각각 롤(3a, 3b)을 구비하고, 상기 슬리브(4)와 아버(2)의 축선방향의 상대위치를 변경함으로써 롤 간의 거리를 변경가능하게 한 이분할 롤을 형성하는 압연롤로서, 상기 연접로드(2a)의 회전을 상기 슬리브(4)에 전달하는 구동 연접구조를 상기 연접로드(2a)의 외주와 상기 슬리브(4)의 내주를 요철 접합하는 구성으로 하고, 상기 접합위치가 상기 슬리브(4)의 외주를 지지하는 상기 축받이(1d)의 축선방향 중심에서 롤단부쪽에 위치하여, 압연시에 응력 집중이 생기지 않는 것을 특징으로 하는 롤폭 가변식 압연롤.
2. 제1항에 있어서, 상기 연접로드(2a)의 단부에 롤폭 조정용 나사(9)를 설치하고, 상기 나사(9)의 한쪽 끝에 클러치 전위 실린더(7a)와 내부에 기어부를 가지고 공간적으로 회전하지 않는 슬라이드박스(7b) 및 슬리브(4)와 동조해서 회전하는 슬리브 접합기어(7c)로 된 클러치기구(7)를 설치하는 것을 특징으로 하는 롤폭 가변식 압연롤.
3. 폭방향으로 이분할 된 롤을 슬리브(4)에 의해 구성하고, 공통 롤축으로서의 아버(2)에 축방향으로 이동가능하게 바깥으로 끼우고, 그들을 축받이(1c, 1d)로 축함(1a, 1b)에 조립함과 함께, 상기 슬리브(4)의 외주에 각각 롤(3a, 3b)을 구비해서 상기 슬리브(4)와 아버(2)의 축선방향의 상대위치를 변경함으로써 롤간의 거리를 변경가능하게 한 이분할 롤을 형성하는 압연롤로서, 상기 아버(2)의 회전을 상기 슬리브(4)에 전달하는 구동연접구조를 상기 아버(2)의 외주와 상기 슬리브(4)의 내주를 요철 접합하는 구성으로 하고, 상기 접합 위치가 상기 슬리브(4)의 외주를 지지하는 상기 축받이(1d)의 축선방향의 중심에서 롤단부쪽에 위치하여 압연시의 응력집중이 생기지 않는 것을 특징으로 하는 롤폭 가변식 압연롤.
4. 제3항에 있어서, 상기 아버(2) 단부에 롤폭 조정용 나사(9)를 설치하고, 상기 나사(9)의 한쪽 끝에 전위 실린더(7a)와 내부에 기어부를 가지고 공간적으로 회전하지 않는 슬라이드박스(7b) 및 슬리브(4)와 동조해서 회전하는 슬리브 접합 기어(7c)로 된 클러치기구(7)를 설치한 것을 특징으로 하는 롤폭 가변식 압연롤.
5. 제1항에 있어서, 상기 구동연접구조가 스플라인(8) 또는 키 끼워 맞춤인 것을 특징으로 하는 롤폭 가변식 압연롤.
6. 제3항에 있어서, 상기 구동연접구조가 스플라인(8) 또는 키 끼워 맞춤인 것을 특징으로 하는 롤폭 가변식 압연롤.