KR100485539B1 - 오프셋 예압을 갖는 레잉 헤드 베어링 - Google Patents

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Abstract

압연기 레잉 헤드의 하우징 내에서 퀼을 회전 가능하게 지지하는 베어링 조립체가 개시된다. 베어링 조립체는 퀼과 하우징 사이에 개재된 축방향으로 이격된 제1 및 제2 롤러 베어링 세트를 포함한다. 또한, 베어링 조립체는 원주 둘레의 제1 위치에서 제1 베어링 세트에 반경 방향 예하중을 인가하는 가압 수단을 포함한다. 예하중은 제1 위치에서부터 180°에 배치되는 원주 둘레의 제2 위치에서 제2 베어링 세트에 작용하는 반력에 의해 대향된다.

Description

오프셋 예압을 갖는 레잉 헤드 베어링 {LAYING HEAD BEARING WITH OFFSET PRELOADING}
본 발명은 고온 압연되어 배출되는 제품을 나선 형태의 링으로 형성하기 위한 고속 선재 압연기(rod mill)에 사용되는 형태의 레잉 헤드(laying head)에 관한 것이다.
본 발명은 2001년 12월 14일 출원된 미국 가특허 출원 제60/340, 190호로부터 우선권 주장하여 2002년 2월 26일자로 출원된 미국 특허 출원 제10/082,986호의 부분 연속 출원이다.
종래의 레잉 헤드가 도1에 참조부호 10으로 개략적으로 도시된다. 레잉 헤드는 전방 및 후방 롤러 베어링 조립체(16, 18) 사이에 회전 가능하게 지지된 중공 퀼(14, quill)을 구비하는 하우징(12)을 포함한다. 퀼(14)은 기어 박스 및 모터(도시 생략)에 의해 통상의 방식으로 구동되는 정합 베벨 기어(22)와 맞물리는 베벨 기어(20)를 구비한다.
레잉 파이프(24, laying pipe)는 퀼(14)에 의해 지지된다. 레잉 파이프는 퀼의 회전축(X)과 정렬된 입구 단부(24a) 및 축(X)으로부터 반경 반향으로 이격된 출구 단부(24c)로 이르게 되는 만곡된 중간 섹션(24b)을 구비한다.
전형적인 현대 고속 압연 작업에서, 5.5 mm의 직경을 갖춘 완성된 선재는 112 내지 120 m/sec 정도의 속도 및 750 내지 1100 ℃ 범위의 온도로 압연기를 빠져나간다. 선재는 이 상승된 온도에서 레잉 헤드로 운반되거나 또는 레잉 파이프의 입구 단부(24a)로 도입되기 전에 약 600 내지 950 ℃로 수냉될 수 있다. 축(X)을 중심으로 한 회전과 결부된 레잉 파이프의 곡률은 선재를 나선형 연속물의 링(R)으로 형성한다. 링은 냉각 컨베이어(도시 생략)로 운반되고, 여기서 이들은 코일로 모아지기 전에 추가적인 냉각을 위한 오프셋 중첩 패턴으로 분포된다.
이러한 조건에서 작업할 때, 레잉 헤드는 1500 내지 2250 RPM 정도 이상의 회전 속도에 도달할 수 있고, 퀼을 지지하는 롤러 베어링 조립체를 포함하는 레잉 헤드의 회전 부품은 100 내지 110 ℃와 같은 높은 온도에 노출될 수 있다. 따라서, 롤러 베어링 조립체는 열 팽창 및 수축을 수용하도록 적절한 간극을 갖도록 설계되어야만 한다.
비교적 부하가 적은 특히 전방 롤러 베어링 조립체(16)에서, 어떤 속도에서는 이러한 간극에 의해 불리한 롤러 미끄러짐 및 진동(roller skidding and vibration)을 유발될 수 있는 것으로 확인되었다.
본 발명의 목적은 전방 베어링 조립체에서의 간극에 의해 유발되는 롤러 미끄러짐 및 진동을 제거하거나 또는 적어도 상당히 감소시키는 것이다.
이를 위해, 전방 베어링 조립체는 축방향으로 이격된 제1 및 제2 롤러 베어링 세트로 세분된다. 반경 반향 예하중(preloading force)이 원주 둘레의 제1 위치에서 제1 롤러 베어링 세트에 인가된다. 예하중은 제1 위치로부터 180°에 위치한 원주 둘레의 제2 위치에서 제2 베어링 세트에 작용하는 반력(reactionary force)에 대향된다.
본 발명의 상기 및 다른 목적 및 특징이 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명될 것이다.
도2 및 도3을 참조하면, 하우징(12)은 전방판(12a) 및 상부판(12b)을 포함한다. 본 발명의 전방 베어링 조립체(16)는 중심에서 중심까지의 거리 "d"로 축방향으로 분리된 인보드(inboard) 및 아웃보드(outboard) 롤러 베어링 세트(16a, 16b)를 포함한다. 바람직하게는 거리(d)는 베어링 세트(16a, 16b)의 호칭 지름(D)의 약 5 내지 40 ％ 사이이다.
각각의 베어링 세트(16a, 16b)는 원형 내측 및 외측 레이스(28, 30) 사이에둘러싸인 롤러 요소(26)를 포함한다. 베어링 세트(16b)의 내측 레이스(28)는 퀼(14)에 설치되어 이에 대해 고정된다. 베어링 세트(16a)의 내측 레이스(28)는 퀼에 삽입되어 있는 내측 링(32)에 설치되어 이에 대해 고정된다.
베어링 세트(16a, 16b)의 외측 레이스(30)는 카트리지(34, 36) 내에 각각 내장된다. 카트리지(34, 36)는 하우징의 전방판(12a) 내의 보어(13)에 축방향으로 정렬되어 수용된다. 카트리지(34)는 탄성인 소위 "벨빌(bellville)" 와셔(39)를 통해 작용하는 견부 볼트(38)에 의해 카트리지(36)에 대항하여 유지된다. 작은 간극이 카트리지(34)와 보어(13) 사이뿐만 아니라 볼트(38)의 생크부와 이들이 연장하는 카트리지(34) 내의 구멍 사이에도 제공된다. 이들 간극은 카트리지(36)에 대한 카트리지(34)의 작은 수직 이동을 수용하기에 충분하다.
카트리지(34)는 하우징의 상부판(12b) 아래의 일체식 로브(34a)를 포함한다. 로브(34a)는 상부 판(12b) 상에서 부싱(42)을 통해 나사 결합되는 조정 가능한 볼트(40)에 의해 결합된다.
볼트(40)를 적절하게 조정함으로써, 하향 예하중(F1)이 카트리지(34) 상에 작용하고, 따라서 원주(circumference) 둘레의 제1 위치에서 베어링 세트(16a)에 작용한다. 볼트(40)와 로브(34a) 사이의 탄성 벨빌 와셔(44)의 개재는 예하중이 탄성적으로 인가되는 것을 보장한다. 또한, 예하중은 동등한 다른 수단 예컨대 압력 실린더, 플라스틱 또는 가스 스프링 등에 의해 인가될 수 있다.
베어링 세트(16a) 상의 예하중(F1)은, 하우징의 전방판(12a)에 의해 인가되고 예하중의 인가 지점으로부터 180°에 배치되는 제2 위치에서 베어링 세트(16b)에 작용하는 반력(F2)에 의해 대향된다. 예하중(F1) 및 반력(F2)은 베어링 세트(16a)의 상반부와 베어링 세트(16b)의 하반부에서 각각 간극을 제거하도록 함께 작용한다. 이에 따라 베어링 부품들 사이의 전형적인 작동 간극에 기인하는 롤러 미끄러짐 및 진동 모두가 방지 또는 적어도 유리하게 감소된다.
도4는 전방 베어링 조립체(116)가 다시 인보드 및 아웃보드 롤러 베어링 세트(116a, 116b)를 포함하고, 각각이 내측 및 외측 레이스(128, 130) 사이에 포획된 롤러 요소(126)를 포함하는 본 발명의 제2 실시예를 개시한다. 두 개의 베어링 세트의 내측 레이스(128)는 퀼(114)에 안착되어 이에 대해 고정된다. 인보드 세트(116a)의 외측 레이스(130)는 하우징의 전방판(112a)의 보어 내에 고정된 카트리지(134) 내부에 내장된다. 아웃보드 세트(116b)의 외측 레이스(130)는 카트리지(134)의 계단식 보어(137) 내에 리테이너 링(135)에 의해 유지되는 카트리지(136) 내에 내장된다.
리테이너 링(135)에 의해 작용되는 적당한 보유력으로 결합되는 카트리지(134) 내의 보어(137)와 카트리지(136) 사이의 작은 간극은 카트리지(134)에 대한 카트리지(136)의 일부 작은 수직 이동을 수용하도록 함께 작용한다.
피스톤-실린더 유닛(140)은 카트리지(136)에 그리고 따라서 아웃보드 세트(116b)의 외측 레이스(130)에 예하중(F1)을 인가하도록 중간 아치형 기부(142)를 통해 제1 위치에서 작동한다. 이 예하중은 다시 예하중의 인가 지점으로부터 180°에 배치된 위치에서 인보드 세트(116a)의 외측 레이스(130)에 대항하여 작용하는 반력(F2)에 의해 다시 대향된다. 제1 실시예에서와 같이, 예하중은 다른 동등한 수단 예컨대 도2 및 도3에 도시된 것에 의해 인가될 수 있다.
따라서, 넓은 의미에서 본 발명은 일 위치에서 외측 레이스에 힘을 인가함으로써 하나의 베어링 세트를 예압하고 동시에 예하중의 인가 지점으로부터 180°에 배치된 지점에서 다른 베어링 세트가 이의 외측 레이스에 작용하는 반력에 의해 예압되도록 작용한다. 예하중은 도2 및 도3에 도시된 것과 같이 인보드 세트의 외측 레이스 또는 도4에 도시된 바와 같이 아웃보드 세트의 외측 레이스 중 하나에 인가될 수 있다.
전술한 상세한 설명으로부터, 본 발명의 목적 및 장점이 어떻게 몇 가지 바람직한 실시예에 의해 달성될 수 있는 지가 보여졌다. 그러나, 당해 기술 분야의 숙련자에게 용이하게 일어날 수 있는 개시된 개념의 변경 및 균등물은 본 발명의 범위 내에 포함되도록 의도되었다.
본 발명에 의해 전방 베어링 조립체 내의 간극에 의해 유발되는 롤러 미끄러짐 및 진동을 제거하거나 또는 적어도 상당히 감소시킬 수 있다.
도1은 전형적인 고속 선재 레잉 헤드의 개략도.
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 예압된(preloaded) 전방 베어링 조립체를 포함하고 레잉 파이프가 제거된 레잉 헤드의 전방부의 확대된 종단면도.
도3은 도2의 선3-3을 따라 취한 단면도.
도4는 본 발명의 제2 실시에에 따른 예압된 전방 베어링 조립체를 포함하는 다른 레잉 헤드의 도2와 유사한 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 레잉 헤드
12 : 하우징
14 : 퀼
16 :전방 롤러 베어링 조립체
16a, 16b : 롤러 베어링 세트
18 : 후방 롤러 베어링 조립체
20, 22 : 베벨 기어
24 : 레잉 파이프
26 : 롤러 요소
28, 30 : 내측 및 외측 레이스
34, 36 : 카트리지
34a : 로브

Claims (9)

  1. 압연기 레잉 헤드의 하우징 내에서 퀼을 회전 가능하게 지지하기 위한 베어링 조립체이며,
    상기 퀼 및 상기 하우징 사이에 개재되어 축 방향으로 이격된 제1 및 제2 롤러 베어링 세트와,
    원주 둘레의 제1 위치에서 상기 제1 롤러 베어링 세트에 반경 방향 예하중을 인가하는 가압 수단을 포함하고,
    상기 예하중은 상기 제1 위치에서부터 180°에 위치한 원주 둘레의 제2 위치에서의 상기 제2 롤러 베어링 세트에 작용하는 반력에 대향되는 것을 특징으로 하는 베어링 조립체.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 베어링 세트는 각각 원형 내측 및 외측 레이스 사이에 포획된 롤러 요소를 구비하고, 상기 내측 레이스는 상기 퀼에 대해 고정되고 상기 외측 레이스는 상기 하우징에 대해 고정된 것을 특징으로 하는 베어링 조립체.
  3. 제2항에 있어서, 상기 가압 수단은 상기 하우징에 의해 지지되고 상기 제1 베어링 세트의 외측 레이스 상에 작용하도록 배열되고, 상기 반력은 상기 하우징에 의해 인가되어 상기 제2 베어링 세트의 외측 레이스 상에 작용하는 것을 특징으로 하는 베어링 조립체.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 베어링 세트를 각각 내장하는 제1 및 제2 카트리지와, 상기 카트리지를 일체식으로 축방향으로 정렬되고 인접하는 관계로 보유하기 위한 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 베어링 조립체.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제2 카트리지는 상기 하우징의 전방판의 보어 내에 수용되어 회전 가능하게 고정되고, 상기 제1 카트리지는 상기 제2 카트리지로부터 축방향으로 그리고 상기 하우징 내로 내향으로 돌출하는 것을 특징으로 하는 베어링 조립체.
  6. 제5항에 있어서, 상기 가압 수단은 상기 제1 카트리지와 결합하도록 구성되고 배열된 것을 특징으로 하는 베어링 조립체.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제1 베어링 세트와 제2 베어링 세트 사이의 중심에서 중심까지의 거리는 상기 베어링 세트들의 호칭 직경의 대략 5 내지 40％ 사이인 것을 특징으로 하는 베어링 조립체.
  8. 제1항에 있어서, 상기 예하중은 탄성적으로 인가되는 것을 특징으로 하는 베어링 조립체.
  9. 압연기 레잉 헤드의 하우징 내에서 퀼을 회전 가능하게 지지하는 베어링 조립체의 부품들 사이의 간극을 감소시키는 방법이며,
    상기 베어링 조립체를 축방향으로 이격된 롤러 베어링 세트로 세분하는 단계와,
    원주 둘레의 제1 위치에서 상기 베어링 세트 중 하나에 예하중을 인가하고, 상기 제1 위치로부터 180°에 배치된 원주 둘레의 제2 위치에서 상기 베어링 세트 중 다른 하나에 작용하는 반력으로 상기 예하중을 대향시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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