KR101623755B1 - 지지 롤러 - Google Patents

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KR101623755B1
KR101623755B1 KR1020147029266A KR20147029266A KR101623755B1 KR 101623755 B1 KR101623755 B1 KR 101623755B1 KR 1020147029266 A KR1020147029266 A KR 1020147029266A KR 20147029266 A KR20147029266 A KR 20147029266A KR 101623755 B1 KR101623755 B1 KR 101623755B1
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미카엘 브로이어
마티아스 키핑
올라프 노르만 예프센
올라프 하우스만
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에스엠에스 그룹 게엠베하
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Abstract

본 발명은 특히 금속 제품의 압연기 설비, 또는 금속 제품을 주조하거나, 이송하거나, 또는 교정하는 장치들을 위한 지지 롤러(1, 10)에 관한 것이며, 상기 지지 롤러는 원통형 롤러 액슬(2, 20)과; 이 롤러 액슬(2, 20)에 대해 동심으로 배치된 중공 원통형 외부 링(3, 30)과; 롤러 액슬(2, 20)과 외부 링(3, 30) 사이에 배치된 복수의 회전체(5, 50)를; 포함한다. 또한, 본 발명에 따라, 롤러 액슬(20)은 적어도 섹션별로 롤러 액슬의 중심축(A)과 하중 재하 위치 사이에 중공 공간부(70)를 포함한다. 본 발명에 따른 중공 공간부를 제공하는 것을 통해 특히 지지 롤러의 정격 하중 및 사용 수명은 증가된다.

Description

지지 롤러{SUPPORT ROLLER}
본 발명은 스트립, 박판, 프로파일 또는 기타 부재들과 같은 금속 제품을 제조 또는 가공하기 위한 압연 설비, 주조 설비 또는 교정 설비를 위한 지지 롤러에 관한 것이다.
상술한 분야의 지지 롤러는 여러 가지로 공지되어 있고 보통 2열 또는 3열로 형성되며, 롤러 액슬은 베어링 블록 내에 고정 지지되고, 상기 롤러 액슬의 둘레에는 회전체들을 통해 회전 가능하게 지지되는 외부 링이 제공된다.
DE 26 51 028은 유체 정역학적 지지 부재들을 구비한 지지 롤들을 포함한 롤 스탠드를 기술하고 있다.
DE 101 28 999 A1로부터는, 특히 노 온도의 열간 압연 금속 스트립 재료, 강 소재의 주조 스트랜드 등의 이송을 위한 롤러 컨베이어 롤러가 공지되었다.
또한, 공지된 어셈블리는 도 1에 개략적으로 도시되어 있다. 도시된 어셈블리는 베어링 블록(9) 내에 지지되는 지지 롤러(1)를 포함하고, 이 지지 롤러는 중심축(a)을 갖는 롤러 액슬(2)뿐 아니라, 복수의 회전체(5)와, 상응하는 외부 링(3)을 포함하며, 이 외부 링은 금속 제품 또는 압연롤과 접촉할 수 있다. 금속 제품 또는 압연롤을 통해 회전체들 상에 작용하는 하중 내지 하중 재하는 선형 힘(F)을 통해 도시되어 있다. 상기 힘은 예컨대 교정기 내에서 교정 공정의 결과일 수 있거나, 또는 금속 제품의 자기 중량을 통해서만 발생할 수도 있다. 하중 재하 위치(load application position) 내지 하중 재하 지점의 위치는 일반적으로 도시된 수직 위치로 국한되지 않는다. 하중은 또 다른 각도들에서도 지지 롤러 상에, 또는 지지 롤러의 외주 상에 작용할 수 있다.
도시된 어셈블리의 단점은, 회전체들이 바로 정점에서 매우 높은 하중을 받는다는 점에 있다. 특히 소정의 시점에, 한 열(row)에서 정점 위치에 위치되는 하나의 회전체만이 최대 하중을 받는다.
그 결과 회전체 열의 회전체들의 최대 불균일한 하중 지지 거동이 발생한다. 정점 위치 내 회전체는 외부 링 상에서 유입되는 선형 하중으로 인해 상응하는 열에 의해 흡수되는 하중 중 약 50%까지 견디게 된다.
그 결과 지지 롤러의 (동적) 정격 하중 및 그 사용 수명은 저하된다.
특히 교정기 내에서는 롤러 액슬을 따라 불균일한 힘이 발생하며, 이 힘을 통해 개별 회전체들은 특히 종방향으로 인접한 회전체들에 비해 강한 하중을 받는다.
본 발명의 기술적 과제는, 상기 종래 기술을 고려하여, (동적) 정격 하중 및/또는 사용 수명이 증가되고 최적화되는 지지 롤러를 제공하는 것에 있다.
또 다른 과제는, 바람직하게는 전술한 단점들 중 하나 이상의 단점을 극복하도록 하는 것에 있다.
상기 기술적 과제의 해결을 위해, 본 발명은, 특히 금속 제품의 압연기 설비, 또는 금속 제품을 주조하거나, 이송하거나, 또는 교정하는 장치들을 위한 지지 롤러를 포함하며, 이 지지 롤러는 원통형 롤러 액슬과, 이 롤러 액슬에 대해 동심으로 (회전 가능하게) 배치된 중공 원통형 외부 링과, 롤러 액슬과 외부 링 사이에 배치된 복수의 회전체(내지 회전체 열)를 포함한다. 본 발명에 따라, 롤러 액슬은 (적어도 섹션별로) 자신의 (기하학적) 중심축에 대해 편심 배치된 중공 공간부를 포함하며, 이 중공 공간부는 실질적으로 롤러 액슬의 중심축과 (지지 롤러 내지 외부 링의 외주 상에 작용하는) 하중 재하의 위치 사이에 배치될 수 있다.
본 발명에 따른 어셈블리를 통해, 정점 위치에서 하중을 받는 회전체들이 하중을 피할 수 있게 하는 탄성이 롤러 액슬에 부여된다. 특히 회전체 상에 작용하는 하중은 롤러 액슬의 종방향으로뿐만 아니라 롤러 액슬의 원주방향으로도 더 충분하게 인접한 회전체들 상으로 분배된다. 지지 롤러의 사용 수명 및 그 동적 정격 하중은 증가되며 구름 베어링 장치의 마모는 감소된다. 특히 외부 링 상에 작용하는 선형 하중은 이제 더 충분히 회전체 열의 다른 회전체들 상으로 분배된다.
일반적으로 회전체들은 바람직하게는 롤러 액슬의 중심축 방향으로 상호 간에 나란히 위치하는 복수의 회전체 열 내에 배치된다. 롤러 액슬은 원형 횡단면을 갖는 원통형 몸체를 나타낸다.
더 고급이거나 더 내마모성인 복수의 회전체를 제공하는 점은 더 이상 반드시 필요하지는 않다. 롤러 액슬 내 중공 공간부를 제공하는 것만으로도 하중 분배 및 내구성은 강하게 향상된다. 다른 한편으로, 마찬가지로 장치의 내구성을 최대화하기 위해 매우 고급이면서 내마모성인 회전체들을 이용할 수도 있다.
"금속 제품"이란 개념은 특히 금속 스트립, 박판, 프로파일 또는 기타 금속 부재들을 의미한다.
지지 롤러의 바람직한 실시예에 따라서, 중공 공간부는 롤러 액슬의 길이의 최소 80%에 걸쳐 연장된다. 중공 공간부는 특히 롤러 액슬의 전체 길이에 걸쳐서도 연장될 수 있다.
지지 롤러의 추가 바람직한 실시예에 따라서, 중공 공간부는 롤러 액슬의 중심축에 대해 실질적으로 평행하게 연장되는 보어로서 형성된다. 보어가 제공되면, 하나의 작업 단계(요컨대 천공)만으로 지조 롤러의 내구성의 분명한 향상이 달성될 수 있다.
지지 롤러의 추가 바람직한 실시예에 따라서, 보어의 중심축은 실질적으로 하중 재하 지점 및 롤러 액슬의 중심축을 통해 펼쳐져 형성되는 평면에 위치된다. 바로 상기 영역에서 구름 베어링들의 하중이 가장 크다.
지지 롤러의 추가 바람직한 실시예에 따라서, 보어는 롤러 액슬의 반경의 50%와 95% 사이, 바람직하게는 75%와 90% 사이에 상응하는 지름을 보유한다.
지지 롤러의 추가 바람직한 실시예에 따라서, 보어 상부에서 (또는 하중 재하의 방향으로) 잔존하는 롤러 액슬의 벽 두께는 롤러 액슬의 반경의 최소 5%, 바람직하게는 최소 10%에 달한다.
지지 롤러의 추가 바람직한 실시예에 따라서, 보어의 상부에서 (또는 하중 재하의 방향으로) 잔존하는 (그리고 보어에 접하는) 롤러 액슬의 벽 두께는 롤러 액슬의 반경의 최고 50%, 바람직하게는 최고 25%에 달한다.
언급한 영역들은 하중 용량과 탄성의 우수한 절충부를 나타낼 수 있다.
지지 롤러의 추가 바람직한 실시예에 따라서, 회전체들은 볼 또는 원통 부재들로서 형성된다.
지지 롤러의 추가 바람직한 실시예에 따라서, 외부 링 및/또는 회전체들은 각각 롤러 액슬의 지름의 20%와 50% 사이, 바람직하게는 25%와 40% 사이의 횡단면 두께를 보유한다.
그 밖에도, 지지 롤러의 추가 바람직한 실시예에 따라서, 지지 롤러는 기계적 마멸로부터 롤러 액슬을 보호하기 위해 롤러 액슬과 회전체들 사이에 내부 링을 포함한다. 바람직하게 내부 링은 롤러 액슬의 반경의 20% 미만, 바람직하게는 10% 미만의 최대 횡단면 두께를 보유할 수 있다.
또한, 본 발명은 특히 금속 제품의 압연기 설비, 또는 금속 제품을 주조하거나, 이송하거나, 또는 교정하는 장치들을 위한 롤러 어셈블리를 포함한다. 상기 롤러 어셈블리는 한편으로 본 발명에 따른 지지 롤러와 다른 한편으로는 지지 롤러를 지지하기 위한 수단들을 포함한다. 상기 수단들은 하나 이상의 베어링 블록(바람직하게는 2개 이상의 베어링 블록)을 포함할 수 있다. 특히 롤러 액슬은 기본적으로 고정되는(회전 불가능한) 방식으로 수단들 또는 베어링 블록을 통해 지지될 수 있다.
그 밖에도, 본 발명은 전술한 실시예들 중 하나의 실시예에 따른 하나 이상의 지지 롤러 또는 롤러 어셈블리를 포함하는 교정기, 주조기 또는 압연기를 포함한다.
마지막으로 본 발명은 지지 롤러를 제조하기 위한 방법이며, 롤러 액슬을 제공하는 단계와, 롤러 액슬 내에 편심 보어를 구성하는 단계와, 지지 롤러에 롤러 액슬, 회전체들 및 중공 원통형 외부 링을 조립하는 단계를 포함하는 상기 방법도 포함한다. 이 경우, 회전체들은 (열을 지어) 외부 링과 롤러 액슬 사이에서 회전 가능한 베어링 장치를 형성한다.
앞서 기술한 실시예들 및 이 실시예들의 특징들은 상호 간에 조합될 수 있거나 상호 간에 교환될 수 있다.
하기에는 실시예들의 도들이 간결하게 기술된다. 추가 상세 내용은 실시예들의 상세한 기술 내용에서 제시된다.
도 1은 종래 기술에 따른 지지 롤러의 개략적 부분 단면 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 실시예에 따른 지지 롤러의 개략적 부분 단면 사시도이다.
종래 기술에 관련된 도 1은 이미 앞 부분에 기술하였다. 도 2에는, 베어링 블록(90) 내에 지지되어 있는 지지 롤러(10)가 도시되어 있다. 도 1에 도시된 지지 롤러(1)와 유사하게, 지지 롤러(10)는 롤러 액슬(20)과, 외부 링(30)과, 외부 링(30)과 롤러 액슬(20) 사이에 위치하는 회전체(50)들을 포함한다. 상기 회전체들은 바람직하게는 복수의 (상호 간에 나란하게 위치하는) 열에 배치된다. 이 경우, 롤러 액슬(20)은 중심축(A)을 보유하고, 이 중심축의 상부에 중공 공간부(70)가 제공된다. 바람직하게 중공 공간부(70)는 (중심축 내지 롤러 액슬에 대해 수직으로) 원형 횡단면을 보유한다. 그러나 횡단면은 타원형 또는 다각형으로도 형성될 수 있다. 복수의 중공 공간부 또는 평행하게 배치된 보어(70)도 가능하다. 본 발명은 중심축(A)의 상부에 위치되는 복수의 중공 공간부 내지 보어(70)로 국한되지 않는다. 오히려 복수의 중공 공간부 내지 보어(70)는 바람직하게는 실질적으로 롤러(10) 상에 작용하는 하중 재하의 위치와 중심축(A) 사이에 배치되는 방식으로 배치된다. 상기 하중은 예컨대 또 다른 압연롤, 또 다른 롤러, 또는 금속 제품을 통해, 특히 교정될 금속 제품을 통해 지지 롤러(10) 상에 작용할 수 있다.
상례에 따라, 롤러 액슬(20)은 바람직하게는 베어링 블록(90)들 내에 고정 지지된다. 베어링 블록(90)과 함께 지지 롤러 또는 지지 롤러 어셈블리의 롤러 액슬 및 기타 부재들은 바람직하게는 대부분 강 또는 강 합금으로 제조될 수 있다.
일반적으로 특히 지지 롤러(10)의 작동 중에 지지 롤러(10)의 외주 상에 하중 내지 힘(F)이 작용할 수 있다. 지지 롤러 내지 외부 링의 외주는 예컨대 마찬가지로 원통형 외부면으로서 표현될 수 있다.
불균일한 하중 분배는 특히 교정기의 영역에서 발생할 수 있다.
롤러 액슬(20) 내에 보어 내지 중공 공간부(70)를 구성하는 것을 통해, 상기 하중(F)은 회전체(50)들을 통해 더 충분히 롤러 액슬(20) 상으로, 또는 회전체(50)들과 롤러 액슬(20) 사이의 추가 내부 링 상으로 분배될 수 있다.
또한, 일반적으로, 하나의 회전체(50) 상에 작용하는 하중은 중공 공간부(70)의 형성을 통해 더 충분하게 (롤러의 원주방향뿐 아니라 축 방향에서도) 중공 공간부를 둘러싸는 회전체(50)들 상으로 유도될 수 있다.
바람직하게는, 일반적으로 마찬가지로 롤러 액슬(20)의 프로파일을 축 방향으로 가변시킬 수도 있다. 다시 말하면, 예컨대 롤러 액슬(20)은 중앙 영역에서 (축 방향으로 볼 때) 바람직하게는 축 방향에서 바깥쪽에 위치하는 롤러 액슬(20)의 영역들보다 더 큰 횡단면을 구비하여 형성될 수 있지만, 그러나 선택에 따라 그보다 더 작은 횡단면을 구비하여 형성될 수 있다.
외부 링(30), 회전체(50)들, 및 롤러 액슬(20)의 바람직한 상대적 지름은 이미 발명의 내용 이하에서 설명하였다.
마지막으로 당업자는 매칭을 위해 본 발명의 개별 특징들 또는 그 실시예들을 기존 조건들에 적합하게 매칭시킬 수 있다.
1 지지 롤러
2 롤러 액슬
3 외부 링
5 회전체
9 베어링 블록
10 지지 롤러
20 롤러 액슬
30 외부 링
50 회전체
70 중공 공간부/보어
90 베어링 블록
a 롤러 액슬의 중심축
A 롤러 액슬의 중심축
D 중공 공간부/보어의 지름
F 지지 롤러의 외주 상에 작용하는 힘/하중 재하
M 보어의 중심축
W 하중 재하 위치의 방향에서 롤러 액슬의 최소 벽 두께

Claims (15)

  1. 금속 제품의 압연기 설비, 또는 금속 제품을 주조하거나, 이송하거나, 또는 교정하는 장치들을 위해 사용되는 지지 롤러(1, 10)이며, 상기 지지 롤러는
    원통형인 롤러 액슬(2, 20)과;
    상기 롤러 액슬(2, 20)에 대해 동심으로 배치된 중공 원통형 외부 링(3, 30)과;
    상기 롤러 액슬(2, 20)과 상기 외부 링(3, 30) 사이에 배치되는 복수의 회전체(5, 50)를; 포함하고,
    상기 롤러 액슬(20)은 적어도 섹션별로 자신의 중심축(A)에 편심 배치된 중공 공간부(70)를 포함하고, 상기 중공 공간부(70)는 상기 롤러 액슬(20)의 중심축(A)에 대해 평행하게 연장되는 보어(70)로서 형성되는, 상기 지지 롤러에 있어서,
    상기 중공 공간부(70)는 상기 중심축(A)과 상기 지지 롤러(1, 10)의 외주 상에 작용하는 하중 재하(F)의 위치 사이에 배치되고, 상기 보어(70)는 상기 롤러 액슬(20)의 반경의 50%와 95% 사이에 달하는 지름(D)을 보유하는 것을 특징으로 하는 지지 롤러.
  2. 제1항에 있어서, 상기 중공 공간부(70)는 상기 롤러 액슬(20)의 중심축(A)에 대해 평행하게 적어도 상기 복수의 회전체(5, 50)의 길이에 걸쳐 연장되고, 상기 롤러 액슬(20)의 길이의 최소 40%에 걸쳐 연장되거나,
    상기 롤러 액슬(20)의 중심축(A)에 대해 평행하게 적어도 상기 복수의 회전체(5, 50)의 길이 또는 상기 롤러 액슬(20)의 길이의 최소 40%의 하나에 걸쳐 연장되는 것을 특징으로 하는 지지 롤러.
  3. 제1항에 있어서, 상기 보어(70)의 중심축(M)은 하중 재하 위치와 상기 롤러 액슬(20)의 중심축(A) 사이에 펼쳐져 형성되는 평면에 위치되는 것을 특징으로 하는 지지 롤러.
  4. 제3항에 있어서, 하중 재하 위치의 방향에서 상기 보어(70)의 옆에 잔존하는 상기 롤러 액슬(20)의 최소 벽 두께(W)는 상기 롤러 액슬(20)의 반경의 최소 5%에 달하는 것을 특징으로 하는 지지 롤러.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서, 하중 재하 위치의 방향에서 상기 보어(70)의 옆에 잔존하는 상기 롤러 액슬(20)의 최소 벽 두께(W)는 상기 롤러 액슬(20)의 반경의 최고 50%에 달하는 것을 특징으로 하는 지지 롤러.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 회전체(50)들은 볼 또는 원통 부재들로서 형성되는 것을 특징으로 하는 지지 롤러.
  7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 외부 링(30) 또는 상기 회전체(50)들 중 하나 또는 상기 외부 링(30) 및 상기 회전체(50)들은 각각 상기 롤러 액슬(20)의 지름의 20%와 50% 사이의 횡단면 두께를 보유하는 것을 특징으로 하는 지지 롤러.
  8. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 롤러 액슬(20)과 상기 회전체(50)들 사이에 배치되어 기계적 마멸로부터 상기 롤러 액슬(20)을 보호하기 위한 내부 링을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 지지 롤러.
  9. 제8항에 있어서, 상기 내부 링은 상기 롤러 액슬(20)의 반경의 20% 미만의 최대 횡단면 두께를 보유하는 것을 특징으로 하는 지지 롤러.
  10. 금속 제품의 압연기 설비, 또는 금속 제품을 주조하거나, 이송하거나, 또는 교정하는 장치들을 위해 사용되는 롤러 어셈블리에 있어서,
    제1항에 따르는 지지 롤러(10)와;
    베어링 블록(90)을 구비하여 상기 지지 롤러(10)를 지지하기 위한 수단들을 포함하는 것을 특징으로 하는 롤러 어셈블리.
  11. 제10항에 있어서, 상기 롤러 액슬(20)은 상기 지지 롤러(10)를 지지하기 위한 수단들을 통해 고정 지지되는 것을 특징으로 하는 롤러 어셈블리.
  12. 제1항에 따르는 하나 이상의 지지 롤러(10), 또는 제10항에 따르는 하나 이상의 롤러 어셈블리를 포함하는 교정기, 주조기, 또는 압연기.
  13. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따르는 지지 롤러(10)를 제조하기 위한 방법에 있어서, 상기 방법은
    롤러 액슬(20)을 제공하는 단계와;
    상기 롤러 액슬(20) 내에 편심 보어(70)를 구성하고, 상기 보어(70)는 상기 롤러 액슬(20)의 중심축(A)에 대해 평행하게 연장되게 하는 단계와;
    상기 지지 롤러(10)에 상기 롤러 액슬(20), 회전체(50)들, 및 중공 원통형 외부 링(30)을 조립하고, 상기 회전체(50)들은 상기 외부 링(30)과 상기 롤러 액슬(20) 사이에서 회전 가능한 베어링 장치를 형성하게 하는 단계를; 포함하는 것을 특징으로 하는 지지 롤러의 제조 방법.
  14. 삭제
  15. 삭제
KR1020147029266A 2012-04-26 2013-04-22 지지 롤러 KR101623755B1 (ko)

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