KR20040095691A - 캔틸레버형 롤 샤프트용 삼중 베어링 장치 - Google Patents

캔틸레버형 롤 샤프트용 삼중 베어링 장치 Download PDF

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Abstract

압연기 롤 스탠드는 평행 편심 슬리브 내에 수용되어 축 방향으로 이격된 제1 및 제2 베어링에 의해 회전 가능하게 지지된 평행 롤 샤프트를 포함한다. 편심 슬리브는 하우징 내에서 회전 가능하게 지지되고, 롤 샤프트는 하우징의 일측으로부터 외향 돌출되어 작업 롤을 지탱하도록 구성된 캔틸레버형 단부를 구비한다. 제3 오일 막 베어링은 편심 슬리브에 의해 수용되고, 제1 및 제2 베어링 양쪽으로부터 축 방향으로 이격되어 그 사이의 중간 위치에서 롤 샤프트를 회전 가능하게 지지하도록 배열된다.

Description

캔틸레버형 롤 샤프트용 삼중 베어링 장치{TRIPLE BEARING ARRANGEMENT FOR CANTILEVERED ROLL SHAFTS}
본 출원은 2002년 5월 8일에 출원된 미국 가출원 제60/468,807호로부터 우선권을 주장한다.
본 발명은 통상적으로 예컨대, 로드(rods), 바아(bars) 등과 같이 긴 롤링 제품을 위한 압연기에 관한 것이며, 특히 작업 롤이 지지 샤프트의 말단 단부에 장착되는 소위 "캔틸레버형 롤 스탠드(cantilevered roll stand)"에 대한 개선품에 관한 것이다.
캔틸레버형 작업 롤은 종래에 평행 지지 샤프트의 말단 단부에 장착된다. 샤프트는 편심 슬리브 내에 포함되어 축 방향으로 이격된 작업 및 구동측 베어링의 회전을 위하여 저널되고, 차례로 후자가 카트리지 하우징 내에 회전 가능하게 조정되도록 장착된다. 롤 샤프트는 압연기 구동 장치의 기어와 맞물리도록 배열된 기어를 지지하고, 동시에 편심 슬리브를 반대 방향으로 회전시킴으로써, 압연기 통과선에 대하여 대칭적인 조정성이 작업 롤에 제공된다.
이러한 종래 장치의 보다 상세한 설명은 본 명세서에 참조로 포함된 미국 특허 제Re28,107호를 참조하여 알 수 있다.
보다 작은 직경을 갖는 작업 롤의 출현에 의해, 롤 샤프트 직경이 또한 감소될 필요가 있고, 결과로 길이가 그 직경에 비하여 과다하게 길어졌다. 종래의 두개의 베어링 장치가 요구 강도를 적절하게 잘 만족시킬 수 있지만, 강성에 대해서는 동일하지 않아서, 샤프트 변형이 문제가 된다.
상기 문제를 해결하려는 한 시도로는 미국 특허 제6,561,003호[그림멜(Grimmel)]에 개시되어 있다. 여기서, 압력 슬리브(pressure sleeves)가 종래의 작업 및 구동측 베어링 사이에 채택된다. 압력 슬리브는 샤프트를 미리 하중을 가하기 위해 정수압으로 가압되어 제어됨으로써, 하중 하에서 변형하려는 경향을 방지한다. 과도하게 복잡하고 비싸지는 것에 덧붙여, 상기 장치는 롤 샤프트가 에워싸는 카트리지 하우징으로부터 임계 반경 방향 지지가 부족한 압력 슬리브에 의해 단순히 포함된다는 점에 있어서 강성(rigidity)의 부족을 겪고 있다.
본 발명에 의하면, 부가된 축 강성은 종래의 작업 및 구동측 베어링 사이에 제3 베어링을 제공함으로써 제공된다. 제3 베어링은 "오일 막(oil film)" 종류이고, 그 안의 샤프트는 베어링 하중 영역에서 유체동압적으로 유지된 오일 막 상에서 회전을 위해 저널된다. 오일 막 베어링은 가압된 오일의 별도로 제어된 정수압적인 도입에 대한 필요없이 베어링 편심량에 직접 비례하여 증가하는 자체 조절 강성도(self modulating stiffness)를 갖는다. 게다가, 제3 베어링은 편심 슬리브 및 카트리지 하우징 양쪽에 의해 반경 방향으로 지지되므로, 공지된 종래 기술의 장치에 비하여 증가된 강성을 제공한다.
본 발명의 상기 및 다른 특성 및 장점은 동봉된 도면에 대하여 보다 자세히설명될 것이다.
도1은 본 발명의 개념을 구체화하는 캔틸레버형 롤 스탠드를 통해 취한 종방향 단면도.
도2는 도1의 2-2선을 따라 취한 단면도.
도3은 도2의 일부에 대한 확대도.
도4는 제3 오일 막 베어링의 강성이 베어링 편심량에 직접 비례하여 어떻게 증가하는가를 도시하는 그래프.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10: 롤 샤프트
12, 14: 슬리브 베어링
16: 편심 슬리브
18: 카트리지 하우징
20: 기어
22: 제3 베어링
24: 유입 통로
26, 30: 아치형 홈
28, 32: 반경 방향 통로
도1 및 도2를 처음으로 참조하면, 롤 샤프트(10)는 편심 슬리브(16) 내에 수용된 구동 및 작업측 슬리브 베어링(12, 14)에 의해 회전 가능하게 지지된다. 편심 슬리브는 회전을 위하여 저널되고 카트리지 하우징(18) 내에서 회전 가능하게 조절 가능하다. 롤 샤프트의 캔틸레버형 아웃보오드 단부(10a)는 작업 롤(도시되지 않음)을 지지하도록 구성되고, 캔틸레버형 인보오드 단부는 압연기 구동 장치의 구동 기어(도시되지 않음)와 맞물리도록 구성되고 배열된다.
롤 샤프트의 중간부는 편심 슬리브(16)의 중간부 내에 수용된 제3 베어링(22) 내에서 회전을 위하여 저널되며, 편심 슬리브의 중간부는 내부에 튼튼하게 포함되어 카트리지 하우징에 의해 강력하게 지지된다. 베어링(22)은 오일의 유체동압적 막을 베어링의 하중 영역에서 발생시키는 샤프트 회전과 함께 오일에 의해 윤활되는 슬리브형(sleeve-type)이다.
특히, 도3에서 가장 잘 도시된 바와 같이, 카트리지 하우징(18)은 편심 슬리브(16)를 포함하는 보어(bore) 내의 아치형 홈(26)과 연통하는 유입 통로(24)를 구비한다. 반경 방향 통로(28)는 편심 슬리브의 보어 내의 상기 홈(26)으로부터 제2 아치형 홈(30)으로 인도된다. 슬리브 베어링(22)은 홈(30)과 연통하는 반경 방향 통로(32)를 구비한다.
롤 스탠드의 작동 중에, 오일은 통로(24), 홈(26), 통로(28), 홈(30)과 통로(32)를 통해 샤프트(10)의 저널 표면과 슬리브(22)의 내부 베어링 표면 사이의작업 간극으로 공급된다. 오일은 베어링의 하중을 받는 영역에서 유체동압적으로 웨지형 막(wedge-shaped film)으로 형성된다.
롤 샤프트가 캔틸레버형 작업 롤에 작용되는 힘들을 분산시키는데 기인한 하중 하에 있으므로, 샤프트 변형은 베어링(22)에 의해 저지될 것이다. 롤 샤프트가 하중 하에서 변형하는 경향이 있으므로, 도4는 베어링(22)의 강성도가 어떻게 베어링 내의 샤프트 저널 표면의 증가된 편심량에 대응하여 증가하는지를 도시한다. 베어링 강성도의 증가는 가압된 오일에 대한 어떤 응용 및 어떤 원격 제어도 필요없이 자체 조절한다.
편심 슬리브(16)는 구동 및 작업측 베어링 사이에 연속적으로 연장된 중간부를 갖는 강력한 설계이다. 카트리지 하우징에 의한 편심 슬리브 중간부의 지지와 베어링(22)에 의해 전개된 자체 조절 반력(self modulating counter forces)의 조합으로, 상기 모든 것이 롤 패키지의 전반적인 강성도를 현저히 증가시키는데 기여한다.
오일 막 베어링은 가압된 오일의 별도로 제어된 정수압적인 도입에 대한 필요없이 베어링 편심량에 직접 비례하여 증가하는 자체 조절 강성도(self modulating stiffness)를 가지며, 제3 베어링이 편심 슬리브 및 카트리지 하우징 양쪽에 의해 반경 방향으로 지지되므로, 공지된 종래 기술의 장치에 비하여 증가된 강성을 제공한다.

Claims (5)

  1. 축 방향으로 이격된 제1 및 제2 베어링에 의해 회전 가능하게 지지되는 평행 롤 샤프트와,
    상기 베어링을 수용하는 평행 편심 슬리브와,
    상기 편심 슬리브에 의해 수용된 제3 베어링을 포함하고,
    상기 편심 슬리브는 하우징 내에 회전 가능하게 지지되고, 상기 롤 샤프트는 상기 하우징의 일측으로부터 외향 돌출되어 작업 롤을 지지하도록 구성된 캔틸레버형 단부를 구비하며, 상기 제3 베어링은 상기 제1 및 제2 베어링 양쪽으로부터 축 방향으로 이격되어 그 사이의 중간 위치에서 상기 롤 샤프트를 회전 가능하게 지지하도록 배열되고, 상기 편심 슬리브는 상기 중간 위치에서 상기 하우징에 의해 반경 방향으로 지지되어 하우징 내에서의 회전을 위해 저널되는 압연기 롤 스탠드.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제3 베어링은 오일 막 베어링인 압연기 롤 스탠드.
  3. 제1항에 있어서, 상기 롤 샤프트는 상기 하우징의 대향측으로부터 외향 돌출되는 제2 캔틸레버형 단부를 구비하고, 상기 제2 캔틸레버형 단부는 구동 기어를 지지하도록 구성되는 압연기 롤 스탠드.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제3 베어링은 상기 베어링 내의 샤프트 저널 표면의편심량에 직접 비례하여 증가하는 자체 조절 강성도를 지니는 오일 윤활 슬리브 베어링인 압연기 롤 스탠드.
  5. 축 방향으로 이격된 제1 및 제2 베어링에 의해 회전 가능하게 지지되는 평행 롤 샤프트와,
    상기 베어링을 수용하는 평행 편심 슬리브와,
    상기 편심 슬리브에 의해 수용되고, 상기 제1 및 제2 베어링 양쪽으로부터 축 방향으로부터 이격되어 그 사이의 중간 위치에서 상기 롤 샤프트를 회전 가능하게 지지하도록 배열되는 제3 베어링을 포함하고,
    상기 편심 슬리브는 하우징 내에 회전 가능하게 지지되고, 상기 롤 샤프트는 상기 하우징의 일측으로부터 외향 돌출되어 작업 롤을 지지하도록 구성된 캔틸레버형 단부를 구비하며, 상기 제3 베어링은 각각의 샤프트 저널 표면의 편심량에 직접 비례하여 증가하는 자체 조절 강성도를 가지는 오일 윤활 슬리브인 압연기 롤 스탠드.
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