KR20060132508A - 롤 및 이 롤용 스페이서 링 - Google Patents

Abstract

본 발명은 중심 축선에 대한 회전 대칭형의 기본 형상을 갖는 롤 샤프트와 롤 샤프트에 장착되는 다수의 링을 포함하며, 각각의 링은 내부 원형 경계 가장자리와 외부 원형 경계 가장자리 사이에 형성된 두 편평한 끝면을 가지며, 인접한 링에 토크의 전달을 위한 마찰 접촉 표면으로서 역할을 하는 롤에 있어서, 적어도 링의 끝면은 내부 가장 자리에 의해서 한정되며, 이 내부 가장 자리의 직경이 롤 샤프트의 외경보다 큰 것을 특징으로 하는 롤에 관한 것이다.

Description

롤 및 이 롤용 스페이서 링{A ROLL, AS WELL AS A SPACER RING THEREFOR}

도 1 은 본 발명에 따른 콤비 롤 (combi roll) 의 부분 종단면도이다.

도 2 는 도 1 의 롤에 포함된 스페이서 링의 확대 단면도이다.

도 3 은 스페이서 링의 사시도이다.

도 4 는 본 발명의 다른 실시예를 개략적으로 나타낸 단면도이다.

본 발명은 중심 축선에 대한 회전 대칭형의 기본 형상을 갖는 롤 샤프트와 롤 샤프트에 장착되는 다수의 링을 포함하며, 각각의 링은 내부 원형 경계 가장자리와 외부 원형 경계 가장자리 사이에 형성된 두 편평한 끝면을 가지며, 인접한 링에 토크의 전달을 위한 마찰 접촉 표면으로서 역할을 하는 롤에 관한 것이다. 이런 롤을 보통 콤비롤이라고 부른다.

종종, 롤은 두 개 이상의 롤 링을 포함하고, 그 롤 링은 중간의 스페이서 링에 의해 분리되며, 전체 링 세트는 한편으로는 고정 정지 링 (예를 들면 롤 샤프트의 쇼울더), 다른 한편으로는 잠금 너트 (내부 나사로 샤프트의 수나사와 결합한다) 에 의해 롤 샤프트에 고정유지된다. 또한 잠금 너트와 롤 링 세트 사이에 스프링 장치 뿐만 아니라 추가적인 스페이서 링이 위치할 수 있다.

많은 경우에, 롤 링은 초경합금으로 제조되고, 반면에 중간 스페이서 링은 더 연질이거나 연성 재료, 바람직하게는 강이나 주철로 제조될 수 있다. 큰 토크가 롤 샤프트로부터 롤 링에 전달되어야 한다. 롤 링만이 초경합금으로 제조되면, 토크는 잠금 너트로부터 각 링 사이의 접촉 끝면을 통해 고정 정지 링으로 축방향 (원통) 힘열 (train of force) 에 의해 보통 전달된다. 더 구체적으로는, 인접 링의 상호작용 끝면에 한 링의 끝면이 가압되는 계면에서의 마찰작용에 의해 토크가 각각의 링으로부터 인접 링으로 전달된다. 힘열 전체에 걸쳐 이 목적을 달성하기 위해, 링 사이의 각 계면 또는 마찰 조인트가 강력해야 하는데 즉, 서로에 대해 링의 미끄러짐 없이 토크를 전달할 수 있어야 한다.

종래 콤비 롤 (예를 들면 미국 특허 출원 US 5735788 및 US 6685611에 기재됨) 에서, 스페이서 링 뿐만 아니라 롤 링은 내부에서 외부 범위 내에 반경 방향으로 즉, 롤 샤프트의 바깥 면으로부터 개별 링의 외부 원통 표면 범위 내에 형성되는 끝면과 함께 형성된다. 그러나, 이런 사실은 링 사이의 큰 토크를 전달하는 마찰 조인트의 성능에 해롭다는 것이 밝혀졌다. 따라서 상술한 구조는 스페이서 링의 내부 및 외부 사이의 대략 중간부에 위치한 지역에서 즉, 각각 롤 샤프트의 바깥 면과 중심축에 가능한 한 가까운 위치에서 힘의 전달을 야기한다. 또한 접촉면 사이의 중간 면에서 표면 면적이 상대적으로 넓어서 표면 압력이 상대적으로 낮게 된다. 이런 이유에서 회전 중 생산 중단을 야기할 수 있는 서로에 대해서 미끄러지는 일이 발생할 수 있으며, 최악의 경우 롤이 부서질 수 있다.

본 발명은 종래에 알려진 콤비 롤의 상기 언급한 단점을 제거하고 개선된 롤을 제공하기 위한 것이다. 그러므로, 본 발명의 주목적은 링 사이의 미끄러짐을 신뢰적으로 방지할 수 있는 마찰 조인트를 통해 인접 링 사이에 큰 토크가 전달될 수 있는 콤비 롤을 제공하는 데에 있다. 즉, 본 발명은 상기 롤 링 사이에 강력하고 효율적인 마찰 조인트를 제공하는 데에 목적이 있다. 또한 간단한 구성 요소로 개선된 마찰 조인트를 제공하고 재료를 절감할 수 있는 것 또한 목적으로 한다.

본 발명에 따를 때, 적어도 주목적은 독립항 1의 특징부에 정의된 특징을 통하여 획득이 가능하다. 본 발명에 따른 바람직한 실시예는 종속항 2 내지 6 에 나타나 있다.

다른 관점에서 본 발명은 이런 종류의 링, 특히 스페이서 링에 관한 것이다. 독립항 7 에서 이런 링의 특징이 기재되어 있다.

도 1 에서 구동 가능한 롤 샤프트 (1), 3개의 롤 링 (2) 및 3개의 스페이서 링 (3) 을 포함하는 롤이 나타나있다. 롤 샤프트 (1) 은 중심 축선 (C) 에 의해 정의되는 회전 대칭형 기본 형상을 가진다.

링 (2, 3) 은 고정 정지 링 (4) (본 예에서는 링형 쇼울더의 형태로 되어 있음) 과 샤프트의 반대편에 있는 잠금 너트 (5) 사이에 유지된다. 잠금 너트 (5) 는 내부 나사 (미도시) 를 가지며, 이 나사는 롤 샤프트의 외부 나사에 결합될 수 있다. 잠금 너트 (5) 와 제 1 롤 링 (2) 사이에는 동적 스프링 (6) 이 있는데, 이는 조임 링 (7) 에 의해 잠금 너트 (5) 로부터 떨어져 있다. 게다가, 잠금 너트에서는 원주 방향으로 서로 떨어진 다수의 조정 장치 (8) 가 있는데, 이 조정 장치를 사용하여 스프링 (6) 의 힘을 조절할 수 있다.

본 예에서, 롤 링 (2) 은 고체 초경합금 (cemented carbide) 으로 구성되고, 스페이서 링 (3) 보다 연질인 금속, 예를 들면 강으로 구성된다. 각 롤 링 (2) 은 한편으로는 외부 원통 표면 (9) 과 내부 원통 표면 (10) 에 의해서 뿐만 아니라 양쪽 끝면 (12) 에 의해 범위가 정해지고, 이 끝면 각각은 평면이며 중심 축선 (C) 에 대해 수직으로 형성된다. 각 끝면 (12) 은 바깥쪽에서는 원형의 경계 가장자리 선 (13) 에 의해서 경계가 정해지며 안쪽에서는 내부 원형 가장자리 선 (14) 에 의해서 경계가 정해진다.

유사한 방법으로, 개별 스페이서 링 (3)(도 3 참고) 은 스페이서 링의 외경을 규정하는 외부 실린더 표면 (11), 스페이서 링의 내경을 규정하는 내부 실린더 표면 (10) 뿐만 아니라 중심 축선 (C) 에 수직으로 형성된 양쪽의 두 편평한 끝면 (15) 에 의해 범위가 정해진다.

스페이서 링 (3) 구성을 제외하고 롤에 대해 지금까지 설명한 사항들은, 종래 기술에 이미 알려져 있는 것이다. 종래 기술의 스페이서 링에서, 편평 끝면 (15) 은 반경방향으로 내부 실린더 표면 (10) 부터 외부 실린더 표면 (11) 까지 형성되어 있다. 다시 말해서, 스페이서 링은 도 1 오른편에 나타난 조임 링 (7) 과 동일한 일반적인 구조를 가졌다.

본 발명의 일 태양에 따르면, 스페이서 링 (3) 의 개별 끝면 (15) 은 내부 경계 가장자리 선 (17) 이 도 4 에 따른 실시예에서 링의 내경에 대응하는 롤 샤프트의 외경보다 크도록 형성되어 있다(바깥쪽에서 끝면 (15) 은 원형 가장자리 선 (16) 에 의해 경계가 정해진다.) 이렇게 해서, 주어진 외경에 대한 끝면 (15) 의 전체 면적은 감소되며, 인접 롤 링에 대한 표면 압력은 증가한다. 게다가, 표면의 힘 전달 구역 (즉, 경계 가장자리 선 (16, 17) 사이 대략 중간에 있는 가상의 원형선) 은 종래의 스페이서 링의 상응하는 힘 전달 구역과 비교했을 때 더 바깥쪽에 위치한다. 다시 말하면, 이와 같이 중심 축선 (C) 과 힘 전달 구역 사이의 반경방향 거리에 의해 정해지는 유효 토크 암이 증가한다.

도 1, 2 및 3 에 나타난 실시예에서, 접촉 끝면 (15) 의 넓이는 외부 림부 (18) 가 형성된 링에 의해서 희망하는 정도로 감소되며, 이 외부 림부의 두께 (양쪽 끝면 (15) 사이의 거리) 는 내부 림부 (19) 의 두께보다 크며, 이 림부에는 원통 표면 (10) 에 의해서 경계가 정해지는 링의 구멍이 형성되어 있다. 스페이서 링이 샤프트 (1) 에 끼워졌을 때, 이 스페이서 링의 중심 맞춤은 내부 림부 (19) 를 통해서 유지된다. 도 3 에서 보이듯이, 외부 림부 (18) 는 내부 림부 (19) 의 반경 방향 길이 (경계 가장자리 선 (17) 과 구멍 가장자리 표면 (10) 사이의 반경 방향 거리 (R2)) 보다 작은 반경 방향 길이 (경계 가장자리 선 (16, 17) 사이의 반경 방향 거리 (R1)) 를 가진다. 실제로, R1 은 R2 의 50 ~ 80%이며, 적절하게는 60 ~ 70% 인대, R2는 R1 보다 20 ~ 100% 혹은 42 ~ 66% 더 크다.

도 4 에서 롤의 다른 실시예가 (스페이서 링 (3A) 에는 상기 실시예에 따른 중심 맞춤용 내부 림부가 없음) 도시되어 있다. 따라서 이 경우, 회전 대칭형 구멍 가장자리 표면 (10A) 이 축방향으로 끝면 (15) 의 양쪽 내부 가장자리 선 (17) 사이에 형성되어 있다. 이 스페이서 링의 중심 맞춤은 외부에서 제공되는 중심 맞춤 장치를 통하여 혹은 다른 재료 (예컨대, 장착 후에 파괴될 수 있는 셀룰러 플라스틱, 나무 등) 로 된 내부 링형 코어에 의해서 이루어진다.

균일하게 분포된 다량의 입자로 이루어진 층이 롤 링 (2) 의 끝면과 스페이서 링 (3) 의 끝면 사이의 계면에 제공될 수 있으며, 상기 입자는 임의의 링의 가장 단단한 재료보다 더 단단한 재료로 만들어진다. 만일 롤 링이 초경합금으로 제조된다면, 예를 들면 다이아몬드, 입방정계 질화붕소 (cubic boron nitride), 세라믹 등의 입자가 사용될 수 있다. 이 입자는 적어도 접촉 표면의 표면 마무리를 결정하는 미세 요철보다 큰 크기를 가진다. 롤링과 스페이서 링이 서로에 대해 충분한 힘으로 가압될 때, 입자는 각 끝면 속으로 파고들어, 그 끝면 사이의 마찰을 크게 증가 시킨다. 이런 입자는 링이 서로 분리되는 것을 실질적으로 더 어렵게 만들지는 않는다. 실제로, 입자는 비교적 좁은 스페이서 링의 링형 접촉 끝면에 제공되는 페이스트 혹은 다른 점성 유체에 포함될 수 있다. 다르게는, 입자는 도금 기술에 의해서 도포될 수 있다.

본 발명의 가능한 변형예

본 발명은 상술한 실시예 및 첨부한 도면에 한정되지 않는다. 따라서 실제로 예시한 실시예가 바람직하지만, 스페이서 링 위 대신에, 롤링 위에 반경 방향으로 감소된 접촉 끝면을 형성하는 것도 가능하다.

본 발명은 링 사이의 미끄럼짐을 억제하는 신뢰성있는 방법으로 마찰 조인트를 통하여 인접 링 사이에 큰 토크가 전달되는 콤비 롤을 제공한다. 다시 말해서, 본 발명은 롤의 링 사이에서 힘 있고 효과적인 마찰 조인트를 제공한다. 또한, 본 발명은 간단한 요소로 개선된 마찰 조인트를 제공하고 재료의 절감할 수 있는 마찰 조인트를 제공한다.

Claims (7)

1. 중심 축선에 대한 회전 대칭형의 기본 형상을 갖는 롤 샤프트 (1) 와 롤 샤프트 (1) 에 장착되는 다수의 링 (2, 3) 을 포함하며, 각각의 링은 외부 원형 경계 가장자리와 내부 원형 경계 가장자리 (각각 13, 14 및 16, 17) 사이에 형성된 두 편평한 끝면 (12, 15) 을 가지며, 인접한 링에 토크의 전달을 위한 마찰 접촉 표면으로서 역할을 하는 롤에 있어서,

   적어도 링의 끝면 (15) 은 내부 가장 자리 (17) 에 의해서 한정되며, 이 내부 가장 자리의 직경이 롤 샤프트 (1) 의 외경보다 큰 것을 특징으로 하는 롤.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 끝면 (15) 은 스페이서 링 (3) 에 포함되며, 롤 링 (2) 의 끝면에 가압되는 것을 특징으로 하는 롤.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 링의 두 양쪽 끝면 (15) 은 모두 상기 롤 샤프트 (1) 의 외경보다 큰 직경을 가지는 내부 가장자리 (17) 에 의해서 한정되는 것을 특징으로 하는 롤.
4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 스페이서 링 (3) 은 내부 림부 (19) 의 두께보다 큰 축방향 두께 (양쪽 끝면 (15) 사이의 거리) 를 가지는 외부 림부 (18) 를 포함하며, 상기 내부 림부는 롤 샤프트 (1) 의 직경에 대응하는 직경을 가 진 내부 회전 대칭형 구멍 가장 자리 표면 (10) 을 가지는 것을 특징으로 하는 롤.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 각 끝면 (15) 의 외부 및 내부 경계 가장 자리 (16, 17) 사이의 반경 방향 거리 (R1) 는 구멍 가장자리 표면 (10) 과 내부 경계 가장자리 (17) 사이의 반경방향 거리 (R2) 보다 작은 것을 특징으로 하는 롤.
6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 축방향으로 상기 두 끝면 (15) 의 내부 경계 가장자리 선 (17) 사이에는 회전 대칭형 표면이 있고, 이 표면은 내부 구멍 가장자리 표면 (10A) 을 형성하고 상기 경계 가장자리 선 (17) 의 직경과 동일한 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 롤.
7. 외부 및 내부 회전 대칭형 경계 표면 (11, 10) 과 축방향으로 서로 떨어져서 반대방향으로 향해 있는 두 편평한 끝면 (15) 을 가지며, 상기 끝면은 외부 및 내부 원형 경계 가장자리 선 (16, 17) 사이에 형성되고 롤에 포함된 다른 링에 대한 힘 전달 마찰 접촉 표면으로서 역할을 하는 롤용 스페이서 링에 있어서,

   상기 개별적인 힘 전달 끝면 (15) 은 상기 내부 가장자리 선 (17) 에 의해서 한정되며 상기 가장자리 선의 직경은 상기 내부 경계 표면 (10) 에 의해서 결정되는 림의 내경보다 큰 것을 특징으로 하는 롤용 스페이서 링.

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