KR20160135255A - 롤러 베어링의 외부 링을 연삭하기 위한 기기 및 연삭기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 롤러 베어링의 외부 링을 연삭하기 위한 기기, 특히 압연기에 관한 것으로서, 상기 기기는, 연삭되어야 하는 완전히 조립된 베어링(11)의 지지 핀(12), 베어링(11)의 한 측면의 축방향 위치배열을 위해 지지 핀(12)의 축으로부터 외부 방향으로 연장되는 스톱(13), 핀에 삽입된 베어링(11)의 다른 측면에 정지되도록 위치될 수 있으며 핀(12) 위에서 슬라이딩 이동되는 플랜지(15), 및 핀(12)의 상호보완적인 부분에 견고하게 위치될 수 있는 클램핑 너트(16), 그리고 베어링(11)의 맞은편에 위치된 스프링(21, 82)에 의해 사전하중이 제공된 스키드(17 및 18)를 포함하되, 이들은 모두 베어링(11)의 외부 링(20)과 롤링 요소(19)들 및 내부 링(14)의 축방향 안정성을 보장하여, 외부 링(20)이 롤링 요소(19) 상에서 회전될 수 있게 하고, 안내 요소(23)가 핀(12) 위에서 스톱(13)의 맞은편 측면 위에 제공되며, 상부에 반경방향 힘을 생성하는 베어링(11)의 외부 링(20)과 결합되도록 이동될 수 있는 한 쌍의 반대 롤(25, 26)을 포함하는 구조물(24)을 수용하고, 이러한 반대 롤(25, 26)의 이동은 반경 방향에서 베어링의 간격을 없애기 위하여 조종 요소(27)에 의해 조절되고 사전결정될 수 있다. 위에서 기술된 타입의 기기를 수용하기 위한 기계도 제공된다.

Description

롤러 베어링의 외부 링을 연삭하기 위한 기기 및 연삭기{EQUIPMENT AND GRINDING MACHINE FOR THE GRINDING OF EXTERNAL RINGS OF ROLLER BEARINGS}

본 발명은 롤러 베어링의 외부 링을 연삭하기 위한 기기 및 연삭기에 관한 것이다.

금속용 압연기 분야에서 상기 공정이 광범위하게 사용되기 때문에, 본 명세서는 본 발명의 일반적인 사용 분야를 기술하고 있다. 이제부터 설명되는 도입부에서는, 이러한 기술의 기본적인 요소들이 기술되어 있다.

금속이 시트(sheet), 스트립(strip) 및 통상적인 평평한 형태의 제품으로 구현되는 공정은 "라미네이션(lamination)"(또는 "압연(rolling)")으로 지칭된다는 것을 유의해야 한다.

라미네이션 공정을 수행하는 설비(plant)는 "압연기(rolling mill)"로 지칭된다. 구현되어야 하는 제품의 품질 및 기하학적 특성 그리고 생산 성능에 따라, 다양한 타입의 압연기가 존재한다. 압연기의 주된 타입은 다음과 같다:

첫 번째 타입은 도 1에 도시된 것과 같이 "듀오(duo)" 타입의 압연기(2-하이 밀)이다. 상기 압연기는 재료가 통과되어 두께가 원하는 크기로 감소되게 하는 한 쌍의 롤로 구성된다. 상기 설비의 사용에 있어서 주된 한계는 롤의 직경에 있다. 실제로, 한편으로는, 라미네이션 공정(lamination process)을 가능한 최대한 효율적으로 만들기 위해 상기 롤이 상대적으로 작은 직경을 가지게 하는 것이 유용한다. 사실, 압연되어야 하는 재료의 상기와 똑같은 특성을 사용하고 상기와 똑같은 크기로 두께를 감소하면, 롤의 직경이 작으면 작을수록, 압연 공정 동안 롤에 제공되는 반경방향 힘(radial force)가 점점 더 작아질 것이다. 게다가, 상대적으로 작은 크기의 두께로 라미네이션 하기 위하여, 작은 직경을 가진 롤을 사용하면, 상기 공정이 보다 더 효율적이 된다는 사실이 알려져 있다.

다른 한편으로는, 반경방향 변형(radial deformation)을 허용가능한 한계 안으로 제한하기 위하여, 직경은 상대적으로 커야 된다. 게다가, 롤의 강성(rigidity)이 롤의 길이의 세제곱에 반비례하기 때문에, 라미네이트될 수 있는 제품의 최대 폭이 제한된다.

이러한 품질에 대한 고려사항은 어떤 이유로 압연기의 기본적인 변수들이 항상 절충될 수 있는 지를 설명해 주고 있다.

두 번째 타입은 도 2에 도시된 것과 같이 "제4" 타입의 압연기(4-하이 밀)이다.

이 경우, 4개의 롤이 제공되는데, 여기서, 라미네이트와 접촉하는 롤은 "작동 롤(work roll)"로 지칭되며, 작동 롤과 접촉되는 "백업 롤(back-up roll)"로 지칭된다.

백업 롤의 목적은, 작동 롤의 반경방향 변형이 "듀오" 압연기에 대해 보다 편리한 범위의 변수 내에서 작동될 수 있도록 제한하는 것으로서, 이는 즉 작동 롤의 직경을 감소시키고 작동 롤의 길이는 증가시켜, 두께가 똑같은 크기로 줄어들 수 있도록 하는 것이다.

세 번째 타입의 압연기는 도 3에 도시된 것과 같이 "제6" 타입의 압연기(6-하이 밀)로 지칭된다.

이 경우, 6개의 롤이 제공된다. 라미네이트와 접촉되는 롤은 "작동 롤"로 지칭되고, 상기 작동 롤과 접촉되는 롤은 "중간 롤(intermediate roll)"로 지칭된다. 마지막으로, 중간 롤들과 접촉되는 백업 롤도 제공된다.

본 발명의 목적은 작동 롤(work roll)의 강성을 가능한 최대한 크게 하며, 이와 동시에 작동 롤의 직경을 제한하고 작동 롤의 길이를 증가시키는 것이다.

앞에서 언급된 모든 타입의 압연기에서 공통적인 특성은, 디자인 목적이 라미네이트(laminate)에 대해 수직으로 작용하는 반경방향 힘(radial force)을 조절 하에 유지하게 하는 것이다. 이와 반대로, 라미네이션 공정(lamination process)에서 항상 존재하는 수평방향 힘(horizontal force)은 사실 작동 롤에 의해 완전히 지지된다(borne).

이러한 단점을 해결하기 위하여, 위에서 언급한 수평방향 힘에 대해 반대인 롤의 한 윤곽(layout)을 가진 한 압연기 군(family)이 생성된다.

이를 위하여, 도 4에 도시된 것과 같이 "Z-하이"로 지칭되는 압연기가 구성되었다.

상기 압연기는 단순히 "제6" 타입 또는 "6-하이"의 변형예로서, 2개의 작동 롤의 각각의 측면(side)에 3개의 롤이 추가된다(또한, "측면 지지 롤(side support roll)"로도 지칭됨).

상기 압연기는 앞에서 기술된 3가지 타입의 압연기들의 절충안으로서, "멀티 하이 밀(Multi High mill)"로 지칭되는 압연기이며, 그 중 가장 일반적인 것은 도 5에 도시된 것과 같은 "20-하이"로 지칭되는 압연기이다.

상기 압연기는, 다음에서 분류되는 것과 같이, 최대 20개의 롤을 포함하는데, 이들은:

- 2개의 작동 롤(라미네이트와 접촉됨),

- 4개의 제1 중간 롤(한 작동 롤마다 2개의 중간 롤),

- 6개의 제2 중간 롤,

- 8개의 백업 롤(백업 조립체)이다.

도 5에서 볼 수 있듯이, 이러한 구성의 목적은, 앞에서 기술된 작동 롤의 길이와 직경을 최적화시키기 위하여, 라미네이트에 평행한 방향 및 수직방향 두 방향 모두, 작동 롤에 가능한 최대의 강성을 제공하는 데있다.

롤의 형상의 윤곽 외에도, 위에 기술된 다양한 타입의 압연기들 사이의 기본적인 차이점은 백업 롤의 디자인에 있다.

앞의 4개 타입의 압연기(듀오, 제4, 제6 및 Z-하이)에서, 백업 롤은 단부에서 베어링들에 의해 지지되는 롤로 구성되는데, 구조적인 관점에서 볼 때, 단부에 정지되어 있는 빔(beam)으로 표시된다. 백업 롤은, 작동 롤과, 가능하다면, 중간 롤과 함께, 자신의 축 주위로 회전된다.

"멀티-하이" 압연기의 경우, 도 6의 형상과 똑같은 수치를 사용하여, 굽힘 강성(flexural rigidity)을 최대로 증가시키기 위해, 백업 롤의 디자인은 매우 상이하다. 이 경우, 백업 롤은 "백업 조립체(back-up assembly)"로 지칭된다.

상기 경우에서, 실린더(cylinder)는 더 이상 베어링 상에서 중실 회전체(solid rotating)가 아니며, 특정 개수의 롤러 베어링이 조립되는 샤프트("핀"으로 지칭됨)로 구성된다. 도 1, 2, 3 및 4의 경우와는 다르게, 샤프트는 회전되지 않으며, 이 기능은 베어링의 외부 링에 의해 제공되기 때문에, 양쪽 단부에서 지지되는 것 외에도, 굽힘 강도를 최대화시키기 위해, 한 베어링과 또 다른 베어링 사이에 지지부를 수용한다.

추가적인 고려사항은 "백업 조립체"에 사용되는 베어링에 관한 것이다.

"백업 조립체"의 구성을 위해 매우 다양한 종류의 베어링이 사용되지만, 가장 일반적인 타입의 베어링은 세계에서 가장 중요하고 신뢰성 있는 베어링 제작업체가 제작하고 2개 또는 3개의 롤 크라운(roll crown)을 가진 레이디얼(radial) 타입의 베어링이다.

이러한 베어링들은, 베어링의 구성 형태에 무관하게, 다음과 같이 3개의 요소: 즉,

- 내부 링(internal ring),

- 롤링 요소(rolling element), 및

- 외부 링(external ring)을 가진다.

베어링은 내부 링은 핀 자체와 일체형으로 구성되고(상기 두 요소들 사이에는 상대 운동이 없음), 외부 링은 제2 중간 롤과 접촉되고 그에 따라 당겨져서 회전되도록, 핀 위에 조립된다.

중간 롤과 베어링의 외부 링에 의해 높은 압력이 교환되기 때문에, 링의 외측 표면은 마모되며 베어링은 유지보수(maintenance)를 위해 핀으로부터 주기적으로 분해되어야 한다.

베어링의 유지보수의 핵심적인 단계는, 핵심 특성, 가령, 형태 및 거칠기(roughness)를 복원하기 위해 외부 링의 외측 표면을 연삭하는 단계로 구성된다.

외부 링은 다양한 유지보수 사이클(maintenance cycle)이 가능할 수 있도록 형성된다.

외부 링의 연삭 단계 동안 어떤 변수를 조절 하에 유지해야 되는 지를 더 명확하게 이해하기 위하여, 베어링이 압연기 내에서 어떤 방식으로 거동하는(behave) 지를 관측해야 한다.

도 7은 "백업 조립체" 상에 조립된 베어링의 계획 기능(functioning scheme)을 도시한다. 도 7에서 볼 수 있듯이, 베어링과 제2 중간 롤은 힘(force)을 교환하는데, 상기 힘의 방향은 각각 롤의 중심과 베어링의 중심을 통과한다. 특히, 제2 중간 롤이 베어링 상에 방출되는(discharge) 힘은 외부 링을 롤링 바디(rolling body)에 대해 밀게 되는데, 상기 롤링 바디는 내부 링에 대해 압축된다. 내부 링은 힘을 핀에 방출하는데, 핀은 결국 단부에서의 지지 및 중간 지지부에 의해 압연기의 프레임(밀 하우징)에 이 힘들을 방출한다.

베어링의 특성으로 인해, 롤링 요소의 롤링(rolling)할 수 있도록 하기 위하여, 각각의 롤링 요소와 외부 및 내부 링 사이에, 설령 매우 작다 하더라도, 반경방향 간격(radial clearance)이 반드시 존재해야 된다. 이제, 다양한 요소들 간에 힘이 통과할 때 물리적으로 접촉되기 때문에, 이러한 간격은 힘이 교환되는 베어링 영역에서는 0이 되어야 한다(zeroed). 이에 따라, 상기 간격은 전체적으로 맞은편 영역에도 존재해야 한다. 베어링의 반경방향 간격을 p로 정의하면, 다음과 같은 공식이 성립된다:

GAP = 2*p

기능적인 관점에서 보았을 때, "백업 조립체"의 목적은, "제2 중간 롤"에 압력을 제공함으로써, 밀을 전체적으로 견고하게 만드는 것이라고 이미 앞에서 언급하였다. 라미네이션 공정이 동적 공정(dynamic process)이긴 하지만, "백업 조립체"가 라미네이션 공정의 안정성에 영향을 미치는 것을 유의해야 한다.

이러한 점에서 볼 때, 우수한 라미네이션 공정을 보장하기 위하여, 진동(vibration)이 없어야 하거나 혹은 진동이 실질적으로 없어야 한다. 이러한 진동은 자체적으로-여기될 수 있거나(self-excited)(채터링(chatter)되거나) 혹은 주기적인 힘을 제공함으로써 생성될 수 있다. 압연기 내에 제공된 진동의 원인들 중 한 원인은 "백업 조립체" 상에 조립된 베어링의 기하학적 형상(geometry)이다.

도 8에 개략적으로 도시된 "백업 조립체"의 기하학적 형상에서, 핀의 축이 고정되어 있다고 간주하면(이는, 피할 수 없는 탄성 변형(elastic deformation)을 제외하고는, 핀이 압연기의 하우징에 힘을 방출하기 때문에, 이유가 타당함), 핀의 중심과 "제2 중간 롤" 및 베어링 사이의 접촉 지점(P) 사이의 거리가 S와 똑같다.

이제, 베어링의 외부 링의 회전 각도(α)에 대한 한 변수로서 거리(S)를 고려해 보면, 다음과 같은 공식이 성립될 수 있다:

S=f(α)

첫 번째 근사법(approximation)에서, "백업 조립체"가 힘을 방출하는 하우징이 무한적으로 강성을 지니는(infinitely rigid) 것으로 가정하면, 베어링의 외부 링의 각위치(angular position)가 변하면 거리(S)가 변화되고, 이에 따라 제2 중간 롤이 반경 방향으로 변형되게 될 것이며, 제2 중간 롤의 변형은 라미네이트와 똑같이 진행되어(propagate) 베어링의 두께에 진동이 야기된다. 보다 일반적으로는, 시스템의 좋지 못한 기능이 라미네이션 설비(lamination plant)에서 진동과 라미네이트의 불량한 품질 형태로 야기되며, 최악의 경우, 기계적 및 전기적 부분들을 모두 파손시킬 수도 있다.

따라서, "백업 조립체"가 라미네이션 공정에 원하지 않는 동적 영향을 야기하지 않도록 하기 위하여, 거리(S)는 상수이어야 되거나, 혹은, 최대로는, 진동이 가능한 최대로 제한되어야 한다. 달리 말하면, 변수(S)의 진동(oscillation)이 크면 클수록, 라미네이트의 품질 및 일반적으로는 라미네이션 설비의 품질이 저하될 것이다.

도 9a 및 9b에서 볼 수 있듯이, 연삭 후에, 베어링의 측정 방법은 본 명세서에 예시된 방법과 같은 실시예로 구현된다.

상기 방법은, 외부 링이 완전히 한 바퀴(complete turn)를 회전하면 수치(S)가 변화하고, 이러한 변화가 허용할 수 있는 것으로 고려되는 수치보다 작거나 혹은 이러한 수치와 똑같다는 것을 확인하는 단계로 구성된다. 상기 방법은, 외부 링의 중량(weight)이 상측 부분에서 롤링 요소와 외측 및 내부 링 사이의 간격(clearance)을 없애도록(annul), 베어링이 수평축을 가진 핀 상에 조립되는 단계를 제공한다. 이러한 측정 단계는 비교기(comparator)를 수직으로 배열하여 외부 링이 완전한 한 바퀴를 회전하게 함으로써 구현된다. 상기 측정 단계는, 앞에서 이미 언급한 것과 같이, 비교기의 진동이 사전결정된 수치보다 더 작아야 하도록 기록하는 단계(registering)로 구성된다. 실제로, 기하학적 형태의 관점에서 볼 때, 비교기가 라미네이션 공정 동안에 지점(P)(도 8에 도시된)에 배열된 것처럼 보인다.

다시, 도 8을 보면, 수치(S)는 다음과 같은 공식에 따라 4개의 변수들의 합으로 말할 수 있다:

S= R+Si+d+Se,

여기서, R은 핀의 반경이고, Si는 내부 링의 두께이며, d는 롤링 요소의 직경이고, Se는 외부 링의 두께이다.

각각의 수치를 보다 상세하게 살펴보면, R은 상수라는 것을 알 수 있다. 이는, 사실, 핀이 회전되지 않기 때문에, 핀의 유효 형태(effective form)이 어떤지 간에(핀이 원통형 형태를 가지지만, 핀의 수치들은 업계의 허용오차 규정을 받음), 압연기에서 조립되고 나면, 수치(R)는 더 이상 변화하지 않기 때문이다.

Si에 대해서 살펴보면, 핀에 대해 똑같이 적용되며, 내부 링이 핀 위에 조립되고 핀과 일체형으로 형성되는데, 설령 내부 링의 두께(Si)가 상수가 아니더라도, 링이 핀 위에 조립되고 나면, 수치(Si)는 더 이상 변화하지 않으며, 그 때문에, 또 다른 상수로 간주될 수 있다.

따라서, 다음과 같은 공식이 성립할 수 있다:

S = f (d; Se)

따라서, 연삭의 목적은, 도 9a 및 9b의 비교기에 의해 기록된 진동보다 더 크지 않도록, 함수 S에서의 변화를 최소화시킴으로써 외부 링의 표면 특성을 복원하는 것이다. 함수 S의 진동이 작으면 작을수록, 압연기의 성능은 점점 더 좋아지게 될 것이다.

이 점에 있어서, 종래 기술에서는, 베어링의 외부 링을 연삭하도록 구현하기 위한 다수의 절차가 존재한다. 이러한 모든 공지의 방법들은, 압연기의 롤을 위한 정상적인 연삭기(grinding machine) 상에 베어링이 조립될 수 있게 하는 기기의 사용 방법을 공통적으로 가진다.

상기 기기는, 일반적으로, 연삭되어야 하는 베어링이 전적으로 또는 부분적으로 조립되는 핀과 베어링의 반경방향 간격(radial clearance)을 일시적으로 없애기 위한 장치로 구성된다. 게다가, 지지 및 센터링 시스템(centering system), 가령, 연삭기 또는 적절한 루넷(lunette)의 센터, 및 결국, 외부 링 또는 전체 베어링에 회전 운동을 전달하기 위한 시스템이 제공된다.

밑에서, 기본 원리의 설명과 함께, 현재 시장에서 구매할 수 있는 기기의 주된 품목들에 대한 간단한 설명이 기술되어 있다.

첫 번째 적용에서(도 10), 외부 링이 자유로워 질 때(free), 완전한 베어링의 조립이 구현된다. 상기 적용 분야에서, 베어링은 핀 상에 조립되며 상기 베어링의 내부 링의 홀(hole)에 의해 결합된다.

베어링의 반경방향 간격은, 압축유(pressurized oil)가 이송되는 핀 자체에 형성된 일련의 공간 때문에, 핀의 직경을 증가시킴으로써 없어진다. 압축유의 압력은 핀의 바디(body)가 팽창되게 하여, 직경을 증가시킨다. 상기 힘은 베어링의 내부 링을 팽창하게 하며, 베어링은 모든 방향으로 베어링의 반경방향 간격(p)이 없어질 때까지 팽창된다(간격이 없어지고 조립의 계획(scheme)을 예시하는 도 11 및 12에 도시된 것과 같이). 이러한 팽창력은 외부 링이 회전될 수 있도록 조절되는데, 그 상태는 연삭 공정에 있어서 필수적이다.

이 경우, 본 시스템은 연삭기의 중심들 사이에 조립되며, 외부 링은 마찰에 의해 토크를 전달하는 플랜지 또는 외부 링의 평평한 표면에 위치된 삽입 홀(entrainment hole)들을 이용하여 회전된다. 핀과 내부 링은 연삭 동안에는 회전되지 않는다는 것을 유의해야 한다. 마지막으로, 본 기계에 조립되고 나면, 핀에는 회전을 방지하는 적절한 장치가 제공되어야 하는 것을 유의해야 한다.

예를 들어, 특허공보 EP 1514639 및 EP 2060361에는 이러한 계획을 실행하는 방법이 기술되어 있다.

본 발명의 주된 한계점은 다음과 같다:

(A) 구성 동안, 핀이 핀의 완벽한 원통형 형태를 구현할 수 있도록 처리된다고 가정하더라도, 팽창 동안 상기 형태는 베어링의 일시적인 끼워맞춤(fitting)을 구현하기 위해 틀림없이 변화할 것이다. 이는 도 8의 변수(R)에 있어서 라미네이션 단계와 연삭 단계 사이에서 변화를 야기한다.

(B) 베어링의 반경방향 간격은 전체 내부 링을 반경 방향으로 팽창시킴으로써 없어지며, 팽창이 발생되는 방식 때문에, 이 경우, 내부 롤링 트랙(rolling track)이 회전되는 것을 조절 하에 유지하는 것이 어렵다. 상기 링은 팽창 동안 형태가 변화할 것이며, 이에 따라 라미네이션 단계와 연삭 단계 사이에서 변수(Si)가 변화하게 된다.

(C) 연삭기의 "피스-홀더 헤드"에 의해 외부 링의 삽입(entrainment)이 발생하기 때문에, 핀은 연삭기의 구동 디스크(drive disc)가 제공된 고정 지점(fixed point)들 사이에서 지지될 수 있으며 끝단(tip)은 서로 분리된다(decoupled). 그 외의 경우, 끝단과 구동 디스크가 일체로 회전되면, 회전식 끝단(rotating tip)이 사용되어야 하는데, 상부에 조립되는 베어링의 진동으로 인해 본 시스템에 추가적인 오류(error)를 유발시킬 것이다. 구동 디스크와 끝단이 서로 일체형으로 구성된다 하더라도, 고정식 끝단(fixed tip)을 사용할 수 있지만, 이 경우, 핀(고정 핀)에 형성된 중심과 끝단(구동 디스크와 일체형으로 구성되기 때문에, 같이 회전하는) 사이에 과열(overheating) 위험 때문에, 구현할 수 있는 최대 회전속도(rotation rate)에 한계가 있을 것이다. 마지막으로, 핀과 핀을 지지하는 끝단 사이에 상대적인 회전 운동이 발생하기 때문에, 핀의 피할 수 없는 진동 오류(oscillation error)도 고려되어야 한다.

(D) 외부 링의 삽입은 일반적으로 연삭기의 "피스-홀더 헤드"를 사용하여 구현되며, 상기 방법은, 그 특성으로 인해, 외부 링에 균형이 잡히지 않은(unbalanced) 반경 방향 힘을 방출하여, 상기 공정에서 추가적인 오류를 야기하게 한다.

외부 링이 자유롭게 회전되는 완전한 베어링이 조립될 때 앞에서 기술된 계획에 관한 첫 번째 적용에 대한 대안은, 베어링의 다양한 부분들 사이의 운동(movement)이 불가능하게 될 때까지 팽창력을 추가로 증가시키는 단계로 구성된다. 이 경우, 연삭은 서로 일체형으로 구성된 베어링과 핀에 의해 생성된 유닛을 회전시킴으로써 구현된다.

이전의 해결책에 대해, 상기 해결책은 삽입(entrainment)이 더 용이하다는 이점을 가지는데, 이는 중심들 사이에서 핀을 지지하기가 충분하며 핀을 적절한 구동 디스크를 이용하여 회전되게 하기 때문이다. 다른 한편으로, 이 적용은 다양한 단점을 가진다:

(A) 구성 동안, 핀이 핀의 완벽한 원통형 형태를 구현할 수 있도록 처리된다고 가정하더라도, 팽창 동안 상기 형태는 베어링의 일시적인 끼워맞춤(fitting)을 구현하기 위해 틀림없이 변화할 것이다. 이는 도 8의 변수(R)에 있어서 라미네이션 단계와 연삭 단계 사이에서 변화를 야기한다. 게다가, 연삭 동안 핀이 회전하고 기하학적인 축(geometrical axis)과 회전축(rotation axis)이 완벽하게 일치할 수는 없기 때문에, 상기 공정에서 변수(R)의 추가적인 진동이 발생될 것이다.

(B) 베어링의 반경방향 간격은 전체 내부 링을 반경 방향으로 팽창시킴으로써 없어진다. 팽창이 발생되는 방식 때문에, 이 경우, 내부 롤링 트랙(rolling track)이 회전되는 것을 조절 하에 유지하는 것이 어려워서, 팽창 동안 형태가 변화할 것이며, 이에 따라 라미네이션 단계와 연삭 단계 사이에서 변수(Si)가 변화하게 된다.

(C) 외부 링의 차단(blockage)은 롤링 요소들에 의해 구현되며, 따라서, 반경방향 차단 힘(radial blocking force)은 불연속 지점(discrete point)들에서 외부 링에 방출된다(discharged). 이에 따라, 외부 링의 형태는 변화하게 되는데, 연삭 동안, 로딩(loading) 및 변형 단계에서 처리되는 외부 링의 형태는 베어링이 압연기에서 조립될 때의 형태와 완전히 상이하다. 이에 따라, 연삭 단계와 압연기에서의 작동 단계 사이에서, 수치(d+Se)가 변화될 수 있다.

(D) 결론적으로, 상기 A, B 및 C를 분석해 보면, 핀의 중심과 접촉 지점(P) 사이의 거리를 결정하는 데 있어서, 모든 변수들이 라미네이션 단계와 연삭 단계 사이에서 변경되는 것은 자명하다. 이는, 원하는 한계 내에 수치(S)의 진동을 유지하는 것이 현저하게 문제가 되게 한다.

(E) 끝단이 구동 디스크에 대해 분리되는, 핀이 연삭기 상에 조립되면, 연삭기를 지지하기 위하여 회전식 끝단(rotating tip)이 사용될 필요가 있는데, 그 진동은 전체 진동 오류를 결정하기 위하여 위에서 기술된 오류들에 추가되어야 한다. 구동 디스크와 끝단이 서로에 대해 분리된다 하더라도, 고정식 끝단을 사용할 수 있는 것은 자명하지만, 이 경우, 핀(회전되는)에 형성된 중심과 끝단("피스-홀더 헤드"와 일체형으로 구성되기 때문에, 회전되지 않는) 사이에 과열 위험 때문에, 구현할 수 있는 최대 회전속도에 한계가 있을 것이다. 마지막으로, 핀과 핀을 지지하는 끝단 사이에 상대적인 회전 운동이 발생하기 때문에, 핀의 피할 수 없는 진동 오류도 고려되어야 한다.

(F) 핀의 삽입은 오직 연삭기의 "피스-홀더 헤드"를 사용해야만 구현될 수 있으며, 상기 방법은, 그 특성으로 인해, 핀에 균형이 잡히지 않은(unbalanced) 반경 방향 힘을 방출하여, 상기 공정에서 추가적인 오류를 야기하게 한다.

일반적으로, 베어링이 이러한 타입의 형상으로 연삭되면, 관련 힘들이 상대적으로 현저하게 크며 이에 따라 상기 방법으로부터 구현하기가 어렵기 때문에 기계적 끼워맞춤 시스템(mechanical fitting system)은 절대 사용되지 않는다.

추가적인 공지의 대안예는, 내부 링 없이 베어링을 조립하는 것이다.

도 13에 개략적으로 도시된, 상기 적용에서, 베어링은 내부 링 없이 핀 상에 조립된다.

상기 해결책은 외부 링이 차단된 완전한 베어링의 조립에 대해 기술된 해결책과 매우 유사하다. 특히, 연삭 동안, 베어링은 핀과 일체로 회전하게 되는데, 차이점은, 베어링의 내부 링이 없기 때문에, 팽창력이 핀으로부터 롤링 요소들로 직접 방출된다는 점이다.

앞의 2개 해결책에 대해서, 상기 해결책은, 내부 링이 없을 때, 간격(p)을 없애기 위해 필요한 반경방향 힘이 훨씬 더 많이 제한된다는 이점을 제공한다. 이는, 유압 팽창기(hydraulic expander)에 대한 대안예로서, 예를 들어 도 13에 예시된 기계적 팽창기(mechanical expander)를 사용할 수 있게 하는데, 샤프트에 위치된 스레딩(threading)에 결합된 페룰(ferrule)을 작동시킴으로써 반경방향 사전하중(radial preloading)이 구현되는데, 상기 페룰은, 조여지면(screwed), 핀 자체에 형성된 숄더(shoulder) 방향으로 이동되어, 반경 방향으로 팽창하게 되는 적절한 탄성 요소(elastic element)들을 축방향으로 수축하며(compressing), 원하는 사전하중을 생성한다. 상기 해결책은, 다른 한 편으로, 다음과 같이, (외부 링이 차단된) 위에서 논의된 경우에서와 실질적으로 똑같은 한계를 가진다:

(A) 구성 동안, 핀이 핀의 완벽한 원통형 형태를 구현할 수 있도록 처리된다고 가정하더라도, 팽창 동안 상기 형태는 베어링의 일시적인 끼워맞춤을 구현하기 위해 틀림없이 변화할 것이다. 이는 도 8의 변수(R)에 있어서 라미네이션 단계와 연삭 단계 사이에서 변화를 야기한다. 게다가, 연삭 동안 핀이 회전하고 기하학적인 축(geometrical axis)과 회전축(rotation axis)이 완벽하게 일치할 수는 없기 때문에, 상기 공정에서 변수(R)의 추가적인 진동이 발생될 것이다.

(B) 내부 링이 제거되었기 때문에, 수치(S)를 형성하는 4개의 변수들 중 한 변수가 없는데, 이는, 자체적으로, 연삭 단계와 라미네이션 단계에서 베어링의 형상 사이에 변수(Si)에서의 변화에 상응한다.

(C) 외부 링의 차단(blockage)은 롤링 요소들에 의해 구현되며, 따라서, 반경방향 차단 힘(radial blocking force)은 불연속 지점(discrete point)들에서 외부 링에 방출된다(discharged). 이에 따라, 외부 링의 형태는 변화하게 되는데, 연삭 동안, 로딩(loading) 및 변형 단계에서 처리되는 외부 링의 형태는 베어링이 압연기에서 조립될 때의 형태와 완전히 상이하다. 이에 따라, 연삭 단계와 압연기에서의 작동 단계 사이에서, 수치(d+Se)가 변화될 수 있다.

(D) 결론적으로, 상기 A, B 및 C를 분석해 보면, 핀의 중심과 접촉 지점(P) 사이의 거리를 결정하는 데 있어서, 모든 변수들이 라미네이션 단계와 연삭 단계 사이에서 변경되는 것은 자명하며, 이는, 원하는 한계 내에 수치(S)의 진동을 유지하는 것이 현저하게 문제가 되게 한다.

(E) 끝단이 구동 디스크에 대해 분리되는, 핀이 연삭기 상에 조립되면, 연삭기를 지지하기 위하여 회전식 끝단(rotating tip)이 사용될 필요가 있는데, 그 진동은 전체 진동 오류를 결정하기 위하여 위에서 기술된 오류들에 추가되어야 한다. 구동 디스크와 끝단이 서로에 대해 분리된다 하더라도, 고정식 끝단을 사용할 수 있는 것은 자명하지만, 이 경우, 핀(회전되는)에 형성된 중심과 끝단("피스-홀더 헤드"와 일체형으로 구성되기 때문에, 회전되지 않는) 사이에 과열 위험 때문에, 구현할 수 있는 최대 회전속도에 한계가 있을 것이다. 마지막으로, 핀과 핀을 지지하는 끝단 사이에 상대적인 회전 운동이 발생하기 때문에, 핀의 피할 수 없는 진동 오류도 고려되어야 한다.

(F) 핀의 삽입(entrainment)은 오직 연삭기의 "피스-홀더 헤드"를 사용해야만 구현될 수 있으며, 상기 방법은, 그 특성으로 인해, 핀에 균형이 잡히지 않은(unbalanced) 반경 방향 힘을 방출하여, 상기 공정에서 추가적인 오류를 야기하게 한다.

또 다른 공지의 대안예는, 지지 핀 상에 단독으로 외부 링을 조립하는 것이다(도 14 참조).

상기 적용에서, 외부 링의 일시적인 끼워맞춤(temporary fitting)은 도면에 표시된 것과 같이 기계적 수단(mechanical means)에 의해 구현된다(여기서, 2개의 페룰 중 한 페룰을 조임으로써(screwing), 2개의 내부 링이 서로를 향해 이동되는데, 이는 두 내부 링이 원뿔형의 외측 표면을 가져서 각각의 외부 링에 대해 눌러서 직경이 증가되게 하기 때문이다).

또한, 도 11 및 12에 기술된 원리와 동일한 원리를 이용하는 유압 장치를 사용하는 것도 가능하다. 외부 링이 차단될 때 완전한 베어링이 조립되는 도 10에 기술된 경우에 대하여, 상기 해결책은, 베어링의 내부 링이 없기 때문에, 반경방향 클램핑 힘(radial clamping force)이 현저하게 제한되며 이에 따라 기계적 장치를 사용할 수 있게 하는 이점을 가진다.

게다가, 앞에서 기술된 경우들에 대해, 롤링 요소가 연삭 단계 전에 제거되기 때문에, 반경방향 클램핑 힘들은 외부 링 상에 지속적이며 불연속적이지 않게 방출된다.

실질적으로 간단한 구성을 가진 이러한 이점들에도 불구하고, 하기 해결책은 다음과 같은 일련의 단점을 가진다:

(A) 설령, 정확하다 하더라도, 내부 클램핑 링(internal clamping ring)과 핀 사이가 결합되면, 부분들 사이에 상대적인 축방향 운동을 야기하며, 이에 따라, 그 자체로, 압연기에서 베어링의 상태들에 대해 변수(R)가 변화하게 한다. 게다가, 연삭 동안 핀이 회전하고 기하학적인 축(geometrical axis)과 회전축(rotation axis)이 완벽하게 일치할 수는 없기 때문에, 상기 공정에서 변수(R)의 추가적인 진동이 발생될 것이다.

(B) 내부 링이 제거되었기 때문에, 변수(Si 및 d)들이 없는데, 이는 연삭 단계와 라미네이션 단계에서 변화를 야기할 수 있다.

(C) 본 해결책은 차단 공정(blocking process) 동안 반경 방향으로 변형되는 클램핑 링들을 사용하는 방법을 포함한다. 이러한 클램핑 링들이 가능한 최대한 조심스럽게 처리된다고 가정하더라도, 외부 링에 반경방향 변형이 생성될 것이며, 이러한 변형 상태는 라미네이션 단계에서의 변형과는 상이한 변형 상태이다.

(D) 결론적으로, 상기 A, B 및 C를 분석해 보면, 핀의 중심과 접촉 지점(P) 사이의 거리를 결정하는 데 있어서, 모든 변수들이 라미네이션 단계와 연삭 단계 사이에서 변경되는 것은 자명하며, 이는, 원하는 한계 내에 수치(S)의 진동을 유지하는 것이 현저하게 문제가 되게 한다.

(E) 끝단이 구동 디스크에 대해 분리되는, 핀이 연삭기 상에 조립되면, 연삭기를 지지하기 위하여 회전식 끝단(rotating tip)이 사용될 필요가 있는데, 그 진동은 전체 진동 오류를 결정하기 위하여 위에서 기술된 오류들에 추가되어야 한다. 구동 디스크와 끝단이 서로에 대해 분리된다 하더라도, 고정식 끝단을 사용할 수 있는 것은 자명하지만, 이 경우, 핀(회전되는)에 형성된 중심과 끝단("피스-홀더 헤드"와 일체형으로 구성되기 때문에, 회전되지 않는) 사이에 과열 위험 때문에, 구현할 수 있는 최대 회전속도에 한계가 있을 것이다. 마지막으로, 핀과 핀을 지지하는 끝단 사이에 상대적인 회전 운동이 발생하기 때문에, 핀의 피할 수 없는 진동 오류도 고려되어야 한다.

(F) 핀의 삽입(entrainment)은 오직 연삭기의 "피스-홀더 헤드"를 사용해야만 구현될 수 있으며, 상기 방법은, 그 특성으로 인해, 핀에 균형이 잡히지 않은(unbalanced) 반경 방향 힘을 방출하여, 상기 공정에서 추가적인 오류를 야기하게 한다.

위에서 기술된 방법들을 모두 살펴보면, 공통적인 특징을 가지는데: 이 모든 경우에서, 축-대칭 반경방향 힘(도 12)을 제공함으로써, 베어링의 간격(p)이 감소되거나 혹은 베어링을 지지하는 핀과 일체로 회전할 수 있도록 하기 위해 베어링 자체가 차단되며, 상기 축-대칭 반경방향 힘의 목적은 전체 외주(circumference)를 따라 균일하게 배출가스의 반경방향 간격(p)을 감소시키거나 혹은 없애기 위한 것이다.

이에 따라, 연삭 동안, 압연기에서 상기 공정 동안 제공되는 것과 상이한 로딩(loading) 및 변형 특성(regime)이 베어링에 제공되며, 따라서, 베어링의 시스템적인 진동 오류가 공정 자체에 발생되게 한다. 이러한 진동 오류는, 사실, 라미네이트의 품질과 압연기의 생산성 모두를 제한하게 한다.

본 발명의 일반적인 목적은 상당히 간단하고, 경제적이며, 특히 기능적으로 적절한 방식으로, 위에서 기술된 종래 기술의 주된 결점들을 해결하기 위한 것이다.

본 발명의 추가적인 목적은, 특히, 압연기에서 사용되는, 롤러 베어링의 외부 링을 연삭하기 위한 기기를 제공하는 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명의 추가적인 목적은, 베어링이 압연기에 삽입될 때, 베어링에 제공되는 로딩(loading) 및 변형 상태를 정확하게 재생하는(reproduce) 기기를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 측정 단계(measurement phase) 동안, 비교기(comparator)의 진동이 최소가 되며, 그에 따라 라미네이션 단계(lamination phase) 동안, 이전에 기록된 수치(S)의 진동이 최소가 되어, 압연기 자체의 성능이 최적으로 되는 기기를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 새로 개발된 기기가 압연기에서 사용되는 롤러 베어링을 연삭하기 위해 사용될 수 있는 연삭기를 제공하는 데 있다.

위에서 기술된 목적들에 있어서, 본 발명에 따르면, 하기 청구항들에 정의된 특징들을 가진 기기 및 기계가 제공된다.

본 발명의 구성 및 기능적인 특징들과 종래 기술에 대한 이점들은, 본 발명에 따라 제작된 기기의 한 실시예, 및 관련 기계를 개략적으로 도시한 첨부도면들을 참조하여 하기 발명의 상세한 설명에서 보다 자명하게 될 것이다. 도면에서:
- 도 1 내지 5는 특정 타입의 공지의 압연기를 개략적으로 도시한 도면;
- 도 6은 "멀티-하이" 압연기에 사용되는 백업 롤의 디자인을 개략적으로 도시한 도면;
- 도 7은 "백업 조립체"에 조립된 베어링의 기능 계획을 도시한 도면;
- 도 8은 도 7에 도시된 것과 같은 "백업 조립체"의 기하학적 형상을 도시한 도면;
- 도 9a 및 9b는 연삭 후에 "백업 링"의 측정 장치(measurement instrument)를 개략적으로 도시한 도면;
- 도 10은 연삭기에 사용될 수 있는 기기의 핀 상에 완전한 베어링의 조립체를 보여주는 단면도;
- 도 11 및 12는 각각 자유 베어링 및 핀 상에 조립된 베어링이 관측될 수 있는 단면도;
- 도 13은 베어링이 내부 링 없이 핀 상에 조립된 도면;
- 도 14는 연삭기에 사용될 수 있는 기기의 핀 상에 베어링의 오직 하나의 외부 링의 조립체를 보여주는 단면도;
- 도 15a 및 15b는 연삭기에 제공되는 본 발명에 따른 기기의 2개의 마주보는 측면도;
- 도 16a, 16b 및 16c는 라인 XV-XV, XVI-XVI에 따른 도 15a 및 15b에 도시된 기기 및 세부내용의 세로 섹션을 도시한 도면;
- 도 17은 도 15a의 라인 XVII-XVII에 따른 기기의 횡단 단면도;
- 도 18은 도 15a의 화살표(M)에 따른 기기의 단부도;
- 도 19a 및 19b는 도 15a 및 15b의 기기의 투시도;
- 도 20은 도 15a 및 15b의 기기의 그 밖의 구성 및 기능들을 상세하게 보여주기 위해 또 다른 각도에서 바라본 투시도, 및 부분적인 횡단면도;
- 도 21은 예를 들어 도 15a 및 15b에 예시된 본 발명의 기기가 어떻게 연삭 숫돌(grinding wheel)로 연삭되는 지를 도시한 도면;
- 도 22, 23 및 24는 도 15로부터 계속 기기를 사용하는 롤러 베어링을 연삭하기 위한 기계의 한 실시예를 도시한 도면;
- 도 25, 26 및 27은 도 15로부터 계속 기기를 사용하는 롤러 베어링을 연삭하기 위한 기계의 추가적인 실시예를 도시한 도면이다.

도 15로부터 시작하여, 본 발명에 따른 기기의 비-제한적인 실시예가 예시된다.

상기 실시예는 특히 압연기를 위한 롤러 베어링의 외부 링을 연삭하기 위한 기기이다.

도면들은 어떻게 롤러 베어링(11)이 완전히 조립된 지지 핀(12) 상에 장착되는 지를 보여준다. 롤러 베어링(11)의 축방향 위치배열은 지지 핀(12)으로부터 외부 방향으로 연장되는 스톱(13)에 의해 보장된다. 특히, 도시된 예에서, 상기 스톱(13)은 환형 타입으로 구성되며 플랜지 형태로 지지 핀(12)의 측면 표면(side surface)으로부터 반경 방향으로 연장된다.

베어링(11)의 내부 링(14)의 한 측면이 상기 스톱(13)에 상응하여 정지되며(rest), 플랜지(15)와 클램핑 너트(16)에 의해 제2 측면과 상응하여 정지된다(withheld).

특히, 클램핑 너트(16)는 핀(12)의 상호보완적인 스레드형 부분(threaded portion) 상에 위치되며, 예를 들어, 조여진다(screwed). 플랜지(13)는, 베어링을 향하는 측면에서, 핀(12)의 축에 대해 평행한 축을 가진 일련의 리세스; 각각의 리세스 내에 수용되는 스키드(18) 및 상기 스키드와 리세스 사이에 제공되는 스프링(82)을 포함한다(carry). 이와 유사하게, 플랜지(15)는 일련의 비슷한 리세스를 포함하며, 상기 각각의 리세스 내에 스키드(17)와 스프링(21)이 수용된다. 플랜지(13 및 15) 상에 배열된 리세스의 반경방향 위치는, 베어링의 조립이 완료되고 나면 스키드(18 및 17)가 외부 링(20)의 측면들과 접촉되도록 조사되었다(studied). 플랜지(13 및 15)의 기능은 너트(16)가 완전히 조여지고 나면 내부 링(14)이 축방향으로 차단되도록(axial blockage) 하기 위한 것이다. 게다가, 조여지는 동안, 스키드(18 및 17)는 외부 링(20)의 측면에 대해 눌러지고(pressed) 스프링(82 및 21)에는 적절한 사전하중이 제공되며(preloaded) 외부 링(20)이 압축되어(packing), 전체 유닛이 상기 링이 축방향으로 충분하게 안정되고 이와 동시에 롤링 요소(19) 상에서 회전될 수 있게 한다. 적절하게 형태가 형성된 개스킷(84 및 22)이 플랜지(13 및 15)와 베어링의 요소들 사이에 삽입되어, 연삭 공정(grinding process) 동안 사용되는 냉각제가 베어링(11)의 내측 부분들에 유입되는 것을 방지한다.

핀(12)은, 너트(16)가 스톱(13)에 대해 위치되는 쪽의 맞은편에서, 프리즘 형태의(prismatic) 시트(23)를 형성하고 한 쌍의 반대 롤(25 및 26)의 지지 구조물(24)을 위한 가이드(guide)로서 작용하는 안내 요소를 포함한다(carry). 상기 구조물(24)은 프리즘 형태의 안내 시트(23)에 의해 지지되는 상태로 반경 방향으로 연삭 축(X)에 대해 평행하게 슬라이딩 이동될 수 있는데, 연삭 축(X)은 휠(wheel)이 연삭되어야 하는 베어링으로 접근하거나 또는 베어링으로부터 멀어지도록 이동되어, 베어링(11)의 조립 후에, 반대 롤(25 및 26)이 베어링(11)을 향해 이동하게 하고 상기 방향(X)에서 상기 베어링의 외부 링(20)에 원하는 압력을 제공할 수 있게 한다.

반대 롤(25 및 26)이 베어링(11)의 외부 링(20)을 향해 이동되는 것은 조종 요소(27)를 작동시킴으로써 수행된다. 스크루(27)가 구조물(24)에 삽입된 스레드형 너트(83)에 결합되고, 시계 방향으로 회전되게 하고 나면, 상기 스크루(27)는 프리즘 형태의 가이드(23)에 대해 정지하도록 작동하여 스크루 자체가 X축을 따라 축방향으로 이동되는 것이 불가능하게 된다. 따라서, 너트(83)는 축방향으로 작동되고 이동되어, 너트(83)와 함께 구조물(24)을 끌어당기고 이에 따라 롤(25 및 26)도 끌어당겨야 한다. 2개의 롤(25 및 26)이 외부 링(20)의 외측 표면과 접촉되면, 이들은 외부 링을 베어링(11)의 롤링 요소(19)들에 대해 밀어서, 그에 따라 핀(12)에 의해 지지되는 내부 링(14)에 대해서 밀게 된다. 베어링의 3개의 요소들이 압축되면, 핀과 구조물(24) 사이에서 X축을 따르는 상대 운동은 실제로 더 이상 가능하지 않게 되며, 하지만, 다음에 기술된 내용에 따라, 롤(25 및 26)이 베어링에 제공하는 하중(load)을 조절할 수 있다(modulate). 스크루(27)가 결합되는 너트(83)는 반경 방향(X)에서 구조물(24)에 강하게 제한되지는(rigidly constrained) 않지만, 스프링(28) 세트에 의해 축방향으로 제한되기 때문에(axially constrained) 상기 방향을 따라 슬라이딩될 수 있다. 베어링이 반경 방향으로 압축되고 따라서 핀(12)과 구조물(24) 사이의 상대 운동이 더 이상 가능하지 않게 되면, 너트(83)는 시트(24)에 대해 X 방향으로 슬라이딩 이동되기 시작하여, 스프링(28)이 수축된다(compression). 베어링에 제공된 사전하중(preloading)은 스프링의 강성(k)과 스프링의 굴절율(deflection)의 곱(product)에 의해 주어진다. 상기 사전하중 한계점(limit)은 스프링(28)의 수축에 의해 제공되는데, 스프링이 압축되면, 스크루(27)가 추가로 작동되어 베어링이 차단되게(blockage) 할 것이다

롤(25)은 적절한 명령(command), 바람직하게는, 전기 모터(29)와 어댑터(30)에 의해 회전될 수 있으며, 롤(26)은 구조물(24) 상에 공전상태(idle)로 조립된다.

본 발명의 기기의 기능, 및 그에 비해 종래 기술에 대한 이점들은 다음과 같다.

제1 단계에서, 하기의 공정 단계들이 수행되어, 기기를 벤치(bench)에 유지한다.

스크루(27)는 반시계 방향으로 회전되며, 롤(25 및 26)은 핀(12) 자체로부터 최대 거리에 위치된다.

베어링(11)은, 베어링의 타입이 어떤 타입(가령, 예를 들어, 1개, 2개 또는 3개의 롤 크라운(crown)을 가진 방사형 타입의 베어링)이던지 간에, 내부 링(14)의 홀(31)에 의해 핀(12)과 결합된다. 핀(12)의 직경의 간격(tolerance)은 수동으로도 용이하게 조립될 수 있도록 구성된다. 베어링(11)에 어떠한 예비 공정(preliminary operation), 가령, 롤링 요소(19)들 및/또는 내부 링(14)의 해체 공정(dismantling)도 필요하지 않다는 것을 유의해야 한다.

플랜지(15)가 조립되고 난 뒤, 너트(16)가 안정적으로 위치됨으로써 외부 링(20)과 롤링 요소(19)들이 억제되고(containment) 내부 링(14)이 축방향으로 차단된다(axial blockage).

따라서, 베어링(11)이 본 발명의 기기에 대해 핀(12) 상에 안정적으로 위치되는 과정이 종료된다.

이 경우, 본 발명의 기기는 연삭 공구, 가령, 휠(21)에서 도 21에 개략적으로 도시된 연삭기에 조립되어 일체형으로 구성된 베어링(11)과 함께 위치된다.

핀(12)은 연삭 기기(grinding equipment)의 특정 지지부(70) 또는 지지 루넷(lunette) 상에 조립된다.

이 경우, 임의의 정렬(alignment)을 구현할 필요 없이, 베어링(11)의 외부 링(20)에는 조종 스크루(27)에 의해 사전하중이 제공될 수 있다(preloaded). 롤(25 및 26)이 베어링(11)의 외부 링(20)과 접촉되면, 사전하중이 제공되어, 수동으로 잡아 당겨질 때 링이 여전히 회전될 수 있다.

상기 간단한 방법으로, 베어링(11)의 내부 링(14), 롤링 요소(19)들 및 외부 링(20) 사이의 간격은 반경방향의 연삭 방향(X)에서 0이 되며(zeroed), 축-대칭의(axial-symmetrical) 힘 필드(force field)를 제공하지 않고, 각각의 롤(25 및 26)의 중심으로부터 핀(12)의 중심으로 통과하는 오직 2개의 반경방향 힘(radial force)을 제공하면, 다음의 공식에 따라 도 21에 대해 수평 힘(horizontal force)이 계산된다:

Fr = 2* F cosβ

이제, 앞에 예시된 도 7과 도 21을 비교해 보면, 압연기에서 본 발명의 기기가 작동하는 동안, 베어링(11)은 로딩 형상(loading configuration)에 있는 것을 즉시 알 수 있다. 실제로, 도 7과 21의 계획(scheme)들이 서로 완벽하게 상응하게 하기 위하여, 휠(32)을 제2 중간 롤(intermediate roll)로 대체하고, 라미네이션 힘(lamination force)(F)을 사전하중(Fr)으로 대체하기에 충분하다.

이 경우, 외부 링(20)의 외측 표면의 연삭은 적절한 연삭 프로그램(grinding program)을 사용하여 수행될 수 있다. 베어링(11)의 외부 링(20)과 접촉하는 반대 롤(25)이 회전하도록 명령을 내리는 기어 모터(29, 30)를 이용하여, 베어링(11)의 외부 링(20)이 적절하게 회전된다는 것을 유의해야 한다.

본 발명에 따른 기기의 실시예를 분석함으로써, "백업 링(back-up ring)"의 연삭 동안 위치배열(positioning)에 대한 기능 및 그의 설명은 다음과 같이 관측될 수 있다.

본 발명에 따른 기기에 의하여, 외측 표면에 연삭이 유지보수(grinding maintenance)되는 상태가 제공되어야 하는 베어링에는, 상기 연삭 공정 동안에, 압연기에 제공되어야 하는 하중 계획(loading scheme)과 거의 동일한 로딩 계획이 제공된다. 따라서, 베어링의 최적 회복(optimum recovery)이 구현되며, "백업 조립체"에 재-설치되고 나면, 어떠한 단점도 없다.

이런 방식으로, 한편으로는, 생산성(productivity) 뿐만 아니라, 다른 한편으로는, 압연기의 품질도 영향을 받지 않으며, 연삭에 의해 유지보수 처리(maintenance treatment)를 베어링을 재-조립한다.

본 발명의 기기에서, 실제로, 압연기에 삽입될 때 베어링에 제공되는 동일한 타입의 변형(deformation) 및 하중(loading)이 정확하게 재생되는(reproduced) 것을 볼 수 있다.

또한, 가령, 전적으로 예시 목적으로 밑에 기술되는 것과 같이, 본 발명의 기기의 그 외의 다른 구성적인 해결책도 가능하다.

본 기기의 한 변형예에서, 핀은 연삭 센터(grinding center) 상에서 지지될 수 있다(서로 일체형으로 구성된 구동 디스크와 끝단(tip)을 가진 피스-홀더 헤드의 경우에는 회전식 끝단, 또는 분리된(decoupled) 구동 디스크와 끝단의 경우에는 고정식 끝단).

추가적인 변형예인 회전 컨트롤장치(rotation control)가 연삭기의 피스-홀더 헤드에 의해 제공될 수 있는데, 두 부분들로 나뉘는 플랜지(15)를 적절하게 변형시킴으로써, 즉 한 부분은 베어링의 축방향 차단 기능을 제공하고, 다른 부분은 조립된 베어링의 측면에 제공되어, 구동 디스크와 접촉할 수 있게 하고 외부 링이 삽입(entrainment)될 수 있게 한다.

게다가, 회전 조절은 연삭 벤치(grinding bench)에서 고정 모터(fixed motor)에 의해 공급될 수 있으며, 상기 연삭 벤치는 벨트에 의해 측면 플랜지(15)에 적절하게 고정된 풀리를 작동시킨다.

또한, 본 발명에 따른 기기가 어떻게 특정 기계를 형성할 수 있는 지를 보여준다.

제1 실시예에서, 앞에서 예시한 것과 같이, 핀을 가진 기기의 피스를 수용하도록 구성된 이동 휠(movable wheel)로 "백업 링(back-up ring)"을 연삭하기 위한 기계가 제공된다.

도 22, 23 및 24는 본 발명에 따라 앞에서 기술된 타입의 기기가 위치될 수 있는 연삭기의 다양한 도면들이다.

이 경우, "백업 링"들의 특정 연삭기가 형성될 수 있으며, 이러한 연삭기의 연삭 공정(grinding process)은 보다 신속하게 작동되고 효율적이 된다.

상기 기계의 바람직한 형상은 베이스(41)로 구성되는데, 상기 베이스를 따라 트롤리(42)가 Z 방향으로 배열된다. 상기 예에서, 트롤리(42)는, 베이스(41)에 위치된 적절한 가이드(44)를 따라 슬라이딩 이동되고 웜-스크루에 직접 결합되고 전기 모터(43)로 구성된 컨트롤 액츄에이터(40)에 의해 작동된다.

휠헤드(45)가 트롤리(42) 상에서 Z 방향에 대해 수직인 X 방향으로 슬라이딩 이동된다. X 방향을 따라 휠헤드(45)가 이동되는 것은, 적절한 가이드(47)를 따라 슬라이딩 이동되고 웜-스크루(37)에 직접 결합되는 전기 모터(46)로 구성된 적절한 컨트롤 액츄에이터(38)로 구현될 수 있다.

마지막으로, 휠헤드(45)는 휠헤드 스핀들(48)을 포함하는데(carry), 상기 휠헤드 스핀들은, 임의의 적용분야를 위해 사용될 수 있는 범용 타입의 스핀들을 포함하여, 전기-스핀들 즉 스핀들과 스핀들을 작동시키는 모터가 일체형으로 구성된 유닛으로 형성된다. 이는 베이스의 후방 부분이다.

베이스(41)의 전방 부분에서, 앞에서 기술된 기기를 수용하기 위한 2개의 개방가능한 지지부(70), 또는 루넷이 위치된다.

이 경우, 연삭을 시작하기 전에, 베어링은 정확하게 위에서 기술된 것과 같이 기기에 조립되어야 한다. 이 공정이 완료되고 나면, 기기는 연삭기 위로 이송되고(transported) 지지부(70) 상에 수용된다. 마지막으로, 반대 롤(25 및 26)의 사전하중 위치는 베어링(11)의 외부 링(20) 상에 구현되어 위에서 기술된 것과 같이 외부 링(20)의 연삭이 수행된다.

도 25, 26 및 27은 본 발명에 따라 앞에 기술된 타입의 기기가 위치될 수 있는 연삭기의 제2 실시예의 다양한 도면들이다.

이러한 기계의 바람직한 형상은 베이스(41) 및 본 발명에 따른 기기가 위치되며 다른 한편으로는 휠이 고정되는 이동식 벤치(movable bench)로 구성된다.

따라서, 상기 기계는 본 발명의 기기를 수용하도록 구성된다.

이 경우, 2개의 개방가능한 지지부(70) 또는 루넷은, 기계의 베이스(41) 상에 직접 고정되는 대신에, 본 기기를 수용하기에 적합하여 벤치(62)에 결부되는데(constrained), 상기 벤치는 가이드(66)를 따라 슬라이딩 이동되고 스크루(65)와 모터(64)로 구성된 컨트롤 액츄에이터(63)에 의해 기기에서 Z1 방향으로 이동될 수 있다.

따라서, 본 발명에 따른 기기는 상기 경우에서도 사용된다.

연삭기와 본 기기에 대해 본 발명에 따른 중요한 특징들은 모두 비-제한적인 예들로 기술되었다.

따라서, 본 명세서의 앞 부분에 언급된 목적들이 구현되었다.

본 발명의 기계 및 기기를 제작하기 위한 구성 형태들 뿐만 아니라 재료 및 조립과 기능들은 도면들에서 전적으로 예시 목적으로 비-제한적인 방식으로 도시된 것들과는 다를 수 있다.

따라서, 본 발명의 보호 범위는 하기 청구항들에 의해 정의된다.

Claims (10)

1. 특히 압연기에서 사용되는, 롤러 베어링의 외부 링을 연삭하기 위한 기기로서, 상기 기기는:
   - 연삭되어야 하는 완전히 조립된 베어링(11)의 지지 핀(12),
   - 베어링(11)의 한 측면의 축방향 위치배열을 위해 지지 핀(12)의 축으로부터 외부 방향으로 연장되는 스톱(13),
   - 핀에 삽입된 베어링(11)의 다른 측면에 정지되도록 위치될 수 있으며 핀(12) 위에서 슬라이딩 이동되는 플랜지(15),
   - 핀(12)의 상호보완적인 부분에 견고하게 위치될 수 있는 클램핑 너트(16), 및
   - 베어링(11)의 맞은편에 위치된 스프링(21, 82)에 의해 사전하중이 제공된 스키드(17 및 18)를 포함하는, 롤러 베어링의 외부 링을 연삭하기 위한 기기에 있어서,
   이들은 모두 베어링(11)의 외부 링(20)과 롤링 요소(19)들 및 내부 링(14)의 축방향 안정성을 보장하여, 외부 링(20)이 롤링 요소(19) 상에서 회전될 수 있게 하고, 안내 요소(23)가 핀(12) 위에서 스톱(13)의 맞은편 측면 위에 제공되며, 베어링(11)의 외부 링(20)과 결합되어 상부에 반경방향 힘(radial force)을 생성하도록 이동될 수 있는 한 쌍의 반대 롤(25, 26)을 포함하는 구조물(24)을 수용하고, 이러한 반대 롤(25, 26)의 이동은 반경 방향에서 베어링의 간격(clearance)을 없애기 위하여 조종 요소(27)에 의해 조절되고 사전결정될 수 있는 것을 특징으로 하는 롤러 베어링의 외부 링을 연삭하기 위한 기기.
2. 제1항에 있어서, 개스킷(84, 22)이 제공되며, 상기 개스킷(84, 22)은, 연삭 동안 외부 유체가 유입되는 것을 방지하기 위하여 플랜지(13, 15)와 베어링(11)의 구성요소(14, 19, 20)들 사이에 삽입된 위치에서 베어링(11)의 맞은편에 위치되는 것을 특징으로 하는 롤러 베어링의 외부 링을 연삭하기 위한 기기.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 스톱(13)은 환형 타입으로 구성되며 플랜지 형태로 핀의 측면 표면으로부터 반경 방향으로 연장되는 것을 특징으로 하는 롤러 베어링의 외부 링을 연삭하기 위한 기기.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조종 요소는 한 쌍의 반대 롤(25, 26)을 포함하는 구조물(24) 내에 삽입된 조종 스크루(27)를 포함하며, 조종 스크루(27)는 상기 구조물(24)을 핀(12)에 대해 X 방향인 원하는 연삭 방향을 따라 이동시키는 것을 특징으로 하는 롤러 베어링의 외부 링을 연삭하기 위한 기기.
5. 제4항에 있어서, 사전하중(preloading)을 조절하는 스프링(28)과 지지 구조물(24)에 대해 반경 방향으로 이동되는(floating) 너트(83)가 조종 스크루(27)와 결합되는 것을 특징으로 하는 롤러 베어링의 외부 링을 연삭하기 위한 기기.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 반대 롤(25, 26) 중 하나 이상의 반대 롤(25)은 반대 롤에 연결된 기어 모터(29, 30)에 의해 회전되는 것을 특징으로 하는 롤러 베어링의 외부 링을 연삭하기 위한 기기.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 반대 롤(25, 26) 중 하나 이상의 반대 롤(26)은 공전상태(idle)인 것을 특징으로 하는 롤러 베어링의 외부 링을 연삭하기 위한 기기.
8. 특히, 압연기에서 사용되는, 롤러 베어링의 외부 링을 연삭하기 위한 기계에 있어서,
   상기 기계는 연삭 그룹(grinding group)이 정지되는 베이스(41)를 포함하고, 상기 연삭 그룹은 휠헤드(45) 및 한 쌍의 지지부(70) 또는 루넷을 향하는 한 측면 상에서 그라인더(32)를 위한 연삭 스핀들(48)을 포함하며, 한 쌍의 지지부(70) 또는 루넷은 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 기기를 수용하는 것을 특징으로 하는 롤러 베어링의 외부 링을 연삭하기 위한 기계.
9. 제8항에 있어서, 상기 기기는 베이스(41)에 대해 고정되고 상기 연삭 그룹은 이동가능한 것을 특징으로 하는 롤러 베어링의 외부 링을 연삭하기 위한 기계.
10. 제8항에 있어서, 상기 기기를 수용하는 지지부(70)들은 베이스(41)에 대해 이동식 벤치(75)에 결부되고(constrained) 상기 연삭 그룹은 베이스(41)에 대해 고정되는 것을 특징으로 하는 롤러 베어링의 외부 링을 연삭하기 위한 기계.

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