KR890001516B1 - 동력전달용 샤프트 커플링 - Google Patents

동력전달용 샤프트 커플링 Download PDF

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KR890001516B1 KR1019840003167A KR840003167A KR890001516B1 KR 890001516 B1 KR890001516 B1 KR 890001516B1 KR 1019840003167 A KR1019840003167 A KR 1019840003167A KR 840003167 A KR840003167 A KR 840003167A KR 890001516 B1 KR890001516 B1 KR 890001516B1
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쇼오조오 야마다
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가부시기가이샤 히다찌세이사꾸쇼
미다 가쓰시게
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Abstract

내용없음.

Description

동력전달용 샤프트 커플링
제 1도는 압연기에 사용되고 있는 동력전달용 샤프트 커플링의 종래 예를 나타낸 개략 구성도.
제 2도-제 4도는 제 1도에 나타낸 종래의 동력전달용 샤프트 커플링의 작용 설명도.
제 5도는 제 1도의 요부를 확대하여 나타낸 상기 샤프트 커플링의 단면도.
제 6도-제 8도는 제 5도에 나타낸 샤프트 커플링 부분의 작용을 설명하는 개략도.
제 9도 및 제10도는 종래 예의 샤프트 커플링에 의한 작용을 나타낸 모식도.
제 11도는 본원 발명의 일실시예를 나타낸 동력전달용 샤프트 커플링의 요부 단면도.
제12도는 제11도에 나타낸 실시예의 샤프트 커플링에 대한 작용 설명도.
제 13도 및 제14도는 각각 본원 발명의 다른 실시예의 동력전달용 샤프트 커플링을 나타낸 개략 구성도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
8 : 구동축 10 : 종동축
11 : 외주기어 14 : 부세스프링
15 : 스러스트 받이 버튼(구동축의 축 끝) 16 : 로드(지지부재)
21 :유니버설 조인트 24 : 신축체
25 : 중간축 26 : 결합 볼
본원 발명은 예를 들면 압연기의 워크롤의 구동부에 설치되며, 구동축에 대해 종동축이 축방향 이동 및 각도 변화되는 것을 허용하는 형식의 동력전달용 샤프트 커플링 (shaft coupling)에 관한 것이다.
종래, 회전구동력을 내외주 기어가 맞물리는 기어 커플링을 통해서 전달하는 구동축과 종동축을 가지며, 이축의 한쪽 예를 들면 종동축이 다른쪽 예를 들면 구동축에 대해 축방향으로 슬라이드 이동 가능하고, 또한 커플링부를 통해 각도 변화 가능하게 된 것이 있다.
즉, 제 1도에 나타낸 압연기의 구동계에서 볼 수 있는 바와 같이 축방향 이동 및 상하 이동을 하는 워크롤(1), (2)을 모터(3)에 의해 회전구동할 경우, 모터(3)에 연결된 피니언스탠드(4)와 워크롤(1), (2)의 지지축(5), (6)과의 사이에 축방향 이동 및 각도 변화 가능한 동력전달용 샤프트 커플링 (7)은 개재시키고 있다. 이 동력전달용 샤프트 커플링(7)은 입력축(8)과 출력축(9)과의 사이에 이들의 간격 및 각도 변화를 허용하는 중간 축(10)으로 되어 있다. 여기서 입력축(8)은 구동축, 중간 축(10)은 종동축의 관계에 있다. 다음에, (8),(10)을 구동축 및 종동축으로서 설명한다. 그리고 중간 축(10)과 출력축(9)도 똑같은 관계에 있지만, 이들은 같은 축상에 유지되는 경우가 많으며, 특별히 개선할 필요성도 적으므로 설명을 생략한다. 구동축(8)에서 종동축(10)에의 회전구동력의 전달은 내외주 기어 (11), (12)가 맞물리는 기어 커플링 (13)을 통해, 이른바 기어타입 스핀들 커플링에 의해 행해지도록 되어 있다. 즉, 외주 기어(11)는 원통면에 따라서 소정길이의 치폭(齒輻)을 가지며, 내주 기어(12)는 치끝이 만곡되어, 제 2도 내지 제 4도에 나타낸 바와 같이 축방향의 슬라이드 이동(제 3도) 및 각도 변화(제 4도)가 커플링부를 통해 가능하다. 종동축(10)은 튜브 형상을 이루고, 내장된 부세스프링(14)을 통해 구동축(8)에서 이간되는 방향(도면의 우측방향)으로 압입되어 있으며, 이 부세스프링(14)은 일단을 구동축의 축끝에서 돌출된 스러스트 받이 버튼(15)에 지지부재로서의 로드(16)를 통해 압접 유지되어 있다. 즉 제 5도에 나타낸 바와 같이 스러스트 받이 버튼(15)은 구동축(8)의 축끝에 설치된 단부판(17)에 고정되어 있으며, 로드(16)는 부세스프링(14)내에 삽통된 축의 플랜지부(16A)가 부세스프링(14)에 맞닿아서, 돌출축부의 축끝에 형성된 만곡면(16B)이 스러스트 받이 버튼(15)의 평탄면(15A)에 맞닿아 있다.
그러나, 이와 같은 종래의 지지부재 구조에 의하면, 제 6도 내지 제 8도에 도시한 바와 같이 경우에 따라 종동축(10)의 각도 변화에 따라 마모가 생기는 일이 있다. 즉, 구동축(8)과 종동축(10)은 기어 커플링을 통해 일체적으로 회전하는 것이며, 제 6도와 같이 구동축(8)의 축심 A과 부세스프링(14)을 지지하는 로드(16)의 축심 B과의 교차점 C의 위치가 항상 안정되어 있을 때, 즉 내주 기어(12)의 회전각도 중심과 스러스트 받이 버튼(15)의 접촉면이 동일평면상에 있을 때(교차점 C가 스러스트 받이 버튼(15)의 접촉면상에 있을 때) 축심 B이 각도 변화해도 각 축심 A,B에서 구동축(8)의 스러스트 받이 버튼(15)과 종동축(10)의 로드(16)가 접촉하고 있는 접촉점 S까지의 거리 r1,r2가 같은 값을 취하며, 스러스트 받이 버튼(15)과 로드(16)와의 사이에서는 회전이 어긋나는 일 없이, 즉 슬라이딩하지 않는 상태의 접촉을 유지할 수 있을 것이다.
그런데, 실제로는 제 7 또는 제 8도에 도시된 바와 같이 축심 A,B의 교차점 C의 위치가 종동축(10)의 축방향 변화 또는 각도 변화에 따라 변화하는 경우가 많고, 즉 종동축(10)의 축방향 이동에 의해 내주 기어(12)의 회전각도 중심과 스러스트 받이 버튼(15)과 종동축(10)의 로드(16)와의 접촉면이 동일 평면상이 아닌 경우가 많고, 이 결과 접촉점 S에 대한 각 축심으로부터의 거리 r1,r2가 다르며, 이 접촉점 S에 있어서의 스러스트 받이 버튼(15)과 로드(16)와의 회전속도의 차에 의한 회전 어긋남의 발생으로 양자간에 비정상적인 마모가 생기는 일이 있다.
구체적으로 설명하면 각 축심(회전중심) A,B에서 스러스트 받이 버튼(15)과 로드(16)와의 접촉점 5까지의 거리를 각기 r1,r2,로 했을 경우, 각 접촉점에서의 주속(주속)v, v'는 회전수를 n(r.p.m)이라고 하면 스러스트받이 버튼(15)에서는 v=n÷60×2×r1×π (m/s), 로드(16)에서는 v'=n÷60×2×r2×π (m/s)로 된다. 또, 점촉점 S에서 슬라이딩하지 않고 롤링하는 조건은 v=v'즉, r1=r2일 때 뿐이다. r1 ≠r2,에서는 반드시 롤링 접촉으로 된다.
제 9도, 제10도 및 제 1표에 구체적 계산예를 나타낸다. 제 9도는 종동축(10)의 최대 경사각도 θ가 θ=1.42°인 압연기를 대상으로 하여, θ =1.42°에 있어서의 스러스트 받이 버튼(15)과 로드(16)와의 각 접촉의 회전반경 rl,r2이 교차점 C의 위치 변화에 대응해서 변화하는 상태를 관찰한 것이다. 그리고 교차점 C가 로드(16)의 표면에 있는 위치를(가), 최대한 위치가 어긋나는 접촉위치(로드(16)의 표면으로부터 200mm 종동축(10)축으로 떨어진 위치)를 (다), 그 중간위치를 (나)로서 나타내고 있다.
이 제 9에 나타낸 바와 같이 축심교차 위치 C가 접촉위치 S로부터 이간될수록 회전방향의 차이가 커지는 경향을 볼 수 있다. 제10도는 교차점 C의 위치(가), (나), (다)를 나타낸 모식도이다.
[표 1]
Figure kpo00001
그리고, 상기 표는 스러스트 받이 버튼(15)의 곡률반경 250mm, 기어 커플링 경사각 θ =1.42°, 회전수 609rpm의 경우이다. 이 경우, 스러스트 받이 버튼(15)의 축심과 로드(16)의 축심과의 교차점 C이 위치 (가)에서는 이론적으로 r1=r2로 되며, 항상 롤링 접촉으로 된다. 그러나, 위치(나) 또는 (다)에서는 r1≠r2로 되어 슬라이딩 접촉으로 된다. 이것은 종동축(10)의 축방향 이동에 의해 스러스트 받이 버튼(15) 및 로드(16)의 접촉상태는 여러가지로 변화하며, 마모나 긁힘면에서 불안정한 요인을 남기는 것을 나타낸다. 또, 이 접촉점 S은 제 9도에 의해서도 명백한 바와 같이 회전중심 부근이며, 예를 들면 마모나 긁힘을 경감하는 수단으로서 강제적으로 기름을 주어도 원심력에 의해 기름이 날려서, 거의 무윤활(無潤滑)로 되므로 윤활 수단만으로는 유효한 대책이 되지 않는다.
종래, 이상과 같은 기어 커플링에 의해 회전 토크를 전달하도록한 동력전달용 샤프트 커플링에 있어서, 종동축의 축방향을 한쪽 방향으로 힘을 가하기 위한 부세스프링 지지용의 지지부재에 마모나 긁힘이 일어나는 것을 볼 수 있고, 적당한 슬라이딩 방지수단도 없는 실정이다.
본원 발명의 목적은 회전구동력을 기어 커플링을 통해 전달하는 구동축과 부세 스프링을 갖는 종동축으로 이루어진 동력전달용 샤프트 커플링에 있어서, 이 구동축과 종동축이 축방향 이동 및 각도 변화에 무리없이 추종가능함과 동시에, 상기 구동축과 종동축의 부세 스프링 지지부재와의 사이에 생기는 슬라이딩 접촉을 없애서 마모 또는 긁힘 현상을 방지할 수 있는 동력전달용 샤프트 커플링을 제공하는데 있다.
제 1의 발명에 관한 동력전달용 샤프트 커플링에 있어서는, 회전구등력을 기어 커플링을 통해서 압연롤에 전달하는 구동축과 종동축을 가지며. 상기 양축의 한쪽이 다른쪽에 대해 축방향으로 슬라이드 이동 가능한 동시에 축심이 각도 변화 가능하도록 상기 구동축과 종동축의 끝부의 각각에 기어 커플링을 구성하는 내주 기어 또는 의주 기어를 배설하고, 상기 구동축과 종동축의 어느 한쪽의 축에 장착된 부세 스프링의 일단을 이 구동축과 종동축의 어느 다른쪽의 축에 지지부재를 통해서 맞닿는 것에 의해, 이 한쪽의 축이 다른쪽의 축으로부터 이간되는 방향으로 부세되어 있는 압연기에 사용되는 동력전달용 샤프트 커플링에 있어서, 상기 지지부재로서 상기 한쪽의 축에 장착된 부세 스프링과 상기 다른쪽 축의 축 끝에 맞닿는 유니버설조인트를 사용하는 것에 의해 상기 양축의 축심이 각도 변화된 경우에도 이 구동축과 종동축과의 축심의 교차점을 구동축의 축심 연장선상에 대략 위치시키는 동시에, 이 종동축과 접촉하는 상기 유니버설조인트에 대한 축접촉 위치를 구동축의 축심과 대략 동일위치에 배치하여, 양 접촉면간의 회전 어긋남을 억제하여 상기 목적을 달성하고 있다.
또, 제 2의 발명에 관한 동력전달용 샤프트 커플링에 있어서는, 회전구동력을 기어 커플링을 통해서 압연롤에 전달하는 구동축과 종동축을 가지며, 상기 양축의 한쪽이 다른쪽에 대해 축방향으로 슬라이드 이동 가능한 동시에 축심이 각도 변화 가능하도록 상기 구동축과 종동축의 끝부의 각각에 기어 커플링을 구성하는 내주 기어 또는 외주 기어를 배설하고, 상기 구동축과 중동축의 어느 한쪽의 축에 장착된 부세 스프링의 일단을 이 구동축과 종동축의 어느 다른쪽의 축에 지지부재를 통해서 맞닿는 것에 의해, 이 한쪽의 축이 다른쪽의 축으로부터 이간되는 방향으로 부세되어 있는 압연기에 사용되는 동력전달용 샤프트 커플링에 있어서, 상기 지지부재로서 상기 부세 스프링이 장착된 상기 한쪽 축의 축 끝에 맞닿는 스러스트 베어링을 내장한 스러스트 받이 부재를 사용하고, 이 스러스트 받이 부재를 상기 다른쪽 축 끝에 회전할 수 있도록 배치하는 것에 의해 상기 양축의 축심이 각도 변화된 경우에도 이 구동축과 종동축과의 축심의 교차점을 구동축의 축심 연장선상에 대략 위치하도록 하여 이들 구동축 측과 종동축 측의 양 접촉면간의 회전 어긋남을 억제하여 상기 목적을 달성하고 있다.
그리고, 적절한 예를 들면 지지부재를 부세 스프링과 구동축 끝을 접속하는 유니버설조인트 또는 스러스트 베어링을 갖는 부재로 하는 것이 바람직하다. 또, 지지부재를 부세 스프링과 구동축 끝과의 사이에 개재하는 굴곡 가능한 신축체(伸縮體)로 하는 것도 유효하다.
또, 지지부재를 구동축의 축 끝에서 돌출된 돌출 축과, 부세 스프링의 끝부에 부착된 부착 축과, 이 각 축간에 각기 구면(球面) 접촉하여 개재하는 중간 축을 갖는 것으로 해도 된다. 이때, 중간 축은 돌출 축과 부착 축과의 대향부에 각각 형성된 오목곡면에, 그 각 대응 끝부에 형성한 볼록곡면을 결합시키는 것이 좋다. 또, 중간 축은 양 끝부에 오목곡면이 형성되어 있으며, 돌출 축과 부착 축에 형성된 오목곡면과 결합 볼을 통해서 접합되어 있는 것으로 해도 된다.
다음에, 본원 발명의 일실시예인 압연기의 새프트 커플링에 적용한 동력전달용 샤프트 커플링을 제11도 내지 제14도에 따라서 설명한다.
제11도 및 제12도는 제 1의 실시예를 나타낸다.
그리고, 구동축과 종동축과의 스프링 지지부 이외의 구성은 종래의 것과 같으므로, 도면의 대응 부분에 동일 부호를 붙여 그 설명을 생략한다.
본 실시예에 있어서는, 부세 스프링(14)의 지지부재로서의 로드(16)에 있어서 부세 스프링(14)과 구동축(8)의 접속하는 부분을 유니버설조인트(21)에 의해 구성하고 있다.
즉, 이 유니버설조인트(21)는 부세 스프링 (14)에 의해 발생하는 축방향의 힘을 담당하며, 또한 무리없이 회전을 전달하도록 되어 있다. 구동용의 회전 토크는 기어 커플링(13)부에 의해 전달되기 때문에, 내부의 유니버설조인트(21)는 부세 스프링(14)에 의해 발생하는 축방향력에 견디면서 회전을 무리없이 전달하는 것만으로 족하다.
따라서, 스러스트 받이 버튼(15)은 비교적 작은 형상으로 되어 있다. 그리고, 로드(16)의 구동축 측끝부는 지지링(22)에 의해 종동축(10) 내주면에 축심을 안정시키도록 유지되어 있다. 그리고, 스러스트 받이 버튼(15)과 로드(16)의 선단과의 사이에 유니버설조인트(21)가 개재되어 있다.
이 유니버설조인트(21)는 내부에 롤링베어링을 가지며, 각도에 관계없이 반드시 롤링 접촉에 의해 회전을 전달하는 것이며, 토크를 전달하지 않기 때문에, 내부의 베어링도 축방향의 힘에 견디도록 설계되어 있으면 된다. 그리고, 급유에 관해서는 동력전달용의 일반적인 유니버설조인트와 같이 정기적으로 하면 된다.
그리고, 조립시는 로드(16)에 유니버설조인트(21)를 부착하여 커플링 내부에 삽입하면 된다. 스러스트 받이 버튼(15)은 원추형이기 때문에 조인트(21)는 이것에 안내되어, 반드시 소망하는 위치에 결합된다.
그리고, 본 실시예에서는 종동축(10)의 압연기를 축측의 기어 커플링 연결부는 압연 롤에 따라서 이동하므로 양 축심의 교차점은 일정한 위치에 존재하고, 종래와 같은 조인트 구성으로 충분하다.
이와 같은 실시예의 구성에 의하면, 종동축(10)이 축방향 이동 및 각도변화한 경우에도 구동축(8)과 로드(16)의 축심 교차 위치가 구동축(8)의 축심 연장선상에 항상 위치하도록 고정되며, 종래와 같은 슬라이드를 발생함이 없고, 정비도 비교적 용이하게 할 수 있다.
그리고, 제13도는 상기 실시예와 동일 구성을 신축 가능한 종동축에 대해 적용한 경우를 나타낸다. 주요 구성은 상기 실시예와 동일하므로 도면의 대응 부분에 동일 부호를 붙여 설명은 생략한다.
또, 제14도는 본원 발명이 다른 실시예를 나타낸다. 제14도에 나타낸 것은 유니버설조인트 대신에 스러스트 받이 부재(15) 내부에 스러스트 베어링(23)을 내장시켜, 그 자체로 전동을 하도록 한 것이다. 이와 같은 구성이면 기어의 구동축(8)의 동작과는 별도로 종동축(10)과 함께 회전할 수 있으므로 양자간의 주속차(주속차)가 생기지 않고, 따라서 축심 A,B의 교차점 C의 위치, 경사에 관계없이 스러스트 받이 부재(15)와 지지부재인 로드(16)와의 사이에 슬라이드는 발생하지 않는다.
그리고, 상기 각 실시예에서는 압연기의 롤러 구동축의 모터측에 적용한 경우에 대해 기술했지만, 본원 발명은 이것에 한정되지 않고, 롤러 구동축의 롤러측 또는 압연기 이의의 다른 각종 기기에 적용할 수 있음은 물론이다.
이상과 같이, 본원 발명에 의하면 회전 구동력을 기어 커플링을 통해 전달하는 구동축과 부세 스프링을 갖는 종동축으로 이루어진 동력전달용 샤프트 커플링에 있어서, 이 구동축과 종동축이 축방향 이동 및 각도변화에 무리없이 추종함은 물론, 구동축과 종동축의 부세 스프링 지지부재와의 사이에 생기는 슬라이드 접촉을 제거 또는 감소시키며, 마모나 긁힘을 방지한 동력전달용 샤프트 커플링을 실현할 수 있는 효과를 거둔다.

Claims (4)

  1. 회전 구동력을 기어 커플링을 통해서 압연 롤에 전달하는 구동축과 종동축을 가지며, 상기 양 축의 한 쪽이 다른쪽에 대해 축방향으로 슬라이드 이동 가능한 동시에 축심이 각도 변화 가능하도록 상기 구동축과 종동축의 끝부의 각각에 기어 커플링을 구성하는 내주 기어 또는 외주 기어를 배설하고, 상기 구동축과 종동축의 어느 한쪽의 측에 장착된 부세 스프링의 일단을 이 구동축과 종동축의 어느 다른쪽의 축에 지지부재를 통해서 맞닿는 것에 의해, 이 한쪽의 축이 다른쪽의 축으로부터 이간되는 방향으로 부세 되어 있는 압연기에 사용되는 동력전달용 샤프트 커플링에 있어서, 상기 지지부재로서 상기 한쪽의 축에 장착된 부세 스프링과 상기 다른쪽 축의 축 끝에 맞닿는 유니버설조인트를 사용하는 것에 의해 상기 양 축의 축심이 각도 변화된 경우에도 이 구동축과 종동축과의 축심의 교차점을 구동축의 축심 연장선상에 대략 위치시키는 동시에, 이 종동축과 접촉하는 상기 유니버설조인트에 대한 축접촉 위치를 구동축의 축심과 대략 동일 위치에 배치하도록 한 것을 특징으로 하는 동력전달용 샤프트 커플링.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 한쪽의 축 및 다른쪽의 축이 각각 상기 종동축 및 구동축에 해당하는 것이며. 상기 유니버설조인트는 상기 구동축의 축 끝에 장착된 스러스트 받이 부재를 통하여 이 종동축과 맞닿고 있는 것을 특징으로 하는 동력전달용 샤프트 커플링.
  3. 회전 구동력을 기어 커플링을 통해서 압연 롤에 전달하는 구동축과 종동축을 가지며, 상기 양 축의 한 쪽이 다른쪽에 대해 축방향으로 슬라이드 이동 가능한 동시에 축심이 각도 변화 가능하도록 상기 구동축과 종동축의 끝부의 각각에 기어 커플링을 구성하는 내주 기어 또는 외주 기어를 배설하고, 상기 구동축과 종동축의 어느 한쪽의 축에 장착된 부세 스프링의 일단을 이 구동축과 종동축의 어느 다른쪽의 축에 지지부재를 통해서 맞닿는 것에 의해, 이 한쪽의 축이 다른쪽의 축으로부터 이간되는 방향으로 부세되어 있는 압연기에 사용되는 동력전달용 샤프트 커플링에 있어서, 상기 지재부재로서 상기 부세 스프링이 장착된 상기 한쪽 축의 축 끝에 맞닿는 스러스트 베어링을 내장한 스러스트 받이 부재를 사용하고, 이 스러스 받이 부재를 상기 다른쪽 축 끝에 회전할 수 있도록 배치하는 것에 의해 상기 양 축의 축심이 각도 변화된 경우에도 이 구동축과 종동축과의 축심의 교차점을 구동축의 축심 연장선상에 대략 위치하도록 한 것을 특징으로 하는 동력전달용 샤프트 커플링.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 한쪽의 축 및 다른쪽의 축이 각각 상기 종동축 및 구동축에 해당하는 것이며, 상기 종동축의 축 끝을 볼록곡면으로 형성하여 이 종동축의 볼록곡면의 축 끝을 상기 구동축에 장착된 스러스트 받이 부재에 접촉시키는 것을 특징으로 하는 동력전달용 샤프트 커플링.
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