TW201329356A - 使用固定滾柱的高速機械軸承 - Google Patents

Abstract

一種用於可轉動地支持轉子之軸部的高速機械軸承，其包括界定有穿孔之一環形框體，該穿孔尺寸足以容納該軸部，及以角度間隔且受該框體承載的複數滾柱。該等滾柱係被設置突入該穿孔且可轉動地接觸於該軸部。

Description

使用固定滾柱的高速機械軸承

本申請案主張美國第61/538,441號，申請日為2011年11月23日的臨時專利申請案之基於美國專利法35 U.S.C.§119(e)下的權益，其完整內容及本質於此請搭配參照示例。

本發明之實施例主要關於軋機施放頭，且特別指一種使用固定滾柱的高速機械軸承，其用於可轉動地支持施放頭之套管軸。

在習知的施放頭中，一固定支持結構包含可轉動地支持於軸向間隔的軸承之間的空心套管軸。該套管軸搭載有具有一入口端對準於該套管軸之旋轉軸線的一曲型導管，及從該套管軸往與該套管軸軸線軸向間隔之出口端突出為懸臂形式的一曲型中間段。該套管軸係可轉動地被驅動，而該導管係用以在其入口端容納一熱輥軋產品，且在產品由其出口端以連續螺旋環體形式產出時傳遞該產品。

滾柱軸承係通常被運用可轉動地支持該套管軸。在高速運作情況下，例如，當處理於超過100米/秒速度下移動的產品時，經驗上顯示，該等滾柱軸承會受干擾該施放頭運作之振動而影響。

各種各樣的方案已被設計出，試圖消除或至少抑制這種振動。例如，如美國專利案號第5,590,848號所述，該導管之懸臂部位縮短以增加該施放頭的整體剛度。亦 或，如美國專利案號第7,086,783號所述，該等滾柱軸承被預裝以消除工作間隙。雖然這樣的設計修改已被證明是有益的，但隨著施放頭運作在速度不斷增加的現代軋機中，其並沒有充分解決的持續感受到的振動問題。

如WO2005/084842A1中所述，其亦已提出了採用代替滾子軸承的流體動力軸承。然而，在輕負載的高速運作條件中及搭配軋機施放頭的情況下，眾所周知流體動力軸承會經歷通常通稱為「旋渦」的效應，在此效應下，旋轉部件將處於一非預期的軌道模式。該軌道的半徑，基本上等於特定操作條件下的軸承偏心率。

同樣地，流體動力軸承要求更高的起動扭矩，以克服所述旋轉部件的靜摩擦力。一旦開始轉動，所要求的扭矩會急劇下降。然而，施放頭馬達和傳動鏈必須有一定的尺寸，以提供更高的起動轉矩，反而增加了成本。

簡單的說，本發明之目的關於一種使用固定滾柱的高速機械軸承。在一些實施例中，該軸承包括一環形框體界定有一穿孔，該穿孔尺寸足以容納一轉子的軸部表面，通常為一施放頭的套管軸。以角度間隔的多個滾柱係受該框體承載。該等滾柱係被設置突入該穿孔且可轉動地接觸於該轉子之軸部表面。

在某些實施例中，該環形框體係被構形成用以彈性的迫使該等滾柱接觸於該軸部表面。該等滾柱可被軸設於滾珠軸承中以進行旋轉，其較佳為角接觸形式。

為了便於理解本發明的實施例、原則、和特徵，以下參照說明性實施例中的實施態樣來加以解釋。特別是，其在上下文中被描述為使用在軋機施放頭中的機械軸承。

本發明之實施例，然而，並非限定使用於所描述環境中。

下文中描述的元件和材料組成的各種實施例旨在其說明性而非限制性。執行與此述材料相同或類似功能的許多合適元件和材料，都應當含設在本發明實施例的範圍之中。

第1-3圖，依據本發明之各個方面，揭示該機械軸承之一示例性實施例。該機械軸承包括界定有一穿孔12的一環形框體10，該穿孔12尺寸足以容納一轉子16之軸部14。在一示例性實施例中，該轉子16可包括一軋機施放頭之套管軸，且該軸部14可包括一圓柱形內圈滾道面，其用以且尺寸足以被壓嵌於該套管軸上。

以角度間隔的複數滾柱18係受該框體承載10。該等滾柱18係被設置突入該穿孔12且可轉動地接觸於該軸部16。

在一本發明較佳目的下，該框體10係被構形成用以彈性迫使該等滾柱18接觸於該軸部16。為達此目的，該框體包括內部及外部殼體20、22，其利用以角度間隔的柱體24相連接。該等滾柱18係承載於由該內部殼體20徑向突出的肋部26之上且位於該等柱體24之間。如最佳於第3圖中所見，該等肋部26之外端與該外部殼體 22之間可提供間隙28。

該等滾柱18可被軸設於滾珠軸承30中以進行旋轉。較佳地該等滾珠軸承係角接觸滾珠軸承。

該等柱體24可藉容穴32而以圓周方式間隔於該等肋部26。選擇性地，如第1圖中所指出，該等容穴32可被填充以彈性體34以提供一阻尼效果。

溝槽36徑向延伸通過該內部殼體20而進入該等柱體24。該等溝紋柱體24與該內部殼體20以及位於肋部26端部與外部殼體22之間的該等徑向間隙28相互作用，以提供該框體10一內建彈性負載機構，用以彈性迫使該等滾柱18接觸於該轉子16之軸部14。

在示例性實施例中，該等滾柱18可被高精度加工，而在其圓柱形表面具有適當隆起，以確保接觸應力均勻分佈。該軸部或內圈滾道面，也可以被高精度加工。

雖然本發明之機械軸承已描述具有以60°角度間隔的六滾柱18，然亦可運用更多或更少的滾柱，其取決於該軸承被設計作用的系統之特性。

雖然本發明之實施例已公開在其示例性形式之中，但顯然本領域的技術人員可知，在不脫離如下述申請專利範圍中發明人精神及均等物範圍的情況下，其皆可作出許多的修改、添加和刪除。

10‧‧‧框體

12‧‧‧穿孔

14‧‧‧軸部

16‧‧‧轉子

18‧‧‧滾柱

20‧‧‧殼體

22‧‧‧殼體

24‧‧‧柱體

26‧‧‧肋部

28‧‧‧間隙

30‧‧‧滾珠軸承

32‧‧‧容穴

34‧‧‧彈性體

36‧‧‧溝槽

第1圖係依據本發明之一示例性實施例的前視圖，其顯示機械軸承支持於軋機施放頭之套管軸。

第2圖係依據本發明之一示例性實施例的第1圖機 械軸承的立體圖。

第3圖係依據本發明之一示例性實施例的機械軸承於第1圖截面線3-3之截面剖視圖。

10‧‧‧框體

14‧‧‧軸部

20‧‧‧殼體

22‧‧‧殼體

24‧‧‧柱體

26‧‧‧肋部

32‧‧‧容穴

36‧‧‧溝槽

Claims (15)

1. 一種用於可轉動地支持一轉子之軸部的高速機械軸承，所述軸承包括：一環形框體，其界定有一穿孔，該穿孔尺寸足以容置所述軸部；及以角度間隔且受所述框體承載的複數滾柱，所述該等滾柱被設置突入所述穿孔且可轉動地接觸於所述軸部。
2. 如申請專利範圍第1項所述之軸承，其中所述框體係被構形成用以彈性的迫使所述該等滾柱接觸於所述軸部。
3. 如申請專利範圍第2項所述之軸承，其中所述框體包括利用角度間隔的徑向柱體相連接的內部及外部殼體，且其中所述滾柱被承載於由所述內部殼體徑向突出之肋部上且位於所述柱體之間。
4. 如申請專利範圍第3項所述之軸承，其中所述肋部具有從所述外部殼體徑向間隔之外端。
5. 如申請專利範圍第1項所述之軸承，其中所述滾柱係軸設於滾珠軸承中以進行旋轉。
6. 如申請專利範圍第3項所述之軸承，其中所述柱體藉由容穴以圓周方式於所述肋部各自分開。
7. 如申請專利範圍第6項所述之軸承，其中所述容穴以彈性體被填充。
8. 如申請專利範圍第5項所述之軸承，其中所述滾珠軸承係角接觸滾珠軸承。
9. 如申請專利範圍第1項所述之軸承，其中所述轉子包括一軋機施放頭之套管軸，且其中所述軸部表面形成一圓柱形內圈滾道面，該圓柱形內圈滾道面用以且尺寸足以被壓嵌於該套管軸上。
10. 如申請專利範圍第3項所述之軸承，其中溝槽徑向延伸通過所述內部殼體而進入所述柱體。
11. 一種用於可轉動地支持軋機施放頭之套管軸的高速機械軸承，所述軸承包括：一圓柱形內圈滾道面，其內部尺寸足以被壓嵌於所述套管軸上，而所述滾道面之表面形成所述套管軸之一軸部；一框體環繞於所述滾道面；及以角度間隔且受所述框體承載的複數滾柱，所述框體係被構形且配置成以彈性迫使所述滾柱徑向地朝內接觸於所述軸部。
12. 一種用於可轉動地支持軋機施放頭之套管軸的高速機械軸承，所述軸承包括：一圓柱形內圈滾道面，其內部尺寸足以被壓嵌於所述套管軸上，而所述滾道面之表面界定所述套管軸之一軸部；一框體環繞於所述滾道面，所述框體包括以角度間隔的柱體相連接的內部殼體及外部殼體，而肋部由所述內部殼體徑向突出且位於所述柱體之間，且所述肋部之外端間隔於所述外部殼體；及受所述肋部承載的滾柱，所述滾柱從所述內部殼 體朝內徑向突出而接觸於所述軸部。
13. 如申請專利範圍第12項所述之軸承，其中所述滾柱係被彈性迫使接觸於所述軸部。
14. 如申請專利範圍第12項所述之軸承，其中所述滾柱係軸設於滾珠軸承中以進行旋轉。
15. 如申請專利範圍第14項所述之軸承，其中所述滾珠軸承係角接觸滾珠軸承。