(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面に平坦面を有する回転軸を、内周面に上記平坦面に対向する対向面を有する回転筒に挿入した状態で、回転軸及び回転筒の何れか一方から他方へトルクが伝達される軸連結機構において、
上記平坦面と対向面との間に介在し、上記回転軸と回転筒との位相が合った状態で回転軸の着脱を許容する弾性スペーサと、
上記対向面に形成され、上記位相ずれに伴って弾性スペーサの一部を導入することにより、上記回転軸と回転筒との所定量の位相ずれを許容する凹部とを備え、
上記凹部の縁部は、上記位相ずれ時に弾性スペーサをてことして働かせる支点となり、 上記支点となる、凹部の縁部は、上記対向面の中央からオフセットされていることを特徴とする軸連結機構。
【請求項２】
外周面に一対の対向した平坦面と一対の対向した円弧面を有する回転軸を、内周面に上記一対の平坦面にそれぞれ対向する第１の対向面と上記一対の円弧面にそれぞれ対向する第２の対向面とを有する回転筒に挿入した状態で、回転軸及び回転筒の何れか一方から他方へトルクが伝達される軸連結機構において、
上記回転軸の外周面と回転筒の内周面との間に介在し、上記回転軸と回転筒との位相が合った状態で回転軸の着脱を許容する環状の弾性スペーサと、
上記第１の対向面に形成され、上記位相ずれに伴って弾性スペーサの一部を導入することにより、回転軸と回転筒との互いの所定量の位相ずれを許容する凹部とを備え、
上記凹部の縁部は、上記位相ずれ時に弾性スペーサをてことして働かせる支点となり、 上記支点となる、凹部の縁部は、上記第１の対向面の中央からオフセットされている軸連結機構。
【請求項３】
請求項２記載の軸連結機構において、上記第２の対向面の少なくとも一部には、上記位相ずれ時に上記弾性スペーサを内方へ押圧して変形させるための平坦部が設けられている軸連結機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、回転軸を回転筒に連結する軸連結構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上記の軸連結機構として、例えば、圧延ロールのロール軸を、圧延機用ユニバーサルジョイントのロールカップリングに設けた嵌合孔に挿入して、連結する装置がある。この装置では、圧延ロールの交換時に、圧延ロールを簡単に着脱できるように、上記嵌合孔とロール軸との間に、隙間を設けた状態で結合されている（いわゆるルーズフィット）。
【０００３】
しかしながら、上記の隙間に起因した振動によって被圧延物にチャターマークや波打ちが生ずる等の悪影響を及ぼすおそれがある。特に、冷間圧延機のように精度を要求される圧延機では、上記の振動が大きな問題となる。
そこで、上記の隙間をなくすために、嵌合孔に圧延ロールのロール軸を挿入した後に、両者間に形成した油室に高圧油を供給し、油圧力を介して、カップリングと圧延ロールとを連結するようにした連結構造が種々提供されている（特開平６−１３７３３８号公報及び特公平２−５９３１号公報参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記公報の連結構造では、下記の▲１▼〜▲３▼の問題があった。
▲１▼圧延ロールのロール軸を嵌合孔に挿入した後、油圧を負荷する作業が必要であり、従来よりも工数が増大する。
▲２▼油室のシール構造、油圧配管及び油圧ポンプ等が必要であり、構造が複雑となることに加えて、製造コストが大幅に上昇する。
▲３▼ロール軸の周囲に油室や油供給のための構造を配置するため、圧延ロールの径方向及び軸方向のスペースが増大する。
【０００５】
このような問題は、圧延ロールのロール軸以外の回転軸を連結する装置においても存在していた。
そこで、本発明の目的は、回転軸を容易に着脱できると共に運転中のがたが無く、しかも小型で安価な軸連結機構を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、外周面に平坦面を有する回転軸を、内周面に上記平坦面に対向する対向面を有する回転筒に挿入した状態で、回転軸及び回転筒の何れか一方から他方へトルクが伝達される軸連結機構において、上記平坦面と対向面との間に介在し、上記回転軸と回転筒との位相が合った状態で回転軸の着脱を許容する弾性スペーサと、上記対向面に形成され、上記位相ずれに伴って弾性スペーサの一部を導入することにより、上記回転軸と回転筒との所定量の位相ずれを許容する凹部とを備え、上記凹部の縁部は、上記位相ずれ時に弾性スペーサをてことして働かせる支点となり、上記支点となる、凹部の縁部は、上記対向面の中央からオフセットされていることを特徴とするものである。
【０００７】
請求項２に係る発明は、外周面に一対の対向した平坦面と一対の対向した円弧面を有する回転軸を、内周面に上記一対の平坦面にそれぞれ対向する第１の対向面と上記一対の円弧面にそれぞれ対向する第２の対向面とを有する回転筒に挿入した状態で、回転軸及び回転筒の何れか一方から他方へトルクが伝達される軸連結機構において、上記回転軸の外周面と回転筒の内周面との間に介在し、上記回転軸と回転筒との位相が合った状態で回転軸の着脱を許容する環状の弾性スペーサと、上記第１の対向面に形成され、上記位相ずれに伴って弾性スペーサの一部を導入することにより、回転軸と回転筒との互いの所定量の位相ずれを許容する凹部とを備え、上記凹部の縁部は、上記位相ずれ時に弾性スペーサをてことして働かせる支点となり、上記支点となる、凹部の縁部は、上記第１の対向面の中央からオフセットされていることを特徴とするものである。
【０００８】
請求項３に係る発明は、請求項２記載の軸連結機構において、上記第２の対向面の少なくとも一部には、上記位相ずれ時に上記弾性スペーサを内方へ押圧して変形させるための平坦部が設けられているものである。
【０００９】
【作用】
請求項１に係る発明の構成によれば、トルク伝達していないときは、弾性スペーサによって、回転軸の嵌合孔からの着脱が許容される。一方、トルクが伝達される駆動時には、回転軸と回転筒との位相がずれることに伴って、弾性スペーサが、凹部の縁部を支点として、てことして働き、対向面に対する傾斜を強めつつ回転軸の平坦面に強く押圧される。また、上記支点部を、対向面の中央位置から所定距離離間したので、弾性スペーサの、平坦面に対向する部分の中央部分の変位量を大きく確保でき、平坦面をより強く押圧することができる。その結果、回転軸と回転筒とをより強固に連結できる。
【００１０】
請求項２に係る発明の構成によれば、トルク伝達していないときは、嵌合孔から回転軸を容易に着脱することができる。一方、トルクが伝達される駆動時には、回転軸と回転筒との位相がずれることに伴って、弾性スペーサの、平坦面に対向する部分は、第１の対向面に設けた凹部の縁部を支点として、てことして働き、第１の対向面に対する傾斜を強めつつ回転軸の平坦面に強く押圧される。しかも、弾性スペーサの、平坦面に対向する部分同士の間隔が狭められるので、弾性スペーサの、円弧面に対向する部分同士の間隔が拡げられて円弧径が小さくなる結果、弾性スペーサが円弧面に強く押圧される。その結果、回転軸と回転筒とを強固に連結できる。また、上記支点部を、第１の対向面の中央位置から所定距離離間したので、弾性スペーサの、平坦面に対向する部分の中央部分の変位量を大きく確保でき、平坦面をより強く押圧することができる。その結果、回転軸と回転筒とをより強固に連結できる。
【００１１】
請求項３に係る発明の構成によれば、トルク伝達時に、上記第２の対向面に設けた平坦部が、弾性スペーサを内方へ押圧変形させるので、円弧面に対する押圧力がより強まる結果、回転軸と回転筒とをより強固に連結することができる。
【００１２】
【実施例】
以下実施例を添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
図２は本発明の一実施例に係る軸連結機構を含む圧延機の要部の概略正面図であり、同図において、カップリング３の一端部３ａに、圧延モータ等の動力装置によって駆動される駆動軸１が連結されていると共に、カップリング３の他端部３ｂの嵌合孔３７に、圧延ロール２のロール軸２１が連結されている。本軸連結機構は、圧延ロール２のロール軸２１を、カップリング３の上記嵌合孔３７に連結するためのものである。
【００１３】
上記のカップリング３は、一部欠載正面図である図３に示すように、▲１▼上記駆動軸１が連結された駆動側フィッティングヨーク３１、▲２▼該駆動側フィッティングヨーク３１が一端部に連結された調心用のユニバーサルジョイント３２、▲３▼該ユニバーサルジョイント３２の他端部に連結されたスプライン軸継手６、▲４▼このスプライン軸継手６が一端部に連結された調心用のユニバーサルジョイント３５、及び▲５▼上記ユニバーサルジョイント３５の他端部に連結された被動側フィッティングヨーク３６を有している。この被動側フィッティングヨーク３６に、上記ロール軸２１を嵌合させるための上記嵌合孔３７が形成されている。
【００１４】
上記のスプライン軸継手６は、▲１▼ユニバーサルジョイント３２の他端部に連結された駆動側軸体３３と、▲２▼ユニバーサルジョイント３６に連結され、且つ駆動側軸体３３に対して一体回転可能な被動側軸体３４と、▲３▼上記駆動側軸体３３と被動側軸体３４との間に介在され被動側軸体３４を圧延ロール２側へ弾性付勢するスプリング（図示せず）とからなる。
【００１５】
軸連結機構の要部の側断面図である図４、及び図４のＩ−Ｉ線に沿う断面図である図１（ａ），（ｂ）を参照して、ロール軸２１の外周面２２は、互いに対向する一対の平坦面２２Ａと、互いに対向する一対の円弧面２２Ｂとを有している。一方、嵌合孔３７の内周面３８は、上記一対の平坦面２２Ａにそれぞれ対向する第１の対向面３８Ａと、上記一対の平坦面２２Ｂにそれぞれ対向する第２の円弧面３８Ｂとを有している。
【００１６】
また、ロール軸２１の外周面２２と嵌合孔３７の内周面３８との間に形成される環状の隙間には、環状の鉄製弾性スペーサ４が介在している。この弾性スペーサ４は、上記平坦面２２Ａに対向する、第１の部分４Ａと、上記円弧面２２Ｂに対向する、第２の部分４Ｂとを有している。また、弾性スペーサ４は、図１（ａ）に示すように上記ロール軸２１とカップリング３との位相が合った状態で、ロール軸２１の外周面２２との間に隙間Ｓ（０．３  ０．５ｍｍ）を形成する。これにより、トルクが負荷されないときに、ロール軸２１の着脱が許容されるようになっている。さらに、上記第１の対向面３８Ａには、第２の対向面３８Ｂ側に連続する両端部において、それぞれ凹部３８Ｃを設けている。ロール軸２１にトルクが負荷されたときには、図１（ｂ）に示すように、ロール軸２１の平坦面２２Ａに押された弾性スペーサ４の一部が、上記凹部３８Ｃに入り込むことにより、ロール軸２１とカップリング３との間の所定量の位相ずれが許容される。凹部３８Ｃを二対設けているのは、通常、圧延ロール２は逆回転使用されるので、これに対応するためである。
【００１７】
上記のように、弾性スペーサ４の一部が凹部３８Ｃに入り込んだ状態では、凹部３８Ｃの縁部３８Ｄを支点Ｐとして、弾性スペーサ４がてことして働き、ロール軸２１の平坦面２２Ａの部分２２Ｃを強く圧接することになる。しかも、弾性スペーサ４の第１の部分４Ａ同士の間隔が相対的に狭められる結果、第２の部分４Ｂ同士の間隔が相対的に拡げられる。このため、弾性スペーサ４の第２の部分４Ｂは、その円弧径を小さくすることになり、ロール軸２１の円弧面２２Ｂの部分２２Ｄに強く押圧される。その結果、ロール軸２１とカップリング３とを強固に連結できる。
【００１８】
上記のように、本実施例によれば、非駆動時には、ロール軸２１を容易に着脱することができ、しかも、駆動時には、てことして働かせた弾性スペーサ４によって、ロール軸２１とカップリング３とを所要の連結力で連結することができる。従来の油圧式の連結装置と比較して、構造が簡単であり、小型で安価な軸連結機構を提供できる。特に、変形された環状の弾性スペーサ４が、ロール軸２１の平坦面２２Ａだけでなく円弧面２２Ｂをも強く押圧できる結果、ロール軸２１とカップリング３とを強固に連結することができる。
【００１９】
しかも、上記支点Ｐが、第１の対向面２２Ａの中央位置Ｃから所定距離ｄだけ離間した位置となるので、弾性スペーサ４の第１の部分４Ａが、平坦面２２の上記部分２２Ｃを押圧するための変位量を大きく確保でき、平坦面２２Ａをより強く押圧することができる。その結果、ロール軸２１とカップリング３とをより強固に連結できる。
【００２０】
また、従来のようにロール軸を嵌合孔に完全に固定してからトルクを負荷する場合には、圧延ロールの上下動に伴って、カップリングの長さを調整するために、スプラインが必要であったが、本実施例では、トルクを負荷し始めるときに、ロール軸２１が嵌合孔３７から少し抜けることから、カップリング３の長さ調整が不要となる。したがって、スプライン軸継手６を省略することも可能となる。
【００２１】
図５（ａ），（ｂ）は本発明の他の実施例を示している。同図を参照して、本実施例が図１の実施例と異なるのは、円弧状をしていた上記第２の対向面３８Ｂに代えて、平坦面からなる第２の対向面３８Ｅを設け、これに応じて弾性スペーサ４の第２の部分４Ｂの外周形状を平坦面とした点である。本実施例によれば、平坦面からなる第２の対向面３８Ｅが、上記位相ずれ時に上記弾性スペーサ４を内方へ押圧して変形させるので、ロール軸２１の円弧面２２Ｂに対する押圧力（白抜矢符で示す）がより強まる結果、ロール軸２１とカップリング３とをより強固に連結することができる。なお、第２の対向面３８Ｅ全体を平坦面とせず、第２の対向面３８Ｅの一部のみを平坦面としても良い。
【００２２】
なお、上記各実施例においては、弾性スペーサ４として環状のものを用いたが、各平坦面２２Ｂとこれに対向する第１の対向面３８Ｂとの間に、互いに独立した板状の弾性スペーサをそれぞれ配置するようにしても良く、この場合においても、各弾性スペーサをてことして働かせて、同様の効果を達成できる。
また、上記各実施例ではロール軸２１が一対の平坦面２２Ａを有していたが、平坦面２２Ａを一つのみ設けるようにしても良い。さらに、ロール軸２１が二対の対向する平坦面を有する角断面のものであっても良い。
【００２３】
その他、圧延ロールが一方向にのみ回転使用される場合には、凹部３８Ｃは対向する一対を設けるのみで良い等、本発明の範囲で種々の変更を施すことができる。
【００２４】
【発明の効果】
請求項１に係る発明によれば、回転軸を駆動していないときは、回転筒から回転軸を容易に着脱することができ、しかも、駆動時には、てことして働かせた弾性スペーサによって、回転軸と回転筒とを所要の連結力で連結することができる。特に、弾性スペーサの、平坦面に対向する部分の中央部分の変位量を大きく確保でき、平坦面をより強く押圧することができる。その結果、回転軸と回転筒とをより強固に連結できる。従来の油圧式の連結装置と比較して、構造が簡単であり、小型で安価な軸連結機構を提供できる。
【００２５】
請求項２に係る発明の構成によれば、回転軸を駆動していないときは、回転筒から回転軸を容易に着脱することができ、しかも、駆動時には、てことして働かせた弾性スペーサによって、回転軸と回転筒とを所要の連結力で連結することができる。従来の油圧式の連結装置と比較して、構造が簡単であり、小型で安価な軸連結機構を提供できる。特に、変形された環状の弾性スペーサが、回転軸の平坦面だけでなく円弧面をも強く押圧できる結果、回転軸と回転筒とを強固に連結することができる。さらに、上記支点部を、第１の対向面の中央位置から所定距離離間したので、弾性スペーサの、平坦面に対向する部分の中央部分の変位量を大きく確保でき、平坦面をより強く押圧することができる。その結果、回転軸と回転筒とをより強固に連結できる。
【００２６】
請求項３に係る発明の構成によれば、トルク伝達時に、上記第２の対向面に設けた平坦部が、弾性スペーサを内方へ押圧変形させるので、円弧面に対する押圧力がより強まる結果、回転軸と回転筒とをより強固に連結することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例としての軸連結機構の要部の断面図であり、（ａ）はトルクが負荷されない状態を示し、（ｂ）はトルクが負荷された状態を示している。
【図２】軸連結機構を含む圧延機の要部の一部欠載正面図である。
【図３】カップリングの一部欠載正面図である。
【図４】軸連結機構の要部の側断面図である。
【図５】本発明の他の実施例としての軸連結機構の要部の断面図であり、（ａ）はトルクが負荷されない状態を示し、（ｂ）はトルクが負荷された状態を示している。
【符号の説明】
２      圧延ロール
３      カップリング
４      弾性スペーサ
４Ａ    第１の部分
４Ｂ    第２の部分
２１    ロール軸
２２    外周面
２２Ａ  平面面
２２Ｂ  円弧面
２２Ｃ  凹部
２２Ｄ  縁部
Ｐ      支点
３７    嵌合孔
３８    内周面
３８Ａ  第１の対向面
３８Ｂ，３８Ｅ  第２の対向面
【図１】
0003606934.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
0003606934.tif 000005
【図５】
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