(57)【要約】【課題】他のロールとともに使用する際に相手ロールへの傷、圧痕の発生を防止でき、しかもロール割れ等の発生を抑えることができる圧延機用ロール及びテンションレベラを提供する。【解決手段】軸部材５０と、軸部材５０に玉軸受５１とニードル軸受５２とを介して回転自在に外嵌される円筒状のロール本体５３とを備える。玉軸受５１をロール本体５３の軸方向端部側に配置するとともに、ニードル軸受５２を玉軸受５１よりも軸方向中心側に配置する。玉軸受５１よりも軸方向端部側にロール本体５３の軸方向端開口部７１を密封するシール構造部７２を設ける。ロール本体５３の外径面の軸方向端部に、軸方向長さが周方向で相違するクラウニング部５６を形成する。クラウニング部５６の軸方向最深部を、玉軸受５１の軸方向端部側の端面５１ｂよりも軸方向外方に配置する。【選択図】図１
2007319902.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸部材と、この軸部材に玉軸受とニードル軸受とを介して回転自在に外嵌される円筒状のロール本体とを備え、前記玉軸受をロール本体の軸方向端部側に配置するとともに、前記ニードル軸受を前記玉軸受よりも軸方向中心側に配置した圧延機用ロールであって、
前記ロール本体の外径面の軸方向端部に、軸方向長さが周方向で相違するクラウニング部を形成するとともに、前記クラウニング部の軸方向最深部を、玉軸受の軸方向端部側の端面よりも軸方向外方に配置したことを特徴とする圧延機用ロール。
【請求項２】
前記玉軸受の外輪を前記ロール本体の内径面側に固定して、この玉軸受の内輪と軸部材の外周面との間に隙間を設けたことを特徴とする請求項１の圧延機用ロール。
【請求項３】
前記玉軸受よりも軸方向端部側に前記ロール本体の軸方向端開口部を密封するシール構造部を設け、前記玉軸受の内輪を、このシール構造部と軸部材の外周面に形成される段付部とで挟持して軸部材側に固定したことを特徴とする請求項２の圧延機用ロール。
【請求項４】
ワークロールと、ワークロールを支える中間ロールと、中間ロールを支えるバックアップロールとを備えたテンションレベラにおいて、前記請求項１〜請求項３にいずれかの圧延機用ロールを、前記バックアップロールに用いたことを特徴とするテンションレベラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼板等を平坦に矯正する装置であるテンションレベラおよびこれに使用されるバックアップロールを構成する圧延機用ロールに関する。
【背景技術】
【０００２】
圧延作業の最終工程では、ワーク（鋼板等）をテンションレベラと呼ばれる矯正機を通すことで応力の除去を行って、ワークの精度を確保している。テンションレベラには、図６に示すように、ワークロールユニット１と、ワークロールユニット１に対向するデフレクタロールユニット２とを配置したものがある。
【０００３】
図６に示すものでは、ワークロールユニット１は、ワークロール３と、中間ロール４と、バックアップロール５とを備え、ワークＷ（鋼板等）を介してワークロールユニット１と反対側にデフレクタロールユニット２のデフレクタロール６が配置される。
【０００４】
すなわち、テンションレベラは、直接的にワークロール３にてワークＷの矯正を行うことになり、ワークロール３を支えているのが中間ロール４及びバックアップロール５である。このため、最終的にはバックアップロール５がすべての荷重を支持する。
【０００５】
バックアップロール５は、図５に示すように、軸部材１０と、この軸部材１０に玉軸受１１とニードル軸受１２とを介して回転自在に外嵌される円筒状のロール本体１３とを備える。玉軸受１１をロール本体１３の軸方向端部側に配置するとともに、ニードル軸受１２を玉軸受１１よりも軸方向中心側に配置している。また、玉軸受１１よりも軸方向端部側にロール本体１３の軸方向端開口部を密封するシール構造部１４を設けている。
【０００６】
ロール本体１３の軸心孔２０は、軸方向中央部の小径部２０ａと、軸方向端部側の大径部２０ｂとを備える。大径部２０ｂには、平板リング体からなるストッパ２１が装着され、このストッパ２１よりも軸方向外方に玉軸受１１が配置され、ストッパ２１と小径部２０ａとの間にニードル軸受１２が配置されている。
【０００７】
ニードル軸受１２は、軸部材１０の外周側に周方向に沿って配設される複数のニードルころ２２と、これらのころ２２を保持する保持器２３とを備える。なお、ニードル軸受１２とストッパ２１との間、及びニードル軸受２２と小径部２０ａの端面との間に、夫々スペーサ２５、２６が介在されている。
【０００８】
また、玉軸受１１は、内輪２７と、外輪２８と、内輪２７と外輪２８との間に介装される複数のボール（玉）２９とを備える。
【０００９】
ところで、ロール本体１３の外形形状が円筒形であれば、それらの接触相手ロールとしての中間ロール４との接触によりいわゆるエッジロードが発生し、ロール本体１３と軸部材１０との間に介装される転がり軸受のうち、軸方向両端に配置される玉軸受１１に対する負担が大きくなって、円滑な回転が損なわれる傾向となる。
【００１０】
このため、軸方向両端に配置される玉軸受１１に対する負担を軽減するために、図５に示すように、外周面１５の軸方向両端にクラウニング部１６を形成したものがある（特許文献１）。
【００１１】
その場合、クラウニング部１６とロール本体１３との境界部分においてエッジロードが発生することになるが、通常、前記境界部分を滑らかに連設するように加工するので、クラウニング部なしの場合に比べてエッジロードによる接触応力を軽減できる。
【特許文献１】特許第３６７４７４６号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、つなぎ目の形状不良・設計時につなぎ目の適正な設定が出来ていない場合、つなぎ目に応力集中が発生し、クラウニング部１６のつなぎ目から中間ロールやワークロール等に傷（圧痕）が発生し、その傷が製品(ワーク)に転写して不具合となることがある。
【００１３】
また、前記特許文献１には、軸方向長さが周方向で相違するクラウニング部１６が形成されているバックアップロールが記載されている。これは、このように、軸方向長さを周方向で異ならすことで、応力集中を緩和させている。しかしながら、この場合、クラウニング部１６の軸方向最深部が玉軸受１１に軸方向挿入位置と重なる寸法に設定されているので、玉軸受挿入部のロール肉厚が小さくなる。このため、玉軸受挿入部のロール強度の低下が発生し、偏荷重が作用しロール端に荷重が負荷された際に、玉軸受挿入薄肉部からのロール割れ等が懸念される。
【００１４】
本発明は、上記課題に鑑みて、他のロールとともに使用する際にこの相手ロールへの傷、圧痕の発生を防止でき、しかもロール割れ等の発生を抑えることができる圧延機用ロール及びテンションレベラを提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の圧延機用ロールは、軸部材と、この軸部材に玉軸受とニードル軸受とを介して回転自在に外嵌される円筒状のロール本体とを備え、前記玉軸受をロール本体の軸方向端部側に配置するとともに、前記ニードル軸受を前記玉軸受よりも軸方向中心側に配置した圧延機用ロールであって、前記ロール本体の外径面の軸方向端部に、軸方向長さが周方向で相違するクラウニング部を形成するとともに、前記クラウニング部の軸方向最深部を、玉軸受の軸方向端部側の端面よりも軸方向外方に配置したものである。
【００１６】
本発明の圧延機用ロールによれば、クラウニング部により、軸方向端部側の玉軸受に対する負担を軽減できる。しかも、クラウニング部は軸方向長さが周方向で相違するので、相手ロールへの応力の発生箇所が軸方向に分散される。さらに、クラウニング部の軸方向最深部を、玉軸受の軸方向端部側の端面よりも軸方向外方に配置したことによって、クラウニング部形成部が玉軸受に重なるのを回避することができる。
【００１７】
前記玉軸受の外輪を前記ロール本体の内径面側に固定して、この玉軸受の内輪と軸部材の外周面との間に隙間を設けることが可能である。これによって、玉軸受はラジアル荷重を受けない。すなわち、この圧延機用ロールにおいて、ラジアル荷重はニードル軸受に負荷することになる。
【００１８】
前記玉軸受の内輪を、軸部材の外周面に形成される段付部と、玉軸受よりも軸方向端部側に前記ロール本体の軸方向端開口部を密封するシール構造部とで挟持して軸部材側に固定することによって、玉軸受の内輪と軸部材の外周面との間に隙間を設けることができる。
【００１９】
本発明のテンションレベラは、ワークロールと、ワークロールを支える中間ロールと、中間ロールを支えるバックアップロールとを備えたテンションレベラにおいて、前記請求項１〜請求項３にいずれかの圧延機用ロールを、前記バックアップロールに用いたものである。
【００２０】
本発明のテンションレベラによれば、バックアップロールにおいて、軸方向端部側の玉軸受に対する負担を軽減できる。しかも、相手ロール（中間ロール）への応力の発生箇所が軸方向に分散される。さらに、バックアップロールのクラウニング部形成部が玉軸受に重なるのを回避することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の圧延機用ロールでは、クラウニング部により、軸方向端部側の玉軸受に対する負担を軽減できる。このため、玉軸受は長期に亘って安定した機能を発揮する。しかも、相手ロールへの応力の発生箇所が軸方向に分散される。このため、相手ロールの傷、圧痕の発生を防止できる。さらに、クラウニング部形成部が玉軸受に重なるのを回避することができる。このため、玉軸受挿入部の肉厚の減少を防止でき、玉軸受挿入部のロールの強度を高めることができる。
【００２２】
玉軸受はラジアル荷重を受けないので、ラジアル荷重による損傷のおそれがなくなって、圧延機用ロールとして安定した機能を発揮することができる。
【００２３】
また、玉軸受の内輪と軸部材の外周面との間の隙間は、玉軸受の内輪と軸部材の外径面の寸法設定により形成することができるので、簡単かつ確実に隙間を設けることができる。
【００２４】
本発明のテンションレベラによれば、バックアップロールにおいて、軸方向端部側の玉軸受に対する負担を軽減できる。玉軸受は長期に亘って安定した機能を発揮する。しかも、相手ロール（中間ロール）への応力の発生箇所が軸方向に分散されるので、ワークロールの傷、圧痕の発生を防止できる。さらに、バックアップロールのクラウニング部形成部が玉軸受に重なるのを回避することができ、玉軸受挿入部のロール強度を高めることができる。このため、バックアップロールが傾いた場合等に発生する偏荷重によりロール端面への荷重が大きくなったとしてもロール破損を防止する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態を図１〜図４に基づいて説明する。
【００２６】
図１に本発明の圧延機用ロールを示し、この圧延機用ロールは、軸部材５０と、この軸部材５０に玉軸受５１とニードル軸受５２とを介して回転自在に外嵌される円筒状のロール本体５３とを備える。軸部材５０は、軸方向中央部の大径部５０ａと、軸方向端部側の中径部５０ｂと、大径部５０ａと中径部５０ｂとの間に設けられる小径部５０ｃとからなる。
【００２７】
ロール本体５３は、その外周面５５の軸方向端部にはクラウニング部５６が設けられている。この場合のクラウニング部５６は、軸方向長さが周方向で相違するものである。すなわち、クラウニング部５６は、最深部５７ａに対して最浅部５７ｂが１８０度反対位置にあって、最深部５７ａから最浅部５７ｂにそのつなぎ目５７が連続して形成される。
【００２８】
また、ロール本体５３の軸心孔６０は、軸方向中央部の小径部６０ａと、軸方向端部側の大径部６０ｂとを備える。大径部６０ｂには、平板リング体からなるストッパ６１が装着され、このストッパ６１よりも軸方向外方に玉軸受５１が配置され、ストッパ６１と小径部６０ａとの間にニードル軸受５２が配置されている。
【００２９】
ニードル軸受５２は、軸部材５０の外周側に周方向に沿って配設される複数のニードルころ６２と、これらのころ３２を保持する保持器６３とを備える。なお、ニードル軸受５２とストッパ６１との間、及びニードル軸受５２と小径部６０ａの端面６４との間に、夫々スペーサ６５、６６が介在されている。
【００３０】
また、玉軸受５１は、図２に示すように、内輪６７と、外輪６８と、内輪６７と外輪６８との間に介装される複数のボール（玉）６９とを備える。この場合、外輪６８がロール本体５３の軸心孔６０の大径部６０ｂに圧入され、外輪６８の端面（ストッパ側の端面）６８ａがストッパ６１に当接している。また、玉軸受５１の内輪６７と軸部材５０の外周面との間に隙間７０が設けられる。
【００３１】
すなわち、図１に示すように、玉軸受５１よりも軸方向端部側にロール本体５３の軸方向端開口部７１を密封するシール構造部７２が設けられ、このシール構造部７２と、軸部材５０の段付部７３とで、玉軸受５１の内輪６７が挟持される。段付部７３とは、軸部材５０の大径部５０ａの端面である。
【００３２】
また、シール構造部７２は、図２に示すように、基部７５ａと舌部７５ｂを有するゴム製のシール本体７５と、このシール本体７５を受ける金属製の受け片７６と、金属製のカバー部材７７とからなる。カバー部材７７は、図１に示すように、軸部材５０の中径部５０ｂに外嵌される短円筒部７８と、この短円筒部７８から外径側に延びる鍔部７９とからなり、鍔部７９がロール本体５３の軸方向端開口部７１に嵌入される。
【００３３】
そして、シール本体７５の舌部７５ｂがカバー部材７７の短円筒部７８の外周面に密接している。なお、受け片７６は断面Ｌ字状のリング体からなり、シール本体７５の基部７５ａを受けるものであって、ロール本体５３の軸方向端開口部７１に圧入されている。また、シール本体７５の基部７５ａが玉軸受５１の外輪６８の端面（反ニードル軸受側の端面）６８ｂに当接している。
【００３４】
カバー部材７７の短円筒部７８の内方端８０が内輪６７の端面（反ニードル軸受側の端面）６７ｂに当接し、軸部材５０の段付部７３が内輪６７の端面（ニードル軸受側の端面）６７ａに当接している。
【００３５】
クラウニング部５６の軸方向最深部５７ａを、玉軸受５１の軸方向端部側の端面５１ｂ(内輪６７の端面６７ｂと外輪６８の端面６８ｂと同一面上に配置される端面)よりも軸方向外方に配置している。すなわち、ロール本体５３の端面８１から軸方向最深部５７ａまでの寸法をＡとし、ロール本体５３の端面８１から玉軸受５１の軸方向端部側の端面５１ｂまでの寸法をＢとしたときに、Ａ＜Ｂの関係をなす。
【００３６】
本発明の圧延機用ロールによれば、クラウニング部５６により、軸方向端部側の玉軸受５１に対する負担を軽減できる。このため、玉軸受５１は長期に亘って安定した機能を発揮する。しかも、クラウニング部５６は軸方向長さが周方向で相違するので、相手ロールへの応力の発生箇所が軸方向に分散される。このため、相手ロールの傷、圧痕の発生を防止できる。さらに、クラウニング部５６の軸方向最深部を、玉軸受５１の軸方向端部側の端面５１ｂよりも軸方向外方に配置したことによって、クラウニング部形成部が玉軸受５１に重なるのを回避することができる。このため、玉軸受挿入部の肉厚の減少を防止でき、玉軸受挿入部のロール強度を高めることができる。
【００３７】
また、玉軸受５１の外輪をロール本体５３の内径面側に固定して、この玉軸受５１の内輪６７と軸部材５０の外周面との間に隙間７０を設けることが可能である。これによって、玉軸受５１はラジアル荷重を受けず、ラジアル荷重による損傷のおそれがなくなって、安定した機能を発揮することができる。
【００３８】
玉軸受５１の内輪６７と軸部材５０の外周面との間の隙間７０は、玉軸受５１の内輪６７と軸部材５０の外径面の寸法設定により形成することができるので、簡単かつ確実にこの隙間７０を設けることができる。
【００３９】
図３はテンションレベラを示し、このテンションレベラは、ワークロールユニット９１と、ワークロールユニット９１に対向するデフレクタロールユニット９２とを備える。
【００４０】
ワークロールユニット９１は、ワークロール９３と、中間ロール９４と、バックアップロール９５とを備える。ワークＷ（鋼板等）を介してワークロールユニット９１と反対側にデフレクタロールユニット９２のデフレクタロール９６が配置される。
【００４１】
そして、このバックアップロール９５に前記図１で示した圧延機用ロールを用いる。この場合、図４に示すように、複数の圧延機用ロールが直列状に配置され、ワークロール９３と、中間ロール９４との平行に配設されている。
【００４２】
このように構成されたテンションレベラでは、ワークロールユニット１と、デフレクタロールユニット２との間をワークＷ（鋼板等）が図３に示す矢印のように走行して、ワークＷを平坦に矯正することができる。
【００４３】
本発明のテンションレベラでは、バックアップロール９５が図１に示す圧延機用ロールを使用しているので、バックアップロール９５において、軸方向端部側の玉軸受５１に対する負担を軽減できる。しかも、相手ロール（中間ロール９４）への応力の発生箇所が軸方向に分散される。さらに、バックアップロール９５のクラウニング部形成部が玉軸受５１に重なるのを回避することができる。玉軸受挿入部の肉厚の減少を防止でき、玉軸受挿入部のロールの強度を高めることができる。このため、バックアップロール９５が傾いた場合等に発生する偏荷重によりロール端面への荷重が大きくなった際のロール破損を防止することができる。
【００４４】
以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能であって、例えば、ロール本体２３に設けられるクラウニング部５６のつなぎ目５７の軸方向に対する傾斜角度α（図１参照）としては、種々変更可能である。この際、ロール本体２３の外径寸法、軸方向長さ、材質、ワーク走行速度等に応じて相違させることができ、軸方向最深部５７ａを、玉軸受５１の軸方向端部側の端面５１ｂよりも軸方向外方に配置でき、しかも、エッジロードの発生を抑えることができて軸方向両端に配置される玉軸受５１に対する負担を軽減することができればよい。
【００４５】
シール構造部７２として、Ｇシール（ガスケット）、Ｖリング（Ｖパッキン）、ラビリンスシール、オイルシール、ダストワイパー、カバー等の種々の密封装置を使用するころができる。
【００４６】
圧延機用ロールとしては、テンションレベラのバックアップロール９５に限るものではなく、このようなテンションレベラに使用される中間ロール９４やワークロール９３等に使用してもよい。また、テンションレベラに限るものではなく、熱間圧延、冷間圧延、温間圧延等の種種々の圧延に用いることができる。なお、熱間圧延とは、金属を再結晶温度以上に加熱して行う圧延であり、冷間圧延とは、再結晶温度以下の温度で行う圧延であり、温間圧延とは、回復と再結晶温度の間で行う圧延である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の実施形態の圧延機用ロールの一部断面で示す平面図である。
【図２】前記圧延機用ロールの要部拡大断面図である。
【図３】本発明の実施形態のテンションレベラの簡略図である。
【図４】前記テンションレベラのワークロールユニットの側面図である。
【図５】従来の圧延機用ロールの一部断面で示す平面図である。
【図６】一般的なテンションレベラの簡略図である。
【符号の説明】
【００４８】
５０    軸部材
５１    玉軸受
５１ｂ  端面
５２    ニードル軸受
５３    ロール本体
５６    クラウニング部
５７ａ  最深部
６７    内輪
６８    外輪
７０    隙間
７１    軸方向端開口部
７２    シール構造部
７３    段付部
９３    ワークロール
９４    中間ロール
９５    バックアップロール
【図１】
2007319902.tif 000003
【図２】
2007319902.tif 000004
【図３】
2007319902.tif 000005
【図４】
2007319902.tif 000006
【図５】
2007319902.tif 000007
【図６】
2007319902.tif 000008