(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円周状の外周面の両側を軸心に沿う互いにほぼ平行な平面で削り取った形状の横断面小判形に形成された回転軸の軸端部の小判形連結部を、この小判形連結部よりも少し大きい横断面小判形に形成された被連結部材の筒状部の小判形内孔に挿入し、この被連結部材の筒状部の外周に外嵌された押圧装置の内周径を全体に収縮させることにより、筒状部を圧迫して小判形内孔を回転軸の小判形連結部に圧接し固定する回転軸連結機構において、
被連結部材の筒状部における小判形内孔の平面部の外周側に位置する外周面の全部又は一部と押圧装置の内周面との間の隙間を、この小判形内孔の円周部の外周側に位置する外周面と押圧装置の内周面との間の隙間よりも大きく形成し、
更に、前記押圧装置の内周面が真円の円周面であり、被連結部材の筒状部の外周面が、この押圧装置の内周面よりもわずかに径の小さい真円の円周面に沿い、かつ、前記小判形内孔の平面部の外周側に位置する外周面の一部又は全部のみがこの円周面よりも内側に引き込んだ平面又は曲面に形成されたことを特徴とする回転軸連結機構。
【請求項２】
前記被連結部材の筒状部の外周面における内側に引き込んだ平面又は曲面が、小判形内孔の平面部の両端部の外周側に位置する外周面にのみ形成されたことを特徴とする請求項１に記載の回転軸連結機構。
【請求項３】
前記被連結部材の筒状部の外周面における内側に引き込んだ平面又は曲面が、小判形内孔の平面部の中央部の外周側に位置する外周面にのみ形成されたことを特徴とする請求項１に記載の回転軸連結機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧延機の圧延ロール等の回転軸を連結して駆動するための回転軸連結機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
圧延機の圧延ロールは、ユニバーサルジョイントを介してモータに接続され、このモータの駆動力によって回転するようになっている。ただし、この圧延ロールは、使用に伴いロール面が摩耗するので、適宜交換する必要がある。そこで、ユニバーサルジョイントの一端側には、図４及び図５に示すように、筒状のロールカップリング２が設けられ、圧延ロール１の軸端部に形成された横断面小判形の小判形連結部１ａを、このロールカップリング２に形成された横断面小判形の小判形内孔２ａに嵌合させるようにしている。ロールカップリング２の小判形内孔２ａは、圧延ロール１の小判形連結部１ａよりも少し大きく形成されているので、圧延ロール１の交換時には、この小判形連結部１ａを容易に着脱することができる。また、横断面小判形の小判形内孔２ａに小判形連結部１ａが嵌合するので、これらの平面部２ｂ，１ｂ同士が係合して、ロールカップリング２側からの回転トルクを圧延ロール１に確実に伝えることができる。
【０００３】
もっとも、ロールカップリング２の小判形内孔２ａと圧延ロール１の小判形連結部１ａとの間には、着脱のための隙間があるため、このまま圧延作業を行ったのでは、圧延ロール１の回転時にガタ付きによる振動が発生し圧延製品の表面にシワ等を生じさせるおそれがある。このため、従来から、ロールカップリング２には、筒状の外周に油圧拡張室付スリーブ３を外嵌し、この油圧拡張室付スリーブ３の圧迫によって小判形内孔２ａを収縮させて小判形連結部１ａに圧接し固定することにより、圧延ロール１のガタ付きをなくすようにしていた。
【０００４】
油圧拡張室付スリーブ３は、筒状の鋼材の内部の内周面に極めて近い部分に全周にわたって薄い筒状の空間からなる油圧拡張室３ａが形成されたものであり、外周面に開口した油圧口３ｂから高圧の油圧を加えることにより、この油圧拡張室３ａを拡張させて内周面の径を収縮させることができるようにしたものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記油圧拡張室付スリーブ３は、図６に示すように、油圧拡張室３ａが拡張して内周面の径が全体に収縮すると、ロールカップリング２の外周面を均等に圧迫することになる。しかしながら、筒状のロールカップリング２は、外周面は円周状であるが、内周面には横断面小判形の小判形内孔２ａが形成されているので、この小判形内孔２ａの両平面部２ｂでの肉厚が円周部に比べて特に厚くなる。従って、このように肉厚が不均一なロールカップリング２の外周を均等に圧迫すると、小判形内孔２ａは、図７に示すように、肉厚が厚く剛性の高い両平面部２ｂがそのままの形状を保って内側に平行移動するので、肉厚が薄く剛性の低い円周部は、逆に外側に膨らむように変形しようとする。
【０００６】
このため、圧延ロール１の小判形連結部１ａは、両平面部１ｂについては、ロールカップリング２の小判形内孔２ａの両平面部２ｂの間で確実に挟持されるが、この小判形連結部１ａの円周部は、小判形内孔２ａの円周部に十分に挟持されず、場合によってはここに隙間が生じて、圧延作業時に圧延ロール１が小判形連結部１ａの円周部方向にガタ付くおそれがあるという問題が発生していた。
【０００７】
なお、ロールカップリング２の小判形内孔２ａにおける両平面部２ｂに、図８に示すような溝２ｄを形成したり、スリット等を形成して、この部分の剛性を弱めることにより、圧延ロール１の小判形連結部１ａを確実に保持しようとする発明も従来からなされている（特許公報第２６９４６８３号公報）。しかしながら、このような構成であっても、小判形内孔２ａの両平面部２ｂの肉厚は、溝２ｄやスリット等がない部分ではまだ厚い状態であるため、全体としてはこれら両平面部２ｂが内側に平行移動する傾向がある程度残るので、円周部での圧迫力が弱くなるという問題は十分には解消できない。しかも、油圧拡張室付スリーブ３がロールカップリング２の外周面を圧迫した場合に、溝２ｄやスリットの縁部に応力が集中し易くなるので、これらのエッジ部分のみが小判形連結部１ａに食い込んで点接触や線接触による挟持となり、平面部２ｂの面接触による確実な挟持ができないという問題も生じる。
【０００８】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、被連結部材の筒状部の小判形内孔を均等に収縮させることにより回転軸の小判形連結部を確実に圧接することができる回転軸連結機構を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、円周状の外周面の両側を軸心に沿う互いにほぼ平行な平面で削り取った形状の横断面小判形に形成された回転軸の軸端部の小判形連結部を、この小判形連結部よりも少し大きい横断面小判形に形成された被連結部材の筒状部の小判形内孔に挿入し、この被連結部材の筒状部の外周に外嵌された押圧装置の内周径を全体に収縮させることにより、筒状部を圧迫して小判形内孔を回転軸の小判形連結部に圧接し固定する回転軸連結機構において、
被連結部材の筒状部における小判形内孔の平面部の外周側に位置する外周面の全部又は一部と押圧装置の内周面との間の隙間を、この小判形内孔の円周部の外周側に位置する外周面と押圧装置の内周面との間の隙間よりも大きく形成し、
更に、前記押圧装置の内周面が真円の円周面であり、被連結部材の筒状部の外周面が、この押圧装置の内周面よりもわずかに径の小さい真円の円周面に沿い、かつ、前記小判形内孔の平面部の外周側に位置する外周面の一部又は全部のみがこの円周面よりも内側に引き込んだ平面又は曲面に形成されたことを特徴とする。
【００１０】
請求項１の発明によれば、押圧装置が内周径を収縮すると、筒状部における小判形内孔の円周部の外周側に位置する外周面は、隙間が小さいために十分に圧迫されるが、小判形内孔の平面部の外周側に位置する外周面は、隙間が大きい部分があるために十分な圧迫がなされない。従って、この筒状部は、肉厚の厚い平面部側は圧迫が弱くなり、肉厚の薄い円周部は圧迫が強いので、剛性の高い平面部が圧迫による平行移動によって剛性の低い円周部を外側に膨らませて変形させるようなおそれがなくなり、回転軸の小判形連結部を全周にわたって確実に圧接することができるようになる。また、押圧装置の内周面は真円であるので、この押圧装置の製造が容易となる。更に、被連結部材の筒状部の外周面は、真円に加工した後に必要個所を削ることにより、本来の円周面よりも内側に引き込んだ平面や曲面を容易に形成することができる。
【００１１】
請求項２の発明は、前記被連結部材の筒状部の外周面における内側に引き込んだ平面又は曲面が、小判形内孔の平面部の両端部の外周側に位置する外周面にのみ形成されたことを特徴とする。
【００１２】
請求項２の発明によれば、押圧装置が内周径を収縮すると、筒状部における小判形内孔の円周部の外周側に位置する外周面と、平面部の中央部の外周側に位置する外周面とは、隙間が小さいために十分に圧迫されるが、小判形内孔の平面部の両端部の外周側に位置する外周面は、内側に引き込んだ平面や曲面によって隙間が大きくなるために十分な圧迫がなされない。従って、この筒状部は、円周部と平面部の中央部のみが強く均一に圧迫されるので、回転軸の小判形連結部を四方から確実に圧接することができるようになる。しかも、肉厚の厚い平面部側は両端部の圧迫が不足して、全体としては圧迫が弱くなり、肉厚の薄い円周部は全体が十分に圧迫されるので、剛性の高い平面部が圧迫による平行移動によって剛性の低い円周部を外側に膨らませて変形させるようなおそれもなくなる。
【００１３】
請求項３の発明は、前記被連結部材の筒状部の外周面における内側に引き込んだ平面又は曲面が、小判形内孔の平面部の中央部の外周側に位置する外周面にのみ形成されたことを特徴とする。
【００１４】
請求項３の発明によれば、押圧装置が内周径を収縮すると、筒状部における小判形内孔の円周部の外周側に位置する外周面と、平面部の両端部の外周側に位置する外周面とは、隙間が小さいために十分に圧迫されるが、小判形内孔の平面部の中央部の外周側に位置する外周面は、内側に引き込んだ平面や曲面によって隙間が大きくなるために十分な圧迫がなされない。従って、この筒状部は、円周部と平面部の両端部のみが強く均一に圧迫されるので、回転軸の小判形連結部を円周部の周囲から確実に圧接することができるようになる。しかも、肉厚の厚い平面部側は中央部の圧迫が不足して、全体としては圧迫が弱くなり、肉厚の薄い円周部は全体が十分に圧迫されるので、剛性の高い平面部が圧迫による平行移動によって剛性の低い円周部を外側に膨らませて変形させるようなおそれもなくなる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１６】
図１〜図２は本発明の第１の実施の形態を示すものであって、図１は圧延機の回転軸連結機構の構成を示す横断面図、図２はロールカップリングの構成を示す斜視図である。なお、図４〜図８に示した従来例と同様の機能を有する構成部材には同じ番号を付記する。
【００１７】
本実施の形態は、図１に示すように、従来例と同様の圧延機の圧延ロール１をロールカップリング２に連結する回転軸連結機構について説明する。圧延ロール１の軸端部には、従来例と同様に、横断面小判形の小判形連結部１ａが形成されている。横断面小判形とは、軸体の円周状の外周面の両側を軸心に沿う互いにほぼ平行な平面で削り取った形状をいい、外周面のうちで平面により削り取られた部分がそれぞれ平面部となり、残りの部分が円周部となる。また、通常はこれらの平面部が軸心から等距離となり左右対称の形状をなす。ただし、横断面小判形の孔の場合には、この軸体の外周面が隙間なく嵌合するような孔形状をいう。
【００１８】
ロールカップリング２は、ユニバーサルジョイントの一端部に形成された、圧延ロール１を連結するための筒状部であり、図２に示すように、この筒状部の内周には、小判形内孔２ａが形成されている。小判形内孔２ａは、圧延ロール１の小判形連結部１ａよりも少し大きい横断面小判形に形成された孔、即ち小判形連結部１ａの外周面との間にほぼ均一なわずかずつの隙間が形成されるような横断面小判形の孔であり、円周状の円周部と平面状の平面部２ｂとを備えている。このロールカップリング２の外周面には、小判形内孔２ａの円周部と同心状の真円の円周面が形成されると共に、小判形内孔２ａの各平面部２ｂの両端部に位置する外周面には、それぞれ切り欠き面２ｃが形成されている。切り欠き面２ｃは、ロールカップリング２の外周面の一部を軸心に沿った平面で削り取ったような形状の平面であり、本来の円周面よりも内側に引き込んだ面となる。なお、本実施形態では、切り欠き面２ｃがロールカップリング２の外周面のほぼ全長にわたって形成されているが、軸方向の基部と端縁部を除く中央部にだけ形成してもよい。
【００１９】
上記ロールカップリング２の外周には、図１に示すように、油圧拡張室付スリーブ３が外嵌される。油圧拡張室付スリーブ３は、従来例と同様に、内周にロールカップリング２の外周面よりもわずかに大きい真円の円周面を備えた筒体であり、この内周面に極めて近い部分に全周にわたって薄い筒状の空間からなる油圧拡張室３ａが形成されたものである。そして、この油圧拡張室３ａには、外周面に開口する油圧口３ｂが通じていて、この油圧口３ｂから高圧の油圧を加えることにより、この油圧拡張室３ａを拡張させて内周面の径を収縮させることができるようになっている。このようにして油圧拡張室付スリーブ３が外嵌されると、ロールカップリング２の外周面との間には、わずかな隙間が生じるが、この外周面の切り欠き面２ｃが形成された部分では、この隙間がさらに大きくなる。
【００２０】
上記構成の回転軸連結機構は、まず圧延ロール１の軸端部の小判形連結部１ａをロールカップリング２の小判形内孔２ａに挿入する。この場合、小判形内孔２ａは、小判形連結部１ａよりも少し大きく形成されているので、容易に挿入することができる。次に、油圧拡張室付スリーブ３の油圧口３ｂに高圧の油圧を加えて内周径を収縮させる。すると、この油圧拡張室付スリーブ３の内周面は、ロールカップリング２の外周面を内側に向けて圧迫し、小判形内孔２ａを収縮させる。ただし、この際、ロールカップリング２の外周面の圧迫は、小判形内孔２ａの円周部の外周側や平面部２ｂの中央部の外周側の方が、切り欠き面２ｃが形成されて隙間が大きくなった小判形内孔２ａの平面部２ｂの両端部の外周側よりも強くなる。このため、ロールカップリング２は、小判形内孔２ａを四方から均等に収縮させて、圧延ロール１の小判形連結部１ａの外周面に確実に圧接する。しかも、ロールカップリング２における小判形内孔２ａの平面部２ｂの外周側は、切り欠き面２ｃが形成された部分での圧迫が弱くなるので、全体として小判形内孔２ａの円周部の圧迫の方が強くなる。従って、肉厚が厚く剛性の高い平面部２ｂ側が強く圧迫されて平行移動することにより、肉厚が薄く剛性の低い円周部側が外側に膨らみ変形するようなおそれがなくなるので、この円周部側での圧接が十分に行われるようになって、圧延ロール１の小判形連結部１ａを確実に固定できるようになる。
【００２１】
以上説明したように、本実施の形態によれば、ロールカップリング２の小判形内孔２ａが圧延ロール１の小判形連結部１ａの外周面を四方から確実に圧接し固定するので、圧延作業時に圧延ロール１に半径方向の強い力が加わった場合にも、ロールカップリング２との間にガタ付きが生じないようにすることができる。
【００２２】
図３は本発明の第２の実施の形態を示すものであって、圧延機の回転軸連結機構の構成を示す横断面側面図である。なお、図１〜図２に示した第１実施形態と同様の機能を有する構成部材には同じ番号を付記する。
【００２３】
本実施の形態は、第１の実施の形態と同様に、圧延機の圧延ロール１をロールカップリング２に連結する回転軸連結機構について説明する。圧延ロール１と油圧拡張室付スリーブ３の構成は、第１実施形態と同じである。また、ロールカップリング２も、第１の実施の形態とほぼ同様であり、図３に示すように、内周には、小判形内孔２ａが形成されている。しかし、このロールカップリング２の外周面には、小判形内孔２ａの円周部と同心状の真円の円周面が形成されると共に、小判形内孔２ａの各平面部２ｂにおける中央部の外周側に位置する外周面に、それぞれ切り欠き面２ｃが形成されている。なお、本実施形態でも、切り欠き面２ｃがロールカップリング２の外周面のほぼ全長にわたって形成されているが、軸方向の基部と端縁部を除く中央部にだけ形成してもよい。
【００２４】
上記ロールカップリング２の外周には、第１の実施の形態と同じ油圧拡張室付スリーブ３が外嵌される。このようにして油圧拡張室付スリーブ３が外嵌されると、ロールカップリング２の外周面との間には、わずかな隙間が生じるが、この外周面の切り欠き面２ｃが形成された部分では、この隙間がさらに大きくなる。
【００２５】
上記構成の回転軸連結機構も、第１の実施の形態と同様に、圧延ロール１の軸端部の小判形連結部１ａをロールカップリング２の小判形内孔２ａに挿入し、油圧拡張室付スリーブ３の油圧口３ｂに高圧の油圧を加えて内周径を収縮させる。すると、この油圧拡張室付スリーブ３の内周面は、ロールカップリング２の外周面を内側に向けて圧迫し、小判形内孔２ａを収縮させる。ただし、この際、ロールカップリング２の外周面の圧迫は、小判形内孔２ａの円周部の外周側や平面部２ｂの両端部の外周側の方が、切り欠き面２ｃが形成されて隙間が大きくなった小判形内孔２ａの平面部２ｂの中央部の外周側よりも強くなる。このため、ロールカップリング２は、小判形内孔２ａを円周部の周囲から抱え込むように均等に収縮させて、圧延ロール１の小判形連結部１ａの外周面に確実に圧接する。しかも、ロールカップリング２における小判形内孔２ａの平面部２ｂの外周側は、切り欠き面２ｃが形成された部分での圧迫が弱くなるので、全体として小判形内孔２ａの円周部の圧迫の方が強くなる。従って、第１実施形態の場合と同様に、円周部側が外側に膨らみ変形するようなおそれがなくなるので、この円周部側での圧接が十分に行われるようになって、圧延ロール１の小判形連結部１ａを確実に固定できるようになる。
【００２６】
以上説明したように、本実施の形態によれば、ロールカップリング２の小判形内孔２ａが圧延ロール１の小判形連結部１ａの外周面を両側の円周部の周囲から確実に圧接し固定するので、圧延作業時に圧延ロール１に半径方向の強い力が加わった場合にも、ロールカップリング２との間にガタ付きが生じないようにすることができる。
【００２７】
なお、上記第１と第２の実施の形態では、ロールカップリング２の外周面に軸方向に沿った切り欠き面２ｃが形成される場合について説明したが、この切り欠き面２ｃは、ロールカップリング２における小判形内孔２ａの平面部２ｂの外周側の外周面であれば、その全部又は任意の一部にどのように形成してもよい。また、この切り欠き面２ｃは、平面である必要もなく、例えば外周面の円周面よりも曲率の小さい曲面によって構成することもできる。
【００２８】
また、上記第１と第２の実施の形態では、油圧拡張室付スリーブ３の内周面とロールカップリング２の外周面における切り欠き面２ｃ以外の円周面が真円である場合について説明したが、これらは必ずしも真円である必要はなく、例えば双方が楕円形の円周面を有するものであってもよい。ただし、油圧拡張室付スリーブ３は、円筒形の本体の内周にわずかに径が小さく極めて薄い筒体を隙間が等しくなるように挿入し、両端の開口部を溶接により封止することにより製造されるものである。従って、この油圧拡張室付スリーブ３の内周面を楕円形に形成しようとすると、楕円形の内周面にさらに楕円形の極めて薄い筒体を挿入し溶接しなければならないので、精度の高い加工が極めて困難となる。これに対して、油圧拡張室付スリーブ３の内周面が真円の円周面であれば、油圧拡張室付スリーブ３の製造が容易になるだけでなく、ロールカップリング２の外周面の切り欠き面２ｃも真円の円周面を形成した後に切削や研削加工によって容易に形成することができる。
【００２９】
さらに、上記第１と第２の実施の形態では、ロールカップリング２の外周面における円周面が真円である場合について説明したが、これは必ずしも真円である必要はなく、例えば楕円形の円周面を有するものであってもよい。この場合、ロールカップリング２の小判形内孔２ａの円周部側が長軸となるような楕円形の円周面とすることにより、小判形内孔２ａの平面部２ｂ側を楕円形の短軸とすることができるので、油圧拡張室付スリーブ３の真円の内周面との間に平面部２ｂ側ほど大きな隙間を形成することができ、切り欠き面２ｃを形成した場合と同様の効果を得ることができる。
【００３０】
さらに、上記第１と第２の実施の形態では、ロールカップリング２を圧迫するために油圧拡張室付スリーブ３を用いたが、このロールカップリング２の外周面をほぼ均等に圧迫するものであれば、どのような押圧装置を用いてもよい。例えば、油圧拡張室付スリーブ３のような機械構造によって内周径を収縮させる他、物理構造や熱膨張／収縮によって内周径を収縮させるようなものであってもよい。
【００３１】
さらに、上記第１と第２の実施の形態では、圧延機の圧延ロール１をロールカップリング２に連結する回転軸連結機構について説明したが、その他の回転軸を連結する回転軸連結機構についても、同様に実施可能である。
【００３２】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の回転軸連結機構によれば、被連結部材の筒状部の外周面の一部に押圧装置の内周面との隙間が大きくなる部分を形成することにより、この押圧装置の圧迫力のバランスを調整して、筒状部の小判形内孔を回転軸の小判形連結部に確実に圧接して固定することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１の実施の形態を示すものであって、圧延機の回転軸連結機構の構成を示す横断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態を示すものであって、ロールカップリングの構成を示す斜視図である。
【図３】  本発明の第２の実施の形態を示すものであって、圧延機の回転軸連結機構の構成を示す横断面図である。
【図４】  従来例を示すものであって、圧延機の回転軸連結機構の構成を示す縦断面斜視図である。
【図５】  従来例を示すものであって、圧延機の回転軸連結機構の構成を示す軸方向断面図である。
【図６】  従来例を示すものであって、圧延機の回転軸連結機構の構成を示す横断面図である。
【図７】  従来例を示すものであって、ロールカップリングの変形の様子を示す断面図である。
【図８】  他の従来例を示すものであって、圧延機の回転軸連結機構の構成を示す横断面図である。
【符号の説明】
１    圧延ロール
１ａ  小判形連結部
１ｂ  平面部
２    ロールカップリング
２ａ  小判形内孔
２ｂ  平面部
２ｃ  切り欠き面
３    油圧拡張室付スリーブ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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