(57)【要約】【課題】スリーブ本体を厚肉化しても、十分な固定力で圧延リングを固定することが可能なテーパースリーブを提供する。【解決手段】軸線Ｏを中心とした筒状をなすスリーブ本体１を備え、このスリーブ本体１の内周にはスリーブ本体１の軸線Ｏ方向の一端部１ａから他端部１ｂに向かうに従い漸次縮径するテーパー面２が形成されるとともに、スリーブ本体１の外周には圧延リングが取り付けられる取付面３が設けられており、軸線Ｏ方向において取付面３が設けられた範囲には、軸線Ｏが延びる方向に向けて延びる溝部１１が形成されている。【選択図】図１
2016124013.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線を中心とした筒状をなすスリーブ本体を備え、このスリーブ本体の内周には該スリーブ本体の上記軸線方向の一端部から他端部に向かうに従い漸次縮径するテーパー面が形成されるとともに、上記スリーブ本体の外周には圧延リングが取り付けられる取付面が設けられており、上記軸線方向において上記取付面が設けられた範囲には、該軸線が延びる方向に向けて延びる溝部が形成されていることを特徴とする圧延ロールのテーパースリーブ。
【請求項２】
上記溝部は、上記スリーブ本体を内外周に貫通するスリット状であることを特徴とする請求項１に記載の圧延ロールのテーパースリーブ。
【請求項３】
上記溝部は、上記スリーブ本体の内周または外周から凹む有底溝であることを特徴とする請求項１に記載の圧延ロールのテーパースリーブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧延機のテーパーシャフトにテーパー嵌合させられるとともに圧延リングが取り付けられる圧延ロールのテーパースリーブに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
耐摩耗性に優れた超硬合金等の硬質材料よりなる圧延リングを圧延機のテーパーシャフトに取り付けるのに、圧延リングよりも硬度の低い鋼材等からなる軸線を中心とした筒状のスリーブ本体の内周に上記テーパーシャフトとテーパー嵌合するテーパー面が形成されるとともに、外周には上記圧延リングが取り付けられる取付面が設けられたテーパースリーブが用いられる。このようなテーパースリーブは、円周応力によって圧延リングが割損せず、また圧延トルクによって圧延リングにスリップが発生しない範囲でテーパー嵌合により僅かに拡径させられ、圧延リングを固定する。
【０００３】
ところが、このようなテーパースリーブは、スリーブ本体の内周にテーパー面が形成されているために径方向の厚さが内径の大きな側と小さな側とで異なり、テーパーシャフトに取り付けたときの取付面の外径の膨らみ量も異なるものとなる。そして、これに伴い、圧延リングの内周への応力分布に不均一が生じ、割損が生じ易くなる。
【０００４】
そこで、特許文献１、２には、このような応力分布の不均一による圧延リングの割損を防ぐため、圧延リングの内周やテーパースリーブの外周にもテーパー面を形成するとともにスリーブ本体を厚肉化したものが提案されている。このようにスリーブ本体を厚肉化すると、相対的に超硬合金等の高価な硬質金属よりなる圧延リングは薄肉化されることにより、経済的であるという利点も得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−０５０２１５号公報
【特許文献２】特開２００４−０５０２１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、このようなスリーブ本体の厚肉化は同時に剛性の増加を招くため、取付面の膨らみ量が減少してしまい、十分な圧延リングの固定力を確保することができなくなってスリップが発生するおそれがある。その結果、スリーブ本体の取付面や圧延リングの内周に摩耗が生じて一層スリップが発生し易くなるとともに、圧延製品の精度の低下を招くことになる。
【０００７】
本発明は、このような背景の下になされたもので、スリーブ本体を厚肉化しても、十分な固定力で圧延リングを固定することが可能なテーパースリーブを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明は、軸線を中心とした筒状をなすスリーブ本体を備え、このスリーブ本体の内周には該スリーブ本体の上記軸線方向の一端部から他端部に向かうに従い漸次縮径するテーパー面が形成されるとともに、上記スリーブ本体の外周には圧延リングが取り付けられる取付面が設けられており、上記軸線方向において上記取付面が設けられた範囲には、該軸線が延びる方向に向けて延びる溝部が形成されていることを特徴とする。
【０００９】
このように構成されたテーパースリーブにおいては、圧延リングが取り付けられる取付面が設けられた範囲に、スリーブ本体の軸線が延びる方向に向けて延びる溝部が形成されているので、スリーブ本体が圧延機のテーパーシャフトに取り付けられたときに溝部が広がることによって大きく弾性変形することになり、膨らみ量も大きくすることができる。このため、スリーブ本体を厚肉化しても、十分な固定力で圧延リングを固定することができ、圧延リングのスリップを防止することができるとともに圧延製品の精度も維持することが可能となる。
【００１０】
ここで、上記溝部は、上記スリーブ本体を内外周に貫通するスリット状のものであってもよく、上記スリーブ本体の内周または外周から凹む有底溝であってもよい。また、その上記軸線に直交する断面の形状も、スリット状の場合では溝幅が一定のものや、内周から外周に向かうに従い漸次幅広となるもの、逆に内周から外周に向かうに従い漸次幅狭となるものであってもよく、有底溝の場合でもＵ字状や半円状、方形状や等脚台形状、あるいはＶ字状などでもよい。
【発明の効果】
【００１１】
以上説明したように、本発明によれば、スリーブ本体の取付面を大きく弾性変形させて膨らみ量を大きくすることができ、これによって十分な固定力で圧延リングを固定して、スリップの発生を防ぐとともに圧延製品の精度を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す一部破断側面図である（ただし、説明のため、側面視した上側部分と断面を示す下側部分の双方に溝部が示されている。）。
【図２】第１の実施形態の取付面が設けられた範囲における軸線に直交する（ａ）断面図、（ｂ）溝部の拡大断面図である。
【図３】第１の実施形態を取り付けた圧延ロールを示す側断面図である。
【図４】第１の実施形態の変形例を示す取付面が設けられた範囲における軸線に直交する断面図である。
【図５】本発明の第２の実施形態を示す一部破断側面図である（ただし、説明のため、側面視した上側部分と断面を示す下側部分の双方に溝部が示されている。）。
【図６】第２の実施形態の取付面が設けられた範囲における軸線に直交する（ａ）断面図、（ｂ）溝部の拡大断面図である。
【図７】第２の実施形態の変形例を示す取付面が設けられた範囲における軸線に直交する断面図である。
【図８】第２の実施形態の他の変形例を示す（ａ）〜（ｇ）取付面が設けられた範囲における軸線に直交する溝部の拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１および図２は、本発明の第１の実施形態を示すものであり、図３は、この第１の実施形態のテーパースリーブを取り付けた圧延ロールを示すものである。本実施形態において、スリーブ本体１は鋼材等の弾性変形可能な金属材料により一体に形成されて軸線Ｏを中心とした筒状をなし、その内周には軸線Ｏ方向の一端部（図１において右側の端部）１ａから他端部（図１において左側の端部）１ｂに向かうに従い漸次縮径するテーパー面２が形成されるとともに、スリーブ本体１の外周には取付面３が設けられている。
【００１４】
テーパー面２は、スリーブ本体１の全長に亙って一端部１ａから他端部１ｂに向かうに従い一定のテーパーで縮径するように形成された軸線Ｏを中心とする凹円錐面をなしている。また、取付面３は外径が一定の軸線Ｏを中心とした円筒面状をなしており、従ってこれらテーパー面２と取付面３との間のスリーブ本体１の軸線Ｏに対する径方向の厚さは、上記一端部１ａから他端部１ｂに向かうに従い漸次厚くなる。なお、スリーブ本体１の他端部１ｂにおける外周部には、取付面３よりも一段外径が大きい円環状のフランジ部４が形成されている。
【００１５】
このようなテーパースリーブは、図３に示すように圧延機のテーパーシャフト５にテーパー面２が密着してテーパー嵌合することにより同軸に取り付けられ、さらに取付面３には超硬合金等のスリーブ本体１よりも高硬度の環状あるいは円筒状をなす圧延リング６が、やはり同軸に取り付けられて圧延ロールを構成する。圧延リング６の外周面には凹溝状のカリバー部７が該外周面を周回するように形成されており、通常は上述のように構成された一対の圧延ロールが互いの圧延リング６のカリバー部７を対向させて軸線Ｏが平行となるように配置され、これらのカリバー部７の間に棒鋼材などを通過させて圧延する。
【００１６】
そして、スリーブ本体１の軸線Ｏ方向において上記取付面３が設けられた範囲には、この軸線Ｏが延びる方向に向けて延びる溝部１１が形成されており、本実施形態における溝部１１はスリーブ本体１を内外周に貫通するスリット状に形成されている。すなわち、本実施形態では、溝部１１は、図２に示すように軸線Ｏを含む平面Ｐにそれぞれ平行、かつ該平面Ｐから等間隔に位置して互いに対向する２つの壁面１１ａを有しており、これらの壁面１１ａはスリーブ本体１内周のテーパー面２と外周の取付面３とに交差している。
【００１７】
また、この溝部１１は、軸線Ｏ方向においてはスリーブ本体１の上記一端部１ａに開口して軸線Ｏに平行に他端部１ｂ側に延び、この他端部１ｂ側の上記フランジ部４の手前において、２つの壁面１１ａに連なるとともにテーパー面２と取付面３とに交差する、側面視において図１に示すように他端部１ｂに凹んだ半円筒面状の溝端面１１ｂを有して終了している。第１の実施形態では、このような溝部１１が図２（ａ）に示すように１条だけ形成されている。ただし、図１では説明のため、側面視した上側部分と断面を示す下側部分の双方に溝部１１が示されている。
【００１８】
このようなテーパースリーブにおいては、スリーブ本体１のテーパー面２を圧延機のテーパーシャフト５にテーパー嵌合させると、溝部１１が形成されていない従来のテーパースリーブと同様にスリーブ本体１が拡径するように径方向に弾性変形するのに加えて、溝部１１の２つの壁面１１ａの間隔が広がるようにも弾性変形する。このため、取付面３の膨らみ量を大きくすることができて、スリーブ本体１を厚肉化しても圧延リング６を十分な固定力でテーパーシャフト５に取り付けることができる。
【００１９】
従って、上記構成のテーパースリーブによれば、圧延時の圧延リング６のスリップを防止することができ、このようなスリップによる圧延リング６やスリーブ本体１の摩耗を防いで長寿命化を図るとともに、圧延製品である棒鋼材の圧延精度を維持することが可能となる。また、このようにスリーブ本体１を厚肉化しても十分な固定力を得ることができるため、超硬合金等の高価な硬質材料よりなる圧延リング６は薄肉化することができ、低コストの圧延ロールを提供することもできる。
【００２０】
なお、本実施形態では、スリーブ本体１の取付面３が設けられた範囲に１条の溝部１１だけが形成されているが、図４に断面図を示す第１の実施形態の変形例のように２条以上の複数条（図４では２条）の溝部１１が形成されていてもよい。ただし、このように複数条の溝部１１を形成する場合には、これらの溝部１１は図４に示したように周方向に等間隔に形成されるのが望ましい。
【００２１】
また、第１の実施形態やその変形例では、溝部１１の２つの壁面１１ａが軸線Ｏを含む平面Ｐにそれぞれ平行、すなわち互いにも平行に形成されているが、内周から外周に向かうに従い溝部１１の周方向の幅が漸次幅広となったり、逆に内周から外周に向かうに従い溝部１１の周方向の幅が漸次幅狭となったりするように、２つの壁面１１ａが傾斜していてもよい。
【００２２】
次に、図５および図６は、本発明の第２の実施形態を示すものであり、第１の実施形態と共通する部分には同一の符号を配して説明を簡略化する。第１の実施形態では、溝部１１がスリーブ本体１の内外周に貫通するスリット状であったのに対し、この第２の実施形態では、溝部２１がスリーブ本体１外周の上記取付面３から内周側に凹む有底溝であることを特徴とする。
【００２３】
すなわち、この第２の実施形態における溝部２１は、図６に示すように軸線Ｏを含む平面Ｐにそれぞれ平行、かつ該平面Ｐから等間隔に位置して対向する２つの壁面２１ａと、これらの壁面２１ａの内周側に連なり、この内周側に凹んだ断面半円状の底面２１ｂとを有する断面Ｕ字状に形成されている。このような溝部２１が、やはりスリーブ本体１の一端部１ａに開口してスリーブ本体１の取付面３が設けられた範囲において軸線Ｏに平行に他端部１ｂ側に延び、この他端部１ｂ側のフランジ部４の手前において、他端部１ｂ側に凹んだ半円筒面状の溝端面２１ｃを有して終了している。
【００２４】
また、この溝部２１の取付面３から底面２１ｂまでの溝深さは一定とされており、従って底面２１ｂは軸線Ｏを含む断面において図５の下側に示すように軸線Ｏに平行に延びている。第２の実施形態でも、このような溝部２１が図６（ａ）に示すように１条だけ形成されており、ただし図５では説明のため、側面視した上側部分と断面を示す下側部分の双方に溝部２１が示されている。
【００２５】
このような第２の実施形態のテーパースリーブにおいても、スリーブ本体１内周のテーパー面２を圧延機のテーパーシャフト５にテーパー嵌合させると、溝部２１が形成された部分で壁面２１ａの間隔が広がるようにスリーブ本体１が弾性変形しやすくなり、これに伴い外周の取付面３の膨らみ量も大きくなって、十分な固定力で圧延リング６を固定することができる。従って、スリーブ本体１を厚肉化しても圧延リング６のスリップを防止することができ、圧延精度を維持することができる。
【００２６】
なお、この第２の実施形態においても溝部２１は１条だけしか形成されていないが、第１の実施形態の変形例と同様、図７に示す第２の実施形態の変形例のように、複数条（図７では２条）の溝部２１が、望ましくは周方向に等間隔に形成されていてもよい。また、この第２の実施形態では、上述のように溝部２１の取付面３から底面２１ｂまでの溝深さは一定とされて、底面２１ｂは軸線Ｏに沿った断面において図５の下側に示すように軸線Ｏに平行に延びているが、例えば同断面においてテーパー面２がなす傾斜に平行に底面２１ｂが延びるように、スリーブ本体１の一端部１ａから他端部１ｂに向けて溝部２１の溝深さが漸次深くなるように形成されていてもよい。
【００２７】
一方、第２の実施形態では、溝部２１が軸線Ｏに直交する断面において上述のように断面Ｕ字状をなしているが、例えば図８（ａ）に示す他の変形例のように同断面において軸線Ｏを含む平面Ｐ上に中心を有する半円状の溝部２２であってもよく、また図８（ｂ）に示す他の変形例のように上記平面Ｐにそれぞれ平行、かつ該平面Ｐから等間隔に位置して対向する２つの壁面２３ａと、この平面Ｐに直交する底面２３ｂとを有する断面方形状の溝部２３であってもよい。さらに、図８（ｃ）に示す他の変形例のように上記平面Ｐに関して対称に外周側に向かうに従い漸次離間する２つの壁面２４ａと、平面Ｐに直交する底面２４ｂとを有する断面等脚台形状の溝部２４であったり、図示は略するがこのような２つの壁面２４ａからなる断面Ｖ字状の溝部であったりしてもよい。
【００２８】
さらにまた、第２の実施形態では、溝部２１がスリーブ本体１外周の取付面３から内周側に凹む断面Ｕ字状の有底溝として形成されているが、例えば図８（ｄ）に示す他の変形例のように図６（ｂ）に示した断面を内外反転させるようにして、スリーブ本体１内周のテーパー面２から外周側に凹む断面Ｕ字状の有底溝であってもよい。同様に、図８（ａ）〜（ｃ）に示した断面を内外反転させるようにして、図８（ｅ）〜（ｇ）に示す他の変形例のように断面半円状、断面方形状、あるいは断面等脚台形状の溝部２２〜２４をテーパー面２から外周側に凹むように形成してもよい。なお、これら図８（ｄ）〜（ｇ）において、対応する図６（ｂ）、図８（ａ）〜（ｃ）に示した溝部２１〜２４と内外反転対称となる部分には同一の符号を配してある。
【００２９】
また、これら図８（ｄ）〜（ｇ）に示したように溝部２１〜２４をスリーブ本体１内周のテーパー面２から外周側に凹む有底溝に形成した場合においても、そのテーパー面２からの溝深さが一定となるように、溝部２１〜２４の底面２１ｂ、２３ｂ、２４ｂ等が軸線Ｏを含む断面においてテーパー面２がなす傾斜と平行に延びていてもよく、あるいはこれらの底面２１ｂ、２３ｂ、２４ｂ等が同断面において軸線Ｏに平行に延びるように、スリーブ本体１の一端部１ａから他端部１ｂに向けて溝部２１〜２４のテーパー面２からの溝深さが漸次深くなるように形成されていてもよい。
【００３０】
さらに、第１、第２の実施形態では溝部１１、２１が軸線Ｏに平行に延びているが、軸線Ｏが延びる方向に向けて延びていれば、例えば軸線Ｏ回りに捩れる螺旋状に形成されていてもよい。また、溝部１１、２１〜２４は、図１や図５に示したようにスリーブ本体１の軸線Ｏ方向において取付面３が設けられた範囲内に形成されていればよく、軸線Ｏ方向における取付面３の全長に亙って延びている必要はない。
【実施例】
【００３１】
次に、本発明の実施例を挙げて、本発明の効果について説明する。本実施例では、図１および図２に示した第１の実施形態に基づいて、スリーブ本体１を内外周に貫通するスリット状の溝部１１を１条だけ形成したテーパースリーブと、図４に示した第１の実施形態の変形例に基づいて、同様のスリット状の溝部１１を周方向に等間隔に２条形成したテーパースリーブと、図５および図６に示した取付面３から内周側に凹む断面Ｕ字状の有底溝である溝部２１を１条だけ形成したテーパースリーブと、さらに図８（ａ）に示した第２の実施形態の変形例における取付面３から内周側に凹む断面半円状の溝部２２を周方向に等間隔に２条形成したテーパースリーブを製造した。これらを実施例１〜４とする。
【００３２】
なお、これら実施例１〜４において、スリーブ本体１の材質はＳＣＭ４４０、軸線Ｏ方向の全長は１００ｍｍ、このうち取付面３の全長は８０ｍｍ、取付面３の外径は１０７ｍｍ、テーパー面２は１／１２のテーパーを有していて、その平均の内径すなわちテーパー面２の最大内径と最小内径との平均は７７ｍｍ、従ってテーパー面２と取付面３との間の平均厚さは１５ｍｍであった。また、溝部１１、２１、２２は、このようなスリーブ本体１の一端部１ａから他端部１ｂに向けて軸線Ｏに平行に７０ｍｍの長さで形成した。
【００３３】
さらに、実施例１〜３において溝部１１、２１の互いに対向する２つの壁面１１ａ、２１ａ間の幅、あるいは実施例４における断面半円状の溝部２２の取付面３における周方向の開口幅はいずれも５ｍｍであり、従って実施例３における断面Ｕ字状の溝部２１の底面２１ｂがなす半円の半径、および実施例４における溝部２２の断面がなす半円の半径は２．５ｍｍとなる。また、実施例３における溝部２１の取付面３からの深さは７．５ｍｍで一定であり、実施例４における溝部２２の深さも２．５ｍｍで一定であった。
【００３４】
さらにまた、これら実施例１〜４に対する比較例として、材質や外形、各寸法は実施例１〜４と同じで、溝部を形成していないテーパースリーブを製造した。そして、これら実施例１〜４と比較例とで、テーパー面２をテーパーシャフト５にテーパー嵌合させて軸線Ｏに対する直径方向に０．０２０ｍｍと０．０５０ｍｍの締め代を与え、このときの取付面３の直径方向の膨らみ量を測定した。このときの膨らみ量を、締め代が０．０２０ｍｍの場合を表１に、締め代が０．０５０ｍｍの場合を表２に、それぞれ示す。
【００３５】
【表１】
2016124013.tif 000003
【００３６】
【表２】
2016124013.tif 000004
【００３７】
これら表１および表２の結果より、溝部１１、２１、２２が形成された実施例１〜４では、溝部が形成されていない比較例と比べて、締め代が０．０２０ｍｍと０．０５０ｍｍのいずれでも大きな膨らみ量が得られていることが分かる。また、スリット状の溝部１１が形成された実施例１、２と有底溝である溝部２１、２２が形成された実施離３、４を比べると、スリット状の溝部１１が形成された実施例１、２の方が膨らみ量が大きい。さらに、同じ幅のスリット状の溝部１１が形成された実施例１、２を比べると、溝部１１が１条の実施例１よりも２条の実施例２の方がより大きな膨らみ量が得られている。
【符号の説明】
【００３８】
１  スリーブ本体
１ａ  スリーブ本体１の一端部
１ｂ  スリーブ本体１の他端部
２  テーパー面
３  取付面
４  フランジ部
５  テーパーシャフト
６  圧延リング
７  カリバー部
１１、２１〜２４  溝部
１１ａ、２１ａ、２３ａ、２４ａ  溝部１１、２１、２３、２４の壁面
２１ｂ、２３ｂ、２４ｂ  溝部２１、２３、２４の底面
Ｏ  スリーブ本体１の軸線
【図１】
2016124013.tif 000005
【図２】
2016124013.tif 000006
【図３】
2016124013.tif 000007
【図４】
2016124013.tif 000008
【図５】
2016124013.tif 000009
【図６】
2016124013.tif 000010
【図７】
2016124013.tif 000011
【図８】
2016124013.tif 000012