(57)【要約】【課題】シャフトが磨耗しガタつきが発生した際にも、このガタつきを簡便な作業で除去可能であるとともに、大幅なコスト低減効果を有する圧延ロールを提供することにある。【解決手段】軸線Ｃに沿って延在するシャフト１を有し、このシャフト１の一端部２に、圧延機の回転トルクが伝達されるトルク受け面３が形成された圧延ロール１０であって、前記トルク受け面３の少なくとも一部には、前記シャフト１の内方に向けて凹んだ取付凹部４が設けられ、この取付凹部４には、保護部材５が着脱可能に装着されていることを特徴とする。【選択図】図１
2009090311.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線に沿って延在するシャフトを有し、このシャフトの一端部に、圧延機の回転トルクが伝達されるトルク受け面が形成された圧延ロールであって、
前記トルク受け面の少なくとも一部には、前記シャフトの内方に向けて凹んだ取付凹部が設けられ、
この取付凹部には、保護部材が着脱可能に装着されていることを特徴とする圧延ロール。
【請求項２】
請求項１に記載の圧延ロールであって、
前記保護部材の硬度が、前記シャフトの硬度よりも高い値に設定されていることを特徴とする圧延ロール。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の圧延ロールであって、
前記保護部材のロックウェル硬さが、４０ＨＲＣ以上５０ＨＲＣ以下の範囲に設定されていることを特徴とする圧延ロール。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の圧延ロールであって、
前記取付凹部の側壁部と底部とが交差する角部はその断面が円弧状をなしており、この円弧の曲率半径Ｒが２ｍｍ以上に設定されていることを特徴とする圧延ロール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧延機に支持されるシャフトを備えた圧延ロールに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、金属を圧延加工する場合には、外周面に圧延部が形成された圧延ロールにより、被加工物である金属素材を連続圧延加工することが広く行われている。このような圧延ロールは、圧延機の出力軸の駆動を伝達するためのチョックに、そのシャフトの一端部を接続するとともに該圧延ロールが回転駆動されて、その圧延部で金属素材の圧延を行うようになっている。
【０００３】
前記チョックには、シャフトの一端部を嵌合するための有底穴部が設けられている。そして、これらチョックとシャフトとの接続にあたっては、チョックの回転駆動を確実にシャフトに伝達するとともに接続の作業を簡便に行うことを目的として、これら互いに嵌合するシャフトの一端部の外周形状とチョックの有底穴部の内周形状とが、夫々軸線に直交する断面において略小判状と略小判穴状とに形成されている（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
すなわち、シャフトの一端部は、該シャフトの回転軸線を中心に対向配置される平行な２つの平面（トルク受け面）にその円柱状の外周が削り取られたような形状に形成されている。また、チョックの有底穴部は、該チョックの回転軸線を中心に対向配置される平行な２つの平面（トルク伝達面）にその円柱穴状の内周が夫々平らに肉盛りされたような形状に形成されている。
【０００５】
そして、シャフトの一端部の外周の２つのトルク受け面に挟まれる二面幅が、チョックの有底穴部の内周の２つのトルク伝達面の間の二面幅よりも極僅かに小さく設定されており、これらが嵌め合わされるようにして接続が行われるようになっている。
【特許文献１】特開２００７−２１５４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、このようなシャフトとチョックとの接続部分においては、前述のようにして嵌合するための極僅かな間隙が設けられている。ここで、圧延時にこの接続部分に継続的に過大な荷重が作用したり圧延開始時の噛込衝撃が作用したりすると、この間隙に面するシャフトの外周とチョックの内周とが互いにぶつかり合うようにして接触することになる。
【０００７】
ここで、一般にシャフトのロックウェル硬さはチョックのロックウェル硬さよりも低い値に設定されているため、前述のようにして接触することによってシャフトが優先的に磨耗される。またその磨耗は、特にその前記一端部の２つのトルク受け面の部分において顕著に見受けられる。これは、シャフトがその前記一端部の２つのトルク受け面の部分において、チョックの回転駆動の推力の大部分を受けとめるためであると推定される。
【０００８】
しかしながら、このようにしてシャフトの一端部が磨耗したまま圧延を継続すると、磨耗がさらに促進されて、やがて前記接続部分において大きなガタつきを生じるようになる。このガタつきは、圧延ロールの滑らかな回転運動に影響を与えるため、製造される製品の圧延精度が確保できなくなるという問題が生じる。
【０００９】
圧延精度を良好に確保するために、シャフトの一端部の磨耗した圧延ロールを交換する必要があるが、このような圧延ロールは非常に高価であるとともに、その重量が数百ｋｇにも及ぶため、その交換作業には多大な費用・時間・労力が必要とされていた。
【００１０】
また、この磨耗した部分を鍍金加工や溶接等により肉盛りする方法も考えられるが、このような肉盛りでは精度や強度が良好に確保できないという問題がある。また、シャフトの一端部の磨耗を抑制するために、該一端部に高周波焼入れ加工等を施し硬さを高めることもできるが、このような加工を行うと、接続されるチョック側に磨耗を引き起こしたり、該一端部に割れが生じたりするという別の問題が発生することとなる。
【００１１】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、シャフトが磨耗しガタつきが発生した際にも、このガタつきを簡便な作業で除去可能であるとともに、大幅なコスト低減効果を有する圧延ロールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提案している。すなわち本発明は、軸線に沿って延在するシャフトを有し、このシャフトの一端部に、圧延機の回転トルクが伝達されるトルク受け面が形成された圧延ロールであって、前記トルク受け面の少なくとも一部には、前記シャフトの内方に向けて凹んだ取付凹部が設けられ、この取付凹部には、保護部材が着脱可能に装着されていることを特徴とする。
【００１３】
この発明に係る圧延ロールによれば、該圧延ロールのシャフトの一端部とこれに接続するチョックの有底穴部との間に設けられる互いの嵌合のための間隙に起因し、該シャフトの例えば平面からなるトルク受け面が磨耗して、ガタつきが発生した際にも、このトルク受け面の取付凹部に装着されるとともに該トルク受け面を形成する保護部材を交換するのみで、前記ガタつきを除去することができる。
【００１４】
すなわち、従来のように磨耗した前記トルク受け面の部分を肉盛りしたり、該トルク受け面と一体に形成される圧延ロールそのものを交換したりする必要はなく、取付凹部に装着される前記保護部材を取り外し、新しい保護部材と交換するのみでよいので、ガタつきの除去作業が簡便且つ短時間で行えるとともにその寸法精度が確保され、大幅なコスト低減効果を奏する。
【００１５】
また本発明の圧延ロールにおいて、前記保護部材の硬度を、前記シャフトの硬度よりも高い値に設定してもよい。これによれば、圧延ロールのシャフトには、チョックの回転運動の推力を受ける前記トルク受け面の部分に保護部材が装着されているとともに、この保護部材の硬度が、該トルク受け面を備えるシャフトの一端部の硬度よりも高い値に設定されているので、このトルク受け面の部分の磨耗が良好に抑制される。従って、前記ガタつきの発生が効果的に抑制されるとともに、そのガタつきを除去するための作業頻度を確実に低減することができるので、生産性が向上する。
【００１６】
また本発明の圧延ロールにおいて、前記保護部材のロックウェル硬さが、４０ＨＲＣ以上５０ＨＲＣ以下の範囲に設定されていることとしてもよい。これによれば、圧延ロールのシャフトの一端部に装着される保護部材のロックウェル硬さは、一般的な該シャフトのロックウェル硬さである３０ＨＲＣ〜４０ＨＲＣ程度の値に対して値が高く設定されているとともに、その接続されるチョックのロックウェル硬さである５０ＨＲＣを超える値に対しては値が低く設定されている。
【００１７】
従って、この保護部材がシャフトの一端部とチョックとの間に介在されることにより、従来のようにシャフトの一端部とチョックとが直接接触することに起因しシャフトが早期磨耗するのを良好に抑制する効果を奏するとともに、該チョック側を磨耗させる虞もない。
【００１８】
また本発明の圧延ロールにおいて、前記取付凹部の側壁部と底部とが交差する角部はその断面が円弧状をなしており、この円弧の曲率半径Ｒが２ｍｍ以上に設定されていることとしてもよい。これによれば、チョックの回転運動の推力を受ける前記一端部のトルク受け面の部分の保護部材は、その側壁部及び底部が取付凹部の側壁部及び底部に当接されて嵌め合わされているので、該取付凹部をその側壁部及び底部へ向け押圧することとなる。ここで、取付凹部はその側壁部と底部とが交差する角部の断面が円弧状とされ、これらが滑らかに繋がるようにして形成されているので、前記押圧に起因しこの角部から亀裂が発生するのを有効に防止することができ、耐久性が向上する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係る圧延ロールによれば、シャフトが磨耗しガタつきが発生した際にも、このガタつきを簡便な作業で除去可能であるとともに、大幅なコスト低減効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面を参照し、この発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る圧延ロールの一端部を示す概略平面図、図２は図１のＩＩ−ＩＩ断面を示す断面図である。
【００２１】
図１に示すように、本実施形態に係る圧延ロール１０は、その本体部分となるシャフト１が例えばロックウェル硬さ３５ＨＲＣのＳＣＭ材により形成されており、該シャフト１の一端側（図１において左側）に配置されるシャフト駆動部（一端部）２が圧延機のチョック（不図示）に接続されるとともに、軸線Ｃを中心として回転駆動する、所謂片持ち式の圧延ロール１０である。また、図示しないシャフト１の他端側（図１において右側）にはスリーブ部材がこのシャフト１の外周を覆うようにして設けられており、このスリーブ部材の外周面に圧延部となる成形溝が設けられて、該成形溝において被加工物の線材や棒材などの金属素材が連続圧延加工されるようになっている。
【００２２】
シャフト駆動部２は、図２に示すように、その断面形状が軸線Ｃを中心に対向配置される平行な２つの平面からなるトルク受け面３により略円柱状の外周を削り取られたようにして、略小判状若しくは略楕円状に形成されている。これら２つのトルク受け面３に挟まれるようにして形成される二面幅（図２において上下方向の外形寸法）は、シャフト駆動部２の外径にもよるが、例えば１００ｍｍ程度とされる。
【００２３】
また、図１に示すようにシャフト駆動部２の一端側の端部２ａは、その形状が他端側から一端側へ向かうにつれ漸次縮径するように傾斜して形成されている。また、シャフト駆動部２の外周には、トルク受け面３の面形成方向に対し垂直に形成されるようにして２つのロックピン係合溝２ｂが平行に設けられている。そしてチョックとの接続の際に、これらロックピン係合溝２ｂにロックピンが係合されることによって、圧延ロール１０とチョックとを軸線Ｃ方向に相対移動させないように抜け止めとされるようになっている。
【００２４】
またトルク受け面３には、その平らな面に縁部３ａを略コ字状若しくは額縁状に残すようにして略矩形穴状の取付凹部４が設けられている。取付凹部４は、トルク受け面３に垂直な四方の側壁部４ａとトルク受け面３に平行な面の底部４ｂとが交差する角部４ｃの断面が円弧状をなしており、これらが滑らかに接続されるようにして形成されている。そして、例えば、図２において、取付凹部４の左右端に配置される夫々の側壁部４ａ，４ａ間の幅寸法が１００ｍｍ程度とされ、そのトルク受け面３から底部４ｂまでの深さが１０ｍｍ程度とされている。すなわち、前記トルク受け面３から底部４ｂまでの深さがこの取付凹部４の前記幅寸法に対して、１割程度となるように設定されている。また、断面円弧状の角部４ｃの曲率半径Ｒは、例えば５ｍｍ程度とされている。
【００２５】
また、図１に示すように、取付凹部４の隣り合う側壁部４ａ，４ａ同士の間も、滑らかな円弧状に形成されて繋がれており、この円弧の曲率半径Ｒは例えば５ｍｍ程度とされている。また取付凹部４の底部４ｂの四つ角近傍には、４つの雌ねじ穴４ｄが夫々該底部４ｂに垂直に穿設されるようにして形成されている。
【００２６】
また、夫々の取付凹部４には、略矩形平板状のプレート（保護部材）５が装着されている。すなわち、これらプレート５は、シャフト駆動部２とは別体として設けられており、例えばロックウェル硬さ４５ＨＲＣのＳＫＤ材により形成されている。また、前記装着された状態において、該プレートの軸線Ｃ側と反対側に形成される面が縁部３ａと面一とされて、トルク受け面３を構成している。また、プレート５はその四方の側壁部５ａ、底面の底部５ｂ及びこれらを繋ぐ角部５ｃが夫々取付凹部４の側壁部４ａ、底部４ｂ及び角部４ｃに当接されるようにしてほぼ間隙なく嵌め合わされている。
【００２７】
また、プレート５の平面部分の四つ角近傍には、４つの皿ねじ取付穴５ｄが、取付凹部４の雌ねじ穴４ｄの同軸上に夫々配置されるようにして形成されている。そして、これら皿ねじ取付穴５ｄに４本の皿ねじ６が夫々挿入されるとともに、取付凹部４の雌ねじ穴４ｄと螺合されて、プレート５が取付凹部４に固定されている。また、プレート５の平面部分の略中央には、雌ねじ孔５ｅが該プレート５を貫通して設けられている。
【００２８】
次いで、本実施形態の圧延ロール１０の作用について説明する。
まず、この圧延ロール１０の一端側のシャフト駆動部２を、圧延機のチョックに接続する。ここで、一般にチョックは例えばロックウェル硬さが５０ＨＲＣを超える鋼材により形成されており、略有底円筒状とされて、回転駆動可能に構成されている。チョックの内周にはシャフト駆動部２を挿入するための有底穴部が設けられており、この有底穴部の形状は、シャフト駆動部２を受入可能な断面略小判穴状若しくは断面略楕円穴状に形成されている。そして互いに嵌め合わされるこれらチョックとシャフト駆動部２との間には、接続のための極僅かな間隙が設けられている。
【００２９】
シャフト駆動部２がチョックに挿入され、ロックピンをロックピン係合溝２ｂに係合するようにして抜け止めを行い接続が完了した後、このチョックを回転駆動させると、その回転がシャフト駆動部２を介して圧延ロール１０に伝達されて、該圧延ロール１０が軸線Ｃを中心に回転し、線材や棒材などの金属素材の圧延が行われるようになっている。
【００３０】
本実施形態の圧延ロール１０によれば、シャフト１のシャフト駆動部２とこれに接続するチョックの有底穴部との間に設けられる互いの嵌合のための間隙に起因しシャフト駆動部２のトルク受け面３の部分が磨耗し、ガタつきが発生した際にも、このトルク受け面３の取付凹部４に装着されるプレート５を交換するのみで、前記ガタつきを除去することができる。
【００３１】
すなわち、従来のように磨耗したトルク受け面３の部分を肉盛りしたり、トルク受け面３と一体に形成される圧延ロール１０そのものを交換したりする必要はなく、取付凹部４に装着されるプレート５を取り外し、新しいプレート５と交換するのみでよいので、ガタつきの除去作業が簡便且つ短時間で行えるとともにその寸法精度が確保され、大幅なコスト低減効果を奏する。
また、プレート５を交換した後、該プレート５がシャフト駆動部２に装着された状態で追加工などを行う必要もないので、交換の作業性がさらに向上する。
【００３２】
ここで、シャフト駆動部２に取付凹部４を設けず、トルク受け面３に直接プレート５を載せて構成することも想定できるが、この場合、プレート５の側壁部５ａ，５ａ間方向への外力の多くを皿ねじ６の軸部で受けることになって該皿ねじ６が折損したり、プレート５が皿ねじ取付穴５ｄからクラックを発生し割れたりする問題が起こるため、本実施形態のように、取付凹部４にプレート５を埋め込むようにして嵌合する構成とするのがよい。
【００３３】
また、トルク受け面３を形成するプレート５のロックウェル硬さが４５ＨＲＣとされており、シャフト１のシャフト駆動部２のロックウェル硬さの３５ＨＲＣよりも高い値に設定されているので、このトルク受け面３の部分の磨耗が良好に抑制されるとともに、前記ガタつきの発生が効果的に抑制される。よって、従来に比べ前記ガタつきを除去するための作業頻度を確実に低減することができるので、生産性が向上する。
【００３４】
また、プレート５のロックウェル硬さは４５ＨＲＣとされているので、その接続されるチョックのロックウェル硬さである５０ＨＲＣを超える値に対しては値が低く設定されている。従って、このプレート５がチョックと接触することに起因して、該チョックを磨耗させる虞はなく、よって交換作業に手間がかかるとともに費用の高価なチョックを交換する必要は生じない。
【００３５】
また、取付凹部４の側壁部４ａと底部４ｂとが交差する角部４ｃはその断面が円弧状をなしており、この円弧の曲率半径Ｒが５ｍｍ程度とされている。そして、チョックの回転運動の推力を受けるシャフト駆動部２のトルク受け面３のプレート５は、その側壁部５ａ及び底部５ｂが取付凹部４の側壁部４ａ及び底部４ｂに当接されて嵌め合わされているので、取付凹部４をその側壁部４ａ及び底部４ｂへ向け押圧することとなる。ここで、取付凹部４はその側壁部４ａと底部４ｂとが交差する角部４ｃの断面が円弧状とされ、これらが滑らかに繋がるようにして形成されているので、前記押圧に起因しこの角部４ｃから亀裂が発生するのを有効に防止することができ、耐久性が向上する。
【００３６】
また、シャフト駆動部２の２つのトルク受け面３に挟まれるようにして形成される二面幅が１００ｍｍ程度とされているとともに、取付凹部４の軸線Ｃに直交する向きの側壁部４ａ，４ａ間の幅寸法が１００ｍｍ程度とされ、そのトルク受け面３から底部４ｂまでの深さが１０ｍｍ程度とされて、前記トルク受け面３から底部４ｂまでの深さがこの取付凹部４の前記幅寸法に対して１割程度となるように設定されており、またこの取付凹部４に面一に嵌合するようにしてプレート５が装着されている。従って、シャフト駆動部２及びプレート５は、夫々軸線Ｃに直交する外力に対し充分に厚みが設けられており、強度が確保されるようになっている。
【００３７】
また、取付凹部４に嵌合されるようにして装着されるプレート５を交換する際は、このプレート５の略中央に設けられる雌ねじ孔５ｅに、充分な長さを有するねじを螺合し該ねじの先端で取付凹部４の底部４ｂを押圧するとともに、該底部４ｂとプレート５の底部５ｂとを離間させるようにしてこのプレート５を取り外せばよく、従って、プレート５の交換作業をより簡便・短時間に行うことが可能である。尚、プレート５の雌ねじ孔５ｅには、圧延時に水等が浸入しないよう蓋をしておくことが好ましい。
【００３８】
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば、本実施形態ではプレート５をロックウェル硬さ４５ＨＲＣのＳＫＤ材により形成するとしたがこれに限らず、ロックウェル硬さが４０ＨＲＣ以上５０ＨＲＣ以下の範囲であれば、前記ＳＫＤ材以外の材料を用いても構わない。
【００３９】
また、本実施形態ではプレート５を略矩形平板状とし、また該プレート５の装着される取付凹部４を矩形穴状として説明したが、この組み合わせに限らず、例えば略円形平板状と略円形穴状などそれ以外の組み合わせ形状に形成しても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の一実施形態に係る圧延ロールの一端部を示す概略平面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ断面を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１  シャフト
２  シャフト駆動部（一端部）
３  トルク受け面
４  取付凹部
４ａ  側壁部
４ｂ  底部
４ｃ  角部
５  プレート（保護部材）
１０  圧延ロール
Ｃ  シャフトの軸線
【図１】
2009090311.tif 000003
【図２】
2009090311.tif 000004