JP2006349185A - ロール、ロールリング、及びこのようなロールの製造における方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、ロールの複合的なロールリングが、利用可能なロール幅の大きな部分を占めることのないエレメントによってロールシャフトに対して回転可能に取り付けられることができるようなロール、ロールリング、及びこのようなロールの製造における方法に関する。
【解決手段】一方で、間隔を置かれた２つのストップリング（２，３）を有するシャフト（１）を備え、他方で、ストップリングの間に配置された多数のロールリング（４）を備え、ロールリングが個々に硬質金属の外側リング（６）と、冶金学的に外側リングに永久に結合されかつ、外側リングの端部から軸方向に所定の距離だけ突出したフランジ（１２）を有するより延性の金属からなる同心的な内側リング（７）とから成っている。
【選択図】図１

Description

第１の態様において、本発明は、一方で、軸方向で間隔を置いた２つのストップリングを有する駆動シャフト又はロールシャフトを備え、ストップリングの一方が固定されており、他方がロックナットであり、他方で、固定されたストップリングとロックナットとの間に配置された多数のロールリングを備え、これらのロールリングが個々に硬質金属の外側リングと、冶金学的に外側リングに永久に結合された、より延性の金属の同心的な内側リングとから成っており、内側リングが、外側リングの端部から軸方向に所定の距離だけ突出した部分を有するタイプのロールに関する。

当業者によってコンビロールと呼ばれる、概して上述されたタイプのロールは、実際にはワイヤ、バー、パイプ等の金属の細長い製品の高温又は低温圧延のために使用される。この目的のために、この場合には複合ロールリングと呼ばれるロールリングに多数の周方向の溝が形成され、これらの溝は所望の順序で製品を形成する。溝の数は１つだけから複数まで変化してよい。ロールの能力は、与えられたロール幅内にどれだけ多くのロールリングが取り付けられることができるかによって決定され、例えばこれは固定されたストップリングとロックナットとの間の距離によって決定される。

このようなロールの長続きする良好な機能のための重要な要因は、ロールリングが信頼できる形式で回転可能に取り付けられているということである。なぜならば、極端に大きなトルクが、互いに対し、及びシャフトに対するリングのスリップなしに、駆動シャフトからロールリングに伝達されなければならないからである。問題となっている技術において、相対的に脆性を有する超硬合金から製造され、ひいては圧縮強さ及び耐摩耗性に関して良好な特性を有するが、引っ張り強度が劣るこのようなロールリングを回転可能に取り付けるという問題のソリューションのための種々異なる提案がなされてきた（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４及び特許文献５を参照）。しかしながら、以前から知られたロールにとって一般的なことは、ロールリングを回転可能に取り付けるという目的を有するエレメント（例えば、くさび、ばね、液圧式装置）は全て、ロール幅のある部分、すなわちシャフトの固定されたストップリングとロックナットとの間の利用可能な軸方向空間、を占める。

米国特許第４，２８０，１４７号明細書 米国特許第５，２４８，２８９号明細書 米国特許第５，５５８，６１０号明細書 米国特許第５，７３５，７８８号明細書 米国特許第６，６８５，６１１号明細書

本発明は、従来公知のロールの前記欠点を排除し、改良された能力を有するロールを提供することを目的とする。したがって、第１の態様において、本発明の主な目的は、ロールの複合的なロールリングが、利用可能なロール幅の大きな部分を占めることのないエレメントによってロールシャフトに対して回転可能に取り付けられることができるようなロールを提供することである。別の目的は、容易に製造されるロールを提供することであり、同時にロールは実用的な形式で矯正することが可能であるべきである。さらに、発明の目的は、ロールのロールリングが、少なくとも従来公知のロールの場合と同様に強くかつ信頼できるものであるように、駆動シャフトに対してしっかりと取り付けられるようなロールを提供することである。

本発明によれば、少なくとも主な目的は請求項１の特徴部に定義された特徴によって達成される。本発明によるロールの好適な実施形態はさらに従属請求項２〜６に定義されている。

第２の態様において、本発明はロールリングに関する。このロールリングの決定的な特徴は、独立請求項７に定義されている。本発明によるロールリングの好適な実施形態はさらに従属請求項８及び９に定義されている。

第３の態様において、本発明は、本発明によるロールの製造のための方法にも関する。この方法を特徴付けるものは、独立請求項１０に示されている。

図１に部分的に示されたロールは、回転対称的な基本形状を有する中央の駆動可能なシャフト又はロールシャフト１を有する。軸方向で間隔をおいた２つのストップリング２，３の間には、多数の（この場合には３つの）個々のロールリング４が複合ロールリングの形式で配置されている。複合ロールリング４も回転対称的な基本形状を有しており、ストップリング２,３の間に延びたシャフト１の円筒状周面の外径よりも僅かに大きな内径が設けられている。したがって、ロールリング４は精密なはめあいでシャフトに取り付けられることができる。

ストップリング２はシャフト１に固定されているのに対し、ストップリング３はロックナットである。実施例の場合、固定されたストップリング２は、軸方向に移動することができないようにシャフトに結合された別個の部材である。しかしながら、固定されたストップリング２は、シャフトの他の部分と一体化された管状の肩部であってもよく、この肩部は、シャフトの切削加工によって形成される。第２のストップリング２はロックナットであり、すなわち、リングは、シャフトにおける雄ねじ山と係合する雌ねじ山（図示せず）を有する。さらに、ロックナットは、ロッキングねじ５等によって固定されることもできる。

図２及び図３は個々のロールリング４の構造をより詳細に示している。前記ロールリングは、中心軸線Ｃに関して対称的な基本形状を有する。この中心軸線Ｃを中心としてロールリングは回転可能であり、中心軸線はシャフト１の回転軸線Ｃと一致する（図１参照）。ロールリング４において、硬質金属の外側リング６と、冶金学的に外側リングに永久に結合された、より延性の金属からなる同心的な内側リング７とが設けられている。実際には、外側リングは、プレス加工及び焼結による慣用の超硬合金インサートの製造のために使用されるような粉体コンポーネント（例えば、バインダとしてのコバルトを含むタングステンカーバイド）から製造されてもよい。内側リング７において、ノジュラー鋳鉄若しくは鋳鉄が使用されることもある。硬質の外側リング６の周面８に、多数の周方向の溝９が形成されており、これらの溝において高温金属が圧延される。

図２に明らかに示されるように、より延性の内側リング７は、外側リング６よりも僅かに幅広であり、外側リングの２つの向き合った端面１０，１１から僅かに突出している。この実施例では、突出した部分は符号１２，１３で示されており、厚さの異なるフランジとして形成されている。より正確には、フランジ１２はフランジ１３よりも著しく厚い。厚いフランジ１２は、一方で、回転軸線Ｃに対して垂直に延びた平坦な環状の端面１４によって、他方では、外側円筒面１５と、内側リングの内面全体の一部である内側円筒面１６とによって規定されている。同様に、薄いフランジ１３は、平坦な環状の端面１７と、外側円筒面１８とによって形成されている。したがって、個々のフランジ１２，１３は、一方で外側リング６の内径よりも大きく、他方で外側リングの外径よりも小さな外径を有しており、外側リングの端面１０，１１は部分的にフランジに埋め込まれており、冶金学的にこれらのフランジに、外側リングの内側と内側リングの外側との間の円筒状の境界面におけるのと同様に接合されている。

これまで示されたロール及びロールリングが説明されてきたが、同じものは、従来知られた全ての本質にある。

本発明によるロールの新規性及び特性は、個々のロールリング４が、１つ又は２つ以上のロッキングピン１９によってシャフト１にしっかりと結合されるということであり、このロッキングピンは、内側リング７のフランジのうちの１つ、すなわちフランジ１２に設けられた貫通孔２０に挿入され、シャフト１の周面に開口しておりかつシャフトボディ内へ所定の距離だけ延びた孔若しくはシート２１に係合する。図３に示されたように、この場合、個々のロールリングは６つのこのような貫通孔２０を有しており、これらの貫通孔はリングの円周に沿って等しく間隔を置かれている。最も好適には、必ずというわけではないが、孔と、付属のロッキングピンとは半径方向に向けられ、孔の中心軸線Ａ（図２参照）は回転軸線Ｃに対して垂直に延びている。これに関して、隣り合う孔の間の角度αは等しい大きさである。より正確には、実施例における角度αは６０°である。

孔及びロッキングピンの断面形状は発明の実施にとって重要ではないが、実用上、回転対称的な、好適には円筒の形状を有するものを形成することが好適である。円筒形のボア２２は、ピンボディの内部に中央に適切に形成されており、このボアの直径はロッキングピンの外径よりも著しく小さい。このボアに、工具、例えばねじが挿入されることができ、ロールリングをシャフトから取り外したい場合にはこの工具によってロッキングピンが孔２０，２１から引き出されることができる。

ロッキングピン１９と孔２０，２１とのはめあいは精密であるべきである。より正確には、孔の内径はロッキングピンの外径よりも最大でも０．０３ｍｍ大きいべきである。図１に示されたように、ロッキングピン１９の全長のより小さな部分だけがシャフトにおける孔若しくはシート２１に収容されるのに対し、ピンのより大きな部分がフランジ１２における孔２０に収容される。実際には、ロッキングピンの長さの最大でも１／３がシャフト孔２１に収容されるべきである。

前記ロールの製造又は組立ては以下のように行われる。

一工程において、シャフト１は切削加工され、固定されるストップリング２とロックナット３とが装備される。別の工程において、複合的なロールリング４が、例えば米国特許第５，２４８，２８９号明細書に開示された一般的な方法において製造される。しかしながら、この特許文書に開示されたロールリングとは対照的に、本発明によるロールリングには、フランジ１２を貫通した半径方向の孔２０が形成されている。最も適切には、これは、ドリル穿孔によって、ただし孔が最終的な直径を与えられることなく行われる。言い換えれば、孔は、ある程度の残りの切削猶予を持ってドリル穿孔される。次の工程において、ロールリング４はシャフト１に取り付けられ、次いでロックナット３が締結され、ロールリング４は、互いに対して及び固定されたストップリング２に対して密着するように押し付けられる。これが行われると、フランジ１２における各孔２０は、適切なシャフトにおける孔若しくはシート２１が穿孔されるのと同時に穿孔される。言い換えれば、（実質的にロッキングピンと同じ直径を有する）１つの同じドリルが、シャフトを貫通するほど深く挿入される。最後に、ロッキングピン１９が付属の孔に提供され、ロールが回転するときに投げ出されないように適切な形式で孔に固定される。ロッキングピンの保持は、例えば、ピンと孔との間の接触面における接着剤層によって提供されることもできる。この状態において、隣り合うロールリングの間の境界面における（ロックキー等の）いかなる軸方向に突出した連結エレメントの助けなしに、ロールリングはシャフトにしっかりと結合されている。したがって、ロールリングの平坦な端面は互いに密接し、回転可能な固定は、ロールリングの２つの端面の間の空間に収容されたエレメント、すなわちロッキングピンによって保証される。

本発明によるロールの実質的な利点は、ロールリングと、ロールリングに関連した溝との数が、あらゆる与えられたロール幅のために最適化されることができるということである。図１に示されたロールのタイプでは、従来は、それぞれが３つの溝を有する２つのロールリングしか取り付けることができなかった、すなわちロールは６つの溝を有していた。ロールリングの本発明のロッキングによれば、今や、それぞれが３つの溝を有する３つのロールリングが取り付けられることができる。言い換えれば、有効なロール溝の数が５０％増加される。

（発明の実行可能な変更）
本発明は、上に説明されかつ図面に示された実施形態に限定されない。したがって、ロールリングの内側リングの突出した部分は内側リングの他の部分と同じ外径を有することができ、すなわち突出した部分は外側リングの端面は部分的にさえ埋め込まれない。さらに、内側リングは、その向き合った端部において、いかなる突出した部分なしに形成されることができる。言い換えれば、内側リング７の一方の端部は、外側リングの端面と同じ平面において終わっていることができる。

本発明によるロールの、部分的に切り取られた側面図である。 ロールに設けられた１つの個々のロールリングのみの拡大した縦断面図である。 図２によるロールリングの、部分的に切り取られた端面図である。

符号の説明

１ シャフト
２，３ ストップリング
４ ロールリング
５ ロッキングねじ
６ 外側リング
７ 内側リング
８ 周面
９ 溝
１０，１１ 端面
１２，１３ 突出した部分
１４ 端面
１６ 内側円筒面
１８ 外側円筒面
１９ ロッキングピン
２０ 貫通孔
２１ 孔若しくはシート

Claims (10)

1. 一方で、軸方向で間隔を置かれた２つのストップリング（２，３）を有する駆動可能なシャフト（１）を備え、前記ストップリングのうちの一方（２）が固定されており、他方がロックナット（３）であり、他方で、固定された前記ストップリングと前記ロックナットとの間に配置された多数のロールリング（４）を備え、該ロールリングが、個々に硬質金属からなる外側リング（６）と、冶金学的に前記外側リングに永久に結合されかつ、前記外側リング（６）の端部（１０）から軸方向に所定の距離だけ突出した部分（１２）を有する、より延性の金属からなる同心的な内側リング（７）とから成る、ロールにおいて、
   個々の前記ロールリング（４）が、前記内側リングの突出した部分（１２）に設けられた貫通した孔（２０）に挿入され、かつ、前記シャフト（１）に設けられた孔（２１）に係合する１つ又は２つ以上のロッキングピン（１９）によって前記シャフト（１）にしっかりと結合されていることを特徴とする、ロール。
2. 前記シャフト（１）及び個々の前記ロールリング（４）が、軸線（Ｃ）に関して回転対称的な基本形状を有しており、前記軸線（Ｃ）を中心にしてロールが回転可能であり、個々の前記ロッキングピン（１９）が半径方向に向けられており、幾何学的な前記シャフト（Ｃ）に対して垂直な中心軸線（Ａ）を有することを特徴とする、請求項１記載のロール。
3. 個々の前記ロールリング（４）が、等距離及び等角度で間隔を置かれた複数の前記ロッキングピン（１９）によって前記シャフト（１）に固定されていることを特徴とする、請求項１又は２記載のロール。
4. 個々の前記ロッキングピン（１９）のみならず、前記シャフト（１）及び前記内側リング（７）の突出した部分（１２）における孔（２１，２０）もまた回転対称的な形状を有することを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項記載のロール。
5. 前記回転対称的な形状が円筒形であり、前記孔（２０，２１）の内径が前記ロッキングピン（１９）の外径よりも最大でも０．０３ｍｍだけ大きいことを特徴とする、請求項４記載のロール。
6. 前記シャフトに沿って隣接する前記ロールリング（４）が、平坦な環状の端面（１３，１４）の形式の接触面を介して互いに対して密接して押し付けられており、前記端面が、突出部及び／又はさら穴を欠くように連続していることを特徴とする、請求項１から５までのいずれか１項記載のロール。
7. 硬質金属から成る外側リング（６）と、冶金学的に外側リングに永久に結合された、より延性の金属からなる同心的な内側リング（７）とを備え、内側リング（７）の少なくとも１つの部分（１２）が外側リング（６）の端部（１０）から軸方向に所定の距離だけ突出している、ロールリングにおいて、
   前記内側リングの突出した部分（１２）において、該部分の外側（１５）と内側（１６）との間に連続的に延びた１つ又は２つ以上の孔（２０）が形成されていることを特徴とする、ロールリング。
8. 前記内側リング（７）の前記突出した部分（１２）において、等距離及び等角度で間隔を置かれた複数の孔（２０）が形成されていることを特徴とする、請求項７記載のロールリング。
9. 前記内側リング（７）の前記突出した部分若しくはフランジ（１２）が、平坦な環状の端面（１４）によって形成されており、該端面が、突出部及び／又はさら穴を欠くように間断がないことを特徴とする、請求項７又は８記載のロールリング。
10. 軸方向で間隔を置かれた２つのストップリング（２，３）を有するシャフト（１）を備え、前記ストップリングのうちの一方（２）が固定されており、他方がロックナット（３）であり、固定された前記ストップリングと前記ロックナットとの間に配置された多数のロールリング（４）を備え、該ロールリングが、個々に硬質金属から成る外側リング（６）と、冶金学的に外側リングに永久に結合されかつ、外側リング（６）の端部（１０）から軸方向に所定の距離だけ突出した部分（１２）を有する、より延性の金属からなる同心的な内側リング（７）とから成るタイプのロールを製造する方法において、
    前記内側リング（７）の突出した部分（１２）に１つ又は２つ以上の貫通した孔（２０）を備えた個々の前記ロールリング（４）を形成し、該ロールリングを１つ又は２つ以上の他の前記ロールリングと共に前記シャフト（１）に取り付け、前記ロールリングを互いに対して押し付けるために前記ロックナット（３）を締め付け、前記ロールリングの前記内側リングにおける孔（２０）の延長において前記シャフト（１）に孔（２１）を穿孔し、ロッキングピン（１９）を前記孔（２０，２１）に取り付ける工程を特徴とする、ロールを製造する方法。

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