KR100252424B1 - 자동로딩형제어식편향롤의쉘을축방향으로위치시키기위한롤러기구 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 축(16)상에서 회전 가능한 중공체의 회전 가능한 롤 쉘(14)과, 쉘을 통해 연장하며, 샤프트상의 축방향 표면(73,73',73",73''')에 의하여 쉘을 닙 라인을 따라 반경 방향으로 지지하는 롤 샤프트(12)와, 상대적인 축방향 위치를 고정하기 위하여 롤 쉘에 대한 롤 샤프트의 벤딩을 조절하는 회전롤 쉘에 관하여 지지되어 있는 표면상에서 회전하는 롤러를 구비하는, 닙 라인(N)을 따라 롤(4)에 의하여 제어 압력 닙부를 형성하기 위한 자동 로딩형 제어식 편향 롤(10)에 관한 것이다. 롤러(86,87)는 축방향으로 고정되어 있고 롤러(90,91)는 피스톤과 실린더(94,95)에 의하여 부하가 걸리는 록커아암(92,93)상에 장착되어 있다.
Description
[발명의 명칭]
자동 로딩형 제어식 편향 롤의 쉘을 축방향으로 위치시키기 위한 롤러 기구
[발명의 배경]
본 발명은 예를들면 제지(製紙)기계에 사용되는 제어식 편향 롤의 개량에 관한 것이다.
보다 상세히 설명하면, 본 발명은 롤 쉘(shell)이 닙 라인(nip line)을 따라 상기 쉘을 지지하기 위한 수단을 갖는 샤프트상에 저어널되어 있고, 상기 샤프트에 대한 쉘의 축방향 변위를 방지하기 위하여 유일하고 독특한 구조체가 제공되어 있는 자동 로딩형(self-loading type) 제어식 편향 롤에 관한 것이다.
현재까지 Arav 등에게 허여된 미합중국 특허 제4,821,384호와 Roeig등에게 허여된 미합중국 특허 제5,060,357호에 개시된 바와 같은 여러가지 구조의 제어식 편향 롤이 사용되어 왔다. 상기 특허에 있어서, 롤 쉘은 고정 지지 샤프트의 길이를 따라 종방향으로 정렬되어 있는 복수개의 슈우(shoe)에 의하여 다른 롤에 형성된 닙 방향으로 유체 정력학적으로 지지된다. 롤 쉘을 지지할 때 롤 샤프트를 편향시키기 위하여 여러가지 구조의 장치가 사용된다. 회전 방향으로의 안정화 뿐만아니라, 샤프트에 대한 회전 롤 쉘의 안정화가 축방향으로 획득되어야만 한다. 미합중국 특허 제5,060,357호에 개시된 바와 같이 지금가지 사용된 장치는 롤 셀 내에 지지되어 용이하게 사용될 수 없었던 비교적 대형 장치를 제공한다. 이러한 장치는 롤 쉘과 중심 샤프트간의 축방향 오정렬과 상이한 선형 팽창에 대비하기 위하여 고정 중심 샤프트와 안정화 측면 슈우 사이에서 유압 피스톤을 사용한다. 이러한 피스톤 및 유체 정력학적 베어링 패드는 롤의 작동중에 항상 작동하여만 한다. 이것은 복잡한 대형 장치를 필요로 할 뿐만 아니라 필요한 유체 유동에 대비하는데 필요한 전체 동력량을 증가시킨다. 또한, 유압 시스템이 비작동 상태에 있으면 쉘은 축방향으로 유지되지 않는 단점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 회전 롤 쉘과 그 지지 샤프트 사이에 축방향 정렬 유지 수단을 제공하여 현재까지 사용되고 있던 기구에 있어서 단점을 제거하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 롤 쉘 내부에 유압을 공급할 필요가 없고 또한 신뢰성이 있고, 작동수명을 연장시키는 기구를 제공하기 위하여 제어식 편향롤 쉘과 그 지지 샤프트 사이에 축방향 정렬 유지 수단을 제공하는 것이다.
[발명의 요약]
제어식 편향 롤에 있어서 종래 타입의 축방향 정렬 또는 안정화 수단이 갖는 단점과 비효율성이 제거되었다. 본 발명의 장치에 있어서, 축방향 안정화를 위해서 기구적인 부재를 사용하였다. 한 형태로, 지지축상에 수직 방향으로 대향하는 표면이 제공되며, 상기 표면은 닙 라인까지 횡방향으로 연장하고, 수직 닙이 제공되는 지점에 수직으로 연장한다.
이러한 표면은 부하에 의하여 낮게 처지면 롤 쉘과 샤프트 사이에서 상대 이동을 조절하는 롤러에 의하여 결합된다. 상기 롤은 닙의 횡방향으로 연장하는 고정축상에서 한 축방향으로 회전하며 다른 롤은 가동축상에서 회전한다. 가동축은 예를들면 록커 아암(rocker arm)상에 지지되고 스프링 부하 또는 피스톤 및 실린더 부하에 의한 바와 같이 압력 부하를 받는다.
본원에서 보호 받고자 하는 등가 구조체 뿐만아니라 상기 및 기타 목적, 장점 및 특징은 명세서, 청구범위 및 도면에서의 양호한 실시예와 관련한 본 발명의 원리에 의하여 명백하게 될 수 있다.
[도면의 간단한 설명]
제1도는 닙 라인을 향하는 롤을 도시하고 있는 제어식 편향 롤의 축을 절단한 단면도이다.
제2도, 제3도 및 제4도는 축방향 정렬 롤러에 축방향 힘을 가하기 위한 여러가지 구조체를 도시하며, 그 작용은 명세서의 설명으로 부터 더욱 명백하게 될 수 있다.
제5도는 제1도의 제어식 편향 롤의 축을 교차하여 취한 단면도이다.
제6도는 제1도의 제어식 편향 롤의 축을 절단한 단면도이다.
[양호한 실시예에 관한 설명]
제1도에 도시된 바와 같이, 자동 로딩형 제어식 편향 롤(10)은 중심 고정지지 샤프트(12)와 중공 실린더 롤 쉘(14)을 구비한다. 이러한 자동 로딩형 롤에 있어서, 롤 쉘은 롤(10)의 종축(16)과 닙 라인(N)을 통과하는 닙 평면(15)에서 닙 라인(N)의 접촉부를 따라 다른 롤(4)과 닙식의 결합 관계로 병진 이동하며, 상기 닙 평면(nip plane)은 제5도에 보다 명확히 도시되어 있다. 환언하면, 제1도에 있어서, 닙 평면은 종축(16)과 일치하는 선으로 도시되어 있지만, 제5도에 있어서, 닙 평면은 평면에서 닙 라인(N)과 종축(16) 모두를 갖는 수직선으로 도시되어 있다.
제1도 및 제5도를 참조하면, 지지 샤프트(12)는 닙 평면을 따라 닙 평면을 따라 닙 라인(N)으로 연장하는 대향 지지 슈우(22,24)의 피스톤 단부(20,21)를 수납하기 위하여 대향 측명상에서 그 내부에 형성된 하나 또는 그 이상의 유압실 또는 실린더(18,19)를 갖는다. 이러한 지지 슈우는 펌프(비도시)와 같은 외부 소오스로 부터 중앙 로드 슈우 도관(30,32)을 거쳐 도관(26,28)까지 그리고 압력실까지 공급되는 가압 유체에 의하여 유압식으로 작동된다. 지지 슈우(22,24)는 롤 쉘을 밀면서 지지하는 지지면(33,35)을 구비하며, 상기 지지면은 제5도에 도시된 하부측과 같이 한 측면을 따라 하나 또는 그 이상의 지지 슈우(22,24)에 가압 유체를 공급하고, 유압실, 또는 캐비티로 부터 가압 유체를 소개하여, 제5도에 도시된 롤의 상부측에 도시된 단일 지지 슈우(22)에 공급하므로써 롤 쉘을 닙 평면을 따라 닙식으로 결합 및 분리 시킨다. 도시되지 않았지만, 도시된 단일 지지 슈우(22,24)를 유체 정력학 또는 유체 동력학 타입중 어느 것도 가능한 종방향으로 정렬된 다중 슈우로 대체할 수 있음은 당업자에게 널리 공지되어 있다.
제1도 및 제5도에 도시된 상부 지지 슈우(22)는 롤 쉘의 전체 유효 표면 길이로 연장하는 한 부재의 슈우이다. 그 지지면은 적어도 4개의 캐비티 또는 오목한 포켓부(23,23',23", 23''')를 구비하며, 상기 포켓부는 지지 슈우(22)는 피스톤 단부(20) 하방의 유압실(18)과 이 포켓부를 연결하는 드로틀 도관(25,25',25",25''')을 거쳐 가압 유체를 수용한다. 하부 지지 슈우(24)는 그 표면에 이와 유사한 포켓부(27,27')를 구비하며, 그 포켓부에는 유압실(19)로부터 도관(29)을 거쳐 유압 윤활 유체가 공급된다.
제1도에 보다 명확히 도시된 바와 같이, 지지 샤프트(21)는 닙 평면과 실질적으로 직각 방향으로 연장하는 축방향으로 연장하는 측면 바디(34,36)를 구비한다. 이것은 후술된 바와 같이 가이드 슈우를 지탱하는 종방향으로 연장하는 위치 설정 피스톤과 관련하여 사용된다.
롤 쉘의 어느 한 단부에 인접하여 한쌍의 대향 가이드 슈우(38,40 및 42,44)가 내향으로 이격되어 있다. 이러한 가이드 슈우는 각각 닙 평면과 평행한 평면으로 배열되어 있고 지지 샤프트내에 형성되어 있는 가이드 표면(47,49 및 51,53)상에서 가이드 슈우를 안내하기 위하여 대응하는 쌍의 평행면 가이드 표면(46,48 및 50,52)을 구비한다. 지지 샤프트(12)내부의 가이드 슈우 도관은 펌프(비도시)와 같은 가압원으로부터 각각의 가이드 슈우까지 가압 유체를 공급하기 위하여 유압 공급 라인에 의해 각각의 가이드 슈우(38,40,42,44)와 정렬되어 있다. 각각의 가이드 슈우는 복수개의 오목한 포켓부(58)가 형성되어 있는 가이드 표면(57)을 구비한다. 이러한 표면(57)은 샤프트에 대한 병진 이동중에 롤 쉘을 회전식으로 그리 위치 설정식으로 안정화 시키기 위하여 롤 쉘 안정화 표면으로 작용한다.
각각의 가이드 슈우(38,40,42,44)는 트러스트 디스크(76,76')를 지탱하고 롤 쉘과 동심으로 배치되어 있으며 또 핀(78)에 의하여 이것에 대해 고정되어 있는 축방향 트러스트 유체 정력학식 베어링 패드(100,101,102,103)를 구비한다.
제1도 및 제6도에는 쉘(14)과 샤프트(12)사이의 축방향 상대 위치를 적절히 제어하기 위한 기구가 도시되어 있다.
대향 가이드 슈우(42,44)상에는 고정 롤러(86,87)가 장착되어 있으며, 이것은 브라켓(88,89) 사이에서 각각 회전가능하게 지지된다.
이러한 롤러는 축방향 트러스트 안정화 표면(73",73''')을 지탱한다. 롤러는 샤프트(12)에 대한 쉘(14)의 반경방향 이동을 허용하는 표면에 대하여 회전하며, 롤러의 위치는 롤 쉘의 축방향 위치에 대하여 고정되어 있다. 이러한 롤 쉘의 반경 방향 이동은 예를들면 롤 쉘이 당접하는 롤과 닙식으로 결합하도록 병진 이동할 때 발생한다.
롤러(86,87)와 그 지지면(73",73''')사이의 접촉을 유지하기 위하여, 편향 롤러는 축방향으로 연장하는 측면 바디(34,36)와 대향하는 방향으로 힘을 가한다. 측면 바디는 표면(73",73''')과 마찬가지로 닙 라인에 대하여 직각으로 연장하는 축방향 트러스트 안정화 표면(73,73')을 갖는다. 표면(73,73')은 이 표면(73,73')을 향하여 편향된 롤러(90,91)에 의하여 결합되어 있다. 도시된 각각의 형태에 관하여, 롤러(90,91)는 록커아암(92,93)상에서 유지된다. 상기 록커 아암은 기구적인 장점을 제공하며 제2도, 제3도 또는 제4도에 도시된 타입의 가압 수단에 의하여 선회 이동된다.
제2도에서, 롤러에 대한 록커 아암(93)에는 실린더(95)에서 활주 이동가능한 피스톤(94)에 의하여 편향력이 제공되며, 상기 피스톤은 피스톤 로드(98)에 의하여 록커 아암(93)의 상단부에 연결되어 있다. 참조 부호 96으로 개략적으로 도시되어 있는 펌프와 같은 가압 수단에 의하여 제어 압력이 공급된다.
제3도에서, 편향력은 피스톤 로드(98)에 의하여 록커 아암(93)에 연결되어 있는 피스톤(94)의 베이스에 대향하여 가압하는 스프링(97)에 의해 공급된다.
제4도에는 유압을 피스톤(94)에 공급하는 펌프(96)를 구비하는 가압수단에 관한 콤비네이션이 도시되어 있으며, 이것은 스프링(97)에 의하여 증가된다.
제3도 및 제4도에 도시된 스프링을 이용하므로써 롤 쉘(14)은 기계가 정지되고 유압이 더이상 이용되지 않더라도 샤프트상에 축방향으로 센터링된 상태로 유지될 수 있다.
록커 아암(93)은 제1도 및 제6도에 도시된 바와 같이 우측으로 계속 가압하여 롤러(91)와 표면(73') 사이의 회전 접촉을 일정하게 하며, 상기 록커 아암(92)은 롤러(90)와 표면(73)사이에 계속 가압할 수 있다. 이것은 고정 롤러(86,87)와 표면(73",73''')사이의 계속된 접촉에 기인하여 샤프트를 고정위치에 남아 있도록 보장하며, 롤러는 롤 쉘에 대하여 고정된 축방향 위치에 존재하며 표면(73",73''')은 샤프트에 대하여 고정 위치에 존재한다.
작동시에, 제어식 편향 롤은 결합 롤(4)이 압력 닙부(nip)를 제공하는 바와 같이 대향 표면, 또는 지지부와 접촉하여 회전하는 방식으로 작동하며, 상기 닙부는 샤프트(12) 내부의 유치 포켓부를 거쳐 공급되는 힘에 의하여 제어된다. 축방향 오정렬은 닙 라인에 대하여 직각으로 연장하는 샤프트 표면과 블랭킷(88,89)내부에 장착된 롤러(86,87) 및 록커 아암(92,93)내부에 장착된 롤러(90<91)의 계속된 접촉에 의하여 방지된다.
닙 라인이 상방을 향하면, 표면은 수직하게 되어, 쉘이 롤 샤프트에 대하여 반경 방향으로 이동할 수 있다. 환언하면, 샤프트 표면(73,73',73",73''')은 쉘의 반경 방향 이동에 대하여 평행한 방향으로 연장한다. 기구적인 장점을 제공하는 록커 아암(93)상에 장착된 롤러(90,91)와 고정 롤러(86,87)는 대응하는 부재를 안정화시키며 롤 쉘과 중심축 사이에서의 축방향 오정렬과 상이한 선형 팽창에 대비한다. 이것은 피스톤에 지금까지 필요로 하였던 유체 정력학식 베어링 패드를 제공하지 않고 달성될 수 있다. 이것은 필요한 유체 유동을 제공하기 위하여 동력을 제공할 필요가 없다. 롤러는 각각의 안정화 슈우상에 장착되어 있고 고정 중심 샤프트의 연장부에 대향하여 회전 접촉하는 상태로 편향되어 있다. 한 단부에 있는 롤러는 고정되어 있고, 대향 단부에 있는 롤러는 예를들면 스프링, 유압식 장치, 또는 스프링 및 유압식 장치에 의하여 부하를 받으며, 이 모든 것은 록커 아암과 연결되어 있다. 스프링은 유체 정력학적 시스템이 사용되고 있지 않으면 축방향 위치를 유지하기 위하여 예하중 장치로 사용될 수 있다.
상기 피벗식 록커 아암과 롤러 장치는 롤러가 결합 롤과 닙식으로 결합 및 분리하도록 작동되면 롤 샤프트에 대한 롤 쉘의 양 반경 방향(즉, 병진)이동을 수행하며, 롤 쉘이 결합 롤과 접촉하는 닙부와 거의 직선을 유지하도록 작동될때 중심축의 벤딩이 발생하며 롤 샤프트는 롤 쉘에 적어도 부분적으로 전달될 수 있는 총 부하와 중량의 영향으로 벤딩한다.
그러므로, 유체 정력학적으로 윤활되는 축방향 베어링 패드는 각각의 가이드 슈우에 대하여 고정되어 있으며 간단하고 저렴한 구조로 되어 있다. 이것은 트러스트 디스크(100,101,102,103)의 표면(75,75',75",75''')과의 접촉을 유지하면서 롤 쉘의 단부에 대하여 한 방향에서 가이드 슈우를 축방향으로 고정된 지점에 유지시킨다. 고정 장착되고 선회식으로 장착된 롤러 장치는 롤 쉘과 롤 샤프트 간의 대향 방향으로의 상대 이동을 제어한다.
롤(10)은 롤 쉘과의 동심 연장부를 형성하고 볼트(80)에 의하여 부착되어 있는 칼라(collar ; 77)에 의하여 샤프트 둘레에 회전 가능하게 장착되어 있다. 칼라는 베어링(82)에 의하여 헤드(84)상에 회전 가능하게 장착되어 있다. 헤드가 롤 샤프트와 동심이지만 이것과 이격 되어 있기 때문에, 롤 쉘에 대한 전체 회전 지지 장치는 롤 샤프트에 대하여 병진 이동할 수 있다.
따라서, 롤은 상술된 목적 및 장점에 충족하는 개선된 장치를 제공하며 롤 쉘과 샤프트 사이에 축방향 정렬을 성취하기 위하여 유압과 완전히 무관한 구조체를 제공할 수 있음을 알 수 있다. 본 장치는 열팽창을 수용하며 장력없이 오랜 작동 수명을 제공할 수 있는 간단한 장치로 오정렬에 대비할 수 있다.
상술된 바로 부터 명백한 바와 같이, 본 발명은 본원에 기술된 것과 특별히 상이하지 않는 여러가지 변경 및 수정에 의하여 구체화 될 수 있다.
Claims (10)
- 닙 평면(15)을 따라 연장하는 종축(16)을 갖고, 두 측면상에 가이드 표면(47,49,51,53)과, 축방향 트러스트 안정화 지지 표면(73,73',73",73''')을 구비하며, 상기 두 세트의 표면은 닙 평면(15)의 어느 한 측면상에 있고 상기 안정화 지지 표면은 닙 평면을 횡방향으로 연장하는 고정 롤 샤프트(12); 상기 샤프트 둘레에 배치되고 상기 샤프트와 함께 상기 샤프트와 쉘의 내부 표면 사이에 공간을 한정하는, 내부 및 외부 실린더 표면을 갖는 롤 쉘(14); 상기 샤프트(12)상에 장착되며 그리고 쉘의 내부 표면을 지지식으로 결합시키고 또 종축(16)과 닙부(N)를 통해 대향 지지부(4)와 닙식으로 결합 및 분리 될 때까지 닙 평면(15)에서 샤프트에 대하여 상기 쉘(14)을 병진 이동 시키기 위하여 상기 공간내에 배치된 지지 슈우 수단(22,24); 및 상기 샤프트 가이드 표면(47,49,51,53)상에 미끄럼 이동하도록 위치하는 지지 표면(46,48,50,52)과 롤 쉘(14)의 내부 표면과 미끄럼식 결합하도록 위치하는 안정화 표면(57)을 각각 가지며, 롤 샤프트(12)의 양 측면상에 있는 가이드 표면(47,49,51,53)과 관련하여 사용되는 가이드 슈우 수단(38,40,42,44)을 포함하는 닙 라인(N)을 따라 롤(4)을 결합하기 위한 자동 로딩형 제어식 편향 롤(10)에 있어서,상기 롤 쉘과 샤프트간의 상대적인 축방향 이동을 제어하기 위하여 샤프트 지지 표면(73,73',73",73''')에 결합하는 롤러(86,87,90,91)를 갖는 제1 및 제2롤러 수단(88,89,93,93)을 구비하며, 상기 롤 샤프트, 롤 쉘 및 가이드 슈우 수단 사이에 위치하는 축방향 정렬 유지 수단(91,93,95,98)을 포함하는 것을 특징으로 하는 닙 라인을 따라 롤을 결합하기 위한 제어식 편향 롤.
- 제1항에 있어서,상기 롤러(86,87,90,91)는 가이드 슈우 수단(38,40,42,44)에 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 닙 라인을 따라 롤을 결합하기 위한 제어식 편향 롤.
- 제2항에 있어서,상기 샤프트 지지 표면(73,73,73",73''')은 롤러와 대향된 배열 관계로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 닙 라인을 따라 롤을 결합하기 위한 제어식 편향 롤.
- 제3항에 있어서,상기 제1 및 제2롤러 수단중 적어도 하나를 지지하는 피스톤 및 실린더 수단(92,93,94,95,96,97,98)을 구비하는 것을 특징으로 하는 닙 라인을 따라 롤을 결합하기 위한 제어식 편향 롤.
- 제2항에 있어서,상기 롤러(90,91)는 록커 아암(92,93)상에 지지되는 것을 특징으로 하는 닙 라인을 따라 롤을 결합하기 위한 제어식 편향 롤.
- 제5항에 있어서,상기 록커 아암(92,93)은 피스톤과 실린더 수단(94,95,97,98)에 의하여 롤러를 샤프트 지지 표면(73,73')과 접촉 관계를 유지하기 위하여 한방향으로 가압되는 것을 특징으로 하는 닙 라인을 따라 롤을 결합하기 위한 제어식 편향 롤.
- 제1항에 있어서,상기 롤러 수단은 제1 및 제2롤러 수단을 구비하며, 상기 롤러 수단(86,87)중 하나는 고정되어 있고 상기 롤러 수단(90,91)중 하나는 가압 수단(92,93,94,95,96,97,98)에 의하여 부하가 걸리는 것을 특징으로 하는 닙 라인을 따라 롤을 결합하기 위한 제어식 편향 롤.
- 제1항에 있어서,상기 축방향 정렬 유지 수단은 롤 쉘(14)에 장착되어 있고 또 샤프트 지지 표면에 축방향으로 향하는 디스크 표면(75,75',75",75''')을 갖는 디스크(76,76')를 구비하며, 상기 롤러 수단은 닙 라인에 횡방향으로 연장하는 샤프트 지지(73,73',73",73''')상에서 회전하는 제1 및 제2대향 롤러(86,87,90,91)를 구비하고, 상기 롤러(86,87)중 하나는 고정되어 있고, 상기 롤러(90,91)중 하나는 가압 수단(94,95,96,97,98)을 갖는 것을 특징으로 하는 닙 라인을 따라 롤을 결합하기 위한 제어식 편향 롤.
- 제8항에 있어서,상기 롤 가압 수단은 록커 아암(92,93)을 구비하는 것을 특징으로 하는 닙 라인을 따라 롤을 결합하기 위한 제어식 편향 롤.
- 제1항에 있어서,상기 롤 가압 수단은 스프링(97)인 것을 특징으로 하는 닙 라인을 따라 롤을 결합하기 위한 제어식 편향 롤.
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