KR101249653B1 - 롤 및 롤용 스프링 - Google Patents

Abstract

본 발명은 일 양태에서 롤, 그리고 다른 양태에서 본 발명의 중심인 롤 스프링에 관한 것이다. 스프링은 2 개의 축방향으로 이격된 단부들 (13, 14) 을 갖는 탄성 재료로 제조된 링형 본체 (7) 를 갖는다. 후방측의 단부 (14) 에 도달하지 않으면서 후방측의 단부를 향해 신장하고 2 개의 전방 배향 층들 (16, 17) 을 분리하는 1 이상의 제 1 슬롯 (15) 은 스프링 본체의 전방측의 단부 (13) 에서 열려있다. 전방측의 단부 (13) 에 도달하지 않으면서 전방측의 단부를 향해 신장하고 2 개의 후방 배향 층들 (27, 28) 을 분리하는 1 이상의 제 2 슬롯 (25) 은 후방측의 단부 (14) 에서 열려있다. 스프링 본체의 단부 각각에서 층의 단부면들 (19, 31) 은 인접한 층의 단부면들 (20, 30) 에 대해 축방향으로 배치된다. 롤에 포함된 롤축의 두 링들 사이에서 스프링이 클램프되면, 돌출한 단부면들은 이 단부면들 사이에 미로 형상 트레인의 스프링력을 발생시키는 압축력을 받는다.

Description

롤 및 롤용 스프링 {A ROLL AND A SPRING THEREFOR}

도 1 은 본 발명에 따른 스프링이 포함된 콤비 롤의 길이방향 부분 단부면도이다.

도 2 는 스프링만을 나타낸 사시도이다.

도 3 은 스프링의 단부면도이다.

도 4 는 도 3 의 선 A-A 에 따른 길이방향 확대 단부면도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

2. 정지 링 4. 나사 조인트

5. 롤 링 6. 스페이서 링

7. 링형 스프링 8. 내부 원통면

제 1 양태에서, 본 발명은, 롤축, 2 개의 축방향으로 이격된 정지 링들로서, 일방의 링은 고정되고 타방의 링은 잠금 너트인 상기 정지 링들, 상기 정지 링들 사이에 장착되는 롤 링 및/또는 스페이서 링의 형태인 다수의 다른 링, 그리고 2 개의 축방향으로 이격된 단부들을 구비하는 1 이상의 스프링을 포함하는 유형의 롤에 관한 것이다.

제 2 양태에서, 본 발명은 이러한 스프링에 관한 것이다.

당업자에게 일반적으로 콤비 롤로 알려진 상기된 종류의 롤에서, 롤 링은 링이 서로에 대해 미끄러지지 않도록 스페이서 링이 발생하지 않도록 밀접하게 접촉되도록 가압이 유지되는 것이 중요하다. 이를 위해서는, 잠금 너트만으로는 부적절하므로, 링에 스프링 예압 (prestress) 을 긴 시간 동안 연속적으로 가할 수 있는 1 이상의 강한 스프링을 링 세트에 배치하는 것이 요구된다. 이를 위해, 스프링 중에서도 벨레빌 스프링 (Belleville spring) 이 이전에 사용되어 왔다 (예컨대, US 5735788 참조). 그러나, 다른 여러 가지 이유로 벨베빌 스프링의 사용은 성공적이지 못했다. 그 이유 중 하나는 벨레빌 스프링은 너무 빨리 약화되거나 파손되는 경향이 있다는 것이다. 다른 이유로는 벨베빌 스프링은 단지 인접한 링과 선 접촉을 할 뿐, 면 접촉은 하지 않는다는 것이다.

본 발명의 목적은 공지된 롤 및 이 롤과 관련된 스프링에 관련한 스프링 예압의 문제를 해결하고, 개선된 롤 및 스프링을 각각 제공하는 것이다. 따라서, 본 발명의 제 1 목적은 콤비 롤에 적합하고 강력하며 수명이 길어, 약화되지 않고 오래동안 강력한 방식으로 작동할 수 있는 스프링을 제공하는 것이다. 다른 목적은 짧은 스트로크 또는 스프링 길이를 가지며, 그럼에도 상당한 동적 스프링력을 발생시킬 수 있는 스프링을 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 정지 링 사이의 가용 공간 (롤 폭) 이 불필요하게 줄어들지 않도록 적절한 축방향 길이를 갖는 스프링을 제공하는 것이다. 또한, 본 발명의 목적은 인접한 링과 선 접촉 이 아닌 면접촉을 발생시키는 스프링을 제공하는 것이다.

본 발명에 따라서, 적어도 우선적인 목적은 독립항 1 에 기재된 종류의 롤에 의해 이루어질 수 있다 (제 1 양태). 본 발명에 따른 롤의 바람직한 실시예는 종속항 2 에 더 기재되어 있다.

다른 양태에서, 본 발명은 롤 스프링에 관한 것이다. 이 스프링의 장점은 독립항 3 에서 찾을 수 있다. 본 발명에 따른 스프링의 바람직한 실시예는 종속항 4 ~ 10 에 더 기재되어 있다.

도 1 에서, 도면 부호 "1" 은 구동가능한 롤 축을 나타내는 것으로, 구동가능한 롤 축은 회전시 대칭인 기본 형상을 가지며, 2 개의 축방향으로 이격된 정지 링들 (2, 3) 이 제공되며, 이 중 일방의 링 (2) 은 고정되고, 타방의 링 (3) 은 잠금 너트이다. 고정된 정지 링 (2) 은 도 1 에 도시된 바와 같이 축의 링형 숄더의 형태로 만들어 질 수 있고, 또한 축에 대해 축방향으로 잠길지라도 축에 분리가능하게 장착된 분리 링 (도시되지 않음) 형태로 만들어질 수 있다. 분리가능한 잠금 너트는, 너트 링의 내부에 암나사, 축에 수나사를 포함하는 나사 조인트 (4) 를 통해 축에 연결된다.

정지 링들 (2, 3) 사이에, 일부는 롤 링 (5) 이고 다른 것은 스페이서 링 (6) 인 분리가능한 링 세트가 배치된다. 특수 스페이서 링 (6A) 은 롤 링 (5) 과 링형 스프링 (7) 사이에 삽입된다. 일반적으로, 모든 링은 회전시 대칭이며, 더 정확하게는 원통형 기본 형상이므로, 한편으로 외부 및 내부 원통면 (8, 9) 그리고, 다른 한편으로는 반대쪽에 편평한 단부면 (10) 사이에서 한정된다. 통상 선삭으로 기계가공되는 실린더면 (8, 9) 은 축의 중심 축선 (C) 에 의해 한정된다.

도 2 ~ 도 4 에는 스프링 (7) 의 구성이 상세하게 도시되어 있다.

도 2 에는, 또한 스프링 (7) 은 축선 (C) (장착된 상태에서, 스프링 링의 중심 축선은 롤축 (1) 의 중심 축선과 일치함) 과 동일한 중심을 갖는 외부 및 내부 실린더면 (11, 12) 에 의해 결정되는 회전 대칭 기본형상을 갖는 것이 도시되어 있다. 더욱이, 스프링 본체는 통상 링 형상인 반대쪽 축방향으로 서로 떨어진 단부 (13, 14) 에 의해 한정된다. 다음 설명에서 구성의 명확성을 위해, 단부는 각각 전방측의 단부 및 후방측의 단부로 나타낸다. 그러나, 이는 단부 (13) 가 전방측의 단부로 도시되고 단부 (14) 가 후방측의 단부로 도시되는 도 2 에만 관련된 것이다.

도 4 에서 도시된 바와 같이, 슬롯이 후방측의 단부 (14) 까지 도달하지 않지만 후방측의 단부를 향해 신장하는 다수의 슬롯 또는 간극 (15) 은 스프링 본체의 전방측의 단부 (13) 에서 열려있다. 실시예에서, 전방 개구 슬롯 (15) 의 수는 두 개이다. 이런 식으로, 슬롯 (15) 은 각각 자유 단부면 (19, 20, 21) 을 갖는 총 3 개의 다른 층 (16, 17, 18) 으로 분리된다.

각 슬롯 (15) 은 동일한 중심을 갖는 2 개의 공간 분리 원통면 (22, 23) 에 의해 한정되며, 바닥 (24) 에서 마감된다.

전방측의 단부 (13) 까지 도달하지 않지만 전방측의 단부를 향해 신장하는, 2 개의 유사한 제 2 슬롯 (25) 은 스프링 본체의 후방측의 단부 (14) 에서 열려있다. 슬롯 (15) 과 동일한 방식으로, 슬롯 (25) 은 3 개의 후방 배향 층 (26, 27, 28) 을 분리한다. 동일한 3 개의 층의 단부면은 도면 부호 (29, 30, 31) 로 나타낸다. 또한 슬롯 (25) 은 원통형으로 동일한 중심의 한정면 (32, 33) 에 의해 한정되며, 바닥 (34) 에서 마감된다.

도 4 에서, 도면 부호 "L1" 는 스프링 본체의 총 길이 또는 축선 길이를 나타내며, 도면 부호 "L2" 는 개별 슬롯 (25) 의 길이 또는 깊이를 나타낸다. 유익하게는, 모두 4 개의 슬롯 즉, 슬롯 (15) 은 하나의 동일한 깊이 (L2) 를 갖는다. 상당히 넓은 범위로 슬롯의 깊이를 변화시키는 것이 가능하므로, 스프링의 특성을 변화시킬 수 있으며, 깊이 (L2) 는 스프링 본체의 총 길이 (L1) 의 60 % 이상이다. 한편, 슬롯 깊이 (L2) 는 길이 (L1) 의 90% 를 초과하지 않는다.

개별 슬롯 (15) 은 유익하게는 2 개의 인접 슬롯 (25) 사이의 중간 부근에 위치된다. 2 개의 외부 전방 배향 층 (17, 18) 은 내부의 전방 배향 층 (16) 의 재료 두께의 두 배에 상응하는 재료 두께 (외경 및 내경의 차에 의해 한정됨) 를 갖는다. 반대로, 외부 후방 배향 층 (28) 은 2 개의 내부 후방 배향 층 (26, 27) 의 재료 두께의 반에 상응하는 재료 두께를 갖는다.

본 발명의 특징에 따라서, 스프링 본체의 각 단부의 단부면 중 하나는 1 이상의 인접하는 층의 단부면에 대해 축방향으로 변위된다. 따라서, 도 4 에 명백하게 도시된 바와 같이, 내부의 전방 배향 층 (16) 의 단부면 (19) 은 가장 가까운 층 (17) 의 단부면 (20) 에 대해 축방향으로 변위된다 (전진가능함). 더욱이, 예컨대, 층 (17) 의 단부면 (20) 은 가장 먼 층 (18) 의 단부면 (21) 에 대해 축방향으로 전진가능하게 변위된다. 스프링이 부하받지 않는 상태에서, 도 4 에 도시된 바와 같이, 변위는 각각 "S1", "S2" 로 나타낸다. 실제로, 스프링 본체가 외경 (D1) 과 내경 (D2) 사이의 차가 20 ~ 50 ㎜ 이며 총 길이 (L1) 는 60 ~ 120 ㎜ 인 치수를 가진다고 가정하면, 이러한 변위는 0.2 ~ 2 ㎜, 적합하게는 0.4 ~ 1 ㎜ 일 수 있다.

유사한 방식 (비록 반대이지만) 으로, 단부면 (29, 30, 31) 은 서로에 대해 단계적으로 변위 (S1, S2) 만큼 축방향으로 변위된다. 실제로, 단부 (14) 에서 변위 (S1, S2) 는 서로 균등한 크기일 수 있으며, 또한 반대쪽 단부 (13) 에서 대응하는 변위 (S1, S2) 와 동일하다.

본 발명에 따라서, 롤의 인접한 링에 대항하는 스프링 본체의 접촉면을 형성하는 적어도 이러한 단부면 (19, 31) 은 편평한 형상을 갖는다. 실제 제조상의 이유로, 다른 단부면 (20, 21; 29, 30) 도 편평할 수 있다.

상기된 스프링 본체는 유익하게는 예컨대, 강과 같은 단일 금속편으로 제조될 수 있다. 예컨대, 적절한 탄성 특성을 갖는 강의 링형 블랭크를 기계가공 (선삭, 밀링 및/또는 중공 드릴링) 하여, 스프링력, 스프링 길이, 치수 등을 고려하여 아주 다양한 요구를 제공할 수 있는 스프링을 제조하는 것이 가능하다.

도 1 에서, 스프링 (7) 은 잠금 너트와 스페이서 링 (6A) 사이에 장착되어 있고, 스프링의 편평한 단부면 (31) 은 잠금 너트의 내부의 유사한 편평한 단부면에 대해 가압되고, 단부면 (19) 는 스페이서 링 (6A) 의 편평한 단부면에 대해 가압된다. 잠금 너트가 조여지면, 스프링에는 스프링 본체 내부에서, 더 정확하게는 단부면 (19, 31) 사이에서 미로형상 트레인의 스프링력을 발생시키는 반대방향 축선력이 제공되며, 스프링 본체는 슬롯 바닥 (24, 34) 에 인접한 층의 U 형상부로 상기 모두 그 탄성 변형에 의해 압축된다. 클램프력의 크기에 따라서, 단부면 (19, 31) 은 단부면 (21, 29) 에 대해 내부방향으로 차례로 이동될 수 있는 인접한 단부면 (20, 30) 에 대해 내부 방향으로 향해 조금 이동된다. 변형 및 변위 운동은 작지만, 상당한 스프링력이 스프링에서 생성된다.

도 1 에서, 다수의 조임 장치 (35) 예컨대, 나사 중 하나가 잠금 너트 주위에 림 형태로 배치되어 있으며, 조임 장치는 단지 초기에 스프링 인장을 조절할 뿐 아니라 필요하면 스프링 인장을 재조정할 수도 있다.

본 발명은 상기 설명되며 도면에 도시된 실시예에 한정되지 않는다. 따라서, 링 세트의 스프링의 위치는 잠금 너트의 중간 부근에 한정되지 않는다. 본질적인 것은 롤축의 링 세트에서 스프링이 작동하는 것이다. 더욱이, 스프링 자체는 단일편의 형상인 본체의 형태 외의 다른 방식으로 실현될 수 있다. 따라서, 2 이상의 개별 구성품으로 된 스프링 본체를 조립할 수 있다. 이들은 적절한 방식으로 서로 영구적으로 결합할 수 있지만, 개별적으로 존재할 수도 있다. 강 또는 금속 외의 다른 재료로 스프링을 제조할 수도 있다. 더욱이, 층의 개수, 및 분리 슬롯의 개수는 각각 다음 청구항의 범위 내에서 상당히 변화될 수 있다. 그러나, 1 이상의 슬롯은 스프링 본체의 한 단부에서 열리고, 1 이상의 슬롯은 반대쪽 단부에서 열려있다.

본 발명의 구성에 따라서, 공지된 롤 및 이 롤과 관련된 스프링에 포함되는 스프링의 예압 문제를 해결하고, 개선된 롤 및 스프링을 각각 제공할 수 있다.

Claims (10)

1. 롤축 (1),

   2 개의 축방향으로 이격된 정지 링들 (2, 3) 로서, 일방의 정지 링 (2) 은 고정되고 타방의 정지 링 (3) 은 잠금 너트인 상기 정지 링들 (2, 3),

   상기 정지 링들 (2, 3) 사이에 장착되는 롤 링, 스페이서 링, 또는 롤 링과 스페이서 링의 형태인 다수의 다른 링, 그리고 2 개의 축방향으로 이격된 단부들 (13, 14) 에 의해 한정되는 1 이상의 스프링 (7) 을 포함하는 롤에 있어서,

   후방측의 상기 단부 (14) 에 도달하지 않으면서 후방측의 상기 단부를 향해 신장되어 있는 1 이상의 제 1 슬롯 (15) 이 상기 스프링 (7) 의 전방측의 상기 단부 (13) 에서 열려 있고, 상기 제 1 슬롯은 링형 단부면들 (19, 20) 을 갖는 2 개의 전방 배향 층 (16, 17) 을 분리하며,

   전방측의 상기 단부 (13) 에 도달하지 않으면서 전방측의 상기 단부를 향해 신장되어 있는 1 이상의 제 2 슬롯 (25) 이 후방측의 상기 단부 (14) 에서 열려 있으며, 상기 제 2 슬롯은 링형 단부면들 (30, 31) 을 갖는 2 개의 후방 배향 층들 (27, 28) 을 분리하며,

   상기 스프링의 본체의 상기 단부들 (13, 14) 각각에서 상기 단부면들 (19, 31) 은 인접한 층의 상기 단부면들 (20, 30) 에 대해 축방향으로 돌출해 있고, 상기 스프링의 양쪽 단부에 있는 돌출한 상기 단부면들 (19, 31) 은 인접한 링들 (6A, 3) 의 단부면들 (10) 에 대해 가압되는 것을 특징으로 하는 롤.
2. 제 1 항에 있어서,

   개별 상기 층들 (16, 28) 의 링형 상기 단부면들 (19, 31) 은 평평하고 상기 스프링의 신장 축선 (C) 에 수직이며, 또한 상기 인접한 링들 (6A, 3) 의 상기 단부면들은 평평하며 그 신장 축선에 수직인 것을 특징으로 하는 롤.
3. 탄성 재료로 제조되고 축방향으로 이격된 2 개의 단부들 (13, 14) 을 갖는 링형 본체를 포함하는, 롤용 스프링에 있어서,

   후방측의 상기 단부 (14) 에 도달하지 않으면서 후방측의 상기 단부 (14) 를 향해 신장되어 있는 1 이상의 제 1 슬롯 (15) 이 상기 본체의 전방측의 단부 (13) 에서 열려 있고, 상기 제 1 슬롯은 링형 단부면들 (19, 20) 을 갖는 2 개의 전방 배향 층들 (16, 17) 을 분리하며,

   전방측의 상기 단부 (13) 에 도달하지 않으면서 전방측의 상기 단부를 향해 신장되어 있는 1 이상의 제 2 슬롯 (25) 이 후방측의 상기 단부 (14) 에서 열려 있으며, 상기 제 2 슬롯은 링형 단부면들 (30, 31) 을 갖는 2 개의 후방 배향 층들 (27, 28) 을 분리하며,

   상기 본체의 2 개의 상기 단부들 각각에서 층들 (16, 28) 의 상기 단부면들 (19, 31) 은 인접한 층 (17, 27) 의 상기 단부면들 (20, 30) 에 대해 축방향으로 돌출해 있는 것을 특징으로 하는 롤용 스프링.
4. 제 3 항에 있어서,

   개별 상기 층들 (16, 28) 의 상기 단부면들 (19, 31) 은 평평하고 상기 스프링의 신장 축선 (C) 에 수직인 것을 특징으로 하는 롤용 스프링.
5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,

   상기 슬롯들 (15, 25) 의 축방향 길이 (L2) 는 상기 스프링의 상기 본체의 길이 (L1) 의 60% 이상인 것을 특징으로 하는 롤용 스프링.
6. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,

   상기 슬롯들 (15, 25) 의 축방향 길이 (L2) 는 상기 스프링의 상기 본체의 길이 (L1) 의 90% 이하인 것을 특징으로 하는 롤용 스프링.
7. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,

   상기 스프링의 상기 본체의 상기 단부들 (13, 14) 각각에서, 2 이상의 슬롯들 (15, 25) 은 3 개 이상의 층들 (16, 17, 18; 26, 27, 28) 을 분리하면서 열려 있는 것을 특징으로 하는 롤용 스프링.
8. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,

   양쪽 상기 단부들 (13, 14) 사이의 축방향 길이 (L1) 가 외경 (D1) 보다 작은 평평한 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 롤용 스프링.
9. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,

   하나의 단일 금속편으로 형성된 것을 특징으로 하는 롤용 스프링.
10. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,

    2 개 이상의 단일 금속편으로 형성된 것을 특징으로 하는 롤용 스프링.

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