KR20100062491A - 유압을 이용한 압연롤러 및 이에 의한 고정방법 - Google Patents

Abstract

압연링에 측압을 안정적으로 가하여 압연링을 샤프트에 고정시키고, 간단한 구조로 측압을 가함으로써 비용 및 설계상의 부담을 줄일 수 있는 유압을 이용한 압연롤러 및 압연롤러의 고정방법을 제시한다. 그 롤러 및 방법은 샤프트에 끼워져 조립되는 복수개의 압연링의 일측에서 압연링에 측압을 부여하는 측압부를 포함한다. 이때 측압부는 유압을 발생하는 유압발생부와 유압을 전달하는 유압실린더가 설치되어 있는 하우징과, 하우징과 접해 있으면서 측압을 발생시키는 테이퍼부와 측압을 유지하도록 고정시키는 측압고정부가 바깥 면에 설치되어 있는 스페이서를 포함한다. 압연링은 측압고정부에 설치된 측압고정홀과 스페이서에 형성된 측압고정홈에 볼트를 삽입하여 측압을 유지한 채로 고정된다.

압연링, 측압, 유압, 테이퍼부

Description

유압을 이용한 압연롤러 및 이에 의한 고정방법{Rolling mill using hydraulic pressure and method of fixing thereof}

본 발명은 금속의 압연작업에 사용되는 압연롤러 및 이에 의한 고정방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 압연롤러의 샤프트에 장착된 압연링과 스페이스(space)를 회전토크(torque)에 견딜 수 있도록 유압에 의해 측압을 부여하는 압연롤러 및 이에 의한 고정방법에 관한 것이다.

일반적으로 압연은 고온 또는 상온의 금속을 압연기의 압연링 사이로 통과시켜 판재, 봉재, 관재 및 여러 가지 단면의 형재를 만드는 가공방법이다. 이때 압연링은 초경합금, 세라믹, 경질합금 등으로 내마모성이 우수한 재료를 사용한다.

한편 압연링을 샤프트에 고정시키기 위하여, 압연링의 일측에서 강력한 측압을 가하는 방법이 사용되고 있다. 압연링에 측압을 가하는 방법은 링 너트(ring nut)나 나사를 이용하는 기계적 방식과 유압을 이용하는 유압 방식이 사용되고 있다. 하지만, 기계적인 방식은 회전토크를 견디기 어려운 점이 있어 최근에는 유압방식을 많이 사용하고 있다.

유압 방식은 다양한 형태가 제시되어 왔다. 구체적인 예로써, 접시스프링을 이용하여 압연링에 균일한 측압을 가하는 것과, 측압너트를 이용하여 나사부의 동일한 반력을 발생시켜 힘의 균형을 유지하는 것 및 조절링과 웨지링의 회전을 이용하여 측압을 가하는 것 등이 있었다.

하지만, 접시스프링을 이용한 경우는 접시스프링의 탄성력 등을 정밀하게 계산하여야 하므로 설계상 어려움이 있고, 측압너트를 이용하는 경우는 나사산을 크게 할 수 없어서 유압을 제거한 후에 압력에 의하여 나사산이 파손될 수 있다. 또한 조절링와 웨지링을 이용하는 경우는 구조가 복잡하여 이를 구현하는 데 비용 부담과 설계상 어려움이 있다.

따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 압연링에 측압을 안정적으로 가하여 압연링을 샤프트에 고정시키고, 간단한 구조로 측압을 가함으로써 비용 및 설계상의 부담을 줄일 수 있는 유압을 이용한 압연롤러를 제공하는 데 있다. 또한 본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 상기 측압을 이용하여 압연링을 샤프트에 고정하는 고정방법을 제공하는 데 있다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 압연롤러는 회전축이 되는 샤프트와, 상기 샤프트에 끼워져 조립되는 복수개의 압연링 및 상기 압연링의 일측에서 상기 압연링에 측압을 부여하는 측압부를 포함한다. 이때 상기 측압부는 유압을 발생하는 유압발생부와 상기 유압을 전달하는 유압실린더가 설치되어 있는 하우징 및 상기 하우징과 접해 있으면서 상기 측압을 발생시키는 테이퍼부와 상기 측압을 유지하도록 고정시키는 측압고정부가 바깥 면에 설치되어 있는 스페이서를 포함한다.

본 발명의 압연롤러에 있어서, 상기 압연링의 양측에는 상기 압연링을 고정하기 위한 스페이스가 장착되고, 상기 압연링과 접하는 상기 스페이스에는 이물질의 유입을 방지하는 오링이 설치될 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 유압발생부는 상기 압연링 또는 상기 압연링과 스페이스가 회전토크를 견딜 수 있는 측압을 유도하는 유압을 발생시키는 것이 바람직하다. 또한 상기 유압실린더는 상기 유압을 수용하도록 테인레스강, SCM440, S45C, SNCM439 중에서 선택한 어느 하나의 물질로 이루어진 유압수용체를 포함한다.

본 발명의 바람직한 압연롤러에 있어서, 상기 테이퍼부는 외측으로 갈수록 폭이 좁아지도록 경사지며, 상기 테이퍼부와 상기 스페이서가 접하는 부분에는 상기 테이퍼부가 움직이도록 하는 나사부가 형성될 수 있다.

한편 상기 측압고정부에는 상기 측압을 유지하도록 고정시키도록 측압고정홀이 형성되어 있고, 상기 측압고정홀은 상기 샤프트의 둘레를 따라 균등하게 배치되는 것이 바람직하다. 또한 상기 스페이서에는 상기 측압을 유지하면서 고정하도록 하는 측압고정홈이 상기 측압고정홀과 대응하여 설치될 수 있다.

본 발명의 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 압연롤러의 고정방법은 먼저 하우징에 설치된 유압발생부에서 발생하는 유압을 유압실린더에 전달한다. 그후 상 기 유압실린더에 전달된 유압은 유압수용체를 앞으로 밀어 상기 하우징과 스페이서를 간격(d)만큼 떨어지도록 한다. 상기 테이퍼부와 상기 스페이서 사이에 형성된 나사부의 작용으로 상기 테이퍼부를 상기 간격(d)만큼 후진하여, 측압고정부를 빈 공간(s) 방향으로 하강시킨다. 상기 측압고정부에 설치된 측압고정홀과 상기 스페이서에 형성된 측압고정홈에 볼트로 고정한다.

본 발명의 고정방법에 있어서, 상기 테이퍼부는 외측으로 갈수록 폭이 좁아지도록 경사진 것이 바람직하다.

본 발명의 압연롤러에 의하면, 유압에 의해 스페이서를 일정한 간격만큼 이동시키고 테이퍼부를 이용하여 측압을 발생시켜 압연링을 고정함으로써, 간단한 방법으로 압연링을 고정할 수 있다. 이에 따라, 압연링을 완벽하게 고정할 수 있으며, 압연링과 스페이스 사이에 오링을 설치함으로써, 샤프트의 부식을 방지할 수 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다음에서 설명되는 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예들은 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다.

본 발명의 실시예는 유압을 수용하는 테이퍼부를 이용하여 압연링에 측압을 간단한 방법으로 가하는 압연롤러를 제시할 것이다. 본 발명의 압연롤러는 압연링이 장착되는 부분과 압연링에 측압을 제공하는 측압부로 나누어지므로, 이하에서는 이를 구분하여 설명할 것이다. 이어서 압연롤러의 구조를 살펴보고 이에 의해 압연링을 샤프트에 고정하는 방법을 살펴보기로 한다,

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 압연롤러의 부분단면도이다.

도 1을 참조하면, 압연롤러는 회전축이 되는 샤프트(100)와 샤프트(100)에 끼워져 조립되는 복수개의 압연링(102)과, 압연링(102)의 양측에 위치하는 스페이스(104) 및 압연링(102)의 일측에서 압연링(102)에 측압을 가하는 측압부(A)를 포함한다. 실질적으로 측압부(A)는 샤프트(100)의 둘레를 따라 위치하나 설명의 편의를 위하여 일부분만을 표시하였다.

압연링(102)은 제조하고자 하는 판재, 봉재, 관재 및 여러 가지 단면의 형재를 가공하기 위한 틀이 형성되어 있고, 초경합금, 세라믹, 경질합금 등으로 내마모성이 우수한 재료를 사용한다. 스페이스(104)는 압연링(102)을 고정하기 위한 것으로 압연을 할 때 피치로 인하여 두께는 압연링(102)과 다를 수 있고 스테인레스강 중에서 SCM440, SNCM439 합금이 주로 사용되며, 키(108)에 의해 고정된다.

한편, 압연을 하는 과정에서 외부에서 압연링(102)과 스페이스(104)에 냉각수와 같은 이물질이 유입되어 샤프트(100)를 부식 등에 의해 손상시킨다. 이에 따라 본 발명의 실시예에서는 압연링(102)과 접하는 스페이스(104)에 도시된 바와 같이 오링 케이스(107)를 형성하여 제1 오링(106)을 삽입하여 이를 방지한다. 즉, 제1 오링(106)은 샤프트(100)로 이물질이 유입되는 것을 막아 샤프트(100)가 부식 등 에 의해 손상되는 것을 방지할 수 있다. 따라서 본 발명의 샤프트(100)는 종래의 경우에 비해 장기간 사용할 수 있다.

도 2는 도 1의 측압부(A)를 확대한 단면도이고, 도 3 내지 도 7은 측압부(A)를 이루는 구성요소 각각을 샤프트(100) 둘레로 확대하여 나타낸 단면도들이다. 이때, 도 6b는 도 6a의 측압고정부(140)를 평면적으로 살펴본 것이다.

도 2에 의하면, 측압부(A)는 유압을 발생하는 유압발생부(112)와 유압을 전달하는 유압실린더(120)가 설치되어 있는 하우징(110)과 측압을 발생시키는 테이퍼부(130), 측압을 유지하도록 고정시키는 측압고정부(140)가 설치되어 있는 스페이서(150)를 포함하여 구성된다. 이때 하우징(110)과 스페이서(150)는 서로 접해 있고, 이중 스페이서(150)는 압연링(102)에 접촉되어 있다.

도 3 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 하우징(110)은 유압발생부(112)와 유압실린더(120)를 고정하고 이를 지지하는 역할을 한다. 하우징(110)은 샤프트(100)의 둘레를 따라 샤프트(100)에 끼워진다. 유압발생부(112)는 압연롤러의 외부의 유압발생장치(도시 안됨)에 발생시킨 유압을 하우징(110) 내에 발생시킨다. 유압발생부(112)는 압연링(102)과 스페이스(104)가 회전토크에 견딜 수 있는 측압을 유지할 수 있는 정도의 압력, 예컨대 1,000㎏/㎤~3,000㎏/㎤을 발생시킨다.

유압실린더(120)는 하우징(110)에서 샤프트(100)에 가까운 부분에 끼워지는 것이 바람직하며 스페이서(150)와 접촉되어 있다. 유압실린더(120)는 유압을 수용하고 이를 스페이서(150)를 움직이게 하는 유압수용체(122)와, 유압의 파괴를 방지하기 위한 제2 오링(124) 및 유압수용체(122)를 지지하는 지지체(126)를 포함하여 이루어진다. 이때, 참조번호 125는 제2 오링(124)을 보호하기 위한 백업 오링이다.

유압수용체(122)는 유압에 의해 손상되지 않고 유압을 스페이서(150)를 전달하기 위한 재료, 예컨대 스테인레스강, SCM440, S45C, SNCM439 중에서 선택한 어느 하나의 물질로 이루어진 재질이 적합하며, 조질경도 HRC 32~40이 바람직하다. 제2 오링(124)은 유압수용체(122)와 하우징(110) 사이에 끼워져 유압이 파괴되는 것을 방지한다.

도 5 내지 도 7에 의하면, 스페이서(150)는 유압실린더(120)에 의해 전달된 유압에 의해 이동되는 부분으로 상기 유압을 압연링(102)에 가하는 역할을 한다. 스페이서(150)는 압연링(102)에 접촉하면서 샤프트(100)의 둘레를 따라 샤프트(100)에 끼워진다. 스페이서(150)는 외측에 테이퍼부(130)와 측압고정부(140)가 설치되어 있고, 볼트 등에 의해 고정되는 측압고정홈(152)이 형성되어 있다.

테이퍼부(130)는 외측으로 갈수록 폭이 좁아지도록 경사지어 있고, 경사진 면에 대응하여 측압고정부(140)가 접촉되어 있다. 또한 테이퍼부(130)에서 스페이서(150)와 접하는 부분은 나사부(132)가 형성되어 있어, 테이퍼부(130)를 이동할 수 있도록 한다.

측압고정부(140)는 테이퍼부(130)와 스페이서(도 2의 150) 사이에 스페이서(150)의 둘레를 따라 스페이서(150)의 외측에 끼워진다. 측압고정부(140) 내에는 볼트 등에 의해 측압을 고정하기 위한 측압고정홀(142)에 형성되어 있다. 측압고정홀(142)은 측압고정부(140)의 둘레를 따라 균등한 간격으로 배치되어 있는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 측압고정홀(142)을 균일하게 배치함으로써, 압연링(102)을 균 일한 압력으로 고정할 수 있다. 빈 공간(s)은, 측압을 유지하면서 고정할 때, 측압고정부(140)가 스페이서(150) 방향으로 이동하기 위한 것이다.

스페이서(150)에 형성된 측압고정홈(152)은 볼트 등이 관통하도록 측압고정홀(142)과 연결되어 있다. 즉, 측압고정부(140)가 빈 공간(s)만큼 하강하더라도 측압고정홀(142)과 측압고정홈(152)의 중심은 흐트러지지 않고 일치한다. 다시 말해, 테이퍼부(130)의 경사는 측압고정부(140)가 하강하더라도 측압고정홀(142)과 측압고정홈(152)의 중심이 일치하도록 경사지어 있다.

도 8a 및 도 8b는 본 발명의 실시예에 의한 측압부(A)를 이용하여 압연링(102)을 고정하는 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.

도 8a를 참조하면, 먼저 하우징(110)에 설치된 유압발생부(112)에서 발생하는 유압을 유압실린더(120)에 전달한다. 유압실린더(120)에 전달된 유압은 유압수용체(122)를 앞으로 밀어 하우징(110)과 스페이서(150)를 간격(d)만큼 떨어지도록 한다. 스페이서(150)가 앞으로 밀림에 따라 테이퍼부(130)도 같이 이동한다. 간격(d)은 압연링(102)을 고정시키기 위하여 충분한 측압을 발생하는 정도이면 가능하다. 따라서 간격(d)은 압연롤러의 크기나 종류에 따라 달라질 수 있다. 이때, 측압고정부(140)와 스페이서(150) 사이에는 빈 공간(s1)이 형성되어 있다. 즉, 빈 공간(s1)은 테이퍼부(130)가 하우징(110) 방향으로 이동하기 전의 상태에 형성된다.

도 8b를 참조하면, 테이퍼부(130)를 나사부(132)의 작용으로 간격(d)만큼 후진하면, 측압고정부(140)는 아래 방향으로 하강하여 빈 공간(s2)만큼 형성한다. 빈 공간(s2)이 형성되는 이유는 테이퍼부(130)의 하강에 대하여 설계적인 여유를 두기 위함이다. 측압고정부(140)가 하강하더라도 측압고정홀(142)과 측압고정홈(152)은 서로 중심이 일치한다. 이러한 상태에서 볼트(160) 등을 측압고정홀(142)과 측압고정홈(152)에 삽입하여 고정한다. 압연링(102)이 고정된 후에 유압을 제거해도 압연링(102)에 가해진 측압은 계속 유지된다.

본 발명의 압연롤러에 의하면, 유압에 의해 스페이서(150)를 일정한 간격(d)만큼 이동시키고 테이퍼부(130)를 이용하여 측압을 발생시켜 압연링(102)을 고정함으로써, 간단한 방법으로 압연링을 고정할 수 있다. 이에 따라, 압연링(102)을 완벽하게 고정할 수 있으며, 압연링(102)과 접하는 스페이스(104)에 오링을 설치함으로써, 샤프트(100)의 부식을 방지할 수 있다.

이상, 본 발명은 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.

도 1은 본 발명에 의한 압연롤러의 부분단면도이다.

도 2는 도 1의 측압부를 확대한 단면도이고, 도 3 내지 도 7은 측압부를 이루는 구성요소 각각을 샤프트 둘레로 확대하여 나타낸 단면도 및 측면도들이다.

도 8a 및 도 8b는 본 발명에 의한 측압부를 이용하여 압연링을 고정하는 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

100; 샤프트 102; 압연링

104; 스페이스 110; 하우징

112; 유압발생부 120; 유압실린더

130; 테이퍼부 132; 나사부

140; 측압고정부 142; 측압고정홀

150; 스페이서 152; 측압고정홈

Claims (11)

1. 회전축이 되는 샤프트(100);

   상기 샤프트(100)에 끼워져 조립되는 복수개의 압연링(102); 및

   상기 압연링(102)의 일측에서 상기 압연링(102)에 측압을 부여하는 측압부(A)를 포함하고,

   상기 측압부(A)는 유압을 발생하는 유압발생부(112)와 상기 유압을 전달하는 유압실린더(120)가 설치되어 있는 하우징(110); 및

   상기 하우징(110)과 접해 있으면서 상기 측압을 발생시키는 테이퍼부(130)와 상기 측압을 유지하도록 고정시키는 측압고정부(140)가 바깥 면에 설치되어 있는 스페이서(150)를 포함하는 유압을 이용한 압연롤러.
2. 제1항에 있어서, 상기 압연링(102)의 양측에는 상기 압연링(102)을 고정하기 위한 스페이스(104)가 장착되고, 상기 압연링(102)에 접하는 상기 스페이스(104)에는 이물질의 유입을 방지하는 오링이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 유압을 이용한 압연롤러.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 유압발생부(112)는 상기 압연링(102) 또는 상기 압연링(102)과 스페이스(104)가 회전토크를 견딜 수 있는 측압을 유도하는 유압을 발생시키는 것을 특징으로 하는 유압을 이용한 압연롤러.
4. 제1항에 있어서, 상기 유압실린더(120)는 상기 유압을 수용하도록 스테인레스강, SCM440, S45C, SNCM439 중에서 선택한 어느 하나의 물질로 이루어진 유압수용체(122)를 포함하는 것을 특징으로 하는 유압을 이용한 압연롤러.
5. 제1항에 있어서, 상기 테이퍼부(130)는 외측으로 갈수록 폭이 좁아지도록 경사진 것을 특징으로 하는 유압을 이용한 압연롤러.
6. 제1항에 있어서, 상기 테이퍼부(130)와 상기 스페이서(150)가 접하는 부분에는 상기 테이퍼부(130)가 움직이도록 하는 나사부(132)가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 유압을 이용한 압연롤러.
7. 제1항에 있어서, 상기 측압고정부(140)에는 상기 측압을 유지하도록 고정시키도록 측압고정홀(142)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 유압을 이용한 압연롤러.
8. 제7항에 있어서, 상기 측압고정홀(142)은 상기 샤프트(100)의 둘레를 따라 균등하게 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 유압을 이용한 압연롤러.
9. 제8항에 있어서, 상기 스페이서(150)에는 상기 측압을 유지하면서 고정하도록 하는 측압고정홈(152)이 상기 측압고정홀(142)과 대응하여 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 유압을 이용한 압연롤러.
10. 하우징(110)에 설치된 유압발생부(112)에서 발생하는 유압을 유압실린더(120)에 전달하는 단계;

    상기 유압실린더(120)에 전달된 유압은 유압수용체(122)를 앞으로 밀어 상기 하우징(110)과 스페이서(150)를 간격(d)만큼 떨어지도록 하는 단계;

    상기 테이퍼부(130)와 상기 스페이서(150) 사이에 형성된 나사부(132)의 작 용으로 상기 테이퍼부(130)를 상기 간격(d)만큼 후진하여, 측압고정부(140)를 빈 공간(s) 방향으로 하강시키는 단계; 및

    상기 측압고정부(140)에 설치된 측압고정홀(142)과 상기 스페이서(150)에 형성된 측압고정홈(152)에 볼트(160)로 고정하는 단계를 포함하는 유압을 이용한 압연롤러의 고정방법.
11. 제10항에 있어서, 상기 테이퍼부(130)는 외측으로 갈수록 폭이 좁아지도록 경사진 것을 특징으로 하는 유압을 이용한 압연롤러의 고정방법.

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