JPS5933442B2 - 圧延ロ−ル用の油膜軸受 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、圧延ロールとくにテーパーネックを有する
圧延ロール用の油膜軸受の改良に関するものである。

この種テーパーネック油膜軸受は、一般にモーコール軸
受と呼ばれ、第１図に示したようにロールチヨツク軸受
箱１に内装したブッシング２と、このブッシング２に対
しジャーナルを形成すべく圧延用ロール３のテーパーネ
ック４へ緊密にはめ合わせたスリーブ５とにより油膜軸
受を構成するもので、ここにスリーブ５のテーパーネッ
ク４に対する回り止めのためにキー６が用いられる。

さてかような油膜軸受により圧延ロールを枢架した圧延
機では、これによつて圧延される被圧延材の厚み精度が
阻害される原因として圧延用ロールの回転中心の偏心に
基く圧下刃の変動がしばしば問題となり、この点従来技
術では油膜軸受の構造上不可避とする考え方がとくに圧
延機メーカーにおいて支配的であつた。ところで現在、
板材の連続圧延に当つては、熱間、冷間圧延を問わず自
動板厚制御（以下単にＡＧＣと略記する）を多くの場合
ＢＩＳＲＡ方式すなわち被圧延板の板厚変化を圧延荷重
の変化から読み取りこの変化の程度に応じてロール間隙
を調整して所定板厚に調整する方式により行なつて圧延
板の長手方向の板厚の均一化を図つているが、前述の如
き従来のテーパーネック油膜軸受に圧延ロールを枢架し
た圧延機では、圧延荷重の変動が、第２図に示したグラ
フのように、圧延用ロールの一回転毎に圧延用ロールの
偏心に基いて生じることのほか、とくに急激なマイナス
ピークが極端に加わることが経験され、かかる圧下刃の
急変に対して現在のＡＧＣでは追従補正が事実上不可能
であつた。

この圧下刃の急激な変動現象については、先に特開昭５
１−１１２７６０号公報に開示したように、その原因の
大部分は圧延ロールの油膜軸受において該圧延ロールの
テーパーネックにキーで回り止めされたスリーブのキー
溝に影響されるところが大きい。

すなわち第１図に示したところにおいて、スリーブ５の
テーパー部に刻まれるキー溝□は、キー６の熱膨張など
を勘案してキー６のテーバーネツク４の周面上突出高さ
に対してやや深くなる設計とされ従つてキー溝Ｔの底と
キー６との間に間隙ができ、このためスリーブ５の圧下
刃受圧位置にキー溝７が一致したとき、スリーブ５の弾
性変形を惹起して圧下刃が急激に低下するのである。

かような圧下刃の急変は板厚精度に及ぼす影響が甚しく
、かくして生じた板厚不同はその後の圧延によつても完
全には解消されないのである。前記特開昭５１−１１２
７６０号公報に開示されたテーパーネツク軸受において
は、この問題を第３図に示したように、スリーブ５を圧
延ロール３に固定する回り止め６′を、該スリーブ５と
口ールネツクとのテーパ一はめ合い域を避けて、該テー
パーネツク４に続くストレートネツク部８に設けること
により解決したが、この場合は新たに圧延機を製造する
際には問題はないにしても、既存の圧延機に適用する際
にはその改造範囲が大きいため種種の困難を伴つていた
。すなわち圧延用ロールのネツク部には、第４図に示し
たように、テーパーネツク４に続くストレートネツクが
ない場合があり、この場合に上掲の技術を適用するため
には、圧延ロール３のネツク部をストレートネツクの長
さだけ延長しなければならず、これに要する費用は多額
であるため実用的でない。

そこでこの発明では既存の圧延機にも容易に適用でき、
しかもキー溝に基因する圧延荷重の急変の問題を有利に
解決した圧延ロール用の油膜軸受を提案しようとするも
のである。

発明者らはまずキーの必要諸元を決めるため、実際の圧
延中にキーに作用するせん断力について調べることにし
た。

調査にあたつては作業条件の非常に苛酷なホツトストリ
ツプの仕上圧延機を用い、第５図に示したような測定装
置を考案して種種の作業条件の下でキーに作用する力を
求めた。この測定装置において、テーパーネツク４に第
５図Ａ，ｂのように、ロール３の軸心方向とそれに直角
をなしてのびる十字溝９を穿ち、その軸心方向に沿う向
きで緊密にはまり合いスリーブ５のキー溝７に対する係
止に役立つ立体部分１０ａに、その両側へ張り出す分岐
腕１０ｂを設けた測定用キー１０をつくり、分岐腕１０
ｂの端部で十字溝９の溝端と緊密に適合させ、この分岐
腕１０ｂにストレインゲージＳを貼り付けて、ロール３
から測定用キー１０の分岐腕１０ｂの端に加わる力Ｆと
これを該キー１０の主体部１０ａとの接合で受けとめる
スリーブ５のキー溝７に働く反力Ｆ′とに応じて分岐腕
１０ｂに生じる圧縮歪を計測した。この圧縮歪の計測値
を基にして測定用キーに働くせん断力を求めたところ、
第６図に示したように、作業条件の非常に苛酷なホツト
ストリツプにおいても最大で約５トンであり、このせん
断力に耐えるに必要とするキー寸法は、従来この種圧延
機に通常使用されていたキー寸法（長さ３０５鼎、幅１
００１ｔｎ、高さ７５ｍｍ）の約１／９程度までせん断
力支持面積を縮小でき、より短いキーで十分に適合する
ことがわかつた。この調査結果に基いて、種々の実験と
検討を重ねた結果、圧延ロールのテーパーネツクに緊密
にはまり合うスリーブに、その嵌合状態で該テーパーネ
ツクの小径端からはみ出す部分を設け、このはみ出し部
の内周にキー溝を刻み、このキー溝に装着したキーの内
向き端を係止する受けホルダを、テーパーネツクの小径
端面に設けることにより所期の目的が有利に達成される
ことを究明したのである。

以下この発明を、第７〜９図に示す好適実施例について
説明する。

この好適実施例において従来と構成を同じくする部分は
同一の番号をもつて示し、５がスリーブでこのスリーブ
５の圧延ロールのテーパーネツク４からはみ出した部分
にキー溝７１を刻み、ここにキー６７を装入するのであ
る。そしてキー６′の内向き端を、テーパーネツク４の
小径端面１１にたとえば第８図に示したようなボルト締
めにより固定した受けホルダ１２で係止することにより
、回り止めとして有効に機能させるのである。なおこの
場合に、受けホルダ１２にもせん断力が加わるので第９
図に図解したように、受けホルダ１２は小径端面１１に
穿つたくぼみ１３内に埋設するようにするとより有利で
ある。

第１０図は受けホルダ１２およびキー６′の変形例を示
したもので、キー６′５はキー６′の内向き端に突起ａ
を有し、受けホルダ１２′はテーパーネツク４の小径端
面１１に設けられた孔でこの孔によりキー６′５の突起
ａをテーパーネツクの小径端面１１に係止するものであ
る。

かくして通常の圧延においてはキー溝に起因する圧延荷
重の急変はなくなり、的確なＡＧＣの下に安定した操業
が行なえる。

しかしながら油膜軸受に使用されるキーの役割りは、単
に圧延時にスリーブとロールとの回り止めを行なうだけ
にとどまるものではなく、スリーブとブツシング間での
油膜切れなどによる焼付事故に対して、駆動側スピンド
ルなどに設けてあるオーバーロードクラツチなどの安全
装置が始動するまでの最大トルクに耐えて、ロールとス
リーブ間でのすべり焼付事故を防ぎ、ロールを保護する
ことにもある。

このため現在使用されているキーは、この点を考慮し数
多くの事故例をもとにその寸法が決定されたものであつ
て、通常はキー全長ｌとスリーブの外周径Ｄの比ｌ／Ｄ
が約０．３程度となるように定めている。従つて長さを
縮小したキーを用いる場合にも、従来程度のせん断強度
を持たせる必要があるが、この問題はキー止めを複数個
設定することにより解決できる。

すなわち熱間仕上げ圧延機に用いられる油膜軸受（Ｄ−
１１１５ｍ０を代表例として、キーの長さｌの軸受受圧
領域長さＬに対する比ｌ／Ｌで０．０５〜０．４の範囲
にわたつてキーの長さｌを変化させたときに従来程度の
せん断強度（１．／Ｄ−０．３）を得るために必要なキ
ー止めの個数について調べた結果を第１１図に示す。

同図より明らかなように′／Ｌが０．１〜０．２の場合
には縮小キーの個数は２〜３個でよく、はめ合い領域端
の円周に沿つて等間隔配置とすればより好ましい。

さらにこの発明の油膜軸受は、既存の圧延機への適用が
極めて簡単であつて、新たに作成するのはスリーブだけ
でよく、ロールのテーパーネツクに刻まれている従来の
キー溝は肉盛りなどによつて埋めるか、そのままでもよ
くその後新たにこの発明に従いテーパーネツクの小径端
面に受けホルダーを設置すればよい。

またさらにこの発明は、圧延ロール用軸受としてモーゴ
イ゛ル軸受やメスタ軸受のような油膜軸受を用いるすべ
ての多段圧延機に適用可能である。

以上述べたようにこの発明によれば、スリーブのキー溝
に起因する圧下刃の急変を、キーのせん断強度を低下さ
せることなく、大幅に減少できるため、ＡＧＣによる板
厚制御の追従補正が適正に行なえ従つて圧延板製品の板
厚精度が著しく向上する。この発明をホツトストリツプ
の仕上圧延機に適用したところ、荷重変動は従来の約６
０トンから約１５トンに低減し、板厚精度も大幅に向上
した。なおこの発明をとくに熱間圧延に適用した場合に
は、ＡＧＣの向上により圧延素材の加熱炉からの低温抽
出が可能となるため省エネルギーの点でも期待できる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第４図は従来の油膜軸受の縦断面図、第２
図は圧延用ロールの回転に伴う圧下刃の変動を示したグ
ラフ、第３図は改良型油、膜軸受の縦断面図、第５図Ａ
，ｂはキーに作用する圧縮歪の検出要領の説明図、第６
図は圧延荷重とキーに作用するせん断力の関係を示した
グラフ、第７図はこの発明の好適実施例の縦断面図、第
８図は第７図のＡ−Ａ矢視図、第９図は第８図のＢ−Ｂ
矢視図、第１０図は変形例を示す部分断面図、第１１図
はキーの長さｌの軸受受圧領域長さＬに対する比ｌ／Ｌ
とキーの必要個数との関係を示したグラフである。 １・・・ロールチヨツク軸受箱、２・・・ブツシング、
３・・・圧延用ロール、４・・・テーパーネツク、５・
・・スリーブ、６，６′，６／／・・・キー、７，ｒ′
・・・キー溝、１１・・・テーパーネツクの小径端面、
１２・・・受けホルダ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ロールチェック軸受箱のブッシングと、これに対し
   ジャーナルを形成すべく圧延ロールのテーパネツクへ緊
   密にはめ合わせたスリーブとからなり、該スリーブが圧
   延ロールのテーパーネックの小径端からはみ出す部分を
   有し、このはみ出し部の内周にキー溝を刻み、このキー
   溝に装着したキーの内向き端を係止する受けホルダをテ
   ーパーネックの小径端面に設けてなる圧延ロール用の油
   膜軸受。