롤 스탠드

(19) 대한민국특허청(KR)
(12) 공개특허공보(A)
(51)Int. Cl.6
B21B 35/14
(11) 공개번호 특1999-007799
(43) 공개일자 1999년01월25일
(21) 출원번호 특1997-707322
(22) 출원일자 1997년10월16일
번역문제출일자 1997년10월16일
(86) 국제출원번호 PCT/AT 96/000078 (87) 국제공개번호 WO 96/033823
(86) 국제출원출원일자 1996년04월23일 (87) 국제공개일자 1996년10월31일
(81) 지정국 EP 유럽특허 : 오스트리아 벨기에 스위스 리히텐슈타인 독일 덴마크
스페인 프랑스 영국 그리스 아일랜드 이탈리아 룩셈부르크 모나코
네덜란드 포르투칼 스웨덴 핀랜드
국내특허 : 일본 대한민국 미국
(30) 우선권주장 A 711/95 1995년04월25일 오스트리아(AT)
(71) 출원인 뵈스트-알핀인두스트리안라겐바우게엠베하 퀴르비쉬프리츠
오스트리아 연방공화국, 아-4020 린츠, 투름스트라쎄 44
(72) 발명자 부췌거루돌프
오스트리아연방공화국, 아-4490 솅 플로리안, 프란드타우에르스트라쎄9
(74) 대리인 박세걸
심사청구 : 없음
(54) 롤 스탠드
요약
롤 갭을 형성하며 구동 스핀들을 통해 개별적인 구동 모터에 의해 구동될 수 있는 두 개의 롤을 포함하는
롤 스탠드에 있어서, 톱니를 가진 커플링이 더 큰 각도의 축 이동을 가능하게 하는 가요성 커플링과 함께
이용된다.
구동 모터로부터 롤(1,2)로 최대 토크를 전달하기 위해서는, 각 구동 스핀들(11,12)은 서로 관련있는 최
대 두 개의 구성요소(20,23)로 구성되고 두 개의 구성요소로 구성되는 구동 스핀들(12) 중 적어도
하나에, 특히 유니버셜 조인트에서 가요성 커플링(24)에 의해 상기 구동 모터(14)쪽으로, 상기 구성요소
(20,23)들 간의 두 개의 다른 관절 포인트에서 롤(2)과의 접속을 위한 단일 톱니를 가진 커플링(17)이 제
공된다.
대표도
도2
명세서
기술분야
본 발명은 롤 갭을 형성하며 구동 스핀들을 통해 개별적인 구동 모터에 의해 구동될 수 있는 두 개의 롤
을 포함하는 롤 스탠드에 관한 것으로서, 특히 톱니를 가진 커플링(toothed coupling)이 더 큰 각도로 축
(shaft) 이동을 가능하게 하는 가요성 커플링(flexible coupling)과 함께 결합되어 사용되는 네 개의 높
은 롤 스탠드에 관한 것이다.
배경기술
롤 스탠드에 있어서, -투윈 구동장치라고 일컬어지는- 두 개의 구동 모터는 모터 구동 축의 중심간 거리
가 크기 때문에 구동 스핀들의 큰 경사각을 필요로 하고, 또는 이것이 회피될 수 있다면, 대응되는 길이
의 구동 스핀들을 필요로 하는데, 그러나 이는 비틀리는 가요성 구동을 유발시킬 수 있다. 이 문제는 특
히 상부 가공 롤(work roll)의 수직 조정 운동이 중요한 네 개의 높은 역 스탠드에서 발생한다.
큰 경사각을 가지는 구동축을 배열하는 데에는 유니버셜 조인트를 포함하는 카단 축(cardan shaft)이 제
공되는 것으로 공지되어 있다. 그러나, 큰 경사각을 가지는 구동 스핀들은, 가공 롤의 비교적 작은 직경
으로 인하여 특정한 치수를 초과할 수 없는, 유니버셜 조인트의 일정한 직경에서 상기 구동 스핀들이 비
교적 작은 토크(torque)만을 전송할 수 있게 되는 단점을 갖게 된다. 이러한 이유는 유니버셜 조인트의
횡단 핀(cross pin)의 치수에 제한을 받게 된다는 것인데; 특히 더 큰 각 위치를 가지고 상기 횡단 핀이
유니버셜 조인트의 큰 외부 직경을 필요로 하게 된다.
JP-A-60-37205호로부터 서두에 설명한 종류의 롤 스탠드는 각각의 롤이 톱니를 가진 제 1커플링에 의해
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제1 축에 접속되고 톱니를 가진 제 2 커플링에 의해 접속 축에 접속되며 또한 유니버셜 조인트에 의해 가
요성 축에 접속되고 또한 다른 유니버셜 조인트에 의해 구동 모터 또는 다른 가요성 축에 접속되는 것으
로 공지되어 있다. 접속 축은 조절가능한 가이드에 장착되며 서로 평행이 될 수 있도록 배열된다. 그 결
과로써, 접속 축 상에 배열된 유니버셜 조인트간에 충분히 큰 거리가 형성되어야 하기 때문에, 비교적 큰
각이 톱니를 가진 커플링에 의해 포함되어야 한다. 이는 톱니를 가진 커플링의 마모(wear)를 상당히 증가
시킨다. 공지된 롤 스탠드의 다른 결점은 모터와 롤 스탠드 간의 거리가 매우 커서 공간-소모적인 구동
배열을 하게 된다는 사실에 있다. 이는 또한 구동 모터로부터 가공 롤로의 운동량(momentum)의 전달을 매
우 매끄럽게 한다.
발명의 상세한 설명
본 발명의 목적은 상기 단점 및 결점을 회피하는 데에 있으며, 작은 직경에서 조차 실행가능하고, 비교하
자면, 큰 경사각으로 배열될 수 있는 구동 스핀들을 제공하는 모터 구동 축의 비교적 큰 중심간 거리가
가능하며 - 이로써 비교적 짧은 구조적 길이가 가능해짐-, 예를 들어 고강도 롤링 스톡의 롤작업
(rolling) 및 통과할 때 마다 크게 감소하는 롤작업을 수행하는 데에 매우 높은 구동 모멘트를 전송할 수
있는 롤 스탠드를 제공하는 데에 그 목적이 있다.
본 발명에 따라 상기 목적은 각 구동 스핀들은 서로 관련있는 최대 두 개의 구성요소로 구성되고 두 개의
구성요소로 구성되는 구동 스핀들 중 적어도 하나에, 특히 유니버셜 조인트에서 가요성 커플링에 의해 상
기 구동 모터쪽으로, 상기 구성요소들 간의 두 개의 다른 관절 포인트에서 롤과의 접속을 위한 단일 톱니
를 가지는 커플링을 구비하여 달성된다.
심지어는 매우 좁은 롤의 축 간격을 가지는 토크에 대해 최적의 치수를 가능하게 하는 부분적 공간-절약
구조는, 구동 스핀들 중 단지 하나 만이 가요성 커플링에 의해 서로 접속되어 있는 두 개의 구성요소로
구성되고, 상기 구성요소 중 하나는 가요성 커플링에 의해 구동 모터에 접속되며, 단일-구성요소 톱니를
가진 스핀들 형태의 다른 구동 스핀들은 톱니를 가지는 커플링으로부터 모터의 구동 축 상에 배열된 결합
으로 뻗어 있고 각의 축 이동을 가능하게 하며, 상기 결합은 또한 바람직하게는 톱니를 가진 커플링이다.
톱니를 가진 커플링의 적절한 윤활(lubrication)을 보장하기 위해서는, 롤의 축과 롤로 적절하게 이동가
능한 톱니를 가진 커플링 구성요소의 축 사이에 0.5 내지 1.5o 범위의 각 위치, 바람직하게는 대략 0.8o의
각의 위치가 각 경우에 발견된다면 유익하며, 카단 축의 치수 뿐 아니라 톱니를 가진 스핀들의 치수는 또
한 톱니를 가진 스핀들의 축이 구동 모터 쪽으로 분기되는 경우에 더욱 개선될 수 있다.
적절하게는, 톱니를 가진 커플링은 외부 크라운 톱니를 가지고 있고, 구동되는 롤의 축이 이동할 수 있도
록 톱니를 가진 커플링의 내부 톱니는 다수의 외부 톱니를 걸쳐 축 방향으로 연장되어 있다.
특히, 롤 갭이 변할 때, 톱니를 가진 커플링의 최적의 가압 각(pressure angle) 즉, 롤의 축과 이에 결합
된 톱니를 가진 스핀들 사이의 최적의 각을 계속하여 보장하기 위해서는, 롤로 적절하게 이동가능한 카단
축에 접속된 톱니를 가진 스핀들의 톱니를 가진 커플링의 구성요소는 미리규정한 각 위치를 유지시키는
보상 소자를 통해 지지체(foundation)에 지지되는데, 상기 보상 소자는 적절하게는 레버 시스템으로 구성
된 평행 가이드로 이루어진다.
축 방향으로 오른쪽 각에서의 과부하를 피하기 위하여, 톱니를 가진 스핀들은 측면으로 가이드된 스핀들
조정 수단에 의하여 피벗(pivot) 베어링을 통해 지지체에 적절하게 지지된다.
도면의 간단한 설명
하기에서, 본 발명은 도면에 도시된 예시적인 실시예를 참조로 하여 좀 더 상세히 설명되는데, 도1은 사
시도이고, 도2는 제1 실시예에 따른 도1의 상세부중 구동 스핀들의 축에 따른 수직 단면도이다. 도3은 다
른 실시예의 개략적인 측면도이다.
실시예
도1에 따라서, 축 간 거리(3)가 바람직한 판 두께로 조정되는, 네 개의 높은 판 스탠드의 두 개의 가공
롤(1, 2)은 대개 도면 부호 6으로 표시되는 베어링(6)을 통해 구동 핀(4, 5)에 의해 롤 스탠드(7) 상에
지지된다. 가공 롤(1, 2)의 휨(deflection)을 방지하기 위하여, 백업 롤(8)이 제공되는데, 이는 또한 베
어링(9)에 의해 롤 스탠드(7) 상에 회전되며 장착된다.
비교적 작은 직경(10)만을 가지는 구동 롤(1, 2)은 개별적인 구동 모터(13, 14)에 의해 개별적인 스핀들
(11, 12)을 통해 각각 구동된다. 구동 모터(13, 14)는 구동 모터(13, 14)의 구동 축(10)의 축간 거리(1
5)가 가능한한 작게될 수 있도록 장착된다. 구동 스핀들(11, 12)이 너무 길어지는 것을 방지하기 위하여,
상기 구동 스핀들(11, 12)은 서로를 향해 기울어지도록 장착되며, 이에 따라 구동 모터(13, 14)로부터 구
동 롤(1, 2)로의 운동량의 전달이 매우 매끄럽게 된다.
본 발명에 따라, 구동 롤(1, 2)의 각 구동 핀(4, 5)은 비틀림이 방지될 수 있는 방법으로 내부 톱니(17)
를 구비하는 슬리브(18)에 접속된다. 이 내부 톱니(18)는 다른 슬리브(20) 상의 외부에 장착된 외부 크라
운 톱니와 맞물린다. 이에 따라, 각 슬리브(17, 20)는 톱니를 가진 커플링을 형성하게 된다. 내부 톱니
(18)의 길이는 외부 톱니(19)의 톱니의 길이를 몇 배 초과하며, 이에 따라 축 이동을 가능하게 한다. 따
라서, 구동 롤(1, 2)이 롤 스탠드(7)에 대해 축 방향으로 놓여질 수 있게 된다. 구동 롤(1, 2)의 다른 각
의 위치가 도2에 도시된다.
외부 톱니(19)에 제공된 각각의 슬리브(20)가 비틀림이 방지될 수 있는 방법으로 스핀들(21 또는 22)에
개별적으로 장착되고 이 스핀들(21 또는 22)과 함께 이른바 톱니를 가진 스핀들을 개별적을 형성한다.
도시된 예시적인 실시예에 따라, 상부 가공 롤(2)의 구동 스핀들(12)은 톱니를 가진 스핀들(20, 22)과 구
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동 스핀들(12)에 접속된 카단 축(23)에 의해 형성되는데, 유니버셜 조인트(24)에 의해 한 쪽에는 톱니를
가진 스핀들(20, 22)이 접속되고 다른 쪽에는 상부 구동 모터(14)의 구동 축(16)에 접속된다. 유니버셜
조인트(24) 대신, 큰 토크를 전달하도록 적용되는, 예를 들어 플랫 핀 커플링(flat pin coupling)과 같은
다른 가요성 커플링의 제공 또한 가능하다.
하부 가공 롤(1)의 구동 스핀들(11)로부터 하부 구동 모터(13)의 구동 축은 -선택적으로 몇 부분이 포함
되기는 하지만- 단단하게 구성되어 있고 톱니를 가진 커플링(24')을 통해 하부 구동 모터(13)의 구동 축
(16)에 결합되어 있다. 톱니를 가진 스핀들(20, 21 및 20, 22)의 축의 위치는 이들의 축이 결합된 가공
롤(1, 2)의 축과 0.5 내지 1.5o, 바람직하게는 대략 0.8o의 각을 이룰 수 있도록 선택된다. 단지 약간 조
정되는 방식으로 롤 스탠드(7) 내에 배치되는 하부 가공 롤(1)에 대해서, 이는 하부 구동 모터(13)를 적
절히 배치함으로써 이루어지고; 상부 가공 롤(2)에 대해서는, 최적의 각 범위를 유지할 수 있도록, 톱니
를 가진 스핀들(20, 22)은 평행 가이드(25)로 구성되는 보상 소자에 의해 지지체(26)에 지지된다. 상기
평행 가이드(25)는 관절 레버 시스템(system of articulated levers)으로 형성된다. 즉, 거의 수직 방향
의 브래킷(bracket)(27)이 상부 톱니를 가진 스핀들(20,22)을 감싸며 피벗 베어링(28)에 의해 이 톱니를
가진 스핀들(20,22)에 지지되어 있는 하우징(29)에 맞물려 있기 때문에, 상기 하우징(29)은 지지체(26)에
대한 비틀림(twist)이 방지된다. 각 브래킷(27)은 토글 조인트(31)가 지지체(26)에 회전하며 지지되는 앵
글 레버(30)에 피벗된다. 앵글 레버(30)의 다른 레버 아암(32)은 각각 장력(tension) 또는 압축력
(compression)을 보상하는 브래킷(33)에 의해 접속된다. 이로써, 상부 가공 롤(2)의 톱니를 가진 스핀들
(20,22)은, 예를 들어 다른 높이의 롤 갭(34)을 조절할 수 있도록, 그 자신에 대해 평행한 수직 방향에
함께 있게끔 조절될 수 있다.
구동 스핀들(11,12)의 자중에 의해 야기되는 부하(load)를 회피하기 위하여, 톱니를 가진 스핀들(20,21
및 20,22)이 스핀들 조정 수단(35,36)에 의해 지지체(26)에 지지되는데, 단지 도 2에서만 도시된 바와 같
이, 이는 측면 가이드(26')에 의해 지지된다.
도 2에서 특히 잘 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 롤 스탠드를 구성함으로써, 즉 톱니를 가진
커플링(17,20) 및 톱니를 가진 스핀들(20,21 및 20,22)을 제공함으로써 가공 롤(1,2)의 매우 작은 직경
(10)에도 불구하고 카단 축(23)의 유니버셜 조인트(24)의 치수를 매우 크게 하는 데에 성공할 수 있다.
이제, 톱니를 가진 스핀들(20,21 및 20,22)의 배열이 그들의 구동 모터(13,14)를 향해 분기될 수 있도록
선택되고, 이로써 톱니를 가진 스핀들(20,22)로 카단 축(23)에 접속되는 유니버셜 조인트(24)를 최대 크
기로 구성할 수 있게 된다. 이는 전달되는 모멘트가 유니버셜 조인트(24) 또는 카단 축(23) 각각 직경의
제 3파워에 의해 증가하기 때문에 중요하다. 따라서, 가공 롤(1,2)의 작은 직경(10), 및 구동 모터
(13,14)가 롤 스탠드(7)에 비교적 가깝게 인접되게 배열된다는 사실에도 불구하고, 매우 큰 토크를 전달
할 수 있게 된다. 즉, 종래 기술로 실행할 수 있는 것 보다 상당히 큰 토크를 전달할 수 있고, 부가된 장
점으로써, 반토션(torsion-proof) 구동 또한 진행 중에 실현된다.
다른 장점은 톱니를 가진 커플링(17,20)의 배열에 의해 가공 롤(1,2)을 이동시키는 데에 매우 작은 이동
력(displacing force)만을 필요로 한다는 데에 있다. 이 이동력은, 예를 들어, 길이가 보상되는 종래 유
니버셜 축에 의해 구동되는 가공 롤을 이동시키기 위해 필요한 것 보다 상당히 작다.
다른 장점은 평행 가이드(25)의 레버 시스템 내의 케이스에 내장된 스프링(encased spring)(37)으로써 구
성되는 스프링-및-댐퍼 요소를 일체화하는 것으로부터 비롯된다. 이로써, 롤링 물질의 입구 또는 출구에
서 구동 열(drive train)의 수직 가속에 의해 야기되는, 휨력(bending force)으로써 롤의 접합부(neck)
상에서 동적으로 작용하는 힘이 종래의 작은 값으로 줄어들게 된다. 상기 케이스에 내장된 스프링(37)은
레버 시스템의 어떠한 레버에라도 제공될 수 있다. 바람직하게는, 스프링-및-댐퍼 요소는 힘에 의존하여
조절될 수 있다.
도 3에 도시된 실시예에 따라, 상부 가공 롤(2)은 도 1에서 설명한 바와 같은 방법으로 그와 관계된 구동
모터(14)에 의해 유도될 수 있다. 즉, 톱니를 가진 커플링을 형성하는 슬리브(17), 스핀들(2), 유니버셜
조인트(24), 카단 축(23) 및 다른 유니버셜 조인트(24)를 통해 구동 모터(14)에 접속된다. 여기서, 또한,
큰 토크를 전달하는, 예를 들어 유니버셜 조인트(24) 대신에 플랫 핀 커플링과 같은 다른 가요성 커플링
이 제공될 수 있다.
도 1에 도시한 실시예와는 달리, 도 3에 따른 하부 가공 롤(1)은 같은 방법으로 톱니를 가진 커플링을 형
성하는 슬리브(17), 스핀들(22), 유니버셜 조인트(24), 카단 축(23) 및 다른 유니버셜 조인트(24)를 통해
그와 관계된 구동 모터(13)에 결합된다.
도 1에 도시한 바와 같은 방법으로 이루어지는, 스핀들(22)의 지지체 상의 지지(bearing) 및 지탱
(support) 방법은 도 3에는 상세히 도시되지 않았다.
.
(57) 청구의 범위
청구항 1
롤 갭을 형성하며 구동 스핀들을 통해 개별적인 구동 모터에 의해 구동될 수 있는 두 개의 롤을 포함하는
롤 스탠드, 특히 톱니를 가진 커플링이 더 큰 각도의 축 이동을 가능하게 하는 가요성 커플링과 함께 이
용되는 네 개의 높은 롤 스탠드에 있어서,
각 구동 스핀들(11,12)은 서로 관련있는 최대 두 개의 구성요소(20,23)로 구성되고 두 개의 구성요소로
구성되는 구동 스핀들(12) 중 적어도 하나에, 특히 유니버셜 조인트에서 가요성 커플링(24)에 의해 상기
구동 모터(14)쪽으로, 상기 구성요소(20,23)들 간의 두 개의 다른 관절 포인트에서 롤(2)과의 접속을 위
한 단일 톱니를 가진 커플링(17)을 구비하는 것을 특징으로 하는 롤 스탠드.
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청구항 2
제 1 항에 있어서, 상기 구동 스핀들(12) 중 단지 하나 만이 가요성 커플링에 의해 서로 접속되어 있는
두 개의 구성요소로 구성되고, 상기 구성요소 중 하나는 가요성 커플링(24)에 의해 구동 모터(14)에 접속
되며, 단일-구성요소 톱니를 가진 스핀들(20,21) 형태의 다른 구동 스핀들(11)은 톱니를 가진 커플링
(17,20)으로부터 모터(13)의 구동 축(16) 상에 배열된 커플링으로 연장되어 있고 각의 축 이동을 가능하
게 하며, 상기 커플링은 또한 양호하게는 톱니를 가진 커플링(24')인 것을 특징으로 하는 롤 스탠드.
청구항 3
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 롤(1,2)의 축과 롤(1,2)로 적절하게 이동가능한 톱니를 가진 커플
링(17,20) 구성요소(20)의 축 사이에는, 0.5 내지 1.5o 범위의 각 위치, 양호하게는 대략 0.8o의 각의 위
치가 각 경우에 준수되는 것을 특징으로 하는 롤 스탠드.
청구항 4
제 3 항에 있어서, 상기 톱니를 가진 스핀들(20,21 및 20,22)의 축은 구동 모터 쪽(13,14)으로 분기된 것
을 특징으로 하는 롤 스탠드.
청구항 5
제 1 항 내지 제 4 항의 한 항 또는 몇 항에 있어서, 상기 톱니를 가진 커플링(17,20)의 내부 톱니(18)는
다수의 외부 톱니(19)에 거쳐 축 방향으로 뻗어 있는 것을 특징으로 하는 롤 스탠드.
청구항 6
제 1 항 내지 제 5 항의 한 항 또는 몇 항에 있어서, 롤(2)로 적절하게 이동가능한 유니버셜 축(23)에 접
속된 톱니를 가진 스핀들(20,21)의 톱니를 가진 커플링(17,20)의 구성요소(20)는 미리규정한 각 위치를
유지시키는 보상 소자(25)를 통해 지지체에 지지되는 것을 특징으로 하는 롤 스탠드.
청구항 7
제 6 항에 있어서, 상기 보상 소자는 레버 시스템으로 구성되는 평행 가이드(25)로 이루어지는 것을 특징
으로 하는 롤 스탠드.
청구항 8
제 1 항 내지 제 7 항의 한 항 또는 몇 항에 있어서, 톱니를 가진 스핀들(20,21 및 20,22)은 측면으로 가
이드된 스핀들 조정 수단(35,36)에 의하여 피벗(pivot) 베어링을 통해 지지체(26)에 적절하게 지지되는
것을 특징으로 하는 롤 스탠드.
청구항 9
제 7항 또는 제 8 항에 있어서, 스프링-및-댐퍼 요소가, 특히 힘에 의존하여 조절될 수 있는, 평행 가이
드(25)의 레버 시스템에 구비되는 것을 특징으로 하는 롤 스탠드.
도면
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도면1
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도면2
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도면3
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