特許 6762216 スピンドル及び圧延ロール駆動装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6762216

(24)【登録日】2020年9月10日

(45)【発行日】2020年9月30日

(54)【発明の名称】スピンドル及び圧延ロール駆動装置

(51)【国際特許分類】

   B21B 35/14 20060101AFI20200917BHJP

【ＦＩ】

   B21B35/14 B

【請求項の数】6

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2016-240140(P2016-240140)

(22)【出願日】2016年12月12日

(65)【公開番号】特開2018-94580(P2018-94580A)

(43)【公開日】2018年6月21日

【審査請求日】2019年8月2日

(73)【特許権者】

【識別番号】306022513

【氏名又は名称】日鉄エンジニアリング株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】390022873

【氏名又は名称】日鉄プラント設計株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100145012

【弁理士】

【氏名又は名称】石坂 泰紀

(72)【発明者】

【氏名】池▲崎▼ 徹

(72)【発明者】

【氏名】新保 健太郎

(72)【発明者】

【氏名】原田 一則

【審査官】 池ノ谷 秀行

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００１−３００６１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−２２４８５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭５１−０２３６５９（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 実開平０２−１３８００６（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 実開昭６０−００１５０３（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２１Ｂ ３５／００−３５／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

スリッパメタル方式の第１及び第２のカップリングを備える圧延機駆動用のスピンドルであって、
前記第１のカップリングに接続される軸体と、
前記第２のカップリングに接続され、前記軸体が挿入されるスリーブ部を有し、当該スリーブ部に前記軸体の少なくとも一部が挿入された状態で前記軸体とともに回転する回転体と、
を有するスピンドル本体と、
前記軸体を第１のカップリング側の端部において回転可能に支持し、上昇又は下降して前記スリーブ部への前記軸体の挿入長さを変えて前記スピンドル本体を伸縮する軸受けと、
前記軸受けの上昇又は下降を案内するガイドと、を備え、
前記軸受けに対する前記軸体の軸方向の移動が規制されており、前記軸受けが上昇し水平面を基準とする前記スピンドル本体の傾斜角度が大きくなるにつれて、前記スリーブ部への前記軸体の挿入長さが短くなり、前記スピンドル本体が長くなるように構成される、スピンドル。

【請求項2】

前記ガイドは、水平面を基準としたときに、前記スピンドル本体の傾斜角度が大きくなるにつれて、前記軸受けが圧延機に近接するように案内する部分を有する、請求項１に記載のスピンドル。

【請求項3】

前記スリーブ部は一つ又は複数のキー溝を有し、前記軸体は前記キー溝に対応するキーを有しており、
前記軸体と前記回転体はキー結合又はスプライン結合されている、請求項１又は２に記載のスピンドル。

【請求項4】

前記軸受けを前記ガイドに対して揺動可能に保持する接続部材を有する、請求項１〜３のいずれか一項に記載のスピンドル。

【請求項5】

前記軸受けは、レール状の前記ガイドの上を転動する転動部材を介して案内される、請求項１〜４のいずれか一項に記載のスピンドル。

【請求項6】

回転駆動するミルモータと、
圧延ロールを有し、鋼板を圧延する圧延機と、
前記ミルモータの動力を前記圧延ロールに伝達する請求項１〜５のいずれか一項に記載のスピンドルと、を備え、
前記第１のカップリングが前記スピンドルの前記軸体と前記圧延ロールとを接続し、
前記第２のカップリングが前記スピンドルの回転体と前記ミルモータの回転軸とを接続する、圧延ロール駆動装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、スピンドル及び圧延ロール駆動装置に関する。

【背景技術】

【0002】

圧延機の圧延ロールは、大型のミルモータの動力によって回転駆動する。ミルモータの動力は、スピンドルを介して圧延ロールに伝達される。このようなスピンドルを接続するジョイントとして、スリッパメタル方式のカップリングが知られている。スリッパメタル方式のカップリングは、スピンドルの傾斜角度を大きくできることから、種々の圧延機に用いられている。

【0003】

しかしながら、傾斜角度が大きくなると、スリッパメタルの摩耗量が大きくなり、寿命が短くなる。また、スピンドルの負荷が大きくなると、それに伴ってスリッパメタルの温度も上昇し、焼付き等の現象が発生し易くなる。そこで、特許文献１では、スリッパメタルの状態を監視するスリッパメタルの状態監視方法が提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００１−３００６１１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

厚さの異なる種々の鋼板を圧延する圧延機の操業を継続して行うため、圧延ロール駆動装置は、長期間安定的にロール駆動を行うことが求められる。近年、圧下量を一層大きくするためにミルモータの容量が大きくなっており、これに伴って圧延に必要なトルクも高くなりつつある。このため、圧延ロール駆動装置に備えられるスリッパメタル方式のカップリングにかかる負荷も大きくなりつつあり、カップリングの耐久性を向上する技術を確立することが求められている。

【0006】

スリッパメタル方式のカップリングでは、傾斜角度が大きくなると荷重中心がカップリングの端部側にずれてモーメントアームが長くなり、カップリングに生じる曲げモーメントが大きくなる。また、カップリングからスリッパメタルがはみ出しやすくなってスリッパメタルの面圧が増大し、スリッパメタルの摩耗が促進される傾向にある。

【0007】

そこで、本発明は、スリッパメタルの摩耗を抑制することが可能なスピンドル、及びこのようなスピンドルを備える圧延ロール駆動装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明は、一つの側面において、スリッパメタル方式のカップリングを備える圧延機駆動用のスピンドルであって、カップリングに接続される軸体と、軸体が挿入されるスリーブ部を有し、当該スリーブ部に軸体の少なくとも一部が挿入された状態で軸体とともに回転する回転体と、軸体をその先端部において回転可能に支持するとともに軸体の軸方向の移動を規制し、上昇又は下降してスリーブ部への軸体の挿入長さを変えてスピンドル本体を伸縮する軸受けと、軸受けの上昇又は下降を案内するガイドと、を備えるスピンドルを提供する。

【0009】

上述のスピンドルは、軸体をその先端部において回転可能に支持するとともに軸体の軸方向の移動を規制し、上昇又は下降してスリーブ部への軸体の挿入長さを変えてスピンドル本体を伸縮する軸受を備える。このようなスピンドルは、スピンドル本体の傾斜角度が変わった場合に、軸受けがガイドに案内されて上昇又は下降する。これに伴って、回転体のスリーブ部への軸体の挿入長さが変わって、スピンドル本体が伸縮される。その結果、スピンドル本体の傾斜角度の変化に伴ってカップリングを構成する２つの継手部の距離が変動することを抑制できる。

【0010】

したがって、カップリングにおける荷重中心の移動が低減され、モーメントアームが短くなってカップリングに生じる曲げモーメントを低減することができる。このため、カップリングのサイズアップをすることなく、カップリングの破損を十分に抑制することができる。また、カップリングからのスリッパメタルのはみ出し部分を低減することができる。これによって、スリッパメタルの面圧を小さくしてスリッパメタルの摩耗を抑制することができる。

【0011】

上記ガイドは、水平面を基準としたときに、スピンドル本体の傾斜角度が大きくなるにつれて、軸受けが圧延機に近接するように案内する部分を有することが好ましい。これによって、傾斜角度が大きくなる場合にスピンドル本体の長さを十分に長くして、カップリングを構成する２つの継手部同士が離れることを十分に抑制できる。このように傾斜角度が大きい場合であっても、モーメントアームを十分に短くしてカップリングに生じる曲げモーメントを十分に小さくするとともに、スリッパメタルの摩耗を十分に抑制することができる。

【0012】

上記スリーブ部は一つ又は複数のキー溝を有し、軸体はキー溝に対応するキーを有しており、軸体と回転体は、キー結合又はスプライン結合されていることが好ましい。これによって、スピンドル本体の回転トルクが大きくなっても、滑り等の発生が十分に抑制され、圧延ロールに回転トルクを一層確実に伝達することができる。

【0013】

上述のスピンドルは、軸受けをガイドに対して揺動可能に保持する接続部材を有していてもよい。このような接続部材を有することによって、シンプルな構造を維持しつつ、ガイドに沿った軸受けの移動を円滑にすることができる。

【0014】

上記軸受けは、レール状のガイドの上を転動する転動部材を介して案内されることが好ましい。これによって、軸受けの上昇又は下降の移動が円滑になり、カップリングの上下方向の移動に対するスピンドル本体の追従性を一層向上することができる。

【0015】

本発明は、別の側面において、回転駆動するミルモータと、圧延ロールを有し、鋼板を圧延する圧延機と、ミルモータの動力を圧延ロールに伝達する上述のスピンドルと、スピンドルと圧延ロールとを接続するスリッパメタル方式のカップリングと、を備える、圧延ロール駆動装置を提供する。

【0016】

上述の圧延ロール駆動装置は、上述のスピンドルを備えることから、カップリングにおける荷重中心の移動が低減され、モーメントアームが短くなってカップリングに生じる曲げモーメントを低減することができる。このため、カップリングのサイズアップをすることなく、カップリングの破損を十分に抑制することができる。また、カップリングからのスリッパメタルのはみ出し部分を低減することができる。これによって、スリッパメタルの面圧を小さくしてスリッパメタルの摩耗を抑制することができる。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、スリッパメタルの摩耗を抑制することが可能なスピンドル、及びこのようなスピンドルを備える圧延ロール駆動装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】図１は一実施形態に係る圧延ロール駆動装置の概要を示す図である。

【図2】図２は、図１の圧延ロール駆動装置におけるカップリングの分解斜視図である。

【図3】図３（Ａ）及び図３（Ｂ）は、一実施形態に係るスピンドル、及びカップリングの側面図である。

【図4】図４は、図３（Ａ）におけるＩＶ−ＩＶ線断面図である。

【図5】図５は、図４のＶ−Ｖ線断面図である。

【図6】図６は、図４のＶＩ−ＶＩ線断面図である。

【図7】図７は、スピンドル本体が所定の傾斜角度に傾いたときのカップリングを示す図である。

【図8】図８は、別の実施形態に係る圧延ロール駆動装置の概要を示す図である。

【図9】図９は、さらに別の実施形態に係る圧延ロール駆動装置に備えられるスピンドルの径方向断面図である。

【図10】図１０は、図９のＸ−Ｘ線断面図である。

【図11】図１１は、図９のＸＩ−ＸＩ線断面図である。

【図12】図１２（Ａ）及び図１２（Ｂ）は、従来のスピンドル本体、及びカップリングの側面図である。

【図13】図１３は、従来のスピンドル本体が所定の傾斜角度に傾いたときのカップリングを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、場合により図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。ただし、以下の実施形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明を以下の内容に限定する趣旨ではない。説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一符号を用い、場合により重複する説明は省略する。また、上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。更に、各要素の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。

【0020】

図１は、一実施形態に係る圧延ロール駆動装置の概要を示す図である。図１の圧延ロール駆動装置１５０は、鋼板６５を上下方向に挟むように回転可能に支持される一対の圧延ロール６２を備え、鋼板６５を圧延する圧延機６０と、圧延ロール６２を回転駆動するための回転軸７２を有するミルモータ７０と、ミルモータ７０の動力を圧延ロール６２に伝達するスピンドル５０と、スピンドル５０のスピンドル本体５１と圧延ロール６２、及び、スピンドル本体５１とミルモータ７０の回転軸７２とをそれぞれ連結するカップリング１００，１００ａを備える。

【0021】

図１に示される圧延機６０は、鋼板６５の流通方向の下流側から上流側に向かってみたときの図である。鋼板６５を上下から挟む一対の圧延ロール６２は、対向方向に圧下することによって鋼板６５を圧延する。圧延機６０は、一対の圧延ロール６２を上下から挟むように一対のバックアップロール６３を備える。このような対をなす圧延ロール６２及びバックアップロール６３は、鋼板６５の流通方向に沿って、複数並んで配置される。

【0022】

鋼板６５の厚さは、仕様に応じて変わるため、圧延ロール６２及びバックアップロール６３は、上下に移動可能に支持される。また、圧延ロール６２は摩耗によって経時的にロール径が減少する。一方、ミルモータ７０は、地上に固定されている。このため、鋼板６５の厚さ及び圧延ロール６２の摩耗に応じて、スピンドル５０の傾斜角度θが変化する。傾斜角度θは、水平方向とスピンドル本体５１の軸方向とがなす角度（絶対値）である。カップリング１００，１００ａが、自在継手であることによって、鋼板６５の厚さが変化しても鋼板６５の圧延を継続して行うことができる。

【0023】

スピンドル５０は、スリッパメタル方式のカップリング１００を備える圧延機駆動用のスピンドルである。スピンドル５０は、一対のカップリング１００，１００ａ間を接続するスピンドル本体５１と、スピンドル本体５１を回転可能に支持する軸受け１６と、軸受け１６の上昇及び下降を案内するレール状のガイド２０とを備える。ガイド２０は、スピンドル５０を挟むように対をなして鉛直方向に延在する。スピンドル本体５１は、一対のガイド２０の間に配置される。図１では、ガイド２０は床面に固定されているが、これに限定されず、例えば建屋の天井に固定されてもよい。

【0024】

スピンドル本体５１は、カップリング１００に接続される軸体５４と、軸体５４が挿入されるスリーブ部５５を有する回転体５２を備える。回転体５２は、スリーブ部５５に軸体５４の少なくとも一部が挿入された状態で軸体５４とともに回転する。回転体５２と軸体５４は、回転軸回りの相対的な移動が規制されている。回転体５２の基端は、カップリング１００ａを介してミルモータ７０の回転軸７２に接続されている。ミルモータ７０の動力は、カップリング１００ａ、スピンドル５０のスピンドル本体５１及びカップリング１００によって圧延ロール６２に伝達される。

【0025】

図１では、一つの圧延ロール６２が、カップリング１００、スピンドル５０、カップリング１００ａ及びミルモータ７０がこの順に接続されていることを示している。図１では、説明のため、別の圧延ロール６２に接続されるカップリング、スピンドル及びミルモータを図示することを省略している。別の圧延ロール６２にも、図示されているものと同一又は同様のカップリング、スピンドル及びミルモータが接続される。

【0026】

圧延ロール駆動装置１５０は、カップリング１００，１００ａに生じる曲げモーメントを低減することができる。これによって、カップリング１００，１００ａの負荷を低減して、長寿命化を図ることができる。また、カップリング１００，１００ａを小型化することが可能となり、圧延ロール６２のロール径を十分に小さくして、上下に配置される圧延ロール６２の芯間距離を小さくすることができる。

【0027】

回転体５２と軸体５４は、回転方向に沿った相対的な移動を規制するため、キー結合又はスプライン結合されていることが好ましい。この場合、例えば、回転体５２のスリーブ部５５に一つ又は複数のキー溝が形成され、軸体５４にキー溝とは相補的な形状を有するキーが形成される。回転体５２と軸体５４とが、キー結合又はスプライン結合されることによって、スピンドル本体５１の回転トルクが大きくなっても、軸回りに沿った滑り等の発生を十分に抑制し、回転トルクが大きくなっても圧延ロール６２に回転トルクを十分確実に伝達することができる。

【0028】

図２は、カップリング１００の分解斜視図である。カップリング１００は、第１継手部１０と第２継手部４０とジョイント３０とを備え、ジョイント３０を介して、第１継手部１０と第２継手部４０が連結される。スピンドルカップリング用であるジョイント３０は、支持ピン３２と、その両端（図２では上下端）に取り付けられている一対のスリッパメタル３４を有する。

【0029】

一対のスリッパメタル３４は、アーチ状の摺動面３４ａをそれぞれ有している。一方のスリッパメタル３４は、他方のスリッパメタル３４側とは反対側に突出するようにアーチが形成されている。一方のスリッパメタル３４の摺動面３４ａは、他方のスリッパメタル３４の摺動面３４ａとは反対方向を向いている。スリッパメタル３４は、摺動面３４ａの反対側に平坦面３４ｂを有する。一対のスリッパメタル３４の平坦面３４ｂは、互いに対向している。

【0030】

スリッパメタル３４は、アーチ状の摺動面３４ａを中央部において２つに区画する突起３５を有する。突起３５は、支持ピン３２の端部が嵌合する穴を有する。すなわち、スリッパメタル３４は、スリッパメタル３４の中央部に設けられた突起３５の穴に支持ピン３２を嵌合することによって、支持ピン３２に取り付けられている。

【0031】

第１継手部１０は、ジョイント３０を収容する収容部１１を有し、メスカップリングともいわれる。第１継手部１０は、いわゆる鰐口形状を有する、スピンドル側カップリングである。収容部１１は、上顎部１０Ａと下顎部１０Ｂとで形成されている。収容部１１は、上顎部１０Ａと下顎部１０Ｂのそれぞれに、スリッパメタル３４を摺動可能に保持する一対の凹部１２と、一対の凹部１２のそれぞれを中央部において区画し、突起３５に係合する溝１４を有する。すなわち、上顎部１０Ａと下顎部１０Ｂには、凹部１２と凹部１２を中央部において２つに区画する溝１４とがそれぞれ形成されている。

【0032】

第２継手部４０は、円柱状の支持ピン３２を挟むとともに一対のスリッパメタル３４の間に挿入された状態で収容部１１に収容されるフォーク４２を有する。第２継手部４０は、オスカップリングともいわれる。フォーク４２は、スリッパメタル３４のアーチ状の摺動面３４ａの底面をなす平坦面３４ｂに当接する。第２継手部４０におけるフォーク４２は、Ｕ字溝によって形成されている。

【0033】

このようにスリッパメタル３４を有するジョイントを介して継手部同士が接続されているカップリングを、本明細書では「スリッパメタル方式のカップリング」という。第１継手部１０と第２継手部４０がジョイント３０を介して連結された状態において、第２継手部４０とジョイント３０は、支持ピン３２の円周方向に沿って相対的に揺動可能である。第１継手部１０とジョイント３０は、スリッパメタル３４の摺動面３４ａのアーチに沿って相対的に揺動可能である。したがって、第１継手部１０と第２継手部４０は、相対的に揺動可能であり、図１における傾斜角度θが変わっても、圧延ロール６２を継続して駆動することができる。

【0034】

スピンドル本体５１の傾斜角度θが０°である場合、すなわち、スピンドル本体５１の軸方向が水平面に平行である場合、通常、ジョイント３０は、第１継手部１０の収容部１１からはみ出ることなく収容される。このため、スリッパメタル３４の平坦面３４ｂの全体が第２継手部４０のフォーク４２に当接する。また、スリッパメタル３４の摺動面３４ａの全体が凹部１２に当接する。このように、スリッパメタル３４の平坦面３４ｂ及び摺動面３４ａの全体がフォーク４２及び凹部１２にそれぞれ当接していれば、平坦面３４ｂ及び摺動面３４ａの面圧を小さく維持することができる。

【0035】

一方、ジョイント３０の一部が、第１継手部１０の収容部１１からはみ出ると、スリッパメタル３４の平坦面３４ｂ及び摺動面３４ａの一部の面が、フォーク４２及び凹部１２に当接しなくなる。このため、平坦面３４ｂのフォーク４２に当接する部分、及び摺動面３４ａの凹部１２に当接する部分の面圧が高くなり、スリッパメタル３４の摩耗が促進されることとなる。

【0036】

圧延ロール駆動装置１５０は、スピンドル本体５１の傾斜角度θが大きくなっても、スリッパメタル３４の、第１継手部１０の収容部１１からのはみ出し部分を小さくすることができる。これによって、平坦面３４ｂ及び摺動面３４ａの面圧を低く維持することが可能となり、スリッパメタル３４の摩耗を抑制することができる。

【0037】

次に、本実施形態によるスリッパメタルの摩耗抑制の作用を、従来技術と対比して説明する。図１２（Ａ）及び図１２（Ｂ）は、従来のスピンドル本体２５１及びカップリング１００，１００ａの側面図である。図１２（Ａ）と図１２（Ｂ）を参照して、スピンドル本体２５１の傾斜角度θが変化した場合のカップリング１００における荷重中心の移動を説明する。図１２（Ａ）は、スピンドル本体２５１の軸方向が水平面に平行である場合を示し、図１２（Ｂ）は、スピンドル本体２５１の軸方向が水平面に対して傾斜角度θで傾斜している場合を示している（θ＞０°）。θは、例えば１０〜２０°である。

【0038】

スピンドル本体２５１の基端側、すなわちミルモータ側に接続されているカップリング１００ａの第１継手部１０ａと第２継手部４０ａは、スリッパメタル方式ではなくピンで（不図示）接続されているため、傾斜角度θが変化してもカップリング１００ａにおける荷重中心ｐ１は移動しない。すなわち、図１２（Ａ）の状態から、図１２（Ｂ）の状態にまでスピンドル本体２５１が傾斜しても、荷重中心ｐ１の位置は変わらない。ここで、荷重中心ｐ１は、スピンドル本体２５１の中心軸線Ｃと、第１継手部１０ａと第２継手部４０ａとを連結するピンの中心軸線Ｒとの交点である。

【0039】

図１２（Ａ）及び図１２（Ｂ）では、説明のため、カップリング１００ａにおけるピン、及びカップリング１００におけるジョイント３０を示していない。カップリング１００は、図２に示す構造を有しており、第１継手部１０と第２継手部４０とは、ジョイント３０を介して接続されている。カップリング１００は、スリッパメタル方式であるため、傾斜角度θが大きくなると、第１継手部１０と第２継手部４０の間隔が拡がる。したがって、図１２（Ｂ）でみたときに、傾斜角度θが大きくなるにつれて、カップリング１００における荷重中心ｐ２は高さ方向に上昇する（高さ：Ｈ）とともに右側に移動する。ここで、荷重中心ｐ２は、スピンドル本体２５１の中心軸線Ｃと、ジョイント３０の支持ピン３２（図２参照）の中心軸線Ｓとの交点である。

【0040】

図１２（Ａ）及び図１２（Ｂ）を対比すると、スピンドル本体２５１が０°からθ°に傾斜すると、スリッパメタル方式のカップリング１００の荷重中心ｐ２は、水平方向に沿ってΔＬ_０の距離を移動している。この距離ΔＬ_０は、傾斜角度θが大きくなるにつれて長くなる傾向にある。距離ΔＬ_０が長くなると、スリッパメタル３４の収容部１１からのはみ出し部分が大きくなる。これによって、スリッパメタル３４の平坦面３４ｂ及び摺動面３４ａの面圧が高くなり、スリッパメタル３４の摩耗が促進される。なお、図１２（Ｂ）では、スピンドル本体２５１の先端が上昇した場合を説明したが、スピンドル本体２５１の先端が下降した場合も、スリッパメタル３４の収容部１１からのはみ出し部分が大きくなり、スリッパメタル３４の摩耗が促進される。

【0041】

次に、本実施形態のスピンドル５０について説明する。図３（Ａ）及び図３（Ｂ）は、本実施形態のスピンドル５０及びカップリング１００，１００ａの側面図である。図３（Ａ）と図３（Ｂ）を参照して、スピンドル５０のスピンドル本体５１の傾斜角度θが変化した場合のカップリング１００における荷重中心の移動を説明する。図３（Ａ）は、スピンドル本体５１の軸方向が水平面に平行である場合を示し、図３（Ｂ）は、スピンドル本体５１の軸方向が、傾斜角度θで傾斜している場合を示している（θ＞０°）。θは、例えば１０〜２０°である。

【0042】

回転体５２の基端側、すなわちミルモータ側に接続されているカップリング１００ａの第１継手部１０ａと第２継手部４０ａは、スリッパメタル方式ではなくピンで接続されているため、傾斜角度θが変化してもカップリング１００ａにおける荷重中心ｐ１は移動しない。すなわち、図３（Ａ）の状態から、図３（Ｂ）の状態にまでスピンドル本体５１が傾斜しても、荷重中心ｐ１の位置は変わらない。ここで、荷重中心ｐ１は、スピンドル本体５１の中心軸線Ｃと、第１継手部１０ａと第２継手部４０ａとを連結するピンの中心軸線Ｒとの交点である。

【0043】

図３（Ａ）及び図３（Ｂ）では、説明のため、カップリング１００ａにおけるピン、及びカップリング１００におけるジョイント３０を示していない。カップリング１００は、図２に示す構造を有しており、第１継手部１０と第２継手部４０とは、一対のスリッパメタル３４を有するジョイント３０を介して接続されている。また、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）では、説明のためガイド２０の図示も省略している。

【0044】

スピンドル本体５１の傾斜角度θが大きくなるにつれて、カップリング１００における荷重中心ｐ２は高さ方向に上昇する。図３（Ｂ）では、図１２（Ｂ）と同様に、荷重中心ｐ２は高さＨの位置にある。スピンドル本体５１では、傾斜角度θが大きくなるにつれて、軸体５４の先端部を支持する軸受け１６によって、回転体５２のスリーブ部５５から軸体５４がカップリング１００側に引き出される。これによって、スピンドル本体５１が延伸する。すなわち、回転体５２のスリーブ部５５への軸体５４の挿入長さは短くなり、スピンドル本体５１の長さが長くなる。これによって、スピンドル本体５１が傾斜したときに、第１継手部１０と第２継手部４０との間隔が拡がることを抑制できる。

【0045】

図３（Ａ）及び図３（Ｂ）における荷重中心ｐ２は、スピンドル本体５１の中心軸線Ｃと、ジョイント３０の支持ピン３２（図２参照）の中心軸線Ｓとの交点である。図３（Ａ）及び図３（Ｂ）では、スピンドル本体５１が０°からθ°に傾斜すると、スリッパメタル方式のカップリング１００の荷重中心ｐ２は、水平方向に沿ってΔＬ_１の距離を移動している。この距離ΔＬ_１は、図１２（Ａ）及び図１２（Ｂ）に示す距離△Ｌ_０よりも十分に小さくになっている。これは、傾斜角度θに応じてスピンドル本体５１が伸縮することによるものである。

【0046】

距離ΔＬ_１が距離ΔＬ_０よりも短いことから、カップリング１００（第１継手部１０の上顎部１０Ａ及び下顎部１０Ｂ）に生じる曲げモーメントを低減することができる。このため、カップリングを長寿命化及び小型化することができる。また、第１継手部１０と第２継手部４０とを接続するスリッパメタル３４の収容部１１からのはみ出し部分を低減することができる。これによって、スリッパメタル３４の平坦面３４ｂ及び摺動面３４ａの面圧を低く維持することが可能となり、スリッパメタル３４の摩耗を十分に低減できる。ΔＬ_０に対するΔＬ_１の比（ΔＬ_１／ΔＬ_０）は、例えば、０．７以下であってもよく、０．５以下であってもよい。

【0047】

図３（Ａ）及び図３（Ｂ）では、カップリング１００がカップリング１００ａに対して上昇する場合を示して説明したが、カップリング１００がカップリング１００ａに対して下降する場合も同様の効果が得られる。すなわち、カップリング１００がカップリング１００ａよりも下方に移動してスピンドル本体５１が傾斜した場合もであっても同様である。なお、本明細書における傾斜角度は絶対値である。すなわち、カップリング１００がカップリング１００ａよりも下方に移動した場合も、スピンドル本体５１の傾斜角度θは０よりも大きくなる。

【0048】

図４は、図３（Ａ）におけるＩＶ−ＩＶ線断面図である。ただし、図４では、図３（Ａ）では図示されていなかったガイド２０及び接続部材２４が示されている。軸体５４は、略直方体の外形を有する軸受け１６の貫通孔１６ｂに挿通され、軸体５４の中心軸回りに回転可能に支持されている。軸受け１６は貫通孔１６ｂに沿って、その外側の部分よりも摩擦係数の小さい材質で構成される内殻部１６ａを有する。軸体５４は、内殻部１６ａの周面と接し摺動しながら回転する。したがって、内殻部１６ａを有することによって、軸体５４の回転運動を円滑にすることができる。なお、内殻部１６ａを設けることは必須ではなく。軸受け１６全体を同一の材質で構成してもよい。また、軸体５４の外形も直方体に限定されない。

【0049】

軸受け１６の両側面には、連結部材２２がそれぞれ取り付けられている。軸受け１６の両側面に対向するように、一対のレール状のガイド２０が配置されている。ガイド２０は上下方向に沿ってガイド溝２０ａを有する。ガイド溝２０ａにはガイド溝２０ａの幅と同一の幅を有し、ガイド溝２０ａに沿って上下に摺動しながら移動する接続部材２４が嵌められている。接続部材２４の中央部には穴が設けられており、当該穴に円柱状の連結部材２２が接続部材２４に対して円周方向（図４の矢印方向）に揺動可能に連結されている。

【0050】

接続部材２４は、連結部材２２の軸受けとして機能する。図３（Ｂ）のように、軸体５４が軸受け１６によって引き出されると、軸受け１６も鉛直方向に対して傾斜角度θで傾斜する。このとき、軸受け１６と連結部材２２は、連結部材２２を中心軸としてガイド２０に対して揺動する。このときの揺動角はθである。ガイド２０は、連結部材２２及びガイド溝２０ａを摺動する接続部材２４を介して、軸受け１６の上昇及び下降を案内する。ガイド２０によって、軸受け１６は所定の軌道に沿って円滑に上昇及び下降することができる。

【0051】

連結部材２２及び接続部材２４を備えることは必須ではない。例えば、連結部材２２をガイド溝２０ａに直接嵌めて、軸受け１６の上昇及び下降がガイド２０に案内されるようにしてもよい。また、軸受け１６の側部を、ガイド溝２０ａに嵌るような形状に加工し、軸受け１６の上昇及び下降がガイド２０に案内されるようにしてもよい。

【0052】

図５は、図４のＶ−Ｖ線断面図である。すなわち、図５は、スピンドル５０の軸体５４における軸方向断面の一部断面図である。軸体５４は、軸受け１６の両端面にそれぞれ当接する一対の鍔部５４ａを有する。鍔部５４ａによって、軸体５４と軸受け１６は、軸方向に沿って相対的に移動することが規制される。これによって、軸受け１６が上昇又は下降したときに、軸体５４をスリーブ部５５から引き出すか、軸体５４をスリーブ部５５に挿入して、スピンドル本体５１を伸縮することができる。鍔部５４ａは、軸体５４の強度を維持しつつ軸受け１６の軸方向に沿った移動を規制することができる。ただし、軸体５４と軸受け１６の軸方向に沿った相対的な移動を規制する手段は鍔部５４ａに限定されず、別の手段であってもよい。

【0053】

図６は、図４のＶＩ−ＶＩ線断面図である。円柱状の連結部材２２は、接続部材２４の貫通孔に嵌合することによって、接続部材２４に回転可能に保持されている。接続部材２４は、図６の矢印方向に回転可能に保持されている。軸体５４の先端の上昇又は下降に伴って、軸受け１６は、連結部材２２及び接続部材２４を介して、ガイド２０に案内されて上昇又は下降する。ガイド２０が案内する軌道に応じて、軸体５４のスリーブ部５５への挿入長さ、すなわちスピンドル本体５１の伸縮量が調節される。このように、本実施形態のスピンドル５０は、複雑な構造にすることなくスピンドル本体５１の伸縮量を調節して、カップリング１００の負荷を低減し、スリッパメタル３４の摩耗を抑制することができる。

【0054】

図７は、本実施形態の圧延ロール駆動装置１５０において、スピンドル本体５１が所定の傾斜角度に傾いたときのカップリング１００を示す図である。図７では、スリッパメタル３４とフォーク４２の重なり部分が斜線で示されている。スリッパメタル３４の一部分は、フォーク４２と重なり合わずにはみ出している。本実施形態の圧延ロール駆動装置では、はみ出し部分３４Ａが十分に小さいことから、スリッパメタル３４の平坦面３４ｂ及び摺動面３４ａにおける面圧を十分に小さくすることができる。また、荷重中心ｐ２から第２継手部４０のフォーク４２の付け根までの距離Ｍ_１（モーメントアームＭ_１）を十分に短くして第２継手部４０に作用する曲げモーメントを十分に小さくすることができる。同様に、第１継手部１０に生じる曲げモーメントも十分に小さくすることができる。したがって、カップリング１００の負荷が低減され、長寿命化及び小型化を図ることができる。

【0055】

図１３は、従来の圧延ロール駆動装置において、スピンドル本体２５１が図７のスピンドル本体５１と同じ傾斜角度に傾いたときのカップリング１００を示す図である。図１３でも、図７と同様に、スリッパメタル３４とフォーク４２の重なり部分が斜線で示されている。スリッパメタル３４の一部分は、フォーク４２と重なり合わずにはみ出している。はみ出し部分３４Ｂは、図７のはみ出し部分３４Ａよりも大きくなっている。はみ出し部分３４Ｂが大きいことから、スリッパメタル３４の平坦面３４ｂ及び摺動面３４ａにおける面圧が図７よりも大きくなる。

【0056】

また、荷重中心ｐ２から第２継手部４０のフォーク４２の付け根までの距離Ｍ_０（モーメントアームＭ_０）が、図７のモーメントアームＭ_１よりも大きくなっている（Ｍ_０＞Ｍ_１）。したがって、第２継手部４０に作用する曲げモーメントが図７の場合よりも大きくなる。また、第１継手部１０に生じる曲げモーメントも図７の場合よりも大きくなる。このように、カップリング１００の負荷が増大するため、長寿命化及び小型化を図ることができない。

【0057】

図８は、別の実施形態に係る圧延ロール駆動装置の概要を示す図である。図８の圧延ロール駆動装置１５２は、軸受け１６の上昇又は下降を案内するガイド２０Ａが曲がっている点で、圧延ロール駆動装置１５２と異なっている。その他の構成は、圧延ロール駆動装置１５０と同一又は同様である。ガイド２０Ａは、図８に示すような側面図において、弓なりに曲がっている。

【0058】

ガイド２０Ａは、水平面を基準（θ＝０°）としたときに、スピンドル本体５１の傾斜角度θが大きくなるにつれて、軸受け１６が圧延機６０に近接するように曲がっている。このようにガイド２０Ａが傾斜部２０ｂを有することによって、傾斜角度θが大きくなっても、スピンドル本体５１の長さを十分に長くして、カップリング１００を構成する第１継手部１０及び第２継手部４０の間隔が拡がることを十分に抑制できる。これによって、モーメントアームＭ_１を十分に短くしてカップリング１００における曲げモーメントを十分に小さくするとともに、スリッパメタル３４の摩耗を十分に抑制することができる。傾斜部２０ｂは直線状に延在していてもよいし、カップリング１００の上下方向の移動に対するスピンドル本体５１の追従性を向上する観点から円弧状に曲がっていてもよい。

【0059】

図９は、さらに別の実施形態に係る圧延ロール駆動装置に備えられるスピンドル５０Ａの径方向断面図である。図９は、図４の断面に対応する断面を示している。スピンドル５０Ａは、接続部材２４に代えて、接続部材２５及び接続部材２５を介して連結部材２２に接続される転動部材２６を有する点で、スピンドル５０と相違する。スピンドル５０Ａのその他の構成は、図４に示すスピンドル５０と同一又は同様の構成を有する。接続部材２５は、連結部材２２と転動部材２６とを接続しつつ、連結部材２２を図９の矢印方向に揺動可能に保持する軸受けとして機能する部材であれば特に限定されない。

【0060】

図１０は、図９のＸ−Ｘ線断面図である。すなわち、図１０は、スピンドル５０Ａの軸体５４における軸方向断面の一部断面図である。接続部材２５を介して連結部材２２に接続されている転動部材２６は、例えば車輪であり、ガイド２０Ａのガイド溝２０ａの側面に当接しながら転動する。軸受け１６は、転動部材２６を介してガイド２０Ａに案内されるため、ガイド２０Ａのガイド溝２０ａに沿って十分に円滑に移動することができる。したがって、カップリング１００の上下方向の移動に対するスピンドル本体５１の追従性を一層向上することができる。

【0061】

図１１は、図９のＸＩ−ＸＩ線断面図である。図１１中、線Ｅは鉛直方向を示し、線Ｆはガイド溝２０ａの中央線を示している。ガイド２０Ａの傾斜部２０ｂにおいて、線Ｆは線Ｅに対して傾斜している。このようにガイド２０Ａ及びガイド溝２０ａが鉛直方向に対して傾斜していることから、スピンドル本体５１の傾斜角度θが大きくなるにつれて、軸受け１６が圧延機６０に近接するように案内される。ガイド２０Ａ及びガイド溝２０ａは、円弧状に曲がっていてもよいし、傾斜角度θ＝０°の位置を始点として直線状に傾斜していてもよい。

【0062】

上述の各実施形態によるスピンドル５０，５０Ａ、圧延ロール駆動装置１５０，１５２、及びこれらのいずれかの組み合わせによれば、長期間に亘って安定的に圧延機６０の圧延ロール６２の駆動を行うことができる。

【0063】

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に何ら限定されるものではない。例えば、図９，図１０及び図１１に示すスピンドル５０Ａは、圧延ロール駆動装置１５０，１５２に備えられていてもよい。カップリング１００ａは、カップリング１００と同様のスリッパメタル方式のカップリングであってもよい。この場合、カップリング１００ａにおいても、曲げモーメントを小さくしつつスリッパメタルの摩耗を抑制することができる。

【産業上の利用可能性】

【0064】

スリッパメタルの摩耗を抑制することが可能なスピンドル、及びこのようなスピンドルを備える圧延ロール駆動装置が提供される。

【符号の説明】

【0065】

１０，１０ａ…第１継手部、１０Ａ…上顎部、１０Ｂ…下顎部、１１…収容部、１２…凹部、１４…溝、１６ａ…内殻部、１６ｂ…貫通孔、２０，２０Ａ…ガイド、２０ａ…ガイド溝、２０ｂ…傾斜部、２２…連結部材、２４，２５…接続部材、２６…転動部材、３０…ジョイント、３２…支持ピン、３４…スリッパメタル、３４Ａ，３４Ｂ…はみ出し部分、３４ａ…摺動面、３４ｂ…平坦面、３５…突起、４０，４０ａ…第２継手部、４２…フォーク、５０，５０Ａ…スピンドル、５１，２５１…スピンドル本体、５２…回転体、５４…軸体、５４ａ…鍔部、５５…スリーブ部、６０…圧延機、６２…圧延ロール、６３…バックアップロール、６５…鋼板、７０…ミルモータ、７２…回転軸、１００，１００ａ…カップリング、１５０，１５２…圧延ロール駆動装置。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】