JP4555708B2 - ローラーガイド装置 - Google Patents

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Description

本発明は、圧延機に圧延材を案内するローラーガイド装置に関し、さらに詳しく言えば、圧延材を所定の形状およびサイズの成品に圧延する圧延機の近傍に設置されていて、圧延材を圧延機に案内するローラーガイド装置に関する。
圧延材を所定の形状およびサイズの成品に圧延する圧延機においては、圧延材を正確に芯出して圧延機に送り込まなければならない。そのため従来から圧延機の入口等の近傍に、圧延材を案内するローラーガイド装置を設けている。これらのローラーガイド装置は、通常3本のローラーホルダーによって、圧延材を三点方向から支持して芯出をしている。
ローラーホルダーは、レバー状の形状を有し、円筒ボックス状のフレームに回転支持軸によって揺動自在に支持されており、それぞれ120度の間隔で、案内する圧延材を囲むように同心状に配置されている。そしてローラーホルダーの先端には、回転自在のガイドローラーが設けられている。したがって圧延材は、ローラーホルダーの先端に設けたガイドローラーによって3方向から支持されて、位置決めされつつ圧延機のロールに案内される。
ところでローラーガイド装置は、案内する圧延材の太さや断面形状等が異なった場合には、各ガイドローラーが対向する間隔を、広くしたり狭くしたりして調整する必要がある。従来このガイドローラーの芯間調整は、それぞれのローラーホルダーの後端部等に、プレッシャースクリューを当接させ、このプレッシャースクリューを回すことによって、このローラーホルダーを回転支持軸の廻りに回転させ、これによってガイドローラーの芯間を調整していた(例えば特許文献1参照。)。
ところがローラーホルダー毎に、それぞれ単独でプレッシャースクリューを回して芯間調整を行うのでは、全てのローラーホルダーについて、芯間を正確に同じだけ調整するのは容易でなく、極めて手間が掛かる。このため全てのローラーホルダーを、一度に同じだけ調整する手段が提案されている(例えば、特許文献2及び3参照。)。すなわちこれらの先行技術は、いずれもローラーホルダーの後端部に、それぞれボルトとロックナットからなるプレッシャースクリューを螺設しておき、このプレッシャースクリューの頂部を、芯間調整部材等に当接させている。
そしてこの芯間調整部材等を圧延材の案内軸方向に移動させることによって、全てのプレッシャースクリューの頂部を同じだけ軸方向に移動させ、これにより全てのローラーホルダーの芯間を、同時に調整している。一方特定のローラーホルダーについて、単独で芯間を調整する場合には、そのローラーホルダーのプレッシャースクリューを、ねじ込んだりネジ戻したりして、このプレッシャースクリューの頂部位置を圧延材の案内軸方向に移動させている。
実開平5−70707号公報(1−2頁、図1) 特開平10−180336号公報(1−4頁、図1) 特開2004−90019号公報(1−10頁、図1)
しかるに、上述した特許文献2および特許文献3の手段では、全てのローラーホルダーの芯間を、同時に同じだけ調整することは可能であるが、特定のローラーホルダーについて、単独で芯間を調整する場合には、そのローラーホルダーのプレッシャースクリューを、ねじ込んだりネジ戻したりする必要がある。ところがプレッシャースクリューは、ボックス状のフレームの内部に位置しているため作業性が悪く、ロックナットを緩めてボルトを回し、再度ロックナットを締め付けるときに手間が掛かっていた。
また作業性が悪いため、ロックナットの締め付けが不十分となり、使用中等にこのロックナットが緩み、ローラ芯間が狂い、成品精度に悪影響を及ぼすこともあった。さらに、芯間調整時、ロックナットを締め込んだとき、芯間も移動してしまい、高精度の調整ができず、成品精度にも悪影響を及ぼすこともあった。
そこで本発明の目的は、複数のガイドローラー全体、および単独の芯間調整を容易かつ迅速に行うことができ、しかも芯間調整精度を向上させることができるローラーガイド装置を提供することにある。
本発明によるローラーガイド装置の特徴は、回転軸によってガイドローラーの設定位置を調整すること、この回転軸に被駆動歯車を設け、複数のこの被駆動歯車を駆動歯車で同時に回転させること、この駆動歯車を調整歯車を介して回転させること、及びこの回転軸と被駆動歯車との相互の回転力の伝達を、クラッチ手段により断続可能にすることによって、フレームの外側から、複数のガイドローラーの全体及び個別毎に、芯間を調整できるようにしたことにある。
すなわち本発明の発明者は、上述した特許文献2及び3等において、複数のガイドローラーの全体及び個別毎に、芯間を調整できる手段を提案している。これらの手段は上述したように、いずれも圧延材の案内方向に前後進可能な芯間調整部材等を、ローラーホルダーの後端に設けたプレッシャースクリューの頂部に当接させることによって、複数のローラーホルダーの設定位置を、同時にかつ同じ量だけ調整するものになっている。そしてプレッシャースクリューを回転させて、その頂部位置を前後進させることによって、ローラーホルダーの設定位置を単独で調整するようにしている。
しかるにこのような構造では、プレッシャースクリューの頂部が、これに当接する芯間調整部材等によって覆われてしまうため、プレッシャースクリューの頂部等を、例えばフレームの外部に露呈させ、フレームの外側位置において、プレッシャースクリューを回転させる構成を採用することが困難となる。そこで本発明者は創意工夫の結果、ローラーホルダーの設定位置を、被駆動歯車を設けた回転軸によって調整し、かつ被駆動歯車を駆動歯車で回転させること、およびこの回転軸と被駆動歯車とに間にクラッチ手段を設けることによって、全ての被駆動歯車を駆動歯車で同時に回転させることを可能とすると共に、フレームの外側位置において、回転軸を全部及び単独で回転可能な構成にすることができることを見出した。
すなわち本発明によるローラーガイド装置は、圧延機に圧延材を案内するガイド装置であって、フレームと、複数のローラーホルダーと、このローラーホルダーの芯間を調整する芯間調整手段とを備えている。上記ローラーホルダーは、上記フレームに揺動自在に支持されていると共に、その一端にガイドローラーが回転自在に設けてある。また上記ローラーホルダーは、弾性部材によって、揺動方向に付勢されている。上記芯間調整手段は、上記ガイドローラーの設定位置を調整するローラーホルダー調整機構と、このローラーホルダー調整機構を動かす回転軸と、この回転軸に設けた被駆動歯車と、この被駆動歯車に噛み合う駆動歯車と、この駆動歯車に噛み合う調整歯車と、この調整歯車を回転させる駆動手段とを備えている。そして上記回転軸と被駆動歯車とは、クラッチ手段によって、相互の回転力の伝達を断続可能にしてある。
ここで「芯間」とは、複数のローラーホルダーの一端に設けた各々のガイドローラーによって囲まれる中心位置と、このガイドローラーとの間の距離を意味する。「弾性部材」には、後述するようなコイルバネに限らず、板バネやトーションバー等のその他の部材も含まれ、ローラーホルダーを押し上げるものに限らず、引っ張り上げるものも含む。また「揺動方向」とは、芯間を開く方向に限らず狭める方向も含む。「ローラーホルダーの設定位置」とは、芯間が目標の設定値になるようなローラーホルダーの揺動角度を意味する。「ローラーホルダー調整機構」とは、「ローラーホルダーの設定位置」を変えることができる全ての機構を含み、後述するギアとラックとによる機構に限らず、例えば回転軸によってローラーホルダーの他端等を押圧して、このローラーホルダーの設定位置を調整する機構も含まれる。
「回転軸」は、後述するように圧延材の案内方向、すなわち長手方向に水平に設ける場合に限らず、この案内方向に直角やその他の角度で交差する方向に設ける場合も含む。またこの「回転軸」に設けた「被駆動歯車」及び「駆動歯車」は、後述するように平歯車に限らず、傘歯車も含む。すなわち「回転軸」を、圧延材の案内方向と交差する方向に設ける場合には、「被駆動歯車」を傘歯車にすると共に、「駆動歯車」も傘歯車にすれば、この「駆動歯車」によって、全ての「被駆動歯車」を同時に回転させることができる。また「駆動歯車」は、後述するようなリング状の内歯車に限らず、リング状または中実の外歯車も含む。
「クラッチ手段」には、「回転軸」と「被駆動歯車」との間の相互の回転力を、伝達または切離しできる全ての手段を含み、後述する楔状のリング部材の他、例えば公知の係合ピンや係合スプラインによる手段も含まれる。
上記ローラーホルダー調整機構は、上記ローラーホルダーに設けたギアと、このギアに噛み合うラックとを備え、このラックには、上記回転軸が螺合し、この回転軸の回転によってこのラックが前後進するように構成することが望ましい。ここで「ローラーホルダーに設けたギア」とは、後述するように「ローラーホルダー」と「ギア」とを、ボルト結合や嵌合等によって結合する場合に限らず、「ローラーホルダー」と「ギア」とを一体的に形成する場合も含む。
また上記クラッチ手段は、楔状の断面形状を有する拡縮自在なリング部材を備え、このリング部材は、上記回転軸の外周と被駆動歯車に設けた中心穴の内周との間に挿着されるように構成することが望ましい。そして上記リング部材を軸方向に移動することによって、上記回転軸の外周と被駆動歯車の中心穴の内周とを、結合または分離する。ここで「楔状の断面形状を有する拡縮自在なリング部材」とは、この「リング部材」が後述するように2個の場合に限らず、1個の場合であって、この「リング部材」が軸方向に移動することによって、楔状の断面が、回転軸の外周と被駆動歯車に設けた中心穴の内周との間に食い込んだり抜け出したりして、回転軸と被駆動歯車とを結合または分離するものも含む。
また上記被駆動歯車は平歯車であって、駆動歯車はリング状の内歯車であることが望ましい。さらに上記駆動手段は、上記フレームの外側に突出する調整軸と、この調整軸に設けたウォームと、このウォームに噛み合うピニオンと、このピニオンを支持するシャフトとを備え、上記調整歯車は、このシャフトに設けてあることが望ましい。
フレームの外部から、複数のガイドローラーの全体及び個別毎に芯間を調整できるので、これらの芯間調整の作業性が大幅に向上する。したがって複数のガイドローラー全体だけでなく、単独の芯間調整も容易かつ迅速に行うことができ、しかも芯間調整精度を向上させることができる。ローラーホルダーを、弾性部材によって揺動方向に付勢することにより、各歯車及び当接部等の、バックラッシュや遊び等を吸収することができるので、正確かつ確実な芯間調整ができる。また駆動歯車は、複数の被駆動歯車によって回転支持されるため、この駆動歯車に別途回転支持軸を設ける必要がなくなり、構造が簡単になる。
各々のローラーホルダーの芯間を調整する調整機構として、ローラーホルダーにギアを設け、このギアにラックを噛み合わせ、このラックに螺合する回転軸を回転させてこのラックを前後進させることによって、従来例のようにプレッシャースクリューの頂部に芯間調整部材を当接させる場合に問題となった当接面の磨耗や、この磨耗を防止させるために、当接面に別の部材を介在させる等による構造の複雑化を回避することができる。
クラッチ手段として、楔状の断面形状を有する拡縮自在なリング部材を、回転軸の外周と平歯車に設けた中心穴の内周との間に、出し入れする構成を採用することによって、簡易な構成で容易かつ確実に、この回転軸と被駆動歯車とを結合または分離することができる。
被駆動歯車を平歯車にすると共に、駆動歯車をリング状の内歯車にすることによって、例えばこの被駆動歯車が設けられている回転軸の端部を、このリング状の内歯車の刃先で囲まれる内部開口穴を通して、フレームの外部に露呈させることが容易になる。このため各回転軸を単独で、外部から容易かつ正確に回転させることができる。また駆動歯車を回転させる調整歯車を、フレームの外側に突出する調整軸によって駆動することによって、外部から、複数の全てのローラーホルダーの芯間調整を同時に行うことができる。
図1〜図8を参照して、本発明によるローラーガイド装置の構成等について説明する。まず、図1に示すように、本発明によるローラーガイド装置1は、圧延材Aを所定の形状およびサイズの成品Bに圧延する圧延機Cの入側に設置され、この圧延材をパスラインLに沿って、この圧延機に正確に案内する。なお圧延後の成品Bの振れ等を防止するために、ローラーガイド装置1を、圧延機Cの出側に設置してもよい。
さて図2及び図3に示すように、本発明によるローラーガイド装置1の主な構成要素は、略円筒形状のハウジングからなるフレーム2と、軸対称位置に配置した3個のローラーホルダー3と、このローラーホルダーの芯間を調整する芯間調整手段4とを備えている。ローラーホルダー3は、先端部が中心軸に向かって曲がっているレバー形状に形成してあり、後端に近い部分において、回転支持軸5によって、フレーム2に揺動自在に支持されている。またローラーホルダー3の先端部には、ガイドローラー31が回転自在に設けてある。ローラーホルダー3は、先端部と回転支持軸5との間において、コイルバネ21によって、ガイドローラー31の芯間が開く方向に押し上げられている。
すなわち3個のローラーホルダー3は、その先端に設けた回転自在のガイドローラー31によって、圧延材Aの外周を3方向から支持して、この圧延材をパスラインLに沿って、圧延機Cに案内する。なおローラーホルダー3は、パスラインLを中心とした同心円状に、等角度間隔で3箇所配置されるのが好ましいが、必要に応じて4個以上であってもよく、また揺動方向が、いずれもパスラインLに向かっている限り、等角度間隔ではない配置にすることもできる。
さて芯間調整手段4は、ローラーホルダー3の設定位置を調整するローラーホルダー調整機構41と、このローラーホルダー調整機構をそれぞれ動かす回転軸42と、この回転軸にそれぞれ設けた平歯車からなる被駆動歯車43と、この被駆動歯車に噛み合うリング状の内平歯車からなる駆動歯車44と、この駆動歯車に噛み合う平歯車からなる調整歯車45と、この調整歯車を回転させる駆動手段46とを備えている。そして回転軸42と被駆動歯車43とは、クラッチ手段47によって、相互の回転力を断続可能である。なおその他の構成要素は、公知のローラーガイド装置において、一般的に使用されているものであるので、説明を省略する。
次に芯間調整手段4について詳述する。芯間調整手段4は、上述したように、まずローラーホルダー3の設定位置を調整する、3組のローラーホルダー調整機構41を備えている。ローラーホルダー調整機構41は、図2に示すように、ローラーホルダー3に設けたギア411と、このギアに噛み合うラック412とを備えている。図4を参照しつつ更に詳述する。すなわちギア411は、上部に扇形の歯車部411aが形成され、この歯車部の反対側には、フランジ部411bが両側に突設してあって、このフランジ部が、ビス(図示せず。)によって、ローラーホルダー3の上面に連結してある。ギア411に設けた扇形の歯車部411aには、ラック412の下端に形成した水平歯車部412aが噛み合っており、このラックがパスラインLに沿って前後進することによって、ギア411を回転させ、ローラーホルダー3を、回転支持軸5を軸として揺動させる。
次に、ラック412をパスラインLに沿って前後進させる構成を説明する。すなわちラック412は、図4に示すように、略矩形の断面形状に形成され、中央部に雌ネジ穴412bが貫通形成してある。一方回転軸42は、フランジ付きボルトの形状を有し、先端から見て、円柱形の先端軸部42aと、雄ネジ42cと、略中央部に設けた円形フランジ部42bと、やや径が大きい円形断面形状の後側軸部42dと、円柱形のクラッチ受け部42eとが、この順序で形成してある。そして雄ネジ42cは、ラック412に設けた雌ネジ穴412bに螺合貫通し、先端軸部42aが、ホルダ413に設けた開口穴413aに、摺動可能に挿入されている。
またホルダ413には、ほぼ矩形断面形状を有する矩形溝413bが形成され、この矩形溝の反対側に設けたフランジ部413cが、ビス(図示せず。)によって、フレーム2に固定されている。ホルダ413の矩形溝413bには、略矩形の断面形状を有するラック412が挿入される。このためラック412は、矩形溝413b内において、前後方向だけに移動できるが、回転することはできない。したがって回転軸42が回転すると、この回転軸に形成した雄ネジ42cが、これに螺合する雌ネジ412bを介して、ラック412を前後方向に移動させる。
なお上述したように、コイルバネ21によってローラーホルダー3は、芯間が開く方向に押し上げられているため、ギア411は、図2において、時計方向に回転するように付勢されている。このためギア411に噛み合うラック412、及びこのラックに螺合する回転軸42は、常に右方向に付勢されている。したがって回転軸42を回して芯間調整する場合にも、この回転軸の略中央部に設けた円形フランジ部42bが、フレーム2に設けたこの円形フランジ部の挿入溝の側面に右方向に押圧されているため、この回転軸は、軸方向に移動することはなく、同時にギア411や、ラック412とこの回転軸との螺合部分等のバックラッシュや遊び等をなくすことができる。
次に回転軸42を回転させる構成を説明する。図2と図5とに示すように回転軸42は、120度づつ隔てた位置において、パスラインLに平行に配置してあり、先端軸部42aと後側軸部42dとが、それぞれホルダ413に設けた開口穴413aと、フレーム2に設けた開口穴2aとによって回転支持されている。回転軸42のクラッチ受け部42eの後端は、フレーム2の前側において外側に露呈しており、図4に示すように、このクラッチ受け部の後端面中央には、工具挿入用の六角穴42fが設けられる。なお六角穴42fの替わりに、回転軸42のクラッチ受け部42eの後端を、フレーム2の前側面から突出させ、この突出した外周に、工具が取付け可能な六角形やセレーションを形成してもよい。
さて回転軸42のクラッチ受け部42eには、後述するクラッチ手段47を挟んで、それぞれ平歯車からなる被駆動歯車43が装着してあり、3個のこの被駆動歯車に、リング状の内平歯車からなる駆動歯車44が噛み合っている。また図5に示すように、駆動歯車44には、この駆動歯車を回転させる平歯車からなる調整歯車45が噛み合っている。
したがって、クラッチ手段47によって、被駆動歯車43と回転軸42との係合を外せば、この回転軸の後端面中央に設けた六角穴42fに、アーレンレンチ等を挿入して、この回転軸をそれぞれ単独で回転させることができる。このようにして、ローラーホルダー3毎の設定位置を、フレーム2の外から、容易かつ迅速に単独調整することができる。一方クラッチ手段47によって、被駆動歯車43と回転軸42とを係合させれば、駆動歯車44の回転によって、これに噛み合うこの被駆動歯車を介して、全てのこの回転軸を同時に同量だけ回転させることができる。したがって、後述する駆動手段46によって、駆動歯車44に噛み合う調整歯車45を回転させれば、全てのローラーホルダー3の設定位置を、フレーム2の外から、容易かつ迅速に同時調整することができる。
次に調整歯車45を、フレーム2の外側から回転させる駆動手段46について説明する。図6及び図7に示すように、駆動手段46は、フレーム2の横外側に突出する調整軸461と、この調整軸に設けたウォーム462と、このウォームに直角に噛み合うピニオン463と、このピニオンを支持するシャフト464とを備えている。シャフト464は、圧延材の案内方向に設けられており、このシャフトの1端部には、駆動歯車44を回転させる調整歯車45が形成してある。また突出する調整軸461は、六角頭部に形成してある。なお調整軸461とウォーム462、及びピニオン463や調整歯車45とシャフト464とは、夫々一体に形成しても良いが、別個の部品として組み合わせても良い。また調整軸461は、六角頭部形状にかぎらず、六角穴等のその他の工具取付け用形状にしてもよい。
次にクラッチ手段47について説明する。図8に示すようにクラッチ手段47は、アウターリング471と、インナーリング472と、ナット473とを有している。アウターリング471と、インナーリング472とは、それぞれのテーパー面471a、472aが対向する楔状の断面形状を有している。アウターリング471は、90度づつに4分割されており、一方インナーリング472には、1端部にわずかな長さを残して、6本の軸方向スリットが形成してある。ナット473は、インナーリング472の1端の外周に設けたネジ472bに螺合し、さらにこのナットの1端部に設けた係止部473aが、アウターリング471の1端内周に設けた円周溝471bに係合している。
アウターリング471と、インナーリング472とは、回転軸42のクラッチ受け部42eの外周と、被駆動歯車43に設けた中心穴43aの内周との間に挿着される。したがってナット473を回転させると、アウターリング471と、インナーリング472とが互いに軸方向に接近して、それぞれのテーパー面471a、472aが互いに楔のように食い込み、このアウターリングの外形を押し広げ、このインナーリングの内径を縮径する。したがって、アウターリング471と、インナーリング472とが、回転軸42のクラッチ受け部42eの外周と、被駆動歯車43に設けた中心穴43aの内周とを強力な力で押圧し、この回転軸と被駆動歯車とを相互に連結する。
一方ナット473を逆回転させると、アウターリング471と、インナーリング472とが軸方向に分離して、それぞれのテーパー面471a、472aの結合が解除される。以上によって、ナット473を回したり、回し戻したりするだけで、容易かつ迅速に回転軸42と被駆動歯車43との相互の回転の伝達を断続することができる。
本発明のローラーガイド装置は、素材を正確に送り込む必要のある多種多様な圧延において広く適用することができるため、これらの圧延におけるローラーガイド装置に関する産業に広く利用可能である。
ローラーガイド装置によって圧延材を圧延機に案内する圧延ラインの概略構成図である。 ローラーガイド装置の横断面図である。 ローラーガイド装置の背面図である。 ローラーホルダー調整機構の構成部品図である。 ローラーガイド装置の正面図である。 駆動手段の断面図である。 駆動手段の構成部品図である。 クラッチ手段の横断面図である。
符号の説明
1 ローラーガイド装置
2 フレーム
21 コイルバネ(弾性部材)
3 ローラーホルダー
31 ガイドローラー
4 芯間調整手段
41 ローラーホルダー調整機構
411 ギア
412 ラック
42 回転軸
43 被駆動歯車
43a 中心穴
44 駆動歯車
45 調整歯車
46 駆動手段
461 調整軸
462 ウォーム
463 ピニオン
464 シャフト
47 クラッチ手段
471 アウターリング(リング部材)
472 インナーリング(リング部材)
5 回転支持軸

Claims (5)

  1. 圧延機に圧延材を案内するガイド装置であって、
    フレーム(2)と、複数のローラーホルダー(3)と、このローラーホルダーの芯間を調整する芯間調整手段(4)とを備え、
    上記ローラーホルダー(3)は、上記フレーム(2)に揺動自在に支持されていると共に、その一端にガイドローラー(31)が回転自在に設けてあり、
    上記ローラーホルダー(3)は、弾性部材(21)によって、揺動方向に付勢されており、
    上記芯間調整手段(4)は、上記ローラーホルダー(3)の設定位置を調整するローラーホルダー調整機構(41)と、このローラーホルダー調整機構を動かす回転軸(42)と、この回転軸に設けた被駆動歯車(43)と、この被駆動歯車に噛み合う駆動歯車(44)と、この駆動歯車に噛み合う調整歯車(45)と、この調整歯車を回転させる駆動手段(46)とを備え、
    上記回転軸(42)と被駆動歯車(43)とは、クラッチ手段(47)によって、相互の回転力の伝達を断続可能である
    ことを特徴とするローラーガイド装置。
  2. 請求項1において、上記ローラーホルダー調整機構(41)は、上記ローラーホルダー(3)に設けたギア(411)と、このギアに噛み合うラック(412)とを備え、
    上記ラック(412)には、上記回転軸(42)が螺合し、この回転軸の回転によってこのラックが前後進する
    ことを特徴とするローラーガイド装置。
  3. 請求項1または2のいずれかにおいて、上記クラッチ手段(47)は、楔状の断面形状を有する拡縮自在なリング部材(471,472)を備え、
    上記リング部材(471,472)は、上記回転軸(42)の外周と被駆動歯車(43)に設けた中心穴(43a)の内周との間に挿着され、
    上記リング部材(471,472)を軸方向に移動することによって、上記回転軸(42)の外周と被駆動歯車(43)の中心穴(43a)の内周とを結合または分離するものである
    ことを特徴とするローラーガイド装置。
  4. 請求項1乃至3のいずれかの1において、上記被駆動歯車(43)は平歯車であって、上記駆動歯車(44)はリング状の内歯車であることを特徴とするローラーガイド装置。
  5. 請求項1乃至4のいずれかの1において、上記駆動手段(46)は、上記フレーム(2)の外側に突出する調整軸(461)と、この調整軸に設けたウォーム(462)と、このウォームに噛み合うピニオン(463)と、このピニオンを支持するシャフト(464)とを備え、
    上記調整歯車(45)は、上記シャフト(464)に設けてある
    ことを特徴とするローラーガイド装置。
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