JP2005076659A - 複列ころ軸受および圧延機 - Google Patents

Abstract

【課題】軸方向にラジアル荷重分布が推移する軸に対して好適な複列ころ軸受を提供する。
【解決手段】外周部に軌道面が形成された内輪と、内周部に軌道面が形成された外輪と、内輪の軌道面と外輪の軌道面との間に組み込まれる複数のころとをそれぞれ有する複数列のころ軸受を軸方向に配列してなる複列ころ軸受において、複数列のころ軸受は、許容ラジアル荷重の異なる複数のころ軸受を組み合わせてなる構成とする。これによれば、各列の軸受の許容ラジアル荷重を、その列に加わるラジアル荷重に応じて異ならせることにより、特定の列のころ軸受が異常発熱したり、焼きつきを生ずることを防止できる。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複列ころ軸受に係り、特に、圧延機のロールネック軸受として好適な複列ころ軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば圧延機のロールネックやバックアップロールの回転軸のように、大きなラジアル荷重を負担することが要求される軸受には、円筒ころ軸受等のころ軸受を、例えば４列程度、軸方向に直列に配列してなる複列ころ軸受が用いられる。通常、複列ころ軸受は略同一の諸元を有する軸受を複数列配列して構成されることが多い。
【０００３】
しかし、圧延機のロールネックのように、軸に過大なラジアル荷重が加わる場合には、例えば軸がたわむことによる偏心や、あるいは軸受を収容するハウジングの構造やたわみ、または微小な寸法誤差等に起因して、ころ軸受に加わるラジアル荷重が列ごとに異なってしまう場合がある。
【０００４】
このように、各列の軸受に対するラジアル荷重が異なると、ラジアル荷重が大きい列の軸受は、発熱が他の列の軸受よりも大きくなって劣化が促進され、極端な場合には焼きつきを生ずるおそれがある。一方、ラジアル荷重の小さい列の軸受は、能力が過剰となってしまい、装置の設計上無駄となる。
【０００５】
従来、片持ちのロールネックの回転軸がたわみ、曲がった場合に、各列の軸受が負担するラジアル過重を平準化することを目的として、曲げによる軸心の移動量が大きくなるロールに近い側の列になるにつれて、内外輪の軌道面間ところとの間の間隔を順次大きくすることが提案されている。（例えば、特許文献１参照。）
【０００６】
【特許文献１】
特開平６−３０４６１６号公報（第２ページ、図１等。）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来技術においては、片持ち梁状の軸の曲げ変形に起因する各列の軸受の負荷分布しか考慮されておらず、例えば、ハウジングの構造等に起因して軸方向により複雑なラジアル荷重分布が生ずることについて配慮がなされていない。
【０００８】
上述した問題に鑑み、本発明の課題は、軸方向にラジアル荷重分布が推移する軸に対して好適な複列ころ軸受を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決する手段】
本発明は、外周部に軌道面が形成された内輪と、内周部に軌道面が形成された外輪と、内輪の軌道面と外輪の軌道面との間に組み込まれる複数のころとをそれぞれ有する複数のころ軸受を軸方向に配列してなり、前記複数のころ軸受は、許容ラジアル荷重の異なるころ軸受を組み合わせてなる複列ころ軸受によって上述した課題を解決する。すなわち、本発明によれば、支持対象の回転軸の軸方向に沿ったラジアル荷重の分布に応じて適切な許容ラジアル荷重を有する回転ころ軸受を選択し、組み合わせることによって、各列の軸受に対する負担の平準化を図ることができる。具体的には、局部的に過度の荷重がかかることによる異常な発熱を防止し、焼きつきを未然に防止することができる。さらに、比較的荷重の軽い列に対し、過剰な仕様の軸受を使用する無駄を省くことができる。
【００１０】
許容ラジアル荷重の異なる複数のころ軸受を軸方向に複数列配列してなる複列ころ軸受とは、例えば、複数のころ軸受は他の列より各軌道面の間隔が大きくかつころの直径が大きいころ軸受を含んでなる複列ころ軸受である。この場合、ラジアル荷重の大きい列に、軌道面間の間隔が大きくかつころの直径が大きいころ軸受を配置するとよい。
【００１１】
また、ころは軸心に沿ってピン穴を設けられ、筒状に形成され、複数のころ軸受は、ピン穴の内径が列により異なるころ軸受を組み合わてなる構成としてもよい。この場合、ラジアル荷重の大きい列に、ピン穴の内径が小さいころを配置するとよい。
【００１２】
また、複数のころ軸受は、ころの軸方向長さが異なるころ軸受を組み合わせてなる構成としてもよい。この場合、ラジアル荷重の大きい列に、ころが長いころ軸受を配置するとよい。
【００１３】
ところで、上述した各発明において、外輪の外周面の直径が略等しいようにすると、複列ころ軸受を収容するハウジングに対する設計変更や追加加工をすることなく使用条件に応じて好適な組合せの複列ころ軸受を選択できるから便宜である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用してなり、圧延機のロールネック回転軸を保持するのに好適な複列円筒ころ軸受の実施形態について説明する。
（第１の実施形態）
図１は、本実施形態の複列円筒ころ軸受を、径方向、つまり軸の長手方向に対し直交方向から見た状態を示す要部断面図である。図１に示すように、軸受１は、本実施形態の場合には例えば４列の複列円筒ころ軸受である。
軸受１は、ロールネックを支持する図示しない回転軸が挿入され、外周面に軌道面を形成してなる筒状の内輪３と、内周面に軌道面を形成してなる筒状の外輪５とを有する。内輪３は、ころ軸受２列ごとに分割して形成されている。以下、内輪３の図１の左側の部分に３ａ、右側の部分に３ｂの符号を付して説明する。内輪３ａ、３ｂは、実質同一の形状を有し、回転軸の軸方向に沿って直列に、端面をつき合わせて配置されている。また、内輪３ａ、３ｂの両端部の端面は、周上複数箇所、例えば９０度おきに４箇所、円弧状に切りこまれ、注油等の用に供される。この切りこみは、内輪３ａ、３ｂの接合部においては、周上の位置が一致するように配列される。内輪３は、外周面、内周面とも軸方向にわたって径が一定となる単純円筒として形成されている。
【００１５】
また、外輪５についても、内輪３ａ，３ｂに対応して２つの部分５ａ，５ｂに分割して形成されている。外輪５ａ，５ｂも実質同一の形状を有する。外輪５ａは、その内周面の中央部に内側に突出して形成されたつば部が形成され、そのつば部の両側に外輪軌道面が形成されている。そして、この外輪軌道面の内径は、つば部の両側において異なっている。また、外輪５ａ、５ｂの径方向に、つば部を貫通する給油孔７が形成されている。
【００１６】
ころ９は、軸心を通る図示しないピン穴を形成された筒状に形成され、内輪３ａ，３ｂの軌道面と外輪５ａ，５ｂの軌道面間に回動可能に組み込まれる。ピン穴には、ころの位置決めのため図示しないピンが挿入される。そして、径の異なる外輪軌道面部に配列されるころの直径は、外輪軌道面部の径の差を考慮して設定される。すなわち、外輪軌道面の内径が大きい列に配置されるころの直径は、他のころの直径よりも大きい。
【００１７】
そして、外輪５ａ，５ｂは、軌道面の内径が大きい側同士を向かい合わせて、筒軸方向に直列に配列される。外輪５ａ，５ｂの間隔には、両者に収容されるころ９ｌの軸方向の移動を規制する止め輪１１が設けられている。止め輪１１の外径は外輪５ａ，５ｂと略同じである。一方、止め輪１１の内径は、各外輪のつば部の内径と略同じである。そして、止め輪１１にも、径方向に貫通する給油孔１３が形成されている。
【００１８】
また、外輪５ａ，５ｂの、外側の両端面部には、それぞれ外輪止め輪１４が設けられている。外輪止め輪もまた外輪５ａ，５ｂと略同じ外径と、つば部と略同じ内径とを有する。
【００１９】
そして、内輪３ａ，３ｂの表面にも、周方向に沿った凸条として形成された内輪止め輪１５が、各ころの両側に配置されている。これらの各止め輪および外輪のつば部によって、各ころは軸方向の移動を規制されている。
【００２０】
以上のように、本実施形態によれば、４列円筒ころ軸受において、中央側の２列にかかるラジアル荷重が外側の２列よりも大きい場合に、中央側の２列の円筒ころ軸受の容量、すなわち許容ラジアル荷重を増やす設計としているから、中央側２列の発熱を抑制し、焼きつきを防止することができる。また、外輪５ａ，５ｂの外径が軸方向にわたって同じであるから、ハウジング側には何ら特別な加工をする必要がない。また、荷重分布が使用条件により変わった場合にも、容易に他の配列を有する軸受に交換することができ便宜である。
【００２１】
（第２の実施形態）
図２は、本実施形態の複列円筒ころ軸受を径方向から見た断面図である。なお、以下説明する各実施形態については、上述した第１の実施形態と同様の部分については同じ符号を付し、説明を省略する。図２に示すように、本実施形態においては、例えば４列の複列円筒ころ軸受のうち、内側の２列について、外輪軌道面の内径ならびにころの外径を外側の２列より大きくしたことを特徴とする。換言すれば、本実施形態の外輪５ａ，５ｂは、上述した第１の実施形態における外輪５ａ，５ｂの向きを、軸方向に反転させたものである。また、直径の大きいころ９ｌを外側２列に配列し、直径の小さいころ９ｓを内側２列に配列したものである。
【００２２】
本実施形態によれば、外側の列のラジアル荷重が大きい場合に、これらの列のころ軸受の発熱を抑制し、焼きつきを防止することができる。
【００２３】
（第３の実施形態）
図３は、本実施形態の４列複列円筒ころ軸受を径方向から見た断面図である。図３に示すように、本実施形態においては、軸方向の一方側の２列の外輪軌道面の内径およびころの外径を、他方側の２列よりも大きく設定したことを特徴とする。
【００２４】
本実施形態によれば、ラジアル荷重が複列円筒ころ軸受の軸方向一方に偏在している場合に、荷重が大きい位置に許容ラジアル荷重の大きなころ軸受を配置することによって、これらのころ軸受の発熱を抑制し、焼きつきを防止することができる。
【００２５】
（第４の実施形態）
図４は、本実施形態の４列複列円筒ころ軸受を径方向から見た断面図である。図４に示すように、本実施形態においては、外輪軌道面の内径およびころの外径を、軸方向の一方から順次段階状に小さくなるようにしたことを特徴とする。
【００２６】
本実施形態によれば、各列の軸受にかかるラジアル荷重が軸方向に沿って傾斜状あるいは段階状に推移する場合に、各列の軸受の発熱の均一化を図り、異常発熱を抑制して焼きつきを防止することができる。
【００２７】
（第５の実施形態）
図５は、本実施形態の４列複列円筒ころ軸受を径方向から見た断面を示す図である。図５に示すように、本実施形態においては、４列の円筒ころ軸受のうち、一端側の１列の軸受のみ、外輪軌道面の内径およびころの直径を他の３列より小さくしたことを特徴とする。
【００２８】
本実施形態によれば、複列円筒ころ軸受の一方の端部においてのみラジアル荷重がマイルドである場合に、当該部位に対応する列の軸受の諸元を過剰にせずにすむ効果がある。
【００２９】
（第６の実施形態）
図６は、本実施形態の４列複列円筒ころ軸受を径方向から見た断面を示す図である。図６に示すように、本実施形態においては、４列の円筒ころ軸受のうち、一端側の１列の軸受のみ、外輪軌道面の内径およびころの直径を他の３列よる大きくしたことを特徴とする。
【００３０】
本実施形態によれば、複列円筒ころ軸受の一方の端部においてのみラジアル荷重が大きい場合に、当該部位に対応する列の軸受の異常発熱を抑制し、焼きつきを防止する効果がある。
【００３１】
（第７の実施形態）
図７は、本実施形態の４列複列円筒ころ軸受を径方向から見た断面図である。図７に示すように、本実施形態においては、ころの軸心部に形成されたピン穴１７の穴径を、中央側の２列のころは大きく、一方、外側の２列のころは小さく形成したことを特徴とする。なお、以下説明する本実施形態ないし第１８の実施形態においては、外輪軌道面の内径およびころの外径は各列とも同じである。
【００３２】
本実施形態によれば、ピン穴の小さいころはラジアル荷重に対する剛性が向上するから、複列円筒ころ軸受の両端部におけるラジアル荷重が大きい場合に、これら両端部に配置されるころ軸受の異常発熱を抑制し、焼きつきを防止することができる。
【００３３】
（第８の実施形態）
図８は、本実施形態の４列複列円筒ころ軸受を軸方向から見た断面図である。図８に示すように、本実施形態においては、ピン穴１７の穴径を、中央側の２列のころは小さく、一方、外側の２列のころは大きく形成したことを特徴とする。
【００３４】
本実施形態によれば、内側の列のラジアル荷重が大きい場合に、これらの列のころ軸受の発熱を抑制し、焼きつきを防止することができる。
【００３５】
（第９の実施形態）
図９は、本実施形態の４列複列円筒ころ軸受を径方向から見た断面図である。図９に示すように、本実施形態においては、軸方向の一方側の２列のピン穴１７の穴径が、他の２列のピン穴の穴径よりも小さいことを特徴とする。
【００３６】
本実施形態によれば、ラジアル荷重が複列円筒ころ軸受の軸方向一方に偏在している場合に、荷重が大きいころ列のピン穴径を小さくすることによって、これらのころ軸受の発熱を抑制し、焼きつきを防止することができる。
【００３７】
（第１０の実施形態）
図１０は、本実施形態の４列複列円筒ころ軸受を径方向から見た断面図である。図１０に示すように、本実施形態においては、ピン穴１７の内径を、軸方向の一方から順次段階的に小さくなるようにしたことを特徴とする。
【００３８】
本実施形態によれば、各列の軸受にかかるラジアル荷重が軸方向に沿って傾斜状あるいは段階状に推移する場合に、各列の軸受の発熱の均一化を図り、異常発熱を抑制して焼きつきを防止することができる。
【００３９】
（第１１の実施形態）
図１１は、本実施形態の４列複列円筒ころ軸受を径方向から見た断面を示す図である。図１１に示すように、本実施形態においては、４列の円筒ころ軸受のうち、一端側の１列のころ列のころのみ、他の３列のころよりもピン穴１７の内径を小さくしたことを特徴とする。
【００４０】
本実施形態によれば、複列円筒ころ軸受の一方の端部においてのみラジアル荷重が大きい場合に、当該部位に対応する列の軸受の異常発熱を抑制し、焼きつきを防止する効果がある。
【００４１】
（第１２の実施形態）
図１２は、本実施形態の４列複列円筒ころ軸受を径方向から見た断面を示す図である。図１２に示すように、本実施形態においては、４列の円筒ころ軸受のうち、一端側の１列のころ軸のころ９のみ、他の３列のころよりもピン穴１７の内径を大きくしたことを特徴とする。
【００４２】
本実施形態によれば、複列円筒ころ軸受の一方の端部においてのみラジアル荷重がマイルドである場合に、当該部位に対応する列の軸受の諸元を過剰にせずにすむ効果がある。
【００４３】
（第１３の実施形態）
図１３は、本実施形態の４列複列円筒ころ軸受を径方向から見た断面を示す図である。図１３に示すように、本実施形態は、ころ９の長さを、中央側の２列については相対的に短く、一方、外側の２列については相対的に長くしたことを特徴とする。
【００４４】
本実施形態によれば、複列円筒ころ軸受の両端部におけるラジアル荷重が中央側に比べて大きい場合に、荷重が大きい列のころ長を長くすることによって耐ラジアル荷重性を高め、これらの列のころ軸受の異常発熱を防止し、焼きつきを防止することができる。
【００４５】
（第１４の実施形態）
図１４は、本実施形態の４列円筒頃軸受を軸方向から見た断面図である。図１４に示すように、本実施形態においては、ころ９の長さを、中央側の２列については相対的に長く、一方、外側の２列については相対的に短くしたことを特徴とする。本実施形態によれば、複列円筒ころ軸受の一方の端部においてのみラジアル荷重が大きい場合に、当該部位に対応する列の軸受の異常発熱を抑制し、焼きつきを防止する効果がある。
【００４６】
（第１５の実施形態）
図１５は、本実施形態の４列複列円筒ころ軸受を径方向から見た断面図である。図１５に示すように、本実施形態においては、軸方向の一方側の２列のころ９の長さが、他の２列のころ９の長さよりも長いことを特徴とする。
【００４７】
本実施形態によれば、ラジアル荷重が複列円筒ころ軸受の軸方向一方に偏在している場合に、荷重が大きいころ列のピン穴径を小さくすることによって、これらのころ軸受の発熱を抑制し、焼きつきを防止することができる。
【００４８】
（第１６の実施形態）
図１６は、本実施形態の４列複列円筒ころ軸受を径方向から見た断面を示す図である。図１６に示すように、本実施形態においては、各列のころ９の長さを、軸方向の一方から順次段階的に長くなるようにしたことを特徴とする。
【００４９】
本実施形態によれば、各列の軸受にかかるラジアル荷重が軸方向に沿って傾斜状あるいは段階状に推移する場合に、各列の軸受の発熱の均一化を図り、異常発熱を抑制して焼きつきを防止することができる。
【００５０】
（第１７の実施形態）
図１７は、本実施形態の４列複列円筒ころ軸受を径方向から見た断面を示す図である。図１７に示すように、本実施形態においては、４列の円筒ころ軸受のうち、一端側の１列のころ列のころのみ、他の３列のころよりも長さを短くしたことを特徴とする。
【００５１】
本実施形態によれば、複列円筒ころ軸受の一方の端部においてのみラジアル荷重が大きい場合に、当該部位に対応する列の軸受の異常発熱を抑制し、焼きつきを防止する効果がある。
【００５２】
（第１８の実施形態）
図１８は、本実施形態の４列複列円筒ころ軸受を径方向から見た断面を示す図である。図１８に示すように、本実施形態においては、４列の円筒ころ軸受のうち、一端側の１列のころ軸のころ９のみ、他の３列のころよりも長さを短くしたことを特徴とする。
【００５３】
本実施形態によれば、複列円筒ころ軸受の一方の端部においてのみラジアル荷重がマイルドである場合に、当該部位に対応する列の軸受の諸元を過剰にせずにすむ効果がある。
【００５４】
なお、上述した各実施形態は、４列の円筒ころ軸受についてのものであるが、列の数は４列に限定されず、本発明の範囲内で適宜設計変更可能である。
【００５５】
また、上述した各実施形態においては、外輪軌道面の内径およびころの外径と、ころに形成されたピン穴の内径と、ころの長さとからなる要素のうちいずれか１つのみを列によって異ならせているが、複数の要素をそれぞれ異ならせ、換言すればこれら要素の変化を組み合わせるようにしてもよい。
【００５６】
【発明の効果】
本発明によれば、軸方向にラジアル荷重分布が推移する軸に対して好適な複列ころ軸受を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用してなる複列円筒ころ軸受の第１の実施形態の径方向断面図である。
【図２】本発明を適用してなる複列円筒ころ軸受の第２の実施形態の径方向断面図である。
【図３】本発明を適用してなる複列円筒ころ軸受の第３の実施形態の径方向断面図である。
【図４】本発明を適用してなる複列円筒ころ軸受の第４の実施形態の径方向断面図である。
【図５】本発明を適用してなる複列円筒ころ軸受の第５の実施形態の径方向断面図である。
【図６】本発明を適用してなる複列円筒ころ軸受の第６の実施形態の径方向断面図である。
【図７】本発明を適用してなる複列円筒ころ軸受の第７の実施形態の径方向断面図である。
【図８】本発明を適用してなる複列円筒ころ軸受の第８の実施形態の径方向断面図である。
【図９】本発明を適用してなる複列円筒ころ軸受の第９の実施形態の径方向断面図である。
【図１０】本発明を適用してなる複列円筒ころ軸受の第１０の実施形態の径方向断面図である。
【図１１】本発明を適用してなる複列円筒ころ軸受の第１１の実施形態の径方向断面図である。
【図１２】本発明を適用してなる複列円筒ころ軸受の第１２の実施形態の径方向断面図である。
【図１３】本発明を適用してなる複列円筒ころ軸受の第１３の実施形態の径方向断面図である。
【図１４】本発明を適用してなる複列円筒ころ軸受の第１４の実施形態の径方向断面図である。
【図１５】本発明を適用してなる複列円筒ころ軸受の第１５の実施形態の径方向断面図である。
【図１６】本発明を適用してなる複列円筒ころ軸受の第１６の実施形態の径方向断面図である。
【図１７】本発明を適用してなる複列円筒ころ軸受の第１７の実施形態の径方向断面図である。
【図１８】本発明を適用してなる複列円筒ころ軸受の第１８の実施形態の径方向断面図である。
【符号の説明】
１ 軸受
３（３ａ，３ｂ） 内輪
５（５ａ，５ｂ） 外輪
７ 給油孔
９ ころ
１１ 止め輪
１３ 給油孔
１４ 止め輪
１５ 止め輪
１７ ピン穴

Claims (8)

1. 外周部に軌道面が形成された内輪と、内周部に軌道面が形成された外輪と、前記内輪の軌道面と前記外輪の軌道面との間に組み込まれる複数のころとをそれぞれ有する複数列のころ軸受を軸方向に配列してなり、前記複数列のころ軸受は、許容ラジアル荷重の異なるころ軸受を組み合わせてなる複列ころ軸受。
2. 外周部に軌道面が形成された内輪と、内周部に軌道面が形成された外輪と、前記内輪の軌道面と前記外輪の軌道面との間に組み込まれる複数のころとをそれぞれ有する複数列のころ軸受を軸方向に配列してなり、前記複数列のころ軸受は、他の列より前記各軌道面の間隔が大きくかつ前記ころの直径が大きいころ軸受を含んでなる複列ころ軸受。
3. 前記ころは軸心を通るピン穴を形成され、該ピン穴の内径が列により異なる前記複数のころ軸受を組み合わせてなる請求項１又は２のいずれかに記載の複列ころ軸受。
4. 外周部に軌道面が形成された内輪と、内周部に軌道面が形成された内輪と、前記内輪の軌道面と前記外輪の軌道面との間に組み込まれ軸心を通るピン穴を形成されたころとをそれぞれ有する複数列のころ軸受を軸方向に配列してなり、前記複数列のころ軸受は、前記ピン穴の内径が異なる前記ころ軸受を組み合わせてなる複列ころ軸受。
5. 前記ころの軸方向長さが異なる前記ころ軸受を組み合わせてなることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の複列ころ軸受。
6. 外周部に軌道面が形成された内輪と、内周部に軌道面が形成された内輪と、前記内輪の軌道面と前記外輪の軌道面との間に組み込まれるころとをそれぞれ有する複数列のころ軸受を軸方向に配列してなり、前記複数列のころ軸受は、前記ころの軸方向長さが異なる前記ころ軸受を組み合わせてなる複列ころ軸受。
7. 前記複数のころ軸受それぞれの前記外輪の外周面の直径が略等しいことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の複列ころ軸受。
8. ロールネックの回転軸を保持する軸受部に請求項１乃至７のいずれかに記載の複列ころ軸受を有することを特徴とする圧延機。

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