JP2007205536A

JP2007205536A - 二つ割り軸受

Info

Publication number: JP2007205536A
Application number: JP2006028134A
Authority: JP
Inventors: Tatsuo Iwamoto; 達夫岩本
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2006-02-06
Filing date: 2006-02-06
Publication date: 2007-08-16

Abstract

【課題】長期に亘って安定して使用可能なシール性能に優れた二つ割り軸受を提供する。
【解決手段】ガイドロール２に固定された内輪４と、ハウジング12a,12bに固定された外輪６と、内外輪間に転動自在に設けられた複数の転動体８と、ガイドロールとハウジングとの間に設けられた密封装置とを備えた二つ割り軸受であって、密封装置は、基端側がハウジングに固定され且つ軸心に沿って同心円状に延出した中空円筒状のラビリンスリング１６と、ラビリンスリングの延出端側が非接触状態で挿入され且つガイドロールに形成された環状凹部１８とを備えており、ラビリンスリングの延出端側の先端面２２ｃ、又は、当該先端面に対向した環状凹部の奥端面１８ｃには、軸受内へ侵入する異物を外部へ押し出す押出機構(環状傾斜面Ｋ)が設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えばスケールや水、塵埃などの異物の浸入を防止する密封装置を備えた二つ割り軸受に関する。

従来、例えば連続鋳造設備のガイドロールには、その中間においてロール径が小さく絞られた小径ネック軸が設けられており、当該小径ネック軸には、軸心に沿って二分割された二つ割り軸受が一般的に用いられている(例えば、特許文献１)。例えば図４(ａ),(ｂ)に示すように、二つ割り軸受は、軸心(ガイドロール２の回転軸ともいう)Ｒに沿って二分割された内輪４及び外輪６と、内外輪4,6間に転動自在に設けられた複数の転動体(ころ)８とを備えており、かかる軸受を小径ネック軸２ａに組み込むことで、ガイドロール２を回転自在に支持している。

二分割された内輪４は、その締結面４ｓ同士を合わせた状態で小径ネック軸２ａに外嵌固定されている。具体的に説明すると、各内輪４には、その締結面４ａにボルト穴(図示しない)が形成されていると共に、内径側には、嵌合固定面４ｂが形成されている。この場合、締結面４ａ同士を合わせた状態で双方のボルト穴に締結ボルト１０を捩じ込むことにより、二分割された内輪４が一体的に締結され、その際、嵌合固定面４ｂが小径ネック軸２ａに圧接して外嵌されることで、当該内輪４を小径ネック軸２ａに固定することができる。

この状態において、内輪４には、その外径側に周方向に沿って連続した内輪軌道面４ｓが形成されていると共に、当該内輪軌道面４ｓの両側には、転動体(ころ)８を位置決めしつつ案内する鍔部４ｔが周方向に連続して形成されている。一方、外輪６は、ハウジング(例えば、プランマ上側本体１２ａ、プランマ下側本体１２ｂ)に内嵌固定されており、その状態において、外輪６には、内輪軌道面４ｓに対向した位置に周方向に沿って連続した外輪軌道面６ｓが形成されている。

このような二つ割り軸受によれば、内輪軌道面４ｓと外輪軌道面６ｓとの間に沿って複数の転動体(ころ)８が転動自在となり、これにより、ガイドロール２は、ハウジング12a,12bに対して回転自在に支持されることになる。なお、二つ割り軸受には、ハウジング12a,12bと内輪４との間(転動体(ころ)８の両側)に環状の密封部材１４が介在されており、当該密封部材１４は、基端がハウジング12a,12bに固定され、先端がリング状バネで内輪４に圧接されている。これにより、内輪軌道面４ｓと外輪軌道面６ｓとの間の空間が外部からシールされている。

また、二つ割り軸受には、密封部材１４の両外側に更に密封装置が設けられている。密封装置は、ガイドロール２の回転軸(軸心)Ｒに沿って同心円状に延出した中空円筒状のラビリンスリング１６を備えており、ラビリンスリング１６は、その基端側がハウジング12a,12bに固定され、その先端側(延出端側)がガイドロール２に形成された環状凹部１８内に非接触状態で挿入されている。これにより、非接触のラビリンスシールが構成されている。

具体的に説明すると、図５に示すように、ラビリンスリング１６は、その基端側には外向フランジ部２０が突設されていると共に、その先端側には中空円筒部２２が設けられている。なお、ラビリンスリング１６は、二つ割りに構成されているが、インロー構造２４を適用したことで、位置ずれすること無く正確に一体化されている。

中空円筒部２２は、外向フランジ部２０から回転軸Ｒ(図４(ａ))に沿って同心円状に延出しており、環状内周面２２ａと環状外周面２２ｂとを有し、その先端(延出端)には平坦状の先端面２２ｃが形成されている。一方、環状凹部１８は、図４(ｂ)に示すように、ラビリンスリング１６に対向したガイドロール２の端面２ｓから回転軸Ｒ(図４(ａ))に沿って同心円状に延出しており、環状内周面１８ａと環状外周面１８ｂとを有し、その奥端(延出端)には平坦状の奥端面１８ｃが形成されている。

このような密封装置において、ラビリンスリング１６は、基端側の外向フランジ部２０がハウジング12a,12bに固定(例えば、嵌合、接着、ねじ止め)され、先端側の中空円筒部２２がガイドロール２の環状凹部１８内に非接触状態で挿入されている。この場合、環状凹部１８はガイドロール２と共に回転するが、ラビリンスリング１６は、ハウジング12a,12bに固定されているため、回転することは無い。なお、ラビリンスリング１６の環状内周面２２ａには、内輪４に固定されたピストンリング状のフッ素樹脂製シールリング２６が接触しており、軸受内のシール性が確保されている。

ところで、例えば連続鋳造設備の稼動中に、ガイドロール２が例えばスラブやブルームなどの鋼塊の熱で膨縮する場合があるため、上述した密封装置において、ラビリンスリング１６と環状凹部１８との間には、すきまが確保されている。ここで、図４(ｂ)に示すように、ラビリンスリング１６の中空円筒部２２と環状凹部１８との間において、中空円筒部２２の環状内周面２２ａと環状凹部１８の環状内周面１８ａとの間のすきまをα１、中空円筒部２２の環状外周面２２ｂと環状凹部１８の環状外周面１８ｂとの間のすきまをα２、中空円筒部２２の先端面２２ｃと環状凹部１８の奥端面１８ｃとの間のすきまをα３とすると、各すきまの大きさはα１≒α２＜α３なる関係に設定されている。この場合、ガイドロール２の膨縮量は、特に軸心(回転軸)Ｒ方向で大きくなるため、すきまα３は比較的広く確保されている。

しかしながら、このように両端面18c,22c間のすきまα３を広くすると、例えばスケールや水、塵埃などの異物が浸入し、当該すきまに溜まってガイドロール２の回転性能を低下させたり、或いは、すきまに浸入した異物がシールリング２６を越えた場合には、密封部材１４の磨耗や摩損を引き起こし、シール性能を低下させたりする虞がある。更に、軸受内に異物が浸入すると、転動体(ころ)８や内輪軌道面４ｓ或いは外輪軌道面６ｓに圧痕や錆びを発生させることで、長期に亘って軸受を安定して使用し続けることが困難になってしまう場合もある。なお、スケールとは、金属表面に生成した酸化被膜(黒錆)などの総称である。
特開昭６２−２７８３１４号公報

本発明は、このような問題を解決するためになされており、その目的は、長期に亘って安定して使用可能なシール性能に優れた二つ割り軸受を提供することにある。

この目的を達成するために、本発明は、ガイドロールに固定された内輪と、ハウジングに固定された外輪と、内外輪間に転動自在に設けられた複数の転動体と、ガイドロールとハウジングとの間に設けられた密封装置とを備えた二つ割り軸受であって、密封装置は、基端側がハウジングに固定され且つ軸心に沿って同心円状に延出した中空円筒状のラビリンスリングと、ラビリンスリングの延出端側が非接触状態で挿入され且つガイドロールに形成された環状凹部とを備えており、ラビリンスリングの延出端側の先端面、又は、当該先端面に対向した環状凹部の奥端面には、軸受内へ侵入する異物を外部へ押し出す押出機構が設けられている。

本発明において、押出機構は、ラビリンスリングの先端面に設けられており、当該先端面には、少なくともその一部に、先細り勾配を成す環状傾斜面が形成されている。また、押出機構は、環状凹部の奥端面に設けられており、当該奥端面には、少なくともその一部に、末広がり勾配を成す環状傾斜面が形成されている。この場合、環状傾斜面の勾配は、３０°〜６０°の角度範囲に設定されている。なお、ラビリンスリングは、内径をｄ、外径をＤ、先端面のうち環状傾斜面までの直径をｄ１とすると、ｄ１≧ｄ、ｄ１＜Ｄなる関係を満足して構成されている。

本発明によれば、長期に亘って安定して使用可能なシール性能に優れた二つ割り軸受を実現することができる。

以下、本発明の一実施の形態に係る二つ割り軸受について、添付図面を参照して説明する。なお、本実施の形態は、従来の二つ割り軸受(図４、図５)の改良であるため、以下では、改良部分の説明にとどめる。この場合、従来と同一の構成には、図面上に同一符号を付して、その説明を省略する。

図１(ａ),(ｂ)に示すように、本実施の形態の二つ割り軸受において、ラビリンスリング１６には、その延出端側(先端側)の先端面２２ｃに、軸受内へ侵入する異物(例えば、スケール、水、塵埃など)を外部へ押し出す押出機構が設けられている。具体的に説明すると、押出機構は、ラビリンスリング１６を構成する中空円筒部２２の先端面２２ｃに設けられており、当該先端面２２ｃには、少なくともその一部に、先細り勾配を成す環状傾斜面Ｋが形成されている。

この場合、図２(ａ),(ｂ)に示すように、環状傾斜面Ｋの勾配θは、３０°〜６０°の角度範囲に設定されている。また、ラビリンスリング１６は、内径をｄ、外径をＤ、先端面２２ｃのうち環状傾斜面Ｋまでの直径をｄ１とすると、ｄ１≧ｄ、ｄ１＜Ｄなる関係を満足して構成されている。なお、同図(ｂ)では、環状傾斜面Ｋにハッチングを施しているが、これは環状傾斜面Ｋを目視確認し易くするためであり、断面を示すものでは無い。

このような構成によれば、ラビリンスリング１６の先端面２２ｃに環状傾斜面Ｋを形成したことにより、例えば連続鋳造設備の稼動中に、ガイドロール２が例えばスラブやブルームなどの鋼塊の熱で膨縮して、中空円筒部２２の先端面２２ｃと環状凹部１８の奥端面１８ｃとの間のすきまα３(図４(ｂ)参照)が増減した場合、当該すきまα３に浸入した異物には、環状傾斜面Ｋにより外部(軸受外径側)へ押し出す力が作用する。

このとき、当該すきまに浸入した異物は、そのまま軸受外に排出され、すきま内に溜まることは無い。これにより、ガイドロール２の回転性能を常時一定に維持することができる。このような排出効果によれば、従来のようにすきまに浸入した異物がシールリング２６を越えて入り込むといったことを防止することができるため、密封部材１４の磨耗や摩損を引き起こすことは無く、シール性能を一定に維持することができる。この場合、転動体(ころ)８や内輪軌道面４ｓ或いは外輪軌道面６ｓに圧痕や錆びの発生も無くなるため、長期に亘って軸受を安定して使用し続けることが可能となる。

なお、上述した実施の形態では、ラビリンスリング１６の先端面２２ｃに環状傾斜面Ｋを形成したが、これに代えて例えば図３に示すように、環状凹部１８の奥端面１８ｃに押出機構を設けても良い。この変形例の押出機構において、奥端面１８ｃには、少なくともその一部に、末広がり勾配を成す環状傾斜面Ｋが形成されている。この場合、環状傾斜面Ｋの勾配θは、３０°〜６０°の角度範囲に設定されている。

このような構成によれば、環状凹部１８の奥端面１８ｃに環状傾斜面Ｋを形成したことにより、例えば連続鋳造設備の稼動中に、ガイドロール２が例えばスラブやブルームなどの鋼塊の熱で膨縮して、中空円筒部２２の先端面２２ｃと環状凹部１８の奥端面１８ｃとの間のすきまα３(図４(ｂ)参照)が増減した場合、当該すきまα３に浸入した異物に対して、環状傾斜面Ｋにより外部(軸受外径側)へ押し出す力を作用させることができる。これにより、当該すきまに浸入した異物は、そのまま軸受外に排出され、すきま内に溜まることは無い。なお、他の効果は、上述した実施の形態と同様であるため、その説明は省略する。

また、上述した実施の形態及び変形例では図面上、環状傾斜面Ｋは、ラビリンスリング１６の先端面２２ｃ、及び、環状凹部１８の奥端面１８ｃの一部に形成されているが、各端面18c,22cの全体に亘って環状傾斜面Ｋを形成しても良い。また、上述した実施の形態及び変形例において、ラビリンスリング１６の中空円筒部２２の延出長さ、環状凹部１８の奥行き長さについては特に言及しながったが、これらは例えば二つ割り軸受の大きさや形状、ガイドロール２の形状などに応じて任意に設定されるため、ここでは特に数値限定はしない。また、ラビリンスリング１６の材質は、例えば連続鋳造設備の使用環境や使用目的に応じて、耐熱性或いは耐水性に優れた材料が選択されるため、ここでは特に限定しない。

(ａ)は、本発明の一実施の形態に係る二つ割り軸受の全体構成を示す部分断面図、(ｂ)は、密封装置の構成を一部拡大して示す部分断面図。 (ａ)は、図１(ａ),(ｂ)に示されたラビリンスリングの縦断面図、(ｂ)は、ラビリンスリングの斜視図。本発明の変形例に係る密封装置の構成を一部拡大して示す部分断面図。 (ａ)は、従来の二つ割り軸受の全体構成を示す部分断面図、(ｂ)は、密封装置の構成を一部拡大して示す部分断面図。図４(ａ),(ｂ)に示されたラビリンスリングの斜視図。

符号の説明

２ガイドロール
４内輪
６外輪
８転動体
12a,12b ハウジング
１６ラビリンスリング
１８環状凹部
１８ｃ環状凹部の奥断面
２２ｃラビリンスリングの先端面
Ｋ環状傾斜面

Claims

ガイドロールに固定された内輪と、ハウジングに固定された外輪と、内外輪間に転動自在に設けられた複数の転動体と、ガイドロールとハウジングとの間に設けられた密封装置とを備えた二つ割り軸受であって、
密封装置は、基端側がハウジングに固定され且つ軸心に沿って同心円状に延出した中空円筒状のラビリンスリングと、ラビリンスリングの延出端側が非接触状態で挿入され且つガイドロールに形成された環状凹部とを備えており、
ラビリンスリングの延出端側の先端面、又は、当該先端面に対向した環状凹部の奥端面には、軸受内へ侵入する異物を外部へ押し出す押出機構が設けられていることを特徴とする二つ割り軸受。
押出機構は、ラビリンスリングの先端面に設けられており、当該先端面には、少なくともその一部に、先細り勾配を成す環状傾斜面が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の二つ割り軸受。
押出機構は、環状凹部の奥端面に設けられており、当該奥端面には、少なくともその一部に、末広がり勾配を成す環状傾斜面が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の二つ割り軸受。
環状傾斜面の勾配は、３０°〜６０°の角度範囲に設定されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の二つ割り軸受。
ラビリンスリングは、内径をｄ、外径をＤ、先端面のうち環状傾斜面までの直径をｄ１とすると、ｄ１≧ｄ、ｄ１＜Ｄなる関係を満足して構成されていることを特徴とする請求項２に記載の二つ割り軸受。