JP2008223963A

JP2008223963A - 転がり軸受

Info

Publication number: JP2008223963A
Application number: JP2007066266A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Tsunashima; 紳一綱島
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2007-03-15
Filing date: 2007-03-15
Publication date: 2008-09-25

Abstract

【課題】異物の侵入防止を図ると同時に、軸受内部の圧力を軸受外部へ開放することが可能な回転性能や潤滑性能に優れた転がり軸受を提供する。
【解決手段】非回転状態に維持された内輪(静止輪)１４と、静止輪に対向して回転する外輪(回転輪)１６と、静止輪と回転輪との間に区画される軸受内部を軸受外部から密封するための密封機構とを具備し、密封機構は、基端４８ｅが静止輪に固定され且つ先端４８ｔが回転輪に対して非接触状態に位置決めされた外側シールド４８と、基端５０ｅが回転輪に固定され且つ先端５０ｔが静止輪に対して非接触状態に位置決めされた他方の内側シールド５０と、外側シールドの基端側に設けられ且つ内側シールド５０に対して摺接状態に位置決めされたシール構造体５６とを備え、回転輪に固定された内側シールドには、軸受内部から軸受外部へのみ流体を流す弁構造体５８が設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、非回転状態に維持された静止輪と、静止輪に対向して回転する回転輪とを備えた転がり軸受において、軸受外部から軸受内部への異物の侵入を防止すると同時に、軸受内部の圧力を軸受外部へ開放するための技術に関する。

従来、鉄鋼材を製作するための圧延設備として、種々の多段式圧延機が知られている。その一例として図２(ａ),(ｂ)に示された多段式圧延機は、ハウジング２内に複数種の圧延ロール群が設けられており、挿入口２ａから挿入された鉄鋼材(図示しない)は、パスライン２ｐに沿って搬送される間に、圧延ロール群によって均一な厚みに圧延された後、排出口２ｂから排出される。

ここで、圧延ロール群は、鉄鋼材を圧延する一対のワークロール４と、一対のワークロール４を回転自在に支持する複数の第１中間ロール６と、これら第１中間ロール６を回転自在に支持する複数の第２中間ロール８とを備えており、各第２中間ロール８は、複数のバッキングロール軸１０に組み付けられた各転がり軸受１２によって回転自在に支持されている。なお、各バッキングロール軸１０は、常時静止した状態(非回転状態)に維持されている。

図３に示すように、転がり軸受１２は、バッキングロール軸１０に嵌合(固定)された内輪(静止輪)１４と、内輪(静止輪)１４に対向して回転可能に配置された外輪(回転輪)１６と、内外輪14,16間に複列で組み込まれた複数の転動体１８と、各転動体１８を１つずつ等間隔に保持する保持器２０とを備えている。これにより、転がり軸受１２は、外輪回転の軸受構造を成している。

なお、図面上において、転動体１８として“円筒ころ”を例示したが、“円すいころ”が適用される場合もある。また、内外輪14,16及び転動体１８の材質としては、例えば合金鋼などの鋼材で形成することができる。更に、図面では一例として、２つの内輪１４と１つの外輪１６とを対向配置させた軸受構造を示した。

このような多段式圧延機において、図２(ａ)に示すように、転がり軸受１２の外輪(回転輪)１６は、複数の第２中間ロール８に圧接しており、当該第２中間ロール８と共に回転可能に位置決めされている。この場合、各外輪１６からの圧力が第２中間ロール８から第１中間ロール６を介して一対のワークロール４に作用することで、当該ワークロール４の撓みが防止されている。これにより、パスライン２ｐに沿って搬送される鉄鋼材は、一対のワークロール４によって均一な厚みに圧延される。

また、転がり軸受１２には、軸受外部から軸受内部への異物(例えば、塵埃、圧延油)の侵入防止を図るために、軸受内部を軸受外部から密封する密封機構が設けられている。図３には、密封機構の一例が示されており、当該密封機構は、複列の転動体１８の両側の内外輪14,16間にそれぞれ設けられている。

図３に示された密封機構は、基端４８ｅが内輪(静止輪)１４に固定(圧入)され且つ先端４８ｔが外輪(回転輪)１６に向けて延出し、その延出端が外輪(回転輪)１６に対して非接触状態に位置決めされた環状の外側シールド４８と、当該外側シールド４８よりも軸受内部側に配置された環状の内側シールド５０とを備えている。この場合、内側シールド５０は、基端５０ｅが外輪(回転輪)１６に固定され且つ先端５０ｔが内輪(静止輪)１４に向けて延出し、その延出端が内輪(静止輪)１４に対して非接触状態に位置決めされている。なお、内側シールド５０の基端５０ｅは、環状の止め輪５２によって外輪(回転輪)１６に嵌め合わせて固定されている。なお、図面には、内側シールド５０の基端５０ｅと外輪(回転輪)１６との間にＯリング５４を介在させているが、当該Ｏリング５４以外のシール材でも良い。

また、内輪(静止輪)１４に固定された外側シールド４８には、その基端４８ｅ側にシール構造体５６が設けられており、当該シール構造体５６は、内側シールド５０に対して摺接した状態に位置決めされている。具体的には、シール構造体５６には、内側シールド５０に向けて略Ｖ字状に突出したリップＬｐが一体成形されており、当該リップＬｐが内側シールド５０に常時摺接している。更に、内側シールド５０には、後述する圧縮エアや潤滑剤を軸受外部へ放出するための小孔Ｈが周方向に沿って１個、又は所定間隔で複数個設けられている。

また、多段式圧延機には、転がり軸受１２の回転性能や潤滑性能を一定に維持するために、潤滑剤(油)を軸受内部に供給する潤滑油供給システムが構築されている。その一例として図２(ｂ)に示された潤滑油供給システムにおいて、バッキングロール軸１０には、これを軸方向に貫通して形成された潤滑油供給孔２８と、バッキングロール軸１０の外周を周方向に沿って一部窪ませて形成された複数の潤滑油供給溝３０とが設けられている。

この場合、各潤滑油供給溝３０と潤滑油供給孔２８とは、潤滑油供給孔２８から径方向に沿って放射状に穿孔された複数の連通孔３２を介して互いに連通されている。また、各潤滑油供給溝３０は、各転がり軸受１２の内輪１４相互間に対向して配置されている。具体的には、図３に示すように、内輪１４相互間には、その内周に沿って周方向に連続した潤滑油循環溝３４が形成されており、当該潤滑油循環溝３４と潤滑油供給溝３０とは互いに対向して配置されている。これにより、双方の溝30,34で囲まれた領域には、周方向に沿って環状に延出した潤滑油経路(特に参照符号は付さない)が構築される。また、内輪１４相互間には、溝30,34で囲まれた潤滑剤経路と軸受内部とを連通させる潤滑油供給孔３６が形成されている。

このような潤滑油供給システムによれば、図示しない潤滑油供給源から潤滑油供給孔２８に供給された潤滑油は、連通孔３２を通って潤滑油循環溝３４と潤滑油供給溝３０とで囲まれた潤滑油経路に導入された後、当該潤滑油経路から潤滑油供給孔３６を通って軸受内部に供給される。この場合、軸受内部に供給する潤滑油の流れをサポートするために、図示しない潤滑油供給源から潤滑油供給孔２８に圧縮エアが送られており、当該圧縮エアは、潤滑油と共に、連通孔３２から上記潤滑油経路及び潤滑油供給孔３６を通って軸受内部に供給された後、複列の転動体１８相互間を通って密封機構に達する。

このとき、密封機構に達した圧縮エアは、図４に示すように、内側シールド５０に設けられた各小孔Ｈを通った後、外側シールド４８の先端４８ｔと外輪(回転輪)１６との隙間Ｓから軸受外部へ排出される。このとき、軸受内部に供給された潤滑油が当該圧縮エアと共に軸受外部へ排出するという流れが形成される。これにより、軸受内部と軸受外部との間の気圧調整を行いながら潤滑油の供給を行うシステムが構築されている(特許文献１)。

しかし、上述したような密封機構(図３、図４)では、外輪(回転輪)１６と共に回転する内側シールド５０に複数の小孔Ｈが設けられているため、例えば塵埃や圧延油などの異物が複数の小孔Ｈを通って軸受内部に侵入してしまう場合がある。この場合、浸入した異物によって潤滑油が汚染したり、異物が転動体１８と内外輪14,16との間に入り込んだりすると、転がり軸受１２の回転性能や潤滑性能が低下し、その結果、当該転がり軸受１２が早期に劣化してしまう虞がある。そうなると、転がり軸受１２を長期に亘って連続して且つ安定して使用することができなくなってしまう。
特開２００４−２７８６６０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、異物の侵入防止を図ると同時に、軸受内部の圧力を軸受外部へ開放することが可能な回転性能や潤滑性能に優れた転がり軸受を提供することにある。

このような目的を達成するために、第１の発明は、非回転状態に維持された静止輪と、静止輪に対向して回転する回転輪と、静止輪と回転輪との間に転動自在に組み込まれた複数の転動体と、静止輪と回転輪との間に区画される軸受内部を軸受外部から密封するための密封機構とを備えた転がり軸受であって、密封機構は、基端が静止輪に固定され且つ先端が回転輪に向けて延出し、その延出端が回転輪に対して非接触状態に位置決めされた一方のシール部材(外側シールド)と、基端が回転輪に固定され且つ先端が静止輪に向けて延出し、その延出端が静止輪に対して非接触状態に位置決めされた他方のシール部材(内側シールド)と、一方のシール部材の基端側に設けられ且つ他方のシール部材に対して摺接した状態に位置決めされたシール構造体とを備えており、回転輪に固定された他方のシール部材には、軸受内部から軸受外部へのみ流体を流す弁構造体が設けられている。
第１の発明によれば、密封機構により異物の侵入防止を図ると同時に、弁構造体により軸受内部の圧力を軸受外部へ開放することができる。これにより、転がり軸受の回転性能や潤滑性能を一定に維持することができる。

第２の発明において、静止輪は、回転輪の内側に対向配置された内輪として構成されており、回転輪は、内輪の外側に対向配置された外輪として構成されている。
第２の発明によれば、内輪が回転を行わず、外輪が回転する外輪回転転がり軸受を構成することができる。

第３の発明は、軸受内部に潤滑油を供給して潤滑が行われる転がり軸受であって、弁構造体は、軸受内部に供給された潤滑油を軸受外部へ排出する構造を有している。
第３の発明によれば、供給された潤滑油を弁構造体で排出することで、転がり軸受の回転性能や潤滑性能を一定に維持することができる。

第４の発明は、鉄鋼材を圧延する多段式圧延機に用いられた転がり軸受であって、多段式圧延機は、鉄鋼材を圧延するための圧延ローラ群を備えており、転がり軸受は、圧延ローラ群のバッキングロール軸に組み付けられている。
第４の発明によれば、回転性能や潤滑性能に優れた転がり軸受を多段式圧延機に用いたことで、当該多段式圧延機を安定して稼働させることが可能となり、これにより、鉄鋼材を均一な厚みに圧延することができる。

本発明によれば、異物の侵入防止を図ると同時に、軸受内部の圧力を軸受外部へ開放することが可能な回転性能や潤滑性能に優れた転が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転が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、多段式圧延機(図２(ａ),(ｂ))に用いた転がり軸受１２(図３、図４)の密封機構の改良であるため、以下では、改良部分の説明にとどめる。この場合、上述した転がり軸受１２(図３、図４)と同一の構成については、その構成に付された参照符号と同一の符号を本実施の形態に用いた図面上に付すことで、その説明を省略する。

図１(ａ),(ｂ)に示すように、本実施の形態の転がり軸受１２において、外側シールド４８及び内側シールド５０を備えた密封機構には、軸受内部と軸受外部との間の気圧調整を行う弁構造体５８が設けられており、当該弁構造体５８は、外輪(回転輪)１６に固定されて当該外輪(回転輪)１６と共に回転する内側シールド５０に配置されている。ここで、弁構造体５８は、既に技術的に知られている既存の例えばリリーフ弁や脱圧弁と同様の機能を有している。

この場合、弁構造体５８は、例えば軸受内部に供給する潤滑油の流れをサポートする際に、当該潤滑油と共に送られた圧縮エアにより軸受内部の圧力が軸受外部の圧力よりも高くなったとき、軸受内部から軸受外部へ空気(圧縮エア)を流して、軸受内部の圧力を軸受外部へ開放する。このとき、軸受内部の圧縮エアは、外輪(回転輪)１６と共に回転する内側シールド５０に配置された弁構造体５８を通った後、外側シールド４８の先端４８ｔと外輪(回転輪)１６との隙間Ｓから軸受外部へ排出される。これにより、軸受内部と軸受外部との間の気圧調整を行うことができるため、転がり軸受を長期に亘って連続して且つ安定して使用することができる。

また、弁構造体５８は、逆止弁としての機能も有している。この場合、軸受外部から軸受内部への異物の侵入防止を図ることができるため、異物によって潤滑油が汚染したり、異物が転動体１８と内外輪14,16との間に入り込んだりするといった事態を回避することができる。これにより、軸受内部の潤滑油の性能を一定に維持することができるため、転がり軸受１２の回転性能や潤滑性能が一定に維持され、その結果、転がり軸受を長期に亘って連続して且つ安定して使用することができる。

このように、本実施の形態の転がり軸受１２は、異物の侵入防止を図ると同時に、軸受内部の圧力を軸受外部へ開放することが可能な回転性能や潤滑性能に優れた効果を実現することができる。このため、かかる効果を実現する転がり軸受１２を多段式圧延機(図２(ａ),(ｂ))に用いることで、当該多段式圧延機を安定して稼働させることが可能となり、これにより、鉄鋼材を均一な厚みに圧延することができる。

なお、弁構造体５８の個数については、図１において、軸受両側の内側シールド５０にそれぞれ１個ずつ設けた構成を例示したが、これに限定されることは無く、各内側シールド５０にそれぞれ複数個設けても良い。その際、弁構造体５８の個数は、例えば内側シールド５０の形状や大きさ、或いは、軸受の使用目的や使用環境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、弁構造体５８の配置(位置)については、図１において、内側シールド５０の略中央寄りに設定した構成を例示したが、これに限定されることは無く、内側シールド５０の先端５０ｔ寄り或いは基端５０ｅ寄りに設定しても良い。

また、上述した実施の形態では、図１において、転動体１８として“円筒ころ”を例示したが、これ以外の“玉”や“円錐ころ”を適用しても同様の効果を得ることができる。更に、上述した実施の形態では、転動体１８を軸方向に２列配置した軸受構造としたが、軸方向に１列、或いは、３列以上としても同様の効果を得ることができる。また、シール構造体５６が外側シールド４８と一体になっていても同様の効果が得られる。

また、上述した実施の形態では、図１において、弁構造体５８を外輪(回転輪)１６に固定された内側シールド５０に配置した構成を例示したが、これに限定されることは無く、外輪(回転輪)１６に固定された内側シールド５０以外の部材に弁構造体４６を配置しても良いし、或いは、外輪(回転輪)１６に直接配置しても良い。

(ａ)は、本発明の一実施の形態に係る転がり軸受の構成を一部拡大して示す断面図、(ｂ)は、同図(ａ)の密封機構の構成を拡大して示す断面図。 (ａ)は、多段式圧延機の圧延ロール群の構成例を示す平面図、(ｂ)は、バッキングロール軸まわりの構成例を示す側面。従来の転がり軸受の構成を一部拡大して示す断面図。従来の転がり軸受において、軸受内部と軸受外部との間の気圧調整を説明するための密封機構の断面図。

符号の説明

１４内輪(静止輪)
１６外輪(回転輪)
４８外側シールド
４８ｅ外側シールドの基端
４８ｔ外側シールドの先端
５０内側シールド
５０ｅ内側シールドの基端
５０ｔ内側シールドの先端
５６シール構造体
５８弁構造体

Claims

非回転状態に維持された静止輪と、静止輪に対向して回転する回転輪と、静止輪と回転輪との間に転動自在に組み込まれた複数の転動体と、静止輪と回転輪との間に区画される軸受内部を軸受外部から密封するための密封機構とを備えた転がり軸受であって、
密封機構は、基端が静止輪に固定され且つ先端が回転輪に向けて延出し、その延出端が回転輪に対して非接触状態に位置決めされた一方のシール部材と、基端が回転輪に固定され且つ先端が静止輪に向けて延出し、その延出端が静止輪に対して非接触状態に位置決めされた他方のシール部材と、一方のシール部材の基端側に設けられ且つ他方のシール部材に対して摺接した状態に位置決めされたシール構造体とを備えており、
回転輪に固定された他方のシール部材には、軸受内部から軸受外部へのみ流体を流す弁構造体が設けられていることを特徴とする転がり軸受。
静止輪は、回転輪の内側に対向配置された内輪として構成されており、回転輪は、内輪の外側に対向配置された外輪として構成されていることを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受。
軸受内部に潤滑油を供給して潤滑が行われる転がり軸受であって、
弁構造体は、軸受内部に供給された潤滑油を軸受外部へ排出する構造を有していることを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受。
鉄鋼材を圧延する多段式圧延機に用いられた転がり軸受であって、
多段式圧延機は、鉄鋼材を圧延するための圧延ローラ群を備えており、転がり軸受は、圧延ローラ群のバッキングロール軸に組み付けられていることを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受。