JP2009299737A - バックアップロール軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】部品点数が少なく、組立が容易で、軸受寿命が長く、長期間使用できるバックアップロール軸受装置を提供する。
【解決手段】ロール１３と軸１２との間に、ラジアル荷重負荷用のラジアル軸受１４と、このラジアル軸受１４の軸方向外側に配置されるスラスト荷重負荷用の玉軸受１５を介在させる。玉軸受１５には、その内外輪１５ａ，１５ｂ間に形成される環状空間を密封するシール部材２６を、ラジアル軸受１４に対する隣接側とは反対側の位置にのみ設ける。
【選択図】図２

Description

この発明は、鉄鋼材の圧延工程におけるテンションレベラー等に用いられるバックアップロール軸受装置に関する。

金属板や金属帯材における波打ちや反りなどの形状不良を矯正する矯正機として、ローラレベラーやテンションレベラーが用いられる。これらのレベラーは、金属板等のレベリング材に対して、曲げおよび曲げ戻し変形を繰り返し与え、この変形により板面内に生じる応力で不均一な歪みを除去するものである。テンションレベラーでは、金属板の長手方向に張力を付与することで、歪みの除去効果をさらに高めている。

例えば、テンションレベラーでは、ワークロール、中間ロール、およびバックアップロールを１つのユニットとして備え、そのユニットが、レベリング材をその進行方向の上下から挟み込むように配置され、前記ワークロールがレベリング材に直接的に接触し、レベリング材の矯正を行う。

前記バックアップロールにおける軸受装置の従来例として、図８に断面図で示すように、ラジアル荷重を受ける複数のラジアル軸受（保持器付きころ）３４と、これらラジアル軸受３４の軸方向外側に配置されてスラスト荷重を受けるスラスト軸受（玉軸受）３５とにより、固定軸３２に対して回転筒であるロール３３を回転自在に支持した構成のものが知られている（例えば特許文献１）。バックアップロールは外輪回転荷重で使用されるため、スラスト軸受３５の内輪３５ａは固定軸３２に対して隙間嵌めとされ、スラスト軸受３５の外輪３５ｂはロール３３に対して締まり嵌めとされている。

上記バックアップロールにおけるロール３３の回転は、矯正対象の金属板が通過する際に、これに接するワークロールおよび中間ロールを介してロール３３に摩擦力が生じることによって与えられる。そのため、バックアップロール軸受装置では、ロール３３が停止した状態から回転し始めるために必要なトルク、および回転中のトルクをできるだけ小さくすることが要求される。

また、バックアップロール軸受装置は比較的に高速で回転することから、ラジアル軸受３４を潤滑するためにバックアップロール内に充填されているグリースが移動して洩れる恐れがある。グリースが洩れると矯正対象である鋼板に付着し、製品となる鋼板を汚染してしまう。

図８に示すバックアップロール軸受装置では、ラジアル軸受３４の軸方向外側に配置されるスラスト軸受（玉軸受）３５にグリースが初期封入され、その内外輪３５ａ，３５ｂ間の環状空間の軸方向両端がシール部材３６で密封されている。
特開２０００−２３３２１２号公報

しかし、上記したバックアップロール軸受装置のように、スラスト軸受（玉軸受）３５の潤滑を初期封入したグリースのみで賄うのでは潤滑剤が枯渇してしまい、長時間使用できない場合がある。また、潤滑不足を補うために封入するグリース量を多くすると、攪拌によるトルクが増大するという問題が生じる。

この発明の目的は、部品点数が少なく、組立が容易で、軸受寿命が長く、長期間使用できるバックアップロール軸受装置を提供することである。

この発明のバックアップロール軸受装置は、ロールと軸との間に、ラジアル荷重負荷用のラジアル軸受と、このラジアル軸受の軸方向外側に配置されるスラスト荷重負荷用の玉軸受とを介在させたバックアップロール軸受装置において、前記玉軸受には、その内外輪間に形成される環状空間を密封するシール部材を、前記ラジアル軸受に対する隣接側とは反対側の位置にのみ設けたことを特徴とする。
この構成によると、ラジアル軸受の軸方向外側に配置される玉軸受において、その内外輪間の環状空間を密封するシール部材が、ラジアル軸受に対する隣接側とは反対側の位置にのみ設けられているので、ラジアル軸受から移動してくるグリースを、適度に玉軸受内に取り込むことができる。これにより、玉軸受の潤滑不足が防止されて、潤滑性を向上させることができる。また、部品点数が少なくなり、組み立て易く安価となる。その結果、部品点数が少なく、組立が容易で、軸受寿命が長く、長期間の使用に耐え得るバックアップロール軸受装置とすることができる。

この発明において、前記シール部材は、前記玉軸受の内輪と非接触で対向する非接触シールであっても良い。このように、シール部材を非接触シールとすると、シール部材と玉軸受内輪との接触によるトルクがないので、低トルク化が可能となる。

この発明において、前記玉軸受には、その空間容積の５〜２０％の初期グリースを封入すると良い。なお、上記玉軸受の空間容積は、玉軸受の内外輪間の空間のうち、シール部材よりも内側の空間部分であって、保持器および転動体を除く部分の空間の容積である。シール部材がない側はシール部材がある場合と同様である。初期グリース封入量が、上記範囲の値より少ないとすぐに潤滑不足に陥り、上記範囲の値より多いとグリースの攪拌によるトルクの増大を招く。

この発明において、前記ラジアル軸受が複数のころを保持器で保持してなる保持器付きころであり、前記保持器はその内径部が前記軸と接触しない構造であると良い。保持器の内径部が軸に接触しない構造であると、ラジアル軸受から洩れ出たグリースやグリースの基油が保持器により削ぎ取られることがないので、玉軸受へ移動しやすくなり、玉軸受の潤滑性がより向上する。

この発明において、前記ラジアル軸受には、その空間容積の２０〜４０％の初期グリースを封入すると良い。これにより、運転中にラジアル軸受から玉軸受へ適量のグリースを移動させることができる。なお、上記ラジアル軸受の空間容積は、このラジアル軸受における内外の転走面を構成する部品間の空間における転動体や保持器等の容積を除く部分の容積を言う。前記ラジアル軸受が保持器付きころである場合は、ロールと軸との間における保持器の幅で規制される空間のうち、保持器付きころを除いた部分の空間の容積が、前記空間容積となる。前記ラジアル軸受が内輪および外輪を有する場合は、その内輪と外輪との間に空間における、保持器および転動体を除いた部分の空間の容積が、前記空間容積となる。

この発明において、前記ラジアル軸受を複数設け、前記ロールの内径面における前記ラジアル軸受が隣り合って配置される中間部に溝を設け、この溝にグリースを充填しても良い。
この構成の場合、使用時の熱や振動により溝に充填されたグリースの基油が徐々に滲み出して、ラジアル軸受へ、または、ラジアル軸受から玉軸受へと移動し、ラジアル軸受や玉軸受の潤滑油として利用することができる。これにより、ラジアル軸受や玉軸受の長寿命化が可能となる。徐々に染み出すことでトルクの増大にはならない。

この発明において、前記溝における軸方向端部の内壁面を軸心に対して３０〜６０°の角度をなす傾斜面とすると良い。この構成の場合、溝に充填されたグリースの基油を運転中のロールの回転に伴い円滑にラジアル軸受や玉軸受へ移動させることができる。溝の内壁面の角度が３０°より小さいと、溝に充填されたグリース自体がラジアル軸受に移動してしまい、攪拌によるトルクが増大してしまう。また、溝の内壁面の角度が６０°よりも大きいと、ロールが回転しても、グリースの基油が溝の内壁面を越えてラジアル軸受へ供給されない現象が発生する。

この発明において、前記玉軸受は、前記ラジアル軸受の片方の軸方向外側にのみ配置し、前記ラジアル軸受のもう片方の軸方向外側には内径側に溝を有する間座を配置しても良い。この構成の場合、さらに部品点数を少なくすることができ、それだけ組立が容易となり、安価に構成できる。

この発明において、前記間座を前記ロールの内径面に隙間嵌めすると良い。この構成の場合、組立および分解が容易となる。

この発明のバックアップロール軸受装置は、ロールと軸との間に、ラジアル荷重負荷用のラジアル軸受と、このラジアル軸受の軸方向外側に配置されるスラスト荷重負荷用の玉軸受とを介在させたバックアップロール軸受装置において、前記玉軸受には、その内外輪間に形成される環状空間を密封するシール部材を、前記ラジアル軸受に対する隣接側とは反対側の位置にのみ設けたため、部品点数が少なく、組立が容易で、軸受寿命が長く、長期間の使用に耐え得るバックアップロール軸受装置とすることができる。

この発明の一実施形態を図１ないし図５と共に説明する。図１は鋼板等の圧延作業の最終工程における設備の概略図を示す。この工程では、上下に配置された駆動ロール１に挟まれて移送される鋼板等のレベリング材２の応力が矯正機であるテンションレベラー３により除去され、これによりレベリング材２の精度が確保される。テンションレベラー３は、レベリング材２の移送路を挟んで上下に配置される複数のテンションレベラーユニット４からなる。

図２および図３に、前記テンションレベラーユニット４の側面図および正面図を示す。このテンションレベラーユニット４は、ワークロール５、中間ロール６、およびバックアップロール７を備える。ワークロール５はレベリング材２に直接的に接触して、レベリング材２の矯正を行う。このワークロール５を、前記中間ロール６およびバックアップロール７で支持し、最終的には、バックアップロール７ですべての荷重を支える。

図４は、この発明の一実施形態であるバックアップロール軸受装置を備えた前記バックアップロール７の断面図である。このバックアップロール軸受装置は、軸１２に外嵌した円筒状のロール１３を、ラジアル荷重負荷用の２個のラジアル軸受１４とスラスト荷重負荷用の２個の玉軸受１５とで、軸１２に対して回転自在に支持している。ラジアル軸受１４は、複数のころ２３を保持器２４で保持した保持器付きころからなり、軸１２の軸方向両側に１個あて配置される。玉軸受１５は深溝玉軸受からなり、各ラジアル軸受１４の設置位置の軸方向外側に配置される。ラジアル軸受１４および玉軸受１５には、グリースが初期封入される。

各ラジアル軸受１４の軸方向両側には、側板１６が配置されている。軸方向内側に配置される側板１６は、ロール１３の内径面に形成された段面１３ａで軸方向の一方向に固定されている。軸方向外側に配置される側板１６は、さらに軸方向外側に配置されてロール１３の内径面に嵌合した間座１７で軸方向の一方向に固定されている。間座１７は、ロール１３の内径面に設けられた軸方向を向く段面１３ｃに係合している。

玉軸受１５はラジアル荷重を負荷しないので、その外輪１５ｂがロール１３の内径面に締まり嵌めにより固定され、内輪１５ａは軸１２に対して隙間嵌めとされている。この玉軸受１５は、軸方向の両方向のスラスト荷重の支持が可能なものであって、前記ロール１３および軸１２に対して軸方向の両方向に固定されている。具体的には、玉軸受１５の軸方向内側に配置される上記した間座１７と、玉軸受１５の軸方向外側に配置されてロール１３の内径面に嵌合した環状の外径側カバー１８とで、玉軸受１５の外輪１５ｂが挟まれて、軸方向への移動が拘束されている。また、軸１２における玉軸受１５の軸方向内側に形成された段面１２ａと、軸１２における玉軸受１５の軸方向外側に配置されて軸１２の外径面に嵌合した環状の内径側カバー１９とで、玉軸受１５の内輪１５ａが挟まれて、軸方向への移動が拘束されている。前記外径側カバー１８は、ロール１３の内径面に形成された止め輪溝１３ｂに外周部が嵌合した止め輪２０により、軸方向の一方向（玉軸受１５とは反対側）に固定される。前記内径側カバー１９は、軸１２の外径面に形成された止め輪溝１２ｂに内径部が嵌合した止め輪２１により、軸方向の一方向（玉軸受１５とは反対側）に固定される。玉軸受１５の内輪１５ａの内径面と軸１２の外径面との間には、これらの隙間を密封するＯリング等の環状シール部材２２が介在させてある。

図５に拡大した断面図で示すように、玉軸受１５には、その内外輪１５ａ，１５ｂ間に形成される環状空間を密封するシール部材２６が、前記ラジアル軸受１４に対する隣接側とは反対側の位置にのみ設けられている。

上記構成のバックアップロール軸受装置によると、ラジアル軸受１４の軸方向外側に配置される玉軸受１５において、その内外輪１５ａ，１５ｂ間の環状空間を密封するシール部材２６が、ラジアル軸受１４に対する隣接側とは反対側の位置にのみ設けられているので、ラジアル軸受１４から移動してくるグリースを、適度に玉軸受１５内に取り込むことができる。これにより、玉軸受１５の潤滑不足が防止されて、潤滑性を向上させることができる。また、部品点数が少なくなり、組み立て易く安価となる。
その結果、部品点数が少なく、組立が容易で、軸受寿命が長く、長期間の使用に耐え得るバックアップロール軸受装置とすることができる。

この実施形態において、前記玉軸受１５のシール部材２６は、玉軸受１５の内輪１５ａと非接触で対向する非接触シールとするのが望ましい。このように、シール部材２６を非接触シールとすると、シール部材２６と玉軸受内輪１５ａとの接触によるトルクがないので、低トルク化が可能となる。

また、この実施形態において、玉軸受１５への初期グリース封入量は、玉軸受１５の空間容積の５〜２０％とするのが望ましい。初期グリース封入量が、上記範囲の値より少ないとすぐに潤滑不足に陥り、上記範囲の値より多いとグリースの攪拌によるトルクの増大を招く。

さらに、この実施形態において、保持器付きころからなるラジアル軸受１４の保持器２４は、その内径部が軸１２と接触しない例えば転動体案内型などの構造とするのが望ましい。保持器２４の内径部が軸１２に接触しない構造であると、ラジアル軸受１４から洩れ出たグリースやグリースの基油が保持器２４により削ぎ取られることがないので、玉軸受１５へ移動しやすくなり、玉軸受１５の潤滑性がより向上する。

さらに、この実施形態において、ラジアル軸受１４への初期グリース封入量は、ラジアル軸受１４の空間容積の２０〜４０％とするのが望ましい。上記範囲の値より少ないとすぐに潤滑不足に陥り、上記範囲の値より多いとグリースの攪拌によるトルクの増大を招く。

図６および図７は、この発明の他の実施形態を示す。このバックアップロール軸受装置は、図１〜図５に示す実施形態において、ロール１３の内径面における２個のラジアル軸受１４が隣り合って配置される中間部、より具体的には各ラジアル軸受１４の軸方向内側に配置される２つの側板１６の中間部に、ロール内径面の全周にわたる所定の深さの環状の溝２５が設けられ、この溝２５にグリースが充填される。その溝２５の部分を拡大して図７に断面図で示す。同図のように、溝２５における軸方向両端部の両端部の内壁面２５ａは、軸心Ｏに対して３０〜６０°の角度θをなす傾斜面とされている。

また、この実施形態では、２個のラジアル軸受１４のうち、片方のラジアル軸受１４（図６における右側）の軸方向外側にのみ玉軸受１５が配置され、もう片方のラジアル軸受１４（図６における左側）の軸方向外側には玉軸受１５に代えて、内径側に環状溝２７ａを有する間座２７が配置されている。この間座２７は、ロール１３の内径面における間座２７の軸方向内側に形成された段面１３ｃと、間座２７の軸方向外側に配置されてロール１３の内径面に嵌合した環状の外径側カバー１８とで挟まれて、ロール１３の内径面に隙間嵌めされる。その他の構成は図１〜図５に示した実施形態の場合と同様である。

このように、この実施形態では、ロール１３の内径面における２個のラジアル軸受１４が隣り合って配置される中間部に溝２５が設けられ、この溝２５にグリースが充填されるので、使用時の熱や振動により溝２５に充填されたグリースの基油が徐々に滲み出して、ラジアル軸受１４から玉軸受１５へと移動し、ラジアル軸受１４や玉軸受１５の潤滑油として利用することができる。これにより、ラジアル軸受１４や玉軸受１５の長寿命化が可能となる。

また、前記溝２５の軸方向両端部の内壁面２５ａは、軸心Ｏに対して３０〜６０°の角度θをなす傾斜面とされているので、溝２５に充填されたグリースの基油を運転中のロール１３の回転に伴い円滑にラジアル軸受１４や玉軸受１５へ移動させることができる。溝２５の内壁面２５ａの角度θが３０°より小さいと、溝２５に充填されたグリース自体がラジアル軸受１４に移動してしまい、攪拌によるトルクが増大してしまう。また、溝２５の内壁面２５ａの角度θが６０°よりも大きいと、ロール１３が回転しても、グリースの基油が溝２５の内壁面２５ａを越えてラジアル軸受１４へ供給されない現象が発生する。

また、この実施形態では、２個のラジアル軸受１４のうち、片方のラジアル軸受１４（図６における右側）の軸方向外側にのみ玉軸受１５が配置され、もう片方のラジアル軸受１４（図６における左側）の軸方向外側には玉軸受１５に代えて、内径側に環状溝２７ａを有する間座２７が配置されているので、さらに部品点数を少なくすることができ、それだけ組立が容易となり、安価に構成できる。とくに、間座２７は、ロール１３の内径面に隙間嵌めされているので、組立および分解が容易となる。なお、間座２７は一体の部材からなるものに限らず、複数の部品を組み合わせて構成したものであっても良い。

鋼板等の圧延作業の最終工程の設備を示す概略図である。 テンションレベラーユニットの側面図である。 テンションレベラーユニットの正面図である。 この発明の一実施形態に係るバックアップロール軸受装置の断面図である。 同バックアップロール軸受装置における玉軸受の拡大断面図である。 この発明の他の実施形態に係るバックアップロール軸受装置の断面図である。 同バックアップロール装置における部分拡大断面図である。 従来例の断面図である。

符号の説明

１２…軸
１３…ロール
１４…ラジアル軸受
１５…玉軸受
２３…ころ
２４…保持器
２５…溝
２５ａ…内壁面
２６…シール部材
２７…間座
２７ａ…環状溝

Claims (9)

1. ロールと軸との間に、ラジアル荷重負荷用のラジアル軸受と、このラジアル軸受の軸方向外側に配置されるスラスト荷重負荷用の玉軸受とを介在させたバックアップロール軸受装置において、
   前記玉軸受には、その内外輪間に形成される環状空間を密封するシール部材を、前記ラジアル軸受に対する隣接側とは反対側の位置にのみ設けたことを特徴とするバックアップロール軸受装置。
2. 請求項１において、前記シール部材は、前記玉軸受の内輪と非接触で対向する非接触シールであるバックアップロール軸受装置。
3. 請求項１または請求項２において、前記玉軸受には、その空間容積の５〜２０％の初期グリースを封入したバックアップロール軸受装置。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか１項において、前記ラジアル軸受が複数のころを保持器で保持してなる保持器付きころであり、前記保持器はその内径部が前記軸と接触しない構造であるバックアップロール軸受装置。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれか１項において、前記ラジアル軸受には、その空間容積の２０〜４０％の初期グリースを封入したバックアップロール軸受装置。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれか１項において、前記ラジアル軸受を複数設け、前記ロールの内径面における前記ラジアル軸受が隣り合って配置される中間部に溝を設け、この溝にグリースを充填したバックアップロール軸受装置。
7. 請求項６において、前記溝における軸方向端部の内壁面を軸心に対して３０〜６０°の角度をなす傾斜面としたバックアップロール軸受装置。
8. 請求項１ないし請求項７のいずれか１項において、前記玉軸受は、前記ラジアル軸受の片方の軸方向外側にのみ配置し、前記ラジアル軸受のもう片方の軸方向外側には内径側に溝を有する間座を配置したバックアップロール軸受装置。
9. 請求項８において、前記間座を前記ロールの内径面に隙間嵌めしたバックアップロール軸受装置。

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