JP2014126056A

JP2014126056A - 分割転がり軸受装置およびロール組立品

Info

Publication number: JP2014126056A
Application number: JP2012280852A
Authority: JP
Inventors: Takeharu Uranishi; 丈晴浦西
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2012-12-25
Filing date: 2012-12-25
Publication date: 2014-07-07
Anticipated expiration: 2032-12-25
Also published as: JP6217081B2

Abstract

【課題】寿命が長く、ロール外周の変形を防止できる分割転がり軸受装置およびロール組立品を提供する。
【解決手段】軸線にそって２分割された外輪部材２と、外周部、中央に内輪軌道、前記内輪軌道と両軸方向端部の間にそれぞれ内輪肩部を有し、かつ軸線にそって２分割された内輪３と、外輪部材の内周と内輪軌道との間に転動自在に配置された複数の転動体４とを有する、分割転がり軸受装置１であって、外輪部材の軸方向両端部の内周に、内径が前記内輪肩部の直径より小さく、かつ軸線にそって２分割された円環状のラビリンス突起２ｂを有し、両内輪肩部に径方向内方に凹むラビリンス溝３ｄを有し、ラビリンス溝にラビリンス突起の内周部を収容することで、ラビリンスシール５を形成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、分割転がり軸受装置に係わり、より詳しくは連続鋳造設備の駆動ロール支持部において使用される二つ割型分割転がり軸受装置と、前記駆動ロール組立品に関する。

連続鋳造設備の駆動ロールは、中間部にロール外周面より小径の中間ネックが形成された杵形形状とされている。この場合、前記中間ネックを支持する転がり軸受装置は、軸線に沿って上下二つ割としたハウジング内に、同じくいずれも軸心に沿って二つ割とした外輪と内輪を配置し、この前記内外輪の間に複数の転動体を介装し、前記内輪の内周に前記中間ネックを嵌合して支持する構成とされている。

また、連続鋳造設備の駆動ロールは、高温でしかも冷却水、水蒸気、スケール等の異物が多く存在する劣悪な環境下で運転されるため、前記転がり軸受装置は、潤滑性やシール性の確保に配慮した構造であることが要求される。

潤滑性やシール性の向上を目的として、転がり軸受装置の外輪部材の内周と内輪の外周の間にラビリンスリングを装着し、前記ラビリンスリングが駆動ロールのロール外周と中間ネックの間の側端面に軸方向に凹む円周溝に挿入され、ラビリンスシールを形成した転がり軸受の密封装置（特許文献１参照）がある。

特開２００１−３４０９４７号公報

連続鋳造設備の駆動ロールはロール外周を高温の鋳片に接して回転するため、ロールの外周が最も温度が高くなる。また、ロールの軸心付近には軸方向の流路が形成され、ロールの昇温を押えるための冷却液が循環している。しかしながら、前述の密封装置においては、駆動ロールのロール外周と中間ネックの間の側端面に軸方向に凹む円周溝が形成されていることにより、円周溝の径方向外方部部分からロールの軸心の冷却液の流路方向への伝熱が遮断される。

この結果、駆動ロールの前記円周溝より径方向外方部分が高温となり、駆動ロールの前記円周溝より径方向外方のロール外周の硬さは低下する。硬さの低下した前記ロール外周は鋳片との接触によって変形し、前記ネック側に向け突出部が生じることがあり、前記突出部によって、前記駆動ロールと、前記転がり軸受装置が接触する恐れがある。

この発明の目的は、寿命が長く、ロール外周の変形を防止できる分割転がり軸受装置およびロール組立品を提供することにある。

上記の課題を解決するため、請求項１に係る発明の構成上の特徴は、軸線にそって２分割された外輪部材と、外周部において、中央に内輪軌道、前記内輪軌道と両軸方向端部の間にそれぞれ内輪肩部を有し、かつ軸線にそって２分割された内輪と、前記外輪部材の内周と前記内輪軌道との間に転動自在に配置された複数の転動体とを有する、分割転がり軸受装置であって、前記外輪部材の軸方向両端部の内周に、内径が前記内輪肩部の直径より小さく、かつ軸線にそって２分割された円環状のラビリンス突起を有し、前記両内輪肩部に径方向内方に凹むラビリンス溝を有し、前記ラビリンス溝に前記ラビリンス突起の内周部を収容することで、ラビリンスシールを構成することである。

上記構成によると、前記分割転がり軸受装置は、前記外輪部材と前記内輪が軸線にそって２分割されており、軸方向両側に大径部が形成された軸の中間ネックへの組付けが可能である。また、前記外輪部材の内周に配置された前記ラビリンス溝と、前記内輪の外周に形成された前記ラビリンス突起によって、ラビリンスシールが構成されており、軸側に、ラビリンスシールを構成する溝等を形成する必要がない。

さらに、前記外輪部材と前記内輪の間の寸法の相互差は、前記外輪部材と軸側に形成されたラビリンス溝等との間の寸法の相互差にくらべ小さいため、より小さなラビリンス隙間が確保でき、前記分割転がり軸受装置の密封性能はより優れたものとなっている。

上記の課題を解決するため、請求項２に係る発明の構成上の特徴は、ロールの軸方向中間部にロール外周面より小径の中間ネックが形成され、前記ロールの内部に冷却液用の流路が形成された、ロール組立品であって、前記中間ネックに請求項１に記載の分割転がり軸受装置を備えたことである。

上記構成によると、請求項１に記載の分割転がり軸受装置を備えたことで、分割転がり軸受装置を密封するために、前記ロールのロール外周と中間ネックの間の側端面に軸方向に凹むラビリンスシール用の円周溝を形成する必要がない。このため、前記ロールの加工工数は削減される。さらに、前記円周溝を有しないことによって、ロール外周からロールの軸心方向への伝熱が遮断されることがない。

すなわち、内部に冷却液の冷却効果によって、前記ロールの径方向外方部分の昇温が抑制されることにより、前記ロール外周の硬さの低下が防止できる。前記ロール外周の硬さが保たれることにより、前記ロール外周の変形による前記中間ネック側に向けての突出部の発生が防止でき、前記分割転がり軸受装置と前記駆動ロールとの間の軸方向のすきまが保たれる。この結果、前記ロールの軸方向の膨張が生じても、前記ロールと前記分割転がり軸受装置が接触することはなく、前記ロールや、前記分割転がり軸受装置に損傷が生じる危険はなくなる。

本発明によるによれば、寿命が長く、ロール外周の変形を防止できる分割転がり軸受装置およびロール組立品を提供することが可能になる。

本発明の実施形態のロール組立品の組立図である。本発明の実施形態のロール組立品の主要部の断面図である。本発明の実施形態のロール組立品の作用を説明する説明図である。従来のロール組立品の作用を説明する説明図である。

この発明の実施の形態を、以下図面を参照して説明する。

図１は、本発明の実施形態のロール組立品１０の組立図である。
図１に示すように、本発明の実施形態のロール組立品１０はロール１１と分割転がり軸受装置としての軸受部１を有している。
ロール組立品１０は連続鋳造設備に適用されるピンチロールと称される駆動用のロール組立品で、平行に配置された２組のロール組立品１０の間に鋳片１２を挟み込み、鋳片１２を移動する手段として使用される。

ロール１１は軸方向中間部にロール外周１１ｂより小径の中間ネック１１ａが形成された杵形ロールと称される形状である。また、ロール１１の軸心には冷却液の流路１１ｃが軸方向に貫通して形成されている。
軸受部１は図中上下に分割されており、ロール１１の中間ネック１１ａ上に配置され、内輪３の内周３ｃが中間ネック１１ａを挟み固定されている。

ロール組立品１０は、固定側ネック１１ｄおよび自由側ネック１１ｅが、設備本体に固定された、固定側軸受装置１Ａおよび自由側軸受装置１Ｂにそれぞれ支持され、さらに中間部を支持する軸受部１が設備本体に固定されることにより、設備本体に回転自在に固定されている。

図２は、本発明の実施形態のロール組立品の主要部の断面図である。
図２は図１の本発明の実施形態のロール組立品のロール１１の中間ネック１１ａと軸受部１の周辺を示している。軸受部１は外輪部材２と内輪３と複数の転動体としての円筒ころ４と２個のシール６を備えている。

内輪３は、軸受等の鋼材からなる環体で、軸線にそって図中上下に２分割されている。外周軸方向中央に、径方向に縮径して、内周３ｃと同一軸線の内輪軌道３ａが形成され、内輪軌道３ａから軸方向両端面側に端面まで内輪肩部３ｂが延在している。両側の内輪肩部３ｂにはそれぞれ、軸方向中央側にシール溝３ｅ、端面側にラビリンス溝３ｄが径方向に縮径して内周３ｃと同一軸線上に形成されている

外輪部材２はハウジング２ｅと、外輪２ｃと２個のラビリンスリング２ｄとを備えている。ハウジング２ｅは炭素鋼等の鋼材からなり、円筒穴２ａを有しており、円筒穴２ａの軸線にそって図中上下に２分割されている。図中下方の円筒穴２ａの軸線方向中央には半円周状の窪み２ｆが形成されている。
外輪２ｃは軸受鋼等の鋼材からなる半円環状で、内周に外輪軌道２ｃ１が形成され、外周２ｃ２がハウジング２ｅの窪み２ｆに接して収容されている。

２個のラビリンスリング２ｄは炭素鋼等の鋼材からなる環体で、軸線にそって図中上下に２分割されている。また、内周一方側に内周面２ｉ、他方側端部に径方向に縮径してラビリンス突起２ｂを有している。ラビリンス突起２ｂの内周の直径は、内輪３のラビリンス溝３ｄの底部の直径より僅かに大きい。２個のラビリンスリング２ｄは、ラビリンス突起２ｂを、それぞれ内輪３の２個のラビリンス溝３ｄに収容され、外周面２ｈをハウジング２ｅの円筒穴２ａに嵌入、固定されており、ラビリンス突起２ｂとラビリンス溝３ｄとでラビリンスシール５を形成している。

シール６は金属製の芯部材とＮＢＲ等の弾性材とからなる円環状で、円周上１箇所に切割りを有し、拡径可能に形成されている。シール６は外周に弾性材からなるリップを有し、リップの先端はラビリンスリング２ｄの内周面２ｉに摺接し、シール６の内周部は内輪３のシール溝３ｅに嵌入、固定されている。

上述のごとく、本発明の実施形態のロール組立品における軸受部１は軸受部１を構成する部材のみで、シールと、ラビリンスシールの二つの密封手段を備えているため、連続鋳造設備に適用される駆動用のロール組立品として十分な密封性能を有している。

ここで、本発明の実施形態のロール組立品の作用および効果について説明する。
図３は本発明の実施形態のロール組立品１０の作用を説明する説明図である。

図１および図３に示すように、連続鋳造設備においては、高温の鋳片１２がロール１１のロールの外周１１ｂに接することにより、ロールの外周１１ｂは著しく昇温する。このため、ロール１１の軸心には、ロール１１の熱を吸収するための冷却液の流路１１ｃが軸方向に貫通して形成されている。また、ロール１１の全体の温度が上昇すると、ロール１１は自由側軸受装置１Ｂ方向に伸長する。

軸受部１は内輪３がロール１１に固定され、外輪部材２が装置に固定されており、軸受部１の外輪部材２とロール１１の間に軸方向図中白抜き矢印方向への相対移動が発生する。
軸受部１のハウジング２ｅの側面２ｇ１とロール１１の中間ネック１１ａの側面１１ｇ１との軸方向のすきまΔ１は減少しΔ１´となる。

図４は従来のロール組立品１００の作用を説明する説明図である。従来のロール組立品１００の用途および基本構造は本発明の実施形態のロール組立品１０と同様であり、ラビリンスシールの構成のみが本発明の実施形態のロール組立品１０と異なる。

図４に示す従来構造のロール組立品１００の場合、ロール１１１の中間ネック１１１ａの両側側面１１１ｇ１、１１１ｇ２に軸方向に凹む円周溝１１１ｈが形成されていることにより、円周溝１１１ｈの径方向外方部部分からロール１１１の軸心の冷却液の流路１１１ｃ方向への伝熱が遮断される。この結果、円周溝１１１ｈの径方向外方部部分のロール外周１１１ｂが著しく高温となり、ロールの外周１１１ｂの硬さが低下する。

硬さの低下したロールの外周１１１ｂと鋳片１２が接触することにより、ロールの外周１１１ｂは変形し、中間ネック１１１ａ側に向け軸方向に突出部１１１ｉ１、１１１ｉ２が生じることがある。また、熱によってロール１１１が軸方向図中白抜き矢印方向へ伸長することによって、軸受部１１０のハウジング１０２ｅの側面１０２ｇ１とロール１１１の中間ネック１１１ａの側面１１１ｇ１との軸方向のすきまΔ１０１は減少しΔ１０１´となる。

突出部１１１ｉ１の軸方向の高さｈが、前記の軸方向のすきまΔ１０１´より大きくなると、ロール１１１の中間ネック１１１ａの側面１１１ｇ１と軸受部１１０のハウジング１０２ｅの側面１０２ｇ１とが接触する不具合が生じることがある。

図３に示す本発明の実施形態のロール組立品１０場合、外方部部分からロール１１の軸心の冷却液への伝熱が遮断されることはなく、直接流路１１ｃを流動する冷却液に吸収され、ロール１１の外周１１ｂの昇温は抑制される。この結果、硬さの低下、外周１１ｂの変形が発生することはない。ロール１１と軸受部１との軸方向のすきまΔ１が減少しΔ１´となっても、ロール１１の中間ネック１１ａの側面１１ｇ１と軸受部１のハウジング２ｅの側面２ｇ１とが接触する等の不具合は発生しない。

上述の実施形態では外輪部材においてラビリンス突起はハウジングと別体のラビリンスリングに形成されているが、この発明ではラビリンス突起はハウジングの内周に直接形成された構成であっても良い。

また、上述の実施形態では軸受部は転動体として複数の円筒ころを備えているが、この発明では、球面ころ等他の形式の転動体を備えた軸受部であっても良い。

１ ‥ 軸受部（分割転がり軸受装置）
２ ‥ 外輪部材
２ａ ‥ 内周
２ｂ ‥ ラビリンス突起
３ ‥ 内輪
３ａ ‥ 内輪軌道
３ｂ ‥ 内輪肩部
３ｄ ‥ ラビリンス溝
４ ‥ 円筒ころ（転動体）
５ ‥ ラビリンスシール
１０ ‥ ロール組立品
１１ ‥ ロール
１１ａ ‥ ネック部
１１ｂ ‥ 外周

Claims

軸線にそって２分割された外輪部材と、外周において、中央に内輪軌道、前記内輪軌道と両軸方向端部の間にそれぞれ内輪肩部を有し、かつ軸線にそって２分割された内輪と、前記外輪部材の内周と前記内輪軌道との間に転動自在に配置された複数の転動体とを有する、分割転がり軸受装置であって、
前記外輪部材の軸方向両端部の内周に、内径が前記内輪肩部の直径より小さく、かつ軸線にそって２分割された円環状のラビリンス突起を有し、前記両内輪肩部に径方向内方に凹むラビリンス溝を有し、前記ラビリンス溝に前記ラビリンス突起の内周部を収容することで、ラビリンスシールを形成することを特徴とする分割転がり軸受装置。
ロールの軸方向中間部にロール外周面より小径のネック部が形成され、前記ロールの内部に冷却液用の流路が形成されたロール組立品であって、
前記ネック部に請求項１に記載の分割転がり軸受装置を備えたロール組立品。