JP2014145443A - 焼結パレット台車用転がり軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】焼結パレット台車の中ローラー用軸受及び台車の車輪用軸受の潤滑不良による複列ころ軸受の鍔部かじり発生を抑制し、軸受寿命の延長と突発的な軸受損傷を防ぐことである。
【解決手段】本発明は、外輪と、内輪と、及び前記外輪と前記内輪の間に配置される２列以上のころ転動体とを備え、内輪、外輪の少なくとも一方に外鍔及び/若しくは中鍔を有する複列ころ軸受であって、前記鍔の鍔面と前記ころの端面の少なくとも一方に、リン酸マンガン塩被膜又はフッ素樹脂被膜を形成していることを特徴とする焼結パレット台車用複列ころ軸受を提供している。
【選択図】図１

Description

本発明は、鉄鋼設備である焼結パレット台車の中ローラー又は台車の車輪に使用される転がり軸受に関するものである。

焼結設備とは、一貫製鐵所の前工程部にあるもので、鋼製品の原料であるパウダー状の鉄鉱石を燃焼剤となる粉コークスと融剤となる粉石灰をパレットと呼ばれる台車に積載させ、パレット台車の大きさに焼き固めるものである。パレットの形状に焼き固められた巨大な塊を次の工程(高炉)に必要とされる最適なサイズに破砕するものである。

パレット台車は車輪を持ち、その車輪でレール上を低速で走行する。その車輪部に軸受が使用される。一般的にはパレット積載荷重(ラジアル荷重)と車輪やレールの傾き、積載バランスからの生じる軸方向荷重(アキシアル荷重)の両方向の負荷能力をもつ円すいころ軸受が２個対向して使用される。パレット台車の駆動はスプロケットにより行われる。車輪内側に中ローラーと呼ばれる軸受の外輪にスプロケットの歯が嵌合され、パレット台車を駆動、そして１８０度転回させている。

上述の中ローラー用の軸受は、常時荷重が負荷されている状態ではなく、スプロケットと嵌合する時のみ、衝撃的に軸受外輪がスプロケットから荷重を受けることになる。そのため、外輪を肉厚にし外輪強度を高め、更に軸受容量を高めることができる総ころ複列円筒ころ軸受が一般的に使用される。外輪がスプロケットと嵌合するときは、嵌合スプロケット面の摩耗、設備自体の芯ずれ等により偏荷重が外輪に負荷されるため、外輪が軸方向へ移動する。そのため、複列円筒ころには、外輪軌道面中央部に鍔、内輪端面側の鍔面にてころ端面を介し、軸方向荷重を負荷できるようにしている。

中ローラー用軸受の潤滑に関して、通常グリース潤滑によって行われる。従来は軸受自体への密封装置(シール)技術が確立されていなかったため、定期的にハウジング側からグリースを軸受へ注入していた。しかし、近年、シール技術も向上し、シール付構造でも可能な限り軸受容量を確保できる構造が可能となった。また本設備の軸受使用環境は粉塵が著しく、その粉塵が軸受の中に進入し、軸受潤滑不良を生じ早期トラブルを引き起こしていたが、軸受自体にシールをつけることで、軸受内部への粉塵進入を阻止可能となった。また、グリース消費量の削減(シールを付けることで初期密封グリースを確保し、途中給脂不要となる)、軸受周りの汚れ防止(軸受からのグリース漏れ防止)、排脂処理等、コスト面と環境面からもシール付軸受のニーズが高くなる。
そこで、現在では、多くの鉄鋼メーカーが焼結設備車輪、そして中ローラー部にグリースが封入されたシール付密封軸受を使用している。

一方、年々パレット台車数増加や積載量の増加によりスプロケットから中ローラー軸受外輪に衝撃的な負荷荷重が増加し軸受外輪強度が不足による、外輪割損事例が増えてきた。外輪強度を高めるため、外輪肉厚設計とするが、軸受容量の低下を可能な限り抑えるためにはころを細くかつ本数を増やす構造になる。そうすると、軸受内静空間［軸受外郭寸法容積から内輪、外輪、ころ、 （保持器付ならば保持器も）を除いた空間］も小さくなり、軸受内への初期グリース封入量も少なくなる。また軸受メンテナンス周期の延長などにより、軸受内のグリースの劣化を生じる。それによって、スプロケット嵌合時に生じる軸方向力によりころ端面と鍔が上記理由での潤滑不良によりかじる現象が生じる。
更に、そのかじりから特にラジアル荷重を負荷する外輪中央部で、外輪中鍔部のかじりを起点として、突発的に外輪割損が生じることもある。外輪割損は焼結設備のライン停止を招くだけでなく、前工程、後工程にも影響を与え、またメンテナンス時期の再調整も必要となり、多大な損害を招く可能性がある。
例えば、特許文献１には、中ローラー用軸受の鍔かじり、特に外輪中鍔かじり、そして中鍔かじりを起点とした外輪割損対策として、外輪中央部の鍔をなくし、外輪端面鍔と内輪側に配置した分離可能な鍔を配置し、軸方向荷重を外輪端面鍔と、内輪分離可能な鍔面とで負荷できるようにした転がり軸受が開示されている。

特開２０１０―１９３６７号公報

しかしながら、特許文献１は、内輪側の分離可能鍔と外輪外鍔間はころ長さに対し、ころを挟み込まないようにすきまを設ける必要がある。またそのすきまは、外輪軌道面幅許容差、内輪分離可能鍔幅許容差、内輪軌道面幅許容差、ころ長さ許容差を考慮する必要があるため、ある程度すきまが大きくなる傾向となる。
軸受は軸受容量を最大化する為、総ころ形式であり、外輪内輪鍔に挟まれるころの軸方向すきまが過多になればころのスキューが生じやすくなり、ころ端面と鍔面のかじりが積極的に生じることなる。その結果、従来品の外輪中鍔かじり起点の外輪割損は防ぐことが可能ではあるが、他部の鍔かじりは発生し、鍔・ころ端面欠けやそれによるころ不整運動からのころロック、更に軸受が焼損するおそれもあった。
その他、焼結パレット台車の中ローラー用軸受以外に、台車の車輪用軸受も潤滑不良を生じる可能性がある。例えば、台車の載せ物の重荷重によるころと軌道面間の油膜形成不足、また、内輪大鍔面ところ端面間のすべり接触による油膜形成不足を生じるおそれもあった。

そこで、上記の課題を解決する為に、本発明は次に考案を提案している。
（１）本発明の第１の発明は、外輪と、内輪と、及び前記外輪と前記内輪の間に配置される２列以上のころ転動体とを備え、内輪、外輪の少なくとも一方に外鍔及び/若しくは中鍔を有する複列ころ軸受であって、前記鍔の鍔面と前記ころの端面の少なくとも一方に、リン酸マンガン塩被膜を形成していることを特徴とする焼結パレット台車用複列ころ軸受を提供している。
（２）リン酸マンガン塩被膜の膜厚さは２〜８μmであることが好ましい。
（３）本発明の第２の発明は、外輪と、内輪と、及び前記外輪と前記内輪の間に配置される２列以上のころ転動体とを備え、内輪、外輪の少なくとも一方に外鍔及び/若しくは中鍔を有する複列ころ軸受であって、前記鍔の鍔面と前記ころの端面の少なくとも一方に、フッ素樹脂被膜を形成していることを特徴とする焼結パレット台車用複列ころ軸受を提供している。
（４）フッ素樹脂被膜の膜厚さは０．０５〜８μmであることが好ましい。
第１又は第２の発明に係る複列ころ軸受は、中ローラー用複列円筒ころ軸受である場合、上記の被膜は、少なくとも外輪の中鍔部及び内輪の外鍔に覆われることが好ましい。それは、外輪の中鍔部及び内輪の外鍔は、重荷重により比較的に損傷しやすいからである。

本発明の焼結パレット台車用転がり軸受は、内輪、外輪の鍔面及び／若しくはころの端面にリン酸マンガン塩又はフッ素樹脂の被膜が形成され、すべり摩擦係数が小さくなり、摺動性を向上することができる為、外輪外径面にオフセット荷重が負荷され、軸受にミスアライメントが発生した場合や、高アキシアル荷重が負荷された場合に、外輪・内輪の鍔面及びころ端面の摺接面の油膜形成が難しい状況になっても、鍔部のかじり損傷が発生しにくく、軸受寿命の延長と突発的な軸受損傷を防ぐことができる。

本発明の焼結パレット台車用転がり軸受装置の要部断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る中ローラー用転がり軸受。 本発明の第１の実施形態に係る中ローラー用転がり軸受の変形例である。

＜第１の実施形態＞
まず、本実施形態の焼結パレット台車の全体構造について図１、２を参照しながら説明する。１は焼結パレット台車の機台（図示せず）に固定される車軸、２は車軸１の軸端に固定された車輪用の複列円錐ころ軸受、３は、円錐ころ軸受の外輪に固定されるレール（図示せず）上を転走するローラー、４はローラー３の近傍に位置し、かつ、内輪間座５を介して複列円錐ころ軸受Ａと共に軸方向に並設された中ローラー用の複列円筒ころ軸受、６は軸受の押え板、７は前蓋である。

複列円錐ころ軸受２は、連結環２１によって一体化されたテーパ軌道を有する２個の内輪２２，２３と、該内輪のテーパ軌道と対向する２列のテーパ軌道を有する１個の外輪２４と、内外輪の軌道間に配列された複数の円すいころを備えた円錐ころ軸受形式となっている。そして、円錐ころ軸受２は、外輪２４の両端部の内周面にそれぞれ固定された接触シール体８によって内輪との間が密封されており、内外輪間の空間部には予めグリースが封入されている。８１はシール体８の抜け防止のための止め輪である。本実施形態の円錐ころ軸受２は、内輪内径５０ｍｍ以上、外輪外径１００ｍｍ以上、幅５０ｍｍ以上の軸受である。

複列円筒ころ軸受４は、円筒軌道を有する２個の内輪４１、４２と、該内輪４１、４２の円筒軌道と対向する複列の円筒を有する１個の外輪４３と、内外輪の軌道間に配列された複数の円筒ころを備えた総ころタイプの複列円筒ころ軸受となっている。そして、円筒ころ軸受４は、外輪４３の両端部の内周面にそれぞれ固定された接触形のシール体９によって内輪との間が密封されており、内外輪間の空間部には、予めグリースが封入されている。外輪４３は、軸方向の中間部に中鍔１０、両端部に一対の外鍔１１、１２を有する。内輪４１、４２は両端部にそれぞれに外鍔１３、１４を有する。図２に示すころの端面１５、１５’は、外輪の外鍔１１、１２及び内輪の外鍔１３、１４と接触する。なお、本実施形態の複列円筒ころ軸受４は、内輪内径５０ｍｍ以上、外輪外径１００ｍｍ以上、幅５０ｍｍ以上の軸受である。

シール体９は、内輪に固定されたシール板１６の内側面との間にも接触形の密封部をもった重シール構造となっている。

また、シール体１７は、複列円錐ころ軸受２の密封性能を高める為に、ローラー３に固定されて内輪側リップが内輪間座５の周段部の周面に、そして軸方向リップが周段部の側面とそれぞれ摺接しているシール体である。

次に、リン酸マンガン塩で被膜処理する方法を説明する。被処理品（外輪、内輪又はころ）を、ＦＣ４３６０（日本パーカライジング社製アルカリ性脱脂剤）等により脱脂した後、水洗いをし、ＰＬ-５５（日本パーカライジング社製表面調整液）等により表面調整を行う。その後、ＰＦ-Ｍ１Ａ等を用いてリン酸マンガン塩による化成処理を行い、水洗い、湯洗いを行って、乾燥させる。被膜厚さは軸受内部のすきまや、軸やハウジングとの嵌め合い部への影響が大きい為、厚さ２〜８μｍのリン酸マンガン塩層が形成されることが好ましい。上述の被膜処理により、外輪、内輪、ころの全周面にリン酸マンガン塩の被膜が形成されるが、ほかの被膜処理方法で、内外輪の鍔部、ころの端面だけに施してもよい。

なお、フッ素樹脂の被膜処理方法は、従来の方法を使ってよい。膜厚さは厚さ０．０５〜８μｍにすることが好ましい。

本実施形態のリン酸マンガン塩又はフッ素樹脂でコーティングされた焼結パレット台車用複列ころ軸受は、軸受にミスアライメントが発生した場合や、高アキシアル荷重が負荷された場合にも、摺動性が良いので、鍔部のかじり損傷が発生しにくく、軸受の寿命が長くなる。特に、鍔部のかじり損傷が多発する焼結パレット台車の中ローラーに用いる本発明の複列円筒ころ軸受に好適に使用できる。
＜第２の実施形態＞

本実施形態に係る発明は、複列円錐ころ軸受２の構造が第１の実施形態と同様な為、説明を省略し、複列円筒ころ軸受４の構造のみについて図３を参照しながら説明する。

外輪４３は、軸方向の中間部に中鍔１０’を有するが、両端部に鍔を有しない構造となっている。内輪４１、４２はそれぞれに外鍔１３’、１４’を有するほか、軸方向中間部に中鍔１８、１９を有する。ころの端面１５、１５’は内輪の外鍔１３’、１４’及び内外輪の中鍔１０’、１８、１９と接触する。

上記構造の複列円筒ころ軸受４は、鍔部ところ端面の間にすべり接触が発生しやすく、特に内輪の外鍔１３’、１４と外輪の中鍔１８、１９がころの端面１５、１５’との接触によりかじりが発生しやすい。そこで、本発明は下記の被膜を採用することにより、上述の現象を抑制する。

本発明は、リン酸マンガン塩の被膜又はフッ素樹脂被膜を採用する。該被膜は、摺動性があり、内外輪の鍔部ところ端面の摩擦を低減することができる。

なお、本発明の焼結パレット台車の中ローラーの構造は、図２、３に限定するものではなく、任意な変形をしても本発明の権利範囲内に該当する。例えば、図２には内輪４１、４２が締結リングで固定されているが、締結リングを有さない構造にしてもよい。図３の内輪４１、４２に同様に締結リングを追加してもよい。その他、図３の外輪４の両端部に鍔なしの構造にしてもよい。

１ 焼結パレット台車
２ 円錐ころ軸受
３ ローラー
４ 円筒ころ軸受
１０、１０’ 中鍔（外輪側）
１３、１４、１３’、１４’ 外鍔（内輪側）
１５、１５’ ころ端面
１８、１９ 中鍔（内輪側）

Claims (5)

1. 外輪と、内輪と、及び前記外輪と前記内輪の間に配置される２列以上のころ転動体とを備え、内輪、外輪の少なくとも一方に外鍔及び/若しくは中鍔を有する複列ころ軸受であって、前記鍔の鍔面と前記ころの端面の少なくとも一方に、リン酸マンガン塩被膜を形成していることを特徴とする焼結パレット台車用複列ころ軸受。
2. 前記被膜の膜厚さは２〜８μmであることを特徴とする請求項１に焼結パレット台車用複列ころ軸受。
3. 外輪と、内輪と、及び前記外輪と前記内輪の間に配置される２列以上のころ転動体とを備え、内輪、外輪の少なくとも一方に外鍔及び/若しくは中鍔を有する複列ころ軸受であって、前記鍔の鍔面と前記ころの端面の少なくとも一方に、フッ素樹脂被膜を形成していることを特徴とする焼結パレット台車用複列ころ軸受。
4. 前記被膜の膜厚さは０．０５〜８μmであることを特徴とする請求項３に焼結パレット台車用複列ころ軸受。
5. 前記複列ころ軸受は、中ローラー用複列円筒ころ軸受であり、前記の被膜は、少なくとも前記外輪の中鍔部及び前記内輪の外鍔に覆われることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の焼結パレット台車用転がり軸受。

Images