JP2014211178A - 分割転がり軸受装置およびロール組立品 - Google Patents

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Abstract

【課題】軸受寿命が長い、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】内周に外輪軌道2aを有し、円周方向に分割された外輪部材2と、外周に前記外輪軌道2aに対向する内輪軌道32aを有し、円周方向に分割された内輪部材30と、前記外輪軌道2aと前記内輪軌道32a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、前記内輪部材30は、外周に前記内輪軌道32aが形成され、円周上少なくとも1箇所で分割された鋼板部32と、外周に前記鋼板部32が外嵌された嵌合部31aを備えた内輪本体31とからなる。【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分割転がり軸受装置および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、同じくいずれも軸線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。
一般的に、軸線に沿って二つ割とした内輪は、一体の円環状の内輪を、焼入れ、研削仕上げの後、衝撃を加えて分割することにより、形成される。前記の分割の工程において、軌道側の前記分割部に欠けが発生する場合がある。この欠けは質量の大きい内輪ほど発生しやすい。軌道に欠けを有する転がり軸受は、軌道と転動体との転がり接触によって欠けが拡大することにより、正常な軸受にくらべ軸受寿命は大幅に低下することが知られている。
軌道における分割部の段差を滑らかにする転がり軸受用軌道輪として、軸受軌道の分割部に軟質物質を備えた軌道輪(特許文献1参照)が提案されている。
特開2009−63099号公報
しかしながら、特許文献1に記載の軌道輪においては、前記軟質物質部分は負荷を受けることができず、例えば、分割された内輪が回転する、連続鋳造設備の駆動ロール等の軸受として使用した場合、軸受の寿命が通常の軸受にくらべ大幅に短くなるという問題がある。
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は軸受寿命が長い、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、内周に外輪軌道を有し、円周方向に分割された外輪部材と、外周に前記外輪軌道に対向する内輪軌道を有し、円周方向に分割された内輪部材と、前記外輪軌道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、前記内輪部材は、外周に前記内輪軌道が形成され、円周上少なくとも1箇所で分割された鋼板部と、外周に前記鋼板部が外嵌された嵌合部を備えた内輪本体とからなることである。
上記構成によると、分割転がり軸受装置の製作工程において前記内輪本体の分割部に欠け等の欠陥が生じても、前記内輪部材の外周に、前記内輪軌道が形成された前記鋼板部が外嵌されているので、前記内輪軌道と前記転動体との転がり接触に、前記内輪本体の分割部の欠け等の欠陥が影響することは無い。また、前記内輪軌道は全円周にわたって鋼板部上に形成されているため、軟質物質の介在による負荷容量の低下は無い。すなわち上記構成による分割転がり軸受装置は、前記鋼板部を有しない従来の分割転がり軸受にくらべ、軸受寿命を向上させることができる。
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、前記内輪本体は外周両端部に円周状の鍔部を有し、前記鋼板部は、前記鋼板部の軸線方向両端部と前記両鍔部との軸線方向の締めしろによって前記内輪本体に挟持されていることである。
上記構成によると、前記鋼板部は、前記内輪本体の前記嵌合部に外嵌された状態で、軸線方向両端部と前記両鍔部との軸線方向の締めしろによって、前記内輪本体に挟持されており、容易に分離することはない。すなわち前記鋼板部は前記内輪本体と一体化されているため、取扱いが容易である。
上記の課題を解決するため、請求項3に係る発明の構成上の特徴は、前記鋼板部の軸線方向両端部の径方向外方に、締結用リングを有することである。
上記構成によると、前記鋼板部は前記締結用リングによって、前記内輪本体の外周に密着して固定されている。すなわち前記鋼板部は前記内輪本体と分離不能に一体化されているため、さらに取扱いが容易であり、また、使用中に前記内輪本体の外周から浮き上がることはない。
上記の課題を解決するため、請求項4に係る発明の構成上の特徴は、前記内輪本体および前記鋼板部は円周方向に2分割され、前記内輪本体は外周両端部に円周状の鍔部を有し、前記嵌合部と両端部の前記鍔部との交差部からそれぞれ軸線方向に凹む保持溝を有し、前記鋼板部は、軸線方向両端部をそれぞれ前記保持溝に収容されることにより、前記内輪本体に保持されていることことである。
上記構成によると、前記鋼板部は、軸線方向両端部軸線を中心に回転させることにより、それぞれ前記内輪本体の前記保持溝に収容することが可能である。前記保持溝に収容された前記鋼板部は、前記内輪本体と一体化され、容易に分離することはない。すなわち前記鋼板部は容易かつより確実に前記内輪本体と一体化されている。
上記の課題を解決するため、請求項5に係る発明の構成上の特徴は、前記鋼板部は円周方向1箇所に分割部を有し、前記分割部の円周方向の間隔が、弾性変形範囲内で、前記内輪本体の前記嵌合部の直径より大きく拡張可能であることである。
上記構成によると、組付け対象装置の軸に円周方向に2分割された前記内輪本体を組込んだ後、前記内輪本体の径方向外方から前記鋼板部を弾性範囲で拡径し装着することにより、弾性で縮径した前記鋼板部は2分割された前記内輪本体を挟持すると共に、内輪軌道を形成する。このように軸受の組立が非常に容易であり、また、前記内輪軌道の切割りは円周上1箇所のみであり、複数の切割りを有する軸受装置にくらべ、回転が滑らかである。
上記の課題を解決するため、請求項6に係る発明の構成上の特徴は、軸線方向中間部にロール外周より小径の小径部が形成された杵形形状のロールを有し、前記小径部に請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の転がり軸受装置を備えた、ロール組立品であることである。
上記構成によると、請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の分割転がり軸受装置を備えたことで、前記ロール組立品は、前記分割転がり軸受装置の欠陥に基づく寿命の低下を回避できる。
本発明によるによれば、軸受寿命が長い、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。
本発明の第1の実施形態のロール組立品の組立図である。 本発明の第1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のA−A断面図である。 本発明の第2の実施形態のロール組立品の主要部の断面図である。 本発明の第3の実施形態のロール組立品の主要部の断面図である。 本発明の第4の実施形態の鋼板部の組立工程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より小径の小径部としての中間ネック11aが形成された杵形ロールと称される形状である。
分割転がり軸受装置としての軸受部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、内輪部材30の内周に形成された内輪内径面31c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、それぞれ、固定側軸受装置1Aおよび自由側軸受装置1Bに、中間ネック11aが軸受部1に回転自在に支持されている。
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20と、内輪部材30と、転動体としての複数の円筒ころ4と、を備えている。
内輪部材30は、内輪本体31と、鋼板部32と、2組の締結リング33と、で構成されている。内輪本体31は軸受鋼等の鋼材からなる断面が矩形の環体で、軸線にそって図中上下に2分割されている。内周にロール11の中間ネック11aに外嵌する内輪内径面31c、外周に鋼板部32との嵌合部としての嵌合外面31aが形成されている。また、内輪本体31は焼き入れによって所定の硬さに硬化された後、打撃を加えることにより2分割されている。
鋼板部32は、ばね鋼等の鋼材からなる板状の環体で、軸線にそって図中上下に2分割されている。軸線方向の幅は内輪本体31の幅と等しく、外周に内輪軌道32a、内周に内輪本体31の嵌合外面31aに外嵌する嵌合内面32bが形成されている。鋼板部32は帯状の素材を所定の長さに切断し、半円状に形成したあと所定の硬さに硬化されている。
図3は図2のA−A断面図、すなわち締結リング34、35の径方向断面図である。
2組の締結リング33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34と35に2分割され、それぞれ、2本の締結ボルト36と2枚のワッシャ37を有している。締結リング34、35の内周には軸線方向中央にリング内周面34a、35aが形成され、一方側端部に拡径して形成された円筒形状の鋼板部押え面34b、35b、他方端部に、連続して円弧状に拡径する面取り34c、35cを有している。
一方の締結リング34の両分割部34eには接線方向にねじ穴34fが形成されている。他方の締結リング35の、両分割部35eには前記ねじ穴34fに対応する位置に、接線方向に通し穴35fが形成され、通し穴35fの接線方向に両分割部35eと反対側には、通し穴35fの軸線に直角で、半径方向外方に開放されたU字形の座面35gが形成されている。 4個の締結ボルト36は規格に基づく六角ボルトであり、4枚のワッシャ37は規格に基づく平座金である。
外輪部材20はハウジング21と、外輪22とを備えている。ハウジング21は炭素鋼等の鋼材からなり、円筒穴21bを有しており、円筒穴21bの軸線にそって図中上下に2分割されている。図中上方の円筒穴21bの軸線方向中央には半円周状の外輪軌道21aが形成され、図中下方の円筒穴21bの軸線方向中央には半円周状の窪み21cが形成されている。外輪22は軸受鋼等の鋼材からなる半円環状で、内周に外輪軌道22aが形成され、外周22bがハウジング21の窪み21cに接して収容されている。
転動体としての複数の円筒ころ4は軸受鋼等の鋼材からなり、外周に転動面4aを有する円筒形状に形成されている。複数の円筒ころ4は、転動面4aを内輪軌道32aおよび外輪軌道21a、22aに接して、内輪部材30の鋼板部32と外輪部材20との間に転動自在に配置されている。
以下図2、図3に基づき軸受部1の構成を説明する。
図中上下に2分割された内輪本体31は、ロール11の中間ネック11aに内輪内径面31cを接して、中間ネック11aの軸線方向中央を図中上下に挟み込んで配置されている。さらに、図中上下に2分割され、外周に内輪軌道32aを有する鋼板部32は、2分割された内輪本体31の嵌合外面31aに嵌合内面32bを接して、図中上下に中間ネック11aおよび内輪本体31を挟み込んで配置されている。
2個の締結リング33はそれぞれ締結リング34、35からなり、内輪本体31および鋼板部32の軸線方向両側に配置されている。締結リング34、35は、それぞれ、内周のリング内周面34a、35aをロール11の中間ネック11aに接し、鋼板部押え面34b、35bを鋼板部32の内輪軌道32a軸線方向端部にそれぞれ接して、内輪本体31および鋼板部32を挟み込んで配置されている。
2本の締結ボルト36は締結リング35の座面35gから通し穴35fを挿通し、ねじ部36aは締結リング34のねじ穴34fに螺合している。締結ボルト36の六角頭36bと締結リング35の座面35gとの間にはワッシャ37が介在している。
締結ボルト36の締め付けによって、締結リング34、35は、内輪本体31および鋼板部32の外周を完全に拘束し、ロール11の中間ネック11aに固定された内輪部材3を形成している。
鋼板部32の内輪軌道32aと外輪部材20の外輪軌道21a、22aとの間には複数の円筒ころ4が転動自在に配置され、2個の締結リング33の外周と、外輪部材20の内周の間には内輪軌道32aと外輪軌道21a、22aの間の軸受空間を密封する密封手段7が配置されている。
ここで、内輪本体31は、前述のごとく、焼き入れによって所定の硬さに硬化された後、衝撃を加えることにより2分割されているため、分割部周辺に欠け等の欠陥が生じている場合がある。一方、鋼板部32は、前述のごとく、帯状の素材を所定の長さに切断し、半円状に形成したあと所定の硬さに硬化されているため、分割部に欠け等の欠陥が生じることはない。本発明の第1の実施形態のロール組立品10において、内輪軌道3aは鋼板部32の外周に形成されている。
すなわち、本発明の第1の実施形態のロール組立品10における軸受部1は内輪軌道3aに欠け等の欠陥を有していないため、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性能を有している。
図4は第2の実施形態のロール組立品10の主要部の断面図である。第2の実施形態のロール組立品10の用途および基本構造は本発明の第1の実施形態のロール組立品10と同様であり、内輪部材130の構成のみが本発明の第1の実施形態のロール組立品10の内輪部材30の構成と異なる。第1の実施形態のロール組立品1と共通の部品については同一符号を付し説明を省略する。また、共通の構成、作用効果については説明を省略することにし、第1の実施形態のロール組立品10と異なる構成、作用効果についてのみ説明を行う。
図4はロール組立品10のロール11の中間ネック11aと内輪部材130の周辺を示している。内輪部材130はロール11の中間ネック11a上に配置され、中間ネック11aを挟み固定されている。
内輪部材130は、内輪本体131と、鋼板部132とで構成されている。内輪本体131は軸受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。内輪本体131の内周には、ロール11の中間ネック11aに外嵌する内輪内径面131cが形成され、内輪本体131の外周軸線方向中央に鋼板部132との嵌合部としての嵌合外面131aが形成されている。
さらに、嵌合外面131aの軸線方向両端部から半径方向に拡径して鍔面131bが形成されている。両鍔面131bの外周端部から内輪部材130の軸線方向両端部までは、内輪本体外周部131dとなっている。また、内輪本体131は焼き入れによって所定の硬さに硬化された後、打撃を加えることにより2分割されている。
鋼板部132は、ばね鋼等の鋼材からなる板状の環体で、軸線にそって図中上下に2分割されている。鋼板部132は外周に内輪軌道132a、内周に嵌合内面132bが形成されている。軸線方向の幅は内輪本体131の嵌合外面131aの幅、すなわち、両鍔面131bの間隔より僅かに広い。鋼板部132は帯状の素材を所定の長さに切断し、半円状に形成したあと所定の硬さに硬化されている。中間ネック11aを挟んで配置された内輪本体131は結合手段131eによって一体化されている。
鋼板部132は、嵌合内面132bが内輪本体131の嵌合外面131aに接して外嵌され、両端部132cと内輪本体131の両鍔面131bとの間の軸線方向の締めしろによって、内輪本体131に挟持されている。すなわち、鋼板部132は、内輪本体131と一体の構成であり、容易に分離することはなく、取扱いが容易である。
図5は第3の実施形態のロール組立品10の主要部の断面図である。第3の実施形態のロール組立品10の用途および基本構造は本発明の第1の実施形態のロール組立品10と同様であり、内輪部材230の構成のみが本発明の第1の実施形態のロール組立品10の内輪部材30の構成と異なる。第1の実施形態のロール組立品1と共通の部品については同一符号を付し説明を省略する。また、共通の構成、作用効果については説明を省略することにし、第1の実施形態のロール組立品10と異なる構成、作用効果についてのみ説明を行う。
図5はロール組立品10のロール11の中間ネック11aと内輪部材230の周辺を示している。内輪部材230はロール11の中間ネック11a上に配置され、中間ネック11aを挟み固定されている。
内輪部材230は、内輪本体231と、鋼板部232とで構成されている。内輪本体231は軸受鋼等の鋼材からなる環体であり、焼き入れによって所定の硬さに硬化された後、打撃を加えることにより、軸線にそって図中上下に2分割されている。内輪本体231の内周には、ロール11の中間ネック11aに外嵌する内輪内径面231cが形成され、内輪本体231の外周軸線方向中央に鋼板部232との嵌合部としての嵌合外面231aが形成されている。
さらに、嵌合外面231aの軸線方向両端部から半径方向に拡径して鍔面231bが形成されている。両鍔面231bの外周端部から内輪部材130の軸線方向両端部までは、内輪本体外周部231dとなっている。嵌合外面231aと両鍔面231bの交差部には
それぞれ軸線方向に凹む保持溝231fを有している。
鋼板部232は、ばね鋼等の鋼材からなる板状の環体で、軸線にそって図中上下に2分割されている。鋼板部232は外周に内輪軌道232a、内周に嵌合内面232bが形成されている。軸線方向の幅は内輪本体231の嵌合外面231aの幅、すなわち、両鍔面231bの間隔と両側の保持溝231fの軸線方向の深さの和より僅かに狭い。鋼板部232は帯状の素材を所定の長さに切断し、半円状に形成したあと所定の硬さに硬化されている。
円周方向に2分割された半円形の鋼板部232の円周方向一方の端部の軸線方向両端部232cを、円周方向に2分割された内輪本体231の保持溝231fの円周方向一方の端部から挿入し、鋼板部232を軸線を中心に回転させることにより、鋼板部232は内輪本体231の保持溝231fに収容され、内輪本体231と一体に結合され内輪部材230が形成されている。中間ネック11aを挟んで配置された2分割された内輪部材230は、結合手段131eによって結合され、内輪部材230とロール11は一体化されている。
上記構成によると、鋼板部232を軸線を中心に回転させることにより、容易に鋼板部232と内輪本体231が一体化され、分離することはない。すなわち第3の実施形態のロール組立品において、鋼板部232は、容易、かつより確実に内輪本体231と一体化されている。
図6は第4の実施形態の鋼板部332の組立工程を説明する説明図である。図6においてSTEP1は鋼板部332の単体、STEP2は鋼板部332を組込む工程、STEP3は鋼板部332が内輪本体331と結合した状態を示している。
第4の実施形態の鋼板部332は、ばね鋼等の鋼材からなる平板状の環体で、円周上1箇所に軸線にそった切割332eが形成されている。また、鋼板部332は帯状の素材を所定の長さに切断し、円形状に形成したあと、所定の硬さに硬化されている。さらに鋼板部332は切割332eの間隔Δを内輪本体331の嵌合外面331aの直径Dと等しい長さに拡径しても、元の円形状に復元できる弾性を有している。
図6のSTEP2、STEP3において、分割された内輪本体331はロールの中間ネック11aを挟んで配置されている。STEP2において、鋼板部332は、切割332eが拡げられ、中間ネック11a上に配置された内輪本体331の嵌合外面331aの最大径を通過する。切割332eが嵌合外面331aの最大径を通過したあと、鋼板部332は弾性で切割332eが狭まり縮径する。
STEP3において、鋼板部332は嵌合内面232bを、中間ネック11a上に配置された分割された内輪本体331の嵌合外面331aと密着して内輪本体331を挟持し、内輪部材330を形成している。このように第4の実施形態の鋼板部332は、単純な構成で内輪部材330とロール11の一体化を可能にしている。
第4の実施形態の鋼板部332は、第1の実施形態のロール組立品や第2の実施形態のロール組立品等、内輪本体が円周方向に分割された他の形態の分割転がり軸受装置およびロール組立品に適用することができる。
上述の実施形態において複数の転動体は円筒ころであるが、本発明において、複数の転動体は針状ころ等、他の形式の転動体であってもよい。
上述の実施形態はロール11を含むロール組立品の構成であるが、本発明において、実施形態はロール11を含まない分割転がり軸受装置のみの構成であってもよい。
本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは当然である。
1 ‥ 軸受部(分割転がり軸受装置)
20 ‥ 外輪部材
21a、22a ‥ 外輪軌道
30、130、230、330 ‥ 内輪部材
31、131、231、331 ‥ 内輪本体
31a、131a、231a、331a‥ 嵌合外面(嵌合部)
131b、231b ‥ 鍔部
32、132、232、332 ‥ 鋼板部
32a、132a、232a、332a‥ 内輪軌道
32b、132b、232b、332b‥ 嵌合内面(嵌合部)
32b ‥ 分割面
33、34、35 ‥ 締結リング
231c ‥ 保持溝
4 ‥ 円筒ころ(転動体)
10 ‥ ロール組立品
11 ‥ ロール
11a ‥ 中間ネック(小径部)
11b ‥ 外周

Claims (6)

  1. 内周に外輪軌道を有し、円周方向に分割された外輪部材と、外周に前記外輪軌道に対向する内輪軌道を有し、円周方向に分割された内輪部材と、前記外輪軌道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、
    前記内輪部材は、外周に前記内輪軌道が形成され、円周上少なくとも1箇所で分割された鋼板部と、外周に前記鋼板部が外嵌された嵌合部を備えた内輪本体とからなることを特徴とする分割転がり軸受装置。
  2. 前記内輪本体は外周両端部に円周状の鍔部を有し、前記鋼板部は、前記鋼板部の軸線方向両端部と前記両鍔部との軸線方向の締めしろによって前記内輪本体に挟持されていることを特徴とする請求項1に記載の分割転がり軸受装置。
  3. 前記鋼板部の軸線方向両端部の径方向外方に、締結用リングを有することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の分割転がり軸受装置。
  4. 前記内輪本体および前記鋼板部は円周方向に2分割され、前記内輪本体は外周両端部に円周状の鍔部を有し、前記嵌合部と両端部の前記鍔部との交差部からそれぞれ軸線方向に凹む保持溝を有し、前記鋼板部は、軸線方向両端部をそれぞれ前記保持溝に収容されることにより、前記内輪本体に保持されていることを特徴とする請求項1に記載の分割転がり軸受装置。
  5. 前記鋼板部は円周方向1箇所に分割部を有し、前記分割部の円周方向の間隔が、弾性変形範囲内で、前記内輪本体の前記嵌合部の直径より大きく拡張可能であることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の分割転がり軸受装置。
  6. 軸線方向中間部にロール外周より小径の小径部が形成された杵形形状のロールを有し、前記小径部に請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の分割転がり軸受装置を備えた、ロール組立品。
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