JP2015161335A - 外輪回転形転がり軸受及び圧延機 - Google Patents

Abstract

【課題】内輪に取り付けられた第１シール部材を手動で着脱が容易な構成であるとともに、第１シール部材が外輪に取り付けられた第２シール部材（外輪）と共回りしてしまうことを防止可能な外輪回転形転がり軸受及び圧延機を提供する。【解決手段】環状部材２５は、肩部１２ｃの軸方向外端部における外周面に固定される。環状部材２５は、第１シール部材２１が締め代を有して外嵌する円筒部２５ａと、該円筒部２５ａよりも軸方向外側で、該円筒部２５ａよりも径方向外側に延出する鍔部２５ｂと、を有する。第１Ｃ形止め輪２４は、肩部１２ｃに形成された段差部１２ｄと、円筒部２５の軸方向内端面とで形成される装着用環状溝１２ｆに取り付けられる。第１シール部材２１と円筒部２５ａとの締め代を、第１シール部材２１の内径で除した値は、０．０００２６〜０．００１２７である。【選択図】図３

Description

本発明は、外輪が回転し内輪が軸と共に回転を行わない外輪回転形転がり軸受、及び圧延機に関し、より詳細には、鉄鋼材製作のための圧延設備である多段式圧延機のバッキングロールに使用される外輪回転形転がり軸受及び圧延機に関する。

例えば、鉄鋼材による板材を製造する圧延機は、圧延時に鉄鋼材を圧迫挟持して圧延するワークロールと、該ワークロールの軸方向の撓みを防止して均一な厚みの板材を得るため、ワークロールの外周面を転動自在に支える一または複数段の中間ロールと、該中間ロールをその外側で支えてワークロールの撓みを防止するバッキングロールからなる多段式の圧延機が多く用いられる。

センジマ圧延機は、主に電磁鋼板やステンレス鋼板など、硬く延びにくい鋼材を圧延するため、圧延するワークロールに過大な圧延力がかかり、ワークロールに掛かる過大な圧延力をサポートするため、複数のバッキングロールを必要とする。

バッキングロールを構成する軸受の外輪外周面は、定期的にリグラインドされるため、該軸受は圧延機から取り外される。そして、該軸受を圧延機から取り外した際には、軸受の分解洗浄も同時に行われる。

外輪回転形転がり軸受には、外部からの異物進入を防止するためにシール装置が設置されている。シール装置としては、内輪の外周面にシールド板を圧入して設置し、回転する外輪の内周面にＶ形シールを嵌め合わせて止め輪で固定し、Ｖ形シールとシールド板を摺動させて、軸受外部からの圧延油や異物などの進入を防止している（特許文献１参照。）。

また、特許文献２に記載の外輪回転形転がり軸受では、外輪の内周面に一方のシール部材が止め輪によって固定されるとともに、内輪の外周面に他方のシール部材が圧入固定され、いずれかのシール部材にシールリップを設け、さらに、他方のシール部材の外径部分に弾性部材を設けて、リグラインド時において内輪が分解された際の、他方のシール部材の損傷を抑制している。

また、特許文献３に記載の軸受装置は、ロール体に固定されたダストシールと、内輪に設けられ、潤滑部を有するスリンガーと、を備えており、ダストシールが潤滑部に対して摺動するシールリップを有することにより、温度上昇によってシールリップが劣化することを抑制している。

また、特許文献４に記載の転がり軸受は、内輪に固定される第１のシール部材と、外輪に固定され、第１のシール部材と対向する第２のシール部材とで構成された密封機構を有している。第２のシール部材は第１のシール部材に摺接するシールリップを備え、第２のシール部材は、外輪に形成された止め輪溝に嵌め合わされる円環状の止め輪によって固定される。ここで、止め輪の軸受外部側の面が、止め輪の外周に向けてテーパー状に形成されている。これにより、止め輪を周溝に嵌め合わせる際に、止め輪のテーパー状に厚みが薄くなった外周側が周溝に嵌まり易く、スラスト方向に大きな力を加える必要がなくなり、作業性が向上する。

特開２００５−１４０１４７号公報 特開２００９−６３０９８号公報 特開２０１０−１４４７８０号公報 特開２００９−６３１１８号公報

ところで、特許文献１及び２に記載の外輪回転形転がり軸受では、シールド板やシール部材は圧入によって内輪の外周面に設置されているため、シールド板やシール部材の着脱が困難である。

また、特許文献３に記載の軸受装置では、スリンガーが内輪に締まり嵌めにより固定されており、特許文献４に記載の転がり軸受では、第１のシール部材が内輪に圧入されて固定されているので、これらスリンガーや第１のシール部材の着脱が困難であった。

このように、シール部材等の着脱が困難な場合は、内輪にシール部材等が設置された状態で洗浄を行う必要があった。

また、シール部材等の着脱を容易とするために、シール部材等と内輪との締め代を小さくすることが考えられる。しかしながら、この場合、当該シール部材に、外輪に設けられた他のシール部材のシールリップ等から摺動トルクが負荷された際に、内輪に設けられたシール部材と内輪とが滑ってしまい、当該シール部材が外輪と共回りしてしまう虞があった。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、内輪に取り付けられた第１シール部材を手動で着脱が容易な構成であるとともに、第１シール部材が外輪に取り付けられた第２シール部材と共回りしてしまうことを防止可能な外輪回転形転がり軸受及び圧延機を提供することにある。

前述した目的を達成するために、本発明は下記の構成によって達成される。
（１） 外周面に内輪軌道面を有する内輪と、
内周面に外輪軌道面を有する外輪と、
前記外輪軌道面と前記内輪軌道面との間に転動自在に配置された複数の転動体と、
前記内輪に取り付けられる第１シール部材、及び前記外輪に取り付けられる第２シール部材を有し、前記第１シール部材に設けられた弾性シール部材が、前記第２シール部材と摺接するシール装置と、
を備え、外輪回転で使用される外輪回転形転がり軸受であって、
前記内輪の肩部には、
該肩部の軸方向外端部に形成される環状部分と、
前記環状部分よりも軸方向内側で、前記肩部に取り外し可能に取り付けられ、前記環状部分と協働して前記第１シール部材を挟持して固定可能な第１シール部材固定用部材と、
が設けられ、
前記環状部分は、前記肩部の軸方向外端部における外周面に形成され、
前記環状部分は、前記第１シール部材が締め代を有して外嵌する円筒部と、該円筒部よりも軸方向外側で、該円筒部よりも径方向外側に延出する鍔部と、を有し、
前記第１シール部材固定用部材は、前記肩部に形成された段差部と、前記円筒部の軸方向内端面とで形成される装着用環状溝に取り付けられ、
前記第１シール部材と前記円筒部との締め代を、前記第１シール部材の内径で除した値が、０．０００２６〜０．００１２７であることを特徴とする外輪回転形転がり軸受。
（２） 前記第１シール部材と前記円筒部の締め代との締め代は、０．０７〜０．２７ｍｍであり、
前記第１シール部材の内径は、２１３〜２６２ｍｍであることを特徴とする（１）に記載の外輪回転形転がり軸受。
（３） 前記環状部分は、前記内輪とは別体に形成された環状部材であることを特徴とする（１）又は（２）に記載の外輪回転形転がり軸受。
（４） 前記第１シール部材は、環状の金属部材の内周面に前記弾性シール部材を被覆して構成されており、
前記金属部分と前記環状部材の鍔部とは、径方向に３ｍｍ以上オーバーラップすることを特徴とする（１）〜（３）の何れか１つに記載の外輪回転形転がり軸受。
（５） 外周面に内輪軌道面を有する内輪と、
内周面に外輪軌道面を有する外輪と、
前記外輪軌道面と前記内輪軌道面との間に転動自在に配置された複数の転動体と、
前記内輪に取り付けられる第１シール部材、及び前記外輪に取り付けられる第２シール部材を有し、前記第１シール部材に設けられた弾性シール部材が、前記第２シール部材と摺接するシール装置と、
を備え、外輪回転で使用される外輪回転形転がり軸受であって、
前記内輪の肩部には、
該肩部の軸方向外端部に形成される環状部分と、
前記環状部分よりも軸方向内側で、前記肩部に取り外し可能に取り付けられ、前記環状部分と協働して前記第１シール部材を挟持して固定可能な第１シール部材固定用部材と、
が設けられ、
前記環状部分は、前記肩部の軸方向外端部における外周面に形成され、
前記環状部分は、前記第１シール部材が締め代を有して外嵌する円筒部と、該円筒部よりも軸方向外側で、該円筒部よりも径方向外側に延出する鍔部と、を有し、
前記第１シール部材固定用部材は、前記肩部に形成された段差部と、前記円筒部の軸方向内端面とで形成される装着用環状溝に取り付けられ、
前記第１シール部材は、環状の金属部材の内周面に前記弾性シール部材を被覆して構成されており、
前記弾性シール部材が前記円筒部にスプライン嵌合することを特徴とする外輪回転形転がり軸受。
（６） 外周面に内輪軌道面を有する内輪と、
内周面に外輪軌道面を有する外輪と、
前記外輪軌道面と前記内輪軌道面との間に転動自在に配置された複数の転動体と、
前記内輪に取り付けられる第１シール部材、及び前記外輪に取り付けられる第２シール部材を有し、前記第１シール部材に設けられた弾性シール部材が、前記第２シール部材と摺接するシール装置と、
を備え、外輪回転で使用される外輪回転形転がり軸受であって、
前記内輪の肩部には、
該肩部の軸方向外端部に固定されるナット部材と、
前記ナット部材よりも軸方向内側で、前記肩部に取り付けられ、前記ナット部材と協働して前記第１シール部材を挟持して固定可能な第１シール部材固定用部材と、
が設けられ、
前記ナット部材及び前記第１シール部材は、前記肩部の軸方向外端部における外周面に螺合され、
前記第１シール部材固定用部材は、環状の金属部材と、前記環状の金属部材の軸方向外端面を覆い、前記第１シール部材と当接する弾性シール部材と、を有することを特徴とする外輪回転形転がり軸受。
（７） 外周面に内輪軌道面を有する内輪と、
内周面に外輪軌道面を有する外輪と、
前記外輪軌道面と前記内輪軌道面との間に転動自在に配置された複数の転動体と、
前記内輪に取り付けられる第１シール部材、及び前記外輪に取り付けられる第２シール部材を有し、前記第１シール部材に設けられた弾性シール部材が、前記第２シール部材と摺接するシール装置と、
を備え、外輪回転で使用される外輪回転形転がり軸受であって、
前記外輪の内周面は、前記外輪軌道面より軸方向外側を拡径することで形成された段差部と、前記段差部の内周面に形成された環状溝と、を有し、
前記第２シール部材を前記段差部の内周面の軸方向内側端部に、締め代を有して内嵌し、前記環状溝に第２シール部材固定用部材を装着することで、前記第２シール部材は前記外輪に固定され、
前記第２シール部材と前記段差部の内周面との締め代を、前記第２シール部材の外径で除した値が、０．０００２０〜０．０００９７であることを特徴とする外輪回転形転がり軸受。
（８） 前記第２シール部材と前記段差部の内周面との締め代は、０．０７〜０．２７ｍｍであり、
前記第２シール部材の外径は、２７９〜３４１ｍｍであることを特徴とする（７）に記載の外輪回転形転がり軸受。
（９） （１）〜（８）のいずれか１つに記載の外輪回転形転がり軸受を有するバッキングロールを備えることを特徴とする圧延機。

本発明に係る外輪回転形転がり軸受によれば、第１シール部材と円筒部との締め代を第１シール部材の内径で除した値が０．０００２６〜０．００１２７とされているので、第１シール部材を手動で着脱することが容易であると共に、第１シール部材と環状部材（内輪）とが滑ってしまい、第１シール部材が第２シール部材（外輪）と共回りしてしまうことを防止することが可能である。

本発明の第１実施形態の外輪回転形転がり軸受が適用される多段式圧延機の斜視図である。 圧延機のバッキングロールを示す断面図である。 （ａ）は、本発明の外輪回転形転がり軸受の断面図であり、（ｂ）は、（ａ）のシール装置を示す要部拡大図である。 （ａ）は、本発明の第１シール部材を固定する第１Ｃ形止め輪の側面図であり、（ｂ）は、（ａ）の端部を矢印ＩＶ方向から見た図であり、（ｃ）は、ＩＶ´部斜視図である。 （ａ）は、本発明の第２シール部材を固定する第２Ｃ形止め輪の側面図であり、（ｂ）は、（ａ）の端部を矢印Ｖ方向から見た図であり、（ｃ）は、Ｖ´部斜視図である。 （ａ）〜（ｃ）は、本発明の外輪回転形転がり軸受を分解する過程を示す図である。 内輪から工具を使ってＣ形止め輪を取り外す状態を示す斜視図である。 外輪から工具を使ってＣ形止め輪を取り外す状態を示す斜視図である。 共回り判定試験を説明するための図である。 共回り判定試験を説明するための図である。 着脱性判定試験を説明するための図である。 変形例に係る環状部材及び弾性シール部材示す断面図である。 第２実施形態に係る外輪回転形転がり軸受の要部断面図である。

以下、本発明の外輪回転形転がり軸受に係る実施形態について図面を参照して詳細に説明する。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態の外輪回転形転がり軸受が適用される多段式圧延機の斜視図であり、図２は、圧延機のバッキングロールを示す断面図である。

多段式圧延機は、ハウジング１内に複数種の圧延ロール群が設けられており、搬送される鉄鋼材Ｐを、圧延ロール群によって均一な厚みに圧延する。圧延ロール群は、鉄鋼材Ｐを圧延する一対のワークロール２と、一対のワークロール２を回転自在に支持する複数の第１中間ロール３と、これら第１中間ロール３を回転自在に支持する複数の第２中間ロール４とを備えており、各第２中間ロール４は、複数のバッキングロール軸５（図２参照。）に組み付けられた、バッキングロールを構成する複数の転がり軸受１０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５は、常時静止した状態（非回転状態）に維持されている。

転がり軸受１０は、図２及び図３に示すように、バッキングロール軸５に嵌合固定され、外周面に内輪軌道面１２ａ，１２ａをそれぞれ有する一対の内輪部材１２，１２からなる内輪（静止輪）１１と、内輪１１に対向して回転可能に配置され、内周面に一対の外輪軌道面１４ａ，１４ａを有する単一の外輪（回転輪）１４と、外輪軌道面１４ａ，１４ａと内輪軌道面１２ａ，１２ａとの間に転動自在に複列で配置された複数の円筒ころ（転動体）１６と、各円筒ころ１６を１つずつ等間隔に保持する保持器１８，１８と、外部からの異物進入を防止するために軸方向両側に設けられた一対のシール装置２０，２０と、を備え、外輪回転で使用される複列円筒ころ軸受である。ここで、なお、本実施形態では、軸方向中央部で２分割された保持器１８，１８が使用されているが、円環部の軸方向両端面に柱部がそれぞれ突設されている一体型の保持器であってもよい。

このような多段式圧延機において、転がり軸受１０の外輪１４は、複数の第２中間ロール４に圧接しており、当該第２中間ロール４と共に回転可能に位置決めされている。この場合、各外輪１４からの圧力が第２中間ロール４から第１中間ロール３を介して一対のワークロール２に作用することで、当該ワークロール２の撓みが防止されている。これにより、搬送される鉄鋼材Ｐは、一対のワークロール２によって均一な厚みに圧延される。

また、軸受潤滑機構は、転がり軸受１０がバッキングロール軸５に対し、その軸方向へ所定間隔で複数個組み付けられた多段式圧延機において、これらの軸受内部へ圧縮エアとともに潤滑剤を供給して潤滑を行っている。この際、潤滑方式としては、潤滑剤に潤滑油を使用し、当該潤滑油を空気の圧力差（差圧）を利用してミスト化させ、圧縮エアと混合させるとともに当該圧縮エアによって搬送させることで、当該ミスト化された潤滑油（オイルミスト）を転がり軸受１０に対して供給するオイルミスト方式が採用されている。なお、バッキングロール軸５に対して組み付けられる転がり軸受１０の数は、多段式圧延機の大きさなどに応じて任意に設定すればよいため、ここでは特に限定しない。

この場合、潤滑剤（潤滑油）は、図示しない潤滑剤供給源（潤滑油供給源）から圧縮エアとともに送出され、当該潤滑油供給源から軸受内部まで連通する潤滑油供給路を圧縮エアによって搬送されることで、転がり軸受１０に対して供給されている。

潤滑油供給路は、バッキングロール軸５に設けられ、潤滑油供給源（図示せず）と連通する軸経路５ａ，５ｂと、転がり軸受１０の内輪部材１２に設けられ、軸受内部と軸経路５ａ，５ｂとを連通させる軸受経路（軸受溝）１２ｂ，１２ｂから構成されている。

具体的に、図２に示すように、バッキングロール軸５には、その軸心に沿って内部を貫通する軸経路としての主孔５ａが形成されているとともに、当該主孔５ａから径方向に沿ってバッキングロール軸５を放射状に貫通し、転がり軸受１０へ向けて分岐する軸経路としての分岐孔５ｂが形成されている。さらに、図３に示すように、転がり軸受１０には、２つの内輪部材１２，１２相互間を内径側から外径側まで径方向に沿って放射状に貫通し、分岐孔５ｂと連通するとともに、軸受内部に開口する軸受経路としての軸受溝１２ｂ，１２ｂが形成されている。

これにより、潤滑油供給源を始点として、主孔５ａを通り、当該主孔５ａから分岐孔５ｂへ分岐し、軸受溝１２ｂ，１２ｂを経由して軸受内部へ至る潤滑油供給路が形成される。なお、オイルミスト方式で潤滑油を飛散させるために必要な空気圧は約５ｋＰａである。

転がり軸受１０の各シール装置２０は、第１Ｃ形止め輪２４（第１シール部材固定用部材）によって内輪部材１２の肩部１２ｃに取り付け固定される第１シール部材２１と、第２Ｃ形止め輪３３（第２シール部材固定用部材）によって外輪軌道面１４ａの軸方向外側で外輪１４に取り付けられる第２シール部材３０と、を備える。

第１シール部材２１は、環状の芯金２２（金属部材）にゴム等の弾性材料からなる弾性シール部材２３を被覆して構成されるＶ形シール部材である。芯金２２はＳＰＣＣ（冷間圧延鋼板）等からなり、弾性シール部材２３はアクリルゴム、ニトリルゴム、フッ素ゴム等の弾性材料からなる。なお、第１シール部材２１の着脱を考慮すると、弾性シール部材２３の材料としては、高強度でヘタリに強いフッ素ゴムが好適である。芯金２２は、環状の円板部２２ａと、円板部２２ａの径方向内端部から軸方向内側へ屈曲して、さらに径方向内方へ延びる位置決め端部２２ｂと、を備える。また、弾性シール部材２３は、芯金２２の軸方向内側面を覆うと共に、円板部２２ａの外周面及び位置決め端部２２ｂの内周面を覆うように形成され、弾性シール部材２３のリップ２３ａは、第２シール部材３０と摺接する。第１シール部材２１の外径は、外輪１４の内周面との間に潤滑油を外部に放出させるすきまを形成するように設計される。また、リップ２３ａは、オイルミスト方式で使用される空気圧によって開くことで、外部へ潤滑油を放出する。

第２シール部材３０は、第１シール部材２１よりも軸方向内側に配置され、環状の芯金３１にゴム等の弾性材料からなる弾性シール部材３２を被覆して構成されるシールド板である。芯金３１はＳＰＣＣ等の冷間圧延鋼板からなり、弾性シール部材３２はアクリルゴム、ニトリルゴム、フッ素ゴム等の弾性材料からなる。芯金３１は、弾性シール部材３２によってその軸方向内側面と外周面を覆われており、芯金３１の軸方向外側面に第１シール部材２１のリップ２３ａが摺接する。第２シール部材３０の内径は、内輪部材１２の肩部１２ｃの外周面との間に潤滑油を外部に放出させるすきまを形成するように設計される。

内輪部材１２の肩部１２ｃは、外周面が軸方向外側に向かって２段階で縮径するように段差状に形成されている。そして、肩部１２ｃの軸方向外端部における外周面には、肩部１２ｃの軸方向内側の外周面よりも径方向外側に延出する環状部材２５（環状部分）が圧入固定される。環状部材２５は、第１シール部材２１が締め代を有して外嵌する円筒部２５ａと、円筒部２５ａよりも軸方向外側で、円筒部２５ａよりも径方向外側に延出する鍔部２５ｂと、を有し、内輪部材１２より硬さの低い低炭素鋼や生材等の材料から形成される。

また、第１Ｃ形止め輪２４は、肩部１２ｃに形成された段差部１２ｄと、肩部１２ｃに固定された環状部材２５の円筒部２５ａの軸方向内端面とで形成される装着用環状溝１２ｆに取り付けられる。

環状部材２５が圧入固定される肩部１２ｃの外周面は、第１Ｃ形止め輪２４が取り付けられる肩部１２ｃの外周面よりも小径に形成されているので、環状部材２５が、肩部１２ｃの段差部分に突き当たるまで圧入されることで、所定の軸方向幅の装着用環状溝１２ｆが形成される。

従って、第１シール部材２１を環状部材２５の円筒部２５ａに外嵌した状態で、装着用環状溝１２ｆに第１Ｃ形止め輪２４を装着することで、第１シール部材２１が第１Ｃ形止め輪２４と環状部材２５の鍔部２５ｂの軸方向壁面との間に挟持されて固定される。また、第１シール部材２１には、環状部材２５の外周面と接触する接触面が弾性シール部材２３の内周部分２３ｃによって構成されるので、第１シール部材２１と環状部材２５との接触面でのシール性が向上している。

なお、装着用環状溝１２ｆより軸方向内側の肩部１２ｃの外周面は、第１シール部材２１を取り外すことができるように、環状部材２５の円筒部２５ａの外周面の外径寸法以下に設定されている。

装着用環状溝１２ｆに装着された内輪側の第１Ｃ形止め輪２４は、該止め輪２４に空気圧が作用して第１シール部材２１が傾かない程度の外径を有していればよく、本実施形態では、鍔部２５ｂの外周面と略同一外径を有している。これは、第１シール部材２１が傾いてしまうと、圧延水が軸受内部に浸入し、潤滑不良を引き起こす。この結果、転がり軸受１０に剥離やロック状態が発生し、圧延機を停止させてしまう可能性があるためである。

図４に示すように、第１Ｃ形止め輪２４は、両端部２４ａ，２４ａの間に開口部２４ｂを有し、両端部２４ａ，２４ａに軸方向に突出した突出部２４ｃ，２４ｃを有する。また、両端部２４ａ，２４ａは、残りの円弧部分２４ｄの内径より大きな内径を有して、円弧部分２４ｄの径方向厚さに対して薄肉に形成されている。

このため、第１Ｃ形止め輪２４が装着用環状溝１２ｆに装着された状態では、両端部２４ａ，２４ａは、環状溝１２ｆの外径側開口に嵌まることなく、該開口よりも径方向外側に位置し、突出部２４ｃ，２４ｃは、環状溝１２ｆに対して軸方向内側にずれて配置されている。

また、図３に戻って、外輪１４の内周面には、外輪軌道面１４ａより軸方向外側を拡径することで形成された段差部１４ｂと、段差部１４ｂの内周面１４ｃよりさらに大径で、第２Ｃ形止め輪３３が装着される装着用環状溝１４ｄとが形成されている。従って、第２シール部材３０を段差部１４ｂの内周面１４ｃの軸方向内側端部に、締め代を有して内嵌することによって位置決めした状態で、装着用環状溝１４ｄに第２Ｃ形止め輪３３を装着することで、第２シール部材３０が外輪１４に固定される。第２シール部材３０においても、外輪１４の内周面と接触する接触面が弾性シール部材３２の外周部分３２ａによって構成されるので、第２シール部材３０と外輪１４の内周面との接触面でのシール性が向上している。

図５に示すように、第２Ｃ形止め輪３３は、両端部３３ａ，３３ａの間に開口部３３ｂを有し、両端部３３ａ，３３ａに軸方向に突出した突出部３３ｃ，３３ｃを有する。また、両端部３３ａ，３３ａは、残りの円弧部分３３ｄの外径より小さな外径を有して、円弧部分３３ｄの径方向厚さに対して薄肉に形成されている。

このため、第２Ｃ形止め輪３３が装着用環状溝１４ｄに装着された状態では、両端部３３ａ，３３ａは、環状溝１４ｄの内径側開口に嵌まることなく、該開口よりも径方向内側に位置し、突出部３３ｃ，３３ｃは、環状溝１４ｄに対して軸方向外側にずれて配置されている。

ここで、バッキングロールを圧延機から取り外して、外輪１４の外周面をリグラインドする際に、転がり軸受１０を洗浄するため分割する工程について説明する。

図６（ａ）に示すように、まず、バッキングロール軸５から取り外された転がり軸受１０は、一対の内輪部材１２，１２を第１シール部材２１及び第１Ｃ形止め輪２４が取り付けられた状態のまま軸方向に分解する。そして、図６（ｂ）に示すように、分解した内輪部材１２は、第１Ｃ形止め輪２４の軸方向に突出する突出部２４ｃにマイナスドライバー等の工具Ｔを引っ掛ける（図７参照。）ことで、内輪部材１２の装着用環状溝１２ｆから第１Ｃ形止め輪２４を取り外す。その後、第１シール部材２１は、内輪部材１２から取り外される。

また、図６（ｃ）に示すように、円筒ころ１６及び保持器１８が取り付けられた状態の外輪１４では、第２Ｃ形止め輪３３の軸方向に突出する突出部３３ｃに工具Ｔを引っ掛ける（図８参照。）ことで、外輪１４の装着用環状溝１４ｄから第２Ｃ形止め輪３３を取り外す。その後、第２シール部材３０が外輪１４から取り外される。また、外輪１４から円筒ころ１６及び保持器１８を順に外す。

その後、外輪１４のリグラインドや、転がり軸受１０の各構成部品の洗浄が行われた後は、上記工程と逆の順番で組み立てていけばよい。即ち、第２シール部材３０は、第２Ｃ形止め輪３３を環状溝１４ｄに嵌めることで再度取り付け固定することができ、第１シール部材２１は第１Ｃ形止め輪２４を環状溝１２ｆに嵌めることで再度取り付け固定することができる。

ここで、内輪部材１２では、圧入固定された環状部材２５が肩部１２ｃの外周面から径方向外側に突出しており、洗浄のための搬送中などに他の部品と衝突する可能性があるが、環状部材２５は内輪部材１２とは別体の部品であり、また、硬さも低いことから、衝撃が加わった場合でも、損傷を抑制することができる。

ここで、本実施形態では、第１シール部材２１と環状部材２５の円筒部２５ａとの締め代を、第１シール部材２１の内径で除した値は、０．０００２６〜０．００１２７となるように設定されている。このように設定することにより、第１シール部材２１を手動で着脱することが容易となる。さらに、第１シール部材２１のリップ２３ａが第２シール部材３０と摺接することによって、第１シール部材２１にトルクが生じた場合であっても、第１シール部材２１と環状部材２５（内輪１１）とが滑ってしまい、第１シール部材２１が第２シール部材３０（外輪１４）と共回りしてしまうことを防止することが可能である。

例えば、第１シール部材２１と円筒部２５ａとの締め代を０．０７〜０．２７ｍｍとし、第１シール部材２１の内径を２１３〜２６２ｍｍとすることが望ましい。

また、第２シール部材３０と段差部１４ｂの内周面１４ｃとの締め代を、前記第２シール部材の外径で除した値が、０．０００２０〜０．０００９７となるように設定されている。このように設定することにより、第２シール部材３０を手動で着脱することが容易となる。

例えば、第２シール部材３０と段差部１４ｂの内周面１４ｃとの締め代を０．０７〜０．２７ｍｍとし、第２シール部材３０の外径を２７９〜３４１ｍｍとすることが望ましい。

（着脱性判定試験）
次に、第１シール部材２１と環状部材２５の円筒部２５ａとの締め代を変更して、第１シール部材２１の着脱性を確認した。第１シール部材２１を環状部材２５の円筒部２５ａに手動で装着することにより、着脱性を判定した結果を以下の表１に示す。なお、当該試験における第１シール部材２１の内径は２３７．７５ｍｍであった。

このように、第１シール部材２１と環状部材２５の円筒部２５ａとの締め代が０．２７ｍｍ以下であれば、第１シール部材を手動で着脱することが可能であることが明らかとなった。

（共回り判定試験）
続いて、第１シール部材２１と環状部材２５の円筒部２５ａとの締め代を変更して、当該締め代がどのような範囲であれば、第１シール部材２１が第２シール部材３０（外輪１４）と共回りしてしまうことを防止することが可能であるか試験した。

先ず、図９に示すように、内周面の軸方向外側端部に凹部４１が形成されたスリーブ４０を第１シール部材２１の外周側に配置し、第１シール部材２１の外周部をスリーブ４０の凹部４１に位置決めする。その後、径方向幅がスリーブ４０と略等しい環状の押圧板４２を、スリーブ４０の軸方向外端面に押圧することにより、第１シール部材２１をスリーブ４０と押圧板４２との間に挟持し、当該第１シール部材２１が回転しないようにする。

内輪１１には、荷重測定装置４３が接続されており、内輪１１の回転方向へのトルクが測定可能とされている。図１０に示すように、荷重測定装置４３は、内輪１１の軸方向外側面に取付けられ、径方向に延びる六角レンチ４４と、六角レンチ４４の一端に接続して、引張力Ｆを付加可能であるとともに、引張力Ｆの大きさを測定可能なプッシュプルゲージ４５と、を有している。

表２に、第１シール部材２１と環状部材２５の円筒部２５ａとの締め代を変更して、内輪１１及び環状部材２５と、第１シール部材２１とが滑り出すときの、引張力Ｆ（共回りトルク）を示した。

この結果より、第１シール部材２１と環状部材２５の円筒部２５ａとの締め代が０．０７ｍｍである場合、内輪１１に１０Ｎ・ｍ以上のトルクが生じたときに、締め代が０．１５ｍｍである場合、内輪１１に１３Ｎ・ｍ以上のトルクが生じたときに、内輪１１及び環状部材２５と、第１シール部材２１とが滑り出し、第１シール部材２１が第２シール部材３０（外輪１４）と共回りしてしまうことがわかる。

次に、図１１に示すように、他のスリーブ４６を第１シール部材２１の軸方向内側に配置し、第１シール部材２１のリップ２３ａをスリーブ４６の軸方向外側面に当接させる。このとき、リップ２３ａとスリーブ４６の接触状態は、リップ２３ａと第２シール部材３０との接触状態（図３参照。）と略等しくなるように設定される。

表３に、スリーブ４６を回転させ、スリーブ４６と、内輪１１、環状部材２５及び第１シール部材２１とが、滑り出すときの、内輪１１に生じる引張力Ｆ（外部トルク）を示した。なお、この外部トルクは、第１シール部材２１のリップ２３ａが、スリーブ４６と摺動することに起因して生じるものである。

第１シール部材２１と環状部材２５の円筒部２５ａとの締め代を変更した場合であっても、外部トルクは２．５Ｎ・ｍで変わらなかった。したがって、表２の結果も考慮すると、上記締め代が０．０７ｍｍの場合であっても、共回りトルクが外部トルクよりも大きいので、第１シール部材２１が第２シール部材３０（外輪１４）と共回りしないことが明らかとなった。

以上の結果より、第１シール部材２１の手動での着脱と、第１シール部材２１の共回りを防止するためには、第１シール部材２１と円筒部２５ａとの締め代を０．０７〜０．２７ｍｍとすることが望ましいことが明らかとなった。

なお、実機相当の使用条件において、第１シール部材２１と円筒部２５ａとの締め代を０．０７〜０．２７ｍｍとして、第１シール部材２１の着脱を繰り返し、弾性シール部材２３のヘタリにより共回りがないかについても検証し、問題ないことを確認した。

なお、当該試験における第１シール部材２１の内径は２３７．７５ｍｍであったが、１０％程度の差異、すなわち、２１３〜２６２ｍｍの範囲で第１シール部材２１の内径を設定すれば、同様の効果を奏するものと考えられる。

また、第１シール部材２１と円筒部２５ａとの締め代と、第１シール部材２１の内径の好適な範囲は、上記範囲に限定されず、同等の比率であれば、同様の効果を奏するものと考えられる。すなわち、第１シール部材２１と環状部材２５の円筒部２５ａとの締め代を、第１シール部材２１の内径で除した値を、０．０００２６〜０．００１２７となるように設定すればよい。

また、第１シール部材２１についての上記試験結果は、第２シール部材３０に対しても適用可能であると考えられ、第２シール部材３０と段差部１４ｂの内周面１４ｃとの締め代を０．０７〜０．２７ｍｍとすることが望ましい。

なお、実機相当の使用条件において、第２シール部材３０と段差部１４ｂの内周面１４ｃとの締め代を０．０７〜０．２７ｍｍとして、第２シール部材３０の着脱を繰り返し、着脱を確実に行うことが可能であり、問題ないことを確認した。このときの第２シール部材３０の外径は３１０ｍｍであったが、１０％程度の差異、すなわち、２７９〜３４１ｍｍの範囲で第２シール部材３０の外径を設定すれば、同様の効果を奏するものと考えられる。

また、第２シール部材３０と段差部１４ｂの内周面１４ｃとの締め代と、第２シール部材３０の外径の好適な範囲は、上記範囲に限定されず、同等の比率であれば、同様の効果を奏するものと考えられる。すなわち、第１シール部材２１と環状部材２５の円筒部２５ａとの締め代を、第１シール部材２１の内径で除した値を、０．０００２６〜０．００１２７となるように設定すればよい。また、第２シール部材３０と段差部１４ｂの内周面１４ｃとの締め代を、第２シール部材３０の外径で除した値を、０．０００２０〜０．０００９７となるように設定すればよい。

また、第１シール部材２１の芯金２２の位置決め端部２２ｂと、環状部材２５の鍔部２５ｂとは、径方向に３ｍｍ以上オーバーラップすることが望ましい。芯金２２と環状部材２５の鍔部２５ｂとが最低でも径方向に３ｍｍ以上オーバーラップしていれば、第１シール部材２１の固定をより安定させることができる。

なお、本実施形態では、環状部材２５が内輪部材１２の肩部１２ｃの外周面に圧入固定された際に、内輪部材１２の内径が縮小する虞がある。したがって、内輪部材１２の内径寸法精度を確保するため、環状部材２５を内輪部材１２に圧入した後に、内輪部材１２の内周面に対して研磨仕上げを行うことが望ましい。このような、環状部材２５の圧入固定は、軸受幅が比較的狭い場合に好適である。

また、上述の実施形態においては、内輪部材１２とは別体に形成された環状部材２５が、内輪部材１２の肩部１２ｃの外周面に圧入固定される構成であったが、環状部材２５に相当する部分（環状部分）を、内輪部材１２と一体として形成しても構わない。特に、軸受幅が比較的広い場合には、環状部分の軸方向幅を広く取れるため、熱処理後の割れや欠けの発生が防止でき、内輪部材１２に上記のような環状部分を容易に形成することが可能である。この場合、当該環状部分や装着用環状溝１２ｆは、内輪部材１２を直接加工することにより形成される。

（変形例）
また、図１２に示すように、環状部材２５の円筒部２５ａの外周面に、複数の外周スプライン歯２５ｃを形成し、第１シール部材２１の弾性シール部材２３の内周面に、複数の内周スプライン歯２３ｄを形成してもよい。この場合、複数の外周スプライン歯２５ｃ及び内周スプライン歯２３ｄが噛合し、弾性シール部材２３が円筒部２５ａにスプライン嵌合する。

このような構成によれば、弾性シール部材２３と円筒部２５ａとの締め代を、比較的小さくして、第１シール部材２１の着脱を容易とした場合であっても、共回りトルクを増加させて、第１シール部材２１と環状部材２５（内輪１１）とが滑ることを抑制可能であるため、第１シール部材２１が第２シール部材３０（外輪１４）と共回りしてしまうことを防止することが可能である。すなわち、上述の実施形態のように、必ずしも、第１シール部材２１と環状部材２５の円筒部２５ａとの締め代を、第１シール部材２１の内径で除した値を、０．０００２６〜０．００１２７となるように設定しなくても構わない。

（第２実施形態）
図１３は、本発明の第２実施形態に係る外輪回転形転がり軸受１０ａを示している。なお、本実施形態は、第１シール部材２１の構成や、環状部材２５及び第１Ｃ形止め輪２４が設けられない点、ロックナット２６及びスリンガー２７が設けられる点において、第１実施形態のものと異なる。

本実施形態の第１シール部材２１は、弾性シール部材２３が、芯金２２の軸方向内側面を覆うと共に、円板部２２ａの外周面を覆うように形成される。なお、第１実施形態と異なり、位置決め端部２２ｂの軸方向内側面及び内周面は、弾性シール部材２３によって覆われない。

内輪部材１２の肩部１２ｃは、軸方向内側から順に第１凸部１２ｇ、第１凹部１２ｈ、第２凸部１２ｉ、第２凹部１２ｊが形成された凹凸形状とされている。ここで、外径は、第１凸部１２ｇ、第２凸部１２ｉ、第１凹部１２ｈ、第２凹部１２ｊの順に小さくなるように設定されている。

第１凹部１２ｈには、第１シール部材固定用部材としてのスリンガー２７が取付けられている。スリンガー２７は、環状の芯金２７ａ（金属部材）と、芯金２７ａの軸方向外端面及び外周面を覆う弾性シール部材２７ｂと、を有する。

第２凸部１２ｉの外周面には、雄ネジ部が設けられており、第１シール部材２１の芯金２２の内周面に設けられた雌ネジ部が螺合する。したがって、第１シール部材２１は、スリンガー２７の弾性シール部材２７ｂと当接するまで、第２凸部１２ｉに螺合することによって、位置決めが行われる。

また、第２凹部１２ｊの外周面にも、同様に雄ネジ部が設けられており、ロックナット２６（ナット部材）の内周面に設けられた雌ねじ部が螺合する。

従って、第１シール部材２１を第２凸部１２ｉに螺合した状態で、ロックナット２６を第２凹部１２ｊに螺合することで、第１シール部材２１がスリンガー２７とロックナット２６との間に挟持されて固定される。また、スリンガー２７には、第１シール部材２１や第２凸部１２ｉ、及び第１シール部材２１と第２凸部１２ｉとの螺合部との接触面が弾性シール部材２３の内周部分２３ｃによって構成されるので、シール性が向上している。

このように、ロックナット２６及び第１シール部材２１が、内輪１１の肩部１２ｃの外周面に螺合しているので、ロックナット２６及び第１シール部材２１の着脱を容易に行うことが可能である。さらに、第１シール部材２１と内輪１１とが螺合するので、第１シール部材２１と内輪１１とが滑り難くなり、第１シール部材２１が第２シール部材３０（外輪１４）と共回りしてしまうことを防止することが可能である。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良等が可能である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数、配置箇所等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。また、上述した各実施形態は、実施可能な範囲において組み合わせて適用可能である。

本発明の外輪回転形転がり軸受は、本実施形態では、複列の転がり軸受としたが、単列や軸方向に３列または４列の多列の転がり軸受であってもよい。また、本実施形態では、転動体を円筒ころとした円筒ころ軸受を用いて説明したが、転動体を円錐ころとした円錐ころ軸受や玉とした玉軸受等、任意の転がり軸受に適用できる。

また、本発明の転がり軸受は、本実施形態では、外輪が回転、内輪が静止状態で、外輪が直接ロールとして使用される多段圧延機のバッキングロール部に適用されているが、鉄鋼設備・多段圧延機に使用される各種の転がり軸受に適用できる。本発明は、他に一般産業（製紙工場、発電プラント（風力、火力）等や、車両（鉄道、建設機械、運搬機械）などに使用される全ての転がり軸受に対して適用可能である。

１０ 外輪回転形転がり軸受
１１ 内輪
１２ 内輪部材
１２ａ 内輪軌道面
１２ｂ 軸受溝
１２ｃ 肩部
１２ｄ 段差部
１２ｆ 装着用環状溝
１２ｇ 第１凸部
１２ｈ 第１凹部
１２ｉ 第２凸部
１２ｊ 第２凹部
１４ 外輪
１４ａ 外輪軌道面
１４ｂ 段差部
１４ｃ 内周面
１４ｄ 装着用環状溝（環状溝）
１６ 転動体
１８ 保持器
２０ シール装置
２１ 第１シール部材
２２ 芯金（金属部材）
２２ａ 円板部
２２ｂ 位置決め端部
２３ 弾性シール部材
２３ａ リップ
２３ｃ 内周部分
２３ｄ 内周スプライン歯
２４ 第１Ｃ形止め輪（第１シール部材固定用部材）
２５ 環状部材（環状部分）
２５ａ 円筒部
２５ｂ 鍔部
２５ｃ 外周スプライン歯
２６ ロックナット（ナット部材）
２７ スリンガー（第１シール部材固定用部材）
２７ａ 芯金（金属部材）
２７ｂ 弾性シール部材
３０ 第２シール部材
３１ 芯金
３２ 弾性シール部材
３３ 第２Ｃ形止め輪（第２シール部材固定用部材）

Claims (9)

1. 外周面に内輪軌道面を有する内輪と、
   内周面に外輪軌道面を有する外輪と、
   前記外輪軌道面と前記内輪軌道面との間に転動自在に配置された複数の転動体と、
   前記内輪に取り付けられる第１シール部材、及び前記外輪に取り付けられる第２シール部材を有し、前記第１シール部材に設けられた弾性シール部材が、前記第２シール部材と摺接するシール装置と、
   を備え、外輪回転で使用される外輪回転形転がり軸受であって、
   前記内輪の肩部には、
   該肩部の軸方向外端部に形成される環状部分と、
   前記環状部分よりも軸方向内側で、前記肩部に取り外し可能に取り付けられ、前記環状部分と協働して前記第１シール部材を挟持して固定可能な第１シール部材固定用部材と、
   が設けられ、
   前記環状部分は、前記肩部の軸方向外端部における外周面に形成され、
   前記環状部分は、前記第１シール部材が締め代を有して外嵌する円筒部と、該円筒部よりも軸方向外側で、該円筒部よりも径方向外側に延出する鍔部と、を有し、
   前記第１シール部材固定用部材は、前記肩部に形成された段差部と、前記円筒部の軸方向内端面とで形成される装着用環状溝に取り付けられ、
   前記第１シール部材と前記円筒部との締め代を、前記第１シール部材の内径で除した値が、０．０００２６〜０．００１２７であることを特徴とする外輪回転形転がり軸受。
2. 前記第１シール部材と前記円筒部の締め代との締め代は、０．０７〜０．２７ｍｍであり、
   前記第１シール部材の内径は、２１３〜２６２ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の外輪回転形転がり軸受。
3. 前記環状部分は、前記内輪とは別体に形成された環状部材であることを特徴とする請求項１又は２に記載の外輪回転形転がり軸受。
4. 前記第１シール部材は、環状の金属部材の内周面に前記弾性シール部材を被覆して構成されており、
   前記金属部材と前記環状部分の鍔部とは、径方向に３ｍｍ以上オーバーラップすることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の外輪回転形転がり軸受。
5. 外周面に内輪軌道面を有する内輪と、
   内周面に外輪軌道面を有する外輪と、
   前記外輪軌道面と前記内輪軌道面との間に転動自在に配置された複数の転動体と、
   前記内輪に取り付けられる第１シール部材、及び前記外輪に取り付けられる第２シール部材を有し、前記第１シール部材に設けられた弾性シール部材が、前記第２シール部材と摺接するシール装置と、
   を備え、外輪回転で使用される外輪回転形転がり軸受であって、
   前記内輪の肩部には、
   該肩部の軸方向外端部に形成される環状部分と、
   前記環状部分よりも軸方向内側で、前記肩部に取り外し可能に取り付けられ、前記環状部分と協働して前記第１シール部材を挟持して固定可能な第１シール部材固定用部材と、
   が設けられ、
   前記環状部分は、前記肩部の軸方向外端部における外周面に形成され、
   前記環状部分は、前記第１シール部材が締め代を有して外嵌する円筒部と、該円筒部よりも軸方向外側で、該円筒部よりも径方向外側に延出する鍔部と、を有し、
   前記第１シール部材固定用部材は、前記肩部に形成された段差部と、前記円筒部の軸方向内端面とで形成される装着用環状溝に取り付けられ、
   前記第１シール部材は、環状の金属部材の内周面に前記弾性シール部材を被覆して構成されており、
   前記弾性シール部材が前記円筒部にスプライン嵌合することを特徴とする外輪回転形転がり軸受。
6. 外周面に内輪軌道面を有する内輪と、
   内周面に外輪軌道面を有する外輪と、
   前記外輪軌道面と前記内輪軌道面との間に転動自在に配置された複数の転動体と、
   前記内輪に取り付けられる第１シール部材、及び前記外輪に取り付けられる第２シール部材を有し、前記第１シール部材に設けられた弾性シール部材が、前記第２シール部材と摺接するシール装置と、
   を備え、外輪回転で使用される外輪回転形転がり軸受であって、
   前記内輪の肩部には、
   該肩部の軸方向外端部に固定されるナット部材と、
   前記ナット部材よりも軸方向内側で、前記肩部に取り付けられ、前記ナット部材と協働して前記第１シール部材を挟持して固定可能な第１シール部材固定用部材と、
   が設けられ、
   前記ナット部材及び前記第１シール部材は、前記肩部の軸方向外端部における外周面に螺合され、
   前記第１シール部材固定用部材は、環状の金属部材と、前記環状の金属部材の軸方向外端面を覆い、前記第１シール部材と当接する弾性シール部材と、を有することを特徴とする外輪回転形転がり軸受。
7. 外周面に内輪軌道面を有する内輪と、
   内周面に外輪軌道面を有する外輪と、
   前記外輪軌道面と前記内輪軌道面との間に転動自在に配置された複数の転動体と、
   前記内輪に取り付けられる第１シール部材、及び前記外輪に取り付けられる第２シール部材を有し、前記第１シール部材に設けられた弾性シール部材が、前記第２シール部材と摺接するシール装置と、
   を備え、外輪回転で使用される外輪回転形転がり軸受であって、
   前記外輪の内周面は、前記外輪軌道面より軸方向外側を拡径することで形成された段差部と、前記段差部の内周面に形成された環状溝と、を有し、
   前記第２シール部材を前記段差部の内周面の軸方向内側端部に、締め代を有して内嵌し、前記環状溝に第２シール部材固定用部材を装着することで、前記第２シール部材は前記外輪に固定され、
   前記第２シール部材と前記段差部の内周面との締め代を、前記第２シール部材の外径で除した値が、０．０００２０〜０．０００９７であることを特徴とする外輪回転形転がり軸受。
8. 前記第２シール部材と前記段差部の内周面との締め代は、０．０７〜０．２７ｍｍであり、
   前記第２シール部材の外径は、２７９〜３４１ｍｍであることを特徴とする請求項７に記載の外輪回転形転がり軸受。
9. 請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の外輪回転形転がり軸受を有するバッキングロールを備えることを特徴とする圧延機。
   

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