JP2017009015A - 密封型多列円錐ころ軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成で、軸受内部のグリース状態を確認することができ、軸受損傷の検知精度を高めることができる密封型多列円錐ころ軸受を提供する。
【解決手段】密封型４列円錐ころ軸受１によれば、複列内輪４は、内輪軌道面４ａ、４ａから離間した位置で、円周方向の少なくとも１箇所に、内周面から外周面まで径方向に貫通する、潤滑剤を採取するための貫通孔３０を有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、密封型多列円錐ころ軸受に関し、より詳細には、例えば、鉄鋼設備の圧延機等に使用される密封型多列円錐ころ軸受に関する。

鉄鋼設備の圧延機に使用されるロールは、高温の鋼板や硬質の鋼板を連続的に圧延加工するため、鋼板と接するロールの表面は、時間の経過と共に形状が崩れ、また、粗さも粗くなる。ロール表面の劣化は、圧延される鋼板の表面に直接影響を与えるため、圧延される鋼板では、所定の形状や粗さが得られなくなる。そのため、ロールは定期的に数時間間隔で圧延機から引き出され、ロールの表面は、所定の形状及び粗さとなるように加工機により研摩される。

そして、ロールは、研摩加工完了後、再び圧延機に組み込まれ、圧延加工が行われる。これらの作業を繰り返し、数ヶ月、例えば３ヶ月が経過した後、ロールに使用された軸受は、定期的にチョック（軸箱）から抜き取られ、軸受の分解、洗浄、点検のメンテナンスが行われる。軸受に剥離損傷がなければ、その後、軸受は再度組立てられ、チョック内に挿入される。そして、ロールをチョックに組み込んだ後、これらが圧延機内に組み込まれ、圧延加工が再開される。一般に圧延設備では上記の作業が行われている。

鉄鋼設備圧延機ロール用軸受としては、従来、四列円すいころ軸受が使用されている。この軸受は、圧延中に飛散するスケールや、鋼板の冷却やロールの潤滑等を目的とした大量の圧延水が存在する極めて過酷な環境で使用される。これらが軸受内部に入り込むと、転動体の転動面と軌道面との間に噛み込んだり、または、潤滑不良を誘起させ、表面疲労により早期に軸受が損傷する虞がある。
そのため、軸受両側にシールを付け、それら異物を軸受内部に浸入させない、密封型の軸受が広く使用されている。

ところで、近年、生産性向上や効率化を進める鉄鋼各社では、圧延荷重や圧延速度の増加、メンテナンス期間の延長、または不十分な軸受周りのメンテナンス等により、密封型軸受においても早期に軸受が損傷する場合がある。

軸受に剥離損傷が生じた場合、圧延加工中は、圧延による著しい外部振動のため、その軸受損傷を機械的に捕らえることは極めて困難である。したがって、軸受の剥離損傷は、軸受の分解、洗浄、点検を行うメンテナンスのときに初めて確認される。

そのため、軸受が剥離損傷を生じても、次回の軸受のメンテナンスを行うまでの間はそれを発見できず、そのまま使用されることになる。その結果、最悪の場合、剥離損傷から焼付きを生じ、軸受損傷のみならず、ロールの割損、圧延機の故障、鋼板廃却、ラインストップを引き起こし、多大な損失を生じる可能性がある。

そこで、特許文献１に記載の軸受の異物侵入検出方法では、空気やグリースに比べて異物（水、スケール）の誘電率が高いことに着目し、軸受内部に臨むようにセンサを取り付け、軸受内部の物質の誘電率を検出し、メンテナンス時以外に軸受損傷を確認するものが考案されている（例えば、特許文献１参照）。このような検出方法では、密封型の軸受において、軸受のメンテナンスのタイミングに拘わらず、グリースの状態を観察することができ、早期に軸受内部の異常を発見して、未然に軸受の損傷を回避することが可能となる。

また、圧延機に使用される密封型４列円錐ころ軸受において、内輪に内径面から外径面に貫通する給脂孔を設け、メンテナンス時にグリースを給脂するようにしたものが開示されている（例えば、特許文献２及び３参照）。

特開昭５８−２１７８１７号公報 特開２００２−１３９０５３号公報 特開２００２−６１６５６号公報

ところで、特許文献１に記載の軸受の異物侵入検出方法によれば、軸受内部にセンサを配置する必要があり、軸受内部のキャパシティの減少や、センサからの配線、センサのメンテナンスなど、多くの課題が存在する。
また、特許文献２や３に記載の密封型の軸受では、異物の検出に関する記載はない。

本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡単な構成で、軸受内部のグリース状態を確認することができ、軸受損傷の検知精度を高めることができる密封型多列円錐ころ軸受を提供することにある。

本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１） 内周面に外輪軌道面を有する少なくとも一つの外輪と、
外周面に内輪軌道面を有する少なくとも一つの内輪と、
該外輪と該内輪との間に２列以上に配置される複数の転動体と、
前記外輪と前記内輪との間に形成された軸受空間の軸方向両端部をそれぞれ密封する一対の密封装置と、
を備える密封型多列円錐ころ軸受であって、
前記内輪は、前記内輪軌道面から離間した位置で、円周方向の少なくとも１箇所に、内周面から外周面まで径方向に貫通する、潤滑剤を採取するための貫通孔を有することを特徴とする密封型多列円錐ころ軸受。
（２） 前記内輪は、一対の前記内輪軌道面を有する複列内輪を備え、
前記貫通孔は、前記複列内輪の前記一対の内輪軌道面間で、大径側鍔面から離間した位置に形成されていることを特徴とする（１）に記載の密封型多列円錐ころ軸受。
（３） 前記貫通孔は、前記軸受空間の軸方向両端部で、小径側鍔面、及び、前記密封装置が摺接する摺接面から離間した位置に形成されていることを特徴とする（１）または（２）に記載の密封型多列円錐ころ軸受。
（４） 前記貫通孔は、取り外し可能な閉塞部材によって塞がれていることを特徴とする（１）〜（３）のいずれかに記載の密封型多列円錐ころ軸受。

本発明の密封型多列円錐ころ軸受によれば、内輪は、内輪軌道面から離間した位置で、円周方向の少なくとも１箇所に、内周面から外周面まで径方向に貫通する、潤滑剤を採取するための貫通孔を有するので、簡単な構成で、軸受内部の潤滑剤の状態を確認することができ、軸受損傷の検知精度を高めることができる。

本発明の第１実施形態に係る密封型多列円錐ころ軸受が適用される圧延機のロールネック部の縦断面図である。 図１の密封型多列円錐ころ軸受の縦断面図である。 第２実施形態に係る密封型多列円錐ころ軸受の断面図である。 第２実施形態の変形例に係る密封型多列円錐ころ軸受の断面図である。 （ａ）は、本発明の第１変形例に係る密封型多列円錐ころ軸受の断面図であり、（ｂ）は、本発明の第２変形例に係る密封型多列円錐ころ軸受の断面図であり、（ｃ）は、本発明の第３変形例に係る密封型多列円錐ころ軸受の断面図である。

以下、本発明の各実施形態に係る密封型多列円錐ころ軸受を図面に基づいて詳細に説明する。

（第１実施形態）
鉄鋼設備の圧延機に使用される密封型多列円錐ころ軸受（密封型４列円錐ころ軸受）１は、図１及び図２に示すように、内周面に外輪軌道面２ａをそれぞれ有する一対の外輪２及び内周面に一対の外輪軌道面３ａ、３ａを有する複列外輪３と、外周面に一対の内輪軌道面４ａ、４ａをそれぞれ有する一対の複列内輪４と、外輪２と複列内輪４の両軌道面２ａ、４ａ間、及び複列外輪３と複列内輪４の両軌道面３ａ、４ａ間に転動自在に配設された複数の円錐ころ５と、円錐ころ５を所定の間隔で保持する保持器１６と、を備える。また、複列内輪４は、ロール６のロールネック部７にすきまばめ（ルーズフィット）されて使用される。軸方向中央に配置された複列外輪３と、その軸方向両側に配置された外輪２との間には、外輪間座１７がそれぞれ配置されて一対の外輪２及び複列外輪３の軸方向の位置決めがなされる。一対の複列内輪４の軸端側の一端には、内輪押え部材であるフィレットリング８が配置されて複列内輪４の軸方向の位置決めを行う。フィレットリング８の内周面には、Ｏリングなどのシール９が配設されてロールネック部７の外周面との間をシールしている。

チョック（ハウジング）１０の軸側端部とフィレットリング８、及びチョック１０のロール側端部とロールネック部７との間には、それぞれチョックシール１１、１２が配置されている。また、密封型４列円錐ころ軸受１は、それぞれの外輪２の外方側部に、チョック１０の内周面との間がＯリング１３でシールされたシールケース１４と、シールケース１４に固着されるオイルシール（接触形のシール体）１５と、を備え、オイルシール１５が、複列内輪４の外周面に摺接して密封型多列円錐ころ軸受１をシールする。
オイルシール１５は、芯金２０及び弾性部材２１をそれぞれ有し、弾性部材２１のシールリップ部２１ａが複列内輪４の外周面と摺接する。なお、シールケース１４及びオイルシール１５は、本発明の密封装置を構成する。

また、各複列内輪４は、一対の内輪軌道面４ａから離間した位置で、円周方向の少なくとも１箇所（本実施形態では、１箇所のみ）に、内周面から外周面まで径方向に貫通する貫通孔３０を有する。具体的に、本実施形態では、貫通孔３０は、複列内輪４の一対の内輪軌道面４ａ、４ａ間で、大径側鍔面４ｂから離間した軸方向中間位置に形成されている。

なお、貫通孔３０には、弾性部材、栓、ネジ等の取り外し可能な閉塞部材３１によって通常は塞がれており、グリースを採取するときには、閉塞部材３１を取り外し、採取後、再度閉塞部材３１を貫通孔３０に装着し、軸受密封構造を維持できるようにしている。
閉塞部材３１は、図３以降の実施形態では図示していないが、いずれの実施形態においても適用可能である。

したがって、本実施形態では、円周方向に少なくとも１箇所の貫通孔３０が存在すると、例えば、ロール６を研摩するときチョック１０からロール６が抜き取られ、密封型４列円錐ころ軸受１がチョック１０内に存在しているときに、貫通孔３０からグリースを採取し、グリース内の鉄粉量や水分量等を測定して、軸受の状態確認を行う。これにより、密封型４列円錐ころ軸受１であっても、貫通孔３０を介してグリースを採取することができる。また、ロール研摩は数時間毎に行われるため、早期に軸受内部の確認を行うことができ、早期に軸受内部の異常を発見し、未然に軸受の損傷を回避することができる。

以上説明したように、本実施形態の密封型４列円錐ころ軸受１によれば、複列内輪４は、内輪軌道面４ａ、４ａから離間した位置で、円周方向の少なくとも１箇所に、内周面から外周面まで径方向に貫通する、グリースを採取するための貫通孔３０を有するので、簡単な構成で、軸受内部のグリース状態を確認することができ、軸受損傷の検知精度を高めることができる。

また、貫通孔３０は、複列内輪４の一対の内輪軌道面４ａ、４ａ間で、大径側鍔面４ｂから離間した軸方向中間位置に形成されているので、特に、貫通孔３０の両側に位置する両列の軸受の状態を確認することができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る密封型多列円錐ころ軸受について、図９を参照して説明する。なお、第１実施形態と同一または同等部分については、同一符号を付して、説明を省略又は簡略化する。

本実施形態では、貫通孔３０ａは、密封型４列円錐ころ軸受１の軸受空間の軸方向両端部となる複列内輪４の位置に形成されている。特に、貫通孔３０ａは、小径側鍔面４ｃ、及び、シールリップ部２１ａが摺接する摺接面４ｄから離間した位置、即ち、小径側鍔面４ｃと摺接面４ｄとの間に形成されている。

これにより、軸受内部のグリース状態、特に、貫通孔３０ａに隣接する、異物が浸入しやすい軸方向外側列の軸受の状態を確認することができる。
その他の構成及び作用については、第１実施形態と同様である。

なお、本実施形態の変形例として、図４に示すように、複列内輪４は、軸方向中間位置に形成された貫通孔３０と、軸受空間の軸方向端部に形成された貫通孔３０ａの両方を設け、さらに各列の軸受の検出精度を上げることも可能である。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものでなく、適宜、変更、改良等が可能である。

本発明の密封型多列円錐ころ軸受１は、上記実施形態のような４列円錐ころ軸受に限定されず、図５に示す複列円錐ころ軸受であってもよい。即ち、複列円錐ころ軸受１ｃ〜１ｅは、内周面に外輪軌道面２ａを有する一対の外輪２と、外周面に内輪軌道面４ａ、４ａを有する複列内輪４と、一対の外輪２と複列内輪４との両軌道面２ａ、４ａ間に複列に配置される複数の円錐ころ５と、円錐ころ５を保持する保持器１６と、一対の外輪２と複列内輪４との間に形成された軸受空間の軸方向両端部をそれぞれ密封する一対のシールケース１４及び一対のオイルシール１５と、を備える。

そして、図５（ａ）に示す第１変形例のように、複列内輪４の軸方向中間位置に貫通孔３０が形成されてもよく、図５（ｂ）に示す第２変形例のように、複列内輪４の軸方向両端位置に貫通孔３０ａが形成されてもよい。或いは、図５（ｃ）に示す第３変形例のように、複列内輪４の軸方向中間位置及び軸方向両端位置の両方に貫通孔３０、３０ａが形成されてもよい。

また、本発明の密封装置は、接触シール、または非接触シールのいずれのシール体を有するものであってもよく、また、シール体は、上記実施形態の芯金２０及び弾性部材２１を有する構成に限定されるものでなく、任意のものを適用することができる。
さらに、貫通孔から採取される潤滑剤は、本実施形態のグリースに限定されるものではない。

１ 密封型多列円錐ころ軸受
２ 外輪
３ 複列外輪（外輪）
４ 複列内輪（内輪）
５ 円錐ころ（ころ）
１５ オイルシール
２０ 芯金
２１ 弾性部材
２１ａ シールリップ部
３０、３０ａ 貫通孔
３１ 閉塞部材

Claims (4)

1. 内周面に外輪軌道面を有する少なくとも一つの外輪と、
   外周面に内輪軌道面を有する少なくとも一つの内輪と、
   該外輪と該内輪との間に２列以上に配置される複数の転動体と、
   前記外輪と前記内輪との間に形成された軸受空間の軸方向両端部をそれぞれ密封する一対の密封装置と、
   を備える密封型転がり軸受であって、
   前記内輪は、前記内輪軌道面から離間した位置で、円周方向の少なくとも１箇所に、内周面から外周面まで径方向に貫通する、潤滑剤を採取するための貫通孔を有することを特徴とする密封型多列円錐ころ軸受。
2. 前記内輪は、一対の前記内輪軌道面を有する複列内輪を備え、
   前記貫通孔は、前記複列内輪の前記一対の内輪軌道面間で、大径側鍔面から離間した位置に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の密封型多列円錐ころ軸受。
3. 前記貫通孔は、前記軸受空間の軸方向両端部で、小径側鍔面、及び、前記密封装置が摺接する摺接面から離間した位置に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の密封型多列円錐ころ軸受。
4. 前記貫通孔は、取り外し可能な閉塞部材によって塞がれていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の密封型多列円錐ころ軸受。

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