JP4049927B2 - レベラー用バックアップロール - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、鉄鋼材製造設備のレベラーに用いられるレベラー用バックアップロールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のバックアップロールは、図７に一例を示すように、ロール軸５１の回りに嵌めた円筒形のロール部材５２を、両者の間に介在させた軸受５３，５４で回転自在に支持している。軸受５４の外側には、ロール軸５１とロール部材５２の間にシール５８を介在させ、洗浄液の使用等に対してロール部材５２内の密封を図っている。シール５８には接触式のラジアルシールが用いられる。
軸受には、鍔付きのころ軸受のみを用いたものもあるが、図７の例では、ラジアル荷重の支持用の軸受５３として保持器付き針状ころを用い、両端のアキシアル荷重支持用の軸受５４として、シール付きの深溝玉軸受等の玉軸受を用いている。
このような組み合わせ構造とする場合に、アキシアル荷重の支持用に設置される軸受５４は、外輪回転であり、かつラジアル荷重を受けずにアキシアル荷重のみを受けるように、内径を緩み嵌めとされる。そのため、ロール部材５２とロール軸５１との軸方向の相対的な動き量が出る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の図７の形式のバックアップロールでは、ロール軸５１を固定としたときのロール部材５２の軸方向の動き量は、例えばコンマ数ミリから数ミリのレベルで存在する。このように動いても、シール５８がラジアルシールのため、締め代に変化はなく、シール性に問題はない。
しかし、低トルク性、シール性の面から、アキシアルシールを用いることが好ましい場合がある。このようにアキシアルシールを用いた場合、上記のロール部材５２の動き量は、直接にシール５８の締め代に影響し、いずれか一方に押し付けられたときに、締め代が無くなる恐れがあり、シール性能上、好ましくない。
【０００４】
この発明の目的は、アキシアルシールを用いながら、ロール部材の軸方向の動きに対してシール性能を確保できるレベラー用バックアップロールを提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明のレベラー用バックアップロールは、ロール軸が貫通したロール部材を、両端近傍で、アキシアル荷重の支持可能なラジアル式の軸受を介して前記ロール軸に設置し、前記ロール軸とロール部材との間に、前記軸受よりも端部側に位置して弾性シールを設け、この弾性シールは、前記ロール軸およびロール部材のいずれか一方に取付け、前記ロール軸およびロール部材の他方に、前記弾性シールが接触するリング部材を取付けた鉄鋼設備のレベラー用バックアップロールにおいて、前記弾性シールをアキシアルシールとしたものを基本構成とする。各請求項の発明は、この基本構成に加えて、各々次の構成としたものである。
【０００６】
請求項１の発明は、前記軸受のうち、一方の軸受の内輪とこの内輪位置を規制する固定部材との軸方向隙間を前記アキシアルシールの締め代よりも小さくしたことを特徴とする。
この構成の場合、軸受の内輪がロール軸に対して緩み嵌めされていると、前記固定部材による内輪位置の規制範囲内で、ロール部材がロール軸に対して軸方向に動きを生じることがある。しかし、上記のように内輪と固定部材間の軸方向隙間がアキシアルシールの締め代よりも小さく設定されていることで、ロール部材の最大の移動に対しても、アキシアルシールの締め代が無くなることがなく、シール機能が維持される。
【０００７】
請求項２の発明は、前記ロール軸は、段付き軸に形成され、中央の一般径部の軸方向端部側に、段差となる肩部を介して前記一般径部よりも小径の軸受嵌合面が続き、この軸受嵌合面から、さらに段差を介して前記軸受嵌合面よりも小径のカバー嵌合面が続き、このカバー嵌合面に嵌合して固定されるカバー部材を設け、前記弾性シールを前記カバー部材または前記リング部材のいずれかに摺接するアキシアルシールとすると共に、前記ロール軸の肩部と、カバー部材の端面とで、前記軸受の内輪を挟み込み、前記軸受が嵌合するロール軸の軸受嵌合面の幅寸法を前記軸受の内輪の幅寸法よりも小さくしたことを特徴とする。
このように、ロール軸の肩部とカバー部材の端面とで、前記軸受の内輪を挟み込み、ロール軸の内輪嵌合面の幅寸法を内輪の幅寸法よりも小さくすることで、内輪がロール軸に対して緩み嵌めとなっていても、内輪をロール軸に対して軸方向に固定状態とすることができる。そのため、ロール部材のロール軸に対する軸方向の移動範囲は、軸受の内外輪間で生じる微小な移動範囲内で収まり、ロール部材の軸方向の動きが生じても、アキシアルシールの締め代が維持され、シール機能が維持される。
【０００８】
請求項３の発明は、請求項２の発明において、前記軸受のうち、一方の軸受の内輪を、前記ロール軸の肩部と、前記カバー部材の端面とで挟み込んだものである。
このように、内輪を挟持することで、内輪がロール軸に対して緩み嵌めとなっていても、内輪がロール軸に対して軸方向に固定状態となる。そのため、ロール部材のロール軸に対する軸方向の移動範囲は、軸受の内外輪間で生じる微小な移動範囲内で収まる。したがって、ロール部材の軸方向の動きが生じても、アキシアルシールの締め代が維持され、シール機能が維持される。
【０００９】
この発明において、前記軸受は密封型玉軸受であっても良い。玉軸受は、ラジアル軸受であっても、アキシアル荷重を受ける軸受として使用できる。また、軸受自体を密封型のものとしたため、万一、上記シールのシール漏れが生じたとしても、軸受自体の密封性により、軸受内部まで洗浄液等が浸入することが防止される。
【００１０】
この発明において、前記軸受が嵌合するロール軸の外径面に環状溝を形成し、この溝内に設けた弾性リングを介して、前記軸受とロール軸とを嵌合させても良い。
このように、弾性リングを介在させることで、万一、上記シールから洗浄液等が浸入しても、軸受を通過してロール部材とロール軸間に内部まで浸入することが防止される。そのため、上記軸受の内部に軸受等の部品がある場合にも、その内部の部品を洗浄液等から保護することができる。
【００１１】
この発明において、前記軸受の他に、保持器付き針状ころを前記ロール部材とロール軸の間に介在させても良い。
このように、保持器付き針状ころとアキシアル荷重の支持用の軸受とを組み合わせることで、アキシアル，ラジルアル両方向の支持が、コンパクトな構成で可能となる。このような組み合わせ構造とする場合に、アキシアル荷重の支持用に設置される軸受、例えば玉軸受は、外輪回転であり、かつラジアル荷重を受けずにアキシアル荷重のみを受けるように、内径が緩み嵌めとされる。そのため、このままではロール部材とロール軸との動き量が出る。この動きを押えるために、内外の両輪を締まり嵌めとすることはできず、固定側の部材である内輪が緩み嵌めとされる。このようなロール部材の軸方向の動きに対して、この発明の上記各構成の内輪規制の構成を採用することで、アキシアルシールの確実なシール性を確保することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
この発明の一実施形態を図１および図２と共に説明する。このバックアップロールは鉄鋼材製造設備のレベラーに用いられるものである。このバックアップロールＡは、ロール軸１の回りに嵌めた円筒形のロール部材２を、両端近傍の軸受４，４およびその中央側の軸受３，３により回転自在に支持したものである。これら軸受３，４よりも外側、つまりロール端部側に、ロール軸１とロール部材２の間を密封するシール手段５が設けられている。このシール手段５を構成する弾性シールとして、アキシアルシール８が設けられている。前記軸受３，４のうち、ロール中央側の軸受３は保持器付き針状ころ等のころ軸受であり、ラジアル荷重の支持用に設けられている。端部側の軸受４は、アキシアル荷重の支持用に設けた軸受であって、ラアジル式の軸受うち、アキシアル荷重の支持可能なものを用い、かつアキシアル荷重のみが作用するように設置してある。この端部側の軸受４には、密封型玉軸受を用い、具体的には、後述のようにシール付きの深溝玉軸受を用いている。
【００１３】
ロール軸１は段付き軸に形成されていて、中央の一般径部１ａの両側に、段差となる肩部１ｅを介して若干小径の軸受嵌合面１ｂが続き、この軸受嵌合面１ｂから、さらに段差となる肩部１ｆを介してカバー嵌合面１ｃが続き、さらに軸端部１ｄが続いている。
ロール部材２の内径面は、一般径部２ａよりも小径となる小径部２ｂが軸方向の中央に形成され、両端に大径部２ｃが形成されている。
軸受３，４のうち、中央側の軸受３はロール軸１の一般径部１ａに配置され、ロール部材２の小径部２ｂの肩面と、ロール部材２の内径面に取付けられた止め環９とで、軸方向に位置規制されている。止め環９と軸受３の間にはワッシャ２９が介在させてある。
【００１４】
図２に拡大して示すように、端部側の軸受４は、各々軌道輪である内輪１１と外輪１２の間に、保持器１３に保持された転動体１４を介在させ、内外輪１１，１２間を密封するシール１５を両側に設けたシール付きの深溝玉軸受からなる。軸受４の内輪１１は、ロール軸１の軸受嵌合面１ｂに緩み嵌め状態に嵌合し、シール手段５を構成するリング状のカバー部材１６とロール軸１の肩部１ｅの間で軸方向に位置規制されている。ロール軸１の両側の軸受嵌合面１ｂのうち、片方の軸受嵌合面１ｂは、図２に示すように、幅寸法Ｗａが軸受内輪１１の幅寸法Ｗｂよりも若干小さくしてあり、内輪１１は、カバー部材１６の端面とロール軸１の肩部１ｅとの間で挟持されている。他の片方の軸受嵌合面１ｂの幅寸法は、内輪１１の幅寸法以上とされている。この幅寸法の互いに違う両側の軸受嵌合面１ｂの区別が付くように、片方の軸受嵌合面１ｂに付近で、ロール軸１に区別用の目印１９が施してある。なお、このレベラー用バックアップロールは、上記の軸受嵌合面１ｂの幅寸法が左右で異なる他は、左右対称に形成されている。
【００１５】
カバー部材１６は、ロール軸１のカバー嵌合面１ｃに嵌合し、ロール軸１の止め環溝に嵌合した止め環１７により止め付けられている。カバー部材１６は、請求項１で言う「固定部材」となる。
ロール軸１の軸受嵌合面１ｃおよびカバー嵌合面１ｄには、環状溝２１，２２が形成され、内輪１１およびカバー部材１６に接するＯリング等の弾性リング２３，２４が設けられている。
【００１６】
軸受４の外輪１２は、ロール部材２の内径面に締まり嵌め状態に嵌合して取付けられている。ロール部材２に取付けられた前記止め環９は、その外側の幅面がロール軸１の肩部１ｅと略同じ軸方向位置となるように取付けられ、外輪１２は止め環９に幅面が接するように配置されている。ロール部材２の内径面の大径部２ｃと一般部２ａ間の段差面となる肩部２ｄは、上記のように配置される軸受外輪１２の幅面と略同一平面に位置するように形成されている。
【００１７】
シール手段５は、ロール軸１に嵌合した上記のカバー部材１６と、ロール部材２の内径面に嵌合したシール用のリング部材１８と、上記のアキシアルシール８とで構成される。
カバー部材１６は、円筒状部１６ａと、そのロール軸端側の端部外周から立ち上がるフランジ部１６ｂとで断面Ｌ字状に形成されている。フランジ部１６ｂの先端は、環状溝を介して複数枚に分かれており、ロール部材２の内径面に近接してラビリンスシール２５を構成している。また、フランジ部１６ｂの全周のうちの最下部には、ドレン用の切欠１６ｂａ（図１）が設けられている。
リング部材１８は、ロール部材２の内径面に嵌合する円筒状部１８ａと、この円筒面部１８ａの一端から延びてロール部材２の肩部２ｄに接するフランジ部１８ｂとで断面逆Ｌ字状に形成され、フランジ部１８ｂは軸受外輪１２の幅面にも接している。リング部材１８の外径面には環状溝が形成され、ロール部材２の内径面に密接するシール用の弾性リング２８が設けられている。
【００１８】
アキシアルシール８は、ゴムまたは合成樹脂等の弾性体からなり、カバー部材１６の円筒状部１６ａの外径面に嵌合するシール本体８ａと、このシール本体８ａの幅面の内径側端から斜め外径側に延びてリング部材１８のフランジ部１８ｂの幅面に摺接するリップ部８ｂとで構成される。シール本体８ａは、カバー部材１６のフランジ部１６ｂの幅面に接して配置される。アキシアルシール８は、このように設置した状態で、リップ部８ｂのリング部材１８に対して、所定の締め代（図３の鎖線で示すように自然状態にあるリップ部８ｂの先端位置とリング部材側面との距離）ｄが生じるように設計されている。
【００１９】
上記構成の作用を説明する。両端の軸受４は、外輪回転でかつラジアル荷重を受けずにアキシアル荷重のみを受けるように、内輪１１を緩み嵌めとしてある。そのため、このままではロール部材２とロール軸１とに軸方向の動き量が出る。しかし、動き量を抑えるために、軸受４の内外両輪１１，１２を共に締まり嵌めとすることはできない。そこで、この実施形態では、軸受４が組み込まれるロール軸１の軸受嵌合面１ｂの幅寸法Ｗａを、片側のみ、軸受内輪１２の幅寸法Ｗｂよりも小さくしてある。こうすることで、ロール軸１の肩部１ｅとカバー部材１６とで内輪１１が挟み込まれた状態となり、ロール部材２とロール軸１との軸方向の相対動き量は、軸受４のアキシアル隙間分（内外輪１１，１２と転動体１３との接触部で生じる内外輪１１，１２の軸方向の動き可能範囲）に抑えることができる。このアキシアル隙間は、通常は小さな範囲であり、アキシアルシール８の締め代ｄへの影響を小さくすることができる。したがって、ロール部材２とロール軸１との軸方向の動きが生じても、シール性能を維持することができる。
アキシアルシール８は、ラジアル形式の弾性シールに比べて、一般に抵抗となるトルク、特に起動時のトルクを小さくすることができる。
【００２０】
また、カバー部材１６は、そのフランジ部１６ｂでロール部材２の内径面との間にラビリンスシール２５を構成しているため、これによってもシール性能が高められる。さらに、万一、アキシアルシール８で漏れが生じたとしても、軸受４を密封式のものとしてあるため、軸受４内へ洗浄液が浸入することや、軸受４を介して中央側の軸受３まで洗浄液が浸入ことが防止され、また軸受４のグリース漏れも防止される。
軸受４の内輪１１は、ロール軸１に対して緩み嵌めとしてあるが、その内径面とロール軸１との間に弾性リング２３が介在させてあるため、この内輪４の嵌合面から洗浄液等が内部の軸受３に浸入することが防止されると共に、内部の軸受３のグリース漏れが防止される。
【００２１】
なお、前記実施形態では、ロール軸１の片方の軸受嵌合面１ｂの幅寸法Ｗａを内輪１１の幅寸法Ｗｂより狭め、内輪１１を挟持するようにしたが、両側とも、例えば図４に示すように、軸受嵌合面１ｂの幅寸法Ｗａを内輪１１の幅寸法Ｗｂと同等以上としても良い。ただし、内輪１１と、内輪位置を規制する固定部材であるカバー部材１６との軸方向隙間δを、アキシアルシール８の締め代ｄ（図３）よりも小さくする。
これにより、ロール部材２の最大の移動に対しても、アキシアルシール８の締め代ｄが無くなることがなく、シール機能が維持される。図４の例のバックアップロールは、特に説明した構成の他は、図１の例と同じ構成である。
また、前記各実施形態ではアキシアルシール８をロール軸１側に取付けたが、例えば図６に示すように、アキシアルシール８はロール部材２側に取付けても良い。同図の例では、アキシアルシール８はリング部材１８に取付け、リップ部８ｂが、締め代を持ってカバー部材１６に摺接するように設けられている。この場合、カバー部材１６が、特許請求の範囲で言う「リング部材」になる。同図のアキシアルシール８は、直接にロール軸２に取付けても良い。同図の例のその他の構成は、図１の例と同じである。
【００２２】
図５は、この実施形態のバックアップロールＡを用いたレベラーの一例を示す。このレベラーは、材料Ｗの送り方向に若干ずれて位置する一対のワークロ ール３１，３１間に、薄板の鋼板（例えば、板厚が３mmまでの鋼板）等からなる材料Ｗを通すことより材料Ｗを凹凸のない平坦な形状に均すものである。各ワークロール３１，３１は、各々２本の中間ロール３２により加圧力が支持され、中間ロール３２はさらに数本（図示の例では３本）のバックアップロール３３により加圧力が支持される。これらのバックアップロール３３に、図１の実施形態におけるバックアップロールＡが用いられる。
【００２３】
【発明の効果】
この発明のレベラー用バックアップロールは、アキシアルシールを用いながら、ロール部材の軸方向の動きに対してシール性能を確保できるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態に係るレベラー用バックアップロールの断面図である。
【図２】その部分拡大断面図である。
【図３】そのアキシアルシールの締め代を示す説明図である。
【図４】この発明の他の実施形態に係るレベラー用バックアップロールの部分断面図である。
【図５】同レベラー用バックアップロールを用いたレベラーの一例を示す概略側面図である。
【図６】この発明のさらに他の実施形態に係るレベラー用バックアップロールの部分断面図である。
【図７】従来例の断面図である。
【符号の説明】
１…ロール軸
１ｂ…軸受嵌合面
１ｅ…肩部
２…ロール部材
３…ラジアル荷重用の軸受
４…両端の軸受
５…シール手段
８…アキシアルシール（弾性シール）
１１…内輪
１６…カバー部材（固定部材）
１８…リング部材
ｄ…締め代
Ｗａ…嵌合面の幅寸法
Ｗｂ…内輪の幅寸法
δ…軸方向隙間

Claims (6)

1. ロール軸が貫通したロール部材を、両端近傍で、アキシアル荷重の支持可能なラジアル式の軸受を介して前記ロール軸に設置し、前記ロール軸とロール部材との間に、前記軸受よりも端部側に位置して弾性シールを設け、この弾性シールは、前記ロール軸およびロール部材のいずれか一方に取付け、前記ロール軸およびロール部材の他方に、前記弾性シールが接触するリング部材を取付けた鉄鋼設備のレベラー用バックアップロールにおいて、前記弾性シールをアキシアルシールとすると共に、前記軸受のうち、一方の軸受の内輪とこの内輪位置を規制する固定部材との軸方向隙間を、前記アキシアルシールの締め代よりも小さくしたことを特徴とするレベラー用バックアップロール。
2. ロール軸が貫通したロール部材を、両端近傍で、アキシアル荷重の支持可能なラジアル式の軸受を介して前記ロール軸に設置し、前記ロール軸とロール部材との間に、前記軸受よりも端部側に位置して弾性シールを設け、この弾性シールは、前記ロール軸およびロール部材のいずれか一方に取付け、前記ロール軸およびロール部材の他方に、前記弾性シールが接触するリング部材を取付けた鉄鋼設備のレベラー用バックアップロールにおいて、
   前記ロール軸は、段付き軸に形成され、中央の一般径部の軸方向端部側に、段差となる肩部を介して前記一般径部よりも小径の軸受嵌合面が続き、この軸受嵌合面から、さらに段差を介して前記軸受嵌合面よりも小径のカバー嵌合面が続き、このカバー嵌合面に嵌合して固定されるカバー部材を設け、前記弾性シールを前記カバー部材または前記リング部材のいずれかに摺接するアキシアルシールとすると共に、前記ロール軸の肩部と、カバー部材の端面とで、前記軸受の内輪を挟み込み、前記軸受が嵌合するロール軸の軸受嵌合面の幅寸法を前記軸受の内輪の幅寸法よりも小さくしたことを特徴とするレベラー用バックアップロール。
3. 前記軸受のうち、一方の軸受の内輪を、前記ロール軸の肩部と、前記カバー部材の端面とで挟み込んだことを特徴とする請求項２に記載のレベラー用バックアップロール。
4. 前記軸受が密封型玉軸受であることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のレベラー用バックアップロール。
5. 前記軸受が嵌合するロール軸の外径面に環状溝を形成し、この環状溝内に設けられた弾性リングを介して前記軸受とロール軸とを嵌合させた請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のレベラー用バックアップロール。
6. 前記軸受の他に、保持器付き針状ころを前記ロール部材とロール軸の間に介在させた請求項１ないし請求項５のいずれかに記載のレベラー用バックアップロール。

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