JP4650310B2 - 分割型転がり軸受ユニット - Google Patents

Description

本発明は、例えば、連続鋳造設備に使用される杵型ロールの回転支持部に用いられ、オイルエアー等で潤滑される分割型転がり軸受ユニットに関する。

従来のこの種の分割型転がり軸受ユニットとしては、例えば図１１及び図１２に示すものが知られている（例えば、特許文献１〜３参照）。

この分割型転がり軸受ユニット１００は、スラブ側軸受箱を兼用するスラブ側分割外輪１０１と、基台側軸受箱１０２よって支持された基台側分割外輪１０３とが組み合わせられて外輪１０４を構成する一方、２分割された分割内輪１０５ａ，１０５ｂを組み合わせて内輪１０５を構成しており、該内輪１０５はロールネック１１６に外嵌されている。これらの内輪１０５と外輪１０４との各軌道面１０６，１０７，１０８間には、転動体としての多数の円筒ころ１０９が転動可能に配置されている。また、スラブ側分割外輪１０１は基台側軸受箱１０２にボルト１１０等を介して固定されている。

内輪１０５の軌道面１０６の軸方向両側には、図１２に示すように、それぞれ外周部に摺接リップ１１１ａを有するオイルシール（シール部材）１１１が装着されており、また、該オイルシール１１１の軸方向両側には、それぞれシールリング１１２が装着されている。オイルシール１１１及びシールリング１１２は、それぞれ内輪１０５の外周面に形成された環状凹溝１１３及び１１４に嵌め込まれている。

スラブ側分割外輪１０１及び基台側軸受箱１０２の軸方向の両端部には、それぞれラビリンスリング１１５が固定されている。ラビリンスリング１１５は、ロールネック１１６の軸方向両端側のロール端面にそれぞれ形成された凹溝１１７に挿入されており、これにより、ラビリンス形のシール構造を形成している。また、ラビリンスリング１１５の内周面には、オイルシール１１１及びシールリング１１２の外周部が摺接して、接触形のシール構造を形成している。

基台側分割外輪１０３の外周面は球面状に形成されており、基台側軸受箱１０２に形成された球面溝１０２ａに摺動自在に接合して、調心機能が付与されている。なお、図１１及び図１２において、符号１１８は、基台側分割外輪１０３の外周面に取り付けられたノックピンであり、基台側軸受箱１０２の球面溝１０２ａの底部中央に形成された凹部１０２ｂに遊びを持って収容されている。

また、特許文献３に記載の分割型転がり軸受ユニットでは、軸受の側面に排油孔を設置した構造が知られている。
特開平１０−１８４６７４号公報（第５頁、第３図） 実開平６−６７５１号公報（第２頁、第１図） 特開２００１−３４０９４７号公報（第６頁、第６図）

ところで、従来の分割型転がり軸受ユニット１００においては、オイルシール１１１の摺接リップ１１１ａは、摺動面であるラビリンスリング１１５の内周面に対して円周方向全周の接触圧を保つため、自由の状態ではラビリンスリング１１５の内径より大きい径が強制的に摺動径まで縮められる。

このため、摺接リップ１１１ａがラビリンスリング１１５の内周面に対して波を打つ形状になる。この結果、摺接リップ１１１ａの円周方向の接触圧が不均一になって、オイルがエアと共に摺接リップ１１１ａとラビリンスリング１１５の内周面との間から漏れ出してしまうが、軸受内にはオイルエアーが連続的に供給されるため正常の使用状態では問題は生じない。また、万一、装置の故障や、供給配管の損傷等でオイルエアーの供給が止まった時には、監視装置や警報等で潤滑系統の異常を認知することができる。

しかしながら、監視装置や警報等で潤滑系統の異常を認知することができても、製造ラインは直ぐには止められず、製造の区切りまでの時間経過が必要となる。装置内の環境は高温のため、時間経過とともに油の劣化や蒸発が促進され、また、軸受には重荷重が負荷されているため、潤滑不足による内外輪軌道面と転動体との金属接触が発生し、損傷を起こす虞れがある。

また、特許文献３に記載の分割型転がり軸受ユニットにように、地球環境を考慮して、排油孔から油を回収することがあるが、油が充填される位置の最下位に排油孔が設けられる場合、油が直接排油孔から抜け、潤滑不足による軌道面と転動面との金属接触が発生して軸受に損傷が生じる場合がある。このため、排油孔が油の最下位を避けるように軸受箱の取付位置に応じて排油孔を設置する必要がある。

本発明は、このような不都合を解消するためになされたものであり、その目的は、万一、装置の故障や供給配管の損傷等でオイルエアー等の供給が止まった時でも軸受の潤滑不足による損傷を防ぐことができる分割型転がり軸受ユニットを提供することにある。他の目的は、軸受箱の取付位置によって油が直接排油孔から抜ける事がなく、油を確実に回収することができ、軸受箱の取付位置に応じて個別に排油孔を設置する必要がない分割型転がり軸受ユニットを提供することにある。

本発明の上記目的は、以下の構成によって達成される。
（１）内輪及び外輪と、
該内輪と該外輪との間に転動自在に配置される複数の転動体と、
前記外輪の外周部に配置される軸受箱と、
前記外輪の軸方向両側にそれぞれ装着された一対のラビリンスリングと、
前記内輪の軸方向両側にそれぞれ装着され、外周部に設けた摺接リップが前記ラビリンスリングの内周面に摺接する一対のシール部材と、を備え、
前記内輪及び前記外輪の少なくとも一方が軸方向に沿って分割される、連続鋳造設備の杵型ロールの回転支持部に用いられる分割型転がり軸受ユニットであって、
前記外輪の軌道面の軸方向両端部と前記一対のラビリンスリングとの間に、それぞれ径方向に突出する一対の堰部を設け、
該一対の堰部間に、前記転動体の直下に在って該転動体の一部が浸漬可能な、前記堰部の高さに油面が保持された油溜まりを形成し、
前記堰部の軸方向外方の、該堰部と前記シール部材の前記摺接リップが前記ラビリンスリングに摺接する位置との間で径方向に延びる、軸受空間に位置する前記ラビリンスリングの内周面に開口部が設けられた一対の前記油溜まりの排油孔を設置することを特徴とする分割型転がり軸受ユニット。
（２） 前記一対の堰部が、前記外輪の基台側に配置される前記軸受箱に設けられることを特徴とする（１）に記載の分割型転がり軸受ユニット。
（３） 前記堰部が、前記軸受箱と前記ラビリンスリングの端部との間に挟まれた板部材から成ることを特徴とする（１）に記載の分割型転がり軸受ユニット。

本発明によれば、外輪の軌道面の軸方向両端部と該外輪の軸方向両側に配置される一対のラビリンスリングとの間に、それぞれ径方向に突出する一対の堰部を設けるとともに、該一対の堰部間に前記転動体の一部が浸漬可能な油溜まりを形成するので、万一、装置の故障や、供給配管の損傷等でオイルエアーの供給が止まった時でも油溜まりに溜まった油で潤滑を行うことができる。

従って、製造ラインを直ぐには止められずに、製造の区切りまでの時間が経過しても、高温、高負荷環境下での軸受箱内の油の劣化や蒸発を防止することができ、これにより、潤滑不足による内外輪軌道面と転動体との金属接触が抑制されて、軸受損傷を防止することができる。

また、設備の初期稼動時に油溜まりの油で潤滑を行なうことができるので、エアによって運ばれるオイルが軸受内に届く前から稼動が可能になり、稼動効率を高めることができる。

また、本発明によれば、堰部の軸方向外方に排油孔が設置されるので、軸受箱の取付位置によって油が直接排油孔から抜ける事がなく、油を確実に回収することができる。また、軸受箱の取付位置に応じて個別に排油孔を設置する必要がないので、加工コストを低減することができ、取付時の誤組を防止できる。

以下、本発明の各実施形態に係る分割型転がり軸受ユニットについて、図面を参照して詳細に説明する。

（第１実施形態）
第１実施形態の分割型転がり軸受ユニットは、連続鋳造設備の杵型ロールの回転支持部に用いられる。図１及び図２に示すように、分割型転がり軸受ユニット１０は、スラブ側軸受箱を兼用するスラブ側分割外輪１１と、基台側軸受箱１２よって支持された基台側分割外輪１３とが組み合わせられて外輪１４を構成する一方、２分割された分割内輪１５ａ（一方のみ図示。）を組み合わせて内輪１５を構成しており、該内輪１５はロールネック２５に外嵌されている。これらの内輪１５と外輪１４との各軌道面１６，１７間には、転動体としての多数の円筒ころ１８が転動可能に配置されている。また、スラブ側分割外輪１１は基台側軸受箱１２にボルト（図示せず）等を介して固定されている。外輪１４及び内輪１５は、それぞれ軸方向に沿って分割されているが、分割方向は互いに９０°位相が相違しており、外輪１４は水平な基台（図示せず）に対して上下方向に二分割され、内輪１５は水平方向に二分割されている。

内輪１５の軌道面１６の軸方向両側には、それぞれ外周部に摺接リップ２０ａを有するオイルシール（シール部材）２０が装着されており、また、該オイルシール２０の軸方向両側には、それぞれシールリング２１が装着されている。オイルシール２０及びシールリング２１は、それぞれ内輪１５の外周面に形成された環状凹溝２２及び２３に嵌め込まれている。

スラブ側分割外輪１１及び基台側軸受箱１２の軸方向の両端部には、それぞれラビリンスリング２４が固定されている。ラビリンスリング２４は、ロールネック２５の軸方向両端側のロール端面にそれぞれ形成された凹溝２６に挿入されており、これにより、ラビリンス形のシール構造を形成している。また、ラビリンスリング２４の内周面には、オイルシール２０及びシールリング２１の外周部が摺接して、接触形のシール構造を形成している。

基台側分割外輪１３の外周面は球面状に形成されており、基台側分割外輪１３は基台側軸受箱１２に形成された球面溝１２ａに摺動自在に嵌合して、調心機能が付与されている。また、基台側分割外輪１３及び基台側軸受箱１２内には、軸受空間に連通する排油孔２７が形成されている。

ここで、本実施形態では、基台側軸受箱１２に対して、基台側分割外輪１３の軸方向両端部と該基台側分割外輪１３の軸方向外方に配置される一対のオイルシール２０との間に、それぞれ基台側分割外輪１３の軌道面１７より径方向内方に突出する一対の堰部３０が設けられる。また、一対の堰部３０は、その内周面高さが円筒ころ１８が最下部に位置したときの下面からころ１８の直径の１／４以上となるように設け、これにより、該一対の堰部３０間に円筒ころ１８の一部が浸漬可能な油溜まり３１が形成される。

また、一対の堰部３０は、基台側分割外輪１３の調心機能による傾動動作時に干渉しない位置（例えば、図１を参照して、基台側分割外輪１３の軸方向幅Ｂよりも片側ｔｍｍ（ｔ＝２〜５）以上離間した位置）に配置されている。

なお、基台側分割外輪１３及び基台側軸受箱１２内に形成される排油孔２７は、軸受空間に連通する開口部が、油溜まり３１より高い位置に配置されており、これにより、油溜まり３１に溜まった油が排油孔２７から排出されないようになっている。

また、スラブ側軸受箱を構成するスラブ側分割外輪１１にも、基台側軸受箱１２に形成された一対の堰部３０と円周方向において連続するように、堰部３０と軸方向において同位置で、堰部３０と略等しい内周面高さを有する他の一対の堰部３２が設けられている。

以上のように構成される本実施形態では、基台側分割外輪１３の軸方向両端部と該基台側分割外輪１３の軸方向外方に配置される一対のオイルシール２０との間に、それぞれ径方向に突出する一対の堰部３０，３２を設けるとともに、該一対の堰部３０間に円筒ころ１８の一部が浸漬可能な油溜まり３１を形成し、更に、前記堰部３０の内周面は、円筒ころ１８が最下部に位置したときの下面からころ１８の直径の１／４以上となる高さを有しているので、万一、装置の故障や、供給配管の損傷等でオイルエアーの供給が止まった時でも油溜まり３１に溜まった油で潤滑を行うことができる。

従って、製造ラインを直ぐには止められずに、製造の区切りまでの時間が経過しても、高温、高負荷環境下での基台側軸受箱１２内の油の劣化や蒸発を防止することができ、これにより、潤滑不足による内輪１５及び外輪１４の各軌道面１６，１７と円筒ころ１８との金属接触が抑制されて、軸受損傷を防止することができる。

また、設備の初期稼動時に油溜まり３１の油で潤滑を行なうことができるので、エアによって運ばれるオイルが軸受内に届く前から稼動が可能になり、稼動効率を高めることができる。

なお、本実施形態の一対の堰部３０は、基台側軸受箱１２と一体に形成されているが、図３に示す第１の変形例のように、基台側軸受箱１２と別体に形成され、基台側軸受箱１２とラビリンスリング２４とで挟みこまれる板部材４０によって構成されてもよい。また、図４に示す第２の変形例のように、本発明の一対の堰部３０は、各ラビリンスリング２４’の一端で径方向に突出形成されるフランジ部２４ａである場合も含む。これら図９や図１０の場合には、板部材４０或いはフランジ部２４ａが、上側分割外輪１１側の他の一対の堰部３２を連続して構成してもよい。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態の分割型転がり軸受ユニットについて、図５〜図１０を参照して詳細に説明する。なお、本実施形態の分割型転がり軸受ユニットは、排油孔の設置位置が第１実施形態と異なる。このため、第１実施形態のものと同等部分については、同一符号を付して説明を省略或いは簡略化する。

本実施形態の分割型転がり軸受ユニット５０では、一対の排油孔５１が一対の堰部３０の軸方向外方に設置されている。具体的に、一対の排油孔５１は、軸方向において一対の堰部３０と一対のオイルシール２０の摺接リップ２０ａとの間で、各ラビリンスリング５２の堰部側の端部と基台側軸受箱１２との円周方向の所定位置にそれぞれ径方向に形成される排油孔５１ａ、５１ｂを互いに連通して構成される。一対の排油孔５１の開口部は、軸受空間に位置するラビリンスリング５２の内周面に設けられる。

このように構成される分割型転がり軸受ユニット５０では、堰部３０の軸方向外方に排油孔５１が設置されるので、軸受箱１２の取付位置によって油が直接排油孔５１から抜ける事がなく、油を確実に回収することができる。また、軸受箱１２の取付位置に応じて個別に排油孔を設置する必要がないので、加工コストを低減することができ、取付時の誤組を防止できる。

図７は、本実施形態の分割型転がり軸受ユニット５０が杵型ロールの回転支持部に組み込まれた連続鋳造設備６０を示し、図８（ａ）〜（ｃ）は、図７のＡ〜Ｃにそれぞれ位置する分割型転がり軸受ユニット５０を示す。

連続鍛造装置６０では、タレット６１により支持されたレードル６２からノズル６３を通じてタンディシュ６４に注がれる溶鋼６５は、モールド６６において所定形状（帯状）のスラブ６７に成形されると共に、表面を冷却される。その後、スラブ６７の両側にその軸線がスラブ６７の表面と平行となるように隔設された多数のロール６８によって案内及び搬送されることにより徐々に冷却される。

ここで、本実施形態の分割型転がり軸受ユニット５０は、各ロール６８の軸方向中間部に設けられるロールネック２５を回転可能に支承している。本実施形態においても、第１実施形態と同様、基台側分割外輪１３の軸方向両端部と一対のオイルシール２０との間に、それぞれ径方向に突出する一対の堰部３０を設けると共に、上側分割外輪１１にも一対の堰部３０と連続する一対の堰部３２を設けている。

このため、図７のＡ〜Ｃに位置するいずれの分割型転がり軸受ユニット５０においても、図８（ａ）〜（ｃ）に示すように、油溜まり３１の油面Ｐは基台側軸受箱１２の堰部３０或いは、スラブ側分割外輪１１の堰部３２によって堰部３０，３２の高さに保持される。

また、排油孔５１が堰部３０の軸方向外方に設置されるので、図８（ａ）〜（ｃ）に示すように、軸受箱の取付位置によって油が直接排油孔５１から抜ける事がなく、油を確実に回収することができる。特に、図８（ｃ）に示すように、油溜まり３１の下部に排油孔５１が位置する場合であっても、排油孔５１が堰部３０の軸方向外方に設置されることで、油が抜ける事がなく、軸受箱の取付位置に応じて個別に排油孔を設置する必要がないことが分かる。なお、図８（ａ）〜（ｃ）において、符号５３は、給油孔を示している。
その他の構成及び作用については、第１実施形態のものと同様である。

なお、第２実施形態のおいても、一対の堰部３０は、図９に示す第１の変形例のように、基台側軸受箱１２と別体に形成され、基台側軸受箱１２とラビリンスリング５２とで挟みこまれる板部材４０によって構成されてもよい。また、図１０に示す第２の変形例のように、本発明の一対の堰部３０は、各ラビリンスリング５２’の一端で径方向に突出形成されるフランジ部５２ａである場合も含む。これら図９や図１０の場合には、板部材４０或いはフランジ部５２ａが、上側分割外輪１１側の他の一対の堰部３２を連続して構成してもよい。

また、本実施形態では、排油孔５１は、一対の堰部３０の軸方向外方の両側に形成されているが、一方の堰部３０の軸方向外方のみに形成されてもよい。さらに、本実施形態の排油孔５１は、ラビリンスリング５２と基台側軸受箱１２にそれぞれ形成されているが、ラビリンスリングを有しない場合や、ラビリンスリングの軸方向位置によって、基台側軸受箱１２にのみ排油孔５１が形成されてもよい。また、本発明の排油孔５１は、一対の堰部３０の軸方向内側面より軸方向外方であればよく、堰部３０の内周面上に排油孔５１の開口部が形成されてもよい。

なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものでなく、適宜、変形、改良等が可能である。
本実施形態では、一対の堰部３０はそれぞれ基台側分割外輪１３の軸方向幅Ｂよりもｔ＝２〜５ｍｍ離れて位置しているが、基台側分割外輪１３が調心角まで傾いた際に、堰部３０が基台側分割外輪１３との間で隙間を生じる位置であればよい。
また、本発明は、自動調心ころ軸受の分割型にも適用できる。

また、本実施形態では、内輪１５及び外輪１４の両方を分割した場合を例示したが、内輪１５又は外輪１４のみが分割される分割型転がり軸受ユニットに本発明を適用してもよい。

さらに、本実施形態では、オイルエアーによって潤滑される分割型転がり軸受ユニットに本発明を適用した場合を例示したが、オイルミストやその他の潤滑方式で潤滑される分割型転がり軸受ユニットに本発明を適用してもよい。

本発明の第１実施形態である分割型転がり軸受ユニットの軸方向に沿う断面図である。 図１の部分拡大図である。 第１実施形態の第１の変形例である分割型転がり軸受ユニットの部分拡大図である。 第１実施形態の第２の変形例である分割型転がり軸受ユニットの部分拡大図である。 本発明の第２実施形態である分割型転がり軸受ユニットの軸方向に沿う断面図である。 図５の部分拡大図である。 第２実施形態の分割型転がり軸受ユニットが組み込まれた連続鍛造設備の全体図である。 図７の連続鍛造装置に配置された分割型転がり軸受ユニットの油溜まりの状態を説明する図であり、（ａ）は、図７のＡの位置における状態を、（ｂ）は、図７のＢの位置における状態を、（ｃ）は、図７のＣの位置における状態を示す。 第２実施形態の第１の変形例である分割型転がり軸受ユニットの部分拡大図である。 第２実施形態の第１の変形例である分割型転がり軸受ユニットの部分拡大図である。 従来の分割型転がり軸受ユニットを説明するための径方向に沿う断面図である。 図１１のXII−XII線断面図である。

符号の説明

１０，５０ 分割型転がり軸受ユニット
１１，１３ 分割外輪
１２ 基台側軸受箱
１４ 外輪
１５ 内輪
１５ａ 分割内輪
１８ 円筒ころ（転動体）
２０ａ 摺接リップ
２０ オイルシール（シール部材）
２７ 排油孔
３０ 堰部
３１ 油溜まり
３２ 堰部
５１ 排油孔

Claims (3)

1. 内輪及び外輪と、
   該内輪と該外輪との間に転動自在に配置される複数の転動体と、
   前記外輪の外周部に配置される軸受箱と、
   前記外輪の軸方向両側にそれぞれ装着された一対のラビリンスリングと、
   前記内輪の軸方向両側にそれぞれ装着され、外周部に設けた摺接リップが前記ラビリンスリングの内周面に摺接する一対のシール部材と、を備え、
   前記内輪及び前記外輪の少なくとも一方が軸方向に沿って分割される、連続鋳造設備の杵型ロールの回転支持部に用いられる分割型転がり軸受ユニットであって、
   前記外輪の軌道面の軸方向両端部と前記一対のラビリンスリングとの間に、それぞれ径方向に突出する一対の堰部を設け、
   該一対の堰部間に、前記転動体の直下に在って該転動体の一部が浸漬可能な、前記堰部の高さに油面が保持された油溜まりを形成し、
   前記堰部の軸方向外方の、該堰部と前記シール部材の前記摺接リップが前記ラビリンスリングに摺接する位置との間で径方向に延びる、軸受空間に位置する前記ラビリンスリングの内周面に開口部が設けられた一対の前記油溜まりの排油孔を設置することを特徴とする分割型転がり軸受ユニット。
2. 前記一対の堰部が、前記外輪の基台側に配置される前記軸受箱に設けられることを特徴とする請求項１に記載の分割型転がり軸受ユニット。
3. 前記堰部が、前記軸受箱と前記ラビリンスリングの端部との間に挟まれた板部材から成ることを特徴とする請求項１に記載の分割型転がり軸受ユニット。

Images