JP4737388B2

JP4737388B2 - ロールネック軸受用密封装置

Info

Publication number: JP4737388B2
Application number: JP2005151834A
Authority: JP
Inventors: 正横山
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2004-06-16
Filing date: 2005-05-25
Publication date: 2011-07-27
Anticipated expiration: 2025-05-25
Also published as: JP2006029578A

Description

本発明は、例えば連続鋳造機等、熱間加工設備におけるロールの軸方向両端のロールネックを支持する軸受に用いられる密封装置に関する。

連続鋳造機におけるロールネック部の軸受は、その軸方向両側に、鋳造過程で生じるスケールなどのダストや、冷却水の浸入などを防止するための密封装置が装着される。この種の密封装置においては、軸受を潤滑するためのグリースを、軸受ハウジングに設けたグリース供給通路を介して、例えば１５〜３０分に１回程度の周期で圧入し、その圧力で、先行供給されたグリースを軸受外側へ溢出させることによって、軸受内部へのダストや水分の侵入を確実に阻止すると共に、軸受機能を維持するようにしている（例えば特許文献１参照）。
特開２００３−１２０８２７

この種の密封装置においては、上述のようにして軸受外側へ溢出したグリースが、ダストや水分に対する堰となることによって、グリースに潤滑機能及び密封機能を持たせているが、このようなグリースによる堰作用を高めることによって、軸受の健全性を維持することは、連続鋳造機のような熱間加工設備の安定した操業を維持する上で、極めて重要である。そこで本発明が解決しようとする課題は、軸受の健全性を維持するために、グリースの堰作用による密封性及び潤滑性を向上させた密封装置を提供することにある。

上述した技術的課題を有効に解決するための手段として、請求項１の発明に係るロールネック軸受用密封装置は、ロールネックをハウジングの内周に支持する軸受の外側に配置され、前記軸受側からグリースが加圧供給される密封装置であって、前記軸受と反対側を向いて前記ロールネックの外周面に摺動可能に密接されたシールリップと、その外側に配置され、ロールネックの外周面に摺動可能に密接されたシールリングと、これらシールリップ及びシールリングを前記ハウジング側に保持する金属ケースとを備え、前記シールリップとシールリングと金属ケースとの間にグリース室が画成され、前記金属ケースに、前記グリース室と前記シールリングの外側空間とを連通するグリース溢出路が形成され、前記金属ケースが、前記ハウジングの内周面に密嵌される外環と、その内周に組み込まれた複数の内環からなり、前記グリース溢出路の外端と連通した前記外側空間が、前記複数の内環のうち最も外側の内環の内向き鍔部と、前記ハウジングのフランジ部との間に形成され、前記最も外側の内環に、その内向き鍔部を前記フランジ部から離間させる屈曲部が形成されたものである。

上記構成において、軸受側からグリースが加圧供給されると、このグリースは軸受と反対側を向いたシールリップを押し開いてグリース室に充填され、更にこのグリース室から押し出されるグリースは、グリース溢出路を介してシールリングの外側へ溢出して堰を作る。グリース室に充填されたグリースの一部は、その軸方向両側にあるシールリップ及びシールリングとロールネックとの摺動部に潤滑膜として介入される。

また、グリース溢出路の外端から溢出したグリースが、最も外側の内環の内向き鍔部と、ハウジングのフランジ部との間に形成された外側空間に保持される。

請求項１の発明に係るロールネック軸受用密封装置によれば、軸受側から加圧供給されたグリースが、シールリップとシールリングの間のグリース室に充填され、更にグリース溢出路を介してシールリングの外側へ溢出したグリースが堰を作るので、ダストや水分に対する優れた密封性を奏し、しかもシールリップ及びシールリングの摺動部を良好に潤滑するので、ロールネック軸受の健全性を維持することができる。

また、金属ケースにおける最も外側の内環に形成した屈曲部によって、最も外側の内環の内向き鍔部とハウジングのフランジ部との間に形成された外側空間の軸方向幅を大きく取っているので、ここにグリース溢出路から溢出して保持されるグリースによる堰作用を向上させて、ダストや水分に対する優れた密封性を実現することができる。

以下、本発明に係るロールネック軸受用密封装置の好ましい実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明の実施の形態によるロールネック軸受用密封装置を、その軸心を通る平面で切断して示す半断面図、図２は、連続鋳造機のロールネック部を、その軸心を通る平面で切断して示す概略的な半断面図、図３は、図１の形態によるロールネック軸受用密封装置にグリースを圧入した状態を、その軸心を通る平面で切断して示す半断面図である。

まず図２において、参照符号１は連続鋳造機のロール、２はその軸方向両端（図では一端のみ示される）のロールネック、３はロールネック２の外周を包囲するように設けられた軸受ハウジング３１及びその軸方向両側に結合された一対のシールハウジング３２，３２からなるハウジング、４は軸受ハウジング３１とロールネック２との間に介在された軸受である。本発明に係る密封装置５は、ロール１による鋳造過程で生じるスケールなどのダストや冷却水が、軸受４へ浸入するのを防止するために、この軸受４の軸方向両側に位置して、シールハウジング３２，３２の内周に装着される。また、ハウジング３（軸受ハウジング３１）には、軸受４を潤滑するためのグリースを、例えば１５〜３０分に１回程度の周期で圧入するためのグリース供給通路３１ａが開設されている。

図１において、左側は図２における軸受４が存在する軸受側空間Ａ、右側は軸受外部空間Ｂである。シールハウジング３２は、その内周面３２ａにおける軸受外部空間Ｂ側の端部から、内周側へ延びるフランジ部３２ｂを有し、密封装置５は、このシールハウジング３２の内周面３２ａとフランジ部３２ｂによるシール装着部に装着される。

本発明の実施の形態による密封装置５は、この図１に示されるように、軸受側空間Ａと反対側を向いてロールネック２の外周面に摺動可能に密接されたシールリップ５１と、その外側（図１における右側）に配置され、ロールネック２の外周面に摺動可能に密接されたシールリング５２と、このシールリング５２の外周に嵌着されたバックアップリング５３と、これらシールリップ５１、シールリング５２及びバックアップリング５３を図２のハウジング３におけるシールハウジング３２の内周に保持する金属ケース５４と、シールハウジング３２と金属ケース５４との間を密封する外周シール部５５とを備える。

金属ケース５４は、シールハウジング３２の内周面３２ａに外周シール部５５を介して密嵌される外環５４１と、その内周に組み込まれた３個の内環５４２〜５４４からなる。外環５４１及び内環５４２〜５４４は、いずれも金属板の打ち抜きプレス成形等によって製作されたものであって、内向き鍔部５４２ａ，５４３ａ，５４４ａを有し、内環５４２〜５４４は、軸方向に互いに重なった状態で、外環５４１の内周に挿入されると共にその軸受側空間Ａ側の端部に形成された内向き鍔部５４１ａと軸受外部空間Ｂ側の端部に形成されたカシメ部５４１ｂとの間に挟持されている。

詳しくは、金属ケース５４における３個の内環５４２〜５４４は、それぞれ内向き鍔部５４２ａ，５４３ａ，５４４ａを有する。このうち、最も軸受側空間Ａ寄りの内環５４２は、内向き鍔部５４２ａが中間の内環５４３の内向き鍔部５４３ａと重合され、外周筒部５４２ｂが外環５４１の外周筒部５４１ｃの内周に嵌挿されると共に外環５４１の内向き鍔部５４１ａに当接されている。また、最も軸受外部空間Ｂ寄りの内環５４４は、外周筒部５４４ｂが外環５４１の外周筒部５４１ｃと中間の内環５４３の外周筒部５４３ｂとの間に嵌挿されると共に、その軸受外部空間Ｂ側の端部が外環５４１のカシメ部５４１ｂに固定されている。

シールリップ５１は、ゴム状弾性材料によって、金属ケース５４における外環５４１に一体成形されたものである。詳しくは、このシールリップ５１は、基部５１ｂが外環５４１の内向き鍔部５４１ａに一体的に加硫接着されると共に、軸受側空間Ａと反対側を向いたシールヘッド５１ａが、外環５４１の内向き鍔部５４１ａと内環５４２の内向き鍔部５４２ａとの間に位置し、その内周端部が、適当な締め代をもってロールネック２の外周面に摺動可能に密接されている。また、シールヘッド５１ａの外周には、ロールネック２の外周面に対する緊迫力を補償するためにエキステンションスプリング５６が嵌着されている。

シールリング５２及びバックアップリング５３は、金属ケース５４における中間の内環５４３の内向き鍔部５４３ａと、最も軸受外部空間Ｂ寄りの内環５４４の内向き鍔部５４４ａとの間に保持されている。このうち、シールリング５２は、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等の低摩擦の合成樹脂材で成形されたものであって、内周面が、ロールネック２の外周面に摺動可能に密接されている。また、バックアップリング５３は、ゴム状弾性材料で環状に成形されたものであって、シールリング５２の外周面と、中間の内環５４３における外周筒部５４３ｂの内周面との間に、径方向に適当に圧縮された状態で配置され、これによって、シールリング５２にロールネック２に対する適当な緊迫力を付与するものである。

外周シール部５５は、シールリップ５１と同材質のゴム状弾性材料によって、金属ケース５４における外環５４１に一体成形されたものである。詳しくは、この外周シール部５５は、シールリップ５１の基部５１ｂから連続して成形されており、外環５４１の外周筒部５４１ｃにおける軸受側空間Ａ寄りの外周面（軸受外部空間Ｂ寄りの外周面より小径に形成されている）に、一体的に加硫接着され、図示の装着状態において、シールハウジング３２の内周面３２ａとの間で径方向の圧縮を受けるようになっている。

シールリップ５１とシールリング５２及びバックアップリング５３と、金属ケース５４における外環５４１の内向き鍔部５４１ａと、内環５４２，５４３とによって、環状のグリース室Ｃが画成されている。

金属ケース５４における最も軸受側空間Ａ寄りの内環５４２には、その内向き鍔部５４２ａと外周筒部５４２ｂの間の屈曲部に位置して、複数の孔５４２ｃが円周方向所定間隔で開設されている。また、最も軸受外部空間Ｂ寄りの内環５４４には、その内向き鍔部５４４ａの外周部から外周筒部５４４ｂにかけて延びる複数の切欠５４４ｃが、円周方向所定間隔で形成されている。そしてこの切欠５４４ｃによって外環５４１の外周筒部５４１ｃと内環５４３の外周筒部５４３ｂとの間に形成された通路と、これに連通する前記複数の孔５４２ｃは、グリース室Ｃとシールリング５２の外側の空間Ｅとを連通するグリース溢出路Ｄを構成している。

最も軸受外部空間Ｂ寄りの内環５４４の内向き鍔部５４４ａは、その外周部に形成した軸方向屈曲部５４４ｄによって、シールハウジング３２（ハウジング３）のフランジ部３２ｂから、このフランジ部３２ｂに当接された外環５４１ｂのカシメ部５４１ｂの肉厚分よりも大きく離間している。このため、グリース溢出路Ｄの外端が連通したシールリング５２の外側空間Ｅ、すなわち前記内向き鍔部５４４ａとフランジ部３２ｂとの間の空間Ｅは、軸方向幅Ｗが比較的広いものとなっている。

以上の構成において、図２に示されるハウジング３のグリース供給通路３１ａからは、軸受４を潤滑するためのグリースが、例えば１５〜３０分に１回程度の周期で適量ずつ圧入されている。密封装置５は、軸受側空間Ａに圧入されたグリースの圧力によって、先行供給されたグリースを軸受外部空間Ｂへ溢出させ、ダストや水に対するグリースの堰作用及び押し出し作用によって、ロールネック２の軸受４に、軸受外部空間Ｂからスケール等のダストや冷却水等が侵入するのを防止するものである。

詳しくは、図３に示されるように、軸受側空間Ａに圧入されたグリースＧは、その圧力によって、軸受側空間Ａから、密封装置５におけるシールリップ５１を押し開く（外周側へ拡径させる）ようにして、グリース室Ｃに充填され、そこから内環５４２に開設された円周方向複数の孔５４２ｃ及び内環５４４に形成された円周方向複数の切欠５４４ｃからなるグリース溢出路Ｄを通じてシールリング５２の外側空間Ｅへ溢出し、更にそこからシールハウジング３２のフランジ部３２ｂの内径とロールネック２の外周面との間の隙間を介して、軸受外部空間Ｂへ押し出される。そして円周方向複数箇所の切欠５４４ｃから外側空間Ｅへ溢出したグリースＧは、ロールネック２の回転によって、前記隙間及び外側空間Ｅの全周に行きわたって、軸受外部空間Ｂからスケール等のダストや冷却水等が侵入するのを防止するものである。

すなわち、図３に多数の点々を付して示されるように、グリース室Ｃ、グリース溢出路Ｄ及びシールリング５２の外側空間Ｅには、グリースＧが充填されて保持され、更にこのグリースＧは、シールハウジング３２のフランジ部３２ｂの内径とロールネック２の外周面との間の隙間から軸受外部空間Ｂへ押し出されて堰Ｇａを形成する。特に、シールリング５２の外側空間Ｅは、図１に示されるように、金属ケース５４における内環５４４の軸方向屈曲部５４４ｄによって軸方向幅Ｗが広くなっているので、軸方向に厚いグリースＧの層が保持される。このため、軸受外部空間Ｂ内のスケール等のダストや冷却水等は、このようなグリースＧの存在によって、シールリング５２やシールリップ５１側へ容易に侵入することができず、侵入したとしても、グリースＧと共に軸受外部空間Ｂ側へ押し出されることになる。したがって、軸受４によるロールネック２の支持機能の健全性を良好に維持することができる。

また、グリース室Ｃ内に充填されたグリースＧの一部は、シールリップ５１及びシールリング５２とロールネック２との摺動部を良好に潤滑しており、しかもグリース室Ｃ内の圧力は、グリース溢出路Ｄ及びシールリング５２の外側空間Ｅを介して軸受外部空間Ｂへ開放されており、前記外側空間Ｅの軸方向幅Ｗを比較的広くしたことによって、グリース圧入の際の抵抗が少なくなるので、グリース室Ｃが蓄圧されることがない。このため、グリース室Ｃの圧力がシールリップ５１やシールリング５２の摺動負荷を増大するように作用することはなく、そのシール寿命を長くすることができる。

本発明の実施の形態によるロールネック軸受用密封装置を、その軸心を通る平面で切断して示す半断面図である。連続鋳造機のロールネック部を、その軸心を通る平面で切断して示す概略的な半断面図である。図１の形態によるロールネック軸受用密封装置にグリースを加圧供給した状態を、その軸心を通る平面で切断して示す半断面図である。

符号の説明

１ロール
２ロールネック
３ハウジング
３１軸受ハウジング
３１ａグリース供給通路
３２シールハウジング
３２ａ内周面
３２ｂフランジ部
４軸受
５密封装置
５１シールリップ
５２シールリング
５３バックアップリング
５４金属ケース
５４１外環
５４１ａ〜５４４ａ内向き鍔部
５４１ｂカシメ部
５４１ｃ，５４２ｂ，５４３ｂ，５４４ｂ外周筒部
５４２〜５４４内環
５４２ｃ孔
５４４ｃ切欠
５４４ｄ軸方向屈曲部
５５外周シール部
５６エキステンションスプリング
Ａ軸受側空間
Ｂ軸受外部空間
Ｃグリース室
Ｄグリース溢出路
Ｅ空間

Claims

ロールネック（２）をハウジング（３）の内周に支持する軸受（４）の外側に配置され、前記軸受（４）側からグリース（Ｇ）が供給される密封装置（５）であって、前記軸受（４）と反対側を向いて前記ロールネック（２）の外周面に摺動可能に密接されたシールリップ（５１）と、その外側に配置され、ロールネック（２）の外周面に摺動可能に密接されたシールリング（５２）と、これらシールリップ（５１）及びシールリング（５２）を前記ハウジング（３）側に保持する金属ケース（５４）とを備え、前記シールリップ（５１）とシールリング（５２）と金属ケース（５４）との間にグリース室（Ｃ）が画成され、前記金属ケース（５４）に、前記グリース室（Ｃ）と前記シールリング（５２）の外側空間（Ｅ）とを連通するグリース溢出路（Ｄ）が形成され、前記金属ケース（５４）が、前記ハウジング（３）の内周面（３２ａ）に密嵌される外環（５４１）と、その内周に組み込まれた複数の内環（５４２〜５４４）からなり、前記グリース溢出路（Ｄ）の外端と連通した前記外側空間（Ｅ）が、前記複数の内環（５４２〜５４４）のうち最も外側の内環（５４４）の内向き鍔部（５４４ａ）と、前記ハウジング（３）のフランジ部（３２ｂ）との間に形成され、前記最も外側の内環（５４４）に、その内向き鍔部（５４４ａ）を前記フランジ部（３２ｂ）から離間させる屈曲部（５４４ｄ）が形成されたことを特徴とするロールネック軸受用密封装置。