JP4848693B2 - 圧延機バックアップロール用軸受の研磨治具 - Google Patents

Description

本発明は、圧延機のバックアップロールの支持に用いる軸受の外輪外径を再研磨する際に使用される研磨用治具に関する。

センジミア冷間圧延機のバックアップロールユニット等に用いられている円筒ころ軸受（圧延機バックアップロール用軸受）は、中間ロールとの偏当たりを防止するため、外輪外径面の検査と研磨（研削）による表面疲労層の除去が、定期的に行なわれている。

従来、圧延機バックアップロール用軸受の外輪外径の再研磨は、円筒ころ軸受を分解し、筒状外輪のみを治具（アーバー）により支持して研磨する方法が採られていたが、近年では、軸受を分解せずに、油圧で径方向外側に膨脹する治具（油圧式一体研磨治具）を内輪内周に嵌合させ、軸受の嵌め合いすきまと内部ラジアルすきまを無くした状態で、外輪のみを回転させることにより、外輪外径面を高精度に研磨する方法が主流となりつつある（特許文献１〜２等を参照）。

図３は、圧延機バックアップロール用軸受の外輪外径の再研磨に用いられる従来の油圧式一体研磨治具の構造を示す軸方向断面図である。

この研磨治具は、再研磨装置（円筒研削盤等）の両センター間に支持固定されるものであり、圧延機バックアップロール用軸受（以下、バッキング軸受Ｂと称する）の内輪と嵌合する軸体３と、この軸体３の外周に軸方向一端側（図示左方）から嵌め入れたバッキング軸受Ｂの内外輪を挟み込んで支持する第１ベアリング支持ユニット（１）および第２ベアリング支持ユニット（２）とから構成されている。

軸体３は、シャフト３１と、シャフト３１の大径部の外周３１ｘに装着されたスリーブ３２と、このスリーブ３２の軸方向位置を固定するスリーブ押え３３１および押えリング３４とからなり、これらシャフト３１とスリーブ３２との間には、軸方向に連続する圧力油室３５，３５が形成されている。また、シャフト３１の内部には、圧力油室３５に連通する油路３６が設けられており、油路３６を通じて供給されたオイルの圧力によってスリーブ３２が径方向外側に張り出す（拡径する）ことにより、このスリーブ３２の外周面３２ｘが、バッキング軸受Ｂの内輪内周面を外径側向けて押圧する。

なお、スリーブ３２の軸方向他端側（図示右方）には、径方向外側に向けて突出するフランジ３２ａ（他端側の内輪固定手段）が設けられており、後述する第１ベアリング支持ユニット１の固定環体１１（一端側の内輪固定手段）との間にバッキング軸受Ｂの内輪を挟み込むことにより、この軸受内輪を回転不能に固定している。

また、スリーブ３２の軸方向両側のシャフト３１外周には、第１（内輪）固定環体１１および第１外輪支持環体１２等からなる第１ベアリング支持ユニット１と、第２固定環体２１および第２外輪支持環体２２等からなる第２ベアリング支持ユニット２とが装着されている。

これらベアリング支持ユニット１，２の外輪支持環体１２，２２は、シャフト３１に回転不能に固定された固定環体１１，２１に対して、円すいころ軸受１３，２３を介して相対回転自在に配置されており、バッキング軸受Ｂの外輪を軸方向から挟み込むことにより、この軸受外輪と一体となってシャフト３１の軸心周りを回転する。なお、図中の符号３１ａは、再研磨装置の両センターに係合するセンター穴であり、符号１２ａおよび２２ａは、再研磨装置のケレーが係合する係合孔である。
特公昭６３−４１７０４号公報 特開２００４−９２２４号公報

ところで、以上のような圧延機バックアップロール用軸受の研磨治具は、その軸体（スリーブ３２）の外径寸法が、前記軸受の内輪内径寸法に対してシビアな嵌め合いすきまに設定されているため、軸受を組み込む（嵌め入れる）際は、この軸受の軸心と軸体の軸心とを正確に一致させなければならない。

しかしながら、圧延機バックアップロール用軸受は比較的大型で重量もあることから、通常、この軸受の研磨治具への組み込みは、クレーンやホイスト等を用いて行なわれている。そのため、これらの軸心を平行に合わせる微妙な操作が難しく、かつ、時間もかかってしまうという問題があった。

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、軸受を容易にかつ短時間で組み込むことのできる圧延機バックアップロール用軸受の研磨治具を提供することを目的としている。

前記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、外周面に油圧で拡径するスリーブが装着された軸体と、このスリーブの軸方向両側の軸体外周面に配設された内輪固定手段とを備え、前記スリーブの外周に、軸方向一端側から圧延機バックアップロール用軸受を嵌め入れ、このスリーブを拡径させて該軸受の内輪内周面を径方向外側に押圧するとともに、各内輪固定手段で該軸受の内輪を軸方向に挟み込んで固定することにより、この軸受の外輪を、前記軸体の軸心周りに回転自在に支持する圧延機バックアップロール用軸受の研磨治具において、
前記スリーブの軸方向一端側端部近傍の外周面が、軸方向外側に向かって次第に小径となるテーパー状に形成されているとともに、このテーパー状のスリーブ端部のスリーブ押えよりも更に軸方向外側には、前記軸受の内輪内径より小さな径を有する挿入ガイド部材が、前記軸体と同心状に配設され、
前記挿入ガイド部材の外周面は、球面の一部によって形成されていることを特徴とする。

本発明は、圧延機バックアップロール用軸受を嵌め入れて固定する研磨用治具において、軸受の内輪内周に押し込まれる軸体の端部近傍に、この内輪内径より僅かに小さな径の案内部材を配設することにより、所期の目的を達成しようとするものである。

すなわち、請求項１に記載の発明によれば、軸受内輪の内周に最初に押し込まれる先端側となるスリーブ端部のスリーブ押えよりも更に軸方向外側に、前記軸受の内輪内径より小さな径の挿入ガイド部材を配設することにより、この挿入ガイド部材の外周面の球面を軸受内輪の開口に合わせるだけで、軸受の挿入を開始することができる。また、前記挿入ガイド部材に加え、軸受内輪が最初に接触するスリーブの軸方向一端側端部が、軸方向外側に向かって次第に小径となるテーパー状に形成されていることから、前記挿入ガイド部材が内輪内周に進入した後は、このスリーブのテーパー状端部を軸受内輪の開口に合わせて挿入するだけで、研磨治具の軸心と軸受の軸心が自然と一致してゆく。従って、本発明の圧延機バックアップロール用軸受の研磨治具は、軸受挿入前の厳密な軸心合わせをせずとも、この軸受をスムーズに嵌め入れることが可能となる。

なお、上述の機構からも明らかなように、軸受と研磨治具の軸心合わせの起点となる２点（すなわち、挿入ガイド部材の外径が最大となる部位と、スリーブにおける軸受挿入側端部）の間の軸方向距離は、嵌め入れられる軸受内輪の軸方向幅よりも短くしなければならない。

ここで、前記挿入ガイド部材は、前記軸体に対して脱着可能としても良い（請求項２）。

圧延機バックアップロール用軸受が前記軸体のスリーブの外周に嵌合された後は、この軸受内輪を、軸方向両側から内輪固定手段で挟み込む必要がある。そのため、挿入ガイド部材が内輪固定手段の取り付けに干渉する場合は、この挿入ガイド部材を脱着可能な構造として、軸受の挿入作業終了後に取り外せば良い。

また、スリーブの端部の軸方向外側に、スリーブの軸方向移動を規制するスリーブ押えが配設されている場合は、前記挿入ガイド部材をこのスリーブ押えと一体に構成しても良い（請求項３）。

この構成は、挿入ガイド部材を脱着する必要がないことから、作業時間を更に短縮することができるとともに、部品点数を抑え、コストの上昇を最小限に留めることができるというメリットがある。なお、この構成は、前記挿入ガイド部材一体型スリーブ押えが、内輪固定手段の装着に影響を与えない形状である場合に限られる。

また、請求項４に記載の発明は、前記挿入ガイド部材が、略円盤状に形成されているとともに、この円盤状ガイド部材の外周面が、前記軸体の軸心上に中心を有する球面の一部として構成されていることを特徴とする。

この構成によれば、挿入ガイド部材と軸受内輪の開口の位置合わせ（中心合わせ）が容易になる。また、挿入ガイド部材の外周球面部と嵌め入れられる軸受の内輪内径との差は略一定であることから、該挿入ガイドの軸心が軸受内輪の軸心に対して傾いた状態で挿入された場合でも、この軸受内輪にかじり等の損傷が発生することがない。

以上のように、本発明の圧延機バックアップロール用軸受の研磨治具によれば、この研磨治具と軸受の軸心を容易にかつ短時間で一致させることができるようになる。

また、クレーンやホイスト等を用いなければならないような大型・重量軸受でも、スムーズに組み込むことが可能になるとともに、軸受と研磨治具の軸心の不一致による内輪内周面のかじり等、軸受組み込み時における該軸受や研磨治具の損傷を防止することができる。

以下、図面を参照しつつこの発明を実施するための形態について説明する。
図１は、本発明の第１実施形態における圧延機バックアップロール用軸受の研磨治具の構造を示す軸方向断面図である。なお、従来例と同様の機能を有する構成部材には、同じ符号を付記して、詳細な説明を省略する。

この実施形態における研磨治具も、圧延機バックアップロール用軸受の外輪外径の再研磨に用いられる油圧式一体研磨治具であり、圧延機バックアップロール用軸受（以下、バッキング軸受Ｂ）の内輪と嵌合する軸体３と、この軸体３の外周に軸方向一端側（図示左方）から嵌め入れたバッキング軸受Ｂの内外輪を挟み込んで支持する第１ベアリング支持ユニット（１）および第２ベアリング支持ユニット（２）とから構成されている。

軸体３は、シャフト３１と、シャフト３１の外周３１ｘに装着されたスリーブ３２と、このスリーブ３２の軸方向位置を固定するスリーブ押え３３および押えリング３４とからなる。また、これらシャフト３１とスリーブ３２との間には、軸方向に連続する圧力油室３５，３５が形成されており、油路３６を通じて供給されたオイルの圧力によってスリーブ３２が拡径することにより、このスリーブ３２の外周面３２ｘが、バッキング軸受Ｂの内輪内周面を外径側向けて押圧する。

本実施形態における圧延機バックアップロール用軸受の研磨治具の特徴は、軸体３のスリーブ３２における軸方向一端側（図示左方）の端部３２ｂ近傍が、軸方向外側に向かって次第に小径となるテーパー状に形成されているとともに、このテーパー状スリーブ端部３２ｂの軸方向外側（図示左方）に、バッキング軸受Ｂの挿入ガイドを兼用するスリーブ押え３３が配設されている点である。

また、この挿入ガイド兼用スリーブ押え３３は、従来のスリーブ押え（３３１）と同様の形状のスリーブ押え部３３ａと、略球面状の外周面３３ｘを有する挿入ガイド部３３ｂとから形成されており、ガイド部３３ｂの外周面３３ｘは、バッキング軸受Ｂの内輪内径より若干小さな径の球面の一部として構成されている。

次に、本実施形態の研磨治具にバッキング軸受Ｂを組み込む方法について説明する。
この研磨治具へのバッキング軸受Ｂの取り付けも、従来と同様、軸体３の外周に軸受Ｂを嵌め入れた後、この軸受Ｂを第１および第２ベアリング支持ユニット１，２で挟み込んで固定する方法より行なわれる。

まず、第１および第２ベアリング支持ユニット１，２が軸体３から取り外された状態で、軸方向一端側（図示左方）から、バッキング軸受Ｂが軸体３のスリーブ３２の外周に嵌め入れられる。この時、本実施形態の研磨治具においては、スリーブ３２の軸方向一端側（図示左方）に、軸受Ｂの内輪内径より小径でかつ外周面３３ｘが略球面状に形成された挿入ガイド兼用スリーブ押え３３が配設されていることから、バッキング軸受Ｂの内輪開口を、挿入ガイド部３３ｂの外径に対して大まかに位置合わせするだけで、容易に軸受Ｂの挿入を開始することができる。また、この挿入ガイド兼用スリーブ押え３３は、外周面３３ｘが略球面状であるため、軸受Ｂと軸体３の軸心が多少ずれた状態でも、軸受Ｂを押し込み続けることが可能で、しかも、軸受Ｂの内輪にかじりを発生させることがない。

続いて、バッキング軸受Ｂの他方側（図示右方）端部がスリーブ３２の一方側端部（３２ｂ）に達した時は、軸体３あるいは軸受Ｂの傾きを若干調整して、小径となったテーパー状端部３２ｂの先端を軸受Ｂの内輪開口に合致させることにより、この軸受Ｂのスリーブ３２への嵌め入れを続行することができる。なお、スリーブ３２外周への挿入開始時に、軸受Ｂと軸体３の軸心が多少ずれた状態であっても、このバッキング軸受Ｂの相対移動に従い、軸受Ｂの軸心と軸体３の軸心は、テーパー状端部３２ｂの傾斜（この例においては５〜１０°程度）に沿って自然と一致してゆくこととなる。

バッキング軸受Ｂの他端側端部（図示右方）がスリーブ３２のフランジ３２ａまで到達した後は、スリーブ３２の軸方向左右に第１および第２ベアリング支持ユニット１，２が装着され、軸受Ｂの軸方向位置が固定される。また、油路３６を通じて圧力油室３５にオイルが供給されるとともに、オイルの圧力によってスリーブ３２が径方向外側に張り出す（拡径する）ことにより、このバッキング軸受Ｂは、軸受の嵌め合いすきまと内部ラジアルすきまが無い状態で、研磨治具に支持される。

以上詳述したように、本実施形態の研磨治具は、事前の精密な軸心合わせをすることなく、バッキング軸受Ｂをスムーズに短時間で嵌め入れ、固定することができる。しかも、軸心が一致していない状態で軸受を挿入しても、かじり等の損傷が発生することがない。

また、挿入ガイド兼用スリーブ押え３３は、従来から用いられているスリーブ押え（３３１）と一体に形成されたものであるため、部品点数の増加がなく、コストの上昇を最小限に抑えることができる。

次に、本発明の第２実施形態について説明する。
図２は、本発明の第２実施形態における研磨治具に、圧延機バックアップロール用軸受を嵌め入れる方法を説明する図である。

この実施形態における圧延機バックアップロール用軸受の研磨治具が、第１実施形態と異なる点は、軸体の一端側（図示左方）に配置されるバッキング軸受Ｂの挿入ガイドが、スリーブ押え３３１とは別体の挿入ガイド部材３３２として形成されている点である。なお、この挿入ガイド部材３３２は、軸体３に対して脱着可能に取り付けられており、その外周面３３２ｘは、前記挿入ガイド兼用スリーブ押え３３と同様、バッキング軸受Ｂの内輪内径より若干小さな径の球面の一部として構成されている。

また、この場合、挿入ガイド部材３３２は、バッキング軸受Ｂの組み込みに先立って、第１および第２ベアリング支持ユニット（図示省略）が軸体３から取り外された状態で、軸方向一端側（図示左方）から軸体３に装着されるとともに、バッキング軸受Ｂのスリーブ３２への嵌め入れが完了した後には、軸体３から取り外される。

以上の構成によっても、第１実施形態と同様、事前の精密な軸心合わせをすることなく、バッキング軸受Ｂをスムーズに短時間で嵌め入れ、固定することができる。また、軸心が一致していない状態で軸受を挿入しても、かじり等の損傷が発生することがないというメリットがある。

なお、本発明における圧延機バックアップロール用軸受の研磨治具の構成は、前記２つの実施形態での例に限定されるものではなく、本発明は、例えばバッキング軸受の外輪を再研磨装置のケレーにより直接回転させる研磨治具（特許文献１）等、その他の構成の研磨治具にも適用でき得ることは言うまでもない。

本発明の第１実施形態における圧延機バックアップロール用軸受の研磨治具 の構造を示す軸方向断面図である。 本発明の第２実施形態における研磨治具に、圧延機バックアップロール用軸 受を嵌め入れる方法を説明する図である。 圧延機バックアップロール用軸受の外輪外径の再研磨に用いられる従来の研 磨治具の構造を示す軸方向断面図である。

１ 第１軸受支持ユニット
１１ 第１（内輪）固定環体
１２ 第１外輪支持環体
１２ａ 係合孔
１３ 円すいころ軸受
２ 第２軸受支持ユニット
２１ 第２固定環体
２２ 第２外輪支持環体
２２ａ 係合孔
２３ 円すいころ軸受
３ 軸体
３１ シャフト
３１ａ センター穴
３１ｘ 外周面
３２ スリーブ
３２ａ フランジ
３２ｂ （テーパー状）端部
３２ｘ 外周面
３３ 挿入ガイド兼用スリーブ押え
３３ａ スリーブ押え部
３３ｂ 挿入ガイド部
３３ｘ 外周面
３３１ スリーブ押え
３３２ 挿入ガイド部材
３４ 押えリング
３５ 圧力油室
３６ 油路
３７ 圧油供給ポート
Ｂ バッキング軸受

Claims (4)

1. 外周面に油圧で拡径するスリーブが装着された軸体と、このスリーブの軸方向両側の軸体外周面に配設された内輪固定手段とを備え、前記スリーブの外周に、軸方向一端側から圧延機バックアップロール用軸受を嵌め入れ、このスリーブを拡径させて該軸受の内輪内周面を径方向外側に押圧するとともに、各内輪固定手段で該軸受の内輪を軸方向に挟み込んで固定することにより、この軸受の外輪を、前記軸体の軸心周りに回転自在に支持する圧延機バックアップロール用軸受の研磨治具において、
   前記スリーブの軸方向一端側端部近傍の外周面が、軸方向外側に向かって次第に小径となるテーパー状に形成されているとともに、このテーパー状のスリーブ端部のスリーブ押えよりも更に軸方向外側には、前記軸受の内輪内径より小さな径を有する挿入ガイド部材が、前記軸体と同心状に配設され、
   前記挿入ガイド部材の外周面は、球面の一部によって形成されていることを特徴とする圧延機バックアップロール用軸受の研磨治具。
2. 前記挿入ガイド部材が、前記軸体に脱着可能に取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の圧延機バックアップロール用軸受の研磨治具。
3. 前記挿入ガイド部材が、前記スリーブの軸方向位置を固定するスリーブ押えと一体に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の圧延機バックアップロール用軸受の研磨治具。
4. 前記挿入ガイド部材が、略円盤状に形成されているとともに、この円盤状ガイド部材の外周面が、前記軸体の軸心上に中心を有する球面の一部として構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の圧延機バックアップロール用軸受の研磨治具。

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