JP5286962B2

JP5286962B2 - 調心輪付き転がり軸受、及びこれを用いた連続鋳造機用のロール装置

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Publication number: JP5286962B2
Application number: JP2008159519A
Authority: JP
Inventors: 丈晴浦西
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2008-06-18
Filing date: 2008-06-18
Publication date: 2013-09-11
Anticipated expiration: 2028-06-18
Also published as: JP2010001921A

Description

本発明は、調心輪付き転がり軸受、及びこれを用いた連続鋳造機用のロール装置に関する。

連続鋳造機は、複数のロールを有するセグメントを多数配設することで、鋳片の搬送を行う。このセグメントを構成する複数のロールは、その両端に配設された転がり軸受によって回転自在に支持されている。このロールを支持する転がり軸受は、通常、当該ロールの軸方向の位置を固定する固定側には自動調心転がり軸受、及び当該ロールの軸方向の伸縮を許容する自由側には調心輪付き転がり軸受が用いられ、搬送される鋳片の熱及び重荷重によるロールの撓み及び伸縮を許容している。

このうち、例えば、図５に示すように、調心輪付き転がり軸受５０として、内輪５１と、外輪５２と、この内輪５１と外輪５２との間に配置されたころ５３と、外輪５２の外周面に揺動可能に嵌め合わされる内周面を有する調心輪５４とを備えたものが用いられている。この調心輪付き転がり軸受５０では、調心輪５４に、その外周面と内周面とを貫通する第１油路５５が形成され、外輪５２には、その外周面に環状の第１油溝５６が形成され、さらに、この第１油溝５６と外輪５２の内周面とを貫通する第２油路５７とが形成されている。

前記調心輪付き転がり軸受５０においては、給油装置（図示せず）から第１油路５５に供給される潤滑剤が、第１油溝５６及び第２油路５７に導かれる。そして、第１油溝５６に導かれた潤滑剤が、調心輪５４と外輪５２との間に供給され、第２油路５７に導かれた潤滑剤が、内輪５１の軌道面、外輪５２の軌道面、及びころ５３の周面などの潤滑を必要とする部位に供給される。
また、他の調心輪付き転がり軸受として、調心輪と外輪との間を潤滑するために、調心輪の内周面及び外輪の外周面に油溜まりとなる多数のポケットを形成したものが提案されている（例えば特許文献１参照）。
この多数のポケットを有する調心輪付き転がり軸受では、各ポケットに固形状潤滑剤を充填して、この固形状潤滑剤から滲出する油で調心輪と外輪との間を潤滑することができる。

特開２００６−２１４４６９号公報

図５に示す上記従来の調心輪付き転がり軸受５０では、第１油路５５から第１油溝５６に供給された潤滑剤が、第１油溝５６に沿って外輪５２の周方向のみに導かれるので、第１油溝５６から軸方向に離れた外輪５２の軸方向両端部に十分な潤滑剤を供給できず、調心輪５４と外輪５２との間において潤滑不良が生じるおそれがあった。
また、上記多数のポケットに固形状潤滑剤を充填した調心輪付き転がり軸受では、当該固形状潤滑剤が経年変化して劣化することにより、調心輪と外輪との間において潤滑不良が生じるおそれがあった。

このように調心輪と外輪との間に潤滑不良が生じると、外輪がスムーズに揺動しなくなり、調心輪と外輪との間にフレッティング摩耗が生じるなどして、調心機能が低下することがあった。そして、この調心機能の低下によって、ロールの撓み及び伸縮の際に、ころと内輪及び外輪の各軌道面との間でエッジロードが発生したり、ころの端面と内輪及び外輪との間でかじりが発生したりすることから、調心輪付き転がり軸受の寿命を低下させるという問題があった。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、調心輪と外輪との間における潤滑性を向上させて、調心機能の低下を抑制することができる調心輪付き転がり軸受、及びこれを用いた連続鋳造機用のロール装置を提供することを目的としている。

本発明の調心輪付き転がり軸受は、外周に内輪軌道面を有する内輪と、内周に外輪軌道面を有し、外周面が球面の一部からなる外輪と、前記内輪軌道面と外輪軌道面との間に転動自在に配置された転動体と、前記外輪の外周面に揺動可能に嵌め合わされる球面の一部からなる内周面を有する調心輪とを備えた調心輪付き転がり軸受において、前記調心輪は、その外周面と内周面とを貫通する貫通孔からなり、外部から供給される潤滑剤を当該調心輪の内周に導く複数の第１油路を有し、前記調心輪の内周又は前記外輪の外周に、前記複数の第１油路を通して当該調心輪の内周に導かれた潤滑剤を当該内周の周方向へ導く環状の第１油溝と、当該内周の周方向に沿って所定間隔を有して配置され、第１油溝に導かれた潤滑剤を当該内周の軸方向両端側へ導く複数条の第２油溝とが形成され、前記外輪は、前記第１油溝と前記外輪軌道面とを連通する貫通孔からなり、前記第１油路に導かれた潤滑剤を前記外輪軌道面に導くための複数の第２油路を有し、前記各第１油路の孔の総断面積が、前記各第２油路の孔の総断面積よりも大きく設定され、前記第１油溝の軸方向の幅寸法は、前記第１油路の孔径よりも所定寸法大きく設定されており、前記所定寸法のうち、前記第１油路よりも軸方向一方側の寸法は、前記外輪の前記調心輪に対する揺動変位における軸方向他方側への変位の最大値とされ、前記第１油路よりも軸方向他方側の寸法は、前記揺動変位における軸方向一方側への変位の最大値とされていることを特徴としている。

この構成によれば、調心輪の各第１油路を通して当該調心輪の内周に導かれた潤滑剤が、環状の第１油溝に沿って当該内周の周方向に導かれ、さらに、複数条の第２油溝に沿って当該内周の軸方向両端側へと導かれるので、当該内周の周方向及び軸方向の全域、すなわち、調心輪と外輪との間の全域に亘って潤滑剤を供給することができる。これによって、調心輪と外輪との間における潤滑性を向上させることができるので、調心輪付き転がり軸受における調心機能の低下を抑制することができる。

また、各第１油路の孔の総断面積を、各第２油路の孔の総断面積よりも大きくしているので、各第１油路を通して調心輪の内周に導かれる潤滑剤の量を各第２油路に流れ込む潤滑剤の量よりも多くすることができる。このため、各第１油路から第１油溝に導かれた潤滑剤が、複数条の第２油溝に流れ込み易くなって、調心輪と外輪との間の軸方向両端まで行き渡り易くなる。これにより、調心輪と外輪との間における潤滑剤の流動性を高めることができ、調心輪と外輪との間における潤滑性をより向上させることができるので、調心輪付き転がり軸受における調心機能の低下をより効果的に抑制することができる。
また、前記第１油溝の軸方向の幅寸法は、前記第１油路の孔径よりも所定寸法大きく設定されており、前記所定寸法のうち、前記第１油路よりも軸方向一方側の寸法は、前記外輪の前記調心輪に対する揺動変位における軸方向他方側への変位の最大値とされ、前記第１油路よりも軸方向他方側の寸法は、前記揺動変位における軸方向一方側への変位の最大値とされている。

また、本発明のロール装置は、鋳片の搬送経路を形成する複数のロールと、このロールの端部を回転自在に支持するとともに、当該ロールの軸方向の位置を固定する固定側転がり軸受、及び当該ロールの軸方向の伸縮を許容する自由側転がり軸受と、を備えた連続鋳造機用のロール装置であって、前記固定側転がり軸受及び自由側転がり軸受のうち、少なくとも前記自由側転がり軸受が、請求項１に記載の調心輪付き転がり軸受であることを特徴としている。

このように構成されたロール装置は、上記のように、各ロールの端部を回転自在に支持する調心輪付き転がり軸受において、その潤滑性を向上させて、調心機能の低下を抑制することにより、当該調心輪付き転がり軸受の寿命が低下するのを抑制できるため、ロール装置のメンテナンスの負担を軽減することができる。

本発明の調心輪付き転がり軸受、及びこれを用いた連続鋳造機用のロール装置によれば、調心輪と外輪との間における潤滑性を向上させることができるので、調心輪付き転がり軸受における調心機能の低下を抑制することができる。この結果、軸受寿命が低下するのを抑制することができる。

次に、本発明の好ましい実施形態について添付図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る連続鋳造機用ロール装置の一部を示す平面図である。図１に示すように、ロール装置２０は、多数のロール列Ｌが鋳片の鋳造方向（矢印ｅ）に並べられて鋳片の搬送経路を形成した構成であり、複数のロール列Ｌが１組のセグメントを構成し、複数組のセグメントによりロール装置が構成されている。
１つのロール列Ｌは、１本のロールあるいは同心状として軸方向に並べて設けられた２本以上のロールＲから構成される。本発明の一実施形態においては、ロール装置２０は、主として３本のロールＲと、各ロールＲの両端部を支持する調心輪付き転がり軸受Ａ，Ｂとを備えている。

図１はこの１つのセグメントを示したものであり、ロールＲの配置、調心輪付き転がり軸受Ａ，Ｂの配置を示している。
鋳片の鋳造方向（矢印ｅ）上流側から３列目のロール列Ｌは、一体に固定された２本のロールＲからなり、回転駆動される駆動ロールである。上流側から１，２列目、及び４列目以下のロール列ＬはロールＲが３本とされており、各ロールＲの端部が調心輪付き転がり軸受Ａ，Ｂに回転自在に支持された従動ロールとされている。

一方の調心輪付き転がり軸受Ａは、支持するロールＲの軸方向の伸縮を許容する自由側の転がり軸受とされている。また、他方の調心輪付き転がり軸受Ｂは、支持するロールＲの軸方向の位置を固定する固定側の転がり軸受とされている。
各自由側の調心輪付き転がり軸受Ａは、図２に示すように、ロールＲの一方の端部に外嵌された内輪１と、この内輪１の径方向外方側に設けられ、外周面２ａが球面の一部からなる外輪２と、内輪１と外輪２との間に配置された複数の円筒ころ３と、外輪２の外周面２ａに揺動可能に嵌め合わされる球面の一部からなる内周面４ａを有する調心輪４とを備え、この調心輪４が、軸受ハウジングＨの内周に嵌合固定されている。調心輪４が嵌合固定される軸受ハウジングＨの内周には、給脂路Ｈ１とこの給脂路Ｈ１が開口するとともに軸受ハウジングＨの内周に沿って環状に形成された油溝Ｈ２が形成されている。

図３も参照して、調心輪４は、その外周面４ｂの軸方向中央部に形成された環状の外周溝４ｃと、この外周溝４ｃと調心輪４の内周面４ａとを連通する貫通孔からなる複数の第１油路１１とを有している。各第１油路１１は、調心輪４の周方向に沿って所定間隔で配置されている。この第１油路１１に軸受ハウジングＨに設けられた給脂路Ｈ１及び油溝Ｈ２から潤滑剤が供給される。
このように、軸受ハウジングＨの内周に環状の油溝Ｈ２及び調心輪４の外周に環状の外周溝４ｃが形成されていることにより、給脂路Ｈ１と第１油路１１との円周上の位置が一致しない場合であっても、第１油路１１に安定して潤滑剤を供給することができる。

内輪１は、外周に形成され、ころ３が軸方向に移動可能なようにころ３よりも軸方向の幅を広く形成した内輪軌道面１ａを備えている。
外輪２は、内周に形成された外輪軌道面２ｂと、この外輪軌道面２ｂの軸方向端部に径方向内向きに突出形成され、ころ３の端面３ａに当接するつば面２ｃを有するつば部２ｄとを備えている。
ころ３は、その両端面３ａが外輪２のつば面２ｃと摺接しつつ内輪軌道面１ａと外輪軌道面２ｂとの間を転動する円筒ころである。ここで、内輪１の内輪軌道面１ａ、外輪２の外輪軌道面２ｂ及びつば面２ｃ、並びにころ３の両端面３ａは、いずれも研磨仕上げされている。

各固定側の調心輪付き転がり軸受Ｂは、図４に示すように、ロールＲの他方の端部に外嵌された内輪１０１と、この内輪１０１の径方向外方側に設けられ、外周面１０２ａが球面の一部からなる外輪１０２と、内輪１０１と外輪１０２との間に配置された複数のころ１０３と、外輪１０２の外周面１０２ａに揺動可能に嵌め合わされる球面の一部からなる内周面１０４ａを有する調心輪１０４とを備え、この調心輪１０４が、軸受ハウジングＪの内周に嵌合固定されている。調心輪１０４が嵌合固定される軸受ハウジングＪの内周には、給脂路Ｊ１とこの給脂路Ｊ１が開口するとともに軸受ハウジングＪの内周に沿って環状に形成された油溝Ｊ２が形成されている。

本実施形態において、軸受ハウジングＪ、及びロールＲの他方の端部の形状は、上記記載の範囲における、軸受ハウジングＨ、及びロールＲの一方の端部の形状と同じである。また、本実施形態において、固定側の調心輪付き転がり軸受Ｂの外輪１０２、複数のころ１０３、及び調心輪１０４は、上記記載の範囲における、自由側の調心輪付き転がり軸受Ａの外輪２、複数のころ３、及び調心輪４の形状と同じである。したがって、外輪１０２は、内周に形成された外輪軌道面１０２ｂと、この外輪軌道面１０２ｂの軸方向端部に径方向内向きに突出形成され、ころ１０３の端面１０３ａに当接するつば面１０２ｃを有するつば部１０２ｄとを備え、調心輪１０４は、その外周面１０４ｂの軸方向中央部に形成された環状の外周溝１０４ｃと、この外周溝１０４ｃと調心輪１０４の内周面１０４ａとを連通する貫通孔からなる複数の第１油路１１１とを有している。

本実施形態において、調心輪付き転がり軸受Ｂは、内輪１０１が、ころ１０３の軸方向の荷重を受けるように形成されている点が、調心輪付き転がり軸受Ａと異なる。調心輪付き転がり軸受Ｂの内輪１０１は、外周に形成された内輪軌道面１０１ａと、この内輪軌道面１０１ａの軸方向の一端部に径方向外向きに突出形成され、ころ１０３の一方の端面１０３ａに当接する研磨仕上げされたつば面１０１ｂを有するつば部１０１ｃとを備えている。また、内輪軌道面１０１ａの軸方向の他端部には、ころ１０３の他方の端面に当接する研磨仕上げされたつば面１０５ａを有するつば輪１０５が設けられていることが、調心輪付き転がり軸受Ａの内輪１と異なる。
このため、自由側の調心輪付き転がり軸受Ａと固定側の調心輪付き転がり軸受Ｂに共通する構成、作用については、自由側の調心輪付き転がり軸受Ａを用いて以下に説明する。

図３においては、自由側の調心輪付き転がり軸受Ａの各構成に対応する固定側の調心輪付き転がり軸受Ｂの各構成の符号を、括弧書きで示している。
この図３に示すように、外輪２の外周面２ａには、前記第１油路１１を通して調心輪４の内周に導かれた潤滑剤を外周面２ａの周方向へ導く環状の第１油溝１３が形成されている。また、外輪２の外周面２ａには、第１油溝１３から母線に沿って軸方向両端部に向って延びた複数条の第２油溝１４が、当該外周面２ａの周方向に沿って所定間隔を有して形成されている。この各第２油溝１４の軸方向両端部１４ａは、外輪２の軸方向両端部であって外輪２の軸方向の端面２ｅに到達しない位置に配置されている。

したがって、調心輪４の各第１油路１１に潤滑剤が供給されると、この潤滑剤が第１油溝１３に沿って外輪２の外周面２ａの周方向に導かれ、さらに、各第２油溝１４に沿って外輪２の外周面２ａの軸方向両端側へと導かれる。このようにして、調心輪４と外輪２との間の周方向及び軸方向の全域に亘って潤滑剤が供給され、この供給された潤滑剤によって外輪２と調心輪４との間に油膜が形成される。これにより、外輪２と調心輪４との間における潤滑性を向上させることができる。

また、外輪２には、第１油溝１３と外輪軌道面２ｂとを連通する貫通孔からなり、第１油溝１３に導かれた潤滑剤を外輪軌道面２ｂに導くための複数の第２油路１２が形成されている。この複数の第２油路１２は、外周面２ａの周方向に沿って所定間隔を有して配置されている。この第２油路１２から外輪軌道面２ｂに導かれる潤滑剤により、外輪軌道面２ｂ、内輪軌道面１ａ及びころ３が潤滑される。なお、本実施形態では、第１油路１１と同数の第２油路１２が外輪２に形成されている。

このように、外輪２の外周に環状の第１油溝１３が形成されていることにより、第１油路１１と第２油溝１４との円周上の位置が一致しない場合であっても、第２油溝１４に安定して潤滑剤を供給することができる。
また、図２（図４）に示すように、第１油溝１３（第１油溝１１３）の軸方向の幅寸法Ｗは、第１油路１１（第１油路１１１）の孔径φｃよりも所定寸法（図２（図４）のｇ１とｇ２）大きく設定されている。一方の寸法ｇ１は、外輪２（外輪１０２）の調心輪４（調心輪１０４）に対する揺動変位における、図２（図４）の右側への変位の最大値とされ、他方の寸法ｇ２は、図２（図４）の左側への変位の最大値とされている。これによって、外輪２（外輪１０２）が調心輪４（調心輪１０４）に対し揺動変位した場合であっても、第１油路１１（第１油路１１１）から第１油溝１３（第１油溝１１３）に確実に潤滑剤を供給することができる。

さらに、第１油路１１（第１油路１１１）の孔径φｃを、第２油路１２（第２油路１１２）の孔径φｄよりも大きくしている。これについて、自由側の調心輪付き転がり軸受Ａを用いて詳しく説明すると、調心輪４の有する各第１油路１１の孔の総断面積を、外輪２の有する各第２油路１２の孔の総断面積よりも大きくしているので、各第１油路１１を通して調心輪４の内周に導かれる潤滑剤の量を、各第２油路１２に流れ込む潤滑剤の量よりも多くすることができる。このため、第１油路１１から第１油溝１３に導かれた潤滑剤が、第２油溝１４に流れ込み易くなって、調心輪４と外輪２との間の軸方向両端部まで行き渡り易くなる。これにより、調心輪４と外輪２との間における潤滑剤の流動性を高めることができるので、調心輪４と外輪２との間における潤滑性をより向上させることができる。その結果、外輪２と調心輪４との間にフレッティング摩耗が生じるのを効果的に防止することができる。

このように調心輪４と外輪２との間における潤滑性を向上させることで、調心輪付き転がり軸受Ａにおける調心機能の低下を抑制することができる。
したがって、搬送される鋳片の熱及び重荷重により生じる各ロールＲの撓み及び伸縮の際に、ころ３と内輪軌道面１ａ及び外輪軌道面２ｂとの間でエッジロードが発生するのを抑制することができる。また、ころ３の端面３ａと、外輪２のつば面２ｃとの間でかじりが発生するのを抑制することができる。
これら、自由側の調心輪付き転がり軸受Ａにおける作用効果は、固定側の調心輪付き転がり軸受Ｂも同様に有している。特に、固定側の調心輪付き転がり軸受Ｂにあっては、図４に示すころ１０３の端面１０３ａと、内輪１０１のつば面１０１ｂ及びつば輪１０５のつば面１０５ａとの間でかじりが発生するのも抑制することができる。

このようにして、調心輪付き転がり軸受Ａ，Ｂにおける調心機能の低下を抑制することにより、調心輪付き転がり軸受Ａ，Ｂが損傷するのを抑制でき、その結果、調心輪付き転がり軸受Ａ，Ｂの寿命が低下するのを抑制できる。これによって、ロール装置２０のメンテナンスの負担を軽減することができる。

なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではない。例えば、第１油路１１と第２油路１２とが同数の構成で示したが、異なる数の構成としてもよい。各第１油路１１の孔の総断面積が、各第２油路１２の孔の総断面積よりも大きい構成となるかぎり、第１油路１１及び第２油路１２のそれぞれの数、配置及び形状については、使用条件等に応じて適宜変更して実施することができる。
また、第１油溝１３及び第２油溝１４を、外輪２の外周面２ａに形成したが、調心輪４の内周面４ａに形成して実施することができる。

さらに、第２油溝１４を、第１油溝１３から母線に沿って軸方向両端部に向って延びるように形成したが、母線に対して傾いた状態で軸方向両端部に延びるように形成してもよい。また、第２油溝１４に供給された潤滑剤を、調心輪４と外輪２との間の軸方向両端部に導くことができるかぎり、第２油溝１４の配置及び形状については、使用条件等に応じて適宜変更して実施することができる。
また、前記実施形態の連続鋳造機用ロール装置によれば、自由側の転がり軸受が調心輪
付き転がり軸受であって、固定側の転がり軸受が調心輪付き転がり軸受であったが、固定側の転がり軸受は自動調心ころ軸受を用いてもよい。
さらに、前記実施形態では、連続鋳造機用ロール装置の転がり軸受について本発明を適用した場合を例示したが、圧延設備用など他のロール装置の転がり軸受についても適用して実施することができる。

本発明の一実施形態に係る連続鋳造機用ロール装置の一部を示す平面図である。図１の連続鋳造機用ロール装置が有する自由側の調心輪付き転がり軸受の断面図である。図２の自由側の調心輪付き転がり軸受の要部を示す一部欠截斜視図である。図１の連続鋳造機用ロール装置が有する固定側の調心輪付き転がり軸受の断面図である。従来の調心輪付き転がり軸受の要部を示す一部欠截斜視図である。

符号の説明

１，１０１内輪
１ａ，１０１ａ内輪軌道面
２，１０２外輪
２ａ，１０２ａ外周面
２ｂ，１０２ｂ外輪軌道面
３，１０３ころ
４，１０４調心輪
４ａ，１０４ａ内周面
４ｂ，１０４ｂ外周面
１１，１１１第１油路
１２，１１２第２油路
１３，１１３第１油溝
１４，１１４第２油溝
２０ロール装置
Ａ調心輪付き転がり軸受
Ｂ調心輪付き転がり軸受
Ｒロール

Claims

外周に内輪軌道面を有する内輪と、
内周に外輪軌道面を有し、外周面が球面の一部からなる外輪と、
前記内輪軌道面と外輪軌道面との間に転動自在に配置された転動体と、
前記外輪の外周面に揺動可能に嵌め合わされる球面の一部からなる内周面を有する調心輪と
を備えた調心輪付き転がり軸受において、
前記調心輪は、その外周面と内周面とを貫通する貫通孔からなり、外部から供給される潤滑剤を当該調心輪の内周に導く複数の第１油路を有し、
前記調心輪の内周又は前記外輪の外周に、前記複数の第１油路を通して当該調心輪の内周に導かれた潤滑剤を当該内周の周方向へ導く環状の第１油溝と、当該内周の周方向に沿って所定間隔を有して配置され、第１油溝に導かれた潤滑剤を当該内周の軸方向両端側へ導く複数条の第２油溝とが形成され、
前記外輪は、前記第１油溝と前記外輪軌道面とを連通する貫通孔からなり、前記第１油路に導かれた潤滑剤を前記外輪軌道面に導くための複数の第２油路を有し、
前記各第１油路の孔の総断面積が、前記各第２油路の孔の総断面積よりも大きく設定され、
前記第１油溝の軸方向の幅寸法は、前記第１油路の孔径よりも所定寸法大きく設定されており、
前記所定寸法のうち、前記第１油路よりも軸方向一方側の寸法は、前記外輪の前記調心輪に対する揺動変位における軸方向他方側への変位の最大値とされ、前記第１油路よりも軸方向他方側の寸法は、前記揺動変位における軸方向一方側への変位の最大値とされていることを特徴とする調心輪付き転がり軸受。
鋳片の搬送経路を形成する複数のロールと、
このロールの端部を回転自在に支持するとともに、当該ロールの軸方向の位置を固定する固定側転がり軸受、及び当該ロールの軸方向の伸縮を許容する自由側転がり軸受と、
を備えた連続鋳造機用のロール装置であって、
前記固定側転がり軸受及び自由側転がり軸受のうち、少なくとも前記自由側転がり軸受が、請求項１に記載の調心輪付き転がり軸受であることを特徴とする連続鋳造機用のロール装置。