JP5821781B2

JP5821781B2 - 転がり軸受装置

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Publication number: JP5821781B2
Application number: JP2012122075A
Authority: JP
Inventors: 宮地　武志; 武志宮地
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2012-05-29
Filing date: 2012-05-29
Publication date: 2015-11-24
Anticipated expiration: 2032-05-29
Also published as: CN103453023A; TW201350698A; JP2013245808A; TWI608181B; CN103453023B

Description

本発明は、圧縮空気を利用して潤滑油を供給するオイルエア潤滑を適用した転がり軸受装置に関する。

鉄鋼設備用圧延機に使用される圧延ロール用の転がり軸受に対しては、潤滑油と圧縮空気とを混合したオイルエアによる潤滑がよく行われている。このオイルエアによる潤滑（以下、単に「オイルエア潤滑」ともいう）を行う潤滑装置は、圧縮空気を生成する圧縮空気生成部と、潤滑油を供給する潤滑油供給部と、圧縮空気と潤滑油とを混合する混合部とを備え、この混合部において混合されたオイルエアを転がり軸受を収容するハウジング内に供給するように構成されている。また、ハウジングには、圧縮空気を外部へ排出するために排出口が形成される（例えば、特許文献１参照）。

上記のようなオイルエア潤滑は、少量の潤滑油によって適切な潤滑が行えるという利点のほか、ハウジング内に圧縮空気を供給することによってハウジング内への水や塵埃等の侵入を防止することができるという利点がある。
また、特許文献１には、ハウジング内の下部に潤滑油を貯留することによって、潤滑油の供給系に支障が生じた場合でも潤滑を維持することを可能にする技術が開示されている。

特開２００８−１２６２６９号公報

特許文献１記載の技術のように、ハウジングの下部に潤滑油を貯留した場合、圧延ロールの回転に伴う転がり軸受の内輪や転動体の回転によって潤滑油が撹拌され、ハウジング内で霧状に飛散する。その状態で、ハウジング内にオイルエアを供給すると、オイルエアに含まれる圧縮空気とともにハウジング内を飛散する潤滑油が排出口から排出されてしまい、その結果、ハウジング内に貯留される潤滑油が減少し、所望量の潤滑油を貯留することが困難になるという欠点があった。

本発明は、上述のような実情に鑑みてなされたものであり、ハウジングの下部側に貯留した潤滑油の油量減少を防ぎ、潤滑性能を好適に維持することができる転がり軸受装置を提供することを目的とする。

本発明は、回転軸を回転自在に支持する転がり軸受と、この転がり軸受が収容されるハウジングと、このハウジングに対してオイルエアを供給する供給部を備えた潤滑手段と、を備え、前記ハウジングには、オイルエアを供給するための供給口と、オイルエアに含まれる圧縮空気を排出可能な排出口とが形成され、前記ハウジングの下部側に潤滑油が貯留される、転がり軸受装置において、前記潤滑手段は、前記回転軸の回転中に前記供給部によるオイルエアの供給を停止し、前記回転軸の停止中に前記供給部によるオイルエアの供給を実行する制御部を備えていることを特徴とする。

本発明の転がり軸受装置は、回転軸の回転中はハウジングに対するオイルエアの供給を停止し、ハウジングの下部側に貯留した潤滑油によって潤滑を行う。したがって、ハウジング内で飛散した潤滑油がオイルエアに含まれる圧縮空気とともに排出口から排出されてしまうのを防止することができる。そして、回転軸の停止中にハウジング内にオイルエアを供給することによって、ハウジング内の潤滑の維持やハウジング内に貯留する潤滑油の補充等を行うことができる。

転がり軸受装置は、前記回転軸の回転中に前記排出口を介して前記ハウジング内に空気の圧力を付与する内圧付与手段をさらに備えていることが好ましい。
このような構成によって、回転軸の回転中に排出口から付与される空気の圧力によってハウジングの内圧を高め、ハウジング内に水や塵埃等の異物が侵入してしまうのを防止することができる。また、ハウジング内には、排出口を介して空気の圧力が付与されるので、ハウジング内で飛散した潤滑油が排出口から排出されてしまうこともない。

前記供給部は、圧縮空気生成部と、潤滑油供給部と、前記圧縮空気生成部により生成された圧縮空気と前記潤滑油供給部により供給された潤滑油とを混合する混合部と、前記圧縮空気生成部から前記混合部へ圧縮空気を流動させるための圧縮空気流路と、を含み、前記内圧付与手段は、前記圧縮空気流路から分岐して前記排出口に接続されるバイパス流路と、前記回転軸の回転中に圧縮空気流路からバイパス流路へ圧縮空気の流路を切り換える切換部と、を備えていることが好ましい。

この構成によれば、潤滑手段の一構成要素である圧縮空気生成部を利用して、回転軸の回転中に排出口を介してハウジング内に空気の圧力を付与することができる。したがって、潤滑手段とは異なる別の圧縮空気生成装置によって生成した圧縮空気によってハウジング内に空気の圧力を付与する場合に比べて、コスト低減や構造の簡素化等を図ることができる。

前記内圧付与手段は、前記回転軸の停止中に、前記圧縮空気流路へ流れる圧縮空気の流量を前記バイパス流路へ流れる圧縮空気の流量よりも大きくする流量調整部をさらに備えていることが好ましい。
このような構成によって、ハウジングに対してオイルエアを供給する場合に、バイパス流路への圧縮空気の流れを完全に閉ざさなくても、混合部へ送る圧縮空気の流量を十分に確保することができる。

本発明によれば、回転軸の回転中においてもハウジングの下部側に貯留した潤滑油の油量減少を防ぎ、潤滑性能を好適に維持することができる。

本発明の第１の実施の形態に係る転がり軸受装置を示す概略図である。転がり軸受及びハウジングの断面説明図である。本発明の第２の実施の形態に係る転がり軸受装置を示す概略図である。本発明の第３の実施の形態に係る転がり軸受装置を示す概略図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る転がり軸受装置を示す概略図、図２は、転がり軸受及びハウジングの断面説明図である。
本実施の形態の転がり軸受装置１０は、例えば、鉄鋼設備用圧延機における圧延ロールを回転自在に支持するために用いられ、当該圧延ロール等の回転軸１１を回転自在に支持する転がり軸受１２と、この転がり軸受１２を収容するハウジング１３と、ハウジング１３内の転がり軸受１２を潤滑するオイルエア潤滑装置（潤滑手段）１４とを備えている。

転がり軸受１２は、回転軸１１の外周面に嵌合される内輪１６と、この内輪１６の径方向外側に配置される外輪１７と、内輪１６及び外輪１７の径方向の間に転動自在に設けられた転動体１８とを備えている。本実施の形態の転がり軸受１２は、図２に示されるように、自動調心ころ軸受とされており、転動体１８は軸方向に２列に配列された球面ころとされ、外輪１７の内周面には球面の軌道が形成されている。

ハウジング１３は、外輪１７の外周面が嵌合される外周壁１３ａと、この外周壁１３ａの軸方向両側に設けられた側壁１３ｂとを有している。側壁１３ｂには回転軸１１が貫通する開口が形成され、この開口の縁部と回転軸１１との間には、接触型のシール部材２０が設けられている。このシール部材２０によってハウジング１３の内部が密封され、ハウジング１３の周囲に散布される冷却水や塵埃等の異物がハウジング１３の内部に侵入するのを防止している。また、後述するように、本実施の形態においては、回転軸１１の回転中と停止中との双方において、ハウジング１３の内部に空気の圧力を付与することによってハウジング１３の内圧を高め、異物の侵入をより確実に防止することが可能となっている。

ハウジング１３には、オイルエア潤滑装置１４から供給されるオイルエアを流入させる供給口２１と、オイルエアに含まれる圧縮空気や余剰の潤滑油を排出するための排出口２２とが形成されている。転がり軸受１２の外輪１７には、供給口２１に連通する給油孔１７ａが形成されている。排出口２２は、転がり軸受１２の最下部の球面ころの中心高さを下限として形成されている。

ハウジング１３の下部には、排出口２２の高さまで量の潤滑油を貯留することが可能となっている。図１及び図２には、ハウジング１３内に貯留することができる潤滑油の最大の油面高さを符号Ｌで示している。そして、本実施の形態の転がり軸受装置１０は、ハウジング１３の下部に潤滑油を貯留することによって、オイルエア潤滑だけでなく、ハウジング１３に貯留された潤滑油によっても転がり軸受１２の潤滑が可能となっている。なお、ハウジング１３の下部に貯留される潤滑油は、オイルエア潤滑装置１４によって供給してもよいし、このオイルエア潤滑装置１４以外の装置や方法によって（例えば人手によって）供給してもよい。

図１に示されるように、オイルエア潤滑装置１４は、オイルエアを供給する供給部２５と、この供給部２５の動作を制御する制御部２６とから構成されている。さらに供給部２５は、潤滑油供給部２７と、圧縮空気生成部２８と、混合部２９とを備えている。潤滑油供給部２７と混合部２９とは潤滑油流路３１によって接続されており、潤滑油供給部２７から間欠的に吐出される潤滑油が潤滑油流路３１を通って混合部２９に供給される（実線矢印ａ参照）。

圧縮空気生成部２８と混合部２９とは圧縮空気流路３２によって接続されており、圧縮空気生成部２８によって生成された圧縮空気は圧縮空気流路３２を通って混合部２９へ供給される（実線矢印ｂ参照）。混合部２９は、圧縮空気と潤滑油とを混合することによってオイルエアを生成する。また、混合部２９は、オイルエア流路３３によってハウジング１３の供給口２１に接続されており、このオイルエア流路３３を介してハウジング１３の供給口２１にオイルエアを供給する。制御部２６は、潤滑油供給部２７や圧縮空気生成部２８の作動・停止の切換等の制御を実行する機能を有している。

ハウジング１３の排出口２２には、排出流路３４が接続されている。この排出流路３４は、排出口２２を介してハウジング１３から排出される圧縮空気や余剰の潤滑油を流すことができる（実線矢印ｃ参照）。排出流路３４の末端は、大気に開放されるとともに、潤滑油の回収タンク３５に接続されている。また、この排出流路３４の一部は、後述するように排出口２２からハウジング１３内に空気の圧力を付与するためにも利用される。

オイルエア潤滑装置１４は、圧縮空気流路３２から分岐するバイパス流路３７を備えている。圧縮空気生成部２８によって生成された圧縮空気は、圧縮空気流路３２だけでなくバイパス流路３７にも流れるように構成されている（実線矢印ｄ参照）。このバイパス流路３７の下流側は、排出流路３４の中途部に接続されている。したがって、バイパス流路３７は、排出流路３４を介して排出口２２に接続される。

バイパス流路３７には、絞り弁やオリフィス、チョーク等からなる流量調整部（圧力調整部）３８が設けられている。この流量調整部３８は、圧縮空気流路３２とバイパス流路３７との双方に圧縮空気が流れたとき、前者を流れる圧縮空気の流量（及び圧力）が、後者を流れる圧縮空気の流量（及び圧力）よりも大きくなるように調整する機能を有している。

オイルエア流路３３には、電磁開閉弁等からなる開閉弁（切換部）４０が設けられている。この開閉弁４０が開いている間は、混合部２９からハウジング１３へのオイルエアの供給が可能となり、開閉弁４０が閉じている間は混合部２９からハウジング１３へのオイルエアの供給が停止する。この開閉弁４０は制御部２６によって開閉制御される。

転がり軸受装置１０は、回転軸１１の回転数（回転速度）を検出する回転センサ４１を備えている。制御部２６は、この回転センサ４１の検出信号が入力され、この検出信号に応じて開閉弁４０を制御するように構成されている。具体的に、制御部２６は、回転センサ４１によって回転軸１１の回転が検出されたとき、開閉弁４０を閉じてハウジング１３へのオイルエアの供給を停止し、回転センサ４１によって回転軸１１の回転が検出されなかったとき、開閉弁４０を開いてハウジング１３へのオイルエアの供給を実行する。

本実施の形態の転がり軸受装置１０は、回転軸１１が回転している間は開閉弁４０を閉じることによって、ハウジング１３内にオイルエアを供給しないように構成されている。そのため、転がり軸受１２の潤滑は、専らハウジング１３の下部側に貯留された潤滑油によって行われる。また、開閉弁４０を閉じると、圧縮空気生成部２８によって生成された圧縮空気はほぼ全量がバイパス流路３７を流れることになる（図１の点線矢印ｅ参照）。

回転軸１１の回転中にバイパス流路３７を流れる圧縮空気は、バイパス流路３７と排出流路３４との接続部４３から回収タンク３５側へ流れる（点線矢印ｇ参照）。通常、回収タンク３５は、ハウジング１３から離れた位置に配置されているので、前記接続部４３から回収タンク３５までの配管長が長くなり、流動抵抗が増大する。この流動抵抗による絞り作用によって接続部４３とハウジング１３との間における排出流路３４の圧力が高められるようになっている。

そのため、排出流路３４からハウジング１３へ向けて空気の圧力が伝達されて（点線矢印ｆ参照）排出口２２を介してハウジング１３の内部に空気の圧力が付与され、ハウジング１３の内圧がハウジング１３外よりも高められる。これにより、シール部材２０（図２参照）を通過してハウジング１３内に異物が侵入するのを好適に防止することができる。すなわち、本実施の形態では、オイルエア潤滑を行っていない場合にもハウジング１３内には空気の圧力が付与され、オイルエア潤滑を行っている場合と同様に好適に異物の侵入が防止される。ここに、開閉弁４０、制御部２６、バイパス流路３７等は、回転軸１１が回転している間にハウジング１３内に空気の圧力を付与する内圧付与手段を構成している。

本実施の形態では、回転軸１１の回転中はハウジング１３にオイルエアが供給されず、ハウジング１３内に貯留された潤滑油によって転がり軸受１２の潤滑が行われるので、転がり軸受１２によって撹拌されて飛散した潤滑油がオイルエアに含まれる圧縮空気とともに排出口２２から排出されてしまうことがない。そのため、ハウジング１３内に貯留された潤滑油の減少を抑制することができる。また、回転軸１１の回転中は、圧縮空気生成部２８からバイパス流路３７を流れる圧縮空気により排出流路３４を介して排出口２２からハウジング１３内に空気の圧力が付与されるため、ハウジング１３内の潤滑油が排出口２２から漏れてしまうのを確実に防止することができる。

回転軸１１の停止中は、ハウジング１３内にオイルエアが供給されるが、ハウジング１３内の下部側に貯留した潤滑油は飛散しないので、当該潤滑油がオイルエアに含まれる圧縮空気とともに排出口２２から排出されてしまうのを防止することができる。したがって、この場合にも、ハウジング１３内に貯留された潤滑油の減少を抑制することができる。
なお、オイルエアの供給によってハウジング１３内の潤滑油の量が排出口２２よりも高いレベルにまで増えた場合には、余剰の潤滑油が排出口２２から排出され、排出流路３４を通って回収タンク３５に回収される。

バイパス流路３７には流量調整部３８が設けられているので、回転軸１１の停止中、ハウジング１３に対してオイルエアを供給する際に、バイパス流路３７への圧縮空気の流れを完全に閉ざさなくても、混合部２９へ送る圧縮空気の流量を十分に確保することができる。
回転軸１１の回転中、ハウジング１３内には、圧縮空気生成部２８とは異なる装置によって生成された圧縮空気により圧力を付与することも可能である。ただし、本実施の形態のように、圧縮空気生成部２８によって生成された圧縮空気によりハウジング１３内に圧力を付与することによって、転がり軸受装置１０の構造の簡素化や製造コストの低減等を図ることができる。

図３は、本発明の第２の実施の形態に係る転がり軸受装置の概略図である。
本実施の形態の転がり軸受装置１０は、オイルエア潤滑装置１４におけるオイルエア流路３３に開閉弁４０（図１参照）が設けられておらず、圧縮空気流路３２とバイパス流路３７の分岐部に方向切換弁４６が設けられている。
そして、制御部２６は、回転センサ４１の検出信号に基づき、回転軸１１の回転中は圧縮空気がバイパス流路３７を流れるように方向切換弁４６を切換え、回転軸１１の停止中は圧縮空気が圧縮空気流路３２から混合部２９へ流れるように方向切換弁４６を切り換える制御を実行する。

以上のような構成によって、本実施の形態においても上記第１実施の形態と同様の作用効果を奏する。また、本実施の形態では、回転軸１１の停止中にはバイパス流路３７には圧縮空気が流れないので、バイパス流路３７に設けられていた流量調整部３８（図１参照）を省略することが可能となる。ただし、本実施の形態においても第１実施の形態と同様の開閉弁４０を設けたり、流量調整部３８を設けたりすることも可能である。

図４は、本発明の第３の実施の形態に係る転がり軸受装置の概略図である。
本実施の形態の転がり軸受装置１０は、排出流路３４におけるバイパス流路３７との接続部４３よりも下流側に絞り弁やオリフィス等からなる流量調整部４８を設けたものである。このような流量調整部４８を設けることによって、回転軸１１の回転中、バイパス流路３７を流れる圧縮空気によって確実に排出口２２からハウジング１３内に空気の圧力を付与することが可能となる。

本発明は、上述した実施の形態に限定されることなく適宜変更可能である。
例えば、本発明の転がり軸受装置は、鉄鋼設備用圧延機等の圧延ロール以外の回転軸１１を支持するために用いることができる。また、ハウジング１３の形状についても、上記実施の形態に限定されるものではなく、例えば、一方の側壁１３ｂが完全に閉じた形状に形成されていてもよい。また、ハウジング１３に形成される供給口２１や排出口２２の位置等についても適宜変更することができる。上記実施の形態では、回転軸１１の回転と停止の検出を回転センサ４１により行っているが、これに限定されるものではなく、例えば、回転軸１１を備えた装置（鉄鋼設備用圧延機等）の稼働・停止の情報や、回転軸１１を回転させるモーター等のオン・オフの情報等を制御部２６に入力することによって回転軸１１の回転と停止とを間接的に検出してもよい。

１０：転がり軸受装置、１１：回転軸、１２：転がり軸受、１３：ハウジング、１４：オイルエア潤滑装置（潤滑手段）、２１：供給口、２２：排出口、２５：供給部、２６：制御部、２７：潤滑油供給部、２８：圧縮空気生成部、２９：混合部、３２：圧縮空気流路、３７：バイパス流路、３８：流量調整部、４０：開閉弁

Claims

回転軸を回転自在に支持する転がり軸受と、この転がり軸受が収容されるハウジングと、このハウジングに対してオイルエアを供給する供給部を備えた潤滑手段と、を備え、前記ハウジングには、オイルエアを供給するための供給口と、オイルエアに含まれる圧縮空気を排出可能な排出口とが形成され、前記ハウジングの下部側に潤滑油が貯留される、転がり軸受装置において、
前記潤滑手段は、前記回転軸の回転中に前記供給部によるオイルエアの供給を停止し、前記回転軸の停止中に前記供給部によるオイルエアの供給を実行する制御部を備えていることを特徴とする転がり軸受装置。
前記回転軸の回転中に前記排出口を介して前記ハウジング内に空気の圧力を付与する内圧付与手段をさらに備えている、請求項１に記載の転がり軸受装置。
前記供給部は、圧縮空気生成部と、潤滑油供給部と、前記圧縮空気生成部により生成された圧縮空気と前記潤滑油供給部により供給された潤滑油とを混合する混合部と、前記圧縮空気生成部から前記混合部へ圧縮空気を流動させるための圧縮空気流路と、を含み、
前記内圧付与手段は、前記圧縮空気流路から分岐して前記排出口に接続されるバイパス流路と、前記回転軸の回転中に圧縮空気流路からバイパス流路へ圧縮空気の流路を切り換える切換部と、を備えている、請求項２に記載の転がり軸受装置。
前記内圧付与手段は、前記回転軸の停止中に、前記圧縮空気流路へ流れる圧縮空気の流量を前記バイパス流路へ流れる圧縮空気の流量よりも大きくする流量調整部をさらに備えている、請求項３に記載の転がり軸受装置。