JP2000087952A - レベラー用バックアップロール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 弾性シールの接触する部品の耐摩耗性に優
れ、長期にわたりシール性能が維持できるものとする。 【解決手段】 ロール軸１にロール部材２を支持する軸
受３，４の外側に、弾性シール８と、この弾性シール８
が接触する外輪側リング部材７と、エアーノズル９とを
設ける。エアーノズル９は、弾性シール８を空気圧で非
接触とするものであるが、これを設けない形式のシール
構造であっても良い。この構成において、外輪側リング
部材７を、熱処理等によりＨＲＣ３０以上の硬度とする
か、硬質クロムめっき、または黒色酸化表面処理を施こ
す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、鉄鋼材製造設備
等のレベラーに用いられるレベラー用バックアップロー
ルに関する。

【０００２】

【従来の技術】この種のバックアップロールは、ロール
軸の回りに嵌めた円筒形のロール部材を、その両端に介
在させた軸受で回転自在に支持している。軸受の外側に
は、ロール軸とロール部材の間にシールを介在させ、洗
浄液の使用等に対してロール内の密封を図っている。バ
ックアップロールのシール部に求められる特性として、
低トルク、密封性がある。これら低トルクと密封性は同
時に満足することが難しく、このため、一般には、低ト
ルクと密封性のいずれか片方を重視した軸受部構造を採
らざるを得ない。すなわち、非接触シールとすれば、低
トルクとなるが密封性に劣り、接触シールとすれば密封
性が良いが高トルクとなる。

【０００３】このような課題を解消するものとして、エ
アーノズルを設け、接触タイプの弾性シールを、空気圧
で非接触とするものを提案した（特開平９−１５１９４
８号）。弾性シールは、例えばロール軸に軸側リング部
材を介して取付けられ、ロール部材に設けられた外輪側
リング部材に接触するものとされる。これによれば、同
じ軸受部構造で、運転条件に応じて接触シールと非接触
シールとに使い分けることができ、低トルクと密封性と
の両方を満足することができる。例えば、ロールの回転
中は非接触として、空気圧、或いはラビリンスシール効
果等でシールを行い、停止中は接触シールとすることも
できる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記提案例のものにお
いて、弾性シールと接触させる外輪側リング部材は、通
常は弾性シールと非接触で使用されるため、原価低減に
寄与できる部品とされている。しかし、これは、エアー
供給を維持することが絶対条件である。エアーの供給が
停止する支障が発生したにもかかわらず設備の稼動を継
続しなければならない状況となったときに、外側リング
部材の硬度が確保されていないと、摩耗が進み、十分な
シール性能を発揮できなくなる恐れがある。弾性シール
によるシール性能の低下が生じても、軸受には一般にシ
ール付きのものが使用されるため、直ちに機能低下を生
じることはないが、万一、軸受の内部まで洗浄液等が浸
入すると、軸受機能の低下を伴うため、前記弾性シール
のシール機能が長期にわたり維持されるようにすること
が必要である。また、前記のようなエアー供給による弾
性シールの非接触化を行わない通常の接触シールを用い
たレベラー用バックアップロールにおいても、弾性シー
ルが接触する部品の摩耗により、シール性能の低下の問
題がある。さらに、レベラー用バックアップロールでは
洗浄液が使用されるため、前記の弾性シールが接触する
部品は、錆の発生の問題があり、錆から摩耗が進展する
こともあった。

【０００５】この発明の目的は、弾性シールの接触する
部品の耐摩耗性に優れ、長期にわたりシール性能が維持
できるレベラー用バックアップロールを提供することで
ある。この発明の他の目的は、弾性シールの接触する部
品の耐食性の向上を図り、錆から発生する摩耗を抑制す
ることである。この発明のさらに他の目的は、低トルク
性とシール性とを両立させた構成のものにおいて、シー
ル性能の長期にわたる維持が得られるようにすることで
ある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明のレベラー用バ
ックアップロールは、その前提構成を説明すると、ロー
ル軸が貫通したロール部材を、両端近傍で軸受を介して
前記ロール軸に設置し、前記ロール軸とロール部材との
間に、前記軸受よりも端部側に位置して弾性シールを設
け、この弾性シールは、前記ロール軸およびロール部材
のいずれか一方に取付け、前記ロール軸およびロール部
材の他方に、前記弾性シールが接触するリング部材を取
付けたものである。このうち、請求項１記載のバックア
ップロールは、上記前提構成のバックアップロールにお
いて、リング部材の硬度をＨＲＣ３０以上としたもので
ある。このＨＲＣ３０以上の硬度は、例えばリング部材
が鋼材である場合、熱処理を施すことで得られる。この
ように、リング部材の硬度をＨＲＣ３０以上に確保する
ことで、リング部材が弾性シールと摺接しても、摩耗が
軽減され、長期にわたり十分なシール性能を発揮するこ
とが可能となる。

【０００７】この発明の請求項２記載のバックアップロ
ールは、上記前提構成のバックアップロールにおいて、
前記リング部材に表面硬化処理層を施したものであり、
詳しくは耐食処理層を兼ねる表面硬化処理層として硬質
クロムめっきを施したものである。このようにリング部
材に硬質クロムめっきを施した場合、耐摩耗性の向上と
共に、耐食性の確保される。そのため、錆から発生する
摩耗に対しても、その摩耗進行の防止効果が期待でき
る。この発明の請求項３記載のバックアップロールは、
上記前提構成のバックアップロールにおいて、このリン
グ部材に耐食処理層を施したものであり、この耐食処理
層として黒色酸化表面処理を施したものである。このよ
うに、黒色酸化表面処理を施した場合、リング部材の錆
の発生が抑制され、錆から発生する摩耗が防止される。

【０００８】この発明の請求項３記載のバックアップロ
ールは、上記前提構成のバックアップロールにおいて、
前記リング部材をステンレス材としたものである。この
ようにステンレス製とした場合も、耐食性が向上し、錆
から発生する摩耗が防止される。

【０００９】この発明の前記各構成のバックアップロー
ルにおいて、前記リング部材は鋼材の削り出し品または
鋼板材のプレス成形品であっても良い。また、この発明
の前記各構成のバックアップロールにおいて、前記リン
グ部材は、ロール部材側に取付けられて前記軸受の外輪
の幅面に接する外輪側リング部材であっても良い。

【００１０】さらに、この発明の前記各構成のバックア
ップロールにおいて、空気圧により前記弾性シールを前
記リング部材に対して非接触とするエアーノズルを、前
記ロール軸側に設けても良い。すなわち、バックアップ
ロールの構成部材をロール部材側の部材とロール軸側の
部材とに分けたうちのロール軸側の部材に前記エアーノ
ズルを設けても良い。この構成の場合、通常はエアーノ
ズルからのエアー吐出により、空気圧で弾性シールを非
接触として使用されるが、エアー供給が停止する支障が
生じた状態で運転されても、弾性シールと接触するリン
グ部材の耐摩耗性が優れるため、十分なシール性能が長
期に渡り維持される。なお、この発明の前記各構成のバ
ックアップロールは、上記の空気圧で弾性シールを非接
触するものに限らず、エアーノズルを設けず、常時弾性
シールを接触させて用いるバックアップロールにも適用
することができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】この発明の一実施形態を図面と共
に説明する。このバックアップロールは鉄鋼材製造設備
のレベラーに用いられるものである。このバックアップ
ロールＡは、ロール軸１のまわりに嵌めた円筒形のロー
ル部材２を、その両端近傍に介在させた軸受３，４によ
り回転自在に支持したものであり、これら軸受３，４よ
りも外側、つまりロール端部側に、シール手段５が設け
られている。前記軸受３，４のうち、ロール中央側の軸
受３は針状ころ軸受等のころ軸受であり、端部側の軸受
４は深溝玉軸受等のシール付きの玉軸受である。

【００１２】シール手段５は、軸側リング部材６と、外
輪側リング部材７と、弾性シール８とを有し、軸側リン
グ部材６にエアーノズル９が設けられている。この実施
形態の場合、外輪側リング部材７が特許請求の範囲で言
うリング部材となる。外輪側リング部材７は、図３
（Ａ）に拡大して示すように断面逆Ｌ字状に形成され、
内径側へ延びる垂直板部７ａが軸受４の外輪に隣接する
ように、ロール部材２の内径面に嵌合状態に設けられ
る。外輪側リング部材７は、鋼材の削り出し品であって
も、鋼材板のプレス成形品であっても良い。

【００１３】外輪側リング部材７の表面部は、次の４種
類のいずれかの構成とされる。第１は、外輪側リング部
材７の表面の硬度をＨＲＣ３０以上としたものである。
この範囲の硬度は、例えば熱処理により得られる。第２
は、図３（Ｂ）に示すように、外輪側リング部材７の表
面に表面処理層７ｃとして、硬質クロムめっき層を施し
たものである。第３は、外輪側リング部材７の表面に表
面処理層７ｃとして、黒色酸化表面処理層を施したもの
である。これら表面処理層７ｃは、外輪側リング部材７
の全面に施すことが好ましいが、外輪側リング部材７の
垂直板部７ａの側面からなるシール接触面１０のみに施
しても良い。第４は、外輪側リング部材７をステンレス
材としたものである。

【００１４】図２に示すように、軸側リング部材６は、
断面Ｌ字状に形成され、内径部となる円筒状部分の先端
が軸受４の内輪に隣接するように、ロール軸１の外周に
嵌合状態に設けられている。軸側リング部材６の垂直板
部は、外径面がロール部材２の内径面にエアー吐出隙間
が開く程度に近接している。弾性シール８は、シール本
体８ａの内径部からリップ部８ｂが外径側へ斜めに延び
て断面Ｖ字状とされた一体のゴム等の弾性体からなり、
Ｌ形断面となった軸側リング部材６の外周の隅部にシー
ル本体８ａで嵌合してリップ部８ｂが外輪側リング部材
７の垂直板部７ａの側面からなるシール接触面１０に接
触している。

【００１５】軸側リング部材６のエアーノズル９は、リ
ップ部８ｂの内径側に位置して周方向複数箇所に設けら
れ、ロール軸１の外周に設けられた周溝１１に連通して
いる。ロール軸１には軸心部に空気供給孔１２が一端か
ら両シール装置５にわたって設けられ、空気供給孔１２
から周溝１１に連通する径方向の連通孔１３が複数本設
けられている。空気供給孔１２の空気導入口１２ａは、
空気供給源（図示せず）に配管接続される。前記玉軸受
４とロール軸１との間には、ロール軸１の外径面にシー
ル溝を形成してＯリング１４を介在させてある。また、
軸側リング部材６とロール軸１との間にも、エアーノズ
ル９よりも外側に位置してロール軸１の外径面にシール
溝を形成し、Ｏリング１５を介在させてある。

【００１６】図４は、この実施形態のバックアップロー
ルＡを用いたレベラーの一例を示す。このレベラーは、
材料Ｗの送り方向に若干ずれて位置する一対のワークロ
ール３１，３１間に、薄板の鋼板（例えば、板厚が３mm
までの鋼板）等からなる材料Ｗを通すことより材料Ｗを
凹凸のない平坦な形状に均すものである。各ワークロー
ル３１，３１は、各々２本の中間ロール３２により加圧
力が支持され、中間ロール３２はさらに数本（図示の例
では３本）のバックアップロール３３により加圧力が支
持される。これらのバックアップロール３３に、図１の
実施形態におけるバックアップロールＡが用いられる。

【００１７】上記構成のバックアップロールＡのシール
作用等を説明する。ロール停止時（軸受３，４の停止
時）は、弾性シール８は図２（Ａ）のように外輪側リン
グ部材７に接触状態であり、外部からの塵埃や洗浄液の
侵入を防止する。弾性シール８の他に軸受４内のシール
やこの軸受４の内径部のＯリング１４によってもシール
機能が得られる。ロール回転時は、図２（Ｂ）のように
エアーノズル９から圧縮空気が吐出されることにより、
弾性シール８は非接触となり、弾性シール８による抵抗
がなくなってトルクが軽減される。また、空気圧による
シールが弾性リング８の代わりに機能する。このとき、
軸受４がロール軸１に締まり嵌めされ、かつＯリング１
４が設けられているため、弾性シール８のリップ部８ｂ
を通過した空気は、ころ軸受３側へ洩れずに、ロール部
材２の外部へ効率的に噴出し、シール効果を発揮する。
このように、軸受停止時は弾性シール８の接触により確
実な密封構造となり、軸受回転時は非接触シールとなっ
て低トルクとなり、密封性が空気圧により確保される。
このため、許容周速により制限されていた高速回転領域
での使用が可能となる。ロール軸１の空気供給孔１２を
流れる空気は、ロール軸１を介して各軸受３，４を冷却
する。そのため、軸受３，４のグリースの熱劣化が防止
され、軸受寿命が向上する。

【００１８】また、この実施形態のバックアップロール
Ａは、外輪側リング部材７の前記３種類の表面部の構成
によって、次の各作用，効果が得られる。外輪側リング
部材７の硬度をＨＲＣ３０以上とした場合は、エアーノ
ズル９への圧縮空気の供給不良が生じ、弾性シール８が
外輪側リング部材７に摺接する状態で運転が続けられた
としても、外輪側リング部材７の摩耗が軽減され、長期
にわたり十分なシール性能を発揮することができる。外
輪側リング部材７に、表面処理層７ｃとして硬質クロム
めっき層を施した場合は、耐摩耗性の向上と共に、耐食
性が確保される。そのため、この場合も、エアーノズル
９への圧縮空気の供給不良が生じ、弾性シール８が外輪
側リング部材７に摺接する状態で運転が続けられたとし
ても、外輪側リング部材７の摩耗が軽減され、長期にわ
たり十分なシール性能を発揮することができる。また、
外輪側リング部材７の錆から発生する摩耗に対しても、
その摩耗進行の防止効果が期待できる。外輪側リング部
材７に、表面処理層７ｃとして黒色酸化表面処理層を施
した場合は、外輪側リング部材７の錆の発生が抑制さ
れ、錆から発生する摩耗が防止される。

【００１９】なお、この発明は、上記実施形態のバック
アップロールＡに限らず、図５〜図７，図９に示す各例
など、種々の構成のバックアップロールに適用すること
ができる。 図５の例は、図１の例における１本の空気
供給孔１２に代えて、ロール軸１の両端から各弾性シー
ル８の付近まで各々軸方向に延びる２本の空気供給孔１
２Ａ，１２Ａを設け、その軸端部を埋栓１６で閉じると
共に、ロール軸１の外径面から各空気供給孔１２Ａ，１
２Ａに連通する空気導入口１２Ａａ，１２Ａａを設けた
ものである。その他の構成は図１の例と同じである。

【００２０】図６の例は、図１の例における軸側リング
部材６、外輪側リング部材７、および弾性リング８に代
えて、厚肉の断面Ｌ字状の軸側リング部材６Ａをロール
軸１の外周に設け、ロール部材２の内径面に設けた弾性
シール８Ａのリップ部８Ａｂを、軸側リング部材６Ａの
外径面に接触させたものである。軸側リング部材６Ａに
はエアーノズル９を複数個設け、ロール軸１内に設けた
空気供給孔１２、連通孔１３、および周溝１１を介して
連通させてある。図１の例の各Ｏリング１４，１５は省
略してあるが、図１の例と同様に設けても良い。その他
の構成は図１の例と同じである。

【００２１】図７，図８の例は、図１の例において、ロ
ール部材２の両側に２個ずつ設けた軸受３，４の代わり
に、１個ずつ玉軸受４を設けたものである。エアーノズ
ル９へのエアー供給経路は、図７の例と同じく、両端か
ら各弾性シール８の付近まで各々軸方向に延びる２本の
空気供給孔１２Ａ，１２Ａを設け、その軸端部を埋栓１
６で閉じると共に、ロール軸１の外径面から各空気供給
孔１２Ａ，１２Ａに連通する空気導入口１２Ａａ，１２
Ａａを設けた構成としてある。外輪側リング部材７およ
び軸側リング部材６は、各々図８（Ａ），（Ｂ）に拡大
して示す断面形状のものとされる。この実施形態におけ
るその他の構成は、図１の例と同じである。

【００２２】図９の例は、図１の例において、エアーノ
ズル９およびそのエアー供給経路を省いたものである。
この実施形態の場合、弾性シール８は外輪側リング部材
７に常時接触する状態で使用される。その他の構成は図
１の例と同じである。このように、弾性シール８が外輪
側リング部材７に常時接触するものとした場合も、図１
の例で前述したように、外輪側リング部材７の表面部
を、熱処理等によりＨＲＣ３０以上の硬度とするか、ま
たは硬質クロムめっき層を施すか、または黒色酸化表面
処理層を施すことで、外輪側リング部材７の耐摩耗性に
優れ、長期にわたりシール性能が維持できるバックアッ
プロールとすることができる。

【００２３】なお、前記各実施形態では、弾性シール８
をロール軸１側に設け、これに接するリング部材を、ロ
ール部材２側に設けられた外輪側リング部材７とした
が、弾性シールをロール部材２に取付け、これに接する
リング部材をロール軸に取付けても良い。また、この弾
性シールは、リング部材を介さずにロール軸１またはロ
ール部材に直接に取付けても良い。

【００２４】

【発明の効果】この発明の請求項１記載のバックアップ
ロールは、リング部材の硬度をＨＲＣ３０以上としたた
め、リング部材の摩耗が軽減され、長期にわたり十分な
シール性能を発揮することが可能となる。この発明の請
求項２記載のバックアップロールは、リング部材に硬質
クロムめっきを施したため、耐摩耗性の向上と共に、耐
食性の確保され、錆から発生する摩耗に対しても、その
摩耗進行の防止効果が期待できる。この発明の請求項３
記載のバックアップロールは、リング部材に黒色酸化表
面処理を施したため、リング部材の錆の発生が抑制さ
れ、錆から発生する摩耗が防止される。この発明の請求
項４記載のバックアップロールは、リング部材にステン
レス材を用いたため、リング部材の錆の発生が防止さ
れ、錆から発生する摩耗が防止される。また、この発明
のバックアップロールは、空気圧により弾性シールをリ
ング部材に対して非接触とするエアーノズルを設けた場
合、低トルク性とシール性とが両立でき、またエアーの
供給が停止する支障が生じた状態で運転されたとして
も、弾性シールと接触するリング部材の耐摩耗性が優れ
るため、十分なシール性能が長期に渡り維持される。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態にかかるバックアップロ
ールの断面図である。

【図２】同バックアップロールのシール手段の動作説明
図である。

【図３】（Ａ）は同バックアップロールにおける外輪側
リング部材の部分拡大断面図、（Ｂ）はその変形例の部
分拡大断面図である。

【図４】同バックアップロールを用いたレベラーの一例
を示す概略側面図である。

【図５】この発明の他の実施形態にかかるバックアップ
ロールの断面図である。

【図６】この発明のさらに他の実施形態にかかるバック
アップロールの断面図である。

【図７】この発明のさらに他の実施形態にかかるバック
アップロールの断面図である。

【図８】（Ａ），（Ｂ）は各々同実施形態のバックアッ
プロールにおける外輪側リング部材および軸側リング部
材の拡大断面図である。

【図９】この発明のさらに他の実施形態にかかるバック
アップロールの断面図である。

【符号の説明】

１…ロール軸 ２…ロール部材 ３，４…軸受 ５…シール手段 ６…軸側リング部材 ７…外輪側リング部材（リング部材） ７ｃ…表面処理層 ８，８Ａ…弾性シール ８ｂ，８Ａａ…リップ部 ９…エアーノズル １０…シール接触面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3J006 AE09 AE22 CA01 3J016 AA02 BB03 BB23 CA07 3J103 AA02 AA13 AA24 AA38 AA51 AA74 CA25 DA05 FA11 FA12 FA13 GA02 GA52 HA03 HA33 4E003 AA02

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ロール軸が貫通したロール部材を、両端
   近傍で軸受を介して前記ロール軸に設置し、前記ロール
   軸とロール部材との間に、前記軸受よりも端部側に位置
   して弾性シールを設け、この弾性シールは、前記ロール
   軸およびロール部材のいずれか一方に取付け、前記ロー
   ル軸およびロール部材の他方に、前記弾性シールが接触
   するリング部材を取付け、このリング部材の硬度をＨＲ
   Ｃ３０以上としたレベラー用バックアップロール。
2. 【請求項２】 ロール軸が貫通したロール部材を、両端
   近傍で軸受を介して前記ロール軸に設置し、前記ロール
   軸とロール部材との間に、前記軸受よりも端部側に位置
   して弾性シールを設け、この弾性シールは、前記ロール
   軸およびロール部材のいずれか一方に取付け、前記ロー
   ル軸およびロール部材の他方に、前記弾性シールが接触
   するリング部材を取付け、このリング部材に硬質クロム
   めっきを施したレベラー用バックアップロール。
3. 【請求項３】 ロール軸が貫通したロール部材を、両端
   近傍で軸受を介して前記ロール軸に設置し、前記ロール
   軸とロール部材との間に、前記軸受よりも端部側に位置
   して弾性シールを設け、この弾性シールは、前記ロール
   軸およびロール部材のいずれか一方に取付け、前記ロー
   ル軸およびロール部材の他方に、前記弾性シールが接触
   するリング部材を取付け、このリング部材に黒色酸化表
   面処理を施したレベラー用バックアップロール。
4. 【請求項４】 ロール軸が貫通したロール部材を、両端
   近傍で軸受を介して前記ロール軸に設置し、前記ロール
   軸とロール部材との間に、前記軸受よりも端部側に位置
   して弾性シールを設け、この弾性シールは、前記ロール
   軸およびロール部材のいずれか一方に取付け、前記ロー
   ル軸およびロール部材の他方に、前記弾性シールが接触
   するリング部材を取付け、このリング部材をステンレス
   材としたレベラー用バックアップロール。
5. 【請求項５】 前記リング部材は鋼材の削り出し品また
   は鋼板材のプレス成形品とした請求項１ないし請求項３
   のいずれかに記載のレベラー用バックアップロール。
6. 【請求項６】 前記リング部材は、ロール部材側に取付
   けられて前記軸受の外輪の幅面に接する外輪側リング部
   材である請求項１ないし請求項５のいずれかに記載のレ
   ベラー用バックアップロール。
7. 【請求項７】 空気圧により前記弾性シールを前記リン
   グ部材に対して非接触とするエアーノズルを、前記ロー
   ル軸側に設けた請求項１ないし請求項６のいずれかに記
   載のレベラー用バックアップロール。