JP5098436B2

JP5098436B2 - 円筒ころ軸受装置

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Publication number: JP5098436B2
Application number: JP2007137562A
Authority: JP
Inventors: 丈晴浦西
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2007-05-24
Filing date: 2007-05-24
Publication date: 2012-12-12
Anticipated expiration: 2027-05-24
Also published as: EP2149718A1; JP2008291909A; US8210753B2; CN101680478A; WO2008146704A1; US20100129019A1; CN101680478B

Description

本発明は、例えば連続鋳造設備のロールを支持するために使用される円筒ころ軸受装置に関する。

連続鋳造設備では、鋳型から抜き出された帯状の鋳片（スラブ）を搬送するために、搬送方向に直交する軸心回りに回転するロールを、搬送方向に多数並べて備えている。
このような連続鋳造設備においては、近年、鋳片の内部亀裂や偏析等の品質問題の対策から、各ロールのロールピッチ寸法を小さくする傾向にある。しかし、この場合、ロールの外径を小さくしなければならないので、ロールの強度が低下するという弊害が生じる。その対策のため、ロールの軸方向両端部だけでなく、中間部でも軸受によって支持することが行われている。

図４は、ロール１１１の中間部の支持に用いられる円筒ころ軸受装置１１０を示す断面図である。ロール１１１は、円筒ころ軸受装置によって支持される軸部１２１と、この軸部１２１の軸方向両側に配置され、実際に鋳片を搬送する部位となるロール部１２２Ａ，１２２Ｂとを有する杵型ロールとされている。円筒ころ軸受装置１１０は、円筒ころ軸受１１２と、円筒ころ軸受１１２を支持する軸受箱１１３とを備え、円筒ころ軸受１１２は、軸部１２１に外嵌される内輪１１４と、この内輪１１４の径方向外側に配置された外輪１１５と、内輪１１４及び外輪１１５の間に配置される円筒ころ１１６とを備えている。内輪１１４及び外輪１１５はそれぞれ径方向線で２分割された２分割軸受とされている。軸受箱１１３も上下に２分割（１１３Ｅ，１１３Ｆ）され、分割された一方（上側）１１３Ｅが外輪１１５の一部を兼ねている。

連続鋳造設備に用いられるロール１１１は鋳片からの熱によって膨張が生じるため、円筒ころ軸受装置１１０は、ロール１１１の熱膨張を吸収するべく、内輪１１４と外輪１１５とが軸方向に相対移動可能に構成されている。
具体的には、内輪１１４の軌道面１１４Ａの軸方向両側には鍔部１１４Ｂが形成され、円筒ころ１１６は、鍔部１１４Ｂによって内輪１１４に対する軸方向の移動が規制されている。一方、外輪１１５の軌道面１１５Ａは、円筒ころ１１６よりも軸方向の幅が大きく形成されており、これによって、円筒ころ１１６は、当該軌道面１１５Ａ上を軸方向に移動可能とされている。また、ロール部１２２Ａ，１２２Ｂが軸方向に移動したとき、軸受箱１１３の軸方向側面１１３Ａ，１１３Ｂと接触しないように、当該側面１１３Ａ，１１３Ｂと、両側のロール部１２２Ａ，１２２Ｂとの間には隙間ａ１，ａ２が形成されている。

なお、下記特許文献１には、杵型ロールを用いた連続鋳造機が開示されている。
実開昭６２−１８３９５３号公報

図４に示す従来の円筒ころ軸受装置１１０は、軸方向の中心線Ｙを基準にして軸方向両側が対称形状に形成され、さらに、軸方向の中心線Ｙが、２つのロール部１２２Ａ，１２２Ｂの軸方向中心に位置するように配置されていたので、軸受箱１１３とロール部１２２Ａ，１２２Ｂとの間の隙間ａ１，ａ２や、外輪１１５上の円筒ころ１１６が移動可能な幅ｂ１，ｂ２は、軸方向両側について同じ量（ａ１＝ａ２，ｂ１＝ｂ２）に設定されていた。
しかしながら、上記ロール１１１は、通常軸方向一端が固定端とされ、軸方向他方側（例えば矢印Ｘ方向）へしか熱膨張することができない構造となっているので、この熱膨張を吸収するための隙間や幅は、軸方向片側（ａ２，ｂ１）しか利用されない。したがって、反対側の隙間ａ１や幅ｂ２は、無駄なスペースとして存在している。

本願発明は、このような点に着目し、ロールの膨張の吸収に利用されない軸受箱とロール部との間の隙間等を少なくし、その分、軸受箱や円筒ころ軸受の軸方向の幅を拡大することによって、円筒ころ軸受の負荷容量を増大させることができる円筒ころ軸受装置を提供することを目的とする。

本発明は、軸部の軸方向両側に当該軸部よりも大径のロール部を備え且つ軸方向一方側へ膨張しうるロールを、回転自在に支持する円筒ころ軸受装置であって、前記軸部に外嵌される内輪と、この内輪の径方向外側に配置される外輪と、前記内輪及び前記外輪の間に配置される円筒ころと、前記外輪を支持する軸受箱とを備え、前記内輪と外輪とが軸方向に相対移動可能とされている円筒ころ軸受装置において、
軸方向両側の前記ロール部の間の中心線に対して、前記軸受箱の前記軸方向一方側の第１の側面が、軸方向他方側の第２の側面よりも軸方向外方に配置され、
当該第１の側面とこれに対向する前記ロール部との間の隙間が、前記第２の側面とこれに対向する前記ロール部との間の隙間よりも小さく設定されることを特徴とする。

これによれば、ロールの膨張の吸収に利用されない軸受箱の第１の側面とロール部との隙間を少なくし、軸受箱の軸方向の幅を拡大することができる。これに伴い、外輪や円筒ころの軸方向幅（長さ）を拡大し、円筒ころ軸受装置の負荷容量を高めることが可能となる。

前記円筒ころは、前記ロールの膨張に伴って前記外輪及び前記内輪のいずれか一方の軌道面上を軸方向に移動可能であり、
さらに、前記円筒ころは、前記一方の軌道面に対する相対的な移動方向とは反対方向に延長して形成され、この円筒ころから前記移動方向とは反対方向へ張り出す前記一方の軌道面の幅が、前記移動方向へ張り出す前記一方の軌道面の幅よりも小さく設定されていることが好ましい。

これによれば、ロールの膨張に伴って円筒ころが移動する方向とは反対方向へ円筒ころを延長することにより、円筒ころを従来よりも軸方向に長く形成することができ、これによって円筒ころ軸受装置の負荷容量を高めることができる。

本発明によれば、ロールの膨張の吸収に利用されない軸受箱とロール部との間の隙間等を少なくし、その分、軸受箱や円筒ころ軸受の軸方向の幅を拡大することによって、円筒ころ軸受の負荷容量を増大させることができる。

図１は、本発明の第１の実施形態にかかる円筒ころ軸受装置１０の要部の縦断面図である。この円筒ころ軸受装置１０は、例えば連続鋳造設備において鋳片（スラブ；被搬送物）を搬送するロール１１を支持するために用いられ、その基本構成は、図４に示す従来技術と同様である。すなわち、円筒ころ軸受装置１０は、円筒ころ軸受１２と、円筒ころ軸受１２を支持する軸受箱（軸受ハウジング）１３とからなり、円筒ころ軸受１２は、内輪１４と、この内輪１４の径方向外側に配置された外輪１５と、内輪１４及び外輪１５の間に配置された円筒ころ１６と、を備えている。また、円筒ころ軸受１２は２分割軸受とされており、内輪１４及び外輪１５は径方向線で２分割されている。なお、外輪１５の分割された一部は、図４と同様に、軸受箱１３によって兼用することができる。

この円筒ころ軸受装置１０によって支持されるロール１１は、内輪１４に内嵌される軸部２１と、この軸部２１の軸方向両側に設けられ、軸部２１よりも大径のロール部２２Ａ，２２Ｂとを備えた杵型ロールであり、ロール部２２Ａ，２２Ｂの外周面上を鋳片が搬送される。また、ロール１１は、図１の左側が、図示しない他の軸受装置によって軸方向の移動が規制された状態で支持されており、鋳片からの熱伝達によって、右方向（矢印Ｘ方向）に熱膨張（伸長）する。なお、図１は、ロール１１が熱膨張していない状態を示す。

内輪１４の外周面には、円筒ころ１６用の軌道面１４Ａが形成され、この軌道面１４Ａの軸方向両側には鍔部１４Ｂが形成され、この鍔部１４Ｂによって円筒ころ１６の軸方向への移動が規制されている。また、鍔部１４Ｂの軸方向外側には周溝１４Ｃが凹設され、この周溝１４Ｃにオイルシール１７が装着されている。
外輪１５は、内輪１４よりも軸方向の幅が小さく形成されている。外輪１５の外周面は球面状に形成され、軸受箱１３の内周面に形成された球面溝１３Ｃに摺動自在に嵌合し、調心機能が付与されている。外輪１５の内周面は、円筒ころ１６用の軌道面１５Ａとされ、この軌道面１５Ａの軸方向の幅は円筒ころ１６の軸方向の長さよりも大きく形成されている。そして、円筒ころ１６は、軌道面１５Ａの軸方向中央部に配置され、円筒ころ１６の軸方向両側には、同じ幅（ｂ１＝ｂ２）だけ軌道面１５Ａが張り出している。

軸受箱１３の内周面において、球面溝１３Ａの軸方向両側にはそれぞれラビリンスリング１８Ａ，１８Ｂが取り付けられ、このラビリンスリング１８Ａ，１８Ｂの内周面に前記オイルシール１７の外周部が摺動自在に接触している。また、ラビリンスリング１８Ａ，１８Ｂの軸方向外端部は、ロール部２２Ａ，２２Ｂの側面に形成された凹陥部２２Ｃに挿入されている。

軸受箱１３は、２つのロール部２２Ａ，２２Ｂ間の中心線Ｙ２に対して、軸方向一方の側面（図１の右側面；以下、第１の側面という）１３Ａが、軸方向他方の側面（図１の左側面；以下、第２の側面という）１３Ｂよりも軸方向外方（右方）に配置されている。そして、第１の側面１３Ａは、これに対向する右側のロール部２２Ａに接近して配置され、両者の隙間ａ１は、第２の側面１３Ｂとこれに対向する左側のロール部２２Ｂとの隙間ａ２よりも小さく設定されている。図１には、比較のために従来の軸受箱１１３（図４参照）の第１の側面１１３Ａの位置を２点鎖線で示している。

また、軸受箱１３の第１の側面１３Ａを軸方向外方に配置して、軸受箱１３の幅Ｗを従来よりも拡大したことに伴い、外輪１５及び円筒ころ１６が軸方向外方（右方）に延長して形成されている。これにより、軸受箱１３、外輪１５、円筒ころ１６の軸方向の中心線Ｙ１は互いに一致し、当該中心線Ｙ１は、２つのロール部２２Ａ，２２Ｂ間の中心線Ｙ２よりも軸方向一方（右方）に配置されている。内輪１４の軸方向の中心線は、従来と同様に２つのロール部２２Ａ，２２Ｂ間の中心線Ｙ２と一致している。

ロール１１が鋳片からの熱によって矢印Ｘ方向に膨張すると、内輪１４及び円筒ころ１６は同方向Ｘに移動し、円筒ころ１６の移動は、円筒ころ１６から右側へ張り出す軌道面１５Ａの幅ｂ１によって吸収される。また、ロール部２２Ｂの移動は、軸受箱１３の第２の側面１３Ｂとの間に形成された隙間ａ２によって吸収される。したがって、第１の側面１３Ａとロール部２２Ａとの隙間ａ１や、円筒ころ１６から左側へ張り出す軌道面１５Ａの幅ｂ２は、ロール１１の熱膨張を吸収するためには利用されていない。

本実施形態では、上記のようなロール１１の熱膨張によって、ロール部２２Ａとの隙間ａ１が拡がる側にある軸受箱１３の第１の側面１３Ａを従来よりも軸方向外方に配置することによって、従来発生していた無駄なスペース（図４のａ１）を少なくし、軸受箱１３の幅Ｗを拡大している。そのため、外輪１５及び円筒ころ１６を従来よりも軸方向に延長して、円筒ころ軸受１２の負荷容量を増大することができる。
また、軸受箱１３の幅Ｗを広くしても、両ロール部２２Ａ，２２Ｂの間隔（ａ２＋Ｗ＋ａ１）は従来と変わることがないので、鋳片の搬送に何ら支障はなく、鋳片の品質不良を伴うこともない。

図２は、本発明の第２の実施形態にかかる円筒ころ軸受装置１０の要部の縦断面図である。本実施形態は、円筒ころ１６を軸方向他方（左方）に延長した点で上記第１の実施形態と異なり、その他の構成は同一である。なお、図２には、比較のために第１実施形態の円筒ころ１６の左端部の位置（符号１６′）を２点鎖線で示してある。
また、このように円筒ころ１６を延長したことによって、内輪１４の軸方向の中心線Ｙ２と、円筒ころ１６の軸方向中心とが一致若しくは略一致している。また、円筒ころ１６から左側へ張り出す軌道面１５Ａの幅ｂ２が、右側へ張り出す幅ｂ１よりも小さくなっている。

本実施形態では、ロール１１の熱膨張に伴って円筒ころ１６が移動する方向とは反対方向（反Ｘ方向）に円筒ころ１６を延長することによって、従来発生していた無駄なスペース（図４のｂ２）を小さくし、円筒ころ軸受１２の負荷容量をさらに増大することができる。

図３は、本発明の第３の実施形態にかかる円筒ころ軸受装置１０の要部の縦断面図である。本実施形態の第２実施形態と異なるところは、オイルシール１７が軸受箱１３の内周面に形成された周溝１３Ｄに装着され、オイルシール１７の内周部が、内輪１４の外周面に摺動自在に接触している点である。その他の構成及び作用効果は、第２実施形態と略同様であるので、詳細な説明は省略する。

本発明は、上記実施形態に限定されることなく適宜設計変更可能である。
例えば、上記実施形態の円筒ころ軸受は、ロール１１の熱膨張に伴って円筒ころ１６が外輪１５の軌道面１５Ａ上を軸方向に移動するものとなっているが、内輪１４の軌道面１４Ａ上を軸方向に移動（内輪１４が円筒ころ１６上を移動）するものであってもよい。また、本発明は、連続鋳造設備以外に、被搬送物からの熱等によりロールが軸方向一方側へ膨張しうる他の装置にも適用可能である。

本発明の第１実施形態に係る円筒ころ軸受装置の要部の縦断面図である。本発明の第２実施形態に係る円筒ころ軸受装置の要部の縦断面図である。本発明の第３実施形態に係る円筒ころ軸受装置の要部の縦断面図である。従来技術に係る円筒ころ軸受装置の縦断面図である。

符号の説明

１０円筒ころ軸受装置
１１ロール
１２円筒ころ軸受
１３軸受箱
１３Ａ第１の側面
１３Ｂ第２の側面
１４内輪
１５外輪
１６円筒ころ
２１軸部
２２Ａ，２２Ｂロール部
ａ１，ａ２隙間
ｂ１，ｂ２幅

Claims

軸部の軸方向両側に当該軸部よりも大径のロール部を備え且つ軸方向一方側へ膨張しうるロールを、回転自在に支持する円筒ころ軸受装置であって、前記軸部に外嵌される内輪と、この内輪の径方向外側に配置される外輪と、前記内輪及び前記外輪の間に配置される円筒ころと、前記外輪を支持する軸受箱とを備え、前記内輪と外輪とが軸方向に相対移動可能とされている円筒ころ軸受装置において、
軸方向両側の前記ロール部の間の中心線に対して、前記軸受箱の前記軸方向一方側の第１の側面が、軸方向他方側の第２の側面よりも軸方向外方に配置され、
当該第１の側面とこれに対向する前記ロール部との間の隙間が、前記第２の側面とこれに対向する前記ロール部との間の隙間よりも小さく設定されることを特徴とする円筒ころ軸受装置。
前記円筒ころは、前記ロールの膨張に伴って前記外輪及び前記内輪のいずれか一方の軌道面上を軸方向に移動可能であり、
さらに、前記円筒ころは、前記一方の軌道面に対する相対的な移動方向とは反対方向へ延長して形成され、この円筒ころから前記移動方向とは反対方向へ張り出す前記一方の軌道面の幅が、前記移動方向へ張り出す前記一方の軌道面の幅よりも小さく設定されていることを特徴とする請求項１記載の円筒ころ軸受装置。