JP2003336631A - 自動調心軸受 - Google Patents

自動調心軸受

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JP2003336631A
JP2003336631A JP2002147660A JP2002147660A JP2003336631A JP 2003336631 A JP2003336631 A JP 2003336631A JP 2002147660 A JP2002147660 A JP 2002147660A JP 2002147660 A JP2002147660 A JP 2002147660A JP 2003336631 A JP2003336631 A JP 2003336631A
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JP2002147660A
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English (en)
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Takashi Masui
孝志 増井
Yoichi Numata
陽一 沼田
Toshikazu Kawakami
俊員 川上
Keiichi Miyoshi
敬一 三好
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Koyo Seiko Co Ltd
JFE Denki Corp
Original Assignee
Koyo Seiko Co Ltd
Mentec Kiko KK
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Abstract

(57)【要約】 【課題】軸心方向で熱伸縮する回転軸の一端を軸心方向
に位置決めする自動調心軸受において、外形寸法を大型
化することなく、定格荷重ならびに寿命向上を図る。 【解決手段】回転軸１の一端を軸心方向に位置決めして
支持するとともに回転軸１の撓みを許容する自動調心軸
受４において、調心輪付きの複列円筒ころ軸受の構成と
し、外周面が球面形状とされる外輪１１の軸心方向中間
に設けられる径方向内向きの鍔１５と、２つの内輪１２
Ａ，１２Ｂの一方の外端に設けられる鍔１６Ａとで第１
列の円筒ころ１３群が、また、外輪１１の鍔１５と２つ
の内輪１２Ａ，１２Ｂの他方の外端に設けられる鍔１６
Ｂとで第２列の円筒ころ１３群が、それぞれ軸心方向で
挟まれて位置決めされている。これにより、外輪１１の
軸心方向の幅寸法と外径寸法とを大きくすることなく、
複列の円筒ころ１３の総有効接触長さおよび外輪１１の
内径寸法を可及的に大きくできるようになる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば連続鋳造設
備の搬送系のロール軸固定側を支持するための自動調心
軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術】上記搬送系のロール軸は、高温のスラブ
などのワークの通過に伴い撓むので、その両端を自動調
心軸受で支持させるようにしている。
【０００３】この自動調心軸受としては、例えば球面こ
ろを有する球面ころ軸受や、外周面が球面形状の外輪を
有する調心輪付きの円筒ころ軸受などが用いられる。な
お、調心輪付きの円筒ころ軸受は、定格荷重を大きくで
きる点で優れている。
【０００４】ところで、上記ロール軸は、高温のワーク
の通過に伴い軸心方向に伸び、運転休止時に軸心方向に
縮むようになっているために、ロール軸の一端を軸心方
向に位置決めし、また、ロール軸の他端を軸心方向に伸
縮可能な自由状態にさせる必要がある。
【０００５】まず、上記ロール軸の一端側、つまり固定
側の自動調心軸受は、調心輪付き単列円筒ころ軸受とさ
れ、内・外輪の軸心方向両端に鍔を設け、各鍔により円
筒ころを軸心方向に位置決めする構成になっている。
【０００６】一方、上記ロール軸の他端側、つまり自由
側の自動調心軸受は、調心輪付き単列円筒ころ軸受とさ
れ、内・外輪のいずれか一方の軸心方向両端に鍔を設
け、他方を鍔なし形状とし、円筒ころの軸心方向での変
位を許容させるような構成になっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記固定側
の自動調心軸受を、調心輪付きの円筒ころ軸受とする場
合、外輪の外周面が球面形状であるため、外輪の軸心方
向両端における肉厚が薄くなり、鍔の強度が低下しやす
い。この鍔について十分な強度を確保するためには、鍔
の軸心方向での幅寸法と、外輪の軸心方向両端の肉厚寸
法とを大きくする必要があるが、そのようにすると、外
輪の軸心方向の全幅寸法を大きくするとともに、外輪の
外径寸法を大きくしなければならず、自動調心軸受の外
形が大型化してしまい、軸箱の設計変更を余儀なくされ
る。
【０００８】但し、軸箱を設計変更しないよう、外輪の
軸心方向での全幅寸法や外径寸法を制約する場合には、
円筒ころの軸心方向寸法を短くするとともに外輪の内径
寸法を小さくせざるを得ず、定格荷重の低下を余儀なく
される。
【０００９】このような事情に鑑み、本発明は、軸心方
向で熱伸縮する回転軸の一端を軸心方向に位置決めする
自動調心軸受において、外形寸法を大型化することな
く、定格荷重ならびに寿命向上を図ることを目的として
いる。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の自動調心軸受
は、回転軸の一端を軸心方向に位置決めして支持すると
ともに回転軸の撓みを許容するもので、内周面が球面形
状とされた調心輪と、外周面が球面形状とされ前記調心
輪の内周面に嵌合される単一の外輪と、前記外輪の内周
に対して所定間隔を介して挿通される２つの内輪と、前
記外輪の内周面と前記２つの内輪との間の環状空間に軸
心方向隣り合わせの２列で介装される複数の円筒ころと
を含み、前記外輪の内周面において軸心方向２列の円筒
ころ間に径方向内向きの鍔が、また、前記２つの内輪の
各軸心方向外端に径方向外向きの鍔がそれぞれ設けられ
ている。
【００１１】要するに、円筒ころを複列とし、外輪の軸
心方向中間に鍔を、また、２つの内輪の外端に鍔をそれ
ぞれ設けた構成とすることにより、外輪の軸心方向の幅
寸法と外径寸法とを大きくすることなく、複列の円筒こ
ろの総有効接触長さ（複列の円筒ころの有効接触長さを
足したもの）および外輪の内径寸法を可及的に大きく設
定できるようにしている。このため、自動調心軸受の外
形寸法が制約される場合でも、従来例に比べて十分大き
な定格荷重を確保できるようになる。しかも、円筒ころ
を単列とする場合に比べて、円筒ころのスキュー角を同
じにすると、１本当たりに負荷される荷重が約１／２で
あるため、円筒ころ端面から発生する軸心方向の力も約
１／２となり、円筒ころが円滑に転動しやすくなる点で
も有利となる。
【００１２】本発明の自動調心軸受は、回転軸の一端を
軸心方向に位置決めして支持するとともに回転軸の撓み
を許容するもので、内周面が球面形状とされた調心輪
と、外周面が球面形状とされ前記調心輪の内周面に嵌合
される単一の外輪と、前記外輪の内周に対して所定間隔
を介して挿通される単一の内輪と、前記外輪の内周面と
前記内輪の外周面との間の環状空間に軸心方向隣り合わ
せの２列で介装される複数の円筒ころとを含み、前記外
輪の内周面において軸心方向２列の円筒ころ間に径方向
内向きの鍔が、また、前記内輪の軸心方向一方外端に径
方向外向きの鍔がそれぞれ設けられているとともに、前
記内輪の軸心方向他方外端に鍔輪が付設されている。
【００１３】この場合、内輪について単一とし、その軸
心方向一端に鍔を設け、他端に鍔輪を付設する構成とし
ている点が上記発明構成と相違しているが、基本的に上
記発明構成と同様のメリットが得られる。
【００１４】なお、上記円筒ころを保持するための保持
器を用いずに、各円筒ころを周方向隣り合わせに配置す
る総円筒ころ構造とすることができる。この場合、保持
器なしの総ころタイプにしているから、定格荷重のさら
なる向上に貢献できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】図１から図３に本発明の一実施形
態を示している。ここでは、回転軸として、連続鋳造設
備の搬送系のロール軸を例に挙げている。図１は、ロー
ル軸支持装置を示す断面図、図２は、ロール軸の固定側
に配設される自動調心軸受を示す断面図、図３は、ロー
ル軸の自由側に配設される自動調心軸受を示す断面図で
ある。
【００１６】図中、１はロール軸、２は支持台となる軸
箱、３はスラブなどのワークである。ロール軸１は、軸
心方向隣り合わせに２つ配置されており、両ロール軸
１，１の両端それぞれが軸箱２に対して自動調心軸受
４，５を介して支持されている。
【００１７】図示するように、一対のロール軸１，１の
上側に高温になったワーク３が通過するようになってい
るので、各ロール軸１，１が熱伸縮するが、一対のロー
ル軸１，１の内端を所定隙間を介して近接配置させてい
るので、この内端側を軸心方向ほぼ不動に位置決め固定
しておき、ロール軸１，１の外端の軸心方向での熱伸縮
を許容させるようになっている。
【００１８】このような状況に基づき、ロール軸１，１
の内端を支持する自動調心軸受４，４としては、ロール
軸１，１を軸心方向ほぼ不動に位置決めするように、ま
た、ロール軸１，１の外端を支持する自動調心軸受５，
５としては、ロール軸１，１を軸心方向での熱伸縮を許
容するようにしており、このことから、前者を固定側、
後者を自由側と呼ぶことにする。
【００１９】具体的に、固定側の自動調心軸受４は、図
２に示すように、いわゆる調心輪付きの複列円筒ころ軸
受と呼ばれるものであり、単一の外輪１１と、２つの内
輪１２Ａ，１２Ｂと、複数の円筒ころ１３と、調心輪１
４とを含む構成になっている。そして、外輪１１の軸心
方向中間には、径方向内向きの鍔１５が、また、第１内
輪１２Ａと第２内輪１２Ｂの外端には、径方向外向きの
鍔１６Ａ，１６Ｂがそれぞれ一体に設けられている。
【００２０】また、自由側の自動調心軸受５は、図３に
示すように、いわゆる調心輪付きの単列円筒ころ軸受と
呼ばれるものであり、単一の外輪２１と、単一の内輪２
２と、複数の円筒ころ２３と、調心輪２４とを含む構成
になっている。そして、外輪２１の軸心方向両端には、
径方向内向きの鍔２５Ａ，２５Ｂが一体に設けられてお
り、内輪２２の外周面は軸心方向に面一になっている。
【００２１】なお、上記自動調心軸受４，５は、低速回
転で使用されることから、保持器を用いずに、総ころタ
イプにしている。しかし、本発明の自動調心軸受の使用
対象を、連続鋳造設備のロール軸支持装置以外とする場
合には、保持器を用いる構成としてもよい。
【００２２】また、上記自動調心軸受４，５に備える調
心輪１４，２４は、図示しないが円周上で１ヶ所切断し
た構造としているが、軸心方向中央で分離した２つ割り
または外輪１１，２１の入れ溝付きとしてもよい。
【００２３】さらに、少なくとも上記固定側の自動調心
軸受４は、外輪１１において最大外径部分、つまり軸心
方向中央に径方向に沿う油孔１７が設けられており、調
心輪１４および軸箱２にも前記油孔１７に対して連通連
結する給油路６ａ，６ｂが設けられており、公知の強制
循環給脂方法でもって自動調心軸受４が潤滑されるよう
になっている。
【００２４】この実施形態では、上述したように、特に
固定側の自動調心軸受４について、円筒ころ１３を複列
とし、外輪１１の軸心方向中間に鍔１５を、また、２つ
の内輪１２Ａ，１２Ｂの外端に鍔１６Ａ，１６Ｂをそれ
ぞれ設けた構成としていることに特徴がある。
【００２５】これにより、外輪１１の軸心方向の幅寸法
と外径寸法とを大きくすることなく、複列の円筒ころ１
３の総有効接触長さ（複列の円筒ころ１３の各有効接触
長さを足した寸法）および外輪１１の内径寸法を可及的
に大きく設定できるようになる。しかも、この実施形態
では、保持器なしの総ころタイプにしているから、定格
荷重のさらなる向上に貢献できている。また、円筒ころ
１３を複列にしているから、単列とする場合に比べて、
円筒ころ１３のスキュー角を同じにすると、１本当たり
に負荷される荷重が約１／２であるため、円筒ころ１３
端面から発生する軸心方向の力も約１／２となり、円筒
ころ１３が円滑に転動しやすくなる点でも有利となる。
【００２６】このような本実施形態の上記メリットにつ
いて、従来例に係る図５と図６を引用して、詳細に説明
する。
【００２７】まず、図５に示す従来例１の自動調心軸受
４ａは、いわゆる調心輪付きの単列円筒ころ軸受と呼ば
れるものであり、単一の外輪１１の軸心方向両端に径方
向内向きの鍔１５Ａ，１５Ｂを、また、単一の内輪１２
の軸心方向一端に径方向外向きの鍔１６を設け、鍔輪１
８を付設するようにしている。
【００２８】また、図６に示す従来例２の自動調心軸受
４ｂは、いわゆる調心輪付きの複列組み合わせ円筒ころ
軸受と呼ばれるものであり、２つの外輪１１Ａ，１１Ｂ
の軸心方向内端に径方向内向きの鍔１５Ａ，１５Ｂを、
また、２つの内輪１２Ａ，１２Ｂの軸心方向両端にそれ
ぞれ径方向外向きの鍔１６Ａ，１６Ｂを設けるようにし
ている。２つの外輪１１Ａ，１１Ｂは、図示しないがピ
ンなどで結合される。
【００２９】ここで、上記従来例１の場合、従来例の課
題の項目で述べたとおり、外輪１１の鍔１５Ａ，１５Ｂ
の強度確保のために、外形寸法が大きくなってしまうと
いう不具合がある。
【００３０】このような従来例１に対して、本実施形態
では、外輪１１の鍔１５を肉厚の最も厚い軸心方向中間
に１つだけ設けているから、従来例１のように外輪１１
の軸心方向両端の肉厚や鍔１５そのものの幅寸法を大き
くせずとも、鍔１５の強度を強くできるようになる。そ
のため、本実施形態での鍔１５の幅寸法ｗ１は、従来例
１での片方の鍔１５Ａ（１５Ｂ）の幅寸法ｗ２よりも小
さくすることができるとともに、外輪１１の外径寸法を
従来例１に比べて小さくすることができる。これによ
り、外輪１１の全幅寸法を本実施形態と従来例１とで同
一とした場合には、本実施形態の複列の円筒ころ１３の
総有効接触長さ（複列の円筒ころ１３の各有効接触長さ
を足した寸法）を、従来例１の単一の円筒ころ１３の有
効接触長さよりも大きくできることになる。また、外輪
１１の外径寸法を本実施形態と従来例１とで同一とした
場合には、本実施形態の外輪１１の内径寸法Ｒ１を従来
例１の内径寸法Ｒ２よりも大きくできることになり、円
筒ころ１３の使用数を増やせることになる。これらの相
乗効果により、本実施形態では、固定側の自動調心軸受
４の定格荷重を向上できる結果となる。
【００３１】次に、従来例２の場合、２つの外輪１１
Ａ，１１Ｂを用いているために、それぞれの鍔１５Ａ，
１５Ｂの総幅寸法を本実施形態での鍔１５の幅寸法と同
じに設定したとしても、従来例２の２つの鍔１５Ａ，１
５Ｂ個々の強度が低いため、それらを合わせても、本実
施形態での鍔１５の強度に比べると、低いと言え、結
局、従来例２の場合、鍔１５Ａ，１５Ｂの総幅寸法を本
実施形態での鍔１５の幅寸法よりも大きくしなければな
らず、従来例２での複列の円筒ころ１３の総有効接触長
さが本実施形態よりも短くなってしまう。しかも、従来
例２の場合、２つの外輪１１Ａ，１１Ｂの外周面を個別
に球面形状に加工する必要があるために、それらを組み
合わせたときに各外輪１１Ａ，１１Ｂの曲率中心がずれ
るおそれがあり、調心機能を阻害するおそれがある。こ
のような従来例２に対して、本実施形態では、単一の外
輪１１の外周面に対して球面を単一曲率で加工すればよ
いから、その形状精度が向上し、調心機能も安定するこ
とになると言える。
【００３２】以上説明したように、固定側の自動調心軸
受４について、外形寸法を変更することなく、定格荷重
ならびに寿命を向上できるようになるから、軸箱２など
の支持台の設計変更が不要となって設備コストの無駄な
上昇を回避できるとともに、ロール軸１の支持剛性が向
上してワーク４の安定搬送が達成できるようになる。
【００３３】なお、本発明は上記実施形態で説明したも
のに限定されるものではなく、種々の変形や応用が考え
られる。
【００３４】（１）上記実施形態において、固定側の自
動調心軸受４は、２つの内輪１２Ａ，１２Ｂを有する構
成になっているが、１つの内輪を有する構成とすること
ができる。具体的に、図４に示すように、上記従来例１
に係る図５に示した内輪１２と同じく、内輪１２の軸心
方向一端に径方向外向きの鍔１５を設け、鍔輪１８を付
設する形態とすることができる。
【００３５】（２）上記実施形態において、固定側の自
動調心軸受４は、連続鋳造設備における搬送系のロール
軸１の固定側に用いる場合のみに限定されず、例えばロ
ール軸１の自由側に対して固定側の軸心方向中心の位相
が大きくずれている場合などのような用途にも使用する
ことができる。
【００３６】
【発明の効果】請求項１に係る発明は、円筒ころを複列
とし、外輪の軸心方向中間に鍔を、また、２つの内輪の
外端に鍔をそれぞれ設けた構成としているから、外輪の
軸心方向の幅寸法と外径寸法とを大きくすることなく、
複列の円筒ころの総有効接触長さ（複列の円筒ころの有
効接触長さを足したもの）および外輪の内径寸法を可及
的に大きく設定できるようになり、例えば自動調心軸受
の外形寸法が制約される場合でも、従来例に比べて十分
大きな定格荷重を確保できるようになり、しかも、円筒
ころを単列とする場合に比べて、円筒ころのスキュー角
を同じにすると、１本当たりに負荷される荷重が約１／
２であるため、円筒ころ端面から発生する軸心方向の力
も約１／２となり、円筒ころが円滑に転動しやすくなる
点でも有利となる。また、外輪側の鍔部の強度を確保で
きる。
【００３７】請求項２に係る発明は、内輪について単一
とし、その軸心方向一端に鍔を設け、他端に鍔輪を付設
する構成としている点が上記請求項１に係る発明と相違
しているが、基本的に請求項１と同様のメリットが得ら
れる。
【００３８】請求項３に係る発明は、保持器なしの総こ
ろタイプにしているから、定格荷重のさらなる向上に貢
献できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るロール軸支持装置を
示す断面図
【図２】図１のロール軸の固定側に配設される自動調心
軸受を示す断面図
【図３】図１のロール軸の自由側に配設される自動調心
軸受を示す断面図
【図４】本発明の他の実施形態で、図２に対応する図
【図５】従来例１に係る自動調心軸受を示す断面図
【図６】従来例２に係る自動調心軸受を示す断面図
【符号の説明】
１ ロール軸 ２ 軸箱 ３ ワーク ４ 固定側の自動調心軸受 ５ 自由側の自動調心軸受 １１ 外輪 １２Ａ，１２Ｂ 第１、第２内輪 １３ 円筒ころ １４ 調心輪 １５ 外輪の鍔 １６Ａ，１６Ｂ 第１、第２内輪の鍔
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 沼田 陽一 大阪市中央区南船場三丁目５番８号 光洋 精工株式会社内 (72)発明者 川上 俊員 大阪市中央区南船場三丁目５番８号 光洋 精工株式会社内 (72)発明者 三好 敬一 東京都港区芝５丁目31番17号ホープビル６ 階 メンテック機工株式会社内 Ｆターム(参考） 3J012 AB03 BB03 DB02 FB11 HB01

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】回転軸の一端を軸心方向に位置決めして支
    持するとともに回転軸の撓みを許容する自動調心軸受で
    あって、 内周面が球面形状とされた調心輪と、外周面が球面形状
    とされ前記調心輪の内周面に嵌合される単一の外輪と、
    前記外輪の内周に対して所定間隔を介して挿通される２
    つの内輪と、前記外輪の内周面と前記２つの内輪の外周
    面との間の環状空間に軸心方向隣り合わせの２列で介装
    される複数の円筒ころとを含み、 前記外輪の内周面において軸心方向２列の円筒ころ間に
    径方向内向きの鍔が、また、前記２つの内輪の各軸心方
    向外端に径方向外向きの鍔がそれぞれ設けられているこ
    とを特徴とする自動調心軸受。
  2. 【請求項２】回転軸の一端を軸心方向に位置決めして支
    持するとともに回転軸の撓みを許容する自動調心軸受で
    あって、 内周面が球面形状とされた調心輪と、外周面が球面形状
    とされ前記調心輪の内周面に嵌合される単一の外輪と、
    前記外輪の内周に対して所定間隔を介して挿通される単
    一の内輪と、前記外輪の内周面と前記内輪の外周面との
    間の環状空間に軸心方向隣り合わせの２列で介装される
    複数の円筒ころとを含み、 前記外輪の内周面において軸心方向２列の円筒ころ間に
    径方向内向きの鍔が、また、前記内輪の軸心方向一方外
    端に径方向外向きの鍔がそれぞれ設けられているととも
    に、前記内輪の軸心方向他方外端に鍔輪が付設されてい
    ることを特徴とする自動調心軸受。
  3. 【請求項３】請求項１または請求項２の自動調心軸受に
    おいて、 前記円筒ころを保持するための保持器を用いずに、各円
    筒ころを周方向隣り合わせに配置する総円筒ころ構造と
    されていることを特徴とする自動調心軸受。
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