JP2015010704A - 調心輪付き円筒ころ軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】外輪の強度を確保しつつ、基本動定格荷重及び基本静定格荷重の向上が図れ、且つ、軸受が組み込まれる装置のコストアップを抑制することができる調心輪付き円筒ころ軸受を提供する。【解決手段】調心輪付き円筒ころ軸受１は、外周面に内輪軌道面１１を有する内輪１０と、内周面に外輪軌道面２１を有し、外周面２２が球面形状を有する外輪２０と、内輪軌道面１１と外輪軌道面２１との間に転動自在に配置される複数の円筒ころ３０と、外輪２０の外周面２２に揺動可能に嵌合する球面形状の内周面４１を有する調心輪４０と、を備える。外輪２０の軸方向幅は、調心輪４０及び内輪１０の軸方向幅より長い。【選択図】図１

Description

本発明は、調心輪付き円筒ころ軸受に関し、より詳細には、連続鋳造機，ブロワー，テーブルローラーに適用可能な調心輪付き円筒ころ軸受に関する。

製鉄所において、精練を終了した鋼は鋳造プロセスに送られる。溶鋼から直接鋼片をつくる連続鋳造機においてスラブ、ブルーム、ビレットなどが鋳造されることが多い。連続鋳造設備の概略は次のようなものである。まず、取鍋からタンディッシュに溶鋼が注がれ、最上部から鋳型に注がれる。そして鋳片表面には冷却水がスプレーされており、表層部が次第に凝固しながら鋳型の下方に向かって連続的に配置した複数のガイドロールによって後方に順次送り出されてゆく。その後、切断装置で所定の長さに切断され所定の製品サイズとなり次工程に搬送される。

上記のような連続鋳造設備において用いられるロールは、鋳片から過大なラジアル荷重を受けて撓むので、かかるロールの端部を支持する軸受装置としては、調心性を有する転がり軸受が求められる。

また、熱い鋳片からロールが加熱されることに起因して生じるロールの熱膨張への対応ならびにロールの軸方向の位置決めのため、ロールの一端を保持する軸受装置は固定状態（固定側）として用いるようにし、ロールの他端を支持する軸受装置は、ロールと外輪との軸線方向の相対変位を許容すべく、いわゆる自由状態（自由側）として用いる構造が一般的である。この自由側の軸受装置には、調心輪付き円筒ころ軸受が用いられることが知られている（例えば、特許文献１参照。）

図６は、調心輪付き円筒ころ軸受１００が組み込まれた軸受装置１５０を示している。この軸受装置１５０に使用される調心輪付き円筒ころ軸受１００は、外周面に内輪軌道面１１１を有する内輪１１０と、内周面に外輪軌道面１２１を有し、外周面１２２が球面形状を有する外輪１２０と、内輪軌道面１１１と外輪軌道面１２１との間に転動自在に配置される複数の円筒ころ１３０と、外輪１２０の外周面１２２に揺動可能に嵌合する球面形状の内周面１４１を有する調心輪１４０と、を備える。

内輪１１０は、回転軸１５１に嵌合し、軸方向両側に位置する内輪間座１５２、１５３を介して図示しないナットや内側押え蓋によって軸方向に位置決めされている。また、調心輪１４０は、軸箱（ハウジング）１６１に嵌合し、軸箱１６１に外側押え蓋１６２をボルト締結することで軸方向に位置決めされている。また、内輪間座１５２と外側押え蓋１６２との間、及び内輪間座１５３と軸箱１６１との間は、それぞれ封止部材１７１、１７２によって密封されている。

特開２００９−００１９２１号公報

ところで、図６に示すような軸受装置１５０に使用される調心輪付き円筒ころ軸受１００において、基本動定格荷重及び基本静定格荷重を向上するためには、軸受周囲部品を変更して、軸受サイズを大きくするための空間をより広く確保するか、円筒ころの長さを伸ばすことが考えられる。しかしながら、軸受周囲部品を変更することは、軸受装置全体のコストアップにつながり、また、円筒ころの長さを伸ばしていくと外輪のつば部の肉厚が薄くなり、つば部の強度の問題が発生する。

本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、外輪の強度を確保しつつ、基本動定格荷重及び基本静定格荷重の向上が図れ、且つ、軸受が組み込まれる装置のコストアップを抑制することができる調心輪付き円筒ころ軸受を提供することにある。

本発明の上記目的は、以下の構成によって達成される。
（１） 外周面に内輪軌道面を有する内輪と、
内周面に外輪軌道面を有し、外周面が球面形状を有する外輪と、
前記内輪軌道面と前記外輪軌道面との間に転動自在に配置される複数の円筒ころと、
前記外輪の外周面に揺動可能に嵌合する球面形状の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、
前記外輪の軸方向幅は、前記調心輪と前記内輪の少なくとも一方の軸方向幅より長いことを特徴とする調心輪付き円筒ころ軸受。
（２） 前記外輪は、軸方向において対称形状を有し、その軸方向中心が前記内輪及び前記調心輪の軸方向中心に対してオフセットして配置され、
前記調心輪は、軸方向において非対称形状に形成されていることを特徴とする（１）に記載の調心輪付き円筒ころ軸受。

本発明の調心輪付き円筒ころ軸受によれば、外輪の軸方向幅は、調心輪と内輪の少なくとも一方の軸方向幅より長く設定されている。これにより、外輪のつば部の強度を確保しつつ、円筒ころの長さを長くすることができ、基本動定格荷重及び基本静定格荷重を増加させることができる。また、調心輪及び内輪の幅を変更しないことで、軸受周囲部品を改良する必要がなく、該軸受が組み込まれる装置のコストアップを抑制することができる。

（ａ）は、本発明の第１実施形態に係る調心輪付き円筒ころ軸受が組み込まれた軸受装置を示す断面図であり、（ｂ）は、（ａ）の調心輪付き円筒ころ軸受の断面図である。 （ａ）は、本発明の第２実施形態に係る調心輪付き円筒ころ軸受が組み込まれた軸受装置を示す断面図であり、（ｂ）は、（ａ）の調心輪付き円筒ころ軸受の断面図である。 （ａ）は、本発明の第３実施形態に係る調心輪付き円筒ころ軸受が組み込まれた軸受装置を示す断面図であり、（ｂ）は、（ａ）の調心輪付き円筒ころ軸受の断面図である。 （ａ）は、本発明の第４実施形態に係る調心輪付き円筒ころ軸受が組み込まれた軸受装置を示す断面図であり、（ｂ）は、（ａ）の調心輪付き円筒ころ軸受の断面図である。 （ａ）は、本発明の第１変形例に係る調心輪付き円筒ころ軸受が組み込まれた軸受装置を示す断面図であり、（ｂ）は、本発明の第２変形例に係る調心輪付き円筒ころ軸受が組み込まれた軸受装置を示す断面図である。 （ａ）は、従来の調心輪付き円筒ころ軸受が組み込まれた軸受装置を示す断面図であり、（ｂ）は、（ａ）の調心輪付き円筒ころ軸受の断面図である。

以下、本発明の各実施形態に係る調心輪付き円筒ころ軸受について、該軸受が組み込まれる軸受装置とともに、図面を参照しながら説明する。

（第１実施形態）
図１に示すように、第１実施形態の調心輪付き円筒ころ軸受１は、外周面に内輪軌道面１１を有する内輪１０と、内周面に外輪軌道面２１及びその軸方向両側のつば部２３を有し、外周面２２が球面形状を有する外輪２０と、内輪軌道面１１と外輪軌道面２１との間に転動自在に総ころ形式で配置される複数の円筒ころ３０と、外輪２０の外周面２２に揺動可能に嵌合する球面形状の内周面４１を有する調心輪４０と、を備える。

内輪１０は、回転軸５１に嵌合し、軸方向両側に位置する内輪間座５２、５３を介して図示しないナットや内側押え蓋によって軸方向に位置決めされている。また、調心輪４０は、軸箱（ハウジング）６１に嵌合し、軸箱６１に外側押え蓋６２をボルト締結することで軸方向に位置決めされている。また、内輪間座５２と外側押え蓋６２との間、及び内輪間座５３と軸箱６１との間は、それぞれ封止部材７１、７２によって密封されている。

このように構成された調心輪付き円筒ころ軸受１は、外輪２０の球面形状の外周面１０２ｂと、調心輪１０４の球面形状の内周面１０４ａ同士を滑らせることで、調心機能を備えた構成となり、過大荷重を受けながら軸のたわみに対応することができる。

また、本実施形態では、外輪２０の軸方向幅は、内輪１０及び調心輪４０の軸方向幅より長く設定されており、外輪２０の両端部は、内輪１０及び調心輪４０の軸方向両端面よりも軸方向外側に突出している。また、これに応じて、図６に示す従来の軸受１００よりも、円筒ころ３０の軸方向長さが長く設定されており、外輪２０のつば部２３の強度を確保しつつ、基本動定格荷重及び基本静定格荷重を増加させることができる。また、内輪１０及び調心輪４０の軸方向幅を変更しないことで、軸受周囲部品を改良する必要がなく、該軸受１が組み込まれる軸受装置５０のコストアップを抑制することができる。

（第２実施形態）
図２は、本発明の第２実施形態に係る調心輪付き円筒ころ軸受１ａ、及び該軸受１ａが組み込まれた軸受装置５０ａを示す。この実施形態では、内輪１０は、内輪軌道面１１の軸方向一端部につば部１２を有し、また、内輪１０の軸方向他端部には、つば部１６をなすつば輪１５が当接して配置されている。したがって、本実施形態では、外輪２０のつば部２３と、内輪１０及びつば輪１５のつば部１２、１６により、軸方向荷重を受けることができる。
なお、その他の構成及び作用については、第１実施形態のものと同様である。

（第３実施形態）
図３は、本発明の第３実施形態に係る調心輪付き円筒ころ軸受１ｂ、及び該軸受１ｂが組み込まれた軸受装置５０ｂを示す。この実施形態の軸受装置５０ｂでは、軸方向一端側の封止部材７２が２つ配置されているため、外輪２０は、軸方向一端側において、内輪１０及び調心輪４０の軸方向端面から延出するスペースを確保することができない。このため、外輪２０は、軸方向一端側において、内輪１０及び調心輪４０の軸方向端面と略面一に形成される一方、軸方向他端側において、内輪１０及び調心輪４０の軸方向端面から突出することで、外輪２０の軸方向幅は、内輪１０及び調心輪４０の軸方向幅より長く設定されている。
このため、円筒ころ３０及び外輪２０の軸方向中心Ｘ１は、内輪１０及び調心輪４０の軸方向中心Ｘ２に対して軸方向他端側にオフセットしている。また、本実施形態では、軸方向に対称形状を有する外輪２０がオフセットするため、調心輪４０は、第１及び第２実施形態では、軸方向において対称形状に形成されているが、本実施形態では、外輪２０の外周面２２に合わせて、軸方向において非対称形状に形成されている。

したがって、このような構成であっても、図６に示す従来の軸受１００よりも、円筒ころ３０の軸方向長さが長く設定され、外輪２０のつば部２３の強度を確保しつつ、基本動定格荷重及び基本静定格荷重を増加させることができる。また、内輪１０及び調心輪４０の軸方向幅を変更しないことで、軸受周囲部品を改良する必要がなく、該軸受が組み込まれる軸受装置５０ｂのコストアップを抑制することができる。
なお、その他の構成及び作用については、第１実施形態のものと同様である。

（第４実施形態）
図４は、本発明の第４実施形態に係る調心輪付き円筒ころ軸受１ｃ、及び該軸受１ｃが組み込まれた軸受装置５０ｃを示す。この実施形態では、第２実施形態と同様に、内輪１０は、内輪軌道面１１の軸方向一端部につば部１２を有し、また、内輪１０の軸方向他端部には、つば部１６をなすつば輪１５が当接して配置されている。また、第３実施形態と同様に、外輪２０は、軸方向他端側のみにおいて、内輪１０及び調心輪４０の軸方向端面から突出することで、外輪２０の軸方向幅は、内輪１０及び調心輪４０の軸方向幅より長く設定されている。これにより、本実施形態では、第２及び第３実施形態と同様の効果を奏することができる。
なお、その他の構成及び作用についても、第１実施形態のものと同様である。

なお、本発明は、上述した実施形態には限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、適宜、変形、改良等は可能である。
例えば、本発明の外輪及び調心輪は、油溝や油穴を有する形状であってもよいし、油溝や油穴を有しない形状であってもよい。
また、本実施形態では、該軸受は総ころ形式としたが、保持器を有する形式としてもよい。
さらに、本実施形態では、外輪の軸方向幅は、調心輪と内輪の両方の軸方向幅より長くなるように設定されているが、本発明では、外輪の軸方向幅は、調心輪と内輪の少なくとも一方の軸方向幅より長くなるように設定されてもよい。例えば、図５（ａ）及び（ｂ）に示す第１及び第２変形例の調心輪付き円筒ころ軸受１ｄ，１ｅのように、軸箱６１と外側押え蓋６２の位置に決められる軸受取り付け幅を変更せず、調心輪４０の両端部は軸箱６１と外側押え蓋６２に当接させるとともに、調心輪４０の両端部若しくは一端部だけを外輪２０と同幅以下にするように部分的に軸方向に延長する実施形態にしてもよい。なお、第１及び第２変形例は、第１実施形態の調心輪付き円筒ころ軸受１を変更したものであるが、第２〜第４実施形態の調心輪付き円筒ころ軸受１ａ〜１ｃにも転用することが可能である。

１ 調心輪付き円筒ころ軸受
１０ 内輪
１１ 内輪軌道面
１２ つば部
２０ 外輪
２１ 外輪軌道面
２２ 外周面
２３ つば部
３０ 円筒ころ
４０ 調心輪
４１ 内周面

Claims (2)

1. 外周面に内輪軌道面を有する内輪と、
   内周面に外輪軌道面を有し、外周面が球面形状を有する外輪と、
   前記内輪軌道面と前記外輪軌道面との間に転動自在に配置される複数の円筒ころと、
   前記外輪の外周面に揺動可能に嵌合する球面形状の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、
   前記外輪の軸方向幅は、前記調心輪と前記内輪の少なくとも一方の軸方向幅より長いことを特徴とする調心輪付き円筒ころ軸受。
2. 前記外輪は、軸方向において対称形状を有し、その軸方向中心が前記内輪及び前記調心輪の軸方向中心に対してオフセットして配置され、
   前記調心輪は、軸方向において非対称形状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の調心輪付き円筒ころ軸受。

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