JP2017009035A - ころ軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】軸受が支持している軸の軸線方向の寸法変化（伸び縮み）を吸収できるとともに、軸受の軸線方向の寸法を小さくすることが可能なころ軸受を提供する。
【解決手段】内輪２２と、外輪２１と、軸線方向両端に一対の端面が形成された複数のころ２３とを有するころ軸受２０は、前記内輪及び外輪の何れか一方の軌道輪軸線方向端面に設けられた止め輪溝２２ｂと止め輪２４とを備え、止め輪は、止め輪溝と径方向で係合する径方向係合部と、径方向係合部２４ｅからころ軸受の軸線方向外側において軌道輪軸線方向端面と当接係合し且つころ端面２３ｃと対向する制止部２４ｃと、径方向係合部と制止部とを連結する連結部２４ｄとを有する。
【選択図】図３

Description

本発明はころ軸受に関し、特に、一般産業機械や鉄鋼、建設機械等に用いられるころ軸受に関する。

一般産業機械や鉄鋼、建設機械等に用いられるころ軸受においては、作用する荷重が大きい場合、軸受回り構造の制約から軸受の外径、内径、幅が同一でも軸受の負荷容量を大きくするために、保持器を無くしてころ数を増大した総ころ形のころ軸受が使用されている。この様なころ軸受の一種である円筒ころ軸受は、内輪や外輪の端部に設けた環状のつば部で円筒状のころを円周方向に案内するが、軸受の組立、分解が行えるように、内外輪の両端部のうちの少なくとも一箇所の端部がつば無しとされる。

しかし、つば無しのままでは軌道輪が抜けることによって円筒ころ（以下単に「ころ」ともいう。）が脱落してしまうので、つば無しとされた端部の周面に周方向に連続する取付け溝を設け、該溝にＣ形止め輪を装着している（例えば、特許文献１参照）。そして、かかる止め輪によって、円筒ころの軌道輪軸線方向の移動を阻止し、円筒ころの脱落を防止している。

図４は、この様な総ころ形の止め輪付ころ軸受の一例を示す部分断面図である。
この止め輪付ころ軸受１２０は、両つば１２１ａ、１２１ａ付の外輪１２１とつば無しの内輪１２２との間に複数の円筒ころ１２３が周方向に転動可能に配設されている。つば無しの内輪１２２の軸線方向（幅方向）両端面近傍には、周方向に連続する凹溝１２２ｂが設けられ、該凹溝１２２ｂにＣ形止め輪１２４が装着されている。

このＣ形止め輪１２４は、周方向の一部が切断されて拡径可能とされた円環状部材であり、該Ｃ形止め輪１２４を押し広げた状態で内輪１２２外周面に沿って軸線方向内側に移動させ、スプリングバックにより凹溝１２２ｂ内に嵌め込まれている。

特開平９−１７７７７０号公報

しかしながら、上述した従来の止め輪付ころ軸受１２０の場合、内輪１２２の軌道面１２２ａに凹溝１２２ｂを形成するための加工が必要となる。また、かかる凹溝１２２ｂの形成により、内輪１２２の軸線方向寸法がどうしても大きくなってしまう。即ち、止め輪１２４を収容する凹溝１２２ｂは、内輪１２２の幅方向両端面から若干内側に距離ｄだけ入った位置に形成せざるを得ない。一方、ころ１２３の軸線方向（長手方向）の寸法Ｌｒは、負担荷重の大きさとの関係で所定の長さ以上が必要である。そして、ころ軸受が支持している軸が、例えば連続鋳造設備に使用されるガイドロールの両端の軸である場合、ガイドロールの鋳片との接触・非接触による温度変化や、接触するスラブ自身の温度変化の影響で、ガイドロールは長手方向に伸び縮みする。

このため、この伸び縮み量を吸収できるだけのスペースｓをころ端面１２３ｃと止め輪１２４との間に設けておく必要がある。もし、スペースｓを確保しておかない場合は、ガイドロールの伸び縮みにより、止め輪１２４が軸線方向に押され、凹溝１２２ｂから外れてしまう虞がある。結局、軸受の軸線方向の寸法Ｂは、以下の寸法が必要となる。
（数１）
Ｂ≧Ｌｒ＋２（ｓ＋ｗ＋ｄ）・・・（１）
Ｌｒ：ころの軸線方向寸法
ｓ ：ころ端面と止め輪との間のスペース
ｗ ：凹溝の幅
ｄ ：内輪端面と凹溝との間の距離

上述したように、内輪１２２の軌道面１２２ａに凹溝加工することにより、内輪１２２の幅と略同一の長さをフルに軌道面として使用することができなくなってしまう。このため、ころの軸線方向寸法Ｌｒを確保しようとすると、内輪の軸線方向寸法がどうしても大きくなってしまう。また、内輪端面と凹溝１２２ｂとの間の距離ｄが、凹溝１２２ｂ形成のために必要ではあるものの、いわゆるデッドスペースになっているため、軸受の軸線方向の寸法Ｂがどうしても大きくなる。このため、内輪の軌道面に凹溝加工を行わず、軌道面をフルに使用できれば、ガイドロールの長手方向の伸び縮みをスペースｓで吸収できて、且つ、軸受の軸線方向の寸法Ｂを小さく抑えることが可能となる。その結果、連続鋳造設備全体の大型化を回避することができるようになる。

本発明は、上記のような考察に基づいてなされたものであり、軌道輪の軌道面に凹溝加工を行わず、止め輪のころ端面と当接する位置を軌道輪の端面に移動させることにより、軸受が支持している軸の軸線方向の寸法変化（伸び縮み）を吸収できるとともに、軸受の軸線方向の寸法を小さくすることが可能なころ軸受を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明係るころ軸受は以下のように構成される。
内輪と、外輪と、前記内輪と前記外輪との間に設けられ軸線方向両端に一対の端面が形成された複数のころと、を有するころ軸受において、
前記内輪及び外輪の何れか一方の軌道輪軸線方向端面に設けられた止め輪溝と、
該止め輪溝と径方向で係合する径方向係合部と、該径方向係合部から前記ころ軸受の軸線方向外側において前記軌道輪軸線方向端面と当接係合し且つ前記ころ端面と対向する制止部と、前記径方向係合部と該制止部とを連結する連結部とを有する止め輪と、
を備えたことを特徴とするころ軸受。

本発明によれば、止め輪は断面形状が略Ｌ字状とされて、ころ端面と対向する制止部が、内輪及び外輪の何れか一方の軌道輪軸線方向端面と当接係合し且つ前記ころ端面と対向していることにより、止め輪が係合された内輪又は外輪と一体の軸の軸線方向寸法変化（伸び縮み）によっても、止め輪の制止部がころ端面と当接することはなく、且つ軸受の軸線方向の寸法を小さくすることが可能となる。

本発明に係るころ軸受が適用された連続鋳造設備の概略構成図である。 図１の連続鋳造設備のガイドロール及びこのガイドロールを支持する軸受装置の断面図である。 本発明に係るころ軸受の説明図である。 従来のころ軸受の説明図ある。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明のころ軸受が適用される連続鋳造設備を示すものである。この連続鋳造設備では、取鍋１内の溶鋼をタンディッシュ２、モールド（鋳型）３の順に送給し、このモールド３内で凝固し始めた鋳片ＦＥがガイドロール４間に送給される。モールド３の直下では鋳片ＦＥの冷却が行われ、凝固が促進される。

図２は、ガイドロール４及びこのガイドロール４を支持する軸受装置の構成を示す断面図である。本実施の形態においては、軸受装置１０、１０は同じものを使用するが、反転して用いており、よって片方についてのみ説明する。図２において、ガイドロール４は、鋳片ＦＥ（図１参照）を圧延する圧延部４ａの軸線方向両側において、圧延部４ａより小径であって同軸に配置された第１円筒部４ｂ、第２円筒部４ｃ、第３円筒部４ｄを、この順序で圧延部４ａ側から設けている。

下面をベース５に固定されたハウジング本体１１の内部には、円筒部１１ａとシール保持部１１ｂとが同軸に形成されている。円筒部１１ａ内には、円筒ころ軸受２０が配置されている。シール保持部１１ｂには、シール１３が配置されており、そのリップは第１円筒部４ｂに嵌合したラビリンス環１４の外周に当接して密封している。ラビリンス環１４は、周方向断面が略コ字状であって、対応する形状のハウジング本体１１と微小隙間を持って組み合わせることで、非接触シールとしてのラビリンスシールを形成している。但しシール構造はこれに限定されるものではない。

ハウジング本体１１の第３円筒部４ｄの外周には、第２円筒部４ｃの端面に突き当てるようにして、環状部材１５が嵌合配置され、ボルトＢにより固定されている。円筒ころ軸受２０の内輪２２は、第１円筒部４ｂの端面と、環状部材１５とにより挟持され、ガイドロール４に対して一体的に回転するように固定されている。尚、ハウジングの取り付け精度の関係でわずかに環状部材１５と内輪２２の端面にすきまを与える構造をとることもある。

ハウジング本体１１に、ドーナツ板状の蓋部材１６がボルトＢを用いて取り付けられ、外輪２１をハウジング本体１１に固定している。蓋部材１６の中央開口に配置されたシール１７が、環状部材１５に当接して密封している。ハウジング本体１１と蓋部材１６とで、ハウジングを構成する。尚、図示していないが、潤滑はグリースを給脂して使用する場合が多いがオイルエア潤滑装置から配管を介して、ハウジング内に潤滑油を含んだ適量の潤滑油が圧送され、円筒ころ２３を潤滑することが望ましい。

図３は、本発明に係る円筒ころ軸受２０を拡大して示す図である。図３において、円筒ころ軸受２０は、ハウジング本体１１の内周に嵌合した外輪２１と、ガイドロール４の第２円筒部４ｃに嵌合した内輪２２と、外輪２１と内輪２２との間に配置された複数の円筒ころ２３とからなる。

外輪２１は、円筒ころ２３を間に挟むようにして、半径方向内方に延在する鍔部２１ａ、２１ａを軸線方向両端に一体的に形成してなる。

内輪２２は、外周面が円筒ころ２３のための軌道面２２ａとされ、該軌道面２２ａの軸線方向両端から径方向に内輪端面２２ｃ（軌道輪軸線方向端面）が形成されている。該内輪端面２２ｃには、後述する止め輪２４と係合するための一対の止め輪溝２２ｂが設けられている。止め輪溝２２ｂは、内輪２２の半径方向に延びた径方向溝２２ｅと、内輪２２の軸線方向に延びた軸方向溝２２ｄとを有する。

円筒ころ２３は、軸線方向中央部の平坦部２３ａと、該平坦部２３ａから両端方向に延びたクラウニング部２３ｂと、端面２３ｃを有する。尚、図ではクラウニング部２３ｂは、理解を容易にするため誇張して記載している。円筒ころ２３の軸線方向（長手方向）の寸法は、上記外輪２１の一対の鍔部２１ａ、２１ａ間の寸法よりも若干小さくされている。

止め輪２４は好ましくはバネ鋼製とされ、周方向の一部が切断された有端円環状部材であり、断面形状が略Ｌ字状に形成されている。即ち、内輪２２の径方向溝２２ｅと係合する径方向係合部２４ｅと、該径方向係合部２４ｅからころ軸受２０の軸線方向外側において内輪端面２２ｃと当接係合し且つころ端面２３ｃと対向する制止部２４ｃと、径方向係合部２４ｅと制止部２４ｃとを連結している、連結部としての軸方向係合部２４ｄとを備えている。この軸方向係合部２４ｄは、内輪２２の軸方向溝２２ｄと係合している。なお、両制止部２４ｃ、２４ｃ間の外側の距離は、内輪２２軸線方向の幅寸法と略同一となるように設定され、他部材との干渉を防いでいる。

止め輪２４の内輪２２への装着にあたっては、内輪側方から縮径させた止め輪２４を止め輪溝２２ｂ内に移動させた後、スプリングバックにより止め輪２４を拡径させる。止め輪２４の径方向係合部２４ｅの先端にはテーパ部２４ｔが形成されており、該テーパ部２４ｔが内輪２２の径方向溝２２ｅと係合することで、止め輪２４に内輪２２と密着する方向の力が作用し、止め輪２４の制止部２４ｃと内輪端面２２ｃとが押圧力を持って互いに当接するようになっている。

次に、本実施形態の作動について説明する。

図１に示す連続鋳造設備において、鋳片ＦＥの供給に応じて、ガイドロール４が毎分２〜３回転程度の極低速で回転する。ガイドロール４を支持する軸受装置１０は、ハウジング本体１１に対してガイドロール４を回転自在に支持する。

ここで、ガイドロール４に鋳片ＦＥから大荷重が作用したときに、ガイドロールが撓み、ハウジング本体１１に対する円筒ころ軸受２０の内輪２２の傾きが発生する。しかし、ころ２３の軸線方向（長手方向）両端にクラウニング部２３ｂが形成されていることにより、エッジロードによる問題が発生することはない。

また、鋳片ＦＥによりガイドロール４が加熱されて熱膨張が生じた場合には、第１円筒部４ｂと当接している左右の円筒ころ軸受２０の内輪２２は、互いに離れる方向に変位する。これと共に内輪２２に取付けられたガイドロールに近い側に設けられた止め輪２４も互いに離れる方向に変位する。このとき、ころ２３は外輪鍔部２１ａと当接しているため移動しないが、ころ端面２３ｃと止め輪２４の制止部２４ｃとの間には、従来例（図４参照）と同様、十分なスペースｓが確保されているため、ころ端面２３ｃと止め輪２４とが当接して止め輪２４が止め輪溝２２ｂから脱落するようなことはない。よってガイドロール４の熱膨張を逃がすことができる。

これに対し、冷却水を直接浴びたりしてガイドロール４が冷却されて熱収縮が生じた場合は、環状部材１５と当接している左右の円筒ころ軸受２０の内輪２２は、互いに近づく方向に変位する。これと共に内輪２２に取付けられた、ガイドロール４から遠い側に設けられた止め輪２４も互いに近づく方向に変位する。しかし、ころ端面と止め輪２４の制止部との間に十分なスペースｓが確保されているため、この場合も、ころ端面２３ｃと止め輪２４とが当接して止め輪２４が外れるようなことはない。よってガイドロール４の熱収縮も逃がすことができる。

図３には、比較のために従来の止め輪１２４と内輪１２２を二点鎖線で示している。内輪の幅を２ｄ（＝ｄ＋ｄ）だけ縮めることが可能になり、軸受の軸線方向寸法がコンパクト化されている。

以上の通り、本実施形態に係るころ軸受２０によれば、止め輪２４ところ端面２３ｃとの間に十分なスペースｓを確保できるので、ガイドロール４の軸線方向の膨張・収縮の影響を受けることなく、内輪２２からの止め輪２４の脱落を防止することができ、且つ、ころ軸受２０の軸線方向寸法をコンパクト化できる。

なお、本発明は上記実施形態に限定して解釈されるべきではなく、適宜変更・改良が可能であることはもちろんである。例えば、ころ軸受が適用される分野は、鉄鋼鋳造設備に限定されることなく、製紙機や建設機械等にも適用可能である。また、止め輪は内輪の両端面でなく、何れか一方に設けられていてもよい。また、両鍔が内輪に形成され、外輪に止め輪が設けられていても良い。

１０ 軸受装置
２０ 円筒ころ軸受
２１ 外輪
２１ａ 鍔部
２２ 内輪
２２ａ 軌道面
２２ｂ 止め輪溝
２２ｃ 内輪端面
２３ ころ
２３ｃ ころ端面
２４ 止め輪
２４ｃ 制止部
２４ｄ 連結部
２４ｅ 径方向係合部

Claims (1)

1. 内輪と、外輪と、前記内輪と前記外輪との間に設けられ軸線方向両端に一対の端面が形成された複数のころと、を有するころ軸受において、
   前記内輪及び外輪の何れか一方の軌道輪軸線方向端面に設けられた止め輪溝と、
   該止め輪溝と径方向で係合する径方向係合部と、該径方向係合部から前記ころ軸受の軸線方向外側において前記軌道輪軸線方向端面と当接係合し且つ前記ころ端面と対向する制止部と、前記径方向係合部と該制止部とを連結する連結部とを有する止め輪と、
   を備えたことを特徴とするころ軸受。
   
   
   

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