JP2500003Y2 - 一方向高負荷容量の非対称型スラストベアリング - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、各種圧延鋼材を製造す
る圧延機等で使用される軸方向固定用のスラストベアリ
ングに係り、特に一方向高負荷容量の非対称型スラスト
ベアリングに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】鋼ストリップ圧延機や形鋼圧延機等の軸
受にはラジアルベアリングおよびスラストベアリングを
負荷条件に応じて適宜組み合わせて使用されることが多
いが、一般に軸方向の荷重を支持するスラストベアリン
グには大別して下記の２種類がある。

【０００３】（１）一方向に固定可能な型式（以下、Ａ
型式という）。 （２）両方向に固定可能な型式（以下、Ｂ型式とい
う）。 一方向に固定可能なＡ型式のスラストベアリングを用い
て軸を固定する場合には、軸が鉛直方向にあり、専ら下
向きに荷重が掛かるときに用いるのが一般的である。一
方、水平方向に軸がある場合には、スラストベアリング
とラジアルベアリングを組み合わせるか、あるいはラジ
アル方向にも負荷できるスラストベアリングを用いて予
圧して使用することもある。また両方向に固定可能なＢ
型式のスラストベアリングを用いて固定する場合には、
他のラジアルベアリングと組み合わせることにより鉛
直、水平方向ともに使用することができる。

【０００４】Ａ型式のスラストベアリングの場合には、
軸が鉛直方向に配設され、下向きに荷重が掛かるだけで
あれば１個のスラストベアリングで足りるので、コンパ
クトになり有利になる。しかし、軸が水平方向に配設さ
れている場合や、軸が鉛直方向に配設され上下方向の負
荷が掛かる場合には２個のスラストベアリングの他にラ
ジアルベアリングが必要で複雑になる。このような場合
には軸方向のどちら側に作用するスラスト力をも支持す
ることができるＢ型式のスラストベアリングを使用すれ
ば、１個で済むのでコンパクトにすることができる。

【０００５】例えば大形圧延機や冷間ストリップの圧延
機等の各種鋼材圧延機にはスラストベアリングとラジア
ルベアリングが組み合わして使用されており、スラスト
荷重とラジアル荷重の大小によってその組み合わせはさ
まざまである。スラストベアリングについてもスラスト
荷重によってその使い方は多様であり、例えば水平ロー
ルと垂直ロールを組み合わせて圧延する形鋼用のユニバ
ーサル圧延機はスラスト荷重が大きいためＢ型式のスラ
ストベアリングを使用してコンパクト化を図っている。

【０００６】形鋼なかでもＨ形鋼の圧延には一般に図６
に示すように上下一対の水平ロール40、40′と左右一対
の垂直ロール７、７′とを同一スタンドに組み込んだユ
ニバーサル圧延機を使用する。このような圧延機による
Ｈ形鋼１の製造の際に、ユニバーサル圧延機のロールに
作用するスラスト荷重は圧延中のアンバランス分だけで
ある。またそのフランジ幅は垂直ロールのロール胴長の
範囲内であればそのサイズを自由に変更できるが、ウェ
ブ高さｈは、ｈ＝Ｗ＋２ｔ₁ すなわちフランジ厚みｔ₁
と水平ロール40、40′のロール胴長Ｗとによって決定さ
れるために、水平ロール40、40′のロール胴長すなわち
圧延幅が固定では以下のような問題を来すことから、圧
延幅を可変とすることが要望されていた。

【０００７】ア）水平ロールの端面でフランジ内面を圧
延するため水平ロール端面の摩耗が激しく、同一圧延チ
ャンス内においても圧延量の増加に伴いウェブ高さの不
足を来たし、一定サイズになる製品を安定して得ること
ができず、これを回避するためにはロールの頻繁な取り
替えを必要とした。 イ）ウェブ高さは１ロールで１サイズしか選択できな
い。

【０００８】ウ）Ｈ形鋼のウェブ高さ（ウェブ外幅）ｈ
を一定としたいわゆる外法一定Ｈ形鋼は、同一呼称サイ
ズでもフランジ厚み（ｔ₁ ）が多種類あり（例えばＨ 6
00×200 では12〜28mm）、水平ロールの圧延幅（Ｗ）を
フランジ厚みに応じて適宜変更する必要がある。これに
対応するためには、ロールの頻繁な取り替えが必要とな
り生産性が阻害されると共に、多大な取り替え工数と多
くのロールを保持する必要がある。

【０００９】エ）寸法精度の向上を図るため圧延幅
（Ｗ）をＨ形鋼の内法寸法（Ｗ₁ ）に合致させるべく頻
繁な加工を施すため、ロール原単位が高くなる。このよ
うな問題を生じることのない有利な幅可変圧延ロールと
して近年、図５に示すような構造のものが開発されてい
るが、このような幅可変圧延ロールでは、圧延中の全ス
ラスト荷重をＢ型のスラストベアリングにて負荷してい
る。

【００１０】図５に、かかる幅可変圧延ロール２′を断
面で示す。Ｈ形鋼１のウェブ部及びフランジ内面の圧下
を司るロール胴は駆動側ロール胴９ａ及び操作側ロール
胴９ｂとの２分割構造とし、この駆動側ロール胴９ａの
ロール軸10ａを、ラジアルベアリング11を介して駆動側
ロールチョック３に支持し、同様に操作側ロール胴９ｂ
のロール軸10ｂを、ラジアルベアリング12を介して操作
側ロールチョック４に支持する。なおこの駆動側及び操
作側ロールチョック３、４は図示しないハウジングに支
持される。また上記駆動側ロール軸10ａは、駆動側軸端
にてスピンドルカップリング５を介し図示しない駆動装
置に接続し、この駆動装置から圧延に必要なトルクが伝
達される。

【００１１】また駆動側ロール軸10ａのロール延長軸を
操作側ロール胴９ｂのロール軸10ｂ中空頚部に貫通させ
て、ロール軸方向に抜き差し可能かつ圧延トルクを伝達
して同期回転可能にはめ合わせる。同図では滑りキーＫ
を介して駆動側ロール軸からのトルクを操作側ロール軸
へ伝達する場合を例としている。これらの駆動側及び操
作側各ロール軸10ａ、10ｂの操作側軸端に、この両者を
ロール軸方向へ相対的に移動させるための圧延幅変更装
置を設ける。この圧延幅変更装置は以下のような構造よ
りなる。

【００１２】まず操作側ロール軸10ｂ端部には、圧延時
のスラスト荷重を受けるためのスラストベアリング13を
はめ合わせ、このスラストベアリング13を介して操作側
スライドブロック14を装着する。この操作側スライドブ
ロック14には、後述する幅調整ナット22とはまり合うね
じを設ける。また操作側スライドブロック14の回転を拘
束しかつロール軸方向の摺動のみ可能とすべく、操作側
ロールチョック４と連結する固定ブロック15にキー又は
スプライン等によってはめ合わせる。

【００１３】一方駆動側ロール軸10ａ端部には、その軸
延長方向に連結ボルト16を着脱可能に接続し、この連結
ボルト16に連結ブロック17を同軸心で同期回転すべく結
合し、この連結ブロック17には、圧延時のスラスト荷重
を受けるためのスラストベアリング18及びラジアル荷重
を受けるためのラジアルベアリング19をはめ合わせ、こ
のスラストベアリング18及びラジアルベアリング19を介
して駆動側スライドブロック20を装着する。この駆動側
スライドブロック20には、後述する幅調整ナット22とは
まり合いかつ前述の操作側スライドブロック20とはねじ
ピッチが同じでねじ切りの方向が異なるねじを設ける。
また駆動側スライドブロック20の回転を拘束しかつロー
ル軸方向の摺動のみ可能とすべく、回転止め21を設け
る。

【００１４】上述した操作側スライドブロック14及び駆
動側スライドブロック20を、これらに設けたねじと各々
はまり合うねじを設けた幅調整ナット22にねじ結合す
る。幅調整ナット22の一端面外周にはギア23とピニオン
24及びモータ25からなる幅調整用駆動装置26を設ける。
なお駆動側ロール軸10ａの一端面は、球面ｒとなってい
て、連結ボルト16と連結ブロック17間にはバネ27が入っ
ていて、一定の力を作用させ、連結ブロック17と駆動側
ロール軸10ａとを球面ｒで接触状態を保たせている。

【００１５】また幅可変ロールであるため、駆動側ロー
ル胴９ａと操作側ロール胴９ｂとの間に隙間ができてス
ケールや水が入り込むのでロール間にはスケールシール
28が設けてある。次いで圧延幅の変更動作について説明
する。図５中に示したロール胴長Ｗを変化させるため
に、まずモータ25を作動させるとピニオン24とそれに噛
み合うギア23とが回転して幅調整ナット22が操作側ロー
ルチョック４内で回転する。この幅調整ナット22は操作
側ロールチョック４に固定された固定ブロック15と押さ
え板29によりロール幅方向移動を拘束されているので、
この幅調整ナット22にピッチが同じでねじ切りの方向を
異にしてねじ結合している操作側及び駆動側スライドブ
ロック14、20がロール軸方向に相対的移動を行う。した
がってこの操作側スライドブロック14はスラストベアリ
ング13を介して操作側ロール軸10ｂ、操作側ロール胴９
ｂに接続していること、また駆動側スライドブロック20
はスラストベアリング18及びラジアルベアリング19、連
結ブロック17、連結ボルト16及び駆動側ロール軸10ａを
介して駆動側ロール胴９ａに接続していることからロー
ル胴長Ｗ（圧延幅）は自由に調整することができる。な
お幅調整ナット22の内面に設けたねじは、通常は互いに
逆向きのねじであり、各ねじのピッチは同一であり駆動
側ロール胴９ａ、操作側ロール胴９ｂの移動量は同一と
なる。

【００１６】なお、操作側ロール軸10ａと操作側スライ
ドブロック14の間に組み込まれたスラストベアリング13
は図４に示すようにインナレース31と、その両側に配列
された多数のコロ32と、さらにその外側に配設されたア
ウタレース33とから主として構成されているが、コロ32
やアウタレース32は製作上や使用上の点から左右対称型
の一般的なものを使用している。このような対称型のス
ラストベアリング13は、操作側ロール軸10ｂの軸端部外
周にはめ込みカラー34を介してナット35ａにより固定さ
れていると共に、操作側スライドブロック14の内周には
ナット35ｂによって固定されている。36はカラー、また
37はシール材を示す。

【００１７】

【考案が解決しようとする課題】図５において、Ｈ形鋼
１は上下一対の水平ロール２、２′および左右一対の垂
直ロール７、７′により左右のフランジ部を圧延すると
きに、圧下力が隙間をもって対向している駆動側ロール
胴９ａおよび操作側ロール胴９ｂの側面に作用すること
になる。このような圧下作用を受けても駆動側ロール胴
９ａは移動する機構がなく軸方向には固定されて設置さ
れた駆動側ロール軸10ａにしっかり固定されているので
スラスト荷重を受けても何ら支障がない。

【００１８】しかるに、操作側ロール胴９ｂに圧延中に
垂直ロール７′からＨ形鋼１のフランジ部を介して加わ
る全スラスト荷重が操作側ロール軸10ｂを介して左右対
称型のスラストベアリング13に一方向にのみ大きく作用
することになる。しかるに反対方向には小さなスラスト
荷重しか作用せず左右対称型のＢ型式ベアリングを用い
た場合、大きな負荷側に合わせたものを設計することに
なるため、反負荷側は必要以上に大きな負荷容量を有
し、ベアリング外形寸法も不必要に大きくなってコンパ
クト性に欠けたものになるという問題点があった。

【００１９】本考案は前記の事情にかんがみてなされた
ものであり、一方向にのみ大きなスラスト荷重が作用
し、その反対方向には小さなスラスト荷重しか作用しな
いようなスラスト荷重条件下で使用するのに適した一方
向高負荷容量の非対称型スラストベアリングを提供する
ものである。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本考案は、回転体を軸方
向に固定するスラストベアリングにおいて、このスラス
トベアリングの中央部に設けたインナレースの一方側に
負荷容量の高い転動体およびアウタレースを配設し、前
記インナレースの他方側に負荷容量の低い転動体および
アウタレースを配設してなることを特徴とする一方向高
負荷容量の非対称型スラストベアリングである。なお、
負荷容量の低い転動体およびアウタレースの代わりにス
ライドメタルを使用することもできる

【００２１】

【作 用】本考案では小さなスラスト荷重しか作用しな
い他方側に負荷容量の低い小さな転動体およびアウタレ
ースもしくはスライドメタルを配設するのでその容積が
小さくなる分だけインナレースや負荷容量の高い方の転
動体の容積を大きくすることが可能になる。このため一
方向高負荷側の強度を向上した合理的な構造となり、従
来の対称型スラストベアリングと同外形寸法とした場合
と比較して高負荷の一方向スラストに対する強度を向上
することができる。

【００２２】

【実施例】以下、本考案の一方向高負荷容量の非対称型
スラストベアリングをＨ形鋼用ユニバーサル圧延機の幅
可変水平ロールに適用した場合の非対称型スラストベア
リングを図面に基づいて説明する。図１は本考案の一実
施例を示し、図４に示す従来例のものと同じものは同一
符号を付し説明を簡略化するものとする。

【００２３】図１に示すように本考案においては前述図
５に基づいて説明したように、圧延中に垂直ロール７′
からＨ形鋼１のフランジ部を介して幅可変圧延ロール40
の操作側ロール胴９ｂ、操作側ロール軸10ｂの順序で非
対称型スラストベアリング40に加わる一方向の高いスラ
スト荷重を図４に示す従来例のインナレース31よりもス
ラスト荷重方向に厚さの大きいインナレース31Ａおよび
径の大きいコロ32Ａを配設すると共にアウタレース33Ａ
の厚さも大きくする。また小さなスラスト荷重しか作用
しない反対側には径の小さいコロ32Ｂおよび厚さの小さ
いアウタレース33Ｂを配設するものである。

【００２４】このような構造にすることによって、垂直
ロール７′によってＨ形鋼１のフランジ部を介して操作
側ロール胴９ｂに作用するスラスト荷重を操作側ロール
軸10ｂを経て非対称型のスラストベアリング40に負荷さ
れる。このようにしてスラストベアリング40に負荷され
た大きなスラスト荷重はインナレース31Ａ、コロ32Ａお
よびアウタレース33Ａを介して操作側スライドブロック
14に取付けたナット35ｂに支持されることになる。

【００２５】前述のようにインナレース31Ａおよびアウ
タレース33Ａのスラスト方向の厚さを大きくしてあると
共にコロ32Ａの径を従来よりも大きくしてあるので、そ
れぞれ単位体積当たりに加わる荷重を小さくすることが
でき、結果として高いスラスト荷重に耐えることができ
ることになる。このように一方向高負荷容量にできるの
は小さなスラスト荷重しか作用しない反対側のコロ32Ｂ
の径を小さくすると共にアウタレース33Ｂの厚さを従来
よりも大幅に小さくしたためである。

【００２６】図３はインナレースの厚さと垂直ロールの
圧延力に起因する一方向のスラスト荷重によりインナレ
ースに作用する応力との関係を示しており、本考案を適
用して反負荷側のコロ32Ｂおよびアウタレース33Ｂを小
さくすることにより、同一外径寸法の対称型スラストベ
アリングの厚み32mmから55mmまで厚みを増加することが
可能となり、単位面積当たりに作用する応力を30kg／mm
² から10kg／mm² に低減することができ、その強度は少
なくとも約 2.5倍に向上することが可能となる。その結
果、スラストベアリングの寿命が長くなり６箇月以上取
り替えることなく操業を継続することができるようにな
った。

【００２７】なお、特に反負荷側のスラスト容量が小さ
くてすむ場合には、図２に示すように少ないスラスト負
荷しか掛からない側にスライドメタル39を配設した構造
としても同様にして反負荷側を小型化することが可能で
あり、同様の作用および効果が得られる。

【００２８】

【考案の効果】以上説明したように、本考案の非対称型
スラストベアリングは一方向高負荷容量であるのでＨ形
鋼を製造するユニバーサル圧延機の幅可変とした水平ロ
ール等のように一方向にのみ高いスラスト荷重が作用し
反対方向には小さいスラスト荷重しか作用しない軸受部
に適用すれば構造をコンパクトに保つと共に、従来の対
称型スラストベアリングに比較して寿命を飛躍的に向上
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例を示す断面図である。

【図２】本考案の他の実施例を示す断面図である。

【図３】インナレースの厚と応力との関係を示すグラ
フ。

【図４】従来例を示す断面図である。

【図５】幅可変圧延ロールを備えたユニバーサル圧延機
の断面図である。

【図６】ユニバーサル圧延機によるＨ形鋼の圧延説明図
である。

【符号の説明】

１ Ｈ形鋼 ２、２′ 幅可変圧延ロール ３、３′ 駆動側ロールチョック ４、４′ 操作側ロールチョック ９ａ 駆動側ロール胴 ９ｂ 操作側ロール胴 10ａ 駆動側ロール軸 10ｂ 操作側ロール軸 11、12 ラジアルベアリング 13 スラストベアリング 14 操作側スライドブロック 31Ａ インナレース 32Ａ 径の大きいコロ 32Ｂ 径の小さいコロ 33Ａ 厚さの大きいアウタレース 33Ｂ 厚さの小さいアウタレース 34 カラー 35ａ、35ｂ ナット 40 非対称型スラストベアリング

フロントページの続き (72)考案者 馬場 英雄 岡山県倉敷市水島川崎通１丁目（番地な し） 川崎製鉄株式会社 水島製鉄所内 (56)参考文献 特開 平４−33709（ＪＰ，Ａ) 実公 平４−33709（ＪＰ，Ｙ２)

Claims (2)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転体を軸方向に固定するスラストベア
   リングにおいて、このスラストベアリングの中央部に設
   けたインナレースの一方側に負荷容量の高い転動体およ
   びアウタレースを配設し、前記インナレースの他方側に
   負荷容量の低い転動体およびアウタレースを配設してな
   ることを特徴とする一方向高負荷容量の非対称型スラス
   トベアリング。
2. 【請求項２】 負荷容量の低い転動体の代わりにスライ
   ドメタルを配設してなる請求項１記載の一方向高負荷容
   量の非対称型スラストベアリング。