JPH0366963B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、圧延機における密封形多列ころ軸
受に関するものである。

高速化の進んだ最近の圧延機では、製品の板厚
精度を確保するために、冷却水を大量に供給して
ロールの形状制御を行つている。このような圧延
機のロールネツク軸承用として用いられる軸受に
おいては、軸受が収められる軸箱周辺の環境が従
来設備に比べて格段に劣悪となるから、何らかの
密封対策が必要になる。

この種の密封対策を講じた圧延機ロールネツク
用密封形軸受として、近年、特公昭55−22648号
公報に開示の第１図および第２図に示す構造のも
のが使用されている。ロールネツク８を軸箱７内
に軸承する軸受１は、４列円錐ころ軸受であつ
て、その軸受両端部において、内輪２，２の外端
部を軸方向に延長して内輪延長環部２ａ，２ａを
形成する一方、外輪３，３の外側端面にシール保
持環４，４を着脱自在にインロウ結合して、この
シール保持環４，４に保持したゴムよりなるシー
ル体５，５を前記内輪延長環部２ａ，２ａの外周
面に摺接させて、軸受１の両端部を接触型密封機
構６，６により封止したものである。そのため、
この軸受１では、軸箱７の両端部においてロール
ネツク８との間に接触型シール体９ａ，９ｂ，９
ｃを装置した従来みられる密封機構に加えて、軸
箱７内においても軸受１の両端部で密封がはから
れ、冷却水の軸受１内への侵入が２段構えで阻止
される。また軸受１内に供給されるグリースが洩
出するのも防ぐから、ロール交換のたびにグリー
ス供給を必要とせず、グリースの消耗を低減でき
る。

ところが、最近の圧延機は高速運転されるた
め、このような圧延機に前述の従来の軸受の密封
機構を使用した場合軸受は回転することにより内
圧を高め、又回転による発熱により軸受内部の気
体が体積膨張を起すが、シール体５，５が内輪
２，２の延長環部２ａ，２ａの外周面に摺接して
いるため、軸受内外部の気体の通気がスムーズに
行えず、軸受の高速回転→減速回転→停止のサイ
クルにおいて激しい呼吸作用を生じ、どうしても
この際に軸受内部への冷却水の侵入あるいは軸受
内部のグリースの洩出を伴うことがある。またロ
ールネツクの回転速度がシール体５，５であるゴ
ムの許容周速を大幅に上まわるので、シール体
５，５の摺動部が摩耗し、あるいは摩擦熱により
シール体５，５が硬化して弾性劣化を招き、密封
性能が急激に低下するという欠点を有する。特に
軸箱７の両端部のシール体９ａ，９ｂ，９ｃが配
置されているため、軸受１のシール体５，５が冷
却水により冷却されにくく、摩擦熱が高くなりシ
ール体５，５の弾性劣化を促進する。

しかも最近の圧延機のように、ロールシフト機
構や強力ベンダーなどが採用されるものに適用す
る場合には、ロールのたわみが大きいので大きい
軸心のずれ量に対応しうるものでなければならな
いが、前記の接触型密封機構ではこのような軸心
ずれには十分対応できず、この点でも密封性能に
問題がある。

また前記の軸受１では、軸受の径寸法が大きく
なるにつれて、シール体５，５の断面形状をほぼ
相似形に拡大していかないと所定の密封性能が得
られないので、密封機構の幅寸法が増大し、その
寸法増大分だけ軸受の実効幅寸法が抑えられ負荷
容量が減じられることになる。さらにシール保持
環４，４は外輪３，３に着脱自在にインロウ結合
されているだけであるので、軸受のロールネツク
への着脱取扱い時、外輪から外れ、シール体を傷
める恐れもある。

この発明は、従来例における如上の課題を解消
し、高速圧延機のロールネツク用として適用した
場合にも十分な密封性能が得られ、軸心ずれにも
十分対応して密封効果を損なわず、軸受の径寸法
の拡大に伴い軸受に占める密封機構の幅寸法が増
大することもなく、軸箱からの取扱いや装着など
の取り扱いが容易な圧延機における密封形多列こ
ろ軸受を提供することを目的とする。

この発明の第１の実施例を第３図および第４図
に基づいて次に説明する。

この実施例の軸受１０は、第３図に示すような
圧延機のロールネツク１１を軸箱２４内に軸承す
る４列円錐ころ軸受に適用したものであり、軸受
１０の左右両端部では、それぞれ内輪１２の小鍔
側端部を第４図に示すように外輪１３の端縁より
も軸方向に延長して内輪延長環部１２ａとする。

一方、外向きフランジ１４ａ，１５ａ，１６ａ
をそれぞれ形成した複数（第４図では３個）の内
側環体１４，１５，１６を軸方向へ重ね合せて連
結し、これを前記内輪延長環部１２ａに外嵌す
る。前記内側環体１４，１５，１６とは別に、内
向きフランジ１７ａ，１８ａをそれぞれ形成した
複数（第４図では２個）の外側環体１７，１８
を、各内向きフランジ１７ａ，１８ａが前記内側
環体１４，１５，１６の外向きフランジ１４ａ，
１５ａ，１６ａと交互に並ぶように、内側環体１
４，１５，１６と同心状に軸方向へ重ね合せて連
結し、これを外輪１３の端面側に位置させる。こ
のようにして、内側環体１４，１５，１６の外周
部と外側環体１７，１８の内周部の間に小すきま
１９によるラビリンスを形成して、非接触型密封
装置２０を構成し、この非接触極密封装置２０に
より、軸受１０の両端部の内外輪１２，１３間を
それぞれ封止する。

内側環体１４，１５，１６および外側環体１
７，１８は、軸受１０の内側から外側へ向けて並
ぶ各フランジの並列順序が外向きフランジから始
まり外向きフランジで終わるように配列してい
る。つまり、軸方向両端部に外向きフランジが位
置されるとともに、外向きフランジと内向きフラ
ンジとが交互に並列するように配列している。ま
た、最も軸受内方に近い内側環体１４の内周面に
設けた環状突部１４ｃを内輪延長環部１２ａに設
けた環状凹部１２ｂに焼嵌めして固着する。この
内側環体１４とそのほかの内側環体１５，１６と
の結合は、後にこれらが分離可能なようにねじ２
１による締付固定によりはかつている。

外側環体１７は、その端面に形成した環状凹部
１７ｂを、外輪１３の端面に形成した環状突部１
３ａに着脱自在にインロウ結合し、この外側環体
１７と残る外側環体１８との結合は、後にこれら
が分離可能なようにねじ２２による締付固定によ
りはかつている。尚、上記インロウ結合の深さ
は、例えば外向きフランジ１６ａと内向きフラン
ジ１８ａとの軸方向すきまより大きくするという
ように、各外向きフランジと各内向きフランジに
て形成される軸方向すきまにより、外側環体１７
が軸方向に移動しても外輪１３から外れることの
ないように考慮されている。

第４図において、中間位置にある内側環体１５
については、左右の内側環体１４，１６のように
内周側に厚肉の間座部１４ｂ，１６ｂを形成せ
ず、外向きフランジ１５ａとなる外周側と均一の
板厚としているが、前記の間座部１４ｂ，１６ｂ
は、隣接する外向きフランジ間に適当なすきまを
与えることができれば、どの内側環体を選んで形
成してもよい。このことは外側環体１７，１８に
ついても同様である。

外向きフランジ１４ａが軸受内方に最も近い内
側に位置するこの実施例の場合、各環体の軸受１
０への取付けは、１４，１７，１５，１８，１６
の順序で行う。また軸受の保守点検を行う場合に
は、各環体の取付け順序とは逆に、まずねじ２
１，２２を外し、次に各環体を１６，１８，１
５，１７の順序で分解し、最後に外輪１３を軸受
１０から取外して行う。尚、内側環体１４は、内
輪１２の延長環部１２ａに焼嵌めにて固定されて
いるため、内輪１２と一体に残る。

第４図において、２３はＯリングで、外側環体
１７の外周部に形成した周溝１７ｅにこれを嵌装
して、軸受１０が収められる軸箱２４の内周面と
外側環体１７の外周面の間を密封する。これによ
り、外側環体１７の外周面からこの外側環体１７
と外輪１３の嵌合部を経て、水が軸受１０内へ侵
入するのを防止できる。一方、内輪延長環部１２
ａでは、これに対し内側環体１４が焼嵌めされて
いるので、内輪延長環部１２ａの外周面を経て軸
受１０内へ水が侵入することはない。

内側環体１４，１５，１６と外側環体１７，１
８の間に形成される小すきま１９の、軸受外方へ
向けて開放する開口部１９ａおよび軸受内方側へ
向けて開放する開口部１９ｂが、それぞれ外径方
向へ向けて、少し傾斜するように、内側環体１
４，１６の外向きフランジ１４ａ，１６ａの周端
面およびこれに対向する外側環体１７，１８の所
定内周面域をテーパ面とする。このように形成す
ることにより、開口部１９ａ側から小すきま１９
内に侵入してきた水やダストなどを、内輪１２側
の回転に伴う遠心力により小すきま１９外へ排出
するのに効果が得られる一方、軸受内方側でも、
開口部１９ｂから小すきま１９内へ入つてくるグ
リースを、同様に遠心力により軸受１０内へ戻す
のに効果が得られる。

第３図において、２５，２６，２７は接触型の
端部シール体で、軸受１０が収められる内部から
軸方向に離れた軸箱２４の両端部において、この
軸箱２４とロールネツク１１の間を密封し、軸箱
２４の両端部からの水やダストの侵入を防止して
いる。

軸受１０の内外輪１２，１３間を密封する密封
装置２０の配設位置と、前記の端部シール体２
５，２６，２７の間では、軸箱２４とロールネツ
ク１１で挾まれる空隙部２８を有しており、その
途中には、この空隙部２８を軸箱２４外へ連通さ
せる下向きの排水孔２９，３０，３１を形成して
いる。そのため、前記の端部シール体２５，２
６，２７を突破して空隙部２８内に侵入してきた
水の大部分は、これらの排水孔２９，３０，３１
より箱外へ排出される。また３３は円錐ころ、３
４は鋼板製保持器である。

この発明の第２の実施例を第５図に示す。

この軸受１０では、金属素材からなる外側環体
１７，１８の内周面側に硬質フエノール樹脂など
の潤滑性非金属素材３２ａ，３２ｂをコーテイン
グして、内側環体１４，１５，１６については金
属素材をそのまま使用して形成し非金属素材のコ
ーテイングは施さない。このようにすることによ
り、組込み誤差などに起因して外向きフランジ１
４ａ，１５ａ，１６ａと内向きフランジ１７ａ，
１８ａが接触し合うようなことがあつても、火花
が生じることはなく、火災などの事故を防止でき
る。前記非金属素材のコーテイングは外側環体１
７，１８に施す代りに内側環体１４，１５，１６
の外周面側に施してもよく、また外側環体１７，
１８または内側環体１４，１５，１６の全体を非
金属素材で形成してもよく、またこれらの任意の
組合せを援用することができる。第５図では、小
すきま１９の開口部１９ａ，１９ｂを外径側に傾
斜させていないが、第４図の場合と同様に傾斜を
持たせてもよい。そのほかの構成については、先
の実施例と同様である。

この発明の第３の実施例を第６図に示す。

この実施例では、軸箱２４から軸受１０を取り
外す場合などにおいて、密封装置２０が軸受１０
と非分離の状態のまま取り扱われることを考慮し
て、内側環体１４，１５，１６または外側環体１
７，１８のフランジのうち、最外部に露出するも
のを他のフランジに比べて厚く形成する。このよ
うに形成することによつて、密封装置２０が他の
部材に当てられたり、外部からの衝撃を受けて折
損するのを防止できる。第６図では、内側環体１
６の外向きフランジ１６ａを厚く形成している
が、環体の組合せ数や配列順序によつては外側環
体の内向きフランジが最外部に露出するので、こ
れを厚く形成する場合みある。そのほかの構成に
ついては、先の第１の実施例と同様である。

この発明の第４の実施例を第７図に示す。

軸受１０に対し前記のような密封装置２０を付
加することは内輪１２の幅寸法の増大を強いるの
で、現有設備の改造においては軸受１０の実効幅
寸法が多少減じられ、負荷容量を多少減じること
になる。そこで、これに対する対策として、第６
図における鋼板製保持器３４のかわりにこの実施
例では軸受１０の保持器３５としてピンタイプの
ものを採用する。このようにすることにより、ロ
ーラの数を増加することが可能となり、前記の理
由による負荷容量の低下を抑えられる。

以上詳述したように、本発明によれば、以下に
列挙するような種々のすぐれた効果が得られる。

(1) 多列ころ軸受の両端部に設けられた非接触型
密封装置が、回転側である内輪延長環部に軸方
向へ重合して配列された、外向きフランジを有
する複数の内側環体と、固定側である外輪の端
部に軸方向へ重合しかつ内側環体と同心状に配
列された、内向きフランジを有する複数の外側
環体とからなり、これら内側環体と外側環体が
非接触状態に保たれて、ラビリンスシールが形
成されているから、本来のシール作用を損なう
ことなく軸受内外部の通気性が保たれている。
よつて、例えば、軸受が回転して、この回転や
回転による発熱によつて軸受内部の気体が体積
膨張を起こし、これにより軸受の内圧が増大し
ようとしても、上記通気性により、軸受の内外
部の圧力は常に同圧に保たれることとなる。

したがつて、軸受の高速回転→減速回転→停
止のサイクルが繰り返されても、それに伴う呼
吸作用を生ずることがなく、この呼吸作用に起
因する軸受内部への冷却水の侵入や軸受内部の
グリースの外部への洩出を阻止できる。この効
果は、特に、高速運転される最近の圧延機にお
いて顕著である。

(2) 軸受の両端部において、内外輪の端部間を非
接触状態に保つたまま密封できるので、高速圧
延機のロールネツク用軸受として使用した場合
にも、従来例として挙げた接触型密封機構付き
の軸受にみられるようなシール体の摩耗や、摩
擦熱によるシール体材質の劣化で、密封性能が
急激に低下するなどの不都合がなく、高い密封
効果を長期にわたつて発揮することができる。

(3) また、軸受回転により密封装置の小すきま部
にエヤーカーテンが作り出されるため、軸受が
高速回転になればなるほど高い密封効果を発揮
できる。

(4) 外向きフランジを有する内側環体が回転側と
されるとともに、内向きフランジを有する外側
環体が固定側とされ、しかも、軸方向両端部に
外向きフランジが位置する構造とされているか
ら、軸受外部の冷却水および塵埃や軸受内部の
グリースは、この軸方向両端部の外向きフラン
ジの回転により生ずる遠心力の振り切り作用に
よつて飛ばされて、非接触型密封装置内に侵入
することはない。これにより、軸受内部への水
や塵埃の侵入、および軸受外部へのグリースの
漏れが確実に防止される。

特に、図示例のように、軸受外部の外向きフ
ランジの先端が軸箱下部の排出孔に冷却水を案
内する形となつていれば、冷却水は軸箱外へ容
易に排出され、軸受内への冷却水等の侵入がよ
り確実に防止されることになる。

(5) さらに、非接触型密封装置が外向きフランジ
と内向きフランジとが交互に並列されてなる構
造を備えているから、半径方向の移動がある程
度許容される。よつて、この許容移動範囲内に
おける軸心ずれに対しては、密封効果を低下さ
せることなく十分対応することができ、特に、
ロールシフト機構や強力ベンダーなどを採用し
た圧延機に適用して大きな効果をあげることが
できる。

(6) 内側環体のうち、軸受内方に最も近い内側環
体が、内輪延長部に容易に分離できないように
外嵌されるとともに、この内側環体に、他の内
側環体が締付け手段により分離可能に連結さ
れ、一方、複数の外側環体のうち、軸受内方に
最も近い外側環体が、外輪の端部に着脱可能に
取り付けられるとともに、この外側環体に、他
の外側環体が締付け手段により分離可能に連結
されてなるから、これら非接触型密封装置の構
成部材は、分解処理を施さない限り軸受に対し
て非分離である。よつて、軸受内からのグリー
スの洩出を阻止する封止効果を十分にあげるこ
とができ、圧延機のロール交換のたびにグリー
スを供給する必要がなくなる。

(7) また、密封装置が軸受から非分離であること
は、軸箱からの軸受の取り出しや軸箱への軸受
の装着を容易にする。

特に図示例のように、軸受内方側に最も近い
内側環体を内輪延長環部に焼嵌めして固着する
一方、その他の内側環体および外側環体は、ね
じを解きインロウ結合を解いて自在に分解でき
るように構成すれば、軸受内へ適宜グリースを
供給できるとともに、軸受の保守・点検も容易
に行うことができる。

(8) 非接触型密封装置を付設したものであるか
ら、内輪内径の拡大による軸受の負荷容量増大
を図ることができる。

つまり、軸受は内輪内径が大きくなるにつれ
て負荷容量が増大するが、前述の従来例の密封
機構付き軸受では、内輪内径の拡大に伴いシー
ル体の全体形状をほぼ相似形に拡大していかな
いと所定の密封性能が得られないので、密封機
構の幅寸法の増大を余儀なくされる。これがた
め、その増大幅寸法分だけ軸受の実効幅寸法が
抑えられてしまい、これが負荷容量の増大を妨
げることになる。

これに対して、本発明のような非接触型の密
封装置においては、内輪内径の拡大に伴い密封
装置の幅寸法の増大を強いられることはなく、
各環体の径寸法のみを大きくすればよく、軸受
の負荷容量増大を妨げることはない。

ちなみに、軸受の内輪内径の拡大に伴う負荷
容量の増大の傾向について、本発明の軸受（図
示例）と、前述の従来例の軸受（第１図および
第２図）とを比較した結果は、第８図に示すと
おりである。

なお、図示例では４列円錐ころ軸受を示して
いるが、軸受形式はこれに限定されるものでは
ない。

(9) 内側環体および外側環体の一方は、少なくと
もフランジを有する周面側が潤滑性非金属素材
からなるから、両環体のフランジ同士の接触に
よる火花発生により、火災などが生じる危険が
防止される。

すなわち、内側環体および外側環体の組込み
に際しての組込み誤差や、あるいはロールネツ
クのたわみなどにより、上記両環体のフランジ
が装置作動中に相互に接触するおそれがある。
しかし、これらフランジの少なくとも一方は潤
滑性非金属素材で形成されているため、金属同
士の接触とはならず、この軸受密封部分に火花
が生じることはなく、火災などの事故発生が有
効に防止される。

特に、圧延機の周囲には、圧延油や作動油の
ような可燃物が配置されていることが多く、時
には、揮発性の潤滑油が使用されることもあ
り、この構成による効果は大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例の圧延機用密封形多列ころ軸受
の取付状態を示す断面図、第２図はその密封機構
部分の拡大断面図、第３図はこの発明の密封形多
列ころ軸受による圧延機ロールネツク軸承状態を
示す断面図、第４図ないし第７図はそれぞれこの
発明の各実施例を示す断面図、第８図は従来例と
この発明の多列ころ軸受の内輪内径拡大に伴う負
荷容量増大の傾向についての結果を示す図であ
る。 １０…軸受、１２…内輪、１２ａ…内輪延長環
部、１３…外輪、１４，１５，１６…内側環体、
１４ａ，１５ａ，１６ａ…外向きフランジ、１
７，１８…内側環体、１７ａ，１８ａ…内向きフ
ランジ、１９…小すきま、２０…非接触型密封装
置、２１，２２…ねじ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 多列ころ軸受の両端部において、回転側であ
   る内側の外端部が固定側である外輪の端部よりも
   軸方向に延長されて、内輪延長環部が形成され、 前記多列ころ軸受の両端部に、非接触型密封装
   置が設けられ、 該非接触型密封装置は、前記内輪延長環部に軸
   方向へ重合して配列された、外向きフランジを有
   する複数の内側環体と、前記外輪の端部に軸方向
   へ重合しかつ内側環体と同心状に配列された、内
   向きフランジを有する複数の外側環体とからな
   り、 前記内側環体のうち、軸受内方に最も近い内側
   環体が、前記内輪延長環部に容易に分離できない
   ように外嵌されるとともに、この内側環体に、他
   の内側環体が締付け手段により分離可能に連結さ
   れ、 前記複数の外側環体のうち、軸受内方に最も近
   い外側環体が、前記外輪の端部に着脱可能に取り
   付けられるとともに、この外側環体に、他の外側
   環体が締付け手段により分離可能に連結され、 これにより、軸方向両端部に外向きフランジが
   位置されるとともに、外向きフランジと内向きフ
   ランジとが交互に並列されて、これらフランジ間
   のすきまによりラビリンスが形成され、 前記内側環体および外側環体の一方は、少なく
   とも前記フランジを有する周面側が潤滑性非金属
   素材からなる ことを特徴とする圧延機における密封形多列ころ
   軸受。 ２ 軸受内方に最も近い内側環体が、前記内輪延
   長環部に焼嵌めにより固着されている特許請求の
   範囲第１項記載の圧延機における密封形多列ころ
   軸受。 ３ 軸受内方に最も近い外側環体が、前記外輪の
   端部に着脱自在にインロウ結合されている特許請
   求の範囲第１項または第２項記載の圧延機におけ
   る密封形多列ころ軸受。 ４ 外側環体と外輪の端部とのインロウ結合の深
   さは、各外側環体の内向きフランジと各内側環体
   の外向きフランジにて形成される各軸方向間隙に
   より、外側環体が外輪から外れることのない深さ
   とされている特許請求の範囲第３項記載の圧延機
   における密封形多列ころ軸受。 ５ 内側環体と外側環体とで形成されるすきま
   は、その軸受内方側開口部および軸受外方側開口
   部が外径側に向けて傾斜されている特許請求の範
   囲第１項から第４項のうちのいずれか１つに記載
   の圧延機における密封形多列ころ軸受。 ６ 最外部に露出する内側環体の外向きフランジ
   の板厚が、他のフランジに比して大きく設定され
   ている特許請求の範囲第１項から第５項のうちの
   いずれか１つに記載の圧延機における密封形多列
   ころ軸受。 ７ 軸受は、その保持器がピンタイプとされた特
   許請求の範囲第１項から第６項のうちのいずれか
   １つに記載の圧延機における密封形多列ころ軸
   受。