JP4090085B2 - 圧延機用ロールの中心軸回転支持用調心機構付複列円すいころ軸受 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明に係る圧延機用ロールの中心軸回転支持用調心機構付複列円すいころ軸受は、大きなラジアル荷重の他にスラスト荷重が加わり、しかも軸の長さ寸法が大きく、荷重による軸の変形（曲がり）が比較的大きい、圧延機用ロールの中心軸を支持する為に利用する。特に、本発明の圧延機用ロールの中心軸回転支持用調心機構付複列円すいころ軸受は、上記圧延機用ロールの中心軸が傾斜する傾向となった場合にも、構成各部にエッヂロード等の局部荷重が加わる事を防止し、回転支持部の信頼性及び耐久性の向上を図るものである。
【０００２】
【従来の技術】
大きなラジアル荷重を支承する圧延機用ロールの中心軸の回転支持部に組み込む為の転がり軸受としては、何れも負荷容量の大きな、円筒ころ軸受、テーパころ軸受、自動調心ころ軸受が広く使用されている。又、円筒ころ軸受を構成する外輪の周囲に調心輪を設けた、調心輪付円筒ころ軸受も、従来から知られている。調心輪付円筒ころ軸受の場合には、この調心輪の中心軸と外輪の中心軸とが不一致になる傾向になると、外輪と調心輪とが相対的に揺動変位し、この不一致に基づいて上記円筒ころ軸受の一部に、エッヂロード等の局部荷重が加わる事を防止する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述した様な従来の転がり軸受の場合には、大きなラジアル荷重の他にスラスト荷重を支承し、しかも回転軸が傾斜する傾向となった場合にも、構成各部にエッヂロード等の局部荷重が加わる事を防止する事が難しかったり、或はコストが嵩む事が避けられなかった。
【０００４】
先ず、一般的な円筒ころ軸受、並びにテーパころ軸受の場合には、外輪、内輪両軌道、並びにころの転動面が何れも単なる円筒面或は円すい曲面である為、回転軸が傾斜した場合、転動面の両端部と外輪、内輪両軌道との当接部にエッヂロードが加わる。そして、このエッヂロードに基づいて、これら転動面と外輪、内輪両軌道との当接部に過大な面圧が作用し、ころ軸受の耐久性を損なうだけでなく、著しい場合にはかじりや焼き付き等の損傷を発生する原因となる。
【０００５】
又、自動調心ころ軸受の場合には、上記エッヂロードの発生を防止し、しかも或る程度の大きさのスラスト荷重を支承できる反面、ころとして球面ころを使用する為、差動滑りにより軌道面が局部摩耗する可能性があるだけでなく、球面ころの製作が面倒で、コストが嵩む事が避けられない。更に、円筒ころ軸受の周囲に調心輪を設けた調心輪付円筒ころ軸受の場合には、スラスト荷重を支承する機能が殆どない。この為、圧延機用ロール等、非常に大きなラジアル荷重を支承する必要がある回転支持部に使用すると、負荷容量が不足する場合がある。
本発明の圧延機用ロールの中心軸回転支持用調心機構付複列円すいころ軸受は、上述の様な事情に鑑みて、大きなラジアル荷重の他に大きなスラスト荷重を支承し、しかも回転軸が傾斜する傾向となった場合にも、構成各部にエッヂロード等の局部荷重が加わる事を防止できる構造を安価に得るべく発明したものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の圧延機用ロールの中心軸回転支持用調心機構付複列円すいころ軸受は、１個の外輪と、１対の内輪と、複数の円すいころと、調心輪とを備える。
このうちの外輪は、複列の外輪軌道を内周面に形成している。これら各外輪軌道は、それぞれが円すい凹面状で互いに逆方向に、且つそれぞれが開口部に向かう程内径が大きくなる方向に傾斜している。
又、上記１対の内輪は、円すい凸面状の内輪軌道をそれぞれの外周面に形成している。それぞれをこの様に形成した１対の内輪は、上記各内輪軌道の小径側となる端面同士を対向させた状態で、上記外輪の内側に配置された状態で、圧延機用ロールの中心軸に外嵌固定される。
又、上記複数の円すいころは、上記各外輪軌道と上記各内輪軌道との間に、それぞれ複数個ずつ設けている。
更に、上記調心輪は、上記外輪の周囲に配置された状態でハウジングに内嵌支持される。この調心輪の内周面はこの調心輪の中心軸上の点をその中心とする球状凹面であり、上記外輪の外周面はこの外輪の中心軸上の点をその中心とする球状凸面である。そして、これら調心輪の内周面と上記外輪の外周面とを、これら調心輪と外輪との揺動変位を自在としてがたつきなく嵌合させる事により、調心機能を持たせている。
【０００７】
【作用】
上述の様に構成する本発明の圧延機用ロールの中心軸回転支持用調心機構付複列円すいころ軸受によれば、大きなラジアル荷重の他にスラスト荷重を支承できる。即ち、複数の円すいころを複列に配置している為、これら複数の円すいころによるラジアル方向の負荷容量を大きくできる。又、外輪と内輪との間にスラスト荷重が加わった場合でも、何れかの列の円すいころが、外輪軌道と内輪軌道との間でスラスト方向に挟持される事により、上記スラスト荷重を支承する。
更に、１対の内輪を外嵌支持した圧延機用ロールの中心軸が、調心輪を内嵌支持したハウジングに対し傾斜する傾向となった場合には、この調心輪の内側で上記外輪が揺動変位する事により、上記傾斜分を補償し、外輪の中心軸と内輪の中心軸とを一致させたままの状態とする。この結果、複列円すいころ軸受の本体部分を構成する、外輪内周面の外輪軌道及び内輪外周面の内輪軌道と各円すいころの転動面との当接部に、エッヂロード等の局部荷重が加わる事を防止できる。
しかも、本発明の構造を構成する円すいころは、転動面が単純な円すい曲面である為、自動調心ころ軸受を構成する球面ころの様に製造が面倒ではない。従って、製作費が嵩む事もない。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の形態の第１例を示している。調心機構付複列円すいころ軸受１は、１個の外輪２と、１対の内輪３、３と、複数の円すいころ４、４と、１個の調心輪１２とを備える。このうちの外輪２は、複列の外輪軌道５、５を内周面に形成している。これら各外輪軌道５、５は、それぞれが円すい凹面状で、互いに逆方向に、且つそれぞれが開口部に向かう程内径が大きくなる方向に傾斜している。従って、上記外輪２の内径は、中央部で最も小さく、両端開口部に向かう程漸次大きくなる。
【０００９】
又、上記１対の内輪３、３は、円すい凸面状の内輪軌道６、６を、それぞれの外周面に形成している。又、上記各内輪３、３の一端部（図１の左右端部）外周面で上記内輪軌道６の大径側端部に位置する部分には、外向フランジ状の大径側鍔部７を、同じく他端部（図１の中央端部）外周面で上記内輪軌道６の小径側端部に位置する部分には、同じく外向フランジ状の小径側鍔部８を、それぞれ形成している。それぞれをこの様に形成した、上記１対の内輪３、３は、上記各内輪軌道６、６の小径側となる端面同士、即ち、小径側鍔部８、８同士を対向させた状態で、上記外輪２の内側に配置している。尚、図示の例の場合には、これら１対の内輪３、３の端面同士の間に、間座９を挟持している。
【００１０】
又、上記複数の円すいころ４、４は、上記各外輪軌道５、５と上記各内輪軌道６、６との間にそれぞれ複数個ずつ、それぞれ保持器１０、１０のポケット１１内に転動自在に保持した状態で設けている。
【００１１】
更に、上記調心輪１２は、上記外輪２の周囲に配置している。この調心輪１２の内周面１３は、この調心輪１２の中心軸Ｘ上の点Ｏをその中心とする球状凹面としている。又、上記外輪２の外周面１４は、やはりこの外輪２の中心軸Ｘ上の点Ｏをその中心とする球状凸面としている。図示の例では、これら各点Ｏは、上記調心輪１２及び外輪２の軸方向中央位置に設けている。従って、上記内周面１３の内径、並びに上記外周面１４の外径は、上記調心輪１２或は外輪２の軸方向中央部で最も大きい。尚、これら内周面１３と外周面１４との曲率半径は、互いに等しい。又、上記調心輪１２の外周面は、単なる円筒面としている。
【００１２】
それぞれの内外両周面を上述の様に形成した、調心輪１２及び外輪２は、調心輪１２の内周面１３と外輪２の外周面１４とを、これら調心輪１２と外輪２との揺動変位を自在として、がたつきなく嵌合させる。この様な嵌合作業を可能にすべく、上記調心輪１２には、円周方向の１又は２個所に、割り（＝軸方向両端面同士を連続させる割れ目。図示省略。）を形成している。嵌合作業時には、この割りの幅を大きくする（割りを開く）事で上記調心輪１２の内径を大きくし、この調心輪１２の内側に上記外輪２を挿入する。この様に調心輪１２の内側に上記外輪２を挿入し、調心輪１２の内周面１３と外輪２の外周面１４とを密着させた状態では、この外輪２は調心輪１２の内側に揺動変位自在に、がたつきなく支持される。この結果、外輪２の中心軸と前記内輪３、３の中心軸とがずれる傾向となった場合にこれを補償する、所謂調心機能を持つ。
【００１３】
尚、割りを１個所のみ設けるのは、調心輪１２の内径に比べて幅寸法が小さく、この調心輪１２の内径を使用状態に比べてあまり大きくしなくても、この調心輪１２の内側に外輪２を挿入できる場合とする。これに対して、割りを２個所設けるのは、調心輪１２の内径に比べて幅寸法が大きく、この調心輪１２の内径を使用状態に比べて十分に大きくしなければ、この調心輪１２の内側に外輪２を挿入できない場合とする。何れにしても、調心輪１２の内側に外輪２を嵌合させた後、前記調心機構付複列円すいころ軸受１を、圧延機用ロールの中心軸の回転支持部に組み付ける際に、上記割りは、ラジアル荷重の負荷圏（大きなラジアル荷重が加わる範囲）から外れた部分に位置させる。
【００１４】
上述の様に構成する本発明の調心機構付複列円すいころ軸受１によれば、大きなラジアル荷重の他にスラスト荷重を支承できる。即ち、複数の円すいころ４、４を複列に配置している為、これら複数の円すいころ４、４によるラジアル方向の負荷容量を大きくできる。又、上記外輪２と内輪３、３との間にスラスト荷重が加わった場合でも、何れかの列の円すいころ４が、何れかの外輪軌道５と何れかの内輪軌道６との間でスラスト方向に挟持される事により、上記スラスト荷重を支承する。
【００１５】
更に、上記１対の内輪３、３を外嵌支持した、図示しない圧延機用ロールの中心軸が、調心輪１２を内嵌支持した、やはり図示しないハウジングに対し傾斜する傾向となった場合には、この調心輪１２の内側で上記外輪２が揺動変位する。そして、この揺動変位に基づいて、上記傾斜分を補償し、上記外輪２の中心軸と上記１対の内輪３、３の中心軸とを一致させたままの状態とする。この結果、調心機構付複列円すいころ軸受１の本体部分を構成する、上記外輪２の内周面に設けた外輪軌道５、５及び内輪３、３の外周面に設けた内輪軌道６、６と、上記各円すいころ４、４の転動面との当接部に、エッヂロード等の局部荷重が加わる事を防止できる。
【００１６】
しかも、本発明の調心機構付複列円すいころ軸受１を構成する円すいころ４、４は、転動面が単純な円すい面である為、従来から知られている自動調心ころ軸受を構成する球面ころの様に製造が面倒ではない。従って、製作費が嵩む事もない。
【００１７】
次に、図２〜３は、本発明の実施の形態の第２例を示している。本例の場合には、調心輪１２ａの片半部（図２の右半部）の直径方向反対側２個所位置に、それぞれ入れ溝１５を形成している。これら各入れ溝１５は、上記調心輪１２ａの軸方向端面に開口し、この調心輪１２ａの軸方向中央部にまで達している。又、これら各入れ溝１５の幅寸法Ｗ₁₅は、外輪２の幅寸法Ｗ₂ よりも僅かに大きく（Ｗ₁₅＞Ｗ₂ ）している。上記調心輪１２ａには、この様な入れ溝１５を形成する代わりに、上述した第１例の構造の様な割りは形成しない。
【００１８】
上述の様な調心輪１２ａに外輪２を内嵌するには、この調心輪１２ａの中心軸と外輪２の中心軸とが直交する状態でこれら両部材１２ａ、２同士を配置する。そして、この状態のまま、上記外輪２の直径方向反対側２個所位置を、上記入れ溝１５に挿入し、この外輪２の直径方向反対側２個所位置を上記調心輪１２ａの軸方向中央部に位置させる。次いで、上記外輪２を９０度回転させて、上記調心輪１２ａに外輪２を内嵌する。本例の場合、調心機構付複列円すいころ軸受１ａを、圧延機用ロールの中心軸の回転支持部に組み付ける際に、上記入れ溝１５を、ラジアル荷重の負荷圏から外れた部分に位置させる。その他の構成及び作用は、上述した第１例の場合と同様であるから、同等部分には同一符号を付して、重複する説明を省略する。
【００１９】
【発明の効果】
本発明の圧延機用ロールの中心軸回転支持用調心機構付複列円すいころ軸受は、以上に述べた通り構成され作用する為、大きなラジアル荷重の他スラスト荷重が加わり、しかも、軸受ハウジングに対して回転軸が傾斜する可能性がある圧延機用ロールの中心軸の回転支持部に組み込んで、この回転支持部の耐久性及び信頼性の向上を図れる。更に、転動体として加工が面倒な球面ころを使用しない為、コストが嵩む事もない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態の第１例を示す半部断面図。
【図２】 同第２例を示す半部断面図。
【図３】 第２例に組み込む調心輪のみを取り出して、その一部を図２の右方から見た図。
【符号の説明】
１、１ａ 調心機構付複列円すいころ軸受
２ 外輪
３ 内輪
４ 円すいころ
５ 外輪軌道
６ 内輪軌道
７ 大径側鍔部
８ 小径側鍔部
９ 間座
１０ 保持器
１１ ポケット
１２、１２ａ 調心輪
１３ 内周面
１４ 外周面
１５ 入れ溝

Claims (1)

1. それぞれが円すい凹面状で互いに逆方向に、且つそれぞれが開口部に向かう程内径が大きくなる方向に傾斜した複列の外輪軌道を内周面に形成した外輪と、円すい凸面状の内輪軌道をそれぞれの外周面に形成し、各内輪軌道の小径側となる端面同士を対向させて上記外輪の内側に配置された状態で、圧延機用ロールの中心軸に外嵌固定される１対の内輪と、上記各外輪軌道と上記各内輪軌道との間にそれぞれ複数個ずつ設けた円すいころと、上記外輪の周囲に配置された状態でハウジングに内嵌支持される調心輪とを備え、この調心輪の内周面はこの調心輪の中心軸上の点をその中心とする球状凹面であり、上記外輪の外周面はこの外輪の中心軸上の点をその中心とする球状凸面であり、これら調心輪の内周面と外輪の外周面とが、これら調心輪と外輪との揺動変位を自在としてがたつきなく嵌合している圧延機用ロールの中心軸回転支持用調心機構付複列円すいころ軸受。

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