軸受装置
【課題】連続鋳造設備のロールの固定側端部を支持する為に用いることが出来、摩耗や剥離などを抑えた軸受装置を提供する。
【解決手段】正面組み合わせ円錐ころ軸受により、ある程度ロールの傾きを許容することができるので、アキシャル荷重を支持するという本来の機能を発揮することで、ロールの固定側端部を支持することができ、それにより調心輪付き円錐ころ軸受を用いる場合に比べ、負荷容量を増大させることができ、また自動調心ころ軸受を用いる場合に比べ、摩耗や剥離などを有効に抑制できる。
【解決手段】正面組み合わせ円錐ころ軸受により、ある程度ロールの傾きを許容することができるので、アキシャル荷重を支持するという本来の機能を発揮することで、ロールの固定側端部を支持することができ、それにより調心輪付き円錐ころ軸受を用いる場合に比べ、負荷容量を増大させることができ、また自動調心ころ軸受を用いる場合に比べ、摩耗や剥離などを有効に抑制できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸受装置に関し、特に鉄鋼設備の圧延ローラなどを支承するのに好適な軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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、調心性を有する自動調心ころ軸受が用いられることが多い。
【０００４】
加えて、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。
【０００５】
特許文献１に示すごとき自動調心ころ軸受は、重荷重を支持しつつ、高い調心性とスラスト荷重を支持する機能を併せ持つため、固定側及び自由側を問わず鉄鋼設備用ロールの支持として広く用いられている。
【特許文献１】特開２００２−５１５６号公報
【特許文献２】特開平１０−２２０４６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、ガイドロール用軸受には、鋳片からロールを介して過酷な荷重が負荷されるばかりでなく、周囲の環境は、赤熱した鋳片に冷却水がスプレーされるため水蒸気に覆われた高温多湿環境にある。そのため軸箱に備わるシールの劣化等も進行し、シールを通過して軸受内部へ水が侵入することもしばしば起こる。このため軸受内部が潤滑不良となりやすい。
【０００７】
そのような過酷な使用条件下で広く採用されてきている自動調心ころ軸受は、差動すべりやスピンすべりと呼ばれる軸受内で幾何学的に発生する微小なすべりが生じるため、特に潤滑状態が悪い場合、異常摩耗が進行し、その後はく離が早期に生じる問題がしばしば起こる。
【０００８】
特許文献１に示すごとき自動調心ころ軸受は、傾きを許容する大きな特徴を有する反面、上述した軸受損傷の問題を抱えている。一方、一般的な円筒ころ軸受は、自動調心ころ軸受よりも負荷容量を大きな設計ができ、差動すべりやスピンすべりがないため摩耗による問題はないが、調心性がほとんどないため、撓み量が大きなロールを支持することができないという問題がある。
【０００９】
これに対し、特許文献２に示すように、円筒ころ軸受の外輪とハウジングとの間に調心輪を配置して、ロールの撓みに応じてハウジングに対して外輪を傾けることができる軸受装置が開発されている。
【００１０】
しかしながら、特許文献２に示す軸受装置では、内輪ところとが軸線方向に任意に相対変位できるので、スラスト荷重を受けることができず、ロールの固定側に用いることができないという問題がある。よって、特許文献２に示すような軸受装置は自由側に用いたとしても、固定側には自動調心ころ軸受を用いざるを得ず、上述した問題が残存することとなっている。
【００１１】
本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑み、連続鋳造設備のロールの固定側端部を支持する為に用いることが出来、摩耗や剥離などを抑えた軸受装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の軸受装置は、連続鋳造設備において、ハウジングに対してロールの固定側端部を回転自在に支持するために、前記ハウジングに取り付けられた外輪と、前記ロールに取り付けられた内輪と、前記外輪と前記内輪との間に配置された複数のころとからなる正面組み合わせ円錐ころ軸受を用いたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
例えば、連続鋳造機においては、1本のロールを複数本で構成されたロールユニットが古くより知られているが、そのロールを2分割以上とし、鋳片に対して軸方向に配置し、鋳片製品精度を向上させる分割ロール構造が多くなっている。本発明者らは、鋭意研究の結果、これら分割ロールにおいてはロール長が短いため、撓みが1本ロールと比較して小さく抑えられ、固定側に正面組合せの円錐ころ軸受を適用できることを見出した。以下、具体的に説明する。
【００１４】
図１を参照すると、正面組み合わせ円錐ころ軸受の一対のころＲＬの作用線（ころの中央から軸線に直交して延在する線）Ｌ１、Ｌ２が、正面組み合わせ円錐ころ軸受の軸線Ｘと交わる点をＰ１，Ｐ２としたときに、点Ｐ１，Ｐ２の距離Δが、正面組み合わせ円錐ころ軸受のおおよそ幅Ｂ／２未満であれば、正面組み合わせ円錐ころ軸受が支持するロール（不図示）が傾いたときに、円筒ころ軸受に比較すれば、ころＲＬのモーメントに対する支持力が減少するので、ロールの撓み（傾き）をある程度許容することできるようになる。本発明者らは、特に、前記作用点Ｐ１，Ｐ２の位置を、Ｂ/４の範囲に抑えた設計によって、上述した連続鋳造機における分割ロールにおいて撓みを許容できることを見出した。
【００１５】
即ち、正面組み合わせ円錐ころ軸受により、ある程度ロールの傾きを許容することができることが判明したので、アキシャル荷重を支持するという円錐ころ軸受、本来の機能を発揮することで、ロールの固定側端部を支持することができ、また調心輪付き円錐ころ軸受のように軸受外輪の外径面に備わる調心座等が備わらないため、負荷容量を増大させることができ、また自動調心ころ軸受を用いる場合に比べ、摩耗や剥離などを有効に抑制できる。尚、ロールの自由側端部は、特許文献２に示すごとき調心輪付き円筒ころ軸受で支持すると好ましいが、自動調心ころ軸受でも支持しても良い。
【００１６】
請求項２に記載の軸受装置において、前記ロールは分割ロールであると、ロールの撓みが更に抑制されるので、正面組み合わせ円錐ころ軸受を用いるのに好適である。但し、撓みが許容できる範囲であれば一本ロールの支持に正面組み合わせ円錐ころ軸受を用いることも出来る。ここで、「分割ロール」とは、鋳片の幅方向に沿って複数のロールで支持する場合における１つのロールをいい、「一本ロール」とは、鋳片の幅方向に沿って一本のロールで支持する場合におけるそのロールをいう。
【００１７】
請求項３に記載の軸受装置において、前記正面組み合わせ円錐ころ軸受のころに、クラウニングを形成すると、更に調心性を確保できるので好ましい。
【００１８】
請求項４に記載の軸受装置において、前記正面組み合わせ円錐ころ軸受の外輪及び内輪のうち少なくとも一方に、クラウニングを形成すると、更に調心性を確保できるので好ましい。
【００１９】
請求項５に記載の軸受装置において、前記正面組み合わせ円錐ころ軸受の断面において、前記正面組み合わせ円錐ころ軸受の幅をＢとしたときに、軸線方向両側のころの作用線が、軸受の軸線とそれぞれ交わる２点間の距離Δは、Ｂ／４より小さいと、更に調心性を確保できるので好ましい。さらに２点間の距離ΔがＢ／４内であれば、軸線方向両側のころの作用線は軸受の軸線と交差するようにしてもよい。
【００２０】
請求項６に記載の軸受装置において、前記正面組み合わせ円錐ころ軸受の内輪と、外輪との温度差が１０℃生じても軸受内部隙間が存在するような、軸受内部すきま寸法を有していることにより、ロール回転時の熱で、ころ、内輪と外輪に、ころが円周に亘って挟まれてラジアル方向に予圧荷重が作用することにより、前記請求項5の作用を妨げないように調心性が確保される。
【００２１】
請求項７に記載の軸受装置において、前記正面組み合わせ円錐ころ軸受は、総ころタイプであると、更に負荷容量を高めることができるので好ましい。但し、保持器を有するタイプであっても良い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して以下に詳細に説明する。図２は、本実施の形態にかかる軸受装置を用いた連続鋳造設備の概略を示す斜視図である。図２に示す連続鋳造設備においては、図３Ａ〜５に示すように杵型（縮径部を挟んで大径部がある形状）のロール形状を有した1本ロール（図３Ａ，３Ｂ）、2分割ロールで構成したもの（図４）、3分割ロールで構成したもの（図５）、あるいはそれ以上の複数のロール本数で構成したロールユニットが用いられている。但し配置される各ロールの配列や本数は様々である。尚、ここで図１に示すロールにおいては、図6に示す杵形形状を有する1本で形成されたロールの配置を例示的に示している。
【００２３】
図２において、溶融した鋳片ＦＥが上部の導入部１から供給され、二列になった排出部２より鉛直方向可能に向かって板状に排出されるようになっている。板状の鋳片ＦＥは、対向して配置されたローラユニット３の間を通過し、ローラにより徐々に板厚を調整され且つ徐々に水平になるよう方向付けされる。鋳片ＦＥの両側に配置されたローラユニット３は、点線で概略図示されるようにチャンバ９により遮蔽されており、その内部は鋳片ＦＥの高温と冷却用の水とに曝された劣悪な環境条件となっている。
【００２４】
図３Ａに示すローラユニット３Ａは、鋳片ＦＥの圧延用の一本ローラ（ガイドロールともいう）４Ａと、一本ローラ４Ａの固定側端部を支持する軸受装置１０Ａと、一本ローラ４Ａの自由側端部を支持する軸受装置１０Ｂと、一本ローラ４Ａの中間部４ｆを支持する２つの軸受装置１０Ｃ，１０Ｄとを含み、５〜８本程度のローラ４Ａが、鋳造片の流れ方向に並べて配置される。そのうちの数本のロールが鋳片ＦＥを押し出すための駆動用ロールとして駆動装置と連結されている。尚、ローラユニット３Ａに示したロール形状の例としては、図３Ｂに示すようなものもあるが、軸受装置１０Ｃ，１０Ｄで支持する位置を変えて圧延部４ａの長さを長、中、短としただけであるので、ここでは説明を省略する。
【００２５】
図６は、図３Ａの構成において代表されるロール形状をVI-VI線で切断して矢印方向に見た図である。図６において、一本ローラ４Ａは、鋳片ＦＥを圧延する３つの圧延部４ａを有し、これらは互いに小径部４ｅにより同軸に連結されている。図６で左方の圧延部４ａの左側には、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と、第２円筒部４ｃと、第３円筒部４ｄとを、この順序で圧延部４ａ側から設けており、右方の圧延部４ａの右側には、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と、第２円筒部４ｃと、第３円筒部４ｄとを、この順序で圧延部４ａ側から設けている。尚、必ずしも円筒部４ｂ、４ｃ、４ｄを全て設ける必要はなく、仕様に応じてローラ４Ａの端部形状を変更できることはいうまでもない。
【００２６】
図６において、下面を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１２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。
【００２７】
図７は、一本ローラ４Ａの固定側端部を支持する正面組み合わせ円錐ころ軸受１２を拡大して示す図である。図４において、正面組み合わせ円錐ころ軸受１２は、ハウジング本体１１の内周に嵌合した一対の外輪１２ａ、１２ａと、ローラ４Ａの第２円筒部４ｃにルーズフィットで嵌合した内輪１２ｂと、外輪１２ａ、１２ａと内輪１２ｂとの間に複列に配置された複数の円筒ころ１２ｃ、１２ｃと、円筒ころ１２ｃ、１２ｃを保持する保持器１２ｄ、１２ｄとからなる。外輪１２ａ、１２ａは、内側に向かうにつれて拡径したテーパ状の軌道面をそれぞれ有し、内輪１２ｂは、内側に向かうにつれて拡径した一対のテーパ状の軌道面を有する。軌道面に沿って転動するころ１２ｃ、１２ｃの作用線（図１参照）は、ほぼ正面組み合わせ円錐ころ軸受１２の軸線上で交わるようになっている。
【００２８】
ころ１２ｃの両端には、端部に向かってわずかな量だけ縮径するようなクラウニングが形成されていると、エッジロードが緩和されるので好ましい。ころ１２ｃの長さは、ころ径より大きいと、ころの転倒防止を図れるので好ましい。又、外輪１２ａ、と内輪１２ｂも、ころ１２ｃの端部側に向かってわずかな量だけ拡径するようなクラウニングが形成されていると、ロールの撓みにより、傾きを受けた際にエッジロードが緩和されるのでより好ましい。
【００２９】
図７において、外輪１２ａ、１２ａ同士を突合せた構造にあり、その中央には間座を有せず軸受内部のすきまが調整されるようになっている。また、その外輪１２ａ、１２ａの突き合わせ端面には、ハウジング側から潤滑油が供給できるように半径方向に延在する油溝１２ｈ、１２ｈが円周に複数形成されている。この構造においては、中央にすきまを調整する間座(図９を参照して後述)を有していないため、ハウジング側の油溝の幅寸法の制約を受けずに使用できるメリットがある。すなわちハウジング側の油溝幅が広くとも間座を設けていないため、間座が油溝に落下するような心配がない。
【００３０】
更に、内輪１２ｂの軸線方向端部には、後述する環状部材１５が当接する端面に半径方向に延在する油溝１２ｇが円周に複数形成されており、環状部材１５が当接しても外部より内輪１２ｂの内径側に潤滑油を供給でき、ローラ４Ａと内輪１２ｂの内径面のはめあい面に、潤滑剤（油・グリース）が流入できるようになっている。これにより、はめあい面の潤滑不足が緩和され、ローラ４Ａと内輪１２ｂの内径面のはめあい面に生じるクリープに伴う摩耗やかじりといった損傷を防ぐことも可能となる。また内輪１２ｂの内径面には、スパイラル状の溝を設けて、さらに端面側からの潤滑剤を保持させ、長期的なはめあい面の耐久性を向上させる仕様とすることもある。又、点線で示すように、内輪１２ｂの中央に半径方向に貫通する油溝を設けることもできる。さらに内輪１２ｂの内周面には、潤滑性被膜が形成されているとより好ましい。潤滑性被膜としては、例えばリン酸マンガン被膜、錫亜鉛合金被膜、黒染め被膜などがある。
【００３１】
図６において、左側のハウジング本体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。但し、固定方法はこれに限定されるものではなく、軸ナットによる固定する方法も取られる。正面組み合わせ円錐ころ軸受１２の内輪１２ｂは、第１円筒部４ｂの端面と、環状部材１５とにより挟持されるローラ４Ａに対して一体的に回転するように押え込んで固定される場合もあるが、一般的には内輪１２ｂの内径面とローラ４Ａはルーズフィットのため、クリープによる環状部材１５と内輪１２ｂの端面との間に滑りが生じわずかな摩耗をさせる場合があるため、環状部材１５と内輪１２ｂの端面にすきまを与えてセットされる。これらのセット状態は、ローラ４Ａの構造によって様々であるため、内輪１２ｂの端面の油溝によって環状部材１５と内輪１２ｂのセット状態に左右されず、前記内輪１２ｂの端面に油溝１２ｇを設けることが望ましい。
【００３２】
ハウジング本体１１に、ボルトＢを用いてドーナツ板状の蓋部材１６が取り付けられ外輪１２ａを固定している。蓋部材１６の中央開口１６ａ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、ころ１２ｃ、１２ｃを潤滑する場合がある。
【００３３】
図８は、一本ローラ４Ａの自由側端部を支持する調心輪１１２ｆを備えた円筒ころ軸受１１２を拡大して示す図である。図８において、円筒ころ軸受１１２は、ハウジング本体１１の内周に嵌合した外輪１１２ａと、ローラ４Ａの第２円筒部４ｃに嵌合した内輪１１２ｂと、外輪１１２ａと内輪１１２ｂとの間に配置された複数の円筒ころ１１２ｃとからなる。外輪１１２ａは、円筒ころ１１２ｃを間に挟むようにして、半径方向内方に延在する鍔部１１２ｄ、１１２ｄを軸線方向両端に一体的に形成してなる。
【００３４】
図６において、右側のハウジング本体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。但し、固定方法はこれに限定されるものではなく、軸ナットによる固定する方法も取られる。円筒ころ軸受１１２の内輪１１２ｂは、第１円筒部４ｂの端面と、環状部材１５とにより挟持されるローラ４Ａに対して一体的に回転するように抑え込んで固定されている。
【００３５】
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１１２ｂの端面にすきまを与える構造をとることもある。内輪１１２ｂは、第１円筒部４ｂの端面と、環状部材１５とにより挟持されるローラ４Ａに対して一体的に回転するように押え込んで固定される場合もあるが、一般的には内輪１１２ｂの内径面と軸はルーズフィットのため、クリープによる環状部材１５と内輪１１２ｂの端面との間に滑りが生じわずかな摩耗をさせる場合があるため、環状部材１５と内輪１１２ｂの端面にすきまを、与えてセットされる。これらのセット状態は、ロールの構造によって様々であるため内輪１１２ｂの端面の油溝によって環状部材１５と内輪１１２ｂのセット状態に左右されず、前記固定側の円錐ころ軸受１２と同様に、内輪１１２ｂの端面には半径方向に油溝を設ける方が望ましい。
【００３６】
ハウジング本体１１に、ボルトＢを用いてドーナツ板状の蓋部材１６が取り付けられ外輪１２ａを固定している。蓋部材１６の中央開口１６ａ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１２ｃを潤滑することもある。
【００３７】
尚、一本ローラ４Ａの中間部４ｆをハウジングに対して支持する軸受装置１０Ｃ、１０Ｄの円筒ころ軸受１２Ｃは、一本ローラ４Ａの相対変位を可能に支持すれば良く一般的なもので足りるため、ここでは詳細を説明しない。
【００３８】
図９は、一本ローラ４Ａの固定側端部を支持する正面組み合わせ円錐ころ軸受１２’の変形例を拡大して示す図である。図９に示す変形例においては、図７の実施の形態に対して、一対の外輪１２ａ、１２ａの間に間座１２ｆを形成している点が異なる。
【００３９】
図１０は、一本ローラ４Ａの固定側端部を支持する正面組み合わせ円錐ころ軸受１２”の別な変形例を拡大して示す図である。図１０に示す変形例においては、図７の実施の形態に対して、内輪１２ｂを軸線方向に二分割して形成している点が異なる。尚、前記ローラ４Ａと内輪１２ｂの内径面のはめあい面に生じるクリープに伴う摩耗やかじりといった損傷を防ぐため、内輪１２ｂの二分割面から油を内輪１２ｂ内径面に導入易いように、突き合わせ端面に半径方向に延在する油溝（点線で図示）を円周に複数形成することもできる。
【００４０】
図１１は、一本ローラ４Ａの固定側端部を支持する正面組み合わせ円錐ころ軸受１２”’の変形例を拡大して示す図である。図１１に示す変形例においては、図７の実施の形態に対して、一対の外輪１２ａ、１２ａの間に間座１２ｆを形成し、且つ内輪１２ｂを軸線方向に二分割して形成している点が異なる。また、図１０同様に、内輪１２ｂの二分割面から油を内輪１２ｂの内径面に導入し易いように端面に、突き合わせ端面に半径方向に延在する油溝（点線で図示）を円周に複数形成することもできる。
【００４１】
次に、図４に示すローラユニット３Ｂにおいては、鋳片の幅より全長が短く２本で構成した分割ロール４Ｂ、４Ｃを用いている。全長の長い分割ロール４Ｂと、全長の短い分割ロール４Ｃは、図４に示すように、鋳片の流れ方向において交互に配置されるのが望ましい。ここで、同軸に並んだ分割ロール４Ｂ、４Ｃの支持端は４つあるが、かかる場合端部の組み合わせは、
（４Ｂ左側端−４Ｂ右側端、４Ｃ左側端−４Ｃ右側端）＝
（自由端−固定端、固定端−自由端）、
（自由端−固定端、自由端−固定端）、
（固定端−自由端、固定端−自由端）、
（固定端−自由端、自由端−固定端）の４通り存在するが、いずれのロール配置の固定端に本請求項における軸受装置を配置しても構わない。
【００４２】
図１２は、図４の構成において代表されるロール形状（ここでは分割ローラ４Ｂ）をXII-XII線で切断して矢印方向に見た図である。図１２において、分割ローラ４Ｂは、鋳片ＦＥを圧延する圧延部４ａを有している。圧延部４ａの両側には、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と、第２円筒部４ｃと、第３円筒部４ｄとを、この順序で圧延部４ａ側から設けている。尚、必ずしも円筒部４ｂ、４ｃ、４ｄを全て設ける必要はなく、仕様に応じてローラ４Ｂの端部形状を変更できることはいうまでもない。
【００４３】
図１２において、下面を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１２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。図１２で左側のハウジング本体１１には正面組み合わせ円錐ころ軸受１２が取り付けられ、右側のハウジング本体１１には円筒ころ軸受１１２が取り付けられており、これらは図７，８に示すものと同様であるため説明を省略する。
【００４４】
図１２において、左側のハウジング本体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。但し、固定方法はこれに限定されるものではなく、軸ナットによる固定する方法も取られる。正面組み合わせ円錐ころ軸受１２の内輪１２ｂは、第１円筒部４ｂの端面と、環状部材１５とにより挟持されるローラ４Ｂに対して一体的に回転するように押え込んで固定される場合もあるが、一般的には内輪１２ｂの内径面とローラ４Ｂはルーズフィットのため、クリープによる環状部材１５と内輪１２ｂの端面との間に滑りが生じわずかな摩耗をさせる場合があるため、環状部材１５と内輪１２ｂの端面にすきまを与えてセットされる。これらのセット状態は、ローラ４Ｂの構造によって様々であるため、内輪１２ｂの端面の油溝によって環状部材１５と内輪１２ｂのセット状態に左右されず、前記内輪１２ｂの端面に油溝１２ｇを設けることが望ましい。
【００４５】
ハウジング本体１１に、ボルトＢを用いてドーナツ板状の蓋部材１６が取り付けられ外輪１２ａを固定している。蓋部材１６の中央開口１６ａ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、ころ１２ｃ、１２ｃを潤滑する場合がある。
【００４６】
次に、図５に示すローラユニット３Ｃにおいては、鋳片の幅より全長が短く３本で構成した分割ロール４Ｄ、４Ｅ、４Ｆを用いている。全長の最も長い分割ロール４Ｄと、中間長さの分割ロール４Ｅと、全長の最も短いロール４Ｆは、鋳片の流れ方向において、この順序と、逆の順序とで交互に配置されるのが望ましい（図５参照）とされている。ここで、同軸に並んだ分割ロール４Ｄ、４Ｅ、４Ｆの支持端は６つあるが、かかる場合端部の組み合わせは、
（４Ｄ左側端−４Ｄ右側端、４Ｅ左側端−４Ｅ右側端、４Ｆ左側端−４Ｆ右側端）＝（自由端−固定端、固定端−自由端、固定端−自由端）、
（固定端−自由端、自由端−固定端、自由端−固定端）、
（自由端−固定端、固定端−自由端、自由端−固定端）、
（固定端−自由端、固定端−自由端、固定端−自由端）の４通り
となるがいずれのロール配置の固定端に本請求項における軸受装置を配置しても構わない。
【００４７】
分割ロール４Ｄ、４Ｅ、４Ｆを支持する一方のハウジング本体１１には正面組み合わせ円錐ころ軸受１２が取り付けられ、他方のハウジング本体１１には円筒ころ軸受１１２が取り付けられており、これらは図７，８に示すものと同様であるため説明を省略する。
【００４８】
本実施の形態の動作について説明する。図２に示す連続鋳造設備において、鋳片ＦＥの供給に応じて、ローラ４Ａ〜４Ｆが毎分１〜５回転程度の極低速で回転する。ローラユニット３Ａ〜３Ｃに設けられた軸受装置１０は、ハウジング本体１１に対して正面組み合わせ円錐ころ軸受１２及び円筒ころ軸受１２がローラ４Ａ〜４Ｆを回転自在に支持する。
【００４９】
特に分割ローラ４Ｂ〜４Ｆの全長は、鋳片ＦＥの幅よりも短いので撓み量が少なくなっており、その固定側端部を正面組み合わせ円錐ころ軸受１２により支持するのに好適である。一方、鋳片ＦＥからローラ４に、例えばスラスト荷重が付与された場合には、正面組み合わせ円錐ころ軸受１２が、かかるスラスト荷重を支持するので、ローラ４Ａ〜４Ｆの軸線方向変位を制限できる。更に、鋳片ＦＥによりローラ４Ａ〜４Ｆが加熱されて熱膨張が生じた場合には、一方の円筒ころ軸受１２の内輪１２ｂのフランジ部１２ｅは、互いに離れる方向に変位することとなり、よってローラ４Ａ〜４Ｆの熱膨張を逃がすことができる。
【００５０】
以上、本発明を実施例を参照して説明してきたが、本発明は上記実施例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。例えば正面組み合わせ円錐ころ軸受形式としては、いわゆる総ころタイプや保持器を備えた軸受のいずれでもよい。又、ローラの自由側端部は、自動調心ころ軸受で支持しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】正面組み合わせ円錐ころ軸受の作用線を説明するための図である。
【図２】本実施の形態にかかる軸受装置を用いた連続鋳造設備の概略を示す斜視図である。
【図３Ａ】鋳片の移動方向に直交する方向に見たロールの配置例を示す図であり、一本ロールにおける配置例を示している。
【図３Ｂ】鋳片の移動方向に直交する方向に見たロールの配置例を示す図であり、一本ロールにおける配置例を示している。
【図４】鋳片の移動方向に直交する方向に見たロールの配置例を示す図であり、２本の分割ロールにおける配置例を示している。
【図５】鋳片の移動方向に直交する方向に見たロールの配置例を示す図であり３本の分割ロールにおける配置例を示している。
【図６】図３Ａの構成をVI-VI線で切断して矢印方向に見た図である。
【図７】正面組み合わせ円錐ころ軸受１２を拡大して示す図である。
【図８】円筒ころ軸受１１２を拡大して示す図である。
【図９】変形例にかかる正面組み合わせ円錐ころ軸受を拡大して示す図である。
【図１０】変形例にかかる正面組み合わせ円錐ころ軸受を拡大して示す図である。
【図１１】変形例にかかる正面組み合わせ円錐ころ軸受を拡大して示す図である。
【図１２】図４の構成をXII-XII線で切断して矢印方向に見た図である。
【符号の説明】
【００５２】
１ 導入部
２ 排出部
３Ａ〜３Ｃ ローラユニット
４Ａ〜４Ｆ ローラ
４ａ 圧延部
４ｂ 第１円筒部
４ｃ 第２円筒部
４ｄ 第３円筒部
１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ 軸受装置
１１ ハウジング本体
１１ａ 円筒部
１１ｂ シール保持部
１２ 正面組み合わせ円錐ころ軸受
１２ａ 外輪
１２ｂ 内輪
１２ｃ ころ
１２ｄ 保持器
１２ｅ 間座
１１２ 円筒ころ軸受
１１２ａ 外輪
１１２ｂ 内輪
１１２ｃ ころ
１１２ｄ 鍔部
１１２ｅ 鍔部
１１２ｆ 調心輪
１３ シール
１４ ラビリンス環
１５ 環状部材
１６ 蓋部材弁
１７ シール
ＦＥ 鋳片
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸受装置に関し、特に鉄鋼設備の圧延ローラなどを支承するのに好適な軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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、調心性を有する自動調心ころ軸受が用いられることが多い。
【０００４】
加えて、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。
【０００５】
特許文献１に示すごとき自動調心ころ軸受は、重荷重を支持しつつ、高い調心性とスラスト荷重を支持する機能を併せ持つため、固定側及び自由側を問わず鉄鋼設備用ロールの支持として広く用いられている。
【特許文献１】特開２００２−５１５６号公報
【特許文献２】特開平１０−２２０４６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、ガイドロール用軸受には、鋳片からロールを介して過酷な荷重が負荷されるばかりでなく、周囲の環境は、赤熱した鋳片に冷却水がスプレーされるため水蒸気に覆われた高温多湿環境にある。そのため軸箱に備わるシールの劣化等も進行し、シールを通過して軸受内部へ水が侵入することもしばしば起こる。このため軸受内部が潤滑不良となりやすい。
【０００７】
そのような過酷な使用条件下で広く採用されてきている自動調心ころ軸受は、差動すべりやスピンすべりと呼ばれる軸受内で幾何学的に発生する微小なすべりが生じるため、特に潤滑状態が悪い場合、異常摩耗が進行し、その後はく離が早期に生じる問題がしばしば起こる。
【０００８】
特許文献１に示すごとき自動調心ころ軸受は、傾きを許容する大きな特徴を有する反面、上述した軸受損傷の問題を抱えている。一方、一般的な円筒ころ軸受は、自動調心ころ軸受よりも負荷容量を大きな設計ができ、差動すべりやスピンすべりがないため摩耗による問題はないが、調心性がほとんどないため、撓み量が大きなロールを支持することができないという問題がある。
【０００９】
これに対し、特許文献２に示すように、円筒ころ軸受の外輪とハウジングとの間に調心輪を配置して、ロールの撓みに応じてハウジングに対して外輪を傾けることができる軸受装置が開発されている。
【００１０】
しかしながら、特許文献２に示す軸受装置では、内輪ところとが軸線方向に任意に相対変位できるので、スラスト荷重を受けることができず、ロールの固定側に用いることができないという問題がある。よって、特許文献２に示すような軸受装置は自由側に用いたとしても、固定側には自動調心ころ軸受を用いざるを得ず、上述した問題が残存することとなっている。
【００１１】
本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑み、連続鋳造設備のロールの固定側端部を支持する為に用いることが出来、摩耗や剥離などを抑えた軸受装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の軸受装置は、連続鋳造設備において、ハウジングに対してロールの固定側端部を回転自在に支持するために、前記ハウジングに取り付けられた外輪と、前記ロールに取り付けられた内輪と、前記外輪と前記内輪との間に配置された複数のころとからなる正面組み合わせ円錐ころ軸受を用いたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
例えば、連続鋳造機においては、1本のロールを複数本で構成されたロールユニットが古くより知られているが、そのロールを2分割以上とし、鋳片に対して軸方向に配置し、鋳片製品精度を向上させる分割ロール構造が多くなっている。本発明者らは、鋭意研究の結果、これら分割ロールにおいてはロール長が短いため、撓みが1本ロールと比較して小さく抑えられ、固定側に正面組合せの円錐ころ軸受を適用できることを見出した。以下、具体的に説明する。
【００１４】
図１を参照すると、正面組み合わせ円錐ころ軸受の一対のころＲＬの作用線（ころの中央から軸線に直交して延在する線）Ｌ１、Ｌ２が、正面組み合わせ円錐ころ軸受の軸線Ｘと交わる点をＰ１，Ｐ２としたときに、点Ｐ１，Ｐ２の距離Δが、正面組み合わせ円錐ころ軸受のおおよそ幅Ｂ／２未満であれば、正面組み合わせ円錐ころ軸受が支持するロール（不図示）が傾いたときに、円筒ころ軸受に比較すれば、ころＲＬのモーメントに対する支持力が減少するので、ロールの撓み（傾き）をある程度許容することできるようになる。本発明者らは、特に、前記作用点Ｐ１，Ｐ２の位置を、Ｂ/４の範囲に抑えた設計によって、上述した連続鋳造機における分割ロールにおいて撓みを許容できることを見出した。
【００１５】
即ち、正面組み合わせ円錐ころ軸受により、ある程度ロールの傾きを許容することができることが判明したので、アキシャル荷重を支持するという円錐ころ軸受、本来の機能を発揮することで、ロールの固定側端部を支持することができ、また調心輪付き円錐ころ軸受のように軸受外輪の外径面に備わる調心座等が備わらないため、負荷容量を増大させることができ、また自動調心ころ軸受を用いる場合に比べ、摩耗や剥離などを有効に抑制できる。尚、ロールの自由側端部は、特許文献２に示すごとき調心輪付き円筒ころ軸受で支持すると好ましいが、自動調心ころ軸受でも支持しても良い。
【００１６】
請求項２に記載の軸受装置において、前記ロールは分割ロールであると、ロールの撓みが更に抑制されるので、正面組み合わせ円錐ころ軸受を用いるのに好適である。但し、撓みが許容できる範囲であれば一本ロールの支持に正面組み合わせ円錐ころ軸受を用いることも出来る。ここで、「分割ロール」とは、鋳片の幅方向に沿って複数のロールで支持する場合における１つのロールをいい、「一本ロール」とは、鋳片の幅方向に沿って一本のロールで支持する場合におけるそのロールをいう。
【００１７】
請求項３に記載の軸受装置において、前記正面組み合わせ円錐ころ軸受のころに、クラウニングを形成すると、更に調心性を確保できるので好ましい。
【００１８】
請求項４に記載の軸受装置において、前記正面組み合わせ円錐ころ軸受の外輪及び内輪のうち少なくとも一方に、クラウニングを形成すると、更に調心性を確保できるので好ましい。
【００１９】
請求項５に記載の軸受装置において、前記正面組み合わせ円錐ころ軸受の断面において、前記正面組み合わせ円錐ころ軸受の幅をＢとしたときに、軸線方向両側のころの作用線が、軸受の軸線とそれぞれ交わる２点間の距離Δは、Ｂ／４より小さいと、更に調心性を確保できるので好ましい。さらに２点間の距離ΔがＢ／４内であれば、軸線方向両側のころの作用線は軸受の軸線と交差するようにしてもよい。
【００２０】
請求項６に記載の軸受装置において、前記正面組み合わせ円錐ころ軸受の内輪と、外輪との温度差が１０℃生じても軸受内部隙間が存在するような、軸受内部すきま寸法を有していることにより、ロール回転時の熱で、ころ、内輪と外輪に、ころが円周に亘って挟まれてラジアル方向に予圧荷重が作用することにより、前記請求項5の作用を妨げないように調心性が確保される。
【００２１】
請求項７に記載の軸受装置において、前記正面組み合わせ円錐ころ軸受は、総ころタイプであると、更に負荷容量を高めることができるので好ましい。但し、保持器を有するタイプであっても良い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して以下に詳細に説明する。図２は、本実施の形態にかかる軸受装置を用いた連続鋳造設備の概略を示す斜視図である。図２に示す連続鋳造設備においては、図３Ａ〜５に示すように杵型（縮径部を挟んで大径部がある形状）のロール形状を有した1本ロール（図３Ａ，３Ｂ）、2分割ロールで構成したもの（図４）、3分割ロールで構成したもの（図５）、あるいはそれ以上の複数のロール本数で構成したロールユニットが用いられている。但し配置される各ロールの配列や本数は様々である。尚、ここで図１に示すロールにおいては、図6に示す杵形形状を有する1本で形成されたロールの配置を例示的に示している。
【００２３】
図２において、溶融した鋳片ＦＥが上部の導入部１から供給され、二列になった排出部２より鉛直方向可能に向かって板状に排出されるようになっている。板状の鋳片ＦＥは、対向して配置されたローラユニット３の間を通過し、ローラにより徐々に板厚を調整され且つ徐々に水平になるよう方向付けされる。鋳片ＦＥの両側に配置されたローラユニット３は、点線で概略図示されるようにチャンバ９により遮蔽されており、その内部は鋳片ＦＥの高温と冷却用の水とに曝された劣悪な環境条件となっている。
【００２４】
図３Ａに示すローラユニット３Ａは、鋳片ＦＥの圧延用の一本ローラ（ガイドロールともいう）４Ａと、一本ローラ４Ａの固定側端部を支持する軸受装置１０Ａと、一本ローラ４Ａの自由側端部を支持する軸受装置１０Ｂと、一本ローラ４Ａの中間部４ｆを支持する２つの軸受装置１０Ｃ，１０Ｄとを含み、５〜８本程度のローラ４Ａが、鋳造片の流れ方向に並べて配置される。そのうちの数本のロールが鋳片ＦＥを押し出すための駆動用ロールとして駆動装置と連結されている。尚、ローラユニット３Ａに示したロール形状の例としては、図３Ｂに示すようなものもあるが、軸受装置１０Ｃ，１０Ｄで支持する位置を変えて圧延部４ａの長さを長、中、短としただけであるので、ここでは説明を省略する。
【００２５】
図６は、図３Ａの構成において代表されるロール形状をVI-VI線で切断して矢印方向に見た図である。図６において、一本ローラ４Ａは、鋳片ＦＥを圧延する３つの圧延部４ａを有し、これらは互いに小径部４ｅにより同軸に連結されている。図６で左方の圧延部４ａの左側には、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と、第２円筒部４ｃと、第３円筒部４ｄとを、この順序で圧延部４ａ側から設けており、右方の圧延部４ａの右側には、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と、第２円筒部４ｃと、第３円筒部４ｄとを、この順序で圧延部４ａ側から設けている。尚、必ずしも円筒部４ｂ、４ｃ、４ｄを全て設ける必要はなく、仕様に応じてローラ４Ａの端部形状を変更できることはいうまでもない。
【００２６】
図６において、下面を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１２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。
【００２７】
図７は、一本ローラ４Ａの固定側端部を支持する正面組み合わせ円錐ころ軸受１２を拡大して示す図である。図４において、正面組み合わせ円錐ころ軸受１２は、ハウジング本体１１の内周に嵌合した一対の外輪１２ａ、１２ａと、ローラ４Ａの第２円筒部４ｃにルーズフィットで嵌合した内輪１２ｂと、外輪１２ａ、１２ａと内輪１２ｂとの間に複列に配置された複数の円筒ころ１２ｃ、１２ｃと、円筒ころ１２ｃ、１２ｃを保持する保持器１２ｄ、１２ｄとからなる。外輪１２ａ、１２ａは、内側に向かうにつれて拡径したテーパ状の軌道面をそれぞれ有し、内輪１２ｂは、内側に向かうにつれて拡径した一対のテーパ状の軌道面を有する。軌道面に沿って転動するころ１２ｃ、１２ｃの作用線（図１参照）は、ほぼ正面組み合わせ円錐ころ軸受１２の軸線上で交わるようになっている。
【００２８】
ころ１２ｃの両端には、端部に向かってわずかな量だけ縮径するようなクラウニングが形成されていると、エッジロードが緩和されるので好ましい。ころ１２ｃの長さは、ころ径より大きいと、ころの転倒防止を図れるので好ましい。又、外輪１２ａ、と内輪１２ｂも、ころ１２ｃの端部側に向かってわずかな量だけ拡径するようなクラウニングが形成されていると、ロールの撓みにより、傾きを受けた際にエッジロードが緩和されるのでより好ましい。
【００２９】
図７において、外輪１２ａ、１２ａ同士を突合せた構造にあり、その中央には間座を有せず軸受内部のすきまが調整されるようになっている。また、その外輪１２ａ、１２ａの突き合わせ端面には、ハウジング側から潤滑油が供給できるように半径方向に延在する油溝１２ｈ、１２ｈが円周に複数形成されている。この構造においては、中央にすきまを調整する間座(図９を参照して後述)を有していないため、ハウジング側の油溝の幅寸法の制約を受けずに使用できるメリットがある。すなわちハウジング側の油溝幅が広くとも間座を設けていないため、間座が油溝に落下するような心配がない。
【００３０】
更に、内輪１２ｂの軸線方向端部には、後述する環状部材１５が当接する端面に半径方向に延在する油溝１２ｇが円周に複数形成されており、環状部材１５が当接しても外部より内輪１２ｂの内径側に潤滑油を供給でき、ローラ４Ａと内輪１２ｂの内径面のはめあい面に、潤滑剤（油・グリース）が流入できるようになっている。これにより、はめあい面の潤滑不足が緩和され、ローラ４Ａと内輪１２ｂの内径面のはめあい面に生じるクリープに伴う摩耗やかじりといった損傷を防ぐことも可能となる。また内輪１２ｂの内径面には、スパイラル状の溝を設けて、さらに端面側からの潤滑剤を保持させ、長期的なはめあい面の耐久性を向上させる仕様とすることもある。又、点線で示すように、内輪１２ｂの中央に半径方向に貫通する油溝を設けることもできる。さらに内輪１２ｂの内周面には、潤滑性被膜が形成されているとより好ましい。潤滑性被膜としては、例えばリン酸マンガン被膜、錫亜鉛合金被膜、黒染め被膜などがある。
【００３１】
図６において、左側のハウジング本体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。但し、固定方法はこれに限定されるものではなく、軸ナットによる固定する方法も取られる。正面組み合わせ円錐ころ軸受１２の内輪１２ｂは、第１円筒部４ｂの端面と、環状部材１５とにより挟持されるローラ４Ａに対して一体的に回転するように押え込んで固定される場合もあるが、一般的には内輪１２ｂの内径面とローラ４Ａはルーズフィットのため、クリープによる環状部材１５と内輪１２ｂの端面との間に滑りが生じわずかな摩耗をさせる場合があるため、環状部材１５と内輪１２ｂの端面にすきまを与えてセットされる。これらのセット状態は、ローラ４Ａの構造によって様々であるため、内輪１２ｂの端面の油溝によって環状部材１５と内輪１２ｂのセット状態に左右されず、前記内輪１２ｂの端面に油溝１２ｇを設けることが望ましい。
【００３２】
ハウジング本体１１に、ボルトＢを用いてドーナツ板状の蓋部材１６が取り付けられ外輪１２ａを固定している。蓋部材１６の中央開口１６ａ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、ころ１２ｃ、１２ｃを潤滑する場合がある。
【００３３】
図８は、一本ローラ４Ａの自由側端部を支持する調心輪１１２ｆを備えた円筒ころ軸受１１２を拡大して示す図である。図８において、円筒ころ軸受１１２は、ハウジング本体１１の内周に嵌合した外輪１１２ａと、ローラ４Ａの第２円筒部４ｃに嵌合した内輪１１２ｂと、外輪１１２ａと内輪１１２ｂとの間に配置された複数の円筒ころ１１２ｃとからなる。外輪１１２ａは、円筒ころ１１２ｃを間に挟むようにして、半径方向内方に延在する鍔部１１２ｄ、１１２ｄを軸線方向両端に一体的に形成してなる。
【００３４】
図６において、右側のハウジング本体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。但し、固定方法はこれに限定されるものではなく、軸ナットによる固定する方法も取られる。円筒ころ軸受１１２の内輪１１２ｂは、第１円筒部４ｂの端面と、環状部材１５とにより挟持されるローラ４Ａに対して一体的に回転するように抑え込んで固定されている。
【００３５】
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１１２ｂの端面にすきまを与える構造をとることもある。内輪１１２ｂは、第１円筒部４ｂの端面と、環状部材１５とにより挟持されるローラ４Ａに対して一体的に回転するように押え込んで固定される場合もあるが、一般的には内輪１１２ｂの内径面と軸はルーズフィットのため、クリープによる環状部材１５と内輪１１２ｂの端面との間に滑りが生じわずかな摩耗をさせる場合があるため、環状部材１５と内輪１１２ｂの端面にすきまを、与えてセットされる。これらのセット状態は、ロールの構造によって様々であるため内輪１１２ｂの端面の油溝によって環状部材１５と内輪１１２ｂのセット状態に左右されず、前記固定側の円錐ころ軸受１２と同様に、内輪１１２ｂの端面には半径方向に油溝を設ける方が望ましい。
【００３６】
ハウジング本体１１に、ボルトＢを用いてドーナツ板状の蓋部材１６が取り付けられ外輪１２ａを固定している。蓋部材１６の中央開口１６ａ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１２ｃを潤滑することもある。
【００３７】
尚、一本ローラ４Ａの中間部４ｆをハウジングに対して支持する軸受装置１０Ｃ、１０Ｄの円筒ころ軸受１２Ｃは、一本ローラ４Ａの相対変位を可能に支持すれば良く一般的なもので足りるため、ここでは詳細を説明しない。
【００３８】
図９は、一本ローラ４Ａの固定側端部を支持する正面組み合わせ円錐ころ軸受１２’の変形例を拡大して示す図である。図９に示す変形例においては、図７の実施の形態に対して、一対の外輪１２ａ、１２ａの間に間座１２ｆを形成している点が異なる。
【００３９】
図１０は、一本ローラ４Ａの固定側端部を支持する正面組み合わせ円錐ころ軸受１２”の別な変形例を拡大して示す図である。図１０に示す変形例においては、図７の実施の形態に対して、内輪１２ｂを軸線方向に二分割して形成している点が異なる。尚、前記ローラ４Ａと内輪１２ｂの内径面のはめあい面に生じるクリープに伴う摩耗やかじりといった損傷を防ぐため、内輪１２ｂの二分割面から油を内輪１２ｂ内径面に導入易いように、突き合わせ端面に半径方向に延在する油溝（点線で図示）を円周に複数形成することもできる。
【００４０】
図１１は、一本ローラ４Ａの固定側端部を支持する正面組み合わせ円錐ころ軸受１２”’の変形例を拡大して示す図である。図１１に示す変形例においては、図７の実施の形態に対して、一対の外輪１２ａ、１２ａの間に間座１２ｆを形成し、且つ内輪１２ｂを軸線方向に二分割して形成している点が異なる。また、図１０同様に、内輪１２ｂの二分割面から油を内輪１２ｂの内径面に導入し易いように端面に、突き合わせ端面に半径方向に延在する油溝（点線で図示）を円周に複数形成することもできる。
【００４１】
次に、図４に示すローラユニット３Ｂにおいては、鋳片の幅より全長が短く２本で構成した分割ロール４Ｂ、４Ｃを用いている。全長の長い分割ロール４Ｂと、全長の短い分割ロール４Ｃは、図４に示すように、鋳片の流れ方向において交互に配置されるのが望ましい。ここで、同軸に並んだ分割ロール４Ｂ、４Ｃの支持端は４つあるが、かかる場合端部の組み合わせは、
（４Ｂ左側端−４Ｂ右側端、４Ｃ左側端−４Ｃ右側端）＝
（自由端−固定端、固定端−自由端）、
（自由端−固定端、自由端−固定端）、
（固定端−自由端、固定端−自由端）、
（固定端−自由端、自由端−固定端）の４通り存在するが、いずれのロール配置の固定端に本請求項における軸受装置を配置しても構わない。
【００４２】
図１２は、図４の構成において代表されるロール形状（ここでは分割ローラ４Ｂ）をXII-XII線で切断して矢印方向に見た図である。図１２において、分割ローラ４Ｂは、鋳片ＦＥを圧延する圧延部４ａを有している。圧延部４ａの両側には、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と、第２円筒部４ｃと、第３円筒部４ｄとを、この順序で圧延部４ａ側から設けている。尚、必ずしも円筒部４ｂ、４ｃ、４ｄを全て設ける必要はなく、仕様に応じてローラ４Ｂの端部形状を変更できることはいうまでもない。
【００４３】
図１２において、下面を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１２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。図１２で左側のハウジング本体１１には正面組み合わせ円錐ころ軸受１２が取り付けられ、右側のハウジング本体１１には円筒ころ軸受１１２が取り付けられており、これらは図７，８に示すものと同様であるため説明を省略する。
【００４４】
図１２において、左側のハウジング本体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。但し、固定方法はこれに限定されるものではなく、軸ナットによる固定する方法も取られる。正面組み合わせ円錐ころ軸受１２の内輪１２ｂは、第１円筒部４ｂの端面と、環状部材１５とにより挟持されるローラ４Ｂに対して一体的に回転するように押え込んで固定される場合もあるが、一般的には内輪１２ｂの内径面とローラ４Ｂはルーズフィットのため、クリープによる環状部材１５と内輪１２ｂの端面との間に滑りが生じわずかな摩耗をさせる場合があるため、環状部材１５と内輪１２ｂの端面にすきまを与えてセットされる。これらのセット状態は、ローラ４Ｂの構造によって様々であるため、内輪１２ｂの端面の油溝によって環状部材１５と内輪１２ｂのセット状態に左右されず、前記内輪１２ｂの端面に油溝１２ｇを設けることが望ましい。
【００４５】
ハウジング本体１１に、ボルトＢを用いてドーナツ板状の蓋部材１６が取り付けられ外輪１２ａを固定している。蓋部材１６の中央開口１６ａ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、ころ１２ｃ、１２ｃを潤滑する場合がある。
【００４６】
次に、図５に示すローラユニット３Ｃにおいては、鋳片の幅より全長が短く３本で構成した分割ロール４Ｄ、４Ｅ、４Ｆを用いている。全長の最も長い分割ロール４Ｄと、中間長さの分割ロール４Ｅと、全長の最も短いロール４Ｆは、鋳片の流れ方向において、この順序と、逆の順序とで交互に配置されるのが望ましい（図５参照）とされている。ここで、同軸に並んだ分割ロール４Ｄ、４Ｅ、４Ｆの支持端は６つあるが、かかる場合端部の組み合わせは、
（４Ｄ左側端−４Ｄ右側端、４Ｅ左側端−４Ｅ右側端、４Ｆ左側端−４Ｆ右側端）＝（自由端−固定端、固定端−自由端、固定端−自由端）、
（固定端−自由端、自由端−固定端、自由端−固定端）、
（自由端−固定端、固定端−自由端、自由端−固定端）、
（固定端−自由端、固定端−自由端、固定端−自由端）の４通り
となるがいずれのロール配置の固定端に本請求項における軸受装置を配置しても構わない。
【００４７】
分割ロール４Ｄ、４Ｅ、４Ｆを支持する一方のハウジング本体１１には正面組み合わせ円錐ころ軸受１２が取り付けられ、他方のハウジング本体１１には円筒ころ軸受１１２が取り付けられており、これらは図７，８に示すものと同様であるため説明を省略する。
【００４８】
本実施の形態の動作について説明する。図２に示す連続鋳造設備において、鋳片ＦＥの供給に応じて、ローラ４Ａ〜４Ｆが毎分１〜５回転程度の極低速で回転する。ローラユニット３Ａ〜３Ｃに設けられた軸受装置１０は、ハウジング本体１１に対して正面組み合わせ円錐ころ軸受１２及び円筒ころ軸受１２がローラ４Ａ〜４Ｆを回転自在に支持する。
【００４９】
特に分割ローラ４Ｂ〜４Ｆの全長は、鋳片ＦＥの幅よりも短いので撓み量が少なくなっており、その固定側端部を正面組み合わせ円錐ころ軸受１２により支持するのに好適である。一方、鋳片ＦＥからローラ４に、例えばスラスト荷重が付与された場合には、正面組み合わせ円錐ころ軸受１２が、かかるスラスト荷重を支持するので、ローラ４Ａ〜４Ｆの軸線方向変位を制限できる。更に、鋳片ＦＥによりローラ４Ａ〜４Ｆが加熱されて熱膨張が生じた場合には、一方の円筒ころ軸受１２の内輪１２ｂのフランジ部１２ｅは、互いに離れる方向に変位することとなり、よってローラ４Ａ〜４Ｆの熱膨張を逃がすことができる。
【００５０】
以上、本発明を実施例を参照して説明してきたが、本発明は上記実施例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。例えば正面組み合わせ円錐ころ軸受形式としては、いわゆる総ころタイプや保持器を備えた軸受のいずれでもよい。又、ローラの自由側端部は、自動調心ころ軸受で支持しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】正面組み合わせ円錐ころ軸受の作用線を説明するための図である。
【図２】本実施の形態にかかる軸受装置を用いた連続鋳造設備の概略を示す斜視図である。
【図３Ａ】鋳片の移動方向に直交する方向に見たロールの配置例を示す図であり、一本ロールにおける配置例を示している。
【図３Ｂ】鋳片の移動方向に直交する方向に見たロールの配置例を示す図であり、一本ロールにおける配置例を示している。
【図４】鋳片の移動方向に直交する方向に見たロールの配置例を示す図であり、２本の分割ロールにおける配置例を示している。
【図５】鋳片の移動方向に直交する方向に見たロールの配置例を示す図であり３本の分割ロールにおける配置例を示している。
【図６】図３Ａの構成をVI-VI線で切断して矢印方向に見た図である。
【図７】正面組み合わせ円錐ころ軸受１２を拡大して示す図である。
【図８】円筒ころ軸受１１２を拡大して示す図である。
【図９】変形例にかかる正面組み合わせ円錐ころ軸受を拡大して示す図である。
【図１０】変形例にかかる正面組み合わせ円錐ころ軸受を拡大して示す図である。
【図１１】変形例にかかる正面組み合わせ円錐ころ軸受を拡大して示す図である。
【図１２】図４の構成をXII-XII線で切断して矢印方向に見た図である。
【符号の説明】
【００５２】
１ 導入部
２ 排出部
３Ａ〜３Ｃ ローラユニット
４Ａ〜４Ｆ ローラ
４ａ 圧延部
４ｂ 第１円筒部
４ｃ 第２円筒部
４ｄ 第３円筒部
１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ 軸受装置
１１ ハウジング本体
１１ａ 円筒部
１１ｂ シール保持部
１２ 正面組み合わせ円錐ころ軸受
１２ａ 外輪
１２ｂ 内輪
１２ｃ ころ
１２ｄ 保持器
１２ｅ 間座
１１２ 円筒ころ軸受
１１２ａ 外輪
１１２ｂ 内輪
１１２ｃ ころ
１１２ｄ 鍔部
１１２ｅ 鍔部
１１２ｆ 調心輪
１３ シール
１４ ラビリンス環
１５ 環状部材
１６ 蓋部材弁
１７ シール
ＦＥ 鋳片
【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続鋳造設備において、ハウジングに対してロールの固定側端部を回転自在に支持するために、前記ハウジングに取り付けられた外輪と、前記ロールに取り付けられた内輪と、前記外輪と前記内輪との間に配置された複数のころとからなる正面組み合わせ円錐ころ軸受を用いたことを特徴とする軸受装置。
【請求項２】
前記ロールは分割ロールであることを特徴とする請求項１に記載の軸受装置。
【請求項３】
前記正面組み合わせ円錐ころ軸受のころに、クラウニングを形成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の軸受装置。
【請求項４】
前記正面組み合わせ円錐ころ軸受の外輪及び内輪のうち少なくとも一方に、クラウニングを形成したことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の軸受装置。
【請求項５】
前記正面組み合わせ円錐ころ軸受の断面において、前記正面組み合わせ円錐ころ軸受の幅をＢとしたときに、軸線方向両側のころの作用線が、軸受の軸線とそれぞれ交わる２点間の距離Δは、Ｂ／４より小さいことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の軸受装置。
【請求項６】
前記正面組み合わせ円錐ころ軸受の内輪と外輪との温度差が１０℃となった場合にも、軸受内部に隙間が残存するような軸受内部すきまを有していることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の軸受装置。
【請求項７】
前記正面組み合わせ円錐ころ軸受は、総ころタイプであることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の軸受装置。
【請求項１】
連続鋳造設備において、ハウジングに対してロールの固定側端部を回転自在に支持するために、前記ハウジングに取り付けられた外輪と、前記ロールに取り付けられた内輪と、前記外輪と前記内輪との間に配置された複数のころとからなる正面組み合わせ円錐ころ軸受を用いたことを特徴とする軸受装置。
【請求項２】
前記ロールは分割ロールであることを特徴とする請求項１に記載の軸受装置。
【請求項３】
前記正面組み合わせ円錐ころ軸受のころに、クラウニングを形成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の軸受装置。
【請求項４】
前記正面組み合わせ円錐ころ軸受の外輪及び内輪のうち少なくとも一方に、クラウニングを形成したことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の軸受装置。
【請求項５】
前記正面組み合わせ円錐ころ軸受の断面において、前記正面組み合わせ円錐ころ軸受の幅をＢとしたときに、軸線方向両側のころの作用線が、軸受の軸線とそれぞれ交わる２点間の距離Δは、Ｂ／４より小さいことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の軸受装置。
【請求項６】
前記正面組み合わせ円錐ころ軸受の内輪と外輪との温度差が１０℃となった場合にも、軸受内部に隙間が残存するような軸受内部すきまを有していることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の軸受装置。
【請求項７】
前記正面組み合わせ円錐ころ軸受は、総ころタイプであることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の軸受装置。
【図１】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００９−２３６２７８（Ｐ２００９−２３６２７８Ａ）
【公開日】平成２１年１０月１５日（２００９．１０．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−８６０００（Ｐ２００８−８６０００）
【出願日】平成２０年３月２８日（２００８．３．２８）
【出願人】（０００００４２０４）日本精工株式会社 (8,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月１５日（２００９．１０．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月２８日（２００８．３．２８）
【出願人】（０００００４２０４）日本精工株式会社 (8,378)
【Ｆターム（参考）】
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