(57)【要約】【課題】軸箱に対して軸方向相対移動を許容する転がり軸受において、部品点数を少なくし、且つ、装置をコンパクトにする。【解決手段】外方部材３と内方部材４との間の環状空間に転動体５と、その転動体５を前記環状空間の周方向に沿って保持する保持器６とを配置し、その外方部材３と軸箱２とを軸方向相対移動可能に支持した転がり軸受１において、前記外方部材３の外径面と軸箱２の内径面に、対向するフラット面１３，１２を設け、その対向するフラット面１３，１２間に円筒ころ１０を配置し、その円筒ころ１０により、前記外方部材３と軸箱２とを軸方向相対移動可能に支持した構成とした。外方部材３の外径面と軸箱２の内径面との間に円筒ころ１０を配置したので、従来のように軌道板を設置する必要がない。このため、転がり軸受１の部品点数を少なくし、且つ、装置をコンパクトにすることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外方部材（３）と内方部材（４）との間の環状空間に転動体（５）と、その転動体（５）を前記環状空間の周方向に沿って保持する保持器（６）とを配置し、その外方部材（３）と軸箱（２）とを軸方向相対移動可能に支持した転がり軸受（１）において、
前記外方部材（３）の外径面と軸箱（２）の内径面に、対向するフラット面（１３，１２）を設け、その対向するフラット面（１３，１２）間に円筒ころ（１０）を配置し、その円筒ころ（１０）により、前記外方部材（３）と軸箱（２）とを軸方向相対移動可能に支持したことを特徴とする転がり軸受。
【請求項２】
前記円筒ころ（１０）は、前記転がり軸受（１）の軸方向に沿って複数本が並列して設けられることを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受。
【請求項３】
前記並列する円筒ころ（１０）は、前記対向するフラット面（１３，１２）間に配置した板状の保持器（１１）によって、前記転がり軸受（１）の軸方向へ位置決めされていることを特徴とする請求項２に記載の転がり軸受。
【請求項４】
前記対向するフラット面（１２，１３）は前記転がり軸受（１）の周方向に沿って複数箇所に設けられ、その各フラット面間（１２，１３）に前記円筒ころ（１０）を配置したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の転がり軸受。
【請求項５】
前記対向するフラット面（１３，１２）のいずれか又は両方に段部（１３ａ，１２ａ）を設け、前記円筒ころ（１０）の少なくとも軸方向一方の端部が前記段部（１３ａ，１２ａ）に当接することにより、その円筒ころ（１０）は、前記転がり軸受（１）の周方向へ位置決めされることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の転がり軸受。
【請求項６】
前記段部（１３ａ，１２ａ）は前記円筒ころ（１０）の軸方向両側に設けられ、前記円筒ころ（１０）の軸方向両端部がそれぞれ前記段部（１３ａ，１２ａ）に当接することを特徴とする請求項５に記載の転がり軸受。
【請求項７】
前記円筒ころ（１０）の外周に全周に亘って連続する外周段部（１０ａ）を設け、前記対向するフラット面（１３，１２）のいずれか又は両方に段部（１３ａ，１２ａ）を設け、前記外周段部（１０ａ）が前記段部（１３ａ，１２ａ）に当接することにより、その円筒ころ（１０）は、前記転がり軸受（１）の周方向へ位置決めされることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の転がり軸受。
【請求項８】
前記外周段部（１０ａ）は前記円筒ころ（１０）の軸方向中央部よりも軸方向端部寄りに設けられ、軸方向中央部から軸方向端部に近づくにつれて縮径するものであることを特徴とする請求項７に記載の転がり軸受。
【請求項９】
前記フラット面（１３，１２）に凹部（１３ｂ，１２ｂ）が形成され、前記段部（１３ａ，１２ａ）は前記凹部（１３ｂ，１２ｂ）の縁において前記転がり軸受（１）の周方向に向かい合う位置に設けられ、前記外周段部（１０ａ）は前記円筒ころ（１０）の軸方向両側に設けられて、その両外周段部（１０ａ）がそれぞれ前記段部（１３ａ，１２ａ）に当接することを特徴とする請求項８に記載の転がり軸受。
【請求項１０】
前記外方部材（３）、前記内方部材（４）、及び前記保持器（６）は、それぞれ軸方向に沿って分割された複数の分割部材が組み立てられることにより構成されていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の転がり軸受。
【請求項１１】
前記円筒ころ（１０）は、少なくともその外周に、前記軸箱（２）と前記外方部材（３）間に生じる衝撃荷重を緩和する機能を有する緩衝部（１０ｄ）を備えていることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の転がり軸受。
【請求項１２】
前記緩衝部（１０ｄ）は樹脂で形成されていることを特徴とする請求項１１に記載の転がり軸受。
【請求項１３】
前記転動体（５）は、前記外方部材（３）及び前記内方部材（４）よりも硬度が高い素材で形成されていることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれかに記載の転がり軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、クランク軸等を支持する転がり軸受に関し、例えば、鉄鋼設備の転炉のトラニオン軸等を支持する転がり軸受に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鉄鋼設備の転炉において、溶銑の注入や溶鋼の取り出しの際に、炉体を傾ける必要がある。このため、炉体に設けたトラニオン軸の両端が、自動調心ころ軸受等の転がり軸受を介して軸受スタンドに支持されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
転炉の炉体に収容される溶湯は高温であるため、その溶湯の熱によって、前記トラニオン軸は、軸方向に熱膨張と収縮を繰り返す。このため、トラニオン軸を支持する転がり軸受には、大きな軸方向荷重が加わる。大きな軸方向荷重が加わると、転がり軸受の破損を招く可能性がある。
【０００４】
そこで、トラニオン軸の熱膨張によって、転がり軸受に対して大きな軸方向荷重が加わらないようにするために、転がり軸受の外径部と、軸受スタンドに設けた軸箱との嵌め合いをすきまばめにする手法がある。
すなわち、すきまばめによって、トラニオン軸が熱膨張、あるいは収縮する際に、そのトラニオン軸及び転がり軸受が、軸受スタンド側の軸箱に対して軸方向へ相対移動するのを許容する。
【０００５】
また、例えば、図６に示すように、転がり軸受１の下部に、その転がり軸受１と軸箱２とを軸方向移動可能に支持するラダー軸受２０を備えた技術も開示されている。
【０００６】
このラダー軸受２０は、外輪（外方部材）３とトラニオン軸（内方部材）４との間に転動体５を配置した転がり軸受１において、その外輪３と、前記軸受スタンド側に設けた軸箱２との間の設けられた下側軌道板７と、この下側軌道板７の上方に配置された上側軌道板８と、この上側軌道板８と下側軌道板７との間に設けられ、軸直交方向の回転中心を有する複数の円筒ころ９とを備えている。
【０００７】
下側軌道板７は、下部保持枠７ａを介して軸箱２と一体に固定されており、上側軌道板８は、上部保持枠８ａを介して外輪３と一体に固定されている。この下側軌道板７と上側軌道板８とが、円筒ころ９を介して軸方向に相対移動可能であるので、トラニオン軸４及び転がり軸受１が、軸受スタンド側の軸箱２に対して軸方向へ相対移動するのを許容する（例えば、特許文献２参照）。
【０００８】
【特許文献１】特公昭６２−１６２４８号公報
【特許文献２】特開２００５−１８８６１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記すきまばめによる手法によると、特に、トラニオン軸に大きな荷重が作用する環境下では、その荷重によって、トラニオン軸の軸方向への移動がスムーズに行えない場合がある。また、すきまばめとすることによって、そのトラニオン軸にクリープが生じ得るという問題がある。
【００１０】
一方、上記ラダー軸受２０を設ける手法によると、転がり軸受１の外輪３と軸受スタンドの軸箱２との間に、下側軌道板７、上側軌道板８、円筒ころ９等を備えるため、装置が大型化するという問題がある。また、部品点数が多いことからコスト高となる問題がある。
【００１１】
そこで、この発明は、軸箱に対して軸方向相対移動を許容する転がり軸受において、部品点数を少なくし、且つ、装置をコンパクトにすることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の課題を解決するために、この発明は、外方部材の外径面と軸箱の内径面に対向するフラット面を設け、その両フラット面間に円筒ころを配置したものである。
外方部材の外径面と軸箱の内径面との間に円筒ころを配置したので、従来のように軌道板を設置する必要がない。このため、転がり軸受の部品点数を少なくし、且つ、装置をコンパクトにすることができる。
【００１３】
具体的な構成は、外方部材と内方部材との間の環状空間に転動体と、その転動体を前記環状空間の周方向に沿って保持する保持器とを配置し、その外方部材と軸箱とを軸方向相対移動可能に支持した転がり軸受において、前記外方部材の外径面と軸箱の内径面に、対向するフラット面を設け、その対向するフラット面間に円筒ころを配置し、その円筒ころにより、前記外方部材と軸箱とを軸方向相対移動可能に支持した構成を採用することができる。
【００１４】
なお、円筒ころは、外方部材と軸箱とを軸方向相対移動可能に支持するものであればよく、その円筒ころの軸心が、転がり軸受の軸直交断面の面方向に対して交差する方向となっていればよい。もちろん、円筒ころの軸心が、転がり軸受の軸直交断面の面方向に対して並行になるように配置されていることが望ましい。
【００１５】
また、前記円筒ころが、前記転がり軸受の軸方向に沿って複数本が並列して設けられる構成を採用することができる。
円筒ころが軸方向に複数本並列していれば支持力が分散するので、外方部材と軸箱との軸方向相対移動がより安定したものとなる。
【００１６】
また、前記並列する円筒ころは、前記対向するフラット面間に配置した板状の保持器によって、前記転がり軸受の軸方向へ位置決めされている構成を採用することができる。保持器は、両フラット面間の所定位置に、複数本の円筒ころを所定の軸方向距離を隔てて保持するものであるから、その保持器は、外方部材又は軸箱に対して、軸方向へ動かないように固定されていることが望ましい。
【００１７】
前記対向するフラット面は、少なくとも転がり軸受の下部に設けられていることが望ましいが、その対向するフラット面を、前記転がり軸受の周方向に沿って複数箇所に設けてもよい。対向するフラット面を複数箇所に設けた場合、その向かい合う各フラット面間に前記円筒ころを配置した構成とすることができる。
周方向に沿って複数の箇所に円筒ころを設けることによって、転がり軸受と軸箱との軸方向相対移動がスムーズであるとともに、軸箱に対して外方部材が軸周り回転することを効果的に抑えることができる。軸箱に対する外方部材の回転が抑制されれば、特に高温時におけるクリープの発生を抑えることができる。
【００１８】
前記対向するフラット面のいずれか又は両方に段部を設け、前記円筒ころの少なくとも軸方向一方の端部が前記段部に当接することにより、その円筒ころは、前記転がり軸受の周方向へ位置決めされる構成を採用することができる。
【００１９】
円筒ころの軸方向端部が、外方部材又は軸箱に設けた段部に当接すれば、その円筒ころは外方部材又は軸箱に対して所定の周方向位置に維持される。このため、軸箱に対して外方部材が軸周り回転することを効果的に抑えることができる。
【００２０】
また、前記段部は前記円筒ころの軸方向両側に設けられていてもよい。すなわち、円筒ころの軸方向両端部が外方部材に設けた段部にそれぞれ当接する構成、又は、円筒ころの軸方向両端部が軸箱に設けた段部にそれぞれ当接する構成、あるいはその両方を備えた構成とすれば、軸箱に対する外方部材の回転抑制はさらに効果的である。
【００２１】
また、段部を円筒ころの外周に設けても良い。すなわち、前記円筒ころの外周に全周に亘って連続する外周段部を設け、前記対向するフラット面のいずれか又は両方に段部を設け、前記外周段部が前記段部に当接することにより、その円筒ころは、前記転がり軸受の周方向へ位置決めされる構成を採用することができる。
【００２２】
前記外周段部の位置、形状、及びそれに当接する外方部材の段部又は軸箱の段部の位置形状は、前記位置決めの効果を発揮し得る限りにおいて自由に設定し得るが、例えば、前記外周段部が円筒ころの軸方向中央部よりも軸方向端部寄りに設けられ、軸方向中央部から軸方向端部に近づくにつれて縮径するものである構成を採用することができる。
【００２３】
また、前記フラット面に凹部が形成され、前記段部は前記凹部の縁に転がり軸受の周方向に向かい合う位置に設けられ、前記外周段部は前記円筒ころの軸方向両側に設けられて、その両外周段部がそれぞれ前記段部に当接する構成とすることができる。
【００２４】
なお、特に、転動体を二列備えた複列の軸受の場合等において、前記外方部材、前記内方部材、及び前記保持器は、それぞれ軸方向に沿って分割された複数の分割部材が組み立てられることにより構成されている分割型の軸受とすることができる。前記外方部材、前記内方部材、及び前記保持器が軸方向に分割されていれば、外方部材と軸箱との間に円筒ころを組み込む作業が容易である。
【００２５】
前記円筒ころは、少なくともその外周に、前記軸箱と前記外方部材間に生じる衝撃荷重を緩和する機能を有する緩衝部を備えている構成とすることができる。例えば、緩衝部を樹脂で形成することによって、その樹脂が有する弾性によって衝撃荷重を緩和する機能を発揮し得る。
【００２６】
この構成によれば、軸受内部への振動、衝撃荷重を抑制することで、軸受内部の破損を防止することができ、寿命を増大させることができる。緩衝部は、円筒ころの外周付近にのみ設けてもよいし、円筒ころの全体を緩衝部としてもよい。
特に、転動体が、外方部材及び前記内方部材よりも硬度が高い素材、例えば、セラミック等で形成されている転がり軸受では、緩衝部を設けることによる寿命増大の効果が大きい。
【発明の効果】
【００２７】
この発明は、外方部材の軸箱に対する軸方向相対移動を許容する転がり軸受において、部品点数を少なく且つコンパクトにすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
この発明の実施形態を、図１及び図２に基づいて説明する。この実施形態の転がり軸受１は、鉄鋼設備の転炉のトラニオン軸等を支持する転がり軸受１である。
【００２９】
転炉の炉体に収容される溶湯は高温であるため、その溶湯の熱によって、前記トラニオン軸は、軸方向に熱膨張と収縮を繰り返す。
そこで、炉体の両側において、トラニオン軸を軸受スタンドに支持する２箇所の転がり軸受１のうち、一方の転がり軸受１を軸箱２に対して軸方向へ相対移動するのを許容し、その相対移動によって、転がり軸受１に作用する軸力を低減している。
【００３０】
その軸方向相対移動を許容する転がり軸受１の構成は、図２に示すように、自動調心ころ軸受である。
【００３１】
すなわち、同軸上に配置された円筒状の外方部材３と円筒状の内方部材４との間の環状空間に、その環状空間の周方向に沿って多数の転動体５が配置されている。転動体５は、軸方向に２列配置されている。
この実施形態では、外方部材３及び内方部材４は、それぞれ環状を成す一体の金属部材で形成されている。
【００３２】
なお、この実施形態では、内方部材４として円筒状の内輪を採用しその内輪４の内側にトラニオン軸を固定できる態様としているが、他の実施形態としては、その内方部材４自体を軸で構成してもよい。例えば、前記トラニオン軸を内方部材４とすることができる。
【００３３】
また、前記環状空間には、転動体５を前記環状空間の周方向に沿って保持する保持器６が配置されている。
保持器６は、環状を成す一体の樹脂成型品であり、２列に配置された転動体５間の空間に配置される環状部６ａと、その環状部から軸方向両側に伸びて、周方向に隣り合う転動体５間の空間に入り込む枝状部６ｂとからなる。
【００３４】
前記外方部材３の外径面と軸箱２の内径面には、図２に示すように、対向するフラット面１３，１２が設けられている。この対向するフラット面１３，１２は、転がり軸受１の周方向に沿って複数箇所に設けられている。
この複数組のフラット面１３，１２は、転がり軸受１の周方向に沿って等分方位に設けられていることが望ましく、例えば、転がり軸受１の上面側及び下面側の合計二箇所に等分方位に設けた構成、あるいは、上面側、下面側及び水平方向両側の合計四箇所に等分方位に設けた構成とすることができる。
【００３５】
その対向するフラット面１３，１２間に、それぞれ円筒ころ１０が配置されている。この円筒ころ１０は、前記転がり軸受１の軸方向に沿って複数本が並列して設けられている。
図１では、５本の円筒ころ１０を、図２では、３本の円筒ころ１０を配置している。この配置本数は、転がり軸受１に求められる性能に応じて、自由に設定できる。
また、それらの円筒ころ１０は、その軸心が、転がり軸受１の軸直交断面の面方向に対して並行になるように配置されている。
【００３６】
なお、その並列する円筒ころ１０は、例えば、図３に示すように、前記対向するフラット面１３，１２間に配置した板状の保持器１１によって、前記転がり軸受１の軸方向へ位置決めされている構成とすることもできる。
このとき、保持器１１は、外方部材３又は軸箱２に対して軸方向移動が規制されていることが望ましい。
【００３７】
このように外方部材３と軸箱２との間に対向するフラット面１３，１２を設け、その対向するフラット面１３，１２間に円筒ころ１０を配置したことによって、従来のように、外方部材３と軸箱２との間に円筒ころ１０を受ける軌道板を設置する必要がない。このため、転がり軸受１の部品点数を少なくし、且つ、装置をコンパクトにすることができる。
【００３８】
他の実施形態を図４に示す。この実施形態は、前記円筒ころ１０の外周に、全周に亘って連続する外周段部１０ａを設けたものである。
外周段部１０ａは、前記円筒ころ１０の軸方向中央部よりも軸方向端部寄りに設けられ、それぞれ軸方向中央部から軸方向端部に近づくにつれて縮径する形状となっている。なお、この実施形態では、外周段部１０ａの端面は、円筒ころ１０の軸心に対して直交する面方向となっている。
【００３９】
すなわち、円筒ころ１０は、その軸方向中央部付近に大径部１０ｃを有し、前記外周段部１０ａを夾んで軸方向両側に前記大径部１０ｃよりも小径の小径部１０ｂを有している。
大径部１０ｃ、小径部１０ｂは、それぞれその外径が全長に亘り一定である。
【００４０】
また、前記フラット面１３，１２にそれぞれ凹部１３ｂ，１２ｂが形成されている。
すなわち、凹部１３ｂ，１２ｂは、それぞれ外方部材３、軸箱２に形成された軸方向溝であり、その溝の縁（転がり軸受１の周方向に向かい合う縁）の内面が段部１３ａ，１２ａとなって、その内面は、円筒ころ１０の軸心に対して直交する面方向となっている。
【００４１】
このため、前記フラット面１３，１２間に円筒ころ１０を配置すると、前記円筒ころ１０の両外周段部１０ａ，１０ａが、それぞれ軸箱２側の段部１２ａ，１２ａ、及び外方部材３側の段部１３ａ，１３ａに噛み合うようになっている。
このとき、大径部１０ｃ、小径部１０ｂは、それぞれその外径が全長に亘り一定であるから、その大径部１０ｃ、小径部１０ｂが、それぞれ前記フラット面１３，１２に線接触する。
【００４２】
このように、前記円筒ころ１０の両外周段部１０ａ，１０ａが、それぞれ軸箱２側の段部１２ａ，１２ａ、外方部材３側の段部１３ａ，１３ａに当接することによって、円筒ころ１０が、外方部材３及び軸箱２に対して転がり軸受１の周方向へ移動することが規制される。これにより、外方部材３と軸箱２との軸周り相対回転が規制される。
【００４３】
なお、この実施形態では、前記対向するフラット面１３，１２の両方に凹部１３ｂ、１２ｂをそれぞれ設けることによって、外方部材３側のフラット面１３に周方向に向かい合う二箇所の段部１３ａ，１３ａを、軸箱２側のフラット面１２に周方向に向かい合う二箇所の段部１２ａ，１２ａを設けたが、円筒ころ１０が所定位置に保持される限りにおいて、前記フラット面１３に設ける段部１３ａを一箇所と、あるいは、前記フラット面１２に設ける段部１２ａを一箇所としてもよい。
このとき、円筒ころ１０の外周段部１０ａは、その円筒ころ１０を前記フラット面１３，１２間に配置した際に、その段部１３ａ，１２ａに対応する位置（段部同士が当接することによって噛み合う位置）に設けられていればよい。
【００４４】
また、軸箱２側のフラット面１２にのみ段部１２ａを設けた構成（外方部材３側の段部１３ａを省略した構成）、あるいは、外方部材３側のフラット面１３にのみ段部１３ａを設けた構成（軸箱２側の段部１２ａを省略した構成）としてもよい。
【００４５】
さらに、円筒ころ１０に外周段部１０ａを備えない構成も考えられる。すなわち、円筒ころ１０の軸方向一方の端部あるいは両端部が、軸箱２側のフラット面１２に設けた段部１２ａに当接して、転がり軸受１の周方向に位置決めされる構成（外方部材３側の段部１３ａは省略した構成）、あるいは、円筒ころ１０の軸方向端部あるいは両端部が、外方部材３側のフラット面１３に設けた段部１３ａに当接する構成（軸箱２側の段部１２ａを省略した構成）、さらにその両方の構成を備えた構成である。
【００４６】
さらに他の実施形態を図５に示す。この実施形態は、ピンタイプの保持器６を採用したものである。内方部材４の外周には、調心性を有する締結リング４ａを配置している。
【００４７】
また、前記円筒ころ１０の外周に、前記軸箱２と前記外方部材３間に生じる衝撃荷重を緩和する機能を有する緩衝部１０ｄを備えている。緩衝部１０ｄは樹脂で形成されており、前記炉体の荷重を支える強度を有するとともに、その樹脂のもつ弾性によって前記衝撃荷重を吸収する。
【００４８】
また、前記転動体５は、前記外方部材３及び前記内方部材４よりも硬度が高い素材で形成されている。この実施形態では、セラミックを採用している。このため、前記円筒ころ１０に緩衝部１０ｄを設けることによる衝撃荷重の緩和効果が高いといえる。
【００４９】
なお、上記の各実施形態では、前記外方部材３、前記内方部材４、及び前記保持器６は、環状を成す一体の部材で構成したが、これらの外方部材３、前記内方部材４、及び前記保持器６のいずれか、または全てを、それぞれ軸方向に沿って分割された複数の分割部材を組み立てて構成するようにしてもよい。
【００５０】
このとき、外方部材３の分割部材のそれぞれに対応するフラット面１３を設ける。すなわち、全ての分割部材を組み立てて環状の外方部材３とした状態で、連続する一つのフラット面１３が構成されるようにする。
【００５１】
特に、複列の転がり軸受１において、このように分割部材を採用することによって、外方部材３の分割部材毎に、円筒ころ１０を前記フラット面１３，１２間に組み込めばよい。
すなわち、分割しない一体の外方部材３を用いる場合と比較して、円筒ころ１０を組み込む際におけるその円筒ころ１０の軸方向への差し入れ距離が短くなるので、軸箱２に転がり軸受１を組み込む際の作業を簡単にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】一実施形態の要部拡大斜視図
【図２】図１の変形例を示す要部拡大斜視図
【図３】他の実施形態を示す要部拡大斜視図
【図４】さらに他の実施形態を示す要部拡大斜視図
【図５】さらに他の実施形態を示す要部拡大断面図
【図６】従来例の要部拡大断面図
【符号の説明】
【００５３】
１  転がり軸受
２  軸箱
３  外方部材（外輪）
４  内方部材（内輪）
５  転動体
６  保持器
７  下側軌道板
８  上側軌道板
９，１０  円筒ころ
１０ａ  外周段部
１０ｂ  小径部
１０ｃ  大径部
１１  保持器
１２，１３  フラット面
１２ａ，１３ａ  段部
１２ｂ，１３ｂ  凹部
２０  ラダー軸受
【図１】
2010090963.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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