(57)【要約】【課題】球面ころのノンスリップラインを分散させると共に、製造工程および組立工程を簡素化した自動調心ころ軸受を提供する。【解決手段】自動調心ころ軸受１１は、外径面に左右複列の内輪軌道面を有する内輪と、内径面に左右複列の内輪軌道面に対面する球面形状の外輪軌道面を有する外輪と、内輪軌道面および外輪軌道面に沿う球面形状の転動面を有する複数の球面ころ１４とを備える。そして、複数の球面ころ１４は、転動面１７の曲率を互いに異ならせた複数種類の球面ころ１４ａ，１４ｂを含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外径面に左右複列の内輪軌道面を有する内輪と、
内径面に前記左右複列の内輪軌道面に対面する球面形状の外輪軌道面を有する外輪と、
前記内輪軌道面および前記外輪軌道面に沿う曲面形状の転動面を有する複数の球面ころとを備え、
前記複数の球面ころは、前記転動面の曲率を互いに異ならせた複数種類の球面ころを含む、自動調心ころ軸受。
【請求項２】
鋳型と、
前記鋳型から鋳片を排出および搬送するローラと、
前記ローラを回転自在に支持する自動調心ころ軸受とを備え、
前記自動調心ころ軸受は、外径面に左右複列の内輪軌道面を有する内輪と、内径面に前記左右複列の内輪軌道面に対面する球面形状の外輪軌道面を有する外輪と、前記内輪軌道面および前記外輪軌道面に沿う曲面形状の転動面を有する複数の球面ころとを有し、前記複数の球面ころは、前記転動面の曲率を互いに異ならせた複数種類の球面ころを含む、連続鋳造設備のローラ支持構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、自動調心ころ軸受、特に連続鋳造設備のローラ等の大きな荷重が負荷され、比較的低速で回転する回転部材を支持する自動調心ころ軸受に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の自動調心ころ軸受が、例えば、特開２００２−１４７４４９号公報（特許文献１）に記載されている。図５および図６を参照して、同公報に記載されている自動調心ころ軸受１０１を説明する。なお、図５は自動調心ころ軸受１０１における球面ころ１０４の差動滑りの分布を示す図、図６は球面ころ１０４と内輪１０２および外輪１０３との接触面の摩耗状況を示す図である。
【０００３】
まず、図５を参照して、自動調心ころ軸受１０１は、複列の軌道を有する内輪１０２と、複列一体の球面軌道を有する外輪１０３と、内輪１０２および外輪１０３の間に組み込まれる複数の球面ころ１０４と、複数の球面ころ１０４を転動可能に保持する保持器（図示省略）とを備える複列自動調心ころ軸受である。
【０００４】
この自動調心ころ軸受１０１に採用される球面ころ１０４は、転動面１０４ａが球面の一部を構成する曲面形状となっているので、転動時の周速が軸方向で異なる。その結果、球面ころ１０４の軸方向の２箇所に現れるノンスリップライン１０４ｂ，１０４ｃでのみ滑りを伴わない純転がりとなり、他の部分では内輪１０２および外輪１０３の軌道面１０２ａ，１０３ａとの間で差動滑りを生じる。また、この差動滑りはノンスリップライン１０４ｂ，１０４ｃから遠ざかる程大きくなる。
【０００５】
次に図６を参照して、球面ころ１０４の転動面１０４ａと内輪１０２および外輪１０３の軌道面１０２ａ，１０３ａとの間で差動滑りを生じると、両者の接触面には摩耗を生じる。なお、摩耗量は、滑り量の増加に伴って増えるので、ノンスリップライン１０４ｂ，１０４ｃの近傍で比較的少なく、ノンスリップライン１０４ｂ，１０４ｃから遠ざかる程大きくなる。
【０００６】
摩耗が進行すると、差動滑りによる摩耗を生じないノンスリップライン１０４ｂ，１０４ｃの位置に接触荷重が集中する。その結果、大きな接触面圧による疲労剥離が早期に発生しやすく、軸受のメンテナンス周期が短くなるという問題がある。特に、ハウジングに固定される非回転側軌道輪（多くの場合には外輪を指す）では、円周上の所定位置に荷重が集中するので、軌道面に割れが発生する等の問題が起こりやすい。また、この問題は、低速で回転することにより潤滑油が軸受全体に供給されにくい自動調心ころ軸受で顕著である。
【０００７】
そこで、上記公報に記載されている自動調心ころ軸受１０１においては、球面ころ１０４を左右の端面が互いに曲率の異なる曲面で構成される非対称ころとする。そして内輪１０２および外輪１０３には、左右逆向きの球面ころ１０４が交互に配置されている。これにより、円周方向に並ぶ球面ころ１０４のノンスリップライン１０４ｂ，１０４ｃを分散させて、摩耗の進行を遅らせることができると記載されている。
【特許文献１】特開２００２−１４７４４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来、自動調心ころ軸受１０１に採用される球面ころ１０４の転動面１０４ａには、内輪１０２および外輪１０３の軌道面１０２ａ，１０３ａとの間の摩擦抵抗を低減するために研削加工が施される。この研削加工は球面ころ１０４の両端面を挟持して行われるが、両端面が曲面形状の球面ころ１０４においては、ぬすみの形成等の特別の加工が必要となる。その結果、製造工程が複雑化するという問題がある。また、自動調心ころ軸受１０１を組み立てる際には、球面ころ１０４の左右方向を意識しなければならず、組立工程も複雑化する。
【０００９】
そこで、この発明の目的は、球面ころのノンスリップラインを分散させると共に、製造工程および組立工程を簡素化した自動調心ころ軸受を提供することである。また、このような自動調心ころ軸受を採用することにより、メンテナンス周期を延伸した連続鋳造設備のローラ支持構造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】
【００１０】
この発明に係る自動調心ころ軸受は、外径面に左右複列の内輪軌道面を有する内輪と、内径面に左右複列の内輪軌道面に対面する球面形状の外輪軌道面を有する外輪と、内輪軌道面および外輪軌道面に沿う曲面形状の転動面を有する複数の球面ころとを備える。そして、複数の球面ころは、転動面の曲率を互いに異ならせた複数種類の球面ころを含む。
【００１１】
上記構成のように、球面ころの転動面の曲率を異ならせることにより、各球面ころのノンスリップラインを異なる位置に配置することができる。その結果、球面ころと内外輪との接触部分の局所的な摩耗を抑制することができ、接触面圧部分を分散させることが可能となる。
【００１２】
また、球面ころの端面を平面とすることができると共に、組立時に球面ころの左右を意識する必要もなくなる。その結果、製造工程および組立工程を簡素化した自動調心ころ軸受を得ることができる。
【００１３】
この発明に係る連続鋳造設備のローラ支持構造は、鋳型と、鋳型から鋳片を排出および搬送するローラと、ローラを回転自在に支持する自動調心ころ軸受とを備える。自動調心ころ軸受に注目すると、外径面に左右複列の内輪軌道面を有する内輪と、内径面に左複列の内輪軌道面に対面する球面形状の外輪軌道面を有する外輪と、内輪軌道面および外輪軌道面に沿う曲面形状の転動面を有する複数の球面ころとを有する。そして、複数の球面ころは、転動面の曲率を互いに異ならせた複数種類の球面ころを含む。
【００１４】
上記構成の自動調心ころ軸受をローラを支持する軸受として採用することにより、メンテナンス周期を延伸した連続鋳造設備のローラ支持構造を得ることができる。
【発明の効果】
【００１５】
この発明によれば、球面ころのノンスリップラインを分散させると共に、製造工程および組立工程を簡素化した自動調心ころ軸受を得ることができる。また、このような自動調心ころ軸受を採用することにより、メンテナンス周期を延伸した連続鋳造設備のローラ支持構造を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１および図２を参照して、この発明の一実施形態に係る自動調心ころ軸受１１を説明する。なお、図１は内輪１２の内輪軌道面１２ａに配置される複数の球面ころ１４を示す図、図２はこの発明の一実施形態に係る自動調心ころ軸受１１を示す図である。
【００１７】
まず、図２を参照して、この発明の一実施形態に係る自動調心ころ軸受１１は、内輪１２と、外輪１３と、複数の球面ころ１４と、隣接する球面ころ１４の間隔を保持する保持器１５と、案内輪１６とを備える。
【００１８】
内輪１２は、その外径面に左右２列の内輪軌道面１２ａ，１２ｂを有する。また、左右の内輪軌道面１２ａ，１２ｂの間には、球面ころ１４の端面１８を案内する案内輪１６が配置されている。外輪１３は、その内径面に内輪軌道面１２ａ，１２ｂ対面する球面形状の外輪軌道面１３ａを有する。
【００１９】
保持器１５は、任意の構成を採用することができる。例えば、金属を切削加工して形成した揉み抜き保持器、鉄板をプレス加工して形成したプレス保持器、樹脂材料を射出成型して形成した樹脂製保持器のいずれであってもよい。
【００２０】
球面ころ１４は、球の一部を構成する曲面形状の転動面１７と、平面形状の両端面１８とを有する全体としてたる型の転動体である。また、球面ころ１４の最大径位置がころ長さの中央に位置する対称ころである。そして、この球面ころ１４は、左右の内輪軌道面１２ａ，１２ｂそれぞれに複数配置されて、内輪軌道面１２ａ，１２ｂおよび外輪軌道面１３ａの間を転動する。
【００２１】
さらに図１を参照して、内輪軌道面１２ａには、転動面１７ａ，１７ｂの曲率が互いに異なる第１および第２の球面ころ１４ａ，１４ｂが交互に配置されている。具体的には、第１の球面ころ１４ａは、転動面１７ａの曲率半径が相対的に小さいＲ１である。一方、第２の球面ころ１４ｂは、転動面１７ｂの曲率半径が相対的に大きいＲ２（Ｒ１＜Ｒ２）である。なお、内輪軌道面１２ｂに配置される球面ころ１４も同様であるので、説明は省略する。
【００２２】
上記構成の自動調心ころ軸受１１において、ノンスリップライン１９の位置は球面ころ１４の転動面１７の曲率に依存する。すなわち、曲率半径の小さい球面ころ１４ａにおいては、２つのノンスリップライン１９ａが中央よりに形成され、両者の間隔は小さい。一方、曲率半径の大きい球面ころ１４ｂにおいては、２つのノンスリップライン１９ｂが両端よりに形成され、両者の間隔は大きい。
【００２３】
このように、転動面１７ａ，１７ｂの曲率が互いに異なる２種類の球面ころ１４ａ，１４ｂを交互に配置することにより、ノンスリップライン１９ａ，１９ｂを分散することができる。これにより、内輪１２および外輪１３の軌道面１２ａ，１２ｂ，１３ａの局所的な摩耗を抑制することができ、接触面圧部分を分散させることが可能となる。また、自動調心ころ軸受１１の組立時に球面ころ１４の左右を意識する必要がなくなるので、組立工程を簡素化することができる。
【００２４】
ここで、転動面１７ａ，１７ｂの曲率半径を大幅に変更すると転動面１７ａ，１７ｂと軌道面１２ａ，１２ｂ，１３ａとが点接触となり、接触面圧の増大が問題となる。しかし、Ｒ１とＲ２との差が僅かであれば、転動面１７ａ，１７ｂおよび軌道面１２ａ，１２ｂ，１３ａが弾性変形して両者が面接触するので、このような問題は生じない。
【００２５】
なお、上記の実施形態においては、転動面の曲率が互いに異なる２種類の球面ころ１４ａ，１４ｂを交互に配置した例を示したが、これに限ることなく、任意の構成を採用することができる。
【００２６】
例えば、転動面の曲率が互いに異なる３種類以上の球面ころを配置してもよい。これにより、ノンスリップライン１９をさらに分散させることができる。また、複数種類の球面ころをランダムに並べてもよい。これにより、自動調心ころ軸受１１の組立時に球面ころ１４の種類を意識する必要がなくなるので、さらに組立工程を簡素化することができる。
【００２７】
また、上記の実施形態における自動調心ころ軸受１１は、左右の内輪軌道面１２ａ，１２ｂの間に案内輪１６を配置した例を示したが、これに限ることなく、この発明はあらゆる構成の自動調心ころ軸受に採用することができる。
【００２８】
例えば、図３を参照して、この発明の他の実施形態に係る自動調心ころ軸受２１を説明する。なお、自動調心ころ軸受２１の基本構成は自動調心ころ軸受１１と共通するので、共通点の説明は省略し、相違点を中心に説明する。
【００２９】
この発明の他の実施形態に係る自動調心ころ軸受２１は、内輪２２と、外輪２３と、複数の球面ころ２４と、保持器２５とを備える複列の自動調心ころ軸受である。また、内輪２２の左右の内輪軌道面２２ａ，２２ｂの間には中鍔２２ｃが設けられており、軸方向両端部には外鍔２２ｄが設けられている。この鍔部２２ｃは、球面ころ２４の端面を案内する機能を有する。
【００３０】
上記構成の自動調心ころ軸受２１において、左右の内輪軌道面２２ａ，２２ｂに転動面２７の曲率を互いに異ならせた球面ころ２４を交互に配置することによっても、この発明の効果を得ることができる。
【００３１】
さらに、上記の各実施形態においては、最大径位置がころ長さの中央に位置する対称ころを採用した例を示したが、これに限ることなく、この発明は、ころの最大径位置がころの長さ方向の中央に存在しない非対称ころを有する自動調心ころ軸受にも適用することができる。
【００３２】
次に、図４を参照して、この発明の一実施形態に係るローラ支持構造を採用した連続鋳造設備３１を説明する。なお、図４は連続鋳造設備３１の図解図である。
【００３３】
連続鋳造設備３１は、溶鋼を受け入れると共に溶鋼中の介在物を除去する取鍋３２およびタンディシュ３３と、溶鋼を所定の形状に鋳造する鋳型３４と、鋳型３４から鋳片３５を引き抜くピンチロール３６と、鋳片３５を搬送するガイドロール３７と、鋳片３５を所定の大きさに切断するトーチ３８とを備える。
【００３４】
精錬が終了した溶鋼は、まず取鍋３２に注入され、タンディシュ３３を経て鋳型３４に到達する。また、取鍋３２およびタンディシュ３３では、溶鋼の表面に浮遊する介在物が除去される。鋳型３４は、例えば銅製であって常に水冷されている。これにより、鋳型３４に接した溶鋼は、所定の形状に成形されると共に急冷されて表面が凝固する。
【００３５】
次に、ピンチロール３６は、鋳型３４内から引き抜いた鋳片３５をガイドロール３７に受け渡す。複数のガイドロール３７は、鋳片３５を挟持した状態でトーチ３８まで案内する。その際、鋳片３５はスプレー冷却されて全体が凝固する。最後に、切断機としてのトーチ３８によって、鋳片３５が所定の大きさに切断される。
【００３６】
この連続鋳造設備３１は、鋼の強度、加工性、および耐疲労性等の機械的性質を低下させる酸化物等の介在物を溶鋼中から除去すると共に、圧延工程における加工を容易にするためにスラブと呼ばれる半製品を製造する。
【００３７】
上記構成の連続鋳造設備３１において、ピンチロール３６やガイドロール３７は、鋳片３５を挟持する際に大きく撓む。また、ピンチロール３６やガイドロール３７の回転速度は、比較的低速である。そこで、このようなロール３６，３７を支持する軸受（図示省略）としては、撓みに対して調心性を有する自動調心ころ軸受１１，２１が適している。
【００３８】
また、この発明の実施形態に係る自動調心ころ軸受１１，２１は、ノンスリップライン１９，２９を分散配置することによって長寿命となっている。その結果、連続鋳造設備３１のメンテナンス周期を延伸することができる。
【００３９】
なお、上記の各実施形態に係る自動調心ころ軸受１１，２１は、連続鋳造設備３１に限らず、あらゆる用途に使用することができる。特に、建設機械、一般産業機械、風力発電機等の高荷重環境下で使用する場合に有利な効果を奏する。
【００４０】
以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示した実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
この発明は、自動調心ころ軸受に有利に利用される。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】図１に示す自動調心ころ軸受の内輪軌道面に配置される球面ころを示す図である。
【図２】この発明の一実施形態に係る自動調心ころ軸受を示す図である。
【図３】この発明の他の実施形態に係る自動調心ころ軸受を示す図である。
【図４】この発明の一実施形態に係る連続鋳造設備を示す図である。
【図５】従来の自動調心ころ軸受における差動すべりの分布を示す図である。
【図６】従来の自動調心ころ軸受における摩耗状況を示す図である。
【符号の説明】
【００４３】
１１，２１，１０１  自動調心ころ軸受、１２，２２，１０２  内輪、１２ａ，１２ｂ，２２ａ，２２ｂ，１０２ａ  内輪軌道面、１３，２３，１０３、外輪、１３ａ，２３ａ１０３ａ  外輪軌道面、１４，１４ａ，１４ｂ，２４，１０４  球面ころ、１５，２５  保持器、１６  案内輪、１７，１７ａ，１７ｂ，２７，１０４ａ  転動面、１８，１８ａ，１８ｂ，２８  端面、１９，１９ａ，１９ｂ，１０４ｂ，１０４ｃ  ノンスリップライン、２２ｃ  中鍔、２２ｄ  外鍔、３１  連続鋳造設備、３２  取鍋、３３  タンディシュ、３４  鋳型、３５  鋳片、３６  ピンチロール、３７  ガイドロール、３８  トーチ。
【図１】
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【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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