(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸受箱と、該軸受箱に内装された円筒状のブッシングと、ロールのロールネック部に外装されたスリーブとを備え、前記ブッシングの内部に前記スリーブを装着して、前記ブッシングの内面と前記スリーブの外面との隙間に潤滑油の油膜を形成する油膜軸受であって、前記ロールが回動自在にハウジングに支持された状態で、前記ロールの回転を開始する始動時には、オイルパッド（凹み）に前記ロールを浮上させ得る圧力で潤滑油を供給し、前記ロールの回転数が所定となったときには、オイルパッドに潤滑油を供給するのを停止し、別のノズルから前記ロールを浮上させ得る圧力よりも低圧で潤滑油を供給して前記隙間に潤滑油の油膜を形成するように構成され、
前記ブッシングの荷重が作用する方向の上部内面または下部内面のロール軸方向中央部に、少なくとも一つのオイルパッドを設け、該オイルパッドには前記ロールを浮上させ得る高圧の潤滑油を供給するハイドロスタティック潤滑装置が接続され、
それに加えてさらに、前記ブッシングの内面の荷重が作用する方向のオイルパッドを挟む円周方向の両側に、対称に前記ブッシングの中心と荷重が作用する方向のオイルパッドの円周方向中央とを結ぶ仮想線に対する中心角が45〜90°となる位置に円周方向中央が位置するようにそれぞれ少なくとも一つのオイルパッドを設け、前記ロールの回転を開始する始動時に、前記ブッシングの内面に設けられた荷重が作用する方向のオイルパッド及び該オイルパッドを挟んで円周方向両側に対称に設けたオイルパッドに前記ロールを浮上させ得る高圧の潤滑油を供給し、前記ロールを浮上させるようにしたことを特徴とする油膜軸受。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ロールの油膜軸受に関するもので、特に圧延機の補強ロールに用いて好適な油膜軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術】
被圧延材の圧延反力を受ける一対の補強ロール１は、図３に示すように、一対の作業ロール11の上下に設けられるとともに、油膜軸受の軸受箱３を介して、回動自在にハウジング12に支持されている。その補強ロール１の油膜軸受は、上側の補強ロール１の左右の２個所および下側の補強ロールの左右の２個所の合計４個所に用いられている。なお、Ｓは被圧延材である。
【０００３】
下側の補強ロールの油膜軸受のロール軸方向断面図を図４に、図４のＸ−Ｘ断面図を図５に示す。
従来の補強ロール１の油膜軸受は、軸受箱３と、軸受箱３の内部に装着された円筒状のブッシング４と、補強ロール１のロールネック部10の外周に装着されたスリーブ２とを備え、ブッシングの内部にスリーブを装着している。そして、スリーブ２の外面とブッシング４の内面の隙間に潤滑油を供給し、補強ロール１が回転するとスリーブ２の外面とブッシング４の内面との隙間に潤滑油の油膜が形成されるので、補強ロール１のロールネック部10はスリーブ２を介してブッシング４の内面に接触することなく回転支持されるのである。
【０００４】
しかし、補強ロールの回転数が低い圧延開始時や低速圧延時、あるいは高荷重圧延時では、スリーブ２の外面とブッシング４の内面間の下部隙間が小さくなって油膜が破断し、スリーブ２の外面とブッシング４の内面の下部で焼付きが発生しやすい。
そこで、この焼付きを防止するために、荷重の作用する方向のブッシング４の下部内面にオイルパッド５（凹み）を設け、オイルパッド５に高圧（約700kgf/cm2) の潤滑油を供給するハイドロスタティック潤滑装置が油膜軸受に備えられている。このオイルパッド５は、上側の補強ロールの油膜軸受では、荷重が上方に作用するのでブッシング４の上部内面に設けられている。また、このような油膜軸受は２重式の高速高荷重の作業ロールにも適用されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、ロールの回転を停止（圧延を停止）した際に、ロールの軸芯がブッシング４の中心を通る垂直線からずれていることがあるために、前記ハイドロスタティック潤滑装置からの高圧油が有効に作用せずロールを回転した時にスリーブの外面とブッシングの内面とが焼きつくという問題があった。
【０００６】
特に、１パスの圧延毎に正転と逆転を繰り返すリバース圧延に、油膜軸受を用いるとスリーブの外面とブッシングの内面とが焼きつく頻度が多くなるという問題があった。
そこで、本発明の目的は、従来技術の上記問題点を解消することにあり、ロールの停止位置によらず、ロールを回転した時にスリーブとブッシングとの焼付きが発生しない油膜軸受を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、軸受箱と、該軸受箱に内装された円筒状のブッシングと、ロールのロールネック部に外装されたスリーブとを備え、前記ブッシングの内部に前記スリーブを装着して、前記ブッシングの内面と前記スリーブの外面との隙間に潤滑油の油膜を形成する油膜軸受であって、前記ロールが回動自在にハウジングに支持された状態で、前記ロールの回転を開始する始動時には、オイルパッド（凹み）に前記ロールを浮上させ得る圧力で潤滑油を供給し、前記ロールの回転数が所定となったときには、オイルパッドに潤滑油を供給するのを停止し、別のノズルから前記ロールを浮上させ得る圧力よりも低圧で潤滑油を供給して前記隙間に潤滑油の油膜を形成するように構成され、前記ブッシングの荷重が作用する方向の上部内面または下部内面のロール軸方向中央部に、少なくとも一つのオイルパッドを設け、該オイルパッドには前記ロールを浮上させ得る高圧の潤滑油を供給するハイドロスタティック潤滑装置が接続され、それに加えてさらに、前記ブッシングの内面の荷重が作用する方向のオイルパッドを挟む円周方向の両側に、対称に前記ブッシングの中心と荷重が作用する方向のオイルパッドの円周方向中央とを結ぶ仮想線に対する中心角が45〜90°となる位置に円周方向中央が位置するようにそれぞれ少なくとも一つのオイルパッドを設け、前記ロールの回転を開始する始動時に、前記ブッシングの内面に設けられた荷重が作用する方向のオイルパッド及び該オイルパッドを挟んで円周方向両側に対称に設けたオイルパッドに前記ロールを浮上させ得る高圧の潤滑油を供給し、前記ロールを浮上させるようにしたことを特徴とする油膜軸受である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の油膜軸受を、４段圧延機の下側の補強ロールに用いた場合について、詳細に説明する。
本発明の油膜軸受に備えられた補強ロールのロールネック部の外周に装着されたスリーブは、図４、図５に示した従来の補強ロール１のロールネック部10の外周に装着されたスリーブ２と同じである。
【０００９】
本発明の油膜軸受の特徴は、図１および図２に示すように、補強ロール１のロールネック部10に外装されたスリーブ２と、軸受箱3aと、軸受箱3aの内部に装着された円筒状のブッシング4aを備え、ブッシング4aの内部にスリーブ２を装着していることである。図において、５、5a、5bはオイルパッド、６、6a、6b、７、7a、7bは油孔、８、8a、8bは給油口である。
【００１０】
オイルパッド５は、高圧の潤滑油が供給される凹みであって、荷重が作用する方向のブッシング4aの下部内面のロール軸方向中央部に少なくとも一つ設けられている。オイルパッド5 をブッシング4aの下部内面のロール軸方向中央部に少なくとも一つ設けた理由は、凹みに高圧の潤滑油を供給した時に、ブッシング4aの下部内面とスリーブ２の下部外面との隙間を増大する効果が大きく、ブッシング4aの下部内面とスリーブ２の下部外面との焼付きを効果的に防止できるからである。
【００１１】
また、油孔６、７は、軸受箱3aの端面からオイルパッド５に貫通する連通孔で、給油口８は、油孔７に設けられた潤滑油を供給する給油口である。オイルパッド５、油孔６、７および給油口８は、従来の油膜軸受に設けられているものと同じである。
オイルパッド5a、5bは、高圧の潤滑油が供給される凹みであって、ブッシング4aの内面のオイルパッド５を挟む円周方向の両側にそれぞれ少なくとも一つ設けられている。オイルパッド5a、5bを、ブッシング4aの内面のオイルパッド５を挟む円周方向の両側にそれぞれ少なくとも一つ設けた理由は、凹みに高圧の潤滑油を供給した時に、補強ロール１の軸芯をブッシング4aの中心を通る垂直線に合わせる効果が大きいからである。
【００１２】
このオイルパッド5a、5bの凹みの形状、寸法は、従来のオイルパッド５と同じにするのが好ましい。たとえば、ロールネック部直径600mm の補強ロールの油膜軸受では、ロール軸方向の長さ30〜50mm×周方向の長さ100 〜150mm ×最大深さ0.5 〜1.0mm 程度にするとよい。
またオイルパッド5a、5bは、ブッシング4aの内面のオイルパッド５を挟む円周方向の両側に、対称に設け、さらにオイルパッド5aおよび5bの円周方向中央と、オイルパッド５の円周方向中央と、ブッシング4aの中心とでなす中心角を、それぞれ45〜90°にするのが好ましく、90°にするのが最も好ましい。この理由は、ブッシング4aの下部内面とスリーブ２の下部外面との隙間を増大する効果があり、補強ロール１の軸芯をブッシング4aの中心を通る垂直線に合わせる効果が大きいからである。
【００１３】
油孔6a、7aは、軸受箱3aの端面からオイルパッド5aに貫通する連通孔であり、同様に油孔6b、7bは、軸受箱3aの端面からオイルパッド5bに貫通する連通孔である。また給油口8aは、油孔7aに設けられた潤滑油を供給する給油口であり、同様に給油口8bは、油孔7bに設けられた潤滑油を供給する給油口である。
そして、補強ロール１の回転を開始する始動時に、ブッシング4aの内面に設けられたオイルパッド５、5aおよび5bに高圧（約700kgf/cm2) の潤滑油を供給するようにしている。
【００１４】
本発明の油膜軸受の動作について、図２を用いて説明する。図２は、補強ロールを回転した時のブッシング4aのロール軸方向中央部におけるロール軸芯に直角な概略断面図である。
補強ロールの軸芯がブッシング4aの中心を通る垂直線の左側にずれて停止し、回転を開始する始動時に、ブッシング4aの内面とスリーブ２の外面とが左斜め下部で接触しているとして説明する。
【００１５】
本発明の油膜軸受では、補強ロールの回転を開始する始動時に、給油口から高圧の潤滑油を、油孔6 、7 を通して荷重が作用する下側のオイルパッド５に供給するととともに、別の給油口から同じ高圧の潤滑油を、油孔6a、7aを通して右側のオイルパッド5aに供給し、さらに別の給油口から同じ高圧の潤滑油を、油孔6b、7bを通して左側のオイルパッド5bに供給する。
【００１６】
補強ロールの軸芯がブッシング４の中心を通る垂直線の左側にずれているので、左側のオイルパッド5bとスリーブ２の外面との間隔および下側のオイルパッド5 とスリーブ２の外面との間隔は、右側のオイルパッド5aとスリーブ２の外面との間隔よりも小さくなっている。その結果、補強ロールを浮上させる浮上力が、右斜め上方向に作用するので、補強ロールが右斜め上方向に浮上し、図２に示すように左斜め下部のブッシング4aの内面とスリーブ２の外面との間に隙間ができる。そこで、補強ロールを回転した時に、左斜め下部でのブッシング4aの内面とスリーブ２の外面との焼付きが防止できるのである。
【００１７】
その後、所定の補強ロールの回転数となったときには、オイルパッド５およびオイルパッド5a、5bに高圧で潤滑油を供給するのを停止し、別のノズルから低圧で潤滑油を供給する。
一方、図４、図５に示す従来の油膜軸受では、補強ロール１の軸芯がブッシング４の中心を通る垂直線の左側にずれて停止し、回転を開始する始動時に、ブッシング４の内面とスリーブ２の外面とが左斜め下部で接触していると、荷重が作用する下側のオイルパッド５に供給された潤滑油は、補強ロール１を右斜め上方に浮上させることができない。その結果、補強ロールが回転した時にブッシング４の内面とスリーブ２の外面とが左斜め下部で焼きつくことになるのである。
【００１８】
以上の説明では、補強ロールの軸芯がブッシング4aの中心を通る垂直線の左側にずれて停止した場合に説明したが、補強ロールの軸芯がブッシング4aの中心を通る垂直線の右側にずれて停止した場合についても、本発明の油膜軸受では同様の原理によりスリーブ２の外面とブッシング4aの内面との焼付きが防止できる。また、下側の補強ロールに本発明の油膜軸受を用いた場合について説明したが、上側の補強ロールに本発明の、ブッシングの上部内面のロール軸方向中央部に少なくとも一つのオイルパッドを設け、それに加えてさらにブッシングの内面の前記オイルパッドを挟む円周方向の両側にそれぞれ少なくとも一つのオイルパッドを設けた油膜軸受を用いることにより、同様にしてスリーブの外面とブッシングの内面との焼付きが防止できる。
【００１９】
また、作業ロールに本発明の油膜軸受を用いることにより、同様にしてスリーブの外面とブッシングの内面との焼付きが防止できる。
【００２０】
【発明の効果】
本発明によれば、ロールの停止時にロールの軸芯がブッシングの中心を通る垂直線に一致していなくても、ロールを回転した時にスリーブの外面とブッシングの内面との焼付きが防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明のブッシングを内装した軸受箱の概略斜視図である。
【図２】図２は本発明の油膜軸受の原理を説明する概略断面図である。
【図３】図３は油膜軸受を用いる４段圧延機の構成を示す概略正面図である。
【図４】図４は従来の油膜軸受のロール軸方向の概略断面図である。
【図５】図４のＸ−Ｘ概略断面図である。
【符号の説明】
１          補強ロール
10          ロールネック部
２          スリーブ
３、3a      軸受箱
４、4a      ブッシング
５、5a、5b  オイルパッド
６、6a、6b  油孔
７、7a、7b  油孔
８、8a、8b  給油口
【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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