(57)【要約】【課題】  組立時にグリースを充填しやすく、軸受寿命が長く、低トルクで長期間の使用に耐え得るバックアップロール軸受装置を提供する。【解決手段】  ロール１３と軸１２との間に、複数のラジアル荷重負荷用のラジアル軸受１４を介在させる。ロール１３の内径面におけるラジアル軸受１４が隣り合って配置された間の部分に溝２５を設け、この溝２５にグリースを充填する。【選択図】      図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロールと軸との間に複数のラジアル荷重負荷用のラジアル軸受を介在させたバックアップロール軸受装置において、
前記ロールの内径面における前記ラジアル軸受が隣り合って配置された間の部分に溝を設け、この溝にグリースを充填したことを特徴とするバックアップロール軸受装置。
【請求項２】
請求項１において、前記溝が軸方向に並ぶ複数個であるバックアップロール軸受装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、前記溝における軸方向端部の内壁面を、軸心に対して３０〜６０°の角度をなす傾斜面としたバックアップロール軸受装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項において、前記ラジアル軸受が複数のころを保持器で保持してなる保持器付きころであり、前記保持器はその内径部および外径部が前記軸およびロールに接触しない転動体案内型であるバックアップロール軸受装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項において、前記ラジアル軸受には、その空間容積の２０〜４０％のグリースを封入したバックアップロール軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、鉄鋼材の圧延工程におけるテンションレベラー等に用いられるバックアップロール軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属板や金属帯材における波打ちや反りなどの形状不良を矯正する矯正機として、ローラレベラーやテンションレベラーが用いられる。これらのレベラーは、金属板等のレベリング材に対して、曲げおよび曲げ戻し変形を繰り返し与え、この変形により板面内に生じる応力で不均一な歪みを除去するものである。テンションレベラーでは、金属板の長手方向に張力を付与することで、歪みの除去効果をさらに高めている。
【０００３】
例えば、テンションレベラーでは、ワークロール、中間ロール、およびバックアップロールを１つのユニットとして備え、そのユニットが、レベリング材をその進行方向の上下から挟み込むように配置され、前記ワークロールがレベリング材に直接的に接触し、レベリング材の矯正を行う。
【０００４】
図６は、前記バックアップロールにおける軸受装置の従来例を示す断面図である。このバックアップロール軸受装置では、ラジアル荷重を受ける複数のラジアル軸受（保持器付きころ）３４と、これらラジアル軸受３４の軸方向外側に配置されてスラスト荷重を受けるスラスト軸受（玉軸受）３５とにより、固定軸３２に対して回転筒であるロール３３を回転自在に支持している。バックアップロールは外輪回転荷重で使用されるため、スラスト軸受３５の内輪３５ａは固定輪３２に対して隙間嵌めとされ、スラスト軸受３５の外輪３５ｂはロール３３に対して締まり嵌めとされている。
【０００５】
上記バックアップロールにおけるロール３３の回転は、矯正対象の金属板が通過する際に、これに接するワークロールおよび中間ロールを介してロール３３に摩擦力が生じることによって与えられる。そのため、バックアップロール軸受装置では、ロール３３が停止した状態から回転し始めるために必要なトルク、および回転中のトルクをできるだけ小さくすることが要求される。
【０００６】
また、バックアップロール軸受装置は比較的に高速で回転することから、ラジアル軸受３４を潤滑するためにバックアップロール内に充填されているグリースが移動して洩れる恐れがある。グリースが洩れると矯正対象である鋼板に付着し、製品となる鋼板を汚染してしまう。
【０００７】
図６に示すバックアップロール軸受装置では、ラジアル軸受３４の両側にワッシャ等の環状の側板３６を配置して、ラジアル軸受３４の軸方向の移動を拘束している。また、他の従来例では、前記側板のさらに軸方向外側に止め輪を配置したものもある（例えば特許文献１，２）。
【特許文献１】特開２０００−２２６６４０号公報
【特許文献２】特開２０００−２３３２１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、上記した構成では、側板や止め輪を経てグリースがラジアル軸受３４から逃げやすい。このため、ラジアル軸受３４自身が潤滑不足になり、軸受の必須の特性である転動疲労寿命を十分に確保できない場合がある。また、潤滑不足を補うために封入するグリース量を多くすると、攪拌によるトルクが増大するという問題が生じる。
【０００９】
図６に示す従来例では、２つのラジアル軸受３４の軸方向内側に配置される２つの側板３６，３６と、その中間部のロール３３の内径面とで囲まれて浅い溝状部４０が形成されているので、この溝状部４０にグリースを充填してから、固定軸３２を挿入することで、ラジアル軸受３４の潤滑不足を補うことも考えられる。
【００１０】
しかし、この場合、固定軸３２を挿入するとき、前記溝状部４０に充填したグリースを固定軸３２が削ぎ取ってしまう可能性があり、ラジアル軸受３４の潤滑不足を補うには不十分である。
【００１１】
この発明の目的は、組立時にグリースを充填しやすく、軸受寿命が長く、低トルクで長期間の使用に耐え得るバックアップロール軸受装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この発明のバックアップロール軸受装置は、ロールと軸との間に複数のラジアル荷重負荷用のラジアル軸受を介在させたバックアップロール軸受装置において、前記ロールの内径面における前記ラジアル軸受が隣り合って配置された間の部分である中間部に溝を設け、この溝にグリースを充填したことを特徴とする。
この構成によると、ロールの内径面における隣合うラジアル軸受間の部分に溝が設けられ、この溝にグリースが充填されるので、使用時の熱や振動により溝に充填されたグリースの基油が徐々に滲み出すことで、ラジアル軸受の潤滑油として利用することができる。これにより、ラジアル軸受の潤滑不足が防止されて、潤滑性を向上させることができる。ラジアル軸受の潤滑不足を補うのに、ラジアル軸受に過剰のグリースを封入するものではないので、トルクが増大することもない。また、ロールの内径面に設けた溝にグリースを充填することから、充填されたグリースが例えば軸の挿入時に軸によって削ぎ取られることがなく、組立時のグリースの充填が容易である。
その結果、組立時にグリースを充填しやすく、軸受寿命が長く、低トルクで長期間の使用に耐え得るバックアップロール軸受装置とすることができる。
【００１３】
この発明において、前記溝は軸方向に並ぶ複数本であっても良い。
ラジアル軸受が隣り合って配置された間の部分の軸方向長さが長い場合に、ロールの内径面の溝を軸方向に並べて複数個とすれば、少ないグリース量で、ラジアル軸受の潤滑不足を効率良く補うことができる。
【００１４】
この発明において、前記溝における軸方向端部の内壁面を、軸心に対して３０〜６０°の角度をなす傾斜面としても良い。
この構成の場合、溝に充填されたグリースの基油を運転中のロールの回転に伴い円滑にラジアル軸受に供給できる。溝の内壁面の角度が３０°より小さいと、溝に充填されたグリース自体がラジアル軸受に移動してしまい、攪拌によるトルクが増大してしまう。また、溝の内壁面の角度が６０°よりも大きいと、ロールが回転しても、グリースの基油が溝の内壁面を越えてラジアル軸受へ供給されない現象が発生する。
【００１５】
この発明において、前記ラジアル軸受が複数のころを保持器で保持してなる保持器付きころであり、前記保持器はその内径部および外径部が前記軸およびロールに接触しない転動体案内型であると良い。
保持器が転動体案内型であると、保持器の内径部が軸に接触せず、保持器の外径部もロールの内径面に接触しないので、溝から滲み出したグリースの基油が保持器によって掻き取られることがなく、ラジアル軸受の転走面に浸入しやすくなり、より潤滑性が向上する。
【００１６】
この発明において、前記ラジアル軸受には、その空間容積の２０〜４０％のグリースを封入すると良い。なお、上記空間容積は、ラジアル軸受における内外の転走面を構成する部品間の空間における転動体や保持器等の容積を除く部分の容積を言う。前記ラジアル軸受が保持器付きころである場合は、ロールと軸との間における保持器幅の空間のうち、保持器付きころを除いた部分の空間の容積が、前記空間容積となる。前記ラジアル軸受が内輪および外輪を有する場合は、その内輪と外輪との間に空間における、保持器および転動体を除いた部分の空間の容積が、前記空間容積となる。
グリースの封入量が、上記範囲の値より少ないと潤滑不足になり、上記範囲の値より多いとグリースの攪拌によるトルクの増大を招く場合がある。
【発明の効果】
【００１７】
この発明のバックアップロール軸受装置は、ロールと軸との間に複数のラジアル荷重負荷用のラジアル軸受を介在させたバックアップロール軸受装置において、前記ロールの内径面における前記ラジアル軸受が隣り合って配置された間の部分に溝を設け、この溝にグリースを充填したため、組立時にグリースを充填しやすく、軸受寿命が長く、低トルクで長期間の使用に耐え得るバックアップロール軸受装置とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
この発明の一実施形態を図１ないし図５と共に説明する。図１は鋼板等の圧延作業の最終工程における設備の概略図を示す。この工程では、上下に配置された駆動ロール１に挟まれて移送される鋼板等のレベリング材２の応力が矯正機であるテンションレベラー３により除去され、これによりレベリング材２の精度が確保される。テンションレベラー３は、レベリング材２の移送路を挟んで上下に配置される複数のテンションレベラーユニット４からなる。
【００１９】
図２および図３に、前記テンションレベラーユニット４の側面図および正面図を示す。このテンションレベラーユニット４は、ワークロール５、中間ロール６、およびバックアップロール７を備える。ワークロール５はレベリング材２に直接的に接触して、レベリング材２の矯正を行う。このワークロール５を、前記中間ロール６およびバックアップロール７で支持し、最終的には、バックアップロール７ですべての荷重を支える。
【００２０】
図４は、この発明の一実施形態であるバックアップロール軸受装置を備えた前記バックアップロール７の断面図である。このバックアップロール軸受装置は、軸１２に外嵌した円筒状のロール１３を、ラジアル荷重負荷用の２個のラジアル軸受１４とスラスト荷重負荷用の２個の玉軸受１５とで、軸１２に対して回転自在に支持している。ラジアル軸受１４は、複数のころ２３を保持器２４で保持した保持器付きころからなり、軸１２の軸方向両側に１個あて配置される。玉軸受１５は深溝玉軸受からなり、各ラジアル軸受１４の設置位置の軸方向外側に配置される。
【００２１】
各ラジアル軸受１４の軸方向両側には、ロール１３の内径面に嵌め合いされたワッシャー等の環状の側板１６が配置されている。軸方向内側に配置される側板１６は、ロール１３の内径面に形成された段面１３ａで軸方向の一方向に固定されている。軸方向外側に配置される側板１６は、さらに軸方向外側に配置されてロール１３の内径面に嵌合した間座１７で軸方向の一方向に固定されている。間座１７は、ロール１３の内径面に設けられた軸方向の外側を向く段面１３ｅに係合している。
【００２２】
玉軸受１５はラジアル荷重を負荷しないので、その外輪１５ｂがロール１３の内径面に締まり嵌めにより固定され、内輪１５ａは軸１２に対して隙間嵌めとされている。この玉軸受１５は、軸方向の両方向のスラスト荷重の支持が可能なものであって、前記ロール１３および軸１２に対して軸方向の両方向に固定されている。具体的には、玉軸受１５の軸方向内側に配置される上記した止め輪１７と、玉軸受１５の軸方向外側に配置されてロール１３の内径面に嵌合した環状の外径側カバー１８とで、玉軸受１５の外輪１５ｂが挟まれて、軸方向への移動が拘束されている。また、軸１２における玉軸受１５の軸方向内側に形成された段面１２ａと、軸１２における玉軸受１５の軸方向外側に配置されて軸１２の外径面に嵌合した環状の内径側カバー１９とで、玉軸受１５の内輪１５ａが挟まれて、軸方向への移動が拘束されている。前記外径側カバー１８は、ロール１３の内径面に形成された止め輪溝１３ｂに外周部が嵌合した止め輪２０により、玉軸受１５および間座１７と共に、軸方向の一方向（玉軸受１５とは反対側）に固定される。前記内径側カバー１９は、軸１２の外径面に形成された止め輪溝１２ｂに内径部が嵌合した止め輪２１により、軸方向の一方向（玉軸受１５とは反対側）に固定される。玉軸受１５の内輪１５ａの内径面と軸１２の外径面との間には、これらの隙間を密封するＯリング等の環状シール部材２２が介在させてある。
【００２３】
図５に拡大した断面図で示すように、ロール１３の内径面における２個のラジアル軸受１４が隣り合って配置された間の部分である中間部、より具体的には各ラジアル軸受１４の軸方向内側に配置される２つの側板１６の中間部には、ロール内径面の全周にわたる所定の深さの環状の溝２５が設けられ、この溝２５にグリースが充填される。この溝２５における軸方向両端部の両端部の内壁面２５ａは、軸心Ｏに対して３０〜６０°の角度θをなす傾斜面とされている。
【００２４】
上記構成のバックアップロール軸受装置によると、ロール１３の内径面における２個のラジアル軸受１４が隣り合って配置されたの部分に溝２５が設けられ、この溝２５にグリースが充填されるので、使用時の熱や振動により溝２５に充填されたグリースの基油が徐々に滲み出すことで、ラジアル軸受１４の潤滑油として利用することができる。これにより、ラジアル軸受１４の潤滑不足が防止されて、潤滑性を向上させることができる。ラジアル軸受１４の潤滑不足を補うのに、ラジアル軸受１４に過剰のグリースを封入するものではないので、トルクが増大することもない。また、ロール１３の内径面に設けた溝２５にグリースを充填することから、充填されたグリースが、例えば軸１２の挿入時に軸１２によって削ぎ取られることがなく、組立時のグリースの充填が容易である。
その結果、組立時にグリースを充填しやすく、軸受寿命が長く、低トルクで長期間の使用に耐え得るバックアップロール軸受装置とすることができる。
【００２５】
また、この実施形態では、前記溝２５の軸方向両端部の内壁面２５ａが、軸心Ｏに対して３０〜６０°の角度θをなす傾斜面とされているので、溝２５に充填されたグリースの基油を運転中のロール１３の回転に伴い円滑にラジアル軸受１４に供給できる。溝２５の内壁面２５ａの角度θが３０°より小さいと、溝２５に充填されたグリース自体がラジアル軸受１４に移動してしまい、攪拌によるトルクが増大してしまう。また、溝２５の内壁面２５ａの角度θが６０°よりも大きいと、ロール１３が回転しても、グリースの基油が溝２５の内壁面２５ａを越えてラジアル軸受１４へ供給されない現象が発生する。
【００２６】
この実施形態において、２個のラジアル軸受１４が隣り合って配置された間の部分の軸方向長さがさらに長い場合には、ロール１３の内径面の溝２５を、軸方向に並べて複数個設けても良い。このように複数個の溝２５を設けることで、少ないグリース量で、ラジアル軸受１４の潤滑不足を効率良く補うことができる。
【００２７】
また、この実施形態において、保持器付きころからなるラジアル軸受１４の保持器２４は、転動体案内型であることが望ましい。保持器２４が転動体案内型であると、保持器２４の内径部が軸１２に接触せず、保持器２４の外径部もロール１３の内径面に接触しないので、溝２５から滲み出したグリースの基油が保持器２４によって掻き取られることがなく、ラジアル軸受１４の転走面に浸入しやすくなり、より潤滑性が向上する。
【００２８】
さらに、この実施形態において、ラジアル軸受１４に封入するグリースの量は、ラジアル軸受１４の空間容積の２０〜４０％とするのが望ましい。グリースの封入量が、上記範囲の値より少ないと潤滑不足になり、上記範囲の値より多いとグリースの攪拌によるトルクの増大を招く場合がある。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】鋼板等の圧延作業の最終工程の設備を示す概略図である。
【図２】テンションレベラーユニットの側面図である。
【図３】テンションレベラーユニットの正面図である。
【図４】この発明の一実施形態にかかるバックアップロール軸受装置の断面図である。
【図５】同バックアップロール軸受装置の要部拡大断面図である。
【図６】従来例の断面図である。
【符号の説明】
【００３０】
１２…軸
１３…ロール
１４…ラジアル軸受
２３…ころ
２４…保持器
２５…溝
２５ａ…内壁面
θ…内壁面の角度
【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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