(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面温度を上昇させて使用される回転軸部材を軸心回りに回転自在に支持するための円筒ころを備えたころ軸受装置であって、
前記回転軸部材における前記軸心方向の伸びを吸収するための伸び吸収部と、前記回転軸部材の撓みを吸収するための撓み吸収部とが設けられ、伸び吸収部と撓み吸収部とは、相対的に径方向内側、径方向外側に配置され、
前記伸び吸収部に、円筒ころの転動面に摺接して、この転動面に対して軸心方向に沿って相対的に移動可能な摺接面を有する摺接部材が設けられ、
前記撓み吸収部に、回転軸部材の撓みによる軸心の傾きに伴なって軸心上の所定の点を中心とした円周上を移動する外周円弧面を有した調心輪と、前記外周円弧面を摺接可能に支持する内周円弧面を有する支持環体とを備え、
前記摺接部材の内周と前記回転軸部材の外周との当接面は、回転軸部材の中央部側が大径で、回転軸部材の軸端側に向けて窄まる方向のテーパ面に形成されている、
ことを特徴とするころ軸受装置。
【請求項２】
円筒ころの転動中心が軸心に平行に配置され、摺動面は、回転軸部材が軸心方向に沿って伸びる際に円筒ころの転動面に対して摺動可能なように軸心方向全域に亙った平滑面とされた、  
ことを特徴とする請求項１記載のころ軸受装置。
【請求項３】
円筒ころの姿勢を保持するための保持器を有したことを特徴とする請求項１または請求項２記載のころ軸受装置。
【請求項４】
円筒ころが軸心に沿って複列で配置されたことを特徴とする請求項１ないし請求項３の何れかに記載のころ軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば製紙機械設備に敷設されるドライヤロールにおけるローラ本体を支持するためのころ軸受装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に製紙機械設備は、紙を溶融した状態でストックするストックインレット、溶融した紙をテーブルに載せて広げるワイヤーパート、この紙に対して所定の圧力を加えるためのプレスパート、紙を加熱することで乾燥させるためのドライヤパート等を備えている。
【０００３】
ここで、ドライヤパートは、通常、ローラ本体の表面に紙を巻き付けるとともに、そのローラ本体の内部に高温の蒸気を供給することでローラ本体の表面温度を上昇させて紙を乾燥させるようなドライヤロールを備えている。
【０００４】
具体的には、ドライヤロールは、図４で示すように、基台５０の上側に支持体５１が配置されており、その支持体５１に対して、ローラ本体５３が、軸心５２回りに回転自在に取付けられた構成となっている。
【０００５】
ところで、こうしたドライヤロールにおいて、ローラ本体５３の筒幅が１０ｍを超えるようになると、ローラ本体５３が上記した高温の蒸気熱で膨張して軸心５２方向に大きく伸びたり、また、その重い自重で撓み量も大きくなる。
【０００６】
そのため、従来ではドライヤロールに対して、前記軸心５２方向に対する伸びに対しては図５で示すようなその伸び吸収用の軸受装置５４が設けられ、また、前記撓みに対しては図６で示すようなそのその撓み吸収用の軸受装置５５が設けられる。
【０００７】
一方の軸受装置５４の場合、前記基台５０に軸心５２方向に並べて形成した複数の溝５９にナイフエッジとも称されて所定の角度内で揺動自在な揺動部材５６をそれぞれ設け、これら揺動部材５６の頂部に前記支持体５１の底面に形成した支持溝５７が嵌るようにして、各揺動部材５６で支持体５１を支持した構成としている。そしてローラ本体５３が熱膨張によって軸心５２方向に伸びた際に、この伸び量に応じて各揺動部材５６がその円弧底面５８を介して溝５９を揺動することでローラ本体５３の軸心５２方向の伸びを吸収する。
【０００８】
他方の軸受装置５５としては、前記支持体５１内に配置されてローラ本体５３の両側端部をそれぞれ支持する自動調心ころ軸受５９が用いられる。この自動調心ころ軸受５９では、ローラ本体５３が撓んでその軸心５２が傾斜した際、ころ６０が円弧すべり面６１を滑ることで調心される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで近年、製紙速度の向上のために上記ローラ本体５３の回転数を増加することが要望されている。しかし、軸受装置５４では、所定の角度内で揺動自在な揺動部材５６を設け、これら揺動部材５６の頂部に支持体５１が載置されるようにしてあるだけなので、ローラ本体５３を高速で回転させた場合、この回転によって発生する振動が抑えられず、紙の送り動作が円滑に行えなかった。
【００１０】
また、軸受装置５４，５５はそれぞれ別個に設けられ、特に軸受装置５４は、支持体５１の外部で基台５０の両側に支持体５１を支持する揺動部材５６を配置する構成なので、ドライヤロール全体が大型化する傾向にあった。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明のころ軸受装置は、表面温度を上昇させて使用される回転軸部材を軸心回りに回転自在に支持するための円筒ころを備え、前記回転軸部材における前記軸心方向の伸びを吸収するための伸び吸収部と、前記回転軸部材の撓みを吸収するための撓み吸収部とが設けられ、伸び吸収部と撓み吸収部とは、相対的に径方向内側、径方向外側に配置され、前記伸び吸収部に、円筒ころの転動面に摺接して、この転動面に対して軸心方向に沿って相対的に移動可能な摺接面を有する摺接部材が設けられ、前記撓み吸収部に、回転軸部材の撓みによる軸心の傾きに伴なって軸心上の所定の点を中心とした円周上を移動する外周円弧面を有した調心輪と、前記外周円弧面を摺接可能に支持する内周円弧面を有する支持環体とを備え、前記摺接部材の内周と前記回転軸部材の外周との当接面は、回転軸部材の中央部側が大径で、回転軸部材の軸端側に向けて窄まる方向のテーパ面に形成されている。
【００１２】
また、円筒ころの転動中心が軸心に平行に配置され、摺動面は、回転軸部材が軸心方向に沿って伸びる際に円筒ころの転動面に対して摺動可能なように軸心方向全域に亙った平滑面とされている。
【００１３】
上記構成において、回転軸部材の軸心方向の伸びは、伸び吸収部において回転軸部材が摺動面を介して円筒ころに案内されることで吸収され、回転軸部材の撓みは、撓み吸収部において調心輪の円弧面が軸心上の所定の点を中心として傾くことで吸収される。
【００１４】
また、円筒ころがその姿勢を保持するための保持器で保持されていることにより、回転軸部材を軸心回りに高速で回転させた場合であっても、その際の振動を最小限に抑えて、回転軸部材の回転動作を安定させる。
【００１５】
さらに、円筒ころが軸心に沿って複列で配置された構成によれば、円筒ころのスキューが抑えられることで、回転軸部材を軸心回りに円滑に回転自在に支持する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の詳細を図面に示す実施形態に基づいて説明する。図1〜図３は本発明の実施形態に係り、図1は本発明の支持装置においてローラ本体を支持した状態の拡大断面図、図２は全体側面図、図３は使用状態を示す一部破断断面図である。なお、以下の説明は、回転軸部材として、製紙機械設備において敷設されるドライヤロール１のローラ本体２を例にして、ころ軸受装置３を適用させたものである。
【００１７】
図示のように、ドライヤロール１のローラ本体２は、その両端部が支持装置５，６で支持されている。各支持装置５，６は、支持体として基面７に設置される一対の支持箱８と、これら各支持箱８内に配置されるころ軸受装置３，４とから構成されている。
【００１８】
ここで図１に基づいて、一方の支持装置５について説明する。ローラ本体２の一方の端部が支持箱８の両側の側壁８Bに形成した挿通穴９に渡すように挿通され、ローラ本体２の端部の途中は軸端側に向けて窄まる方向のテーパ面１０を有している。また、このテーパ面１０の両側の、支持箱８に挿通する部分には公知のシール手段１１が設けられている。
【００１９】
この実施形態に係るころ軸受装置３は、ローラ本体２の、熱膨張による軸心１２方向の伸びを吸収するための伸び吸収部１３と、ローラ本体２の撓みを吸収するための撓み吸収部１４とを、それぞれローラ本体２の端部に対して径方向内側、径方向外側に配置して組合わせている。
【００２０】
すなわち前記伸び吸収部１３は、前記テーパ面１０に嵌着されることでローラ本体２の熱膨張による伸縮に伴なって軸心１２方向に沿って移動する内輪部材１５と、この内輪部材１５の水平外周面２０である摺接面を内輪軌道面（内径側転動面）として転動自在な複列、本実施形態では２列の円筒ころ１６，１７と、これら各円筒ころ１６，１７を保持するための櫛歯形の保持器１８と、内周面が円筒ころ１６，１７の外輪軌道面（外径側転動面）とされる外輪部材１９とを備えている。なお、前記内輪部材１５の水平外周面２０は、円筒ころ１６，１７に対して軸心１２方向に摺動自在とされている。
【００２１】
水平外周面２０の軸心１２方向の長さは、安全性を考慮して、円筒ころ１６，１７の有効軌道幅員に、ローラ本体２の軸心１２方向の最大伸び寸法の二倍を加えた寸法に設定され、ローラ本体２の伸びのない状態で、円筒ころ１６，１７は水平外周面２０の軸心１２方向中央に位置しており、各円筒ころ１６，１７の両側にそれぞれ最大伸び寸法分の距離が置かれている。
【００２２】
また、前記内輪部材１５は浸炭鋼によって形成されるとともに寸法安定化処理（Ｓ１規格）を施したものが用いられ、これによって大きな温度差の雰囲気で内輪部材１５が使用された場合であっても、これが破損するのを防止するよう構成されている。なお、前記内輪部材１５は、ローラ本体２の端部に螺合するナット２１によって固定されている。
【００２３】
前記撓み吸収部１４は、伸び吸収部１３の径方向外側に組み合わされ、前記外輪部材１９（調心輪として用いられる）と、この外輪部材１９の外周円弧面１９ａを摺接可能に支持する内周円弧面２３ａを有する支持環体２３とを備え、この支持環体２３の軸心１２方向両側は、前記支持箱８に形成した保持用突部２４に挟持されかつ固定されている。なお、前記外周円弧面１９ａおよび内周円弧面２３ａは、軸心１２上の所定の点（テーパ面の中心位置）２５を中心とした円弧面に形成されている。
【００２４】
なお、前記支持箱８の両側壁８B間に渡してボルト８Ｃ止めされた天板８A、支持環体２３および前記外輪部材１９の軸心１２方向中央位置に、潤滑剤２６を支持箱８内に供給するための油孔２７が形成されている。
【００２５】
図中の符号２８は、支持箱８内に供給された潤滑剤２６を排出するため排出管で、支持箱８に支持体２９を介して支持されている。なお本発明の実施形態では、潤滑剤２６の給油方法としては、公知の強制循環給油方法が適用される。
【００２６】
ここで、図３に基づいて他方のころ軸受装置４を説明する。この他方のころ軸受装置４は、図６の従来技術で説明した構成と同様、ローラ本体２の自重による撓みを吸収するためのもので、他方の支持箱８内に配置されてローラ本体２の他方の端部を支持する自動調心ころ軸受が用いられる。この自動調心ころ軸受では、ローラ本体２が撓んでその軸心１２が傾斜した際、櫛歯形の保持器３２に保持された円筒ころ３０が外輪部材３１の内周円弧面３１ａを滑ることで調心される構成となっている。
【００２７】
上記構成において、溶融した状態でストックインレットから供給された紙は、ワイヤーパートにおいてテーブルに載せて広げられ、プレスパートで所定の圧力が加えられた後、ドライヤパートで乾燥される。
【００２８】
ところでこのドライヤパートに敷設する複数個のドライヤロール１においては、上述したように、ローラ本体２内に高温の加熱蒸気が供給され、その熱によって紙を乾燥させながら、またドライヤロール１を回転させて次のパートに紙を供給する。
【００２９】
ローラ本体２内に高温の加熱蒸気が供給されると、ローラ本体２が軸心１２方向に沿って膨張する。このとき、ころ軸受装置３の伸び吸収部１３では、内輪部材１５はテーパ面１０に嵌着しており水平外周面２０が円筒ころ１６，１７の周面に対して摺動自在であるので、ローラ本体２が軸心１２方向に沿って膨張するのに伴なって、ローラ本体２の端部は軸心１２方向に沿って一方向に案内されて移動し、ローラ本体２の熱による膨張（伸び）が吸収される。なお、ローラ本体２が加熱膨張した場合であっても、内輪部材１５のみが移動する構成であり、支持箱８は定位置を保持している。
【００３０】
ローラ本体２が冷却されて縮む際は、上記とは逆方向にローラ本体２の端部が移動するが、このときも内輪部材１５が円筒ころ１６，１７の転動面を摺動することで円滑に案内される。
【００３１】
また、ローラ本体２は自重によって撓むことが考えられるが、撓みによってローラ本体２が傾斜した際、ころ軸受装置３の撓み吸収部１４において、外輪部材１９の外周円弧面１９ａが支持環体２３の内周円弧面２３ａを軸心１２上の所定の点２５を中心に円周上を移動し、これによってローラ本体２の撓みが吸収される。
【００３２】
他方のころ軸受装置４においては、ローラ本体２が撓んでその軸心１２が傾斜した際、円筒ころ３０が外輪部材３１の内周円弧面３１ａを滑ることで調心される。
【００３３】
そして両ころ軸受装置３，４において、円筒ころ１６，１７は保持器１８，３２で保持された状態であるので、標準的な円筒ころ軸受と同等の回転性能を有する。従って、ローラ本体２を軸心１２回りに高速回転（例えば180 0m/min）させた場合であっても円筒ころ１６，１７が安定して転動し、ローラ本体２を振動がほとんどない状態で回転できるようになる。
【００３４】
このように本発明の実施形態によれば、ローラ本体２の各端部を支持装置５，６で支持し、一方の支持装置５におけるころ軸受装置３は、ローラ本体２の軸心１２方向の伸びを吸収するための伸び吸収部１３と、ローラ本体２の撓みを吸収するための撓み吸収部１４とをそれぞれ径方向内側、径方向外側に配置して組合わせた構成としているので、従来のように、所定の角度内で揺動自在な揺動部材５６を設け、これら揺動部材５６の頂部に支持体５１が載置されるようにしたころ軸受装置５４に比べてローラ本体２の振動を抑えることができ、ローラ本体２を高速で回転させた場合であっても、ローラ本体２を安定して回転させることができる。
【００３５】
加えて上記実施形態では、複列の円筒ころ１６，１７で内輪部材１５を案内する構成としたので、単列の円筒ころとした場合に比べて円筒ころのスキューが小さく抑えられ、円筒ころ１６，１７が軸心１２回りに円滑に回転する。
【００３６】
さらに、伸び吸収部１３と撓み吸収部１４とをそれぞれ径方向内側、径方向外側に配置して組合わせて一個のころ軸受装置３としているため、従来のように、軸心５２方向の伸びを吸収する装置と撓みを吸収するための装置とをそれぞれ別個に配置した構成に比べて、ドライヤロール１全体の省スペース化が実現できる。
【００３７】
ところで、上記実施形態においてころ軸受装置３の寸法を、従来用いていた自動調心ころ軸受と同一とすることにより、場合に応じてころ軸受装置３を従来用いていた自動調心ころ軸受に容易に交換可能となり、対応性を向上させることができる。
【００３８】
なお、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形や応用が可能である。
（１）例えば、上記実施形態では、製紙機械設備におけるドライヤロール１にころ軸受装置３，４を適用させた例を示したがこれに限定されるものではなく、ローラ本体２が軸心１２に沿って伸び、また撓みによってローラ本体２が傾くような装置であれば適用可能である。具体的には製紙機械設備のドライヤパートにおけるキャンバスロール（図示せず）なども、そのローラ本体が熱膨張し撓むので、本発明の実施形態におけるころ軸受装置３，４を適用させることで上記実施形態と同様の作用効果を奏し得る。
（２）上記実施形態では、伸び吸収部１３と撓み吸収部１４とを、それぞれローラ本体２の端部において径方向内側、径方向外側に配置して組合わせた構成としたがこれに限定されるものではなく、この実施形態とは逆に、伸び吸収部１３を径方向外側に配置し撓み吸収部１４を径方向内側に配置する構成とすることもできる。すなわち、円筒ころ１６，１７の内輪軌道面または外輪軌道面の一方が円筒ころ１６，１７に対して軸心１２方向に沿って相対変位可能に嵌合した構成であればよい。
【００３９】
これにより、ローラ本体２が軸心１２方向に伸びたときには、円筒ころ１６，１７と内輪軌道面または外輪軌道面のうちの一方とが軸心１２方向に相対的にずれ動くことで、前記伸びを吸収することになる。またローラ本体２が撓んだ際には、外径側転動面を構成する部材が支持箱８に対して傾くことで、前記撓みを許容する。
（３）上記実施形態では、水平外周面２０の軸心１２方向の長さを、円筒ころ１６，１７の有効軌道幅員に、ローラ本体２の軸心１２方向の最大伸び寸法の二倍を加えた寸法に設定し、ローラ本体２の伸びのない状態で、円筒ころ１６，１７は水平外周面２０の軸心１２方向中央に位置させたが、これに限定されるものではなく、水平外周面２０の軸心１２方向の長さを、円筒ころ１６，１７の有効軌道幅員にローラ本体２の軸心１２方向の最大伸び寸法を加えた長さとしてローラ本体２の伸びに対応するよう構成することもできる。
【００４０】
【発明の効果】
以上の説明から明らかな通り、本発明は、軸心回りに回転自在な回転軸部材における伸びを吸収するための伸び吸収部と、回転軸部材の撓みを吸収するための撓み吸収部とを、それぞれ径方向内側、径方向外側に配置して組合わせたころ軸受装置であるので、従来のように、所定の角度内で揺動自在な揺動部材を設けて、これら揺動部材の頂部に回転軸部材の支持体が載置されるようにしたころ軸受装置に比べて回転軸部材を高速で回転させることができ、かつ高速で回転させた場合であっても回転軸部材が振動するのを抑えて、従って、回転軸部材を安定した状態で支持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示すころ軸受装置の使用状態を示す断面図である。
【図２】同じくドライヤロールの全体側面図である。
【図３】同じくドライヤロールの使用状態を示す一部破断断面図である。
【図４】従来のドライヤロールの全体側面図である。
【図５】同じく軸心方向の伸びを吸収するころ軸受装置の構成図である。
【図６】同じくドライヤロールの使用状態を示す一部破断断面図である。
【符号の説明】
１      ドライヤロール
２      ローラ本体
３      ころ軸受装置
５      支持装置
８      支持箱
１２    軸心
１３    伸び吸収部
１４    撓み吸収部
１５    内輪部材
１６    円筒ころ
１８    保持器
１９    外輪部材
２３    支持環体
【図１】
0003785320.tif 000002
【図２】
0003785320.tif 000003
【図３】
0003785320.tif 000004
【図４】
0003785320.tif 000005
【図５】
0003785320.tif 000006
【図６】
0003785320.tif 000007