(57)【要約】【課題】組み付け作業を簡略化するとともに、回転軸と内輪との滑りを発生させることのない軸受装置を提供する。【解決手段】本発明に係る軸受装置１は、回転軸３と、回転軸３の外周側に配置された円環状の外輪５と、回転軸３と外輪５との間に転動自在に配設された複数のころ４とを備え、回転軸３が外輪５に対して相対回転するように支持されており、回転軸３は、ころ４との接触面である外周部分３ａが硬化処理されている。【選択図】  図１
2004169754.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸と、前記回転軸の外周側に配置された円環状の外輪と、前記回転軸と前記外輪との間に転動自在に配設された複数の転動体とを備え、前記回転軸が前記外輪に対して回転自在に支持されている軸受装置であって、
前記回転軸は、前記転動体との接触面が硬化処理されていることを特徴とする軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、軸受装置に関し、さらに詳しくは、回転軸と外輪との間に複数の転動体を備え、回転軸が外輪に対して回転自在に支持されている軸受装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
回転軸と外輪との間に転動体を備えた軸受装置として、例えば鉄鋼材製造設備の圧延機におけるバックアップロールを支持するものがある（例えば、特許文献１参照）。そのような従来の軸受装置の一例を図３に示す。
【０００３】
図３に示すように、軸受装置５０は、バックアップロール５１のロールネック部を回転軸５２としている。この回転軸５２の外周には、２列式のころ軸受５３が設けられている。
ころ軸受５３は、内輪５４が回転軸５２の外周に固定されており、内輪５４の外周側に２列に配設された複数のころ５５を介して、外輪５６が設けられている。複数のころ５５はころ軸受５３の転動体であり、ころ５５が内輪５４の内輪軌道面５４ａと外輪５６の外輪軌道面５６ａとの間で転動することで、内輪５４と外輪５６とが相対的に回転する。図３において示す軸受装置５０は、外輪５６が圧延機のハウジング（図示せず）に固定されて、内輪５４とともにバックアップロール５１が回転するように構成されている。
【０００４】
【特許文献１】
実公平３−３１４４２公報（第２頁、第１図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図３に示したように、回転軸５２の外周にころ軸受５３を組み付ける際には、回転軸５２に対して内輪５４を焼き嵌めして固定した後、内輪５４の内輪軌道面５４ａを共研削する必要があった。なぜならば、回転軸５２の中心軸に対して、円周状に形成された内輪軌道面５４ａの中心軸とが必ずしも一致せず、回転軸５２と内輪軌道面５４ａとの振れ精度が悪くなってしまうことがあるためである。回転軸５２と内輪軌道面５４ａとの振れ精度が悪いと、板圧延時の成形精度が低下してしまう。
そのため、内輪軌道面５４ａの中心軸を回転軸５２の中心軸と一致させて振れ精度を向上させるために、内輪軌道面５４ａを研削する、いわゆる共研削を行っていた。このように、上述したような従来の軸受構造では、組み付け時に焼き嵌め工程や共研削工程を必要とするため、組み付け作業が煩雑になってしまうという状況にあった。
【０００６】
また、回転軸５２と内輪５４とは別構成の部材であるため、バックアップロール５１の稼働中に、その回転トルクによって回転軸５２と内輪５４との間で滑りが生じてしまうことがあった。滑りが生じた場合は、圧延機の圧延作業に不具合を生じさせてしまうほか、ころ軸受５３やバックアップロール５１が損傷してしまうことがあった。
【０００７】
本発明は、組み付け作業を簡略化するとともに、回転軸と内輪との滑りを発生させることのない軸受装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明に係る軸受装置は、回転軸と、回転軸の外周側に配置された円環状の外輪と、回転軸と外輪との間に転動自在に配設された複数の転動体とを備え、回転軸が外輪に対して相対回転するように支持されている軸受装置であって、回転軸は、転動体との接触面が硬化処理されていることを特徴としている。
【０００９】
このような構成の軸受装置によれば、回転軸における転動体との接触面が、転動体の軌道面としての強度を持つ。そのため、回転軸の外周に、ころ軸受の内輪としての機能を与えることができるので、回転軸の外周に別部材の内輪を設ける必要がない。したがって、従来内輪を組み付ける際に必要であった焼き嵌め工程や共研削工程が不要になり、軸受装置の組み付け作業を簡略化することができる。
また、内輪を設ける必要がないため、回転軸と内輪との滑りを根本的に解消することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る軸受装置の実施の形態を図１及び図２に基づいて説明する。
（第１実施形態）
図１は、本発明に係る軸受装置の第１実施形態を示す要部概略図である。
【００１１】
図１に示す本実施形態の軸受装置１は、例えば圧延機のバックアップロールを支持するために使用される。すなわち、回転軸３は、バックアップロール２のロールネック部である。圧延機は、稼動中に１０００トン以上の圧延荷重が発生するものがあり、バックアップロール２を回転可能に支持するためには、軸受装置１の耐用強度が高いレベルで要求される。
【００１２】
図１に示すように、軸受装置１は、回転軸３の外周側に間隙を設けた状態で円環状に形成された外輪５が配置されており、回転軸３と外輪５との間には、複数の転動体であるころ４が回転軸３の円周方向に２列に配設されている。ころ４は円筒形であり、すなわち軸受装置１は２列円筒ころ軸受の構成を有している。
ころ４は、回転軸３の外周部分３ａと、外輪５の外輪軌道面５ａとに接触しつつ転動し、回転軸３と外輪５とが相対回転することが可能である。本実施形態では、外輪５は圧延機のハウジング（図示せず）に固定されており、バックアップロール２が回転するように構成されている。また、外輪５には、ころ４の軸方向の移動を規制するためのつば部６が形成されている。
【００１３】
また、軸受装置１は、圧延時の圧延荷重を負荷することができるように、高負荷容量設計がなされている。通常、バックアップロールを支持するために用いられるころ軸受は、外輪や内輪、転動体が高負荷容量設計されているが、本実施形態の軸受装置１は、外輪５ところ４に加え、回転軸３に硬化処理が施されている。従来、回転軸は硬化処理がなされるものではなかったが、本実施形態の回転軸３は、少なくともころ４が接触して転動する面やその内部に硬化処理を施すことで、積極的に内輪として機能し得る強度が得られるように作られている。
これにより、軸受装置１は、バックアップロールを支持する軸受装置として内輪を設ける必要がなく、回転軸３の外周部分３ａに直接ころ４を転動させて圧延荷重を負荷することが可能となっている。
【００１４】
本実施形態において用いることが可能な硬化処理としては、例えば、高周波焼入れ、浸炭焼入れ、チルド処理、肉盛り溶接等がある。
【００１５】
高周波焼入れは、主に炭素鋼に用いることができ、耐磨耗性、耐疲労性を向上させることができる。電気制御によって得られる硬化特性を制御することができる。また、硬化を必要とする部位のみに焼入れを施すことができる。さらに、他の熱処理と比べて、捩り強度や捩り疲労強度を高くすることができ、本実施形態のように回転軸３に要求される強度を効果的に得ることができる。
【００１６】
浸炭焼入れは、加工性の良い低炭素鋼を加工した後に、その表面の炭素量を増加させて焼入れ硬化させる方法である。この硬化処理は表面層のみが硬化されるため、内部のじん性を維持して表面の耐磨耗性を高めることができる。
【００１７】
チルド処理は、鋳造工程において鋳鉄を鋳込む際に、硬化させたい面に金型をあてておくことで鋳鉄を急冷（チルド）して、金型をあてた表面を白銑化して、金型をあてない部分や内部を灰銑とする。これにより、表面の耐摩耗性と内部の靭性とを得ることができる。
【００１８】
肉盛り溶接は、例えば炭化物が含まれた金属粉体を溶融させて、所望の箇所に硬化層を形成することで、表面の硬化処理を行うものである。これにより、表面の耐磨耗性を向上させることができる。また、硬化層の厚さは、薄膜状のものであっても良いし、積極的に厚みを設けるように形成されていても良い。
【００１９】
以上述べたように、本実施形態の軸受装置１は、回転軸３を硬化処理することによって、回転軸３に従来の内輪と同等の機能を持たせている。そのため、内輪を設ける必要がなく、内輪の組み付けに関する焼き嵌め工程や共研削工程を行う必要がない。したがって、軸受装置１の組み付け作業性を大幅に向上させることができる。また、回転軸３に対して内輪が滑るという問題も発生しない。
さらに、内輪を設けないことにより、内輪の厚さの分だけ回転軸３から外輪５までの距離が大きくなるため、ころ４の径を大きくすることで、軸受装置１の負荷容量を大きくすることができる。また、ころ４の大きさを変えない場合には、外輪５の外径を小さくすることができ、軸受装置１を小型化して省スペース化を図ることができる。
【００２０】
（第２実施形態）
次に、本発明に係る軸受装置の第２実施形態について説明する。
図２は、本発明に係る軸受装置の第２実施形態を示す要部概略図である。
図２に示すように、軸受装置１０は、バックアップロール１１の回転軸１２と、回転軸１２の外周側に配置された円環状の外輪１４と、回転軸１２と外輪１４との間に転動自在に配設された複数のころ１３とを備えている。外輪１４ところ１３は、上述した第１実施形態の外輪５及びころ４と同様に構成に構成されている。
【００２１】
回転軸１２は、ころ１３と接触する外周部分１２ａが硬化処理されている。この外周部分１２ａは、上述した第１実施形態の回転軸３に従来の内輪を固定した場合と同等の外径をなすように形成されていることが好ましい。
本実施形態において用いることが可能な硬化処理としては、例えば、上述したような肉盛り溶接、あるいは内輪に相当する機能を得ることのできる金属やセラミックスとの接合等がある。
【００２２】
金属やセラミックスを接合させて外周部分１２ａを形成する場合は、所望の形状を有した、内輪として用いるのに適した材質の炭素鋼やセラミックスを溶接加工して接合させると良い。または、所望の炭素鋼等を接合した表面にセラミックスのコーティングを施しても良い。
【００２３】
本実施形態の軸受装置１０は、第１実施形態と同様に、内輪を設ける必要がないため、組み付け作業性を大幅に向上させることができる。また、回転軸１２に対して内輪が滑るという問題も発生しない。
さらに、回転軸１２の外周部分１２ａが、従来の内輪を設けた場合と同等の外径を有することにより、従来用いられていたころ軸受の外輪やころ（図３参照）をそのまま使用することができる。
【００２４】
なお、上述した実施形態の軸受装置は、ころが２列に配列されているものであるが、本発明の軸受装置はこの配列形態に限定されるものではない。例えば、４列の配列形態を得るために、２列のころ及び１つの外輪からなる組み合わせを２組並べて設けても良く、また、４列のころ及び１つの外輪からなる組み合わせを１組設けるようにしても良い。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、組み付け作業を簡略化するとともに、回転軸と内輪との滑りを発生させることのない軸受装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る軸受装置の第１実施形態を示す要部概略図である。
【図２】本発明に係る軸受装置の第２実施形態を示す要部概略図である。
【図３】従来の軸受装置の一例を示す要部概略図である。
【符号の説明】
１      軸受装置（第１実施形態）
２      バックアップロール
３      回転軸
３ａ    外周部分
４      ころ（転動体）
５      外輪
５ａ    外輪軌道面
６      つば部
１０    軸受装置（第２実施形態）
１２    回転軸
１２ａ  外周部分
【図１】
2004169754.tif 000003
【図２】
2004169754.tif 000004
【図３】
2004169754.tif 000005