JP2005163060A - 鋼製環状体用焼入れ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】許容範囲を超える寸法変化を発生させることなく鋼製環状体を高効率で焼入れすることのできる鋼製環状体用焼入れ装置を提供する。
【解決手段】本発明に係る鋼製環状体用焼入れ装置は、外径拘束孔１２ａ，１２ｂを有する外径拘束部材１１と、鋼製環状体を焼入れ液１４で焼入れするための焼入れ槽１３と、焼入れ槽１３内の所定位置に設けられた環状体支持部材１５を昇降駆動する第１の昇降駆動機構１９と、環状体支持部材１５に対向して焼入れ槽１３の上方に設けられた環状体押圧部材２１を昇降駆動する第２の昇降駆動機構２４と、外径拘束部材１１の外径拘束孔に押入された鋼製環状体を焼入れ槽１３の上方に押し上げる環状体押上部材２６と、外径拘束部材１１を所定方向に駆動して外径拘束孔に押入された鋼製環状体を環状体支持部材１５の上方位置から環状体押上部材２５の上方位置に搬送する環状体搬送手段とを備えて構成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、鋼製環状体を焼入れするときに用いられる鋼製環状体用焼入れ装置に関する。

転がり軸受の軌道輪として使用される環状体は、一般に、ＳＣＲ４２０、ＳＵＪ２等の鉄鋼材料で形成されている。このため、このような環状体を所定の焼入れ温度に加熱した後、焼入れ油等の焼入れ液で焼入れを行なうと、許容範囲を超える寸法変化が環状体に発生することが知られている。
そこで、許容範囲を超える寸法変化を発生させずに鋼製環状体を焼入れする装置として、図９に示すものが提案されている（特許文献１参照）。この焼入れ装置は、架台７０上に設置された焼入れ槽７１と、焼入れ槽７１の上方に配設され且つ図示しないフレームに固定された加圧シリンダ７２と、加圧シリンダ７２のピストンロッド７３に移動可能に配設された外径拘束治具７４と、ピストンロッド７３の下端に固定された内径拘束治具７５とを備えており、焼入れ槽７１の中央部には、所定の焼入れ温度に加熱された鋼製環状体Ｒを支持するための支持テーブル７６が設けられている。この支持テーブル７６は焼入れ槽７１の底部を貫通するピストンロッド７７と、このピストンロッド７７を進退駆動する流体圧シリンダ７８とからなる昇降駆動機構７９により昇降駆動されるようになっており、ピストンロッド７７の内部には、支持テーブル７６の上面中央部に形成された焼入れ油流出口に焼入れ油を供給する焼入れ油供給管路が形成されている。

このような焼入れ装置を使用して鋼製環状体Ｒを焼入れする場合には、図１０（ａ）に示すように、先ず、所定の焼入れ温度に加熱された鋼製環状体Ｒを支持テーブル７６上に載置する。次に、加圧シリンダ７２のメインプレスシリンダ８０を作動させ、ピストンロッド７３を下降させる。これにより、外径拘束治具７４および内径拘束治具７５がピストンロッド７３と一体に下降し、鋼製環状体Ｒの内径面に内径拘束治具７５が嵌合する。次に、シリンダ装置７８を作動させ、図１０（ｂ）に示すように、支持テーブル７６を焼入れ槽７１内に下降させる。そして、支持テーブル７６上に載置された鋼製環状体Ｒが焼入れ槽７１の焼入れ油中に浸漬されたならば、加圧シリンダ７２のサブプレスシリンダ８１を作動させ、図１０（ｃ）に示すように、外径拘束治具７４を下降させて鋼製環状体Ｒの外径面を外径拘束治具７４で拘束する。

図１１に、マルテンサイト変態を伴う炭素鋼の加熱冷却時の寸法変化を示す。同図に示すように、炭素鋼を常温から加熱すると膨張がＡ点から開始され、膨張がＢ点に達すると金属組織がオーステナイトに変態することにより、Ｂ点からＣ点への収縮が起こる。さらに、炭素鋼を温度ａまで加熱するとＣ点からＤ点への熱膨張が起こり、温度ａから炭素鋼を急速冷却するとＤ点からＧ点への収縮が起こる。そして、炭素鋼をさらに冷却し、マルテンサイト変態点（Ｍｓ点）を通過すると、炭素鋼の金属組織がオーステナイトからマルテンサイトに変態し、Ｇ点からＨ点への膨張が起こる。ここで、Ｇ点は正確なＭｓ点ではなく、温度降下による熱収縮に対して変態膨張が勝る点である。

焼入れ冷却時の矯正変形方法は、焼入れ冷却時の収縮あるいは膨張現象を利用して金型で環状体の真円度の矯正を行なう。環状体の内径を矯正する場合は、冷却される環状体の温度がＭｓ点より高い温度ｂに達したとき、金型による内径拘束が開始され、以後のＭｓ点まで収縮過程で内径側を拘束する変形矯正が行なわれる。Ｍｓ点通過後、Ｇ点で膨張に転じ、常温まで冷却されると型寸法より大きくなり、自然に抜ける。

一方、環状体の外径を矯正する場合はＭｓ点を通過して膨張に転じた後の温度ｃおいて、金型による外径拘束が開始される。より低い温度まで外径拘束は続き、環状体を型から取り外す時は無理抜きするか、割り型を利用して矯正する型寸法を変化させる。
特開平８−３６３０号公報

上述した焼入れ装置では、鋼製環状体Ｒの内径面と外径面が内径拘束治具７５及び外径拘束治具７４により拘束された状態で鋼製環状体Ｒの焼入れが行なわれる。このため、許容範囲を超える寸法変化を発生させることなく鋼製環状体を焼入れすることができるが、次のような問題点を有していた。すなわち、上記文献１に記載された焼入れ装置では、支持テーブル７６上に載置された鋼製環状体Ｒの焼入れが完了するまで他の鋼製環状体に焼入れを施すことができないため、効率が低いという問題点を有していた。
本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、許容範囲を超える寸法変化を発生させることなく鋼製環状体を高効率で焼入れすることのできる鋼製環状体用焼入れ装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明に係る鋼製環状体用焼入れ装置は、所定の焼入れ温度に加熱された鋼製環状体の外径面を拘束するための複数の外径拘束孔を有する外径拘束部材と、前記鋼製環状体を焼入れ液で焼入れするための焼入れ槽と、前記焼入れ槽内の所定位置に設けられた環状体支持部材と、前記環状体支持部材を昇降駆動する第１の昇降駆動機構と、前記環状体支持部材に対向して前記焼入れ槽の上方に設けられた環状体押圧部材と、前記環状体押圧部材を昇降駆動する第２の昇降駆動機構と、前記環状体押圧部材の押圧力により前記外径拘束孔に押入された鋼製環状体を前記焼入れ槽の上方に押し上げる環状体押上部材と、前記環状体押上部材を昇降駆動する第３の昇降駆動機構と、前記外径拘束部材を前記焼入れ槽内で所定方向に駆動して前記外径拘束孔に押入された鋼製環状体を前記環状体支持部材の上方位置から前記環状体押上部材の上方位置に搬送する環状体搬送手段と、を備えてなることを特徴とする。

このような構成によると、環状体支持部材の上方位置から環状体押上部材の上方位置に搬送された鋼製環状体の焼入れが完了していなくても他の鋼製環状体を外径拘束部材の外径拘束孔に押入して焼入れを連続的に行なうことができるので、許容範囲を超える寸法変化を発生させることなく鋼製環状体を高効率で焼入れすることができる。
本発明に係る鋼製環状体用焼入れ装置において、環状体支持部材は外径拘束部材の外径拘束孔より小さい直径で円板状に形成されていることが好ましい。また、第１の昇降駆動機構は焼入れ槽の底部を貫通するピストンロッドと、このピストンロッドを進退駆動する流体圧シリンダとからなることが好ましい。この場合、ピストンロッドは環状体支持部材の上面中央部に形成された焼入れ液流出口に焼入れ液を供給する焼入れ液供給管路を有することがより好ましい。

また、環状体押圧部材および環状体押上部材は外径拘束部材の外径拘束孔より小さい直径で円板状に形成されていることが好ましい。さらに、焼入れ槽は長方形状に形成されたものでもよく。この場合の環状体搬送手段は、外径拘束部材を焼入れ槽の長手方向に直線駆動して外径拘束孔に押入された鋼製環状体を環状体支持部材の上方位置から環状体押上部材の上方位置に搬送するように構成されていることが好ましい。また、環状体搬送手段は外径拘束部材を焼入れ槽内で直線駆動または回転駆動して外径拘束孔に押入された鋼製環状体を環状体支持部材の上方位置から環状体押上部材の上方位置に搬送するように構成されていることが好ましい。

本発明に係る鋼製環状体用焼入れ装置では、環状体支持部材の上方位置から環状体押上部材の上方位置に搬送された鋼製環状体の焼入れが完了していなくても他の鋼製環状体を外径拘束部材の外径拘束孔に押入して焼入れを連続的に行なうことができるので、許容範囲を超える寸法変化を発生させることなく鋼製環状体を高効率で焼入れすることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の第１の実施形態に係る鋼製環状体用焼入れ装置の概略断面図で、図２は同実施形態に係る鋼製環状体用焼入れ装置の概略平面図である。図１及び図２において、符号１１はプレート状に形成された外径拘束部材であって、この外径拘束部材１１には、所定の焼入れ温度に加熱された鋼製環状体の外径面を拘束するための外径拘束孔１２ａ，１２ｂが形成されている。外径拘束孔１２ａ，１２ｂは、鋼製環状部材を圧入し易いように最上部のみテーパ状となっており、最上部より下はストレート状である。外径拘束孔１２ａ，１２ｂのストレート状の長さは、鋼製環状部材の幅２個分未満であることが好ましい。幅２個分以上であると金型が重くなるため、交換が困難となり、製作コスト等も上昇する。また、図中１３は鋼製環状体を焼入れ油等の焼入れ液１４で焼入れするための焼入れ槽であって、この焼入れ槽１３内の中央部には、鋼製環状体を支持する環状体支持部材１５が設けられている。

環状体支持部材１５は、外径拘束部材１１の外径拘束孔１２ａ，１２ｂより小さい直径で円板状に形成されている。また、環状体支持部材１５は焼入れ槽１３の底部を貫通するピストンロッド１７と、このピストンロッド１７を進退駆動する流体圧シリンダ１８とからなる第１の昇降駆動機構１９により昇降駆動されるようになっており、第１の昇降駆動機構１９のピストンロッド１７には、図３に示すように、環状体支持部材１５の上面中央部に形成された焼入れ液流出口１６に焼入れ液を供給するための焼入れ液供給管路２０が形成されている。

環状体支持部材１５は、焼入れ槽１３の上方に設けられた環状体押圧部材２１と対向している。この環状体押圧部材２１は外径拘束部材１１の外径拘束孔１２ａ，１２ｂより小さい直径で円板状に形成されており、環状体押圧部材２１の上面中央部から上方に延出するピストンロッド２２と、このピストンロッド２２を進退駆動する流体圧シリンダ２３とからなる第２の昇降駆動機構２４により昇降駆動されるようになっている。

焼入れ槽１３は長方形状に形成されており、この焼入れ槽１３内の長手方向両端側には、環状体押上部材２５，２６が環状体支持部材１５と同一直線上に位置するように設けられている。これらの環状体押上部材２５，２６は外径拘束部材１１の外径拘束孔１２ａ，１２ｂより小さい直径で円板状に形成されており、環状体押上部材２５は焼入れ槽１３の底部を貫通するピストンロッド２７と、このピストンロッド２７を進退駆動する流体圧シリンダ２８とからなる第３の昇降駆動機構２９により昇降駆動され、環状体押上部材２６は焼入れ槽１３の底部を貫通するピストンロッド３０と、このピストンロッド３０を進退駆動する流体圧シリンダ３１とからなる第４の昇降駆動機構３２により昇降駆動されるようになっている。

外径拘束部材１１は焼入れ槽１３内を水平方向に移動可能となっており、この外径拘束部材１１を図２中矢印方向（焼入れ槽１３の長手方向）に直線駆動して鋼製環状体を環状体支持部材１５の上方位置から環状体押上部材２５，２６の上方位置に搬送する環状体搬送手段としての環状体搬送機構３３は、例えばガイドロッド３４、ボールねじ３５、ボールねじ駆動用モータ３６等から構成されている。

このように構成される焼入れ装置を使用して鋼製環状体を焼入れする場合には、先ず、第１の昇降駆動機構１９により環状体支持部材１５を上昇させ、図４（ａ）に示すように、焼入れ槽１３の上方に環状体支持部材１５を位置させる。次に、所定の焼入れ温度（例えば８２０℃〜８６０℃）に加熱された鋼製環状体Ｒを図示しないハンドラー等を使用して環状体支持部材１５の上面に載置した後、図４（ｂ）に示すように、鋼製環状体Ｒの全体が焼入れ液１４内に浸漬されるまで環状体支持部材１５を第１の昇降駆動機構１９により下降させる。このとき、第１の昇降駆動機構１９のピストンロッド１７に形成された焼入れ液供給管路２０に焼入れ液１４を供給すると、環状体支持部材１５の焼入れ液流出口１６から焼入れ液１４が流出する。そして、焼入れ液流出口１６から流出する焼入れ液１４によって鋼製環状体Ｒの内径面が冷却される。

このようにして鋼製環状体Ｒが焼入れ液１４により所定の温度まで冷却されたならば、第２の昇降駆動機構２４により環状体押圧部材２１を下降させ、環状体押圧部材２１の下面を鋼製環状体Ｒの上面に押し当てる。そして、環状体押圧部材２１の下面が鋼製環状体Ｒの上面に当接したならば、第１の昇降駆動機構１９により環状体支持部材１５を下降させ、図４（ｃ）に示すように、外径拘束部材１１の外径拘束孔１２ａに鋼製環状体Ｒを環状体押圧部材２１の押圧力で押入する。このとき鋼製環状体Ｒは、環状体押圧部材２１と環状体支持部材１５に上下から挟まれているので、水平に挿入され易い。また、環状体支持部材１５と環状体押圧部材２１のうちいずれか１つ以上の中心以外の位置に焼入れ液１４の流出口を設けると、焼入れ液流出口１６から流出する焼入れ液１４を鋼製環状体Ｒの内側から排出可能となり、焼入れ液の流通が促進され、冷却性能が向上する。更に、図４（ｂ）の位置にて鋼製環状体Ｒが横にずれたり、鋼製環状体Ｒの反りを防止する場合には、予め環状体押圧部材２１を下降させておいても良い。

焼入れ液供給管路２０への焼入れ液１４の供給が完了したならば、次に第１の昇降駆動機構１９および第２の昇降駆動機構２４を作動させ、環状体支持部材１５を外径拘束部材１１の下方位置まで下降させると共に環状体押圧部材２１を焼入れ槽１３の上方位置まで上昇させる。その後、環状体搬送機構３３を作動させると、図４（ｄ）に示すように、外径拘束部材１１の外径拘束孔１２ａに押入された鋼製環状体Ｒが環状体支持部材１５の上方位置から環状体押上部材２５の上方位置に移動するとともに、外径拘束部材１１の外径拘束孔１２ｂが環状体押上部材２６の上方位置から環状体支持部材１５の上方位置に移動する。

なお、外径拘束部材１１の外径拘束孔１２ａに押入された鋼製環状体Ｒが環状体支持部材１５の上方位置から環状体押上部材２５の上方位置に移動し、且つ鋼製環状体Ｒの焼入れが完了したならば、図４（ｅ）に示すように、第３の昇降駆動機構２９により環状体押上部材２５を上昇させ、外径拘束部材１１の外径拘束孔１２ａに押入された鋼製環状体Ｒを焼入れ槽１３の上方に押し上げる。このとき、焼入れ槽１３の上方に押し上げられた鋼製環状体Ｒは、図示しないハンドラー等により次工程へ移送される。

上述したように、本発明の第１の実施形態では、環状体押圧部材２１により外径拘束部材１１の外径拘束孔１２ａに押入された鋼製環状体Ｒを環状体搬送機構３３により環状体支持部材１５の上方位置から環状体押上部材２５の上方位置に搬送すると、外径拘束部材１１の外径拘束孔１２ｂが環状体押上部材２６の上方位置から環状体支持部材１５の上方位置に移動する。これにより、環状体支持部材１５の上方位置から環状体押上部材２５の上方位置に搬送された鋼製環状体Ｒの焼入れが完了していなくても他の鋼製環状体を外径拘束部材１１の外径拘束孔１２ｂに押入して焼入れを連続的に行なうことができるので、許容範囲を超える寸法変化を発生させることなく鋼製環状体Ｒを高効率で焼入れすることができる。

図５は本発明の第２の実施形態に係る鋼製環状体用焼入れ装置の概略断面図で、図６は同実施形態に係る鋼製環状体用焼入れ装置の概略平面図である。図５及び図６において、符号４１は円板状に形成された外径拘束部材であって、この外径拘束部材４１には、所定の焼入れ温度に加熱された鋼製環状体の外径面を拘束するための外径拘束孔４２ａ〜４２ｄが外径拘束部材４１の円周方向に等間隔で穿設されている。また、図中４３は鋼製環状体を焼入れ油等の焼入れ液４４で焼入れするための焼入れ槽であって、この焼入れ槽４３内の所定位置には、鋼製環状体を支持する環状体支持部材４５が設けられている。

環状体支持部材４５は、外径拘束部材４１の外径拘束孔４２ａ〜４２ｄより小さい直径で円板状に形成されている。また、環状体支持部材４５は焼入れ槽４３の底部を貫通するピストンロッド４７と、このピストンロッド４７を進退駆動する流体圧シリンダ４８とからなる第１の昇降駆動機構４９により昇降駆動されるようになっており、第１の昇降駆動機構４９のピストンロッド４７には、図７に示すように、環状体支持部材４５の上面中央部に形成された焼入れ液流出口４６に焼入れ液４４を供給するための焼入れ液供給管路５０が形成されている。

環状体支持部材４５は、焼入れ槽４３の上方に設けられた環状体押圧部材５１と対向している。この環状体押圧部材５１は外径拘束部材４１の外径拘束孔４２ａ〜４２ｄより小さい直径で円板状に形成されており、環状体押圧部材５１の上面中央部から上方に延出するピストンロッド５２と、このピストンロッド５２を進退駆動する流体圧シリンダ５３とからなる第２の昇降駆動機構５４により昇降駆動されるようになっている。

焼入れ槽４３は円形状に形成されており、環状体支持部材４５が設けられた位置から焼入れ槽４３の円周方向に１８０度オフセットした位置には、外径拘束部材４１の外径拘束孔４２ａ〜４２ｄに押入された鋼製環状体を焼入れ槽４３の上方に押し上げる環状体押上部材５５が設けられている。この環状体押上部材５５は外径拘束部材４１の外径拘束孔４２ａ〜４２ｄより小さい直径で円板状に形成されており、焼入れ槽４３の底部を貫通するピストンロッド５６と、このピストンロッド５６を進退駆動する流体圧シリンダ５７とからなる第３の昇降駆動機構５８により昇降駆動されるようになっている。

外径拘束部材４１は焼入れ槽４３の底部中央を貫通する回転軸部５９を有しており、この回転軸部５９には、外径拘束部材４１を図６中矢印方向に回転駆動して鋼製環状体を環状体支持部材４５の上方位置から環状体押上部材５５の上方位置に搬送する環状体搬送手段としての駆動モータ６０が連結されている。
このように構成される焼入れ装置を使用して鋼製環状体を焼入れする場合には、先ず、第１の昇降駆動機構４９により環状体支持部材４５を上昇させ、図８（ａ）に示すように、環状体支持部材４５を焼入れ槽４３の上方に位置させる。次に、所定の焼入れ温度（例えば８２０℃〜８６０℃）に加熱された鋼製環状体Ｒを図示しないハンドラー等を使用して環状体支持部材４５の上面に載置した後、図８（ｂ）に示すように、鋼製環状体Ｒの全体が焼入れ液４４内に浸漬されるまで環状体支持部材４５を第１の昇降駆動機構４９により下降させる。このとき、第１の昇降駆動機構４９のピストンロッド４７に形成された焼入れ液供給管路５０に焼入れ液４４を供給すると、環状体支持部材４５の焼入れ液流出口４６から焼入れ液４４が流出する。そして、焼入れ液流出口４６から流出する焼入れ液４４によって鋼製環状体Ｒの内径面が冷却される。

このようして鋼製環状体Ｒが焼入れ液４４により所定の温度まで冷却されたならば、第２の昇降駆動機構５４により環状体押圧部材５１を下降させ、環状体押圧部材５１の下面を鋼製環状体Ｒの上面に押し当てる。そして、環状体押圧部材５１の下面が鋼製環状体Ｒの上面に当接したならば、第１の昇降駆動機構４９により環状支持部材４５を下降させ、図８（ｃ）に示すように、外径拘束部材４１の外径拘束孔４２ａに鋼製環状体Ｒを環状体押圧部材５１の押圧力で押入する。このとき鋼製環状体Ｒは、環状体押圧部材５１と環状体支持部材４５に上下から挟まれているので、水平に挿入され易い。また、環状体支持部材４５と環状体押圧部材５１のうちいずれか１つ以上の中心以外の位置に焼入れ液４４の流出口を設けると、焼入れ液流出口４６から流出する焼入れ液４４を鋼製環状体Ｒの内側から排出可能となり、焼入れ液の流通が促進され、冷却性能が向上する。更に、図８（ｂ）の位置にて鋼製環状体Ｒが横にずれたり、鋼製環状体Ｒの反りを防止する場合には、予め環状体押圧部材５１を下降させておいても良い。

焼入れ液供給管路５０への焼入れ液４４の供給が完了したならば、次に第１の昇降駆動機構４９および第２の昇降駆動機構５４を作動させ、環状体支持部材４５を外径拘束部材４１の下方位置まで下降させると共に環状体押圧部材５１を焼入れ槽４３の上方位置まで上昇させる。その後、駆動モータ６０を駆動して外径拘束部材４１を図６中矢印方向に９０°だけ回転させると外径拘束部材４１の外径拘束孔４２ｂが環状体支持部材４５の上方位置に移動し、さらに外径拘束部材４１を図６中矢印方向に９０°だけ回転させると、図８（ｄ）に示すように、外径拘束部材４１の外径拘束孔４２ａに押入された鋼製環状体Ｒが環状体押上部材５５の上方位置に移動するとともに、外径拘束部材４１の外径拘束孔４２ｃが環状体支持部材１５の上方位置に移動する。

なお、外径拘束部材４１の外径拘束孔４２ａに押入された鋼製環状体Ｒが環状体押上部材２５の上方位置に移動し、且つ鋼製環状体Ｒの焼入れが完了したならば、図８（ｅ）に示すように、第３の昇降駆動機構５８により環状体押上部材５５を上昇させ、外径拘束部材４１の外径拘束孔４２ａに押入された鋼製環状体Ｒを焼入れ槽４３の上方に押し上げる。このとき、焼入れ槽４３の上方に押し上げられた鋼製環状体Ｒは、図示しないハンドラー等により次工程へ移送される。

上述したように、本発明の第２の実施形態では、外径拘束部材４１の外径拘束孔４２ａに押入された鋼製環状体Ｒが環状体支持部材４５の上方位置から環状体押上部材５５の上方位置に搬送されると、外径拘束部材１１の外径拘束孔４２ｃが環状体押上部材５５の上方位置から環状体支持部材４５の上方位置に移動する。これにより、環状体支持部材４５の上方位置から環状体押上部材５５の上方位置に搬送された鋼製環状体Ｒの焼入れが完了していなくても他の鋼製環状体を外径拘束部材１１の外径拘束孔４２ｂ〜４２ｄに押入して焼入れを連続的に行なうことができるので、許容範囲を超える寸法変化を発生させることなく鋼製環状体Ｒを高効率で焼入れすることができる。

本発明の鋼製環状体の焼入れ変形矯正方法では、鋼の組織がオーステナイト状態において、環状体とは若干異なる寸法の金型に環状体を圧入して塑性加工による変形矯正を行い、歪や変形のない真円の環状体を作り出す。これは、鋼がオーステナイト状態では硬さや引張強さが低下し、一方伸びや絞りは上昇するので、塑性加工が容易になるためである。
さらに、オーステナイト状態で環状体を圧入し、塑性加工による変形矯正を行なう利点として、
（１）圧入により塑性変形させることで、前工程で発生した歪による変形を一掃し、真円が得られ易い。
（２）塑性変形で得られた真円は、マルテンサイト変態膨張で若干の矯正が加わることで、より真円に近づく。
（３）変形矯正の主工程がオーステナイトでの塑性加工なので、残留歪が少なく、後工程での変形再発の可能性が少ない。

従来の焼入れ方式に対して、本発明を使用した場合の鋼製環状体の変形状況を表１および図１２に示す。表１の数値は変形率を示している。変形率は鋼製環状体の外径寸法Ｄの最大径Ｄ_MAXと最小径Ｄ_MINとを測定し、その差（Ｄ_MAX−Ｄ_MIN）を真円度とする。そして、この真円度（ｍｍ）を最小の外径寸法Ｄ_MINで割った値を％で表し、６０個の環状体を測定して求めた平均値を変形率（％）とし、式（１）に示す。
変形率＝［（Ｄ_MAX−Ｄ_MIN）］／Ｄ_MIN×１００（％） ‥‥（１）

表１に示す通り、従来の連続焼入れ方式の変形量に対して、本発明を適用することにより、鋼製環状体の変形量を１／１０以下に低減できることがわかる。
次に、変形矯正時の加工率について説明する。加工率の測定方法は、環状体の外径寸法Ｄと外径拘束孔の直径ｉとの差を環状体の外径寸法Ｄで割った値であり、以下に示す式（２）で表される。
外径拘束加工率＝［（Ｄ−ｉ）／Ｄ］×１００（％）±補正値 ‥‥（２）
補正値＝（Ｔ−３００）／５００（％） ‥‥（３）
上記加工率の測定における各寸法は、常温（２０〜３０℃）で測定するものとする。ただし、矯正加工時の環状体の外径実寸法は金属組織の変化や熱膨張で常温時に対して寸法が変化しているため、補正が必要になる。温度補正を行うための補正値を式（３）に示す。Ｔ（単位：℃）は矯正時の温度である。
本発明の焼入れ変形矯正方式に関して、加工率や矯正している時間を変えて、変形矯正を行なった結果を表２、図１３および図１４に示す。

加工率が低過ぎると、オーステナイト状態で加工矯正する効果が低下するため、変形率が高くなってしまう。一方、必要以上に加工率を高めると、環状体が外径拘束孔に傾いて圧入されたり、環状体の端面が変形したりして、急に変形率が高くなる。本発明では、加工率０．０５〜１．０％で圧入する方法が適している。また、望ましくは、加工率０．２〜０．７％で圧入すると変形率が更に安定して低く得られる。

また、矯正時間に関しては、環状体を外径拘束孔に圧入して矯正させている時間が短すぎると、外径拘束孔から環状体を取り出した後に、マルテンサイト変態が続いているため、変形が再発生してしまい、変形率が高くなってしまう。一方、必要以上に長く矯正してもその効果は一定となってしまう。従って、矯正時間（焼入れ液で焼入れる時間）は３秒以上が良く、好ましくは５秒以上とする。

なお、表２の実施例で用いた環境体の材料及び熱処理条件は以下の通りである。
材料：ＳＵＪ２
熱処理：８２０〜８６０℃にて３０分加熱後、焼入れ
・焼入れ油：出光ブライトクエンチＭ
・油温：７０〜１１０℃（アジテータによる攪拌有り）
・焼戻し：１７０℃にて２時間
環状体：ＮＳＫ製円筒ころ軸受ＮＵ３１２外輪
（外径公称寸法：１３０ｍｍ、公称幅寸法：３１ｍｍ）
円筒型：内径（ストレート部）１３０±０．０５０ｍｍ

本発明の第１の実施形態に係る鋼製環状体用焼入れ装置の概略断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る鋼製環状体用焼入れ装置の概略平面図である。 図１に示す環状体支持部材の縦断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る鋼製環状体用焼入れ装置の動作説明図である。 本発明の第２の実施形態に係る鋼製環状体用焼入れ装置の概略断面図である。 本発明の第２の実施形態に係る鋼製環状体用焼入れ装置の概略平面図である。 図５に示す環状体支持部材の縦断面図である。 本発明の第２の実施形態に係る鋼製環状体用焼入れ装置の動作説明図である。 従来の鋼製環状体用焼入れ装置の概略図である。 図９に示す焼入れ装置の動作説明図である。 炭素鋼の焼入れ時における寸法変化と温度との関係を示す図である。 変形率と焼入れ方式との関係を示す図である。 鋼製環状体の変形率と加工率との関係を示す図である。 鋼製環状体の変形率と矯正時間との関係を示す図である。

符号の説明

Ｒ 鋼製環状体
１１ 外形拘束部材
１２ａ，１２ｂ 外径拘束孔
１３ 焼入れ槽
１４ 焼入れ液
１５ 環状体支持部材
１６ 焼入れ液流出口
１７，２２，２７，３０ ピストンロッド
１８，２３，２８，３１ 流体圧シリンダ
１９ 第１の昇降駆動機構
２０ 焼入れ液供給管路
２１ 環状体押圧部材
２４ 第２の昇降駆動機構
２５，２６ 環状体押上部材
２９ 第３の昇降駆動機構
３２ 第４の昇降駆動機構
３３ 環状体搬送機構
３４ ガイドロッド
３５ ボールねじ
３６ ボールねじ駆動モータ
４１ 外形拘束部材
４２ａ〜４２ｄ 外径拘束孔
４３ 焼入れ槽
４４ 焼入れ液
４５ 環状体支持部材
４６ 焼入れ液流出口
４７，５２，５６ ピストンロッド
４８，５３，５７ 流体圧シリンダ
４９ 第１の昇降駆動機構
５０ 焼入れ液供給管路
５１ 環状体押圧部材
５４ 第２の昇降駆動機構
５５ 環状体押上部材
５８ 第３の昇降駆動機構
５９ 回転軸部
６０ 環状体搬送用駆動モータ

Claims (8)

1. 所定の焼入れ温度に加熱された鋼製環状体の外径面を拘束するための複数の外径拘束孔を有する外径拘束部材と、前記鋼製環状体を焼入れ液で焼入れするための焼入れ槽と、前記焼入れ槽内の所定位置に設けられた環状体支持部材と、前記環状体支持部材を昇降駆動する第１の昇降駆動機構と、前記環状体支持部材に対向して前記焼入れ槽の上方に設けられた環状体押圧部材と、前記環状体押圧部材を昇降駆動する第２の昇降駆動機構と、前記環状体押圧部材の押圧力により前記外径拘束孔に押入された鋼製環状体を前記焼入れ槽の上方に押し上げる環状体押上部材と、前記環状体押上部材を昇降駆動する第３の昇降駆動機構と、前記外径拘束部材を前記焼入れ槽内で所定方向に駆動して前記外径拘束孔に押入された鋼製環状体を前記環状体支持部材の上方位置から前記環状体押上部材の上方位置に搬送する環状体搬送手段と、を備えてなることを特徴とする鋼製環状体用焼入れ装置。
2. 前記環状体支持部材は、前記外径拘束部材の外径拘束孔より小さい直径で円板状に形成されていることを特徴とする請求項１記載の鋼製環状体用焼入れ装置。
3. 前記第１の昇降駆動機構は、前記焼入れ槽の底部を貫通するピストンロッドと、このピストンロッドを進退駆動する流体圧シリンダとからなることを特徴とする請求項１又は２記載の鋼製環状体用焼入れ装置。
4. 前記ピストンロッドは、前記環状体支持部材の上面中央部に形成された焼入れ液流出口に焼入れ液を供給する焼入れ液供給管路を有することを特徴とする請求項３記載の鋼製環状体用焼入れ装置。
5. 前記環状体押圧部材は、前記外径拘束部材の外径拘束孔より小さい直径で円板状に形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の鋼製環状体用焼入れ装置。
6. 前記環状体押上部材は、前記外径拘束部材の外径拘束孔より小さい直径で円板状に形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の鋼製環状体用焼入れ装置。
7. 前記環状体搬送手段は、前記外径拘束部材を前記焼入れ槽内で直線駆動して前記外径拘束孔に押入された鋼製環状体を前記環状体支持部材の上方位置から前記環状体押上部材の上方位置に搬送するように構成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の鋼製環状体用焼入れ装置。
8. 前記環状体搬送手段は、前記外径拘束部材を前記焼入れ槽内で回転駆動して前記外径拘束孔に押入された鋼製環状体を前記環状体支持部材の上方位置から前記環状体押上部材の上方位置に搬送するように構成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の鋼製環状体用焼入れ装置。

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