JP2005282706A - ローラ製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡単な作業工程からなり，製造コストの節減，生産性の向上及び製品寿命の延長を可能としたローラベアリング用ローラの製造方法を提供する。
【解決手段】 所定の規格に合わせて切断された円板をパイプ状に成形した後，そのエッジ面を突き合わせて溶接する造管工程と，前記造管工程を経た長いローラ状の鋼管を長手方向に引き抜いて使用用途に合わせて荒削段階の寸法に加工する引抜工程と，前記引抜工程を経て完了した鋼管をローラベアリングの規格に合わせて一定の長さに切断する切断工程と，前記切断工程で一定の長さに切断されたローラをＱＴ熱処理して機械的性質を改善する熱処理工程とを含む。
【選択図】 図３

Description

本発明は，ローラ製造方法にかかり，特にローラベアリング用のローラ製造方法に関する。

一般に，ローラベアリングは回転運動又は直線運動を行う軸を支持する役割を果たすもので，内部に図１のようなローラ１が複数設置される。

ローラ１は，回転する円筒形からなり，すべり摩擦(ｓｌｉｄｉｎｇ ｆｒｉｃｔｉｏｎ)を回転摩擦に変換して運動の抵抗を減らすものである。

このようなローラ１は，何よりも４６〜５４ＨＲＣ程度の十分な硬度を持たなければ耐摩耗性を保つことができないが，この程度の硬度を合わせるためにはカーボン含有量の高い材料を使用しなければならない。

ところが，相対的にカーボン量が増える場合には溶接が不可能であるという問題点が発生するため，従来ではローラ１の製作方法が全般的に，大量の金属を溶かす等の鋳物処理（鋳物作業）に依存しているのが実情である。

従来の鋳物作業によるローラ１の製造方法は，図２のフローチャートに示すように，溶解された金属を鋳型に入れて一定の時間凝固させてローラ状に製作する鋳物工程（Ｓ２０１）と，鋳物工程（Ｓ２０１）によって製作された丸棒を寸法に合わせて切断する切断工程（Ｓ２０３）と，切断工程（Ｓ２０３）で寸法に合わせて切断されたローラをローラベアリングの特性に合うように旋盤加工する荒削工程（Ｓ２０５）と，荒削工程（Ｓ２０５）を経たローラの耐摩耗性を向上させるためにＱＴ熱処理を行う熱処理工程（Ｓ２０７）とからなる。なお，ＱＴは，例えばＱＴ（Ｑｕｅｎｃｈ Ｔｅｍｐｅｒ）などを挙げることができる。

しかしながら，このような従来の製造方法では，鋳物の特性上，内部に不純物が含有され多数の気孔が生成されるため耐摩耗性が低下するうえ，この耐摩耗性の低下が品質の低下につながっていた。

また，鋳物生産及び荒削加工によって多くの時間がかかって生産性が低下し，この生産性の低下によるコスト上昇は避けられない深刻な問題点として台頭している。

本発明は，上記問題点に鑑みてなされたものであり，本発明の目的は，簡単な作業工程によって耐摩耗性が向上したローラを製造可能な，新規かつ改良されたローラベアリング用ローラの製造方法を提供することである。

上記課題を解決するため，本発明の第１の観点によれば，ローラベアリング用ローラの製造方法は，ローラベアリングの特性上要求される最小限の硬度（ＨＲＣ）を有し且つ溶接が可能であって造管工程に耐えられる素材としてＳ４５Ｃの鉄板を使用することを特徴とする。

また，他の素材として，Ｃ：０.２０〜０.４０ｗｔ％，Ｓｉ：０.０５以上ｗｔ％，Ｍｎ：０.７〜１.８ｗｔ％，Ｂ：３ｐｐｍ以上％，Ｔｉ：０.００５以上ｗｔ％，Ｃｒ：０.０５以上ｗｔ％の化学成分からなる鉄板を使用することができる。

上記課題を解決するために，本発明の別の観点によれば，鋳物処理によって成形された丸棒を所定の寸法に切断した後，切断された製品を荒削加工及び熱処理してローラを製造するローラ製造方法が提供される。上記ローラ製造方法は，所定の規格に合わせて切断された円板をパイプ状に成形後，該パイプ状の成形物のエッジ面を突き合わせて溶接する造管工程と；造管工程を経て得られたローラ状の鋼管を長手方向に引き抜いて使用用途に合わせて荒削段階の寸法に加工する引抜工程と；引抜工程を経て完了した鋼管をローラベアリングの規格に合わせて一定の長さに切断する切断工程と；切断工程で一定の長さに切断されたローラを熱処理して機械的性質又は物性を改善する熱処理工程とを含むことを特徴としている。

造管工程に使用される円板の素材がＳ４５Ｃであるように構成してもよく，造管工程に使用される円板の素材がＣ：０.２０〜０.４０ｗｔ％，Ｓｉ：０.０５以上ｗｔ％，Ｍｎ：０.７〜１.８ｗｔ％，Ｂ：３ｐｐｍ以上％，Ｔｉ：０.００５以上ｗｔ％，およびＣｒ：０.０５以上ｗｔ％の化学成分からなるように構成してもよい。なお，上記化学成分のうち，Ｍｎは−０.７〜１.８ｗｔ％なる場合等でもよい。

造管工程の溶接方式が電気抵抗溶接方式（ＥＲＷ）であるように構成してもよい。造管工程の完了後，引抜工程の前にはエッジ面を突き合わせた溶接部位の残留応力を除去するための焼きならし熱処理を更に行うように構成してもよい。

熱処理工程は，最終硬度値の満足及び耐摩耗性の向上などといった機械的性質の改善のために行われるオーステンパ熱処理であるように構成してもよい。

また，上記課題を解決するために，本発明の別の観点によれば，鋳物処理によって成形された丸棒を所定の寸法に切断した後，切断された製品を荒削加工及び熱処理してローラを製造するローラ製造方法が提供される。上記ローラ製造方法は，所定の規格に合わせて切断された円板をパイプ状に成形後，該パイプ状の成形物のエッジ面を突き合わせて溶接する造管工程と；造管工程を経て得られたローラ状の鋼管をローラベアリングの規格に合わせて一定の長さに切断する切断工程と；切断工程で一定の長さに切断されたローラを熱処理して機械的性質又は物性を改善する熱処理工程とを含むことを特徴としている。

以上説明したように，本発明によれば，簡単な作業工程によって量産体制を構築することができ，製造コストの節減及び生産時間の短縮によって生産性を向上させることができるうえ，製品に不純物が残在するか或いは気孔が発生することなく，製品の品質向上及び耐久年限の増進を図ることができる。

以下，本発明の好適な実施の形態について，添付図面を参照しながら詳細に説明する。なお，以下の説明及び添付図面において，略同一の機能及び構成を有する構成要素については，同一符号を付することにより，重複説明を省略する。

まず，図３を参照しながら，本実施の形態にかかるローラベアリング用ローラの製造方法を工程別に詳細に説明すると，次の通りである。

（１ 造管工程）
造管工程（Ｓ３０１）は，切断，成形，溶接の３段階に区分されるもので，まず所定の厚さを有する円板をチューブ（ローラ）の規格に合わせて細切した後，溶接作業の前に溶接性を保障するための目的でエッジ面の突き合わせを行うために長いパイプ状に成形し，電気抵抗溶接方式（ＥＲＷ）で上記エッジ面を突き合わせて溶接を行う。

（２ 引抜工程）
引抜工程（Ｓ３０５）に先立って，造管工程（Ｓ３０１）の溶接過程を経た長い鋼管状の製品は，通常，溶接部位に残留応力が残存して母材部より硬度が高い。したがって，この残留応力を除去するために，引抜工程の前に焼きならし(ｎｏｒｍａｌｉｚｉｎｇ)熱処理（Ｓ３０３）を更に行うことが好ましい。

焼きならし熱処理（Ｓ３０３）を経たローラ状の鋼管を外径ダイスと内径プラグを用いて出口側の長手方向に引き抜いて最終荒削段階の寸法（内，外径及び機械的性質）に合わせて加工する。

このような引抜加工は，機械的な性質を満足させ，寸法の精密度を向上させ，表面状態を改善するために行うものである。

（３ 切断工程）
上記引抜工程（Ｓ３０５）を経て完了した長い鋼管を，切断機によって，加工しようとする製品，即ちローラベアリングの規格に合わせて一定の長さに切断する（Ｓ３０７）。

（４ 熱処理工程）
切断工程（Ｓ３０７）で一定の長さに切断（引抜工程済み）されたローラの機械的性質を改善するために熱処理を行う（Ｓ３０９）。

上記熱処理（Ｓ３０９）の方法は，オーステンパ(ａｕｓｔｅｍｐｅｒｉｎｇ)による方法で行い，この過程で最終硬度値を満足させるうえ，ローラの耐摩耗性を向上させる役割を果たす。なお，本実施の形態にかかる熱処理（Ｓ３０９）の方法は，オーステンパの場合を例に挙げて説明したが，かかる例に限定されず，例えば，クエンチテンパ（ＱＴ）等の場合であっても実施可能である。

一方，上述したような造管，引抜，切断，熱処理の各工程（Ｓ３０１〜）を含んだ製造方法によるローラベアリング用ローラの製造において，本実施の形態にかかる他の特徴的技術としては，ローラベアリングの特性上必ず備えるべき硬度（ＨＲＣ）を備え，かつ溶接作業が可能であって造管工程に耐えられる素材の円板を提示する。

上記条件を満足する円板の素材としてはＳ４５Ｃの鉄板を適用するが，上記条件を満たすものであれば，かかる例に限定されない。

また，上記円板の他の素材としては，Ｃ：０.２０〜０.４０ｗｔ％，Ｓｉ：０.０５以上ｗｔ％，Ｍｎ：０.７〜１.８ｗｔ％，Ｂ：３ｐｐｍ以上％，Ｔｉ：０.００５以上ｗｔ％，Ｃｒ：０.０５以上ｗｔ％の化学成分からなる鉄板を適用することができる。

上述の本実施の形態によれば，作業工程が簡単であり，実製作時間が短縮され，従来の鋳物製作による不純物の残在及び気孔の発生が解決されることにより，製品の品質が画期的に向上する。

一方，本実施の形態は，造管工程（Ｓ３０１）→引抜工程（Ｓ３０５）→切断工程（Ｓ３０７）→熱処理工程（Ｓ３０９）の４段階工程によって所望のローラを製造することができるが，かかる例に限定されず，例えば引抜工程（Ｓ３０５）を除いた造管工程（Ｓ３０１）→切断工程（Ｓ３０７）→熱処理工程（Ｓ３０９）の３段階工程によっても所望のローラを製造することが可能である。後者の場合，造管工程（Ｓ３０１）において，より精密な寸法の鋼管を形成することにより，引抜工程（Ｓ３０５）を経なくても寸法の精密度を保つことができるようにする。

本実施の形態にかかる特徴としては，円板を長いローラ状に造管した後，使用用途に合う長さに切断してローラを製造することによって，従来ではローラの製造方法を鋳物作業に依存していた問題点を解消するものである。

さらに詳しくは，本実施の形態にかかるローラ製造方法は，十分な硬度（４６〜５４ＨＲＣ）を有する鉄板を用いた造管工程によって，円板をパイプ状に加工した後，引抜作業を行い，使用用途に適した一定規格のローラを製作し，このローラを製品の長さに合わせて切断する簡単な作業工程からなり，製造コストの節減，生産性の向上及びローラ製品寿命の延長を可能とする。

以上，添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが，本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例を想定し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明は，エアコンの一構成要素であるコンプレッサ等に用いられるローラベアリング用のローラに適用可能である。

ローラベアリング用ローラの概略的な構成を示す斜視図である。 従来にかかるローラベアリング用ローラの製造工程の概略を示すフローチャートである。 本実施の形態にかかるローラベアリング用ローラの製造工程の概略を示すフローチャートである。

符号の説明

１ ローラ

Claims (7)

1. 鋳物処理によって成形された丸棒を所定の寸法に切断した後，切断された製品を荒削加工及び熱処理してローラを製造するローラ製造方法において：
   所定の規格に合わせて切断された円板をパイプ状に成形後，該パイプ状の成形物のエッジ面を突き合わせて溶接する造管工程と；
   前記造管工程を経て得られたローラ状の鋼管を長手方向に引き抜いて荒削段階の寸法に加工する引抜工程と；
   前記引抜工程を経て完了した鋼管をローラベアリングの規格に合わせて一定の長さに切断する切断工程と；
   前記切断工程で一定の長さに切断されたローラを熱処理する熱処理工程とを含むことを特徴とする，ローラ製造方法。
2. 前記造管工程に使用される円板の素材がＳ４５Ｃであることを特徴とする，請求項１記載のローラ製造方法。
3. 前記造管工程に使用される円板の素材がＣ：０.２０〜０.４０ｗｔ％，Ｓｉ：０.０５以上ｗｔ％，Ｍｎ：０.７〜１.８ｗｔ％，Ｂ：３ｐｐｍ以上％，Ｔｉ：０.００５以上ｗｔ％，およびＣｒ：０.０５以上ｗｔ％の化学成分からなることを特徴とする，請求項１記載のローラ製造方法。
4. 前記造管工程の溶接方式が電気抵抗溶接方式であることを特徴とする，請求項１記載のローラ製造方法。
5. 前記造管工程の完了後，引抜工程の前にはエッジ面を突き合わせた溶接部位の残留応力を除去するための焼きならし熱処理を更に行うことを特徴とする，請求項１記載のローラ製造方法。
6. 前記熱処理工程は，最終硬度値の満足及び耐摩耗性の向上などといった機械的性質の改善のために行われるオーステンパ熱処理であることを特徴とする，請求項１記載のローラ製造方法。
7. 鋳物処理によって成形された丸棒を所定の寸法に切断した後，切断された製品を荒削加工及び熱処理してローラを製造するローラ製造方法において：
   所定の規格に合わせて切断された円板をパイプ状に成形後，該パイプ状の成形物のエッジ面を突き合わせて溶接する造管工程と；
   前記造管工程を経て得られたローラ状の鋼管をローラベアリングの規格に合わせて一定の長さに切断する切断工程と；
   前記切断工程で一定の長さに切断されたローラを熱処理する熱処理工程とを含むことを特徴とする，ローラ製造方法。

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