JP2007131902A

JP2007131902A - リング状品組込機械部品の連続生産ラインおよび誘導加熱装置

Info

Publication number: JP2007131902A
Application number: JP2005325379A
Authority: JP
Inventors: Shiki Sakamoto; 史希坂本; Hiroyuki Itakura; 博之板倉; Kunio Kamo; 邦男賀茂
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2005-11-09
Filing date: 2005-11-09
Publication date: 2007-05-31

Abstract

【課題】転がり軸受等の機械部品を連続して生産でき、かつ設備の大型化や設置面積の増大が回避できる連続生産ラインを提供する。また、各種の径寸法のリング状品の加熱を共通の加熱コイルで行えるようにする。
【解決手段】この生産ラインは、順次並ぶ検査工程部１１、鍛造工程部１２、旋削工程部１３、刻印工程部１４、熱処理工程部１５、研削工程部１６、および組立工程部１７を備える。熱処理工程部１５は、リング状品Ｗ１を焼入れ温度に近い所定の予熱温度まで誘導加熱により加熱する予熱工程部１５ａと、焼入れ温度まで連続加熱炉２１で加熱する均熱工程部１５ｂと、焼入工程部１５ｃと、焼戻工程部１５ｄとを含む。予熱工程部１５ａは、リング状品Ｗ１を回転させる回転台５１と、Ｕ字状の誘導加熱用の加熱コイル５２と、この加熱コイル５２を回転台５１の半径方向に位置変更可能に設置する加熱コイル支持体５４とを有する。
【選択図】図１

Description

この発明は、転がり軸受等のように、焼入れされたリング状品と他の部品とを組み立てた機械部品であるリング状品組込機械部品を生産するリング状品組込機械部品の連続生産ラインおよび誘導加熱装置に関する。

各種の量産品となる機械部品の生産において、工程間のワーク搬送の合理化による生産の効率化や、工場床面積の削減等のために、主要構成要素の生産から機械部品の組み立てまでを、ワークを一列で搬送しながら加工を進める連続生産ラインとすることが図られている。
しかし、転がり軸受等のように、焼入れ処理されたリング状品を有する機械部品では、熱処理をバッチ処理としており、連続生産ラインの実現が妨げられている。

転がり軸受の内外輪等の軌道輪は、機械特性の向上のために、内部まで硬化させる焼入が施される。このような内部まで硬化させる焼入では、バッチ式の雰囲気炉で全体焼入をすることが一般的である。連続加熱炉の採用も可能ではあるが、軌道輪の深部まで、室温から焼入温度まで加熱するには、搬送経路が長くなって設備が大型化し、設置面積が大きくなる。そのためバッチ式炉が採用される。また、上記連続加熱炉およびバッチ式炉のいずれにおいても、周辺への熱の影響があり、軌道輪を旋削や研削するラインから離して設置することが必要となる。
なお、車輪用軸受等のように、軌道面のみに局部的に焼入を施す場合は、高周波焼入が採用されている。また、全体焼入する高周波焼入においても、加熱コイル内でコンベヤにより被加熱材を搬送し、連続的に焼入するものが提案されている（例えば特許文献１）。

特開平６−３２５８６４号公報

転がり軸受の生産ラインを連続生産ラインとするために、軌道輪を高周波焼入することを考えた。高周波焼入であると、ワークを１個ずつ連続して加熱することが可能であり、周辺への熱的影響も少なく、軌道輪の生産から軸受の組立までの連続生産ライン化が可能である。高周波焼入は、エネルギ効率の面でも優れている。
しかし、高周波焼入では、ワーク形状によっては、全体を均一に加熱することが難しい場合がある。そのため、ワーク全体における焼入品質の均一化が難しい。
また、リング状ワークを誘導加熱する場合に、例えば図８に示すような環状の加熱コイル６０を用いると、ワークＷの径寸法毎に加熱コイル６０を交換することが必要になるという問題がある。

この発明の目的は、焼入れされたリング状品と他の部品とを組み立てた機械部品であるリング状品組込機械部品を連続して生産でき、またリング状品の各部における焼入品質の均一化が図れ、かつ設備の小型化や設置面積の縮小が図れ、さらに各種の径寸法のリング状品の加熱を共通の加熱コイルで行えるリング状品組込機械部品の連続生産ラインを提供することである。
この発明の他の目的は、各種の径寸法のリング状品の加熱を、共通の加熱コイルを用いて行うことができるリング状品の焼入予熱用誘導加熱装置を提供することである。

この発明のリング状品組込機械部品の連続生産ラインは、焼入れされたリング状品と他の部品とを組み立てた機械部品であるリング状品組込機械部品を連続して生産する生産ラインであって、
リング状品に加工するための材料を検査する検査工程部と、前記材料をリング状品の完成品の概略形状に旋削する旋削工程部と、この旋削されたリング状品に刻印を施す刻印工程部と、この刻印の施されたリング状品を熱処理する熱処理工程部と、この熱処理されたリング状品に研削を施す研削工程部と、研削の完了したリング状品を他の部品と共にリング状品組込機械部品に組み立てる組立工程部とを備え、
前記熱処理工程部が、リング状品を焼入れ温度に近い所定の予熱温度まで誘導加熱により加熱する予熱工程部と、この予熱工程部で加熱されたリング状品を焼入れ温度まで連続加熱炉で加熱する均熱工程部と、この均熱工程部で加熱されたリング状品を冷却する焼入工程部とを含み、
前記予熱工程部は、リング状品をリング中心回りに回転させる回転台と、リング状品の内周側と外周側とに跨がるように配置されるＵ字状の誘導加熱用の加熱コイルと、この加熱コイルを前記回転台の半径方向に位置変更可能に設置する加熱コイル支持体とを有するものとしたことを特徴とする。

この構成の生産ラインによると、熱処理工程部が、誘導加熱により加熱する予熱工程部と、連続加熱炉で加熱する均熱工程部とを備えるため、誘導加熱によりリング状品の深部までエネルギ効率良く短時間で加熱することが可能である。また、連続加熱炉によりリング状品の全体の均熱化が図れる。そのため、焼入温度まで誘導加熱する場合に比べて焼入品質に優れたものとできる。連続加熱炉を用いるが、連続加熱炉は焼入温度近くまで予熱されたリング状品を焼入温度まで昇温させるだけであるため、室温から加熱するものと異なり、加熱時間が大幅に短縮されて、炉内でリング状品を移動させる経路が短くて済み、設備が小型化できる。また、連続加熱炉による加熱は僅かであるため、周辺への熱の影響が少なく、周辺環境が改善される。このため、連続加熱炉を、旋削工程部や刻印工程部，研削工程部等を含む連続生産ラインに組み込みながら、これら各工程部への連続加熱炉による熱的影響が回避でき、リング状品の検査工程部からリング状品組込機械部品の組立工程部までの連続生産ラインが実現できる。このように連続生産ライン化したことにより、生産の効率化や、工場床面積の削減、多品種少量生産への適応性向上にも貢献することができる。
また、予熱工程部は、リング状品をリング中心回りに回転させる回転台と、Ｕ字状の加熱コイルと、この加熱コイルを回転台の半径方向に位置変更可能に設置する加熱コイル支持体とを有するものとしたため、加熱コイルの取付位置を変更することで、各種の径寸法のリング状品の加熱が行える。このため、誘導加熱を採用しながら、種々の径寸法のリング状品の加熱を、同じ加熱コイルを用いて行うことができる。

この発明において、前記予熱工程部は、リング状品を大気中から装入する装入室と、前記加熱コイルおよび回転台が内部に設けられ前記装入室から移動させたリング状品を誘導加熱する予熱室と、この予熱室のリング状品を前記連続加熱炉に移送する移送室とを有し、前記リング状品をそれぞれ通過させる前記装填室の入口、前記装入室と予熱室との間の通路、前記予熱室と移送室との間の通路、および移送室と前記連続加熱炉との間の通路に開閉扉を有し、前記装入室、予熱室、および移送室を、真空、または無酸化雰囲気、または連続加熱炉の雰囲気と同等の雰囲気に変換する雰囲気変換手段を有し、かつ前記リング状品を前記装入室に装入する装入手段、前記装入室から予熱室に移動させる第１移動手段、前記加熱室から移送室に移動させる第２移動手段、および移送室から連続加熱炉に移送する移送手段を有するものであっても良い。
このように雰囲気変換手段を設け、リング状品を、真空、または無酸化雰囲気、または連続加熱炉の雰囲気と同等の雰囲気の中で連続装入、加熱、移送を行うようにした場合、リング状品の無酸化の連続処理が容易になる。また、加熱後に連続加熱炉の雰囲気に合わせて移送室から連続加熱炉に移送するようにした場合は、浸炭雰囲気の連続加熱炉にも対応することができる。

この発明において、前記リング状品組込機械部品が転がり軸受であり、前記リング状品が転がり軸受の軌道輪であっても良い。
転がり軸受は生産性が要求され、その軌道輪は品質の良い焼入処理が要求されるため、この発明における熱処理工程部を、誘導加熱により加熱する予熱工程部と、連続加熱炉で加熱する均熱工程部とを有するものしたことによる生産性向上および焼入品質向上の利点が効果的に発揮される。

リング状品組込機械部品が転がり軸受である場合に、前記検査工程部、旋削工程部、刻印工程部、熱処理工程部、および研削工程部によりそれぞれ構成される組立前生産ライン部分が２本設けられ、これら２本の組立前生産ライン部分は、前記リング状品として、転がり軸受における内輪および外輪をそれぞれ生産するものであり、前記組立工程部は、前記２本の組立前生産ライン部分でそれぞれ生産された内輪と外輪とを他の部品と共に転がり軸受に組み立てるものであっても良い。
このように内輪，外輪とも、その生産を行う組立前生産ライン部分を連続生産ラインとすることで、転がり軸受をより一層効率良く生産することができる。

この発明のリング状品の焼入予熱用誘導加熱装置は、リング状品を焼入れ温度に近い所定の予熱温度まで加熱する装置であって、リング状品をリング中心回りに回転させる回転台と、リング状品の内周側と外周側とに跨がるように配置されるＵ字状の誘導加熱用の加熱コイルと、この加熱コイルを前記回転台の半径方向に位置変更可能に設置する加熱コイル支持体と、前記加熱コイルに電流を流す交流電源とを備える。
この構成の誘導加熱装置によると、リング状品をリング中心回りに回転させる回転台と、Ｕ字状の加熱コイルと、この加熱コイルを回転台の半径方向に位置変更可能に設置する加熱コイル支持体とを有するものとしたため、加熱コイルの取付位置を変更することで、各種の径寸法のリング状品の加熱が行える。このため、誘導加熱を採用しながら、種々の径寸法のリング状品の加熱を、同じ加熱コイルを用いて行うことができる。

この発明のリング状品組込機械部品の連続生産ラインは、焼入れされたリング状品と他の部品とを組み立てた機械部品であるリング状品組込機械部品を連続して生産する生産ラインであって、リング状品に加工するための材料を検査する検査工程部と、前記材料をリング状品の完成品の概略形状に旋削する旋削工程部と、この旋削されたリング状品に刻印を施す刻印工程部と、この刻印の施されたリング状品を熱処理する熱処理工程部と、この熱処理されたリング状品に研削を施す研削工程部と、研削の完了したリング状品を他の部品と共にリング状品組込機械部品に組み立てる組立工程部とを備え、前記熱処理工程部が、リング状品を焼入れ温度に近い所定の予熱温度まで誘導加熱により加熱する予熱工程部と、この予熱工程部で加熱されたリング状品を焼入れ温度まで連続加熱炉で加熱する均熱工程部と、この均熱工程部で加熱されたリング状品を冷却する焼入工程部とを含むため、リング状品組込機械部品を連続して生産でき、またリング状品の各部における焼入品質の均一化が図れ、かつ設備の小型化や設置面積の縮小が図れるという効果が得られる。
また、前記予熱工程部は、リング状品をリング中心回りに回転させる回転台と、リング状品の内周側と外周側とに跨がるように配置されるＵ字状の誘導加熱用の加熱コイルと、この加熱コイルを前記回転台の半径方向に位置変更可能に設置する加熱コイル支持体とを有するものとしたため、誘導加熱を採用しながら、各種の径寸法のリング状品の加熱を、共通の加熱コイルを用いて行うことができる。

この発明のリング状品の焼入予熱用誘導加熱装置は、リング状品を焼入れ温度に近い所定の予熱温度まで加熱する装置であって、リング状品をリング中心回りに回転させる回転台と、リング状品の内周側と外周側とに跨がるように配置されるＵ字状の誘導加熱用の加熱コイルと、この加熱コイルを前記回転台の半径方向に位置変更可能に設置する加熱コイル支持体と、加熱コイルに電流を流す交流電源とを備えるため、誘導加熱を採用しながら、各種の径寸法のリング状品の加熱を、共通の加熱コイルを用いて行うことができる。

この発明の一実施形態を図１ないし図７と共に説明する。図１は、この連続生産ラインの概念構成を示す。この連続生産ラインは、リング状品組込機械部品である転がり軸受１を連続して生産するラインであり、軸受外輪となるリング状品Ｗ１の生産から、転がり軸受１の組立までを行うラインである。生産される転がり軸受１は、軸受外輪となるリング状品Ｗ１と、軸受内輪となるリング状品Ｗ２と、複数の転動体２と、保持器３とで構成される。図示の例では、転がり軸受１は深溝玉軸受からなるが、ころ軸受であっても良く、またスラスト型の軸受であっても良い。

この生産ラインは、材料、検査工程部１１、鍛造工程部１２、旋削工程部１３、刻印工程部１４、熱処理工程部１５、研削工程部１６、および組立工程部１７を備える。各工程部１１〜１７間には、材料またはリング状品Ｗ１を搬送するコンベヤなど搬送手段２０が設けられ、生産ラインの全体を通してリング状品Ｗ１は１列の縦列に搬送される。

検査工程部１１は、リング状品Ｗ１に加工するための材料（図示せず）を検査する工程部であり、ここでは、塊状、板状、またはパイプ状等の材料を購入先等から受入れ、材料ロット毎の検査を行う。この検査は、作業者による手作業により行うようにしても、自動的に行うようにしても良い。検査の完了した材料は、リング状品Ｗ１の１個分毎に分け、鍛造工程部１２に送る。

鍛造工程部１２は、１個分の材料を、リング状品Ｗ１の完成品の粗形状に鍛造機で鍛造する工程部である。
旋削工程部１３は、鍛造されたリング状品Ｗ１を、鍛造された形状よりも完成品により近い概略形状に、旋盤により旋削する工程部である。リング状品Ｗ１が軸受外輪等の軌道輪である場合、軌道溝の溝加工を旋削工程部１３で行う。
なお、転がり軸受１の種類によっては、鍛造工程１２を省き、旋削工程部１３でパイプ材等の材料から概略形状のリング状品Ｗ１を得るようにしても良い。その場合、材料からリング状品Ｗ１の１個分ずつの切り出しも旋削工程部１３で行うようにしても良い。

刻印工程部１４は、旋削されたリング状品Ｗ１に、社名や型番等のマークＭを刻印機（図示せず）により刻印する工程部である。リング状品Ｗ１が軸受外輪または軸受内輪の場合、刻印はリング状品Ｗ１の幅面に行う。

熱処理工程部１５は、刻印の施されたリング状品Ｗ１に、焼入等の熱処理を施す工程部である。熱処理工程部１５については、後に詳しく説明する。

研削工程部１６は、熱処理されたリング状品Ｗ１に研削を施し、リング状品Ｗ１の完成品とする工程部である。
研削工程部１６は、リング状品Ｗ１が軸受外輪の場合、複数の工程部、例えば幅研削工程部１６ａ、外径研削工程部１６ｂ、溝研削工程部１６ｃ、および溝超仕上げ工程部１６ｄからなるものとされる。各研削構成部１６ａ〜１６ｄは、それぞれの研削を行う研削装置（図示せず）を備える。リング状品が軸受内輪である場合も、研削工程部１６は、軸受外輪の場合と同様に、４つの工程部からなるものとされる。

上記検査工程部１１から研削工程部１６までの工程部により、組立前生産ライン部分Ｒ１が構成される。

組立工程部１７は、研削の完了したリング状品Ｗ１を他の部品と共にリング状品組込機械部品に組み立てる工程部である。この実施形態では、リング状品組込機械部品は転がり軸受１であり、軸受外輪となるリング状品Ｗ１を、他の部品である軸受内輪となるリング状品Ｗ２と、転動体２と、保持器３と共に、転がり軸受１に組み立てる。この組立は、自動組立機（図示せず）により行われる。保持器３は、図示の例では、２つの保持器部品３ａを組み合わせるものとされている。

軸受内輪となるリング状品Ｗ２は、軸受外輪の組立前生産ライン部分Ｒ１とは別の組立前生産ライン部分Ｒ２により生産され、組立工程部１７に搬入される。転動体２および保持器３は、それぞれ転動体保管部１８および保持器保管部１９から組立工程部１７に搬入される。
転動体保管部１８および保持器保管部１９は、それぞれ、この連続生産ラインとは別の場所で生産された転動体２および保持器３を購入先等から受け入れ、検査等の処理を行って保管する工程部である。転動体保管部１８および保持器保管部１９は、この連続生産ラインと共に設けた生産ライン（図示せず）で生産するようにしても良い。

図２は、このリング状品組込機械部品の連続生産ラインのレイアウト例を示す説明図である。この例では、軸受外輪となるリング状品Ｗ１を生産する組立前生産ライン部分Ｒ１と、軸受内輪となるリング状品Ｗ２を生産する組立前生産ライン部分Ｒ２とが並列に配置されている。
軸受内輪となるリング状品Ｗ２を生産する組立前生産ライン部分Ｒ２は、軸受外輪となるリング状品Ｗ１を生産する組立前生産ライン部分Ｒ１と同様に、検査工程部１１、鍛造工程部１２、旋削工程部１３、刻印工程部１４、熱処理工程部１５、および研削工程部１６を順に並べ、各工程部１１〜１６の間にコンベヤ等の搬送手段２０を設けたものとされる。内輪側の組立前生産ライン部分Ｒ２においても、鍛造工程部１２は省略されていても良い。

図１に示すように、熱処理工程部１５は、予熱工程部１５ａ、均熱工程部１５ｂ、焼入工程部１５ｃおよび、焼戻工程部１５ｄを備える。熱処理工程部１５は、焼入工程部１５ｃの後段側に、焼準工程部や焼鈍工程部（いずれも図示せず）を有するものであっても良い。その場合、これら焼準工程部や焼鈍工程部は、リング状品Ｗ１を一列の縦列で搬送しながら処理を行える形式の工程部とする。

予熱工程部１５ａは、リング状品Ｗ１を焼入れ温度に近い所定の予熱温度まで誘導加熱により加熱する工程部である。予熱温度は、Ａ１変態点（７２５〜７３０°）よりも高く、またＡ２変態点（キュリー点）よりも高い温度であることが好ましく、例えば８００℃程度とされる。

均熱工程部１５ｂは、予熱工程部１５ａで加熱されたリング状品Ｗ１を焼入れ温度まで連続加熱炉２１で加熱する工程部である。焼入れ温度は、最高加熱温度（オーステナイト化温度）であり、例えば８５０℃程度とされる。
連続加熱炉２１は、内部を高温雰囲気に保ち、コンベヤ等の搬送手段２２にリング状品Ｗ１を縦一列に載せて搬送しながら加熱する炉である。

焼入工程部１５ｃは、均熱工程部１５ｂで焼入温度に加熱されたリング状品Ｗ１を、冷却することで焼入する工程部であり、例えば冷却槽２３内にリング状品Ｗ１を浸すことで冷却するものとされる。焼入工程部１５ｃは、冷却液をリング状品Ｗ１に吹き付けるものであっても良い。

図３は、予熱工程部１５ａの水平断面図と、雰囲気調整系のブロック図とを組み合わせた説明図である。予熱工程部１５ａは、リング状品Ｗ１を大気中から装入する装入室３１と、この装入室３１から移動させたリング状品Ｗ１を誘導加熱する予熱室３２と、この予熱室３２のリング状品Ｗ１を前記連続加熱炉２１に移送する移送室３３とを有する。
装入室３１のリング状品Ｗ１を入れる入口３４、および各室３１〜３３間のリング状品Ｗ１の通路３５，３６、および移送室３３と連続加熱炉２１間のリング状品Ｗ１の通路３７には、それぞれ開閉扉３８〜４１が設けられている。これら開閉扉３８〜４１は、左右または上下にスライドして開閉するものとされ、開閉駆動手段（図示せず）が連結されている。

予熱工程部１５ａには、前記装入室３１、予熱室３２、および移送室３３を、真空、または無酸化雰囲気、または連続加熱炉２１の雰囲気と同等の雰囲気に変換する雰囲気変換手段４２を有している。雰囲気変換手段４２は、例えば各室３１〜３３に配管４３を介して窒素ガスを送り込み、排気して入れ換える手段とされる。また、雰囲気変換手段４２は、各開閉扉３８〜４１の開閉駆動手段を制御する機能を備えている。雰囲気変換手段４２は、各室３１〜３３と連続加熱炉２１間の開閉扉３９〜４１の開閉を、必ず隣接する２室間でのみ連通して外部とは密閉状態を維持するように行わせる。例えば、装填室３１と予熱室３２を間の開閉扉３９を開けるときは、装填室３１の入口３８の開閉扉３８と予熱室３２の出口側の開閉扉４０を閉じた状態とする。

また、予熱工程部１５ｂには、リング状品Ｗ１を装入室３１に装入する装入手段４４、装入室４４から予熱室３２に移動させる第１移動手段４５、予熱室３２から移送室３３に移動させる第２移動手段４６、および移送室３３から連続加熱炉２１に移送する移送手段４７を有している。これら装入手段４４，第１移動手段４５，第２移動手段４６，および移送手段４７は、それぞれプッシャーまたはコンベヤ等からなる。

図４は、予熱室３２内の誘導加熱装置５０の構成を示す。この誘導加熱装置５０は、リング状品Ｗ１を載せてリング中心Ｏの回りに回転させる回転台５１と、加熱コイル５２と、加熱コイル５２に電流を流す交流電源５３とを備える。交流電源５３は例えば高周波電源とされる。

加熱コイル５２は、リング状品Ｗ１の内周側と外周側とに跨がるように配置される下向きＵ字状のものが用いれ、加熱コイル５２の両側の対向片部５２ａ，５２ｂの先端が、交流電源５３に接続されている。図６は、加熱コイル５２の斜視図を示す。
図４において、加熱コイル５２は、加熱コイル支持体５４に対して、回転台５１の半径方向に位置変更可能に設置される。加熱コイル支持体５４は、例えば回転台５１の半径方向に延びるガイド５４ａを有し、このガイド５４ａに沿って加熱コイル５２が無段階で位置変更可能とされる。その任意の変更位置で、ボルト（図示せず）等により、加熱コイル５２がガイド５４ａに位置固定される。

回転台５１には、リング状品Ｗ１との接触面積を小さくするための接触台５１ａが設けられる。接触台５１ａは、リング状品Ｗ１の径に応じたものに取り替え自在とされる。
回転台５１は、回転台回転装置５５により回転駆動され、かつ回転台昇降装置５６により、回転台５１上のリング状品Ｗ１が加熱コイル５２の対向片５２ａ，５２ｂ間に入る高さ位置と出る高さ位置との間に昇降させられる。
図示の例では、回転台５１は、昇降枠５７に軸受５８を介して回転自在に設置されていて、昇降枠５７が基台５９に昇降ガイド６０を介して昇降自在に設置されている。昇降枠５７には、油圧シリンダ等の昇降駆動源６１が連結されており、回転台５１は昇降駆動源６１により昇降枠５７と共に昇降させられる。
回転台回転装置５５は、モータ６２と、その回転を回転台５１の軸部５１ｂに伝えるプーリまたはギヤ列等の回転伝達機構６３とにより構成される。

図７に実線で示すように、加熱コイル５２は、リング状品Ｗ１の円周方向の１箇所に対応して設けられるものであっても良く、あるいは実線と一点鎖線とで示すように、リング状品Ｗ１の円周方向の複数箇所に対応して設けても良い。複数箇所に設ける場合、リング状品Ｗ１の直径方向に対向する２箇所であっても良く、また円周方向の３箇所以上に等配しても良い。
加熱コイル５２の円周方向の複数箇所に設ける場合、個々の加熱コイル５２を、図４の加熱コイル支持体５４に対して、回転台５１の半径方向に位置変更可能に設置する。

上記構成の連続生産ラインによる転がり軸受１の生産過程を説明する。軸受外輪となるリング状品Ｗ１は、第１の組立前生産ライン部分Ｒ１で完成品まで生産される。この場合に、検査工程部１１で検査された材料により、鍛造工程部１２で粗形状のリング状品Ｗ１とされ、旋削工程部１３で完成品の概略形状に旋削される。旋削されたリング状品Ｗ１は、刻印工程部１４でマークＭの刻印を施した後、熱処理工程部１５で焼入などの熱処理が施される。熱処理の完了したリング状品Ｗ１は、研削工程部１６の各段階の工程部１６ａ〜１６ｄで研削され、完成品とされる。
軸受内輪となるリング状品Ｗ２は、第２の組立前生産ライン部分Ｒ２で完成品まで生産される。
組立工程部１７では、このように生産された内外輪であるリング状品Ｗ１，Ｗ２と、転動体２と保持器３とを、転がり軸受１に組立てる。

軸受外輪となるリング状品Ｗ１および内輪となるリング状品Ｗ２は、次のように熱処理される。なお、両リング状品Ｗ１とも、互いに同様に熱処理されるため、以下は軸受外輪となるリング状品Ｗ１について説明する。

刻印工程の終了したリング状品Ｗ１は、予熱工程部１５ａで焼入れ温度に近い所定の予熱温度まで誘導加熱により加熱される。この加熱されたリング状品Ｗ１は、均熱工程部１５ｂで連続加熱炉２１内を縦列に１列で搬送され、この搬送の間に、焼入れ温度まで加熱される。焼入温度まで加熱されたリング状品Ｗ１は、焼入工程部１５ｃで冷却されることにより、焼入される。

この連続生産ラインによると、熱処理工程部１５が、誘導加熱により加熱する予熱工程部１５ａと、連続加熱炉２１で加熱する均熱工程部１５ｂとを備えるため、誘導加熱によりリング状品Ｗ１の深部までエネルギ効率良く短時間で加熱することが可能であり、また連続加熱炉２１によりリング状品Ｗ１の全体の均熱化が図れる。そのため、焼入温度まで誘導加熱する場合に比べて焼入品質に優れたものとできる。したがって、転がり軸受１の軌道輪となるリング状品Ｗ１であっても、要求される厳しい焼入品質に対応することができる。

連続加熱炉２１を用いるが、連続加熱炉２１は焼入温度近くまで予熱されたリング状品Ｗ１を焼入温度まで昇温させるだけであるため、室温から加熱するものと異なり、加熱時間が大幅に短縮されて、炉内でリング状品Ｗ１を移動させる経路が短くて済み、設備が小型化できる。また、連続加熱炉２１による加熱は僅かであるため、周辺への熱の影響が少なく、周辺環境が改善される。このため、連続加熱炉２１を、旋削工程部１３や刻印工程部１４，研削工程部１６等を含む連続生産ラインに組み込みながら、これら各工程部への連続加熱炉２１による熱的影響が回避でき、リング状品Ｗ１の検査工程部１１から転がり軸受１の組立工程部までの連続生産ラインが実現できる。

このように連続生産ライン化したことにより、生産の効率化や、工場床面積の削減、多品種少量生産への適応性向上にも貢献することができる。特に、熱処理工程部１５を誘導加熱工程部１５ａによる予熱の後に、連続加熱炉２１で昇温させるものとして連続加熱炉２１を短くて済むようにしたため、リング状品Ｗ１の品種切換に際して、連続加熱炉２１内に残るリング状品Ｗ１の個数が少なくて済み、多品種少量生産への適用性がより一層優れたものとなる。

予熱工程部１５ａにおける誘導加熱の加熱コイル５２は、Ｕ字状のものとし、リング状品Ｗ１の半径方向に位置変更可能に設置するようにしたため、図５（Ａ），（Ｂ）に示すように、各種の径寸法のリング状品Ｗ１に、加熱コイル５２の固定位置の変更によって対応することができる。この場合に、段取り替えとして、図１の回転台５１の接触台５１ａは、リング状品Ｗ１の径寸法に応じたものに交換する。

また、図３のように、装入室３１および移送室３３を設け、雰囲気変換手段４２を設けたため、リング状品Ｗ１を、真空、または無酸化雰囲気、または連続加熱炉２１の雰囲気と同等の雰囲気の中で連続装入、加熱、移送を行うことができる。そのため、リング状品Ｗ１の無酸化の連続処理が容易になる。また、加熱後に連続加熱炉２１の雰囲気に合わせて移送室３３から連続加熱炉２１に移送するようにした場合は、浸炭雰囲気の連続加熱炉２１にも対応することができる。

この発明の一実施形態にかかるリング状品組込機械部品の連続生産ラインの概念構成を示す説明図である。同連続生産ラインのレイアウト例の説明図である。同連続生産ラインにおける予熱工程部の水平断面図である。同予熱工程部の誘導加熱装置の破断正面図である。同誘導加熱装置の加熱コイルの位置調整例の説明図である。同加熱コイルの斜視図である。同加熱コイルの平面配置の説明図である。加熱コイルの提案例の断面図および平面図である。

符号の説明

１…転がり軸受（リング状品組込機械部品）
２…転動体
３…保持器
１１…検査工程部
１２…鍛造工程部
１３…旋削工程部
１４…刻印工程部
１５…熱処理工程部
１５ａ…予熱工程部
１５ｂ…均熱工程部
１５ｃ…焼入工程部
１６…研削工程部
１７…組立工程部
２１…連続加熱炉
３１…装入室
３２…予熱室
３３…移送室
３４…入口
３５〜３７…通路
３８〜４１…開閉扉
５１…回転台
５２…加熱コイル
Ｒ１，Ｒ２…組立前生産ライン部分
Ｗ１，Ｗ２…リング状品

Claims

焼入れされたリング状品と他の部品とを組み立てた機械部品であるリング状品組込機械部品を連続して生産する生産ラインであって、
リング状品に加工するための材料を検査する検査工程部と、前記材料をリング状品の完成品の概略形状に旋削する旋削工程部と、この旋削されたリング状品に刻印を施す刻印工程部と、この刻印の施されたリング状品を熱処理する熱処理工程部と、この熱処理されたリング状品に研削を施す研削工程部と、研削の完了したリング状品を他の部品と共にリング状品組込機械部品に組み立てる組立工程部とを備え、
前記熱処理工程部が、リング状品を焼入れ温度に近い所定の予熱温度まで誘導加熱により加熱する予熱工程部と、この予熱工程部で加熱されたリング状品を焼入れ温度まで連続加熱炉で加熱する均熱工程部と、この均熱工程部で加熱されたリング状品を冷却する焼入工程部とを含み、
前記予熱工程部は、リング状品をリング中心回りに回転させる回転台と、リング状品の内周側と外周側とに跨がるように配置されるＵ字状の誘導加熱用の加熱コイルと、この加熱コイルを前記回転台の半径方向に位置変更可能に設置する加熱コイル支持体とを有するものとしたことを特徴とするリング状品組込機械部品の連続生産ライン。
請求項１において、前記予熱工程部は、リング状品を大気中から装入する装入室と、前記加熱コイルおよび回転台が内部に設けられ前記装入室から移動させたリング状品を誘導加熱する予熱室と、この予熱室のリング状品を前記連続加熱炉に移送する移送室とを有し、前記リング状品をそれぞれ通過させる前記装填室の入口、前記装入室と予熱室との間の通路、前記予熱室と移送室との間の通路、および移送室と前記連続加熱炉との間の通路に開閉扉を有し、前記装入室、予熱室、および移送室を、真空、または無酸化雰囲気、または連続加熱炉の雰囲気と同等の雰囲気に変換する雰囲気変換手段を有し、かつ前記リング状品を前記装入室に装入する装入手段、前記装入室から予熱室の回転台上に移動させる第１移動手段、前記加熱室から移送室に移動させる第２移動手段と、および移送室から連続加熱炉に移送する移送手段を有するものであるリング状品組込機械部品の連続生産ライン。
請求項１または請求項２において、前記リング状品組込機械部品が転がり軸受であり、前記リング状品が転がり軸受の軌道輪であるリング状品組込機械部品の連続生産ライン。
請求項３において、前記検査工程部、旋削工程部、刻印工程部、熱処理工程部、および研削工程部によりそれぞれ構成される組立前生産ライン部分が２本設けられ、これら２本の組立前生産ライン部分は、前記リング状品として、転がり軸受における内輪および外輪をそれぞれ生産するものであり、前記組立工程部は、前記２本の組立前生産ライン部分でそれぞれ生産された内輪と外輪とを他の部品と共に転がり軸受に組み立てるものであるリング状品組込機械部品の連続生産ライン。
リング状品を焼入れ温度に近い所定の予熱温度まで加熱する装置であって、リング状品をリング中心回りに回転させる回転台と、リング状品の内周側と外周側とに跨がるように配置されるＵ字状の誘導加熱用の加熱コイルと、この加熱コイルを前記回転台の半径方向に位置変更可能に設置する加熱コイル支持体と、前記加熱コイルに電流を流す交流電源とを備えたリング状品の焼入予熱用誘導加熱装置。