JP2011241007A - Roller chain - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ローラチェーンに関するものである。 The present invention relates to a roller chain.
高温の炉内で被処理物に対して浸炭処理等を行う熱処理装置(浸炭炉)が知られている。このような熱処理装置の炉内には、被処理物を搬送するチェーンコンベヤ等が設けられており、チェーンコンベヤにはローラチェーンが使用されている。ローラチェーンは、一対の内側リンクプレートの両端部同士を筒状のブッシュでそれぞれ連結してなる内側リンクと、一対の外側リンクプレートの両端部同士をブッシュに回転自在に挿通されるピンでそれぞれ連結してなる外側リンクと、ブッシュの外周面を囲んで回転自在に設けられるローラとを備えている。ローラチェーンは、スプロケット等に巻回され、一方向に延在するガイドレールに沿って移動する。 2. Description of the Related Art A heat treatment apparatus (carburizing furnace) that performs a carburizing process on an object to be processed in a high temperature furnace is known. In the furnace of such a heat treatment apparatus, a chain conveyor or the like for conveying an object to be processed is provided, and a roller chain is used for the chain conveyor. The roller chain is connected by an inner link formed by connecting both ends of a pair of inner link plates with a cylindrical bush, and a pin that is rotatably inserted between the ends of a pair of outer link plates through a bush. And an outer link and a roller that is rotatably provided around the outer peripheral surface of the bush. The roller chain is wound around a sprocket or the like and moves along a guide rail extending in one direction.
ローラチェーンの移動に伴い、ローラがガイドレール上を転動するため、ローラはブッシュに対して摺動して回転する。また、ローラチェーンがスプロケット等に巻回されつつ移動することで、ブッシュとピンとが摺動する。ローラとブッシュとの間及びブッシュとピンとの間を潤滑し、それらの摺動箇所の摩耗を低減させるために、ローラチェーンには潤滑油が供給されている。潤滑油を供給するために、移動するローラチェーンの一部が潤滑油を貯留する油槽に浸けられる油浴式の供給装置や、空隙を有する焼結材で成形されたローラ等に潤滑油を予め含ませる無給油式ローラチェーン等が用いられている(例えば特許文献1参照)。 As the roller chain moves, the roller rolls on the guide rail, so that the roller slides and rotates with respect to the bush. Further, the bush and the pin slide as the roller chain moves while being wound around the sprocket or the like. Lubricating oil is supplied to the roller chain in order to lubricate between the roller and the bush and between the bush and the pin and reduce wear at the sliding portions. In order to supply the lubricating oil, the lubricating oil is preliminarily applied to an oil bath type supply device in which a part of the moving roller chain is immersed in an oil tank storing the lubricating oil, a roller formed of a sintered material having a gap, or the like. An oil-free roller chain to be included is used (see, for example, Patent Document 1).
ところで、熱処理装置の炉内の温度は高温(例えば400℃)となっており、ローラチェーンに供給された潤滑油は炉内で蒸発する。そのため、蒸発した潤滑油が被処理物の表面に付着し、浸炭処理に影響を与え、被処理物の浸炭品質が低下する虞があった。また、蒸発した潤滑油が炉内で炭化・固化し炭化物(コーキング)が生成される虞があった。熱処理装置の安定した運転のためには炭化物を除去する必要があり、炭化物除去のための定期的なメンテナンス作業が発生していた。さらに、ローラチェーンに潤滑油を供給するために油浴式の供給装置を用いる場合は、蒸発による潤滑油の消費が多くランニングコストが増加してしまうという課題があった。 By the way, the temperature in the furnace of the heat treatment apparatus is high (for example, 400 ° C.), and the lubricating oil supplied to the roller chain evaporates in the furnace. Therefore, the evaporated lubricating oil adheres to the surface of the object to be processed, which affects the carburizing process, and there is a possibility that the carburizing quality of the object to be processed is deteriorated. Further, the evaporated lubricating oil may be carbonized and solidified in the furnace to generate carbide (coking). For stable operation of the heat treatment apparatus, it is necessary to remove the carbide, and periodic maintenance work for removing the carbide has occurred. Furthermore, when an oil bath type supply device is used to supply lubricating oil to the roller chain, there is a problem that the consumption of lubricating oil due to evaporation increases and the running cost increases.
一方、ローラチェーンに対して全く潤滑油を供給しない、いわゆるオイルフリー化とすると、特にローラとブッシュとの摺動箇所が急速に摩耗し、ローラチェーンの寿命が短くなる。ローラチェーンが短寿命化すると頻繁に部品交換作業等が生じてしまい、かえってランニングコストが増加するため、現状のローラチェーンではオイルフリー化できないという課題があった。 On the other hand, when the so-called oil-free operation in which no lubricating oil is supplied to the roller chain is used, the sliding portion between the roller and the bush wears rapidly, and the life of the roller chain is shortened. When the roller chain has a short life, parts replacement work and the like frequently occur, and the running cost increases. Therefore, there is a problem that the current roller chain cannot be oil-free.
本発明は、以上のような点を考慮してなされたもので、潤滑油を供給せずに長い寿命を確保できるローラチェーンを提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above points, and an object thereof is to provide a roller chain that can ensure a long life without supplying lubricating oil.
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明に係るローラチェーンは、一対の内側リンクプレートの両端部同士を筒状のブッシュでそれぞれ連結してなる内側リンクと、一対の外側リンクプレートの両端部同士をブッシュに回転自在に挿通されるピンでそれぞれ連結してなる外側リンクと、ブッシュの外周面を囲んで回転自在に設けられるローラとを備えるローラチェーンであって、ブッシュ及びローラのいずれにも窒化処理が施されている、という構成を採用する。
本発明によれば、ブッシュ及びローラのいずれにも窒化処理が施されるために、ブッシュ及びローラの表面硬度がいずれも向上する。すなわち、ブッシュとローラとの摺動箇所における硬度がいずれも向上する。
In order to solve the above problems, the present invention employs the following means.
The roller chain according to the present invention is rotatably inserted between the inner link formed by connecting both ends of the pair of inner link plates with a cylindrical bush and the both ends of the pair of outer link plates through the bush. A roller chain comprising outer links each connected by a pin, and a roller that is rotatably provided around the outer peripheral surface of the bush, wherein both the bush and the roller are nitrided Is adopted.
According to the present invention, since both the bush and the roller are nitrided, the surface hardness of the bush and the roller is improved. That is, the hardness at the sliding portion between the bush and the roller is improved.
また、本発明に係るローラチェーンは、ブッシュ及びローラのいずれにもSP−NITE法を用いた窒化処理が施されている、という構成を採用する。 Further, the roller chain according to the present invention employs a configuration in which nitriding treatment using the SP-NITE method is performed on both the bush and the roller.
また、本発明に係るローラチェーンは、ブッシュ及びローラがいずれもオーステナイト系ステンレス鋼から形成されている、という構成を採用する。 The roller chain according to the present invention employs a configuration in which both the bush and the roller are made of austenitic stainless steel.
また、本発明に係るローラチェーンは、ピンに窒化処理が施されている、という構成を採用する。 Further, the roller chain according to the present invention employs a configuration in which the pin is nitrided.
また、本発明に係るローラチェーンは、ピンにSP−NITE法を用いた窒化処理が施されている、という構成を採用する。 Further, the roller chain according to the present invention employs a configuration in which the pin is subjected to nitriding treatment using the SP-NITE method.
本発明によれば、以下の効果を得ることができる。
本発明によれば、窒化処理によりブッシュとローラとの摺動箇所における硬度がいずれも向上する。そのため、ブッシュ及びローラはいずれも高い耐摩耗性を有しており、このようなブッシュ及びローラを備えるローラチェーンは、潤滑油を供給せずに、長い寿命を確保できるという効果がある。
According to the present invention, the following effects can be obtained.
According to the present invention, the hardness at the sliding portion between the bush and the roller is improved by the nitriding treatment. Therefore, both the bush and the roller have high wear resistance, and a roller chain including such a bush and roller has an effect that a long life can be secured without supplying lubricating oil.
以下、本発明の実施の形態を、図1から図6を参照して説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. In each drawing used for the following description, the scale of each member is appropriately changed to make each member a recognizable size.
図1は、本実施形態におけるローラチェーン1の構成を示す概略図であって、(a)は一部断面平面図、(b)は(a)のA−A線視断面図である。また、図2は、本実施形態におけるローラチェーン1とガイドレールRとの位置関係を示す垂直断面図である。
ローラチェーン1は、不図示の熱処理装置で使用されるものである。熱処理装置の一例としては、高温(例えば400℃)且つ真空(数百Pa)の炉内で鋼材等の被処理物W(図2参照)に対して浸炭処理を行う真空浸炭炉が挙げられる。熱処理装置の炉内には、被処理物Wを搬送するためのチェーンコンベヤ(図示せず)が設けられており、チェーンコンベヤはローラチェーン1を備えている。すなわち、ローラチェーン1は、高温且つ真空の環境下で使用されるものである。
1A and 1B are schematic views showing a configuration of a
The
図1に示すように、ローラチェーン1は、内側リンク2と、外側リンク3と、ローラ4とを備えている。
内側リンク2は、一対の内側リンクプレート21の両端部同士が筒状のブッシュ22でそれぞれ連結された構成となっている。内側リンクプレート21は、一方向に延在する板部材である。内側リンクプレート21の両端部には、板厚方向で貫通する貫通孔がそれぞれ形成されている。ブッシュ22は、円筒状に成形された部材であって、内側リンクプレート21の両端部の貫通孔にそれぞれ嵌合して固定されている。一対の内側リンクプレート21は、互いに対向する位置で一対のブッシュ22を介して連結されている。なお、ブッシュ22は、オーステナイト系のSUS316ステンレス鋼を用いて成形されている。
As shown in FIG. 1, the
The
外側リンク3は、一対の外側リンクプレート31の両端部同士がブッシュ22に回転自在に挿通されるリンクピン32(ピン)でそれぞれ連結された構成となっている。外側リンクプレート31は、一方向に延在する板部材である。外側リンクプレート31の両端部には、板厚方向で貫通する貫通孔がそれぞれ形成されている。リンクピン32は、円柱状に成形されたピン本体の一端部に、該ピン本体の径よりも大径のピン頭部を備えている。一対の外側リンクプレート31が内側リンク2の両側に配置され、リンクピン32は、外側リンクプレート31の両端部の貫通孔及びブッシュ22を挿通して設けられている。なお、少なくともリンクピン32は、ブッシュ22に回転自在に挿通されている。リンクピン32におけるピン頭部の逆側には、割ピン33が設けられている。割ピン33は、リンクピン32が外側リンクプレート31から抜け落ちることを防止するためのものである。また、割ピン33の代わりに、ピン頭部の逆側にカシメ部を形成してもよい。
The
ローラ4は、ローラチェーン1を円滑に移動させるためのものであって、ブッシュ22の外周面を囲んで回転自在に設けられている。ローラ4は、オーステナイト系のSUS316ステンレス鋼を用いて成形されている。
The roller 4 is for smoothly moving the
図2に示すように、熱処理装置のチェーンコンベヤに設けられるローラチェーン1は、一方向(紙面に垂直な方向)に延在するガイドレールR上に設置されている。ローラチェーン1によって搬送される被処理物Wは、内側リンクプレート21によって支持される。ローラ4の外周面は、ガイドレールRの支持面に当接している。すなわち、被処理物Wは、ローラチェーン1における内側リンクプレート21、ブッシュ22及びローラ4を介して、ガイドレールRに支持されている。特に、被処理物Wの重量により、ブッシュ22の外周面はローラ4の内周面に強く接触している。また、ローラチェーン1は、不図示のスプロケットに巻回されており、該スプロケットにはローラチェーン1を移動させるための不図示の駆動装置が連結されている。
As shown in FIG. 2, the
駆動装置の駆動によりローラチェーン1がガイドレールRに沿って移動し、被処理物Wが搬送される。ローラ4は、ローラチェーン1の移動に伴い、ガイドレールRの支持面を転動する。すなわち、ローラ4はブッシュ22に対して摺動して回転する。また、ローラチェーン1がスプロケットに巻回されつつ移動することで、ブッシュ22とリンクピン32とが摺動する。
ブッシュ22とリンクピン32との間の摺動の量よりも、ローラ4とブッシュ22との間の摺動の量が多くなっている。さらに、上述したように、被処理物Wの重量により、ブッシュ22の外周面はローラ4の内周面に強く接触している。そのため、摺動箇所の摩耗によりローラチェーン1が寿命となるときには、ローラ4とブッシュ22との摺動箇所が摩耗することで寿命に到達する場合が多い。
The
The amount of sliding between the roller 4 and the
続いて、ローラ4及びブッシュ22の材質及び表面処理について、より詳細に説明する。図3は、ガス窒化法の一方法である、SP−NITE法を用いた窒化処理の一般的な処理条件を示す概略図である。また、図4は、SP−NITE法を用いた窒化処理の本実施形態における処理条件を示す概略図である。なお、図3及び図4に示す窒化処理の処理条件とは、被処理物に対する処理温度の経時的変化を示す温度プロファイルと、処理炉内に供給される雰囲気ガスの供給タイミングとを共に示したものである。
Subsequently, the material and surface treatment of the roller 4 and the
上述したように、ローラ4及びブッシュ22は、オーステナイト系のSUS316ステンレス鋼を用いて成形されている。このステンレス鋼は、焼き入れ処理及び焼き戻し処理を施した調質材となっている。
As described above, the roller 4 and the
さらに、本実施形態におけるローラ4及びブッシュ22には、SP−NITE法を用いた窒化処理が施されている。
窒化処理は、鋼材やチタン合金等の被処理物の表面から窒素を浸み込ませ、表面部分における硬度を向上させる表面処理方法である。窒化処理には、塩浴軟窒化法、ガス窒化法及びプラズマ窒化法等の方法が存在する。ガス窒化法は、被処理物をアンモニアガス(NH3)や窒素ガス(N2)の雰囲気中に設置し、被処理物をオーステナイト化温度(800℃から900℃)以下の温度に加熱し、被処理物の表面に窒素を浸透させて硬化させる方法である。
Further, the roller 4 and the
Nitriding is a surface treatment method in which nitrogen is immersed from the surface of an object to be treated such as a steel material or a titanium alloy to improve the hardness of the surface portion. As the nitriding treatment, there are methods such as a salt bath soft nitriding method, a gas nitriding method, and a plasma nitriding method. In the gas nitriding method, the object to be treated is placed in an atmosphere of ammonia gas (NH 3 ) or nitrogen gas (N 2 ), and the object to be treated is heated to a temperature below the austenitizing temperature (800 ° C. to 900 ° C.), In this method, nitrogen is infiltrated into the surface of the object to be processed and cured.
本実施形態におけるSP−NITE法は、ガス窒化法に属する方法である。例えば窒化処理の被処理物として鋼材を用いる場合には、鋼材の表面は一般的に酸化被膜(不働態被膜)で被覆されており、適切に窒化処理を施すためには酸化被膜を除去あるいは活性化することが必要となる。SP−NITE法では、アンモニアガス及び窒素ガスの雰囲気中に被処理物の表面を活性化させるCXガスを導入することで、酸化被膜を有したまま窒化処理を施すことができ、処理後の被処理物の表面には特殊窒化層(いわゆるSP層)が形成される。 The SP-NITE method in the present embodiment is a method belonging to the gas nitriding method. For example, when steel is used as the object to be nitrided, the surface of the steel is generally coated with an oxide film (passive film), and the oxide film is removed or activated for proper nitriding. It is necessary to make it. In the SP-NITE method, by introducing CX gas that activates the surface of an object to be treated in an atmosphere of ammonia gas and nitrogen gas, nitriding treatment can be performed with an oxide film, and after treatment, A special nitride layer (so-called SP layer) is formed on the surface of the processed material.
次に、図3を参照して、一般的な処理条件を説明する。
SP−NITE法を用いた窒化処理の温度プロファイルは、昇温期間P1と処理期間P2と冷却期間P3とに分けられる。
昇温期間P1は、ローラ4及びブッシュ22等の被処理物に対する処理温度まで、被処理物を加熱して昇温させる期間である。なお、昇温期間P1として5時間が例示されるが、これに限定されるものではなく、被処理物の材質や、求める被処理物の表面硬度等の条件に応じて適宜調整してよい。
処理期間P2は、被処理物に対して窒化処理を施す期間である。処理期間P2として14時間が例示され、処理温度として400℃が例示されるが、これに限定されるものではなく、被処理物の材質や、求める被処理物の表面硬度等の条件に応じて適宜調整してよい。なお、上述したように、処理温度は、被処理物のオーステナイト化温度(800℃から900℃)以下に設定する必要がある。
冷却期間P3は、処理温度にある被処理物を常温にまで冷却する期間である。なお、冷却期間P3として3時間が例示されるが、これに限定されるものではなく、被処理物の材質や冷却時における変形・破損の程度等に応じて適宜調整してよい。
Next, general processing conditions will be described with reference to FIG.
The temperature profile of the nitriding process using the SP-NITE method is divided into a heating period P1, a processing period P2, and a cooling period P3.
The temperature raising period P1 is a period during which the temperature of the object to be processed is increased to the processing temperature for the object to be processed such as the roller 4 and the
The treatment period P2 is a period during which nitriding treatment is performed on the workpiece. The processing period P2 is exemplified as 14 hours, and the processing temperature is exemplified as 400 ° C., but is not limited to this, depending on conditions such as the material of the object to be processed and the surface hardness of the object to be processed. You may adjust suitably. In addition, as above-mentioned, it is necessary to set process temperature to below the austenitizing temperature (800 degreeC to 900 degreeC) of a to-be-processed object.
The cooling period P3 is a period during which the workpiece at the processing temperature is cooled to room temperature. In addition, although 3 hours are illustrated as the cooling period P3, it is not limited to this, You may adjust suitably according to the material of a to-be-processed object, the grade of the deformation | transformation and damage at the time of cooling, etc.
また、処理炉内に供給される雰囲気ガスとして、上述したCXガス、アンモニアガス及び窒素ガスが例示される。
CXガスの供給は、昇温期間P1のうちのいずれかの時点で開始され、処理期間P2のうちのいずれかの時点で停止される。図3において符号P4で示すCXガスの供給期間は、被処理物の材質や、求める被処理物の表面硬度等の条件に応じて適宜調整してよい。なお、CXガスの供給は、図3に示すように被処理物が未だ処理温度に到達していない時点で開始されるのが一般的である。
アンモニアガスの供給は、昇温期間P1のうちのいずれかの時点で開始され、冷却期間P3のうちのいずれかの時点で停止される。アンモニアガスの供給期間は、被処理物の材質や、求める被処理物の表面硬度等の条件に応じて適宜調整してよい。なお、アンモニアガスの供給は、昇温期間P1において被処理物が加熱され始めた時点で開始され、冷却期間P3において被処理物の温度が処理温度よりも低くなった時点で停止されるのが一般的である。
窒素ガスの供給は、昇温期間P1において被処理物が加熱され始めた時点で開始され、冷却期間P3において被処理物の温度が常温となり冷却が完了した時点で停止されるのが一般的である。
Moreover, the above-mentioned CX gas, ammonia gas, and nitrogen gas are illustrated as atmospheric gas supplied in a processing furnace.
The supply of the CX gas is started at any point in the temperature raising period P1, and is stopped at any point in the processing period P2. The CX gas supply period indicated by reference numeral P4 in FIG. 3 may be appropriately adjusted according to conditions such as the material of the workpiece and the surface hardness of the workpiece to be obtained. In general, the supply of CX gas is started when the object to be processed has not yet reached the processing temperature, as shown in FIG.
The supply of ammonia gas is started at any point in the temperature raising period P1, and is stopped at any point in the cooling period P3. The supply period of the ammonia gas may be appropriately adjusted according to conditions such as the material of the object to be processed and the surface hardness of the object to be processed. The supply of the ammonia gas is started when the workpiece is heated in the temperature raising period P1, and is stopped when the temperature of the workpiece is lower than the processing temperature in the cooling period P3. It is common.
The supply of nitrogen gas is generally started when the object to be processed starts to be heated in the temperature raising period P1, and is stopped when the temperature of the object to be processed becomes normal temperature and the cooling is completed in the cooling period P3. is there.
次に、図4を参照して、本実施形態における被処理物であるローラ4及びブッシュ22に対する処理について説明する。なお、本実施形態では被処理物に対して以下の処理条件による窒化処理を施したが、これに限定されるものではなく、一般的なSP−NITE法の処理条件による窒化処理を施してもよい。
昇温期間P1、処理期間P2及び冷却期間P3は、それぞれ5時間、14時間及び3時間に設定され、処理温度は400℃に設定されている。
CXガスの供給は、被処理物が処理温度(400℃)に到達したとき(すなわち昇温期間P1の終了時点)に開始され、その供給期間(P4)は数時間(1〜5時間)の範囲内で適宜調整している。また、アンモニアガスは、処理期間P2の全期間においてのみ供給されている。すなわち、アンモニアガスは、昇温期間P1の終了時点から供給が開始され、冷却期間P3の開始と同時にその供給が停止されている。
Next, with reference to FIG. 4, the process with respect to the roller 4 and the
The temperature raising period P1, the processing period P2, and the cooling period P3 are set to 5 hours, 14 hours, and 3 hours, respectively, and the processing temperature is set to 400 ° C.
The supply of CX gas is started when the workpiece reaches the processing temperature (400 ° C.) (that is, at the end of the temperature raising period P1), and the supply period (P4) is several hours (1 to 5 hours). It is adjusted appropriately within the range. Moreover, ammonia gas is supplied only in the whole period of the processing period P2. That is, the supply of ammonia gas is started from the end of the temperature raising period P1, and the supply thereof is stopped simultaneously with the start of the cooling period P3.
昇温期間P1では、常温から処理温度(400℃)まで加熱して昇温させる。この昇温期間P1では、被処理物が不活性ガスである窒素ガスの雰囲気中に配置されているため、被処理物に生じる酸化等の変化を抑制することができる。
被処理物の温度が処理温度に到達し、処理期間P2が開始する。処理期間P2では、CXガスの導入により被処理物の表面が活性化するとともに、CXガスと同時に供給開始されるアンモニアガスと、窒素ガスとを構成する窒素が被処理物の表面から浸透する。本実施形態における処理温度及び処理時間は、被処理物の耐食性向上を狙い、それぞれ400℃及び14時間に設定されている。窒素が浸透することで、被処理物の表面には窒化層(化合物層(いわゆる白層)や拡散層)が形成され、被処理物の表面硬度が向上する。SP−NITE法で形成される窒化層の厚さは、10μm〜数十μmである。被処理物をSUS316ステンレス鋼として、本実施形態の条件におけるSP−NITE法を実施すると、処理された被処理物の表面硬度は約1000Hvとなる。
In the temperature raising period P1, the temperature is raised by heating from room temperature to the processing temperature (400 ° C.). In the temperature raising period P1, since the object to be processed is arranged in an atmosphere of nitrogen gas that is an inert gas, changes such as oxidation occurring in the object to be processed can be suppressed.
The temperature of the workpiece reaches the processing temperature, and the processing period P2 starts. In the treatment period P2, the surface of the object to be treated is activated by the introduction of the CX gas, and the ammonia gas that starts to be supplied simultaneously with the CX gas and the nitrogen constituting the nitrogen gas permeate from the surface of the object to be treated. The treatment temperature and treatment time in this embodiment are set to 400 ° C. and 14 hours, respectively, with the aim of improving the corrosion resistance of the workpiece. When nitrogen penetrates, a nitrided layer (a compound layer (so-called white layer) or a diffusion layer) is formed on the surface of the object to be processed, and the surface hardness of the object to be processed is improved. The thickness of the nitride layer formed by the SP-NITE method is 10 μm to several tens of μm. When the object to be processed is SUS316 stainless steel and the SP-NITE method is performed under the conditions of this embodiment, the surface hardness of the object to be processed is about 1000 Hv.
冷却期間P3では、被処理物の温度を400℃から常温まで低下させる。なお、冷却期間P3の開始とともに、アンモニアガスの供給は停止される。
以上で、本実施形態における被処理物であるローラ4及びブッシュ22に対する窒化処理が完了する。なお、処理後、白層は研磨等により除去してもよい。
In the cooling period P3, the temperature of the object to be processed is lowered from 400 ° C. to room temperature. In addition, supply of ammonia gas is stopped with the start of the cooling period P3.
This completes the nitriding treatment for the roller 4 and the
ローラ4及びブッシュ22のいずれにもSP−NITE法を用いた窒化処理を施すことで、これらの表面硬度はいずれも約1000Hvまで向上する。すなわち、ローラ4とブッシュ22との摺動箇所における硬度が向上する。そのため、ローラ4及びブッシュ22はいずれも高い耐摩耗性を有しており、このようなローラ4及びブッシュ22を備えるローラチェーン1は、潤滑油を供給せずに、長い寿命を確保することが可能となる。
By subjecting both the roller 4 and the
続いて、潤滑油を供給せずに長い寿命を確保できるローラチェーン1の開発に伴い実施した、実験の結果について説明する。図5は、試験材に対する摩耗試験の概略構成を示す斜視図である。また、図6は、試験材に対する摩耗試験の結果を示すグラフである。
本発明者等は、複数の材料から選択した一対の試験材を互いに摺動させ、摩耗の量を参照することで、摩耗の量を低減できる一対の試験材の材料及び組合せを検証した。図5に示すように、摩耗試験の構成は、ローラ4を模した平板部材5と、ブッシュ22を模した円柱部材6とを有している。平板部材5の板面に円柱部材6の外周面を当接させ、平板部材5の板厚方向で荷重を加えつつ、平板部材5の板面に平行する方向(符号Sで示す方向)で円柱部材6を往復移動させ、摩耗により失われた体積(摩耗体積、mm3)を平板部材5及び円柱部材6のそれぞれについて計測した。摩耗試験の試験条件は、荷重19.6N、摺動速度10mm/s、往復ストローク10mm、試験材温度400℃、摺動時間6時間(Hr)、試験雰囲気は真空とした。
Next, the results of experiments carried out with the development of the
The present inventors verified a material and a combination of a pair of test materials that can reduce the amount of wear by sliding a pair of test materials selected from a plurality of materials to each other and referring to the amount of wear. As shown in FIG. 5, the configuration of the wear test includes a
ローラ4を模した平板部材5及びブッシュ22を模した円柱部材6に用いた試験材の組合せを表1に示す。
Table 1 shows combinations of test materials used for the
表1に示すように、従来材として、平板部材5及び円柱部材6のいずれにもS45C炭素鋼を選択した。S45C炭素鋼は、従来の一般的なローラチェーン1に用いられる材料である。
なお、従来のローラ4及びブッシュ22がいずれもS45C炭素鋼を用いて成形される場合であっても、それぞれの材料に調質処理や浸炭処理等が施され、従来のローラ4及びブッシュ22は互いに異なる硬度を有していた。これは、両者の硬度を異ならせることで、摩耗の初期段階で低い硬度を有する部材が高い硬度を有する部材に摩耗・研削され、高い硬度を有する部材の外形に沿うために、両者の接触面積が大きくなることで接触圧が低下し、長期的に見れば両者の摩耗総量を抑制できるという知見があったためである。よって、従来のローラ4及びブッシュ22では、両者の硬度は互いに異なっていた。
なお、表1に示す平板部材5及び円柱部材6に用いられる、各S45C炭素鋼の硬度は同一となっている。
As shown in Table 1, S45C carbon steel was selected for both the
Even if both the conventional roller 4 and the
In addition, the hardness of each S45C carbon steel used for the
従来材の他に、試験材Aから試験材Dまでの4種類の組合せについて、摩耗の量を計測した。
なお、表1に示す「SUS403(NV窒化)」は、マルテンサイト系のSUS403ステンレス鋼にガス窒化法の一方法であるNV窒化法を用いて窒化処理を施した材料を表している。NV窒化法とは、NVガスによるガス活性化処理により被処理物の酸化膜をフッ化膜に置き換え、アンモニアガスによりフッ化膜を除去しつつ速やかに被処理物の表面から窒素を浸透させる方法である。NV窒化法によっても、被処理物の表面硬度を、SP−NITE法を用いた場合と同等の表面硬度(1000Hv以上)とすることが可能となる。
In addition to the conventional material, the amount of wear was measured for four types of combinations from the test material A to the test material D.
“SUS403 (NV nitriding)” shown in Table 1 represents a material obtained by nitriding a martensitic SUS403 stainless steel using an NV nitriding method which is one method of gas nitriding. The NV nitriding method is a method in which an oxide film of a workpiece is replaced with a fluoride film by gas activation treatment with NV gas, and nitrogen is rapidly permeated from the surface of the workpiece while removing the fluoride film with ammonia gas. It is. Even by the NV nitriding method, the surface hardness of the object to be processed can be set to the same surface hardness (1000 Hv or more) as when the SP-NITE method is used.
また、表1に示す「SUS440CQT」とは、マルテンサイト系のSUS440Cステンレス鋼に、調質処理を施した材料を表している。
また、表1に示す「SUS403QT」とは、マルテンサイト系のSUS403ステンレス鋼に、調質処理を施した材料を表している。
また、表1に示す「SUS316(SP−NITE)」とは、オーステナイト系のSUS316ステンレス鋼に、SP−NITE法を用いた窒化処理を施した材料を表している。なお、試験材Dは、本実施形態におけるローラ4及びブッシュ22と同一の組合せとなっている。
“SUS440CQT” shown in Table 1 represents a material obtained by subjecting martensitic SUS440C stainless steel to a tempering treatment.
In addition, “SUS403QT” shown in Table 1 represents a material obtained by subjecting martensitic SUS403 stainless steel to a tempering treatment.
In addition, “SUS316 (SP-NITE)” shown in Table 1 represents a material obtained by nitriding austenitic SUS316 stainless steel using the SP-NITE method. Note that the test material D has the same combination as the roller 4 and the
図6に示す摩耗試験の結果によれば、ローラ4を模した平板部材5及びブッシュ22を模した円柱部材6のいずれにも、オーステナイト系のSUS316ステンレス鋼にSP−NITE法を用いた窒化処理を施した試験材Dの組合せの摩耗体積が、最も少なくなっていることが分かる。
従来の知見によれば、平板部材5及び円柱部材6の硬度が同一である試験材Dの組合せよりも、両者の硬度が異なる試験材Cの組合せでの摩耗体積が少なくなるはずであるが、結果は従来の知見とは逆となっている。これはすなわち、一定の硬度以下の材料では、従来の知見の通り両者の硬度を異ならせることによって長期的な摩耗の量が低減できるが、一定の硬度以上の材料では、両者の硬度は同一にすることによって摩耗の量を低減できることが考えられる。
According to the results of the wear test shown in FIG. 6, nitriding treatment using a SP-NITE method on austenitic SUS316 stainless steel for both the
According to the conventional knowledge, the wear volume in the combination of the test materials C having different hardnesses should be smaller than the combination of the test materials D in which the hardness of the
また、表1に示す試験材Aの組合せは、平板部材5が、マルテンサイト系のSUS403ステンレス鋼にNV窒化法を用いて窒化処理を施した材料から形成され、円柱部材6が、マルテンサイト系のSUS440Cステンレス鋼に調質処理を施した材料から形成されている。これらの材料はいずれも高い硬度を有しているが、材料及び表面処理が違うため、各々の硬度は異なっている。一方、本実施形態における試験材Dの組合せは、平板部材5及び円柱部材6のいずれもが、オーステナイト系のSUS316ステンレス鋼にSP−NITE法を用いた窒化処理を施した材料から形成されている。ここで、窒化処理を施す前において、オーステナイト系ステンレス鋼の硬度は、マルテンサイト系ステンレス鋼よりも低い。
しかしながら、図6に示すように、試験材Aの組合せでの摩耗体積よりも、試験材Dの組合せでの摩耗体積が少なくなっている。すなわち、オーステナイト系ステンレス鋼であっても、SP−NITE法を用いた窒化処理を施すことで高い耐摩耗性を備えることができ、平板部材5及び円柱部材6(すなわちローラ4及びブッシュ22)の摩耗を低減できることが判明した。
Moreover, the combination of the test material A shown in Table 1 is that the
However, as shown in FIG. 6, the wear volume in the combination of the test materials D is smaller than the wear volume in the combination of the test materials A. That is, even austenitic stainless steel can be provided with high wear resistance by performing nitriding using the SP-NITE method, and the
また、マルテンサイト系ステンレス鋼は、硬度が高いことから機械加工が難しく、加工用工具の消耗も激しいことから、ローラ4及びブッシュ22の製作における加工の手間やコストが増加する傾向にあった。一方、窒化処理を施す前のオーステナイト系ステンレス鋼の硬度は、マルテンサイト系ステンレス鋼に比べて低いことから、ローラ4及びブッシュ22の製作における加工の手間やコストを削減することができる。
Further, since the martensitic stainless steel has high hardness, it is difficult to machine, and the consumption of the processing tool is severe. Therefore, the labor and cost of manufacturing the roller 4 and the
図6に示す摩耗試験の結果によれば、ローラ4及びブッシュ22のいずれにもSUS316ステンレス鋼にSP−NITE法を用いた窒化処理を施すことで、このようなローラ4及びブッシュ22を備えるローラチェーン1は潤滑油を供給せずに長い寿命を確保できることが判明した。
よって、本実施形態におけるローラチェーン1を熱処理装置(浸炭炉)等に用いた場合には、摩耗を低減させるための潤滑油を供給する必要が無くなる。すなわち、完全オイルフリー化を達成でき、被処理物Wの浸炭品質が向上することや、炭化物の発生が防止され潤滑油の消費が無くなることによるメンテナンスコスト・ランニングコストの低減といった効果がある。
According to the result of the wear test shown in FIG. 6, the roller 4 and the
Therefore, when the
したがって、本実施形態によれば以下の効果を得ることができる。
本実施形態によれば、SP−NITE法を用いた窒化処理によりローラ4とブッシュ22との摺動箇所における硬度がいずれも向上する。そのため、ローラ4及びブッシュ22はいずれも高い耐摩耗性を有しており、このようなローラ4及びブッシュ22を備えるローラチェーン1は、潤滑油を供給せずに、長い寿命を確保できるという効果がある。
Therefore, according to the present embodiment, the following effects can be obtained.
According to this embodiment, the hardness at the sliding portion between the roller 4 and the
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。 As described above, the preferred embodiments according to the present invention have been described with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to the examples. Various shapes, combinations, and the like of the constituent members shown in the above-described examples are examples, and various modifications can be made based on design requirements and the like without departing from the gist of the present invention.
例えば、上記実施形態では、ローラ4及びブッシュ22にSP−NITE法を用いた窒化処理が施されているが、これに限定されるものではなく、その他の窒化処理法を用いて処理を施してもよい。例えば、ガス窒化法の一方法であるNV窒化法を用いて窒化処理を施してもよい。また、ガス窒化法以外の窒化法、例えば塩浴軟窒化法又はプラズマ窒化法等を使用してもよい。なお、塩浴窒化法を採用する場合には、環境への負荷が低減されるイソナイトLS法を用いることが好ましい。このような窒化処理法は、ローラ4及びブッシュ22で同一の方法を用いることが好ましい。
For example, in the above embodiment, the nitriding treatment using the SP-NITE method is performed on the roller 4 and the
また、上記実施形態では、ローラ4及びブッシュ22にSP−NITE法を用いた窒化処理が施されているが、これに加えて、ブッシュ22と摺動するリンクピン32に窒化処理を施してもよい。なお、リンクピン32に施される窒化処理は、ブッシュ22に施される窒化処理と同一の方法を用いることが好ましい。
リンクピン32に対しても窒化処理を施すことで、リンクピン32とブッシュ22とが共に高い耐摩耗性を備えることから、リンクピン32とブッシュ22との間における摩耗が低減される。このようなリンクピン32を用いることで、ローラチェーン1に潤滑油を供給しない完全オイルフリー化とする場合であっても、ローラチェーン1の長い寿命を確保することができる。
また、リンクピン32が、オーステナイト系ステンレス鋼から形成されるとともに、窒化処理が施されている構成であってもよい。オーステナイト系ステンレス鋼を使用することで、例えばマルテンサイト系ステンレス鋼を使用する場合に比べて、加工の手間及びコストを削減することができる。
In the above embodiment, the roller 4 and the
By nitriding the
Further, the
また、上記実施形態では、ローラ4及びブッシュ22に用いられる材料はSUS316ステンレス鋼であるが、これに限定されるものではなく、窒化処理を施すことのできる材料(合金鋼、高合金鋼、チタン合金等)であればよい。なお、使用する材料によって窒化処理後の表面硬度が変化するため、窒化処理後の表面硬度が1000Hv以上となる材料を用いることが好ましい。
Moreover, in the said embodiment, although the material used for the roller 4 and the
1…ローラチェーン、2…内側リンク、21…内側リンクプレート、22…ブッシュ、3…外側リンク、31…外側リンクプレート、32…リンクピン(ピン)、4…ローラ
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記ブッシュ及び前記ローラのいずれにも、窒化処理が施されていることを特徴とするローラチェーン。 An inner link formed by connecting both ends of a pair of inner link plates with cylindrical bushes, and an end of a pair of outer link plates connected by pins that are rotatably inserted into the bushes. A roller chain comprising an outer link and a roller that is rotatably provided around the outer peripheral surface of the bush,
A roller chain characterized in that nitriding treatment is applied to both the bush and the roller.
前記ブッシュ及び前記ローラのいずれにも、SP−NITE法を用いた窒化処理が施されていることを特徴とするローラチェーン。 The roller chain according to claim 1,
A roller chain, wherein the bushing and the roller are both subjected to nitriding using an SP-NITE method.
前記ブッシュ及び前記ローラは、いずれもオーステナイト系ステンレス鋼から形成されていることを特徴とするローラチェーン。 In the roller chain according to claim 1 or 2,
The bush and the roller are both made of austenitic stainless steel.
前記ピンに、窒化処理が施されていることを特徴とするローラチェーン。 The roller chain according to claim 1,
A roller chain, wherein the pin is subjected to nitriding treatment.
前記ピンに、SP−NITE法を用いた窒化処理が施されていることを特徴とするローラチェーン。
The roller chain according to claim 2,
A roller chain, wherein the pin is subjected to a nitriding treatment using an SP-NITE method.
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