JP6758913B2

JP6758913B2 - 軌道輪の製造方法

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Publication number: JP6758913B2
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Inventors: 浩平水田; 大木　力; 力大木; 藤原　宏樹; 宏樹藤原
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Priority date: 2016-05-23
Filing date: 2016-05-23
Publication date: 2020-09-23
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Description

本発明は、軌道輪の製造方法に関するものである。

従来、スラストニードル軸受の軌道輪は、以下の工程により製造されている。まず、圧延された薄板状の鋼材がコイル状に巻き取られたコイル材が準備される。次に、このコイル材から巻き戻された薄板状の鋼材に対して打抜き加工および成形加工が順に施される。これにより、軌道輪の概略形状を有するリング状の成形体が得られる。次に、熱処理前の段取り工程が実施される。そして、リング状の成形体に対して浸炭処理などの熱処理が施される。その後、衝風を当てて成形体を冷却することにより、当該成形体に焼入れ処理が施される。最後に、焼入れ後の成形体にプレステンパー（焼戻処理）を施すことにより、当該成形体の形状が整えられる。上記のような工程により、スラストニードル軸受の軌道輪が製造されている。

また鋼材の成形加工技術として、たとえば特開２００８−２９６２６２号公報（特許文献１）に開示されるようなダイクエンチ工法が知られている。このダイクエンチ工法は、加熱された鋼材をプレス成形すると同時にダイにより急冷して焼入れ処理を行う技術である。

特開２００８−２９６２６２号公報

しかしながら、ダイクエンチ工法により成形された軌道輪は、エッジロードと呼ばれる問題が発生する可能性がある。エッジロードは、転動体とこれを挟む軌道輪とが直線状の接触面を形成して接触することにより、当該接触面の端部が特に外力負荷の悪影響を受けやすくなる不具合のことである。またエッジロードに起因して転動体の作動滑りが発生する可能性がある。作動滑りとは、転動体が転がるときのこれを挟む軌道輪との間の面の部分で発生する互いに反対方向の滑り運動のことであり、作動滑りにより当該軌道輪を含む軸受の動作性が低下する問題がある。特開２００８−２９６２６２号公報においては、これらの問題に対する対策について何ら開示されていない。

本発明は上記の問題に鑑みなされたものであり、その目的は、エッジロードによる破損を抑制し、作動滑りによる発熱を低減することが可能な軌道輪の製造方法を提供することである。

本発明に係るスラストニードルころ軸受の軌道輪の製造方法は、鋼材および鋼材から軌道輪を得るための成形台を準備する工程と、鋼材を成形台に設置する工程と、成形台において鋼材をＡ1変態点以上の温度に加熱した後に鋼材の一部をリング状に打ち抜き、その後、成形台においてリング状の鋼材を焼入れ処理することにより軌道輪を得る工程とを備える。上記軌道輪を得る工程では、鋼材の表面に沿った少なくとも一方向において成形台を挟んで間隔を隔てた鋼材の第１部分と第２部分との間に張力を加えた状態で、加熱と打ち抜きとを行う。上記張力は、第１部分と第２部分との間隔を、軌道輪を得る工程において上記温度に加熱されることによる鋼材の第１部分と第２部分との間隔の熱膨張量に対応する長さ分広げるように印加される。成形台は、鋼材を打ち抜くための第１の型および第１の型に対向する第２の型を含み、第１の型または第２の型の成形面は凹形状の曲面を有する。

上記方法によれば、１台の成形台を用いて鋼材の加熱、打ち抜きおよび焼入れの各工程がすべて時間的に連続してなされることが可能となるため、各処理の所要時間が短縮されて作業効率が非常に向上する。また鋼材に与える張力を上記のように印加することにより、鋼材から軌道輪を打ち抜く加工精度を高めることができる。

また上記方法によれば、成形台のうち第１の型または第２の型の成形面に凹形状の曲面を有する。これにより軌道輪は、転動体が接触する軌道輪転走面における接触面が凸形状の曲面を有する態様となる。このため形成される軌道輪転走面におけるエッジロードによる破損を抑制することができ、または作動滑りによる発熱を低減することができる。

上記軌道輪の製造方法においては、成形台のうち凹形状の曲面を有する型に対向する型は平坦な表面を有することが好ましい。これにより、形成される軌道輪のうち転動体が接触する軌道輪転走面に対向する、転動体が接触しない側の軌道面は平坦な表面を有するように形成される。この平坦な表面が当該軌道輪を含むスラストニードル軸受全体の最表面に配置されるため、スラストニードル軸受の最表面が平坦となり、その載置および保管が容易となる。

上記軌道輪の製造方法においては、鋼材は、０．４質量％以上の炭素を含み、２ｍｍ以下の厚みを有しており、かつ厚み方向においてリング状に打ち抜かれることが好ましい。これにより、焼入れ処理後において高い硬度を有する軌道輪を製造することができる。

上記軌道輪の製造方法においては、軌道輪を得る工程において、鋼材は、通電加熱、間接抵抗加熱、誘導加熱、接触伝熱、および遠赤外線加熱からなる群から選択される少なくともいずれか１つの方法により加熱されることが好ましい。上記軌道輪の製造方法においては、７００ＨＶ以上の硬度を有する軌道輪が得られることが好ましい。このようにすれば、鋼材に対して十分な焼入れ処理を行なうことにより、焼入れ処理後において高い硬度を有する軌道輪を製造することができる。

上記軌道輪の製造方法においては、焼入れ処理の前に、成形台においてリング状の鋼材に成形加工が施され、上記成形加工では、リング状の鋼材の内周部または外周部が、リング状の鋼材の厚み方向に向くように折り曲げられることが好ましい。このようにすれば、成形加工についても加熱、打ち抜きおよび焼入れの各工程と同一の成形台により１つの工程として時間的に連続してなされる。このため上記各工程が別々に実施される場合に比べて製造工程をより短縮することができる。

本発明によれば、形成される軌道輪転走面におけるエッジロードによる破損を抑制することができ、または作動滑りによる発熱を低減することができる。

本発明の実施の形態に係るスラストニードルころ軸受の構成を示す概略断面図である。本発明の実施の形態に係る軌道輪の製造方法を概略的に示すフローチャートである。本発明の実施の形態に係る軌道輪の製造方法における、（Ａ）鋼材に供給される電流の経時変化、（Ｂ）鋼材の温度の経時変化、（Ｃ）プレス機のストローク、（Ｄ）油圧式または空圧式チャックの動作，（Ｅ）第１および第２クランプ部の動作を示す図である。本発明の実施の形態に係る軌道輪の製造方法に使用されるコイル材を示す概略斜視図である。本発明の実施の形態に係る機械部品製造装置の構成を示すブロック図である。本発明の実施の形態に係る軌道輪の製造方法において、成形台の第１例を用いて鋼材がプレス機に設置された状態を示す概略断面図である。本発明の実施の形態に係る軌道輪の製造方法において、成形台の第１例を用いて通電端子から鋼材に電流が供給される状態を示す概略断面図である。本発明の実施の形態に係る軌道輪の製造方法において、成形台の第１例を用いて鋼材がプレス機により打ち抜かれる状態を示す概略断面図である。本発明の実施の形態に係る軌道輪の製造方法において、成形台の第１例を用いてリング状に打ち抜かれた鋼材が焼入処理される状態を示す概略断面図である。成形台の第１例を用いて形成された軌道輪の形状を示す概略断面図である。本発明の実施の形態に係る軌道輪の製造方法において、成形台の第２例を用いて鋼材がプレス機に設置された状態を示す概略断面図である。本発明の実施の形態に係る軌道輪の製造方法において、成形台の第３例を用いて鋼材がプレス機に設置された状態を示す概略断面図である。本発明の実施の形態に係る軌道輪の製造方法において、成形台の第３例を用いて通電端子から鋼材に電流が供給される状態を示す概略断面図である。本発明の実施の形態に係る軌道輪の製造方法において、成形台の第３例を用いて鋼材がプレス機により打ち抜かれる状態を示す概略断面図である。本発明の実施の形態に係る軌道輪の製造方法において、リング状に打ち抜かれた鋼材が成形加工される状態を示す概略断面図である。本発明の実施の形態に係る軌道輪の製造方法において、成形台の第３例を用いてリング状に打ち抜かれた鋼材が焼入処理される状態を示す概略断面図である。成形台の第３例を用いて形成された軌道輪の形状を示す概略断面図である。本発明の実施の形態に係る軌道輪の製造方法に使用されるプレス機に設けられた水冷回路を示す概略平面図である。鋼材の供給部を用いて鋼材に対して張力を加える方法を説明するための概略図である。鋼材の矯正部を用いて鋼材に対して張力を加える方法を説明するための概略図である。通電加熱を用いた加熱方法を説明するための概略図である。間接抵抗加熱を用いた加熱方法を説明するための概略図である。誘導加熱を用いた加熱方法を説明するための概略図である。接触伝熱を用いた加熱方法を説明するための概略図である。本発明の実施の形態に係る軌道輪の製造方法において、成形台の第４例を用いてリング状に打ち抜かれた鋼材が焼入処理される状態を示す概略断面図である。比較例における軌道輪の製造方法を説明するための概略図である。比較例における軌道輪の製造方法を説明するための概略図である。比較例における軌道輪の製造方法を説明するための概略図である。比較例における軌道輪の製造方法を説明するための概略図である。比較例における軌道輪の製造方法を説明するための概略図である。比較例における軌道輪の製造方法を説明するための概略図である。比較例における軌道輪の製造方法を説明するための概略図である。比較例における軌道輪の製造方法を説明するための概略図である。比較例における軌道輪の製造方法を説明するための概略図である。実施例に係る軌道輪の製造に用いた機械部品製造装置を示す概略断面図である。実施例に係る軌道輪の製造に用いたプレス部の凹形状の曲面を拡大して示す概略図である。実施例において形成された軌道輪の凸形状面を拡大して示す概略図である。実施例に係る軌道輪における鋼組織の写真である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰返さない。

まず、本発明の一実施の形態に係るスラストニードルころ軸受１の構成について説明する。図１は、スラストニードルころ軸受１の軸方向に沿った断面構造を示している。図１を参照して、スラストニードルころ軸受１は、一対の軌道輪１１と、複数のニードルころ１２と、保持器１３とを主に有している。

軌道輪１１は、たとえば炭素濃度が０．４質量％以上である鋼からなり、円盤形状を有している。軌道輪１１は、一方の主面においてニードルころ１２が接触する軌道輪転走面１１Ａを有している。一対の軌道輪１１は、軌道輪転走面１１Ａが互いに対向するように配置されている。軌道輪１１は、ビッカース硬さが７００ＨＶ以上である。軌道輪１１の軌道輪転走面１１Ａにおける平面度は、約１０μｍである。

ニードルころ１２は鋼からなり、外周面においてころ転動面１２Ａを有している。ニードルころ１２は、図１に示すように、ころ転動面１２Ａが軌道輪転走面１１Ａに接触するように、一対の軌道輪１１の間に配置されている。

保持器１３はたとえば樹脂からなり、複数のニードルころ１２を軌道輪１１の周方向において所定のピッチで保持する。より具体的には、保持器１３は、円環形状を有するとともに、周方向において等間隔に形成された複数のポケット（図示しない）を有している。そして、保持器１３は、当該ポケットにおいてニードルころ１３を収容する。

複数のニードルころ１２は、保持器１３によって軌道輪１１の周方向に沿った円環状の軌道上において転動自在に保持されている。以上の構成により、スラストニードルころ軸受１は、図１中の点線で囲まれた上側の領域Ａの軌道輪１１と、図１中の点線で囲まれた下側の領域Ｂの軌道輪１１との一対の軌道輪１１が互いに相対的に回転可能に構成されている。また軌道輪１１は、以下に説明する本実施の形態に係る軌道輪の製造方法により製造される。

次に、本実施の形態に係る軌道輪の製造方法について説明する。図２は、本実施の形態に係る軌道輪の製造方法を概略的に示すフローチャートである。図３は、本実施の形態に係る軌道輪の製造方法における、（Ａ）鋼材に供給される電流の経時変化、（Ｂ）鋼材の温度の経時変化、（Ｃ）プレス機のストローク、（Ｄ）油圧式チャックの動作、（Ｅ）第１および第２クランプ部の動作をそれぞれ示している。以下、図２のフローチャートおよび図３のタイムチャートを主に参照しながら、図２および図３に付された「Ｓ０〜Ｓ１２」の順に本実施の形態に係る軌道輪の製造方法を説明する。

まず、軌道輪１１を得るための材料である鋼材が準備される（Ｓ０）。具体的には、図４を参照して、鋼材としてのコイル材２が準備される。コイル材２は、図４に示すように、圧延された薄板状の鋼材がコイル状に巻き取られたものである。

コイル材２は、たとえば０．４質量％以上の炭素を含む鋼からなる。より具体的には、コイル材２は、たとえばＳＡＥ規格のＳＡＥ１０７０、機械構造用炭素鋼鋼材であるＪＩＳ規格のＳ４０Ｃ、Ｓ４５Ｃ、Ｓ５０Ｃ、Ｓ５５Ｃ、Ｓ６０Ｃ、高炭素クロム軸受鋼であるＪＩＳ規格のＳＵＪ２、炭素工具鋼鋼材であるＪＩＳ規格のＳＫ８５、ＳＫ９５、機械構造用合金鋼鋼材であるＪＩＳ規格のＳＣＭ４４０、ＳＣＭ４４５、合金工具鋼鋼材であるＪＩＳ規格のＳＫＳ５、ＳＫＳ１１、ばね鋼鋼材であるＪＩＳ規格のＳＵＰ１３、またはステンレス鋼材であるＪＩＳ規格のＳＵＳ４４０Ｃなどの鋼からなる。またコイル材２は、２ｍｍ以下の厚みを有する薄板状の鋼材である。

さらに、コイル材２から軌道輪１１を得るための機械部品製造装置１０が準備される（Ｓ０）。図５を参照して、機械部品製造装置１０の構成を説明する。機械部品製造装置１０は、成形台（加工部）３と、加熱部４と、張力付与部５と、制御部６とを備えている。

まず、加工部３の構成の第１例について、図６を参照しながら説明する。図６は、加工部３の上下方向（図中両矢印に示す方向）に沿った断面を示している。加工部３は、コイル材２の一部を打ち抜くとともに打ち抜かれたコイル材２の一部を急冷して焼入れ処理するプレス機として構成されている。加工部３は、たとえば第１の型（たとえばパンチ）としてのプレス用ダイ３０と、図６の上下方向に関してプレス用ダイ３０に対向する第２の型（たとえばダイ）としての成形用ダイ３１，３２を主に有している。

第１の型としてのプレス用ダイ３０は、コイル材２を打ち抜く部分としての円筒状のプレス部３５を有している。プレス部３５は、コイル材２に接触させて、当該コイル材２の打抜き加工を行うための部分である。またプレス部３５の図６における最下面すなわちコイル材２に対向する面には、凹形状の曲面３５Ａが形成されている。なお凹形状の曲面３５Ａは、プレス用ダイ３０に形成されてもよいが、成形用ダイ３１，３２に形成されてもよい。またプレス用ダイ３０は、図示しない駆動機構によって、成形用ダイ３１，３２に接近するように、または成形用ダイ３１，３２から離れるようにストロークさせることが可能となっている。

図１８は、プレス部３５を平面視した状態を示している。図１８中破線で示すように、プレス部３５の内部には、冷却水の通路となる水冷回路３５Ｃが周方向に沿って設けられている。図１８では、冷却水の流れを示す矢印が付されている。このように冷却水を循環させてプレス部３５を冷却することにより、当該プレス部３５をコイル材２に接触させた際に、当該コイル材２の急速冷却（ダイクエンチ）を行うことができる。

図６を参照して、第２の型としての成形用ダイ３１，３２は、上下方向においてプレス用ダイ３０と対向するように配置されている。成形用ダイ３１は、図６に示すように円柱形状を有している。成形用ダイ３２は、成形用ダイ３１の直径よりも大きい直径を有するリング形状からなる。成形用ダイ３２は、径方向において成形用ダイ３１との間に隙間を有するように、成形用ダイ３１の外側に配置されている。図８に示すように、プレス用ダイ３０が成形用ダイ３１，３２側へストロークされた場合、プレス部３５が成形用ダイ３１，３２の隙間に位置する。

また第２の型は、成形用ダイ３１，３２のプレス用ダイ３０と反対側（図６における下側）に、たとえば平板形状のベース部３６を有している。ベース部３６の上記成形用ダイ３１，３２の隙間に位置する領域は、第２の型のコイル材２を打ち抜く部分に相当するが、この領域におけるベース部３６の表面は、基本的にベース部３６の他の部分の表面と同様に平坦な表面を有している。なお成形用ダイ３１，３２が凹形状の曲面３５Ａを有する場合には、プレス用ダイ３０の曲面３５Ａに対向する型の部分が平坦な表面を有している。

加熱部４は、コイル材２を後述するＡ₁変態点以上の目標温度にまで加熱するためのものである。加熱部４は、通電加熱によりコイル材２を加熱可能に設けられており、コイル材２に直流電流を供給するための通電端子４１と、通電端子４１と接続されている直流安定化電源４２とを主に含む。加熱部４は、直流安定化電源４２から通電端子４１を介してコイル材２を通電させることにより、コイル材２を加熱することができる。通電端子４１は、たとえば後述する第１クランプ部５１および第２クランプ部５２よりも内側に位置し、コイル材２において第１クランプ部５１および第２クランプ部５２により張力が加えられている部分に接触可能に設けられている。直流安定化電源４２は、ロードレギュレーション０．２％以下、かつ、ラインレギュレーション０．２％以下であるのが好ましい。直流安定化電源４２は、サンプリング周期が１０ｍｓ以下であるのが好ましい。なお、ロードレギュレーションは、入力を一定に保ったまま負荷の電流を変化させたときの電圧変動であり、無負荷時の電圧計測により測定可能である。ロードレギュレーションは、無負荷時の電圧をＥ_O、定格負荷時の定格電圧をＥ_Lとしたときに、（Ｅ_O−Ｅ_L）/Ｅ_O×１００％で表される。ラインレギュレーションは、入力電圧を変化させた場合の出力電圧の変動であり、負荷の電圧計測により測定可能である。ラインレギュレーションは、定格電源電圧時の出力電圧をＥ_R、定格電源電圧の上限又は下限時の出力電圧をＥ_Mとしたときに、（Ｅ_R−Ｅ_M）/Ｅ_M×１００％で表される。サンプリング周期は、Ａ−Ｄ変換によるサンプリング（標本化）による間隔Ｔ［ｓ］の逆数ｆ［Ｈｚ］である。

張力付与部５は、コイル材２の表面に沿った少なくとも一方向にコイル材２に対し張力を付与するためのものである。張力付与部５は、第１クランプ部５１および第２クランプ部５２を主に含む。第１クランプ部５１および第２クランプ部５２は、加工部３により打ち抜き加工されるコイル材２を固定し、かつコイル材２に対して張力を印加可能に設けられている。第１クランプ部５１および第２クランプ部５２は、コイル材２を上記上下方向から挟持している状態と、挟持していない状態とを変更可能に設けられている。第１クランプ部５１および第２クランプ部５２は、任意の構成を有していればよいが、たとえば油圧クランプやエアクランプであってもよい。

第１クランプ部５１および第２クランプ部５２は、コイル材２の延在方向において、プレス用ダイ３０および成形用ダイ３１，３２を挟んで互いに対向する位置に設けられている。第１クランプ部５１は上記延在方向においてコイル材２の供給側に配置され、第２クランプ部５２は上記延在方向においてコイル材２の排出側に配置されている。言い換えると、コイル材２において第１クランプ部５１に挟持された第１部分と第２クランプ部５２に挟持された第２部分との間の少なくとも一部は、プレス用ダイ３０と成形用ダイ３１，３２との間に配置されている。

第１クランプ部５１および第２クランプ部５２は、互いに対向する方向（コイル材２の延在方向）において相対的に移動可能に設けられている。たとえば、第１クランプ部５１および第２クランプ部５２はそれぞれ油圧クランプであって油圧シリンダ（図３５中の参照番号５３,５４）を含み、当該油圧シリンダにより上記対向する方向において互いに離れるように移動可能に設けられている。これにより、第１クランプ部５１および第２クランプ部５２は、プレス用ダイ３０と成形用ダイ３１，３２との間に配置された当該コイル材２に対し、コイル材２の延在方向に張力を印加することができる。言い換えると、第１クランプ部５１および第２クランプ部５２が上記対向する方向において相対的に離れるように移動することにより、コイル材２において第１クランプ部５１に挟持された第１部分と第２クランプ部５２に挟持された第２部分との間には張力が印加される。

第１クランプ部５１および第２クランプ部５２は、コイル材２が後述する目標温度まで加熱されるときにたとえばコイル材２の上記第１部分と上記第２部分との間の熱膨張量以下だけ当該第１部分と当該第２部分との間隔を広げるように、コイル材２に対し張力を印加する。ここで、張力とは、コイル材２の延在方向の応力をいう。コイル材２の上記第１部分と上記第２部分との間の熱膨張量は、コイル材２の熱膨張係数（たとえば１０×１０^−５／℃）、上記第１部分と上記第２部分との間隔Ｌｍｍ、およびコイル材２のクランプ後の温度変化ΔＴ℃を掛け合わせた量として考えることができる。第１クランプ部５１および第２クランプ部５２は、コイル材２に対して０ＭＰａ超え５０ＭＰａ未満の張力を印加可能に設けられているのが好ましく、０ＭＰａ超え３０ＭＰａ以下の張力を印加可能に設けられているのがより好ましい。たとえば、第１クランプ部５１および第２クランプ部５２は、コイル材２に対して１０ＭＰａの張力を印加可能に設けられている。コイル材２に印加される張力は、たとえば材料セット前にロードセルを用いることにより測定することができる。または、コイル材２に印加される張力は、クランプ装置の可動部にロードセルを取り付けることで測定することができる。

制御部６は、加熱部４を制御するためのものである。制御部６は、加熱部４の出力（直流安定化電源４２が通電端子４１を介してコイル材２に供給する電流値）を制御可能に設けられている。制御部６は、加熱部４により加熱されたコイル材２が後述する目標温度に達する前に加熱部４の出力を低下させることができる。制御部６は、コイル材２の温度を測定する測温部（図示しない）を含んでいてもよい。この場合、制御部６は、当該測温部により測定されたコイル材２の温度が上記目標温度より低い所定の温度に達したときに、加熱部４の出力を低下させることができる。制御部６は、たとえばコイル材２が上記目標温度の８０％以上９５％以下の温度に達したときに、加熱部４の出力を低下させる。制御部６は、加工部３を制御可能に設けられていてもよい。制御部６は、張力付与部５を制御可能に設けられていてもよい。制御部６は、加熱部４の出力または上記測温部により測定されたコイル材２の温度に応じて張力付与部５によりコイル材２に印加される張力を制御可能に設けられていてもよい。上記のような構成を有する機械部品製造装置１０が準備される。

次に、コイル材２が加工部３に設置される（Ｓ１）。具体的には、コイル材２が加工部３の第１クランプ部５１および第２クランプ部５２により挟持される（Ｓ２）。第１クランプ部５１および第２クランプ部５２には、コイル材２を保持するための圧力が供給される。

次に、コイル材２に張力が加えられる（Ｓ３）。具体的には、第１クランプ部５１および第２クランプ部５２のうちの少なくとも一方がコイル材２の延在方向において他方から離れるように相対的に移動される。これにより、コイル材２において、第１クランプ部５１および第２クランプ部５２にそれぞれ保持されている部分の間に位置する領域には、第１クランプ部５１および第２クランプ部５２の相対的な移動量（第１クランプ部５１および第２クランプ部５２間の距離の変化量）に応じた張力が加えられる。コイル材２に対して加えられる張力は、０ＭＰａ超え５０ＭＰａ未満であり、好ましくは０ＭＰａ超え３０ＭＰａ以下である。第１クランプ部５１および第２クランプ部５２の相対的な位置関係は、少なくともプレス成形が終了する（Ｓ９）まで保持される。つまり、コイル材２に加えられる張力は、少なくとも加熱およびプレス成形が行われる間保持される。

次に、通電加熱が開始される（Ｓ４）。具体的には、図７を参照して、まず通電端子４１がコイル材２に接触させられる。そして、通電端子４１を介してコイル材２に電流が供給される。これにより、コイル材２が電流の供給を受けることにより生じた発熱（ジュール熱）によって加熱される（通電加熱）。このとき、直流安定化電源４２によりコイル材２に供給される電流値Ｉ１（図３参照）は、コイル材２を目標温度にまで短時間で加熱可能な値とすることができる。通電加熱は、任意の雰囲気下で実施し得るが、たとえば大気雰囲気（酸素を含む雰囲気）下で実施され得る。

次に、通電加熱が開始された後、コイル材２の温度が目標温度に到達する前に、加熱部４の出力が低下される（Ｓ５）。好ましくはコイル材２が目標温度の８０％以上９５％以下の温度に達したときに、制御部６により直流安定化電源４２がコイル材２に供給していた電流値が低下される。低下された後の電流値Ｉ２（図３参照）は、コイル材２を目標温度まで昇温可能かつ目標温度で保持可能な値とすることができ、制御部６により制御される。このような電流値Ｉ２がコイル材２に供給されることにより、コイル材２の温度が目標温度に到達するとともに、当該目標温度において一定時間保持される（Ｓ６）。コイル材２が目標温度において保持されている間にコイル材２に供給される電流値は、変動してもよく、たとえば図３に示されるように段階的に低下するように制御される。このようにして、コイル材２の通電加熱が完了する（Ｓ７）。

コイル材２の加熱温度（目標温度）は、当該コイル材２を構成する鋼のＡ₁変態点以上の温度であって、たとえば１０００℃である。「Ａ₁変態点」とは、鋼を加熱した場合に、当該鋼の組織がフェライトからオーステナイトへ変態を開始する温度に相当する点をいう。そのため、上記通電加熱によって、コイル材２を構成する鋼の組織がオーステナイトに変態する。また、加熱部４の出力が低下されるときの温度Ｔ１はコイル材２が上記目標温度の８０％以上９５％以下の温度であるのが好ましく、たとえば目標温度が１０００℃の場合には温度Ｔ１は８００℃以上９５０℃以下であるのが好ましい。また、加熱部４によるコイル材２の加熱温度のオーバーシュートが上記目標温度の１％以内に抑制されているのが好ましい。

通電加熱開始から完了までの加熱部４の出力は、フィードバック制御されていてもよい。たとえば、上記機械部品製造装置１０がコイル材２の温度を測温可能な測温部を備え、通電加熱開始から完了までの加熱部４の出力は当該測温部により測定されたコイル材２の温度に基づいてフィードバック制御されていてもよい。好ましくは、通電加熱開始から完了までの加熱部４の出力の制御は、被加工材であるコイル材２に応じて予め出力パターンとして設定されているのが好ましい。たとえば、コイル材２に対して通電開始から供給される電流値Ｉ１、当該電流値Ｉ１が供給されたときにコイル材２が上記目標温度の８０％以上９５％以下に到達する時間、温度オーバーシュートを目標温度の１％以下に抑制可能な電流値Ｉ２、当該電流値Ｉ２が供給されたときにコイル材２が目標温度に到達する時間、および目標温度での保持時間を予め求めておき、加熱部４の出力パターンとして設定しておくのが好ましい。これにより、本実施の形態に係る軌道輪の製造方法は、フィードバック制御により実施される場合と比べてフィードバック制御に係る時間（たとえば数ｍｓ以上数十ｍｓ以下）だけ製造時間を短縮することができ、高スループットを実現できる。

次に、コイル材２のプレス成形が開始される（Ｓ８）。具体的には、図８を参照して、プレス用ダイ３０が成形用ダイ３１，３２側へストロークする。これにより、図８に示すように、プレス部３５がコイル材２に接触し、コイル材２の一部が当該コイル材２の厚み方向においてリング状に打ち抜かれる（Ｓ９）。これにより、リング状の成形体２Ａが得られる。

次に、図９を参照して、プレス用ダイ３０がさらに成形用ダイ３１，３２側へストロークされることにより、成形体２Ａの最上部がプレス用ダイ３０のプレス部３５の曲面３５Ａと接触する。そして、プレス用ダイ３０がそのままストロークされることにより、下死点に到達する（Ｓ１０）。

これにより、成形体２Ａが所望の形状となるように形成される。すなわち図１０を参照して、打ち抜かれた後の成形体２Ａは、リング状の軌道輪１１として形成される。軌道輪１１は、一方の主表面である軌道輪転走面１１Ａが凸形状面１１Ｂを有するように形成されるが、凸形状面１１Ｂとは反対側の主表面は平坦形状面１１Ｃとして形成される。これは、凸形状面１１Ｂは第１の型であるプレス用ダイ３０の曲面３５Ａにより形成されるのに対し、平坦形状面１１Ｃは第２の型である成形用ダイ３１，３２の平坦なベース部３６により形成されるためである。

再度図９を参照して、打ち抜かれた後の成形体２Ａが加工部３（プレス用ダイ３０、成形用ダイ３１およびベース部３６）と接触した状態において一定時間保持される。このとき、上記のようにプレス用ダイ３０内の水冷回路３５Ｃに冷却水が供給される（図１８）。これにより、成形体２ＡがＭs点以下の温度にまで急冷されることにより、焼入れ処理が行われる。ここで、「Ｍs点（マルテンサイト変態点）」とは、オーステナイト化した鋼が冷却される際に、マルテンサイト化を開始する温度に相当する点をいう。その結果、成形体２Ａを構成する鋼の組織がマルテンサイトに変態する。このようにして、成形体２Ａの焼入れ処理（ダイクエンチ）が完了する（Ｓ１１）。最後に、コイル材２を保持するために第１クランプ部５１および第２クランプ部５２に供給されていた圧力がアンクランプされ（Ｓ１２）、抜きカス材となったコイル材２および焼入れ処理が完了した成形体２Ａが加工部３から取り出される。このとき、第１クランプ部５１と第２クランプ部５２との間のクランプ力を緩めることにより、コイル材２に加えられていた張力が緩められる（Ｓ１２）。上記のような工程により、軌道輪１１が製造され、本実施の形態に係る軌道輪の製造方法が完了する。

再度図１０を参照して、加工後の軌道輪１１は、凸形状面１１Ｂが図１のニードルころ１２に接するように配置される。したがって、図１の上側の領域Ａの軌道輪１１は、下側の面がニードルころ１２に接触するため、平坦形状面１１Ｃが上側を向き凸形状面１１Ｂが下側を向くように配置される。また図１の下側の領域Ｂの軌道輪１１は、上側の面がニードルころ１２に接触するため、平坦形状面１１Ｃが下側を向き凸形状面１１Ｂが上側を向くように配置される。

次に図１１を参照しながら、加工部３の構成の第２例について説明する。図１１を参照して、この加工部３は基本的に図６の加工部３の第１例と同様の構成を有するが、成形用ダイ３１，３２が第１の型として、プレス用ダイ３０が第２の型として配置される点において、図６の加工部３と異なっている。すなわち成形用ダイ３１，３２の隙間に位置するベース部３６の表面に、第１の型のコイル材２を打ち抜く部分としての凹形状の曲面３６Ａが形成されている。一方、第２の型としてのプレス用ダイ３０のコイル材２を打ち抜く部分としてのプレス部３５の最下面は平坦な表面となっている。このように、本実施の形態においては、プレス用ダイ３０（プレス部３５を含む）と、成形用ダイ３１，３２（ベース部３６を含む）のいずれを第１の型としてもよく、いずれを第２の型としてもよい。図１１の加工部３を用いた場合においても、軌道輪１１の製造方法は基本的に図６の加工部３を用いた場合と同じであり、図２のフローチャートに従い加工することができる。

次に図１２を参照しながら、加工部３の構成の第３例について説明する。図１１を参照して、この加工部３は基本的に図６の加工部３の第１例と同様の構成を有するが、第１の型としてのプレス用ダイ３０のプレス部３５の下部すなわちコイル材２を打ち抜く部分には、凹形状の曲面３５Ａに加えて、最下部の一部を切り欠いた切欠き部３５Ｂが形成されている。切欠き部３５Ｂは、プレス部３５の最下部のうち、曲面３５Ａのたとえば径方向内側に形成されている。また成形用ダイ３１は、図１２に示すように円柱形状を有しているが、その外周部において径方向外側に突出する凸部３１Ａが形成されている。この点において図１２の加工部３は図６の加工部３と異なっている。

図１２の加工部３を用いた場合の軌道輪１１の製造方法においては、図１２の工程は図６の工程に、図１３の工程は図７の工程に、図１４の工程は図８の工程に、それぞれ対応するため、詳細な説明を省略する。

図１５を参照して、図１２の加工部３を用いた場合には、成形加工がさらに施される。すなわち図９の工程と同様に、プレス用ダイ３０がさらに成形用ダイ３１，３２側へストロークされることにより、成形体２Ａの内周部が成形用ダイ３１の凸部３１Ａと接触する。そして、プレス用ダイ３０がそのままストロークされることにより、下死点に到達する（Ｓ１０）。これにより、図１６を参照して、成形体２Ａの内周部が、当該成形体２Ａの厚み方向に向くように折り曲げられる。このように成形体２Ａが折り曲げられる工程をここでは成形加工と呼ぶこととする。また図９と同様に、成形体２Ａの最上部の一部はプレス用ダイ３０のプレス部３５の曲面３５Ａと接触する。このようにして、焼入れ処理の前に、加工部３においてリング状の成形体２Ａに成形加工が施される。

次に、図１６を参照して、図９の工程と同様に、成形体２Ａが加工部３（プレス用ダイ３０、成形用ダイ３１およびベース部３６）と接触した状態において一定時間保持される。このとき、上記のようにプレス用ダイ３０内の水冷回路３５Ｃに冷却水が供給される（図１８）。これにより、成形体２ＡがＭs点以下の温度にまで急冷されることにより、焼入れ処理が行われる。以降は第１例の加工部３における製造方法と同様に、軌道輪の製造方法が完了する。

図１７を参照して、図１２〜図１６に示す加工後の軌道輪１１は、曲面３５Ａに形成される凸形状面１１Ｂに加え、それと並ぶように凸形状面１１Ｂの内側に、成形体２Ａの厚み方向上方に折り曲げられた屈曲部１１Ｄが形成されている。一方、凸形状面１１Ｂおよび屈曲部１１Ｄが形成される側の主表面と反対側の主表面は、ベース部３６の平坦な表面により形成された平坦形状面１１Ｃとなっている。

また図１０と同様に、図１７においても、図１の上側の領域Ａの軌道輪１１は、下側の面がニードルころ１２に接触するため、平坦形状面１１Ｃが上側を向き凸形状面１１Ｂおよび屈曲部１１Ｄが下側を向くように配置される。また図１の下側の領域Ｂの軌道輪１１は、上側の面がニードルころ１２に接触するため、平坦形状面１１Ｃが下側を向き凸形状面１１Ｂおよび屈曲部１１Ｄが上側を向くように配置される。

なお図示を省略するが、図１２の加工部３の第３例に対して、ベース部３６側が第１の型すなわち凹形状の曲面３６Ａ（図１１参照）および切欠き部（図１２の切欠き部３５Ｂ参照）を有し、プレス部３５側が平坦な表面を有する第２の型として配置された構成が適用されてもよい。

なお、上述したコイル材２に対する加熱処理が大気雰囲気下で実施される場合には、本実施の形態に係る軌道輪の製造方法は、軌道輪を得る工程の後に、軌道輪（成形体）１１の表面に形成された酸化膜（酸化スケール）を除去する工程を備えるのが好ましい。酸化膜を除去する方法は、任意の方法とすることができるが、たとえば鋼などからなる硬質の粒子を軌道輪１１に吹き付けるショットブラスト処理が実施されていてもよい。

本実施の形態に係る軌道輪の製造方法は、上記の構成に限られるものではない。
コイル材２に張力を加える方法としては、加工部３のプレス用ダイ３０および成形用ダイ３１，３２の近傍に設けられた第１クランプ部５１および第２クランプ部５２を用いる方法に限られない。たとえば、図６における第１クランプ部５１に代えて、図１９に示すように加工部３にコイル材２を供給可能に設けられている供給部６０（アンコイラ）を用いてもよいし、図２０に示すように供給部６０から加工部３に供給されるコイル材２の歪みを矯正可能に設けられている矯正部７０（レベラ）を用いてもよい。このようにしても、これらと第２クランプ部５２とのうちの少なくとも一方を駆動させることにより、これらと第２クランプ部５２との間に位置するコイル材２に張力を加えることができる。

たとえば、供給部６０に巻き戻し動作をさせることにより、供給部６０と第２クランプ部５２とにより保持されているコイル材２の延在方向における２点間に張力を加えることができる。また、たとえばコイル材２の延在方向において第２クランプ部５２を矯正部７０から離すように移動させることにより、矯正部７０と第２クランプ部５２とにより保持されているコイル材２の延在方向における２点間に張力を加えることができる。

コイル材２の加熱方法としては、直流電流による通電加熱に限られるものではなく、交流電流による通電加熱、間接抵抗加熱、誘導加熱、接触伝熱および遠赤外線加熱からなる群より選択される少なくともいずれかの方法を採用することができる。以下、各加熱方法についてより詳細に説明する。

図２１を参照して、通電加熱では、被加熱物１００（コイル材２）を直接通電して生じたジュール熱により被加熱物１００を加熱する。直流電流により通電加熱する場合には上述の通りだが、交流電流により通電加熱する場合には交流電源から通電端子４１を介してコイル材２に交流電流が供給され、これにより生じたジュール熱によりコイル材２が加熱される。

図２２を参照して、間接抵抗加熱では、所定の抵抗を有する発熱体１０２を通電して生じたジュール熱により、発熱体１０２の近くに配置された被加熱物１００を間接的に加熱する。発熱体１０２に対しては、直流電流が供給されてもよいし、交流電流が供給されてもよい。

図２３を参照して、誘導加熱においては、コイル１０３に対して交流電源１０４から交流電流が供給されることにより、被加熱物１００において交番磁束Ｂが発生する。また被加熱物１００において、交番磁束Ｂを打ち消す方向に渦電流Ｉが発生する。そして、渦電流Ｉと被加熱物１００の抵抗Ｒとにより生じた発熱によって、被加熱物１００が加熱される。

図２４を参照して、接触伝熱においては、内部加熱ロール１０５と外部加熱ロール１０６からの伝熱によって、被加熱物１００が加熱される。また遠赤外線加熱においては、被加熱物に遠赤外線を照射することにより、遠赤外エネルギーが当該被加熱物に与えられる。これにより、被加熱物を構成する原子間の振動が活性化することで発熱が生じ、被加熱物が加熱される。

また、本実施の形態に係る軌道輪の製造方法では、図１５に示すように、成形体２Ａの内周部が成形体２Ａの厚み方向に向くように折り曲げられることにより、加工部３において成形体２Ａに成形加工が施されているが、これに限られるものではない。図２５に示す加工部３の構成の第４例を参照して、リング状の成形体２Ａの外周部（内周部ではなく）に成形加工が施されてもよい。この場合、成形用ダイ３２の内周面において径方向内側に突出する凸部３２Ａが形成されている。このため、上記実施の形態の場合と同様にプレス用ダイ３０のストロークを行った場合、リング状の成形体２Ａの外周部が当該凸部３２Ａに接触する。そして、上記実施の形態の場合と同様に、プレス用ダイ３０が下死点に到達するまでストロークされる。これにより、図２５に示すように、成形体２Ａの外周部が、当該成形体２Ａの厚み方向に向くように折り曲げられる。このようにしても、焼入れ処理の前に加工部３において成形体２Ａに成形加工を施すことができ、上記実施の形態の場合と同様の効果を奏することができる。

また、第１クランプ部５１および第２クランプ部５２において、コイル材２を上下方向に挟み込んでこれを保持する一方の部材は通電端子４１を兼ねていてもよい。この場合、第１クランプ部５１および第２クランプ部５２において、当該一方の部材とコイル材２を挟んで反対側に位置する他方の部材は、当該一方の部材との間で通電不能にもうけられている。このようにすれば、加工部３の構成を簡略化することができる。

次に、本実施の形態に係る軌道輪の製造方法による作用効果について、比較例を参照しながら説明する。まず、比較例における軌道輪の製造方法について、図２６〜図３４を参照して説明する。図２６を参照して、まず、圧延された薄板状の鋼材がコイル状に巻き取られたコイル材２００が準備される。次に、図２７および図２８を参照して、コイル材２００がダイ３１０上に設置され、ダイ３００をダイ３１０側へストロークすることにより、コイル材２００に打抜き加工が施される。これにより、リング状の成形体２００Ａが得られる。次に、図２９および図３０を参照して、成形体２００Ａがダイ３３０上に設置され、ダイ３２０をダイ３３０側へストロークすることにより、成形体２００Ａの内周部に成形加工が施される。

次に、図３１を参照して、熱処理前の段取り工程において、複数の成形体２００Ａがバー４１０に掛けられた状態で並べられる。その後、図３１および図３２を参照して、これらの成形体２００Ａが浸炭炉４００の中に入れられ、当該成形体２００Ａに対して浸炭処理が実施される。次に、図３３を参照して、浸炭処理後の成形体２００Ａに衝風４２０を当てて冷却することにより、当該成形体２００Ａに焼入れ処理が施される。最後に、図３４を参照して、焼戻炉４３０において焼入れ処理後の成形体２００Ａに対してプレステンパーが施される。以上のように、比較例の軌道輪の製造方法は多くの工程からなるため、軌道輪の製造コストが高くなる。

これに対して、本実施の形態に係る軌道輪の製造方法では、コイル材２の加熱、打抜、成形加工および焼入れ処理のそれぞれの工程が、全て機械部品製造装置１０において一つの工程として実施される。そのため、上記比較例における軌道輪の製造方法のように、上記工程が別々に実施される場合に比べて、製造工程をより短縮することができる。その結果、軌道輪の製造コストをより低減することが可能になり、より安価な軌道輪の提供が可能になる。

さらに、本実施の形態に係る軌道輪の製造方法において、軌道輪を得る工程では、コイル材２に対してコイル材２の表面に沿った少なくとも一方向に張力を加えた状態で、加熱と打ち抜きとが行われる。そのため、当該軌道輪を得る工程において鋼材に対して張力を加えていない状態で上記加熱および上記打ち抜きを行う場合と比べて、得られる軌道輪の加工品質を向上させることができる。

具体的には、鋼材に対して上記張力を印加せずに、鋼材を成形台においてＡ₁変態点以上の温度に加熱する場合には、鋼材に加熱による変形が生じる。特に、スラストニードルころ軸受の軌道輪は、上述のように肉厚が薄いために加熱により変形が生じやすい。鋼材においてこのような変形が生じた場合、変形部分が加工部３（プレス機）の一部（たとえば成形用ダイ３２）と接触する可能性が有る。このような接触が生じると、鋼材に与えられた熱は当該接触している部分から成形台に放熱されるため、鋼材（特に加工対象部分。たとえば２つのクランプ部にそれぞれ保持されている部分に挟まれている部分）に熱分布が生じてＡ₁変態点以上の温度まで加熱されない領域が生じることがある。その結果、鋼材に対して上記張力を印加せずに成形台において鋼材をＡ₁変態点以上の温度に加熱されて、さらに打ち抜きおよび焼入れ処理されて得られた軌道輪には、上記変形に起因した加熱不良により十分な加工品質が得られていないものが生じることがあった。さらに、鋼材に対して上記張力を印加せずに、鋼材を成形台において打ち抜き加工をする場合には、鋼材に加熱による変形が生じた状態で打ち抜き加工を行うことになるため、打ち抜き加工の精度が低下するという問題があった。

これに対し、本実施の形態に係る軌道輪の製造方法において、軌道輪を得る工程では、コイル材２に対してコイル材２の表面に沿った少なくとも一方向に張力を加えた状態で加熱が行われるため、加熱によるコイル材２の変形を軽減または抑制することができる。その結果、コイル材２と加工部３とが接触することを防止することができるため、コイル材２から加工部３へのコイル材２の一部分を介した放熱が抑制されており、コイル材２の上記加工対象部分の全体をＡ₁変態点以上の温度に加熱することができる。また、変形が軽減または抑制されたコイル材２に対して打ち抜き加工を行うことができる。その結果、本実施の形態に係る軌道輪の製造方法により製造された軌道輪１１は、打ち抜き加工の精度低下が抑制されており、高精度で加工されている。また、当該軌道輪１１は、加工品質のバラつきが低減されている。

さらに、本願発明者らは、軌道輪を得る工程においてコイル材２に印加される張力とコイル材２の上記第１部分と第２部分との間隔の熱膨張量との関係に応じて製造される軌道輪の表面粗さが変化することを見出した。軌道輪を得る工程においてコイル材２の第１部分と第２部分との間に印加される張力は、当該第１部分と第２部分との間隔を、軌道輪を得る工程において上記温度に加熱されることによるコイル材２の第１部分と第２部分との間隔の熱膨張量に対応する長さ分広げるように印加される。本願発明者らは、このような微小な張力がコイル材２に印加されて上述のように製造された軌道輪の表面粗さが、第１部分と第２部分との間隔を上記熱膨張量よりも広げるような大きな張力がコイル材２に印加されて同様に製造された軌道輪の表面粗さよりも小さいことを確認した（詳細は後述する）。つまり、本実施の形態に係る軌道輪の製造方法によれば、熱膨張量よりも大きく変形するような大きな張力をコイル材２に印加した状態で上記加熱および上記打ち抜き加工を行う場合と比べて、得られる軌道輪の表面の品質を向上させることができる。

好ましくは、張力は、コイル材２がＡ₁変態点以上の温度に加熱されることによる当該第１部分と第２部分との間隔の熱膨張量だけ、当該第１部分と第２部分との間隔を広げるように印加される。このような軌道輪の製造方法によれば、上述のように軌道輪１１の打ち抜き加工精度と、軌道輪１１の表面の品質とを同時に最大限向上させることができ、安価でかつ高い加工品質を有している軌道輪１１を製造することができる。

上記張力は、０ＭＰａ超え５０ＭＰａ未満であるのが好ましい。このようにすれば、図３に示されるようにコイル材２に張力が印加されてから除荷されるまで一定の張力を印加させておくことにより、コイル材２がＡ₁変態点以上の温度に加熱されることによる当該第１部分と第２部分との間隔の熱膨張量以下だけ、当該第１部分と第２部分との間隔を広げることができる。その結果、上述のような軌道輪１１を容易に製造することができる。

上記軌道輪の製造方法の上記軌道輪を得る工程において、コイル材２には、加工部３にコイル材２を供給可能に設けられている供給部６０、供給部６０から加工部３に供給される鋼材の歪みを矯正可能に設けられている矯正部７０、およびコイル材２の一部分を保持可能に設けられている第１クランプ部５１の少なくともいずれか１つと、当該１つと加工部３に対して反対側に位置し、コイル材２の他の一部分を保持可能に設けられている第２クランプ部５２とを用いて、張力が加えられる。これにより、供給部６０、矯正部７０および第１クランプ部５１の少なくともいずれか１つと、第２クランプ部５２とが、それぞれコイル材２を保持している状態で互いに離れるように相対的に移動することにより、加工部３において加熱および打ち抜きの各工程が実施されるコイル材２に対して張力を加えることができる。このようにすれば、安価でかつ加工品質の高い軌道輪１１を得ることができる。

次に、上記軌道輪の製造方法においては、成形台としての加工部３が、コイル材２を打ち抜くための第１の型であるたとえばプレス用ダイ３０と、それに対向する第２の型である成形用ダイ３１，３２とを含んでいる。そして図６〜図９、図１２〜図１６に示すように、プレス用ダイ３０のプレス部３５には凹形状の曲面３５Ａを有し、成形用ダイ３１，３２側のベース部３６のコイル材２を打ち抜く部分は平坦な表面を有している。このため当該加工部３の上記曲面３５Ａとベース部３６の平坦な表面とに挟まれ打ち抜かれる軌道輪１１は、その一方の面が図１０の凸形状面１１Ｂのように凸形状の曲面を有することとなり、他方の面が図１０の平坦形状面１１Ｃのような平坦な表面を有することとなる。軌道輪１１の一方の面はプレス部３５の曲面３５Ａの凹形状が転写され、他方の面はベース部３６の平坦な表面が転写されるためである。

凸形状面１１Ｂが形成されることにより、凸形状面１１Ｂがこれに接触するニードルころ１２との間でエッジロードおよび作動滑りを発生させる可能性を低減することができる。このため、エッジロードによる破損および作動滑りによる発熱を低減することができる。エッジロードは特に、軌道輪１１のニードルころ１２との接触面が非常に平坦な直線状であることにより、その接触面の端部が外力分担に過敏になることにより生じる不具合である。このため凸形状面１１Ｂを形成してそのニードルころ１２との接触面を曲面にすることにより、エッジロードの発生を抑制することができる。またエッジロードの発生を抑制することにより、転動体が転がるときのこれを挟む軌道輪との間の面の部分で発生する互いに反対方向の滑り運動である作動滑りを抑制することもできる。したがってスラストニードル軸受をより安定に動作させることができ、その寿命を向上させることができる。

一方、他方の面が平坦形状面１１Ｃであることにより、スラストニードル軸受全体の最表面が平坦となり、それを安定に載置および保管することができる。

上記軌道輪の製造方法において、コイル材２は、０．４質量％以上の炭素を含んでいてもよい。コイル材２は、２ｍｍ以下の厚みを有していてもよい。またコイル材２は、厚み方向においてリング状に打ち抜かれてもよい。これにより、焼入れ処理後において高い硬度を有する軌道輪１１を製造することができる。また、このように比較的薄いコイル材２を用いることにより、当該コイル材２の打抜きが容易になり、かつ当該コイル材２に対して十分な焼入れ処理を実施することができる。

上記軌道輪の製造方法において、コイル材２は、通電加熱、間接抵抗加熱、誘導加熱、接触伝熱および遠赤外線加熱からなる群より選択される少なくともいずれかの方法により加熱されてもよい。このように、上記軌道輪の製造方法においては、コイル材２の加熱方法として任意の加熱方法を採用することができる。

なお、通電加熱では、コイル材２に直流電流または交流電流が供給されることにより生じた発熱によりコイル材２が加熱されてもよい。このように、通電加熱においては、直流電流および交流電流のいずれも採用することができる。

上記軌道輪の製造方法においては、７００ＨＶ以上の硬度を有する軌道輪１１が得られてもよい。このように、上記軌道輪の製造方法においては、製造工程を短縮するとともに、コイル材２に対して十分な焼入れ処理を実施することにより、当該焼入れ処理後において高い硬度を有する軌道輪１１を製造することができる。

上記軌道輪の製造方法において、焼入れ処理の前に、加工部３においてリング状の鋼材（リング状の成形体２Ａ）に成形加工が施されてもよい。成形加工では、リング状の鋼材２Ａの内周部または外周部が、リング状の鋼材２Ａの厚み方向に向くように折り曲げられてもよい。これにより、コイル材２の加熱、打抜、成形加工および焼入れ処理のそれぞれの工程を、全て機械部品製造装置１０において一つの工程として実施することができる。その結果、軌道輪１１の製造工程をさらに短縮することができる。また、リング形状の内周部または外周部が厚み方向に折り曲げられたスラスト軸受用軌道輪１１を製造することができる。

上記軌道輪の製造方法の上記軌道輪を得る工程において、コイル材２は酸素含有雰囲気下で加熱され、軌道輪１１を得る工程の後に、軌道輪１１の表面に形成された酸化膜を除去する工程を備えてもよい。上記酸化膜を除去する工程後の軌道輪１１の表面粗さＲａが０．１５μｍ以下である。つまり、本実施の形態に係る軌道輪の製造方法によれば、表面粗さが小さく加工精度の高い軌道輪１１を大気雰囲気下において低コストで製造することができる。

さらに、本実施の形態に係る軌道輪の製造方法は、上述のような機械部品製造装置１０を用いることにより、図２６〜３４に示されるような従来の機械部品製造装置を用いる従来の軌道輪の製造方法と比べて、軌道輪１１の製造に係る時間を短縮することができる。

具体的には、機械部品製造装置１０は、通電加熱によりコイル材２をＡ₁変態点以上の目標温度に加熱する加熱部４と、コイル材２に対してコイル材２の表面に沿った少なくとも一方向に張力を付与可能に形成されている張力付与部５と、加熱部４により加熱され、かつ張力付与部５により張力が付与されたコイル材２の一部を打ち抜くとともに打ち抜かれたコイル材２の一部を急冷して焼入れ処理する加工部３と、加熱部４による加熱温度を制御する制御部６を備える。上記制御部６は、コイル材２が目標温度に達する前に加熱部４の出力を低下させる。

このような機械部品製造装置１０は、加熱部４の出力（電流値）を高めてコイル材２の温度を目標温度まで速やかに加熱することができる。さらに、コイル材２の温度が目標温度に到達する前に加熱部４の出力を制御部６が低下するため、コイル材２の温度が目標温度に到達した後に加熱部４の出力が低下される従来のダイクエンチ加工法と比べて、コイル材２の温度が目標温度に達した後の当該温度のオーバーシュートを抑制することができる。そのため、機械部品製造装置１０によれば、従来のダイクエンチ加工に用いられる機械部品製造装置と比べて、軌道輪の製造方法において通電加熱開始から通電加熱完了までの時間を短縮することができ、軌道輪１１の製造に係る時間を短縮することができる。つまり、機械部品製造装置１０によれば、軌道輪の製造方法の高スループットを実現可能である。また、張力付与部５によりプレス用ダイ３０と成形用ダイ３１，３２との間に配置されたコイル材２に対して張力を付与することができるため、上述のように加工品質の高い軌道輪１１を得ることができる。

上記機械部品製造装置１０において、加熱部４は直流安定化電源４２を含んでいるのが好ましい。これにより、制御部６は、加熱部４からコイル材２に対して供給される直流電流値を高精度に制御することができる。このような機械部品製造装置１０によれば、コイル材２の温度が目標温度に達した後の当該温度のオーバーシュートをより効果的に抑制することができる。

直流安定化電源４２は、ロードレギュレーション０．２％以下、かつ、ラインレギュレーション０．２％以下であるのが好ましい。このような直流安定化電源４２は入力電圧および負荷電流の変動に対する出力電圧の変動が十分に抑制されているため、コイル材２に供給する電流値の変動を十分に抑制することができる。この結果、このような直流安定化電源４２を備える機械部品製造装置１０によれば、コイル材２の温度が目標温度に達した後の当該温度のオーバーシュートをより効果的に抑制することができる。

直流安定化電源４２は、サンプリング周期が１０ｍｓ以下であるのが好ましい。これにより、直流安定化電源４２は出力電圧の変動を１０ｍｓ以下の周期でサンプリングすることができる。そのため、制御部６は、加熱部４からコイル材２に対して供給される直流電流値を直流安定化電源４２によりサンプリングされたデータに基づいて高精度に制御することができる。

上記制御部６は、コイル材２が上記目標温度の８０％以上９５％以下の温度に達したときに、加熱部４の出力を低下させるように設けられているのが好ましい。これにより、制御部６はコイル材２の温度が目標温度に達した後に当該温度のオーバーシュートをより効果的に抑制することができる。その結果、上記加熱部４によるコイル材２の加熱温度のオーバーシュートが上記目標温度の１％以内とすることができる。このような機械部品製造装置１０を用いることにより、上述した従来の軌道輪の製造方法と比べて軌道輪１１の製造に係る時間を大幅に短縮することができる。

本実施の形態に係る軌道輪の製造方法により製造された軌道輪１１は、以下のように評価することにより高い加工品質を有していることを確認できた。以下、図３５〜図３８を用いてそのことについて説明する。

具体的には、鋼材ＳＡＥ１０７０からなるコイル材２と図３５に示す機械部品製造装置１０とを用いて本実施の形態に係る軌道輪の製造方法を実施した。図３５に示す機械部品製造装置１０は、第１クランプ部５１と一方の通電端子４１とが１つのシリンダ５３に接続されており、第２クランプ部５２と他方の通電端子４１とが別の１つのシリンダ５４に接続されている構成とした。さらに、第１クランプ部５１および第２クランプ部５２において、コイル材２を上下方向に挟み込んでこれを保持する一方の部材と通電端子４１とは、コイル材２に対して同時に接触可能な構成とした。つまり、第１クランプ部５１および第２クランプ部５２において当該一方の部材とコイル材２を挟んで反対側に位置する他方の部材上にコイル材２を配置し、当該一方の部材を降下させてコイル材２に接触させることにより、通電端子４１をコイル材２に接触可能な構成とした。

図３５に示す機械部品製造装置１０を用いて、コイル材２に対して延在方向に１０ＭＰａの張力を印加した状態のまま、大気雰囲気下においてＡ₁変態点以上の温度である１０００℃までコイル材２を通電加熱し、その後ダイクエンチ加工を行った。つまり、第１クランプ部５１と第２クランプ部５２とによるコイル材２に対する引っ張り量は、熱膨張によるコイル材２の伸び量（コイル材２の熱膨張係数（１０×１０^−５／℃）、上記第１部分と上記第２部分との間隔Ｌｍｍ、およびコイル材２のクランプ後の温度変化ΔＴ℃を掛け合わせた量）以下とした。さらに、ダイクエンチ加工後、得られた成形体に対して酸化スケール除去工程としてタンブラ処理を行った。

図３６を参照して、図中の点線で囲まれた部分の拡大形状が図中の右側に示されている。図３５の機械部品製造装置１０に含まれる第１の型としてのプレス用ダイ３０は、プレス部３５の点線で囲まれた最下面が、幅１０ｍｍの範囲における反りの最大値が１７μｍの曲面３５Ａを有している。一方、図示されないが、図３５の機械部品製造装置１０に含まれる第２の型としてのベース部３６は平坦な表面を有している。

図３７を参照して、上記の第１および第２の型を有する機械部品製造装置１０を用いてコイル材２に対して打ち抜きなどのダイクエンチ加工を行なうことにより、軌道輪１１が形成された。その軌道輪１１は、一方の主表面が、プレス部３５の曲面３５Ａの転写により凸形状面１１Ｂ（図１０および図１７参照）を有していることが確認された。その凸形状面１１Ｂは、幅１０ｍｍの範囲における反りの最大値が１７μｍであった。

このようにして製造された複数の軌道輪１１（鋼材：ＳＡＥ１０７０）に対してビッカース硬さ測定を行った結果、平均の硬さは約７９０ＨＶであった。また、この軌道輪１１の一部を切断し、その断面をナイタル腐食し、当該断面を光学顕微鏡によりミクロ組織観察した場合、図３８の写真のようなマルテンサイト組織が確認された。

このように、本実施の形態に係る軌道輪の製造方法によれば、製造工程の短縮を図るとともに、十分な焼入れ処理を施すことにより高い硬度を有し、かつ高い加工品質を有する軌道輪１１を製造することができることが確認された。また当該軌道輪の表面には凸形状面１１Ｂ（図１０および図１７参照）が形成されることにより、エッジロードによる破損および作動滑りによる発熱を抑制することができると考えられる。

以上のように本発明の実施の形態および実施例について説明を行ったが、上述の実施の形態を様々に変形することも可能である。また、本発明の範囲は上述の実施の形態に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むことが意図される。

本発明の軌道輪の製造方法は、高い加工精度が要求される軌道輪の製造方法に特に有利に適用され得る。

１スラストニードルころ軸受、２，２００コイル材、３加工部、４加熱部、５張力付与部、６制御部、１０機械部品製造装置、１１軌道輪、１１Ａ軌道輪転走面、１１Ｂ凸形状面、１１Ｃ平坦形状面、１１Ｄ屈曲部、１２ニードルころ、１２Ａころ転動面、１３保持器、３０プレス用ダイ、３１，３２成形用ダイ、３１Ａ，３２Ａ凸部、３５プレス部、３５Ａ，３６Ａ曲面、３５Ｂ切欠き部、３５Ｃ水冷回路、３６ベース部、４１通電端子、４２直流安定化電源、５１第１クランプ部、５２第２クランプ部、５３，５４シリンダ、６０供給部、７０矯正部、１００被加熱物、１０２発熱体、１０３コイル、１０４交流電源、１０５内部加熱ロール、１０６外部加熱ロール、２００Ａ成形体、３００，３１０，３２０，３３０ダイ、４００浸炭炉、４１０バー、４２０衝風、４３０焼戻炉。

Claims

スラストニードルころ軸受の軌道輪の製造方法であって、
鋼材および前記鋼材から前記軌道輪を得るための成形台を準備する工程と、
前記鋼材を前記成形台に設置する工程と、
前記成形台において前記鋼材をＡ₁変態点以上の温度に加熱した後に前記鋼材の一部を
リング状に打ち抜き、その後、前記成形台においてリング状の前記鋼材を焼入れ処理することにより前記軌道輪を得る工程とを備え、
前記軌道輪を得る工程では、前記鋼材の表面に沿った少なくとも一方向において前記成形台を挟んで間隔を隔てた前記鋼材の第１部分と第２部分との間に張力を加えた状態で、前記加熱と前記打ち抜きとを行い、
前記張力は、前記第１部分と前記第２部分との間隔を、前記軌道輪を得る工程において前記温度に加熱されることによる前記鋼材の前記第１部分と前記第２部分との間隔の熱膨張量に対応する長さ分広げるように印加され、
前記成形台は、前記鋼材を打ち抜くための第１の型および前記第１の型に対向する第２の型を含み、前記第１の型または前記第２の型の成形面は凹形状の曲面を有する、軌道輪の製造方法。
前記成形台のうち前記凹形状の曲面を有する型に対向する型は平坦な表面を有する、請求項１に記載の軌道輪の製造方法。
前記鋼材は、０．４質量％以上の炭素を含み、２ｍｍ以下の厚みを有しており、かつ前記厚み方向においてリング状に打ち抜かれる、請求項１または２に記載の軌道輪の製造方法。
前記軌道輪を得る工程において、前記鋼材は、通電加熱、間接抵抗加熱、誘導加熱、接触伝熱、および遠赤外線加熱からなる群から選択される少なくともいずれか１つの方法により加熱される、請求項１〜３のいずれか１項に記載の軌道輪の製造方法。
７００ＨＶ以上の硬度を有する前記軌道輪が得られる、請求項１〜４のいずれか１項に記載の軌道輪の製造方法。
前記焼入れ処理の前に、前記成形台においてリング状の前記鋼材に成形加工が施され、
前記成形加工では、リング状の前記鋼材の内周部または外周部が、リング状の前記鋼材の厚み方向に向くように折り曲げられる、請求項１〜５のいずれか１項に記載の軌道輪の製造方法。