JPS5877912A - 回転軸体 - Google Patents
回転軸体Info
- Publication number
- JPS5877912A JPS5877912A JP17460281A JP17460281A JPS5877912A JP S5877912 A JPS5877912 A JP S5877912A JP 17460281 A JP17460281 A JP 17460281A JP 17460281 A JP17460281 A JP 17460281A JP S5877912 A JPS5877912 A JP S5877912A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- shaft
- heat treatment
- keyway
- energy density
- stress
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C3/00—Shafts; Axles; Cranks; Eccentrics
- F16C3/02—Shafts; Axles
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Ocean & Marine Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（ａ） 技術分野の説明
本発明は、迅速Ｃ二表面硬化熱処理し、熱ひずみが極め
て少なく、かつ硬化４二よシ強度が大きいキー溝を有す
る回転軸体嬬；関する。
て少なく、かつ硬化４二よシ強度が大きいキー溝を有す
る回転軸体嬬；関する。
（呻 従来技術の説明
嬉１図６＝、モータ等のシャ７）１の回転を被回転伝達
体２−二伝える九め１；キー溝４（：中−：１を打ち込
み、固着した状盤の回転軸体の断面・を示す。
体２−二伝える九め１；キー溝４（：中−：１を打ち込
み、固着した状盤の回転軸体の断面・を示す。
一般一二は、キー１１１４とキー３の置台は盛固な状態
にするため強い力で・キー３を打ち込むので、それによ
る応力はシャフト断面に２Ｍ２図（ａ）のよう６＝分布
する。最大応力σｗａｘは、キー溝角隅部４ａおよび４
ｂ幅＝生じる。
にするため強い力で・キー３を打ち込むので、それによ
る応力はシャフト断面に２Ｍ２図（ａ）のよう６＝分布
する。最大応力σｗａｘは、キー溝角隅部４ａおよび４
ｂ幅＝生じる。
一方、シャフト１が回転し、ねじ９が慟らくとキー溝醸
二はせん断応力τが生じる。せん断応力の分布はシャフ
トの回転方向によって異なるが、再転、逆転を繰返すよ
うな場合１二は、シャフト断面（二嬉２図（ｂ） ４：
示すようなせん断応力が分布する。
二はせん断応力τが生じる。せん断応力の分布はシャフ
トの回転方向によって異なるが、再転、逆転を繰返すよ
うな場合１二は、シャフト断面（二嬉２図（ｂ） ４：
示すようなせん断応力が分布する。
最大ぜん断応力ｒｍｘは打ち込みによる応力と同様キー
溝角隅部４畠および４ｂ４二生じる。したがって、キー
溝角隅部４ａお半び４ｂ４＝は、−■と１真の両者゛が
重畳した応力状態となり、著しく大きな応力となる。そ
の丸め、それが基でキー溝角隅部４ａあるいは４ｂ（二
き裂が生じ、回転伝達の繰返し６＝よりそのき裟が除々
６：進展し、シャフトが疲労破壊するという大きな事故
もしばしばである。
溝角隅部４畠および４ｂ４二生じる。したがって、キー
溝角隅部４ａお半び４ｂ４＝は、−■と１真の両者゛が
重畳した応力状態となり、著しく大きな応力となる。そ
の丸め、それが基でキー溝角隅部４ａあるいは４ｂ（二
き裂が生じ、回転伝達の繰返し６＝よりそのき裟が除々
６：進展し、シャフトが疲労破壊するという大きな事故
もしばしばである。
そこで、重畳なシャフトの場合６二は、キー溝に表面硬
化熱処理等を施し、局部的−二強度を高めている。どの
ような場合の熱処理としては従来は一般゛櫨二浸炭焼入
れが主−二行なわれている。しかしながら浸炭焼入れは
、低炭素鋼材料表面への炭素拡敏速度が極めて遅いため
、焼入れを終るまで（二長時間を費す上、工程も多く経
済性が惚めて悪い。
化熱処理等を施し、局部的−二強度を高めている。どの
ような場合の熱処理としては従来は一般゛櫨二浸炭焼入
れが主−二行なわれている。しかしながら浸炭焼入れは
、低炭素鋼材料表面への炭素拡敏速度が極めて遅いため
、焼入れを終るまで（二長時間を費す上、工程も多く経
済性が惚めて悪い。
また、材料表面への炭素拡散視象を利用している丸め、
キー溝のような曲率の小さい角隅部を有する複雑な形状
の不連続部分では浸級の程度１二はらつきが出やすく信
頼性に欠ける。さら（二浸縦焼入れは、焼入温度から水
などの冷却剤に浸漬し急速（二冷却するため、熱処理歪
が樵めて大きく焼割れも発生しやすい。
キー溝のような曲率の小さい角隅部を有する複雑な形状
の不連続部分では浸級の程度１二はらつきが出やすく信
頼性に欠ける。さら（二浸縦焼入れは、焼入温度から水
などの冷却剤に浸漬し急速（二冷却するため、熱処理歪
が樵めて大きく焼割れも発生しやすい。
（Ｃ）＠明の目的
そこで本発明は、迅速４二表面彼化熱処理を施すことが
でき、なおかっ、熱処理歪の発生が極めて小さく、また
焼割れも発生しない回転軸体を得ることを目的とする。
でき、なおかっ、熱処理歪の発生が極めて小さく、また
焼割れも発生しない回転軸体を得ることを目的とする。
（ｄ） 発明の構成および作用
次に、本発明の一実施例を第３図シニよ如説明する。第
３図６二おいて、５はし゛−ザ発振癖、６１１はレーザ
＠ｈａ５の発生し九レーザ光、７はレーザ光６ａを集束
するレンズ、６ｂはレンズ７（二よシ集束され友レーザ
光、８はシャ７）１のキー溝の角隅部しレーザ光６ｂが
適確（二照射されるよう（＝シャフトをＳａさせる移動
装置、９は移動装置８とレーず発振器５を制御する制御
装置である。レーザ発振器５はシャツ）１のキー溝角隅
部４ａおよび４ｂｌ二表面硬化熱処理を施す１＝必喪な
エネルギを供給する装置であ抄、本実施例−二おいては
炭酸ガスレーザを使用する。
３図６二おいて、５はし゛−ザ発振癖、６１１はレーザ
＠ｈａ５の発生し九レーザ光、７はレーザ光６ａを集束
するレンズ、６ｂはレンズ７（二よシ集束され友レーザ
光、８はシャ７）１のキー溝の角隅部しレーザ光６ｂが
適確（二照射されるよう（＝シャフトをＳａさせる移動
装置、９は移動装置８とレーず発振器５を制御する制御
装置である。レーザ発振器５はシャツ）１のキー溝角隅
部４ａおよび４ｂｌ二表面硬化熱処理を施す１＝必喪な
エネルギを供給する装置であ抄、本実施例−二おいては
炭酸ガスレーザを使用する。
レーザ発振ｌｌ７Ｉ５より発生したレーザ光６ａは、レ
ンズ７で表面硬化熱処理が可能なエネルギ密度まで集束
され、移動装置８Ｃ；よってシャ７）１のキー溝角隅部
に沿って連続的（二表面硬化熱処理を行なうものである
。制御装置９は熱処理条件を適正区二行なうためＣニレ
ーザ光の密度、発生時間、シャツ）１の移動速度等を制
御するものである。
ンズ７で表面硬化熱処理が可能なエネルギ密度まで集束
され、移動装置８Ｃ；よってシャ７）１のキー溝角隅部
に沿って連続的（二表面硬化熱処理を行なうものである
。制御装置９は熱処理条件を適正区二行なうためＣニレ
ーザ光の密度、発生時間、シャツ）１の移動速度等を制
御するものである。
本実施例仁用いるレーダ光は、エネルギ密度が一１０’
〜１Ｇ”Ｗ／−と極めて高く集束できる。したがって、
レーザ光の照射を受は死領域は急速に加熱され、を九照
射を止め九後は、熱は加熱部鴫二比べてはるか幅二大き
い体積を占める母材側鴫二速やかに拡畝するので、加熱
部は急速６二冷却される。この結果、シャフトキー溝の
レーザ光の照射を受は九部分は急熱急冷されて局部的−
二焼入れされた表面硬化層が得られる。
〜１Ｇ”Ｗ／−と極めて高く集束できる。したがって、
レーザ光の照射を受は死領域は急速に加熱され、を九照
射を止め九後は、熱は加熱部鴫二比べてはるか幅二大き
い体積を占める母材側鴫二速やかに拡畝するので、加熱
部は急速６二冷却される。この結果、シャフトキー溝の
レーザ光の照射を受は九部分は急熱急冷されて局部的−
二焼入れされた表面硬化層が得られる。
前記実施例では、移動装ＷＬ８≦ニシャフト１を取付け
て表面硬化熱処理を施した場合（二ついて示したが、キ
ー溝加工時喀；おいても第３図と同゛様の構成（二より
、一連の工程あるいはキー溝加工と同時（二表面硬化熱
処理を施すことはもちろん可能である。
て表面硬化熱処理を施した場合（二ついて示したが、キ
ー溝加工時喀；おいても第３図と同゛様の構成（二より
、一連の工程あるいはキー溝加工と同時（二表面硬化熱
処理を施すことはもちろん可能である。
第４図は、シャフトのキー溝隅角隅部−二本実施例のレ
ーザ光を照射することによって形成された表面硬化層４
．および４鵞と、表面の硬さ分布を測定し九特性図を示
す。曲線１０は従来の方法で加工したキー溝の特性図、
曲線１１は本冥施例のキー溝角隅部１ニレーザ光照射を
施し九シャフトの特性図である。曲線１１（本実施例）
は曲線１０（従来品）に比べて硬さが大きくなっている
。かたさと引張強さとは比例関係があり、か九さが大き
いと引張強さも大きいので、本実施例（二より製作した
シャフトは従来品よりも強くなってお９、より高荷重（
二耐えられること６二なる０ ｇ５ｇは、前記シャフトと被回転伝達体をキーによａＩ
ｊ１着し九結合体−二繰返しねじ９応力を加えて疲労破
壊試験をした結果を示す。嬉５図−二おいて縦軸は負荷
し九試験応力８、横軸は破壊までに２畳し九応力の繰返
し数Ｎでそれぞれ対数目盛で表示しである。−線１２が
従来の方法によって製作し九シャフトの特性、−繍１３
が本実施例のシャフトのキー溝角隅部にレーず光照射を
施し九シャフトの特性−線である。第５図で例えば試験
応力８．４＝おける破壊までの繰返し数ＮｌおよびＮ、
を比較してわかるよう６；、本実施例の破壊繰返し数は
従来品鑞二比べて１０倍以上４二延長されている。
ーザ光を照射することによって形成された表面硬化層４
．および４鵞と、表面の硬さ分布を測定し九特性図を示
す。曲線１０は従来の方法で加工したキー溝の特性図、
曲線１１は本冥施例のキー溝角隅部１ニレーザ光照射を
施し九シャフトの特性図である。曲線１１（本実施例）
は曲線１０（従来品）に比べて硬さが大きくなっている
。かたさと引張強さとは比例関係があり、か九さが大き
いと引張強さも大きいので、本実施例（二より製作した
シャフトは従来品よりも強くなってお９、より高荷重（
二耐えられること６二なる０ ｇ５ｇは、前記シャフトと被回転伝達体をキーによａＩ
ｊ１着し九結合体−二繰返しねじ９応力を加えて疲労破
壊試験をした結果を示す。嬉５図−二おいて縦軸は負荷
し九試験応力８、横軸は破壊までに２畳し九応力の繰返
し数Ｎでそれぞれ対数目盛で表示しである。−線１２が
従来の方法によって製作し九シャフトの特性、−繍１３
が本実施例のシャフトのキー溝角隅部にレーず光照射を
施し九シャフトの特性−線である。第５図で例えば試験
応力８．４＝おける破壊までの繰返し数ＮｌおよびＮ、
を比較してわかるよう６；、本実施例の破壊繰返し数は
従来品鑞二比べて１０倍以上４二延長されている。
を九、本実施例のレーザ光照射によりｊ？−溝加工時−
二生じたきす等の微小な応力集中源も表面をわず力ｉ；
溶かすこと≦；よってなくすことができ、きず郷による
疲労強度の低下も防ぐことができる。
二生じたきす等の微小な応力集中源も表面をわず力ｉ；
溶かすこと≦；よってなくすことができ、きず郷による
疲労強度の低下も防ぐことができる。
（ｅ） 発明の効果
このようＣ；本発明１；よ、れば
（１） シャフト回転時のねじり応力の繰返しく二対
する疲労寿命が長くなり、 （２）熱処理（−よる歪が小さいので再仕上、歪矯正尋
の必要がなく、 （３）熱処理ζ二おいて加熱炉、冷却剤を用いないので
作業環境を悪化させない。
する疲労寿命が長くなり、 （２）熱処理（−よる歪が小さいので再仕上、歪矯正尋
の必要がなく、 （３）熱処理ζ二おいて加熱炉、冷却剤を用いないので
作業環境を悪化させない。
等の効果を得ることができ、キー６二よる回転体の連結
のｇｉ幀性を高めることかできる。
のｇｉ幀性を高めることかできる。
尚、本実施例では、レーザ光照射ζ二よる方法を示した
が、同様の高エネルギ密度５ｔｉｔｔである電子ヒーム
等を用いても本発明の効果を上げることができる。
が、同様の高エネルギ密度５ｔｉｔｔである電子ヒーム
等を用いても本発明の効果を上げることができる。
第１図は、キーによるシャフトと被回転伝達一連結体の
断面図、第２図（１）は、キー打込み６二よるキー溝底
の応力分布図、第２図Φ）は、シャフトのねじ９１二よ
る応力分布図、第３図は本発明の一実施例を示す構成図
、第４図は、キー溝の硬化層を示す断面図と硬さ特性図
、第５図は、キー溝を有するシャフトの疲労試験結果の
一例を示す特性図である◎ ｌ・・・回転軸 ２・・・被回転伝達体３・・
・キー ４・・・キー溝（７３１７） 代
理人弁理士 則 近 憲 佑 ０１が１名）第１１１ 第２図 （ｃＬ） （ｂ）第
３ＩＩＪ 第 ４ 図 表面ｂ−ら／）煤さ
断面図、第２図（１）は、キー打込み６二よるキー溝底
の応力分布図、第２図Φ）は、シャフトのねじ９１二よ
る応力分布図、第３図は本発明の一実施例を示す構成図
、第４図は、キー溝の硬化層を示す断面図と硬さ特性図
、第５図は、キー溝を有するシャフトの疲労試験結果の
一例を示す特性図である◎ ｌ・・・回転軸 ２・・・被回転伝達体３・・
・キー ４・・・キー溝（７３１７） 代
理人弁理士 則 近 憲 佑 ０１が１名）第１１１ 第２図 （ｃＬ） （ｂ）第
３ＩＩＪ 第 ４ 図 表面ｂ−ら／）煤さ
Claims (1)
- シャフト被回転伝達体とをキー６二よ）固着する回転軸
体において、キー溝表面に高エネルギー密度熱源を有す
る光線を照射して熱処理することを特徴とｆる回転軸体
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17460281A JPS5877912A (ja) | 1981-11-02 | 1981-11-02 | 回転軸体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17460281A JPS5877912A (ja) | 1981-11-02 | 1981-11-02 | 回転軸体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5877912A true JPS5877912A (ja) | 1983-05-11 |
Family
ID=15981438
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17460281A Pending JPS5877912A (ja) | 1981-11-02 | 1981-11-02 | 回転軸体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5877912A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63318306A (ja) * | 1987-06-18 | 1988-12-27 | 株式会社荏原製作所 | 軸受用脆性材スリ−ブの軸への取付構造 |
-
1981
- 1981-11-02 JP JP17460281A patent/JPS5877912A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63318306A (ja) * | 1987-06-18 | 1988-12-27 | 株式会社荏原製作所 | 軸受用脆性材スリ−ブの軸への取付構造 |
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