WO2011010664A1 - リング状部材の熱処理方法、リング状部材の製造方法、リング状部材、軌道輪、転がり軸受および軌道輪の製造方法 - Google Patents

リング状部材の熱処理方法、リング状部材の製造方法、リング状部材、軌道輪、転がり軸受および軌道輪の製造方法 Download PDF

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大木 力
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Definitions

  • the present invention relates to a heat treatment method for a ring-shaped member, a method for manufacturing the ring-shaped member, a ring-shaped member, a bearing ring, a rolling bearing, and a method for manufacturing the bearing ring.
  • Induction hardening may be employed as a quench hardening treatment for ring-shaped members made of steel such as rolling ring bearing rings.
  • This induction hardening can simplify the equipment and heat treatment in a short time compared to the general quench hardening process in which a ring-shaped member is heated in a furnace and then immersed in a coolant such as oil. It has the advantage that it becomes possible.
  • the ring-shaped member for induction heating so as to face the region. It is necessary to arrange an induction heating member such as a coil. Therefore, when quenching and curing a large ring-shaped member, a large-sized coil corresponding to that and a large-capacity power source corresponding to the coil are required, which raises a problem that the manufacturing cost of the quenching apparatus increases.
  • moving quenching using a small induction heating coil is employed.
  • high-frequency induction heating is performed using a coil that is arranged facing a part of an annular region to be heated of the ring-shaped member and moves relatively along the region.
  • a coolant such as water immediately after passing through the coil
  • the regions are sequentially quenched and hardened.
  • the coil turns once from the quenching start area (quenching start area) and finally quenches the area where quenching should be performed (quenching end area).
  • quenching start area and the quenching end area partially overlap.
  • Patent Document 2 Japanese Patent Laid-Open No. 6-230366 (Patent Document 2)).
  • the quenching is started in a state where the two coils are arranged adjacent to each other, and the quenching is finished at a position where the two coils meet again, thereby avoiding the formation of a soft zone and re-quenching. It is also possible to avoid the occurrence of a region to be generated.
  • a hardened hardened layer may be formed along the rolling surface.
  • the time and cost required for the heat treatment can be reduced as compared with the case where the entire race is quenched and hardened.
  • an induction hardening process is mentioned as a method of forming such a hardening hardening layer.
  • Patent Document 1 has a problem that the number of steps for manufacturing the ring-shaped member is significantly increased. Further, in the method disclosed in Patent Document 2, the residual stress accompanying quench hardening is concentrated in the region that is finally quenched, and there is a concern about the occurrence of heat treatment distortion and quench cracking.
  • the region of the coil that faces the raceway and contributes to the heating of the raceway has a curved shape corresponding to the shape of the raceway. For this reason, when quenching the races of different sizes and shapes, coils corresponding to the shapes of the races are required, which increases the manufacturing cost of the quenching device.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems.
  • the heat treatment method for a ring-shaped member according to the present invention includes an induction heating member that is arranged so as to face a part of a ring-shaped formed body made of steel and that induction-heats the formed body along the circumferential direction of the formed body. And forming the annular heating region heated to a temperature of A 1 point or higher on the molded body by simultaneously rotating the molded body, and the step of simultaneously cooling the entire heating region to a temperature of the MS point or lower. ing.
  • the induction heating member disposed so as to face a part of the ring-shaped molded body relatively rotates along the circumferential direction, whereby the molded body is heated. Is formed. Therefore, it is possible to employ a small induction heating member with respect to the outer shape of the ring-shaped member. As a result, even when a large ring-shaped member is hardened by hardening, the manufacturing cost of the hardening device can be suppressed. Moreover, in the heat processing method of the ring-shaped member of this invention, the whole heating area
  • a ring-shaped member of the present invention capable of forming an annular quenching and hardening region that is homogeneous in the circumferential direction while suppressing the manufacturing cost of the quenching apparatus.
  • a heat treatment method can be provided.
  • the induction heating member in the step of forming the heating region, may relatively rotate two or more times along the circumferential direction of the molded body. Thereby, the dispersion
  • a plurality of induction heating members may be arranged along the circumferential direction of the molded body in the step of forming the heating region.
  • the method for manufacturing a ring-shaped member according to the present invention includes a step of preparing a ring-shaped formed body made of steel and a step of quenching and hardening the formed body. Then, in the step of quenching and curing the molded body, the molded body is quenched and cured using the heat treatment method for a ring-shaped member of the present invention.
  • the method for producing a ring-shaped member of the present invention in the step of quenching and curing the molded body, the molded body is quenched and cured using the heat treatment method for the ring-shaped member of the present invention. Therefore, according to the method for manufacturing a ring-shaped member of the present invention, a method for manufacturing a ring-shaped member capable of forming an annular quenching and hardening region that is homogeneous in the circumferential direction while suppressing the manufacturing cost of the quenching apparatus. Can be provided.
  • the ring-shaped member according to the present invention is manufactured by the above-described method for manufacturing a ring-shaped member of the present invention.
  • the ring-shaped member is manufactured by the method for manufacturing the ring-shaped member of the present invention, so that a uniform quenching and hardening region is formed in the circumferential direction while suppressing the cost of heat treatment.
  • a ring-shaped member can be provided.
  • the bearing ring of the rolling bearing according to the first aspect of the present invention is manufactured by the method for manufacturing a ring-shaped member of the present invention, and has an inner diameter of 1000 mm or more.
  • the ring-shaped member manufacturing method of the present invention produces a ring-shaped quench hardening region that is homogeneous in the circumferential direction while suppressing the cost of heat treatment.
  • a large-sized race ring formed so as to include a rolling surface can be provided.
  • the bearing ring of the rolling bearing according to the second aspect of the present invention is a rolling bearing bearing ring having an inner diameter of 1000 mm or more.
  • the bearing ring of this rolling bearing is characterized in that a hardened hardened layer on the rolling surface, which is a surface on which the rolling elements roll, is formed to a uniform depth over the entire circumference by induction hardening.
  • the bearing ring of the rolling bearing according to the second aspect of the present invention has an inner diameter of 1000 mm or more, is formed by induction hardening, and has an annular shape with a uniform depth along the circumferential direction. It has a hardened hardened layer, and the surface of the hardened hardened layer is a rolling surface.
  • the ring-shaped quench hardening layer along the circumferential direction means a quench hardening layer having a continuous thickness (not discontinuous) in the circumferential direction.
  • a large-sized raceway having excellent durability is formed by forming an annular hardened and hardened layer homogeneous in the circumferential direction by induction hardening.
  • a wheel can be provided.
  • a rolling bearing according to a first aspect of the present invention includes an inner ring, an outer ring disposed so as to surround the outer peripheral side of the inner ring, and a plurality of rolling elements disposed between the inner ring and the outer ring. . And at least any one of the said inner ring
  • the raceway of the rolling bearing formed so that the annular hardened and hardened region that is homogeneous in the circumferential direction includes the rolling surface includes the inner ring and the outer ring. Since it is employed in at least one of them, a rolling bearing with excellent durability can be provided.
  • the main shaft connected to the blade is fixed to the inner ring and the outer ring is fixed to the housing, so that the main shaft rotates with respect to the housing. It can be used as a freely supported rolling bearing (a rolling bearing for a wind power generator).
  • the rolling bearing according to the first aspect of the present invention having excellent durability is suitable as a rolling bearing for wind power generators.
  • point A when heated steel refers to a point that the structure of the steel corresponds to the temperature to start the transformation from ferrite to austenite.
  • M s point means a point corresponding to a temperature at which martensite formation starts when the austenitized steel is cooled.
  • a method for manufacturing a bearing ring according to the first aspect of the present invention is a method for manufacturing a bearing ring for a rolling bearing.
  • the method of manufacturing this bearing ring includes 0.43 to 0.65 mass% carbon, 0.15 to 0.35 mass% silicon, and 0.60 to 1.10 mass%.
  • % Of manganese 0.30% by mass or more and 1.20% by mass or less of chromium, and 0.15% by mass or more and 0.75% by mass or less of molybdenum, and the balance iron and impurities.
  • an induction heating member that is arranged to face a part of the annular region that is to be a rolling surface of the race ring in the molded body, and for induction heating the induction body.
  • the manufacturing method of the bearing ring according to the second aspect of the present invention is a manufacturing method of the bearing ring of the rolling bearing.
  • the method of manufacturing this bearing ring includes 0.43 to 0.65 mass% carbon, 0.15 to 0.35 mass% silicon, and 0.60 to 1.10 mass%.
  • % Manganese 0.30 mass% or more and 1.20 mass% or less chromium, 0.15 mass% or more and 0.75 mass% or less molybdenum, and 0.35 mass% or more and 0.75 mass% or less.
  • the induction heating member arranged so as to face a part of the annular region to be a rolling surface relatively rotates along the circumferential direction, thereby forming a molded body.
  • a heating region is formed. Therefore, it is possible to employ a small induction heating member with respect to the outer shape of the race. As a result, the manufacturing cost of the quenching device can be suppressed even when a large raceway is quenched and hardened.
  • the entire heating region is simultaneously cooled to a temperature below the MS point.
  • the quench hardened layer is uniformly formed along the rolling surface along the rolling surface by induction hardening while suppressing the manufacturing cost of the quenching apparatus. Can do.
  • Carbon 0.43 mass% or more and 0.65% mass% or less
  • the carbon content greatly affects the hardness of the raceway of the raceway after quench hardening. If the carbon content of the steel constituting the formed body (bearing ring) is less than 0.43% by mass, it will be difficult to impart sufficient hardness to the rolling surface after quench hardening. On the other hand, when the carbon content exceeds 0.65% by mass, there is a concern about generation of cracks (quenching cracks) during quench hardening. Therefore, the carbon content is set to 0.43% by mass or more and 0.65% by mass or less.
  • Silicon 0.15 mass% or more and 0.35 mass% or less Silicon contributes to the improvement of the temper softening resistance of steel.
  • the silicon content of the steel constituting the compact (race ring) is less than 0.15% by mass, the temper softening resistance becomes insufficient, and tempering after quench hardening and temperature rise during use of the race ring There is a possibility that the hardness of the rolling surface will be significantly reduced.
  • the silicon content exceeds 0.35% by mass, the hardness of the material before quenching is increased, and the workability in cold working when the material is formed into a raceway is reduced. Therefore, the silicon content is set to 0.15 mass% or more and 0.35 mass% or less.
  • Manganese 0.60% by mass or more and 1.10% by mass or less Manganese contributes to improvement of hardenability of steel. If the manganese content is less than 0.60% by mass, this effect cannot be sufficiently obtained. On the other hand, if the manganese content exceeds 1.10% by mass, the hardness of the material before quenching increases, and the workability in cold working decreases. Therefore, manganese content was made into 0.60 mass% or more and 1.10 mass% or less.
  • Chromium 0.30% by mass or more and 1.20% by mass or less Chromium contributes to improvement of hardenability of steel. If the chromium content is less than 0.30% by mass, this effect cannot be sufficiently obtained. On the other hand, when the chromium content exceeds 1.20% by mass, there arises a problem that the material cost increases. Therefore, the chromium content is set to 0.30% by mass or more and 1.20% by mass or less.
  • Molybdenum 0.15 mass% or more and 0.75 mass% or less Molybdenum also contributes to improving the hardenability of the steel. If the molybdenum content is less than 0.15% by mass, this effect cannot be sufficiently obtained. On the other hand, when the molybdenum content exceeds 0.75% by mass, there arises a problem that the material cost increases. Therefore, the molybdenum content is set to 0.15 mass% or more and 0.75 mass% or less.
  • Nickel 0.35 mass% or more and 0.75 mass% or less Nickel also contributes to improvement of hardenability of steel.
  • Nickel is not an essential component in the steel constituting the raceway ring of the present invention, but may be added when the steel constituting the raceway ring requires particularly high hardenability, such as when the outer shape of the raceway ring is large. it can. If the nickel content is less than 0.35% by mass, the effect of improving hardenability cannot be obtained sufficiently. On the other hand, if the nickel content exceeds 0.75% by mass, the amount of retained austenite after quenching increases, which may cause a decrease in hardness and a decrease in dimensional stability. Therefore, it is preferable to add in the range of 0.35 mass% or more and 0.75 mass% or less to the steel constituting the race.
  • the above-described method for manufacturing a bearing ring may further include a step of performing a normalizing process on the molded body before the step of forming the heating region.
  • a raceway ring that is manufactured by partially quenching and hardening the region including the rolling surface by induction hardening, it has a hardness that can secure a predetermined strength even in a region that is not hardened (non-hardened region). Need to be. And in order to ensure predetermined
  • steel having the above-described component composition having a relatively high carbon content and high hardenability is employed as a material as described above, there is a problem that quench cracking is likely to occur.
  • the shot blasting process may be performed while the molded body is cooled by spraying hard particles together with gas on the molded body.
  • the induction heating member in the step of forming the heating region, may relatively rotate two or more times along the circumferential direction of the molded body. Thereby, the dispersion
  • a plurality of induction heating members may be arranged along the circumferential direction of the molded body in the step of forming the heating region.
  • the temperature at a plurality of locations in the heating region may be measured in the step of forming the heating region.
  • the bearing ring according to the third aspect of the present invention is manufactured by the above-described manufacturing method of the bearing ring of the present invention, and has an inner diameter of 1000 mm or more.
  • the hardened hardened layer rolls by induction hardening while suppressing the heat treatment cost by being manufactured by the method for manufacturing the bearing ring of the present invention. It is possible to provide a large-sized track ring that is uniformly formed along the entire surface over the entire circumference.
  • the bearing ring according to the fourth aspect of the present invention is a rolling bearing bearing ring having an inner diameter of 1000 mm or more.
  • This bearing ring has a carbon content of 0.43% to 0.65% by mass, silicon of 0.15% to 0.35% by mass, and 0.60% to 1.10% by mass of silicon. Containing manganese, 0.30 mass% or more and 1.20 mass% or less chromium, and 0.15 mass% or more and 0.75 mass% or less molybdenum, the balance being made of steel consisting of iron and impurities, high frequency
  • a quench hardening layer is formed along the rolling surface over the entire circumference by quenching.
  • the bearing ring in the fifth aspect of the present invention is a rolling bearing bearing ring having an inner diameter of 1000 mm or more.
  • This bearing ring has a carbon content of 0.43% to 0.65% by mass, silicon of 0.15% to 0.35% by mass, and 0.60% to 1.10% by mass of silicon.
  • the hardened layer is formed over the entire circumference along the rolling surface by induction hardening.
  • the hardened hardened layer is formed over the entire circumference along the rolling surface by induction hardening. Therefore, the bearing ring in the fourth and fifth aspects is a bearing ring excellent in durability that can make any region of the rolling contact surface a load region. Further, in the raceway rings in the fourth and fifth aspects, it is possible to achieve a sufficiently high hardness by quench hardening and to appropriately suppress quench cracking while ensuring high hardenability. Steel having a component composition is adopted as a material. Thus, according to the raceway in the 4th aspect and the 5th situation of the present invention, a large-sized raceway excellent in durability can be provided.
  • a rolling bearing according to a second aspect of the present invention includes an inner ring, an outer ring disposed so as to surround the outer peripheral side of the inner ring, and a plurality of rolling elements disposed between the inner ring and the outer ring. . At least one of the inner ring and the outer ring is the raceway ring according to the present invention.
  • a large-sized rolling bearing having excellent durability can be provided by including the raceway of the present invention.
  • the main shaft connected to the blade is fixed to the inner ring through the inner ring, and the outer ring is fixed to the housing.
  • it can be used as a rolling bearing (winding bearing for a wind power generator) that is rotatably supported.
  • the rolling bearing according to the second aspect of the present invention which is a large rolling bearing excellent in durability, is suitable as a rolling bearing for a wind power generator.
  • the bearing ring manufacturing method is a rolling bearing bearing ring manufacturing method.
  • This method of manufacturing a bearing ring includes a step of preparing a molded body made of steel, and the molded body is arranged so as to face a part of an annular region to be a rolling surface of the bearing ring, thereby guiding the molded body.
  • a process of forming an annular heating region heated to a temperature of one or more points A on the formed body by relatively rotating the induction heating coil to be heated along the circumferential direction of the annular region, and the entire heating region And a step of simultaneously cooling to a temperature equal to or lower than the M S point.
  • the induction heating coil which has the shape where the area
  • the induction heating coil arranged to face a part of the annular region to be the rolling surface relatively rotates along the circumferential direction.
  • a heating region is formed in the molded body. Therefore, it is possible to employ a small induction heating coil with respect to the outer shape of the race.
  • the manufacturing cost of the quenching device can be suppressed even when a large raceway is quenched and hardened.
  • region is simultaneously cooled to the temperature below MS point. Therefore, it is possible to simultaneously form a hardened hardened layer along the rolling surface over the entire circumference, and the residual stress is suppressed from being concentrated in a part of the region.
  • an induction heating coil having a shape in which the induction heating region is included in the same plane is used. Therefore, even when quenching of the race rings having different sizes and shapes, coils corresponding to the shapes of the respective race rings are not necessary, and the manufacturing cost of the quenching apparatus can be reduced.
  • the hardened hardened layer is entirely wound along the rolling surface by induction hardening while suppressing the manufacturing cost of the quenching device. Can be formed uniformly over the entire area.
  • a plurality of induction heating coils are arranged along the circumferential direction of the molded body.
  • the plurality of induction heating coils are arranged at equal intervals along the circumferential direction of the molded body.
  • the induction heating coil in the step of forming the heating region, relatively rotates two or more times along the circumferential direction of the molded body.
  • variation in the temperature in the circumferential direction of a rolling surface annular area
  • homogeneous quench hardening can be implement
  • the temperatures at a plurality of locations in the heating region are measured.
  • the heating region can be rapidly cooled to perform quench hardening treatment.
  • uniform quenching hardening can be realized in the circumferential direction of the rolling surface.
  • a formed body made of steel composed of the remaining iron and impurities may be prepared.
  • a molded body that includes .35 mass% or more and 0.75 mass% or less of nickel and that is made of steel composed of the remaining iron and impurities may be prepared.
  • Carbon 0.43 mass% or more and 0.65% mass% or less
  • the carbon content greatly affects the hardness of the raceway of the raceway after quench hardening. If the carbon content of the steel constituting the bearing ring is less than 0.43 mass%, it may be difficult to impart sufficient hardness to the rolling surface after quench hardening. On the other hand, when the carbon content exceeds 0.65% by mass, there is a concern about generation of cracks (quenching cracks) during quench hardening. Therefore, the carbon content is preferably 0.43% by mass or more and 0.65% by mass or less.
  • Silicon 0.15 mass% or more and 0.35 mass% or less Silicon contributes to the improvement of the temper softening resistance of steel.
  • the silicon content of the steel constituting the raceway is less than 0.15% by mass, the temper softening resistance becomes insufficient, and the rolling surface of the raceway surface is increased due to tempering after quench hardening and temperature rise during use of the raceway Hardness can be significantly reduced.
  • the silicon content exceeds 0.35% by mass, the hardness of the material before quenching increases, and the workability in cold working when forming the material into a raceway ring may be reduced. Therefore, the silicon content is preferably 0.15% by mass or more and 0.35% by mass or less.
  • Manganese 0.60% by mass or more and 1.10% by mass or less Manganese contributes to improvement of hardenability of steel. If the manganese content is less than 0.60% by mass, this effect cannot be sufficiently obtained. On the other hand, if the manganese content exceeds 1.10% by mass, the hardness of the material before quenching increases, and the workability in cold working decreases. Therefore, the manganese content is preferably 0.60% by mass or more and 1.10% by mass or less.
  • Chromium 0.30% by mass or more and 1.20% by mass or less Chromium contributes to improvement of hardenability of steel. If the chromium content is less than 0.30% by mass, this effect cannot be sufficiently obtained. On the other hand, when the chromium content exceeds 1.20% by mass, there arises a problem that the material cost increases. Therefore, the chromium content is preferably 0.30% by mass or more and 1.20% by mass or less.
  • Molybdenum 0.15 mass% or more and 0.75 mass% or less Molybdenum also contributes to improving the hardenability of the steel. If the molybdenum content is less than 0.15% by mass, this effect cannot be sufficiently obtained. On the other hand, when the molybdenum content exceeds 0.75% by mass, there arises a problem that the material cost increases. Therefore, the molybdenum content is preferably 0.15% by mass or more and 0.75% by mass or less.
  • Nickel 0.35 mass% or more and 0.75 mass% or less Nickel also contributes to improvement of hardenability of steel. Nickel can be added when particularly high hardenability is required for the steel constituting the bearing ring, such as when the outer shape of the bearing ring is large. If the nickel content is less than 0.35% by mass, the effect of improving hardenability cannot be obtained sufficiently. On the other hand, if the nickel content exceeds 0.75% by mass, the amount of retained austenite after quenching increases, which may cause a decrease in hardness and a decrease in dimensional stability. Therefore, it is preferable that nickel is added to the steel constituting the race in a range of 0.35 mass% to 0.75 mass%.
  • the above-described method for manufacturing a bearing ring may further include a step of performing a normalizing process on the molded body before the step of forming the heating region.
  • a raceway ring that is manufactured by partially quenching and hardening the region including the rolling surface by induction hardening, it has a hardness that can secure a predetermined strength even in a region that is not hardened (non-hardened region). Need to be. And in order to ensure predetermined
  • the shot blasting process may be performed while the molded body is cooled by spraying hard particles together with gas on the molded body.
  • a rolling bearing manufacturing method includes a step of preparing a bearing ring, a step of preparing a rolling element, and a step of assembling a rolling bearing by combining the bearing ring and the rolling element. ing. And the race ring is manufactured and prepared by the method for manufacturing a race ring of the present invention.
  • the bearing ring is manufactured by the induction hardening while suppressing the manufacturing cost of the quenching device. It is possible to manufacture a rolling bearing having a race ring in which a hardened and hardened layer is uniformly formed over the entire circumference along the rolling surface.
  • the rolling bearing is used as a rolling bearing for a wind power generator that rotatably supports a main shaft connected to a blade with respect to a member adjacent to the main shaft in a wind power generator.
  • the method for manufacturing a rolling bearing according to the first aspect of the present invention which can form a hardened hardened layer in a region including the rolling surface of a large-sized bearing ring at a low cost, includes a rolling bearing for a wind turbine generator. It is suitable as a manufacturing method.
  • the bearing ring according to the sixth aspect of the present invention is a rolling bearing bearing ring having an inner diameter of 1000 mm or more.
  • This race is fitted with a rolling surface quenching layer formed over the entire circumference along the rolling surface so as to include a rolling surface that is a surface on which the rolling element should roll, and the other member.
  • a mating surface quenching layer formed along the mating surface so as to include the surface, and a non-hardening region formed between the rolling surface quenching layer and the mating surface quenching layer.
  • the thickness of a fitting surface hardened layer is smaller than the thickness of a rolling surface hardened layer.
  • the rolling surface hardened layer is formed over the entire circumference along the rolling surface so as to include the rolling surface. Thereby, sufficient hardness is provided to the rolling surface, and sufficient durability can be secured against fatigue accompanying rolling of the rolling element.
  • the fitting surface hardened layer is formed along the fitting surface so as to include the fitting surface. Thereby, sufficient hardness is given to the fitting surface, and a sufficient interference can be secured between the bearing ring and another member fitting with the bearing ring. be able to.
  • a non-hardened region is formed between the rolling surface hardened layer and the mating surface hardened layer.
  • the steel structure is transformed into martensite. And this transformation to martensite is accompanied by expansion of volume.
  • the raceway ring of the sixth aspect of the present invention includes a non-hardened region that does not transform into martensite, that is, does not expand in volume when forming a hardened layer. Therefore, compressive stress remains in the rolling surface hardened layer whose volume expands when the hardened layer is formed. Since this compressive stress suppresses the generation and propagation of cracks on and around the rolling surface, durability against rolling fatigue of the raceway is improved.
  • the durability against rolling fatigue of the raceway is improved by making the thickness of the mating surface hardened layer smaller than the thickness of the rolling surface hardened layer. .
  • the thickness of the mating surface hardened layer is smaller than the thickness of the rolling surface hardened layer.
  • the bearing ring of the sixth aspect of the present invention it is possible to provide a bearing ring for a large-sized rolling bearing in which a hardened hardened layer is formed along the rolling surface and durability is improved. it can.
  • the rolling surface quenching layer and the mating surface quenching layer may be formed by induction quenching.
  • Induction hardening is suitable as a method for forming a rolling surface hardened layer and a mating surface hardened layer while leaving a non-hardened region in the raceway ring.
  • the absolute value of the difference between the maximum and minimum residual stress values in the circumferential direction of the rolling surface is 20% or less of the absolute value of the average value.
  • the rolling surface hardened layer is formed by such a method, the residual stress accompanying quench hardening is concentrated in the region to be hardened last, and the above configuration cannot be satisfied.
  • the absolute value of the difference between the maximum and minimum residual stress values in the circumferential direction of the rolling surface is set to 20% or less of the absolute value of the average value, the occurrence of strain and fire cracks is sufficient. Can be suppressed.
  • the process such residual stress value of the state for example rolling a region including the contact surface while heating to a temperature above A 1 point over the entire circumference, at the same time to cool the entire region to a temperature below M S point Can be achieved.
  • the residual stress can be measured by, for example, an X-ray stress measuring device.
  • raceway rings are 0.43 mass% or more and 0.65 mass% or less carbon, 0.15 mass% or more and 0.35 mass% or less silicon, 0.60 mass% or more and 1.10 mass% or less. It contains manganese, 0.30% by mass or more and 1.20% by mass or less chromium, and 0.15% by mass or more and 0.75% by mass or less molybdenum, and is made of steel consisting of the balance iron and impurities. Also good.
  • raceway ring is 0.43% to 0.65% by mass of carbon, 0.15% to 0.35% by mass of silicon, and 0.60% to 1.10% by mass.
  • the following manganese, 0.30 mass% or more and 1.20 mass% or less chromium, 0.15 mass% or more and 0.75 mass% or less molybdenum, 0.35 mass% or more and 0.75 mass% or less It may be composed of steel containing nickel and the balance iron and impurities.
  • Carbon 0.43 mass% or more and 0.65% mass% or less
  • the carbon content greatly affects the hardness of the raceway of the raceway after quench hardening. If the carbon content of the steel constituting the bearing ring is less than 0.43 mass%, it may be difficult to impart sufficient hardness to the rolling surface after quench hardening. On the other hand, when the carbon content exceeds 0.65% by mass, there is a concern about generation of cracks (quenching cracks) during quench hardening. Therefore, the carbon content is preferably 0.43% by mass or more and 0.65% by mass or less.
  • Silicon 0.15 mass% or more and 0.35 mass% or less Silicon contributes to the improvement of the temper softening resistance of steel.
  • the silicon content of the steel constituting the raceway is less than 0.15% by mass, the temper softening resistance becomes insufficient, and the rolling surface of the raceway surface is increased due to tempering after quench hardening and temperature rise during use of the raceway Hardness can be significantly reduced.
  • the silicon content exceeds 0.35% by mass, the hardness of the material before quenching increases, and the workability in cold working when forming the material into a raceway ring may be reduced. Therefore, the silicon content is preferably 0.15% by mass or more and 0.35% by mass or less.
  • Manganese 0.60% by mass or more and 1.10% by mass or less Manganese contributes to improvement of hardenability of steel. If the manganese content is less than 0.60% by mass, this effect cannot be sufficiently obtained. On the other hand, if the manganese content exceeds 1.10% by mass, the hardness of the material before quenching increases, and the workability in cold working decreases. Therefore, the manganese content is preferably 0.60% by mass or more and 1.10% by mass or less.
  • Chromium 0.30% by mass or more and 1.20% by mass or less Chromium contributes to improvement of hardenability of steel. If the chromium content is less than 0.30% by mass, this effect cannot be sufficiently obtained. On the other hand, when the chromium content exceeds 1.20% by mass, there arises a problem that the material cost increases. Therefore, the chromium content is preferably 0.30% by mass or more and 1.20% by mass or less.
  • Molybdenum 0.15 mass% or more and 0.75 mass% or less Molybdenum also contributes to improving the hardenability of the steel. If the molybdenum content is less than 0.15% by mass, this effect cannot be sufficiently obtained. On the other hand, when the molybdenum content exceeds 0.75% by mass, there arises a problem that the material cost increases. Therefore, the molybdenum content is preferably 0.15% by mass or more and 0.75% by mass or less.
  • Nickel 0.35 mass% or more and 0.75 mass% or less Nickel also contributes to improvement of hardenability of steel. Nickel can be added when particularly high hardenability is required for the steel constituting the bearing ring, such as when the outer shape of the bearing ring is large. If the nickel content is less than 0.35% by mass, the effect of improving hardenability cannot be obtained sufficiently. On the other hand, if the nickel content exceeds 0.75% by mass, the amount of retained austenite after quenching increases, which may cause a decrease in hardness and a decrease in dimensional stability. Therefore, it is preferable that nickel is added to the steel constituting the race in a range of 0.35 mass% to 0.75 mass%.
  • a rolling bearing according to a second aspect of the present invention includes an inner ring, an outer ring disposed so as to surround the outer peripheral side of the inner ring, and a plurality of rolling elements disposed between the inner ring and the outer ring. . At least one of the inner ring and the outer ring is the raceway ring according to the present invention.
  • a large-sized rolling bearing having excellent durability can be provided by including the raceway of the present invention.
  • the rolling bearing is a rolling device that rotatably supports the main shaft with respect to the housing by fixing the main shaft connected to the blade through the inner ring and fixing the outer ring with respect to the housing. It can be used as a bearing (rolling bearing for wind power generator).
  • the rolling bearing according to the second aspect of the present invention which is a large rolling bearing excellent in durability, is suitable as a rolling bearing for a wind power generator.
  • a method for manufacturing a bearing ring according to a fifth aspect of the present invention is a method for manufacturing a bearing ring for a rolling bearing.
  • This method of manufacturing a bearing ring includes a step of preparing a molded body made of steel, and the molded body is arranged so as to face a part of an annular region to be a rolling surface of the bearing ring, thereby guiding the molded body.
  • a process of forming an annular heating region heated to a temperature of one point A or more on the formed body by relatively rotating the induction heating member to be heated along the circumferential direction of the annular region, and the entire heating region By simultaneously cooling to a temperature not higher than the M S point, the process of forming the rolling surface hardened layer over the entire circumference along the annular region, and a part of the region to be the mating surface of the bearing ring in the molded body
  • the other induction heating member that is arranged so as to face and induction-heats the molded body is relatively moved along the circumferential direction of the region to be the fitting surface, and the other induction heating member is driven.
  • cooling member, other induction heating member And a step of forming a mating surface hardened layer by cooling the heated region I.
  • the induction heating member disposed so as to face a part of the annular region to be the rolling surface relatively rotates along the circumferential direction.
  • a heating region is formed in the molded body. Therefore, it is possible to employ a small induction heating member with respect to the outer shape of the race.
  • the manufacturing cost of the quenching device can be suppressed even when a large raceway is quenched and hardened.
  • region is simultaneously cooled to the temperature below MS point. Therefore, it is possible to simultaneously form a hardened hardened layer along the rolling surface over the entire circumference, and the residual stress is suppressed from being concentrated in a part of the region.
  • another induction heating member that is arranged so as to face a part of the region to be the fitting surface and induction-heats the molded body is fitted. Fitting is performed by cooling the region heated by the other induction heating member with the cooling member that moves the other induction heating member relative to each other along the circumferential direction of the region to be the mating surface.
  • a surface hardened layer is formed. Unlike the rolling surface, the fitting surface does not necessarily need to form a hardened and hardened layer over the entire circumference, and a region where the hardened and hardened layer is not formed may be formed in a part of the circumferential direction.
  • the quench hardened layer is spread over the entire circumference along the rolling surface by induction quenching while suppressing the manufacturing cost of the quenching apparatus.
  • a hardening hardening layer can be formed also on a fitting surface, suppressing the fall of the hardness of a rolling surface.
  • the above-described method for manufacturing a bearing ring may further include a step of performing a normalizing process on the molded body before the step of forming the heating region.
  • a predetermined strength is provided even in a region that is not hardened (non-hardened region). It is necessary to have sufficient hardness. And in order to ensure predetermined
  • steel having a relatively high carbon content and a high hardenability component composition is adopted as a material, there is a problem that quench cracking is likely to occur.
  • the shot blasting process may be performed while the molded body is cooled by spraying hard particles together with gas on the molded body.
  • the race may include a double row rolling surface.
  • the heating region of the double row is cooled M S point below the temperature at the same time.
  • the raceway includes double-row rolling surfaces
  • a rolling surface hardened layer on the other rolling surface is formed first.
  • the rolled surface hardened layer may be tempered by the heating accompanying the formation of the rolled surface hardened layer to be formed later, and the hardness may decrease.
  • rolling surfaces hardened layer is cooled to M S point below the temperature at the same time, decrease in the hardness of the rolling surface hardening layer is avoided.
  • the induction heating member in the step of forming the heating region, may relatively rotate two or more times along the circumferential direction of the molded body. Thereby, the dispersion
  • the induction heating member may be arranged in a plurality along the circumferential direction of the molded body in the step of forming the heating region.
  • the temperature at a plurality of locations in the heating region may be measured in the step of forming the heating region.
  • a formed body made of steel composed of the remaining iron and impurities may be prepared.
  • a molded body that includes .35 mass% or more and 0.75 mass% or less of nickel and that is made of steel composed of the remaining iron and impurities may be prepared.
  • Carbon 0.43 mass% or more and 0.65% mass% or less
  • the carbon content greatly affects the hardness of the raceway of the raceway after quench hardening. If the carbon content of the steel constituting the bearing ring is less than 0.43 mass%, it may be difficult to impart sufficient hardness to the rolling surface after quench hardening. On the other hand, when the carbon content exceeds 0.65% by mass, there is a concern about generation of cracks (quenching cracks) during quench hardening. Therefore, the carbon content is preferably 0.43% by mass or more and 0.65% by mass or less.
  • Silicon 0.15 mass% or more and 0.35 mass% or less Silicon contributes to the improvement of the temper softening resistance of steel.
  • the silicon content of the steel constituting the raceway is less than 0.15% by mass, the temper softening resistance becomes insufficient, and the rolling surface of the raceway surface is increased due to tempering after quench hardening and temperature rise during use of the raceway Hardness can be significantly reduced.
  • the silicon content exceeds 0.35% by mass, the hardness of the material before quenching increases, and the workability in cold working when forming the material into a raceway ring may be reduced. Therefore, the silicon content is preferably 0.15% by mass or more and 0.35% by mass or less.
  • Manganese 0.60% by mass or more and 1.10% by mass or less Manganese contributes to improvement of hardenability of steel. If the manganese content is less than 0.60% by mass, this effect cannot be sufficiently obtained. On the other hand, if the manganese content exceeds 1.10% by mass, the hardness of the material before quenching increases, and the workability in cold working decreases. Therefore, the manganese content is preferably 0.60% by mass or more and 1.10% by mass or less.
  • Chromium 0.30% by mass or more and 1.20% by mass or less Chromium contributes to improvement of hardenability of steel. If the chromium content is less than 0.30% by mass, this effect cannot be sufficiently obtained. On the other hand, when the chromium content exceeds 1.20% by mass, there arises a problem that the material cost increases. Therefore, the chromium content is preferably 0.30% by mass or more and 1.20% by mass or less.
  • Molybdenum 0.15 mass% or more and 0.75 mass% or less Molybdenum also contributes to improving the hardenability of the steel. If the molybdenum content is less than 0.15% by mass, this effect cannot be sufficiently obtained. On the other hand, when the molybdenum content exceeds 0.75% by mass, there arises a problem that the material cost increases. Therefore, the molybdenum content is preferably 0.15% by mass or more and 0.75% by mass or less.
  • Nickel 0.35 mass% or more and 0.75 mass% or less Nickel also contributes to improvement of hardenability of steel. Nickel can be added when particularly high hardenability is required for the steel constituting the bearing ring, such as when the outer shape of the bearing ring is large. If the nickel content is less than 0.35% by mass, the effect of improving hardenability cannot be obtained sufficiently. On the other hand, if the nickel content exceeds 0.75% by mass, the amount of retained austenite after quenching increases, which may cause a decrease in hardness and a decrease in dimensional stability. Therefore, it is preferable that nickel is added to the steel constituting the race in a range of 0.35 mass% to 0.75 mass%.
  • a method of manufacturing a rolling bearing according to a second aspect of the present invention includes a step of preparing a bearing ring, a step of preparing a rolling element, and a step of assembling a rolling bearing by combining the bearing ring and the rolling element. ing. And the bearing ring is manufactured by the manufacturing method of the bearing ring of the said invention.
  • the hardened hardened layer is formed along the rolling surface by induction hardening by manufacturing the bearing ring by the above-described manufacturing method of the bearing ring of the present invention. It is possible to manufacture a rolling bearing including a bearing ring formed uniformly over the entire circumference and having a hardened and hardened layer formed on the mating surface while suppressing a decrease in hardness of the rolling surface.
  • the rolling bearing is used as a rolling bearing for a wind power generator that rotatably supports a main shaft connected to a blade with respect to a member adjacent to the main shaft in a wind power generator.
  • the method for manufacturing a rolling bearing according to the second aspect of the present invention which can form a hardened hardened layer in a region including a rolling surface and a fitting surface of a large-sized bearing ring at a low cost, includes a wind turbine generator. It is suitable as a method for manufacturing a rolling bearing for use.
  • FIG. 3 is a schematic sectional view showing a section taken along line III-III in FIG. 2.
  • FIG. 5 is a schematic diagram for explaining a quench hardening process in a second embodiment. It is the schematic which shows the structure of the wind power generator provided with the rolling bearing for wind power generators.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing an enlarged periphery of a main shaft bearing in FIG. 5. It is a flowchart which shows the outline of the manufacturing method of a rolling bearing inner ring
  • FIG. 3 is a schematic sectional view showing a section taken along line III-III in FIG. 2.
  • FIG. 5 is a schematic diagram for explaining a quench hardening process in a second embodiment. It is the schematic which shows the structure of the wind power generator provided with the rolling bearing for wind power generators.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing an enlarged periphery of a main shaft bearing in
  • FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing a cross section taken along line IX-IX in FIG. 8. It is the schematic for demonstrating the hardening hardening process in Embodiment 5.
  • FIG. It is the schematic for demonstrating the hardening hardening process in Embodiment 6.
  • FIG. It is the schematic which shows the structure of the wind power generator provided with the rolling bearing for wind power generators. It is a schematic sectional drawing which expands and shows the periphery of the spindle bearing in FIG. It is a flowchart which shows the outline of the manufacturing method of the bearing ring and rolling bearing of a rolling bearing. It is the schematic for demonstrating a hardening hardening process.
  • FIG. 16 is a schematic sectional view showing a section taken along line XVI-XVI in FIG. 15. It is the schematic for demonstrating the hardening hardening process in Embodiment 9.
  • FIG. It is the schematic for demonstrating the hardening hardening process in Embodiment 10.
  • FIG. It is the schematic which shows the structure of the wind power generator provided with the rolling bearing for wind power generators.
  • FIG. 20 is a schematic cross-sectional view showing an enlarged periphery of a main shaft bearing in FIG. 19. It is a schematic sectional drawing which shows the structure of a double row tapered roller bearing. It is a schematic fragmentary sectional view which expands and shows the principal part of FIG.
  • FIG. 25 is a schematic cross-sectional view showing a cross section taken along line XXV-XXV in FIG. 24. It is the schematic for demonstrating a fitting surface hardening hardening process. It is the schematic which shows the structure of the wind power generator provided with the rolling bearing for wind power generators. It is a schematic sectional drawing which expands and shows the periphery of the main shaft bearing in FIG. It is a flowchart which shows the outline of the manufacturing method of the outer ring
  • FIG. 31 is a schematic cross-sectional view showing a cross section along the line XXXI-XXXI in FIG. 30. It is the schematic for demonstrating a fitting surface hardening hardening process.
  • FIG. 33 is a schematic cross-sectional view showing a cross section taken along line XXXIII-XXXIII in FIG. 32. It is a schematic sectional drawing which shows the structure of a double row tapered roller bearing. It is a general
  • FIG. 23 is a schematic diagram for illustrating a quench hardening process in the fifteenth embodiment.
  • FIG. It is the schematic for demonstrating the hardening hardening process in Embodiment 16.
  • FIG. It is the schematic which shows the structure of the wind power generator provided with the rolling bearing for wind power generators. It is a schematic sectional drawing which expands and shows the periphery of the spindle bearing in FIG. It is a figure which shows the residual stress distribution of the depth direction in the rolling surface vicinity. It is a figure which shows the hardness distribution of the depth direction in the rolling surface vicinity.
  • Embodiment 1 which is one embodiment of the present invention will be described by taking as an example a method for manufacturing a ring (inner ring) of a rolling bearing that is a ring-shaped member.
  • a molded body preparation step is first performed as a step (S ⁇ b> 10).
  • this step (S10) for example, a steel material made of JIS standard S53C is prepared, and by performing processing such as forging and turning, a molded body having a shape corresponding to the shape of a desired inner ring is produced.
  • This quench hardening process includes an induction heating process performed as the process (S20) and a cooling process performed as the process (S30).
  • step (S20) referring to FIG. 2 and FIG. 3, coil 21 as the induction heating member is a rolling surface on which the rolling element should roll in molded body 10 produced in step (S10). 11 is arranged so as to face a part of 11.
  • the surface of the coil 21 that faces the rolling surface 11 has a shape along the rolling surface 11 as shown in FIG.
  • the molded body 10 is rotated around the central axis, specifically in the direction of the arrow ⁇ , and a high frequency current is supplied to the coil 21 from a power source (not shown).
  • the surface layer region including the rolling surface 11 of the formed body 10 is induction-heated to a temperature of A 1 point or more, and an annular heating region 11A along the rolling surface 11 is formed.
  • step (S30) for example, water as a cooling liquid is sprayed onto the entire molded body 10 including the heating region 11A formed in the step (S20), so that the entire heating region 11A is M. Simultaneous cooling to a temperature below the S point. As a result, the heating region 11A is transformed into martensite and cured.
  • induction hardening is performed and the quench hardening process is completed.
  • a tempering step is performed as a step (S40).
  • a step (S20) and (S30) molding 10 which is quench-hardened in, for example, is charged into the furnace, is heated to a temperature of less than 1 point A is held for a predetermined period of time Thus, a tempering process is performed.
  • a finishing step is performed as a step (S50).
  • a finishing process such as a polishing process is performed on the rolling surface 11.
  • the heating region 11A is formed on the molded body 10 by relatively rotating the coil 21 disposed so as to face a part of the molded body 10 along the circumferential direction. It is formed. Therefore, it is possible to employ a small coil 21 with respect to the outer shape of the molded body 10, and the manufacturing cost of the quenching apparatus can be suppressed even when the large molded body 10 is quenched and hardened. .
  • the entire heating area 11A is simultaneously cooled to a temperature not higher than the MS point. Therefore, it becomes possible to form an annular quenching and hardening region that is homogeneous in the circumferential direction, and the residual stress is prevented from concentrating on a part of the region.
  • the manufacturing method of the inner ring in the present embodiment is a method for manufacturing a ring-shaped member capable of forming an annular quenching and hardening region that is homogeneous in the circumferential direction while suppressing the manufacturing cost of the quenching device. It has become.
  • the molded body 10 may be rotated at least once. However, in order to suppress temperature variation in the circumferential direction and achieve more uniform quench hardening, the molded body 10 is rotated a plurality of times. Is preferred. That is, it is preferable that the coil 21 as the induction heating member relatively rotate two or more times along the circumferential direction of the molded body 10.
  • Embodiment 2 which is another embodiment of the present invention will be described.
  • the manufacturing method of the inner ring as the ring-shaped member in the second embodiment is basically performed in the same manner as in the first embodiment, and has the same effect.
  • the inner ring manufacturing method according to the second embodiment is different from the first embodiment in the arrangement of the coil 21 in the step (S20).
  • a pair of coils 21 is arranged with the molded body 10 interposed therebetween. And while the molded object 10 rotates in the direction of arrow (alpha), the high frequency current is supplied with respect to the coil 21 from a power supply (not shown). Thereby, the surface layer region including the rolling surface 11 of the formed body 10 is induction-heated to a temperature of A 1 point or more, and an annular heating region 11A along the rolling surface 11 is formed.
  • the method for manufacturing the inner ring of the rolling bearing in the second embodiment is performed in the circumferential direction.
  • This is a method of manufacturing a ring-shaped member that can suppress temperature variation and realize uniform quench hardening.
  • the molded object 10 may be fixed and the coil 21 may be rotated in the circumferential direction of the molded object 10,
  • the coil 21 may be relatively rotated along the circumferential direction of the molded body 10 by rotating both the coil 21 and the molded body 10.
  • the coil 21 requires wiring for supplying a current to the coil 21, it is often reasonable to fix the coil 21 as described above.
  • the ring-shaped member to which the present invention is applicable is not limited thereto, For example, it may be an outer ring of a radial type rolling bearing or a raceway ring of a thrust type bearing.
  • the ring-shaped member to which the present invention can be applied is not limited to the bearing ring, and the present invention can be applied to heat treatment and production of various ring-shaped members made of steel.
  • the coil 21 may be disposed so as to face the rolling surface formed on the inner peripheral side of the molded body. Further, in the step (S20), for example, when heating the bearing ring of the thrust type rolling bearing, the coil 21 may be disposed so as to face the rolling surface formed on the end surface side of the molded body.
  • the length of the coil 21 as the induction heating member in the circumferential direction of the molded body 10 that is a ring-shaped member can be appropriately determined so as to achieve efficient and uniform heating.
  • a length at which the central angle with respect to the central axis of the ring-shaped member is 30 °.
  • specific conditions for induction hardening in the present invention can be set appropriately in consideration of conditions such as the size, thickness, material, and power supply capacity of the ring-shaped member (molded body).
  • the rotational speed of the molded body is 30 rpm
  • the frequency of the power source is 3 kHz
  • induction heating By setting the total heat generation amount to 250 kW, appropriate quenching can be achieved.
  • the temperature in the circumferential direction it is preferable to provide a step of holding the molded body in a state where the heating is stopped after the induction heating is completed and before cooling to a temperature equal to or lower than the MS point.
  • the temperature variation in the circumferential direction on the surface of the heated region is changed. It can suppress to about 20 degrees C or less.
  • Embodiment 3 in which the ring-shaped member of the present invention is used as a bearing ring constituting a bearing for a wind power generator (a rolling bearing for a wind power generator) will be described.
  • wind power generator 50 is connected to blade 52 that is a swirl blade, main shaft 51 that is connected to blade 52 at one end so as to include the central axis of blade 52, and the other end of main shaft 51.
  • the speed-up gear 54 is provided.
  • the speed increaser 54 includes an output shaft 55, and the output shaft 55 is connected to the generator 56.
  • the main shaft 51 is rotatably supported around the shaft by a main shaft bearing 3 which is a rolling bearing for a wind power generator.
  • a plurality (two in FIG. 5) of the main shaft bearings 3 are arranged in the axial direction of the main shaft 51, and are respectively held by the housing 53.
  • the main shaft bearing 3, the housing 53, the speed increaser 54, and the generator 56 are housed in a nacelle 59 that is a machine room.
  • the main shaft 51 protrudes from the nacelle 59 at one end and is connected to the blade 52.
  • the operation of the wind power generator 50 will be described.
  • the main shaft 51 connected to the blade 52 rotates around the shaft while being supported by the main shaft bearing 3 with respect to the housing 53.
  • the rotation of the main shaft 51 is transmitted to the speed increaser 54 to be accelerated, and converted into rotation around the output shaft 55.
  • the rotation of the output shaft 55 is transmitted to the generator 56, and an electromotive force is generated by the electromagnetic induction action to achieve power generation.
  • main shaft bearing 3 as a rolling bearing for wind power generator includes an annular outer ring 31 as a raceway of the wind bearing for rolling power generator, and wind power generation disposed on the inner peripheral side of outer ring 31.
  • An annular inner ring 32 as a bearing ring of the rolling bearing for the device, and a plurality of rollers 33 disposed between the outer ring 31 and the inner ring 32 and held by an annular retainer 34 are provided.
  • An outer ring rolling surface 31 ⁇ / b> A is formed on the inner circumferential surface of the outer ring 31, and two inner ring rolling surfaces 32 ⁇ / b> A are formed on the outer circumferential surface of the inner ring 32.
  • the outer ring 31 and the inner ring 32 are arranged so that the two inner ring rolling surfaces 32A face the outer ring rolling surface 31A.
  • the plurality of rollers 33 are in contact with the outer ring rolling surface 31A and the inner ring rolling surface 32A along the two inner ring rolling surfaces 32A at the roller contact surface 33A and are held by the cage 34. By being arranged at a predetermined pitch in the circumferential direction, it is rotatably held on a double row (two rows) annular track.
  • the outer ring 31 is formed with a through hole 31E that penetrates the outer ring 31 in the radial direction. Lubricant can be supplied to the space between the outer ring 31 and the inner ring 32 through the through hole 31E.
  • the main shaft 51 connected to the blade 52 passes through the inner ring 32 of the main shaft bearing 3 and contacts the inner peripheral surface 32F of the inner ring at the outer peripheral surface 51A and is fixed to the inner ring 32. Further, the outer ring 31 of the main shaft bearing 3 is fitted into an inner wall 53 ⁇ / b> A of a through hole formed in the housing 53 so as to come into contact with the outer peripheral surface 31 ⁇ / b> F, and is fixed to the housing 53. With the above configuration, the main shaft 51 connected to the blade 52 can rotate about the shaft relative to the outer ring 31 and the housing 53 integrally with the inner ring 32.
  • flanges 32E projecting toward the outer ring 31 are formed at both ends in the width direction of the inner ring rolling surface 32A.
  • the outer ring rolling surface 31A has a spherical shape. Therefore, the outer ring 31 and the inner ring 32 can make an angle with each other around the center of the spherical surface in a cross section perpendicular to the rolling direction of the rollers 33. That is, the main shaft bearing 3 is a double-row self-aligning roller bearing. As a result, even when the main shaft 51 is bent due to the wind received by the blade 52, the housing 53 can stably and rotatably hold the main shaft 51 via the main shaft bearing 3.
  • outer ring 31 and the inner ring 32 as the races of the rolling bearing for wind power generator in the third embodiment are manufactured by, for example, the ring-shaped member manufacturing method described in the first or second embodiment.
  • the outer ring 31 and the inner ring 32 are raceways of a rolling bearing for a wind power generator having an inner diameter of 1000 mm or more.
  • the hardening hardening layer of 31 A of outer ring rolling surfaces and 32 A of inner ring rolling surfaces which are the surfaces where a rolling element rolls is formed in the uniform depth over the perimeter by induction hardening.
  • the outer ring 31 and the inner ring 32 have an inner diameter of 1000 mm or more, are formed by induction hardening, and have a hardened hardening layer having an annular shape with a uniform depth along the circumferential direction.
  • the surface of the hardened layer is an outer ring rolling surface 31A and an inner ring rolling surface 32A, respectively.
  • the outer ring 31 and the inner ring 32 are large-sized races formed so that an annular quenching and hardening region that is homogeneous in the circumferential direction includes a rolling surface while suppressing the cost of heat treatment.
  • a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to an example of a method for manufacturing an inner ring that is a bearing ring of a rolling bearing.
  • a molded body preparation step is first performed as a step (S110).
  • this step (S110) 0.43% to 0.65% carbon, 0.15% to 0.35% silicon, and 0.60% to 1.10% by mass.
  • a steel material containing the following manganese, 0.30 mass% or more and 1.20 mass% or less chromium, and 0.15 mass% or more and 0.75 mass% or less molybdenum, and the balance iron and impurities is prepared.
  • a molded body having a shape corresponding to a desired shape of the inner ring is produced. More specifically, a molded body corresponding to the shape of the inner ring having an inner diameter of 1000 mm or more is produced.
  • a steel material in which 0.35 mass% or more and 0.75 mass% or less of nickel is added in addition to the above alloy components is adopted. Also good. Examples of the steel satisfying the above component composition include JIS standard SUP13, SCM445, SAE standard 8660H and the like.
  • a normalizing step is performed as a step (S120).
  • the cooling rate at the time of cooling in the normalizing process may be a cooling rate at which the steel constituting the formed body is not transformed into martensite, that is, a cooling rate lower than the critical cooling rate.
  • the hardness of the molded body after the normalizing treatment is high when the cooling rate is large, and is low when the cooling rate is small. Therefore, desired hardness can be imparted to the molded body by adjusting the cooling rate.
  • This quench hardening process includes an induction heating process performed as a process (S130) and a cooling process performed as a process (S140).
  • step (S130) referring to FIG. 8 and FIG. 9, coil 121 as the induction heating member is a part of rolling surface 111 (annular region) that is the surface on which rolling element should roll in molded body 110. It is arranged to face.
  • the surface of the coil 121 that faces the rolling surface 111 has a shape along the rolling surface 111 as shown in FIG.
  • the molded body 110 is rotated around the central axis, specifically in the direction of the arrow ⁇ , and a high frequency current is supplied to the coil 121 from a power source (not shown).
  • a surface layer region including the raceway surface 111 of the molding 110 is inductively heated to a temperature above a point A, an annular heating region 111A along the rolling surface 111 is formed.
  • the temperature of the surface of the rolling surface 111 is measured and managed by a thermometer 122 such as a radiation thermometer.
  • step (S140) for example, water as a cooling liquid is sprayed onto the entire molded body 110 including the heating region 111A formed in the step (S130), so that the entire heating region 111A becomes M. Simultaneous cooling to a temperature below the S point. As a result, the heating region 111A is transformed into martensite and cured.
  • induction hardening is performed and the quench hardening process is completed.
  • a tempering step is performed as a step (S150).
  • the molded body 110 that has been quenched and hardened in steps (S130) and (S140) is charged into, for example, a furnace, heated to a temperature of A 1 point or less, and held for a predetermined time. Thus, a tempering process is performed.
  • a finishing step is performed as a step (S160).
  • a finishing process such as a polishing process is performed on the rolling surface 111.
  • the inner ring of the rolling bearing is completed, and the production of the inner ring in the present embodiment is completed.
  • the inner ring 110 having an inner diameter d 3 of 1000 mm or more and having a hardened hardening layer formed uniformly along the rolling surface 111 along the rolling surface 111 by induction hardening. Complete.
  • step (S130) the molded body 110 is rotated by relatively rotating the coil 121 disposed so as to face a part of the rolling surface of the molded body 110 along the circumferential direction.
  • a heating region 111A is formed. Therefore, it is possible to employ a small coil 121 with respect to the outer shape of the molded body 110, and the manufacturing cost of the quenching apparatus can be suppressed even when the large molded body 110 is hardened and hardened. . Further, in the present embodiment, the entire heated region 111A is simultaneously cooled to a temperature below M S point.
  • the inner ring manufacturing method according to the present embodiment can uniformly form a hardened hardened layer along the rolling surface by induction hardening while suppressing the manufacturing cost of the quenching apparatus. It is a manufacturing method of a simple bearing ring.
  • the said process (S120) is not an essential process in the manufacturing method of the bearing ring of this invention
  • region other than a hardening hardening layer) of the bearing ring manufactured by implementing this is carried out.
  • the hardness of can be adjusted. Adjustment of the hardness of the non-cured region can be achieved by performing a quenching process and a tempering process instead of the step (S120).
  • steel having the above-described component composition having a relatively high carbon content and high hardenability is adopted as a material, and therefore, cracking is likely to occur. Therefore, it is preferable to carry out a normalizing process as the step (S120) for adjusting the hardness of the non-cured region.
  • the shot blasting process may be performed while the molded body 110 is cooled by spraying hard particles together with the gas onto the molded body 110.
  • the shot blasting process can be performed simultaneously with the gust cooling at the normalizing process. Therefore, the scale generated in the surface layer portion of the molded body 110 due to the heating of the normalizing process is removed, and the deterioration of the characteristics of the raceway due to the generation of the scale and the decrease of the thermal conductivity due to the generation of the scale are suppressed.
  • grains (projection material) the metal particle
  • the molded body 110 may be rotated at least once.
  • the molded body 110 may be rotated a plurality of times. preferable. That is, it is preferable that the coil 121 as the induction heating member relatively rotate two or more times along the circumferential direction of the rolling surface of the molded body 110.
  • Embodiment 5 which is another embodiment of the present invention will be described.
  • the inner ring manufacturing method according to the fifth embodiment is basically performed in the same manner as in the fourth embodiment, and has the same effects.
  • the inner ring manufacturing method in the fifth embodiment is different from the fourth embodiment in the arrangement of the coil 121 in the step (S130).
  • a pair of coils 121 are arranged with sandwiching molded body 110.
  • the molded body 110 is rotated in the direction of the arrow ⁇ , and a high frequency current is supplied to the coil 121 from a power source (not shown).
  • a surface layer region including the raceway surface 111 of the molding 110 is inductively heated to a temperature above a point A, an annular heating region 111A along the rolling surface 111 is formed.
  • the manufacturing method of the inner ring of the rolling bearing in the fifth embodiment is performed in the circumferential direction.
  • This is a method of manufacturing a bearing ring capable of suppressing temperature variation and realizing uniform quench hardening.
  • the coils 121 are preferably arranged at equal intervals in the circumferential direction of the molded body 110.
  • Embodiment 6 which is still another embodiment of the present invention will be described.
  • the inner ring manufacturing method according to the sixth embodiment is basically performed in the same manner as in the fourth and fifth embodiments, and has the same effects.
  • the inner ring manufacturing method according to the sixth embodiment differs from the fourth and fifth embodiments in the arrangement of the thermometer 122 in the step (S130).
  • the temperature at a plurality of locations (here, 4 locations) of the rolling surface 111 that is the heating region is measured. More specifically, in the step (S130) of the sixth embodiment, a plurality of thermometers 122 are arranged at equal intervals along the circumferential direction of the rolling surface 111 of the molded body 110.
  • the molded object 110 may be fixed and the coil 121 may be rotated in the circumferential direction of the molded object 110,
  • the coil 121 may be relatively rotated along the circumferential direction of the molded body 110 by rotating both the coil 121 and the molded body 110.
  • the coil 121 requires wiring for supplying current to the coil 121, it is often reasonable to fix the coil 121 as described above.
  • the bearing ring to which the present invention can be applied is not limited to this, for example, a radial type rolling bearing. It may be an outer ring or a bearing ring of a thrust type bearing.
  • the coil 121 may be disposed so as to face the rolling surface formed on the inner peripheral side of the molded body.
  • the coil 121 may be disposed so as to face the rolling surface formed on the end surface side of the molded body.
  • the length of the coil 121 as the induction heating member in the circumferential direction of the molded body 110 can be appropriately determined so as to realize efficient and uniform heating.
  • the length of the region to be heated is 1 / 12, that is, a length such that the central angle with respect to the central axis of the molded body (orbital ring) is 30 °.
  • specific conditions for induction hardening in the present invention can be set appropriately in consideration of conditions such as the size, thickness, material, and power supply capacity of the race (molded body).
  • the rotational speed of the molded body is 30 rpm
  • the frequency of the power supply can be 3 kHz
  • the total heating value by induction heating can be 250 kW.
  • the temperature in the circumferential direction it is preferable to provide a step of holding the molded body in a state where the heating is stopped after the induction heating is completed and before cooling to a temperature equal to or lower than the MS point.
  • the temperature variation in the circumferential direction on the surface of the heated region is changed. It can suppress to about 20 degrees C or less.
  • wind turbine generator 150 is connected to blade 152 that is a swirl blade, main shaft 151 that is connected to blade 152 at one end so as to include the central axis of blade 152, and the other end of main shaft 151.
  • Speed-up gear 154 Further, the speed increaser 154 includes an output shaft 155, and the output shaft 155 is connected to the generator 156.
  • the main shaft 151 is rotatably supported around a shaft by a main shaft bearing 103 which is a rolling bearing for a wind power generator. Further, a plurality of main shaft bearings 103 are arranged in the axial direction of the main shaft 151 (two in FIG. 12) and are held by the housing 153.
  • the main shaft bearing 103, the housing 153, the speed increaser 154, and the generator 156 are housed in a nacelle 159 that is a machine room.
  • the main shaft 151 protrudes from the nacelle 159 at one end and is connected to the blade 152.
  • main shaft 151 connected to blade 152 rotates around the axis while being supported by housing 153 by main shaft bearing 103.
  • the rotation of the main shaft 151 is transmitted to the speed increaser 154 to increase the speed, and is converted into rotation around the output shaft 155.
  • the rotation of the output shaft 155 is transmitted to the generator 156, and an electromotive force is generated by the electromagnetic induction action to achieve power generation.
  • main shaft bearing 103 as a rolling bearing for wind power generator includes an annular outer ring 131 as a bearing ring of the rolling bearing for wind power generator, and wind power generation disposed on the inner peripheral side of outer ring 131.
  • An annular inner ring 132 as a bearing ring of the rolling bearing for the device, and a plurality of rollers 133 disposed between the outer ring 131 and the inner ring 132 and held by an annular retainer 134 are provided.
  • An outer ring rolling surface 131A is formed on the inner peripheral surface of the outer ring 131, and two inner ring rolling surfaces 132A are formed on the outer peripheral surface of the inner ring 132.
  • the outer ring 131 and the inner ring 132 are arranged so that the two inner ring rolling surfaces 132A face the outer ring rolling surface 131A.
  • the plurality of rollers 133 are in contact with the outer ring rolling surface 131A and the inner ring rolling surface 132A at the roller contact surface 133A along each of the two inner ring rolling surfaces 132A, and are held by the cage 134. By being arranged at a predetermined pitch in the circumferential direction, it is rotatably held on a double row (two rows) annular track.
  • the outer ring 131 is formed with a through hole 131E that penetrates the outer ring 131 in the radial direction. Lubricant can be supplied to the space between the outer ring 131 and the inner ring 132 through the through hole 131E.
  • the main shaft 151 connected to the blade 152 passes through the inner ring 132 of the main shaft bearing 103 and contacts the inner peripheral surface 132F of the inner ring at the outer peripheral surface 151A and is fixed to the inner ring 132. Further, the outer ring 131 of the main shaft bearing 103 is fitted into an inner wall 153A of a through hole formed in the housing 153 so as to come into contact with the outer peripheral surface 131F, and is fixed to the housing 153. With the above configuration, the main shaft 151 connected to the blade 152 can rotate about the axis with respect to the outer ring 131 and the housing 153 integrally with the inner ring 132.
  • flanges 132E that protrude toward the outer ring 131 are formed at both ends in the width direction of the inner ring rolling surface 132A.
  • the outer ring rolling surface 131A has a spherical shape. Therefore, the outer ring 131 and the inner ring 132 can form an angle with each other around the center of the spherical surface in a cross section perpendicular to the rolling direction of the roller 133. That is, the main shaft bearing 103 is a double-row self-aligning roller bearing. As a result, even when the main shaft 151 is bent due to wind received by the blade 152, the housing 153 can stably hold the main shaft 151 via the main shaft bearing 103 in a freely rotatable manner.
  • the outer ring 131 and the inner ring 132 as the bearing rings of the rolling bearing for wind power generator in the seventh embodiment are manufactured by the method for manufacturing a bearing ring described in the fourth to sixth embodiments, for example.
  • the outer ring 131 and the inner ring 132 are raceways of a rolling bearing for a wind power generator having an inner diameter of 1000 mm or more.
  • the outer ring 131 and the inner ring 132 are uniformly hardened over the entire circumference along the outer ring rolling surface 131A and the inner ring rolling surface 132A by induction hardening.
  • the outer ring 131 and the inner ring 132 have an inner diameter of 1000 mm or more, are formed by induction hardening, and have an annular hardened and hardened layer with a uniform depth along the circumferential direction.
  • the surface of the hardened layer is an outer ring rolling surface 131A and an inner ring rolling surface 132A, respectively.
  • the outer ring 131 and the inner ring 132 are large-sized races in which a hardened and hardened layer is uniformly formed along the rolling surface by induction hardening while suppressing the cost of heat treatment.
  • the method for manufacturing a bearing ring of the present invention is suitable for manufacturing a bearing ring for a large-sized rolling bearing.
  • the bearing for wind power generators was demonstrated as an example of a large sized rolling bearing, the application to another large sized rolling bearing is also possible.
  • a bearing ring of a rolling bearing for CT scanner that rotatably supports a rotating mount on which an X-ray irradiation unit of a CT scanner is installed with respect to a fixed mount arranged to face the rotating mount.
  • the manufacturing method of the raceway of the present invention can be suitably applied to the manufacture of the above.
  • the method for manufacturing a bearing ring according to the present invention can be applied to a bearing ring of any rolling bearing such as a deep groove ball bearing, an angular ball bearing, a cylindrical roller bearing, a tapered roller bearing, a self-aligning roller bearing, and a thrust ball bearing. It is.
  • a molded body preparation step is first performed as a step (S ⁇ b> 210).
  • a steel material having an arbitrary composition suitable for induction hardening, for example, 0.43% to 0.65% carbon and 0.15% to 0.35% by mass.
  • a steel material containing molybdenum and the balance iron and impurities is prepared, and by performing processing such as forging and turning, a molded body having a shape corresponding to the shape of a desired inner ring is produced. More specifically, a molded body corresponding to the shape of the inner ring having an inner diameter of 1000 mm or more is produced.
  • the inner ring to be manufactured is particularly large and high hardenability is required for the steel
  • a steel material in which 0.35 mass% or more and 0.75 mass% or less of nickel is added in addition to the above alloy components is adopted. Also good.
  • the steel satisfying the above component composition include JIS standard SUP13, SCM445, SAE standard 8660H and the like.
  • a normalizing step is performed as a step (S220).
  • the normalizing process by being cooled to a temperature below the A 1 transformation point implementation Is done.
  • the cooling rate at the time of cooling in the normalizing process may be a cooling rate at which the steel constituting the formed body is not transformed into martensite, that is, a cooling rate lower than the critical cooling rate.
  • the hardness of the molded body after the normalizing treatment is high when the cooling rate is large, and is low when the cooling rate is small. Therefore, desired hardness can be imparted to the molded body by adjusting the cooling rate.
  • a quench hardening process includes an induction heating process performed as a process (S230) and a cooling process performed as a process (S240).
  • a coil 221 as an induction heating coil is a part of rolling surface 211 (annular region) that is a surface on which the rolling element should roll in molded body 210. It is arranged to face.
  • an induction heating region 221A that is a region that faces the rolling surface 211 and contributes to heating of the rolling surface 211 in the coil 221 is included in the same plane as shown in FIGS. 15 and 16. That is, the area
  • the molded body 210 is rotated around the central axis, specifically in the direction of the arrow ⁇ , and a high frequency current is supplied to the coil 221 from a power source (not shown).
  • a surface layer region including the raceway surface 211 of the molded body 210 is inductively heated to a temperature above a point A, an annular heating region 211A along the rolling surface 211 is formed.
  • the temperature of the surface of the rolling surface 211 is measured and managed by a thermometer 222 such as a radiation thermometer.
  • step (S240) for example, water as a cooling liquid is injected onto the entire molded body 210 including the heating region 211A formed in the step (S230), so that the entire heating region 211A is M. Simultaneous cooling to a temperature below the S point. Thereby, the heating region 211A is transformed into martensite, and the region including the rolling surface 211 is cured.
  • induction hardening is performed and the quench hardening process is completed.
  • step (S250) a tempering step is performed as a step (S250).
  • step (S230) and (S240) the molded body 210 that is quench-hardened in, for example are charged into the furnace, is heated to a temperature of less than 1 point A is held for a predetermined period of time Thus, a tempering process is performed.
  • a finishing process is performed as a process (S260).
  • a finishing process such as a polishing process is performed on the rolling surface 211.
  • the inner ring of the rolling bearing is completed, and the production of the inner ring in the present embodiment is completed.
  • an inner ring 210 having an inner diameter of 1000 mm or more and having a hardened hardened layer formed homogeneously along the rolling surface 211 by induction hardening is completed. .
  • an assembly process is performed as a process (S270).
  • step (S270) the inner ring 210 produced as described above and the outer ring produced in the same manner as the inner ring 210 are combined with separately prepared rolling elements, cages, etc.
  • the main shaft bearing 203 of the wind turbine generator shown in FIG. 20 is assembled. With the above procedure, the rolling bearing manufacturing method in the present embodiment is completed.
  • the molded body 210 is rotated by relatively rotating the coil 221 disposed so as to face a part of the rolling surface of the molded body 210 along the circumferential direction.
  • a heating region 211A is formed. Therefore, it is possible to employ a small coil 221 with respect to the outer shape of the molded body 210, and even when the large molded body 210 is hardened by hardening, the manufacturing cost of the quenching apparatus can be suppressed. .
  • the entire heated region 211A is simultaneously cooled to a temperature below M S point. Therefore, it becomes possible to form an annular quenching and hardening region that is homogeneous in the circumferential direction, and the residual stress is prevented from concentrating on a part of the region.
  • the coil 221 having a shape in which the induction heating region is included in the same plane is used. Therefore, even when the molded bodies (inner rings) 210 having different sizes and shapes are to be quenched, coils corresponding to the shapes of the respective molded bodies (inner rings) are not necessary, and the manufacturing cost of the quenching apparatus can be reduced. it can.
  • the hardened hardened layer is uniformly formed along the rolling surface by induction hardening while suppressing the manufacturing cost of the quenching apparatus. can do.
  • a rolling bearing including a bearing ring in which a hardened hardened layer is uniformly formed over the entire circumference along the rolling surface by induction hardening is manufactured at low cost. can do.
  • the normalizing process implemented as said process (S220) is not an essential process in the manufacturing method of the bearing ring of this invention, However, Implementing this suppresses generation
  • the hardness of the molded body made of steel such as SUP13, SCM445, SAE standard 8660H can be adjusted.
  • shot blasting may be performed while the molded body 210 is cooled by spraying hard particles together with gas on the molded body 210.
  • the shot blasting process can be performed simultaneously with the blast cooling in the normalizing process, the scale generated in the surface layer portion of the molded body 210 is removed, and the characteristics of the inner ring 210 due to the scale generation.
  • the decrease in thermal conductivity due to the decrease and scale generation is suppressed.
  • grains projection material
  • the molded body 210 may be rotated at least once, but in order to suppress temperature variation in the circumferential direction and achieve more uniform quench hardening, it may be rotated a plurality of times. preferable. That is, it is preferable that the coil 221 as the induction heating coil relatively rotate two or more times along the circumferential direction of the rolling surface 211 of the molded body 210.
  • Embodiment 9 which is another embodiment of the present invention will be described.
  • the manufacturing method of the inner ring and rolling bearing in the ninth embodiment is basically performed in the same manner as in the eighth embodiment, and has the same effects.
  • the manufacturing method of the inner ring and the rolling bearing in the ninth embodiment is different from that in the eighth embodiment in the arrangement of the coils 221 in the step (S230).
  • a plurality (six in this case) of coils 221 are arranged along the rolling surface 211 formed on the outer peripheral surface of the molded body 210. Is done.
  • the molded body 210 is rotated in the direction of the arrow ⁇ , and a high frequency current is supplied to the coil 221 from a power source (not shown).
  • a surface layer region including the raceway surface 211 of the molded body 210 is inductively heated to a temperature above a point A, an annular heating region 211A along the rolling surface 211 is formed.
  • the method for manufacturing the inner ring of the rolling bearing in the ninth embodiment suppresses variation in temperature in the circumferential direction and is uniform.
  • This is a method for manufacturing a raceway ring that can achieve quench hardening.
  • the coils 221 are preferably arranged at equal intervals in the circumferential direction of the molded body 210.
  • Embodiment 10 which is still another embodiment of the present invention will be described.
  • the inner ring manufacturing method according to the tenth embodiment is basically performed in the same manner as in the eighth and ninth embodiments, and has the same effects.
  • the inner ring manufacturing method in the tenth embodiment differs from the eighth and ninth embodiments in the arrangement of the thermometer 222 in the step (S230).
  • the temperatures at a plurality of locations (here, 4 locations) on the rolling surface 211 as the heating region are measured. More specifically, in the step (S230) of the tenth embodiment, a plurality of thermometers 222 are arranged at equal intervals along the circumferential direction of the rolling surface 211 of the molded body 210.
  • the case where the coil 221 is fixed and the molded body 210 is rotated has been described.
  • the molded body 210 may be fixed and the coil 221 may be rotated in the circumferential direction of the molded body 210.
  • the coil 221 may be relatively rotated along the circumferential direction of the molded body 210 by rotating both the coil 221 and the molded body 210.
  • the coil 221 since the coil 221 requires wiring for supplying current to the coil 221, it is often reasonable to fix the coil 221 as described above.
  • the bearing ring to which the present invention can be applied is not limited to this, for example, a radial type rolling bearing. It may be an outer ring or a bearing ring of a thrust type bearing.
  • the coil 221 may be disposed so as to face the rolling surface formed on the inner peripheral side of the molded body.
  • the coil 221 may be disposed so as to face the rolling surface formed on the end surface side of the molded body.
  • Embodiment 11 in which the rolling bearing manufactured by the method for manufacturing a rolling bearing of the present invention is used as a bearing for a wind turbine generator (a rolling bearing for a wind turbine generator) will be described.
  • wind power generator 250 is connected to blade 252 that is a swirl blade, main shaft 251 that is connected to blade 252 at one end, and the other end of main shaft 251 so as to include the central axis of blade 252.
  • the speed increaser 254 includes an output shaft 255, and the output shaft 255 is connected to the generator 256.
  • the main shaft 251 is rotatably supported around a shaft by a main shaft bearing 203 which is a rolling bearing for a wind power generator.
  • a plurality of main shaft bearings 203 are arranged side by side in the axial direction of the main shaft 251 (two in FIG. 19), and are respectively held by the housing 253.
  • the main shaft bearing 203, the housing 253, the speed increaser 254, and the generator 256 are housed in a nacelle 259 that is a machine room.
  • the main shaft 251 protrudes from the nacelle 259 at one end and is connected to the blade 252.
  • the operation of the wind power generator 250 will be described.
  • the main shaft 251 connected to the blade 252 rotates around the shaft while being supported by the main shaft bearing 203 with respect to the housing 253.
  • the rotation of the main shaft 251 is transmitted to the speed increaser 254 to increase the speed, and is converted into rotation about the output shaft 255.
  • the rotation of the output shaft 255 is transmitted to the generator 256, and an electromotive force is generated by the electromagnetic induction action to achieve power generation.
  • main shaft bearing 203 as a rolling bearing for wind power generator includes an annular outer ring 231 as a raceway of the rolling bearing for wind power generator, and wind power generation disposed on the inner peripheral side of outer ring 231.
  • An annular inner ring 232 as a bearing ring of the rolling bearing for the apparatus, and a plurality of rollers 233 disposed between the outer ring 231 and the inner ring 232 and held by an annular retainer 234 are provided.
  • An outer ring rolling surface 231 ⁇ / b> A is formed on the inner circumferential surface of the outer ring 231, and an inner ring rolling surface 232 ⁇ / b> A is formed on the outer circumferential surface of the inner ring 232.
  • the outer ring 231 and the inner ring 232 are arranged so that the inner ring rolling surface 232A faces the outer ring rolling surface 231A.
  • the plurality of rollers 233 are in contact with the outer ring rolling surface 231A and the inner ring rolling surface 232A at the roller contact surface 233A along each of the two inner ring rolling surfaces 232A, and are held by the cage 234.
  • the outer ring 231 is formed with a through hole 231E that penetrates the outer ring 231 in the radial direction. Lubricant can be supplied to the space between the outer ring 231 and the inner ring 232 through the through hole 231E.
  • the main shaft 251 connected to the blade 252 passes through the inner ring 232 of the main shaft bearing 203 and contacts the fitting surface 232F, which is the inner circumferential surface of the inner ring, on the outer circumferential surface 251A, and is fitted into the inner ring 232. Is fixed. Further, the outer ring 231 of the main shaft bearing 203 is fitted and fixed to the housing 253 so as to come into contact with an inner wall 253A of a through hole formed in the housing 253 at a fitting surface 231F which is an outer peripheral surface. With the above configuration, the main shaft 251 connected to the blade 252 can rotate about the shaft with respect to the outer ring 231 and the housing 253 together with the inner ring 232.
  • flanges 232E that protrude toward the outer ring 231 are formed at both ends in the width direction of the inner ring rolling surface 232A.
  • the outer ring rolling surface 231A has a spherical shape. Therefore, the outer ring 231 and the inner ring 232 can make an angle with each other around the center of the spherical surface in a cross section perpendicular to the rolling direction of the rollers 233. That is, the main shaft bearing 203 is a double-row self-aligning roller bearing. As a result, even when the main shaft 251 is bent due to the wind received by the blade 252, the housing 253 can stably and rotatably hold the main shaft 251 via the main shaft bearing 203.
  • the outer ring 231 and the inner ring 232 as the races of the rolling bearing for wind power generator in the eleventh embodiment are manufactured by the method for manufacturing the races described in the above eighth to tenth embodiments, for example.
  • the outer ring 231 and the inner ring 232 are raceways of a rolling bearing for a wind power generator having an inner diameter of 1000 mm or more.
  • the outer ring 231 and the inner ring 232 are uniformly hardened over the entire circumference along the outer ring rolling surface 231A and the inner ring rolling surface 232A by induction hardening.
  • the outer ring 231 and the inner ring 232 have an inner diameter of 1000 mm or more, are formed by induction hardening, and have a hardened hardening layer with a uniform annular depth along the circumferential direction.
  • the surface of the hardened layer is an outer ring rolling surface 231A and an inner ring rolling surface 232A, respectively.
  • the outer ring 231 and the inner ring 232 are large-sized races in which a hardened and hardened layer is uniformly formed along the rolling surface by induction hardening while suppressing the cost of heat treatment.
  • the manufacturing method of the bearing ring and the rolling bearing of the present invention is suitable for manufacturing the bearing ring and the large rolling bearing of a large rolling bearing.
  • the wind turbine generator bearing has been described as an example of a large-sized rolling bearing, but application to other large-sized rolling bearings is also possible.
  • a bearing ring of a rolling bearing for CT scanner that rotatably supports a rotating mount on which an X-ray irradiation unit of a CT scanner is installed with respect to a fixed mount arranged to face the rotating mount.
  • the manufacturing method of the bearing ring and rolling bearing of this invention can be applied suitably for manufacture of the rolling bearing for CT scanners.
  • the method of manufacturing the bearing ring and rolling bearing according to the present invention includes a bearing ring of an arbitrary rolling bearing such as a deep groove ball bearing, an angular ball bearing, a cylindrical roller bearing, a tapered roller bearing, a self-aligning roller bearing, and a thrust ball bearing. And applicable to rolling bearings.
  • an arbitrary rolling bearing such as a deep groove ball bearing, an angular ball bearing, a cylindrical roller bearing, a tapered roller bearing, a self-aligning roller bearing, and a thrust ball bearing. And applicable to rolling bearings.
  • double-row tapered roller bearing 301 which is a rolling bearing in the twelfth embodiment includes an annular outer ring 311, two annular inner rings 312 disposed inside outer ring 311, outer ring 311 and inner ring. 312 and a plurality of tapered rollers 313 disposed between them. Two rows of outer ring rolling surfaces 311A are formed on the inner peripheral surface of the outer ring 311, and one row of inner ring rolling surfaces 312A are formed on the outer peripheral surfaces of the two inner rings 312.
  • the inner ring rolling surface 312A of one inner ring 312 is opposed to one outer ring rolling surface 311A, and the inner ring rolling surface 312A of the other inner ring 312 is opposed to the other outer ring rolling surface 311A.
  • the outer ring 311 and the two inner rings 312 are arranged.
  • the plurality of tapered rollers 313 are in contact with the outer ring rolling surface 311A and the inner ring rolling surface 312A along each of the outer ring rolling surfaces 311A, and are held by the cage 314 at a predetermined pitch in the circumferential direction. By being arranged, it is held so as to be able to roll on two rows of circular orbits.
  • the outer ring 311 and the inner ring 312 of the double-row tapered roller bearing 301 are rotatable relative to each other.
  • the outer ring 311 and the inner ring 312 have an inner diameter of 1000 mm or more.
  • the outer ring 311 and the inner ring 312 are rolling surfaces formed over the entire circumference along the rolling surfaces 311A and 312A so as to include the rolling surfaces 311A and 312A that are the surfaces on which the rollers 313 that are rolling elements should roll.
  • non-hardened regions 311E and 312E formed between the rolling surface hardened layers 311C and 312C and the mating surface hardened layers 311D and 312D. And the thickness of fitting surface hardened layer 311D, 312D is smaller than the thickness of rolling face hardened layer 311C, 312C.
  • the rolling surface hardened layers 311C and 312C are formed over the entire circumference along the rolling surfaces 311A and 312A so as to include the rolling surfaces 311A and 312A. Sufficient hardness is imparted to the rolling surfaces 311A and 312A, and sufficient durability is secured against rolling fatigue accompanying the rolling of the rollers 313. Further, in the outer ring 311 and the inner ring 312, the fitting surface hardened layers 311D and 312D are formed along the fitting surfaces 311B and 312B so as to include the fitting surfaces 311B and 312B.
  • uncured regions 311E and 312E are formed between the rolling surface quenching layers 311C and 312C and the mating surface quenching layers 311D and 312D, and the mating surface quenching is performed.
  • the thicknesses of the layers 311D and 312D are smaller than the thicknesses of the rolling surface hardened layers 311C and 312C.
  • the outer ring 311 and the inner ring 312 have raceway hardened layers 311C and 312C formed along the raceway surfaces 311A and 312A, and a bearing ring of a large-sized rolling bearing with improved durability. It has become.
  • the double row tapered roller bearing 301 provided with the outer ring 311 and the inner ring 312 is a large-sized rolling bearing with excellent durability.
  • the rolling surface hardened layers 311C and 312C and the mating surface hardened layers 311D and 312D can be formed by induction hardening as described later.
  • the absolute value of the difference between the maximum value and the minimum value of the residual stress values in the circumferential direction of the rolling surfaces 311A, 312A is preferably 20% or less of the absolute value of the average value.
  • the outer ring 311 and the inner ring 312 have a carbon content of 0.43% to 0.65% by mass, silicon of 0.15% to 0.35% by mass, 0.60% to 1%.
  • steel having such a component composition it is possible to realize sufficiently high hardness by quench hardening, and to suppress quench cracking while ensuring high hardenability.
  • the outer ring 311 and the inner ring 312 are particularly large and high hardenability is required for the material steel, 0.35 mass% or more and 0.75 mass% or less of nickel is added in addition to the above alloy components. Also good.
  • the steel satisfying the above component composition include JIS standard SUP13, SCM445, SAE standard 8660H and the like.
  • a molded body preparation step is first performed as a step (S310).
  • a steel material made of, for example, JIS standards SUP13, SCM445, SAE standards 8660H, etc. is prepared, and by performing processing such as forging and turning, forming having a shape corresponding to the shape of the desired inner ring.
  • a body is made. More specifically, a molded body corresponding to the shape of the inner ring having an inner diameter of 1000 mm or more is produced.
  • a normalizing step is performed as a step (S320).
  • the cooling rate at the time of cooling in the normalizing process may be a cooling rate at which the steel constituting the formed body is not transformed into martensite, that is, a cooling rate lower than the critical cooling rate.
  • the hardness of the molded body after the normalizing treatment is high when the cooling rate is large, and is low when the cooling rate is small. Therefore, desired hardness can be imparted to the molded body by adjusting the cooling rate. This hardness corresponds to the hardness of the non-cured region 312E of the inner ring 312.
  • This rolling surface quench hardening process includes an induction heating process implemented as a process (S330) and a cooling process implemented as a process (S340).
  • the coil 321 as the induction heating member is formed on a part of the rolling surface 312A that is the surface on which the rolling element (roller) should roll in the molded body 312. Arranged to face.
  • the molded body 312 is rotated around the central axis, specifically in the direction of the arrow ⁇ , and a high frequency current is supplied to the coil 321 from a power source (not shown).
  • a surface layer region including a raceway surface 312A of the molded body 312 is inductively heated to a temperature above a point A, the heated region 312C of the annular along the rolling surface 312A is formed.
  • the temperature of the surface of the rolling surface 312A is measured and managed by a thermometer 322 such as a radiation thermometer.
  • step (S340) for example, water as a cooling liquid is sprayed onto the entire molded body 312 including the heating region 312C formed in the step (S330), so that the entire heating region 312C is M. Simultaneous cooling to a temperature below the S point. As a result, the heating region 312C is transformed into martensite and hardens to form a rolling surface hardened layer 312C.
  • induction hardening is performed and the rolling surface hardening process is completed.
  • a fitting surface hardening process is performed as a process (S350).
  • this step (S350) the region including the fitting surface 312B in the molded body 312 is hardened and hardened.
  • a moving quenching apparatus 325 including a coil 323 that is an induction heating member and a coolant injection unit 324 that is a cooling member disposed adjacent to the coil 323 is provided. , And is arranged so as to face a part of the fitting surface 312B.
  • the moving quenching device 325 moves in the circumferential direction (the direction of arrow ⁇ ) along the fitting surface 312B.
  • a high frequency current is supplied to the coil 323 from a power source (not shown).
  • the region facing the coil 323 of the mating surface 312B of the molded body 312 is inductively heated to a temperature above a point A.
  • the coolant is jetted from the coolant jet part 324 toward the fitting surface 312B of the molded body 312.
  • region derived heated to a temperature higher than A 1 point by the coil 323 of the mating surface 312B is cooled to a temperature below M S point by coolant ejected from the coolant injection unit 324, hardening Cured.
  • such a quench hardening process is sequentially performed as the moving quenching apparatus 325 moves, so that a mating surface quenching layer 312D as shown in FIG. 22 is formed.
  • the previous step (S330) is accompanied by the heating by the coil 323. And it is avoided that the hardness of the rolling surface hardening layer 312C formed in (S340) falls significantly.
  • the fitting surface hardened layer 312D is formed so that the thickness is smaller than that of the rolling surface hardened layer 312C.
  • the thickness of the hardened layer that is, the thickness of the region heated by induction heating can be adjusted by adjusting the frequency of the current supplied to the coil, the output of the power source, and the like.
  • the region that has not been quenched and hardened in steps (S330) to (S350) becomes a non-hardened region 312E.
  • a tempering step is performed as a step (S360).
  • the molded body 312 partially quenched and hardened in steps (S330) to (S350) is charged into, for example, a furnace and heated to a temperature of A 1 point or less for a predetermined time. By being held, a tempering process is performed.
  • a finishing step is performed as a step (S370).
  • this step (S370) for example, finishing such as polishing is performed on the rolling surface 312A.
  • the inner ring 312 is completed, and the manufacture of the inner ring in the present embodiment is completed.
  • an assembly process is performed as a process (S380).
  • step (S380) the inner ring 312 produced as described above and the outer ring 311 produced in the same manner as the inner ring 312 are combined with separately prepared rollers 313, cages 314, etc.
  • the row tapered roller bearing 301 is assembled. With the above procedure, the rolling bearing manufacturing method in the present embodiment is completed.
  • the said process (S320) is not an essential process in the manufacturing method of the bearing ring of this invention
  • region other than a hardening hardening layer) of the bearing ring manufactured by implementing this is performed.
  • the hardness of can be adjusted. Adjustment of the hardness of the non-cured region can be achieved by performing a quenching process and a tempering process instead of the step (S320).
  • a normalizing process as a step (S320) for adjusting the hardness of the non-cured region.
  • the molded body 312 may be rotated at least once.
  • the molded body 312 may be rotated a plurality of times. preferable. That is, it is preferable that the coil 321 as the induction heating member relatively rotate two or more times along the circumferential direction of the rolling surface 312A of the molded body 312.
  • a plurality of coils 321 be arranged along the circumferential direction of the rolling surface 312A. Thereby, the variation in the temperature in the circumferential direction can be suppressed, and more uniform quench hardening can be realized. At this time, it is preferable that the plurality of coils 321 be arranged at equal intervals in the circumferential direction of the rolling surface 312A.
  • step (S330) it is preferable to measure the temperature at a plurality of locations on the rolling surface 312A that is the heating region. This makes it possible to realize quench hardening that is more uniform in the circumferential direction.
  • the case where the coil 321 is fixed and the molded body 312 is rotated in the step (S330) has been described.
  • the molded body 312 is fixed and the coil 321 is moved in the circumferential direction of the molded body 312.
  • the coil 321 may be relatively rotated along the circumferential direction of the molded body 312 by rotating both the coil 321 and the molded body 312.
  • the coil 321 requires wiring for supplying current to the coil 321 and the like, it is often reasonable to fix the coil 321 as described above.
  • the length of the coil 321 as the induction heating member in the circumferential direction of the molded body 312 can be appropriately determined so as to realize efficient and uniform heating.
  • the length can be set to about 1/12 of the length of the power region, that is, the central angle of the molded body (inner ring) 312 with respect to the central axis is 30 °.
  • step (S330) in order to suppress the variation in temperature in the circumferential direction, after the induction heating complete, step (S340) before cooling to M S point below the temperature in, heating the molded body 312 stops It is preferable to provide the process of hold
  • wind power generator 350 is connected to blade 352 that is a swirl blade, main shaft 351 that is connected to blade 352 at one end, and the other end of main shaft 351 so as to include the central axis of blade 352.
  • the speed-up gear 354 is provided. Further, the speed increaser 354 includes an output shaft 355, and the output shaft 355 is connected to the generator 356.
  • the main shaft 351 is supported by a main shaft bearing 303 which is a rolling bearing for a wind power generator so as to be rotatable around the shaft.
  • a plurality of main shaft bearings 303 are arranged in the axial direction of the main shaft 351 (two in FIG. 27) and are held by the housing 353, respectively.
  • the main shaft bearing 303, the housing 353, the speed increaser 354, and the generator 356 are stored in a nacelle 359 that is a machine room.
  • the main shaft 351 protrudes from the nacelle 359 at one end and is connected to the blade 352.
  • the operation of the wind power generator 350 will be described.
  • the main shaft 351 connected to the blade 352 rotates around the shaft while being supported by the main shaft bearing 303 with respect to the housing 353.
  • the rotation of the main shaft 351 is transmitted to the speed increaser 354 to increase the speed, and is converted into rotation about the output shaft 355.
  • the rotation of the output shaft 355 is transmitted to the generator 356, and an electromotive force is generated by the electromagnetic induction action to achieve power generation.
  • a main shaft bearing 303 as a rolling bearing for a wind power generator includes an annular outer ring 331 as a raceway of the wind bearing for a wind power generator, and wind power generation disposed on the inner peripheral side of the outer ring 331.
  • An annular inner ring 332 as a bearing ring of the rolling bearing for the apparatus, and a plurality of rollers 333 disposed between the outer ring 331 and the inner ring 332 and held by an annular retainer 334 are provided.
  • An outer ring rolling surface 331 A is formed on the inner circumferential surface of the outer ring 331, and an inner ring rolling surface 332 A is formed on the outer circumferential surface of the inner ring 332.
  • the outer ring 331 and the inner ring 332 are arranged so that the inner ring rolling surface 332A faces the outer ring rolling surface 331A.
  • the plurality of rollers 333 are in contact with the outer ring rolling surface 331A and the inner ring rolling surface 332A at the roller contact surface 333A along each of the two inner ring rolling surfaces 332A, and are held by the cage 334. By being arranged at a predetermined pitch in the circumferential direction, it is rotatably held on a double row (two rows) annular track.
  • the outer ring 331 is formed with a through hole 331E that penetrates the outer ring 331 in the radial direction.
  • the lubricant can be supplied to the space between the outer ring 331 and the inner ring 332 through the through hole 331E.
  • the main shaft 351 connected to the blade 352 passes through the inner ring 332 of the main shaft bearing 303 and contacts the fitting surface 332F, which is the inner circumferential surface of the inner ring, on the outer circumferential surface 351A, and is fitted into the inner ring 332. Is fixed. Further, the outer ring 331 of the main shaft bearing 303 is fitted into an inner wall 353 ⁇ / b> A of a through hole formed in the housing 353 so as to come into contact with a fitting surface 331 ⁇ / b> F which is an outer peripheral surface, and is fixed to the housing 353. With the above configuration, the main shaft 351 connected to the blade 352 can rotate about the shaft with respect to the outer ring 331 and the housing 353 integrally with the inner ring 332.
  • flange portions 332E that protrude toward the outer ring 331 are formed at both ends in the width direction of the inner ring rolling surface 332A.
  • the outer ring rolling surface 331A has a spherical shape. Therefore, the outer ring 331 and the inner ring 332 can make an angle with each other around the center of the spherical surface in a cross section perpendicular to the rolling direction of the roller 333. That is, the main shaft bearing 303 is a double-row self-aligning roller bearing.
  • the housing 353 can hold the main shaft 351 stably and rotatably via the main shaft bearing 303 even when the main shaft 351 is bent due to wind received by the blade 352.
  • the outer ring 331 and the inner ring 332 as the races of the rolling bearing for wind power generator in the thirteenth embodiment have the same structure as the outer ring 311 and the inner ring 312 in the twelfth embodiment. That is, the outer ring 331 and the inner ring 332 have an inner diameter of 1000 mm or more, like the outer ring 311 and the inner ring 312. Further, the outer ring 331 and the inner ring 332 are rolling surface hardened layers 331G and 332G formed over the entire circumference along the rolling surfaces 331A and 332A so as to include the rolling surfaces 331A and 332A, and other members.
  • the outer ring 331 and the inner ring 332 are raceway rings of large-sized rolling bearings in which rolling surface hardened layers 331G and 332G are formed along the rolling surfaces 331A and 332A and durability is improved.
  • the main shaft bearing 303 self-aligning roller bearing
  • the main shaft bearing 303 provided with the outer ring 331 and the inner ring 332 is a large-sized rolling bearing excellent in durability.
  • the bearing ring and the rolling bearing of the present invention are suitable for a bearing ring of a large-sized rolling bearing and a rolling bearing provided with the bearing ring.
  • the wind turbine generator bearing has been described as an example of a large-sized rolling bearing, but application to other large-sized rolling bearings is also possible.
  • the present invention is applied to a rolling bearing for a CT scanner that rotatably supports a rotating mount on which an X-ray irradiation unit of a CT scanner is installed with respect to a fixed mount arranged to face the rotating mount.
  • the bearing ring and the rolling bearing of the invention can be preferably applied.
  • the bearing ring and rolling bearing of the present invention can be applied to any form of bearing ring and rolling bearing such as a deep groove ball bearing, an angular ball bearing, a cylindrical roller bearing, a tapered roller bearing, a self-aligning roller bearing, and a thrust ball bearing. Applicable.
  • a deep groove ball bearing such as a Bosch ball bearing, an angular ball bearing, a cylindrical roller bearing, a tapered roller bearing, a self-aligning roller bearing, and a thrust ball bearing.
  • the rolling bearing of the present invention is not limited to this, and one of the inner ring and the outer ring is the bearing ring of the present invention. It may be.
  • a molded body preparation step is first performed as a step (S410).
  • a steel material having an arbitrary composition suitable for induction hardening for example, 0.43% to 0.65% carbon and 0.15% to 0.35% by mass.
  • a steel material containing molybdenum and the balance iron and impurities is prepared, and by performing processing such as forging and turning, a molded body having a shape corresponding to the shape of a desired outer ring is produced.
  • a molded body corresponding to the shape of the outer ring having an inner diameter of 1000 mm or more is produced.
  • a steel material added with 0.35 mass% or more and 0.75 mass% or less of nickel in addition to the above alloy components is employed. Also good.
  • the steel satisfying the above component composition include JIS standard SUP13, SCM445, SAE standard 8660H and the like.
  • a normalizing step is performed as a step (S420).
  • the cooling rate at the time of cooling in the normalizing process may be a cooling rate at which the steel constituting the formed body is not transformed into martensite, that is, a cooling rate lower than the critical cooling rate.
  • the hardness of the molded body after the normalizing treatment is high when the cooling rate is large, and is low when the cooling rate is small. Therefore, desired hardness can be imparted to the molded body by adjusting the cooling rate.
  • This rolling surface quench hardening process includes an induction heating process implemented as a process (S430) and a cooling process implemented as a process (S440).
  • step (S430) referring to FIG. 30 and FIG. 31, coil 421 as an induction heating member is rolling surface 411A (annular region) that is a surface on which rolling element should roll in molded body (outer ring) 10. It is arranged to face a part of.
  • two coils 421 are arranged to face each of the two rows of rolling surfaces.
  • the compact 411 is rotated around the central axis, specifically in the direction of the arrow ⁇ , and a high frequency current is supplied to the coil 421 from a power source (not shown).
  • a surface layer region including a raceway surface 411A of the molded body 411 is inductively heated to a temperature above a point A, the heated region 411C of the annular along the rolling surface 411A is formed.
  • the temperature of the surface of the rolling surface 411A is measured and managed by a thermometer 422 such as a radiation thermometer.
  • step (S440) for example, water as a cooling liquid is sprayed onto the entire formed body 411 including the heating region 411C formed in the step (S430) to thereby form two rows of heating regions 411C.
  • the whole is simultaneously cooled to a temperature below the M S point.
  • the heating region 411C is transformed into martensite and hardens to form a rolling surface hardened layer 411C.
  • a fitting surface hardening process is performed as a process (S450).
  • a region including the fitting surface 411B in the molded body 411 is hardened by hardening.
  • moving quenching provided with a coil 423 that is an induction heating member and a coolant injection unit 424 as a cooling member that is disposed adjacent to the coil 423.
  • Device 425 is arranged to face a portion of mating surface 411B.
  • the moving quenching device 425 moves in the circumferential direction (in the direction of arrow ⁇ ) along the fitting surface 411B.
  • a high frequency current is supplied to the coil 423 from a power source (not shown).
  • the region facing the coil 423 of the mating surface 411B of the molded body 411 is inductively heated to a temperature above a point A.
  • the cooling liquid is injected from the cooling liquid injection unit 424 toward the fitting surface 411B of the molded body 411.
  • region derived heated to a temperature higher than A 1 point by the coil 423 of the mating surface 411B is cooled to a temperature below M S point by coolant ejected from the coolant injection unit 424, hardening Cured.
  • Such a quench hardening process is sequentially performed as the moving quenching device 425 moves, so that a mating surface quenching layer 411D is formed as shown in FIG.
  • a tempering step is performed as a step (S460).
  • the molded body 411 partially quenched and hardened in steps (S430) to (S450) is charged into, for example, a furnace and heated to a temperature of A 1 point or less for a predetermined time. By being held, a tempering process is performed.
  • a finishing step is performed as a step (S470).
  • this step (S470) for example, finishing such as polishing is performed on the rolling surface 411A.
  • the outer ring 411 is completed, and the manufacture of the outer ring in the present embodiment is completed.
  • an outer ring 411 having an inner diameter of 1000 mm or more and having the rolling surface hardened layer 411C formed uniformly along the rolling surface 411A by induction hardening is completed.
  • an assembly process is performed as a process (S480).
  • step (S480) the outer ring 411 produced as described above and the inner ring 412 produced in the same manner as the outer ring 411 are combined with separately prepared rollers 413, a cage 414, etc., for example, A double row tapered roller bearing 401 shown in FIG. 34 is assembled. With the above procedure, the rolling bearing manufacturing method in the present embodiment is completed.
  • a double row tapered roller bearing 401 which is a rolling bearing in the present embodiment includes an annular outer ring 411, two annular inner rings 412 disposed inside the outer ring 411, and an outer ring.
  • a plurality of tapered rollers 413 disposed between 411 and the inner ring 412 are provided.
  • Two rows of outer ring rolling surfaces 411A are formed on the inner circumferential surface of the outer ring 411, and one row of inner ring rolling surfaces 412A are formed on the outer circumferential surfaces of the two inner rings 412.
  • the inner ring rolling surface 412A of one inner ring 412 is opposed to one outer ring rolling surface 411A, and the inner ring rolling surface 412A of the other inner ring 412 is opposed to the other outer ring rolling surface 411A.
  • the outer ring 411 and the two inner rings 412 are arranged.
  • the plurality of tapered rollers 413 are in contact with the outer ring rolling surface 411A and the inner ring rolling surface 412A along each of the outer ring rolling surfaces 411A, and are held by the cage 414 at a predetermined pitch in the circumferential direction. By being arranged, it is held so as to be able to roll on two rows of circular orbits.
  • the outer ring 411 and the inner ring 412 of the double row tapered roller bearing 401 are rotatable relative to each other.
  • outer ring 411 and inner ring 412 have an inner diameter of 1000 mm or more.
  • the outer ring 411 and the inner ring 412 are rolling surfaces formed over the entire circumference along the rolling surfaces 411A and 412A so as to include the rolling surfaces 411A and 412A that are the surfaces on which the rollers 413 that are rolling elements should roll.
  • non-hardened regions 411E and 412E formed between the rolling surface hardened layers 411C and 412C and the mating surface hardened layers 411D and 412D. And the thickness of the fitting surface hardened layers 411D and 412D is smaller than the thickness of the rolling surface hardened layers 411C and 412C.
  • the coil 421 which is an induction heating member arranged so as to face a part of the annular region to be the rolling surface 411A is provided along the circumferential direction.
  • a heating region 411C is formed in the molded body 411. Therefore, the coil 421 can be downsized to reduce the manufacturing cost of the quenching apparatus.
  • the entire heating region is simultaneously cooled to a temperature equal to or lower than the MS point, so that a hardened and hardened layer can be formed simultaneously over the entire circumference, and residual stress is concentrated in some regions. Is suppressed.
  • the mating surface quenching layer 411D is formed by moving quenching as described above, the region heated by the coil 423 is cooled by the coolant injection unit 424 immediately after heating. Therefore, a decrease in the hardness of the previously formed rolling surface hardened layer 411C is suppressed.
  • the rolling surface hardened layer 411C is uniformly formed over the entire circumference by induction hardening while suppressing the manufacturing cost of the quenching apparatus, and the rolling is performed.
  • the mating surface hardened layer 411D can be formed while suppressing a decrease in the hardness of the running surface 411A.
  • the rolling surface hardened layer 411C is uniformly formed along the rolling surface 411A by induction hardening, and the rolling surface 411A is formed.
  • the double-row tapered roller bearing 401 including the race ring in which the mating surface hardened layer 411D is formed along the mating surface 411B can be manufactured at low cost while suppressing the decrease in hardness.
  • the normalizing process implemented as said process (S420) is not an essential process in the manufacturing method of the bearing ring of this invention, however, By implementing this, generation
  • the hardness of the molded body made of steel such as SUP13, SCM445, SAE standard 8660H can be adjusted.
  • shot blasting may be performed while the molded body 411 is cooled by spraying hard particles together with gas on the molded body 411.
  • the shot blasting process can be performed simultaneously with the blast cooling during the normalizing process, the scale generated in the surface layer portion of the molded body 411 is removed, and the characteristics of the outer ring 411 caused by the scale generation.
  • the decrease in thermal conductivity due to the decrease and scale generation is suppressed.
  • grains projection material
  • the molded body 411 may be rotated at least once. However, in order to suppress temperature variation in the circumferential direction and achieve more uniform quench hardening, the molded body 411 may be rotated a plurality of times. preferable. That is, it is preferable that the coil 421 as the induction heating member relatively rotate two or more times along the circumferential direction of the rolling surface 411A of the molded body 411.
  • uncured regions 411E and 412E are formed between the rolling surface quenching layers 411C and 412C and the mating surface quenching layers 411D and 412D, and the mating surface quenching is performed.
  • the thicknesses of the layers 411D and 412D are smaller than the thicknesses of the rolling surface hardened layers 411C and 412C. Thereby, durability with respect to rolling fatigue of the outer ring 411 and the inner ring 412 is further improved.
  • the thickness of the hardened layer that is, the thickness of the region heated by induction heating can be adjusted by adjusting the frequency of the current supplied to the coil, the output of the power source, and the like.
  • Embodiment 15 which is another embodiment of the present invention will be described.
  • the manufacturing method of the outer ring in the fifteenth embodiment is basically performed in the same manner as in the fourteenth embodiment, and has the same effects.
  • the outer ring manufacturing method according to the fifteenth embodiment is different from that according to the fourteenth embodiment in the arrangement of the coils 421 in the step (S430).
  • a pair of coils 421 is arranged as an induction heating member.
  • the molded body 411 is rotated in the direction of the arrow ⁇ , and a high frequency current is supplied to the coil 421 from a power source (not shown).
  • a surface layer region including a raceway surface 411A of the molded body 411 is inductively heated to a temperature above a point A, the heated region 411C of the annular along the rolling surface 411A is formed.
  • the manufacturing method of the outer ring 411 of the rolling bearing in the fifteenth embodiment is the circumferential direction.
  • This is a method for manufacturing a raceway ring that can suppress temperature variation in the steel and achieve homogeneous quench hardening.
  • the coils 421 are preferably arranged at equal intervals in the circumferential direction of the molded body 411.
  • Embodiment 16 which is still another embodiment of the present invention will be described.
  • the manufacturing method of the inner ring in the sixteenth embodiment is basically performed in the same manner as in the fourteenth and fifteenth embodiments, and has the same effect.
  • the inner ring manufacturing method in the sixteenth embodiment differs from the fourteenth and fifteenth embodiments in the arrangement of the thermometer 422 in the step (S430).
  • the temperatures at a plurality of locations (here, 4 locations) on rolling surface 411A that is the heating region are measured. More specifically, in the step (S430) of the sixteenth embodiment, a plurality of thermometers 422 are arranged at equal intervals along the circumferential direction of the rolling surface 411A of the molded body 411, and positions at equal intervals in the circumferential direction. The temperature of is measured.
  • the case where the coil 421 is fixed and the molded body 411 is rotated has been described.
  • the molded body 411 may be fixed and the coil 421 may be rotated in the circumferential direction of the molded body 411.
  • the coil 421 may be relatively rotated along the circumferential direction of the molded body 411 by rotating both the coil 421 and the molded body 411.
  • the coil 421 requires a wiring for supplying current to the coil 421, it is often reasonable to fix the coil 421 as described above.
  • the bearing ring to which the present invention is applicable is not limited to this, for example, a radial type rolling bearing. Or a thrust type bearing ring.
  • the coil 421 may be disposed so as to face the rolling surface formed on the outer peripheral side of the molded body.
  • the coil 421 may be disposed so as to face the rolling surface formed on the end surface side of the molded body.
  • the length of the coil 421 as the induction heating member in the circumferential direction of the molded body 411 can be appropriately determined so as to realize efficient and uniform heating.
  • the length of the region to be heated is 1 / 12, that is, a length such that the central angle with respect to the central axis of the molded body (orbital ring) is 30 °.
  • wind power generator 450 is connected to blade 452 that is a swirl wing, main shaft 451 that is connected to blade 452 at one end, and the other end of main shaft 451 so as to include the central axis of blade 452.
  • the speed increaser 454 includes an output shaft 455, and the output shaft 455 is connected to the generator 456.
  • the main shaft 451 is rotatably supported around a shaft by a main shaft bearing 403 which is a rolling bearing for a wind power generator.
  • main shaft bearing 403 which is a rolling bearing for a wind power generator.
  • a plurality of main shaft bearings 403 are arranged in the axial direction of the main shaft 451 (two in FIG. 38) and are held by housings 453, respectively.
  • the main shaft bearing 403, the housing 453, the speed increaser 454, and the generator 456 are stored inside a nacelle 459 that is a machine room.
  • the main shaft 451 protrudes from the nacelle 459 at one end and is connected to the blade 452.
  • the operation of the wind power generator 450 will be described.
  • the main shaft 451 connected to the blade 452 rotates around the shaft while being supported by the main shaft bearing 403 with respect to the housing 453.
  • the rotation of the main shaft 451 is transmitted to the speed increaser 454 to increase the speed, and is converted into rotation around the output shaft 455.
  • the rotation of the output shaft 455 is transmitted to the generator 456, and an electromotive force is generated by the electromagnetic induction action to achieve power generation.
  • a main shaft bearing 403 as a rolling bearing for a wind power generation device includes an annular outer ring 431 as a raceway of the rolling bearing for a wind power generation device, and wind power generation disposed on the inner peripheral side of the outer ring 431.
  • An annular inner ring 432 serving as a bearing ring of the rolling bearing for the device, and a plurality of rollers 433 disposed between the outer ring 431 and the inner ring 432 and held by an annular retainer 434 are provided.
  • An outer ring rolling surface 431A is formed on the inner circumferential surface of the outer ring 431, and an inner ring rolling surface 432A is formed on the outer circumferential surface of the inner ring 432.
  • the outer ring 431 and the inner ring 432 are arranged so that the inner ring rolling surface 432A faces the outer ring rolling surface 431A.
  • the plurality of rollers 433 are in contact with the outer ring rolling surface 431A and the inner ring rolling surface 432A at the roller contact surface 433A along each of the two inner ring rolling surfaces 432A, and are held by the cage 434. By being arranged at a predetermined pitch in the circumferential direction, it is rotatably held on a double row (two rows) annular track.
  • the outer ring 431 is formed with a through hole 431E that penetrates the outer ring 431 in the radial direction.
  • the lubricant can be supplied to the space between the outer ring 431 and the inner ring 432 through the through hole 431E.
  • the main shaft 451 connected to the blade 452 passes through the inner ring 432 of the main shaft bearing 403 and contacts the fitting surface 432F, which is the inner circumferential surface of the inner ring, on the outer circumferential surface 451A, and is fitted into the inner ring 432. Is fixed. Further, the outer ring 431 of the main shaft bearing 403 is fitted into an inner wall 453 ⁇ / b> A of a through hole formed in the housing 453 so as to come into contact with a fitting surface 431 ⁇ / b> F which is an outer peripheral surface, and is fixed to the housing 453. With the above configuration, the main shaft 451 connected to the blade 452 can rotate about the shaft with respect to the outer ring 431 and the housing 453 integrally with the inner ring 432.
  • flange portions 432E that protrude toward the outer ring 431 are formed at both ends in the width direction of the inner ring rolling surface 432A.
  • the outer ring rolling surface 431A has a spherical shape. Therefore, the outer ring 431 and the inner ring 432 can form an angle with each other around the center of the spherical surface in a cross section perpendicular to the rolling direction of the roller 433. That is, the main shaft bearing 403 is a double-row self-aligning roller bearing. As a result, even if the main shaft 451 is bent due to the wind of the blade 452, the housing 453 can stably hold the main shaft 451 via the main shaft bearing 403.
  • the outer ring 431 and the inner ring 432 as the races of the rolling bearing for wind power generator in the seventeenth embodiment are manufactured by the same manufacturing method as the outer ring 411 and the inner ring 412 in the fourteenth embodiment, and have the same structure.
  • the outer ring 431 and the inner ring 432 have an inner diameter of 1000 mm or more, like the outer ring 411 and the inner ring 412.
  • the outer ring 431 and the inner ring 432 are rolling surface hardened layers 431G and 432G formed over the entire circumference along the rolling surfaces 431A and 432A so as to include the rolling surfaces 431A and 432A, and other members.
  • the outer ring 431 and the inner ring 432 are raceway rings of large-sized rolling bearings in which rolling surface hardened layers 431G and 432G are formed along the rolling surfaces 431A and 432A and durability is improved.
  • the main shaft bearing 403 self-aligning roller bearing
  • the main shaft bearing 403 provided with the outer ring 431 and the inner ring 432 is a large-sized rolling bearing excellent in durability.
  • the bearing ring and the rolling bearing of the present invention are suitable for a bearing ring of a large-sized rolling bearing and a rolling bearing provided with the bearing ring.
  • the wind turbine generator bearing has been described as an example of a large-sized rolling bearing, but application to other large-sized rolling bearings is also possible.
  • the present invention is applied to a rolling bearing for a CT scanner that rotatably supports a rotating mount on which an X-ray irradiation unit of a CT scanner is installed with respect to a fixed mount arranged to face the rotating mount.
  • the bearing ring and the rolling bearing of the invention can be preferably applied.
  • the bearing ring and rolling bearing of the present invention can be applied to any form of bearing ring and rolling bearing such as a deep groove ball bearing, an angular ball bearing, a cylindrical roller bearing, a tapered roller bearing, a self-aligning roller bearing, and a thrust ball bearing. Applicable. Further, in the above embodiment, the case where both the inner ring and the outer ring are race rings manufactured by the method for manufacturing a race ring of the present invention has been described. However, the rolling bearing of the present invention is not limited to this, and the inner ring and One of the outer rings may be manufactured by the track ring manufacturing method of the present invention.
  • Example 2 An experiment was conducted to heat-treat a steel compact (inner ring of a rolling bearing) using the heat treatment method for a ring-shaped member of the present invention and investigate the characteristics of the compact.
  • the experimental procedure is as follows.
  • the outside diameter d 1 is 2400 mm
  • minimum diameter d 2 of the rolling surface 11 is 2350 mm
  • an inner diameter d 3 is 2200 mm
  • the compact 10 was subjected to induction hardening by performing the same steps as the steps (S20) and (S30) in the first embodiment.
  • the power of the power source was 65 kW
  • the frequency of the power source was 10 kHz
  • the rotational speed of the molded body 10 was 30 rpm.
  • the entire heating region 11A was simultaneously cooled to a temperature equal to or lower than the MS point in the step (S30) (Example).
  • a molded body similar to that in the above example was prepared, and the conventional moving quenching was performed to leave the soft zone (Comparative Example 1).
  • a coil (Comparative Example 2) in which the formation of a soft zone was avoided using two coils that moved in the opposite directions in the circumferential direction was also produced.
  • the power of the power source was 65 kW
  • the frequency of the power source was 10 kHz
  • the coil feed rate was 2 mm / s.
  • the residual stress distribution and hardness distribution of the depth direction in the rolling surface vicinity were investigated about the molded object after the quenching of the said Example and comparative example.
  • the investigation was performed on the area where quenching was last performed. Further, the roundness was measured for the molded bodies after quenching in the above examples and comparative examples.
  • the horizontal axis has shown the depth from a rolling surface (surface).
  • the vertical axis in FIG. 40 represents the residual stress value expressed with tensile stress as positive and the compressive stress as negative
  • the vertical axis in FIG. 41 represents Vickers hardness.
  • Example B a maximum tensile stress of about 400 MPa remains inside, and there is a concern that fire cracks may occur.
  • the maximum value of the internal tensile stress is suppressed to about 200 MPa.
  • the hardness distribution in the depth direction in the vicinity of the rolling surface does not have a large difference between the example and the comparative example, and the example of the present invention has a good hardness distribution. It can be said.
  • the employable steel is not restricted to this.
  • various steels such as carbon steel for mechanical structure such as S55C and high carbon chromium bearing steel such as SUJ2 can be adopted as the steel constituting the ring-shaped member.
  • the bearing ring of the rolling bearing was illustrated as an example of a ring-shaped member, the ring-shaped member which can apply this invention is not restricted to this, A hardening hardening process is required.
  • the present invention can be applied to various ring-shaped members made of steel.
  • the present invention is applied to a raceway of a large-sized rolling bearing.
  • a rotary mount on which an X-ray irradiation unit of a CT scanner is installed is opposed to the rotary mount. It is particularly applied to a bearing ring of a rolling bearing for a CT scanner that is rotatably supported with respect to a fixed mount to be disposed, and a bearing ring of a bearing for a wind power generation device that supports a main shaft or a turning part of a wind turbine for wind power generation.
  • a bearing ring of a rolling bearing for a CT scanner that is rotatably supported with respect to a fixed mount to be disposed
  • a bearing ring of a bearing for a wind power generation device that supports a main shaft or a turning part of a wind turbine for wind power generation.

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Abstract

 焼入装置の製作コストを抑制しつつ、周方向に均質な環状の焼入硬化領域を形成することが可能なリング状部材の熱処理方法は、鋼からなるリング状の成形体(10)の転走面(11)に面するように配置され、成形体(10)を誘導加熱するコイル(21)を、成形体(10)の周方向に沿って相対的に回転させることにより、成形体(10)にA点以上の温度に加熱された環状の加熱領域を形成する工程と、加熱領域全体をM点以下の温度に同時に冷却する工程とを備えている。

Description

リング状部材の熱処理方法、リング状部材の製造方法、リング状部材、軌道輪、転がり軸受および軌道輪の製造方法
 本発明は、リング状部材の熱処理方法、リング状部材の製造方法、リング状部材、軌道輪、転がり軸受および軌道輪の製造方法に関するものである。
 転がり軸受の軌道輪などの鋼からなるリング状部材に対する焼入硬化処理として、高周波焼入が採用される場合がある。この高周波焼入は、リング状部材を炉内で加熱した後、油などの冷却液中に浸漬する一般的な焼入硬化処理に比べて、設備を簡略化できるとともに、短時間での熱処理が可能となるなどの利点を有している。
 しかし、高周波焼入において、リング状部材の周方向に沿った焼入硬化すべき環状の領域を同時に加熱するためには、当該領域に対向するように、当該リング状部材を誘導加熱するためのコイルなどの誘導加熱部材を配置する必要がある。そのため、大型のリング状部材を焼入硬化する場合、それに応じた大型のコイルや当該コイルに対応する大容量の電源が必要となり、焼入装置の製作コストが高くなるという問題がある。
 このような問題を回避する方策として、小型の誘導加熱コイルを用いた移動焼入が採用される場合がある。この移動焼入においては、リング状部材の加熱すべき環状の領域の一部に対向して配置され、当該領域に沿って相対的に移動するコイルを用いて高周波誘導加熱を実施し、加熱された領域に対してコイルの通過直後に水などの冷却液を噴射することにより、当該領域を順次焼入硬化する。しかし、単にこの移動焼入を採用した場合、焼入が開始された領域(焼入開始領域)からコイルが一回りし、最後に焼入を実施すべき領域(焼入終了領域)を焼入硬化する際、焼入開始領域と焼入終了領域とが部分的に重複する。そのため、重複した領域が再焼入されることによる焼割れの発生が懸念される。また、上記重複した領域に隣接する領域は、焼入終了領域の加熱に伴ってA点以下の温度に加熱されて焼戻されるため、硬度が低下するおそれもある。そのため、移動焼入が採用される場合、焼入開始領域と焼入終了領域との間に焼入を実施しない領域(ソフトゾーン)を残存させる対策が採られるのが一般的である。このソフトゾーンは、硬度が低いため、降伏強度が低く、また耐摩耗性も不十分である。そのため、たとえば転がり軸受の軌道輪にソフトゾーンを形成した場合、当該ソフトゾーンが負荷域とならないように配慮する必要がある。
 これに対し、ソフトゾーンを形成する上記移動焼入を実施した後、ソフトゾーンに相当する領域を切除するとともに、当該領域に焼入を施した栓体を嵌め込む方法が提案されている(たとえば、特開平6-17823号公報(特許文献1)参照)。これにより、硬度の低いソフトゾーンが残存することを回避することができる。
 また、リング状部材の周方向反対向きに移動する2つのコイルを用いて、ソフトゾーンの形成を回避する方法も提案されている(たとえば、特開平6-200326号公報(特許文献2)参照)。この方法では、2つのコイルが互いに隣接するように配置された状態で焼入を開始し、再度衝合する位置で焼入を終了することにより、ソフトゾーンの形成を回避しつつ、再焼入される領域の発生をも回避することができる。
 また、大型の転がり軸受の軌道輪においては、焼入硬化層が転走面に沿って形成される場合がある。このような構造を採用することにより、軌道輪全体を焼入硬化する場合に比べて、熱処理に必要な時間および費用を低減することができる。また、軌道輪の表面である転走面付近のみを焼入硬化することにより、転走面に圧縮応力を残留させ、軌道輪の耐久性を向上させることもできる。一方、このような焼入硬化層を形成する方法としては、高周波焼入処理が挙げられる。大型の軌道輪に対する高周波焼入処理については、従来から様々な検討がなされている(たとえば、特開平6-17823号公報(特許文献1)および特開平6-200326号公報(特許文献2)参照)。
特開平6-17823号公報 特開平6-200326号公報
 しかしながら、上記特許文献1に開示された方法では、リング状部材を製造するための工数が大幅に増加するという問題がある。また、上記特許文献2に開示された方法では、最後に焼入される領域に焼入硬化に伴う残留応力が集中し、熱処理ひずみや焼割れの発生が懸念される。
 また、従来の軌道輪の高周波焼入においては、コイルにおいて軌道輪に面して軌道輪の加熱に寄与する領域(誘導加熱領域)は軌道輪の形状に対応した曲面形状を有している。そのため、大きさや形状の異なる軌道輪の焼入を実施する場合、それぞれの軌道輪の形状に応じたコイルが必要となり、焼入装置の製作コストが高くなる。
 また、単に焼入硬化層を転走面に沿って形成するのみでは、軌道輪に十分な耐久性を付与できないという問題があった。
 また、軌道輪が他の部材に対して嵌め込まれて使用される場合、当該他の部材に接触する面である嵌め合い面にも高い硬度が要求される場合がある。一方、転走面を含む領域に高周波焼入によって焼入硬化層(転走面焼入層)が形成された軌道輪において、嵌め合い面に高い硬度を付与するためには、嵌め合い面を含む領域に対しても焼入硬化層(嵌め合い面焼入層)を形成する必要がある。しかし、転走面焼入層と嵌め合い面焼入層とを同時に形成するためには、焼入装置の構造が複雑となり当該装置の製作コストが高くなるという問題がある。また、転走面焼入層および嵌め合い面焼入層の一方を形成した後、他方を形成するプロセスを採用した場合、先に形成された焼入層が後の焼入層の形成時における加熱により焼き戻され、硬度が低下するという問題が発生する。
 本発明は上述のような問題を解決するためになされたものである。
 本発明に従ったリング状部材の熱処理方法は、鋼からなるリング状の成形体の一部に面するように配置され、成形体を誘導加熱する誘導加熱部材を、成形体の周方向に沿って相対的に回転させることにより、成形体にA点以上の温度に加熱された環状の加熱領域を形成する工程と、加熱領域全体をM点以下の温度に同時に冷却する工程とを備えている。
 本発明のリング状部材の熱処理方法においては、リング状の成形体の一部に面するように配置された誘導加熱部材が周方向に沿って相対的に回転することにより、成形体に加熱領域が形成される。そのため、リング状部材の外形形状に対して小さい誘導加熱部材を採用することが可能である。その結果、大型のリング状部材を焼入硬化する場合でも、焼入装置の製作コストを抑制することができる。また、本発明のリング状部材の熱処理方法においては、加熱領域全体がM点以下の温度に同時に冷却される。そのため、周方向に均質な環状の焼入硬化領域を形成することが可能となり、一部の領域に残留応力が集中することが抑制される。このように、本発明のリング状部材の熱処理方法によれば、焼入装置の製作コストを抑制しつつ、周方向に均質な環状の焼入硬化領域を形成することが可能なリング状部材の熱処理方法を提供することができる。
 上記リング状部材の熱処理方法においては、加熱領域を形成する工程では、誘導加熱部材が成形体の周方向に沿って相対的に2周以上回転してもよい。これにより、周方向における温度のばらつきを抑制し、均質な焼入硬化を実現することができる。
 上記リング状部材の熱処理方法においては、加熱領域を形成する工程では、誘導加熱部材が成形体の周方向に沿って複数個配置されてもよい。これにより、周方向における温度のばらつきを抑制し、均質な焼入硬化を実現することができる。
 本発明に従ったリング状部材の製造方法は、鋼からなるリング状の成形体を準備する工程と、成形体を焼入硬化する工程とを備えている。そして、成形体を焼入硬化する工程では、上記本発明のリング状部材の熱処理方法を用いて成形体を焼入硬化する。
 本発明のリング状部材の製造方法では、成形体を焼入硬化する工程において、上記本発明のリング状部材の熱処理方法を用いて成形体が焼入硬化される。そのため、本発明のリング状部材の製造方法によれば、焼入装置の製作コストを抑制しつつ、周方向に均質な環状の焼入硬化領域を形成することが可能なリング状部材の製造方法を提供することができる。
 本発明に従ったリング状部材は、上記本発明のリング状部材の製造方法により製造される。本発明のリング状部材によれば、上記発明のリング状部材の製造方法により製造されていることにより、熱処理のコストが抑制されつつ、周方向に均質な環状の焼入硬化領域が形成されたリング状部材を提供することができる。
 本発明の第1の局面における転がり軸受の軌道輪は、上記本発明のリング状部材の製造方法により製造され、1000mm以上の内径を有する。本発明の転がり軸受の軌道輪によれば、上記本発明のリング状部材の製造方法により製造されていることにより、熱処理のコストが抑制されつつ、周方向に均質な環状の焼入硬化領域が転走面を含むように形成された大型の軌道輪を提供することができる。
 また、本発明の第2の局面における転がり軸受の軌道輪は、1000mm以上の内径を有する転がり軸受の軌道輪である。この転がり軸受の軌道輪は、転動体が転走する面である転走面の焼入硬化層が、高周波焼入により全周にわたって一様な深さに形成されたことを特徴とする。別の観点から説明すると、本発明の第2の局面における転がり軸受の軌道輪は、1000mm以上の内径を有するとともに、高周波焼入により形成され、周方向に沿った円環形状の一様な深さの焼入硬化層を有し、当該焼入硬化層の表面が転走面となっている。なお、周方向に沿った円環形状の一様な深さの焼入硬化層とは、周方向において厚みが連続している(不連続となっていない)焼入硬化層を意味する。
 本発明の第2の局面における転がり軸受の軌道輪によれば、周方向に均質な円環形状の焼入硬化層が高周波焼入により形成されていることにより、耐久性に優れた大型の軌道輪を提供することができる。
 本発明の第1の局面に従った転がり軸受は、内輪と、内輪の外周側を取り囲むように配置された外輪と、内輪と外輪との間に配置された複数の転動体とを備えている。そして、上記内輪および外輪の少なくともいずれか一方は上記本発明の転がり軸受の軌道輪である。
 本発明の第1の局面に従った転がり軸受によれば、周方向に均質な環状の焼入硬化領域が転走面を含むように形成された上記転がり軸受の軌道輪が、内輪および外輪の少なくともいずれか一方に採用されているため、耐久性に優れた転がり軸受を提供することができる。
 上記第1の局面の転がり軸受は、風力発電装置において、内輪にはブレードに接続された主軸が貫通して固定され、外輪はハウジングに対して固定されることにより、主軸をハウジングに対して回転自在に支持する転がり軸受(風力発電装置用転がり軸受)として用いることができる。上記耐久性に優れた本発明の第1の局面における転がり軸受は、風力発電装置用転がり軸受として好適である。
 なお、A点とは鋼を加熱した場合に、鋼の組織がフェライトからオーステナイトに変態を開始する温度に相当する点をいう。また、M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。
 本発明の第1の局面に従った軌道輪の製造方法は、転がり軸受の軌道輪の製造方法である。この軌道輪の製造方法は、0.43質量%以上0.65質量%以下の炭素と、0.15質量%以上0.35質量%以下の珪素と、0.60質量%以上1.10質量%以下のマンガンと、0.30質量%以上1.20質量%以下のクロムと、0.15質量%以上0.75質量%以下のモリブデンとを含有し、残部鉄および不純物からなる鋼から構成される成形体を準備する工程と、成形体において軌道輪の転走面となるべき環状領域の一部に面するように配置され、成形体を誘導加熱する誘導加熱部材を、環状領域の周方向に沿って相対的に回転させることにより、成形体にA点以上の温度に加熱された環状の加熱領域を形成する工程と、加熱領域全体をM点以下の温度に同時に冷却する工程とを備えている。
 また、本発明の第2の局面に従った軌道輪の製造方法は、転がり軸受の軌道輪の製造方法である。この軌道輪の製造方法は、0.43質量%以上0.65質量%以下の炭素と、0.15質量%以上0.35質量%以下の珪素と、0.60質量%以上1.10質量%以下のマンガンと、0.30質量%以上1.20質量%以下のクロムと、0.15質量%以上0.75質量%以下のモリブデンと、0.35質量%以上0.75質量%以下のニッケルとを含有し、残部鉄および不純物からなる鋼から構成される成形体を準備する工程と、成形体において軌道輪の転走面となるべき環状領域の一部に面するように配置され、成形体を誘導加熱する誘導加熱部材を、環状領域の周方向に沿って相対的に回転させることにより、成形体にA点以上の温度に加熱された環状の加熱領域を形成する工程と、加熱領域全体をM点以下の温度に同時に冷却する工程とを備えている。
 本発明の軌道輪の製造方法においては、転走面となるべき環状領域の一部に面するように配置された誘導加熱部材が周方向に沿って相対的に回転することにより、成形体に加熱領域が形成される。そのため、軌道輪の外形形状に対して小さい誘導加熱部材を採用することが可能である。その結果、大型の軌道輪を焼入硬化する場合でも、焼入装置の製作コストを抑制することができる。また、本発明の軌道輪の製造方法においては、加熱領域全体がM点以下の温度に同時に冷却される。そのため、焼入硬化層を転走面に沿って全周にわたって同時に形成することが可能となり、一部の領域に残留応力が集中することが抑制される。さらに、本発明の軌道輪の製造方法においては、焼入硬化により十分に高い硬度を実現できるとともに、高い焼入性を確保しつつ焼割れを抑制することが可能な適切な成分組成を有する鋼が素材として採用される。このように、本発明の軌道輪の製造方法によれば、焼入装置の製作コストを抑制しつつ、高周波焼入によって焼入硬化層を転走面に沿って全周にわたって均質に形成することができる。
 ここで、成形体を構成する鋼の成分範囲、すなわち製造される軌道輪を構成する鋼の成分範囲を上記の範囲に限定した理由について説明する。
 炭素:0.43質量%以上0.65%質量%以下
 炭素含有量は、焼入硬化後における軌道輪の転走面の硬度に大きな影響を与える。成形体(軌道輪)を構成する鋼の炭素含有量が0.43質量%未満では、焼入硬化後における転走面に十分な硬度を付与することが困難となる。一方、炭素含有量が0.65質量%を超えると、焼入硬化の際の割れの発生(焼割れ)が懸念される。そのため、炭素含有量は0.43質量%以上0.65%質量%以下とした。
 珪素:0.15質量%以上0.35質量%以下
 珪素は、鋼の焼戻軟化抵抗の向上に寄与する。成形体(軌道輪)を構成する鋼の珪素含有量が0.15質量%未満では、焼戻軟化抵抗が不十分となり、焼入硬化後の焼戻や、軌道輪の使用中における温度上昇により転走面の硬度が大幅に低下する可能性がある。一方、珪素含有量が0.35質量%を超えると、焼入前の素材の硬度が高くなり、素材を軌道輪に成形する際の冷間加工における加工性が低下する。そのため、珪素含有量は0.15質量%以上0.35質量%以下とした。
 マンガン:0.60質量%以上1.10質量%以下
 マンガンは、鋼の焼入性の向上に寄与する。マンガン含有量が0.60質量%未満では、この効果が十分に得られない。一方、マンガン含有量が1.10質量%を超えると、焼入前の素材の硬度が高くなり、冷間加工における加工性が低下する。そのため、マンガン含有量は0.60質量%以上1.10質量%以下とした。
 クロム:0.30質量%以上1.20質量%以下
 クロムは、鋼の焼入性の向上に寄与する。クロム含有量が0.30質量%未満では、この効果が十分に得られない。一方、クロム含有量が1.20質量%を超えると、素材コストが高くなるという問題が生じる。そのため、クロム含有量は0.30質量%以上1.20質量%以下とした。
 モリブデン:0.15質量%以上0.75質量%以下
 モリブデンも、鋼の焼入性の向上に寄与する。モリブデン含有量が0.15質量%未満では、この効果が十分に得られない。一方、モリブデン含有量が0.75質量%を超えると、素材コストが高くなるという問題が生じる。そのため、モリブデン含有量は0.15質量%以上0.75質量%以下とした。
 ニッケル:0.35質量%以上0.75質量%以下
 ニッケルも、鋼の焼入性の向上に寄与する。ニッケルは、本発明の軌道輪を構成する鋼において必須の成分ではないが、軌道輪の外形が大きい場合など、軌道輪を構成する鋼に特に高い焼入性が求められる場合に添加することができる。ニッケル含有量が0.35質量%未満では、焼入性向上の効果が十分に得られない。一方、ニッケル含有量が0.75質量%を超えると、焼入後における残留オーステナイト量が多くなり、硬さの低下、寸法安定性の低下などの原因となるおそれがある。そのため、軌道輪を構成する鋼に0.35質量%以上0.75質量%以下の範囲で添加することが好ましい。
 上記軌道輪の製造方法においては、加熱領域を形成する工程よりも前に、成形体に焼ならし処理を実施する工程をさらに備えていてもよい。
 高周波焼入により転走面を含む領域が部分的に焼入硬化されて製造される軌道輪においては、焼入硬化されない領域(非硬化領域)においても所定の強度を確保可能な硬度を有している必要がある。そして、非硬化領域において所定の硬度を確保するためには、高周波焼入処理前に成形体(軌道輪)全体に焼入処理を実施した後、さらに焼戻処理を実施してもよい。しかし、上述のように炭素含有量が比較的高く、かつ焼入性の高い上記成分組成を有する鋼が素材として採用される場合、焼割れが発生しやすいという問題がある。一方、上記成分組成の鋼からなる成形体においては、焼ならし処理により十分な硬度を確保することができる。そのため、上記焼入および焼戻による硬度の確保に代えて、焼ならし処理を高周波焼入の前に実施しておくことにより、非硬化領域に適切な硬度を付与することができる。
 上記軌道輪の製造方法においては、焼ならし処理を実施する工程では、成形体に気体とともに硬質の粒子が吹き付けられることにより、成形体が冷却されつつショットブラスト処理が実施されてもよい。
 これにより、焼ならし処理の際の衝風冷却と同時にショットブラスト処理を実施することができる。そのため、焼きならし処理の加熱によって成形体の表層部に生成したスケールが除去され、スケールの生成に起因した軌道輪の特性低下やスケールの生成による熱伝導率の低下が抑制される。
 上記軌道輪の製造方法においては、加熱領域を形成する工程では、誘導加熱部材は成形体の周方向に沿って相対的に2周以上回転してもよい。これにより、転走面の周方向における温度のばらつきを抑制し、均質な焼入硬化を実現することができる。
 上記軌道輪の製造方法においては、加熱領域を形成する工程では、誘導加熱部材は成形体の周方向に沿って複数個配置されてもよい。これにより、転走面の周方向における温度のばらつきを抑制し、均質な焼入硬化を実現することができる。
 上記軌道輪の製造方法においては、加熱領域を形成する工程では、加熱領域の複数箇所の温度が測定されてもよい。これにより、転走面の周方向において均質な加熱が実現されていることを確認した上で急冷して焼入硬化処理を実施することができる。その結果、転走面の周方向において均質な焼入硬化を実現することができる。
 本発明の第3の局面に従った軌道輪は、上記本発明の軌道輪の製造方法により製造され、1000mm以上の内径を有している。本発明の第3の局面における軌道輪によれば、上記本発明の軌道輪の製造方法により製造されていることにより、熱処理のコストが抑制されつつ、高周波焼入によって焼入硬化層が転走面に沿って全周にわたって均質に形成された大型の軌道輪を提供することができる。
 本発明の第4の局面に従った軌道輪は、1000mm以上の内径を有する転がり軸受の軌道輪である。この軌道輪は、0.43質量%以上0.65質量%以下の炭素と、0.15質量%以上0.35質量%以下の珪素と、0.60質量%以上1.10質量%以下のマンガンと、0.30質量%以上1.20質量%以下のクロムと、0.15質量%以上0.75質量%以下のモリブデンとを含有し、残部鉄および不純物からなる鋼から構成され、高周波焼入によって焼入硬化層が転走面に沿って全周にわたって形成されている。
 また、本発明の第5の局面における軌道輪は、1000mm以上の内径を有する転がり軸受の軌道輪である。この軌道輪は、0.43質量%以上0.65質量%以下の炭素と、0.15質量%以上0.35質量%以下の珪素と、0.60質量%以上1.10質量%以下のマンガンと、0.30質量%以上1.20質量%以下のクロムと、0.15質量%以上0.75質量%以下のモリブデンと、0.35質量%以上0.75質量%以下のニッケルとを含有し、残部鉄および不純物からなる鋼から構成され、高周波焼入によって焼入硬化層が転走面に沿って全周にわたって形成されている。
 上記第4の局面および第5の局面における軌道輪においては、高周波焼入によって焼入硬化層が転走面に沿って全周にわたって形成されている。そのため、上記第4の局面および第5の局面における軌道輪は、転走面のいずれの領域をも負荷域にすることができる耐久性に優れた軌道輪となっている。また、上記第4の局面および第5の局面における軌道輪においては、焼入硬化により十分に高い硬度を実現できるとともに、高い焼入性を確保しつつ焼割れを抑制することが可能な適切な成分組成を有する鋼が素材として採用されている。このように、本発明の第4の局面および第5の局面における軌道輪によれば、耐久性に優れた大型の軌道輪を提供することができる。
 本発明の第2の局面に従った転がり軸受は、内輪と、内輪の外周側を取り囲むように配置された外輪と、内輪と外輪との間に配置された複数の転動体とを備えている。そして、内輪および外輪の少なくともいずれか一方は上記本発明の軌道輪である。
 本発明の第2の局面に従った転がり軸受によれば、上記本発明の軌道輪を備えていることにより、耐久性に優れた大型の転がり軸受を提供することができる。
 上記第2の局面に従った転がり軸受は、風力発電装置において、内輪にはブレードに接続された主軸が貫通して固定され、外輪はハウジングに対して固定されることにより、主軸をハウジングに対して回転自在に支持する転がり軸受(風力発電装置用転がり軸受)として用いることができる。上記耐久性に優れた大型の転がり軸受である本発明の第2の局面に従った転がり軸受は、風力発電装置用転がり軸受として好適である。
 本発明の第4局面に従った軌道輪の製造方法は、転がり軸受の軌道輪の製造方法である。この軌道輪の製造方法は、鋼から構成される成形体を準備する工程と、成形体において軌道輪の転走面となるべき環状領域の一部に面するように配置され、成形体を誘導加熱する誘導加熱コイルを、環状領域の周方向に沿って相対的に回転させることにより、成形体にA点以上の温度に加熱された環状の加熱領域を形成する工程と、加熱領域全体をM点以下の温度に同時に冷却する工程とを備えている。そして、加熱領域を形成する工程では、環状領域に面して環状領域の加熱に寄与する領域(誘導加熱領域)が同一平面内に含まれる形状を有する誘導加熱コイルが用いられる。
 本発明の第4の局面の軌道輪の製造方法においては、転走面となるべき環状領域の一部に面するように配置された誘導加熱コイルが周方向に沿って相対的に回転することにより、成形体に加熱領域が形成される。そのため、軌道輪の外形形状に対して小さい誘導加熱コイルを採用することが可能である。その結果、大型の軌道輪を焼入硬化する場合でも、焼入装置の製作コストを抑制することができる。また、本発明の第4の局面の軌道輪の製造方法においては、加熱領域全体がM点以下の温度に同時に冷却される。そのため、焼入硬化層を転走面に沿って全周にわたって同時に形成することが可能となり、一部の領域に残留応力が集中することが抑制される。
 さらに、本発明の第4の局面の軌道輪の製造方法においては、誘導加熱領域が同一平面内に含まれる形状を有する誘導加熱コイルが用いられる。そのため、大きさや形状の異なる軌道輪の焼入を実施する場合でも、それぞれの軌道輪の形状に応じたコイルは必要なく、焼入装置の製作コストを低減することができる。以上のように、本発明の第4の局面の軌道輪の製造方法によれば、焼入装置の製作コストを抑制しつつ、高周波焼入によって焼入硬化層を転走面に沿って全周にわたって均質に形成することができる。
 上記軌道輪の製造方法において好ましくは、加熱領域を形成する工程では、誘導加熱コイルは、成形体の周方向に沿って複数個配置される。これにより、転走面(環状領域)の周方向における温度のばらつきを抑制し、均質な焼入硬化を実現することができる。
 上記軌道輪の製造方法において好ましくは、加熱領域を形成する工程では、複数個の誘導加熱コイルは、成形体の周方向に沿って等間隔に配置される。これにより、転走面(環状領域)の周方向における温度のばらつきを抑制し、一層均質な焼入硬化を実現することができる。
 上記軌道輪の製造方法において好ましくは、加熱領域を形成する工程では、誘導加熱コイルは、成形体の周方向に沿って相対的に2周以上回転する。これにより、転走面(環状領域)の周方向における温度のばらつきを抑制し、均質な焼入硬化を実現することができる。
 上記軌道輪の製造方法において好ましくは、加熱領域を形成する工程では、加熱領域の複数箇所の温度が測定される。これにより、転走面の周方向において均質な加熱が実現されていることを確認した上で加熱領域を急冷して、焼入硬化処理を実施することができる。その結果、転走面の周方向において均質な焼入硬化を実現することができる。
 上記軌道輪の製造方法においては、成形体を準備する工程では、0.43質量%以上0.65質量%以下の炭素と、0.15質量%以上0.35質量%以下の珪素と、0.60質量%以上1.10質量%以下のマンガンと、0.30質量%以上1.20質量%以下のクロムと、0.15質量%以上0.75質量%以下のモリブデンとを含有し、残部鉄および不純物からなる鋼から構成される成形体が準備されてもよい。
 また、上記軌道輪の製造方法においては、成形体を準備する工程では、0.43質量%以上0.65質量%以下の炭素と、0.15質量%以上0.35質量%以下の珪素と、0.60質量%以上1.10質量%以下のマンガンと、0.30質量%以上1.20質量%以下のクロムと、0.15質量%以上0.75質量%以下のモリブデンと、0.35質量%以上0.75質量%以下のニッケルとを含有し、残部鉄および不純物からなる鋼から構成される成形体が準備されてもよい。
 このような成分組成の鋼を素材として採用することにより、焼入硬化により十分に高い硬度を実現できるとともに、高い焼入性を確保しつつ焼割れを抑制することができる。
 ここで、成形体を構成する鋼の成分範囲、すなわち製造される軌道輪を構成する鋼の成分範囲を上記の範囲とすることが好ましい理由について説明する。
 炭素:0.43質量%以上0.65%質量%以下
 炭素含有量は、焼入硬化後における軌道輪の転走面の硬度に大きな影響を与える。軌道輪を構成する鋼の炭素含有量が0.43質量%未満では、焼入硬化後における転走面に十分な硬度を付与することが困難となるおそれがある。一方、炭素含有量が0.65質量%を超えると、焼入硬化の際の割れの発生(焼割れ)が懸念される。そのため、炭素含有量は0.43質量%以上0.65%質量%以下とすることが好ましい。
 珪素:0.15質量%以上0.35質量%以下
 珪素は、鋼の焼戻軟化抵抗の向上に寄与する。軌道輪を構成する鋼の珪素含有量が0.15質量%未満では、焼戻軟化抵抗が不十分となり、焼入硬化後の焼戻や、軌道輪の使用中における温度上昇により転走面の硬度が大幅に低下する可能性がある。一方、珪素含有量が0.35質量%を超えると、焼入前の素材の硬度が高くなり、素材を軌道輪に成形する際の冷間加工における加工性が低下するおそれがある。そのため、珪素含有量は0.15質量%以上0.35質量%以下とすることが好ましい。
 マンガン:0.60質量%以上1.10質量%以下
 マンガンは、鋼の焼入性の向上に寄与する。マンガン含有量が0.60質量%未満では、この効果が十分に得られない。一方、マンガン含有量が1.10質量%を超えると、焼入前の素材の硬度が高くなり、冷間加工における加工性が低下する。そのため、マンガン含有量は0.60質量%以上1.10質量%以下とすることが好ましい。
 クロム:0.30質量%以上1.20質量%以下
 クロムは、鋼の焼入性の向上に寄与する。クロム含有量が0.30質量%未満では、この効果が十分に得られない。一方、クロム含有量が1.20質量%を超えると、素材コストが高くなるという問題が生じる。そのため、クロム含有量は0.30質量%以上1.20質量%以下とすることが好ましい。
 モリブデン:0.15質量%以上0.75質量%以下
 モリブデンも、鋼の焼入性の向上に寄与する。モリブデン含有量が0.15質量%未満では、この効果が十分に得られない。一方、モリブデン含有量が0.75質量%を超えると、素材コストが高くなるという問題が生じる。そのため、モリブデン含有量は0.15質量%以上0.75質量%以下とすることが好ましい。
 ニッケル:0.35質量%以上0.75質量%以下
 ニッケルも、鋼の焼入性の向上に寄与する。ニッケルは、軌道輪の外形が大きい場合など、軌道輪を構成する鋼に特に高い焼入性が求められる場合に添加することができる。ニッケル含有量が0.35質量%未満では、焼入性向上の効果が十分に得られない。一方、ニッケル含有量が0.75質量%を超えると、焼入後における残留オーステナイト量が多くなり、硬さの低下、寸法安定性の低下などの原因となるおそれがある。そのため、ニッケルは軌道輪を構成する鋼に0.35質量%以上0.75質量%以下の範囲で添加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、加熱領域を形成する工程よりも前に、成形体に焼ならし処理を実施する工程をさらに備えていてもよい。
 高周波焼入により転走面を含む領域が部分的に焼入硬化されて製造される軌道輪においては、焼入硬化されない領域(非硬化領域)においても所定の強度を確保可能な硬度を有している必要がある。そして、非硬化領域において所定の硬度を確保するためには、高周波焼入処理前に成形体(軌道輪)全体に焼入処理を実施した後、さらに焼戻処理を実施してもよい。しかし、炭素含有量が比較的高く、かつ焼入性の高い成分組成を有する鋼が素材として採用される場合、焼割れが発生しやすいという問題がある。一方、そのような成分組成の鋼からなる成形体においては、焼ならし処理により十分な硬度を確保することができる。そのため、上記焼入および焼戻による硬度の確保に代えて、焼ならし処理を高周波焼入の前に実施しておくことにより、非硬化領域に適切な硬度を付与することができる。
 上記軌道輪の製造方法においては、焼ならし処理を実施する工程では、成形体に気体とともに硬質の粒子が吹き付けられることにより、成形体が冷却されつつショットブラスト処理が実施されてもよい。
 これにより、焼ならし処理の際の衝風冷却と同時にショットブラスト処理を実施することができる。そのため、焼きならし処理の加熱によって成形体の表層部に生成したスケールが除去され、スケールの生成に起因した軌道輪の特性低下やスケールの生成による熱伝導率の低下が抑制される。
 本発明の第1の局面に従った転がり軸受の製造方法は、軌道輪を準備する工程と、転動体を準備する工程と、軌道輪と転動体とを組み合わせて転がり軸受を組み立てる工程とを備えている。そして、軌道輪は、上記本発明の軌道輪の製造方法により製造されて準備される。
 軌道輪を上記本発明の軌道輪の製造方法により製造することにより、本発明の第1の局面の転がり軸受の製造方法によれば、焼入装置の製作コストを抑制しつつ、高周波焼入によって焼入硬化層が転走面に沿って全周にわたって均質に形成された軌道輪を備えた転がり軸受を製造することができる。
 上記転がり軸受の製造方法においては、上記転がり軸受は、風力発電装置において、ブレードに接続された主軸を主軸に隣接する部材に対して回転自在に支持する風力発電装置用転がり軸受として用いられるものであってもよい。上述のように、大型の軌道輪の転走面を含む領域に焼入硬化層を低コストで形成可能な本発明の第1の局面の転がり軸受の製造方法は、風力発電装置用転がり軸受の製造方法として好適である。
 本発明の第6の局面に従った軌道輪は、1000mm以上の内径を有する転がり軸受の軌道輪である。この軌道輪は、転動体が転走すべき面である転走面を含むように転走面に沿って全周にわたって形成された転走面焼入層と、他の部材に嵌め合う嵌め合い面を含むように嵌め合い面に沿って形成された嵌め合い面焼入層と、転走面焼入層と嵌め合い面焼入層との間に形成された非硬化領域とを備えている。そして、嵌め合い面焼入層の厚みは転走面焼入層の厚みよりも小さくなっている。
 本発明の第6の局面の軌道輪においては、転走面焼入層が転走面を含むように転走面に沿って全周にわたって形成されている。これにより、転走面に十分な硬度が付与され、転動体の転走に伴う疲労に対して十分な耐久性を確保することができる。また、本発明の第6の局面の軌道輪においては、嵌め合い面焼入層が嵌め合い面を含むように嵌め合い面に沿って形成されている。これにより、嵌め合い面に十分な硬度が付与され、軌道輪と、軌道輪と嵌め合う他の部材との間に十分なしめしろを確保できるため、たとえばクリープなどによる軌道輪の損傷を抑制することができる。
 さらに、本発明の第6の局面の軌道輪においては、転走面焼入層と嵌め合い面焼入層との間に非硬化領域が形成されている。ここで、鋼が焼入硬化されると鋼の組織はマルテンサイトに変態する。そして、このマルテンサイトへの変態は、体積の膨張を伴う。一方、本発明の第6の局面の軌道輪はマルテンサイトに変態しない、すなわち焼入層の形成に際して体積が膨張しない非硬化領域を備えている。そのため、焼入層の形成に際して体積が膨張する転走面焼入層には、圧縮応力が残留する。この圧縮応力は転走面およびその近傍における亀裂の発生や進展を抑制するため、軌道輪の転動疲労に対する耐久性が向上する。さらに、本発明者による検討の結果、嵌め合い面焼入層の厚みを転走面焼入層の厚みよりも小さくすることにより、軌道輪の転動疲労に対する耐久性が向上することが分かった。これは、2つの焼入層の厚みにこのような関係を確保することにより、嵌め合い面焼入層の体積膨張の影響により転走面焼入層における残留圧縮応力が低下することを抑制できるためであると考えられる。そして、この知見に従い、本発明の第6の局面の軌道輪においては、嵌め合い面焼入層の厚みは転走面焼入層の厚みよりも小さくなっている。
 以上のように、本発明の第6の局面の軌道輪によれば、焼入硬化層が転走面に沿って形成され、耐久性が向上した大型の転がり軸受の軌道輪を提供することができる。
 上記軌道輪においては、上記転走面焼入層および嵌め合い面焼入層は高周波焼入により形成されていてもよい。
 高周波焼入は、軌道輪に非硬化領域を残存させつつ、転走面焼入層と嵌め合い面焼入層とを形成する方法として好適である。
 上記軌道輪においては、転走面の周方向における残留応力値の最大値と最小値との差の絶対値は、平均値の絶対値の20%以下である。
 本発明者による検討によれば、転走面の周方向における残留応力値の最大値と最小値との差の絶対値が平均値の絶対値の20%を超える場合、ひずみや焼割れの発生が懸念される。具体的には、焼入硬化層を大型の軸受の軌道輪の転走面に全周にわたって形成する方法として、たとえば上記特許文献2に記載されているように、2つのコイルが互いに隣接するように配置された状態で焼入を開始し、再度衝合する位置で焼入を終了する方法を採用することができる。しかし、このような方法で転走面焼入層が形成された場合、最後に焼入される領域に焼入硬化に伴う残留応力が集中し、上記構成を満たすことができない。これに対し、転走面の周方向における残留応力値の最大値と最小値との差の絶対値を平均値の絶対値の20%以下とすることにより、ひずみや焼割れの発生を十分に抑制することができる。なお、このような残留応力値の状態は、たとえば転走面を含む領域を全周にわたってA点以上の温度に加熱した状態で、当該領域全体をM点以下の温度に同時に冷却するプロセスにより達成することができる。また、残留応力の測定は、たとえばX線応力測定装置により実施することができる。
 上記軌道輪は、0.43質量%以上0.65質量%以下の炭素と、0.15質量%以上0.35質量%以下の珪素と、0.60質量%以上1.10質量%以下のマンガンと、0.30質量%以上1.20質量%以下のクロムと、0.15質量%以上0.75質量%以下のモリブデンとを含有し、残部鉄および不純物からなる鋼から構成されていてもよい。
 また、上記軌道輪は、0.43質量%以上0.65質量%以下の炭素と、0.15質量%以上0.35質量%以下の珪素と、0.60質量%以上1.10質量%以下のマンガンと、0.30質量%以上1.20質量%以下のクロムと、0.15質量%以上0.75質量%以下のモリブデンと、0.35質量%以上0.75質量%以下のニッケルとを含有し、残部鉄および不純物からなる鋼から構成されていてもよい。
 このような成分組成の鋼を素材として採用することにより、焼入硬化により十分に高い硬度を実現できるとともに、高い焼入性を確保しつつ焼割れを抑制することができる。
 ここで、軌道輪を構成する鋼が上記成分範囲を有していることが好ましい理由について説明する。
 炭素:0.43質量%以上0.65%質量%以下
 炭素含有量は、焼入硬化後における軌道輪の転走面の硬度に大きな影響を与える。軌道輪を構成する鋼の炭素含有量が0.43質量%未満では、焼入硬化後における転走面に十分な硬度を付与することが困難となるおそれがある。一方、炭素含有量が0.65質量%を超えると、焼入硬化の際の割れの発生(焼割れ)が懸念される。そのため、炭素含有量は0.43質量%以上0.65%質量%以下とすることが好ましい。
 珪素:0.15質量%以上0.35質量%以下
 珪素は、鋼の焼戻軟化抵抗の向上に寄与する。軌道輪を構成する鋼の珪素含有量が0.15質量%未満では、焼戻軟化抵抗が不十分となり、焼入硬化後の焼戻や、軌道輪の使用中における温度上昇により転走面の硬度が大幅に低下する可能性がある。一方、珪素含有量が0.35質量%を超えると、焼入前の素材の硬度が高くなり、素材を軌道輪に成形する際の冷間加工における加工性が低下するおそれがある。そのため、珪素含有量は0.15質量%以上0.35質量%以下とすることが好ましい。
 マンガン:0.60質量%以上1.10質量%以下
 マンガンは、鋼の焼入性の向上に寄与する。マンガン含有量が0.60質量%未満では、この効果が十分に得られない。一方、マンガン含有量が1.10質量%を超えると、焼入前の素材の硬度が高くなり、冷間加工における加工性が低下する。そのため、マンガン含有量は0.60質量%以上1.10質量%以下とすることが好ましい。
 クロム:0.30質量%以上1.20質量%以下
 クロムは、鋼の焼入性の向上に寄与する。クロム含有量が0.30質量%未満では、この効果が十分に得られない。一方、クロム含有量が1.20質量%を超えると、素材コストが高くなるという問題が生じる。そのため、クロム含有量は0.30質量%以上1.20質量%以下とすることが好ましい。
 モリブデン:0.15質量%以上0.75質量%以下
 モリブデンも、鋼の焼入性の向上に寄与する。モリブデン含有量が0.15質量%未満では、この効果が十分に得られない。一方、モリブデン含有量が0.75質量%を超えると、素材コストが高くなるという問題が生じる。そのため、モリブデン含有量は0.15質量%以上0.75質量%以下とすることが好ましい。
 ニッケル:0.35質量%以上0.75質量%以下
 ニッケルも、鋼の焼入性の向上に寄与する。ニッケルは、軌道輪の外形が大きい場合など、軌道輪を構成する鋼に特に高い焼入性が求められる場合に添加することができる。ニッケル含有量が0.35質量%未満では、焼入性向上の効果が十分に得られない。一方、ニッケル含有量が0.75質量%を超えると、焼入後における残留オーステナイト量が多くなり、硬さの低下、寸法安定性の低下などの原因となるおそれがある。そのため、ニッケルは軌道輪を構成する鋼に0.35質量%以上0.75質量%以下の範囲で添加されることが好ましい。
 本発明の第2の局面に従った転がり軸受は、内輪と、内輪の外周側を取り囲むように配置された外輪と、内輪と外輪との間に配置された複数の転動体とを備えている。そして、内輪および外輪の少なくともいずれか一方は上記本発明の軌道輪である。
 本発明の第2の局面の転がり軸受によれば、上記本発明の軌道輪を備えていることにより、耐久性に優れた大型の転がり軸受を提供することができる。
 上記転がり軸受は、風力発電装置において、内輪にはブレードに接続された主軸が貫通して固定され、外輪はハウジングに対して固定されることにより、主軸をハウジングに対して回転自在に支持する転がり軸受(風力発電装置用転がり軸受)として用いることができる。上記耐久性に優れた大型の転がり軸受である本発明の第2の局面の転がり軸受は、風力発電装置用転がり軸受として好適である。
 本発明の第5の局面に従った軌道輪の製造方法は、転がり軸受の軌道輪の製造方法である。この軌道輪の製造方法は、鋼から構成される成形体を準備する工程と、成形体において軌道輪の転走面となるべき環状領域の一部に面するように配置され、成形体を誘導加熱する誘導加熱部材を、環状領域の周方向に沿って相対的に回転させることにより、成形体にA点以上の温度に加熱された環状の加熱領域を形成する工程と、加熱領域全体をM点以下の温度に同時に冷却することにより、転走面焼入層を環状領域に沿って全周にわたって形成する工程と、成形体において軌道輪の嵌め合い面となるべき領域の一部に面するように配置され、成形体を誘導加熱する他の誘導加熱部材を、嵌め合い面となるべき領域の周方向に沿って相対的に移動させるとともに、当該他の誘導加熱部材を追動する冷却部材により、他の誘導加熱部材によって加熱された領域を冷却することで嵌め合い面焼入層を形成する工程とを備えている。
 本発明の第5の局面の軌道輪の製造方法においては、転走面となるべき環状領域の一部に面するように配置された誘導加熱部材が周方向に沿って相対的に回転することにより、成形体に加熱領域が形成される。そのため、軌道輪の外形形状に対して小さい誘導加熱部材を採用することが可能である。その結果、大型の軌道輪を焼入硬化する場合でも、焼入装置の製作コストを抑制することができる。また、本発明の第5の局面の軌道輪の製造方法においては、加熱領域全体がM点以下の温度に同時に冷却される。そのため、焼入硬化層を転走面に沿って全周にわたって同時に形成することが可能となり、一部の領域に残留応力が集中することが抑制される。
 さらに、本発明の第5の局面の軌道輪の製造方法においては、嵌め合い面となるべき領域の一部に面するように配置され、成形体を誘導加熱する他の誘導加熱部材を、嵌め合い面となるべき領域の周方向に沿って相対的に移動させるとともに、当該他の誘導加熱部材を追動する冷却部材により、他の誘導加熱部材によって加熱された領域を冷却することで嵌め合い面焼入層が形成される。嵌め合い面は、転走面とは異なり、必ずしも全周にわたって焼入硬化層を形成する必要はなく、周方向の一部に焼入硬化層が形成されない領域が形成されてもよい。そのため、上述のような移動焼入による嵌め合い面焼入層の形成が可能である。また、上記移動焼入においては、誘導加熱部材により加熱された領域が、加熱直後に冷却部材により冷却されるため、先に形成された転走面焼入層が嵌め合い面焼入層の形成時における加熱により焼き戻されて硬度が低下することも抑制される。
 このように、本発明の第5の局面の軌道輪の製造方法によれば、焼入装置の製作コストを抑制しつつ、高周波焼入によって焼入硬化層を転走面に沿って全周にわたって均質に形成するとともに、転走面の硬度の低下を抑制しつつ嵌め合い面にも焼入硬化層を形成することができる。
 上記軌道輪の製造方法においては、加熱領域を形成する工程よりも前に、成形体に焼ならし処理を実施する工程をさらに備えていてもよい。
 高周波焼入により転走面を含む領域および嵌め合い面を含む領域が部分的に焼入硬化されて製造される軌道輪においては、焼入硬化されない領域(非硬化領域)においても所定の強度を確保可能な硬度を有している必要がある。そして、非硬化領域において所定の硬度を確保するためには、高周波焼入処理前に成形体(軌道輪)全体に焼入処理を実施した後、さらに焼戻処理を実施してもよい。しかし、炭素含有量が比較的高く、かつ焼入性の高い成分組成を有する鋼が素材として採用される場合、焼割れが発生しやすいという問題がある。一方、そのような成分組成の鋼からなる成形体においては、焼ならし処理により十分な硬度を確保することができる。そのため、上記焼入および焼戻による硬度の確保に代えて、焼ならし処理を高周波焼入の前に実施しておくことにより、非硬化領域に適切な硬度を付与することができる。
 上記軌道輪の製造方法においては、焼ならし処理を実施する工程では、成形体に気体とともに硬質の粒子が吹き付けられることにより、成形体が冷却されつつショットブラスト処理が実施されてもよい。
 これにより、焼ならし処理の際の衝風冷却と同時にショットブラスト処理を実施することができる。そのため、焼きならし処理の加熱によって成形体の表層部に生成したスケールが除去され、スケールの生成に起因した軌道輪の特性低下やスケールの生成による熱伝導率の低下が抑制される。
 上記軌道輪の製造方法においては、軌道輪は複列の転走面を含んでいてもよい。この場合、転走面焼入層を形成する工程では、複列の加熱領域が同時にM点以下の温度に冷却されることが好ましい。
 軌道輪が複列の転走面を含む場合、一の転走面に転走面焼入層を形成した後、他の転走面に転走面焼入層を形成すると、先に形成された転走面焼入層が後に形成される転走面焼入層の形成に伴う加熱により焼戻され、硬度が低下する可能性がある。これに対し、複列の加熱領域が同時にM点以下の温度に冷却されて転走面焼入層が形成されることにより、上記転走面焼入層の硬度の低下が回避される。
 上記軌道輪の製造方法においては、加熱領域を形成する工程では、誘導加熱部材は、成形体の周方向に沿って相対的に2周以上回転してもよい。これにより、転走面の周方向における温度のばらつきを抑制し、均質な焼入硬化を実現することができる。
 上記軌道輪の製造方法においては、加熱領域を形成する工程では、誘導加熱部材は、成形体の周方向に沿って複数個配置されてもよい。これにより、転走面の周方向における温度のばらつきを抑制し、均質な焼入硬化を実現することができる。
 上記軌道輪の製造方法においては、加熱領域を形成する工程では、加熱領域の複数箇所の温度が測定されてもよい。これにより、転走面の周方向において均質な加熱が実現されていることを確認した上で急冷して焼入硬化処理を実施することができる。その結果、転走面の周方向において均質な焼入硬化を実現することができる。
 上記軌道輪の製造方法においては、成形体を準備する工程では、0.43質量%以上0.65質量%以下の炭素と、0.15質量%以上0.35質量%以下の珪素と、0.60質量%以上1.10質量%以下のマンガンと、0.30質量%以上1.20質量%以下のクロムと、0.15質量%以上0.75質量%以下のモリブデンとを含有し、残部鉄および不純物からなる鋼から構成される成形体が準備されてもよい。
 また、上記軌道輪の製造方法においては、成形体を準備する工程では、0.43質量%以上0.65質量%以下の炭素と、0.15質量%以上0.35質量%以下の珪素と、0.60質量%以上1.10質量%以下のマンガンと、0.30質量%以上1.20質量%以下のクロムと、0.15質量%以上0.75質量%以下のモリブデンと、0.35質量%以上0.75質量%以下のニッケルとを含有し、残部鉄および不純物からなる鋼から構成される成形体が準備されてもよい。
 このような成分組成の鋼を素材として採用することにより、焼入硬化により十分に高い硬度を実現できるとともに、高い焼入性を確保しつつ焼割れを抑制することができる。
 ここで、成形体を構成する鋼の成分範囲、すなわち製造される軌道輪を構成する鋼の成分範囲を上記の範囲とすることが好ましい理由について説明する。
 炭素:0.43質量%以上0.65%質量%以下
 炭素含有量は、焼入硬化後における軌道輪の転走面の硬度に大きな影響を与える。軌道輪を構成する鋼の炭素含有量が0.43質量%未満では、焼入硬化後における転走面に十分な硬度を付与することが困難となるおそれがある。一方、炭素含有量が0.65質量%を超えると、焼入硬化の際の割れの発生(焼割れ)が懸念される。そのため、炭素含有量は0.43質量%以上0.65%質量%以下とすることが好ましい。
 珪素:0.15質量%以上0.35質量%以下
 珪素は、鋼の焼戻軟化抵抗の向上に寄与する。軌道輪を構成する鋼の珪素含有量が0.15質量%未満では、焼戻軟化抵抗が不十分となり、焼入硬化後の焼戻や、軌道輪の使用中における温度上昇により転走面の硬度が大幅に低下する可能性がある。一方、珪素含有量が0.35質量%を超えると、焼入前の素材の硬度が高くなり、素材を軌道輪に成形する際の冷間加工における加工性が低下するおそれがある。そのため、珪素含有量は0.15質量%以上0.35質量%以下とすることが好ましい。
 マンガン:0.60質量%以上1.10質量%以下
 マンガンは、鋼の焼入性の向上に寄与する。マンガン含有量が0.60質量%未満では、この効果が十分に得られない。一方、マンガン含有量が1.10質量%を超えると、焼入前の素材の硬度が高くなり、冷間加工における加工性が低下する。そのため、マンガン含有量は0.60質量%以上1.10質量%以下とすることが好ましい。
 クロム:0.30質量%以上1.20質量%以下
 クロムは、鋼の焼入性の向上に寄与する。クロム含有量が0.30質量%未満では、この効果が十分に得られない。一方、クロム含有量が1.20質量%を超えると、素材コストが高くなるという問題が生じる。そのため、クロム含有量は0.30質量%以上1.20質量%以下とすることが好ましい。
 モリブデン:0.15質量%以上0.75質量%以下
 モリブデンも、鋼の焼入性の向上に寄与する。モリブデン含有量が0.15質量%未満では、この効果が十分に得られない。一方、モリブデン含有量が0.75質量%を超えると、素材コストが高くなるという問題が生じる。そのため、モリブデン含有量は0.15質量%以上0.75質量%以下とすることが好ましい。
 ニッケル:0.35質量%以上0.75質量%以下
 ニッケルも、鋼の焼入性の向上に寄与する。ニッケルは、軌道輪の外形が大きい場合など、軌道輪を構成する鋼に特に高い焼入性が求められる場合に添加することができる。ニッケル含有量が0.35質量%未満では、焼入性向上の効果が十分に得られない。一方、ニッケル含有量が0.75質量%を超えると、焼入後における残留オーステナイト量が多くなり、硬さの低下、寸法安定性の低下などの原因となるおそれがある。そのため、ニッケルは軌道輪を構成する鋼に0.35質量%以上0.75質量%以下の範囲で添加されることが好ましい。
 本発明の第2の局面に従った転がり軸受の製造方法は、軌道輪を準備する工程と、転動体を準備する工程と、軌道輪と転動体とを組み合わせて転がり軸受を組み立てる工程とを備えている。そして、軌道輪は、上記本発明の軌道輪の製造方法により製造されている。
 軌道輪を上記本発明の軌道輪の製造方法により製造することにより、本発明の第2の局面の転がり軸受の製造方法によれば、高周波焼入によって焼入硬化層が転走面に沿って全周にわたって均質に形成されるとともに、転走面の硬度の低下を抑制しつつ嵌め合い面にも焼入硬化層が形成された軌道輪を備える転がり軸受を低コストで製造することができる。
 上記転がり軸受の製造方法においては、上記転がり軸受は、風力発電装置において、ブレードに接続された主軸を主軸に隣接する部材に対して回転自在に支持する風力発電装置用転がり軸受として用いられるものであってもよい。上述のように、大型の軌道輪の転走面および嵌め合い面を含む領域に焼入硬化層を低コストで形成可能な本発明の第2の局面の転がり軸受の製造方法は、風力発電装置用転がり軸受の製造方法として好適である。
転がり軸受内輪の製造方法の概略を示すフローチャートである。 焼入硬化工程を説明するための概略図である。 図2の線分III-IIIに沿う断面を示す概略断面図である。 実施の形態2における焼入硬化工程を説明するための概略図である。 風力発電装置用転がり軸受を備えた風力発電装置の構成を示す概略図である。 図5における主軸用軸受の周辺を拡大して示す概略断面図である。 転がり軸受内輪の製造方法の概略を示すフローチャートである。 焼入硬化工程を説明するための概略図である。 図8の線分IX-IXに沿う断面を示す概略断面図である。 実施の形態5における焼入硬化工程を説明するための概略図である。 実施の形態6における焼入硬化工程を説明するための概略図である。 風力発電装置用転がり軸受を備えた風力発電装置の構成を示す概略図である。 図12における主軸用軸受の周辺を拡大して示す概略断面図である。 転がり軸受の軌道輪および転がり軸受の製造方法の概略を示すフローチャートである。 焼入硬化工程を説明するための概略図である。 図15の線分XVI-XVIに沿う断面を示す概略断面図である。 実施の形態9における焼入硬化工程を説明するための概略図である。 実施の形態10における焼入硬化工程を説明するための概略図である。 風力発電装置用転がり軸受を備えた風力発電装置の構成を示す概略図である。 図19における主軸用軸受の周辺を拡大して示す概略断面図である。 複列円すいころ軸受の構造を示す概略断面図である。 図21の要部を拡大して示す概略部分断面図である。 軌道輪および転がり軸受の製造方法の概略を示すフローチャートである。 転走面焼入硬化工程を説明するための概略図である。 図24の線分XXV-XXVに沿う断面を示す概略断面図である。 嵌め合い面焼入硬化工程を説明するための概略図である。 風力発電装置用転がり軸受を備えた風力発電装置の構成を示す概略図である。 図27における主軸用軸受の周辺を拡大して示す概略断面図である。 転がり軸受の外輪および転がり軸受の製造方法の概略を示すフローチャートである。 転走面焼入硬化工程を説明するための概略図である。 図30の線分XXXI-XXXIに沿う断面を示す概略断面図である。 嵌め合い面焼入硬化工程を説明するための概略図である。 図32の線分XXXIII-XXXIIIに沿う断面を示す概略断面図である。 複列円すいころ軸受の構造を示す概略断面図である。 図34の要部を拡大して示す概略部分断面図である。 実施の形態15における焼入硬化工程を説明するための概略図である。 実施の形態16における焼入硬化工程を説明するための概略図である。 風力発電装置用転がり軸受を備えた風力発電装置の構成を示す概略図である。 図38における主軸用軸受の周辺を拡大して示す概略断面図である。 転走面付近における深さ方向の残留応力分布を示す図である。 転走面付近における深さ方向の硬度分布を示す図である。
 以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。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、その説明は繰り返さない。
 (実施の形態1)
 まず、リング状部材である転がり軸受の軌道輪(内輪)の製造方法を例に、本発明の一実施の形態である実施の形態1について説明する。図1を参照して、本実施の形態における内輪の製造方法では、まず工程(S10)として成形体準備工程が実施される。この工程(S10)では、たとえばJIS規格S53Cからなる鋼材が準備され、鍛造、旋削などの加工が実施されることにより、所望の内輪の形状に応じた形状を有する成形体が作製される。
 次に、図1を参照して、焼入硬化工程が実施される。この焼入硬化工程は、工程(S20)として実施される誘導加熱工程と、工程(S30)として実施される冷却工程とを含んでいる。工程(S20)では、図2および図3を参照して、誘導加熱部材としてのコイル21が、工程(S10)において作製された成形体10において転動体が転走すべき面である転走面11の一部に面するように配置される。ここで、コイル21において転走面11に対向する面は、図3に示すように転走面11に沿った形状を有している。次に、成形体10が中心軸周り、具体的には矢印αの向きに回転されるとともに、コイル21に対して電源(図示しない)から高周波電流が供給される。これにより、成形体10の転走面11を含む表層領域がA点以上の温度に誘導加熱され、転走面11に沿った円環状の加熱領域11Aが形成される。
 次に、工程(S30)においては、工程(S20)において形成された加熱領域11Aを含む成形体10全体に対して、たとえば冷却液としての水が噴射されることにより、加熱領域11A全体がM点以下の温度に同時に冷却される。これにより、加熱領域11Aがマルテンサイトに変態し、硬化する。以上の手順により、高周波焼入が実施され、焼入硬化工程が完了する。
 次に、工程(S40)として焼戻工程が実施される。この工程(S40)では、工程(S20)および(S30)において焼入硬化された成形体10が、たとえば炉内に装入され、A点以下の温度に加熱されて所定の時間保持されることにより、焼戻処理が実施される。
 次に、工程(S50)として仕上げ工程が実施される。この工程(S50)では、たとえば転走面11に対して研磨加工などの仕上げ加工が実施される。以上のプロセスにより、転がり軸受の内輪が完成し、本実施の形態における内輪の製造は完了する。
 本実施の形態では、工程(S20)において、成形体10の一部に面するように配置されたコイル21を周方向に沿って相対的に回転させることにより、成形体10に加熱領域11Aが形成される。そのため、成形体10の外形形状に対して小さいコイル21を採用することが可能となっており、大型の成形体10を焼入硬化する場合でも、焼入装置の製作コストを抑制することができる。また、本実施の形態では、加熱領域11A全体がM点以下の温度に同時に冷却される。そのため、周方向に均質な環状の焼入硬化領域を形成することが可能となり、一部の領域に残留応力が集中することが抑制される。その結果、本実施の形態における内輪の製造方法は、焼入装置の製作コストを抑制しつつ、周方向に均質な環状の焼入硬化領域を形成することが可能なリング状部材の製造方法となっている。
 ここで、上記工程(S20)では、成形体10は少なくとも1回転すればよいが、周方向における温度のばらつきを抑制し、より均質な焼入硬化を実現するためには、複数回回転することが好ましい。すなわち、誘導加熱部材としてのコイル21は、成形体10の周方向に沿って相対的に2周以上回転することが好ましい。
 (実施の形態2)
 次に、本発明の他の実施の形態である実施の形態2について説明する。実施の形態2におけるリング状部材としての内輪の製造方法は、基本的には実施の形態1の場合と同様に実施され、同様の効果を奏する。しかし、実施の形態2における内輪の製造方法は、工程(S20)におけるコイル21の配置において、実施の形態1の場合とは異なっている。
 すなわち、図4を参照して、実施の形態2における工程(S20)では、成形体10を挟んで一対のコイル21が配置される。そして、成形体10が矢印αの向きに回転されるとともに、コイル21に対して電源(図示しない)から高周波電流が供給される。これにより、成形体10の転走面11を含む表層領域がA点以上の温度に誘導加熱され、転走面11に沿った円環状の加熱領域11Aが形成される。
 このように、コイル21が成形体10の周方向に沿って複数個(本実施の形態では2個)配置されることにより、実施の形態2における転がり軸受の内輪の製造方法は、周方向における温度のばらつきを抑制し、均質な焼入硬化を実現可能なリング状部材の製造方法となっている。
 なお、上記実施の形態においてはコイル21を固定し、成形体10を回転させる場合について説明したが、成形体10を固定し、コイル21を成形体10の周方向に回転させてもよいし、コイル21および成形体10の両方を回転させることにより、コイル21を成形体10の周方向に沿って相対的に回転させてもよい。ただし、コイル21には、コイル21に電流を供給する配線などが必要であるため、上述のようにコイル21を固定することが合理的である場合が多い。
 また、上記実施の形態においては、リング状部材の一例としてラジアル型転がり軸受の内輪の熱処理および製造が実施される場合について説明したが、本発明を適用可能なリング状部材はこれに限られず、たとえばラジアル型転がり軸受の外輪であってもよいし、スラスト型軸受の軌道輪であってもよい。さらに、本発明を適用可能なリング状部材は軸受の軌道輪に限られず、鋼からなるリング状の種々の部材の熱処理および製造に、本発明を適用することができる。ここで、工程(S20)において、たとえばラジアル型転がり軸受の外輪を加熱する場合、コイル21を成形体の内周側に形成された転走面に面するように配置すればよい。また、工程(S20)において、たとえばスラスト型転がり軸受の軌道輪を加熱する場合、コイル21を成形体の端面側に形成された転走面に面するように配置すればよい。
 さらに、上記実施の形態では、被処理物を部分的に焼入硬化することが可能な高周波焼入の特徴を利用して、転がり軸受の軌道輪の転走面を含む表層部のみを焼入硬化する部分焼入が実施される場合について説明したが、本発明は部分焼入のみに適用可能なものではなく、たとえば軌道輪の全体を焼入硬化する場合にも適用可能である。
 また、リング状部材である成形体10の周方向における誘導加熱部材としてのコイル21の長さは、効率よく均質な加熱を実現するように適切に決定することができるが、たとえば加熱すべき領域の長さの1/12程度、すなわちリング状部材の中心軸に対する中心角が30°となる程度の長さとすることができる。
 さらに、本発明における高周波焼入の具体的な条件は、リング状部材(成形体)の大きさ、肉厚、材質、電源の容量など条件を考慮して、適切に設定することができる。具体的には、たとえばJIS規格S53からなり、外形φ2000mm、内径φ1860mm、幅t100mmの成形体の表層部を高周波焼入する場合、成形体の回転速度は30rpm、電源の周波数は3kHz、誘導加熱による総発熱量は250kWとすることにより、適切な焼入を達成することができる。
 また、周方向における温度のばらつきを抑制するためには、誘導加熱完了後、M点以下の温度への冷却前に、成形体を加熱が停止された状態に保持する工程を設けることが好ましい。より具体的には、上記成形体の形状および加熱条件の下においては、たとえば加熱完了後3秒間加熱を停止した状態に保持することにより、加熱された領域の表面における周方向の温度のばらつきを20℃以下程度にまで抑制することができる。
 (実施の形態3)
 次に、本発明のリング状部材が風力発電装置用軸受(風力発電装置用転がり軸受)を構成する軌道輪として用いられる実施の形態3について説明する。
 図5を参照して、風力発電装置50は、旋回翼であるブレード52と、ブレード52の中心軸を含むように、一端においてブレード52に接続された主軸51と、主軸51の他端に接続された増速機54とを備えている。さらに、増速機54は、出力軸55を含んでおり、出力軸55は、発電機56に接続されている。主軸51は、風力発電装置用転がり軸受である主軸用軸受3により、軸まわりに回転自在に支持されている。また、主軸用軸受3は、主軸51の軸方向に複数個(図5では2個)並べて配置されており、それぞれハウジング53により保持されている。主軸用軸受3、ハウジング53、増速機54および発電機56は、機械室であるナセル59の内部に格納されている。そして、主軸51は一端においてナセル59から突出し、ブレード52に接続されている。
 次に、風力発電装置50の動作について説明する。図5を参照して、風力を受けてブレード52が周方向に回転すると、ブレード52に接続された主軸51は、主軸用軸受3によりハウジング53に対して支持されつつ、軸まわりに回転する。主軸51の回転は、増速機54に伝達されて増速され、出力軸55の軸まわりの回転に変換される。そして、出力軸55の回転は、発電機56に伝達され、電磁誘導作用により起電力が発生して発電が達成される。
 次に、風力発電装置50の主軸51の支持構造について説明する。図6を参照して、風力発電装置用転がり軸受としての主軸用軸受3は、風力発電装置用転がり軸受の軌道輪としての環状の外輪31と、外輪31の内周側に配置された風力発電装置用転がり軸受の軌道輪としての環状の内輪32と、外輪31と内輪32との間に配置され、円環状の保持器34に保持された複数のころ33とを備えている。外輪31の内周面には外輪転走面31Aが形成されており、内輪32の外周面には2つの内輪転走面32Aが形成されている。そして、2つの内輪転走面32Aが、外輪転走面31Aに対向するように、外輪31と内輪32とは配置されている。さらに、複数のころ33は、2つの内輪転走面32Aのそれぞれに沿って、外輪転走面31Aと内輪転走面32Aとに、ころ接触面33Aにおいて接触し、かつ保持器34に保持されて周方向に所定のピッチで配置されることにより複列(2列)の円環状の軌道上に転動自在に保持されている。また、外輪31には、外輪31を径方向に貫通する貫通孔31Eが形成されている。この貫通孔31Eを通して、外輪31と内輪32との間の空間に潤滑剤を供給することができる。以上の構成により、主軸用軸受3の外輪31および内輪32は、互いに相対的に回転可能となっている。
 一方、ブレード52に接続された主軸51は、主軸用軸受3の内輪32を貫通するとともに、外周面51Aにおいて内輪の内周面32Fに接触し、内輪32に対して固定されている。また、主軸用軸受3の外輪31は、ハウジング53に形成された貫通孔の内壁53Aに外周面31Fにおいて接触するように嵌め込まれ、ハウジング53に対して固定されている。以上の構成により、ブレード52に接続された主軸51は、内輪32と一体に、外輪31およびハウジング53に対して軸まわりに回転可能となっている。
 さらに、内輪転走面32Aの幅方向両端には、外輪31に向けて突出する鍔部32Eが形成されている。これにより、ブレード52が風を受けることにより発生する主軸51の軸方向(アキシャル方向)の荷重が支持される。また、外輪転走面31Aは、球面形状を有している。そのため、外輪31と内輪32とは、ころ33の転走方向に垂直な断面において、当該球面の中心を中心として互いに角度をなすことができる。すなわち、主軸用軸受3は、複列自動調心ころ軸受である。その結果、ブレード52が風を受けることにより主軸51が撓んだ場合であっても、ハウジング53は、主軸用軸受3を介して主軸51を安定して回転自在に保持することができる。
 そして、実施の形態3における風力発電装置用転がり軸受の軌道輪としての外輪31および内輪32は、たとえば上記実施の形態1または2に記載のリング状部材の製造方法により製造されている。この外輪31および内輪32は、1000mm以上の内径を有する風力発電装置用転がり軸受の軌道輪である。そして、転動体が転走する面である外輪転走面31Aおよび内輪転走面32Aの焼入硬化層は、高周波焼入により全周にわたって一様な深さに形成されている。すなわち、外輪31および内輪32は、1000mm以上の内径を有するとともに、高周波焼入により形成され、周方向に沿った円環形状の一様な深さの焼入硬化層を有し、当該焼入硬化層の表面が、それぞれ外輪転走面31Aおよび内輪転走面32Aとなっている。その結果、上記外輪31および内輪32は、熱処理のコストが抑制されつつ、周方向に均質な環状の焼入硬化領域が転走面を含むように形成された大型の軌道輪となっており、過酷な環境下においても使用可能な風力発電装置用軸受を構成する軌道輪となっている。
 (実施の形態4)
 次に、転がり軸受の軌道輪である内輪の製造方法を例に、本発明の実施の形態4について説明する。図7を参照して、本実施の形態における内輪の製造方法では、まず工程(S110)として成形体準備工程が実施される。この工程(S110)では、0.43質量%以上0.65質量%以下の炭素と、0.15質量%以上0.35質量%以下の珪素と、0.60質量%以上1.10質量%以下のマンガンと、0.30質量%以上1.20質量%以下のクロムと、0.15質量%以上0.75質量%以下のモリブデンとを含有し、残部鉄および不純物からなる鋼材が準備され、鍛造、旋削などの加工が実施されることにより、所望の内輪の形状に応じた形状を有する成形体が作製される。より具体的には、1000mm以上の内径を有する内輪の形状に応じた成形体が作製される。ここで、製造すべき内輪が特に大きく、鋼により高い焼入性が求められる場合、上記合金成分に加えて0.35質量%以上0.75質量%以下のニッケルを添加した鋼材を採用してもよい。上記成分組成を満足する鋼としては、たとえばJIS規格SUP13、SCM445、SAE規格8660Hなどが挙げられる。
 次に、工程(S120)として、焼ならし工程が実施される。この工程(S120)では、工程(S110)において作製された成形体がA変態点以上の温度に加熱された後、A変態点未満の温度に冷却されることにより焼ならし処理が実施される。このとき、焼ならし処理の冷却時における冷却速度は、成形体を構成する鋼がマルテンサイトに変態しない冷却速度、すなわち臨界冷却速度未満の冷却速度であればよい。そして、焼ならし処理後の成形体の硬度は、この冷却速度が大きくなると高く、冷却速度が小さくなると低くなる。そのため、当該冷却速度を調整することにより、所望の硬度を成形体に付与することができる。
 次に、図7を参照して、焼入硬化工程が実施される。この焼入硬化工程は、工程(S130)として実施される誘導加熱工程と、工程(S140)として実施される冷却工程とを含んでいる。工程(S130)では、図8および図9を参照して、誘導加熱部材としてのコイル121が、成形体110において転動体が転走すべき面である転走面111(環状領域)の一部に面するように配置される。ここで、コイル121において転走面111に対向する面は、図9に示すように転走面111に沿った形状を有している。次に、成形体110が中心軸周り、具体的には矢印αの向きに回転されるとともに、コイル121に対して電源(図示しない)から高周波電流が供給される。これにより、成形体110の転走面111を含む表層領域がA点以上の温度に誘導加熱され、転走面111に沿った円環状の加熱領域111Aが形成される。このとき、転走面111の表面の温度は、放射温度計などの温度計122により測定され、管理される。
 次に、工程(S140)においては、工程(S130)において形成された加熱領域111Aを含む成形体110全体に対して、たとえば冷却液としての水が噴射されることにより、加熱領域111A全体がM点以下の温度に同時に冷却される。これにより、加熱領域111Aがマルテンサイトに変態し、硬化する。以上の手順により、高周波焼入が実施され、焼入硬化工程が完了する。
 次に、工程(S150)として焼戻工程が実施される。この工程(S150)では、工程(S130)および(S140)において焼入硬化された成形体110が、たとえば炉内に装入され、A点以下の温度に加熱されて所定の時間保持されることにより、焼戻処理が実施される。
 次に、工程(S160)として仕上工程が実施される。この工程(S160)では、たとえば転走面111に対して研磨加工などの仕上げ加工が実施される。以上のプロセスにより、転がり軸受の内輪が完成し、本実施の形態における内輪の製造は完了する。その結果、図8および図9を参照して、1000mm以上の内径dを有し、高周波焼入によって焼入硬化層が転走面111に沿って全周にわたって均質に形成された内輪110が完成する。
 本実施の形態では、工程(S130)において、成形体110の転走面の一部に面するように配置されたコイル121を周方向に沿って相対的に回転させることにより、成形体110に加熱領域111Aが形成される。そのため、成形体110の外形形状に対して小さいコイル121を採用することが可能となっており、大型の成形体110を焼入硬化する場合でも、焼入装置の製作コストを抑制することができる。また、本実施の形態では、加熱領域111A全体がM点以下の温度に同時に冷却される。そのため、周方向に均質な環状の焼入硬化領域を形成することが可能となり、一部の領域に残留応力が集中することが抑制される。さらに、本実施の形態では、焼入硬化により十分に高い硬度を実現できるとともに、高い焼入性を確保しつつ焼割れを抑制することが可能な適切な成分組成を有する鋼が素材として採用されている。その結果、本実施の形態における内輪の製造方法は、焼入装置の製作コストを抑制しつつ、高周波焼入によって焼入硬化層を転走面に沿って全周にわたって均質に形成することが可能な軌道輪の製造方法となっている。
 なお、上記工程(S120)は、本発明の軌道輪の製造方法において必須の工程ではないが、これを実施することにより、製造される軌道輪の非硬化領域(焼入硬化層以外の領域)の硬度を調整することができる。非硬化領域の硬度の調整は、工程(S120)に代えて焼入処理および焼戻処理を実施することにより達成することも可能である。しかし、本実施の形態においては炭素含有量が比較的高く、かつ焼入性の高い上記成分組成を有する鋼が素材として採用されるため、焼割れが発生しやすい。そのため、非硬化領域の硬度調整には、工程(S120)として焼ならし処理を実施することが好ましい。
 また、上記工程(S120)においては、成形体110に気体とともに硬質の粒子が吹き付けられることにより、成形体110が冷却されつつショットブラスト処理が実施されてもよい。これにより、焼ならし処理の際の衝風冷却と同時にショットブラスト処理を実施することができる。そのため、焼きならし処理の加熱によって成形体110の表層部に生成したスケールが除去され、スケールの生成に起因した軌道輪の特性低下やスケールの生成による熱伝導率の低下が抑制される。ここで、硬質の粒子(投射材)としては、たとえば鋼や鋳鉄などからなる金属製の粒子を採用することができる。
 さらに、上記工程(S130)では、成形体110は少なくとも1回転すればよいが、周方向における温度のばらつきを抑制し、より均質な焼入硬化を実現するためには、複数回回転することが好ましい。すなわち、誘導加熱部材としてのコイル121は、成形体110の転走面の周方向に沿って相対的に2周以上回転することが好ましい。
 (実施の形態5)
 次に、本発明の他の実施の形態である実施の形態5について説明する。実施の形態5における内輪の製造方法は、基本的には実施の形態4の場合と同様に実施され、同様の効果を奏する。しかし、実施の形態5における内輪の製造方法は、工程(S130)におけるコイル121の配置において、実施の形態4の場合とは異なっている。
 すなわち、図10を参照して、実施の形態5における工程(S130)では、成形体110を挟んで一対のコイル121が配置される。そして、成形体110が矢印αの向きに回転されるとともに、コイル121に対して電源(図示しない)から高周波電流が供給される。これにより、成形体110の転走面111を含む表層領域がA点以上の温度に誘導加熱され、転走面111に沿った円環状の加熱領域111Aが形成される。
 このように、コイル121が成形体110の周方向に沿って複数個(本実施の形態では2個)配置されることにより、実施の形態5における転がり軸受の内輪の製造方法は、周方向における温度のばらつきを抑制し、均質な焼入硬化を実現可能な軌道輪の製造方法となっている。また、周方向における温度のばらつきを一層抑制するためには、コイル121は成形体110の周方向において等間隔に配置されることが好ましい。
 (実施の形態6)
 次に、本発明のさらに他の実施の形態である実施の形態6について説明する。実施の形態6における内輪の製造方法は、基本的には実施の形態4および5の場合と同様に実施され、同様の効果を奏する。しかし、実施の形態6における内輪の製造方法は、工程(S130)における温度計122の配置において、実施の形態4および5の場合とは異なっている。
 すなわち、図11を参照して、実施の形態6における工程(S130)では、加熱領域である転走面111の複数箇所(ここでは4箇所)の温度が測定される。より具体的には、実施の形態6の工程(S130)では、成形体110の転走面111の周方向に沿って等間隔に複数の温度計122が配置される。
 これにより、転走面111の周方向において同時に複数箇所の温度が測定されるため、転走面111の周方向において均質な加熱が実現されていることを確認した上で成形体110を急冷し、焼入硬化処理を実施することができる。その結果、実施の形態6における転がり軸受の内輪の製造方法によれば、転走面111の周方向において一層均質な焼入硬化を実現することができる。
 なお、上記実施の形態においてはコイル121を固定し、成形体110を回転させる場合について説明したが、成形体110を固定し、コイル121を成形体110の周方向に回転させてもよいし、コイル121および成形体110の両方を回転させることにより、コイル121を成形体110の周方向に沿って相対的に回転させてもよい。ただし、コイル121には、コイル121に電流を供給する配線などが必要であるため、上述のようにコイル121を固定することが合理的である場合が多い。
 また、上記実施の形態においては、軌道輪の一例としてラジアル型転がり軸受の内輪が製造される場合について説明したが、本発明を適用可能な軌道輪はこれに限られず、たとえばラジアル型転がり軸受の外輪であってもよいし、スラスト型軸受の軌道輪であってもよい。ここで、工程(S120)において、たとえばラジアル型転がり軸受の外輪を加熱する場合、コイル121を成形体の内周側に形成された転走面に面するように配置すればよい。また、工程(S120)において、たとえばスラスト型転がり軸受の軌道輪を加熱する場合、コイル121を成形体の端面側に形成された転走面に面するように配置すればよい。
 さらに、成形体110の周方向における誘導加熱部材としてのコイル121の長さは、効率よく均質な加熱を実現するように適切に決定することができるが、たとえば加熱すべき領域の長さの1/12程度、すなわち成形体(軌道輪)の中心軸に対する中心角が30°となる程度の長さとすることができる。
 さらに、本発明における高周波焼入の具体的な条件は、軌道輪(成形体)の大きさ、肉厚、材質、電源の容量など条件を考慮して、適切に設定することができる。具体的には、たとえば図9を参照して、外形dが2000mm、内径dが1860mm、幅tが100mmの成形体の転走面111を高周波焼入する場合、成形体の回転速度は30rpm、電源の周波数は3kHz、誘導加熱による総発熱量は250kWとすることができる。
 また、周方向における温度のばらつきを抑制するためには、誘導加熱完了後、M点以下の温度への冷却前に、成形体を加熱が停止された状態に保持する工程を設けることが好ましい。より具体的には、上記成形体の形状および加熱条件の下においては、たとえば加熱完了後3秒間加熱を停止した状態に保持することにより、加熱された領域の表面における周方向の温度のばらつきを20℃以下程度にまで抑制することができる。
 (実施の形態7)
 次に、本発明の軌道輪が風力発電装置用軸受(風力発電装置用転がり軸受)を構成する軌道輪として用いられる実施の形態7について説明する。
 図12を参照して、風力発電装置150は、旋回翼であるブレード152と、ブレード152の中心軸を含むように、一端においてブレード152に接続された主軸151と、主軸151の他端に接続された増速機154とを備えている。さらに、増速機154は、出力軸155を含んでおり、出力軸155は、発電機156に接続されている。主軸151は、風力発電装置用転がり軸受である主軸用軸受103により、軸まわりに回転自在に支持されている。また、主軸用軸受103は、主軸151の軸方向に複数個(図12では2個)並べて配置されており、それぞれハウジング153により保持されている。主軸用軸受103、ハウジング153、増速機154および発電機156は、機械室であるナセル159の内部に格納されている。そして、主軸151は一端においてナセル159から突出し、ブレード152に接続されている。
 次に、風力発電装置150の動作について説明する。図12を参照して、風力を受けてブレード152が周方向に回転すると、ブレード152に接続された主軸151は、主軸用軸受103によりハウジング153に対して支持されつつ、軸まわりに回転する。主軸151の回転は、増速機154に伝達されて増速され、出力軸155の軸まわりの回転に変換される。そして、出力軸155の回転は、発電機156に伝達され、電磁誘導作用により起電力が発生して発電が達成される。
 次に、風力発電装置150の主軸151の支持構造について説明する。図13を参照して、風力発電装置用転がり軸受としての主軸用軸受103は、風力発電装置用転がり軸受の軌道輪としての環状の外輪131と、外輪131の内周側に配置された風力発電装置用転がり軸受の軌道輪としての環状の内輪132と、外輪131と内輪132との間に配置され、円環状の保持器134に保持された複数のころ133とを備えている。外輪131の内周面には外輪転走面131Aが形成されており、内輪132の外周面には2つの内輪転走面132Aが形成されている。そして、2つの内輪転走面132Aが、外輪転走面131Aに対向するように、外輪131と内輪132とは配置されている。さらに、複数のころ133は、2つの内輪転走面132Aのそれぞれに沿って、外輪転走面131Aと内輪転走面132Aとに、ころ接触面133Aにおいて接触し、かつ保持器134に保持されて周方向に所定のピッチで配置されることにより複列(2列)の円環状の軌道上に転動自在に保持されている。また、外輪131には、外輪131を径方向に貫通する貫通孔131Eが形成されている。この貫通孔131Eを通して、外輪131と内輪132との間の空間に潤滑剤を供給することができる。以上の構成により、主軸用軸受103の外輪131および内輪132は、互いに相対的に回転可能となっている。
 一方、ブレード152に接続された主軸151は、主軸用軸受103の内輪132を貫通するとともに、外周面151Aにおいて内輪の内周面132Fに接触し、内輪132に対して固定されている。また、主軸用軸受103の外輪131は、ハウジング153に形成された貫通孔の内壁153Aに外周面131Fにおいて接触するように嵌め込まれ、ハウジング153に対して固定されている。以上の構成により、ブレード152に接続された主軸151は、内輪132と一体に、外輪131およびハウジング153に対して軸まわりに回転可能となっている。
 さらに、内輪転走面132Aの幅方向両端には、外輪131に向けて突出する鍔部132Eが形成されている。これにより、ブレード152が風を受けることにより発生する主軸151の軸方向(アキシャル方向)の荷重が支持される。また、外輪転走面131Aは、球面形状を有している。そのため、外輪131と内輪132とは、ころ133の転走方向に垂直な断面において、当該球面の中心を中心として互いに角度をなすことができる。すなわち、主軸用軸受103は、複列自動調心ころ軸受である。その結果、ブレード152が風を受けることにより主軸151が撓んだ場合であっても、ハウジング153は、主軸用軸受103を介して主軸151を安定して回転自在に保持することができる。
 そして、実施の形態7における風力発電装置用転がり軸受の軌道輪としての外輪131および内輪132は、たとえば上記実施の形態4~6に記載の軌道輪の製造方法により製造されている。この外輪131および内輪132は、1000mm以上の内径を有する風力発電装置用転がり軸受の軌道輪である。そして、外輪131および内輪132には、高周波焼入によって焼入硬化層が外輪転走面131Aおよび内輪転走面132Aに沿って全周にわたって均質に形成されている。すなわち、外輪131および内輪132は、1000mm以上の内径を有するとともに、高周波焼入により形成され、周方向に沿った円環形状の一様な深さの焼入硬化層を有し、当該焼入硬化層の表面が、それぞれ外輪転走面131Aおよび内輪転走面132Aとなっている。その結果、上記外輪131および内輪132は、熱処理のコストが抑制されつつ、高周波焼入によって焼入硬化層が転走面に沿って全周にわたって均質に形成された大型の軌道輪となっており、過酷な環境下においても使用可能な風力発電装置用軸受を構成する軌道輪となっている。
 なお、本発明の軌道輪の製造方法は、大型の転がり軸受の軌道輪の製造に好適である。上記実施の形態7においては、大型の転がり軸受の一例として風力発電装置用軸受について説明したが、他の大型の転がり軸受への適用も可能である。具体的には、たとえばCTスキャナのX線照射部が設置された回転架台を、当該回転架台に対向するように配置される固定架台に対して回転自在に支持するCTスキャナ用転がり軸受の軌道輪の製造に、本発明の軌道輪の製造方法を好適に適用することができる。また、本発明の軌道輪の製造方法は、たとえば深溝玉軸受、アンギュラ玉軸受、円筒ころ軸受、円すいころ軸受、自動調心ころ軸受、スラスト玉軸受など、任意の転がり軸受の軌道輪に適用可能である。
 (実施の形態8)
 次に、本発明の実施の形態8について説明する。以下、軌道輪の製造方法としては主に内輪の製造方法について説明するが、外輪についても同様に製造することができる。
 図14を参照して、本実施の形態における内輪の製造方法では、まず工程(S210)として成形体準備工程が実施される。この工程(S210)では、高周波焼入処理に適した任意の成分組成を有する鋼材、たとえば0.43質量%以上0.65質量%以下の炭素と、0.15質量%以上0.35質量%以下の珪素と、0.60質量%以上1.10質量%以下のマンガンと、0.30質量%以上1.20質量%以下のクロムと、0.15質量%以上0.75質量%以下のモリブデンとを含有し、残部鉄および不純物からなる鋼材が準備され、鍛造、旋削などの加工が実施されることにより、所望の内輪の形状に応じた形状を有する成形体が作製される。より具体的には、1000mm以上の内径を有する内輪の形状に応じた成形体が作製される。ここで、製造すべき内輪が特に大きく、鋼により高い焼入性が求められる場合、上記合金成分に加えて0.35質量%以上0.75質量%以下のニッケルを添加した鋼材を採用してもよい。上記成分組成を満足する鋼としては、たとえばJIS規格SUP13、SCM445、SAE規格8660Hなどが挙げられる。
 次に、工程(S220)として、焼ならし工程が実施される。この工程(S220)では、工程(S210)において作製された成形体がA変態点以上の温度に加熱された後、A変態点未満の温度に冷却されることにより焼ならし処理が実施される。このとき、焼ならし処理の冷却時における冷却速度は、成形体を構成する鋼がマルテンサイトに変態しない冷却速度、すなわち臨界冷却速度未満の冷却速度であればよい。そして、焼ならし処理後の成形体の硬度は、この冷却速度が大きくなると高く、冷却速度が小さくなると低くなる。そのため、当該冷却速度を調整することにより、所望の硬度を成形体に付与することができる。
 次に、図14を参照して、焼入硬化工程が実施される。この焼入硬化工程は、工程(S230)として実施される誘導加熱工程と、工程(S240)として実施される冷却工程とを含んでいる。工程(S230)では、図15および図16を参照して、誘導加熱コイルとしてのコイル221が、成形体210において転動体が転走すべき面である転走面211(環状領域)の一部に面するように配置される。ここで、コイル221において転走面211に面して転走面211の加熱に寄与する領域である誘導加熱領域221Aは、図15および図16に示すように同一平面内に含まれている。すなわち、コイル221において転走面211に対向する領域は、同一平面内に含まれる平面形状を有している。
 次に、成形体210が中心軸周り、具体的には矢印αの向きに回転されるとともに、コイル221に対して電源(図示しない)から高周波電流が供給される。これにより、成形体210の転走面211を含む表層領域がA点以上の温度に誘導加熱され、転走面211に沿った円環状の加熱領域211Aが形成される。このとき、転走面211の表面の温度は、放射温度計などの温度計222により測定され、管理される。
 次に、工程(S240)においては、工程(S230)において形成された加熱領域211Aを含む成形体210全体に対して、たとえば冷却液としての水が噴射されることにより、加熱領域211A全体がM点以下の温度に同時に冷却される。これにより、加熱領域211Aがマルテンサイトに変態し、転走面211を含む領域が硬化する。以上の手順により、高周波焼入が実施され、焼入硬化工程が完了する。
 次に、工程(S250)として焼戻工程が実施される。この工程(S250)では、工程(S230)および(S240)において焼入硬化された成形体210が、たとえば炉内に装入され、A点以下の温度に加熱されて所定の時間保持されることにより、焼戻処理が実施される。
 次に、工程(S260)として仕上工程が実施される。この工程(S260)では、たとえば転走面211に対して研磨加工などの仕上げ加工が実施される。以上のプロセスにより、転がり軸受の内輪が完成し、本実施の形態における内輪の製造は完了する。その結果、図15および図16を参照して、1000mm以上の内径を有し、高周波焼入によって焼入硬化層が転走面211に沿って全周にわたって均質に形成された内輪210が完成する。
 さらに、工程(S270)として組立工程が実施される。この工程(S270)では、上述のように作製された内輪210と、上記内輪210と同様に作製された外輪とが、別途準備された転動体、保持器などと組み合わされることにより、たとえば後述の図20に示す風力発電装置の主軸用軸受203が組み立てられる。以上の手順により、本実施の形態における転がり軸受の製造方法は完了する。
 本実施の形態では、工程(S230)において、成形体210の転走面の一部に面するように配置されたコイル221を周方向に沿って相対的に回転させることにより、成形体210に加熱領域211Aが形成される。そのため、成形体210の外形形状に対して小さいコイル221を採用することが可能となっており、大型の成形体210を焼入硬化する場合でも、焼入装置の製作コストを抑制することができる。また、本実施の形態では、加熱領域211A全体がM点以下の温度に同時に冷却される。そのため、周方向に均質な環状の焼入硬化領域を形成することが可能となり、一部の領域に残留応力が集中することが抑制される。
 さらに、本実施の形態では、工程(S230)において、誘導加熱領域が同一平面内に含まれる形状を有するコイル221が用いられる。そのため、大きさや形状の異なる成形体(内輪)210の焼入を実施する場合でも、それぞれの成形体(内輪)の形状に応じたコイルは必要なく、焼入装置の製作コストを低減することができる。以上のように、本実施の形態における内輪の製造方法によれば、焼入装置の製作コストを抑制しつつ、高周波焼入によって焼入硬化層を転走面に沿って全周にわたって均質に形成することができる。
 また、本実施の形態における転がり軸受の製造方法によれば、高周波焼入によって焼入硬化層が転走面に沿って全周にわたって均質に形成された軌道輪を備える転がり軸受を低コストで製造することができる。
 なお、上記工程(S220)として実施される焼きならし工程は、本発明の軌道輪の製造方法において必須の工程ではないが、これを実施することにより焼割れの発生を抑制しつつ、JIS規格SUP13、SCM445、SAE規格8660Hなどの鋼からなる成形体の硬度を調整することができる。
 この工程(S220)では、成形体210に気体とともに硬質の粒子が吹き付けられることにより、成形体210が冷却されつつショットブラスト処理が実施されてもよい。これにより、焼ならし処理の際の衝風冷却と同時にショットブラスト処理を実施することができるため、成形体210の表層部に生成したスケールが除去され、スケールの生成に起因した内輪210の特性低下やスケールの生成による熱伝導率の低下が抑制される。ここで、硬質の粒子(投射材)としては、たとえば鋼や鋳鉄などからなる金属製の粒子を採用することができる。
 さらに、上記工程(S230)では、成形体210は少なくとも1回転すればよいが、周方向における温度のばらつきを抑制し、より均質な焼入硬化を実現するためには、複数回回転することが好ましい。すなわち、誘導加熱コイルとしてのコイル221は、成形体210の転走面211の周方向に沿って相対的に2周以上回転することが好ましい。
 (実施の形態9)
 次に、本発明の他の実施の形態である実施の形態9について説明する。実施の形態9における内輪および転がり軸受の製造方法は、基本的には実施の形態8の場合と同様に実施され、同様の効果を奏する。しかし、実施の形態9における内輪および転がり軸受の製造方法は、工程(S230)におけるコイル221の配置において、実施の形態8の場合とは異なっている。
 すなわち、図17を参照して、実施の形態9における工程(S230)では、成形体210の外周面に形成された転走面211に沿って複数の(ここでは6個の)コイル221が配置される。そして、実施の形態8の場合と同様に、成形体210が矢印αの向きに回転されるとともに、コイル221に対して電源(図示しない)から高周波電流が供給される。これにより、成形体210の転走面211を含む表層領域がA点以上の温度に誘導加熱され、転走面211に沿った円環状の加熱領域211Aが形成される。
 このように、コイル221が成形体210の周方向に沿って複数個配置されることにより、実施の形態9における転がり軸受の内輪の製造方法は、周方向における温度のばらつきを抑制し、均質な焼入硬化を実現可能な軌道輪の製造方法となっている。また、周方向における温度のばらつきを一層抑制するためには、コイル221は成形体210の周方向において等間隔に配置されることが好ましい。
 (実施の形態10)
 次に、本発明のさらに他の実施の形態である実施の形態10について説明する。実施の形態10における内輪の製造方法は、基本的には実施の形態8および9の場合と同様に実施され、同様の効果を奏する。しかし、実施の形態10における内輪の製造方法は、工程(S230)における温度計222の配置において、実施の形態8および9の場合とは異なっている。
 すなわち、図18を参照して、実施の形態10における工程(S230)では、加熱領域である転走面211の複数箇所(ここでは4箇所)の温度が測定される。より具体的には、実施の形態10の工程(S230)では、成形体210の転走面211の周方向に沿って等間隔に複数の温度計222が配置される。
 これにより、転走面211の周方向において同時に複数箇所の温度が測定されるため、転走面211の周方向において均質な加熱が実現されていることを確認した上で成形体210を急冷し、焼入硬化処理を実施することができる。その結果、実施の形態10における転がり軸受の内輪の製造方法によれば、転走面211の周方向において一層均質な焼入硬化を実現することができる。
 なお、上記実施の形態においてはコイル221を固定し、成形体210を回転させる場合について説明したが、成形体210を固定し、コイル221を成形体210の周方向に回転させてもよいし、コイル221および成形体210の両方を回転させることにより、コイル221を成形体210の周方向に沿って相対的に回転させてもよい。ただし、コイル221には、コイル221に電流を供給する配線などが必要であるため、上述のようにコイル221を固定することが合理的である場合が多い。
 また、上記実施の形態においては、軌道輪の一例としてラジアル型転がり軸受の内輪が製造される場合について説明したが、本発明を適用可能な軌道輪はこれに限られず、たとえばラジアル型転がり軸受の外輪であってもよいし、スラスト型軸受の軌道輪であってもよい。ここで、工程(S230)において、たとえばラジアル型転がり軸受の外輪を加熱する場合、コイル221を成形体の内周側に形成された転走面に面するように配置すればよい。また、工程(S230)において、たとえばスラスト型転がり軸受の軌道輪を加熱する場合、コイル221を成形体の端面側に形成された転走面に面するように配置すればよい。
 また、周方向における温度のばらつきを抑制するためには、誘導加熱完了後、M点以下の温度への冷却前に、成形体を加熱が停止された状態に保持する工程を設けることが好ましい。
 (実施の形態11)
 次に、本発明の転がり軸受の製造方法により製造された転がり軸受が風力発電装置用軸受(風力発電装置用転がり軸受)として用いられる実施の形態11について説明する。
 図19を参照して、風力発電装置250は、旋回翼であるブレード252と、ブレード252の中心軸を含むように、一端においてブレード252に接続された主軸251と、主軸251の他端に接続された増速機254とを備えている。さらに、増速機254は、出力軸255を含んでおり、出力軸255は、発電機256に接続されている。主軸251は、風力発電装置用転がり軸受である主軸用軸受203により、軸まわりに回転自在に支持されている。また、主軸用軸受203は、主軸251の軸方向に複数個(図19では2個)並べて配置されており、それぞれハウジング253により保持されている。主軸用軸受203、ハウジング253、増速機254および発電機256は、機械室であるナセル259の内部に格納されている。そして、主軸251は一端においてナセル259から突出し、ブレード252に接続されている。
 次に、風力発電装置250の動作について説明する。図19を参照して、風力を受けてブレード252が周方向に回転すると、ブレード252に接続された主軸251は、主軸用軸受203によりハウジング253に対して支持されつつ、軸まわりに回転する。主軸251の回転は、増速機254に伝達されて増速され、出力軸255の軸まわりの回転に変換される。そして、出力軸255の回転は、発電機256に伝達され、電磁誘導作用により起電力が発生して発電が達成される。
 次に、風力発電装置250の主軸251の支持構造について説明する。図20を参照して、風力発電装置用転がり軸受としての主軸用軸受203は、風力発電装置用転がり軸受の軌道輪としての環状の外輪231と、外輪231の内周側に配置された風力発電装置用転がり軸受の軌道輪としての環状の内輪232と、外輪231と内輪232との間に配置され、円環状の保持器234に保持された複数のころ233とを備えている。外輪231の内周面には外輪転走面231Aが形成されており、内輪232の外周面には内輪転走面232Aが形成されている。そして、内輪転走面232Aが、外輪転走面231Aに対向するように、外輪231と内輪232とは配置されている。さらに、複数のころ233は、2つの内輪転走面232Aのそれぞれに沿って、外輪転走面231Aと内輪転走面232Aとに、ころ接触面233Aにおいて接触し、かつ保持器234に保持されて周方向に所定のピッチで配置されることにより複列(2列)の円環状の軌道上に転動自在に保持されている。また、外輪231には、外輪231を径方向に貫通する貫通孔231Eが形成されている。この貫通孔231Eを通して、外輪231と内輪232との間の空間に潤滑剤を供給することができる。以上の構成により、主軸用軸受203の外輪231および内輪232は、互いに相対的に回転可能となっている。
 一方、ブレード252に接続された主軸251は、主軸用軸受203の内輪232を貫通するとともに、外周面251Aにおいて内輪の内周面である嵌め合い面232Fに接触し、内輪232に対して嵌め込まれて固定されている。また、主軸用軸受203の外輪231は、ハウジング253に形成された貫通孔の内壁253Aに外周面である嵌め合い面231Fにおいて接触するように嵌め込まれ、ハウジング253に対して固定されている。以上の構成により、ブレード252に接続された主軸251は、内輪232と一体に、外輪231およびハウジング253に対して軸まわりに回転可能となっている。
 さらに、内輪転走面232Aの幅方向両端には、外輪231に向けて突出する鍔部232Eが形成されている。これにより、ブレード252が風を受けることにより発生する主軸251の軸方向(アキシャル方向)の荷重が支持される。また、外輪転走面231Aは、球面形状を有している。そのため、外輪231と内輪232とは、ころ233の転走方向に垂直な断面において、当該球面の中心を中心として互いに角度をなすことができる。すなわち、主軸用軸受203は、複列自動調心ころ軸受である。その結果、ブレード252が風を受けることにより主軸251が撓んだ場合であっても、ハウジング253は、主軸用軸受203を介して主軸251を安定して回転自在に保持することができる。
 そして、実施の形態11における風力発電装置用転がり軸受の軌道輪としての外輪231および内輪232は、たとえば上記実施の形態8~10に記載の軌道輪の製造方法により製造されている。この外輪231および内輪232は、1000mm以上の内径を有する風力発電装置用転がり軸受の軌道輪である。そして、外輪231および内輪232には、高周波焼入によって焼入硬化層が外輪転走面231Aおよび内輪転走面232Aに沿って全周にわたって均質に形成されている。すなわち、外輪231および内輪232は、1000mm以上の内径を有するとともに、高周波焼入により形成され、周方向に沿った円環形状の一様な深さの焼入硬化層を有し、当該焼入硬化層の表面が、それぞれ外輪転走面231Aおよび内輪転走面232Aとなっている。その結果、上記外輪231および内輪232は、熱処理のコストが抑制されつつ、高周波焼入によって焼入硬化層が転走面に沿って全周にわたって均質に形成された大型の軌道輪となっており、過酷な環境下においても使用可能な風力発電装置用軸受を構成する軌道輪となっている。
 なお、本発明の軌道輪および転がり軸受の製造方法は、大型の転がり軸受の軌道輪および大型の転がり軸受の製造に好適である。上記実施の形態11においては、大型の転がり軸受の一例として風力発電装置用軸受について説明したが、他の大型の転がり軸受への適用も可能である。具体的には、たとえばCTスキャナのX線照射部が設置された回転架台を、当該回転架台に対向するように配置される固定架台に対して回転自在に支持するCTスキャナ用転がり軸受の軌道輪およびCTスキャナ用転がり軸受の製造に、本発明の軌道輪および転がり軸受の製造方法を好適に適用することができる。また、本発明の軌道輪および転がり軸受の製造方法は、たとえば深溝玉軸受、アンギュラ玉軸受、円筒ころ軸受、円すいころ軸受、自動調心ころ軸受、スラスト玉軸受など、任意の転がり軸受の軌道輪および転がり軸受に適用可能である。
 (実施の形態12)
 次に、実施の形態12について説明する。図21を参照して、実施の形態12における転がり軸受である複列円すいころ軸受301は、環状の外輪311と、外輪311の内側に配置された環状の2つの内輪312と、外輪311と内輪312との間に配置された複数の円すいころ313とを備えている。外輪311の内周面には2列の外輪転走面311Aが形成されており、2つの内輪312のそれぞれの外周面には1列の内輪転走面312Aが形成されている。そして、一方の内輪312の内輪転走面312Aが一方の外輪転走面311Aに対向し、他方の内輪312の内輪転走面312Aが他方の外輪転走面311Aに対向するように、1つの外輪311と2つの内輪312とは配置されている。さらに、複数の円すいころ313は、外輪転走面311Aのそれぞれに沿って、外輪転走面311Aと内輪転走面312Aとに接触し、保持器314によって保持されて周方向に所定のピッチで配置されることにより、2列の円環状の軌道上に転動自在に保持されている。以上の構成により、複列円すいころ軸受301の外輪311および内輪312は、互いに相対的に回転可能となっている。
 さらに、図21および図22を参照して、外輪311および内輪312は、1000mm以上の内径を有している。この外輪311および内輪312は、転動体であるころ313が転走すべき面である転走面311A,312Aを含むように転走面311A,312Aに沿って全周にわたって形成された転走面焼入層311C,312Cと、ハウジングや軸などの他の部材に嵌め合う嵌め合い面311B,312Bを含むように嵌め合い面311B,312Bに沿って形成された嵌め合い面焼入層311D,312Dと、転走面焼入層311C,312Cと嵌め合い面焼入層311D,312Dとの間に形成された非硬化領域311E,312Eとを備えている。そして、嵌め合い面焼入層311D,312Dの厚みは転走面焼入層311C,312Cの厚みよりも小さくなっている。
 本実施の形態における外輪311および内輪312には、転走面焼入層311C,312Cが転走面311A,312Aを含むように転走面311A,312Aに沿って全周にわたって形成されているため、転走面311A,312Aに十分な硬度が付与され、ころ313の転走に伴う転動疲労に対して十分な耐久性が確保されている。また、外輪311および内輪312においては、嵌め合い面焼入層311D,312Dが嵌め合い面311B,312Bを含むように嵌め合い面311B,312Bに沿って形成されている。その結果、嵌め合い面311B,312Bに十分な硬度が付与され、外輪311および内輪312とハウジングや軸などの部材との間に十分なしめしろを確保できるため、たとえばクリープなどによる外輪311および内輪312の損傷を抑制することができる。
 さらに、外輪311および内輪312においては、転走面焼入層311C,312Cと嵌め合い面焼入層311D,312Dとの間に非硬化領域311E,312Eが形成されるとともに、嵌め合い面焼入層311D,312Dの厚みが転走面焼入層311C,312Cの厚みよりも小さくなっている。これにより、外輪311および内輪312の転動疲労に対する耐久性が一層向上している。このように、本実施の形態における外輪311および内輪312は、転走面焼入層311C,312Cが転走面311A,312Aに沿って形成され、耐久性が向上した大型の転がり軸受の軌道輪となっている。また、上記外輪311および内輪312を備えた複列円すいころ軸受301は、耐久性に優れた大型の転がり軸受となっている。
 なお、上記転走面焼入層311C,312Cおよび嵌め合い面焼入層311D,312Dは、後述するように、高周波焼入により形成することができる。また、転走面311A,312Aの周方向における残留応力値の最大値と最小値との差の絶対値は、平均値の絶対値の20%以下であることが好ましい。これにより、ひずみや焼割れの発生を十分に抑制することができる。このような残留応力の状態も、後述する本実施の形態における軌道輪の製造方法を採用することにより達成することができる。
 また、上記外輪311および内輪312は、0.43質量%以上0.65質量%以下の炭素と、0.15質量%以上0.35質量%以下の珪素と、0.60質量%以上1.10質量%以下のマンガンと、0.30質量%以上1.20質量%以下のクロムと、0.15質量%以上0.75質量%以下のモリブデンとを含有し、残部鉄および不純物からなる鋼から構成されることが好ましい。このような成分組成の鋼からなることにより、焼入硬化により十分に高い硬度を実現できるとともに、高い焼入性を確保しつつ焼割れを抑制することができる。ここで、外輪311や内輪312が特に大きく、素材である鋼により高い焼入性が求められる場合、上記合金成分に加えて0.35質量%以上0.75質量%以下のニッケルを添加してもよい。上記成分組成を満足する鋼としては、たとえばJIS規格SUP13、SCM445、SAE規格8660Hなどが挙げられる。
 次に、上記外輪311および内輪312、ならびに複列円すいころ軸受301の製造方法の一例について説明する。ここでは、外輪311および内輪312のうち内輪312の製造方法について主に説明するが、外輪311についても同様に製造することができる。
 図23を参照して、本実施の形態におけ転がり軸受の製造方法のうち内輪の製造方法では、まず工程(S310)として成形体準備工程が実施される。この工程(S310)では、たとえばJIS規格SUP13、SCM445、SAE規格8660Hなどからなる鋼材が準備され、鍛造、旋削などの加工が実施されることにより、所望の内輪の形状に応じた形状を有する成形体が作製される。より具体的には、1000mm以上の内径を有する内輪の形状に応じた成形体が作製される。
 次に、工程(S320)として、焼ならし工程が実施される。この工程(S320)では、工程(S310)において作製された成形体がA変態点以上の温度に加熱された後、A変態点未満の温度に冷却されることにより焼ならし処理が実施される。このとき、焼ならし処理の冷却時における冷却速度は、成形体を構成する鋼がマルテンサイトに変態しない冷却速度、すなわち臨界冷却速度未満の冷却速度であればよい。そして、焼ならし処理後の成形体の硬度は、この冷却速度が大きくなると高く、冷却速度が小さくなると低くなる。そのため、当該冷却速度を調整することにより、所望の硬度を成形体に付与することができる。この硬度は、内輪312の非硬化領域312Eの硬度に対応する。
 次に、図21を参照して、転走面焼入硬化工程が実施される。この転走面焼入硬化工程は、工程(S330)として実施される誘導加熱工程と、工程(S340)として実施される冷却工程とを含んでいる。工程(S330)では、図24および図25を参照して、誘導加熱部材としてのコイル321が、成形体312において転動体(ころ)が転走すべき面である転走面312Aの一部に面するように配置される。次に、成形体312が中心軸周り、具体的には矢印αの向きに回転されるとともに、コイル321に対して電源(図示しない)から高周波電流が供給される。これにより、成形体312の転走面312Aを含む表層領域がA点以上の温度に誘導加熱され、転走面312Aに沿った円環状の加熱領域312Cが形成される。このとき、転走面312Aの表面の温度は、放射温度計などの温度計322により測定され、管理される。
 次に、工程(S340)においては、工程(S330)において形成された加熱領域312Cを含む成形体312全体に対して、たとえば冷却液としての水が噴射されることにより、加熱領域312C全体がM点以下の温度に同時に冷却される。これにより、加熱領域312Cがマルテンサイトに変態し、硬化することにより転走面焼入層312Cとなる。以上の手順により、高周波焼入が実施され、転走面焼入硬化工程が完了する。また、上述のように転走面312Aを含む領域を全周にわたってA点以上の温度に加熱した状態で、当該領域全体をM点以下の温度に同時に冷却するプロセスが採用されることにより、転走面312Aの周方向に沿った方向における残留応力のばらつきを低減し、一部の領域に残留応力が集中することを抑制することができる。
 次に、工程(S350)として嵌め合い面焼入硬化工程が実施される。この工程(S350)では、成形体312において嵌め合い面312Bを含む領域が焼入硬化される。具体的には、図26を参照して、まず誘導加熱部材であるコイル323と、コイル323に隣接して配置される冷却部材としての冷却液噴射部324とを備えた移動焼入装置325が、嵌め合い面312Bの一部に面するように配置される。次に、移動焼入装置325が嵌め合い面312Bに沿って周方向(矢印βの方向)に移動する。このとき、コイル323に対して電源(図示しない)から高周波電流が供給される。これにより、成形体312の嵌め合い面312Bのうちコイル323に対向する領域がA点以上の温度に誘導加熱される。一方、冷却液噴射部324からは、成形体312の嵌め合い面312Bに向けて冷却液が噴射される。その結果、嵌め合い面312Bのうちコイル323によりA点以上の温度に誘導加熱された領域は、冷却液噴射部324から噴射される冷却液によりM点以下の温度に冷却され、焼入硬化される。そして、このような焼入硬化処理が移動焼入装置325の移動に伴って順次実施されることにより、図22に示すような嵌め合い面焼入層312Dが形成される。
 ここで、工程(S350)においては、嵌め合い面312Bが加熱された直後に冷却される上述のような移動焼入が採用されることにより、コイル323による加熱に伴って先の工程(S330)および(S340)において形成された転走面焼入層312Cの硬度が大幅に低下することが回避される。また、工程(S350)においては、転走面焼入層312Cに比べて厚みが小さくなるように嵌め合い面焼入層312Dが形成される。ここで、焼入層の厚み、すなわち誘導加熱により加熱される領域の厚みは、コイルに供給される電流の周波数、電源の出力などを調節することにより調整することができる。また、工程(S330)~(S350)において焼入硬化されなかった領域が、非硬化領域312Eとなる。
 次に、工程(S360)として焼戻工程が実施される。この工程(S360)では、工程(S330)~(S350)において部分的に焼入硬化された成形体312が、たとえば炉内に装入され、A点以下の温度に加熱されて所定の時間保持されることにより、焼戻処理が実施される。
 次に、工程(S370)として仕上工程が実施される。この工程(S370)では、たとえば転走面312Aに対して研磨加工などの仕上げ加工が実施される。以上のプロセスにより、内輪312が完成し、本実施の形態における内輪の製造は完了する。その結果、図21および図22を参照して、1000mm以上の内径を有し、高周波焼入によって転走面焼入層312Cが転走面312Aに沿って全周にわたって均質に形成された内輪312が完成する。
 さらに、工程(S380)として組立工程が実施される。この工程(S380)では、上述のように作製された内輪312と、上記内輪312と同様に作製された外輪311とが、別途準備されたころ313、保持器314などと組み合わされることにより、複列円すいころ軸受301が組み立てられる。以上の手順により、本実施の形態における転がり軸受の製造方法は完了する。
 なお、上記工程(S320)は、本発明の軌道輪の製造方法において必須の工程ではないが、これを実施することにより、製造される軌道輪の非硬化領域(焼入硬化層以外の領域)の硬度を調整することができる。非硬化領域の硬度の調整は、工程(S320)に代えて焼入処理および焼戻処理を実施することにより達成することも可能である。しかし、上述のように炭素含有量が比較的高く、かつ焼入性の高いJIS規格SUP13、SCM445、SAE規格8660Hなどの鋼が素材として採用される場合、焼割れが発生しやすい。そのため、非硬化領域の硬度調整には、工程(S320)として焼ならし処理を実施することが好ましい。
 さらに、上記工程(S330)では、成形体312は少なくとも1回転すればよいが、周方向における温度のばらつきを抑制し、より均質な焼入硬化を実現するためには、複数回回転することが好ましい。すなわち、誘導加熱部材としてのコイル321は、成形体312の転走面312Aの周方向に沿って相対的に2周以上回転することが好ましい。
 また、工程(S330)では、転走面312Aの周方向に沿って複数のコイル321が配置されることが好ましい。これにより、周方向における温度のばらつきを抑制し、一層均質な焼入硬化を実現可能することができる。このとき、複数のコイル321は、転走面312Aの周方向において等間隔に配置されることが好ましい。
 さらに、工程(S330)では、加熱領域である転走面312Aの複数箇所の温度が測定されることが好ましい。これにより、周方向において一層均質な焼入硬化を実現可能することができる。
 また、上記実施の形態12においては、工程(S330)において、コイル321を固定し、成形体312を回転させる場合について説明したが、成形体312を固定し、コイル321を成形体312の周方向に回転させてもよいし、コイル321および成形体312の両方を回転させることにより、コイル321を成形体312の周方向に沿って相対的に回転させてもよい。ただし、コイル321には、コイル321に電流を供給する配線などが必要であるため、上述のようにコイル321を固定することが合理的である場合が多い。
 さらに、工程(S330)においては、成形体312の周方向における誘導加熱部材としてのコイル321の長さは、効率よく均質な加熱を実現するように適切に決定することができるが、たとえば加熱すべき領域の長さの1/12程度、すなわち成形体(内輪)312の中心軸に対する中心角が30°となる程度の長さとすることができる。
 また、工程(S330)において、周方向における温度のばらつきを抑制するためには、誘導加熱完了後、工程(S340)におけるM点以下の温度への冷却前に、成形体312を加熱が停止された状態に保持する工程を設けることが好ましい。
 (実施の形態13)
 次に、本発明の転がり軸受が風力発電装置用軸受(風力発電装置用転がり軸受)として用いられる実施の形態13について説明する。
 図27を参照して、風力発電装置350は、旋回翼であるブレード352と、ブレード352の中心軸を含むように、一端においてブレード352に接続された主軸351と、主軸351の他端に接続された増速機354とを備えている。さらに、増速機354は、出力軸355を含んでおり、出力軸355は、発電機356に接続されている。主軸351は、風力発電装置用転がり軸受である主軸用軸受303により、軸まわりに回転自在に支持されている。また、主軸用軸受303は、主軸351の軸方向に複数個(図27では2個)並べて配置されており、それぞれハウジング353により保持されている。主軸用軸受303、ハウジング353、増速機354および発電機356は、機械室であるナセル359の内部に格納されている。そして、主軸351は一端においてナセル359から突出し、ブレード352に接続されている。
 次に、風力発電装置350の動作について説明する。図27を参照して、風力を受けてブレード352が周方向に回転すると、ブレード352に接続された主軸351は、主軸用軸受303によりハウジング353に対して支持されつつ、軸まわりに回転する。主軸351の回転は、増速機354に伝達されて増速され、出力軸355の軸まわりの回転に変換される。そして、出力軸355の回転は、発電機356に伝達され、電磁誘導作用により起電力が発生して発電が達成される。
 次に、風力発電装置350の主軸351の支持構造について説明する。図28を参照して、風力発電装置用転がり軸受としての主軸用軸受303は、風力発電装置用転がり軸受の軌道輪としての環状の外輪331と、外輪331の内周側に配置された風力発電装置用転がり軸受の軌道輪としての環状の内輪332と、外輪331と内輪332との間に配置され、円環状の保持器334に保持された複数のころ333とを備えている。外輪331の内周面には外輪転走面331Aが形成されており、内輪332の外周面には内輪転走面332Aが形成されている。そして、内輪転走面332Aが、外輪転走面331Aに対向するように、外輪331と内輪332とは配置されている。さらに、複数のころ333は、2つの内輪転走面332Aのそれぞれに沿って、外輪転走面331Aと内輪転走面332Aとに、ころ接触面333Aにおいて接触し、かつ保持器334に保持されて周方向に所定のピッチで配置されることにより複列(2列)の円環状の軌道上に転動自在に保持されている。また、外輪331には、外輪331を径方向に貫通する貫通孔331Eが形成されている。この貫通孔331Eを通して、外輪331と内輪332との間の空間に潤滑剤を供給することができる。以上の構成により、主軸用軸受303の外輪331および内輪332は、互いに相対的に回転可能となっている。
 一方、ブレード352に接続された主軸351は、主軸用軸受303の内輪332を貫通するとともに、外周面351Aにおいて内輪の内周面である嵌め合い面332Fに接触し、内輪332に対して嵌め込まれて固定されている。また、主軸用軸受303の外輪331は、ハウジング353に形成された貫通孔の内壁353Aに外周面である嵌め合い面331Fにおいて接触するように嵌め込まれ、ハウジング353に対して固定されている。以上の構成により、ブレード352に接続された主軸351は、内輪332と一体に、外輪331およびハウジング353に対して軸まわりに回転可能となっている。
 さらに、内輪転走面332Aの幅方向両端には、外輪331に向けて突出する鍔部332Eが形成されている。これにより、ブレード352が風を受けることにより発生する主軸351の軸方向(アキシャル方向)の荷重が支持される。また、外輪転走面331Aは、球面形状を有している。そのため、外輪331と内輪332とは、ころ333の転走方向に垂直な断面において、当該球面の中心を中心として互いに角度をなすことができる。すなわち、主軸用軸受303は、複列自動調心ころ軸受である。その結果、ブレード352が風を受けることにより主軸351が撓んだ場合であっても、ハウジング353は、主軸用軸受303を介して主軸351を安定して回転自在に保持することができる。
 そして、実施の形態13における風力発電装置用転がり軸受の軌道輪としての外輪331および内輪332は、上述の実施の形態12における外輪311および内輪312と同様の構造を有している。すなわち、外輪331および内輪332は、外輪311および内輪312と同様に、1000mm以上の内径を有している。また、外輪331および内輪332は、転走面331A,332Aを含むように転走面331A,332Aに沿って全周にわたって形成された転走面焼入層331G,332Gと、他の部材であるハウジング353に嵌め合う嵌め合い面331F、あるいは他の部材である主軸351に嵌め合う嵌め合い面332Fを含むように嵌め合い面331F,332Fに沿って形成された嵌め合い面焼入層331H,332Hと、転走面焼入層331G,332Gと嵌め合い面焼入層331H,332Hとの間に形成された非硬化領域331I,332Iとを備えている。そして、嵌め合い面焼入層331H,332Hの厚みは転走面焼入層331G,332Gの厚みよりも小さくなっている。その結果、上記外輪331および内輪332は、転走面焼入層331G,332Gが転走面331A,332Aに沿って形成され、耐久性が向上した大型の転がり軸受の軌道輪となっている。また、上記外輪331および内輪332を備えた主軸用軸受303(自動調心ころ軸受)は、耐久性に優れた大型の転がり軸受となっている。
 なお、本発明の軌道輪および転がり軸受は、大型の転がり軸受の軌道輪および当該軌道輪を備えた転がり軸受に好適である。上記実施の形態13においては、大型の転がり軸受の一例として風力発電装置用軸受について説明したが、他の大型の転がり軸受への適用も可能である。具体的には、たとえばCTスキャナのX線照射部が設置された回転架台を、当該回転架台に対向するように配置される固定架台に対して回転自在に支持するCTスキャナ用転がり軸受に、本発明の軌道輪および転がり軸受を好適に適用することができる。また、本発明の軌道輪および転がり軸受は、たとえば深溝玉軸受、アンギュラ玉軸受、円筒ころ軸受、円すいころ軸受、自動調心ころ軸受、スラスト玉軸受など、任意の形態の軌道輪および転がり軸受に適用可能である。また、上記実施の形態においては、内輪および外輪の両方が本発明の軌道輪である場合について説明したが、本発明の転がり軸受はこれに限られず、内輪および外輪の一方が本発明の軌道輪であってもよい。
 (実施の形態14)
 次に、実施の形態14について説明する。以下、軌道輪の製造方法として主に外輪の製造方法について説明するが、内輪についても同様に製造することができる。
 図29を参照して、本実施の形態における外輪の製造方法では、まず工程(S410)として成形体準備工程が実施される。この工程(S410)では、高周波焼入処理に適した任意の成分組成を有する鋼材、たとえば0.43質量%以上0.65質量%以下の炭素と、0.15質量%以上0.35質量%以下の珪素と、0.60質量%以上1.10質量%以下のマンガンと、0.30質量%以上1.20質量%以下のクロムと、0.15質量%以上0.75質量%以下のモリブデンとを含有し、残部鉄および不純物からなる鋼材が準備され、鍛造、旋削などの加工が実施されることにより、所望の外輪の形状に応じた形状を有する成形体が作製される。より具体的には、1000mm以上の内径を有する外輪の形状に応じた成形体が作製される。ここで、製造すべき外輪が特に大きく、鋼により高い焼入性が求められる場合、上記合金成分に加えて0.35質量%以上0.75質量%以下のニッケルを添加した鋼材を採用してもよい。上記成分組成を満足する鋼としては、たとえばJIS規格SUP13、SCM445、SAE規格8660Hなどが挙げられる。
 次に、工程(S420)として、焼ならし工程が実施される。この工程(S420)では、工程(S410)において作製された成形体がA変態点以上の温度に加熱された後、A変態点未満の温度に冷却されることにより焼ならし処理が実施される。このとき、焼ならし処理の冷却時における冷却速度は、成形体を構成する鋼がマルテンサイトに変態しない冷却速度、すなわち臨界冷却速度未満の冷却速度であればよい。そして、焼ならし処理後の成形体の硬度は、この冷却速度が大きくなると高く、冷却速度が小さくなると低くなる。そのため、当該冷却速度を調整することにより、所望の硬度を成形体に付与することができる。
 次に、図29を参照して、転走面焼入硬化工程が実施される。この転走面焼入硬化工程は、工程(S430)として実施される誘導加熱工程と、工程(S440)として実施される冷却工程とを含んでいる。工程(S430)では、図30および図31を参照して、誘導加熱部材としてのコイル421が、成形体(外輪)10において転動体が転走すべき面である転走面411A(環状領域)の一部に面するように配置される。ここで、コイル421は、2列の転走面のそれぞれに面するように2つ配置される。
 次に、成形体411が中心軸周り、具体的には矢印αの向きに回転されるとともに、コイル421に対して電源(図示しない)から高周波電流が供給される。これにより、成形体411の転走面411Aを含む表層領域がA点以上の温度に誘導加熱され、転走面411Aに沿った円環状の加熱領域411Cが形成される。このとき、転走面411Aの表面の温度は、放射温度計などの温度計422により測定され、管理される。
 次に、工程(S440)においては、工程(S430)において形成された加熱領域411Cを含む成形体411全体に対して、たとえば冷却液としての水が噴射されることにより、2列の加熱領域411C全体がM点以下の温度に同時に冷却される。これにより、加熱領域411Cがマルテンサイトに変態し、硬化することにより転走面焼入層411Cとなる。以上の手順により、高周波焼入が実施され、転走面焼入硬化工程が完了する。
 次に、工程(S450)として嵌め合い面焼入硬化工程が実施される。この工程(S450)では、成形体411において嵌め合い面411Bを含む領域が焼入硬化される。具体的には、図32および図33を参照して、まず誘導加熱部材であるコイル423と、コイル423に隣接して配置される冷却部材としての冷却液噴射部424とを備えた移動焼入装置425が、嵌め合い面411Bの一部に面するように配置される。次に、移動焼入装置425が嵌め合い面411Bに沿って周方向(矢印βの方向)に移動する。このとき、コイル423に対して電源(図示しない)から高周波電流が供給される。これにより、成形体411の嵌め合い面411Bのうちコイル423に対向する領域がA点以上の温度に誘導加熱される。一方、冷却液噴射部424からは、成形体411の嵌め合い面411Bに向けて冷却液が噴射される。その結果、嵌め合い面411Bのうちコイル423によりA点以上の温度に誘導加熱された領域は、冷却液噴射部424から噴射される冷却液によりM点以下の温度に冷却され、焼入硬化される。そして、このような焼入硬化処理が移動焼入装置425の移動に伴って順次実施されることにより、図33に示すように嵌め合い面焼入層411Dが形成される。
 次に、工程(S460)として焼戻工程が実施される。この工程(S460)では、工程(S430)~(S450)において部分的に焼入硬化された成形体411が、たとえば炉内に装入され、A点以下の温度に加熱されて所定の時間保持されることにより、焼戻処理が実施される。
 次に、工程(S470)として仕上工程が実施される。この工程(S470)では、たとえば転走面411Aに対して研磨加工などの仕上げ加工が実施される。以上のプロセスにより、外輪411が完成し、本実施の形態における外輪の製造は完了する。その結果、1000mm以上の内径を有し、高周波焼入によって転走面焼入層411Cが転走面411Aに沿って全周にわたって均質に形成された外輪411が完成する。
 さらに、工程(S480)として組立工程が実施される。この工程(S480)では、上述のように作製された外輪411と、上記外輪411と同様に作製された内輪412とが、別途準備されたころ413、保持器414などと組み合わされることにより、たとえば図34に示す複列円すいころ軸受401が組み立てられる。以上の手順により、本実施の形態における転がり軸受の製造方法は完了する。
 ここで、本実施の形態における転がり軸受である複列円すいころ軸受401は、図34を参照して、環状の外輪411と、外輪411の内側に配置された環状の2つの内輪412と、外輪411と内輪412との間に配置された複数の円すいころ413とを備えている。外輪411の内周面には2列の外輪転走面411Aが形成されており、2つの内輪412のそれぞれの外周面には1列の内輪転走面412Aが形成されている。そして、一方の内輪412の内輪転走面412Aが一方の外輪転走面411Aに対向し、他方の内輪412の内輪転走面412Aが他方の外輪転走面411Aに対向するように、1つの外輪411と2つの内輪412とは配置されている。さらに、複数の円すいころ413は、外輪転走面411Aのそれぞれに沿って、外輪転走面411Aと内輪転走面412Aとに接触し、保持器414によって保持されて周方向に所定のピッチで配置されることにより、2列の円環状の軌道上に転動自在に保持されている。以上の構成により、複列円すいころ軸受401の外輪411および内輪412は、互いに相対的に回転可能となっている。
 さらに、図34および図35を参照して、外輪411および内輪412は、1000mm以上の内径を有している。この外輪411および内輪412は、転動体であるころ413が転走すべき面である転走面411A,412Aを含むように転走面411A,412Aに沿って全周にわたって形成された転走面焼入層411C,412Cと、ハウジングや軸などの他の部材に嵌め合う嵌め合い面411B,412Bを含むように嵌め合い面411B,412Bに沿って形成された嵌め合い面焼入層411D,412Dと、転走面焼入層411C,412Cと嵌め合い面焼入層411D,412Dとの間に形成された非硬化領域411E,412Eとを備えている。そして、嵌め合い面焼入層411D,412Dの厚みは転走面焼入層411C,412Cの厚みよりも小さくなっている。
 本実施の形態における軌道輪(外輪411)の製造方法においては、転走面411Aとなるべき環状領域の一部に面するように配置された誘導加熱部材であるコイル421が周方向に沿って相対的に回転することにより、成形体411に加熱領域411Cが形成される。そのため、コイル421を小型化して焼入装置の製作コストを抑制することができる。また、本実施の形態においては加熱領域全体がM点以下の温度に同時に冷却されるため、焼入硬化層を全周にわたって同時に形成することが可能となり、一部の領域に残留応力が集中することが抑制される。さらに、本実施の形態においては、上述のように移動焼入により嵌め合い面焼入層411Dが形成されるため、コイル423により加熱された領域が、加熱直後に冷却液噴射部424により冷却されるため、先に形成された転走面焼入層411Cの硬度低下が抑制される。その結果、本実施の形態における軌道輪の製造方法によれば、焼入装置の製作コストを抑制しつつ、高周波焼入によって転走面焼入層411Cを全周にわたって均質に形成するとともに、転走面411Aの硬度の低下を抑制しつつ嵌め合い面焼入層411Dを形成することができる。また、本実施の形態における転がり軸受の製造方法によれば、高周波焼入によって転走面焼入層411Cが転走面411Aに沿って全周にわたって均質に形成されるとともに、転走面411Aの硬度の低下を抑制しつつ嵌め合い面焼入層411Dが嵌め合い面411Bに沿って形成された軌道輪を備える複列円すいころ軸受401を低コストで製造することができる。
 なお、上記工程(S420)として実施される焼きならし工程は、本発明の軌道輪の製造方法において必須の工程ではないが、これを実施することにより焼割れの発生を抑制しつつ、JIS規格SUP13、SCM445、SAE規格8660Hなどの鋼からなる成形体の硬度を調整することができる。
 この工程(S420)では、成形体411に気体とともに硬質の粒子が吹き付けられることにより、成形体411が冷却されつつショットブラスト処理が実施されてもよい。これにより、焼ならし処理の際の衝風冷却と同時にショットブラスト処理を実施することができるため、成形体411の表層部に生成したスケールが除去され、スケールの生成に起因した外輪411の特性低下やスケールの生成による熱伝導率の低下が抑制される。ここで、硬質の粒子(投射材)としては、たとえば鋼や鋳鉄などからなる金属製の粒子を採用することができる。
 また、上記工程(S430)では、成形体411は少なくとも1回転すればよいが、周方向における温度のばらつきを抑制し、より均質な焼入硬化を実現するためには、複数回回転することが好ましい。すなわち、誘導加熱部材としてのコイル421は、成形体411の転走面411Aの周方向に沿って相対的に2周以上回転することが好ましい。
 さらに、外輪411および内輪412においては、転走面焼入層411C,412Cと嵌め合い面焼入層411D,412Dとの間に非硬化領域411E,412Eが形成されるとともに、嵌め合い面焼入層411D,412Dの厚みが転走面焼入層411C,412Cの厚みよりも小さくなっている。これにより、外輪411および内輪412の転動疲労に対する耐久性が一層向上している。ここで、焼入層の厚み、すなわち誘導加熱により加熱される領域の厚みは、コイルに供給される電流の周波数、電源の出力などを調節することにより調整することができる。
 (実施の形態15)
 次に、本発明の他の実施の形態である実施の形態15について説明する。実施の形態15における外輪の製造方法は、基本的には実施の形態14の場合と同様に実施され、同様の効果を奏する。しかし、実施の形態15における外輪の製造方法は、工程(S430)におけるコイル421の配置において、実施の形態14の場合とは異なっている。
 すなわち、図36を参照して、実施の形態15における工程(S430)では、誘導加熱部材として一対のコイル421が配置される。そして、成形体411が矢印αの向きに回転されるとともに、コイル421に対して電源(図示しない)から高周波電流が供給される。これにより、成形体411の転走面411Aを含む表層領域がA点以上の温度に誘導加熱され、転走面411Aに沿った円環状の加熱領域411Cが形成される。
 このように、コイル421が成形体411の周方向に沿って複数個(本実施の形態では2個)配置されることにより、実施の形態15における転がり軸受の外輪411の製造方法は、周方向における温度のばらつきを抑制し、均質な焼入硬化を実現可能な軌道輪の製造方法となっている。また、周方向における温度のばらつきを一層抑制するためには、コイル421は成形体411の周方向において等間隔に配置されることが好ましい。
 (実施の形態16)
 次に、本発明のさらに他の実施の形態である実施の形態16について説明する。実施の形態16における内輪の製造方法は、基本的には実施の形態14および15の場合と同様に実施され、同様の効果を奏する。しかし、実施の形態16における内輪の製造方法は、工程(S430)における温度計422の配置において、実施の形態14および15の場合とは異なっている。
 すなわち、図37を参照して、実施の形態16における工程(S430)では、加熱領域である転走面411Aの複数箇所(ここでは4箇所)の温度が測定される。より具体的には、実施の形態16の工程(S430)では、成形体411の転走面411Aの周方向に沿って等間隔に複数の温度計422が配置され、周方向に等間隔な位置の温度が測定される。
 これにより、転走面411Aの周方向において同時に複数箇所の温度が測定されるため、転走面411Aの周方向において均質な加熱が実現されていることを確認した上で成形体411を急冷し、焼入硬化処理を実施することができる。その結果、実施の形態16における転がり軸受の外輪の製造方法によれば、転走面411Aの周方向において一層均質な焼入硬化を実現することができる。
 なお、上記実施の形態においてはコイル421を固定し、成形体411を回転させる場合について説明したが、成形体411を固定し、コイル421を成形体411の周方向に回転させてもよいし、コイル421および成形体411の両方を回転させることにより、コイル421を成形体411の周方向に沿って相対的に回転させてもよい。ただし、コイル421には、コイル421に電流を供給する配線などが必要であるため、上述のようにコイル421を固定することが合理的である場合が多い。
 また、上記実施の形態においては、軌道輪の一例として複列円すいころ軸受の外輪が製造される場合について説明したが、本発明を適用可能な軌道輪はこれに限られず、たとえばラジアル型転がり軸受の軌道輪であってもよいし、スラスト型軸受の軌道輪であってもよい。ここで、工程(S420)において、たとえばラジアル型転がり軸受の内輪を加熱する場合、コイル421を成形体の外周側に形成された転走面に面するように配置すればよい。また、工程(S420)において、たとえばスラスト型転がり軸受の軌道輪を加熱する場合、コイル421を成形体の端面側に形成された転走面に面するように配置すればよい。
 さらに、成形体411の周方向における誘導加熱部材としてのコイル421の長さは、効率よく均質な加熱を実現するように適切に決定することができるが、たとえば加熱すべき領域の長さの1/12程度、すなわち成形体(軌道輪)の中心軸に対する中心角が30°となる程度の長さとすることができる。
 また、周方向における温度のばらつきを抑制するためには、誘導加熱完了後、M点以下の温度への冷却前に、成形体を加熱が停止された状態に保持する工程を設けることが好ましい。
 (実施の形態17)
 次に、本発明の転がり軸受の製造方法により製造された転がり軸受が風力発電装置用軸受(風力発電装置用転がり軸受)として用いられる実施の形態17について説明する。
 図38を参照して、風力発電装置450は、旋回翼であるブレード452と、ブレード452の中心軸を含むように、一端においてブレード452に接続された主軸451と、主軸451の他端に接続された増速機454とを備えている。さらに、増速機454は、出力軸455を含んでおり、出力軸455は、発電機456に接続されている。主軸451は、風力発電装置用転がり軸受である主軸用軸受403により、軸まわりに回転自在に支持されている。また、主軸用軸受403は、主軸451の軸方向に複数個(図38では2個)並べて配置されており、それぞれハウジング453により保持されている。主軸用軸受403、ハウジング453、増速機454および発電機456は、機械室であるナセル459の内部に格納されている。そして、主軸451は一端においてナセル459から突出し、ブレード452に接続されている。
 次に、風力発電装置450の動作について説明する。図38を参照して、風力を受けてブレード452が周方向に回転すると、ブレード452に接続された主軸451は、主軸用軸受403によりハウジング453に対して支持されつつ、軸まわりに回転する。主軸451の回転は、増速機454に伝達されて増速され、出力軸455の軸まわりの回転に変換される。そして、出力軸455の回転は、発電機456に伝達され、電磁誘導作用により起電力が発生して発電が達成される。
 次に、風力発電装置450の主軸451の支持構造について説明する。図39を参照して、風力発電装置用転がり軸受としての主軸用軸受403は、風力発電装置用転がり軸受の軌道輪としての環状の外輪431と、外輪431の内周側に配置された風力発電装置用転がり軸受の軌道輪としての環状の内輪432と、外輪431と内輪432との間に配置され、円環状の保持器434に保持された複数のころ433とを備えている。外輪431の内周面には外輪転走面431Aが形成されており、内輪432の外周面には内輪転走面432Aが形成されている。そして、内輪転走面432Aが、外輪転走面431Aに対向するように、外輪431と内輪432とは配置されている。さらに、複数のころ433は、2つの内輪転走面432Aのそれぞれに沿って、外輪転走面431Aと内輪転走面432Aとに、ころ接触面433Aにおいて接触し、かつ保持器434に保持されて周方向に所定のピッチで配置されることにより複列(2列)の円環状の軌道上に転動自在に保持されている。また、外輪431には、外輪431を径方向に貫通する貫通孔431Eが形成されている。この貫通孔431Eを通して、外輪431と内輪432との間の空間に潤滑剤を供給することができる。以上の構成により、主軸用軸受403の外輪431および内輪432は、互いに相対的に回転可能となっている。
 一方、ブレード452に接続された主軸451は、主軸用軸受403の内輪432を貫通するとともに、外周面451Aにおいて内輪の内周面である嵌め合い面432Fに接触し、内輪432に対して嵌め込まれて固定されている。また、主軸用軸受403の外輪431は、ハウジング453に形成された貫通孔の内壁453Aに外周面である嵌め合い面431Fにおいて接触するように嵌め込まれ、ハウジング453に対して固定されている。以上の構成により、ブレード452に接続された主軸451は、内輪432と一体に、外輪431およびハウジング453に対して軸まわりに回転可能となっている。
 さらに、内輪転走面432Aの幅方向両端には、外輪431に向けて突出する鍔部432Eが形成されている。これにより、ブレード452が風を受けることにより発生する主軸451の軸方向(アキシャル方向)の荷重が支持される。また、外輪転走面431Aは、球面形状を有している。そのため、外輪431と内輪432とは、ころ433の転走方向に垂直な断面において、当該球面の中心を中心として互いに角度をなすことができる。すなわち、主軸用軸受403は、複列自動調心ころ軸受である。その結果、ブレード452が風を受けることにより主軸451が撓んだ場合であっても、ハウジング453は、主軸用軸受403を介して主軸451を安定して回転自在に保持することができる。
 そして、実施の形態17における風力発電装置用転がり軸受の軌道輪としての外輪431および内輪432は、上述の実施の形態14における外輪411および内輪412と同様の製造方法により製造され、同様の構造を有している。すなわち、外輪431および内輪432は、外輪411および内輪412と同様に、1000mm以上の内径を有している。また、外輪431および内輪432は、転走面431A,432Aを含むように転走面431A,432Aに沿って全周にわたって形成された転走面焼入層431G,432Gと、他の部材であるハウジング453に嵌め合う嵌め合い面431F、あるいは他の部材である主軸451に嵌め合う嵌め合い面432Fを含むように嵌め合い面431F,432Fに沿って形成された嵌め合い面焼入層431H,432Hと、転走面焼入層431G,432Gと嵌め合い面焼入層431H,432Hとの間に形成された非硬化領域431I,432Iとを備えている。そして、嵌め合い面焼入層431H,432Hの厚みは転走面焼入層431G,432Gの厚みよりも小さくなっている。その結果、上記外輪431および内輪432は、転走面焼入層431G,432Gが転走面431A,432Aに沿って形成され、耐久性が向上した大型の転がり軸受の軌道輪となっている。また、上記外輪431および内輪432を備えた主軸用軸受403(自動調心ころ軸受)は、耐久性に優れた大型の転がり軸受となっている。
 なお、本発明の軌道輪および転がり軸受は、大型の転がり軸受の軌道輪および当該軌道輪を備えた転がり軸受に好適である。上記実施の形態17においては、大型の転がり軸受の一例として風力発電装置用軸受について説明したが、他の大型の転がり軸受への適用も可能である。具体的には、たとえばCTスキャナのX線照射部が設置された回転架台を、当該回転架台に対向するように配置される固定架台に対して回転自在に支持するCTスキャナ用転がり軸受に、本発明の軌道輪および転がり軸受を好適に適用することができる。また、本発明の軌道輪および転がり軸受は、たとえば深溝玉軸受、アンギュラ玉軸受、円筒ころ軸受、円すいころ軸受、自動調心ころ軸受、スラスト玉軸受など、任意の形態の軌道輪および転がり軸受に適用可能である。また、上記実施の形態においては、内輪および外輪の両方が本発明の軌道輪の製造方法により製造された軌道輪である場合について説明したが、本発明の転がり軸受はこれに限られず、内輪および外輪の一方が本発明の軌道輪の製造方法により製造されたものであってもよい。
 (実施例)
 本発明のリング状部材の熱処理方法を用いて鋼製の成形体(転がり軸受の内輪)を熱処理し、当該成形体の特性を調査する実験を行なった。実験の手順は以下の通りである。
 まず、図2および図3を参照して、JIS規格S53Cからなり、外径dが2400mm、転走面11の最小径dが2350mm、内径dが2200mm、幅100mmの成形体10を準備し、上記実施の形態1における工程(S20)および(S30)と同様の工程を実施することにより、成形体10に高周波焼入れを施した。このとき、電源の電力は65kW、電源の周波数は10kHz、成形体10の回転速度は30rpmとした。そして、工程(S20)において転走面11の温度が950℃に達した後、工程(S30)において加熱領域11A全体を同時にM点以下の温度にまで冷却した(実施例)。
 一方、上記実施例と同様の成形体を準備し、上記従来の移動焼入を実施してソフトゾーンを残存させたもの(比較例1)、および上記特許文献2に記載のように、成形体の周方向反対向きに移動する2つのコイルを用いて、ソフトゾーンの形成を回避したもの(比較例2)も作製した。比較例においては、電源の電力を65kW、電源の周波数を10kHz、コイルの送り速度を2mm/sとした。そして、上記実施例および比較例の焼入後の成形体について、転走面付近における深さ方向の残留応力分布および硬度分布を調査した。なお、比較例2については、当該調査は最後に焼入が実施された領域について行なった。また、上記実施例および比較例の焼入後の成形体について、真円度の測定を行なった。
 次に、実験の結果について図40および図41を参照して説明する。ここで、図40および図41において、横軸は転走面(表面)からの深さを示している。また、図40の縦軸は引張応力を正、圧縮応力を負として表した残留応力値、図41の縦軸はビッカース硬度を示している。
 図40を参照して、実施例Bでは最大400MPa程度の引張応力が内部に残留しており、焼割れが発生する懸念がある。これに対し、本発明の実施例では、内部における引張応力の最大値は200MPa程度に抑制されている。また、図41を参照して、転走面付近における深さ方向の硬度分布は、実施例および比較例において大きな差は存在せず、本発明の実施例は良好な硬度分布を有しているといえる。
 一方、真円度の測定を行なった結果、実施例の真円度が最も優れており、比較例Aと比較例Bとの間には有意な差は見られなかった。
 以上の実験結果より、本発明のリング状部材の熱処理方法およびリング状部材の製造方法によれば、周方向に均質な環状の焼入硬化領域を形成し、焼割れの発生等を抑制できることが確認された。
 なお、上記実施の形態および実施例においては、リング状部材(成形体)を構成する鋼としてJIS規格S53Cが採用される場合について説明したが、採用可能な鋼はこれに限られない。たとえば、リング状部材を構成する鋼としては、S55Cなどの機械構造用炭素鋼、SUJ2などの高炭素クロム軸受鋼など、種々の鋼を採用することができる。また、上記実施の形態および実施例においては、リング状部材の一例として転がり軸受の軌道輪を例示したが、本発明を適用可能なリング状部材はこれに限られず、焼入硬化処理が必要な鋼からなる種々のリング状部材に本発明を適用することができる。さらに、本発明は、大型の転がり軸受の軌道輪に適用されることが特に好ましく、具体的には、CTスキャナのX線照射部が設置された回転架台を、当該回転架台に対向するように配置される固定架台に対して回転自在に支持するCTスキャナ用転がり軸受の軌道輪や、風力発電用風車の主軸や旋回部を支持する風力発電装置用軸受の軌道輪に適用されることが特に好ましい。
 今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、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が含まれることが意図される。
 3 主軸用軸受、10 成形体、11 転走面、11A 加熱領域、21 コイル、31 外輪、31A 外輪転走面、31E 貫通孔、31F 外周面、32 内輪、32A 内輪転走面、32E 鍔部、32F 内周面、33 ころ、33A ころ接触面、34 保持器、50 風力発電装置、51 主軸、51A 外周面、52 ブレード、53 ハウジング、53A 内壁、54 増速機、55 出力軸、56 発電機、59 ナセル、103 主軸用軸受、110 成形体(内輪)、111 転走面、111A 加熱領域、121 コイル、122 温度計、131 外輪、131A 外輪転走面、131E 貫通孔、131F 外周面、132 内輪、132A 内輪転走面、132E 鍔部、132F 内周面、133 ころ、133A ころ接触面、134 保持器、150 風力発電装置、151 主軸、151A 外周面、152 ブレード、153 ハウジング、153A 内壁、154 増速機、155 出力軸、156 発電機、159 ナセル、203 主軸用軸受、210 成形体(内輪)、211 転走面、211A 加熱領域、221 コイル、221A 誘導加熱領域、222 温度計、231 外輪、231A 外輪転走面、231E 貫通孔、231F 嵌め合い面、232 内輪、232A 内輪転走面、232E 鍔部、232F 嵌め合い面、233 ころ、233A ころ接触面、234 保持器、250 風力発電装置、251 主軸、251A 外周面、252 ブレード、253 ハウジング、253A 内壁、254 増速機、255 出力軸、256 発電機、259 ナセル、301 複列円すいころ軸受、303 主軸用軸受、311 外輪、311A 外輪転走面、311B,312B 嵌め合い面、311C,312C 転走面焼入層、311D,312D 嵌め合い面焼入層、311E,312E 非硬化領域、312 内輪(成形体)、312A 内輪転走面、313 ころ、314 保持器、321,323 コイル、322 温度計、324 冷却液噴射部、325 移動焼入装置、331 外輪、331A 外輪転走面、331E 貫通孔、331F,332F 嵌め合い面、331G,332G 転走面焼入層、331H,332H 嵌め合い面焼入層、331I,332I 非硬化領域、332 内輪、332A 内輪転走面、332E 鍔部、333 ころ、333A ころ接触面、334 保持器、350 風力発電装置、351 主軸、351A 外周面、352 ブレード、353 ハウジング、353A 内壁、354 増速機、355 出力軸、356 発電機、359 ナセル、401 複列円すいころ軸受、403 主軸用軸受、411 外輪(成形体)、411A 外輪転走面、411B,412B 嵌め合い面、411C,412C 転走面焼入層(加熱領域)、411D,412D 嵌め合い面焼入層、411E,412E 非硬化領域、412 内輪、412A 内輪転走面、413 ころ、414 保持器、421,423 コイル、422 温度計、424 冷却液噴射部、425 移動焼入装置、431 外輪、431A 外輪転走面、431E 貫通孔、431F,432F 嵌め合い面、431G,432G 転走面焼入層、431H,432H 嵌め合い面焼入層、431I,432I 非硬化領域、432 内輪、432A 内輪転走面、432E 鍔部、433 ころ、433A ころ接触面、434 保持器、450 風力発電装置、451 主軸、451A 外周面、452 ブレード、453 ハウジング、453A 内壁、454 増速機、455 出力軸、456 発電機、459 ナセル。

Claims (15)

  1.  鋼からなるリング状の成形体(10)の一部に面するように配置され、前記成形体(10)を誘導加熱する誘導加熱部材(21)を、前記成形体(10)の周方向に沿って相対的に回転させることにより、前記成形体(10)にA点以上の温度に加熱された環状の加熱領域(11A)を形成する工程と、
     前記加熱領域(11A)全体をM点以下の温度に同時に冷却する工程とを備えた、リング状部材の熱処理方法。
  2.  前記加熱領域(11A)を形成する工程では、前記誘導加熱部材(21)は、前記成形体(10)の周方向に沿って相対的に2周以上回転する、請求の範囲第1項に記載のリング状部材の熱処理方法。
  3.  前記加熱領域(11A)を形成する工程では、前記誘導加熱部材(21)は、前記成形体(10)の周方向に沿って複数個配置される、請求の範囲第1項に記載のリング状部材の熱処理方法。
  4.  鋼からなるリング状の成形体(10)を準備する工程と、
     前記成形体(10)を焼入硬化する工程とを備え、
     前記成形体(10)を焼入硬化する工程では、請求の範囲第1項に記載のリング状部材の熱処理方法を用いて前記成形体(10)を焼入硬化する、リング状部材の製造方法。
  5.  請求の範囲第4項に記載のリング状部材の製造方法により製造された、リング状部材(32)。
  6.  1000mm以上の内径を有する転がり軸受(3)の軌道輪(31,32)であって、
     転動体(33)が転走する面である転走面(31A,32A)の焼入硬化層が、高周波焼入により全周にわたって一様な深さに形成されたことを特徴とする、転がり軸受(3)の軌道輪(31,32)。
  7.  内輪(32)と、
     前記内輪(32)の外周側を取り囲むように配置された外輪(31)と、
     前記内輪(32)と前記外輪(31)との間に配置された複数の転動体(33)とを備え、
     前記内輪(32)および前記外輪(31)の少なくともいずれか一方は請求の範囲第6項に記載の転がり軸受の軌道輪(31,32)である、転がり軸受(3)。
  8.  風力発電装置(50)において、前記内輪(32)にはブレード(52)に接続された主軸(51)が貫通して固定され、前記外輪(31)はハウジング(53)に対して固定されることにより、前記主軸(51)を前記ハウジング(53)に対して回転自在に支持する、請求の範囲第7項に記載の転がり軸受(3)。
  9.  転がり軸受(103)の軌道輪(131,132)の製造方法であって、
     0.43質量%以上0.65質量%以下の炭素と、0.15質量%以上0.35質量%以下の珪素と、0.60質量%以上1.10質量%以下のマンガンと、0.30質量%以上1.20質量%以下のクロムと、0.15質量%以上0.75質量%以下のモリブデンとを含有し、残部鉄および不純物からなる鋼から構成される成形体(110)を準備する工程と、
     前記成形体(110)において前記軌道輪(131,132)の転走面(131A,132A)となるべき環状領域(111)の一部に面するように配置され、前記成形体(110)を誘導加熱する誘導加熱部材(121)を、前記環状領域(111)の周方向に沿って相対的に回転させることにより、前記成形体(110)にA点以上の温度に加熱された環状の加熱領域(111A)を形成する工程と、
     前記加熱領域(111A)全体をM点以下の温度に同時に冷却する工程とを備えた、軌道輪(131,132)の製造方法。
  10.  転がり軸受(103)の軌道輪(131,132)の製造方法であって、
     0.43質量%以上0.65質量%以下の炭素と、0.15質量%以上0.35質量%以下の珪素と、0.60質量%以上1.10質量%以下のマンガンと、0.30質量%以上1.20質量%以下のクロムと、0.15質量%以上0.75質量%以下のモリブデンと、0.35質量%以上0.75質量%以下のニッケルとを含有し、残部鉄および不純物からなる鋼から構成される成形体(110)を準備する工程と、
     前記成形体(110)において前記軌道輪(131,132)の転走面(131A,132A)となるべき環状領域(111)の一部に面するように配置され、前記成形体(110)を誘導加熱する誘導加熱部材(121)を、前記環状領域(111)の周方向に沿って相対的に回転させることにより、前記成形体(110)にA点以上の温度に加熱された環状の加熱領域(111A)を形成する工程と、
     前記加熱領域(111A)全体をM点以下の温度に同時に冷却する工程とを備えた、軌道輪(131,132)の製造方法。
  11.  1000mm以上の内径を有する転がり軸受(103)の軌道輪(131,132)であって、
     0.43質量%以上0.65質量%以下の炭素と、0.15質量%以上0.35質量%以下の珪素と、0.60質量%以上1.10質量%以下のマンガンと、0.30質量%以上1.20質量%以下のクロムと、0.15質量%以上0.75質量%以下のモリブデンとを含有し、残部鉄および不純物からなる鋼から構成され、
     高周波焼入によって焼入硬化層が転走面(131A,132A)に沿って全周にわたって形成された、軌道輪(131,132)。
  12.  1000mm以上の内径を有する転がり軸受(103)の軌道輪(131,132)であって、
     0.43質量%以上0.65質量%以下の炭素と、0.15質量%以上0.35質量%以下の珪素と、0.60質量%以上1.10質量%以下のマンガンと、0.30質量%以上1.20質量%以下のクロムと、0.15質量%以上0.75質量%以下のモリブデンと、0.35質量%以上0.75質量%以下のニッケルとを含有し、残部鉄および不純物からなる鋼から構成され、
     高周波焼入によって焼入硬化層が転走面(131A,132A)に沿って全周にわたって形成された、軌道輪(131,132)。
  13.  転がり軸受の軌道輪(231,232)の製造方法であって、
     鋼から構成される成形体(210)を準備する工程と、
     前記成形体(210)において前記軌道輪(231,232)の転走面(231A,232A)となるべき環状領域(211)の一部に面するように配置され、前記成形体(210)を誘導加熱する誘導加熱コイル(221)を、前記環状領域(211)の周方向に沿って相対的に回転させることにより、前記成形体(210)にA点以上の温度に加熱された環状の加熱領域(211A)を形成する工程と、
     前記加熱領域(211A)全体をM点以下の温度に同時に冷却する工程とを備え、
     前記加熱領域(211A)を形成する工程では、前記環状領域(211)に面して前記環状領域(211)の加熱に寄与する領域(221A)が同一平面内に含まれる形状を有する前記誘導加熱コイル(221)が用いられる、軌道輪(231,232)の製造方法。
  14.  1000mm以上の内径を有する転がり軸受(301)の軌道輪(311,312)であって、
     転動体(313)が転走すべき面である転走面(311A,312A)を含むように前記転走面(311A,312A)に沿って全周にわたって形成された転走面焼入層(311C,312C)と、
     他の部材に嵌め合う嵌め合い面(311B,312B)を含むように前記嵌め合い面(311B,312B)に沿って形成された嵌め合い面焼入層(311D,312D)と、
     前記転走面焼入層(311C,312C)と前記嵌め合い面焼入層(311D,312D)との間に形成された非硬化領域(311E,312E)とを備え、
     前記嵌め合い面焼入層(311D,312D)の厚みは前記転走面焼入層(311C,312C)の厚みよりも小さくなっている、軌道輪(311,312)。
  15.  転がり軸受(401)の軌道輪(411,412)の製造方法であって、
     鋼から構成される成形体(411,412)を準備する工程と、
     前記成形体(411,412)において前記軌道輪(411,412)の転走面(411A,412A)となるべき環状領域(411A,412A)の一部に面するように配置され、前記成形体(411,412)を誘導加熱する誘導加熱部材(421)を、前記環状領域(411A,412A)の周方向に沿って相対的に回転させることにより、前記成形体(411,412)にA点以上の温度に加熱された環状の加熱領域(411C,412C)を形成する工程と、
     前記加熱領域(411C,412C)全体をM点以下の温度に同時に冷却することにより、転走面焼入層(411C,412C)を前記環状領域(411A,412A)に沿って全周にわたって形成する工程と、
     前記成形体(411,412)において前記軌道輪(411,412)の嵌め合い面(411B,412B)となるべき領域の一部に面するように配置され、前記成形体(411,412)を誘導加熱する他の誘導加熱部材(423)を、前記嵌め合い面(411B,412B)となるべき領域の周方向に沿って相対的に移動させるとともに、前記他の誘導加熱部材(423)を追動する冷却部材(424)により、前記他の誘導加熱部材(423)によって加熱された領域を冷却することで嵌め合い面焼入層(411D,412D)を形成する工程とを備えた、軌道輪(411,412)の製造方法。
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