(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定輪に複数個の転動体を介して回転輪が軸心回りに回転自在に支持される旋回座用転がり軸受における、前記固定輪および回転輪のいずれか一方の軌道輪である内輪の断面凹状の転動体軌道面に硬化層を形成するための加工方法であって、
前記転動体軌道面の軸方向幅より狭い軸方向幅を有し断面ほぼ矩形状であって内周が前記内輪よりも大径である環状の高周波コイルを、前記転動体軌道面に間隔を開けて対向するよう配置し、
この高周波コイルに通電して転動体軌道面全体を同時に加熱し、その後急激に冷却することで軌道表面からの深さ0.1mmの範囲での残留圧縮応力の値が２５０Mpa以上となる硬化層を形成することを特徴とする旋回座用転がり軸受の内輪の転動体軌道面の加工方法。
【請求項２】
固定輪に複数個の転動体を介して回転輪が軸心回りに回転自在に支持される旋回座用転がり軸受における、前記固定輪および回転輪のいずれか一方の軌道輪である外輪の断面凹状の転動体軌道面に硬化層を形成するための加工方法であって、
前記転動体軌道面の軸方向幅より狭い軸方向幅を有し断面ほぼ矩形状であって外周が前記外輪よりも小径である環状の高周波コイルを、前記転動体軌道面に間隔を開けて対向するよう配置し、
この高周波コイルに通電して転動体軌道面全体を同時に加熱し、その後急激に冷却することで軌道表面からの深さ0.1mmの範囲での残留圧縮応力の値が２５０Mpa以上となる硬化層を形成することを特徴とする旋回座用転がり軸受の外輪の転動体軌道面の加工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば医療機器としてのＣＴスキャン装置に使用される旋回座用転がり軸受およびその転動体軌道面の加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、医療機器としてのＣＴスキャン装置に使用される旋回座用転がり軸受の軌道輪は、転がり軸受としては比較的大径のものが用いられる。このような軌道輪における転動体の軌道面は、必要な硬度を得るために焼入れ加工を行う必要がある。
【０００３】
そして、このような大径の軌道輪の軌道面に焼入れ加工を行うためには、高周波移動焼入れといった方法が採用されている。
【０００４】
図７は、軌道輪としての外輪部材１の内周面に形成した外輪軌道面３に対して高周波移動焼入れを施す場合の説明図である。ここに示した高周波移動焼入れ装置５では、シール部６を介して高周波加熱コイル７と冷却用ノズル８を外輪軌道面３に対して配置している。
【０００５】
そして、高周波加熱コイル７に通電することで外輪軌道面３を加熱し、同時に外輪部材１を軸心回りに回転させ（図の矢印方向）、冷却用ノズル８から冷却水９を噴出させて、加熱された外輪軌道面３を順次急速に冷却することで、外輪軌道面３に対して焼入れ加工を施す。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の旋回座用転がり軸受では、その軌道輪の軌道面３に対して上記のような高周波移動焼入れといった方法が採用されるが、これは、軌道輪を軸心回りに回転させて順次、軌道面３に焼入れ加工を施すものである。
【０００７】
ところで、外輪部材１を軸心回りに一回転させると、外輪軌道面３に重複して焼入れがされる箇所が生じてしまう。そうなるとそこの部分だけ材料の組成が変わって歪が大きくなり、焼割れが発生する。
【０００８】
そこで高周波移動焼入れの際に外輪部材１が一回転する前に停止させることで重複して焼入れがされる箇所がないようにするようにしている。
【０００９】
しかし、このようにすると今度は焼入れ加工されないソフトゾーン１０（非焼入れ部）が残り、転動体がこのソフトゾーン１０を繰り返し通過すると、疲労剥離が発生して製品の寿命が低下したり、軌道面３が徐々に摩耗して転動体の転動が円滑に行われずに異音の発生原因となる。そして、このような異音は、医療機器であるＣＴスキャン装置では特に好ましくない。
【００１０】
そこで本発明は、上記課題を解決し得る旋回座用転がり軸受およびその転動体軌道面の加工方法の提供を目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明における旋回座用転がり軸受の転動体軌道面の加工方法は、固定輪に複数個の転動体を介して回転輪が軸心回りに回転自在に支持される旋回座用転がり軸受における、前記固定輪および回転輪のいずれか一方の軌道輪である内輪の断面凹状の転動体軌道面に硬化層を形成するための加工方法であって、前記転動体軌道面の軸方向幅より狭い軸方向幅を有し断面ほぼ矩形状であって内周が前記内輪よりも大径である環状の高周波コイルを、前記転動体軌道面に間隔を開けて対向するよう配置し、この高周波コイルに通電して転動体軌道面全体を同時に加熱し、その後急激に冷却することで軌道表面からの深さ0.1mmの範囲での残留圧縮応力の値が２５０Mpa以上となる硬化層を形成する。
【００１２】
また、本発明における他の旋回座用転がり軸受の転動体軌道面の加工方法は、固定輪に複数個の転動体を介して回転輪が軸心回りに回転自在に支持される旋回座用転がり軸受における、前記固定輪および回転輪のいずれか一方の軌道輪である外輪の断面凹状の転動体軌道面に硬化層を形成するために、前記転動体軌道面の軸方向幅より狭い軸方向幅を有し断面ほぼ矩形状であって外周が前記外輪よりも小径である環状の高周波コイルを、前記転動体軌道面に間隔を開けて対向するよう配置し、この高周波コイルに通電して転動体軌道面全体を同時に加熱し、その後急激に冷却することで軌道表面からの深さ0.1mmの範囲での残留圧縮応力の値が２５０Mpa以上となる硬化層を形成する。
【００１３】
このように、固定輪および回転輪の転動体軌道面に高周波一発同時焼入れ加工を施すことにより、軌道面にソフトゾーンが形成されることがなく、転動体の繰り返し通過にも充分に耐えて摩耗を防止することができ、転動体の転動が円滑に行われるので、使用に伴なう異音の発生を防止することができる。特に、軌道表面からの深さ0. 1mmの範囲での残留圧縮応力の値が２５０Mpa以上となる硬化層を形成したことにより、繰り返し疲労に対する強度が増し、長寿命な軸受が得られる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態に係る旋回座用転がり軸受およびその転動体軌道面の加工方法を説明する。
【００１５】
図１は旋回座用転がり軸受を医療機器であるＣＴスキャン装置に使用した使用状態を示す全体概略断面図、図２は旋回座用転がり軸受の一部拡大断面図、図３は外輪部材の軌道面に高周波一発同時焼入れ加工を行う際の全体概略図、図4は図３の一部拡大断面図、図５は内輪部材の軌道面に高周波一発同時焼入れ加工を行う際の一部拡大断面図である。
【００１６】
まず、図１に基づいてＣＴスキャン装置１５の全体概略構成を説明すると、これは、外枠１６，１７の中心部を開放したハウジング１８内に、支持枠１９が設けられ、この支持枠１９の中心穴２０の外周壁面に、旋回座用転がり軸受２１の環状の外輪部材１が嵌着され、この外輪部材１に複数個の玉２２（転動体）を介して環状の内輪部材２３が軸心２４回りに回転自在に支持されている。
【００１７】
この内輪部材２３の一側面に大径プーリー２５が固定され、内輪部材２３の他側面に検査装置２７を支持するための回転体２８が取付けられ、前記ハウジング１８底面に駆動モータ２９が設置され、この駆動モータ２９の回転軸３０に小径プーリー２６が取付けられ、この小径プーリー２６と前記大径プーリー２５とにタイミングベルト３１が掛巻されている。
【００１８】
前記検査装置２７として、回転体２８の径方向一側に設置されたエックス線照射装置３２と、この回転体２８にエックス線照射装置３２の対向位置、すなわち径方向他側に設置された検出器３３とを備えている。
【００１９】
図２に示すように、前記旋回座用転がり軸受２１の外輪部材１の周方向途中位置に、この外輪部材１を支持枠１９に固定するための取付けボルトを挿通するボルト孔３４が形成され、前記内輪部材２３の周方向途中位置に、この内輪部材２３に大径プーリー２５を固定するための取付けボルトを挿通するボルト孔３５が形成されている。
【００２０】
また前記玉２２は、環状の保持器３６のポケット３７に装着されて、旋回座転がり軸受２１の円周方向等配位置に配置され、前記外輪部材１と内輪部材２３の間の環状軸受空間３８を、その両側で密封して、環状軸受空間３８内の潤滑剤が外部へ漏れるのを防止するための密封部材３９が設けられている。
【００２１】
上記構成のＣＴスキャン装置１５では、駆動モータ２９を駆動して小径プーリー２６をその軸心２４ａ回りに回転させると、この回転動作がタイミングベルト３１を介して大径プーリー２５がその軸心２４回りに回転し、この大径プーリー２５の回転動作が旋回座用転がり軸受２１の内輪部材２３を介して回転体２８に伝わって、エックス線照射装置３２および検出器３３が回転体２８の回転に伴なって回転し、ハウジング１８の他側外枠１６の開口から搬送された被検出物（人体）を検査する。
【００２２】
ここで、旋回座用転がり軸受２１の外輪部材１および内輪部材２３における玉２２の軌道面３，４の加工装置および加工方法を説明する。なお、前記外輪部材１の外径寸法は、本発明の実施形態では750ｍｍ〜1300mmの間で選択するとともに、内輪部材２３の内径寸法は600mm〜1100mmの間で選択した。
【００２３】
図３および図４に示すように、前記外輪部材１における軌道面３（玉の外輪軌道面）の外輪加工装置４０は、外輪部材１よりも小径の環状の外輪用高周波コイル４１と、外輪部材１よりも小径の環状の外輪用冷却ノズル４２と、外輪部材１を載置するための環状の外輪用支持台４３とを備えており、前記外輪冷却ノズル４２の外径面全域には、冷却水９を噴出するための噴出孔４４が形成されている。
【００２４】
図５に示すように、前記内輪部材２３における軌道面４（玉の内輪軌道面）の内輪加工装置４５は、内輪部材２３よりも大径の環状の内輪用高周波コイル４６と、内輪部材２３よりも大径の環状の内輪用冷却ノズル４７と、内輪部材２３を載置するための環状の内輪用支持台４８とを備えており、前記内輪冷却用ノズル８の内周面全域には、冷却水９を噴出するための噴出孔４４が形成されている。
【００２５】
次に外輪部材１の加工方法を説明すると、これは、図３に示すように、外輪部材１を外輪用支持台４３に載置し、外輪部材１の円弧状の軌道面３に沿うようにその近傍に、外輪用高周波コイル４１を数ミリメートルのギャップをもって対向配置し、この外輪用高周波コイル４１に通電して軌道面３全体を同時に誘導加熱する同時焼入れ（高周波一発同時焼入れ）を施すものである。
【００２６】
そして軌道面３全体が所定の温度まで加熱されたところで、図４に示すように、外輪用支持台４３を、外輪部材１の軌道面３が外輪用冷却ノズル４２の噴出孔４４に対向する位置まで下降させる。そして、外輪用冷却ノズル４２の噴出孔４４から冷却水９を噴出させ、加熱した軌道面３を急激に冷却することでこの軌道面３に硬化層４９を軌道面３の全周に同時に形成する。
【００２７】
そして、研磨後の硬化層４９は、軌道面３表面からの深さ0.1mmの範囲での残留圧縮応力の値が２５０Mpa以上となるよう、外輪用高周波コイル４１に数十kHzの電流を流す。
【００２８】
ここで、内輪部材２３の加工方法を説明すると、これは、図５に示すように、内輪部材２３を内輪用支持台４８に載置し、内輪部材２３の円弧状の軌道面４に沿うように、その近傍に内輪用高周波コイル４６を対向配置し、この内輪用高周波コイル４６に通電して軌道面４全体を同時に加熱する同時焼入れ（高周波一発同時焼入れ）を施すものである。
【００２９】
そして軌道面３全体が所定の温度まで加熱されたところで、内輪用支持台４８を、内輪部材２３の軌道面４が内輪用冷却ノズル４７の噴出孔４４に対向する位置まで下降させる。そして、内輪用冷却ノズル４７の噴出孔４４から冷却水９を噴出させ、加熱した軌道面４を急激に冷却することでこの軌道面４に硬化層５０を同時に形成する。
【００３０】
そして研磨後の硬化層５０は、軌道面４表面からの深さ0.1mmの範囲での残留圧縮応力の値が２５０Mpa以上となるよう、内輪用高周波コイル４６に電圧を印加する。
【００３１】
上記のようにして加工した、外輪部材１および内輪部材２３の軌道面３，４の研磨後の残留圧縮応力（ＭＰａ）の値を、下記（表１）に示す。
【００３２】
【表１】
0003954350.tif 000002
上記（表１）から、高周波移動焼入れ（従来品）に比べて高周波一発同時焼入れ（本願発明品）の方が軌道面３，４の残留圧縮応力が大きいため、製品が応力的に長寿命となることが推測され、このことは実験によっても確かめられた。
【００３３】
また、高周波一発同時焼入れ後の磁粉探傷検査によっても、軌道面３，４に焼き割れが発生していることはなかった。
【００３４】
加えて本願発明は、軌道面３，４全周を、外輪用高周波コイル４１あるいは内輪用高周波コイル４６を用いて同時に加熱するため、従来生じていた、焼入れ加工されないソフトゾーン１０（非焼入れ部）が軌道面３，４に残るといったことがないため、従来ソフトゾーン１０で発生していた疲労剥離が防止でき、寿命が延びるとともに玉２２の繰り返し通過による摩耗を防止することができ、玉２２の転動が円滑が円滑に行われるので、使用に伴なう異音の発生を防止することができることもわかった。
【００３５】
従って、本発明の実施形態のように、高周波一発同時焼入れ加工を軌道面３，４に施した外輪部材１および内輪部材２３を用いた旋回座用転がり軸受は、使用音が静音であり、特にＣＴスキャン装置１５などに医療機器に対して好適である。さらに、本発明の実施形態によれば、軌道面３，４全周を同時に加熱するので、高周波移動焼入れ加工に比べて加工時間の大幅な短縮を図り得る。
【００３６】
また従来の高周波移動焼入れ加工では、環状の外輪部材あるいは内輪部材の軌道面を順次移動加熱するので、外輪用高周波コイルあるいは内輪用高周波コイルに大きな電流を流すと外輪部材あるいは内輪部材に局部的な歪を生じて真円度が低下してしまうので、大きな電流を流すことができず、これにより、軌道面の比較的浅い部分にしか硬化層を形成することができなかった。
【００３７】
しかし、本発明の実施形態に示した高周波一発同時焼入れ加工では、軌道面３，４を同時に加熱するので、外輪用高周波コイル４１あるいは内輪用高周波コイル４６に比較的大きな電流を流しても歪の発生が少なく、外輪部材１あるいは内輪部材２３の真円度の低下が抑えられる。
【００３８】
これにより、従来に比べて硬化層４９，５０を厚くすることができるとともに、軌道面３，４を所定の真円度にするための研磨時間を短縮することができ、製品の生産性を向上させることができる。
【００３９】
図６は旋回座用転がり軸受２１の別例を示し、これは、外輪部材１，２が軸心２４方向に２列で連結され、各外輪部材１，２の内周面を外輪軌道面３とする玉２２を介して、これら玉２２の内輪軌道面４を有する単列の内輪部材２３が軸心２４回りに回転自在に設けられ、前記各列の玉２２は環状の保持器３６によって円周方向等配位置に保持され、外輪部材１，２と内輪部材２３との間の環状軸受空間３８を、その両側で密封するための密封部材３９が設けられている。
【００４０】
なお、各外輪部材１，２には円周方向途中位置に、この外輪部材１，２を支持枠１９に固定するための取付けボルトを挿通するボルト孔３４が形成され、前記内輪部材２３の周方向途中位置に、この内輪部材２３に大径プーリー２５を固定するための取付けボルトを挿通するボルト孔３５が形成されている。
【００４１】
このような構成の旋回座用転がり軸受２１の外輪部材１，２あるいは内輪部材２３の軌道面３，４を加工する際には、上記実施形態と同様に高周波一発同時焼入れ加工を施すものである。
【００４２】
特に、内輪部材２３の軌道面４に対しては、二個の内輪用高周波コイル４６を同時に用いて各内輪部材２３の軌道面４を加熱するか、それぞれの軌道面４を加熱するのに一個の内輪用高周波コイル４６を用いて別工程で加熱・冷却するようにして高周波一発同時焼入れ加工を施すようにする。他の構成および作用効果は、上記実施形態と同様であるので、その説明を省略する。
【００４３】
【発明の効果】
以上の説明から明らかな通り、本発明の転動体軌道面の加工方法によれば、固定輪および回転輪の転動体軌道面の全周に硬化層が形成され、この硬化層は軌道面表面からの深さ0.1mmの範囲での残留圧縮応力の値を２５０Mpa以上としているので、軌道面として充分な硬度が得られる。また、軌道面にソフトゾーンが生じることがなく、剥離強度が増し寿命が延びるとともに転動体の繰り返し通過による摩耗を防止することができ、転動体の転動が円滑に行われるので、使用に伴なう異音の発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施形態を示す旋回座用転がり軸受を医療機器であるＣＴスキャン装置に使用した使用状態を示す断面図である。
【図２】  同じく旋回座用転がり軸受の一部拡大断面図である。
【図３】  同じく旋回座用転がり軸受の外輪部材の軌道面に高周波一発同時焼入れ加工を行う際の全体概略図である。
【図４】  同じく部分拡大断面図である。
【図５】  同じく旋回座用転がり軸受の内輪部材の軌道面に高周波一発同時焼入れ加工を行う際の拡大断面図である。
【図６】  別の実施形態を示す旋回座用転がり軸受の一部拡大断面図である。
【図７】  従来の旋回座用転がり軸受の軌道面を高周波移動焼入れ加工する加工装置および加工方法を示す一部拡大である。
【符号の説明】
１      外輪部材
３      軌道面（外輪軌道面）
４      軌道面（内輪軌道面）
１５    ＣＴスキャン装置
２１    旋回座用転がり軸受
２３    内輪部材
４０    外輪加工装置
４１    外輪用高周波コイル
４２    外輪用冷却ノズル
４３    外輪用支持台
４９    硬化層
【図１】
0003954350.tif 000003
【図２】
0003954350.tif 000004
【図３】
0003954350.tif 000005
【図４】
0003954350.tif 000006
【図５】
0003954350.tif 000007
【図６】
0003954350.tif 000008
【図７】
0003954350.tif 000009