(57)【要約】【課題】製造コストが抑制された複列円すいころ軸受を提供する。【解決手段】複列円すいころ軸受の軌道輪の製造方法であって、成形体を準備する工程と、加熱領域を形成する工程と、成形体を加熱が停止された状態に保持する工程と、冷却する工程とを備える。成形体を準備する工程では、鋼から構成され、底面が軌道輪の転走面１１となるべき環状の溝１９が外周面に形成された成形体を準備する。加熱領域を形成する工程では、成形体を誘導加熱することにより、溝１９の底面を含み、Ａ１点以上の温度に加熱された加熱領域を形成する。冷却する工程では、加熱領域全体をＭｓ点以下の温度に同時に冷却する。成形体を加熱が停止された状態に保持する工程は、加熱領域を形成する工程の後、冷却する工程の前に実施される。保持する工程においては、加熱領域における周方向の温度のばらつきが２０℃以下にまで抑制される。【選択図】図９
2017082943.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複列円すいころ軸受の軌道輪の製造方法であって、
鋼から構成され、底面が前記軌道輪の転走面となるべき環状の溝が外周面に形成された成形体を準備する工程と、
前記溝の一部に面するように配置され前記成形体を誘導加熱する誘導加熱コイルを、前記溝の周方向に沿って相対的に回転させることにより、前記溝の前記底面を含み、Ａ１点以上の温度に加熱された加熱領域を形成する工程と、
前記加熱領域全体をＭｓ点以下の温度に同時に冷却する工程と、
前記加熱領域を形成する工程の後、前記冷却する工程の前に、前記成形体を加熱が停止された状態に保持する工程とを備え、
前記保持する工程においては、前記加熱領域における前記周方向の温度のばらつきを２０℃以下にまで抑制する、軌道輪の製造方法。
【請求項２】
前記成形体を準備する工程では、前記成形体において前記溝に隣接する領域が前記軌道輪の外周表面となるべき位置より外側に延在する余肉部を含み、さらに、
前記冷却する工程の後、前記成形体から前記余肉部を除去する工程を備える、請求項１に記載の軌道輪の製造方法。
【請求項３】
前記成形体は環状の形状を有し、
前記成形体を準備する工程において、前記成形体の前記余肉部は、前記成形体の中心軸方向において前記溝を挟むように環状に配置されている、請求項２に記載の軌道輪の製造方法。
【請求項４】
前記成形体を準備する工程において、前記成形体の前記溝の前記底面が前記中心軸となす角度は４０°以上５０°以下である、請求項３に記載の軌道輪の製造方法。
【請求項５】
前記加熱領域を形成する工程では、前記誘導加熱コイルは、前記周方向に沿って複数個配置される、請求項１〜４のいずれか１項に記載の軌道輪の製造方法。
【請求項６】
前記加熱領域を形成する工程では、複数個の前記誘導加熱コイルは、前記周方向に沿って等間隔に配置される、請求項５に記載の軌道輪の製造方法。
【請求項７】
前記加熱領域を形成する工程では、前記誘導加熱コイルは、前記周方向に沿って相対的に２周以上回転する、請求項１〜６のいずれか１項に記載の軌道輪の製造方法。
【請求項８】
前記加熱領域を形成する工程では、前記加熱領域の複数箇所の温度が測定される、請求項１〜７のいずれか１項に記載の軌道輪の製造方法。
【請求項９】
前記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前記成形体が準備される、請求項１〜８のいずれか１項に記載の軌道輪の製造方法。
【請求項１０】
前記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前記成形体が準備される、請求項１〜８のいずれか１項に記載の軌道輪の製造方法。
【請求項１１】
前記加熱領域を形成する工程よりも前に、前記成形体に焼ならし処理を実施する工程をさらに備えた、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の軌道輪の製造方法。
【請求項１２】
前記焼ならし処理を実施する工程では、前記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、前記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る、請求項１１に記載の軌道輪の製造方法。
【請求項１３】
軌道輪を準備する工程と、
円すい形状のころを準備する工程と、
前記軌道輪と前記ころとを組み合わせて複列円すいころ軸受を組立てる工程とを備え、
前記軌道輪は請求項１〜１２のいずれか１項に記載の軌道輪の製造方法により製造される、複列円すいころ軸受の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、軌道輪の製造方法および複列円すいころ軸受の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
風力発電機用の軸受、たとえばブレードの回転動力を伝達する軸を支持する主軸受については、ブレードやロータの自重に起因する荷重成分の他、風荷重に起因する荷重成分も作用する。つまり、当該軸受にはラジアル荷重に加えてアキシアル荷重も作用する。そのため、従来、風力発電機用の軸受として、複列円すいころ軸受を用いることが提案されている（たとえば、特表２００８−５４６９４８号公報参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００８−５４６９４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特表２００８−５４６９４８号公報に開示されているように、風力発電機に適用された複列円すいころ軸受の外輪には複数のボルト用孔が形成されており、当該ボルト用孔に挿通したボルトにより風力発電機の筐体など周囲の部品と固定される。また、当該複列円すいころ軸受の内輪についても、同様にボルト用孔が形成される場合もある。
【０００５】
このような複列円すいころ軸受の外輪や内輪に関しては、必要な硬度を得るために浸炭鋼を用いて浸炭焼入れを行う、というプロセスが採用されている。これは、以下のような理由による。
【０００６】
すなわち、上述したように外輪などに形成された複数のボルト用孔については、複列円すいころ軸受を周囲の部品に対して正確に固定するため高い位置精度が求められる。そのため、外輪などに対する熱処理が終了した後に当該ボルト用孔を形成すれば、熱処理前にボルト用孔を形成する場合のように熱処理に伴う外輪の変形などを考慮する必要が無く、作業効率も向上させることができる。一方、熱処理によって外輪などの硬度が高くなると、被削性が低下して機械加工が難しくなる。つまり、外輪などの材料として軸受鋼を用い、熱処理として一般的な全体焼入れを行うと上述したボルト用孔の加工が難しくなるという問題がある。
【０００７】
そこで、上述のように外輪などの材料として浸炭鋼を用い、ボルト用孔が形成されるべき領域に対しては防浸炭処理を施した状態で浸炭焼入れを行うと、防振処理をしていない領域については硬度を高めることができる一方、防浸炭処理を施した領域については硬度上昇を防止しているため、当該浸炭焼入れ後にボルト用孔を形成する加工を容易に行うことができる。
【０００８】
しかし、上記のような浸炭熱処理を行うと、防浸炭処理を施すなど工程数が一般的な焼入れ処理より増加するとともに、一般的な全体焼入れより熱処理自体の処理時間も長くなるため、結果的に製造コストが増大するという問題があった。
【０００９】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の目的は、製造コストが抑制された複列円すいころ軸受を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本開示に係る軌道輪の製造方法は、複列円すいころ軸受の軌道輪の製造方法であって、成形体を準備する工程と、加熱領域を形成する工程と、成形体を加熱が停止された状態に保持する工程と、冷却する工程とを備える。成形体を準備する工程では、鋼から構成され、底面が軌道輪の転走面となるべき環状の溝が外周面に形成された成形体を準備する。加熱領域を形成する工程では、成形体を誘導加熱することにより、溝の底面を含み、Ａ１点以上の温度に加熱された加熱領域を形成する。冷却する工程では、加熱領域全体をＭｓ点以下の温度に同時に冷却する。成形体を加熱が停止された状態に保持する工程は、加熱領域を形成する工程の後、冷却する工程の前に実施される。保持する工程においては、加熱領域における周方向の温度のばらつきが２０℃以下にまで抑制される。
【００１１】
本開示に係る複列円すいころ軸受の製造方法は、軌道輪を準備する工程と、円すい形状のころを準備する工程と、軌道輪ところとを組み合わせて複列円すいころ軸受を組立てる工程とを備える。軌道輪は上記軌道輪の製造方法により製造される。
【発明の効果】
【００１２】
上記によれば、製造コストの増大を招くことなく、十分な特性の軌道輪を備えた複列円すいころ軸受を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施形態１に係る複列円すいころ軸受の模式図である。
【図２】図１に示した線分ＩＩ−ＩＩにおける部分断面模式図である。
【図３】図１に示した複列円すいころ軸受を適用した風力発電装置を説明するための模式図である。
【図４】図１に示した複列円すいころ軸受の軌道輪および複列円すいころ軸受の製造方法の概略を示すフローチャートである。
【図５】成形体の断面模式図である。
【図６】成形体の部分断面模式図である。
【図７】焼入硬化工程を説明するための模式図である。
【図８】図７の線分ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩにおける断面模式図である。
【図９】仕上工程を説明するための模式図である。
【図１０】実施の形態２における焼入硬化工程の第１例を説明するための概略図である。
【図１１】実施の形態２における焼入硬化工程の第２例を説明するための概略図である。
【図１２】実施の形態３における焼入硬化工程を説明するための概略図である。
【図１３】比較例としての軌道輪の部分断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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返さない。
【００１５】
（実施の形態１）
＜複列円すいころ軸受の構成＞
図１および図２を参照しながら、実施形態１に係る複列円すいころ軸受の構成を説明する。
【００１６】
図１および図２に示した複列円すいころ軸受は、環状の形状を有する軌道輪である外輪２と、外輪２の内周側に配置され、環状の形状を有する軌道輪である内輪５と、転動体としての複数のころ６と、複数のころ６の配置を規定する保持器７とを主に備える。外輪２にはボルト用孔８が形成されている。ボルト用孔８は、複列円すいころ軸受のスラスト方向に沿って延びるように形成されている。また、外輪２にはその内周面に２つの転走面が形成されている。２つの転走面は硬化領域１５を含む。また、外輪２において硬化領域１５が形成された部分以外は、上記硬化領域１５より硬度の低い非硬化領域１８である。
【００１７】
内輪５は、２つの内輪部材３ａ、３ｂと内輪間座４とを含む。２つの内輪部材３ａ、３ｂはそれぞれ環状の形状を有する。内輪間座４は環状の形状を有し、内輪部材３ａ、３ｂの間に配置される。なお、内輪間座４はなくてもよい。内輪部材３ａ、３ｂのそれぞれには、外輪２と対向する外周表面１６に、底面が転走面となる溝１９が形成されている。つまり、内輪５には溝１９が２列形成されている。また異なる観点から言えば、外周表面１６は、内輪部材３ａ、３ｂにおいてころ６の中心軸に沿って延びる表面部分を意味する。ころ６は、内輪５の転走面と接するように溝１９の内部に配置されるとともに、外輪２と接する。ころ６は円すい形状のころである。内輪５の外周表面１６において、溝１９と隣接する領域は、溝１９の内周面から当該領域にまで延在する硬化領域１５と、硬化領域１５より溝１９から離れた位置に配置されるとともに硬化領域１５より硬度の低い非硬化領域１８とを含む。なお、図２に示した内輪５の外周表面１６において溝１９と隣接する領域とは、内輪５の中心軸２５に沿った方向において溝１９を挟むとともにころ６の中心軸に沿って延びる領域である。異なる観点から言えば、内輪５の外周表面１６では、環状の溝１９に隣接するとともに溝１９に沿って硬化領域１５が形成されている。また異なる観点から言えば、硬化領域１５と非硬化領域１８との境界部１７は溝１９に沿って環状に配置されている。硬化領域１５は溝１９の底面および側面から外周表面１６にまで延びるように形成されている。
【００１８】
また、転走面である溝１９の底面が内輪５の中心軸２５となす角度θは４０°以上５０°以下である。また、当該角度θは４５°であってもよい。
【００１９】
＜複列円すいころ軸受の作用効果＞
図１および図２に示した複列円すいころ軸受１では、内輪５の外周表面１６が非硬化領域１８を含んでいるので、当該非硬化領域１８に対して穴あけ加工などの機械加工を容易に行うことができる。また、外輪２も同様に非硬化領域１８を有しているので、硬化領域１５を形成する熱処理を実施した後にボルト用孔８を容易に形成することができる。
【００２０】
上記複列円すいころ軸受１において、転走面である溝１９の底面が内輪５の中心軸２５となす角度θは４０°以上５０°以下となっているので、当該複列円すいころ軸受１のみで大きな作用点距離を得ることができる。このため、風力発電装置の主軸用の軸受として当該複列円すいころ軸受１を適用することで、当該主軸用の軸受として円筒ころ軸受を複数適用するといった構成よりも、風力発電機の主軸用の軸受部の寸法を小さくすることができる。
【００２１】
＜複列円すいころ軸受を適用した風力発電装置の構成＞
図３を参照しながら、図１に示した複列円すいころ軸受を適用した風力発電装置の構成を説明する。
【００２２】
図３を参照して、風力発電装置１０は、主軸２２と、ブレード３０と、増速機４０と、発電機５０と、主軸受６０とを主に備える。増速機４０、発電機５０および主軸受６０は、ナセル９０に格納されている。ナセル９０は、タワー１００によって支持される。つまり、風力発電装置のタワー１００の上端部には、ナセル９０が設けられている。
【００２３】
主軸２２の先端部に接続されたロータヘッド２０には複数のブレード３０が取り付けられている。主軸２２はナセル９０内部で支持される。主軸２２の回転は、増速機４０を経由して発電機５０へと伝達される。
【００２４】
主軸２２は、ロータヘッド２０からナセル９０内に進入して増速機４０の入力軸に接続される。主軸２２は主軸受６０によって回転自在に支持される。そして、主軸２２は、風力を受けたブレード３０により発生する回転トルクを、増速機４０の入力軸へ伝達する。ブレード３０は、風力を回転トルクに変換して主軸２２に伝達する。
【００２５】
主軸受６０は、ナセル９０内において固設され、主軸２２を回転自在に支持する。主軸受６０は、図１および図２に示した複列円すいころ軸受１によって構成される。また、主軸受６０として用いられる図１および図２に示した複列円すいころ軸受１は、図２に示した外輪２のボルト用孔８に挿通されるボルトによりナセル９０に固定されている。
【００２６】
増速機４０は、主軸２２と発電機５０との間に設けられ、主軸２２の回転速度を増速して発電機５０へ出力する。一例として、増速機４０は、遊星ギヤや中間軸、高速軸等を含む歯車増速機構によって構成される。発電機５０は、増速機４０の出力軸６１に接続され、増速機４０から受ける回転トルクによって発電する。発電機５０は、たとえば、誘導発電機によって構成される。
【００２７】
風力発電装置は、地上に固定されたタワー１００に対して、風向に応じてナセル９０を回転させるヨー運動を行なうことが可能に構成されている。好ましくは、風上にブレード３０側が位置するようにナセル９０が回転される。
【００２８】
また、風力発電装置１０は、風力の強さに応じてブレード３０の風の方向に対する角度（以下、ピッチと称する）を変化させることによって、適度な回転を得るように構成されていてもよい。また、風車の起動・停止を行なう場合にも同様に、ブレードピッチを制御するように構成されていてもよい。また、主軸２２を１回転させる間においても、各ブレード３０が数度揺動するように制御されていてもよい。このようにすることによって、風から得ることのできるエネルギーの量を調整することができる。たとえば、強風時などでは、風車の回転を抑制するためにブレードの風受け面（翼面、羽面ともいう）を風の方向と平行にする。
【００２９】
＜複列円すいころ軸受の軌道輪および複列円すいころ軸受の製造方法＞
図４〜図９を参照しながら、複列円すいころ軸受の軌道輪および複列円すいころ軸受の製造方法を説明する。なお、軌道輪の製造方法としては主に内輪部材３ａ（図２参照）の製造方法について説明するが、内輪部材３ｂ（図２参照）や外輪２についても同様に製造することができる。
【００３０】
図４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、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Ｓ５３Ｃ、ＳＵＰ１３、ＳＣＭ４４５、ＳＡＥ規格８６６０Ｈなどが挙げられる。
【００３１】
図５および図６に示すように、成形体は鋼から構成され、底面が軌道輪の転走面１１となるべき環状の溝１９が外周面に形成されている。また、成形体においては、溝１９に隣接する領域が軌道輪（内輪部材３ｂ）の外周表面となるべき点線１４で示す位置より外側に延在する余肉部１２、１３を含む。ここで、成形体の中心軸に沿った方向における余肉部１２の厚みは、たとえば１ｍｍ以上５ｍｍ以下とすることができる。また、成形体の中心軸に対して垂直な径方向における余肉部１３の厚みは、たとえば１ｍｍ以上５ｍｍ以下とすることができる。
【００３２】
次に、工程（Ｓ２０）として、焼ならし工程が実施される。この工程（Ｓ２０）では、工程（Ｓ１０）において作製された成形体がＡ１変態点以上の温度に加熱された後、Ａ１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。
【００３３】
次に、図４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（Ｓ３０）として実施される誘導加熱工程と、工程（Ｓ３５）として実施される加熱停止保持工程と、工程（Ｓ４０）として実施される冷却工程とを含んでいる。工程（Ｓ３０）では、図７および図８を参照して、誘導加熱コイルとしてのコイル１２１が、成形体において転動体が転走すべき面である転走面１１（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１１に面して転走面１１の加熱に寄与する領域である誘導加熱領域１２１Ａは、図７および図８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１２１において転走面１１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。
【００３４】
次に、成形体が中心軸周り、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、成形体の転走面１１を含む表層領域がＡ１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が形成される。このとき、転走面１１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。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３を参照して、外形ｄ１が２０００ｍｍ、内径ｄ２が１８６０ｍｍ、幅ｔが１００ｍｍの成形体の転走面１１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。
【００３５】
次に、工程（Ｓ３５）として、工程（Ｓ３０）において加熱領域が形成された成形体は、加熱が停止された状態で保持される。工程（Ｓ３５）は、周方向における温度のばらつきを抑制するために、誘導加熱完了後、ＭＳ点以下の温度への冷却前に実施される。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。
【００３６】
次に、工程（Ｓ４０）においては、工程（Ｓ３０）において形成された加熱領域を含む成形体全体に対して、たとえば冷却液としての水が噴射されることにより、加熱領域全体がＭＳ点以下の温度に同時に冷却される。これにより、加熱領域がマルテンサイトに変態し、転走面１１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。
【００３７】
次に、工程（Ｓ５０）として焼戻工程が実施される。この工程（Ｓ５０）では、工程（Ｓ３０）および（Ｓ４０）において焼入硬化された成形体が、たとえば炉内に装入され、Ａ１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。
【００３８】
次に、工程（Ｓ６０）として仕上工程が実施される。この工程（Ｓ６０）では、図９に示すように成形体の余肉部１２、１３を除去することで内輪部材３ａの形状を整えるとともに、その他の必要な加工、たとえば転走面１１に対する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、複列円すいころ軸受の内輪を構成する内輪部材３ａが完成する。内輪部材３ａは、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１１に沿って全周にわたって均質に形成されている。
【００３９】
また、内輪部材３ａは、上述のように熱処理後に余肉部１２、１３を除去することによって内輪部材３ａの外周表面１６において溝１９と隣接する領域（図９では、外周表面１６において溝１９から見て内輪部材３ａの中心軸寄りに位置する領域）に硬化領域１５と非硬化領域１８とが露出する。したがって、内輪部材３ａの外周表面１６において硬化領域１５と非硬化領域１８とが形成されていることを検出することで、当該内輪部材３ａが上述した本開示に係る軌道輪の製造方法を用いて製造されたものであるか否かを容易に検知することができる。外周表面１６において溝１９と隣接する領域に硬化領域１５と非硬化領域１８とが形成されていることを検出する方法は、硬度測定など従来周知の任意の方法を用いることができる。ここで、外周表面１６における硬化領域１５の幅、つまり溝１９の開口端部から硬化領域１５の端部までの距離は２ｍｍ以上１０ｍｍ以下とすることができる。また、図９では外周表面１６において溝１９から見て内輪部材３ａの中心軸寄りに位置する領域だけに、硬化領域１５と非硬化領域１８との両方が形成されており、外周表面１６において溝１９から見て外周側に位置する領域には硬化領域１５だけが露出している。しかし、本開示においては、外周表面１６において、硬化領域１５と非硬化領域１８との両方が露出するのは、溝１９からみて内輪部材３ａの外周側の領域のみであってもよいし、溝１９から見て外周側の領域および上記中心軸寄りに位置する領域の両方であってもよい。
【００４０】
なお、上述のように熱処理を実施するときに余肉部１２、１３（図９参照）を形成しなかった場合には、図１３に示すように内輪部材３ａにおいて外輪２（図２参照）と対向する面である外周表面１６の全面に硬化領域１５が形成される。これは、余肉部１２、１３が存在しないため内輪部材３ａの外周表面１６の全体が誘導加熱により加熱されるためである。
【００４１】
さらに、工程（Ｓ７０）として組立工程が実施される。この工程（Ｓ７０）では、上述のように作製された内輪部材３ａと、上記内輪部材３ａと同様に作製された内輪部材３ｂおよび外輪２とが、別途準備された転動体としてのころ６（図２参照）、保持器７（図２参照）、内輪間座４（図２参照）などと組み合わされることにより、図１および図２に示したような複列円すいころ軸受１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複列円すいころ軸受の製造方法は完了する。また、異なる観点から言えば、図１および図２に示した複列円すいころ軸受１の製造方法は、軌道輪（図２に示す外輪２、内輪部材３ａ、３ｂ、内輪間座４）を準備する工程と、円すい形状のころ６を準備する工程と、軌道輪ところとを組み合わせて複列円すいころ軸受１を組立てる工程とを備える。軌道輪（内輪部材３ａ、３ｂ）は上述した軌道輪の製造方法により製造される。
【００４２】
本実施の形態では、工程（Ｓ３０）において、成形体の転走面１１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、成形体に加熱領域が形成される。そのため、成形体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、加熱領域全体がＭＳ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である硬化領域１５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。
【００４３】
さらに、本実施の形態では、工程（Ｓ３０）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１２１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）１０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。さらに、本実施の形態では、工程（Ｓ３５）において、成形体は加熱が停止された状態で保持される。そのため、成形体の周方向における温度のばらつきを抑制することができる。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
なお、上記工程（Ｓ２０）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Ｓ５３Ｃ、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。
【００４７】
この工程（Ｓ２０）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ため、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内輪部材３ａ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。
【００４８】
さらに、上記工程（Ｓ３０）では、成形体は少なくとも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１２１は、成形体の転走面１１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。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。
【００４９】
＜上記製造方法の作用効果＞
図４〜図９に示した本開示に係る軌道輪の製造方法は、複列円すいころ軸受の軌道輪の製造方法であって、上述のように成形体を準備する工程（Ｓ１０）と、加熱領域を形成する工程（Ｓ３０）と、成形体を加熱が停止された状態に保持する工程（Ｓ３５）と、冷却する工程（Ｓ４０）と、除去する工程（Ｓ６０）とを備える。成形体を準備する工程（Ｓ１０）では、鋼から構成され、底面が軌道輪の転走面１１となるべき環状の溝１９が外周面に形成された成形体を準備する。加熱領域を形成する工程（Ｓ３０）では、成形体を誘導加熱することにより、溝１９の底面を含み、Ａ１点以上の温度に加熱された加熱領域を形成する。成形体を加熱が停止された状態に保持する工程（Ｓ３５）は、加熱領域を形成する工程（Ｓ３０）の後、冷却する工程（Ｓ４０）の前に、実施される。冷却する工程（Ｓ４０）では、加熱領域全体をＭｓ点以下の温度に同時に冷却する。成形体を準備する工程（Ｓ１０）では、成形体において溝１９に隣接する領域が軌道輪の外周表面となるべき位置より外側に延在する余肉部１２、１３を含む。除去する工程（Ｓ６０）では、冷却する工程（Ｓ４０）の後、成形体から余肉部１２、１３を除去する。
【００５０】
このようにすれば、誘導加熱によって軌道輪を構成する内輪部材３ａの転走面１１となるべき溝１９の底面を含む加熱領域に選択的に焼入れ処理を行うことができるので、防浸炭処理を伴った浸炭熱処理を行う場合より軌道輪の製造工程を簡略化できるとともに、工程に要する時間も短縮できる。このため、軌道輪の製造コストを低減することができる。
【００５１】
また、加熱対象となっている溝１９に隣接して余肉部１２、１３が存在する状態で焼入れ処理を行うので、余肉部１２、１３が無い場合における溝１９の開口端部、つまり溝１９の内周面と軌道輪としての内輪部材３ａの外周表面との接続部（角部）が過加熱あるいは過冷却されることで当該部分に焼割れなどの不具合が発生する可能性を低減できる。つまり、上述した余肉部１２、１３が形成されていることで、加熱領域を形成する工程（Ｓ３０）や冷却する工程（Ｓ４０）における溝１９の周囲での加熱状態や冷却状態を均一化することができる。異なる観点から言えば、当該余肉部１２、１３を形成することにより、溝１９の周囲における質量効果による焼入れのむらの発生を抑制できる。
【００５２】
上記軌道輪の製造方法において、図７などに示すように成形体は環状の形状を有していてもよい。成形体を準備する工程（Ｓ１０）において、成形体の余肉部１２、１３は、成形体の中心軸方向において溝１９を挟むように環状に配置されていてもよい。この場合、溝１９の全周に隣接するように余肉部１２、１３を配置することになるので、溝１９全体について焼入れのむらの発生を抑制することができる。
【００５３】
上記軌道輪の製造方法では、成形体を準備する工程（Ｓ１０）において、成形体の溝１９の底面が中心軸となす角度θ（図２参照）は４０°以上５０°以下であってもよい。この場合、上記角度θが上述のような数値範囲となる、いわゆる急勾配複列円すいころ軸受の軌道輪（内輪部材３ａ）においては、当該軌道輪の外周表面において溝１９と隣接する部分と溝１９の底面に連なる部分とで焼入れ処理時の加熱状態や冷却状態に差が発生し易い。そのため、本開示に係る軌道輪の製造方法が特に有効である。
【００５４】
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（Ｓ１０）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。
【００５５】
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（Ｓ１０）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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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、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。
【００６４】
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る。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
図１および図２に示した複列円すいころ軸受の製造方法は、軌道輪を準備する工程と、円すい形状のころを準備する工程と、軌道輪ところとを組み合わせて複列円すいころ軸受を組立てる工程とを備える。軌道輪を構成する内輪部材３ａ、３ｂは上記軌道輪の製造方法により製造される。このようにすれば、焼割れなどの不具合を発生させることなく、かつ製造コストの増大を招くことなく、十分な特性の内輪部材３ａ、３ｂを備えた複列円すいころ軸受１を得ることができる。
【００６９】
（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における内輪および転がり軸受の製造方法は、工程（Ｓ３０）におけるコイル１２１の配置において、実施の形態１の場合とは異なっている。
【００７０】
すなわち、図１０を参照して、実施の形態２における工程（Ｓ３０）では、成形体を挟んで一対のコイル１２１が配置される。そして、成形体が矢印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、成形体の転走面１１を含む表層領域がＡ１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。
【００７１】
また、図１１を参照して、実施の形態２における工程（Ｓ３０）では、成形体の外周面に形成された転走面１１に沿って複数の（３つ以上：ここでは６個の）コイル１２１が配置される。そして、実施の形態１の場合と同様に、成形体が矢印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、成形体の転走面１１を含む表層領域がＡ１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。
【００７２】
このように、コイル１２１が成形体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は成形体の周方向において等間隔に配置されることが好ましい。
【００７３】
（実施の形態３）
次に、本発明のさらに他の実施の形態である実施の形態３について説明する。実施の形態３における内輪の製造方法は、基本的には実施の形態１および２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３における内輪の製造方法は、工程（Ｓ３０）における温度計１２２の配置において、実施の形態１および２の場合とは異なっている。
【００７４】
すなわち、図１２を参照して、実施の形態３における工程（Ｓ３０）では、加熱領域である転走面１１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３の工程（Ｓ３０）では、成形体の転走面１１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。
【００７５】
これにより、転走面１１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１１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３における転がり軸受の内輪の製造方法によれば、転走面１１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。
【００７６】
なお、上記実施の形態においてはコイル１２１を固定し、成形体を回転させる場合について説明したが、成形体を固定し、コイル１２１を成形体の周方向に回転させてもよいし、コイル１２１および成形体の両方を回転させることにより、コイル１２１を成形体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。
【００７７】
さらに、成形体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。
【００７８】
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（Ｓ３０）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（Ｓ３０）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。
【００７９】
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。
【００８０】
以上のように本発明の実施の形態について説明を行ったが、上述の実施の形態を様々に変形することも可能である。また、本発明の範囲は上述の実施の形態に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むことが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本実施形態は、風力発電装置に適用される複列円すいころ軸受に特に有利に適用される。
【符号の説明】
【００８２】
１  軸受、２  外輪、３ａ，３ｂ  内輪部材、４  内輪間座、５  内輪、６  ころ、７  保持器、８  ボルト用孔、９  転走面、１０  風力発電装置、１１  転走面、１２，１３  余肉部、１４  点線、１５  硬化領域、１６  外周表面、１７  境界部、１８  非硬化領域、１９  溝、２０  ロータヘッド、２２  主軸、２５  中心軸、３０  ブレード、４０  増速機、５０  発電機、６０  主軸受、６１  出力軸、９０  ナセル、１００  タワー、１２１  コイル、１２１Ａ  誘導加熱領域、１２２  温度計。
【図１】
2017082943.tif 000003
【図２】
2017082943.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2017082943.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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