JP2005048881A - 組合せ軸受、単列軸受、複列軸受の軌道輪の製造方法及び組合せ軸受、単列軸受、複列軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】 加工工程数及び加工時間を減らすと共に、生産コストの低減と生産リードタイムの短縮を実現する。
【解決手段】 ２個の軌道輪が組み合わされた４点接触玉軸受の前記軌道輪を製造する方法であって、２個の軌道輪を軸方向に組み合わせた際の軸方向長さより所定寸法長いリング状部材２１に対して各軌道輪に必要な所定の加工を施した後、加工精度の保証検査を行い、次いで、リング状部材２１を２個のリング単体３１に分割すべく該リング状部材２１をワイヤーカット放電加工で切断した後、該リング単体３１の切断面を研削加工して完成軌道輪２１ａを得る。
【選択図】 図１

Description

本発明は、組合せ軸受、単列軸受、複列軸受の軌道輪の製造方法に関し、例えば多点接触玉軸受の分割された軌道輪、２列組合せアンギュラ玉軸受の軌道輪、２列組合せ円錐ころ軸受の軌道輪等の製造方法に関する。

図１０に、４点接触玉軸受の二つに分割された外輪の従来の製造方法を示す。
まず、２個の軌道輪を製造すべく、１個ずつのリング単体１で成形加工を行った後、それぞれのリング単体１に対して熱処理を施し、次いで、各リング単体１について、砥石２によるリング単体１の両端面の平面研削加工、砥石３によるリング単体１の外径研削加工及び砥石４によるリング単体１の溝研削加工を行い、更に、揺動砥石５によるリング単体１の溝の超仕上げ加工を行うことにより、２個の完成軌道輪１ａを得る。

なお、図において、符号６は平面研削加工でリング単体１の外周部に配置される案内板、７は外径研削加工でリング単体１の砥石３の反対側に配置される調整車、８は外径研削加工でリング単体１の外周部に配置されるブレード、９は溝研削加工及び超仕上げ加工でリング単体１の溝の反対側の端面に配置されるバッキングプレート、１０は溝研削加工及び超仕上げ加工でリング単体１の外周部を支持するシュー、１１は超仕上げ加工でリング単体１の溝側の端面に配置されるプレッシャーロールである。

そして、上記のようにして得られた複数個の完成軌道輪１ａの全てについて、個別に溝径寸法（２点：Ｒゴシックオフセット量を間接的に保証）、溝Ｒ寸法、外径（又は内径寸法）及び平面幅寸法を測定して精度保証を行った後、組合せのための選別を行い、選別された２個の完成軌道輪１ａを組み合わせる。
ここで、４点接触玉軸受は、図１１（内輪が分割軌道輪の場合）に示すように、内輪１２の溝１２ａ、外輪１３の溝１３ａがそれぞれ２つの溝曲率を持つゴシックアーチ溝で形成されており、設計上必要とされる接触角（例えば２５°）になるように、内輪１２又は外輪１３の溝中心点Ｒｉ（Ｒｅ）が軸方向にずれている（以下、この溝中心Ｒｉ（Ｒｅ）間の軸方向距離をＲゴシックオフセット量（Ｌｉ又はＬｅ）という）。

従って、４点接触玉軸受は、標準の単一Ｒの溝曲率を持つ玉軸受（例えば深溝玉軸受やアンギュラ玉軸受）に比べて、Ｒゴシックオフセット量（Ｌｉ又はＬｅ）の寸法精度保証も重要となる。

上記従来の４点接触玉軸受の軌道輪の製造方法においては、２個の軌道輪を製造するために１個ずつのリング単体１に対して加工を行っているため、加工工程数及び加工時間が増加すると共に、組み合わせた２個の完成軌道輪１ａの軸受機能を満足させるために完成軌道輪１ａの溝径、溝Ｒ寸法・形状及び外径（又は内径）を測定してそれぞれの相互差を最小にする精度保証及び選別を軌道輪１ａの完成後に全ての軌道輪１ａについて行う必要があり、生産コストが増加すると共に生産リードタイムが長くなるという問題がある。

本発明はこのような不都合を解消するためになされたものであり、加工工程数及び加工時間を減らすことができると共に、複数個の完成軌道輪の溝径相互差、溝Ｒ寸法・形状の相互差及び外径（又は内径）の相互差を軌道輪完成後の精度保証を行うことなく最小にすることができるようにして生産コストの低減と生産リードタイムの短縮を実現することができる軌道輪の製造方法及び該製造方法によって得られた軌道輪を用いた転がり軸受を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、複数個の軌道輪が組み合わされた組合せ軸受の前記軌道輪を製造する方法であって、
前記複数の軌道輪を軸方向に組み合わせた際の軸方向長さより所定寸法長いリング状部材に対して各軌道輪に必要な所定の加工を施した後、加工精度の保証検査を行い、次いで、前記リング状部材を複数個のリング単体に分割すべく該リング状部材を切断加工した後、該リング単体の切断面を研削加工して完成軌道輪を得ることを特徴とする。

請求項２に係る発明は、請求項１において、前記リング状部材の切断加工がワイヤーカット放電加工であることを特徴とする。
請求項３に係る発明は、請求項２において、前記ワイヤーカット放電加工は前記リング状部材を回転させて行うことを特徴とする。
請求項４に係る発明は、請求項２又は３において、前記ワイヤーカット放電加工に用いるワイヤーの線径を、加工液の種類及びワイヤーの送り速度に応じて設定することを特徴とする。

請求項５に係る発明は、請求項１〜４のいずれか一項において、前記リング状部材の前記切断部分の内径側及び／又は外径側に周方向溝を設けたことを特徴とする。
請求項６に係る発明は、請求項１〜５のいずれか一項に記載した組合せ軸受の軌道輪の製造方法によって得られた完成軌道輪を用いて製作された組合せ軸受であることを特徴とする。

請求項７に係る発明は、内外輪の少なくとも一方が軸方向に分割された複数の軌道輪を備えた単列軸受の前記軌道輪を製造する方法であって、
前記複数個の軌道輪を軸方向に組み合わせた際の軸方向長さより所定寸法長いリング状部材に対して各軌道輪に必要な所定の加工を施した後、加工精度の保証検査を行い、次いで、前記リング状部材を複数個のリング単体に分割すべく該リング状部材を切断加工した後、該リング単体の切断面を研削加工して完成軌道輪を得ることを特徴とする。

請求項８に係る発明は、請求項７において、前記リング状部材の切断加工がワイヤーカット放電加工であることを特徴とする。
請求項９に係る発明は、請求項８において、前記ワイヤーカット放電加工は前記リング状部材を回転させて行うことを特徴とする。
請求項１０に係る発明は、請求項８又は９において、前記ワイヤーカット放電加工に用いるワイヤーの線径を、加工液の種類及びワイヤーの送り速度に応じて設定することを特徴とする。

請求項１１に係る発明は、請求項７〜１０のいずれか一項において、前記リング状部材の前記切断部分の内径側及び／又は外径側に周方向溝を設けたことを特徴とする。
請求項１２に係る発明は、請求項７〜１１のいずれか一項に記載した単列軸受の軌道輪の製造方法によって得られた完成軌道輪を用いて製作された単列軸受であることを特徴とする。

請求項１３に係る発明は、内外輪の少なくとも一方が軸方向に分割された複数の軌道輪を備えた複列軸受の前記軌道輪を製造する方法であって、
前記複数個の軌道輪を軸方向に組み合わせた際の軸方向長さより所定寸法長いリング状部材に対して各軌道輪に必要な所定の加工を施した後、加工精度の保証検査を行い、次いで、前記リング状部材を複数個のリング単体に分割すべく該リング状部材を切断加工した後、該リング単体の切断面を研削加工して完成軌道輪を得ることを特徴とする。

請求項１４に係る発明は、請求項１３において、前記リング状部材の切断加工がワイヤーカット放電加工であることを特徴とする。
請求項１５に係る発明は、請求項１４において、前記ワイヤーカット放電加工は前記リング状部材を回転させて行うことを特徴とする。
請求項１６に係る発明は、請求項１４又は１５において、前記ワイヤーカット放電加工に用いるワイヤーの線径を、加工液の種類及びワイヤーの送り速度に応じて設定することを特徴とする。

請求項１７に係る発明は、請求項１３〜１６のいずれか一項において、前記リング状部材の前記切断部分の内径側及び／又は外径側に周方向溝を設けたことを特徴とする。
請求項１８に係る発明は、請求項１３〜１７のいずれか一項に記載した複列軸受の軌道輪の製造方法によって得られた完成軌道輪を用いて製作された複列軸受であることを特徴とする。

請求項１、２、７、８、１３又は１４の発明によれば、複数個の軌道輪を製造するために複数個の軌道輪を軸方向に組み合わせた際の軸方向長さより所定寸法長いリング状部材に対して各軌道輪に必要な所定の加工を施した後、加工精度の保証検査を行い、次いで、リング状部材を複数個のリング単体に分割すべく該リング状部材を例えばワイヤーカット放電加工等で切断した後、該リング単体の切断面を研削加工して完成軌道輪を得るようにしているので、複数個の軌道輪に対する加工をリング状部材に対して一回の加工で同時に行うことによる加工工程数の削減及び加工時間の短縮が可能になると共に、複数個の完成軌道輪の溝径相互差、溝Ｒ寸法・形状の相互差及び外径の相互差を軌道輪完成後に精度保証を行うことなく最小にすることができるので、生産コストの削減と生産リードタイムの短縮を実現することができる。

請求項３、９又は１５の発明では、リング状部材を回転させてワイヤーカット放電加工を行うことにより、リング単体の切断面の平面平坦度の向上及び加工時間の短縮化を図ることができる。
請求項４、１０又は１６の発明では、ワイヤーの線径を加工液の種類やワイヤーの送り速度に応じて設定することにより、完成軌道輪を組み合わせた際の溝寸法精度を高めることができる。

請求項５、１１又は１７の発明では、リング状部材の外径側及び／又は内径側の切断位置に周方向溝を形成しているので、ワイヤー等によるリング状部材の径方向の切断寸法を小さくすることによる切断時間の短縮化と切断後の角Ｒ面取りの形成の容易化を図ることができる。
請求項６、１２又は１８の発明では、それぞれ寸法精度の優れた組合せ軸受、単列軸受又は複列軸受を得ることができる。

以下、本発明の実施の形態の一例を図を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態の一例である外輪分割構造の４点接触玉軸受の軌道輪の製造方法を工程別に示す説明図、図２はリング状部材の要部断面図、図３はリング状部材の両端面におけるワイヤーカット放電加工前後の平面平坦度の変化を示すグラフ図、図４はリング状部材におけるワイヤーカット放電加工前後の外径真円度の変化を示すグラフ図、図５はワイヤーカット放電加工後の切断面の平面平坦度と該切断面に平面研削加工を施した後の平面平坦度との比較を示すグラフ図、図６はワイヤーカット放電加工後の切断面の面粗さと該切断面に平面研削加工を施した後の面粗さとの比較を示すグラフ図、図７は従来法と本発明法との加工時間の比較を示すグラフ図、図８は本発明の他の実施の形態である２列組合せアンギュラ玉軸受の軌道輪の製造方法に用いるリング状部材の要部断面図、図９は軸受の種類を説明するための要部断面図である。なお、本実施の形態では、単列軸受の軌道輪として、４点接触玉軸受の外輪を例に採る。

ここで、単列軸受とは、転動体が軸方向に一列配置された軸受であり、図９（ｂ）に示す構造を持つものをいう。
本発明の実施の形態の一例である外輪分割構造の４点接触玉軸受（単列軸受）の軌道輪の製造方法は、２個の軌道輪（外輪）を製造すべく、図２に示すように、軌道輪を軸方向に組み合わせた際の軸方向長さより所定寸法長いリング状部材２１に成形加工及び熱処理を施した後、図１に示すような第１工程から第６工程を経る。
（第１工程）
一個のリング状部材２１について、砥石２２によるリング状部材２１の両端面の平面研削加工、砥石２３によるリング状部材２１の外径研削加工及び砥石２４によるリング状部材２１の溝研削加工（単一Ｒ形状）を行う。このとき、リング状部材２１の軸方向幅寸法は、軸受呼称幅寸法（２個の軌道輪の呼称幅寸法の和＋Ｒゴシックオフセット量Ｌｅ）に加工する。また、溝の単一Ｒ中心は、軸受呼称幅寸法の１／２の線上にある加工を行う。

なお、図において、符号２６は平面研削加工でリング状部材２１の外周部に配置される案内板、２７は外径研削加工でリング状部材２１の砥石２３の反対側に配置される調整車、２８は外径研削加工でリング状部材２１の外周部に配置されるブレード、２９は溝研削加工でリング状部材２１の一方の端面に配置されるバッキングプレート、３０は溝研削加工でリング状部材２１の外周部を支持するシューである。
（第２工程）
前記第１工程を経たリング状部材２１の端面および外径面と基準として揺動砥石２５による溝面の超仕上げ加工を行う。
（第３工程）
前記第２工程を経た複数個のリング状部材２１に対して、抜き取り検査で平面部（端面：平坦度）、外径寸法、溝径、溝Ｒ寸法を測定して加工精度の保証を行う。
（第４工程）
ワイヤーカット放電加工にて、前記第３工程を経たリング状部材２１の外径面の軸方向幅の１／２位置にワイヤーＷの線径の中心を配置して該ワイヤーＷをリング状部材２１の径方向に送ることにより、リング状部材２１を切断して２個のリング単体３１に分割する。

このとき、リング状部材２１の一方の端面及び外径面を加工基準として該リング状部材２１を回転（例えばマグネットシュータイプ式）させてワイヤーカット放電加工を行うことにより、リング単体３１の切断面の平面平坦度の向上及び加工時間の短縮化を図ることができる。
また、この実施の形態では、図２に示すように、リング状部材２１の外径面及び内径面の切断位置に断面略Ｖ字状の周方向溝３２を形成しているので、ワイヤーＷによるリング状部材２１の径方向の切断寸法を小さくすることによる切断時間の短縮化と切断後の角Ｒ面取りの形成の容易化を図ることができる。

ここで、ワイヤーカット放電加工でのワイヤーＷによるリング状部材２１の切断幅は、加工液及びワイヤーＷの送り速度に応じて該ワイヤーＷの線径の１３０〜２００％の範囲で変化する。
溝のＲゴシックオフセット量ＬｅとワイヤーＷによるリング状部材２１の切断幅と後述する第５工程での平面研削加工（２個同時）時の研削取代分が次式（１）の関係になるように、平面研削条件及びワイヤーカット加工条件（ワイヤーＷの線径、ワイヤーＷの送り速度、加工液の種類）を選定してやれば、接触角のばらつきの少ない精度保証ができる。

溝のＲゴシックオフセット量Ｌｅ＝ワイヤーカット切断幅＋（分割輪片側研削取代×２）…（１）
表１にワイヤーＷの送り速度を一定にした場合の加工液の相違（水、油）によるワイヤー線径と切断幅との関係を示す。

また、図３にワイヤーカット放電加工の前後におけるリング状部材２１の両端面（ワイヤーカットを施していない方の端面）の平面平坦度の変化を示し、図４にワイヤーカット放電加工の前後におけるリング状部材２１の外径真円度の変化を示す。なお、各図において、ワイヤーカット放電加工後の基準側とは、図１のリング状部材２１のバッキングプレート２９側、反基準側とはバッキングプレート２９から離間する側である。

ワイヤーカット放電加工の前後におけるリング状部材２１の両端面の平面平坦度及び外径真円度の変化は、熱処理加工等による内部応力のバランスの崩れからの発生が主因であるが、これらの変化は軸受精度上問題とならないレベルである。
（第５工程）
前記第４工程で得られた２個のリング単体３１の切断面の反対側の端面を基準面としてこの面を例えばマグネットプレート３３に載置し、この状態で該マグネットプレート３３を回転させて前記切断面をＲゴシックオフセット量が確保できるまで２個同時に砥石３５により平面研削する。この平面研削加工を施すことにより、ワイヤーカット放電加工による切断面の平面平坦度及び平面の面粗さを同時に確保することができ、また、ワイヤーカット切断表面の熱変質層を除去することができる。これにより、２個の完成軌道輪２１ａを得る。

図５に切断面の平面研削加工前後の平面平坦度を示し、図６に切断面の平面研削加工前後の平面面粗さを示す。平面研削加工後は、平面平坦度及び平面面粗さ共に高精度に仕上がっており、問題ない。
（第６工程）
前記第５工程を経て得られた２個の完成軌道輪２１ａを組み合わせることにより、４点接触玉軸受の外輪が完成する。

上記の説明から明らかなように、この実施の形態では、２個の軌道輪を製造するために二個の軌道輪を軸方向に組み合わせた際の軸方向長さより所定寸法長いリング状部材２１に対して各軌道輪に必要な所定の加工を施した後、加工精度の保証検査を行い、次いで、リング状部材２１を２個のリング単体３１に分割すべく該リング状部材２１をワイヤーカット放電加工で切断した後、該リング単体の切断面を研削加工して完成軌道輪２１ａを得るようにしているので、外径部及び溝部の研削、超仕上げ加工を一回の加工で同時に行うことによる加工工程数の削減及び加工時間の短縮が可能になると共に、２個の完成軌道輪２１ａの溝径相互差、溝Ｒ寸法・形状の相互差及び外径の相互差を軌道輪完成後に精度保証を行うことなく最小にすることができるので、生産コストの削減と生産リードタイムの短縮を実現することができる。

なお、この実施の形態では、切断加工法として、ワイヤーカット放電加工を用いているが、レーザー加工や超音波加工等、その他の切断加工法を用いても良い。
図７に加工ロット数における１セット当たりの従来例（図９）と本発明例（図１）の加工時間の比較データを示す。図から本発明例は従来例に比べて加工時間が減少しているのが判る（従来方法の加工時間を１００％とした比較値である）。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
例えば、上記実施の形態では、単列軸受である４点接触玉軸受の外輪分割軌道輪に本発明を適用した場合を例に採ったが、これに限定されず、例えば、４点接触玉軸受の内輪分割軌道輪、３点接触玉軸受の分割軌道輪、図９（ａ）に示すような組合せ軸受である２列組合せアンギュラ玉軸受や２列組合せ円錐ころ軸受等、内外径相互差の管理を必要とする軸受の内輪或いは外輪の加工に本発明を適用しても構わない。図８に２列組合せアンギュラ玉軸受の２個の外輪を製造する場合のリング状部材４１の例を示す。

なお、組合せ軸受とは、複数個の単列軸受を組み合わせたもので、通常、内径寸法、外径寸法相互差が抑えられている。
更に、図９（ｃ）に示すように、複列軸受に本発明を適用してもよい。ここでいう複列軸受とは、転動体が軸方向に２列以上配置された軸受であり、内外輪の少なくとも一方が分割された構造をいう。

本発明の実施の形態の一例である外輪分割構造の４点接触玉軸受の軌道輪の製造方法を工程別に示す説明図である。 リング状部材の要部断面図である。 リング状部材の両端面におけるワイヤーカット放電加工前後の平面平坦度の変化を示すグラフ図である。 リング状部材におけるワイヤーカット放電加工前後の外径真円度の変化を示すグラフ図である。 ワイヤーカット放電加工後の切断面の平面平坦度と該切断面に平面研削加工を施した後の平面平坦度との比較を示すグラフ図である。 ワイヤーカット放電加工後の切断面の平面面粗さと該切断面に平面研削加工を施した後の平面面粗さとの比較を示すグラフ図である。 従来法と本発明法との加工時間の比較を示すグラフ図である。 本発明の他の実施の形態である２列組合せアンギュラ玉軸受の軌道輪の製造方法に用いるリング状部材の要部断面図である。 軸受の種類を説明するための要部断面図で、（ａ）は組合せ軸受、（ｂ）は単列軸受、（ｃ）は複列軸受である。 ４点接触玉軸受の二つに分割された外輪の従来の製造方法を示す説明図である。 内輪分割構造の４点接触玉軸受の外輪及び内輪を示す要部断面図である。

符号の説明

２１ リング状部材
２１ａ 完成軌道輪
３１ リング単体
３２ 周方向溝
Ｗ ワイヤー

Claims (18)

1. 複数個の軌道輪が組み合わされた組合せ軸受の前記軌道輪を製造する方法であって、
   前記複数個の軌道輪を軸方向に組み合わせた際の軸方向長さより所定寸法長いリング状部材に対して各軌道輪に必要な所定の加工を施した後、加工精度の保証検査を行い、次いで、前記リング状部材を複数個のリング単体に分割すべく該リング状部材を切断加工した後、該リング単体の切断面を研削加工して完成軌道輪を得ることを特徴とする組合せ軸受の軌道輪の製造方法。
2. 前記リング状部材の切断加工がワイヤーカット放電加工であることを特徴とする請求項１に記載した組合せ軸受の軌道輪の製造方法。
3. 前記ワイヤーカット放電加工は前記リング状部材を回転させて行うことを特徴とする請求項２に記載した組合せ軸受の軌道輪の製造方法。
4. 前記ワイヤーカット放電加工に用いるワイヤーの線径を、加工液の種類及びワイヤーの送り速度に応じて設定することを特徴とする請求項２又は３に記載した組合せ軸受の軌道輪の製造方法。
5. 前記リング状部材の前記切断部分の内径側及び／又は外径側に周方向溝を設けたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載した組合せ軸受の軌道輪の製造方法。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載した組合せ軸受の軌道輪の製造方法によって得られた完成軌道輪を用いて製作された組合せ軸受。
7. 内外輪の少なくとも一方が軸方向に分割された複数の軌道輪を備えた単列軸受の前記軌道輪を製造する方法であって、
   前記複数個の軌道輪を軸方向に組み合わせた際の軸方向長さより所定寸法長いリング状部材に対して各軌道輪に必要な所定の加工を施した後、加工精度の保証検査を行い、次いで、前記リング状部材を複数個のリング単体に分割すべく該リング状部材を切断加工した後、該リング単体の切断面を研削加工して完成軌道輪を得ることを特徴とする単列軸受の軌道輪の製造方法。
8. 前記リング状部材の切断加工がワイヤーカット放電加工であることを特徴とする請求項７に記載した単列軸受の軌道輪の製造方法。
9. 前記ワイヤーカット放電加工は前記リング状部材を回転させて行うことを特徴とする請求項８に記載した単列軸受の軌道輪の製造方法。
10. 前記ワイヤーカット放電加工に用いるワイヤーの線径を、加工液の種類及びワイヤーの送り速度に応じて設定することを特徴とする請求項８又は９に記載した単列軸受の軌道輪の製造方法。
11. 前記リング状部材の前記切断部分の内径側及び／又は外径側に周方向溝を設けたことを特徴とする請求項７〜１０のいずれか一項に記載した単列軸受の軌道輪の製造方法。
12. 請求項７〜１１のいずれか一項に記載した単列軸受の軌道輪の製造方法によって得られた完成軌道輪を用いて製作された単列軸受。
13. 内外輪の少なくとも一方が軸方向に分割された複数の軌道輪を備えた複列軸受の前記軌道輪を製造する方法であって、
    前記複数個の軌道輪を軸方向に組み合わせた際の軸方向長さより所定寸法長いリング状部材に対して各軌道輪に必要な所定の加工を施した後、加工精度の保証検査を行い、次いで、前記リング状部材を複数個のリング単体に分割すべく該リング状部材を切断加工した後、該リング単体の切断面を研削加工して完成軌道輪を得ることを特徴とする複列軸受の軌道輪の製造方法。
14. 前記リング状部材の切断加工がワイヤーカット放電加工であることを特徴とする請求項１３に記載した複列軸受の軌道輪の製造方法。
15. 前記ワイヤーカット放電加工は前記リング状部材を回転させて行うことを特徴とする請求項１４に記載した複列軸受の軌道輪の製造方法。
16. 前記ワイヤーカット放電加工に用いるワイヤーの線径を、加工液の種類及びワイヤーの送り速度に応じて設定することを特徴とする請求項１４又は１５に記載した複列軸受の軌道輪の製造方法。
17. 前記リング状部材の前記切断部分の内径側及び／又は外径側に周方向溝を設けたことを特徴とする請求項１３〜１６のいずれか一項に記載した複列軸受の軌道輪の製造方法。
18. 請求項１３〜１７のいずれか一項に記載した複列軸受の軌道輪の製造方法によって得られた完成軌道輪を用いて製作された複列軸受。

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