JP2010046747A

JP2010046747A - 軸受研削用治具

Info

Publication number: JP2010046747A
Application number: JP2008212738A
Authority: JP
Inventors: Shoji Suzuki; 祥司鈴木; Kazuo Kobayashi; 一雄小林
Original assignee: Okamoto Machine Tool Works Ltd
Current assignee: Okamoto Machine Tool Works Ltd
Priority date: 2008-08-21
Filing date: 2008-08-21
Publication date: 2010-03-04
Anticipated expiration: 2028-08-21
Also published as: JP5254702B2

Abstract

【課題】被研削材である軸受の取り付けが容易な軸受研削用治具の提供。
【解決手段】ガイドリング４と、軸受を取り付けるクランプフランジ８を回転させる回転手段１０，１１と、前記クランプフランジ８を昇降させる手段６，１２，１６ａと、軸受Ｗの内輪の内周壁を固定するクランプシリンダー２６を備える軸受研削用治具１。上昇したクランプフランジ８は、クランプシリンダー２６底部に当接し、クランプシリンダー２６底部に背圧を懸ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、外輪と内輪間に複数の転動体を介挿したアンギュラ玉軸受、転がり軸受、四点接触玉軸受等の軸受を軸受クランプフランジに固定し、この軸受の外輪の円環状平面と内輪の円環状平面を回転する砥石車で同時研削加工して平坦化する際用いる軸受研削用治具に関する。

軸受の加工方法は、数多く提案されている。例えば、外輪素材を熱処理して表面硬化を行った後に、外輪の環状両面を幅研削し、ついで、外輪の転走面をセンターレス研削し、外輪の内側シール溝を焼入鋼切削で加工する。この後、転走面を超仕上げ研磨して外輪を形成する。また、内輪素材を熱処理して表面硬化を行った後に、内輪の環状両面を幅研削し、ついで、内輪の転走面をセンターレス研削し、内輪の外側シール溝を焼入鋼切削で加工する。この後、転走面を超仕上げ研磨して内輪を形成する。内輪と外輪の転走面空間に転動体が挿入され、ついで、内輪のシール溝に環状シールを嵌めこみ外輪と内輪の隙間を塞ぐ（例えば、特許文献１参照）。

また、外径を軸受外輪外径と取代分とを加えた寸法とし、内径を軸受内輪内径から取代分を差し引いた寸法とし、幅を軸受幅と取代分とを加えた寸法とした環状素材を製作する環状素材製作工程と、前記環状素材をレーザ加工によって、複数の軌道輪素材に切断する切断工程と、切断された前記軌道輪素材のうち、一つを外輪軌道輪とし、他の一つを内輪軌道輪とし、この外輪軌道輪及び内輪軌道輪の軸方向端面に同時に両頭平面研削を施す軌道輪研削工程と、前記外輪軌道輪及び前記内輪軌道輪の軸方向端面をマグネットチャックによって着磁し、外径面、内径面および溝をワンチャックでハードターニング加工を施す旋削工程を備えていることを特徴とする軸受軌道輪の製造方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

さらに、複数個の軌道輪が組み合わされた組合せ軸受の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回転させながらワイヤーカット切断加工した後、該リング単体の切断面を研削加工して内径側及び／又は外径側に周方向溝を設け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も提案されている（例えば、特許文献３参照）。

さらに又、外輪と内輪と複数の転動体とを備え、上記外輪または上記内輪は、ブレーキディスクを直接的または間接的に取り付けるブレーキディスク取付用フランジを備えている車輪用転がり軸受装置を加工する車輪用転がり軸受装置の加工方法であって、上記外輪と上記内輪と上記複数の転動体とを組み付けた後、上記ブレーキディスク取付用フランジを備えている上記外輪または上記内輪を所定位置に周方向に回転不可に取り付ける一方、上記ブレーキディスク取付用フランジを備えていない上記内輪または上記外輪に、上記ブレーキディスク取付用フランジの方に荷重をかけると共に、上記ブレーキディスク取付用フランジを備えていない上記内輪または上記外輪を回転させた状態で、上記ブレーキディスク取付用フランジのブレーキディスクが直接的または間接的に取り付けられるブレーキディスク取付面と、回転している研削装置の砥石とを接触させて、上記ブレーキディスク取付面を研削する車輪用転がり軸受装置の加工方法も提案されている（例えば、特許文献４参照）。

特開平６−２４６５４６号公報特開２００４−９２７２６号公報特開２００５−４８８８１号公報特開２００６−１７５５５１号公報の図３

前記特許文献３の図９（ａ）に開示される構造の組合せ軸受２００は、精密工作機械の主軸軸受として利用される場合、機械加工寸法精度を上げるために図４に示すように、上段の玉軸受２０１の環状底平面２０１ｂが下段の玉軸受２０２の環状上平面２０２ａに予備荷重を懸けて上段軸受底面と下段軸受上面間の剥離力を約２００ｋｇ（プラスマイナス４０ｋｇ）とした組合せ軸受２００としてから工作機械の主軸用軸受に使用される。

よって、前記特許文献１、特許文献２および特許文献３に記載の平砥石を用いて外輪の環状平面または内輪の環状平面を両面平面研削して得られた軸受を組合せ軸受とした場合、前記外輪または内輪の環状平面の平滑度が１〜２μｍと粗く、前記剥離力（約１６０ｋｇ）に満たない。

本発明者等は、砥石車（成型砥石車も含む）を用いることにより軸受の輪の環状平面の平滑度を０．２〜０．５μｍと向上できると推測し、軸受の環状平面研削加工時に軸受の背面に十分な背圧をかけることができる軸受研削用治具を開発した。

請求項１の発明は、研削装置のベース上に設けられる軸受研削用治具であって、この軸受研削用治具は、円筒状治具ハウジング材の頭頂部に被研削材である軸受を内側に案内するガイドリングと、前記軸受の内輪の内壁を緩締するクランプシリンダー機構と、前記ガイドリングの中央下方に設けられた回転軸に軸承されたクランプフランジであって、上部に前記クランプシリンダー機構のクランプシリンダー底部に当接可能な輪環状固定堰を備えるクランプシリンダー加圧クランプフランジ機構と、前記クランプシリンダー底部を加圧するクランプフランジを上下に移動させるクランプフランジ昇降機構と前記クランプフランジを軸承する回転軸を回転させる回転駆動手段と、を備える軸受研削用治具を提供するものである。

請求項２の発明は、研削装置のベース上に設けられる軸受研削用治具であって、この軸受研削用治具は、円筒状治具ハウジング材の頭頂部に被研削材である軸受を内側に案内するガイドリングと、前記ガイドリングの下部に内側に向かって環状に設けた受け板内壁に対向して回転自在に設けた上部に輪環状固定堰を備え中央部および底部に円筒状空間部を有する壁を有する加圧室部材と、前記加圧室部材の上部輪環状固定堰の底部に環状取付板を敷設し、この環状取付板より底部円筒状空間部に上下左右に移動可能に垂下させたクランプフランジと、前記円筒状治具ハウジング材の中央部にスプライン軸に軸承された底部中央に加圧空気噴出し口を有するシリンダーフランジと、前記スプライン軸内側空間に設置され、前記シリンダーフランジ底部に加圧空気を噴き出す加圧空気供給管と、前記スプライン軸の軸心と軸心を同じくする中空回転軸を回転させる回転駆動手段と、コイルスプリングおよび加圧ワイヤを内蔵するバネケースを前記加圧室部材内に収納し前記シリンダーフランジ上部に固定し、このバネケースの外壁と前記加圧室部材の底部円筒状空間部を有する壁の内壁間に加圧空気噴出し口より噴き出された加圧空気を前記加圧室部材の底部円筒状空間部に設けたクランプフランジ底部に導く前記加圧室と、前記加圧室の上部輪環状固定堰の底部より上方に向かって上方ピストンを設け、下方ピストンを前記シリンダーフランジ下部の空間部に位置する前記スプライン軸周りに設けるとともに、前記上方ピストンのシャフト上端頭部にスラストカラーを介してクランプナットを設けるとともにこのピストンの下端外周に軸受内輪側壁に向かって調整カラーを介して前進後退可能なクランプシリンダーを設け、前記バネケース内の加圧ワイヤは、前記スプライン軸頭部にスプライン軸心延長上に設けられ、この加圧ワイヤの上端は前記加圧室内に設けられたクランプフランジを中央貫通して前記上方ピストン底部中央に固定され、前記クランプフラ
ンジ底部に導入された加圧空気によりクランプフランジに生じた傾動を補正してクランプフランジを垂下している加圧室部材の上部輪環状固定堰の上平面を前記クランプシリンダーの底面に対し平行に保ち、また、コイルスプリングは前記クランプフランジ底部を付勢するクランプシリンダーの加圧手段と、を備える軸受研削用治具であって、前記クランプナットを旋回することによりクランプシリンダーの外周面壁が被研削材である軸受の内輪の内壁に当接または内壁より離間させる緩締作動をなす軸受研削用治具を提供するものである。

本発明の軸受研削用治具は、外輪と内輪間に複数の転動体を介挿した軸受の外輪と内輪間の隙間に異物侵入防止の環状ゴム輪を嵌めこみ、これを軸受研削用治具のガイドリング内に内挿し、ついで、回転軸に軸承されたクランプフランジを僅かに上昇させてクランプシリンダーの底面に当接させながら軸受の内輪の内周壁をクランプシリンダー機構で締結して固定し、ついで、被研削材である前記軸受の外輪の円環状平面と内輪の円環状平面に回転する砥石車の周面を切り込ませる同時研削加工して平坦化することができる。従来の平砥石による研削加工より、本発明の軸受研削用治具と砥石車を用いて軸受を研削加工する方法は、より平滑度の優れた研削平面を与える。

本発明の軸受研削用治具は、軸受の固定作業が容易である。

以下、図を用いて本発明をさらに詳細に説明する。図１は軸受研削用治具の断面図、図２はガイドリングの平面図、図３は１において心押台の一部を切り欠いた正面図、図２はその心押台の左側面図、図３は環状取付板の平面図、および、図４は組合せ軸受の断面図である。

図１に示す軸受研削用治具１において、この軸受研削用治具１は、研削装置のベース上に設けられる。２は防水カバーで空気軸受９に研削液が付着するのを防止する。治具ベース３ａを含む円筒状治具ハウジング材３の頭頂部には、被研削材である軸受ｗを内側に案内するガイドリング４が設けられている。このガイドリング４は図２に示すように外径２２４ｍｍ、内径１８４ｍｍの円筒形状をなし、底部に約１ｍｍ幅の弧状の出っ張り４ａが設けられている。円環状表面には、深さ１ｍｍの円弧状の浅い溝４ｂが設けられ、また、円環状表面から底部に向かってボルト係止孔４ｃが８個、底部から円環状表面に向かってボルト係止孔４ｄが８個設けられている。

このガイドリング４は、係止用ボルト５により該ガイドリングの下部に内側に向かって環状に設けた受け板３ｂを介して前記治具ベース３ａに固定されている。

この受け板３ｂ内壁に対向して、回転自在に設けた上部に輪環状固定堰６ａを備え中央部および底部に円筒状空間部６ｂ，６ｃを有する壁を有する加圧室部材６と、前記加圧室部材６の上部輪環状固定堰６ａの底部に環状取付板７を敷設し、この環状取付板７より底部円筒状空間部６ｃ内に上下左右に移動可能に垂下させたクランプフランジ８を設ける。図３に示すように、環状取付板７の中央には後述する加圧ワイヤの貫通孔７ａが設けられている。

前記円筒状治具ハウジング材３の中央部に空気軸受９された中空回転軸１０ａの軸心の延長上に軸心を同一にして設けられたスプライン軸１０に軸承された底部中央に加圧空気噴出し口１２ａを有するシリンダーフランジ１１と、前記スプライン軸１０内側空間に設置され、前記シリンダーフランジ１１底部に加圧空気を噴き出す加圧空気供給管１２と、スプライン軸１０に連結する中空回転軸１０ａと、このスプライン軸に連結する中空回転軸１０ａの回転駆動手段１１（図示されていない駆動モータと歯付駆動ベルト、および、プーリー１１ａ）を備える。ポリアミド樹脂製中空加圧空気供給管１２は、ロータリージョイント１３を経由して中空回転軸１０ａの中空部内に挿入されている。加圧空気の圧力は、０．２〜０．５ＰＫａで十分である。

コイルスプリング１４および加圧ワイヤ１５を内蔵するバネケース１６を前記加圧室部材６内に収納し前記シリンダーフランジ１１上部に固定し、このバネケース１６の外壁１６ａと前記加圧室部材６の底部円筒状空間部を有する壁６ｃの内壁間に加圧空気噴出し口より噴き出された圧空を前記加圧室部材６の底部円筒状空間部に設けたクランプフランジ８底部に導く前記加圧室６を設ける。この加圧ワイヤ１５は、前記スプライン軸１０頭部にスプライン軸心延長上に設けられ、加圧ワイヤ１５の上端は前記加圧室６内に設けられたクランプフランジ８を中央貫通して上方ピストン１７底部中央に固定され、加圧ワイヤ１５の下端はスプライン軸１０の上方部を貫通して設置された係止柱１８に固定されている。係止柱１８は、加圧ワイヤ１５の懸垂荷重の役目もなしている。前記ガイドリング４の軸心、クランプフランジ８の軸心、スプライン軸１０の軸心、および中空回転軸１０ａの軸心は同一軸心上にある。

この加圧ワイヤ１５は、前記クランプフランジ８底部に導入された加圧空気によりクランプフランジ８に生じた僅かな傾動を補正してクランプフランジ８を垂下している加圧室部材６の上部輪環状固定堰６ａの上平面を後述するクランプシリンダー２６の底面に対し平行に保つ機能を有する。また、コイルスプリング１４は前記クランプフランジ８底部を付勢し、この付勢力を前記クランプシリンダー２６底部に伝える。

前記上方ピストン１７は、加圧室６の上部輪環状固定堰６ａの底部より上方に向かって設けられ、下方ピストン１９は前記シリンダーフランジ１１下部の空間部に位置する前記スプライン軸１０廻りに設けられたシリンダケース２０内に前記シリンダーフランジ１１下部に備えさせたリテイナプレート２１を上にして設け、下方ピストン１９の上面はダイヤフラム２１により前記シリンダケース２０内壁に固定し、僅かに上下移動可能にしている。

前記の上方ピストン１７のシャフト２２上端頭部にスラストカラー２３を介してクランプナット２４を設けるとともにこの上方ピストン１７の下端外周に軸受内輪側壁に向かって調整カラー２５を介して前進後退可能なクランプシリンダー２６を設ける。このクランプナット２３を時計廻り方向に旋回することによりクランプシリンダー２６の外周面壁が被研削材である軸受ｗの内輪ｗ_ｉの内壁側に進行し当接して軸受の内輪ｗ_ｉを固定する。内壁に当接する。このクランプナット２３を逆時計廻り方向に旋回することによりクランプシリンダー２６の外周面壁が被研削材である軸受ｗの内輪ｗ_ｉの内壁から後退し、被研削材である軸受ｗは固定より開放される。言い換えれば、このクランプナット２３は、調整カラー２５を介してクランプシリンダー２６を軸受の内輪内壁へ圧接または内輪内壁より離間させる緩締作動をなす旋回具である。

前記加圧室部材６の壁を貫通して位置確認シャフト２７の先端がバネケース１６と加圧室部材６で形成される隙間に臨んでいる。この位置確認シャフト２７の先端位置は、バネケース１６の横方向の振れ幅を抑制する。

次に図１に示す軸受研削用治具１を用いて軸受ｗを平面研削加工する工程を説明する。なお、図１において、砥石車１００は、仮想線で示されており、砥石軸１０１周りに回転される。

（１）外輪ｗ_Ｏと内輪ｗ_ｉ間で形成される軌道内に複数の転動体を介挿した軸受ｗの外輪ｗ_Ｏと内輪ｗ_ｉ間の環状隙間に環状ゴムシール材を外輪ｗ_Ｏと内輪ｗ_ｉの表面より０．３〜１．０ｍｍ深さまで挿入し、研削屑が軸受の軌道内に侵入できないようにする。

（２）このシール構造の軸受ｗの研削加工面を上方に向けて軸受研削用治具１のガイドリング４内に軸受を内挿する。

（３）クランプナット２３を時計廻り方向に旋回することによりクランプシリンダー２６の外周面壁が被研削材である軸受ｗの内輪ｗ_ｉの内壁側に進行し当接して軸受の内輪を固定する。

（４）加圧空気供給管１２に導かれた０．３ＰＫａの圧空を加圧室部材６の底部に導き、クランプフランジ８を僅かに上昇させ、クランプシリンダー２６の底部に加圧室部材６の上部輪環状固定堰６ａ上部を当接させる。

（５）中空回転軸１０ａを回転駆動手段により８〜１００ｍｉｎ^−１回転数で回転させることによりガイドリング４およびクランプフランジ８が中空回転軸１０の軸心と軸心を同一とするスプライン軸１０周りに回転する。よって、クランプシリンダー２６に固定された軸受も回転する。

（６）平面研削装置の砥石軸１０１を２，０００〜３，０００ｍｉｎ^−１回転数で回転させながら下降させて回転している砥石車１００の円周外面を軸受ｗの研削加工面に当接させ、２００ｋｇの線圧で切り込みをかけ、軸受の外輪ｗ_ｏとｗ_ｉと内輪の環状平面を仕上げ研削する。研削取り代は、０．０１〜０．０６ｍｍで十分である。

（７）軸受の研削加工が終了したら砥石軸１０１を上昇させて軸受ｗより砥石車１００を遠ざけ、ついで、砥石車の回転を停止させた後、砥石車１００を待機位置まで移動する。

（８）中空回転軸１０ａの回転を停止し、ついで、加圧空気の加圧室６への供給を停止する。

（９）クランプナット２３を逆時計周り方向に旋回することによりクランプシリンダー２６の外周面壁が被研削材である軸受ｗの内輪ｗ_ｉの内壁側より後退し、軸受ｗの固定を解く。

（１０）平面研削加工された軸受ｗを軸受研削用治具１より取り去る。

なお、研削加工時の砥石車の軸受に懸かる線圧は、研削加工された一対の軸受ｗ，ｗが積層され、圧力２００ｋｇを懸けて組合せ軸受けとされる圧力を選択するのが好ましい。

本発明の軸受研削用治具は、軸受の固定作業が容易であり、また、平滑度の優れた研削面を与える。

軸受研削用治具の断面図である。ガイドリングの平面図である。環状取付板の平面図である。組合せ軸受の断面図である。

符号の説明

１軸受研削用治具３円筒状治具ハウジング材４ガイドリング６加圧室８クランプフランジ１０スプライン軸１０ａ中空回転軸１２加圧空気供給管１５加圧ワイヤ１６バネケース２３クランプナット２６クランプシリンダー１００砥石車ｗ軸受（被研削材）

Claims

研削装置のベース上に設けられる軸受研削用治具であって、この軸受研削用治具は、円筒状治具ハウジング材の頭頂部に被研削材である軸受を内側に案内するガイドリングと、前記軸受の内輪の内壁を緩締するクランプシリンダー機構と、前記ガイドリングの中央下方に設けられた回転軸に軸承されたクランプフランジであって、上部に前記クランプシリンダー機構のクランプシリンダー底部に当接可能な輪環状固定堰を備えるクランプシリンダー加圧クランプフランジ機構と、前記クランプシリンダー底部を加圧するクランプフランジを上下に移動させるクランプフランジ昇降機構と前記クランプフランジを軸承する回転軸を回転させる回転駆動手段と、を備える軸受研削用治具。
研削装置のベース上に設けられる軸受研削用治具であって、この軸受研削用治具は、円筒状治具ハウジング材の頭頂部に被研削材である軸受を内側に案内するガイドリングと、前記ガイドリングの下部に内側に向かって環状に設けた受け板内壁に対向して回転自在に設けた上部に輪環状固定堰を備え中央部および底部に円筒状空間部を有する壁を有する加圧室部材と、前記加圧室部材の上部輪環状固定堰の底部に環状取付板を敷設し、この環状取付板より底部円筒状空間部に上下左右に移動可能に垂下させたクランプフランジと、前記円筒状治具ハウジング材の中央部にスプライン軸に軸承された底部中央に加圧空気噴出し口を有するシリンダーフランジと、前記スプライン軸内側空間に設置され、前記シリンダーフランジ底部に加圧空気を噴き出す加圧空気供給管と、前記スプライン軸の軸心と軸心を同じくする中空回転軸を回転させる回転駆動手段と、コイルスプリングおよび加圧ワイヤを内蔵するバネケースを前記加圧室部材内に収納し前記シリンダーフランジ上部に固定し、このバネケースの外壁と前記加圧室部材の底部円筒状空間部を有する壁の内壁間に加圧空気噴出し口より噴き出された加圧空気を前記加圧室部材の底部円筒状空間部に設けたクランプフランジ底部に導く前記加圧室と、前記加圧室の上部輪環状固定堰の底部より上方に向かって上方ピストンを設け、下方ピストンを前記シリンダーフランジ下部の空間部に位置する前記スプライン軸周りに設けるとともに、前記上方ピストンのシャフト上端頭部にスラストカラーを介してクランプナットを設けるとともにこのピストンの下端外周に軸受内輪側壁に向かって調整カラーを介して前進後退可能なクランプシリンダーを設け、前記バネケース内の加圧ワイヤは、前記スプライン軸頭部にスプライン軸心延長上に設けられ、この加圧ワイヤの上端は前記加圧室内に設けられたクランプフランジを中央貫通して前記上方ピストン底部中央に固定され、前記クランプフランジ底部に導入された加圧空気によりクランプフランジに生じた傾動を補正してクランプフランジを垂下している加圧室部材の上部輪環状固定堰の上平面を前記クランプシリンダーの底面に対し平行に保ち、また、コイルスプリングは前記クランプフランジ底部を付勢するクランプシリンダーの加圧手段と、を備える軸受研削用治具であって、前記クランプナットを旋回することによりクランプシリンダーの外周面壁が被研削材である軸受の内輪の内壁に当接または内壁より離間させる緩締作動をなす軸受研削用治具。