JP2015139846A - 玉軸受の組立方法及び組立装置 - Google Patents

Abstract

【課題】玉を内外輪間で左右に強制的に分配することができ、ブリッジの発生を防止できるとともに、サイクルタイムを短縮することができる玉軸受の組立方法及び組立装置を提供する。【解決手段】組立装置１０は、同一平面内において内輪２と外輪３とを相対的に偏心して配置することで形成される該内外輪間に形成される略三日月形状の隙間Ｓ内に配置可能な上面視略三日月形状治具１２と、隙間Ｓ内の上方に配置され、且つ、複数の玉４を収納可能なノズル１４と、を備え、治具１２は、両端側に向かってそれぞれ延びる一対の斜面２１，２１をなす略三角形状のボール整流部２０を中央に備える。【選択図】図１

Description

本発明は、玉軸受の組立方法及び組立装置に関する。

従来、軸受の転動体を組み込む時、特に深溝形の玉軸受の玉を組み込む時には、平面を同一の面に置いた外輪と内輪を偏心して配置し、そして三日月形の治具を、前記偏心させた内外輪の間にできた隙間に配置させる。そして、この治具上に位置した、玉を挿入するためのノズルから、玉を落下させて玉が内外輪の軌道位置に収まるようにし、玉挿入後、内外輪の中心を合わせて軸受を組み立てていた。

このような玉軸受の組立装置では、内外輪間に玉を入れる「玉入れ工程」において、オペレータによる復帰が必要な、一時的な自動停止、いわゆる、チョコ停が頻繁に発生する。チョコ停の原因としては、以下の２つのものが多い。
ａ）玉通路で玉が詰まって全ての玉が入りきらない。
ｂ）ノズルから出た玉がお互いに衝突を繰り返しながら（内外輪間の）左右の空間に分かれていくが、左右どちらかに行くかは全くのランダムであるため、偶々左側に行く玉が多かった場合は左側の空間が埋まってしまい、玉がノズル出口を塞いで玉詰まりを発生させる。

玉が詰まるのは、玉列が瞬間的に停止した際、壁面との摩擦力とボール重量とが釣り合ってしまい、玉の自重のみでは動き出すことができなくなる「ブリッジ」という現象によるものである。

図９に示すように、特許文献１に記載の玉軸受の組立装置１００は、偏心して配置された内外輪１０２，１０３間の隙間Ｓ内に互いに独立して進退する、それぞれ略三日月形状の内輪側及び外輪側治具１１２，１１３と、隙間Ｓ内を揺動可能なノズル１１４と、を備える。そして、内輪側及び外輪側治具１１２，１１３を隙間Ｓ内の下方に互いに異なる高さで配置した状態で、ノズル１１４を外輪１０３の内径に沿って揺動させながら玉１０４が組み込まれる。これにより、仮にブリッジを起こしたとしても、ノズル１１４の揺動により力の釣り合いが崩され、玉１０４は再び動き出すことができる。

また、玉挿入時の玉のシュート詰まりを防ぐため、玉が隙間内に行き渡るように三日月状の治具を周方向に揺動させて、玉の混雑（２つ以上の玉の間に玉が乗っかり、玉が重なり合う状態）を最小限にとどめるとともに、三日月状の治具からセンターピンを突出させて玉の混雑を解消するようにしたものが考案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００８−１９６６６６号公報 特開平３−２０４４１４号公報 特開２０１１−１０４６８２号公報

しかしながら、特許文献１に記載の組立装置１００では、ブリッジ防止に一定の効果はあるものの、従来の玉入れ時間に加えて揺動時間が加わるため、サイクルタイムが延びるという課題がある。また、ノズル１１４の揺動によって玉１０４を左右にある程度能動的に分配することはできるが、上述したｂ）の原因に起因するチョコ停を撲滅するまでには至らなかった。

また、特許文献２に記載の玉挿入装置によれば、玉の混雑が生じた場合にセンターピンを突出することにより混雑を解消するようにしたものであり、玉の混雑を防止しようというものではなかった。このため、ボールシュート出口に玉の混雑が生じていると、センターピンが突出して該混雑を解消するまでの間、玉を挿入することができず、サイクルタイムが延びるという課題がある

このような課題に対して、例えば特許文献３に記載の玉挿入装置を用いればブリッジの発生を防止できるとともに、サイクルタイムを短縮することができるが、ボールシュート内を高速で通過した玉が三日月状の治具に衝突することで玉に傷が発生する虞があった。

本発明は、上述した課題に鑑みて為されたものであり、その目的は、玉を内外輪間で左右に強制的に分配することができ、ブリッジの発生を防止できるとともに、サイクルタイムを短縮することができ、かつ玉挿入時に玉に傷が発生するのを防止する玉軸受の組立方法及び組立装置を提供することにある。

（１）同一平面内において内輪と外輪とを相対的に偏心して配置して、該内外輪間に略三日月形状の隙間を形成する工程と、両端側に向かってそれぞれ延びる一対の斜面をなす略三角形状のボール整流部を中央に備えた上面視略三日月形状の治具を前記隙間内の下方に配置して、前記略三日月形状の隙間に前記ボール整流部によって仕切られた一対のボール通路を形成する工程と、複数の玉を収納するノズルを前記ボール整流部と対向するように前記隙間内の上方に配置した状態で、該ノズルから前記複数の玉を前記ボール整流部の各斜面に当たるように供給することで前記一対のボール通路内にそれぞれ前記複数の玉を送り込む工程と、前記治具を前記隙間内から除いて、前記内外輪の中心が一致する位置まで前記内外輪を相対的に移動させる工程と、を備え、前記三日月状治具と前記ボール整流部が合成樹脂で製作されていることを特徴とする玉軸受の組立方法。
（２）前記複数の玉を送り込む工程は、複数の玉をそれぞれ収納する一対のノズルを前記ボール整流部の各斜面とそれぞれ対向するように前記隙間の上方に配置した状態で、前記ノズルの一方から前記玉を前記ボール整流部の一方の斜面に当たるように供給することで前記一方のボール通路内に前記複数の玉を送り込み、前記ノズルの他方から前記玉を前記ボール整流部の他方の斜面に当たるように供給することで前記他方のボール通路内に前記複数の玉を送り込むことを特徴とする（１）に記載の玉軸受の組立方法。
（３）前記複数の玉を送り込む工程は、複数の玉を収納する一本のノズルを前記ボール整流部の各斜面と対向するように前記隙間の上方で移動させることで、前記ノズルから前記玉を前記ボール整流部の一方の斜面に当たるように供給することで前記一方のボール通路内に前記複数の玉を送り込んだ後、前記ノズルから前記玉を前記ボール整流部の他方の斜面に当たるように供給することで前記他方のボール通路内に前記複数の玉を送り込むことを特徴とする（１）に記載の玉軸受の組立方法。
（４）前記治具は、前記ボール整流部が治具本体部のスリット内を上下方向に移動可能となるように別体に形成されており、前記ボール通路内に送り込まれた、前記斜面と当接した玉が前記外輪及び内輪の溝からオフセットした状態にあるとき、前記ボール整流部を下方に移動させることで、前記斜面と当接した玉を前記外輪及び内輪の溝と同じ高さに合わせる工程をさらに備えることを特徴とする（２）又は（３）のいずれかに記載の玉軸受の組立方法。
（５）同一平面内において内輪と外輪とを相対的に偏心して配置することで形成される該内外輪間に形成される略三日月形状の隙間内に配置可能な上面視略三日月形状治具と、 前記隙間内の上方に配置され、且つ、前記複数の玉を収納可能なノズルとを備える玉軸受の組立装置であって、前記治具は、両端側に向かってそれぞれ延びる一対の斜面をなす略三角形状のボール整流部を中央に備えるており、前記上面視略三日月形状治具と前記ボール整流部は合成樹脂を用いて製作されていることを特徴とする玉軸受の組立装置。
（６）前記治具は、前記ボール整流部が治具本体部のスリット内を上下方向に移動可能となるように別体に形成されていることを特徴とする（５）に記載の玉軸受の組立装置。

本発明の玉軸受の組立方法及び組立装置によれば、内外輪間に形成される略三日月形状の隙間内に配置可能な上面視略三日月形状治具は、両端側にそれぞれ延びる一対の斜面をなす略三角形状のボール整流部を中央に備える。そして、該治具を隙間内の下方に配置し、ノズルから複数の玉をボール整流部の各斜面に当たるように供給することで一対のボール通路内にそれぞれ複数の玉を送り込むようにした。これにより、玉を内外輪間で左右に
強制的に分配することができ、ブリッジの発生を防止できるとともに、サイクルタイムを短縮することができる。また、三日月状治具とボール整流部は合成樹脂製であるため、焼入れ処理された玉よりも柔らかい。そのため玉が三日月状治具やボール整流部と接触した場合でも玉の表面に傷を付けることがない。

本発明の第１実施形態に係る玉軸受の組立方法及び組立装置を説明するための図であり、（ａ）は、図示しないノズル側から見た該装置の上面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＩ−Ｉ線に沿った、内輪を図示しない部分断面図である。 内輪を図示せずに示す該装置の斜視図である。 （ａ）は、図１（ｂ）の要部拡大図であり、（ｂ）は、（ａ）のＩＩＩ部拡大図である。 本発明の第２実施形態に係る玉軸受の組立方法及び組立装置を説明するための図であり、（ａ）は、図示しないノズル側から見た該装置の上面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＩＶ−ＩＶ線に沿った、内輪を図示しない部分断面図である。 本発明の第３実施形態に係る玉軸受の組立方法及び組立装置を説明するための図であり、図示しない内輪の内側から見た該装置の部分断面図である。 第３実施形態のボール整流部に当接した玉が移動する状態を示す斜視図である。 第３実施形態において、中央の玉がせり上がった状態を示す要部拡大図である。 第３実施形態において、ボール整流部を下降させることで、ボールが整列した状態を示す要部拡大図である。 従来の玉軸受の組立方法及び組立装置を説明するための図であり、（ａ）は該装置の上面図で、（ｂ）は、（ａ）のＩＸ−ＩＸ線に沿った断面図であり、（ｃ）は、（ａ）のＩＸ’−ＩＸ’線に沿った断面図である。

以下、本発明の各実施形態に係る玉軸受の組立方法及び組立装置について、図面を参照
して詳細に説明する。

（第１実施形態）
図１に示すように、本発明の第１実施形態に係る組立装置１０は、玉軸受１の内輪２と外輪３との間に複数の玉４を組み込むための装置である。組立装置１０は、同一平面内において内輪２と外輪３とを相対的に偏心して配置するように内輪２を移動させる相対移動機構１１と、偏心して配置された内外輪２，３間に形成される略三日月形状の隙間Ｓ内に配置可能な金属製の上面視三日月形状治具１２と、隙間Ｓ内の上方に配置され、且つ、複数の玉４を収納可能な一対のノズル１４と、を備える。なお、相対移動機構１１は、内外輪２，３を相対的に移動可能であれば良く、外輪３を、或は、内外輪２，３の両方を移動させる機構であってもよい。

一対のノズル１４は、ボールシュート３０に接続されており、玉供給部１５によって供給された定数個の玉４は、ボールシュート３０及びノズル１４内に並列に設けられた２本の通路を通過して、ノズル１４の先端から排出される。

図２に示すように、上面視略三日月形状の治具１２は、ノズル１４に対向する中央上面に、上方に突出するボール整流部２０を備え、ボール整流部２０以外の上面は平面状に形成される。これにより、略三日月形状の隙間Ｓは、ボール整流部２０によって左右の２つのボール通路Ｂ１，Ｂ２に仮想的に分割される。

図３に示すように、ボール整流部２０は、略三日月形状の中間部から両端側に向かってそれぞれ延びる一対の斜面２１，２１を有した側面視略三角形状に形成され、各斜面２１，２１には、ノズル１４から垂直に落下した玉４が接触する。斜面２１，２１は、ノズル１４から落下した玉４が各斜面２１，２１に当たって落下時の勢いを保ったまま左右のボール通路Ｂ１，Ｂ２に送り込むことができる角度に設定されればよく、垂直に落下した玉４が真横に跳ねるようにそれぞれ４５度に設定されるのが好ましい。また、ノズル１４の位置は、ノズル１４から落下した玉４がボール整流部２０の斜面に接触した状態で、玉４の下端と治具１２の上面との間隔が０．２〜０．５ｍｍとなるように設定されるのが望ましい。

本発明においては、上面視略三日月形状治具１２とボール整流部２０は合成樹脂をもちいて製作される。一般的な軸受用の玉４はクロムを含有する鋼であり、焼入れ処理がなされているため、玉４の表面は非常に硬い。合成樹脂はそれよりも柔らかいため、ノズル１４から垂直に落下した玉４が各斜面２１、２１に接触した際、及び玉４が上面視略三日月状治具１２の上面を走行しつつ左右のボール通路Ｂ１、Ｂ２に送り込まれる際においても、上記２つの治具が玉４の表面に傷を付けることがない。

次に、玉軸受１の組立方法について説明すると、まず、相対移動機構１１を用いて、内輪２を外輪３に対して相対移動させ、同一平面内において内輪２と外輪３とを相対的に偏心して配置する。これにより、内外輪２，３間に略三日月形状の隙間Ｓが形成される。

次に、治具１２は、内外輪２，３間の略三日月形状の隙間Ｓ内の下方から進出させて、隙間Ｓ内の下方に配置されることで、略三日月形状の隙間Ｓに治具１２のボール整流部２０によって仕切られた一対のボール通路Ｂ１，Ｂ２を形成する。

そして、一対のノズル１４をボール整流部２０の各斜面２１，２１とそれぞれ対向するように隙間Ｓ内の上方に配置した状態で、一方のノズル１４から玉４をボール整流部２０の一方の斜面２１に当たるように供給することで一方のボール通路Ｂ１内に複数の玉４を送り込み、他方のノズル１４から玉４をボール整流部２０の他方の斜面２１に当たるように供給することで他方のボール通路Ｂ２内に複数の玉４を送り込む。

その後、治具１２を隙間Ｓ内から退避させ、相対移動機構１１によって、内外輪２，３の中心が一致する位置まで内輪２を外輪３に対して相対的に移動させる。これにより、複数の玉４は、内外輪２，３間の各軌道面と当接可能となる。

このように構成することで、ノズル１４から落下した玉４は、速度を保ったまま内外輪２，３間の隙間Ｓ内に送り込まれるのでブリッジ現象を防止することができる。また、従来よりも玉４の速度が速いことから玉４の投入に要する時間が短くなり、サイクルタイムを短縮することができる。サイクルタイムの短縮率は、軸受の仕様によって異なるがボール数が多い型番で約１０％短縮できた。

従って、本実施形態の玉軸受１の組立方法及び組立装置１０によれば、内外輪２，３間に形成される略三日月形状の隙間Ｓ内に配置可能な上面視略三日月形状治具１２は、両端側にそれぞれ延びる一対の斜面２１，２１をなす略三角形状のボール整流部２０を中央に備える。そして、該治具１２を隙間Ｓ内の下方に配置し、ノズル１４から複数の玉４をボール整流部２０の各斜面２１，２１に当たるように供給することで一対のボール通路Ｂ１，Ｂ２内にそれぞれ複数の玉４を送り込むようにした。これにより、玉４を内外輪２，３間で左右に強制的に分配することができ、ブリッジの発生を防止できるとともに、サイクルタイムを短縮することができる。

（第２実施形態）
次に、図４を参照して、本発明の第２実施形態に係る玉軸受の組立方法及び組立装置を説明する。

この実施形態では、複数の玉４を収納する一本のノズル１４を、駆動機構４０によってボール整流部２０の各斜面２１，２１と対向するように略三日月形状の隙間Ｓに沿って移動させながら、玉４を供給する。これにより、複数の玉４を送り込む工程は、ノズル１４から玉４をボール整流部２０の一方の斜面２１に当たるように供給することで一方のボール通路Ｂ１内に定数個の半分の玉４を送り込んだ後、ノズル１４から玉４をボール整流部２０の他方の斜面２１に当たるように供給することで他方のボール通路Ｂ２内に定数個の残りの半分の玉４を送り込む。

このように構成することで、ノズル１４やボールシュート３０を小型化することができ、また、ノズル１４を移動可能とすることで、ボール整流部２０の斜面２１，２１との位置合わせを容易に行うことができる。
その他の構成及び作用については、第１実施形態のものと同様である。

（第３実施形態）
次に、図５〜図８を参照して、本発明の第３実施形態に係る玉軸受の組立方法及び組立装置を説明する。

この実施形態では、図５及び図６に示すように、上面視略三日月形状の治具１２ａは、一対の斜面２１，２１を有するボール整流部５０が治具本体部５１のスリット５１ａ内を上下方向に移動可能となるように別体に形成されている。

組み込まれる玉数が多い玉軸受１では、図７に示すように、玉入れ終了時に中央部分の玉４が完全に収まりきらずに上方にせり上がった状態では、組立動作を続行すると、内外輪２，３の玉溝に玉４が正常に入らず、玉４や玉溝に傷が発生する。
このため、ボール通路Ｂ１，Ｂ２内に送り込まれた、斜面２１，２１と当接した玉４が外輪３及び内輪２の玉溝からオフセットした状態にあるとき、ボール整流部５０を下方にわずかに移動させることで、図８に示すように、斜面２１と当接した玉４を外輪３及び内輪２の玉溝と同じ高さに合わせることができる。これにより、玉４や玉溝の損傷をより確実に防止して、玉軸受１を組み立てることができる。

上面視略三日月形状の治具１２及びボール整流部２０に用いる合成樹脂としては、ポリアミド樹脂やポリフェニレンサルファイド樹脂、好ましくはナイロン４，６、ナイロン６，６、もしくはこれらを母材として繊維強化したもの、もしくはアクリル樹脂、さらにはポリエーテルエーテルケトンなどが使用できる。

なお、本発明の玉軸受の組立方法及び組立装置は、前述した実施形態に限定されるものでなく、適宜な変形，改良等が可能である。

１ 玉軸受
２ 内輪
３ 外輪
１０ 組立装置
１２，１２ａ 治具
１４ ノズル
２０，５０ ボール整流部
２１ 斜面
３０ ボールシュート
５１ 治具本体部
Ｂ１，Ｂ２ ボール通路

Claims (2)

1. 同一平面内において内輪と外輪とを相対的に偏心して配置することで形成される該内外輪間に形成される略三日月形状の隙間内に配置可能な上面視略三日月形状治具と、前記隙間内の上方に配置され、且つ、前記複数の玉を収納可能なノズルと、を備える玉軸受の組立装置であって、前記治具は、両端側に向かってそれぞれ延びる一対の斜面をなす略三角形状のボール整流部を中央に備えており、前記上面視略三日月形状治具と前記ボール整流部とが合成樹脂を用いて製作されていることを特徴とする玉軸受の組立装置。
2. 前記治具は、前記ボール整流部が治具本体部のスリット内を上下方向に移動可能となるように別体に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の玉軸受の組立装置。

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