JP2016102670A

JP2016102670A - 自動調心ころ軸受の案内輪の寸法測定方法

Info

Publication number: JP2016102670A
Application number: JP2014239906A
Authority: JP
Inventors: 圭悟阿部; Keigo Abe; 松本　洋一; Yoichi Matsumoto; 洋一松本; 英夫福添; Hideo Fukuzoe
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2014-11-27
Filing date: 2014-11-27
Publication date: 2016-06-02
Also published as: CN105651142A

Abstract

【課題】自動調心ころ軸受に使用される案内輪の内周面の幅及びテーパ角度を高精度で且つ容易に測定することが可能な寸法測定方法を提供する。【解決手段】案内輪５の内周面５ａからの径方向距離が異なる２つの高さ位置における案内輪５の幅Ｗ１，Ｗ２を測定し、２つの径方向距離Ｈ１，Ｈ２と２つの幅Ｗ１，Ｗ２を用いて、内周面５ａの幅Ｗと両側面５ｃ，５ｃのなす角度θとを算出する。【選択図】図２

Description

本発明は、自動調心ころ軸受に使用される案内輪の寸法を測定する方法に関する。

複列自動調心ころ軸受には、案内輪を有するものがある。案内輪は、隣接する二列のころ列の間に配置され、ころを案内する。案内輪の断面形状は略台形であり、ころの端面と摺接する両側面がテーパーをなしている（すなわち、両側面の間隔が、径方向内方に向かって徐々に小さくなっている）。案内輪の寸法は、内周面及び外周面の幅と、両側面のなす角度（テーパ角度）とが管理されるため、製造された案内輪については、これらの寸法の測定が行われる。

しかしながら、外周面の幅についてはノギスやマイクロメータを用いて容易に測定できるが、内周面の幅についてはノギスやマイクロメータでは案内輪の側面が干渉して正確に測定することができない。よって、内周面の幅やテーパ角度を高精度で測定するためには、３次元測定装置や形状測定装置等を用いる必要があるが、このような測定装置を用いて、案内輪の製造現場において加工を行いながら寸法測定を行うことは困難であった。
特許文献１には、自動調心ころ軸受に使用される内輪の断面円弧形状の軌道面の寸法を、リング状の治具を用いて測定する方法が開示されている。しかしながら、特許文献１に開示の寸法測定方法では、案内輪の内周面の幅やテーパ角度を高精度で測定することは困難であった。

特開２００８−２１５８４１号公報

そこで、本発明は上記のような従来技術が有する問題点を解決し、自動調心ころ軸受に使用される案内輪の内周面の幅及びテーパ角度を高精度で且つ容易に測定することが可能な寸法測定方法を提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明の一態様に係る自動調心ころ軸受の案内輪の寸法測定方法は、複列自動調心ころ軸受に使用される案内輪の寸法を測定する方法であって、前記案内輪の周方向に直交する平面で切断した場合の断面形状は略台形であり、ころの端面と摺接する両側面の間隔が径方向内方に向かって徐々に小さくなっており、前記案内輪の内周面からの径方向距離が異なる２つの高さ位置における前記案内輪の幅を測定し、２つの前記径方向距離と２つの前記幅を用いて、前記内周面の幅と前記両側面のなす角度とを算出することを要旨とする。

本発明に係る自動調心ころ軸受の案内輪の寸法測定方法は、自動調心ころ軸受に使用される案内輪の内周面の幅及びテーパ角度を高精度で且つ容易に測定することが可能である。

案内輪を備えた複列自動調心ころ軸受の構造を示す部分縦断面図である。案内輪の形状及び寸法を説明する断面図である。実施例１に係る自動調心ころ軸受の案内輪の寸法測定方法を説明する図である。実施例２に係る自動調心ころ軸受の案内輪の寸法測定方法を説明する図である。案内輪の幅の測定誤差を説明する図である。案内輪の幅の測定誤差を説明する図である。誤差の補正方法を説明する図である。変形例の案内輪の形状を説明する断面図である。別の変形例の案内輪の形状を説明する断面図である。さらに別の変形例の案内輪の形状を説明する断面図である。

本発明に係る自動調心ころ軸受の案内輪の寸法測定方法の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
本実施形態の寸法測定方法によって寸法が測定される案内輪は、複列自動調心ころ軸受に使用される案内輪である。まず、案内輪を備えた複列自動調心ころ軸受の構造を、図１を参照しながら説明する。

図１の複列自動調心ころ軸受は、内輪１と、外輪２と、内輪１と外輪２との間に転動自在に配された２列の球面ころ３と、内輪１と外輪２との間に２列の球面ころ３を保持する保持器４と、２列の球面ころ３の間に配され球面ころ３を案内する案内輪５と、を備えている。
内輪１の外周面には２列の球面ころ３の軌道面１ａ，１ａが形成され、内輪１の外径は軸方向両端部よりも中央部の方が大きく形成されている。また、外輪２の内周面は２列一体の球面軌道面２ａとされており、この球面軌道面２ａは内輪１の軌道面１ａ，１ａと対向している。

また、内輪１の外周面の軸方向両端部に、つば７，７が径方向外方に突出して設けられている。つば７，７の内側面は、球面ころ３，３の端面と摺接しており、球面ころ３，３を案内し保持する面として機能している。
なお、内輪１と外輪２との間に形成される軸受内部空間には、潤滑油，グリース等の潤滑剤を配してもよい。また、保持器４やつば７，７を備えていない構成としてもよい。

ここで、案内輪５の形状について、さらに詳細に説明する。案内輪５の周方向に直交する平面で切断した場合の断面形状は、図１から分かるように略台形（例えば等脚台形）である。すなわち、案内輪５の内周面５ａと外周面５ｂは平行をなし、且つ、球面ころ３の端面と摺接する両側面５ｃ，５ｃの間隔は、径方向内方に向かって徐々に小さくなっている（両側面５ｃ，５ｃがテーパーをなしている）。

この案内輪５の寸法は、内周面５ａの幅Ｗ、外周面５ｂの幅、及び両側面５ｃ，５ｃのなす角度θ（以下「テーパ角度θ」と記す）とが管理されるため（図２を参照）、製造された案内輪５については、これらの寸法の測定が行われる。以下に、これらの寸法の測定方法について説明する。
外周面５ｂの幅については、ノギスやマイクロメータ等の一般的な測定器具を用いて容易に測定することができる。

内周面５ａの幅Ｗについては、ノギスやマイクロメータ等の一般的な測定器具では、案内輪５の側面５ｃが干渉して直接的には正確な測定を行うことができないので、本実施形態の寸法測定方法により測定する。
まず、案内輪５の内周面５ａからの径方向距離が異なる２つの高さ位置における案内輪５の幅（両側面５ｃ，５ｃの間隔）を、それぞれ測定する。内周面５ａからの径方向距離がＨ１である高さ位置における案内輪５の幅をＷ１、内周面５ａからの径方向距離がＨ２である高さ位置における案内輪５の幅をＷ２とする（図２を参照）。内周面５ａからの径方向距離Ｈ１，Ｈ２の大きさは特に限定されるものではなく、いずれも任意の大きさとすることができる。

次に、内周面５ａからの径方向距離Ｈ１，Ｈ２と案内輪５の幅Ｗ１，Ｗ２を下記式（１）に代入して、内周面５ａの幅Ｗを算出する。
Ｗ＝（Ｈ２・Ｗ１−Ｈ１・Ｗ２）／（Ｈ２−Ｈ１）・・・（１）
また、テーパ角度θも、内周面５ａからの径方向距離Ｈ１，Ｈ２と案内輪５の幅Ｗ１，Ｗ２から算出することができる。すなわち、内周面５ａからの径方向距離Ｈ１，Ｈ２と案内輪５の幅Ｗ１，Ｗ２を下記式（２）に代入して、テーパ角度θを算出する。

θ＝２ｔａｎ^-1｛１／２×（Ｗ２−Ｗ１）／（Ｈ２−Ｈ１）｝・・・（２）
このような本実施形態の寸法測定方法によって、案内輪５の内周面５ａの幅Ｗとテーパ角度θを高精度で且つ容易に測定することが可能である。よって、本実施形態の寸法測定方法を用いれば、案内輪の製造現場において加工を行いながら寸法測定を行うことができる。

（実施例１）
案内輪５の幅Ｗ１，Ｗ２の測定方法は特に限定されるものではなく、ノギス、マイクロメータ等の一般的な測定器具を用いて測定することができるが、図３に示すような先端が尖鋭な針状の測定子１０を用いて測定することもできる。すなわち、案内輪５を２つの測定子１０で両側から挟むことにより、案内輪５の幅Ｗ１，Ｗ２を測定することができる。そして、測定結果を上記式（１）、（２）に代入すれば、案内輪５の内周面５ａの幅Ｗとテーパ角度θが得られる。図３に示すような針状の測定子１０を用いれば、測定精度が高精度である。

（実施例２）
案内輪５の幅Ｗ１，Ｗ２は、図４に示すような先端が球状の測定子２０を用いて測定することもできる。先端が球状であるため、測定時に案内輪５の側面５ｃを傷付けにくい。また、測定子２０の先端が摩耗しにくいので、測定子２０を長期間にわたって使用し続けても、測定誤差が生じにくい。

ただし、先端が球状の測定子２０を用いて測定を行うと、図５，６に示すように、測定子２０と傾斜した側面５ｃは、測定子２０の中心軸から外れた位置で接触することとなるので、案内輪５の幅Ｗ１，Ｗ２の測定結果に誤差が生じることとなる。
例えば、内周面５ａからの径方向距離がＨ１である高さ位置における案内輪５の幅Ｗ１を測定しようとした場合には、図５，６から分かるように、内周面５ａからの径方向距離がＨ１よりもδｈだけ高い高さ位置で測定子２０と側面５ｃが接触するので、内周面５ａからの径方向距離がＨ１である高さ位置においては測定子２０と側面５ｃは接触せず離れており、実際の幅Ｗ１よりも２×δｗだけ大きな値が測定値として出力されることとなる。また、図５，６から分かるように、誤差２×δｗの大きさはテーパ角度θの大きさによって変化する。

よって、案内輪５の内周面５ａの幅Ｗを測定する際には、誤差を補正する必要がある。案内輪５の幅の真の値をＷ１，Ｗ２、誤差を含む測定値をＷ１１，Ｗ１２とすると、Ｗ１＝Ｗ１１−２×δｗ、Ｗ２＝Ｗ１２−２×δｗとなる。これら２つの式を上記式（１）に代入すると下記式（３）となり、この式（３）を用いて、誤差を含む測定値Ｗ１１，Ｗ１２から案内輪５の内周面５ａの幅Ｗを算出することができる。

Ｗ＝（Ｈ２・Ｗ１１−Ｈ１・Ｗ１２）／（Ｈ２−Ｈ１）−２×δｗ・・・（３）
なお、誤差δｗは下記式（４）で表される（図７を参照）。式（４）中のＲは測定子２０の球状の先端の曲率半径であり、θnom は案内輪５のテーパ角度θであり、案内輪５の製造上の狙い値である図面値である。
δｗ＝Ｒ・ｓｉｎ（θnom ／２）・ｔａｎ（θnom ／２）−｛Ｒ−Ｒ・ｃｏｓ（θnom ／２）｝・・・（４）
案内輪５のテーパ角度θについては、誤差を含む測定値をＷ１１，Ｗ１２を上記式（２）に代入することにより算出することができる。

実施例２においては測定子２０の先端の形状は球状であったが、先端の形状が球状以外の形状である測定子を用いて測定を行うことも可能である。先端の形状が球状以外の形状である測定子を用いた場合にも、実施例２と同様に誤差の補正が必要となる場合がある。補正の内容は、先端の形状によって異なり、また、求めたい寸法精度によっても異なる。さらに、先端の形状や求めたい寸法精度によって、測定子を用いた測定において測定方法の工夫が必要となる場合があることは言うまでもない。

また、実施例１，２のいずれにおいても、内周面５ａの幅Ｗやテーパ角度θを測定する案内輪５の形状（案内輪５の周方向に直交する平面で切断した場合の断面形状）は、図２に示すような等脚台形に限定されるものではない。例えば、図８〜１０に示すように、案内輪５の４つの角のうち一部が面取りされていてもよい。図８，１０は外周面側の２つの角の両方が面取りされており、図９は外周面側の２つの角のうち一方が面取りされている。図８〜１０とは異なり、内周面側の角が面取りされていてもよいし、内周面側の角と外周面側の角の両方が面取りされていてもよい。

また、図８〜１０に示すように、外周面側の角に自動調心ころ軸受の径方向に沿う平面を形成するように面取りを設けてもよいし（すなわち、案内輪５の周方向に直交する平面で切断した場合の断面形状が６角形となる）、曲面を形成するように面取りを設けてもよい。
さらに、案内輪５の形状は、案内輪５の周方向に直交する平面で切断した場合の断面形状で見た場合に、外周面が直線状となる形状（図２，８，９を参照）であってもよいし、凸状（又は凹状でもよい）の円弧状となる形状（図１０を参照）であってもよい。

これらの形状の場合でも、本実施形態の寸法測定方法を用いて内周面５ａの幅Ｗやテーパ角度θを測定することができる。さらに、図２及び図８〜１０に示す形状以外の形状の案内輪であっても、本実施形態の寸法測定方法を用いて内周面５ａの幅Ｗやテーパ角度θを測定することができる。

１内輪
１ａ軌道面
２外輪
２ａ球面軌道面
３球面ころ
５案内輪
５ａ内周面
５ｃ側面
Ｗ案内輪の内周面の幅
θ テーパ角度

Claims

複列自動調心ころ軸受に使用される案内輪の寸法を測定する方法であって、前記案内輪の周方向に直交する平面で切断した場合の断面形状は略台形であり、ころの端面と摺接する両側面の間隔が径方向内方に向かって徐々に小さくなっており、
前記案内輪の内周面からの径方向距離が異なる２つの高さ位置における前記案内輪の幅を測定し、２つの前記径方向距離と２つの前記幅を用いて、前記内周面の幅と前記両側面のなす角度とを算出することを特徴とする自動調心ころ軸受の案内輪の寸法測定方法。