JP2016109242A - 自動調心ころ軸受の製造方法および内輪円弧面計測装置 - Google Patents

Abstract

【課題】自動調心ころ軸受を構成する内輪の製造方法として、軌道面をなす円弧面の形状の設計値からのずれを確認する工程が、特許文献１および２に記載された方法と比較して加工現場で容易に行える方法を提供する。【解決手段】内輪６１の軌道面６１ａをなす一円弧Ｅ面上に存在する、内輪６１の軸方向端面６１ｃからの距離Ｈ１，Ｈ２が異なる二点Ａ，Ｂ間の、内輪６１の径方向に沿った寸法差ｄを計測する。計測工程で計測された寸法差ｄと(1) 式に基づいて算出される設計値ｄ０とを比較することで、円弧面の形状の設計値からのずれを確認する。(1) 式中、Ｒ０は円弧Ｅ面の曲率半径の設計値であり、ｈ０は円弧Ｅ面の曲率中心Ｃの軸方向端面６１ｃから距離ｈの設計値である。ｄ０＝√（Ｒ０2−（Ｈ１＋ｈ０）2）−√（Ｒ０2−（Ｈ２＋ｈ０）2）…(1)【選択図】図１

Description

この発明は、自動調心ころ軸受の製造方法であって、自動調心ころ軸受を構成する内輪の軌道面をなす円弧面の設計値からのずれを確認する工程を有する方法と、この方法で使用される自動調心ころ軸受の内輪円弧面計測装置に関する。

自動調心ころ軸受は、例えば図３に示すように、内輪６１と外輪６２との間に２列のころ６３を組込んだ、調心性を有する軸受である。内輪６１の外周面に２つの凹円弧面状の軌道面６１ａが形成されている。外輪６２の内周面は、凹球面状の軌道面６２ａとなっている。図３の自動調心ころ軸受６０は、軸方向中心から両側に「つの」が延びる形状の保持器６４と案内輪６５を有し、内輪６１の外周面の軸方向両端部につば６１ｂが形成されている。自動調心ころ軸受の製造方法においては、接触角（軸受中心軸に垂直な平面Ｓ１と、軌道輪によって転動体へ伝えられる合力の作用線Ｓ２と、がなす角度）δを管理するために、内輪および外輪の軌道面６１ａ，６２ａを高精度に形成する必要がある。

これに関する従来技術として、特許文献１には、自動調心ころ軸受に用いられる内輪の軌道面の円弧形状管理方法が記載されている。
この方法では、内径が既知のエッジ部を有する一対のリング状治具を用い、各リング状治具を内輪の各軌道面に押し当てて、両リング状治具のエッジ間の距離を測定することを、エッジ内径が異なる少なくとも二対のリング状治具を用いて行う。これにより、エッジ径およびエッジ間の距離の組合せデータを少なくとも２組測定する。これらのデータから実際の内輪軌道面をなす円弧面の曲率中心を算出することで、設計形状からのずれの程度が分かるため、内輪軌道面の円弧形状の管理を行うことができる。

特許文献２には、球面ころ軸受の軌道輪の軌道面を、基準中心から所定の軌道溝半径となる凹円弧面に機械加工する工程を含む、軌道輪の仕上げ加工方法が記載されている。具体的には、先ず、軌道輪の縦断面とその軌道面との交差線上にあって、軸方向の位置が異なる少なくとも三カ所の測定点の座標を求める。次に、各測定点を中心として所定の軌道溝半径と同じ半径を有する縦断面上の円を複数求める。

次に、これら複数の円の内の二つで一組の円の交点を求める処理を、複数組について行う。次に、求めた複数の交点の重心を求めて、これを軌道面の軌道溝半径の中心とする。このようにして得られた軌道溝半径の中心に基づいて、軌道輪の軌道面を、基準中心から所定の軌道溝半径となる凹円弧面に機械加工する。

特開２００８−２１５８４１号公報 特開２０１０−２８６３９９号公報

特許文献１に記載された方法では、自動調心ころ軸受の内輪の寸法に応じた多数のリング状治具が必要となる。特許文献２に記載された方法では、複雑な計算をするための演算機や専用の測定装置が必要である。つまり、引用文献１および２に記載された方法には、加工現場で容易に行うという点で改善の余地がある。
この発明の課題は、自動調心ころ軸受を構成する内輪の製造方法として、軌道面をなす円弧面の形状の設計値からのずれを確認する工程が、特許文献１および２に記載された方法と比較して加工現場で容易に行える方法を提供することである。

上記課題を解決するために、この発明の一態様は、自動調心ころ軸受を構成する内輪の製造方法であって、下記の構成(a) を行う計測工程と下記の構成(b) を行う確認工程とを有する自動調心ころ軸受の製造方法を提供する。
(a) 前記内輪の軌道面をなす一円弧面上に存在する、前記内輪の軸方向端面からの距離が異なる二点間の、前記内輪の径方向に沿った寸法差ｄを計測する。

(b) 前記計測工程で計測された前記寸法差ｄと、下記の(1) 式に基づいて算出される前記寸法差ｄの設計値ｄ０と、を比較することで、前記円弧面の形状の設計値からのずれを確認する。
ｄ０＝√（Ｒ０² −（Ｈ１＋ｈ０）² ）−√（Ｒ０² −（Ｈ２＋ｈ０）² ）…(1)
(1) 式中、Ｈ１，Ｈ２は前記二点の前記距離であり、Ｒ０は前記円弧面の曲率半径の設計値であり、ｈ０は前記円弧面の曲率中心の前記内輪の軸方向端面からの距離の設計値である。
この発明の別態様は、前記構成(a) を行う計測工程で使用する計測装置であって、下記の構成(c) (d) を有する自動調心ころ軸受の内輪円弧面計測装置を提供する。

(c) 自動調心ころ軸受を構成する内輪の軸方向一端面に配置される基準部と、前記基準部に固定され、前記内輪の外周面の外側に配置される計測部と、前記計測部に取り付けられた計測器と、を有する。
(d) 前記計測器は、前記内輪の軌道面をなす一円弧上の二点での、前記内輪の径方向に沿った距離の差を計測するものである。

この発明の方法によれば、寸法差ｄの計測が、通常の加工現場に置いてある計測器を使用して行えるため、特許文献１および２に記載された方法と比較して加工現場で容易に実施することができる。

実施形態の内輪円弧面計測装置を示す平面図（ａ）と正面図（ｂ）である。 自動調心ころ軸受の内輪の軌道面をなす円弧面に関する各寸法の関係を説明する図である。 自動調心ころ軸受の一例を示す部分断面図である。

以下、図面を用いて、この発明の一例である実施形態について説明する。この発明はこの実施形態に限定されない。また、図面は模式的なものであり、各部の寸法関係は現実のものと一致しないことがある。
図１に示すように、内輪円弧面計測装置１は、正面形状が略Ｌ型に形成された本体２と、二個のダイヤルゲージ（計測器）３，４を有する。この実施形態では、図３に示す自動調心ころ軸受６０の内輪６１を計測対象とした例を説明する。

本体２は、所定長さの基準部２１と、基準部２１の長手方向一端部から垂直に延びる計測部２２とからなる。計測部２２の長手方向（内輪６１の軸方向Ｊに沿わせる方向）の異なる二カ所に、基準部２１の長手方向と平行に延びる貫通穴２２ａ，２２ｂが形成されている。
ダイヤルゲージ３，４は、表示部３１，４１と、表示部３１，４１に固定された基部３２，４２と、基部３２，４２内から進退する測定子３３，４３とからなる。測定子３３，４３の先端は針状に形成されている。各ダイヤルゲージ３，４の表示部３１，４１は本体２の計測部２２より外側（内輪６１側とは反対側）に配置され、基部３２，４２は計測部２２の各貫通穴２２ａ，２２ｂ内に固定されている。これにより、ダイヤルゲージ３，４による計測を、計測部２２の長手方向での位置が異なる二点で行うことができる。

内輪円弧面計測装置１を使用する際には、本体２の基準部２１を、内輪６１の軸方向端面６１ｃ上に、長手方向を内輪６１の径方向Ｔに沿わせて設置し、内輪６１の外周面の外側に計測部２２を配置する。その際に、図１（ａ）に示すように、測定子３３，４３の軸心を通る基準線Ｕを内輪６１の軸心Ｏ上に合わせ、内輪６１の径方向Ｔでの二等分割面Ｘと計測部２２の内側面である基準面Ｙとを平行にする。これにより、基準部２１の長手方向が内輪６１の径方向Ｔに沿って延び、計測部２２の長手方向が内輪６１の軸方向Ｊに沿って延びる。

この実施形態の方法では、先ず、内輪円弧面計測装置１の本体２を内輪６１に対して上述のように配置する。また、図示されない保持部材を用いて、本体２が図１に示す状態を保持できるようにする。次に、各ダイヤルゲージ３，４の各測定子３３，４３を、内輪６１の軌道面６１ａをなす円弧Ｅ上の互いに異なる二点Ａ，Ｂに接触させることで、計測部２２の基準面Ｙから二点Ａ，Ｂまでの距離ｄ１，ｄ２をそれぞれ計測する。計測された距離ｄ１，ｄ２から両者の差を算出して、算出値の絶対値を寸法差ｄとする。

次に、内輪円弧面計測装置１を用いて計測した寸法差ｄと、寸法差ｄの設計値ｄ０とを比較することで、内輪６１の軌道面６１ａをなす円弧面の形状の設計値からのずれを確認する。
図２を用いて、設計値ｄ０について説明する。
図２に示すように、内輪６１の軌道面６１ａをなす円弧（円弧面）Ｅの曲率中心をＣとした場合、曲率中心Ｃの内輪６１の軸方向端面６１ｃからの距離ｈと、円弧Ｅ上の二点Ａ，Ｂの軸方向端面６１ｃからの距離Ｈ１，Ｈ２と、二点Ａ，Ｂの曲率中心Ｃからの軸方向端面６１ｃに沿った距離Ｌ１，Ｌ２と、円弧Ｅの曲率半径Ｒとの関係は、以下の(2) 式および(3) 式で表される。

Ｒ² ＝（Ｈ１＋ｈ）² ＋Ｌ１² …(2)
Ｒ² ＝（Ｈ２＋ｈ）² ＋Ｌ２² …(3)
(2) 式および(3) 式を用いて、寸法差ｄに関する下記の(1')式が導き出される。
ｄ＝Ｌ１−Ｌ２＝√（Ｒ² −（Ｈ１＋ｈ）² ）−√（Ｒ² −（Ｈ２＋ｈ）² ）…(1')
よって、予め、Ｈ１，Ｈ２とＲの設計値Ｒ０とｈの設計値ｈ０を下記の(1) 式に代入して、寸法差ｄの設計値ｄ０を算出しておき、計測された寸法差ｄを設計値ｄ０と比較することで、実際の軌道面６１ａをなす円弧面の形状（円弧Ｅの距離ｈ）の設計値からのずれが確認できる。

ｄ０＝√（Ｒ０² −（Ｈ１＋ｈ０）² ）−√（Ｒ０² −（Ｈ２＋ｈ０）² ）…(1)
具体的には、例えば、製品として適切な寸法差ｄの範囲を決めておき、計測された寸法差ｄがその範囲に入るかどうかを確認することで、さらなる研削工程などが必要かどうかを判断できる。
この実施形態の方法によれば、寸法差ｄの計測が、通常の加工現場に置いてあるダイヤルゲージを用いて行えるため、実際の内輪軌道面をなす円弧面形状の設計値からのずれの確認を、加工現場で比較的容易に行うことができる。

なお、この実施形態の内輪円弧面計測装置１は、計測部２２が、内輪の径方向での二等分割面Ｘと平行な基準面Ｙを有し、ダイヤルゲージ３，４からなる計測器が、内輪の軸方向の異なる二カ所で、基準面Ｙから内輪の軌道面をなす一円弧までの、径方向Ｔに沿った距離を計測するものである。
そして、この実施形態の内輪円弧面計測装置１では、基準面Ｙを計測部２２の内側面としているが、基準面Ｙは計測部２２の内部に含まれる面であってもよいし、計測部２２より径方向Ｔの外側であってもよいし、計測部２２より径方向Ｔの内側で内輪６１と接触しない位置に設けてもよい。

また、この実施形態の内輪円弧面計測装置１では、計測器としてダイヤルゲージ３，４を用い、測定子３３，４３の先端形状を針状にしているが、測定子３３，４３の先端形状は針状以外の形状（例えば、球状）であってもよい。測定子の先端形状は、求められる測定精度や測定品質（測定時に内輪円弧面に傷が生じることを防止するなど）に応じて決定されるが、測定子の先端形状によっては、測定方法の工夫や測定値の補正を行う必要がある。また、計測部に測定子の傾き防止機構を設けるなどの工夫を行う場合もある。

１ 内輪円弧面計測装置
２ 本体
２１ 基準部
２２ 計測部
２２ａ，２２ｂ 貫通穴
３，４ ダイヤルゲージ（計測器）
３１，４１ ダイヤルゲージの表示部
３２，４２ ダイヤルゲージの基部
３３，４３ ダイヤルゲージの測定子
６０ 自動調心ころ軸受
６１ 内輪
６１ａ 内輪の軌道面
６１ｂ 内輪のつば
６１ｃ 内輪の軸方向端面
６２ 外輪
６２ａ 外輪の軌道面
６３ ころ
６４ 保持器
６５ 案内輪
δ 接触角
Ｔ 内輪の径方向
Ｊ 内輪の軸方向
Ｕ 測定子の軸心を通る基準線
Ｏ 内輪の軸心
Ｘ 内輪の径方向Ｔでの二等分割面
Ｙ 計測部の基準面（計測部の内側面）
Ｅ 内輪の軌道面をなす円弧（円弧面）
Ａ，Ｂ 円弧Ｅ上の互いに異なる二点
Ｃ 円弧Ｅの曲率中心
Ｒ 円弧Ｅの曲率半径

Claims (2)

1. 自動調心ころ軸受を構成する内輪の製造方法であって、
   前記内輪の軌道面をなす一円弧面上に存在する、前記内輪の軸方向端面からの距離が異なる二点間の、前記内輪の径方向に沿った寸法差ｄを計測する計測工程と、
   前記計測工程で計測された前記寸法差ｄと、下記の(1) 式に基づいて算出される前記寸法差ｄの設計値ｄ０と、を比較することで、前記円弧面の形状の設計値からのずれを確認する確認工程と、
   を有する自動調心ころ軸受の製造方法。
   ｄ０＝√（Ｒ０² −（Ｈ１＋ｈ０）² ）−√（Ｒ０² −（Ｈ２＋ｈ０）² ）…(1)
   (1) 式中、Ｈ１，Ｈ２は前記二点の前記距離であり、Ｒ０は前記円弧面の曲率半径の設計値であり、ｈ０は前記円弧面の曲率中心の前記内輪の軸方向端面からの距離の設計値である。
2. 請求項１記載の方法の前記計測工程で使用する計測装置であって、
   自動調心ころ軸受を構成する内輪の軸方向一端面に配置される基準部と、
   前記基準部に固定され、前記内輪の外周面の外側に配置される計測部と、
   前記計測部に取り付けられた計測器と、
   を有し、
   前記計測器は、前記内輪の軌道面をなす一円弧上の二点での、前記内輪の径方向に沿った距離の差を計測するものである自動調心ころ軸受の内輪円弧面計測装置。

Images