JP2897334B2 - 転がり軸受用ローラの製造方法 - Google Patents
転がり軸受用ローラの製造方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、ベッドに対して移動テーブルを直動可能
に支持する送りテーブル装置の直動転がり軸受等に使用
される軸受用ローラの製造方法に関する。
に支持する送りテーブル装置の直動転がり軸受等に使用
される軸受用ローラの製造方法に関する。
第3,4図に示すように、ベッド２側に固定された案内
レール１と、移動テーブル４側に固定された案内レール
３との間に、保持器６に保持された多数のローラ５が介
在されてなる直動転がり軸受７は公知である。なお、図
示されたローラ５は、隣合うどうしの軸線が90度の角度
で交差しているクロスローラ式のものであるが、各ロー
ラ５の軸線が平行をなすリニアローラ式のものも公知で
ある。
レール１と、移動テーブル４側に固定された案内レール
３との間に、保持器６に保持された多数のローラ５が介
在されてなる直動転がり軸受７は公知である。なお、図
示されたローラ５は、隣合うどうしの軸線が90度の角度
で交差しているクロスローラ式のものであるが、各ロー
ラ５の軸線が平行をなすリニアローラ式のものも公知で
ある。
しかしながら、前記直動転がり軸受７における案内レ
ール1,3とローラ５との間に、案内レール1,3の長手方向
には拘束されていないため、移動テーブル４の往復移動
により、前記レール1,3と保持器６の相対位置が少しづ
つずれて、最終的に保持器６がレール1,3から外れてし
まう現象（ミクロスリップ現象）が生じる。このため、
前記ミクロスリップ現象を防止することを目的として案
内レール1,3にラック歯を形成するとともにローラ５の
外周にピニオンのような歯を形成して両者を噛合させた
り、ワイヤ等によってこれらの動きを矯正する手段が周
知となっているが、これらは構造を複雑にしてコスト高
になるほか、各部を過拘束することになるという問題点
がある。
ール1,3とローラ５との間に、案内レール1,3の長手方向
には拘束されていないため、移動テーブル４の往復移動
により、前記レール1,3と保持器６の相対位置が少しづ
つずれて、最終的に保持器６がレール1,3から外れてし
まう現象（ミクロスリップ現象）が生じる。このため、
前記ミクロスリップ現象を防止することを目的として案
内レール1,3にラック歯を形成するとともにローラ５の
外周にピニオンのような歯を形成して両者を噛合させた
り、ワイヤ等によってこれらの動きを矯正する手段が周
知となっているが、これらは構造を複雑にしてコスト高
になるほか、各部を過拘束することになるという問題点
がある。
発明者らは、前記ミクロスリップ現象の原因を究明す
るために各種の実験と解析とを行った結果、前記現象の
原因は、ローラとこれに転がり接触する両案内レールと
の間のすべりにあることを知見し、その結果、ローラの
外周面における円周方向の面粗さを、同外周面における
軸方向の面粗さとほぼ等しくするか前者を僅かに大きく
することによって、両案内レールに対するローラのすべ
りを抑制して前記各問題点を解決し得ることに想到し
た。
るために各種の実験と解析とを行った結果、前記現象の
原因は、ローラとこれに転がり接触する両案内レールと
の間のすべりにあることを知見し、その結果、ローラの
外周面における円周方向の面粗さを、同外周面における
軸方向の面粗さとほぼ等しくするか前者を僅かに大きく
することによって、両案内レールに対するローラのすべ
りを抑制して前記各問題点を解決し得ることに想到し
た。
そこで、外周面における円周方向の面粗さを、外周面
における軸方向の面粗さとほぼ等しくするか前者を僅か
に大きくしたローラを製造するために、軸受用ローラに
公知の表面処理方法を施したところ、次のような問題点
があることが分かった。すなわち、ローラ素材の外周面
を研削仕上げしたところ、この研削仕上げはローラ素材
を回転させながら外周面を研削するものであるため、円
周方向の面粗さを大にすると軸方向の面粗さはそれ以上
に大になって、軸受用ローラとしては作動性及び耐久性
に問題がある。また研削加工したローラ素材をさらにタ
ンブリングすると、研削時に形成された周面の粗さや形
状精度の低さが影響して目的の周面状態を安定して得る
ことができないという問題がある。
における軸方向の面粗さとほぼ等しくするか前者を僅か
に大きくしたローラを製造するために、軸受用ローラに
公知の表面処理方法を施したところ、次のような問題点
があることが分かった。すなわち、ローラ素材の外周面
を研削仕上げしたところ、この研削仕上げはローラ素材
を回転させながら外周面を研削するものであるため、円
周方向の面粗さを大にすると軸方向の面粗さはそれ以上
に大になって、軸受用ローラとしては作動性及び耐久性
に問題がある。また研削加工したローラ素材をさらにタ
ンブリングすると、研削時に形成された周面の粗さや形
状精度の低さが影響して目的の周面状態を安定して得る
ことができないという問題がある。
かくして、この発明は前記の面粗さを備えた軸受用ロ
ーラを安定して製造する方法を得ることを目的としてい
る。
ーラを安定して製造する方法を得ることを目的としてい
る。
そこで、この発明の軸受用ローラの製造方法は、ロー
ラ素材の周面に研削加工を施した後、その周面に超仕上
げ加工を施してその周面を軸方向及び円周方向に平滑に
し、さらに前記平滑な周面をタンブリングすることによ
りその周面における円周方向の面粗さを軸方向の面粗さ
とほぼ等しくするか前者を僅かに大きくすることを特徴
とする。
ラ素材の周面に研削加工を施した後、その周面に超仕上
げ加工を施してその周面を軸方向及び円周方向に平滑に
し、さらに前記平滑な周面をタンブリングすることによ
りその周面における円周方向の面粗さを軸方向の面粗さ
とほぼ等しくするか前者を僅かに大きくすることを特徴
とする。
前記タンブリングによりローラの外周面における円周
方向の面粗さを、中心線平均粗さにおいて0.05〜0.10μ
ｍにすると好適である。
方向の面粗さを、中心線平均粗さにおいて0.05〜0.10μ
ｍにすると好適である。
ところで、軸受用ローラを、前記の直動案内軸受に適
用する場合には、案内レール間に保持されたローラ及び
保持器の移動時には、重力や慣性等により外部荷重及び
予圧に不均一に生起され、これに基づく抵抗差によって
ミクロスリップが発生するものであるが、案内レールと
ローラは接触しているために、その摩擦力によってこれ
らの間において前記ミクロスリップを抑制する力も作用
している。この抑制力を模式的に示したのが第１図であ
って、説明の便宜上、ローラ５をモデル化してピニオン
の形状で示し且つ案内レール1,3を同様にラックの形状
で示している。
用する場合には、案内レール間に保持されたローラ及び
保持器の移動時には、重力や慣性等により外部荷重及び
予圧に不均一に生起され、これに基づく抵抗差によって
ミクロスリップが発生するものであるが、案内レールと
ローラは接触しているために、その摩擦力によってこれ
らの間において前記ミクロスリップを抑制する力も作用
している。この抑制力を模式的に示したのが第１図であ
って、説明の便宜上、ローラ５をモデル化してピニオン
の形状で示し且つ案内レール1,3を同様にラックの形状
で示している。
そもそもミクロスリップは往復運動の往時と復時のロ
ーラ５と案内レール1,3との相対移動量が異なるときに
発生する。このような現象は、ローラ５が所定の転がり
運動のみを行い、ローラ５と案内レール1,3との間に滑
りを生じなければ防止することができる。したがって、
第１図に示すようにローラ５と案内レール1,3との接触
部が噛み合っていれば相対滑りは発生しない。このよう
にローラ５と案内レール1,3との接触部における滑り摩
擦力を大きくすれば、その摩擦力がミクロスリップの抑
制力となる。
ーラ５と案内レール1,3との相対移動量が異なるときに
発生する。このような現象は、ローラ５が所定の転がり
運動のみを行い、ローラ５と案内レール1,3との間に滑
りを生じなければ防止することができる。したがって、
第１図に示すようにローラ５と案内レール1,3との接触
部が噛み合っていれば相対滑りは発生しない。このよう
にローラ５と案内レール1,3との接触部における滑り摩
擦力を大きくすれば、その摩擦力がミクロスリップの抑
制力となる。
しかしながら、直動転がり案内装置としては、ローラ
５と案内レール1,3との間で摩擦力を大きくするほか
に、両者間でローラ５のラジアル方向の荷重を支持しな
ければならないし、さらに転がり案内の円滑性も確保し
なければならないから、ローラ５と案内レール1,3との
間に第１図のように歯を噛み合わせることはできない。
５と案内レール1,3との間で摩擦力を大きくするほか
に、両者間でローラ５のラジアル方向の荷重を支持しな
ければならないし、さらに転がり案内の円滑性も確保し
なければならないから、ローラ５と案内レール1,3との
間に第１図のように歯を噛み合わせることはできない。
かくして、ローラの外周面における円周方向の面粗さ
を、同外周面における軸方向の面粗さとほぼ等しくする
か前者を僅かに大きくすれば、ローラの転がりに対する
摩擦力を増加させてミクロスリップが防止されるととも
に、ラジアル方向の荷重の支持と転がり案内の円滑性が
確保されるものである。
を、同外周面における軸方向の面粗さとほぼ等しくする
か前者を僅かに大きくすれば、ローラの転がりに対する
摩擦力を増加させてミクロスリップが防止されるととも
に、ラジアル方向の荷重の支持と転がり案内の円滑性が
確保されるものである。
そのために、この発明では、ローラ素材に対する第１
次加工としてローラ素材の周面に研削加工を施す。次に
第２次加工としてローラ素材の周面に超仕上げ加工を施
し、これによりその周面を軸方向及び円周方向に平滑し
てローラとしての精度を確保し中間仕上げとする。さら
に、ローラ素材の前記平滑な円周をタンブリングするこ
とにより、所定の面粗さを得て仕上げとする。タンブリ
ングにより、原則的にはローラ外周面における円周方向
と軸方向との面粗さは大体において同一になるが、ロー
ラ外周面は軸方向に直線状をなすに対して円周方向には
円弧をなすため、円周方向の面粗さが軸方向のそれより
僅かに大きくなることが多い。
次加工としてローラ素材の周面に研削加工を施す。次に
第２次加工としてローラ素材の周面に超仕上げ加工を施
し、これによりその周面を軸方向及び円周方向に平滑し
てローラとしての精度を確保し中間仕上げとする。さら
に、ローラ素材の前記平滑な円周をタンブリングするこ
とにより、所定の面粗さを得て仕上げとする。タンブリ
ングにより、原則的にはローラ外周面における円周方向
と軸方向との面粗さは大体において同一になるが、ロー
ラ外周面は軸方向に直線状をなすに対して円周方向には
円弧をなすため、円周方向の面粗さが軸方向のそれより
僅かに大きくなることが多い。
さらに、ローラの外周面における円周方向の面粗さ
を、中心線平均粗さにおいて0.05〜0.10μｍとすること
によってローラと案内レールとの接触点におけるすべり
摩擦力を必要最大限にするとともに、転がり案内装置と
しての真直度を確保できる。
を、中心線平均粗さにおいて0.05〜0.10μｍとすること
によってローラと案内レールとの接触点におけるすべり
摩擦力を必要最大限にするとともに、転がり案内装置と
しての真直度を確保できる。
第３図に示す直動転がり軸受７のローラ５は、前記従
来の技術の項で説明したクロスローラ式やリニアローラ
式の直動転がり案内装置に用いられるものであって、後
述する第１次加工と第２次加工と仕上げ加工とがなされ
たものである。
来の技術の項で説明したクロスローラ式やリニアローラ
式の直動転がり案内装置に用いられるものであって、後
述する第１次加工と第２次加工と仕上げ加工とがなされ
たものである。
第１次加工は、ローラ素材の周面に研削加工を施すこ
とにより、前記周面における軸方向（第２図におけるＢ
方向）の面粗さは、その加工方向から円周方向（同Ａ方
向）の面粗さより大となる。すなわち、研削加工は、研
削砥石車とローラ素材を送る調整砥石車との間に、下か
らワークレストで支持した前記ローラ素材を装入してな
るものであって、前記調整砥石車でローラ素材を送る、
所謂加工能率のよい通し送り法により加工する。この研
削加工によって、ローラ素材の周面における円周方向の
中心線平均粗さが軸方向の中心線平均粗さの約３分の１
程度になる。
とにより、前記周面における軸方向（第２図におけるＢ
方向）の面粗さは、その加工方向から円周方向（同Ａ方
向）の面粗さより大となる。すなわち、研削加工は、研
削砥石車とローラ素材を送る調整砥石車との間に、下か
らワークレストで支持した前記ローラ素材を装入してな
るものであって、前記調整砥石車でローラ素材を送る、
所謂加工能率のよい通し送り法により加工する。この研
削加工によって、ローラ素材の周面における円周方向の
中心線平均粗さが軸方向の中心線平均粗さの約３分の１
程度になる。
次に第２次加工として前記研削加工後のローラ素材の
周面に超仕上げ加工を施す。この超仕上げ加工は、２本
の調整ロールの間に装入されたローラ素材を、ローラ素
材外周面と同じ円弧状の凹面をもち且つ同素材の幅以上
の広幅の超仕上げ砥石により研磨するものである。これ
によりその周面を軸方向及び円周方向ともに平滑にし、
且つローラとしての形状精度を確保して中間仕上げとす
る。この段階では周面が鏡面仕上げになっているために
ミクロスリップの防止力はない。
周面に超仕上げ加工を施す。この超仕上げ加工は、２本
の調整ロールの間に装入されたローラ素材を、ローラ素
材外周面と同じ円弧状の凹面をもち且つ同素材の幅以上
の広幅の超仕上げ砥石により研磨するものである。これ
によりその周面を軸方向及び円周方向ともに平滑にし、
且つローラとしての形状精度を確保して中間仕上げとす
る。この段階では周面が鏡面仕上げになっているために
ミクロスリップの防止力はない。
さらに、前記超仕上げ後のローラ素材の前記平滑な周
面をタンブリングして最終仕上げとする。これにより表
面の円周方向及び軸方向の中心線平均粗さを0.07μｍ程
度の均一なものとしてローラ５としており、その結果、
ローラの転がり摩擦が小さく且つ滑り摩擦は大きくなっ
ている。
面をタンブリングして最終仕上げとする。これにより表
面の円周方向及び軸方向の中心線平均粗さを0.07μｍ程
度の均一なものとしてローラ５としており、その結果、
ローラの転がり摩擦が小さく且つ滑り摩擦は大きくなっ
ている。
これに対して従来のローラ表面は、軸方向の中心線平
均粗さが0.06μｍ程度で且つ円周方向の中心線平均粗さ
はその1/3程度の0.02μｍとなっている。すなわち、従
来のローラ表面の加工方法によれば、研削加工やこれに
加える超仕上げ加工によっても軸方向の面粗さに対して
円周方向の面粗さは1/3程度になることが余儀なくされ
ている。
均粗さが0.06μｍ程度で且つ円周方向の中心線平均粗さ
はその1/3程度の0.02μｍとなっている。すなわち、従
来のローラ表面の加工方法によれば、研削加工やこれに
加える超仕上げ加工によっても軸方向の面粗さに対して
円周方向の面粗さは1/3程度になることが余儀なくされ
ている。
前記のように、ミクロスリップの抑制力は、ローラ５
表面の円周方向の滑り摩擦力が関係している。ところ
が、前記従来の研削されたままのローラ又は超仕上げ加
工されたローラでは、円周方向の中心線平均粗さが極端
に小になっているため、そのすべり摩擦力が小さいか
ら、ミクロスリップを抑制する機能はこの実施例のロー
ラ５のほうが一段と優れたものとなっている。
表面の円周方向の滑り摩擦力が関係している。ところ
が、前記従来の研削されたままのローラ又は超仕上げ加
工されたローラでは、円周方向の中心線平均粗さが極端
に小になっているため、そのすべり摩擦力が小さいか
ら、ミクロスリップを抑制する機能はこの実施例のロー
ラ５のほうが一段と優れたものとなっている。
ところで、軸方向の面粗さはミクロスリップの抑制力
には殆ど影響しないが、軸方向の面粗さが大になるとロ
ーラ５と案内レール1,3との接触状態が不均一となり、
ローラ５への予圧の不均一やスキューを生じやすく、こ
れがミクロスリップ発生の原因にもなる。このため軸方
向の面粗さを著しく大にすることも問題がある。これら
の条件から、ローラ５表面の粗さはミクロスリップを抑
止しうる範囲とし、軸方向と円周方向とにおいて大差な
いことが望ましい。
には殆ど影響しないが、軸方向の面粗さが大になるとロ
ーラ５と案内レール1,3との接触状態が不均一となり、
ローラ５への予圧の不均一やスキューを生じやすく、こ
れがミクロスリップ発生の原因にもなる。このため軸方
向の面粗さを著しく大にすることも問題がある。これら
の条件から、ローラ５表面の粗さはミクロスリップを抑
止しうる範囲とし、軸方向と円周方向とにおいて大差な
いことが望ましい。
さらに、面粗さを軸方向と円周方向とのいずれにおい
ても過大にすると、ミクロスリップ抑制力は向上するも
のの、前記のようにローラ５と案内レール1,3との接触
状態が不均一となって、逆にミクロスリップ発生を促し
たり、進退軌道の真直度等の性能や耐久性の低下をもた
らすため、直動転がり案内装置として適当ではない。
ても過大にすると、ミクロスリップ抑制力は向上するも
のの、前記のようにローラ５と案内レール1,3との接触
状態が不均一となって、逆にミクロスリップ発生を促し
たり、進退軌道の真直度等の性能や耐久性の低下をもた
らすため、直動転がり案内装置として適当ではない。
発明者らは、実験と研究の結果、ローラの外周面にお
ける円周方向の面粗さを、前記例示したように、中心線
平均粗さにおいて0.05〜0.10μｍにする一方、その面粗
さを、同外周面における軸方向の面粗さとほぼ等しくす
るか僅かに大きくすることによって、前記真直度や耐久
性等の性能を低下させることなくミクロスリップを通常
の使用範囲において完全に抑制させることに成功したも
のである。
ける円周方向の面粗さを、前記例示したように、中心線
平均粗さにおいて0.05〜0.10μｍにする一方、その面粗
さを、同外周面における軸方向の面粗さとほぼ等しくす
るか僅かに大きくすることによって、前記真直度や耐久
性等の性能を低下させることなくミクロスリップを通常
の使用範囲において完全に抑制させることに成功したも
のである。
ちなみに、従来のローラを使用した直動転がり案内装
置では70％の割合でミクロスリップが発生したが、この
実施例のローラ５を使用した場合には全く発生しなかっ
たし、この実施例の前記面粗さの値が前後であっても、
円周方向の面粗さが中心線平均粗さにおいて0.05〜0.10
μｍであればミクロスリップは同様に発生しなかった。
置では70％の割合でミクロスリップが発生したが、この
実施例のローラ５を使用した場合には全く発生しなかっ
たし、この実施例の前記面粗さの値が前後であっても、
円周方向の面粗さが中心線平均粗さにおいて0.05〜0.10
μｍであればミクロスリップは同様に発生しなかった。
なお、この実施例は軸受として直動案内軸受について
説明したが、この発明は転がり軸受用のローラについて
広く適用することができることは勿論である。
説明したが、この発明は転がり軸受用のローラについて
広く適用することができることは勿論である。
以上説明したように、この発明にあっては、ローラ素
材に研削加工と超仕上げ加工とタンブリング加工をこの
順で施すことによって、ミクロスリップを有効に防止す
る軸受用ローラを、周面の品質にバラツキがなく得るこ
とができる。
材に研削加工と超仕上げ加工とタンブリング加工をこの
順で施すことによって、ミクロスリップを有効に防止す
る軸受用ローラを、周面の品質にバラツキがなく得るこ
とができる。
しかもこのローラは、研削における加工変質層が超仕
上げにより取り除かれ、精度のよい均一な表面を得たう
えでタンブリング加工されているので耐久性にすぐれ、
また面粗さを所定の値の範囲とすることにより前記ミク
ロスリップを防止するものであるから、ミクロスリップ
防止のために格別な機構を付加する必要もない。
上げにより取り除かれ、精度のよい均一な表面を得たう
えでタンブリング加工されているので耐久性にすぐれ、
また面粗さを所定の値の範囲とすることにより前記ミク
ロスリップを防止するものであるから、ミクロスリップ
防止のために格別な機構を付加する必要もない。
第１図はミクロスリップの抑制力を説明する模式図、第
２図はこの発明のローラを示す斜視図、第３図はローラ
と案内レールとの関係を示す斜視図、第４図は直動転が
り案内装置の断面図である。 Ａ……円周方向、Ｂ……軸方向、1,3……案内レール、
５……ローラ、７……軸受。
２図はこの発明のローラを示す斜視図、第３図はローラ
と案内レールとの関係を示す斜視図、第４図は直動転が
り案内装置の断面図である。 Ａ……円周方向、Ｂ……軸方向、1,3……案内レール、
５……ローラ、７……軸受。
Claims (2)
- 【請求項１】ローラ素材の周面に研削加工を施した後、
その周面に超仕上げ加工を施してその周面を軸方向及び
円周方向に平滑にし、さらに前記平滑な周面をタンブリ
ングすることによりその周面における円周方向の面粗さ
を軸方向の面粗さとほぼ等しくするか前者を僅かに大き
くすることを特徴とする転がり軸受用ローラの製造方
法。 - 【請求項２】ローラの外周面における円周方向の面粗さ
を、中心線平均粗さにおいて0.05〜0.10μｍにすること
を特徴とする第１請求項記載の転がり軸受用ローラの製
造方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2095575A JP2897334B2 (ja) | 1990-04-11 | 1990-04-11 | 転がり軸受用ローラの製造方法 |
| US07/650,480 US5133608A (en) | 1990-02-07 | 1991-02-05 | Linear movement rolling guide apparatus and method of manufacturing bearing roller |
| DE4103478A DE4103478A1 (de) | 1990-02-07 | 1991-02-06 | Lineare rollenfuehrungsvorrichtung und verfahren zur herstellung von lagerrollen |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2095575A JP2897334B2 (ja) | 1990-04-11 | 1990-04-11 | 転がり軸受用ローラの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03292416A JPH03292416A (ja) | 1991-12-24 |
| JP2897334B2 true JP2897334B2 (ja) | 1999-05-31 |
Family
ID=14141390
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2095575A Expired - Fee Related JP2897334B2 (ja) | 1990-02-07 | 1990-04-11 | 転がり軸受用ローラの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2897334B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3459484B2 (ja) * | 1993-12-24 | 2003-10-20 | Ｎｔｎ株式会社 | 玉軸受用玉 |
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