JP3881681B2 - 超仕上げ盤による内輪または外輪の加工方法 - Google Patents

Description

本発明は、超仕上げ盤によって玉軸受などの内輪や外輪に形成された転走面を砥石にて超仕上げ加工する加工方法に関するものである。

一般に、玉軸受の内輪の外周面または外輪の内周面には、断面略半円状の環状溝からなる転走面が形成されており、これらの転走面は、超仕上げ盤にて超仕上げ加工されている。すなわち、超仕上げ盤は、駆動ユニットによって内輪または外輪を支持しつつ回転させる一方、内輪または外輪に形成された転走面の曲率中心と軸心を一致させて揺動軸を揺動させるとともに、揺動軸にホルダーを介して設けた砥石を内輪または外輪の転走面に押し付けることにより、転走面の超仕上げ加工を行うものである（例えば、特許文献１参照）。

このような超仕上げ盤によって玉軸受の内輪または外輪の転走面を超仕上げ加工する場合、粗加工を行った後、仕上げ加工を行うようにしている。すなわち、粗加工または仕上げ加工に対応して、その加工に適した砥石を用いるとともに、内輪または外輪の回転数や砥石の揺動角を選択して設定時間にわたって超仕上げ加工するようにしている。この場合、１台の超仕上げ盤にて粗加工と仕上げ加工を行うようにすると、砥石を交換したり、加工条件を変更しなければならず、仕上げ精度を確保することができない。このため、超仕上げ盤を２台用意し、１台を粗加工に使用する一方、他の１台を仕上げ加工に使用するようにして、仕上げ精度を確保するようにしている。
特開２００３ー２００３４１号公報

しかしながら、２台の超仕上げ盤を用意し、１台を粗加工に、他の１台を仕上げ加工にそれぞれ使用する場合、粗加工を終えた内輪または外輪を取り出し、仕上げ加工用の超仕上げ盤に装着する必要があるが、その際、内輪または外輪の基準面を誤って装着するおそれがある。すなわち、内輪または外輪に形成された転走面の曲率中心は、必ずしも内輪または外輪の幅方向の中間位置にあるとは限らない。このため、内輪または外輪の幅方向の一面または他面を基準面とし、その基準面から転送面の曲率中心までの距離を設定している。したがって、内輪または外輪の基準面を誤って仕上げ加工用の超仕上げ盤に装着すると、転走面の曲率中心以外の位置で揺動軸、すなわち、砥石を揺動させることになり、転送面の加工精度を確保することができないものとなる。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、生産効率を向上させるとともに、内輪または外輪の転送面の加工精度を超精密級に確保して超仕上げ加工を行うことのできる超仕上げ盤による内輪または外輪の加工方法を提供するものである。

本発明は、内輪または外輪を支持しつつ回転させる駆動ユニットおよび内輪または外輪の転走面を超仕上げ加工する砥石をそれぞれ具備する一次加工ステーションと二次加工ステーションとを有する超仕上げ盤において、内輪または外輪を順に一次加工ステーションに供給し、内輪または外輪を支持しつつ回転させるとともに、一次加工ステーションの基準面に内輪または外輪の基準面を押し当ててその転送面を粗加工した後、粗加工された内輪または外輪を次に一次加工ステーションに供給された内輪または外輪によって一次加工ステーションから押し出す一方、一次加工ステーションから押し出された内輪または外輪をその基準面の向きが変わることなく搬送して二次加工ステーションに供給し、粗加工された内輪または外輪を支持しつつ回転させるとともに、二次加工ステーションの基準面に内輪または外輪の基準面を押し当ててその転送面を仕上げ加工した後、仕上げ加工された内輪または外輪を次に二次加工ステーションに供給された内輪または外輪によって二次加工ステーションから押し出すことを特徴とするものである。

本発明によれば、内輪または外輪を順に一次加工ステーションに供給し、内輪または外輪を支持しつつ回転させるとともに、一次加工ステーションの基準面に内輪または外輪の基準面を押し当ててその転送面を粗加工する。一次加工ステーションにおいて粗加工が終了すれば、粗加工された内輪または外輪を次に一次加工ステーションに供給された内輪または外輪によって一次加工ステーションから押し出す。次いで、一次加工ステーションから押し出された内輪または外輪をその基準面の向きが変わることなく搬送して二次加工ステーションに供給し、粗加工された内輪または外輪を支持しつつ回転させるとともに、二次加工ステーションの基準面に内輪または外輪の基準面を押し当ててその転送面を仕上げ加工する。二次次加工ステーションにおいて仕上げ加工が終了すれば、仕上げ加工された内輪または外輪を次に二次加工ステーションに供給された内輪または外輪によって二次加工ステーションから押し出す。

この結果、一次加工ステーションにおける内輪または外輪の転送面の粗加工と二次加工ステーションにおける内輪または外輪の転送面の仕上げ加工とを並行して行うことができることから、生産効率を向上させることができる。しかも、内輪または外輪をその基準面の向きが変わることなく一次加工ステーションから二次加工ステーションに搬送することから、各ステーションにおいて、各ステーションの基準面に確実に内輪または外輪の基準面を押し当てて超仕上げ加工を行うことができ、内輪または外輪の転送面の加工精度を超精密級に確保することができる。

本発明において、前記一次加工ステーションにおける内輪または外輪の粗加工時間と、二次加工ステーションにおける内輪または外輪の仕上げ加工時間とが一致していると、一方のステーションの供給装置に内輪または外輪が過剰に貯留されたり、加工する内輪または外輪が不足して遊び時間が発生することはない。したがって、夜間無人自動運転などに対応することができる。また、内輪または外輪の転送面を超仕上げ加工する際において、粗加工時間と仕上げ加工時間とに差が発生する場合であっても、加工時間の短いステーションにおける超仕上げ加工を、加工時間の長いステーションにおける超仕上げ加工が終了するまで待機し、その後、両ステーションにおいて、超仕上げ加工を自動的に再開するように制御することにより、夜間無人自動運転などに対応することができる。

本発明によれば、生産効率を向上させるとともに、内輪または外輪の転送面の加工精度を超精密級に確保して超仕上げ加工を行うことができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。

図１乃至図４には、本発明の内輪または外輪の加工方法を具体化した超仕上げ盤１の一実施形態が示されている。

この超仕上げ盤１は、内輪Ｗａの外周面に形成された転走面を超仕上げ加工するものであって、図１において、基台２（図２参照）に設けられ、内輪Ｗａの転送面を粗加工する一次加工ステーション３と、一次加工ステーション３から離隔して基台２に設けられ、粗加工された内輪Ｗａの転送面を仕上げ加工する二次加工ステーション４と、粗加工された内輪Ｗａを一次加工ステーション３から二次加工ステーション４に搬送する搬送装置５と、から構成されている。

一次ステーション３および二次加工ステーション４には、それぞれ内輪Ｗａを一時的に貯留し、必要に応じて後段の駆動ユニット７に供給する供給装置６と、供給装置６から供給された内輪Ｗａを支持しつつ回転させる駆動ユニット７と、内輪Ｗａに形成された転走面の曲率中心回りに揺動自在な砥石８（図５参照）が設けられている。

一次加工ステーション３および二次加工ステーション４にそれぞれ設けられた供給装置６および駆動ユニット７は、同一構造であるため、一次加工ステーション３の供給装置６および駆動ユニット７について説明する。

なお、一次加工ステーション３および二次加工ステーション４に設けられた砥石８は、詳細には図示しないが、いずれも内輪Ｗａの転走面の曲率中心と軸心を一致させて揺動する揺動軸にホルダーを介して固定されており、これまでの揺動機構と相違しないため、その詳細な説明を省略する。

供給装置６は、基台２に固定されたベース６１と、ベース６１に固定され、内輪Ｗａが通過可能な大きさ、具体的には、内輪Ｗａの外径よりも若干大きな幅と、内輪Ｗａの幅よりも若干大きな深さの断面方形状の凹部６２ａが長手方向に形成されたシュート６２と、これらのベース６１およびシュート６２の凹部６２ａからなる通路に連通され、ベース６１の外面およびシュート６２の下端面、さらには、後述する駆動ユニット７のシュー７３の上端面および基準プレート７４の内面によって区画された左右方向に延びる空間を進退自在なプッシャー６３と、プッシャー６３に連結されたプッシュシリンダ６４と、からなり、ベース６１およびシュート６２の凹部６２ａによって形成された上下方向に延びる通路に内輪Ｗａを一時的に貯留することができる。

そして、プッシャー６３は、プッシュシリンダ６４の伸縮作動によって後退位置にあるとき、ベース６１およびシュート６２の凹部６２ａからなる通路に貯留された内輪Ｗａが１個ずつプッシャー６３の前方に導かれるように位置決めされ、一方、プッシュシリンダ６４の伸縮作動によって前進位置にあるとき、シュート６２の下端面、ベース６１の外面、シュー７３の上端面および基準プレート７４の内面によって区画された空間において、内輪Ｗａをシュー７３の上端面に沿って押し出して、後述する駆動ユニット７の下側ローラ７１に供給するように位置決めされている。この際、次の内輪Ｗａは、プッシャー６３の上端面に規制されてシュー７３の上端面に落下することなく保持される。

ここで、ベース６１の外面および基準プレート７４の内面間の間隔は、前述したベース６１およびシュート６２の凹部６２ａからなる通路の奥行きとほぼ同一に設定され、また、シュート６２の下端面およびシュー７３の上端面間の間隔は、ベース６１およびシュート６２の凹部６２ａからなる通路の幅とほぼ同一に設定されている。したがって、内輪Ｗａは、その幅方向一面側を常に一定方向に向けた状態で、ベース６１およびシュート６２の凹部６２ａからなる通路を経てシュー７３の上端面、シュート６２の下端面、ベース６１の外面および基準プレート７４の内面によって区画された左右方向に延びる空間を通過するものである。すなわち、内輪Ｗａは、その基準面の向きが変わることなく移送される。

駆動ユニット７は、図１において、基台２に反時計回り方向に回転自在に軸支された下側ローラ７１と、下側ローラ７１の上方に位置して反時計回り方向に回転自在に軸支された上側ローラ７２と、基台２に設けられたシュー７３と、シュー７３の外面を覆ってシュー７３に固定された基準プレート７４（図２および図３参照）と、からなり、上側ローラ７２は、その外周面が下側ローラ７１に供給された内輪Ｗａの外周面に接する加工位置と、内輪Ｗａの外周面から退避した退避位置との間を移動するように、基台２に対して回動自在に設けられている。そして、上側ローラ７２の回転中心は、下側ローラ７１の回転中心よりも前方（前述したプッシャー６３による内輪Ｗａの押出方向）に若干変位した位置にある。また、下側ローラ７１および上側ローラ７２の外周面は、外面側の外径が内面側の外径よりもわずかに小径のテーパー面に形成されている。

したがって、供給装置６のベース６１の外面および基準プレート７４の内面間において、下側ローラ７１の外周面に供給された内輪Ｗａは、下側ローラ７１の外周面、上側ローラ７２の外周面およびシュー７３の先端によって三点支持されるとともに、図１において、下側ローラ７１および上側ローラ７２の回転に連動して加工位置から離脱することなく時計回り方向に回転するものである。そして、内輪Ｗａが回転すると、内輪Ｗａは、下側ローラ７１および上側ローラ７２の外周テーパー面に沿って外面側に移動し、その幅方向の一面（基準面）が基準プレート７４の内面（基準面）に継続して押しつけられている。

一方、搬送装置５は、一次加工ステーション３と二次加工ステーション４間に配置され、内輪Ｗａの外径および幅よりも若干大きな幅および奥行きからなる断面方形状の搬送路５１ａが形成されたローディングシュート５１と、ローディングシュート５１の搬送路５１ａの入口に臨んで設けられ、ローディングシュート５１の搬送路５１ａの延長方向と直交する方向に進退自在なワークロケーター５２と、ローディングシュート５１の搬送路５１ａに対向して設けられ、ローディングシュート５１の搬送路５１ａの延長方向に沿って昇降自在な上下プッシャー５３と、ワークロケーター５２に連結されたロケートシリンダ５４と、上下プッシャー５３に連結された上下プッシュシリンダ５５と、からなり、一次加工ステーション３にて粗加工された内輪Ｗａを受け取って二次加工ステーション４の供給装置６に向けて搬送するようになっている。

そして、ワークロケーター５２は、内輪Ｗａの幅よりも若干狭小な間隔をおいて配設された一対のバネ材５２１を有し、ロケートシリンダ５４の伸縮作動によってワークロケーター５２が後退位置にあるとき、一対のバネ材５２１は、ローディングシュート５１の搬送路５１ａの入口直下において、搬送路５１ａが延長されることで形成される仮想の搬送路を挟むように位置決めされる。一方、ロケートシリンダ５４の伸縮作動によってワークロケーター５２が前進位置にあるとき、一対のバネ材５２１は、一次加工ステーション３において、粗加工されて加工位置から押し出された内輪Ｗａを受け取って挟み込むように位置決めされている。

また、上下プッシャー５３は、内輪Ｗａの幅よりも狭小な奥行きと、ローディングシュート５１の搬送路５１ａの幅よりも狭小な幅を有するとともに、上端面が内輪Ｗａの外径に略相当する半径の下方に向けて凹状の円弧に形成される一方、上端面に開口する空気通路５３ａが上下方向に形成されている。ここで、上下プッシャー５３の空気通路５３ａは、図示しないコンプレッサーに接続されている。

そして、上下プッシャー５３は、上下プッシュシリンダ５５の伸縮作動によって下降位置にあるとき、ワークロケーター５２の進退作動に干渉しないように位置決めされ、一方、上下プッシュシリンダ５５の伸縮作動によって上昇位置にあるとき、ローディングシュート５１の搬送路５１ａの入口直下に位置しているワークロケーター５２の一対のバネ材５２１の間を通過して、ローディングシュート５１の搬送路５１ａ内に進入するように位置決めされている。

なお、二次加工ステーション４においては、仕上げ加工された内輪Ｗａを受け取るため、排出シュート９（図１参照）が設けられている。

次に、このように構成された超仕上げ盤１の加工方法について説明する。

まず、初期状態においては、供給装置６のプッシュシリンダ６４は縮小作動しており、プッシャ６３は後退位置にある。また、搬送装置５のロケートシリンダ５４および上下プッシュシリンダ５５は縮小作動しており、ワークロケーター５２は後退位置にあるとともに、上下プッシャ５３は下降位置にある。

一方、内輪Ｗａは、供給装置６のベース６１の外面および基準プレート７４の内面間において、下側ローラ７１の外周面、上側ローラ７２の外周面およびシュー７３の先端によって三点支持されるとともに、下側ローラ７１および上側ローラ７２の回転に連動して加工位置から離脱することなく時計回り方向に回転している。この際、内輪Ｗａは、下側ローラ７１および上側ローラ７２の外周テーパー面に沿って外面側に移動し、その幅方向の一面（基準面）が基準プレート７４の内面（基準面）に継続して押しつけられている。

このような状態で、一次加工ステーション３において、砥石ユニット８を退避位置から加工位置に移動させるとともに、砥石を内輪Ｗａの転送面に押し付けた後、砥石を内輪Ｗａの転送面の曲率中心回りに揺動させ、内輪Ｗａの転送面を研磨して超仕上げ加工を行う（図５（ａ）参照）。

一次加工ステーション３において、内輪Ｗａの転送面の超仕上げ加工（粗加工）が終了すれば、砥石８の揺動を停止させるとともに、内輪Ｗａの転送面から離脱させた後、砥石８を加工位置から退避位置まで移動させる。次いで、下側ローラ７１および上側ローラ７２の回転駆動を停止させるとともに、上側ローラ７２を退避位置に回動させる。また、プッシュシリンダ６４を伸長作動させ、プッシャー６３を前進させる一方、ロケートシリンダ５４を伸長作動させ、ワークロケーター５２を前進させる。この場合、プッシャー６３が前進すると、その前方に位置している内輪Ｗａを、ベース６１の外面、シュート６２の下端面、シュー７３の上端面および基準プレート７４の内面によって区画された空間において、シュー７３の上端面に沿って押し出し、駆動ユニット７の下側ローラ７１に供給する。この際、粗加工されて、下側ローラ７１およびシュー７３によって支持された内輪Ｗａは、プッシャー６３によって下側ローラ７１に向けて供給された次の粗加工対象の内輪Ｗａによって下側ローラ７１から押し出される。一方、ワークロケーター５２は既に前進位置に移動しており、粗加工された内輪Ｗａは、下側ローラ７１からワークロケーター５２に向けて押し出され、一対のバネ材５２１よって挾持される（図５（ｂ）参照）。

この後、プッシュシリンダ６４を縮小作動させ、プッシャー６３を後退させる一方、ロケートシリンダ５４を縮小作動させ、ワークロケーター５２を後退させる。また、上側ローラ７２を加工位置に回動させるとともに、下側ローラ７１および上側ローラ７２を回転駆動させる。このとき、内輪Ｗａは、再びベース６１の外面および基準プレート７４の内面間において、下側ローラ７１の外周面、上側ローラ７２の外周面およびシュー７３の先端によって三点支持されるとともに、下側ローラ７１および上側ローラ７２の回転に連動して加工位置から離脱することなく時計回り方向に回転し、合わせて、下側ローラ７１および上側ローラ７２の外周テーパー面に沿って外面側に移動し、その幅方向の一面（基準面）が基準プレート７４の内面（基準面）に押しつけられている。また、プッシャー６３が後退することにより、その前方に次の粗加工対象の内輪Ｗａが落下している。また、ワークロケーター５２が後退することにより、一対のバネ材５２１によって挾持された内輪Ｗａは、搬送装置５のローディングシュート５１の搬送路５１ａの直下位置にある（図５（ｃ）参照）。

次いで、再び砥石８を退避位置から加工位置に移動させるとともに、砥石８を内輪Ｗａの転送面に押し付けた後、砥石８を内輪Ｗａの転送面の曲率中心回りに揺動させ、内輪Ｗａの転送面を研磨して超仕上げ加工を行うとともに、上下プッシュシリンダ５５を伸長作動させ、上下プッシャ５３を上昇させる。上下プッシャ５３が上昇すると、上下プッシャ５３は、搬送装置５のローディングシュート５１の搬送路５１ａを臨む直下位置において、一対のバネ材５２１によって挾持された内輪Ｗａをその弾性力に抗して押し上げ、一対のバネ材５２１から離脱させてローディングシュート５１の搬送路５１ａ内に押し込む。さらに、上下プッシャー５３の空気通路５３ａに圧縮空気を供給し、内輪Ｗａを二次加工ステーション４の供給装置６に圧送する（図５（ｄ）参照）。

以下、このような作業を繰り返して順次内輪Ｗａの転送面を超仕上げ加工を行う。

一方、一次加工ステーション３において内輪Ｗａの転送面が超仕上げ加工（一次加工）された後、内輪Ｗａが搬送装置５を介して二次加工ステーション４に供給されたならば、内輪Ｗａは、二次加工ステーション４においても図５に示した手順にしたがって内輪Ｗａの転送面を超仕上げ加工（仕上げ加工）を行う。

ただし、二次加工ステーション４における内輪Ｗａの転送面の超仕上げ加工は、一次加工ステーション３における内輪Ｗａの転送面の超仕上げ加工とは、砥石８の種類、下側ローラ７１および上側ローラ７２による内輪Ｗａの回転数、砥石８の揺動角など加工条件は相違している。

なお、二次加工ステーション４において仕上げ加工された内輪Ｗａは、プッシャー６３によって押し出されると、搬出シュート９を経て図示しないホッパーに排出される。

ここで、一次加工ステーション３における内輪Ｗａの超仕上げ加工（粗加工）と、二次加工ステーション４における内輪Ｗａの超仕上げ加工（仕上げ加工）とは、並行して行われるが、一次加工ステーション３における内輪Ｗａの超仕上げ加工（粗加工）に要する時間と、二次加工ステーション４における内輪Ｗａの超仕上げ加工（仕上げ加工）に要する時間は、同一に設定されており、一方のステーションの供給装置に内輪Ｗａが過剰に貯留されたり、加工する内輪Ｗａが不足して遊び時間が発生することはない。

ところで、前述した実施形態では、内輪Ｗａの転送面を超仕上げ加工する場合を説明したが、外輪Ｗｂの内周面に形成された転送面を超仕上げ加工する場合も、詳細には説明しないが、図４に示した部材と同一の部材には同一の符号を付して示した図５から明らかなように、同様に行うことができる。

ただし、外輪Ｗｂの転送面を超仕上げ加工する砥石８は、外輪Ｗｂの内周面で区画される空間に収容されて超仕上げ加工を行う。

以上のように本発明によれば、玉軸受などの内輪や外輪に形成された転走面を加工精度を超精密級に確保して効率よく超仕上げすることができ、市場に超精密級の加工精度を有する玉軸受などを安価に提供することが可能となる。

本発明の加工方法を行う超仕上げ盤の一実施形態を一部省略して示す正面図である。 図１のＡ−Ａ線断面図である。 図１のＢ−Ｂ線断面図である。 図１のＣ−Ｃ線断面図である。 図１の超仕上げ盤によって内輪を超仕上げ加工する工程を示す説明図である。 図１の超仕上げ盤によって外輪を超仕上げ加工する工程を示す説明図である。

符号の説明

１ 超仕上げ盤
２ 基台
３ 一次加工ステーション
４ 二次加工ステーション
５ 搬送装置
５１ ローディングシュート
５１ａ 搬送路
５２ ワークロケーター
５２１ バネ材
５３ 上下プッシャー
６ 供給装置
６１ ベース
６２ シュート
６３ プッシャー
７ 駆動ユニット
７１ 下側ローラ
７２ 上側ローラ
７３ シュー
７４ 基準プレート
８ 砥石
Ｗａ 内輪
Ｗｂ 外輪

Claims (1)

1. 内輪または外輪を支持しつつ回転させる駆動ユニットおよび内輪または外輪の転走面を超仕上げ加工する砥石をそれぞれ具備する一次加工ステーションと二次加工ステーションとを有する超仕上げ盤において、内輪または外輪を順に一次加工ステーションに供給し、内輪または外輪を支持しつつ回転させるとともに、一次加工ステーションの基準面に内輪または外輪の基準面を押し当ててその転送面を粗加工した後、粗加工された内輪または外輪を次に一次加工ステーションに供給された内輪または外輪によって一次加工ステーションから押し出す一方、一次加工ステーションから押し出された内輪または外輪をその基準面の向きが変わることなく搬送して二次加工ステーションに供給し、粗加工された内輪または外輪を支持しつつ回転させるとともに、二次加工ステーションの基準面に内輪または外輪の基準面を押し当ててその転送面を仕上げ加工した後、仕上げ加工された内輪または外輪を次に二次加工ステーションに供給された内輪または外輪によって二次加工ステーションから押し出すことを特徴とする超仕上げ盤による内輪または外輪の加工方法。

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