JP5085513B2 - 転動体接触幅測定ゲージ、パンチ成形方法、及びパンチ - Google Patents

Description

本発明は、転動体接触幅測定ゲージ、パンチ成形方法、及びパンチに関する。

等速自在継手には、角度変位のみ許容する固定式等速自在継手と、角度変位のみならず軸方向変位も許容する摺動式等速自在継手とがある。固定式等速自在継手には、バーフィールド型（ＢＪ）やアンダーカットフリー型（ＵＪ）等があり、摺動式等速自在継手には、ダブルオフセット型等速自在継手（ＤＯＪ）やクロスグルーブ型等速自在継手（ＬＪ）等がある。

ＵＪタイプの固定式等速自在継手は、図５に示すように、内球面１に複数のトラック溝２が円周方向等間隔に軸方向に沿って形成された外側継手部材としての外輪３と、外球面４に外輪３のトラック溝２と対をなす複数のトラック溝５が円周方向等間隔に軸方向に沿って形成された内側継手部材としての内輪６と、外輪３のトラック溝２と内輪６のトラック溝５との間に介在してトルクを伝達する複数のボール７と、外輪３の内球面１と内輪６の外球面４との間に介在してボール７を保持するケージ８とを備えている。ケージ８には、ボール７が収容される窓部９が周方向に沿って複数配設されている。

外輪３のトラック溝２の溝底は、開口側のストレート部２ａ（外輪３の軸線方向と平行な直線部）と、奥側の円弧部２ｂとからなる。内輪６のトラック溝５の溝底は、開口部側の円弧部５ａと、奥側のストレート部５ｂ（内輪６の軸線方向と平行な直線部）とからなる。

この場合、外輪３のトラック溝２の円弧部２ｂは、その曲率中心Ｏ１が継手中心Ｏから軸方向に外輪３の開口側にｆｏだけずらされている。また、内輪６のトラック溝５の円弧部５ａは、その曲率中心Ｏ２が継手中心Ｏから軸方向に外輪３の円弧部２ｂの曲率中心Ｏ１と反対側の奥側にｆｉだけ離して設けている。この場合、ｆｏ＝ｆｉとしている。すなわち、曲率中心Ｏ１と曲率中心Ｏ２は継手中心Ｏから互いに逆方向に等距離、軸方向にオフセットしている。

ところで、外輪３のトラック溝２や内輪６のトラック溝５は、その断面形状をゴシック形状（図６参照）又は楕円形状として、転動体（ボール）７の接触を２点接触したものがある（特許文献１及び特許文献２）。

ゴシックアーチ状とすることによって、トラック溝２、５とボール７はアンギュラ接触となっている。すなわち、ボール７は、外輪３のトラック溝２と２点Ｃ１１，Ｃ１２で接触し、内輪６のトラック溝５と２点Ｃ２１，Ｃ２２で接触している。ボール７の中心Ｏ５と継手中心Ｏ（図５等参照）を通る線分に対するボール７の中心Ｏ５と各トラック溝２，５との接触点Ｃ１１，Ｃ１２，Ｃ２１，Ｃ２２とのなす角度が、接触角α１である。各接触点Ｃ１１，Ｃ１２，Ｃ２１，Ｃ２２の接触角α１はすべて等しく設定されている。

転動体であるボール７が接触する接触点間の幅（接触幅）は負荷を受けたときのボール７の乗り上げ防止のため厳しく管理する必要がある。外輪３のトラック溝２や内輪６のトラック溝５の接触幅は、ボール７を押し付けてその痕を測定器（例えば、ノギス等）で測定することができる。

ところで、外輪３のトラック溝２を成形する場合、一般的には冷間しごき加工が行われる（特許文献３）。この際に使用されるパンチ（しごきパンチ）のトラック溝形成部において、接触幅に相当する寸法を規定の寸法に設定する必要がある。このため、トラック溝形成部の触幅に相当する寸法を測定する必要がある。
特開２００２−３１０１８０号公報 特開２００７−１３９０９４号公報 特開２００１−１３８００３号公報

しかしながら、しごきパンチにおけるトラック溝形成部は、一般的には、成形研削盤における砥石にて研削することになる。この場合、研削砥石は何度か被加工物の研削加工を繰り返すことにより目詰まりや砥粒の脱落などが起こり、本来の機能を果たさなくなってしまう。このため、このような事態に陥った場合、研削砥石に対して、ダイヤモンドドレッサ等によるドレッシング（目立て）を行い、研削砥石の砥石面の切れ刃回復を図っていた。

研削砥石に対してドレッシング（目立て）を行う場合、成形研削盤から一旦研削砥石を取外す必要がある。しかしながら、研削砥石を成形研削盤から取外した場合、再度位置決めする必要が生じる。このため、作業時間が大となり、生産性に劣ることになっていた。

接触幅の寸法は、ダイヤモンドドレッサのダイヤモンドのサイズ、研削砥石摩耗状態等で種々変化する。したがって、成形研削盤上で研削砥石の微調整を行える方法が望まれていた。

本発明は、前記課題に鑑みて、トラック溝を成形する際に使用されるパンチ（しごきパンチ）を精度良く構成することができる転動体接触幅測定ゲージ、転動体接触幅測定ゲージを用いて成形されるパンチ、およびパンチ成形方法を提供する。

本発明の転動体接触幅測定ゲージは、等速自在継手のトラック溝を成形するパンチの転動体接触幅を測定するための転動体接触幅測定ゲージであって、成形されるトラック溝のボールとの２点の接触点に対応する２点の接触点を有するゲージ溝を備えたものである。

本発明の転動体接触幅測定ゲージによれば、このゲージの接触点を、トラック溝を成形する際に使用されるパンチのトラック溝形成部（凸形状部）に対応させるようにすることができる。

転動体接触幅測定ゲージとしては、ゲージ溝の接触点と、トラック溝の接触点とを共通接線とし、その共通接線から垂線を下ろし、この垂線上に前記ゲージ溝の曲率中心を設けるようにするのが好ましい。これによって、安定した接触点を得ることができる。

本発明のパンチ成形方法は、転動体接触幅測定ゲージのゲージ溝を、パンチの凸形状部に嵌合させて、凸形状部がゲージ溝の溝内面に接触する位置間の寸法である接触幅寸法を計測し、この計測値が所定値になるように、前記凸形状部を仕上げるものである。

本発明のパンチ成形方法によれば、接触幅寸法を所定値になるよう前記凸形状部を仕上げることができる。

ゲージ溝にて凸形状部に当たり線を付与し、この当たり線を顕微鏡によって観察して、前記接触幅寸法を計測することができる。これによって、当たり線の確認が安定する。

前記接触幅寸法が前記所定値となるまで、フィードバック制御によって、凸形状部を仕上げるのが好ましい。このように、フィードバック制御することによって、正確な接触幅寸法を備えたパンチを成形することができる。ここで、フィードバック制御とは，目標値と実際の制御量の差を計算して，入力信号を決める制御である。

前記凸形状部の仕上げをミーリング加工にて行うことができる。ミーリング加工とは、回転工具（フライスカッター・エンドミル等）により品物の平面・曲面部を加工することであり、転削ともいう。

前記凸形状部の仕上げを砥石による研削で行うことができる。研削とは、（砥粒）で工作物の表面を削り取り、その面を平滑にし、精密仕上げを行う作業である。この場合、凸形状部の研削を行う砥石の形状に前記接触幅寸法の計測値を反映させるようにしてもよい。

ゲージ溝の摩耗状況の検査工程を含むものであってもよい。

前記パンチ成形方法にて成形されたパンチを、ダブルオフセット型等速自在継手の外側継手部材の成形に用いたり、アンダーカットフリー型等速自在継手の外側継手部材の成形に用いたり、クロスグルーブ型等速自在継手の外側継手部材の成形に用いたりすることができ、また、バーフィールド型等速自在継手の外側継手部材の冷間鍛造仕上げトラック溝の成形に用いたりすることができる。

本発明の転動体接触幅測定ゲージでは、このゲージの接触点を、トラック溝を成形する際に使用されるパンチのトラック溝形成部（凸形状部）に対応させるようにできるので、このゲージの接触点にトラック溝形成部（凸形状部）の接触点をあわせれば、このトラック溝形成部（凸形状部）にて正確なトラック溝を成形することができる。このため、パンチを成形装置（成形研削盤）に取り付けたまま測定できる。これによって、作業時間の短縮を図ることができ、しかも、再度の位置合わせを行う必要がなく、高精度のトラック溝成形作業を行うことができる。

また、ゲージ溝の接触点と、トラック溝の接触点とを共通接線とし、その共通接線から垂線を下ろし、この垂線上に前記ゲージ溝の曲率中心を設けるようにすれば、安定した接触点を得ることができ、正確なトラック溝を成形の信頼性が向上する。

本発明のパンチ成形方法では、安定してパンチを成形することができる。特に、当たり線に基づいて接触幅寸法を測定するものであれば、成形作業の向上を図ることができる。

フィードバック制御することによって、正確な接触幅寸法を備えたパンチを成形することができる。このパンチによるトラック溝の成形精度の向上を図ることができる。特に、パンチを成形装置（成形研削盤）に取り付けたまま測定できるので、その結果をＮＣ機にフィードバックする時間を軽減することができる。

前記凸形状部の仕上げをミーリング加工であっても、研削であってもよく、さらには、ミーリング加工を行った後研削にて仕上げてもよい。このように、仕上げは通常の仕上げ加工にて行うことができ、コスト低減化を図ることができる。

ダブルオフセット型等速自在継手の外側継手部材、アンダーカットフリー型等速自在継手の外側継手部材、クロスグルーブ型等速自在継手の外側継手部材、バーフィールド型等速自在継手の外側継手部材に適用することができ、汎用性に優れる。

以下本発明の実施の形態を図１〜図３に基づいて説明する。

図１に本発明にかかるゲージ１１を示し、図２に本発明にかかるパンチ１２を示す。パンチ１２は、図３に示すように、等速自在継手の外側継手部材である外輪１３のトラック溝１４を成形するものであって、いわゆるしごきパンチである。

このため、このパンチ１２は、円柱状の本体部１５と、この本体部１５から外径側へ突出する凸形状部１６とを備える。この凸形状部１６は、前記トラック溝１４を転動するボール１７と、このトラック溝１４との接触点Ｃ、Ｃを形成することができる接触点Ｃ１、Ｃ２を有している。すなわち、この接触点Ｃ１、Ｃ１間の幅（接触幅）Ｗ１が、等速自在継手の接触点Ｃ、Ｃの幅（接触幅）Ｗに一致する。

ゲージ１１は、前記パンチ１２を成形するためのものであって、一面（下面）１１ａにパンチ１２の凸形状部１６が嵌合するゲージ溝１８が形成されたブロック体である。

この場合、図３に示すように、ゲージ溝１８の接触点Ｃ２、Ｃ２と、トラック溝１４の接触点Ｃ，Ｃとを共通接線Ｌとし、その共通接線Ｌから垂線Ｈを下ろし、この垂線Ｈ上に前記ゲージ溝１８の曲率中心Ｏ３を設けている。

すなわち、垂線Ｈ上にゲージ溝１８の曲率中心Ｏ３を持たせることによって、ゲージ溝１８が、ボール１７とトラック溝１４との共通接点をもつことになる。この際、図３に示すように、ボール１７の中心Ｏ５と、トラック溝１４の中心Ｏ４と、ゲージ溝１８の曲率中心Ｏ３とが、前記垂線Ｈ上に配設される。

次に、パンチの成形方法を図３のフローチャート図を用いて説明する。まず、パンチ１２の凸形状部１６を研削する（ステップＳ１）。次に、パンチ１２の凸形状部１６とゲージ１１のゲージ溝１８にブリューを塗って（ステップＳ２）、両者を擦り合わせる（ステップＳ３）。この擦り合わせにて、凸形状部１６の外径面に、パンチ１２のゲージ溝１８により当たり線を形成する。そして、当たり線の間隔を測定する（読み取る）（ステップＳ４）。

その後は、その当たり線の間隔が所定値（接触幅）となったか否かを判断し（ステップＳ５）、所定値（接触幅）となっていれば、終了し、所定値（接触幅）になっていなければ、ステップＳ１に戻る。すなわち、凸形状部１６が所定の接触幅になるまで、研削が行われる。

ところで、当たり線を読み取る場合、工具顕微鏡を用いることができる。工具顕微鏡とは、測定顕微鏡の一種で、機械部品（精密部品を含む）、工具、ゲージなどの工業製品の微細部分の寸法測定（長さ、角度）に用いる装置である。

前記接触幅寸法が前記所定値となるまで、フィードバック制御によって、凸形状部１６を仕上げるのが好ましい。このように、フィードバック制御することによって、正確な接触幅寸法を備えたパンチ１２を成形することができる。ここで、フィードバック制御とは，目標値と実際の制御量の差を計算して，入力信号を決める制御である。なお、フィードバック制御としては、例えば、予め形成した微調整表を用いることができる。

微調整表とは、表１に示すようなものである。表１において、模範によるタッチ幅とは、ゲージ１１の接触幅Ｗ２である。コントレーサによるタッチ幅とは、コントレーサ（輪郭形状測定機）によって測定した接触幅である。製品とは、しごきパンチ１２の接触幅を示している。

すなわち、模範によるタッチ幅の６．０ｍｍを基準とした場合に製品の接触幅が７．２ｍｍとなっていれば、補正量は０となる。ここで、補正量とは、ダイヤモンドドレッサのダイヤモンドのサイズの補正量である。

このため、模範によるタッチ幅が６．１ｍｍで、製品の接触幅が７．２０７ｍｍとなっていれば、補正量は＋０．００７ｍｍである。模範によるタッチ幅が６．２ｍｍで、製品の接触幅が７．２１４ｍｍとなっていれば、補正量は＋０．０１４ｍｍである。模範によるタッチ幅が６．３ｍｍで、製品の接触幅が７．２２１ｍｍとなっていれば、補正量は＋０．０２１ｍｍである。模範によるタッチ幅が６．４ｍｍで、製品の接触幅が７．２２７ｍｍとなっていれば、補正量は＋０．０２７ｍｍである。模範によるタッチ幅が６．５ｍｍで、製品の接触幅が７．２３４ｍｍとなっていれば、補正量は＋０．０３４ｍｍである。また、模範によるタッチ幅が５．９ｍｍで、製品の接触幅が７．１９３ｍｍとなっていれば、補正量は−０．００７ｍｍである。模範によるタッチ幅が５．８ｍｍで、製品の接触幅が７．１８５ｍｍとなっていれば、補正量は−０．０１５ｍｍである。模範によるタッチ幅が５．７ｍｍで、製品の接触幅が７．１７７ｍｍとなっていれば、補正量は−０．０２３ｍｍである。製品の接触幅が７．１６９ｍｍとなっていれば、補正量は−０．０３１ｍｍである。製品の接触幅が７．１６１ｍｍとなっていれば、補正量は−０．０３９ｍｍである。

例えば、ボール径（ボール直径）Ｄが１３．４９４ｍｍであり、ゲージ１１のゲージ溝１８の曲率半径ｒが７．６９２ｍｍであり、トラック溝１４の設定すべき接触幅Ｗが６ｍｍである場合に、パンチ１２の凸形状部１６の曲率半径Ｒが７．２ｍｍとなり、接触幅が６±０．２ｍｍとなる。

前記実施形態では、砥石（ダイやモンド砥石）による研削で行うようにしている。研削とは、（砥粒）で工作物の表面を削り取り、その面を平滑にし、精密仕上げを行う作業である。この場合、凸形状部の研削を行う砥石の形状に前記接触幅寸法の計測値を反映させるようにしてもよい。

本発明の転動体接触幅測定ゲージでは、このゲージ１１の接触点Ｃ２、Ｃ２を、トラック溝１４を成形する際に使用されるパンチ１２のトラック溝形成部（凸形状部）１６に対応させるようにできるので、このゲージ１１の接触点にトラック溝形成部（凸形状部）１６の接触点が合うようにすれば、このトラック溝形成部（凸形状部）１６にて正確なトラック溝１４を成形することができる。このため、パンチ１２を成形装置（成形研削盤）に取り付けたまま測定できる。これによって、作業時間の短縮を図ることができ、しかも、再度の位置合わせを行う必要がなく、高精度のトラック溝成形作業を行うことができる。

また、ゲージ溝１８の接触点Ｃ２、Ｃ２と、トラック溝１４の接触点Ｃ、Ｃとを共通接線Ｌとし、その共通接線Ｌから垂線Ｈを下ろし、この垂線Ｈ上に前記ゲージ溝１８の曲率中心Ｏ３を設けるようにすれば、安定した接触点を得ることができ、正確なトラック溝１４を成形の信頼性が向上する。

本発明のパンチ成形方法では、安定してパンチ１２を成形することができる。特に、当たり線に基づいて接触幅寸法を測定するものであれば、成形作業の向上を図ることができる。

フィードバック制御することによって、正確な接触幅寸法を備えたパンチ１２を成形することができる。このパンチ１２によるトラック溝１４の成形精度の向上を図ることができる。特に、パンチを成形装置（成形研削盤）に取り付けたまま測定できるので、その結果をＮＣ機にフィードバックする時間を軽減することができる。

ところで、パンチ１２の凸形状部１６を仕上げる場合、前記実施形態では、砥石（ダイやモンド砥石）による研削で行うものであったが、ミーリング加工にて行ってもよい。ミーリング加工とは、回転工具（フライスカッター・エンドミル等）により品物の平面・曲面部を加工することであり、転削ともいう。

パンチ１２を成形する場合、ゲージ溝１８の摩耗状況を検査するようにしてもよい。これによって、正規な接触幅とされたゲージ溝１８を有するゲージ１１を提供でき、このゲージ１１を用いたパンチ成形の信頼性が向上する。

ところで、前記のように成形されるパンチ１２は、アンダーカットフリー型やバーフィールド型等の固定式等速自在継手の外側継手部材の成形に用いたり、さらには、ダブルオフセット型やクロスグルーブ型の摺動式等速自在継手の外側継手部材の成形に用いたりすることができる。

なお、アンダーカットフリー型等速自在継手は、図４に示すように、トラック溝の溝底が、円弧部と直線部とを備えたものであり、バーフィールド型等速自在継手は、トラック溝の溝底が円弧部のみからなっているものである。ダブルオフセット型等速自在継手は、円筒状内周面に複数の直線状トラック溝が軸方向に沿って形成された外側継手部材と、球面状外周面に複数の直線状トラック溝が前記外側継手部材のトラック溝と対をなして軸方向に沿って形成された内側継手部材と、前記外側継手部材のトラック溝と前記内側継手部材のトラック溝との間に介在してトルクを伝達する複数のボールと、前記外側継手部材の円筒状内周面と内側継手部材の球面状外周面との間に介在してボールを保持するケージとを備えたものである。また、クロスグルーブ型等速自在継手は、外周面に複数の直線状トラック溝を軸線に対して傾斜させた状態で軸方向に形成した内側継手部材と、内周面に複数の直線状トラック溝を軸線に対して前記内側継手部材のトラック溝と反対方向に傾斜させた状態で軸方向に形成し、内部に潤滑剤を充填した外側継手部材と、前記内側継手部材のトラック溝と外側継手部材のトラック溝との交叉部に組み込まれたボールと、前記内側継手部材の外周面と外側継手部材の内周面との間に配されて前記ボールを内側継手部材のトラック溝と外側継手部材のトラック溝との間で保持するケージとを備えたものである。

このように、ダブルオフセット型等速自在継手の外側継手部材、アンダーカットフリー型等速自在継手の外側継手部材、クロスグルーブ型等速自在継手の外側継手部材、バーフィールド型等速自在継手の外側継手部材に適用することができ、汎用性に優れる。

以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能であって、例えば、当たり線の間隔を測定する場合、前記実施形態では、工具顕微鏡等の顕微鏡を用いて観察して読み取るものであったが、当たり線の間隔を測定することができる測定器（例えば、ノギス等）であってもよい。また、フードバック制御を行わなくてもよい。

本発明のゲージの簡略図である。 パンチの簡略図である。 ゲージとパンチとトラック溝との関係を示す簡略図である。 パンチの成形方法を示すフローチャート図である。 等速自在継手の断面図である。 前記等速自在継手のトラック溝を示す要部拡大断面図である。

符号の説明

１１ ゲージ
１２ パンチ
１４ トラック溝
１５ 本体部
１６ 凸形状部
１７ ボール
１８ ゲージ溝
Ｃ 接触点
Ｃ１ 接触点
Ｃ２ 接触点
Ｈ 垂線
Ｌ 共通接線

Claims (13)

1. 等速自在継手のトラック溝を成形するパンチの転動体接触幅を測定するための転動体接触幅測定ゲージであって、
   成形されるトラック溝のボールとの２点の接触点に対応する２点の接触点を有するゲージ溝を備えたことを特徴とする転動体接触幅測定ゲージ。
2. ゲージ溝の接触点と、トラック溝の接触点とを共通接線とし、その共通接線から垂線を下ろし、この垂線上に前記ゲージ溝の曲率中心を設けたことを特徴とする請求項１に記載の転動体接触幅測定ゲージ。
3. 前記請求項１又は請求項２に記載の転動体接触幅測定ゲージのゲージ溝を、パンチの凸形状部に嵌合させて、凸形状部がゲージ溝の溝内面に接触する位置間の寸法である接触幅寸法を計測し、この計測値が所定値になるように、前記凸形状部を仕上げることを特徴とするパンチ成形方法。
4. ゲージ溝にて凸形状部に当たり線を付与し、この当たり線を顕微鏡によって観察して、前記接触幅寸法を計測することを特徴とする請求項３に記載のパンチ成形方法。
5. 前記接触幅寸法が前記所定値となるまで、フィードバック制御によって、凸形状部を仕上げることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載のパンチ成形方法。
6. 前記凸形状部の仕上げをミーリング加工にて行うことを特徴とする請求項３〜請求項５のいずれか１項に記載のパンチ成形方法。
7. 前記凸形状部の仕上げを砥石による研削で行うことを特徴とする請求項３〜請求項５のいずれか１項に記載のパンチ成形方法。
8. 凸形状部の研削を行う砥石の形状に前記接触幅寸法の計測値を反映させたことを特徴とする請求項７に記載のパンチ成形方法。
9. ゲージ溝の摩耗状況の検査工程を含むことを特徴とする請求項３〜請求項８のいずれか１項に記載のパンチ成形方法。
10. 前記請求項３〜請求項９のいずれか１項に記載のパンチ成形方法にて成形されたパンチであって、ダブルオフセット型等速自在継手の外側継手部材の成形に用いることを特徴とするパンチ。
11. 前記請求項３〜請求項９のいずれか１項に記載のパンチ成形方法にて成形されたパンチであって、アンダーカットフリー型等速自在継手の外側継手部材の成形に用いることを特徴とするパンチ。
12. 前記請求項３〜請求項９のいずれか１項に記載のパンチ成形方法にて成形されたパンチであって、クロスグルーブ型等速自在継手の外側継手部材の成形に用いることを特徴とするパンチ。
13. 前記請求項３〜請求項９のいずれか１項に記載のパンチ成形方法にて成形されたパンチであって、バーフィールド型等速自在継手の外側継手部材の冷間鍛造仕上げトラック溝の成形に用いることを特徴とするパンチ。

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