JP6303942B2 - 玉軸受のグリス封入方法及び封入装置、並びに玉軸受の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、玉軸受のグリス封入方法及び封入装置、並びに玉軸受の製造方法に関する。

玉軸受の組立工程には、外輪と内輪との間の環状空間に複数の玉を配置した後、この環状隙間にグリスを供給するグリス封入工程がある。このグリス封入工程では、環状空間内に一定量のグリスを供給する。一般に、グリスの封入には、ポンプによって圧送されたグリスを円環状に配置された小孔又はスリットから吐出するグリスノズルが広く用いられている（例えば、特許文献１、２参照）。

図１０（Ａ），（Ｂ）にグリスノズルの一構成例を示す。図１０（Ａ）はグリスノズルの外観斜視図で、図１０（Ｂ）は、グリスノズルの軸方向断面図である。図示例のグリスノズル５００には、玉軸受のグリス注入箇所に対応する複数のノズル孔５０２が円環状に配置されている。このグリスノズル５００を使用して玉軸受にグリスを封入する場合、まず、グリスノズル５００の各ノズル孔５０２を、玉軸受の内輪と外輪との間の環状空間に対面させ、この状態で、グリスノズル５００に接続された図示しないポンプを駆動する。すると、各ノズル孔５０２からグリスが吐出され、玉軸受の内輪と外輪の間の環状空間、特に保持器のポケット間の領域にグリスが充填される。

特開２００３−２０７０９５号公報 特開２００８−１５１２４７号公報

しかしながら、上記した従来の玉軸受のグリス封入方式では、次に示す問題点がある。
（１）グリスの糸引き
グリスノズルを使用するグリス封入方式では、粘性の高いグリスの場合、グリス供給後にグリスノズルを玉軸受から離す際に糸引きが発生する。糸引き部分のグリスが玉軸受の端面等に付着すると、そのままの状態では出荷できないので、付着したグリスを後工程で拭き取る作業が発生する。

図１１（Ａ）〜（Ｃ）は、グリスノズル５００を使用してグリスを玉軸受に封入し、グリス封入後の玉軸受を他所へ搬送する様子を段階的に示している。図１１（Ａ）に示すように、玉軸受１を水平台（図示略）上に載置し、玉軸受１の上方からノズル孔５０２を下に向けた状態でグリスノズル５００を玉軸受１に接近させる。この玉軸受１には、外輪２と内輪３の間の環状空間７に複数の玉４が挿入されている。

次に、グリスノズル５００に配管を介して接続されたグリスポンプ５０１からグリスＧを圧送する。これにより、グリスノズル５００の各ノズル孔５０２から、玉軸受１の環状空間７に向けてグリスが吐出される。

所定量のグリスＧが環状空間７に供給された後、図１１（Ｂ）に示すように、グリスノズル５００を上方に退避させる。このとき、グリスノズル５００のノズル孔５０２の先端からグリスＧが糸状に伸びる、所謂「糸引き」が発生する。糸引きが発生した場合、図１１（Ｃ）に示すように、玉軸受１を他所へ搬送する際に、糸引き部分のグリスＧＥが玉軸受１の端面等に付着する虞がある。糸引き部分のグリスが玉軸受１に付着した場合、これを拭き取る清掃作業が新たに必要になる。

そこで、糸引きの発生を防止するために、玉軸受１を回転駆動して糸引き部分のグリスＧＥを切断する等の対策を試みた。しかしながら、玉軸受１を回転させてもグリスの付着を完全に防止できず、満足できる結果は得られなかった。

（２）グリス吐出量のばらつき
グリスノズル５００は、円環状の内部空間に充満させたグリスＧを、円周方向に多数設けたノズル孔５０２より外部に吐出する。そのため、ドリル加工等により穿設された各ノズル孔５０２の孔径誤差によって、グリスの吐出量にばらつきが生じることがあった。グリス吐出量にばらつきが生じると、玉の潤滑状態に局所的なばらつきが生じ、軸受が破損に至る可能性がある。また、ノズル孔５０２の加工誤差に起因するグリス吐出量のばらつきは、補正することができない。そのため、グリスノズル５００を再製作することになり、製造コストの増大要因となる問題があった。

図１２はグリス吐出量のばらつきの玉数による変化を示している。図中点線で示すように、従来のグリス封入装置で使用しているグリスノズル５００の吐出量のばらつきは、玉数が増えるほど大きくなる。

（３）グリス吐出の応答性
従来のグリス封入装置では、グリスノズル５００とグリスポンプ５０１との間の配管長が長い。また、これに加えて配管自体の弾性等の影響も出やすくなる。その結果、グリスノズル５００のノズル孔の先端で、吐出のＯＮ／ＯＦＦの切り替え応答性が低くなる傾向があった。このため、グリス封入量が不安定となり、封入量が規定値を下回ったり上回ったりする「封入量ＮＧ」の状態がしばしば発生していた。

（４）軸受名番専用のグリスノズルが必要
従来のグリス封入装置では、使用するグリスノズルが、グリスの供給対象である玉軸受の保持器に合わせた形状に製作されている。そのため、軸受名番毎に適合するグリスノズルを予め用意する必要があった。多数の軸受名番に対応させるには、多数のグリスノズルを予め製作しておく必要があり、製造コストの増大要因となっていた。また、段取り替えの際、グリスノズルの交換作業が必要になるので、作業者のスキルによってはグリス封入量にばらつきが生じ、これを調整する必要が生じていた。

図１３はグリス封入装置の価格の玉数による変化を示している。図中点線で示すように、従来のグリス封入装置においてグリスノズルを使用している場合には、グリス封入装置の価格は、玉数が増えるほど大きくなる。また、玉数が増えるほど、ノズルの製作コストが増大する傾向がある。

本発明は、上記事項に鑑みてなされたものであり、外輪と内輪の間の環状空間にグリスを封入する際に、グリスの糸引きが起こらず、また、グリス吐出量のばらつきを低減でき、さらに、グリス吐出の応答性を高めることができ、しかも、軸受毎に専用の装置を必要としない玉軸受のグリス封入方法及び封入装置、並びに玉軸受の製造方法を提供することを目的とする。

本発明は下記構成からなる。
（１）内輪と、外輪と、複数の玉と、前記内輪と前記外輪との間の環状空間内に配置され、周方向に間隔をあけて設けられたポケット内に前記複数の玉を収容する保持器と、を備える玉軸受の前記環状空間内にグリスを封入する玉軸受のグリス封入方法であって、
前記保持器を前記玉軸受の軸線回りに回転駆動し、
前記保持器の玉ピッチ円に沿った前記ポケットの設けられた凸部領域と、隣接する前記ポケット同士の間の凹部領域とのいずれの領域であるかを検出し、該検出結果に基づいて、前記環状空間に単一のグリス吐出口が対面配置されたディスペンサによりグリスを吐出する、玉軸受のグリス封入方法。
（２）回転駆動される前記保持器の側面の軸方向高さを検出し、検出された前記軸方向高さの情報からいずれの領域であるかを求める、（１）に記載の玉軸受のグリス封入方法。
（３） 前記ディスペンサの前記グリス吐出口から前記グリスを吐出するタイミングに応じて、前記保持器と前記グリス吐出口とを相対的に接近又は離反させる、（１）又は（２）に記載の玉軸受のグリス封入方法。
（４） 前記保持器の前記凹部領域が前記ディスペンサの前記グリス吐出口に対面する位置に到達したタイミングで、前記ディスペンサの前記グリス吐出口を前記凹部領域に接近させる（３）に記載の玉軸受のグリス封入方法。
（５） 前記ディスペンサは、前記保持器の全周にわたってグリスを吐出し、
前記ディスペンサからのグリス吐出量を前記領域に応じて変更する、（１）又は（２）に記載の玉軸受のグリス封入方法。
（６） 前記ディスペンサの前記グリス吐出口からのグリス吐出量を、前記保持器の前記凸部領域が前記グリス吐出口に対面するときよりも、前記保持器の前記凹部領域が前記グリス吐出口に対面するときに多くする、（５）に記載の玉軸受のグリス封入方法。
（７） 前記グリスの吐出後に前記グリスの吸引を行う、（１）乃至（６）のいずれか一つに記載の玉軸受のグリス封入方法。
（８） 前記玉軸受は、玉数が１３個以上の深溝玉軸受である、（１）乃至（７）のいずれか一つに記載の玉軸受のグリス封入方法。
（９） 前記玉軸受は、玉数が２０個以上の深溝玉軸受である、（１）乃至（７）のいずれか一つに記載の玉軸受のグリス封入方法。
（１０） （１）乃至（９）のいずれか一つに記載の玉軸受のグリス封入方法を用いる、玉軸受の製造方法。
（１１） 内輪と、外輪と、複数の玉と、前記内輪と前記外輪との間の環状空間内に配置され、周方向に間隔をあけて設けられたポケット内に前記複数の玉を収容する保持器と、
を備える玉軸受の前記環状空間内にグリスを封入する玉軸受のグリス封入装置であって、
前記保持器を前記玉軸受の軸線回りに回転させる回転駆動部と、
前記保持器の玉ピッチ円に沿った前記ポケットの設けられた凸部領域、及び隣接する前記ポケット同士の間の凹部領域のいずれの領域であるかを検出するセンサと、
前記環状空間に単一のグリス吐出口を対面配置したディスペンサと、
前記センサからの検出信号に応じて前記ディスペンサの前記単一のグリス吐出口からグリスを吐出させる制御部と、
を備える、玉軸受のグリス封入装置。
（１２） 前記センサは、回転駆動される前記保持器の側面の軸方向高さを、周方向に沿って検出するレーザ変位計を含む、（１１）に記載の玉軸受のグリス封入装置。
（１３） 前記ディスペンサを昇降駆動して、前記ディスペンサの前記グリス吐出口を前記保持器に接近又は離反させる昇降駆動部を備える、（１１）又は（１２）に記載の玉軸受のグリス封入装置。
（１４） 前記ディスペンサのグリス吐出量を変更する吐出量調整部を備える、（１１）又は（１２）に記載の玉軸受のグリス封入装置。
（１５） 前記ディスペンサは、前記グリスの吐出動作と、前記グリスの吸引動作が切り替え可能である、（１１）乃至（１４）のいずれか一つに記載の玉軸受のグリス封入装置。
（１６） 前記ディスペンサは、回転容積式一軸偏心ねじポンプを備える、
（１１）乃至（１５）のいずれか一つに記載の玉軸受のグリス封入装置。
（１７） 前記ディスペンサを前記玉軸受の径方向に位置決めする径方向駆動部を備える、（１１）乃至（１６）のいずれか一つに記載の玉軸受のグリス封入装置。

本発明の玉軸受のグリス封入方法及び封入装置によれば、ディスペンサを用いて玉軸受の外輪と内輪の間の環状空間にグリスを吐出するので、全ての玉に対して同一条件でグリスを吐出でき、各玉に定量のグリスを高精度で供給できる。このため、玉数の多い軸受名番に対しても、グリス封入品質を向上できる。さらに、組立対象となる玉軸受の種類が変更されても、１台のディスペンサで各軸受名番にフレキシブルに対応できる。したがって、段取り替えの際に、装置の交換作業が必要なく、作業者のスキルによってグリス封入量にばらつきが生じることがない。よって、製造工程が煩雑にならず、玉軸受の製造コストを低減できる。
また、ディスペンサは、自身に吐出圧を発生する機能（ポンプ機能）を有しており、シリンジに貯留されたグリスを高精度に所定量だけ吐出する。このため、吐出の開始と停止の駆動応答性を高められる。また、吐出圧を発生する部分と吐出口との距離が短いため、より正確なグリス封入量とした玉軸受を製造できる。
さらに、ディスペンサによりグリス吐出後にグリスの吸引を実施することで、グリスの糸引きの発生を防止できる。そのため、後工程で糸引き部分のグリスを拭き取る等の余計な作業が不要になり、低コストで高品位な玉軸受の製造が可能となる。

また、本発明の玉軸受の製造方法によれば、糸引きの問題やグリス封入量のばらつきのない高品位で高性能な製品となる。

本発明の実施形態を説明するための玉軸受のグリス封入装置を模式的に示す全体構成の斜視図である。 グリス封入装置の制御ブロック図である。 玉軸受の一部断面斜視図である。 レーザセンサによる検出位置とディスペンサによるグリスの吐出位置との関係を説明する玉軸受の平面図である。 玉軸受のグリス封入装置によって実施する第１のグリス封入手順を示すフローチャートである。 （Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は、第１のグリス封入手順による動作をステップ毎に示す説明図である。 保持器の凸部領域と凹部領域の位相の変化に拘わらず、一定の吐出速度でグリスを連続供給した場合のグリスの様子を示す参考図である。 （Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は、第２のグリス封入手順による動作をステップ毎に示す説明図である。 第２のグリス封入手順を示すフローチャートである。 （Ａ）は従来のグリスノズルの外観斜視図、（Ｂ）はグリスノズルの軸方向断面図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は、従来のグリスノズルを使用してグリスを玉軸受に封入し、グリス封入後の玉軸受を他所へ搬送する様子を段階的に示す説明図である。 従来のグリスノズル方式、及び本構成のディスペンサ方式による、玉数に対する吐出量のばらつきの変化の様子をそれぞれ示したグラフである。 従来のグリスノズル方式、及び本構成のディスペンサ方式による、玉数に対する封入装置の価格の変化の様子をそれぞれ示したグラフである。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
＜グリス封入装置の構成＞
図１は本発明の実施形態を説明するための図で、玉軸受のグリス封入装置を模式的に示す全体構成の斜視図、図２はグリス封入装置の制御ブロック図である。図３は玉軸受の一部断面斜視図である。

図１及び図２に示すグリス封入装置１０は、転がり軸受の外輪と内輪との間の隙間空間にグリスを封入する装置である。ワークである転がり軸受は、図３に示すように、内輪３と、外輪２と、複数の玉４と、内輪３と外輪２との間の環状空間内に配置され、周方向に間隔をあけて設けられたポケット内に複数の玉４を収容する保持器５と、を備える玉軸受１である。

グリス封入装置１０は、回転駆動部の一部である回転台１５を有する架台１２と、環状空間に向けてグリスを吐出するディスペンサ３０と、グリス封入対象とする玉軸受１の特定領域を検出するレーザセンサ４０と、装置各部を駆動する制御部２００（図２参照）と、を備える。

回転台１５は、架台１２に装備され回転駆動部の一部であるモータ１７によって略鉛直な軸線回りに回転駆動される。モータ１７は、サーボモータやステッピングモータ等が利用可能である。回転台１５は、エンコーダ１８によって回転角度位置が正確に検出されるようになっている。

回転台１５の上面は、ワークである玉軸受１を載せる水平な載置面となっている。ワークである玉軸受１は、回転台１５の載置面上に、軸受の軸線を回転台１５の回転軸線と一致させた状態でセットされる。

回転台１５には、図示しないワーク保持装置が設けられている。ワーク保持装置は、玉軸受１の内輪又は外輪を回転台１５に固定するチャックを有する。なお、グリス封入装置１０は、玉軸受１を回転台１５の上に搬入し、回転台１５の上から他所に搬出する、図示しない搬送装置を備えていてもよい。また、手動により、玉軸受１を回転台１５に搬入し、固定し、搬出する構成であってもよい。

架台１２は、鉛直に立設された支柱２０を有する。支柱２０は前後アクチュエータ２２の基端側を支持している。前後アクチュエータ２２には、その基端側とは反対の先端側に、昇降駆動部である昇降アクチュエータ２４が前後移動自在に取り付けてある。昇降アクチュエータ２４には、ディスペンサ３０が昇降自在に取り付けてある。また、支柱２０には、レーザセンサ４０が固定されている。

ディスペンサ３０は、玉軸受１の外輪と内輪との間の環状空間に対面配置され、環状空間に向けてグリスを定量吐出する。ディスペンサ３０は、モーノポンプ３１を含んで構成され、モーノポンプ３１の下端には、グリスの吐出口となる吐出ノズル３２が設けられている。

モーノポンプは、回転容積式一軸偏心ねじポンプであり、雄ねじに相当するロータと雌ねじに相当するステータの組み合わせでポンプ主要部が構成される。

このモーノポンプは、ステータの中にロータが差し込まれることで、ステータとロータの隙間にキャビティが形成されており、ロータがステータ内で回転することにより、強い吸引力を発生しながらキャビティが吐出側へと移動する構成となっている。したがって、ロータの回転に応じて、キャビティ内に吸い込まれた流体は、密閉された空間毎吐出側へと連続移送されて外部に吐出される。キャビティの断面積は、ロータ位置によらず常に一定であるため、流体の吐出量は常に一定になる。このため、単位時間あたりの流体吐出量がロータの回転速度に正比例し、無脈動の定量移送が実現される。また、ロータの回転方向を反転させるだけで、流体の流れ方向を逆転でき、吐出と吸込とを切り替えできる。

径方向駆動部である前後アクチュエータ２２は、ディスペンサ３０を回転台１５の半径方向に移動させる。これにより、ディスペンサ３０の吐出ノズル３２を、回転台１５上にセットされた玉軸受１に対して、玉軸受１の径方向に位置決めできる。

昇降アクチュエータ２４は、ディスペンサ３０を昇降駆動し、回転台１５上にセットされた玉軸受１に対して、ディスペンサ３０の吐出ノズル３２を上下方向に位置決めする。これにより、吐出ノズル３２を玉軸受１に接近又は離反させることができる。

これら昇降アクチュエータ２４及び前後アクチュエータ２２は、サーボモータとギヤ機構の組み合わせや、油圧又は空圧シリンダ等を用いて構成できる。

上記の昇降アクチュエータ２４と前後アクチュエータ２２とを２軸アクチュエータ２６として駆動することで、ディスペンサ３０の吐出ノズル３２を玉軸受１に対して正確に位置決めできる。

レーザセンサ４０は、測定対象箇所にレーザ光４０Ｌを照射し、その反射光を受信することにより、測定対象箇所の高さを検出するレーザ変位計である。

制御部２００は、上記のグリス封入装置１０における各部の駆動動作全般を制御する。また、ディスペンサ３０のグリス吐出量を変更する吐出量調整部としても機能する。制御部２００には、以下に説明するグリス封入手順を実行する制御プログラムが格納された記憶部２０２、玉軸受の軸受名番等の作業情報を入力する入力部２０４が接続されている。また、制御部２００は、軸受名番毎の軸受のサイズ、玉数等を含む各種諸元情報の軸受データベースを有する図示しないサーバに接続されている。

サーバ２１０は、グリス封入の対象となる玉軸受の軸受名番に対応するプログラム番号の情報を制御部２００に提供する。制御部２００は、サーバ２１０から提供されたプログラム番号の情報に基づいて、記憶部２０２に予め用意された複数の制御プログラムの中から指定された制御プログラムを選択的に実行する。なお、制御部２００は、必要に応じてサーバ２１０に玉軸受の各種諸元情報を問い合わせ、得られた情報を制御プログラムの実行に使用することも可能である。

制御部２００は、組立対象となる玉軸受の種別に対応した制御プログラムに基づいて、前後アクチュエータ２２、昇降アクチュエータ２４、ディスペンサ３０、モータ１７等に駆動信号を出力する。これにより、回転駆動される玉軸受の保持器の回転位置に応じてグリスを吐出する一連のグリス封入動作を実行する。その際、レーザセンサ４０からの検出信号と、回転台１５の回転位置を検出するエンコーダ１８からの検出信号とに基づいて、動作のタイミング等が演算され、各部の駆動が実行される。

制御部２００は、パーソナルコンピュータやプログラマブルコントローラ等のＣＰＵや作業メモリ等を有するコンピュータ装置（情報処理装置）で構成され、記憶部２０２はハードディスクやメモリ等の各種記録媒体から構成されている。

＜玉軸受の保持器の構成＞
図３に示すように、玉軸受１の保持器５は、円環状の２つの部材が軸線方向に重ね合わされ、リベット６で互いを結合することで形成される。リベット６同士の間には、玉４を挟むポケットが画成される。

保持器５は、玉軸受１の軸線方向外側から見た場合に、ポケット位置となる凸部領域５Ａと、ポケット間の位置となる凹部領域５Ｂとが円周方向に一定ピッチで交互に配列されている。

ポケット５Ｃが存在する凸部領域５Ａと、隣接するポケット５Ｃ同士の間の領域である凹部領域５Ｂとは、玉軸受１の軸線方向外側に配置されたレーザセンサ４０によって高低差が検出される。この検出された高低差の情報から、凸部領域５Ａと凹部領域５Ｂとが識別できる。

なお、本構成の玉軸受１は、玉数が１３個以上、又は２０個以上の深溝玉軸受である。以下の説明に用いる一連の図では、玉数が１３個の深溝玉軸受を例として示してある。

＜高さ検出位置とグリス吐出位置との関係＞
図４はレーザセンサによる検出位置とディスペンサによるグリスの吐出位置との関係を説明する玉軸受の平面図である。レーザセンサ４０は、玉軸受１の玉ピッチ円Ｅ１に沿って、保持器５のポケットが設けられた凸部領域５Ａと、隣接するポケット同士の間の凹部領域５Ｂとを検出する。

レーザセンサ４０は、図３にも示すように、測定対象箇所にレーザ光４０Ｌを照射してその反射光を受信することにより、保持器５の玉ピッチ円Ｅ１上の所定位置（検出位置）上で、回転駆動される保持器５の軸線方向高さを測定する。

制御部２００は、レーザセンサ４０から得られる高さ情報と、エンコーダ１８から得られる回転角度情報から、凸部領域５Ａと凹部領域５Ｂとの領域を求める。そして、制御部２００は、求めた各領域が占有する周位置（以下、位相とも称する）に応じて、ディスペンサ３０による吐出位置を保持器５の凹部領域５Ｂが通過するタイミングを求める。この通過タイミングに基づいて、後述するグリス封入のためのディスペンサ３０の動作タイミングを演算により割り出す。

なお、制御部２００は、モータ１７を定速回転させ、レーザセンサ４０からの高さ情報を時間軸上で管理して、上記ディスペンサ３０の動作タイミングを時間軸で求めてもよい。

＜第１のグリス封入手順＞
次に、上記の玉軸受のグリス封入装置１０によって実施する第１のグリス封入方法の手順を、図５のフローチャート及び図６（Ａ）〜（Ｃ）を参照しながら説明する。

まず、前述の図１乃至図３に示すように、外輪２と内輪３との間の環状空間７に、複数の玉４が収容された保持器５が配置された玉軸受１を、軸受の軸線を回転台１５の回転軸線と一致させた状態で回転台１５の上にセットする。

この玉軸受１へのグリス封入に先立って、作業対象となる玉軸受１の軸受名番の情報を制御部２００に入力する。軸受名番の情報は、軸受種類を表す識別番号を用いることができる。軸受名番の情報は、入力部２０４から作業者が入力する以外にも、サーバ等の外部機器から入力することであってもよい。

制御部２００は、入力された軸受名番を読み取り（Ｓ１０１）、この入力された軸受名番に対応するデータを記憶部２０２から読み込む（Ｓ１０２）。この場合の対応データとしては、例えば、軸受の種別、内外輪の内径及び外径、玉数、玉ピッチ、玉ピッチ円直径等の情報、この軸受に対応する前後アクチュエータ２２による前後移動量、昇降アクチュエータ２４による昇降量、回転台１５の回転速度等の情報、等のデータが挙げられる。

次に、制御部２００は、前後アクチュエータ２２を作動させて、ディスペンサ３０の吐出ノズル３２の先端（吐出口）を、図４に示す玉軸受１の玉ピッチ円Ｅ１上の吐出位置（グリス吐出位置の上方）に位置決めする。また、レーザセンサ４０による保持器５の位相検出位置も、玉軸受１の玉ピッチ円Ｅ１上の検出位置に位置決めする。

なお、レーザセンサ４０による検出位置の位置決め機構に関しては、図示を省略している。この場合の位置決め機構としては、ディスペンサ３０の前後アクチュエータ２２のようなアクチュエータを設けた構成や、レーザ光の照射角度を調整することで検出位置を変更する傾斜機構を設けた構成等にすることができる。

いずれ場合でも、レーザセンサ４０による位相検出位置をディスペンサ３０の吐出位置に重ねて設定することは物理的に難しい。そのため、吐出位置から玉ピッチ円Ｅ１上において保持器５の回転方向上流側に所定の中心角αだけ離れた回転位置に位相検出位置を定めておく。例えば、玉ピッチ角Ｐ（玉数がｎ個の場合は、Ｐ＝３６０°／ｎ）が既知であるので、玉ピッチ角Ｐの整数倍の位置に位相検出位置を設定することが好ましい。その場合、検出位置における保持器５の位相と吐出位置における保持器５の位相が一致して、すなわち、検出位置と吐出位置が、共に凸部領域５Ａとなるか、又は共に凹部領域５Ｂとなり、グリスを吐出させる駆動制御が容易になる。

また、中心角αが任意の値であっても、玉ピッチ角Ｐが既知であるので、レーザセンサ４０とエンコーダ１８とによって検出した位相検出位置の位相に基づいて、吐出位置の位相を簡単な演算によって割り出すことができる。

そして、制御部２００は、ディスペンサ３０の吐出ノズル３２の先端を所定の吐出位置に位置決めする（Ｓ１０３）。また、レーザセンサ４０による位相検出位置を所定の位置に位置決めしたら、モータ１７に駆動信号を送り、回転台１５を一定速度で連続回転させる（Ｓ１０４）。そうすると、回転台１５にセットされた玉軸受１が保持器５と共に軸受の軸線を中心にして回転する。次に、制御部２００は、玉軸受１を回転させながら、レーザセンサ４０の検出値を読み取り、保持器５の凸部領域５Ａと凹部領域５Ｂの位相を検出する（Ｓ１０５）。

この保持器５の位相の検出結果は、回転台１５の回転角度位置に置き換えて表せる。例えば、玉ピッチ角をＰとすると、回転台１５の回転角度位置がＰだけ変化する毎に、ディスペンサ３０の吐出位置における保持器５の位相が一致する。したがって、レーザセンサ４０による一対の凸部領域５Ａと凹部領域５Ｂの検出だけで、以降は、回転台１５の回転角度位置をエンコーダ１８から検出すれば、現在の吐出位置が、凸部領域５Ａであるか、凹部領域５Ｂであるかを割り出すことができる。

制御部２００は、レーザセンサ４０とエンコーダ１８からの検出データに基づいて、吐出処理の一連のタイミングを演算する（Ｓ１０６）。吐出処理の一連のタイミングには、昇降アクチュエータ２４によるディスペンサ３０の下降開始と下降停止のタイミング、ディスペンサ３０のグリス吐出開始と吐出停止のタイミング、ディスペンサ３０の吸引動作の開始と停止のタイミング、昇降アクチュエータ２４によるディスペンサ３０の上昇開始と上昇停止のタイミング等が含まれる。これら各タイミングは、保持器５の回転角度位置に関連付けて、保持器５の凸部領域５Ａと凹部領域５Ｂとの各領域の検出データに基づいて演算される。

次に、制御部２００は、エンコーダ１８からの検出データに基づいて、ディスペンサ３０が吐出処理を実行するタイミングまで待機する（Ｓ１０７）。すなわち、回転台１５の回転によって、保持器５の凹部領域５Ｂがディスペンサ３０の吐出位置に到達するまで待機する。そして、凹部領域５Ｂが吐出位置に到達したときに、一連の吐出処理を実行する（Ｓ１０８）。この一連の吐出処理には、ディスペンサ３０の下降、グリスの吐出、グリスの吸引、ディスペンサ３０の上昇が含まる。

上記一連の吐出処理について、具体的な動作手順を図６（Ａ）〜（Ｃ）を用いて説明する。
図６（Ａ）に示すように、玉ピッチ角Ｐの間隔で凹部領域５Ｂが配列された保持器５は、矢印Ｙ方向に一定速度で回転している。なお、図中横方向は玉ピッチ円の円周方向を示している。制御部２００は、ディスペンサ３０の吐出位置から所定の中心角αに相当する円周距離だけ離れた位相検出位置における保持器５の表面高さを、レーザセンサ４０により検出させる。

制御部２００は、レーザセンサ４０からの検出データと、図示しないエンコーダからの回転角度位置の検出データにより、保持器５の凹部領域５Ｂがディスペンサ３０の吐出位置に到達するタイミングを割り出す。ディスペンサ３０の吐出位置が保持器５の凹部領域５Ｂに到達した時点で、制御部２００は、玉軸受１の上方の退避位置にあるディスペンサ３０を、昇降アクチュエータ２４の駆動により下降させる。そして、図６（Ｂ）に示すように、ディスペンサ３０の吐出ノズル３２の先端を保持器５の凹部領域５Ｂにできるだけ接近させる。

次に、吐出ノズル３２の先端を凹部領域５Ｂに接近させた後、ディスペンサ３０によりグリスＧの吐出を開始する。制御部２００は、ディスペンサ３０のモーノポンプを駆動して、所定量のグリスＧを凹部領域５Ｂに吐出させる。所定量のグリス吐出後、制御部２００はモーノポンプのロータを逆転運転させて、所定の短時間、吸引動作を実施する。この吸引動作は、吐出ノズル３２からグリスＧを吸引することによりグリスＧの糸引きを切断する糸切り動作となる。

この吸引動作を行った後、制御部２００は、図６（Ｃ）に示すように、ディスペンサ３０を所定の退避位置まで上昇させ、吐出ノズル３２の先端を凹部領域５Ｂから離間させる。この一連の動作の間、玉軸受１の保持器５は一定速度で矢印Ｙ方向に連続回転している。

なお、上記の説明では、ディスペンサ３０の下降が停止してからグリスの吐出を行い、吸引動作が終了してからディスペンサ３０を上昇させている。本グリス封入手順は、これに限らず、ディスペンサ３０の下降途中でグリスＧの吐出を開始したり、グリスＧの吐出中にディスペンサ３０の上昇を開始したりしてもよい。また、ディスペンサ３０の上昇中に吸引動作を行ってもよい。これにより、タクトアップが図られる。

図６（Ａ）〜（Ｃ）の動作は、保持器５を含む玉軸受１が一定速度で回転している状態で行われる。１つの凹部領域５Ｂに対する吐出処理は、ステップＳ１０７及びステップＳ１０８の処理を経ることで完了する。制御部２００は、この凹部領域５Ｂの吐出処理を繰り返し実施し（Ｓ１０９）、玉軸受１の全ての凹部領域５Ｂに対して吐出処理が完了した場合に回転台１５の回転を停止させる（Ｓ１１０）。また、ディスペンサ３０をさらに上方に退避させ、玉軸受１を他所へ搬出する。これで１個の玉軸受１へのグリスの封入処理を終了する。

＜第１のグリス封入手順による作用効果＞
本グリス封入手順においては、玉軸受１の外輪２と内輪３の間の環状空間７に、同一のディスペンサ３０により同一条件でグリスＧを供給している。このため、保持器５の凹部領域５Ｂに均等にグリスを供給でき、周方向の吐出ムラの発生を防止できる。また、本構成で用いるディスペンサ３０は、自身に吐出圧を発生するポンプ機能を備えている。そのため、先端部に吐出口を有するシリンジ内に貯留されたグリスを、長い配管を介することなく、高い応答性で高精度に定量吐出できる。

しかも、グリス吐出動作の後に吸引動作を実施することで、グリスの糸引きをなくすことができる。よって、糸引き部分が玉軸受に付着した付着グリスを、後工程で拭き取る等の余計な作業が不要になる。また、正確なグリス供給量で玉軸受にグリス封入ができ、グリス封入量がばらつくことを防止できる。そして、モーノポンプを使用することで、吐出圧の正圧と負圧とを簡単に切り替えでき、新たに配管経路を追加することなく上記のグリス吸引動作が簡単に行える。

図１２に示す実線は、本構成によるグリス吐出量のばらつきの大小の玉数による変化を示している。前述の図１０（Ａ），（Ｂ）に示すグリスノズル５００による吐出量のばらつきは、玉軸受の玉数が増えるほど大きくなる傾向を示す（図１２中の点線）。しかし、本構成のディスペンサ３０を用いた方式では、グリス吐出量のばらつきの大小が玉数に依存せず、一定になる傾向となる。

また、本構成によるグリス吐出方式では、外輪２と内輪３の間の環状空間７に、保持器５を回転させながらグリスを供給している。そのため、玉軸受１の各凹部領域５Ｂに必要量のグリスを簡単な駆動制御で均等に供給でき、環状空間７の円周方向におけるグリス封入量のばらつきを低減できる。したがって、玉数の多い軸受名番に対してもグリス封入品質を向上できる。

さらに、組立対象となる玉軸受１の種類が変更されても、軸受名番毎にグリス吐出位置や位相検出位置等の調整をフレキシブルに行うことができ、治具の交換や調整等の煩雑な作業がない。そのため、作業者のスキルによってグリス封入量にばらつきが生じることもなくなり、低コストで高品位な玉軸受が組み立て可能となる。

図１３中の実線は、本構成のディスペンサ方式による価格の玉数による変化を示している。前述の図１０（Ａ），（Ｂ）に示すグリスノズル５００によるコストは、玉軸受の玉数が増えるほどコストが高くなる傾向を示す（図１３中の点線）。しかし、本構成のディスペンサ３０を用いた方式では、玉数に依存せずにコストを一定に保つことができる。つまり、ディスペンサ方式によるコストは玉数に依存しないので、玉数が多い軸受名番ほど低コストで玉軸受を組立できる。

また、保持器５の表面には洗浄油や防錆油が付着していることがあり、これらが付着した状態では、グリスが保持器５の表面から流れ落ち易くなる。このような条件下でも、吐出ノズル３２の先端を保持器５に接近させてグリスを吐出することで、保持器５の表面に確実にグリスが留まるようになる。

そして、本構成では、玉軸受１を連続的に回転させつつグリスの吐出のみを間欠的に行うので、グリス封入のサイクルタイムを短縮できる。

保持器５の位相検出については、本構成ではレーザセンサ４０により保持器５の表面の高さを非接触で測定している。このため、玉軸受１を傷つけることなく、正確な凸部領域５Ａと凹部領域５Ｂとの各領域の検出が可能となる。また、レーザセンサ４０の代わりに、回転台１５の上方に設置したカメラにより位相検出することも可能である。その場合、回転する保持器５や玉軸受１をカメラで撮影し、その撮像画像を画像処理して玉位置を割り出して、保持器５の凸部領域５Ａと凹部領域５Ｂの位相を検出する。

＜第２のグリス封入手順＞
次に、第２のグリス封入方法の手順を説明する。
グリスの軸受名番によっては、グリスの封入量が他より多い場合がある。そのような場合、ディスペンサ３０を凸部領域５Ａと凹部領域５Ｂの位相に応じて昇降させず、ディスペンサ３０を玉軸受１に対して一定の高さに保持する。そして、回転駆動される玉軸受１の外輪２と内輪３の間の環状空間７に、連続的にグリスを吐出する。

ただし、図７に示すように、保持器５の凸部領域５Ａと凹部領域５Ｂの位相の変化に拘わらず、一定の吐出速度でグリスを連続供給すると、凸部領域５Ａと凹部領域５Ｂの凸凹に倣ってグリスＧの表面が凸凹となる。すると、軸受のシールやシールドの裏面にグリスが付着すること、シールやシールドを取付溝に圧入する際に、グリスが軸受外部にはみ出すこと、等の懸念を生じる。

上記懸念を解消するため、本構成例では、凸部領域５Ａに吐出するグリスの吐出速度と、凹部領域５Ｂに吐出するグリスの吐出速度とを互いに異ならせる。つまり、凹部領域５Ｂではグリスの吐出量を多く、凸部領域５Ａではグリスの吐出量を少なくする。これにより、保持器５に吐出されたグリスの表面を平坦化している。

以下、グリスの吐出速度を変更する第２のグリス封入手順を、図８（Ａ）〜（Ｃ）を用いて説明する。本構成例のグリス封入手順は、保持器５の玉ピッチ円の上方で一定高さの位置に、ディスペンサ３０の吐出ノズル３２の先端を位置決めする。そして、位置決めされた吐出ノズル３２からのグリス吐出速度（吐出量）を、保持器５の凸部領域５Ａと凹部領域５Ｂの位相に応じて変化させる。

すなわち、図８（Ａ），（Ｃ）に示すように、吐出ノズル３２の先端が対面する保持器５の玉ピッチ円Ｅ１上の吐出位置に、回転駆動される保持器５の凸部領域５Ａが到達したときには、ディスペンサ３０からのグリスＧの吐出量を少なくする。図８（Ｂ）に示すように、上記吐出位置に凹部領域５Ｂが到達したときには、ディスペンサ３０からのグリスＧの吐出量を凸部領域５Ａへの吐出量より多くする。グリスの吐出量の調整は、制御部２００がディスペンサ３０のグリス吐出速度を変化させることで行う。つまり、制御部２００は、凸部領域５Ａではモーノポンプのロータ回転速度を遅くして、グリス吐出速度を低く設定する。また、凹部領域５Ｂではモーノポンプのロータの回転速度を速めて、グリス吐出速度を高く設定する。

次に、第２のグリス封入手順を、図９のフローチャートを参照しながら説明する。本手順のＳ２０１〜Ｓ２０５は、前述の図５に示すＳ１０１〜Ｓ１０５と同様であるため、その説明は省略する。

保持器５の凸部領域５Ａと凹部領域５Ｂとの位相を検出した後（Ｓ２０５）、制御部２００は、レーザセンサ４０の検出データに基づいて吐出量を変更するタイミングを演算する（Ｓ２０６）。吐出量を変更するタイミングは、回転台１５の回転角度位置に応じたグリス吐出量の増減スケジュールを設定することで求める。増減スケジュールとは、回転台１５の回転角度位置に関連付けて、グリス吐出位置に保持器５の凹部領域５Ｂが到達したときにはグリス吐出速度を高くし、吐出位置に凸部領域５Ａが到達したときにはグリスの吐出速度を低くする、という吐出量制御のスケジュールのことである。

次に、制御部２００は、回転台１５を回転駆動しつつ、エンコーダ１８からの検出データに基づいて、保持器５の凸部領域５Ａと凹部領域５Ｂとの位相に応じて吐出量を変更する（Ｓ２０７）。つまり、回転台１５が回転駆動された状態で、ディスペンサ３０の吐出ノズル３２からグリスが連続的に吐出される。これにより、保持器５の全周にわたってグリスが供給される。この場合の吐出ノズル３２からのグリスの吐出量は、図８（Ａ）に示す保持器５の凸部領域５Ａでは少なく、図８（Ｂ）に示す保持器５の凹部領域５Ｂでは多くされる。

制御部２００が、エンコーダ１８から検出データによって、保持器５が１周分の回転を完了するまで上記Ｓ２０７の処理を継続する（Ｓ２０８）。制御部２００は、保持器５の１周分の吐出が終了したことを確認した場合に、回転台１５の回転を停止する（Ｓ２０９）。そして、ディスペンサ３０を上方に退避させて、玉軸受１を他所へ搬出し、１個の玉軸受１へのグリスの封入処理を終了する。

＜第２のグリス封入手順による作用効果＞
本グリス封入手順によれば、玉軸受１の回転を停止させずに、保持器５の凸部領域５Ａと凹部領域５Ｂの位相に合わせてディスペンサ３０によるグリスの吐出量を変更して、連続的にグリスを供給する。このため、玉軸受のグリス封入のサイクルタイムをより短縮できる。

また、凸部領域５Ａと凹部領域５Ｂの位相の違いによらず、凹凸に応じた適量のグリスが封入されるため、保持器５のグリス表面の平坦化を図ることができる。したがって、グリス封入後に軸受に組み付けるシールやシールドの裏面にグリスが付着すること、シールやシールドを取付溝に圧入する際に外部にグリスがはみ出すこと、等の懸念を解消できる。

上記の玉軸受のグリス封入方法により製造された玉軸受は、糸引きの問題やグリス封入量のばらつきのない高品位で高性能な製品となる。

本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、実施形態の各構成を相互に組み合わせることや、明細書の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者が変更、応用することも本発明の予定するところであり、保護を求める範囲に含まれる。
例えば、ディスペンサ３０を玉軸受１に対して回転移動させてグリスを封入する構成にしてもよく、ディスペンサ３０の昇降動作に代えて、玉軸受１を昇降動作させる構成としてもよい。つまり、ディスペンサ３０と玉軸受１とが相対的に移動ができれば、その移動構造は特に限定されない。

１ 玉軸受
２ 外輪
３ 内輪
４ 玉
５ 保持器
５Ａ 凸部領域
５Ｂ 凹部領域
５Ｃ ポケット
７ 環状空間
１０ グリス封入装置
１５ 回転台（回転駆動部）
１７ モータ（回転駆動部）
１８ エンコーダ（センサ）
２２ 前後アクチュエータ（径方向駆動部）
２４ 昇降アクチュエータ（昇降駆動部）
３０ ディスペンサ
３２ 吐出ノズル（吐出口）
４０ レーザセンサ（センサ）
２００ 制御部（吐出調整部）
Ｅ１ 玉ピッチ円
Ｇ グリス

Claims (17)

1. 内輪と、外輪と、複数の玉と、前記内輪と前記外輪との間の環状空間内に配置され、周方向に間隔をあけて設けられたポケット内に前記複数の玉を収容する保持器と、を備える玉軸受の前記環状空間内にグリスを封入する玉軸受のグリス封入方法であって、
   前記保持器を前記玉軸受の軸線回りに回転駆動し、
   前記保持器の玉ピッチ円に沿った前記ポケットの設けられた凸部領域と、隣接する前記ポケット同士の間の凹部領域とのいずれの領域であるかを検出し、該検出結果に基づいて、前記環状空間に単一のグリス吐出口が対面配置されたディスペンサによりグリスを吐出する、
   玉軸受のグリス封入方法。
2. 回転駆動される前記保持器の側面の軸方向高さを検出し、検出された前記軸方向高さの情報からいずれの領域であるかを求める、
   請求項１に記載の玉軸受のグリス封入方法。
3. 前記ディスペンサの前記グリス吐出口から前記グリスを吐出するタイミングに応じて、前記保持器と前記グリス吐出口とを相対的に接近又は離反させる、
   請求項１又は請求項２に記載の玉軸受のグリス封入方法。
4. 前記保持器の前記凹部領域が前記ディスペンサの前記グリス吐出口に対面する位置に到達したタイミングで、前記ディスペンサの前記グリス吐出口を前記凹部領域に接近させる、
   請求項３に記載の玉軸受のグリス封入方法。
5. 前記ディスペンサは、前記保持器の全周にわたってグリスを吐出し、
   前記ディスペンサからのグリス吐出量を前記領域に応じて変更する、
   請求項１又は請求項２に記載の玉軸受のグリス封入方法。
6. 前記ディスペンサの前記グリス吐出口からのグリス吐出量を、前記保持器の前記凸部領域が前記グリス吐出口に対面するときよりも、前記保持器の前記凹部領域が前記グリス吐出口に対面するときに多くする、
   請求項５に記載の玉軸受のグリス封入方法。
7. 前記グリスの吐出後に前記グリスの吸引を行う、
   請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の玉軸受のグリス封入方法。
8. 前記玉軸受は、玉数が１３個以上の深溝玉軸受である、
   請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の玉軸受のグリス封入方法。
9. 前記玉軸受は、玉数が２０個以上の深溝玉軸受である、
   請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の玉軸受のグリス封入方法。
10. 請求項１乃至請求項９のいずれか一項に記載の玉軸受のグリス封入方法を用いる、玉軸受の製造方法。
11. 内輪と、外輪と、複数の玉と、前記内輪と前記外輪との間の環状空間内に配置され、周方向に間隔をあけて設けられたポケット内に前記複数の玉を収容する保持器と、を備える玉軸受の前記環状空間内にグリスを封入する玉軸受のグリス封入装置であって、
    前記保持器を前記玉軸受の軸線回りに回転させる回転駆動部と、
    前記保持器の玉ピッチ円に沿った前記ポケットの設けられた凸部領域、及び隣接する前記ポケット同士の間の凹部領域のいずれの領域であるかを検出するセンサと、
    前記環状空間に単一のグリス吐出口を対面配置したディスペンサと、
    前記センサからの検出信号に応じて前記ディスペンサの前記単一のグリス吐出口からグリスを吐出させる制御部と、
    を備える、
    玉軸受のグリス封入装置。
12. 前記センサは、回転駆動される前記保持器の側面の軸方向高さを、周方向に沿って検出するレーザ変位計を含む、
    請求項１１に記載の玉軸受のグリス封入装置。
13. 前記ディスペンサを昇降駆動して、前記ディスペンサの前記グリス吐出口を前記保持器に接近又は離反させる昇降駆動部を備える、
    請求項１１又は請求項１２に記載の玉軸受のグリス封入装置。
14. 前記ディスペンサのグリス吐出量を変更する吐出量調整部を備える、
    請求項１１又は請求項１２に記載の玉軸受のグリス封入装置。
15. 前記ディスペンサは、前記グリスの吐出動作と、前記グリスの吸引動作が切り替え可能である、
    請求項１１乃至請求項１４のいずれか一項に記載の玉軸受のグリス封入装置。
16. 前記ディスペンサは、回転容積式一軸偏心ねじポンプを備える、
    請求項１１乃至請求項１５のいずれか一項に記載の玉軸受のグリス封入装置。
17. 前記ディスペンサを前記玉軸受の径方向に位置決めする径方向駆動部を備える、
    請求項１１乃至請求項１６のいずれか一項に記載の玉軸受のグリス封入装置。

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