JPH01234621A - ベアリングの嵌装方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ、産業上の利用分野 本発明は転動体を焼嵌するベアリングの嵌装方法に係り
、特に複数段の誘導加熱コイルを設けて、その最終段に
共振回路を構成する誘導加熱コイルを備えた誘導加熱装
置を用いて加熱を行うベアリングの嵌装方法に関する。

Ｂ０発明の概要 本発明は複数段に施す誘導加熱を用いてベアリング外輪
を均熱に加熱昇温しで転動体を焼嵌すると共に、ベアリ
ングの残留磁気を消去する嵌装方法の提供を図ったもの
で、複数段から成る誘導加熱コイルを設３１て、その最
終段に（Ｊ共振回路を構成する誘導加熱コイルを備えて
ヘアリングの外輪を所定温度に昇温し、続けて共振回路
の減衰波形によりヘアリングの在留磁気を消磁づ〜ると
共に、転動体を外輪の内周面へ嵌装することにより、外
輪は均熱に加熱昇温しで、表面」１昇温度が限定され、
ベアリングの消磁と転動体の焼嵌を同時に行うと共に温
度制御を容易にして自動化を可能とするものである。

Ｃ従来の技術 従来よりベアリングは負担する荷重の大きさ１方向１回
転数等種々の荷重の形態に対応して多様なものが提供さ
れている。ベアリンクには負担する荷重の方向により、
大別してラジアルヘアリングとスラストベアリングに分
けられるか、ラジアル荷重を負担するベアリンクにキー
ストンヘアリングがある。第１図（ａ）、（ｂ）はその
外形を示したもので、キーストンｌペアリング１は重荷
重に用いられるラジアルヘアリングで、その基本溝ａ　
Ｉｌｌヘアリング外輪２に内接して転動体である円筒状
のこる（以下ローラと記す）３が全周にわたって連設さ
れる。キーストンヘアリング１はローラ３の脱落防止を
図るリテーナを不要として、作動中ローラが抜（：ｌ落
ちることがないように外輪２のローラを収納する部分の
内径はローラ３が内径側に脱落する最小径より小に構成
されている。

」１記のギースＩ・ンヘアリング１の製造において、ヘ
アリング外輪２に内接して全周にわたってローラ３を連
設して嵌入する嵌装方法には外輪２を焼＝３− 嵌する方法が用いられていた。即ち所定温度に加温した
油槽を加熱手段として用い、ベアリンク外輪を油槽に浸
漬して加熱昇温し、所定温度になった時点でローラを嵌
入する方法が行われていた。

しかし、上記の加熱方法には生産性の低さやエネルギー
のロスの大きい点、温度制御の困％ｆ性、等により自動
製造ラインに組み込むことが困難で、製品の品質のバラ
ツキが大きい等の種々の問題点から誘導加熱装置に」；
るヘアリング外輪（以下外輪と記す）の加熱昇温方法が
提供されるようになった。

即ち、一般に外輪２の外周側に誘導加熱コイルを配設し
、誘導加熱によって外輪２を加熱昇温してローラを嵌入
する方法である。第９図は外輪着座台Ｉ４に載置した外
輪２とその外周側に配設した誘導コイル８ａを示ず。誘
導コイル８ａに通電して外輪２を誘導加熱ずろ。外輪２
は回転させて周方向の均熱化を図る。第８図に外輪２の
外周表面温度Ｏ１，及び内周表面温度Ｏ１の」−昇曲線
の例を示す。この方法で外輪２を誘導加熱する場合に、
外輪２に好適な焼嵌温度θ、　（’Ｃ）に対して、生産
タフｈ　Ｈ（ｓ　ｅ　ｃ　）が決定された条件下で（Ｊ
投入すべき電力は物理常数から自動的に算出される。

従って被加熱側である外輪２の外周表面に投入する電力
密度（Ｗ　／　ｍ　２）が決定され、誘導加熱開始直後
において（」、第８図に示すように外輪２の外周表面温
度Ｏ６（’Ｃ）と内周表面温度θｉ（’Ｃ）は、０．、
＞０．ｌ、θｉ　＜Ｏ，の状態となる。誘導コイル８ａ
への通電をｔ。にて開始して、Ｌｌにて終了したしので
ある。その後熱伝導による均熱化が進め、ｔ、では全体
の温度がほぼ焼嵌温度０８となる。

上記の誘導加熱装置による外輪の加熱昇温は、外輪２の
外周側に加熱コイルを配置して加熱するのて、外輪２の
外周の表面層に誘導電流が流れてジュール発熱による加
熱昇温か起こると共にこの外周の表面層に発生した熱が
熱伝導にｊ；り外周から内周へと熱拡散することによっ
て内周側の昇温か起こり外輪全体を焼度可能な温度θ６
とすることになる。

Ｄ１発明が解決しようとする課題 しかし、上記の誘導加熱装置による加熱方法には外輪２
の内外径差が大きい場合や、外輪２を極めて短時間て焼
嵌温度θ８まで昇温しようとする場合には０゜）θｉと
なることから改善すべき課題が生じており、その対策が
求められていた。

第１に外輪には材質や前工程の処理等から決定される昇
温上限温度ＯＬ（’Ｃ）があり、外輪の加熱過程で外周
の温度θ。がθ１、を越えると、予め熱処理が施されて
いる外輪の硬度や強度等の低下や、金属組織に変化を生
じたり、または前工程で付加した圧縮応力の消失が生じ
て、ベアリングの特性や耐久性、寿命が低下するという
問題点が生じることである。例えば外輪は一般に面工程
で焼入れや焼戻し等の熱処理を施されているので、焼戻
し温度以上に昇温することは硬度２強度の低下や金属組
織の変化を生じて不可である。また外輪表面に焼入れを
施す等の方法で表面に圧縮応力を残留させて、耐疲労強
度を向上させている場合には、この圧縮残留応力が解放
されることのない温度が昇温上限温度θ、となる。そし
て上記のθ。）θｉの場合には、また第８図に示すよう
に外周面の最高温度θｏ　（ｍ　ａ　ｘ　）がθ。（ｍ
ａｘ）＞０８となり、Ｏｏがθ、を越えるという問題点
が生じる。

第２には加熱コイルに投入する電力を減らず等によって
、加熱昇温時間を延長してゆっくりと加熱する方法を用
いれば、外周の加熱と共に外周から内周への熱伝導が行
われて、外周温度θ。を焼嵌温度θ８に対して著しく高
くする必要がなく、上限温度θ、以下で加熱することが
可能であるが、この場合には加熱昇温に要する時間が長
くなるという問題点が生じる。

即ち、外輪の内外径差が大となるベアリングレースの厚
い場合および、昇温時間を短縮したい場合に問題点が生
じる。

本発明は上記問題点に鑑み為されたもので、ベアリング
の外輪を外周と内周の温度差が少ない安定した熱分布で
外周温度θ。が昇温」１限温度θ、を越えることなく加
熱昇温しで且つ高精度の制御を実施してローラの嵌装の
自動化を図ると共に焼度の際に消磁を実施する嵌装方法
の提供を目的とするものである。

Ｅ０課題を解決するための手段と作用 本発明は焼度するベアリング外輪を複数段の誘導加熱に
よって所定の温度範囲に高精度に加熱昇温し、続けて共
振回路による減衰波によって消磁を行うと共に転動体の
焼度を行うもので、具体的に用いられる手段は、複数段
の誘導加熱コイルを共振回路を構成する誘導加熱コイル
を少なくとも最終段に備えた誘導加熱装置により、外輪
を誘導加熱コイル中に順次移送して複数段の加熱を施し
、最終段の誘導加熱コイルにて所定の温度に昇温せしめ
た後に、共振回路を接続したまま電源を断として外輪の
磁化力を漸減０゛シめると共に組イτ１装置によって外
輪内周面への転動体の焼度を行うことにより、外輪の金
属組成の劣化を生じることのない安定した熱分布で加熱
昇温か施されると共に、ベアリンクに消磁が施されるこ
とにより、前工程迄に外輪に付与された残留磁気が消去
されて、後工程やベアリンクの使用中に生じる虞れのあ
る異物や金属粉の吸着等の原因が取り除かれる。

Ｆ　実施例 以下、本発明の実施例について図面を参照して詳細に説
明する。

本実施例に用いる誘導加熱装置の加熱部４の構成を第２
図（ａ）、（ｂ）を参照して説明する。

本発明は被加熱物のベアリング外輪を複数段の誘導加熱
コイルを備えた誘導加熱装置により加熱昇温することを
第１の特徴としたものであり、第２図（ａ）、（ｂ）に
示すようにヘアリングの組付装置は誘導加熱装置の加熱
コイルに近接して設（プられる。誘導加熱装置の加熱部
４は、誘導加熱装置の加熱部に供給される二相交流電源
を可変電圧可変周波数の交流電源に変換するインバータ
５と、インバータ５の出力を変圧すると共に、インバー
タ５と加熱コイル部との回路構成を分離するトランス６
と、後述する消磁作用のために加熱コイル部の共振回路
に必要なインピーダンス整合を図る整合部７と、ワーク
であるヘアリンクの外輪１Ｉ− ２を誘導加熱する誘導コイル８とから概ね構成している
。

本発明のヘアリング外輪の磁気消去を実施する共振回路
の構成について第３図（ａ）、（ｂ）を参照して説明す
る。第３図（ｂ）は本実施例の誘導加熱コイル部の電気
回路を示したもので、整合部７および整合部７とトラン
ス６により結合された誘導コイル８で構成されている。

第３図（ａ）は、第３図（ｂ）の等価回路を示したちの
でインバータ５を電源とする並列共振回路を構成してい
る。第３図（２Ｌ）において、振動回路の臨界条件され
ることが知られている。従って第３図（ａ）における共
振の振動波形を発生ずる臨界条件は、振動波形の周波数
１回路抵抗、インタクタンスの＝１２＝ 値１整合用コンデンザの容量等の負荷整合回路常数を選
定して、誘導コイル８内に外輪２が存在ず構成すること
により実現される。

本実施例では第２図（ｂ）に示すように誘導コイル８は
直列に接続したコイル８ａおよびコイル８ｂで構成して
おり、誘導コイル８の下を回転するインデックステーブ
ルＩＯには８等分された１４ａ〜１４ｂの各位置に、外
輪２を載置して位置決め固定する外輪着座台Ｉ４が配設
される。またインデックステーブル１０の１４ｅの位置
には、外輪着座台１４の」二部からローラ３を外輪２に
嵌装する組付機構部２０が設けられている。

上記のように構成された装置における本実施例のヘアリ
ングの嵌装方法について詳細に説明する。

ヘアリング外輪２およびローラ３は夫々面工程にり図示
しない移送手段にＪ：って搬入され、外輪２はインデッ
クステーブル１０に載設している外輪着座台１４に載置
される。この時インチ、ツクステーブルＩＯには８個の
外輪着座台１４が設けられており、搬入された外輪２は
＋４ａの位置にある外輪着座台１４に載置されて、外輪
着座台１４の凸状部と縁部内径を嵌合して固定される。

インデックステーブルＩＯ＋−１第２図（ｂ）に示す矢
印方向に回動して、外輪着座台１４をＩ　４　ｂの位置
に移動ずろ。この場合に１４ａの位置に移動した次の外
輪着座台１４には次の外輪２が載置されて固定され、以
後同様に繰り返される。■４ｂの位置に移動した外輪着
座台Ｉ４は、外輪２の着座状態が着座確認部１６によっ
て確認され、正常な固定状態の場合はインデックステー
ブルＩＯの回動によってＬ　４　ｃの位置に移動する。

外輪２を載置した外輪着座台１４が位置＋４ｃに移送さ
れると、インデックステーブル１０の下方に設けられた
シリンダ１５から成る昇降手段によって、外輪着座台Ｉ
４は外輪２を載置したままの状態で」１昇して、」１方
に設げられている誘導加熱コイル８ａ内の略中央位置に
おいて停止する。続いて図示省略した駆動源により外輪
着座台Ｉ４および外輪２を回転すると共に、誘導加熱コ
イル８ａに通電を行って、外輪２に誘導電流を発生せし
めて第１段目の所定温度迄加熱を行い、１段目の誘導加
熱が実施される。

外輪２を第１段目の所定温度迄加熱昇温した後に電源を
断として、シリンダ１５により外輪着座台Ｉ４を下降せ
しめ、インデックステーブル１０上の位置１４．　ｃに
戻ず。外輪２をインデックステーブルＩＯ」二の定位置
１４ｃに載置した外輪着座台１４は移送されて位置＋４
ｄに至り、インデックステーブルＩＯの下方に設置Ｉら
れたシリンダＩ５によって再び外輪２を載置したままの
状態で」―昇して、」１方に設（」られている誘導加熱
コイル８ｂ内の中央の位置に停止する。続いて誘導加熱
コイル８ｂに通電を行って所定の温度迄誘導加熱による
２段目の加熱昇温を実施する。なお、この場合インデッ
クステーブル１０の１４ｃの位置に移送された次の外輪
２１Ｊ、上述した１段目の誘導加熱が行われる。

続いて外輪２を所定の温度迄加熱昇温した後に、共振回
路を接続した回路構成の状態で電源を断とする。この時
誘導コイル８には、第４図に一例を示す共振による減衰
振動波が発生し、ベアリング外輪２に対して共振減衰振
動波を誘導して付与されていノー残留磁気の消去を行う
。なお、本実施例ではインデックステーブル１０の」１
方に配設した誘導加熱コイル８ａ、８ｂは同一電源に整
合部７を介して直列に接続されているので、インデック
ステーブル１０における位置＋４ｃと１４ｄの位置にて
外輪２は２回にわたって消磁が施されることとなる。外
輪着座台Ｉ４はシリンダＩ５により下降して、インデッ
クステーブル１０」−の位置１４ｄにおいて外輪２を載
置して、再びインテ・ツクステーブル１０の回動により
位置１４ｅに移送される。

インデックステーブル１０の位置１４ｅの」二部には組
付装置の組付機構部２０が配設され、インデックステー
ブル１０の下方に設けられたシリンダ１５によって、外
輪２は外輪着座台１４に載置されたまま」１昇し、外輪
２の内周面にローラ３が嵌装される。この場合ローラ３
を外輪２へ嵌装する嵌込化の算出方法は、本願の出願人
が昭和６３年２月１９日出願の特許願「ベアリングの嵌
装方法」と同様であり、外力による押圧力を用いて強制
的に嵌装する条件（」近仰式として、π（ＤＩ−ＤＩυ
θ６・αく２ＤＩ＋−（ＤＩ−ＤＲ）Ｓｉｎγてあり、
焼面温度は で示される（但し、Ｄｌは外輪の内径、Ｄｎはローラの
外径、θ８は焼面温度、αは熱膨張係数。

γ−旦てｎは外輪２の内周面に嵌装されるローうの数を
示す）。なお、本実施例におりる組付装置としては、本
願出願人が本願と同日に出願した実用新案登録願「ヘア
リンクの嵌込機構」が好適である。

ローラ３を嵌装した外輪２は、シリングｊ５によって下
降してインデックステーブル１０上に戻り、インデック
ステーブル１０の回動により位置１４Ｎに移送され放冷
される。外輪着座台１４に載置された外輪２は位置＋　
４．　ｆにおいて自然放冷され、続いてインデックステ
ーブル１０の回動によって移送される位置１４ｇにおい
て、空気またはガスの吹き（＝Ｉ（ｊによる強制冷却に
よって、少なくともローラ３が外輪２から脱出すること
のない温度まで冷却される。なお外輪２の厚さが薄い場
合に（ｊ位置１４ｇにおいてら自然放冷のままとしでも
よい。そしてインデックステーブル１０の回動により位
置＋４ｈに移送された外輪２は、外輪着座台１４から取
り外されて搬出され、図示しない移送手段により次工程
へ至るのである。

上記の繰り返しによりベアリングの連続嵌装が全自動で
行われる。

次に本実施例による嵌装方法の作用について説明する。

外輪２が外輪着座台１４に載置されて、インデックステ
ーブル１０の回動により位置１４Ｃ〜位置１４ｅ？こ移
送される過程における外輪２の外周面と内周面の温度」
−昇過程を示したものが第５図である。図において横軸
は時間を表し、縦軸は温度を示している。外輪２はイン
デックステーブル１０の位置＋４ｃにおいて、第１段目
の誘導加熱を誘導加熱コイル８ａによって施され、時２
Ｏ− Ｉｉ！］　ｔ　ｏで第１段目の加熱が開始されて、時間
ｔ、ｌこおいて電源か断となる。時間１．と時間ｔ２の
間に外輪２Ｌ１位置１４．、　ｄに移送され、位置１４
ｄにおいて時間ｔ、て第２段目の加熱が開始されて、時
間ｔ３て電源が断となり、時間ｔ３と時間［４の間に位
置１４ｅに設けられている組（＝Ｉ装置に移送されて、
ローラ３の焼面が実施される。

この場合、外輪２の外周表面温度θ。（℃）と内周表面
温度θｉ（°Ｃ）の温度変化は、第５図に示すように時
間ｔ。と時間１．の間の第１段加熱により生じていた温
度差が、時間１．ｌと時間り、の間の移送時間で外周面
から内周面に熱の伝導により、均熱化が生じる。続いて
時間ｔ、と時間Ｌ３の間の第２段加熱により生じた温度
差は、位置＋４ｅへ移送される時間ｔ３とｔ４の間に均
熱化が生じ、外周表面温度Ｏ９と内周表面温度θｉの温
度差か小さくなり、ローラ３を外輪２に焼面可能とする
温度θ４に近付いた状態で位置１４ｃに至り、ローラ３
の嵌装が好適な温度条件のもとで実施される。

上記の作用により第８図に示した従来の１段加熱の場合
と比較して、外輪２の外周表面の最高温度θ。（ｍａＸ
）と坑底温度θ１．との温度差へ〇（°Ｃ）が著しく小
さくなり、従って外周表面の最高温度Ｏｏ（ｍａｘ）を
低い温度に制御ずろこ七が可能となり、外輪２の限界温
度θ＋、　（’ｃ　）以下と４−ることかできる。しか
もベアリンタ焼度の生産タクトタイムを延長することな
く、従来の加熱コイルを１コイルで構成していた場合と
比較して、各＝Ｉイル内での加熱時間の短縮によりタク
トタイムを向」ニさせることができる。

また、従来加熱コイルを２連に備えて同時に２個づつ加
熱していた場合と比較してタクトタイムは若干長くなる
が、この場合にもインデックステーブル１０の構成を外
輪着座台１４の数を増加すると共に２連の加熱コイルを
複数設置′）で、外輪２の加熱を複数づつ２段加熱する
方法によれば、むしろタクトタイムを短縮することがで
きる。

なお、本実施例では誘導加熱コイルを２段で構成した２
段加熱としたが、誘導加熱コイルを３段以」二股（）て
３段以」二の加熱としてもにい。この場合第７図に示す
ように外輪２にお（Ｊろ外周表面の最高温度θ、、　（
ｍ　ａ、　ｘ　）と焼度〃４度θ。の温度差Δ０は、加
熱段数を１段−２段→３段とする程小さくなり、外周表
面の最高温度Ｏ９（ｍ　ａ　ｘ　）を低い温度に制御す
ることができる。第７図は横軸に坑底温度θ、（°Ｃ）
をとり、縦軸に温度差へ〇（’Ｃ）をとって示した図で
ある。

また本実施例における誘導加熱コイル８ａ、８ｂは第２
図（ｂ）に示すように一電源に直列接続する構成とした
が、第６図（、）に示すように並列接続としてもよく、
あるいは第６図（ｂ）に示すように複数の加熱コイルを
夫々別電源に接続して個々に加熱制御を行ってもよい。

この場合には少なくとも最終段のコイルのみを消磁のた
めの共振回路構成とすることでよい。外輪２にローラ３
を嵌装する組付装置は、本実施例ではインデックステー
ブル１０の位置１４．　ｅの上部に設置ノでいるが、２
段目の加熱コイル８ｂの」二部に組付装置の組子；］機
構部を配設してインデックステーブルＩＯの位置１４ｄ
において嵌装してもよい。この場合には第５図におｉＪ
る時間軸の時間［３と時間Ｌ４の間で嵌装を行うことに
なる。

本実施例で説明した加熱やローラの嵌装の実施には、イ
ンデックステーブルｌ０Ｊ−の外輪着座台Ｉ４に載置し
た外輪２を、外輪着座台ごと昇降手段のフリツプ１５で
上昇、下降しているが、昇降手段をインデックステーブ
ルｌＯの下方に設６Ｊることなく、外輪２は外輪着座台
１４に載置して、加熱コイルや組付機構を別の昇降手段
にＪ：す」二。

下方向に昇降させるにうにしてもよい。

Ｇ　発明の効果 以Ｊｌ説明したように本発明ＩＪ複数段の誘導加〃１か
ら成る共振回路を構成ずろ誘導加熱コイルを少なくとも
最終段に備えて、外輪に複数段の加熱を施し、最終段の
誘導加熱コイルにて所定の温度に昇温した後に共振回路
を接続したまま電源を断として外輪の磁化力を漸減する
と共に組付装置によって外輪内周面への転動体の焼度を
行う方法なので、第１には誘導加熱する外輪の最高温度
と好適な焼面温度との差を小さくできるので、加熱ずろ
外輪の外周昇温温度を昇温上限温度以下の低い温度に制
御することができる。従って外輪の硬度や金属組織１機
械的強度並びに応力分布等を低下させることなく焼度を
実施できる。第２には複数段の加熱によりベアリングと
しての特性や耐久性を低下させることなく早い生産タク
トタイムで自動化生産ライン内に焼嵌工程を組み込んで
、高品質で安定した生産性の高い製造ラインを実施する
ことができる。第３にはベアリング外輪に付与されてい
た残留磁気の消磁を焼嵌工程の中で実施するので、残留
磁気が除去されて製品の寿命、耐久性を向」二すると共
に消磁工程を別に設（Ｊろ必要がなく、作業の合理化が
実現する。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、（ｂ）は本発明の実施例に用いられたギ
ーストンヘアリングの外観図および断面図、第２図（ａ
）、（ｂ）は本実施例に用いた組付装置要部の配設位置
関係を示す図で、第３図（ａ）、（ｂ）は本実施例に用
いた共振回路の回路図、第４図は共振回路の減衰振動波
形を示す図、第５図は本実施例におげろ外輪２の温度」
１昇分布を示す図で、第６図（ａ）、（ｂ）は誘導加熱
コイルの電源接続例を示し、第７図は誘導加熱コイルの
複数段の構成にお（ジる焼面温度と外輪の外周最高温度
との差をグラフに表わした図で、第８図は従来技術によ
る温度上昇分布を示した図であり、第９図は外輪と誘導
加熱コイルとの位置関係を示した図である。 ■・・ギーストンベアリング、２・・・ベアリング外輪
、３　ローラ（転動体）、４・・誘導加熱部（誘導加熱
装置）、５・インバータ、６・・・トランス、７　・整
合部、８・・誘導コイル、１０　・インテ、ツクステー
ブル、１４・−外輪着座台、θ。・・・外輪の外周表面
温度、０１・外輪の内周表面温度、Ｏ，・・焼面温度、
θ１、外輪の昇温」１限温度。 虜鰯□ −国

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）外輪の内周に連設する転動体の嵌装に、外輪を加
   熱して嵌装するベアリングの嵌装方法において、複数段
   の誘導加熱コイルを設けて、Ｒ＾２＜４Ｌ／Ｃから成る
   負荷整合回路定数の共振回路を構成する誘導加熱コイル
   を少なくとも最終段に備えた誘導加熱装置により、外輪
   を誘導加熱コイル中に順次移送して複数段の加熱を施し
   、最終段の誘導加熱コイルにて所定の温度に昇温せしめ
   た後に、共振回路を接続したまま電源を断として外輪の
   磁化力を漸減せしめると共に組付装置によって外輪内周
   面への転動体の焼嵌を行うことを特徴としたベアリング
   の嵌装方法。 （但し、誘導加熱共振回路の負荷状態における、Ｒ：抵
   抗値、Ｌ：インダクタンス値、Ｃ：容量値）