JPH03292416A - 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

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JPH03292416A
JPH03292416A JP2095575A JP9557590A JPH03292416A JP H03292416 A JPH03292416 A JP H03292416A JP 2095575 A JP2095575 A JP 2095575A JP 9557590 A JP9557590 A JP 9557590A JP H03292416 A JPH03292416 A JP H03292416A
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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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、ベツ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かり軸受等に使用さ
れる軸受用ローラの製造方法に関する。
〔従来の技術〕
第3.4図に示すように、ベツド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かり軸受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。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、前記直動転かり軸受7における案内レー
ル1,3とローラ5との間は、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l,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閂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。
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ップリングすると、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
〔課題を解決するための手段〕
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ップ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。
前記タップ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.
10μmにすると好適である。
C作用〕 ところで、軸受用ローラを、前記の直動案内軸受に通用
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
圧に不均一が生起され、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。
しかしながら、直動転か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I、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にし
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周面をタップリングするこ
とにより、所定の面粗さを得て仕上げとする。タップリ
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は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。
〔実施例〕
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
の直動転か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(同へ方向
)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板上の
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
っ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
をタップ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。
前記のよう乙こ、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。
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(、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、直動転か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、こ
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の前後であっても、
円周方向の面粗さが中心線平均粗さにおいて0.05〜
0.10tIm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。
〔発明の効果〕
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ップ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
でタップ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。
【図面の簡単な説明】
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図は直動転か
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、訃・・・・・ローラ、7・
・・・・・軸受。 第1図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (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ップリングす
    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。
  2. (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。
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