JPH0596463A - ベアリングの円筒コロの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ベアリング寿命が向上する円形端面に中凹み
を形成した円筒コロを加工、製造する。 【構成】 円柱状素材に対して周面研削、端面研磨を行
い、遠心バレル加工又は傾斜した円筒容器の回転による
加工を行って円形端面に中凹み３、3aを形成し、再度周
面研削を行うことによって、円形端面に中凹み３、3aを
形成した新規形状の円筒コロを効率良く加工、製造す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、クロスローラーベアリ
ングに使用する円筒コロの形状改良を行った新規形状で
ある円形端面に、中凹みを形成した円筒コロの形状加工
を行う様にしたベアリングの円筒コロの製造方法に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、クロスローラーベアリングに使用
する円筒コロは円柱体のものを使用していたが、かかる
円筒コロをクロスローラーベアリングに配列し使用した
場合には、円筒コロの平面状の円形端面が外輪と内輪の
ローラー転走面に接触し、長時間使用の時、或いは軸の
直角方向に大きな荷重が作用した時には、外輪のローラ
ー転走面或いは円筒コロに異常な摩耗が生じ、傷が発生
して剥離状態となり、かかる傷部分の損傷が進行して回
転不能となり、ベアリング寿命が短命化する欠点を有し
ていた。

【０００３】そこで、ベアリング寿命が長命化する様
に、円筒コロの軸端で直角方向に位置する円形端面にお
いて中凹み状態の円筒コロを開発したが、従来の平面状
の円形端面の円筒コロの製造方法では加工、製造不可能
であった。

【０００４】因みに、従来の円筒コロの製造方法を下記
に示すと、先ず材料（特殊鋼）を所定長さにヘッダー成
形等により切断し、かかる円柱状素材を焼入れし、その
後センタレスグラインダ（一般名称）を使用して、１／
１００ｍｍ単位で外周表面を削ることにより周面研削を
行って、素材の外周面に真円度を出すと共に外径を一定
となる様に加工し（寸法を揃え）、しかる後ガードナー
（両端研削盤の一般名称）を使用して円柱状素材の軸端
で直角方向に位置する両側の円形端面の両面を同時に擦
り付けて端面研磨を行って、素材の円形端面の精度を出
す様に平面研磨を行い、かかる平面研磨により表面粗さ
を研磨作用で滑沢と成し、外周面に対して円形端面の直
角度を出し、更に円形端面における全部分の平坦度（端
面ブレ）を補正し、最後に製品である円筒コロの必要外
径とする様にミクロン単位＋０−α（１〜３）の外径研
磨仕上げをセンタレスグラインダにより行っていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、ベアリング
寿命が向上する円形端面に中凹みを形成した新規形状の
円筒コロを効率良く加工、製造する様にしたベアリング
の円筒コロの製造方法を提供せんとするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記従来技術
に基づく、従来の円筒コロはベアリング寿命が短いため
に、新規形状に開発された円筒コロは従来形状の円筒コ
ロの製造方法では加工、製造不可能な課題に鑑み、円柱
状素材に対して周面研削、端面研磨を行い、遠心バレル
加工又は傾斜した円筒容器の回転による加工を行って円
形端面に中凹みを形成し、再度周面研削を行うことによ
って、円形端面に中凹みを形成した新規形状の円筒コロ
を効率良く加工、製造する様にして、上記課題を解決せ
んとしたものである。

【０００７】

【作用】本発明にあっては、円柱状素材に対して周面、
端面研磨を行った後に、遠心バレル加工又は傾斜した円
筒容器の回転による加工を行うことにより、円形端面に
中凹みを形成し、かかる中凹みにより潤滑油を介在させ
たり、円筒コロの姿勢を良好にしてクロスローラーベア
リングの摩耗を減少させ、又上記した加工、製造方法で
円筒コロの表面硬化を行ったり、微小な多数の凹凸を形
成して油溜りを形成することによりクロスローラーベア
リングの摩耗を減少させ、円筒コロの大量生産を可能に
する。

【０００８】

【実施例】以下本発明の一実施例を図面に基づいて説明
すると、１は本発明に係る製造方法により新規形状に製
造、加工された円筒コロ（ベアリングの転動体であり、
シリンドリカルローラーとも称され、ＪＩＳ規定では円
筒コロ）であり、該円筒コロ１は略円柱状を成すと共
に、軸端で軸の直角方向に位置する円形端面２、2aの中
央部がミクロン単位で中凹み３、3aとなっており、円筒
コロ１の断面形状で置き換えて説明すれば、円柱部を形
成する外周面４から円形端面２、2aに至る角部ではＲ部
５、5aを形成し、該Ｒ部５、5aに続いて緩やかに陥没す
る様に中凹み３、3aを形成しており、円形端面２、2aの
全体から見れば環状のＲ部５、5aの頂点が最も高く、環
状のＲ部５、5aの中央部に中凹み３、3aが位置してい
る。

【０００９】尚、略円柱状の円筒コロ１の長さと外径
（直径）を比較すると、後述する様に旋回ベアリング
（クロスローラーベアリング）に組み込まれるために、
長さと直径は略同一であるが、厳密には直径の方が若干
（例えば0.２５ｍｍ）大きく、捻りに対する対応力が大
きい。

【００１０】そして、上記円筒コロ１は旋回ベアリング
の１種であって耐荷重性があり、捻りに強く、軸の直角
方向に大きな荷重が作用する軸受として使用されるクロ
スローラーベアリング６に多数使用されており、かかる
クロスローラーベアリング６は内周面の円周方向に沿っ
て二条のローラー転走面７、7aを有する外輪８と、ロー
ラー転走面７、7aに相対面する二条のローラー転走面
９、9aを有する内輪10と、相対面する二組のローラー転
走面７、7a、９、9a間に配列される多数の円筒コロ１
（ローラー）から構成されている。

【００１１】又、上記した多数の円筒コロ１の配列に際
して、互いに隣接する円筒コロ１は９０度づつ傾斜方向
を異ならせると共に、各円筒コロ１間にはスキュー防止
と円筒コロ１の相互接触防止を図るためスペーサリテー
ナ11が介装されている。

【００１２】次に本発明に係る新規形状であるベアリン
グの円筒コロの製造方法について説明すると、先ず、高
炭素クロム軸受鋼（ベアリングの一般材料）の様な特殊
鋼から成る棒状体の材料を、加工後の製品状態の円筒コ
ロ１より若干長い所定長さにヘッダー成形等により切断
し、かかる円柱状の素材（切断された材料）を例えば８
００度Ｃで焼入れする。

【００１３】その後、センタレスグラインダを使用して
１／１００ｍｍ単位で外周表面を削ることにより円筒コ
ロ１の外周面４の周面研削を行って、素材の外周面４に
真円度を出すと共に、加工後の製品状態の円筒コロ１よ
り若干大きい外径に加工しており、かかる外周面４の周
面研削時における若干の大径部分は後工程における２回
目の外周面４の周面研削時の削り代の一部に該当する。

【００１４】しかる後ガードナー（両端研削盤）を使用
して、円柱状素材の軸端で直角方向に位置する両側の円
形端面２、2aの両面を同時に擦り付けて端面研磨を行っ
て、素材の円形端面２、2aの精度を出す様に平面研磨を
行い、かかる平面研磨により外周面４に対して円形端面
２、2aの直角度を出し、同時に表面粗さを所定精度の滑
沢さと成し、更に円形端面２、2aにおける全部分の平坦
度（端面ブレ）を所定精度に補正しており、この様な端
面研磨が終了した状態では円形端面２、2aは平面状であ
ると共に、円形端面２、2aと外周面４の角部は略直角と
なっており、必要に応じてかかる直角部に面取りを行
う。

【００１５】尚、端面研磨終了後における円形端面２、
2aの形状としては、平面状の他に図１６に図示する様に
膨出形状としても良く、かかる膨出形状の加工方法とし
ては上記したガードナーにおいて砥石部を傾斜させて行
う。

【００１６】次に、上記加工により略所望形状に加工し
た半製品の多数個の円柱状素材を、遠心バレル加工機12
のバレル13、13a …内に投入すると共に、該バレル13、
13a…内に１ｍｍ弱程度の砥粒（円柱状素材に比較して
少量）を混入し、公転速度（自転速度も同一）が１００
ＲＰＭ程度で数時間の運転を行う。

【００１７】ここで、上記遠心バレル加工機12の構成の
概略を説明すると、本願に使用する遠心バレル加工機12
は遠心バレル研磨機と略同一構成であり、フレーム14、
14a に回転軸15を取付け、該回転軸15に一対の回転円板
16、16a を固定すると共に、チェーン17を介してモータ
ー18で回転自在と成し、又回転円板16、16a に枢軸19、
19a …を介して４個のバレル13、13a …を回転自在に取
付け、回転軸15と枢軸19、19a …間にチェーン20、20a
…を設けている。

【００１８】又、上記の遠心バレル加工機12のバレル1
3、13a…は断面６角形状でバレル13、13a …の内面には
ゴム材、ウレタン等を貼着しておらず鉄槽が露出してお
り、そしてモーター18の駆動により回転円板16、16a が
回転すると共に、チェーン20、20a …によりバレル13、
13a …は回転円板16、16a に対して回転し、即ちバレル
13、13a …は公転すると共に自転する。

【００１９】そして、バレル13、13a …の公転によりバ
レル13、13a …内の多数の円筒コロ１（円柱状素材）は
バレル13、13a …の内面（バレル13、13a …の下側に限
らず遠心バレル加工機12における外周側）に遠心力で押
圧され、同時にバレル13、13a …の自転によりバレル1
3、13a …内で多数の円筒コロ１はその表層部等で流動
し、円筒コロ１がバレル13、13a …内面に接触する研磨
作用（上記の様にゴム材等非貼着の方が効率が良い）、
多数の円筒コロ１が相互に接触する衝突、加工、研磨作
用、円筒コロ１とバレル13、13a …、円筒コロ１相互間
に砥粒が介在することによる加工、研磨作用により、円
形端面２、2a、外周面４、円形端面２、2aと外周面４の
角部が強烈な衝突、加工、研磨力により新規形状の円筒
コロ１の中間形状に加工される。

【００２０】この様な強烈な衝突、研磨による加工作用
が発生し、一般的なバレル研磨作用である表面研磨（円
筒コロ１の全体）、Ｒ付け（円形端面２、2aと外周面４
の直角部、Ｒ部５、5a）が行われると共に遠心力、圧迫
力が作用した遠心バレル加工作用により、円筒コロ１の
円形端面２、2a及び外周面４において円筒コロ１とバレ
ル13、13a …の内面が接触して、且つ多数の円筒コロ１
が相互に衝突、接触して表面が叩かれ、押圧されて両者
の中央部がミクロン単位の＋０−αの中凹み３、3a状態
（ひょうたん型）となる（外周面４については図示せ
ず）。

【００２１】上記の様に遠心バレル加工で円形端面２、
2a及び外周面４に中凹み３、3aを設ける様に加工した円
筒コロ１を、センタレスグラインダを使用してミクロン
単位で外周面４の外径研磨を行い、この時に外周面４に
発生した中凹み（図示せず）を解消する様に、外周面４
における中凹みを基準とした外径部分（上記の１回目の
外径研磨における削り代に相当する）を研削して外周面
４を円柱状と成し、更に製品である円筒コロ１の必要外
径＋α（１〜２ミクロン）に外径研削し、最後に回転バ
レル研磨機21のバレル22内に多数の円筒コロ１を投入
（必要に応じて砥粒、コンパウンドを投入し、然も砥
粒、コンパウンドを大量に投入する場合もある）し、円
筒コロ１の円形端面２、2a及び外周面４の全面を１〜２
ミクロン研削して主に遠心バレル加工で発生した円筒コ
ロ１の全面（特に円形端面２、2a）の荒れを削り、研磨
仕上げを行う。

【００２２】又、上記の遠心バレル加工機12を使用した
加工、製造方法では円筒コロ１の外径で１０φ〜１２φ
程度が限界であり、１０φ程度以上の円筒コロ１では次
の様な加工、製造方法となるが、上記した遠心バレル加
工機12の加工、製造方法においては円筒コロ１の外径が
１０φ〜１２φ以上になると円筒コロ１の全体及び中凹
み３、3aの形状加工が歪になり、その理由は円筒コロ１
の形状、自重が大きく遠心力による強烈な圧迫力、加工
力が大きくなり、その結果大きな凹みが発生したり所望
の形状にならず且つ修正が困難となり、遠心バレル加工
機12を使用した加工、製造方法では円筒コロ１の大きさ
に限界があるが、後述する別の加工工程では圧迫力、加
工力が小さく円形端面２、2aに中凹み３、3aを形成した
所望の形状が得られるのである。

【００２３】そして、円筒コロ１の外径が１０φ程度以
上の円筒コロ１の加工、製造方法においては、先ず小さ
な円筒コロ１と同様に、所定長さの円柱状素材を切断に
より製造し、かかる素材を焼入れし、外周面４の周面研
削を行い、円形端面２、2aの端面研磨を行う半製品工程
までは同一で、遠心バレル加工工程に代えて傾斜した円
筒容器23を回転させる加工工程を採用し、最終段階の外
径研磨工程、仕上げ工程は前記と同様の研磨工程を行
う。

【００２４】上記の円筒容器23による加工工程において
は、上部前面が開口した内面が円形状の壷型（底部が凹
球面状）の円筒容器23を傾斜させ自転させて使用し、円
筒容器23内に多数個の円筒コロ１を投入し、磨き作用を
有する４００番（粒子径１／４００ｍｍ）のコンパウン
ド（円柱状素材に比較して少量）を混入して円筒容器23
を回転させれば、該円筒容器23内底部の円筒コロ１は円
筒容器23の内周面に沿って擦って移動すると共に、多数
の円筒コロ１の一部は上層（表層部）を流動し、円筒コ
ロ１相互の接触、弱い衝突が発生し、緩やかに円形端面
２、2aに中凹み３、3aが形成され、上記した遠心バレル
加工機12の様な強烈な衝突が減少して円筒コロ１の全面
には大きな凹みが発生せず、良好な中凹み３、3aが形成
されるのである。

【００２５】尚、上記した円筒容器23による加工は数時
間単位で行われ、又円筒容器23の内周面にはゴム材、ウ
レタン等を貼着しておらず、又円筒容器23内に投入され
たコンパウンドは円筒コロ１と円筒容器23の内面接触、
円筒コロ１相互の接触時に介在して加工作用を助長す
る。

【００２６】次に本発明に係る円筒コロを使用したクロ
スローラーベアリングの作用について説明すると、ベア
リング寿命が長命化する理由は２種類が推測され、第１
番目には円筒コロ１の加工、製造方法に起因しており、
即ち円筒コロ１の加工、製造過程において遠心バレル加
工機12又は円筒容器23で円筒コロ１相互の衝突による研
削作用を行っているために円筒コロ１の表面が加工硬化
しているためであり、詳しくは遠心バレル加工機12の場
合には円筒コロ１相互等で強烈な衝撃により円筒コロ１
の表面を叩いて、表面を細かく研削すると共に微小な凹
凸を発生させ、この作用で中凹み３、3aを形成すると共
に、円筒コロ１の表面を塑性変形させ、かかる加工作用
により加工以前よりも表面硬化する。

【００２７】又、円筒容器23の場合には円筒コロ１の自
重により衝突作用が大きくなって円筒コロ１の表面を叩
いて遠心バレル加工機12と同様に塑性変形させて表面硬
化し、これらの加工硬化、表面硬化の結果、円筒コロ１
をクロスローラーベアリング６に組み込んで使用した際
に、円筒コロ１の疲れ強さと耐摩耗性が増加し、円筒コ
ロ１の摩耗を防止し、これに応じて外輪８の摩耗も防止
してクロスローラーベアリング６が摩耗せず長寿命化す
る。

【００２８】又、上記した様に遠心バレル加工機12又は
円筒容器23による加工時には、円筒コロ１相互の衝撃に
より表面硬化（槌打効果、ピーニング効果）を発生させ
ているが、かかる作用と同時に円筒コロ１の表面には微
小な凹凸（図示せず）が無数に発生しており、かかる凹
凸が油溜めとなり、円筒コロ１とローラー転走面７、7
a、９、9aに潤滑油を供給して滑りを円滑にすると共に
摩耗を減少させる作用も発生している。

【００２９】又、第２番目の長命化の理由としては、円
筒コロ１の円形端面２、2aに中凹み３、3aを形成してい
ることから発生しており、円筒コロ１と外輪８の関係に
おいては、円筒コロ１の円形端面２、2a面と外輪８の内
面の間に中凹み３、3aの存在により間隙が多く形成さ
れ、かかる間隙が油溜めとなり円筒コロ１が回転、移動
しても円筒コロ１と外輪８の間には充分なる潤滑油が存
在して円滑な回転を行うのである。

【００３０】又、円筒コロ１と外輪８及び内輪10の接触
部について考察すると、従来における円筒コロａと内輪
の関係では円筒コロａの円形端面ｂが平面で内輪が円形
のために、円筒コロａの円形端面ｂにおいて直径方向の
線接触（図面中、接触部ｔと表示）となると共に、円筒
コロａと外輪の関係では２点の点接触（図面中、接触部
ｔ２、ｔ３と表示）となり、他方本願の新規形状による
円筒コロ１における円筒コロ１と内輪10の関係では円筒
コロ１の円形端面２、2aに中凹み３、3aを形成している
ために、円筒コロ１の円形端面２、2aに形成されたＲ部
５、5aの頂点において２点の点接触（図面中、接触部
Ｔ、Ｔ１と表示）となると共に、円筒コロ１と外輪８の
関係では従来と同様の２点の点接触（図面中、接触部Ｔ
２、Ｔ３と表示）となる。

【００３１】そこで、本願と従来の円筒コロ１の円形端
面２、2aの形状相違において、円筒コロ１と外輪８の関
係が略同一であるにも係わらず、外輪８のローラー転走
面７、7aの内面が摩耗することについては、内輪10にお
ける接触部が線（従来の接触部ｔ）から点（本願の接触
部Ｔ、Ｔ１）となるために、かかる接触部Ｔ、Ｔ１に充
分に油膜形成が出来、本願では円筒コロ１の姿勢を良好
な状態で維持出来、円筒コロ１と外輪８では２点接触
（接触部Ｔ２、Ｔ３）を維持して良好な滑りを可能とす
ることに対して、従来形状では内輪と円筒コロａの接触
部ｔが線接触であるために油切れ、不足状態となって円
滑に滑らず、そのためにスペーサリテーナが存在してい
るにも係わらず円筒コロａの姿勢が悪化して外輪に対す
る円形端面ｂの２点接触（接触部ｔ２、ｔ３）が回転方
向における後方側の１点接触（接触部ｔ３）となり、ク
ロスローラーベアリングを使用する軸受では大きな荷重
が作用する場所であるために、円形端面ｂの１点接触部
ｔ３に荷重と遠心力の両者が作用して外輪が摩耗するも
のと推測される。

【００３２】

【発明の効果】要するに本発明は、円柱状素材の外周面
研削を行うと共に端面研磨を行い、遠心バレル加工にて
円形端面２、2aに中凹み３、3aを形成し、再度外周面４
の周面研削を行う様にしたので、円形端面２、2aに中凹
み３、3aを形成した新規形状の円筒コロ１の加工、製造
が出来、かかる円筒コロ１の加工時に発生する表面硬
化、微小な凹凸及び中凹み３、3aで潤滑油を潤沢に供給
出来、且つ円筒コロ１とクロスローラーベアリング６の
接触部の本願と従来における変化に応じて発生する潤滑
油の供給状況、円筒コロ１の姿勢保持等の原因により、
クロスローラーベアリング６の寿命を向上することが出
来、又円筒コロ１の加工工程に必要とする機械器具は従
来の円筒コロ１の製造機械及び一般的なバレル研磨機を
転用することが出来るため、特殊技術を必要とせず簡単
に大量生産することが出来、又本願の特徴である遠心バ
レル加工機12の運転中は作業員が必要なくコストアップ
を防止出来、又最後に回転バレル研磨により仕上げ加工
を行う様にしたので、遠心バレル加工機12による加工で
円筒コロ１の表面に発生した表面粗さの仕上げが出来
る。

【００３３】又、１０φ程度以上の大きな円筒コロ１は
その自重、遠心バレル加工機12の大きな加工力では歪に
なったりして加工出来なかったが、請求項１における遠
心バレル加工機12の加工に代えて、傾斜した円筒容器23
の回転による加工を行って円形端面２、2aに中凹み３、
3aを形成する様にしたので、クロスローラーベアリング
６を長命化出来る所定の新規形状に円筒コロ１を最適に
加工することが出来、又円筒容器23の運転中は作業員が
必要なく円筒コロ１を大量に人手を介さず加工すること
が出来る等その実用的効果甚だ大なるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る円筒コロの拡大断面図である。

【図２】クロスローラーベアリングの斜視図である。

【図３】クロスローラーベアリングの要部一部断面図で
ある。

【図４】クロスローラーベアリングにおいてその一部を
切り欠いた平面図である。

【図５】クロスローラーベアリングにおける円筒コロの
配列状態を示す要部一部断面図である。

【図６】円筒コロと内外輪転走面の接触状態を示すクロ
スローラーベアリングの断面図である。

【図７】円筒コロと外輪転走面の接触状態を示すクロス
ローラーベアリングの要部拡大断面図である。

【図８】従来の円筒コロにおける円筒コロと内輪転走面
の接触部を表示する要部拡大斜視図である。

【図９】従来の円筒コロにおける円筒コロと外輪転走面
の接触部を表示する要部拡大背面斜視図である。

【図１０】本願の円筒コロにおける円筒コロと内輪転走
面の接触部を表示する要部拡大斜視図である。

【図１１】本願の円筒コロにおける円筒コロと外輪転走
面の接触部を表示する要部拡大背面斜視図である。

【図１２】遠心バレル加工機の概略機構を示す正面図で
ある。

【図１３】図１２の遠心バレル加工機の概略機構を示す
側面図である。

【図１４】円筒容器の概略機構を示す側面断面図であ
る。

【図１５】回転バレル研磨機の概略機構を示す正面図で
ある。

【図１６】端面研磨終了後における円形端面が膨出形状
なる円柱素材の円形端面部の直径方向の形状の詳細図で
ある。

【図１７】円形端面に中凹みを形成した円筒コロの直径
方向の形状の詳細図である。

【符号の説明】

１ 円筒コロ ２、2a 円形端面 ３、3a 中凹み ４ 外周面 ５、5a Ｒ部 ６ クロスローラーベアリング ７、7a ローラー転走面 ８ 外輪 ９、9a ローラー転走面 10 内輪 11 スペーサリテーナ 12 遠心バレル加工機 23 円筒容器

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円柱状素材の外周面研削を行うと共に端
   面研磨を行い、遠心バレル加工にて円形端面に中凹みを
   形成し、再度外周面の周面研削を行い、最後に回転バレ
   ル研磨により仕上げ加工を行う様にしたことを特徴とす
   るベアリングの円筒コロの製造方法。
2. 【請求項２】 円柱状素材の外周面研削を行うと共に端
   面研磨を行い、傾斜した円筒容器の回転による加工にて
   円形端面に中凹みを形成し、再度外周面の周面研削を行
   い、最後に回転バレル研磨により仕上げ加工を行う様に
   したことを特徴とするベアリングの円筒コロの製造方
   法。