JPH07269568A - フランジ付リニアボールベアリングの成型方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 冷間鍛造によって成型する際、欠肉部に材料
を充満補填するようにする。 【構成】 成型粗材２６をダイス３３に嵌め込み、上方
に配置した円環状のパンチ３４を、前記成型粗材２６の
円筒部分に押し込んで、長手方向に成型粗材２６を流動
せしめると共に、内面形状を縮小してマンドレル３２に
押し付け、その最終段階において、前記成型粗材２６の
未押出し部分を圧縮してその未押出し部分の直径を拡大
し、ダイス３３の凹部２９、３１に成型材料を押し込み
充満せしめ、所要の円形フランジ１５の所定形状を成型
する。成型完了後に、ダイス３３から排出して円環状突
出部３０を除去し、最終成型品を得る。フランジが異形
の場合は、一連の冷間鍛造工程中にトリム加工を組み込
む。 【効果】 欠肉部のない、当初の設定通りの成型が可能
となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、機械装置における直動
部分等に装着して、かかる直動部分の円滑かつ高精度の
運動を達成するためのフランジ付リニアボールベアリン
グの成型方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、フランジ付リニアボールベアリン
グ外殻は、フランジ部分を溶接、ロー付け、圧入等の工
程によって外殻に接合することにより製造されてきた。
近年では、以下のような冷間鍛造を主体とした製造工程
が提案されている。すなわち、 第１工程………完成時の鍛造品に途中打ち抜きによって
廃棄する部分を加算した体積にほぼ等しい体積を有する
円柱状の成型素材１（図２２参照）をダイスに嵌め込
み、完成品の内面軌道面の内接円にほぼ等しい直径を有
するパンチで圧縮して底付円筒状の成型粗材２（図２３
参照）を形成する。 第２工程………前記底付円筒状の成型粗材２の底部を打
ち抜いて円筒状の粗材３（図２４参照）を形成する。 第３工程………前記円筒状の粗材３または同一形状寸法
を有する粗材をダイスに嵌め入れ、完成品の内面軌道面
にほぼ等しい形状寸法を有するマンドレルを装着したパ
ンチによって圧縮しダイス下部に配置した押出し用の開
口部と前記マンドレルとの間隙から粗材３を押し出し
て、所期の外径と内面に軌道面を有する管状の部分４を
形成する。この工程において成型された成型粗材５（図
２５参照）において、成型前の円筒状の粗材３と等しい
外径を有する部分は、以後の工程においてフランジ６の
部分として成型する。 第４工程………前記工程において押出された部分の外径
を縮小し、長手方向に引き延ばすと共に、材料を内径方
向に移動せしめ、完成品の内面軌道面の寸法形状を有す
るマンドレルを押し付け、その複製を得るアイヨニング
加工を行ない、その最終段階においてフランジ６となる
部分の材料を圧縮して外径を拡大し、ダイスに設けた凹
部に材料を充満せしめてフランジ６を成型する（図２６
参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
冷間鍛造方法において、第３工程にて、以後の工程でフ
ランジ６として加工される未押出し部分では、図２７に
示すように、円錐状に流動するので、その入口部分では
前工程品における円形の内径がパンチのマンドレルの形
状通りに成型されないで欠肉部７が生ずる問題がある。
また、前記の第４工程では、フランジ６部分は、前工程
の成型品の直径を拡大して成型するために、第３工程に
おけるフランジ６部分に相当する内面の形状の不整は改
善されず、さらに外方に拡大して完成品の内面入り口に
図に示すような欠肉部８を生じる問題があった。本発明
は、以上のような課題を改善するために提案されたもの
で、フランジ付リニアボールベアリング外殻を成型する
際、欠肉等の発生を防止して所望の製品を得ることがで
きるフランジ付リニアボールベアリングの成型方法を提
供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】前記した課題を解決する
ために、本発明は、成型素材を成型型にセットして冷間
鍛造を行うことで、円形フランジ付リニアボールベアリ
ング外殼を成型するフランジ付リニアボールベアリング
の成型方法において、先ず、前方押出し方法によってベ
アリング軌道面の粗形状をもつ円筒部分を成型し、次い
で、軌道面を所定の精度に仕上げるためのアイヨニング
加工を行ない、その最終段階において前工程の未押出し
部分を圧印して円形のフランジを所期の寸法精度に拡大
加工する際、フランジのベアリング軌道面入口の周囲を
円環状に突出するように、成型材料を押出し流動せしめ
て成型し、この円環状突出部を除去して最終成型品を得
ることを特徴とする。また本発明は、成型素材を成型型
にセットして冷間鍛造を行うことで、異形フランジ付リ
ニアボールベアリング外殼を成型するフランジ付リニア
ボールベアリングの成型方法において、前方押出し方法
によってベアリング軌道面の粗形状をもつ円筒部分を成
型すると共に、フランジ部分を円筒形状として成型し、
次いで、軌道面を所定の精度に仕上げるためのアイヨニ
ング加工を行ない、その最終段階において前工程の未押
出し部分を圧印して円形のフランジを形成し、次の工程
において所要のフランジの粗形状に切り落とすトリム加
工を行い、所期の寸法精度に拡大加工する際、フランジ
のベアリング軌道面入口の周囲を円環状に突出するよう
に、成型材料を押出し流動せしめて成型し、この円環状
突出部を除去して最終成型品を得ることを特徴とする。

【０００５】

【作用】成型素材から、前方押出し方法によってベアリ
ング軌道面の粗形状をもつ円筒部分を成型し、次いで、
軌道面を所定の精度に仕上げるためのアイヨニング加工
を行ない、その最終段階において前工程の未押出し部分
を圧印して円形のフランジを所期の寸法精度に拡大加工
する際、フランジのベアリング軌道面入口の周囲を円環
状に突出するように、成型材料を押出し流動せしめて成
型し、この円環状突出部を除去して最終成型品を得るこ
とができる。また、異形のフランジを有する成型品の場
合は、軸受軌道面の粗形状を成型するまでは、以後の工
程においてフランジ部分として成型される部分は円筒形
状として成型し、次の工程において所要のフランジの粗
形状に切り落とすトリム加工を行い、次いで、軌道面を
所定の精度に仕上げるためのアイヨニング加工を行な
い、その最終段階において前工程の未押出し部分を圧印
して異形のフランジを所期の寸法精度に拡大加工する
際、フランジのベアリング軌道面入口の周囲を円環状に
突出するように、成型材料を押出し流動せしめて成型
し、この円環状突出部を除去して最終成型品を得ること
ができる。

【０００６】

【実施例】次に、本発明にかかるフランジ付リニアボー
ルベアリングの成型方法について工程図を示し、以下説
明する。図１、図２に円形フランジ付リニアボールベア
リング１０を示し、このリニアボールベアリング１０
は、機械装置における直動部分１１に装着して、かかる
直動部分１１の円滑かつ高精度の運動を達成するための
ものであり、直動部分１１の直動軸１２を、多数の鋼球
１３を介して直動自在に支持している。すなわち、リニ
アボールベアリング１０は、前記直動軸１２の外径に比
較して大なる内径を有する外殻１４と、この外殻１４の
内周面に多数の鋼球１３を循環移動可能に保持した保持
器（図示省略）とを有する構造のものである。前記外殻
１４は、機械装置等へ取り付けるための円形フランジ１
５と、円筒状の管状部１６とが、一体的な構造となって
いる。

【０００７】かかる外殻１４は、以下に説明する冷間鍛
造方法によって成型される。この冷間鍛造方法は、第１
〜第４の工程からなる。なお、これら第１〜第４の工程
は、それぞれ図４、図６、図８、図１１に示されている
が、これら図において、右半分が工程を開始するときの
状態を示し、左半分にその工程終了時における状態を示
している。

【０００８】先ず、第１工程では、図３に示すような円
柱状、すなわちソリッド状の成型素材１７をダイス１８
に隙間なく嵌め込み、完成時におけるリニアボールベア
リング外殻１４の内面軌道面の最大径円にほぼ等しい直
径を有するパンチ１９で圧縮し、前記成型素材１７をダ
イス１８とパンチ１９の間に押し出して底のある円筒状
の成型粗材２０を形成する（図４参照）。成型完了後、
円筒状の成型粗材２０（図５参照）はダイス１８底部に
配置した突出棒２１によって排出するようにする。

【０００９】第２工程では、円筒状の成型粗材２０の内
径ほどの空間を有するダイス２２に成型粗材２０を載置
して成型粗材２０の底の部分を打ち抜き（図６参照）、
貫通穴を有する円筒粗材２３（図７参照）を形成する。

【００１０】第３工程において、前記円筒粗材２３、も
しくは他の方法で作成した同一寸法形状の円筒状素材
を、内面が完成時の円形フランジ１５と管状部１６に近
似した粗形状のダイス２４に嵌合せしめ、完成時におけ
る内面軌道面の形状に近似した形状と寸法を有するマン
ドレル２５との間隙に円筒粗材２３を押し出してリニア
ボールベアリング外殻１４部分の粗形状を形成する。こ
の際、円筒粗材２３と同じ直径を有する押し残り部分は
以後の工程においてフランジ部分として成型するに充分
な体積に調整する（図８参照）。成型完了後、成型粗材
２６（図９、図１０参照）は、ダイス２４底部に配置し
た突出棒２７によって排出するようにする。かかる第３
工程で得られた成型粗材２６では、完成時の円形フラン
ジ１５のボールベアリング内面軌道面の内面入り口に
は、欠肉部２８が生ずる。

【００１１】そして、第４工程において、円形フランジ
１５の所期の寸法を有する円形の凹部２９と、成型終了
時の円形フランジ１５のボールベアリング内面軌道面の
入り口周囲に円環状突出部３０を形成するための凹部３
１を有し、その中心に配置したリニアボールベアリング
内面軌道面の寸法形状を有するマンドレル３２を装着し
たダイス３３に、マンドレル３２を案内として、前記第
３工程において成型された成型粗材２６を嵌め込み、上
方に配置した円環状のパンチ３４を、前記成型粗材２６
の円筒部分に押し込んで、この円筒部分の外径を縮小せ
しめ、長手方向に成型粗材２６を流動せしめると共に、
内面形状を縮小してマンドレル３２に押し付け、その型
に即した複製を得るアイヨニング加工を行う。その最終
段階において、第３工程において成型された成型粗材２
６の未押出し部分を圧縮してその未押出し部分の直径を
拡大し、ダイス３３の凹部２９、３１に成型材料を押し
込み充満せしめ、所要の円形フランジ１５の所定形状を
成型する（図１１参照）。

【００１２】かかる第４工程において、フランジ部分の
成型が始まる初期において成型粗材２６の中心付近の円
錐形状部分の材料は下方に垂直方向に移動し、マンドレ
ル３２とダイス３３の間に構成した凹部３１に流入する
ことにより、フランジ端面の外方への広がりが抑制さ
れ、第３工程において成型された成型粗材２６の内面入
り口欠肉部２８の外方への拡大を防止し、さらに成型が
進行するに従って前記欠肉部２８に成型粗材２６を押し
込み充満せしめ、さらに余剰の成型粗材２６をマンドレ
ル３２とダイス３３の間に構成した円錐状の凹部３１に
流入せしめて、完成品の所要長さ全体にわたって設計通
りの内面軌道面を保証するように成型を行う。成型完了
後は、成型品（外殻１４）（図１２、図１３参照）はダ
イス３３に残留し、ダイス３３底面に装着した突出棒３
５で排出される。なお、排出されたときの成型品（外殻
１４）には、円環状突出部３０が形成されており、最終
的にこの円環状突出部３０を除去し、最終成型品を得る
ことができる。以上説明したように、かかる冷間鍛造方
法によれば、従来の製造工程において避けることができ
なかった外殻内面軌道面入口の欠肉部２８に成型材料を
充満させることができるので、最終成型品を所望の形状
に成型することができる。

【００１３】以上、円形フランジ付リニアボールベアリ
ング１０を挙げて、成型方法を説明したが、本発明にか
かる成型方法は、図１４、図１５に示すような異形フラ
ンジ付リニアボールベアリング４０の成型する際にも適
用することができる。なお、かかる異形フランジ付リニ
アボールベアリング４０において、円形フランジ付リニ
アボールベアリング１０の構成要素と実質的に同様のも
のには同符号を付すものとする。異形フランジ付リニア
ボールベアリング４０では、円形フランジ付リニアボー
ルベアリング１０における第３工程までの工程と同様の
工程により進行するので、第１〜第３工程の説明は省略
する。

【００１４】第４工程において、図１６に示すように、
４角形状の切刃部４１を有し、且つ完成時における内面
軌道面の形状に近似した寸法を有するマンドレル４２を
配置した下型４３にマンドレル４２を案内として前記の
工程による成型粗材２６を配置し、上方に配置したトリ
ムパンチ４４で前記成型粗材２６の外形を所期の４角形
に切除して成型する。成型完了後、成型粗材４５は上部
トリムパンチ４４に付着するので、パンチ内部に装着し
た突出棒４６によって排出するようにする。前記第４工
程で形成された成型粗材４５において、フランジ２９の
ボールベアリング内面軌道面の内面入り口には、欠肉部
２８が残留しており（図１７参照）、フランジ２９の外
形が完成時の４角形フランジ１５と同様、４角形状に形
成されている（図１８参照）。

【００１５】そして、第５工程で、図１９に示すよう
に、所期の寸法を有する４角形状の凹部４７と、成型終
了時の４角形フランジ１５のボールベアリング内面軌道
面の入り口周囲に円環状突出部４８を形成するための凹
部４９を有し、その中心に配置したリニアボールベアリ
ング内面軌道面の寸法形状を有するマンドレル５０を装
着したダイス５１にマンドレル５０を案内として、前記
第４工程の成型粗材４５を嵌め込み、上方に配置した円
環状のパンチ５２を成型粗材４５の円筒部分に押し込
み、この部分の外径を縮小し、長さ方向に成型材料を流
動せしめると共に、内面形状を縮小して、マンドレル５
０に押し付け、その型に沿った複製を得るアイヨニング
加工を行う。その最終段階において、第４工程において
成型された成型粗材４５の未押出し部分を圧縮してその
未押出し部分の直径を拡大し、凹部４７、４９に成型材
料を押し込み充満せしめ、所要の４角形フランジ１５の
所定形状を成型する。

【００１６】かかる第５工程において、フランジ部分の
成型が始まる初期において成型粗材４５の中心付近にお
ける凹部４９近傍の材料は下方に垂直方向に移動し、マ
ンドレル５０とダイス５１の間に構成した凹部４７に流
入することにより、フランジ端面の外方への広がりが抑
制され、前記成型粗材４５の内面入り口に残留する欠肉
部２８の外方への拡大を防止し、さらに成型が進行する
に従って前記欠肉部２８に成型粗材４５を押し込み充満
せしめ、さらに余剰の成型粗材４５をマンドレル５０と
ダイス５１の間に構成した凹部４７に流入せしめて、完
成品の所要長さ全体にわたって設計通りの内面軌道面を
保証するように成型を行う。成型完了後は、成型品（外
殻１４）（図２０、図２１参照）はダイス５１に残留
し、ダイス５１底面に装着した突出棒５２で排出され
る。なお、排出されたときの成型品（外殻１４）には、
円環状突出部４８が形成されており、最終的にこの円環
状突出部４８を除去し、最終成型品を得ることができ
る。以上のように、本実施例では、従来のように異形に
成型したフランジ部分を冷間鍛造工程の完了後に所要の
異形形状に切除するのではなく、一連の成型工程の途中
にトリム加工を組み入れることで、作業工数の合理化が
可能となる一方、さらに従来方法で避けることが出来な
かったリニアボールベアリング外殻４０内面軌道面入り
口の欠肉部２８に対して材料を充満補填することによ
り、最終的に欠肉部のない成型品を得ることができるの
である。

【００１７】

【発明の効果】以上の通り、本発明にかかる成型方法に
よれば、円形フランジ成型初期において、成型粗材中心
付近の粗材を垂直にフランジ方向に移動せしめて内面軌
道面の入り口部分に薄い環状に流動せしめて欠肉部に材
料を充満補填することができるので、フランジ部分を含
めて製品全体の長さに渡って軌道面の成型を当初の設定
通り成型することが可能となる。また、フランジを異形
のものに成型する場合、従来のように異形に成型したフ
ランジ部分を冷間鍛造工程の完了後に所要の異形形状に
切除するのではなく、一連の成型工程の途中にトリム加
工を組み入れることで、作業工数の合理化が可能とな
る。

【００１８】

【図面の簡単な説明】

【図１】円形フランジ付リニアボールベアリングを機械
装置等の直動部に装着したところを示す断面説明図であ
る。

【図２】図１に示す円形フランジ付リニアボールベアリ
ングの機械装置等の直動部に取付け状態を示す平面説明
図である。

【図３】円形フランジ付リニアボールベアリングの外殻
を冷間鍛造により成型するための成型素材の側面説明図
である。

【図４】図３に示す成型素材から底付円筒状粗材を形成
する、冷間鍛造のうちの第１工程を示した模式的な断面
説明図である。

【図５】図４に示す第１工程によって形成した底付円筒
状粗材の断面説明図である。

【図６】図５に示す底付円筒状粗材から円筒状粗材を形
成する、冷間鍛造のうちの第２工程を示した模式的な断
面説明図である。

【図７】図６に示す第２工程によって形成した円筒状粗
材の断面説明図である。

【図８】図７に示す円筒状粗材から成型粗材を形成す
る、冷間鍛造のうちの第３工程を示した模式的な断面説
明図である。

【図９】図８に示す第３工程によって形成した成型粗材
の断面説明図である。

【図１０】図９に示す成型粗材の平面説明図である。

【図１１】図１０に示す成型粗材から成型品を形成す
る、冷間鍛造のうちの第４工程を示した模式的な断面説
明図である。

【図１２】図１１に示す第４工程によって形成した成型
品の断面説明図である。

【図１３】図１２に示す成型品の平面説明図である。

【図１４】異形フランジ付リニアボールベアリングを機
械装置等の直動部に装着したところを示す断面説明図で
ある。

【図１５】図１４に示す異形フランジ付リニアボールベ
アリングの機械装置等の直動部に取付け状態を示す平面
説明図である。

【図１６】成型粗材から成型品を形成する、冷間鍛造に
フランジのトリム加工を組み入れた第４工程を示す模式
的な断面説明図である。

【図１７】図１６に示す第４工程によって形成した成型
品の断面説明図である。

【図１８】図１７に示す成型品の平面説明図である。

【図１９】第５工程を示した模式的な断面説明図であ
る。

【図２０】図１９に示す第５工程によって形成した成型
品の断面説明図である。

【図２１】図２０に示す成型品の平面説明図である。

【図２２】円形フランジ付リニアボールベアリングの外
殻を従来における冷間鍛造方法により成型するための成
型素材の側面説明図である。

【図２３】冷間鍛造方法のうちの第１工程によって形成
した底付円筒状粗材の断面説明図である。

【図２４】冷間鍛造方法のうちの第２工程によって形成
した円筒状粗材の断面説明図である。

【図２５】冷間鍛造方法のうちの第３工程によって形成
した成型粗材の断面説明図である。

【図２６】冷間鍛造方法のうちの第４工程によって形成
した成型品の断面説明図である。

【図２７】冷間鍛造方法のうちの第４工程によって成型
品を形成する際に生ずる問題点を説明するための図であ
る。

【符号の説明】

１０ 円形フランジ付リニア
ボールベアリング １１ 直動部分 １２ 直動軸 １３ 鋼球 １４ 外殻 １５ 円形フランジ １６ 管状部 １７ 成型素材 １８、２２、２４、３０、３３ ダイス １９、３４、５２ パンチ ２０ 成型粗材 ２１、２７、３５、４６ 突出棒 ２３ 円筒粗材 ２５、２９、３２、４２、５０ マンドレル ２６、４５ 成型粗材 ２８ 欠肉部 ２９、３１、４７、４９ 凹部 ３０、４８ 円環状突出部 ４０ 異形フランジ付リニア
ボールベアリング ４１ 切刃部 ４３ 下型 ４４ トリムパンチ ５１ ダイス

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 成型素材を成型型にセットして冷間鍛
   造を行うことで、円形フランジ付リニアボールベアリン
   グ外殼を成型するフランジ付リニアボールベアリングの
   成型方法において、先ず、前方押出し方法によってベア
   リング軌道面の粗形状をもつ円筒部分を成型し、次い
   で、軌道面を所定の精度に仕上げるためのアイヨニング
   加工を行ない、その最終段階において前工程の未押出し
   部分を圧印して円形のフランジを所期の寸法精度に拡大
   加工する際、フランジのベアリング軌道面入口の周囲を
   円環状に突出するように、成型材料を押出し流動せしめ
   て成型し、この円環状突出部を除去して最終成型品を得
   ることを特徴とするフランジ付リニアボールベアリング
   の成型方法。
2. 【請求項２】 成型素材を成型型にセットして冷間鍛
   造を行うことで、異形フランジ付リニアボールベアリン
   グ外殼を成型するフランジ付リニアボールベアリングの
   成型方法において、前方押出し方法によってベアリング
   軌道面の粗形状をもつ円筒部分を成型すると共に、フラ
   ンジ部分を円筒形状として成型し、次いで、軌道面を所
   定の精度に仕上げるためのアイヨニング加工を行ない、
   その最終段階において前工程の未押出し部分を圧印して
   円形のフランジを形成し、次の工程において所要のフラ
   ンジの粗形状に切り落とすトリム加工を行い、所期の寸
   法精度に拡大加工する際、フランジのベアリング軌道面
   入口の周囲を円環状に突出するように、成型材料を押出
   し流動せしめて成型し、この円環状突出部を除去して最
   終成型品を得ることを特徴とするフランジ付リニアボー
   ルベアリングの成型方法。