KR20070067730A - 볼 베어링의 제조 설비 및 슈퍼피니싱 가공 장치 - Google Patents

볼 베어링의 제조 설비 및 슈퍼피니싱 가공 장치 Download PDF

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KR20070067730A
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나츠키 센스이
슈지 죠니시
요스케 이리에
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닛본 세이고 가부시끼가이샤
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Abstract

컴퓨터에 의하여 구성하는 제어 수단 (6) 에 매칭 장치 (32) 의 검출부를, 외륜 궤도 및 내륜 궤도의 직경의 측정치를 나타내는 검출 신호의 송출이 가능하도록 접속한다. 또한, 이 제어 수단 (6) 에, 외륜용 제 2 연삭 가공 장치 (24) 와 외륜용 슈퍼피니싱 가공 장치 (25a) 와 내륜용 제 2 연삭 가공 장치 (26) 와 내륜용 슈퍼피니싱 가공 장치 (28a) 를, 제어 신호의 수취가 가능하도록 접속한다. 상기 제어 수단 (6) 은, 상기 검출부에서 측정된 외륜 궤도 및 내륜 궤도의 직경의 측정치에 기초하여, 외륜과 내륜 중 적어도 일방의 궤도륜의 궤도면을 가공하기 위한, 연삭 가공 장치 (24) (또는 26) 및 슈퍼피니싱 가공 장치 (25a) (또는 28a) 에서 각각 설정되어 있는 직경 가공 목표치에 시프트량을 부여한다.
볼 베어링, 슈퍼피니싱 가공.

Description

볼 베어링의 제조 설비 및 슈퍼피니싱 가공 장치{MANUFACTURING FACILITY AND SUPER FINISHING APPARATUS FOR BALL BEARING}
이 발명은, 볼 베어링의 궤도륜을 가공하기 위한 궤도륜 가공 설비와, 이 궤도륜과 볼을 조합하는 조립 설비를 갖는 볼 베어링 제조 설비의 개량, 및 이 제조 설비에 사용하는 슈퍼피니싱 가공 장치의 개량에 관한 것이다.
볼 베어링으로서, 도 6 에 나타내는 바와 같은 구조가 알려져 있다. 또한, 이 도 6 은, 후술하는 바와 같이 베어링 간극을 과장하여 나타내고 있다. 이 볼 베어링은, 서로 동심에 배치된 외륜 (1) 과 내륜 (2) 사이에 복수 개의 볼 (3, 3) 을 설치하여 이루어진다. 이 중 외륜 (1) 의 내주면에 외륜 궤도 (4) 를, 내륜 (2) 의 외주면에 내륜 궤도 (5) 를, 각각 전체 둘레에 걸쳐서 형성하고 있다. 상기 각 볼 (3, 3) 은, 유지기 (도시 생략) 에 의하여 유지된 상태에서, 상기 외륜 궤도 (4) 와 내륜 궤도 (5) 사이에 구름 가능하게 배치되어 있다. 그리고, 이 구성에 의하여, 상기 외륜 (1) 과 내륜 (2) 의 상대 회전을 자유롭게 하고 있다. 또한, 이 외륜 (1) 의 양 단부 내주면과 내륜 (2) 의 양 단부 외주면 사이에, 각각이 시일 부재인, 1 쌍의 시일 링 (도시 생략) 을 설치함으로써, 상기 복수 개의 볼 (3, 3) 을 설치한 내부 공간 (8) 의 양 단부를 밀봉하고 있다. 또한, 이 내부 공간 (8) 내에, 윤활을 위한 그리스를 봉입하고 있다.
이와 같은 볼 베어링을 제조하기 위하여, 종래부터 예를 들어, 도 7 에 그 조합을 나타내는 볼 베어링의 제조 설비를 사용하는 것이 고려되고 있다. 이 제조 설비를 사용하여 볼 베어링을 제조하는 경우, 먼저, 선삭 가공 공정으로서, 선삭 가공 장치 (20) 에 의하여, 봉 형상 또는 관 형상의 재료 (궤도륜용 소재) 에 선삭 가공을 실시하고, 다음으로, 열처리 공정으로서, 열처리 장치 (21) 에 의하여, 이 재료에 열처리를 실시함으로써, 대략적인 형상을 갖는 외륜 (1) 또는 내륜 (2) (도 6) 을 얻는다. 그리고, 외륜용 제 1 연삭 가공 공정으로서, 외륜용 제 1 연삭 가공 장치 (연삭반) (22) 에 의하여, 이 외륜 (1) 에, 평면 연삭 가공과 외주면의 연삭 가공을 실시함과 함께, 이것과 병행하여, 내륜용 제 1 연삭 가공 공정으로서, 내륜용 제 1 연삭 가공 장치 (연삭반) (23) 에 의하여, 상기 내륜 (2) 에 평면 연삭 가공을 실시한다.
다음으로, 이와 같이 가공한 외륜 (1) 과 내륜 (2) 을, 각각 볼 베어링 자동 제조 설비 (19) 를 구성하는, 복수 조의 궤도륜 자동 가공 설비 (9, 9) 중 1 조의 궤도륜 자동 가공 설비 (9) 로 이송한다. 이들 각 조의 궤도륜 자동 가공 설비 (9) 는, 외륜 자동 가공 설비 (10) 와 내륜 자동 가공 설비 (11) 로 이루어진다. 이 중 외륜 자동 가공 설비 (10) 는, 외륜용 제 2 연삭 가공 장치 (연삭반) (24) 와, 외륜용 슈퍼피니싱 가공 장치 (슈퍼피니싱반) (25) 를 구비하고, 상기 내륜 자동 가공 설비 (11) 는, 내륜용 제 2, 제 3 연삭 가공 장치 (연삭반) (26, 27) 와, 내륜용 슈퍼피니싱 가공 장치 (슈퍼피니싱반) (28) 을 구비한다. 상기 외륜용 제 2 연삭 가공 장치 (24) 는, 외륜 궤도 (4) (도 5) 를 연삭 가공하기 위한 것이고, 상기 외륜용 슈퍼피니싱 가공 장치 (25) 는, 이 외륜 궤도 (4) 를 슈퍼피니싱 가공하기 위한 것이다. 또한, 상기 내륜용 제 2, 제 3 연삭 가공 장치 (26, 27) 는, 각각 내륜 궤도 (5) (도 6) 와 내륜 (2) 의 내주면을 연삭 가공하기 위한 것이고, 상기 내륜용 슈퍼피니싱 가공 장치 (28) 는, 이 내륜 궤도 (5) 를 슈퍼피니싱 가공하기 위한 것이다. 또한, 상기 외륜용 제 1 연삭 가공 장치 (22) 및 내륜용 제 1 연삭 가공 장치 (23) 에서 가공된 외륜 (1) 과 내륜 (2) 은, 대차에 복수 개 수납된 것을 상기 볼 베어링 자동 제조 설비 (19) 의 근처로 작업자가 반송한다. 따라서, 상기 외륜용 제 1 연삭 가공 장치 (22) 및 내륜용 제 1 연삭 가공 장치 (23) 와 상기 볼 베어링 자동 제조 설비 (19) 사이에는, 자동 반송 설비를 형성하고 있지 않다.
이에 대하여, 각 조의 궤도륜 자동 가공 설비 (9) 의 외륜 자동 가공 설비 (10) 를 구성하는 각 가공 장치 (24, 25) 와, 내륜 자동 가공 설비 (11) 를 구성하는 각 가공 장치 (26, 27, 28) 의 상방에는, 반송 컨베이어를 형성하고 있다. 그리고, 이 반송 컨베이어와 로봇을 구비한 자동 반송 장치에 의하여, 각 가공 장치 (24, 25) (또는 26 ∼ 28) 로부터의 외륜 (1) (또는 내륜 (2)) 의 취출과, 가공 장치 (25) (또는 27, 28) 에 대한 외륜 (1) (또는 내륜 (2)) 의 공급을 가능하게 한다.
상기 외륜용 제 1 연삭 가공 장치 (22) 에서 가공된 외륜 (1) 은, 상기 외륜 자동 가공 설비 (10) 에서, 상기 외륜 궤도 (4) 에 연삭 가공을 실시한 후, 이 외 륜 궤도 (4) 에 슈퍼피니싱 가공을 실시하다. 또한, 상기 내륜용 제 1 연삭 가공 장치에서 가공한 내륜 (2) 은, 상기 내륜 자동 가공 설비 (11) 에서, 상기 내륜 궤도 (5) 와 내주면에, 연삭 가공을 순서대로 실시한 후, 이 내륜 궤도 (5) 에 슈퍼피니싱 가공을 실시한다.
이와 같이 하여 각 자동 가공 설비 (10, 11) 에서 가공된 외륜 (1) 과 내륜 (2) 은, 자동 반송 장치에 의하여, 스토커 (13) 로 반송되고, 스톡 배출 공정으로서, 이 스토커 (13) 에서 일시적으로 수납된 후, 후 공정의 조립 설비인 조립 장치 (14) 로부터의 요구에 기초하여, 이 스토커 (13) 로부터 배출된다. 그리고, 배출된 상기 외륜 (1) 과 내륜 (2) 은, 상기 조립 장치 (14) 로 이송된 후, 조합 공정으로서, 복수 개의 볼 (3, 3) (도 6 참조) 과 유지기와 함께 조합되어, 중간 조립체가 된다. 다음으로, 이 중간 조립체는, 그리스 봉입 장치 (15) 에서, 내부에 그리스가 봉입된 후, 시일 장착 장치 (16) 에서 시일 링이 장착되어 완성품이 되고, 그 후, 포장 공정으로서 포장 장치 (17) 에 의하여 포장되고 나서 출하된다.
또한, 도 7 에 나타낸 볼 베어링 자동 제조 설비 (19) 에서는, 상기 스토커 (13) 와 조립 장치 (14) 와 그리스 봉입 장치 (15) 와 시일 장착 장치 (16) 와 포장 장치 (17) 에, 반송 컨베이어를 설치하고 있다. 그리고, 이 반송 컨베이어와 로봇을 구비한 자동 반송 장치에 의하여, 상기 포장 공정보다 전 공정에서 사용하는 각 장치 (13 ∼ 16) 로부터의 외륜 (1) 및 내륜 (2) (또는 중간 조립체 또는 완성품) 의 취출과, 상기 스톡 배출 공정보다 후 공정에서 사용하는 장치 (14 ∼ 17) 로의 외륜 (1) 및 내륜 (2) (또는 중간 조립체 또는 완성품) 의 공급을 가능하 게 한다. 그리고, 상기 스토커 (13) 와 조립 장치 (14) 와 그리스 봉입 장치 (15) 와 시일 장착 장치 (16) 와 포장 장치 (17) 와 자동 반송 장치에 의하여, 완성품 자동 조립 설비 (18) 를 구성하고 있다. 또한, 도 7 에서는 생략하고 있지만, 실제의 볼 베어링 제조 설비의 경우에는, 볼 베어링의 품질 검사를 실시하기 위한 검사 장치를 형성하고 있다.
상기 서술과 같은 제조 설비에 의하여 볼 베어링을 제조할 때에, 상기 조합 공정에서는, 상기 외륜 (1) 과 내륜 (2) 과 볼 (3, 3) 과 유지기를, 적절한 크기의 내부 간극을 갖도록 조정 (선택) 하고 조합하여, 중간 조립체로 할 필요가 있다. 또한, 이 경우에, 상기 조합 공정에서, 직교율 (진척률) 이라 불리는, 불량품의 볼 베어링을 발생시키지 않고 그대로 부품을 사용할 수 있는 확률을 향상시키는 것이 종래부터 요망되고 있다. 예를 들어, 상기 직교율을 향상시키기 위해서, 컴퓨터에 의하여, 외륜 궤도 (4) 또는 내륜 궤도 (5) 의 직경 가공 목표치에, 수 ㎛ 이하의 범위에서 시프트량을 자동적으로 부여하는 것이 종래부터 실시되고 있다. 예를 들어, 최근에는, 상기 직교율을 향상시키기 위하여, 상기 조합 공정 직전의, 상기 외륜 (1) 과 내륜 (2) 과 볼 (3, 3) 의 적절한 직경을 갖는 것의 조합을 선택하는 공정인 매칭 공정에서, 외륜 궤도 (4) 및 내륜 궤도 (5) 의 직경을 측정함과 함께, 컴퓨터에 의하여, 각각의 측정치에 기초하여, 이들 내, 외륜 양 궤도 (5, 4) 의 직경 가공 목표치에 적절한 시프트량을 부여하는 피드백을 연속적으로 실시하는 것도 가능하게 되어 있다.
도 8 은, 이와 같이 상기 직경 가공 목표치에 연속적으로 피드백을 실시하면 서, 볼 베어링을 제조하기 위한, 종래의 제조 설비 조합의 일례를 나타내고 있다. 이 제조 설비에 의하여 볼 베어링을 제조하는 경우, 외륜용 연삭 가공 장치 (29) 및 외륜용 슈퍼피니싱 가공 장치 (25) 에 의하여, 외륜 (1) 의 외륜 궤도 (4) (도 6 참조) 에 연삭 가공 및 슈퍼피니싱 가공을 실시한다. 또한, 내륜용 연삭 가공 장치 (30) 및 내륜용 슈퍼피니싱 가공 장치 (28) 에 의하여, 내륜 (2) 의 내륜 궤도 (5) (도 6 참조) 에 연삭 가공 및 슈퍼피니싱 가공을 실시한다. 그리고, 이와 같이 궤도면이 가공된 외륜 (1) 및 내륜 (2) 을 세정 장치 (31) 로 이송하여 세정한다. 다음으로, 세정된 외륜 (1) 과 내륜 (2) 을, 매칭 장치 (32) 로 이송하고, 외륜 궤도 (4) 및 내륜 궤도 (5) 의 직경을 측정한 후, 베어링 내부 간극이 적절한 크기가 되도록, 적절한 직경을 갖는 볼 (3) (도 6 참조) 을 선택하고, 조합 장치 (14) 에서, 선택한 볼 (3) 과 외륜 (1) 및 내륜 (2) 을 조합하여 중간 조립품을 제조한다.
한편, 상기 매칭 장치 (32) 에서 측정된 외륜 궤도 (4) 및 내륜 궤도 (5) 의 직경의 측정치는, 컴퓨터 (33) 로 이송된다. 이 컴퓨터 (33) 에서는, 이 측정치에 기초하여, 보다 적절한 크기의 베어링 내부 간극을 얻을 수 있도록, 상기 외륜용 연삭 가공 장치 (29) 또는 내륜용 연삭 가공 장치 (30) 에, 상기 외륜 궤도 (4) 또는 내륜 궤도 (5) 의 직경 가공 목표치에 시프트량을 부여하는 피드백을 실시한다 (도 8 의 점선 화살표 a, b 참조). 이 시프트량이 부여된 외륜용 연삭 가공 장치 (29) 또는 내륜용 연삭 가공 장치 (30) 에서는, 직경 가공 목표치를 이전의 것으로부터 변경하여, 그 후에 이송된 외륜 (1) 또는 내륜 (2) 에 이 직경 가 공 목표치에 따른 연삭 가공을 실시한다. 또한, 상기 컴퓨터 (33) 에는, 외부 입출력 장치 (입출력 단말기) (34) 를 접속하고 있다.
상기 도 8 에 나타낸 종래의 볼 베어링 제조 설비의 경우, 직경 가공 목표치에 시프트량을 부여하는 취지의 지령이, 외륜용 연삭 가공 장치 (29) 또는 내륜용 연삭 가공 장치 (30) 에만 내려지고, 슈퍼피니싱 가공 장치 (25, 28) 에는 내리지 않는다. 바꾸어 말하면, 이들 각 슈퍼피니싱 가공 장치 (25, 28) 에서는, 직경 가공 목표치를 시프트 가능하게 하는 것이 고려되고 있지 않다. 이 때문에, 슈퍼피니싱 가공 공정의 전 공정에서, 외륜용 연삭 가공 장치 (29) 또는 내륜용 연삭 가공 장치 (30) 에서의 직경 가공 목표치가 시프트되고, 연삭 가공에 의하여 얻어진 외륜 궤도 (4) 또는 내륜 궤도 (5) 의 직경이 변화된 경우에도, 슈퍼피니싱 가공 장치 (25, 28) 에서의 직경 가공 목표치는 변화되지 않는다. 이 경우에는, 슈퍼피니싱 가공에 의한 외륜 (1) 및 내륜 (2) 의 다듬질 여유가 불안정해지고, 슈퍼피니싱 가공 후의 외륜 궤도 (4) 및 내륜 궤도 (5) 의 직경의 치수 정밀도가 불안정해질 가능성이 있다. 다음으로, 이것을, 외륜 궤도 (4) 를 슈퍼피니싱 가공하는 경우에 대하여, 보다 상세히 설명한다.
먼저, 이 설명에 앞서, 일본 특허 제2767925호, 일본 특허 제2767926호 등에 기재되어 있는, 종래부터 알려져 있는 슈퍼피니싱 가공 장치의 구조를 설명한다. 도 9 ∼ 10 은, 이들 일본 특허 제2767925호, 일본 특허 제2767926호 중, 일본 특허 제2767925호에 기재된 슈퍼피니싱 가공 장치 (35) 를 나타내고 있다. 이들 각 도면 중, 도 9 는, 슈퍼피니싱 가공 장치 (35) 를, 피가공물 (워크) 인 외륜 (1) 의 회전축에 대하여 직교하는 방향에서 본 것이고, 도 10 은, 동일하게 이 외륜 (1) 의 회전축과 동 방향에서 본 것이다. 이 외륜 (1) 은, 주축 모터 (37) 의 주축에, 동력의 전달이 가능하도록 연결된 배킹 플레이트 (38) 와, 도시하지 않는 압력 롤에 의하여, 이 주축의 축 방향에 관한 변위를 불가능하게 한다. 또한, 상기 외륜 (1) 의 외주면을 기준으로 도시하지 않는 슈를 가압함으로써, 이 외륜 (1) 의 반경 방향의 변위를 규제하고 있다. 이들 구성에 의하여, 이 외륜 (1) 은, 상기 주축 모터 (37) 의 주축을 중심으로 하여, 축 방향 및 직경 방향의 변위가 불가능하게 된 상태에서 회전 구동된다.
한편, 배드 (39) 의 상부에 요동 모터 지지 테이블 (40) 을, 상기 주축 모터 (37) 의 주축에 대하여 평행한 축 방향 (도 10 의 표리 방향) 에 관한 변위가 가능하도록 지지함과 함께, 이 요동 모터 지지 테이블 (40) 의 상측에 요동 모터 (41) 를 고정시키고 있다. 또한, 이 요동 모터 (41) 의 회전축의 선단부에 L 자형의 홀더 아암 (42) 의 기단부를 지지함과 함께, 이들 회전축의 선단부와 홀더 아암 (42) 의 기단부 사이에 상하동 실린더 장치 (43) 을 형성하고 있다. 이 상하동 실린더 장치 (43) 는, 도시하지 않는 상측 실린더와 하측 실린더에 압유를 배급함으로써, 상기 요동 모터 (41) 의 회전축에 대한 상기 홀더 아암 (42) 의 기단부의, 직경 방향에 관한 변위를 가능하게 한다. 게다가, 이 홀더 아암 (42) 의 선단부에 대략 コ 자형의 지석 유지 아암 (44) 의 기단부를 지지하고 있다. 그리고, 이 홀더 아암 (42) 의 선단부에 형성한 지석 가압 실린더 장치 (45) 에 압유 또는 가압 에어를 배급함으로써, 이 홀더 아암 (42) 의 선단부에 대한 상기 지석 유지 아암 (44) 의 기단부의 변위를 가능하게 한다.
또한, 이 지석 유지 아암 (44) 의 선단부에, 스틱형의 슈퍼피니싱 지석 (46)을 고정시키고 있다. 이 슈퍼피니싱 지석 (46) 은, 상기 요동 모터 (41) 의 회전축이 소정의 각도 범위에서 양 방향으로 회전 운동함으로써, 이 회전축의 중심축을 그 요동 중심으로 하는 소정의 각도 (α) (도 9) 에서의 요동 운동을 가능하게 한다. 연삭 가공시에는, 상기 주축 모터 (37) 의 주축에 고정시킨 외륜 (1) 의 내측에 상기 슈퍼피니싱 지석 (46) 을 삽입하고, 도 11 에 나타내는 바와 같이, 이 외륜 (1) 의 중심축을 포함하는 가상 평면에 관한, 외륜 궤도 (4) 의 단면 형상인 원호의 중심 (o1) 과, 상기 슈퍼피니싱 지석 (46) 의 요동 중심 (o2) 을 일치시킨다. 그리고, 이 상태에서, 상기 지석 가압 실린더 장치 (45) 에 의하여 상기 외륜 궤도 (4) 에 상기 슈퍼피니싱 지석 (46) 을 압압한 상태에서, 상기 외륜 (1) 을 회전시키면서 이 슈퍼피니싱 지석 (46) 을 요동 운동시키고, 상기 외륜 궤도 (4) 를 슈퍼피니싱 가공한다. 이와 같은 구성을 갖는 슈퍼피니싱 가공 장치 (35) 에 의하면, 이 외륜 궤도 (4) 의 표면을 수 ㎛ 의 두께로 고르게 제거할 수 있다. 또한, 도 11 에 나타내는 바와 같이 이 외륜 궤도 (4) 의 단면 형상인 원호의 중심 (o1) 과 상기 슈퍼피니싱 지석 (46) 의 요동 중심 (o2) 을 일치시키는 것은, 외륜 궤도 (4) 의 가공 정밀도를 확보하는 데에 있어서 매우 중요하다.
단, 이와 같은 슈퍼피니싱 가공 장치 (35) 의 경우에는, 피가공물인 외륜 (1) 의 외륜 궤도 (4) 의 직경 가공 목표치를 시프트 가능하게 하는 것은 고려하고 있지 않다. 이 때문에, 슈퍼피니싱 가공 공정의 전 공정에서, 외륜용 연삭 가공 장치 (29) (도 8) 에서의 직경 가공 목표치가 시프트됨으로써, 연삭 가공에 의하여 얻어진 외륜 궤도 (4) 의 직경 가공치가 변화된 경우이어도, 상기 슈퍼피니싱 가공 장치 (35) 에서의 직경 가공 목표치는 변화되지 않는다. 그리고, 이 경우에는, 슈퍼피니싱 가공 장치 (35) 에 세트한 외륜 (1) 의 외륜 궤도 (4) 의 단면 형상인 원호의 중심 위치 (o1) 와, 이 외륜 (1) 의 회전 중심과의 거리가, 이전의 것으로부터 변화된다. 이에 대하여, 상기 슈퍼피니싱 지석 (46) 의 요동 중심 (o2) 은 기계 기준상으로는 고정된 상태이고, 상기 외륜 (1) 의 회전 중심과의 거리는 동일한 상태이다. 이 결과, 상기 원호의 중심 (o1) 과 슈퍼피니싱 지석 (46) 의 요동 중심 (o2) 이 일치하지 않게 되고, 이 요동 중심 (o2) 이 상기 외륜 궤도 (4) 에 대하여 가까워지는 방향, 또는 멀어지는 방향으로 어긋난다.
일반적으로, 스틱형의 슈퍼피니싱 지석 (46) 의 기단부는, O링 등의 탄성 부재를 통하여, 이 슈퍼피니싱 지석 (46) 의 지지 부재 (도 9, 10 에 나타내는 구조에서는 지석 유지 아암 (44)) 에 지지되어 있다. 이 때문에, 이 슈퍼피니싱 지석 (46) 의 요동 중심 (o2) 과 상기 외륜 궤도 (4) 의 원호의 중심 (o1) 의 어긋남이 수 십 ㎛ 정도이면, 상기 탄성 부재의 탄성 변형에 의하여, 상기 슈퍼피니싱 지석 (46) 이 파손되는 사태는 발생하기 어렵다. 또한, 외륜 (1) 의 가공 수가 증가하는 것에 수반하여, 슈퍼피니싱 지석 (46) 의 선단면이 피가공면의 형상을 따 라 마모되어 적응하기 때문에, 장기적으로 생각하면, 슈퍼피니싱 가공은 정상(定常) 영역에 이르러 안정된다. 단, 외륜용 연삭 가공 장치 (29) 에서의 외륜 궤도 (4) 의 직경 가공 목표치가 변경된 직후에는, 슈퍼피니싱 지석 (46) 의 선단면의 표면 형상이 피가공면인 외륜 궤도 (4) 에 대하여 접촉하는 상태가, 기하학적으로 변화되어, 이 슈퍼피니싱 지석 (4) 의 접촉면압 분포가 불안정하게 변화된다. 예를 들어, 상기 슈퍼피니싱 지석 (46) 의 요동 중심 (o2) 이 상기 외륜 궤도 (4) 로부터 멀어지는 방향으로 상기 원호의 중심 (o1) 으로부터 상대적으로 어긋난 경우에는, 외륜 궤도 (4) 의 양 단 가장자리 주변부에만 슈퍼피니싱 지석 (46) 이 강하게 가압되는 경향이 생긴다. 이 때문에, 상기 슈퍼피니싱 지석 (46) 의 절삭성이 변화되어 슈퍼피니싱 가공에 의한 다듬질 여유가 불안정해지고, 이 슈퍼피니싱 가공에 의하여 얻어진 외륜 궤도 (4) 의 직경 가공치가, 부여된 시프트량에 따라 정확하게 변화되지 않고, 이 외륜 궤도 (4) 의 가공 정밀도가 불안정해질 가능성이 있다. 이 결과, 예를 들어, 도 12 에 나타내는 바와 같이, 외륜용 연삭 가공 장치 (29) (도 8) 에 외륜 궤도 (4) 의 치수 변경 지령이 내려진 경우에, 점선 (α) 으로 나타내는 변경된 목표 치수에 대하여, 얻어진 가공 치수가 일시적으로 크게 벗어나는 현상이 발생하고, 매칭 공정에서의 수율이나 조합 공정에서의 직교율을 악화시키는 원인이 된다.
게다가, 외륜 궤도 (4) 의 가공 조건에 따라서는, 이 외륜 궤도 (4) 의 단면 형상인 원호의 형상이 악화되거나. 슈퍼피니싱 가공에 의하여 제거해야 할 피가공 부가 남은, 소위 잔존 상태가 될 가능성도 있다. 이와 같은 문제는, 피가공물인 외륜 (1) 의 가공 수가 증가되고, 슈퍼피니싱 지석 (46) 의 표면이 마모되어, 접촉면압 분포가 정상 상태로 안정될 때까지 계속된다. 또한, 상기 서술한 문제는, 외륜 (1) 의 외륜 궤도 (4) 를 슈퍼피니싱 가공하는 경우뿐만 아니라, 내륜 (2) 의 내륜 궤도 (5) 를 슈퍼피니싱 가공하는 경우에 대해서도 마찬가지로 발생한다.
게다가 이들 문제는, 외륜 궤도 (4) 및 내륜 궤도 (5) 의 직경의 측정치에 기초하여, 가공해야 할 외륜 (1) 또는 내륜 (2) 을 가공하기 위한 외륜용 연삭 가공 장치 (29) 또는 내륜용 연삭 가공 장치 (30) 에서의 직경 가공 목표치에 시프트량을 부여하는 경우뿐만 아니라, 새롭게 설정된 베어링 내부 간극의 목표치에 기초하여, 상기 외륜용 연삭 가공 장치 (29) 또는 내륜용 연삭 가공 장치 (30) 에서의 직경 가공 목표치에 시프트량을 부여하는 경우에도 마찬가지로 발생한다. 즉, 볼 베어링은, 동일한 주요 치수를 갖는 동일한 형번의 것이어도, 그 사용 상황에 따라 적절한 내부 간극을 새롭게 설정한 (변경한) 것을 사용하는 경우가 있다. 예를 들어, 상기 서술한 도 6 은, 이 내부 간극을 과장하여 나타낸 것이며, 내부 간극의 크기는, δ1 과 δ2 의 합 (δ1 ＋ δ2) 이 된다. 이 내부 간극이 상이한 제품은, 생산 현장에 있어서, 로트를 전환함으로써 대응하는 것이 일반적이다.
이와 같이, 볼 베어링의 생산시에 내부 간극의 사양 변경을 수반한 새로운 볼 베어링의 로트로 전환하는 취지의 지령이 내려진 경우에는, 외륜 궤도 (4) 와 내륜 궤도 (5) 중 적어도 일방의 직경 가공 목표치를 소정의 시프트량만 시프트하는 (변경하는) 것이 실시된다. 단, 이 시프트량은, 일반적으로 수 십 ㎛ 이하의 큰 값이 된다. 이 때문에, 이 직경 가공 목표치의 변경에 수반하여, 외륜용 연삭 가공 장치 (29) 또는 내륜용 연삭 가공 장치 (30) 에서의 직경 가공 목표치만을 변경한 경우에는, 전술한 바와 같이, 외륜 궤도 (4) 및 내륜 궤도 (5) 의 직경의 측정치에 기초하여, 상기 외륜용 연삭 가공 장치 (29) 또는 내륜용 연삭 가공 장치 (30) 에서의 직경 가공 목표치만을 시프트시킨 경우와 동일한 문제가 발생한다.
이와 같은 사정으로 인해, 내부 간극의 사양 변경을 수반한 볼 베어링의 로트를 빈번하게 전환하는 경우에는, 상기 연삭 가공 장치 (29, 30) 에서의 외륜 (1) 또는 내륜 (2) 의 직경 가공 목표치의 변경에 맞추어, 슈퍼피니싱 가공 장치 (25, 28) (도 8 참조) 의 슈퍼피니싱 지석 (46) 의 요동 중심축의 위치를, 작업자가 그때마다 조정하는 것도 실시되고 있다. 단, 이와 같은 작업은 작업자의 큰 부담이 된다.
이와 같은 사정으로 인해, 본 발명자는, 조합 공정에서의 직교율의 향상을 도모하기 위하여, 외륜 궤도 (4) 또는 내륜 궤도 (5) 의 직경 가공 목표치의 시프트량을 연삭 가공 장치에 부여하는 것만으로는 불충분하다고 생각하기에 이르렀다.
또한, 본 발명에 관련된 선행 기술 문헌으로서, 상기 일본 특허 제2767925호, 일본 특허 제2767926호 외에, 일본 공개특허공보 소51-93480호, 일본 공개특허공보 2000-94226호, 일본 특허 제3079666호가 있다.
특허문헌 1 : 일본 특허 제2767925호
특허문헌 2 : 일본 특허 제2767926호
특허문헌 3 : 일본 공개특허공보 소51-93480호
특허문헌 4 : 일본 공개특허공보 2000-94226호
특허문헌 5 : 일본 특허 제3079666호
발명이 해결하고자 하는 과제
본 발명의 볼 베어링의 제조 설비 및 슈퍼피니싱 가공 장치는, 상기 서술과 같은 사정을 감안하여, 얻어지는 외륜 궤도 및 내륜 궤도의 치수 정밀도 및 형상 정밀도를 향상시킴으로써, 조합 공정에서의 직교율의 향상을 도모할 수 있도록 발명한 것이다.
과제를 해결하기 위한 수단
본 발명의 제 1 측면에 관련된 볼 베어링의 제조 설비는,
내주면에 외륜 궤도를 갖는 외륜과, 외주면에 내륜 궤도를 갖는 내륜과, 이들 외륜 궤도와 내륜 궤도 사이에 구름 가능하게 형성된 복수 개의 볼을 구비한 볼 베어링을 복수 제조하기 위한 볼 베어링의 제조 설비로서, 궤도륜 가공 설비와, 조립 설비와, 제어 수단을 구비한다.
이 중 궤도륜 가공 설비는, 적어도 상기 외륜 궤도를 연삭 가공하는 외륜용 연삭 가공 장치와, 이 외륜 궤도를 슈퍼피니싱 가공하는 외륜용 슈퍼피니싱 가공 장치와, 상기 내륜 궤도를 연삭 가공하는 내륜용 연삭 가공 장치와, 상기 내륜 궤도를 슈퍼피니싱 가공하는 내륜용 슈퍼피니싱 가공 장치를 구비하는 것이다.
또한, 상기 조립 설비는, 상기 궤도륜 가공 설비에 의하여 가공된 상기 외륜과 내륜을 복수 개의 전동체(轉動體)와 함께 조합하여 조립체를 제조하는 것이다.
그리고, 상기 제어 수단은, 상기 궤도륜 가공 설비에 의하여 가공된 후, 상기 조립 설비로 이송하기 전에 측정된 상기 외륜 궤도 및 내륜 궤도의 직경의 측정치, 또는 새롭게 설정된 베어링 내부 간극의 목표치에 기초하여, 상기 외륜과 내륜 중 적어도 일방의 궤도륜의 궤도면을 가공하기 위한 연삭 가공 장치 및 슈퍼피니싱 가공 장치에서 각각 설정되어 있는 직경 가공 목표치에 시프트량을 부여하는 것이다.
또한, 본 발명의 슈퍼피니싱 가공 장치 중, 본 발명의 제 9 측면에 관련된 슈퍼피니싱 가공 장치는, 상기 서술한 볼 베어링의 제조 설비에 사용하는 것이다.
그리고, 슈퍼피니싱 지석의 요동 중심축을, 세트한 외륜 또는 내륜의 회전축의 직경 방향의 임의의 위치로 서보모터에 의하여 이동시키고, 이 임의의 위치로 위치 결정하는 것을 가능하게 한다.
또한, 본 발명의 제 10 측면에 관련된 슈퍼피니싱 가공 장치도, 상기 서술한 볼 베어링의 제조 설비에 사용하는 것이다.
그리고, 슈퍼피니싱 지석의 요동 중심축을, 세트한 외륜 또는 내륜의 회전축에 평행한 축 방향의 임의의 위치로 서보모터에 의하여 이동시키고, 이 임의의 위치로 위치 결정하는 것을 가능하게 한다.
발명의 효과
상기 서술한 바와 같이 구성하는 슈퍼피니싱 가공 장치 등을 사용하는 본 발명의 볼 베어링의 제조 설비에 의하면, 외륜 궤도 또는 내륜 궤도의 직경 가공 목표치의 시프트량을 연삭 가공 장치뿐만 아니라, 슈퍼피니싱 가공 장치에도 부여하기 때문에, 얻어지는 외륜 궤도 및 내륜 궤도의 치수 정밀도 및 형상 정밀도를 향상시킬 수 있고, 조합 공정에서의 직교율의 향상을 도모할 수 있다.
또한, 상기 일본 공개특허공보 소51-93480호에는, 가공 후에 측정된 내륜 궤도 또는 외륜 궤도의 직경의 기준치에 대한 편차의 평균치와, 대기시킨 볼의 직경의 기준치에 대한 편차의 평균치, 또는 대기시킨 볼 중 최다수의 볼의 직경의 편차로부터, 외륜 궤도 또는 내륜 궤도의 직경의 기준치에 대한 편차의 목표 치수를 결정하고, 이것을 외륜 궤도 또는 내륜 궤도의 가공 장치에 피드백하는 볼 베어링의 제조 방법이 기재되어 있다. 또한, 상기 일본 공개특허공보 2000-94226호에는, 가공 후의 외륜 궤도 또는 내륜 궤도의 게이지부에서의 측정치에 기초하여, 연삭 가공 장치에 있어서, 베어링 내부 간극이 일정하게 되도록 내륜 궤도 또는 외륜 궤도를 가공하는 볼 베어링의 제조 장치가 기재되어 있다. 또한, 상기 일본 특허 제3079666호에는, 슈퍼피니싱 지석의 요동 중심축의 위치 결정을 위하여, 피가공물인 외륜 또는 내륜의 회전축의 반경 방향으로의 이동을 가능하게 한 편심축 선회 구동 기구를 장착한 슈퍼피니싱 가공 장치가 기재되어 있다. 단, 상기 일본 공개특허공보 소51-93480호, 일본 공개특허공보 2000-94226호, 일본 특허공보 제3079666호에 기재된 방법 및 장치의 경우에도, 상기 일본 특허공보 제2767925호, 일본 특허공보 제2767926호에 기재된 슈퍼피니싱 가공 장치의 경우와 마찬가지로, 내륜 궤도 또는 외륜 궤도의 직경 가공 목표치에 관한 시프트량을 슈퍼피니싱 가공 장치에 부여하는 것은 고려하고 있지 않다. 이 때문에, 상기 일본 특허공보 제2767925호, 일본 특허공보 제2767926호, 일본 공개특허공보 소51-93480호, 일본 공개특허공보 2000-94226호, 일본 특허공보 제3079666호에 기재된 방법 및 장치의 경우에는, 조합 공정에서의 부품 직교율의 향상을 도모하는 면에서 개량의 여지가 있다. 이에 대하여, 본 발명의 경우에는, 이와 같은 문제를 발생시키지 않는다.
또한, 본 발명의 슈퍼피니싱 가공 장치 중, 본 발명의 제 9 측면에 관련된 본 발명의 슈퍼피니싱 가공 장치의 경우, 슈퍼피니싱 지석의 요동 중심축을, 세트한 외륜 또는 내륜의 회전축의 직경 방향의 임의의 위치로 서보모터에 의하여 이동시키고, 이 임의의 위치에 위치 결정하는 것을 가능하게 한다. 이 때문에, 슈퍼피니싱 가공 장치에서의 직경 가공 목표치에 시프트량을 부여하는 것을 보다 유효하게 실시할 수 있다. 이에 대하여, 상기 일본 특허공보 제3079666호에 기재된 슈퍼피니싱 가공 장치의 경우, 유압 또는 공기압을 이용하여 구동하는 랙 피스톤에 의하여, 편심축 선회 구동 기구를 구성하고 있고, 슈퍼피니싱 지석의 요동 중심축을, 시프트량에 따라 임의의 위치로 위치 결정이 가능하게 하는 것은 곤란하다. 이 때문에, 상기 일본 특허공보 제3079666호에 기재된 슈퍼피니싱 가공 장치에서 직경 가공 목표치에 시프트량을 부여하는 것은 곤란하다. 상기 서술한 본 발명의 제 9 측면에 관련된 구성에 의하면, 이와 같은 문제를 발생시키지 않는다.
또한, 본 발명의 제 10 측면에 관련된 본 발명의 슈퍼피니싱 가공 장치의 경우, 슈퍼피니싱 지석의 요동 중심축을, 세트한 외륜 또는 내륜의 회전축에 평행한 축 방향의 임의의 위치로 서보모터에 의하여 이동시키고, 이 임의의 위치로 위치 결정하는 것을 가능하게 한다. 이 때문에, 슈퍼피니싱 가공 장치에 피가공물인 외륜 또는 내륜을 용이하게 세트 또는 교환할 수 있다. 또한, 슈퍼피니싱 지석의 교환도 용이하게 실시할 수 있다.
본 발명의 제 2 측면에 의하면, 바람직하게는, 상기 제어 수단을, 궤도륜 가공 설비에 의하여 가공된 후, 조립 설비로 이송하기 전에 측정된, 복수 단위의 외륜 및 내륜의 외륜 궤도 및 내륜 궤도의 직경의 측정치 분포로부터, 이들 외륜 궤도 및 내륜 궤도의 직경 측정치의 중앙치를 각각 구하고, 이들 중앙치끼리의 차의 목표치에 대한 편차에 기초하여, 외륜과 내륜 중 적어도 일방의 궤도륜의 궤도면을 가공하기 위한 연삭 가공 장치 및 슈퍼피니싱 가공 장치에서 각각 설정되어 있는 직경 가공 목표치에 시프트량을 부여하는 것으로 한다.
또한, 본 발명의 제 3 측면에 의하면, 바람직하게는, 궤도륜 가공 설비에 의하여 가공된 외륜 및 내륜과, 볼의 적절한 치수를 갖는 것의 조합을 선택하는 매칭 장치를 구비한다. 이와 함께, 제어 수단을, 새롭게 설정된 베어링 내부 간극의 목표치에 기초하여, 상기 매칭 장치에서 설정되어 있는 목표 내부 간극을 시프트시킴과 함께, 외륜과 내륜 중 적어도 일방의 궤도륜의 궤도면을 가공하기 위한 연삭 가공 장치 및 슈퍼피니싱 가공 장치에서 각각 설정되어 있는 직경 가공 목표치에 시프트량을 부여하는 것으로 한다.
또한, 본 발명의 제 1 측면에 관련된 본 발명의 제 4 측면에 의하면, 보다 바람직하게는, 제어 수단을, 외륜 궤도 및 내륜 궤도의 직경의 측정치, 또는 새롭게 설정된 베어링 내부 간극의 목표치에 기초하여, 외륜용 연삭 가공 장치에서 설정되어 있는 외륜 궤도의 직경 가공 목표치를, 많이 연삭하거나 또는 적게 연삭하는 방향으로 시프트시키는 것으로 한다. 또한, 이와 동시에, 외륜용 슈퍼피니싱 가공 장치를 구성하는 슈퍼피니싱 지석의 요동 중심축을, 세트한 외륜의 회전 중심축에 대하여 멀어지는 방향 또는 가까워지는 방향으로, 상기 외륜용 연삭 가공 장치의 직경 가공 목표치의 시프트량의 1/2 만큼 이동시키기 위한 제어 신호를 보내는 것으로 한다.
또한, 본 발명의 제 5 측면에 의하면, 보다 바람직하게는, 상기 제어 수단을, 외륜 궤도 및 내륜 궤도의 직경의 측정치, 또는 새롭게 설정된 베어링 내부 간극의 목표치에 기초하여, 내륜용 연삭 가공 장치에서 설정되어 있는 내륜 궤도의 직경 가공 목표치를, 많이 연삭하거나 또는 적게 연삭하는 방향으로 시프트시키는 것으로 한다. 또한, 이와 동시에, 내륜용 슈퍼피니싱 가공 장치를 구성하는 슈퍼피니싱 지석의 요동 중심축을, 세트한 내륜의 회전 중심축에 대하여 가까워지는 방향 또는 멀어지는 방향으로, 상기 내륜용 연삭 가공 장치의 직경 가공 목표치의 시프트량의 1/2 만큼 이동시키기 위한 제어 신호를 보내는 것으로 한다.
또한, 보다 바람직하게는, 본 발명의 제 6 측면에 의하면, 외륜용, 내륜용 양 슈퍼피니싱 가공 장치 중, 적어도 일방의 슈퍼피니싱 가공 장치를 구성하는 슈퍼피니싱 지석의 요동 중심축을, 세트한 외륜 또는 내륜의 회전축의 직경 방향의 임의의 위치로 서보모터에 의하여 이동시키고, 이 임의의 위치로 위치 결정하는 것을 가능하게 한다.
이 보다 바람직한 구성에 의하면, 슈퍼피니싱 가공 장치에서의 직경 가공 목표치에 시프트량을 부여하는 것을 보다 유효하게 실시할 수 있다. 게다가, 베어링 내부 간극의 목표치의 변경을 수반한 공정 전환에 의한, 연삭 가공 장치 및 슈퍼피니싱 가공 장치에 대한 직경 가공 목표치의 변경 지령 (시프트 지령) 을 컴퓨터에 의하여 자동적으로 실시되도록 하면, 이 슈퍼피니싱 가공 장치에서의 직경 가공 목표치를 변경하기 위하여, 작업자가 슈퍼피니싱 지석의 요동 중심축의 위치를 그때마다 변경하는 번거로운 작업을 실시하지 않아도 된다 (위치 변경의 작업 시간이 실질적으로 제로가 된다). 이 때문에, 볼 베어링의 제조시에 있어서 번거로운 작업의 삭감을 도모할 수 있음과 함께, 제조 설비의 가동률의 향상을 도모할 수 있다.
또한, 보다 바람직하게는, 본 발명의 제 7 측면에 의하면, 외륜용, 내륜용 양 슈퍼피니싱 가공 장치 중, 적어도 일방의 슈퍼피니싱 가공 장치를 구성하는 슈퍼피니싱 지석의 요동 중심축을, 세트한 외륜 또는 내륜의 회전축에 평행한 축 방향의 임의의 위치로 서보모터에 의하여 이동시키고, 이 임의의 위치로 위치 결정하는 것을 가능하게 한다.
이 보다 바람직한 구성에 의하면, 슈퍼피니싱 가공 장치에 피가공물인 외륜 또는 내륜을 용이하게 세트 또는 교환할 수 있다. 또한, 슈퍼피니싱 지석의 교환도 용이하게 실시할 수 있다.
또한, 보다 바람직하게는, 본 발명의 제 8 측면에 의하면, 궤도륜 가공 설비를, 외륜 궤도를 연삭 가공하기 위한 외륜용 연삭 가공 장치와 이 외륜 궤도를 슈퍼피니싱 가공하기 위한 외륜용 슈퍼피니싱 가공 장치를 각각 1 대씩 설치하고, 이들 외륜용 연삭 가공 장치와 외륜용 슈퍼피니싱 가공 장치를 피가공물인 외륜의 반송 방향에 관하여 직렬로 배치된 외륜 가공 설비와, 내륜 궤도를 연삭 가공하기 위한 내륜용 연삭 가공 장치와 내륜의 내주면을 연삭 가공하기 위한 내륜용 제 2 연삭 가공 장치와 상기 내륜 궤도를 슈퍼피니싱 가공하기 위한 내륜용 슈퍼피니싱 가공 장치를 각각 1 대씩 설치하고, 이들 내륜용 연삭 가공 장치와 내륜용 제 2 연삭 가공 장치와 내륜용 슈퍼피니싱 가공 장치를 피가공물인 내륜의 반송 방향에 관하여 직렬로 배치된 내륜 가공 설비를 구비한 것으로 한다. 또한, 상기 외륜 가공 설비에서 가공된 외륜과 상기 내륜 가공 설비에서 가공된 내륜을 조립 설비에 공급 가능하게 한다.
이 보다 바람직한 구성에 의하면, 궤도륜 가공 공정에 사용하는 가공 장치의 대수를 줄일 수 있다. 이 때문에, 제조 설비 전체의 설치 면적을 작게 할 수 있다. 또한, 볼 베어링의 제조시에, 이 볼 베어링의 치수 등에 따른 형번의 변경 (세트 교체) 이 발생한 경우에도, 지그나 지석의 변경 등에 필요한 세트 교체 시간을 줄일 수 있다. 게다가, 조합 공정에서 검출된 궤도륜 가공 공정에서 기인하는 품질상의 문제에 대한 대응책과, 각 가공 장치에 피드백하는 관리상의 수고의 경감을 도모할 수 있다.
도 1 은, 본 발명의 실시예의 볼 베어링의 제조 설비를 일부를 생략하여 나 타내는 도면.
도 2 는, 도 1 에서, 스톡 배출 공정의 전 공정에서 사용하는 제조 설비를 나타내는 도면.
도 3 은, 실시예에 사용하는 외륜용 제 2 연삭 가공 장치를 나타내는 도면.
도 4 는, 동일하게 외륜용 슈퍼피니싱 가공 장치를 구성하는 지석 지지 장치의 대략 사시도.
도 5 는, 실시예에 의한 외륜 궤도의 직경 가공치의 정밀도 향상 효과를 확인하기 위하여 실시한 측정 결과를 나타내는, 도 12 와 동일한 도면.
도 6 은, 내부 간극의 크기를 과장하여 나타내는 볼 베어링의 단면도.
도 7 은, 종래의 볼 베어링의 제조 설비의 일례를 나타내는 도면.
도 8 은, 동일하게 별도예를, 외륜 궤도 및 내륜 궤도의 치수 측정치에 기초한 지령을 연삭 가공 장치에 피드백하는 상태를 포함하여 나타내는 도면.
도 9 는, 외륜용 연삭 가공 장치의 종래 구조의 일례를, 일부를 절단하여 나타내는 도면.
도 10 은, 도 9 의 우측에서 본 도면.
도 11 은, 슈퍼피니싱 가공시의 슈퍼피니싱 지석의 요동 중심축과 외륜 궤도의 관계를 설명하기 위한 부분 단면도.
도 12 는, 종래 구조를 사용하여 슈퍼피니싱 가공 후에 측정한 외륜 궤도의 직경 가공치의 측정치와 가공 수의 관계를 나타내는 도면.
부호의 설명
1 : 외륜 2 : 내륜
3 : 볼 4 : 외륜 궤도
5 : 내륜 궤도 6 : 제어 수단
8 : 내부 공간 9 : 궤도륜 자동 가공 설비
10 : 외륜 자동 가공 설비 11 : 내륜 자동 가공 설비
13, 13a : 스토커 14 : 조립 장치
15 : 그리스 봉입 장치 16 : 시일 장착 장치
17 : 포장 장치 18, 18a : 완성품 자동 조립 설비
19, 19a : 볼 베어링 자동 제조 설비
20 : 선삭 가공 장치
21 : 열처리 장치
22 : 외륜용 제 1 연삭 가공 장치
23 : 내륜용 제 1 연삭 가공 장치
24 : 외륜용 제 2 연삭 가공 장치
25 : 외륜용 슈퍼피니싱 가공 장치
26 : 내륜용 제 2 연삭 가공 장치
27 : 내륜용 제 3 연삭 가공 장치
28 : 내륜용 슈퍼피니싱 가공 장치
29 : 외륜용 연삭 가공 장치
30 : 내륜용 연삭 가공 장치 31 : 세정 장치
32 : 매칭 장치 33 : 컴퓨터
34 : 외부 입출력 장치 35 : 슈퍼피니싱 가공 장치
36 : 매칭 조립 설비 37 : 주축 모터
38 : 배킹 플레이트 39 : 배드
40 : 요동 모터 지지 테이블 41 : 요동 모터
42 : 홀더 아암 43 : 상하동 실린더 장치
44 : 지석 유지 아암 45 : 지석 가압 실린더 장치
46 : 슈퍼피니싱 지석 47 : 주축 모터
48 : 연삭 지석 49 : 지석 회전용 모터
50a, 50b : 지지대 51a, 51b : 서보모터
52 : 지석 지지 장치 53 : 제 1 서보모터
54 : 제 2 서보모터 55 : 레일
56 : 테이블 57 : 테이블 이동 장치
58 : 지지대 59 : 제 1 하우징
60 : 제 2 하우징 61 : 하우징 이동 기구
62 : 지지대 63 : 요동축
64 : 연결 레버 65 : 생산 관리 시스템
이하에 도면을 사용하여 본 발명의 실시예를 설명한다.
실시예 1
도 1 ∼ 4 는, 본 발명의 실시예를 나타내고 있다. 본 실시예의 볼 베어링의 제조 설비의 경우에는, 피가공물 (워크) 인, 외륜 (1) 또는 내륜 (2) (도 6 참조) 또는 중간 조립체의 반송 방향 (흐름 방향) (도 1 의 좌우 방향) 에 관하여, 매칭 조립 설비 (36) 와 그리스 봉입 장치 (15) 사이에, 상기 중간 조립체의 복수 개의 수납 및 배출을 가능하게 한 스토커 (13a) 를 형성하고 있다. 또한, 상기 매칭 조립 설비 (36) 는, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 연삭 가공 및 슈퍼피니싱 가공이 실시된 외륜 (1) 및 내륜 (2) 을 세정하기 위한 세정 장치 (31) 와, 이 세정 장치 (31) 로부터 이송된 외륜 (1) 및 내륜 (2) 과, 볼 (3) (도 6 참조) 의 적절한 치수를 갖는 것의 조합을 선택하는 매칭 장치 (32) 와, 이 매칭 장치 (32) 로부터 이송된 외륜 (1) 및 내륜 (2) 과 복수의 볼 (3) 과 유지기와의 조합에 의하여 중간 조립체를 제조하는 조립 장치 (14) 를 구비한다. 또한, 도 2 의 실선 화살표는 워크의 흐름 방향을, 마찬가지로 점선 화살표는 계측치를 나타내는 신호 또는 직경 가공 목표치를 시프트시키기 위한 제어 신호를 각각 나타내고 있다.
또한, 본 실시예의 경우, 궤도륜 자동 가공 설비 (9) 를 구성하는 외륜 자동 가공 설비 (10) 가, 외륜 궤도 (4) (도 6 참조) 를 연삭 가공하기 위한 외륜용 제 2 연삭 가공 장치 (24) 와, 이 외륜 궤도 (4) 를 슈퍼피니싱 가공하기 위한 외륜용 슈퍼피니싱 가공 장치 (25a) 를 각각 1 대씩 설치하고, 이들 각 가공 장치 (24, 25a) 를, 워크인 외륜 (2) 의 반송 방향에 관하여 직렬로 배치하고 있다. 또한, 상기 궤도륜 자동 가공 설비 (9) 를 구성하는 내륜 자동 가공 설비 (11) 가, 내륜 궤도 (5) (도 6 참조) 를 연삭 가공하기 위한, 본 발명의 제 8 측면에 관련된 내륜용 연삭 가공 장치에 상당하는 내륜용 제 2 연삭 가공 장치 (26) 와, 내륜 (2) 의 내주면을 연삭 가공하기 위한, 본 발명의 제 8 측면에 관련된 내륜용 제 2 연삭 가공 장치에 상당하는 내륜용 제 3 연삭 가공 장치 (27) 와, 상기 내륜 궤도 (3) 를 슈퍼피니싱 가공하기 위한 내륜용 슈퍼피니싱 가공 장치 (28a) 를 각각 1 대씩 설치하고, 이들 각 가공 장치 (26, 27, 28a) 를, 워크인 내륜 (2) 의 반송 방향에 관하여 직렬로 배치하고 있다. 그리고, 상기 궤도륜 자동 가공 설비 (9) 에서 가공된 내륜 (2) 과 외륜 (1) 을, 상기 조립 장치 (14) 에, 상기 세정 장치 (31) 및 매칭 장치 (32) 를 통하여 공급 가능하게 한다. 따라서, 본 실시예의 경우에는, 1 조의 완성품 자동 조립 설비 (18a) 에 대하여, 1 조의 궤도륜 자동 가공 설비 (9) 를 조합하고 있다. 또한, 본 실시예에 있어서, 외륜 궤도 (4) 및 내륜 궤도 (5) 를 연삭 가공하는 공정보다 전의 공정과, 스토커 (13a) 를 사용하는 스톡 배출 공정보다 후의 공정에 대해서는, 전술한 도 7 에 나타낸 종래의 제조 설비의 경우와 동일하기 때문에, 중복되는 설명은 생략하거나 혹은 간략하게 한다.
또한, 본 실시예의 경우, 상기 외륜용 제 2 연삭 가공 장치 (24) 는, 도 3 에 나타내는 바와 같은 구조를 갖는다. 이 외륜용 제 2 연삭 가공 장치 (24) 에 의하여 외륜 궤도 (4) 를 연삭 가공하는 경우에는, 먼저, 피가공물인 외륜 (1) 을 주축 모터 (47) 의 주축에 고정시킴과 함께, 이 외륜 (1) 의 내측에, 얻어야 할 외륜 궤도 (4) 의 형상에 맞추어 소정의 외주면 형상으로 성형된 링 형상의 연삭 지석 (48) 을, 상기 외륜 (1) 에 대하여 편심한 상태에서 삽입한다. 이 연삭 지석 (48) 은, 지석 회전용 모터 (49) 의 회전축의 단부에 고정시킴으로써, 이 연 삭 지석 (48) 의 중심축을 그 중심으로 하는 회전을 가능하게 한다. 이와 같은 외륜용 제 2 연삭 가공 장치 (24) 의 경우, 이 연삭 지석 (48) 에 의하여 상기 외륜 (1) 의 내주면에 직경 방향 외측을 향한 절삭 깊이를 부여함으로써, 외륜 궤도 (4) 를 연삭 가공할 수 있다. 또한, 외륜 (1) 의 사이징 가공을 실시하기 위하여, 종래부터 공지된 바와 같이, 연삭 지석 (48) 또는 외륜 (1) 을 지지한 지지대 (50a, 50b) 를 서보모터 (51a, 51b) 에 의하여 소정의 위치로 위치 결정 (이동) 하거나, 연삭 가공 중의 외륜 (1) 의 치수를 인프로세스로 측정하고, 연삭 완료 상태를 검출하는 등의 방법을 채용할 수 있다. 또한, 이 연삭 완료 상태를 검출하는 경우, 연삭 완료의 조건을 변경함으로써, 외륜 궤도 (4) 의 직경 치수를 조정할 수 있다. 또한, 상기 내륜용 제 2 연삭 가공 장치 (26) 는, 상기 외륜용 제 2 연삭 가공 장치 (24) 에서, 외륜 (1) 대신에 내륜 (2) 을 유지 가능하게 하고, 이 내륜 (2) 의 외주면에 연삭 지석을 가압 가능하게 한 것과 동일하다.
게다가, 상기 외륜용 슈퍼피니싱 가공 장치 (25a) 는, 도 4 에 나타내는 바와 같은 구조를 갖는 지석 지지 장치 (52) 와, 피가공물 지지 장치 (도시 생략) 를 구비한다. 이 중 피가공물 지지 장치는, 전술한 도 9, 10 에 나타낸 슈퍼피니싱 가공 장치 (35) 의 경우와 마찬가지로, 외륜 (1) 을 지지 자유롭게 한 주축 모터 (37) 와 이것을 고정시킨 배드 (39) 를 구비한다. 또한, 외륜 (1) 의 축 방향 및 직경 방향의 위치 결정을 실시하는 방법은, 전술한 도 9, 10 에 나타낸 슈퍼피니싱 가공 장치 (35) 의 경우와 동일하다. 이에 대하여, 상기 지석 지지 장치 (52) 는, 스틱형의 슈퍼피니싱 지석 (46) (도 9 참조) 의 요동 중심축 (도 4 의 1점쇄선 a) 의, 세트한 외륜 (1) 의 회전축에 대하여 직교하는 방향 (회전축의 직경 방향) 인, 도 4 의 상하 방향의 임의의 위치로 위치 결정을, 제 1 서보모터 (53) 에 의하여 가능하게 한다. 또한, 세트한 외륜 (1) 의 회전축에 평행한 축 방향, 즉, 도 4 의 표리 방향과 일치하는, 수평 방향에 관한, 상기 슈퍼피니싱 지석 (46) 의 임의의 위치로의 위치 결정을, 제 2 서보모터 (54) 에 의하여 가능하게 한다.
즉, 도 4 에 나타낸 구조를 상세히 서술하면, 상기 지석 지지 장치 (52) 는, 상기 배드 (39) 의 상면에 1 쌍의 레일 (55, 55) 을 배치 형성하고 있다. 그리고, 이들 양 레일 (55, 55) 상에 테이블 (56) 을, 이들 레일 (55, 55) 의 길이 방향 (도 4 의 표리 방향) 에 관한 이동을 가능하게 장착함과 함께, 상기 배드 (39) 에 대한 상기 테이블 (56) 의 이동을, 테이블 이동 기구 (57) 에 의하여 가능하게 한다. 이 테이블 이동 기구 (57) 는, 상기 레일 (55, 55) 의 길이 방향으로 긴 수나사 로드 (도시 생략) 와, 이 수나사 로드를 회전 구동하기 위한 상기 제 2 서보모터 (54) 를 구비한다. 이 수나사 로드의 양 단부는, 상기 배드 (39) 에 고정된 지지대 (58) 에, 회전만을 가능하게 지지하고 있다. 또한, 이 수나사 로드에 상기 제 2 서보모터 (54) 의 출력축을, 동력 전달을 가능하게 연결하고 있다. 또한, 상기 테이블 (56) 의 하부에, 상기 레일 (55, 55) 의 길이 방향으로 연장되는 나사 구멍 (도시 생략) 을 형성하고 있고, 이 나사 구멍의 암나사부에 상기 수나사 로드의 수나사부를 나합시키고 있다. 따라서, 상기 제 2 서보모터 (54) 를 정회전 또는 역회전시킴으로써, 상기 테이블 (56) 을 상기 배드 (39) 에 대하 여, 상기 레일 (55, 55) 의 길이 방향의 소정 위치로 이동할 수 있다.
또한, 상기 테이블 (56) 상에 제 1 하우징 (59) 을 고정시킴과 함께, 이 제 1 하우징 (59) 의 측방에 제 2 하우징 (60) 을, 도 4 의 상하 방향에 관한 이동만을 가능하게 지지하고 있다. 그리고, 하우징 이동 기구 (61) 에 의하여, 상기 제 1 하우징 (59) 에 대한 상기 제 2 하우징 (60) 의 상하 방향으로의 이동을 가능하게 한다. 이 하우징 이동 기구 (61) 는, 상하 방향으로 긴 제 2 수나사 로드 (도시 생략) 와, 이 제 2 수나사 로드를 회전 구동하기 위한 상기 제 1 서보모터 (53) 를 구비한다. 이 제 2 수나사 로드의 양 단부는, 상기 제 1 하우징 (59) 의 측방에 고정시킨 지지대 (62) 에 대하여, 회전만을 가능하게 지지하고 있다. 또한, 상기 제 2 수나사 로드에 이 제 1 서보모터 (59) 의 출력축을, 동력 전달을 가능하게 연결하고 있다. 또한, 상기 제 2 하우징 (60) 에 고정된 부재에 형성된 상하 방향으로 긴 나사 구멍 (도시 생략) 의 암나사부에, 상기 제 2 수나사 로드의 수나사부를 나합시키고 있다. 따라서, 상기 제 1 서보모터 (53) 를 정회전 또는 역회전시킴으로써, 상기 제 2 하우징 (60) 을 상기 제 1 하우징 (59) 에 대하여, 상하 방향의 소정 위치로 이동할 수 있다.
또한, 상기 제 1 하우징 (59) 에는 요동 모터 (도시 생략) 를 고정시킴과 함께, 상기 제 2 하우징 (60) 에 요동축 (63) 을 회전 자유롭게 지지하고 있다. 그리고, 이 요동축 (63) 의 일단부 (도 4 의 우단부) 에서 이 제 2 하우징 (60) 밖으로 돌출된 부분과, 상기 요동 모터의 회전축의 단부에서 상기 제 1 하우징 (59) 밖으로 돌출된 부분 사이에, 공지된 요동 기구를 형성하고 있다. 이 요동 기구 는, 예를 들어, 상기 요동 모터의 회전축의 단부에서 이 제 1 하우징 밖으로 돌출된 부분에 이 회전축의 중심축에 대하여 편심한 상태에서 형성한 편심축에, 연결 레버 (64) 의 일단부 (도 4 의 내측 단부) 를 지지함과 함께, 이 연결 레버 (64) 의 타단부 (도 4 의 외측 단부) 에 형성한 지지축을, 상기 요동축 (63) 의 일단부에서 상기 제 2 하우징 (60) 밖으로 돌출된 부분에 형성한, 상기 요동축 (63) 의 중심축을 그 중심으로 하는 원호형의 안내부 (도시 생략) 에 지지함으로써 구성한다. 또한, 이 요동축 (63) 의 타단부에서 상기 제 2 하우징 (60) 밖으로 돌출된 부분에 대략 L 자형의 홀더 아암 (42) 의 기단부를 고정시킴과 함께, 이 홀더 아암 (42) 의 선단부에 지석 유지 아암 (44) 을 지지하고 있다. 또한, 이 홀더 아암 (42) 의 선단부에 형성한 지석 가압 실린더 장치 (45) 에 의하여, 이 지석 유지 아암 (44) 의 이 홀더 아암 (42) 의 선단부에 대한 변위를 가능하게 한다. 또한, 이 지석 유지 아암 (44) 의 선단부에 스틱형의 슈퍼피니싱 지석 (46) (도 9 참조) 을 고정시키고 있다. 상기 홀더 아암 (42) 과 지석 가압 실린더 장치 (45) 와 지석 유지 아암 (44) 의 구성 자체는, 상하동 실린더 장치 (43) (도 10 참조) 를 생략하고 있는 것을 제외하고, 전술한 도 9, 10 에 나타낸 종래의 슈퍼피니싱 가공 장치 (35) 의 경우와 동일하다. 그리고, 상기 요동 모터를 회전시킴으로써, 상기 요동축 (63) 의 중심축을 그 요동 중심으로 하는, 상기 슈퍼피니싱 지석 (46) 의 소정의 각도 내에서의 요동 운동을 가능하게 한다. 또한, 상기 내륜용 슈퍼피니싱 가공 장치 (28a) (도 1, 2) 는, 상기 서술한 구조를 갖는 외륜용 슈퍼피니싱 가공 장치 (25a) 에서, 외륜 (1) 대신에 내륜 (2) 을 유지 가능하게 하 고, 이 내륜 (2) 의 외주면에 형성한 내륜 궤도에 슈퍼피니싱 지석을 가압 가능하게 한 것과 동일하다.
볼 베어링 자동 제조 설비 (19a) 에는, 각각이 상기 서술과 같이 구성하는 외륜용, 내륜용 양 제 2 연삭 가공 장치 (24, 26) 와, 외륜용, 내륜용 양 슈퍼피니싱 가공 장치 (25a, 28a) 를 장착하고 있다. 또한, 본 실시예의 경우, 컴퓨터에 의하여 구성하는 제어 수단 (6) 의 입력 인터페이스에, 상기 매칭 장치 (32) 에 형성한 검출부를 접속하고 있다. 이 검출부는, 외륜 궤도 (4) 및 내륜 궤도 (5) 의 직경을 측정함과 함께, 그 측정치를 나타내는 신호를 송출하는 기능을 갖는다. 그리고, 상기 검출부는, 상기 외륜용 가공 설비 (10) 및 내륜용 가공 설비 (11) 에 의하여 가공된 후, 상기 조립 장치 (14) 로 이송되기 전에 측정한, 외륜 궤도 (4) 및 내륜 궤도 (5) 의 직경의 측정치를 나타내는 신호를, 상기 제어 수단 (6) 의 입력 인터페이스로 보낸다. 이 제어 수단 (6) 을 구성하는 연산 처리부인 중앙 처리 장치 (CPU) 에서는, 시간 또는 수 등에 의하여 결정한 복수 단위의 가공 후의 외륜 (1) 및 내륜 (2) 의 외륜 궤도 (4) 및 내륜 궤도 (5) 의 직경 (d1, d2) (도 6 참조) 의 측정치 분포에 기초하여, 이들 외륜 궤도 (4) 와 내륜 궤도 (5) 의 직경 측정치의 중앙치 (d1m, d2m) 를 각각 구한다. 이와 함께, 적절한 베어링 내부 간극을 얻기 위한 이들 각 궤도 (4, 5) 의 직경 (d1, d2) 의 차 D1 (＝d1－d2) 의 목표치 D1' 에 대한, 상기 중앙치 d1m, d2m 끼리의 차 D2 (＝d1m－d2m) 의 편차 D3 (＝D1'－D2) 를 구한다. 그리고, 상기 중앙 처리 장치는, 이 편차 D3 에 기초하여, 가공해야 할 외륜 (1) 과 내륜 (2) 중 적어도 일방의 궤도륜의, 외륜 궤도 (4) 또는 내륜 궤도 (5) 를 연삭 가공하기 위한 연삭 가공 장치 (24) (또는 26) 와, 이 외륜 궤도 (4) 또는 내륜 궤도 (5) 를 슈퍼피니싱 가공하기 위한 슈퍼피니싱 가공 장치 (25a) (또는 28a) 에서 각각 설정되어 있는 직경 가공 목표치에 대한 필요한 시프트량을 산출한다.
그리고, 상기 제어 수단 (6) 은, 가공해야 할 외륜 (1) 과 내륜 (2) 중 적어도 일방의 궤도륜의, 외륜 궤도 (4) 또는 내륜 궤도 (5) 를 연삭 가공하기 위한 연삭 가공 장치 (24) (또는 26) 와, 이 외륜 궤도 (4) 또는 내륜 궤도 (5) 를 슈퍼피니싱 가공하기 위한 슈퍼피니싱 가공 장치 (25a) (또는 28a) 에, 상기 직경 가공 목표치를 상기 시프트량만큼 시프트시키기 위한 제어 신호를 보낸다. 이 제어 신호가 보내진 가공 장치 (24, 26, 25a, 28a) 에서는, 이 제어 신호에 기초하여, 연삭 지석 (48) 또는 슈퍼피니싱 지석 (46) 의, 세트한 외륜 (1) 또는 내륜 (2) 에 대한 가공 위치를 변경한다. 예를 들어, 상기 제어 수단 (6) 에 의하여, 상기 외륜용 제 2 연삭 가공 장치 (24) 및 외륜용 슈퍼피니싱 가공 장치 (25a) 에 상기 제어 신호가 보내진 경우, 이 외륜용 제 2 연삭 가공 장치 (24) 에서는, 외륜 궤도 (4)의 직경 가공 목표치가 많이 연삭하거나 또는 적게 연삭하는 방향으로 시프트되어, 연삭 지석 (48) 을 이 외륜 궤도 (4) 에 대하여, 가압하는 방향 또는 멀어지는 방향으로 상대적으로 변위시킨다. 이와 동시에, 상기 외륜용 슈퍼피니싱 가공 장치 (25a) 에서는, 상기 제 1 서보모터 (53) (도 4) 를, 소정 방향으로 소정 양만큼 회전시켜, 슈퍼피니싱 지석 (46) 의 요동 중심축 (도 4 의 1점쇄선 a) 을, 도 4 의 상하 방향인, 세트한 외륜 (1) 의 회전 중심축에 대하여 멀어지는 방향 또는 가까워지는 방향으로, 상기 외륜용 제 2 연삭 가공 장치 (24) 에서의 상기 외륜 궤도 (4) 의 직경 가공 목표치의 시프트량의 1/2 만큼 이동시킨다.
또한, 상기 제어 수단 (6) 에 의하여, 상기 내륜용 제 2 연삭 가공 장치 (26) 및 내륜용 슈퍼피니싱 가공 장치 (28a) 에 상기 제어 신호가 보내진 경우, 이 내륜용 제 2 연삭 가공 장치 (26) 에서는, 내륜 궤도 (5) 의 직경 가공 목표치가 많이 연삭하거나 또는 적게 연삭하는 방향으로 시프트되어, 연삭 지석을 이 내륜 궤도 (5) 에 대하여, 가압하는 방향 또는 멀어지는 방향으로 상대적으로 변위시킨다. 이와 동시에, 상기 내륜용 슈퍼피니싱 가공 장치 (28a) 에서는, 제 1 서보모터를, 소정 방향으로 소정 양만큼 회전시켜, 슈퍼피니싱 지석의 요동 중심축을, 세트한 내륜의 회전 중심축에 대하여 가까워지는 방향 또는 멀어지는 방향으로, 상기 내륜용 제 2 연삭 가공 장치 (26) 에서의 상기 내륜 궤도 (5) 의 직경 가공 목표치의 시프트량의 1/2 만큼 이동시킨다.
게다가, 상기 제어 수단 (6) 의 입력/출력 신호 처리부에는, 생산 관리 시스템 (65) 을 접속하고 있다. 그리고, 이 생산 관리 시스템 (65) 으로부터, 베어링 내부 간극의 변경을 수반한 새로운 볼 베어링에 대한 로트 교체를 실시하는 취지의 지령이 내려진 경우에, 상기 중앙 처리 장치가, 새롭게 설정된 베어링 내부 간극의 목표치에 기초하여, 가공해야 할 외륜 (1) 과 내륜 (2) 중 적어도 일방의 궤도륜의, 외륜 궤도 (4) 또는 내륜 궤도 (5) 를 연삭 가공하기 위한 연삭 가공 장치 (24) (또는 26) 와, 이 외륜 궤도 (4) 또는 내륜 궤도 (5) 를 슈퍼피니싱 가공하기 위한 슈퍼피니싱 가공 장치 (25a) (또는 28a) 에서 각각 설정되어 있는 직경 가공 목표치에 대한 필요한 시프트량을 산출한다.
그리고, 상기 제어 수단 (6) 은, 가공해야 할 외륜 (1) 과 내륜 (2) 중 적어도 일방의 궤도륜의, 외륜 궤도 (4) 또는 내륜 궤도 (5) 를 연삭 가공하기 위한 연삭 가공 장치 (24) (또는 26) 와, 이 외륜 궤도 (4) 또는 내륜 궤도 (5) 를 슈퍼피니싱 가공하기 위한 슈퍼피니싱 가공 장치 (25a) (또는 28a) 에, 상기 직경 가공 목표치를 상기 시프트량만큼 시프트시키기 위한 제어 신호를 보낸다. 이 제어 신호가 보내진 가공 장치 (24, 25a, 26, 28a) 에서는, 이 제어 신호에 기초하여 연삭 지석 (48) 또는 슈퍼피니싱 지석 (46) 의, 세트한 외륜 (1) 또는 내륜 (2) 에 대한 가공 위치를 변경한다. 상기 제어 수단 (6) 에 의하여, 상기 외륜용 제 2 연삭 가공 장치 (24) 및 외륜용 슈퍼피니싱 가공 장치 (25a) 에 상기 제어 신호가 보내진 경우의 작용, 및, 상기 내륜용 제 2 연삭 가공 장치 (26) 및 내륜용 슈퍼피니싱 가공 장치 (28a) 에 상기 제어 신호가 보내진 경우의 작용 자체는, 상기 편차 D3 에 기초하여, 가공해야 할 외륜 (1) 과 내륜 (2) 중 적어도 일방의 궤도륜의 궤도면 (4) (또는 5) 을 연삭 가공하기 위한 연삭 가공 장치 (24) (또는 26) 와, 이 궤도면 (4) (또는 5) 을 슈퍼피니싱 가공하기 위한 슈퍼피니싱 가공 장치 (25a) (또는 28a) 의 각각에서의 직경 가공 목표치에 시프트량을 부여한 경우와 동일하 다.
상기 서술과 같이 구성하는 본 실시예의 볼 베어링의 제조 설비에 의하면, 외륜 궤도 (4) 또는 내륜 궤도 (5) 의 직경 가공 목표치의 시프트량을 연삭 가공 장치 (24) (또는 26) 뿐만 아니라, 슈퍼피니싱 가공 장치 (25a) (또는 28a) 에도 부여하기 때문에, 얻어지는 외륜 궤도 (4) 및 내륜 궤도 (5) 의 치수 정밀도 및 형상 정밀도를 향상시킬 수 있고, 조합 공정에서의 직교율의 향상을 도모할 수 있다.
또한, 본 실시예의 슈퍼피니싱 가공 장치 (25a, 28a) 의 경우, 슈퍼피니싱 지석 (46) 의 요동 중심축 (도 4 의 1점쇄선 a) 을, 세트한 외륜 (1) 또는 내륜 (2) 의 회전축의 직경 방향의 임의의 위치로 서보모터 (53) 에 의하여 이동시키고, 이 임의의 위치로 위치 결정하는 것을 가능하게 한다. 이 때문에, 슈퍼피니싱 가공 장치 (25a, 28a) 에서의 직경 가공 목표치에 시프트량을 부여하는 것을 보다 유효하게 실시할 수 있다. 게다가, 베어링 내부 간극의 목표치의 변경을 수반한 공정 전환에 의한, 연삭 가공 장치 (24) (또는 26) 및 슈퍼피니싱 가공 장치 (25a) (또는 28a) 에 대한 직경 가공 목표치의 변경 지령을, 제어 수단 (6) 에 의하여 자동적으로 실시하도록 하면, 이 슈퍼피니싱 가공 장치 (25a) (또는 28a) 에서의 직경 가공 목표치를 변경하기 위하여, 작업자가 슈퍼피니싱 지석 (46) 의 요동 중심축의 위치를 그때마다 변경하는 번거로운 작업을 실시하지 않아도 된다 (위치 변경의 작업 시간이 실질적으로 제로가 된다). 이 때문에, 볼 베어링의 제조시 에 있어서 번거로운 작업의 삭감을 도모할 수 있음과 함께, 제조 설비의 가동률의 향상을 도모할 수 있다.
또한, 본 실시예의 제조 설비에 의한 볼 베어링의 제조시에, 외륜 궤도 (4) 의 직경 가공 목표치의 목표 치수를 변경하는 취지의 지령을 내려, 이 지령의 전후를 포함하는 시간에서의, 매칭 장치 (32) 에서 측정된 외륜 궤도 (4) 의 직경의 측정치와 외륜 (1) 의 가공 수와의 관계를 구한 결과, 도 5 에 나타내는 바와 같은 결과가 얻어졌다. 이 도 5 에서는, 점선 (α) 에 의하여, 치수 변경 지령 후의 외륜 궤도 (4) 의 직경의 가공 목표치를 나타내고 있다. 이 도 5 에 나타낸 측정 결과로부터 분명하듯이, 본 실시예의 경우에는, 가공 후의 외륜 궤도 (4) 의 직경이, 목표 치수의 변경 지령의 직후부터 즉석에서 변경되고, 높은 정밀도로 안정되었다.
또한, 본 실시예의 슈퍼피니싱 가공 장치 (25a, 28a) 의 경우, 슈퍼피니싱 지석 (46) 의 요동 중심축을, 제 2 서보모터 (54) 에 의하여, 세트한 외륜 (1) 또는 내륜 (2) 의 회전축에 대하여 평행한 축 방향에 관한 임의의 위치로 이동시키고, 이 임의의 위치로 위치 결정하는 것을 가능하게 한다. 이 때문에, 슈퍼피니싱 가공 장치 (25a, 28a) 에 피가공물인 외륜 (1) 또는 내륜 (2) 을, 용이하게 세트 또는 교환할 수 있다. 또한, 슈퍼피니싱 지석 (46) 의 교환도 용이하게 실시할 수 있다.
또한, 볼 베어링의 치수가 상이한 형번으로의 변경을 위한 공정 전환, 소위 세트 교체를 실시할 때에, 연삭 가공 장치에서는, 연삭 지석에 의한 가공 위치를, 컴퓨터로부터의 지령에 따라 서보모터를 사용하여 자동적으로 설정 변경하는 것이 종래부터 고려되고 있다. 단, 종래부터 알려져 있는 슈퍼피니싱 가공 장치에 있어서는, 슈퍼피니싱 지석의 요동 중심축의 위치 결정을, 기계적인 스토퍼와 압유 또는 가압 에어를 이용한 실린더 구동 장치에 의하여 실시하고 있다. 이 때문에, 상기 요동 중심축의 위치 변경에 장시간을 필요로 하고, 제조 설비의 가동을 정지하는 시간이 길어진다는 문제가 있었다. 이에 대하여, 본 실시예의 경우에는, 외륜용, 내륜용 양 슈퍼피니싱 가공 장치 (25a, 28a) 를 구성하는 슈퍼피니싱 지석 (46) 의 요동 중심축을, 제 1, 제 2 의 양 서보모터 (53, 54) 에 의하여, 세트한 외륜 (1) 또는 내륜 (2) 의 회전축에 대하여 임의의 거리만큼 멀어진, 상하 방향의 임의의 위치로 위치 결정이 가능하게 함과 함께, 이 회전축에 대하여 평행한 축 방향의 임의의 위치로 위치 결정이 가능하게 한다. 이 때문에, 상기 슈퍼피니싱 지석 (46) 의 요동 중심축을 제어 수단 (6) 으로부터의 지령에 따라 자동적으로 위치 변경이 가능하게 함으로써, 작업자의 작업을 번거롭게 하지 않고, 단시간에 세트 교체를 완료하는 것이 가능해진다.
게다가, 본 실시예의 경우에는, 궤도륜 가공 설비 (9) 를, 외륜 자동 가공 설비 (10) 와 내륜 자동 가공 설비 (11) 를 구비한 것으로 하고 있다. 또한, 이 외륜 자동 가공 설비 (10) 는, 외륜 궤도 (4) 를 연삭 가공하기 위한 외륜용 제 2 연삭 가공 장치 (24) 와, 이 외륜 궤도 (4) 를 슈퍼피니싱 가공하기 위한 외륜용 슈퍼피니싱 가공 장치 (25a) 를 각각 1 대씩 설치하고, 이들 각 가공 장치 (24, 25a) 를, 피가공물인 외륜 (1) 의 반송 방향에 관하여 직렬로 배치하고 있다. 또한, 상기 내륜 자동 가공 설비 (11) 는, 내륜 궤도 (5) 를 연삭 가공하기 위한 내륜용 제 2 연삭 가공 장치 (26) 와, 내륜 (2) 의 내주면을 연삭 가공하기 위한 내륜용 제 3 연삭 가공 장치 (27) 와, 상기 내륜 궤도 (5) 를 슈퍼피니싱 가공하기 위한 내륜용 슈퍼피니싱 가공 장치 (28a) 를 각각 1 대씩 설치하고, 이들 각 가공 장치 (26, 27, 28a) 를, 피가공물인 내륜 (2) 의 반송 방향에 관하여 직렬로 배치하고 있다. 또한, 상기 외륜 자동 가공 설비 (10) 에서 가공된 외륜 (1) 과 상기 내륜 자동 가공 설비 (11) 에서 가공된 내륜 (2) 을, 세정 장치 (31) 및 매칭 장치 (32) 를 통하여 조립 장치 (14) 에 공급 가능하게 한다. 이 때문에, 본 실시예의 경우에는, 전술한 도 7 에 나타낸 종래의 볼 베어링의 제조 설비의 경우와 달리, 궤도륜 가공 공정에 사용하는 가공 장치의 대수를 줄일 수 있어, 제조 설비 전체의 설치 면적을 작게 할 수 있다. 또한, 볼 베어링의 제조시에, 이 볼 베어링의 치수 등에 따른 형번의 변경 (세트 교체) 이 발생한 경우에도, 지그나 지석의 변경 등에 필요한 세트 교체 시간을 줄일 수 있다. 게다가, 조합 공정에서 검출된 궤도륜 가공 공정에서 기인하는 품질상의 문제에 대한 대응책과, 각 가공 장치에 피드백하는 관리상의 수고의 경감을 도모할 수 있다.
또한, 상기 서술한 실시예에 있어서는, 슈퍼피니싱 가공 장치 (25a, 28a) 의 피가공물에 대한 가공 포지션을 1 개로 한 경우에 대하여 설명하였지만, 본 발명의 제 6, 7, 9, 10 의 측면에 있어서는, 이와 같은 구성으로 한정하는 것은 아니다. 예를 들어, 슈퍼피니싱 가공 장치 (25a, 28a) 가 복수의 가공 포지션을 갖는 경우에는, 슈퍼피니싱 지석 (46) 의 복수의 요동 중심축을 서로 독립적으로 서보모터에 의하여 위치 변경이 가능하게 해도 되고, 1 개 혹은 모든 요동 중심축을 동일한 서보모터에서 위치 변경이 가능하게 할 수도 있다.
또한, 상기 서술한 실시예에 있어서는, 궤도륜 자동 가공 설비 (19a) 에 내륜 (2) 의 내주면을 연삭 가공하기 위한 내륜용 제 3 연삭 가공 장치 (27) 를 장착한 경우에 대하여 설명하였지만, 이 내륜용 제 3 연삭 가공 장치 (27) 를, 궤도륜 자동 가공 설비 (19a) 를 사용하는 공정보다 전의 공정에서 사용할 수도 있다. 또한, 본 발명의 볼 베어링의 제조 설비는, 각 설비 및 장치를 모두 공장 내의 동일 구획에 설치한 것으로 한정하는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 서술한 실시예에서, 완성품 자동 조립 설비 (18a) 만을, 특별히 엄격하게 공기 중의 먼지를 관리한 공간 등에 설치할 수도 있다. 또한, 상기 서술한 실시예에서, 볼 베어링 자동 제조 설비 (19a) 의 각 장치 간의 자동 반송 장치의 컨베이어 상에 복수의 부품 또는 완성을 연속하여 대기시킴으로써, 반송에 의한 불필요한 시간을 단축 또는 없앨 수도 있다. 본 발명을 상세하게 또한 특정의 실시형태를 참조하여 설명하였지만, 본 발명의 정신과 범위를 일탈하지 않고 여러 가지 변경이나 수정을 가할 수 있는 것은 당업자에게 있어 분명하다.
본 출원은, 2004년 11월 22일 출원된 일본 특허출원 (일본 특허출원 2004-337519) 에 기초한 것이며, 그 내용은 여기에 참조로서 도입된다.

Claims (10)

  1. 내주면에 외륜 궤도를 갖는 외륜과, 외주면에 내륜 궤도를 갖는 내륜과, 이들 외륜 궤도와 내륜 궤도 사이에 구름 가능하게 형성된 복수 개의 볼을 구비한 볼 베어링을 복수 제조하기 위한 볼 베어링의 제조 설비로서, 궤도륜 가공 설비와, 조립 설비와, 제어 수단을 구비하고,
    상기 궤도륜 가공 설비는, 적어도 상기 외륜 궤도를 연삭 가공하는 외륜용 연삭 가공 장치와, 상기 외륜 궤도를 슈퍼피니싱 가공하는 외륜용 슈퍼피니싱 가공 장치와, 상기 내륜 궤도를 연삭 가공하는 내륜용 연삭 가공 장치와, 상기 내륜 궤도를 슈퍼피니싱 가공하는 내륜용 슈퍼피니싱 가공 장치를 구비하는 것이며,
    상기 조립 설비는, 상기 궤도륜 가공 설비에 의하여 가공된 상기 외륜과 내륜을, 복수 개의 전동체와 함께 조합하여 조립체를 제조하는 것이고,
    상기 제어 수단은, 상기 궤도륜 가공 설비에 의하여 가공된 후, 상기 조립 설비로 이송하기 전에 측정된 상기 외륜 궤도 및 내륜 궤도의 직경의 측정치, 또는 새롭게 설정된 베어링 내부 간극의 목표치에 기초하여, 상기 외륜과 내륜 중 적어도 일방의 궤도륜의 궤도면을 가공하기 위한 연삭 가공 장치 및 슈퍼피니싱 가공 장치에서 각각 설정되어 있는 직경 가공 목표치에 시프트량을 부여하는 것인 볼 베어링의 제조 설비.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어 수단은 이하의 제어, 즉
    상기 궤도륜 가공 설비에 의하여 가공된 후, 조립 설비로 이송하기 전에 복수 단위의 외륜 및 내륜의 외륜 궤도 및 내륜 궤도의 직경의 측정치 분포를 측정하고,
    이들 외륜 궤도 및 내륜 궤도의 직경의 측정치의 중앙치를 각각 산출하고,
    이들 중앙치끼리의 차의 목표치에 대한 편차에 기초하여, 외륜과 내륜 중 적어도 일방의 궤도륜의 궤도면을 가공하기 위한 연삭 가공 장치 및 슈퍼피니싱 가공 장치에서 각각 설정되어 있는 직경 가공 목표치에 시프트량을 부여하는 제어를 실시하는 것을 특징으로 하는 볼 베어링의 제조 설비.
  3. 제 1 항에 있어서,
    궤도륜 가공 설비에 의하여 가공된 외륜 및 내륜과, 볼의 적절한 치수를 갖는 것의 조합을 선택하는 매칭 장치를 구비하고,
    상기 제어 수단이, 새롭게 설정된 베어링 내부 간극의 목표치에 기초하여, 상기 매칭 장치에서 설정되어 있는 목표 내부 간극을 시프트시키고, 또한, 외륜과 내륜 중 적어도 일방의 궤도륜의 궤도면을 가공하기 위한 연삭 가공 장치 및 슈퍼피니싱 가공 장치에서 각각 설정되어 있는 직경 가공 목표치에 시프트량을 부여하는 것인 볼 베어링의 제조 설비.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어 수단이, 외륜 궤도 및 내륜 궤도의 직경의 측정치, 또는 새롭게 설정된 베어링 내부 간극의 목표치에 기초하여, 외륜용 연삭 가공 장치에서 설정되어 있는 외륜 궤도의 직경 가공 목표치를, 많이 연삭하거나 또는 적게 연삭하는 방향으로 시프트시킴과 동시에, 외륜용 슈퍼피니싱 가공 장치를 구성하는 슈퍼피니싱 지석의 요동 중심축을, 세트한 외륜의 회전 중심축에 대하여 멀어지는 방향 또는 가까워지는 방향으로, 상기 외륜용 연삭 가공 장치의 직경 가공 목표치의 시프트량의 1/2 만큼 이동시키기 위한 제어 신호를 보내는 것인 볼 베어링의 제조 설비.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어 수단이, 외륜 궤도 및 내륜 궤도의 직경의 측정치, 또는 새롭게 설정된 베어링 내부 간극의 목표치에 기초하여, 내륜용 연삭 가공 장치에서 설정되어 있는 내륜 궤도의 직경 가공 목표치를, 많이 연삭하거나 또는 적게 연삭하는 방향으로 시프트시킴과 동시에, 내륜용 슈퍼피니싱 가공 장치를 구성하는 슈퍼피니싱 지석의 요동 중심축을, 세트한 내륜의 회전 중심축에 대하여 가까워지는 방향 또는 멀어지는 방향으로, 상기 내륜용 연삭 가공 장치의 직경 가공 목표치의 시프트량의 1/2 만큼 이동시키기 위한 제어 신호를 이송하는 것인 볼 베어링의 제조 설비.
  6. 제 4 항에 있어서,
    외륜용, 내륜용 양 슈퍼피니싱 가공 장치 중, 적어도 일방의 슈퍼피니싱 가공 장치를 구성하는 슈퍼피니싱 지석의 요동 중심축을, 세트한 외륜 또는 내륜의 회전축의 직경 방향의 임의의 위치로 서보모터에 의하여 이동시키고, 이 임의의 위치로 위치 결정하는 것을 가능하게 한 볼 베어링의 제조 설비.
  7. 제 4 항에 있어서,
    외륜용, 내륜용 양 슈퍼피니싱 가공 장치 중, 적어도 일방의 슈퍼피니싱 가공 장치를 구성하는 슈퍼피니싱 지석의 요동 중심축을, 세트한 외륜 또는 내륜의 회전축에 평행한 축 방향의 임의의 위치로 서보모터에 의하여 이동시키고, 이 임의의 위치로 위치 결정하는 것을 가능하게 한 볼 베어링의 제조 설비.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 궤도륜 가공 설비는,
    외륜 궤도를 연삭 가공하기 위한 외륜용 연삭 가공 장치와 이 외륜 궤도를 슈퍼피니싱 가공하기 위한 외륜용 슈퍼피니싱 가공 장치를 각각 1 대씩 갖고, 이들 외륜용 연삭 가공 장치와 외륜용 슈퍼피니싱 가공 장치를 피가공물인 외륜의 반송 방향에 관하여 직렬로 배치한 외륜 가공 설비와,
    내륜 궤도를 연삭 가공하기 위한 내륜용 연삭 가공 장치와 내륜의 내주면을 연삭 가공하기 위한 내륜용 제 2 연삭 가공 장치와 상기 내륜 궤도를 슈퍼피니싱 가공하기 위한 내륜용 슈퍼피니싱 가공 장치를 각각 1 대씩 갖고, 이들 내륜용 연삭 가공 장치와 내륜용 제 2 연삭 가공 장치와 내륜용 슈퍼피니싱 가공 장치를 피가공물인 내륜의 반송 방향에 관하여 직렬로 배치한 내륜 가공 설비를 가지며,
    상기 외륜 가공 설비에서 가공된 외륜과 상기 내륜 가공 설비에서 가공된 내륜을 조립 설비에 공급 가능하게 하고 있는 것을 특징으로 하는 볼 베어링의 제조 설비.
  9. 제 1 항에 기재된 볼 베어링의 제조 설비에 사용하는 슈퍼피니싱 가공 장치로서, 슈퍼피니싱 지석의 요동 중심축을, 세트한 외륜 또는 내륜의 회전축의 직경 방향의 임의의 위치로 서보모터에 의하여 이동시키고, 이 임의의 위치로 위치 결정하는 것을 가능하게 한 슈퍼피니싱 가공 장치.
  10. 제 1 항에 기재된 볼 베어링의 제조 설비에 사용하는 슈퍼피니싱 가공 장치로서, 슈퍼피니싱 지석의 요동 중심축을, 세트한 외륜 또는 내륜의 회전축에 평행한 축 방향의 임의의 위치로 서보모터에 의하여 이동시키고, 이 임의의 위치로 위치 결정하는 것을 가능하게 한 슈퍼피니싱 가공 장치.
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