JP2019094969A - ころ軸受用保持器の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】金型が不要であり、少量生産品に対しても製造コストを低減することができるころ軸受用保持器の製造方法を提供する。【解決手段】このころ軸受用保持器の製造方法は、素材となる一枚の円板状素材の外径部をへら絞り加工により円すい形状に成形して円すい台形素材Ｔｗとするへら絞り過程と、円すい台形素材Ｔｗの円すい形状部Ｔｗａの周方向複数箇所にころを収容するポケットをレーザ加工または削り加工により加工するポケット形成過程と、円すい台形素材Ｔｗの中央の底板部８に、レーザ加工または削り加工により軸挿通孔を加工する軸挿通孔加工過程とを含む。へら絞り過程は、円板状素材に対し、この円板状素材の軸心回りに相対回転するローラ１０を接触させて円すい形状部Ｔｗａを成形する過程を含む。【選択図】図５

Description

この発明は、ころ軸受用保持器の製造方法に関し、例えば、風車の増速機または発電機等に使用される大型円すいころ軸受、または射出成型機等に使用される大型スラスト自動調心ころ軸受の保持器の製造方法に関する。

風車等に使用される大型円すいころ軸受、または射出成型機等に使用される大型スラスト自動調心ころ軸受の保持器は、鉄板に対し、ころを等間隔に配置するためのポケットを複数有している。保持器の製造においては、プレス加工もしくは削り加工が一般的である。プレス加工で高精度に保持器を製造するためには、保持器の形状に合わせた金型が必要である。

特開２００５−９０７４０号公報 特開２００１−１６５１７０号公報

保持器をプレス加工で製造する場合、金型費用を償却する際、大量生産品であれば保持器１個当たりの償却費用を低くできるが、少量生産品では製造原価が高くなる。
保持器を削り加工で製造する場合、金型が不要であるが、製品１個に対し大量の材料が必要であり、また廃材も多くなることから製造原価が高くなる。

そこで、従来技術１では低コストの保持器の製造方法として、特殊な保持器形状を採用している（特許文献１）。従来技術２ではプレス加工ではなくスピニング加工を用いることで、一定厚さの材料から様々な厚さの保持器を製造することで、材料費用を低減させている（特許文献２）。

しかし、特許文献１では、保持器形状が特殊であるため、製造工程が複雑化し、加工工数が大きくなる結果、製造コストが高くなる場合が考えられる。
特許文献２では、スピニング加工に用いるマンドレル（雄金型）を保持器サイズ毎に準備しなければならず、少量生産品に対して製造原価が高くなる場合がある。

この発明の目的は、金型が不要であり、少量生産品に対しても製造コストを低減することができるころ軸受用保持器の製造方法を提供することである。

この発明のころ軸受用保持器の製造方法は、素材となる一枚の円板状素材の外径部をへら絞り加工により円すい形状に成形して円すい台形素材とするへら絞り過程と、
前記円すい台形素材の円すい形状部の周方向複数箇所にころを収容するポケットをレーザ加工または削り加工により加工するポケット形成過程と、
前記円すい台形素材の中央の底板部に、レーザ加工または削り加工により軸挿通孔を加工する軸挿通孔加工過程と、を含む。

この構成によると、へら絞り過程では、一枚の円板状素材の外径部をへら絞り加工により円すい形状に成形して円すい台形素材とする。ポケット形成過程では、円すい台形素材の円すい形状部の周方向複数箇所にころを収容するポケットをレーザ加工または削り加工により加工する。軸挿通孔加工過程では、円すい台形素材の中央の底板部に、レーザ加工または削り加工により軸挿通孔を加工する。
このように、へら絞り加工と、レーザ加工または削り加工とを採用することで、金型を用いずにころ軸受用保持器を製造することができるうえ、使用する原材料の量をプレス加工と同等とすることが可能となる。これにより、少量生産品に対しても製造コストを低減することができる。

前記へら絞り過程は、前記円板状素材に対し、この円板状素材の軸心回りに相対回転するローラを接触させて前記円すい形状部を成形する過程を含み、前記軸心と前記ローラ間の径方向の距離、および前記ローラの前記円板状素材に対する傾斜角度を可変としてもよい。この場合、種々の保持器の形状を成形することができる。したがって、種々の形状の保持器に対し、前記へら絞り過程を実施するへら絞り機を兼用することができ、製造コストをさらに低減することができる。

前記へら絞り過程では、前記ローラの前記円板状素材に対する傾斜角度を段階的に変化させて所望の前記円すい台形素材としてもよい。この場合、スプリングバックが減少し、保持器の寸法精度を向上することができる。

前記へら絞り過程では、前記ローラを二つ以上使用してもよい。この場合、円すい台形素材を全周に渡って均一に成形することができ、保持器の寸法精度の向上を図れる。

この発明のころ軸受用保持器の製造方法は、素材となる一枚の円板状素材の外径部をへら絞り加工により円すい形状に成形して円すい台形素材とするへら絞り過程と、前記円すい台形素材の円すい形状部の周方向複数箇所にころを収容するポケットをレーザ加工または削り加工により加工するポケット形成過程と、前記円すい台形素材の中央の底板部に、レーザ加工または削り加工により軸挿通孔を加工する軸挿通孔加工過程と、を含む。このため、金型が不要であり、少量生産品に対しても製造コストを低減することができる。

この発明の実施形態に係る保持器を備えた円すいころ軸受の断面図である。 同円すいころ軸受用の保持器の正面図である。 同円すいころ軸受用の保持器を製造するへら絞り機の構成を示す図である。 同保持器の製造方法を段階的に示すフローチャートである。 同製造方法のへら絞り過程を示す図である。 （Ａ）は、へら絞り過程後の円すい台形素材の断面図、（Ｂ）は、同円すい台形素材の底面図である。 （Ａ）は、ポケット形成過程および軸挿通孔加工過程後の円すい台形素材の断面図、（Ｂ）は、同円すい台形素材の底面図である。

この発明の実施形態を図１ないし図７と共に説明する。
この実施形態に係るころ軸受用保持器は、例えば、風車の増速機または発電機等に使用される円すいころ軸受に適用される。
＜円すいころ軸受の構成＞
図１に示すように、円すいころ軸受は、内輪１と、外輪２と、これらこれら内外輪１，２間に介在する複数の円すいころ３と、これら円すいころ３を保持する保持器Ｒｔとを備える。内輪１の外周に内輪軌道面１ａが形成され、この内輪軌道面１ａの大径側および小径側には、大つば４および小つば５がそれぞれ設けられている。外輪２は、内周に前記内輪軌道面１ａに対向する外輪軌道面２ａが形成され、つば無しとされている。円すいころ３は、外周が転動面として形成され、内輪軌道面１ａと外輪軌道面２ａとの間で転動自在である。各円すいころ３は、保持器Ｒｔのポケット６に収容され、円周方向に所定の間隔を隔てて保持されている。

図２に示すように、保持器Ｒｔは、鋼材等の素材から円すい形状に形成されている。この保持器Ｒｔは、円すい形状部７と、この円すい形状部７の小径部分に一体に繋がる底板部８とを有する。円すい形状部７の周方向複数箇所に、円すいころ３（図１）を保持するポケット６が設けられている。円すい形状部７のうち、隣り合うポケット６間に柱部７ａが設けられている。底板部８には、軸挿通孔８ａ（図１）が形成されている。

＜へら絞り機の構成について＞
図３は、このころ軸受用保持器の製造方法において用いられるへら絞り機９の構成を示す図である。
へら絞り機９は、複数（この例では二つ）のローラ１０、素材となる一枚の円板状素材Ｗを載置支持する円筒部１１、およびこの円筒部１１に円板状素材Ｗを固定する複数のボルト１２を備える。円板状素材Ｗは、円筒部１１に同心に固定されている。

円板状素材Ｗの中央の底板部８には、複数のボルト１２を挿通する貫通孔８ｂが形成され、円筒部１１の軸方向上端部に、複数のボルト１２を螺合する雌ねじが形成されている。円板状素材Ｗを円筒部１１の軸方向上端部に載置支持し、前記雌ねじと前記貫通孔８ｂの位相を合わせ、複数のボルト１２を円板状素材Ｗの前記貫通孔８ｂから前記雌ねじに螺着する。これにより、円板状素材Ｗは、円筒部１１に同心に固定される。円板状素材Ｗと円筒部１１を固定する方法は、前記ボルト１２での締結の他、ビス締結等でもよい。なお固定後の円板状素材Ｗと円筒部１１の中心軸を軸Ｋとする。

複数のローラ１０は、円板状素材Ｗよりも上方位置で円周等配に配置され、円板状素材Ｗに対し、軸方向すなわち上下に当接離隔可能に構成されている。複数のローラ１０は、円板状素材Ｗに対し、この円板状素材Ｗの軸心回りに相対回転する。また各ローラ１０が円板状素材Ｗに接触する際、各ローラ１０は同円板状素材Ｗとの摩擦力により、各ローラ１０の軸心回りに自転するように構成されている。軸（軸心）Ｋとローラ１０間の径方向の距離Ｌ、ローラ１０の円板状素材Ｗに対する傾斜角度α、およびローラ１０の円板状素材Ｗに対する押し込み量ｈ（図５）を可変としている。

＜ころ軸受用保持器の製造方法＞
図４に示すように、このころ軸受用保持器の製造方法は、へら絞り過程Ｓ１と、ポケット形成過程Ｓ２と、軸挿通孔加工過程Ｓ３とを含む。なお、この図４の例では、ポケット形成過程Ｓ２の後軸挿通孔加工過程Ｓ３を行っているが、ポケット形成過程Ｓ２と軸挿通孔加工過程Ｓ３とを同時に行ってもよいし、軸挿通孔加工過程ｓ３の後ポケット形成過程Ｓ２を行ってもよい。

＜へら絞り過程の状況＞
図３に示すように円板状素材Ｗと円筒部１１を固定後、へら絞り過程では、図５に示すように、素材となる一枚の円板状素材の外径部Ｗａ（図３）をへら絞り加工により円すい形状に成形して円すい台形素材Ｔｗとする。このへら絞り過程では、円板状素材Ｗ（図３）に対し、この円板状素材の軸心回りに相対回転するローラ１０を接触させて円すい形状部Ｔｗａを成形する。軸Ｋとローラ１０間の径方向の距離Ｌ、ローラ１０の円板状素材に対する傾斜角度α、およびローラ１０の円板状素材に対する押し込み量ｈは、設計した保持器の形状により設定する。またへら絞り過程では、ローラ１０の前記傾斜角度αを例えば二段階、三段階と段階的に変化させて所望の円すい台形素材Ｔｗとする。その後、各ボルト１２を円筒部１１から離脱させ、円すい台形素材Ｔｗをへら絞り機９から取り外す。

＜へら絞り過程後の円すい台形素材Ｔｗについて＞
図６（Ａ）は、へら絞り過程後の円すい台形素材Ｔｗの断面図であり、図６（Ｂ）は、同円すい台形素材Ｔｗの底面図である。このような円すい台形素材Ｔｗに対し、ポケット形成過程Ｓ２（図４）および軸挿通孔加工過程Ｓ３（図４）を行う。ポケット形成過程では、円すい台形素材Ｔｗの円すい形状部Ｔｗａの周方向複数箇所にころ３を収容するポケット６をレーザ加工または削り加工により加工する。軸挿通孔加工過程Ｓ３（図４）では、円すい台形素材Ｔｗの中央の底板部８に、レーザ加工または削り加工により軸挿通孔８ａを加工する。

＜ポケット形成過程および軸挿通孔加工過程後の円すい台形素材Ｔｗ＞
図７（Ａ）は、ポケット形成過程および軸挿通孔加工過程後の円すい台形素材Ｔｗの断面図であり、図７（Ｂ）は、同円すい台形素材Ｔｗの底面図である。円すい台形素材Ｔｗの円すい形状部Ｔｗａの周方向複数箇所にポケット６が形成され、円すい台形素材Ｔｗの中央の底板部８に軸挿通孔８ａが形成されている。ポケット形成過程および軸挿通孔加工過程において、前記レーザ加工を適用する場合、例えば、三次元レーザ加工機等を用いてポケット６または軸挿通孔８ａの切り抜き加工を行うことができる。前記レーザ加工後のレーザ加工面は、例えば、ショットプラスト等で仕上げ加工することが好ましい。

＜作用効果＞
以上説明したころ軸受用保持器の製造方法によれば、へら絞り加工と、レーザ加工または削り加工とを採用することで、金型を用いずにころ軸受用保持器を製造することができるうえ、使用する原材料の量をプレス加工と同等とすることが可能となる。これにより、少量生産品に対しても製造コストを低減することができる。

軸Ｋとローラ１０間の径方向の距離Ｌ、およびローラ１０の円板状素材Ｗに対する傾斜角度αを可変としたため、種々の保持器Ｒｔの形状を成形することができる。したがって、種々の形状の保持器Ｒｔに対し、へら絞り過程を実施するへら絞り機９を兼用することができ、製造コストをさらに低減することができる。

へら絞り過程では、ローラ１０の円板状素材Ｗに対する傾斜角度αを段階的に変化させて所望の円すい台形素材Ｔｗとしたため、スプリングバックが減少し、保持器Ｒｔの寸法精度を向上することができる。またへら絞り過程では、ローラ１０を二つ以上使用しているため、円すい台形素材Ｔｗを全周に渡って均一に成形することができ、保持器Ｒｔの寸法精度の向上を図れる。

＜他の実施形態について＞
ころ軸受用保持器の製造方法を、前述の円すいころ軸受の保持器だけでなく、例えば、射出成型機等に使用される大型スラスト自動調心ころ軸受の保持器に適用してもよい。

以上、実施形態に基づいてこの発明を実施するための形態を説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。この発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

３…ころ
６…ポケット
８…底板部
８ａ…軸挿通孔
１０…ローラ
Ｔｗ…円すい台形素材
Ｔｗａ…円すい形状部
Ｗ…円板状素材
Ｗａ…外径部

Claims (4)

1. 素材となる一枚の円板状素材の外径部をへら絞り加工により円すい形状に成形して円すい台形素材とするへら絞り過程と、
   前記円すい台形素材の円すい形状部の周方向複数箇所にころを収容するポケットをレーザ加工または削り加工により加工するポケット形成過程と、
   前記円すい台形素材の中央の底板部に、レーザ加工または削り加工により軸挿通孔を加工する軸挿通孔加工過程と、を含むころ軸受用保持器の製造方法。
2. 請求項１に記載のころ軸受用保持器の製造方法において、前記へら絞り過程は、前記円板状素材に対し、この円板状素材の軸心回りに相対回転するローラを接触させて前記円すい形状部を成形する過程を含み、前記軸心と前記ローラ間の径方向の距離、および前記ローラの前記円板状素材に対する傾斜角度を可変としたころ軸受用保持器の製造方法。
3. 請求項２に記載のころ軸受用保持器の製造方法において、前記へら絞り過程では、前記ローラの前記円板状素材に対する傾斜角度を段階的に変化させて所望の前記円すい台形素材とするころ軸受用保持器の製造方法。
4. 請求項２または請求項３に記載のころ軸受用保持器の製造方法において、前記へら絞り過程では、前記ローラを二つ以上使用したころ軸受用保持器の製造方法。

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