JP5886659B2 - 保持器の加工方法 - Google Patents

Description

この発明は、針状ころ軸受等の転がり軸受の保持器、特に、ポケットを打ち抜き加工によって製作した保持器、その保持器を用いた転がり軸受及びその保持器の加工方法に関するものである。

針状ころ軸受の保持器は、通常、輪切りにした鋼管を旋削より所定形状に加工したワーク、又は鋼板を深絞り加工するなどして所定形状に加工したワークを製作し、そのワークの全周に打ち抜き加工によって所要数のころ保持用のポケットを形成することにより製作される。

図５（ａ）（ｂ）は、このようにして製作された保持器の例である。この保持器１は、胴部２とその両端部に形成された内向きのつば縁４とからなり、胴部２の軸方向の中間部にくびれ部３が形成され、そのくびれ部３とつば縁４の間は肩部５となっている。一方の肩部５からくびれ部３を経て他方の肩部５にわたる範囲に軸方向に長いポケット６が形成される。ころ７はそのポケット６に回転可能に保持される。

図６は、前記の保持器１と所要数のころ７との組立体から成る転がり軸受２１、具体的には針状ころ軸受を示している。

なお、図５（ａ）及び図６における符号８は、ポケット６の打ち抜き加工時に発生したキズを消去するために施された旋削又は研削等による後加工の痕跡を示す。

図７は、前記保持器１の従来の加工方法を実施形態する打ち抜き装置を示している。この打ち抜き装置は、固定円筒体９が片持ち状態に固定され、その固定円筒体９の内部に片持ち状態に固定された円筒状のダイ１０の基部１０ｂが挿通支持される。

ダイ１０の前記基部１０ｂから加工部１０ａが先端方向に延びている。前記ダイ１０の加工部１０ａは、図７（ｃ）に示したように、基部１０ｂに対し中心がポンチ２０の方向（垂直上方）に偏位した円筒状となっている。ただし、完全な円筒形ではなく、打ち抜きの安定を図るため、天頂部は大きなアールになっている。

その加工部１０ａは、基部１０ｂより小径であるが、その頂部の高さは基部１０ｂの頂部の高さと一致する。基部１０ｂ及び加工部１０ａには、基部１０ｂの中心を中心とする貫通穴１１が設けられ、その貫通穴１１を経て抜きカスが排出される。

前記加工部１０ａにワーク１４が着脱自在に嵌合される。ワーク１４は、図７（ｂ）に示したように、前記保持器１のポケット６の成形前の半製品状態のものであり、胴部２とその両端部に形成された内向きのつば縁４とから成る。胴部２は、その軸方向の中間部にくびれ部３が形成され、そのくびれ部３とつば縁４の間は肩部５となっている。

前記の加工部１０ａにおいて、ダイ１０の外径面の軸方向の２個所に径方向の位置決めリブ１５が設けられる。これらの位置決めリブ１５は、前記ワーク１４の両側の肩部５及び各肩部５の両側のつば縁４とくびれ部３とに囲まれた四角形の空所に合致する形状の四角形断面に形成されている。前記両側の位置決めリブ１５の軸方向中間部相互間にわたる範囲に軸方向に長いポンチ穴１６が設けられる。ポンチ穴１６は、外径面から貫通穴１１に貫通している。

加工部１０ａの偏心量は、前記位置決めリブ１５の高さより大きく形成され、位置決めリブ１５に嵌合されたワーク１４を径方向に持ち上げ軸方向に取り出し、またワーク１４を加工部１０ａにセットする際の径方向の余裕を与える。

前記加工部１０ａにワーク１４をセットした状態で、加工部１０ａの先端から円筒状の押さえ治具１８が嵌合され、ワーク１４の一方の端面（つば縁４）に押し当てられる。前記加工部１０ａの上方には前記ポンチ穴１６に対向したポンチ２０が昇降自在に設置される。

ポケット６を打ち抜き加工する場合は、押さえ治具１８と一体にワーク１４を周方向に間欠回転させ、これとタイミングを合わせてポンチ２０を駆動することにより、いわゆる外抜きによりポケット６を形成する。

前記の加工方法によると、出来上がった保持器１のつば縁４に押さえ治具１８の押圧によるキズが残る。このようなキズが残ると、軸受使用時にこれに接触する相手部材を摩耗させ、またそのキズが保持器１の破損や寿命低下の原因となる。これらの不具合を解消するためには、旋削や研削などの後加工を施してそのキズを消去する必要があり、加工コストが高くなる要因となる。

なお、従来においては、ポケット６の打ち抜き加工時に発生したキズを後加工によって消去するため、製品としての保持器１のつば縁４の外表面に後加工の痕跡８（図５（ａ）、図６参照）が残ることが一つの特徴となる。

一方、前記のようなキズの発生を避けるために、図８に示したポケット打ち抜き方法が知られている（特許文献１）。この打ち抜き方法は、保持器のワーク２３の外径面をダイ２４に収め、そのワーク２３の一端部の肩部２５の内径面をチャック２６によって把持し、ワーク２３の内径側に差し入れたポンチ２７によって加圧することによりポケットを形成するようにしている。

特許第３７３５１６０号公報（段落０００３、図４）

図８に示した前記の先行技術は、ワーク２３の一方の肩部２５の内径面をチャック２６で把持し、ダイ２４をワーク２３の外径面に配置するとともに、ポンチ２７をワーク２３の内側に配置した、いわゆる内抜き型である。

内抜き型の場合は、ポンチ２７のストロークがワーク２３の径によって制限を受けるため、径の大きい保持器（例えば、内径２０φ程度以上）のものに限定され、径の小さい保持器の場合に対応できない問題がある。

また、ワーク２３の肩部２５をチャック２６で把持するようにしているが、ポンチ２７によって形成されるポケットの端部が肩部２５にまで達するので、チャック２６のつかみ代が僅少となり、安定した把持ができない問題がある。また、僅少なつかみ代の部分を強固な力で把持すると肩部２５の外表面にキズが発生し、そのキズを消去するための後加工が必要となる問題も発生する。

そこで、この発明は、これらの問題を解消した転がり軸受の保持器、その保持器を用いた転がり軸受及び前記保持器の加工方法を提供することを課題とする。

前記の課題を解決するために、この発明に係る転がり軸受の保持器は、円筒状ワークの胴部の周方向に一定間隔をおいて所要数のポケットを打ち抜き加工によって形成した転がり軸受用保持器において、前記打ち抜き加工後の製品の端面が前記打ち抜き加工前のワークのままの未加工状態に維持された構成としたものである（以下、第一発明と称する。）。

具体的には、前記ポケットの打ち抜き加工の際に、前記ワークを間欠回転させる押さえ治具を前記両方の肩部間にわたる範囲に面的に接触させて内径方向に押圧することによってワークと治具の一体化を図ることにより、ワークの外表面がワークのままの未加工状態に維持された構成を実現することができる。

また、前記の課題を解決するために、この発明に係る転がり軸受は、保持器と、その保持器に保持された転動体を含む転がり軸受において、前記保持器として前記第一発明に係る保持器を使用したものである（以下、第二発明と称する。）。

さらに、前記の課題を解決するために、この発明に係る保持器の製造方法は、ダイの加工部の周りに保持器のワークをセットし、前記ワークと一体化した押さえ治具を介して当該ワークに間欠回転を与え、その間欠回転とタイミングを合わせて前記ワークの外径側からポケットを打ち抜くようにした保持器の加工方法において、前記押さえ治具が、円筒部とその円筒部の一端部に周方向に所定の間隔をおいて形成された所要数の押さえ爪とからなり、前記押さえ爪を前記ワークの外径面に沿わせるとともに、各押さえ爪の全体によって形成される内径を縮径させることにより、これらの押さえ爪と前記ワークとの一体化を図るようにしたものである（第三発明と称する。）。

以上のように、第一発明から第三発明によれば、保持器打ち抜き加工に伴うキズの発生を消去するための後加工が不要となるので、保持器及び転がり軸受の製作コストの低減を図ることができる。また、第三発明の場合は、いわゆる外抜きであるので、保持器のサイズに左右されることがなく、任意のサイズの保持器にポケットの打ち抜き加工を施すことができる。さらに、第三発明を実施するための加工装置は、従来の加工装置のものと共通する構成が多いので、新たな設備や技術導入を必要としない。

図１（ａ）は、実施形態１の保持器の斜視図、図１（ｂ）は、同上の断面図、図１（ｃ）は他の保持器の例を示す断面図である。 図２は、同上の転がり軸受の斜視図である。 図３（ａ）は、実施形態２の加工装置の一部断面図、図３（ｂ）は、ワークの拡大断面図、図３（ｃ）は同（ａ）のＸ１−Ｘ１線の断面図である。 図４（ａ）は、同上の一部斜視図、図４（ｂ）は同上の押さえ治具の斜視図である。 図５（ａ）は、従来例の保持器の斜視図、図５（ｂ）は、同上の断面図である。 図６は、従来例の転がり軸受の斜視図である。 図７（ａ）は、従来例の加工装置の一部断面図、図７（ｂ）は、ワークの拡大断面図、図７（ｃ）は、同（ａ）のＸ２−Ｘ２線の断面図である。 図８は、他の従来例の一部断面図である。

以下、この発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
[実施形態１]

図１（ａ）（ｂ）及び図２に示した実施形態１に係る保持器１及びこれを用いた転がり軸受２１は、先に図５（ａ）（ｂ）及び図６に基づいて説明した先行技術に係るものと基本的には同一構造である。相違する点は、次の点である。

即ち、前述の先行技術に係る保持器１は、つば縁４（即ち、保持器１の端面）、肩部５を含む胴部２の外周面（以下、保持器１の外表面と総称する。）に加工時に発生したキズを消去するために旋削又は研削による後加工の痕跡８が存在したが（図５（ａ）、図６参照）、この発明の実施形態１に係る保持器１においては、保持器１の外表面にそのようなキズの発生が無く、したがってワークのままの無キズかつ未加工状態にあり、後加工の痕跡８が存在しない点である。

前記のように保持器１の外表面を打ち抜き加工前のワークのままの未加工状態に維持するために、この実施形態１の場合は、ポケット６の打ち抜き加工の際に、両側の肩部５にわたる範囲に押さえ治具を面接触させ締付け力を及ぼすことによってワークと押さえ治具の一体化を図るようにしている。前記の締付け状態でポケット６の打ち抜き加工を行うことにより前記のような仕上がり、即ち、つば縁４又は肩部５の外表面が打ち抜き加工前のワークのままの未加工状態に維持された仕上がりを実現している。

なお、この発明の対象となる保持器１は、前記のような内向きのつば縁４を両端に設けたものに限らず、図１（ｃ）に示したようなつば縁４がなく、円筒状の胴部の浅いくびれ部３ａにポケット６を形成し、そのポケット６の両側に肩部５ａを形成したもの、その他、図示を省略しているが、外向きつば縁を有するもの含まれる。

実施形態１に係る保持器１及びその保持器１を用いた転がり軸受２１のその他の構成は図５及び図６に示した先行技術に係るものと全く同一であるので、図面上同一部分には同一符号を付し、その説明は、前述の先行技術に係る保持器１及びこれを用いた転がり軸受２１の説明をすべて援用する。
[実施形態２]

次に、前記保持器の加工方法を実施形態２として図３及び図４に基づいて説明する。この場合の打ち抜き装置は、固定円筒体３０が片持ち状態に固定され、その固定円筒体３０の内部に片持ち状態に固定された円筒状のダイ３１の基部３１ｂが挿通支持される。

ダイ３１の前記基部３１ｂから加工部３１ａが先端方向に延びている。前記ダイ３１の加工部３１ａは、図３（ｃ）に示したように、基部３１ｂに対し中心がポンチ４５の方向（垂直上方）に偏位した円筒状となっている。ただし、完全な円筒形ではなく、打ち抜きの安定を図るため、天頂部は大きなアールになっている。

その加工部３１ａは、基部３１ｂより小径であるが、その頂部の高さは基部３１ｂの頂部の高さと一致する。基部３１ｂ及び加工部３１ａには、基部３１ｂの中心を中心とする貫通穴３２が設けられ、その貫通穴３２を経て抜きカスが排出される。

前記加工部３１ａにワーク３５が着脱自在に嵌合される。ワーク３５は、図３（ｂ）に示したように、前記保持器１のポケット６の成形前の半製品状態のものであり、胴部２とその両端部に形成された内向きのつば縁４とから成る。胴部２は、その軸方向の中間部にくびれ部３が形成され、そのくびれ部３とつば縁４の間は肩部５となっている。

前記の加工部３１ａにおいて、ダイ３１の外径面の軸方向の２個所に周方向の位置決めリブ３４が設けられる。これらの位置決めリブ３４は、前記ワーク３５の両側の肩部５及び各肩部５の両側のつば縁４とくびれ部３とに囲まれた四角形の空所に合致する形状の四角形断面に形成されている。前記両側の位置決めリブ３４の軸方向中間部相互間にわたる範囲に軸方向に長いポンチ穴３７が設けられる。ポンチ穴３７は、外径面から貫通穴３２に貫通している。

加工部３１ａの偏心量は、前記位置決めリブ３４の高さより大きく形成され、位置決めリブ３４に嵌合されたワーク３５を径方向に持ち上げ、ダイ３１の周りを軸方向に取り出し、またその反対にダイ３１の外部からワーク３５を加工部３１ａにセットする際の径方向の余裕を与える。

前記ように加工部３１ａにワーク３５をセットした状態で、加工部３１ａの先端側から押さえ治具３９が嵌合され、ワーク３５の外径面に押し当てられる。

押さえ治具３９は、図４（ａ）（ｂ）に示したように、円筒部４０の一端部の全周にわたり周方向に一定幅の間隔４１をおいて所要数の押さえ爪４２を櫛歯状に設けたものである。押さえ爪４２は、径方向に弾性を持った細長い板状に形成され、その数（＝押さえ爪４２相互間の間隔４１の数）はワーク３５に加工するポケット６（図１参照）の数に等しく、その間隔４１は、ポンチ４５との干渉を避けるためにポンチ４５の幅より若干大きく形成される。

押さえ爪４２の長さは、ワーク３５より２〜３倍の長さに形成され、各押さえ爪４２の内面によって形成される円筒面の内径はワーク３５の外径に一致し、各押さえ爪４２の内面形状は、ワーク３５の外径面に面接触するような円弧面に形成される。

さらに、各押さえ爪４２の先端部外側面は、内径側に傾斜したテーパ面４３となっている。各押さえ爪４２の全体によって形成される外径の大きさは、前記固定円筒体３０の内径より若干大きく形成され、前記テーパ面４３で案内させつつ先端部を固定円筒体３０に押し込んだ際、各押さえ爪４２の全体が内径側に縮径され、ワーク３５の両方の肩部５に面接触し、肩部５に締付け力を及ぼす。

前記円筒部４０は、前記ダイ保持具３３より大径に形成され、その一部に駆動部（図示省略）に対する連結穴４４が設けられる。駆動部は、打ち抜き加工の始めと終わりに押さえ治具３９を軸方向に進退させ、ワーク３５の着脱を可能にするとともに、打ち抜き加工時に周方向に前記間隔４１の大きさで間欠送りされる。

前記の打ち抜き装置によって、ワーク３５にポケット６を打ち抜く加工方法は、図３のダイ保持具３３及び押さえ治具３９を後退させ、ダイ３１の開放端からワーク３５を差し込み、加工部３１ａの所定位置にセットする。ワーク３５はその両方の肩部５が位置決めリブ３４に嵌合することにより安定する。

次に、ダイ保持具３３及び押さえ治具３９を前進させ、ダイ保持具３３の先端部をダイ３１の先端部の内部穴に密に挿入することによりダイ３１の自由端部を支持する。また、押さえ治具３９の押さえ爪４２の先端部を固定円筒体３０の先端部の内部穴に密に挿入することにより、押さえ爪４２の内径面を全体的に縮径させ、ワーク３５の両方の肩部５を締め付ける。

駆動部によって、押さえ治具３９が周方向へ間欠駆動されると、押さえ爪４２の部分の摩擦によって押さえ治具３９とワーク３５が一体に間欠送りされる。その間欠送りのタイミングに合わせ、加工部３１ａの上方に設けられたポンチ４５が押さえ爪４２相互間の間隔４１の部分に下降し、ワーク３５にポケット６を打ち抜きによって形成する。このような加工を繰り返すことにより、ワーク３５の全周にわたりポケット６が形成されると、ダイ保持具３３及び押さえ治具３９が後退し、ワーク３５をダイ３１から取り外す。

前記ワーク３５が押さえ治具３９と一体に間欠送りされるのは、押さえ治具３９のすべての押さえ爪４２とワーク３５の肩部５の外径面の間の摩擦が、ワーク３５と加工部３１ａ間の摩擦より大きいためである。

以上のように、実施形態２の加工方法によって製作された保持器１（図１参照）は、ポケット６の打ち抜き加工の際につば縁４（保持器１の端面）に対し押さえ治具３９が接触することがないので、その接触を原因とするキズが付くことがない。したがって、そのキズを消去するための後加工も必要がないので、つば縁４はワーク３５のままの未加工状態に維持される。その面粗さのデータを前述の従来例と対比して表１に示す。従来例の場合に比べ顕著な差異のあることがわかる。

肩部５を含む胴部２の外周面に対しては、押さえ治具３９の押さえ爪４２が面接触するので、これらの部分にキズを付けるおそれはないが、胴部２の外周面の面粗さに多少の影響がある。しかし、規格値に対して非常に小さな数値であり、後加工を必要とするような数値ではない（表１参照）。

また、外径真円度は、従来例と同程度であり、押さえ治具３９によってワーク３５を外径面から把持しても、真円度に対しては実質的な影響はないということができる。

なお、この発明の実施形態２の加工装置を示した図３（ａ）と、従来例の加工装置を示した図７（ａ）とを比較すると明らかなように、両方の装置においてダイを始めとする装置の構成部材や配置は変わらない。相違する点は、実施形態２の場合においては固定円筒体３０の内径が従来例より大きくなり、また押さえ治具３９に代えて櫛歯状の押さえ爪４２を設けた点のみである。したがって、従来例の装置に多少の変更を加えるだけでよく、新たな設備や技術の導入は必要がないので、加工コストの低減を図ることができる。

１ 保持器
２ 胴部
３、３ａ くびれ部
４ つば縁
５、５ａ 肩部
６ ポケット
７ ころ
８ 後加工の痕跡
９ 固定円筒体
１０ ダイ
１０ａ 加工部
１０ｂ 基部
１１ 貫通穴
１４ ワーク
１５ 位置決めリブ
１６ ポンチ穴
１８ 押さえ治具
２０ ポンチ
２１ 転がり軸受
２３ ワーク
２４ ダイ
２５ 肩部
２６ チャック
２７ ポンチ
３０ 固定円筒体
３１ ダイ
３１ａ 加工部
３１ｂ 基部
３２ 貫通穴
３４ 位置決めリブ
３５ ワーク
３７ ポンチ穴
３９ 押さえ治具
４０ 円筒部
４１ 間隔
４２ 押さえ爪
４３ テーパ面
４４ 連結穴
４５ ポンチ

Claims (6)

1. ダイの加工部の周りに保持器のワークをセットし、前記ワークと一体化した押さえ治具を介して当該ワークに間欠回転を与え、その間欠回転とタイミングを合わせて前記ワークの外径側からポケットを打ち抜くようにした保持器の加工方法において、前記押さえ治具が、円筒部とその円筒部の一端部に周方向に所定の間隔をおいて形成された所要数の押さえ爪とからなり、前記押さえ爪を前記ワークの外径面に沿わせるとともに、各押さえ爪の全体によって形成される押さえ爪の内径面を縮径させることにより、これらの押さえ爪と前記ワークとの一体化を図ることを特徴とする保持器の加工方法。
2. 前記押さえ爪の数が前記ワークに加工されるポケットの数と一致することを特徴とする請求項１に記載の保持器の加工方法。
3. 前記ダイの加工部を挟んでその一方にダイと同芯かつダイより大径の固定円筒体が設けられ、他方に前記押さえ治具が軸方向に進退自在に設置され、前記押さえ治具が前進しその押さえ爪が前記加工部にセットされたワークを越えて前記固定円筒体の内径面に挿入されることにより前記各押さえ爪によって形成された前記押さえ爪の内径面が縮径され、前記加工部にセットされたワークに対し前記各押さえ爪が締付け力を及ぼすようにしたことを特徴とする請求項１又は２に記載の保持器の加工方法。
4. 前記押さえ爪の先端部外側面にテーパ面が形成され、前記テーパ面によって前記固定円筒体の内径面への挿入時のガイドとすることを特徴とする請求項３に記載の保持器の加工方法。
5. 前記ダイの加工部に前記ワークの肩部内径部が嵌合する位置決めリブが形成されたことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の保持器の加工方法。
6. 前記ダイの加工部がダイの基部に対してポンチの方向に偏心した円筒状に形成され、その偏心量が前記位置決めリブの高さより大きく設定されたことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の保持器の加工方法。

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