JP6245199B2 - リング状部材の製造方法及び製造装置、ラジアル転がり軸受の製造方法及び製造装置、並びに、回転機器の製造方法 - Google Patents
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Description
先ず、図10(A)に示す様に、前記金属素材26の内径側に前記マンドレル23を挿通した状態で、この金属素材26の円周方向一部を、このマンドレル23の第一転造面27と前記成形ロール24の第二転造面30との間に配置する。この状態で前記サポートロール25を構成する両ローラ32、32の外周面の円周方向一部を、前記マンドレル23の両マンドレル側規制面28、28に近接対向させておく。
次いで、この状態から更に、前記成形ロール24を、前記マンドレル23に近付く方向に変位させると、このマンドレル23が、前記金属素材26を介して押圧されて、前記サポートロール25の両ローラ32、32に当接する。すると、これら両ローラ32、32の回転に伴い、前記マンドレル23が連れ回される。尚、この状態で、前記サポートロール25は、このマンドレル23が、図9、10の左側に変位しない様にサポートしている。
このうちのマンドレルは、軸方向に離隔した状態で互いに同心に設けられた1対の支持軸部と、軸方向に関してこれら両支持軸部同士の間に、これら両支持軸部と同心に設けられた転造軸部とを有している。
このうちの両支持軸部は、前記転造軸部よりも大径で、支持部に対して支持されるものである。
又、前記転造軸部は、円環状の金属素材の内周面に転造加工を施す為の第一転造面を有している。尚、この第一転造面は、前記転造軸部の外周面に直接形成されたものだけでなく、この転造軸部の外周面に外嵌固定された別体の円環状部材の外周面に形成されたものにより構成する事もできる。
前記外径拘束型は、円環状であり、その内周面に前記金属素材の外周面に転造加工を施す為の第二転造面が形成されている。この様な外径拘束型は、その内径側に前記マンドレルの転造軸部を挿通し、且つ、この第二転造面を前記第一転造面に対向した状態で配置されている。
上述の様なリング状部材の製造装置は、前記マンドレルの第一転造面と、前記外径拘束型の第二転造面と、前記両支持軸部の前記転造軸部側の端面とにより形成される成形空間に、前記金属素材の円周方向一部を配置した状態で、自身の中心軸を中心として回転する前記マンドレルの前記第一転造面と、自身の中心軸を中心として回転する前記外径拘束型の前記第二転造面との間で、この金属素材を押圧して、この金属素材の内周面及び外周面に転造加工を施す事によりリング状部材を形成するものである。
また、この可動環状部材が、弾性支持手段により、径方向に関して弾性的に支持されている。
そして、この可動環状部材は、前記金属素材から前記弾性支持手段の弾性力よりも大きな押圧力を受けた場合に、この押圧力の方向に変位可能である。
即ち、本発明の場合、前記金属素材の内周面と対向する部分に、使用時にこの金属素材から所定の大きさの径方向の押圧力を受けた場合に、この押圧力の方向に変位可能な状態で支持された可動環状部材を設けている。この為、使用時に、成形空間内の金属素材の内部応力が高くなった場合でも、前記可動環状部材が前記押圧力の方向に変位して、成形空間のうちの当該変位に伴い拡張した部分に前記金属素材の余肉を逃がす事ができる。この結果、成形空間内での前記金属素材の内部応力が低くなり、前記マンドレルに加わる応力を小さくできる。
尚、上述した様に、加工中に、成形空間内の金属素材の内部応力が高くなる場合とは、金属素材の体積のばらつきに基づいて、この金属素材の体積が所定の大きさ(目標とするリング状部材の体積)よりも大きい場合が考えられる。本発明は、この様な場合に、前記金属素材の内部応力を低くして、前記マンドレル及び外径拘束型に加わる応力を小さくすると共に、成形空間内で金属素材が歪む事を防止する事ができる。
本発明の実施の形態の第1例に就いて、図1〜3により説明する。尚、本例のリング状部材の製造方法及び製造装置の特徴は、加工中に成形空間内の金属素材26の内部応力が高くなった場合に、この金属素材26の余肉を特定の方向に逃がす事により、前記成形空間内のこの金属素材26の内部応力を下げる事ができる構造を設けた点にある。その他の部分の構成及び作用は、前述の図9、10に示した従来の製造方法及び製造装置と同様であるから、同等部分に関する図示並びに説明は省略若しくは簡略にし、以下、本例の特徴部分を中心に説明する。尚、本例は、本発明を、前記金属素材26に圧延転造加工を施して外輪用のリング状部材を造る為の製造方法及び製造装置に適用した例を示している。但し、本発明のリング状部材の製造方法及び製造装置は、前述した図9、10に示した従来構造と同様に、内輪用のリング状部材を対象とする事もできる。
このうちの、マンドレル23aは、軸方向に離隔した状態で互いに同心に設けられた1対の金属製(例えば、ダイス鋼、ハイス鋼、超硬合金等)の支持軸部38a、38bと、軸方向に関してこれら両支持軸部38a、38b同士の間に同心に設けられた金属製(例えば、ダイス鋼、ハイス鋼、超硬合金等)の転造軸部39とを有している。
即ち、前記他方の支持軸部38bは、その中心に軸方向両端に開口した中心孔40bを有する中空軸状である。又、この中心孔40bの軸方向一端部(図1の上端部)には、軸方向中間部よりも大径な嵌合孔42bが形成されている。一方、前記中心孔40bの軸方向他端部には、ねじ孔41bが形成されている。更に、前記他方の支持軸部38bの外周面のうち、軸方向他方側半部には、軸方向一方側半部よりも小径で軸方向に関して外径が変化しない小径円筒部43bが形成されている。又、本例の場合、前記他方の支持軸部38bの外周面のうち、軸方向一方側半部をマンドレル側規制面44bとしている。
尚、上述の様な支持軸部38a、38bは、例えば、超硬合金等の様な剛性が高い金属製とするのが好ましい。又、前記両支持軸部38a、38bの外径寸法は、適宜設定する事ができる。これら両支持軸部38a、38bの外径寸法を小さくした場合には、割れ難い鋼製(例えば、ダイス鋼、ハイス鋼)とするのが好ましい。
このうちの固定用軸部材45は、上述の両支持軸部38a、38bよりも軸方向寸法が小さく、全長に亙り外径が変化しない円柱状部材である。この様な固定用軸部材45は、その軸方向両端部分を、それぞれ嵌合部48a、48bとしている。これら両嵌合部48a、48bのうちの一方の嵌合部48aの外径寸法は、前記一方の支持軸部38aの嵌合孔42aの内径寸法よりも僅かに大きい。一方、前記両嵌合部48a、48bのうちの他方の嵌合部48bの外径寸法は、前記他方の支持軸部38bの嵌合孔42bの内径寸法よりも僅かに小さい。
上述した様な軌道形成部材46の外周面と、前記両係止溝形成部材47a、47bの外周面とにより、円環状の金属素材の内周面に転造加工を施す為の第一転造面51を構成している。
一方、前記転造軸部39は、前記他方の嵌合部48bを前記他方の支持軸部38bの嵌合孔42bに隙間嵌めで内嵌されている。この状態で、この他方の支持軸部38bは、前記金属素材26の着脱の為に前記転造軸部39に対して軸方向に変位する事ができる。但し、加工中には、前記他方の支持軸部38bが、前記転造軸部39に対して軸方向に変位しない様に規制する。尚、前記他方の支持軸部38bに対する、前記転造軸部39の径方向のがたつき及び傾斜の大きさが最小限となる様に、前記他方の嵌合部48bの外径寸法と、前記他方の支持軸部38bの嵌合孔42bの内径寸法とを規制する。
先ず、図3(a)に示す様に、前記金属素材26を、内径側に前記マンドレル23aを挿通した状態で、この金属素材26の円周方向一部を、このマンドレル23aの第一転造面51と、前記両可動環状部材36a、36bの外周面と、前記外径拘束型37の第二転造面59と、前記両支持軸部38a、38bの前記転造軸部39側の端面との間に形成された成形空間内に配置する。尚、この状態では、前記両可動環状部材36a、36bの外周面と、前記金属素材26の内周面との間には所定の隙間が存在している。
次いで、前記成形ロール24aを、前記サポートロール25aと同期して回転駆動しながら、前記外径拘束型37に近付く様に水平方向に変位させて、前記成形ロール24aのローラ60の外周面を、前記外径拘束型37の外周面に当接させる。すると、前記成形ロール24aの回転に伴い、この外径拘束型37が連れ回る。
即ち、本例の場合、前記金属素材26の内周面と対向する状態で、前記成形ロール24aから離れる方向の押圧力が加わった場合に、この押圧力の方向に変位可能に支持された、前記両可動環状部材36a、36bを設けている。この為、使用時に、成形空間内の前記金属素材26の内部応力が高くなった場合でも、前記両可動環状部材36a、36bが前記押圧力の方向に変位して、前記成形空間のうちの当該変位に伴い拡張した部分に前記金属素材の余肉を逃がす事ができる。この結果、成形空間内での前記金属素材26の内部応力が低くなり、前記マンドレル23aに加わる応力を小さくできる。
又、上述の様に、加工中の前記金属素材26の内部応力を解放する事ができる為、成形空間内でこの金属素材26が歪む事を防止できる。この結果、加工後のリング状部材35の真円度が悪化する事を防止できる。
更に、本例の場合、加工の終盤で、金属素材26の外周面、軸方向両端面、及び内周面(両可動環状部材36a、36bの外周面と対向した部分を除く)を、それぞれ対向する各部材(外径拘束型37の第二転造面59、両支持軸部38a、38b、マンドレル23aの第一転造面51)により拘束する事ができる。この為、加工後のリング状部材35のうち、拘束されていた部分には切削加工を施さなくて済むか、或いは施す場合でも僅かな加工で済む。この様に、本例の場合、切削加工の工程を短くしたり、切削加工を施す位置を限定して、生産効率の向上を図れる。尚、製品によっては、仕上げ加工を施す事なく、本例の製造方法により製造されたリング状部材35が、最終製品となる場合もある。
又、本例の様に、短い転造軸部39の軸方向両端部を、剛性の高い前記両支持軸部38a、38bにより支持する構成は、前記転造軸部39を支持する位置が、前記金属素材26に近くなる為、この金属素材26から加わる曲げ応力を低減する事ができる。この結果、前記マンドレル23aの耐久性の向上を図れる。
本発明の実施の形態の第2例に就いて、図4、5により説明する。本例は、リング状部材の製造装置を構成する弾性支持手段52aの具体的構造を示すものである。尚、この弾性支持手段52a以外の構造は、前述した実施の形態の第1例と同様である。
本例のリング状部材の製造装置21bを構成する弾性支持手段52aは、前述した実施の形態の第1例と同様に両可動環状部材36a、36bを、径方向に関して弾性的に支持する為のものであり、マンドレル23aの中心軸に関して成形ロール24aと反対側に設けられている。
このうちの弾性部材65は、例えばコイルバネ等から成り、一端(成形ロール24aと反対側端部)を例えばハウジング等の固定部分に支持固定された固定支持部54cに支持されると共に、他端(成形ロール24a側端部)を前記伝達部材66に支持された状態で設けられている。尚、前記弾性部材65は、機械式のものに限らず、油圧式、ガス圧式、又は空圧式等の各種構造を採用する事ができる。
このうちの基部67は、直方体状であり、長手方向がマンドレルの中心軸に対して直交する方向となる様に配置されている。
又、前記両腕部68a、68bは、前記基部67の一側面(図4の手前側面)の前記成形ロール24a側端部のうち、前記マンドレル23aの軸方向に離隔した2箇所位置に、前記一側面から突出した状態で形成されている。
又、前記保持部材69は、部分円筒状であり、その内径が前記両可動環状部材36a、36bの外径とほぼ等しい。又、前記保持部材69の軸方向寸法は、一方の可動環状部材36aの軸方向一側面(図4の上側面)と、他方の可動環状部材36bの軸方向他側面(図4の下側面)との軸方向に関する距離よりも大きい。この様な保持部材69は、その外周面を前記両腕部68a、68bに支持固定された状態で、その内周面を、前記両可動環状部材36a、36bの外周面のうちの前記成形ロール24aと反対側部分に当接させている。
本発明の実施の形態の第3例に就いて、図6により説明する。本例のリング状部材の製造装置は、弾性支持手段52bとして、前述した実施の形態の第1例及び第2例と異なる構造を採用している。又、両可動環状部材36c、36dの構造も、前記実施の形態の第1例及び第2例の両可動環状部材36a、36bと異ならせている。
具体的には、本例の場合、前記両可動環状部材36c、36dの外径寸法を、軌道形成部材46及び両係止溝形成部材47a、47bの外径寸法よりも小さくしている。この様な可動環状部材36c、36dは、マンドレル23a、軌道形成部材46、及び両係止溝形成部材47a、47bと同心に配置されている。尚、この様な両可動環状部材36c、36dの軸方向に関する配置態様に関しては、前記実施の形態の第1例及び第2例と同様である。
加工が進み、前記金属素材26の外周面が、外径拘束型37の内周面に全周に亙り当接するまで、外径が大きくなる様に塑性変形すると、成形空間が、前記金属素材26により満たされた状態となる。この時点で、この金属素材26の内周面が、前記両可動環状部材36c、36dの外周面とも当接する。
又、前述した実施の形態の各例では、マンドレルを構成する転造軸部の固定用軸部材の外周面に、別部材である軌道形成部材及び係止溝形成部材を外嵌し、これら各部材の外周面により、第一転造面を構成している。但し、固定用軸部材の外周面に直接、第一転造面を形成する構成を採用する事もできる。
又、前述の各実施の形態では、加工中に、サポートロールを水平方向に変位させる事なく、成形ロールのみを水平方向(マンドレル側)に変位させる構成を採用している。但し、これとは逆に、成形ロールを水平方向に変位させる事なく、サポートロールのみを水平方向(マンドレル側)に変位させる構成とする事もできる。又、サポートロールと成形ロールとの両方を、水平方向に変位させる構成を採用する事もできる。
又、可動環状部材の構造、配置、及び数等は、前述した実施の形態の各例の場合に限定されるものではない。
2 外輪
3 内輪
4 玉
5 外輪軌道
6 内輪軌道
7 保持器
8 ビレット
9 小径部
10 大径部
11 第一中間素材
12 第二円筒部
13 第二中間素材
14 第一円筒部
15 第三中間素材
16 底板部
17 第四中間素材
18 小径円筒部材
19 内向鍔部
20 大径円筒部材
21、21a リング状部材の製造装置
22 リング状部材
23、23a マンドレル
24、24a 成形ロール
25、25a サポートロール
26 金属素材
27 第一転造面
28 マンドレル側規制面
29 受け台
30 第二転造面
31 成形ロール側規制面
32 ローラ
33 同期機構
34 電動モータ
35 リング状部材
36a、36b、36c、36d 可動環状部材
37 外径拘束型
38a、38b 支持軸部
39 転造軸部
40a、40b 中心孔
41a、41b ねじ孔
42a、42b、42c 嵌合孔
43a、43b 小径円筒部
44a、44b マンドレル側規制面
45 固定用軸部材
46 軌道形成部材
47a、47b 係止溝形成部材
48a、48b 嵌合部
49a、49b 円筒面部
50a、50b 凸部
51 第一転造面
52、52a、52b 弾性支持手段
53a、53b ラジアル円すいころ軸受
54a、54b、54c 固定支持部
55a、55b 段部
56a、56b 抑え部材
57a、57b 通孔
58a、58b ボルト
59 第二転造面
60 ローラ
61 回転軸
62a、62b ローラ
63 回転軸
64 拡張した部分
65 弾性部材
66 伝達部材
67 基部
68a、68b 腕部
69 保持部材
70 弾性部材
Claims (6)
- それぞれの中心軸が互いに平行な状態で配置された、マンドレルと、外径拘束型とを備え、
このうちのマンドレルは、軸方向に離隔した状態で互いに同心に設けられた1対の支持軸部と、軸方向に関してこれら両支持軸部同士の間に、これら両支持軸部と同心に設けられた転造軸部とを有しており、このうちの両支持軸部は、前記転造軸部よりも大径で、支持部に対して支持されるものであり、前記転造軸部は、円環状の金属素材の内周面に転造加工を施す為の第一転造面を有しており、
前記外径拘束型は、円環状であり、その内周面に前記金属素材の外周面に転造加工を施す為の第二転造面が形成されており、その内径側に前記マンドレルの転造軸部を挿通し、且つ、この第二転造面を前記第一転造面に対向させた状態で配置されており、
前記マンドレルの第一転造面と、前記外径拘束型の第二転造面と、前記両支持軸部の前記転造軸部側の端面とにより形成される成形空間に、前記金属素材の円周方向一部を配置した状態で、自身の中心軸を中心として回転する前記マンドレルの第一転造面と、自身の中心軸を中心として回転する前記外径拘束型の第二転造面との間で、この金属素材を押圧して、この金属素材の内周面及び外周面に転造加工を施す事によりリング状部材を形成する、リング状部材の製造装置であって、
使用時に、前記金属素材の内周面と対向する部分に、その内径側に前記マンドレルの転造軸部のうちの前記第一転造面以外の部分を挿通した可動環状部材が設けられており、
この可動環状部材が、弾性支持手段により、径方向に関して弾性的に支持されており、
この可動環状部材は、前記金属素材から前記弾性支持手段の弾性力よりも大きな押圧力を受けた場合に、この押圧力の方向に変位可能である、リング状部材の製造装置。 - 前記可動環状部材が、前記金属素材の内周面のうち、加工後に最も内径側に突出する部分に対向する様に配置されている、請求項1に記載したリング状部材の製造装置。
- 請求項1〜2のうちの何れか1項に記載したリング状部材の製造装置を使用するリング状部材の製造方法であって、
前記可動環状部材が、前記金属素材から前記弾性支持手段の弾性力よりも大きな押圧力を受けた場合に、この可動環状部材をこの押圧力の方向に変位させる事により、前記金属素材の余肉を、前記成形空間のうちこの可動環状部材の変位により拡張した部分に逃がす、リング状部材の製造方法。 - 内周面に外輪軌道を有する外輪と、
外周面に内輪軌道を有する内輪と、
前記外輪軌道とこの内輪軌道との間に転動自在に配置された複数個の転動体とを備えるラジアル転がり軸受の製造方法であって、
前記外輪と前記内輪とのうちの少なくとも一方の軌道輪を、請求項3に記載したリング状部材の製造方法により製造する、ラジアル転がり軸受の製造方法。 - それぞれの中心軸が互いに平行な状態で配置された、マンドレルと、外径拘束型とを備え、
このうちのマンドレルは、軸方向に離隔した状態で互いに同心に設けられた1対の支持軸部と、軸方向に関してこれら両支持軸部同士の間に、これら両支持軸部と同心に設けられた転造軸部とを有しており、このうちの両支持軸部は、前記転造軸部よりも大径で、支持部に対して支持されるものであり、前記転造軸部は、円環状の金属素材の内周面に転造加工を施す為の第一転造面を有しており、
前記外径拘束型は、円環状であり、その内周面に前記金属素材の外周面に転造加工を施す為の第二転造面が形成されており、その内径側に前記マンドレルの転造軸部を挿通し、且つ、この第二転造面を前記第一転造面に対向させた状態で配置されており、
前記マンドレルの第一転造面と、前記外径拘束型の第二転造面と、前記両支持軸部の前記転造軸部側の端面とにより形成される成形空間に、前記金属素材の円周方向一部を配置した状態で、自身の中心軸を中心として回転する前記マンドレルの第一転造面と、自身の中心軸を中心として回転する前記外径拘束型の第二転造面との間で、この金属素材を押圧して、この金属素材の内周面及び外周面に転造加工を施す事により、ラジアル転がり軸受用の内輪又は外輪を形成する、ラジアル転がり軸受の製造装置であって、
使用時に、前記金属素材の内周面と対向する部分に、その内径側に前記マンドレルの転造軸部のうちの前記第一転造面以外の部分を挿通した可動環状部材が設けられており、
この可動環状部材が、弾性支持手段により、径方向に関して弾性的に支持されており、
この可動環状部材は、前記金属素材から前記弾性支持手段の弾性力よりも大きな押圧力を受けた場合に、この押圧力の方向に変位可能である、ラジアル転がり軸受の製造装置。 - ラジアル転がり軸受を備える回転機器の製造方法であって、
このラジアル転がり軸受を、請求項4に記載したラジアル転がり軸受の製造方法により製造する、回転機器の製造方法。
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