JPH0571437U - ターンテーブル用浮動ベアリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ターンテーブル用浮動ベアリング装置の提
供。 【構成】 ベース２とテーブル１との間に介装する浮動
ベアリング装置３が、テーブル１に設けられる上レース
３ａと、ベース２に設けられて上レース３ａに対向する
下レース３ｂと、リング状をなす上・下レース３ａ，３
ｂ間に介装する多数個のボール３ｃと、ベース２に配設
され、下レース３ｂを常時上方に向けて弾性的に付勢す
る複数個の弾性体３ｄとを有し、上・下レース３ａ，３
ｂの軌道溝３ａ’，３ｂ’をそれぞれ断面円弧形に形成
すると共に、該円弧形の半径Ｒをいずれもボールの半径
ｒよりも大に設定する。 【効果】 均等かつ比較的広い接触面によつて支持荷重
を受けながら、熱膨張によつて生ずる両軌道溝のピッチ
サークルの変位差を吸収できる。その結果、従来よりも
荷重制限を高めに設定して寿命を延長することができ
た。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、プレス加工に使用するターンテーブル用浮動ベアリング装置に関す るものである。

【０００２】

【従来の技術】

大形のリング材やディスク材のプレス加工において、プレス能力を有効利用す る方法として、鍛造材を固定テーブル上に載置し、上金敷を回転させながら鍛造 する方法と、上金敷の作用位置を固定し、ターンテーブル上に載置した鍛造材を ターンテーブルと共に回転させながら鍛造する方法とが知られている。

【０００３】 上金敷を回転させる鍛造方法は、回転装置の製作費が嵩むと共に、プレスへの 取付け取外しに多くの時間と労力とを要するため、ターンテーブルによる鍛造方 法が多く採用されている。ターンテーブルは、図１に示すようにテーブル１、ベ ース２、テーブル１とベース２との間に介在する浮動ベアリング装置３及びテー ブル１を回転駆動する駆動用モータ４を主構成要素としている。このターンテー ブルをプレスのベッド上に設置し、加圧終了後のプレス上昇中に所定角度の回転 を鍛造材に与え、次の加圧に備えるもので、プレスの加圧、上昇、回転を繰り返 し、リング材やディスク材を鍛造する。

【０００４】 ターンテーブルは、プレス加工中は浮動ベアリング装置３が押し下げられ、テ ーブル１とベース２とが密着してプレス力を受け、プレスの加圧解除時に浮動ベ アリング装置３を介してテーブル１が浮き上がり、自由に回転できるように機能 する。

【０００５】 浮動ベアリング装置３に使用されるべアリングは、プレス能力や鍛造製品の大 きさによつて様々に異なるので、市販されず、また、鍛造材を載置したテーブル １側に位置する上レース３ａとベース２側に位置する下レース３ｂとは、高温の 鍛造材からの熱影響によつて約１００〜３００℃の温度差を生じ、熱膨張度が異 なるため、上・下レース３ａ，３ｂ間でピッチサークルが変化する。このため、 上・下レース３ａ，３ｂの内の一方（一般的には上レース３ａ）に平面形状を与 え、前記の熱膨張差を吸収するようにしている。例えば、図５に示すように上レ ース３ａの下面全面を平面とし、又は図６に示すように上レース３ａのボール３ ｃとの接触面部３ａ’を環状平面とした特殊なベアリングを製作して使用してい る。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、このような従来のターンテーブル用浮動ベアリング装置にあつ ては、上レース３ａの下面を上記いずれかの平面とすることによつて上・下レー ス３ａ，３ｂのピッチサークルの差は吸収できるが、支持荷重に極端な制限を受 ける。すなわち、通常のベアリングは、上・下レース３ａ，３ｂの軌道溝の曲面 と球形をなすボール３ｃとの広い線状接触にて支持荷重を受けるが、従来の浮動 ベアリング装置３のベアリングは、平面とボールの球面とが点状接触して荷重を 受けるため、面圧が極端に大きくなる。その結果、ベアリングの寿命からの荷重 制限を受けることとなる。

【０００７】 この点を解決するために、平面を有する側のレースの硬度を可能な限り向上さ せて許容支持面圧を高め、所定の支持荷重を確保するようにしている。しかしな がら、レースの硬度の向上のためには、特殊な材料と高度な焼入れ技術とを必要 とし、コストが嵩むのみならず平面と球との接触では、許容支持面圧の向上に自 ずと限度がある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

本考案は、このような従来の技術的課題に鑑みてなされたものであり、その構 成は、ベースと、該ベースに回転自在かつ上下動自在に支持されるテーブルと、 該ベースと該テーブルとの間に介在され、該テーブル上に加工材料を載置した状 態で、該ベースと該テーブルとの間に所定の隙間を形成する浮動ベアリング装置 とを備え、前記浮動ベアリング装置が、該テーブルに設けられ、リング状をなす 上レースと、該ベースに設けられ、リング状をなして該上レースに対向する下レ ースと、上・下レースの軌道溝間に介装する多数個のボールと、該ベースの周方 向に所定間隔毎に配設され、下レースを常時上方に向けて弾性的に付勢する複数 個の弾性体とを有するターンテーブル用浮動ベアリング装置であつて、前記上・ 下レースの軌道溝をそれぞれ断面円弧形に形成すると共に、該円弧形の半径Ｒを いずれもボールの半径ｒよりも大に設定することを特徴とするターンテーブル用 浮動ベアリング装置である。 そして、上・下レースの軌道溝の半径Ｒと、ボールの半径ｒとの関係を、Ｒ＝ １．１５〜１．１７ｒの範囲に設定することができる。更に、相対温度差の無い 状態で、上レースの軌道溝を、下レースの軌道溝よりも内径方向に偏寄させるこ とができる。

【０００９】

【作用】

このターンテーブル用浮動ベアリング装置によれば、テーブル上に高温に加熱 した鍛造材を載置し、プレスによつて鍛造材を加圧する。この鍛造作業中に、テ ーブル側の上レース及びベース側の下レースには、鍛造材からの熱影響を受け、 上レースと下レースとの間に１００〜３００℃程度の温度差が生ずる。これによ り、熱影響を大きく受けて温度の高い上レースの軌道溝のピッチサークルが、下 レースの軌道溝のピッチサークルより外径方向へ移動し、熱膨張による変位差Δ Ｌを生ずるが、ボールの半径ｒよりも若干大きな半径Ｒの円弧形を上・下レース の軌道溝の断面形状に与えてあるので、熱影響を最小限に抑制することができる 。このボールの半径ｒ及び上・下レースの軌道溝の半径Ｒは、熱膨張による変位 差ΔＬを考慮して与える。

【００１０】 このように、変位差ΔＬを考慮して両軌道溝の半径Ｒをボールの半径ｒよりも 若干大に設定したので、両軌道溝のピッチサークルの差がボールの僅かの移動に よつて吸収され、かつ、両軌道溝とボールとは比較的広い線状接触状態を維持す る。その結果、上レース又は下レースの内のいずれか一方を平面にてボールと接 触させる従来例に比して、常時、より広い接触面で支持荷重を受けるようになる 。これにより、上・下レースの耐久性がほぼ同様に得られるように向上し、鍛造 作業の安定性が向上する。

【００１１】 しかして、熱膨張後の各軌道溝とボールとの接触中心点を結ぶ線分と垂直線と のなす角が過大になつてボールに作用する垂直方向分力つまりボールに作用する 負荷荷重が大きくなることを抑制し、ボールによつて上・下レースに損傷が与え られることを防止することと、ボールと各軌道溝との接触面積を良好に確保して 、上・下レース間の温度差による両軌道溝間の相対変位を吸収することとを良好 に両立させることができる。 また、上・下レースの軌道溝の半径Ｒと、ボールの半径ｒとの関係を、Ｒ＝１ ．１５〜１．１７ｒの範囲に設定すれば、上記の作用が良好に得られる。

【００１２】 更に、相対温度差の無い状態で、上レースの軌道溝を、下レースの軌道溝より も内径方向に偏寄させれば、例えば上・下レース間に生ずる相対温度差（例えば ３００℃）の中間の温度差（例えば１５０℃）が有る状態で、両軌道溝の中心が 同一の垂直線上に位置するように構成することができる。従つて、ボールに作用 する負荷荷重が大きくなることを抑制し、ボールによつて上・下レースに損傷が 与えられることを防止しながら、ボールの半径ｒと軌道溝の半径Ｒとの差をより 小さくすることが可能になり、ボールと各軌道溝との接触面積を更に良好に与え ることができる。

【００１３】

【実施例】

以下、本考案の実施例について図面を参照して説明する。 図１〜図３は、本考案の１実施例を示す。図中において符号１は円板状をなす テーブルであり、浮動ベアリング装置３を介してベース２上に回転自在かつ上下 動自在に支持される。ベース２は、基盤１０上に固設されている。テーブル１は 、その中心部に立設したセンター軸１ａをベース２の孔２ａに軸受２ｂを介して 挿入し、回動及び上下動可能である。２ｃは軸受押さえである。

【００１４】 浮動ベアリング装置３は、センター軸１ａを中心としてリング状をなす上レー ス３ａと、リング状をなす下レース３ｂと、上・下レース３ａ，３ｂ間に転動自 在に多数個介装させたボール３ｃと、弾性体である皿ばね３ｄとを有する。上レ ース３ａは、テーブル１の下面に形成した環状溝１ｂに埋め込まれてテーブル１ の周縁部に固着されている。下レース３ｂは、ベース２の上面に形成した環状溝 ２ｄに上下動可能に収容され、上レース３ａに対向している。皿ばね３ｄは、ベ ース２の環状溝２ｄの下部に接続させて周方向の所定間隔にて複数個（この実施 例では６個）形成した穴２ｅにそれぞれ収容され、下レース３ｂを常時上方に向 けて弾性的に付勢している。この皿ばね３ｄのばね定数は、加工材料である鍛造 材を載置した状態のテーブル１の重量を支え、上・下レース３ａ，３ｂ間に所定 の隙間が確保できるように設定する。勿論、鍛造材に若干の偏心を与えた状態で 、上・下レース３ａ，３ｂ間に若干の隙間が確保できるように考慮する。

【００１５】 このようなテーブル１は、ベース２に固設した駆動モータ４によつてセンター 軸１ａを中心として回転駆動される。このため、駆動モータ４のモータ軸に固定 した駆動歯車４ａが、テーブル１の外周に固定した被動歯車１ｃに噛合している 。

【００１６】 そして、上記リング状をなす上・下レース３ａ，３ｂの軌道溝３ａ’，３ｂ’ の直径方向の断面形状は、半径Ｒの円弧形とする。この半径Ｒは、上レース３ａ と下レース３ｂとの熱膨張の差に基づく両軌道溝３ａ’，３ｂ’の相対変位を考 慮し、いずれもボール３ｃの半径ｒよりも大として次のように設定する。 上・下レース３ａ，３ｂの軌道溝３ａ’，３ｂ’位置間に所定温度（１００〜 ３００℃程度）の差に基づいて生ずる熱膨張による相対的な変位差ΔＬを求める 。この変位差ΔＬは、上・下レース３ａ，３ｂの熱膨張の半径方向分であり、直 径方向に生ずる全変位差の半分である。

【００１７】 ボール３ｃが上・下レース３ａ，３ｂの軌道溝３ａ’，３ｂ’の中心間の中央 にあるものとすれば、この相対的な変位差ΔＬに基づいて、上レース３ａの軌道 溝３ａ’は、その中心がボール３ｃの中心から外径方向へ更に１／２ΔＬだけ変 位し、また、下レース３ｂの軌道溝３ｂ’は、その中心がボール３ｃの中心から 内径方向に１／２ΔＬだけ変位する。そこで、この軌道溝３ａ’，３ｂ’の相対 移動が比較的容易、かつ、ボール３ｃが可及的に広い面積にて接触するように、 図２に示すようにボール３ｃの半径ｒよりも若干大きな半径Ｒの円弧形を各軌道 溝３ａ’，３ｂ’の直径方向の断面形状に与える。

【００１８】 具体的には、Ｒ＝１．１５〜１．１７ｒの範囲に設定することが好ましい。そ の理由は、軌道溝３ａ’，３ｂ’の直径が一般に１ｍ程度であり、ボール３ｃの 直径が５０ｍｍ程度であることからして、鋼製の上・下レース３ａ，３ｂが所定 の相対温度差にて生ずる膨張差を許容するために、上記の関係を与えることが望 ましいからである。Ｒ＝１．１５ｒ未満では、図３に示すボール３ｃと各軌道溝 ３ａ’，３ｂ’との熱膨張後の接触点Ａ，Ｂを結ぶ線分と垂直線とのなす角θが 過大になり、ボール３ｃに作用する垂直方向分力つまりボール３ｃに作用する負 荷荷重が大きくなり、ボール３ｃによつて与えられる両軌道溝３ａ’，３ｂ’の 損傷が大きくなるので好ましくなく、また、Ｒ＝１．１７ｒを超えるとボール３ ｃと各軌道溝３ａ’，３ｂ’との接触面積が減少するので好ましくない。図３に 示す矢印Ｘは、熱膨張の方向（外径方向）である。

【００１９】 次に、上記実施例の作用について説明する。 テーブル１上に高温に加熱した鍛造材を載置し、図外のプレスによつて鍛造材 を加圧すれば、テーブル１は、センター軸１ａがすべり軸受２ｂによつて案内さ れながら下降し、鍛造材が部分的に鍛造される。その際、上レース３ａが、ボー ル３ｃを介して下レース３ｂを押圧し、複数個の皿ばね３ｄを弾性的に圧縮して テーブル１の下面がベース２に当接するので、プレスによる加圧力がベース２に よつて堅固に支持される。鍛造後に、プレスによる加圧力を解除すれば、皿ばね ３ｄの弾発力を受けるテーブル１が、下レース３ｂ、ボール３ｃ及び上レース３ ａと共に上昇復帰し、テーブル１とベース２との間に所定間隙が生ずる。

【００２０】 この状態で、駆動モータ４を作動させて駆動歯車４ａ及び被動歯車１ｃを回転 駆動し、テーブル１をセンター軸１ａを支軸として所定角度回転させることによ り、鍛造材の新たに鍛造すべき箇所をプレスの下方に位置させることができる。 このようにして、次々に鍛圧力を作用させ、鍛造が終了する。

【００２１】 上記の鍛造作業中に、テーブル１側の上レース３ａ及びベース２側の下レース ３ｂには、鍛造材からの熱影響が作用し、上レース３ａと下レース３ｂとの間に １００〜３００℃程度の温度差が生ずる。このため、鍛造中に、熱影響を受けて 温度の高い上レース３ａの軌道溝３ａ’のピッチサークルが、下レース３ｂの軌 道溝３ｂ’のピッチサークルより外径方向へ相対移動し、熱膨張による変位差Δ Ｌを生ずるが、この変位差ΔＬを考慮してボール３ｃの半径ｒよりも若干大きな 半径Ｒの円弧形を両軌道溝３ａ’，３ｂ’の断面形状にそれぞれ与えてあるので 、熱影響を最小限に抑制することができる。

【００２２】 すなわち、変位差ΔＬを考慮して両軌道溝３ａ’，３ｂ’の半径Ｒをボール３ ｃの半径ｒよりも若干大に設定したので、ボール３ｃと各軌道溝３ａ’，３ｂ’ との接触面積を良好に確保して、上・下レース３ａ，３ｂ間の温度差による両軌 道溝３ａ’，３ｂ’間の相対変位を吸収しながら、熱膨張後の各軌道溝３ａ’， ３ｂ’とボール３ｃとの接触中心点Ａ，Ｂを結ぶ線分と垂直線とがなす角θを微 小に抑制でき、ボール３ｃに作用する垂直方向分力つまりボール３ｃに作用する 負荷荷重が過大になることなく、ボール３ｃによつて上・下レース３ａ，３ｂに 損傷が与えられることを防止することができる。このように、上レース又は下レ ースの内のいずれか一方を平面にてボールと接触させる従来例に比して、常時、 より広い接触面で支持荷重を受けるようになる。その結果、上・下レース３ａ， ３ｂの硬度を同等に与えて、その耐久性がほぼ同様に得られるように向上し、鍛 造作業の安定性が向上する。

【００２３】 なお、下レース３ｂとボール３ｃとの接触も曲率の異なる円形同士の線状接触 となるので、下レースの軌道溝をボールと適合する円形断面溝とした従来例と比 較して、接触面が減少し、下レース３ｂの耐久性は従来例よりも低下することに なるが、上・下レース３ａ，３ｂの硬度を同等に与えて浮動ベアリング装置全体 としての耐久性は向上する。

【００２４】 ところで、上記の実施例にあつては、上・下レース３ａ，３ｂ間に相対温度差 が無い状態で、ボール３ｃの半径ｒの中心及び上・下レース３ａ，３ｂの軌道溝 ３ａ’，３ｂ’の半径Ｒの中心を、それぞれ同一の垂直線上に位置させたが、上 ・下レース３ａ，３ｂ間に通常生ずる最大相対温度差（例えば３００℃）の中間 の温度差（例えば１５０℃程度）が生じた状態でこれらが同一の垂直線上に位置 するように構成することもできる。

【００２５】 この場合、図４に示すように相対温度差の無い状態で、上レース３ａの軌道溝 ３ａ’を、下レース３ｂの軌道溝３ｂ’よりも内径方向（矢印Ｙ方向）に偏寄さ せ、ボール３ｃと各軌道溝３ａ’，３ｂ’との熱膨張前の接触中心点Ａ’，Ｂ’ を予め与える。これによれば、上・下レース３ａ，３ｂ間に中間の温度差（１５ ０℃程度）が生じた際、ボール３ｃの半径ｒの中心及び上・下レース３ａ，３ｂ の軌道溝３ａ’，３ｂ’の半径Ｒの中心が、それぞれ同一の垂直線上に位置する ようになり、その後温度差の拡大につれてこれらの相対位置関係が反転する。し かして、ボール３ｃの半径ｒと軌道溝３ａ’，３ｂ’の半径Ｒとの差をより小さ くすることが可能になり、ボール３ｃと各軌道溝３ａ’，３ｂ’との接触面積を 更に良好に確保することができる。

【００２６】

【考案の効果】

以上の説明によつて理解されるように、本考案に係るターンテーブル用浮動ベ アリング装置によれば、熱膨張する上・下レースの両軌道溝に対して均等かつ比 較的広い接触面をボールに与え、この接触面によつて支持荷重を受けながら、熱 膨張によつて生ずる上レースの軌道溝と下レースの軌道溝とのピッチサークルの 変位差を吸収できる。その結果、従来よりも荷重制限を高めに設定して浮動ベア リング装置の寿命を延長することができた。

【００２７】 加えて、請求項２又は３の考案によれば、ボールと各軌道溝との接触面積を良 好に確保して、上・下レース間の温度差による両軌道溝間の相対変位を吸収しな がら、ボール及び上・下レースに損傷が与えられることを更に良好に防止するこ とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本考案の１実施例に係るターンテーブル用浮
動ベアリング装置を用いたターンテーブルを示す断面
図。

【図２】 同じく浮動ベアリング装置の要部を示す一部
断面図。

【図３】 同じく作用説明図。

【図４】 他の構造例に係る浮動ベアリング装置の要部
を示す一部断面図。

【図５】 従来例の要部を示す断面図。

【図６】 他の従来例の要部を示す断面図。

【符号の説明】

１：テーブル、１ａ：センター軸、１ｂ：環状溝、２：
ベース、２ｂ：すべり軸受、２ｄ：環状溝、２ｅ：穴、
３：浮動ベアリング装置、３ａ：上レース、３ａ’：軌
道溝、３ｂ：下レース、３ｂ’：軌道溝、３ｃ：ボー
ル、３ｄ：皿ばね（弾性体）、４：駆動モータ。

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ベースと、該ベースに回転自在かつ上下
   動自在に支持されるテーブルと、該ベースと該テーブル
   との間に介在され、該テーブル上に加工材料を載置した
   状態で、該ベースと該テーブルとの間に所定の隙間を形
   成する浮動ベアリング装置とを備え、前記浮動ベアリン
   グ装置が、該テーブルに設けられ、リング状をなす上レ
   ースと、該ベースに設けられ、リング状をなして該上レ
   ースに対向する下レースと、上・下レースの軌道溝間に
   介装する多数個のボールと、該ベースの周方向に所定間
   隔毎に配設され、下レースを常時上方に向けて弾性的に
   付勢する複数個の弾性体とを有するターンテーブル用浮
   動ベアリング装置であつて、前記上・下レースの軌道溝
   をそれぞれ断面円弧形に形成すると共に、該円弧形の半
   径Ｒをいずれもボールの半径ｒよりも大に設定すること
   を特徴とするターンテーブル用浮動ベアリング装置。
2. 【請求項２】 上・下レースの軌道溝の半径Ｒと、ボー
   ルの半径ｒとの関係を、Ｒ＝１．１５〜１．１７ｒの範
   囲に設定することを特徴とする請求項１のターンテーブ
   ル用浮動ベアリング装置。
3. 【請求項３】 相対温度差の無い状態で、上レースの軌
   道溝を、下レースの軌道溝よりも内径方向に偏寄させる
   ことを特徴とする請求項１又は２のターンテーブル用浮
   動ベアリング装置。