JPS6247668B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明利用分野 本発明は玉軸受の研削装置に係り特に玉軸受の
内輪又は外輪の端面を調整研削する装置に関す
る。

発明の背景及び従来の技術 玉軸受は転がり軸受の中で最も代表的な軸受で
あり一般には２つ以上組合せて用いられている。
この組合せの際軸のラジアル方向およびアキシヤ
ル方向の位置決めを正確にすると共に軸の振れを
抑えるため、軸受の剛性を高めるため、軸方向の
振動および共振による異音を防止するため及び軌
道輪に対して転動体を正しい位置に保つため等の
目的のため軸受を組付けたとき、軸受内にあらか
じめ内部応力を発生させることがある。このよう
な使い方を予圧法という。組合わせ軸受の予圧法
には定位置予圧法があり、この方法は対向した軸
受の軸方向の相対位置が軸受使用中にも変化しな
い方法である。この定位置予圧法により軸受を組
合せ、締結させるためには軸受を実際に使用する
予圧を付与したとき軸受の内輪と外輪との端面位
置が一致するように製作しなければならない。し
かし一般に玉軸受は外輪、内輪及び転動体が別々
に製造され製造された外輪、内輪及び転動体を組
合わせて製作されている。製造された外輪、内輪
及び転動体はそれぞれ製作精度が異つているため
組合わされた軸受も組立精度がバラツキ、それは
特に軸受の内輪の端面位置と外輪の端面位置間の
距離（以下差幅という）において大きい。しかし
高い精度が要求される玉軸受においては軸受の差
幅精度のバラツキは致命的な欠陥となる。そこで
従来より差幅精度を向上させるため以下の方法に
より内輪又は外輪の端面を調整研削していた。そ
れぞれ別々に製造した内輪、外輪及び転動体を玉
軸受として組合わせてから内輪、外輪間に一定の
予圧（約５乃至10Kg程度）をかけながら手動で内
輪及び外輪を相対的に回転し転動体の内外輪に対
する位置を安定化させ（以下なじませ回転とい
う）る。

このなじませ回転を行なつたのち、前記一定の
予圧を内輪、外輪間にかけながら内輪、及び外輪
の各端面位置を測定しその測定値にもとずき実際
の使用の際の予圧をかけた際差幅がゼロとなるよ
うに研削すべき量を算出し、この算出された値だ
け指定された面を熟練工がロータリー研削盤で手
動研削していた。そして手動研削ののち再び軸受
の内輪及び外輪の端面位置を測定し差幅が所定の
範囲内にあるかどうかを調べ、測定した差幅が所
定の範囲内にないときは再び上に述べた方法で研
削を繰返していた。

しかしこの方法では作業工程が、手動のなじま
せ回転、手動による内輪及び外輪の端面位置の測
定、研削すべき量の算出、熟練工による研削等と
多いため生産効率が悪く又位置の測定、研削すべ
き量の算出、及び研削が人手に頼つているため作
業能率がわるく研削作業には熟練を必要とすると
いう欠点があり、かつ作業が人手に頼つているた
め高精度が望めずさらに研削の際軸受をロータリ
ーテーブルにマグネツトチヤツクするため軸受が
磁化し脱磁が必要となるが組立状態における完全
なる脱磁はむずかしいという欠点があつた。

発明の目的 本発明の目的は上記欠点を解消すべく上に述べ
た各工程すべてを自動化しかつ計算機を利用して
連続的に行ない得る自動研削装置を提供すること
による。この自動研削装置を用いることにより容
易に差幅精度の高い玉軸受の大量生産が可能とな
る。本発明の目的は従人手により種々に分割して
行なつていた玉軸受の差幅精度向上のための作業
を自動化、連続化することにより生産効率の向
上、差幅精度向上、品質の均一化を可能にする玉
軸受研削装置を提供することにある。

本発明においては、従来自動化困難とされてい
たなじませ回転を自動化することを特徴とする。

さらに本発明においては、玉軸受の内輪、外輪
間に一定の予圧を加えながら研削できる装置を備
えていることを特徴とする。

さらに本発明においては、玉軸受の内輪及び外
輪の端面位置を求める際端面位置の測定値をデイ
ジタルサンプリングし、かつ内輪及び外輪の端面
位置をワークヘツド１回転毎に平均して求めるこ
とを特徴とする。

さらに本発明においては軸受の内輪又は外輪の
端面の研削の際同時に内輪及び外輪の端面位置を
測定し、目標値に対しワーク１回転毎の平均値を
算出する間のみオープンループで研削を行うこと
を特徴とする。

さらに本発明においてはその他多くの特徴を有
するがそれ等は図示した一実施例について説明す
る以下の記述より明らかになるものと思われる。

実施例の説明 差幅の説明 第１図は本発明の玉軸受研削装置で研削する玉
軸受で図に示すδが差幅である。第２図は第１図
に示す玉軸受を２つ背面組合わせしている状態を
示してありこの軸受の差幅は各々δ_apである。こ
のような状態で組合わせ軸受の内輪を軸方向にＦ
_apの力で締付けると軸受イ，ロはそれぞれδ_apだ
け変化して内輪間のすきま２δ_apがなくなる。こ
の状態においては軸受にＦ_apの予圧がかかつたこ
とになる。さらにこれ以上Ｆ_apを増加しても軸受
にかかる予圧量は増加しない。又予圧量を必要以
上大きくすると異常発熱、摩擦モーメントの増
大、疲れ寿命の低下を招くので予圧量を適正に定
めることが必要となつてくる。そしてその予圧量
は上に述べたように差幅寸法に依存していため差
幅の寸法精度を向上することが必要となる。

第３図は本発明の装置における被加工玉軸受を
装着するワークヘツドを示している。符号１は主
軸でありその中には流体の流体供給穴が４本別々
に形成してある。各流体供給穴にそれぞれ流体を
供給できるように流体供給用回転継手（図示せ
ず）を主軸１に装着してある。さらにその回転継
手の他端には電磁弁（図示せず）を介し外部の流
体供給源を接続してある。この電磁弁の切換によ
り各流体供給穴へ流体の圧力供給圧力開放、及び
圧力の切換えを可能としている。

この主軸の前面（第３図においては右側）には
チヤツク取付板２が取り付けてある。さらにチヤ
ツク取付板２の前面には図示の如くクランプリン
グ５を保持するためのクランプリング保持用リン
グ３と、被加工玉軸受の内輪、外輪間に予圧をか
けるための負荷ピストン４とが取り付けてある。
予圧をかける方法は実開昭56−126347号に詳細に
説明してある。

負荷シリンダ６は低負荷で回転自在にかつ軸方
向に摺動自在に相対運動のできるエアベアリング
で負荷ピストンの外側に係合されている。クラン
プリング５は軸方向に摺動自在でありかつ回転方
向には１体回転するようなキー手段１０で負荷シ
リンダに係合されそしてクランプリング保持用リ
ング３と低負荷で回転自在でかつ軸方向に摺動自
在なエアベアリング１３でクランプリング保持用
リング３の内側に係合してある。さらに負荷シリ
ンダ６とチヤツク取付板２とにより図示の如く被
加工玉軸受の装置への装着、取りはずしの際に使
用する突き出し用シリンダ室Ａを形成し、このシ
リンダ室Ａに流体圧を供給するための流体供給穴
ａをチヤツク取付板２に形成してある。そしてこ
の流体供給穴ａは前記主軸１に形成した４本の流
体供給穴の１つに連通され、流体供給用回転継手
（図示せず）及び電磁弁（図示せず）を介し外部
流体圧供給源（図示せず）と接続され、シリンダ
室Ａへの流体圧の供給及び圧力開放を可能として
いる。

また負荷シリンダ６と負荷ピストン４とにより
図示の如く、被加工玉軸受の内輪、外輪に予圧を
付与するための予圧付与用シリンダ室Ｂを形成
し、このシリンダ室Ｂに流体圧を供給するための
流体供給穴ｂを負荷ピストン４内に形成してあ
る。そしてこの流体供給穴ｂは前記主軸１に形成
した流体供給穴ａが連通しているものとは別の１
つの流体供給穴に連通され流体供給用回転継手
（図示せず）及び電磁弁及び圧力調整弁（図示せ
ず）を介し外部流体供給源（図示せず）と接続さ
れ、シリンダ室Ｂへの流体圧の高圧供給、低圧供
給及び圧力開放を可能としている。

クランプリング５とクランプリング保持用リン
グ３とにより軸受の内輪と外輪とを一体で回転さ
せたり、別々に回転させたりの切換のためのクラ
ンプ用シリンダ室Ｃが形成され、このシリンダ室
Ｃに流体圧を供給するための流体供給穴ｃをクラ
ンプリング保持用リング３及びチヤツク取付板２
内に形成してある。そしてこの流体供給穴ｃは流
体供給穴ａ，ｂが連通しているものとは別の主軸
１に形成された流体供給穴に連通され流体供給用
回転継手（図示せず）及び電磁弁（図示せず）を
介し外部流体供給源（図示せず）に接続され、シ
リンダ室Ｃへの流体圧の供給、圧力開放を可能と
している。

またさらに負荷ピストン４と負荷シリンダ６と
を相互に低負荷で回転自在にかつ軸方向に摺動自
在に供給するためのエアベアリング１１，１２が
負荷ピストン４内に形成してあり、このエアベア
リング１１，１２へ流体圧を供給するための流体
圧供給穴ｄが負荷ピストン４及びチヤツク取付板
２内に形成してある。またクランプリング保持用
リング３とクランプリング５とを低負荷で回転自
在にかつ軸方向に摺動自在に係合するためのエア
ベアリング１３をクランプリング保持用リング３
内に形成してある。このエアベアリング１３，１
４へ流体圧を供給するための流体供給穴ｅがチヤ
ツク取付板２内に形成してある。そしてこの流体
供給穴ｄ及びｅは流体供給穴ａ，ｂ及びｅが連通
しているものとは別の主軸に形成された流体供給
穴に連通され、流体供給用回転継手（図示せず）
及び圧力調整弁（図示せず）を介し外部流体供給
源に接続されエアベアリング１１，１２及び１３
への流体圧の供給圧力開放を可能としている。こ
のように各流体供給穴を回転体の中に形成するこ
とは当業者には周知の技術である。

前記負荷ピストンの前端にはバツキングプレー
ト７が交換可能に図示の如く装着してあつて、そ
のボス部１５に被加工玉軸受Ｗの内輪孔が嵌入し
バツキングプレート７上の座面１８に上記被加工
玉軸受Ｗの内輪の正面側端面が密接する。また前
記負荷シリンダ６の前端には外筒８が例えば前述
の実用新案公報に開示された如き掛止機構によつ
て着脱自在に取付けてある。この外筒８に環状の
押エ板９が固着してあつて前記被加工玉軸受Ｗの
外輪の背面側端面を押え得るようになつている。
この押え板９は弾性材として上記加工玉軸受Ｗの
外輪の背面側端面を弾性的に押え得るのが好まし
い。また前記バツキングプレート７は前記負荷ピ
ストン４に一体に形成したものでも良い。

以上の構成になる本発明の装置において被加工
玉軸受Ｗを装着する際突き出し用シリンダ室Ａに
流体供給穴ａを介し圧力調整された流体圧を供給
する。これにより負荷シリンダ６が前方（第３図
において右側）に押される。次に被加工玉軸受Ｗ
を図示の如くその正面側端面をバツキングプレー
ト７に向けて装荷し次にクランプ用シリンダ室Ｃ
に流体供給穴ｃを介し圧力調整した流体を供給し
クランプリング５の端面１９をチヤツク取付板２
に押し付けクランプリング５を回転しないように
し、このクランプリング５とキー１０を介し１体
となつている負荷シリンダを回転しないようにす
る。そして被加工玉軸受Ｗの外輪端面押えリング
９と外筒８とを負荷シリンダ６に掛止する。この
掛止方法は実開昭ダ56−126347号に詳細に述べて
ある。

以上の作業による被加工玉軸受Ｗが本研削装置
に装着される。

装置の作動説明 次に本装置のサイクルスタートボタン（図示せ
ず）を押下する。このサイクルボタンの押下によ
りなじませ回転、差幅の測定、内外輪間への予圧
付与及び内輪又は外輪の研削が以下に述べる順序
で自動的に行なわれる。

サイクルスタートボタンの押下げにより上に述
べたクランプ用シリンダ室Ｃへの圧力供給が停止
しかつ流体穴ｃを介しリークしてクランプリング
５とチヤツク取付板２との間の固着を解除する。
常時負荷シリンダ６及びクランプリング外周支持
板３内のエアベアリングに調整された流体圧を供
給し負荷シリンダ４と負荷ピストン６との間を低
負荷で回転自在及び軸方向に摺動自在にしかつク
ランプリング５とクランプリング外周支持板３と
の間も低負荷で回転自在及び軸方向摺動自在にな
つている。次に突き出し用シリンダ室Ａ内の圧力
を流体供給穴ａを介してリークさせ予圧付与用シ
リンダ室Ｂ内に圧力調整された低圧（被加工玉軸
受にかかる負荷が５乃至50Kg程度となる流体圧
力）を供給し負荷シリンダ６を左方に押し、外筒
８及び外輪端面押エリング９を介し軸受の外輪を
左方に押し、内輪はバツキングプレート７で支持
されているため被加工玉軸受の内外輪間に負荷が
かかる。

そこで主軸を低速（200rpm程度）で回転させ
る。このとき、被加工玉軸受の内輪、バツキング
プレート７、負荷ピストン４、チヤツク取付板２
及び主軸１（以下内輪）は一体となり同心軸で回
転しそして被加工玉軸受の外輪、外輪押エ板９、
外筒８、負荷シリンダ６、及びクランプリング５
（以下外輪）は内輪とはエアベアリングにより低
負荷で回転自在に係合されているため慣性により
内輪におくれて廻り出し外輪と内輪との間で相対
回転しそしてその結果内輪、外輪夫々と一体回転
している被加工玉軸受の内輪と外輪との間に相対
回転が生じる。これによりなじませ回転が行なわ
れる。

一定時間主軸１を低速で回転させた後クランプ
用シリンダ室Ｃに流体供給穴ｃを介し調整された
流体圧力を供給しクランプリング５の端面１９を
チヤツク取付板に押しつけ、この押し付け面の摩
擦力により内輪と外輪とは一体となつて回転す
る。

次にシリンダ室Ｂに流体供給穴ｂ，b′を介し調
整された高い流体圧力（被加工玉軸受の内外輪間
に必要な大きさの負荷が作用する圧力）を供給し
被加工玉軸受の内外輪間に予圧を付与する。

次に測定器１６を自動的に図示の如く被加工玉
軸受の内輪及び外輪の端面に接触させ端面位置を
測定しはじめる。研削を行う際、本発明の装置で
は以下に述べる方法を用いている。

上記装置による研削手順 第４図に研削方法のフローチヤート図が示して
ある。第４図においてＧ_A、Ｇ_Bは被加工玉軸受Ｗ
の内輪及び外輪端面の測定器１６による測定値で
ある。Ｇ_A、Ｇ_Bはアナログ値であるため計算処理
を容易ならしめるためデジタル値にＡ−Ｄ変換器
を用いて変換する。

上で述べたように測定器１６が被加工玉軸受Ｗ
の内輪及び外輪の端面に接触した後内輪及び外輪
が１回転している間Ｇ_A、Ｇ_Bを測定し、一定微少
時間ごとにＧ_A及びＧ_Bをサンプリングしそのサン
プリング値をデイジタル化して１回転毎に平均値
をとる。ここで１回転の検知は近接スイツチによ
り行う。このことは第５図に示してある。微少時
間毎に測定したＧ_A及びＧ_BがＧ_A1、Ｇ_A2、………
Ｇ_Ao、Ｇ_B1、Ｇ_B2、………Ｇ_Boとすると求める平
均値_A及び_BはＧ_A1＋Ｇ_A2………Ｇ_Ao/o、Ｇ_B1
＋Ｇ_B2………Ｇ_Bo/oとなる。この平均値_A及び
_Bをワークヘツド１回転毎に算出しそして平均
値間の差Ｓ_AV＝_B−_Aも１回転毎に算出する。
この算出されたＧ_AVにもとずき研削砥石の送り量
を定め軸受の内輪端面を研削する。

例えば、内輪固定で外輪に荷重をかけて外輪回
転させる場合、外輪が偏心荷重により傾いて回転
したとしても、平均を取ることにより外輪平面の
内輪中心における仮想平面高さが得られ真の差幅
が演算可能である。

このように本装置において端面位置を平均化す
ることにより、バツキングプレートにより支持さ
れていない非研削面（第３図の実施例においては
外輪端面）が大きくふれ測定誤差を大きく含み差
幅精度が向上しないという欠点を解消することが
できた。また本装置の研削には荒研削と仕上げ研
削との２種類有り第４図のフローチヤート図の後
段に示す如く平均値Ｇ_AVがある一定の値ｒ以上で
あるときは荒研削送り速度で研削しＧ_AVがｒより
小さくなつた時点で仕上げ研削送りに送り速度を
変更し仕上げ研削を行い、さらに_AVがある一定
値δより小さくなつた時点で研削砥石送りを停止
して、スパークアウト研削で研削を続行しＧ_AV≦
ε（εは所望の差幅値）となつた時点で研削砥石
１７を被加工玉軸受より離脱させかつ測定器１６
も内輪及び外輪の端面より自動的に取りはずし研
削終了ランプ（図示せず）を点灯し装置を停止す
る。

以上の動作は計算機を用いて自動的にコントロ
ールされる。

ここにおいて内輪端面の平面位置の算出はバツ
キングプレートにより１方に押しつけられ固定さ
れているのでふれ廻りが小さく平均値を算出せず
に瞬間値を用いてもよい。以上により被加工玉軸
受Ｗの差幅の自動研削は終了する。次に被加工玉
軸受Ｗを装置より取りはずす。

別の実施例の説明 さらに第６図に示す実施例は正面差幅を一定に
するための被加工玉軸受の外輪端面を研削する研
削装置である。

さらに本発明の装置を研削装置としてではなく
玉軸受の内輪又は外輪の測定のみを行なう測定装
置として使用することも可能である。

発明の効果 叙述のごとく、本発明の装置はなじませ回転測
定及び研削を自動的にかつ連続的に行ない作業工
程数をすくなくしかつ測定しながら研削するた
め、差幅精度の高い軸受の大量生産を可能とす
る。また、作業が自動化されていため非熟練者で
も高精度な加工が可能である。さらに被加工玉軸
受に所定の予圧を付与したままの状態で背面幅を
調整研削できるのでより実際の使用状態に応じた
加工が可能となり圧力調整により予圧が容易に変
更可能でありかつ加工中に被加工玉軸受の内外輪
は一体回転であつて相対的な動きがなく軸受軌道
面や転動体（球）を砥石の脱落粉等によつて損傷
することがないから、加工前後において軸受精度
が変化せず前記の如き面倒な工程管理の必要もな
く精密アンギユラ玉軸受のコスト低減、生産性向
上、精度向上に多大な効果を有する。さらに軸受
の使用上では内外輪間にスペーサを入れて差幅調
整を行う方法もあるが、その場合スペーサを同一
寸法に製作すればよいのでそのような調整用スペ
ーサは不要となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は玉軸受における差幅の説明図；第２図
は玉軸受の背面組合わせ状態の説明図；第３図は
本発明に従う研削盤のワークヘツド説明図、第４
図は本発明に従う研削量及び研削方法を示すフロ
ーチヤート図、第５図は本発明に従う被加工玉軸
受の内輪、外輪の平均値算出の説明図、第６図は
本発明に従う別の実施例の説明図、 〔主要部分の符号の説明〕、内輪回転部材……
１，２，３，４，７，１５、外輪回転部材……
５，６，８，９、回転自在に係合する手段……１
１，１２，１３、切換える手段……Ｃ，ｃ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 玉軸受の研削装置において 研削すべき玉軸受の内輪を保持し、該内輪を所
   定の軸回りに回転させる内輪回転手段と； 該玉軸受の外輪を保持し、該外輪を前記所定の
   軸回りに回転させる外輪回転手段と； 前記内輪回転手段と外輪回転手段とを係合／離
   脱させる係合／離脱手段と； 前記係合／離脱手段を制御し、該外輪と該内輪
   とを一体で回転させるか、独立して回転させるか
   を選択する選択手段と； 前記内輪回転手段と前記外輪回転手段とに作用
   し、前記内輪回転手段に保持された該内輪と前記
   外輪回転手段に保持された該外輪との間に一定の
   アキシヤル方向負荷を付与する負荷付与手段と； 前記選択手段と前記負荷付与手段と研削手段と
   を制御し、最初に該内輪及び該外輪間に一定のア
   キシヤル方向の低負荷を付与した状態で、前記内
   輪回転手段と前記外輪回転手段とを相対的に回転
   せしめ、次に前記内輪回転手段と前記外輪回転手
   段とを一体的に回転せしめ、該内輪または該外輪
   のいずれか一方を、一定のアキシヤル方向負荷を
   付与した状態で、研削手段にて研削せしめる制御
   手段とを含むことを特徴とする玉軸受研削装置。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の玉軸受研削装置
   において、 前記係合／離脱手段がエアベアリングであるこ
   とを特徴とする玉軸受研削装置。 ３ 特許請求の範囲第１項記載の玉軸受研削装置
   において、 前記制御手段が該内輪または該外輪のラジアル
   方向の表面に隣接し、該表面の平面変位を測定す
   る測定手段を含み、該玉軸受１回転毎に内外輪の
   それぞれの各平面位置の平均値を算出し前記平均
   値に基づき研削すべき量を算出し、研削手段を制
   御して研削せしめることを特徴とする玉軸受研削
   装置。 ４ 特許請求の範囲第３項記載の玉軸受研削装置
   において、 前記平均値に基づき研削すべき量を算出する
   際、非研削面の平面位置の平均値と研削すべき面
   の瞬間平面位置の検出値との差に基づいて研削量
   を算出することを特徴とする玉軸受研削装置。 ５ 特許請求の範囲第３項記載の玉軸受研削装置
   において、 前記平均値に基づき研削すべき量を算出する
   際、内輪及び外輪のそれぞれの平面位置のそれぞ
   れの平均値間の差に基づいて研削量を算出するこ
   とを特徴とする玉軸受研削装置。