(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周面に対数クラウニング面が形成された円環部材を、該円環部材の中心軸周りに回転可能に保持する回転治具と、
砥石を保持し、前記中心軸周りに回転する前記円環部材の前記対数クラウニング面に、前記砥石の先端面を加圧接触させる加圧部と、
を備え、前記対数クラウニング面の超仕上げ加工を行う超仕上げ加工装置であって、
前記加圧部に保持された前記砥石を、前記対数クラウニング面の軸方向中央に形成されたクラウニング中央部における母線に接する平面に沿って、前記円環部材の前記中心軸に対して一定の角度だけ傾斜した方向に往復直線運動させる往復直線運動機構を備え、
前記砥石の前記先端面は、径方向から見て断面四角形形状であり、且つ、一組の対辺が、前記傾斜した方向に対して平行であるように形成されており、
前記先端面の周方向両端部には、前記対数クラウニング面の前記傾斜した方向における全ての位置と当接可能な部分が形成されることを特徴とする超仕上げ加工装置。
【請求項２】
前記円環部材は、円錐ころ軸受の外輪であり、
前記中心軸周りに前記外輪を回転させながら、前記外輪の内周面に形成された前記対数クラウニング面からなる軌道面に、前記砥石の前記先端面を加圧接触させて、前記軌道面の超仕上げ加工を行うことを特徴とする請求項１に記載の超仕上げ加工装置。
【請求項３】
前記円環部材は、円筒ころ軸受の外輪であり、
前記中心軸周りに前記外輪を回転させながら、前記外輪の内周面に形成された前記対数クラウニング面からなる軌道面に、前記砥石の前記先端面を加圧接触させて、前記軌道面の超仕上げ加工を行うことを特徴とする請求項１に記載の超仕上げ加工装置。
【請求項４】
中心軸周りに回転する円環部材の内周面に形成された対数クラウニング面に、砥石の先端面を加圧接触させて、前記対数クラウニング面の超仕上げ加工を行う超仕上げ加工方法であって、
前記砥石を、前記対数クラウニング面の軸方向中央に形成されたクラウニング中央部における母線に接する平面に沿って、前記円環部材の前記中心軸に対して一定の角度だけ傾斜した方向に往復直線運動させ、
前記砥石の前記先端面は、径方向から見て断面四角形形状であり、且つ、一組の対辺が、前記傾斜した方向に対して平行であるように形成されており、
前記先端面の周方向両端部には、前記対数クラウニング面の前記傾斜した方向における全ての位置と当接可能な部分が形成されることを特徴とする超仕上げ加工方法。
【請求項５】
請求項４に記載の超仕上げ加工方法によって円錐ころ軸受の外輪の軌道面を超仕上げ加工することを特徴とする外輪の製造方法。
【請求項６】
請求項４に記載の超仕上げ加工方法によって円筒ころ軸受の外輪の軌道面を超仕上加工することを特徴とする外輪の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超仕上げ加工装置、超仕上げ加工方法、及び外輪の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、超仕上げ加工方法としては、特許文献１に記載されているように、加工物である円環部材の外周面に砥石を圧接した状態で、円環部材をその中心軸周りに回転させるとともに、砥石を円環部材の外周面の母線に接する面に沿って、円環部材の中心軸と平行な方向に振動させることによって、円環部材の外周面を超仕上げ加工する方法が知られている。
【０００３】
このような超仕上げ加工方法は、ころ軸受の構成要素であるころや、内輪、外輪の軌道面の超仕上げ加工によく用いられており、例えば、特許文献２においては、円錐ころ軸受の外輪の軌道面を上述した方法と同様の方法によって超仕上げ加工している。より具体的には、図６（Ａ）に示すように、円錐ころ軸受の外輪１１０を中心軸Ｏ´周りに回転させるとともに、砥石１０３の先端面１０４を外輪１１０の外周面に形成されたテーパ状の軌道面１１４に垂直に押圧し、且つ中心軸Ｏ´方向に往復直線運動させることによって、超仕上げ加工を行っている。
【０００４】
このような従来の超仕上げ加工方法で加工する場合の、砥石１０３の先端面１０４と、外輪１１０の軌道面１１４の対数クラウニング面と、の接触状態を図６に示した。図６（Ａ）中、ａ，ｂ，ｃは、砥石１０３の往復直線運動における一端部、中間部、他端部をそれぞれ表しており、Ｉ，ＩＩ，ＩＩＩは砥石１０３の周方向における一端部、中間部、他端部を通る仮想面をそれぞれ表している。また、図６（Ｂ）中、砥石１０３の先端面１０４において二重波線が付されている部分は、外輪１１０の軌道面１１４と接触している部分を示している。ここで、砥石１０３の周方向中間部ＩＩにおいては、砥石１０３の往復直線運動における全ての位置ａ，ｂ，ｃで、外輪１１０の軌道面１１４の全面が砥石１０３の先端面１０４と常に当接している。したがって、外輪１１０の軌道面１１４は、軸方向に均一に超仕上げすることができる。
【０００５】
また、一般に、ころ軸受においては、ころと軌道面とが接触するとき、接触領域の端部に過大な圧力（所謂、エッジロード）が発生することがある。エッジロードを避けるため、ころ、又は内輪、外輪の軌道面には、対数関数式で表されるクラウニングと呼ばれる僅かな膨らみが形成される。（以下、上記クラウニングが設けられた面を「対数クラウニング面」と呼ぶことがある。）。
【０００６】
このような、対数クラウニング面からなる軌道面を超仕上げ加工する際に、上述の特許文献１又は２に記載の超仕上げ加工方法を適用した場合、対数クラウニング面の研磨加工量は転動面の軸方向に対して不均一となり、均一な表面粗さの仕上げ面が得られない虞がある。より詳細には、図７に示すように、外輪１１０の軌道面１１４が対数クラウニング面からなる場合、先ず、砥石１０３が位置ａに変位したとき、軸方向一方側の第１クラウニング落ち部１１６は、砥石１０３の先端面１０４と当接しない。また、砥石１０３が位置ｂに変位したとき、軸方向両側の第１，第２クラウニング落ち部１１６，１１７は、砥石１０３の先端面１０４と当接しない。さらに、砥石１０３が位置ｃに変位したとき、第２クラウニング落ち部１１７と当接しない。すなわち、砥石１０３の先端面１０４は、往復直線運動における位置ａ，ｂ，ｃのうち何れの位置においても、軌道面１１４のクラウニング中央部１１５，第１クラウニング落ち部１１６，第２クラウニング落ち部１１７の全てと当接することはなく、図８に示すように、クラウニング中央部１１５と、第１，第２クラウニング落ち部１１６，１１７と、で表面粗さが異なってしまい、軌道面１１４の表面粗さが不均一となる虞がある。
【０００７】
そこで、特許文献３に記載の超仕上げ加工方法においては、砥石を、その旋回中心軸が転動面に形成されたクラウニング面の法線方向を常に維持するように、クラウニング面に対して平行にトラバースさせるようにして、軸方向に形状崩れのない仕上げ加工を施すことを図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特公昭５１−１２１５７号公報
【特許文献２】特開２００２−３２６１５３号公報
【特許文献３】特開２００７−２６０８２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上述の特許文献３の超仕上げ加工方法においては、小さな作用面積の砥石を使用せざるを得えないため、加工能率が低く、短時間に超仕上げ加工をすることができない。さらに、砥石を、クラウニング面に対して常に平行となるように制御しなければならず、加工装置の構成が複雑になる虞があった。
【００１０】
本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、円環部材の内周面に形成された対数クラウニング面に対し、軸方向に均一な仕上げ加工を短時間で施すことができる超仕上げ加工装置、超仕上げ加工方法、及び外輪の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１）  内周面に対数クラウニング面が形成された円環部材を、該円環部材の中心軸周りに回転可能に保持する回転治具と、
砥石を保持し、前記中心軸周りに回転する前記円環部材の前記対数クラウニング面に、前記砥石の先端面を加圧接触させる加圧部と、
を備え、前記対数クラウニング面の超仕上げ加工を行う超仕上げ加工装置であって、
前記加圧部に保持された前記砥石を、前記対数クラウニング面の軸方向中央に形成されたクラウニング中央部における母線に接する平面に沿って、前記円環部材の前記中心軸に対して一定の角度だけ傾斜した方向に往復直線運動させる往復直線運動機構を備え、
前記砥石の前記先端面は、径方向から見て断面四角形形状であり、且つ、一組の対辺が、前記傾斜した方向に対して平行であるように形成されており、
前記先端面の周方向両端部には、前記対数クラウニング面の前記傾斜した方向における全ての位置と当接可能な部分が形成されることを特徴とする超仕上げ加工装置。
（２）  前記円環部材は、円錐ころ軸受の外輪であり、
前記中心軸周りに前記外輪を回転させながら、前記外輪の内周面に形成された前記対数クラウニング面からなる軌道面に、前記砥石の前記先端面を加圧接触させて、前記軌道面の超仕上げ加工を行うことを特徴とする（１）に記載の超仕上げ加工装置。
（３）  前記円環部材は、円筒ころ軸受の外輪であり、
前記中心軸周りに前記外輪を回転させながら、前記外輪の内周面に形成された前記対数クラウニング面からなる軌道面に、前記砥石の前記先端面を加圧接触させて、前記軌道面の超仕上げ加工を行うことを特徴とする（１）に記載の超仕上げ加工装置。
（４）  中心軸周りに回転する円環部材の内周面に形成された対数クラウニング面に、砥石の先端面を加圧接触させて、前記対数クラウニング面の超仕上げ加工を行う超仕上げ加工方法であって、
前記砥石を、前記対数クラウニング面の軸方向中央に形成されたクラウニング中央部における母線に接する平面に沿って、前記円環部材の前記中心軸に対して一定の角度だけ傾斜した方向に往復直線運動させ、
前記砥石の前記先端面は、径方向から見て断面四角形形状であり、且つ、一組の対辺が、前記傾斜した方向に対して平行であるように形成されており、
前記先端面の周方向両端部には、前記対数クラウニング面の前記傾斜した方向における全ての位置と当接可能な部分が形成されることを特徴とする超仕上げ加工方法。
（５）  （４）に記載の超仕上げ加工方法によって円錐ころ軸受の外輪の軌道面を超仕上げ加工することを特徴とする外輪の製造方法。
（６）  （４）に記載の超仕上げ加工方法によって円筒ころ軸受の外輪の軌道面を超仕上加工することを特徴とする外輪の製造方法。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の超仕上げ加工装置によれば、加圧部に保持された砥石を、対数クラウニング面の母線に接する面に沿って、円環部材の中心軸に対して一定の角度だけ傾斜した方向に往復直線運動させる往復直線運動機構を備える。したがって、砥石を、往復直線運動における任意の位置において、対数クラウニング面の軸方向全ての位置で接触させることができるので、軸方向に均一な仕上げ加工を短時間で施すことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係る超仕上げ加工装置の概略側面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る超仕上げ加工装置の概略平面図である。
【図３】（Ａ）は、外輪と砥石とを示す側面図であり、（Ｂ）は、平面図である。
【図４】（Ａ）は、砥石が外輪の軌道面上を往復直線運動する様子を示す図であり、（Ｂ）は、砥石の先端面と外輪の対数クラウニング面との接触状態を示す図である。
【図５】（Ａ）及び（Ｂ）は、超仕上げ加工前の対数クラウニング面の形状及び表面粗さをそれぞれ表すグラフであり、（Ｃ）は、超仕上げ加工後の対数クラウニング面の表面粗さを表すグラフである。
【図６】従来の超仕上げ加工方法を示す図であり、（Ａ）は、砥石が外輪の軌道面上を往復直線運動する様子を示す図であり、（Ｂ）は、砥石の先端面と外輪の軌道面との接触状態を示す図である。
【図７】他の従来の超仕上げ加工方法を示す図であり、（Ａ）は、砥石が外輪の軌道面上を往復直線運動する様子を示す図であり、（Ｂ）は、砥石の先端面と外輪の対数クラウニング面との接触状態を示す図である。
【図８】図７の超仕上げ加工方法によって超仕上げ加工された対数クラウニング面の表面粗さを表すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係る超仕上げ加工装置、超仕上げ加工方法、及び当該超仕上げ加工方法によって超仕上げ加工された軌道面を有する軸受の外輪の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１５】
（第１実施形態）
図１及び２には、本発明の実施形態に係る超仕上げ加工装置１の概略側面図及び概略平面図がそれぞれ示されている。超仕上げ加工装置１は、円錐ころ軸受の外輪１０（円環部材）を中心軸Ｏ周りに回転可能に保持する回転保持部２０と、砥石３を保持し、外輪１０の内周面１２に形成されたテーパ状の軌道面１４に砥石３の先端面４を加圧接触させる加圧部３０と、加圧部３０に保持された砥石３を後述する所定の方向に往復直線運動させる往復直線運動機構４０と、を備える。
【００１６】
図３及び４も参照して、外輪１０は、円錐ころ軸受の外輪であり、上述したように、内周面１２にはテーパ状の軌道面１４が形成されている。軌道面１４には、その軸方向中央に形成されたクラウニング中央部１５と、該クラウニング中央部１５の軸方向一方側に形成された第１クラウニング落ち部１６と、中央部１５の軸方向他方側に形成された第２クラウニング落ち部１７と、から構成される対数クラウニング面が予め加工されている。ここで、軸方向一方側とは、軸方向における外輪１０の小径開口部１８側（図３（Ａ）、（Ｂ）における左側）であり、軸方向他方側とは、軸方向における外輪１０の大径開口部１９側（図３（Ａ）、（Ｂ）における右側）である。また、図１及び３においては、軌道面１４の対数クラウニング面の母線に接する面を符号Ｂで表している。
【００１７】
図３に示すように、外輪１０の軌道面１４に押圧される砥石３は、四角柱形状に形成されており、その先端面４は、断面平行四辺形形状であり、且つ、周方向に対向する一組の対辺４ａ，４ａが、中心軸Ｏに対して角度φだけ傾斜した方向Ｃに対して平行であるように配置される。また、先端面４の軸方向幅は、外輪１０の軌道面１４の軸方向幅よりも大きくなるように設定されている。また、図４（Ｂ）に示すように、先端面４は、外輪１０の対数クラウニング面に対応するように形成されており、その軸方向中央部に形成されてクラウニング中央部１５と当接可能な中央部５と、中央部５の軸方向一方側に形成されて第１クラウニング落ち部１６と当接可能な第１凸部６と、中央部５の軸方向他方側に形成されて第２クラウニング落ち部１７と当接可能な第２凸部７と、を有する。
【００１８】
図１及び２に戻り、回転保持部２０は、台座２１に載置され、その上面に外輪１０を摺動可能に支持するシュー２２と、外輪１０の軸方向一方側面１１を保持するとともに、外輪１０をその中心軸Ｏ周りに回転駆動させることが可能なバッキングプレート（回転治具）２４と、外輪１０の軸方向他方側面１３に当接し、外輪１０をパッキングプレート２４に押し付けてクランプする一対のプッシャーロール２６，２６と、を有する。一対のプッシャーロール２６，２６は、支持体２７に支持されており、当該支持体２７を介してクランプ装置２８のクランプ力を外輪１０に伝達する。
【００１９】
加圧部３０は、略直方体形状であり、その先端部で砥石３を保持し、不図示のクランプボルトによって砥石３を固定・解除可能としている。また、加圧部３０及び砥石３は、後述の回転テーブル４４によって、軌道面１４の垂線Ｌに対して外輪１０の大径開口部１９側（軸方向他方側）へ角度θだけ傾斜させて配置されており、加圧部３０又は砥石３と外輪１０との干渉が防止されている。さらに、加圧部３０及び砥石３は、回転テーブル４４によって、外輪１０の中心軸Ｏに対して一定の角度φだけ傾斜した方向Ｃを向くように配置されている。
【００２０】
往復直線運動機構４０は、加圧部３０の側面を保持して、軌道面１４の母線に接する面Ｂ方向（矢印Ａ方向）に往復直線運動可能なオシレーションテーブル４２と、オシレーションテーブル４２を保持し、中心軸Ｏと垂直な仮想軸α及びβを中心として旋回可能な回転テーブル４４と、を有している。したがって、回転テーブル４４を、仮想軸αを中心として旋回することによって上述の角度θを調整し、仮想軸βを中心として旋回することによって上述の角度φを調整することが可能である。なお、角度φは、例えば０°＜φ≦４０の範囲で調整される。
【００２１】
上記構成を有する超仕上げ加工装置１を用いた超仕上げ加工方法では、先ず、バッキングプレート２４を回転させることによって、シュー２２に支持され一対のプッシャーロール２６に押圧された外輪１０を、中心軸Ｏ周りに回転させる。
【００２２】
次いで、砥石３の先端面４が、加圧部３０によって外輪１０の軌道面１４（対数クラウニング面）に押圧される。このとき、事前に、回転テーブル４４によって、加圧部３０及び砥石３の上述の角度θ及びφが適切な値となるように調整されている。
【００２３】
そして、オシレーションテーブル４２を駆動することによって、砥石３を、外輪１０の軌道面１４（対数クラウニング面）の母線に接する面Ｂに沿って、外輪１０の中心軸Ｏに対して一定の角度φだけ傾斜した方向Ｃに往復直線運動させることによって、軌道面１４の超仕上げ加工を行う。
【００２４】
（実施例）
このような本実施形態の超仕上げ加工方法で加工する場合の、砥石３の先端面４と、外輪１０の軌道面１４の対数クラウニング面と、の接触状態を図４に示した。図４（Ａ）中、ａ，ｂ，ｃは、砥石３の往復直線運動における一端部、中間部、他端部をそれぞれ表しており、Ｉ，ＩＩ，ＩＩＩはそれぞれ砥石３の周方向における一端部、中間部、他端部を通る仮想面をそれぞれ表している。また、図４（Ｂ）中、砥石３の先端面４において二重波線が付されている部分は、外輪１０の軌道面１４と接触している部分を示している。
【００２５】
また、図５（Ａ）及び（Ｂ）には、超仕上げ加工前の、対数クラウニング面のクラウニング中央部１５，及び第１，第２クラウニング落ち部１６，１７の形状（高さ）及び表面粗さを表すグラフが示されており、図５（Ｃ）には、超仕上げ加工後の、対数クラウニング面の表面粗さを表すグラフが示されている。
【００２６】
まず、図４（Ｂ）に示すように、砥石３の周方向一端部Ｉにおいては、砥石３の往復直線運動における全ての位置ａ，ｂ，ｃで、先端面４の第２凸部７と軌道面１４の第２クラウニング落ち部１７とが常に当接している。特に、砥石３は、位置ｃに変位したとき、軌道面１４の対数クラウニング面の全ての位置で、先端面４と当接し押圧するような形状とされている。
【００２７】
また、砥石３の周方向中間部ＩＩにおいては、砥石３の往復直線運動における全ての位置ａ，ｂ，ｃで、先端面４の中央部５と軌道面１４のクラウニング中央部１５とが常に当接している。加えて、位置ａにおいては、第２凸部７及び第２クラウニング落ち部１７が当接しており、位置ｃにおいては、第１凸部６及び第１クラウニング落ち部１６が当接している。
【００２８】
また、砥石３の周方向他端部ＩＩＩにおいては、砥石３の往復直線運動における全ての位置ａ，ｂ，ｃで、先端面４の第１凸部６と軌道面１４の第１クラウニング落ち部１６とが常に当接している。特に、砥石３は、位置ａに変位したとき、軌道面１４の対数クラウニング面の全ての位置で、先端面４と当接し押圧するような形状とされている。
【００２９】
したがって、砥石３の先端面４は、往復直線運動における位置ａ，ｂ，ｃのうち何れの位置においても、軌道面１４のクラウニング中央部１５，第１クラウニング落ち部１６，第２クラウニング落ち部１７の全てと当接する。したがって、図５（Ｃ）に示すように、対数クラウニング面に対し、軸方向に均一な仕上げ加工を短時間で施すことが可能となる。
【００３０】
なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良等が可能である。
例えば、上述の実施形態においては、円環部材としての円錐ころの外輪の内周面に対数クラウニング面が形成されるとしたが、円環部材としては特に円錐ころの外輪に限られるものではなく、円環状の部材であればよく、円筒ころ軸受の外輪や、針状ころ軸受の外輪などであってもよい。さらに、円環部材の外周面に凹曲面が形成される場合であっても、本発明の超仕上げ加工方法を適用することが可能である。
【符号の説明】
【００３１】
１  超仕上げ加工装置
３  砥石
４  先端面
５  中央部
６  第１凸部
７  第２凸部
１０  外輪
１１  軸方向一方側面
１２  内周面
１３  軸方向他方側面
１４  軌道面
１５  クラウニング中央部
１６  第１クラウニング落ち部
１７  第２クラウニング落ち部
１８  小径開口部
１９  大径開口部
２０  回転保持部
２１  台座
２２  シュー
２４  バッキングプレート（回転治具）
２６  プッシャーロール
２７  支持体
２８  クランプ装置
３０  加圧部
４０  往復直線運動機構
４２  オシレーションテーブル
４４  回転テーブル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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