(57)【要約】【課題】  簡単な構成で球面状凹部の嵌合部の滑りを防止して転動球面部を高精度に研削できる玉ころ転動体を提供する。【解決手段】転動球面部２と、転動球面部２両端の球面状に膨らんだ左右の端面球面部３，４と、を備え、転動球面部２の円弧半径を端面球面部３，４の曲率半径Ｒ１よりも大きく、片側の端面球面部に端面球面部と同一曲率半径Ｒ１の球面状凹部５を設けた玉ころ転動体において、球面状凹部５が設けられた端面球面部３と反対側の端面球面部４の頂部に回転中心線に対して直交する円形の平坦面６を設けたことを特徴とする。【選択図】図１
2008002673.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
転動球面部と、該転動球面部両端の球面状に膨らんだ左右の端面球面部と、を備え、前記転動球面部の円弧半径を端面球面部の曲率半径よりも大きく設定すると共に、片側の端面球面に端面球面と同一曲率半径の球面状凹部を設け、前記転動球面部の最大径よりも前記球面状凹部の外縁部を通る面と他方の端面球面部の頂点間の長さである端面球面部間の長さを短くした玉ころ転動体において、
前記球面状凹部が設けられた端面球面部と反対側の端面球面部の頂部に回転中心線に対して直交する円形の平坦面を設けたことを特徴とする玉ころ転動体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、回転軸受や転がり案内装置の転動体として利用される玉ころ転動体に関する。
【背景技術】
【０００２】  本発明者は、「玉」の自動調心性と「ころ」の高剛性とを合わせ持つ玉ころ転動体ついて既に特許を取得している（特許文献１）。「玉ころ」は本出願人の造語で、「ころ」と同等の大きな負荷容量を有すると同時に、「玉」と同様の扱い易さを有する転動体であり、端面球面部は一つの仮想球面上に位置し、転動球面部が端面球面部よりも曲率半径が大きい断面円弧状となっている。
この玉ころ転動体の整列，分離等の安定搬送、ラッピング時の左右の区別、研磨時のワーク列の構成を簡単に行えるようにするために、本出願人は、一方の端面球面部に球面状凹部を設けた玉ころ転動体を提案した（特許文献２参照）。すなわち、この玉ころ転動体２００は、図５（Ａ）に示すように、転動球面部２０１と、転動球面部２０１両端の球面状に膨らんだ左右の端面球面部２０２，２０３と、を備え、片側の端面球面部２０２に他方の端面球面部２０３と同一曲率半径の球面状凹部２０４が設けられていた。【０００３】  この球面状凹部２０４を備えた玉ころ転動体は、図５（Ｂ）に示すように、ワーク２１０としてボールベアリング用の焼き入れ前の生ボールである素球を使用し、ワーク２１０と同一径の焼き入れ鋼球２１１を備えた押圧具２１２によってワーク２１０を圧縮して所定深さの球面状凹部２０４を成形する。その後、図６（Ａ）に示すように、ワーク２１０を一列に並べて棒状のワーク列２１３とし、センタレス研削盤等によって転動球面部をまとめて研削するようになっていた。
ワーク列２１３は、隣接する一方のワーク２１０の球面状凹部２０４に他方のワークの球面状凹部２０４と球中心に対して反対側に位置する端面球面部２０３を嵌合し、ワーク列の両端を、Ｎ極とＳ極の治具２１４，２１５によって挟み、ワーク列２１３を磁気吸着して棒状にし、ワーク２１０間の接触部を面接触として接触部が滑らないようにしていた。ワーク２１０が滑ると、転動球面部２０１が正確に加工されないことになるので、滑りを防止する必要がある。
しかし、試作を重ねたところ、球面状凹部２０４にワーク２１０を嵌合させているにも関わらず、ワーク２１０間に滑りが発生していることがわかった。
その原因を検討すると、球面状凹部２０４をワークと同一径の球形の押圧具を用いて塑性変形させているが、図６（Ｂ）に示すように、塑性変形後のスプリングバック量が、球面状凹部２０４の周縁部のスプリングバック量δ１よりも中心部のスプリングバック量δ２が大きく、球面状凹部２０４に嵌合するワーク２１０の端面球面部２０３が球面状凹部２０４の中心部２０４ａで点接触するような状態となり、端面球面部がミソ摺り運動するように振れ回っているということが分かった。
【特許文献１】特開２００１−１４０８９５
【特許文献２】特開２００５−１８８７３７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  本発明は上記した従来技術の問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、簡単な構成で球面状凹部の嵌合部の滑りを防止して転動球面部を高精度に研削できる玉ころ転動体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】  上記目的を達成するために、本発明にあっては、転動球面部と、転動球面部両端の球面状に膨らんだ左右の端面球面部と、を備え、前記転動球面部の円弧半径を端面球面部の曲率半径よりも大きく設定すると共に、片側の端面球面に端面球面と同一曲率半径の球面状凹部を設け、前記転動球面部の最大径よりも前記球面状凹部の外縁部を通る面と他方の端面球面部の頂点間の長さである端面球面部間の長さを短くした玉ころ転動体において、
前記球面状凹部が設けられた端面球面部と反対側の端面球面部の頂部に回転中心線に対して直交する円形の平坦面を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】  転動球面部を研削するために、玉ころ転動体のワーク列を構成した際に、隣り合う一方の玉ころ転動体の球面状凹部と次の玉ころ転動体の球面状凹部と対極にある端面球面部との嵌合部は、端面球面部の頂部に平坦面を設けているので、平坦面によって球面状凹部の中心部のスプリングバックが吸収され、周辺部が確実に球面状凹部に面接触し、研削時の嵌合部の滑りを防止することができ、転動球面部を正確に研削することができる。
また、平坦面を中心線に対して平行な面としたので、この平坦面を基準にして、玉ころの径や軸方向長さの寸法を正確かつ容易に管理することができ、たとえば玉ころ転動体の選別等を高精度に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】  以下に本発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。
図１及び図２は本発明の実施の形態に係る玉ころ転動体を示している。
この玉ころ転動体１は、転動球面部２と、この転動球面部２両端の球面状に膨らんだ左右の端面球面部３，４と、を備え、転動球面部２の円弧半径Ｒ０が端面球面部３，４の円弧半径よりも大きく設定されている。【０００８】  端面球面部３，４の各曲率半径Ｒ１はほぼ同一径で、曲率中心Ｏが転動球面部２の中心軸線Ｘ上に位置し、各端面球面部３，４が一つのほぼ仮想球面Ｂ上に位置している。もっとも、各端面球面部３，４の曲率中心がずれていてもよいし、各端面球面部３，４の曲率半径が異なっていてもよい。曲率中心のずれる方向は端面球面部３，４が軸方向に近づく方向にずれていることが好ましい。場合によっては離れる方向にずれていてもよい。【０００９】  そして、片側の端面球面部３には他側の端面球面部４と同一の曲率半径Ｒ１の球面状凹部５が設けられている。この球面状凹部５は、端面球面部３の頂点部分を部分的に凹状に窪ませたもので、球面状凹部５の曲率中心Ｏ３も中心軸線Ｘ上に位置している。
この球面状凹部５の外縁部５１は円形で、玉ころ転動体１の大きさに応じて設定される。この球面状凹部５の外縁部の径ｄ１は仮想球面Ｂの径Ｄ０に対して、７０±５％程度の範囲、好ましくは７割程度の大きさに設定することが好適である。たとえば、仮想球面Ｂの径Ｄ０がφ１１．１５ｍｍに対して、７．８〜８ｍｍ程度となるように設定する。
一方、球面状凹部５が設けられた端面球面部３と反対側の端面球面部４の頂部に中心軸線Ｘに対して直交する円形の平坦面６が設けられている。
この平坦面６の径ｄ２は、仮想球面Ｂの径Ｄ０に対して２５±５％程度の範囲、好ましくは約１／４程度とすることが好適である。たとえば、仮想球面Ｂの径Ｄ０がφ１１．１５ｍｍに対して約３ｍｍとなるように設定すればよい。
端面球面部３，４間の軸方向長さＷは、片方の端面球面部３の球面状凹部５の外縁部５１を通る面と他方の端面球面部４の平坦面間の長さである。【００１０】  玉ころ転動体１は、たとえば、ボールベアリング用の焼き入れ前の生ボールである素球よりなるワーク１０から製作される。ワーク１０の大きさは上記した仮想球面Ｂに対応する。製作工程は、まずワーク１０に球面状凹部５を製作する塑性変形工程と、転動球面部２の研削工程とから構成される。【００１１】  塑性変形工程は、たとえば、図３（Ａ）に示すような塑性成形治具１００を用いる。
塑性成形治具１００は、ワーク１０の外周を押さえる筒状のリング治具１０１と、リング治具１０１を挟んで上下に配置される上型１０３および下型１０２と、を備えている。リング治具１０１は筒形状で下型１０２に組み付けられている。リング治具１０１にはパンチ１０４が挿入され、このパンチ１０４の端面に、ワーク１０の一部が着座する所定深さの凹部１０４ａが設けられている。凹部１０４ａはワーク１０の曲率半径と同一の曲率半径の球面形状となっており、この凹部１０４ａの中心部には、玉ころ転動体１の平坦面６に対応する平坦な平坦面形成部１０４ｂが設けられている。
上型１０３には、ワーク１０と同一径の焼き入れ鋼球よりなる球形の押圧具１０５が取り付けられ、この押圧具１０５によりリング治具１０１内に挿入されたワーク１０を圧縮し、ワーク１０に球面状凹部５が成形される。【００１２】  ワーク１０は、図３（Ｂ）に示すように、押圧具１０５の鋼球当接部は球面状凹部５となり、全体的にはリング治具１０１の軸方向に圧縮され、その分だけ径方向に膨らむ。ワーク１０の中央部周囲がリング治具１０１内周に押し付けられて直線状に塑性変形し、変形した中央直線部１０ａを挟んで両側の部分１０ｂ，１０ｃもワーク１０の初期の輪郭面よりも円弧状に膨らむ。このように膨らんだワーク１０の中間形状を、図２に点線で示している。このように、元の素球の球面よりも最終的な転動球面部の形状に近く、研磨代が少なくて済む。【００１３】  この塑性変形したワーク１０について、図３（Ｂ）に２点鎖線で示すように、中央円筒部１０ａを含む所定範囲ｇを研削し、端面球面部３，４よりも曲率半径の大きい断面円弧状の転動球面部２を研削する。
研削は、図４（Ａ）に示すように、同一寸法の複数のワーク１０を互いに不動状態に接合して棒状のワーク列１１とし、各ワーク１０の中心を直線状に貫く仮想軸芯Ｘを形成し、センタレス研削盤の砥石車１５１と調整車１５２の間に送り込み、各ワーク１０の外周を同時研削して所定の寸法，形状の転動球面部２を加工する。【００１４】  ワーク列１１は、隣接する一方のワーク１０の球面状凹部５に他方のワーク１０の端面球面部３をを嵌合し、棒状に連結したワーク列１１の両端を、Ｎ極とＳ極の治具１２１，１２２によって挟み、各ワーク１０を磁気吸着して棒状にする。
各ワーク１０の球面状凹部５に嵌合する端面球面部３の頂部には平坦面６が設けられているので、球面状凹部５の中心部のスプリングバック量が大きくても、球面状凹部５の中心部との平坦面６の間の隙間によって吸収され、端面球面部３の平坦面６の周辺領域が接触する。この平坦面６の周辺領域はスプリングバック量は小さく、端面球面部３に対して球面状凹部５の外縁部まで面接触状態で密接することになる。
このように、球面状凹部５に嵌合するワーク１０の端面球面部３の接触部が面接触となるので、接触部が滑ってずれることがなく、転動球面部２を正確に研削することができる。特に、仮想球面Ｂの径の７割程度の大きさに設定すれば、摩擦トルクが大きく、正確に検索することができる。【００１５】  また、玉ころ転動体１の寸法を測定する際にも、球面状凹部５と平坦面６を基準とし、その幅および高さを正確に測定することができ、均質な玉ころ転動体１を得ることができる。また、玉ころ転動体１は均一な寸法のものを揃えることが重要であり、本発明の玉ころ転動体１によれば、寸法を高精度に選別することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は本発明の実施の形態に係る玉ころ転動体を示すもので、同図（Ａ）は正面図、同図（Ｂ）は左側面図、同図（Ｃ）は右側面図である。
【図２】図２は図１の玉ころ転動体の正面拡大断面図である。
【図３】図３（Ａ）は図１の玉ころ転動体のプレス工程の要部拡大断面図、同図（Ｂ）はワークのプレス後の形状を示す図である。
【図４】図４（Ａ）は図３（Ｂ）のプレスしたワークを研削のために棒状に連結した状態を示す図、図４（Ｂ）は図４（Ａ）のワーク間の嵌合状態を拡大して示す部分断面図である。
【図５】図５（Ａ）は従来の玉ころ転動体の一部破断正面図、同図（Ｂ）は従来のプレス工程の要部拡大断面図である。
【図６】図６（Ａ）は５（Ｂ）のプレスしたワークを研削のために棒状に連結した状態を示す図、図６（Ｂ）は図５（Ｂプレス後のワークの球面状凹部の形状を模式的に示す部分拡大断面図、図６（Ｃ）は図６（Ａ）のワーク間の嵌合状態を拡大して示す部分断面図である。
【符号の説明】
【００１７】１  玉ころ転動体、２  転動球面部、３，４  端面球面部
５  球面状凹部、５１  外縁部
６  平坦面
Ｒ０  転動球面部の円弧半径
Ｒ１，Ｒ２  端面球面部の曲率半径
Ｄ  転動球面部最大径
Ｗ  端面球面部間の長さ
ｄ１  球面状凹部の外縁部の径
ｄ２  平坦面の径
１０  ワーク
１００  塑性成形治具、１０１  リング治具、１０３  上型、１０２  下型
１０４  パンチ、１０４ａ  凹部、１０４ｂ  平坦面形成部
１０５  押圧具
【図１】
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【図２】
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【図３】
2008002673.tif 000005
【図４】
2008002673.tif 000006
【図５】
2008002673.tif 000007
【図６】
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