(57)【要約】【課題】割り部を有する軸受の軸受部品を安定して製造可能な製造方法、転がり軸受及び軸受部品を提供する。【解決手段】この軸受部品製造方法は、素材に割り部を形成して軸受部品を製造する際に、割り部を形成する素材の一部に機械加工により所定の先端形状を有する凹状の第１機械加工部を形成する工程Ｓ０１と、素材に熱処理を施す工程Ｓ０２と、第１機械加工部をその先端形状よりも鋭利な先端形状に加工して第２機械加工部を形成する工程Ｓ０３と、を含む。【選択図】  図６
2008025610.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
素材に割り部を形成して軸受部品を製造する製造方法であって、
前記割り部を形成する前記素材の一部に機械加工により所定の先端形状を有する凹状の第１機械加工部を形成する工程と、
前記素材に熱処理を施す工程と、
前記第１機械加工部を前記先端形状よりも鋭利な先端形状に加工して第２機械加工部を形成する工程と、を含むことを特徴とする軸受部品製造方法。
【請求項２】
前記第２機械加工部の加工後に、外力を加えることで前記第２機械加工部から割りを入れて前記割り部を形成する請求項１に記載の軸受部品製造方法。
【請求項３】
前記第１機械加工部の先端形状は前記熱処理工程においてその先端底部にクラックが発生しない程度に形成される請求項１または２に記載の軸受部品製造方法。
【請求項４】
前記第２機械加工部は前記第１機械加工部の深さよりも深く形成される請求項１，２または３に記載の軸受部品製造方法。
【請求項５】
前記軸受部品は調心機構を備える転がり軸受の調心輪である請求項１乃至４のいずれか１項に記載の軸受部品製造方法。
【請求項６】
前記素材は円筒状であり、前記円筒状素材の円周上の少なくとも１箇所を軸方向に割ることで前記調心輪の割り部を形成する請求項５に記載の軸受部品製造方法。
【請求項７】
前記軸受部品は円周上の少なくとも１箇所に前記割り部が設けられた軌道輪である請求項１乃至４のいずれか１項に記載の軸受部品製造方法。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の軸受部品製造方法により製造された軸受部品を備えることを特徴とする転がり軸受。
【請求項９】
前記軸受部品の割り部には前記第１機械加工部の少なくとも一部及び前記第２機械加工部が含まれている請求項８に記載の転がり軸受。
【請求項１０】
外輪と、内輪と、前記外輪と前記内輪との間に配置された複数の転動体と、請求項５または６に記載の調心輪と、を備える転がり軸受。
【請求項１１】
割り部を有する軸受部品であって、
前記割り部は、機械加工による第１機械加工部と、前記機械加工後に機械加工した第２機械加工部と、を含み、
前記第２機械加工部は、前記第１機械加工部の先端形状よりも鋭利な先端形状に加工してあることを特徴とする軸受部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、割り部を有する軸受部品の製造方法、転がり軸受及び軸受部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
連続鋳造設備の圧延機や製紙機などにおけるロールを回転支持するために大きなラジアル荷重を支承する転がり軸受としては、負荷容量の大きな円筒ころ軸受や円すいころ軸受や自動調心ころ軸受が使用されている。また、円筒ころ軸受や円すいころ軸受等の外輪の周囲に調心輪を設けた調心輪付き転がり軸受も従来から知られている。このような例えば調心輪付き円筒ころ軸受では、外輪の周囲に調心輪が配置されており、調心輪の内周面は球状凹面とされ、対応する外輪の外周面が球状凸面とされ、調心輪の外周面は単なる円筒面である。このような調心輪付き円筒ころ軸受の調心輪は、例えば、次のような割り部を形成することで製造できる（下記特許文献１参照）。
【０００３】
即ち、図７に示すように、鉄鋼材料等からなる素材の円筒材５１の外周面５１ａに、図のような断面Ｖ字形で直線状に軸方向に延びる溝５２を円筒材５１の両端に達するように旋盤加工で形成する。次いで、円筒材５１を熱処理した後に、外力により溝部５２の底部５３で割りを入れることで、調心輸の割り部を形成している。
【特許文献１】特開２００４−２５７４３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述のような従来の溝５２の断面Ｖ字形では、熱処理工程において、図８のようにＶ字状の先端部５３が熱処理による内部応力変化に耐えられずに、先端部５３に微小なクラックＣが発生してしまうことがある。これは先端部５３の先端Ｖ字状のアール（半径）の大きさが影響しているものと考えられる。このような微小なクラックＣが溝５２の先端部５３にあると、後の割り工程での割り起点と一致せず割り面の形状が安定しなかったり、部分的に脱落する部分もあったりして製造不良を招いてしまう。
【０００５】
また、この熱処理工程でのクラック発生を抑制すべく、溝５２の先端部５３のＶ字形先端のアール形状を比較的に大きくするように加工すると、熱処理工程後でのクラックは発生しないが、調心輪の割り工程において、図９のように、溝５２の先端部５３近傍から反対側の内周面５１ｂへの割り走りが直線的ではなく、斜めに割りＣ’が形成されてしまい、商品価値を低下させてしまう。これも、先端部５３のＶ字状のアール（曲率半径）の大きさが影響している。
【０００６】
本発明は、上述のような従来技術の問題に鑑み、割り部を有する軸受の軸受部品を安定して製造可能な製造方法、転がり軸受及び軸受部品を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明による軸受部品製造方法は、素材に割り部を形成して軸受部品を製造する製造方法であって、前記割り部を形成する前記素材の一部に機械加工により所定の先端形状を有する凹状の第１機械加工部を形成する工程と、前記素材に熱処理を施す工程と、前記第１機械加工部を前記先端形状よりも鋭利な先端形状に加工して第２機械加工部を形成する工程と、を含むことを特徴とする。
【０００８】
この軸受部品製造方法によれば、割り部を形成するための第１機械加工部の熱処理工程前の先端形状は比較的鋭利ではないので、熱処理割れの発生を抑制できるとともに、熱処理工程後の第２機械加工部の先端形状は比較的鋭利であるので、割り易くなり、曲がらずに直線的な割り部を形成できる。このようにして、割り部を有する軸受部品を安定して高品質に製造可能となる。
【０００９】
上記軸受部品製造方法において前記第２機械加工部の加工後に、外力を加えることで前記第２機械加工部から割りを入れて前記割り部を形成することができる。
【００１０】
また、前記第１機械加工部の先端形状は前記熱処理工程においてその先端部にクラックが発生しない程度に形成されることが好ましい。第１機械加工部の先端形状の例えば曲率半径を、熱処理工程においてその先端部にクラックが発生しない程度に比較的大きくすることでクラックの発生を防止し、後の割り工程における製造不良を防止できる。
【００１１】
また、前記第２機械加工部は前記第１機械加工部の深さよりも深く形成されるようにできる。即ち、第１機械加工部の先端に機械加工を追加して行うことで、第２機械加工部の先端は第１機械加工部の深さよりも深くなる。
【００１２】
また、前記軸受部品は調心機構を備える転がり軸受の調心輪であることが好ましい。この場合、前記素材は円筒状であり、前記円筒状素材の円周上の少なくとも１箇所を軸方向に割ることで前記割り部を形成することができる。
【００１３】
また、前記軸受部品は円周上の少なくとも１箇所に前記割り部が設けられた軌道輪であってもよい。
【００１４】
本発明による転がり軸受は、上述の軸受部品製造方法により製造された軸受部品を備えることを特徴とする。軸受部品の割り部は曲がらずに直線的になり、品質が向上するので、高品質な転がり軸受を実現できる。この場合、前記軸受部品の割り部には前記第１機械加工部の少なくとも一部及び前記第２機械加工部が含まれる。
【００１５】
本発明によるもう１つの転がり軸受は、外輪と、内輪と、前記外輪と前記内輪との間に配置された複数の転動体と、上述の調心輪と、を備える。調心輪の割り部は曲がらずに直線的になり、品質が向上するので、高品質な転がり軸受を実現できる。
【００１６】
本発明による軸受部品は、割り部を有する軸受部品であって、前記割り部は、機械加工による第１機械加工部と、前記機械加工後に機械加工した第２機械加工部と、を含み、前記第２機械加工部は、前記第１機械加工部の先端形状よりも鋭利な先端形状に加工してあることを特徴とする軸受部品を特徴とする。
【００１７】
この軸受部品によれば、その製造工程において、第１機械加工部の先端形状は比較的鋭利ではないので、熱処理割れの発生が抑制でき、また、熱処理工程後の第２機械加工部の先端形状は比較的鋭利であるので、割り易くなり、曲がらずに直線的な割り部が形成できる。このため、割り部の品質が向上し、高品質な軸受部品を実現できる。
【００１８】
なお、上記軸受部品の第１機械加工部の機械加工面は熱処理による黒皮等の熱処理影響面となっており、第２機械加工部は機械加工面となっている。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の軸受部品製造方法によれば、割り部を有する軸受の軸受部品を安定して高品質に製造できる。また、本発明の転がり軸受及び軸受部品によれば、割り部の品質が向上し、高品質な転がり軸受・軸受部品を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を用いて説明する。図１は本実施の形態による調心輪付き円筒ころ軸受の断面図である。図２は図１の調心輪付き円筒ころ軸受の調心輪の断面図である。
【００２１】
図１に示す調心輪付き円筒ころ軸受１０は、円筒状の内輪１４と、球形状凸面である外周面１２ａを有する外輪１２と、内輪１４と外輪１２との間に配置された転動体である複数の円筒ころ１３と、外輪１２の外周面１２ａと対応した調心径Ｒで球形状凹面である内周面１１ａを有する調心輪１１と、を備え、連続鋳造設備の圧延機や製紙機などに適用可能な高負荷容量設計の総ころタイプである。
【００２２】
また、外輪１２の円筒内面側の両端部には、つば部１２ｂ、１２ｃが設けられている。つば部１２ｂと１２ｃとの間に形成された凹部１２ｄ内に円筒ころ１３が一部入り込んで凹部１２ｄに接触するとともに、つば部１２ｂ、１２ｃが円筒ころ１３と両端部で係合し円筒ころ１３を保持する。内輪１４は、その外周面１４ａで円筒ころ１３に接触する。
【００２３】
図１の調心輪付き円筒ころ軸受１０は、例えば連続鋳造設備の圧延機のガイドロールに用いられ、内輪１４の内周面１４ｂに圧延機のガイドロール（図示省略）が嵌合され、調心輪１１が軸受箱を介して固定される。図１の内輪１４に嵌合された圧延機のガイドロールが回転すると、円筒ころ１３が外輪１２の両端部のつば部１２ｂ、１２ｃにより保持されガイドされ、また、回転中のガイドロールに撓みが生じると、固定された調心輪１１に対して外輪１２が移動調心して傾斜することでガイドロールの撓みを吸収できる。
【００２４】
図１，図２に示す調心輪１１の本実施の形態による製造工程について図３乃至図７を参照して説明する。
【００２５】
図３は図１，図２に示す調心輪１１の素材である円筒材に形成した溝部の形状を示す図である。図４は図３の溝部を再加工した溝部の形状を示す図である。図５は図４の再加工後に割り部を形成した様子を示すために図２の方向Ｖから見た図である。図６は図１，図２に示す調心輪１１の割り部の製造工程を説明するためのフローチャートである。
【００２６】
調心輪１１は、図７と同様の調心輪の素材である円筒材５１の少なくとも円周上１箇所を軸方向に割るようにして製造できる。なお、円筒材５１の内周面５１ｂは調心輪１１の内周面１１ａを構成するように球形状凹面に加工されている。
【００２７】
図６を参照して説明すると、調心輪１１は、鉄鋼材料からなる円筒材５１の外周面５１ａに軸方向に延びて図３のような第１溝部２１を旋盤による研削等の機械加工により形成する（Ｓ０１）。
【００２８】
第１溝部２１は、図３のように、先端形状が比較的大きな丸みを帯びており、その先端の曲率半径ｒ１は比較的大きく、外周面５１ａから溝先端までの溝深さｄ１は比較的浅く形成されている。
【００２９】
次に、第１溝部２１を形成した円筒材５１を熱処理する（Ｓ０２）。
【００３０】
なお、この熱処理により、第１溝部２１の溝面２１ａに黒皮（ミルスケール）が形成される。
【００３１】
次に、熱処理後の円筒材５１の第１溝部２１を旋盤による研削等の機械加工により再加工し、図４のように第１溝部２１の先端から内周面５１ｂ（図５）側に深く延びるようにして第２溝部２２を形成する（Ｓ０３）。
【００３２】
第２溝部２２は、図４のように、略スリット状となっており、先端形状が比較的鋭利であり、その曲率半径ｒ２は第１溝部２１の曲率半径ｒ１よりも小さく、外周面５１ａから溝先端までの溝深さｄ２は、第１溝部２１の溝深さｄ１よりも深く形成されている。第２溝部２２の溝面２２ａは機械加工のままであるので、機械加工面となっている。
【００３３】
次に、再加工により第２溝部２２が形成された円筒材５１にハンマ等を用いて外力を加え、図５のように外周面５１ａ側の第２溝部２２の先端を基点として割りを入れ、内周面５１ｂへに向けて走らせて貫通させることで破断させて割り部２３を形成する（Ｓ０４）。
【００３４】
以上のように、本実施の形態による軸受部品製造方法によれば、第１溝部２１を図５の割り部２３の形成のために機械加工により形成し、その第１溝部２１の熱処理工程前の先端形状は、曲率半径ｒ１が比較的大きく鋭利ではないので、熱処理割れの発生を抑制できるとともに、熱処理工程後の再機械加工による第２溝部２２の先端形状は曲率半径ｒ２がｒ１よりも小さく比較的鋭利であるので、外力を加えることにより割り易くなり、割りが曲がらずに走り、直線的な割り部２３を形成できる。
【００３５】
上述のようにして、割り部２３を有する軸受部品である調心輪１１を安定して高品質に製造でき、調心輪１１の品質を向上でき、このため、この調心輪１１を有する調心輪付き円筒ころ軸受１０の品質を向上できる。
【００３６】
また、第１機械加工部である第１溝部２１の先端の曲率半径ｒ１は、熱処理工程Ｓ０２においてその先端部にクラックが発生しない程度に大きくすることで、熱処理工程におけるクラックの発生を防止し、後の割り工程における製造不良を防止できる。
【００３７】
従来の製造方法では、図９のように、溝５２の先端部５３の曲率半径の大きさが影響し、先端部５３近傍から内周面５１ｂへの割り走りが直線的ではなく、斜めに割りＣ’が形成されてしまい品質が低下してしまっていたのに対し、本実施の形態によれば、第１機械加工部の先端の曲率半径が熱処理及び割りの製造工程に大きく影響することから、熱処理工程前の旋盤加工で溝部２１の先端の曲率半径大きく設定することで、熱処理工程による微小クラックの発生を抑制し、かつ、熱処理工程後に溝部２１の先端を研削加工で再加工して鋭利な半径形状の溝部２２を形成することで、その後に行う割り加工による割りの走り形状を直線的にできる。
【００３８】
上述のように、調心輪１１の割り部２３の形状を、熱処理工程前後にそれぞれに異なった形状に加工することで、意図しないクラック発生を抑制し、意図する本来の割り部の直線形状を安定的に得られ、割り部の製造を安定にでき、調心輪の製造不良を大きく抑制できる。
【００３９】
また、上述のようにして調心輪１１の割り部２３を形成できるが、図５のように、割り部２３の一部には、第１溝部２１の溝面２１ａの少なくとも一部と、第２溝部２２の溝面２２ａが残るが、溝面２１ａは熱処理を受けているので黒皮面になっており、溝面２２ａは研削による機械加工面になっている。
【００４０】
以上のように本発明を実施するための最良の形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で各種の変形が可能である。例えば、本実施の形態は、調心輪付き円筒ころ軸受であったが、本発明はこれに限定されず、調心機構を備える他のタイプの調心輪付き転がり軸受であってもよい。また、軸受部品としては、上述のような調心輪に限定されず、円周上の少なくとも１箇所に割り部が設けられた軌道輪であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本実施の形態による調心輪付き円筒ころ軸受の断面図である。
【図２】図１の調心輪付き円筒ころ軸受の調心輪の断面図である。
【図３】図１，図２に示す調心輪１１の素材である円筒材に形成した溝部の形状を示す図である。
【図４】図３の溝部を再加工した溝部の形状を示す図である。
【図５】図４の再加工後に割り部を形成した様子を示すために図２の方向Ｖから見た図である。
【図６】図１，図２に示す調心輪１１の割り部の製造工程を説明するためのフローチャートである。
【図７】従来の輪付き円筒ころ軸受の調心輪の割り部を形成する方法を説明するための要部斜視図である。
【図８】図７の溝部の形状を概略的に示す図である。
【図９】図７の調心輪の割り部が形成される様子を概略的に示す図である。
【符号の説明】
【００４２】
１０ 調心輪付き円筒ころ軸受
１１ 調心輪
１１ａ 内周面
１２ 外輪
１２ａ 外周面
１３ 円筒ころ（転動体）
１４ 内輪
２１ 第１溝部（第１機械加工部）
２１ａ 溝面
２２ 第２溝部（第２機械加工部）
２２ａ 溝面
２３ 割り部
５１ 円筒材（軸受部品の素材）
５１ａ 外周面
５１ｂ 内周面
ｄ１ 第１溝部の溝深さ
ｄ２ 第２溝部の溝深さ
【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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【図９】
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