(57)【要約】  機械、設備等に含まれるコンポーネントとして、しばしばソリッド形コンポーネント、つまり、分離加工法によりソリッド形の半製品から製造された部材が使用される。この種のソリッド形コンポーネントの一例は、転動体を有する軸受で使用されるソリッド形のケージである。ソリッド形のケージは、転動体を案内するとともに、転動体同士を離間させるという役割を担っている。この種のソリッド形のケージは、リング形に形成されており、窓を有している。窓内には、転動体が配置されている。本発明は、部材ブランクから少なくとも１つのサイクロイド加工ステップによりソリッド形部材を製造する製造装置７であって、部材ブランクは、中間製品として形成されており、複数の粗ポケット１４を有し、製造装置７は、部材回転装置８ａと、工具刃９を有するチゼル１０と、工具回転装置８ｂと、送り装置８ｃと、部材回転装置８ａ、工具回転装置８ｂおよび送り装置８ｃを制御して、チゼル１０の工具刃９を、部材回転軸線回りに部材回転方向で回転する部材ブランクに対して相対的に、サイクロイド軌道に沿って、粗ポケット１４を加工するために案内する制御装置と、を備え、工具回転軸線Ｗに関し、チゼル１０の工具刃９の切れ刃を通る半径方向ベクトルＺＲが、工具刃９を逃げ角部分ＦＷとすくい角部分ＳＷとに分け、逃げ角部分ＦＷは、すくい角部分ＳＷの少なくとも２倍の大きさに形成されている、製造装置に関する。
2018536547.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
部材ブランクから少なくとも１つのサイクロイド加工ステップによりソリッド形部材を製造する製造装置（７）であって、前記部材ブランクは、中間製品として形成され、複数の粗ポケット（１４）を有しており、前記製造装置（７）は、
前記ソリッド形部材を部材回転軸線回りに回転させる部材回転装置（８ａ）と、
工具刃（９）を有するチゼル（１０）と、
前記チゼル（１０）を工具回転軸線（Ｗ）回りに回転させる工具回転装置（８ｂ）であって、前記工具回転軸線（Ｗ）は、前記部材回転軸線に対してずらされて配置されている、工具回転装置（８ｂ）と、
前記部材回転軸線と前記工具回転軸線（Ｗ）との間の送り間隔（Ｚ）を変更する送り装置（８ｃ）と、
前記部材回転装置（８ａ）、前記工具回転装置（８ｂ）および前記送り装置（８ｃ）を制御して、前記チゼル（１０）の前記工具刃（９）を、前記部材回転軸線回りに部材回転方向で回転する前記部材ブランクに対して相対的に、サイクロイド軌道に沿って、前記粗ポケット（１４）を加工するために案内する制御装置と、
を備える製造装置（７）において、
前記工具回転軸線（Ｗ）に関し、前記チゼル（１０）の前記工具刃（９）の切れ刃を通る半径方向ベクトル（ＺＲ）が、前記工具刃（９）を逃げ角部分（ＦＷ）とすくい角部分（ＳＷ）とに分け、前記逃げ角部分（ＦＷ）は、前記すくい角部分（ＳＷ）の少なくとも２倍の大きさに形成されていることを特徴とする、ソリッド形部材を製造する製造装置（７）。
【請求項２】
前記工具刃（９）は、５３°〜６３°、好ましくは５８°のくさび角（Ｋ）を有することを特徴とする、請求項１記載の製造装置（７）。
【請求項３】
前記逃げ角部分（ＦＷ）は、４５°より大きく形成されていることを特徴とする、請求項１または２記載の製造装置（７）。
【請求項４】
別のチゼル（１０）を備え、前記チゼル（１０）と前記別のチゼル（１０）とは、前記工具回転装置（８ｂ）に互いに逆向きに配置されていることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項記載の製造装置（７）。
【請求項５】
プレ加工チゼル（２０）を備え、前記工具回転軸線（Ｗ）に関し、前記プレ加工チゼル（２０）の工具刃（９）の切れ刃を通る別の半径方向ベクトル（ＺＲ）が、前記プレ加工チゼル（２０）の前記工具刃（９）のくさび角領域外に延びることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１項記載の製造装置（７）。
【請求項６】
前記プレ加工チゼル（２０）の前記工具刃（９）のくさび角（Ｋ）は、４５°〜５５°の間の値をとり、特に好ましくは、５０°であることを特徴とする、請求項５記載の製造装置（７）。
【請求項７】
請求項４から６までのいずれか１項記載の製造装置（７）を用いてソリッド形部材、特に転がり軸受用のソリッド形ケージ（１）を製造する方法であって、
前記ソリッド形部材は、部材回転軸線を規定し、複数のポケット（３）を有し、前記ポケット（３）は、それぞれ１つの第１および第２のポケット側面（５ａ，ｂ）を有し、
前記方法は、
部材ブランク（１２）を粗加工ステップで粗加工工具を用いて形成するステップであって、前記部材ブランク（１２）は、複数の粗ポケット（１４）を形成している、ステップと、
前記第１のポケット側面（５ａ）を前記チゼル（１０）の前記工具刃を用いて最終輪郭に形成するステップであって、前記チゼル（１０）の前記工具刃（９）を第１のサイクロイド加工ステップで、前記部材回転軸線（Ｋ１）回りに部材回転方向（ＫＤ１）で回転する前記部材ブランク（１２）に対して相対的に、第1のサイクロイド軌道に沿って、前記粗ポケット（１４）を加工するために案内し、このとき、前記第１のポケット側面（５ａ）を前記チゼルの前記工具刃（９）により切断するかつ／または前記工具刃（９）のすくい角を−１５°〜０°の範囲または正とする、ステップと、
前記部材ブランク（１２）の前記部材回転方向（ＫＤ１）を逆転させ、前記部材ブランク（１２）を部材逆回転方向（ＫＤ２）で回転させるステップと、
前記第２のポケット側面（５ｂ）を前記別のチゼル（１０）の別の工具刃（９）を用いて最終輪郭に形成するステップであって、前記別の工具刃（９）を第２のサイクロイド加工ステップで、前記部材回転軸線（Ｋ１）回りに前記部材逆回転方向（ＫＤ２）で回転する前記部材ブランク（１２）に対して相対的に、第２のサイクロイド軌道に沿って、前記粗ポケット（１４）を加工するために案内し、このとき、前記第２のポケット側面（５ｂ）を前記別のチゼルの前記別の工具刃（９）により切断するかつ／または前記別の工具刃（９）のすくい角を−１５°〜０°の範囲または正とする、ステップと、
を備える、ソリッド形部材を製造する方法。
【請求項８】
前記粗ポケット（１４）を前記部材ブランク（１２）内にプレサイクロイド加工ステップにより設け、このとき、前記粗加工工具を、前記部材回転軸線（Ｋ１）回りに部材回転方向（ＫＤ１）で回転する前記部材ブランク（１２）に対して相対的に、少なくとも１つの別のサイクロイド軌道に沿って、前記粗ポケット（１４）を形成するために案内することを特徴とする、請求項７記載の方法。
【請求項９】
前記ソリッド形部材を転がり軸受用のソリッド形ケージ（１）として形成し、前記ソリッド形ケージ（１）は、ケージ回転軸線（Ｋ）を規定し、複数のウェブ（２）を有し、前記ウェブ（２）は、転動体を収容する前記ポケット（３）を形成し、前記ポケット（３）は、それぞれ、前記転動体が前記ケージ回転軸線（Ｋ）を中心に周方向で当接する前記第１および第２のポケット側面（５ａ，ｂ）を有することを特徴とする、請求項７または８記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念部の特徴を備える、部材ブランクからソリッド形部材を製造する製造装置に関する。さらに本発明は、当該製造装置を用いてソリッド形部材を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
機械、設備等に含まれるコンポーネントとして、しばしばソリッド形コンポーネント、つまり、分離加工（Ｔｒｅｎｎｅｎ）法によりソリッド形の半製品から製造された部材が使用される。この種のソリッド形コンポーネントの一例は、転動体を有する軸受で使用されるソリッド形のケージである。ソリッド形のケージは、転動体を案内するとともに、転動体同士を離間させるという役割を担っている。この種のソリッド形のケージは、リング形に形成されており、窓を有している。窓内には、転動体が配置される。
【０００３】
最も近似した従来技術である独国特許発明第４０３４５１６号明細書が開示する方法および対応する装置では、ケージを形成するために、工具の刃が、略花形の経路で被加工材に対して相対的に案内され、こうして被加工材内に窓が設けられるように、被加工材と刃とを互いに相対的に動かしている。加工の一変化態様では、刃を被加工材の半径方向外側で案内し、被加工材から材料を「すくい取っている（Ａｕｓｌｏｅｆｆｅｌｎ）」。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の課題は、高い製造精度を可能にするソリッド形部材を製造する製造装置を提案することである。上記課題は、請求項１の特徴を備える製造装置と、請求項７の特徴を備える方法とによって解決される。本発明の好ましいまたは有利な実施の形態は、従属請求項、以下の説明および添付の図面から看取可能である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の対象は、ソリッド形部材を中間製品としての部材ブランクから製造することを可能にする製造装置である。本発明の別の形態では、製造装置は、ソリッド形部材を半製品から製造することを可能にし、中間製品としての部材ブランクは、同様にこの製造装置により製造される。ソリッド形部材および／または半製品および／または部材ブランクは、好ましくは金属からなる。原則、金属は、鋼素材であってよいが、ソリッド形部材、半製品あるいは中間製品は、非鉄金属、特に銅合金からなっていてもよい。
【０００６】
ソリッド形部材は、部材回転軸線を規定する。部材回転軸線は、運転中のソリッド形部材の回転軸線により定まる。ソリッド形部材は、複数のポケットを有し、ポケットは、部材回転軸線を中心に周方向で好ましくは規則的に互いに離間している。ポケット間には、好ましくは中間領域、特にウェブが配置されている。ポケットは、周方向でそれぞれ１つの第１および第２のポケット側面を有し、第１および第２のポケット側面は、隣接する中間領域側面、特にウェブ側面により形成されている。ポケットは、止まりポケットまたは貫通開口としてソリッド形部材内に形成されている。特に各ポケットは、縁側で２つの中間領域、特にウェブにより画定されている。
【０００７】
部材ブランクは、複数の粗ポケットを有し、粗ポケットは、好ましくは、粗中間領域、特に粗ウェブにより互いに離隔または離間している。半製品からの部材ブランクの部分的または完全な製造は、任意選択的に前ステップまたはプレサイクロイド加工ステップで同様に製造装置において実施可能である。
【０００８】
部材ブランクは、特にリングまたは円柱として形成されているか、または少なくとも１つのリング部分あるいは円柱部分を有している。粗ポケットは、開口および／または貫通部を半径方向でリングあるいはリング部分内に形成している。これに対して代替的に、粗ポケットは、粗止まりポケットとして円柱部分内に形成されている。粗中間領域、特に粗ウェブは、後続の製造ステップ後に中間領域、特にウェブが配置されている位置に存在している。特に粗中間領域、特に粗ウェブの数は、後の中間領域、特にウェブの数に相当する。
【０００９】
製造装置は、ソリッド形部材を部材回転軸線回りに回転させる部材回転装置を備える。部材回転装置は、特に回転軸として形成されており、ソリッド形部材は、回転軸に固定されている。
【００１０】
製造装置は、チゼルを備え、チゼルは、工具刃を有する。特にチゼルとは、半製品または部材ブランクの素材を分離加工するために用いられる工具刃として幾何学的に規定された刃を有する工具と解される。
【００１１】
さらに製造装置は、チゼルを工具回転軸線回りに回転させる工具回転装置を備える。工具回転装置は、特に別の回転軸として形成されている。工具回転軸線は、部材回転軸線に対してずらされて配置されている。好ましくは、工具回転軸線と部材回転軸線とは、互いに平行に方向付けられている。部材回転軸線と工具回転軸線との間の間隔は、送り間隔ともいう。
【００１２】
製造装置は、この送り間隔を変更する送り装置も備える。特に製造装置は、工具刃および／または部材ブランク、半製品もしくはソリッド形部材の軸方向の位置を変更する可能性を備える。この機能は、部材回転装置、工具回転装置、送り装置または別の装置内で実現可能である。
【００１３】
さらに製造装置は、制御装置、例えばデジタル式のデータ処理装置、ＣＮＣ制御部またはこれに類するものを備え、制御装置は、部材回転装置、工具回転装置および送り装置を制御するように形成されている。特に制御装置は、製造装置の動作を制御して、チゼルの工具刃を、部材回転軸線回りに部材回転方向で回転する部材ブランクに対して相対的に、サイクロイド軌道（Ｚｙｋｌｏｉｄｅｎｂａｈｎ）に沿って、粗ポケットを加工するために案内することができる。
【００１４】
制御装置は、一ステップで第１のポケット側面が工具刃によって特に分離加工および／または切削加工および／または機械加工され、部材ブランク内に設けられる制御を行うように形成されている。最終輪郭の形成がなされ、その結果、形成されたポケット側面は、さらなる後加工ステップなしに規定通りの使用が可能である。工具刃は、第１のサイクロイド加工ステップにおいて部材ブランクに対して相対的に、第１のサイクロイド軌道に沿って案内される。工具刃は、部材ブランクに対して相対的に、第１のサイクロイド軌道に沿って案内され、部材ブランクは、部材回転軸線回りに第１の部材回転方向で回転する。
【００１５】
第１のポケット側面は、工具刃により切断される。好ましくは、第１のポケット側面の製作時の工具刃のすくい角は、−１５°〜０°の範囲にあるか、またはそれどころか正である。特に第１のサイクロイド加工ステップでは、第１のポケット側面は、「削ぎ取り（Ｓｃｈａｂｅｎ）」により製作されない。特に好ましくは、工具刃は、第２のポケット側面に対して、あるいは粗ポケットの、後に第２のポケット側面を形成する領域に対して、接触なしに案内される。
【００１６】
制御装置は、第１のサイクロイド加工ステップ後、部材回転方向および工具回転方向を逆転させるように形成されており、その結果、部材ブランクは、部材逆方向で回転され、工具は、工具逆方向で回転される。
【００１７】
制御装置は、好ましくは、別の一ステップで別の工具刃が、第２のサイクロイド加工ステップにおいて部材ブランクに対して相対的に、第２のサイクロイド軌道に沿って案内される制御を行うように形成されている。別の工具刃は、第２のサイクロイド加工ステップにおいて、部材回転軸線回りに部材逆回転方向で回転する部材ブランクに対して相対的に、第２のサイクロイド軌道に沿って、粗ポケットを加工するために案内される。第２のポケット側面は、別の工具刃により切断される。好ましくは、第２のポケット側面の製作時の別の工具刃のすくい角は、−１５°〜０°の範囲にあるか、または正である。特に第２のサイクロイド加工ステップでは、第２のポケット側面は、「削ぎ取り」により製作されない。特に好ましくは、工具刃は、第１のポケット側面に対して接触なしに案内される。
【００１８】
すくい角は、好ましくは、切断前の素材平面と工具刃のすくい面との間の角度から９０°を差し引いた角度により規定される。
【００１９】
サイクロイド軌道（擺線（ｚｙｋｌｉｓｃｈｅ  Ｋｕｒｖｅ）、輪転曲線（Ｒａｄｌａｕｆｋｕｒｖｅ）または転動曲線（Ｒｏｌｌｋｕｒｖｅ）ともいう）とは、好ましくは、円がガイド曲線上を転動したとき、円の一点が描く軌跡と解される。ガイド曲線は、例えば部材回転軸線を中心とする同心円として形成されている。特にサイクロイド軌道は、延長サイクロイド軌道として形成されており、工具刃は、ガイド曲線上を転動する円外に配置されている。これとは異なりまたはこれに加えて、延長サイクロイド軌道としてのサイクロイド軌道は、ピークにループを有する。このループは、部材ブランク内に工具刃の刃軌道を形成し、これにより、ポケット側面の幾何学的な形状を規定する。
【００２０】
第１のポケット側面および任意選択的には補足的に第２のポケット側面をそれぞれ、削ぎ取りではなく切断により、好ましくは、−１５°〜０°の間にあるか、または正に形成されている工具刃のすくい角で製作することで、第１または第２のポケット側面の複数のポケット側面の表面品質が、第１に、同じレベルにあり、第２に、十分な品質を有しており、その結果、最終加工を省略可能であるか、あるいは最終加工が、第１および第２のサイクロイド加工ステップによって提供される。特に第１および第２のポケット側面は、第１および第２のサイクロイド加工ステップによって最終形状にもたらされる。これにより、ソリッド形部材を低コストにサイクロイド加工方法を介して製造すると同時に、高い表面品質および／または寸法安定性あるいは低い公差を達成することが可能である。
【００２１】
簡略に述べると、制御装置による動作制御は、３つのステップに分けられる。任意選択的な前ステップにおいて粗ポケットが設けられ、第１のサイクロイド加工ステップにおいて第１のポケット側面が切断され、第２のサイクロイド加工ステップにおいて第２のポケット側面が切断される。その際、粗ポケットは、荒削りにより、これに対して第１および第２のポケット側面は、仕上げ削りにより設けられてもよい。
【００２２】
本発明の範囲内で提案することは、工具回転軸線に関し、チゼルの工具刃の切れ刃を通る半径方向ベクトルが、工具刃を逃げ角部分とすくい角部分とに分け、逃げ角部分は、すくい角部分の少なくとも２倍の大きさに形成されているように、チゼルあるいはその工具刃が、特に幾何学的にかつ／または横断面内でかつ／または工具回転軸線に関するラジアル平面内で形成されていることである。
【００２３】
観念的には、これにより工具刃を、特に工具回転軸線方向での軸方向平面図で２つの角度領域、すなわち逃げ角部分とすくい角部分とに区分することができる。これらの両部分は、半径方向ベクトルにより互いに分割される。逃げ角部分がすくい角部分と比較して明らかに大きく選択されていることで達成されることは、ソリッド形部材が、チゼルを用いた加工によって最終形状にもたらすことができることである。特に、平滑化等の製造ステップはもはや不要となる。
【００２４】
本発明の好ましい一実現態様では、チゼルの工具刃に関し、５３°〜６３°のくさび角が、特に有利であることが判っている。本発明の好ましい一形態では、くさび角は５８°である。
【００２５】
これとは異なりまたはこれに加えて、好ましくは、逃げ角部分は、４５°より大きく形成されている。上述の条件を任意に選択することで、工具刃の幾何学的な構造が確定される。
【００２６】
本発明の好ましい一形態では、製造装置は、別のチゼルを備え、上述のチゼルとこの別のチゼルとは、工具回転装置に互いに逆向きに配置されている。特に好ましくは、チゼルと別のチゼルとは、少なくとも工具刃に関して同一構造に形成されているが、互いに逆向きに工具回転軸線上に並べられている。チゼルは、一方のポケット側面を、別のチゼルは、他方のポケット側面を加工する。こうして達成できることは、ポケット側面の各々を最終形状に加工できることである。
【００２７】
本発明の好ましい一形態では、製造装置は、粗ポケットを部材ブランクに設ける加工を担うプレ加工チゼルを備える。幾何学的に見て、工具回転軸線に関し、プレ加工チゼルの工具刃の切れ刃を通る別の半径方向角度は、プレ加工チゼルの工具刃のくさび角領域外を延びる。このように幾何学的に構成したことで達成されることは、プレ加工チゼルが粗ポケットの両側面を半製品あるいは部材ブランクに設けることができることである。このとき、設けられた粗ポケットの表面の品質は、重要でない。それというのも、粗ポケットは、いずれにせよチゼルおよび別のチゼルによりなおも引き続き加工されるからである。
【００２８】
本発明の好ましい一実現態様では、プレ加工チゼルの工具刃のくさび角は、４５°〜５５°である。５０°のくさび角が、特に有利であることが判っている。
【００２９】
本発明の別の対象は、ソリッド形部材を製造する方法に関し、当該方法は、上述の製造装置あるいは先行する請求項のいずれか１項記載の製造装置によって実現される。
【００３０】
特に好ましくは、第１のサイクロイド加工ステップにおいて、部材ブランクを部材回転方向で回転させ、工具刃を工具回転方向で回転させる。これに対して、第２のサイクロイド加工ステップでは、部材ブランクを部材逆回転方向で回転させ、工具刃を工具逆回転方向で回転させ、つまりそれぞれ逆方向で回転させる。これとは異なりまたはこれに加えて、第１のサイクロイド軌道が第２のサイクロイド軌道に対して逆回りに形成されていると、有利である。こうして、第１および第２のポケット側面のために同じか、または少なくとも類似の刃条件が達成可能である。
【００３１】
好ましくは、第１のサイクロイド軌道と第２のサイクロイド軌道とは、互いに位相がずらされて配置されているが、その形状および／または延びは、特に好ましくは、同一に形成されている。位相ずれ、特に部材回転軸線を中心とする所定のオフセット角度の分の位相ずれにより、第１のサイクロイド加工ステップにおいて、第１のポケット側面のみが製作、特に切断され、第２のポケット側面は接触なしに保たれ、第２のサイクロイド加工ステップにおいて、第２のポケット側面のみが製作、特に切断され、第１のポケット側面は接触なしに保たれることが達成される。
【００３２】
ポケット側面は、半径方向外側からの加工により部材ブランクに設けられてもよいし、半径方向内側からの加工により部材ブランクに設けられてもよい。前者の場合、工具刃は部材回転軸線に関して外から内に向かって作業し、後者の場合、工具刃は、同様に部材回転軸線に関して内から外に向かって作業する。好ましくは、部材ブランクおよび工具刃の回転方向は、次のように選択される。すなわち、工具刃が部材ブランクの外周部で切断を開始する場合は、工具刃と部材ブランクとは、反対方向にまたは逆向きに回転する。部材ブランクがリング形に形成されており、工具刃が部材ブランクの内周部で切断を開始する場合は、工具刃と部材ブランクとは、同じ方向にまたは同じ向きに回転する。
【００３３】
本発明の好ましい一実現態様では、工具刃および別の工具刃は、部材回転軸線としてのケージ回転軸線に関する半径方向ベクトルに対して相対的に傾き角度を有する。好ましくは、傾き角度は、第１および第２のサイクロイド加工ステップにおいて異なって形成されている。異なる傾き角度により達成されることは、それぞれの工具刃を、両サイクロイド加工ステップにおいて切断するようにあるいは上述のすくい角で案内することができることである。特に好ましくは、半径方向ベクトルに関する傾き角度は、同じ大きさであるが、工具刃は、半径方向ベクトルに関して鏡面対称に配置されている。第１のサイクロイド加工ステップから第２のサイクロイド加工ステップへの傾き角度の変更は、様々に実施可能である。
【００３４】
１つには、工具刃が、第１のサイクロイド加工ステップから第２のサイクロイド加工ステップへの移行時、工具回転軸線の半径方向ベクトル回りに１８０°旋回されることが可能であり、これにより、別の工具刃を形成することが可能である。代替的に、２つの異なる工具刃、例えば工具回転軸線に沿って軸方向でずらされて配置されている２つの異なる工具刃を使用することも可能である。工具刃をサイクロイド加工ステップ間で切り換える工具切り換えシステムを使用することも可能である。
【００３５】
本発明の好ましい一形態では、送り間隔を、ケージブランクに対して相対的な工具刃の軸方向の位置に応じて変更する。送り間隔の変更により達成されることは、第１および／または第２のポケット側面が、部材回転軸線に対して平行に案内されているだけではなく、別の幾何学的な形状を呈していてもよいことである。特に好ましくは、送り間隔を、部材ブランクに対して相対的な工具刃の軸方向の位置に応じて、ポケットが梯形に形成されているように変更する。特にポケットは、半径方向平面図で見て梯形に形成されている。これにより、長方形のポケットから梯形のポケットへの移行は、簡単に、対応する製造装置のプログラミングにより実施可能であり、ソリッド形部材を製造する際のコスト増を招かない。これとは異なりまたはこれに加えて、部材回転軸線に関して半径方向でのポケット側面の傾きおよび／または傾き変化も、第１および第２のポケット側面において異なって形成されていてもよい。ポケットの端面、つまり特に底部領域または天部領域を軸方向で見たとき、周方向における端面の境界は、互いに非対称に形成されていてもよい。特にポケット側面への移行部は、梯形にかつ／または互いに無関係に形成されていてもよい。特にポケットの各々は、２つの端面と２つのポケット側面とを有し、端面の少なくとも一方は、部材回転軸線方向で見て略梯形、特に梯形に形成されており、かつ／またはポケット側面は、半径方向の平面図で見て略梯形、特に梯形に形成されている。
【００３６】
本発明の好ましい一形態では、粗ポケットを部材ブランクに、粗加工ステップとしてのプレサイクロイド加工ステップで設ける。プレサイクロイド加工ステップでも、工具刃を部材ブランクに対して相対的に、サイクロイド軌道、この場合、プレサイクロイド軌道に沿って案内する。しかし、プレサイクロイド加工ステップ時、粗ウェブの両ポケット側面を同じプレサイクロイド加工ステップで製造する。この背景には、ポケット側面が後続のサイクロイド加工ステップによりいずれにせよ最終形状にもたらされるため、プレサイクロイド加工ステップ中は、特段高い表面品質または製造精度が要求されないということがある。好ましくは、プレサイクロイド軌道に対して、第１のサイクロイド軌道は、第１の周方向で位相ずれを伴って配置され、これに対して第２のサイクロイド軌道は、反対方向で位相ずれを伴って配置されている。
【００３７】
本発明の好ましい一実現態様では、ソリッド形部材は、転がり軸受用のソリッド形ケージとして形成されている。転がり軸受は、好ましくは、ころ軸受として形成され、本発明の特に好ましい形態では、円錐ころ軸受として形成されている。ソリッド形ケージは、ケージ回転軸線を部材回転軸線として規定する。ソリッド形ケージは、複数のウェブを中間領域として有し、ウェブ間にはポケットが配置されており、ポケットは、転がり軸受の転動体の収容部として形成されている。
【００３８】
ソリッド形ケージは、取り巻く単列のウェブを有していてもよいし、２列または複列に形成されていてもよい。任意選択的には、ソリッド形ケージは、サイドリングまたは中間リングを有していてもよく、ウェブは、サイドリングおよび／または中間リングを軸方向で結合する。サイドリングあるいは中間リングおよびウェブは、ともに一体的に形成されている。
【００３９】
原則、ソリッド形部材のポケットは、半径方向平面図で見て長方形の横断面を有するように、かつ／または特にソリッド形ケージとしての構成時は、円筒ころを収容するように形成されていることができる。しかし、特に好ましくは、ポケットは、梯形に形成されているかつ／または円錐ころを収容するように形成されている。
【００４０】
ウェブは、それぞれ１つの第１および第２のウェブ側面を有し、第１および第２のウェブ側面は、同時にポケット側面を形成し、ウェブ側面は、ケージ回転軸線回りの周方向で転動体が当接するように形成されている。特にウェブ側面は、転動体用の当接面を有する。すべての第１のウェブ側面は、第１の周方向を向いており、すべての第２のウェブ側面は、第１の周方向とは反対方向として形成されている第２の周方向を向いている。ウェブ側面は、ウェブを周方向で画定している。
【００４１】
これとは異なりまたはこれに加えて、粗ポケットは、周方向で、後続の方法ステップ後に転動体を収容するポケットが配置される位置にある。特に粗ウェブは、それぞれ周方向でウェブより幅広に形成されている。
【００４２】
本発明の別の特徴、利点および作用は、本発明の好ましい一実施例の以下の説明と、添付の図面とから看取可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】ソリッド形ケージのそれぞれ異なる製造段階を示す本発明に係る方法の見取り図である。
【図２】図２ａ，ｂは、それぞれ、サイクロイド加工を説明するための、ソリッド形ケージを製造する製造装置の概略軸方向平面図である。
【図３】サイクロイド軌道を記入したソリッド形ケージの概略３次元図である。
【図４】図４ａ，ｂは、粗ポケットの領域におけるプレサイクロイド加工ステップの要部概略図であり、図４ｃは、加工の幾何学的な特性量を説明するための、図４ａ，ｂに類似の要部抜粋図である。
【図５】図５ａ，ｂは、ソリッド形ケージの第１のウェブ側面の製作の様子を示す概略図であり、図５ｃは、第１のサイクロイド軌道の位相ずれを示す概略図である。
【図６】図６ａ，ｂは、第２のウェブ側面の製作の様子を示す概略図であり、図６ｃは、第２のサイクロイド軌道の位相ずれを示す概略図である。
【図７】本発明の別の実施例としての中実軸の概略断面図である。
【図８】図７に示した中実軸の半径方向平面図である。
【図９】サイクロイド軌道加工ステップ用のチゼルの概略平面図である。
【図１０】プレサイクロイド加工ステップ用のプレ加工チゼルの概略平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
図１は、ソリッド形部材としてのソリッド形ケージ１を製造する方法の概略的な見取り図であり、ソリッド形ケージ１は、図１の右下に示してある。ソリッド形ケージ１は、転がり軸受への組み込み用に形成されており、複数のウェブ２を中間領域として有している。これらのウェブ２は、ケージ回転軸線Ｋを中心に周方向で規則的に分配配置されている。ウェブ２間には、転動体、本例ではころを収容するそれぞれ１つのポケット３が配置されている。軸方向端部側には、サイドリング４が配置されており、ウェブ２および／またはポケット３は、サイドリング４間を延在している。ソリッド形ケージ１は、一体に形成されている。
【００４５】
ウェブ２の各々は、第１のポケット側面としての第１のウェブ側面５ａと、第２のポケット側面としての第２のウェブ側面５ｂとを有する。図１に示した実施例では、第１のウェブ側面は、時計回り方向に配向され、第２のウェブ側面は、反時計回り方向に配向されている。見通しの確保という理由から、符号は、例として２つのウェブ２にしか付していない。特にすべての第１のウェブ側面５ａは、同じ方向に配向されており、すべての第２のウェブ側面５ｂは、同じ反対方向に配向されている。図示しない転がり軸受の運転中、第１および第２のウェブ側面５ａ，ｂは、転動体、特にころ用の衝接面として用いられる。第１および第２のウェブ側面５ａ，ｂは、特に周方向に配向されている。同様にソリッド形ケージ１の図示に看取可能であるように、ソリッド形ケージ１は、スナップノーズ６を有し、スナップノーズ６は、ウェブ２の半径方向内面に一体成形されており、転がり軸受を組み立てる際、ころをポケット３内にスナップ式に装入することができ、ポケット３内に紛失不能に保持するために用いられる。
【００４６】
ソリッド形ケージを製造する方法は、「サイクロイド加工」を用いて実施され、工具刃は、サイクロイド軌道で被加工材、この場合はソリッド形ケージ１に対して相対的に案内される。このサイクロイド加工については、図２および３を参照しながら説明する。
【００４７】
図２ａは、製造装置７を著しく概略化して示した軸方向平面図である。製造装置７は、ソリッド形ケージ１をケージ回転軸線Ｋ回りに部材回転装置８ａにより第１のケージ回転方向ＫＤ１で回転させるように形成されている。さらに、製造装置７は、工具回転装置８ｂ、例えばスピンドルドライブを備え、工具回転装置８ｂは、工具回転軸線Ｗを規定している。ケージ回転軸線Ｋと工具回転軸線Ｗとは、互いに平行に、しかし、送り間隔Ｚの分だけ互いにずらされて配置されている。この送り間隔を変更することは、送り装置８ｃにより可能である。
【００４８】
工具回転装置８ｂは、チゼル１０の工具刃９を工具回転方向ＷＤ１で回転させる。工具刃９は、半径方向ベクトルＲの分だけ工具回転軸線Ｗから離間しており、かつ半径方向ベクトルＲに対して傾き角度αの分だけ傾けられている。ソリッド形ケージ１がケージ回転軸線Ｋ回りに、かつ工具刃９が工具回転軸線Ｗ回りに、同時に回転することで、工具刃９は、サイクロイド軌道をソリッド形ケージ１に対して相対的に描く。サイクロイド軌道は、図３に符号Ｚで示してある。サイクロイド軌道Ｚは、ソリッド形ケージ１および工具刃９の相応の回転により、サイクロイド軌道Ｚのループ１１がポケット３内に配置されるように形成されている。これにより、工具刃９をサイクロイド軌道Ｚに沿って案内することで、ポケット３がソリッド形ケージ１内に製作可能である。
【００４９】
図２ａは、工具回転軸線Ｗが、ソリッド形部材外、本実施例ではソリッド形ケージ１外に配置されており、ひいては工具刃９が半径方向外側からソリッド形部材に向かって送られる製造装置７の一実施形態を示している。これに対して、図２ｂは、工具回転軸線Ｗがソリッド形部材内に配置されており、その結果、工具刃９が半径方向内側からソリッド形部材に向かって送られる製造装置７の一実施の形態を示している。
【００５０】
しかし、ポケット３は、サイクロイド加工による単一の製造ステップで設けられるのではなく、むしろ、３つの個別ステップを経て設けられる。これについては、以下に図１との関連でさらに説明する。
【００５１】
図１の上中央には、ケージブランク１２を示している。ケージブランク１２は、既に粗ウェブ１３を後のウェブ２の位置に有し、粗ポケット１４を有している。粗ポケット１３は、原則、任意に設けることができるが、製造技術的には、粗加工ステップとしてのプレサイクロイド加工ステップを経て設けられると、特に簡単である。
【００５２】
プレサイクロイド加工ステップについて、図４ａ，ｂ，ｃを参照しながら説明する。図４ａ，ｂ，ｃは、それぞれ、ケージブランク１２の要部抜粋図であり、粗ウェブ１３および粗ポケット１４が既に看取可能となっている。工具刃９は、プレサイクロイド軌道（図４ｃ）１５に沿って案内される。この軌道に沿って、粗ウェブ１３の、後の第１のウェブ側面５ａに相当する側面は、切断プロセス（Ｓｃｈｎｅｉｄｖｏｒｇａｎｇ）により製作される。これに対して、図４ｂから看取可能であるように、粗ウェブ１３の、後の第２のウェブ側面５ｂに相当する側面は、削ぎ取られる（ｓｃｈａｂｅｎｄ）ように製作される。換言すれば、工具刃９のすくい角は、図４ａでは正であり、図４ｂでは負となり得る。図４ｃは、図４ｂの第２のウェブ側面５ｂにおけるプレサイクロイド加工ステップのすくい角が、−５°であることを示している。
【００５３】
これにより、プレサイクロイド加工ステップにより、粗ポケット１４の形態の貫通部がケージブランク１２内に設けられる。しかし、表面品質、特に、後の第２のウェブ側面５ｂに相当し、削ぎ取られるようにかつ／または負のすくい角で加工されたウェブ側面の表面品質は、まさにソリッド形ケージ１の要求を満たすには不十分である。この理由から、第１および第２のウェブ側面５ａ，ｂの最終加工が、第１および第２のサイクロイド加工ステップを経て実施される。
【００５４】
第１のサイクロイド加工ステップの結果を図１の左下に示した。第１のサイクロイド加工ステップでは、第１のウェブ側面５ａが最終加工される。第１のサイクロイド加工ステップの枠内では、チゼル１０の工具刃９または別のチゼル１０の別の工具刃９が、第１のサイクロイド軌道に沿って案内される。しかし、第１のサイクロイド軌道は、ケージ回転軸線Ｋを中心に周方向でプレサイクロイド加工ステップのプレサイクロイド軌道に対してずらされて配置されている。
【００５５】
図５ａ，ｂ，ｃは、第１のサイクロイド加工ステップを示している。図５ａからは、第１のサイクロイド加工ステップのために、ソリッド形ケージ１、あるいはこの状態ではケージブランク１２が、本例ではケージ回転軸線Ｋを中心に３．５°の角度の分だけ回転されることが看取可能である。このことは、結果として、プレサイクロイド軌道に対する第１のサイクロイド軌道の、上述の３．５°の値の位相ずれを生じる。特に第１のサイクロイド軌道およびプレサイクロイド軌道の最小値および／または最大値は、互いにケージ回転軸線Ｋを中心に位相ずれの分だけずらされている。
【００５６】
図５ｂは、工具刃９が回入する様子を示しており、工具刃９が、第１のウェブ側面５ａを切断するかつ／または正のすくい角で加工するように第１のサイクロイド軌道に沿って案内されることが看取可能である。図５ｃは、工具刃９がポケット３から回出する様子を示しており、工具刃９が、粗ウェブ１３の、後の第２のウェブ側面５ｂを形成する側面に対して離間してかつ／または非接触に案内されることが看取可能である。これにより、第１のサイクロイド加工ステップでは、第１のウェブ側面５ａのみが製作される。ソリッド形ケージあるいはケージブランク１２のケージ回転方向ＫＤ１と、工具回転軸線Ｗ回りの工具刃９の工具回転方向ＷＤ１とは、互いに逆向きである。
【００５７】
第１のサイクロイド加工ステップが実施され、特に第１のウェブ側面５ａが最終加工された後、第２のサイクロイド加工ステップが実施される。図６ａ，ｂ，ｃに示すように、この第２のサイクロイド加工ステップ時、工具刃９の傾き角度αが変更される。特にチゼル１０は、１８０°反転される。加えて、第２のサイクロイド軌道の位相は、同様にプレサイクロイド軌道に対してずらされるが、この場合は反対方向に３．５°ずらされる。
【００５８】
さらに、ソリッド形ケージ１あるいはケージブランク１２の回転方向と、工具回転軸線Ｗ回りの工具刃９の回転方向とが反転され、その結果、ソリッド形ケージ１あるいはケージブランク１２は、ケージ逆回転方向ＫＤ２で回転され、工具刃は、工具逆回転方向ＷＤ２で回転される。結果として工具刃９は、第２のサイクロイド加工ステップでは、第２のウェブ側面５ｂが切断されるかつ／または工具刃９のすくい角が正であるように案内される。工具刃９は、回出するとき、第１のウェブ側面５ａに対して再び接触なしとなる。第１および第２のサイクロイド軌道は、形状は同じであるが、逆回りに、かつ全体として２倍の位相ずれ、つまり本例では７°の分だけ互いにずらされている。
【００５９】
これにより、第１のウェブ側面５ａも、第２のウェブ側面５ｂも、切断されるため、あるいは工具刃９の正のすくい角で加工されるため、高い表面品質を有し得る、あるいは最終加工となり得る。
【００６０】
附言すると、第１および第２のサイクロイド加工ステップによりスナップノーズ６も形成される。
【００６１】
原則、外側から見た半径方向平面図で長方形に形成されているポケット３を有するようにソリッド形ケージ１を形成することが可能である。このことは、図１に示してある。しかし、加工中、送り間隔Ｚを工具刃９の軸方向の位置に応じて変更することも可能であり、その結果、梯形のポケット３が形成される。梯形のポケット３は、図３に示してある。長方形のポケット３から梯形のポケット３への移行は、製造装置７のプログラミングの適合により実現可能である。
【００６２】
図７および８は、本発明の別の実施例として、中実軸１６として形成されるソリッド形部材を断面図あるいは半径方向平面図で示してある。中実軸１６は、複数のポケット３を有し、ポケット３は、本実施例では、止まりポケットとして形成されており、これまで述べた図に示したように貫通ポケットとしては形成されていない。ポケット３は、ソリッド形ケージ１のところで上述したように、プレサイクロイド加工ステップおよびサイクロイド加工ステップの方法手順を経て設けることができる。
【００６３】
図９は、サイクロイド加工ステップで使用されるチゼル１０を、上からの軸方向平面図で示している。チゼル１０は、工具回転装置８ｂに配置されており、工具回転軸線Ｗ回りに回転される。チゼル１０は、受容部１７を有し、受容部１７内には、長穴１８が工具回転装置８ｂに対するインタフェースとして設けられている。受容部１７は、平面図で見て長方形の基本輪郭を有する。
【００６４】
受容部１７には、チゼル部１９が接続しており、チゼル部１９の、受容部１７とは反対側の自由端部には、工具刃９が配置されている。工具刃９は、工具回転軸線Ｗに対して平行に延びている。工具刃８あるいはチゼル１０は、くさび角Ｋを有する。くさび角Ｋは、本実施例では、５８°である。
【００６５】
図９には、半径方向ベクトルＺＲが記入されており、半径方向ベクトルＺＲは、工具回転軸線Ｗから工具刃９を通って延びており、半径方向ベクトルとして工具回転軸線Ｗに対して垂直である。半径方向ベクトルＺＲは、くさび角Ｋにより規定される角度領域であって、このくさび角Ｋを逃げ角部分ＦＷとすくい角部分ＳＷとに分割する角度領域を通っている。逃げ角部分ＦＷは、半径方向ベクトルＺＲからくさび角Ｋの一方の境界まで延在している。すくい角部分ＳＷは、反対方向に半径方向ベクトルＺＲからくさび角Ｋの他方の境界まで延在している。逃げ角部分ＦＷは、すくい角部分ＳＷより明らかに大きく形成されており、本実施例では、４８°である。これに対して、すくい角部分ＳＷは、１３°にすぎない。この刃幾何学形状により、サイクロイド加工ステップを、必要とされる精度で実施可能である。チゼル１０の十分な安定性を達成すべく、チゼル１０は、屈曲した形状に形成されている。
【００６６】
図１０は、プレ加工チゼル２０を示している。プレ加工チゼル２０は、図９に示したチゼル１０と同様、受容部１７とチゼル部１９とに区分することができる。同様に半径方向ベクトルＺＲが規定されており、半径方向ベクトルＺＲは、工具回転軸線Ｗから工具刃９を通って延在している。しかし、くさび角Ｋは、プレ加工チゼル２０の場合、５０°である。さらにくさび角Ｋの領域は、専ら逃げ角領域ＦＷ内を延在している。逃げ角領域ＦＷは、プレ加工チゼル２０の回転方向とは反対方向に半径方向ベクトルＺＲの前方に配置されている。特に図示の平面図では、凹欠された領域が生じており、凹欠された領域は、一方では、くさび角Ｋおよび／または逃げ角領域ＦＷの境界により、他方では、半径方向ベクトルＺＲにより規定されている。
【符号の説明】
【００６７】
１  ソリッド形ケージ
２  ウェブ
３  ポケット
４  サイドリング
５ａ  第１のウェブ側面
５ｂ  第２のウェブ側面
６  スナップノーズ
７  製造装置
８ａ  部材回転装置
８ｂ  工具回転装置
８ｃ  送り装置
９  工具刃
１０  チゼル
１１  ループ
１２  ケージブランク
１３  粗ウェブ
１４  粗ポケット
１５  プレサイクロイド軌道
１６  中実軸
１７  受容部
１８  長穴
１９  チゼル部
２０  プレ加工チゼル
α  傾き角度
Ｋ１  ケージ回転軸線
Ｒ  半径方向ベクトル
ＫＤ１  ケージ回転方向
ＫＤ２  ケージ逆回転方向
Ｗ  工具回転軸線
ＷＤ１  工具回転方向
ＷＤ２  工具逆回転方向
Ｚ  送り間隔
ＺＲ  チゼル１０およびプレ加工チゼル２０における半径方向ベクトル
Ｋ  くさび角
ＦＷ  逃げ角部分
ＳＷ  すくい角部分
【図１】
2018536547.tif 000003
【図２ａ】
2018536547.tif 000004
【図２ｂ】
2018536547.tif 000005
【図３】
2018536547.tif 000006
【図４ａ】
2018536547.tif 000007
【図４ｂ】
2018536547.tif 000008
【図４ｃ】
2018536547.tif 000009
【図５ａ】
2018536547.tif 000010
【図５ｂ】
2018536547.tif 000011
【図５ｃ】
2018536547.tif 000012
【図６ａ】
2018536547.tif 000013
【図６ｂ】
2018536547.tif 000014
【図６ｃ】
2018536547.tif 000015
【図７】
2018536547.tif 000016
【図８】
2018536547.tif 000017
【図９】
2018536547.tif 000018
【図１０】
2018536547.tif 000019
【国際調査報告】
2018536547.tif 000020
2018536547.tif 000021
2018536547.tif 000022
2018536547.tif 000023