(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円すいころ軸受からなる電食防止型軸受における外輪の製造方法であって、内周面がテーパ面の軌道面に形成され、外周面から幅面にわたってセラミックス溶射絶縁層が設けられた加工過程中の外輪を製造する過程と、上記加工過程中の外輪のテーパ面からなる軌道面に嵌合する円すい台形の治具を用いることにより、上記外輪のテーパ面からなる軌道面を基準面として、上記加工過程中の外輪の幅面および外径面の研削加工を行う過程とを含む電食防止型軸受における外輪の製造方法。
【請求項２】
上記外輪の幅面および外径面の研削加工を行う過程において、
上記幅面のセラミックス溶射絶縁層を研削した後に、上記外径面のセラミックス溶射絶縁層を研削する請求項２に記載の電食防止型軸受における外輪の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、鉄道車両の主電動機用、駆動装置用、および車軸用等として用いられる軸受を始め、軸受の組み込まれる装置の構造上から、軸受内部に電流が流れることを防止することが必要な用途に用いられる電食防止型軸受およびその外輪製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、図１０（Ａ）に示す円すいころ軸受の外輪２２の研削加工では、一般的に先ず幅面Ｂ，Ｃの両面同時研削を行い、次に、幅面Ｂ，Ｃを基準面として、あるいはセンターレス加工により外周面Ｄを研削し、最終的に幅面Ｂおよび外周面Ｄを基準面として支持しながら外輪軌道面Ｅの研削加工を行う。これにより、良好な寸法精度および回転精度を持つ円すいころ軸受を製造することができる。
【０００３】
このような通常の円すいころ軸受に対して、軸受内部に電流が流れることを防止することが必要な用途に用いられる電食防止型の円すいころ軸受では、電気絶縁性を付加するために、図１０（Ｂ）に示すように、外輪２２の幅面Ｂ，Ｃおよび外周面Ｄにセラミックス材料の単独、またはセラミックス材料および金属材料を複数層に溶射してなる絶縁層２５が被覆形成される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、現在の溶射技術では、溶射される材料の膜厚寸法のばらつきが大きく、均一に溶射することが困難であるため、溶射後の外径・幅の寸法精度および回転精度が著しく悪化し、膜厚寸法の偏肉も大きくなる。
このため、溶射後の外輪２２の幅面Ｂ，Ｃおよび外周面Ｄの研削加工を、上述した通常の円すいころ軸受の場合の外輪の研削加工と同様の方法で行うと、寸法精度および回転精度を確保することはできるが、電気絶縁性能を左右する絶縁層２５の膜厚寸法のばらつきを抑えながら研削加工を行うことが困難である。このような課題は、自動調心ころ軸受や自動調心玉軸受についても同様である。
【０００５】
この発明の目的は、外輪の外周面から幅面にわたって設けられるセラミックス溶射絶縁層の膜厚のばらつきや偏肉を抑えて、良好な寸法精度、回転精度、および電気絶縁性能を確保できる電食防止型軸受における外輪製造方法を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明の軸受外輪の製造方法は、円すいころ軸受からなる電食防止型軸受における外輪の製造方法であって、内周面がテーパ面の軌道面に形成され、外周面から幅面にわたってセラミックス溶射絶縁層が設けられた加工過程中の外輪を製造する過程と、上記加工過程中の外輪のテーパ面からなる軌道面に嵌合する円すい台形の治具を用いることにより、上記外輪のテーパ面からなる上記軌道面を基準面として、上記加工過程中の外輪の幅面および外径面の研削加工を行う過程とを含む。
この方法によると、テーパ面である外輪軌道面を基準面とするため、円すいころ軸受において、その外輪に特別な基準面を形成することなく、精度の良い研削加工が行える。そのため、簡単な方法で、外輪の幅面や外周面におけるセラミックス溶射絶縁層の膜厚を所要寸法に研削加工でき、良好な寸法精度、回転精度、および電気絶縁性能を有する電食防止型円すいころ軸受を製造できる。
【００１２】
この発明において、上記外輪の幅面および外径面の研削加工を行う過程において、上記幅面のセラミックス溶射絶縁層を研削した後に、上記外径面のセラミックス溶射絶縁層を研削してもよい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
この発明の一実施形態を図面と共に説明する。この電食防止型軸受は、図２に示すように、それぞれ軌道輪である内輪１と外輪２との間に転動体３を介在させたものにおいて、図３に示すように、軸受箱（図示せず）に嵌着される外輪２の外周面から幅面にわたってセラミックス溶射絶縁層５を設けたものである。この軸受は、例えば鉄道車両の主電動機におけるロータ支持軸受に用いられる。この軸受は円すいころ軸受であり、外輪２の軌道面２ａはテーパ面とされている。このテーパ面である軌道面２ａは、後述するセラミックス溶射絶縁層５の研削加工における基準面とされる。転動体３は、保持器４のポケットに保持させてある。内外輪１，２の母材および転動体３は、軸受鋼等の金属材からなる。
セラミックス溶射絶縁層５は、例えば外輪２の母材に直接に溶射されるセラミックス層と、このセラミック層を覆って溶射した金属層の２層構造とされる。その外周面５Ｇおよび幅面５Ｈ，５Ｉは、溶射後に研削されて所定の膜厚に設定される。セラミックス溶射絶縁層５は、上記２層構造とする代わりに、外輪２の母材側から、金属層、セラミック層、および金属層の３層構造の溶射層としても良く、また単にセラミックス層の単層であっても良い。外層側の金属層は、軸受箱への締まり嵌め時に剥離を防止するために設けられる層であり、内層側の金属層は、外輪２の母材に対するセラミック層の密着性を高めるための層である。
【００１４】
図１は、上記軸受における外輪２の研削加工工程を示す。そのうち図１（Ａ）〜（Ｄ）は加工過程中の外輪２にセラミックス溶射絶縁層５を設ける前段階の工程であり、図１（Ｅ）〜（Ｇ）はセラミックス溶射絶縁層５を設けた後段階の工程である。
【００１５】
前段階の工程では、例えば図１（Ａ）のように外輪２の小径側幅面２Ｃを基準盤６の上に当接させることにより、その小径側幅面２Ｃを基準面として外輪２を基準盤６に支持させ、この支持状態で外輪２の大径側幅面２Ｂを回転砥石７Ａで研削する。次に、図１（Ｂ）のように大径側幅面２Ｂを基準面として外輪２を基準盤６に支持させ、この支持状態で外輪２の小径側幅面２Ｃを回転砥石７Ｂで研削する。幅面２Ｂ，２Ｃは、両面同時研削としても良い。このように両幅面２Ｂ，２Ｃを研削した後に、図１（Ｃ）のように外輪２の大径側幅面２Ｂをマグネットチャック８に密着させると共に、外輪２の外径面２Ｄをシュー９で受け、外径面２Ｄを回転砥石７Ｂで研削する。外径面２Ｄはセンタレス加工としても良い。次に、図１（Ｄ）のように幅面２Ｂおよび外径面２Ｄを基準面として支持しながら、マグネットチャック８で外輪２を回転させ、テーパ面である外輪２の軌道面２ａを回転砥石７Ｃで研削する。
【００１６】
セラミックス溶射絶縁層５の研削工程である後工程では、図１（Ｅ）のように外周面が外輪軌道面２ａと同じ角度のテーパ面となった円すい台形の支持治具１０を基準盤６に設け、この支持治具１０の外周面に外輪２の軌道面２ａを嵌合させる。つまり外輪軌道面２ａを基準面として外輪２を支持治具１０に支持させる。この支持状態で、外輪２のセラミックス溶射絶縁層５の大径側幅面５Ｈを回転砥石７Ａで研削して、その幅面のセラミックス溶射絶縁層５を所定膜厚に加工する。次に、このように研削した大径側幅面５Ｈを、図１（Ｆ）のように基準盤６に密着させることにより、その大径側幅面５Ｈを基準面として外輪２を基準盤６に支持させる。この支持状態で外輪２のセラミックス溶射絶縁層５の小径側幅面５Ｉを回転砥石７で研削して、その幅面のセラミックス溶射絶縁層５を所定膜厚に加工する。このように両幅面５Ｈ，５Ｉを研削した後に、図１（Ｇ）のようにマグネットチャック８に設けた上記の円すい台形支持治具１０の外周面に外輪２の軌道面２ａが嵌合するように、外輪軌道面２ａを基準面として外輪２を支持治具１０に支持させる。また、セラミックス溶射絶縁層５の外周面５Ｇをシュー９で受ける。これにより、外輪軌道面２ａおよび外周面５Ｇを基準面として、外輪２を支持しながら、マグネットチャック８で外輪２を回転させ、セラミックス溶射絶縁層５の外周面５Ｇを回転砥石７Ｂで所定膜厚に研削する。なお、このとき、支持治具１０の先端にはボルト１１により押圧板１２を取付け、この押圧板１２で外輪２を支持治具１０の大径側に押し付けることにより、円すい台形の支持治具１０の外周面に外輪１の軌道面２ａを密着させておく。
【００１７】
このように、この電食防止型軸受では、テーパ面となった外輪軌道面２ａを基準面として、外輪２のセラミックス溶射絶縁層５を研削加工するので、外輪２の外周面から幅面にわたって設けられるセラミックス溶射絶縁層５の膜厚のばらつきや偏肉を抑えて、所要の膜厚に加工できる。これにより、良好な寸法精度、回転精度、および電気絶縁性能を持つ電食防止型軸受とすることができる。
【００１８】
図４は、この発明の参考提案例に係る電食防止型軸受の外輪２を示す断面図である。この電食防止型軸受も、先の実施形態の場合と同じく円すいころ軸受である。外輪２の外周面から幅面にわたってセラミックス溶射絶縁層５が設けられること、および内輪、転動体、保持器の構造は先の実施形態と同様であり、ここではこれらの説明は省略する。
外輪２の軌道面２ａがテーパ面であることも先の実施形態と同様であるが、この例では、内周面に、軌道面２ａの小径側端部に続き、セラミックス溶射絶縁層５を溶射する前の段階で、外輪外周面と同一の中心軸Ｏを有する円筒面２ｂが形成されている。この円筒面２ｂは、セラミックス溶射絶縁層５を研削加工するときの基準面となるものであって、その軸方向長さは例えば１０ｍｍ以上に設定される。
【００１９】
図５は、図４の軸受における外輪２のセラミックス溶射絶縁層５の研削加工工程を示す。この研削加工では、先ず図５（Ａ）のようにマグネットチャック８に設置した支持治具１０Ａに外輪２を支持させて、セラミックス溶射絶縁層５の大径側幅面５Ｈがマグネットチャック８に押し当てられる。この場合の支持治具１０Ａは、その外周面が外輪２の軌道面２ａに形成された円筒面２ｂに係合する円筒面を有する円筒形のものである。なお、支持治具１０Ａは、円周方向に並ぶ複数の部材であっても良い。セラミックス溶射絶縁層５の大径側幅面５Ｈおよび外輪軌道面２ａの円筒面２ｂを基準面とした上記支持状態で、セラミックス溶射絶縁層５の小径側幅面５Ｉを回転砥石７Ａで研削して、その幅面のセラミックス溶射絶縁層５を所定膜厚に加工する。次に、このように研削した小径側幅面５Ｉを、図５（Ｂ）のように基準盤６に密着させることにより、その小径側幅面５Ｉを基準面として外輪２を基準盤６に支持させる。この支持状態で外輪２のセラミックス溶射絶縁層５の大径側幅面５Ｈを回転砥石７Ａで研削して、その幅面のセラミックス溶射絶縁層５を所定膜厚に加工する。このように両幅面５Ｈ，５Ｉを研削した後に、図５（Ｃ）のようにマグネットチャック８に設けた上記の支持治具１０Ａの外周面に外輪２の軌道面２ａの円筒面２ｂが嵌合するように、外輪２を支持治具１０Ａに支持させると共に、セラミックス溶射絶縁層５の外周面５Ｇをシュー９で受ける。これにより、軌道面２ａの円筒面２ｂと、大径側幅面５Ｈと外周面５Ｇとを基準面として、外輪２をマグネットチャック８およびシュー９に支持させ、この支持状態で、外輪２の軸心Ｏが回転中心となるようにマグネットチャック８を回転させながら、セラミックス溶射絶縁層５の外周面５Ｇを回転砥石７Ｂで研削する。
【００２０】
このように、この電食防止型軸受では、テーパ面となった外輪軌道面２ａの小径側端部に形成した円筒面２ｂを基準面として、外輪２のセラミックス溶射絶縁層５を研削加工するので、外輪２の外周面から幅面にわたって設けられるセラミックス溶射絶縁層５を所要の膜厚寸法に加工でき、良好な寸法精度、回転精度、および電気絶縁性能を有する電食防止型軸受とすることができる。
【００２１】
図６は、この発明のさらに他の参考提案例の電食防止型軸受の外輪２を示す断面図である。この電食防止型軸受は、図７に示す自動調心ころ軸受や図８に示す自動調心玉軸受のように、外輪２の軌道面２ａに円筒面の部分を持たない軸受であって、外輪２の外周面から幅面にわたってセラミックス溶射絶縁層５が設けられることは先の実施形態と同様である。また、外輪２の軌道面２ａの一端部には、図４に示す実施形態の場合と同様に、セラミックス溶射絶縁層５を溶射する前の段階で、外輪外周面と同一の中心軸Ｏを有する円筒面２ｂが形成されている。この場合の円筒面２ｂも、セラミックス溶射絶縁層５を研削加工するときの基準面となるものであって、その軸方向長さは例えば１０ｍｍ以上に設定される。
【００２２】
この場合も、図５で示した先の参考提案例における研削加工と同様にして、外輪２におけるセラミックス溶射絶縁層５の研削が行われる。このように、外輪軌道面２ａの端部に形成した円筒面２ｂを基準面として、外輪２のセラミックス溶射絶縁層５を研削加工するので、外輪１の外周面から幅面にわたって設けられるセラミックス溶射絶縁層５を所要の膜厚寸法に加工でき、良好な寸法精度、回転精度、および電気絶縁性能を有する電食防止型軸受とすることができる。
【００２３】
図９は、外輪軌道面の一端部に形成する基準面を、上記実施形態の場合の円筒面２ｂに替えて、段差付きの円筒面２ｃとした参考提案例を示す。すなわち、この段差付き円筒面２ｃは、外輪幅面側が大径で、幅面より内側寄りの部分が小径となった円筒面とされている。この電食防止型軸受の外輪２におけるセラミックス溶射絶縁層５の研削加工では、上記段差付き円筒面２ｃに嵌合する段差付き円筒面となった外周面を有する円筒形の支持治具で外輪２を支持することにより、先の実施形態の場合と同様にして、セラミックス溶射絶縁層５を所要の膜厚寸法に研削加工できる。そのため、良好な寸法精度、回転精度、および電気絶縁性能を有する電食防止型軸受とすることができる。
【００２４】
なお、図４〜図９の参考提案例において、円筒面２ｂの幅を１０mm以上とする理由は、外輪２を治具１０Ａに装着したときに、外輪外径面５Ｇと軸心との傾きを抑えるためである。
【００２５】
【発明の効果】
この発明にかかる軸受外輪の製造方法は、円すいころ軸受からなる電食防止型軸受における外輪の製造方法であって、内周面がテーパ面の軌道面に形成され、外周面から幅面にわたってセラミックス溶射絶縁層が設けられた加工過程中の外輪を製造する過程と、上記加工過程中の外輪のテーパ面からなる軌道面に嵌合する円すい台形の治具を用いることにより、上記軌道面を基準面として、上記加工過程中の外輪の幅面および外径面の研削加工を行う過程とを含む方法であるため、外輪に特別な基準面を形成することなく、外輪の幅面や外周面における絶縁層の膜厚を所要寸法に加工でき、良好な寸法精度、回転精度、および電気絶縁性能を確保できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態にかかる電食防止型軸受における外輪の研削加工工程の説明図である。
【図２】同電食防止型軸受の断面図である。
【図３】同電食防止型軸受における外輪の要部拡大断面図である。
【図４】  この発明の他の参考提案例にかかる電食防止型軸受における外輪の断面図である。
【図５】同電食防止型軸受における外輪の研削加工工程の説明図である。
【図６】  この発明のさらに他の参考提案例にかかる電食防止型軸受における外輪の断面図である。
【図７】同電食防止型軸受の一例である自動調心ころ軸受の断面図である。
【図８】同電食防止型軸受の他の一例である自動調心玉軸受の断面図である。
【図９】  この発明のさらに他の参考提案例にかかる電食防止型軸受における外輪の要部拡大断面図である。
【図１０】（Ａ），（Ｂ）はそれぞれ従来例の説明図である。
【符号の説明】
２…外輪
２ａ…軌道面（基準面）
２ｂ…円筒面（基準面）
５…セラミックス溶射絶縁層
５Ｇ…外周面
５Ｈ，５Ｉ…幅面
１０，１０Ａ…支持治具
【図１】
0004002069.tif 000002
【図２】
0004002069.tif 000003
【図３】
0004002069.tif 000004
【図４】
0004002069.tif 000005
【図５】
0004002069.tif 000006
【図６】
0004002069.tif 000007
【図７】
0004002069.tif 000008
【図８】
0004002069.tif 000009
【図９】
0004002069.tif 000010
【図１０】
0004002069.tif 000011