JPH0127833B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0127833B2 JPH0127833B2 JP55080426A JP8042680A JPH0127833B2 JP H0127833 B2 JPH0127833 B2 JP H0127833B2 JP 55080426 A JP55080426 A JP 55080426A JP 8042680 A JP8042680 A JP 8042680A JP H0127833 B2 JPH0127833 B2 JP H0127833B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- welding
- sphere
- heat treatment
- shaft
- spherical surface
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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- Welding Or Cutting Using Electron Beams (AREA)
- Butt Welding And Welding Of Specific Article (AREA)
- Resistance Welding (AREA)
- Sliding-Contact Bearings (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は軸端に高精度の球面を有する回転軸
の製造方法に関するものである。
の製造方法に関するものである。
第１図に示す如く、軸端に凸球受面を有する回
転軸１と凹球受面を有する受座２とからなり、凸
球受面又は凹球受面のいずれか（第１図に示す場
合では凸球受面側）に浅いスパイラル状の溝３が
刻設され、作動時にスパイラル状の溝３の存在に
より凸球受面と凹球受面との間に高圧を発生し、
回転軸１を受座２の受面から浮き上がつた状態で
支承させるようになした球面スパイラル溝付動圧
軸受の場合、上記回転軸１の凸球面には高精度を
必要とする。
転軸１と凹球受面を有する受座２とからなり、凸
球受面又は凹球受面のいずれか（第１図に示す場
合では凸球受面側）に浅いスパイラル状の溝３が
刻設され、作動時にスパイラル状の溝３の存在に
より凸球受面と凹球受面との間に高圧を発生し、
回転軸１を受座２の受面から浮き上がつた状態で
支承させるようになした球面スパイラル溝付動圧
軸受の場合、上記回転軸１の凸球面には高精度を
必要とする。
従来、このような回転軸１を製作する場合、軸
の先端に直接球面を加工することは、精度や工作
上の問題で困難であつた。そのため、通常は玉軸
受の転動体に利用する真円度の良い高精度の鋼球
を用い、その鋼球よりなる球体４を丸棒よりなる
軸５の先端に溶接して製造する方法が採用されて
きた。なお、この場合の溶接方法としては、第２
図に示すような球体４と軸５を突き合せて機械的
圧力を加え電流を通じて発生する熱を利用して溶
接する電気抵抗法、第３図に示すような球体４と
軸５との突き合せ部に電子ビームを当てて熱を発
生させて溶接する電子ビーム法などがある。
の先端に直接球面を加工することは、精度や工作
上の問題で困難であつた。そのため、通常は玉軸
受の転動体に利用する真円度の良い高精度の鋼球
を用い、その鋼球よりなる球体４を丸棒よりなる
軸５の先端に溶接して製造する方法が採用されて
きた。なお、この場合の溶接方法としては、第２
図に示すような球体４と軸５を突き合せて機械的
圧力を加え電流を通じて発生する熱を利用して溶
接する電気抵抗法、第３図に示すような球体４と
軸５との突き合せ部に電子ビームを当てて熱を発
生させて溶接する電子ビーム法などがある。
ところで、玉軸受の転動体として利用する鋼球
は、高炭素クロム軸受鋼を一般熱処理を行なつた
ものであり、この鋼球よりなる球体４と軸５を上
記の溶接方法で溶接した場合、溶接部の発熱によ
る熱影響が球体４の軸受球面におよぶことは避け
られなかつた。この熱影響は軸受球面を変形さ
せ、球面精度の低下を招いた。また、電気抵抗溶
接では球体４の電極との接触面に、電蝕や局部的
熱変形の発生することが多々あつた。
は、高炭素クロム軸受鋼を一般熱処理を行なつた
ものであり、この鋼球よりなる球体４と軸５を上
記の溶接方法で溶接した場合、溶接部の発熱によ
る熱影響が球体４の軸受球面におよぶことは避け
られなかつた。この熱影響は軸受球面を変形さ
せ、球面精度の低下を招いた。また、電気抵抗溶
接では球体４の電極との接触面に、電蝕や局部的
熱変形の発生することが多々あつた。
このように、球体が本来有していた高精度を溶
接後も維持できず軸受球面の変形や電蝕のため、
軸受性能を大幅に低下させていた。なお、これら
の変形や電蝕をなくすように球面を修正するに
は、球面の再ラツピングが必要となり、これでは
作業性が著しく悪い。
接後も維持できず軸受球面の変形や電蝕のため、
軸受性能を大幅に低下させていた。なお、これら
の変形や電蝕をなくすように球面を修正するに
は、球面の再ラツピングが必要となり、これでは
作業性が著しく悪い。
この発明は上記従来の欠点に鑑みこれを改良除
去したもので、以下この発明の構成を実施例につ
いて説明する。
去したもので、以下この発明の構成を実施例につ
いて説明する。
この発明は、球体に使用する鋼球として、従来
の高炭素クロム軸受鋼に一般熱処理を施した鋼球
の代りに、特殊熱処理を施した耐熱処理鋼球を使
用することで、溶接による球面の精度低下を大き
く減少させたものである。
の高炭素クロム軸受鋼に一般熱処理を施した鋼球
の代りに、特殊熱処理を施した耐熱処理鋼球を使
用することで、溶接による球面の精度低下を大き
く減少させたものである。
高炭素クロム軸受鋼の一般熱処理は、所定の焼
入温度すなわちA1変態点以上のオーステナイト
域の焼入温度に均一加熱し、冷媒中で急冷したの
ち、100〜180℃の温度で焼戻したものである。
入温度すなわちA1変態点以上のオーステナイト
域の焼入温度に均一加熱し、冷媒中で急冷したの
ち、100〜180℃の温度で焼戻したものである。
これに対して特殊熱処理は、一般熱処理工程の
焼入れを行なつたのち、焼戻し温度を一般熱処理
よりも高温の250〜450℃で焼戻したものである。
この特殊熱処理された鋼球は、焼入れ時に生じた
残留応力が解放され、組織が安定して放置されて
も変形しにくい。すなわち、焼戻し温度を高くす
ることによつて残留オーステナイト量が減少し、
溶接時の高温下における寸法安定性が向上する。
なお、浸炭鋼による浸炭焼入鋼球においても、そ
の焼戻しの際に上記特殊熱処理と同じ方法をとれ
ば、同様の耐熱効果が成立する。また、玉軸受用
の鋼球を利用する場合のように、一般熱処理とし
て焼入れとこれに続く100〜180℃での焼戻しを施
した上で、さらに250〜450℃で焼戻しを重ねて行
つてもよい。
焼入れを行なつたのち、焼戻し温度を一般熱処理
よりも高温の250〜450℃で焼戻したものである。
この特殊熱処理された鋼球は、焼入れ時に生じた
残留応力が解放され、組織が安定して放置されて
も変形しにくい。すなわち、焼戻し温度を高くす
ることによつて残留オーステナイト量が減少し、
溶接時の高温下における寸法安定性が向上する。
なお、浸炭鋼による浸炭焼入鋼球においても、そ
の焼戻しの際に上記特殊熱処理と同じ方法をとれ
ば、同様の耐熱効果が成立する。また、玉軸受用
の鋼球を利用する場合のように、一般熱処理とし
て焼入れとこれに続く100〜180℃での焼戻しを施
した上で、さらに250〜450℃で焼戻しを重ねて行
つてもよい。
次に、レーザー干渉装置（米国ZYGC社製GH
型）で、溶接による球体の変形状態を干渉縞によ
つて観察した結果について説明する。なお、この
ときの溶接条件は次のとおりである。
型）で、溶接による球体の変形状態を干渉縞によ
つて観察した結果について説明する。なお、この
ときの溶接条件は次のとおりである。
鋼 球 1/4”
加圧力 80Kg
通電時間 ３サイクル
電 流 35KA
まず、第９図Ａを参照して簡単に測定原理を説
明すると、レーザー発振器１１から出たレーザー
光線は集光レンズ１２を通り、集光レンズの焦点
と球面の中心が一致している参照球面１３に向か
う。この参照球面でレーザー光線の一部は反射さ
れ、入射光と同じ光路をもどる。一方、参照球面
１３を通つたレーザー光線は被測定物１４の表面
で反射され、同じ光路をもどる。これら２つの反
射光はルーフミラー１５でスクリーン１６に映さ
れるが、位相が等しければ強めあつて明るくな
り、位相が逆なら暗くなつて干渉を生じる。この
現象は測定面各部について生じるから、被測定物
が真球でないときは暗い部分や明るい部分の干渉
縞を生ずる。従つて、この干渉縞を観察すること
によつて球面形状を測定することができる。高精
度の真球度を有する溶接前の球体の干渉縞は第４
図に示すような平行直線となり、一方、球面が変
形したりして形状が悪い球体の干渉縞は第５図に
示すように彎曲する。干渉縞の間隔をあらかじめ
設定しておくことにより、干渉縞の彎曲の度合か
ら真球からのずれ、すなわち真球度を測定するこ
とがでできる（第９図Ｂ）。例えば、干渉縞の間
隔を0.3μに設定した場合、干渉縞の交差１本当り
真球からのずれは0.3μとなる。
明すると、レーザー発振器１１から出たレーザー
光線は集光レンズ１２を通り、集光レンズの焦点
と球面の中心が一致している参照球面１３に向か
う。この参照球面でレーザー光線の一部は反射さ
れ、入射光と同じ光路をもどる。一方、参照球面
１３を通つたレーザー光線は被測定物１４の表面
で反射され、同じ光路をもどる。これら２つの反
射光はルーフミラー１５でスクリーン１６に映さ
れるが、位相が等しければ強めあつて明るくな
り、位相が逆なら暗くなつて干渉を生じる。この
現象は測定面各部について生じるから、被測定物
が真球でないときは暗い部分や明るい部分の干渉
縞を生ずる。従つて、この干渉縞を観察すること
によつて球面形状を測定することができる。高精
度の真球度を有する溶接前の球体の干渉縞は第４
図に示すような平行直線となり、一方、球面が変
形したりして形状が悪い球体の干渉縞は第５図に
示すように彎曲する。干渉縞の間隔をあらかじめ
設定しておくことにより、干渉縞の彎曲の度合か
ら真球からのずれ、すなわち真球度を測定するこ
とがでできる（第９図Ｂ）。例えば、干渉縞の間
隔を0.3μに設定した場合、干渉縞の交差１本当り
真球からのずれは0.3μとなる。
一般熱処理を施した鋼球を溶接した場合、第５
図ａに示す如く、干渉縞は大きく彎曲し、溶接部
に近接するにしたがつて大きく熱変形しているこ
とがわかる。また、電気抵抗溶接法では第５図ｂ
に示す如く、球体の電極との接触面に電蝕や局部
的熱変形が発生していることがわかる。
図ａに示す如く、干渉縞は大きく彎曲し、溶接部
に近接するにしたがつて大きく熱変形しているこ
とがわかる。また、電気抵抗溶接法では第５図ｂ
に示す如く、球体の電極との接触面に電蝕や局部
的熱変形が発生していることがわかる。
一方、この発明の特殊熱処理を施した鋼球を使
つて溶接した場合、第６図に示す如く、干渉縞の
彎曲すなわち熱変形は相当減少し、しかも変形の
領域も溶接部の極近傍に限られる。したがつて、
実際に軸受面となる反溶接側の半球面はほとんど
変形がなく溶接前の高精度の真球度を維持させる
ことが可能である。
つて溶接した場合、第６図に示す如く、干渉縞の
彎曲すなわち熱変形は相当減少し、しかも変形の
領域も溶接部の極近傍に限られる。したがつて、
実際に軸受面となる反溶接側の半球面はほとんど
変形がなく溶接前の高精度の真球度を維持させる
ことが可能である。
なお、ここで取り上げた溶接変形や電蝕、局部
的変形などは、従来は非常に測定や観察が困難で
あつたが、特にレーザー干渉装置の使用により容
易に検査できるようになり、この発明はこのレー
ザー干渉により問題提起され、その対策および結
果の評価が可能となつてこの発明に繋がつたと云
える。
的変形などは、従来は非常に測定や観察が困難で
あつたが、特にレーザー干渉装置の使用により容
易に検査できるようになり、この発明はこのレー
ザー干渉により問題提起され、その対策および結
果の評価が可能となつてこの発明に繋がつたと云
える。
また、溶接による球体の変形状態をタリロンド
（倍率10000倍）により球体の赤道上で真円度測定
をしてみた結果、一般熱処理を施した鋼球を使用
した場合は第７図に示すように相当変形が大きく
（真円度0.9μ）、この発明の特殊熱処理を施した鋼
球を使用した場合は第８図に示すように変形がか
なり小さい（真円度0.3μ）ことがわかる。
（倍率10000倍）により球体の赤道上で真円度測定
をしてみた結果、一般熱処理を施した鋼球を使用
した場合は第７図に示すように相当変形が大きく
（真円度0.9μ）、この発明の特殊熱処理を施した鋼
球を使用した場合は第８図に示すように変形がか
なり小さい（真円度0.3μ）ことがわかる。
以上説明したようにこの発明は特殊熱処理を施
した鋼球を使用することによつて溶接による熱変
形を大きく減少させ、電気抵抗溶接時においても
電蝕や局部的熱変形の発生を阻止することができ
た。これにより本来の目的である高精度の鋼球を
溶接して軸端に高精度の球面を容易に形成するこ
とが実現でき、動圧軸圧などの性能を著しく改善
することができた。
した鋼球を使用することによつて溶接による熱変
形を大きく減少させ、電気抵抗溶接時においても
電蝕や局部的熱変形の発生を阻止することができ
た。これにより本来の目的である高精度の鋼球を
溶接して軸端に高精度の球面を容易に形成するこ
とが実現でき、動圧軸圧などの性能を著しく改善
することができた。
なお、この発明の特殊熱処理を鋼球に実施する
と、一般熱処理の鋼球に比べ硬度が幾分低下す
る。この硬度低下はころがり接触する玉軸受など
では容量低下などの問題を引き起こすが、非接触
の動圧軸受では何ら支障はない。
と、一般熱処理の鋼球に比べ硬度が幾分低下す
る。この硬度低下はころがり接触する玉軸受など
では容量低下などの問題を引き起こすが、非接触
の動圧軸受では何ら支障はない。
第１図はこの発明の方法を適用する一例として
スパイラル溝付動圧軸受を示す図面、第２図およ
び第３図は溶接方法を示す図面で、第２図は電気
抵抗溶接、第３図は電子ビーム溶接をそれぞれ示
す。第４図至乃第６図はレーザー干渉装置で球体
の球面を観察した結果を干渉縞であらわした図面
で、第４図は高精度の真球度を有する鋼球の溶接
前、第５図ａは一般熱処理を施した鋼球の溶接
後、第５図ｂは一般熱処理を施した鋼球の電気抵
抗法による溶接後、第６図はこの発明の特殊熱処
理を施した鋼球の溶接後をそれぞれ示す。第７図
および第８図はタリロンドにより測定した溶接後
の真円度測定結果をあらわすグラフで、第７図は
一般熱処理を施した鋼球を使用した場合、第８図
はこの発明の特殊熱処理を施した鋼球を使用した
場合をそれぞれ示す。第９図Ａ，Ｂはレーザー干
渉装置の原理図である。
スパイラル溝付動圧軸受を示す図面、第２図およ
び第３図は溶接方法を示す図面で、第２図は電気
抵抗溶接、第３図は電子ビーム溶接をそれぞれ示
す。第４図至乃第６図はレーザー干渉装置で球体
の球面を観察した結果を干渉縞であらわした図面
で、第４図は高精度の真球度を有する鋼球の溶接
前、第５図ａは一般熱処理を施した鋼球の溶接
後、第５図ｂは一般熱処理を施した鋼球の電気抵
抗法による溶接後、第６図はこの発明の特殊熱処
理を施した鋼球の溶接後をそれぞれ示す。第７図
および第８図はタリロンドにより測定した溶接後
の真円度測定結果をあらわすグラフで、第７図は
一般熱処理を施した鋼球を使用した場合、第８図
はこの発明の特殊熱処理を施した鋼球を使用した
場合をそれぞれ示す。第９図Ａ，Ｂはレーザー干
渉装置の原理図である。
Claims (1)
- １ 軸に球体を溶接して軸端に高精度の球面を有
する軸を製造するにあたり、A1変態点以上のオ
ーステナイト域に均一加熱した後急冷し、その後
250〜450℃で焼戻しをした耐熱鋼球を軸端に溶接
するようにしたことを特徴とする軸端に高精度の
球面を有する回転軸の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8042680A JPS577385A (en) | 1980-06-13 | 1980-06-13 | Manufacture of rotating axis having highly accurate spherical surface at its tip |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8042680A JPS577385A (en) | 1980-06-13 | 1980-06-13 | Manufacture of rotating axis having highly accurate spherical surface at its tip |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS577385A JPS577385A (en) | 1982-01-14 |
| JPH0127833B2 true JPH0127833B2 (ja) | 1989-05-31 |
Family
ID=13717945
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8042680A Granted JPS577385A (en) | 1980-06-13 | 1980-06-13 | Manufacture of rotating axis having highly accurate spherical surface at its tip |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS577385A (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62288715A (ja) * | 1986-06-03 | 1987-12-15 | Hiroshi Teramachi | ボ−ルジヨイント及びその製造法 |
| JPS62288717A (ja) * | 1986-06-03 | 1987-12-15 | Hiroshi Teramachi | ボ−ルジヨイント及びその製造法 |
| JPS62288716A (ja) * | 1986-06-03 | 1987-12-15 | Hiroshi Teramachi | ボ−ルジヨイント及びその製造法 |
| JPS636210A (ja) * | 1986-06-27 | 1988-01-12 | Hiroshi Teramachi | ボ−ルジヨイント及びその製造法 |
| JPS636211A (ja) * | 1986-06-27 | 1988-01-12 | Hiroshi Teramachi | ボ−ルジヨイント及びその製造法 |
| JPH0665888B2 (ja) * | 1986-08-13 | 1994-08-24 | 博 寺町 | ボ−ルジョイント |
| US6098287A (en) * | 1997-06-06 | 2000-08-08 | Thk Co., Ltd. | Method for manufacturing a ball joint |
| CN102537063A (zh) * | 2011-12-30 | 2012-07-04 | 上海市轴承技术研究所 | 一种自润滑关节轴承以及加工方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5177745A (ja) * | 1974-12-28 | 1976-07-06 | Toyo Bearing Mfg Co | Pihotsutojikukebuzainoseizohoho |
-
1980
- 1980-06-13 JP JP8042680A patent/JPS577385A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS577385A (en) | 1982-01-14 |
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