JPH0235221A - ベアリングの嵌装方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ、産業上の利用分野 本発明は転動体を焼嵌するヘアリングの嵌装方法に係り
、特に共振回路を構成する誘導加熱コイルを備えた誘導
加熱装置を用いて加熱を行うベアリングの嵌装方法に関
する。

Ｂ　発明の概要 本発明は誘導加熱を用いてベアリング外輪を加熱昇温し
て転動体を焼嵌するど共に、ベアリングの残留磁気を消
去する嵌装方法の提供を図ったらので、共振回路を構成
する誘導加熱コイルを備えてベアリングの外輪を所定温
度に昇温し、続けて共振回路の減衰波形によりベアリン
グの在留磁気を消磁するど共に、転動体を外輪の内周面
へ嵌装することにより、ベアリングの消磁と転動体の焼
嵌を同時に行うと共に温度制御を容易にして自動化を可
能としたものである。

Ｃ従来の技術 従来よりベアリングは負担する荷重の大きざ方向１回転
数等種々の荷重の形態に対応して多様なものが提供され
ている。ベアリンクには負担する荷重の方向により、大
別してラジアルベアリングとスラストベアリングに分（
プられるが、ラジアル荷重を負担するベアリンクにキー
ストンベアリンクがある。第１図（ａ）、（ｂ）はその
外形を示したものて、キーストンベアリンクＩは重荷重
に用いられるラジアルベアリングで、その乱本構造はヘ
アリング外輪２に内接して転動体である円筒状のこる（
以下〔１−ラと記す）３が全周にわたって連設される。

キーストンベアリンクｌはローラ３の脱落防止を図るリ
テーナを不要として、作動中「フープが抜Ｉｔ落ちるこ
とかないように外輪２のローラを収納する部分の内径は
ローラ３が内径側に脱落する最小径より小に構成されて
いる。

」二記のキーストンベアリングＩの製造において、ベア
リング外輪２に内接して全周にわたってローラ３を連設
して嵌入する嵌装方法には外輪２を焼嵌する方法が用い
られていた。即ち所定温度に加温した７１１］槽を加熱
手段として用い、ベアリング外輪を油槽に浸漬して加熱
昇温し、所定温度になっ：う た時点でローラを嵌入する方法が行われていた。

Ｄ　発明が解決しようとした課題 この所定温度に加温して油槽に浸漬してヘアリング外輪
を昇温する加熱方法に（Ｊ改善すべき問題点が指摘され
ておりその対策が求められていた。

第１には油槽のスタートアップの加熱時間に数時間を必
要とし、更に所定温度となった油槽中にベアリング外輪
を浸漬して所定温度に昇温する時間が長く、生産性が低
くて、製造ラインでのネックとなる。第２にはエネルギ
ーロスが多い点で、加熱媒体の油の加熱のために油槽自
体の加熱をする必要があり、大容積容器に収容された油
の放熱と合わせて熱効率が悪い。第３には大容積容器に
収容された加熱媒体の４１１の温度を正確に制御するこ
とが困難で、応答が遅く外乱に対して弱く、数値的・定
型的管理が困難となる等の制御面での問題点である。第
４には」−記の各種問題点により焼度工程を自動製造ラ
イン内に組み込むことが困難で、マニコアル操作で行う
場合には、油槽から取り出した外輪も数秒後には焼嵌は
困難となり、嵌込条件が一定しないため、製品の品質上
のバラツキが大きいという品質」−の問題点である。第
５には焼度工程以外に消磁のための工程が設けられてい
るという点て、外輪の面加］二・検査工程において治具
等によって磁化された残留磁気を消去するために、消磁
工程とその設備を必要として製造ラインの合理化に問題
となっていることである。

本発明は」１記問題点に鑑み成されたもので、ベアリン
グの外輪の加熱を容易に且つ高精度の制御て実施してロ
ーラの嵌装の自動化を図ると共に焼嵌に際に消磁を実施
する嵌装方法の提供を目的としたものである。

９３課題を解決するだめの手段と作用 本発明は焼度するベアリング外輪を誘導加熱によって所
定の温度範囲に高精度に加熱昇温し、続（）て共振回路
による減衰波ににって消磁を行うと共に転動体の焼度を
行うもので、具体的に用いら数の共振回路を構成する誘
導加熱コイルを備えた誘導加熱装置により外輪を所定温
度に昇温せしめ、組イ」装置によって外輪内周面への転
動体の焼度を行うと共に、共振回路を接続したまま電源
を断として外輪の磁化力を漸減せしめることを特徴とし
たものであり、さらに外輪の昇温温度を転動体の自由嵌
脱が可能となる温度以下の焼成温度とじて嵌込治具にに
って転動体を強制的に圧入することを特徴としたことに
より、外輪の昇温温度を低く抑えることができると共に
、ヘアリングに消磁が施されることにより、前工程迄に
外輪にイリリされた残留磁気が消去されて、後工程やヘ
アリンクの使用中に生じる虞れのある異物や金属粉の吸
着等の原因が取り除かれる。

Ｆ　実施例 以下、本発明の実施例について図面を参照して詳細に説
明する。第５図（ａ）、（ｂ）は本発明の実施例に用い
られるヘアリングの組付装置要部の配設位置関係を示す
図で、第５図（ａ）は要部の正面図を示し、第５図（ｂ
）は平面図を示している。第６図（ａ）、（ｂ）はベア
リングの組イ」装置の組付機構部分を示したもので、第
６図（ａ）は平面図を示し、第６図（ｂ）はＢ−Ｂ線の
断面図を示している。

本実施例に用いる誘導加熱装置の加熱部４の構成を第５
図（ａ）、（ｂ）により、またベアリング組（＝Ｉ装置
の組付機構の構成を第６図（ａ）（ｂ）を参照して説明
する。

本発明は被加熱物のベアリング外輪を誘導加熱装置によ
り加熱昇温することを第１の特徴としたものであり、第
５図（ａ）、（ｂ）に示すようにベアリングの組付装置
は誘導加熱装置の加熱コイルに近接して設けられる。誘
導加熱装置の加熱部４は、誘導加熱装置の加熱部に供給
される三相交流電源を可変電圧可変周波数の交流電源に
変換するインバータ５と、インバータ５の出力を変圧す
ると共に、インバータ５と加熱コイル部との回路構成を
分離するｌ・ランス６と、後述する消磁作用のために加
熱コイル部の共振回路に必要なインピーダンス整合を図
る整合部７と、ワークであるベアリングの外輪２を誘導
加熱する誘導コイル８とから概ね構成している。

本発明の要部であるベアリンク外輪の磁気消去を実施す
る共振回路の構成について第４図（ａ）（ｂ）を参照し
て説明する。第４図（ｂ）は本実施例の誘導加熱コイル
部の電気回路を示したもので、整合部７および整合部７
とトランス６により結合された誘導コイル８で構成され
ている。第４図（ａ）は、第４図（ｂ）の等価回路を示
したものでインバータ５を電源とした並列共振回路を構
成している。第４図（２Ｌ）において、振動回路のって
第４図（ａ）にお（Ｊる共振の振動波形を発生ずる臨界
条件は、振動波形の周波数１回路抵抗インダクタンスの
値、整合用コンデンサの古里等の負荷整合回路常数を選
定して、誘導コイル８内にベアリンク外輪２が存在する
負荷状態でに記り実現される。

次に本発明の焼成方法を実施ケるベアリングの組イτｊ
装置の構成について、第５図（ａ）、（ｂ）と第６図（
ａ）、（ｂ）を参照して説明する。本実施例では第５図
（１））に示すように、誘導コイル８は１度に２個のヘ
アリンク外輪を同時に加熱するように直列に接続された
コイル８ａおよび８ｂて構成しており、誘導コイル８の
下部を回転するインデックステーブル１０に（３８等分
されたＩ４ａ〜＋　４．　ｈの各位置に、ヘアリンク外
輪２を載置する外輪着座台１４が配設される。外輪着座
台Ｉ４は第６図（１））に示すように中心に円板駆動軸
＋２ｂの遊挿を可能とした孔を穿設し、着座４゛ろヘア
リンク外輪２の縁部内径と嵌合する凸状部を形成すると
共に、ヘアリンク外輪２に嵌装される［１−ラ３を供給
６−る〔１−ラノコータ１３と回転自在に嵌合する凹状
部を形成している。更に外輪着座台Ｉ４の中心に回転軸
を何し、」−記円板駆動＋＋ｌ＋　Ｉ　２　ｂによって
回転する回転偏心円板Ｉ２が設（プられ、この回転偏心
円板１２によってローラ３がヘアリンク外輪２に嵌入さ
れる。

ローラノコータ１３は外輪着座台１４毎に外輪着座台１
４の」―方に配設されて所定数のローラ３を保持し誘導
コイル８の中央にベアリング外輪２がセラ）・されて所
定温度に誘導加熱された時に、ヘアリンク外輪２の中へ
回転偏心円板１２の回転に伴ってローラ３を順次供給す
る。

」−記のように構成された装置における本実施例のヘア
リングの嵌装方法について詳細に説明する。

ヘアリンク外輪２および〔Ｊ−ラ３は夫々前工程より図
示しない移送手段に、］：って搬入され、ヘアリンク外
輪２はインデックステーブル１０に載設している外輪着
座台１４に載置される。ベアリング外輪２は１４ａおよ
びＩ　４　ｂの位置にある外輪着座台１４の凸状部と縁
部内径を嵌合して固定されると共に、各外輪着座台１４
上に取り付けられているロークシコータ１３内には嵌装
する数のローラが供給される。インデックステーブル１
０は第５図（１））に示す方向に回動して位置１４ｃお
よび１４ｃ］に外輪着座台１４を移動する。第５図（ａ
）に示すフリツク１５はインデックステーブル１０のＦ
方から」１昇して、位置１４ｃおよび１４ｄにある外輪
着座台１４を誘導コイル８の中に」１昇移動して、夫々
のヘアリンク外輪２を誘導コイル８の中央に位置して停
止する。

次に着座台部動軸１２ａを介して図示省略した駆動源に
よって外輪着座台１４および外輪２を回転せしめる（こ
の際ローランユータ１３は図示省略の保持機構によって
保持されて回転１．ない）と共に、誘導コイル８に通電
を行って、ベアリング外輪２に誘導電流を発生（ｉｏＩ
、めで所定温度まで加熱を行う。続けてヘアリングの組
付装置は、加熱昇温したヘアリンク外輪２にローラ３の
嵌装を行ロークシコータ１３内に円筒状に設けられ、最
下端がベアリンク外輪方向に開１］シて回転偏心円板の
回転を可能としているローラ保持具１３ａ内に必要数だ
（）収納されているローラ３は、回転偏心円板１２の１
回転毎に最下端に位置するローラからヘアリンク外輪２
の内周面に供給され、自然落下によって順次ローラ保持
具１３ａ内の最１で端で待機する。

」１記のローラ組イ」方法について第２図および第３図
を参照して説明する。第３図に示すようにローラ３の外
径をＤＲとしたとき、ローラ３が互いに密接して円を形
成しｌ−場合のローラ３の中心迄の中心径（ピッヂザー
クル：　Ｉ）　ＣＩ）　）をＩ）ｐとして、ローラ３の
形成する外周径を１〕１２、また〔！−ラ３の接点径を
１）。とじて示している。またベアリンク外輪２のロー
ラ収納部の内径をＤｌにて示している。モしてローラ３
を転勤せしめるためＩ）１はＤｌ、より僅かに犬に構成
されている。ヘアリング外輪２のローラ収納部の内周円
面へＣノ−ラ３を嵌装して連設するためには、第３図中
にて２点鎖線で示すように最後の１個のローラ３を嵌装
するためにローラ３の中心Ｇ１と０７間の距離が１片７
「７≧２ＸＧＩＧｏ、従って０１’Ｇ２’≧２ＸＤＩセ
となることが必要であり、このために必要なヘアリンク
外輪２の最小内径を１）　、、　’で示しである。嵌装
されへローラ３が転動し、Ｊ］つ脱落不能にするために
は、ヘアリンク外輪２のローラ収納部の内径Ｄｉｉ４前
記のＩ）。より人で且つり３．′より小に保持すること
か必要である。そこでヘアリンク外輪２へのローラ３の
嵌め込みを自由に実施するためにはヘアリング外輪２を
熱膨張せしめてローラ収納部の内径をＤｉからＩ）ｏ’
以」二に拡大することが必要である。次にその際の嵌装
を算出する。

即ち、最後に嵌入するローラの中心をＧ、１．このロー
ラに当接する両側のローラの中心をＧＧ、どして、ヘア
リンク外輪２が加熱されて膨張し、上記ローラ夫々が嵌
入した時の中心をＧ。

Ｇ　＋　　　Ｇ　２　’どすると、ローラを嵌装するた
めの直線−ｈの嵌装（自由嵌め込みを可能とした最小寸
法差）ＥＬは、 ＥＬ＝Ｇ、’Ｇ、”−Ｇ、Ｇ、＝２０．Ｇ、−Ｇ、Ｇ。

である。

第２図および第３図よりローラ３の嵌装の算出方法は１ ．２π Ｅｌ、＝２０＋Ｇｏ　　Ｇ＋Ｇ２−２Ｄｎ　　Ｄｐｓｉ
ｎ７　＝２１）ｎ　　Ｄｐｓ＋ｎ−で与えられる（但し
ｎは嵌装されるローラ３の数である）。

なおローラ３の回転のための隙間は極めて微少であるの
で、Ｄｉ（外輪のローラ収納部の内径）とり。（ローラ
３の外周径）とずろとＩ）　１．　＝　Ｉ）。

Ｄ　ｎ　”；　Ｄ　ｉ　　Ｄ　ｎからＥ　Ｌ−２Ｄ　Ｒ
−（Ｄ　ｉ−Ｄ　ｎ）ｓｉｎγで与えられる。

次にヘアリング外輪の熱膨張による周長伸びから焼嵌代
を求めると、Ｅ　Ｌ　４−πＸＤｐＸＯＸα（右辺は周
長の伸び）で求められる。これからヘアリング外輪２に
［１−ラ３が自由に１８ミ装できる熱膨張による焼嵌代
は近似的に、 πＸ（Ｄ　ｉ　　Ｄ　ｎ）ＸθＸα≧２Ｄ　Ｒ−（Ｄ　
ｉ　−Ｄ　Ｒ）ｓｉｎ７の場合であり焼面温度は、 である。逆に外力、即ち押圧力を用いて強制的に嵌装す
る条件は近似的に、 π（Ｄｉ　　ＤＲ）θ・α＜２ＤＲ−（Ｄｉ−Ｄｎ）ｓ
ｉｎ７であり焼面温度は、 である（上記計算式に用いた記号は、Ｄｉはベアリング
外輪の内径、ＤＲはローラの外径、θは加熱温度、αは
熱膨張係数を示す）。

またヘアリング外輪２には前工程にて熱処理が行われて
いるので、焼嵌の際の加熱温度は一般に低いことが望ま
しい。上記のにうに焼面温度をローラの自由面め込み温
度以下にとどめてローラを強制的に圧入する焼嵌方法を
用いることは、ベアリング外輪の金属組織の変化や強度
、硬度等の低下を防止して製品の品質を高めるうえで有
効であり、また省エネルギーの点から６好ましい。そし
て」１記のにうにベアリンク外輪２を所定の温度に誘導
加熱後、自動で遅延なくローラの組み込みを行う方法に
にす、このような低温加熱での焼嵌の実施か容易となる
のである。

上記の組込条件のもとて、ローランコータ１３内でロー
ラ保持具１３ａの下端に落下したローラ３ｉＪ、回転偏
心円板Ｉ２が円板駆動軸＋２ｂによって回転駆動すると
共に、外輪着座台１４が着座台部動軸１２ａによって回
転駆動されることにより外輪着座台１４」二のヘアリン
グ外輪２も一緒に回転することによって、回転しないロ
ーランユータ１３との相対的回転運動の中で、ベアリン
グ外輪２の内周円面にローラ３が１個づつ順次嵌め込ま
れ、最後に嵌入するローラ３は、」−記θの温度条件の
もとて回転偏心円板１２に押されて自由面め込み状態か
、あるいは強制的に押圧されて嵌め込まれる。

一方誘導コイル８への通電は、ヘアリング外輪２が所定
温度まで昇温した後電源を断とした。この時誘導コイル
８には、第７図に一例を示す共振による減衰振動波が発
生し、ベアリング外輪２に対して共振減衰振動波を誘導
してイ」与されていた残留磁気の消去を行う。

上記の共振振動波を発生ずる負荷整合回路常数の一例を
算出すると、共振振動数ｆ　＝　１００００１（ｚ　。

ｃｏｓ９　＝　０．４　、インダクタンスｒ、　＝　４
″＋１の場合に２５３．３（μＨ，μＦ）、コイルのり
アクタンスＸ＝２πｆＩ７、Ｘ＝０．２５１Ω″−Ｚ１
従ってＲ＝０．Ｉ　０１Ω、Ｃ＝６３．３μＦと算出さ
れる。

算出値をもとに振動条件との照合を行うとＲ２＜従って
振動条件を満足することが明らかである。

第８図（λ）はベアリング外輪２が前工程迄にイ」与さ
れた残留磁気の分布を測定したグラフで、第８図（ｂ）
は本実施例の減衰振動波を与えた後の残留磁気を測定し
たクラブで、同一の被測定物である。図において、縦軸
は磁束密度（ＧＡＵＳＳ）、横軸はヘアリング外輪２の
周方向の測定位置を示している。図に示されたように、
ヘアリング外輪２に付与されていた磁気はほとんど零に
消去され、以後の処理工程やベアリングの使用中に鉄粉
や金属異物を吸着する虞れがなくなる。

誘導コイル８の中に外輪着座台Ｉ７１を支持していたシ
リンダ１５は下降して、外輪着座台Ｉ４をインデックス
テーブル１０の定位置に戻す。続いてインデックステー
ブル１０は回動して外輪着座台１４を位置１４　ｅおよ
び］　４．　ｆに移動し、放冷冷却され、組み付けられ
たベアリングＩを図示しない移送手段により搬出する。

上記の繰り返しにより、ベアリングＩの連続焼成が全自
動で行われる。

本発明の実施にあたっては上記実施例に限定されるもの
ではなく、例えばインデックステーブルＩＯの位置１４
ｃおよびＩ　４　ｄではヘアリング外輪２の誘導加熱に
よる昇温および残留磁気の消磁のみを行い、その後すば
やくインデックステーブル１０を回転させて位置１４　
ｅおよび１４．　ｆにおいてヘアリング外輪２の円周面
への転動体（ローラ）３の組み伺けを行うようにしても
良い。またはベアリング外輪２を所定温度まで誘導加熱
するのに、インデックステーブルＩＯの位置１４　ｃに
て中間の温度まで１段目の加熱を行った後、１４ｄに回
転移動して２段目の加熱を行って所定温度としたことで
、その間の熱の伝達によりヘアリング外輪２の外周と内
周の温度差を少なくする加熱方法としてもよい。また被
加工物はキーストンベアリングに限定されず他のベアリ
ングに応用して用いられることは当然である。

Ｇ９発明の効果 以」−説明したように本発明は誘導加熱装置にを備えて
、ベアリング外輪を所定温度に加熱し、その後共振回路
を接続したまま電源を断としてヘアリング外輪の磁化力
を漸減せしめて消磁すると共に、ヘアリング外輪の内周
面へ転動体を焼嵌する方法なので、第１には焼嵌する温
度の温度監視制御が電気制御となり、温度管理の精度が
向」ニすると共に作業の自動化が可能となり、また自動
化によって組付」二の作業条件が安定し、さらに材質の
変化等の生じにくい低い加熱温度での焼嵌めし容易とな
り、品質の均一化が実現すると共に生産性が向」ニして
、従来の製造ラインのネックが解決する。

第２にはベアリング外輪に付与されていた残留磁気の消
磁を焼嵌工程の中で実施するので、残留磁気が除去され
て製品の寿命、耐久性を増大すると共に、特性のバラツ
キを小さくする。また別工程で消磁工程を設ける必要が
ない。

第３には従来の油槽浸漬とは異なり、加熱エネルギーの
節約が図られ省エネルギーか達成される。

第４には加熱に油槽を用いないので、浦の蒸気による作
業環境の悪化、火災の虞れ、始業前の油槽の予備加熱等
は全て改善される。

以上の大きな効果を奏して、その経済的効果は多大なも
のとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、（ｂ）は本発明の実施例に用いられたキ
ーストンベアリングの外観図、第２図と第３図は本実施
例の焼嵌の嵌装算出説明図、第４図（ａ）、（ｂ）は本
実施例に用いた共振回路の回路図、第５図（ａ）、（ｂ
）はベアリンク組付装置要部の配設位置関係を示す図、
第６図（３）（ｂ）はベアリング組イ」装置の組付機構
部分の構成を示した図、第７図は共振回路の減衰振動波
形を示す図、第８図（ａ、）、（ｂ）は共振回路の減衰
振動波による消磁効果を説明する図である。 １　・キーストンベアリング、２　ベアリング外輪、３
・・ローラ（転動体）、４・・誘導加熱部（誘導加熱装
置）、５・インバータ、６・トランス、７・・整合部、
８・・誘導コイル、１０・・・インデックステーブル、
１２　回転偏心円板、１４　外輪着座台。 区 墾 へ ！ 国 口 第８図 （ａ） 周方向測定位置 周方向測定位置

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）外輪の内周に連設する転動体の嵌装に外輪を加熱
   して焼嵌するベアリングの嵌装方法において、 Ｒ＾２＜（４Ｌ／Ｃ）から成る負荷整合回路常数の共振
   回路を構成する誘導加熱コイルを備えた誘導加熱装置に
   より外輪を所定温度に昇温せしめ、共振回路を接続した
   まま電源を断として外輪の磁化力を漸減せしめると共に
   、組付装置によって外輪内周面への転動体の焼嵌を行う
   ことを特徴としたベアリングの嵌装方法。
2. （２）外輪の昇温温度を転動体の自由嵌脱が可能となる
   温度以下の焼嵌温度として嵌込治具によって転動体を強
   制的に圧入することを特徴とした請求項１記載のベアリ
   ングの嵌装方法。 （但し、誘導加熱共振回路の負荷状態における、Ｒ：抵
   抗値、Ｌ：インダクタンス値、Ｃ：容量値）