JPH0416251B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、ベアリングに取付けられる密封シ
ールの軸方向移動等を防止するのに用いられるシ
ールドスナツプリングの製造方法ならびに装置に
関する。

〔従来の技術〕

シールドスナツプリングは、ベアリングの軸又
はハウジングに設けた溝に嵌めてベアリングに取
付けられる密封シールの軸方向移動等を防止する
役目をする。

かかるシールドスナツプリングは、一般に一部
に切目を入れた弾性を有する円形環状の弾性金属
線から成り、軸側に用いられる場合は真円より半
径を小さく成形し、ハウジング側に用いる場合は
真円より大きい形状に成形し、いずれの場合も軸
又はハウジングの溝に嵌合した状態で真円とな
る。従つて、前者では溝に嵌合した状態で半径が
縮小する方向の弾性が与えられ、後者では半径が
拡大する方向の弾性が与えられ、これによつてリ
ングが溝から外れないようにできる。

このようなスナツプリングを形成する方法とし
て、一般には円形断面の針金を成形ツールに当て
てコイル状に巻き、このコイル状に巻いたものを
切断することによつて製造する。成形ツールの移
動は切線カムを用い、実際にコイルに巻いてリン
グゲージ又は実際のベアリングに嵌装して、その
形状の良否を見ながら接線カムによる整形を繰返
し行なつて最終決定を行なう。

さらに、円形断面をもつコイルをプレス加圧
し、扁平断面のコイルとして実用に供する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上述した従来の方法ではスナツ
プリング形状を成形時にどのようなものとしてお
くかという基本思想がないため、最終形状を決定
する迄に繰返し修正しなければならず、その試行
錯誤に多大の時間と熟練を要する。

さらに最終プレス加圧により扁平化を行なうの
でコイルへの輪郭を崩す虞れがある。

又、上述したようにスナツプリングを軸側の溝
又はハウジング側の溝に装着する場合、スナツプ
リングで軸方向の移動を確実に防止することは勿
論であるが、溝に嵌合した状態で溝に沿つて全周
に亘り均一な張力を持つように、換言すれば真円
となるような成形形状を持たなければμｍ単位の
真円度を保つ非常に高精度に加工された軸受の軌
道輪を張力の不均等によつて変形させることにな
る。そして、このような要求に合致する成形形状
は特に後者のハウジング側溝に装着する場合に得
るのが困難である。

この発明は、上記従来のスナツプリングの製造
方法に伴なう種々の問題点に留意して、予め矩形
断面に成形された金属素材から、直線運動とこれ
に並行な正弦運動の合成された軌跡が擬似楕円状
に変化することを利用して成形されたものは擬似
楕円状で使用時に径を縮めると真円となるリング
を製造する方法ならびに装置を提供するのを目的
としている。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点を解決するためにこの発明は、予め
矩形断面に成形された弾性金属線の素材をフイー
ドロールでガイドを通して直線方向に送り、ガイ
ド出口に対向して設けた成形ツールの斜面に素材
を押し当てながら成形ツールを素材の進行方向と
平行に正弦運動状に進退動させて両運動の合成に
より素材から擬似楕円状のリングを形成するよう
にしたシールドスナツプリングの製造方法とした
のである。

上記手段に代えて、予め矩形断面に成形された
弾性金属線の素材を送るフイードロールを設けそ
の後方に設けたガイドを通して直線方向に送られ
る素材を斜面に押し当てて素材に曲げを付与する
成形ツールをガイド出口に対向して設けて成るコ
イル巻きユニツトと、回転運動を素材の直線方向
と平行な正弦運動に変換して成形ツールと一体の
進退棒に伝達する運動変換手段を有する曲率制御
ユニツトを設け、進退棒の正弦移動と素材の送り
出し速度を適宜に設定して駆動する同期駆動手段
をそれぞれのユニツトに備え、両駆動手段を同期
駆動して両運動の合成により素材から擬似楕円状
のリングを成形するように構成して成るシールド
スナツプリングの製造装置とすることもできる。

〔作用〕

この発明は上記の通りであるから、同期駆動手
段により駆動されるフイードロールにより送り出
される弾性金属線からなる素材は、成形ルーツの
斜面に接触してガイド出口との間で曲げが与えら
れる。

一方、別の同期駆動手段により駆動されるカム
の斜面に接触して進退される進退棒は前記成形ツ
ールに連結されているから、このカムをフイード
ロールの同期駆動手段と同期駆動することによつ
て成形ツールが進退し、斜面により曲げ作用を与
えられている素材の曲率半径を変化させて一定の
形状に成形する。但し、同期駆動手段とは得よう
とする所定形状のスナツプリングの成形に必要な
移動速度を素材と成形ツールのそれぞれに与え同
時に駆動する駆動手段を意味する。このように製
造されたコイルは擬似楕円形状の曲線を有してい
るので所要長さに切断してシールドスナツプリン
グを得る。

〔実施例〕

第１図はこの発明の方法を実施する装置を示
し、１はコイル巻きユニツト、２は曲率制御ユニ
ツトである。

コイル巻きユニツト１は上下一対のフイードロ
ール３，４と、ロール４を駆動するパルスモータ
５とフイードロール３，４により送り出された金
属線条からなる素材６のガイド７と、同ガイド７
から出てくる素材６を受けて屈曲させる斜面８を
有する成形ツール９で構成されている。

また、制御ユニツト２はパルスモータ１１によ
り駆動されるカム１２と、このカム１２の斜面１
３に接触する進退棒１４で構成され、この進退棒
１４と前記成形ツール９とは連結枠１５により一
体に連結され、かつ、バネ１６により連結枠１５
を押して、進退棒１４の先端をカム１２の斜面１
３に圧着せしめている。また、前記パルスモータ
１１はバネ１７によつて、軸芯と直角の方向に押
し上げられ、モータ１１の上側はマイクロメータ
兼用の受棒１８により受けられている。

上記の装置において、素材の送り込み長さすな
わち、フイードロール３，４の回転量；ｎはフイ
ードロール３，４の径をD₀とし、スナツプリン
グの嵌込後の外径（ベアリングのリング嵌込径）
をｄとすれば、 πd＝nπD₀ ｎ＝ｄ／D₀ である。この回転量はパルスモータ５にて正確に
与える。

曲率制御は、成形ツール９の斜面８とガイド７
との接触点距離によつて曲率半径が決定されるか
ら、この距離を制御することによつて行なう。

この制御は第１図に示すように振巾Ｗの制御を
容易にするため円柱を斜に切断して斜面１３とし
たカム１２をその軸心を中心としてパルスモータ
１１で回転させることにより行う。

すなわち、バネ１６により進退棒１４をカム１
２の斜面１３に押し当てカム１２をパルスモータ
１１により回転させる。これにより、カム１２の
回転中心と進退棒１４と斜面１３の接触点のずれ
量（ｂ）に応じた振巾Ｗをもつて正弦運動が成形
ツール９に伝達される。

上記制御を第２図〜第４図によりさらに詳しく
説明する。

説明を簡単にするため、第２図に示すように、
成形ツール９の水平方向の正弦運動の振幅は進退
棒１４の振幅Ｗと同じであり、振幅の中心では成
形ツール９の斜面８に点C₀で接触し、この接触
によつて素材６は点P₀から点C₀の間で曲げられ
曲率１／r₀の円になるものとする。この時の中心
点をO₀とすると三角形P₀，C₀，O₀は２等辺三角
形となる。

成形ツール９の正弦運動は素材６の進入方向に
並行であるからその運動は所期に設定した位置の
長さW₀を中心に曲げの基点P₀より素材６の進入
方向に対し、 （ｗ／２）sinφ＋w₀ ……(1) で表わされる運動をする。φについては後で説明
する。

今、成形ツール９がC₀から素材６の進入の方
向に位相角φに対応して（ｗ／２）sinφ移動した
とすると、素材６との接触点はＣに移動し、曲率
中心はＯに移動する。そして、ＣはP₀とC₀の結
ぶ延長線上にあり、ＯはP₀とO₀を結ぶ延長線上
にあるので、三角形O₀，P₀，C₀と三角形OP₀Cは
相似形となる。即ち、 r₀／P₀C₀＝ｒ／P₀C 又、w₀／P₀C₀＝w₀＋（ｗ／２）sinφ／P₀C であるから、 w₀／r₀＝（w₀＋（ｗ／２）sinφ）／ｒ ｒ＝r₀（１＋（ｗ／2w₀）sinφ） ……(2) となる。(2)式から分るように、曲率半径ｒの値は
sinφの正負の値によつて変化する。

この変化はsinφが正、即ち第２図で成形ツール
９をP₀より遠ざけたときｒはr₀より大となり
（sinθ＞０）、P₀に近づけるとｒはr₀より小となる
（sinθ＜０）。φがπのとき最も大きな円、φが０
又は2πのとき最も小さい円で、それぞれの円は
図中の点線で示す円で、その中心はO′、O″に移
動する。

ここで、上記位相角φは、カム１２の回転によ
つて与えられる回転角に対応する。進退棒１４の
カム斜面１３との接触点が基準位置、即ち進退棒
１４が正弦波運動で第２図の右端まで進んだ振幅
ｗの位置（φ＝０）にありかつ第３図に示すよう
に、カム１２を回転軸方向から見て接触点が描く
円の最高位置にあるときをφ＝０として時計方向
又は反時計方向に測る角度が位相角である。

また、素材６の送りと成形ツール９の正弦運動
はそれぞれのパルスモータ５，１１の同期駆動に
より与えられるが、この場合同期駆動とは後で説
明するような所定形状のスナツプリングを得るの
に必要な移動速度で素材６と成形ツール９のそれ
ぞれを同時に駆動することを意味する。

このように曲率半径が変化するように同期駆動
される成形ツール９の正弦運動に伴なつて素材６
に対して成形される曲線形状は擬似楕円となる。

上記擬似楕円の成形について第４図を参照して
説明する。

最初スナツプリングの成形を開始する前に、第
４図ａに示す位相角φ＝０の基準位置で成形ツー
ル９を停止させ、この位置で素材６を送り込んで
試しリング（一点鎖線で示す）を数個形成する。
試しリングは最小径r″の真円に形成されるから、
その１つを実際の軸受ハウジングの所定溝に嵌合
し、〓間なく嵌合することを確認すると、得よう
とするスナツプリングの成形を開始する。

まず、第４図ａに示す位相角φ＝０の位置で
は、成形ツール９が移動を始める前から連続的に
素材６は成形ツール９へ向つて所定速度で送り出
されている。なお、以下では成形済みのリング部
分を実線で、未成形の素材６を点線で示すことと
する。従つて、ａ図ではリング部分は未成形であ
り、その先端位置はガイド７の出口の基準点P₀
であり、この点を起点として曲げが行なわれる。

ａ図の状態から成形ツール９が後退（素材６と
同じ方向）を始めると、成形ツール９と素材６の
それぞれの移動速度の差により素材６の曲げ半径
が変化し、その曲げ半径は大きくなる。

曲げ半径はｂ図の位相角φ＝π／２の位置でも
なお大きくなり続けるが、その間に素材６が前記
相対速度差で成形ツール９に向つて進むため最初
ａ図の基準点P₀にあつたリング部分の先端P_Tは
成形ツール９との接触点C″からC₀へと移動しな
がらこれらの接触点を通過する。接触点を通過し
た素材６はもはや曲げ作用を受けないからその部
分がリング部分となる。

ｃ図の位相角φ＝πまで曲げ半径は大きくなり
続け、φ＝πの位置で最大となり、成形リングの
半分が形成される。

成形ツール９の移動方向がφ＝πの位置で反転
し反対方向に移動する間にｄ図の位相角φ＝３／
2πでリング部分の3/4が成形され、ｅ図の位相角
φ＝2π即ちカム１２の１回転で擬似楕円の１個
分が成形される。図から分るように、φ＝2πの
位置での接触点C″でリング末端部分に最小径の
リング部分が成形される。

こうして擬似楕円１個分を成形する作用を連続
して行なうと、ｅ図の一点鎖線で示すように、擬
似楕円が連続して次々と成形される。

以上のようにして複数個の擬似楕円が形成され
るとパルスモータ５，１１の回転を停止してリン
グとしてそれぞれ所定長さ位置で切断される。こ
の時、第５図に示すように、完全な擬似楕円１個
分の長さのうち、リングを使用するときに指でリ
ングの両端を押さえて縮めた時に前記半径の大き
いリング部分が縮んで最小径のリング部分と同一
径の真円となりその一部に〓間S₁が残るように楕
円リングの〓間S₂を有する長さにリングを切断す
る。

こうして擬似楕円状のスナツプリングが形成さ
れるが、このスナツプリングは使用時には指で挟
んで径を縮め真円の状態で使用される。従つて、
使用時にはリングは軸受ハウジング溝内で広がろ
うとする弾性を有し、このため溝に沿つて密着
し、外力によつてリングが外れるのを防止できる
のは勿論、スナツプリングによつて真円とならな
い場合の円周の局部荷重によつて真円に出来た軸
受ハウジングを変形させることもなく高精度を保
つのである。

前記マイクロメータ兼用の受棒１８は、水平に
保持された進退棒１４とカム１２の斜面１３との
接触点とカム１２の回転中心との扁心量ｂ（第１
図）を受棒１８でパルスモータ１１を押えること
によつて変化させると同時にその扁心量ｂをマイ
クロメータで測定している。これによつて進退棒
１４の正弦振動巾ｗが決定される。

軸受のシールドスナツプリングとして使用され
る素材は、一般にSUS304が最も多く、線径は0.3
〜0.8ｍ／ｍ程度のものが多い。

なお、前述した素材６の曲げ半径を表わす理論
式は、第２図のようなモデル化を前提としている
が、実際にはガイド７の孔を通過する素材６との
〓間により孔内でも曲線状に変化する。

また、素材６の曲げは材料の塑性域内での変形
であり、スプリングバツク等により曲げ形状が素
材６の接触点軌跡に一致するかどうかの問題もあ
るが、前述の理論式では接触点軌跡に曲げ形状が
一致するものとして取扱つている。従つて、上記
理論式は近似形状を定性的に説明するものであり
厳密解ではない。

しかしながら、実験の結果ではほぼ所期の擬似
楕円形状が得られており、使用時に半径を縮める
と真円に近い極めて高精度なスナツプリングが得
られる。

〔効果〕

この発明の製造方法は上記のように、弾性金属
線からなる素材を直進させて、成形ツールの斜面
に接触させることによりコイル状に巻くと同時
に、前記成形ツールを素材の進行方向に進退させ
てコイルの曲率を変化させるものであるから、こ
の方法で製造されたシールドスナツプリングはベ
アリングの内周が真円であれば嵌めたとき真円と
なり、ベアリングの加工精度をリング嵌合によつ
て損なうことはない。

また、この発明の製造装置はフイードロールに
より送り出される断面矩径の弾性金属線からなる
素材を成形ツールの傾斜面によりコイル状に成形
するコイル巻きユニツトと、別のパルスモータに
より駆動される正弦運動手段により進退される進
退棒を有する曲率制御ユニツトからなるものであ
り、コイル巻きユニツトと曲率制御ユニツトを同
期駆動することにより、コイル巻きされる断面矩
径の素材の曲率を容易に変化せしめ、擬似楕円形
に成形することができる。従つて、ベアリングな
どに嵌め込んだときに、真円となる優れたシール
ドスナツプリングをきわめて容易に得られる効果
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例の製造装置の全体概略図、第２
図は曲げ作用を説明する図、第３図は位相角の説
明図、第４図は擬似楕円の成形過程を示す図、第
５図はシールドスナツプリングの完成した成形形
状を示す図である。 １……コイル巻きユニツト、２……曲率制御ユ
ニツト、３，４……フイードロール、５，１１…
…パルスモータ、６……素材、８，１３……斜
面、９……成形ツール、１２……カム、１４……
進退棒、１５……連結枠。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 予め矩形断面に成形された弾性金属線の素材
   をフイードロールでガイドを通して直線方向に送
   り、ガイド出口に対向して設けた成形ツールの斜
   面に素材を押し当てながら成形ツールを素材の進
   行方向と平行に正弦運動状に進退動させて両運動
   の合成により素材から擬似楕円状のリングを形成
   するようにしたシールドスナツプリングの製造方
   法。 ２ 予め矩形断面に成形された弾性金属線の素材
   を送るフイードロールを設けその後方に設けたガ
   イドを通して直線方向に送られる素材を斜面に押
   し当てて素材に曲げを付与する成形ツールをガイ
   ド出口に対向して設けて成るコイル巻きユニツト
   と、回転運動を素材の直線方向と平行な正弦運動
   に変換して成形ツールと一体の進退棒に伝達する
   運動変換手段を有する曲率制御ユニツトを設け、
   進退棒の正弦移動と素材の送り出し速度を適宜に
   設定して駆動する同期駆動手段をそれぞれのユニ
   ツトに備え、両駆動手段を同期駆動して両運動の
   合成により素材から擬似楕円状のリングを成形す
   るように構成して成るシールドスナツプリングの
   製造装置。