WO2016039435A1

WO2016039435A1 - 玉軸受の玉配列方法及び玉配列装置、並びにその玉配列方法で製造した玉軸受

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Publication number: WO2016039435A1
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Inventors: 憲仁赤沼; 荒木　博司
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Filing date: 2015-09-11
Publication date: 2016-03-17
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Abstract

　外輪軌道面と内輪軌道面との間の隙間空間に挿入された複数の玉は、円周方向に沿って等間隔に配列される。この玉軸受の玉配列方法の手順は、隙間空間内のいずれかの玉をロボットアームの先端に設けた玉保持機構に保持させる玉保持工程と、玉保持機構に保持された玉をピッチ円に沿って移動させる玉移動工程とを有し、これら工程を制御プログラムに基づいて複数の玉に対して繰り返し実施する。これにより、複数の玉がピッチ円上で等間隔に配列される。

Description

玉軸受の玉配列方法及び玉配列装置、並びにその玉配列方法で製造した玉軸受

　本発明は、玉軸受の玉配列方法及び玉配列装置、並びにその玉配列方法で製造した玉軸受に関する。

　玉軸受の組立工程には、外輪と内輪との間の隙間空間に玉を挿入した後、これら挿入された玉を等間隔に配列させる玉配列工程がある。この玉配列工程の手法としては、例えば以下の４通りの手法が挙げられる。
（１）手組み：竹串などを使って玉を移動させる手法である。玉の位置決めを目視により行うため、正確に等間隔に分けることは困難となる。
（２）玉分け矢：特許文献１に記載されるように、軸方向長さが異なる作業矢が玉軸受の玉のピッチ円上に沿って複数突設された櫛歯状の玉分け治具を内外輪間の隙間領域に挿入することで、玉を等間隔に配列させる手法である。最初に複数の玉を円周方向の一つの領域に集める玉集めが必要となる。また、玉数が多くなると図１６に示すような玉分け矢１１１の軸長を長くする必要があり、その場合、玉分け矢は製作が難しく高価となる。
（３）エア玉分け：特許文献２に記載されるように、エアの噴出や吸引により玉を等間隔に配列させる手法である。玉集めは不要になるが、エアの噴出や吸引のための高価なノズルが必要となる。
（４）磁気玉分け：特許文献３に記載されるように、内外輪間の軌道面空間に磁石を近接させて軌道面空間に磁界を与えることにより、隣接する玉間のそれぞれに磁気反発力を生じさせて、玉を等間隔に配列させる手法である。玉集めは不要になるが、強力な磁石が必要となる。
　上記各手法のうち、エア玉分けや磁気玉分けは高価な専用治工具が必要となることから一般的には用いられていない。現状では、玉分け矢方式が比較的安価で大量生産に適した自動玉分け方法として採用されている。

日本国特開２００８－２００７８９号公報日本国特開平５－１０４３６１号公報日本国特開２００７－７８０４３号公報

　しかしながら、上記した玉分け矢方式による玉等配工程であっても、次に示すような玉傷、玉分けミス、及び玉分け矢を使用することによる問題がある。
（I）玉傷
　玉分け矢による玉分けする際、矢の斜面で玉を押すときに玉の表面が傷付いたり、塵埃や異物が付着したりすることがある。特に薄肉軸受のように玉数が多い軸受名番では、玉分けの初期段階で玉分け矢が多数の玉を押して移動させるため、大きな力で玉分け矢を押す必要がある。その結果、玉が矢の斜面に強く擦られて玉が傷付きやすくなる。図１７（Ａ）～（Ｅ）に玉分け矢１１１による玉分けの様子を段階的に示す。図１７（Ａ）の準備状態から、図１７（Ｂ）に示すように、先端の矢１１３が最端部の１個目の玉１１５と２個目の玉１１７との間に挿入されると、先端の矢１１３の斜面が２個目以降の玉を全て押すことになる。そのため、先端の矢１１３は２個目の玉１１７を大きな力で擦ることになる。その後は、図１７（Ｃ）～（Ｅ）に示すように、玉分けが進むにつれて矢が押す玉の数が減少する。よって、玉分けの初期が最も玉が傷付き易くなる。

（II）玉分けミス
　軸受製造のサイクルタイムを短縮させるために玉分け矢１１１の移動速度を速めること、又は、軌道輪や玉に付着した防錆油の量（乾燥状態）に応じて玉分け矢１１１が玉列を押して移動させる際の抵抗が低下すること等によって、玉の移動速度が過大になることがある。その場合、玉分け矢の上昇タイミングと玉の位置がずれてしまう。図１８（Ａ）に示す準備状態から、図１８（Ｂ）に示すように２個目以降の玉が押されると、図１８（Ｃ）に示すように、２個目以降の玉が先走りする。その結果、玉分け矢１１１と玉とが衝突して玉分けミスが発生する。このような問題があるため、玉分け矢１１１の移動速度には上限があり、サイクルタイムの更なる短縮は難しい。

（III）玉数による玉分けミス、玉傷の発生率の変化
　玉分けミス、玉分け矢による玉傷は表１に示すように、玉数が多いほど発生率が高くなる傾向がある。

　　Ａ：ほとんど発生しない（発生率：０．１％以下）
　　Ｂ：稀に発生する　　　（　〃　：０．１％～０．３％）
　　Ｃ：しばしば発生する　（　〃　：０．３％～１．０％）
　　Ｄ：頻発する　　　　　（　〃　：１．０％以上）

（IV）玉分け矢のコスト及び破損
　玉分け矢は、摩擦に耐える表面硬度と高い寸法精度が要求される部品であり、加工コストが高い。しかも、玉分け矢は軸受名番毎に必要な専用部品なので、多くの種類の玉分け矢が必要になる。また、上記のような玉分けミスが発生すると玉分け矢が破損することがあるため、常に予備部品を準備しておく必要があり、軸受の製造コストを上昇させる要因となっている。特に、玉数の多い軸受名番に対して玉分け矢を製作する場合、個々の矢が細く長くなるので矢の強度が低下して破損し易くなる。

　本発明は、上記事項に鑑みてなされたものであり、高価な治具を使用することなく、玉傷や玉分けのミスの発生を防止し、製造コストを低減できる玉軸受の玉配列方法及び玉配列装置、並びにこの玉配列方法により製造された玉軸受を提供することを目的とする。

　本発明は下記構成からなる。
（１）　外輪軌道面と内輪軌道面との間の隙間空間に挿入された複数の玉を、前記玉のピッチ円に沿って等間隔に配列する玉軸受の玉配列方法であって、
　前記隙間空間内の複数の玉のうち、いずれかの玉をロボットアームの先端に設けた玉保持機構に保持させる玉保持工程と、
　前記玉保持機構に保持された玉を前記ロボットアームの駆動により前記ピッチ円に沿って移動させる玉移動工程と、
を制御プログラムに基づいて繰り返し実施して、前記複数の玉を、前記等間隔となるそれぞれの目標配置位置に配列することを特徴とする玉軸受の玉配列方法。
（２）　前記玉保持工程及び前記玉移動工程の実施に先立って、前記複数の玉を前記ピッチ円に沿って互いに接触させた玉列の状態にする玉集め工程を実施することを特徴とする（１）に記載の玉軸受の玉配列方法。
（３）　前記複数の玉のうち、いずれか一つの玉を移動させない不動玉とし、該不動玉を除いた残りの玉を前記ピッチ円に沿って移動させることを特徴とする（２）に記載の玉軸受の玉配列方法。
（４）　前記玉列を２つのブロックに分割し、一方のブロックの玉を時計回りに移動させ、他方のブロックの玉を反時計回りに移動させることを特徴とする（２）又は（３）に記載の玉軸受の玉配列方法。
（５）　前記玉軸受は、玉数が１３個以上であることを特徴とする（１）乃至（４）のいずれかに記載の玉軸受の玉配列方法。
（６）　前記玉軸受は、玉数が２０個以上であることを特徴とする（１）乃至（４）のいずれかに記載の玉軸受の玉配列方法。
（７）　前記玉軸受は第１玉列と第２玉列とを有する複列玉軸受であって、
　軸方向に重なる前記第１玉列の玉と前記第２玉列の玉とを、前記玉保持機構により同時に保持して前記ピッチ円に沿って移動させることを特徴とする（１）乃至（６）のいずれかに記載の玉軸受の玉配列方法。
（８）　玉軸受の外輪軌道面と内輪軌道面との間の隙間空間に挿入された複数の玉を、ピッチ円に沿って等間隔に配列する玉軸受の玉配列装置であって、
　前記玉軸受を支持する軸受支持部と、
　前記隙間空間内のいずれかの玉を着脱自在に保持する玉保持機構と、
　先端部に前記玉保持機構が設けられたロボットアームと、
　前記ロボットアームと前記玉保持機構を制御プログラムに基づいて駆動する制御部と、
を備え、
　前記制御部は、前記隙間空間内のいずれかの玉を前記玉保持機構に保持させて、前記等間隔となるそれぞれの玉の目標配置位置まで、前記ロボットアームにより前記保持された玉を移動させることを特徴とする玉軸受の玉配列装置。
（９）　前記玉保持機構は、前記玉の直径と略同じ間隔を有して並設された一対の板状部材を備え、該一対の板状部材で前記玉を挟持することを特徴とする（８）に記載の玉軸受の玉配列装置。
（１０）　前記玉軸受は、第１玉列と第２玉列とを有する複列玉軸受であって、
　前記一対の板状部材は、軸方向に重なる前記第１玉列の玉と前記第２玉列の玉との各玉中心位置を跨ぐ軸方向長さを少なくとも有することを特徴とする（９）に記載の玉軸受の玉配列装置。
（１１）　（１）乃至（７）のいずれかに記載の方法により製造された玉軸受。

　本発明の玉軸受の玉配列方法及び玉配列装置によれば、外輪の軌道面と内輪の軌道面との間の隙間空間に挿入された複数の玉を、予め用意された制御プログラムに基づいて、ロボットアームにより移動させて等間隔に配列する。このため、対象となる玉軸受の種類が変更された場合でも、制御プログラムを変更するだけで短時間、且つ簡単にセット替えが行える。よって、専用治具を用いることなく玉傷や玉分けのミスの発生が防止され、タクトアップが図れ、軸受の製造コストを低減できる。
　また、本発明の玉軸受によれば、低コストで安定した高品位な製品となり、製品性能がより均一となる。

本発明の実施形態を説明するための図で、玉軸受の玉配列装置を模式的に示す全体構成図である。玉保持機構の爪状治具の構成図であって、（Ａ）は爪状治具の正面図、（Ｂ）は爪状治具の側面図である。玉軸受の玉配列装置の制御ブロック図である。（Ａ）～（Ｄ）は玉軸受の平面図で、玉集めの手順をステップ毎に示す説明図である。（Ａ）～（Ｄ）は玉軸受の平面図で、玉分けの手順をステップ毎に示す説明図である。（Ａ），（Ｂ）は、爪状治具による玉の挟持手順を示す説明図である。（Ａ），（Ｂ）は、第２の玉分け手順を示す説明図である。玉数が偶数である場合の第２の玉分け手順を示す説明図である。（Ａ），（Ｂ）は、玉数が偶数である場合の第２の玉分け手順を示す説明図である。ロボットアーム先端の爪状治具に撮像部を設けた様子を示す爪状治具の拡大斜視図である。第１変形例の玉配列装置の制御ブロック図である。（Ａ），（Ｂ）は第１変形例の玉分け手順を示す説明図である。複列玉軸受の断面図である。爪状治具の板状部材の軸方向長さを示す説明図である。多関節機構のロボットアームを示す斜視図である。玉分け矢の斜視図である。（Ａ）～（Ｅ）は玉分け矢による玉分けの様子を段階的に示す説明図である。（Ａ）～（Ｃ）は玉分け矢の上昇タイミングと玉の位置がずれることを段階的に示す説明図である。

　以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
　図１は本発明の実施形態を説明するための図で、玉軸受の玉配列装置を模式的に示す全体構成図である。玉軸受の玉配列装置１００は、外輪軌道面と内輪軌道面との間の隙間空間に挿入された複数の玉を、ピッチ円に沿った円周方向に等間隔に配列させるものである。玉配列装置１００は、玉軸受１１を支持する軸受支持部１３と、玉軸受１１の隙間空間内のいずれかの玉を着脱自在に保持する玉保持機構１５と、先端部に玉保持機構１５が設けられたロボットアーム１７と、ロボットアーム１７を予め用意された制御プログラムに基づいて駆動する後述する制御部（図示略）とを備える。

　ロボットアーム１７は、図示例ではパラレルリンク型のロボットで構成している。このロボットアーム１７は、主に、基礎部１９と、玉保持機構１５が接続された可動プレート２１と、可動プレート２１から基礎部１９までを連結する三つのリンク部２３，２５，２７と、玉保持機構１５を回転駆動する回転軸部２９とを有して構成される。

　基礎部１９は、リンク部２３，２５，２７をそれぞれ駆動するモータ３１，３３，３５と、回転軸部２９を駆動するモータ３７とを収容して、可動プレート２１の上方に配置されている。

　リンク部２３は、駆動側リンク部材３９と、２つの受動側リンク部材４１，４３とを有する。駆動側リンク部材３９は一端部が基礎部１９に配置されたモータ３１に接続され、他端部が受動側リンク部材４１，４３に接続される。受動側リンク部材４１，４３は、駆動側リンク部材３９に接続された一端部とは反対側の他端部が、可動プレート２１に接続されている。リンク部２３は、モータ３１により駆動されて、可動プレート２１を変位させる。

　他のリンク部２５，２７も同様に、駆動側リンク部材３９と受動側リンク部材４１，４３が連結され、モータ３３，３５により駆動される。可動プレート２１は、モータ３１，３３，３５による各リンク部２３，２５，２７の駆動によって図中ｘ，ｙ，ｚ軸方向に変位する。

　可動プレート２１に接続された玉保持機構１５は、回転軸部２９の回転と一体に図中θ軸回りに回転駆動可能に可動プレート２１に支持される。回転軸部２９は、先端部が玉保持機構１５に接続され、基端部がモータ３７に接続されている。回転軸部２９の玉保持機構１５とモータ３７との間には、ユニバーサルジョイント４５，４５と、軸方向に伸縮自在な図示しないスプライン係合部とが設けられ、これらは可動プレート２１の移動に伴う回転軸部２９の変位や伸縮を吸収する。

　図２（Ａ），（Ｂ）は玉保持機構１５の爪状治具４７の構成図であって、（Ａ）は爪状治具４７の正面図、（Ｂ）は爪状治具４７の側面図である。図２（Ａ）に示すように、爪状治具４７は、玉軸受１１の玉の直径と略同じ又は僅かに大きい間隔Ｌを有して並設された一対の板状部材４９Ａ，４９Ｂを備える。一対の板状部材４９Ａ，４９Ｂの間隔Ｌは、好ましくは玉の直径に微小な隙間分の寸法を加えた長さに設定される。また、一対の板状部材４９Ａ，４９Ｂは、図２（Ｂ）に示すように、玉軸受１１の内輪と外輪との間の隙間空間に挿入可能な幅Ｗを有する。これら板状部材４９Ａ，４９Ｂの先端角部４９ａは、滑らかな曲面形状に面取りされており、玉軸受１１の軌道面や玉を傷付けることを防止している。

　図３に玉軸受の玉配列装置１００の制御ブロック図を示す。玉軸受の玉配列装置１００は、制御部５１、アーム駆動部５３と、以下に説明する玉分け手順の各工程を実行させる制御プログラムが格納された記憶部５５とを備える。玉軸受の玉配列装置１００は、軸受名番毎に設定される軸受のサイズ、玉数等を含む各種諸元情報の軸受データベースを有するサーバ５７に接続されている。

　サーバ５７は、玉分け対象となる玉軸受の軸受名番に対応するプログラム番号の情報を制御部５１に出力する。制御部５１は、サーバ５７から入力されたプログラム番号の情報に基づいて、記憶部５５に予め用意された複数の制御プログラムの中から指定された制御プログラムを選択的に実行する。また制御部５１は、必要に応じてサーバ５７に玉軸受の各種諸元情報を問い合わせ、得られた情報を制御プログラムの実行に使用することも可能である。

　制御部５１は、パーソナルコンピュータやプログラマブルコントローラ等のＣＰＵ、メモリ、Ｉ／Ｏインターフェース等を有するコンピュータ装置（情報処理装置）であり、記憶部５５はハードディスクやメモリ等の各種記録媒体からなる記憶手段である。

　アーム駆動部５３は、制御部５１から出力されたアーム駆動信号に基づいて、ロボットアーム１７の各アクチュエータ（モータ３１，３３，３５，３７）を駆動し、玉保持機構１５の爪状治具４７を玉軸受の内外輪の隙間空間に挿入して、玉位置を変更する動作を行わせる。

　上記構成の玉軸受の玉配列装置１００は、以下に詳細に説明する玉配列方法によって、ピッチ円に沿って玉を均等に配列させる。本玉配列方法における玉分け手順は、隙間空間内の複数の玉のうち、いずれかの玉をロボットアーム１７の先端に設けた玉保持機構１５に保持させる玉保持工程と、玉保持機構１５に保持された玉６５をロボットアーム１７の駆動によりピッチ円に沿って移動させる玉移動工程と、を含む。これら各工程は、予め用意された制御プログラムに基づいて実施される。

　なお、本玉配列方法では、この玉分け手順を実施することに先立って、ランダム配置された複数の玉をピッチ円に沿って互いに接触させた玉列の状態にする玉集め手順を実施する。この玉集め手順を行うことにより、各玉の位置が正確に把握できるようになる。

＜玉集め手順＞
　次に、上記構成の玉軸受の玉配列装置１００による玉集め手順を説明する。
　図４（Ａ）～（Ｄ）は玉軸受１１の平面図で、玉集め手順をステップ毎に示す説明図である。

　まず、前述の図１に示すように、玉６５が挿入された外輪６１と内輪６３を軸受支持部１３にセットする。図４（Ａ）はセットされた玉軸受１１の最初の状態を示している。玉６５は、ピッチ円上における玉入れ位置６９から挿入されて、ピッチ円上でランダムに配置されている。玉入れ直後においては、殆どの場合、玉入れ位置６９の１８０°反対側付近の領域Ｗａには、玉６５は存在しない。そこで、制御部５１（図３参照）は、図４（Ｂ）に示すように、ロボットアーム１７を駆動して、玉６５の存在しない領域Ｗａ内に玉保持機構１５の爪状治具４７を挿入する。具体的には、玉保持機構１５の軸中心を、ピッチ円上の領域Ｗａ内の位置Ｐ０に合わせ、爪状治具４７を隙間空間６７内に挿入する。

　このとき、アーム駆動部５３は、回転軸部２９をモータ３７により駆動して、爪状治具４７の向き（図１に示す角度θ）を隙間空間６７に応じて調整する。即ち、ピッチ円の接線方向が爪状治具４７の一対の板状部材４９Ａ，４９Ｂの配列方向と一致する向きになるよう、爪状治具４７を回転駆動して調整する。

　次に、制御部５１は、図４（Ｃ）に示すように、ロボットアーム１７を駆動して、爪状治具４７を位置Ｐ０からピッチ円に沿って反時計方向に約９０°回転した位置Ｐ１に移動させる。

　すると、爪状治具４７の移動方向先方側の板状部材４９Ａは、玉６５をピッチ円上で反時計方向に押し当てながら移動する。爪状治具４７の中心が位置Ｐ１に到達すると、隙間空間６７内の玉の一端は、板状部材４９Ａの移動方向先端側の周位置（図中の半径線Ｌ１の周位置）に配置される。

　次に、制御部５１は、ロボットアーム１７を駆動して、図４（Ｄ）に示すように、爪状治具４７を位置Ｐ１からピッチ円に沿って時計方向に２００°～２５０°回転した位置Ｐ２に移動させる。このとき、爪状治具４７の移動方向先端側の板状部材４９Ｂは、ピッチ円上を時計回りに玉６５を押し当てながら移動する。爪状治具４７の中心がＰ２に到達すると、隙間空間６７内の玉の他端は、板状部材４９Ｂの移動方向先方側の周位置を表す図中の半径線Ｌ２の周位置に配置される。

　上記の爪状治具４７の移動量は、半径線Ｌ１と半径線Ｌ２との間の内周角φと、玉６５の径及び個数とに応じて、次の関係式により設定される。
　内周角φ＜（玉径×玉数）の周長に相当する内周角

　つまり、爪状治具４７を、上記関係式を満たす内周角φとなる位置Ｐ２まで時計回りに移動させると、隙間空間６７内の玉６５の全てが、隣接する玉同士を互いに接触させた状態の玉列となる。つまり、玉列の一端（移動方向先端）が半径線Ｌ１の周位置を越えて移動し、隙間空間６７内の玉６５がピッチ円に沿った一塊の玉列となる。そして、玉列の他端（移動方向後端）の玉が半径線Ｌ２の周位置に配置されて複数の玉６５の各配置位置が確定する。上記の玉寄せ手順は、予め用意された制御プログラムにより実施される。

＜第１の玉分け手順＞
　次に、玉軸受の玉配列装置１００による第１の玉分け手順を説明する。
　図５（Ａ）～（Ｄ）は玉軸受の平面図で、玉分けの手順をステップ毎に示す説明図である。図５（Ａ）は、図４（Ｄ）に示す玉寄せされた状態を示す図であり、上記玉列の他端に配置される一つの玉を不動玉６５Ｓとする。この不動玉６５Ｓを基準にして、他の玉６５を全て等間隔に配列することを想定すると、各玉６５の目標配置位置は図５（Ｂ）に示すようになる。即ち、図示例においては、不動玉６５Ｓと他の玉６５とを合わせた全玉数は９個であり、他の玉６５の目標配置位置は、不動玉６５Ｓからピッチ円上で４０°の内周角で等分された位置ＰＡ１～ＰＡ８となる。

　制御部５１（図３参照）は、上記玉６５の目標配置位置ＰＡ１～ＰＡ８のうち、不動玉６５Ｓの隣の玉となる目標配置位置ＰＡ８から降順にＰＡ７，ＰＡ６，ＰＡ５，・・・とロボットアーム１７を駆動して玉を配置させる。まずは、図５（Ｃ）に示すように、不動玉６５Ｓから最も離れた玉６５Ｅを爪状治具４７で挟持する。つまり、爪状治具４７の一対の板状部材４９Ａ，４９Ｂを玉６５Ｅの両脇に挿入する。

　そして制御部５１は、一対の板状部材４９Ａ，４９Ｂで玉６５Ｅを挟持して、モータ３７により角度θを調整しつつ、図５（Ｄ）に示すように、爪状治具４７をピッチ円に沿って位置ＰＡ８に移動させる。以下同様に、不動玉を除いた残りの玉６５を順次、目標配置位置ＰＡ７～ＰＡ１に移動させる。これにより、不動玉６５Ｓを中心として、各玉６５がピッチ円上で均等に玉分けされた状態となる。上記の玉分け手順は、予め用意された制御プログラムにより実施される。

　なお、上記玉６５を爪状治具４７により挟持する際、挟持される玉に隣接する玉は、板状部材４９Ａ，４９Ｂが玉列に挿入されても位置ずれが生じることはない。図６（Ａ）、（Ｂ）に、爪状治具４７による玉の挟持手順の説明図を示す。図６（Ａ）に示すように、挟持する玉６５Ｆと、玉６５Ｆに隣接する玉６５Ｇとの接点を含む垂直線を垂直境界線ＬＢとする。板状部材４９Ａと４９Ｂとの間に玉６５Ｆを挟持させる際、この垂直境界線ＬＢよりも玉６５Ｆ側に爪状治具４７の板状部材４９Ａを配置する。

　爪状治具４７を下降させると、板状部材４９Ａの下端が玉６５Ｆの球面上に当接する。そして、図６（Ｂ）に示すように、板状部材４９Ａが玉６５Ｆの球面上に当接した状態で、更に爪状治具４７を下降させる。すると、板状部材４９Ａの下端が、玉６５Ｆの傾斜面を滑りながら玉６５Ｆと玉６５Ｇとの間に挿入される。その際、玉６５Ｆが板状部材４９Ａとの滑りによって、隣接する玉６５Ｇから離反する方向に移動する。

　これにより、玉６５Ｆは、爪状治具４７の下降に伴って、板状部材４９Ｂと４９Ａとの間に移動して挟持される。一方、玉６５Ｆに隣接する玉６５Ｇは、板状部材４９Ａに接触することがなく、最初の玉位置からずれることがない。このように、爪状治具４７は、挟持する玉６５Ｆ以外の玉の玉位置に影響を及ぼすことがない。

　ここで、上記玉分け手順による作用効果について説明する。
　本玉軸受の玉配列装置１００は、玉軸受の軌道面間に挿入された玉６５をロボットアーム１７により所望の目標配置位置に移動させている。また、玉分けする軸受のサイズや玉の数が異なっても、軸受名番毎に予め用意された制御プログラムに従ってロボットアーム１７を駆動するため、軸受名番毎の適正な目標配置位置に、簡単かつ正確に玉６５を移動させることができる。そして、パラレルリンク型ロボットのロボットアーム１７を用いることで、更に高速な玉移動が可能になる。

　従前では、軸受名番にそれぞれ対応する玉分け治具を用意する必要があったが、本構成では多種の玉分け治具を予め用意する必要がなく、生産設備のコストダウンが図れる。また、従前の多種の玉分け治具を用意する方式では、不具合発生時に同じ玉分け治具と直ちに交換するため、予備の治具も予め用意する必要があった。そのため、治具の保管には広いスペースが必要であったが、本構成によれば予備の治具が不要となり、省スペースで高効率な生産が可能になる。

　また、手組みにより玉分けする場合は、玉を正確に目標位置に合わせるには相応の工数がかかり、仮に目標配置位置に正確に配置しても、治具が玉に触れて位置ずれが生じることがある。そのため、玉に位置ずれがある状態のまま保持器を組み込むこともあり、保持器と玉との衝突や擦れによって傷付きが生じやすかった。しかし本構成によれば、正確な玉移動が可能となり、玉や保持器の傷付きを防止できる。

　更に、セット替え時には、サーバ５７（図３参照）から制御部５１にプログラム番号の情報が入力され、制御部５１が、組立する軸受の名番に対応する制御プログラムを選択的に実行するだけで済む。また、本構成では、多種の治具の中から所望の治具を選定し、付け替えるという煩雑な作業がない。そのため、セット替え時間を短縮でき、タクトアップが図れる。

　そして、上記の手順により製造された玉軸受１１は、低コストでありながら安定した高品位な製品となり、製品性能がより均一となる。

＜第２の玉分け手順＞
　次に、玉軸受の玉配列装置１００による第２の玉分け手順を説明する。
　上記の第１の玉分け手順では、玉列の端部の玉を不動玉に設定しているが、本手順では玉列の中央の玉を不動玉に設定する。なお、以降の説明では、前述した部材と同一の部材に対しては、同一の符号を付与することで、その説明を簡単化又は省略する。

　図７（Ａ），（Ｂ）は、第２の玉分け手順を示す説明図である。図７（Ａ）に示すように、玉数が奇数である場合、玉列の中央の玉を不動玉６５Ｓとする。この不動玉６５Ｓから時計回りの方向に配置される一方の玉群を第１ブロックＢＬ１、反時計回りの方向に配置される他方の玉群を第２ブロックＢＬ２とし、不動玉６５Ｓを中心にして玉列を２つのブロックに分割する。図示例では玉数が９個なので、中央の不動玉を挟んで４個ずつのブロックとなる。

　制御部５１は、前述の第１の玉分け手順と同様に決定された玉の目標配置位置に各玉を移動させる際、第１ブロックＢＬ１の玉群については、時計回りに移動させ、第２ブロックＢＬ２の玉群については、反時計回りに移動させる。これにより、玉６５が各目標配置位置ＰＡ１～ＰＡ８にそれぞれ均等に配列される。

　本玉分け手順によれば、玉列を２ブロックに分割して移動することにより、各玉６５のトータルの移動量を短縮できる。その結果、ロボットアーム１７による玉分けのサイクルタイムを短縮できる。また、移動用の短縮により外輪６１と内輪６３との間の軌道面に玉６５が接触して玉６５や軌道面が傷付くことを抑制できる。

　図８は、玉数が偶数である場合の第２の玉分け手順を示す説明図である。玉数が偶数である場合には玉列の中央の玉が２つ存在する。これら玉６５ＳＡと玉６５ＳＢのうち、いずれか一方を不動玉に設定する。そして、不動玉から時計回りの方向に配置される玉群を第１ブロックＢＬ１、反時計回りの方向に配置される玉群を第２ブロックＢＬ２とし、玉列を２つのブロックに分割する。図示例では玉数が１０個なので、玉列の中央の玉６５ＳＡ，６５ＳＢが不動玉の候補となる。例えば玉６５ＳＢを不動玉に設定すると、玉６５ＳＡを第２ブロックＢＬ２の各玉６５と同じ扱いで移動させる。

　制御部５１は、設定した不動玉６５ＳＢを基準として、第１の玉分け手順に準じて玉の目標配置位置を決定し、図７（Ｂ）に示す場合と同様に、第１ブロックＢＬ１の各玉６５を時計回りの方向に移動させ、玉６５ＳＡ及び第２ブロックＢＬ２の各玉６５を反時計回りの方向に移動させる。これにより、上記同様にサイクルタイムを短縮でき、玉や軌道面の傷付きを抑制できる。

＜第３の玉分け手順＞
　次に、玉軸受の玉配列装置１００による第３の玉分け手順を説明する。
　上記の玉分け手順では不動玉を設定しているが、本玉分け手順では不動玉を設定せず、全ての玉を移動させて玉分けする。
　図９（Ａ），（Ｂ）は、玉数が偶数である場合の第３の玉分け手順を示す説明図である。本玉分け手順では、図９（Ａ）に示す状態に玉集めされた玉を、不動玉によらずに任意に設定した玉の目標配置位置に玉分けする。例えば、図９（Ｂ）に示すように、目標配置位置ＰＡ１～ＰＡ９を任意に設定した場合を考える。この場合、図９（Ａ）の玉６５－１～６５－９と目標配置位置ＰＡ１～ＰＡ９とを比較して、玉６５－６（目標配置位置ＰＡ６）と、玉６５－７（目標配置位置ＰＡ７）との間が、移動方向が反転する境目となる。

　よって、玉６５－７～６５－９を第１ブロックＢＬ１、玉６５－１～６５－６を第２ブロックＢＬ２とし、制御部５１は、第１ブロックＢＬ１の玉に対しては時計回りの方向に移動させ、第２ブロックＢＬ２の玉に対しては反時計回りの方向に移動させる。この場合、第１ブロックＢＬ１と第２ブロックＢＬ２との移動量は非対称となる。

　本玉分け手順によれば、玉集め動作によって玉分け前の各玉の位置は確定しており、玉分け後の配列位置は任意に設定できる。そのため、任意の位置に玉を配列でき、配列パターンの自由度を向上できる。また、ロボットアーム１７の配置や動作可能範囲等、玉配列装置１００側の事情によって玉分け動作に制約が生じる場合であっても、その装置側の制約に適合させた動作にすることができる。

＜玉集め手順、玉分け手順の第１変形例＞
　次に、玉集め手順、玉分け手順の第１変形例を説明する。
　上記した玉集めを実施する際、爪状治具４７の一対の板状部材４９Ａ，４９Ｂを隙間空間に挿入する位置（図４（Ａ）の領域Ｗａ）には玉が存在しないことを前提としているが、本手順では、撮像部により玉軸受を撮影し、隙間空間の領域Ｗａに玉の存在が確認された場合には、爪状治具４７の一対の板状部材４９Ａ，４９Ｂの挿入位置を変更する。また、確認されない場合は挿入位置の変更を行わない。

　図１０はロボットアーム先端の爪状治具４７に撮像部を設けた様子を示す爪状治具４７の拡大斜視図である。爪状治具４７の一部には、板状部材４９Ａ，４９Ｂの延設方向に向けて撮像領域が設定された撮像素子とレンズとを有する撮像部７１が取り付けられている。

　図１１に玉集め、玉分け手順を実施する玉配列装置１００Ａの制御ブロック図を示す。玉配列装置１００Ａの制御部５１は、アーム駆動部５３にアーム駆動信号を出力してロボットアーム１７を駆動し、爪状治具４７を玉軸受の隙間空間の上方に移動させる。ロボットアーム１７の移動後、制御部５１は撮像部７１に撮像要求信号を出力する。撮像要求信号を受けた撮像部７１は、爪状治具４７の一対の板状部材４９Ａ，４９Ｂが挿入される玉軸受の隙間空間の領域を撮影して、その撮像信号を制御部５１に出力する。

　制御部５１は、撮像部７１から出力された撮像信号を画像処理して、例えば図１２（Ａ）に示す状態のように、領域Ｗａに玉が存在しないと判断した場合は、この領域Ｗａに爪状治具４７の一対の板状部材４９Ａ，４９Ｂを挿入する。一方、図１２（Ｂ）に示す状態のように、領域Ｗａ内に玉６５Ｄが存在すると判断した場合は、この玉６５Ｄを避けるようにアーム駆動部５３に爪状治具４７の周方向位置を変更するアーム駆動信号を出力し、爪状治具４７の位置を変更する。

　本構成により、爪状治具４７の一対の板状部材４９Ａ，４９Ｂを玉軸受の隙間空間に挿入する際に、玉との干渉をより確実に防止できる。

　また、玉分け手順においても、撮像部７１から出力される画像信号から各玉の位置を求めることで、より正確な玉位置を把握でき、爪状治具４７の移動先位置をより適切な位置にできる。

＜玉集め手順、玉分け手順の第２変形例＞
　次に、玉集め手順、玉分け手順の第２変形例を説明する。
　上記した玉集めと玉分けの手順は、単列玉軸受に対して実施した例であるが、複列の玉軸受に対しても同様に行うことができる。本玉集め手順と玉分け手順では、複列玉軸受の玉を爪状治具によって前述同様に玉集め及び玉分けを行う。

　図１３は複列玉軸受の断面図である。複列玉軸受７５は、第１玉列７７と第２玉列７９とを有し、それぞれの玉列に複数の玉６５が挿入されている。この場合の爪状治具４７の板状部材４９Ａ，４９Ｂは、図１４に示すように、第１玉列７７の玉６５と、第２玉列７９の玉６５の各玉中心位置を跨ぐ軸方向長さ（延出高さＨ）を少なくとも有するものを使用する。

　本構成においては、まず、図４（Ａ），（Ｂ）に示すように、制御部５１からの駆動信号に基づいて、アーム駆動部５３が板状部材４９Ａ，４９Ｂを複列玉軸受７５の隙間空間６７の領域Ｗａに挿入し、図４（Ｃ），（Ｄ）に示すように、第１玉列７７の玉と第２玉列７９の玉６５とを一度に玉寄せする。玉寄せを完了すると、第１玉列７７の玉６５と第２玉列７９の玉６５とは、それぞれ円周方向位置が一致した状態となる。

　次に、玉寄せ後の軸方向に重なって配置される第１玉列７７の玉６５と第２玉列７９の玉６５との２つの玉が、板状部材４９Ａ，４９Ｂの間に共に挟み込まれる位置で、アーム駆動部５３が一対の板状部材４９Ａ，４９Ｂを複列玉軸受７５の軸方向に挿入する。すると、２つの玉６５，６５が板状部材４９Ａ，４９Ｂにより挟持される。

　そして、前述同様に制御部５１がロボットアーム１７を駆動することにより、第１玉列７７の玉６５と第２玉列７９の玉６５との２つの玉が同時に挟持されながら、目標配置位置に一度に移動される。上記手順を繰り返すことにより、単列玉軸受の場合と同様に、玉寄せや玉分けを行うことができる。

＜他の構成例＞
　上記構成の玉軸受の玉配列装置１００に使用されるロボットアーム１７としては、図１に示すパラレルリンク型のロボットアーム１７の他にも種々の機構のものを採用できる。例えば、図１５に示す多関節機構のロボットアーム１７Ａであってもよい。その場合、ロボットアーム１７Ａの先端に爪状治具４７を設けて玉の挟持や移動を行う。更に他のロボットアームとして、単軸ロボットや２軸、３軸の直交するスライド軸により構成される直交ロボット等で構成することできる。

＜本発明による玉分けミス、玉傷の低減効果＞
　最後に、本発明による玉分けミス、玉傷の低減効果についての実験結果を示す。
　本発明による玉分けによれば、玉分けミス、玉傷ともに発生率が減少する。表２に示すように、玉分け矢を用いて玉分けする参考例と比べて玉数が１３個以上から発生率の低下が見られ、玉数２０個以上から顕著な差が生じていることがわかる。

　このように、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、実施形態の各構成を相互に組み合わせることや、明細書の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者が変更、応用することも本発明の予定するところであり、保護を求める範囲に含まれる。例えば、玉保持機構１５は必ずしも爪状治具４７により転動体を狭持する必要はなく、例えば転動体を真空吸着させたり、電磁吸着させたりして、保持するものであってもよい。

　本発明は、２０１４年９月１２日出願の日本国特許出願２０１４－１８６２１４号に基づき、その内容は参照としてここに取り込まれる。

　１１　玉軸受
　１５　玉保持機構
　１７　ロボットアーム
　４７　爪状治具
　４９Ａ，４９Ｂ　板状部材
　５１　制御部
　５３　アーム駆動部
　６１　外輪
　６３　内輪
　６５　玉
　６５Ｓ　不動玉
　６７　隙間空間
　７５　複列玉軸受
　７７　第１玉列
　７９　第２玉列
１００　玉配列装置

Claims

　外輪軌道面と内輪軌道面との間の隙間空間に挿入された複数の玉を、前記玉のピッチ円に沿って等間隔に配列する玉軸受の玉配列方法であって、
　前記隙間空間内の複数の玉のうち、いずれかの玉をロボットアームの先端に設けた玉保持機構に保持させる玉保持工程と、
　前記玉保持機構に保持された玉を前記ロボットアームの駆動により前記ピッチ円に沿って移動させる玉移動工程と、
を制御プログラムに基づいて繰り返し実施して、前記複数の玉を、前記等間隔となるそれぞれの目標配置位置に配列することを特徴とする玉軸受の玉配列方法。
　前記玉保持工程及び前記玉移動工程の実施に先立って、前記複数の玉を前記ピッチ円に沿って互いに接触させた玉列の状態にする玉集め工程を実施することを特徴とする請求項１に記載の玉軸受の玉配列方法。
　前記複数の玉のうち、いずれか一つの玉を移動させない不動玉とし、該不動玉を除いた残りの玉を前記ピッチ円に沿って移動させることを特徴とする請求項２に記載の玉軸受の玉配列方法。
　前記玉列を２つのブロックに分割し、一方のブロックの玉を時計回りに移動させ、他方のブロックの玉を反時計回りに移動させることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の玉軸受の玉配列方法。
　前記玉軸受は、玉数が１３個以上であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の玉軸受の玉配列方法。
　前記玉軸受は、玉数が２０個以上であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の玉軸受の玉配列方法。
　前記玉軸受は第１玉列と第２玉列とを有する複列玉軸受であって、
　軸方向に重なる前記第１玉列の玉と前記第２玉列の玉とを、前記玉保持機構により同時に保持して前記ピッチ円に沿って移動させることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の玉軸受の玉配列方法。
　玉軸受の外輪軌道面と内輪軌道面との間の隙間空間に挿入された複数の玉を、ピッチ円に沿って等間隔に配列する玉軸受の玉配列装置であって、
　前記玉軸受を支持する軸受支持部と、
　前記隙間空間内のいずれかの玉を着脱自在に保持する玉保持機構と、
　先端部に前記玉保持機構が設けられたロボットアームと、
　前記ロボットアームと前記玉保持機構を制御プログラムに基づいて駆動する制御部と、
を備え、
　前記制御部は、前記隙間空間内のいずれかの玉を前記玉保持機構に保持させて、前記等間隔となるそれぞれの玉の目標配置位置まで、前記ロボットアームにより前記保持された玉を移動させることを特徴とする玉軸受の玉配列装置。
　前記玉保持機構は、前記玉の直径と略同じ間隔を有して並設された一対の板状部材を備え、該一対の板状部材で前記玉を挟持することを特徴とする請求項８に記載の玉軸受の玉配列装置。
　前記玉軸受は、第１玉列と第２玉列とを有する複列玉軸受であって、
　前記一対の板状部材は、軸方向に重なる前記第１玉列の玉と前記第２玉列の玉との各玉中心位置を跨ぐ軸方向長さを少なくとも有することを特徴とする請求項９に記載の玉軸受の玉配列装置。
　請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の玉配列方法により製造された玉軸受。