WO2025158758A1 - 超仕上げ加工方法、ころ軸受の製造方法、車両の製造方法、機械の製造方法及び超仕上げ加工装置 - Google Patents

超仕上げ加工方法、ころ軸受の製造方法、車両の製造方法、機械の製造方法及び超仕上げ加工装置

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WO2025158758A1
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crowning
grinding
manufacturing
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亮介 羽田
猛 小林
凌河 大貫
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    • F16C2380/00Electrical apparatus
    • F16C2380/26Dynamo-electric machines or combinations therewith, e.g. electro-motors and generators

Definitions

  • the present invention relates to a superfinishing method, a roller bearing manufacturing method, a vehicle manufacturing method, a machine manufacturing method, and a superfinishing device.
  • rollers in roller bearings may be given a crowning shape to prevent excessive contact pressure due to stress concentration at the contact edges between the rollers and the raceway surface of the raceway ring.
  • Crowning shapes include a compound crowning shape, in which the generatrix shape of the roller rolling surface is an arc with a small radius near both ends of the rolling surface, and a logarithmic crowning shape, in which the generatrix shape of the roller rolling surface is a logarithmic shape.
  • Patent Document 1 discloses a superfinishing method for roller rolling surfaces (transfer surfaces) that have a compound crowning surface with a large-diameter arc in the axial center and a small-diameter arc at the axial end.
  • this processing method after the entire roller rolling surface is processed in the axial direction, only the large-diameter arc in the axial center of the rolling surface is processed separately.
  • Patent Document 1 also states that this processing method solves the above-mentioned problem by stopping the traverse operation for a predetermined period of time in the small-diameter arc at the axial end, and that even with compound crowning and logarithmic crowning shapes, a uniform finished surface roughness can be obtained on both the large-diameter arc and the small-diameter arc.
  • the grinding wheel wears down during the processing cycle as it follows the shape of the workpiece surface. Therefore, when processing a large-diameter arc in the axial center of a roller with a crowning shape and a small-diameter arc at the axial end in the same cycle, the shape that the grinding wheel follows varies greatly depending on the processing position. Furthermore, with the small-diameter arc at the axial end, where the generatrix shape is significantly curved, it takes time for the shape of the grinding wheel to follow the shape of the workpiece surface, which can result in the desired crowning shape not being achieved and insufficient processing. Furthermore, the above issue is not limited to the rolling surfaces of rollers, and similar problems arise when processing the raceway surfaces of bearing rings.
  • aspects of the present invention aim to provide a superfinishing method, roller bearing manufacturing method, vehicle manufacturing method, machine manufacturing method, and superfinishing device that can efficiently superfinish a machined surface to a good surface roughness in a short amount of time while suppressing a decrease in the lifespan of the grinding wheel due to uneven wear, even when the shape of the machined surface varies depending on the location.
  • Another objective of the present invention is to provide technology that is advantageous for improving product quality and reducing costs.
  • One aspect of the present invention is a method for superfinishing a roller bearing component, the component having a central portion with a peripheral surface having a linear profile extending at least in the axial direction, and end portions with peripheral surfaces having crown profiles that transition from the linear profile.
  • the method includes: superfinishing the end portions with a first grinding stone while rotating the component; and superfinishing the central portion with a second grinding stone prepared separately from the first grinding stone while rotating the component.
  • Another aspect of the present invention is a method for manufacturing a roller bearing, in which the roller bearing is manufactured using the above-described superfinishing method.
  • Another aspect of the present invention is a method for manufacturing a vehicle, comprising manufacturing a roller bearing using the above-described manufacturing method and assembling a vehicle using the roller bearing.
  • Another aspect of the present invention is a method for manufacturing a machine, comprising manufacturing a roller bearing using the above-described manufacturing method and assembling the machine using the roller bearing.
  • Another aspect of the present invention is an apparatus for superfinishing a roller bearing component, the component having a central portion with a peripheral surface having a linear profile extending at least in the axial direction, and an end portion with a peripheral surface having a crown profile that transitions from the linear profile.
  • the apparatus includes a drive unit that rotates the component, a first grinding stone, a second grinding stone prepared separately from the first grinding stone, and a mechanism that presses the first grinding stone and the second grinding stone against the component.
  • the mechanism has a first mode in which the end portion is superfinished with the first grinding stone, and a second mode in which the central portion is superfinished with the second grinding stone.
  • this aspect of the present invention even when the shape of the machined surface varies depending on the location, it is possible to efficiently superfinish the machined surface to a good surface roughness in a short amount of time while suppressing a decrease in the lifespan of the grinding wheel due to uneven wear. Furthermore, this aspect of the present invention is advantageous for improving product quality and reducing costs.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a main part of a cylindrical roller bearing.
  • FIG. 2 is a partial side view of a cylindrical roller.
  • FIG. 3 is a process explanatory diagram that schematically shows the procedure for superfinishing the crowning portion and the central portion of the rolling surface of a cylindrical roller.
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing the main components of the superfinishing device.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing the configuration of the crowning finishing section.
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing the configuration of the central finishing section.
  • FIG. 7 is a process explanatory diagram that schematically shows how the crowning portion is superfinished (part 1).
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a main part of a cylindrical roller bearing.
  • FIG. 2 is a partial side view of a cylindrical roller.
  • FIG. 3 is a process explanatory diagram that schematically shows the procedure for superfinishing the crowning portion and the central portion of the rolling surface of a cylindrical roller.
  • FIG. 8 is an explanatory diagram showing how the shape of the first grinding stone follows the crowning portion in the case of the superfinishing shown in FIG.
  • FIG. 9 is a process explanatory diagram that schematically shows how the crowning portion is superfinished (part 2).
  • FIG. 10 is a schematic diagram of a grindstone holder equipped with a swing mechanism.
  • FIG. 11 is a process explanatory diagram that schematically shows how the central portion is superfinished (part 1).
  • FIG. 12 is a process explanatory diagram that schematically shows how the central portion is superfinished (part 2).
  • FIG. 13 is a schematic diagram of a grindstone holder equipped with a swing mechanism.
  • FIG. 14 is a process explanatory diagram that schematically shows how the inner ring or outer ring, which is the raceway ring of a cylindrical roller, is superfinished.
  • FIG. 15 is a process explanatory diagram that schematically shows how the inner ring or outer ring, which is the raceway ring of a cylindrical roller, is superfinished.
  • FIG. 16 is a process explanatory diagram that schematically shows how the inner ring raceway surface of the inner ring is superfinished.
  • FIG. 17 is a schematic cross-sectional view of the motor.
  • the roller bearing is a cylindrical roller bearing having cylindrical rollers.
  • the type of roller bearing is not limited to this.
  • the roller bearing may be of other types, such as a needle roller bearing, a tapered roller bearing, or a self-aligning roller bearing, and may be either a radial type or a thrust type.
  • ⁇ Roller bearings> 1 is a cross-sectional view of a main portion of a cylindrical roller bearing 11.
  • the cylindrical roller bearing 11 comprises an inner ring 13 having an inner ring raceway surface 13a on its outer peripheral surface, an outer ring 15 having an outer ring raceway surface 15a on its inner peripheral surface, a plurality of cylindrical rollers (rolling elements) 17 arranged to roll freely between the inner ring raceway surface 13a and the outer ring raceway surface 15a, and a cage 19 that holds the plurality of cylindrical rollers 17 at approximately equal intervals in the circumferential direction.
  • An inner ring rib 21 is provided at one end of the inner ring 13 in the axial direction.
  • a pair of outer ring ribs 23a, 23b are provided at both ends of the outer ring 15 in the axial direction.
  • a relief groove 13b is formed circumferentially between the inner ring raceway surface 13a and the inner ring rib 21.
  • a relief groove 15b is formed in the circumferential direction between the outer ring raceway surface 15a and the outer ring flange portion 21a, and between the outer ring raceway surface 15a and the outer ring flange portion 21b.
  • FIG. 2 is a partial side view of cylindrical roller 17.
  • cylindrical roller 17 has a central portion 27 located near the center in the axial direction and end portions (crowning portions, partial crowning portions, crown portions) 25 located near the ends in the axial direction.
  • Central portion 27 has a circumferential surface having a linear profile extending at least in the axial direction.
  • End portions 25 have a circumferential surface having a crown profile (partial crown profile) that transitions from the linear profile of central portion 27.
  • the circumferential surface of central portion 27 has a main linear profile extending at least in the axial direction, and the circumferential surface of end portions 25 has an inclined profile that is inclined relative to the main linear profile.
  • the inclined profile includes a curved profile and/or a linear profile.
  • circumferential surface 17a of central portion 27 is formed along the axial direction at the axial center of the roller shaft, which is the rotation axis of cylindrical roller 17.
  • the peripheral surface of the end portion 25 includes a pair of first crowning surfaces (first crown surfaces, first partial crown surfaces) 17b and a pair of second crowning surfaces (second crown surfaces, second partial crown surfaces) 17c.
  • the first crowning surfaces 17b are formed from the axially outer end of the peripheral surface 17a toward both axially outer sides.
  • the second crowning surfaces 17c are formed from the axially outer ends of the first crowning surfaces 17b toward the roller axially outer sides, respectively.
  • the cylindrical roller 17 has a compound crown profile (compound crowning shape) in which a plurality of crown profiles with different curvatures and/or profiles are arranged axially and/or combined.
  • the peripheral surface of the end portion 25 has a compound crowning shape in which crowning surfaces 17b, 17c with a plurality of radii of curvature are formed on both sides of the peripheral surface 17a of the central portion 27.
  • chamfered portions 17d may be formed on both axial edges of the cylindrical roller 17.
  • the boundary portion (transition region) between the peripheral surface 17a of the cylindrical roller 17 and the first crowning surface 17b can each be machined into a smooth, continuous curved surface (transition surface).
  • the shape of the crowning shown in Figure 2 is exaggerated compared to its actual curvature, and the shape of the crowning in the drawings used in the following explanation is also shown with an exaggerated curvature.
  • the axial direction of the roller (the direction along the central axis, the roller axial direction, the rotational axis direction) is also referred to as the "axial direction.”
  • the crowning shape may have a logarithmic crowning shape (a shape in which the crown profile follows a logarithmic curvature or profile).
  • a logarithmic crowning shape a shape in which the crown profile follows a logarithmic curvature or profile.
  • the above-described compound crowning shape is approximated to a logarithmic crowning shape by setting the radius of curvature R1 of the first crowning surface 17b along the axial direction to be larger than the radius of curvature R2 of the second crowning surface 17c along the axial direction.
  • center position P1 of the radius of curvature R1 of the first crowning surface 17b and the center position P2 of the radius of curvature R2 of the second crowning surface 17c may be set so that the tangents along the axial direction at the boundary between the first crowning surface 17b and the second crowning surface 17c coincide with each other.
  • the center position P1 of the radius of curvature R1 of the first crowning surface 17b is located on an axial perpendicular line Lp passing through the axial and radial center P0 of the cylindrical roller 17.
  • the center position P2 of the radius of curvature R2 of the second crowning surface 17c may be located on a line connecting the center position P1 of the radius of curvature R1 of the first crowning surface 17b and the boundary point (intersection point) P3 between the first crowning surface 17b and the second crowning surface 17c.
  • the cylindrical roller 17 has a peripheral surface 17a, a first crowning surface 17b, and a second crowning surface 17c, and the radius of curvature of these crowning surfaces changes in two stages.
  • the surface shape can be made closer to a logarithmic crowning shape.
  • the rolling contact function high load-bearing capacity as a rolling element is improved. Note that while the above example shows a two-stage change, it may also have a configuration in which it changes in three or more stages, or a configuration in which it changes continuously.
  • first crowning surface 17b and the second crowning surface 17c may have a logarithmic crowning shape in which the rolling surface of the axial cross-sectional shape of the cylindrical roller 17 is expressed by a continuous logarithmic function.
  • the logarithmic crowning shape and compound crowning shape referred to here are not particularly limited.
  • the ratio D/L of the drop amount D at the roller effective length end of the cylindrical roller 17 to the axial length L of the crowning portion (crowning portion) is classified as follows: 0.001 or more and 0.002 or less when the drop amount D is relatively small; 0.005 or more when the drop amount D is relatively large; and 0.002 or more and 0.005 or less when the drop amount D is somewhere in between.
  • the above numerical values are merely examples and are not limiting.
  • the inner ring raceway surface 13a and/or the outer ring raceway surface 15a may have a full crowning shape (full crown profile) or a partial crowning shape (partial crown profile).
  • the full crowning shape has a shape in which the axial cross section has an overall gentle arc (crown profile), a cross-sectional shape having a shape that combines multiple different arcs, or a cross-sectional shape that does not substantially include a straight shape.
  • the partial crowning shape has a shape that combines a straight shape (straight profile) and a circular arc shape (crown profile), etc.
  • the first crowning surface 17b and the second crowning surface 17c are collectively referred to as the crowning portion.
  • FIG 3 is a process diagram that schematically illustrates the procedure for superfinishing the rolling surface of a cylindrical roller 17.
  • Figure 3 shows the state after a crowning shape has been formed on the cylindrical roller 17.
  • the cylindrical roller 17 has a central portion (flat portion) 27 located near the center in the axial direction, and end portions (crowning portions, partial crowning portions) 25 located near the ends in the axial direction.
  • the central portion 27 has a peripheral surface with a linear profile that extends at least in the axial direction.
  • the end portions 25 have a peripheral surface with a crown profile (partial crown profile) that transitions from the linear profile of the central portion 27.
  • the end portions 25 are formed on both axial ends of the cylindrical roller 17 (rolling surface (outer peripheral surface)).
  • the central portion 27 is located in the axial center of the rolling surface, and its both ends are connected to the pair of end portions 25.
  • a cross section of the central portion 27 along the axial direction has a linear profile that extends at least in the axial direction.
  • the end portions 25 and central portion 27 are superfinished using a first grinding stone 31 and a second grinding stone 33, which are prepared separately.
  • the superfinishing process involves superfinishing the end portions 25 with the first grinding stone 31 while rotating the cylindrical roller 17, and superfinishing the central portion 27 with a second grinding stone 33 prepared separately from the first grinding stone 31 while rotating the cylindrical roller 17.
  • the end portions 25 are superfinished with the first grinding stone 31 while the cylindrical roller 17 is driven to rotate around the axis of the rolling surface, and then the central portion 27 is superfinished with the second grinding stone 33, which is different from the first grinding stone 31.
  • the first grinding stone 31 is pressed against the surface of both axial ends of the cylindrical roller 17.
  • the superfinishing process involves pressing the first grinding stone 31 against the end (crowning portion) 25 in a direction (pressing direction) perpendicular to the axial direction of the cylindrical roller 17.
  • the contact portion (contact surface) 31a of the first grinding stone 31 contacts the end 25 of the cylindrical roller 17.
  • the contact portion 31a can have an inclined profile that is inclined with respect to the pressing direction. At least a portion of the inclined profile (concave profile) of the first grinding stone 31 may be formed by wear.
  • the first grinding stone 31 is arranged so that at least a portion of the contact portion (contact surface) 31a having the inclined profile intersects the axial direction.
  • the inclined profile is a profile shown in a cross section along a plane including the axial direction and pressing direction of the cylindrical roller 17, and has an inclination with respect to the axial direction of the cylindrical roller 17.
  • the inclined profile has an inclination that gradually extends forward in the pressing direction from the inner side to the outer side of the axial direction of the cylindrical roller 17.
  • the inclination profile of the contact portion 31 a has a concave profile.
  • the concave profile of the contact portion 31 a at least partially corresponds to the crown profile of the end portion 25.
  • the end portion 25 of the cylindrical roller 17 includes one end portion (first end portion) 25 and the other end portion (second end portion) 25 that are spaced apart from each other.
  • the superfinishing process includes machining the first end portion 25 and the second end portion 25 at different times.
  • the superfinishing process includes machining the first end portion 25 and the second end portion 25 substantially simultaneously.
  • the first grinding stone 31 may include two grinding stones 31, 31 that are spaced apart from each other.
  • the orientation of the inclination profile (concave profile) of the contact portion 31 a pressed against the first end portion 25 is different from the orientation of the inclination profile (concave profile) of the contact portion 31 a pressed against the second end portion 25.
  • the two first grinding wheels 31, 31 can be arranged so that at least a portion of the contact portion 31 a (the inclined profile of the contact portion 31 a) faces each other.
  • At least a portion of the contact portion (contact surface) 31 a is arranged so that it faces the axially inward direction of the cylindrical roller 17.
  • a slight vibration in the axial direction (arrow S) is applied to the first grinding wheel 31.
  • the first grinding wheel 31 has an axial width smaller than the axial width (axial length) of the end portion 25, and the superfinishing includes slightly vibrating the first grinding wheel 31 along the axial direction and traversing the first grinding wheel 31 along the axial direction. If the first grinding wheel 31 has a shaft width that is larger than the shaft width (axial length) of the end portion 25, the superfinishing process includes slightly vibrating the first grinding wheel 31 along the axial direction.
  • the second grinding wheel 33 is pressed against the surface of the axial center of the cylindrical roller 17, and micro-vibrations (arrow S) are applied in the axial direction to super-finish the central portion 27.
  • the super-finishing process involves pressing the second grinding wheel 33 against the central portion 27 in a direction perpendicular to the axial direction of the cylindrical roller 17.
  • the grinding wheel width W2 of the second grinding wheel 33 is shorter than the axial width Lf of the central portion 27, the second grinding wheel 33 is caused to traverse in the axial direction (arrow T) to process the entire width of the central portion 27.
  • the grinding wheel widths W1 and W2 here refer to the axial width of the workpiece, which is the cylindrical roller 17, that is ground by the first grinding wheel 31 and the second grinding wheel 33.
  • the crowning portion 25 and the central portion 27 are superfinished using separate grinding wheels.
  • This method requires time, particularly for the crowning portion 25, for the grinding wheel shape to match the shape of the crowning portion 25.
  • this processing time can be significantly reduced.
  • the crowning portion 25 and the central portion 27 are superfinished using the same grinding wheel, the grinding wheel shape must be sequentially adjusted to suit the crowning portion 25 and the central portion 27, respectively.
  • the difference in shape between the two is significant, and it takes a long time for the grinding wheel to match each shape. In this case, the grinding wheel wears unevenly, inevitably shortening the life of the grinding wheel. Furthermore, the longer processing time makes the grinding wheel more susceptible to clogging with shavings and the like.
  • the first grinding wheel 31 that processes the crowning portion 25 can start processing the next workpiece (cylindrical roller) while still maintaining a grinding wheel shape that imitates the shape of the crowning portion 25 through superfinishing.
  • the grinding wheel shape of the first grinding wheel 31 already matches the shape of the crowning portion 25, which is the target shape of the next workpiece. Therefore, the next workpiece can be smoothly processed to the shape of the crowning portion 25. In this case, uneven wear of the grinding wheel is suppressed. Furthermore, the time required for one grinding wheel to traverse between the crowning portion 25 and the central portion 27 can be reduced, shortening the superfinishing processing time for the crowning portion 25.
  • FIG 4 is a schematic diagram showing the main components of the superfinishing apparatus 100.
  • the superfinishing apparatus 100 comprises a rotational drive unit (drive unit) 37 having a pair of rollers 35, 35 that rotate the workpiece (cylindrical roller) W around the axis of the rolling surface, a pair of first grinding stones 31, 31, a second grinding stone 33 prepared separately from the first grinding stones 31, 31, and mechanisms 39, 41 that press the first grinding stone 31 and the second grinding stone 33 against the workpiece W.
  • the mechanisms 39, 41 include a first mode in which the end of the workpiece W is superfinished using the first grinding stones 31, 31, and a second mode in which the center of the workpiece W is superfinished using the second grinding stone 33.
  • the mechanisms 39, 41 comprise a first mechanism (crowning finishing unit) 39 and a second mechanism (center finishing unit) 41.
  • the crowning finishing unit 39 uses a pair of first grinding wheels 31, 31 to superfinish the crowned portions at both axial ends of the workpiece W.
  • the center finishing unit 41 uses a second grinding wheel 33 to superfinish the center of the workpiece W's rotation axis.
  • the grain sizes of the first grinding wheels 31, 31 and the second grinding wheel 33 are set to a target roughness depending on various conditions, since a smaller roughness extends the bearing life, while a larger roughness increases productivity.
  • the crowning finishing unit 39 and the center finishing unit 41 are movably supported, for example, along a rail 43 arranged parallel to the rollers 35, 35.
  • the crowning finishing unit 39 and the center finishing unit 41 may be fixed, while the workpiece W is movable.
  • the contact surfaces of the grinding wheels 31 and 33 have curved surfaces that follow the circumferential surface of the workpiece W, but this is not necessarily limited to this.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing the configuration of the crowning finishing unit 39.
  • a pair of first grinding wheels 31, 31 are fixed to a grinding wheel holder 45.
  • the grinding wheel holder 45 is supported by a slide block 47 and can be moved in the feed direction Df toward the workpiece W by a feed drive unit 49 fixed to the slide block 47.
  • the slide block 47 is supported by a base 53 so as to be movable in the axial direction of the workpiece W.
  • Axial vibrations are applied to the slide block 47 by a vibration unit 51 fixed to the base 53, causing the pair of first grinding wheels 31, 31 to vibrate slightly in the axial direction (arrow S).
  • the base 53 can traverse (arrow T) along the rail 43 by a drive source (not shown).
  • the grinding wheel holder 45 and feed drive unit 49 function as a first pressure mechanism that pressurizes the first grinding wheels 31, 31 toward the workpiece
  • the slide block 47 and vibration unit 51 function as a first grinding wheel micro-vibration mechanism that micro-vibrates the first grinding wheels 31, 31 in the axial direction.
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing the configuration of the central finishing unit 41. Similar to the crowning finishing unit 39, the central finishing unit 41 is equipped with a grinding wheel holder 55 that secures the second grinding wheel 33, a slide block 57, a feed drive unit 59, a vibration unit 61, and a base 63. This configuration enables the second grinding wheel 33 to be fed in the feed direction Df, to vibrate slightly as indicated by arrow S, and to traverse as indicated by arrow T.
  • the grinding wheel holder 55 and feed drive unit 59 function as a second pressure mechanism that pressurizes the second grinding wheel 33 toward the workpiece
  • the slide block 57 and vibration unit 61 function as a second grinding wheel micro-vibration mechanism that micro-vibrates the second grinding wheel 33 in the axial direction.
  • the mechanism that traverses the base 53 along the rails 43 using a drive source functions as a first grinding stone movement mechanism.
  • the mechanism that traverses the base 63 along the rails 43 functions as a second grinding stone movement mechanism.
  • the crowning finishing section 39 and central finishing section 41 are fixed. When the workpiece moves, the mechanism that moves the workpiece functions as the first grinding stone movement mechanism and the second grinding stone movement mechanism.
  • the drive mechanisms (drive sources) for the feed drive units 49, 59, vibration units 51, 61, etc. can be well-known mechanisms such as ball screw mechanisms, electromagnetic or hydraulic actuators, and air cylinders, but the operating mechanisms (drive sources) for each unit are not particularly limited.
  • FIG. 7 is a process explanatory diagram schematically illustrating the superfinishing of the crowning portion 25 (part 1).
  • each of the first grinding stones 31 has a grinding stone width W1 that is equal to or greater than the axial width Lc of the crowning portion 25 (Lc ⁇ W1). Due to the difference between the grinding stone width W1 and the axial width Lc of the crowning portion 25, the first grinding stones 31 are positioned so that they extend to the inside toward the center portion 27 and the outside opposite the center portion 27. In this case, while the cylindrical roller 17 is rotated about its axis, the first grinding stones 31 are pressed against the crowning portion 25 of the cylindrical roller 17 with a predetermined load P. At the same time, the grinding stone holder 45 (crowning finishing portion 39) is stopped at its position, and the first grinding stones 31 are micro-vibrated in the axial direction (arrow S) by the first grinding stone micro-vibration mechanism.
  • FIG 8 is an explanatory diagram showing how the grinding wheel shape of the first grinding wheel 31 follows the crowning portion 25 in the case of superfinishing shown in Figure 7.
  • the grinding wheel width W1 of the first grinding wheel 31 is wider than the axial width Lc of the crowning portion 23, so the crowning portion 25 fits within the grinding wheel width W1, making axial traverse motion unnecessary or reducing it.
  • the crowning portion 25 is superfinished by the rotation of the cylindrical roller 17, pressure from the first grinding wheel 31, and slight vibrations of the first grinding wheel 31.
  • the grinding wheel holder 45 that holds the pair of first grinding wheels 31 and the vibration unit 51 are integrated, causing the first grinding wheels 31 to vibrate slightly without tilting in the axial direction.
  • the posture of the first grinding wheels 31 (grinding wheel posture) is maintained constant during processing, suppressing uneven wear of the grinding wheels.
  • FIG 9 is a process diagram illustrating the superfinishing of the crowning portion 25 (part 2).
  • the first grinding wheels 31, 31 each have a grinding wheel width W1 that is narrower than the axial width Lc of the crowning portion 25 (Lc > W1).
  • the first grinding wheels 31, 31 are pressed against the crowning portion 25 of the cylindrical roller 17 with a predetermined load P.
  • the first grinding wheels 31, 31 are traversed in the axial direction by the first grinding wheel movement mechanism described above, and are slightly vibrated in the axial direction (arrow S) by the first grinding wheel micro-vibration mechanism.
  • the grinding wheel holder 45 that holds the pair of first grinding wheels 31 is integrated with the vibration unit 51, and the first grinding wheels 31 vibrate slightly without tilting in the axial direction.
  • the posture of the first grinding wheels 31 (grinding wheel posture) is maintained constant during processing, suppressing extreme uneven wear of the grinding wheels.
  • processing that involves a traverse motion means that the location of the grinding wheel acting on a single point on the surface of the crowning portion 25 is not constant, but the area that changes in the axial direction becomes larger, resulting in a smoother, more continuous machined surface. In this case, the grinding wheel surface wears down to match the surface shape of the crowning portion 25, resulting in the desired crowning shape.
  • FIG 10 is a schematic diagram of a grinding wheel holder 45A equipped with an oscillating mechanism.
  • the grinding wheel holder 45A is equipped with an oscillating mechanism that oscillates the direction of pressure applied to the cylindrical roller 17 by the first grinding wheels 31, 31 along the axial direction of the cylindrical roller 17 (arrow R).
  • This oscillating mechanism changes the position of the first grinding wheels 31, 31 so that pressure is applied to the outer peripheral surface of the roller from a direction inclined at a predetermined angle from the normal direction to the outer peripheral surface of the roller in an axial cross section passing through the rotation axis of the cylindrical roller 17.
  • the swing mechanism can be configured, for example, to include a grinding wheel gripping portion 65 that grips the first grinding wheels 31, 31, a support portion 67, and a pair of compression springs 69, 69.
  • the support portion 67 has a pivot Pt provided at the midpoint between the position of one first grinding wheel 31 and the position of the other first grinding wheel 31, and supports the grinding wheel gripping portion 65 around the pivot Pt.
  • the pair of compression springs 69, 69 are provided between the grinding wheel gripping portion 65 and the support portion 67, and bias the grinding wheel gripping portion 65 to the neutral position of the swing stroke.
  • the grinding wheel holder 45 will oscillate even if the machining position of the first grinding wheel 31 changes.
  • the direction in which the grinding wheels 31, 31 press against the outer peripheral surface of the roller approaches the normal direction of the outer peripheral surface of the roller, thereby minimizing the change in the shape required of the grinding wheel.
  • the grinding wheel posture can be freely changed according to the machining conditions, the grinding wheel can make more reliable and even contact with the entire crowning portion 25, resulting in a more continuous machined surface.
  • the grinding wheel posture can be optimized in conjunction with the traverse movement of the first grinding wheels 31, 31.
  • FIG. 11 is a process explanatory diagram schematically illustrating how the central portion 27 is superfinished (part 1).
  • the second grinding stone 33 has a grinding stone width W2 that is equal to or greater than the axial width Lf of the central portion 27 (Lf ⁇ W2).
  • the second grinding stone 33 is positioned so that it extends beyond the crowning portions 25 at both ends due to the difference between the grinding stone width W2 and the axial width Lf of the central portion 27.
  • the cylindrical roller 17 is rotated about its axis
  • the second grinding stone 33 is pressed against the central portion 27 of the cylindrical roller 17 with a predetermined load P.
  • the second grinding stone 33 is stopped at the position of the grinding stone holder 55 (central portion finishing portion 41), and is micro-vibrated in the axial direction (arrow S) by the second grinding stone micro-vibration mechanism.
  • the grinding wheel width W2 of the second grinding wheel 33 is wider than the axial width Lf of the central portion 27, so the central portion 27 fits within the grinding wheel width W2, eliminating or reducing the need for axial traverse movement.
  • the central portion 27 is super-finished by the rotation of the cylindrical rollers 17, the pressure from the second grinding wheel 33, and the slight vibrations of the second grinding wheel 33.
  • the grinding wheel holder 55 that holds the second grinding wheel 33 and the vibration unit 61 are integrated, causing the second grinding wheel 33 to vibrate slightly without tilting in the axial direction.
  • the posture of the second grinding wheel 33 (grinding wheel posture) is maintained constant during processing, suppressing uneven wear of the grinding wheel.
  • FIG 12 is a process diagram illustrating the superfinishing of the central portion 27 (part 2).
  • the second grinding stone 33 has a grinding stone width W2 that is narrower than the axial width Lf of the central portion 27 (Lf > W2).
  • Lf the axial width of the central portion 27
  • the second grinding stone 33 is pressed against the central portion 27 of the cylindrical roller 17 with a predetermined load P.
  • the second grinding stone 33 is traversed in the axial direction by the second grinding stone moving mechanism described above, and is slightly vibrated in the axial direction (arrow S) by the second grinding stone micro-vibration mechanism.
  • the grinding wheel holder 55 that holds the second grinding wheel 33 and the vibration unit 61 work together, causing the second grinding wheel 33 to vibrate slightly without tilting in the axial direction.
  • the posture of the second grinding wheel 33 (grinding wheel posture) is maintained constant during processing, suppressing uneven wear of the grinding wheel.
  • processing that involves a traverse motion means that the location of the grinding wheel acting on a single point on the surface of the central portion 27 is not constant, but the area that changes in the axial direction increases, resulting in a smoother, more continuous machined surface.
  • FIG 13 is a schematic diagram of a grinding wheel holder 55A equipped with an oscillating mechanism.
  • the grinding wheel holder 55A is equipped with an oscillating mechanism that oscillates the direction of pressure applied to the cylindrical roller 17 by the second grinding wheel 33 along the axial direction of the cylindrical roller 17 (arrow R).
  • This oscillating mechanism changes the position of the second grinding wheel 33 so that, in an axial cross section passing through the rotation axis of the cylindrical roller 17, pressure is applied to the outer peripheral surface of the roller from a direction inclined at a predetermined angle from the normal direction to the outer peripheral surface of the roller.
  • the oscillating mechanism can have the same configuration as the oscillating mechanism shown in Figure 10, except that a second grinding wheel 33 is provided instead of the pair of first grinding wheels 31, 31.
  • a grinding wheel holder 55A equipped with the above-mentioned swing mechanism is provided instead of the grinding wheel holder 55 shown in Figure 12, the change in the shape required of the grinding wheel can be minimized even if the machining point of the second grinding wheel 33 changes. As a result, when superfinishing the central portion 27, the grinding wheel posture can be freely changed depending on the machining conditions, so the grinding wheel can contact the entire central portion 27 more evenly, resulting in a more continuous machined surface.
  • the grinding wheel posture can be optimized in conjunction with the traverse movement of the second grinding wheel 33.
  • FIG. 14 and 15 are process diagrams that schematically illustrate the superfinishing of the inner ring 13 or outer ring 15, which are the raceway rings of a cylindrical roller.
  • the raceway ring is rotated via a cylindrical backing plate 71 connected to a rotational drive source such as a motor (not shown). That is, as shown in FIG. 14, one end face of the raceway ring is abutted against the annular shaft end 71a of the backing plate 71, and the raceway ring is pressed against the backing plate 71. This transmits the rotational drive force from the backing plate 71 to the raceway ring.
  • the raceway ring may be pressed against the other end face of the raceway ring by pressing the peripheral surfaces of multiple pressure rolls 73 (two in FIG. 15 as an example) against the other end face of the raceway ring, for example, as shown in FIG. 15, to press the raceway ring against the backing plate 71.
  • the pressure roll 73 is pressed against the other end face of the raceway ring by a biasing mechanism (not shown), and rotates in response to the rotation of the backing plate 71 and the raceway ring. In this way, the raceway is able to rotate freely together with the backing plate 71.
  • Figure 16 is a process diagram illustrating the super-finishing of the inner ring raceway surface 13a of the inner ring 13.
  • the first grinding stone 31 attached to the crowning finishing portion 39 is pressed against the outer peripheral surface of the inner ring 13, which is fixed to the backing plate 71, from the radially outer side toward the inner side with a predetermined load, while the inner ring 13 is rotated.
  • the first grinding stone 31 is slightly vibrated in the inner ring axial direction.
  • the first grinding stone 31 is selectively traversed in the inner ring axial direction depending on the inner ring axial width of the crowning portion and the grinding stone width of the first grinding stone 31. This completes the super-finishing of the crowning portion.
  • the super-finishing of the central portion is performed using the second grinding stone 33 from the radially outer side of the inner ring 13, as with the cylindrical roller 17 described above.
  • superfinishing of the outer ring raceway surface 15a of the outer ring 15 can be performed in the same manner as described above.
  • the first grinding wheel 31 and the second grinding wheel 33 are pressed against the inner peripheral surface of the inner ring 13 from the inside to the outside in the radial direction.
  • micro-vibrations are performed in the outer ring axial direction, or micro-vibrations in the outer ring axial direction and a traverse motion are performed.
  • the grinding wheel width or traverse range is set so that the processing ranges of the first grinding wheel 31 and the second grinding wheel 33 overlap. This prevents insufficient processing at the joints between the processing ranges and achieves continuous surface roughness along the axial direction of the cylindrical roller and the width direction of the raceway.
  • the above-mentioned superfinishing processes are particularly suitable for machining surfaces with a large generatrix curve, such as the ends of the rolling surfaces of the cylindrical rollers 17 and the raceways of the inner and outer rings 13 and 15, which have compound crowning shapes made up of arcs with a small radius of curvature, and logarithmic crowning shapes.
  • a large generatrix curve such as the ends of the rolling surfaces of the cylindrical rollers 17 and the raceways of the inner and outer rings 13 and 15, which have compound crowning shapes made up of arcs with a small radius of curvature, and logarithmic crowning shapes.
  • the central portion 27 of the rolling surface of the cylindrical roller 17 comes into contact with the raceway surface of the inner ring 13 or outer ring 15, reducing the surface roughness of the central portion 27 is expected to extend the bearing life. Furthermore, with this superfinishing method, different grinding stones can be used to process the crowning portion 25 and the central portion 27, so the type of grinding stone can be selected according to the desired roughness for each portion, allowing each portion to be superfinished under optimal conditions.
  • the machine is equipped with the above-mentioned bearing, which is advantageous in reducing the cost of the bearing.
  • a vehicle is equipped with the above-mentioned bearing, which is advantageous in reducing the cost of the bearing.
  • the bearing can be applied to, for example, bearings 900A and 900B that support the rotating shaft 963 of the motor 961 shown in Figure 17.
  • the motor 961 is a brushless motor and has a cylindrical center housing 965 and a generally disk-shaped front housing 967 that closes one open end of the center housing 965.
  • a freely rotatable rotating shaft 963 is supported inside the center housing 965 along its axis via bearings 900A and 900B located at the bottom of the front housing 967 and center housing 965.
  • a rotor 969 for driving the motor is provided around the rotating shaft 963, and a stator 971 is fixed to the inner surface of the center housing 965.
  • Motor 961 is generally mounted on a machine or vehicle and drives rotation of rotating shaft 963 supported by bearings 900A and 900B.
  • the bearings can be applied to machines with rotating parts and various manufacturing equipment. They can also be used in machines equipped with bearings (including manually powered machines) or vehicles. Examples of machines include hydroelectric, thermal, nuclear, and wind power generation equipment (applicable to bearings supporting the main shaft or rotating shaft of generators), as well as ball screw devices, screw devices, devices combining linear guide bearings with ball screws, actuators such as XY tables, various industrial machinery such as machine tools, home appliances, and household appliances.
  • Vehicles include bearings used in rotating parts of automobiles, motorcycles, railcars, and special vehicles.
  • a bearing of this configuration can be suitably used in any location where there is relative rotation, leading to improved product quality and reduced costs.
  • a method for superfinishing a roller bearing component comprising: the component has a central portion having a peripheral surface with a linear profile extending at least axially, and end portions having peripheral surfaces with crown profiles that transition from the linear profile; The method comprises: superfinishing the end with a first grinding wheel while rotating the part; and superfinishing the central portion with a second grinding wheel prepared separately from the first grinding wheel while rotating the part. Super finishing method.
  • (A3) The superfinishing method according to (A1), wherein the first grinding stone has an axial width that is smaller than an axial width of the end portion, and the superfinishing includes micro-vibrating the first grinding stone along the axial direction and traversing the first grinding stone along the axial direction.
  • (A4) The superfinishing method according to any one of (A1) to (A3), wherein the superfinishing includes pressing the first grinding stone against the end portion along a direction perpendicular to the axial direction of the component.
  • (A5) The superfinishing method according to any one of (A1) to (A4), wherein the contact portion of the first grinding stone has a concave profile that is inclined with respect to a pressing direction in which the first grinding stone is pressed against the end portion.
  • A6 The superfinishing method according to (A5), wherein at least a portion of the concave profile of the first grinding wheel is formed by wear.
  • the end portion includes a first end portion and a second end portion spaced apart from each other, The superfinishing method according to any one of (A1) to (A6), wherein the superfinishing includes substantially simultaneously machining the first end and the second end.
  • a method for manufacturing a roller bearing comprising manufacturing a roller bearing using the superfinishing method according to any one of (A1) to (A7).
  • a method for manufacturing a vehicle comprising: manufacturing a roller bearing using the manufacturing method according to (A8); and assembling a vehicle using the roller bearing.
  • a method for manufacturing a machine comprising: manufacturing a roller bearing using the manufacturing method according to (A8); and assembling a machine using the roller bearing.
  • An apparatus for superfinishing roller bearing components comprising: the component has a central portion having a peripheral surface with a linear profile extending at least axially, and end portions having peripheral surfaces with crown profiles that transition from the linear profile;
  • the device comprises: a drive unit that rotates the component; a first grinding wheel; a second grinding stone prepared separately from the first grinding stone; a mechanism for pressing the first grindstone and the second grindstone against the part; Equipped with The mechanism comprises: a first mode in which the end portion is superfinished with a first grinding stone; a second mode in which the central portion is superfinished by the second grindstone; Super finishing processing equipment.
  • (B4) The superfinishing method according to (B1), wherein the second grinding stone, having a grinding stone width equal to or greater than the axial width of the central portion formed on the surface, is brought into contact with the central portion that is driven to rotate around the rotation axis, and the second grinding stone is slightly vibrated in the axial direction to superfinish the central portion.
  • (B5) The superfinishing method according to (B1), in which the second grinding stone, having a grinding stone width narrower than the axial width of the central portion formed on the surface, is brought into contact with the central portion that is rotationally driven around the rotation axis, and the second grinding stone is traversed and slightly vibrated in the axial direction to superfinish the central portion.
  • (B6) The superfinishing method according to any one of (B1) to (B5), wherein the superfinishing is performed so that the processing area by the first grindstone and the processing area by the second grindstone overlap.
  • (B7) The superfinishing method according to any one of (B1) to (B6), wherein the crowning portion has a logarithmic crowning shape or a compound crowning shape.
  • (B8) A superfinishing method according to any one of (B1) to (B7), wherein the roller bearing is a tapered roller bearing or a cylindrical roller bearing.
  • (B9) A method for manufacturing a roller bearing using the superfinishing method according to any one of (B1) to (B8).
  • (B10) A method for manufacturing a vehicle equipped with a roller bearing manufactured using the superfinishing method according to any one of (B1) to (B8).
  • (B11) A method for manufacturing a machine equipped with a roller bearing manufactured using the superfinishing method according to any one of (B1) to (B8).
  • the first grindstone has a grindstone width equal to or greater than the axial width of the crowning portion formed on the surface
  • the crowning finishing portion is a rotation drive unit that rotates the surface about the axis of the roller when the surface is the rolling surface, or about the axis of the raceway ring when the surface is the raceway surface; a first pressure mechanism that presses the first grindstone against both axial ends of the surface; and a first grindstone micro-vibration mechanism that micro-vibrates the first grindstone in the axial direction.
  • the first grindstone has a grindstone width narrower than the axial width of the crowning portion formed on the surface
  • the crowning finishing portion is a rotation drive unit that rotates the surface about the axis of the roller when the surface is the rolling surface, or about the axis of the raceway ring when the surface is the raceway surface; a first pressure mechanism that presses the first grindstone against both axial ends of the surface; a first grindstone moving mechanism that traverses the first grindstone in the axial direction; and a first grindstone micro-vibration mechanism that micro-vibrates the first grindstone in the axial direction.
  • the second grindstone has a grindstone width equal to or greater than the axial width of the central portion formed on the surface
  • the central finishing section is a rotation drive unit that rotates the surface about the axis of the roller when the surface is the rolling surface, or about the axis of the raceway ring when the surface is the raceway surface; a second pressure mechanism that presses the second grindstone against the axial center of the surface; and a second grinding stone micro-vibration mechanism that micro-vibrates the second grinding stone in the axial direction.
  • the second grindstone has a grindstone width narrower than the axial width of the central portion formed on the surface
  • the central finishing section is a rotation drive unit that rotates the surface about the axis of the roller when the surface is the rolling surface, or about the axis of the raceway ring when the surface is the raceway surface; a second pressure mechanism that presses the second grindstone against the axial center of the surface; a second grindstone moving mechanism that traverses the second grindstone in the axial direction; and a second grinding stone micro-vibration mechanism that micro-vibrates the second grinding stone in the axial direction.

Landscapes

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Abstract

ころ軸受の部品(17)は、少なくとも軸方向に延在する直線プロファイルを有する周面を有する中央部(27)と、クラウンプロファイルを有する周面を有する端部(25)と、を有する。超仕上げ加工方法は、部品(17)を回転させながら、端部(25)を第1の砥石(31)により超仕上げ加工することと、部品(17)を回転させながら、中央部(27)を第1の砥石(31)とは別に用意された第2の砥石(33)により超仕上げ加工することと、を含む。

Description

超仕上げ加工方法、ころ軸受の製造方法、車両の製造方法、機械の製造方法及び超仕上げ加工装置
 本発明は、超仕上げ加工方法、ころ軸受の製造方法、車両の製造方法、機械の製造方法及び超仕上げ加工装置に関する。
 本願は、2024年1月22日に出願された特願2024-007501号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
 一般に、ころ軸受のころ(転動体)をインフィード方式(停止研磨)で超仕上げ加工するには、1対の駆動ローラの間にころを挟持させ、この状態で各駆動ローラを同一方向へ回転駆動してころを自転させる。そして、超仕上げ砥石をころ転動面の母線方向に振動させつつ所定圧力でころに押し付け、超仕上げ砥石をころ転動面の母線方向にトラバースさせる。また、ころ軸受のころは、ころと軌道輪の軌道面との間の接触の端部での応力集中により接触面圧が過大になることを防止するために、クラウニング形状が設けられることがある。クラウニング形状には、ころ転動面の母線形状が転動面の両端付近で、半径の小さい円弧となっている複合クラウニング形状、対数形状となっている対数クラウニング形状等がある。
 複合クラウニング形状、対数クラウニング形状を有するころを、上記の方法で超仕上げ加工する場合、砥石の損耗が不均一となり、砥石寿命が著しく小さくなることに加え、加工不十分、不均一な面粗さが問題となる。そこで、種々の超仕上げ加工が提案されている。
 例えば特許文献1には、軸方向中央部の大径円弧と軸方向端部の小径円弧とを有する複合クラウニング面を有するころ転動面(転送面)の超仕上げ加工方法が開示されている。この加工方法では、ころ転動面の軸方向全体の加工を行った後、転動面の軸方向中央部の大径円弧のみの別加工を行っている。また、特許文献1には、この加工方法では、前述の問題に対して軸方向端部の小径円弧においてトラバース動作を所定時間停止することで解決し、複合クラウニング形状、対数クラウニング形状であっても、大径円弧及び小径円弧のいずれにも均一な仕上げ面粗さが得られる、と記載されている。
特許第6517105号公報
 しかしながら、超仕上げ加工においては、加工サイクルの中で砥石が被加工面の形状に倣うように摩耗する。そのため、クラウニング形状を有するころの軸方向中央部の大径円弧と軸方向端部の小径円弧とを同じサイクルの中で加工する場合、砥石が倣う形状が加工位置によって大きく変化する。また、母線形状が大きく湾曲する軸方向端部の小径円弧では、砥石の形状が被加工面の形状に倣うまでに時間がかかるため、所望のクラウニング形状に至らずに加工不十分になりやすいという問題がある。また、上記のことは、ころの転動面に限らず、軌道輪の軌道面の加工についても同様の問題を生じる。
 本発明の態様は、加工面の形状が場所によって変化する場合でも、砥石の不均一な摩耗による寿命の低下を抑制しつつ、加工面を良好な表面粗さに短時間で効率よく超仕上げ加工できる超仕上げ加工方法、ころ軸受の製造方法、車両の製造方法、機械の製造方法及び超仕上げ加工装置を提供することを目的とする。また、本発明の態様は、製品品質の向上及び低コスト化に有利な技術を提供することを目的とする。
 本発明の一態様は、ころ軸受の部品を超仕上げ加工する方法であって、前記部品は、少なくとも軸方向に延在する直線プロファイルを有する周面を有する中央部と、前記直線プロファイルから遷移するクラウンプロファイルを有する周面を有する端部と、を有する。前記方法は、前記部品を回転させながら、前記端部を第1の砥石により超仕上げ加工することと、前記部品を回転させながら、前記中央部を前記第1の砥石とは別に用意された第2の砥石により超仕上げ加工することと、を含む。
 本発明の別の態様は、ころ軸受の製造方法であって、上記の超仕上げ加工方法を用いてころ軸受を製造する。
 本発明の別の態様は、車両の製造方法であって、上記の製造方法を用いてころ軸受を製造することと、前記ころ軸受を使って車両を組み立てることと、を備える。
 本発明の別の態様は、機械の製造方法であって、上記の製造方法を用いてころ軸受を製造することと、前記ころ軸受を使って機械を組み立てることと、を備える。
 本発明の別の態様は、ころ軸受の部品を超仕上げ加工する装置であって、前記部品は、少なくとも軸方向に延在する直線プロファイルを有する周面を有する中央部と、前記直線プロファイルから遷移するクラウンプロファイルを有する周面を有する端部と、を有する。前記装置は、前記部品を回転させる駆動部と、第1の砥石と、前記第1の砥石とは別に用意される第2の砥石と、前記第1の砥石及び前記第2の砥石を前記部品に押し付ける機構と、を備える。前記機構は、前記端部を第1の砥石により超仕上げ加工する第1モードと、前記中央部を前記第2の砥石により超仕上げ加工する第2モードと、を含む。
 本発明の態様によれば、加工面の形状が場所によって変化する場合でも、砥石の不均一な摩耗による寿命の低下を抑制しつつ、加工面を良好な表面粗さに短時間で効率よく超仕上げ加工できる。また、本発明の態様によれば、製品品質の向上や低コスト化に有利である。
図1は、円筒ころ軸受の要部断面図である。 図2は、円筒ころの部分側面図である。 図3は、円筒ころの転動面のクラウニング部と中央部とを超仕上げ加工する手順を模式的に示す工程説明図である。 図4は、超仕上げ加工装置の要部を模式的に示す概略構成図である。 図5は、クラウニング仕上げ部の構成を模式的に示す概略構成図である。 図6は、中央部仕上げ部の構成を模式的に示す概略構成図である。 図7は、クラウニング部を超仕上げ加工する様子(その1)を模式的に示す工程説明図である。 図8は、図7に示す超仕上げ加工の場合の第1の砥石の砥石形状がクラウニング部に倣う様子を示す説明図である。 図9は、クラウニング部を超仕上げ加工する様子(その2)を模式的に示す工程説明図である。 図10は、揺動機構を備えた砥石ホルダの概略構成図である。 図11は、中央部を超仕上げ加工する様子(その1)を模式的に示す工程説明図である。 図12は、中央部を超仕上げ加工する様子(その2)を模式的に示す工程説明図である。 図13は、揺動機構を備えた砥石ホルダの概略構成図である。 図14は、円筒ころの軌道輪である内輪又は外輪を超仕上げ加工する様子を模式的に示す工程説明図である。 図15は、円筒ころの軌道輪である内輪又は外輪を超仕上げ加工する様子を模式的に示す工程説明図である。 図16は、内輪の内輪軌道面を超仕上げ加工する様子を模式的に示す工程説明図である。 図17は、モータの概略断面図である。
 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。一実施形態において、ころ軸受は、円筒ころを有する円筒ころ軸受である。ころ軸受の種類はこれに限られない。他の実施形態において、ころ軸受は、針状ころ軸受、円すいころ軸受、自動調心ころ軸受等の他の形態であってもよく、ラジアル型、スラスト型のいずれもでもよい。
<ころ軸受>
 図1は、円筒ころ軸受11の要部断面図である。一実施形態において、円筒ころ軸受11は、外周面に内輪軌道面13aを有する内輪13と、内周面に外輪軌道面15aを有する外輪15と、内輪軌道面13aと外輪軌道面15aとの間に転動自在に配設される複数の円筒ころ(転動体)17と、複数の円筒ころ17を周方向に略等間隔に保持する保持器19と、を備える。内輪13の内輪軸方向の一端側には内輪鍔部21が設けられる。外輪15の外輪軸方向の両端側には一対の外輪鍔部23a,23bが設けられる。内輪軌道面13aと内輪鍔部21との間には逃げ溝13bが周方向にわたって形成される。外輪軌道面15aと外輪鍔部21aとの間、及び外輪軌道面15aと外輪鍔部21bとの間のそれぞれには、逃げ溝15bが周方向にわたって形成される。
 図2は、円筒ころ17の部分側面図である。一実施形態において、円筒ころ17は、軸方向の中央付近に位置する中央部27と、軸方向の端付近に位置する端部(クラウニング部、部分クラウニング部、クラウン部)25とを有する。中央部27は、少なくとも軸方向に延在する直線プロファイルを有する周面を有する。端部25は、中央部27の直線プロファイルから遷移するクラウンプロファイル(部分クラウンプロファイル)を有する周面を有する。中央部27の周面が少なくとも軸方向に延在する主直線プロファイルを有し、端部25の周面が主直線プロファイルに対して傾斜する傾斜プロファイルを有する。傾斜プロファイルは、曲線プロファイル(curved profile)及び/又は直線プロファイル(linear profile)を含む。円筒ころ17において、中央部27の周面17aは、円筒ころ17の回転軸であるころ軸の軸方向中央部に軸方向に沿って形成される。一例において、端部25の周面は、一対の第1クラウニング面(第1クラウン面、第1部分クラウン面)17bと、一対の第2クラウニング面(第2クラウン面、第2部分クラウン面)17cと、を含む。第1クラウニング面17bは、周面17aの軸方向外端部から軸方向両外側に向かって形成される。第2クラウニング面17cは、第1クラウニング面17bの軸方向外端部からそれぞれ更にころ軸方向外側に向かって形成される。この例において、円筒ころ17は、曲率及び/又はプロファイルが互いに異なる複数のクラウンプロファイルが軸方向に並び及び/又は組み合わされた複合クラウンプロファイル(複合クラウニング形状)を有する。例えば、端部25の周面は、中央部27の周面17aの両脇に複数種の曲率半径を有するクラウニング面17b、17cが形成された複合クラウニング形状を有する。必要に応じて、円筒ころ17のころ軸方向両縁部には面取部17dがそれぞれ形成され得る。円筒ころ17の周面17aと第1クラウニング面17bとの境界部分(遷移領域)は、それぞれ滑らかな連続した曲面(遷移面)に加工され得る。
 なお、図2に示すクラウニングの形状は、実際の曲率よりも誇張して表されており、以下の説明で用いる図面についても同様に、クラウニングの形状は誇張した曲率で表されている。以下の説明では、ころの軸方向(中心軸に沿った方向、ころ軸方向、回転軸方向)を「軸方向」ともいう。
 一例において、クラウニング形状(クラウンプロファイル)は、対数クラウニング形状(クラウンプロファイルが対数的な曲率やプロファイルに従っている形状)を有することができる。例えば、上記した複合クラウニング形状は、対数クラウニングの形状に近似させるように、第1クラウニング面17bの軸方向に沿う曲率半径R1が、第2クラウニング面17cの軸方向に沿う曲率半径R2よりも大きく設定される。また、第1クラウニング面17bと第2クラウニング面17cとの境界における、軸方向に沿う接線がそれぞれ一致するように、第1クラウニング面17bの曲率半径R1の中心位置P1、及び第2クラウニング面17cの曲率半径R2の中心位置P2がそれぞれ設定されてもよい。例えば、図2に示すように、第1クラウニング面17bの曲率半径R1の中心位置P1は、円筒ころ17の軸方向及び径方向の中心P0を通る軸方向直交線Lp上に設けられる。第2クラウニング面17cの曲率半径R2の中心位置P2は、第1クラウニング面17bの曲率半径R1の中心位置P1と、第1クラウニング面17bと第2クラウニング面17cとの境界点(交点)P3と、を結ぶ線上に設けてもよい。
 一例において、円筒ころ17は周面17a、第1クラウニング面17b及び第2クラウニング面17cを有し、これらクラウニング面の曲率半径は2段階に変化する。この場合、その面形状を対数クラウニングの形状に近づけられる。その結果、転動体としての転がり接触の機能(高耐荷重性)が高められる。なお、上記では2段階に変化する例であるが、これ以外にも、3段階以上に変化する構成、連続して変化する構成であってもよい。また、第1クラウニング面17b及び第2クラウニング面17cは、円筒ころ17の軸方向断面形状の転動面が連続した対数関数で表される対数クラウニングの形状であってもよい。なお、ここでいう対数クラウニング形状及び複合クラウニング形状は、特に限定されない。例えば、円筒ころ17のころ有効長さ端部でのドロップ量Dと、クラウニング形状の部分(クラウニング部)の軸方向長さLとの比D/Lが、ドロップ量Dの比較的小さい場合には0.001以上、0.002以下、ドロップ量Dが比較的大きい場合には0.005以上、ドロップ量Dが上記の中間である場合には0.002以上、0.005以下、のように分類される。上記数値は一例であって、これに限定されない。
 なお、円筒ころ軸受11において、内輪軌道面13a及び/又は外輪軌道面15aが、フルクラウニング形状(フルクラウンプロファイル)、又は部分クラウニング形状(部分クラウンプロファイル)を有してもよい。一例において、フルクラウニング形状は、軸方向の断面が全体的に緩やかな円弧(クラウンプロファイル)を有する形状、異なる複数の円弧が組み合わされた形状を有する断面形状、又はストレート形状を実質的に含まない断面形状等を有する。一例において、部分クラウニング形状は、直線状(直線プロファイル)と円弧状(クラウンプロファイル)等を組み合わせた形状を有する。以下の説明では、第1クラウニング面17bと第2クラウニング面17cとを、纏めてクラウニング部ともいう。
<超仕上げ加工の手順の概略>
 次に、円筒ころ軸受11のころの周面(転動面)を超仕上げ加工する手順、及び円筒ころ軸受11が備える軌道輪の周面(軌道面)を超仕上げ加工する手順について説明する。まず、円筒ころ17の転動面を超仕上げ加工する手順について説明する。
 図3は、円筒ころ17の転動面を超仕上げ加工する手順を模式的に示す工程説明図である。図3は、円筒ころ17にクラウニング形状を形成した後の状態を示している。円筒ころ17は、軸方向の中央付近に位置する中央部(平坦部)27と、軸方向の端付近に位置する端部(クラウニング部、部分的クラウニング部)25とを有する。中央部27は、少なくとも軸方向に延在する直線プロファイルを有する周面を有する。端部25は、中央部27の直線プロファイルから遷移するクラウンプロファイル(部分クラウンプロファイル)を有する周面を有する。端部25は、円筒ころ17(転動面(外周面))の軸方向両端にそれぞれ形成されている。中央部27は、転動面の軸方向中央に配置され、その両端部が一対の端部25に接続されている。中央部27の軸方向に沿った断面が少なくとも軸方向に延在する直線プロファイルを有する。
 上記した端部25と中央部27とは、それぞれ別々に用意された第1の砥石31と第2の砥石33を用いて超仕上げ加工される。超仕上げ加工工程は、円筒ころ17を回転させながら、端部25を第1の砥石31により超仕上げ加工することと、円筒ころ17を回転させながら、中央部27を第1の砥石31とは別に用意された第2の砥石33により超仕上げ加工することと、を含む。概略的には、円筒ころ17は、転動面の軸回りに回転駆動させながら、端部25が第1の砥石31により超仕上げ加工され、その後、中央部27が第1の砥石31とは異なる第2の砥石33により超仕上げ加工される。
 第1の砥石31は、円筒ころ17の軸方向両端の表面に押し当てられる。超仕上げ加工は、端部(クラウニング部)25に対して第1の砥石31を円筒ころ17の軸方向に垂直な方向(押し付け方向)に沿って押し付けることを含む。第1の砥石31の接触部(接触面)31aが円筒ころ17の端部25に接触する。接触部31aは、押し付け方向に対して傾斜した傾斜プロファイルを有することができる。第1の砥石31の傾斜プロファイル(凹プロファイル)の少なくとも一部は、損耗により形成されたものを含むことができる。第1の砥石31は、傾斜プロファイルを有する接触部(接触面)31aの少なくとも一部が軸方向と交差するように配置される。傾斜プロファイルは、円筒ころ17の軸方向及び押し付け方向を含む面に沿った断面において示されるプロファイルであり、円筒ころ17の軸方向に対する傾斜を有する。傾斜プロファイルは、円筒ころ17の軸方向の内方から外方に向かって徐々に、押し付け方向の前方に延びるような傾斜を有する。一例において、接触部31aの傾斜プロファイルは、凹プロファイルを有する。例えば、接触部31aの凹プロファイルは、端部25におけるクラウンプロファイルに少なくとも部分的に対応する。一例において、円筒ころ17の端部25は、互いに離間して配される一方の端部(第1端部)25と他方の端部(第2端部)25とを含む。超仕上げ加工は、第1端部25と第2端部25とを異なるタイミングで加工することを含む。あるいは、超仕上げ加工は、第1端部25と第2端部25とを実質的同時に加工することを含む。例えば、第1の砥石31は、互いに離間して配置される2つの砥石31、31を含むことができる。第1端部25に押し付けられる接触部31aの傾斜プロファイル(凹プロファイル)の向きは、第2端部25に押し付けられる接触部31aの傾斜プロファイル(凹プロファイル)の向きと異なる。2つの第1の砥石31、31は、接触部31a(接触部31aの傾斜プロファイル)の少なくとも一部が互いに向かい合うように配置されることができる。接触部(接触面)31aの少なくとも一部は、円筒ころ17の軸方向内方に向くように配置される。端部25の超仕上げ加工において、第1の砥石31に対して軸方向の微振動(矢印S)が付与される。一例において、第1の砥石31の砥石幅W1がクラウニング部25の軸方向幅Lcよりも短い場合は、第1の砥石31を軸方向にトラバースさせることで、端部25の全幅が加工される。第1の砥石31が端部25の軸幅(軸方向の長さ)に比べて小さい軸幅を有し、超仕上げ加工は、第1の砥石31を軸方向に沿って微振動させることと、第1の砥石31を軸方向に沿ってトラバースさせることと、を含む。第1の砥石31が端部25の軸幅(軸方向の長さ)に比べて大きい軸幅を有する場合、超仕上げ加工は、第1の砥石31を軸方向に沿って微振動させることを含む。
 第2の砥石33は、円筒ころ17の軸方向中央の表面に押し当てられ、軸方向に微振動(矢印S)が付与されることで中央部27を超仕上げ加工する。超仕上げ加工は、中央部27に対して第2の砥石33を、円筒ころ17の軸方向に垂直な方向に沿って押し付けることを含む。一例において、第2の砥石33の砥石幅W2が中央部27の軸方向幅Lfよりも短い場合は、第2の砥石33を軸方向にトラバース(矢印T)させることで、中央部27の全幅を加工する。ここでいう砥石幅W1,W2は、第1の砥石31,第2の砥石33がワークピースである円筒ころ17を研削するワークピース軸方向の幅を意味する。
 超仕上げ加工方法では、クラウニング部25と中央部27とを別々の砥石を用いて超仕上げ加工する。これによれば、特にクラウニング部25において、クラウニング部25の形状に砥石形状が倣うまで時間を要していたが、クラウニング部25専用の砥石で超仕上げ加工することで、その加工時間を大幅に短縮できる。つまり、クラウニング部25と中央部27とを共通の砥石で超仕上げ加工する場合、砥石形状を順次にクラウニング部25と中央部27とにそれぞれ適した形状にする必要があるが、双方の形状差が大きく、それぞれで砥石形状が倣うまでの時間が長くなる。その場合、砥石の摩耗が不均一となり、砥石寿命の低下が避けられない。また、加工時間が長くなるため、削りカス等による砥石の目詰まりが発生しやすくなる。
 一方、クラウニング部25と中央部27とを分けて加工することで、クラウニング部25を加工する第1の砥石31は、超仕上げ加工によってクラウニング部25の形状に倣った砥石形状のまま、次のワークピース(円筒ころ)の加工を開始できる。その場合、第1の砥石31の砥石形状が、既に次のワークピースの目標形状であるクラウニング部25の形状に沿った形状である。そのため、次のワークピースのクラウニング部25の形状への加工がスムーズに行える。その場合、砥石の不均一な摩耗が抑制される。また、1つの砥石をクラウニング部25と中央部27との間でトラバースさせる時間を削減でき、クラウニング部25の超仕上げ加工時間を短縮できる。
<超仕上げ加工装置>
 次に、上記した超仕上げ加工方法の手順を実施する超仕上げ加工装置の構成例を説明する。超仕上げ加工装置としては、ワークピースの形状、材質、サイズ等に応じて種々の形態が採用できる。ここで示す装置構成はあくまで一例であり、ワークピース及びその加工条件等に応じて適宜に変更が可能である。
 図4は、超仕上げ加工装置100の要部を模式的に示す概略構成図である。超仕上げ加工装置100は、ワークピース(円筒ころ)Wを、転動面の軸回りに回転させる一対のローラ35,35を有する回転駆動部(駆動部)37と、一対の第1の砥石31,31と、第1の砥石31,31とは別体に用意された第2の砥石33と、第1の砥石31及び第2の砥石33をワークピースWに押し付ける機構39、41と、を備える。機構39、41は、ワークピースWの端部を第1の砥石31、31により超仕上げ加工する第1モードと、ワークピースWの中央部を第2の砥石33により超仕上げ加工する第2モードと、を含む。機構39、41は、第1機構(クラウニング仕上げ部)39と、第2機構(中央部仕上げ部)41とを備える。クラウニング仕上げ部39は、一対の第1の砥石31,31によってワークピースWの軸方向両端のクラウニング部を超仕上げ加工する。中央部仕上げ部41は、第2の砥石33によってワークピースWの回転軸中央に中央部を超仕上げ加工する。第1の砥石31,31と第2の砥石33の粒度は、粗さが小さいほど軸受の寿命が延び、粗さが大きいほど生産性が高くなるので、種々の条件に応じて狙い粗さを設定すればよい。クラウニング仕上げ部39と中央部仕上げ部41とは、例えば、ローラ35,35と平行に配置されたレール43に沿って移動可能に支持される。これにより、いずれか一方がワークピースWの位置に移動し、いずれか他方が退避位置に移動することで、クラウニング仕上げ部39による加工と、中央部仕上げ部41による加工とを順次に実施できる。また、クラウニング仕上げ部39と中央部仕上げ部41が固定され、ワークピースWが移動する構成であってもよい。なお、図4において、砥石31、33の接触面は、ワークピースWの周面に沿った曲面を有するが、必ずしもこれに限定されない。
 図5は、クラウニング仕上げ部39の構成を模式的に示す概略構成図である。一対の第1の砥石31,31は、砥石ホルダ45に固定される。砥石ホルダ45は、スライドブロック47に支持され、スライドブロック47に固定された送り駆動部49によってワークピースWに向けた送り方向Dfへ移動可能となる。スライドブロック47は、ワークピースWの軸方向に移動可能にベース53に支持される。スライドブロック47が、ベース53に固定された加振部51によって軸方向に振動が付与されることで、一対の第1の砥石31,31が軸方向に微振動(矢印S)する。ベース53は、不図示の駆動源によってレール43に沿ったトラバース動作(矢印T)が可能となっている。
 つまり、砥石ホルダ45と送り駆動部49は第1の砥石31,31をワークピースに向けて加圧する第1加圧機構として機能し、スライドブロック47と加振部51は、第1の砥石31,31を軸方向に微振動させる第1砥石微振動機構として機能する。
 図6は、中央部仕上げ部41の構成を模式的に示す概略構成図である。中央部仕上げ部41は、クラウニング仕上げ部39と同様に、第2の砥石33を固定する砥石ホルダ55と、スライドブロック57と、送り駆動部59と、加振部61と、ベース63とを備える。この構成によって第2の砥石33の、送り方向Dfへの送りと、矢印Sの微振動と、矢印Tのトラバース動作とを可能にしている。
 また同様に、砥石ホルダ55と送り駆動部59は第2の砥石33をワークピースに向けて加圧する第2加圧機構として機能し、スライドブロック57と加振部61は、第2の砥石33を軸方向に微振動させる第2砥石微振動機構として機能する。
 不図示の駆動源によりベース53をレール43に沿ってトラバースさせる機構は第1砥石移動機構として機能する。ベース63をレール43に沿ってトラバースさせる機構は第2砥石移動機構として機能する。クラウニング仕上げ部39及び中央部仕上げ部41が固定される。ワークピースが移動する場合には、ワークピースを移動させる機構が第1砥石移動機構及び第2砥石移動機構として機能する。
 送り駆動部49,59、加振部51,61等の駆動機構(駆動源)は、ボールねじ機構、電磁式又は油圧式のアクチュエータ、エアシリンダ等の公知のものが利用可能であるが、各部の動作機構(駆動源)は特に限定されない。
<クラウニング部の超仕上げ加工>
 図7は、クラウニング部25を超仕上げ加工する様子(その1)を模式的に示す工程説明図である。図7に示す例では、第1の砥石31,31は、いずれもクラウニング部25の軸方向幅Lc以上の砥石幅W1を有している(Lc≦W1)。第1の砥石31,31は、砥石幅W1とクラウニング部25の軸方向幅Lcとの差によって、中央部27側となる内側と中央部27側の反対側になる外側とにはみ出すように砥石位置が設定される。この場合、円筒ころ17を軸回りに回転させながら、円筒ころ17のクラウニング部25に第1の砥石31,31を所定の荷重Pで加圧する。これとともに、第1の砥石31,31を、砥石ホルダ45(クラウニング仕上げ部39)の位置を停止させ、第1砥石微振動機構により軸方向(矢印S)に微振動させる。
 図8は、図7に示す超仕上げ加工の場合の第1の砥石31の砥石形状がクラウニング部25に倣う様子を示す説明図である。この場合、第1の砥石31の砥石幅W1は、クラウニング部23の軸方向幅Lcよりも広いため、クラウニング部25が砥石幅W1内に収まり、軸方向へのトラバース動作は不要又は縮小できる。このように、クラウニング部25は、円筒ころ17の回転と、第1の砥石31からの加圧及び第1の砥石31の微振動とによって超仕上げ加工される。
 この超仕上げ加工によれば、一対の第1の砥石31を把持する砥石ホルダ45と加振部51とが一体になって、第1の砥石31が軸方向に関して傾斜せずに微振動する。そのため、加工中の第1の砥石31の姿勢(砥石姿勢)が一定に維持され、砥石の偏摩耗が抑制される。
 図9は、クラウニング部25を超仕上げ加工する様子(その2)を模式的に示す工程説明図である。図9に示す例では、第1の砥石31,31は、いずれもクラウニング部25の軸方向幅Lcよりも狭い砥石幅W1を有している(Lc>W1)。その場合、円筒ころ17を軸回りに回転させながら、円筒ころ17のクラウニング部25に第1の砥石31,31を所定の荷重Pで加圧する。これとともに、前述した第1砥石移動機構によって第1の砥石31,31を軸方向にトラバースさせ、第1砥石微振動機構により軸方向(矢印S)に微振動させる。
 この超仕上げ加工において、一対の第1の砥石31を把持する砥石ホルダ45が加振部51と一体になり、第1の砥石31が軸方向に関して傾斜せずに微振動する。そのため、加工中の第1の砥石31の姿勢(砥石姿勢)が一定に維持され、砥石の極端な偏摩耗が抑制される。また、トラバース動作を伴う加工によって、クラウニング部25の表面上のある一点に作用する砥石の場所が一定でなく軸方向に変化する面積が大きくなるため、より滑らかに連続した加工面が得られる。なお、この場合には、砥石表面がクラウニング部25の表面形状に倣って損耗することで、所望のクラウニング形状が得られる。
 図10は、揺動機構を備えた砥石ホルダ45Aの概略構成図である。砥石ホルダ45Aは、第1の砥石31,31による円筒ころ17への加圧方向を、円筒ころ17の軸方向に沿って揺動(矢印R)させる揺動機構を備える。この揺動機構は、円筒ころ17の回転軸を通る軸断面において、ころ外周面の法線方向から所定角度傾斜させた方向からころ外周面を加圧するように、第1の砥石31,31の姿勢を変更する。
 揺動機構は、例えば、第1の砥石31,31を把持する砥石把持部65と、支持部67と、一対の圧縮ばね69,69とを備えた構成にできる。支持部67は、砥石把持部65を、一方の第1の砥石31の配置位置と、他方の第1の砥石31の配置位置との中間点にピボットPtが設けられ、ピボットPtを中心に砥石把持部65を支持する。一対の圧縮ばね69,69は、砥石把持部65と支持部67との間に設けられ、砥石把持部65を揺動ストロークの中立位置に付勢する。
 図7に示す砥石ホルダ45に代えて、上記した揺動機構を備えた砥石ホルダ45Aを設けた場合、第1の砥石31による加工位置が変化しても、砥石ホルダ45が揺動する。砥石31,31のころ外周面への押し当て方向が、ころ外周面の法線方向に近付き、これにより、砥石に求められる形状の変化が小さくできる。その結果、クラウニング部25を超仕上げ加工する際、局所的に砥石との接触が不十分となって加工不十分となる部位が発生することが防止される。つまり、加工状況に応じて砥石姿勢が自在に変化するため、クラウニング部25の全体に砥石がより確実、かつ均等に当たるようになり、より連続した加工面が得られる。
 さらに、図9に示す砥石ホルダ45に代えて、上記した揺動機構を備えた砥石ホルダ45Aを設けた場合、第1の砥石31,31のトラバース動作に伴って砥石姿勢を最適にできる。
<中央部の超仕上げ加工>
 図11は、中央部27を超仕上げ加工する様子(その1)を模式的に示す工程説明図である。図11に示す例では、第2の砥石33は、中央部27の軸方向幅Lf以上の砥石幅W2を有している(Lf≦W2)。第2の砥石33は、砥石幅W2と中央部27の軸方向幅Lfとの差によって、両端のクラウニング部25側にはみ出すように砥石位置が設定される。この場合、円筒ころ17を軸回りに回転させながら、円筒ころ17の中央部27に第2の砥石33を所定の荷重Pで加圧する。これとともに、第2の砥石33を、砥石ホルダ55(中央部仕上げ部41)の位置を停止させ、第2砥石微振動機構により軸方向(矢印S)に微振動させる。
 この場合、第2の砥石33の砥石幅W2は中央部27の軸方向幅Lfよりも広いため、中央部27が砥石幅W2内に収まり、軸方向へのトラバース動作を不要又は縮小できる。このように、円筒ころ17の回転と、第2の砥石33からの加圧及び第2の砥石33の微振動とによって中央部27が超仕上げ加工される。
 この超仕上げ加工によれば、第2の砥石33を把持する砥石ホルダ55と加振部61とが一体になって、第2の砥石33が軸方向に関して傾斜せずに微振動する。そのため、加工中の第2の砥石33の姿勢(砥石姿勢)が一定に維持され、砥石の偏摩耗が抑制される。
 図12は、中央部27を超仕上げ加工する様子(その2)を模式的に示す工程説明図である。図12に示す例では、第2の砥石33は、中央部27の軸方向幅Lfよりも狭い砥石幅W2を有している(Lf>W2)。その場合、円筒ころ17を軸回りに回転させながら、円筒ころ17の中央部27に第2の砥石33を所定の荷重Pで加圧する。これとともに、前述した第2砥石移動機構によって第2の砥石33を軸方向にトラバースさせ、第2砥石微振動機構により軸方向(矢印S)に微振動させる。
 この超仕上げ加工において、第2の砥石33を把持する砥石ホルダ55と加振部61とが一体になって、第2の砥石33が軸方向に関して傾斜せずに微振動する。そのため、加工中の第2の砥石33の姿勢(砥石姿勢)が一定に維持され、砥石の偏摩耗が抑制される。また、トラバース動作を伴う加工によって、中央部27の表面上のある一点に作用する砥石の場所が一定でなく軸方向に変化する面積が大きくなるため、より滑らかに連続した加工面が得られる。
 図13は、揺動機構を備えた砥石ホルダ55Aの概略構成図である。砥石ホルダ55Aは、第2の砥石33による円筒ころ17への加圧方向を、円筒ころ17の軸方向に沿って揺動(矢印R)させる揺動機構を備える。この揺動機構は、円筒ころ17の回転軸を通る軸断面において、ころ外周面の法線方向から所定角度傾斜させた方向からころ外周面を加圧するように、第2の砥石33の姿勢を変更する。
 揺動機構は、例えば、前述した図10に示す揺動機構における一対の第1の砥石31,31に代えて第2の砥石33を設けたこと以外は同様の構成にできる。
 図12に示す砥石ホルダ55に代えて、上記した揺動機構を備えた砥石ホルダ55Aを設けた場合、第2の砥石33による加工点が変化しても砥石に求められる形状の変化を小さくできる。これにより、中央部27を超仕上げ加工する際、加工状況に応じて砥石姿勢が自在に変化するため、中央部27の全体に砥石がより均等に当たるようになり、より連続した加工面が得られる。
 さらに、図13に示す砥石ホルダ45に代えて、上記した揺動機構を備えた砥石ホルダ55Aを設けた場合、第2の砥石33のトラバース動作に伴って砥石姿勢を最適にできる。
<軌道面の超仕上げ加工>
 上記した超仕上げ加工は、円筒ころ17の転動面が加工対象であったが、図1に示す円筒ころ軸受11の内輪軌道面13a、外輪軌道面15aについても同様に超仕上げ加工が可能である。
 図14、図15は、円筒ころの軌道輪である内輪13又は外輪15を超仕上げ加工する様子を模式的に示す工程説明図である。軌道輪を超仕上げ加工する場合、不図示のモータ等の回転駆動源に接続された円筒形状のバッキングプレート71を介して軌道輪を回転駆動する。つまり、図14に示すように、バッキングプレート71の環状の軸端部71aに軌道輪の一方の端面を当接させ、軌道輪をバッキングプレート71に押し付ける。これにより、バッキングプレート71からの回転駆動力を軌道輪に伝達する。軌道輪の押し付けは、例えば図15に示すように、軌道輪の他方の端面に、複数(図15には一例として2つ)のプレッシャーロール73の周面を押し当てて、軌道輪とバッキングプレート71とを押し当ててもよい。この場合、プレッシャーロール73は、不図示の付勢機構により軌道輪の他方の端面に押し付けられ、バッキングプレート71及び軌道輪の回転に従動して回転する。こうして、軌道輪は、バッキングプレート71と一体に回転自在となる。
 図16は、内輪13の内輪軌道面13aを超仕上げ加工する様子を模式的に示す工程説明図である。クラウニング仕上げ部39に設けた第1の砥石31を、バッキングプレート71に固定された内輪13の外周面に、径方向外側から内側に向けて所定の荷重で加圧しつつ、内輪13を回転駆動する。前述した円筒ころ17の場合と同様に、第1の砥石31を内輪軸方向に微振動させる。また、クラウニング部の内輪軸方向幅と第1の砥石31の砥石幅の大小に応じて内輪軸方向への第1の砥石31のトラバース動作を選択的に実施する。これにより、クラウニング部を超仕上げ加工する。中央部の超上げ加工は、内輪13の径方向外側から前述した円筒ころ17の場合と同様に、第2の砥石33を用いて実施する。
 図示は省略するが、外輪15の外輪軌道面15aの超仕上げ加工は、上記同様に実施できる。例えば、内輪13の内周面に径方向内側から外側に向けて第1の砥石31と第2の砥石33を押し当てる。また、外輪15を回転駆動しながら外輪軸方向の微振動、又は外輪軸方向の微振動及びトラバース動作を実施する。
 以上説明した各例におけるクラウニング部25と中央部27の超仕上げ加工は、それぞれの加工範囲を重複させるのがよい。すなわち、第1の砥石31と第2の砥石33の各加工範囲が重なり合うように砥石幅又はトラバース範囲を設定する。これにより、各加工範囲のつなぎ目の加工が不十分となることを解消するとともに、円筒ころの軸方向、軌道輪の幅方向に沿って連続した面粗さが得られる。
 また、上記した各超仕上げ加工は、円筒ころ17の転動面の端部、内輪13、外輪15の各軌道面における、母線形状が大きく湾曲する面、例えば、曲率半径の小さい円弧からなる複合クラウニング形状、対数形状となっている対数クラウニング形状等の加工に特に好適に適用できる。上記のような加工面形状が場所によって大きく変化する場合でも、砥石の不均一な摩耗による砥石寿命の低下を抑制しつつ、加工面を良好な連続した表面粗さに短時間で効率よく加工できる。
 これまでは1つの砥石をクラウニング部25と中央部27との間でトラバースさせて加工するのが一般的であったが、その加工に必要な時間を、2つの砥石を用いることで短縮又は撤廃できる。これにより、加工のサイクルタイムを短縮でき、生産性の大幅な向上が期待できる。
 さらに、円筒ころ17の転動面のうち中央部27は、内輪13又は外輪15の軌道面と接するため、中央部27の表面粗さを小さくすることで軸受寿命を伸ばすことが期待できる。そして、本超仕上げ加工方法では、クラウニング部25と中央部27との加工に使用する砥石を互いに異なるものにできるため、それぞれのねらい粗さに応じた砥石の種類を選定でき、これにより各部を最適な条件で超仕上げ加工できる。
 一実施形態において、機械は、上記の軸受を備え、これは、軸受の低コスト化に有利である。
 一実施形態において、車両は、上記の軸受を備え、これは、軸受の低コスト化に有利である。
 軸受は、例えば、図17に示すモータ961の回転軸963を支持する軸受900A、900B等に適用できる。
 図17において、モータ961は、ブラシレスモータであって、円筒形のセンタハウジング965と、このセンタハウジング965の一方の開口端部を閉塞する略円板状のフロントハウジング967とを有する。センタハウジング965の内側には、その軸心に沿って、フロントハウジング967及びセンタハウジング965の底部に配置された軸受900A、900Bを介して、回転自在な回転軸963が支持されている。回転軸963の周囲にはモータ駆動用のロータ969が設けられ、センタハウジング965の内周面にはステータ971が固定されている。
 モータ961は、一般に、機械や車両に搭載され、軸受900A、900Bにより支持された回転軸963を回転駆動する。
 軸受は、回転部を有する機械、及び各種製造装置に適用可能である。軸受は、軸受を備える機械(器械等の動力が手動であるものを含む)または、車両にも適用可能である。機械としては、例えば、水力、火力、原子力または風力等の発電設備(主軸や発電機の回転軸等を支持する軸受に適用可能)のほか、ボールねじ装置やねじ装置、直動案内軸受とボールねじとを組み合わせた装置やXYテーブル等のアクチュエータ、工作機械等の種々の産業機械、家電製品または住宅機器等の回転部分に使用される軸受への適用が可能である。また、車両としては、自動車、オートバイ、鉄道車両または特殊車両等の回転部分に使用される軸受への適用が可能である。また、ステアリングコラム、自在継手、中間ギア、ラックアンドピニオン、電動パワーステアリング装置、ウォーム減速機または、トルクセンサ等の操舵装置の回転部分に使用される軸受への適用、及びそれを備えた車両への適用も可能である。これにより得られた機械、車両等によれば、従来よりも低コストで、且つ、高品位な構成にできる。
 上記例は一例であって、軸受の適用例としては、相対回転する箇所であれば、本構成の軸受を好適に適用でき、製品品質の向上及び低コスト化につなげることができる。
 本発明の技術的範囲は実施形態に記載の範囲には限定されない。実施形態に、多様な変更または改良を加えることが可能である。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得る。また、説明した実施形態に限らず、これらの構成の任意の組み合わせでもよい。
 本開示は、以下のような構成及び/又は組み合わせを含む。
(A1)ころ軸受の部品を超仕上げ加工する方法であって、
 前記部品は、少なくとも軸方向に延在する直線プロファイルを有する周面を有する中央部と、前記直線プロファイルから遷移するクラウンプロファイルを有する周面を有する端部と、を有し、
 前記方法は、
 前記部品を回転させながら、前記端部を第1の砥石により超仕上げ加工することと、
 前記部品を回転させながら、前記中央部を前記第1の砥石とは別に用意された第2の砥石により超仕上げ加工することと、を含む、
 超仕上げ加工方法。
(A2) 前記第1の砥石は、前記端部の軸幅(axial width)に比べて大きい軸幅を有し、前記超仕上げ加工は、前記第1の砥石を前記軸方向に沿って微振動させることを含む、(A1)に記載の超仕上げ加工方法。
(A3) 前記第1の砥石は、前記端部の軸幅(axial width)に比べて小さい軸幅を有し、前記超仕上げ加工は、前記第1の砥石を前記軸方向に沿って微振動させることと、前記第1の砥石を前記軸方向に沿ってトラバースさせることと、を含む、(A1)に記載の超仕上げ加工方法。
(A4) 前記超仕上げ加工は、前記端部に対して前記第1の砥石を、前記部品の前記軸方向に垂直な方向に沿って押し付けることを含む、(A1)から(A3)のいずれかに記載の超仕上げ加工方法。
(A5) 前記第1の砥石の接触部は、前記端部に対して前記第1の砥石を押し付ける押し付け方向に対して傾斜した凹プロファイルを有する、(A1)から(A4)のいずれかに記載の超仕上げ加工方法。
(A6) 前記第1の砥石の前記凹プロファイルの少なくとも一部は、損耗により形成される、(A5)に記載の超仕上げ加工方法。
(A7) 前記端部は、互いに離間して配される第1端部と第2端部とを含み、
 前記超仕上げ加工は、前記第1端部と前記第2端部とを実質的同時に加工することを含む、(A1)から(A6)のいずれかに記載の超仕上げ加工方法。
(A8) (A1)から(A7)のいずれかに記載の超仕上げ加工方法を用いてころ軸受を製造する、ころ軸受の製造方法。
(A9) (A8)に記載の製造方法を用いてころ軸受を製造することと、前記ころ軸受を使って車両を組み立てることと、を備える、車両の製造方法。
(A10) (A8)に記載の製造方法を用いてころ軸受を製造することと、前記ころ軸受を使って機械を組み立てることと、を備える、機械の製造方法。
(A11) ころ軸受の部品を超仕上げ加工する装置であって、
 前記部品は、少なくとも軸方向に延在する直線プロファイルを有する周面を有する中央部と、前記直線プロファイルから遷移するクラウンプロファイルを有する周面を有する端部と、を有し、
 前記装置は、
  前記部品を回転させる駆動部と、
  第1の砥石と、
  前記第1の砥石とは別に用意される第2の砥石と、
  前記第1の砥石及び前記第2の砥石を前記部品に押し付ける機構と、
 を備え、
 前記機構は、
  前記端部を第1の砥石により超仕上げ加工する第1モードと、
  前記中央部を前記第2の砥石により超仕上げ加工する第2モードと、を含む、
 超仕上げ加工装置。
(B1) ころ軸受が備えるころの転動面又は前記ころ軸受が備える軌道輪の軌道面のいずれかの表面における、当該表面の回転軸方向両端に形成されたクラウニング部と、前記表面の回転軸方向中央に前記クラウニング部と接続されて軸方向に沿った断面が直線形状を有する中央部と、を超仕上げ加工する際に、
 前記表面を前記転動面又は前記軌道面の軸回りに回転駆動させながら、前記クラウニング部を第1の砥石により超仕上げ加工し、前記中央部を前記第1の砥石とは別に用意された第2の砥石により超仕上げ加工する、超仕上げ加工方法。
(B2) 前記表面に形成された前記クラウニング部の軸方向幅以上の砥石幅を有する前記第1の砥石を、前記回転軸回りに回転駆動される前記クラウニング部に接触させ、前記第1の砥石を前記軸方向へ微振動させて前記クラウニング部を超仕上げ加工する、(B1)に記載の超仕上げ加工方法。
(B3) 前記表面に形成された前記クラウニング部の軸方向幅よりも狭い砥石幅を有する前記第1の砥石を、前記回転軸回りに回転駆動された前記表面の軸方向両端に接触させ、前記第1の砥石を前記軸方向へトラバース及び微振動させることで、前記砥石を前記表面の形状に倣って損耗させて前記クラウニング部を超仕上げ加工する、(B1)に記載の超仕上げ加工方法。
(B4) 前記表面に形成された前記中央部の軸方向幅以上の砥石幅を有する前記第2の砥石を、前記回転軸回りに回転駆動される前記中央部に接触させ、前記第2の砥石を前記軸方向へ微振動させて前記中央部を超仕上げ加工する、(B1)に記載の超仕上げ加工方法。
(B5) 前記表面に形成された前記中央部の軸方向幅よりも狭い砥石幅を有する前記第2の砥石を、前記回転軸回りに回転駆動される前記中央部に接触させ、前記第2の砥石を前記軸方向へトラバース及び微振動させて前記中央部を超仕上げ加工する、(B1)に記載の超仕上げ加工方法。
(B6) 前記第1の砥石による加工領域と、前記第2の砥石による加工領域とが重なるように超仕上げ加工する、(B1)から(B5)のいずれか1つに記載の超仕上げ加工方法。
(B7) 前記クラウニング部は、対数クラウニング形状又は複合クラウニング形状である、(B1)から(B6)のいずれか1つに記載の超仕上げ加工方法。
(B8) 前記ころ軸受は、円すいころ軸受又は円筒ころ軸受である、(B1)から(B7)のいずれか1つに記載の超仕上げ加工方法。
(B9) (B1)から(B8)のいずれか1つに記載の超仕上げ加工方法を用いるころ軸受の製造方法。
(B10) (B1)から(B8)のいずれか1つに記載の超仕上げ加工方法を用いて製造されたころ軸受を備える車両の製造方法。
(B11) (B1)から(B8)のいずれか1つに記載の超仕上げ加工方法を用いて製造されたころ軸受を備える機械の製造方法。
(B12) ころ軸受が備えるころの転動面又は前記ころ軸受が備える軌道輪の軌道面のいずれかの表面を超仕上げ加工するための第1の砥石、及び前記第1の砥石とは別体の第2の砥石と、
 前記表面を前記転動面又は前記軌道面の軸回りに回転駆動させながら、前記表面の回転軸方向両端に形成されたクラウニング部を前記第1の砥石により超仕上げ加工するクラウニング仕上げ部と、
 前記表面を前記転動面又は前記軌道面の軸回りに回転駆動させながら、前記表面の回転軸中央に形成され、前記クラウニング部に接続される軸方向に沿った断面が直線形状を有する中央部を前記第2の砥石により超仕上げ加工する中央部仕上げ部と、を備える超仕上げ加工装置。
(B13) 前記第1の砥石は、前記表面に形成された前記クラウニング部の軸方向幅以上の砥石幅を有し、
 前記クラウニング仕上げ部は、
 前記表面が前記転動面の場合は前記ころの軸回り、前記表面が前記軌道面である場合は前記軌道輪の軸回りに前記表面を回転させる回転駆動部と、
 前記第1の砥石を前記表面の軸方向両端に加圧する第1加圧機構と、
 前記第1の砥石を前記軸方向へ微振動させる第1砥石微振動機構と、を備える(B12)に記載の超仕上げ加工装置。
(B14) 前記第1の砥石は、前記表面に形成された前記クラウニング部の軸方向幅よりも狭い砥石幅を有し、
 前記クラウニング仕上げ部は、
 前記表面が前記転動面の場合は前記ころの軸回り、前記表面が前記軌道面である場合は前記軌道輪の軸回りに前記表面を回転させる回転駆動部と、
 前記第1の砥石を前記表面の軸方向両端に加圧する第1加圧機構と、
 前記第1の砥石を前記軸方向へトラバースさせる第1砥石移動機構と、
 前記第1の砥石を前記軸方向へ微振動させる第1砥石微振動機構と、を備える(B12)に記載の超仕上げ加工装置。
(B15) 前記第2の砥石は、前記表面に形成された前記中央部の軸方向幅以上の砥石幅を有し、
 前記中央部仕上げ部は、
 前記表面が前記転動面の場合は前記ころの軸回り、前記表面が前記軌道面である場合は前記軌道輪の軸回りに前記表面を回転させる回転駆動部と、
 前記第2の砥石を前記表面の軸方向中央に加圧する第2加圧機構と、
 前記第2の砥石を前記軸方向へ微振動させる第2砥石微振動機構と、を備える(B12)に記載の超仕上げ加工装置。
(B16) 前記第2の砥石は、前記表面に形成された前記中央部の軸方向幅よりも狭い砥石幅を有し、
 前記中央部仕上げ部は、
 前記表面が前記転動面の場合は前記ころの軸回り、前記表面が前記軌道面である場合は前記軌道輪の軸回りに前記表面を回転させる回転駆動部と、
 前記第2の砥石を前記表面の軸方向中央に加圧する第2加圧機構と、
 前記第2の砥石を前記軸方向へトラバースさせる第2砥石移動機構と、
 前記第2の砥石を前記軸方向へ微振動させる第2砥石微振動機構と、を備える(B12)に記載の超仕上げ加工装置。
(B17) 前記第1の砥石が前記表面に加圧する方向を前記軸方向に沿って揺動させる揺動機構を備える、(B13)又は(B14)に記載の超仕上げ加工装置。
(B18) 前記第2の砥石が前記表面に加圧する方向を前記軸方向に沿って揺動させる揺動機構を備える、(B15)又は(B16)に記載の超仕上げ加工装置。
(B19) 前記クラウニング部は、対数クラウニング形状又は複合クラウニング形状である、(B12)から(B16)のいずれか1つに記載の超仕上げ加工装置。
 11 円筒ころ軸受
 13 内輪
 13a 内輪軌道面
 13b 逃げ溝
 15 外輪
 15a 外輪軌道面
 15b 逃げ溝
 17 円筒ころ(転動体)
 17a 周面
 17b 第1クラウニング面
 17c 第2クラウニング面
 17d 面取部
 19 保持器
 21 内輪鍔部
 23a,23b 外輪鍔部
 25 端部(クラウニング部)
 27 中央部
 31 第1の砥石
 33 第2の砥石
 35 ローラ
 37 回転駆動部
 39 クラウニング仕上げ部
 41 中央部仕上げ部
 43 レール
 45 砥石ホルダ
 47 スライドブロック
 49 送り駆動部
 51 加振部
 53 ベース
 55 砥石ホルダ
 57 スライドブロック
 59 送り駆動部
 61 加振部
 63 ベース
 65 砥石把持部
 67 支持部
 69 圧縮ばね
 71 バッキングプレート
 100 超仕上げ加工装置

Claims (11)

  1.  ころ軸受の部品を超仕上げ加工する方法であって、
     前記部品は、少なくとも軸方向に延在する直線プロファイルを有する周面を有する中央部と、前記直線プロファイルから遷移するクラウンプロファイルを有する周面を有する端部と、を有し、
     前記方法は、
     前記部品を回転させながら、前記端部を第1の砥石により超仕上げ加工することと、
     前記部品を回転させながら、前記中央部を前記第1の砥石とは別に用意された第2の砥石により超仕上げ加工することと、を含む、
     超仕上げ加工方法。
  2.  前記第1の砥石は、前記端部の軸幅に比べて大きい軸幅を有し、
     前記超仕上げ加工は、前記第1の砥石を前記軸方向に沿って微振動させることを含む、
     請求項1に記載の超仕上げ加工方法。
  3.  前記第1の砥石は、前記端部の軸幅に比べて小さい軸幅を有し、
     前記超仕上げ加工は、前記第1の砥石を前記軸方向に沿って微振動させることと、前記第1の砥石を前記軸方向に沿ってトラバースさせることと、を含む、
     請求項1に記載の超仕上げ加工方法。
  4.  前記超仕上げ加工は、前記端部に対して前記第1の砥石を、前記部品の前記軸方向に垂直な方向に沿って押し付けることを含む、
     請求項1から3のいずれかに記載の超仕上げ加工方法。
  5.  前記第1の砥石の接触部は、前記端部に対して前記第1の砥石を押し付ける押し付け方向に対して傾斜した凹プロファイルを有する、
     請求項1から4のいずれかに記載の超仕上げ加工方法。
  6.  前記第1の砥石の前記凹プロファイルの少なくとも一部は、損耗により形成される、
     請求項5に記載の超仕上げ加工方法。
  7.  前記端部は、互いに離間して配される第1端部と第2端部とを含み、
     前記超仕上げ加工は、前記第1端部と前記第2端部とを実質的同時に加工することを含む、
     請求項1から6のいずれかに記載の超仕上げ加工方法。
  8.  請求項1から7のいずれかに記載の超仕上げ加工方法を用いてころ軸受を製造する、ころ軸受の製造方法。
  9.  請求項8に記載の製造方法を用いてころ軸受を製造することと、
     前記ころ軸受を使って車両を組み立てることと、
     を備える、車両の製造方法。
  10.  請求項8に記載の製造方法を用いてころ軸受を製造することと、
     前記ころ軸受を使って機械を組み立てることと、
     を備える、機械の製造方法。
  11.  ころ軸受の部品を超仕上げ加工する装置であって、
     前記部品は、少なくとも軸方向に延在する直線プロファイルを有する周面を有する中央部と、前記直線プロファイルから遷移するクラウンプロファイルを有する周面を有する端部と、を有し、
     前記装置は、
      前記部品を回転させる駆動部と、
      第1の砥石と、
      前記第1の砥石とは別に用意される第2の砥石と、
      前記第1の砥石及び前記第2の砥石を前記部品に押し付ける機構と、
     を備え、
     前記機構は、
      前記端部を第1の砥石により超仕上げ加工する第1モードと、
      前記中央部を前記第2の砥石により超仕上げ加工する第2モードと、を含む、
     超仕上げ加工装置。
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