特開 2022-134545 軸受の組立装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022134545

(43)【公開日】2022-09-15

(54)【発明の名称】軸受の組立装置

(51)【国際特許分類】

   B23P 21/00 20060101AFI20220908BHJP

   F16C 43/06 20060101ALI20220908BHJP

   F16C 19/06 20060101ALI20220908BHJP

【ＦＩ】

B23P21/00 306A

F16C43/06

F16C19/06

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021033725

(22)【出願日】2021-03-03

(71)【出願人】

【識別番号】519283370

【氏名又は名称】協同電磁機工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003041

【氏名又は名称】特許業務法人安田岡本特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】鮫島 弘

【テーマコード（参考）】

3C030

3J117

3J701

【Ｆターム（参考）】

3C030CA12

3J117HA03

3J117HA04

3J701AA02

3J701AA32

3J701AA42

3J701AA62

3J701DA09

3J701FA01

3J701FA46

(57)【要約】

【課題】転動体などを傷つけることなく軸受の外輪体、内輪体、転動体を嵌め込む。
【解決手段】本発明の軸受の組立装置１は、外輪体３、内輪体４、転動体５を有する軸受２に対して、これらを加熱により嵌め合わせるものであって、嵌め合わせ前の軸受２を水平方向に案内する搬送手段６と、搬送手段６の搬送面６ａに下方に向かって凹状となるように形成されて、搬送手段６によって搬送されてきた軸受２を収容する軸受収容部７と、搬送手段６の搬送面６ａに位置する軸受２を下方に移動させて軸受収容部７に押し入れる押入手段８と、軸受収容部７に収容された軸受２に対して、外輪体３のみを誘導加熱して熱膨張させる加熱手段９と、を備えており、押入手段８は、加熱手段９により加熱された外輪体３に対して、内輪体４及び転動体５を回転させながら押し込むことで、軸受２を嵌め合わせ状態とする構成とされている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

環状に形成された外輪体と、前記外輪体よりも小径の環状に形成された内輪体と、前記外輪体と内輪体との間に配備されて、内輪体に対する外輪体の相対回動を許容する複数の転動体と、を有する軸受に対して、前記外輪体、内輪体、及び転動体を加熱により嵌め合わせる軸受の組立装置であって、
前記嵌め合わせ前の軸受を水平方向に案内する搬送手段と、
前記搬送手段の搬送面に下方に向かって凹状となるように形成されて、前記搬送手段によって搬送されてきた前記軸受を収容する軸受収容部と、
前記搬送手段の搬送面に位置する軸受を下方に移動させて前記軸受収容部に押し入れる押入手段と、
前記軸受収容部に収容された軸受に対して、前記外輪体のみを誘導加熱して熱膨張させる加熱手段と、
を備えており、
前記押入手段は、前記加熱手段により加熱された外輪体に対して、前記内輪体及び転動体を回転させながら押し込むことで、前記軸受を嵌め合わせ状態とする構成とされている
ことを特徴とする軸受の組立装置。

【請求項2】

前記押入手段は、
前記軸受の上側に接触する押さえ面を備えた押動部材と、
前記押動部材を下方に向かって押し下げる押動シャフトと、
前記押動シャフトを回転させる回転手段と、
を備えていることを特徴とする請求項１に記載の軸受の組立装置。

【請求項3】

前記押動部材の押さえ面が、前記搬送面に対して傾斜している
ことを特徴とする請求項２に記載の軸受の組立装置。

【請求項4】

前記回転手段に、前記押動シャフトの軸心から離れた部分を接線方向に押動するシリンダが用いられている
ことを特徴とする請求項２または３に記載の軸受の組立装置。

【請求項5】

前記加熱手段は、低周波を用いた誘導加熱で加熱を行う構成とされている
ことを特徴とする請求項１～４のいずれかに記載の軸受の組立装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、加熱により外輪体を熱膨張させて、外輪体、転動体、及び内輪体の３部材を嵌め合わせて軸受を組み立てる軸受の組立装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来から、軸受は、自動車などに代表されるさまざまな機械や製造設備などで用いられている。これらの軸受は、原則として外輪体、転動体、及び内輪体の３部材を有しており、外輪体と内輪体との隙間に転動体を配設することで、内輪体に対する外輪体の回転を許容する構成となっている。
ところで、一般的な軸受では、外輪体と内輪体との間に転動体がわずかなクリアランスで嵌め入れられており、これにより外輪体と内輪体との隙間から転動体が脱落することを防止している。つまり、外輪体と内輪体との隙間に転動体を強引に嵌め入れようとしても、転動体を隙間に嵌め入れることは物理的に難しい。そのため、３つの部材の中で外輪体のみを加熱して熱膨張させることで、軸受を嵌め合わせる組立装置が開発されている。

【0003】

例えば、特許文献１には、ベアリング外輪の内周に転動体を組み込む転動体組付装置であって、外輪を位置決めして着座せしめる外輪着座台と、該外輪着座台の上方にて外輪着座台とは相互に回動自在に配設された転動体供給機構と、前記外輪着座台および前記転動体供給機構のうちの少なくとも一方を回動せしめる回動駆動手段とを備え、前記転動体供給機構は、その内部に上下方向に設けられて所定数の転動体を収容すると共に底部外側にベアリング外輪の内周に向かう開口部を有する転動体収容部と、前記開口部に遊嵌して設けられて一回転ごとに前記転動体収容部内の転動体を一ケずつ順次開口部から外輪の内周へ押し込む偏心カムを備えると共に該偏心カムを回動せしめる回動駆動手段を有していることを特徴とするベアリングの嵌込機構が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】実開平１－１３８５３１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、特許文献１のベアリングの嵌込機構では、外輪体を加熱して熱膨張させることで、外輪体と内輪体との隙間を広げ、転動体を嵌め入れる構成となっている。しかし、軸受の種類によっては熱膨張のみでは外輪体と内輪体との隙間が十分に広がらない場合もあり、また昨今は外輪体と内輪体との隙間に設計上余裕がない軸受も増えており、熱膨張のみではベアリングの嵌込が困難となる場合も増えている。

【0006】

そこで、従来の軸受の組立装置では、加熱後に部材同士の間に力を加えつつ軸受を強制的に嵌め入れることも行われている。しかし、このような強制的に嵌め入れを行うと、転動体などに傷が入り、軸受から異音が発生する原因となったり、軸受の組み立ての歩留まりを低下させたりする原因となるため好ましくない。
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、転動体などを傷つけることなくスムーズな嵌め込みが可能となる軸受の組立装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するため、本発明の軸受の組立装置は以下の技術的手段を講じている。
即ち、本発明の軸受の組立装置は、環状に形成された外輪体と、前記外輪体よりも小径の環状に形成された内輪体と、前記外輪体と内輪体との間に配備されて、内輪体に対する外輪体の相対回動を許容する複数の転動体と、を有する軸受に対して、前記外輪体、内輪体、及び転動体を加熱により嵌め合わせる軸受の組立装置であって、前記嵌め合わせ前の軸受を水平方向に案内する搬送手段と、前記搬送手段の搬送面に下方に向かって凹状となるように形成されて、前記搬送手段によって搬送されてきた前記軸受を収容する軸受収容部と、前記搬送手段の搬送面に位置する軸受を下方に移動させて前記軸受収容部に押し入れる押入手段と、前記軸受収容部に収容された軸受に対して、前記外輪体のみを誘導加熱
して熱膨張させる加熱手段と、を備えており、前記押入手段は、前記加熱手段により加熱された外輪体に対して、前記内輪体及び転動体を回転させながら押し込むことで、前記軸受を嵌め合わせ状態とする構成とされていることを特徴とする。

【0008】

なお、好ましくは、前記押入手段は、前記軸受の上側に接触する押さえ面を備えた押動部材と、前記押動部材を下方に向かって押し下げる押動シャフトと、前記押動シャフトを回転させる回転手段と、を備えているとよい。
なお、好ましくは、前記押動部材の押さえ面が、前記搬送面に対して傾斜しているとよい。

【0009】

なお、好ましくは、前記回転手段に、前記押動シャフトの軸心から離れた部分を接線方向に押動するシリンダが用いられているとよい。
なお、好ましくは、前記加熱手段は、低周波を用いた誘導加熱で加熱を行う構成とされているとよい。

【発明の効果】

【0010】

本発明の軸受の組立装置によれば、転動体などを傷つけることなくスムーズな嵌め込みが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本実施形態の組立装置を備えた軸受組立装置を示した図である。

【図2】本実施形態の組立装置の正面図である。

【図3】本実施形態の組立装置の右側面図である。

【図4】図３のＡ―Ａ線断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明の組立装置１の実施形態を、図面に基づき詳しく説明する。
図１は、本実施形態の組立装置１を模式的に示したものである。
図１に示すように、本実施形態の組立装置１は、環状に形成された外輪体３と、外輪体３よりも小径の環状に形成された内輪体４と、外輪体３と内輪体４との間に配備される複数の転動体５と、の３つの部材を嵌め合わせて軸受２の組み立てを行うものである。この３つの部材を嵌め合わせは外輪体３を加熱して熱膨張させ、外輪体３と内輪体４との間のクリアランスを拡大し、拡大したクリアランスに転動体５を嵌め入れることで行うことができる。このような加熱を用いた軸受２の嵌め合わせは「焼嵌」という。つまり、本実施形態の組立装置１は、外輪体３、内輪体４、転動体５を焼嵌により嵌め合わせる装置となっている。

【0013】

ここで、本実施形態の組立装置１で組み立てられる（焼き嵌めされる）軸受２について説明する。
軸受２は、金属などで環状に形成された外輪体３を備えている。この外輪体３の内周面は、転動体５が転動しやすいように外周側に向かって凹状に凹んだ形状などに形成されており、転動体５の転動を可能とする外側の軌道輪とされている。

【0014】

内輪体４は、外輪体３よりも小径の環状に、外輪体３と同様な金属などで形成されている。内輪体４は、環状に形成された外輪体３の回転軸心に対して同軸状に配備されている。この外輪体３の外周面は、転動体５が転動しやすいように内周側に向かって凹状に凹んだ形状などに形成されており、転動体５の転動を可能とする内側の軌道輪とされている。
転動体５は、外輪体３の内周面と、内輪体４の外周面との双方に接触しつつ回動する部材であり、外輪体３と内輪体４とが互いに反対方向に回動することを許容する部材である。この転動体５には、大きく分けると球形に形成された「玉」と、円筒状に形成された「ころ」とがあり、上述した外輪体３と内輪体４との間の環状軌道に沿って回転自在に配備されている。なお、本実施形態の軸受２は玉の転動体５を用いたものとなっている。

【0015】

また、転動体５は、外輪体３や内輪体４の回転軸心の回りを囲むように複数設けられるものとなっており、転動体５同士が所定の位置関係を保って転動するように保持器などを用いて相互の位置関係を規制する構成とされている。
ところで、上述した軸受２は、外輪体３と内輪体４との隙間に、転動体５の転動を許容する程度の僅かな隙間をあけて複数の転動体５を配備する構造となっている。そのため、
外輪体３と内輪体４との隙間に転動体５や保持器などを押し入れようとしても、そのままで転動体５や保持器を嵌め入れることは物理的に難しい。転動体５や保持器を力任せに強嵌させることもできるが、軸受２に傷が入ってしまう可能性が高く、軸受２組み立ての歩留まりを低下させる原因となる。

【0016】

そこで、上述した組立装置１では、転動体５を構成部材のうち、外輪体３のみを加熱して熱膨張させ、内輪体４や転動体５などを嵌め込めるようにしている。
つまり、この組立装置１で嵌め合わされる軸受２、言い換えれば「嵌め合わせ前の軸受２」は、外輪体３の中央に形成された円形の孔の上に、転動体５、内輪体４、場合によっては保持器がただ載せられただけになっている。その上で、外輪体３のみを加熱して熱膨張させ、嵌め入れを可能としている。

【0017】

次に、本実施形態の組立装置１について詳しく説明する。
図１に示すように、本実施形態の組立装置１は、嵌め合わせ前の軸受２を水平方向に案内する搬送手段６と、搬送手段６の搬送面６ａよりも下方に向かって凹状となるように形成されて、搬送手段６によって搬送されてきた軸受２を収容する軸受収容部７と、搬送手段６の搬送面６ａに位置する軸受２を下方に移動させて軸受収容部７に押し入れる押入手段８と、軸受収容部７に収容された軸受２に対して、外輪体３のみを誘導加熱して熱膨張させる加熱手段９と、を備えている。

【0018】

つまり、本実施形態の組立装置１は、上述した嵌め合わせ前の軸受２を搬送手段６により搬入し、加熱して嵌め合わした後、各部材が相互に回転可能に嵌合した組み立て後の軸受２（嵌め合わせ後の軸受２）を搬出するものとなっている。
搬送手段６は、嵌め合わせ前の軸受２を水平方向に案内するものであり、本実施形態の場合であればベルトコンベアが用いられている。このベルトコンベアは、設備の外側（図例では右外側）に設けられた入側ローラ１０と、軸受収容部７に近い側（図例では装置の中央側）に配備された出側ローラ１１と、これら２本のローラ間に架け渡されたコンベアベルト１２と、を有している。入側ローラ１０及び出側ローラ１１は、いずれも水平方向を向く軸回りに回転可能とされている。また、搬送手段６の上側に配備されたコンベアベルト１２は水平方向に向かって張り渡されており、水平な搬送面６ａに沿って嵌め合わせ前の軸受２を搬送可能とされている。

【0019】

軸受収容部７は、搬送手段６の搬送面６ａよりも下方に形成された部分であり、搬送手段６で搬送されていた軸受２を収容する部分である。軸受収容部７は、上方に向かって開口する有底円筒状に形成されており、押入手段８により下方に移動されてきた軸受２を受け入れて収容可能となっている。また、軸受収容部７の周囲には、軸受２の外輪体３のみを加熱する加熱手段９が配備されている。

【0020】

図２及び図３に示すように、押入手段８は、搬送手段６により搬送され、搬送面６ａの上に位置する軸受２を下方に移動させて軸受収容部７に押し入れるものである。押入手段８は、軸受２の上側に接触する押さえ面１３を備えた押動部材１４と、押動部材１４を下方に向かって押し下げる押動シャフト１５と、押動シャフト１５を回転させる回転手段１６と、を備えている。

【0021】

具体的には、押動部材１４は軸受２を押さえやすいように厚みのある略円盤状に形成された部材であり、下面が軸受２の上側に接触する押さえ面１３となっている。押動シャフト１５は、油圧や空気圧などの作動圧で作動するアクチュエータ、あるいは電動シリンダなどであり、押動部材１４を上下方向に移動可能としている。
なお、回転手段１６については、後ほど詳しく説明する。

【0022】

加熱手段９は、誘導加熱により軸受２の外輪体３を加熱するものである。本実施形態の場合、加熱手段９には、低周波加熱装置が用いられる。具体的には、加熱手段９は、有底円筒状に形成された軸受収容部７の周囲に、被覆電線を巻回状に有している。また、加熱手段９は、0Hz～400Hzの低周波電流を出力するインバータ（図示略）を有しており、インバータにより商用電源から大きな出力を得ることを可能としている。

【0023】

ところで、本発明の組立装置１は、加熱手段９により加熱された外輪体３に対して、内輪体４及び転動体５を回転させながら押し込むことを特徴としており、上述した押入手段
８に、押動部材１４及び押動シャフト１５に加え回転手段１６が設けられることを特徴としている。
次に、本発明の特徴である押入手段８及び回転手段１６について、詳しく説明する。

【0024】

図２～図４に示すように、上述した押動シャフト１５の上部には、上下方向を向く軸回りに押動シャフト１５を回転自在に支持する回転支持部材１７が設けられている。この回転支持部材１７は、本実施形態の場合はラジアルボールベアリングである。つまり、回転支持部材１７であるラジアルボールベアリングの内筒体１７ａが組立装置１側（組立装置１の支持フレーム１８側）に固定され、外筒体１７ｂが押動シャフト１５側に固定されている。このようなラジアルボールベアリングを用いることで、組立装置１の支持フレーム１８に対して、押動シャフト１５は上下方向を向く軸回りに回転自在に支持される。

【0025】

回転手段１６は、上述した回転支持部材１７により回転自在に支持された押動シャフト１５に設けられて、押動シャフト１５を支持フレーム１８に対して正逆切り替え自在に回動させる部材であり、本実施形態の場合は電動又は油圧式のシリンダが用いられている。
具体的には、ラジアルボールベアリング（回転支持部材１７）の下側の押動シャフト１５には、押動シャフト１５と一体に回動可能なピニオンギヤ１９が設けられており、ピニオンギヤ１９の側方には直線状のラックギヤ２０を有するスライド部材２１が設けられていて、押動シャフト１５のピニオンギヤ１９と、スライド部材２１のラックギヤ２０とが噛み合った状態となっている。

【0026】

つまり、スライド部材２１を水平方向の一方に向かって移動させると、ラックギヤ２０と噛み合ったピニオンギヤ１９が回転し、押動シャフト１５が上下方向を向く軸回りに回転する。一方、スライド部材２１を水平方向の他方に向かって移動させると、押動シャフト１５が上下方向を向く軸回りに逆方向に向かって回転する。このようにして、上述した回転手段１６では、スライド部材２１の水平移動を変換して、押動シャフト１５を回転させるラックアンドピニオン機構が用いられている。

【0027】

一方、回転手段１６（シリンダ）は、ラジアルボールベアリングの上側に取り付けられた、支持フレーム１８から水平方向に伸びる板状の固定フレーム２２に、水平方向に伸縮自在に設けられている。具体的には、上述した固定フレーム２２にはＬ字状に曲げられた固定金具２３が設けられており、固定金具２３を介して回転手段１６が固定フレーム２２に固定されている。また、回転手段１６であるシリンダには、水平方向に伸縮する伸縮シャフト１６ａが設けられており、伸縮シャフト１６ａの先端は連結金具２４を介して前記したスライド部材２１に連結されている。そして、この連結金具２４は、固定フレーム２２に水平方向に沿うように形成された案内孔２５に、水平方向に移動可能に嵌め込まれている。

【0028】

図２に詳しく示すように、上述した押動シャフト１５の下側に設けられた押動部材１４には、軸受２の上側に接触する押さえ面１３が形成されている。この押さえ面１３は、軸受２の搬送方向に沿って移動するにつれて上方に傾く傾斜状に形成されている。つまり、押さえ面１３のうち、搬送方向の元側に近い部分は軸受２側に強く当り、先側に近い部分ほど軸受２側に対する当りが弱くなる。

【0029】

そのため、回転手段１６であるシリンダの伸縮シャフト１６ａが水平方向の一方向に伸縮すると、伸縮シャフト１６ａの先端に連結金具２４を介して連結されたスライド部材２１も一方向に移動し、ラックアンドピニオン機構を介して押動シャフト１５が一方向に回転する。そうすると、押動シャフト１５の下端に取り付けられた押動部材１４も一方向に回転する。ここで、押動部材１４の下面に形成された押さえ面１３は搬送方向の元側に近い部分ほど軸受２側に強く当る構成になっているため、押動部材１４が回転すると軸受２側に対する当りが強い部分も回転し、ちょうど押さえ面１３が軸受２を回し入れるように動作するため、内輪体４及び転動体５を回転させながらスムーズに押し込むことが可能となる。

【0030】

上述した軸受２の組立装置１では、加熱手段９により加熱された外輪体３に対して内輪体４及び転動体５を回転させながら押し込む押入手段８に、押動部材１４及び押動シャフト１５に加え回転手段１６が設けられているため、内輪体４及び転動体５を回転させなが
らスムーズに押し込むことが可能となる。そのため、熱膨張のみでは嵌め込みが不十分な場合であっても、転動体５などを傷つけることなく嵌め込むことが可能となる
なお、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。特に、今回開示された実施形態において、明示的に開示されていない事項、例えば、搬送速度、嵌め込みの力、誘導加熱の電圧、電流、周波数と言った運転条件や操業条件、各種パラメータ、さらには構成物の寸法、重量、体積などは、当業者が通常実施する範囲を逸脱するものではなく、通常の当業者であれば、容易に想定することが可能な値を採用している。

【符号の説明】

【0031】

１ 軸受の組立装置
２ 軸受
３ 外輪体
４ 内輪体
５ 転動体
６ 搬送手段
６ａ 搬送手段の搬送面
７ 軸受収容部
８ 押入手段
９ 加熱手段
１０ 入側ローラ
１１ 出側ローラ
１２ コンベアベルト
１３ 押さえ面
１４ 押動部材
１５ 押動シャフト
１６ 回転手段
１７ 回転支持部材
１７ａ 回転支持部材（ラジアルボールベアリング）の内筒体
１７ｂ 回転支持部材（ラジアルボールベアリング）の外筒体
１８ 組立装置の支持フレーム
１９ ピニオンギヤ
２０ ラックギヤ
２１ スライド部材
２２ 固定フレーム
２３ 固定金具
２４ 連結金具
２５ 案内孔

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】