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(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】P2023112992
(43)【公開日】2023-08-15
(54)【発明の名称】軸受用リング部材の製造方法
(51)【国際特許分類】
   B21D 53/10 20060101AFI20230807BHJP
   B21K 1/04 20060101ALI20230807BHJP
   F16C 33/64 20060101ALI20230807BHJP
【FI】
B21D53/10 Z
B21K1/04
F16C33/64
【審査請求】未請求
【請求項の数】11
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2022015064
(22)【出願日】2022-02-02
(71)【出願人】
【識別番号】000004204
【氏名又は名称】日本精工株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100088155
【弁理士】
【氏名又は名称】長谷川 芳樹
(74)【代理人】
【識別番号】100113435
【弁理士】
【氏名又は名称】黒木 義樹
(74)【代理人】
【識別番号】100140442
【弁理士】
【氏名又は名称】柴山 健一
(74)【代理人】
【識別番号】100177910
【弁理士】
【氏名又は名称】木津 正晴
(72)【発明者】
【氏名】萩原 信行
(72)【発明者】
【氏名】手塚 謙二
【テーマコード(参考)】
3J701
4E087
【Fターム(参考)】
3J701AA01
3J701BA53
3J701BA54
3J701BA56
3J701BA63
3J701DA09
3J701EA02
3J701FA44
4E087AA10
4E087BA19
4E087CA11
4E087DA05
4E087EC01
4E087HA43
4E087HB08
(57)【要約】
【課題】ワーク部材の反転加工を良好に行うことができる軸受用リング部材の製造方法を提供する。
【解決手段】軸受用リング部材の製造方法は、円環状のワーク本体部11を有するワーク部材10を、軸方向における第1側S1に配置されたパンチと、第1側S1とは反対側の第2側S2に配置されたダイスとによって挟み込み、ワーク本体部11が円筒状となるようにワーク部材10を変形させる反転工程を備える。反転工程は、ワーク部材10とダイスとの間に滑りが発生していない状態でパンチ及びダイスによってワーク部材を変形させる第1工程と、ワーク部材10とダイスとの間に滑りが発生している状態でパンチ及びダイスによってワーク部材を変形させる第2工程と、をこの順に含む。
【選択図】図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
円環状のワーク本体部を有するワーク部材を、軸方向における第1側に配置されたパンチと、前記第1側とは反対側の第2側に配置されたダイスとによって挟み込み、前記ワーク本体部が円筒状となるように前記ワーク部材を変形させる反転工程を備え、
前記反転工程は、
前記ワーク部材と前記ダイスとの間に滑りが発生していない状態でパンチ及びダイスによって前記ワーク部材を変形させる第1工程と、
前記ワーク部材と前記ダイスとの間に滑りが発生している状態でパンチ及びダイスによって前記ワーク部材を変形させる第2工程と、をこの順に含む、軸受用リング部材の製造方法。
【請求項2】
前記第1工程において前記ワーク部材に作用する曲げモーメントは、式(1)により算出される前記ワーク本体部の限界曲げモーメントの予測値Mよりも小さい、請求項1に記載の軸受用リング部材の製造方法。
【数1】

前記式(1)において、Wは、前記ワーク本体部の幅であり、tは、前記ワーク本体部の厚さであり、Yは、前記ワーク本体部の降伏応力である。
【請求項3】
前記第2工程では、前記第1工程で用いられる前記ダイスである第1ダイスとは異なる第2ダイスが用いられる、請求項1又は2に記載の軸受用リング部材の製造方法。
【請求項4】
前記第1ダイスは、円弧状に形成された第1ダイスR面を有し、
前記第2ダイスは、円弧状に形成された第2ダイスR面と、前記第2ダイスR面の前記第2側に形成され、軸方向に対して傾斜した傾斜面と、を有し、
前記第1工程では、前記第1ダイスR面が前記ワーク部材に接触し、
前記第2工程では、前記第2ダイスR面が前記ワーク部材に接触した後に、前記傾斜面が前記ワーク部材に接触する、請求項3に記載の軸受用リング部材の製造方法。
【請求項5】
前記第1ダイスは、円柱状に形成された第1ダイス本体部を有し、
前記第2ダイスは、円柱状に形成された第2ダイス本体部を有し、
前記第1工程では、前記ワーク部材がパンチと前記第1ダイス本体部とによって挟み込まれ、
前記第2工程では、前記ワーク部材がパンチと前記第2ダイス本体部とによって挟み込まれ、
前記第2ダイス本体部の直径は、前記第1ダイス本体部の直径よりも小さい、請求項3に記載の軸受用リング部材の製造方法。
【請求項6】
前記第1工程では、前記ワーク部材の表面が前記第1側及び前記第2側の一方を向いた状態で前記ワーク部材がパンチと前記第1ダイスとによって挟み込まれ、
前記第2工程では、前記ワーク部材の前記表面が前記第1側及び前記第2側の他方を向いた状態で前記ワーク部材がパンチと前記第2ダイスとによって挟み込まれる、請求項3に記載の軸受用リング部材の製造方法。
【請求項7】
前記第2ダイスにおける前記第2工程において前記ワーク部材に接触する第2接触面の表面粗さは、前記第1ダイスにおける前記第1工程において前記ワーク部材に接触する第1接触面の表面粗さよりも小さい、請求項3に記載の軸受用リング部材の製造方法。
【請求項8】
前記第2ダイスにおける前記第2工程において前記ワーク部材に接触する第2接触面のロックウェルCスケール硬さは、前記第1ダイスにおける前記第1工程において前記ワーク部材に接触する第1接触面のロックウェルCスケール硬さよりも大きい、請求項3に記載の軸受用リング部材の製造方法。
【請求項9】
前記第2工程では、押し部材によって前記ワーク部材を径方向に沿ってパンチの側へ押しながら、前記ワーク部材をパンチとダイスとによって挟み込む、請求項1又は2に記載の軸受用リング部材の製造方法。
【請求項10】
前記第2工程では、引掛部を有する引掛パンチを用い、前記引掛部を前記ワーク部材に引っ掛けて、前記ワーク部材を前記引掛パンチとダイスとによって挟み込む、請求項1又は2に記載の軸受用リング部材の製造方法。
【請求項11】
前記ワーク部材は、前記ワーク本体部における径方向の内縁から軸方向の一方側に延在する内側フランジ部と、前記ワーク本体部における径方向の外縁から軸方向の前記一方側に延在する外側フランジ部と、を更に有する、請求項1~10のいずれか一項に記載の軸受用リング部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、軸受用リング部材の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献1には、軸受の内輪又は外輪の製造に用いられるリング部材の製造方法が記載されている。この製造方法では、円環状のワーク部材をパンチとダイスとによって挟み込んで断面の方向を90度変化させる反転加工を施す工程を経て、リング部材が形成される。特許文献2~5にも、同様の反転加工により軸受用のリング部材を形成する点が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2006-341255号公報
【特許文献2】特開2006-090407号公報
【特許文献3】特開2006-097809号公報
【特許文献4】特開2006-123003号公報
【特許文献5】特開2020-022987号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上述したような製造方法では、ワーク部材の形状によっては反転加工を良好に行うことが難しくなる場合がある。そのような場合の例として、例えば、ワーク部材の厚さが小さい場合、ワーク部材の直径又は幅が大きい場合、或いはワーク部材がフランジ部を有している場合等が挙げられる。
【0005】
そこで、本発明は、ワーク部材の反転加工を良好に行うことができる軸受用リング部材の製造方法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】
【0006】
本発明の軸受用リング部材の製造方法は、円環状のワーク本体部を有するワーク部材を、軸方向における第1側に配置されたパンチと、第1側とは反対側の第2側に配置されたダイスとによって挟み込み、ワーク本体部が円筒状となるようにワーク部材を変形させる反転工程を備え、反転工程は、ワーク部材とダイスとの間に滑りが発生していない状態でパンチ及びダイスによってワーク部材を変形させる第1工程と、ワーク部材とダイスとの間に滑りが発生している状態でパンチ及びダイスによってワーク部材を変形させる第2工程と、をこの順に含む。
【0007】
この軸受用リング部材の製造方法では、反転工程が、ワーク部材とダイスとの間に滑りが発生していない状態でパンチ及びダイスによってワーク部材を変形させる第1工程と、ワーク部材とダイスとの間に滑りが発生している状態でパンチ及びダイスによってワーク部材を変形させる第2工程と、を含んでいる。これにより、第1工程では、ワーク部材とダイスとの間に滑りが発生しないため、ワーク部材を良好に立ち上がらせることができる。また、第2工程では、ワーク部材がダイス上を滑るため、例えばワーク部材が曲がってしまうといった意図しない変形が生じてしまうことを抑制することができる。よって、この軸受用リング部材の製造方法によれば、ワーク部材の反転加工を良好に行うことができる。
【0008】
第1工程においてワーク部材に作用する曲げモーメントは、式(1)により算出されるワーク本体部の限界曲げモーメントの予測値Mよりも小さくてもよい。この場合、第1工程においてワーク部材とダイスとの間に滑りが発生せず、ワーク部材を良好に立ち上がらせることができる。
【数1】

式(1)において、Wは、ワーク本体部の幅であり、tは、ワーク本体部の厚さであり、Yは、ワーク本体部の降伏応力である。
【0009】
第2工程では、第1工程で用いられるダイスである第1ダイスとは異なる第2ダイスが用いられてもよい。この場合、第1工程と第2工程とで異なるダイスを用いることで、上述したような良好な反転加工を実現することができる。
【0010】
第1ダイスは、円弧状に形成された第1ダイスR面を有し、第2ダイスは、円弧状に形成された第2ダイスR面と、第2ダイスR面の第2側に形成され、軸方向に対して傾斜した傾斜面と、を有し、第1工程では、第1ダイスR面がワーク部材に接触し、第2工程では、第2ダイスR面がワーク部材に接触した後に、傾斜面がワーク部材に接触してもよい。この場合、第2工程においてワーク部材に傾斜面上を滑らせることができ、上述したような良好な反転加工を実現することができる。
【0011】
第1ダイスは、円柱状に形成された第1ダイス本体部を有し、第2ダイスは、円柱状に形成された第2ダイス本体部を有し、第1工程では、ワーク部材がパンチと第1ダイス本体部とによって挟み込まれ、第2工程では、ワーク部材がパンチと第2ダイス本体部とによって挟み込まれ、第2ダイス本体部の直径は、第1ダイス本体部の直径よりも小さくてもよい。この場合、第2工程においてワーク部材が第2ダイス上を滑りやすくなり、上述したような良好な反転加工を実現することができる。
【0012】
第1工程では、ワーク部材の表面が第1側及び第2側の一方を向いた状態でワーク部材がパンチと第1ダイスとによって挟み込まれ、第2工程では、ワーク部材の表面が第1側及び第2側の他方を向いた状態でワーク部材がパンチと第2ダイスとによって挟み込まれてもよい。この場合にも、上述したような良好な反転加工を実現することができる。
【0013】
第2ダイスにおける第2工程においてワーク部材に接触する第2接触面の表面粗さは、第1ダイスにおける第1工程においてワーク部材に接触する第1接触面の表面粗さよりも小さくてもよい。この場合、第2工程においてワーク部材が第2ダイス上を滑りやすくなり、上述したような良好な反転加工を実現することができる。
【0014】
第2ダイスにおける第2工程においてワーク部材に接触する第2接触面のロックウェルCスケール硬さは、第1ダイスにおける第1工程においてワーク部材に接触する第1接触面のロックウェルCスケール硬さよりも大きくてもよい。この場合、第2工程においてワーク部材が第2ダイス上を滑りやすくなり、上述したような良好な反転加工を実現することができる。
【0015】
第2工程では、押し部材によってワーク部材を径方向に沿ってパンチの側へ押しながら、ワーク部材をパンチとダイスとによって挟み込んでもよい。この場合、第2工程においてワーク部材がダイス上を滑りやすくなり、上述したような良好な反転加工を実現することができる。
【0016】
第2工程では、引掛部を有する引掛パンチを用い、引掛部をワーク部材に引っ掛けて、ワーク部材を引掛パンチとダイスとによって挟み込んでもよい。この場合、第2工程においてワーク部材がダイス上を滑りやすくなり、上述したような良好な反転加工を実現することができる。
【0017】
ワーク部材は、ワーク本体部における径方向の内縁から軸方向の一方側に延在する内側フランジ部と、ワーク本体部における径方向の外縁から軸方向の一方側に延在する外側フランジ部と、を更に有していてもよい。ワーク部材がこのような形状を有している場合、反転加工を良好に行うことが難しくなるおそれがあるが、この軸受用リング部材の製造方法によれば、そのような場合でも、ワーク部材の反転加工を良好に行うことができる。
【発明の効果】
【0018】
本発明によれば、ワーク部材の反転加工を良好に行うことができる軸受用リング部材の製造方法を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0019】
図1】(a)及び(b)は、反転工程の第1工程を説明するための断面図である。
図2】(a)及び(b)は、反転工程の第2工程を説明するための断面図である。
図3】反転工程においてワーク部材に作用する曲げモーメントの例を示すグラフである。
図4】(a)~(d)は、第1変形例の第1工程及び第2工程を説明するための断面図である。
図5】(a)~(d)は、第2変形例の第1工程及び第2工程を説明するための断面図である。
図6】(a)~(d)は、第3変形例及び第4変形例の第1工程及び第2工程を説明するための断面図である。
図7】(a)及び(b)は、第5変形例の第2工程を説明するための断面図である。
図8】(a)及び(b)は、第6変形例の第2工程を説明するための断面図である。
図9】(a)及び(b)は、第7変形例の第2工程を説明するための断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0020】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の説明において、同一又は相当要素には同一符号を用い、重複する説明を省略する。
【0021】
実施形態に係る軸受用リング部材の製造方法では、図1及び図2に示されるように、ワーク部材10から軸受用のリング部材20が製造される。図1及び図2には、ワーク部材10及びリング部材20の軸方向(中心軸CLに平行な方向)と平行な断面が示されている。この例では、ワーク部材10及びリング部材20は、略コ字状(U字状)の断面形状を有している。
【0022】
リング部材20は、例えば軸受の内輪として用いられ得る内輪用リング部材である。製造されたリング部材20自体が内輪として用いられてもよいし、リング部材20に更なる加工が施されることで内輪が製造されてもよい。リング部材20が適用される軸受は、任意の軸受であってよく、例えばニードル軸受、円筒ころ軸受、円錐ころ軸受、玉軸受等であってよい。
【0023】
リング部材20は、本体部21と、一対のフランジ部22,23と、を有している。本体部21は、円筒状に形成されており、径方向の外側を向いた円筒状の軌道面21aを有している。一方のフランジ部22は、本体部21における軸方向の第1側S1(図2中の上側)の端部から径方向の外側に延在しており、他方のフランジ部23は、本体部21における第2側(第1側S1とは反対側)S2の端部から径方向の外側に延在している。各フランジ部22,23は、例えば略円環板状に形成されている。
【0024】
ワーク部材10は、ワーク本体部11と、内側フランジ部12と、外側フランジ部13と、を有している。ワーク本体部11は、円環板状に形成されており、リング部材20の軌道面21aとなる表面11aを有している。この例では、表面11aは、円環状の平坦面である。内側フランジ部12は、ワーク本体部11における径方向の内縁から軸方向の一方側(図1中の上側)に延在しており、外側フランジ部13は、ワーク本体部11における径方向の外縁から軸方向の当該一方側に延在している。すなわち、内側フランジ部12及び外側フランジ部13は、ワーク本体部11から同一の側に突出している。内側フランジ部12及び外側フランジ部13の各々は、例えば略円筒状に形成されている。
【0025】
実施形態の軸受用リング部材の製造方法は、パンチとダイスとによってワーク部材10を挟み込み、ワーク本体部11が円筒状となるようにワーク部材10を変形させる反転工程を備えている。反転工程によりワーク部材10の断面の方向が90度変化して円環板状のワーク本体部11が円筒状となり、リング部材20が形成される。反転工程は、ワーク部材10を初期形状から所定の中間形状まで変形させる第1工程(図1)と、ワーク部材10を中間形状から最終形状まで変形させる第2工程(図2)と、を含んでいる。
【0026】
図1に示されるように、第1工程では、第1パンチ30A及び第1ダイス40Aが用いられる。第1パンチ30A及び第1ダイス40Aは、互いに共通の中心軸CLを有しており、第1パンチ30A及び第1ダイス40Aの各々は、径方向に関して一様な断面形状を有している。
【0027】
第1パンチ30Aは、第1パンチ本体部31Aと、第1パンチ突出部32Aと、を有している。第1パンチ本体部31Aは、軸方向に平行な軸線を有する略円筒状に形成されている。第1パンチ本体部31Aにおける第2側S2の内縁部には、第1パンチR面35Aが形成されている。第1パンチR面35Aは、第1パンチ本体部31Aにおける第2側S2の角部が丸められることにより形成された湾曲面であり、軸方向に平行な断面(図1)において円弧状に形成されている。第1パンチ突出部32Aは、第1パンチ本体部31Aの第1側S1に形成されており、第1パンチ本体部31Aから径方向の内側に突出している。第1パンチ突出部32Aは、例えば円筒状に形成されている。
【0028】
第1ダイス40Aは、第1ダイス本体部41Aと、第1ダイス突出部42Aと、を有している。第1ダイス本体部41Aは、軸方向に平行な軸線を有する略円柱状に形成されている。第1ダイス本体部41Aにおける第1側S1の外縁部には、第1ダイスR面45Aが形成されている。第1ダイスR面45Aは、第1ダイス本体部41Aにおける第1側S1の角部が丸められることにより形成された湾曲面であり、軸方向に平行な断面(図1)において円弧状に形成されている。第1ダイス突出部42Aは、第1ダイス本体部41Aの第2側S2に形成されており、第1ダイス本体部41Aから径方向の外側に突出している。第1ダイス突出部42Aは、例えば円筒状に形成されている。なお、本明細書において、第1パンチ本体部31Aが円筒状であり、第1ダイス本体部41Aが円柱状であるとは、第1ダイス本体部41Aが第1パンチ本体部31Aとの間で径方向の内側からワーク部材10を挟み込むように略円柱状に形成されていることを意味し、第1ダイス本体部41Aが例えば図1に示されるように中心軸CL上に中空部分を有する場合を含む。この点は第2ダイス本体部41Bについても同様である。
【0029】
図2に示されるように、第2工程では、第2パンチ30B及び第2ダイス40Bが用いられる。第2パンチ30B及び第2ダイス40Bは、互いに共通の中心軸CLを有しており、第2パンチ30B及び第2ダイス40Bの各々は、径方向に関して一様な断面形状を有している。この例では、第2パンチ30Bは第1パンチ30Aと同一であり、第2ダイス40Bは第1ダイス40Aとは異なる。第2パンチ30Bは、第1パンチ本体部31Aと同一の第2パンチ本体部31Bと、第1パンチ突出部32Aと同一の第2パンチ突出部32Bと、を有している。第2パンチ本体部31Bは、第1パンチR面35Aに対応する第2パンチR面35Bを有している。
【0030】
第2ダイス40Bは、第2ダイス本体部41Bと、第2ダイス突出部42Bと、を有している。第2ダイス本体部41Bは、軸方向に平行な軸線を有する略円柱状に形成されている。第2ダイス本体部41Bは、傾斜面46を有している点を除いて、第1ダイス本体部41Aと同様に構成されている。すなわち、第2ダイス本体部41Bは、第2ダイスR面45Bと、傾斜面46と、を有している。第2ダイスR面45Bは、第2ダイス本体部41Bにおける第1側S1の外縁部に形成されている。第2ダイスR面45Bは、第2ダイス本体部41Bにおける第1側S1の角部が丸められることにより形成された湾曲面であり、軸方向に平行な断面(図2)において円弧状に形成されている。
【0031】
傾斜面(テーパ面)46は、第2ダイスR面45Bの第2側S2に形成されている。傾斜面46は、第2側S2に向かうほど中心軸CLから離れるように、軸方向に対して傾斜している。第2ダイス突出部42Bは、第2ダイス本体部41Bの第2側S2に形成されており、第2ダイス本体部41Bから径方向の外側に突出している。第2ダイス突出部42Bは、例えば第1ダイス突出部42Aと同一の円筒状に形成されている。
【0032】
反転工程では、まず、図1に示されるように、第1パンチ30Aと第1ダイス40Aとによってワーク部材10を挟み込み、径方向の外側に向かって立ち上がるようにワーク部材10を変形させる(第1工程)。第1工程の開始時には、第1パンチ30Aは、第1ダイス40Aに対して第1側S1に配置されており、第1ダイス40Aは、第1パンチ30Aに対して第2側S2に配置されている(図1(a))。そして、第1パンチ30Aを軸方向に沿って移動(下降)させて第1ダイス40Aに近づけることにより、第1パンチ30と第1ダイス40Aとによってワーク部材10が挟み込まれ、ワーク部材10が径方向の外側に向かって立ち上がるように変形する(図1(b))。第1工程では、第1パンチR面35A及び第1ダイスR面45Aがワーク部材10に接触する。第1工程では、ワーク部材10の表面11aが第1側S1を向いた状態で、ワーク部材10が第1パンチ本体部31Aと第1ダイス本体部41Aとによって挟み込まれる。
【0033】
第1工程では、ワーク部材10と第1ダイス40A(第1ダイスR面45A)との間に滑りが発生していない状態で、第1パンチ30A及び第1ダイス40Aによってワーク部材10が変形させられる。これにより、ワーク部材10を良好に立ち上がらせることができる。滑りが発生するか否かは、以下に説明するワーク部材10の限界曲げモーメントの予測値Mを用いて判断することができる。
【0034】
第1工程においてワーク部材10に作用する曲げモーメント(最大曲げモーメント)が、下記式(2)により算出されるワーク部材10の限界曲げモーメントの予測値Mよりも小さい場合、ワーク部材10と第1ダイス40Aとの間に滑りが発生せず、第1工程においてワーク部材10が第1ダイス40A上を滑ることなく立ち上がる。
【数2】

上記式(2)において、Wは、ワーク本体部11の幅であり、tは、ワーク本体部11の厚さであり、Yは、ワーク部材10の降伏応力である。ワーク本体部11の幅とは、この例では、径方向における内側フランジ部12の内縁と外側フランジ部13の外縁との間の長さである。降伏応力は、材料に塑性変形が生じるかどうかの境界となる応力であり、降伏応力よりも大きい応力が作用すると材料は塑性変形し、降伏応力よりも小さい応力が作用すると材料は弾性変形する。式(2)は、例えば工藤英明著、「基礎機械工学全書 3 塑性学」、森北出版株式会社、1968年5月15日第1版1刷発行、1995年3月3日第1版18刷発行に記載されている。ワーク部材10に作用する曲げモーメントは、例えば、反転工程におけるワーク部材10(ワーク本体部11)の幅の変化量からワーク部材10に発生する歪みを算出し、歪みから応力を算出し、応力からエネルギーを算出し、エネルギーから曲げモーメントを算出することにより、理論的に算出され得る。
【0035】
図3は、反転工程においてワーク部材10に作用する曲げモーメントの例を示すグラフである。図3の横軸はワーク部材10(ワーク本体部11)の水平方向(軸方向に垂直な方向)に対する傾斜角度θ(°)を表し(図1(b)参照)、縦軸はワーク部材10に作用する曲げモーメント(N・m)を表している。図3に示されるように、この例では、傾斜角度θが0度以上約40度以下の範囲において曲げモーメントが限界曲げモーメントの予測値Mよりも小さくなっている。この場合、当該範囲においてはワーク部材10と第1ダイス40Aとの間に滑りが発生しない。
【0036】
ワーク部材10の反転加工を良好に行うためには、ワーク部材10に作用する曲げモーメントが限界曲げモーメントの予測値Mよりも小さい範囲内において、ワーク部材10がダイスに対して滑り始める必要がある。この例では、第1工程においてワーク部材10に作用する曲げモーメント(最大曲げモーメント)が、ワーク部材10の限界曲げモーメントの予測値Mよりも小さくなっている。換言すれば、第1工程においてワーク部材10に作用する曲げモーメントが予測値Mよりも小さくなるように、第1パンチ30A及び第1ダイス40Aの形状、第1パンチ30Aの下降ストローク等が決定されている。これにより、第1工程においてはワーク部材10と第1ダイス40Aとの間に滑りが発生せず、ワーク部材10を良好に立ち上がらせることができると共に、以下に説明するように第2工程においてはワーク部材10に第2ダイス40B上を滑らせることができ、ワーク部材10を良好に変形させることができる。
【0037】
第2工程では、図2に示されるように、第1工程における加工後のワーク部材10を第2パンチ30Bと第2ダイス40Bとによって挟み込み、ワーク本体部11が円筒状となるようにワーク部材10を変形させる。この例では、ワーク本体部11の表面11aが径方向の外側を向くように、ワーク部材10が変形させられる。第2工程では、まず、ワーク部材10が第2パンチR面35Bと第2ダイスR面45Bとによって挟み込まれる(図2(a))。その後、ワーク部材10が第2パンチR面35Bと傾斜面46とによって挟み込まれる。このように、第2工程では、第2ダイスR面45Bがワーク部材10に接触した後に、傾斜面46がワーク部材10に接触する。
【0038】
その後、第2パンチ30Bが更に下降すると、第2パンチ突出部32Bがワーク部材10の内側フランジ部12に接触し、ワーク部材10が第2パンチ突出部32Bによって第2側S2に向けて押し込まれる。その後、ワーク部材10が第2パンチ本体部31Bと第2ダイス本体部41Bとの間に配置された状態となる(図2(b))。以上の工程により、ワーク部材10のワーク本体部11、内側フランジ部12及び外側フランジ部13がそれぞれリング部材20の本体部21、フランジ部22及びフランジ部23となり、リング部材20が得られる。
【0039】
第2工程では、ワーク部材10と第2ダイス40B(第2ダイスR面45B及び傾斜面46)との間に滑りが発生している状態で、第2パンチ30B及び第2ダイス40Bによってワーク部材10が変形させられる。これにより、例えばワーク部材10が曲がってしまうといった意図しない変形が生じてしまうことを抑制することができる。すなわち、第2工程においてワーク部材10と第2ダイス40Bとの間に滑りが発生していないと、ワーク部材10が意図しない形状に曲がってしまうおそれがあるが、第2工程においてワーク部材10と第2ダイス40Bとの間に滑りが発生していることで、そのような変形が生じてしまうことを抑制することができる。なお、第1工程及び第2工程のいずれにおいても、ワーク部材10と第1パンチ30A及び第2パンチ30Bとの間には滑りは発生しない。
[作用及び効果]
【0040】
実施形態の軸受用リング部材の製造方法では、反転工程が、ワーク部材10と第1ダイス40Aとの間に滑りが発生していない状態で第1パンチ30A及び第1ダイス40Aによってワーク部材10を変形させる第1工程と、ワーク部材10と第2ダイス40Bとの間に滑りが発生している状態で第2パンチ30B及び第2ダイス40Bによってワーク部材10を変形させる第2工程と、を含んでいる。これにより、第1工程では、ワーク部材10と第1ダイス40Aとの間に滑りが発生しないため、ワーク部材10を良好に立ち上がらせることができる。また、第2工程では、ワーク部材10が第2ダイス40B上を滑るため、例えばワーク部材10が曲がってしまうといった意図しない変形が生じてしまうことを抑制することができる。よって、実施形態の軸受用リング部材の製造方法によれば、ワーク部材10の反転加工を良好に行うことができる。
【0041】
第1工程においてワーク部材10に作用する曲げモーメントが、上記式(2)により算出されるワーク本体部11の限界曲げモーメントの予測値Mよりも小さくなっている。これにより、第1工程においてワーク部材10と第1ダイス40Aとの間に滑りが発生せず、ワーク部材10を良好に立ち上がらせることができる。
【0042】
第2工程では、第1工程で用いられる第1ダイス40Aとは異なる第2ダイス40Bが用いられる。これにより、第1工程と第2工程とで異なるダイスを用いることで、上述したような良好な反転加工を実現することができる。
【0043】
第1工程では、第1ダイスR面45Aがワーク部材10に接触し、第2工程では、第2ダイスR面45Bがワーク部材10に接触した後に、傾斜面46がワーク部材10に接触する。これにより、第2工程においてワーク部材10に傾斜面46上を滑らせることができ、上述したような良好な反転加工を実現することができる。
【0044】
ワーク部材10が、ワーク本体部11における径方向の内縁から軸方向の一方側に延在する内側フランジ部12と、ワーク本体部11における径方向の外縁から軸方向の当該一方側に延在する外側フランジ部13と、を有している。ワーク部材10がこのような形状を有している場合、反転加工を良好に行うことが難しくなるおそれがあるが、実施形態の軸受用リング部材の製造方法によれば、そのような場合でも、ワーク部材10の反転加工を良好に行うことができる。
[変形例]
【0045】
図4は、第1変形例の第1工程及び第2工程を説明するための断面図である。第1変形例の第1工程は、上記実施形態の第1工程と同一である。第1変形例では、第2ダイス40Bの第2ダイス本体部41Bが傾斜面46を有していない。第2ダイス本体部41Bの直径D2が、第1ダイス本体部41Aの直径D1よりも小さくなっている。
【0046】
第1変形例によっても、上記実施形態と同様に、ワーク部材10の反転加工を良好に行うことができる。また、第2ダイス本体部41Bの直径D2が第1ダイス本体部41Aの直径D1よりも小さくなっているため、第2工程においてワーク部材10が第2ダイス40B上を滑りやすくなり、良好な反転加工を実現することができる。
【0047】
図5は、第2変形例の第1工程及び第2工程を説明するための断面図である。第2変形例では、上記実施形態とは逆に、第1パンチ30Aの第1パンチ本体部31Aが略円柱状に形成されており、第1ダイス40Aの第1ダイス本体部41Aが略円筒状に形成されている。上記実施形態と同様に、第2パンチ30Bの第2パンチ本体部31Bは略円筒状に形成されており、第2ダイス40Bの第2ダイス本体部41Bは略円柱状に形成されている。第1変形例と同様に、第2ダイス本体部41Bは傾斜面46を有していない。
【0048】
第2変形例の第1工程では、ワーク部材10の表面11aが第2側S2を向いた状態でワーク部材10が第1パンチ本体部31Aと第1ダイス本体部41Aとによって挟み込まれる。第2工程では、ワーク部材10の表面11aが第1側S1を向いた状態でワーク部材10が第2パンチ本体部31Bと第2ダイス本体部41Bとによって挟み込まれる。すなわち、第2変形例では、第1工程と第2工程との間にワーク部材10の向きを軸方向に関して反転させる工程が含まれており、第1工程と第2工程とで軸方向におけるワーク部材10の向きが反対になっている。
【0049】
第2変形例によっても、上記実施形態と同様に、ワーク部材10の反転加工を良好に行うことができる。なお、第2変形例において、第1パンチ本体部31A及び第2ダイス本体部41Bが略円筒状に形成され、第1ダイス本体部41A及び第2パンチ本体部31Bが略円柱状に形成されてもよい。或いは、第1パンチ本体部31A及び第2パンチ本体部31Bが略円筒状に形成され、第1ダイス本体部41A及び第2ダイス本体部41Bが略円柱状に形成されてもよいし、それとは逆に、第1パンチ本体部31A及び第2パンチ本体部31Bが略円柱状に形成され、第1ダイス本体部41A及び第2ダイス本体部41Bが略円筒状に形成されてもよい。また、第1工程と第2工程とで軸方向におけるワーク部材10の向きが反対になっていればよく、第1工程ではワーク部材10の表面11aが第1側S1を向いた状態でワーク部材10が第1パンチ本体部31Aと第1ダイス本体部41Aとによって挟み込まれ、第2工程ではワーク部材10の表面11aが第2側S2を向いた状態でワーク部材10が第2パンチ本体部31Bと第2ダイス本体部41Bとによって挟み込まれてもよい。
【0050】
図6は、第3変形例及び第4変形例の第1工程及び第2工程を説明するための断面図である。第3変形例では、第2ダイス40Bにおける第2工程においてワーク部材10に接触する第2接触面47Bの表面粗さが、第1ダイス40Aにおける第1工程においてワーク部材10に接触する第1接触面47Aの表面粗さよりも小さくなっている。表面粗さは、算術平均粗さRaである(JIS B 0601 4.2.1)。第1変形例と同様に、第3変形例の第2ダイス本体部41Bは傾斜面46を有していない。この例では、第1接触面47Aは第1ダイスR面45Aであり、第2接触面47Bは第2ダイスR面45Bである。第1接触面47Aの表面粗さは、例えば、黒皮皮膜の形成、旋盤加工又は研削加工の実施(旋盤目又は研削目の形成)により調整され得る。第2接触面47Bの表面粗さは、例えば、研削加工又はラップ加工の実施、又はコーティング層の形成により調整され得る。これらの加工を選択的に実施することにより、第2接触面47Bの表面粗さが第1接触面47Aの表面粗さよりも小さくなるように第1接触面47A及び第2接触面47Bの表面粗さを調整することができる。
【0051】
第3変形例によっても、上記実施形態と同様に、ワーク部材10の反転加工を良好に行うことができる。また、第2接触面47Bの表面粗さが第1接触面47Aの表面粗さよりも小さいため、第2工程においてワーク部材10が第2ダイス40B上を滑りやすくなり、良好な反転加工を実現することができる。
【0052】
引き続き図6を参照しつつ、第4変形例について説明する。第4変形例では、第1接触面47A及び第2接触面47Bの表面粗さの調整に代えて、ロックウェルCスケール硬さが調整されている。具体的には、第2接触面47BのロックウェルCスケール硬さが、第1接触面47AのロックウェルCスケール硬さよりも大きくなっている。第4変形例はその点を除いて第3変形例と同様である。この例では、第1ダイスR面45Aが摩耗しやすい材料(材質)により形成されている一方で第2ダイスR面45Bが摩耗しにくい材料により形成されていることで、第2接触面47BのロックウェルCスケール硬さが第1接触面47AのロックウェルCスケール硬さよりも大きくなっている。第1接触面47Aの材料は、例えば、スチール、ダイス鋼(例えばSKD11)等であってよい。第2接触面47Bの材料は、例えば、超硬合金、ハイス鋼(例えばSKH51)等であってよい。第2接触面47B上にコーティング層を形成することにより第2接触面47BのロックウェルCスケール硬さが調整されてもよい。ロックウェルCスケール硬さは、JIS Z 2245で規定される硬さである。
【0053】
第4変形例によっても、上記実施形態と同様に、ワーク部材10の反転加工を良好に行うことができる。また、第2接触面47BのロックウェルCスケール硬さが第1接触面47AのロックウェルCスケール硬さよりも大きいため、第2工程においてワーク部材10が第2ダイス40B上を滑りやすくなり、良好な反転加工を実現することができる。
【0054】
図7は、第5変形例の第2工程を説明するための断面図である。第5変形例の第1工程は、例えば上記実施形態の第1工程と同一である。第5変形例の第2工程では、押し部材51によってワーク部材10を径方向の内側から外側へ押しながら(径方向に沿って第2パンチ30Bの側へ押しながら)、ワーク部材10を第2パンチ30Bと第2ダイス40Bとによって挟み込む。押し部材51は、例えば、周方向に沿って並べられた複数(例えば8つ)のブロック部材51aを含んで構成されている。各ブロック部材51aは、第2ダイス40B上に配置されており、第2ダイス40Bに沿って径方向に移動可能となっている。ブロック部材51aが径方向の外側に移動することで、押し部材51はワーク部材10を径方向の外側へ押す。この押す力としては、例えばバネ、油圧、エアー、モータ、カム等の任意の機構又は動力源からの力が用いられてよい。第1変形例と同様に、第5変形例の第2ダイス本体部41Bは傾斜面46を有していない。
【0055】
第5変形例によっても、上記実施形態と同様に、ワーク部材10の反転加工を良好に行うことができる。また、押し部材51によってワーク部材10を径方向に沿って第2パンチ30Bの側へ押しながら、ワーク部材10を第2パンチ30Bと第2ダイス40Bとによって挟み込むため、第2工程においてワーク部材10が第2ダイス40B上を滑りやすくなり、良好な反転加工を実現することができる。なお、第5変形例において、第1パンチ本体部31A及び第2パンチ本体部31Bが略円柱状に形成され、第1ダイス本体部41A及び第2ダイス本体部41B及びが略円筒状に形成されてもよい。この場合、第2工程では、押し部材51によってワーク部材10を径方向の外側から内側へ押しながら(径方向に沿って第2パンチ30Bの側へ押しながら)、ワーク部材10が第2パンチ30Bと第2ダイス40Bとによって挟み込まれてもよい。
【0056】
図8は、第6変形例の第2工程を説明するための断面図である。第6変形例の第1工程は、例えば上記実施形態の第1工程と同一である。第6変形例の第2工程では、引掛部52を有する第2パンチ30B(引掛パンチ)を用い、引掛部52をワーク部材10に引っ掛けて、ワーク部材10を第2パンチ30Bと第2ダイス40Bとによって挟み込む。第2パンチ30Bは、周方向に沿って並べられた複数(例えば8つ)の分割部分53を含んで構成されている。各分割部分53は、径方向に移動可能となっている。
【0057】
この例では、引掛部52は、各分割部分53に設けられている。すなわち、各分割部分53は、本体部53aと、本体部53aにおける第1側S1の端部から径方向の内側に突出した突出部53bと、を有しており、突出部53bが引掛部52として機能する。換言すれば、引掛部52は、周方向に沿って並べられた複数の部分(突出部53b)を含んでいる。
【0058】
第2工程では、引掛部52は、径方向の内側に移動しながら下側(第2側S2)に移動する。具体的には、第2パンチ30Bの下側には、カム54が配置されている。カム54は、第2パンチ30Bと向かい合う傾斜した案内面54aを有している。第2パンチ30B(各分割部分53)は、案内面54aに対応した傾斜面30Baを有している。傾斜面30Ba及び案内面54aは、下側に向かうほど中心軸CLに近づくように傾斜している。反転加工時には、押し治具Jによって第2パンチ30Bが下側へ押されて傾斜面30Baが案内面54aに接触し、傾斜面30Baが案内面54aによって案内される。これにより、第2パンチ30Bが径方向の内側かつ下側に、斜めに移動する。
【0059】
第2工程では、このような第2パンチ30Bの動きにより、図8(a)に示されるように、引掛部52が外側フランジ部13に引っ掛かり、外側フランジ部13が径方向の内側に引き込まれる。この引っ掛かり動作において、引掛部52は、外側フランジ部13の内面に接触する。この引っ掛かり動作と並行して、内径側においては第5変形例と同様に押し部材51によって内側フランジ部12が外側へ押される。その後、図8(b)に示されるように第2パンチ30Bが下側に真っ直ぐに移動し、これにより反転加工が完了する。
【0060】
第6変形例によっても、上記実施形態と同様に、ワーク部材10の反転加工を良好に行うことができる。また、引掛部52をワーク部材10に引っ掛けてワーク部材10を第2パンチ30Bと第2ダイス40Bとによって挟み込むため、第2工程においてワーク部材10が第2ダイス40B上を滑りやすくなり、良好な反転加工を実現することができる。
【0061】
図9は、第7変形例の第2工程を説明するための断面図である。第7変形例は、以下に説明する点を除いて第6変形例と同様である。第7変形例では、押し部材51におけるワーク部材10との接触面51bが、下側(第2側S2)に向かうほど中心軸CLから離れるように、軸方向に対して傾斜している。また、第7変形例では、第2パンチ30Bが、円環部材55と、円環部材55に対して移動可能である引掛部52と、引掛部52の移動を案内する案内部材56と、を有している。円環部材55は、例えば平面視において円環状に形成された1つの部材により構成されている。
【0062】
引掛部52は傾斜面52aを有しており、案内部材56は傾斜した案内面56aを有している。傾斜面52a及び案内面56aは、下側に向かうほど中心軸CLに近づくように傾斜している。反転加工時には、図9(a)に示されるように、押し治具Jによって引掛部52が下側へ押されて傾斜面52aが案内面56aによって案内され、引掛部52が径方向の内側かつ下側に、斜めに移動する。これにより、引掛部52が円環部材55から突き出る。この突き出し動作と並行して、内径側においては押し部材51によって内側フランジ部12が外側へ押される。その後、図9(b)に示されるように、引掛部52の先端部52bが外側フランジ部13に引っ掛かり、外側フランジ部13の内面を下側に押す。これにより、反転加工が完了する。
【0063】
第7変形例によっても、上記実施形態と同様に、ワーク部材10の反転加工を良好に行うことができる。また、引掛部52をワーク部材10に引っ掛けてワーク部材10を第2パンチ30Bと第2ダイス40Bとによって挟み込むため、第2工程においてワーク部材10が第2ダイス40B上を滑りやすくなり、良好な反転加工を実現することができる。なお、第6変形例及び第7変形例において、押し部材51は省略されてもよい。
【0064】
本発明は、上記実施形態及び変形例に限られない。例えば、各構成の材料及び形状には、上述した材料及び形状に限らず、様々な材料及び形状を採用することができる。ワーク部材10は、任意の形状であってよく、例えば内側フランジ部12及び外側フランジ部13を有さずにワーク本体部11のみを有していてもよい。
【0065】
リング部材20は、軸受の外輪として用いられ得る外輪用リング部材であってもよい。この場合、製造されたリング部材20自体が外輪として用いられてもよいし、リング部材20に更なる加工が施されることで外輪が製造されてもよい。リング部材20が外輪用リング部材である場合、本体部21は径方向の内側を向いた軌道面21aを有し、一対のフランジ部22,23は本体部21から径方向の内側に延在する。第1工程では、径方向の内側に向かって立ち上がるようにワーク部材10が変形させられ、第2工程では、ワーク本体部11の表面11aが径方向の内側を向くようにワーク部材10が変形させられる。この場合にも、反転工程により、ワーク本体部11が円筒状となるようにワーク部材10が変形する。この場合、第1パンチ本体部31A及び第2パンチ本体部31Bが略円柱状に形成され、第1ダイス本体部41A及び第2ダイス本体部41B及びが略円筒状に形成されてもよい。
【0066】
上記実施形態ではパンチがダイスに近づくことによりパンチとダイスとによってワーク部材10が挟み込まれたが、パンチとダイスとが相対的に移動すればよく、例えばパンチとダイスとが互いに近づくように移動することによりワーク部材10が挟み込まれてもよい。
【符号の説明】
【0067】
10…ワーク部材、11…ワーク本体部、11a…表面、12…内側フランジ部、13…外側フランジ部、20…リング部材(軸受用リング部材)、30A…第1パンチ、30B…第2パンチ、40A…第1ダイス、41A…第1ダイス本体部、40B…第2ダイス、41B…第2ダイス本体部、45A…第1ダイスR面、45B…第2ダイスR面、46…傾斜面、47A…第1接触面、47B…第2接触面、51…押し部材、52…引掛部、S1…第1側、S2…第2側。
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9