(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向に間隔をあけて同軸に配列される２つの転がり軸受の各内輪とこれらの内輪に嵌合される第１の部材との各嵌合部分の少なくとも１箇所を、前記内輪に熱変形を生じさせないレーザパワーによりレーザ溶接する第１の溶接工程と、
該第１の溶接工程により接合された状態の前記嵌合部分を前記第１の溶接工程より高いレーザパワーによりレーザ溶接する第２の溶接工程とを含む転がり軸受装置の製造方法であって、
前記第２の溶接工程が、同一の前記嵌合部分における前記第１の溶接工程時の溶接箇所とは周方向に異なる位置をレーザ溶接することを特徴とする転がり軸受装置の製造方法。
【請求項２】
前記２つの転がり軸受の外輪間の軸方向にスペーサ部を挟み、前記内輪どうしを前記軸方向に相対的に近接させる方向に押圧した状態で、押圧した前記内輪と前記第１の部材との嵌合部分に前記第１の溶接工程によるレーザ溶接および前記第２の溶接工程によるレーザ溶接を施す請求項１に記載の転がり軸受装置の製造方法。
【請求項３】
前記第１のレーザ溶接工程が、各前記内輪と前記第１の部材を相対的に半径方向の一方向に寄せて相互に近接させた近接箇所をレーザ溶接する請求項１または請求項２に記載の転がり軸受装置の製造方法。
【請求項４】
軸方向に間隔をあけて同軸に配列される２つの転がり軸受の各外輪とこれらの外輪を嵌合させる第２の部材との各嵌合部分の少なくとも１箇所を、前記外輪に熱変形を生じさせないレーザパワーによりレーザ溶接する第１の溶接工程と、
該第１の溶接工程により接合された状態の前記嵌合部分を前記第１の溶接工程より高いレーザパワーによりレーザ溶接する第２の溶接工程とを含む転がり軸受装置の製造方法であって、
前記第２の溶接工程が、同一の前記嵌合部分における前記第１の溶接工程時の溶接箇所とは周方向に異なる位置をレーザ溶接することを特徴とする転がり軸受装置の製造方法。
【請求項５】
前記２つの転がり軸受の内輪間の軸方向にスペーサ部を挟み、前記外輪どうしを前記軸方向に相対的に近接させる方向に押圧した状態で、押圧した前記外輪と前記第２の部材との嵌合部分に前記第１の溶接工程によるレーザ溶接および前記第２の溶接工程によるレーザ溶接を施す請求項４に記載の転がり軸受装置の製造方法。
【請求項６】
前記第１のレーザ溶接工程が、各前記外輪と前記第２の部材を相対的に半径方向の一方向に寄せて相互に近接させた近接箇所をレーザ溶接する請求項４または請求項５に記載の転がり軸受装置の製造方法。
【請求項７】
前記第１の溶接工程が、前記近接箇所に対して周方向に異なる位置を前記近接箇所より溶接範囲の径寸法を大きくしてさらにレーザ溶接する請求項３または請求項６に記載の転がり軸受装置の製造方法。
【請求項８】
軸方向に間隔をあけて同軸に配列される２つの転がり軸受の各内輪とこれらの内輪に嵌合される第１の部材との各嵌合部分、および、前記２つの転がり軸受の各外輪とこれらの外輪を嵌合させる第２の部材との各嵌合部分の少なくとも１箇所を、前記内輪または前記外輪に熱変形を生じさせないレーザパワーによりレーザ溶接する第１の溶接工程と、
該第１の溶接工程により接合された状態の前記嵌合部分を前記第１の溶接工程より高いレーザパワーによりレーザ溶接する第２の溶接工程とを含む転がり軸受装置の製造方法であって、
前記第２の溶接工程が、同一の前記嵌合部分における前記第１の溶接工程時の溶接箇所とは周方向に異なる位置をレーザ溶接することを特徴とする転がり軸受装置の製造方法。
【請求項９】
一方の前記転がり軸受の内輪を前記第１の部材の半径方向外方に突出する鍔部に突き当てるとともに、前記２つの転がり軸受を各外輪間の軸方向にスペーサ部を挟んだ状態で配置し、他方の前記転がり軸受の内輪を前記一方の転がり軸受の内輪に近接させる方向に押圧した状態で、前記第１の部材と前記他方の転がり軸受の内輪との嵌合部分に前記第１の溶接工程によるレーザ溶接および前記第２の溶接工程によるレーザ溶接を施す請求項８に記載の転がり軸受装置の製造方法。
【請求項１０】
前記第１のレーザ溶接工程が、各前記内輪と前記第１の部材および／または各前記外輪と前記第２の部材を相対的に半径方向の一方向に寄せて相互に近接させた近接箇所をレーザ溶接する請求項８または請求項９に記載の転がり軸受装置の製造方法。
【請求項１１】
前記第１の溶接工程が、前記近接箇所に対して周方向に異なる位置を前記近接箇所より溶接範囲の径寸法を大きくしてさらにレーザ溶接する請求項１０に記載の転がり軸受装置の製造方法。
【請求項１２】
前記第１の溶接工程が、５ｍｓｅｃ以下の溶接時間で１００μｍ以下の径寸法の第１の溶接跡が形成されるレーザ溶接を施し、前記第２の溶接工程が、前記第１の溶接跡より大きい径寸法の第２の溶接跡が形成されるレーザ溶接を施す請求項１から請求項１１のいずれかに記載の転がり軸受装置の製造方法。
【請求項１３】
前記第１の溶接工程が、同一の前記嵌合部分における前記レーザ溶接を周方向に間隔をあけて少なくとも３箇所以上に施す請求項１から請求項１２のいずれかに記載の転がり軸受装置の製造方法。
【請求項１４】
前記第２の溶接工程が、同一の前記嵌合部分における前記レーザ溶接を溶接箇所の一部を重ね合わせて複数回行う請求項１から請求項１３のいずれかに記載の転がり軸受装置の製造方法。
【請求項１５】
前記第２の溶接工程が、同一の前記嵌合部分における前記レーザ溶接を周方向に等間隔で複数箇所に施す請求項１から請求項１４のいずれかに記載の転がり軸受装置の製造方法。
【請求項１６】
前記第２の溶接工程が、所定のレーザパワーにより５ｍｓｅｃ以下の溶融時間で溶融する溶融工程と、該溶融工程により溶融された前記溶接箇所に前記溶融工程時より低いレーザパワーを照射しながら冷却する冷却工程とを含む請求項１から請求項１５のいずれかに記載の転がり軸受装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転がり軸受装置の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、転がり軸受装置は、同軸に配置された内輪および外輪を備える転がり軸受と、転がり軸受の内輪に嵌合される内筒と、転がり軸受の外輪を嵌合させる外筒とにより構成され、内筒および外筒が転がり軸受により相対回転自在に支持されている（例えば、特許文献１および特許文献２参照。）。特許文献１に記載の転がり軸受装置は、シャフト（内筒）と内輪およびハウジング（外筒）と外輪がそれぞれ接着剤により接合され、特許文献２に記載の転がり軸受装置では、シャフトと内輪が嫌気性の接着剤により接合されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−１８２５４３号公報
【特許文献２】特開２０００−３４６０８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、嫌気性接着剤にはアウトガス成分が多く、転がり軸受装置が使用されるハードディスクドライブ（ＨＤＤ）の磁気ディスクにアウトガスが付着すると、記録や再生に影響を与えることがある。また、嫌気性接着剤は硬化時間が長いため、生産性が低いという不都合がある。さらに、従来の転がり軸受装置のようにシャフトと内輪およびハウジングと外輪をそれぞれ接着剤により接合した場合、温度変化によって接着剤の剛性が変動し、これにより予圧が変化して共振周波数やトルクが変動する不都合がある。
【０００５】
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、十分な接合強度を有し、アウトガスの発生を低減し、共振周波数変動やトルク変動の発生を防止した転がり軸受装置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】
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明は、軸方向に間隔をあけて同軸に配列される２つの転がり軸受の各内輪とこれらの内輪に嵌合される第１の部材との各嵌合部分の少なくとも１箇所を、前記内輪に熱変形を生じさせないレーザパワーによりレーザ溶接する第１の溶接工程と、該第１の溶接工程により接合された状態の前記嵌合部分を前記第１の溶接工程より高いレーザパワーによりレーザ溶接する第２の溶接工程とを含む転がり軸受装置の製造方法であって、前記第２の溶接工程が、同一の前記嵌合部分における前記第１の溶接工程時の溶接箇所とは周方向に異なる位置をレーザ溶接することを特徴とする転がり軸受装置の製造方法を提供する。
【０００７】
本発明によれば、磁気記録装置（ＨＤＤ）等に用いるスイングアームを外輪に直接取り付けることにより、第１の部材とスイングアームとを相対的に回転自在に支持可能な転がり軸受装置を製造される。
【０００８】
この場合において、第１の溶接工程により、内輪の形状をほぼ維持したまま第１の部材と内輪を固定することができる。したがって、第２の溶接工程において、溶融した溶接箇所が硬化して収縮する際に被溶接材を相対的に変化させる力が作用する場合であっても、第１の溶接工程による溶接箇所の固定力によって被溶接材の位置ずれを抑制しつつ高い接合強度で嵌合部分を接合することができる。
【０００９】
また、嵌合部分をレーザ溶接により接合すると、嫌気性接着剤により接合した場合のようなアウトガスの発生を防止できるとともに、接合時間の短縮による生産性の向上を図ることができる。また、レーザ溶接によれば、接着剤により接合した場合のような温度変化による接着剤の剛性変動に起因する予圧変化を回避し、共振周波数およびトルクの安定化を図ることができる。したがって、十分な接合強度を確保しつつ、アウトガスの発生を低減し、共振周波数変動やトルク変動の発生を防止した転がり軸受装置を製造することができる。
【００１０】
上記発明においては、前記２つの転がり軸受の外輪間の軸方向にスペーサ部を挟み、前記内輪どうしを前記軸方向に相対的に近接させる方向に押圧した状態で、押圧した前記内輪と前記第１の部材との嵌合部分に前記第１の溶接工程によるレーザ溶接および前記第２の溶接工程によるレーザ溶接を施すこととしてもよい。
【００１１】
このように構成することで、２つの転がり軸受の外輪間にスペーサ部が挟まれることにより、内輪間にスペーサ部の長さに応じた隙間が形成される。したがって、内輪どうしを相対的に近接させる方向に押圧することにより２つの転がり軸受に予圧をかけることができる。そして、押圧した内輪の嵌合部分に第１の溶接工程および第２の接合工程を施すことにより、予圧をかけた状態が維持された転がり軸受装置を短時間で容易に製造することができる。
【００１２】
また、上記発明においては、前記第１のレーザ溶接工程が、各前記内輪と前記第１の部材を相対的に半径方向の一方向に寄せて相互に近接させた近接箇所をレーザ溶接することとしてもよい。
【００１３】
このように構成することで、各内輪と第１の部材との嵌合部分に隙間がある場合であっても、レーザ溶接により嵌合部分における周方向のうち相互に近接させた近接箇所を確実に固定することができる。また、嵌合部分の一部を積極的に近接させることで、嵌合部分における隙間が小さい近接箇所を容易に特定することができる。
【００１４】
また、各内輪と第１の部材を相対的に半径方向の一方向に寄せることで、２つの転がり軸受の軸心を一致させることができる。これにより、例えば、これら２つの転がり軸受の軸まわりに第１の部材とスイングアームが精度よく相対回転可能な転がり軸受装置を製造することができる。
【００１５】
本発明は、軸方向に間隔をあけて同軸に配列される２つの転がり軸受の各外輪とこれらの外輪を嵌合させる第２の部材との各嵌合部分の少なくとも１箇所を、前記外輪に熱変形を生じさせないレーザパワーによりレーザ溶接する第１の溶接工程と、該第１の溶接工程により接合された状態の前記嵌合部分を前記第１の溶接工程より高いレーザパワーによりレーザ溶接する第２の溶接工程とを含む転がり軸受装置の製造方法であって、前記第２の溶接工程が、同一の前記嵌合部分における前記第１の溶接工程時の溶接箇所とは周方向に異なる位置をレーザ溶接することを特徴とする転がり軸受装置の製造方法を提供する。
【００１６】
本発明によれば、ＨＤＤ等に用いるスイングアームを内輪に直接取り付けることにより、スイングアームと第２の部材とを相対的に回転自在に支持可能な転がり軸受装置を製造される。
【００１７】
この場合において、第１の溶接工程により、外輪の形状をほぼ維持したまま第２の部材と外輪を固定することができる。したがって、第２の溶接工程において、第１の溶接工程による溶接箇所の固定力によって被溶接材の位置ずれを抑制しつつ高い接合強度で嵌合部分を接合することができる。これにより、十分な接合強度を確保しつつ、アウトガスの発生を低減し、共振周波数変動やトルク変動の発生を防止した転がり軸受装置を製造することができる。
【００１８】
上記発明においては、前記２つの転がり軸受の内輪間の軸方向にスペーサ部を挟み、前記外輪どうしを前記軸方向に相対的に近接させる方向に押圧した状態で、押圧した前記外輪と前記第２の部材との嵌合部分に前記第１の溶接工程によるレーザ溶接および前記第２の溶接工程によるレーザ溶接を施すこととしてもよい。
【００１９】
このように構成することで、外輪間にスペーサ部の長さに応じた隙間が形成されるので、押圧した外輪の嵌合部分に第１の溶接工程および第２の接合工程を施すことにより、予圧をかけた状態が維持された転がり軸受装置を短時間で容易に製造することができる。
【００２０】
上記発明においては、前記第１のレーザ溶接工程が、各前記外輪と前記第２の部材を相対的に半径方向の一方向に寄せて相互に近接させた近接箇所をレーザ溶接することとしてもよい。
【００２１】
このように構成することで、各外輪と第２の部材との嵌合部分に隙間がある場合であっても、レーザ溶接により近接箇所を確実に固定することができる。また、近接箇所を容易に特定することができる。
【００２２】
また、各外輪と第２の部材を相対的に半径方向の一方向に寄せることで、２つの転がり軸受の軸心を一致させることができ、例えば、これら２つの転がり軸受の軸まわりにスイングアームと第２の部材が精度よく相対回転可能な転がり軸受装置を製造することができる。
【００２３】
上記発明においては、前記第１の溶接工程が、前記近接箇所に対して周方向に異なる位置を前記近接箇所より溶接範囲の径寸法を大きくしてさらにレーザ溶接することとしてもよい。
【００２４】
このように構成することで、嵌合部分の隙間の大きさに応じてレーザ溶接する溶接範囲の径寸法（スポット径）を個別に設定し、嵌合部分における周方向の複数箇所に安定した溶接を施すことができる。したがって、第２の溶接工程のレーザ溶接による被溶接材の位置ずれをより確実に抑制することができる。
【００２５】
本発明は、軸方向に間隔をあけて同軸に配列される２つの転がり軸受の各内輪とこれらの内輪に嵌合される第１の部材との各嵌合部分、および、前記２つの転がり軸受の各外輪とこれらの外輪を嵌合させる第２の部材との各嵌合部分の少なくとも１箇所を、前記内輪または前記外輪に熱変形を生じさせないレーザパワーによりレーザ溶接する第１の溶接工程と、該第１の溶接工程により接合された状態の前記嵌合部分を前記第１の溶接工程より高いレーザパワーによりレーザ溶接する第２の溶接工程とを含む転がり軸受装置の製造方法であって、前記第２の溶接工程が、同一の前記嵌合部分における前記第１の溶接工程時の溶接箇所とは周方向に異なる位置をレーザ溶接することを特徴とする転がり軸受装置の製造方法を提供する。
【００２６】
本発明によれば、第１の部材を各内輪に嵌合させた２つの転がり軸受の各外輪がそれぞれ第２の部材に嵌合され、各嵌合部分の少なくとも１箇所に第１の溶接工程によるレーザ溶接および第２の溶接工程によるレーザ溶接が施され、第１の部材および第２の部材と２つの転がり軸受が相互に接合されることで、第１の部材と第２の部材とが相対的に回転自在に支持された転がり軸受装置が製造される。
【００２７】
この場合において、第１の溶接工程により、内輪または外輪に熱変形を生じさせないレーザパワーで嵌合部分をレーザ溶接することで、内輪または外輪の形状を維持したまま第１の部材と内輪または第２の部材と外輪を固定することができる。この状態で、第２の溶接工程により第１の溶接工程時より高いレーザパワーでレーザ溶接することで、溶融した溶接箇所が硬化して収縮する際に被溶接材を相対的に変化させる力が作用する場合であっても、第１の溶接工程による溶接箇所の固定力によって被溶接材の位置ずれを抑制しつつ高い接合強度で嵌合部分を接合することができる。
【００２８】
また、嵌合部分をレーザ溶接により接合すると、嫌気性接着剤により接合した場合のようなアウトガスの発生を防止できるとともに、接合時間の短縮による生産性の向上を図ることができる。また、レーザ溶接によれば、接着剤により接合した場合のような温度変化による接着剤の剛性変動に起因する予圧変化を回避し、共振周波数およびトルクの安定化を図ることができる。したがって、嵌合部分の少なくとも一箇所を第１の溶接工程とその後の第２の溶接工程により接合することにより、十分な接合強度を確保しつつ、アウトガスの発生を低減し、共振周波数変動やトルク変動の発生を防止した転がり軸受装置を製造することができる。
【００２９】
上記発明においては、一方の前記転がり軸受の内輪を前記第１の部材の半径方向外方に突出する鍔部に突き当てるとともに、前記２つの転がり軸受を各外輪間の軸方向にスペーサ部を挟んだ状態で配置し、他方の前記転がり軸受の内輪を前記一方の転がり軸受の内輪に近接させる方向に押圧した状態で、前記第１の部材と前記他方の転がり軸受の内輪との嵌合部分に前記第１の溶接工程によるレーザ溶接および前記第２の溶接工程によるレーザ溶接を施すこととしてもよい。
【００３０】
このように構成することで、２つの転がり軸受の外輪間にスペーサ部が挟まれることにより、２つの転がり軸受の内輪間にスペーサ部の長さに応じた隙間が形成される。したがって、第１の部材の鍔部に突き当てられた一方の転がり軸受の内輪に対して他方の転がり軸受の内輪を近接させる方向に押圧するだけで２つの転がり軸受に予圧をかけることができる。そして、このように押圧した状態で第１の部材と他方の転がり軸受の内輪との嵌合部分に第１の溶接工程および第２の接合工程を施すことにより、予圧をかけた状態が維持された転がり軸受装置を短時間で容易に製造することができる。
【００３１】
また、上記発明においては、前記第１のレーザ溶接工程が、各前記内輪と前記第１の部材および／または各前記外輪と前記第２の部材を相対的に半径方向の一方向に寄せて相互に近接させた近接箇所をレーザ溶接することとしてもよい。
【００３２】
このように構成することで、各内輪と第１の部材との嵌合部分や各外輪と第２の部材との嵌合部分に隙間がある場合であっても、レーザ溶接により嵌合部分における周方向のうち相互に近接させた近接箇所を確実に固定することができる。また、嵌合部分の一部を積極的に近接させることで、嵌合部分における隙間が小さい近接箇所を容易に特定することができる。
【００３３】
また、各内輪と第１の部材および／または各外輪と第２の部材の少なくとも一方を相対的に半径方向の一方向に寄せることで、２つの転がり軸受の軸心を一致させることができる。これにより、これら２つの転がり軸受の軸まわりに第１の部材と第２の部材が精度よく相対回転可能な転がり軸受装置を製造することができる。
【００３４】
また、上記発明においては、前記第１の溶接工程が、前記近接箇所に対して周方向に異なる位置を前記近接箇所より溶接範囲の径寸法を大きくしてさらにレーザ溶接することとしてもよい。
【００３５】
このように構成することで、嵌合部分の隙間の大きさに応じてレーザ溶接する溶接範囲の径寸法（スポット径）を個別に設定し、嵌合部分における周方向の複数箇所に安定した溶接を施すことができる。したがって、第２の溶接工程のレーザ溶接による被溶接材の位置ずれをより確実に抑制することができる。
【００３６】
また、上記発明においては、前記第１の溶接工程が、５ｍｓｅｃ以下の溶接時間で１００μｍ以下の径寸法の第１の溶接跡が形成されるレーザ溶接を施し、前記第２の溶接工程が、前記第１の溶接跡より大きい径寸法の第２の溶接跡が形成されるレーザ溶接を施すこととしてもよい。
【００３７】
また、上記発明においては、前記第１の溶接工程が、同一の前記嵌合部分における前記レーザ溶接を周方向に間隔をあけて少なくとも３箇所以上に施すこととしてもよい。
このように構成することで、第１の溶接工程により嵌合部分を周方向にバランスして固定し、第２の溶接工程による接合を周方向全体に精度よく行うことができる。なお、嵌合部分の周方向に等間隔にレーザ溶接を施すことが好ましい。
【００３８】
また、上記発明においては、前記第２の溶接工程が、同一の前記嵌合部分における前記レーザ溶接を溶接箇所の一部を重ね合わせて複数回行うこととしてもよい。
このように構成することで、１度のレーザ溶接により接合する場合と比較して溶接箇所の固定力が向上し、嵌合部分をより高い接合強度で接合することができる。
【００３９】
また、上記発明においては、前記第２の溶接工程が、同一の前記嵌合部分における前記レーザ溶接を周方向に等間隔で複数箇所に施すこととしてもよい。
このように構成することで、第２の溶接工程により嵌合部分を周方向にバランスして接合することができる。
【００４０】
また、上記発明においては、前記第２の溶接工程が、所定のレーザパワーにより５ｍｓｅｃ以下の溶融時間で溶融する溶融工程と、該溶融工程により溶融された前記溶接箇所に前記溶融工程時より低いレーザパワーを照射しながら冷却する冷却工程とを含むこととしてもよい。
このように構成することで、溶融工程により溶融された溶接箇所が冷却工程により徐々に冷却されて凝固されるので、急激な冷却によるクラックの発生を防ぎ、より接合強度が高い転がり軸受装置を製造することができる。
【発明の効果】
【００４２】
本発明によれば、十分な接合強度を有し、アウトガスの発生を低減し、共振周波数変動やトルク変動の発生を防止した転がり軸受装置を製造することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の一実施形態に係る転がり軸受装置の縦断面図である。
【図２】図１の転がり軸受の内輪とシャフトとの嵌合箇所を拡大して示す縦断面図である。
【図３】第１の溶接工程における第１レーザパワーの強度と照射時間との関係を示す図である。
【図４】図１の内輪とシャフトとの第１の溶接工程による溶接箇所を示す横断面図である。
【図５】図１の内輪とシャフトとの第２の溶接工程による溶接箇所を示す横断面図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る転がり軸受装置の製造方法を示すフローチャートである。
【図７】図１の外輪とスリーブとの第１の溶接工程による溶接箇所を示す横断面図である。
【図８】図１の外輪とスリーブとの第２の溶接工程による溶接箇所を示す横断面図である。
【図９】本発明の一実施形態の変形例に係る内輪とシャフトとの第１の溶接工程および第２の溶接工程による溶接箇所を示す横断面図である。
【図１０】本発明の一実施形態の変形例に係る外輪とスリーブとの第１の溶接工程および第２の溶接工程による溶接箇所を示す横断面図である。
【図１１】本発明の一実施形態の別の変形例に係る内輪とシャフトとの第１の溶接工程および第２の溶接工程による溶接箇所を示す横断面図である。
【図１２】本発明の一実施形態の別の変形例に係る内輪とシャフトとの第１の溶接工程および第２の溶接工程による溶接箇所を示す横断面図である。
【図１３】本発明の一実施形態の変形例に係る第２の溶接工程における第２レーザパワーの強度と照射時間との関係を示す図である。
【図１４】本発明の一実施形態の別の変形例に係る第２の溶接工程における第２レーザパワーの強度と照射時間との関係を示す図である。
【図１５】本発明の一実施形態の別の変形例に係るスリーブを備えない構成の転がり軸受装置の縦断面図である。
【図１６】本発明の一実施形態の別の一変形例に係る転がり軸受装置を軸方向に見た図である。
【図１７】本発明の一実施形態の別の一変形例に係る転がり軸受装置の製造方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
以下、本発明の一実施形態に係る転がり軸受装置の製造方法について、図面を参照して説明する。
本実施形態に係る転がり軸受装置の製造方法は、例えば、図１に示すように、磁気記録装置（ＨＤＤ）や光記録装置等に用いられるスイングアーム等を揺動するための転がり軸受装置１０を製造するものである。転がり軸受装置１０としては、例えば、第１の転がり軸受１Ａおよび第２の転がり軸受１Ｂ（以下「転がり軸受１Ａ，１Ｂ」という。）によりシャフト（第１の部材）１３とスリーブ（第２の部材）２３とを相対回転可能に支持するものが挙げられる。なお、２つの転がり軸受１Ａ，１Ｂは、同軸に配置される内輪３ａ，３ｂと外輪５ａ，５ｂとの間の円環状空間に複数の転動体７を周方向に所定の間隔をあけて転動可能に保持するものである。
【００４５】
本製造方法は、２つの転がり軸受１Ａ，１Ｂを軸方向に間隔をあけて同軸に配列し、各内輪３ａ，３ｂとこれらの内輪３ａ，３ｂに嵌合されるシャフト１３との各嵌合部分、および、各外輪５ａ，５ｂとこれらの外輪５ａ，５ｂを嵌合させるスリーブ２３の嵌合孔２５との各嵌合部分をレーザ溶接する第１の溶接工程と、各嵌合部分における第１の溶接工程時の溶接箇所３３とは周方向に異なる位置をレーザ溶接する第２の溶接工程とを含んでいる。
【００４６】
第１の溶接工程および第２の溶接工程は、図２に示す内輪３ａ，３ｂの端面とシャフト１３の外周面とが交差する部分、および、外輪５ａ，５ｂの端面とスリーブ２３の嵌合孔２５の内周面とが交差する部分にそれぞれレーザ溶接を施すようになっている。また、第１の溶接工程および第２の溶接工程は、同一の嵌合部分において、それぞれ周方向に間隔をあけて少なくとも３箇所以上にレーザ溶接を施すようになっている（図４および図５参照）。本実施形態では、それぞれ周方向に等間隔で３箇所ずつレーザ溶接を施すこととする。
【００４７】
第１の溶接工程は、内輪３ａ，３ｂおよび外輪５ａ，５ｂに熱変形を生じさせないレーザパワー、例えば、図３に示すように、５ｍｓｅｃ以下の溶接時間で、図４および図７に示すような１００μｍ以下の径寸法の溶接跡（以下「第１の溶接跡」という。）３３Ｆが形成されるレーザパワー（以下「第１レーザパワー」という。）によりレーザ溶接を施すようになっている。なお、図３において、縦軸はレーザパワーの強度を示し、横軸は照射時間を示している（図１３および図１４において同様とする。）。
【００４８】
第２の溶接工程は、第１の溶接工程時の第１レーザパワーより高いレーザパワー、例えば、シャフト１３とスリーブ２３とが相対回転する際に位置ずれが生じない接合強度が得られるレーザパワー（以下「第２レーザパワー」という。）によりレーザ溶接を施すようになっている。また、第２の溶接工程は、第１の溶接工程時の溶接箇所３３に重ならないように周方向にずらした位置をレーザ溶接するようになっている。この第２レーザパワーによれば、図５に示すように、第１の溶接跡３３Ｆより大きい径寸法の溶接跡（以下「第２の溶接跡」という。）３３Ｓが形成されるようになっている。
【００４９】
以下、転がり軸受装置１０の製造方法を図６のフローチャートを用いて説明する。
まず、第１の転がり軸受１Ａの内輪３ａにシャフト１３を嵌合させ（以下、この嵌合部分を「嵌合部分２９Ａ」とする。）、シャフト１３の軸方向の一端に設けられた全周にわたって半径方向外方に突出する鍔状のフランジ部１５に内輪３ａの端面を突き当てる。
【００５０】
そして、図３に示すように、嵌合部分２９Ａのうち内輪３ａのフランジ部１５に突き当てられた端面とは反対側の端面とシャフト１３の外周面とが交差する部分の３箇所を第１レーザパワーによりレーザ溶接し、内輪３ａとシャフト１３とを固定する（内輪３ａの第１の溶接工程Ｓ１）。この場合に、内輪３ａに熱変形を生じさせない第１レーザパワーでレーザ溶接することで、内輪３ａの形状を維持して被溶接材（ここでは、内輪３ａとシャフト１３）に位置ずれを発生させることなく嵌合部分２９Ａを固定することができる。
【００５１】
続いて、図５に示すように、嵌合部分２９Ａにおける３箇所の第１の溶接跡３３Ｆに対して周方向にずらした位置をそれぞれ第２レーザパワーによりレーザ溶接し、内輪３ａとシャフト１３とを接合する（内輪３ａの第２の溶接工程Ｓ２）。この場合に、第１レーザパワーより強度が高い第２レーザパワーでレーザ溶接することで、溶融した溶接箇所３３が硬化して収縮する際に被溶接材を相対的に変化させる力が作用する場合であっても、第１の溶接工程Ｓ１による溶接箇所３３の固定力によって被溶接材の位置ずれを抑制しつつ高い接合強度で接合することができる。
【００５２】
次に、嵌合孔２５の軸方向のほぼ中央に半径方向内方に突出する凸部（以下、「スペーサ部」という。）２７を有するスリーブ２３に第２の転がり軸受１Ｂの外輪５ｂを嵌合させ（以下、この嵌合部分を「嵌合部分２９Ｄ」という。）、外輪５ｂの端面をスペーサ部２７に突き当てる。そして、図７に示すように、外輪５ｂのスペーサ部２７に突き当てられた端面とは反対側の端面と嵌合孔２５の内周面とが交差する部分の３箇所を第１レーザパワーによりレーザ溶接し、外輪５ｂとスリーブ２３の嵌合孔２５とを固定する（外輪５ｂの第１の溶接工程Ｓ３）。
【００５３】
続いて、図８に示すように、嵌合部分２９Ｄにおける３箇所の第１の溶接跡３３Ｆに対してそれぞれ周方向にずらした位置を第２レーザパワーによりレーザ溶接し、外輪５ｂとスリーブ２３とを接合する（外輪５ｂの第２の溶接工程Ｓ４）。この場合も嵌合部分２９Ａと同様に、第１の溶接工程Ｓ３および第２の溶接工程Ｓ４により、外輪５ｂとスリーブ２３との位置ずれを抑制しつつ高い接合強度で接合することができる。
【００５４】
次に、シャフト１３のフランジ部１５を鉛直下向きにして固定した状態で、スリーブ２３を嵌合部分２９Ｄとは軸方向の反対側からシャフト１３に組み付ける。シャフト１３に接合されている第１の転がり軸受１Ａの外輪５ａをスリーブ２３の嵌合孔２５に嵌合させ（以下、この嵌合部分を「嵌合部分２９Ｃ」という。）、外輪５ａの端面をスペーサ部２７に突き当てるとともに、スリーブ２３に接合されている第２の転がり軸受１Ｂの内輪３ｂにシャフト１３を嵌合させ（以下、この嵌合部分を「嵌合部分２９Ｂ」という。）、転がり軸受装置１０の組立体を形成する。
【００５５】
この状態で、図７に示すように、まず、嵌合部分２９Ｃのうち、外輪５ａのスペーサ部２７に突き当てられた端面とは反対側の端面と嵌合孔２５の内周面とが交差する部分の３箇所を第１レーザパワーによりレーザ溶接し、外輪５ａとスリーブ２３の嵌合孔２５とを固定する（外輪５ａの第１の溶接工程Ｓ５）。
【００５６】
続いて、図８に示すように、嵌合部分２９Ｃにおける３箇所の第１の溶接跡３３Ｆに対してそれぞれ周方向にずらした位置を第２レーザパワーによりレーザ溶接し、外輪５ａとスリーブ２３とを接合する（外輪５ａの第２の溶接工程Ｓ６）。この場合も嵌合部分２９Ａおよび嵌合部分２９Ｄと同様に、第１の溶接工程Ｓ５および第２の溶接工程Ｓ６により、外輪５ａとスリーブ２３との位置ずれを抑制しつつ高い接合強度で接合することができる。
【００５７】
次に、嵌合部分２９Ｂをレーザ溶接により接合する。
ここで、転がり軸受１Ａ，１Ｂの外輪５ａ，５ｂ間に挟まれたスペーサ部２７により、内輪３ａ，３ｂ間にはスペーサ部２７の長さに応じた隙間が形成されている。そこで、内輪３ａと内輪３ｂとを相互に近接させる方向に押圧して転がり軸受１Ａ，１Ｂに予圧をかける。
【００５８】
この場合に、第１の転がり軸受１Ａの内輪３ａがシャフト１３のフランジ部１５に突き当てられているので、内輪３ａに対して軸方向の反対側に配置された第２の転がり軸受１Ｂの内輪３ｂを軸方向に押圧するだけで、転がり軸受１Ａ，１Ｂの両方に予圧をかけることができる。
【００５９】
そこで、まず、第２の転がり軸受１Ｂの内輪３ｂを軸方向に押圧し、この状態で内輪３ｂの端面とシャフト１３の外周面とが交差する部分の３箇所を第１レーザパワーによりレーザ溶接し、内輪３ｂとシャフト１３とを固定する（内輪３ｂの第１の溶接工程Ｓ７）。続いて、嵌合部分２９Ｂにおける３箇所の第１の溶接跡３３Ｆに対してそれぞれ周方向にずらした位置を第２レーザパワーによりレーザ溶接し、内輪３ｂとシャフト１３とを接合する（内輪３ｂの第２の溶接工程Ｓ８）。
【００６０】
これにより、他の嵌合部分２９Ａ,２９Ｃ，２９Ｄと同様に、内輪３ｂとシャフト１３との位置ずれが抑制されつつ嵌合部分２９Ｂが高い接合強度で接合されるので、転がり軸受１Ａ，１Ｂに予圧がかけられた状態が維持される転がり軸受装置１０が完成する。
【００６１】
この転がり軸受装置１０は、嵌合部分２９Ａ，２９Ｂ，２９Ｃ，２９Ｄがレーザ溶接により接合されているので、嫌気性接着剤により接合した場合のようなアウトガスの発生を防止できるとともに、接合時間の短縮による生産性の向上を図ることができる。また、レーザ溶接によれば、接着剤により接合した場合のような温度変化による接着剤の剛性変動に起因する予圧変化を回避し、共振周波数およびトルクの安定化を図ることができる。
【００６２】
以上説明したように、本実施形態に係る転がり軸受装置１０の製造方法によれば、第１の溶接工程および第２の溶接工程により、嵌合部分２９Ａ，２９Ｂ，２９Ｃ，２９Ｄを強度が低いレーザパワーと高いレーザパワーとの２回に分けて接合することで、十分な接合強度を確保しつつ、アウトガスの発生を低減し、共振周波数変動やトルク変動の発生を防止した転がり軸受装置１０を製造することができる。
なお、本実施形態では、第２の溶接工程において第１の溶接跡３３Ｆとは周方向に異なる位置をレーザ溶接することとしたが、例えば、第２の溶接工程において第１の溶接跡３３Ｆと同じ位置をレーザ溶接することとしてもよい。
【００６３】
また、本実施形態においては、すべての嵌合部分２９Ａ，２９Ｂ，２９Ｃ，２９Ｄに第１の溶接工程および第２の溶接工程を施すことしたが、嵌合部分２９Ａ，２９Ｂ，２９Ｃ，２９Ｄの少なくとも１つの嵌合部分に第１の溶接工程および第２の溶接工程を施すこととしてもよい。例えば、内輪３ａ，３ｂとシャフト１３との嵌合部分２９Ａ，２９Ｂはレーザ溶接により接合し、外輪５ａ，５ｂとスリーブ２３の嵌合孔２５との嵌合部分２９Ｃ，２９Ｄは接着剤により接合することとしてもよい。
【００６４】
また、本実施形態においては、第２の溶接工程が、周方向に等間隔で３箇所にレーザ溶接を施すこととしたが、これに代えて、例えば、図９および図１０に示すように、同一の嵌合部分２９Ａ（２９Ｂ，２９Ｃ，２９Ｄ）におけるレーザ溶接を溶接箇所３３の一部を重ね合わせて複数回（例えば、２回）行うこととしてもよい。重ね合わせる範囲としては、例えば、オーバラップ率が第２溶接跡３３の面積の１０％以上となるようにすることが好ましい。このようにすることで、１度のレーザ溶接により接合する場合と比較して溶接箇所３３の固定力が向上し、より高い接合強度を確保することができる。
【００６５】
また、同一の嵌合部分２９Ａ（２９Ｂ，２９Ｃ，２９Ｄ）において、例えば、第１の溶接工程によるレーザ溶接と第２の溶接工程によるレーザ溶接とを、図１１および図１２に示すように、周方向に交互に等間隔で複数箇所（同図においては３箇所ずつ）に施すこととしてもよい。このようにすることで、第１の溶接工程および第２の溶接工程により嵌合部分２９Ａを周方向にバランスして接合することができる。
【００６６】
また、本実施形態においては、第２の溶接工程が単に第２レーザパワーによりレーザ溶接することとしたが、例えば、図１３または図１４に示すように、第２の溶接工程が所定のレーザパワー、例えば、第２レーザパワーにより５ｍｓｅｃ以下の溶融時間で溶融する溶融工程と、溶融工程により溶融された溶接箇所３３に第２レーザパワーより強度が低いレーザパワーを一定時間（例えば、１０ｍｓｅｃ以上）照射しながら冷却する冷却工程とを含むこととしてもよい。このようにすることで、溶融工程により第２レーザパワーで溶融された溶接箇所３３が冷却工程により強度が低いレーザパワーで徐々に冷却されて凝固されるので、急激な冷却によるクラックの発生を防ぎ、より接合強度が高い転がり軸受装置１０を製造することができる。この場合、冷却工程は、図１３に示すように、レーザパワーの強度を変化させずに一定時間照射し続けることとしてもよいし、あるいは、図１４に示すように、レーザパワーの強度を徐々に低減させながら照射することとしてもよい。
【００６７】
また、本実施形態においては、第２の部材として、嵌合孔２５の内面にスペーサ部２７を備えるスリーブ２３を例示して説明したが、これに代えて、例えば、スペーサ部２７を備えないスリーブを採用し、転がり軸受１Ａ，１Ｂの内輪３ａ，３ｂ間にリング状の間座を挟む構成としてもよい。この場合、外輪５ａ，５ｂに間座の長さに応じた隙間が形成されるので、外輪５ａ，５ｂどうしを近接させる方向に押圧することとすればよい。
【００６８】
また、本実施形態においては、転がり軸受装置１０がスリーブ２３を備えることとしたが、例えば、図１５に示す転がり軸受装置１１０ように、スリーブ２３を備えず、転がり軸受１Ａ，１Ｂの外輪５ａ，５ｂ間にリング状のスペーサ部１２７を挟む構成としてもよい。この場合、内輪３ａ，３ｂにスペーサ部１２７の長さに応じた隙間が形成されるので、内輪３ａ，３ｂどうしを近接させる方向に押圧することとすればよい。
【００６９】
また、本実施形態は、以下のように変形することができる。
例えば、本実施形態の一変形例として、図１６に示すように、第１の溶接工程が、内輪３ａ，３ｂとシャフト１３および外輪５ａ，５ｂとスリーブ２３を相対的に半径方向の一方向に寄せ、各部材が相互に接触あるいは近接した箇所（近接箇所）をレーザ溶接することとしてもよい。また、接触あるいは近接した箇所に対して周方向に異なる位置（例えば、異なる２箇所）を接触あるいは近接した箇所より溶接範囲の径寸法（スポット径）を大きくしてさらにレーザ溶接することとしてもよい。
【００７０】
具体的には、図１７のフローチャートに示されるように、まず、内輪３ａ，３ｂとシャフト１３との嵌合部分２９Ａ，２９Ｂおよび外輪５ａ，５ｂとスリーブ２３との嵌合部分２９Ｃ，２９Ｄにそれぞれ接着剤を塗布し（ステップＳｍ１）、転がり軸受装置１０の組立体を組み立て（ステップＳｍ２）、内輪３ａと内輪３ｂとを相互に近接させる方向に押圧して転がり軸受１Ａ，１Ｂに予圧をかける（ステップＳｍ３)。
【００７１】
続いて、第１の溶接工程により、スリーブ２３の外周面に対して半径方向外方から半径方向内方（シャフト１３の中心）に向かって一方向に押圧し、内輪３ａ，３ｂとシャフト１３および外輪５ａ，５ｂとスリーブ２３を半径方向の一方向に寄せる（ステップＳｍ４)。これにより、内輪３ａ，３ｂとシャフト１３および外輪５ａ，５ｂとスリーブ２３をそれぞれ部分的に接触あるいは近接させ、２つの転がり軸受１Ａ，１Ｂの軸心を一致させることができる。なお、スリーブ２３の外周面を押圧する強さは、転がり軸受１Ａ，１Ｂに予圧をかける際に内輪３ａと内輪３ｂを押圧する強さより弱いことが望ましい。このようにすることで、転がり軸受１Ａ，１Ｂに予圧をかけた状態を維持し転がり軸受装置１０の組立体にひずみが生じるのを防止することができる。
【００７２】
次に、嵌合部分２９Ｂにおける内輪３ｂとシャフト１３が接触あるいは近接する箇所を第１レーザパワーで最初にレーザ溶接する（この箇所を最初の溶接箇所３３Ｆ１とする。）。最初の溶接箇所３３Ｆ１はスポット径を約１００μｍとする。続いて、最初の溶接箇所３３Ｆ１に対して周方向に約１２０°間隔でずらした位置をそれぞれ第１レーザパワーでレーザ溶接する（これらの箇所を２番目の溶接箇所３３Ｆ２、３番目の溶接箇所３３Ｆ３とする。ステップＳｍ５）。２番目の溶接箇所３３Ｆ２および３番目の溶接箇所３３Ｆ３はそれぞれスポット径を約１５０μｍとする。
【００７３】
２番目の溶接箇所３３Ｆ２および３番目の溶接箇所３３Ｆ３は最初の溶接箇所３３Ｆ１よりも隙間が大きいので、嵌合部分の隙間の大きさに応じてスポット径を個別に設定することで、嵌合部分における周方向の複数箇所に安定した溶接を施すことができる。したがって、第２の溶接工程のレーザ溶接による被溶接材（ここでは、内輪３ｂとシャフト１３）の位置ずれをより確実に抑制することができる。なお、スリーブ２３の外周面を押圧したままレーザ溶接してもよいし、内輪３ｂとシャフト１３が接触あるいは近接した状態を維持することができれば押圧するのをやめてレーザ溶接してもよい。
【００７４】
次に、第２の溶接工程により、最初の溶接箇所３３Ｆ１、２番目の溶接箇所３３Ｆ２および３番目の溶接箇所３３Ｆ３に対してそれぞれ周方向にずらした位置を第２レーザパワーでレーザ溶接し、内輪３ｂとシャフト１３とを接合する（ステップＳｍ６)。これにより、転がり軸受装置１０の組立ては終了し、転がり軸受装置１０は製造ラインから取り出される（ステップＳｍ７）。
【００７５】
その後、他の嵌合部分２９Ａ，２９Ｃ，２９Ｄが接着剤によって接合されることにより転がり軸受装置１０が完成する。例えば、接着剤として嫌気性接着剤を用いた場合は、所定の時間放置することにより接着剤が硬化し嵌合部分２９Ａ，２９Ｃ，２９Ｄが接合される。また、接着剤として熱硬化接着剤を用いた場合は、所定の熱を加えることにより接着剤が硬化し嵌合部分２９Ａ，２９Ｃ，２９Ｄが接合される。
【００７６】
以上、本変形例によれば、各嵌合部分２９Ａ，２９Ｂ，２９Ｃ，２９Ｄに隙間がある場合であっても、嵌合部分２９Ａ，２９Ｂ，２９Ｃ，２９Ｄの一部を相互に接触または近接させて隙間が小さくなった箇所を特定し、レーザ溶接によりこの箇所を確実に固定することができる。また、２つの転がり軸受１Ａ，１Ｂの軸心を一致させ、シャフト１３とスリーブ２３が精度よく相対回転可能な転がり軸受装置１０を製造することができる。
【００７７】
なお、本変形例においては、転がり軸受装置１０の組立体を組み立てた後、内輪３ｂとシャフト１３のみをレーザ溶接する場合を例示して説明したが、例えば、外輪５ａ，５ｂとスリーブ２５の嵌合部分２９Ｃ，２９Ｄをそれぞれ同様にして半径方向の一方向に寄せた状態でレーザ溶接することとしてもよい。また、接着剤を用いないこととしてもよい。また、スペーサ部２７を備えないスリーブを採用して内輪３ａ，３ｂ間にリング状の間座を配置する場合には、内輪３ａ，３ｂとシャフト１３との嵌合部分２９Ａ，２９Ｂごと、また、外輪５ａ，５ｂとスリーブ２５の嵌合部分２９Ｃ，２９Ｄごとに第１の溶接工程により半径方向の一方向に寄せた状態でレーザ溶接することとしてもよい。
【００７８】
また、本変形例においては、嵌合部分における接触または近接した箇所を最初にレーザ溶接することとしたが、例えば、接触または近接した箇所に対して周方向に異なる位置を最初にレーザ溶接することとしてもよい。この場合、嵌合部分における隙間の大きさに応じてスポット径を個別に設定することとすればよい。また、本変形例においては、嵌合部分における周方向の３箇所をレーザ溶接することとしたが、例えば、周方向の２箇所以下、または、周方向の４箇所以上をレーザ溶接することとしてもよい。
【００７９】
また、本実施形態およびその変形例においては、転がり軸受装置１０がシャフト１３およびスリーブ２３を備えることとしたが、これに代えて、例えば、転がり軸受装置１０がスリーブ２３を備えず、ＨＤＤ等に用いるスイングアームの軸受嵌合孔に外輪５ａ，５ｂが直接嵌合されるような構成としてもよい。また、例えば、転がり軸受装置１０がシャフト１３を備えず、内輪３ａ，３ｂにスイングアームを直接嵌合させるような構成としてもよい。
【符号の説明】
【００８０】
１Ａ    第１の転がり軸受
１Ｂ    第２の転がり軸受
３ａ，３ｂ    内輪
５ａ，５ｂ    外輪
７    転動体
１０、１１０    転がり軸受装置
１３    シャフト（第１の部材）
２３    スリーブ（第２の部材）
２５    嵌合孔
２７，１２７    スペーサ部
Ｓ１、Ｓ３，Ｓ５，Ｓ７    第１の溶接工程
Ｓ２、Ｓ４、Ｓ６、Ｓ８    第２の溶接工程
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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