(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状の外周面を有する軸と、上記軸の外周面に外嵌固定した少なくとも１個の内輪と、これら軸と内輪とを組み合わせた部材の外周面に形成した１対の内輪軌道と、これら軸及び内輪の周囲にこれら軸及び内輪と同心に配置され、内周面の一部で上記１対の内輪軌道に対向する位置にそれぞれ外輪軌道を形成した外輪と、これら各外輪軌道と上記各内輪軌道との間にそれぞれ複数個ずつ、それぞれ転動自在に設けた転動体とを備え、これら各転動体に予圧を付与している転がり軸受装置に組み込んだ軸の端部で上記外輪から突出した部分が、回転に伴ってラジアル方向に変位する軸振れを低減する方法であって、上記軸を回転させつつこの軸の端部の軸振れを測定し、この測定結果に基づき、上記軸の端部外周面の一部で且つ円周方向の一部にレーザ光を照射してこの一部の温度を上昇させる事により、当該部分を変形させ、この変形により上記軸振れを低減する転がり軸受装置の軸振れを低減する方法。
【請求項２】
円筒状の外周面を有する軸と、上記軸の外周面に外嵌固定した少なくとも１個の内輪と、これら軸と内輪とを組み合わせた部材の外周面に形成した１対の内輪軌道と、これら軸及び内輪の周囲にこれら軸及び内輪と同心に配置され、内周面の一部で上記１対の内輪軌道に対向する位置にそれぞれ外輪軌道を形成した外輪と、これら各外輪軌道と上記各内輪軌道との間にそれぞれ複数個ずつ、それぞれ転動自在に設けた転動体とを備えた転がり軸受装置であって、上記軸を回転させつつこの軸の端部の軸振れを測定し、この測定結果に基づき、上記軸の端部外周面の一部で且つ円周方向の一部にレーザ光を照射してこの一部の温度を上昇させる事により、当該部分を変形させ、この変形により上記軸振れを低減させた、軸振れを低減した転がり軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えばビデオテープレコーダ（ＶＴＲ）用、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）用、レーザビームプリンタ（ＬＢＰ）用のスピンドルモータ、ロータリアクチュエータ、ロータリエンコーダ等、各種精密回転部分に組み込んでこの回転部分を支承する転がり軸受装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＶＴＲやＨＤＤのスピンドルを、振れ回り運動（軸と直角な方向の運動）及び軸方向の振れを防止しつつ回転自在に支持する為、玉軸受を使用しているが、従来は互いに独立した１対の玉軸受（深溝型或はアンギュラ型）を使用していた。又、回転支持部分への玉軸受の組立作業の効率化を図る為、複列の玉軸受を使用する事も考えられていた。
【０００３】
複列の玉軸受は、図５（Ａ）に示す様に、外周面に１対の深溝型の内輪軌道１、１を有する軸２と、同図（Ｂ）に示す様に、内周面に１対の深溝型の外輪軌道３、３を有する外輪４とを、同図（Ｃ）に示す様に同心に組み合わせると共に、上記各内輪軌道１、１と外輪軌道３、３との間にそれぞれ複数の玉５、５を、転動自在に装着する事により構成する。尚、図５（Ｃ）の６、６は、上記玉５、５を円周方向等間隔に保持しておく為の保持器、７、７は、玉５、５装着部への塵芥等の進入防止を図る為のシールである。
【０００４】
この図５（Ｃ）に示す様な複列深溝型玉軸受は、従来から知られている構造であるが、上記ＶＴＲやＨＤＤのスピンドルを支持できる様なものは、従来は製造が難しかった。これは、次の様な理由による。
ＶＴＲやＨＤＤのスピンドルを支持する為の玉軸受は、振れ回り運動及び軸方向の振れを防止する為、極めて高精度なものとしなければならない。この為、上記スピンドル支持用の玉軸受は、予圧を付与した状態で使用する。
一方、深溝型の玉軸受を組み立てる為、内輪軌道１と外輪軌道３との間に玉５、５を装着する場合には、図６に示す様に、上記内輪軌道１と外輪軌道３とを偏心させて、これら両軌道１、３の間の円周方向に亙る隙間８を一部で大きくする。そして、この隙間８の大きくなった部分から上記内輪軌道１と外輪軌道３との間に、所定数の玉５、５を挿入する。その後、上記内輪軌道１と外輪軌道３とを同心にすると共に、上記所定数の玉５、５を、円周方向等間隔に配置する。
【０００５】
この様に、円周方向一部にまとまって挿入された複数の玉５、５を、円周方向等間隔に配置し直す際には、各玉５、５を上記内輪軌道１及び外輪軌道３に対して滑らせなければならない。この際、上記内輪軌道１及び外輪軌道３が各玉５、５を強く押圧する状態（予圧を付与した状態）にあると、上記内輪軌道１、外輪軌道３、各玉５、５の転動面に傷が付き易い。そして、傷が付いた場合には、回転時に振動を生じたり、或は耐久性が損なわれる等の問題を生じる。
【０００６】
予圧を付与された玉軸受としては、上述した従来構造の第１例の他にも従来から種々の構造のものが知られているが、部品点数が多く小型化が難しかったり、或は組立作業が面倒であったり、更には十分な回転精度を得られない等の問題があり、ＨＤＤ用等の精密回転部分に組み込んで十分な性能を得られるものではなかった。
【０００７】
これに対して、特開平６−２２１３２６号公報、同６−３４４２３３号公報には、上述の様な不都合を解消する構造として、図７に示す様な玉軸受が記載されている。従来構造の第２例であるこの玉軸受を構成する軸９は、図７（Ａ）に示す様に、小径部９ａと大径部９ｂとを段部９ｃで連続させており、大径部９ｂの外周面に深溝型の第一の内輪軌道１０を形成している。又、内輪１１は、外周面に深溝型の第二の内輪軌道１２を形成している。
【０００８】
この様な軸９と内輪１１とを含む玉軸受を造る場合、先ず、第一工程として、図７（Ｂ）に示す様に、上記軸９の小径部９ａに上記内輪１１を、十分な嵌合強度（予圧付与の反力でずれ動かない強度）を持たせて外嵌する。従って、自由状態に於ける上記内輪１１の内径寸法Ｒ１１（図７（Ａ））は、同じく自由状態に於ける上記小径部９ａの外径寸法Ｄ９ａ（図７（Ａ））よりも僅かに小さい（Ｒ１１＜Ｄ９ａ）。上述の様に小径部９ａに内輪１１を外嵌した状態で、上記大径部９ｂ外周面の第一の内輪軌道１０と内輪１１外周面の第二の内輪軌道１２とのピッチＰ１  を、完成後の玉軸受に所定の予圧を付与する為に必要なピッチｐ１  ｛図７（Ｄ）｝よりも長く（Ｐ１  ＞ｐ１  ）しておく。
次いで、第二工程として、上記第一工程により組み合わされた軸９及び内輪１１を、円筒形の外輪１３の内側に挿入する。この外輪１３の内周面には、１対の深溝型の外輪軌道１４、１４を形成している。この第二工程では、この１対の外輪軌道１４、１４と前記第一、第二の内輪軌道１０、１２とを対向させる。
次に、第三工程として、上記軸９及び内輪１１と外輪１３とを偏心させ、前記図６に示す様に、上記１対の外輪軌道１４、１４と第一、第二の内輪軌道１０、１２との間の円周方向に亙る隙間８を一部で大きくする。そして、この隙間８の大きくなった部分から、上記隙間８内に、所定数の玉５、５を挿入する。
次に、第四工程として、上記１対の外輪軌道１４、１４と第一、第二の内輪軌道１０、１２との間の隙間８内に挿入された所定数の玉５、５を円周方向に移動させつつ、上記軸９及び内輪１１と外輪１３とを同心にして、各玉５、５を円周方向等間隔に配置する。これと共に、図７（Ｃ）に示す様に、各玉列部分に保持器６、６を装着して、各玉５、５が円周方向等間隔位置に留まる様にする。又、必要に応じて、外輪１３の両端部内周面にシール７、７を装着する。この状態では、未だ各玉５、５に予圧は付与されていない。
そして、最後に第五工程として、上記内輪１１を段部９ｃに向け、軸９の外周面で軸方向（図７の左方）に変位させる事により、上記第一、第二の内輪軌道１０、１２のピッチを短くして、図７（Ｄ）に示す様に、前記所定の予圧を付与する為に必要なピッチｐ１  とする。この状態で、上記複数の玉５、５に所定の予圧が付与され、予圧を付与された玉軸受として完成する。完成時にも、上記段部９ｃと内輪１１の端面との間には隙間が存在する。
【０００９】
この様にして得られた予圧を付与された玉軸受では、内輪１１の内周面と小径部９ａの外周面との間に、締まりばめの摩擦力に基づいて、上記予圧に見合うアキシャル荷重よりも大きな制止力が作用する。従って、軸９と内輪１１との間に接着剤を塗布しなくても、上記内輪１１がずれ動かず、付与された予圧が消滅する事がなく、一体の玉軸受として取り扱える。この為、ＶＴＲやＨＤＤのスピンドルの軸受部を構成する作業が容易となる。又、アキシャル方向に亙って予圧が付与されている為、上記スピンドルの回転支持を高精度に行なえる。
【００１０】
尚、上述した従来構造の第２例の場合、第一の内輪軌道１０を軸９の外周面に直接形成していたが、図８に示した従来構造の第３例の様に、それ自体は内輪軌道を有しない軸２に、１対の内輪１１、１１ａを外嵌する事もできる。この様に、内輪１１、１１ａを１対設ける場合には、予圧付与時に、一方又は双方の内輪１１、１１ａを変位させる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
図７〜８に示す様な各構造を有する予圧を付与された玉軸受の場合には、適正な予圧付与の面からは問題ないが、軸２、９を回転させた場合に、振れと呼ばれる振動を発生するものが存在する事が分ってきた。この様な振動が発生する原因に就いて本発明者が研究したところ、締まりばめによる嵌合固定部を構成する部材の一方又は双方の歪みに基づく事が分った。そして、この様な歪みの原因に就いて本発明者が考察したところ、次の様な原因が考えられた。
【００１２】
例えば図７に示した従来構造の第２例の場合、軸９の小径部９ａに内輪１１を締まりばめで圧入する（小径部９ａに対して内輪１１をアキシャル方向に変位させる）際に、これら小径部９ａの外周面と内輪１１の内周面とが軸方向に亙って強く摩擦し合う。この摩擦に伴って、上記軸９及び内輪１１に軸方向の応力が加わる。図７〜８に示した従来構造の第２、３例の場合には、内輪１１、１１ａが軸９、２の周囲に、締まりばめにより外嵌固定されているので、上記軸方向の応力は、組立完了後に於いても、上記内輪１１、１１ａ、軸９、２内に軸方向の残留応力として残る。特に、不可避的な寸法或は形状の誤差、或は上記両周面同士の間に存在する油量の差、傾斜等に起因して、上記摩擦に伴う軸方向の応力が円周方向に亙って不均一になる事がある。そして、この不均一の程度が大きくなると、上記軸９、２と内輪１１、１１ａとの一方又は双方の軸方向の歪みに基づき、これら各部材９、２、１１、１１ａの軸と直角方向の歪みが、上記振れを発生する程度に大きくなる。特に、外径が４ｍｍ以下の軸９、２に内輪１１、１１ａを外嵌固定する様な、ミニアチュア玉軸受の場合には、上記歪みに基づく振れが問題となり易い。
【００１３】
尚、この様な問題は、図９に示した様な、１対の玉軸受１５、１５を構成する内輪１１ａ、１１ａを軸２に外嵌し、１対の外輪１６、１６の間にばね１７を設ける事で上記各玉軸受１５、１５に予圧付与を行なう構造でも生じ得る。即ち、この様な従来構造の第４例では、上記ばね１７の弾力により上記各内輪１１ａ、１１ａが軸２に対して動かない様に、これら各内輪１１ａ、１１ａを軸２に対して、締まりばめで外嵌する。従って、図７〜８に示した各構造の場合と同様に、軸２と内輪１１ａ、１１ａとの一方又は双方に（円周方向不均一な軸方向歪みに基づき）軸と直角方向の歪みが発生する可能性がある。本発明の転がり軸受の振れを低減する方法と振れを低減した転がり軸受は、上述の様な原因、更には他の原因で発生する振動を防止すべく発明したものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の転がり軸受の振れを低減する方法と振れを低減した転がり軸受のうち、請求項１に記載した転がり軸受の振れを低減する方法は、円筒状の外周面を有する軸と、上記軸の外周面に外嵌固定した少なくとも１個の内輪と、これら軸と内輪とを組み合わせた部材の外周面に形成した１対の内輪軌道と、これら軸及び内輪の周囲にこれら軸及び内輪と同心に配置され、内周面の一部で上記１対の内輪軌道に対向する位置にそれぞれ外輪軌道を形成した外輪と、これら各外輪軌道と上記各内輪軌道との間にそれぞれ複数個ずつ、それぞれ転動自在に設けた転動体とを備え、これら各転動体に予圧を付与している転がり軸受装置に組み込んだ軸の端部で上記外輪から突出した部分が、回転に伴ってラジアル方向に変位する軸振れを低減する方法であって、上記軸を回転させつつこの軸の端部の軸振れを測定し、この測定結果に基づき、上記軸の端部外周面の一部で且つ円周方向の一部にレーザ光を照射してこの一部の温度を上昇させる事により、当該部分を変形させ、この変形により上記軸振れを低減する。
【００１５】
又、請求項２に記載した軸振れを低減した転がり軸受は、円筒状の外周面を有する軸と、上記軸の外周面に外嵌固定した少なくとも１個の内輪と、これら軸と内輪とを組み合わせた部材の外周面に形成した１対の内輪軌道と、これら軸及び内輪の周囲にこれら軸及び内輪と同心に配置され、内周面の一部で上記１対の内輪軌道に対向する位置にそれぞれ外輪軌道を形成した外輪と、これら各外輪軌道と上記各内輪軌道との間にそれぞれ複数個ずつ、それぞれ転動自在に設けた転動体とを備えた転がり軸受装置であって、上記軸を回転させつつこの軸の端部の軸振れを測定し、この測定結果に基づき、上記軸の端部外周面の一部で且つ円周方向の一部にレーザ光を照射してこの一部の温度を上昇させる事により、当該部分を変形させ、この変形により上記軸振れを低減させている。
【００１６】
【作用】
上述の様に構成される本発明の転がり軸受の振れを低減する方法と振れを低減した転がり軸受によれば、軸の外周面の幾何中心とこの軸の回転中心とが不一致になった場合でも、この軸の端部をラジアル方向に亙って微妙に変形させる事により、上記幾何中心と回転中心とを一致させる事ができる。そして、この様に幾何中心と回転中心とを一致させた状態では、転がり軸受を回転させた場合にも有害な振れが発生しなくなる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の形態の第１例を示している。本発明により軸振れを低減する転がり軸受装置は、１対の玉軸受１５、１５を構成する内輪１１ａ、１１ａを軸２に外嵌すると共に、１対の外輪１６、１６の間に円筒状の間座１８を挟持している。そして、上記軸２に対する上記各内輪１１ａ、１１ａの外嵌固定位置を調節する事により、上記各玉軸受１５、１５に所望の予圧を付与している。又、上記軸２の両端部は、上記各内輪１１ａ、１１ａの外端面（互いの反対側端面）から突出している。
【００１８】
上記軸２の一端部２１（図１の左端部）には駆動ホイール１９の外周面を当接させ、駆動モータ２０により、この駆動ホイール１９を介して、上記軸２を所望の速度で回転自在としている。尚、上記駆動モータ２０として、例えばステッピングモータを使用し、上記軸２を間欠的に駆動させる事もできる。又、好ましくは、上記駆動ホイール１９の外周面は、ゴム等の摩擦係数の大きな材料により覆い、この駆動ホイール１９の外周面と上記軸２の一端部２１の外周面との間に滑りが生じない様にする。
【００１９】
一方、上記軸２の他端部２２（図１の右端部）の先端寄り部分の外周面には変位センサ２３を対向させて、上記軸２の回転に伴う上記先端寄り部分のラジアル方向に亙る変位、即ち振れの有無及びこの振れの量を検出自在としている。又、上記他端部２２の基端寄り部分には、レーザ照射器２４の照射部を対向させて、この他端部２２の基端寄り部分の外周面部分を、レーザ光の照射に基づいて加熱自在としている。
【００２０】
上記駆動モータ２０による上記軸２の回転量（回転角度）を表す信号と、上記変位センサ２３が検出した振れの有無及びこの振れの量を表す信号とは、制御器２５に入力している。この制御器２５は、これら駆動モータ２０及び変位センサ２３から送り込まれる信号に基づいて、上記レーザ照射器２４を駆動する為の駆動回路２６に信号を送り出す。尚、上記変位センサ２３の出力信号は、変換回路２７により変位量を表す信号に変換してから、上記制御器２５に送り込む。
【００２１】
上述の様な装置を使用して、転がり軸受装置を構成する軸２の他端部２２の振れを低減若しくは解消する作業は、次の様にして行なう。上記駆動モータ２０への通電により上記軸２を（低速で、若しくは微小角度ずつ間欠的に）回転させつつ、上記変位センサ２３により、この軸２の他端部２２の先端の軸振れを測定する。この変位センサ２３から変換回路２７を介して送り込まれる測定結果を表す信号と、上記駆動モータ２０から送り込まれる上記軸２の回転角度を表す信号とにより、上記制御器２５は、上記レーザ照射器２４の駆動回路２６に信号を送り出す。そして、この駆動回路２６が、上記軸２の他端部２２の基端寄り部分の外周面のうちの円周方向の一部にレーザ光を照射して、この一部の温度を上昇させる。この様にレーザ光の照射により上記軸２の一部が高温になると、この一部並びにその周囲部分に組織変化を生じる。そして、この組織変化に基づいて上記一部並びにその周囲部分の体積が変化（膨張）し、この変化分だけ、上記軸２の基端寄り部分が折れ曲がる。そこで、上記変位センサ２３から変換回路２７を介して送り込まれる測定結果を表す信号と、上記駆動モータ２０から送り込まれる上記軸２の回転角度を表す信号とに基づいて、上記基端寄り部分の折れ曲がり方向と折れ曲がり量とを規制すれば、上記軸２の他端部２２の先端の軸振れを低減若しくは解消できる。
【００２２】
次に、図２は、本発明の実施の形態の第２例を示している。本例の場合には、軸２の他端部２２（図２の右端部）の先端寄り部分で互いに軸方向にずれた２個所位置に、それぞれ変位センサ２３ａ、２３ｂを対向させている。本例はこの様に１対の変位センサ２３ａ、２３ｂを使用する事により、上記軸２の回転に伴う上記先端寄り部分のラジアル方向に亙る変位、即ち振れの有無及びこの振れの量を検出自在とするだけでなく、上記軸２の他端部２２の先端寄り部分の中心軸が上記軸２の回転中心と平行であるか否か、平行でない場合にはこの回転中心に対する上記中心軸の方向を検出自在としている。又、上記他端部２２の基端寄り部分には、やはり軸方向にずれた２個所位置に設けた１対のレーザ照射器２４ａ、２４ｂの照射部を対向させて、この他端部２２の基端寄り部分の外周面２個所部分を、レーザ光の照射に基づいて加熱自在としている。これら両レーザ照射器２４ａ、２４ｂは、互いに独立して駆動自在としている。
【００２３】
上述の様な装置を使用して、転がり軸受装置を構成する軸２の他端部２２の先端部の振れを低減若しくは解消すれば、この先端部の中心軸と上記軸２の回転中心とを一致させる事ができる。即ち、上述した第１例の場合には、軸２の他端部２２の基端寄り部分を１個所曲げるのみであった。この為、この他端部２２の先端寄り部分の中心軸上のある一点（変位センサ２３が対向する部分）を、上記軸２の回転中心上に位置させる事はできるが、上記先端寄り部分の中心軸（幾何中心）と上記軸２の回転中心とを一致させる事はできなかった。これに対して本例の場合には、上記他端部２２の基端寄り部分の一部で軸方向にずれた２個所位置をそれぞれ異なる方向（例えば逆方向）に曲げる事により、上記先端寄り部分の中心軸と上記軸２の回転中心とを一致させる事が可能になる。
【００２４】
次に、図３〜４は、本発明の実施の形態の第３〜４例を示している。これら第３〜４例は、１対の玉軸受１５、１５を構成する内輪１１ａ、１１ａの偏肉（円周方向に亙る厚さ寸法が不均一である状態）により軸２の他端部２２に軸振れが発生した場合に、これを修正する状態を示している。駆動ホイール、駆動モータ、制御器、駆動回路、変換回路に就いては、第１〜２例の場合と同様であるから図示を省略した。
【００２５】
上述の様に、軸２に外嵌固定された状態で転がり軸受装置を構成する  内輪１１ａ、１１ａに偏肉が存在した場合にも、上記軸２の他端部２２の先端部に軸振れが発生する。本発明の転がり軸受装置の軸振れを低減する方法によれば、この様な原因に基づく軸振れに就いても、第１〜２例の場合と同様に、軸２の他端部２２の基端寄り部分にレーザ光を照射し、この基端寄り部分を微妙に曲げる事により、低減若しくは解消できる。
【００２６】
尚、上述の説明は、軸２の外周面に内輪１１ａ、１１ａを、締まり嵌めで外嵌固定した転がり軸受装置に本発明を適用した場合に就いて説明した。但し、本発明は、この様に軸２に対して内輪１１ａ、１１ａを締まり嵌めで固定する構造に限らず、接着により固定する構造にも適用できる。更には、図７に示す様に、一方の内輪軌道を軸の外周面に直接形成する構造にも適用できる。
【００２７】
【発明の効果】
本発明の転がり軸受装置の振れを低減する方法と振れを低減した転がり軸受は、以上に述べた通り構成され作用する為、内輪を外嵌固定した軸の端部の軸振れを無視できる程度に抑え、この軸を含んで構成される転がり軸受装置を高速回転させた場合にも、有害な振動が発生する事を防止できる。この為、ＶＴＲやＨＤＤのスピンドル等の高性能化に寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の第１例を示す断面図。
【図２】同第２例を示す断面図。
【図３】同第３例を示す断面図。
【図４】同第４例を示す断面図。
【図５】従来の玉軸受の第１例の部品と完成品とを示す断面図。
【図６】玉を挿入する為、外輪軌道と内輪軌道とを偏心させた状態を示す図。
【図７】従来の玉軸受の第２例を製造工程順に示す断面図。
【図８】同第３例を製造工程順に示す半部断面図。
【図９】同第４例を示す断面図。
【符号の説明】
１    内輪軌道
２    軸
３    外輪軌道
４    外輪
５    玉
６    保持器
７    シール
８    隙間
９    軸
９ａ  小径部
９ｂ  大径部
９ｃ  段部
１０    （第一の）内輪軌道
１１、１１ａ  内輪
１２    第二の内輪軌道
１３    外輪
１４    外輪軌道
１５    玉軸受
１６    外輪
１７    ばね
１８    間座
１９    駆動ホイール
２０    駆動モータ
２１    一端部
２２    他端部
２３、２３ａ、２３ｂ  変位センサ
２４、２４ａ、２４ｂ  レーザ照射器
２５    制御器
２６    駆動回路
２７    変換回路
【図１】
0003613899.tif 000002
【図２】
0003613899.tif 000003
【図３】
0003613899.tif 000004
【図４】
0003613899.tif 000005
【図５】
0003613899.tif 000006
【図６】
0003613899.tif 000007
【図７】
0003613899.tif 000008
【図８】
0003613899.tif 000009
【図９】
0003613899.tif 000010