(57)【要約】【課題】高温雰囲気下で転動体を使用する場合に音響劣化を確実に防止することができる転がり摺動部材及びこれに使用する転動体の製造方法を提供する。【解決手段】内側部材となる内輪２と、外側部材となる外輪３と、内輪２と外輪３との間に転動自在に配設される複数の転動体４とを備えた転がり摺動部材に使用する転動体４を、最終研削加工を行った後に、最終研削加工後に残留する加工ひずみを除去する最終熱処理を行って研削済加工品を形成する過程を経て製造することにより、高温雰囲気下でウェービネスの悪化を防止して、音響劣化を防止する。【選択図】　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外面に軌道面を有する内側部材と、該内側部材の軌道面に対向する軌道面を有して前記内側部材の外側に配置された外側部材と、前記内側部材及び外側部材の両軌道面間に転動自在に配置された転動体とを備えた転がり摺動部材において、
前記転動体は、最終研削加工を行った後に最終熱処理を行って残留する加工ひずみを除去した研削済み加工品を形成する過程を経て製作されていることを特徴とする転がり摺動部材。
【請求項２】
外面に軌道面を有する内側部材と、該内側部材の軌道面に対向する軌道面を有して前記内側部材の外側に配置された外側部材と、前記内側部材及び外側部材の両軌道面間に転動自在に配置された転動体とを備えた転がり摺動部材に使用する転動体の製造方法において、
転動体の最終研削加工を行う最終研削加工工程と、該最終研削加工工程後に残留する加工ひずみを除去する最終熱処理を行う最終熱処理工程とを少なくとも備えたことを特徴とする転動体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、転がり摺動軸受及びこれにに使用する転動体の製造方法に係り、特に、ハードディスクドライブ装置のスピンドル用モータ、ビデオテープレコーダのスピンドル用モータ、ＩＣ冷却ファンモータ、エアコンファンモータ等の小型モータや、リニアガイド装置やボールねじ装置などの直動案内機械部品などで構成される転がり摺動部材及びこれに使用される転動体の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の転がり摺動部材に使用する転動体としては、従来、図６に示すように、冷間で引き抜き加工された線材を所定寸法に裁断した円柱体のブランクをプレス機を使用して成形することにより素球を成形し（第１工程Ｓ１１）、次いで素球に生じたプレス成型時のバリを取るフラッシング加工を施し（第２工程Ｓ１２）、続いて焼き入れ及び焼き戻しを施す熱処理を行い（第３工程Ｓ１３）、次いで研削盤を使用して複数回の研削処理を行い（第４工程Ｓ１４）、さらに研削加工の加工ひずみを除去する焼き戻しでなる最終熱処理を行い（第５工程Ｓ１５）、次いで最終仕上げ研削を行い（第６工程Ｓ１６）、次いでラップ加工を行い（第７工程Ｓ１７）、次いで洗浄を行い（第８工程Ｓ１８）、最終工程Ｓ１９で包装・出荷するような工程を辿るのが一般的である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の転動体の製造方法にあっては、最終熱処理を行った後に最終研削加工を行って転動体を製作するようにしているので、この転動体を組込みんだ転がり摺動部材を高温の雰囲気下で使用する場合に、最終研削での加工ひずみの影響により転動体表面のうねり精度（ウェービネス）が悪化し、音響劣化が発生するという未解決の課題がある。
【０００４】
そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、最終研削加工で生じる加工ひずみを確実に除去することができる転動体を有する転がり摺動部材及びこれに使用する転動体の製造方法を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に係る転がり摺動部材は、外面に軌道面を有する内側部材と、該内側部材の軌道面に対向する軌道面を有して前記内側部材の外側に配置された外側部材と、前記内側部材及び外側部材の両軌道面間に転動自在に配置された転動体とを備えた転がり摺動部材において、前記転動体は、最終研削加工を行った後に最終熱処理を行って残留する加工ひずみを除去した研削済み加工品を形成する過程を経て製作されていることを特徴としている。
【０００６】
また、請求項２に係る転動体の製造方法は、外面に軌道面を有する内側部材と、該内側部材の軌道面に対向する軌道面を有して前記内側部材の外側に配置された外側部材と、前記内側部材及び外側部材の両軌道面間に転動自在に配置された転動体とを備えた転がり摺動部材に使用する転動体の製造方法において、転動体の仕上加工を行う最終研削加工工程と、該最終研削加工工程後に残留する加工ひずみを除去する最終熱処理を行う最終熱処理工程とを少なくとも備えたことを特徴としている。
【０００７】
この請求項１及び２に係る発明では、最終研削加工を行った後に最終熱処理を行って、最終研削加工後の加工ひずみを除去してから転動体を形成するので、この転動体を転がり摺動部材に組込んで高温雰囲気下で使用した場合でも転動体表面のウェービネスが悪化することを防止することができ、音響劣化を確実に防止することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明に係る転がり軸受の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の転がり軸受の一実施形態である単列深みぞ玉軸受１の構造を示す部分断面図であり、転動体４の一部を破断して示している。
深みぞ玉軸受１（日本精工株式会社製、ＪＩＳ呼び番号：６９５）は、外面に軌道面２ａを形成した内側部材としての内輪２と、この内輪２の軌道面２ａに対向する軌道面３ａを有して内輪２の外側に配置された外側部材としての外輪３と、内輪２の軌道面２ａと外輪３の軌道面３ａとの間に転動自在に配設される複数の転動体４と、転動体４を保持する冠形保持器５と、図示しない非接触ゴムシール（Ｖ形）とから構成されている。そして、その寸法は内径５ｍｍ，外径１３ｍｍ，幅４ｍｍで、転動体４の直径は２ｍｍである。
【０００９】
内輪２と外輪３と前記非接触ゴムシールとにより囲まれる空間には、グリースが充填されている。このグリースは、エステル油系の基油とリチウム１２−ヒドロキシステアレート（増ちょう剤）とからなるもので、そのちょう度はＪＩＳ　Ｋ２２２０のＮｏ．３である。そして、グリースの占有容積率が前記空間の１５％となるように、グリースを深みぞ玉軸受１に直接付加した。
【００１０】
また、内輪２，外輪３及び転動体４は、母材として高クロム軸受鋼（ＳＵＪ２）により構成されていて、冠形保持器５はポリアミド樹脂により構成されている。ここで、内輪２、外輪３及び転動体４の母材は、軸受鋼に限定されるものではなく、浸炭鋼、中炭素合金鋼、機械構造用鋼、その他の転がり軸受用合金鋼や窒化珪素、炭化珪素等の非酸化物系セラミックスを適用するようにしてもよい。
【００１１】
そして、転動体４は、図２に示す工程図に従って製造される。
すなわち、先ず、第１工程Ｓ１で母材を冷間引抜加工した線材を所要寸法に切断した円柱体のブランクをプレス機で球形に加工して素球を形成するプレス加工を行い、次いで、第２工程Ｓ２で、プレス加工で生じたバリを取るフラッシング加工を行い、次いで第３工程Ｓ３で焼き入れ及び焼き戻しを行う熱処理を行ってから第４工程Ｓ４に移行し、研削盤を使用して粗研削等の複数回の研削加工を行う。ここまでの工程は前述した従来例と同様の工程であるが本発明では、第５工程Ｓ５で仕上研削でなる最終研削加工を行った後に、第６工程Ｓ６で最終研削加工後に残留する加工ひずみを除去するために焼き戻しでなる最終熱処理を行って研削済み加工品を形成する。次いで、第７工程Ｓ７で研削済み加工品に対してラップ仕上を行って最終的な転動体を形成し、次いで第８工程Ｓ８で洗浄を行ってから最終の第９工程Ｓ９で包装及び出荷処理を行う。
【００１２】
このように、最終研削加工の後に最終熱処理を行うことにより、最終研削加工後に残留する加工歪みを確実に除去することができる。
このようにして製造した本発明の転動体４と最終熱処理後に最終研削加工を行った従来品とを９０℃の高温雰囲気下で１２０時間放置してその前後の転動体表面のボールウェービネスを測定する高温放置試験を行った結果を図３に示す。
【００１３】
この図３から明らかなように、従来品の場合には熱処理後に最終研削工程を行うので、この最終研削工程での加工ひずみが残ることにより、初期状態と高温放置後とでボールウェービネスの変化量は最低でも４ｎｐｃ増加し、最大で１１ｎｐｃ増加しており、ウェービネスが悪化しているのに対し、本発明の転動体４は研削後の加工ひずみが最終熱処理工程で除去されているので、初期状態で多少ボールウェービネスにばらつきがあるが、この初期状態と高温放置後とでボールウェービネスの変化量は２ｎｐｃ程度の増加に抑制することができ、従来品に比較してボールウェービネスの増大を大幅に抑制することができ、ものによっては初期状態より高温放置後のボールウェービネスを低下させることができた。
【００１４】
また、本発明の転動体４及び従来品をφ５ｍｍ×φ１３ｍｍ×４ｍｍ（１０個玉軸受）の転がり軸受として組み立て、組み立てた夫々の転がり軸受をＦａ＝１１．７６Ｎの予圧をかけた状態で、９０℃の高温雰囲気下で１２０時間放置してその前後のアキシャル振動加速度（Ｇ値）の上昇量と振動周波数との関係を測定する高温放置試験を行った結果を図４に示す。
【００１５】
この図４から明らかなように、従来品の場合にはアキシャル振動加速度（Ｇ値）の上昇量が４ｍＧ乃至１８ｍＧと比較的大きな値で且つ振動周波数のピークが１２ｍＧであり、大きな音響劣化が生じているのに対し、本発明の転動体４はアキシャル振動加速度（Ｇ値）の上昇量が０ｍＧ乃至１０ｍＧと小さな値で且つ振動周波数のピークも４〜６ｍＧ程度であり、音響劣化量を小さくすることができた。
【００１６】
さらに、本発明の転動体４及び従来品をφ５ｍｍ×φ１３ｍｍ×４ｍｍ（１０個玉軸受）の転がり軸受として組み立て、組み立てた夫々の転がり軸受をＦａ＝１１．７６Ｎの予圧をかけた状態で、７０℃の高温雰囲気下で内輪回転速度を５４００ｍｉｎ−１として耐久試験を行った結果を図５に示す。
この図５から明らかなよう、従来品の場合には図５（ａ）に示すように、２０時間経過後のアキシャル振動加速度（Ｇ値）の値が初期値の２．５倍程度となりアキシャル振動加速度の上昇量が大きく、耐久性が劣化しているのに対し、本発明の転動体４では、図５（ｂ）に示すように、２０時間経過後のアキシャル振動加速度（Ｇ値）の値が初期値の最大で２倍程度に抑制することができ、全体としてアキシャル振動加速度の上昇量が小さく耐久性を向上させることができた。
【００１７】
このように、上記実施形態によると、最終研削工程の後に最終熱処理を行って研削後の加工ひずみを除去した転動体を形成するので、この転動体を転がり軸受に組込んで、ＨＤＤスピンドル用モータ、ＶＴＲスピンドル用モータ、ＩＣ冷却ファンモータ、エアコンファンモータ等の小型モータを構成したり、転動体を直動案内装置に組込んだ場合に、７０℃〜９０℃程度の高温雰囲気下でも、耐久性能を確保しながらウェービネスの悪化を防止することができ、音響劣化を確実に防止することができる。
【００１８】
なお、上記実施形態においては、素球に対して焼き入れ及び焼き戻しによる硬化処理を行う場合について説明したが、これに限定されるものではなく、焼き入れ後にサブゼロ処理或いはショットピーニング、ボールピーニング等の機械的硬化処理を行って残留オーステナイトを低減してから焼き戻しするようにしてもよい。
【００１９】
また、上記実施形態においては、転がり摺動部材として、深みぞ玉軸受を適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、他の形式の玉軸受、ころ軸受等の転動体を有する軸受或いはボールねじ、リニアガイド等の転がり摺動部材に本発明を適用し得るものである。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１及び２に係る発明によれば、転動体を形成する際に、最終研削工程の後に最終熱処理を行って研削後の加工ひずみを除去した研削済み加工品を形成する過程を有するので、この転動体を転がり摺動部材に組込んだ後に、高温雰囲気下で使用した場合でも、転動体のウェービネスの悪化を確実に抑制して、転がり摺動部材の音響劣化を確実に防止することができるという効果が得られる。
【００２１】
しかも、上記効果が、従来の転動体の製造工程で、最終研削工程と最終熱処理工程を入れ換えるだけで得られるので、処理工程を増加させる必要がなく、従前の処理設備を使用して同一工数で、高温雰囲気下で音響劣化を防止することができる転動体を容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の転がり軸受の一実施形態である単列深みぞ玉軸受の構造を示す部分断面図である。
【図２】本発明の転動体製造工程を示す工程図である。
【図３】高温放置試験におけるボールウェービネスの変化を示すグラフである。
【図４】軸受高温放置試験におけるアキシャル振動加速度上昇量と振動周波数との関係を示すグラフである。
【図５】軸受耐久試験における経過時間とアキシャル振動加速度との関係を示すグラフである。
【図６】従来例の転動体製造工程を示す工程図である。
【符号の説明】
１　　深みぞ玉軸受
２　　内輪
２ａ　軌道面
３　　外輪
３ａ　軌道面
４　　転動体
【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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