(57)【要約】【課題】熱処理を必要とする軸の面取幅を均一化する加工方法を提供する。【解決手段】熱処理を施した軸の加工方法において、熱処理後に外径研削を行い、その外径研削面を基準として端部の面取加工をし、均一化した面取幅Ａを有する面取を加工する。【選択図】　　　　図１
2004130394.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱処理を施した軸の加工方法において、
前記熱処理後に、外径研削を行い、その外径研削面を基準として端部の面取加工を行うことを特徴とする軸の加工方法。
【請求項２】
請求項１記載の軸の加工方法により少なくとも一方の端部を均一な面取幅に加工した面取と、その外周面に形成した転動軌道とを有する軸を、軸受に嵌めたことを特徴とする軸付軸受。
【請求項３】
請求項１記載の軸の加工方法により少なくとも一方の端部を均一な面取幅に加工した面取を有する軸を嵌めた軸付軸受を、均一な面取幅の面取側から固定ドラムの圧入穴に圧入して一体としたことを特徴とするＶＴＲ用ドラム装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ビデオテープレコーダのドラムスピンドルモータやプリンタ用の小型モータ、小型精密モータ等の回転体等に圧入して用いる軸の加工方法およびそれにより加工した軸を用いた軸付軸受とＶＴＲ用ドラム装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】
特開２０００−２３０５４４号公報（第３頁
【００１４】、第３図）
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の技術においては、旋削加工時に軸の端部に面取加工を行い、これに熱処理を施した後に軸の外径研削のみを行っていたため、熱処理等によって軸に曲がり等の変形が発生する場合があり、これによって面取部の軸方向の幅（以下、面取幅という。）が円周方向に不均一になり、この幅を均一化することが困難になるという問題がある。
【０００４】
このような面取幅に均一性がない軸の場合には、この軸を回転体の圧入穴に圧入する際に軸が斜めに圧入されてしまうことがあり、その場合には軸を圧入した回転体の回転時に振れが大きくなる等の恐れがある。
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、熱処理を必要とする軸の面取幅を均一化する加工方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために、熱処理を施した軸の加工方法において、前記熱処理後に外径研削を行い、その外径研削面を基準として端部の面取加工を行うことを特徴とする。
また、上記の軸の加工方法により少なくとも一方の端部を均一な面取幅に加工した面取とその外周面に形成した転動軌道とを有する軸を軸受に嵌めたことを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照して本発明による軸の加工方法の実施の形態について説明する。
【０００７】
第１実施の形態例
図１は第１実施の形態の加工方法による軸を示す側面図、図２はその面取研削装置を示す側面図である。
図１において、１は軸であり、炭素鋼や合金鋼等の鋼材で製作され、その外周面２の外径は図１にＤで示す寸法に、その端部３の面取４は図１にＡで示す均一な面取幅となるように面取加工される。
なお、本実施の形態の面取４は緩やかなテーパ面として示しているが、この形状に限定するものではなく、どのような形状でもよく、例えば傾き角が４５度等の通常の面取４であってもよい。
【０００８】
図２において、１０は軸１の面取４の研削加工を行う面取研削装置である。
１１はエアスピンドルであり、圧縮空気等によって高速で回転する。
１２は電着砥石等の円筒状の砥石であり、エアスピンドル１１のシャフトに固定され、エアスピンドル１１と連動して回転する。
１３は切込テーブルであり、エアスピンドル１１を往復運動自在に支持する。
【０００９】
１４はカムであり、図示しない駆動装置によって回転し、エアスピンドル１１に設けられた引張コイルスプリング等のリターンスプリング１５と連携してエアスピンドル１１をその軸方向に往復運動させる。
切込テーブル１３には、エアスピンドル１１が所定の角度で設置されており、砥石１２を面取４の面取面方向に往復運動させながら図２に示す切込方向へ移動して面取４の面取加工を行う。
【００１０】
なお、切込テーブル１３にエアスピンドル１１を任意の角度に設定できる割出装置を設け、これによって砥石１２を任意の角度に設定して面取４の面取加工を行うようにしてもよい。
１６はチャックであり、一端の中央に軸１を挿入するための挿入穴１７が設けられ、他端にチャック１６を回転させるためのプーリ１８が設けられている。
【００１１】
１９は保持具であり、挿入穴１７に挿入された軸１を着脱自在に保持する。
２０は無端の歯付ベルト等のベルトであり、モータ２１のシャフトに固定されたプーリ２２とチャック１６のプーリ１８の間に掛渡され、チャック１６を比較的低速で回転させる。
なお、本実施の形態の面取加工は、上記面取研削装置１０によらなければならないものではなく、他のどのような面取研削装置であってもよい。
【００１２】
上述した構成の作用について説明する。
軸１を加工するにあたり、まず旋削加工等によって軸１の素材を外周面２に熱処理による変形を考慮した研削代を残して所定の長さに成形し、これに所定の硬度となるよう焼入れ焼戻し等の熱処理を施す。
熱処理を施した軸１は、その外周面２を所定の外径寸法Ｄとなるよう研削加工し、次いで面取研削装置１０によってその端部３に面取４を研削加工する。
【００１３】
すなわち、外周面２を外径寸法Ｄに研削加工した軸１をチャック１６の挿入穴１７に挿入して嵌合し、その外周面２を保持具１９によって保持して外周研削面を基準として回転するように設置する。
このようにして設置した軸１は、プーリ２２、ベルト２０、プーリ１８を経由して伝達されたモータ２１の駆動力によって比較的低速で回転する。
【００１４】
一方、所定の面取角度に設定された砥石１２は、エアスピンドル１１の回転に伴って高速で回転し、カム１４とリターンスプリング１５によって往復運動を与えられながら切込テーブル１３の移動に伴って軸１の外周面２と端部３との角部に向かって移動して角部に当接する。
その後、砥石１２は所定の押圧力、送り速度、送り量で送られて面取４を所定の面取幅Ａに研削加工する。
【００１５】
このようにして研削外周面を基準として面取加工された軸１の面取幅の均一性をその面取幅の不均一性を基に評価した。
図３は不均一幅を示す説明図である。
図において、Ｂは面取加工の面取幅の最大寸法であり、Ｃはその最小寸法である。
【００１６】
面取幅の均一性の評価は、この最大寸法Ｂと最小寸法Ｃの差、つまりＢ−Ｃを不均一幅と定義して行う。
図４は本実施の形態の軸の不均一幅分布を示すグラフである。
なお、比較のために図４に従来例として示した従来の加工方法、つまり外周面２および面取４を旋削加工した後に熱処理を施し、この外周面２のみを研削加工した軸１の不均一幅分布を同時に示してある。
【００１７】
図４に実線で示す本実施の形態の加工方法による軸１の不均一幅分布は、破線で示した従来例の不均一幅分布に対してその平均値とバラツキが非常に小さくなっている。
すなわち、本実施の形態の加工方法による軸１の面取幅は、非常に優れた均一性を有することがわかる。
【００１８】
以上説明したように、本実施の形態では、旋削加工した軸に熱処理を施した後に外径研削を行い、この外径研削面を基準として面取加工を行うようにしたことによって、熱処理や旋削加工による曲がり等の変形が発生した場合においても均一化された面取幅を有する軸を加工することができる。
このことは、アルミニウムやその合金、黄銅、樹脂等の比較的軟らかい材料で製作されている回転体の圧入穴に軸を圧入する場合に特に有効である。
【００１９】
つまり、均一化した面取幅を有する軸がその面取面に案内されて略均等に圧入穴に嵌合し、軟らかい材料による圧入穴であっても、軸が斜めに圧入されることを防止できる。
また、外径加工の後に面取加工を行うようにしたことによって、外周面と面取面との角に形成される微細なバリやカエリが、面取面の方向に形成されるようになり、異常な圧入荷重の発生を防止することも可能となる。
【００２０】
上記に加えて、研削による面取加工時に砥石を面取面の方向に往復運動させることによって、砥石が自動的にドレッシングされて偏磨耗の発生を防止することができ、安定した研削加工を長時間持続することができると共に砥石寿命を延ばすことができる。
なお、上記は軸の素材の旋削加工時に外径と長さを成形すると説明したが、旋削加工時に熱処理等による変形を考慮した寸法の面取加工を行うようにしてもよい。これによって研削加工による面取加工の取り代を少なくすることができ、面取加工の加工時間の短縮を図ることができる。
【００２１】
また、上記は面取加工を研削加工によって行うとして説明したが、熱処理後の軸の硬度が旋削加工等によっても可能な場合は、旋削加工等によって加工するようにしても本発明の効果を損なうものではない。
【００２２】
第２実施の形態例
本実施の形態は、第１実施の形態例の加工方法による軸１を軸付軸受に適用したものである。
図５は第２実施の形態を示す断面図である。
なお、上記第１実施の形態例と同様の部分は、同一の符号を付してその説明を省略する。
３０は軸付軸受であり、ハウジング３１に２列の玉軸受部３２を装着した複列式の軸付軸受３０である。
【００２３】
３３は軸であり、少なくとも一方の端部３には均一化した面取幅を有する面取が第１実施の形態例の加工方法で加工され、その外周面２には転動軌道３４が形成されており、玉軸受部３２に嵌めて用いることによってその内輪としての機能を発揮する。
３５は転動体としてのボールであり、外輪３６に形成された転動軌道と軸３３に形成された転動軌道３４との間に転動自在に複数配置され、互いの接触を防止するための図示しない保持器に保持されている。
【００２４】
３７はバネ座であり、玉軸受部３２の外輪３６に係止され、両側に配置した玉軸受部３２に予圧を与えて軸方向の遊びをなくすための圧縮コイルスプリング等の予圧スプリング３８が軸３３やボール３５等の他の部品へ接触することを防止する。
上記の構成の作用について説明する。
【００２５】
軸付軸受３０を回転機器に適用して軸３３を回転させる場合は、ハウジング３１を回転機器のフレーム等に固定し、軸３３の一端をモータ等の駆動源に接続または取付け、他端を回転させる対象物（以下、回転体という。）の中央部に設けられた圧入穴に圧入する。
また、軸３３を固定して外輪３６を回転させる場合は、軸３３を回転機器のフレーム等の固定物に設けた圧入穴に圧入して固定し、ハウジング３１を回転体に嵌合させて取付け、これをモータ等の駆動源によって軸３３を中心として回転させる。
【００２６】
この時、軸３３の端部３に加工された面取４の面取幅は均一に加工されているため、軸３３の外周面２が面取面に案内されて略均等に回転体や固定物に設けた圧入穴に嵌合することができ、斜めに圧入されることが防止できるため、比較的低い圧入荷重で直角度に優れた圧入作業が行われる。
以上のように、本実施の形態においては、均一な面取幅に加工した面取を有する軸を回転体や固定物に圧入するようにしたことによって、比較的低い圧入荷重での圧入作業が可能となると共に、軸を圧入した回転体や圧入した軸を中心として回転する回転体の面振れ等の増大を防止することができる。
【００２７】
なお、本実施の形態では、軸付軸受を２列の玉軸受部を装着して予圧を与えた複列式の軸付軸受として説明したが、第１実施の形態例の軸の加工方法により加工した軸を適用する軸付軸受は、２列の玉軸受部を装着した複列式の軸付軸受に限らず、１個の玉軸受、円筒ころ軸受等の転がり軸受や多数の転がり軸受を有する軸受装置の軸を回転体等に圧入して用いる軸付軸受に適用してもよく、本発明の面取加工を施した軸を転がり軸受の内輪に設けられた穴に嵌めて適用するようにしてもよい。
【００２８】
第３実施の形態例
本実施の形態は、第２実施の形態例の軸付軸受をビデオテープレコーダ（以下、ＶＴＲという。）に適用したものである。
図６は第３実施の形態を示す断面図である。
なお、上記第１および第２実施の形態例と同様の部分は、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００２９】
３９はフランジであり、軸付軸受３０のハウジング３１に設けられており、ネジ等の締結手段によって軸付軸受３０を図示しないＶＴＲの回転ドラム等に固定する。
４０はＶＴＲ用ドラム装置である。
４１はＶＴＲ用ドラム装置４０の固定ドラムであり、通常はアルミニウムまたはその合金等を材料として略円筒状の形状に成形され、その外側の円周面４２をＶＴＲ用のビデオテープが摺動する。
【００３０】
４３は固定ドラム４１のハブ部であり、その中央部に軸付軸受３０の軸３３を圧入する圧入穴４４が設けられている。
なお、本実施の形態の軸付軸受３０は、第２実施の形態例と同様に予圧スプリング３８が設けられており、両側に配置した玉軸受部３２が軸方向に移動することを防止している。
【００３１】
また、軸３３に加工する均一な面取幅を有する面取４は、必要に応じて軸の両側に加工するようにしてもよく、片側のみに加工するようにしてもよい。本実施の形態では、図６における下側の端部３にのみ上記面取４が加工されている。
上記の構成の作用について説明する。
ＶＴＲ用ドラム装置４０を組立てる場合は、固定ドラム４１のハブ部４３の中央部に設けられた圧入穴４４に軸付軸受３０の軸３３の均一な面取幅を有する面取４を当接させ、面取４の面取面に案内させて圧入穴４４に軸３３を圧入する。
【００３２】
この時、軸３３の面取４の面取幅は均一に加工されているため、軸３３の外周面２が略均等に圧入穴４４に嵌合して比較的低い圧入荷重で直角度に優れた圧入作業が行われる。これによって圧入穴４４に対して軸３３の軸芯が傾くことがなく正しく圧入されて一体になる。
このようにして組立てられたＶＴＲ用ドラム装置４０の軸付軸受３０のハウジング３１のフランジ３９には、モータのロータを取付けた回転ドラムが取付けられ、固定ドラム４１に圧入した軸３３を中心として回転ドラムが回転する。
【００３３】
以上のように、本実施の形態では、均一な面取幅に加工した面取を有する軸を固定ドラムに圧入するようにしたことによって、比較的低い圧入荷重での圧入作業が可能となると共に、固定ドラムに圧入した軸を中心として回転する回転ドラムの円周面等の振れの増大を防止することができる。
この場合に、安定した圧入作業性や回転ドラムの円周面等の振れの増大の防止効果を得るためには、面取幅の不均一幅を３０μｍ以下とすることが望ましい。
【００３４】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明は、軸に熱処理を施した後に外径研削を行い、この外径研削面を基準として面取加工を行うようにしたことによって、熱処理や旋削加工による曲がり等の変形が発生した場合においても均一化された面取幅を有する軸を加工することができるという効果が得られる。
【００３５】
また、均一な面取幅に加工した面取を有する軸を圧入穴に圧入するようにしたことによって、比較的低い圧入荷重での圧入作業が可能となると共に、軸を圧入した回転体や圧入した軸を中心として回転する回転体の振れの増大を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施の形態の加工方法による軸を示す側面図
【図２】第１実施の形態の面取研削装置を示す側面図
【図３】不均一幅を示す説明図
【図４】第１実施の形態の軸の不均一幅分布を示すグラフ
【図５】第２実施の形態を示す断面図
【図６】第３実施の形態を示す断面図
【符号の説明】
１、３３　軸
２　　外周面
３　　端部
４　　面取
１０　面取研削装置
１１　エアスピンドル
１２　砥石
１３　切込テーブル
１４　カム
１５　リターンスプリング
１６　チャック
１７　挿入穴
１８、２２　プーリ
１９　保持具
２０　ベルト
２１　モータ
３０　軸付軸受
３１　ハウジング
３２　玉軸受部
３３　軸
３４　転動軌道
３５　ボール
３６　外輪
３７　バネ座
３８　予圧スプリング
３９　フランジ
４０　ＶＴＲ用ドラム装置
４１　固定ドラム
４２　円周面
４３　ハブ部
４４　圧入穴
【図１】
2004130394.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2004130394.tif 000006
【図５】
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【図６】
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