(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の円筒部と、
前記第１の円筒部につながり前記第１の円筒部の板厚よりも厚い板厚である中空の中間部と、
前記中間部を挟んで該第１の円筒部と対向し、かつ同軸につながる第２の円筒部とを有するベアリング用リング部材のブランクを塑性加工により加工し、前記ブランクの表面を共晶炭化物が一方方向に配向された流動層とするブランク加工工程と、
前記第２の円筒部を把持し、前記第１の円筒部から前記流動層の一部を切削加工することにより第１のベアリング用リング部材を製造する第１のベアリング用リング部材加工工程と、前記中間部を把持し、前記第２の円筒部から前記流動層の一部を切削加工することにより第２のベアリング用リング部材を製造する第２のベアリング用リング部材加工工程と、
からなるベアリング用リング部材の製造方法。
【請求項２】
請求項１のブランク加工工程で加工されたベアリング用リング部材のブランク。
【請求項３】
前記中間部の表面は、前記第１の円筒部及び前記第２の円筒部表面となだらかに連続していることを特徴とする請求項２に記載のベアリング用リング部材のブランク。
【請求項４】
前記中間部と前記第１の円筒部または前記第２の円筒部の接続部表面の曲率を有する円の直径は、前記中間部の板厚より大きいことを特徴とする請求項２または３のいずれかに記載のベアリング用リング部材のブランク。
【請求項５】
請求項２乃至４の何れかに記載のベアリング用リング部材のブランクを用いて製造されたベアリング。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、精密機器等の回転部に設けられるベアリングのリング部材（内輪および外輪）を製造する際に用いられるベアリング用リング部材のブランク、ベアリング用リング部材の製造方法、このブランクを用いて製造されたベアリングに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ハードディスク装置においては装置全体の小型化やハードディスクの高密度化に対する要求が強くなっている。このため、例えばピボット用ベアリングのように、ハードディスク装置に不可欠なボールベアリングについても小型で高精度な製品が求められている。
図５はボールベアリングの構成例を示す断面図である。図示のボールベアリング１は、内輪３と外輪２との間に挟まれる複数のボール（球体）４を備えている。以下の説明では、内輪３および外輪２を総称して「リング部材」と呼ぶことにする。
【０００３】
ハードディスク装置等の精密機器に使用される従来のリング部材は、円柱形状のブランクを用いて成形される。はじめに、円柱形状のブランクを旋削加工するため、旋盤のチャックにて円柱形状のブランクを把持する。この後、円柱ブランクの中実である中心部にドリルによる穴あけ加工が行われる。この穴あけ加工により、略円筒状に変化したブランクに対し、内周面および外周面に切削加工を施して所望のリング形状に成形する。ここで、外輪および内輪の切削加工において、内周面および外周面の切削加工に比べ、ドリルによる穴空け加工では切削加工抵抗が格段に高くなる。したがって、ドリル加工に合わせてチャックの把持力を強くする必要がある。
【０００４】
しかし、ベアリングの小型化に伴ってリング部材が薄肉化するので、チャックの把握力を受けることで円筒形状に変形を生じやすくなる。例えば、チャックの構造が三つ爪であれば円筒形状は三角形に、六つ爪であれば円筒形状は六角形に、真円度測定器によって変形を観察することができる。このため、上述した円柱形状のブランクからリング形状の旋削加工する場合、チャックの把持力調整に細心の注意が必要であり、不用意に把持力を強くするとリング部材の真円度は低下する。また、チャックの把持力を弱くすると加工抵抗が大きいドリル加工時に円柱形状のブランクが外れて生産が止まるなどの不具合が生じていた。
【０００５】
一方、廃材となる材料を少なくして歩留まりを向上させるため、例えば図６（ａ）に示すような軸受素形材の形成用素材５を型鍛造することにより成形する技術が開示されている。この形成用素材５は、外径が異なるとともに、それぞれが軸受の軌道輪素形材となる３本の円筒部Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３を軸方向に段差をもって形成し、最小径の円筒部Ｒ３内に底部６を設けたものである（例えば、特許文献１参照。）。
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−１６７６４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、特許文献１に記載の従来技術によれば、図６（ｂ）に示すように、型鍛造により成形した形成用素材５は、異径の円筒部間を連結している段差部が分離用ポンチにより順次打ち抜かれることにより、互いに径の異なる円筒部Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３が分離独立して形成される。このため、ステンレス鋼および高炭素クロム鋼を素材とする場合、形成用素材５′から分離独立した円筒部Ｒ１の内周面には、鍛造により形成された上部の流動層部７と、打ち抜きにより形成された下部（高さｈ）の分離層部８とが存在する。同様に、形成用素材５′の外周面には、鍛造により形成された下部の流動層部７と、打ち抜きにより形成された上部（高さｈ）の分離層部８とが存在する。
なお、円筒部Ｒ１の外周面は全面が型鍛造により形成された面であり、したがって、全面が流動層部７となる。
【０００８】
すなわち、ステンレス鋼および高炭素クロム鋼を素材として型鍛造を行う場合には、型と接して形成された面が流動層部７となり、この流動層部７を打ち抜きにより分離・形成された高さｈの分離層部８と比較すると、硬度が高いなど異なる表面特性を有している。これは、成形時に加工硬化があらわれるとともに、流動層部７の表面では、分離層部８と異なり、結晶粒サイズが小さくなり、共晶炭化物が一方向に配向されていることも一因である。
【０００９】
このような表面特性の差異は、バイトに作用する切削負荷の変動など円筒部Ｒ１の内周面および外周面に施す仕上げの切削加工に悪影響を及ぼすので、ベアリングの円筒部材全体を同様の高精度に加工することは困難になる。したがって、ステンレス鋼および高炭素クロム鋼を素材として塑性加工する場合であっても、切削対象の全面を均一な表面特性にすることで、高精度の切削加工を可能にするベアリング用リング部材のブランクが望まれる。
【００１０】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ステンレス鋼および高炭素クロム鋼を塑性加工した後の切削対象面を均一な表面特性とし、高精度の切削加工を可能にするベアリング用リング部材のブランク、このブランクを用いるベアリング用リング部材の製造方法、このブランクを用いて製造されたベアリングを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、上記の課題を解決するため、下記の手段を採用した。
本発明に係るベアリング用リング部材のブランクは、第１の円筒部と、前記第１の円筒部につながり前記第１の円筒部の板圧よりも厚い板厚である中空の中間部と、前記中間部を挟んで該第１の円筒部と対向し、かつ同軸につながる第２の円筒部とを有するベアリング用リング部材のブランクを塑性加工により加工するブランク加工工程と、前記第２の円筒部を把持し、前記第１の円筒部から第１のベアリング用リング部材を切削加工により製造する第１のベアリング用リング部材加工工程と、前記中間部を把持し、前記第２の円筒部から第２のベアリング用リング部材を切削加工により製造する第２のベアリング用リング部材加工工程と、からなるベアリング用リング部材の製造方法において用いられる。
【００１２】
このようなベアリング用リング部材のブランクによれば、円筒部の表面全面が共晶炭化物を一方向に配向させた流動層の表面となるので、表面の切削や研削加工に際して均一な削力により加工することができる。
【００１３】
上記の発明においては、前記円筒部が同軸上に一対設けられていることが好ましく、一対の円筒部は、内輪用ブランクどうし、外輪用ブランクどうし、あるいは、内輪用ブランクと外輪用ブランクとの組合せのいずれでもよい。
【００１４】
また、このようなベアリング用リング部材のブランクによれば、中間部を把持部としてチャックすることにより、円筒部の外周および内周加工を行うことができる。円筒部が薄型化した場合でも、中間部を把持部として切削機や研削機にチャックすること、および、高負荷加工となるドリル加工を行わないことでチャックの把持力調整が容易となり、円筒部を変形させることなく高精度の加工を行うことができる。
【００１５】
また、前記中間部の表面は、前記第１の円筒部及び前記第２の円筒部表面となだらかに連続していることを特徴とする。
このようなベアリング用リング部材のブランクによれば、成形時に変形量が少なく、外輪用円筒部１１または内輪用円筒部１２の真円度や同軸度が高精度にできる。
【００１６】
また、前記中間部と前記第１の円筒部または前記第２の円筒部の接続部表面の曲率を有する円の直径は、前記中間部より大きいことを特徴とする。
【００１７】
上記発明において、円筒部のそれぞれに共晶炭化物が内在し、この共晶炭化物が中心軸に平行、かつ、均一に配列されていていることが望ましい。ここで、円筒部の内周面および外周面の全面に共晶炭化物が配向されていることで、切削加工もしくは研削加工を施すブランクの表面は均質となり、加工負荷が安定して高精度の加工が実現される。
【００１８】
また、中間部材を板厚よりも大きな曲率でつなぐことで、第１の円筒部と第２の円筒部の鍛流線は屈曲することなくつながり成形時の応力が緩和される。したがって、中間部材からリング部材を切り離す際の変形を抑制できるため、高精度の加工が実現できる。
また、本発明に係るベアリングは、上記のいずれかに記載のベアリング用リング部材のブランクを用いて製造されたものである。
【発明の効果】
【００１９】
上述した本発明によれば、ステンレス鋼および高炭素クロム鋼の素材を塑性加工したベアリング用リング部材のブランクは、仕上げの切削加工または研削加工を施す加工対象面が全面にわたって流動層となるので、この流動層を切削または研削することにより、高精度のベアリング用リング部材を得ることができる。
【００２０】
また、ブランクが中間部を備えているため、円筒部を薄肉化してもチャックによる変形を防止することができる。
したがって、ステンレス鋼および高炭素クロム鋼より製造されるベアリング用リング部材の小型化および高精度化が容易になるので、このリング部材を構成部品とするステンレス製ベアリングについても、同様の小型化および高精度化が可能になる。
【００２１】
また、本発明に係るベアリングによれば、流動層の表面を加工して得られる内輪および外輪のレース面は、硬度が全面にわたって均一に高くなるので、球体との耐摩耗性が向上するとともに、ベアリングの摺動抵抗（摩擦力）が低減し、耐久性や信頼性の向上に顕著な効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明に係るベアリング用リング部材のブランク１０について、その一実施形態を図面に基づいて説明する。
＜第１の実施形態＞
図１に示すブランク１０は、例えば、ハードディスク装置のピボット用ベアリングを構成する外輪２および内輪３の製造に用いられる。この外輪２および内輪３は、例えば、図５に示すように、両輪２，３のレース面２ａ，３ａ間にひとつ以上の数のボール（球体）４を配設してベアリング１を構成する。
【００２３】
図示のブランク１０は、ステンレス鋼および高炭素クロム鋼の丸棒材もしくは板材から型を用いて成形されたものであり、同軸線上に設けた一対の円筒部として、ベアリング１の外輪２を製造するブランクとなる外輪用円筒部１１と、内輪３を製造するブランクとなる内輪用円筒部１２とを備えている。
【００２４】
外輪用円筒部１１は、内周面１１ａおよび外周面１１ｂの全面を流動層とした円筒であり、内輪用円筒部１２は、内周面１２ａおよび外周面１２ｂの全面を同様の流動層とした円筒であり、中間部１３は外輪用円筒部１１と内輪用円筒部１２とをつなぐ円筒である。
また、図３に示すように、中間部１３の補助線ｔとして示す板厚は、内輪用円筒部１２の板厚よりも大きい。ここで板厚とは、外周面１２ｂの直径と内周面１２ａの直径の径差であらわされる厚みをいう。中間部１３のように円筒部の径が変化する箇所では、板厚は表面に略垂直な線（補助線ｔ）の長さとする。
本実施例における中間部１３は、径の異なる外輪用円筒部１１と内輪用円筒部１２を接続しており、その接続部の表面はなだらかに連続している。
また、中間部内面１３ａに内接する円弧の直径を補助線ｒとした場合、ｒの長さは内輪用円筒部１２の板厚よりも長いことが含まれる。
【００２５】
上述した流動層は、塑性加工時に金属の素材に金型などで圧力を加えて塑性流動させて成形したとき、共晶炭化物が一方向に配向された部分であり、以下の説明では「流動層部」と呼ぶことにする。すなわち、この流動層部は、塑性加工時に型と接して成形されることにより、共晶炭化物が一方向に配向されて硬度を増した面であるから、中実の素材から成形された外輪用円筒部１１および内輪用円筒部１２は、そのほぼ全体が流動層部となる。ここで、塑性加工として、例えば鍛造加工、絞り加工、板成形などがあげられる。
【００２６】
上述した外輪用円筒部１１および内輪用円筒部１２には、両円筒部１１，１２を連結する管状の中間部１３が設けられている。また、内輪用円筒部１２に連続して底面１２ｃがあってもよい。この底面１２ｃが存在する部分は円筒部の強度が増し、例えば、図２に示すように、切削加工時にブランク１０をチャックＣで固定支持した場合でもチャックＣの把持力に変形することなく、真円度が高いリング部材が作製できる。
【００２７】
したがって、図１に示したブランク１０は、いわゆる「ファミリー取り」とよばれるものであり、外輪用円筒部１１と、中間部１３と、内輪用円筒部１２とが一体に連結されて同一軸線上に配置された構成となり、１つのブランク１０から２つの部品（外輪２および内輪３）を製造することができる。このような構成は、小さいベアリング用リング部材を塑性加工していく際に有効であり、外輪用円筒部１１を絞り加工した後、これよりも外径が小さい金型に外輪用円筒部１１を入れ込んで縮径加工を施すと高い真円度の内輪用円筒部１２が成形できる。
【００２８】
上述したブランク１０から内輪３を製造する際には、例えば、図２に示すように、外輪円筒部外周１１ｂを工作機械のチャックＣで把持した後、工作機械を動作させてバイトＡにより内輪用円筒部１２を所望の形状の内輪３（図２に破線で表示）に切削する。このとき、内輪円筒部１２の切削対象面は全て流動層部となるので、硬度等の表面特性は全面にわたって略均一になる。したがって、バイトＢに作用する切削負荷も略均一になるので、全面にわたる高精度の切削加工を容易に実施することができる。
また、ベアリング１の小型化により内輪３が薄肉化した場合であっても、内輪用円筒部１２の底面１２ｃが設けられているので、変形により加工精度が低下することもない。
【００２９】
一方、ブランク１０から外輪２を製造する際には、中間部１３をチャックＣで把持し、バイトＢにより外輪用円筒部１１を所望の形状に切削する。この場合も、外輪円筒部１１の切削対象面は全て流動層部となるので、硬度等の表面特性は全面にわたって略均一になる。したがって、全面にわたる高精度の切削加工を容易に実施することができる。
【００３０】
また、ベアリング１の小型化により外輪２が薄肉化しても、中間部１３が設けられているので、変形により加工精度が低下することもない。
【００３１】
上述したブランク１０およびリング部材（外輪２および内輪３）の製造方法により製造されたベアリング１は、外輪２のレース面２ａおよび内輪３のレース面３ａが全面にわたって均一に硬度の高い流動層部となる。このため、ボール４が摺動するレース面２ａ，３ａは、その耐摩耗性が向上するとともに、ベアリング１の摺動抵抗を低減することができる。
【００３２】
図４は、上述したファミリー取りのブランク１０について、その変形例を示したものである。図示のブランク１０Ａは、中間部１３の両側に、同径の外輪用円筒部１１，１１’が一対、同軸上に設けられた構成例である。ここで、中間部１３の両側の外輪用円筒部は同じ径なので、一方を１１、他方を１１’とする。中間部１３の両側には、同様に同径の内輪用円筒部が接続されていても良い。
中間部１３は外輪用円筒部１１，１１’それぞれをつなぐ円筒である。中間部１３の補助線ｔとして示す板厚は、外輪用円筒部１１の板厚よりも大きい。ここで板厚とは、外周面１１ｂの直径と内周面１１ａの直径の径差であらわされる厚みをいう。中間部１３の表面は、外周面１１ｂ、１１ｂ’となだらかに連続している。また、中間部内面１３ａに内接する円弧の直径を補助線ｒとした場合、ｒの長さは外輪用円筒部１１の板厚よりも長いことが含まれる。
【００３３】
このブランク１０Ａも塑性加工により成形されたものであり、したがって、円筒部１１，１１’の内周面１１ａ，１１ａ’および外周面１１ｂ，１１ｂ’は全面にわたって共晶炭化物が細分化された流動層部となる。このため、切削対象面は、硬度等の表面特性が全面にわたって略均一になるので、全面にわたる高精度の切削加工を容易に実施することができる。また、中間部１３を備えているので、ベアリング１の小型化により円筒部１１，１１’が薄肉化しても、切削加工時のチャックにより変形して加工精度が低下することもない。
【００３４】
以上の説明では、ベアリング１がハードディスク装置のピボット用ベアリングとして説明したが、例えば、ハードディスク装置に使用される他のベアリングの他にも、テレビ、コンピュータ周辺機器等の精密機器に使用されるベアリング、特に小型で高精度を要求されるベアリングに適用可能なことはいうまでもない。
【００３５】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るベアリング用リング部材のブランクを示す縦断面図である。
【図２】図１に示したブランクを切削加工するところを示す図で、（ａ）は内輪用円筒部を切削する状態の要部断面図、（ｂ）は外輪用円筒部を切削する状態の要部断面図である。
【図３】図１に示したブランクに補助線を加えて説明した縦断面図である。
【図４】図１のブランクの変形例を示す縦断面図である。
【図５】ベアリングの構成例を示す縦断面図である。
【図６】従来例を示す図で、（ａ）は型鍛造により成形した軸受素形材の形成用素材を示す部分断面斜視図、（ｂ）は円筒部を分離した状態を示す部分断面斜視図である。
【符号の説明】
【００３７】
１    ベアリング
２    外輪（リング部材）
３    内輪（リング部材）
４    ボール
１０，１０Ａ    ブランク
１１    外輪用円筒部
１２    内輪用円筒部
１１ａ，１２ａ    内周面
１１ｂ，１２ｂ    外周面
１３    中間部
【図１】
0005371279.tif 000002
【図２】
0005371279.tif 000003
【図３】
0005371279.tif 000004
【図４】
0005371279.tif 000005
【図５】
0005371279.tif 000006
【図６】
0005371279.tif 000007