(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の軌道を有する軌道輪又はそれに相当するものである第一の軌道部材と、第二の軌道を有する軌道輪又はそれに相当するものである第二の軌道部材と、前記第一の軌道と前記第二の軌道との間に介在する転動体とを備え且つ軸受装置に組み込まれる転がり軸受において、
片方の軌道部材を静止させ、且つもう一方の軌道部材又はそれに代わる軌道部材を回転させたときに生じる振動を２方向から測定し、測定された２方向の振動を複素数に合成し、複素数に合成された振動成分を複素高速フーリエ交換し、複素高速フーリエ変換して得られる前後の振れ回り方向で区別した周波数分析結果に基づいて、転がり軸受の振動から所定の周波数におけるもう一方の軌道部材又はそれに代わる軌道部材の回転方向と同一の円運動を呈する第１の振動と、所定の周波数における回転方向と反対方向の円運動を呈する第２の振動から、第１の振動と第２の振動を合成することによって生じる楕円運動における振幅が最小となるように特定し、
転がり軸受を軸受装置に組込む際に、片方の軌道部材を静止させ且つもう一つの軌道部材又はそれに代わる軌道部材を回転させた時に生じる振動の振幅が最小となる振幅最小方向と前記軸受装置における所望の方向とを一致させることができるように印が記されていることを特徴とする転がり軸受。
【請求項２】
第一の軸受面を有する第一の軸受部材と、第二の軸受面を有する第二の軸受部材とを備え且つ軸受装置に組み込まれる滑り軸受において、
片方の軸受部材を静止させ、且つもう一方の軸受部材を回転させたときに生じる振動を２方向から測定し、測定された２方向の振動を複素数に合成し、複素数に合成された振動成分を複素高速フーリエ交換し、複素高速フーリエ変換して得られる前後の振れ回り方向で区別した周波数分析結果に基づいて、滑り軸受の振動から所定の周波数におけるもう一方の軌道部材又はそれに代わる軸受部材の回転方向と同一の円運動を呈する第１の振動と、所定の周波数における回転方向と反対方向の円運動を呈する第２の振動から、第１の振動と第２の振動を合成することによって生じる楕円運動における振幅が最小となるように特定し、
滑り軸受を軸受装置に組込む際に、前記片方の軸受部材を静止させ且つもう一つの軸受部材を回転させた時に生じる振動の振幅が最小となる振幅最小方向と前記軸受装置における所望の方向とを一致させることができるように印が記されていることを特徴とする滑り軸受。
【請求項３】
第一の軌道を有する軌道輪又はそれに相当するものである第一の軌道部材と、第二の軌道を有する軌道輪又はそれに相当するものである第二の軌道部材と、前記第一の軌道と前記第二の軌道との間に介在する転動体とを備え且つ軸受装置に組み込まれる転がり軸受において、
片方の軌道部材を静止させ、且つもう一方の軌道部材又はそれに代わる軌道部材を回転させたときに生じる振動を２方向から測定し、測定された２方向の振動を複素数に合成し、複素数に合成された振動成分を複素高速フーリエ交換し、複素高速フーリエ変換して得られる前後の振れ回り方向で区別した周波数分析結果に基づいて、転がり軸受の振動から所定の周波数におけるもう一方の軌道部材又はそれに代わる軌道部材の回転方向と同一の円運動を呈する第１の振動と、所定の周波数における回転方向と反対方向の円運動を呈する第２の振動から、第１の振動と第２の振動を合成することによって生じる楕円運動における振幅が最小となるように特定し、
転がり軸受を軸受装置に組み込む際に、片方の軌道部材を静止させ且つもう一つの軌道部材又はそれに代わる軌道部材を回転させた時に生じる振動の振幅が最小となる振幅最小方向と前記軸受装置における所望の方向とを一致させることができるように印が記されており、
ｎを正の整数、Ｚを転がり軸受の転動体の数とするとき、前記軌道輪及び前記他の軌道輪又はそれに相当するものの各軌道表面のうち少なくとも１つの軌道表面がｎＺ＋１山とｎＺ−１山のうねりの形状を呈し、該軌道表面の同一箇所における前記ｎＺ＋１山のうねりの高さと前記ｎＺ−１山のうねりの高さとの差は、前記ｎＺ＋１山のうねりの高さと前記ｎＺ−１山のうねりの高さとの平均値の１０％以下であることが少なくとも１つのｎについて成立することを特徴とする転がり軸受。
【請求項４】
回転又は揺動部と、静止部材と、前記回転又は揺動部を前記静止部材に対して回転自在に支持する軸受部とを有し且つ機器に組み込まれる軸受装置において、
回転又は揺動部を回転させた時に生じる振動を２方向から測定し、測定された２方向の振動を複素数に合成し、複素数に合成された振動成分を複素高速フーリエ交換し、複素高速フーリエ変換して得られる前後の振れ回り方向で区別した周波数分析結果に基づいて、回転又は揺動部の振動から所定の周波数における回転方向と同一の円運動を呈する第１の振動と、所定の周波数における回転方向と反対方向の円運動を呈する第２の振動から、第１の振動と第２の振動を合成することによって生じる楕円運動における振幅が最小となるように特定し、
軸受装置を機器に組込む際に、前記回転又は揺動部を回転させた時に生じる振動の振幅が最小となる振幅最小方向と前記機器における所望の方向とを一致させることができるように印が記されていることを特徴とする軸受装置。
【請求項５】
第一の軌道を有する軌道輪又はそれに相当するものである第一の軌道部材と、第二の軌道を有する軌道輪又はそれに相当するものである第二の軌道部材と、前記第一の軌道と前記第二の軌道との間に介在する転動体とを備え且つ軸受装置に組み込まれる転がり軸受に印を記すマーキング装置において、
片方の軌道部材を静止させ、且つもう一方の軌道部材又はそれに代わる軌道部材を回転させたときに生じる振動を２方向から測定し、測定された２方向の振動を複素数に合成し、複素数に合成された振動成分を複素高速フーリエ交換し、複素高速フーリエ変換して得られる前後の振れ回り方向で区別した周波数分析結果に基づいて、転がり軸受の振動から所定の周波数におけるもう一方の軌道部材又はそれに代わる軌道部材の回転方向と同一の円運動を呈する第１の振動と、所定の周波数における回転方向と反対方向の円運動を呈する第２の振動から、第１の振動と第２の振動を合成することによって生じる楕円運動における振幅が最小となるように特定し、
転がり軸受を軸受装置に組み込む際に、片方の軌道部材を静止させ且つもう一つの軌道部材又はそれに代わる軌道部材を回転させた時に生じる振動の振幅が最小となる振幅最小方向と前記軸受装置における所望の方向とを一致させることができるように前記印を記すことを特徴とするマーキング装置。
【請求項６】
回転又は揺動部と、静止部材と、前記回転又は揺動部を前記静止部材に対して回転自在に支持する軸受部とを有し且つ機器に組み込まれる軸受装置に印を記すマーキング装置において、
回転又は揺動部を回転させたときに生じる振動を２方向から測定し、測定された２方向の振動を複素数に合成し、複素数に合成された振動成分を複素高速フーリエ交換し、複素高速フーリエ変換して得られる前後の振れ回り方向で区別した周波数分析結果に基づいて、回転又は揺動部の振動から所定の周波数における回転方向と同一の円運動を呈する第１の振動と、所定の周波数における回転方向と反対方向の円運動を呈する第２の振動から、第１の振動と第２の振動を合成することによって生じる楕円運動における振幅が最小となるように特定し、
軸受装置を機器に組み込む際に、前記回転部を回転させた時に生じる振動の振幅が最小となる振幅最小方向と前記機器における所望の方向とを一致させることができるように前記印を記すことを特徴とするマーキング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、転がり軸受及び軸受装置に関し、特にハード・ディスク・ドライブ装置（以下「ＨＤＤ」という。）や工作機器、精密機器等に組み込まれる低振動であり且つラジアル方向に高い回転精度を必要とする転がり軸受及び軸受装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、軸受装置には内輪と、外輪と、内外輪を転動させる複数の転動体とを有する転がり軸受が組み込まれる。このような転がり軸受では、ＮＲＲＯ（回転非同期成分）と呼ばれる振動が発生し、このＮＲＲＯの大きさは方位によって異なることが知られている。ＮＲＲＯの発生原因としては次のことが考えられる。
【０００３】
この軸受装置において、転がり軸受の外輪を固定して内輪を回転させるとき、静止輪である外輪の軌動表面にｎＺ−１山のうねりとｎＺ＋１山のうねりが存在すれば、当該ｎＺ−１山のうねりに起因する前回りの振れ回り運動と、当該ｎＺ＋１山のうねりに起因する後回りの振れ回り運動とが発生する。これらの前回りの振れ回り運動と後回りの振れ回り運動とは周波数が共にｎＺｆｃになることが知られている（表１）。
【０００４】
【表１】
0004147825.tif 000002
【０００５】
このとき、表１において、Ｚは転動体の数であり、ｆｃは転動体の公転速度であり、ｎは正の整数である。
【０００６】
一般に、周波数が同じである２つの振れ回り運動を合成すると楕円運動を呈することが知られている。このとき、振れ回り運動が合成された楕円運動の長軸方向の振幅は前回りの振れ回り運動の振幅と後回りの振れ回り運動の振幅との和であるため最大となり、楕円運動の短軸方向の振幅は前回りの振れ回り運動の振幅と後回りの振れ回り運動の振幅との差の絶対値であるため最小となる。これを換言するならば、合成された楕円運動の振幅（レベル）は方位によって変化するということになる。
【０００７】
一方、上述した軸受装置に組み込まれる転がり軸受の加工法は以前から改良され続けられており、転がり軸受の表面形状の崩れや寸法誤差等の加工精度は以前に比べてはるかに向上している。その結果、上述した軸受装置は、これら転がり軸受の加工精度の向上に起因して高い回転精度を有するため、図８に示すＨＤＤ８００等のモータの軸受として用いられることが多く、ＨＤＤ８００の読み取り性能はＨＤ１１３（ハードディスク）回転時におけるＨＤ１１３と読み取りヘッド８０１との位置精度に依存するため、ＨＤＤ８００の読み取り性能は用いられる転がり軸受等の回転精度に左右されると言っても過言でない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、転がり軸受の加工精度が向上したといっても、静止輪側の軌動表面上からｎＺ−１山のうねりとｎＺ＋１山のうねりを完全に除去するには至っておらず、その結果、依然としてＨＤＤ８００に用いられる軸受装置に組み込まれる転がり軸受には、上述した楕円運動が発生する。この楕円運動の振幅は、上述した如く方位によって変化するため、仮に、読み取りヘッド８０１の走査方向と楕円運動の長軸方向とが一致したときには、ＨＤ１１３と読み取りヘッド８０１との位置精度が悪化し、その結果、ＨＤＤ８００の読み取り性能が悪化するという問題があった。
【０００９】
また、転がり軸受を組み込んだ軸受装置を使用する工作機械においても、上述した楕円運動が発生し、工作機械の加工方向と楕円運動の長軸方向とが一致したときには、ワークの加工精度等の低下が発生するという問題もあった。
【００１０】
本発明の目的は、ＨＤＤの読み取り性能の悪化や工作機械の加工精度の悪化の防止等、転がり軸受の振動による不具合を低減することができる転がり軸受及び軸受装置を提供することにある。
【００１１】
【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記載の転がり軸受は、第一の軌道を有する軌道輪又はそれに相当するものである第一の軌道部材と、第二の軌道を有する軌道輪又はそれに相当するものである第二の軌道部材と、前記第一の軌道と前記第二の軌道との間に介在する転動体とを備え且つ軸受装置に組み込まれる転がり軸受において、片方の軌道部材を静止させ、且つもう一方の軌道部材又はそれに代わる軌道部材を回転させたときに生じる振動を２方向から測定し、測定された２方向の振動を複素数に合成し、複素数に合成された振動成分を複素高速フーリエ交換し、複素高速フーリエ変換して得られる前後の振れ回り方向で区別した周波数分析結果に基づいて、転がり軸受の振動から所定の周波数におけるもう一方の軌道部材又はそれに代わる軌道部材の回転方向と同一の円運動を呈する第１の振動と、所定の周波数における回転方向と反対方向の円運動を呈する第２の振動から、第１の振動と第２の振動を合成することによって生じる楕円運動における振幅が最小となるように特定し、転がり軸受を軸受装置に組込む際に、片方の軌道部材を静止させ且つもう一つの軌道部材又はそれに代わる軌道部材を回転させた時に生じる振動の振幅が最小となる振幅最小方向と前記軸受装置における所望の方向とを一致させることができるように印が記されていることを特徴とする。
【００１３】
上記目的を達成するために、請求項２記載の滑り軸受は、第一の軸受面を有する第一の軸受部材と、第二の軸受面を有する第二の軸受部材とを備え且つ軸受装置に組み込まれる滑り軸受において、片方の軸受部材を静止させ、且つもう一方の軸受部材を回転させたときに生じる振動を２方向から測定し、測定された２方向の振動を複素数に合成し、複素数に合成された振動成分を複素高速フーリエ交換し、複素高速フーリエ変換して得られる前後の振れ回り方向で区別した周波数分析結果に基づいて、滑り軸受の振動から所定の周波数におけるもう一方の軌道部材又はそれに代わる軸受部材の回転方向と同一の円運動を呈する第１の振動と、所定の周波数における回転方向と反対方向の円運動を呈する第２の振動から、第１の振動と第２の振動を合成することによって生じる楕円運動における振幅が最小となるように特定し、滑り軸受を軸受装置に組込む際に、前記片方の軸受部材を静止させ且つもう一つの軸受部材を回転させた時に生じる振動の振幅が最小となる振幅最小方向と前記軸受装置における所望の方向とを一致させることができるように印が記されていることを特徴とする。
【００１５】
上記目的を達成するために、請求項３記載の転がり軸受は、第一の軌道を有する軌道輪又はそれに相当するものである第一の軌道部材と、第二の軌道を有する軌道輪又はそれに相当するものである第二の軌道部材と、前記第一の軌道と前記第二の軌道との間に介在する転動体とを備え且つ軸受装置に組み込まれる転がり軸受において、片方の軌道部材を静止させ、且つもう一方の軌道部材又はそれに代わる軌道部材を回転させたときに生じる振動を２方向から測定し、測定された２方向の振動を複素数に合成し、複素数に合成された振動成分を複素高速フーリエ交換し、複素高速フーリエ変換して得られる前後の振れ回り方向で区別した周波数分析結果に基づいて、転がり軸受の振動から所定の周波数におけるもう一方の軌道部材又はそれに代わる軌道部材の回転方向と同一の円運動を呈する第１の振動と、所定の周波数における回転方向と反対方向の円運動を呈する第２の振動から、第１の振動と第２の振動を合成することによって生じる楕円運動における振幅が最小となるように特定し、転がり軸受を軸受装置に組み込む際に、片方の軌道部材を静止させ且つもう一つの軌道部材又はそれに代わる軌道部材を回転させた時に生じる振動の振幅が最小となる振幅最小方向と前記軸受装置における所望の方向とを一致させることができるように印が記されており、ｎを正の整数、Ｚを転がり軸受の転動体の数とするとき、前記軌道輪及び前記他の軌道輪又はそれに相当するものの各軌道表面のうち少なくとも１つの軌道表面がｎＺ＋１山とｎＺ−１山のうねりの形状を呈し、該軌道表面の同一箇所における前記ｎＺ＋１山のうねりの高さと前記ｎＺ−１山のうねりの高さとの差は、前記ｎＺ＋１山のうねりの高さと前記ｎＺ−１山のうねりの高さとの平均値の１０％以下であることが少なくとも１つのｎについて成立することを特徴とする。
【００１９】
上記目的を達成するために、請求項４記載の軸受装置は、回転又は揺動部と、静止部材と、前記回転又は揺動部を前記静止部材に対して回転自在に支持する軸受部とを有し且つ機器に組み込まれる軸受装置において、回転又は揺動部を回転させた時に生じる振動を２方向から測定し、測定された２方向の振動を複素数に合成し、複素数に合成された振動成分を複素高速フーリエ交換し、複素高速フーリエ変換して得られる前後の振れ回り方向で区別した周波数分析結果に基づいて、回転又は揺動部の振動から所定の周波数における回転方向と同一の円運動を呈する第１の振動と、所定の周波数における回転方向と反対方向の円運動を呈する第２の振動から、第１の振動と第２の振動を合成することによって生じる楕円運動における振幅が最小となるように特定し、軸受装置を機器に組込む際に、前記回転又は揺動部を回転させた時に生じる振動の振幅が最小となる振幅最小方向と前記機器における所望の方向とを一致させることができるように印が記されていることを特徴とする。
【００２５】
上記目的を達成するために、請求項５記載のマーキング装置は、第一の軌道を有する軌道輪又はそれに相当するものである第一の軌道部材と、第二の軌道を有する軌道輪又はそれに相当するものである第二の軌道部材と、前記第一の軌道と前記第二の軌道との間に介在する転動体とを備え且つ軸受装置に組み込まれる転がり軸受に印を記すマーキング装置において、片方の軌道部材を静止させ、且つもう一方の軌道部材又はそれに代わる軌道部材を回転させたときに生じる振動を２方向から測定し、測定された２方向の振動を複素数に合成し、複素数に合成された振動成分を複素高速フーリエ交換し、複素高速フーリエ変換して得られる前後の振れ回り方向で区別した周波数分析結果に基づいて、転がり軸受の振動から所定の周波数におけるもう一方の軌道部材又はそれに代わる軌道部材の回転方向と同一の円運動を呈する第１の振動と、所定の周波数における回転方向と反対方向の円運動を呈する第２の振動から、第１の振動と第２の振動を合成することによって生じる楕円運動における振幅が最小となるように特定し、転がり軸受を軸受装置に組み込む際に、片方の軌道部材を静止させ且つもう一つの軌道部材又はそれに代わる軌道部材を回転させた時に生じる振動の振幅が最小となる振幅最小方向と前記軸受装置における所望の方向とを一致させることができるように前記印を記すことを特徴とする。
【００２７】
請求項６記載のマーキング装置は、回転又は揺動部と、静止部材と、前記回転又は揺動部を前記静止部材に対して回転自在に支持する軸受部とを有し且つ機器に組み込まれる軸受装置に印を記すマーキング装置において、回転又は揺動部を回転させたときに生じる振動を２方向から測定し、測定された２方向の振動を複素数に合成し、複素数に合成された振動成分を複素高速フーリエ交換し、複素高速フーリエ変換して得られる前後の振れ回り方向で区別した周波数分析結果に基づいて、回転又は揺動部の振動から所定の周波数における回転方向と同一の円運動を呈する第１の振動と、所定の周波数における回転方向と反対方向の円運動を呈する第２の振動から、第１の振動と第２の振動を合成することによって生じる楕円運動における振幅が最小となるように特定し、軸受装置を機器に組み込む際に、前記回転部を回転させた時に生じる振動の振幅が最小となる振幅最小方向と前記機器における所望の方向とを一致させることができるように前記印を記すことを特徴とする。
【００２９】
好ましくは、前記楕円運動の長軸方向を示す印が転がり軸受又は軸受装置に記されてもよい。これにより、当該軸受装置をＨＤＤ等に用いる際に、容易に読み取りヘッドの走査方向と楕円運動の振幅が最大となる方向をずらすことができ、もって、ＨＤＤの読み取り性能が悪化することを防止できる。
【００３０】
好ましくは、前記楕円運動の短軸方向を示す印が前記軌道輪上に記されていてもよい。これにより、当該転がり軸受を軸受装置に組み込む際に、容易に読み取りヘッドの走査方向と楕円運動の振幅が最小となる方向を一致させることができ、もって、ＨＤと読み取りヘッドとの位置精度を向上させ、その結果、ＨＤＤの読み取り性能が悪化することを防止できる。
【００３１】
また、好ましくは、前記楕円運動の長軸方向を示す印が前記軌道輪上に記されてもよい。これにより、当該転がり軸受を軸受装置に組み込む際に、容易に読み取りヘッドの走査方向と楕円運動の振幅が最大となる方向をずらすことができ、もって、ＨＤＤの読み取り性能の悪化や工作機械の加工精度の悪化の防止等、転がり軸受の振動による不具合を低減することができる。
【００３２】
好ましくは、記録装置が、軌道輪と、他の軌道輪と、転動体を有する転がり軸受を備える軸受装置を有する記録装置において、前記転がり軸受の振動を２方向から測定し、該測定された振動成分を複素数の信号に合成し、該合成された複素数の信号を複素高速フーリエ変換することにより分析し、前記分析された転がり軸受の振動から選択された所定の周波数における他の軌道輪の回転方向と同一方向の円運動を呈する第１の振動と、前記所定の周波数における前記回転方向と反対方向の円運動を呈する第２の振動とを合成することによって生じる楕円運動の短軸方向を示す印が記された軸受装置、情報を記録する記録手段、及び所定の走査方向に移動し且つ前記記録手段に記録された情報の読み取りと、前記記録手段への情報の記録との少なくとも１つを行う読み取り手段を備えていてもよい。
【００３３】
上記構成により、記録装置が、所定の周波数における他の軌道輪の回転方向と同一方向の円運動を呈する第１の振動と、所定の周波数における回転方向と反対方向の円運動を呈する第２の振動とを合成することによって生じる楕円運動の短軸方向を示す印が記された軸受装置、及び所定の走査方向に移動する読み取り手段を備えるので、記録装置において、容易に読み取り手段の所定の走査方向と楕円運動の振幅が最小となる方向を一致させることができ、もって、記録手段と読み取り手段との位置精度を向上させ、その結果、記録装置の読み取り性能が悪化することを防止できる。
【００３４】
また、好ましくは、記録装置において、前記楕円運動の長軸方向を示す印が前記軸受装置に記されてもよい。これにより、記録装置において、容易に所定の走査方向と楕円運動の振幅が最大となる方向をずらすことができ、もって、記録装置の読み取り性能が悪化することを防止できる。
【００３５】
また、上述した記録装置において、予め前記所定の走査方向と、前記楕円運動の振幅が最小となる方向とが一致することが好ましい。これにより、所定の走査方向と楕円運動の振幅が最小となる方向とを一致させる手間を省くことができる。
【００３６】
また、好ましくは、転がり軸受又は軸受装置に示す印は必ずしも短軸方向又は長軸方向でなくても良い。例えば、前記印を組み立て時にある方向にセットすると、ＨＤＤのヘッドの走査方向が短軸方向となるような特定の位置に印を記してもよい。
【００３７】
また、軌道輪と、他の軌道輪と、転動体を有する転がり軸受又は軸受装置は、好ましくは、前記転がり軸受の振動を２方向から測定する測定ステップと、該測定された２方向の振動成分を複素数の信号に合成し、該合成された複素数の信号を複素高速フーリエ変換するフーリエ変換ステップと、該複素高速フーリエ変換して得られる前後の振れ回り方向で区別した周波数分析結果に基づいて、前記転がり軸受の振動から所定の周波数における他の軌道輪の回転方向と同一方向の円運動を呈する第１の振動と、前記所定の周波数における前記回転方向と反対方向の円運動を呈する第２の振動とを選択する選択ステップと、該選択された第１及び第２の振動を合成することによって生じる楕円運動の短軸方向を算出する算出ステップと、該算出された短軸方向を示す印を前記転がり軸受又は軸受装置に記す記入ステップとを有する製造方法によって製造されるのがよい。
【００３８】
さらに、軌道輪と、他の軌道輪と、転動体を有する転がり軸受又は軸受装置は、好ましくは、前記転がり軸受の振動を２方向から測定する測定ステップと、該測定された２方向の振動成分を複素数の信号に合成し、該合成された複素数の信号を複素高速フーリエ変換するフーリエ変換ステップと、該複素高速フーリエ変換して得られる前後の振れ回り方向で区別した周波数分析結果に基づいて、前記転がり軸受の振動から所定の周波数における他の軌道輪の回転方向と同一方向の円運動を呈する第１の振動と、前記所定の周波数における前記回転方向と反対方向の円運動を呈する第２の振動とを選択する選択ステップと、該選択された第１及び第２の振動を合成することによって生じる楕円運動の短軸方向を算出する算出ステップと、該算出された短軸方向を示す印を転がり軸受又は軸受装置上に記す記入ステップとを有する製造方法によって製造されるのがよい。
【００３９】
ここで、本発明における転がり軸受又は軸受装置の２方向の振動成分の分析処理について説明する。
【００４０】
まず、転がり軸受等の回転軸に対して垂直、且つ互いに直交する２方向（Ｘ方向,Ｙ方向）から振動成分ｘ（ｔ）,ｙ（ｔ）を同時に測定し、該測定された２方向の振動成分をＡＤ変換してＮ点の離散値系列｛ｘｉ,ｙｉ、ｉ＝１,２,…ｎ｝を得る。その後、これらの分割された振動成分ｘｉ,ｙｉを下記式（１）の複素数で表される複素数信号ｚｉに合成する。
【００４１】
ｚｉ＝ｘｉ＋ｉｙｉ                                      …（１）
一般に、上記式（１）の複素数信号ｚｉを複素高速フーリエ変換すると、周波数０（Ｈｚ）の軸に関して左右非対称となり前回りの振れ回りと後回りの振れ回りとが区別された周波数分析を行うことができるので、複素高速フーリエ変換された分析結果から同一周波数である前回りと後回りの振れ回り運動を呈する振動成分を知ることができる。
【００４２】
さらに、本発明における転がり軸受の楕円運動の長軸及び短軸方向の算出処理について説明する。
【００４３】
まず、軌道輪の軌動表面にｎＺ−１山のうねりとｎＺ＋１山のうねりがある転がり軸受において、振動成分ｘ（ｔ）,ｙ（ｔ）を同時に測定し、上述した本発明における２方向の振動成分のＡＤ変換後、上記式（１）の複素数信号ｚｉに合成する。その後、複素高速フーリエ変換等によって処理された分析結果に基づいて、周波数ｎＺｆｃ（所定の周波数）の前回りの振れ回り運動Ｌｆ（第１の振動）と、周波数ｎＺｆｃの後回りの振れ回り運動Ｌｂ（第２の振動）とを選択する。
【００４４】
一般に、半径ａの円周上を所定の周期で前回りに回転する第１の円運動（図９（ａ））と、半径ｂの円周上を上記所定の周期と同一の周期で後回りに回転する第２の円運動（図９（ｂ））とを合成すると、長径ｃ＝ａ＋ｂ、短径ｄ＝｜ａ−ｂ｜の楕円上を上記所定の周期と同一の周期で回転する楕円運動（図９（ｃ））となる。
【００４５】
本発明における転がり軸受においても、図９に示す２つの円運動の合成における一般的な性質を利用して、選択した振れ回り運動Ｌｆ及びＬｂを楕円運動Ｌｕに合成することを考える（図９（ｄ））。
【００４６】
この合成された楕円運動Ｌｕの振幅の最大値を与える方位は、楕円運動Ｌｕの長軸方向であり、この長軸方向Ｚｕmaxは、運動Ｌｆの位相をＺｆ（ｔ）、運動Ｌｂの位相をＺｂ（ｔ）とすると、図９に示す一般的な性質により下記式（２）で算出される。
【００４７】
Ｚｕmax＝（Ｚｆ（ｔ）＋Ｚｂ（ｔ））／２                …（２）
また、この合成された楕円運動Ｌｕの振幅の最小値を与える方位は、楕円運動Ｌｕの短軸方向であり、この短軸方向Ｚｕminは、図９に示す一般的な性質により下記式（３）で算出される。
【００４８】
Ｚｕmin＝（Ｚｆ（ｔ）＋Ｚｂ（ｔ））／２＋π／２        …（３）
上述したように、本発明における転がり軸受が呈する楕円運動の長軸及び短軸方向の算出処理によって、選択された周波数ｎＺｆｃの前回りの振れ回り運動Ｌｆ及び後回りの振れ回り運動Ｌｂが合成された周波数ｎＺｆｃの楕円運動Ｌｕにおける長軸方向Ｚｕmaxと、短軸方向Ｚｕminとを算出することができる。
【００４９】
次に、本発明における転がり軸受について振幅を抑制する方法について説明する。
【００５０】
上記第１の円運動と上記第２の円運動とを合成した楕円運動Ｌｕにおける短径ｄは、上述したようにｄ＝｜ａ−ｂ｜で表すことができる。このとき、第１の円運動及び第２の円運動における半径が等しければ（ａ＝ｂ）、短径ｄは０となり、楕円運動は長径方向に関する直線運動を呈し、楕円運動の振幅の最小値は０となる。
【００５１】
本発明における転がり軸受においても、振れ回り運動Ｌｆの回転半径と振れ回り運動Ｌｂの回転半径を等しくすることにより、振れ回り運動Ｌｆ及びＬｂを合成した楕円運動Ｌｕを長軸方向Ｚｕmaxに関する直線運動にすることを考える。
【００５２】
振れ回り運動Ｌｆ及びＬｂの回転半径は夫々、軌道輪の軌動表面におけるｎＺ−１山のうねりの高さ及びｎＺ＋１山のうねりの高さによって定まるので、振れ回り運動Ｌｆの回転半径と振れ回り運動Ｌｂの回転半径を等しくするためには、ｎＺ−１山のうねりの高さ及びｎＺ＋１山のうねりの高さを揃えればよく、これにより、長軸方向Ｚｕmaxに関する直線運動を得ることができる。
【００５３】
本発明における転がり軸受において、得られた直線運動の垂直方向を振幅最小方向とすれば、振幅最小方向における振幅を０にすることができ、本発明における転がり軸受をＨＤＤに用いる際に、ＨＤと読み取りヘッドとの位置精度を確実に向上させることができ、また、本発明における転がり軸受を工作機械に用いる際に、工作機械の加工位置とワークとの位置精度を確実に向上させることができる。
【００５４】
一般に、軌道輪の軌道表面におけるｎＺ−１山のうねりの高さ及びｎＺ＋１山のうねりの高さは常に一致する訳ではないが、軌道輪の軌道表面の同一箇所におけるｎＺ＋１山のうねりの高さとｎＺ−１山のうねりの高さとの差が、ｎＺ＋１山のうねりとｎＺ−１山のうねりの高さとの平均値の１０％以下となるように軌道輪の選別を行えば、通常の場合と比較して楕円運動Ｌｕにおける振動の振幅レベルを１桁（例えば、４０デジベルを２０デジベルへ）低減することができ、楕円運動における振幅を抑制することができる。
【００５５】
従って、軌道輪の軌道表面の同一箇所におけるｎＺ＋１山のうねりの高さとｎＺ−１山のうねりの高さとの差が、ｎＺ＋１山のうねりの高さとｎＺ−１山のうねりの高さとの平均値の１０％以下となるように軌道輪の選別を行うのが好ましい。
【００５６】
また、全てのｎについてｎＺ＋１山のうねりの高さとｎＺ−１山のうねりの高さを測定して軌道輪の選別を行うのが好ましいが、全てのｎについてｎＺ＋１山のうねりの高さとｎＺ−１山のうねりの高さを測定するのは困難である。一方、通常は、ｎが小さい程ｎＺ−１山及びｎＺ＋１山のうねりの高さは高く且つｎＺ−１山及びｎＺ＋１山のうねりの高さの差も大きい。従って、小さいｎに基づいて上述した選別を行うのが作業効率の面から好ましい。
【００５７】
上述した軌道輪の選別を、軌道輪の加工後の検査工程で軌道表面のうねりを検査する際に行うのが好ましい。
【００５８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に係る転がり軸受及び軸受装置を図面を参照して詳述する。
【００５９】
図１は、本発明の実施の形態に係る転がり軸受及び軸受装置の概略構成を示す断面図である。
【００６０】
図１において、ＨＤＤスピンドル１００（軸受装置）は、円筒状の挿通孔１０１を中心に有する回転体であるハブ１０２と、挿通孔１０１の中心軸の方向と平行に挿入される軸部材１０３と、内輪１０４（軌道部材）、外輪１０５（軌道部材）及び複数の転動体１０６から成る２つの転がり軸受１０７と、ロータ１０８及びステータ１０９から成るモータ部１１０と、軸部材１０３が固着されたベース１１１と、軸部材１０３に固着されたスピンドル蓋１１２とによって構成される。
【００６１】
２つの転がり軸受１０７は、互いに軸部材１０３の軸方向に所定の間隔を開けて配設され、且つ軸部材１０３とハブ１０２との間に介挿される。
【００６２】
内輪１０４は軸部材１０３の外周部に対して、締まり填めによる圧入で取り付けられ、輸送の際等に付与される外部衝撃で予圧抜けにならないように圧着後に接着剤等で接着される。
【００６３】
一方、外輪１０５はハブ１０２の挿通孔１０１に対して隙間填めで取り付けられる。このとき、ハブ１０２の挿通孔１０１には周方向に沿った環状の突起部１１４が形成され、外輪１０５の端面が突起部１１４に当接することで外輪１０５の位置決めがされると共に、転がり軸受１０７の各々に予圧が付与され、転がり軸受１０７のがたつきが除去されている。
【００６４】
また、スピンドル蓋１１２は上方の外輪１０５及びハブ１０２と間隙を有するように配設され、ベース１１１は下方の外輪１０５と間隙を有するように配設されるので、２つの転がり軸受１０７は、ハブ１０２を回転自在に支持する。また、ＨＤ１１３はハブ１０２に固着されているので、ハブ１０２と共に軸部材１０３を中心として回転する。
【００６５】
図２は、図１の転がり軸受１０７が呈する振れ回り振動を解析し、印を記す分析・マーキング装置の概略構成を示す図である。
【００６６】
図２において、分析・マーキング装置２００は、転がり軸受１０７と、２つの非接触変位計等の振動センサ２０１と、内輪１０４及び外輪１０５のうち、軌道部材である静止輪となるものの表面上に後述する図３の処理によって算出された楕円運動Ｌｕの短軸方向に印を記入するマーキング駆動部２０２とから成る駆動制御部２０３、及び増幅・ＡＤ変換回路２０４と、複素化演算部２０５と、複素ＦＦＴ部２０６と、最小振れ方向演算部２０７とから成る信号処理部２０８によって構成される。
【００６７】
２つの振動センサ２０１は転がり軸受１０７の回転軸に垂直且つ水平（図中Ｙ方向）、垂直且つ鉛直（図中Ｘ方向）に配置される。従って、２つの振動センサ２０１は互いに直交している。また、２つの振動センサ２０１が直交していないときには、２つの振動センサ２０１が測定した軌道部材である回転輪の振動成分を直交する２方向に合成し直してもよい。また、２つの振動センサ２０１は増幅・ＡＤ変換部２０４、複素化演算部２０５及び複素ＦＦＴ部２０６を介して最小振れ方向演算部２０７に接続される。また、マーキング駆動部２０２も、最小振れ方向演算部２０７に接続される。
【００６８】
２つの振動センサ２０１は夫々、転がり軸受１０７の回転輪の図中Ｘ方向、Ｙ方向の振動成分を測定し且つ測定したそれらの振動成分を転がり軸受１０７のＸ方向、Ｙ方向に関する振動に比例する電圧信号に変換し、該変換した電圧信号を増幅・ＡＤ変換部２０４に送信する。増幅・ＡＤ変換部２０４は送信された電圧信号を増幅し、それをディジタル値に変換し、該変換されたディジタル値を複素化演算部２０５に送信する。複素化演算部２０５は送信されたディジタル値に基づいてＸ方向、Ｙ方向の振動成分を複素数信号に合成し、該複素数信号を複素ＦＦＴ部２０６に送信する。
【００６９】
複素ＦＦＴ部２０６は、内蔵するプログラムに基づいて送信された複素数信号を複素高速フーリエ変換することにより、振幅及び位相を周波数の正負に亘って算出し、最小振れ方向演算部２０７は、算出された前後の振れ回り方向で区別した周波数分析結果から、周波数ｎＺｆｃの前回りの振れ回り運動Ｌｆと、周波数ｎＺｆｃの後回りの振れ回り運動Ｌｂとを選択する。
【００７０】
また、最小振れ方向演算部２０７は、選択された２方向の振れ回り運動Ｌｆ，Ｌｂを図９に示す一般的な性質を利用し、上記式（３）に基づいて、周波数ｎＺｆｃの楕円運動Ｌｕの短軸方向Ｚｕminを算出し、マーキング駆動部２０２は、算出された短軸方向Ｚｕminを示す印を静止輪上に記入する。
【００７１】
上記の印を記す手順及び、下記の解析処理の手順は、軸受装置において適用されても良く、それらの手順は同様に行われる。
【００７２】
以下、図２の分析・マーキング装置２００によって実行される回転輪の振れ回り振動の解析処理について図面を用いて説明する。
【００７３】
図３は、図２の分析・マーキング装置２００によって実行される回転輪の振れ回り振動の解析処理のフローチャートである。
【００７４】
まず、２つの振動センサ２０１が夫々転がり軸受１０７の回転輪の図２中Ｘ方向、Ｙ方向の振動成分ｘ（ｔ）、ｙ（ｔ）を同時に測定し（ステップＳ３０１）、増幅・ＡＤ変換部２０４はｘ（ｔ）、ｙ（ｔ）をΔｔごとに分割してＮ点のディジタル値系列｛ｘｉ,ｙｉ、ｉ＝１,２,…ｎ｝に変換する（ステップＳ３０２）。
【００７５】
次いで、複素化演算部２０５は同時に測定されたディジタル値ｘｉ,ｙｉを上記式（１）の複素数信号ｚｉに合成し（ステップＳ３０３）、複素ＦＦＴ部２０６は複素数信号ｚｉを複素高速フーリエ変換して振幅及び位相を周波数の正負に亘って算出する（ステップＳ３０４）。
【００７６】
次いで、最小振れ方向演算部２０７は、算出された前後の振れ回り方向で区別した周波数分析結果から、静止輪の軌動表面に存在するｎＺ−１山のうねりに起因する周波数ｎＺｆｃの前回りの振れ回り運動Ｌｆと、静止輪の軌動表面に存在するｎＺ＋１山のうねりに起因する周波数ｎＺｆｃの後回りの振れ回り運動Ｌｂとを選択し（ステップＳ３０５）、上記式（３）に基づいて、周波数ｎＺｆｃの楕円運動Ｌｕの短軸方向Ｚｕminを算出する（ステップＳ３０６）。
【００７７】
次いで、マーキング駆動部２０２は、算出された短軸方向Ｚｕminを示す印を転がり軸受１０７の静止輪上に記入して（ステップＳ３０７）、本処理を終了する。
【００７８】
図３の処理によれば、転がり軸受１０７の静止輪上には、楕円運動Ｌｕの短軸方向を示す後述の印４００が記されるので、この転がり軸受１０７をＨＤＤスピンドル１００に組み込む際に、容易に読み取りヘッド８０１の走査方向と楕円運動Ｌｕの短軸方向を一致させることができ、もって、ＨＤ１１３と読み取りヘッド８０１との位置精度を向上させ、その結果、ＨＤＤ８００の読み取り性能が悪化することを防止できる。
【００７９】
次に、上述した図３の処理によって印４００が記された転がり軸受１０７をＨＤＤスピンドル１００に組み込む方法について説明する。
【００８０】
図４は、図３の処理によって印が記された転がり軸受１０７をＨＤＤスピンドル１００に組み込む方法を説明する図である。
【００８１】
図４において、印４００が内輪１０４上に記された２個の転がり軸受１０７は、互いの印４００が記された方向が一致するようにＨＤＤスピンドル１００の挿通孔１０１内において、互いに軸部材１０３の軸方向に所定の間隔を開けて配設される。
【００８２】
その後、挿通孔１０１における上方の転がり軸受１０７上にスピンドル蓋１１２が載置され、該スピンドル蓋１１２表面上には、転がり軸受１０７が挿通孔１０１内に介挿された状態における印４００の方向と一致する方向に印４０１が記される。
【００８３】
図４の印４０１が記されたＨＤＤスピンドル１００によれば、転がり軸受１０７の回転輪の振動成分のうち、周波数ｎＺｆｃの前回りの振れ回り運動Ｌｆと、周波数ｎＺｆｃの後回りの振れ回り運動Ｌｂとを合成することによって生じる楕円運動Ｌｕの短軸方向を示す印４０１がスピンドル蓋１１２に記されるので、ＨＤＤスピンドル１００をＨＤＤ８００に用いる際に、容易に読み取りヘッド８０１の走査方向と楕円運動Ｌｕの短軸方向とを一致させることができ、もって、ＨＤ１１３と読み取りヘッド８０１との位置精度を向上させ、その結果、ＨＤＤ８００の読み取り性能が悪化することを防止できる。
【００８４】
尚、予め、ＨＤＤスピンドル１００のどの方向に読み取りヘッド８０１の走査方向が分かっている場合は、その方向と短軸方向とを一致させて転がり軸受１０７を組み込めば良いことは言うまでもない。
【００８５】
図４における印４００は、内輪１０４上に記されるが、静止輪が外輪１０５のときは、外輪１０５上に記されるのがよい。また、印４００及び印４０１の種類は、刻印、シール、ペイント等のいずれによるものであってもよく、さらには、シール又はシールド上に印が記されたものであってもよく、特に刻印の場合は、従来から使用される加工証等のマークを流用してもよい。
【００８６】
また、上述した図３の処理のステップＳ３０５において、回転輪の振動成分から静止輪の軌動表面に存在するｎＺ−１山のうねりに起因する周波数ｎＺｆｃの前回りの振れ回り運動Ｌｆと、静止輪の軌動表面に存在するｎＺ＋１山のうねりに起因する周波数ｎＺｆｃの後回りの振れ回り運動Ｌｂとを選択したが、ステップＳ３０５において選択される前回りと後回りの振れ回り運動の周波数は、振幅が最も大きいＺｆｃとしてもよい。しかし、選択される周波数はＺｆｃに限られたものでなく、周波数Ｚｆｃ以外の振幅の大きい周波数（２Ｚｆｃ、３Ｚｆｃ・・・・）であってもよく、特に、最も振幅の大きい周波数を選択すれば、最も大きい振幅について上述した図３の振れ回り振動の解析処理を実行したことになり、他の周波数について図３の処理を実行する必要を無くすことができるため、振動解析の効率を上げることができる。また、ｎＺｆｃの中から適当な数量（数種類）の周波数を抽出して、それらを合成したもので図３の処理を行えば、さらに分析結果の精度が良くなることは言うまでもない。さらには、図３の処理を適用できる振れ回り運動はｎＺｆｃ成分だけでなく、これと同様の性質を示す振れ回り運動であれば、いずれのものにも本発明をそのまま適用することができる。
【００８７】
また、転がり軸受１０７における静止輪の軌道表面の同一箇所におけるｎＺ＋１山のうねりの高さとｎＺ−１山のうねりの高さを揃えるのがよく、これにより、周波数ｎＺｆｃの楕円運動Ｌｕを直線運動にすることができる。このとき、内輪１０４上に記される印４００又はスピンドル蓋１１２表面上に記される印４０１を、当該直線運動の垂直方向を示す方向に記すものとすれば、この転がり軸受１０７をＨＤＤスピンドル１００に組み込む際に、容易に読み取りヘッド８０１の走査方向を周波数ｎＺｆｃのＮＲＲＯにおける振幅０を呈する方向と一致させることができ、その結果、ＨＤＤ８００の読み取り性能が悪化することを防止できる。
【００８８】
一般に、転がり軸受１０７における静止輪の軌道表面におけるｎＺ−１山のうねりの高さ及びｎＺ＋１山のうねりの高さは常に一致する訳ではないが、静止輪の軌道表面の同一箇所におけるｎＺ＋１山のうねりの高さとｎＺ−１山のうねりの高さの差を、ｎＺ＋１山のうねりの高さとｎＺ−１山のうねりの高さとの平均値の１０％以下に抑えるのがよく、これにより、同一箇所におけるｎＺ＋１山のうねりの高さとｎＺ−１山のうねりの高さの差を抑えていないものに比べ、周波数ｎＺｆｃのＮＲＲＯにおける振幅レベルを低減することができ、ＨＤ１１３と読み取りヘッド８０１との位置精度を向上させることができ、その結果、ＨＤＤ８００の読み取り性能の悪化等、転がり軸受１０７の振動による不具合を低減することができる。
【００８９】
静止輪の軌道表面の同一箇所におけるｎＺ＋１山のうねりの高さとｎＺ−１山のうねりの高さの差を、ｎＺ＋１山のうねりの高さとｎＺ−１山のうねりの高さとの平均値の１０％以下に抑えるための静止輪の選別は、軌道輪の加工後の検査工程で軌道表面のうねりを検査する際に行うのがよく、これにより、静止輪の選別を効率良く行うことができる。
【００９０】
また、通常、ｎが小さい程ｎＺ−１山及びｎＺ＋１山のうねりの高さは高く、且つｎＺ−１山及びｎＺ＋１山のうねりの高さの差も大きいので、小さいｎについてのみｎＺ＋１山のうねりの高さとｎＺ−１山のうねりの高さを測定して静止輪の選別を行うのがよく、これにより、静止輪の選別をより効率良く行うことができる。
【００９１】
また、ＨＤＤスピンドル１００において印４０１が、楕円運動Ｌｕの長軸方向を示すものであってもよく、これにより、ＨＤＤスピンドル１００をＨＤＤ８００に用いる際に、容易に読み取りヘッド８０１の走査方向と楕円運動Ｌｕの長軸方向をずらすことができ、もって、ＨＤＤ８００の読み取り性能が悪化することを防止できる。
【００９２】
同様に、転がり軸受１０７において印４００が楕円運動Ｌｕの長軸方向を示すものであってもよく、これにより、転がり軸受１０７の静止輪上には、楕円運動Ｌｕの長軸方向を示す印４００が記されるので、転がり軸受１０７をＨＤＤスピンドル１００に組み込む際に、容易に読み取りヘッド８０１の走査方向と楕円運動Ｌｕの長軸方向をずらすことができ、もって、ＨＤＤ８００の読み取り性能が悪化することを防止できる。
【００９３】
転がり軸受１０７における印４００やＨＤＤスピンドル１００における印４０１が楕円運動Ｌｕにおける短軸方向Ｚｕminからθ°ずれた方向を示すものであってもよく、転がり軸受１０７をＨＤＤスピンドル１００に組み込む際やＨＤＤスピンドル１００をＨＤＤ８００に組み込む際に位置合わせが容易な方向がＨＤＤスピンドル１００において振動の振幅を最小にしたい方向からθ°ずれている場合、当該振幅を最小にしたい方向と短軸方向Ｚuminを容易に一致させることができる。
【００９４】
また、分析・マーキング装置２００の振動センサ２０１が、転がり軸受１０７でなくＨＤＤスピンドル１００の振動を２方向から測定してもよく、これら測定されたＨＤＤスピンドル１００の２方向の振動成分に基づいて合成された楕円運動Ｌｕの短軸方向を示す印がＨＤＤスピンドル１００のスピンドル蓋１１２等に記されていてもよい。
【００９５】
これにより、ＨＤＤスピンドル１００をＨＤＤ８００に用いる際に、容易に読み取りヘッド８０１の走査方向と、ＨＤＤスピンドル１００の２方向の振動成分に基づいて合成された楕円運動Ｌｕの短軸方向とを一致させることができ、もって、ＨＤ１１３と読み取りヘッド８０１との位置精度を向上させ、その結果、ＨＤＤ８００の読み取り性能が悪化することを防止できる。
【００９６】
また、振動センサ２０１が、ＨＤＤスピンドル１００の振動を２方向から測定したときに、これら測定されたＨＤＤスピンドル１００の２方向の振動成分に基づいて合成された楕円運動Ｌｕの長軸方向を示す印がＨＤＤスピンドル１００のスピンドル蓋１１２等に記されていてもよい。
【００９７】
これにより、ＨＤＤスピンドル１００をＨＤＤ８００に用いる際に、容易に読み取りヘッド８０１の走査方向とＨＤＤスピンドル１００の２方向の振動成分に基づいて合成された楕円運動Ｌｕの長軸方向をずらすことができ、もって、ＨＤＤ８００読み取り性能が悪化することを防止できる。
【００９８】
さらに、ＨＤＤ８００が、転がり軸受１０７の振動の２方向の振動成分に基づいて合成された楕円運動Ｌｕの短軸方向を示す印が記されたＨＤＤスピンドル１００と、情報を記録するＨＤ１１３と、走査方向に移動し且つＨＤ１１３に記録された情報の読み取り及びＨＤ１１３への情報の記録を行う読み取りヘッド８０１とを備えていてもよい。
【００９９】
これにより、ＨＤＤ８００において、容易に読み取りヘッド８０１の走査方向と転がり軸受１０７の振動の２方向の振動成分に基づいて合成された楕円運動Ｌｕの短軸方向を一致させることができ、もって、ＨＤ１１３と読み取りヘッド８０１との位置精度を向上させ、その結果、ＨＤＤ８００の読み取り性能が悪化することを防止できる。
【０１００】
また、ＨＤＤ８００において、転がり軸受１０７の振動の２方向の振動成分に基づいて合成された楕円運動Ｌｕの長軸方向を示す印がＨＤＤスピンドル１００に記されてもよい。
【０１０１】
これにより、ＨＤＤ８００において、容易に読み取りヘッド８０１の走査方向と転がり軸受１０７の振動の２方向の振動成分に基づいて合成された楕円運動Ｌｕの長軸方向をずらすことができ、もって、記録装置の読み取り性能が悪化することを防止できる。
【０１０２】
さらに、分析・マーキング装置２００の振動センサ２０１が、転がり軸受１０７を直接測定するのではなくＨＤＤスピンドル１００のＨＤ１１３、又は転がり軸受１０７の内輪１０４の内側に挿入される軸芯を有するダミー円盤の振動を転がり軸受１０７のスラスト方向から測定してもよい。
【０１０３】
これにより、振動センサ２０１の配置の自由度を増すことができ、もって振動解析を容易に行うことができる。
【０１０４】
また、振動センサ２０１は変位でなく、振動速度又は加速度を検出するものでもよい。さらに、振動センサ２０１が出力する信号は必ずしも電圧でなくてもよく、このときは、出力された信号に応じて増幅・ＡＤ変換部２０４を変換することができる。
【０１０５】
また、図３の処理によって振れ回り振動の解析処理された転がり軸受１０７が介挿されるＨＤＤスピンドルや、図３の処理によって直接、振れ回り振動の解析処理がされるＨＤＤスピンドルは、図１に示すものに限られず、例えば、後述する図５乃至図７に示すＨＤＤスピンドルであってもよく、さらには、転がり軸受１０７はＨＤＤスピンドルに介挿されるだけでなく、後述する図１０に示す工作機械の軸受部や図１１に示すＨＤＤにおけるスイングアームに介挿されてもよい。
【０１０６】
図５は、本発明の実施の形態の第１の変形例に係る軸受装置の概略構成を示す断面図である。
【０１０７】
図５において、ＨＤＤスピンドル５００は、ハイブリッド型動圧スピンドルモータに適用された場合であり、基本構成は、図１のＨＤＤスピンドル１００と同様であるが、図１中上方の転がり軸受１０７の代わりに動圧軸受５０１が軸部材１０３とハブ１０２との間に介挿される点で異なる。
【０１０８】
図５において、スリーブ５０２の内周面に動圧発生用の溝５０３を設けた場合を例示しているが、スリーブ５０２の内周面に所定の間隙を持って対向する軸部材１０３の外周面に動圧発生用の溝５０３を設けてもよい。また、軸回転の構造でもよい。
【０１０９】
このとき、図３の処理によって振れ回り振動の解析処理された転がり軸受１０７又はＨＤＤスピンドル５００の振動成分に基づいて合成された楕円運動Ｌｕの短軸方向を示す印が軸部材１０３の上端部に記される。
【０１１０】
図６は、本発明の実施の形態の第２の変形例に係る軸受装置の概略構成を示す断面図である。
【０１１１】
図６において、ＨＤＤスピンドル６００の基本構成は、図１のＨＤＤスピンドル１００と同様であるが、ＨＤＤスピンドル１００に対して、内輪１０４を設けることなく、軸部材１０３の外周に直接、対応する２条の軌道面６０１を設けた点で異なる。
【０１１２】
このときも、図３の処理によって振れ回り振動の解析処理されたＨＤＤスピンドル６００の振動成分に基づいて合成された楕円運動Ｌｕの短軸方向を示す印が軸部材１０３の上端部に記される。
【０１１３】
図７は、本発明の実施の形態の第３の変形例に係る軸受装置の概略構成を示す断面図である。
【０１１４】
図７において、ＨＤＤスピンドル７００の基本構成は、図１のＨＤＤスピンドル１００と同様であるが、ＨＤＤスピンドル１００に対して、内輪１０４及び外輪１０５を設けることなく、軸部材１０３の外周に直接、対応する２条の軌道面７０１を設け、且つハブ１０２の挿通孔１０１の内周に軌道面７０１に対応する２条の軌道面７０２が形成されたスリーブ７０３を設けた点で異なる。
【０１１５】
このときも、図３の処理によって振れ回り振動の解析処理されたＨＤＤスピンドル７００の振動成分に基づいて合成された楕円運動Ｌｕの短軸方向を示す印が軸部材１０３の上端部に記される。
【０１１６】
また、ＨＤＤスピンドル５００における転がり軸受１０７の静止輪の軌道表面、ＨＤＤスピンドル６００における軸部材１０３の軌道面６０１、及びＨＤＤスピンドル７００における軸部材１０３の軌道面７０１又はスリーブ７０３の軌道面７０２の同一箇所におけるｎＺ＋１山のうねりの高さとｎＺ−１山のうねりの高さを揃え、楕円運動Ｌｕを直線運動とし、軸部材１０３の上端部に記される印を、当該直線運動の垂直方向を示す方向に記すものとすれば、読み取りヘッド８０１の走査方向と周波数ｎＺｆｃのＮＲＲＯにおける振幅０を呈する方向と一致させることができ、容易にＨＤＤの読み取り性能の悪化等、転がり軸受１０７の振動による不具合を低減することができる。
【０１１７】
また、ＨＤＤスピンドル５００における転がり軸受１０７の静止輪の軌道表面、ＨＤＤスピンドル６００における軸部材１０３の軌道面６０１、及びＨＤＤスピンドル７００における軸部材１０３の軌道面７０１又はスリーブ７０３の軌道面７０２の同一箇所におけるｎＺ＋１山のうねりの高さとｎＺ−１山のうねりの高さの差を、ｎＺ＋１山のうねりの高さとｎＺ−１山のうねりの高さとの平均値の１０％以下に抑えれば、同一箇所におけるｎＺ＋１山のうねりの高さとｎＺ−１山のうねりの高さの差を抑えていないものに比べ、周波数ｎＺｆｃのＮＲＲＯにおける振幅レベルを低減することができ、容易にＨＤ１１３と読み取りヘッド８０１との位置精度を向上させることができ、ＨＤＤの読み取り性能の悪化等、転がり軸受１０７の振動による不具合を低減することができる。
【０１１８】
図１０は、本発明の実施の形態に係る転がり軸受を組み込んだ工作機械の軸受部の概略構成を示す断面図である。
【０１１９】
図１０において、工作機械の軸受部１０００は、外筒部であるベース１００１と、回転軸であるシャフト１００２と、ベース１００１及びシャフト１００２の間に介在し、ベース１００１に対してシャフト１００２を回転可能に支持する４個の転がり軸受１０７とを備える。
【０１２０】
４個の転がり軸受１０７は、２個からなる組に分けられ、各組は互いにシャフト１００２の回転軸方向に所定の距離を保って配設され、各組における２個の転がり軸受１０７の配列は並列組み合わせ（ＤＴ）とされる。
【０１２１】
これらの転がり軸受１０７の各々には、図３の振れ回り振動の解析処理の実行により短軸方向Ｚｕminを示す印４００が静止輪上に記入され、これにより、各転がり軸受１０７を軸受部１０００に組み込む際に、容易に工作機械の加工方向と軸受部１０００におけるＮＲＲＯ最小方向とを一致させることができ、工作機械の加工精度の悪化の防止等、転がり軸受１０７の振動による不具合を低減することができる。
【０１２２】
また、転がり軸受１０７における静止輪の軌道表面の同一箇所におけるｎＺ＋１山のうねりの高さとｎＺ−１山のうねりの高さを揃え、楕円運動Ｌｕを直線運動とし、内輪１０４上に記される印４００を、当該直線運動の垂直方向を示す方向に記すものとすれば、この転がり軸受１０７を軸受部１０００に組み込む際に、容易に工作機械の加工方向を周波数ｎＺｆｃのＮＲＲＯにおける振幅０を呈する方向と一致させることができ、工作機械の加工精度の悪化の防止等、転がり軸受１０７の振動による不具合を低減することができる。
【０１２３】
また、転がり軸受１０７における静止輪の軌道表面の同一箇所におけるｎＺ＋１山のうねりの高さとｎＺ−１山のうねりの高さの差を、ｎＺ＋１山のうねりの高さとｎＺ−１山のうねりの高さとの平均値の１０％以下に抑えれば、同一箇所におけるｎＺ＋１山のうねりの高さとｎＺ−１山のうねりの高さの差を抑えていないものに比べ、周波数ｎＺｆｃのＮＲＲＯにおける振幅レベルを低減することができ、容易に工作機械の加工位置とワークとの位置精度を向上させることができ、工作機械の加工精度の悪化の防止等、転がり軸受１０７の振動による不具合を低減することができる。
【０１２４】
図１１は、本発明の実施の形態に係る転がり軸受を組み込んだＨＤＤにおけるスイングアームの概略構成を示す部分断面図である。
【０１２５】
図１１において、スイングアーム１１００は、ＨＤ１１３の回転軸と平行に立設されたシャフト１１０１と、該シャフト１１０１に締まり填めによる圧入で取り付けられ、下記アーム部１１０２を回転可能に支持する２つの転がり軸受１０７と、シャフト１１０１の中心軸の鉛直方向に対して上方に所定の角度をもって延伸された棒状のアーム部１１０２とを備える。アーム部１１０２は、その一端に読み取りヘッド１１０３を、その他端にバランスウェイト１１０４を、且つその略中央部に２つの転がり軸受１０７を収容するハウジング１１０５を有する。
【０１２６】
シャフト１１０１の中心軸と、転がり軸受１０７のラジアル方向とは鉛直を成し、これにより、読み取りヘッド１１０３はＨＤ１１３の回転面と平行な平面上を円弧を描くように移動するが、この円弧を含む円周を全周に亘って移動することはなく、図中の矢示方向において当該円周及びＨＤ１１３が重なる部分である円弧の範囲を移動する。従って、アーム部１１０２を回転させる際、当該円弧の範囲に対応した方位（以下「移動方位」という。）においてガタツキを減らす必要があり、特に、転がり軸受１０７におけるＮＲＲＯ最小方向と移動方位における中央方向とを一致させるのがよい。
【０１２７】
転がり軸受１０７の各々には、図３の振れ回り振動の解析処理の実行により短軸方向Ｚｕminを示す印４００が静止輪上に記入され、これにより、各転がり軸受１０７をシャフト１１０１に取り付ける際に、容易に転がり軸受１０７におけるＮＲＲＯ最小方向と移動方位における中心とを一致させることができ、これにより、ＨＤ１１３と読み取りヘッド１１０３との位置精度を向上させ、ＨＤＤの読み取り性能の悪化等、転がり軸受１０７の振動による不具合を低減することができる。
【０１２８】
また、転がり軸受１０７における静止輪の軌道表面の同一箇所におけるｎＺ＋１山のうねりの高さとｎＺ−１山のうねりの高さを揃え、楕円運動Ｌｕを直線運動とし、内輪１０４上に記される印４００を、当該直線運動の垂直方向を示す方向に記すものとすれば、各転がり軸受１０７をシャフト１１０１に取り付ける際に、容易に移動方位における中央方向を周波数ｎＺｆｃのＮＲＲＯにおける振幅０を呈する方向と一致させることができ、容易にＨＤＤの読み取り性能の悪化等、転がり軸受１０７の振動による不具合を低減することができる。
【０１２９】
また、転がり軸受１０７における静止輪の軌道表面の同一箇所におけるｎＺ＋１山のうねりの高さとｎＺ−１山のうねりの高さの差を、ｎＺ＋１山のうねりの高さとｎＺ−１山のうねりの高さとの平均値の１０％以下に抑えれば、同一箇所におけるｎＺ＋１山のうねりの高さとｎＺ−１山のうねりの高さの差を抑えていないものに比べ、周波数ｎＺｆｃのＮＲＲＯにおける振幅レベルを低減することができ、容易にＨＤ１１３と読み取りヘッド１１０３との位置精度を向上させることができ、ＨＤＤの読み取り性能の悪化等、転がり軸受１０７の振動による不具合を低減することができる。
【０１３０】
尚、軸受装置の構造は、ここに示したものだけにとらわれず、この他、転動体を有する転がり軸受を少なくとも１つ備えるものであれば、どのようなものであってもよい。また、軸付軸受、軸受ユニット等と呼ばれるものも含まれる。
【０１３１】
また、ここでは、転がり軸受の振れ回りについて本発明を適用する場合について説明したが、同じ周波数で前回りと後回りが発生する振り回りであれば、転がり軸受にとらわれず、滑り軸受け等にも本発明を適用することができる。
【０１３２】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明の転がり軸受によれば、振幅最小方向と軸受装置における所望の方向とを一致させることができるように印が記されているので、当該転がり軸受をＨＤＤに用いる際に、容易に読み取りヘッドの走査方向とＮＲＲＯが最小となる方向（ＮＲＲＯ最小方向）とを一致させることによってＨＤと読み取りヘッドとの位置精度を向上させることができ、また、当該転がり軸受を工作機械に用いる際に、容易に工作機械の加工方向とＮＲＲＯ最小方向とを一致させることができ、その結果、ＨＤＤの読み取り性能の悪化や工作機械の加工精度の悪化の防止等、転がり軸受の振動による不具合を低減することができる。
【０１３３】
本発明の滑り軸受によれば、振幅最小方向と軸受装置における所望の方向とを一致させることができるように印が記されているので、当該滑り軸受をＨＤＤに用いる際に、容易に読み取りヘッドの走査方向とＮＲＲＯが最小となる方向（ＮＲＲＯ最小方向）とを一致させることによってＨＤと読み取りヘッドとの位置精度を向上させることができ、また、当該滑り軸受を工作機械に用いる際に、容易に工作機械の加工方向とＮＲＲＯ最小方向とを一致させることができ、その結果、ＨＤＤの読み取り性能の悪化や工作機械の加工精度の悪化の防止等、滑り軸受の振動による不具合を低減することができる。
【０１３４】
本発明の転がり軸受によれば、軌道表面の同一箇所におけるｎＺ＋１山のうねりの高さとｎＺ−１山のうねりの高さとの差は、ｎＺ＋１山のうねりの高さとｎＺ−１山のうねりの高さとの平均値の１０％以下であるので、当該ｎＺ−１山のうねりに起因する周波数ｎＺｆｃの前回りの振れ回り運動と、当該ｎＺ＋１山のうねりに起因する周波数ｎＺｆｃの後回りの振れ回り運動とが合成された楕円運動における振幅を抑制することができ、当該転がり軸受をＨＤＤに用いる際に、ＨＤと読み取りヘッドとの位置精度を向上させることができ、また、当該転がり軸受を工作機械に用いる際に、容易に工作機械の加工位置とワークとの位置精度を向上させることができ、その結果、ＨＤＤの読み取り性能の悪化や工作機械の加工精度の悪化の防止等、転がり軸受の振動による不具合を低減することができる。
【０１３５】
本発明の転がり軸受によれば、振幅最小方向と軸受装置における所望の方向とを一致させることができるように印が記されているので、ＨＤＤにおいて容易に読み取りヘッドの走査方向とＮＲＲＯ最小方向とを一致させることによってＨＤと読み取りヘッドとの位置精度を向上させることができ、また、工作機械において容易に工作機械の加工方向と楕円運動の長軸方向とをずらすことができ、その結果、ＨＤＤの読み取り性能の悪化や工作機械の加工精度の悪化の防止等、転がり軸受の振動による不具合をより低減することができる。
【０１３６】
本発明の軸受装置によれば、振幅最小方向と機器における所望の方向とを一致させることができるように印が記されているので、当該軸受装置をＨＤＤに用いる際に、容易に読み取りヘッドの走査方向とＮＲＲＯ最小方向とを一致させることによってＨＤと読み取りヘッドとの位置精度を向上させることができ、また、当該軸受装置を工作機械に用いる際に、容易に工作機械の加工方向とＮＲＲＯ最小方向とを一致させることができ、その結果、ＨＤＤの読み取り性能の悪化や工作機械の加工精度の悪化の防止等、転がり軸受の振動による不具合を低減することができる。
【０１３７】
本発明の軸受装置によれば、ＨＤＤの読み取り性能の悪化や工作機械の加工精度の悪化の防止等、転がり軸受の振動による不具合をより確実に低減することができる。
【０１３８】
本発明の軸受装置によれば、軸受装置を機器に組み込む際に、転がり軸受の印は振幅最小方向と機器における所望の方向とを一致させるために使用されるので、当該軸受装置をＨＤＤに用いる際に、容易に読み取りヘッドの走査方向とＮＲＲＯ最小方向とを一致させることによってＨＤと読み取りヘッドとの位置精度を向上させることができ、また、当該軸受装置を工作機械に用いる際に、容易に工作機械の加工方向とＮＲＲＯ最小方向とを一致させることができ、その結果、ＨＤＤの読み取り性能の悪化や工作機械の加工精度の悪化の防止等、転がり軸受の振動による不具合を低減することができる。
【０１３９】
本発明のマーキング装置によれば、振幅最小方向と軸受装置又は機器における所望の方向とを一致させることができるように印を記すので、印を記された転がり軸受や軸受装置をＨＤＤに用いる際に、容易に読み取りヘッドの走査方向とＮＲＲＯ最小方向とを一致させることによってＨＤと読み取りヘッドとの位置精度を向上させることができ、また、当該印を記された転がり軸受や軸受装置を工作機械に用いる際に、容易に工作機械の加工方向とＮＲＲＯ最小方向とを一致させることができ、その結果、ＨＤＤの読み取り性能の悪化や工作機械の加工精度の悪化の防止等、転がり軸受の振動による不具合を低減することができる。
【０１４０】
本発明の転がり軸受、軸受装置、並びにマーキング装置によれば、振幅最小方向は、複素数に合成された２方向の振動成分を複素高速フーリエ変換により分析した結果に基づいて得られた少なくとも１つの楕円運動における振幅が最小となる方向、すなわち、当該分析した結果から所定の周波数における他の軌道輪の回転方向と同一方向の円運動を呈する第１の振動と、当該所定の周波数における他の軌道輪と反対方向の円運動を呈する第２の振動とを選択し且つ合成することによって生じる楕円運動の短軸方向であるので、ＮＲＲＯの大きさを最小にすることができ、ＨＤＤの読み取り性能の悪化や工作機械の加工精度の悪化の防止等、転がり軸受の振動による不具合をさらに低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る転がり軸受及び軸受装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】図１の転がり軸受１０７が呈する振れ回り振動を解析する振動診断装置の概略構成を示す図である。
【図３】図２の分析・マーキング装置２００によって実行される回転輪の振れ回り振動の解析処理のフローチャートである。
【図４】図３の処理によって印が記された転がり軸受１０７をＨＤＤスピンドル１００に組み込む方法を説明する図である。
【図５】本発明の実施の形態の第１の変形例に係る軸受装置の概略構成を示す断面図である。
【図６】本発明の実施の形態の第２の変形例に係る軸受装置の概略構成を示す断面図である。
【図７】本発明の実施の形態の第３の変形例に係る軸受装置の概略構成を示す断面図である。
【図８】ＨＤＤ８００の概略構成を説明する図である。
【図９】２つの円運動を楕円運動に合成したときの楕円運動の一般的な性質について説明する図であり、（ａ）は半径ａの円周上を所定の周期で前回りに回転する第１の円運動であり、（ｂ）は半径ｂの円周上を所定の周期と同一の周期で後回りに回転する第２の円運動であり、（ｃ）は第１の円運動と第２の円運動を合成した楕円運動であり、（ｄ）は第１の円運動の回転半径がＬｆ、第２の円運動の回転半径がＬｂであって、第１の円運動の位相がＦｆを呈し、第２の円運動の位相はＦｂを呈する場合の、２つの円運動と、２つの円運動を合成した楕円運動の関係を示した図である。
【図１０】本発明の実施の形態に係る転がり軸受を組み込んだ工作機械の軸受部の概略構成を示す断面図である。
【図１１】本発明の実施の形態に係る転がり軸受を組み込んだＨＤＤにおけるスイングアームの概略構成を示す部分断面図である。
【符号の説明】
１００，５００，６００，７００  ＨＤＤスピンドル
１０２  ハブ
１０３  軸部材
１０４  内輪
１０５  外輪
１０６  転動体
１０７  転がり軸受
１１２  スピンドル蓋
１１３  ＨＤ
２００  分析・マーキング装置
２０１  振動センサ
２０２  マーキング駆動部
２０４  増幅・ＡＤ変換部
２０５  複素化演算部
２０６  複素ＦＦＴ部
２０７  最小振れ方向演算部
４００，４０１  印
８００  ＨＤＤ
８０１，１１０３  読み取りヘッド
１０００  軸受部
１００２，１１０１  シャフト
１１００  スイングアーム
【図１】
0004147825.tif 000003
【図２】
0004147825.tif 000004
【図３】
0004147825.tif 000005
【図４】
0004147825.tif 000006
【図５】
0004147825.tif 000007
【図６】
0004147825.tif 000008
【図７】
0004147825.tif 000009
【図８】
0004147825.tif 000010
【図９】
0004147825.tif 000011
【図１０】
0004147825.tif 000012
【図１１】
0004147825.tif 000013