JP2000192977A - 軸受ユニットの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 軸受ユニットの組立工程において従来にない
組立方法を確立することによって、部品の寸法精度や部
品の組み合わせ如何に影響されることなく、高精度な軸
受構造を実現できる技術を提供する。 【解決手段】 ハウジング１０の軸孔１０ａには上方か
らリング状の波形ワッシャ１３が挿入され、段差面１０
ｂ上に配置される。また、その上からは、内輪１１ａ、
球状の転動体１１ｂ、外輪１１ｃとからなる軸受体１１
が挿入され、軸受体１１の外輪１１ｃの下端面が波形ワ
ッシャ１３の上に当接する。軸受体１１の上端面にはフ
ランジ２２の下端部が当接し、フランジ２２は上部支持
ブロック３２によって位置決めされる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は軸受ユニットの製造
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、軸受ユニットとしては、ハウジン
グに対してシャフトを回転自在に軸支するために、玉軸
受や円筒軸受などの転がり軸受からなる軸受体をハウジ
ングとシャフトとの間に配置している。一般に、軸受体
はリング状の内輪及び外輪と、内輪と外輪との間に転動
自在に介挿された球状若しくは円筒状の転動体と、転動
体を保持するための保持体とを有する。

【０００３】軸受ユニットにおいては、ハウジングと軸
受体の外輪、シャフトと軸受体の内輪とを固着する場合
があり、また、熱膨張などによる部材の変形を吸収する
ために軸受体とハウジングとの間をルーズフィットによ
って嵌合させるだけの場合もある。また、軸受ユニット
においては通常、シャフトの軸線方向を高精度に保つた
めにハウジングとシャフトとの間の軸線方向に離れた場
所に少なくとも２つの軸受体が設けられる。

【０００４】さらに、軸受体による軸受精度（回転精
度）を高めるとともに異常摩耗を低減するために、弾性
体などを用いて軸受体の内輪と外輪との間に軸線方向に
予圧を印加し、軸受体のガタを低減することも行われて
いる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記の軸受
ユニットにおいては高い回転精度が要求される分野があ
り、上述の対策のみでは不十分な場合がある。例えば、
ロータリエンコーダなどのスピンドルユニットとして軸
受ユニットを構成する場合には、エンコーダの回転精度
を高めるために、回転板を固定するためのフランジを高
精度に取り付ける必要がある。特に、ハウジングに対し
てシャフトの軸線が倒れていたり、シャフトの軸線方向
に対してフランジの軸線が倒れていると、回転板の回転
軸もまた倒れてエンコーダの検出精度に大きく影響する
ため、軸受体はもちろんのこと、ハウジング、シャフ
ト、フランジなどの各部材をそれぞれ高精度に加工し、
かつ、組立時にも細心の注意を払う必要がある。しか
し、スピンドルユニットの軸受精度に対しては、複数の
部品の寸法精度が重畳して影響を及ぼすことから、部品
の加工工程、組立工程などの各工程においてそれぞれに
対策を施すだけでは足りず、精度を確保できる部品の組
み合わせなどが限られていることなどの理由により製造
工程上の歩留まりが非常に低くなるという問題点があ
る。

【０００６】例えば、組立後に切削加工を行って精度を
出す方法もあるが、付着した切粉を除去する必要がある
とともに切粉の混入など品質の面でも好ましくはなく、
工程的にも不合理である。また、切削加工をしないで対
応する方法として、組立時において、回転軸の振れ精
度、フランジの振れ精度を確保するとともに、ハウジン
グの基準面からのフランジの高さを測定してその測定結
果に応じて位置決めを行う専用装置を用いる方法もある
が、高価かつ複雑な装置が必要となり、製造コスト上も
生産効率上も好ましいものとは言えない。

【０００７】そこで本発明は上記問題点を解決するもの
であり、その課題は、軸受ユニットの組立工程において
従来にない組立方法を確立することによって、部品の寸
法精度や部品の組み合わせ如何に影響されることなく、
高精度な軸受構造を実現できる技術を提供することにあ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明が講じた手段は、第１部材と第２部材との間に
軸受体を介して両部材を所定の軸線周りに回転可能に軸
支する軸受ユニットの製造方法であって、前記第１部材
と前記軸受体との間に作用して前記軸線の方向に弾性力
を発生する弾性体を配置するとともに、該弾性体の弾性
力の作用下において前記第１部材に対して前記軸受体を
前記軸線の方向に移動可能に収容し、該弾性体の弾性変
形範囲内において前記軸受体に応力を及ぼして前記軸受
体を前記軸線の方向に位置決めしながら、前記第１部
材、前記第２部材及び前記軸受体とを相互に固着させる
ことを特徴とする軸受ユニットの製造方法である。

【０００９】この手段によれば、弾性体の弾性変形範囲
内において軸受体に応力を及ぼして軸受体を軸線の方向
に位置決めした状態で各部品を固着するため、弾性体の
弾性力と位置決め応力との釣り合いによって高精度に、
かつ、確実に軸受体の位置決めを行うことができるの
で、各部品に寸法誤差があっても組立体としての軸受ユ
ニットの形状精度や回転精度を向上することができる。

【００１０】請求項１において、前記軸受体は相互に回
転可能に構成された内輪及び外輪を備え、前記弾性体が
前記内輪と前記外輪のいずれか一方に対し弾性力を作用
させるように配置し、前記軸受体への位置決め応力を前
記内輪と前記外輪のいずれか他方に対して付与すること
が好ましい。このようにすると、軸受体が軸線方向に位
置決めされると同時に軸受体自体に弾性体の弾性力に応
じた予圧が付与されるので、軸受体の回転精度を向上さ
せることができる。

【００１１】請求項１又は請求項２において、前記軸受
体に当接するとともに、前記第２部材に固定されるべ
き、若しくは、前記第２部材と一体に構成される当接部
を備え、前記軸受体は、該当接部に位置決め応力を付与
することにより間接的に位置決めされるように構成され
ていることが好ましい。当接部を位置決めすることによ
って軸受体が間接的に位置決めされるので、当接部及び
軸受体の位置決めを弾性体の弾性力によって高精度かつ
確実に行うことができる。

【００１２】請求項３において、前記当接部は前記第２
部材とともに回転するように構成された回転板取付用フ
ランジであり、前記軸受ユニットはロータリーエンコー
ダのスピンドルユニットであることがある。ロータリー
エンコーダの回転板を固定するフランジを高精度に取り
付けることができるとともに軸受体に適正予圧を付与す
ることによってその回転精度を向上することができるの
で、高精度なロータリーエンコーダを構成できる。

【００１３】上記各手段においては、上記の弾性体とし
て波形ワッシャを用いることが軸受体に付与される弾性
力の安定性、コストの抑制、及びばらつきの低減を図る
上で好ましい。各部材を固着させた後に軸受体に付与さ
れる予圧は、組み込まれた状態で弾性体が発生する弾性
力によってほぼ決定される。予め予圧を所定範囲に設定
したい場合には、弾性体の弾性特性に合わせて、組立状
態で弾性力が所定範囲に入るように弾性体の圧縮量を規
定し、この圧縮量に応じて各部品の寸法を設計する。

【００１４】また、上記の各手段において、上記の軸受
ユニットには、上記の軸受体に対して軸線の方向に離れ
て配置された別の軸受体を設けることが好ましい。この
場合、当該別の軸受体もまた、相互に回転可能に構成さ
れた内輪及び外輪を備えているものであることが好まし
い。特に、この別の軸受体においても、内輪と外輪のい
ずれか一方を第１部材に当接させ、いずれか他方に第１
部材に対する位置決め応力を付与することが望ましい。
もちろん、この別の軸受体についても第１部材に対して
位置決めする必要があるのであれば、別の軸受体と第１
部材との間に作用して軸線の方向に弾性力を発生するも
う一つの弾性体を配置してもよい。

【００１５】

【発明の実施の形態】次に、本発明に係る実施形態につ
いて詳細に説明する。図１は本発明に係る軸受ユニット
の製造方法の実施形態を示す概略組立状態図である。本
実施形態の軸受ユニットはロータリーエンコーダのスピ
ンドルユニットであり、このスピンドルユニットは、円
筒形若しくは角筒形状などに形成されたハウジング１０
と、ハウジング１０内において軸線方向（図示上下方
向）の２カ所に配置された軸受体１１，１２と、軸受体
１１，１２によって軸支された回転軸２０と、回転軸２
０の下部に装填された止め輪２１と、回転軸２０の上部
に装着されたフランジ２２とから構成される。

【００１６】上記スピンドルユニットの各部品はそれぞ
れ独立して加工される。ハウジング１０は、内部に段付
きの軸孔１０ａを備えており、この軸孔１０ａは、軸線
方向のほぼ中央部に上下部分よりも小径の部分が形成さ
れ、この部分の上下の端部に段差面１０ｂ，１０ｃが形
成されている。ハウジング１０の軸孔１０ａには上方か
らリング状の波形ワッシャ（周回方向に波状にうねりが
形成されている弾性リング）１３が挿入され、段差面１
０ｂ上に配置される。また、その上からは、内輪１１
ａ、球状の転動体１１ｂ及び外輪１１ｃからなる軸受体
１１が挿入され、軸受体１１の外輪１１ｃの下端面が波
形ワッシャ１３に当接する。一方、ハウジング１０の軸
孔１０ａには下方から上記の軸受体と同様の軸受体１２
が挿入される。軸受体１２は内輪１２ａ、転動体１２ｂ
及び外輪１２ｃからなり、外輪１２ｃの上端面が上記の
段差面１０ｃに当接する。

【００１７】このスピンドルユニットにおいては、ハウ
ジング１０に対して軸受体１１，１２の外輪１１ｃ，１
２ｃが固着され、回転軸２０に対して軸受体１１，１２
の内輪１１ａ，１２ａ及びフランジ２２が固着される。
フランジ２２はロータリーエンコーダの回転板（スリッ
ト板など）を取り付けるためのものである。

【００１８】次に、上記スピンドルユニットを組み立て
る組立工程について説明する。まず、回転軸２０の下部
を支持する下部支持ブロック３１と、フランジ２２を支
持する上部支持ブロック３２とを用意する。そして、ハ
ウジング１０の軸孔１０ａの内周面と軸受体１１，１２
の外輪１１ｃ，１２ｃの外周面との少なくともいずれか
一方、並びに、軸受体１１，１２の内輪１１ａ，１２ａ
の内周面及びフランジ２２の軸孔２２ａの内周面と、回
転軸２０の外周面との少なくともいずれか一方に接着剤
を塗布して、ハウジング１０、軸受体１１，１２、波形
ワッシャ１３、回転軸２０、フランジ２２を図示のよう
に相互に組み込み、止め輪２１を装着した回転軸２０の
下部を下部支持ブロック３１の軸孔３１ａに挿入し、下
部支持ブロック３１の上端面３１ｂが止め輪２１を介し
て軸受体１２の内輪１２ａの下端面を押圧する状態で、
上記の組立体が下部支持ブロック３１によって支持され
るようにする。

【００１９】次に、上方から上部支持ブロック３２を取
付け、上部支持ブロック３２の軸孔３２ａが回転軸２０
を収容し、内面３２ｂがフランジ２２の上面２２ｂに接
触し、下部端面３２ｃがハウジング１０の上端面１０ｄ
に当接するようにセットする。この位置決め状態におい
て、波形ワッシャ１３はフランジ２２及び軸受体１１を
介して上部支持ブロック３２によって下方に押圧され
る。上部支持ブロック３２による位置決め状態は、予め
各部品の寸法によって波形ワッシャ１３の弾性変形範囲
内において行われるように設定されている。

【００２０】ここで、スピンドルユニットにおいては、
回転軸２０がハウジング１０に対してハウジング１０の
中心位置に保持されるとともに回転軸２０の軸線方向が
ハウジング１０に対して正確に位置決めされている必要
があり、さらに、フランジ２２の軸線も正確に位置決め
されているとともに、フランジ２２の上面２２ｂからハ
ウジング１０の上端面１０ｄまでの距離、すなわちフラ
ンジ２２の高さｔが正確に出ていることが要求される。
図示のような位置決め状態は、上部支持ブロック３２の
重量や外部の応力によってもたらされる位置決め応力に
よって保持される。

【００２１】この構造においては、最終的にフランジ２
２の軸線方向の精度と高さｔの精度とが要求されるが、
この精度は、上部支持ブロック３２によってフランジ２
２を規制することにより得られる。接着剤が硬化する以
前には軸受体１１の外輪１１ｃは下方から波形ワッシャ
１３によって押し上げられているので、上部支持ブロッ
ク３２をフランジ２２の上面２２ｂと、ハウジング１０
の上端面１０ｄとに押し当てることにより、波形ワッシ
ャ１３を変形させながら、正確かつ確実な位置決めを行
うことができる。そして、上記のように下部支持ブロッ
ク３１及び上部支持ブロック３２によって位置決めされ
た状態で、各部に塗布した接着剤を硬化させることによ
ってスピンドルユニットを完成させることができる。

【００２２】本実施形態では、上記のように、波形ワッ
シャ１３の弾性変形によって軸受体１１及びフランジ２
２の位置決めを行うことができるので、各部品の寸法精
度が重畳されることによって生ずるフランジ２２の取付
位置及び取付姿勢のばらつきを無くし、高精度な軸受ユ
ニット構造を得ることができる。

【００２３】また、軸受体１１においては、内輪１１ａ
の上端面がフランジ３２の下端面３２ｄによって下方に
押圧され、外輪１１ｃの下端面が波形ワッシャ１３によ
って上方に押圧された状態で接着剤によって各部が固着
されるので、完成後にも位置決め状態における予圧を保
持することができ、軸受体１１のガタを低減して回転精
度を高めることができる。同様に、軸受体１２の内輪１
２ａは下部支持ブロック３１の上端面３１ｂから止め輪
２１を介して上方に押圧され、外輪１２ｃは上部支持ブ
ロック３２の上端面はハウジング１０の段差面１０ｃか
ら下方に押圧された状態で接着剤によって各部が固着さ
れるので、完成後にも位置決め状態における予圧を保持
することができ、軸受体１２のガタを低減し、回転精度
を高めることができる。このように、軸受体１１及びフ
ランジ２２の軸線方向の位置決めを行うことができると
同時に軸受体１１，１２に適度な予圧を付与することが
できることにより、回転軸２０の回転精度を向上させる
ことができ、引いてはフランジ２２の回転精度を高める
ことが可能になる。

【００２４】予圧の値は軸受ユニットにより軸支された
回転軸を回転駆動させる場合に起動トルクの値に大きく
影響する。予圧を所定範囲に設定する、或いは、起動ト
ルクを所定範囲に設定するには、上記の波形ワッシャな
どの弾性体の変形量が予圧或いは起動トルクの所定範囲
に対応する弾性力を発揮するように、予め、弾性体の弾
性特性や各部品の寸法を設計しておく必要がある。特
に、波形ワッシャの弾性力は変形量によって大きく変化
するので、予め波形ワッシャの変形量が所定範囲になる
ように設計する必要がある。また、上記の上部支持ブロ
ックなどの治具により弾性体の弾性力を押さえることに
より位置決めする場合には錘の重量や治具自体の重量或
いはプレス圧を変えるなど、位置決め応力の設定を変え
る必要もある。予圧の値は軸受ユニットの起動トルクだ
けでなく、軸受体の軸受精度や耐久性に大きく影響す
る。また、多くの波形ワッシャについては、弾性力と変
形量との関係などの弾性特性が初回の圧縮時と２回目以
降の圧縮時とで大きく変化するので、予め１〜数回圧縮
変形させた後にハウジング内に組み込むことが好まし
い。

【００２５】なお、上記実施形態では、ハウジング１０
の上面１０ｄが基準面となっており、このハウジング１
０の上面１０ｄから高さｔのところにフランジ２２の取
付面となる上面２２ｂが来るように設定されている。ハ
ウジング１０の基準面やフランジなどの部材との関係は
種々であり、フランジ２２の位置の基準となる部分がハ
ウジング１０に取り付けられた別部材に設定されている
場合もある。また、フランジ２２が回転軸２０と一体に
構成されていてもよい。いずれにしても、フランジ２２
の位置決めを行うことによって軸受体１１が位置決めさ
れ、この位置決めは、波形ワッシャ１３などの弾性体の
弾性力の作用の下において行われる。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、弾
性体の弾性変形範囲内において軸受体に応力を及ぼして
軸受体を軸線の方向に位置決めした状態で各部品を固着
するため、弾性体の弾性力と位置決め応力との釣り合い
によって高精度に、かつ、確実に軸受体の位置決めを行
うことができるので、各部品に寸法誤差があっても組立
体としての軸受ユニットの形状精度や回転精度を向上す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る軸受ユニットの組立工程における
状況を示す概略組立状態図である。

【符号の説明】

１０ ハウジング １１，１２ 軸受体 １１ａ，１２ａ 内輪 １１ｂ，１２ｂ 転動体 １１ｃ，１２ｃ 外輪 １３ 波形ワッシャ ２０ 回転軸 ２１ 止め輪 ２２ フランジ ３１ 上部支持ブロック ３２ 下部支持ブロック

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１部材と第２部材との間に軸受体を介
   して両部材を所定の軸線周りに回転可能に軸支する軸受
   ユニットの製造方法であって、 前記第１部材と前記軸受体との間に作用して前記軸線の
   方向に弾性力を発生する弾性体を配置するとともに、該
   弾性体の弾性力の作用下において前記第１部材に対して
   前記軸受体を前記軸線の方向に移動可能に収容し、該弾
   性体の弾性変形範囲内において前記軸受体に応力を及ぼ
   して前記軸受体を前記軸線の方向に位置決めしながら、
   前記第１部材、前記第２部材及び前記軸受体とを相互に
   固着させることを特徴とする軸受ユニットの製造方法。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記軸受体は相互に
   回転可能に構成された内輪及び外輪を備え、前記弾性体
   が前記内輪と前記外輪のいずれか一方に対し弾性力を作
   用させるように配置し、前記軸受体への位置決め応力を
   前記内輪と前記外輪のいずれか他方に対して付与するこ
   とを特徴とする軸受ユニットの製造方法。
3. 【請求項３】 請求項１又は請求項２において、前記軸
   受体に当接するとともに、前記第２部材に固定されるべ
   き、若しくは、前記第２部材と一体に構成される当接部
   を備え、前記軸受体は、該当接部に位置決め応力を付与
   することにより間接的に位置決めされるように構成され
   ていることを特徴とする軸受ユニットの製造方法。
4. 【請求項４】 請求項３において、前記当接部は前記第
   ２部材とともに回転するように構成された回転板取付用
   フランジであり、前記軸受ユニットはロータリーエンコ
   ーダのスピンドルユニットであることを特徴とする軸受
   ユニットの製造方法。