JP2003322148A

JP2003322148A - 多点接触ラジアル玉軸受装置、モータ及びカム付き軸受装置

Info

Publication number: JP2003322148A
Application number: JP2002129851A
Authority: JP
Inventors: Natsuki Sensui; 夏樹泉水
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2002-05-01
Filing date: 2002-05-01
Publication date: 2003-11-14

Abstract

(57)【要約】【課題】単列の軸受を採用して軽量化及び小型化を達
成しつつ、振動環境下等でも長期にわたって性能を維持
できるよう高い剛性を奏し、さらに予圧量のばらつきを
厳しく管理することができる、多点接触ラジアル玉軸受
装置と小型モータ及びカム付き軸受装置を提供する。【解決手段】軸方向に並設された一対の分割内輪２，
３からなる内輪と、外輪１と、分割内輪２，３及び外輪
１の間に単列に配された複数の玉４と、分割内輪２，３
に内嵌された軸５とを備え、分割内輪２，３の少なくと
も一方が軸５に隙間嵌めで嵌合され、外部からの軸方向
荷重により予圧を適切に与えられた状態で分割内輪３と
軸５とが接着固定されたことを特徴とする多点接触ラジ
アル玉軸受装置１０ａ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、情報機器用の小型
モータ、電子部品装着装置の装着ヘッド、産業用ロボッ
トの関節用スピンドル、宇宙機器など、軽量化や省スペ
ースを求められる各種機械に適用可能な多点接触ラジア
ル玉軸受に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の小型モータとして、例え
ば特開２００１−２３４９２７号公報に記載のものが知
られている。図１５に、情報機器用のＭＰＵ冷却ファン
モータの断面図を示す。フレーム２０１は、同心に配置
された内側円筒壁２０１ａと外側円筒壁２０１ｂとを接
続板２０１ｃで連続させて二重円筒構造に形成されてい
る。そのフレーム２０１の中心部に、円筒状のハウジン
グ２０２が内側円筒壁２０１ａの内径面に固設されてお
り、そのハウジング２０２の軸芯部に対し、一個の転が
り軸受２０４を介して回転軸２０３が回転自在に支持さ
れている。フレーム２０１の内側円筒壁２０１ａの外径
面には、モータステータ２０６が固着されている。この
モータステータ２０６の外周面に所定のギャップを介し
て周面対向するローターマグネット２０７が、深皿状の
円筒体であるローターケース２０８の円筒内径面に固定
されている。このローターケース２０８は中心部の貫通
穴に対し回転軸２０３の一端が嵌合して一体に固着され
ている。また、ローターケース２０８の円筒外径面にフ
ァンの羽根２０９が取り付けられている。

【０００３】上記転がり軸受２０４は、モータに組み込
む前の状態、つまり軸受２０４単体でのラジアル隙間が
−２μｍ以上５μｍ以下になるように形成されている。
また、回転軸２０３に嵌合された内輪２０４ｎは、一端
面（図では右端面）をローターケース２０８の突起部２
０８ａに当接され、他端面を止め輪２１１で係止するこ
とで位置決めされている。外輪２０４ｇは、ハウジング
２０２の内径面に装着され、一端面（図では左端面）が
ハウジング２０２の内径面に突設されたハウジング段部
２１２に係止され且つ他端面が解放された状態で位置決
めされている。

【０００４】以上の構成のファンモータでは、回転軸２
０３を支持する転がり軸受２０４が１個だけであるの
で、その分、薄型のモータとすることができる。また、
ラジアル隙間が−２〜５μｍの状態、つまり隙間が負
（０を含む。以下同様）で予圧が付与されているか、正
値であっても僅かである状態で、軸受２０４をファンモ
ータに組み込んでいるので、例えばそのファンモータの
回転軸２０３が水平状態から傾いて回転し、ジャイロ作
用によるモーメント荷重が転がり軸受２０４に負荷され
ても、転動体（玉）２０４ｔの負荷抜けが無いが、あっ
てもその影響が小さい。したがってファンモータの異音
の発生を防止できるか、または実用上問題にならない極
めてかすかな程度の音に抑制することができる。

【０００５】ところが、如何にラジアル隙間を小さくし
た玉軸受においても、衝撃的な荷重などの大きな外力に
対する剛性を得るための、十分な予圧量を得ることは困
難である。そのため、モータの運転条件以外の外力、例
えば搬送時に受ける繰り返しの振動荷重などが大きい場
合には、軸受の玉は外力に同期して動き、軌道面に対し
て浮上と衝突を繰り返す。これにより軸受はいわゆるフ
レッティング磨耗の様相を呈し、軌道面と玉の双方に偏
磨耗が発生して、ついには回転不能となる。

【０００６】一方、従来の電子部品装着装置の装着ヘッ
ドとしては、例えば特開２０００−１０１２９３号公報
に記載のものが知られている。図１６に、間欠的に回転
する装着本体に複数備えられる装着ヘッド４０の一つを
拡大して示す。装着ヘッド４０は、周方向に等間隔に配
設した複数本（５本程度）の吸着ノズル４０ａをそれぞ
れ出没自在に装着したノズルホルダ４１と、ノズルホル
ダ４１を回転自在に支持すると共に、装置本体側のブラ
ケット９０に取り付けたられたホルダ支持部材４２と、
ノズルホルダ４１の上面に取り付けられ、軸心に真空通
路４４を形成した通路部材４３とを備えている。ノズル
ホルダ４１とホルダ支持部材４２との間には、ノズルホ
ルダ４１をロータ側とし、ホルダ支持部材４２をステー
タ側とするモータ（回転駆動手段：ステッピングモー
タ）４５が構成されており、このモータ４５の駆動によ
り、ホルダ支持部材４２に対しノズルホルダ４１が回転
する。すなわち、複数本の吸着ノズル４０ａが、ノズル
ホルダ４１の軸線廻りに公転する。

【０００７】ホルダ支持部材４２の上側には、吸着ノズ
ル４０ａを出没させる端面カム４６が配設されている。
端面カム４６とノズルホルダ４１との間には上軸受４８
ａが、またホルダ支持部材４２とノズルホルダ４１との
間には下軸受４８ｂが、それぞれ配設されている。すな
わち、固定側であるホルダ支持部材４２に対しノズルホ
ルダ４１が回転自在に支持され、且つノズルホルダ４１
に対し端面カム４６が回転自在に支持されている。ま
た、端面カム４６は、図１７に示すようにリング状に形
成され、上端面にはカム面４９が形成されている。カム
面４９の一部には、任意の１の吸着ノズル４０ａを下降
させて突出させる突出カム面４９ａが形成されている。

【０００８】一方、各吸着ノズル４０ａは、上部が通路
部材４３に形成したノズルガイド孔５１に案内され、下
部がノズルホルダ４１に設けたローラガイド５２に案内
されて、上下動自在（出没自在）に構成されている。吸
着ノズル４０ａの下部には、その軸心に吸引孔５３が形
成されており、吸引孔５３の上端部が、通路部材４３の
真空通路４４に連なるノズルホルダ４１の真空チャンバ
部５４に連通している。また、吸着ノズル４０ａの中間
上部には、支持ブロック５５がねじ止めされており、こ
の支持ブロック５５に、上記の端面カム４６転接するロ
ーラフォロア５６が回転自在に支持されている。

【０００９】さらに、吸着ノズル４０ａの上部には、こ
れに巻回するようにして、通路部材４３と支持ブロック
５５との間に圧縮ばね５７が介設されている。この圧縮
ばね５７により、吸着ノズル４０ａは突出方向に付勢さ
れていると共に、ローラフォロア５６が端面カム４６に
対して確動的に転接する。そして、ローラフォロア５６
が端面カム４６の突出カム面４９ａに転接している状態
では、吸着ノズル４０ａは、圧縮ばね５７のばね力によ
り突出状態となり、突出カム面４９ａ以外の部分に転接
している状態では、吸着ノズル４０ａは、圧縮ばね５７
に抗して没入状態となる。

【００１０】電子部品装着装置には、電子部品を基板に
装着するタクトタイムをできるだけ短くすることが求め
られており、そのために可動部分の質量を可能な限り小
さくすることが有効である。これは、上述の装着ヘッド
に用いられる端面カムの支持軸受にも言えることであ
り、複数や複列の軸受ではなく、単一の単列軸受を採用
して装着ヘッドを軽量にすることが望まれる。軸受の数
が減れば、装置のコストダウンも可能である。ところ
が、一般的な深溝玉軸受を単列で使用した場合は、軸受
に予圧荷重を与えることができないので、上記電子部品
装着装置のような、高速でのインデックスによる強い振
動環境下においては、軸受の玉は外力に同期して、軌道
面に対し浮上と衝突を繰り返す。これにより軸受はいわ
ゆるフレッティング磨耗の様相を呈し、軌道面と玉の双
方に偏磨耗が発生し、ついには回転不能となる。また当
然ながら、予圧荷重を与えられない深溝玉軸受は、軸受
内部で軌道面と玉の間に隙間を有するため、軸受にガタ
が生じ、支持剛性も低くなるため、振動条件下での軸受
の回転精度が著しく悪くなる。特開平８−１９５５８８
号公報では、装着ヘッドの端面カムを一対の小型の玉軸
受で支持しているが、やはり単一の単列軸受を採用して
装着ヘッドを軽量にすることが望まれる。

【００１１】単列ラジアル玉軸受に軸受単体で予圧荷重
を付与するために、軸受の外輪あるいは内輪のうち少な
くとも一方の軌道面に、途中で曲率中心位置が変化する
複合曲面を用いることが考えられる。こうすると、各玉
と軌道面とが軸受内部で３点あるいは４点で接触する多
点接触ラジアル玉軸受となる。多点接触ラジアル玉軸受
は、構造上、玉と軌道面間の滑りが生じやすく、玉の滑
りによる軸受のトルクロスを小さくするためには予圧荷
重のばらつきを厳しく管理することが不可欠である。

【００１２】単列のラジアル玉軸受に予圧を与える方法
として、例えば実開平４−１１６０１６号公報には、内
輪を兼ねる軸のまわりに玉を介して外嵌された外輪を、
軸と直交する方向に２分割しておき、分割された外輪の
向かい合う端部に形成された円錐凹部と円錐凸部とを結
合することにより予圧を与える方法が開示されている。
特開平６−１７３９５７号公報には、外輪を外径側と内
径側とに２分割し、一方の外輪に内径ねじを、他方の外
輪に外径ねじを、互いにかみ合うように形成しておくこ
とで、内輪との間に玉を配置する際に一体型の保持器を
挿入できるようにした構造が開示されている。この構造
では、玉及び保持器を挿入した後、前記２分割された外
輪の内径ねじと外径ねじとをかみ合わせることで、予圧
を付与することができる。

【００１３】特開２０００−２４９１４９号公報は、ノ
ートパソコンのＭＰＵファンモータのスピンドル軸受
の、外内輪にそれぞれ形成する軌道溝をゴシックアーチ
形状または楕円形状とする構造が開示されている。内輪
を軸に対して締まり嵌めで圧入することで膨張させ、軸
受内部の隙間を負とすることにより、ラジアル方向の予
圧を付与している。特開平８−２００３５８号公報に
は、ＨＤＤのリニアキャリッジのローラやスピンドルモ
ータなど薄型モータ等に組み込まれるラジアル玉軸受
の、深溝形の軌道部を有する外輪（または内輪）と、軌
道面が掛け渡された２個の内輪（または外輪）からなる
一対の補助輪とを有する構造が開示されている。一対の
補助輪を軸方向に移動することにより玉を各々の補助輪
と接触させて予圧を与え、予圧に基づく軸方向荷重より
大きな保持力を発揮する嵌合強度で軸（またはハウジン
グ）に補助輪を嵌合固定している。嵌合による組立は、
接着剤による固定方法よりも工程が簡略である。付与す
る予圧の管理は、特開平６−３４４２３３号公報に開示
されている方法で行える。

【００１４】一方、一対の玉軸受を用いた軸受装置にお
いて、軸受に予圧を与える方法としては、例えば実開平
６−１８３５号公報に開示されているものがある。同公
報では、ＨＤＤのスピンドルモータ用軸受やスイングア
ームのピボット軸受の、一定の間隔を保たれた２本の軌
道部を有するプレス鋼板性の外輪に対し、玉を介し軸と
嵌め合う各々１本の軌道部を有する一対の内輪に軸方向
の荷重を与えている。そして、目的の予圧を付与した状
態で、軸と内輪を接着固定している。特開平６−２００
９２６号公報には、ＯＡ機器の回転部等に用いられる、
軸とスリーブよりなる軸受装置について、軸に嵌めた内
輪もしくはスリーブに嵌め込んだ外輪に適正な予圧をか
けてその内輪もしくは外輪を接着剤等の結合手段で軸も
しくはスリーブに固定する方法が開示されている。

【００１５】特開平７−６３２１３号公報には、記録デ
ィスクのスピンドルモータ用の一対の玉軸受を組み込む
際に、一対の外輪の間隔をハウジングで固定し、軸と嵌
め合う一対の内輪の間隔を押圧部材を介して軸方向に調
整し、目的の予圧を与えた状態で押圧部材と軸を接着固
定し、内輪の軸方向位置を維持する方法が開示されてい
る。特開２００１−６５５６２号公報には、ＶＴＲやＨ
ＤＤのスピンドルモータ等における、２本の軌道部を有
する外輪（または内輪）と、玉を介して配置される１本
の軌道部を有する軸付きの一対の内輪（または内径嵌合
面をもつ外輪）とを備えた軸受装置が開示されている。
同公報では、一対の内輪（または内径嵌合面をもつ外
輪）の一方を他方に対し軸方向に相対移動させることに
より予圧を付与している。加えて、予圧を調整するため
に軸受装置の共振周波数を測定、あるいは軸方向変位量
を測定、あるいは軸受回転振動特性を測定、あるいは軸
受の負の隙間を測定、あるいは軸受のロストルクを測定
しながら、組み立てる方法が開示されている。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、単列
の軸受を採用して軽量化及び小型化を達成しつつ、振動
環境下等でも長期にわたって性能を維持できるよう高い
剛性を奏し、さらに予圧量のばらつきを厳しく管理する
ことができる、多点接触ラジアル玉軸受装置とモータ及
びカム付き軸受装置を提供することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、下記構
成により達成される。（１）軸方向に並設された一対の分割内輪からなる内
輪と、外輪と、前記分割内輪及び前記外輪の間に単列に
配された複数の玉と、前記分割内輪に内嵌された軸とを
備え、前記分割内輪の少なくとも一方が前記軸に隙間嵌
めで嵌合され、外部からの軸方向荷重により予圧を適切
に与えられた状態で前記分割内輪と前記軸とが接着固定
されたことを特徴とする多点接触ラジアル玉軸受装置。（２）軸方向に並設された一対の分割外輪からなる外
輪と、内輪と、前記分割外輪及び前記内輪の間に単列に
配された複数の玉と、前記分割外輪に外嵌されたハウジ
ングとを備え、前記分割外輪の少なくとも一方が前記ハ
ウジングに隙間嵌めで嵌合され、外部からの軸方向荷重
により予圧を適切に与えられた状態で前記分割外輪と前
記ハウジングとが接着固定されたことを特徴とする多点
接触ラジアル玉軸受装置。（３）軸方向に並設された一対の分割内輪からなる内
輪と、外輪と、前記分割内輪及び前記外輪の間に単列に
配された複数の玉とを備え、前記一対の分割内輪が互い
に嵌合可能な同心の嵌め合い部を有し、前記分割内輪同
士が接着固定されたことを特徴とする多点接触ラジアル
玉軸受装置。（４）軸方向に並設された一対の分割外輪からなる外
輪と、内輪と、前記分割外輪及び前記内輪の間に単列に
配された複数の玉とを備え、前記一対の分割外輪が互い
に嵌合可能な同心の嵌め合い部を有し、前記分割外輪同
士が接着固定されたことを特徴とする多点接触ラジアル
玉軸受装置。（５）接着面が研削仕上げされ、前記接着面同士の嵌
め合い隙間が１μｍ以上２０μｍ以下に設定され、前記
接着面に嫌気性の変性アクリル樹脂系接着剤が付与さ
れ、前記接着剤が４０℃以上１００℃以下で加熱硬化さ
れた前記（１）〜（４）のいずれかに記載の多点接触ラ
ジアル玉軸受装置。（６）前記接着面に設けられた接着層のせん断剛性
が、当該多点接触ラジアル玉軸受装置の軌道部の軸方向
接触剛性の１０倍以上である前記（１）〜（５）のいず
れかに記載の多点接触ラジアル玉軸受装置。（７）前記（１）〜（６）のいずれかに記載の多点接
触ラジアル玉軸受装置により回転部分が支持されたモー
タ。（８）前記複数の玉の各々が、前記外輪と常時２点で
接触し、かつ前記内輪と常時２点で接触する前記（７）
に記載のモータ。（９）前記（１）〜（６）のいずれかに記載の多点接
触ラジアル玉軸受装置の、前記外輪または前記内輪にカ
ムが設けられてなるカム付き軸受装置。（１０）前記複数の玉の各々が、前記外輪と常時２点
で接触し、かつ前記内輪と常時２点で接触する前記
（９）に記載のカム付き軸受装置。（１１）前記カムが端面カムであり、前記外輪または
前記内輪と前記端面カムとが別体に形成され、前記外輪
または前記内輪の軌道輪端面から前記端面カムのカム面
までの軸方向距離を少なくとも組立時には変更可能に構
成された前記（９）または（１０）に記載のカム付き軸
受装置。（１２）前記玉がセラミック製である前記（９）〜
（１１）のいずれかに記載のカム付き軸受装置。

【００１８】本発明による多点接触ラジアル玉軸受装置
は、軌道面を掛け渡した一対の分割内輪（または分割外
輪）と、外輪（または内輪）と、それらの間に挟み込ま
れる複数の玉とを少なくとも備えている。組立工程にお
いて、一対の分割内輪（または分割外輪）は、互いに衝
突することなくそれらの軌道面を外輪（または内輪）と
の間にある複数の玉に押し当てた状態で軸方向の組立荷
重を受ける。一対の分割内輪（または分割外輪）と軸
（またはハウジング）との間には、嵌合隙間が設けてあ
り、組立荷重は嵌合部の摩擦に阻害されることなく、軌
道面と玉との接触力として伝わる。このように組立荷重
を受けた状態で、一対の分割内輪（または分割外輪）は
軸（またはハウジング）との嵌合隙間に付与された接着
剤によって接着固定される。接着剤が硬化した後に組立
荷重を除去しても、軸受内部には、外輪軌道面と内輪軌
道面とが適切な力で複数の玉を挟み支持する軸受予圧
が、組立荷重をかけていたときと等しく残存する。ま
た、分割内輪または分割外輪に、同心の嵌め合い部を設
けて、分割内輪同士または分割外輪同士を接着固定する
構造を採用すれば、軸やハウジングを必須の構成としな
くても、単列ラジアル玉軸受が単体で予圧を管理された
製品として成り立つ。

【００１９】従来、分割内輪または分割外輪を有する単
列ラジアル玉軸受に対して、分割内輪または分割外輪
を、接着剤により軸またはハウジングに固定するという
試みはなされてこなかった。分割内輪または分割外輪を
有する単列ラジアル玉軸受においては、幅が細い分割内
輪や分割外輪を微調整しながら、それらの軸方向間隔を
正確に設定し、長期にわたって維持する必要があり、軸
受の予圧による反力を常に接着剤で受ける固定方法は適
していないと考えられていた。しかし本発明によれば接
着固定の強度と剛性を長期にわたり得ることができる。
特に、分割内輪または分割外輪と軸またはハウジングの
嵌め合い面を研削仕上げとし、隙間を１〜２０μｍ（直
径で測った値）と定めた上で、嫌気性の変性アクリル樹
脂系接着剤を使用して４０℃以上１００℃以下でその接
着剤を加熱硬化させることにより、接着固定の強度と剛
性を長期にわたり十分に得ることができる。また、分割
内輪または分割外輪を上記の隙間嵌めにより軸またはハ
ウジングに接着剤を介して嵌合した状態で、適切な荷重
をかけ、接着剤を上記方法で硬化させた後に荷重を除去
することで、一対の分割内輪または分割外輪の軸方向間
隔を正確にかつ容易に設定できるだけでなく、予圧量の
ばらつきも厳しく管理することができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を、図面
に基づいて詳細に説明する。図１に、第１実施形態の多
点接触ラジアル玉軸受装置１０ａを示す。このラジアル
玉軸受装置１０ａは、内輪を主内輪２と副内輪３とに２
分割されると共に、玉４を内輪及び外輪で４点接触によ
り支持している。本実施形態では、主内輪２と副内輪３
とが対称な形状になっている。単一の外輪１は、曲率中
心位置の異なる一対の曲面による、断面ゴシックアーチ
形状の軌道面（以下「ゴシック溝」という）を有してい
る。主内輪２は単一曲率円弧形状の補助軌道面を有し、
その内径面２ａが、段付き軸５の嵌合外径面５ａに対し
て隙間無く嵌合している。また、主内輪２の、反副内輪
３側（図では左側）の端面（図では側面）が、段付き軸
５の段部５ｂに突き当てられている。

【００２１】副内輪３は、主内輪２の補助軌道面から掛
け渡すように形成された、単一曲率円弧形状の補助軌道
面を有している。主内輪２の補助軌道面と副内輪３の補
助軌道面とにより、内輪にもゴシック溝が形成される。
主内輪２と副内輪３の補助軌道面の曲率中心は互いに、
軸５と同心の仮想円筒上にあり、それら曲率中心はゴシ
ック溝を形成するのに好適な軸方向のオフセットを有す
る。

【００２２】副内輪３は、軸５に組み込まれた際に、主
内輪２と衝突することなく（主内輪２に対し軸方向間隔
をあけて）補助軌道面を複数の玉４に押し当てられると
共に、その内径面３ａは、軸５の嵌合外径面５ａとの間
に嵌合隙間を形成する。嵌合隙間は、接着剤６により埋
められる。副内輪３の補助軌道面を複数の玉４に押し当
てて組立荷重をかけつつ、接着剤６を硬化させる。その
後、副内輪３にかけていた組立荷重を除去する。

【００２３】複数の玉４はそれぞれ、外輪１の軌道面と
２箇所の接触点Ｐ，Ｐを有し、主内輪２及び副内輪３の
各補助軌道面とも１箇所ずつ接触点Ｐ，Ｐを有する。玉
４の各接触点では、軸受予圧による接触面圧が生じてお
り、いずれの玉と軌道面の間にも隙間が生じていない。
なお図１では、保持器の図示を省略した。

【００２４】次に図２に基づいて、組立工程をより詳し
く説明する。軸５の嵌合外径面５ａ、主内輪２の内径面
２ａおよび、副内輪３の内径面３ａは研削仕上げされて
いる。また、外輪１、主内輪２および副内輪３における
各々の軌道面は研削仕上げすることにより、軸受の運動
精度が確保されている。軸５の嵌合外径面５ａに対し主
内輪２の内径面２ａを締まり嵌めから中間嵌めにて組み
込み、段部５ｂに突き当てる。外輪１は、治具を用い
て、既に組み込まれている主内輪２に対して適切な位置
に配置される。複数の玉４，４が外輪１の軌道面と主内
輪２の補助軌道面との間に配置された後、保持器７が組
み込まれる。なお保持器７として、球状のポケットを有
するタイプを用いて、玉４，４を予め保持器７に保持さ
せた状態で、保持器７と玉４，４を外輪１と主内輪２と
の間にセットしてもよい。副内輪３は、その内径面が、
軸の嵌合外径面５ａに対して１〜２０μｍの範囲で、接
着に好適な隙間を維持できるように仕上げられている。
上記隙間が大きすぎると、後述の接着層のせん断剛性が
十分に得られず、軸受の予圧荷重を安定して与えること
ができない。一方、隙間が０あるいは負の状態では、嵌
合面に摩擦力が生じてしまい、目的とする軸受予圧と後
述する組立荷重の関係が複雑で管理できなくなる。副内
輪３は、予め内径面に接着剤を塗布した状態で、軸５に
嵌合される。接着剤には、例えば嫌気性の変性アクリル
樹脂系接着剤を用いると良い。副内輪３は、主内輪２と
衝突することなく、外輪１と主内輪２との間に配置され
た複数の玉４，４に押し当てられる。

【００２５】次に図３に基づいて、予圧を与える工程を
より詳しく説明する。接着剤を塗布された副内輪３を組
み込まれた４点接触のラジアル玉軸受装置は、接着剤の
硬化が始まる前に、予圧組立治具１１に組み込まれる。
ここで副内輪３は、ばね１２により押し具１１ａを介し
て円周方向に均一に分散された組立荷重をかけられ、玉
４，４に押し付けられる。このときの組立荷重Ｆは、次
式で表される。Ｆ＝Ｐ×（１＋Ｋｊ／Ｋｓ）式（１）

【００２６】ここでＰは、目的とする軸受アキシャル予
圧荷重、Ｋｊは予め計算された予圧Ｐでの軸受アキシャ
ル剛性であり、Ｋｓは副内輪３と軸５間の接着層のせん
断剛性である。

【００２７】４点接触のラジアル玉軸受装置は、組立荷
重Ｆを与えられたまま接着剤の硬化を待つ。ここで、接
着剤の硬化を促進し、接着剤のせん断剛性を高めるため
に、４０℃〜１００℃に温度を保った加熱炉内にて予圧
組立治具１１ごと暖められる。加熱温度が低いと、接着
剤の硬化が促進せず、反対に高すぎると接着剤が変質す
る。接着剤が硬化したら、４点接触のラジアル玉軸受装
置は、予圧組立治具１１から開放され、軸受内部には、
上述の式（１）を変形した以下の式（２）で表される予
圧が残留する。Ｐ＝Ｆ／（１＋Ｋｊ／Ｋｓ）式（２）嫌気性の変性アクリル接着剤は、室温硬化させた場合に
は、短時間でせん断剛性を高くすることが難しい。上述
の式（２）によれば、一定の組立荷重Ｆのもとでは、接
着層のせん断剛性Ｋｓが変化した場合、軸受の予圧荷重
Ｐが変化する。例えば、Ｆ＝３ｋｇｆ、Ｋｊ＝２ｋｇｆ
／μｍの４点接触ラジアル玉軸受の場合、Ｋｓが１ｋｇ
ｆ／μｍ〜５ｋｇｆ／μｍの範囲で変化すれば、軸受予
圧荷重Ｐは１ｋｇｆ〜２．１ｋｇｆの範囲で変化する。
図９のグラフからも明らかなように、軸受予圧荷重を安
定させるためには、ＫｓをＫｊに対して１０倍以上の値
とすることが望ましい（Ｋｓ≧１０Ｋｊ）。この条件を
与えた場合、前記ラジアル玉軸受における予圧変化が１
０％以下となり、予圧荷重が安定する。この場合、上記
の式（２）は以下の式で代用できる。Ｐ＝Ｆ式（３）前述のように、接着剤を加熱硬化させることにより、接
着剤のせん断剛性を向上させることが可能である。実験
では上述の４点接触ラジアル玉軸受の場合、接着剤のせ
ん断剛性は加熱硬化により５０ｋｇｆ／μｍ以上の値を
得ることができたので、軸受に残存する予圧を精度良く
管理することが可能となった。

【００２８】図４に、第２実施形態の多点接触ラジアル
玉軸受装置１０ｂを示す。なお、以下に説明する実施形
態において、既に説明した部材等と同様な構成・作用を
有する部材等については、図中に同一符号または相当符
号を付すことにより、説明を簡略化或いは省略する。図
４に示すラジアル玉軸受装置１０ｂは、内輪を主内輪２
と副内輪３とに２分割されると共に、玉４を内輪及び外
輪で４点接触により支持している。本実施形態では、主
内輪２と副内輪３とが対称な形状になっている。単一の
外輪１は、ゴシック溝を有している。

【００２９】本実施形態では、主内輪２の内径面２ａと
副内輪３の内径面３ａとが共に、ストレート形状の軸１
５の嵌合外径面１５ａとの間に嵌合隙間を形成してい
る。嵌合隙間は、接着剤６により埋められている。組立
工程に続く予圧工程においては、主内輪２と副内輪３は
互いに衝突することなく軸方向に押し付けられ、外輪１
との間に複数の玉４，４を保持する。主内輪２と副内輪
３を押し付け合う向きに組立荷重を与えた状態で、接着
剤６を硬化させることにより、軸受内部に適切な予圧が
残存する。

【００３０】図５に、第３実施形態の多点接触ラジアル
玉軸受装置１０ｃを示す。このラジアル玉軸受装置１０
ｃは、内輪を主内輪２と副内輪３とに２分割されると共
に、玉４を内輪及び外輪で４点接触により支持してい
る。本実施形態では、主内輪２と副内輪３とが非対称な
形状になっている。単一の外輪１は、ゴシック溝を有し
ている。

【００３１】本実施形態では、主内輪２が、副内輪３の
内径面３ａに内嵌すると共に、図示しない軸の嵌合外径
面に外嵌する軸方向延長部２ｂを有している。軸方向延
長部２ｂの外径面２ｃと、副内輪３の内径面３ａとが、
同心の嵌め合い部となっている。嵌め合い部は接着剤６
で埋められている。組立工程に続く予圧工程において
は、主内輪２と副内輪３は互いに衝突することなく軸方
向に押し付けられ、外輪１との間に複数の玉４，４を保
持する。主内輪２と副内輪３を押し付け合う向きに組立
荷重を与えた状態で、接着剤６を硬化させることによ
り、軸受内部に適切な予圧が残存する。本実施形態は、
軸受単体で予圧が管理されており、装置にこのまま組み
込むことができる。

【００３２】図６に、第４実施形態の多点接触ラジアル
玉軸受装置１０ｄを示す。このラジアル玉軸受装置１０
ｄは、段付き軸２０の段部２０ｂの周縁部に補助軌道面
２０ｃを形成して、軸２０に分割内輪（主内輪）の機能
を持たせている。軸２０の嵌合外径面２０ａに副内輪３
が隙間嵌めで嵌合され、嵌合隙間が接着剤６で埋められ
ている。軸２０の嵌合外径面２０ａと、副内輪３の内径
面３ａとが、同心の嵌め合い部となっているともいえ
る。単一の外輪１は、ゴシック溝を有している。

【００３３】図７に、第５実施形態の多点接触ラジアル
玉軸受装置１０ｅを示す。このラジアル玉軸受装置１０
ｅは、外輪を主外輪１と副外輪８とに２分割されると共
に、玉４を内輪及び外輪で４点接触により支持してい
る。本実施形態では、主外輪１と副外輪８とが対称な形
状になっている。単一の内輪２は、ゴシック溝を有して
いる。副外輪８は、主外輪１の補助軌道面から掛け渡す
ように形成された、単一曲率円弧形状の補助軌道面を有
している。主外輪１の補助軌道面と副外輪８の補助軌道
面とにより、外輪にもゴシック溝が形成される。主外輪
１と副外輪８の補助軌道面の曲率中心は互いに、回転軸
と同心の仮想円筒上にあり、それら曲率中心はゴシック
溝を形成するのに好適な軸方向のオフセットを有する。

【００３４】主外輪１の外径面１ａは、ハウジング９の
嵌合内径面９ａに隙間無く嵌合されている。副外輪８の
外径面８ａは、ハウジング９の嵌合内径面９ａに隙間嵌
めで嵌合され、嵌合隙間が接着剤６で埋められている。
また、主外輪１の、反副外輪８側（図では左側）の端面
（側面）が、ハウジング９内に備えられた段部９ｂに突
き当てられている。

【００３５】副外輪８は、ハウジング９に組み込まれた
際に、主外輪１と衝突することなく（主外輪１に対し軸
方向間隔をあけて）補助軌道面を複数の玉４に押し当て
られると共に、その外径面９ａは、ハウジング９の嵌合
内径面９ａとの間に嵌合隙間を形成する。嵌合隙間は、
接着剤６により埋められる。副外輪８の補助軌道面を複
数の玉４に押し当てて組立荷重をかけつつ、接着剤６を
硬化させる。その後、副外輪８にかけていた組立荷重を
除去する。

【００３６】複数の玉４はそれぞれ、内輪２の軌道面と
２箇所の接触点Ｐ，Ｐを有し、主外輪１及び副外輪８の
各補助軌道面とも１箇所ずつ接触点Ｐ，Ｐを有する。玉
４の各接触点では、軸受予圧による接触面圧が生じてお
り、いずれの玉と軌道面の間にも隙間が生じていない。

【００３７】図８に、第６実施形態の多点接触ラジアル
玉軸受装置１０ｆを示す。このラジアル玉軸受装置１０
ｆは、外輪を主外輪１と副外輪８とに２分割されると共
に、玉４を内輪及び外輪で４点接触により支持してい
る。本実施形態では、主外輪１と副外輪８とが非対称な
形状になっている。単一の内輪２は、ゴシック溝を有し
ている。

【００３８】本実施形態では、主外輪１が、副外輪８の
外径面８ａに外嵌すると共に、図示しないハウジングの
嵌合内径面に内嵌する軸方向延長部１ｂを有している。
軸方向延長部１ｂの内径面１ｃと、副外輪８の外径面８
ａとが、同心の嵌め合い部となっている。嵌め合い部は
接着剤６で埋められている。組立工程に続く予圧工程に
おいては、主外輪１と副外輪８は互いに衝突することな
く軸方向に押し付けられ、内輪２との間に複数の玉４，
４を保持する。主外輪１と副外輪８を押し付け合う向き
に組立荷重を与えた状態で、接着剤６を硬化させること
により、軸受内部に適切な予圧が残留する。本実施形態
は、軸受単体で予圧が管理されており、装置にこのまま
組み込むことができる。

【００３９】上述したような多点接触ラジアル玉軸受装
置によって、情報機器用のＭＰＵファンモータに代表さ
れる小型モータの軸を支持することができる。本発明に
係る多点接触ラジアル玉軸受装置は、例えば、モータケ
ースの外径が７０ｍｍ以下、モータの軸方向寸法が３０
ｍｍ以下の、小型のモータに用いるのに好適である。図
１０に示すＭＰＵファンモータ１００は、回転軸１０３
を支持する単一の軸受として、図１に示したような形態
の４点接触ラジアル玉軸受装置１０ａを採用している。
ラジアル玉軸受装置１０ａの内輪３の内径面３ａに回転
軸１０３が固着されている。

【００４０】ラジアル玉軸受装置１０ａは、ＭＰＵファ
ンモータ１００における外力（軸方向外力、径方向外
力、曲げモーメント）の最大値（合成値）がかかったと
きでも玉４が軌道面から浮き上がらないように予め計算
された予圧荷重を与えられて、回転軸１０３に組み込ま
れている。主内輪２の一端面（図では右端面）が、ロー
ターケース１０８の突起部１０８ａに突き当てられてい
る。

【００４１】ラジアル玉軸受装置１０ａを回転軸１０３
ａに組み込むには、図２に示した手順で行える。図２の
段付き軸５を回転軸１０３及びこの一端に外嵌している
ローターケース１０８に置きかえて説明すると、予め研
削加工などにより成形された外輪１、主内輪２、副内輪
３のうち、まず主内輪２を回転軸１０３の嵌合外径面に
嵌合させ、ローターケースの突出し部１０８ａに突き当
てる。治具を用いて位置決めされた外輪１と既に回転軸
１０３に固定された主内輪２との間に複数の玉４，４と
保持器を挿入する。玉４として、摩擦係数が小さく硬度
の高い窒化珪素球（セラミック球）を用いることは、軸
受の更なる寿命向上のために効果的である。また、保持
器７の代わりに、玉４よりも径の小さなスペーサボール
を玉４，４間に挿入しても良い。

【００４２】玉４，４及び保持器７を組み込んだ後、副
内輪３を回転軸１０３に嵌合させる。副内輪３は、既に
固定されている主内輪２に衝突することなく、玉４，４
に押し当てられる。使用環境における外力（軸方向外
力、径方向外力、曲げモーメント）の最大合成時にも玉
４が浮き上がらないように予め計算された予圧荷重を発
生すべく、図３に示した治具１１を用いることができ
る。図３に示すようにして、軸受の軸方向に組立荷重が
与えられる。組立荷重を与えられた状態で、副内輪３と
回転軸１０８の嵌合部分が接着固定される。接着剤が硬
化した後、この組立荷重は取り除かれ、軸受に所定の予
圧荷重が残存する。

【００４３】組立荷重により正確な荷重を容易に与える
ためには、副内輪３と回転軸１０８との嵌め合いが締ま
り嵌めであると両部品の嵌合摩擦により組立荷重と軸受
にかかる軸方向力の関係が複雑になるため、副内輪３と
回転軸１０８との嵌め合いは隙間嵌めが好ましい。接着
固定しない主内輪２と回転軸１０８との嵌め合いは締ま
り嵌めでも構わない。

【００４４】また、上述したような多点接触ラジアル玉
軸受装置によって、電子部品装着装置の装着ヘッドの、
端面カムを支持することができる。図１１に示す装着ヘ
ッド４０は、端面カム４６を支持する上軸受として、図
１に示したような形態の４点接触ラジアル玉軸受装置１
０ａを採用している。ラジアル玉軸受装置１０ａの外輪
１の外径面に、端面カム４６が外嵌されている。

【００４５】ラジアル玉軸受装置１０ａは、装着ヘッド
４０における外力（軸方向、径方向、曲げモーメント）
の最大値（合成値）がかかったときも玉４が軌道面から
浮き上がらないように予め計算された予圧荷重を与えら
れて、ノズルホルダ４１に組み込まれている。主内輪２
の端面（図では下面）が、ノズルホルダ４１の段部４１
ｂに突き当てられている。

【００４６】ラジアル玉軸受装置１０ａをノズルホルダ
４１に組み込むには、図２に示した手順で行える。図２
の段付き軸５をノズルホルダ４１に置きかえて説明する
と、予め研削加工などにより成形された外輪１、主内輪
２、副内輪３のうち、先ず主内輪２をノズルホルダ４１
の嵌合外径面４１ａに嵌合させ、ノズルホルダ４１の段
部４１ｂに突き当てる。治具を用いて位置決めされた外
輪１と既にノズルホルダ４１に固定された主内輪２との
間に複数の玉４，４と保持器７を挿入する。玉４とし
て、摩擦係数が小さく硬度の高い窒化珪素球（セラミッ
ク球）を用いることは、軸受の更なる寿命向上のために
効果的である。また、保持器７を用いない、いわゆる全
ボール（総ボール）の軸受としてもよい。また、保持器
７の代わりに、玉４よりも径の小さなスペーサボールを
玉４，４間に挿入してもよい。

【００４７】玉４，４及び保持器７を組み込んだ後、副
内輪３をノズルホルダ４１に嵌合させる。副内輪３は、
既に固定されている主内輪２に衝突することなく、玉
４，４に押し当てられる。使用環境における外力（軸方
向外力、径方向外力、曲げモーメント）の最大合成時に
も玉４が浮き上がらないように予め計算された予圧荷重
を発生すべく、図３に示した治具１１を用いることがで
きる。図３に示すようにして、軸受の軸方向に組立荷重
が与えられる。組立荷重を与えられた状態で、副内輪３
とノズルホルダ４１の嵌合部分が接着固定される。接着
剤が硬化した後、この組立荷重は取り除かれ、軸受に所
定の予圧荷重が残存する。

【００４８】組立荷重により正確な荷重を容易に与える
ためには、副内輪３とノズルホルダ４１との嵌め合いが
締まり嵌めであると両部品の嵌合摩擦により組立荷重と
軸受にかかる軸方向力の関係が複雑になるため、副内輪
３とノズルホルダ４１との嵌め合いは隙間嵌めが好まし
い。接着固定しない主内輪２とノズルホルダ４１との嵌
合は締まり嵌めでも構わない。一方、接着強度をより高
めるためには、副内輪３とノズルホルダ４１との嵌合を
締まり嵌めとして接着を併用することもありうる。但
し、予圧荷重は予め代用特性として用意された適切な軸
受起動トルク、あるいは軸受の固有振動数などを利用し
て管理することが必要である。例えば特開平６−３４４
２３３号公報に開示されている方法及びシステムを用い
て、予圧荷重を固有振動数に基づいて管理することがで
きる。

【００４９】図１２に示すように、端面カム４６の突出
しカム面４９ａの高さが、組立基準面から所定の位置と
なるように治具１００により位置決めされた状態で、端
面カム４６が外輪１に接着固定される。

【００５０】ところで、図１１に示すように、ローラフ
ォロア５６が圧縮ばね５７により端面カム４６の端面カ
ム面４９に押し付けられている。この押し付け力は、端
面カム４６と外輪１間の接着結合層を通り、外輪１、玉
４、主内輪２を介して、直接ノズルホルダ４１の段部４
１ｂに伝わる。すなわち、上軸受の副内輪３にはローラ
フォロア５６の力が直接かからず、副内輪３とノズルホ
ルダ４１間の接着結合層が繰り返し荷重による疲労を起
こさない設計となっている。一方で、端面カム４６と外
輪１間の接着結合層は繰り返し荷重を受けるが、この箇
所では接着面積を大きく設計しやすく、強度を確保しや
すい。また、軸受の予圧変動に関わる接着層のクリープ
変位量に比べれば、突出しカム面４９ａの高さ精度には
余裕があるため、端面カム４６と外輪１間の接着結合層
は本設計仕様で十分な疲労強度を有する。

【００５１】図１３及び図１４に、端面カム付き軸受装
置の変形例を示す。図１３の例では、内輪が２分割さ
れ、一方の（図では下側の）分割内輪４７ｂ２に軸方向
延長部が備えられ、軸方向延長部の外径面に他方の分割
内輪４７ｂ１が嵌合されると共に接着固定されている。
単一の外輪４７ａの外径面に端面カム４６の内周面が嵌
合している。図１４の例では、外輪が２分割され、一方
の（図では下側の）分割外輪４７ａ２に軸方向延長部が
備えられ、軸方向延長部の内径面に他方の分割外輪４７
ａ１が嵌合されると共に接着固定されている。単一の内
輪４７ｂの内径面に端面カム４６の外周面が嵌合してい
る。

【００５２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
単列の軸受を採用して軽量化及び小型化を達成しつつ、
振動環境下等でも長期にわたって性能を維持できるよう
高い剛性を奏し、さらに予圧量のばらつきを厳しく管理
することができる、多点接触ラジアル玉軸受装置とモー
タ及びカム付き軸受装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態の多点接触ラジアル玉軸受装置の
断面図である。

【図２】多点接触ラジアル玉軸受装置の組立工程を説明
する図である。

【図３】多点接触ラジアル玉軸受装置の予圧工程を説明
する図である。

【図４】第２実施形態の多点接触ラジアル玉軸受装置の
断面図である。

【図５】第３実施形態の多点接触ラジアル玉軸受装置の
断面図である。

【図６】第４実施形態の多点接触ラジアル玉軸受装置の
断面図である。

【図７】第５実施形態の多点接触ラジアル玉軸受装置の
断面図である。

【図８】第６実施形態の多点接触ラジアル玉軸受装置の
断面図である。

【図９】組立荷重Ｆ、予圧荷重Ｐ、軸受アキシャル剛性
Ｋｊ、接着層のせん断剛性Ｋｓの関係を示すグラフであ
る。

【図１０】本発明実施形態のラジアル玉軸受装置を備え
た小型モータを示す図である。

【図１１】本発明実施形態のカム付き軸受装置を備えた
電子部品装着装置を示す図である。

【図１２】カム付き軸受装置の組立工程を説明する図で
ある。

【図１３】カム付き軸受装置の変形例を示す図である。

【図１４】カム付き軸受装置の変形例を示す図である。

【図１５】従来の小型モータを示す図である。

【図１６】従来の電子部品装着装置の装着ヘッドの例を
示す図である。

【図１７】従来の端面カムの例を示す図である。

【符号の説明】

１外輪２主内輪（分割内輪）３副内輪（分割内輪）４玉５軸６接着剤７保持器１０ａ４点接触ラジアル玉軸受装置（多点接触ラ
ジアル玉軸受装置）４０装着ヘッド４６端面カム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０２Ｋ 5/173 Ｈ０２Ｋ 5/173 ＡＦターム(参考） 3J017 AA02 AA03 DA01 DB09 3J101 AA04 AA32 AA42 AA52 AA62 BA10 BA53 BA54 BA64 DA16 EA41 FA31 FA53 GA24 GA32 GA55 5H605 BB05 CC04 EA18 EB10 EB38 GG09 GG14

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】軸方向に並設された一対の分割内輪から
なる内輪と、外輪と、前記分割内輪及び前記外輪の間に
単列に配された複数の玉と、前記分割内輪に内嵌された
軸とを備え、前記分割内輪の少なくとも一方が前記軸に
隙間嵌めで嵌合され、外部からの軸方向荷重により予圧
を適切に与えられた状態で前記分割内輪と前記軸とが接
着固定されたことを特徴とする多点接触ラジアル玉軸受
装置。
【請求項２】軸方向に並設された一対の分割外輪から
なる外輪と、内輪と、前記分割外輪及び前記内輪の間に
単列に配された複数の玉と、前記分割外輪に外嵌された
ハウジングとを備え、前記分割外輪の少なくとも一方が
前記ハウジングに隙間嵌めで嵌合され、外部からの軸方
向荷重により予圧を適切に与えられた状態で前記分割外
輪と前記ハウジングとが接着固定されたことを特徴とす
る多点接触ラジアル玉軸受装置。
【請求項３】軸方向に並設された一対の分割内輪から
なる内輪と、外輪と、前記分割内輪及び前記外輪の間に
単列に配された複数の玉とを備え、前記一対の分割内輪
が互いに嵌合可能な同心の嵌め合い部を有し、前記分割
内輪同士が接着固定されたことを特徴とする多点接触ラ
ジアル玉軸受装置。
【請求項４】軸方向に並設された一対の分割外輪から
なる外輪と、内輪と、前記分割外輪及び前記内輪の間に
単列に配された複数の玉とを備え、前記一対の分割外輪
が互いに嵌合可能な同心の嵌め合い部を有し、前記分割
外輪同士が接着固定されたことを特徴とする多点接触ラ
ジアル玉軸受装置。
【請求項５】接着面が研削仕上げされ、前記接着面同
士の嵌め合い隙間が１μｍ以上２０μｍ以下に設定さ
れ、前記接着面に嫌気性の変性アクリル樹脂系接着剤が
付与され、前記接着剤が４０℃以上１００℃以下で加熱
硬化された請求項１〜４のいずれかに記載の多点接触ラ
ジアル玉軸受装置。
【請求項６】前記接着面に設けられた接着層のせん断
剛性が、当該多点接触ラジアル玉軸受装置の軌道部の軸
方向接触剛性の１０倍以上である請求項１〜５のいずれ
かに記載の多点接触ラジアル玉軸受装置。
【請求項７】請求項１〜６のいずれかに記載の多点接
触ラジアル玉軸受装置により回転部分が支持されたモー
タ。
【請求項８】前記複数の玉の各々が、前記外輪と常時
２点で接触し、かつ前記内輪と常時２点で接触する請求
項７に記載のモータ。
【請求項９】請求項１〜６のいずれかに記載の多点接
触ラジアル玉軸受装置の、前記外輪または前記内輪にカ
ムが設けられてなるカム付き軸受装置。
【請求項１０】前記複数の玉の各々が、前記外輪と常
時２点で接触し、かつ前記内輪と常時２点で接触する請
求項９に記載のカム付き軸受装置。
【請求項１１】前記カムが端面カムであり、前記外輪
または前記内輪と前記端面カムとが別体に形成され、前
記外輪または前記内輪の軌道輪端面から前記端面カムの
カム面までの軸方向距離を少なくとも組立時には変更可
能に構成された請求項９または１０に記載のカム付き軸
受装置。
【請求項１２】前記玉がセラミック製である請求項９
〜１１のいずれかに記載のカム付き軸受装置。