JP2006002875A

JP2006002875A - スイングアーム用転がり軸受および転がり軸受装置

Info

Publication number: JP2006002875A
Application number: JP2004180692A
Authority: JP
Inventors: Hironori Suzuki; 弘典鈴木
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2004-06-18
Filing date: 2004-06-18
Publication date: 2006-01-05

Abstract

【課題】外輪とハウジングまたはスイングアームとを接着剤によって固定する際に、接着剤等の影響を受けにくく、低速回転による軸受トルクの変動量を低減することができるスイングアーム用転がり軸受および転がり軸受装置を提供すること。
【解決手段】外周面に内輪軌道面を有する内輪１７と、内周面に外輪軌道面を有する外輪１８と、内輪軌道面と外輪軌道面間に配置された複数の玉１９と、複数の玉１９を円周方向に等間隔に保持する保持器２０とを備え、外輪１８は、ラジアル方向から所定の荷重を負荷した場合、ラジアル方向の変形量が１０μｍ／ｋｇｆ以下となっている。
【選択図】図３

Description

本発明は、磁気ディスク装置のスイングアームのような、高速で微小揺動する部位に使用されるスイングアーム用転がり軸受および転がり軸受装置に関する。

近年、磁気ディスク装置は、ますます高密度化が要求されている。このため、ディスクに信号を記録するトラックの幅もますます狭くなってきており、目標トラックとのアクセスの高速化と位置決め性能の高精度化が要求されている。また、これに伴って、磁気ヘッドを搭載するスイングアームを支持するスイングアーム用転がり軸受装置にも、制御の高速化と高精度化が要求されている。

このため、スイングアーム揺動時のトルク変動を抑え、転がり軸受の剛性を高める手法が種々提案されている。（例えば、特許文献１〜２参照。）。例えば、特許文献１では、転がり軸受の転動部に潤滑油を注油すると共に、内輪と外輪との間に５００〜２０００ｇｆの予圧を付与することにより転がり軸受の剛性を向上させている。

また、特許文献２では、内輪、軸の線膨張係数を、転動体、外輪およびハウジングの線膨張係数より大きくすることで、高温時に発生する軸受すきまの減少による剛性の低下を防止している。
特開平１１−２５７３４９号公報（第２〜３頁、第２図）特開２０００−３９０１９号公報（第２〜３頁、第１図）

ところで、従来のスイングアーム用転がり軸受装置は、図５に示すような構成となっている。すなわち、スイングアーム用転がり軸受装置１０１は、軸１０２と、軸１０２周りに設けられた筒状のハウジング１０３と、ハウジング１０３を軸１０２に対して揺動可能に支持する一対の転がり軸受１０４，１０４とを備えている。ハウジング１０３には、ボイスコイルモータが取付けられたスイングアーム１０５がナット１０６によってスペーサ１０７を介して固定されており、スイングアーム１０５はハウジング１０３と共に軸１０２に対して揺動回転する。

このように構成されたスイングアーム用転がり軸受装置１０１では、転がり軸受１０４，１０４の外輪１０８は、その外周面に塗布された接着剤によってハウジング１０３に固定されているが、接着剤等の影響により外輪１０８が変形し、軸受トルクの変動量が大きくなるという問題があった。

また、ハウジングレスタイプの転がり軸受装置でも、同様に外輪１０８をスイングアームの内周面に固定する接着剤等の影響により外輪が変形し、軸受トルクの変動量が大きくなるという問題があった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、外輪とハウジングまたはスイングアームとを接着剤によって固定する際に、接着剤等の影響を受けにくく、低速回転による軸受トルクの変動量を低減することができるスイングアーム用転がり軸受および転がり軸受装置を提供することにある。

本発明に係る上記課題は、下記構成によって達成される。
（１）スイングアーム用転がり軸受であって、
外周面に内輪軌道面を有する内輪と、内周面に外輪軌道面を有する外輪と、前記内輪軌道面と前記外輪軌道面間に配置された複数の転動体と、前記複数の転動体を円周方向に等間隔に保持する保持器とを備え、
前記外輪は、ラジアル方向から所定の荷重を負荷した場合、ラジアル方向の変形量が１０μｍ／ｋｇｆ以下であることを特徴とするスイングアーム用転がり軸受。
（２）軸と、該軸周りに設けられた筒状のハウジングと、前記ハウジングを前記軸に対して揺動可能に支持する（１）記載の転がり軸受とを備えたことを特徴とするスイングアーム用転がり軸受装置。

本発明に係るスイングアーム用転がり軸受および転がり軸受装置では、外輪をラジアル方向から所定の荷重で押圧した場合、ラジアル方向の外輪変形量を１０μｍ／ｋｇｆ以下とすることにより外輪とハウジングまたはスイングアームとを接着剤によって固定する際でも、接着剤等の影響を受けにくくなり、低速回転による軸受トルクの変動量を低減することが可能となる。

以下、本発明の一実施形態に係るスイングアーム用転がり軸受および転がり軸受装置について図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施形態に係るスイングアーム用転がり軸受および転がり軸受装置を説明するための断面図である。

図１に示すように、スイングアーム用転がり軸受装置１０は、軸１１と、軸１１周りに設けられた筒状のハウジング１２と、ハウジング１２を軸１１に対して揺動可能に支持する一対のスイングアーム用転がり軸受１３ａ，１３ｂとを備えている。ハウジング１２には、ボイスコイルモータが取付けられたスイングアーム１４がナット１５によってスペーサ１６を介して固定されており、スイングアーム１４はハウジング１２と共に軸１１に対して揺動回転する。

転がり軸受１３ａ，１３ｂは、外周面に内輪軌道面を有する内輪１７，１７と、内周面に外輪軌道面を有する外輪１８，１８と、内輪軌道面と外輪軌道面との間に、周方向に転動自在に転動体である複数の玉１９，１９がそれぞれ配されている。また、転がり軸受１３ａ，１３ｂは、複数の玉１９，１９をそれぞれ収容する複数のポケットを有する保持器２０と、外周縁部が外輪１８の軸方向外方に装着されたシール部材２１とをそれぞれ有する。

転がり軸受１３ａ，１３ｂの内輪１７，１７及び外輪１８，１８はそれぞれ、軸１１，ハウジング１２に接着剤を用いて組み込まれている。また、本実施形態の転がり軸受１３ａ，１３ｂでは、軸受トルクの変動幅を低減するため、外輪１８は、ラジアル方向から所定の荷重が負荷した場合、ラジアル方向の変形量を１０μｍ／ｋｇｆ以下としている。

以下、３．５インチＨＤＤ（ハードディスクドライブ）と２．５インチＨＤＤ用に使用される転がり軸受を用いて、外輪１８のラジアル方向の変形量とトルク変動との関係について行なわれた試験について説明する。
（試験１）
まず、外輪１８の外径寸法の異なる、主に３．５インチＨＤＤに使用される転がり軸受を８種類用意した。具体的には、内径６．３５ｍｍ、ピッチ円径（Ｐ．Ｃ．Ｄ．）７．８ｍｍ、玉径１．０ｍｍ、玉数１３個、幅３．１７５ｍｍの軸受サイズを一様とし、外輪１８がラジアル方向から所定の荷重を負荷されたときにそれぞれ１，５，１０，１５，２０，２５，３０，４０μｍ／ｋｇｆのラジアル方向の外輪変形量となるような外径寸法の外輪１８を表１に示すように用意した。

更に、８種類の転がり軸受１３ａ，１３ｂの外輪１８を挿入するため、内径の真円度が０．５μｍ以下と、０．５μｍ〜１．０μｍ以下と、１．０μｍ〜２．０μｍ以下の３種類のハウジング１２を用意し、３種類のハウジング１２の各々に８種類の転がり軸受１３ａ，１３ｂを組み合わせて、ハウジング１２と外輪１８とを僅かな隙間を設けて接着剤にて固着した。また、軸１１の真円度は０．５μｍ以下とし、軸１１と内輪１７とを同様に僅かな隙間を設けて接着剤にて固着した。

この際、転がり軸受１３ａ，１３ｂに負荷する予圧荷重を内輪平均面圧で１２０ｋｇｆ／ｍｍ^２とし、外輪回転速度２ｒｐｍで２回転した場合のトルク測定を行い、トルク変動量を求めた。トルク変動量は、図２の一例に示されるように、外輪１８が２回転した際のトルクの最大値と最小値の差で与えられる。

図３は、３種類のハウジング１２と、それに接着される８種類の外輪１８をパラメータとして、図２で説明したようにして求めたトルク変動量を示す。図３から分かるように、ハウジング１２の真円度を向上することで、トルク変動量が低減され、また、外輪変形量を小さくすることで、トルク変動量が低減できる。

また、上記の軸受サイズを有する、３．５インチＨＤＤに使用される転がり軸受においては、トルク変動量は従来、０．１５〜０．４ｇｆ-ｃｍ程度であったが、このトルク変動量を０．１ｇｆ-ｃｍ以下にするためには、ハウジング１２の真円度を従来通りの真円度２．０μｍ以下程度とすれば、外輪変形量を１０μｍ／ｋｇｆ以下とすることが望ましいことがわかる。

（試験２）
次に、外輪１８の外径寸法の異なる、主に２．５インチＨＤＤに使用される転がり軸受を８種類用意した。具体的には、内径４ｍｍ、Ｐ．Ｃ．Ｄ．５．４ｍｍ、玉径０．８ｍｍ、玉数１１個、幅２ｍｍの軸受サイズを一様とし、外輪１８がラジアル方向から所定の荷重を負荷されたときにそれぞれ１，５，１０，１５，２０，２５，３０，４０μｍ／ｋｇｆのラジアル方向の外輪変形量となるような外径寸法の外輪を用意した。

また、試験１と同様に、内径の真円度が０．５μｍ以下と、０．５μｍ〜１．０μｍ以下と、１．０μｍ〜２．０μｍ以下の３種類のハウジング１２を用意し、３種類のハウジング１２の各々に８種類の転がり軸受１３ａ，１３ｂを組み合わせて、各ハウジング１２の真円度について、トルク変動量と外輪変形量との関係を求めた。

図４は、３種類のハウジング１２と、それに接着される８種類の外輪１８をパラメータとして、トルク変動量の変化を示す。図４からも分かるように、ハウジング１２の真円度を向上することで、トルク変動量が低減され、また、外輪変形量を小さくすることで、トルク変動量が低減できる。

また、上記の軸受サイズを有する、２．５インチＨＤＤに使用される転がり軸受においては、トルク変動量は従来、０．１〜０．２ｇｆ-ｃｍ程度であったが、このトルク変動量を０．０５ｇｆ-ｃｍ以下にするためには、ハウジング１２の真円度を従来通りの真円度２．０μｍ以下程度とすれば、外輪変形量を１０μｍ／ｋｇｆ以下とすることが望ましいことがわかる。

前述したように本実施形態によれば、ハウジング１２の真円度が２．０μｍ以下程度であるとき、外輪１８に所定のラジアル方向の荷重を負荷した場合に、外輪１８のラジアル方向の外輪変形量が１０μｍ／ｋｇｆ以下となるような外輪１８の外径寸法を選択することで、接着剤等の影響を受けずに低速回転によるトルク変動量を低減することができる。

なお、本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜な変形、改良等が可能である。
本実施形態では、ハウジングタイプのスイングアーム用転がり軸受装置に適用したが、ハウジングレスタイプのスイングアーム用転がり軸受装置に適用してもよい。
また、本実施形態では、内輪及び外輪は、それぞれ、軸及びハウジングに接着剤を用いて組み込まれているが、圧入によって組み込まれてもよい。

本発明の一実施形態に係るスイングアーム用転がり軸受および転がり軸受装置を説明するための断面図である。試験１におけるハウジングの真円度が異なる場合のトルク変動を示す特性図である。試験１におけるハウジングの真円度と外輪変形量をパラメータとするトルク変動量を示す特性図である。試験２におけるハウジングの真円度と外輪変形量をパラメータとするトルク変動量を示す特性図である。従来のスイングアーム用転がり軸受装置を説明するための断面図である。

符号の説明

１０スイングアーム用転がり軸受装置
１１軸
１２ハウジング
１３ａ，１３ｂ転がり軸受（スイングアーム用転がり軸受）
１４スイングアーム
１５ナット
１６スペーサ
１７内輪
１８外輪
１９玉
２０保持器
２１シール部材

Claims

スイングアーム用転がり軸受であって、
外周面に内輪軌道面を有する内輪と、内周面に外輪軌道面を有する外輪と、前記内輪軌道面と前記外輪軌道面間に配置された複数の転動体と、前記複数の転動体を円周方向に等間隔に保持する保持器とを備え、
前記外輪は、ラジアル方向から所定の荷重を負荷した場合、ラジアル方向の変形量が１０μｍ／ｋｇｆ以下であることを特徴とするスイングアーム用転がり軸受。
軸と、該軸周りに設けられた筒状のハウジングと、前記ハウジングを前記軸に対して揺動可能に支持する請求項１記載の転がり軸受とを備えたことを特徴とするスイングアーム用転がり軸受装置。