JP2014126076A - 転がり軸受、転がり軸受装置、ハードディスクドライブ装置および転がり軸受装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】生産性の向上およびアウトガスの発生の低減を図るとともに、共振周波数変動やトルク変動の発生を防止しつつ、さびの発生を防止する。
【解決手段】クロムおよび炭素が含有されている金属材料からなり互いに同軸に配置された内輪および外輪と、これら内輪と外輪との間の円環状空間に周方向に間隔をあけて複数配置される転動体とを備え、軸方向に間隔をあけて配列される２つの転がり軸受と、２つの転がり軸受の各内輪に嵌合されるシャフト３１を備え、第２転がり軸受２０の内輪２１の軸方向の端面が、内部よりもクロムの含有量が多いＣｒ増量層Ｚを構成し、かつ、対応するシャフト３１に対してレーザ溶接されている転がり軸受装置を提供する。
【選択図】図４

Description

本発明は、転がり軸受、転がり軸受装置、ハードディスクドライブ装置および転がり軸受装置の製造方法に関するものである。

従来、同軸に配置された内輪および外輪を備える転がり軸受と、転がり軸受の内輪に嵌合されるシャフトと、転がり軸受の外輪を嵌合させるスリーブとを備え、転がり軸受によりシャフトとスリーブとが相対回転自在に支持された転がり軸受装置が知られている（例えば、特許文献１，２および３参照。）。

特許文献１に記載の転がり軸受装置は、シャフトと内輪および外輪とハウジングをそれぞれ接着剤により接合し、特許文献２に記載の転がり軸受装置は、シャフトと内輪を嫌気性の接着剤により接合し、外輪をスリーブに固着することとしている。また、特許文献３の転がり軸受装置は、転がり軸受の外側端面を覆うシール部材をシャフトの外周にレーザ溶接より固定することとしている。

特開平１１−１８２５４３号公報 特開２０００−３４６０８５号公報 特開２００４−９２６６８号公報

しかしながら、嫌気性接着剤はアウトガス成分が多いとともに、硬化時間が長く生産性が低いという不都合がある。また、従来の転がり軸受装置のようにシャフトと内輪および外輪とハウジングをそれぞれ接着剤により接合した場合、温度変化によって接着剤の剛性が変動し、これにより予圧が変化して共振周波数（レゾナンス）やトルクが変動する不都合がある。

また、特許文献３の技術を応用して、ステンレス鋼からなる内輪および外輪をそれぞれシャフトおよびハウジングに対してレーザ溶接することとすると、レーザ溶接による熱影響により、内輪および外輪の溶接部周辺に炭化クロムが析出してその部分のクロム量が減少する。そのため、溶接部周辺にさびが発生し易くなるという不都合がある。

本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、生産性の向上およびアウトガスの発生の低減を図るとともに、共振周波数変動やトルク変動の発生を防止しつつ、さびの発生を防止した転がり軸受装置およびハードディスクドライブ装置を提供することを目的とする。また、このような転がり軸受装置を簡易に製造することができる製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明は、クロムおよび炭素が含有されている金属材料からなり互いに同軸に配置された内輪および外輪と、これら内輪と外輪との間の円環状空間に周方向に間隔をあけて複数配置される転動体とを備え、軸方向に間隔をあけて配列される２つの転がり軸受と、該２つの転がり軸受の各前記内輪に嵌合される軸部材、および／または、各前記外輪を嵌合させる嵌合孔を有する外嵌部材とを備え、少なくとも一方の前記転がり軸受の前記内輪および／または前記外輪の少なくとも軸方向の端面が、内部よりもクロムの含有量が多いＣｒ増量層を構成し、かつ、対応する前記軸部材および／または前記外嵌部材に対してレーザ溶接されている転がり軸受装置を提供する。

本発明によれば、２つの転がり軸受の各内輪に嵌合された軸部材および／または各外輪が嵌合された外嵌部材が、これら２つの転がり軸受によって軸回りに回転可能に支持される。この場合において、いずれかの内輪および／または外輪の少なくとも軸方向の端面が、対応する軸部材および／または外嵌部材に対してレーザ溶接されていることで、嫌気性接着剤を用いて接合する場合のようなアウトガスの発生を抑制するとともに、接合時間を短縮して生産性を向上することができる。また、接着剤を用いた場合のような温度変化による接着剤の剛性変動に起因する予圧変化を回避し、共振周波数およびトルクの安定化を図ることができる。

ここで、クロムおよび炭素が含有されている金属材料からなる内輪および外輪は、レーザ溶接により溶接部周辺が６５０°程度の高温に一定時間晒されることで、その溶接部分周辺において炭素とクロムが結合して炭化クロムが析出し、その部分のクロム量が減少する。その結果、溶接部分周辺のクロム含有量が大凡１０％ｗｔ未満になると、溶接部を取り囲むように溶接部周辺にさびが発生し易くなる。

これに対し、本発明においては、レーザ溶接する内輪および／または外輪の少なくとも軸方向の端面が、内部よりもクロムの含有量が多いＣｒ増量層を構成することで、レーザ溶接後も溶接部周辺のクロム含有量が大凡１０％ｗｔ未満になるのを防ぎ、さびが発生するのを防止することができる。

上記発明においては、前記Ｃｒ増量層が、前記内輪および／または前記外輪の表面にクロム材料を接触させた状態で熱処理を施すことにより形成されていることとしてもよい。
このように構成することで、内輪および／または外輪の所望の表面に限定的にＣｒ増量層を形成することができる。したがって、レーザ溶接によるさびの発生を防止するとともに、転がり軸受の耐久性およびトルク特性の維持を図ることができる。

上記発明においては、前記Ｃｒ増量層が、前記内輪および／または前記外輪の表面にエッチング処理を施すことにより形成されていることとしてもよい。
このように構成することで、加工変質層を除去すると共に、Ｃｒ増量層を形成し、さびの発生を確実に防止することができる。

上記発明においては、前記Ｃｒ増量層が、前記内輪および／または前記外輪の表面に電解研磨を施すことにより形成されていることとしてもよい。
このように構成することで、内輪および／または外輪の所望の表面に限定的にＣｒ増量層を形成することができる。また、加工変質層を除去することができる。したがって、レーザ溶接によるさびの発生を確実に防止するとともに、転がり軸受の耐久性およびトルク特性の維持を図ることができる。

上記発明においては、前記内輪および前記外輪における前記転動体の転走面が、前記Ｃｒ増量層を有さないこととしてもよい。
このように構成することで、内輪および外輪の転走面の硬度が、クロム含有量の増加によって転動体の硬度よりも高くなり過ぎるのを防ぐことができる。これにより、レーザ溶接によるさびの発生を防止するとともに、転動体の摩耗の促進を抑制して転がり軸受の耐久性およびトルク特性の低下を防ぐことができる。

上記発明においては、前記内輪と前記軸部材および／または前記外輪と前記外嵌部材が圧入により嵌合されていることとしてもよい。
このように構成することで、圧入により、内輪と軸受部材および／または外輪と外嵌部材が隙間なく嵌合される。したがって、これらを隙間が無い状態でレーザ溶接でき、レーザ溶接による金属溶融部の硬化収縮により転がり軸受が変形するのを防ぐことができる。

本発明は、上記いずれかの転がり軸受装置と、該転がり軸受装置の前記転がり軸受により相対回転可能に支持されたベース部材およびスイングアームとを備えるハードディスクドライブ装置を提供する。

本発明によれば、転がり軸受装置の２つの転がり軸受により、ベース部材に対してスイングアームを安定した共振周波数とトルクで揺動させることができる。この場合において、アウトガスの発生および溶接部周辺でのさびの発生を防止した転がり軸受装置により、長期的に接合強度を維持しつつ、長期にわたるトルク特性の維持を図ることができる。

本発明は、内輪および／または外輪の少なくとも軸方向の端面に、内部よりもクロムの含有量が多いクロム増量層を形成するクロム含浸処理工程と、前記内輪と前記外輪とを同軸上に互いに軸方向の位置を一致させて配置し、これら内輪と外輪の間の円環状空間に複数の転動体を配して転がり軸受を組み立てる軸受組立工程と、該軸受組立工程により組み立てられた２つの前記転がり軸受が軸方向に間隔をあけて同軸に配列されるように、各前記内輪に軸部材を嵌合させ、および／または、各前記外輪を外嵌部材の嵌合孔に嵌合させる嵌合工程と、前記クロム増量層が形成された内輪および／または外輪の軸方向の端面と、該内輪に嵌合される前記軸部材および／または該外輪を嵌合させる前記外嵌部材の表面とが交差する部分をレーザ溶接するレーザ溶接工程とを含む転がり軸受装置の製造方法を提供する。

本発明によれば、内輪と外輪と転動体とを備える２つの転がり軸受の各内輪に嵌合された軸部材および／または各外輪が嵌合された外嵌部材が、これら２つの転がり軸受によって軸回りに回転可能に支持される転がり軸受装置が製造される。この場合において、いずれかの内輪および／または外輪の少なくとも軸方向の端面を、対応する軸部材および／または外嵌部材に対してレーザ溶接することで、嫌気性接着剤を用いて接合する場合のようなアウトガスの発生を抑制するとともに、接合時間を短縮して生産性を向上することができる。また、接着剤を用いた場合のような温度変化による接着剤の剛性変動に起因する予圧変化を回避し、共振周波数およびトルクの安定化を図ることができる。

また、クロム含浸処理工程により形成されるＣｒ増量層により、レーザ溶接する内輪および／または外輪の少なくとも軸方向の端面において、レーザ溶接工程後も溶接部周辺のクロム含有量が大凡１０％ｗｔ未満になるのを防ぎ、さびが発生するのを防止することができる。

上記発明においては、前記クロム含浸処理工程が、前記内輪および／または前記外輪の表面にクロムを浸み込ませた後、その内輪および／または外輪における転動体の転走面を研磨することとしてもよい。
このように構成することで、内輪および外輪の転走面の硬度が、クロム含有量の増加によって転動体の硬度よりも高くなり過ぎるのを防ぎ、レーザ溶接によるさびの発生を防止するとともに、転動体の摩耗の促進を抑制して転がり軸受の耐久性およびトルク特性の低下を防止することができる。

上記発明においては、前記クロム含浸処理工程が、前記内輪および／または前記外輪の軸方向の端面にクロム材料を接触させた状態で熱処理を施すこととしてもよい。
このように構成することで、内輪および／または外輪の所望の表面に限定的にＣｒ増量層を形成し、レーザ溶接によるさびの発生を防止するとともに、転がり軸受の耐久性およびトルク特性の維持を図ることができる。

上記発明においては、前記クロム含浸処理工程が、前記内輪および／または前記外輪の表面にエッチング処理を施した後、その内輪および／または外輪における転動体の転走面を研磨することとしてもよい。
このように構成することで、加工変質層を除去すると共に、Ｃｒ増量層を形成し、さびの発生を確実に防止することができる。また、転がり軸受の耐久性およびトルク特性の維持を図ることができる。

上記発明においては、前記クロム含浸処理工程が、前記内輪および／または前記外輪の軸方向の端面に電解研磨を施すこととしてもよい。
このように構成することで、内輪および／または外輪の所軸方向の端面に限定的にＣｒ増量層を形成することができる。また、加工変質層を除去し、さびの発生を確実に防止するとともに、転がり軸受の耐久性およびトルク特性の維持を図ることができる。

本発明に係る転がり軸受装置およびハードディスクドライブ装置によれば、生産性の向上およびアウトガスの発生の低減を図るとともに、共振周波数変動やトルク変動の発生を防止しつつ、さびの発生を防止することができるという効果を奏する。また、本発明に係る転がり軸受装置の製造方法によれば、このような転がり軸受装置を簡易に製造することができるという効果を奏する。

本発明の一実施形態に係るＨＤＤ装置の平面図である。 図１の転がり軸受装置の縦断面図である。 図１の転がり軸受装置を第２転がり軸受側から軸方向に見た平面図である。 図２のシャフトと第２転がり軸受の内輪とのレーザ溶接部分を拡大した拡大図である。 本発明の一実施形態に係る転がり軸受装置の製造方法を説明するフローチャートである。 本実施形態の比較例として、内輪の軸方向の端面にＣｒ増量層を構成させずにレーザ溶接した場合に、内輪の表面のウェルド周辺にさびが発生する様子の一例を示した平面図である。 図６のウェルド周辺を内輪およびシャフトの軸方向に切断した断面図である。 本発明の一実施形態の第１変形例に係る第２転がり軸受の内輪の軸方向断面図である。

以下、本発明の一実施形態に係る転がり軸受装置、ハードディスクドライブ装置および転がり軸受装置の製造方法について、図面を参照して説明する。
本実施形態に係るハードディスクドライブ装置（ＨＤＤ装置）１００は、略矩形箱状のベースハウジング（ベース部材）２と、ベースハウジング２に対して揺動可能なスイングアーム４と、このスイングアーム４を揺動自在に支持する転がり軸受装置１とを備えている。図１において、符号６は磁気記録媒体を示し、符号８はスイングアーム４を揺動させるボイスコイルモータ等の駆動部を示している。

スイングアーム４の先端には、磁気記録媒体６に磁気情報を書き込んだり、磁気記録媒体６に記録されている磁気情報を読み取ったりする磁気ヘッド５が取り付けられている。
転がり軸受装置１は、ベースハウジング２に固定されるとともに、スイングアーム４の軸受嵌合孔（図示略）に嵌合されている。

この転がり軸受装置１は、図２および図３に示すように、軸方向に間隔をあけて同軸に配列される第１転がり軸受１０および第２転がり軸受２０と、これらの転がり軸受１０，２０に嵌合されるシャフト（軸部材）３１と、転がり軸受１０，２０間に軸方向に挟まれるスペーサ部材３３とを備えている。

第１転がり軸受１０は、同軸に配置された円環形状の内輪１１および外輪１３と、これら内輪１１と外輪１３との間の円環状空間に周方向に間隔をあけて内蔵される複数個の転動体１５とを備えている。第２転がり軸受２０は、第１転がり軸受１０と同様の構成および寸法を有し、内輪２１および外輪２３と、複数個の転動体２５とを備えている。

これら転がり軸受１０，２０は、内輪１１，２１にシャフト３１が嵌合され、外輪１３，２３がそれぞれスイングアーム４の軸受嵌合孔に嵌合されている。内輪１１，２１の外周面には、それぞれ深溝型若しくはアンギュラ型の内輪軌道が設けられ、外輪１３，２３の内周面には、それぞれ深溝型若しくはアンギュラ型の外輪軌道が設けられている。各転動体１５，２５は、図示しないリテーナにより等間隔に配置された状態で転動可能に保持されている。

また、内輪１１，２１および外輪１３，２３は、クロム（Ｃｒ）および炭素（Ｃ）が含有されている金属材料により形成されている。例えば、内輪１１，２１および外輪１３，２３は、ＳＵＳ４４０Ｃ等のステンレス材料により形成されており、Ｃｒ含有量が１０ｗｔ％以上を有している。

シャフト３１は、中空の略円筒形状に形成されており、ベースハウジング２に対して固定されるようになっている。また、シャフト３１は、軸方向の一端に全周にわたり径方向外方に突出する鍔状のフランジ部３１ａを有している。このシャフト３１には、フランジ部３１ａ側から順に第１転がり軸受１０、第２転がり軸受２０が圧入状態で嵌め込まれており、第１転がり軸受１０の内輪１１の軸方向の一方の端面がフランジ部３１ａに突き当てられている。

スペーサ部材３３は、リング状に形成されており、例えば、外形が外輪１３，２３の外径と略等しく、内径が外輪１３，２３の内径よりも小さく内輪１１，２１の外径よりも大きい寸法を有している。

このスペーサ部材３３の軸方向の一方の端面には、第１転がり軸受１０の外輪１３の軸方向の一方の端面が突き当てあられ、スペーサ部材３３の軸方向の他方の端面には、第２転がり軸受２０の外輪２３の軸方向の一方の端面が突き当てられている。これにより、転がり軸受１０，２０の内輪１１，２１間には、スペーサ部材３３の軸方向の長さに応じた隙間が形成されるようになっている。

このように構成された転がり軸受装置１は、転がり軸受１０，２０の内輪１１，２１が相互に近接する方向に押圧された状態で、第２転がり軸受２０の内輪２１とシャフト３１がレーザ溶接により接合されている。

ここで、本実施形態においては、図４に示すように、第２転がり軸受２０の内輪２１は、軸方向の端面が内部よりもクロムの含有量が多いＣｒ増量層Ｚを構成している。Ｃｒ増量層Ｚは、例えば、１８％程度のＣｒ含有量を有していることが望ましい。このＣｒ増量層Ｚは、内輪２１の軸方向の端面にのみ形成されており、内輪２１の外側表面における転動体２５の転走面２１ｂはＣｒ増量層Ｚを有していない。

そして、第２転がり軸受２０の内輪２１の軸方向の端面の内周縁とシャフト３１の外周面との境界付近に、周方向の複数箇所にわたりレーザ溶接が施されている。レーザ溶接は、内輪２１の軸方向の端面の内周縁に対してＣｒ増量層Ｚの上からレーザを照射することにより、内輪２１とシャフト３１とを接合するようになっている。レーザ溶接に用いるレーザとしては、例えば、Ｙａｇレーザやファイバレーザの基本波長である１μｍ程度の波長や、第２高調波の５００μｍ程度の波長が挙げられる。

図３，４において、符号Ｗは、レーザ溶接により内輪２１の金属材料が一旦溶解した後に再度凝固してできるウェルドを示している。ウェルドＷは、内輪２１を軸方向に見て内周縁上に略半円形状に形成されており、例えば、２００μｍ程度の径寸法を有している。

また、転がり軸受装置１は、転がり軸受１０，２０の外輪１３，２３とスイングアーム４の軸受嵌合孔の内周面とが接着剤により接合されている。接着剤としては、例えば、嫌気性接着剤や熱硬化接着剤等が挙げられる。なお、転がり軸受装置１とスイングアーム４との固定、すなわち、外輪１３，２３とスイングアーム４との固定は、トレランスリングやねじ固定でもよい。

以下、このように構成された転がり軸受装置１およびハードディスクドライブ装置１００の作用について説明する。
本実施形態に係るハードディスクドライブ装置１００は、駆動部８を作動させると、転がり軸受装置１を支点としてスイングアーム４が中心軸線Ｃ回りに揺動させられる。

具体的には、転がり軸受装置１において、転がり軸受１０，２０の内輪１１，２１と外輪１３，２３の間で転動体１５，２５がそれぞれ転動させられることにより、シャフト３１に固定された内輪１１，２１に対して外輪１３，２３がそれぞれ回動させられる。

これにより、シャフト３１が固定されているベースハウジング２に対して、転がり軸受１０，２０の外輪１３，２３に固定されたスイングアーム４が中心軸線Ｃ回りに揺動させられる。その結果、スイングアーム４の揺動に従い、磁気ヘッド５が磁気記録媒体６上を往復移動させられる。

例えば、スイングアーム４を高速動作させると、磁気記録媒体６の所定の位置に記録されたデータへ磁気ヘッド５が瞬時に移動させられ、磁気ヘッド５により、磁気記録媒体６に記録されている磁気情報の読み取りや磁気情報の書き込みを行うことができる。

次に、本実施形態に係る転がり軸受装置１の製造方法について説明する。
本実施形態に係る転がり軸受装置１の製造方法は、図５のフローチャートに示されるように、内輪２１の軸方向の端面にクロム増量層Ｚを形成するクロム含浸処理工程Ｓ１と、第１転がり軸受１０と第２転がり軸受２０とを組み立てる軸受組立工程Ｓ２と、第１転がり軸受１０および第２転がり軸受２０にシャフト３１を嵌合させる嵌合工程Ｓ３と、第２転がり軸受２０の内輪２１と、内輪２１に嵌合されたシャフト３１の表面とをレーザ溶接するレーザ溶接工程Ｓ４とを含んでいる。

具体的には、内輪１１，２１および外輪１３，２３を切削（粗加工）し（切削加工工程）、内輪１１，２１および外輪１３，２３のばりやはみ出しを除去等した後（内外輪バレル工程）、クロム含浸処理工程Ｓ１を行う。次いで、内輪１１，２１および外輪１３，２３における転走面を研磨し（研磨工程）、内輪１１，２１と転動体１５とリテーナ（図示略）を組み合わせて転がり軸受１０，２０を組み立てる。（軸受組立工程Ｓ２）、そして、これらの転がり軸受１０，２０にシャフト３１を嵌合させた後（嵌合工程Ｓ３）、転がり軸受１０，２０の内輪１１，２１が相互に近接する方向に内輪２１を押圧して（予圧工程）、レーザ溶接工程Ｓ４を行う。

クロム含浸処理工程Ｓ１は、例えば、内輪２１の軸方向の両端をクロム材料で挟んだ状態で焼入れ処理等の熱処理を行うことにより、軸方向の端面に限定的にクロムを含浸させるようになっている。これにより、内輪２１の内部および転走面２１ｂのクロム含有量は維持しつつ、軸方向の端面のクロム含有量を増加させて、Ｃｒ増量層Ｚを形成することができる。

内輪２１の転走面２１ｂがＣｒ増量層Ｚを有さないようにすることで、転走面２１ｂの硬度が、クロム含有量の増加によって転動体２５の硬度よりも高くなり過ぎるのを防ぐことができる。これにより、レーザ溶接によるさびの発生を防止するとともに、転動体２５の摩耗の促進を抑制して転がり軸受２０の耐久性およびトルク特性の低下を防止することができる。

嵌合工程Ｓ３は、第１転がり軸受１０と第２転がり軸受２０の軸方向に間に、スペーサ部材３３を介在させるようになっている。また、嵌合工程Ｓ３は、第１転がり軸受１０の内輪１１と第２転がり軸受２０の内輪２１にシャフト３１を圧入状態で嵌合させるようになっている。

レーザ溶接工程Ｓ４は、転がり軸受１０，２０の内輪１１，２１が相互に近接する方向に内輪２１を押圧した状態で、内輪２１とシャフト３１とをレーザ溶接するようになっている。また、レーザ溶接工程Ｓ４は、内輪２１の軸方向の端面の内周縁とシャフト３１の外周面との境界付近に対して、内輪２１のＣｒ増量層Ｚの上からレーザを照射するようになっている。

これにより、転がり軸受１０，２０に予圧がかけられた状態で内輪２１とシャフト３１とが接合され、内輪１１，２１および外輪１３，２３と転動体１５，２５とが隙間なく接触させられた転がり軸受装置１が完成する。

このような本実施形態に係る転がり軸受装置１、ハードディスクドライブ装置１００および転がり軸受装置１の製造方法によれば、第２転がり軸受２０の内輪の軸方向の端面が、対応するシャフト３１に対してレーザ溶接されていることで、この部分を嫌気性接着剤を用いて接合する場合のようなアウトガスの発生を抑制するとともに、接合時間を短縮して生産性を向上することができる。また、接着剤を用いた場合のような温度変化による接着剤の剛性変動に起因する予圧変化を回避し、共振周波数およびトルクの安定化を図ることができる。

ここで、クロムおよび炭素が含有されている金属材料からなる部材に対してレーザ溶接を施すと、溶接部、すなわち、ウェルド周辺が６５０°程度の高温に一定時間晒されることで、その溶接部分周辺において炭素とクロムが結合して炭化クロムが析出し、その部分のクロム量が減少する。その結果、溶接部分周辺のクロム含有量が大凡１０％ｗｔ未満になると、溶接部を取り囲むように溶接部周辺にさびが発生し易くなる。

例えば、比較例として、図６および図７に示すように、内輪２１の表面にクロム増量層Ｚを構成させずにレーザ溶接したとすると、内輪２１の表面にウェルドＷを取り囲むようにウェルドＷ周辺にさびが発生することになる。

本実施形態においては、レーザ溶接する内輪２１の軸方向の端面が、内部よりもクロムの含有量が多いＣｒ増量層Ｚを構成することで、レーザ溶接後もウェルドＷ周辺のクロム含有量が大凡１０％ｗｔ未満になるのを防ぎ、さびが発生するのを防止することができる。

また、内輪２１とシャフト３１が圧入により嵌合されていることで、圧入により、内輪２１とシャフト３１とが隙間なく嵌合される。したがって、これら内輪２１とシャフト３１を隙間が無い状態でレーザ溶接でき、レーザ溶接による金属溶融部の硬化収縮により転がり軸受２０が変形するのを防ぐことができる。

以上説明したように、本実施形態に係る転がり軸受装置１、ハードディスクドライブ装置１００および転がり軸受装置１の製造方法によれば、第２転がり軸受２０の内輪２１の軸方向の端面がクロム増量層Ｚを構成するとともに、シャフト３１に対してこの内輪２１をクロム増量層Ｚの上からレーザ溶接することで、生産性の向上およびアウトガスの発生の低減を図るとともに、共振周波数変動やトルク変動の発生を防止しつつ、さびの発生を防止することができる。

また、さびの発生を防止することで、内輪２１とシャフト３１の接合強度を長期的に維持し、転がり軸受装置１の特性変化を長期にわたり抑制することができる。したがって、このような転がり軸受装置１を用いることで、ベースハウジング２に対してスイングアーム４を安定した共振周波数とトルクで揺動させるとともに、ハードディスクドライブ装置１００の長寿命化に寄与することができる。
また、本実施形態に係る転がり軸受装置１の製造方法によれば、このような転がり軸受装置１を簡易に製造することができる。

本実施形態は、以下のように変形することができる。
本実施形態においては、クロム含浸処理工程Ｓ１が、クロム材料を用いて熱処理を施すことによりＣｒ増量層Ｚを形成することとしたが、第１変形例としては、例えば、クロム含浸処理工程Ｓ１が、エッチング処理によりＣｒ増量層Ｚを形成することとしてもよい。エッチング処理により、内輪２１の表面を溶すと、加工変質層を除去すると共に、表面のクロム量が増加して表面がＣｒ増量層Ｚを構成する。

この場合において、内輪２１の表面をエッチング処理した後に、内輪２１の転走面２１ｂを研磨することにより、図８に示すように、転走面２１ｂがＣｒ増量層Ｚを有さないようにすることとすればよい。このようにすることで、加工変質層を除去し、さびの発生を確実に防止することができる。エッチング溶液としては、例えば、塩化第２鉄液や硝酸、塩酸、リン酸などからなるエッチング液、例えば、ＨＣＬ（５０ｖｏｌ％）＋ＨＮＯ³（５ｖｏｌ％）＋Ｈ³ＰＯ⁴（２．５ｖｏｌパーセント）、ＦｅＣＬ³（３４−３８ｇ/L）などを用いることができる。

また、第２変形例としては、クロム含浸処理工程Ｓ１が、内輪２１の軸方向の端面に電解研磨を施すことにより、Ｃｒ増量層Ｚを形成することとしてもよい。このようにすることで、内輪２１の内部および転走面２１ｂのクロム含有量は維持しつつ、内輪２１の軸方向の端面に限定的にクロム量を増加させて、Ｃｒ増量層Ｚを形成することができる。また、加工変質層を除去し、さびの発生を確実に防止するとともに、転がり軸受２０の耐久性およびトルク特性の維持を図ることができる。

また、本実施形態においては、各転がり軸受１０，２０が、外嵌部材を備えない構成を例示して説明したが、第３変形例としては、転がり軸受１０，２０の外輪１３，２３を嵌合する嵌合孔を有する略円筒形状のスリーブ（外嵌部材）を備えることとしてもよい。

この場合において、スリーブの嵌合孔に対して、スペーサ部材を挟んで軸方向の一方に第１転がり軸受１０が嵌合され、軸方向の他方に第２転がり軸受２０が嵌合されることとすればよい。また、スリーブがスイングアーム４の軸受嵌合孔に嵌合されることとすればよい。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。例えば、本発明を上記の一実施形態および変形例に適用したものに限定されることなく、これらの一実施形態および変形例を適宜組み合わせた実施形態に適用してもよく、特に限定されるものではない。

また、例えば、上記一実施形態においては、第２転がり軸受２０の内輪２１とシャフト３１のみをレーザ溶接により接合することとしたが、例えば、第２転がり軸受２０の外輪２３とスリーブをレーザ溶接により接合することとしてもよいし、第１転がり軸受１０の内輪１１とシャフト３１あるいは外輪１３とスリーブをレーザ溶接により接合することとしてもよい。

その場合において、レーザ溶接する内輪１１，２１あるいは外輪１３，２３の少なくとも溶接部の表面に予めＣｒ増量層Ｚを形成しておくこととすればよい。すなわち、少なくとも一方の転がり軸受１０，２０の内輪１１，２１および／または外輪１３，２３の少なくとも軸方向の端面にＣｒ増量層Ｚを形成し、内輪１１，２１および／または外輪１３，２３のＣｒ増量層Ｚを構成する軸方向の端面とこれに対応するシャフト３１および／またはスリーブとをレーザ溶接することとすればよい。

例えば、第２転がり軸受２０の外輪２３の軸方向の端面にＣｒ増量層Ｚを形成し、これとスリーブとをレーザ溶接してもよいし、第１転がり軸受１０の内輪１１や外輪１３の軸方向の端面にＣｒ増量層Ｚを形成し、内輪１１や外輪１３のＣｒ増量層Ｚを構成する表面とこれに対応するシャフト３１やスリーブとをレーザ溶接することとしてもよい。この場合において、内輪１１や外輪１３、２３における転動体１５，２５の転走面がＣｒ増量層Ｚを有さないようにすることが望ましい。

１ 転がり軸受装置
２ ベースハウジング（ベース部材）
４ スイングアーム
１０ 第１転がり軸受（転がり軸受）
１１，２１ 内輪
１３，２３ 外輪
１５，２５ 転動体
２０ 第２転がり軸受（転がり軸受）
３１ シャフト（軸部材）
１００ ハードディスクドライブ装置
Ｚ Ｃｒ増量層
Ｓ１ クロム含浸処理工程
Ｓ２ 軸受組立工程
Ｓ３ 嵌合工程
Ｓ４ レーザ溶接工程

Claims (13)

1. クロムおよび炭素が含有されている金属材料からなり互いに同軸に配置された内輪および外輪と、これら内輪と外輪との間の円環状空間に周方向に間隔をあけて複数配置される転動体とを備え、
   前記内輪および／または前記外輪の少なくとも軸方向の端面に、内部よりもクロムの含有量が多いＣｒ増量層が構成されている転がり軸受。
2. クロムおよび炭素が含有されている金属材料からなり互いに同軸に配置された内輪および外輪と、これら内輪と外輪との間の円環状空間に周方向に間隔をあけて複数配置される転動体とを備え、軸方向に間隔をあけて配列される２つの転がり軸受と、
   該２つの転がり軸受の各前記内輪に嵌合される軸部材、および／または、各前記外輪を嵌合させる嵌合孔を有する外嵌部材とを備え、
   少なくとも一方の前記転がり軸受の前記内輪および／または前記外輪の少なくとも軸方向の端面が、内部よりもクロムの含有量が多いＣｒ増量層を構成し、かつ、対応する前記軸部材および／または前記外嵌部材に対してレーザ溶接されている転がり軸受装置。
3. 前記Ｃｒ増量層が、前記内輪および／または前記外輪の表面にクロム材料を接触させた状態で熱処理を施すことにより形成されている請求項１に記載の転がり軸受もしくは請求項２に記載の軸受装置。
4. 前記Ｃｒ増量層が、前記内輪および／または前記外輪の表面にエッチング処理を施すことにより形成されている請求項１に記載の転がり軸受もしくは請求項２または請求項３に記載の転がり軸受装置。
5. 前記Ｃｒ増量層が、前記内輪および／または前記外輪の表面に電解研磨を施すことにより形成されている請求項１に記載の転がり軸受もしくは請求項２または請求項３に記載の転がり軸受装置。
6. 前記内輪および前記外輪における前記転動体の転走面が、前記Ｃｒ増量層を有さない請求項１に記載の転がり軸受もしくは請求項２から請求項５のいずれかに記載の転がり軸受装置。
7. 前記内輪と前記軸部材および／または前記外輪と前記外嵌部材が圧入により嵌合されている請求項２から請求項６のいずれかに記載の転がり軸受装置。
8. 請求項２から請求項７のいずれかに記載の転がり軸受装置と、
   該転がり軸受装置の前記転がり軸受により相対回転可能に支持されたベース部材およびスイングアームとを備えるハードディスクドライブ装置。
9. 内輪および／または外輪の少なくとも軸方向の端面に、内部よりもクロムの含有量が多いクロム増量層を形成するクロム含浸処理工程と、
   前記内輪と前記外輪とを同軸上に互いに軸方向の位置を一致させて配置し、これら内輪と外輪の間の円環状空間に複数の転動体を配して転がり軸受を組み立てる軸受組立工程と、
   該軸受組立工程により組み立てられた２つの前記転がり軸受が軸方向に間隔をあけて同軸に配列されるように、各前記内輪に軸部材を嵌合させ、および／または、各前記外輪を外嵌部材の嵌合孔に嵌合させる嵌合工程と、
   前記クロム増量層が形成された内輪および／または外輪の軸方向の端面と、該内輪に嵌合される前記軸部材および／または該外輪を嵌合させる前記外嵌部材の表面とが交差する部分をレーザ溶接するレーザ溶接工程とを含む転がり軸受装置の製造方法。
10. 前記クロム含浸処理工程が、前記内輪および／または前記外輪の表面にクロムを浸み込ませた後、その内輪および／または外輪における転動体の転走面を研磨する請求項９に記載の転がり軸受装置の製造方法。
11. 前記クロム含浸処理工程が、前記内輪および／または前記外輪の軸方向の端面にクロム材料を接触させた状態で熱処理を施す請求項９に記載の転がり軸受装置の製造方法。
12. 前記クロム含浸処理工程が、前記内輪および／または前記外輪の表面にエッチング処理を施した後、その内輪および／または外輪における転動体の転走面を研磨する請求項９に記載の転がり軸受装置の製造方法。
13. 前記クロム含浸処理工程が、前記内輪および／または前記外輪の軸方向の端面に電解研磨を施す請求項９に記載の転がり軸受装置の製造方法。

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