JP3840407B2 - 軸受の軸垂測定方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、軸受の軸垂を測定する軸垂測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図２４は、ベース２に立設するモータ１の主要部の概観を示す斜視図である。モータ１は、ベース２に対する回転軸３の角度θによって、その品質が影響し、回転軸３の角度θの傾き具合は、軸垂と呼ばれる。軸垂は、ベース２に垂直な垂直線に対するモータ１の回転軸線４の傾きである。ベース２に立設される軸受自体がベース２に対して傾いている場合は、軸受５に嵌め込まれる回転軸３もまたベース２に対して傾く。
【０００３】
したがって、モータ１の組立工程において、モータ１の軸受５の軸垂を測定し、管理することが重要管理項目となっている。たとえばコンパクトディスクを回転するためのスピンドルモータでは、回転軸線４は、ベース２に垂直な垂直線に対して、±０．１３度以内の範囲の傾きに抑えられる。
【０００４】
図２５は、軸受５の軸垂を測定するための基準軸７を示す斜視図である。従来の技術の軸垂測定方法では、軸受軸線６を測定するために基準軸７が用いられる。従来の軸垂測定方法は、基準軸７を軸受５に嵌め込み、基準軸７とベース２とを固定した状態で、ベース２に対する基準軸７の傾きを測定して基準軸７の軸垂を求める。従来の技術の軸垂測定方法では、この求められた基準軸７の軸垂を、軸受５の軸垂として近似する。
【０００５】
図２６は、従来の技術の軸垂測定装置８の一部を示す斜視図である。従来の技術の軸垂測定装置８は、接触式変位センサ９を有する。接触式変位センサ９が、軸受５に嵌め込まれた基準軸７の端面１０を、水平な２方向Ｘ、Ｙに走査する。これによって基準軸７の端面１０のベース２に対する傾きを測定して、基準軸７の軸垂を求める。この基準軸７の軸垂を軸受５の軸垂として近似する。
【０００６】
図２７は、他の従来の技術の軸垂測定装置９の一部を示す斜視図である。他の従来の技術の軸受測定装置９は、非接触変位センサによって基準軸７の軸垂を測定する。軸受測定装置９は、基準軸一端面１０に向けて光を照射し、一端面１０から反射した光を受光することによって、基準軸一端面１０のベース２に対する傾きを測定して、基準軸７の軸垂を求める。この基準軸７の軸垂を軸受５の軸垂として近似する。
【０００７】
また軸受に嵌め込まれた軸の心振れを測定する装置が開示されている。たとえば、特開２０００−２０５８５７号公報に開示される軸受製造装置は、軸受を測定用のロータ軸に嵌め込み、ロータ軸を回転させて、ロータ軸の外周面の変位を測定する。また特開平９−７９８７２号公報に開示されるノズル検査装置は、ノズル端面上方に設けられるモニタが、軸受に嵌め込まれ回転するノズルの心振れを表示する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
図２６および図２７に示す従来の技術の軸垂測定装置８，９では、基準軸７に寸法誤差がある場合は、基準軸７の軸垂と軸受５の軸垂とが等しくならず、基準軸の軸垂を軸受の軸垂として近似することができない。
【０００９】
図２８は、軸受５の軸線６に対して基準軸７の軸線がずれた場合を示す断面図である。基準軸７の寸法誤差によって、基準軸７の外径が、軸受５の内径よりも小さく形成された場合には、基準軸７は、軸受５の軸線６に対して基準軸７の軸線１１がずれて、軸受５に嵌合されるおそれがある。また基準軸７の寸法公差によって、基準軸７と軸受５との間に隙間が形成されると、ガタついて確実に固定することができないことがある。
【００１０】
軸受５の軸線６との間にずれΦ１が生じる場合には、軸受５の軸線６と基準軸７の軸線１１が一致しない。したがって図２６および図２７に示す従来の軸垂測定装置８，９は、基準軸７の軸線１１しか測定することができず、真の軸受５の軸線６を測定することができない。
【００１１】
図２９は、基準軸７の端面１０が基準軸７の軸線１１に垂直な仮想面１２に対して傾斜して形成される場合を示す断面図である。図２９に示すように、基準軸７の一端面１０が仮想面１２に対して傾斜する場合には、基準軸７の軸線に沿って一端面１０に照射された光の反射光は、基準軸７の軸線１１からずれて反射する。
【００１２】
図２７に示す従来の技術の軸垂測定装置９は、光の反射光によって、基準軸７の軸線を計測しているので、図２９のように、反射光と基準軸の軸線１１との間にずれΦ２がある場合には、基準軸７の軸線１１を測定することができない。したがって軸受５の軸垂を求めることができない。
【００１３】
同様に特開２０００−２０５８５７号公報および特開平９−７９８７２号公報に開示される軸受に嵌め込まれた軸の心振れを測定する装置であっても、軸受に嵌め込まれる軸に寸法誤差がある場合には、軸受の軸垂を測定することができない。
【００１４】
したがって、本発明の目的は、基準軸の寸法精度にかかわらず、正確な軸受の軸垂を測定することができる軸受の軸垂測定方法を提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ベースに立設される軸受の軸垂を測定する方法であって、
軸受に嵌合可能に形成される基準軸を前記軸受内に回転可能に嵌め込み、
前記基準軸の一端面に光を照射して反射光を検出するとともに、前記基準軸を回転させ、ベースに平行な平面内における反射光の回転軌跡を調べ、
前記回転軌跡の重心を求め、前記重心に基づいて軸受の軸垂を求め、
軸垂測定対象を、ロータとステータとを含んで構成されるモータとして形成するときに、
前記基準軸と回転翼とが設けられるロータを前記軸受に嵌め込み、気体を回転翼に吹き付けてロータを回転させて軸受の軸垂を求めることを特徴とする軸受の軸垂測定方法である。
【００１６】
本発明に従えば、ベースに垂直な垂直線に対する軸受軸線の傾きを測定することができる。基準軸の寸法に誤差がない場合には、基準軸の一端面に照射された光は、軸受軸線のベースに対する傾きに応じて反射する。ベースに垂直な垂直線に対して軸受軸線の傾きが大きくなるにつれて、基準軸の一端面は、ベースに対して傾き、光の反射角が大きくなる。すなわち照射光と反射光を２次元面内に投影した場合に、照射光点から反射光点までの距離が大きくなる。
【００１７】
基準軸の寸法に誤差がない場合には、２次元面内に投影される反射光点は、基準軸の回転にかかわらず一箇所の位置に示され、軸受軸線の傾きと比例関係にある。したがって反射光点を求めることによって、軸受軸線の傾き、すなわち軸受の軸垂を算出することができる。
【００１８】
また、図２８および図２９に示すように基準軸の寸法誤差によって、２次元面内に投影した反射光点と、軸受軸線を２次元面内に投影した点とが異なる場合がある。しかし本発明に従えば、基準軸を回転させて、ベースに平行な２次元面内に投影した反射光の回転軌跡の重心に基づいて、軸受の軸垂を算出することによって、基準軸の寸法誤差にかかわらず、正確な軸受の軸垂を得ることができる。
【００１９】
たとえば図２８に示すように、軸受軸線と基準軸の軸線とがずれた場合であっても、本発明に従って基準軸を回転させることによって、基準軸は軸受軸線まわりに回転し、基準軸の一端面もまた、軸受軸線まわりに回転する。たとえば２次元面内に投影した反射光は、閉ループ状の軌跡を描く。軸受軸線と基準軸の軸線とのずれが小さくなるにつれて、前記閉ループは、その重心に向かうように小さくなり、軸受軸線と基準軸の軸線とのずれがない場合には、軸受軸線によって決定される一点で表される。
【００２０】
したがって反射光が２次元面内に投影される点が描く回転軌跡、たとえば閉ループ状の軌跡の重心は、軸受軸線と基準軸の軸線との軸線にかかわらず、軸受軸線によって決定される位置である。したがって回転軌跡の重心位置を求めることによって、基準軸の誤差の影響を除いた正確な軸受の軸線の傾きを調べることができる。
【００２１】
またたとえば、図２９に示すように、基準軸の一端面が基準軸軸線と垂直でない場合であっても、同様に、基準軸を回転させることによって、２次元面内に投影した反射光は、回転軌跡を描く。この回転軌跡の重心位置を求めることによって、基準軸の誤差の影響を除いた正確な軸受の軸線の傾きを調べることができる。
【００２２】
このように基準軸の外周径の誤差および端面の形状誤差が形成される場合であっても、基準軸を回転させ、２次元面内たとえばベースに平行な面に投影される反射光点が描く回転軌跡の軌跡の重心を求めることによって、真の軸受軸線を得ることができ、正確な軸受の軸垂を求めることができる。
また、基準軸を回転させるために、回転翼を有し、基準軸が設けられるロータが用いられる。回転翼に向かって気体を吹き付けることによって、回転翼とともにロータを軸受軸線まわりに回転させて、軸受の軸垂を測定することができる。
またロータをモータの一部として構成した場合に、回転翼がロータ周囲の空気を攪拌する。これによってステータのコイルによって加熱された周囲の空気がモータ近辺に留まることを防止し、モータに冷却機能を持たせることができる。
【００４０】
また本発明は、前記軸受に嵌め込まれたロータが回転することによって、前記回転翼は、前記軸受と反対方向に向かう気流を生じることを特徴とする。
【００４１】
本発明に従えば、ロータが回転することによって回転翼から軸受と反対方向に向かう気流を生じるように形成される回転翼が用いられる。これによってロータに、軸受に向かって押さえつけられるスラストバイアス力を作用させることができる。スラストバイアス力が作用するロータは、回転軸線方向に変位することが防止され、モータの回転不良を防止することができる。
【００４５】
また本発明は、基準軸回転時に、オートコリメータを用いて、前記基準軸の一端面に光を照射して反射光を検出することを特徴とする。
【００４６】
本発明に従えば、オートコリメータを用いることによって、基準軸の一端面に光を照射して反射光を良好に検出することができる。
【００７５】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の一形態の軸受の軸垂測定装置２０の一部を示し、図１（１）は、軸垂測定装置２０の断面図であり、図１（２）は、軸垂測定時の表示画面を示す正面図である。軸垂測定装置２０は、ベース２２に立設された軸受２５の軸垂を測定する装置である。軸受２５の軸垂は、軸受２５の軸線２６がベース２２に垂直な垂直線に対して傾く角度である。
【００７６】
軸垂測定装置２０は、基準軸２７と、回転手段４０と、変位検出手段であるオートコリメータ４４とを含んで構成される。基準軸２７は、軸受２５に嵌合可能に形成される。基準軸２７は、軸受２５の内径とほぼ等しい外径を有し、軸線方向一端面３０は、基準軸２７の軸線３１に垂直な平面に形成される。また、基準軸一端面３０は、鏡面であり、たとえば一端面３０にメッキ処理が行われて鏡面となる。またたとえば、一端面３０に鏡が貼り付けられる。
【００７７】
一端面３０は、基準軸２７の軸受挿入方向上流側の面である。基準軸２７は、挿入方向下流側の端部に比べて挿入方向上流側端部の外径が大きく、２段の円筒状に形成される。基準軸２７は、後述する軸受２５に対する摩擦抵抗が小さく、かつ軸受のメタルよりも柔らかい樹脂が外周部に形成される。たとえばアクリルまたはＡＢＳ樹脂（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン樹脂）が基準軸２７の表面にコーティングされる。またたとえば、基準軸２７自体がアクリルまたはＡＢＳ樹脂から成ってもよい。
【００７８】
回転手段４０は、基準軸２７を回転駆動する。回転手段４０は、たとえば電磁力によって回転するモータによって実現され、ロータ治具４３とコイル治具４２とを含んで構成される。ロータ治具４３は、計測用ロータ体４１に基準軸２７が嵌合される。計測用ロータ体４１は、一方が開放される有底筒状に形成される。計測用ロータ体４１の底部には、基準軸２７が挿通する挿通孔が形成される。この挿通孔に基準軸２７が圧入される。圧入された基準軸２７は、その軸線が、計測用ロータ体４１の軸線と同一線上に設けられる。
【００７９】
コイル治具４２は、略円筒状に形成され、軸受２５の外周を囲んでベース２２に固定される。コイル治具４２は、コイル４６が巻回されるコアを有する。またコイル治具４２は、コイル４６に電流を供給するための電源回路４５が接続される。
【００８０】
ロータ治具４３は、基準軸２７が軸受２５に嵌め込まれた状態で、ベース２２に固定されたコイル治具４２を覆う。ロータ治具４３は、コイル治具４２に臨む部分にマグネット４７が設けられる。このようなロータ治具４３およびコイル治具４２を含む回転手段４０は、コイル治具４２のコイル４６が電通されることによって、ロータ治具４３を軸受２５まわりに回転させる。
【００８１】
オートコリメータ４４は、基準軸２７の一端面３０に光を照射し、一端面３０から反射した反射光を検出する。オートコリメータ４４は、ベース２２に対して垂直な方向で、基準軸２７の一端面３０に向かって入射光を照射する。また、オートコリメータ４４は、回転中に変化する基準軸２７の一端面３０のベース２２に対する傾きを測定し、測定データを表示手段４８に与える。
【００８２】
表示手段４８は、オートコリメータ４４によって測定された反射光の測定データに基づいて、反射光がベース２２に平行な２次元面内に投影された点５１を表示する。たとえば表示手段は、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube：陰極線管）モニタを含んで実現される。
【００８３】
基準軸一端面３０がベース２２に対して傾いている場合には、表示位置５１は、図１（２）に黒点で示すように、原点位置５０からずれて配置される。表示位置５１は、基準軸一端面３０がベース２２に対して傾くにつれて、原点位置５０から離れて表示される。
【００８４】
たとえば図２８で示したように基準軸２７に寸法誤差があるとき、基準軸一端面３０のベース２２に対する傾きは、基準軸２７の回転とともに変化する。具体的には、基準軸２７が軸受２５の軸線に対して傾いている場合、基準軸２７を回転させることによって、軸受２５の軸線に対する傾きは、同じ角度を保ち、その傾きの方向が回転に伴い巡回的に変化する。これによって基準軸一端面３０の傾きの方向は、基準軸が一回転すると元の傾きの方向に戻る。したがって表示画面４９に表示される表示点５１も、基準軸２７が一回転すると元の位置に戻る。このように表示画面４９に表示される表示点５１は、基準軸２７が回転することによって、その軌跡５２は、表示画面内に閉ループ状となる回転軌跡を描く。なお、閉ループ形状が得られない場合は、その回転軌跡の曲線を平均化して擬似閉ループを求めるようにしてもよい。
【００８５】
図２は、軸垂測定対象である軸受２５が設けられるブラシレススピンドルモータ２１を示す分解斜視図である。軸受２５は、ベース２２から立設する。軸受２５は、たとえばコンパクトディスク（ＣＤ）またはデジタルバーサタイルディスク（ＤＶＤ）等の円板状記憶媒体を回転させるモータ２１の一部を構成する。モータ２１は、円板状記録媒体を振れなく回転させる必要があり、モータ２１の出力軸３４は、ベース２２に対して垂直に延びることが好ましい。出力軸３４のベースに対して垂直に延びる垂直線に対する傾きの許容値は小さく、たとえば垂直線に対して、±０．１３度以内の傾きαに製造される。この許容寸法を満たすモータ２１を製造するために、特に軸受２５の軸垂を正確に測定する必要がある。
【００８６】
モータ２１は、軸受２５と、ステータを構成するコア５７と、ロータ３７とを含んで構成される。コア５７は、所定の形状に形成されるコアシートが積層される突極にコイルが巻回される。またロータ３７は、マグネット３５と、マグネット３５を収容するロータ体３６とを含んで構成される。マグネット３５は、ロータ体３６の内周面に固定される。
【００８７】
軸受２５は、たとえば焼結含有軸受である。焼結含有軸受は、円筒形に形成され、潤滑油が含油されるメタル５４とメタル５４の外周面を覆うハウジング５３とを含んで構成される。メタル５４に嵌め込まれた出力軸３４が回転すると、メタル５４に含浸されていた潤滑油が、出力軸３４とメタル５４の内周面との間にしみだす。これによって出力軸３４を円滑に回転させることができる。
【００８８】
軸受２５、コア５７、ロータ３７および出力軸３４は、ともに同一線上に配置されるように形成される。コア５７は、軸受２５の外周部を覆ってベース２２に固定される。ロータ体３６は、厚み方向に挿通する挿通孔３８が形成される。出力軸３４は、前記挿通孔３８に圧入される。モータは、コア５７とマグネットとが隙間を開けて対向した位置に配置される。
【００８９】
図３は、軸垂測定装置２０のロータ治具４３付近を拡大して示す断面図である。また図４は、軸垂測定装置２０のロータ治具４３付近を示す斜視図である。軸受２５の軸垂は、ベース２２に軸受２５が固定された状態で測定される。したがって図２に示すコア５７、ロータ３７および出力軸３４をモータ２１として組み立てる前に軸受２５の軸垂測定が行われる。モータ２１として組み立てる前に軸受２５の軸垂を測定することができるので、軸垂許容値を超えた軸受２５を取り除いて、正常な軸受のみをモータ２１として構成することができる。
【００９０】
ハウジング５３は、軸線方向一方側Ａ１部分に設けられ、半径方向外方に突出するベース当接部５８が形成される。またハウジング５３は、ベース当接部５８に連なり、ベース当接部５８からさらに軸線方向一方側Ａ１に突出し、ベース当接部５８よりも半径方向内方に嵌入したカシメ片６０とが形成される。またカシメ片６０の内周面には、ハウジング２５の軸線方向一方側Ａ１を塞ぐ底板６１が嵌め込まれる。カシメ片６０の先端には、二股に分かれる二股部５９が形成される。
【００９１】
ベース当接部５８がベース２２にハウジング軸線方向一方側Ａ１から当接し、カシメ片６０がベース２２を厚み方向に挿通した状態で、二股部分５９が両側に開くように折り曲げられる。二股部分５９の折り曲げられた一方の部分は、ベース２２にハウジング５３の軸線方向他方側Ａ２から当接する。これによってベース当接部６０の軸線方向一方側Ａ１の面と、二股部５９の軸線方向他方側の面Ａ２とが協働して、ベース２２を挟持する。これによって軸受２５がベース２２に締結される。
【００９２】
上述のように、軸受２５は、カシメ片５９がカシメられてベース２２に固定されるので、ベース２２に対して、軸受軸線２６が垂直に配置されないおそれがある。したがって軸受２５の軸垂を正確に測定し、軸垂が許容範囲を超えた軸受２５を取り除く必要がある。
【００９３】
軸垂測定装置２０は、モータ２１として構成されるロータ３７およびコア５７に替えて、測定用の治具であるロータ治具４３およびコイル治具４２を有する。ロータ治具４３およびコイル治具４２は、ベース２２および軸受２５に着脱可能に形成される。これによって軸受２５の軸垂測定後に、各治具４２，４３を取外し、軸垂許容範囲内に収まる軸受２５を次工程に進めることができる。ロータ治具４３およびコイル治具４２を、図２に示すモータを構成するコア５７およびロータ３７と類似した構成にすることによって、各治具４３，４２を新たに形成する手間を省くことができる。
【００９４】
図５は、軸受２５に嵌め込まれた基準軸２７の状態を示す軸受部分の拡大断面図と、そのとき表示される表示画面４９を示す。なお、図５において、時計まわりの角度を負とし、時計と反対まわりの角度を正とする。
【００９５】
図５（１）には、基準軸２７が寸法誤差なく形成され、軸受軸線２６がベース２２に対して垂直に延びる状態を示す。また、図５（２）は、図５（１）の状態での表示画面を示す。基準軸２７に寸法誤差がない場合には、軸受２５に嵌め込まれた基準軸２７は、その軸線３１が軸受軸線２６と同一線上に延びる。また、基準軸２７の一端面３０が、基準軸２７の軸線３１に垂直な平面に形成される。したがって軸受２５に嵌めこまれた基準軸２７の一端面３０は、ベース２２に対して平行に配置され、ベース２２に垂直な垂直線７４に対して垂直な面となる。
【００９６】
このように一端面３０が、ベース２２に対して平行になる場合、オートコリメータ４４によって照射された入射光７５に対する反射光７６、すなわちベース２２に対して垂直に入射する入射光７５に対する反射光７６は、入射光７５と同じ経路をたどる。
【００９７】
また、基準軸２７が回転したとしても、基準軸２７の軸線３１と軸受軸線２６とが同一線上に形成されるので、一端面３０がベース２２に対して傾くことがない。したがって、反射光７６は、基準軸２７の回転にかかわらずその反射方向が一定となる。これによってベース２２に平行な２次元面５５に投影される反射光７６の位置は、基準軸２７の回転にかかわらず、一点の位置５１に投影される。
【００９８】
表示手段４８によって表示される表示画面４９は、２次元平面５５に投影される入射光７５の位置が原点位置５０となり、２次元平面５５に投影される反射光７６の位置が表示点５１となる。したがって、図５（１）に示すように、基準軸２７および軸受２５に誤差がなく、軸受軸線２６がベース２２に対して垂直な場合、表示画面４９は、図５（２）に示すように、表示画面内の原点位置５０と等しい位置に表示点５１が表示される。
【００９９】
これによって、基準軸２７の回転にかかわらず、原点位置５０の一点に表示点５１が表示された場合には、軸受軸線２６とベース２２に垂直な垂直線７４とが等しく、軸受軸線２６がベース２２に垂直であることを示す。
【０１００】
図５（３）には、基準軸２７の外径が軸受２５の内径よりも小さく形成され、軸受軸線２６がベース２２に対して垂直に延びる状態を示す。また図５（４）は、図５（３）の状態での表示画面を示す。
【０１０１】
基準軸２７の寸法誤差によって、その外径が軸受２５の内径よりも小さく形成される場合には、軸受２５に嵌め込まれた基準軸２７は、その軸線３１が軸受軸線２６に対して傾き、これによって基準軸２７の一端面３０が、軸受軸線２６に垂直な平面７７に対して傾く。軸受軸線２６がベース２２に垂直に延びるので、たとえば軸受軸線２６に対して、基準軸２７の軸線３１がβ度傾いた場合は、基準軸２７の一端面３０は、ベース２２に対してβ度傾く。
【０１０２】
一端面３０が、ベース２２に対してβ度傾いた場合、入射光７５に対する反射光７６は、入射光７５から２β度傾いて反射する。また、基準軸２７が回転した場合には、基準軸２７の軸線３１は、軸受軸線２６まわりに回転し、一端面３０のベース２２に対する傾斜方向が変化する。また反射光７６は、基準軸２７の回転にともなってその反射方向が変化する。たとえば図５（３）に実線で示す位置にある基準軸２７が、軸受軸線２６まわりに１８０度角変位した位置を、図５（３）に２点鎖線で示す。このときの反射光１７６も、軸受軸線２６まわりに１８０度移動し、一端面３０入射光に対して、２βの角度で反射する。また基準軸２７が一回転すると、反射光の方向も一回転し、元の位置に戻る。したがって、図５（４）に示すように表示画面に表示される表示点５１は、回転軌跡の一例示である閉ループに沿って移動する。このとき表示点５１は、軸受軸線２６が２次元面５５に投影される点、すなわち原点位置５０を内に含む閉ループに沿って移動する。
【０１０３】
反射光は、基準軸２７の回転にともなって、軸受軸線２６まわりに移動する。軸受軸線２６に対する基準軸２７の軸線３１の傾斜角度βが小さくなると、図５（１）に示す状態に近づき、閉ループが小さくなる。このとき閉ループは、閉ループの重心位置に向かって小さくなる。したがって閉ループの重心位置は、傾斜角度βにかかわらず、軸受軸線２６に応じて決定される。したがって軌跡５２の重心を計算で求めることによって、軸受軸線２６ひいては、軸受２５の軸垂を求めることができる。これによって基準軸２７が軸受軸線２６に対してずれた状態で、軸受２５に嵌め込まれた場合であっても、軸受２５の軸垂を求めることができる。
【０１０４】
図５（５）には、基準軸２７の一端面３０が、基準軸の軸線３１に垂直な面に対して傾いて形成され、軸受軸線２６がベース２２に対して垂直に延びる状態を示す。また図５（６）は、図５（５）の状態での表示画面を示す。
【０１０５】
基準軸２７の一端面３０が、基準軸２７の軸線３１に垂直な面７３に対して傾いて形成される場合には、軸受２５に嵌め込まれた基準軸２７の一端面３０は、軸受軸線２６に垂直な平面に対して傾く。軸受軸線２６がベース２２に垂直に延び、たとえば基準軸２７の一端面３０が、基準軸２７に垂直な面７３に対してγ度傾いた場合は、基準軸２７の一端面３０は、ベース２２に対してγ度傾く。
【０１０６】
一端面３０が、ベース２２に対してγ度傾いた場合、反射光７６は、入射光７５に対して２γ度傾いて反射する。また、基準軸２７が回転した場合には、基準軸２７の一端面３０が軸受２５の軸線まわりに傾いて回転する。したがって図５（３）と同様に、反射光７６は、基準軸２７の回転にともなってその反射方向が変化する。これによって、ベース２２に平行な２次元面５５に投影される反射光７６の軌跡５２は、閉ループに沿って移動する。このとき表示点５１は、軸受軸線２６が２次元面５５に投影される点、すなわち原点位置５０を内に含む閉ループに沿って移動する。
【０１０７】
基準軸２７の回転にともなって、軸受軸線２６まわりに移動する。基準軸２７の軸線３１に対する基準軸２７一端面３０の傾斜角度γが小さくなると、図５（１）に示す状態に近づき、閉ループが小さくなる。このとき閉ループは、閉ループの重心位置に向かって小さくなる。したがって閉ループの重心位置は、傾斜角度γにかかわらず、軸受軸線２６に応じて決定される。したがって軌跡５２の重心を計算で求めることによって、軸受軸線２６ひいては、軸受２５の軸垂を求めることができる。これによって基準軸２７の軸線３１に垂直な面に対して、基準軸２７の一端面３０が傾斜していた場合であっても、軸受２５の軸垂を求めることができる。
【０１０８】
図６は、軸受２５に嵌め込まれた基準軸２７の状態を示す軸受部分の拡大断面図と、その状態で表示される表示画面４９を示し、図６（１）には、基準軸２７が寸法誤差なく形成され、軸受軸線２６がベース２２に対して垂直に延びる垂直線７４に対して傾いている状態を示す。また、図６（２）は、図６（１）の状態での表示画面を示す。なお、図６において、時計まわりの角度を負とし、時計と反対まわりの角度を正とする。
【０１０９】
基準軸２７の寸法誤差がない場合には、軸受２５に嵌め込まれた基準軸２７は、その軸線３１が軸受軸線２６と同一線上に延びる。また基準軸２７の一端面３０が、基準軸２７の軸線３１に垂直な平面に形成される。たとえば軸受軸線２６が、ベース２２に垂直な垂直線７４に対してσ度傾いているとすると、軸受２５に嵌めこまれた基準軸２７の一端面３０は、ベース２２に平行な面７７に対してσ度傾いた面となる。
【０１１０】
このように一端面３０が、ベース２２に対してσ度傾くので、ベース２２に対して垂直な方向に照射された入射光７５に対する反射光７６は、入射光７５から２σ度傾いて反射する。また、基準軸２７が回転したとしても、基準軸２７の軸線３１と軸受軸線２６とが同一線上に形成されるので、一端面３０のベース２２に対する傾きが変化することがない。したがって、反射光７６は、基準軸２７の回転にかかわらずその反射方向が一定となる。これによってベース２２に平行な２次元面５５に投影される反射光７６の位置は、基準軸２７の回転にかかわらず、一点の位置に投影される。
【０１１１】
したがって、図６（２）に示すように、基準軸２７および軸受２５に誤差がなく、軸受軸線２６がベースに垂直な垂直線７４に対して傾いている場合、表示画面４９は、表示画面内の原点位置５０からずれた一点に表示点５１が表示される。このずれる量は、ベース２２に垂直な垂直線７４に対して、軸受軸線２６が傾く角度σの２倍の角度となる。これによってこのずれ量を測定することによって、軸受軸線２６の傾きを知ることができ、これによって軸受２５の軸垂を求めることができる。
【０１１２】
図６（３）には、基準軸２７の外径が軸受２５の内径よりも小さく形成され、軸受軸線２６がベース２２に対して垂直に延びる垂直線７４に対して傾いている状態を示す。また図６（４）は、図６（３）の状態での表示画面を示す。
【０１１３】
基準軸２７の外径が軸受２５の内径よりも小さく形成される場合には、軸受２５に嵌め込まれた基準軸２７は、その軸線３１が軸受軸線２６に対して傾き、たとえばβ度傾く。図６において、βは、時計まわりに傾き、負の値となる。また、たとえばベース２２に垂直に延びる垂直線７４に対して、軸受軸線２６がσ度傾く。図６において、σは、反時計まわりに傾き、正の値である。このように、基準軸２７の軸線３１が軸受軸線２６に対して傾き、かつ軸受軸線２６が、ベース２２に垂直な垂直線７４に対して傾いた場合には、軸受２５に嵌め込まれた基準軸２７の一端面３０は、ベース２２に対して平行な面７７に対して傾き、基準軸２７の回転とともにその傾きが変化する。
【０１１４】
たとえば、図６（３）に、紙面に垂直な点において反時計まわりに最も角変位した状態の基準軸２７を実線で示し、この状態の基準軸２７の一端面３０は、ベース２２に対して（σ＋β）度傾く。図６において、βが負の値であり、｜β｜＞｜σ｜となるので、一端面３０は、ベースに平行な面７７に対して、反時計まわりに（｜β｜−σ）度傾く。
【０１１５】
したがってベース２２に対して垂直な方向に照射された入射光７５に対する反射光７６は、入射光７５から２（σ＋β）度傾いて反射する。図６において、反射光は、入射光に対して、反時計まわりに２（｜β｜−σ）度傾いた方向に反射する。
【０１１６】
また、基準軸２７が回転した場合には、基準軸２７の軸線３１は、軸受軸線２６まわりに回転し、基準軸２７の一端面３０もまた軸受軸線２６まわりに回転する。したがって、反射光７６は、基準軸２７の回転にともなってその反射方向が変化する。たとえば基準軸２７が軸受軸線２６まわりに１８０度角変位すると、基準軸２７は、図５（３）において、２点鎖線で示す位置に移動し、ベース２２に対して反時計まわりに最も傾いた状態となる。このとき基準軸２７の一端面３０は、ベース２２に対して、（σ−β）度傾く。図６において、βが負の値であるので、一端面３０は、ベースに平行な面７７に対して、時計まわりに（σ＋｜β｜）度傾く。このときの反射光１７６は、図６（３）に実線で示す方向から、軸受軸線２６まわりに１８０度角変位するとともに、入射光７５から２（σ−β）度傾いて反射する。図６において、反射光は、入射光に対して、反時計まわりに２（σ＋｜β｜）度傾いた方向に反射する。
【０１１７】
反射光は、入射光に対して、２（σ＋β）度から２（σ−β）度の間で回転する。したがって反射光は、ベース２２に垂直な垂直線７４に対して、軸受軸線２６が傾く角度σの２倍である角度２σを必ず内に含んで、入射光まわりに回転する。すなわち入射光に対して、点から軸受軸線２６が傾く角度σの２倍である角度２σに傾斜して延び、２次元平面５５に投影される軸垂点７８のまわりを反射光が移動する。
【０１１８】
軸受軸線２６がベース２２に垂直な垂直線７４に対する角度σが大きくなるほど、閉ループは、真円から楕円形に変形する。しかし、軸垂測定対象となる軸受２５は、その軸線２６がベース２２に垂直な垂直線７４に対する傾斜角度σがすでに小さい値なので、閉ループは、真円に近い形状になる。また軸受軸線２６に対する基準軸２７の軸線３１の傾斜角度βが、ゼロである場合には、図６（１）に示される状態となる。軸受軸線２６に対する基準軸２７の軸線３１の角度βが大きくなるにつれて、軸垂点７８を含む閉ループが大きくなる。
【０１１９】
これによって、図６（４）に示すように、表示画面４９は、閉ループ状の軌跡５２のほぼ重心位置に軸垂点７８が形成される。したがって基準軸２７を回転させることによって、反射光が２次元面５５に投影された点が描く閉ループ状の軌跡５２を測定し、その重心を求めることによって、軸垂点７８を近似することができる。軸垂点７８を求めることによって、軸受軸線２６がベース２２に垂直な垂直線７４に対する角度σ、すなわち軸垂を求めることができる。また、軸受軸線２６に対して基準軸２７の軸線３１がβ度傾いていても、閉ループの軌跡５２の重心位置を求めることによって、正確な軸受２５の軸垂を求めることができる。
【０１２０】
図６（５）には、基準軸２７の一端面３０が、基準軸の軸線３１に垂直な面に対して傾いて形成され、軸受軸線２６がベース２２に対して垂直に延びる状態を示す。また図６（６）は、図６（５）の状態での表示画面を示す。
【０１２１】
基準軸２７の一端面３０が、基準軸２７の軸線３１に垂直な面７３に対して傾いて形成される場合には、軸受２５に嵌め込まれた基準軸２７の一端面３０は、軸受軸線２６に垂直な平面７３に対して傾き、たとえばγ度傾く。図６において、γは負の値である。また、たとえばベース２２に垂直に延びる垂直線７４に対して、軸受軸線２６がσ度傾く。図６において、σは正の値である。このように、基準軸２７の一端面３０が基準軸２７の軸線３１に対して傾き、かつ軸受軸線２６が、ベース２２に垂直な垂直線７４に対して傾いた場合には、軸受２５に嵌め込まれた基準軸２７の一端面３０は、ベース２２に対して傾き、基準軸２７の回転とともにその傾きが変化する。
【０１２２】
たとえば、図６（５）の紙面に垂直な点において時計まわりに最も角変位した状態の基準軸２７を実線で示し、この状態の基準軸２７の一端面３０は、ベース２２に平行な面７７に対して（σ＋γ）度傾く。図６において、γが負の値であり、｜γ｜＞｜σ｜となるので、一端面３０は、ベースに平行な面７７に対して、反時計まわりに（｜γ｜−σ）度傾く。
【０１２３】
したがって、ベース２２に対して垂直な方向に照射された入射光７５に対する反射光７６は、入射光７５から２（γ＋σ）度傾いて反射する。図６において、反射光は、入射光に対して、反時計まわりに２（｜γ｜−σ）度傾いた方向に反射する。
【０１２４】
また、基準軸２７が回転した場合には、基準軸２７の軸線３１は、軸受軸線２６まわりに回転し、基準軸２７の一端面３０もまた軸受軸線２６まわりに回転する。したがって、反射光７６は、基準軸２７の回転にともなってその反射方向が変化する。たとえば基準軸２７が軸受軸線２６まわりに１８０度角変位すると、基準軸２７は、図６（５）において、２点鎖線で示す位置に移動し、ベース２２に対して反時計まわりに最も傾いた状態となる。このとき基準軸２７の一端面３０は、ベース２２に対して、（σ−γ）度傾く。図６において、γが負の値であるので、一端面３０は、ベース２２に平行な面７７に対して、時計まわりに（σ＋｜γ｜）度傾く。このときの反射光１７６は、図６（５）に実線で示す方向から、軸受軸線２６まわりに１８０度角変位するとともに、入射光７５から２（σ−γ）度傾いて反射する。図６において、反射光は、入射光に対して、反時計まわりに２（σ＋｜γ｜）度傾いた方向に反射する。
【０１２５】
反射光は、入射光に対して、２（σ＋β）度から２（σ−β）度の間で回転する。したがって反射光は、ベース２２に垂直な垂直線７４に対して、軸受軸線２６が傾く角度σの２倍である角度２σを必ず内に含んで、入射光まわりに回転する。いいかえると、ベース２２に平行な２次元面５５に投影される反射光７６の点は、軸受軸線２６が２次元面５５に投影された点を内に含む閉ループに沿って移動する。すなわち入射光に対して、点から軸受軸線２６が傾く角度σの２倍である角度２σに傾斜して延び、２次元平面５５に投影される軸垂点７８のまわりを反射光が回転する。
【０１２６】
図６（４）、図６（５）の説明と同様に、表示画面４９において、閉ループ状の軌跡５２は、略円形に形成され、その重心位置に軸垂点７８が形成される。したがって、上述のように基準軸２７を回転させることによって、反射光が２次元面内に投影される点が描く閉ループ状の軌跡５２を測定し、その重心を求めることによって、軸垂点７８を求めることができる。
【０１２７】
これによって軸受軸線２６がベース２２に垂直な垂直線７４に対する角度σ、すなわち軸垂を求めることができる。また、基準軸２７の軸線３１に垂直な面に対して基準軸２７の一端面３０がγ度傾いていても、閉ループの軌跡５２の重心位置を求めることによって、正確な軸受２５の軸垂を求めることができる。また反射光の軌跡は、必ずしも閉ループ状の軌跡を描かなくてもよい。たとえば反射光が回転するにつれて、回転軌跡がずれて、完全な閉ループを描かない場合であっても、オートコリメータ４４または表示手段４８に設けられる画像処理手段が、回転軌跡を閉ループ状の回転軌跡として近似することによってその近似した閉ループ状の軌跡に基づいて、軸受２５の軸垂を求めることができる。
【０１２８】
図７は、オートコリメータ４４とベース２２とを支持する支持台６２を説明するための斜視図であり、図７（２）は乗載部６５を示す斜視図であり、図７（３）は鏡面体６４を示す斜視図である。軸垂測定装置２０は、オートコリメータ４４とベース２２とを支持する支持台６２を有する。
【０１２９】
支持台６２は、ベース２２を乗載する微動ステージ６３と、微動ステージ６３とオートコリメータ４４との位置調整に用いられる鏡面体６４と、オートコリメータ４４を保持するオートコリメータ保持部６８と、微動ステージ６３およびオートコリメータ保持部６８を支持する土台部７２とを含んで構成される。
【０１３０】
微動ステージ６３は、ベース２２を乗載する乗載部６５と、水平方向に沿って延びる第１方向Ｘまわりに乗載部６５を角変位させる第１微動部６６と、水平方向に沿って延び、かつ第１方向Ｘに直行する第２方向Ｙまわりに乗載部６５を角変位させる第２微動部６７とを有する。乗載部６５は、上方に向かって突出する３つの支持片６９と、マグネットベース７０とが設けられる。ベース２２は、３つの支持片６９に当接して、ベース２２が乗載部６５上に乗載される。ベース２２が乗載された状態で、マグネットベース７０がベース２２を磁力によって吸引することによって、ベース２２が軸垂測定時にずれることを防止して、３つの支持片６９上に確実に固定する。
【０１３１】
また微動ステージ６３は、基準軸の回転軸線と垂直な面に沿う方向である第１方向Ｘおよび基準軸の回転軸線と垂直な面に沿う方向でありかつ第１方向に直交する第２方向Ｙに沿って、ベース２２を移動させる移動手段を有する。たとえば、土台部７２に形成される案内溝７２ａ，７２ｂに微動ステージ６３が嵌り込む。案内溝７２ａ，７２ｂは、第１方向Ｘおよび第２方向Ｙに形成される。これによって微動ステージ６３は、第１方向Ｘおよび第２方向Ｙに沿って平行に移動する。これによって、測定位置から微動ステージ６３を移動させた状態で、ベース２２および鏡面体６４の取付けおよび取外しを行うことができる。オートコリメータ４４などの測定装置がベース２２の取付けおよび取外し作業を阻害せずに作業を容易に行うことができる。
【０１３２】
オートコリメータ４４は、オートコリメータ保持部６８によって保持される。オートコリメータ４４は、微動ステージ６３上に乗載されるベース２２よりも上方に配置され、上方からベース２２上に取付けられる基準軸２７の一端面３０に光を照射し、反射光を測定する。鏡面体６４は、短円柱状に形成され、その厚さが均一に形成され、厚み方向両方の面が平坦に形成される。また鏡面体６４の厚み方向一方側の面は、鏡面に形成される。
【０１３３】
図８は、微動ステージを調整する前の状態であって、鏡面体７０に入射光を照射したときの表示画面４９を示す図であり、図９は、軸受２５が立設されたベース２２を乗載部６５に乗載する状態を示す斜視図であり、図１０は、軸受２５の軸垂測定の手順を示すフローチャートである。以下図７〜図１０を参照して、軸受２５の軸垂測定手順を説明する。
【０１３４】
軸受２５の軸垂測定の手順として、まず図７（１）に示すように、ステップｓ１では、３つの支持片６９上に鏡面体７０の鏡面７１を上方にして鏡面体６４を乗載する鏡面体乗載動作が行われる。鏡面体乗載動作が完了するとステップｓ２に進む。ステップｓ２では、オートコリメータ４４によって、鏡面体７０の鏡面７１に向けて光を照射し、反射した反射光を測定し、表示手段４８に表示する表示点表示動作が行われる。鏡面体７０の鏡面７１に対して、入射光の進む方向が垂直でない場合には、図８に示すように表示点５１は、原点位置５０からずれて配置される。ステップｓ３では、ステップｓ２によって表示画面４９に表示された表示点５１が、原点位置５０にあるか否かを判断し、表示点５１が原点位置５０にある場合はステップｓ５に進み、そうでない場合はステップｓ４に進む。
【０１３５】
ステップｓ４では、微動ステージ６３の第１微動部６６および第２微動部６７によって、乗載部６５を第１方向Ｘおよび第２方向Ｙまわりに角変位させて、表示画面４９によって表示される表示点５１を原点位置５０に移動させる調整動作が行われる。表示点５１を原点位置５０に移動させることによって、入射光の進む方向に対して垂直な面に、鏡面体６４を配置することができる。調整動作が完了すると、ステップｓ５に進む。
【０１３６】
ステップｓ５では、まず鏡面体６４を乗載部６５から取外し、次に軸受２５が立設されたベース２２にロータ治具４３およびコイル治具４２を設け、次に図９に示すように乗載部６５にベース２２を乗載するベース乗載動作が行われる。乗載部６５に乗載されたベース２２は、マグネットベース７０によって乗載部６５に固定され、固定が完了すると、ステップｓ６に進む。支持片６９に乗載される厚みが一様なベース２２は、入射光に対して垂直に配置される。
【０１３７】
ステップｓ６では、オートコリメータ４４から軸受２５に嵌め込まれる基準軸２７を回転させるとともに、基準軸２７の一端面３０に光を入射させ、反射光を測定して、表示画面４９に反射光が２次元面内に投影される点の軌跡５２を表示させる測定動作が行われる。ベース２２と基準軸２７の一端面３０が平行な場合は、表示画面４９の表示位置５１は、原点位置５０に表示される。また、ベース２２に対して、基準軸２７の一端面３０が傾いている場合は、表示画面４９の表示位置５１は、原点位置５０からずれて表示される。表示位置５１は、基準軸２７の一端面３０の傾きが大きいほど原点位置５０から離れて表示される。ステップｓ５で閉ループ状の軌跡５２が得られたら、ステップｓ７に進む。
【０１３８】
ステップｓ７では、前記閉ループ状の軌跡５２の重心位置を求め、この重心位置を軸受軸線２６と近似する計算動作を行い、計算動作が完了すると、ステップｓ８に進み、軸受の軸垂測定動作が完了する。
【０１３９】
以上のように、本実施の形態の軸垂測定装置に従えば、基準軸２７を回転させ、基準軸一端面３０のベースに対する傾きの変化を調べることによって、基準軸２７の寸法精度にかかわらず、正確な軸受２５の軸垂を求めることができる。具体的には、基準軸２７にベース２２に対して垂直な入射光を照射し、反射光がベース２２に平行な２次元面５５に投影される点の軌跡５２を測定する。２次元面内に投影される点の軌跡５２は回転軌跡となり、この回転軌跡の重心位置を求める。重心位置は、軸受の軸線の傾きσによって決定され、基準軸２７の誤差とは無関係である。したがって重心位置を調べることによって、基準軸の誤差を取り除いた軸受自体の傾きσ、すなわち軸垂を求めることができる。また、光によって非接触に基準軸２７の一端面３０を測定するので、微小な基準軸２７の一端面３０の傾きを測定することができる。
【０１４０】
また、モータのステータ３７およびロータ５７の構成に類似したコイル治具４２およびロータ治具４３を用いることによって、ステータ３７およびロータ５７を改良することで、各治具４２，４３を形成することができる。
【０１４１】
また軸垂測定装置２０は、２次元面内における閉ループ状の軌跡５２を画像処理によって計測し、前記閉ループの重心を算出する画像処理手段を含んで構成されてもよい。これによって測定者は、軸受２５の軸垂を容易に判断することができ、ベース２２に立設される軸受２５の良否を短時間で判定することができる。さらに画像処理手段が、閉ループの重心位置に基づいて、測定される軸受２５の軸垂が予め定められる軸垂範囲内であるか否かを判定することによって、より短時間で、軸受２５の良否を判定することができる。
【０１４２】
基準軸２７の一端面３０は、鏡面に形成されるので、反射光が散乱することがなく、一直線に反射させることができる。これによって正確な反射角度を求めることができる。また基準軸２７が軸受と当接するであろう外周部には、メタル５４よりも柔らかい樹脂が設けられるので、基準軸２７がメタル５４を傷つけることがない。また軸受２５に対する摩擦抵抗が小さい樹脂が用いられることによって、基準軸２７の嵌め込み、取り出し時の負荷を低減することができる。また、基準軸２７は、一端面３０の外径が他端面に比べて大きく形成されるので、照射される光が基準軸の軸線からずれた場合においても、確実に反射させることができる。
【０１４３】
図１１は、本発明の他の実施の形態のロータ治具２４３を示す斜視図であり、図１２は、ロータ治具２４３を示す断面図である。ロータ治具２４３は、図３および図４に示すロータ治具４３と類似しており、同様の構成ついては、説明を省略する。
【０１４４】
ロータ治具２４３は、軸線方向一端面２０１から突出する回転翼２０２が複数枚設けられる。回転翼２０２は、ロータ治具２４３の半径方向に延びる仮想半径線に対して対称に形成され、たとえば４枚形成される。各回転翼２０２は、軸線方向一端面２０１に対して、直角に屈曲し、半径方向に沿って延びる。
【０１４５】
ロータ治具２４３によって構成される軸垂測定装置は、図３および図４に示すコイル治具４２を必要とせず、各回転翼２０２にエアー２０４を供給するノズル２０３が設けられる。ロータ治具２４３を軸受２５に嵌め込んだ状態で、ノズル２０３から回転翼２０３に向けてエアーを供給することによって、ロータ治具２４３を回転させることができる。このようにロータ治具２４３と、ノズル２０３とによって、基準軸２７を回転させる回転手段を軸垂測定装置が有してもよい。
【０１４６】
このような軸垂測定装置は、コイル治具４２をベース２２に固定する必要がないので、軸垂測定作業をより簡単に行うことができる。またノズル２０３を吹き付けてロータ治具２４３を回転させた状態で、ノズル２０３からエアーを供給することを停止し、慣性運動によって回転するロータ治具２４３において、軸垂測定を行うことが好ましい。これによって、ロータ治具２４３に負荷がかかることがなく安定した状態で、軸垂測定を行うことができ、より正確な軸垂測定を行うことができる。またノズル２０３から吹き付けられるエアーによって、ベース２２上のロータ治具２４３まわりのゴミおよびほこりなどの付着物を取り除くことができる。
【０１４７】
また、慣性力によってロータ治具２４３が回転する状態で、軸受２５の軸垂を求めるとともに、回転駆動力を停止した時からロータ治具２４３が停止するまでの時間を測定することによって、軸受２５の損失トルクを調べることができる。これによって軸受２５の軸垂を求めるとともに、損失トルクが大きい軸受を判別することができる。
【０１４８】
図１３は、本発明のさらに他の実施の形態のロータ治具３４３を示す斜視図であり、図１４は、ロータ治具３４３を示す斜視図である。ロータ治具３４３は、図１１および図１２に示すロータ治具２４３と類似しており、同様の構成については説明を省略し、同様の構成については、同様の符号をする。ロータ治具３４３は、軸線方向一端面２０１から突出する回転翼３０２が複数枚設けられる。
【０１４９】
回転翼３０２は、ロータ治具３４３の半径方向に延びる仮想半径線に対して、対称に形成され、たとえば４枚形成される。各回転翼３０２は、軸線方向一端面２０１に当接する当接部３０２ａと、当接部３０２ａから屈曲し、ロータ治具３４３の一端面２０１から突出する突出部３０２ｂとが形成される。
【０１５０】
突出部３０２ｂは、ロータ治具３４３の半径方向外方Ａ１に進むにつれて、周方向一方Ｂ１に傾斜して立設される。周方向一方Ｂ１は、ロータ治具３４３回転方向と同方向であることが好ましい。さらに突出部３０２ｂは、軸線方向一端面２０１に対して９０度より小さい所定の角度δを有して屈曲して形成される。また各回転翼３０２は、ロータ治具３４３の回転中心に対して、点対称に形成される。
【０１５１】
このように各回転翼３０２が形成されることによって、ロータ治具３４３の軸線方向他方側から軸線方向一端面２０１に向けて、たとえば上方からエアー２０４を吹き付けることによって、ロータ治具３４３を回転させることができる。突出部３０２ｂは、ロータ治具３４３の軸線方向一端面２０１から９０度より小さい角度で立設しているので、回転翼３０２に吹き付けられたエアーは、突出部３０２ｂを回転方向に移動させる力を与え、これによってロータ治具３４３が回転する。また突出部３０２ｂは、ロータ治具３４３の半径方向外方Ａ１に進むにつれて、周方向一方Ｂ１に傾斜して立設されるので、回転翼に吹き付けられたエアーを半径方向外方に移動しやすい。
【０１５２】
図１３および図１４に示すロータ治具３４３は、ノズル２０３によって、エアー２０４を供給することによって、ロータ治具３４３を回転させることができ、図１１および図１２に示すロータ治具２４３と同様の効果を得ることができる。さらに上方からエアー２０４を吹き付けることによって、ロータ治具３４３が軸受２５に向かって押付けられ、ロータ治具３４３をより安定させて回転させることができる。
【０１５３】
図１５は、本発明のさらに他の実施の形態の軸垂測定装置４２０を示す斜視図である。図１５に示す軸垂測定装置４２０は、図１に示す軸垂測定装置２０と類似しており、同様の構成においては、説明を省略し同一の符号を付す。
【０１５４】
軸垂測定装置４２０は、ロータ治具４４３と、コイル治具４２と、ノズル２０３と、高さ検出センサ４０１とを含んで構成される。高さ検出センサ４０１は、軸受２５に嵌め込まれたロータ治具４４３の高さ位置を検出するセンサである。ロータ治具４４３は、半径方向外方に向かって突出する複数の回転翼４０３が設けられる。回転翼４０３は、ロータ治具軸線方向一方Ｃ１に進むにつれて、ロータ治具周方向一方Ｄ１に傾斜するエアー吹き付け面４０４が形成される。ロータ治具４４３は、軸受２５に嵌め込まれ、ノズル２０３が下方から回転翼４０３に向けてエアー２０４を吹き付ける。エアー２０４はエアー吹き付け面４０４に当たり、ロータ治具４４３に回転力を与えることができる。
【０１５５】
軸垂測定装置４２０は、ベース２２にコイル治具４２が固定された状態で、ロータ治具４４３が軸受２５に嵌め込まれる。エアー２０４が下方から吹き付けられることによって、ロータ治具４４３は、上方に向かって押し上げられる力をうける。このときロータ治具４４３が上方に変位する量を高さ検出センサ４０１によって測定することによって、ロータ治具４４３が上方に向かって押し上げられる力に抗する力を調べることができる。これによって軸垂測定対象となる軸受２５がモータを構成した場合の、モータのロータのスラストバイアス力、すなわちモータ回転時にロータが浮き上がらないように軸受側に押さえつける力を推測することができる。また図１５に示すロータ治具３４３は、ノズル２０３によって回転されるので、図１１および図１２に示すロータ治具２４３と同様の効果を得ることができる。
【０１５６】
図１６は、本発明の基準軸２７が軸受２５に嵌め込まれる部分の構造１６０を示す断面図である。ロータ治具は、基準軸２７が圧入され、基準軸２７が部分的にベース２２に立設する軸受２５に嵌め込まれる。基準軸２７は、光が照射される一端部２７ａに対して反対側の他端部２７ｂ、すなわち軸受挿入方向Ｅ１下流側の端部２７ｂが、先細に形成される。さらに具体的には、略半球状に形成され、軸受２５の底板６１と点接触する。これによって、基準軸２７は、回転時に作用する摩擦力が少なくなり、回転時の負荷を低減することができ、基準軸２７の回転を安定させることができる。このような基準軸２７が圧入されたロータ治具は、回転手段によって回転される。回転手段は、電磁力によってロータを回転するステータを含んでもよく、またロータを回転させるための回転翼を含んでいてもよい。
【０１５７】
図１７は、本発明の基準軸２７が軸受２５に嵌め込まれる部分の他の構造１７０を示す断面図である。図１７に示す構造１７０は、図１６に示す構造と類似しており、同様の構成については、説明を省略し、同一の符号を付す。軸受２５のハウジング５３内には、球体１７１が挿入される。軸受２５に嵌め込まれた基準軸２７は、その他端部２７ｂが球体１７１に点接触する。これによって基準軸２７は、回転時に作用する摩擦力が少なくなり、回転時の負荷を低減することができ、基準軸２７の回転を安定させることができる。
【０１５８】
図１８は、本発明の基準軸２７が軸受２５に嵌め込まれる部分のさらに他の構造１８０を示す断面図である。図１８に示す構造１８０は、図１６に示す構造と類似しており、同様の構成については、説明を省略し、同一の符号を付す。軸受２５のハウジング５３内には、複数の球体１８１が挿入される。複数の球体１８１は、軸受２５の半径方向に並んで配置される。軸受２５は、複数の球体１８１によって軸線２６上を基準軸挿入方向Ｅ１に進むにつれて、窪む空間１８２が形成される。また基準軸２７の他端部２７ｂは、円錐状に形成される。軸受２５に嵌め込まれた基準軸２７は、各球体１８１と点接するピボットが形成される。これによって基準軸２７は、回転時に作用する摩擦力が少なくなり、回転時の負荷を低減することができ、基準軸２７の回転を安定させることができる。
【０１５９】
また、基準軸２７の他端部２７ｂに向かうにつれて、外径寸法が縮径するテーパが形成されてもよい。これによって、軸受の内周径と一致した部分で接触するので、軸受の内径に合わせてサイズの異なる基準軸２７を用意する必要がない。
【０１６０】
図１９は、本発明のさらに他の回転手段を示す断面図である。ロータ治具に替えて、基準軸２７に、基準軸２７の回転軸線を挿通する棒状のピン部材１９１が設けられてもよい。ピン部材１９１は、基準軸２７を貫通する。ピン部材１９１が基準軸２７から一方側に突出する長さＬ１と他方側に突出する長さＬ２は、両側で等しい。ピン部材１９１の一端部１９１ａを弾くことによって、基準軸２７に回転力を与えて基準軸２７を回転させる。このようにピン部材１９１を用いることによって、構造を簡略化することができる。また突出する長さが両側で等しいので、基準軸の回転を安定させることができる。本発明の軸垂測定装置は、このようなピン部材１９１を回転手段として用いることができ、他の回転手段以外の構成については、図１に示す軸垂測定装置と同様である。このような軸垂測定装置は、ピン部材１９１を弾く手段を有してもよい。または手動によってピン部材１９１を弾いてもよい。
【０１６１】
図２０は、本発明のさらに他の回転手段２００を示す断面図であり、図２１は、回転手段２００を示す斜視図である。ベース２２に立設される軸受２５が軸線方向両側に開放される筒状に形成される場合、基準軸２７が軸受２５を貫通する。回転手段２００は、測定用モータ２０２を含んで構成される。測定用モータ２０２は、ベース２２を乗載する乗載部６５上に設けられる。測定用モータ２０２の出力軸２０３の遊端部には、マグネット２０１が設けられる。マグネット２０１は、軸受２５を貫通する基準軸２７の他端部２７ｂに臨んで配置される。
【０１６２】
軸受２５を貫通する基準軸２７の他端部２７ｂは、マグネット２０１に磁力によって吸着する。これによって基準軸２７は、マグネット２０１を介して計測用モータ２０２の出力軸２０３に連結される。測定用モータ２０２を回転させることによって基準軸２７を回転させることができる。これによって基準軸２７と出力軸２０３とを一体的に固定する必要がなく、基準軸２７と測定用モータの出力軸２０３との軸線が同一線上に配置させる必要がない。したがって基準軸２７と出力軸２０３との軸合せを容易に行うことができる。本発明の軸垂測定装置は、このような測定用モータ２０２を回転手段として用いることができ、他の回転手段以外の構成については、図１に示す軸垂測定装置と同様である。
【０１６３】
図２２は、本発明のさらに他のモータ５２１を示す分解斜視図である。モータ５２１は、図２に示すモータと類似しており同様の構成については、説明を省略し同一の符号を付す。モータ５２１は、ロータ５３７を有し、ロータ５３７は、マグネット３５と、マグネット３５を収容する円筒状のロータ体５３６を有する。ロータ５３７は、半径方向外方に向かって突出する複数の回転翼５０３が設けられる。回転翼５０３は、ロータ軸線方向一方Ｃ１に進むにつれて、ロータ周方向一方Ｄ１に向かうように傾斜するエアー吹き付け面５０４が形成される。エアー吹き付け面５０４にエアーが吹き付けられることによって、回転翼５０３は、ロータ周方向に回転する回転力が与えられる。
【０１６４】
図２３は、本発明の他のモータ５２１の軸垂を測定する軸垂測定装置６２０を示す斜視図である。軸垂測定装置６２０は、モータ５２１の出力軸３４の端面の傾きを測定するオートコリメータ４４と、モータ５２１を回転させる回転手段とを含んで構成される。
【０１６５】
モータ５２１を回転する回転手段は、モータ５２１の回転翼５０３にエアー２０４を吹き付けてモータ５２１を回転するノズル２０３であってもよく、またステータのコイルを電通することによって、電磁的にモータ５２１を回転させる手段であってもよい。このようにモータ自体を回転させ、その出力軸３４の傾きをオートコリメータ４４によって測定することによって、出力軸３４および軸受２５の軸垂を測定することができる。
【０１６６】
また、ロータ５３７に回転翼５０３を設けることによって、モータ５２１回転時に、回転翼５０３がロータ周囲の空気を攪拌する。これによってステータ５７のコイルによって加熱された周囲の空気がモータ近辺に留まることを防止し、モータ５２１に冷却機能を持たせることができる。回転翼５０３は、軸受２５から遠ざかるにつれて、エアー吹き付け面５０４が周方向他方に向けて傾斜する。この周方向他方Ｄ２にロータ５３７を回転させることによって、回転翼５０３は、軸受２５と反対方向に向かう気流を生じる。これによってロータ５３７に、軸受２５に向かって押さえつけられるスラストバイアス力を与えることができる。スラストバイアス力が与えられたロータ５３７は、モータ軸線方向に変位することが防止され、回転不良を防止することができる。
【０１６７】
またノズル２０３によって、ロータ５３７を回転させて軸受２５の軸垂を測定した場合、ロータ５３７に設けられるマグネット３５によって発生する磁束が、ステータ５７のコイルを通過することによって、コイルに誘起電圧が発生する。マグネット３５に着磁不良がある場合には、マグネット３５の着磁が正常に行われる場合に比べて誘起電圧が変動する。したがって、この誘起電圧を測定することによって、マグネット３５の着磁不良を同時に調べることができる。
【０１６８】
上述の各構成は本発明の例示に過ぎず、発明の範囲内において構成を変更することができる。たとえば、基準軸２７の一端面３０の傾きを求めるために検出手段として、オートコリメータを用いたが、レーザ変位計を用いて基準軸の一端面３０の傾きを求めてもよい。たとえばレーザ変位計を用いて、基準軸一端面３０の３箇所を測定する。これによって、３箇所を結ぶ面を求めることができ、面の傾きを調べることができる。ベースに対して平行な２次元面内に投影される基準面に垂直な直線が描く閉ループの軌跡の重心を求めることによって、上述のように軸受２５の軸垂を求めることができる。
【０１６９】
また、基準軸２７またはロータ治具の重心が半径方向に偏って形成されてもよい。これによって、回転する基準軸７は遠心力が働き、重心に近い外周部分が、軸受２５の内周面に当接するように力が働く。これによって基準軸２７の少なくとも重心に近い外周部分を、軸受２５の内周面に確実に当接させることができ、軸受内で基準軸２７ががたつくことを防止し、内周面を確実にトレースすることができる。また、本発明の回転手段は、上述の記載に限定されず基準軸２７を回転させる手段であればどのような構成であってもよい。また基準軸２７を手動で回転させてもよい。
【０１７０】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、基準軸の軸径および基準軸の一端面の平面度に誤差があり、基準軸の形状がばらつくことがあっても、この基準軸の形状にかかわらず、正確な軸受の軸垂を測定することができる。したがって軸受の品質測定を確実に行うことができる。これによって、ベースに立設される軸受の良否を正確に判断することができ、品質の高い軸受を出荷することができる。
【０１７１】
また基準軸の誤差に軸垂測定値が影響しないので、精度の高い基準軸を製造する必要がなく、基準軸製造作業を容易にすることができる。さらに基準軸を軸受に嵌め込むときに基準軸の軸線が軸受軸線と同一線上に配置されるように精度よく配置する必要がなく、基準軸を軸受に嵌め込む作業を容易にすることができる。これによって短時間で基準軸を軸受に嵌め込むことができ、軸垂の測定に費やす時間を短縮することができる。
また、ロータに回転翼が設けられるので、回転翼に向かって気体を吹き付けることによって、回転翼とともにロータを軸受軸線まわりに回転させて、基準軸を回転させ軸受の軸垂を測定することができるとともにモータに冷却機能を持たせることができる。
【０１８０】
また本発明によれば、ロータに設けられる回転翼によって、スラストバイアス力を作用させることができるので、ロータが回転軸線方向に変位することが防止され、モータの回転不良を防止することができる。たとえば、軸垂測定対象をコンパクトディスク（ＣＤ）またはデジタルバーサタイルディスク（ＤＶＤ）等の円板状記憶媒体を回転させるモータとして用いた場合に、回転軸線方向への変位を防止することによって、円盤状記憶媒体の浮き上がりを防止することができ、データの読み取り不良を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の実施の一形態の軸受の軸垂測定装置２０の一部を示し、図１（１）は、軸垂測定装置２０の断面図であり、図１（２）は、軸垂測定時の表示画面を示す正面図である。
【図２】軸垂測定対象である軸受２５が設けられるブラシレススピンドルモータ２１を示す分解斜視図である。
【図３】軸垂測定装置２０のロータ治具４３付近を拡大して示す断面図である。
【図４】図４は、軸垂測定装置２０のロータ治具４３付近を示す斜視図である。
【図５】軸受２５に嵌め込まれた基準軸２７の状態を示す軸受部分の拡大断面図と、そのとき表示される表示画面４９を示す正面図である。
【図６】軸受２５に嵌め込まれた基準軸２７の状態を示す軸受部分の拡大断面図と、その状態で表示される表示画面４９を示す正面図である。
【図７】オートコリメータ４４とベース２２とを支持する支持台６２を説明するための斜視図であり、図７（２）は乗載部６５を示す斜視図であり、図７（３）は鏡面体６４を示す斜視図である。
【図８】微動ステージを調整する前の状態であって、鏡面体７０に入射光を照射したときの表示画面４９を示す図である。
【図９】軸受２５が立設されたベース２２を乗載部６５に乗載する状態を示す斜視図である。
【図１０】軸受２５の軸垂測定の手順を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の他の実施の形態のロータ治具２４３を示す斜視図である。
【図１２】ロータ治具２４３を示す断面図である。
【図１３】本発明のさらに他の実施の形態のロータ治具３４３を示す斜視図である。
【図１４】ロータ治具３４３を示す斜視図である。
【図１５】本発明のさらに他の実施の形態の軸垂測定装置４２０を示す斜視図である。
【図１６】本発明の基準軸２７が軸受２５に嵌め込まれる部分の構造１６０を示す断面図である。
【図１７】本発明の基準軸２７が軸受２５に嵌め込まれる部分の他の構造１７０を示す断面図である。
【図１８】本発明の基準軸２７が軸受２５に嵌め込まれる部分のさらに他の構造１８０を示す断面図である。
【図１９】本発明のさらに他の回転手段を示す断面図である。
【図２０】本発明のさらに他の回転手段２００を示す断面図である。
【図２１】回転手段２００を示す斜視図である。
【図２２】本発明のさらに他のモータ５２１を示す分解斜視図である。
【図２３】本発明の他のモータ５２１の軸垂を測定する軸垂測定装置６２０を示す斜視図である。
【図２４】ベース２に立設するモータ１の主要部の概観を示す斜視図である。
【図２５】軸受５の軸垂を測定するための基準軸７を示す斜視図である。
【図２６】従来の技術の軸垂測定装置８の一部を示す斜視図である。
【図２７】他の従来の技術の軸垂測定装置９の一部を示す斜視図である。
【図２８】軸受５の軸線６に対して基準軸７の軸線がずれた場合を示す断面図である。
【図２９】基準軸７の端面１０が基準軸７の軸線１１に垂直な仮想面１２に対して傾斜して形成される場合を示す断面図である。
【符号の説明】
２０ 軸垂測定装置
２１ スピンドルモータ
２２ ベース
２５ 軸受
２７ 基準軸
３０ 基準軸の一端面
４２ コイル治具
４３ ロータ治具
４４ オートコリメータ
４９ 表示画面
５１ 表示点
５２ 軌跡

Claims (3)

1. ベースに立設される軸受の軸垂を測定する方法であって、
   軸受に嵌合可能に形成される基準軸を前記軸受内に回転可能に嵌め込み、
   前記基準軸の一端面に光を照射して反射光を検出するとともに、前記基準軸を回転させ、ベースに平行な平面内における反射光の回転軌跡を調べ、
   前記回転軌跡の重心を求め、前記重心に基づいて軸受の軸垂を求め、
   軸垂測定対象を、ロータとステータとを含んで構成されるモータとして形成するときに、
   前記基準軸と回転翼とが設けられるロータを前記軸受に嵌め込み、気体を回転翼に吹き付けてロータを回転させて軸受の軸垂を求めることを特徴とする軸受の軸垂測定方法。
2. 前記軸受に嵌め込まれたロータが回転することによって、前記回転翼は、前記軸受と反対方向に向かう気流を生じることを特徴とする請求項１記載の軸受の軸垂計測方法。
3. 基準軸回転時に、オートコリメータを用いて、前記基準軸の一端面に光を照射して反射光を検出することを特徴とする請求項１または２記載の軸受の軸垂計測方法。

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