JP5967888B2

JP5967888B2 - 転がり軸受装置の製造方法および製造装置

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Publication number: JP5967888B2
Application number: JP2011217964A
Authority: JP
Inventors: 貴之小坂; 木下　伸治; 伸治木下; 中嶋　正洋; 正洋中嶋; 平田　雅一; 雅一平田
Original assignee: Seiko Instruments Inc
Current assignee: Seiko Instruments Inc
Priority date: 2011-09-30
Filing date: 2011-09-30
Publication date: 2016-08-10
Anticipated expiration: 2031-09-30
Also published as: JP2013076449A

Description

本発明は、転がり軸受装置およびその製造方法、並びにハードディスク装置に関するものである。

従来、一対の転がり軸受と、該転がり軸受の内輪に嵌合する軸状の部材と、転がり軸受の外輪を嵌合させるハウジングとを備える転がり軸受装置の製造方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特許文献１に記載された製造方法では、転がり軸受の内輪を回転軸に対して圧入し、圧入された内輪に所定の予圧を付与した状態で内輪と回転軸の外周面とを接着剤を用いた接着力によって固定している。

特開平１１−１８２５４３号公報

接着剤は一般に硬化時間が長くかかるため、転がり軸受に予圧をかけた状態で固定するには、接着剤が完全に硬化するまでの間、予圧をかける装置あるいは予圧をかけた状態に維持する治具に取り付けたままの状態に維持する必要があり、生産性が悪いという不都合がある。また、特に、嫌気性の接着剤の場合には、接着剤から発生するガス（アウトガス）により転がり軸受装置を備える装置（例えば、ハードディスク装置）が損傷する可能性がある。
そこで、接着剤を用いて接合する代わりにレーザ光を照射して溶接することで、接着剤を用いた場合の不具合を解消することができる。

しかしながら、レーザ光を照射して溶接する際には、レーザ光の照射により金属が溶融凝固する部分（ナゲット部）からパーティクル（塵）が飛散して、転がり軸受や転がり軸受に嵌合する軸状の部材に付着する場合がある。そして、パーティクルが転がり軸受に付着すると、転がり軸受が滑らかに動作しなくなる可能性がある。

また、パーティクルが軸状の部材に付着し、その後に付着したパーティクルが転がり軸受内部に侵入すると、転がり軸受が滑らかに動作しなくなる可能性がある。また、パーティクルが軸状の部材に付着し、その後に付着したパーティクルが脱落すると、転がり軸受装置を備える装置（例えば、ハードディスク装置）に不具合が生じる可能性がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、転がり軸受や転がり軸受の内輪に嵌合する軸状の部材にナゲット部から飛散するパーティクルが付着することによる不具合を減少させることができる転がり軸受装置およびその製造方法、並びにハードディスク装置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。
本発明の第１の態様は、転がり軸受の内輪内面を軸状の第１部材の外面に嵌合する嵌合工程と、
レーザ光を照射して、前記転がり軸受の内輪における軸方向の周縁部の少なくとも一部と、前記第１部材の外面とを溶接する溶接工程と、を含み、該溶接工程が、前記転がり軸受内輪の前記周縁部側の軸方向端面に対するレーザ光の入射角を４５°より大きくし、前記第１部材の形状が、レーザ光の照射により形成されるナゲット部の前記第１部材側の端部から所定距離以内、かつ、該端部から延伸する直線とレーザ光の照射軸とがなす角度が４５°以下となる領域内に前記第１部材が存在しない形状であり、前記第１部材の形状が、前記転がり軸受内輪の前記周縁部側の軸方向端面と連なる平面を形成する形状であり、前記溶接工程が、前記平面に対するレーザ光の入射角を略９０°とし、前記第１部材の形状が、前記転がり軸受の内輪内面と嵌合する位置における軸径となる第１軸径部と前記第１軸径部よりも短い軸径となる第２軸径部とを含む形状であり、前記溶接工程が、前記ナゲット部の前記第１部材側の端部が、前記第１軸径部と前記第２軸径部の境界部に設けられるように溶接する転がり軸受装置の製造方法を提供する。

本発明の第１の態様によれば、転がり軸受の内輪内面を軸状の第１部材の外面に嵌合し、レーザ光を照射して、転がり軸受の内輪における軸方向の周縁部の少なくとも一部と第１部材の外面とを溶接することで、レーザ光の照射により溶接された転がり軸受装置が製造される。そして、転がり軸受内輪の周縁部側の軸方向端面に対するレーザ光の入射角を４５°より大きくするので、転がり軸受内輪の周縁部側の軸方向端面にパーティクルが付着することによる不具合を減少させることができる。

また、第１部材の形状が、レーザ光の照射により形成されるナゲット部の第１部材側の端部から所定距離以内、かつ、端部から延伸する直線とレーザ光の照射軸とがなす角度が４５°以下となる領域内に第１部材が存在しない形状であるので、第１部材にパーティクルが付着することによる不具合を減少させることができる。

また、前記第１部材の形状が、前記転がり軸受内輪の前記周縁部側の前記軸方向端面と連なる平面を形成する形状であり、前記溶接工程が、前記平面に対するレーザ光の入射角を略９０°とした構成とすることで、第１部材の軸方向に略平行な軸をレーザ光の照射軸としつつ、転がり軸受内輪の周縁部側の軸方向端面及び第１部材にパーティクルが付着することによる不具合を減少させることができる。

また、前記第１部材の形状が、前記転がり軸受の内輪内面と嵌合する位置における軸径となる第１軸径部と前記第１軸径部よりも短い軸径となる第２軸径部とを含む形状であり、前記溶接工程が、前記ナゲット部の前記第１部材側の端部が、前記第１軸径部と前記第２軸径部の境界部に設けられるように溶接する構成とすることで、転がり軸受を第１部材に嵌合する際の作業を容易にしつつ、転がり軸受内輪の周縁部側の軸方向端面及び第１部材にパーティクルが付着することによる不具合を減少させることができる。

また、第１の態様においては、前記第１部材の形状が、前記転がり軸受内輪の前記周縁部側の前記軸方向端面と連なるテーパ部を含む形状である構成であってもよい。
このようにすることで、転がり軸受を第１部材に嵌合する際の作業を容易にしつつ、転がり軸受内輪の周縁部側の軸方向端面及び第１部材にパーティクルが付着することによる不具合を減少させることができる。

また、第１の態様においては、前記溶接工程が、前記転がり軸受内輪の前記周縁部側の軸方向端面に対するレーザ光の入射角を６０°より大きくし、前記第１部材の形状が、レーザ光の照射により形成されるナゲット部の前記第１部材側の端部から所定距離以内、かつ、該端部から延伸する直線とレーザ光の照射軸とがなす角度が６０°以下となる領域内に前記第１部材が存在しない形状であるであってもよい。
このようにすることで、転がり軸受内輪の周縁部側の軸方向端面及び第１部材にパーティクルが付着することによる不具合を更に減少させることができる。

本発明の第２の態様は、第１の転がり軸受の内輪端面が第１部材に設けられた鍔部に突き当たるまで嵌合する第１嵌合工程と、前記第１の転がり軸受から軸方向に間隔をあけた位置において、第２の転がり軸受の内輪内面を前記第１部材の外面に嵌合する第２嵌合工程と、前記第１の転がり軸受と前記第２の転がり軸受の外輪間に第２部材を挟んだ状態で前記第１の転がり軸受及び前記第２の転がり軸受の内輪どうしを、軸方向に近接させる方向に押圧する予圧工程と、レーザ光を照射して、前記第２の転がり軸受の内輪における軸方向の周縁部の少なくとも一部と、前記第１部材の外面とを溶接する溶接工程と、を含み、前記溶接工程が、前記第２の転がり軸受内輪の前記周縁部側の軸方向端面に対するレーザ光の入射角を４５°より大きくし、前記第１部材の形状が、レーザ光の照射により形成されるナゲット部の前記第１部材側の端部から所定距離以内、かつ、該端部から延伸する直線とレーザ光の照射軸とがなす角度が４５°以下となる領域内に前記第１部材が存在しない形状であり、前記第１部材の形状が、前記第１の転がり軸受内輪の前記周縁部側の軸方向端面と連なる平面を形成する形状であり、前記溶接工程が、前記平面に対するレーザ光の入射角を略９０°とし、前記第１部材の形状が、前記第１の転がり軸受の内輪内面と嵌合する位置における軸径となる第１軸径部と前記第１軸径部よりも短い軸径となる第２軸径部とを含む形状であり、前記溶接工程が、前記ナゲット部の前記第１部材側の端部が、前記第１軸径部と前記第２軸径部の境界部に設けられるように溶接する転がり軸受装置の製造方法を提供する。

本発明の第２の態様によれば、第１の転がり軸受の内輪端面が第１部材に設けられた鍔部に突き当たるまで嵌合し、第１の転がり軸受から軸方向に間隔をあけた位置において第２の転がり軸受の内輪内面を第１部材の外面に嵌合し、第１転がり軸受と第２転がり軸受の外輪間に第２部材を挟んだ状態で第１転がり軸受及び第２転がり軸受の内輪どうしを軸方向に近接させる方向に押圧し、レーザ光を照射して第２の転がり軸受の内輪における軸方向の周縁部の少なくとも一部と第１部材の外面とを溶接することで、適正な予圧を維持してレーザ光の照射により溶接された転がり軸受装置が製造される。そして、転がり軸受内輪の周縁部側の軸方向端面に対するレーザ光の入射角を４５°より大きくするので、転がり軸受内輪の周縁部側の軸方向端面にパーティクルが付着することによる不具合を減少させることができる。また、第１部材の形状が、レーザ光の照射により形成されるナゲット部の第１部材側の端部から所定距離以内、かつ、端部から延伸する直線とレーザ光の照射軸とがなす角度が４５°以下となる領域内に第１部材が存在しない形状であるので、第１部材にパーティクルが付着することによる不具合を減少させることができる。

また、前記第１部材の形状が、前記第１の転がり軸受内輪の前記周縁部側の前記軸方向端面と連なる平面を形成する形状であり、前記溶接工程が、前記平面に対するレーザ光の入射角を略９０°とした構成とすることで、第１部材の軸方向に略平行な軸をレーザ光の照射軸としつつ、前記第１の転がり軸受内輪の周縁部側の軸方向端面及び第１部材にパーティクルが付着することによる不具合を減少させることができる。

また、前記第１部材の形状が、前記第１の転がり軸受の内輪内面と嵌合する位置における軸径となる第１軸径部と前記第１軸径部よりも短い軸径となる第２軸径部とを含む形状であり、前記溶接工程が、前記ナゲット部の前記第１部材側の端部が、前記第１軸径部と前記第２軸径部の境界部に設けられるように溶接する構成とすることで、転がり軸受を第１部材に嵌合する際の作業を容易にしつつ、転がり軸受内輪の周縁部側の軸方向端面及び第１部材にパーティクルが付着することによる不具合を減少させることができる。

また、第２の態様においては、前記第１部材の形状が、前記転がり軸受内輪の前記周縁部側の前記軸方向端面と連なるテーパ部を含む形状である構成であってもよい。
このようにすることで、転がり軸受を第１部材に嵌合する際の作業を容易にしつつ、転がり軸受内輪の周縁部側の軸方向端面及び第１部材にパーティクルが付着することによる不具合を減少させることができる。

また、第２の態様においては、前記溶接工程が、前記転がり軸受内輪の前記周縁部側の軸方向端面に対するレーザ光の入射角を６０°より大きくし、前記第１部材の形状が、レーザ光の照射により形成されるナゲット部の前記第１部材側の端部から所定距離以内、かつ、該端部から延伸する直線とレーザ光の照射軸とがなす角度が６０°以下となる領域内に前記第１部材が存在しない形状であるであってもよい。
このようにすることで、転がり軸受内輪の周縁部側の軸方向端面及び第１部材にパーティクルが付着することによる不具合を更に減少させることができる。

本発明によれば、転がり軸受や転がり軸受の内輪に嵌合する軸状の部材にナゲット部から飛散するパーティクルが付着することによる不具合を減少させることができる転がり軸受装置およびその製造方法、並びにハードディスク装置を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る転がり軸受装置を示す縦断面図である。図１の転がり軸受装置を示す分解縦断面図である。図１の転がり軸受装置の一方の転がり軸受の内輪とシャフトとの溶接箇所を示す平面図である。図１の転がり軸受装置の一方の転がり軸受のシャフトへの圧入工程を説明する（ａ）圧入前、（ｂ）圧入後の縦断面図である。図１の転がり軸受装置の他方の転がり軸受のスリーブへの圧入工程を説明する（ａ）圧入前、（ｂ）圧入後の縦断面図である。図１の転がり軸受装置の他方の転がり軸受のシャフトへの圧入工程を説明する縦断面図である。図１に示される転がり軸受装置１の溶接箇所Ｗの近傍を拡大した縦断面図である。図７に示される転がり軸受装置１の変形例を示す縦断面図である。図７に示される転がり軸受装置１の変形例を示す縦断面図である。図７に示される転がり軸受装置１の変形例を示す縦断面図である。

本発明の一実施形態に係る転がり軸受装置１およびその製造方法について、図面を参照して説明する。
本実施形態に係る転がり軸受装置１は、図１および図２に示されるように、円環状の内輪２と外輪３との間に複数個のボール４を配置した２つの転がり軸受５Ａ，５Ｂと、これら２つの転がり軸受５Ａ，５Ｂの内輪２内面２ａに嵌合させるシャフト（第１部材）６と、２つの転がり軸受５Ａ，５Ｂの外輪３外面３ａを嵌合させる嵌合孔７を有するスリーブ（第２部材）８とを備えている。

シャフト６は、図２に示されるように、転がり軸受５Ａ，５Ｂの内輪２の内径より若干小さい第１の外径寸法ｄ１の外周面と、外径寸法ｄ１より若干小さい外径寸法ｄ３の外周面を有する略円柱状の部材である。シャフト６には、２つの転がり軸受５Ａ，５Ｂの内輪２内面２ａを嵌合させる２箇所の嵌合部９，１０と、一方の転がり軸受５Ａの内輪２ａの端面が突き当てられる鍔部１１とが設けられている。

嵌合部９と嵌合部１０は、シャフト６の軸方向に間隔を空けて配置されている。嵌合部９には、シャフト６の外周面の一部を全周にわたって半径方向外方に突出させた突条（凸嵌合部）９ａが設けられている。また、嵌合部１０には、シャフト６の外周面の一部を全周にわたって半径方向外方に突出させた突条（凸嵌合部）１０ａが設けられている。

突条９ａの最外径寸法は、転がり軸受５Ａの内輪２の内径寸法より若干大きい第２の外径寸法ｄ２に設定されている。これにより、突条９ａを転がり軸受５Ａの内輪２内面２ａに嵌合させる際には、両者が圧入状態に嵌合するようになっている。また、突条１０ａの最外径寸法は、転がり軸受５Ｂの内輪２の内径寸法より若干大きい第２の外径寸法ｄ２に設定されている。これにより、突条１０ａを転がり軸受５Ｂの内輪２内面２ａに嵌合させる際には、両者が圧入状態に嵌合するようになっている。

シャフト６の先端部の最外径寸法は、第１の外径寸法ｄ１より若干小さい第３の外径寸法ｄ３に設定されている。後述するように、シャフト６の先端部の最外径寸法ｄ３を突条１０ａの最外径寸法ｄ２より小さくすることで、ナゲット部から飛散するパーティクルがシャフト６に付着することを防止することができる。

シャフト６の端部から挿入された一方の転がり軸受５Ａの内輪２は、図１に示されるように、鍔部１１に突き当たる位置まで挿入され、その位置で、一方の嵌合部９に嵌合する。嵌合部９には突条９ａが設けられているので、軸受５Ａの内輪２は突条９ａに圧入状態に嵌合される。また、シャフト６の端部から挿入された他方の転がり軸受５Ｂの内輪２は、図１に示されるように、突条１０ａに圧入状態に嵌合する。

スリーブ８は、内面に転がり軸受５Ａ，５Ｂの外輪３外面３ａを嵌合させる嵌合孔７を有する略円筒状の部材である。嵌合孔７の内面には、スリーブ８の軸方向の略中央位置に配置された転がり軸受５Ａ，５Ｂの外輪３外径３ａより十分に小さい内径寸法を有する段部１３と、該段部１３を挟んで軸方向の両側に配置され、転がり軸受５Ａ，５Ｂの外輪３外面３ａを嵌合させる２箇所の嵌合部１４，１５とが設けられている。

段部１３の軸方向の両端面は、両嵌合部１４，１５に嵌合された２つの転がり軸受５Ａ，５Ｂの外輪３の端面をそれぞれ突き当てる突き当て面１３ａを構成している。各嵌合部１４，１５は、転がり軸受５Ａ，５Ｂの外輪３外面３ａの外径寸法より若干大きな第１の内径寸法の底面を有する凹部（凹嵌合部）１４ａ，１５ａと、該凹部１４ａ，１５ａを挟んで軸方向の両側に配置され、転がり軸受５Ａ，５Ｂの外輪３外面３ａの外径寸法より若干小さい第２の内径寸法を有する突条（凸嵌合部）１４ｂ，１５ｂとをそれぞれ備えている。

突条１４ｂの内径寸法が転がり軸受５Ａの外輪３外面３ａの外径寸法より若干小さいので、突条１４ｂと転がり軸受５Ａの外輪３外面３ａは、圧入状態に嵌合するようになっている。同様に、突条１５ｂの内径寸法が転がり軸受５Ｂの外輪３外面３ａの外径寸法より若干小さいので、突条１５ｂと転がり軸受５Ｂの外輪３外面３ａは、圧入状態に嵌合するようになっている。

転がり軸受５Ｂの内輪２内面２ａは、溶接箇所Ｗにて、シャフト６の突条１０ａに溶接されている。この場合において、転がり軸受５Ｂの内輪２内面２ａはシャフト６の突条１０ａに圧入状態に嵌合しており、転がり軸受５Ｂの外輪３外面３ａはスリーブ８の突条１５ｂに圧入状態に嵌合している。レーザ光照射ユニット１６から複数の溶接箇所Ｗに対してレーザ光を照射することにより、転がり軸受５Ｂの内輪２における軸方向の周縁部と、シャフト６の外面である突条１０ａとが溶接される。溶接箇所Ｗは、図３に示されるように、１周を４５°間隔で等分割した角度間隔の８箇所に設けられる。

次に、本発明の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、転がり軸受５Ａの内輪２端面がシャフト６に設けられた鍔部１１に突き当たるまで嵌合する第１嵌合工程と、転がり軸受５Ａから軸方向に間隔をあけた位置において転がり軸受５Ｂの内輪２内面２ａをシャフト６の外面に嵌合する第２嵌合工程（嵌合工程）と、転がり軸受５Ａと転がり軸受５Ｂの外輪間にスリーブ８を挟んだ状態で転がり軸受５Ａ，５Ｂの内輪どうしを軸方向に近接させる方向に押圧する予圧工程と、レーザ光を照射して転がり軸受５Ｂの内輪における軸方向の周縁部の少なくとも一部とシャフト６の外面とを溶接する溶接工程とを含む。

ここで、溶接工程は、転がり軸受５Ｂ内輪２の周縁部側の軸方向端面に対するレーザ光の入射角を４５°より大きくする。また、シャフト６の形状が、レーザ光の照射により形成されるナゲット部Ｎのシャフト６側の端部Ｅから所定距離Ｄ以内、かつ、端部Ｅから延伸する直線Ｌ１とレーザ光の照射軸Ｌ２とがなす角度が４５°以下となる領域内にシャフト６が存在しない形状である。

第１嵌合工程は、図４（ａ）に示されるように、転がり軸受５Ａの内輪２をシャフト６の先端側から嵌合させていく。転がり軸受５Ａが先端側の嵌合部１０を通過し、内輪２の端面が鍔部１１に突き当たるまで挿入すると、図４（ｂ）に示されるように、嵌合部９において内輪２内面２ａがシャフト６の外面に設けられた突条９ａに圧入状態で嵌合される。

次に、図５（ａ）に示されるように、凹部１５ａが配されている嵌合部１５側の端部から他方の転がり軸受５Ｂの外輪３をスリーブ８の嵌合孔７に嵌合させていく。転がり軸受５Ｂの外輪３の外径は、嵌合部１５の突条１５ｂの内径より大きいので、外輪３は突条１５ｂによって半径方向内方に圧縮されながら挿入されて、図５（ｂ）に示される状態となる。

この後に、第２の嵌合工程において、図４（ｂ）のサブ組立体と、図５（ｂ）のサブ組立体とを組み付ける。図６に示されるように、矢印の位置に治具により押圧力を作用させて転がり軸受５Ｂの内輪２内面２ａとシャフト６の嵌合部１０との嵌合および転がり軸受５Ａの外輪３外面３ａとスリーブ８の嵌合孔７の嵌合部１４との嵌合を同時に行う。

これにより、転がり軸受５Ｂの内輪２内面２ａがシャフト６の嵌合部１０に設けられた突条１０ａに圧入状態に嵌合される。同時に、転がり軸受５Ａの外輪３外面３ａがスリーブ８の嵌合孔７内面に設けられた突条１４ｂに圧入状態に嵌合される。

この後に、予圧工程において、図示しない治具により２つの転がり軸受５Ａ，５Ｂの内輪２どうしを近接させる方向に押圧して、転がり軸受５Ａ，５Ｂに予圧をかける。２つの転がり軸受５Ａ，５Ｂは、シャフト６に圧入状態に嵌合されているので、予圧工程により付与された押圧力は、転がり軸受装置１から治具を外した後であっても、しばらくの間、圧入状態の内輪とシャフト６とによって予圧がかけられた状態が維持される。そして、圧入状態の内輪とシャフト６とによって予圧がかけられた状態が維持されたまま、溶接工程において、転がり軸受５Ｂの内輪２における軸方向の周縁部の少なくとも一部とシャフト６の外面とが溶接される。

溶接工程は、予圧工程によって予圧がかけられた状態が維持された転がり軸受装置１の溶接箇所Ｗに対して、図１に示されるレーザ光照射ユニット１６からレーザ光を照射する。溶接箇所Ｗは、転がり軸受５Ｂの内輪２における軸方向の周縁部とシャフト６の外面に対応する箇所である。溶接工程は、転がり軸受装置１を回転台（不図示）の上に設置してシャフト６の軸を中心に一定の回転速度にて回転させながら、固定して配置されたレーザ光照射ユニット１６から各々一定の照射時間（例えば、０．５ｍｓｅｃ）でレーザ光を順次照射する。図３に示されるように、角度間隔を等しくした８箇所を溶接箇所Ｗとする場合、シャフト６の回転により角度が４５°進むたびに、レーザ光を順次照射する。

これにより、予圧工程によって予圧がかけられた状態が維持された転がり軸受装置１の溶接箇所Ｗが溶接されるので、予圧がかけられた状態が維持された転がり軸受装置１が製造される。

なお、溶接工程においては、レーザ光の照射により金属が溶融凝固する部分（ナゲット部Ｎ）から飛散するパーティクル（塵）が転がり軸受５Ｂおよびシャフト６の外面に付着しないようにするため、不図示の吸入装置により溶接箇所Ｗの周辺の空気を吸い込んでパーティクルを除去するものとする。ただし、溶接箇所Ｗに近接した箇所に転がり軸受５Ｂの内輪２の軸方向端面２ｂやシャフト６の外面が配置されていると、吸入装置では除去しきれないパーティクルが転がり軸受装置１に付着してしまう可能性がある。そこで、本実施形態に係る転がり軸受装置１の製造方法は、吸入装置では除去しきれないパーティクルが転がり軸受装置１に付着しないようにして、転がり軸受装置１を製造する。

次に、本実施形態に係る転がり軸受装置１の製造方法の溶接工程で用いられるレーザ光の入射角とシャフト６の形状について図７〜図１０を用いて説明する。図７は、図１に示される転がり軸受装置１の溶接箇所Ｗの近傍を拡大した縦断面図である。また、図８〜図１０は、図７に示される転がり軸受装置１の変形例を示す縦断面図である。

なお、図７〜図１０に示されるナゲット部Ｎは、レーザ光照射ユニット１６からのレーザ光の照射により溶接箇所Ｗの金属が溶融凝固した部分を示す。また、ナゲット部Ｎのシャフト６側の端部Ｅから所定距離Ｄ以内となる領域が符号Ａで示されている。

図７に示されるシャフト６の形状は、転がり軸受５Ｂの内輪２の軸方向端面２ｂと連なる平面を形成する形状とされている。また、図８に示されるシャフト６の形状は、転がり軸受５Ｂの内輪２の軸方向端面２ｂと連なるテーパ部を含む形状とされている。図９および図１０に示されるシャフト６の形状は、転がり軸受５Ｂの内輪２内面２ａと嵌合する位置における軸径ｄ２となる突条１０ａと突条１０ａよりも短い軸径ｄ３となるシャフト６の先端部を含む形状とされている。なお、図９に示されるシャフト６の先端部が軸径ｄ３の部分のみで構成されているのに対し、図１０に示されるシャフト６の先端部は軸径ｄ３の部分（外面６ａの部分）と軸径ｄ２となる部分（外面６ｂの部分）を含む。

レーザ光が溶接箇所Ｗに照射されてナゲット部Ｎの形成が開始されると、ナゲット部Ｎの表面からパーティクルが飛散する。パーティクルは、レーザ光の照射軸Ｌ２と同方向か、照射軸Ｌ２から一定の角度範囲に飛散する。そこで、本実施形態に係る転がり軸受装置１の製造方法では、ナゲット部Ｎから飛散するパーティクルが転がり軸受装置１に付着しないように、転がり軸受５Ｂの内輪２の軸方向端面２ｂに対するレーザ光の入射角が設定されている。また、ナゲット部Ｎから飛散するパーティクルが転がり軸受装置１に付着しないように、シャフト６の形状が定められている。

具体的には、レーザ光照射部１６が照射するレーザ光の、転がり軸受５Ｂの内輪２の軸方向端面２ｂに対する入射角が、４５°より大きく設定されている。図７に示される例においては、軸方向端面２ｂに対する入射角が９０°とされている。また、図８〜図１０に示される例においては、軸方向端面２ｂに対する入射角が６０°とされている。

軸方向端面２ｂに対するレーザ光の入射角を大きくすればするほど、ナゲット部Ｎから飛び散るパーティクルが軸方向端面２ｂに付着しにくくなる。ただし、軸方向端面２ｂに対する入射角を大きくすればするほど、ナゲット部Ｎから飛び散るパーティクルがシャフト６の外面に付着しやすくなる。従って、軸方向端面２ｂに対する入射角は、シャフト６の形状を考慮して、４５°より大きく１３５°より小さい範囲で適宜設定するのが望ましい。

また、溶接工程において溶接するシャフト６の形状は、ナゲット部Ｎのシャフト６側の端部Ｅから所定距離Ｄ以内、かつ、端部Ｅから延伸する直線Ｌ１とレーザ光の照射軸Ｌ２がなす角度が４５°以下となる領域内にシャフト６が存在しない形状とされている。図７〜図１０に示される例においては、ナゲット部Ｎのシャフト６側の端部Ｅから所定距離Ｄ以内となる領域Ａにおいて、さらに、端部Ｅから延伸する直線Ｌ１とレーザ光の照射軸Ｌ２がなす角度が４５°以下となる領域内には、シャフト６が存在しない。

シャフト６の形状を、ナゲット部Ｎのシャフト６側の端部Ｅから延伸する直線Ｌ１とレーザ光の照射軸Ｌ２がなす角度を４５°以下となる領域内にシャフト６が存在しない形状としているのは、４５°より角度が大きい領域ではパーティクルの飛散量が少なく、飛散したパーティクルもそのほとんどが吸入装置によって除去されるからである。

また、シャフト６の形状を、ナゲット部Ｎのシャフト６側の端部Ｅから所定距離Ｄ以内にシャフト６が存在しない形状としているのは、所定距離Ｄより離れた領域ではパーティクルの飛散量が少なく、飛散したパーティクルもそのほとんどが吸入装置によって除去されるからである。
なお、所定距離Ｄは、レーザ光の強度、シャフト６や転がり軸受５Ｂの材質、吸入装置の吸入力等により、適宜に設定される。発明者らが、ナゲット部Ｎのシャフト６側の端部Ｅからシャフト６の外面６ａまでの距離を調整しながら外面６ａにパーティクルが付着するかどうかを実験したところ、端部Ｅからシャフト６の外面６ａまでの距離を０．１１０ｍｍより大きくした場合にパーティクルの付着が発生しなかった。従って、発明者らの実験結果によれば、所定距離Ｄが０．１１０ｍｍとなる。そして、ナゲット部Ｎのシャフト６側の端部Ｅから０．１１０ｍｍ以内にシャフト６が存在しない形状とすることで、シャフト６へのパーティクルの付着を防止することができる。

以上のようにして製造され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、第１嵌合工程および第２嵌合工程において転がり軸受５Ａ，５Ｂをシャフト６にそれぞれ嵌合させ、予圧工程において外輪間にスリーブ８を挟んだ状態で転がり軸受５Ａ，５Ｂの内輪どうしを軸方向に近接させる方向に押圧し、レーザ光を照射して押圧された転がり軸受５Ｂの内輪における軸方向の周縁部の少なくとも一部とシャフト６の外面とを溶接する。

また、転がり軸受５Ｂの内輪２の周縁部側の軸方向端面２ｂに対するレーザ光の入射角を４５°より大きく、シャフト６の形状が、レーザ光の照射により形成されるナゲット部Ｎのシャフト６側の端部Ｅから所定距離Ｄ以内、かつ、端部Ｅから延伸する直線Ｌ１とレーザ光の照射軸Ｌ２とがなす角度が４５°以下となる領域内にシャフト６が存在しない形状である。そして、本実施形態に係る軸受装置１の製造方法によれば、以下の効果を奏する。

すなわち、転がり軸受５Ｂの内輪２内面２ａをシャフト６の外面に嵌合し、レーザ光を照射して、転がり軸受５Ｂの内輪２における軸方向の周縁部の少なくとも一部とシャフト６の外面とを溶接することで、レーザ光の照射により溶接された転がり軸受装置１が製造される。そして、転がり軸受５Ｂの内輪２の周縁部側の軸方向端面２ｂに対するレーザ光の入射角を４５°より大きくするので、転がり軸受５Ｂの内輪２の周縁部側の軸方向端面２ｂにパーティクルが付着することによる不具合を減少させることができる。

また、シャフト６の形状が、レーザ光の照射により形成されるナゲット部Ｎのシャフト６側の端部Ｅから所定距離Ｄ以内、かつ、端部Ｅから延伸する直線Ｌ１とレーザ光の照射軸Ｌ２とがなす角度が４５°以下となる領域内にシャフト６が存在しない形状であるので、シャフト６にパーティクルが付着することによる不具合を減少させることができる。

また、図７に示されるシャフト６の形状が、転がり軸受５Ｂの内輪２の周縁部側の軸方向端面２ｂと連なる平面を形成する形状であり、溶接工程が、平面に対するレーザ光の入射角を略９０°（望ましくは８５°以上、かつ、９５°以下）とした構成である。
このようにすることで、シャフト６の軸方向に略平行な軸をレーザ光の照射軸Ｌ１としつつ、転がり軸受５Ｂの内２輪の周縁部側の軸方向端面２ｂ及びシャフト６にパーティクルが付着することによる不具合を減少させることができる。

また、図８に示されるシャフト６の形状は、転がり軸受５Ｂの内輪２の周縁部側の軸方向端面２ｂと連なるテーパ部を含む形状である。
このようにすることで、転がり軸受５Ｂをシャフト６に嵌合する際の作業を容易にしつつ、転がり軸受５Ｂの内輪２の軸方向端面２ｂ及びシャフト６にパーティクルが付着することによる不具合を減少させることができる。

また、図９および図１０に示されるシャフト６の形状は、転がり軸受５Ｂの内輪２内面２ａと嵌合する位置における軸径ｄ２となる突条１０ａと突条１０ａよりも短い軸径ｄ３となるシャフト６の先端部を含む形状であり、溶接工程は、ナゲット部Ｎのシャフト６側の端部Ｅが、突条１０ａとシャフト６の先端部６ａの境界部（符号６ｃで示されるシャフト６の外面）に設けられるように溶接する。
このようにすることで、転がり軸受５Ｂをシャフト６に嵌合する際の作業を容易にしつつ、転がり軸受５Ｂの内２輪の周縁部側の軸方向端面２ｂシャフト６にパーティクルが付着することによる不具合を減少させることができる。

なお、図７に示される転がり軸受装置１では、ナゲット部Ｎの先端が突条１０ａと転がり軸受５Ｂの内輪２内面２ａの境界に一致するものであった。それに対して、図８〜図１０に示される転がり軸受装置１では、ナゲット部Ｎの先端が突条１０ａと転がり軸受５Ｂの内輪２内面２ａの境界に一致しない。一般的には、ナゲット部の先端が溶接対象物の境界面に一致すると溶接強度が弱くなってしまう。従って、図７に示される転がり軸受装置１を、図８〜図１０に示される転がり軸受装置１の変形例とすることで、溶接強度をより強くすることができる。

また、本実施形態に係る転がり軸受装置１の製造方法においては、溶接工程が、転がり軸受５Ｂの内輪２の軸方向端面２ｂに対するレーザ光の入射角を６０°より大きくし、シャフト６の形状が、レーザ光の照射により形成されるナゲット部Ｎのシャフト６側の端部Ｅから所定距離Ｄ以内、かつ、端部Ｅから延伸する直線Ｌ１とレーザ光の照射軸Ｌ２とがなす角度が６０°以下となる領域内にシャフト６が存在しない形状である。
このようにすることで、転がり軸受５Ｂの内輪２の軸方向端面２ｂ及びシャフト６にパーティクルが付着することによる不具合を更に減少させることができる。

なお、本実施形態に係る転がり軸受装置１の製造方法では、溶接工程において、転がり軸受５Ｂの内輪２の軸方向端面２ｂに対するレーザ光の入射角を４５°より大きくしたが、他の態様を採用してもよい。例えば、転がり軸受５Ｂの形状を、レーザ光の照射により形成されるナゲット部の転がり軸受５Ｂ側の端部から所定距離Ｄ以内、かつ、その端部から延伸する直線とレーザ光の照射軸Ｌ２とがなす角度が４５°以下となる領域内に転がり軸受５Ｂが存在しない形状としてもよい。

一般的な転がり軸受の形状であれば、転がり軸受の内輪の軸方向端面に対するレーザ光の入射角を４５°より大きくすれば、ナゲット部Ｎから飛散したパーティクルが転がり軸受の内輪の軸方向端面に付着することは少ない。しかしながら、転がり軸受の形状が特殊な場合には、パーティクルが転がり軸受の内輪の軸方向端面に付着する可能性がある。

そこで、そのような場合であっても、パーティクルが付着することによる不具合を減少させるため、転がり軸受５Ｂの形状を、レーザ光の照射により形成されるナゲット部Ｎの転がり軸受５Ｂ側の端部から所定距離Ｄ以内、かつ、その端部から延伸する直線とレーザ光の照射軸Ｌ２とがなす角度が４５°以下となる領域内に転がり軸受５Ｂが存在しない形状とした。このようにすることで、転がり軸受５Ｂの内輪２の軸方向端面２ｂにパーティクルが付着することによる不具合を更に減少させることができる。

なお、本実施形態においては、シャフト６の形状として、ナゲット部Ｎのシャフト６側の端部Ｅから所定距離Ｄ以内、かつ、端部Ｅから延伸する直線Ｌ１とレーザ光の照射軸Ｌ２がなす角度が４５°以下となる領域内にシャフト６が存在しない形状を採用したが、他の形状を採用してもよい。例えば、シャフト６の形状として、ナゲット部Ｎのシャフト６側の端部Ｅから所定距離Ｄ以内、かつ、端部Ｅから延伸する直線Ｌ１とレーザ光の照射軸Ｌ２がなす角度が９０°以下となる領域内にシャフト６が存在しない形状を採用してもよい。このようにすることで、より確実に、シャフト６にパーティクルが付着することによる不具合を減少させることができる。

また、本実施形態に係る転がり軸受装置１は、ハードディスク装置（図示略）のスイングアームを揺動可能に支持するために使用することが好ましい。なお、スイングアームの先端にはハードディスク装置が備える磁気ディスク（記憶媒体）に対してデータを読み書きするためのピックアップが設けられる。前述したように、転がり軸受５Ｂの内輪２の周縁部側の軸方向端面２ｂにパーティクルが付着することによる不具合や、シャフト６にパーティクルが付着することによる不具合を減少させることができるので、ハードディスク装置の動作不良を防止することができる。

１転がり軸受装置
２内輪
２ａ内面
２ｂ軸方向端面
５Ａ，５Ｂ転がり軸受
６シャフト
１６レーザ光照射部
Ｅナゲット部Ｎの端部
Ｌ１端部Ｅから延伸する直線
Ｌ２レーザ光の照射軸
Ｎナゲット部
Ｗ溶接箇所

Claims

転がり軸受の内輪内面を軸状の第１部材の外面に嵌合する嵌合工程と、
レーザ光を照射して、前記転がり軸受の内輪における軸方向の周縁部の少なくとも一部と、前記第１部材の外面とを溶接する溶接工程と、を含み、
該溶接工程が、前記転がり軸受内輪の前記周縁部側の前記軸方向端面に対するレーザ光の入射角を４５°より大きくし、
前記第１部材の形状が、レーザ光の照射により形成されるナゲット部の前記第１部材側の端部から所定距離以内、かつ、該端部から延伸する直線とレーザ光の照射軸とがなす角度が４５°以下となる領域内に前記第１部材が存在しない形状であり、
前記第１部材の形状が、前記転がり軸受内輪の前記周縁部側の軸方向端面と連なる平面を形成する形状であり、
前記溶接工程が、前記平面に対するレーザ光の入射角を略９０°とし、
前記第１部材の形状が、前記転がり軸受の内輪内面と嵌合する位置における軸径となる第１軸径部と前記第１軸径部よりも短い軸径となる第２軸径部とを含む形状であり、
前記溶接工程が、前記ナゲット部の前記第１部材側の端部が、前記第１軸径部と前記第２軸径部の境界部に設けられるように溶接する転がり軸受装置の製造方法。
前記第１部材の形状が、前記転がり軸受内輪の前記周縁部側の前記軸方向端面と連なるテーパ部を含む形状である請求項１に記載の転がり軸受装置の製造方法。
前記溶接工程が、前記転がり軸受内輪の前記周縁部側の軸方向端面に対するレーザ光の入射角を６０°より大きくし、
前記第１部材の形状が、レーザ光の照射により形成されるナゲット部の前記第１部材側の端部から所定距離以内、かつ、該端部から延伸する直線とレーザ光の照射軸とがなす角度が６０°以下となる領域内に前記第１部材が存在しない形状である請求項１又は請求項２に記載の転がり軸受装置の製造方法。
第１の転がり軸受の内輪端面が第１部材に設けられた鍔部に突き当たるまで嵌合する第１嵌合工程と、
前記第１の転がり軸受から軸方向に間隔をあけた位置において、第２の転がり軸受の内輪内面を前記第１部材の外面に嵌合する第２嵌合工程と、
前記第１の転がり軸受と前記第２の転がり軸受の外輪間に第２部材を挟んだ状態で前記第１の転がり軸受及び前記第２の転がり軸受の内輪どうしを、軸方向に近接させる方向に押圧する予圧工程と、
レーザ光を照射して、前記第２の転がり軸受の内輪における軸方向の周縁部の少なくとも一部と、前記第１部材の外面とを溶接する溶接工程と、を含み、
前記溶接工程が、前記第２の転がり軸受内輪の前記周縁部側の前記軸方向端面に対するレーザ光の入射角を４５°より大きくし、
前記第１部材の形状が、レーザ光の照射により形成されるナゲット部の前記第１部材側の端部から所定距離以内、かつ、該端部から延伸する直線とレーザ光の照射軸とがなす角度が４５°以下となる領域内に前記第１部材が存在しない形状であり、
前記第１部材の形状が、前記第１の転がり軸受内輪の前記周縁部側の軸方向端面と連なる平面を形成する形状であり、
前記溶接工程が、前記平面に対するレーザ光の入射角を略９０°とし、
前記第１部材の形状が、前記第１の転がり軸受の内輪内面と嵌合する位置における軸径となる第１軸径部と前記第１軸径部よりも短い軸径となる第２軸径部とを含む形状であり、
前記溶接工程が、前記ナゲット部の前記第１部材側の端部が、前記第１軸径部と前記第２軸径部の境界部に設けられるように溶接する転がり軸受装置の製造方法。
前記第１部材の形状が、前記第１の転がり軸受内輪の前記周縁部側の前記軸方向端面と連なるテーパ部を含む形状である請求項４に記載の転がり軸受装置の製造方法。
前記溶接工程が、前記第１の転がり軸受内輪の前記周縁部側の軸方向端面に対するレーザ光の入射角を６０°より大きくし、
前記第１部材の形状が、レーザ光の照射により形成されるナゲット部の前記第１部材側の端部から所定距離以内、かつ、該端部から延伸する直線とレーザ光の照射軸とがなす角度が６０°以下となる領域内に前記第１部材が存在しない形状である請求項４または請求項５に記載の転がり軸受装置の製造方法。
転がり軸受の内輪内面を軸状の第１部材の外面に嵌合する嵌合手段と、
レーザ光を照射して、前記転がり軸受の内輪における軸方向の周縁部の少なくとも一部と、前記第１部材の外面とを溶接する溶接手段と、を含み、
該溶接手段が、前記転がり軸受内輪の前記周縁部側の前記軸方向端面に対するレーザ光の入射角を４５°より大きくし、
前記第１部材の形状が、レーザ光の照射により形成されるナゲット部の前記第１部材側の端部から所定距離以内、かつ、該端部から延伸する直線とレーザ光の照射軸とがなす角度が４５°以下となる領域内に前記第１部材が存在しない形状であり、
前記第１部材の形状が、前記転がり軸受内輪の前記周縁部側の軸方向端面と連なる平面を形成する形状であり、
前記溶接手段が、前記平面に対するレーザ光の入射角を略９０°とし、
前記第１部材の形状が、前記転がり軸受の内輪内面と嵌合する位置における軸径となる第１軸径部と前記第１軸径部よりも短い軸径となる第２軸径部とを含む形状であり、
前記溶接手段が、前記ナゲット部の前記第１部材側の端部が、前記第１軸径部と前記第２軸径部の境界部に設けられるように溶接する転がり軸受装置の製造装置。
第１の転がり軸受の内輪端面が第１部材に設けられた鍔部に突き当たるまで嵌合する第１嵌合手段と、
前記第１の転がり軸受から軸方向に間隔をあけた位置において、第２の転がり軸受の内輪内面を前記第１部材の外面に嵌合する第２嵌合手段と、
前記第１の転がり軸受と前記第２の転がり軸受の外輪間に第２部材を挟んだ状態で前記第１の転がり軸受及び前記第２の転がり軸受の内輪どうしを、軸方向に近接させる方向に押圧する予圧手段と、
レーザ光を照射して、前記第２の転がり軸受の内輪における軸方向の周縁部の少なくとも一部と、前記第１部材の外面とを溶接する溶接手段と、を含み、
前記溶接手段が、前記第２の転がり軸受内輪の前記周縁部側の前記軸方向端面に対するレーザ光の入射角を４５°より大きくし、
前記第１部材の形状が、レーザ光の照射により形成されるナゲット部の前記第１部材側の端部から所定距離以内、かつ、該端部から延伸する直線とレーザ光の照射軸とがなす角度が４５°以下となる領域内に前記第１部材が存在しない形状であり、
前記第１部材の形状が、前記第１の転がり軸受内輪の前記周縁部側の軸方向端面と連なる平面を形成する形状であり、
前記溶接手段が、前記平面に対するレーザ光の入射角を略９０°とし、
前記第１部材の形状が、前記第１の転がり軸受の内輪内面と嵌合する位置における軸径となる第１軸径部と前記第１軸径部よりも短い軸径となる第２軸径部とを含む形状であり、
前記溶接手段が、前記ナゲット部の前記第１部材側の端部が、前記第１軸径部と前記第２軸径部の境界部に設けられるように溶接する転がり軸受装置の製造装置。