JPH0712579B2 - 軸に対する軸受内輪の嵌合方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、極めて高精度な軸に対する軸受内輪の嵌合方
法に係り、特に軸の加工の容易化、高精度化、回転精度
の向上、軸受寿命の延長及び軸のコストの大幅な低減化
を図ることができる軸受内輪の嵌合方法に関する。

従来の技術 従来、精密モータ、一般用モータ、OA（オフィスオート
メーション）機器、ビデオテープレコーダ等のAV（オー
ディオビジュアル）機器等の高精度軸受として使用され
ている同寸法で複数の、例えば一対のころがり軸受を１
本の軸に装着する場合には、一方のころがり軸受の内輪
を軸に対してスキマバメにより嵌合させ、他の一方のこ
ろがり軸受の内輪を軸に対してシマリバメにより嵌合さ
せることが行われている。

このように、１本の軸に装着される一対のころがり軸受
の一方をスキマバメにより、他の一方をシマリバメによ
り軸に装着するのは、主として以下の理由による。

（１） 軸ところがり軸受（ハウジングを含む）との間
に温度変化が生じた場合、軸の長手方向に膨脹又は圧縮
が起こってころがり軸受のスラスト予圧に変化が生じ、
軸及びころがり軸受の回転に悪影響を及ぼすのを防ぐこ
とが必要であり、そのためには一方のころがり軸受の部
分で軸の長手方向の膨脹、収縮を吸収させる必要があ
る。

（２） ころがり軸受の一方の内輪を軸に対してシマリ
バメにより固定してころがり軸受からの軸の突出量を一
定にした場合、両方のころがり軸受をシマリバメにする
とハウジングとの間の寸法出しが難しくなるため、一方
のころがり軸受の部分で寸法誤差分を逃がす必要があ
る。

（３） 複数のころがり軸受を１本の軸に装着してその
外輪をハウジングに固定する場合、ころがり軸受間の軸
が回転による温度上昇によって膨脹して伸びた場合に、
両方のころがり軸受が軸に対してシマリバメにより嵌合
していると、軸に座屈荷重が作用して撓んでしまうの
で、一方のころがり軸受部で軸の伸びを逃がす必要があ
る。

（４） １本の軸に対して一方のころがり軸受をシマリ
バメで固定し、他の一方のころがり軸受をスキマバメに
よって装着することにより、組立作業を容易化する必要
がある。

（５） 従来、軸に対してころがり軸受の内輪を装着剤
により接着していたのを改めて一方のころがり軸受をシ
マリバメにより固定することによって、接着に要する工
数を削減し、またころがり軸受内部に接着剤が侵入する
のを防ぐことができるが、この場合には他の一方のころ
がり軸受を上記の理由でスキマバメとしておく必要があ
る。

しかし、従来は第５図に示すように、１本の軸１に例え
ば一対のころがり軸受2,3を装着するに際し、一方のこ
ろがり軸受２の内輪2aを軸１に対してスキマバメによ
り、他の一方のころがり軸受３の内輪3aを軸１に対して
シマリバメにより嵌合させる方法としては、図示のよう
に、ころがり軸受2,3の内輪2a,3aの内径を同一寸法と
し、軸１の直径を部分的に変えて小径部1aと大径部1bと
を形成し、段差1cを設け、小径部1aと大径部1bの直径の
間には2/1000〜15/1000mmの範囲で差を付ける方法を採
っていた。

しかしながら、最近の技術の進歩により軸１の精度は、
JIS規格では対応できない程高度なものが要求されてお
り、特に精密なものでは5/10000mmのオーダの精度が直
径について要求されている。このような超高精度の軸１
について、その直径を部分的に変化させることは技術的
に極めて困難であり、またこの段差加工によって軸１の
精度は必然的に低下し、加工工程は複雑で多くの工数が
かかり、従って生産効率が悪くコストが高くなり、ひい
てはころがり軸受の寿命を低下させる等の欠点があっ
た。

目 的 本発明は、上記した従来技術の欠点を除くためになされ
たものであって、その目的とするところは、極めて高精
度な軸にころがり軸受の内輪を嵌合させる場合には、軸
の直径の寸法公差が余りに厳しいためJIS規格に基いて
製作されたころがり軸受では、各製品の内輪の内径の寸
法公差内におけるバラツキが軸の仕上り精度に比べれば
相当大きいものとなる点に着目し、軸には直径の異なる
段差を設けず全長にわたって同一直径に製作しておき、
ころがり軸受をその内輪の内径について規格公差内で選
別するか又は該内径を所定の範囲で差を付けたものを製
作しておき、軸の一部には内径の大きいスキマバメ用の
ころがり軸受を、該軸の他の一部には内径の小さいシマ
リバメ用のころがり軸受を夫々嵌合させることにより、
軸を高精度に製作するのを容易化して、より高精度の軸
を提供することであり、またこれによってビデオテープ
レコーダ等各種の精密機器の回転精度を向上させ、また
ころがり軸受の寿命を向上させることである。また他の
目的は、軸の加工工程を簡易化し、生産効率を向上させ
ると共に高精度な軸のコストを大幅に低減させることで
ある。

構 成 要するに本発明方法は、直径の寸法精度、真円度その他
の精度が極めて高精度に製作される軸の複数の部分にこ
ろがり軸受の内輪を夫々嵌合させる場合、該軸の一部に
嵌合する内輪スキマバメ、他の一部に嵌合する内輪をシ
マリバメとして嵌合させる軸受内輪の嵌合方法におい
て、前記軸には直径の異なる段差を設けず全長にわたっ
て同一直径に製作しておき、前記ころがり軸受をその内
輪の内径について規格公差内で選別しておき、前記軸の
一部には内径の大きいスキマバメ用のころがり軸受を、
前記軸の他の一部には内径の小さいシマリバメ用のころ
がり軸受を夫々嵌合させることを特徴とするものであ
る。

また本発明方法は、直径の寸法精度、真円度その他の精
度が極めて高度に製作される軸の複数の部分にころがり
軸受の内輪を夫々嵌合させる場合、該軸の一部に嵌合す
る内輪をスキマバメ、他の一部に嵌合する内輪をシマリ
バメとして嵌合させる軸受内輪の嵌合方法において、前
記軸には直径の異なる段差を設けず全長にわたって同一
直径に製作しておき、前記ころがり軸受についてその内
輪の内径に所定の範囲で差をつけたものを製作してお
き、前記軸の一部には内径の大きいスキマバメ用のころ
がり軸受を、前記軸の他の一部には内径の小さいシマリ
バメ用のころがり軸受を夫々嵌合させることを特徴とす
るものである。

以下本発明を図面に示す実施例に基いて説明する。第１
図において、軸５はその全長にわたって同一直径に形成
されており、その両端部5a,5b付近に装着されたころが
り軸受6,8によって機枠４に回動自在に装着されてい
る。

一方のころがり軸受６は、内輪6aと外輪6bと複数のボー
ル6cとからなり、内輪6aの内径は軸５の直径よりわずか
に小さく製作されている。従って該軸５と内輪6aとの直
径の差はシメシロ5cとなり、ころがり軸受６が軸５の軸
線方向、即ち矢印A,B方向に移動しないよう圧入（シマ
リバメ）されている。

また他方のころがり軸受８もころがり軸受６と同様に、
内輪8aと外輪8bと複数のボール8cとからなっているが、
該内８輪ａの内径は軸５の直径よりもわずかに大きく製
作されているので、該軸５と該内輪8aとの間にはそれら
の直径差分の極くわずかのスキマ5dが形成される。つま
り、ころがり軸受８は軸５にスキマバメされており、軸
５は該内輪8aに対し相対的に矢印A,B方向に移動できる
ようになっている。

ころがり軸受6,8の外輪6b,8bは機枠４に圧入固着され、
また複数のボール6c,8cが内輪6a,8aとの間にガタなく装
着され、その転動により軸５を回動自在に支持してい
る。

次に、軸５ところがり軸受6,8との嵌合方法について詳
述する。図示する極めて高精度のころがり軸受において
は、軸５の直径が例えば5mmの場合、その許される公差
範囲は約±2/1000mmである。該高精度の軸５に一方はシ
マリバメ、他方はスキマバメとなる内径の内輪6a,8aを
持つころがり軸受6,8を得る方法としては、例えば一般
的に使用される公差であるJIS規格７級の嵌合公差で製
作された複数のころがり軸受から選別する方法がある。

即ち、内径5mmのJIS規格７級のころがり軸受の内径公差
範囲は12/1000mm、つまり中心寸法に対しプラス側及び
マイナス側に6/1000mmの範囲に製作されている。

また多数のころがり軸受の内径寸法を調べると、その内
径寸法のバラツキ方は中心寸法に対してプラス側の内径
寸法を持つころがり軸受とマイナス側の内径寸法を持つ
ころがり軸受とがほぼ同数の正規分布をしていることが
知られている。

従って、複数のころがり軸受の内径を測定し、軸の直径
5mmよりも2/1000mmから6/1000mm大きい内径の内輪を持
つころがり軸受をスキマバメ用のころがり軸受８とし、
軸の内径5mmよりも2/1000mmから、6/1000mm小さい内径
の内輪を持つころがり軸受をシマリバメ用のころがり軸
受６として選別すれば、スキマバメ用及びシマリバメ用
のころがり軸受が略同数得られることになる。

上記の関係を第３図を用いて更に詳しく説明すると、第
３図の右下がりのハッチングを施した部分は矢印9aで示
される直径寸法のバラツキを持っている軸の一群９を表
わし、また右上がりのハッチングを施した部分は各々矢
印10a,11a,12a,13a,14aで示される内径寸法のバラツキ
のある内輪を持つころがり軸受の一群10,11,12,13,14を
表わしている。

ころがり軸受の一群10は、目標寸法よりも6/1000〜4/10
00mmの範囲で大きい内径寸法の内輪を持つころがり軸受
の集まりであり、ころがり軸受の一群11は、該目標寸法
よりも4/1000〜2/1000mm大きい内径寸法の内輪を持つこ
ろがり軸受の集まりである。

同様にころがり軸受の一群12,13,14は各々該目標寸法に
対し2/1000〜−2/1000mm,−2/1000〜−4/1000mm,−4/10
00〜−6/1000mmの関係にある内径寸法の内輪を持つころ
がり軸受の集まりである。

また軸の一群９の直径寸法は2/1000〜−2/1000mmのバラ
ツキを持っている。ここで該軸の一群９より１本の軸５
を任意に選び、ころがり軸受の一群10,11より１個のこ
ろがり軸受８を任意に選んで組み合わせると、該軸５の
直径寸法は該ころがり軸受８の内輪内径寸法よりも必ず
小さい。

即ち、軸の一群９ところがり軸受の一群10,11より任意
に軸５ところがり軸受８を選び出して組み合わせると、
第４図左端に示すように、該軸５と該ころがり軸受８の
内輪との間には必ずスキマ5dが生じ、スキマバメの嵌合
が得られる。

同様にして軸の一群９ところがり軸受の一群13,14より
任意に軸５ところがり軸受６を選び出して組み合わせる
と、該軸５の直径寸法は該ころがり軸受６の内輪6aの内
径寸法より必ず大きく、第４図右端に示すようにシメシ
ロ5cが生じ、シマリバメの嵌合が得られる。

なお、軸の一群９の軸５と、ころがり軸受の一群12のこ
ろがり軸受15を組み合わせると、各々の寸法のバラツキ
の範囲が2/1000〜−2/1000mmと重なっているので、スキ
マバメとなるかシマリバメとなるかは一定せず、選び出
された軸５ところがり軸受15との個々の組合せにより第
４図の左端、右端及び中央のいずれの嵌合となるか分か
らないので、この領域の組合せは、本発明では使われな
い。

作 用 本発明は、上記のように構成されており、以下その作用
について説明する。軸５の外径にはその全長にわたって
段差を設ける必要がなく、全く同一外径に製作すればよ
いので、製作方法が限定されることがなく、種々の製作
方法の中から精度及びコストの面から最も適した方法を
選別する自由度が大きくなる。例えば芯無し円筒研削盤
を用い全自動で該軸を安く、大量に製作することが可能
となる。

一方、ころがり軸受6,8についても極めて高精度のころ
がり軸受を特別に製作するのではなく、一般的なJIS規
格の公差範囲で多量かつ安価に製作され市販されている
ころがり軸受の中から選別するだけで嵌合に適したころ
がり軸受を得ることができる。

このようにして極めて高精度かつ安価な軸５及びころが
り軸受6,8を用い、一方をシマリバメとし、また他の一
方をスキマバメとすることで、極めて高精度な回転軸機
構を安価に提供することができる。

第１図において、周辺温度又は機器内部の発熱により温
度が変化すると、これに伴ない、ころがり軸受6,8を保
持する機枠４及び軸５は矢印Ａ、Ｂ方向に膨脹、収縮す
る。機枠４及び軸５の材料がたとえ同じ熱膨脹係数を持
っていたとしても、熱の伝達には時間を要すると共に該
機枠４と軸５の温度は異なり、従ってこれらの膨脹収縮
量が異なる。また機枠４と軸５の熱膨脹係数が異なると
きは、これらの膨脹収縮量の差は更に著しくなる。

ここで軸５の一端5aところがり軸受６はその内輪6aでシ
マリバメとされているのでその相対位置は動くことはな
いが、他の一端5bはころがり軸受８とその内輪8aでスキ
マバメとされ、スキマ5dがあるので、軸５と機枠４の膨
脹収縮量の差は軸５の一端5bところがり軸受８の内輪8a
との間に相対的移動が生じて容易に吸収され、ころがり
軸受6,8のスラスト予圧に変化が生じることがなく、軸
５は常に滑らかな回転が保持される。

効 果 本発明は、上記のように極めて高精度な軸にころがり軸
受の内輪を嵌合させる場合には、軸の直径の寸法公差が
余りに厳しいため、JIS規格に基いて製作されたころが
り軸受では、各製品の内輪の内径の寸法公差内における
バラツキが軸の仕上り精度に比べれば相当大きいものと
なる点に着目し、軸には直径の異なる段差を設けず全長
にわたって同一直径に製作しておき、ころがり軸受をそ
の内輪の内径について規格公差内で選別するか又は該内
径を所定の範囲で差を付けたものを製作しておき、軸の
一部には内径の大きいスキマバメ用のころがり軸受を、
該軸の他の一部には内径の小さいシマリバメ用のころが
り軸受を夫々嵌合させるようにしたので、軸を高精度に
製作するのを容易化することができ、より高精度の軸を
提供することができる効果があり、またこれによってビ
デオテープレコーダ等各種の精密機器の回転精度を向上
させ、またころがり軸受の寿命を向上させることができ
る効果が得られる。また軸の加工工程を簡易化すること
ができるので、生産効率を向上させることができると共
に高精度な軸のコストを大幅に低減させることができる
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図から第４図は本発明の実施例に係り、第１図は機
枠にころがり軸受により軸支された軸の嵌合状態を示す
縦断面図、第２図は軸に装着されたころがり軸受を示す
斜視図、第３図は軸の外径ところがり軸受内輪の内径寸
法のバラツキの範囲を示す説明図、第４図は軸ところが
り軸受の３種類の嵌合状態を示す縦断面図、第５図は従
来例に係り、直径に段差を設けた軸に装着されたころが
り軸受を示す斜視図である。 1cは段差、５は軸、６は軸にシマリバメされたころがり
軸受、6a、8aは内輪、８は軸にスキマバメされたころが
り軸受である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】直径の寸法精度、真円度その他の精度が極
   めて高度に製造される軸の複数の部分にころがり軸受の
   内輪を夫々嵌合させる場合、該軸の一部に嵌合する内輪
   をスキマバメ、他の一部に嵌合する内輪をシマリバメと
   して嵌合させる軸受内輪の嵌合方法において、前記軸に
   は直径の異なる段差を設けず全長にわたって同一直径に
   製作しておき、前記ころがり軸受をその内輪の内径につ
   いて規格公差内で選別しておき、前記軸の一部には内径
   の大きいスキマバメ用のころがり軸受を、前記軸の他の
   一部には内径の小さいシマリバメ用のころがり軸受を夫
   々嵌合させることを特徴とする軸に対する軸受内輪の嵌
   合方法。
2. 【請求項２】直径の寸法精度、真円度その他の精度が極
   めて高度に製作される軸の複数の部分にころがり軸受の
   内輪を夫々嵌合させる場合、該軸の一部に嵌合する内輪
   をスキマバメ、他の一部に嵌合する内輪をシマリバメと
   して嵌合させる軸受内輪の嵌合方法において、前記軸に
   は直径の異なる段差を設けず全長にわたって同一直径に
   製作しておき、前記ころがり軸受についてその内輪の内
   径に所定の範囲で差をつけたものを製作しておき、前記
   軸の一部には内径の大きいスキマバメ用のころがり軸受
   を、前記軸の他の一部には内径の小さいシマリバメ用の
   ころがり軸受を夫々嵌合させることを特徴とする軸に対
   する軸受内輪の嵌合方法。