(57)【要約】【課題】比較的安価な構造の流体動圧軸受の、軸方向遊び高さを高精度に管理することが可能な製造方法を提供する。【解決手段】回転部２のスラスト面２３に固定部３のハウジング端面３４を当接させ、抜け止め機能を有するリング部材２５をハブの円筒周壁２４の内周面２４ａに内嵌し、ハウジング突出部３３の係合段部３５に当接させる。次いでハウジング３２を冶具８で保持させ、遊び高さ分だけ軸方向に移動させる。これによってリング部材２５も遊び高さ分だけ軸方向に移動される。冶具８を遊び高さで固定したまま、リング部材２５を仮固定し、遊び高さを制度よく管理した状態で抜け止めを配置することができる。【選択図】  図１
2006022831.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハブ部と一体に構成される流体動圧軸受装置を製造する方法であって、
該流体動圧軸受装置は、
第一の中空円筒部を有し、その外周面に軸受の半径方向外方に突出した突出部、を有する固定部と、
該第一の中空円筒部の内側に挿入され、ラジアル軸受機構を介して回転自在に支持されるシャフト、及び、該シャフトの一端部から半径方向外方に向けて広がるスラスト軸受面を有するハブ部、及び、前記第一の中空円筒部を半径方向外方側で取り囲み、その軸方向一端側において前記ハブ部に接続して一体となる第二の中空円筒部と、からなる回転部と、
該第二の中空円筒部内周面に固定されるリング部材と、
前記固定部と前記回転部の間に形成された間隙の少なくとも一部に介在するオイルと、からなり、
前記第一の中空円筒部の軸方向一端面は、前記ハブ部のスラスト軸受面に微少間隙を介して対向し、該微小間隙には前記オイルが保持されてスラスト動圧軸受を構成し、
前記突出部は前記リング部材に対して軸方向一端寄りに位置し、かつ、突出部の外周端縁は前記リング部材の内周縁よりも半径方向外方に達しており、互いに係合する事で前記シャフトの抜け止めを構成する、ものであり、
該流体動圧軸受装置を製造するに際して、
前記シャフトを前記第一の中空円筒部に挿入し、該第一の中空円筒部の前記一端面を前記ハブ部のスラスト軸受面に接触させ、前記回転部が前記固定部に対して、相対的にその位置以上に軸方向一端側に向かって移動できない状態とする、第一の工程と、
第一の工程で得られた状態を保ったまま、前記リング部材を前記第二の中空円筒部内周面に内嵌し、軸方向一端側に向かって移動させ、前記突出部に当接させてそれ以上軸方向一端側に向かって移動できない状態とする、第二の工程と、
前記リング部材を前記突出部に当接させたまま、前記回転部を軸受装置の軸方向遊び量だけ相対的に他端側に移動させる、第三の工程と、
第三の工程で得られた位置関係を維持したまま、前記リング部材を前記回転部に固定する第四の工程と、
をこの前後関係に従って実行する、
事を特徴とする、流体動圧軸受装置の製造方法。
【請求項２】
基板部と一体に構成される流体動圧軸受装置を製造する方法であって、
該流体動圧軸受装置は、
第一の中空円筒部を有し、その外周面に軸受の半径方向外方に突出した突出部、を有する回転部と、
該第一の中空円筒部の内側に挿入され、ラジアル軸受機構を介して相対的に回転自在に支持されるシャフト、及び、該シャフトの一端部から半径方向外方に向けて広がるスラスト軸受面を有する基板部、及び、前記第一の中空円筒部を半径方向外方側で取り囲み、その軸方向一端側において前記ハブ部に接続して一体となる第二の中空円筒部と、からなる固定部と、
該第二の中空円筒部内周面に固定されるリング部材と、
前記回転部と前記固定部の間に形成された間隙の少なくとも一部に介在するオイルと、からなり、
前記第一の中空円筒部の軸方向一端面は、前記ハブ部のスラスト軸受面に微少間隙を介して対向し、該微小間隙には前記オイルが保持されてスラスト動圧軸受を構成し、
前記突出部は前記リング部材に対して軸方向一端寄りに位置し、かつ、突出部の外周端縁は前記リング部材の内周縁よりも半径方向外方に達しており、互いに係合する事で前記シャフトの抜け止めを構成する、ものであり、
該流体動圧軸受装置を製造するに際して、
前記シャフトを前記第一の中空円筒部に挿入し、該第一の中空円筒部の前記一端面を前記ハブ部のスラスト軸受面に接触させ、前記回転部が前記固定部に対して、相対的にその位置以上に軸方向一端側に向かって移動できない状態とする、第一の工程と、
第一の工程で得られた状態を保ったまま、前記リング部材を前記第二の中空円筒部内周面に内嵌し、軸方向一端側に向かって移動させ、前記突出部に当接させてそれ以上軸方向一端側に向かって移動できない状態とする、第二の工程と、
前記リング部材を前記突出部に当接させたまま、前記回転部を軸受装置の軸方向遊び量だけ相対的に他端側に移動させる、第三の工程と、
第三の工程で得られた位置関係を維持したまま、前記リング部材を前記回転部に固定する第四の工程と、
をこの前後関係に従って実行する、
事を特徴とする、流体動圧軸受装置の製造方法。
【請求項３】
前記第四の工程終了後、前記リング部材外周と前記第二の中空円筒部内周面を接合する第五の工程を実行する、
事を特徴とする、請求項１または２に記載の動圧軸受装置の製造方法。
【請求項４】
前記第四の工程において、
前記リング部材の外周と前記第二の中空円筒部内周面の部分的なレーザー溶接、若しくは部分的な接着、或は、前記リング部材を前記第二の中空円筒部内周面に軽圧入することによって、前記リング部材を前記回転部に対して固定する、
事を特徴とする、請求項１乃至３のいずれかに記載の流体動圧軸受装置の製造方法。
【請求項５】
前記第五の工程において、前記接合は、レーザー溶接、若しくは、電子ビーム溶接、若しくは、接着によって行われる、
事を特徴とする、請求項３に記載の流体動圧軸受装置の製造方法。
【請求項６】
前記固定部と前記回転部を各々保持することの出来る冶具を用いて、これらの相対的な位置関係を変更し、維持する、
事を特徴とする、請求項１乃至５に記載の流体動圧軸受装置の製造方法。
【請求項７】
前記第二の中空円筒部内周面は、前記リング部材が内嵌する部位近傍において、軸方向の断面形状がほぼ一定であり、
該リング部材は、前記第二の中空円筒部内周面に内嵌する部位付近において、軸方向の断面形状がほぼ一定であり、
これらの部材が相対的に軸方向に移動する事を妨げないように構成されている、
事を特徴とする、請求項１乃至６に記載の流体動圧軸受装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロータマグネットを備えたハブ部または固定部であるベースに固定された基板部の一部を、スラスト軸受面として利用する構造の流体動圧軸受装置の製造方法に関する。特に、小型・薄型で高速回転するスピンドルモータの軸受として用いられる流体動圧軸受の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハードディスク又はその他のデータ記録ディスクドライブ装置において使用されるスピンドルモータの軸受としては、流体動圧軸受装置が主として利用されている。流体動圧軸受装置は、シャフトとスリーブを相対的に回転自在に支持する為に、両者の間に介在させたオイルに動圧を発生させ、支持力を得ている。
【０００３】
その中で、特許文献１には、スピンドルモータのハブ部１０２の一部を、スラスト軸受面１２３としている流体動圧軸受装置が開示されている。その構造を、図４（ａ）に示す。この流体動圧軸受装置は、スラスト軸受を構成するために別途スラストプレートをシャフトに取り付ける必要がなく、ハブ部１０２の底面１２３を軸受面として利用できるため、軸受装置全体の高さを低く押さえる事が出来る。特に、小型、薄型のスピンドルモータに適している。この、高さが低いと言う利点を生かすために抜け止め機構は、軸受の上下の端部ではなく、軸受の側面に形成することが有利である。図４（ａ）では、抜け止めリング１３４を、ハブ１０２と一体になった円筒部１２４の先端に取り付ける事で、抜け止めを構成している。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３１０１４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図４（ａ）の軸受は比較的安価に製造可能であり、かつ、安定してシャフトを支持する事ができるが、実生産の為には更なるコストダウンが必要となっていた。
【０００６】
図４（ａ）の軸受に抜け止めを取り付けるに当たっては、図４（ｂ）に示すように、軸受けの軸方向遊びを確保する為に、ハウジングを囲む円筒周壁１２４に設けられた段部１２４ｂの高さと、ハウジング側に設けられた係合段部１３５の高さを、高い精度で管理する必要があった。このため、コスト高を招いていた。一方で、ハウジング外周や抜け止め部分は、本来できるだけ安く作るべき部分であり、コスト低減が必須の課題となっていた。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するため、本発明者は、部材の加工精度に頼らずに、適正な軸受の遊びを確保する方法を発明した。その方法では、まず、スラスト軸受間隙がゼロとなって、固定部と回転部がスラスト軸受面で接触している状態を作る。次に、抜け止めリングを第二の中空円筒部内周面に内嵌させ、押し込んで行って第一の中空円筒部の外周に形成された突出部に接触させ、それ以上押し込めない位置に置く。この状態で、回転部を軸受遊びの分だけ僅かに引き出す。すると、抜け止めリングも一緒に僅かな量引き出される。この状態で、抜け止めリングを固定してやれば、適正な軸受遊びが確実に確保され、しかも、部材の加工精度に左右されることがない。
【０００８】
この固定は、仮固定としても良い。仮固定した後、レーザー溶接、接着などで嵌合面を接合し、本固定とすることができる。
【０００９】
また、固定部と回転部を軸方向に高精度で移動させる為に、専用の冶具を用いても良い。
【００１０】
以上の様に、本発明では、抜け止めリングの位置決めに、段部を使用する必要がない為、第二の中空円筒部内周面は、段部の無いストレートな構造とする事ができる。余分の加工を節約できるため、更にコストを低減する事ができる。
【発明の効果】
【００１１】
上述したように、本発明によれば、ハブ部または基板部と一体に構成され抜け止めを備えた流体動圧軸受装置を、安価に製造する事が可能になる。そのコスト低減は、抜け止め部分の製造の容易さに起因し、部材の機械加工精度に影響されること無く、確実に抜け止めを取り付けることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の最良の実施の形態について、図を用いて説明する。なお、実施の形態の説明において、説明の便宜のために、上下や左右及びその他の方向を示す語句を用いる場合がある。しかし、それらの語句は特に記載がない限り、図面に記載された方向を表すものであり、実際の使用における方向を限定するものではない。
【００１３】
（流体動圧軸受の構成）
図１は、本発明の製造方法に従って製造された流体動圧軸受を示した図である。本発明の製造方法によって製造された流体動圧軸受１は、ハブ部を構成するハブ２と、第一の中空円筒部を構成するスリーブ体３とからなる。ハブ２とスリーブ体３とは、各々が互いに対して相対的に回転可能である。
【００１４】
（スリーブ体３）
スリーブ体３は、円筒状の内周面を有するスリーブ３１と、スリーブ３１の径方向外方を覆うハウジング３２からなる。スリーブ３１は円筒状の焼結含油多孔質体で形成され、ハウジング３２はカップ状である。スリーブ３１はまた、円筒形の金属固体で形成されていてもよく、その場合にはハウジング３２と一体に形成されることもある。また、ハウジング３２はスリーブ３１の径方向外方を覆う筒状でもよい。ハウジング３２の外周面は、その軸方向の一部が径方向外方に突出して突出部３３が形成されている。
【００１５】
（ハブ２）
ハブ２は、スリーブ３１の内側に挿入されラジアル軸受機構を介して支持されるシャフト２１と、シャフト２１の上端部から半径方向外方に広がる天板部２２と、天板部２２から下垂される円筒周壁２４を有している。この円筒周壁２４は、第２の中空円筒部としてスリーブ体３に外嵌される。天板部２２の下側の面は軸方向に直交する平坦な面とされ、スラスト軸受面２３として形成される。なお、シャフト２１はハブ２とは別々に形成された後、一体に組み合わせても良い。また、円筒周壁の内周面２４ａにはリング部材２５が内嵌される。
【００１６】
（軸受部の構造）
スリーブ３１の内周面はシャフト２１の外周面と径方向に微小間隙を介して対向している。ハウジング３２の上端面３４は、スラスト軸受面２３と軸方向に微小間隙を介して対向している。オイルは、それら微小間隙に保持されている。このオイルは、カップ状のハウジング３２内に途切れることなく充填されている。ハウジング３２の外周面の一部は軸に対して一定の角度で傾斜しており、リング部材２５の内周面との間にオイルと空気との界面が唯一つ形成されている。
【００１７】
（ラジアル・スラスト動圧軸受）
上述した径方向及び軸方向の微小間隙では、その微小間隙を構成する面のいずれかに動圧発生溝が形成され、回転時には微小間隙でオイルの圧力が高まる。径方向の微小間隙において径方向の荷重支持圧力が発生し、ラジアル動圧軸受が形成される。軸方向の微小間隙において軸方向の荷重支持圧力が発生し、ラジアル動圧軸受が形成される。
【００１８】
（その他の軸受構造）
なお、ハウジング３２内に途切れなくオイルを充填すると、軸受内に空気などの比重・膨張率が異なるものが入り込みにくいため、長寿命かつ信頼性を高めるために非常に重要であるが、一方でオイルの充填には複雑な工程が必要であり、コストもかかる。そこで、用途によっては、軸受部にのみオイルが保持され、複数の界面を形成するように設計されることもある。そのような場合であっても、本発明は有効である。
【００１９】
（リング部材２５）
突出部３３の最大半径は、リング部材２５の内周半径よりも大径である。さらに、リング部材２５は、突出部３３の下側に位置している。リング部材２５は突出部３３の下端に設けられた係合段部３５に係合して、シャフト２１のスリーブ体３に対する抜け止めを構成する。なお、リング部材２５が内嵌される円筒周壁の内周面２４ａは軸方向に沿って、回転中心軸からの距離が一定の円筒形である。リング部材２５の外周面もまた、軸方向に沿って回転中心からの距離が一定の円筒周状面である。
【００２０】
（流体動圧軸受装置の製造方法）
このリング部材２５を取付ける方法は図２（ａ）〜（ｅ）に示されているとおりである。
【００２１】
まず第１の工程として、図２（ａ）のようにシャフト２１をスリーブ３１内に挿入し、ハウジング３２の下端面３４（図１におけるハウジング３２の上端面３４と同一面。以下同様）をハブ２のスラスト軸受面２３に当接させて配置する。さらに、リング部材２５を円筒周壁２４の内周面に沿って嵌入する。なお、この際、ハブ２はあらかじめ、固定冶具９（不図示）によって下部が固定されており、第１乃至第５の工程において、終始固定されている。
【００２２】
第２の工程として、図２（ｂ）のようにリング部材２５の下端面をハウジング３２の突出部３３の係合段部３５に当接させて配置し、さらに冶具８を用いてハウジング３２の上部を保持する。
【００２３】
第３の工程として、図２（ｃ）のように冶具８を、あらかじめ設定された軸方向遊び高さだけ上昇させる。リング部材２５は円筒周壁の内周面２４ａに沿って軸方向に移動可能である。冶具８の上昇にともなって、冶具８に保持されたハウジング３２、ハウジング３２の係合段部３５に当接しているリング部材２５が軸方向遊び高さだけ上昇する。
【００２４】
第４の工程として、図２（ｄ）のように、冶具８の位置を軸方向遊び高さだけ上昇させた位置で保ったままリング部材２５を円筒周壁２４に固定する。本実施の形態において、固定するためにはレーザー溶接７を用いた。しかし、冶具８を装着した状態で、固定を行おうとすると冶具８と干渉するため、抜け留めの全周に亙って溶接等を施すことは容易ではない。
【００２５】
そこで第４の工程で行なう固定を仮固定として、最低限リング部材２５の位置がずれないように止めておく。そののち、第５の工程として、図２（ｅ）のように冶具８を取り外し、リング部材２５をしっかりと固定する。この固定にもレーザー溶接７を用いている。
【００２６】
この第５の工程により、リング部材２５と円筒周壁２４との固定強度を高めることができ、リング部材２５がスリーブ体３に対する相対回転中に脱落することがなくなる。さらに、リング部材とスリーブ体３とが非接触の状態なので、比較的大きな熱量が加えたとしても、軸受部位が熱変形することを最小限にとどめることができる。
【００２７】
なお、リング部材２５は接着剤によって固定されてもよい。接着剤での固定は、溶接に比べると締結強度が低いが、熱による変形がなく、接着剤を塗布する長さを長くすることにより締結強度を高めることができる。また、レーザー溶接以外にも、電子ビーム溶接、圧入などによっても固定することができる。
【００２８】
また第４の工程によって、所定の締結強度が得られる場合には、第５の工程を省略することも可能である。
【００２９】
本発明の製造方法によって製造された流体動圧軸受装置は、その軸方向遊びが正確に管理されている。したがって、非常に高い回転精度を要求される回転機器に使用されるとよい。例えば、記録ディスク駆動装置に搭載され、記録ディスク媒体を回転させるモータの軸受に最適である。
【００３０】
（流体動圧軸受の実施の形態：スピンドルモータ）
図３（ａ）、（ｂ）には、本発明の製造方法を用いて製造された流体動圧軸受装置を搭載した記録ディスク駆動装置のスピンドルモータが示されている。
【００３１】
図３（ａ）に示された記録ディスクを回転させるスピンドルモータ１は、ハブ２に記録ディスクＤが搭載され、スリーブ体３は固定体であるベース１３に固定されている。さらにハブ２には、ロータマグネット１１が取付けられている。ベース１３には、複数のコイルを有するステータ１２が取り付けられ、その磁極がロータマグネット１２に対向して配置される。ロータマグネット１１とステータ１２が互いに磁気相互作用を及ぼしあって、回転力を発生する。ハブ２と一体に回転するシャフト２１は、スリーブ３１の内側に挿入されている。シャフト２１はラジアル動圧軸受によって径方向に荷重支持されている。またスラスト軸受面２３とハウジング３２の上端面とは軸方向に微小間隙を介して対向している。その微小間隙にはオイルが保持されてスラスト動圧軸受が形成される。スラスト動圧軸受によって、軸方向の荷重が支持される。
【００３２】
図３（ｂ）に示された記録ディスクを回転させるスピンドルモータ１０は、軸受部に関しては丁度図３（ａ）に示されているものを上下反転させた構造をとっている。すなわちハウジング３２に記録ディスクＤが登載され、ハブに相当する基板部２０は固定体であるベース１５に固定されている。さらにハウジング３２にはロータマグネット１１が取付けられ、一方ベース１５には複数のコイルを有するステータ１２が取付けられている。コイルが発生する磁場とロータマグネットの磁場の相互作用により、回転力が発生する。基板部２０とスリーブ体３とは、ラジアル動圧軸受及びスラスト動圧軸受によって回転自在に支持されている。
【００３３】
これらスピンドルモータ１及び１０は、本発明の製造方法を用いて製造された流体動圧軸受装置を軸受としている。本発明の製造方法を用いて製造された流体動圧軸受装置は、その軸方向遊び長さを高い精度で管理されており、記録ディスクＤを高い精度で回転させることが可能である。特に、直径が２．５インチよりも小さい記録ディスク媒体や、大容量の光ディスク媒体を回転させる場合には、記録ディスク一枚あたりの情報記録密度が高いうえにヘッドとの間隔も短い。さらに、それらの記録ディスク駆動装置は携帯用や車載用等に用いられ、環境の変化や振動が多い。本発明の製造方法によって製造された流体動圧軸受装置を用いると、そのような条件化でも高い精度で軸方向の遊びを管理することができる。
【００３４】
（他の実施の形態）
上記のとおり、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施形態にのみ限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変更、改良の余地が可能である。
【００３５】
例えば、リング部材２５とハウジング３２との軸方向間隙に動圧発生溝が形成され、スラスト動圧軸受が形成されていてもよい。さらに、スリーブ３１は焼結含油多孔質体以外に、金属材料、セラミックス、表面硬化処理を施された金属材料などを用いることができる。また、スリーブ３１とハウジング３２とを別部材として構成する場合、ハウジング３２を樹脂で形成すると流体動圧軸受装置を安価に製造することができる。また、スリーブ３１とハウジング３２とを一体に形成してもよい。この場合、部品点数を削減することになるので、作業の煩雑さが軽減される。ハウジング３２は、図１乃至４では底部が閉塞されているが、底が閉塞されず、オイルのシール機構を介して空気に接していてもよい。
【００３６】
また、オイルの代わりに気体を動圧発生流体として用いても、本発明の効果をなんら失することはない。ただし、その場合には、空気が十分な荷重支持圧力を発生することができるように、設計を最適化する必要がある。さらに、本発明は、記録ディスク駆動装置の記録ディスク回転用のスピンドルモータのほか、コピー機、スキャナなどに用いられるポリゴンミラー用の軸受や、汎用モータ、静音ファン用モータなどにも使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の製造方法によって製造された流体動圧軸受装置を示した図である。
【図２ａ】本発明の製造方法の第１の製造工程を示した図である。
【図２ｂ】本発明の製造方法の第２の製造工程を示した図である。
【図２ｃ】本発明の製造方法の第３の製造工程を示した図である。
【図２ｄ】本発明の製造方法の第４の製造工程を示した図である。
【図２ｅ】本発明の製造方法の第５の製造工程を示した図である。
【図３】本発明の製造方法によって製造された流体動圧軸受装置を使用した記録ディスク装置のディスク回転用スピンドルモータを示した図である。
【図４】従来の製造方法によって製造された流体動圧軸受装置とその要部を示した図である。
【符号の説明】
【００３８】
１、１０      スピンドルモータ
１１          ロータマグネット
１２          ステータ
１３、１５    ベース
２            ハブ
２０          基板部
２１          シャフト
２２          天板部
２３          スラスト軸受面
２４          円筒周壁
２５          リング部材
３            スリーブ体
３１          スリーブ
３２          ハウジング
３３          突出部
３４          ハウジングの軸方向一端面
３５          係合段部
７            レーザー溶接
８            冶具
９            固定冶具
Ｄ            記録ディスク
【図１】
2006022831.tif 000003
【図２ａ】
2006022831.tif 000004
【図２ｂ】
2006022831.tif 000005
【図２ｃ】
2006022831.tif 000006
【図２ｄ】
2006022831.tif 000007
【図２ｅ】
2006022831.tif 000008
【図３】
2006022831.tif 000009
【図４】
2006022831.tif 000010