(57)【要約】      （修正有）【課題】軸部材の外周面を高精度に加工できる軸部材の製造方法を提供する。【解決手段】軸部材２の両端面を一対の支持部（バッキングプレート７４及びプレッシャプレート７５）で挟持した状態で、軸部材２を回転駆動しながら、軸部材２の外周面に研削加工を施すにあたり、軸部材２の軸方向一方の端面に内径部が盛り上がった凸面２ａ６を設けると共に、これを接触支持するプレッシャプレート７５の端面７５ａに平坦面を設け、プレッシャプレート７５の端面７５ａと軸部材２の凸面２ａ６の頂部とを接触させて軸部材２の軸方向一方の端部を支持する。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸部材の両端面を一対の支持部で軸方向両側から挟持した状態で、前記軸部材を回転駆動しながら、前記軸部材の外周面に研削加工を施す流体動圧軸受装置用軸部材の製造方法であって、
軸部材の軸方向一方の端面とこれを接触支持する一方の支持部の端面のうちの何れか一方に平坦面を設けると共に、他方に、前記平坦面側へ向けて内径部が盛り上がった凸面を設け、前記平坦面と前記凸面の頂部とを接触させて前記軸部材の軸方向一方の端部を支持する流体動圧軸受装置用軸部材の製造方法。
【請求項２】
前記軸部材の軸方向他方の端面とこれを接触支持する他方の支持部の端面の双方に平坦面を設け、これらの平坦面同士を接触させて前記軸部材の軸方向他方の端部を支持し、前記他方の支持部により軸部材を回転駆動する請求項１記載の流体動圧軸受装置用軸部材の製造方法。
【請求項３】
前記軸部材の軸方向他方の端面に研削加工を施した後、前記軸部材の外周面に研削加工を施す請求項２記載の流体動圧軸受装置用軸部材の製造方法。
【請求項４】
前記軸部材を旋削加工で形成した後、前記軸部材の外周面に研削加工を施す請求項１〜３の何れかに記載の流体動圧軸受装置用軸部材の製造方法。
【請求項５】
前記軸部材の外周面を支持部材で接触支持しながら、前記軸部材の外周面に研削加工を施す請求項１〜４の何れかに記載の流体動圧軸受装置用軸部材の製造方法。
【請求項６】
前記軸部材がフランジ部を有する請求項１〜５の何れかに記載の流体動圧軸受装置用軸部材の製造方法。
【請求項７】
流体動圧軸受装置に用いられる軸部材であって、
軸方向一方の端面に、内径部が盛り上がった凸面を設け、前記凸面の頂部に支持痕が設けられた流体動圧軸受装置用軸部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体動圧軸受装置に用いられる軸部材及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
流体動圧軸受装置は、軸部材の外周面と軸受部材の内周面との間のラジアル軸受隙間に満たされた油膜の圧力（動圧作用）により、軸部材を相対回転自在に非接触支持するものである。流体動圧軸受装置は、その高回転精度および静粛性から、情報機器（例えば、ＨＤＤ等の磁気ディスク駆動装置、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ／ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＯＭ／ＲＡＭ、ブルーレイディスク等の光ディスク駆動装置、ＭＤ、ＭＯ等の光磁気ディスク駆動装置等）のスピンドルモータ、レーザビームプリンタ（ＬＢＰ）のポリゴンスキャナモータ、プロジェクタのカラーホイール、あるいは電気機器の冷却ファン等に使用されるファンモータなどの小型モータ用として好適に使用可能である。
【０００３】
このような流体動圧軸受装置に用いられる軸部材の製造方法として、例えば特許文献１には、一対のプレート部材により軸部材を軸方向両側から挟持した状態で、軸部材を軸心廻りに回転させながら、その外周面を砥石で研削する方法が示されている。このとき、軸部材の両端面と各プレート部材とは平面同士で接触している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４５０４３９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１のように、軸部材の両端面を平面接触支持する場合、軸部材の両端面の面精度（例えば、両端面の平行度や各端面の振れ精度）が、軸部材の外周面の加工精度に直結する。すなわち、軸部材の両端面の面精度が悪いと、軸部材の回転中心が安定せずに振れ回りが生じるため、研削後の軸部材の外周面が断面楕円形状等になり、要求される寸法精度（真円度等）が得られない恐れがある。また、軸部材の端面の面精度が製品ごとにばらつくことで、軸部材の支持状態が製品ごとに異なるため、研削後の軸部材の外周面の寸法精度が製品ごとに大きくばらつく恐れがある。
【０００６】
本発明が解決すべき技術的課題は、軸部材の外周面を高精度に加工できる軸部材の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するためになされた本発明は、軸部材の両端面を一対の支持部で軸方向両側から挟持した状態で、前記軸部材を回転駆動しながら、前記軸部材の外周面に研削加工を施す流体動圧軸受装置用軸部材の製造方法であって、軸部材の軸方向一方の端面とこれを接触支持する一方の支持部の端面のうちの何れか一方に平坦面を設けると共に、他方に、前記平坦面側へ向けて内径部が盛り上がった凸面を設け、前記平坦面と前記凸面の頂部とを接触させて前記軸部材の軸方向一方の端部を支持するものである。
【０００８】
このように、軸部材の端面と支持部の端面の一方に平坦面を設け、他方に凸面を設けることで、軸部材の端面の面精度に関わらず、常に凸部の頂部と平坦面とを接触させることができる。これにより、軸部材の支持状態、ひいては軸部材の回転中心を安定させることができるため、外周面の研削加工精度が高められると共に、外周面の寸法精度の製品ごとのばらつきが抑えられる。
【０００９】
上記の方法では、前記軸部材の軸方向他方の端面とこれを接触支持する他方の支持部の端面の双方に平坦面を設け、これらの平坦面同士を接触させて前記軸部材の軸方向他方の端部を支持することができる。これにより、凸面と平坦面との接触で支持される軸方向一方の端部と比べて、軸部材の他方の端面と他方の支持部との接触面積を大きくすることができ、両者が滑りにくくなる。この状態で、他方の支持部で軸部材を回転駆動すれば、軸部材を高速で回転させることが可能となり、加工効率が高められる。
【００１０】
この場合、前記軸部材の軸方向他方の端面に研削加工を施した後、前記軸部材の外周面に研削加工を施すことが好ましい。このように、軸部材の軸方向他方の端面（平坦面）を、研削加工により予め高精度に仕上げておくことで、他方の支持部との平面接触状態を良好にすることができ、軸部材の回転速度のさらに高めることが可能となる。
【００１１】
上記の方法では、例えば、軸部材を旋削加工で形成した後、この軸部材の外周面に研削加工を施すことができる。
【００１２】
上記の方法において、軸部材の外周面を支持部材で接触支持しながら、その外周面に研削加工を施せば、支持部材を基準として軸部材の外周面を高精度に研削することができる。
【００１３】
上記の方法により、例えばフランジ部を有する軸部材を加工することができる。特に、フランジ部の端面を他方の支持部と平面接触させれば、接触面積を大きく取ることができるため、他方の支持部で軸部材を回転駆動する際の回転速度をさらに高めることが可能となる。
【発明の効果】
【００１４】
以上のように、本発明によれば、軸部材の外周面を高精度に加工することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】スピンドルモータの断面図である。
【図２】上記スピンドルモータに組み込まれた流体動圧軸受装置の断面図である。
【図３】上記流体動圧軸受装置の軸部材の端面の平面図である。
【図４】上記流体動圧軸受装置の軸受スリーブの断面図である。
【図５】上記軸受スリーブの平面図である。
【図６】（Ａ）は、本発明の実施形態に係る軸部材の製造方法の第１研削工程を示す側面図であり、（Ｂ）は同正面図である。
【図７】上記製造方法の第２研削工程を示す側面図である。
【図８】図７の拡大図である。
【図９】本発明の他の実施形態に係る軸部材の製造方法の第２研削工程を示す拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１に示すスピンドルモータは、例えばＨＤＤのディスク駆動装置に用いられるものである。このスピンドルモータは、流体動圧軸受装置１と、流体動圧軸受装置１の軸部材２に固定されたディスクハブ３と、例えば半径方向のギャップを介して対向させたステータコイル４ａおよびロータマグネット４ｂとからなる駆動部４と、ブラケット５とを備えている。ステータコイル４ａはブラケット５に固定され、ロータマグネット４ｂはディスクハブ３に固定される。流体動圧軸受装置１は、ブラケット５の内周に固定される。ディスクハブ３には、所定枚数（図示例では２枚）のディスク６が保持される。ステータコイル４ａに通電すると、ロータマグネット４ｂが回転し、これに伴って、ディスクハブ３に保持されたディスク６が軸部材２と一体に回転する。
【００１７】
流体動圧軸受装置１は、図２に示すように、本発明に係る製造方法（詳細は後述する）で製造された軸部材２と、内周に軸部材２が挿入された軸受スリーブ８と、内周面に軸受スリーブ８が固定された筒状のハウジング７と、ハウジング７の軸方向一端側の開口部を閉塞する蓋部材９と、ハウジング７の軸方向他端側の開口部に配設されるシール部１０とを主に備える。本実施形態では、ハウジング７とシール部１０とが一体成形されている。尚、以下の流体動圧軸受装置１の説明では、便宜上、ハウジング７の開口側を上方、閉塞側を下方という。
【００１８】
軸部材２は、例えばステンレス鋼等の金属材料で形成され、軸部２ａと、軸部２ａから外径に突出したフランジ部２ｂとを備えている。図示例では、軸部２ａの下端にフランジ部２ｂが一体に設けられる。軸部２ａの外周面には、第１円筒面２ａ１及び第２円筒面２ａ２が軸方向に離隔して設けられる。両円筒面２ａ１，２ａ２は、平滑な同径の円筒面である。円筒面２ａ１，２ａ２の軸方向中間部には、円筒面２ａ１，２ａ２よりも僅かに小径な円筒面状の逃げ部２ａ３が設けられる。軸部２ａの外周面の上端には、ディスクハブ３の取付面２ａ４が設けられる。取付面２ａ４は、平滑な円筒面を成している。取付面２ａ４と第１円筒面２ａ１との間には、環状溝２ａ５が設けられる。軸部２ａの外径（第１及び第２円筒面２ａ１，２ａ２の外径）は、例えば１〜４ｍｍ程度とされる。
【００１９】
軸部２ａの上端面には、内径部を上方に突出させた凸面が設けられる。図示例では、上端面全体が、軸心を上方に突出させた球面状の凸面２ａ６で構成される。凸面２ａ６の頂部２ａ７（軸心）には、図３にクロスハッチングで示すように、後述する外周面の仕上げ研削時の支持痕２ａ８が設けられる。尚、図２では、凸面２ａ６の軸方向高さＨを誇張して示しているが、実際には、例えば５〜２０μｍ程度に設定される。
【００２０】
フランジ部２ｂは円盤状を成している。フランジ部２ｂの上側端面２ｂ１及び下側端面２ｂ２は、凹凸の無い平坦面とされる。フランジ部２ｂの外周面は平滑な円筒面とされる。
【００２１】
軸受スリーブ８は、例えば焼結金属で形成される。軸受スリーブ８の内周面８ａには、軸方向に離隔した２箇所の領域に、図４に示すようなヘリングボーン形状の動圧溝８ａ１、８ａ２が形成される。軸受スリーブ８の下側端面８ｂには、図５に示すようなスパイラル形状の動圧溝８ｂ１が形成される。また、軸受スリーブ８の外周面８ｃには、複数（図示例では３本）の軸方向溝８ｃ１が形成される。
【００２２】
ハウジング７は、樹脂あるいは金属で形成され、本実施形態では、樹脂で射出成形される。ハウジング７は、軸方向両端を開口した円筒状をなす（図２参照）。ハウジング７の内周面には、小径内周面７ａと、小径内周面７ａの下方に設けられ、小径内周面７ａよりも大径な大径内周面７ｂが設けられる。小径内周面７ａには、軸受スリーブ８の外周面８ｃが、接着、圧入等の適宜の手段で固定される。大径内周面７ｂには、蓋部材９の外周面９ｂが、接着、圧入等の適宜の手段で固定される。
【００２３】
蓋部材９は、金属あるいは樹脂で円盤状に形成される。蓋部材９の上側端面９ａには、スパイラル形状の動圧溝（図示省略）が形成される。
【００２４】
シール部１０は、ハウジング７の上端開口部に設けられる。本実施形態では、シール部１０とハウジング７とが樹脂で一体成形される。シール部１０の内周面１０ａには、上方に向けて漸次拡径したテーパ形状をなしている。シール部１０の内周面１０ａと軸部２ａの外周面（第１円筒面２ａ１の上方領域）との間には、下方に向けて径方向幅を徐々に狭めた断面楔形のシール空間Ｓが形成される。
【００２５】
上記の構成部品からなる流体動圧軸受装置１の内部に、潤滑油が注入される。これにより、軸受スリーブ８の内部空孔を含む流体動圧軸受装置１の内部空間が潤滑油で満たされ、油面は常にシール空間Ｓの範囲内に維持される。
【００２６】
軸部材２が回転すると、軸受スリーブ８の内周面８ａ（動圧溝８ａ１、８ａ２形成領域）と軸部２ａの外周面（第１円筒面２ａ１の下方領域及び第２円筒面２ａ２）との間にラジアル軸受隙間が形成される。そして、動圧溝８ａ１，８ａ２によりラジアル軸受隙間の油膜の圧力が高められ、この動圧作用によって、軸部２ａを回転自在に非接触支持する第１ラジアル軸受部Ｒ１及び第２ラジアル軸受部Ｒ２が構成される。
【００２７】
これと同時に、フランジ部２ｂの上側端面２ｂ１と軸受スリーブ８の下側端面８ｂ（動圧溝８ｂ１形成領域）との間、及び、フランジ部２ｂの下側端面２ｂ２と蓋部材９の上側端面９ａ（動圧溝形成領域）との間にそれぞれスラスト軸受隙間が形成される。そして、動圧溝によりスラスト軸受隙間の油膜の圧力が高められ、この動圧作用によって、フランジ部２ｂを両スラスト方向に回転自在に非接触支持する第１スラスト軸受部Ｔ１と第２スラスト軸受部Ｔ２とが構成される。
【００２８】
以下、本発明の一実施形態に係る軸部材２の製造方法を説明する。本実施形態では、旋削工程、第１研削工程、及び第２研削工程を経て軸部材２が製造される。
【００２９】
旋削工程では、旋削加工により軸部材２が形成される。この軸部材２は、図２に示すものとほぼ同様に形状を成している。すなわち、研削後の軸部材２は、軸部２ａ及びフランジ部２ｂを一体に有し、軸部２ａには、第１円筒面２ａ１、第２円筒面２ａ２、逃げ部２ａ３、取付面２ａ４、環状溝２ａ５及び球面状の凸面２ａ６が形成される。
【００３０】
その後、旋削工程で形成された軸部材２に対して、第１研削工程及び第２研削工程が施される。尚、以下の説明では、軸部材２の軸方向を水平にして加工を施す場合を示し、図中右側（凸面２ａ６側）を一方側、図中左側（フランジ部２ｂ側）を他方側と言う。
【００３１】
第１研削工程では、図６に示すように、軸部材２の他方側の端面（フランジ部２ｂの下側端面２ｂ２）に研削加工を施す。ここで使用される研削装置６０は、いわゆる２ロール１シュー方式の芯無し研削を行うものである。詳しくは、２つの駆動ローラ６１，６２、及びシュー６３で軸部材２の軸部２ａの外周面（第１円筒面２ａ１及び第２円筒面２ａ２）を三点接触で支持しながら、駆動ローラ６１及び６２を回転させることにより、軸部材２を回転駆動する｛図６（Ｂ）の矢印参照｝。この状態で、軸部２ａの凸面２ａ６をプレッシャプレート６５で接触支持しながら、砥石６４をフランジ部２ｂの他方側の端面２ｂ２に押し当てて研削する。尚、図６（Ａ）では、駆動ローラ６１，６２の図示を省略している。
【００３２】
その後、第２研削工程において、軸部材２の外周面（第１円筒面２ａ１、第２円筒面２ａ２、及び取付面２ａ４）と、フランジ部２ｂの一方側の端面２ｂ１及び外周面とに研削加工を施す。この第２研削加工に用いる研削装置７０は、図７（Ａ）に示すように、支持部材としてのシュー６２と、砥石７３と、一対の支持部としてのバッキングプレート７４及びプレッシャプレート７５とを有する。
【００３３】
シュー６２は、図７（Ｂ）に示すようにＶ溝７２ａを有し、このＶ溝７２ａの内面で軸部材２の軸部２ａの外周面（第１円筒面２ａ１、第２円筒面２ａ２、及び取付面２ａ４）を接触支持する。砥石７３は、軸方向に延びる第１研削面７３ａ及び第２研削面７３ｂと、これらを連続し、軸直交方向に延びる第３研削面７３ｃとを有し、図示しない駆動装置（モータ等）で回転駆動される。バッキングプレート７４は、軸方向定位置に設けられ、図示しない駆動装置（モータ等）で回転駆動される。プレッシャプレート７５は、バッキングプレート７４と同軸廻りに回転自在とされる。プレッシャプレート７５は、図示しない付勢手段により軸方向他方側に付勢可能とされる。バッキングプレート７４の端面７４ａ及びプレッシャプレート７５の端面７５ａは、何れも凹凸の無い平坦面とされる。
【００３４】
第２研削工程では、まず、バッキングプレート７４とプレッシャプレート７５との間に軸部材２を配置し、プレッシャプレート７５を軸方向他方側に付勢することで、両プレート７４，７５で軸部材２を挟持する。このとき、バッキングプレート７４の端面７４ａは、軸部材２の他方側の端面（フランジ部２ｂの下側端面２ｂ２）と平面接触する。また、プレッシャプレート７５の端面７５ａは、軸部材２の一方側の端部に設けられた球面状の凸面２ａ６の頂部２ａ７と点接触する（図８参照）。この状態で、バッキングプレート７４及びプレッシャプレート７５を同期させて回転駆動することで、バッキングプレート７４、軸部材２、及びプレッシャプレート７５が一体に回転する。
【００３５】
こうして軸部材２を軸心廻りに回転させた状態で、砥石７３を回転駆動しながら半径方向外方から軸部材２に接触させることにより、軸部材２が研削される。具体的には、砥石７３を斜め方向から軸部材２に押し当てる｛図７（Ａ）の矢印参照｝。これにより、砥石７３の第１研削面７３ａで軸部材２の外周面（第１円筒面２ａ１、第２円筒面２ａ２、取付面２ａ４）が研削され、砥石７３の第２研削面７３ｂでフランジ部２ｂの外周面が研削され、さらに、砥石７３の第３研削面７３ｂでフランジ部２ｂの一方側の端面２ｂ１が研削される。このとき、軸部材２の外周面を支持部材としてのシュー７２のＶ溝７２ａの内面に常に押し付けながら、その外周面に研削加工が施される。これにより、シュー７２を基準として軸部材２の外周面を高精度に加工することができる。尚、砥石７３は、上記のように斜め方向から軸部材２に押し当てる場合に限らず、例えば、軸部材２の半径方向外方から軸部材２に押し当ててもよい（図示省略）。この場合、砥石７３により、軸部材２の外周面及びフランジ部２ｂの外周面が研削され、フランジ部２ｂの端面２ｂ１は研削されない。
【００３６】
このとき、軸部材２の一方の端面に凸面２ａ６を設けることで、バッキングプレート７４及びプレッシャプレート７５で軸部材２を挟持したときに、常に凸面２ａ６の頂部２ａ７（軸心）をプレッシャプレート７５の端面７５ａに接触させることができる（図８参照）。これにより、軸部材２の一方の端面の面精度に関わらず、軸部材２の支持状態、ひいては軸部材２の回転中心を安定させることができるため、軸部材２の外周面（特に第１円筒面２ａ１及び第２円筒面２ａ２）の研削加工精度が高められると共に、外周面の寸法精度のばらつきが抑えられる。
【００３７】
また、軸部材２の他方側の端面２ｂ２とバッキングプレート７４とを平面接触させることで、両者の接触面積が大きくなって滑りにくくなる。特に、本実施形態のように、フランジ部２ｂの端面２ｂ２をバッキングプレート７４に平面接触させれば、接触面積をさらに大きくすることができ、両者がより一層すべりにくくなる。これにより、バッキングプレート７４による軸部材２の回転駆動速度を高めることができ、加工効率が高められる。
【００３８】
また、上記のように、第１研削工程で軸部材２の他方側の端面２ｂ２に予め研削加工を施した後に第２研削工程を行うことで、第２研削工程において、高精度に仕上げられた軸部材２の端面２ｂ２とバッキングプレート７４とを平面接触させることができるため、両者の接触状態がさらに良好になる。これにより、両者がさらに滑りにくくなるため、軸部材２の回転速度をさらに高めて加工効率のさらなる向上を図ることができると共に、軸部材２の支持状態がより一層安定するため、外周面の研削加工精度のさらなる向上が図られる。
【００３９】
本発明は上記の実施形態に限られない。例えば、図９に示す実施形態では、軸部材２の軸部２ａの一方側の端面に設けられた球面状の凸面２ａ６の軸心に、凹部２ａ９が形成されている。この軸部材２をバッキングプレート７４及びプレッシャプレート７５で軸方向両側から挟持すると、凸面２ａ６の頂部２ａ７（凹部２ａ９の開口部の縁を含む環状領域）がプレッシャプレート７５の平坦な端面７５ａに接触し、これにより軸部材２を安定的に支持することができる。この場合、軸部２ａの一方側の端面のうち、凹部２ａ９の開口部の周囲には、環状の支持痕（図示省略）が形成される。
【００４０】
また、以上の実施形態では、軸部材２の一方側の端面に凸面２ａ６を設け、この面を支持するプレッシャプレート７５の端面７５ａを平坦面とした場合を示したが、これとは逆に、軸部材２の一方側の端面を平坦面とし、プレッシャプレート７５の端面７５ａに、内径部を軸部材２側へ突出させた凸面を設けてもよい（図示省略）。
【００４１】
また、以上の実施形態では、軸部材２が旋削加工で形成した場合を示したが、これに限らず、例えば鍛造加工で形成してもよい。この場合、図示は省略するが、鍛造加工により、円筒状の軸部を有する軸部材２を形成した後、この軸部材２に切削加工等により逃げ部２ａ３、環状溝２ａ５、及び凸面２ａ６を形成し、その後、上記の第１研削工程及び第２研削工程を施す。
【００４２】
また、以上の実施形態では、軸部２ａの端部にフランジ部２ｂが設けられた軸部材２を製造する場合を示したが、これに限らず、例えば軸部２ａの軸方向中間部にフランジ部２ｂが設けられた軸部材２に本発明の方法を適用することもできる。あるいは、フランジ部２ｂを有さない軸部２ａのみからなる軸部材２に、本発明の方法を適用することもできる。
【符号の説明】
【００４３】
１     流体動圧軸受装置
２     軸部材
２ａ   軸部
２ａ６ 凸面
２ａ７ 頂部
２ａ８ 支持痕
２ｂ   フランジ部
７０   研削装置
７２   シュー（支持部材）
７３   砥石
７４   バッキングプレート（他方の支持部）
７５   プレッシャプレート（一方の支持部）
Ｒ１，Ｒ２    ラジアル軸受部
Ｔ１，Ｔ２    スラスト軸受部
Ｓ     シール空間
【図１】
2015045396.tif 000003
【図２】
2015045396.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2015045396.tif 000008
【図７】
2015045396.tif 000009
【図８】
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【図９】
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