(57)【要約】【課題】動圧軸受の軸とスリーブとの相対回転に伴い、その浮上量と回転時の抵抗トルクとを同時に計測することができ、検査時間も大幅に短縮することの可能な動圧軸受の検査方法を提供する。【解決手段】回転停止状態で動圧軸受の軸またはスリーブを軸方向に相対移動させて軸方向隙間Ａを測定し、その後一定動力で所定回転数まで前記回転部材を回転駆動し、フランジ部下部の隙間を測定し、軸方向の浮上量Ｂを計測し、（Ａ−Ｂ）からスラストトルクを算出する。その後惰性回転させ、動力遮断と回転停止時の軸方向隙間と、動力遮断から経過時間とその時の回転数を計測することにより回転数変化率を計算し、全体の回転トルク（抵抗トルク）Ｅを算出する。また、計算された全体の回転トルクとスラストトルクからラジアルトルクを算出し、ラジアル隙間Ｃを算出する。これら３つの隙間（Ａ、Ａ−Ｂ、Ｃ）隙間から動圧軸受の品質性能を保証する。【選択図】              図１
2004233232.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ラジアル動圧部とスラスト動圧部とを備えた動圧軸受の検査方法であって、該動圧軸受の軸またはスリーブの一方を固定支持し、他方を所定の回転負荷で回転させる回転体部材を装着し、該回転体部材の軸方向の変位量を検出する変位センサおよび回転数を検出する回転センサを備え、回転停止状態で該回転体部材を軸方向に相対移動させて前記動圧軸受の軸方向隙間を測定し、
所定回転数まで前記回転部材を回転駆動し、その後、回転駆動力を遮断して惰性回転させて、前記回転体部材の軸方向変位量および回転変化率を計測し、
前記ラジアル動圧部のラジアル隙間および前記スラスト動圧部のスラスト隙間とを検査する動圧軸受の検査方法。
【請求項２】
請求項１の動圧軸受の検査方法において、
前記軸方向隙間はスラスト方向全体の隙間であって、所定回転数における変位量を浮上量とし、スラスト動圧部のスラスト隙間の良否を判定することを特徴とする動圧軸受の検査方法。
【請求項３】
請求項２の動圧軸受の検査方法において、
該スラスト隙間と前記スラスト動圧部の形状と動圧流体の粘性を基に動圧軸受のスラストトルクを算出し、該回転変化率に基づき算出した回転トルク（抵抗トルク）から該スラストトルクを除いたラジアルトルクを算出し、前記ラジアル動圧部の形状と動圧流体の粘性を基に前記ラジアル動圧部のラジアル隙間を算出することを特徴とする動圧軸受の検査方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、動圧軸受の検査方法、特にラジアル動圧溝とスラスト動圧溝を有する動圧軸受の品質を検査する動圧軸受の検査方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
動圧軸受は、図４に示すように、軸３とスリーブ２とから成り、スリーブ２の内周面または軸３の外周面のいずれかにラジアル動圧溝７、８を設け、さらに軸３に設けたフランジ部３ｆと該フランジ部３ｆを配置する凹部空間４を設けたスリーブ２のいずれかの表面にヘリングボーンやＶ字状のスラスト動圧発生溝９，１０を形成し、これらの狭い隙間に潤滑油剤等の流体を充填して相対回転させ、動圧発生溝のポンピング作用により発生する動圧によって軸３とスリーブ２を非接触の状態に浮かせて軸受としての機能を発揮する。このような動圧軸受は、近年パソコンのハードディスク駆動装置やＤＶＤ装置等の電子機器に多く用いられるようになっている。
【０００３】
パソコン等の電子機器の高性能化と共に動圧軸受も高速化・高精度化が要請され、それだけ加工精度や組立精度も高い信頼性が要求されるようになっている。
軸３に設けたフランジ部３ｆと、スリーブ２に形成した凹部空間４との間の軸方向の隙間寸法は比較的測定しやすい。しかしながら、軸３の外周面とスリーブ２の内周面との間のラジアル隙間５の寸法を正確に測定することは事実上難しく、適切な方法がない。しかしながら、動圧軸受による回転時の回転トルク（抵抗トルク）は、隙間の量と表面積及び潤滑油の粘性抵抗等により決まり、回転トルクによって隙間の量を算出できる。このラジアル動圧軸受の性能は、これらの隙間に依存し、且つこの隙間をどのように管理し、品質を保証するかは極めて重要な事項である。従来の動圧軸受の検査方法としては、浮上量（変位量）を計測するための検査装置で所定回転数における浮上量を検査し、また、回転時に発生する抵抗トルクは、別個に用意した動力測定用の検査装置で計測し、要求される性能を有するかどうかを別々に検査していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記するように、従来の動圧軸受の検査方法では、軸とスリーブとの相対回転によるスラスト動圧溝の作用による浮上量の計測と、軸とスリーブとの間隙と潤滑油の粘性の作用による抵抗トルクの計測とを別々に行うことになっているため、手間と時間がかかり非能率的である。また、個々の検査においては問題がなくても、複合状態の判定が困難である。即ち、浮上量が適正であっても粘性トルクに問題があったり、その逆に粘性トルクが適正でも浮上量に問題があった場合、その両方の適否が判断できない場合もあり、計測ワーク（被検査品）および各データの照合が困難となる場合があった。
【０００５】
この発明は、上記する課題に対処するためになされたものであり、動圧軸受の軸とスリーブとの相対回転に伴い、その浮上量と回転時の抵抗トルクとを同時に計測することができ、個々の測定方法では判断のできなかった複合判定も可能となり、検査時間も大幅に短縮することの可能な動圧軸受の検査方法を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
即ち、この発明は上記する課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、ラジアル動圧部とスラスト動圧部とを備えた動圧軸受の検査方法であって、該動圧軸受の軸またはスリーブの一方を固定支持し、他方を所定の回転負荷で回転させる回転体部材を装着し、該回転体部材の軸方向の変位量を検出する変位センサおよび回転数を検出する回転センサを備え、回転停止状態で該回転体部材を軸方向に相対移動させて前記動圧軸受の軸方向隙間を測定し、
所定回転数まで前記回転部材を回転駆動し、その後、回転駆動力を遮断して惰性回転させて、前記回転体部材の軸方向変位量および回転変化率を計測し、
前記ラジアル動圧部のラジアル隙間および前記スラスト動圧部のスラスト隙間とを検査する動圧軸受の検査方法であることを特徴としている。
【０００７】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１の動圧軸受の検査方法において、
前記軸方向隙間はスラスト方向全体の隙間であって、所定回転数における変位量を浮上量とし、スラスト動圧部のスラスト隙間の良否を判定することを特徴とするものである。
【０００８】
また、請求項３に記載の発明は、請求項２の動圧軸受の検査方法において、
該スラスト隙間と前記スラスト動圧部の形状と動圧流体の粘性を基に動圧軸受のスラストトルクを算出し、該回転変化率に基づき算出した回転トルク（抵抗トルク）から該スラストトルクを除いたラジアルトルクを算出し、前記ラジアル動圧部の形状と動圧流体の粘性を基に前記ラジアル動圧部のラジアル隙間を算出することを特徴とするものである。
【０００９】
上記手段によれば、動圧軸受を検査する場合、製品としての動圧軸受の回転性能である浮上量（変位量）と、回転トルク（粘性による抵抗トルク）を同時に計測し、その合否を判断することができ、これにより検査時間を大幅に短縮することができる。また、同時に複数項目の検査が可能となり、複合的な合否判定が可能となる。更に、ラジアル動圧軸受部分のラジアル隙間を回転トルクによって管理しやすく且つ動圧軸受の品質保証上有効な手段となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の具体的な実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は、この発明の動圧軸受の検査方法を実施するための装置構成の概要を示す図である。尚、重複を避けるため同一構成要素には従来技術の図で説明したものと同じ符号を使用する。
１は、軸３と円筒内周面を有するスリーブ２とより成る動圧軸受であり、軸３にはフランジ部３ｆが設けられ、スリーブ２に段部２ｓを設けて形成した凹部空間４に配置されている。これら軸３とスリーブ２との間、及びフランジ部３ｆと空間部４との間には、所定の隙間（動圧隙間）５，６が形成され、潤滑剤（流体）が充填される。また、軸３の外周面またはスリーブ２の内周面にヘリングボーンタイプ或いはＶ字状の動圧溝７，８が形成され、また、スリーブ２の段部２ｓ及びスリーブの上部内側面２ａとの間のいずれかの面にはヘリングボーンタイプ或いはＶ字状の動圧溝９，１０が形成され、軸３とスリーブ２との相対回転させることにより、これらの動圧溝（７，８，９，１０）のポンピング作用により動圧が生じるように構成してある。
【００１１】
図１において、１１は回転体部材であってタービン羽根１２が設けられ、該タービン羽根１２に一定量のエアを吹きつけて回転させるようにしてある。該回転体部材１１には、前記スリーブ２が着脱可能なように取り付けられる。即ち、該スリーブ２はこの回転体部材１１共に一体に回転させるようにしてある。また、前記スリーブ２の上部近傍にはレーザ等の光学式或いは電気による変位センサ１３が設置してあり、スリーブ２の回転時の浮上量を精密に計測できるようにしてある。更に、前記回転体部材１１のタービン羽根１２の側面近傍には、回転センサ１４が設置してあり回転体部材１１、即ち、スリーブ２の回転数を計測できるようにしてある。
【００１２】
前記変位センサ１３及び回転センサ１４は、演算処理装置（ＣＰＵ）１５に接続され、計測した浮上量や回転数及び時間等から浮上量と回転数の関係及び一定回転数から停止時間までの関係が演算処理されて表示装置１６に表示され或いは記録装置１７により記録される。
【００１３】
図２は、軸３とスリーブ２との相対回転数と浮上量（変位量）との関係を示す図である。このように回転数を上げて行くと、浮上量も増大して行くが所定回転数で増加係数は小さくなる。変位量を計測する場合、回転数と変位量との関係において、例えば二点鎖線で示すように、問題ない範囲を決めておいてこの範囲なら問題なしとし、この範囲から外れている場合は、不合格とする。実際は、コンピュータによって判断する。この場合、停止時の軸方向隙間が、例えば６μｍであっても浮上量が５μｍであればスリーブの凹部空間４内の上側内面とフランジ部３ｆの上面との隙間は１μｍしかないので「不良品」と判断せざるを得なくなる場合もある。
【００１４】
次に、図３は、惰性回転時間と回転数との関係を示す図である。この場合は、所定の負荷をかけ回転体部材１１取り付けたスリーブ２が一定回転数になると、負荷を遮断して惰性回転から停止に至るまでの時間と回転数の変化を計測し、記録する。この図の変化率（傾斜）が全体の回転トルクとなるが、実際は、コンピュータによってその変化率を計算する。この回転トルクからフランジ部３ｆとスリーブ２の凹部空間４で生じていると予想されるスラストトルクを差し引いた値が軸３とスリーブ２との間のラジアル動圧軸受部（７，８）で発生しているラジアルトルクと推定される。こうして、実際は測定が困難な軸３とスリーブ２との間のラジアル動圧軸受での回転トルク（粘性トルク）を計算することが可能となる。この場合も、問題がないとされる範囲の回転トルクを決めておいて、この数値から外れた回転トルクが発生した動圧軸受は、不合格と判定する。
【００１５】
上記するように、この発明の動圧軸受の検査方法を実施するための装置は、被検査体である軸３とスリーブ２とで構成される動圧軸受１、該動圧軸受１を着脱する回転体部材１１、変位センサ１３、回転センサ１４、演算処理装置（ＣＰＵ）１５、表示装置１６若しくは記録装置１７等から構成され、以下のような方法により検査する。
（１）回転体部材１１に動圧軸受１を着脱可能に装着し、回転停止状態において、動圧軸受の軸３またはスリーブ２を上下させ（この場合は回転体部材１１上下させる）、軸方向の変位量を計測する。この計測により軸方向隙間量Ａが求められる。
（２）スリーブ２を固定した回転体部材１１に一定の動力（負荷）をかけて該回転体部材１１を回転させる。
（３）所定回転数まで回転させ、所定の回転数の状態で動力（駆動源）を遮断して惰性回転の状態とする。その間、所定回転数で回転中のフランジ部３ｆの軸方向の浮上量Ｂ、惰性回転開始から所定時間での回転数変化量、停止に至るまでの時間、停止時点での軸方向変位量、等を計測する。これにより浮上中の隙間量（Ａ−Ｂ）が適正かどうか判明する。また、この隙間量（Ａ−Ｂ）からスラストトルクが算出される。
（４）惰性回転移行前の状態の軸方向変位量から回転停止に至るまでの軸方向変位量の差から浮上量が計測され、惰性回転移行前の状態の所定の負荷及び時間と回転数の変化量から全体の回転トルクを算出する。
こうして回転から停止に至るまでの軸３とスリーブ２の軸方向の変位量と、回転トルクを同時計測が可能となる。
（５）上記惰性回転移行前の状態の軸方向変位量から回転停止に至るまでの負荷及び時間と回転数の変化量から算出された回転トルクから算出されたスラストトルクを差し引いてラジアルトルクが算出される。
（６）ラジアルトルクが算出されると、ラジアル隙間Ｃが算出される。
（７）以上のような検査手順により、変位量が適正か、回転トルクは大きくないかどうか、特にラジアル動圧軸受の隙間は適正かどうか、等の総合判定が可能となる。
【００１６】
【発明の効果】
以上詳述したように、この発明の動圧軸受の検査方法によれば、浮上量（変位量）と、回転トルク（粘性抵抗によるトルク）を同時に計測し、その合否を判断することができるので、検査時間を大幅に短縮することができる。また、同時に複数項目の検査が可能となり、複合的な合否判定が可能となる。即ち、単独で各検査を行った場合、計測ワーク（被検査対象）と各データの照合が困難であるが、この検査方法によれば、総合的な判断を速やかに行うことが可能となる。また、スラスト動圧軸受部分の回転トルクと、ラジアル動圧軸受部分との各部分における回転トルクの計測が可能となるので、動圧軸受の品質に対する保証がし易くなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の動圧軸受の検査方法を実施するための装置構成の概要を示す図である。
【図２】動圧軸受を構成する軸とスリーブとの相対回転数と浮上量（変位量）との関係を示す図である。
【図３】惰性回転時間と回転数との関係を示す図である。
【図４】通常使用される動圧軸受の断面図である。
【符号の説明】
１    動圧軸受
２    スリーブ
３    軸
３ｆ  フランジ部
４    空間部
５    隙間（動圧隙間）
６    隙間（動圧隙間）
７，８  動圧溝
９，１０  動圧溝
１１    回転部材
１２    タービン羽根
１３    変位センサ
１４    回転センサ
１５    演算処理装置（ＣＰＵ）
１６    表示装置
１７    記録装置
【図１】
2004233232.tif 000003
【図２】
2004233232.tif 000004
【図３】
2004233232.tif 000005
【図４】
2004233232.tif 000006