(57)【要約】【課題】流体軸受けモータに必要な回転軸とスラスト軸受との平面度、直角度等の精度を高精度に固定するとともに強固な接合強度を得ることができる動圧軸受け装置およびその製造方法を提供するものである。【解決手段】スラスト軸受け２とシャフト１の当て面を傾くことなく密着させるための治具を用い、治具を回転させながら、同時に複数点をレーザー照射して、接合部１６の円周等分割の複数点Ｎ（Ｎは２以上の整数）に同時にレ−ザ−照射して、前記接合部１６を３６０／Ｎ度の角度以上回転させることで全周溶接して固定することにより、流体軸受けモ−タ−Ａに必要なシャフト１とスラスト軸受２との平面度、直角度の精度を確保するものである。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸をなす端面外周縁部に段差部を設けたシャフトと、軸方向に動圧を発生させるために少なくとも一端面に動圧溝が形成され、前記動圧溝のある端面より凹んだ段差部の中央に前記シャフトの段差部と係合するための貫通孔が形成されている円盤状のスラスト軸受とを有し、前記スラスト軸受と前記シャフトとの接合部をレーザ溶接により固定した動圧軸受け装置であって、溶接加工の際に、前記スラスト軸受と前記シャフトとの係合はすきま嵌めでかつ所定圧力で押圧された状態にて、前記接合部の円周等分割の複数点Ｎ（Ｎは２以上の整数）に同時にレ−ザ−照射して、前記接合部を３６０／Ｎ度の角度以上回転させることで全周溶接して固定したことを特徴とする動圧軸受け装置。
【請求項２】
回転軸をなす端面外周縁部に段差部を設けたシャフトと、軸方向に動圧を発生させるために少なくとも一端面に動圧溝が形成され、前記動圧溝のある端面より凹んだ段差部の中央に前記シャフトの段差部と係合するための貫通孔が形成されている円盤状のスラスト軸受を有し、前記スラスト軸受を前記シャフトに接合固定した動圧軸受け装置であって、前記スラスト軸受と前記シャフトとの接合固定は、前記スラスト軸受と前記シャフトとの係合はすきま嵌めでかつ所定圧力で押圧された状態にて、接合部の円周等分割の複数点Ｎ（Ｎは２以上の整数）に同時にレーザ溶接用のレ−ザ−を照射して、前記接合部を３６０／Ｎ度の角度以上回転させることで全周溶接することを特徴とする動圧軸受け装置の製造方法。
【請求項３】
前記接合部を３６０／Ｎ度の角度回転させる間は一定のレーザ出力で溶接し、それ以降の回転では、徐々にレ−ザ−の出力を低下させて溶接を完了することを特徴とする請求項２の動圧軸受け装置の製造方法。
【請求項４】
前記シャフトを軸方向に案内保持するためのガイド孔と、前記スラスト軸受を保持する保持面を有するホルダーと、前記スラスト軸受を前記ホルダーの保持面との間に挟み込み固定するための押さえ板と、前記スラスト軸受に前記シャフトの段差部を押しつけ固定するための前記ホルダーのガイド孔に挿入された押しピンと、前記押しピンを上下させる移動手段と、前記押しピンを前記シャフトに所定圧で押しつけるための圧力手段を有する治具を用い、前記スラスト軸受を前記ホルダーの保持面に前記押さえ板にて固定した後、前記移動手段にて前記押しピンを移動させて前記シャフトの段差部を前記スラスト軸受の貫通孔に係合するとともに、前記圧力手段にて所定圧で押し当て、しかる後に溶接固定したことを特徴とする請求項２あるいは３に記載の動圧軸受け装置の製造方法。
【請求項５】
前記押しピンにおいて、シャフトの中央を押す形状を半球状にして、前記押しピンを用いて前記シャフトに押し当て、しかる後に溶接固定したことを特徴とする請求項４に記載の動圧軸受け装置の製造方法。
【請求項６】
シャフトの中央を押す手段が、前記押しピンの先に球を載せ、前記球を前記シャフトに押し当て、しかる後に溶接固定したことを特徴とする請求項４に記載の動圧軸受け装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気ディスク記録装置等に用いられる動圧軸受け装置に関するもので、特に、高い取り付け精度が要求される部材間の固定方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の動圧軸受け装置では、シャフトとスラスト軸受けとを、直角度の劣化が生じない程度に圧入もしくは挿入した後、両者の接合境界部を表面側から溶接している。この際、当該接合境界部の表面部分には、予め軸方向に窪んだ逃げ部が環状に形成されていて、この逃げ部内においてシャフトとスラスト軸受けとが溶接されている。（例えば、特許文献１参照）
以下、従来の動圧軸受け装置について図７を用いて説明する。図７は従来の溶接後の動圧軸受け装置の平面図と断面図である。図７に示すようにシャフト１とスラスト軸受け２との間には、凹部１７が形成されており、レ−ザ−等の溶解エネルギ−により金属を溶解したものを凹部１７に流し込み、シャフト１とスラスト軸受け２とを強固に締結させる構成となっている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−３２４７５３号公報（第５頁〜第６頁、第１図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の溶接技術では、シャフトとスラスト軸受けを溶接する部材間の窪みにレ−ザ−等の溶解エネルギ−により金属を溶解させ、同心円上に全周あるいは部分的に複数箇所溶接する方法が行われているが、レ−ザ−照射時、１点に高温箇所が発生するため、熱膨張や冷却時の収縮の応力が発生し、変形をおこして流体軸受モ−タ−に必要なシャフトとスラスト軸受との平面度、直角度等の精度を確保できないという問題点を有していた。
【０００５】
本発明は、前記問題点を解決し、シャフトとスラスト軸受との平面度、直角度等の精度を確保しつつ、部材間を強固に締結させた動圧軸受け装置を提供できる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記従来の課題を解決するために、本発明の動圧軸受け装置とその製造方法は、シャフトとスラスト軸受の当て面を傾くことなく密着させるための治具を使って、同時に複数点をレ−ザ−照射して、全周溶接する手段によりシャフトとスラスト軸受を固定したことを特徴とするものである。
【０００７】
これによって、スラスト軸受全体の熱収縮の影響が小さくなることで変形が小さくなり、溶接後のスラスト軸受の精度が確保されるという作用を有する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の動圧軸受け装置は、回転軸をなす端面外周縁部に段差部を設けたシャフトと、軸方向に動圧を発生させるために少なくとも一端面に動圧溝が形成され、前記動圧溝のある端面より凹んだ段差部の中央に前記シャフトの段差部と係合するための貫通孔が形成されている円盤状のスラスト軸受とを有し、前記スラスト軸受と前記シャフトとの接合部をレーザ溶接により固定した動圧軸受け装置であって、溶接加工の際に、前記スラスト軸受と前記シャフトとの係合はすきま嵌めでかつ所定圧力で押圧された状態にて、前記接合部の円周等分割の複数点Ｎ（Ｎは２以上の整数）に同時にレ−ザ−照射して、前記接合部を３６０／Ｎ度の角度以上回転させることで全周溶接して固定したことを特徴とするものである。
【０００９】
次に、本発明の請求項２に記載の動圧軸受け装置の製造方法は、回転軸をなす端面外周縁部に段差部を設けたシャフトと、軸方向に動圧を発生させるために少なくとも一端面に動圧溝が形成され、前記動圧溝のある端面より凹んだ段差部の中央に前記シャフトの段差部と係合するための貫通孔が形成されている円盤状のスラスト軸受とを有し、前記スラスト軸受を前記シャフトに接合固定した動圧軸受け装置であって、前記スラスト軸受と前記シャフトとの接合固定は、前記スラスト軸受と前記シャフトとの係合はすきま嵌めでかつ所定圧力で押圧された状態にて、接合部の円周等分割の複数点Ｎ（Ｎは２以上の整数）に同時にレーザ溶接用のレ−ザ−を照射して、前記接合部を３６０／Ｎ度の角度以上回転させることで全周溶接することを特徴とするものである。
【００１０】
本発明の請求項１、２の発明によると、１箇所の照射に比べ、同時に複数点を全周に対して均等な角度に照射したほうが、熱膨張、収縮に伴う引っ張りや圧縮、ねじれ等の応力のつりあいがとりやすく、ソリや傾き、偏芯、移動、変形等の熱膨張の影響を小さくすることができ、さらに溶接時間が短縮され生産性が向上するという利点が得られるものである。
【００１１】
次に、本発明の請求項３に記載の動圧軸受け装置の製造方法は、請求項２の方法を用いて、前記接合部を３６０／Ｎ度の角度回転させる間は一定のレーザ出力で溶接し、それ以降の回転では、徐々にレ−ザ−の出力を低下させて溶接を完了することを特徴とするものである。
治具を回転して溶接し始め、溶接箇所が重なりはじめると入熱が過度に大きくなり、金属の溶け込みがばらつく。このため、重なり部分の仕上がり面が荒くなり強度も落ちる。本発明の方法である溶接箇所の重なり部分から溶接痕を小さくすることで、重なり部分をきれいに仕上げるとともに、重なり部分の入熱を抑えることでシャフトとスラスト軸受けの溶接強度を上げることができるものである。
【００１２】
次に、本発明の請求項４に記載の動圧軸受け装置とその製造方法は、請求項２あるいは３に記載の方法を用いて、前記シャフトを軸方向に案内保持するためのガイド孔と、前記スラスト軸受を保持する保持面を有するホルダーと、前記スラスト軸受を前記ホルダーの保持面との間に挟み込み固定するための押さえ板と、前記スラスト軸受に前記シャフトの段差部を押しつけ固定するための前記ホルダーのガイド孔に挿入された押しピンと、前記押しピンを上下させる移動手段と、前記押しピンを前記シャフトに所定圧で押しつけるための圧力手段を有する治具を用い、前記スラスト軸受を前記ホルダーの保持面に前記押さえ板にて固定した後、前記移動手段にて前記押しピンを移動させて前記シャフトの段差部を前記スラスト軸受の貫通孔に係合するとともに、前記圧力手段にて所定圧で押し当て、しかる後に溶接固定したことを特徴とするものであり、この治具を用いて動圧軸受け装置を製造する際、シャフトとスラスト軸受との平面度、直角度等を位置決めした状態で固定してスラスト軸受がシャフト受け面から浮き上がることを防ぎつつ、ゴミの進入も防いだ状態で溶接を行い、さらに溶接後、溶接部が冷えるまで押さえるため、熱変形の影響を小さくして所定の位置に強固に固定することにより高精度な動圧軸受け装置を製造することができるものである。
【００１３】
次に、本発明の請求項５に記載の動圧軸受け装置とその製造方法は、請求項４に記載の方法を用いて、前記押しピンにおいて、シャフトの中央を押す形状を半球状にして、前記押しピンを用いて前記シャフトに押し当て、しかる後に溶接固定したことを特徴とするものである。
【００１４】
次に、本発明の請求項６に記載の動圧軸受け装置とその製造方法は、請求項４に記載の方法を用いて、シャフトの中央を押す手段が、前記押しピンの先に球を載せ、前記球を前記シャフトに押し当て、しかる後に溶接固定したことを特徴とするものである。
【００１５】
本発明の請求項５，６の発明によると、半球状の押しピン、もしくは球を用いることで、シャフトを面で押すのではなく中央の一点で押すことができ、シャフトに傾きを与えることなく、シャフト軸方向に押す力を加えることができ、シャフトとスラスト軸受との平面度、直角度等をより精度を上げて、固定することができる。
【００１６】
（実施の形態１）
以下、本発明の請求項１〜３に記載の実施の形態１について図１〜図４を用いて説明する。図１は本発明の実施の形態に用いる磁気ディスク記録装置の断面図であり、図２は、本発明の実施の形態における動圧軸受け装置の平面図と断面図である。図２（ａ）は溶接前、図２（ｂ）は溶接後を示す。
図１に示すように、シャフト１の端部に動圧溝が形成されたスラスト軸受け２を挿入し、内周面に動圧溝が形成されたスリ−ブ３にシャフト１を挿入し、スラストプレ−ト４をスリ−ブ３側に圧入固定する。その後、潤滑油をシャフト１とスリ−ブ３の隙間から注入し、軸受けユニットＡが完成する。然る後に、軸受けユニットＡから突出したシャフト１の端部を反対側から押圧しながらモ−タ−ハブ５に圧入固定する。
【００１７】
また、図２に示すように回転軸をなす端面外周縁部に段差部１ａを設けたシャフト１と、中央の貫通孔２ａの周囲に段差部２ｂが形成されている円盤状のスラスト軸受２において、シャフト１の段差部１ａを設けることにより形成された凸部１ｂの高さをスラスト軸受２の段差部２ｂの底部の高さに合わせる。貫通孔２ａと凸部１ｂが接する部分である接合部１６は０．０２〜０．０４程度のすきまを設けている。溶接前に圧入、かしめ等にて仮固定しておくことも可能であるが、本発明の実施の形態においては圧入時に内部応力を持たせないことと、圧入工程を省くためにすきまを設けている。
【００１８】
この状態で貫通孔２ａと凸部１ｂが接する接合部１６を、表面側から照射点６の３箇所を同時に連続的にレ−ザ−照射して、円周上に１２０度以上回転した最終照射点７まで回転させて、レ−ザ−により連続的に全周溶接して固定する。
【００１９】
今回は強度を上げるため、連続的に溶接を行ったが、同時に複数点、あるいは複数点を溶接してから治具を回転させ、さらに複数点を溶接してもよい。
本実施の形態においては、互いに接合する素材同士を溶融させて両者を接合するレ−ザ−溶接法を利用している。溶接部分の直径はφ２と小さいが、レ−ザ−照射径はφ０．２程にすることで強度を保ちつつ、小さな場所に３箇所の照射を行い全周溶接することができる。
なお、複数点のレ−ザ−照射において、分岐したレ−ザ−の各出力のバラツキを１０％以内に抑えている。
【００２０】
次にレ−ザ−照射の出力とワ−クの回転の関係について説明する。
図３は、本発明の実施の形態１におけるレ−ザ−出力とシャフトとスリ−ブ軸受けを固定している治具の回転の関係を示すグラフであり、レ−ザ−照射開始から治具を回転させたときのレ−ザ−出力の経過を示している。図４は、本発明の実施の形態１におけるレ−ザ−溶接の状態を示す平面図であり、図４の記号ａ、ｂ、ｃは図３の記号ａ、ｂ、ｃに対応している。
レ−ザ−照射開始ａからシャフトとスラスト軸受が固定された治具を１２０度ｂ回転するまで一定の出力にて溶接する。１２０度ｂを越えてから、溶接を終える１３０度ｃ近辺まで出力を段階的に低下させている。
【００２１】
（実施の形態２）
以下、本発明の請求項４〜６に記載の実施の形態２について図５、図６を用いて説明する。図５は、本発明の実施の形態２における治具の断面図である。図６は、図５の別の例を示す本発明の他の実施の形態２における治具の断面図である。なお、図６において、図５と同じ構成部品については、同じ符号を付して説明を略し、図５と異なる点について説明する。
【００２２】
図５において、動圧軸受け装置の製造に用いる治具の構成は、シャフト１を軸方向に案内保持するためのガイド孔１４と、スラスト軸受２を保持する保持面９ａを有するホルダー９と、スラスト軸受２をホルダー９の保持面９ａとの間に挟み込み固定するための押さえ板８と、スラスト軸受２にシャフト１の段差部１ｂを押しつけ固定するためのホルダー９のガイド孔１３に挿入された押しピン１０と、押しピン１０を上下させる移動手段としてエアーシリンダー１１と、押しピン１０をシャフト１に所定圧で押しつけるための圧力手段としてエアーレギュレータ１２を有しているものである。なお、シャフト１を押しつける押しピン１０の先端形状は半球状にしてあり、シャフト１の中央の一点を押す。
【００２３】
以上のように構成された治具について、以下その動作、作用を説明する。
【００２４】
シャフト１を保持するホルダー９のガイド孔１３にシャフト１を挿入し、押しピン１０の半球状のピンの先に置く。次にシャフト端面外周縁部に設けた凸部１ｂがスラスト軸受２の貫通部２ａに係合するようにスラスト軸受け２をシャフト段差部１ａの当て面に載せ、押さえ８により、スラスト軸受２をホルダー９の保持面９ａとの間に固定した後、エアーレギュレータ１２にてスラスト軸受２にシャフトの段差部１ａを押しつけ、押しピン１０をエアーシリンダー１１により０．１ｍｍほど押し上げ固定する。これにより、スラスト軸受け２をシャフト段差部１ａの当て面に傾くことなく密着させる。シャフト１とスラスト軸受２を治具に固定した後、治具を回転させ、同時に３点をレ−ザ−照射して、同心円上に１２０度以上回転させることで連続的に全周溶接する。
シャフト１をスラスト軸受け２に押し付ける力が大きすぎるとスラスト軸受け２を変形させてしまうため、スラスト軸受け２が変形しない３００ｇほどの力を加える。押しピン１０がシャフト１を押しつけ、シャフト１がスラスト軸受け２を押し付ける力はエアーレギュレータ１２を用いて調整する。
【００２５】
図６は、他の実施例として図５の半球状の押しピン１０を、先が平らな形状の押しピン１４に換え、押しピンの先に球１５を載せたものであり、半球状の押しピン１０と同様の働き、効果が得られる。
【００２６】
【発明の効果】
以上のように、本発明の動圧軸受け装置とその製造方法によれば、スラスト軸受けとシャフトの当て面を傾くことなく密着させるための治具を用い、３点同時にレ−ザ−照射を連続して行うことで全周溶接を行ない、流体軸受けモータに必要な回転軸とスラスト軸受との平面度、直角度等の精度を高精度に固定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に用いる磁気ディスク記録装置の断面図
【図２】本発明の実施の形態１における動圧軸受け装置の平面図と断面図
【図３】本発明の実施の形態１におけるレ−ザ−出力と治具回転の関係を示すグラフ
【図４】本発明の実施の形態１におけるレ−ザ−溶接の状態を示す平面図
【図５】本発明の実施の形態２における治具の断面図
【図６】本発明の他の実施の形態２における治具の断面図
【図７】従来の溶接後の動圧軸受け装置の平面図と断面図
【符号の説明】
１  シャフト
１ａ  段差部
１ｂ  凸部
２  スラスト軸受け
２ａ  貫通孔
２ｂ  段差部
３  スリーブ
４  スラストプレート
５  モータハブ
６  照射点
７  最終照射点
８  押さえ
９  ホルダー
９ａ  保持面
１０  押しピン
１１  エアーシリンダ
１２  エアーレギュレータ
１３  ガイド孔
１４  押しピン
１５  球
１６  接合部
１７  凹部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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