(57)【要約】【課題】  ロータのステータに対する浮上量及び軸方向遊びを高精度に且つ高い再現性をもって測定することができる測定方法、及びそのための測定装置を提供する。【解決手段】  モータを所定の測定用回転速度で駆動し、ロータとステータとの軸方向相対位置を測定する。続いて、モータの停止時に、ロータをステータに対して相対的に第１の当接位置に移動させた状態で、ロータのステータとの軸方向相対位置を測定する。さらに、ロータを、ステータに対して第１の当接位置とは反対側の第２の当接位置に移動させた状態で、ロータとステータとの軸方向相対位置を測定する。このようにして測定された軸方向相対位置に基づき、ロータのステータに対する浮上量及び軸方向の遊びの少なくとも一方を決定する。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータと、ステータと、前記ステータに対して前記ロータを軸支する軸受とを備えたモータにおいて、前記ロータの前記ステータに対する浮上量及び軸方向の遊びの少なくとも一方を測定する測定方法であって、
前記モータを駆動して前記ロータを所定の測定用回転速度で回転させ、前記ロータと前記ステータとの軸方向相対位置を測定し、
前記モータの停止時に、前記ロータを、前記ステータに対して相対的に第１の当接位置に移動させ、前記ロータと前記ステータとの軸方向相対位置を測定し、
前記モータの停止時に、前記ロータを、前記ステータに対して相対的に前記第１の当接位置とは反対側の第２の当接位置に移動させ、前記ロータと前記ステータとの軸方向相対位置を測定すること
を特徴とするモータの測定方法。
【請求項２】
前記測定用回転速度が、前記モータの定格回転速度にほぼ対応していることを特徴とする請求項１に記載のモータの測定方法。
【請求項３】
前記ロータと前記ステータとの前記軸方向相対位置の測定を、一又は複数の距離センサを用いて行うことを特徴とする請求項１又は２に記載のモータの測定方法。
【請求項４】
前記ロータと前記ステータとの前記軸方向相対位置の測定を、前記ステータを固定位置で保持して行うことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載のモータの測定方法。
【請求項５】
前記ロータと前記ステータとの前記軸方向相対位置を測定するための前記距離センサを、固定位置に配置することを特徴とする請求項４に記載のモータの測定方法。
【請求項６】
前記ロータを前記ステータに対して押圧することにより、前記ロータを前記第１又は第２の当接位置に移動させることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載のモータの測定方法。
【請求項７】
圧縮空気を利用して、前記ロータの前記ステータに対する押圧を行うことを特徴とする請求項６に記載のモータの測定方法。
【請求項８】
前記圧縮空気をパルス状に供給することにより、前記ロータの前記ステータに対する押圧を行うことを特徴とする請求項７に記載のモータの測定方法。
【請求項９】
前記圧縮空気のパルス数を、毎分１０パルス未満とすることを特徴とする請求項８に記載のモータの測定方法。
【請求項１０】
前記ロータを前記ステータから引き離す方向に付勢することにより、前記ロータを前記第１又は第２の当接位置に移動させることを特徴とする請求項１乃至９の何れか１項に記載のモータの測定方法。
【請求項１１】
負圧作用を利用して、前記ロータを前記ステータから引き離す方向に付勢することを特徴とする請求項１０に記載のモータの測定方法。
【請求項１２】
釣鐘型圧力ジャケットを用いて、前記ロータを前記ステータから引き離す方向に付勢することを特徴とする請求項１０又は１１に記載のモータの測定方法。
【請求項１３】
前記釣鐘型圧力ジャケットが、カルダン式に懸架されていることを特徴とする請求項１２に記載のモータの測定方法。
【請求項１４】
前記ロータが前記第１又は第２の当接位置にあるときに、前記モータにおいて力の作用を受ける部分である力作用部の変形を測定することを特徴とする請求項１乃至１３の何れか１項に記載のモータの測定方法。
【請求項１５】
前記力作用部の変形を測定するための変形測定用距離センサを備えることを特徴とする請求項１４に記載のモータの測定方法。
【請求項１６】
前記変形測定用距離センサは、前記モータの軸受スリーブ内に設けられたシャフトの軸心と同軸に配置され、また、前記モータのうち前記シャフトの前記軸心方向に位置する部分が測定対象領域に入るように配置されていることを特徴とする請求項１５に記載のモータの測定方法。
【請求項１７】
前記変形測定用距離センサが、前記ステータの支持板に対向配置されていることを特徴とする請求項１５又は１６に記載のモータの測定方法。
【請求項１８】
前記変形測定用距離センサの測定対象領域を、前記ロータと前記ステータとの軸方向相対位置を測定するための前記距離センサの測定対象領域とは反対の側に設けたことを特徴とする請求項１５乃至１７の何れか１項に記載のモータの測定方法。
【請求項１９】
前記浮上量及び前記軸方向遊びの少なくとも一方を、前記モータの前記力作用部の変形を考慮して決定することを特徴とする請求項１４乃至１８の何れか１項に記載のモータの測定方法。
【請求項２０】
前記モータを駆動し、前記ロータを所定の測定用回転速度で回転させる工程と、
前記モータの停止時に、前記ロータを前記ステータから引き離す方向に付勢することにより前記第１の当接位置に移動させ、前記ロータと前記ステータとの前記軸方向相対位置を測定する工程と、
前記モータの停止時に、前記ロータを前記ステータに対して押圧することにより前記第２の当接位置に移動させ、前記ロータと前記ステータとの前記軸方向相対位置を測定する工程と、
を含むことを特徴とする請求項１乃至１９の何れか１項に記載のモータの測定方法。
【請求項２１】
前記モータを駆動し、前記ロータを所定の測定用回転速度で回転させる工程と、
前記モータの停止時に、前記ロータを前記ステータに対して押圧することにより前記第２の当接位置に移動させ、前記ロータと前記ステータとの前記軸方向相対位置を測定する工程と、
前記モータの停止時に、前記ロータを前記ステータから引き離す方向に付勢することにより前記第１の当接位置に移動させ、前記ロータと前記ステータとの前記軸方向相対位置を測定する工程と、
を含むことを特徴とする請求項１乃至１９の何れか１項に記載のモータの測定方法。
【請求項２２】
ロータと、ステータと、前記ステータに対して前記ロータを軸支する軸受とを備えたモータにおいて、前記ロータの前記ステータに対する軸方向相対位置を測定する測定装置であって、
前記ロータを前記ステータに対して軸方向に相対移動させるための移動手段であって、前記ロータを、前記ステータに対して相対的に第１の当接位置に移動させ、さらに、前記ロータを、前記ステータに対して相対的に前記第１の当接位置とは反対側の第２の当接位置に移動させる移動手段と、
前記第１及び第２の当接位置において、前記ロータと前記ステータとの軸方向相対位置を測定する測定手段と
を備えたことを特徴とするモータの測定装置。
【請求項２３】
前記移動手段が、パルス駆動されることを特徴とする請求項２２に記載のモータの測定装置。
【請求項２４】
前記移動手段が、前記モータに対して圧縮空気を介して作用することを特徴とする請求項２２又は２３に記載のモータの測定装置。
【請求項２５】
前記移動手段が、前記モータに対して負圧作用を与えることを特徴とする請求項２２乃至２４の何れか１項に記載のモータの測定装置。
【請求項２６】
前記移動手段が、前記ロータを前記ステータから引き離す方向に付勢するための釣鐘型圧力ジャケットを有していることを特徴とする請求項２２乃至２５の何れか１項に記載のモータの測定装置。
【請求項２７】
前記移動手段が、前記ロータを前記ステータに対して押圧する押圧力を得るための圧力シリンダを有していることを特徴とする請求項２２乃至２６の何れか１項に記載のモータの測定装置。
【請求項２８】
前記釣鐘型圧力ジャケットが、カルダン式に懸架されていることを特徴とする請求項２６に記載のモータの測定装置。
【請求項２９】
前記測定手段が、前記ステータと前記ロータとの軸方向相対位置を測定するための距離センサを備えたことを特徴とする請求項２２乃至２８の何れか１項に記載のモータの測定装置。
【請求項３０】
前記距離センサが、固定位置に配置されていることを特徴とする請求項２９に記載のモータの測定装置。
【請求項３１】
前記測定手段が、前記モータにおいて前記移動手段による力の作用を受ける力作用部の変形を測定する変形測定用センサを備えたことを特徴とする請求項２２乃至３０の何れか１項に記載のモータの測定装置。
【請求項３２】
前記変形測定用センサが、距離センサを有することを特徴とする請求項３１に記載のモータの測定装置。
【請求項３３】
前記変形測定用センサが、固定位置に配置されていることを特徴とする請求項３１又は３２に記載のモータの測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロータがステータに軸受（特に流体軸受）を介して軸支されたモータにおいて、ロータのステータに対する浮上量及び軸方向遊びの少なくとも一方を測定するためのモータの測定方法に関する。本発明は、また、ロータのステータに対する軸方向相対位置を測定するモータの測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハードディスクドライブ用スピンドルモータ等では、ロータが流体軸受（流体動圧軸受）を介して軸支されている。この種のスピンドルモータは、高いロバスト性（外乱を受けても安定した回転を続ける性能）及び耐衝撃性を要求されるため、高い回転精度及び回転円滑性を有していなければならない。そのため、流体軸受の製造時におけるシャフトと軸受スリーブとの隙間の許容誤差は非常に小さなものになる（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−８２４８０号公報（第３−４頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、モータを例えば定格回転速度で駆動したときには、流体軸受の作用によりロータがステータから軸方向に浮上するが、このときのロータの浮上量は、モータの品質を表す指標となる。また、ロータがステータに対して軸方向に移動可能な距離、すなわち軸方向遊びも、モータの品質を表す指標となる。そのため、これら浮上量及び軸方向遊びを高精度に且つ高い再現性をもって測定することができる技術の開発が望まれている。また、ロータのステータに対する軸方向遊びは、流体軸受以外の軸受（例えば玉軸受）にも存在する。従って、流体軸受を用いるモータ以外のモータについても、ロータのステータに対する軸方向遊びを高精度に且つ高い再現性をもって測定することができる技術の開発が望まれている。
【０００５】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、ロータのステータに対する浮上量及び軸方向遊びの少なくとも一方を高精度で且つ高い再現性をもって測定することができる測定方法、及びそのための測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するため、本発明に係るモータの測定方法は、ロータと、ステータと、ステータに対してロータを軸支する軸受とを備えたモータにおいて、ロータのステータに対する浮上量及び軸方向の遊びの少なくとも一方を測定する測定方法であって、モータを駆動してロータを所定の測定用回転速度で回転させ、ロータのステータに対する軸方向相対位置を測定し、モータの停止時に、ロータを、ステータに対して相対的に第１の当接位置に移動させ、ロータとステータとの軸方向相対位置を測定し、モータの停止時に、ロータを、ステータに対して相対的に第１の当接位置とは反対側の第２の当接位置に移動させ、ロータとステータとの軸方向相対位置を測定することを特徴とする。
【０００７】
本発明に係るモータの測定方法によれば、第１及び第２の当接位置がそれぞれ特定され、各当接位置がばらつくことがない。そのため、第１又は第２の当接位置に基づいて、浮上量及び軸方向遊びを高精度に且つ高い再現性をもって測定することが可能になる。加えて、短い測定サイクルで数多くの測定を行うことが可能になり、特に測定の自動化も可能になる。
【０００８】
なお、モータの測定用回転速度は、モータの定格回転速度にほぼ対応させることが好ましい。モータの定格回転速度とは、モータが最適化される回転速度である。測定用回転速度が定格回転速度に対応していれば、本発明に係るモータの測定方法により、定格回転速度での浮上量及び軸方向遊びを測定することができる。
【０００９】
また、距離センサを用いることにより、ロータとステータとの軸方向相対位置を簡単な方法で測定することができる。この場合、距離センサとしては、例えば容量センサを用いることができる。また、誘導型センサや光学センサ、場合によっては磁気センサや超音波センサなどの非接触センサを用いてもよい。特に、ステータを固定位置で保持し、ステータとロータとの軸方向相対位置の測定を行う場合には、距離センサを固定位置に配置することが好ましい。このようにすれば、ステータとロータとの相対位置の変化を距離センサを介して測定することができる。
【００１０】
また、特に、ロータをステータに対して押圧することにより、第１又は第２の当接位置に移動させることが好ましい。ロータを当該当接位置に移動させることにより、それに応じた距離センサの信号を介して、浮上量及び軸方向遊びを決定することができる。
【００１１】
ロータの当該当接位置への移動は、圧縮空気を用いてロータをステータに対して押圧することによって行うことができる。圧縮空気を用いることにより、ロータの押圧過程を制御し、ロータを当接位置に移動させることができる。
【００１２】
特に、圧縮空気をパルス状に供給して、ロータのステータに対する押圧を行うことができる。ロータを当該当接位置に移動させるために、毎分１０パルス未満のパルスを用いることが好ましい。
【００１３】
また、ロータをステータから引き離す方向に付勢することにより、第１又は第２の当接位置に移動させることが好ましい。これは、例えば負圧作用を利用することにより実現することができる。
【００１４】
また、ロータをステータから引き離す方向に付勢するために、釣鐘型圧力ジャケットを設け、この釣鐘型圧力ジャケットを介してロータに相応の負圧を作用させることができる。
【００１５】
この場合、測定結果への影響を最小限に抑えるために、釣鐘型圧力ジャケットをカルダン式に懸架することが好ましい。
【００１６】
各当接位置で、モータの力作用部（力が作用する部分）の変形を測定することにより、浮上量及び軸方向遊びをより高精度に測定することができる。すなわち、各当接位置では、ロータとステータとが互いに接触して力を及ぼし合う。この力によりモータの力作用部が変形するため、その変形を距離センサ又は他のセンサによって測定する。上述した距離センサによる軸方向相対位置の測定値は、モータの力作用部の変形分を考慮して補正する必要がある。モータの運転時には、そのような変形は生じないからである。モータの力作用部の変形を測定することにより、ロータとステータとの軸方向相対位置の測定値を補正することができる。
【００１７】
特に、モータの力作用部の変形を測定するために、距離センサ（変形測定用距離センサとする。）を用いることができる。この変形測定用距離センサをステータに対向させることにより、上述したモータの力作用部の変形を測定することができる。
【００１８】
変形測定用距離センサは、モータの軸受スリーブ内に設けられたシャフトの軸心と同軸に配置され、また、モータにおいてシャフトの軸心方向に位置する部分が測定対象領域に入るように配置することが好ましい。これにより、ステータと距離センサとの距離の変化を通じて、モータの変形を容易に測定することができる。
【００１９】
特に、変形測定用距離センサは、ステータの支持板に対向配置されることが好ましい。
【００２０】
この場合、変形測定用距離センサの測定対象領域を、ロータとステータとの軸方向相対位置を測定するための距離センサの測定対象領域とは逆方向に設けることが好ましい。ロータとステータとの軸方向相対位置を測定する距離センサは、ロータのステータに対する相対的な浮上量を測定する。一方、変形測定用距離センサは、モータの特に支持板の変形を測定する。
【００２１】
また、ロータのステータに対する浮上量及び軸方向遊びの少なくとも一方を、モータの力作用部の変形を考慮して決定することが好ましい。これにより、ロータのステータに対する浮上量及び軸方向遊びを、１０μｍオーダーの高精度（又はそれ以上の高精度）で、且つ高い再現性をもって検知することができる。
【００２２】
特に、まず所定の測定用回転速度でモータを駆動し、続いて、モータ停止時にロータをステータから引き離す方向に付勢し、次にロータをステータに対して押圧するようにすることができる。あるいは、ロータをステータに対して押圧してから、ロータをステータから引き離す方向に付勢してもよい。このような方法によれば、高精度に、高い再現性をもって、且つ短いサイクル時間で浮上量及び軸方向遊びを検知することができる。特に、この測定方法は自動的に実施することができる。
【００２３】
また、上述した課題を解決するため、本発明に係る測定装置は、ロータと、ステータと、ステータに対してロータを軸支する軸受とを備えたモータにおいて、ロータの軸方向相対位置を測定する測定装置であって、ロータとステータとを軸方向に相対移動させる移動手段と、ロータとステータとの軸方向相対位置を測定する測定手段とを備えて構成される。移動手段は、ロータを、ステータに対して第１の当接位置に移動させ、また、ロータを、ステータに対して第１の当接位置とは反対側の第２の当接位置に移動させる。測定手段は、第１及び第２の当接位置においてロータとステータとの軸方向相対位置を測定する。
【００２４】
移動手段を用いることにより、ロータをステータに対して第１及び第２の当接位置に移動させることができ、その結果、ロータのステータに対する浮上量及び軸方向遊びを高精度に且つ高い再現性をもって測定することができる。
【００２５】
この場合、ロータを、ステータに対して第１又は第２の当接位置に確実に位置させることができるようにするため、移動手段をパルス駆動することが好ましい。
【００２６】
特に、押圧装置がロータに対して圧縮空気及び負圧による作用を与えることにより、ロータをステータに対して押圧するための圧力と、ロータをステータから引き離す方向に付勢するための圧力とを発生させることが可能になる。
【００２７】
例えば、移動手段に、ロータをステータから引き離すための釣鐘型圧力ジャケットを設けてもよい。また、移動手段に、ステータに対するロータの押圧力を作るための圧力シリンダを設けてもよい。
【００２８】
特に、釣鐘型圧力ジャケットは、測定結果への影響を最小限に抑制するために、カルダン式に懸架されることが好ましい。
【００２９】
さらに、ロータとステータとの軸方向相対位置を測定するための距離センサを設けてもよい。ロータとステータとの軸方向相対位置は、距離情報として容易に検知することができるからである。この場合、特に、距離センサは、距離情報を得るために、固定位置に配置される。
【００３０】
さらに、モータの力作用部（移動手段による力の作用を受ける部分）の変形を検知するための変形センサを設けることが好ましい。変形センサは、特に、距離センサにより（あるいは距離センサを含むように）構成することができる。
【００３１】
モータの変形を距離情報として正確に検知可能とするために、変形センサは、固定位置に配置することが好ましい。
【００３２】
本発明に係るモータ測定装置のより好ましい実施の態様は、本発明に係るモータの測定方法との関連において説明する。
【発明の効果】
【００３３】
本発明に係るモータの測定方法によれば、ロータの浮上量及び軸方向遊びの少なくとも一方を高精度で且つ高い再現性をもって測定することができる。また、本発明に係るモータの測定装置によれば、ステータに対するロータの軸方向相対位置を高精度に且つ高い再現性をもって測定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００３５】
図１には、流体軸受によって軸支されたロータを有するモータ１０の一構成例が示されている。このモータ１０は、ステータ１２及びロータ１４を備えている。ロータ１４はステータ１２により、回転軸心１６を中心として回転可能に軸支されている。
【００３６】
ロータ１４をステータ１２に対して軸支するために、流体軸受（流体動圧軸受）１８が設けられている。図１に示した構成例では、流体軸受１８は、ステータ１２に固定されたシャフト２０を有している。このシャフト２０の中心軸線により、ロータ１４の回転軸心１６が規定される。但し、シャフト２０がステータ１２でなくロータ１４に固定された構成（図示省略）も可能である。シャフト２０は、ロータ１４に形成された軸受スリーブ２２内に収容されている。軸受スリーブ２２とシャフト２０との間には軸受隙間２４が形成され、この軸受隙間２４に流体動圧潤滑を実現するための潤滑剤が満たされている。以下の説明では、回転軸心１６の方向を、単に軸方向とする。
【００３７】
シャフト２０の外周面には、ロータ１４が回転軸心１６を中心として回転したときに潤滑剤に動圧を生じさせるための動圧構造２６が設けられている。なお、動圧構造２６は、シャフト２０の外周面の代わりに（あるいはシャフト２０の外周面に加えて）、当該外周面と対向する軸受スリーブ２２の内周面に形成してもよい。
【００３８】
シャフト２０は、そのステータ１２側とは反対側の軸方向端部に、スラストプレート２８を有している。このスラストプレート２８は例えば円板状に形成されており、その中心はシャフト２０の軸心（回転軸心１６）と一致している。また、スラストプレート２８の軸心１６に直交する断面における断面積は、シャフト２０よりも大きい。
【００３９】
ロータ１４の軸受スリーブ２２の軸方向一端には、カウンタプレート３０が設けられている。このカウンタプレート３０は、例えば円板状に形成されている。軸受スリーブ２２内には、スラストプレート２８が収容される第１領域３２と、スラストプレート２８の下方でシャフト２０の一部が収容される第２領域３４とが、互いに連続して形成されている。第１領域３２は円板状の中空領域であるのに対し、第２領域３４は円筒状の中空領域である。第１領域３２の軸方向に直交する断面は、第２領域３４より大きい。一方、第２領域３４の軸方向の寸法は、第１領域３２の軸方向の寸法より大きい。
【００４０】
ロータ１４は、軸方向においてステータ１２側の大径部１４ｂと、この大径部１４ｂの図中上方（ステータ１２とは反対の側）に位置する小径部１４ａとを有している。ロータ１４の大径部１４ｂには、ステータ１２の磁界発生装置３８（後述）に対向する一又は複数の磁石３６が保持されている。
【００４１】
ステータ１２は、支持板４２を有している。ステータ１２は、また、ロータ１４の磁石３６に対向する磁界発生装置３８を有している。磁界発生装置３８は、コイル４０を含むものである。コイル４０に電流を流すことにより、ロータ１４の磁石３６との相互作用により、ロータ１４がステータ１２に対して回転軸心１６を中心として回転する。
【００４２】
軸受スリーブ２２内の第１領域３２の軸方向寸法Ｈは、スラストプレート２８の同方向寸法より大きい。すなわち、スラストプレート２８は、第１領域３２内で軸方向に所定量移動可能となっている。また、軸受スリーブ２２内の第１領域３２には、軸方向に対して直交する面であって、スラストプレート２８の下面（カウンタプレート３０側とは反対側の面）に対向するリング状の当接面３２ａが形成されている。スラストプレート２８の下面と、第１領域３２の当接面３２ａとが当接することによって、第１の当接位置４４が規定される。
【００４３】
また、スラストプレート２８の上面と、カウンタプレート３０の下面３０ａとが当接することによって、第２の当接位置４６が規定される。
【００４４】
第１の当接位置４４と第２の当接位置４６との間の軸方向距離は、モータ１０における軸方向遊びと呼ばれる。例えばハードディスクドライブに用いられるスピンドルモータにおいては、軸方向遊びの値は１０μｍのオーダーである。
【００４５】
ロータ１４が回転軸心１６を中心として回転すると、ロータ１４がステータ１２から浮上し、スラストプレート２８が第１の当接位置４４と第２の当接位置４６との間の位置に位置する。この場合、ロータ１４が、ステータ１２に対する相対的な軸方向位置（図１の構成例の場合、シャフト２０に対しても相対的な軸方向位置）が変位する。このようにロータ１４とステータ１２との軸方向相対位置が変化するため、軸受スリーブ２２に対するシャフト２０の軸方向相対位置も変化する。ロータ１４とステータ１２との軸方向相対位置の変化は、浮上量と呼ばれるものである。モータ１０の定格回転速度における浮上量は、モータ１０の特徴（特に品質）を表す指標である。
【００４６】
次に、本実施の形態に係る測定装置について説明する。
【００４７】
図２は、本実施の形態における、ロータ１４のステータ１２に対する軸方向相対位置を測定するための測定装置４８の一例を示す図である。なお、図２では、モータ１０の形状を簡略化して示す。測定装置４８は、モータ１０のステータ１２が取付けられる保持装置５０を有している。保持装置５０は、モータ１０の支持板４２（その中心が回転軸１６と同軸である）の下側に、自由空間である下部領域５２を有している。この下部領域５２には、ステータ１２の支持板４２におけるシャフト２０の投影部分５６のひずみを測定するための変形センサ（変形測定用距離センサ）５４が配置されている。なお、投影部分５６とは、ステータ１２の支持板４２のうち、シャフト２０の軸方向に位置する部分をいうものとする。変形センサ５４を用いることにより、以下に詳述するように、支持板４２の変形に基づいてロータ１４の浮上量及び軸方向遊びの測定値の補正を行うことができる。
【００４８】
変形センサ５４としては、例えば容量センサなどの距離センサが用いられる。この変形センサ５４は、その視野の範囲内（すなわち、測定対象領域内）に上述した投影部分５６が収まるように、保持装置５０に対して固定される。変形センサ５４は、シャフト２０と同軸に配置することができ、また、同軸でなくても、視野内に上述した投影部分５６が収まるように配置することができる。
【００４９】
軸方向遊びを測定する際に、ロータ１４を第１の当接位置４４及び第２の当接位置４６に移動させるため、ロータ１４に対して圧縮空気又は負圧による作用を与える移動装置（移動手段）５９が設けられている。移動装置５９は、図示しない圧力シリンダからの圧縮空気を用いてロータ１４をステータ１２に対して押圧することにより、ロータ１４をステータ１２に対して相対的に第２の当接位置４６に移動させる。また、負圧作用によりロータ１４をステータ１２から引き離す方向に付勢することにより、ロータ１４をステータ１２に対して相対的に第１の当接位置４４に移動させる。移動装置５９は、カルダン式に懸架された釣鐘型圧力ジャケット５８を有している。なお、カルダン式に懸架されているとは、任意の方向に傾くことができるように懸架されていることをいう。
【００５０】
釣鐘型圧力ジャケット５８は、ロータ１４の上端側に、ロータ１４に圧力をかけるためのリング状の圧力室６０を有している。この圧力室６０には、圧力室６０内に圧縮空気を送入し、また圧力室６０から空気を吸気するための接続部６２が設けられている。釣鐘型圧力ジャケット５８の圧力室６０内に、接続部６２を介して圧力シリンダ（図示せず）から圧縮空気を送り込むことにより、圧力室６０内の圧力を高くし、ロータ１４をステータ１２側に押圧することにより、第２の当接位置４６への移動を実現する。一方、釣鐘型圧力ジャケット５８の圧力室６０内の空気を吸引して負圧を生じさせ、ロータ１４をステータ１２から引き離す方向に付勢することにより、第１の当接位置４４への移動を実現する。
【００５１】
ステータ１２に対するロータ１４の軸方向相対位置（すなわち、軸受スリーブ２２内のシャフト２０の軸方向位置）を測定するために、距離センサ６４が設けられている。距離センサ６４は、保持装置５０に位置決めされて固定されおり、その視野（測定対象領域）がロータ１４の小径部１４ａの上面に位置合わせされている。ステータ１２に対するロータ１４の軸方向相対位置の変位は、距離センサ６４に対するロータ１４の軸方向相対位置の変位として現れるため、距離センサ６４による変位測定が可能となる。
【００５２】
次に、本実施の形態に係る測定方法について説明する。図３は、距離センサ６４から出力される測定信号（符号６６，６８，７０）及び変形センサ５４から出力される測定信号（符号７２，７６）の例を示す図である。図３において、横軸は時間ｔを表し、縦軸は信号レベルＳを表す。
【００５３】
モータ１０は、移動装置５９により力を加えることなく測定用回転速度（好ましくは、モータ１０の定格回転速度と同じ）で駆動される。モータ１０の駆動は、上述したステータ１２のコイル４０に電流を流すことにより行う。これにより、モータ１０の特徴を表す指標であるステータ１２に対するロータ１４の浮上位置が測定される。距離センサ６４は、浮上位置の測定値に相当する測定信号６６（図３）を出力する。
【００５４】
次に、モータ１０の駆動を停止した状態で、移動装置５９により圧力室６０から空気を吸引して負圧を生じさせ、ロータ１４をステータ１２から浮上させる。なお、圧力室６０からの空気の吸引をパルス状に（すなわち間欠的に）行うことで、負圧をパルス状に生じさせてもよい。
【００５５】
これにより、ロータ１４がステータ１２に対して第１の当接位置４４に移動する。すなわち、ロータ１４は、軸受スリーブ２２の第１領域３２の当接面３２ａ（図１）がスラストプレート２８の下面に当接するように位置決めされる。上述したように、ロータ１４をこの第１の当接位置４４に位置させるときには、ロータ１４は回転しておらず、駆動停止状態にある。
【００５６】
このとき、距離センサ６４は、第１の当接位置４４の測定値に相当する測定信号６８を出力する。
【００５７】
次に、圧力室６０内にパルス状に（間欠的に）圧縮空気を供給する。ロータ１４を第２の当接位置４６に移動させるためには、毎分１０パルス未満であることが好ましい。ここでは、毎分６〜７パルスとする。距離センサ６４は、第２の当接位置４６の測定値に相当する測定信号７０を出力する。
【００５８】
なお、第１の当接位置４４への移動と第２の当接位置４６への移動との順序は、上記とは逆にしてもよい。
【００５９】
上述した測定信号６８と測定信号７０とのレベル差に基づき、ロータ１４のステータ１２に対する軸方向遊びを決定することができる。モータ１０の停止状態で測定される測定信号６８及び測定信号７０は、ステータ１２に対するロータ１４の軸方向における２つの限界位置に対応するものである。
【００６０】
また、測定信号６８と測定信号７０とに加え、測定信号６６に基づき、ステータ１４に対するロータ１４の浮上量を測定することができる。この浮上量は、上述したようにモータ１０を特徴付ける指標となるものである。
【００６１】
ここで、シャフト２０がロータ１４を介して力の作用を受けると、シャフト２０を介して支持板４２が弾性変形することになり、この弾性変形に伴う変位が距離センサ６４による測定信号６６，６８，７０に含まれることになる。このような弾性変形に伴う変位は、実際のモータ運転時における軸方向遊び及び浮上量には寄与しないため、測定値から除去する必要がある。そこで、変形センサ５４から出力された支持板４２の変形についての測定信号をもとに、距離センサ６４による測定値を補正する。
【００６２】
すなわち、ロータ１４を第１の当接位置４４に移動させる際には、負圧作用によりロータ１４をステータ１２から引き離す方向に付勢するため、シャフト２０に引き離し方向（上向き）の力が加えられる。そのため、ステータ１２の支持板４２が上方に変形し、その結果、支持板４２の投影部分５６と変形センサ５４との距離が広がる。変形センサ５４は、変形が生じていないときの通常レベル信号７４（図３）とは異なるレベルの変形測定信号７２を出力する。変形測定信号７２と通常レベル信号７４とのレベル差が、変形センサ５４と支持板４２との距離の増加分に対応している。変形測定信号７２と通常レベル信号７４とのレベル差に基づいて第１の当接位置４４の測定値を補正することにより、より高精度の測定値を得ることができる。
【００６３】
一方、ロータ１４を第２の当接位置４６に移動させる際には、圧縮空気によりロータ１４をステータ１２に対して押圧するため、シャフト２０に押圧方向（下向き）の力が加えられる。そのため、ステータ１２の支持板４２が下方に変形し、支持板４２の投影部分５６と変形センサ５４との距離が狭まる。変形センサ５４は、変形が生じていないときの通常レベル信号７８とは異なるレベルの変形測定信号７６を出力する。変形測定信号７６と通常レベル信号７８とのレベル差が、変形センサ５４と支持板４２との距離の減少分に対応している。変形測定信号７６と通常レベル信号７８とのレベル差に基づいて第２の当接位置４６の測定値を補正することにより、より高精度の測定値を得ることができる。
【００６４】
このように、変形センサ５４の変形測定信号７２，７６を利用した補正を行うことにより第１の当接位置４４及び第２の当接位置４６に対応する測定値を高精度に得ることができ、その結果、より高い精度で浮上量及び軸方向遊び測定することが可能になる。
【００６５】
以上説明したように、本実施の形態に係る測定方法により、ステータ１２に対するロータ１４の浮上量及び軸方向遊び（すなわち、軸受スリーブ２２内のシャフト２０の浮上量及び軸方向遊び）を高精度に検知することができる。特に、浮上量及び軸方向遊びを１０μｍオーダーで（又はより高精度で）測定することも可能である。また、本実施の形態に係る測定装置４８を用いることにより、ステータ１２に対するロータ１４の軸方向相対位置を測定することができるため、この測定装置４８を利用することで、高精度で、高い再現性をもって、且つ短い測定サイクル時間で、ロータ１４のステータ１２に対する浮上量及び軸方向遊びを測定することができる。
【００６６】
上記の実施の形態では、ロータが流体軸受を介して軸支されたモータについて、本発明に係る測定方法及び測定装置を適用した。しかし、本発明に係る測定方法及び測定装置は、他のモータ、例えばロータが玉軸受により軸支されたモータに適用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】ロータが流体軸受を介して軸支されたモータ（スピンドルモータ）の一構成例を示す縦断面図である。
【図２】ロータのステータに対する相対的な浮上量及び軸方向遊びを測定する本発明の実施の形態１に係るモータの測定装置の構成例を示す縦断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１において浮上量及び軸方向遊びを測定するための各測定信号の例を示すグラフである。
【符号の説明】
【００６８】
１０  モータ
１２  ステータ
１４  ロータ
１６  回転軸心
１８  流体軸受
２０  シャフト
２２  軸受スリーブ
２４  軸受隙間
２６  動圧構造
２８  スラストプレート
３０  カウンタプレート
３２  第１領域
３４  第２領域
３６  磁石
３８  磁界発生装置
４０  コイル
４２  支持板
４４  第１の当接位置
４６  第２の当接位置
４８  測定装置
５０  保持装置
５２  下部領域
５４  変形センサ
５６  シャフトの投影部分
５８  釣鐘型圧力ジャケット
５９  移動装置（移動手段）
６０  圧力室
６２  接続部
６４  距離センサ
６６，６８，７０  測定信号
７２，７６  変形測定信号
７４，７８  通常レベル信号
【図１】
2004320990.tif 000003
【図２】
2004320990.tif 000004
【図３】
2004320990.tif 000005