(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
作動流体を貯留する上部チャンバと、
作動流体を注入する隙間を有する被注入物を出し入れ可能に収容する下部チャンバと、
これら上部チャンバと下部チャンバとを上下に区画する隔壁と、
上部チャンバ内の空気を排出して減圧状態にする第１の排気装置と、
下部チャンバ内の空気を排出して減圧状態にする第２の排気装置と、
下部チャンバの内部空間を外部空間に対して開閉するバルブ装置と、
隔壁に形成され、２つのチャンバを連通させるテーパ孔と、
上部チャンバ内から前記テーパ孔内に挿入されるテーパシャフトと、
該テーパシャフトを前記テーパ孔内において軸線方向に移動させるシャフト駆動装置とを備える作動流体注入装置。
【請求項２】
前記被注入物が、開口部を有するハウジングと、該ハウジング内にその開口部から一端を露出させて収容されたシャフトとからなり、ハウジングとシャフトとの隙間に作動流体を注入される軸受ユニットである請求項１に記載の作動流体注入装置。
【請求項３】
前記軸受ユニットが、前記開口部に形成された前記隙間のリング状の開放部を上向きにしたハウジングの上面に、開放部に連通して作動流体を貯留可能な貯留部を開放部の上方に形成するカバー部材を接触状態に載置した状態で、前記テーパ孔の鉛直下方に配置される請求項２に記載の流体動圧軸受の作動流体注入装置。
【請求項４】
前記シャフトが、その一端を前記ハウジングの開口部から外方に突出状態に設けられ、
前記貯留部が、突出したシャフトの外周面と前記カバー部材との間にリング状に形成されている請求項３に記載の流体動圧軸受の作動流体注入装置。
【請求項５】
前記カバー部材が、前記開放部より大きな下部開口と、該下部開口から上方に向かって漸次広がるテーパ内面とを備える請求項３または請求項４に記載の流体動圧軸受の作動流体注入装置。
【請求項６】
前記テーパ内面のテーパ角度が、中心軸線に対して４５〜７５°、好ましくは、５５°〜６５°、さらに好ましくは６０°である請求項５に記載の作動流体注入装置。
【請求項７】
前記下部チャンバ内の圧力を減圧状態から大気圧状態まで、１０〜５０秒、好ましくは２０〜４０秒、さらに好ましくは２５〜３５秒の時間をかけて徐々に上昇させるよう吸気流量を制御するコントローラを備える請求項１から請求項６のいずれかに記載の作動流体注入装置。
【請求項８】
テーパ孔を有する隔壁により上下に区画された２つのチャンバのうち、上部チャンバ内に、テーパ孔にテーパシャフトを上方から挿入して閉鎖した状態で作動流体を貯留し、下部チャンバ内に、隙間を有する被注入物を、隙間を前記テーパ孔の鉛直下方に配置して収容するステップと、
これら上部チャンバおよび下部チャンバ内の空気を排出して減圧状態にするステップと、
前記テーパシャフトを上下方向に移動させてテーパ孔を開放し、上部チャンバ内の作動流体を下部チャンバ内の被注入物の隙間の開放部を埋めるように滴下するステップと、
前記テーパシャフトをテーパ孔に挿入して閉鎖するステップと、
その後、下部チャンバ内の減圧状態を解放するステップとを備える作動流体注入方法。
【請求項９】
前記減圧状態を解除するステップが、１０〜５０秒、好ましくは２０〜４０秒、さらに好ましくは２５〜３５秒の時間をかけて徐々に行われる請求項８に記載の作動流体注入方法。
【請求項１０】
ハウジング内に隙間をあけてシャフトを挿入することにより、ハウジングの開口部からシャフトの一端を露出させた軸受ユニットを構成するステップと、
テーパ孔を有する隔壁により上下に区画された２つのチャンバのうち、上部チャンバ内に、テーパ孔にテーパシャフトを上方から挿入して閉鎖した状態で作動流体を貯留し、下部チャンバ内に、前記軸受ユニットを、前記ハウジングの開口部と前記シャフトとの間に形成された前記隙間のリング状の開放部を前記テーパ孔の鉛直下方に配置して収容するステップと、
これら上部チャンバおよび下部チャンバ内の空気を排出して減圧状態にするステップと、
前記テーパシャフトを上下方向に移動させてテーパ孔を開放し、上部チャンバ内の作動流体を下部チャンバ内の軸受ユニットの隙間の開放部を埋めるように滴下するステップと、
前記テーパシャフトをテーパ孔に挿入して閉鎖するステップと、
その後、下部チャンバ内の減圧状態を解放するステップとを備える流体動圧軸受の製造方法。
【請求項１１】
減圧状態の解除が、１０〜５０秒、好ましくは２０〜４０秒、さらに好ましくは２５〜３５秒の時間をかけて徐々に行われる請求項１０に記載の流体動圧軸受の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、作動流体注入装置および作動流体注入方法に関し、特に、流体動圧軸受等の微小隙間に作動流体を注入するための作動流体注入装置および作動流体注入方法に関するものである。また、この発明は、流体動圧軸受の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、記録媒体駆動装置等に使用される流体動圧軸受の作動流体注入方法としては、例えば、特許文献１に示すものが知られている。
この特許文献１に示される作動流体注入方法は、真空注入法であって、ハウジングとシャフトとの隙間の開放端に適正量と同等の容積を有する環状の凹部を形成した軸受ユニットを減圧状態に配して軸受ユニット内部の空気を排気し、減圧状態において前記凹部に作動流体を滴下して貯留させた後、減圧状態を解除することにより軸受ユニット内外の圧力差を利用して貯留されていた作動流体を軸受ユニットの隙間内に注入する方法である。
この注入方法においては、ハウジングとシャフトとの間の微細な領域に作動流体を正確に滴下する必要があるため、細長い筒状の注入ノズルを有するディスペンサによって作動流体を滴下するようになっている。
【特許文献１】特開２００２−１７４２４３号公報（第３頁、図３等）
【発明の開示】
【０００３】
しかしながら、ディスペンサ内における作動流体の供給、停止は注入ノズルの根本側で行われているため、作動流体を滴下するためにディスペンサを一度使用すると、細長い筒状の注入ノズル内には、作動流体が充填状態に残留することになる。この場合に、注入ノズルは軸受ユニットと同一の真空チャンバ内に配置されて、減圧状態と大気圧状態との両方の状態に配置されるため、一旦大気圧状態に配された真空チャンバ内が再度減圧状態に配されると、ディスペンサが作動していない状態においても、注入ノズル内の作動流体が水頭差によって、注入ノズル内から漏れ出てくる不都合がある。
【０００４】
そして、この場合に、注入ノズルの下方に軸受ユニットが配置されていると、漏れ出た余分の作動流体が軸受ユニットの隙間に供給されることになり、作動流体の注入量を精度よく管理することができないという問題がある。
また、これを回避するためには、真空チャンバを密封して減圧動作を行う際に、ディスペンサの注入ノズルの下方から軸受ユニットを外れた位置に配置しておく必要があり、装置の構成および作動流体の注入工程が複雑化するという問題がある。
【０００５】
この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、簡易な構成により、作動流体の注入工程以外の工程で作動流体が真空チャンバ内に漏れ出ることを防止し、適正量の作動流体を軸受ユニット等の被注入物に注入することができる作動流体注入装置ならびに作動流体注入方法および流体動圧軸受の製造方法を提供することを目的としている。
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明は、作動流体を貯留する上部チャンバと、作動流体を注入する隙間を有する被注入物を出し入れ可能に収容する下部チャンバと、これら上部チャンバと下部チャンバとを上下に区画する隔壁と、上部チャンバ内の空気を排出して減圧状態にする第１の排気装置と、下部チャンバ内の空気を排出して減圧状態にする第２の排気装置と、下部チャンバの内部空間を外部空間に対して開閉するバルブ装置と、隔壁に形成され、２つのチャンバを連通させるテーパ孔と、上部チャンバ内から前記テーパ孔内に挿入されるテーパシャフトと、該テーパシャフトを前記テーパ孔内において軸線方向に移動させるシャフト駆動装置とを備える作動流体注入装置を提供する。
【０００７】
本発明の作動流体注入装置によれば、上部チャンバ内には作動流体が貯留され、第１の排気装置の作動によって減圧状態に維持される。また、テーパシャフトがテーパ孔内に挿入されてテーパ孔が閉塞され、上部チャンバから下部チャンバに作動流体が漏れ出ないように保持される。したがって、上部チャンバ内には作動流体が脱泡された状態で貯留される。
【０００８】
一方、下部チャンバを開いて被注入物を内部のテーパ孔の直下に配置し、バルブ装置を閉鎖して下部チャンバ内を密閉状態として第２の排気装置を作動させることにより、下部チャンバの内部空間の空気が排出されて下部チャンバ内が減圧状態に配される。この状態で、シャフト駆動装置を作動させて、テーパシャフトを軸線方向に移動させることにより、テーパシャフトとテーパ孔との間の隙間が拡大され、その隙間を通じて上部チャンバから下部チャンバに向けて作動流体が流れ落ちる。
【０００９】
テーパ孔の直下には被注入物が配置されているので、流れ落ちた作動流体は被注入物の隙間の入口を埋めるように滴下され、必要量滴下されたところで、再度シャフト駆動装置を作動させてテーパシャフトによりテーパ孔を閉塞する。そして、この状態でバルブ装置を開いて下部チャンバ内を徐々に大気圧まで昇圧していくことにより、被注入物内外の圧力差によって、作動流体が被注入物の隙間内に引き込まれ、内部まで注入されていくことになる。
【００１０】
この場合において、本発明の作動流体注入装置によれば、特許文献１のように細長い注入ノズルを有しないので、下部チャンバ内において滴下されることなく残留する作動流体が存在せず、下部チャンバ内の気圧の変化によって作動流体が漏れ出てくることを防止できる。したがって、シャフト駆動装置の駆動によりテーパシャフトとテーパ孔との隙間を流れ、正確に計量された作動流体を被注入物に注入することができる。また、下部チャンバ内に被注入物を配置する際に、テーパ孔の直下に直接被注入物を位置決め状態に配置できるので、装置の構造および注入工程を簡易に構成することができ、設備および製品にかかるコストを低減することができる。
【００１１】
上記本発明の作動流体注入装置においては、前記被注入物が、開口部を有するハウジングと、該ハウジング内にその開口部から一端を露出させて収容されたシャフトとからなり、ハウジングとシャフトとの隙間に作動流体を注入される軸受ユニットである構成としてもよい。
この構成によれば、軸受ユニットのハウジングとシャフトとの隙間に正確な量の作動流体を注入することができる。
【００１２】
また、本発明の作動流体注入装置においては、前記軸受ユニットが、前記開口部に形成された前記隙間のリング状の開放部を上向きにしたハウジングの上面に、開放部に連通して作動流体を貯留可能な貯留部を開放部の上方に形成するカバー部材を接触状態に載置した状態で、前記テーパ孔の鉛直下方に配置されることとしてもよい。
このようにすることで、カバー部材によってハウジングの上部に一時的に作動流体を貯留する貯留部が形成されるので、軸受ユニットに特別な凹部を設ける必要がなく、適正量の作動流体を注入することができる。
【００１３】
さらに、本発明の作動流体注入装置においては、前記シャフトが、その一端を前記ハウジングの開口部から外方に突出状態に設けられ、前記貯留部が、突出したシャフトの外周面と前記カバー部材との間にリング状に形成されていることが好ましい。
シャフトの上端面には、通常他の部材を固定するためのネジ穴等が設けられるので、シャフトの外周面とカバー部材との間に貯留部を構成することにより、ネジ穴内に作動流体が入り込む不都合を回避することができる。
【００１４】
また、本発明の作動流体注入装置においては、前記カバー部材が、前記開放部より大きな下部開口と、該下部開口から上方に向かって漸次広がるテーパ内面とを備えることとしてもよい。
このようにすることで、テーパ内面とシャフトとの間に作動流体が貯留され、減圧状態を解除したときに、作動流体がテーパ内面に沿ってスムーズに隙間内に注入されていくことになる。
【００１５】
さらに、本発明の作動流体注入装置においては、前記テーパ内面のテーパ角度が、中心軸線に対して４５〜７５°、好ましくは、５５°〜６５°、さらに好ましくは６０°であることとしてもよい。
このようにすることで、テーパ内面に沿う作動流体の流れをよりスムーズにすることができる。
【００１６】
また、本発明の作動流体注入装置においては、前記下部チャンバ内の圧力を減圧状態から大気圧状態まで、１０〜５０秒、好ましくは２０〜４０秒、さらに好ましくは２５〜３５秒の時間をかけて徐々に上昇させるよう吸気流量を制御するコントローラを備えることとしてもよい。
コントローラの作動により、減圧状態から大気圧状態まで、比較的ゆっくりと圧力を上昇させるようにバルブ装置を制御することにより、作動流体の急激な流れにより、周囲の空気を巻き込んで隙間内に注入されてしまうことを防止できる。
【００１７】
また本発明は、テーパ孔を有する隔壁により上下に区画された２つのチャンバのうち、上部チャンバ内に、テーパ孔にテーパシャフトを上方から挿入して閉鎖した状態で作動流体を貯留し、下部チャンバ内に、隙間を有する被注入物を、隙間を前記テーパ孔の鉛直下方に配置して収容するステップと、これら上部チャンバおよび下部チャンバ内の空気を排出して減圧状態にするステップと、前記テーパシャフトを上下方向に移動させてテーパ孔を開放し、上部チャンバ内の作動流体を下部チャンバ内の被注入物の隙間の開放部を埋めるように滴下するステップと、前記テーパシャフトをテーパ孔に挿入して閉鎖するステップと、その後、下部チャンバ内の減圧状態を解放するステップとを備える作動流体注入方法を提供する。
【００１８】
上記本発明の作動流体注入方法においては、前記減圧状態を解除するステップが、１０〜５０秒、好ましくは２０〜４０秒、さらに好ましくは２５〜３５秒の時間をかけて徐々に行われてもよい。
【００１９】
また本発明は、ハウジング内に隙間をあけてシャフトを挿入することにより、ハウジングの開口部からシャフトの一端を露出させた軸受ユニットを構成するステップと、テーパ孔を有する隔壁により上下に区画された２つのチャンバのうち、上部チャンバ内に、テーパ孔にテーパシャフトを上方から挿入して閉鎖した状態で作動流体を貯留し、下部チャンバ内に、前記軸受ユニットを、前記ハウジングの開口部と前記シャフトとの間に形成された前記隙間のリング状の開放部を前記テーパ孔の鉛直下方に配置して収容するステップと、これら上部チャンバおよび下部チャンバ内の空気を排出して減圧状態にするステップと、前記テーパシャフトを上下方向に移動させてテーパ孔を開放し、上部チャンバ内の作動流体を下部チャンバ内の軸受ユニットの隙間の開放部を埋めるように滴下するステップと、前記テーパシャフトをテーパ孔に挿入して閉鎖するステップと、その後、下部チャンバ内の減圧状態を解放するステップとを備える流体動圧軸受の製造方法を提供する。
【００２０】
上記本発明の流体動圧軸受の製造方法においては、減圧状態の解除が、１０〜５０秒、好ましくは２０〜４０秒、さらに好ましくは２５〜３５秒の時間をかけて徐々に行われてもよい。
【００２１】
本発明によれば、下部チャンバ内に、滴下されないまま残留する作動流体をなくし、正確な量の作動流体を被注入物に供給することができるという効果を奏する。また、残留する作動流体が、下部チャンバ内の圧力変化によって漏れ出して、直下の被注入物に滴下されてしまうことがないので、被注入物の位置決め作業が容易であり、また、密閉された下部チャンバ内で被注入物を移動させるような特殊な構造も不要となる。したがって、装置の構造および注入工程を簡易にすることができ、設備コストおよび製造コストを低減することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態に係るオイル注入装置を模式的に示す全体構成図である。
【図２】図１のオイル注入装置により、オイルを注入する軸受ユニットを示す縦断面図である。
【図３】図１のオイル注入装置の載置台に軸受ユニットおよびカバー部材を搭載してチャンバ内に配置した状態を示す縦断面図である。
【図４】図１のオイル注入装置を用いたオイル注入作業をステップごとに示す工程図である。
【図５】図１のオイル注入装置のオイル注入時のテーパシャフトおよびテーパ孔の状態を示す拡大図である。
【図６】図２の軸受ユニットの隙間の開放部の上方に形成された貯留部にオイルが貯留された減圧状態を示す縦断面図である。
【図７】図６の減圧状態を解除した状態を示す縦断面図である。
【図８】図１のオイル注入装置の変形例を示すテーパシャフトおよびテーパ孔部分の拡大図である。
【図９】図１のオイル注入装置によりオイルを注入する軸受ユニットの他の例を示す縦断面図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係るオイル注入装置を示す模式図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の一実施形態に係る流体動圧軸受のオイル注入装置（作動流体注入装置）について、図１〜図７を参照して説明する。
本実施形態のオイル注入装置１を説明する前に、該オイル注入装置１によりオイル（作動流体）２を注入する流体動圧軸受３について、図２を参照して説明する。【００２４】
流体動圧軸受３は、例えば、図２に示されるように、シャフト４と、該シャフト４を収容するハウジング５とからなる軸受ユニット６を備えている。シャフト４には、略円柱状の軸体７と該軸体７の軸方向の途中位置から半径方向に突出する鍔状のスラスト軸受板８とが備えられている。軸体７の外周面７ａおよびスラスト軸受板８の厚さ方向の両端面８ａには動圧発生溝（図示略）が形成されている。動圧発生溝が形成された軸体７の外周面７ａおよびスラスト軸受板８の両端面８ａには、ハウジング５の内面が微小な隙間Ｃをあけて配置されており、これらの隙間Ｃにオイル２（図６参照）が充填されるようになっている。【００２５】
ハウジング５は、ハウジング本体９と、その上端開口を塞ぐように配置されるリング板状のアッパープレート１０とから構成されている。アッパープレート１０の中央には、シャフト４の一端を貫通させて外部に突出させる開口部１０ａが設けられている。開口部１０ａは、ハウジング５の内部から軸方向外側に向かって漸次口径が大きくなるテーパ内面状に形成されている。シャフト４とハウジング５との間の隙間Ｃは、このアッパープレート１０の開口部１０ａとシャフト４との間に形成されるリング状の開放部１１によって外部に開放されている。シャフト４とハウジング５との間の隙間に完全にオイル２を充填し、その油面が前記開放部１１に配されるようにすることにより、開口部１０ａのテーパ内面とシャフト４の外周面４ａとが、表面張力によってオイル２を外部に漏れないように保持するキャピラリーシールを構成するようになっている。【００２６】
本実施形態に係るオイル注入装置１は、開口部１０ａの内面とシャフト４の外周面４ａとの間に形成された隙間Ｃの開放部１１からオイル２を注入する装置である。アッパープレート１０の開口部１０ａを貫通して外部に露出するシャフト４の端部には、例えば、円板状の記録媒体（図示略）をこのシャフト４に固定するためのネジ穴１２からなる固定部が設けられている。【００２７】
次に、本実施形態に係るオイル注入装置１について説明する。
本実施形態に係るオイル注入装置１は、図１に示されるように、ベース１３と、該ベース１３に固定されたケーシング１４とを備えている。ケーシング１４の内部空間は、隔壁部材（隔壁）１５によって上下に区画され、オイル２を貯留する上部チャンバ１６と、軸受ユニット６を出し入れ可能な下部チャンバ１７とが設けられている。【００２８】
上部チャンバ１６には、第１の配管１８と真空ポンプ１９とにより構成される第１の排気装置が接続されている。また、下部チャンバ１７には、第２の配管２０と上記真空ポンプ１９により構成される第２の排気装置が接続されている。また、第１の配管１８および第２の配管２０には、それぞれ、上部チャンバ１６および下部チャンバ１７の内部空間を外部空間に対して開閉するバルブ（バルブ装置）２１，２２が設けられている。【００２９】
また、本実施形態に係るオイル注入装置１は、隔壁部材１５に上下に貫通し、下方に向かって先細に設けられたテーパ孔２３と、該テーパ孔２３を閉塞するように上方から挿入されるテーパシャフト２４と、該テーパシャフト２４を上下方向に移動させるシャフト駆動装置２５とを備えている。シャフト駆動装置２５は、例えば、ケーシング１４の上部に固定されたシリンダからなり、シャフト駆動装置２５を作動させてテーパシャフト２４を上方に変位させることにより、テーパシャフト２４とテーパ孔２３との間に隙間を形成して、上部チャンバ１６に貯留されているオイル２を下部チャンバ１７内に滴下させることができるようになっている。【００３０】
また、下部チャンバ１７の底面には貫通孔２６が設けられ、該貫通孔２６を通じて、シャフト４とハウジング５とを組み合わせてなる軸受ユニット６を下部チャンバ１７内に下方から出し入れすることができるようになっている。符号２７は、軸受ユニット６を搭載した載置台２８を昇降機構２９によって昇降させることにより軸受ユニット６を下部チャンバ１７内外に出し入れする供給装置である。【００３１】
載置台２８には、図３に示されるように、軸受ユニット６が下部チャンバ１７内部に挿入された状態で、下部チャンバ１７の下面に押し当てられるフランジ２８ａが設けられている。フランジ２８ａには、該フランジ２８ａが下部チャンバ１７の下面に押しつけられたときに圧縮されて、下部チャンバ１７内を密封状態にするＯリングのようなシール部材３０が備えられている。また、昇降機構２９は、例えば、載置台２８を先端に取り付けたロッド３１と、該ロッド３１を上下方向に移動させるシリンダ３２と、ロッド３１の移動を支持するガイドスリーブ３３とを備えている。【００３２】
図中、符号３４，３５は、減圧状態を解除したときに上部チャンバ１６または下部チャンバ１７内に吸引される空気の流量を制御する流量調節弁（コントローラ）、符号３６，３７はフィルタ、符号３８，３９は、真空ポンプ１９により上部チャンバ１６または下部チャンバ１７内が十分な減圧状態となったときに閉止されるバルブ、符号４０は圧力計である。【００３３】
また、軸受ユニット６は、図３に示されるように、アダプタ４１とカバー部材４２とを組み付けられた状態で載置台２８に載置される。アダプタ４１は、軸受ユニット６のハウジング５の外面を嵌合させる嵌合穴４１ａと、載置台２８に設けられたボス部２８ｂを嵌合させる位置決め穴４１ｂとを備えている。軸受ユニット６は、アダプタ４１の嵌合穴４１ａに嵌合される際に、前記リング状の開放部１１が上向きになるように配置されている。図中、符号４３は、アダプタ４１をボス部２８ｂに嵌合した状態に保持するボールプランジャである。また、符号４４は、アダプタ４１内部に形成された空間をアダプタ３４外部に連通させる貫通孔である。【００３４】
前記カバー部材４２は、アダプタ４１の嵌合穴４１ａに嵌合状態に配置された軸受ユニット６の上方から被せられるようにしてアダプタ４１の上部に固定されるようになっている。これにより、軸受ユニット６はアダプタ４１とカバー部材４２とによって上下から挟まれるように保持されている。
カバー部材４２には、図５および図６に示されるように、中央にリング状の開放部１１より大きな貫通孔４２ａが設けられている。また、カバー部材４２は、前記貫通孔４２ａから上方に向かって漸次径寸法が大きくなるテーパ内面４２ｂを備えている。テーパ内面４２ｂのテーパ角度は、例えば、中心軸線に対して６０°である。テーパ角度を６０°とすることにより、テーパ内面４２ｂに沿ってオイル２をスムーズに隙間の開放部１１に向けて流動させることができる。なお、テーパ角度は６０°に限定されるものではなく、４５〜７５°、好ましくは、５５°〜６５°がよい。【００３５】
また、カバー部材４２は、図５に示されるように、テーパ内面４２ｂの裏面４２ｃが、ハウジング５の上面５ａから斜め上方に立ち上がっている。これにより、カバー部材４２は、前記貫通孔４２ａの内周縁の比較的狭い円環状の領域のみにおいて、軸受ユニット６を構成するハウジング５の上面５ａに接触している。
図４中、符号４５は、カバー部材４２とアダプタ４１とにより囲まれた空間を外部に連通させる連通溝である。【００３６】
アダプタ４１の嵌合穴４１ａに軸受ユニット６を嵌合させた状態で、アダプタ４１の上部にカバー部材４２を取り付けると、カバー部材４２の中央の貫通孔４２ａから、軸受ユニット６を構成するシャフト４の一端と、前記リング状の開放部１１が上方に露出させられる。また、このとき、露出したシャフト４の外周面４ｂとカバー部材４２のテーパ内面４２ｂとにより、開放部１１の上方にリング状の貯留部４６が構成されるようになっている。貯留部４６の容積は、軸受ユニット６内の隙間Ｃの総容積よりも十分に大きくなるように構成されている。【００３７】
また、テーパ内面４２ｂは、軸受ユニット６の外径寸法よりも十分に大きく形成されている。これにより、テーパ内面４２ｂによって前記貯留部４６の周囲に広がる漏斗状の案内面が構成され、テーパ孔２３の下部開口を前記開放部１１から半径方向に離れた位置に配置しても、テーパ内面４２ｂにオイル２を伝わせて開放部１１まで導くことができるようになっている。【００３８】
このように構成された本実施形態に係るオイル注入装置１の作用について、以下に説明する。
本実施形態に係るオイル注入装置１により軸受ユニット６のシャフト４とハウジング５との間の隙間Ｃにオイル２を注入するには、まず、図４（ａ）に示されるように、テーパシャフト２４を最下端に配置してテーパ孔２３を閉塞し、上部チャンバ１６内にオイル２を貯留しておく。【００３９】
次いで、アダプタ４１に軸受ユニット６を組み付け、その上からカバー部材４２を組み付けた状態で、載置台２８のボス部２８ｂにアダプタ４１の嵌合穴４１ｂを嵌合させることにより載置台２８上に載置する。アダプタ４１をボス部２８ｂに嵌合させると、ボールプランジャ４３の作動により、アダプタ４１が載置台２８から抜けないように固定される。そして、昇降機構２９を作動させて載置台２８を上昇させ、カバー部材４２を被せた状態の軸受ユニット６を貫通孔２６から下部チャンバ１７内に導入する。下部チャンバ１７内には、天井面に配置される隔壁部材１５にテーパ孔２３が配置されているので、該テーパ孔２３が、図３に示されるように、カバー部材４２とシャフト４の外周面４ｂとにより構成されたリング状の貯留部４６の上方に配置される。【００４０】
軸受ユニット６が下部チャンバ１７内に導入されると、載置台２８のフランジ２８ａに設けたシール部材３０が圧縮されて下部チャンバ１７内部が密閉される。
この状態で、図４（ｂ）に示されるように、バルブ２１，２２を閉じて上部チャンバ１６および下部チャンバ１７内部を密封し、バルブ３８，３９を開いて真空ポンプ１９を作動させ、上部チャンバ１６および下部チャンバ１７内部を減圧していく。この過程で、軸受ユニット６の隙間Ｃ、アダプタ４１およびカバー部材４２の内部空間等、下部チャンバ１７内に連通している全ての空間から空気が排気される。また、上部チャンバ１６内においてはオイルから脱気されることになる。【００４１】
そして、下部チャンバ１７内の圧力が、所定の減圧状態、例えば、約７０ｍＴｏｒｒ（９．３Ｐａ）になったときに、シャフト駆動装置２５を作動させて、図４（ｃ）および図５に示されるように、テーパシャフト２４を上昇させる。これにより、テーパシャフト２４とテーパ孔２３との間に隙間が形成され、オイル２が下部チャンバ１７内に流れ落ちることになる。このとき、上部チャンバ１６と下部チャンバ１７内の圧力は同等に設定されているので、オイル２は重力のみによって下降し、テーパ孔２３の下部開口から下部チャンバ１７内に滴下される。【００４２】
このとき、オイル２の滴下流量は、テーパシャフト２４とテーパ孔２３との間に形成された隙間の寸法およびオイル２の温度によって決定される。したがって、シャフト駆動装置２５によるテーパシャフト２４の変位量を調整し、かつ、オイル２の温度を管理しておくことにより、テーパシャフト２４を上昇位置に配置している時間によって滴下量を正確に把握することができる。【００４３】
そして、所定時間経過後に、図４（ｄ）に示されるように、シャフト駆動装置２５を作動させてテーパシャフト２４を下降させ、テーパ孔２３を閉塞することにより、図６に示されるように、適正な量のオイル２が貯留部４６に貯留され、オイル２によってリング状の開放部１１が閉塞されることになる。このとき、ハウジング５内の隙間Ｃと下部リザーバ１７内の圧力はバランスしているので、オイル２は表面張力によって隙間Ｃに進入せずに、貯留部４６に貯留状態に維持される。【００４４】
次いで、図４（ｅ）に示されるように、バルブ３９を閉じて下部チャンバ１７内が密閉された状態で、バルブ２２を開放することにより、下部チャンバ１７内の減圧状態が解除される。このとき、流量調節弁３５の作動により、下部チャンバ１７内の減圧状態の解除は、例えば、３０秒程度の時間をかけて大気圧状態まで回復するようにゆっくりと行われる。【００４５】
下部チャンバ１７内の減圧状態が解除されていくと、下部チャンバ１７の内圧は徐々に上昇していくが、軸受ユニット６の開放部１１はオイル２によって閉塞状態とされているために隙間Ｃ内は減圧状態に維持されている。その結果、ハウジング５内外の圧力差によって、貯留部４６に貯留されていたオイル２が開放部１１から隙間Ｃ内に吸引されていくことになる。【００４６】
この場合において、隙間Ｃの総容積は、十分に小さいので、内部に残っている空気量は極微量でありオイル２注入後に気泡として残ることはない。また、貯留部４６に貯留されていたオイル２の量は、隙間Ｃの総容量よりも十分に多いので、図７に示されるように、隙間Ｃ全体に注入されても、貯留部４６に残存することになる。したがって、隙間Ｃへの注入途中において貯留部４６内のオイル２が切れて空気が隙間Ｃ内に吸引されてしまうことがない。【００４７】
そして、隙間Ｃへの注入が終了した後に、図４（ｆ）に示されるように、昇降機構２９が作動させられて、載置台２８が下降させられ、オイル２を注入することにより製造された流体動圧軸受３が下部チャンバ１７外に取り出されることになる。貯留部４６に残った余剰のオイル２は、シリンジ等の吸引手段（図示略）によって容易に除去することができる。【００４８】
このように、本実施形態に係るオイル注入装置１によれば、軸受ユニット６に載置したカバー部材４２によって、隙間Ｃの開放部１１の上方に一時的にオイル２を貯留する貯留部４６が形成されるので、軸受ユニット６を構成するシャフト４やハウジング５に、オイル２を保持するための凹部を形成することなく、隙間Ｃ全体に充填するのに必要な量のオイル２を隙間Ｃに供給することができる。したがって、軸受として使用される際に機能しない無駄な凹部形状をシャフト４やハウジング５に設ける必要がない。特に、設計上無駄な構造を設ける余裕のない小型磁気ディスク用の流体動圧軸受３等の場合には、無駄を省いてコンパクトに設計できるので有利である。【００４９】
また、本実施形態に係るオイル注入装置１によれば、隔壁部材１５に形成したテーパ孔２３がテーパシャフト２４によって閉鎖されたときに、下部チャンバ１７側に滴下されずに残留するオイル２がほとんど存在しないので、オイル２を一度注入した後に、新たな軸受ユニット６を下部チャンバ１７内に配置して減圧する際に、残留していたオイル２が漏れ出して軸受ユニット６に落下する虞がない。したがって、昇降機構２９の作動により、載置台２８に搭載した軸受ユニット６を下部チャンバ１７内に収容する際に、テーパ孔２３の直下に最初から位置決め配置することができる。したがって、装置自体を簡易に構成でき、また、密封された減圧状態の下部チャンバ１７内において軸受ユニット６を移動させるような複雑な機構や複雑な工程を行う必要がなく、製造時間やコストを低減することができる。【００５０】
また、本実施形態に係るオイル注入装置１によれば、従来のディスペンサにおいて、液体を滴下したときや、リザーバタンクからディスペンサ内に流体を補充するときに内部に気泡が侵入し易く、その気泡を除去することは困難だったのに対し、上部チャンバによってリザーバタンクとディスペンサとを兼ねることで、気泡がオイル内に混入し難くすることができる。【００５１】
さらに、ハウジング５の上面５ａに載置するカバー部材４２の形状により、そのテーパ内面４１ｂとシャフト４の外周面４ｂとの間に形成される貯留部４６の容積を、ハウジング５内の隙間Ｃの総容積よりも十分に大きく設定できるので、注入途中において貯留部４６内のオイル２が不足して空気が隙間Ｃ内に混入されてしまうことをより確実に防止できる。【００５２】
また、ハウジング５内の隙間Ｃの空気を予め吸引した状態で、貯留部４６にオイル２を貯留するので、減圧状態を解除したときに、ハウジング５内に空気が閉じ込められておらず、閉じ込められた空気が気泡となって開放部１１から放出されるような現象の発生を回避できる。その結果、オイル２を周囲に飛散させることなく隙間Ｃ全体に充填することができる。【００５３】
また、下部チャンバ１７の減圧状態の解除を、３０秒程度の時間をかけてゆっくり行うので、貯留部４６に貯留されているオイル２がハウジング５内の隙間Ｃに吸い込まれるときに、周囲の空気を巻き込むことがなく、隙間Ｃ内への空気の混入をさらに確実に防止できる。減圧状態の解除にかける時間は、３０秒に限定されるものではなく、１０〜５０秒、好ましくは２０〜４０秒、さらに好ましくは２５〜３５秒程度がよい。
さらに、貯留部４６に貯留するオイル２は、上部チャンバ１６内において十分に脱気されているので、軸受として使用される際に、動圧発生時等に負圧状態となったときに、気泡を発生させ難いという利点がある。【００５４】
また、ハウジング５上面に載置されるカバー部材４２は、ハウジング５の上面５ａの全面にわたって接触しているのではなく、所定幅のリング状の接触部分において面接触するだけで、テーパ内面４２ｂの裏面４２ｃがハウジング５の上面５ａから所定の角度をなして離れているので、貯留部４６からのオイル２の回り込みがリング状の接触部分のみに限定され、それ以上の漏洩、例えば、ハウジング５の外周面まで漏洩してしまう不都合の発生を回避できる。【００５５】
また、本実施形態においては、カバー部材４２のテーパ内面４２ｂと、ハウジング５の開口部１０ａから突出しているシャフト４の外周面４ｂとの間にリング状の貯留部４６を設け、そこにオイル２を貯留することとしたので、オイル２がシャフト４の端面に形成されている固定部のネジ穴１２内に進入することを防止できる。ネジ穴１２はゆるみ防止のために、脱脂状態とされることが必要であり、ネジ穴１２にオイル２を進入させないようにすることで、脱脂工程を省くことができ、効率的である。特に、貯留部４６のオイル２が隙間Ｃ内に注入されていく際に、隙間Ｃから気泡が発生することがないので、貯留部４６のオイル２が溢れてネジ穴１２内に進入してしまうこともない。【００５６】
なお、ハウジング５の開口部１０ａからシャフト４の一端が露出するのみで突出していない場合においては、カバー部材４２のテーパ内面４２ｂの内側全体に貯留部４６を構成してもよい。
また、上記実施形態においては、減圧状態の一例として７０ｍＴｏｒｒを例に挙げて説明したが、これに限定されるものではない。
また、オイル２を注入する軸受ユニット６として、軸方向の途中位置にスラスト軸受板８を有する形式のものを例に挙げて説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、一端側に隙間Ｃの開放部１１を有する他の任意の形式の密封型の流体動圧軸受に適用することができる。【００５７】
また、本実施形態においては、隔壁部材１５に設けた下側に向かって先細になるテーパ孔２３に、下降させることで該テーパ孔２３を閉塞するテーパシャフト２４を挿入する場合について説明したが、これに代えて、図８に示されるように、上方に向かって先細になるテーパ孔２３′と、上昇させることで該テーパ孔２３′に挿入されてこれを閉塞するテーパ外面を有するテーパシャフト２４′を採用することにしてもよい。【００５８】
また、本実施形態においては、固定されたハウジング５内においてシャフト４が回転する形式の軸受ユニット６のハウジング５とシャフト４との間の隙間にオイル２を注入する場合について説明したが、これに代えて、図９に示されるように、固定されたシャフト４′内においてハウジング５′が回転する形式の軸受ユニット６′に適用することにしてもよい。図中、符号９′はハウジング本体、１０′はアッパープレートである。【００５９】
また、本実施形態においては、軸受ユニット６の隙間Ｃにオイルを注入する際に、カバー部材４２を使用する例について説明したが、これに代えて、カバー部材４２を用いることなく、隔壁１５のテーパ孔２３から直接、軸受ユニット６の隙間Ｃの開放部１１にオイルを供給することにしてもよい。【００６０】
次に、本発明の第２の実施形態に係るオイル注入装置５０について、図１０を参照して説明する。
本実施形態の説明において、上述した第１の実施形態に係るオイル注入装置１と構成を共通とする箇所に同一符号を付して説明を省略する。【００６１】
本実施形態に係るオイル注入装置５０は、図１０に示されるように、隔壁部材１５によって上下に区画された上部チャンバ１６と下部チャンバ１７とを備え、隔壁部材１５に３つのテーパ孔２３が設けられるとともに、各テーパ孔２３内にテーパシャフト２４が挿入されている。テーパシャフト２４はシャフト駆動装置２５によって昇降可能に設けられている。【００６２】
下部チャンバ１７は、搬送方向の上流側と下流側に、それぞれ開閉可能な扉５１，５２を備え、内部に、上流側の扉５１から下流側の扉５２へ複数個、例えば、３個の軸受ユニット６を搬送可能なコンベア装置５３を備えている。コンベア装置５３には、軸受ユニット６をテーパ孔２３の間隔に合わせた間隔で位置決め可能に搭載するトレイ５４が載置されるようになっている。【００６３】
また、本実施形態に係るオイル注入装置５０は、下部チャンバ１７の上流側の扉５１を隔てて隣接する入口側チャンバ５５と、下流側の扉５２を隔てて隣接する出口側チャンバ５６とを備えている。入口側チャンバ５５の上流側には、入口扉５７が設けられ、出口側チャンバ５６の下流側には出口扉５８が設けられている。入口側チャンバ５５内および出口側チャンバ５６内にも、トレイ５４に搭載された軸受ユニット６を搬送可能なコンベア装置５９，６０がそれぞれ設けられている。また、入口扉５７のさらに上流側および出口扉５８のさらに下流側にもそれぞれコンベア装置６１，６２が設けられている。【００６４】
入口側チャンバ５５は、入口扉５７と下部チャンバ１７の上流側の扉５１とによって、内部空間を外部に対して密封あるいは開放することができるようになっている。また、出口側チャンバ５６も、出口扉５８と下部チャンバ１７の下流側の扉５２とによって、内部空間を外部に対して密封あるいは開放することができるようになっている。【００６５】
また、入口側チャンバ５５には第３の配管６３によってバルブ６４を介して真空ポンプ１９に接続され、また、バルブ６５、流量制御弁６６およびフィルタ６７を介して大気開放されている。また、出口側チャンバ５６には第４の配管６８によってバルブ６５を介して真空ポンプ１９に接続され、また、バルブ６９、流量制御弁７０およびフィルタ７１を介して大気開放されている。【００６６】
このように構成された本実施形態に係るオイル注入装置５０の作用について、以下に説明する。
本実施形態に係るオイル注入装置５０を用いて軸受ユニット６の隙間にオイル２を注入するには、まず、軸受ユニット６を投入する前に、扉５１，５２を閉じて下部チャンバ１７を密閉し、バルブ３８，３９を開いた状態で真空ポンプ１９を作動させて上部チャンバ１６および下部チャンバ１７内を減圧状態に配しておく。これにより、上部チャンバ１６内のオイル２が脱気された状態に維持される。【００６７】
次いで、入口扉５７を開いて入口側チャンバ５５を大気開放し、コンベア装置６１によって搬送してきたトレイ５４に搭載した３個の軸受ユニット６を、トレイ５４ごと入口側チャンバ５５内のコンベア装置５９に移載し、入口側チャンバ５５内に搬入する。そして、入口扉５７およびバルブ６５を閉じて入口側チャンバ５５内を密封し、バルブ６４を開いて真空ポンプ１９の作動により、入口側チャンバ５５内を下部チャンバ１７と同等の減圧状態にする。これにより、軸受ユニット６内の空気を排出させる。【００６８】
この状態で、扉５１を開いて入口側チャンバ５５と下部チャンバ１７とを連通させる。そして、コンベア装置５９，５３を作動させて、軸受ユニット６を搭載したトレイ５４を下部チャンバ１７内に搬入し、各軸受ユニット６をテーパ孔２３の直下に配置して、扉５１を閉じる。そして、シャフト駆動装置２５を作動させてテーパシャフト２４を上昇させ、上部チャンバ１６内のオイル２を軸受ユニット６に供給する。
このとき、オイル２の注入と並列して、出口側チャンバ５５では、バルブ６８を開いて真空ポンプ１９の作動により、下部チャンバ１７と同等の減圧状態にしておく。【００６９】
そして、オイル２の注入が終了したら、シャフト駆動装置２５を作動させてテーパシャフト２４を下降させ、テーパ孔２３を閉塞する。その後、扉５２を開いてコンベア装置５３，６０を作動させ、トレイ５４に搭載した軸受ユニット６を出口側チャンバ５６に搬入する。【００７０】
軸受ユニット６が出口側チャンバ５６に搬入されると、扉５２が閉じられて内部空間が密閉され、バルブ６８が閉じられる一方、バルブ６９が開放されて、出口側チャンバ５６内が大気開放される。このとき、流量制御弁７０によって、大気開放は時間をかけて徐々に行われ、軸受ユニット６に供給されたオイル２がシャフト４とハウジング５との隙間に徐々に浸透していくことになる。そして、出口側チャンバ５６が大気開放されたら、出口扉５８を開いてコンベア装置６０，６２を作動させ、オイル２が注入された軸受ユニット６を搬出する。【００７１】
一方、この出口側チャンバ５６の大気開放から搬出までには、比較的長い時間を要するので、その間に並列して、バルブ６５を開くことによる入口側チャンバ５５の大気開放、入口扉５７を開いた新たな軸受ユニット６の入口側チャンバ５５への搬入、および、バルブ６５を閉じてバルブ６４を開くことによる入口側チャンバ５５内部の減圧を行っておく。
この後は、上記工程を繰り返す。【００７２】
このように、オイル２を注入する下部チャンバ１７に隣接して入口側チャンバ５５と出口側チャンバ５６とを設け、第１の実施形態において下部チャンバ１７が行っていた減圧作業と大気開放作業とをそれぞれ、入口側チャンバ５５と出口側チャンバ５６とに分担させることにより、比較的長時間を要する大気開放の間に、次の軸受ユニット６へのオイル２の注入の準備を済ませておくことができる。したがって、作業を効率的に行って、大量の軸受ユニット６を連続的に製造することができる。
なお、上記実施形態においては、軸受ユニット６を３個同時に処理する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、１個以上のいずれの場合においても、作業を効率化できる。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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