CN1576624A

CN1576624A - 制造流体动压轴承的方法

Info

Publication number: CN1576624A
Application number: CNA2004100623032A
Authority: CN
Inventors: 见须勋; 内山雅昭
Original assignee: Nidec Corp
Current assignee: Nidec Corp
Priority date: 2003-07-02
Filing date: 2004-07-01
Publication date: 2005-02-09
Anticipated expiration: 2024-07-01
Also published as: JP2005036974A; US7676928B2; CN1321277C; US20050000092A1; US20080209732A1; US7328511B2

Abstract

本发明的目的是防止在填充油过程中或在流体动压轴承与马达结合以用作轴承的阶段发生气泡，由此执行有效除气。通过在第一真空腔室和第二真空腔室之间连通的管供给油，将储存在第一真空腔室中的油供给到保持在第二真空腔室的流体动压轴承，该第一真空腔室处于具有低于周围环境压力的减压环境下，该第二真空腔室同样处于具有低于周围环境压力的减压环境下，在填充润滑流体之时，在第一真空腔室中的压力减小到低于在第二真空腔室中的压力。

Description

制造流体动压轴承的方法

技术领域

本发明涉及一种制造流体动压轴承的方法，该流体动压轴承用作硬盘驱动装置的主轴马达等的轴承装置，更具体地涉及一种将油填充到轴承间隙中的方法。

背景技术

作为需要较高的旋转精度的用于马达的轴承，例如用在硬盘驱动装置中的用于驱动记录盘(如硬盘等)的主轴马达，或者作为在激光打印机中驱动光学多面体的马达，通常已经提出了多种流体动压轴承，其利用介于轴和套筒之间的润滑流体(如油或类似物)的流体压力来支承它们两个，从而可以相对地旋转。

图1示出了使用这样的流体动压轴承的马达的一个例子。使用常规流体动压轴承的马达包括一对径向轴承部分4、4，其形成为在轴2的外周表面和套筒3的内周表面之间沿轴向彼此隔开，该轴2与马达1一体形成，该轴2可转动地插入套筒3中。而且，一对止推轴承部分7、7分别设置在盘状止推板5的上表面和形成在套筒2上的台阶部分的平坦表面之间、以及止推板5的下表面和止推衬套6之间，该止推板5沿径向向外从轴1的一个边缘部分的外周表面突出，该止推衬套6将套筒2的一个开口关闭。

轴承间隙(为一系列微小间隙)形成在轴2和止推板5之间以及套筒3和止推衬套6之间。用作润滑流体的油9不间断地连续保留在轴承间隙中。

通过连接一对螺旋槽而形成的人字槽41、41和71、71形成在径向轴承部分4、4和止推轴承部分7、7上，由此根据轴1在轴承的中心部分的旋转而产生最大的动压，螺旋槽的连接部分位于轴承的中心部分处，由此保持作用在轴1上的负载。

上述的马达在套筒3的、位于沿轴向与止推轴承部分7、7相对的上边缘部分的附近具有锥形密封部分8，这样，油的表面张力和大气压平衡，从而形成交界面。具体地，在该锥形密封部分8中的油的内部压力保持为基本与大气压相等的压力。

人们提出了以下的方法来填充保持在具有上述结构的轴承部分的止推板5和轴2之间、以及在套筒3和止衬筒套6之间的油9。首先，在其中储存有油的真空腔室被减压，然后通过该状态，在油中的搅拌机工作，从而进行搅拌和除气。在支承轴承的真空腔室中的压力减小到真空级之后，油被供给到支承轴承的真空腔室，在轴承开口处(例如在减压环境下的轴承部分的锥形密封部分8或类似部件)放置适量的油。之后，在支承轴承的真空腔室中的环境回复到大气压，由此通过利用大气压在流体动压轴承的轴承间隙中填充油。

但是，甚至在上述的填充油的方法中，在填充过程中油经常会起泡。这是因为：即使在减压情况下对油进行搅拌和除气，要将溶解的空气减少到不形成气泡的程度也是非常困难的，特别是在工厂大量生产加工中。在油填充过程中，油产生气泡妨碍了从在其中储存有油的真空腔室向支承轴承的真空腔室的平稳供给。而且，当油在达到支承轴承的真空腔室的阶段发生起泡时，油可能以喷射的方式分散在油真空腔室中，由此轴承和腔室内部被油污染。

通过将油暴露在减压环境中并执行搅拌和除气，油的除气程度稍有提高。但是，由于对于油的体积而言，暴露在减压环境中的面积(即，油的表面积)有限，所以不能通过在油储存在真空腔室的状态下除气而实现有效的除气。在这种情况下，可以通过使用大尺寸的真空腔室或减少储存在腔室中的油量的方法来增加相对于油体积的面积。但是，由于这些方法通过增加填充油装置的尺寸或增加油补充频率而使得生产率恶化，所以这些方法是不现实的。

发明内容

本发明的目的是提供一种制造流体动压轴承的方法，其能够防止在油填充过程中产生气泡的可能性。

在根据本发明的制造流体动压轴承的方法中，储存油并执行除气的第一真空腔室被减压，并且至少在完成减压之时，使得在第一真空腔室中的压力小于在将油供给进入轴承中的操作时在第二真空腔室中的压力。这提供了：在供油操作中与在对油除气操作中相比，在油上施加更高的压力。更高的压力抑制了在供给操作时在油中产生气泡。

根据本发明的另一制造方法，即使在第一真空腔室被减压以便获得不高于预定压力的压力之后，仍保持减压状态，在该状态下，油被供向第二真空腔室，由此填充轴承。在将油供给入轴承的操作时，在第一真空腔室中的预定压力低于在第二真空腔室中的压力。第一真空腔室保持减压，由此可以得到更好的对油除气效果。

在本发明中，在连接第一真空腔室和第二真空腔室的管路中，可以设有一阀机构或泵机构，用于向第二真空腔室送油。通过该阀机构或泵，可以抵抗压力差而向第二真空腔室送油。由此可以更确定地向第二真空腔室供油。

在本发明中，也可以使用重力来供油。这可以提供平稳的供油。例如，假设油的密度是大约1g/cm³，由于高度差为10cm，所以压力可以增加1000Pa。使得高度差适当，就可以抵抗第一真空腔室和第二真空腔室之间的压力差而向第二真空腔室供油。将它与阀机构结合可提供对油的更精确地供给。

在本实施例中，油可以滴入所述第一真空腔室中。油滴落，由此暴露在减压环境的每单位体积的表面暂时增加，由此促进了除气。而且，在腔室底部或存油液面上碰撞的油滴变成更小的飞溅物。这个现象也有助于对油除气。

附图说明

图1是具有流体动压轴承的马达的结构图；以及

图2是对应于本发明的实施例的油填充装置的原理图。

具体实施方式

下面将参考附图来描述根据本发明的一个实施例的制造流体动压轴承装置的方法。应指出的是，流体动压轴承10与图1中示出的相同，因此为了避免重复，省略了其结构的描述。

在根据本实施例的制造流体动压轴承的方法中，首先打开阀B1并操作真空泵P1，由此在第一真空腔室100(为油箱)中的空气被排出，以便减压到预定的真空级PL1。在第一真空腔室100中的减压级被确认到达真空级PL1之后，阀B2被打开，由此开始从供油腔室102向第一真空腔室100的油L的供给。在这种情况下，用于将油L从供油腔室102向第一真空腔室100供给的毛细管104为针状，并具有这样程度的直径，即油L可通过毛细现象保持。而且，在油供给腔室102中的压力PL2保持为略高于第一真空腔室100中的减压级PL1。因此，由于第一真空腔室100和供油腔室102之间的压差，保持在毛细管104中的油L以液滴的形式滴入第一真空腔室100中。

由于第一真空腔室100中的减压级PL1和供油腔室102中的压力PL2之间的压差，油L的内压高于减压级PL1，这样，油L自然地滴入第一真空腔室100中。因此，油L从毛细管104以液滴的形式进入第一真空腔室100中，与此同时，溶解在油L中的空气由于气穴现象而膨胀并形成气泡。然而，油L从具有可以形成毛细现象的直径的毛细管104滴落，由此以液滴形式滴落的油L的体积非常小。另一方面，滴落的油L的整个表面暴露在处于减压级PL1的真空环境中，这样在第一真空腔室100中气泡很容易打开，由此对油L除气。

在第一真空腔室100的底部上或在先前已经滴落并储存在第一真空腔室100中的油L的液面上碰撞的油L的液滴变成更微小的飞溅物，以便分散，由此进一步促进除气。因此，与仅仅使用真空除气的普通除气过程或者同时使用真空除气和搅拌除气的除气过程相比，如上所述的也使用真空除气的通过油L液滴的除气过程更有效。由此溶解在油中的空气能确定被去除。

当预定量的油L被储存在第一真空腔室100中时，其中没有填充油的流体动压轴承10从未示出的开口被放入第二真空腔室106(为油喷出腔室)中，并被放置在预定的位置。在开口关闭之后，打开阀B3，然后真空泵P2开始排出在第二真空腔室106和流体动压轴承10的轴承间隙中的空气。当到达预先设定的减压级PL3时，关闭阀B3且停止真空泵P2，由此开始填充油L。应指出的是，在第二真空腔室106中的压力可通过使用用于对第一真空腔室100减压的真空泵P1来降低。

为了执行填充油L，通过平行移动或旋转可移动部件110，首先将喷油口108布置在流体动压轴承10的锥形密封部分8之上。然后，打开阀B4，以便通过管112供给储存在第一真空腔室100中的已除气的油L。在这种情况下，为了将预先设定的第一油量V1精确地送到喷油口108，操作针阀114(例如Ace Giken有限公司制造的BP-107D)，从而实现供给。

然后，从第一真空腔室100供给到针阀114的油L从喷油口108滴入流体动压轴承10的锥形密封部分8中。接着，将阀B5打开预定的时间，以便流入通过过滤装置或类似装置的除尘的外部空气，然后，在第二真空腔室106中的大气压从减压级PL3开始增加。此时，流体动压轴承10的轴承间隙处于这样的状态，即，被滴入锥形密封部分8中的油L密封，这样轴承间隙中的压力保持为减压级PL3。因此，在轴承间隙中的压力与在第二真空腔室106中增加的压力之间产生压力差，通过该压力差滴入油量为V1的油被压入轴承间隙中。

接着，摄像机116移动到这样的位置，即，锥形密封部分8的内部能通过平行移动或旋转可移动部件118而观察到，观察通过上述方法而填充入轴承间隙中的油L的量。第二油量V2(即，向流体动压轴承10供给优化量的油L所需的额外油量)基于该观察的结果而确定。然后，再次打开阀B3并操作真空泵P2，由此在真空腔室106中的空气被排出，以便将其中的压力降低到减压级PL3。在该减压再次完成之后，第二油量V2以与油量V1相同的填充过程被再次填充到轴承间隙中。

完成了上述的预定量的油L的填充的流体动压轴承10从第二真空腔室106中未示出的开口部分被取出。尽管上面的描述是在这样的情况下进行的，即，向流体动压轴承10填充油L进行了两次，但是它也可以进行三次或更多次。而且，填充入轴承间隙中的油量略多于预定的填充油量，并且过剩的填充量可通过用摄像机116确认在锥形密封部分8中油L的界面位置而被吸收或收集。

在向轴承间隙填充油L的重要点就是，在完成减压之时，在第一真空腔室100中的压力被确定减小到低于在第二真空腔室106中的压力，即，建立减压级PL1＞减压级PL3的关系式。

在各个真空腔室100和106的减压级PL1和PL3之间建立以下关系时，即，减压级PL1＜减压级PL3，也就是在第一真空腔室100中的压力高于第二真空腔室106中的压力时，油L从第一真空腔室100向第二真空腔室106供给，略微保留在油L中的空气由于因压差产生的气穴现象而形成气泡，由此从喷油口108在第二真空腔室106中喷出。在流体动压轴承10用作在洁净环境中使用的硬盘驱动装置等的马达的轴承装置的情况下，被粘附保持的喷出的油L污染了洁净的环境。因此，需要擦拭第二真空腔室106的内部，或是流体动压轴承10的表面。而且，在管112中发生起泡现象的情况下，油L由于空气在管112中起泡而被断开，这样油L不能平稳地向喷油口108供给。这些问题引起流体动压轴承10的生产率严重降低。

另一方面，在第一真空腔室100中的减压级PL1和在第二真空腔室中的减压级PL3之间，建立了PL1＞PL3的关系，由此在填充油的过程中，油L连续地向压力更高(真空级更低)的一侧传送，由此能确实防止气泡现象的发生。在这种情况下，在第二真空腔室106(在该第二真空腔室中，油被填充到流体动压轴承10的轴承间隙中)中的压力减少到不大于1000Pa，更优选是大约为1000Pa，由此，当油L从喷油口108滴入流体动压轴承10的锥形密封部分8并由此填充在轴承间隙中时，可防止空气再次溶解在油中。因此，在没有恶化油L的除气程度的情况下完成了油L的填充过程。因此，即使在流体动压轴承10构成为用于马达的轴承装置的情况下开始操作之后，也可以抑制气泡的发生。

应指出的是，在这种情况下，在压力降低到减压级PL1(该减压级PL1高于在第二真空腔室106中的减压级PL3)的第一真空腔室100中的减压优选地设置成不超过30Pa。将第一真空腔室100中的减压级PL1设定成比上述值更高，这使得可通过上升滴落而提高在油L的除气过程中的除气程度。

尽管上面描述了根据本发明的制造流体动压轴承的方法的实施例，但是本发明并不限于实施例。在不脱离本发明的范围的前提下，可以进行修改和改进，而且，本发明可以应用于具有各种结构的流体动压轴承。

Claims

1.一种制造流体动压轴承的方法，该轴承包括：轴；套筒，该套筒形成为在其中容纳所述轴且限定了在所述轴的表面和所述套筒的内表面之间的间隙；作为润滑流体的油；径向轴承部分和/或止推轴承部分，该径向轴承部分和/或止推轴承部分包括被所述油填充的所述间隙；其中：

所述油存储在第一真空腔室中，在该第一真空腔室中的压力低于大气压；

所述流体动压轴承放置在第二真空腔室中，在该第二真空腔室中的压力低于大气压；

所述第一真空腔室的内部通过一管与所述第二真空腔室的内部连通，所述油通过该管从所述第一真空腔室供给到放置在所述第二真空腔室中的所述流体动压轴承；

在这些真空腔室中的减压完成之时，使得所述第一真空腔室中的压力低于第二真空腔室中的压力；以及

在包括所述第一真空腔室、所述第二真空腔室和所述管的装置中，所述油被连续地送向具有更高压力的区域，由此被供给到所述流体动压轴承。

2.一种制造流体动压轴承的方法，该轴承包括：轴；套筒，该套筒形成为在其中容纳所述轴且限定了在所述轴的表面和所述套筒的内表面之间的间隙；作为润滑流体的油；径向轴承部分和/或止推轴承部分，该径向轴承部分和/或止推轴承部分包括被所述油填充的所述间隙；其中：

所述第一真空腔室中的压力保持为不高于在所述第二真空腔室中的压力；以及

在包括所述第一真空腔室、所述第二真空腔室和所述管的装置中，所述油被连续地送向具有更高压力的区域，由此向所述流体动压轴承供油。

3.根据权利要求1所述的制造流体动压轴承的方法，其特征在于，在所述管中设有一阀机构，用于将所述管中的油送向所述第二真空腔室。

4.根据权利要求2所述的制造流体动压轴承的方法，其特征在于，在所述管中设有一阀机构，用于将所述管中的油送向所述第二真空腔室。

5.根据权利要求1所述的制造流体动压轴承的方法，其特征在于，当至少油向所述流体动压轴承供给时，在所述第一真空腔室中的油的液面处于高于所述流体动压轴承的位置。

6.根据权利要求2所述的制造流体动压轴承的方法，其特征在于，当至少油向所述流体动压轴承供给时，在所述第一真空腔室中的油的液面处于高于所述流体动压轴承的位置。

7.根据权利要求3所述的制造流体动压轴承的方法，其特征在于，当至少油向所述流体动压轴承供给时，在所述第一真空腔室中的油的液面处于高于所述流体动压轴承的位置。

8.根据权利要求4所述的制造流体动压轴承的方法，其特征在于，当至少油向所述流体动压轴承供给时，在所述第一真空腔室中的油的液面处于高于所述流体动压轴承的位置。

9.根据权利要求1所述的制造流体动压轴承的方法，其特征在于，所述油通过滴入被减压的第一真空腔室中而得以除气。

10.根据权利要求2所述的制造流体动压轴承的方法，其特征在于，所述油通过滴入被减压的第一真空腔室中而得以除气。

11.根据权利要求1所述的制造流体动压轴承的方法，其特征在于，在所述第二真空腔室中的减压值不高于1000Pa。

12.根据权利要求2所述的制造流体动压轴承的方法，其特征在于，在所述第二真空腔室中的减压值不高于1000Pa。