CN1789738B - 流体轴承装置及其工作流体量检查方法 - Google Patents

流体轴承装置及其工作流体量检查方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种流体轴承装置及其工作流体量的检查方法，在由盖板(5)覆盖轴套(2)的流体轴承装置，能容易地确认工作流体良好地充填在盖板与轴套之间，并能容易地确认良好地充填有粘结盖板与轴套的粘结剂。作为盖板使用具有透光性的材料，透过盖板能容易地用眼确认工作流体的充填状态，或利用摄像构件加以确认。

Description

流体轴承装置及其工作流体量检查方法 
(1)技术领域
本发明涉及旋转驱动磁盘、光盘等的主轴电动机等所使用的流体轴承装置及充填在该流体轴承装置内的工作流体的量的检查方法。 
(2)背景技术
作为硬盘装置的主轴电动机等所使用的轴承装置，正越来越多地采用比滚珠轴承旋转精度高、而且静音性也优良的流体轴承装置以取代以往使用的滚珠轴承。 
作为这种流体轴承装置，例如有日本专利特开平11-82486号公报所揭示的流体轴承装置。如图17所示，该流体轴承装置包括：旋转轴51；相对于该旋转轴51留有间隙地配置在外周的轴套52；以及设于旋转轴51的两端部并以与轴套52的两端面留有间隙的状态配置的大直径的推力凸缘53、54，由润滑油构成的工作流体保持在旋转轴51的外周面与轴套52的内周面之间的间隙以及推力凸缘53、54的内侧的面(推力凸缘53的下表面和推力凸缘54的上表面)与与其相向的轴套52的两端面之间的间隙内。在旋转轴51的外周面形成动压槽56，当图外的电动机旋转驱动力等使旋转轴51与轴套52作相对旋转时，则构成利用由该动压槽56聚集的工作流体的压力，将旋转轴51与轴套52在径向留有规定间隙且旋转自如地予以支承的径向流体轴承。另外，在推力凸缘53、54的内侧的面上形成动压槽57、58，当上述旋转驱动力等使安装在旋转轴51上的推力凸缘53、54与轴套52作相对旋转时，则构成利用由该动压槽57、58聚集的工作流体的压力，将旋转轴51与轴套52在推力方向(轴心方向)留有规定间隙且旋转自如地予以支承的推力流体轴承。 
该流体轴承装置中，在轴套52的内周面与外周面之间的中间部位，以轴心为中心每隔适当的角度(例如180度)形成与轴心平行延伸的多个连通路59。 通过这些连通路59使推力凸缘53、54的内侧的面与与其相向的轴套52的两端面之间的空间连通。在轴套52的两端内周部分别嵌入流体封闭构件60、61，其与推力凸缘53、54的外周面留有间隙地相对。在与流体封闭构件60、61的与连通路59相向的部位形成圆锥形状的倾斜面60a、61a，面对该倾斜面60a、61a的部位作为存放工作流体的流体存放空间64、65。另一方面，推力凸缘53、54的外周面与流体封闭构件60、61的内周面之间形成上述间隙并与外部空气(大气压)连通，利用工作流体的表面张力，形成在流体轴承装置的内侧对工作流体密封的流体密封部62、63。 
如上所述，通过形成连通路59，则在形成有径向流体轴承的旋转轴51的外周面与轴套52的内周面之间的空间、形成有推力流体轴承的推力凸缘53、54的内侧的面与与其相向的轴套52的两端面之间的空间，即使工作流体压力发生偏差而产生压力差也可消除该压力差。即，通过设有连通路59的结构，则即使工作流体的压力发生偏差也可调节成工作流体之间没有压力差，从而实现轴承功能的稳定，防止工作流体向外部飞溅。 
在这种一般的流体轴承装置中，形成径向流体轴承的间隙和形成推力流体轴承的间隙极其微小，故组装流体轴承装置并将工作流体充填在这些流体轴承内的作业，为了能直至内部地良好充填，而将工作流体向流体轴承装置内部进行充填。但是，尽管如此，有时一部分空气会残留在形成有径向流体轴承的旋转轴51的外周面与轴套52的内周面之间的空间、形成有推力流体轴承的推力凸缘53、54的内侧的面与与其相向的轴套52的两端面之间的空间内。在流体轴承装置旋转时，有时也会将小的气泡带入工作流体中。这样，一旦空气成为气泡混入内部并粘附在径向流体轴承的动压槽56和推力流体轴承的动压槽57、58上，则动压槽56、57、58对工作流体的输送量减小，产生因气泡而使轴承刚性下降、旋转动作时旋转不稳定等轴承性能下降的问题。 
(3)发明内容
本发明是为了解决上述问题而提出的，其目的在于提供一种流体轴承装置及其工作流体量检查方法，其在通过循环用连通路向盖板与轴套之间供给工作流体以具有工作流体的循环功能的流体轴承装置中，能容易地确认盖板与轴套之间良好地充填有工作流体，且能容易地确认良好地充填有粘结盖板与轴套的粘结剂。
为了解决上述问题，本发明的流体轴承装置的工作流体量检查方法，是针对在留有微小的间隙相对旋转自如的状态下将旋转轴插入轴套的轴承孔内、在旋转轴与轴套的相向面中的至少一个面上形成动压槽、将工作流体充填在上述微小间隙内、旋转轴相对于轴套能相对地旋转自如地得到支承的流体轴承装置，对工作流体的量进行检查的流体轴承装置的工作流体量检查方法。其特征在于，轴套的至少一个端面留有空间地被盖板覆盖，在该盖板与轴套之间形成向所述微小间隙供给工作流体的流体存放空间部，流体存放空间部的相对于轴心方向的深度形成为在圆周方向上逐渐变化的形状，在该空间部内，根据在圆周方向上增减的工作流体与空气的气液边界线的位置来检测工作流体的量。 
采用该检查方法，由通过盖板能目测的气液边界线的位置来一目了然地确认工作流体的量，因而谁都能确认作业泄漏，在利用抽取或擦拭的方法来调节工作流体的量时，作业人员能一边直接确认气液边界线的位置一边进行作业，因而也可进行微调，能正确地管理所生产的轴承的寿命。气液边界线以最深的部位为中心扩大，能容易地识别气液边界线。 
本发明的流体轴承装置，其特征在于，包括：旋转轴；以留有微小间隙相对旋转自如的状态插入该旋转轴的轴套；以及固定在该轴套上、以留有空间的状态覆盖轴套端面的盖板，在该盖板与轴套之间形成向所述微小间隙供给工作流体的流体存放空间部，将工作流体充填在包括盖板与轴套之间的空间在内的轴套内空间，其特征在于，流体存放空间部的相对于轴心方向的深度形成为在圆周方向上逐渐变化的形状，盖板的至少一部分具有透光性。 
本发明的流体轴承装置，包括：旋转轴；轴套，具有包含开口的开口端和封闭的封闭端的轴承孔，并留有间隙地以旋转自如的状态将旋转轴插入该轴承孔内；以及通过粘结剂固定在轴套上、以留有向间隙供给工作流体的流体存放空间部的状态覆盖轴套的开口端侧端面的盖板，在旋转轴与轴套相互面对的旋转轴的外周面与轴套的内周面的至少一个上形成将旋转轴相 对于轴套在径向上非接触且相对旋转自如地加以支承的径向动压槽，在轴套上形成连通轴套上的封闭端面侧的空间区域、和盖板与轴套的开口端侧端面之间的流体存放空间部的循环用连通路，将工作流体充填在包括盖板与轴套之间的流体存放空间部及连通路在内的轴套内空间，在旋转轴相对于轴套作相对旋转时，使工作流体在旋转轴与轴套之间的空间、与该空间连通的所述封闭端侧的空间区域、与该封闭端侧的空间区域连通的所述循环用连通路、与该循环用连通路连通的盖板与轴套之间的流体存放空间部进行循环，盖板的至少一部分具有透光性。 
通过这样的结构，将工作流体充填在盖板与轴套之间后，通过盖板能容易地目测工作流体的充填状态，或利用摄像构件加以确认，即使在盖板的背面粘附气泡时也能容易地将其检测出来。本发明的特征在于，流体存放空间部的相对于轴心方向的深度形成为在圆周方向上逐渐变化的形状。 
通过该结构，气液边界线以最深的部位为中心扩大，能容易地识别气液边界线。 
本发明的特征在于，工作流体被着色。 
通过该结构，能容易地识别工作流体，尤其是即使工作流体的充填部位是厚度薄的部位等也能良好且容易地识别。 
本发明的特征在于，盖板利用粘结剂固定在轴套上，粘结剂使用与工作流体不同且可目测的颜色。 
通过该结构，不仅对于工作流体，而且对于粘结剂也能容易地与工作流体加以区别，从而能容易地确认充填部位。 
在以往的通过流体存放空间部的液面高度方向的测量来实施的管理中，作业人员无法对液面的高度做到一目了然地识别，对作业泄漏也要给予足够的注意，相比之下，根据本发明的流体轴承装置的工作流体量检测方法，对工作流体的量可利用平面上的面积差异一目了然地进行确认，故谁都可进行作业泄漏的确认，在利用抽取或擦拭来调节工作流体的量时，作业人员可一边直接确认一边进行作业，故可进行微小的调节，能正确地管理所生产的轴承的寿命。 
另外，采用本发明的流体轴承装置，使用具有透光性的盖板，从而通过盖板能容易地目测工作流体的充填状态，或用摄像构件加以确认，即使在盖板背面粘附气泡时也能容易地将其检测出来。由此，不用花费大的麻烦和时间就可检测出工作流体对流体轴承装置的充填不足或气泡的混入，能预防因气泡等的混入而无法保证轴承性能和寿命的流体轴承装置的出厂，提高可靠性。 
通过使用着色的工作流体，从而即使工作流体的充填部位是厚度薄的部位等也能良好且容易地识别工作流体。 
作为粘结盖板的粘结剂，使用不同于工作流体且能目测的颜色，不仅对于工作流体，而且对于粘结剂也能容易地与工作流体加以区别，从而能容易地确认充填部位，其结果是，可预防存在工作流体向外部泄漏的可能性的流体轴承装置、循环功能不良的流体轴承装置的出厂，提高可靠性。 
通过流体存放空间部的相对于轴心方向的深度形成为在圆周方向上逐渐变化的形状，从而能稳定地识别气液边界线，能迅速且容易地进行检查。 
(4)附图说明
图1是具有本发明的实施形态1的流体轴承装置的主轴电动机的剖视图。 
图2A是该流体轴承装置的剖视图，图2B是表示该流体轴承装置的1个动压槽的图。 
图3是该流体轴承装置的俯视图。 
图4是从背面看该流体轴承装置的盖板的图。 
图5是概念性地表示该流体轴承装置的盖板的背面部和与其相向的轴套的上端面的分离空间的立体图。 
图6A是用图3的VIa-VIa线剖切后的该流体轴承装置的主要部分的剖视图，图6B是用图3的VIb-VIb线剖切后的该流体轴承装置的主要部分的剖视图。 
图7是从图6的VII-VII线的箭头方向看的该流体轴承装置的主要部分的剖视图。 
图8是表示该流体轴承装置的涂敷了粘结剂的状态的剖视图。 
图9是表示该流体轴承装置盖上了盖板的状态的剖视图。 
图10是表示该流体轴承装置涂敷了工作流体的状态的剖视图。 
图11A～11C是分别简要表示能看见工作流体及气泡的情形的该流体轴承装置的俯视图。 
图12A～12C是分别简要表示能看见工作流体及气泡的情形的该流体轴承装置的俯视图。 
图13是本发明的另一实施形态的该流体轴承装置的盖板的俯视图。 
图14A～14C是分别简要表示能看见粘结剂的充填部位和不足部位的情形的该流体轴承装置的俯视图。 
图15是本发明的又一实施形态的该流体轴承装置的剖视图。 
图16A及图16B是实施形态2的流体轴承装置的俯视图及剖视图，图16C是表示该流体轴承装置的1个动压槽的图。 
图17是以往的流体轴承装置的剖视图。 
(5)具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施形态的流体轴承装置及其工作流体量检查方法进行说明。该实施形态中，以在硬盘装置的主轴电动机中使用该流体轴承装置的情况进行说明。 
实施形态1： 
图1是具有本发明的实施形态的流体轴承装置的主轴电动机的剖视图，图2A是该流体轴承装置的剖视图，图3是该流体轴承装置的俯视图，图2A是图3的II-II线剖视图。以下的说明中，为了容易理解，如图1及图2所示，以轴套的轴承孔的开口端配置在上方、封闭端配置在下方的情况进行说明，但实际使用时当然不限于这样的配置。 
如图1～图3所示，该主轴电动机的流体轴承装置包括：旋转轴1；轴套2，其固定在主轴电动机的基座15上，具有包含开口的上侧开口端2aa和封闭的下侧的封闭端2ab的轴承孔2a，并留有间隙(空间)地以旋转自如的状态插入有旋转轴1；大直径的推力凸缘3，其通过外嵌或螺钉固定在旋转轴1的下端 部上，以相对于大直径孔部2ac的上表面留有间隙的状态配置在轴承孔2a的封闭端侧即大直径孔部2ac上；以及推力板4，固定在轴套2的底部上，且与推力凸缘3的下表面以留有间隙的状态相向。在此结构的基础上，还设有盖板5，其以留有空间的状态覆盖轴套2的上端面(开口端侧端面)，且具有与外部空气连通的1个通气孔13。在该流体轴承装置中，在轴套2的靠近外周面的部位穿设有与轴心0平行延伸的1个循环用连通路6(例如其直径为0.2mm～0.6mm左右)，通过该循环用连通路6，将设于轴承孔2a的封闭端2ab侧的大直径孔部2ac(封闭端面侧的空间区域)同盖板5与轴套2的开口端(2aa)侧端面即上端面之间的空间区域(称为开口端侧空间区域)连通。 
润滑油等工作流体20充填在包括盖板5与轴套2之间在内的轴套2的内部空间(即，旋转轴1的外周面与轴套2的内周面之间的空间、轴承孔2a的大直径孔部2ac内的空间、轴承孔2a的大直径孔部2ac与循环用连通路6之间的连通部位的空间、循环用连通路6内的空间、轴套2的上端面与盖板5之间的开口端侧空间区域(不过除去通气孔13的部位))。如图2A放大所示，形成为在盖板5的面对旋转轴1的内周面越向开口侧越扩大的形状，形成与外部空气连通、存放工作流体20的工作流体存放部23。轴套2与盖板5由粘结剂21固定。 
在轴套2的内周面(也可设置在旋转轴1的外周面、或轴套2的内周面与旋转轴1的外周面双方)上下形成鱼骨状图案等的2个动压槽7、8，当由后述的旋转驱动力使旋转轴1与轴套2相对旋转时，则构成利用由该动压槽7、8聚集的工作流体20的压力，将旋转轴1与轴套2在径向(半径方向)留有规定间隙且旋转自如地予以支承的径向流体轴承。另外，在推力凸缘3的上表面和下表面(也可设置在与其相向的轴套2的下表面和推力板4的上表面、或推力凸缘3的上下表面和轴套2的下表面和推力板4的上表面全部设置)形成螺旋状图案等的动压槽9、10，当由上述旋转驱动力等使安装在旋转轴1上的推力凸缘3与轴套2相对旋转时，则构成利用由该动压槽9、10聚集的工作流体20的压力，将旋转轴1与轴套2在推力方向(轴心方向)留有规定间隙且旋转自如地予以支承的推力流体轴承。在此，构成径向流体轴承的动压槽7、8做成 众所周知的人字形，在旋转轴1外周面的上侧和下侧合计形成2处，但在下侧的动压槽8中，从其顶部倾斜向上的槽和倾斜向下的槽为相同长度，而在上侧的动压槽7中，则如图2B所示，从其顶部倾斜向上的槽7a形成为比从顶部倾斜向下的槽7b长，旋转驱动时通过该上侧的动压槽7，将该间隙的工作流体20积极地朝下方送出。在此，作为赋予工作流体循环力的方法，以上下2个径向轴承的结构进行了说明，但径向轴承也可是1个。工作流体的循环力也可由推力轴承(图2A)给予。另外也可以是同时具有径向轴承和推力轴承双方功能的圆锥状轴承(锥型轴承、圆锥轴承)。 
如图1所示，在外周例如固定有磁记录盘片的作为旋转构件的轮毂16以压入状态外嵌在旋转轴1上的从轴套2的轴承孔2a突出的突出轴部1a上。该实施形态中，在轮毂16的靠基座部分的外周安装有转子磁铁17。在基座15上以与转子磁铁17相向的状态安装有卷绕着定子线圈18的定子铁心19。通过该转子磁铁17和定子铁心19构成对旋转轴1与轴套2之间赋予旋转驱动力的主轴电动机的旋转驱动部。 
在此，旋转轴1由不锈钢或高强度钢制成。轴套2是铜系材料，对其表面的一部分或整体施加镍系电镀。轮毂16由切削性好、除气少、与旋转轴的材料不同的不锈钢制成。推力凸缘3由在利用塑性变形制作动压槽时冲压性好、与旋转轴不同的不锈钢制成。推力板由可淬火的不锈钢或超硬合金制成。转子磁铁17较多地使用钕-铁-硼系的树脂磁铁。基座15使用电泳涂敷有铝合金的材料、不锈钢或在铁系金属上实施有镍系电镀的材料。定子铁心19一般使用对电磁钢板层叠物进行粉体涂装或电泳涂敷后的材料。 
如图2A所示，轴套2的与盖板5相向的上端面大致为平面形状。相比之下，如图2A、图3～图5(图5中，为了容易理解，概念性地表示盖板5的背面部和与其相向的轴套2的上端面的分离空间)所示，在盖板5的背面部中，在开设在轴套2的上端面上的循环用连通路6的开口部附近区域和轴套2的轴承孔2a开口端的附近外周部，与其对应的盖板5的背面部分和与其相向的轴套2的上端面的分开距离是产生毛细管现象的尺寸b(参照图5)，形成利用毛细管现象流入轴套2内周面的轴承孔2a内的间隙(分别称为导入最小间隙部11、轴 承孔外周最小间隙部12，图4中，示出了盖板5背面部分的面对导入最小间隙部11的导入最小间隙面5b、面对轴承孔外周最小间隙部12的轴承孔外周最小间隙面5c)。如图3、图4所示，该导入最小间隙部11形成为从循环用连通路6的开口部附近部位通过轴承孔外周最小间隙部12与轴套2的轴承孔2a的开口端相连。本实施形态中，导入最小间隙部11为大致30度开角的大致扇形状，形成为比循环用连通路6的开口部宽的范围。轴套2的上端面的轴承孔2a的开口端的直径例如为2.8mm～3.2mm，轴承孔外周最小间隙面5c为圆环状，其从轴承孔2a的开口端外周以0.2～0.6mm的径向尺寸宽度形成。导入最小间隙部11及轴承孔外周最小间隙部12的分离距离例如为0.03mm～0.15mm。本实施形态中，导入最小间隙部11及轴承孔外周最小间隙部12的分离间隙相对径向为一定。 
使盖板5的背面部上的上述导入最小间隙部11、轴承孔外周最小间隙部12以外的部位凹陷以成为比导入最小间隙部11及轴承孔外周最小间隙部12的间隙大的空间，使可存放工作流体20的流体存放空间部14形成为在圆周方向上将导入最小间隙部11和通气孔13连通。该流体存放空间部14例如内径为3.2mm～3.8mm、外径为5.5mm～6.3mm、最小间隙为0.03mm～0.15mm、最大间隙为0.2mm～0.3mm左右。通气孔13例如直径为0.2mm～1.0mm左右，在设有该通气孔13的部位形成凹部22(例如直径为0.6mm～1.0mm、深度为0.1mm～0.3mm左右)，该凹部22通过锪孔形成并用作缓冲空间，与该通气孔13及凹部22相连的流体存放空间部14的部位(称为最大空间部14a)与轴套2的上端面的分离距离最大，从上述导入用最小间隙部11越接近上述最大空间部14a，则与轴套2的上端面(开口端侧端面)的分离距离越大，相对于圆周方向形成为倾斜的形状。本实施形态中，流体存放空间部14的分离间隙相对径向为一定。本实施形态中，与外部空气连通的通气孔13设置在盖板5上的俯视情况下以轴心0为中心与循环用连通路6的开口部相反的部位上。图3中的D是旋转轴1的旋转方向。在上述通气孔13上形成有凹部22，在工作流体20装满的状态下，即使存在流体轴承装置的设置环境的温度上升等时，工作流体20的界面也停留在凹部22内，工作流体20不会从通气孔13泄漏。 
如图6放大所示，在盖板5的面对旋转轴1的内周面上形成的越往开口侧越大的工作流体存放部23由越往下方越狭窄地倾斜的倾斜面形成，该工作流体存放部23被设定成下述形状：即使在工作流体20因蒸发等而减少、流体存放空间部14的部位处的界面(气液边界线)的位置发生变化时，也可在该工作流体存放部23内，使界面在倾斜面内进行移动的范围内得到平衡。 
如图2A、图3所示，在盖板5的上表面外周部形成向上方突出的突条部24，其用于在将该流体轴承装置组装后注入工作流体20时防止工作流体20向外侧流出。该突条部24例如内径为6mm～8mm，高度为0.03mm～0.1mm左右。 
在上述结构的基础上，本发明尤其是盖板5由透明或半透明等具有透光性的材料例如聚醚亚胺树脂等合成树脂制的材料形成。工作流体20使用通过盖板5可识别的颜色例如相对于轴套表面的颜色显眼的颜色。 
如图6A、6B所示，在轴套2的上部外周整体一体形成朝外侧突出的凸缘部2f，与其相对应，盖板5的外周全周一体地形成朝下方延伸的凸缘部5f并从上方面对轴套2的凸缘部2f，在这些凸缘部2f、5f之间用粘结剂21固定轴套2和盖板5。轴套2的凸缘部2f与盖板5的凸缘部5f形成为上下方向上具有规定的间隙，以将较多的粘结剂21充填在它们之间，即使流体轴承装置的设置部位存在温度变动等，也可良好地维持通过粘结剂21接合的部位的粘结功能。 
在设有起到粘结剂供给粘结部的功能的凸缘2f、5f的部位和充满工作流体20的导入最小间隙部11及流体存放空间部14之间的部位，即本实施形态中的盖板5的周壁部5d的外周处，形成在盖板5的下表面全周上朝上方凹陷的槽部5g，该槽部5g内空间成为允许来自凸缘部2f、5f间的粘结剂21流入的粘结剂流入允许空间部26。 
另外，如图3、图4等所示，将隔开盖板5上的流体存放空间部14和粘结剂流入允许空间部26的上述周壁部5d的一部分切开而形成连通部27。如图6B、图7等所示，该连通部27形成于盖板5上的流体存放空间部14的上面壁部14a的稍下方，对盖板5的背面即流体存放空间部14的上面壁部14a和连通部27的上端部27a(参照图7)设置台阶h。 
接着，对将盖板5利用粘结剂固定在设于该主轴电动机的流体轴承装置的轴套2上的工序以及此后的充填工作流体20的工序进行说明。 
如图8所示，首先，在轴套2的凸缘部2f上涂敷粘结剂21，此后如图9所示，将盖板5盖在轴套2上。在此，对轴套2的凸缘部2f的粘结剂21的涂敷量比轴套2的凸缘部2f与盖板5的凸缘部5f之间的容量即粘结剂供给粘结部的容量大，粘结剂21能可靠地供给轴套2的凸缘部2f与盖板5的凸缘部5f之间的间隙全周。 
此后，将安装有盖板5和旋转轴1等的轴套2移送至抽去了空气的真空室内，如图10所示，将工作流体20在盖板5上滴下后，将外部空气导入真空室内，从而工作流体20充填到流体轴承装置内部。该场合，因为将盖板5上的隔开流体存放空间部14和粘结剂流入允许空间部26的上述周壁部5d的一部分切开而形成连通部27，故在将外部空气导入真空室内使工作流体20充填到轴套2内和轴套2与盖板5之间时，导入流体存放空间部14的工作流体20流过连通部27，粘结剂流入允许空间部26的粘结剂21没有流入的空间中也充填有工作流体20(参照图2A、图6A、图6B)。由此，对于供给粘结剂21时粘结剂流入允许空间部26内没有流入粘结剂21的空间，可防止此后空气的流入，能很好地将工作流体20充填至轴套2内和轴套2与盖板5之间。因此，可防止空气进入粘结剂流入允许空间部26而在温度上升时造成空气膨胀等使工作流体20朝外部泄漏等的问题发生。 
将工作流体20充填在轴套2内和轴套2与盖板5之间后，将该流体轴承装置从真空室取出，沿着轴心方向透过盖板5目测该流体轴承装置内的工作流体20的充填状态，检查盖板5内部的背面等是否有气泡进入以及工作流体的充填量是否适当。 
图11A是工作流体充满的状态。该状态处于温度上升引起工作流体膨胀或冲击而导致内部的工作流体容易向外部飞散的状态。从寿命的方面来看工作流体量多是有利的，但从其他可靠性方面考虑是不利的，因此工作流体量不能太多。 
因此，从图11A的状态通过吸出或擦拭工作流体20而调节至图12B所示 的工作流体20与空气的气液边界线A进入上限值和下限值之间的状态。图12A表示工作流体20过多的状态，图12C表示太少的状态。图12A～12C中的Bmin是气液边界线A的下限值线，Bmax是气液边界线A的上限值线，Bo是气液边界线A的目标值线。 
初始时，即使如图11B所示有多个气泡K存在，因内部的流体存放空间部14的上壁倾斜，故也会随着时间的推移如图11C所示集中于一处，从而工作流体20中不会分布有多个气泡K。 
图11A～图11C、图12A～图12C简要地表示从上方看到的流体轴承装置的状态。 
由此，不用花费太多的麻烦和时间就可检查工作流体20对流体轴承装置的充填不足或气泡K的混入，可预防因气泡K的混入而导致轴承性能和寿命下降的流体轴承装置的出厂，提高可靠性。而且，也能使轴承性能的寿命长期稳定。对于工作流体的量可利用透过盖板可目测的气液边界线位置一目了然地进行确认，故谁都可确认作业泄漏，在利用抽取或擦拭来调节工作流体20的量时，作业人员可一边直接确认一边进行作业，故可进行微小的调节，能正确地管理所生产的轴承的寿命。 
也可取代检查人员用目测进行确认，而利用摄像装置取得图像，从取得的图像自动地判断充填不良和气泡的存在。 
作为工作流体20也可使用着色的液体，通过该结构，能容易地识别工作流体20，尤其是工作流体20的充填部位是厚度薄的部位，例如即使在导入最小间隙部11和轴承孔外周最小间隙部12存在气泡K时也能良好且容易地确认。 
上述结构中，当利用主轴电动机的旋转驱动力使旋转轴1和轴套2相对旋转时，则利用由径向流体轴承的动压槽7、8聚集的工作流体20的压力以及由推力流体轴承的动压槽9、10聚集的工作流体20的压力，将旋转轴1相对于轴套2以保持规定间隙的状态予以支承。通过上侧的径向流体轴承的动压槽7聚集的工作流体20的压力，将旋转轴1与轴套2之间的工作流体20向下方输送，工作流体20随之依次流过推力凸缘3与轴套2之间的空间、轴套2与推力板4之间的空间、循环用连通路6内的空间、导入最小间隙部11及轴承孔 外周最小间隙部12，再次流入旋转轴1与轴套2之间的空间，工作流体20在这些空间之间积极地进行循环。从循环用连通路6导入至导入最小间隙部11内的工作流体20的一部分也一边流入流体存放用空间部14一边再次通过轴承孔外周最小间隙部12流入旋转轴1与轴套2之间的空间。 
因此，即使在径向流体轴承的动压槽7、8和推力流体轴承的动压槽9、10等粘附气泡的情况下，也可通过上述循环流使气泡脱离动压槽7、8、动压槽9、10等进行循环，在从循环用连通路6流过导入最小间隙部11时，流入压力低的流体存放用空间部14。流入压力低的流体存放用空间部14时，该气泡的大小也变大，很少再次进入压力高的导入最小间隙部11和轴承孔外周最小间隙部12，在流体存放用空间部14内，气泡从工作流体20分离并从通气孔13排出。 
这样，采用如此结构，即使在正常的旋转驱动时也能排出工作流体20内的气泡，其结果是，可防止气泡引起的轴承刚性下降、旋转动作时旋转不稳定等轴承性能的下降，提高可靠性。 
该流体轴承装置，不仅在盖板5的面对旋转轴1的内周面设置工作流体存放部23，而且在轴套2与盖板5之间也设置大容积的流体存放用空间部14。因此，即使流体存放用空间部14的工作流体减少时，只要导入最小间隙部11及轴承孔外周最小间隙部12充满工作流体20，就可维持循环功能。 
本发明使流体存放空间部14形成为相对于圆周方向倾斜的形状，即越从导入用最小间隙部11接近设有通气孔13的最大空间部14a，则与轴套2的开口端侧端面即上表面的分离距离越大，因而即使流体轴承装置受到来自外部的冲击或状态急剧变化时，也能使流体存放空间部14中的空气与工作流体20的边界面停留在通气孔13附近，防止在圆周方向移动，其结果是，也有防止工作流体20伴随气泡的移动而向外部泄漏的优点。通过使流体存放空间部14相对于轴心方向的深度形成为在圆周方向上逐渐变化的形状，从而俯视能容易地识别以设有通气孔13的部位为中心的气液边界线L，能迅速、容易地进行检查。 
在盖板5的背面与轴套2的上表面之间的轴承孔开口端附近的外周部也形成产生毛细管现象的轴承孔外周最小间隙部12，故从导入最小间隙部11导入 的工作流体20通过该轴承孔外周最小间隙部12从全周很好地供给轴套2的轴承孔2a，也具有在轴套2的轴承孔2a稳定地充满工作流体20的优点。 
而且，本发明中，如图6B、图7等所示，连通部27在盖板5的流体存放空间部14的上面壁部14a的稍下方形成，对盖板5的背面即流体存放空间部14的上面壁部14a和连通部27的上端部27a(参照图7)设置台阶h，故来自循环用连通路6的气泡流过导入用最小间隙部11而流入流体存放空间部14，此后，如图7等所示，即使气泡K沿着流体存放空间部14的上面壁部14a移动，也可通过上述台阶h防止气泡流入连通部27内，由此，可防止气泡进入粘结剂流入允许空间部26，可防止温度上升时空气膨胀等引起工作流体20向外部泄漏等问题。 
上述实施形态中，在盖板5的上表面外周部形成朝上方突出的突条部24，故在将流体轴承装置组装后注入工作流体20时，通过突条部24阻止工作流体20从盖板5的上表面滴落，由此，可提高作业效率并可防止工作流体20对轴套2内的充填量的减少，提高可靠性。 
如图13所示，也可取代突条部24的设置，俯视以从外侧围住工作流体存放部23和通气孔13的状态形成用于涂敷憎油剂的憎油槽25，将憎油剂涂敷在该憎油槽25内，在供给工作流体20时使工作流体20不流向外侧。 
上述实施形态中，对组装时充填工作流体后，仅对工作流体20的充填状态进行确认的情况进行了叙述，但也可在此基础上，作为粘结剂21具有即使量少也能明确识别的色彩和颜色浓度，使用相对工作流体20也能分别单独识别的不同的颜色的液体，如图14A所示，也可在粘结剂21的充填工序后确认粘结剂21的充填状态。图14B表示粘结剂21在凸缘部2f、5f之间局部不足的情况(用F表示不足部分)，图14C表示粘结剂21流入导入最小间隙部11等内的情况。粘结剂21流入导入最小间隙部11内时，循环用连通路6的开口部被封闭，产生工作流体20不能循环的问题，但在本发明中，即使在这样的情况下也能容易地目测粘结剂21的不足和向导入最小间隙部11等的流入，故可预防存在因粘结剂21不足而引起工作流体20向外部泄漏的可能性的流体轴承装置、循环功能不良的流体轴承装置的出厂，提高可靠性。图14A～14C是简 要表示从上方看充填了粘结剂21时的流体轴承装置的状态。 
此后，在充填工作流体20后进行检查时，因为粘结剂21与工作流体20颜色不同，因而能加以区别，确认工作流体20的充填状态和有无气泡等。 
作为盖板5，有时整体用树脂成形制作，有时一部分用金属冲压制作一部分用树脂成形制作然后加以组合，但并不局限于此。上述实施形态中，对盖板5整体具有透光性的情况进行了说明，但并不局限于此，也可是仅流体存放用空间部14具有透光性的结构。另外，上述实施形态中，对工作流体20流过循环用连通路6进行循环的情况进行了说明，但并不局限于此，也可应用于不设置循环用连通路6，不积极地进行循环的种类。 
在上述实施形态中，对在旋转轴1的下端部具有大直径的推力凸缘3即具有所谓带凸缘旋转轴的情况进行了说明，但并不局限于此，也可适用于图15所示的不具有推力凸缘3、而在旋转轴1的下端部与推力板4的相向面的至少一个面上形成推力流体轴承用的动压槽的结构，或未图示的、不具有推力凸缘3、通过设于旋转轴1的下端部的枢轴部，相对封闭该封闭区域的板材在推力方向上进行位置限制的结构，当然，对于这样的所谓无凸缘旋转轴的结构也能得到同样的效果。不过，该场合需要另外设置防止脱落的构件。 
实施形态2： 
在实施形态2中，以下的说明中，为了容易理解，如图16B所示，对轴套的轴承孔的开口端配置在上方、封闭端配置在下方的情况进行说明，但不限于这样的配置。 
如图16A～16C所示，该流体轴承装置包括：金属制的旋转轴71；金属制的轴套72，具有包含开口的上侧开口端和封闭的下侧封闭端的轴承孔72a，以留有间隙(空间)且旋转自如的状态插入有旋转轴71；大直径的推力凸缘73，设于旋转轴71的一端部(图16B中为下端部)，以与轴套72的靠近下端部的端面留有间隙的状态进行配置；以及推力板74，固定在轴套72的底部，与推力凸缘73以留有间隙的状态相向。此外，还设有金属制的盖板75，其以留有间隙的状态覆盖轴套72的上端面(开口端侧端面)，且局部具有与外部空气连通的通气孔83。该流体轴承装置中，在轴套72的靠近外周面的部位穿设1个与 轴心平行地延伸的循环用连通路76，通过该循环用连通路76，使推力板74的上表面所面对的空间区域(封闭端面侧的空间区域)和盖板75与轴套72的上端面之间的空间区域连通。润滑油等工作流体90充填在用由盖板75覆盖的轴套72与推力板74围起的内部空间(即，旋转轴71的外周面与轴套72的内周面之间的间隙空间、推力凸缘73和与其相向的轴套72的下表面及其附近的大直径内周面之间的间隙空间、推力凸缘73与推力板74之间的间隙空间、循环用连通路76内空间、轴套72的上端面与盖板75之间的空间(不过除去气孔的部位))内。图16B的84形成为在盖板75的面对旋转轴71的内周面越向开口侧越扩大的形状，构成与外部空气连通、存放工作流体90的工作流体存放部。 
在轴套72的内周面(也可设置在旋转轴71的外周面、或轴套72的内周面与旋转轴71的外周面双方)上下形成2个动压槽77、78，当由图外的电动机旋转驱动力等使旋转轴71与轴套72相对旋转时，则构成利用由该动压槽77、78刮出的工作流体90的力，将旋转轴71与轴套72在径向(半径方向)留有规定间隙且旋转自如地予以支承的径向流体轴承。另外，在推力凸缘73的上表面和下表面(也可设置在与其相向的轴套72的下表面和推力板74的上表面、或推力凸缘73的上下表面和轴套72的下表面和推力板74的上表面全部设置)形成动压槽79、80，当由上述旋转驱动力等使安装在旋转轴71上的推力凸缘73与轴套72相对旋转时，则构成利用由该动压槽79、80刮出的工作流体90的力，将推力凸缘73与轴套72及推力板74在推力方向(轴心方向)留有规定间隙且旋转自如地予以支承的推力流体轴承。在此，构成径向流体轴承的动压槽77、78做成众所周知的人字形，在旋转轴72的外周面的上侧和下侧合计形成2处，但在下侧的动压槽78中，从其顶部倾斜向上的槽和倾斜向下的槽为相同长度，而在上侧的动压槽77中，则如图16C所示，从其顶部倾斜向上的槽77a形成为比从顶部倾斜向下的槽77b长，旋转驱动时通过该上侧的动压槽77，将该间隙的工作流体90积极地朝下方送出。 
轴套72的与盖板75相向的上端面大致为平面形状。相比之下，在盖板75的背面部(与轴套72的上端面相向的面)中，在开设在轴套72的上端面上的循环用连通路76的开口部附近区域形成利用毛细管现象流入轴套72内周面的轴 承孔72a内的间隙(称为导入最小间隙部81)。如图16A所示，该导入最小间隙部81形成为从循环用连通路76的开口部附近部位与轴套72的轴承孔72a的开口端相连。如图16B中虚线所示，使盖板75的背面部上的上述导入最小间隙部81以外的部位形成凹陷的形状以形成靠外周部位大大向上方凹陷的流体存放用空间部82，同时，形成倾斜成与轴套72的上端面的间隙从该流体存放用空间部82朝着径向中心侧逐渐减小的凹陷倾斜面75a，面对这些流体存放用空间部82和倾斜面75a的部位形成为不产生毛细管现象的较大的尺寸，从而能存放工作流体90。与外部空气连通的通气孔83设置在盖板75的俯视情况下以轴心O为中心与循环用连通路76的开口部相反的部位上。图16A中的D是旋转轴71的旋转方向。 
该结构中，当利用图外的电动机的旋转驱动力使旋转轴71和轴套72相对旋转时，则利用由径向流体轴承的动压槽77、78刮出的工作流体90的力以及由推力流体轴承的动压槽79、80刮出的工作流体90的力，将旋转轴71相对于轴套72以保持规定间隙的状态予以支承。通过上侧的径向流体轴承的动压槽77刮出的工作流体90的力，将旋转轴71与轴套72之间的工作流体90向下方输送，工作流体90随之依次流过推力凸缘73与轴套72之间的空间、轴套72与推力板74之间的空间、循环用连通路76内的空间、导入最小间隙部81，再次流入旋转轴71与轴套72之间的空间，工作流体90在这些空间之间积极地进行循环。从循环用连通路76导入至导入最小间隙部81内的工作流体90的一部分也一边流入流体存放用空间部82一边再次流入旋转轴71与轴套72之间的空间。 
因此，即使在径向流体轴承的动压槽77、78和推力流体轴承的动压槽79、80等粘附气泡的情况下，也可通过上述循环流使气泡脱离动压槽77、78、动压槽79、80等进行循环，从循环用连通路76流过导入最小间隙部81，在流入流体存放用空间部82时，气泡从工作流体分离并从通气孔83排出。由此，采用如此结构，即使在正常的旋转驱动时也能排出工作流体内的气泡，其结果是，可防止气泡引起的轴承刚性下降、旋转动作时旋转不稳定等轴承性能的下降。 
采用该流体轴承装置，不仅在盖板75的面对旋转轴71的内周面设置工作 流体存放部84，而且在轴套72与盖板75之间也设置大容积的流体存放用空间部82。因此，即使流体存放用空间部82的工作流体90因蒸发等而减少，只要导入最小间隙部81充满工作流体，就可维持循环功能，因而能长期良好地保持轴承性能，具有长寿命的优点。 
盖板75通过粘结剂91固定在轴套72的上面部。即，如图16B所示，在轴套72的上面部形成嵌入盖板75用的台阶部92，在该台阶部92的全周涂敷粘结剂91，将盖板75固定在轴套72的上面部后，将该流体轴承装置放入真空室内后，在抽去了空气的状态下，将工作流体90充填到由盖板75覆盖的轴套72的内部。 
本实施例中，工作流体与空气的气液边界线在径向增减，因而将盖板75用具有透光性的材料制作的话，对充填了多少工作流体能利用其面积加以目测确认，能进行合适的工作流体的管理。 
工业上的可利用性： 
本发明的流体轴承装置尤其适合于盘片驱动装置、卷带驱动装置、输带辊驱动装置、磁鼓驱动装置等的主轴电动机，但并不局限于此。 

Claims (20)

1.一种流体轴承装置的工作流体量检查方法，是在流体轴承装置中对工作流体的量进行检查的流体轴承装置的工作流体量检查方法，该流体轴承装置在轴套(2)的轴承孔(2a)内以留有微小间隙且相对旋转自如的状态插入有旋转轴(1)，在所述旋转轴与所述轴套的相向面中的至少一个面上形成有动压槽(7、8)，将工作流体充填在所述微小间隙内，旋转轴相对于轴套能相对地旋转自如地得到支承，其特征在于，
轴套的至少一个端面留有空间地被盖板(5)覆盖，在该盖板与轴套之间形成向所述微小间隙供给工作流体的流体存放空间部(14)，
在所述盖板上形成与外部空气连通的通气孔(13)，
所述流体存放空间部(14)的相对于轴心方向的深度以所述流体存放空间部的与所述通气孔相连的部位的相对于轴心方向的深度为最大的方式，形成为在圆周方向上逐渐变化的形状，
根据所述流体存放空间部内的工作流体与空气间的气液边界线的圆周方向位置来检测工作流体的量。
2.如权利要求1所述的流体轴承装置的工作流体量检查方法，其特征在于，盖板(5)的至少一部分具有透光性。
3.如权利要求1所述的流体轴承装置的工作流体量检查方法，其特征在于，工作流体被着色。
4.如权利要求1所述的流体轴承装置的工作流体量检查方法，其特征在于，盖板由粘结剂(21)固定在轴套上，粘结剂使用具有与工作流体不同且可识别的颜色的粘结剂。
5.一种流体轴承装置的工作流体量检查方法，是在流体轴承装置中对工作流体的量进行检查的流体轴承装置的工作流体量检查方法，该流体轴承装置在轴套(2)的轴承孔(2a)内以留有微小间隙且相对旋转自如的状态插入有旋转轴(1)，在所述旋转轴与所述轴套的相向面中的至少一个面上形成有动压槽(7、8)，将工作流体充填在所述微小间隙内，旋转轴相对于轴套能相对地旋转自如地得到支承，其特征在于，
轴套的至少一个端面留有空间地被盖板(5)覆盖，在该盖板与轴套之间形成向所述微小间隙供给工作流体的流体存放空间部(14)，
在所述盖板上形成与外部空气连通的通气孔(13)，
所述流体存放空间部(14)的相对于轴心方向的深度以所述流体存放空间部的与所述通气孔相连的部位的相对于轴心方向的深度为最大的方式，形成为在圆周方向上逐渐变化的形状，
根据所述流体存放空间部内的由工作流体与空气间的气液边界线所形成的工作流体或空间部的面积来检测工作流体的量。
6.一种流体轴承装置，包括：旋转轴(1)；以留有微小间隙相对旋转自如的状态插入该旋转轴的轴套(2)；以及固定在所述轴套上、以留有空间的状态覆盖所述轴套端面的盖板(5)，
在该盖板与轴套之间形成向所述微小间隙供给工作流体的流体存放空间部(14)，
将工作流体充填在包括所述盖板与所述轴套之间的空间在内的轴套内空间，其特征在于，
在所述盖板上形成与外部空气连通的通气孔(13)，
所述流体存放空间部(14)的相对于轴心方向的深度以所述流体存放空间部的与所述通气孔相连的部位的相对于轴心方向的深度为最大的方式，形成为在圆周方向上逐渐变化的形状，
盖板的至少一部分具有透光性。
7.如权利要求6所述的流体轴承装置，其特征在于，所述盖板(5)的整体或至少一部分由聚醚亚胺树脂构成。
8.如权利要求6所述的流体轴承装置，其特征在于，工作流体被着色。
9.如权利要求6所述的流体轴承装置，其特征在于，盖板由粘结剂(21)固定在轴套上，粘结剂使用具有与工作流体不同且可识别的颜色的粘结剂。
10.如权利要求6所述的流体轴承装置，其特征在于，动压槽(7、8)形成为能赋予工作流体循环力的形状。
11.如权利要求6所述的流体轴承装置，其特征在于，用于主轴电动机。
12.一种流体轴承装置，其特征在于，包括：旋转轴(1)、轴套(2)、以及盖板(5)，轴套(2)具有包含开口的开口端和封闭的封闭端的轴承孔(2a)，且在该轴承孔内以留有间隙且旋转自如的状态插入有所述旋转轴，盖板(5)通过粘结剂固定在所述轴套上，并以留有向所述间隙供给工作流体的流体存放空间部(14)的状态覆盖所述轴套的开口端侧端面，
在所述旋转轴与所述轴套相互面对的所述旋转轴的外周面与所述轴套的内周面中的至少一个上形成径向动压槽(7、8)，该径向动压槽将所述旋转轴相对于所述轴套在径向非接触且相对旋转自如地加以支承，
在所述轴套上形成连通路(6)，该连通路(6)使轴套上的封闭端面侧的空间区域和所述盖板与所述轴套的开口端侧端面之间的流体存放空间部连通，将工作流体充填在包括所述盖板与所述轴套之间的流体存放空间部及所述连通路在内的轴套内空间，
在所述旋转轴相对于所述轴套作相对旋转时，使工作流体在所述旋转轴与所述轴套之间的空间、与该空间连通的所述封闭端侧的空间区域、与该封闭端侧的空间区域连通的所述连通路、与该连通路连通的所述盖板与所述轴套之间的流体存放空间部进行循环，
在所述盖板上形成与外部空气连通的通气孔(13)，
所述流体存放空间部(14)的相对于轴心方向的深度以所述流体存放空间部的与所述通气孔相连的部位的相对于轴心方向的深度为最大的方式，形成为在圆周方向上逐渐变化的形状，
盖板(5)的至少一部分具有透光性。
13.如权利要求12所述的流体轴承装置，其特征在于，流体存放空间部(14)的相对于轴心方向的深度形成为在圆周方向上逐渐变化的形状。
14.如权利要求12所述的流体轴承装置，其特征在于，所述盖板(5)的整体或至少一部分由聚醚亚胺树脂构成。
15.如权利要求12所述的流体轴承装置，其特征在于，工作流体被着色。
16.如权利要求12所述的流体轴承装置，其特征在于，盖板由粘结剂(21)固定在轴套上，粘结剂使用具有与工作流体不同且可识别的颜色的粘结剂。
17.如权利要求12所述的流体轴承装置，其特征在于，径向动压槽(7、8)形成为能赋予工作流体循环力的形状。
18.如权利要求12所述的流体轴承装置，其特征在于，轴套的封闭端面侧的空间区域是配设有固定于旋转轴(1)前端的推力凸缘(3)的空间区域，
设于轴套的所述封闭端面侧的循环用连通路(6)的开口部与该推力凸缘所面对的空间连通。
19.如权利要求12所述的流体轴承装置，其特征在于，轴套的封闭端面侧的空间区域是由旋转轴的前端和封闭端面侧区域封闭板形成的空间区域，
设于轴套的所述封闭端面侧的连通路的开口部与该旋转轴的前端所面对的空间连通。
20.如权利要求12所述的流体轴承装置，其特征在于，用于主轴电动机。
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