旋转驱动装置的制造方法以及旋转驱动装置
技术领域
本发明涉及用于旋转驱动光媒体领域的盘式存储介质、例如包括CD-ROM(R)、DVD-ROM(R)、DVD-RAM的被旋转体的主轴电动机等旋转驱动装置的制造方法以及该旋转驱动装置。
背景技术
在CD-ROM(R)盘、DVD-ROM(R)盘、DVD-RAM盘等圆形的存储介质的驱动装置中,使用主轴电动机(旋转驱动装置的一例)。主轴电动机,多采用无刷DC电动机,并具备用于安装存储介质(被旋转体的一例)的转台,和旋转驱动该转台的驱动部。
驱动部,具有电动机架、被旋转自如地支撑在该电动机架上的转子、和在电动机架内与该转子相对地配置在转子的周围的定子。转台必须和转子同步旋转,因此,转台被用压入或粘接的方式固定在转子的旋转轴上。在制造这样的主轴电动机,即作为盘片驱动装置而被使用的旋转驱动装置时,从高速旋转并且高密度存储(读写)的观点来看,必须优化转台的面摆动精度。具体地说,面摆动的容许范围,一般在DVD盘驱动装置中是30μm或其以下,在DVD-ROM盘驱动装置中是20μm或其以下。
如果旋转时在主轴电动机上产生面摆动,则由于该面摆动,存储介质也产生面摆动。当存储介质产生面摆动时,与靠近它而配置的磁头的间隔就变化,因此就不能正确地读写存储信息。该面摆动,在主轴电动机中,大多是由于在相对于旋转轴进行转台的组装时,以及由于电动机部各种零件精度和装配精度而产生。因此,由于电动机旋转而产生的面摆动,在各种主轴电动机中是不一样的。以往,为了尽可能减小该面摆动,提高了各种零件的加工精度和装配精度。
另外,这种主轴电动机,在大致200~12000r/min的范围内旋转。特别是,在CD-ROM盘驱动装置、DVD-ROM盘驱动装置中,由于频繁地重复进行向高速旋转的加速、以及向低速旋转的减速,因此这时,就作用有急剧的转矩,在转台和盘片之间容易产生滑动。
为了防止该滑动,一般在转台的盘片载置面上粘接薄板状或环状的防滑部件。但是,在将薄板状或环状的防滑部件安装在盘片载置面上的以往的转台中存在的问题是,很难制造均匀厚度的防滑部件或均匀地涂布粘接剂,因此就会成为面摆动的原因。
为了解决这样的问题点,提出了作为盘片载置面的防滑部件形成有各种防滑涂膜的转台的方案。例如,有将液状的橡胶或热塑性树脂材料通过印刷或喷雾状附着在转台的盘片载置面上,通过将其加热或干燥,使附着被膜硬化粘接的结构。转台面的防滑形成膜,由于是通过印刷或形成喷雾状使其附着而形成的,因此可以极其容易地形成均匀的膜厚。因而,容易提高面精度,对于防止面摆动很有效。例如,有专利文献1,即日本特许申请特开平6-290537号公报所公开的发明。
另外,在近年急速普及的DVD-R、DVD-RAM等可存储的DVD盘片驱动装置中,要求10μm或其以下的面摆动精度,今后将需要更高的面摆动精度。
但是,在上述那样的在转台的盘片载置面上形成各种防滑涂膜的构成中,在用防滑涂膜形成工序来吸收旋转轴和转台的安装精度偏差的方面,是有界限的,很难得到更高的面摆动精度。
另一方面,提出了通过将转台的盘片载置面的防滑部件进行切削加工以使其相对于转台的旋转轴成为直角的平面,从而减少转台的旋转时的盘片的面摆动的方法。例如,有专利文献2、即日本特性申请特开平11-25555号公报所公开的发明。
图5中展示了上述专利文献2所公开的方法。在图5中,使发动机322驱动从而使转子壳体321旋转。然后,使刨刀325从轴方向上面侧接触在固定在转台323的盘片载置面上的摩擦件324上。用横臂装置(图未示)沿着与主轴321b的旋转轴Z成直角的方向使刨刀325索迹前进,从而切削加工摩擦件324的表面。由此,减少转台旋转时的盘片的面摆动。
另外,作为别的方法,还提出了如在专利文献3、即日本特性申请特开2002-238224号公报所公开的那样,通过实施研磨加工以使转台的盘片载置面的防滑部件相对于转台的旋转轴成为垂直的平面,从而来减少盘片的面摆动的方法。
图6中展示了上述专利文献3所公开的方法。在图6中,首先,使转台(载体界面)330沿着第1旋转方向旋转。随之,在盘片载置面上所具备的有橡胶、硅、环氧的组构成的防滑片331沿着第1旋转方向旋转。其次,通过沿着第2旋转方向旋转的磨光机332(例如,平形砂轮),研磨防滑片331。在研磨的期间,磨光机332进一步相对于轴333的轴方向垂直地移动。其结果,防滑片331的表面和轴333之间的垂直度,通过研磨工序显著地增加,解决了由盘片的面摆动引起的摆动问题。
根据上述专利文献2以及专利文献3的方法,无论旋转轴和转台的安装精度、以及涂膜形成工序的精度等如何,对于转台的盘片载置面而言,都能够得到较高的面摆动精度。
可是,作为转台的盘片载置面的防滑部件,需要防滑性(摩擦力)、耐磨损性、耐气候性良好,并且不产生转台和盘片之间的粘接(锁紧)的材料。一直以来,提出了满足该要求的各种材料。例如,有专利文献4、即特开平9-27166号公报所公开的。
另外,光媒体旋转驱动装置,随着存储容量的增加以及读取速度的提高,越来越重视因电动机的旋转而产生的内因振动,和由外部施加给旋转驱动装置的振动或冲击那样的外因振动的问题。这些振动,经由转台传递给盘片,引起盘片的共振振动。其结果,便不能进行光敏元件的盘片信号的读取或写入,并成为装置不工作的原因。为了解决该问题,提出了同时达成以下2个目的的结构,即向盘片传递盘片的旋转所必需的电动机的旋转驱动力的目的,以及使成为装置的工作异常的原因的、在盘片上产生的振动减弱的目的。例如,有在专利文献5、即特开平10-302385号公报中所公开的发明。
在图7中展示了上述专利文献5所公开的构成。是提供如下的多层结构的发明,即在转台上的盘片载置面上,根据需要介设有粘接剂层地形成有用于将电动机的旋转驱动力传递给盘片的转台340的表面弹性体层341(防滑部),和用于使在盘片上产生的振动减弱的减振性弹性体层342的多层结构。
近年,例如,随着可存储的DVD盘片驱动装置的高速化,盘片的防滑性成为更重要的要求事项。所以,在防滑部的加工中,特别是,高精度地精加工转台的盘片载置面的防滑部加工面的面粗糙度和平面度是很重要的。如果面粗糙度变粗,或者平面度精度不充分,则和盘片的实质的接触面积变小,防滑力降低。
但是,上述的任何一种材料,通过上述专利文献2等的切削、或者专利文献3等的研磨加工,都极难进行高精度的精加工。任何一种材料在加工性这一点上都存在问题,除此之外,为了提高防滑性,不能提高防滑部件的硬度,这使加工更加困难。
进而,上述以往的转台的盘片载置面防滑部的加工方法,虽然适合于高精度地精加工面摆动精度,但很难高精度地精加工防滑部加工面的面粗糙度和平面度。
防滑部件由于是用橡胶或树脂材料构成的,因此在进行切削加工时,切削片很容易缠绕在刀尖上,刀尖的温度会急剧上升,刀具寿命变短。一般为了用切削加工将面粗糙度精加工为较小,必须增大刀具的前端的曲率,并缩小刀具的进给间距(进距)。但是,由于这样一来切削片容易缠绕在刀尖上,因此存在很难进行满足了两方的条件的条件设定的问题。
另外,很难用砂轮对橡胶或树脂材料等柔软的材料进行研磨加工。特别是,被研磨部表面容易起毛,并容易产生大量的研磨粉。因而很难减小面粗糙度,加之,研磨粉容易附着在被研磨部表面,存在容易产生平面度精度的恶化这样的问题。
另外,在设置了使在盘片上产生的振动减弱的减振性弹性体层的构成中,由于层压多种材料,因此通过上述切削或研磨加工进行更高精度的精加工更加困难。
发明内容
本发明的旋转驱动装置的制造方法包括以下的步骤。
(a)将在盘片载置面上具备防滑部的转台安装在旋转轴上的步骤;
(b)使前述转台旋转的步骤;
(c)对在载置了盘片时该盘片所接触的前述防滑部的接触面,利用将刀尖的宽度方向设定为与前述防滑部的端面平行、将刀尖的厚度方向设定在前述旋转轴的轴方向上的刀具,从前述盘片载置面的外方向前述旋转轴的方向通过切断加工(突つ切り加工)来切出的步骤。
根据该方法,不仅是转台的盘片载置面的防滑部的面摆动精度,还可以高精度地精加工面粗糙度和平面度。
另外,本发明的旋转驱动装置具有以下的构成。
(a)在盘片载置面上具备防滑部的转台;
(b)安装前述转台的旋转轴;
(c)固定在前述旋转轴上的转子架;
(d)安装在前述转子架上的转子磁铁;
(e)缠绕有定子线圈,并且与前述转子磁铁相对地配设的定子铁心;
(f)保持前述定子铁心的托架;
(g)固定在前述托架上,支撑前述旋转轴的轴承;
在此,为了修正前述转台的旋转驱动时的前述盘片载置面的面摆动,在载置了盘片时该盘片所接触的前述防滑部的接触面,是利用将刀尖的宽度方向设定为与前述防滑部的端面平行、将刀尖的厚度方向设定为前述旋转轴的轴方向的刀具,一面使前述转台旋转,一面从前述盘片载置面的外方向前述旋转轴的方向切出形成的。
通过该构成,可以提供不仅是面摆动精度,还高精度地精加工了面粗糙度和平面度的、具有转台的盘片载置面的防滑部的旋转驱动装置。
附图说明
图1是展示本发明的实施形态1的旋转驱动装置的结构的剖面图。
图2A至图2C是本发明的实施形态1的转台的盘片载置面防滑部的加工方法的说明图。
图2D展示了刀具的移动方向相对于旋转轴成直角方向的情况下的加工状态。
图3A是与本发明的实施形态1比较用的转台的盘片载置面防滑部的剖面图。
图3B是与本发明的实施形态1比较用的转台的盘片载置面防滑部的主要部分剖面放大图。
图3C是本发明的实施形态1的转台的盘片载置面防滑部的剖面图。
图3D是本发明的实施形态1的转台的盘片载置面防滑部的主要部分剖面放大图。
图4A是本发明的实施形态2的刀具以及其安装状态的平面图。
图4B是本发明的实施形态2的刀具以及其安装状态的剖面图。
图4C是本发明的实施形态2的其他的刀具以及其安装状态的平面图。
图4D是本发明的实施形态2的其他的刀具以及其安装状态的剖面图。
图5是展示第1个以往的电动机的结构的剖面图。
图6是展示第2个以往的电动机的结构的剖面图。
图7是展示第3个以往的电动机的结构的剖面图。
具体实施方式
以下,参照附图说明本发明的实施形态。
(实施形态1)
图1是展示本发明的实施形态1的旋转驱动装置(主轴电动机)的结构的剖面图,图2A至图2C是本发明的实施形态1的转台的盘片载置面防滑部的加工方法的说明图。
在图1中,转台2是用于安装盘片的部件。在转台2上,构成有载置盘片的盘片载置部20。在盘片载置部20上,形成有当转台2旋转时用于防止所载置的盘片的滑动的防滑部2a。防滑部2a,通过将由橡胶或树脂的任意一方构成的环状的防滑部件用粘接等方式固定而形成。
在转台2的中心孔中,旋转轴3通过压入等方式而被固定。该旋转轴3,通过直接压入等被固定在设在转子架4的中央的翻边加工部上。并且,在转子架4的内壁上,通过压入或粘接固定有沿着圆周方向被多极磁化的环状的磁铁5。
托架7,将由磁性材料构成的材料用冲压加工法形成。在托架7的大致中央部,形成有突状的金属保持部7a。在该金属保持部7a内压入固定有含油轴承6。
另一方面,定子铁心9是将硅钢板层压而形成的。在定子铁心9上经由绝缘部件缠绕有定子线圈8。另外,在定子铁心9的中央插入了由绝缘性树脂构成的金属支架10。该金属支架10的内壁面的一部分,通过压入或粘接等而被固定在托架7的金属保持部7a的外壁面上。
并且,定子铁心9和转子磁铁5,介有空隙而相对。进而,安装有用于驱动以及控制主轴电动机1的电路的至少一部分的印制电路板11,通过粘接等相对于托架7被固定。将定子线圈8的卷线端,布线在印制电路板11的上面。
其次,将旋转轴3插通含油轴承6而沿着径向支撑,并且从与将旋转轴3压入到转子架4的一侧相反一侧的前端,将由磁性材料构成的环状的推力环13通过压入等方式固定在旋转轴3的规定位置上。然后,在托架7的金属保持部7a的下侧的内壁,从与金属保持部7a的突出方向相反的方向压入由磁性材料构成的杯子形状的承推块12。这时,承推块12,以转子磁铁5和定子铁心9相对的方式固定在规定位置上。
在承推块12的底面上,预先配设有与旋转轴3的前端触接而沿着推力方向支撑的推力垫14。另外,在与推力环13相对的位置上预先配设有环状的推力吸引磁铁15。通过在推力吸引磁铁15和由磁性材料构成的推力环13之间作用的磁吸引力,使转台2的推力方向变位稳定化。由以上构成主轴电动机1。
转台2的作为盘片载置部20的防滑部件2a,一面通过主轴电动机1使转台2旋转,一面使刀具16从盘片载置面20的外方触接,并通过一面向旋转轴方向移动一面进行切断加工,切出与盘片的接触面2b。刀具16,将刀尖16a的宽度方向设定为与防滑部2a的端面大致平行,并且将刀尖16a的厚度方向设定为与旋转轴3的轴方向大致相等。这时,刀尖16a以外被设定为不接触防滑部2a。换言之,设定为只有刀具16的刀尖16a接触防滑部2a。并且,使刀尖16a从盘片载置部20的外侧面向旋转轴3的方向。即,与在以往的切削加工中,使刀具一面从被切削面的上侧接触一面切削的情况相对,在本发明的加工法中,通过使刀具从被切削面,即防滑部2a的侧面接触,进行所谓的切断加工,从而切出并精加工防滑部件2a上的与盘片接触的接触面2b。
在从图2A至图2C中展示了本发明的加工法的详细内容。
如图2A所示,将刀尖16a的宽度方向设定为与防滑部2a的端面大致平行,将刀尖16a的厚度方向设定为与旋转轴3的轴方向大致相等。然后,使刀尖16a从防滑部2a的侧面一侧触接防滑部2a。以刀尖16a以外不与防滑部2a接触的方式,相对于与旋转轴3正交的平面X,刀具16的中心线C成为规定角度θ1。如果增大该角度θ1,则刀具16的进刀角度变大,加工部的阻力增大,从而容易在被加工面上产生不均匀的撕裂,很难实现精密的加工。另外,在缩小角度θ1的情况下,刀具16的刀尖16a以外的面会接触防滑部2a的被加工面,产生划伤或切削粉的附着。角度θ1,必须设定为至少不会由于防滑部2a的端面的倾斜以及振动,而使刀具16的刀尖16a以外的部分接触在防滑部2a的被加工面上。
按以上的方式设定的刀具16,如图2B所示,从盘片载置面的外方,换言之,从转台2的防滑部2a的侧面侧,向旋转轴3的中心方向,切出盘片接触面2b。这时,沿着与相对于旋转轴3成直角的方向X1相比从转台2的径方向外侧向旋转轴3侧逐渐变低的倾斜角度θ2,一面移动到图2C所示的位置一面进行切断加工,从而切出防滑部2a的盘片接触面2b。图2B所示的P表示上述刀具16的移动方向,角度θ2表示相对于X1的P的倾斜角度。
在此,在图2D中,展示了角度θ2是0度,即P和X1平行时的加工状态。在图2D所示的情况下,如图所示,在加工时产生了因刀具16给防滑部2a的被加工面带来压力而导致的变形。因而,被加工面在变形的状态下被加工,当成为刀具16不接触被加工面的状态时,即在加工完成的状态下,如图3A所示,防滑部2a的盘片接触面2b成为向内周逐渐变厚的倾斜面。进而,在防滑部2a的盘片接触面2b的内周侧端部附近,如图3B的圆A内所示那样,产生飞边2c。
在防滑部2a的盘片接触面2b成为向内周逐渐变厚的倾斜面的情况下,盘片30,如图3A中虚线或双点划线所示那样,容易沿着盘片接触面2b的倾斜面倾斜地被载置。另外,在产生了飞边的情况下,发生较大的倾斜。虽然防滑部2a的盘片接触面2b完全没有倾斜的状态是理想的,但实际上很难消除加工上的偏差。
如图3C所示,在防滑部2a的盘片接触面2b精加工成向外周逐渐变厚的倾斜面的情况下,不会产生盘片30的倾斜。同时可抑制上述飞边的产生。
另外,如图3D所示,即便产生了较小的飞边2c,只要在盘片载置面的外周侧的高度的范围内,便会不产生盘片30的倾斜。但是,如果加大该倾斜面的倾斜,盘片和防滑部2a的盘片接触面2b的接触面积变小,摩擦力降低。因此,通过适当地设定角度θ1减轻上述加工时的压力,并且进一步将角度θ2设定到0度以上,将防滑部2a的盘片接触面2b的倾斜,如图3D所示那样沿着向外周渐渐变厚的方向修正。由此,不会出现飞边的产生和盘片的倾斜,并可将接触面积的降低抑制在最小。另外,由于刀具16的刀尖16a以外的部分不接触被加工面,因此很难划伤被加工面或使切削片附着在被加工面上。
在本实施形态中,在防滑部2a上采用了耐磨损性以及耐气候性良好,并且摩擦系数较大,减振性也较好的氯丁二烯橡胶,使主轴电动机1自转,使转台2的旋转速度在4000rpm至6000rpm的范围内旋转来进行加工。各种探讨的结果,当将角度θ1设定在1度至2度的范围内,并且将角度θ2设定在0.1度至0.2度的范围内时,可得到最好的精加工精度。
(实施例2)
图4A至图4D中展示了本发明的实施形态2的刀具。在图4A中,其特征在于,刀具16是在圆周上连续地形成了刀尖16a的圆盘形状。如图4B所示,通过安装在具有与刀具16的中心同轴的旋转轴18a的、可旋转的旋转台18上,可以使因加工而磨损的刀尖16a相对于刀具16的中心旋转规定角度,从而使未使用的刀尖16a与被加工物相对。根据该构成,由于刀尖16a被形成在距离作为旋转台18的基准的旋转轴18a均等的位置上,因此可以不改变加工条件的设定而在短时间内更换刀尖16a。由此,可以生产性极高地进行高精度的精加工。
也可以如图4C所示那样在圆盘的外周上相互分离地安装多个刀具片来形成刀具17。这时,多个刀具片的刀尖17a以对准在同一圆周上的方式配置,固定在刀具安装台17b上。然后,将该刀具安装台17b,与图4B所示的圆盘形状的刀具16同样地,如图4D所示那样安装在具有与刀具17以及刀具安装台17b的中心同轴的旋转轴18a的、可旋转的旋转台18上。由此,刀具17可得到与图4A所示的刀具16同样的效果。此外,由于在各个刀具片的材质的选定上自由度增加,另外很容易精密地精加工刀尖17a的形状,因此还具有可以使用更适合于加工的材质以及形状的刀具这样有利的效果。
再者,在上述各实施形态中,在将转台2作为旋转驱动装置而组装的状态下,通过使主轴电动机1旋转,来使转台2旋转从而进行加工。除此之外,在将旋转轴3固定在转台2上的状态下,也可以不从主轴电动机1而从外部相对于旋转轴3付与驱动力,从而使转台2旋转来进行加工。
以上说明了本发明的实施例,但本发明不限于上述实施例,在本发明的宗旨的范围内可进行各种应用展开。
正如从以上所明白的那样,在本发明的旋转驱动装置的制造方法中,由于通过如下的方式进行了面摆动修正,即用将刀尖的宽度方向设定为与防滑部的端面平行、将刀尖的厚度方向设定为旋转轴的轴方向的刀具,从盘片载置面的外方向旋转轴的中心方向通过切断加工切出盘片载置面的防滑部上的和盘片的接触面的方式,因此即便没有如何地提高包括转台和旋转驱动部的各个部分的加工精度和组装精度,也可以高精度地精加工面摆动。
进而,由于是从盘片载置面侧面使刀具碰触,然后向旋转轴方向通过切断加工切出,因此不易在加工面上出现刀尖的形状和进距的影响。并且,以刀尖以外不与防滑部相接触的方式设定,使刀尖相对于盘片接触面,一面沿着相较于与旋转轴相对成直角的方向从转台的径方向外侧向旋转轴侧逐渐变低的倾斜方向移动,一面利用切断加工切出。由此,可以修正加工时因刀具付与的压力导致的被加工面的变形,同时可以抑制划伤和飞边的发生,并且切削片也不易附着在被加工面上。其结果,是不仅是面摆动精度,还可以高精度地精加工面粗糙度和平面度,因此可以稳定地提供将盘片载置面的面摆动高精度地精加工的制品。
本发明的旋转驱动装置的制造方法,作为在CD-ROM(R/RW)盘和DVD±(R/RW)盘等存储以及再生信息的装置中,作为盘片驱动用而被使用的主轴电动机的转台部的制造方法是很有用的。
另外,本发明的旋转驱动装置,可以提供不仅是面摆动精度,还高精度地精加工了面粗糙度和平面度的、具有转台的盘片载置面的防滑部的装置。