JP2000257635A - スラスト流体軸受の製造方法及びこれを用いた流体軸受装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】効率よく製造でき、しかも抜け荷重や軸受面精
度の確保が容易なスラスト流体軸受の製造方法及びこれ
により得られたスラスト流体軸受を用いた流体軸受装置
を提供する。 【解決手段】軸２とスラストプレート２Ｆとを一体形成
し、そのスラストプレート２Ｆの端面（スラスト受面
５，６）に、スラストプレート２Ｆの外径を拘束しない
状態でスラスト動圧発生用の溝をコイニング加工する。
すなわち、そのスラストプレート２Ｆの端面をコイニン
グ金型２１，２６で加圧することにより動圧発生用の溝
を刻設する〔図２（ｂ）〕。軸２とスラストプレート２
Ｆとが抜けるおそれはないから、コイニング時にスラス
トプレート２Ｆの外径を拘束する外径拘束金型は不要で
あり生産効率が良い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、情報機器，音響・
映像機器等に使用されるスラスト流体軸受の製造方法及
びこれを用いた流体軸受装置に関し、特に、スラスト流
体軸受の生産効率の改善に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のスラスト流体軸受としては、例え
ば特開平７−２９６５０２号公報に開示されているスピ
ンドルモータ用シャフトがある。図３に示すように、こ
のスピンドルモータ用シャフト１００は、ステンレス鋼
製の軸１０１の一端部に、銅合金製の円盤状のスラスト
プレート１０２が同軸に外挿固定されている。軸１０１
の外周面にはラジアル動圧軸受を形成するヘリングボー
ン状の動圧発生用の溝１０３が設けられており、またス
ラストプレート１０２の平行な上下両端面１０２ａ，１
０２ｂには、それぞれスラスト動圧軸受を形成するヘリ
ングボーン状またはスパイラル状の動圧発生用の溝１０
４が設けられている。

【０００３】ここで、図４を参照して、前記スラストプ
レート１０２に設けられるスラスト動圧発生用の溝１０
４の形成と、スラストプレート１０２と軸１０１との組
立固定方法について説明する。上記従来例では、これら
の溝加工及び組立固定はプレス加工により同時に行われ
ている。すなわち、図４において、１１０は円筒状内周
部を有するダイ、１１１は下ポンチ、１１２は上ポンチ
である。なお、下ポンチ１１１の部位１１３及び上ポン
チ１１２の部位１１４は、それぞれスラスト動圧発生用
の溝１０４を刻設するための突状部であり、ヘリングボ
ーン状の溝パターンに対応した配列が成されている。

【０００４】加工順序としては、まず、軸１０１の上端
部を下ポンチ１１１の孔部内周面に倣ってセットする。
次に、その軸１０１の上端部に、スラストプレート１０
２を嵌め込む。そして、図４（ａ）に矢印で示されるよ
うに、上から上ポンチ１１２が下降してプレス加工が施
される。すると、同図（ｂ）に示すように、スラストプ
レート１０２はダイ１１０の内周部において、上下ポン
チ１１２，１１１により挟圧されて塑性変形する。これ
により、スラストプレート１０２の上下端面１０２１
ａ，１０２ｂに、それぞれ動圧発生用の溝１０４が刻設
される。同時に、膨出変形部１１５が軸１０１の外周部
に設けられた環状溝１０１ａに食い込み、軸１０１とス
ラストプレート１０２とは加締め固定される。

【０００５】かくして、上記プレス加工によれば、スラ
ストプレート１０２に動圧発生用の溝１０４を加工する
と同時に、軸１０１とスラストプレート１０２との加締
め固定ができるから、加工・組立の手間を省くことがで
きて製造コストを低減でき、しかもプレス加工の高精度
金型に倣って軸１０１とスラストプレート１０２とが加
締め固定されるため、これらの同軸度や直角度を高く維
持して形成できる利点を有するとされている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来のスラス
ト動圧（流体）軸受にあっては、図４に示したように、
円盤状の軸受部であるスラストプレート１０２の外径を
ダイ１１０で拘束し、動圧発生用の溝１０４のコイニン
グ加工及び軸１０１とスラストプレート１０２との加締
め固定とをプレス加工で同時に行っている。

【０００７】ところが、スラストプレート１０２の外径
をダイ１１０で拘束しながらコイニングすると、スラス
トプレート１０２が加締められた軸１０１を取り出すと
き、スラストプレート１０２が外径拘束金型であるダイ
１１０に食いつき、効率よく製造できないことが判明し
た。すなわち具体的には、ダイ１１０の内周面に、スラ
ストプレート１０２の銅合金の金属粉がわずかながら残
留して付着し、これを除去するべくコイニングするたび
にダイ１１０を金属ブラシ等で清掃する必要があり、効
率的な生産ができないことがわかった。

【０００８】また、外径拘束のためにダイ１１０を使用
した場合、スラスト軸受面となるスラストプレートの上
下端面１０２ａ，１０２ｂの精度（平面度及び軸外径に
対する振れ精度）を向上させようとすれば、それらのス
ラストプレート端面１０２ａ，１０２ｂに動圧発生用溝
１０４を刻設するための金型である上下のポンチ１１
２，１１１の溝加工面を、動圧発生用溝１０４の溝パタ
ーンに応じてわずかな凸形状にする必要があり、コイニ
ング用金型の製作が難しいという問題があった。

【０００９】一方、スラストプレート１０２の外径を拘
束する金型１１０を使用しないでコイニングすると、こ
んどはスラストプレートの内径側の膨出が少なくなり、
軸１０１との加締めが不足して抜け荷重が小さくなると
いう問題が生じる。更に、最近は装置の小型化に伴い薄
型化が要求される傾向があり、スラストプレート１０２
の軸方向の厚さをますます薄く設計するよう要望されて
いるが、薄くすると外部衝撃に耐えるに必要な抜け荷重
が確保できないという問題が生じてきている。

【００１０】そこで本発明は、このような従来技術の問
題点に着目してなされたものであり、その目的とすると
ころは、効率よく製造でき、しかも抜け荷重や軸受面精
度の確保が容易なスラスト流体軸受の製造方法及びこれ
により得られたスラスト流体軸受を用いた流体軸受装置
を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１に係るスラスト流体軸受の製造方法の発
明は、軸の一端側に、軸と直交するスラストプレートを
有するスラスト流体軸受の製造に当たり、前記軸と前記
スラストプレートとを一体形成し、当該スラストプレー
トの端面に、プレート外径を拘束しないままで動圧発生
用の溝をコイニング加工することを特徴とする。

【００１２】また、請求項２に係る発明は、上記請求項
１に係る発明の製造方法を用いてなるスラスト流体軸受
を備えた流体軸受装置である。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るスラスト流体
軸受装置及びこれに適用したスラスト流体軸受の製造方
法の実施の形態を、図面を参照して説明する。図１は、
スラスト流体軸受装置としての磁気ディスク装置（ＨＤ
Ｄ）用スピンドルモータの軸方向断面図である。

【００１４】先ず、当該装置の構成を説明する。図１に
おいて、スピンドルモータ用シャフトの軸２がベース１
の中心に立設され、その軸２に回転部材３がラジアル流
体軸受Ｒ及びスラスト流体軸受Ｓを介して回転可能に支
持されている。すなわち、本発明のスラスト流体軸受を
構成するスピンドルモータ用シャフトは、軸２と、その
上端近くに径方向にフランジ状に張り出して形成されて
いるスラストプレート２Ｆとで一体に構成されている。
スラストプレート２Ｆは、回転部材３の上端部に形成さ
れた凹部２８に収納され、その上面が回転部材３に固定
されたカバー部材４に係止している。

【００１５】スラストプレート２Ｆの上下両端面がスラ
スト受面５，６とされると共に、スラスト受面５に対向
するカバー部材４の下面がスラスト軸受面７、スラスト
受面６に対向する回転部材３の平面がスラスト軸受面８
とされている。そして、各スラスト受面とこれに対向す
る相手のスラスト軸受面との少なくとも一方に、図示さ
れない例えばヘリングボーン状またはスパイラル状の動
圧発生用の溝を有してスラスト流体軸受Ｓが構成され、
回転部材３はこのスラスト流体軸受Ｓを介して、軸２で
アキシアル方向に支承されている。

【００１６】また、軸２には、スラストプレート２Ｆと
ベース１との間に位置する外周面２ｇに、軸方向に間隔
をおいて上下に一対のラジアル受面９が形成されてい
る。一方、前記回転部材３は、軸心部を上下に貫通する
軸孔２３を有する円筒体で、その肉厚部には下方に開口
する円筒状の深溝２４が形成されており、その深溝２４
の外周壁をなす大径円筒壁２５と内周壁をなす小径円筒
壁（スリーブ部）２６との二つの円筒壁を下半部に有す
る。そして、そのスリーブ部２６の内周面に、前記ラジ
アル受面９に対向するラジアル軸受面１０が形成されて
おり、ラジアル受面９とラジアル軸受面１０との少なく
とも一方に例えばヘリングボーン状の動圧発生用溝１１
を備えてラジアル流体軸受Ｒが構成され、回転部材３は
このラジアル流体軸受Ｒを介して軸２でラジアル方向に
回転自在に支承されている。

【００１７】もっとも、ラジアル流体軸受Ｒは、必ずし
も上下に一対設けるとは限らず、一つでも良い。また、
通常、ラジアル受面９とラジアル軸受面１０との少なく
とも一方に、例えばヘリングボーン状の動圧発生用の溝
１１が形成されているが、動圧発生用の溝を設けない三
円弧軸受としてラジアル流体軸受Ｒを構成してもよい。

【００１８】回転部材３の上端部には、前記スラストプ
レート２Ｆを収納する凹部２８の外側に、これより大径
の凹部２９が段状に連設されている。軸２は、スラスト
プレート２Ｆが嵌着された状態で軸孔２３に通してベー
ス１に立設される。そして、スラストプレート２Ｆが回
転部材３の凹部２８に収納され、次に凹部２９にドーナ
ツ盤状のカバー部材４が嵌合固着される。これにより、
スラストプレート２Ｆの上端面であるスラスト受面５に
相手側であるカバー部材４の下面のスラスト軸受面７が
接触し、かくしてスラスト流体軸受Ｓを介して回転部材
３が軸２に支持される。

【００１９】なお、スラストプレート２Ｆの下端面であ
るスラスト受面６と、その相手側である回転部材３の凹
部２８の底面に設けたスラスト軸受面８との少なくとも
一方に図示されない例えばヘリングボーン状またはスパ
イラル状の動圧発生溝を備えてもう一組のスラスト流体
軸受Ｓを構成しているが、アキシアル荷重を常時は受け
ていない下側のスラスト流体軸受Ｓについては、動圧発
生用溝を省略することもできる。

【００２０】モータＭを構成するロータ磁石１３が、回
転部材３の大径円筒壁２５の内周面に固定され、これに
周面対向に配設するステータ１２がベース１に固定され
ており、いずれも回転部材３の円筒状の深溝２４の内部
に収納されている。図示されていない基板回路を介して
モータＭのステータ１２に電流が供給されてロータ磁石
１３ひいては回転部材３が回転すると、スラスト流体軸
受Ｓの動圧発生用の溝のポンピング作用で、スラストプ
レート２Ｆの内周部と外周部から中央部に向けて油，グ
リース，磁性流体等の潤滑剤が流入してアキシアル方向
の動圧が形成される。これにより、回転部材３は浮上し
て軸２に非接触で支承される。同時に、ラジアル流体軸
受Ｒの動圧発生用の溝のポンピング作用で、ラジアル軸
受すきまにラジアル方向の動圧が形成されて、回転部材
３はラジアル方向にも軸２に非接触で支承されて回転す
る。

【００２１】次に、前記スピンドルモータに適用したス
ラスト流体軸受の製造方法、特にスラスト流体軸受を構
成するスラストプレート２Ｆに対するスラスト動圧発生
用溝のコイニングについて、図２を参照しつつ説明す
る。本発明のスラスト流体軸受をなすスピンドルモータ
用シャフトは、コイニング加工前に、同図（ａ）に示す
ように、軸２とスラストプレート２Ｆとが一体形成され
る。このように一体に形成したため、予め両者を別体に
形成して固着した従来のもののように、軸２とスラスト
プレート２Ｆとの抜け荷重を配慮する必要がない。それ
故、コイニング加工の際に、スラストプレート２Ｆを軸
２に対し膨出させて両者を強固に一体化するべく、スラ
ストプレート２Ｆの外径を拘束する必要は全くない。

【００２２】従って、同図（ｂ）に示すように、コイニ
ング加工はスラストプレート２Ｆの外径拘束用金型なし
に行われ、スラストプレート２Ｆの端面に、スラスト流
体軸受の動圧発生用溝を、以下の手順で塑性加工する。 基台２０上のコイニング下金型２１の軸心に設けた軸
孔２２に、軸２の下部を挿入し、スラストプレート２Ｆ
の下端面（スラスト受面６）をコイニング下金型２１の
ダイ面２３に載せる。軸２の先端部分は上に突出してい
る。

【００２３】こうして、コイニング下金型２１のダイ
面２３上に置かれたスラストプレート２Ｆの外周に、ス
ラストプレート２Ｆの外径より大きい内径を有する厚さ
規制リング２５を配設する。隙間δが介在するのでスラ
ストプレート２Ｆの外径は拘束されない。 その後、軸２の突出部を案内としてコイニング上金型
２６をそのダイ面２７を下に向けて通し、上から加圧す
る。これにより、スラストプレート２Ｆの上下両端面
（即ちスラスト受面５，６）に、それぞれ上下の両コイ
ニング金型２６，２１によりスラスト動圧発生用溝がコ
イニング加工される。

【００２４】このコイニング時に、スラストプレート２
Ｆは外径を拘束されないので、動圧発生用溝を加工する
ためのコイニング上金型２６のダイ面２７及びコイニン
グ下金型２１のダイ面２３は、必ずしも凸形状に限定さ
れず平面状のものを用いることができる。平面状とする
と、金型自体の加工製作が容易である。なお、必要に応
じてダイ面２３を凸形状としてもよい。

【００２５】コイニングが終了したら、コイニング上
金型２６を上昇させ、被加工物をコイニング下金型２１
から引き抜く。このとき、スラストプレート２Ｆの外周
が外径拘束用金型と干渉する事態は起こりえないから、
金属粉付着で生産性が損なわれることもあり得ず生産効
率が極めて高い。かくして、本発明の軸付きスラスト流
体軸受が完成する。

【００２６】なお、このように外径拘束用金型なしでス
ラスト動圧発生用溝を加工する場合、スラストプレート
２Ｆと軸２との接続部に周溝状の逃げ部２８（図２
（ａ）参照）を設けておくと、コイニング金型２１，２
６の加圧表面（ダイ面２３，２７）の溝刻設パターン部
を平面状としても、コイニングの際のスラスト受面５，
６の平面度及び軸外径に対する振れ精度が向上する。そ
の逃げ部としては、例えば図２（ａ）において、スラス
トプレート２Ｆの内径面側に三角形状の逃げ溝２８を形
成した例を示してあるが、これに限らず長方形その他ど
んな形状でもよい。

【００２７】もちろん、コイニング金型２１，２６の加
圧表面に凸形状や曲面状の溝刻設パターン部を設けても
よいのであるが、その場合にはコイニング金型の加工が
難しくなるという問題があるので、上述のような逃げ部
（２８）を設けておくことは、生産効率を高めるという
実用上の見地からも好ましい。また、スラストプレート
の材質は、銅合金，ステンレス鋼など塑性加工できる材
質であればなんでもよい。

【００２８】また、スラスト流体軸受の起動・停止耐久
性を向上させるために、スラストプレートのスラスト受
面にコーティングやメッキ等により硬質膜を形成しても
よい。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に係るス
ラスト流体軸受の製造方法によれば、抜け荷重や軸受面
精度の確保が容易なスラスト流体軸受を効率よく製造で
きるという効果を奏する。また、請求項２に係る発明に
よれば、抜け荷重や軸受面精度の確保が容易なスラスト
流体軸受を備えた流体軸受装置が提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る流体軸受装置の一例を示す全体断
面図である。

【図２】本発明に係るスラスト流体軸受の製造方法を説
明する図で、（ａ）はコイニング加工前のスラスト流体
軸受の断面図で、（ｂ）はコイニングを示す断面図であ
る。

【図３】従来の流体軸受の部分斜視図である。

【図４】従来のスラスト流体軸受の製造方法を示し、
（ａ）はコイニング加工開始時の断面図、（ｂ）はコイ
ニング加圧時の要部断面図である。

【符号の説明】

２ 軸（正規の） ２Ｆ スラストプレート ３ 回転部材 ５，６ スラスト受面 ２１ コイニング下金型 ２６ コイニング上金型

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3J011 AA04 AA20 BA02 BA09 CA02 DA02 5H605 AA08 BB05 BB14 BB19 CC02 CC04 CC05 DD03 EA06 EA07 EA29 EB03 EB06 EB17 EB27 EB37 GG11

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸の一端側に、軸と直交するスラストプ
   レートを有するスラスト流体軸受の製造に当たり、前記
   軸と前記スラストプレートとを一体形成し、当該スラス
   トプレートの端面に、プレート外径を拘束しないままで
   動圧発生用の溝をコイニング加工することを特徴とする
   スラスト流体軸受の製造方法。
2. 【請求項２】 請求項１の製造方法を用いてなるラスト
   流体軸受を備えた流体軸受装置。