JP2000274428A - スピンドルモータ及びその組み立て方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】円柱部材に動圧用リング部材が圧入されて形成
されたフランジ付軸部材を有する液体動圧軸受を備えた
スピンドルモータの組み立てにおいて、動圧用リング部
材が圧入位置にずれを生じさせないで、ハブをフランジ
付軸部材に圧入によって取り付けること。 【解決手段】ハブ圧入装置１０によって、円柱部材２に
動圧用リング部材３が圧入されて形成されたフランジ付
軸部材１を備えた液体動圧軸受を押圧力でなく引っ張り
力を加え、円柱部材２の円柱端部２ｂにハブ６の取付孔
６ａを圧入するようにした。ハブ圧入装置１０は、ハブ
押さえ部材１１、回転軸部材１２、結合部材１３、及び
回り止め部材１４とから構成されている。ハブ圧入装置
１０と液体動圧軸受との一時的結合は、円柱部材２の端
面に設けられたタップ穴２ａに結合部材１３のネジ付タ
ップ１３ｂを螺合させて行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、フランジ付軸部材
とこの軸部材が回転自在に嵌合する円筒状受け部材とを
基本構成部材とする液体動圧軸受によってロータをステ
ータに回転自在に支持したスピンドルモータであって、
ロータの構成要素の一つであるカップ状ハブを前記フラ
ンジ付軸部材に圧入して取り付けたスピンドルモータ、
及びこのスピンドルモータの組み立て方法に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】本出願人は、図７に一実施例を示す如
く、フランジ付軸部材１と円筒状受け部材４を基本構成
部材とする液体動圧軸受、及びこの液体動圧軸受を備え
たスピンドルモータを開発し、先に特許出願した(特願
平９−３６３８０)。即ち図７に示す液体動圧軸受は、
円柱部材２とスラスト動圧用円盤部材３ａの２つの部材
を一体に形成してなる十字型断面のフランジ付軸部材１
と、円筒状受け部材４を基本構成部材とするものであ
る。５は環状蓋部材でスラスト押え板としても機能する
部材である。

【０００３】スピンドルモータは、上述した構造の液体
動圧軸受の他に、フランジ付軸部材１の端部に同軸にし
て固着されハードディスク等の回転体を保持するカップ
状ハブ６、このカップ状ハブ６のスリーブ部の内周面に
取り付けられたロータ磁石７、円筒状受け部材４の外周
面に取り付けられてロータ磁石７と共働して回転力を発
生させるステータコイル８、及び円筒状受け部材４が立
設された基板９を含む。

【０００４】ところで、図７に示すスラスト動圧用円盤
部材３ａが軸方向中央部に形成された十字型断面のフラ
ンジ付軸部材１とこのフランジ付軸部材を回転自在に収
容する円筒状受け部材４とで構成された液体動圧軸受
は、スラスト動圧用円盤部材３ａが軸の一方の端部に形
成されたＴ字型断面のフランジ付軸部材及びこのフラン
ジ付軸部材を回転自在に収容する受け部材とで構成され
た従来の液体動圧軸受が有する固有の問題、即ち高速回
転時に軸変位の方向とその変位に対する復元力の方向が
一致しないことによって生じるハーフホワール現象に起
因する回転の不安定さを除去したものである。

【０００５】しかしながら、円柱部材２とスラスト動圧
用円盤部材３ａの２つの部材を一体に形成してなる十字
型断面のフランジ付軸部材１は切削加工によって製造し
ているので、製造コストが高いという問題が生じた。そ
こで、図６に一実施例を示す如きスピンドルモータが開
発された。即ち、図６において、フランジ付軸部材１
は、１本の円柱部材２と動圧発生用リング部材３を夫々
別体に切削加工し、その後にこれら２つの部材を組み合
わせて製作したものである。これによって、図７のスピ
ンドルモータが抱える上述の製造コストの問題は解決さ
れた。

【０００６】ところが、スピンドルモータの組み立てに
おいて新たな問題が発生した。図６のスピンドルモータ
の組み立ては、円柱部材２に動圧用リング部材３を圧入
して製作したフランジ付軸部材１を円筒状受け部材４に
挿入して配置する工程の後に、円筒状受け部材４の開口
端に形成された環状段部４ｂに環状押さえ部材５を圧入
する工程があり、その後に、中心部に取付孔６ａが設け
られたカップ状ハブ６をフランジ付軸部材１に圧入する
工程がある。問題は、ハブ６をフランジ付軸部材１に押
圧力を加えて圧入すると動圧用リング部材３が規定の圧
入位置からずれてしまうことである。このずれは、ハブ
６をフランジ付軸部材１に押圧力を加えて圧入するとき
に、円筒状受け部材４の小径円筒部と大径円筒部の境界
の環状段部４ａでハブ６に加えた押圧力を受けるからで
ある。このずれはミクロンオーダーの僅かなずれである
が、液体動圧軸受にとっては致命的である。

【０００７】円柱部材２とカップ状ハブ６とを一体にし
て製作すれば、上述の組み立て上の問題は発生しない。
しかしながら、円柱部材２とカップ状ハブ６とを一体に
したものは、円柱部材２と動圧用リング部材３の２つの
部材を一体に形成してなる十字型断面のフランジ付軸部
材１と同様に、大量に安価に製作することは極めて難し
い。

【０００８】結局、円柱部材に動圧用リング部材が圧入
されて製作されたフランジ付軸部材とこれが回転自在に
嵌合する円筒状受け部材とを基本構成部材とする液体動
圧軸受を備えたスピンドルモータにおいて、動圧用リン
グ部材が規定の圧入位置からずれないようにしてカップ
状ハブを前記フランジ付軸部材に圧入することが未解決
のまま残されており、このため前記スピンドルモータを
大量に安価に製作するという要求に応えることができな
かった。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、円柱部材に動圧用リング部材が圧入されて
製作されたフランジ付軸部材とこれが回転自在に嵌合す
る円筒状受け部材とを基本構成部材とする液体動圧軸受
を備えたスピンドルモータの製造コストの低減を図るこ
とである。より具体的な解決しようとする課題は、円柱
部材に圧入された動圧用リング部材が規定の圧入位置か
らずれないようにして、カップ状ハブを前記フランジ付
軸部材に圧入することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、円柱部材に動圧用リング部材が圧入されて形成され
たフランジ付軸部材と、該フランジ付軸部材が回転自在
に嵌合する円筒状受け部材と、該円筒状受け部材の開口
端に形成された環状段部に圧入された環状押さえ部材と
を具備する液体動圧軸受であって前記円柱部材の下端面
と前記円筒状受け部材の底面との間に微小隙間を有する
液体動圧軸受によってロータがステータに回転自在に支
持され且つロータの一部を構成するハブが前記フランジ
付軸部材に圧入によって取り付けられたスピンドルモー
タにおいて、前記ハブを保持しながら前記円柱部材の上
端部を前記ハブの取付孔を介して引っ張ることによって
前記ハブを前記フランジ付軸部材に圧入した。

【００１１】また、円柱部材に動圧用リング部材が圧入
されて形成されたフランジ付軸部材と、該フランジ付軸
部材が回転自在に嵌合する円筒状受け部材と、該円筒状
受け部材の開口端に形成された環状段部に圧入された環
状押さえ部材とを具備する液体動圧軸受であって前記円
柱部材の下端面と前記円筒状受け部材の底面との間に微
小隙間を有する液体動圧軸受によってロータがステータ
に回転自在に支持され且つロータの一部を構成するハブ
が前記フランジ付軸部材に圧入によって取り付けられた
スピンドルモータの組み立て方法において、前記円筒状
受け部材に前記フランジ付軸部材を配置する第１工程、
前記環状押さえ部材を前記円筒状受け部材の開口端に圧
入する第２工程、及び前記ハブを保持しながら前記円柱
部材の上端部を前記ハブの取付孔を介して引っ張ること
によって前記ハブに前記フランジ付軸部材を圧入する第
３工程とを少なくとも含むようにした。

【００１２】更に、前記スピンドルモータの組み立て方
法において用いられるハブ圧入装置、即ち押圧力でなく
引っ張り力によってハブをフランジ付軸部材に圧入する
装置を、底部にネジ付貫通孔を有する略カップ状のハブ
押さえ部材と、前記ネジ付貫通孔と螺合するネジ部とフ
リージョイント部を備えた回転軸部材と、前記フリージ
ョイント部に当接する端部と前記円柱部材の上端部に設
けられたタップ穴に螺合するネジ付タップが形成された
端部とを有する円柱状結合部材と、前記円柱状結合部材
の回り止め手段で構成した。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明に係るスピンドルモータの
一実施例は図３に示す如く、フランジ付軸部材１と円筒
状受け部材４を基本構成部材とする液体動圧軸受を備え
たスピンドルモータで、基本的な構成は図６のスピンド
ルモータと同じであり、フランジ付軸部材１と円筒状受
け部材４を基本構成部材とする液体動圧軸受、フランジ
付軸部材１の端部に同軸にして固着されハードディスク
等の回転体を保持するカップ状ハブ６、このカップ状ハ
ブ６のスリーブ部の内周面に取り付けられたロータ磁石
７、円筒状受け部材４の外周面に取り付けられてロータ
磁石７と共働して回転力を発生させるステータコイル
８、及び円筒状受け部材４が立設された基板９とから構
成されている。

【００１４】本発明のスピンドルモータに採用されてい
る液体動圧軸受、即ち円柱部材２に動圧用リング部材３
が圧入されて形成されたフランジ付軸部材１と、フラン
ジ付軸部材１が回転自在に嵌合する円筒状受け部材４
と、円筒状受け部材４の開口端に形成された環状段部４
ｂに圧入された環状押さえ部材５とを具備する液体動圧
軸受の構成及び作用は、前記の特願平９−３６３８０に
開示してあるので詳細な説明は省略するが、概ね以下の
通りである。フランジ付軸部材１は、円柱部材２とこの
円柱部材２に圧入される動圧用リング部材３を夫々別体
に切削加工し、その後にこれら２つの部材を組み付けて
形成される。これらの部材には、例えばリン青銅或いは
銅系材料が用いられる。これら２つの部材の組み付け
は、円柱部材２を保持しながら動圧用リング部材３を円
柱部材２の下端側から押圧力を加えて圧入することによ
って行われる。

【００１５】動圧用リング部材３の上下表面には、図５
に示すヘリングボーン溝の如きスラスト動圧発生溝G２
が夫々形成されている。また、円柱部材２の下側の円柱
部の外周面には図４に示す部分溝又はヘリングボーン溝
の如きラジアル動圧発生溝G1が形成されている。なお、
ラジアル動圧発生溝G1は、円柱部材２でなく動圧用リン
グ部材３の外周面に設けてもよい。

【００１６】フランジ付軸部材１と円筒状受け部材４と
環状押さえ部材５との間に形成された複数の微小隙間に
は潤滑オイルが充填されている。従って、フランジ付軸
部材１が回転すると、動圧用リング部材３の上面と環状
押さえ部材５の下面との間の微小隙間、並びに動圧用リ
ング部材３の下面と円筒状受け部材４の環状段部４ａと
の間の微小隙間にはスラスト動圧が発生し、軸方向の荷
重を保持する。また、フランジ付軸部材１が回転する
と、円柱部材２の下側の円柱部の外周面と円筒状受け部
材４の下側の円筒部の内周面との間の微小隙間にはラジ
アル動圧が発生し、半径方向の荷重を保持する。なお、
ラジアル動圧発生溝G1が円柱部材２でなく動圧用リング
部材３の外周面に設けられたものでは、ラジアル動圧は
動圧用リング部材３の外周面と円筒状受け部材４の上側
の円筒部の内周面との間の微小隙間に発生する。

【００１７】円柱部材２の下端面、従ってフランジ付軸
部材１の下端面と円筒状受け部材４の底面４ｃとの間に
形成された微小隙間は、基本的にはオイル溜として機能
している。液体動圧軸受におけるオイル溜は、高速回転
時に軸受隙間を高速で移動する潤滑オイルが隙間内で部
分的にオイル切れを生じ動圧が低下するのを防止するた
めに必要なものである。

【００１８】さて、上述の如き構成のスピンドルモー
タ、即ち円柱部材２に動圧用リング部材３が圧入されて
形成されたフランジ付軸部材１と、フランジ付軸部材１
が回転自在に嵌合する円筒状受け部材４と、円筒状受け
部材４の開口端に形成された環状段部４ｂに圧入された
環状押さえ部材５とを具備する液体動圧軸受によってロ
ータがステータに回転自在に支持され且つロータの一部
を構成するハブ６がフランジ付軸部材１に圧入によって
取り付けられたスピンドルモータの組み立ては、円筒状
受け部材４にフランジ付軸部材１を配置する第１工程
と、環状押さえ部材５を円筒状受け部材４の開口端に形
成された環状段部４ｂに圧入する第２工程が含まれる。
これら２つの工程は図６に示す従来のスピンドルモータ
の組み立て方法にも同様に含まれている。

【００１９】ステータコイル８はステータの一部を構成
する円筒状受け部材４の外周面の所定位置に取り付けら
れるが、このステータコイル取付工程は上記第１工程の
前、又は上記第２工程の後のいずれでもよい。これら第
１工程、第２工程及びステータコイル取付工程が完了し
た後に、ハブ圧入工程となる。

【００２０】ハブ圧入工程は、これまで未解決の問題を
抱えていた。即ち、円柱部材２の下端面と円筒状受け部
材４の底面４ｃとの間に微小隙間が存在するために、ハ
ブ６を円柱部材に押圧力を加えて圧入すると、動圧用リ
ング部材３が位置ずれするという問題が生じた。そこ
で、本発明においては、ハブに引っ張り力を加えること
によって、この問題を解決した。

【００２１】即ち、専用のハブ圧入装置１０を用いるこ
とによって、押圧力でなく引っ張り力を加えてハブをフ
ランジ付軸部材１に圧入できるようにした。この専用の
ハブ圧入装置１０は、図1及び図２に示す如く、ハブ６
を保持するためのハブ押さえ部材１１、ハブ６に引っ張
り力を加えるための手段である回転軸部材１２、回転軸
部材１２とフランジ付軸部材１とを結合する結合部材１
３、及び結合部材１３の回り止め部材１４とから構成さ
れている。

【００２２】ハブ押さえ部材１１は略カップ状の部材で
あって、底部にはネジ付貫通孔１１ａが設けられてお
り、且つその環状端面１１ｂはハブ６を水平に受ける平
坦面となっている。回転軸部材１２は、ネジ付貫通孔１
１ａと螺合するネジ部１２ａとフリージョイント部１２
ｂとを備えている。結合部材１３は、フリージョイント
部１２ｂの端面に当接する端部１３ａと円柱部材２の上
端部に設けられたタップ穴２に螺合するネジ付タップ１
３ｂが形成された端部とを有する円柱状部材である。回
り止め手段１４は例えば1本のピンであり、円柱状結合
部材１３の端部１３ａの近くに設けられた貫通孔１３ｃ
と、回転軸部材１２の環状端面１１ｂの近くに設けられ
た貫通孔１１ｃとを通して貫通することにより、ハブ押
さえ部材に対して結合部材１３、従って結合部材１３に
ネジで結合されたフランジ付軸部材１が相対的に回転し
ないように作用するものである。

【００２３】このように構成されたハブ圧入装置１０を
用いたハブ圧入工程は以下の如くである。即ち、円筒状
受け部材４にフランジ付軸部材１が配置され、且つ環状
押さえ部材５が円筒状受け部材４の開口端に形成された
環状段部４ｂに圧入された液体動圧組立体は、その微小
隙間に図示しない潤滑オイル充填装置によって潤滑オイ
ルが充填され、液体動圧軸受の組み立てが完成する。組
み立てが完成した液体動圧軸受は、その内周面の所定位
置にロータ磁石７が取り付けられたハブ６の取付孔６ａ
を貫通してハブ圧入装置１０に一時的に結合される。液
体動圧軸受のハブ圧入装置への結合は、円柱状結合部材
１３のネジ付タップ１３ｂを、フランジ付軸部材１の円
柱部材２の上端面に設けられたタップ穴２ａに螺合させ
ることによって行われる。

【００２４】ネジ付タップ１３ｂをタップ穴２ａに螺合
させた後、ピン１４を貫通孔１１ｃと１３ｃを通して差
込み、回り止めを行う。そして、回転軸部材１２を回転
させると、ハブ押さえ部材１１はその環状端面１１ｂで
ハブ６の上面を押さえており、且つ円柱部材２の端部は
ハブ６の取付孔６ａに圧入可能な状態にあるから、フリ
ージョイント部１２ｂを介して結合されているフランジ
付軸部材１の円柱部材２はハブ６の方向に移動する。即
ち、回転軸部材１２を回転させると、円柱部材２の円柱
端部２ｂには一種の引っ張り力が加わることになり、こ
の引っ張り力によってハブ６の取付孔６ａに円柱部材２
の円柱端部２ｂが圧入されるのである。この移動は、ハ
ブ６の取付孔６ａの周縁の下面が円柱部材２の段部２ｃ
に当接すると終了する。この後、ハブ圧入装置１０を液
体動圧軸受から取り外す。これによってハブ６のフラン
ジ付軸部材１への圧入が完了する。その後、この組立体
をモータ基板に固着し、スピンドルモータの組み立てが
完了する。このハブ圧入工程においては、円柱部材２に
圧入されている動圧用リング部材３には何ら力は加わら
ないから、スピンドルモータの組み立て作業において動
圧用リング部材３が円柱部材２上でずれることは全くな
くなった。

【００２５】

【発明の効果】本発明は、円柱部材に動圧用リング部材
が圧入されて形成されたフランジ付軸部材を備えた液体
動圧軸受であって前記円柱部材の下端面と前記円筒状受
け部材の底面との間に微小隙間を有する液体動圧軸受に
よってロータをステータに回転自在に支持したスピンド
ルモータにおいて、前記ハブを保持しながら前記円柱部
材の上端部を前記ハブの取付孔を介して引っ張ることに
よって前記ハブを前記フランジ付軸部材に圧入したもの
であるから、スピンドルモータの組み立て作業において
動圧用リング部材が位置ずれを起こすことがなくなっ
た。また、本発明に係るハブ圧入装置は比較的簡単な構
成であって、市販の工具を加工すれば実現できるから製
造コストを押さえることができる。何よりも、本発明に
より、円柱部材に動圧用リング部材が圧入されて形成さ
れたフランジ付軸部材を備えた液体動圧軸受が有する様
々な特長を生かして、高性能且つ低価格のスピンドルモ
ータを大量に提供するという要求に応えることが可能に
なった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るハブ圧入装置を用いてスピンドル
モータを組み立てる方法の一実施例を示す図である。

【図２】本発明に係るハブ圧入装置の一実施例の要部断
面図である。

【図３】本発明に係る液体動圧軸受を備えたスピンドル
モータの一実施例の断面図である。

【図４】液体動圧軸受のラジアル動圧発生溝の一例を示
す図である。

【図５】液体動圧軸受のスラスト動圧発生溝の一例を示
す図である。

【図６】従来の液体動圧軸受を備えたスピンドルモータ
の断面図である。

【図７】従来の液体動圧軸受を備えたスピンドルモータ
の断面図である。

【符号の説明】

１ フランジ付軸部材 ２ 円柱部材 ２ａ タップ穴 ２ｂ 円柱端部 ２ｃ 段部 ３ 動圧用リング部材 ３ａ スラスト動圧用円盤部材 ４ 円筒状受け部材 ４ａ 環状段部 ４ｂ 環状段部 ４ｃ 底部 ５ 環状押さえ部材 ６ カップ状ハブ ７ ロータ磁石 ８ ステータコイル ９ モータ基板 １０ ハブ圧入装置 １１ ハブ押さえ部材 １１ａ ネジ付貫通孔 １１ｂ 環状端面 １１ｃ 貫通孔 １２ 回転軸部材 １２ａ ネジ部 １２ｂ フリージョイント部 １３ 結合部材 １３ａ 端部 １３ｂ ネジ付タップ １３ｃ 貫通孔 １４ 回り止め部材 Ｇ１ ラジアル動圧発生溝 Ｇ２ スラスト動圧発生溝

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川和田 直樹 千葉県千葉市美浜区中瀬１丁目８番 セイ コーインスツルメンツ株式会社内 (72)発明者 鈴木 隆文 千葉県千葉市美浜区中瀬１丁目８番 セイ コーインスツルメンツ株式会社内 (72)発明者 岩本 充晴 千葉県千葉市美浜区中瀬１丁目８番 セイ コーインスツルメンツ株式会社内 Ｆターム(参考） 3J011 AA20 BA02 BA09 CA02 DA02 5H607 BB01 BB14 BB25 CC01 CC09 DD01 DD02 DD03 EE10 GG12 GG15 5H621 HH01 JK01 JK19

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】円柱部材に動圧用リング部材が圧入されて
   形成されたフランジ付軸部材と、該フランジ付軸部材が
   回転自在に嵌合する円筒状受け部材と、該円筒状受け部
   材の開口端に形成された環状段部に圧入された環状押さ
   え部材とを具備する液体動圧軸受であって前記円柱部材
   の下端面と前記円筒状受け部材の底面との間に微小隙間
   を有する液体動圧軸受によってロータがステータに回転
   自在に支持され且つロータの一部を構成するハブが前記
   フランジ付軸部材に圧入によって取り付けられたスピン
   ドルモータにおいて、前記ハブを保持しながら前記円柱
   部材の上端部を前記ハブの取付孔を介して引っ張ること
   によって前記ハブを前記フランジ付軸部材に圧入したこ
   とを特徴とするスピンドルモータ。
2. 【請求項２】円柱部材に動圧用リング部材が圧入されて
   形成されたフランジ付軸部材と、該フランジ付軸部材が
   回転自在に嵌合する円筒状受け部材と、該円筒状受け部
   材の開口端に形成された環状段部に圧入された環状押さ
   え部材とを具備する液体動圧軸受であって前記円柱部材
   の下端面と前記円筒状受け部材の底面との間に微小隙間
   を有する液体動圧軸受によってロータがステータに回転
   自在に支持され且つロータの一部を構成するハブが前記
   フランジ付軸部材に圧入によって取り付けられたスピン
   ドルモータの組み立て方法において、前記円筒状受け部
   材に前記フランジ付軸部材を配置する第１工程、前記環
   状押さえ部材を前記円筒状受け部材の開口端に圧入する
   第２工程、及び前記ハブを保持しながら前記円柱部材の
   上端部を前記ハブの取付孔を介して引っ張ることによっ
   て前記ハブに前記フランジ付軸部材を圧入する第３工程
   とを少なくとも含むことを特徴とするスピンドルモータ
   の組み立て方法。
3. 【請求項３】底部にネジ付貫通孔を有する略カップ状の
   ハブ押さえ部材と、前記ネジ付貫通孔と螺合するネジ部
   とフリージョイント部を備えた回転軸部材と、前記フリ
   ージョイント部に当接する端部と前記円柱部材の上端部
   に設けられたタップ穴に螺合するネジ付タップが形成さ
   れた端部とを有する円柱状結合部材と、前記円柱状結合
   部材の回り止め手段とから構成された請求項２のスピン
   ドルモータの組み立て方法において用いられるハブをフ
   ランジ付軸部材に圧入する装置。