JP2000314425A - 動圧溝付き軸受装置のフランジ及びその加工組立方法 - Google Patents

動圧溝付き軸受装置のフランジ及びその加工組立方法

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JP2000314425A
JP2000314425A JP12329099A JP12329099A JP2000314425A JP 2000314425 A JP2000314425 A JP 2000314425A JP 12329099 A JP12329099 A JP 12329099A JP 12329099 A JP12329099 A JP 12329099A JP 2000314425 A JP2000314425 A JP 2000314425A
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Koji Sonoda
孝司 園田
Hideaki Ono
英明 大野
Takafumi Asada
隆文 淺田
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 動圧溝付き軸受装置において、軸に対するフ
ランジの結合後の直角度を良くしてスラスト浮上量を確
保し、焼き付きを防止する。 【解決手段】 フランジ5は、切削加工性の良好な母材
11により形成され、少なくともスラスト板6に対向す
る一側面に硬質被膜層12を備えた構成とする。これに
より、フランジ5の形状精度を良好なものとすることが
でき、フランジ5の摩耗および焼き付きを防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、精密滑り軸受や動
圧型流体軸受等として用いられる動圧溝付き軸受装置の
フランジ及びその加工組立方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の動圧溝付き軸受装置は、たとえば
図6に示したようなものであり、下部固定シリンダ1お
よび上部固定シリンダ2に両端を固定して固定軸3が設
けられ、この固定軸3に外挿して、スリーブ4Aと一体
に構成された回転シリンダ4が回転可能に取り付けら
れ、この回転シリンダ4の内周の凹部4B内に、固定軸
3の外周に設けたリング状のフランジ5が配置されると
ともに、フランジ5に近接して対向するリング状のスラ
スト板6が配置されている。回転シリンダ4の外周側に
はモータロータ7が設けられ、モータロータ7に対向す
る下部固定シリンダ1の上部にはモータステータ8が設
けられている。
【0003】固定軸3の外周面とスリーブ4Aの内周面
のいずれか一方(ここでは、スリーブ4Aの内周面)
に、少なくとも2組の、ヘリングボーン形状などのラジ
アル側動圧発生溝4C、4Dが設けられている。また、
フランジ5とスラスト板6のいずれか一方の対向面(こ
こでは、スラスト板6の下面)に、図7に示すような、
半径方向に沿うくの字状に曲折したスラスト側動圧発生
溝6Aが形成されている。これらのラジアル側動圧発生
溝4C、4D、スラスト側動圧発生溝6A、及び潤滑剤
溜まり9は、潤滑剤10で満たされている。
【0004】このような動圧溝付き軸受装置において、
モータステータ8に通電して回転磁界を発生させると、
モータロータ7にトルクが発生し、それにより回転シリ
ンダ4、スリーブ4A、スラスト板6が、図6の上方か
ら見て反時計方向に回転を始める。その際に、スリーブ
4Aの回転に伴って、ラジアル側動圧発生溝4C、4D
においてヘリングボーン形状に基くポンピング作用が働
き、ヘリングボーン形状の中央部で潤滑剤10の圧力が
上昇するため、スリーブ4Aはラジアル方向に押圧さ
れ、固定軸3に対して非接触状態で回転する。
【0005】また、フランジ5およびスラスト板6の回
転(図7における矢印方向)に伴って、スラスト側動圧
発生溝6Aで曲折形状に基いて曲折部6Bに潤滑剤10
が移送され、曲折部6Bで潤滑剤10の圧力が上昇する
ため、スラスト板6に浮上力が働き、スラスト板6は潤
滑剤10を介してフランジ5により支持され、フランジ
5に対して非接触状態で回転する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
たような従来の構成において、図8に示すようにフラン
ジ5が固定軸3に適正な直角度で取り付けられた場合は
よいが、図9に示すようにフランジ5の固定軸3に対す
る直角度が悪いと、スラスト板6に適切な浮上力が与え
られず、フランジ5の周端面5Aがスラスト板6と接触
し、こすれながら回転する。その結果、スラスト板6側
で焼き付きが起こりやすい。
【0007】ここで、フランジ5は、図10(a)の平
面図、図10(b)の断面図に示したようなものであ
り、固定軸3との結合面であるフランジ内径部5Bを、
A面(フランジ面)に対して直角をなすように穴加工し
ている。ところが、SUS420J2等をフランジ材料
とするとともに、穴加工の際には、図11に示すよう
に、切削加工の後に加工設備をかえて研磨加工している
ため、面粗度は良いものの、実際の加工形状は、A面に
対して垂直度が良くないものとなってしまうことがあ
る。そして、図12(a)に示すように、A面に対して
垂直度が良くないフランジ内径部5Cを持ったフランジ
5を圧入等により固定軸3に結合すると、図12(b)
に示すように、固定軸3に対するフランジ5の直角度が
悪くなってしまう。そのため、フランジ5の内径部の加
工精度を向上させることが課題となっていた。
【0008】本発明は上記課題を解決するもので、フラ
ンジの加工精度、および軸に対するフランジ面の直角度
を向上させて、スラスト浮上量を確保し、焼き付きを防
止する。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の動圧溝付き軸受装置のフランジ及びその加
工組立方法は、フランジの母材として加工精度を出し
やすい真鍮系の材料を使用し、精度を出しやすい旋盤等
の切削加工のみで(加工設備の機種替えなしに)仕上げ
ることにより、フランジに形状精度を出す。その後、
形状精度よく加工されたフランジに無電解メッキ等の硬
質被膜層を形成する。その後、硬質被膜層を施したフ
ランジを圧入または挿入によって軸と結合し、フランジ
付きシャフトに仕上げるようにしたものである。
【0010】上記した構成により、材料によって、内径
部の直角度をはじめとするフランジの形状精度を出せる
とともに、加工組立方法によって、軸に対するフランジ
面の直角度及び面振れ精度を安定かつ良好なものとする
ことができる。その結果、スラスト板が回転した時に適
切なスラスト浮上量を与えることができ、フランジの周
端面をスラスト板と非接触状態に維持し、焼き付きを防
止することができる。
【0011】
【発明の実施の形態】請求項1に記載の発明は、固定軸
に外挿して回転シリンダを回転自在に設け、この回転シ
リンダの内周に形成した凹部内に、固定軸の外周に設け
たリング状のフランジを配置するとともに、前記フラン
ジに近接して対向するリング状のスラスト板を配置し、
前記フランジとスラスト板の少なくとも一方の対向面に
動圧発生溝を形成し、フランジとスラスト板との間に潤
滑剤を充填して、回転シリンダに伴われるスラスト板の
回転時に、スラスト板をフランジに対して非接触状態に
維持する動圧溝付き軸受装置において、前記フランジ
は、少なくともスラスト板に対向する一側面に、母材よ
り硬質な被膜層を備えたものであり、これにより、母材
に加工性の良好な材料を使用できるため、フランジの形
状精度を良好なものとすることができ、その上に、母材
より硬質な被膜層を備えるため、フランジの摩耗および
焼き付きを防止することができる。
【0012】請求項2に記載の発明は、請求項1記載の
構成において、母材を真鍮とし、被膜層を無電解ニッケ
ルメッキ層としたものである。請求項3に記載の発明
は、固定軸に外挿して回転シリンダを回転自在に設け、
この回転シリンダの内周に形成した凹部内に、固定軸の
外周に設けたリング状のフランジを配置するとともに、
前記フランジに近接して対向するリング状のスラスト板
を配置し、前記フランジとスラスト板の少なくとも一方
の対向面に動圧発生溝を形成し、フランジとスラスト板
との間に潤滑剤を充填して、回転シリンダに伴われるス
ラスト板の回転時に、スラスト板をフランジに対して非
接触状態に維持する動圧溝付き軸受装置を構成するに際
し、前記フランジは、切削加工性の良好な材料を母材と
してリング状に形成し、少なくともスラスト板に対向す
る一側面に、皮膜形成処理によって母材より硬質な被膜
層を設けて構成し、このフランジを、圧入あるいは挿入
によって前記固定軸に結合するようにしたものであり、
これにより、固定軸に対するフランジ面の直角度及び面
振れ精度が良好なフランジ付きシャフトを仕上げること
ができ、かつ、フランジの耐摩耗性、耐焼き付き性も向
上できる。
【0013】請求項4に記載の発明は、請求項3記載の
構成において、母材を真鍮とし、被膜層を無電解ニッケ
ルメッキ層としたものである。以下、本発明の実施の形
態を図面を参照しながら具体的に説明する。ただし、本
発明の実施の形態におけるフランジが一部を構成する動
圧溝付き軸受装置は、先に図6を用いて説明したものと
ほぼ同様の構成を有しているので、同様の作用を有する
部材に図6と同じ符号を付して、図示および詳しい説明
を一部省略する。 (実施の形態1)図1(a)の横断面図および図1
(b)の縦断面図に示すように、本発明の実施の形態1
における動圧溝付き軸受装置のフランジ5は、母材11
によってリング状に形成され、その表面全体に、硬質被
膜層12が形成されている。
【0014】このフランジ5に、図2(a)(b)に示
すように、固定軸3が圧入あるいは挿入されて結合さ
れ、フランジ付きシャフト13が構成される。このよう
なフランジ5およびフランジ付きシャフト13の組立て
加工方法の詳細は図3に示したようなものであり、フラ
ンジ切削加工工程#1において、加工精度の出しやすい
BS等の真鍮系の材料を母材11として、精度を出しや
すい旋盤等の切削加工のみで(加工設備の機種替えなし
に)リング形状に仕上げ、この切削加工したリング状フ
ランジ5に、メッキ処理工程#2において、無電解ニッ
ケルメッキ層などの硬質被膜層12を形成する。この硬
質被膜層12は、耐摩耗性向上及び耐焼き付き性向上の
効果を奏するものであり、Ni,Ni−P,Ni−Bの
他、炭化ケイ素や窒化ホウ素等を共析させた複合無電解
ニッケルメッキ層としてもよい。そして、結合工程#3
において、硬質被膜層12を備えたフランジ5に固定軸
3を圧入あるいは挿入することにより両者を結合し、フ
ランジ付きシャフト13を構成する。
【0015】その後に、このフランジ付きシャフト13
を、図4に示すように、フランジ5が回転シリンダ4の
凹部4B内に位置し、固定軸3がスリーブ4A内に位置
するように配置する。また、リング状のスラスト板6
を、くの字状のスラスト側動圧発生溝6Aがフランジ5
に対向するように固定軸3に外挿し、回転シリンダ4の
凹部4B内に周方向において係止して設ける。その後
に、固定軸3の上端および下端を下部固定シリンダ1お
よび上部固定シリンダ2に固定するとともに、ラジアル
側動圧発生溝4C、4D、スラスト側動圧発生溝6A、
及び潤滑剤溜まり9に、潤滑剤10を満たす。
【0016】このような構成を有することにより、回転
シリンダ4、スリーブ4A、スラスト板6を回転させた
時に、ラジアル側動圧発生溝4C、4Dにおいてヘリン
グボーン形状に基くポンピング作用が働き、ヘリングボ
ーン形状の中央部で潤滑剤10の圧力が上昇するため、
潤滑剤10が流体軸受としての機構を発揮し、スリーブ
4Aは固定軸3に非接触状態で回転する。
【0017】また、スラスト側動圧発生溝6Aで曲折形
状に基いて曲折部6Bに潤滑剤10が移送され、曲折部
6Bで潤滑剤10の圧力が上昇するため、スラスト板6
に浮上力が働き、つまり潤滑剤10が流体軸受としての
機構を発揮し、スラスト板6はフランジ5に非接触状態
で回転する。その際に、フランジ5を上記したように加
工組立したため、直角度をはじめとするフランジ5の形
状精度が保たれ、更に、固定軸3に対するフランジ面の
直角度および面振れ精度が安定した良好なものとなるた
め、固定軸3に対するフランジ5の直角度が良好に保た
れて適切なスラスト浮上量が得られる。万が一、過負荷
あるいは異物の混入等によってスラスト板6あるいは異
物がフランジ5に接触するような場合も、フランジ5が
硬質被膜層12で覆われているため、フランジ5の面に
キズ、焼き付き等の損傷を与えず、耐摩耗性のある信頼
性の高い動圧溝付き軸受装置を実現できる。 (実施の形態2)図5(a)(b)に示すように、本発
明の実施の形態2におけるフランジ5は、実施の形態1
のものと同様に、母材11によってリング状に形成さ
れ、その表面全体に、硬質被膜層12が形成されてい
る。ただし、このフランジ5には、内径部5Bに周方向
に沿ってV状の凹部5Dが形成されている。
【0018】このため、実施の形態1のものと同様の作
用効果が得られるうえに、図示したようにフランジ付き
シャフト13に構成する際に、固定軸3へのフランジ5
の圧入あるいは挿入が容易である。なお、上記各実施の
形態においては、フランジ5の母材11の表面全体に硬
質被膜層12を設けたものを示したが、硬質被膜層12
を少なくともスラスト板6に対向する一側面に設けるこ
とで、上記と同様の効果が得られる。したがって、スラ
スト板6に対向する一側面にのみ、あるいは、スラスト
板6に対向する一側面とフランジ内径部にのみ、硬質被
膜層を形成するようにしてもよい。
【0019】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、フランジ
表面にメッキ等の皮膜形成処理によって硬質皮膜層を設
けるようにしたため、形状精度および耐摩耗性に優れた
フランジを実現し、軸に対して直角度および面振れ精度
の良好なフランジ付きシャフトに仕上げることができ、
耐焼き付き性も向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態における動圧溝付き軸
受装置のフランジの横断面および縦断面を示す図
【図2】図1に示すフランジと固定軸とによるフランジ
付きシャフトの組立てを示す工程断面図
【図3】図1に示すフランジ及び図2に示すフランジ付
きシャフトの加工組立方法を示すブロック図
【図4】図2に示したフランジ付きシャフトを取り付け
た動圧溝付き軸受装置の一部を示す構成図
【図5】本発明の第2の実施形態におけるフランジと固
定軸とによるフランジ付きシャフトの組立てを示す工程
断面図
【図6】従来よりある動圧溝付き軸受装置の全体詳細図
【図7】図6の動圧溝付き軸受装置を構成するスラスト
板に形成されたスラスト動圧発生溝を示す平面図
【図8】図6の動圧溝付き軸受装置の軸受部の詳細図
【図9】図6の動圧溝付き軸受装置の軸受部において、
軸に対するフランジの直角度が不良の場合の状態を示す
詳細図
【図10】図6の動圧溝付き軸受装置の軸受部を構成す
る従来のフランジの概略図
【図11】図6の動圧溝付き軸受装置のフランジ及びフ
ランジ付きシャフトの加工組立方法を示すブロック図
【図12】形状精度不良である従来のフランジと固定軸
とによるフランジ付きシャフトの組立てを示す工程断面
【符号の説明】
3 固定軸 4 回転シリンダ 5 フランジ 6 スラスト板 6A スラスト側動圧発生溝 10 潤滑剤 11 母材 12 硬質被膜層 13 フランジ付きシャフト
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 淺田 隆文 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Fターム(参考) 3J011 AA04 AA20 BA02 BA09 CA02 CA05 DA02 JA02 QA03 SB03 SB05 SB15

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 固定軸に外挿して回転シリンダを回転自
    在に設け、この回転シリンダの内周に形成した凹部内
    に、固定軸の外周に設けたリング状のフランジを配置す
    るとともに、前記フランジに近接して対向するリング状
    のスラスト板を配置し、前記フランジとスラスト板の少
    なくとも一方の対向面に動圧発生溝を形成し、フランジ
    とスラスト板との間に潤滑剤を充填して、回転シリンダ
    に伴われるスラスト板の回転時に、スラスト板をフラン
    ジに対して非接触状態に維持する動圧溝付き軸受装置に
    おいて、 前記フランジは、少なくともスラスト板に対向する一側
    面に、母材より硬質な被膜層を備えたことを特徴とする
    動圧溝付き軸受装置のフランジ。
  2. 【請求項2】 母材が真鍮であり、被膜層が無電解ニッ
    ケルメッキ層であることを特徴とする請求項1記載の動
    圧溝付き軸受装置のフランジ。
  3. 【請求項3】 固定軸に外挿して回転シリンダを回転自
    在に設け、この回転シリンダの内周に形成した凹部内
    に、固定軸の外周に設けたリング状のフランジを配置す
    るとともに、前記フランジに近接して対向するリング状
    のスラスト板を配置し、前記フランジとスラスト板の少
    なくとも一方の対向面に動圧発生溝を形成し、フランジ
    とスラスト板との間に潤滑剤を充填して、回転シリンダ
    に伴われるスラスト板の回転時に、スラスト板をフラン
    ジに対して非接触状態に維持する動圧溝付き軸受装置を
    構成するに際し、 前記フランジは、切削加工性の良好な材料を母材として
    リング状に形成し、少なくともスラスト板に対向する一
    側面に、皮膜形成処理によって母材より硬質な被膜層を
    設けて構成し、このフランジを、圧入あるいは挿入によ
    って前記固定軸に結合することを特徴とする動圧溝付き
    軸受装置のフランジの加工組立方法。
  4. 【請求項4】 母材が真鍮であり、被膜層が無電解ニッ
    ケルメッキ層であることを特徴とする請求項3記載の動
    圧溝付き軸受装置のフランジの加工組立方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008185101A (ja) * 2007-01-29 2008-08-14 Ntn Corp 流体軸受装置用軸部材の製造方法、およびその方法により製造された軸部材
JP2010255755A (ja) * 2009-04-24 2010-11-11 Ntn Corp 流体動圧軸受装置用軸部材およびその製造方法
US8240918B2 (en) 2006-12-20 2012-08-14 Ntn Corporation Shaft member for fluid bearing device and method of producing the same

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