JP2003214427A - 流体動圧軸受の洗浄方法および洗浄装置 - Google Patents
流体動圧軸受の洗浄方法および洗浄装置Info
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Abstract
た際に、電解加工により生じた酸化膜を効率よく除去
し、併せて加工バリを除去し、同時に洗浄も行う。 【解決手段】 ワークWの軸受面に動圧溝19,20を電解加
工する。電解加工によって酸化膜が生じたワークWの被
洗浄面に対して、ノズル21を水平方向に半径Rで回転さ
せ、かつ、水平方向に送りながら高圧液体ジェットを噴
射して、水圧によって酸化膜を剥離、除去する。軸受面
を損傷することなく、酸化膜および異物を確実に除去
し、併せて純水洗浄することができ、清浄な軸受面を得
ることができる。これにより、流体動圧軸受の洗浄工程
の自動化が可能となり、自動化によって生産性を飛躍的
に高めることができる。高圧液体ジェットとして、純水
を用いることにより配管系の耐食性が保持され、且つ、
洗浄剤、ブラシ磨き用研磨剤等を洗い落とす必要がなく
なり、洗浄工程を簡素化することができる。
Description
ブ装置を駆動するスピンドルモータ等に使用される流体
動圧軸受の洗浄方法および洗浄装置に関するものであ
る。
ライブ装置においては、磁気ディスクの高密度化、回転
速度の高速化にともなって、磁気ディスクを駆動するス
ピンドルモータの軸受には、高い回転精度、低摩擦、低
騒音および長寿命が要求されている。そこで、これらの
要求を達成すべく、流体動圧軸受を使用したスピンドル
モータが開発されている。
持するスリーブとの間に流体を封入し、スリーブの軸受
表面に数ミクロン程度の深さを有する所定形状の動圧溝
を形成することにより、シャフトの回転によって流体に
動圧力を生じさせ、この動圧力によってシャフトを浮動
支持するものである。流体動圧軸受は、シャフトとスリ
ーブとの間に流体の層を形成し、これらの間を非接触状
態として機械的摩擦なしに支持することができるので、
高い回転精度、低摩擦、低騒音および長寿命を達成する
ことができる。
リーブは、ステンレス系鋼材でできており、動圧溝は、
スリーブの軸受表面を切削加工し、さらに、研磨等によ
って鏡面状に仕上げた後、電解加工(ECM)によって形
成することができる。
受の動圧溝を電解加工することによって、加工部分の表
面に硬質の酸化膜が生じる。流体動圧軸受の回転部分の
隙間は、非常に小さいため、軸受の使用中に、この酸化
膜が剥れて回転部分の隙間にはさまると、摩擦が生じ
て、回転異常、固着等の不具合の原因となる。
きペースト等の研磨剤を塗布した歯ブラシを用いて作業
者が手作業で擦ることにより、あるいは、研磨剤を塗布
したブラシを装着した電動ドリル等を用いて、酸化膜を
取除くようにしている。このため、酸化膜を取除くため
の作業が非常に煩雑で、多くの人手がかかり、生産性の
低下の原因となっている。また、酸化膜を除去した後、
研磨剤を洗い落とす必要があり、作業工数が多くなって
いる。さらに、作業中に軸受面をブラシで傷つける等の
不手際を生じ易くこの為の細心注意を持っての作業が必
要となりバラツキを生じやすい等が、問題となってい
る。
であり、流体動圧軸受の動圧溝を電解加工することによ
って生じた酸化膜を容易に効率よく除去することができ
る流体動圧軸受の洗浄方法および洗浄装置を提供するこ
とを目的とする。
めに、請求項1に係る発明は、流体動圧軸受の軸受面に
動圧溝を電解加工した際に、該電解加工によって生じた
酸化膜を除去するための洗浄方法であって、前記軸受面
に高圧液体ジェットを噴射して前記酸化膜を除去するこ
とを特徴とする。このように構成したことにより、高圧
液体ジェットによって、軸受面を損傷することなく、電
解加工によって生じた酸化膜除去を除去すると同時に、
機械加工によって生じたバリ、かえり等の異物を除去す
ることができる。請求項2の発明に係る流体動圧軸受の
洗浄方法は、上記請求項1の構成において、前記高圧液
体ジェットとして、純水を使用することを特徴とする。
このように構成したことにより、高圧液体ジェットで酸
化膜およびバリ、かえり等の異物を除去すると同時に、
純水によって充分な洗浄が行われるので、その後にブラ
シ磨き用研磨剤、洗浄剤等を洗い落とす必要がない。ま
た、純水を使用するので、市水等に含まれる各種不純物
によって、高圧液体ジェットのノズル、高圧配管等に垢
溜り、腐食、詰りが生じることがない。請求項3の発明
に係る流体動圧軸受の洗浄方法は、上記請求項1の構成
において、前記高圧液体ジェットとして、研磨剤及び界
面活性剤を混入した水を使用することを特徴とする。こ
のように構成したことにより、研磨剤および界面活性剤
によって、機械加工によって生じたバリ、かえり等を効
果的に除去することができる。請求項4に係る発明は、
流体動圧軸受の軸受面に動圧溝を電解加工した際に、該
電解加工によって生じた酸化膜を除去するための洗浄装
置であって、前記軸受面に高圧液体ジェットを噴射して
前記酸化膜を除去することを特徴とする。このように構
成したことにより、高圧液体ジェットによって、軸受面
を損傷することなく、電解加工によって生じた酸化膜除
去を除去すると同時に、機械加工によって生じたバリ、
かえり等の異物を除去することができる。請求項5の発
明に係る流体動圧軸受の洗浄装置は、上記請求項4の構
成において、前記高圧液体ジェットとして、純水を使用
することを特徴とする。このように構成したことによ
り、高圧液体ジェットで酸化膜およびバリ、かえり等の
異物を除去すると同時に、純水によって充分な洗浄が行
われるので、その後にブラシ磨き用研磨剤、洗浄剤等を
洗い落とす必要がない。また、純水を使用するので、市
水等に含まれる各種不純物によって、高圧液体ジェット
のノズル、高圧配管等に垢溜り、腐食、詰りが生じるこ
とがない。また、請求項6の発明に係る流体動圧軸受の
洗浄装置は、上記請求項4の構成において、前記高圧液
体ジェットとして、研磨剤及び界面活性剤を混入した水
を使用することを特徴とする。このように構成したこと
により、研磨剤および界面活性剤によって、機械加工に
よって生じたバリ、かえり等を効果的に除去することが
できる。
に基づいて詳細に説明する。本実施形態に係る流体動圧
軸受を備えたスピンドルモータについて、図3ないし図5
を参照して説明する。図3に示すように、本実施形態に
係るスピンドルモータ1は、コンピュータ等のハードデ
ィスクドライブ装置において、磁気ディスクを駆動する
ためのシャフト回転方式のスピンドルモータであり、ハ
ブ2側に固定されたシャフト3がベース4側に固定され円
筒状のスリーブ5によって回転可能に支持されている。
略有底円筒状で、底部中央に形成された円筒部7にスリ
ーブ5が嵌入、固定されている。円筒部7の外周部には、
環状に配置されて放射状に延びるステータスタック8が
取付けられ、ステータスタック8にコイル9が巻装されて
いる。ベース4には、コイル9に接続されるコネクタ10が
取付けられている。
筒状で、底部中央の開口にシャフト3が圧入、固定さ
れ、最も外側の側壁の内周部には、環状のヨーク11が取
付けられ、さらにヨークの内側に環状のマグネット12が
取付けられている。そして、ハブ2は、最も外側の側面
部がベース4内に所定の隙間をもって遊嵌され、シャフ
ト3がベース4側のスリーブ5に回転可能に挿入され、マ
グネット12の内周部をステータスタック8の外周部に対
向させてベース4に対して回転可能に支持されている。
には、スラストプレート13が取付けられてスリーブ5内
の大内径部14に回転可能に嵌合されており、大内径部14
の端面と、スリーブ5の下端部に勘入、密封固定された
カウンタプレート15とによって、スラストプレート13お
よびシャフト3が軸方向に支持されている。
に支持する流体動圧軸受16について説明する。図4に示
すように、スリーブ5の内周面(軸受面)には、周方向に
沿って配置された略への字状の多数の溝からなる2組の
動圧溝17,18が上部および下部に形成されている。図5に
示すように、スリーブ5の大内径部14のスラストプレー
ト13への対向面(軸受面)には、周方向に沿って配置され
た略への字状の多数の溝からなる動圧溝19が形成されて
いる。また、カウンタプレート15のスラストプレート13
への対向面(軸受面)には、スリーブ5の大内径部14の動
圧溝19と同様の形状の動圧溝20が形成されている。
ト13と、スリーブ5およびカウンタプレート15との隙間
に潤滑油(流体)が封入されており、シャフト3およびス
ラストプレート13が所定の方向に回転すると、動圧溝1
7,18,19,20によって潤滑油に動圧力が生じ、この動圧力
によってシャフト3およびスラストプレート13がスリー
ブ5およびカウンタプレート15に対して浮動支持され
る。
13およびカウンタプレート15は、ステンレス系鋼材でで
きており、動圧溝17,18,19,20は、スリーブ5およびカウ
ンタプレート15の軸受表面を切削加工し、さらに、研磨
等によって鏡面状に仕上げた後、電解加工(ECM)によ
って形成することができる。
磁気ディスク(図示せず)を装着し、コイル8への通電に
よって、ハブ2とともに磁気ディスクを回転させて、磁
気ヘッド(図示せず)によって、データの書込み、読出し
を行う。このとき、シャフト3が所定の方向に回転する
と、動圧溝17,18,19,20によって、シャフト3およびスラ
ストプレート13と、スリーブ5およびカウンタプレート1
5との隙間に封入された潤滑油に動圧力が生じ、この動
圧力によって、これらの間が非接触状態となり、機械的
摩擦のない軸受を形成する。これにより、高い回転精
度、低摩擦、低騒音、長寿命および高速回転を達成する
ことができる。
5の洗浄方法について、図1および図2を参照して説明す
る。スリーブ5およびカウンタプレート15は、ステンレ
ス系鋼材からなり、軸受表面を切削加工し、さらに、研
磨によって鏡面状に仕上げた後、電解加工によって動圧
溝17,18,19,20が形成される。このとき、動圧溝17,18,1
9,20を電解加工することによって加工部分に硬質の酸化
膜が生じるため、この酸化膜を除去する必要がある。
た動圧溝19およびカウンタプレート15の動圧溝20につい
ては、図1に示すように、ワークW(スリーブ5またはカウ
ンタプレート15)の動圧溝19または20が形成された平面
部に対向させてノズル21を配置し、高圧ポンプ22からノ
ズル21に所定の高圧液体を供給して、ワークWの被洗浄
面に高圧液体ジェットを噴射することにより、電解加工
によって生じた酸化膜を水圧によって剥離、除去する。
用い、ノズル21の噴射口直径dを0.25mm程度、噴射圧力
を700kg/cm2程度、ノズル21とワークWとの距離Hを20〜
40mm程度とする。そして、ノズル21をワークWに対して
水平方向に半径Rで回転させながら、水平方向に送るこ
とによって、ワークWの被洗浄面全体に高圧液体ジェッ
トを噴射する。ノズル21の回転半径Rは、例えば、ワー
クWがスリーブ5であり、その直径Dが7.5mmの場合、5.5m
m程度とすることができる。
(mm/s)と、ノズル21の噴射口直径d(mm)との関係をF÷
(A/60)≦dとなるように決定することにより、ワークW
の被洗浄面全体に隙間なく高圧液体ジェットを噴射する
ことができる。このとき、回転速度Aが1000rpm程度、送
り速度Fが2〜5mm/s程度となるようにし、ノズル21を1
回以上往復させるとよい。これにより、酸化膜を効率よ
く除去することができる。
ように、ワークW(スリーブ5)の中心に円筒状のノズル23
を挿入し、高圧ポンプ24からノズル23に所定の高圧液体
を供給て、ノズル23の側面に設けた噴射口25から動圧溝
18,19が形成されたワークWの被洗浄面に高圧液体ジェッ
トを噴射することにより、電解加工によって生じた酸化
膜を水圧によって剥離、除去する。
用い、ノズル23の噴射口25の直径dを0.25mm程度、噴射
圧力を700kg/cm2程度、ノズル23とワークWの被洗浄面
との距離Jを0.5〜1.0mm程度とする。そして、ワークWに
対して、ノズル23をその軸回りに回転させながら、ワー
クWの軸心に沿って送ることによって、ワークWの被洗浄
面全体に高圧液体ジェットを噴射する。ノズル23の噴射
口25は、高圧液体ジェットの噴射圧力による反力をバラ
ンスさせるため、ノズル23の中心に対して対称な位置に
配置する。好ましくは、図2に示すように、2つの噴射口
をノズル23の直径方向に配置する。
(mm/s)と、噴射口直径d(mm)との関係は、噴射口25が図
示の配置の場合、G÷(2B/60)≦dとなるように決定する
ことにより、ワークWの被洗浄面全体に隙間なく高圧液
体ジェットを噴射することができる。このとき、回転速
度Bが300rpm程度、送り速度Fが5〜9mm/s程度となるよ
うにし、ノズル23を2回以上往復させるとよい。これに
より、酸化膜を効率的に除去することができる。
圧液体ジェットを噴射することにより、仕上げ面を損傷
することなく電解加工によって生じた酸化膜を確実に除
去することができ、同時に、機械加工の際に生じた加工
チップ、ひげバリ、かえり等の微小な異物を完全に除去
することができ、清浄な仕上げ面を得ることができる。
また、高圧液体ジェットとして、純水を用いることによ
り、洗浄剤、研磨剤等の洗い落としが不要となり、洗浄
工程を簡素化することができる。これにより、洗浄工程
の自動化が可能となるので、自動化により生産性を飛躍
的に高めることができる。
他、市水、RO(逆浸透)水等を使用することもできるが、
ノズルの噴射口直径が小さいため、不純物の詰り、垢
溜、腐食、化学反応等を起こしにくいという観点からも
純水を使用することが望ましい。一方、機械加工によっ
て生じたバリ、かえり等を除去するという観点からは、
高圧液体ジェットとして、CRBセラミック粉体、炭酸カ
ルシウム、珪素、高分子樹脂粒体等の研磨剤および界面
活性剤を混入した水を使用することにより、これらのバ
リ、かえり等を効果的に除去することができる。
およびカウンタプレート15を洗浄する洗浄装置について
図6ないし図8を参照して説明する。図6に示すように、
洗浄装置26は、スリーブ5を洗浄するためのスリーブ洗
浄装置27と、カウンタプレート15を洗浄するためプレー
ト洗浄装置28と、これらに供給する純水を再生するため
の純水再生装置29とを備えている。
31、平面洗浄部32、内面洗浄部33、水切り部34および排
出部35がこの順に配置されており、投入部31に投入され
た複数のワークWを支持する治具36を投入部31から平面
洗浄部32、内面洗浄部33、水切り部34、排出部35へ順次
移送する搬送装置37が設けられている。
のアルミニウム製ブロックであり、ベース4が取付けら
れた状態のスリーブ5(ワークW)を挿入して支持する複数
の支持孔38が支持面に対して垂直に形成されている。支
持孔38は、直線上に等間隔で6個ずつ平行に2列配置され
て、合計12個設けられている。治具36には、搬送装置37
に係合させるための係合凹部39および位置決め用の位置
決め凹部40が形成されている。
ガン39が取付けられている。4つの回転ガン39は、搬送
装置37によって投入部31から移送されて位置決めされた
治具36の支持面上の前後左右に配置されており、各回転
ガン39が治具36上の3つのワークWに対応するようになっ
ている。各回転ガン39には、ワークWに対向するノズル
(図示せず)が取付けられており、このノズルには、高圧
の純水を供給する高圧発生装置(図示せず)が接続されて
いる。そして、モータ40によってベルト41を介して回転
ガン39を所定の回転速度で回転させ、かつ、送り台38を
所定の送り速度で移動させることにより、上述の図1に
示す方法で、ワークWに対してノズルを移動させなが
ら、高圧液体ジェット(純水)を噴射する。
洗浄部32から移送されて位置決めされた治具36上のワー
クWに対向する12個の回転ガン42が設けられている。各
回転ガン42には、ワークW(スリーブ5)内に挿入される側
面に噴射口を有するノズル(図示せず)が取付けられてお
り、このノズルには、高圧の純水を供給する高圧発生装
置(図示せず)が接続されている。回転ガン42は、隣接す
る3個が1つのモータ43によってベルト44を介して回転さ
れ、合計12個の回転ガン42が4つのモータ43によって回
転される。また、回転ガン42は、送り台(図示せず)に取
付けられており、軸方向に沿って移動できるようになっ
ている。そして、回転ガン42を所定の速度で回転させ、
かつ、軸方向に所定の送り速度で移動させることによ
り、上述の図2に示す方法で、ワークWに対してノズルを
移動させながら、高圧液体ジェット(純水)を噴射する。
浄部33から移送された治具36上のワークWをエアブロー
によって水切りして、乾燥を促進する。
34から移送された治具36をローラコンベヤ45へ送り、ロ
ーラコンベヤ45によって所定位置へ排出する。
浄部33および水切り部34から排出されたワーク洗浄後の
洗浄水を回収し、活性炭吸着、イオン交換等によって純
水レベルに再生して、高圧発生装置に還流する。
内面洗浄部33および水切り部34で生じる洗浄水の飛沫、
ミスト等を吸引して浄化処理する遠心式のミスト処理装
置を示し、また、符号47は、平面洗浄部32、内面洗浄部
33、水切り部34、搬送装置37、純水再生装置29およびミ
スト処理装置46を制御するための制御盤である。
を治具36に装着して投入部31に投入すると、治具36が搬
送装置37によって順次移送され、平面洗浄部32でスリー
ブ5の大内径部14の端面が洗浄され、内面洗浄部33でス
リーブ5の内周面が洗浄され、水切り部34で水切りされ
た後、排出部35から排出される。このようにして、スリ
ーブ5の軸受面に電解加工によって生じた酸化膜および
異物を自動的に除去、洗浄することができ、生産性を飛
躍的に高めることができる。
部49、洗浄部50、水切り部51および排出部52がこの順に
配置されており、投入部49に投入されたワークWを装着
した治具53は、搬送装置(図示せず)によって、洗浄部5
0、水切り部51、排出部52へ順次移送される。
カウンタプレート15を挿入して支持する25個の支持孔54
(両端の2個のみ図示する)が一列に等間隔で配置されて
いる。
32と同様の回転ガン55が1つだけ設けられており、搬送
装置によって治具53を所定の送り速度で移動させ、ノズ
ル(図示せず)を所定の回転速度で回転させることによ
り、治具53上のワークWに対して、図1に示す方法でノズ
ルを移動させながら高圧液体ジェット(純水)を噴射す
る。
から移送された治具53上のワークWをエアブローによっ
て水切りして、乾燥を促進する。
から移送された治具53をローラコンベヤ56へ送り、ロー
ラコンベヤ56によって所定位置へ排出する。
水切り部51で生じる飛沫、ミスト等を吸引して浄化処理
する遠心式のミスト処理装置57が設けられている。ま
た、洗浄部50および水切り部51から排出される洗浄水
は、上記のスリーブ洗浄装置27と同様、純水再生装置29
によって回収されて処理される。
を治具53に装着して投入部49に投入すると、治具53が搬
送装置によって順次移送され、洗浄部50で洗浄され、水
切り部51で水切りされた後、排出部52から排出される。
このようにして、電解加工によってカウンタプレート15
の軸受面に生じた酸化膜および異物を自動的に除去、洗
浄することができ、生産性を飛躍的に高めることができ
る。
動圧軸受の洗浄方法および装置によれば、高圧液体ジェ
ットによって、軸受面を損傷することなく、動圧溝の電
解加工によって生じた酸化膜除去を除去すると同時に、
機械加工によって生じたバリ、かえり等の異物を確実に
除去することができ、清浄な軸受面を得ることができ
る。これにより、流体動圧軸受の洗浄工程の自動化が可
能となり、自動化によって生産性を飛躍的に向上させる
ことができる。さらに、高圧液体ジェットとして純水を
使用することにより、高圧液体ジェットで酸化膜および
バリ、かえり等の異物を除去すると同時に、純水によっ
て充分な洗浄が行われるので、その後に研磨剤、洗浄剤
等を洗い落とす必要がなくなり、洗浄工程を簡素化する
ことができ、その結果、流体動圧軸受の生産性を高める
ことができる。また、純水を使用することにより、市水
等に含まれる各種不純物によって高圧液体ジェットのノ
ズル、高圧配管等に垢溜り、腐食、詰りが生じることが
ない。一方、高圧液体ジェットとして、研磨剤および界
面活性剤を混入した水を使用した場合には、研磨剤およ
び界面活性剤によって、機械加工によって生じたバリ、
かえり等を効果的に除去することができる。
部の洗浄方法を示す説明図である。
面の洗浄方法を示す説明図である。
面図である。
構成するスリーブの拡大図である。
装置を示すレイアウト図である。
する治具の平面図である。
トを支持する治具の平面図である。
Claims (6)
- 【請求項1】 流体動圧軸受の軸受面に動圧溝を電解加
工した際に、該電解加工によって生じた酸化膜を除去す
るための洗浄方法であって、前記軸受面に高圧液体ジェ
ットを噴射して前記酸化膜を除去することを特徴とする
流体動圧軸受の洗浄方法。 - 【請求項2】 前記高圧液体ジェットとして、純水を使
用することを特徴とする請求項1に記載の流体動圧軸受
の洗浄方法。 - 【請求項3】 前記高圧液体ジェットとして、研磨剤及
び界面活性剤を混入した水を使用することを特徴とする
請求項1に記載の流体動圧軸受の洗浄方法。 - 【請求項4】 流体動圧軸受の軸受面に動圧溝を電解加
工した際に、該電解加工によって生じた酸化膜を除去す
るための洗浄装置であって、前記軸受面に高圧液体ジェ
ットを噴射して前記酸化膜を除去することを特徴とする
流体動圧軸受の洗浄装置。 - 【請求項5】 前記高圧液体ジェットとして、純水を使
用することを特徴とする請求項4に記載の流体動圧軸受
の洗浄装置。 - 【請求項6】 前記高圧液体ジェットとして、研磨剤及
び界面活性剤を混入した水を使用することを特徴とする
請求項4に記載の流体動圧軸受の洗浄装置。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002011529A JP2003214427A (ja) | 2002-01-21 | 2002-01-21 | 流体動圧軸受の洗浄方法および洗浄装置 |
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US11/066,037 US20050150525A1 (en) | 2002-01-21 | 2005-02-25 | Cleaning method and cleaning device for fluid dynamic bearings component |
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Publications (2)
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