JP2003285228A - スピンドルモータ用ロータハブの製造方法 - Google Patents

スピンドルモータ用ロータハブの製造方法

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JP2003285228A JP2002091122A JP2002091122A JP2003285228A JP 2003285228 A JP2003285228 A JP 2003285228A JP 2002091122 A JP2002091122 A JP 2002091122A JP 2002091122 A JP2002091122 A JP 2002091122A JP 2003285228 A JP2003285228 A JP 2003285228A
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machining
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Rikuro Obara
陸郎 小原
Akemasa Suzuki
明正 鈴木
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Abstract

(57)【要約】 【課題】切削・研磨加工における加工基準面を正確に設
定できてロータハブの加工を極めて高精度に行なうこと
ができ、しかも切削屑が少なくて材料歩留まりが良好で
あり、また従来の鋳造ワークを用いる場合のように鋳巣
に起因するハードディスクドライブ装置の障害が発生す
るおそれがないロータハブを提供する。 【解決手段】金属製等の丸棒材１をその軸線に対して直
角をなすよう所定の厚さにカットして円板状のバルク２
を形成し、この円板状のバルクを冷間鍛造してロータハ
ブの概略形状を有する加工用ワーク５を形成し、この前
記加工用ワークのカット両端面を研磨加工して平行な上
下の加工基準面Ｐｕ、Ｐｄを形成し、次いで加工用ワー
クの外周面を研磨加工して外周の加工基準面Ｐｓを形成
し、上記上下の加工基準面および外周の加工基準面に基
づいてロータハブ１５各部の形状を切削加工や研磨加工
によって仕上げ加工を行なう構成とした。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はスピンドルモータの
回転部材たるロータハブの製造方法に関し、特にハード
ディスクドライブ装置の磁気ディスク駆動用スピンドル
モータに好適なロータハブの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術とその問題点】従来、ハードディスクドラ
イブ装置等のＯＡ機器におけるスピンドルモータの回転
部材たるロータハブは、まずハブの外径よりも径の若干
大なる丸棒材を輪切りにして円板状のブランク材よりな
るワークを作成し、この円板状ワークを切削加工によっ
て所要の形状、寸法に加工して製造している。
【０００３】また、製造しようとするロータハブの形状
に所要の切削代を付した寸法のワークを鋳造によって製
作し、この鋳造ワークを切削加工によって所要の形状、
寸法に加工する方法もある。
【０００４】ところで、ハードディスクドライブ装置に
おいては、磁気ディスクへのデータ記録密度の増大にと
もなって磁気ディスクをより高精度に回転させなければ
ならず、そのためにはロータハブを回転可能に支承する
軸受装置に例えば滑り流体軸受のように回転精度が極め
て高度なものを採用するとともに、磁気ディスクを搭載
するロータハブの加工を高精度に行なわなければならな
い。
【０００５】具体的には磁気ディスクの半径方向の振れ
に影響を及ぼすロータハブの同心精度と、磁気ディスク
の微小な波打ちの原因となる磁気ディスク搭載面の平坦
度とをともに高精度に加工しなければならない。
【０００６】しかし、ロータハブを高精度に加工するに
は、加工を行なう上での基準面や基準点がワーク上に正
確に設定されていなければならないが、前述した円板状
ワークや鋳造ワークの表面は正確な平面あるいは曲面と
なっていないので、これらワークの表面に加工のための
基準面や基準点を正確に設定することが困難であり、よ
り高精度なロータハブの加工を実現することはできなか
った。
【０００７】また、前記円板状ワークによる加工方法の
場合、多量の切削屑が生じて材料の無駄が多く、製造コ
ストが嵩むという問題もある。
【０００８】さらに、前記鋳造ワークによる加工方法の
場合、上記円板状ワークの場合のような切削屑の問題は
解消するが、鋳造時において表面に鋳巣を残さないよう
にするための取り代の設定が難しく、しかも微小な鋳巣
がどうしても残り、この微小な鋳巣には切削油や洗浄液
が浸入してアウトガス発生の原因となる。
【０００９】したがって、鋳造ワークによるロータハブ
をハードディスクドライブ装置の磁気ディスク駆動用に
使用した場合、上記アウトガスがロータハブから発生す
ると、アウトガスは磁気ディスクの表面に凝縮、付着
し、高速で回転する磁気ディスク上で磁気ヘッドと衝突
してディスククラッシュを惹き起こすおそれがあり、ハ
ードディスクドライブ装置の信頼性を低下させるという
問題がある。
【００１０】
【目的】本発明の目的とするところは、切削・研磨加工
における加工基準面を正確に設定できてロータハブの加
工を極めて高精度に行なうことができ、しかも切削屑が
少なくて材料歩留まりが良好であり、また従来の鋳造ワ
ークを用いる場合のように鋳巣に起因するハードディス
クドライブ装置の障害が発生するおそれがないロータハ
ブを提供することにある。
【００１１】
【本発明の手段】上記目的を達成するために、本発明に
係るスピンドルモータ用ロータハブの製造方法は、金属
製等の丸棒材をその軸線に対して直角をなすよう所定の
厚さにカットして円板状のバルクを形成し、この円板状
のバルクを冷間鍛造してロータハブの概略形状を有する
加工用ワークを形成し、この前記加工用ワークのカット
両端面を研磨加工して平行な上下の加工基準面を形成
し、次いで加工用ワークの外周面を研磨加工して外周の
加工基準面を形成し、上記上下の加工基準面および外周
の加工基準面に基づいてロータハブ各部の形状を切削加
工や研磨加工によって仕上げ加工を行なう構成としてあ
る。
【００１２】また、前記加工用ワークの上下の加工基準
面は、加工用ワークのカット両端面を研磨面が平行をな
す２つの回転砥石により同時に研磨して形成する。
【００１３】
【実施例】以下、本発明に係るロータハブの製造方法の
実施例を添付図面に示す具体例に基づいて詳細に説明す
る。まず、ロータハブの素材たる金属製の丸棒材１をこ
の丸棒材の軸線と直角をなす方向にカッターにて切断
し、図１(ａ)に示されるような円板状のバルク２を形成
し、丸棒材１には例えばステンレス鋼のものを使用す
る。
【００１４】次ぎに、図２(ａ)に示される鍛造用の上型
３と同下型４によってバルク２の冷間鍛造を行ない、図
１(ｂ)および図２(ｂ)に示されるようなロータハブの概
略形状を有する加工用ワーク５を得る。
【００１５】この鍛造工程によって前記ワーク５の下側
にはステータ収容部に相当する周溝５ａが形成され、ま
た上側にはディスク搭載部に相当する小径段部５ｂが形
成される。
【００１６】次ぎに、上記ワーク５のカット両端面を研
磨する。この研磨工程によりワークの高さを所定値に設
定するとともに、図３中に仮想線で示すように上下の加
工基準面Ｐｕ、Ｐｄを平行に形成し、図１(ｃ)に示され
るような上下面Ｐｕ、Ｐｄが平行なワーク５′を得る。
なお、これらの上下の加工基準面は後述する仕上げ加工
における切削・研磨加工の際における上下方向の基準面
となる。
【００１７】上述したカット両端面の研磨工程において
は、例えば図４、５に示されるような独特の平面研磨装
置６を使用する。上記研磨装置６は、ワーク５、５を保
持するためのホルダ孔７ａ、７ａを有する円板状のワー
クホルダ板７と、各研磨面が互いに平行に向かい合って
ワークホルダ板と平行をなし、それぞれ回転軸８ａまわ
りに同じ方向へ高速回転させられる２つの円板状の回転
砥石８、８とを備えている。
【００１８】より詳しくは、前記ワークホルダ板７の各
ホルダ孔７ａ、７ａは例えば図５に示されるように円周
状に配設され、各ホルダ孔７ａはワーク５の外周面を軸
まわりに囲んで保持するものとしてあり、ワークホルダ
板は軸９まわりにゆっくりと回転させられて、ワークを
前記回転砥石間へ順次送るようになっている。なお、回
転砥石８、８の研磨面どうしは実質的に平行ではある
が、研磨面のワークへの食い込みを考慮し、ワークホル
ダの軸９側へ向かってわずかな角度αで開いている。
【００１９】しかしてカット両端面の研磨加工の際に
は、前記ワークホルダ板７の各ホルダ孔７ａ、７ａにそ
れぞれワーク５を収容し、左右の回転砥石８、８を互い
に接近する方向へ移動させてワークのカット両端面に接
触させ、回転砥石を高速回転させながらワークホルダ板
を低速で回転させてワークを回転砥石の研磨面間に送
る。
【００２０】そして２つの回転砥石は互いに接近する方
向へ徐々に移動して研磨面の間隔を次第に狭め、ワーク
の高さが所定値になるまで研磨を行なう。上述のような
装置によって研磨を行なうと、多数のワークを連続して
研磨することができるとともに、安定した精度で容易に
研磨を行なうことができる。
【００２１】次ぎに、前記ワーク５′の外周面を研磨す
る。この外周面研磨工程によりワークの直径を所定値に
設定するとともに、図６中に仮想線で示すように外周の
加工基準面Ｐｓを形成し、図１(ｄ)に示されるような上
下面と外周面が正確に形成されたワーク５″を得る。な
お、上記外周の加工基準面Ｐｓは後述する仕上げ加工に
おける切削・研磨加工の際における径方向の基準面とな
る。
【００２２】上述した外周面の研磨工程においては、図
７、８に示される外周面研磨装置１０を使用する。上記
研磨装置１０は、複数のワーク５′、５′を軸線方向に
上下に重ねて軸１１まわりに回転可能に挟持する上下の
挟持部材１２、１３と、これらの挟持部材の左右に、挟
持部材の前記軸１１と平行をなす回転軸１４ａをそれぞ
れ有する円柱状砥石１４、１４を備え、これら円柱状砥
石の外周面（研磨面）間にはわずかなテーパー角βを付
してあって、左右の円柱状砥石の研磨面の間隔は、上部
において研磨前のワーク５′の直径とほぼ等しく、下部
においてワークの仕上がり外径寸法と等しく設定されて
いる。
【００２３】しかして外周面の研磨加工の際には、まず
前記上下の挟持部材１２、１３間にワーク５′、５′を
重ねて挟み込み、研磨時にワークが傾斜するワーク倒れ
を防止する。この際、ワークの上下となる面は前述した
カット両端面の研磨工程において平行に形成されている
ので、ワークは隣り合うワークの上下の加工基準面に接
触するように重ねられ、したがってワークは平行にセッ
トされる。
【００２４】そして、左右の円柱状砥石１４、１４を各
回転軸まわりに高速回転させ、ワークを挟持部材ととも
に砥石間に向かって移動させて円柱状砥石の研磨面をワ
ークの外周面に当接せしめ、ワークは研磨面との接触に
よって挟持部材とともに連れ回転させられながら外周面
が研磨される。
【００２５】挟持部材はワークを円柱状砥石間の中央部
に向かって徐々に平行移動せしめ、ワークの外周面にお
ける直径が２つの円柱状砥石の研磨面間の間隔と同じに
なるまで研磨を行ない、その後、軸方向に沿って下方に
移動させ、砥石の研磨面間隔が最も小であってワークの
仕上がり外径寸法と等しい砥石間の下部を通過させて研
磨を終了する。
【００２６】上述のように外周面の研磨を行なうと、多
数のワークを一度に研磨することができるとともに、安
定した精度で容易に研磨を行なうことができる。
【００２７】なお、前記上下の挟持部材１２、１３にワ
ーク５′、５′をセットする際には、ワークの中心をで
きるだけ正確に揃えるのが好ましいが、ワークの中心が
若干ずれていたとしても後述する仕上げ加工の切削・研
磨加工においては上述した外周研磨工程で研磨加工した
外周面が径方向の加工基準面となるので、最終製品ロー
タハブの寸法精度に影響を及ぼすおそれはない。
【００２８】上述した外周面の研磨装置１０では、左右
の円柱状砥石１４、１４の研磨面どうしの間隔をワーク
の仕上がり外径寸法とほぼ同じに設定する構成としてあ
るが、図９に示すように左右の円柱状砥石１４、１４の
研磨面どうしの間隔がワークの直径よりも狭くなるよう
に円柱状砥石を配設し、挟持部材１２、１３によりワー
ク５、５を円柱状砥石の間に向かって（図９では下方）
へ徐々に移動させて研磨を行ない、ワークを移動させる
距離によってワークの外径を決めるようにして研磨を行
なう場合もある。
【００２９】また、ワーク外周面の軸方向寸法（高さ）
が大であってワークを上下から保持しなくてもワークが
傾いてしまうようなおそれのない場合には、挟持部材１
２、１３を使用しない場合もあり、この場合には図１０
〜１２に示されるように軸１４ａの回転により駆動する
円柱状砥石１４と、軸３２ａまわりに自由に回転できる
フリーローラ３２と、ワーク５′用のガイドレール３３
を備える外周面研磨装置を使用し、円柱状砥石とフリー
ローラは互いの軸１４ａ、軸３２ａが平行となるよう左
右に配設され、砥石とフリーローラとの間における手前
側にガイドレール３３を設けてある。
【００３０】上記ガイドレール３３は、ワークに接触す
る後縁が下方に向かって後方すなわちワークの中心方向
へ傾斜する傾斜面３３ａとなっており、ワークが下方に
移動するに連れてワークを後方へ移動させる構成として
ある。
【００３１】ところで、ワークは水平面内において前記
砥石とフリーローラの外周面およびガイドレールの傾斜
面との３つの接点によって支持されるのであるが、ガイ
ドレールの傾斜面は下方に向かって後傾しているので、
上記３つの接点によって規定される円すなわちワークの
支持部分は下方に向かって小径となり、したがって、ワ
ークの径が研磨の進行によって徐々に小になるとワーク
は下方に移動する。
【００３２】また、前記砥石とフリーローラとの間にお
ける奥側には前記ガイドレール３３とワークを挟んで向
かい合う脱落防止体３４を設けてあり、この脱落防止体
はその前縁が上述した砥石とフリーローラの外周面およ
びガイドレールの傾斜面との３つの接点によって規定さ
れる円よりもわずかに後方に位置するように設けられて
いて、通常の研磨時においてはワークがこの脱落防止体
に接触することはないが、何らかの原因でワークが砥石
とフリーローラの間から後方へ飛び出してもワークがこ
の脱落防止体に接触して所定の位置に戻され、研磨装置
から脱落しないように構成してある。
【００３３】なお、フリーローラ３２の外周面における
上部と下部にはそれぞれ上下に向かって小径となるテー
パー面３２ｂ、３２ｃを設けてあり、研磨装置へのワー
クの供給および排出を容易ならしめてある。
【００３４】上述のように構成した研磨装置において
は、前記円柱状砥石１４とフリーローラ３２の外周面間
の距離をワークの仕上がり直径と等しくなるように設定
し、砥石の回転軸１４ａを駆動せしめて、ワーク５′を
砥石、フリーローラおよびガイドレールの間に送り込む
と、図１２に示されるようにワークは砥石１４とフリー
ローラ３２の外周面およびガイドレールの傾斜面３３ａ
に内接して支持され、砥石の回転に伴ってワークおよび
フリーローラも回転し、ワークは砥石の外周面との接触
によって外周面を研磨され、徐々に外径が小となって下
方に移動する。
【００３５】ワークが最も下方に移動してワークの径が
図１３に示されるように砥石の外周面とフリーローラの
外周面との距離と等しくなり、すなわちワークの外径が
仕上がり寸法と等しくなると、ワークは下方に排出され
て研磨が終了する。
【００３６】上述した外周面研磨装置では、ワークを挟
持部材間にセットする必要がないので、砥石１４、フリ
ーローラ３２およびガイドレール３３の間に上からワー
クを順次送り込むことにより、多数のワークを連続して
研磨することができるというメリットがある。
【００３７】次ぎに、通常の切削加工および研磨加工に
よって前記ワーク５″の仕上げ加工を行なう。この仕上
げ加工によりロータハブ１５の各部、例えば図１４に示
されるようにディスク搭載面１６、ディスク嵌合面１
７、ステータ収容部１８、軸受装置嵌合用の中央縦孔１
９等を精密に形成する。
【００３８】上述した仕上げ加工においては、前述のカ
ット両端面の研磨加工により形成した上下の加工基準面
Ｐｕ、Ｐｄおよび外周面研磨加工により形成した外周の
加工基準面Ｐｓに基づいて切削加工および研磨加工が行
なわれ、極めて高精度のロータハブ１５を製造すること
ができる。
【００３９】上述した本発明方法により製造されたロー
タハブ１５は、例えばハードディスクドライブ装置用の
スピンドルモータ２０に組み付けられ、その構造の一例
を図１５に示す。
【００４０】具体的には、モータベース２１に立設され
たスピンドル２２に軸受装置２３を介して前記ロータハ
ブ１５が取り付けられ、前記軸受装置２３は上下の玉軸
受２４、２４を備え、これら軸受まわりにロータハブの
中央縦孔１９を嵌合せしめてスピンドル２２まわりで回
転可能にロータハブが支承されている。
【００４１】前記ロータハブ１５外周の下向きフランジ
１５ａ内面には、ロータマグネット２５が設けられ、こ
のロータマグネットの内周面に半径方向に対峙するステ
ータ２６がモータベース２１上に形成されたホルダ部２
１ａに固定されている。
【００４２】上述したスピンドルモータ１９は、ステー
タ２６に捲回された通電用コイル２７に駆動電流が供給
されることによって、ロータマグネットに回転駆動力が
生じ、ロータハブが回転駆動される構成となっている。
なお、同図１５中の符号２８は軸受装置２３における玉
軸受２４、２４間のスペーサを示す。
【００４３】上述のように構成されたスピンドルモータ
１９は、例えば同図１５中に仮想線で示すように１枚ま
たは複数枚（図１５では２枚）の磁気ディスク２９、２
９が搭載され、磁気ディスクはロータハブの回転駆動に
ともなって回転させられる。
【００４４】上記磁気ディスク２９はその中央孔２９ａ
をロータハブ１５のディスク嵌合面１７に嵌合せしめて
取り付けられ、下側の磁気ディスクの下面はディスク搭
載面１６にて支持され、磁気ディスク間にはスペーサ３
０が介設され、また上側の磁気ディスクの上面は押え板
３１にて上方から押えられ、この押え板はロータハブ１
５の適所にねじ等の止め具（図示省略）にて固定され
る。
【００４５】上述した実施例ではロータハブの材料たる
丸棒材１をステンレス鋼等の金属製のものとしてある
が、セラミック製や合成樹脂製のものとする場合もあ
る。また、上述したモータの具体例においてはスピンド
ルモータ１９の軸受装置２３を上下の玉軸受２４、２４
により構成しているが、軸受装置２３を、例えば滑り流
体軸受等のより回転精度の高いものとする場合もある。
【００４６】
【発明の効果】本発明方法によれば、加工用ワークのカ
ット両端面に上下の加工基準面を形成し、また加工用ワ
ークの外周面に、外周の加工基準面を形成し、これらの
加工基準面に基づき切削加工や研磨加工を行なってロー
タハブ各部の形状を形成するので、切削加工や研磨加工
を正確に行なうことができ、したがって高精度のロータ
ハブを製造することができる。
【００４７】また本発明方法によれば、丸棒材を切断し
て円板状のバルクを形成し、この円板状のバルクを冷間
鍛造することにより、ロータハブの概略形状を有する加
工用ワークを形成するので、従来のブランク材を直接切
削加工する場合のように多量の切削屑が生じて材料歩留
まりが低下する問題や、あるいは鋳造により加工用ワー
クを形成する場合のように鋳巣に起因するモータの被組
付機器への悪影響が生じるおそれがなく、材料歩留まり
が良好でモータ及びハードディスクドライブ装置等のモ
ータの被組付機器の信頼性を低下させることのないロー
タハブを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による製造方法の工程の実施例を示す縦
断斜視図。
【図２】鍛造工程の具体例を示す縦断面図。
【図３】鍛造工程後のワークと、上下の加工基準面との
関係を示す縦断面図。
【図４】平面研磨装置の具体例を示す正面図。
【図５】平面研磨装置の一部横断平面図。
【図６】上下面研磨加工後のワークと、外周の加工基準
面との関係を示す縦断面図。
【図７】外周面研磨装置の具体例を示す一部縦断正面
図。
【図８】外周面研磨装置の平面図。
【図９】外周面研磨装置の他の例を示す平面図。
【図１０】外周面研磨装置のさらに他の例を示す正面
図。
【図１１】図１０のXI−XI線縦断面図。
【図１２】図１０のXII−XII線横断面図。
【図１３】図１０のXIII−XIII線横断面図。
【図１４】仕上げ加工後のロータハブを示す縦断面図。
【図１５】ロータハブの使用状態の一例を示す縦断面
図。
【符号の説明】
１ 丸棒材 ２ バルク ３ 鍛造用上型 ４ 鍛造用下型 ５ 加工用ワーク ６ 平面研磨装置 ７ ワークホルダ板 ８ 回転砥石 ９ 軸 １０ 外周面研磨装置 １１ 軸 １２ 上側の挟持部材 １３ 下側の挟持部材 １４ 円柱状砥石 １５ ロータハブ １６ ディスク搭載面 １７ ディスク嵌合面 １８ ステータ収容部 １９ 中央縦孔 ２０ スピンドルモータ ２１ モータベース ２２ スピンドル ２３ 軸受装置 ２４ 玉軸受 ２５ ロータマグネット ２６ ステータ ２７ 通電用コイル ２８ 軸受装置のスペーサ ２９ 磁気ディスク ３０ 磁気ディスクのスペ
ーサ ３１ 押え板 ３２ フリーローラ ３３ ガイドレール ３４ 脱落防止体 Ｐｕ、Ｐｄ 上下の加工基準面 Ｐｓ 外周の加工基準面
フロントページの続き Ｆターム(参考） 4E087 AA08 AA10 BA17 CA11 CB03 DB04 HA11

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】丸棒材をその軸線に対して直角をなすよう
    所定の厚さにカットして円板状のバルクを形成し、この
    円板状のバルクを冷間鍛造してロータハブの概略形状を
    有する加工用ワークを形成し、この前記加工用ワークの
    カット両端面を研磨加工して平行な上下の加工基準面を
    形成し、次いで加工用ワークの外周面を研磨加工して外
    周の加工基準面を形成し、上記上下の加工基準面および
    外周の加工基準面に基づいてロータハブ各部の形状を切
    削加工や研磨加工によって仕上げ加工を行なうスピンド
    ルモータ用ロータハブの製造方法。
  2. 【請求項２】前記加工用ワークの上下の加工基準面は、
    加工用ワークのカット両端面を研磨面が平行をなす２つ
    の回転砥石により同時に研磨して形成する請求項１に記
    載のスピンドルモータ用ロータハブの製造方法。
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