JP2006052783A - 動圧軸受装置の製造工程管理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 工程管理を電子化してデータの処理を迅速化でき、誤差が著しく異なる部品が混入するのを防止できる動圧軸受装置の製造工程管理方法を提供する。
【解決手段】 少なくとも、軸部材の外径と、軸受部材の内径の寸法別にそれぞれを収納し、かつそれぞれの誤差を記録するＲＦＩＤ用タグが取付けられた複数のトレイを備え、軸部材と軸受部材の製造後に、軸部材の外径寸法誤差と軸受部材の内径寸法誤差とを測定し、軸部材と軸受部材とを寸法別に対応する容器に収納するとともに、対応するＲＦＩＤ用タグにそれぞれの識別データとともに誤差データを記録し、各トレイに収納された軸部材と軸受部材のＲＦＩＤ用タグに記録されている誤差データに基づいて、それぞれのスラスト隙間が所定の値になるように軸部材と軸受部材とのマッチングを取る。
【選択図】 図６

Description

この発明は、動圧軸受装置の製造工程管理方法に関し、特に、非接触でデータの読み書きを行うＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）用タグを用いて動圧軸受装置の製造上の各部品および完成品の工程を管理する製造工程管理方法に関する。

動圧軸受は、情報機器、例えばＨＤＤ、ＦＤＤ等の磁気ディスク駆動装置、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ／ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＯＭ／ＲＡＭ等の光ディスク駆動装置、ＭＤ、ＭＯ等の光磁気ディスク駆動装置などのスピンドルモータ、レーザビームプリンタ（ＬＢＰ）のポリゴンスキャナモータ、あるいは電気機器、例えば軸流ファンなどの小型モータ用として使用されている。

このような動圧軸受は、例えば、特開２００２−６１６４１号公報に記載されているように、軸と軸受との隙間に流体(オイル)を満たし、回転の際に流体に生じる圧力(動圧)を利用して軸の回転を支えるものである。この機構はボールベアリング式の軸受に比べて高い耐衝撃性をもつだけでなく、軸の振れを最小限に抑えられるため、回転精度が高く、上述の情報機器に使用することで容量アップ等が可能になる。また、軸が軸受と接触せずに回転するため静音性も高く、さらに軸受部分のさらなる小型化も可能になるなどのメリットがある。
特開２００２−６１６４１号公報

動圧軸受は、上述のごとく情報機器に用いられており、軸や軸受の径が小さく、軸と軸受と間のラジアル隙間はμｍのオーダである。軸や軸受の製造工程においてそれぞれの径に誤差を生じるため、ラジアル隙間が所定の数値となるように軸と、軸受とのマッチングをとる必要がある。

このため、従来は製造された軸の外径と軸受の内径のそれぞれの寸法精度を測定して、誤差別に複数の層に分類して工程管理している。このとき、寸法精度の異なる軸受が混在してしまうと、組立後の精度で不良品を生じてしまう。このため、トレイ別に分類して伝票などに寸法精度を記録したものをトレイに貼り付けたりして管理を行っているのが実情である。また、組立後のラジアル隙間を測定してデータを記録紙に記録しており、工程管理を電子化されていないため、データの処理などに時間がかかってしまうという問題があった。

そこで、この発明の目的は、工程管理を電子化してデータの処理を迅速化でき、誤差が著しく異なる部品が混入するのを防止できる動圧軸受装置の製造工程管理方法を提供することである。

この発明は、軸受部材と、軸受部材の内周面に挿通されて軸受部材に対する相対的な回転時に生じる動圧作用により非接触で支持される軸部材とを含む動圧軸受装置の製造工程管理方法であって、少なくとも、軸部材の外径と、軸受部材の内径の寸法別にそれぞれを収納し、かつそれぞれの誤差を記録するＲＦＩＤ用タグが取付けられた複数の容器を備え、軸部材と軸受部材の製造後に、軸部材の外径寸法誤差と軸受部材の内径寸法誤差とを測定する工程と、軸部材と軸受部材とを寸法別に対応する容器に収納して対応するＲＦＩＤ用タグにそれぞれの識別データとともに誤差データを記録する工程と、各容器に収納された軸部材と軸受部材のＲＦＩＤ用タグに記録されている誤差データに基づいて、それぞれのラジアル隙間が所定の値になるように軸部材と軸受部材とのマッチングを取る工程を備える。

したがって、この発明によれば、軸部材と、軸受部材とをそれぞれ寸法別に容器に収納し、それぞれの誤差データをＲＦＩＤ用タグに記録するようにしたので、軸部材と軸受部材とを組立てた後に所定のラジアル隙間に設定できる。

好ましくは、マッチングの取られた軸部材と軸受部材とを組立てる工程を含み、組立てられた軸部材と軸受部材とを新たに用意された容器に収納する工程を含む。新たに用意した容器によりそれ以降の工程を進めることができる。

好ましくは、新たな容器にはＲＦＩＤ用タグが取付けられていて、組立後の軸部材と、軸受部材とのラジアル隙間のデータを新たな容器に取付けられたＲＦＩＤ用タグに記録する工程を含む。工程が進むにつれてＲＦＩＤ用タグにそれぞれの工程で得られたデータを管理することができる。

さらに、好ましくは、組立てられた軸部材と軸受部材とをハウジングに装着し、軸受部材内に潤滑剤を注入した後、軸受部材内に空気の残りがあるかおよび潤滑剤の分量を検査して、その検査結果データを新たな容器に取付けられているＲＦＩＤ用タグに記録する工程を含む。これらのデータをＲＦＩＤ用タグに記録することで、品質管理を高めることができる。なお、流体として空気を用いる場合は、この潤滑剤注入以降の工程は省略できる。

さらに、好ましくは、新たな容器に取付けられているＲＦＩＤ用タグに完成後の出荷データを記録する工程を含む。これにより、出荷後のトレーサビリティを取ることができる。

この発明は、軸部材と軸受部材の製造後に、軸部材の外径寸法誤差と軸受部材の内径寸法誤差とを測定し、軸部材と軸受部材とを寸法別に対応する容器に収納するとともに、対応するＲＦＩＤ用タグにそれぞれの識別データとともに誤差データを記録し、各容器に収納された軸部材と軸受部材のＲＦＩＤ用タグに記録されている誤差データに基づいて、それぞれのラジアル隙間が所定の値になるように軸部材と軸受部材とのマッチングを取るようにしたので、誤差が著しく異なる軸部材あるいは軸受部材が混入してしまうことにより、組立後に所定のラジアル隙間が得られなく不良品が発生してしまうおそれを少なくできる。

図１はこの発明の一実施形態における動圧軸受装置の工程管理方法に適用される動圧軸受装置を有するスピンドルモータの構造を示す概略断面図である。この図１に示すスピンドルモータはＨＤＤなどのディスク駆動装置などに用いられる。動圧軸受装置１は軸部材２を回転自在に非接触で支持し、軸部材２にはディスクハブ３が装着されている。

ディスクハブ３は、ステータ４とロータ５とを含むスピンドルモータによって回転駆動されるものであって、ディスクハブ３の内周面には、ロータ５が配置されている。動圧軸受装置１はケーシング６の内周面に取付けられており、ケーシング６の外周面にはロータ５に対して半径方向に所定のギャップを有するようにステータ４が配置されている。

ディスクハブ３には、磁気ディスクなどのディスクＤが１枚または複数枚保持される。ステータ４に通電すると、ステータ４とロータ５との間の励磁力で、ロータ５が回転し、それによってディスクハブ３および軸部材２が一体となって回転する。

図２は図１に示した動圧軸受装置の断面図であり、図３は図２に示した動圧軸受装置に含まれる動圧軸受部の動圧溝パターンの一例である。

図２において、動圧軸受装置１は軸部材２と、ハウジング７と、ハウジング７の内周面に固定された円筒状の軸受部材８とから構成されている。ハウジング７は略円筒形状の側部と底部とを含んで形成されている。軸部材２は軸部２ａと、軸部２ａと一体または別体として設けられたフランジ部２ｂとを含む。

軸受部材８は、例えば多孔質材、特に、焼結金属で形成されており、その内部の気孔に潤滑油あるいは潤滑グリースが含浸されて含油軸受とされている。軸受部材８の内周面のラジアル軸受面となる領域には図示しないが動圧溝が形成されている。軸部材２が回転すると、ラジアル軸受隙間に動圧作用が発生し、軸部材２の軸部２ａがラジアル軸受隙間内に形成される潤滑油あるいは潤滑グリースの油膜によってラジアル方向に回転自在に非接触で支持される。なお、動圧溝は軸部材２の軸部２ａの外周面に形成してもよい。

軸受部材８の下と、ハウジング７の内面のスラスト軸受面となる領域には、図３に示すような動圧溝２ｃが形成されている。軸部材２が回転すると、フランジ部２ｂの上面と軸受部材８の下端面との間、およびフランジ部２ｂの下端面とハウジング７の内面との間のスラスト軸受隙間には動圧作用が発生し、スラスト方向に回転自在に非接触支持される。なお、スラスト軸受面は、ハウジング上端面に設けてもよい。

軸受部材８上部が金属あるいは樹脂からなるシールワッシャ９によって密封された後、シールワッシャ９の開口部分から潤滑油あるいは潤滑グリースが注入され、軸部材８内部に残存空気がないようにエアーチェックや油量確認が行われる。

また、ラジアル軸受面およびスラスト軸受面に形成される動圧溝の形状は任意に選択することができ、へリングボーン型，スパイラル型，ステップ型，多円弧型などのいずれかを選択し、あるいはこれらを適宜組み合わせて使用すればよい。

ハウジング７の裏面には凹部１０が形成され、この凹部１０にＲＦＩＤ用タグ２０が装着され、接着剤１１で封止される。接着剤１１としては、紫外線硬化型のものを使用することで簡易的に処理できる。ＲＦＩＤ用タグ２０には、動圧軸受装置１を構成するユニットの各部品および完成品のロット番号，軸受隙間，出荷検査情報などの履歴に関する情報が記録される。

なお、ハウジング７は樹脂もしくは金属の射出成形によって形成できる。また、射出成形はＭＩＭ（粉末射出成形）等により金属で行うことも可能である。

図４は動圧軸受装置の他の例のピボット型動圧軸受装置を示す断面図であり、図５は図４に示した動圧軸受装置に含まれる動圧軸受部の動圧溝パターンの一例である。

前述の図２に示した動圧軸受装置１は、フランジ部２ｂを設けていたのに対して、図４に示した動圧軸受装置１ａは、フランジ部を設けておらず、ハウジング１７内に軸部材１２の軸部１２ａを支持する軸受部材１８と、シールワッシャ１９とが設けられている。軸受部材１８の内周面には、図５に示すように動圧溝１８ａが形成されている。また、軸部材１２の下端面と、これに対向するハウジング１７の底部には、図示しないが動圧溝が形成されている。ハウジング１７の裏面に凹部１０が形成され、この凹部１０にＲＦＩＤ用タグ２０が装着され、接着剤１１で封止されている。

軸部材１２が回転すると、ハウジング１７の底部と軸受部材８の下端面との間、および軸部材１２と軸受部材１８の内周面との間の隙間には動圧作用が発生し、ラジアル方向およびスラスト方向に回転自在に非接触支持される。また、この例においても、ＲＦＩＤ用タグ２０には、動圧軸受装置１ａを構成するユニットの各部品および完成品のロット番号，軸受隙間，出荷検査情報などの履歴に関する情報が記録される。

この発明は上述の動圧軸受装置１，１ａの製造工程における工程管理方法に向けられる。

図６はこの発明の動圧軸受装置の工程管理方法で使用されるＲＦＩＤ用タグの構成を示す回路図である。ＲＦＩＤ用タグ２０は、図６に示すように平面アンテナ２１と、基板上２２に配置された送受信回路２３，ＣＰＵ２４，電源回路２５およびメモリ２６とを有している。メモリ２６は電源が遮断されても記憶している情報を保持し続ける不揮発性メモリで構成されており、情報の再書き込みが可能である。

リーダ／ライタ２８をＲＦＩＤ用タグ２０の平面アンテナ２１に接近させることで高周波信号がリーダ／ライタ２８から供給され、ＲＦＩＤタグ２０の電源回路２５がその高周波信号を電力に変換して送受信回路２３と、ＣＰＵ２４と、メモリ２６とに与えてこれらを能動化させ、メモリ２６に必要な情報を書込んだり、書込んだ情報を読み出すことができる。

図７はこの発明の動圧軸受装置の工程管理方法で使用される軸部材および軸受部材を収納する容器の一例のトレイを示す図である。この例では、図２に示した動圧軸受装置１を製造する工程について説明するが、図４に示した動圧軸受装置１ａでも同様に適用できる。

動圧軸受装置１の製造工程においては各部品ごとに製造されるが、主たる部品は図２に示した軸部材２と、軸受部材８と、ハウジング７と、シールワッシャ９であり、そのうちで最も精度が要求されるのは軸部材２と軸受部材８である。

そこで、この発明の実施形態では、軸部材２と、軸受部材８を製造後に各部品受入検査工程により、それぞれの寸法精度を測定し、寸法別に分類して、それぞれの寸法に対応したトレイ１０ａ，１０ｂに収納する。トレイ１０ａは軸部材２に対応して設けられており、寸法別に複数用意される。このトレイ１０ａには、軸部材２を挿入するために多数の穴が形成されており、１つの隅には図４に示したＲＦＩＤ用タグ２０ａが取付けられている。同様にして、トレイ１０ｂは軸受部材８に対応して設けられており、寸法別に複数用意されており、軸受部材８を挿入するために多数の穴が形成されており、１つの隅にはＲＤＩＤ用タグ２０ｂが取付けられている。これらのＲＦＩＤ用タグ２０ａ，２０ｂには、軸部材２，軸受部材８のそれぞれの受入検査データが記録される。

なお、ハウジング７，シールワッシャ９についても部品受入の後、寸法測定が行われて検査が行われた後、図示しないトレイに収納されて組立工程に送られる。

図８はこの発明の一実施形態における動圧軸受装置の全体の工程管理を示す図であり、図９は動圧軸受装置の各部品別の工程管理を示す図である。

動圧軸受装置１の製造は、図８に示すように、各部品受入工程Ｓ１，寸法測定工程Ｓ２，マッチング工程Ｓ３，組立工程Ｓ４，工程内検査工程Ｓ５，出荷検査工程Ｓ６，出荷工程Ｓ７にしたがって行われる。各部品受入検査工程Ｓ１では、軸部材２と、軸受部材８と、ハウジング７と、シールワッシャ９の各部品について受入検査が行われる。各部品受入工程Ｓ１では各部品について外観検査などが行われて、シリアル番号などが製造管理用データベース５０で管理される。

各部品受入工程Ｓ１後に、図９に示すように軸部材２と軸受部材８に関して、寸法測定工程Ｓ２に送られて、軸部材２の外径寸法の測定と、軸場材８の内径寸法とが測定される。各測定データは製造管理用データベース５０に入力される。このとき、軸部材２の軸外径寸法と、軸受部材８の内径寸法には誤差が生じており、それぞれの誤差が測定される。軸部材２は寸法に応じて複数層に分類され、各層に応じて、軸部材２が測定された寸法に対応するコンテナ１０ａに収納され、軸受部材８も同様にして測定された寸法に対応するコンテナ１０ｂに収納される。

各コンテナ１０ａ，１０ｂのＲＦＩＤ用タグ２０ａ，２０ｂには各軸部材２，軸受部材８のそれぞれに対応して、識別情報としてロット番号と、軸外径寸法，内径寸法と、誤差とが記録される。なお、各コンテナ１０ａ，１０ｂに収納した軸部材２と、軸受部材８に対して、識別情報として、ロット番号以外にコンテナ内の番号を割当て、その番号で管理するようにしてもよい。

マッチング工程Ｓ３において、製造管理用データベース５０は、軸部材２の外径寸法と、軸受部材８の内径寸法の誤差別にマッチングを求める。すなわち、動圧軸受装置１を組立てたときに、軸部材２と軸受部材８との間のラジアル隙間が所定値になるような軸部材２と、軸受部材８との組合せを求める。組合せによりマッチングの取られた軸部材２と軸受部材８との組合せは、新たなトレイに収納される。この新たなトレイにもＲＦＩＤ用タグが取付けられていて、組み合わされた軸部材２と軸受部材８との組合せ番号などが記録される。

組立工程Ｓ４では、図２に示したように、軸部２ａと、軸部２ａとは一体または別体として設けられたフランジ部２ｂとを含む軸部材２が軸受部材８内に挿入され、軸受部材８上部に装着されたシールワッシャ９の開口部分から潤滑油あるいは潤滑グリースが注入され、内部に残存空気がないようにチェックする。

組立後の工程内検査工程Ｓ５では、軸部材２と軸受部材８とのラジアル隙間が測定され、さらに潤滑油あるいは潤滑グリース漏れがないか、およびエアー漏れがないか、さらに接着状況が検査される。これらの工程内検査データが製造管理用データベース５０に記録される。

出荷検査工程Ｓ６では組立後の回転精度，外観検査，油面高さ検査，回転トルク検査，外観寸法検査などが行われ、出荷検査データが製造管理用データベース５０に記録される。さらに、出荷工程Ｓ７では、製造管理用データベース５０に記録されたデータに基づいて出荷成績表が作成され、トルクやエアーチェックの結果や外形寸法などが成績表として記録されて製品に添付される。このとき、完成した動圧軸受装置１にＲＦＩＤ用タグを内蔵させておき、このＲＦＩＤ用タグに出荷成績をデータとして記録しておき、トレーサビリティが取れるようにしてもよい。

なお、上記説明ではラジアル隙間の管理を行うようにしたが、併せてスラスト隙間の測定を行い、スラスト隙間が所定の値になっているかの管理を行うようにしてもよい。

上述のごとく、この実施形態では、動圧軸受装置１の製造時に、特に重要となる軸部材２と軸受部材８とのマッチングを取るために、製造管理用データベース５０と、トレイ１０ａ，１０ｂごとにＲＦＩＤ用タグ２０ａ，２０ｂを取付けたので、軸部材２の外径寸法誤差と、軸受部材８の内径寸法誤差とを所定の誤差別に厳密に管理することができる。これにより、誤差の著しく異なる軸部材２や軸受部材８が混入するおそれを少なくでき、組立後に所定にラジアル隙間やスラスト隙間が得られない不良品が生じるのを少なくできる。

なお、図８に示した工程管理では寸法測定工程Ｓ２から出荷工程Ｓ７に至るまで、それぞれの工程で得られたデータをＲＦＩＤ用タグ２０ａ，２０ｂに記録するようにしたが、少なくとも、寸法測定工程Ｓ２およびマッチング工程Ｓ３で得られたデータのみを管理するようにしてもよい。

また、図８の製造管理用データベースのデータから、出荷時の検査成績表を作成したり、不具合発生時のトレーサビィリティに利用することができる。

以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示された実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。

この発明は、製造管理用データベースとＲＤＩＦタグとを用いて、動圧軸受装置の製造工程管理に用いることができる。

この発明の一実施形態における動圧軸受装置の工程管理方法に適用される動圧軸受装置を有するスピンドルモータの構造を示す概略断面図である。 図１に示した動圧軸受装置の断面図である。 図２に示した動圧軸受装置に含まれるスラスト板の平面図である。 動圧軸受装置の他の例のピボット型動圧軸受装置を示す断面図である。 図４に示した動圧軸受装置に含まれる動圧軸受部の動圧溝パターンの一例である。 ＲＦＩＤ用タグの構成を示す回路図である。 分類した軸および軸受を収納するトレイを示す図である。 この発明の一実施形態における動圧軸受装置の全体の工程管理を示す図である。 動圧軸受装置の各部品別の工程管理を示す図である。

符号の説明

２，１２ 軸部材、２ａ，１２ａ 軸部、２ｂ フランジ部、７，１７ ハウジング、８，１８ 軸受部材、９，１９ シールワッシャ、１０ａ，１０ｂ トレイ、２０，２０ａ，２０ｂ ＲＦＩＤ用タグ、２１ 平面アンテナ、２２ 基板、２３ 送受信回路、２４ ＣＰＵ、２５ 電源回路、２６ メモリ、２８ リーダ／ライタ、５０ 製造管理用データベース。

Claims (5)

1. 軸受部材と、前記軸受部材の内周面に挿通されて前記軸受部材に対する相対的な回転時に生じる動圧作用により非接触で支持される軸部材とを含む動圧軸受装置の製造工程管理方法であって、
   少なくとも、前記軸部材の外径と、前記軸受部材の内径の寸法別にそれぞれを収納し、かつそれぞれの誤差データを記録するＲＦＩＤ用タグが取り付けられた複数の容器を備え、
   前記軸部材と前記軸受部材の製造後に、前記軸部材の外径寸法誤差と前記軸受部材の内径寸法誤差とを測定する工程と、
   前記軸部材と前記軸受部材とを寸法別に対応する容器に収納し、対応するＲＦＩＤ用タグにそれぞれの識別データとともに誤差データを記録する工程と、
   前記各容器に収納された軸部材と軸受部材の前記ＲＦＩＤ用タグに記録されている誤差データに基づいて、それぞれのラジアル隙間が所定の値になるように軸部材と軸受部材とのマッチングを取る工程を備える、動圧軸受装置の製造工程管理方法。
2. さらに、前記マッチングの取られた軸部材と軸受部材とを組み立てる工程を含み、
   前記組み立てられた軸部材と軸受部材とを新たに用意された容器に収納する工程を含む、請求項１に記載の動圧軸受装置の製造工程管理方法。
3. 前記新たな容器にはＲＦＩＤ用タグが取り付けられていて、
   さらに、前記組立後の軸部材と、軸受部材とのラジアル隙間のデータを前記新たな容器に取り付けられたＲＦＩＤ用タグに記録する工程を含む、請求項２に記載の動圧軸受装置の製造工程管理方法。
4. さらに、前記組み立てられた軸部材と軸受部材とをハウジングに装着し、前記軸受部材内に潤滑剤を注入した後、前記軸受部材内に空気の残りがあるかおよび潤滑剤の分量を検査して、その検査結果データを前記新たな容器に取り付けられているＲＦＩＤ用タグに記録する工程を含む、請求項３に記載の動圧軸受装置の製造工程管理方法。
5. さらに、前記新たな容器に取り付けられているＲＦＩＤ用タグに完成後の出荷データを記録する工程を含む、請求項４に記載の動圧軸受装置の製造工程管理方法。

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