JP2006090390A - スピンドルモータの軸受構造とその組立方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ローターハブとシャフトとが一体化した部品を用い、円筒部とキャップ部とが一体に形成された有底円筒形状のハウジングを用いた新規な構造の軸受構造とその組立方法を提供する。
【解決手段】円筒部とキャップ部とが一体に形成された有底円筒形状のハウジングを用いた軸受構造の組立方法は、ローターハブと一体化したシャフトをスリーブに挿入し、シャフトの先端側に抜け止め部材を固定してハブ側アッセンブリーとする工程と、スリーブをハウジングに挿入する工程と、スリーブに付勢力を与え、スリーブの一端面が抜け止め部材に接触するまで、スリーブをハウジングの底面に向けて移動させる工程と、ハウジングとハブ側アッセンブリーとを軸方向に相対的に所定寸法だけ引き離す工程と、スリーブをハウジングに固定する工程とを有する。
【選択図】図３

Description

本発明は、ハードディスクのような記録媒体の駆動等に使用されるスピンドルモータの軸受構造とその組立方法に関する。

ハードディスク駆動装置、リムーバブルディスク駆動装置等において記録媒体を回転駆動するスピンドルモータの軸受構造として、例えば特許文献１に記載されているような流体動圧軸受を用いたものが主流になっている。これは、シャフトとスリーブとの間に流体である潤滑油を介在させ、シャフトの回転に伴って流体の圧力（動圧）が上昇するような構造（ラジアル流体動圧軸受）を有する。軸方向のスラスト軸受についても、固定側と回転側との間のギャップに介在させた潤滑油の動圧がシャフトの回転に伴って発生するようにしたスラスト流体動圧軸受を採用することが多い。

また、ハードディスク駆動装置等の小形化に伴ってスピンドルモータの小形化が進み、その軸受構造ではシャフトとロータリーハブとの一体化が提案され実施が検討されている。シャフトとロータリーハブとを一体の部材として形成することにより、部品点数の削減によるコスト低減効果だけでなく、組立寸法精度が向上する効果も得られる。このような従来のスピンドルモータの軸受構造を図８に基づいて簡単に説明する

図８に示すスピンドルモータの軸受構造は、円筒部材１０１とキャップ部材１０２とを結合してなる有底円筒形状のハウジングと、円筒部材１０１の内周面に固定された中空円筒形状のスリーブ１０３と、スリーブ１０３の内側に挿通された回転自在のシャフト１０４と、シャフト１０４と一体に形成され中心部がシャフト１０４の基端側につながっている略円盤形状のローターハブ１０５と、シャフトの先端側に固定されてハウジングの底面側に位置する抜け止め部材１０６とを備えている。ローターハブ１０５にはローターマグネット１０７が配設され、一定のギャップを挟んでローターマグネット１０７と径方向に対向する位置にはステーター電機子１０８が配設されている。

スリーブ１０３とシャフト１０４との間に径方向ギャップが形成されると共に、ハウジングの開口側端面とローターハブ１０５との間、及び、抜け止め部材１０６とスリーブ１０３の端面との間に軸方向ギャップが形成されている。これらのギャップを含む空間には潤滑油（流体）が充填されている。

シャフト１０４の外周面又はスリーブ１０３の内周面には、回転方向に沿って潤滑油を集めるような溝（例えば複数の「くの字溝」からなるヘリングボーン溝）が形成されている。これによって、シャフト１０４の回転に伴って潤滑油の動圧が発生するような構造（ラジアル流体動圧軸受１０９）が構成されている。このようなラジアル流体動圧軸受１０９は通常、軸方向に離間する２箇所に設けられる。

また、ハウジングの開口側端面とローターハブ１０５との間には同様の溝によって潤滑油の動圧を発生させる構造（第１スラスト流体動圧軸受１１１）が構成され、抜け止め部材１０６とスリーブ１０３の端面との間には同様の構造（第２スラスト流体動圧軸受１１２）が構成されている。これらの流体動圧軸受の構造には種々の形態及び組み合わせがある。ラジアル流体動圧軸受１０９のみを設ける場合もあるし、ラジアル流体動圧軸受１０９に加えてスラスト流体動圧軸受１１１，１１２の一方のみを設ける場合もある。また、抜け止め部材１０６の上下両面にスラスト流体動圧軸受を構成する場合もある。

上記のような従来の軸受構造は、次のような手順で組み立てられる。まず、ハウジングを構成する円筒部材１０１の内周面にスリーブ１０３を挿入し、接着等の手段によって両者を固定する。この際、冶具を用いて円筒部材１０１とスリーブ１０３との軸方向の位置決めを精密に行う。この位置決めは、ハウジングの開口側端面とローターハブ１０５との間の軸方向ギャップを適正に調整したときに、抜け止め部材１０６とスリーブ１０３の端面との間に適正な軸方向ギャップが確保されるために重要である。

次に、ローターハブ１０５と一体化したシャフト１０４をスリーブ１０３に挿入し、シャフト１０４の先端側に抜け止め部材１０６を固定する。例えば、抜け止め部材１０６の軸部に形成された雄螺子とシャフト１０４の先端側に形成された雌螺子との螺合によって、両者が精度良く固定される。最後に、円筒部材１０１にキャップ部材１０２をレーザー溶接等の手段で接合することによって、円筒部材１０１とキャップ部材１０２からなる有底円筒形状のハウジングが形成される。そして、スリーブ１０３とシャフト１０４との間に形成された径方向ギャップ、ハウジングの開口側端面とローターハブ１０５との間に形成された軸方向ギャップ、及び抜け止め部材１０６とスリーブ１０３の端面との間に形成された軸方向ギャップを含む空間に潤滑油が充填される。
特開２００３−２６２２１７号公報

上記のように、従来のシャフトとロータリーハブとが一体の部材として形成されたスピンドルモータの軸受構造では、ハウジング（円筒部材１０１）とスリーブ１０３との軸方向の位置決めを精密に行う必要があるので、冶具を用いて円筒部材１０１とスリーブ１０３とを先に固定し、それにシャフト１０４を挿入した後に抜け止め部材１０６を固定し、キャップ部材１０２を円筒部材１０１に接合する順番で組み立てる必要があった。このため、最終的に有底円筒形状（カップ形状）となるハウジングを円筒部材１０１とキャップ部材１０２とに分けて構成する必要があった。

しかし、ハウジングを円筒部材１０１とキャップ部材１０２とに分けて構成した場合は、両者を一体に形成したカップ形状のハウジングに比べて部品点数が多くなる分だけコスト面及び管理面で不利である。また、組立工程において円筒部材１０１とキャップ部材１０２とを接合するためのレーザー溶接や接着等の設備及び工程が必要になる。更に、円筒部材１０１とキャップ部材１０２との接合状態（封止状態）に不完全な部分があれば、その部分から潤滑油の漏れが発生する。したがって、接合部の封止状態を検査する工程（例えばヘリウムリークテスト）が必要になる。

本発明は、上記のような従来の課題に鑑み、ローターハブとシャフトとが一体化した部品を用い、円筒部とキャップ部とが一体に形成された有底円筒形状のハウジングを用いた新規な構造の軸受構造とその組立方法を提供することを目的とする。

本発明によるスピンドルモータ軸受構造の第１の構成（請求項１）は、円筒部とその一端面を閉じるキャップ部とが一体に形成された有底円筒形状のハウジングと、ハウジングの内周面に固定された中空円筒形状のスリーブと、スリーブの内側に挿通された回転自在のシャフトと、シャフトと一体に形成され中心部がシャフトの基端側につながっている略円盤形状のローターハブと、シャフトの先端側に固定されてハウジングの底面側に位置する抜け止め部材とを備え、スリーブとシャフトとの間に径方向のギャップが形成されると共に、ハウジングの開口側端面とローターハブとの間、及び、抜け止め部材とスリーブの端面との間に軸方向のギャップが形成されてなることを特徴とする。

このような構成によれば、例えばプレス成形によって有底円筒形状のハウジングを１個の部品として形成することができるので、従来の円筒部材とキャップ部材とからなるハウジングに比べてコスト面、管理面で有利である。また、従来のように組立工程において円筒部材とキャップ部材とを接合する必要が無く、接合部の封止状態を検査する工程も必要ない。

本発明によるスピンドルモータ軸受構造の第２の構成（請求項２）は、上記第１の構成において、ハウジングはキャップ部の肉厚が円筒部の肉厚より薄くなるように形成されていることを特徴とする。上記のように、プレス成形によって有底円筒形状のハウジングを作製する場合は、側面の円筒部に対して底面のキャップ部の肉厚を薄くすることが容易に実現できる。これにより、スピンドルモータ全体の軸方向寸法を低減する（薄型化に対応する）ことができる。あるいは、スピンドルモータ全体の軸方向寸法が制限されている場合に、ラジアル軸受の長さ（軸方向寸法）をできるだけ長くして、軸受を傾かせる方向にかかる負荷に対する合成を高めることが可能になる。

本発明によるスピンドルモータ軸受構造の第３の構成（請求項３）は、上記第１又は第２の構成において、ハウジングの開口側端面とローターハブとの間に潤滑油が保持されスラスト流体動圧軸受が構成されていることを特徴とする。このような構成によれば、スラスト流体動圧軸受によって軸受構造全体の耐久性が向上する。

本発明によるスピンドルモータ軸受構造の第４の構成（請求項４）は、上記第１又は第２の構成において、ハウジングの開口側端面とローターハブとの間、及び、抜け止め部材とスリーブの端面との間の両方に潤滑油が保持されスラスト流体動圧軸受が構成されていることを特徴とする。この構造は、いわゆるダブルスラスト構造であり、これによって軸受構造全体の耐久性が更に向上する。また、この構造ではハウジングの開口側端面とローターハブとの間、及び、抜け止め部材とスリーブの端面との間の軸方向ギャップの高い精度を確保することが必要であるが、有底円筒形状の一体のハウジングを用いる場合であっても、以下に述べるような組立方法によってそれが可能になる。

本発明による軸受構造の組立方法の第１の構成（請求項５）は、（ａ）ローターハブと一体化したシャフトをスリーブに挿入し、シャフトの先端側に抜け止め部材を固定してハブ側アッセンブリーとする工程と、（ｂ）スリーブをハウジングに挿入する工程と、（ｃ）スリーブに付勢力を与え、スリーブの一端面が抜け止め部材に接触するまで、スリーブをハウジングの底面に向けて移動させる工程と、（ｄ）ハウジングとハブ側アッセンブリーとを軸方向に相対的に所定寸法だけ引き離す工程と、（ｅ）スリーブをハウジングに固定する工程とを有することを特徴とする。このような構成によれば、工程（ｄ）におけるハウジングとハブ側アッセンブリーとを引き離す寸法を厳密に制御することによって、少なくとも抜け止め部材とスリーブの端面との間の軸方向ギャップの高い精度を確保することができる。

本発明による軸受構造の組立方法の第２の構成（請求項６）は、上記第１の構成による組立方法の工程（ｂ）において、ハウジングの開口側端面とローターハブとが接触するまでスリーブをハウジングに挿入し、工程（ｄ）において、組立後のハウジングの開口側端面とローターハブとの間の軸方向ギャップ、及び、抜け止め部材とスリーブの端面との間の軸方向ギャップの和に等しい寸法だけハウジングとハブ側アッセンブリーとを軸方向に相対的に引き離すことを特徴とする。このような構成によれば、ハウジングの開口側端面とローターハブとの間の軸方向ギャップ、及び、抜け止め部材とスリーブの端面との間の軸方向ギャップの和を厳密に制御し、軸方向ギャップの高い精度を確保することができる。

本発明による軸受構造の組立方法の第３の構成（請求項７）は、上記第１又は第２の構成において、スリーブが強磁性材料又はそれを含む材料で構成され、工程（ｃ）でハウジングの底面外側に磁石を配置することによってスリーブに付勢力を与えることを特徴とする。この構成は、スリーブに付勢力を与えるための一実施形態を例示するものであり、磁石の吸引力によってスリーブをハウジングの底面に向けて移動させることが可能になる。

本発明による軸受構造の組立方法の第４の構成（請求項８）は、上記第１又は第２の構成による組立方法の工程（ｃ）において、ハウジング及びハブ側アッセンブリーの全体に慣性力を作用させることによってスリーブに付勢力を与えることを特徴とする。慣性力を与える方法の一例として、ハウジング及びハブ側アッセンブリーの全体を回転冶具に固定し、回転に伴う遠心力が慣性力として作用するようにすればよい。ハウジングが外側になるように回転冶具に固定すれば、スリーブにはハウジングの底面に向かう慣性力が付勢力として与えられる。これによってスリーブをハウジングの底面に向けて移動させることが可能になる。

本発明による軸受構造の組立方法の第５の構成（請求項９）は、上記いずれかの構成による組立方法の工程（ｂ）において、スリーブの外周面又はハウジングの内周面に接着剤を塗布した後にスリーブをハウジングに挿入し、工程（ｃ）及び（ｄ）を接着剤が硬化する前に実施し、工程（ｅ）において接着剤を硬化させることによってスリーブをハウジングに固定することを特徴とする。このような構成によれば、接着剤の硬化前の粘性を利用してスリーブとハウジングとの位置決めを効果的に、かつ、精度良く行うことができる。

本発明による軸受構造の組立方法の第６の構成（請求項１０）は、上記第５の構成による組立方法の工程（ｄ）と工程（ｅ）との間に、スリーブの外周面とハウジングの内周面との間に介在する接着剤の一部を硬化させて仮止めとする工程を更に有することを特徴とする。例えば、熱硬化型の接着剤を用いる場合に、その塗布領域の一部分を急速加熱して硬化させることにより仮止めを行い、その後に組立品全体を硬化炉に搬入して接着剤全体の硬化を行う。こうすることにより、位置決めされたスリーブとハウジングとの軸方向の相対位置が接着剤の硬化前にずれることを防止することができる。

本発明による軸受構造の組立方法の第７の構成（請求項１１）は、上記第５の構成による組立方法の工程（ｂ）において、短時間で硬化する仮止め用の接着剤を一部の領域に塗布すると共に、長時間で硬化する接着剤を他の領域に塗布することを特徴とする。この構成では、位置決めされたスリーブとハウジングとの軸方向の相対位置が仮止め用の接着剤によって仮固定された後に長時間で硬化する接着剤によって確実に固定される。したがって、上記第６の構成による効果と同様に、位置決めされたスリーブとハウジングとの軸方向の相対位置が（本固定用の）接着剤の硬化前にずれることを防止することができる。

本発明による軸受構造の組立方法の第８の構成（請求項１２）は、上記いずれかの構成による組立方法の工程（ｅ）の後に、スリーブとシャフトとの間に形成された径方向のギャップと、ハウジングの開口側端面とローターハブとの間、及び、抜け止め部材とスリーブの端面との間に形成された軸方向のギャップとを含む空間に潤滑油を注入する工程を更に有することを特徴とする。これにより、ラジアル軸受及びスラスト軸受に潤滑油が充填された耐久性の高い軸受構造が実現する。

以下、図面を参照しながら本発明の実施例について説明する。なお、以下の説明において各部材の位置関係や方向を上下左右で説明するときは、あくまで図面における位置関係や方向を意味し、実際の機器に組み込まれたときの位置関係や方向を意味するわけではない。

図１は、本発明の一実施例に係るスピンドルモータの軸受構造を示す断面図である。この軸受構造は、有底円筒形状のハウジング１１と、ハウジング１１の内周面に固定された中空円筒形状のスリーブ１２と、スリーブ１２の内側に挿通された回転自在のシャフト１３と、シャフト１３と一体に形成され中心部がシャフト１３の基端側につながっている略円盤形状のローターハブ１４と、シャフト１３の先端側に固定されてハウジング１１の底面側に位置する抜け止め部材１５とを備えている。

ハウジング１１は、円筒部とその一端面を閉じるキャップ部（底部）とが一体に形成された有底円筒形状（カップ形状）を有し、例えば板金のプレス加工によって成形することが可能である。従来の円筒部材とキャップ部材とからなるハウジングに比べてコスト面、管理面で有利である。また、従来のように組立工程において円筒部材とキャップ部材とを接合する必要が無く、接合部の封止状態を検査する工程も必要ない。

図２は、ハウジング１１の断面形状の例を示す図である。図２（ａ）の例では、キャップ部１１ａの肉厚は円筒部１１ｂ（上部を除くキャップ部１１ａ側の部分）の肉厚とほぼ等しい。これに対して、図２（ｂ）の例では、キャップ部１１ａの肉厚は円筒部１１ｂの肉厚より薄い。プレス加工によってハウジング１１を成形すれば、図２（ｂ）のようにキャップ部１１ａの肉厚を円筒部１１ｂの肉厚より薄くすることが容易である。これにより、スピンドルモータ全体の軸方向寸法を低減し、薄型化に対応することができる。あるいは、スピンドルモータ全体の軸方向寸法が制限されている場合に、ラジアル軸受の長さ（軸方向寸法）をできるだけ長くして、軸受を傾かせる方向にかかる負荷に対する合成を高めることが可能になる。なお、円筒部１１ｂの上部の肉厚が上端（開口側端部）に向かって漸増するように形成されているが、これは後述する潤滑油の漏れを防ぐキャピラリーシール部を構成するためである。

スリーブ１２は、金属粉末や金属化合物粉末を材料として成形し焼結した多孔質焼結体に潤滑油が含浸されたものであることが好ましい。特に、後述する組立工程において磁石を用いた吸引（付勢）を可能にするためには、強磁性材料又はそれを含む材料でスリーブ１２が構成されていることが望ましい。スリーブ１２は接着等の手段によってハウジング１１の内周面に固定され、この際、ハウジング１１とスリーブ１２との軸方向の精密な位置合わせが必要である。

シャフト１３は、略円盤形状のローターハブ１４の中心から垂直に垂下するように一体に形成されており、これによって両者の直角度等の精度を高めることができる。また、スピンドルモータ全体の小形化に対応することができる。シャフトとローターハブとを別体で構成する場合に比べてコスト面、管理面でも有利である。また、組立工程において両者を結合する作業の必要が無く、組立工数の低減にも寄与できる。

ローターハブ１４は、シャフト１３の基端部（上端部）から径方向に延びる円板状の円板部１４ａと、その外周部から軸方向に延びシャフト１３と同軸状に形成された円筒壁部１４ｂと、円筒壁部１４ｂから更に径方向外方へ段状に延びるフランジ部１４ｃとを有する。このスピンドルモータはハードディスク駆動装置に使用されるものであり、ローターハブ１４の上面（円板部１４ａ及びフランジ部１４ｃの上面）には回転駆動される記録媒体（ハードディスク）が載置され固定される。また、円筒壁部１４ｂの外側のフランジ部１４ｃの下側には、ローターマグネット１６が接着等の手段で円環状に配設され、一定のギャップを挟んでローターマグネット１６と径方向に対向する位置にはステーター電機子１７が配設されている。

抜け止め部材１５は、シャフト１３の先端（下端）に挿入固定される軸部１５ａとその基端部から径方向に延びる円板状のフランジ部１５ｂとが一体に形成されたものである。シャフト１３の先端には雌螺子が形成され、抜け止め部材１５の軸部１５ａには雄螺子が形成されており、両者の螺合によって抜け止め部材１５がシャフト１３の先端に固定される。あるいは、接着等の手段によって両者を固定してもよい。

抜け止め部材１５は、そのフランジ部１５ｂの上面がスリーブ１２の下端面に当接することによって、シャフト１３及びローターハブ１４がスリーブ１２及びハウジング１１から上方へ抜ける（外れる）ことを防止する働きを有する。なお、シャフト１３及びローターハブ１４が一体の部品であってローターハブ１４の円板部１４ａがハウジング１１の上部開口を覆う構造であり、しかもハウジング１１はキャップ部１１ａ及び円筒部１１ｂが一体の部品であるため、ハウジング１１、スリーブ１２、シャフト１３（ローターハブ１４）及び抜け止め部材１５の組立順序には制約があり、組立方法の工夫が必要である。これについては後で詳しく説明する。

軸受構造を構成するスリーブ１２とシャフト１３との間には径方向のギャップが形成されている。また、ハウジング１１の円筒部１１ｂの開口側端面とローターハブ１４の円板部１４ａの下面との間には軸方向のギャップが形成されている。さらに、抜け止め部材１５のフランジ部１５ｂの上面とスリーブ１２の端面との間、及びフランジ部１５ｂの下面とハウジング１１のキャップ部１１ａの上面との間にも軸方向のギャップが形成されている。これらのギャップを含む空間には潤滑油（流体）が充填されている。

したがって、主としてハウジング１１の内側に充填された潤滑油は、ハウジング１１の円筒部１１ｂの開口側端面から外側に回り込み、円筒部１１ｂの外周面とローターハブ１４の円筒壁部１４ｂの内周面との間のギャップに液面ＯＦが位置する。図から分かるように、ハウジング１１の円筒部１１ｂの上部の肉厚が上端（開口側端部）に向かって漸増するように形成されていることにより、円筒部１１ｂの外周面とローターハブ１４の円筒壁部１４ｂの内周面との間のギャップは、上端から下に向かって漸増するように形成されている。これによって、潤滑油の漏れを防ぐキャピラリーシール部が構成されている。すなわち、円筒部１１ｂの外周面とローターハブ１４の円筒壁部１４ｂの内周面との間のギャップから外へ（下方へ）潤滑油が漏れることが、潤滑油の表面張力と大気圧とによって防止される。

シャフト１３の外周面又はスリーブ１２の内周面には、回転方向に沿って潤滑油を集めるような溝（ヘリングボーン溝）が形成されている。つまり、複数の「くの字溝」が周方向に連続的に形成されている。シャフト１３の回転に伴って、「くの字溝」に両端から導入された潤滑油が中央部（くの字の折れ曲がり部）に集まることにより、この部分での潤滑油の圧力（動圧）が発生する。これによってシャフト１３が潤滑油を介してスリーブ１２に支持され高速回転が可能な流体動圧軸受が構成される。このようなラジアル流体動圧軸受１９が、軸方向に離間する２箇所に設けられている。

また、ハウジング１１の円筒部１１ｂの開口側端面とローターハブ１４の円板部１４ａの下面との間にはラジアル流体動圧軸受１９と同様の作用を奏する第１スラスト流体動圧軸受２０が構成されている。ハウジング１１の円筒部１１ｂの開口側端面又はローターハブ１４の円板部１４ａの下面に形成される溝は、ラジアル流体動圧軸受１９と同様のヘリングボーン溝でもよいし、ヘリカル溝でもよい。ヘリカル溝は、ローターハブ１４の回転に伴って潤滑油を遠心力に逆らって径方向内方へ集める働きを有する。抜け止め部材１５のフランジ部１５ｂの上面とスリーブ１２の端面との間には、第１スラスト流体動圧軸受２０と同様の構造によって同様の作用を奏する第２スラスト流体動圧軸受２１が構成されている。

なお、これらの流体動圧軸受１９，２０，２１の構造には種々の形態及び組み合わせがある。ラジアル流体動圧軸受１９のみを設ける場合もあるし、ラジアル流体動圧軸受１９に加えてスラスト流体動圧軸受２０，２１の一方のみを設ける場合もある。また、抜け止め部材１５の上下両面にスラスト流体動圧軸受を構成する場合もある。本発明は、そのような種々の形態の流体動圧軸受に適用することができる。

次に、上記のような軸受構造の組立方法について説明する。まず、組立方法の概略を図３に沿って説明する。図３は、本発明の一実施例に係る軸受構造の組立工程を順番に示す図である。なお、実際の組立作業に即して、図３では図１に対して上下関係が逆に描かれている。

最初の工程（ａ）では、ローターハブ１４と一体化したシャフト１３をスリーブ１２に挿入し、シャフト１３の先端側に抜け止め部材１５を固定してハブ側アッセンブリー２３とする。実際には、シャフト１３の先端側が上になるように配置されたローターハブ１４のシャフト１３にスリーブ１２を外嵌させた後に、抜け止め部材１５を螺合、接着等によってシャフト１３の先端側に固定する。なお、ローターハブ１４の所定部位には予め撥油剤が塗布されている。

次の工程（ｂ）では、ハブ側アッセンブリー２３のスリーブ１２をハウジング１１に挿入する。実際には、抜け止め部材１５が上になるように配置されたハブ側アッセンブリー２３のスリーブ１２に対してハウジング１１を上から被せるように外嵌させることになる。なお、ハウジング１１の（円筒部１１ｂ）の内周面とスリーブ１２の外周面がほぼ密着するような寸法精度でハウジング１１及びスリーブ１２が形成されている。両者を接着剤によって固定する場合は、ハウジング１１の内周面又はスリーブ１２の外周面に接着剤を塗布した後にスリーブ１２をハウジング１１に挿入する。

次の工程（ｃ）では、後述するような磁力又は慣性力を利用した付勢力によってスリーブ１２をハウジング１１の底面に向けて（図３では上方へ）移動させる。この移動は、スリーブ１２の一端面（図３では上側端面）が抜け止め部材１５（のフランジ部１５ｂ）に当接した状態で止まる。なお、ハウジング１１の内周面とスリーブ１２の外周面との間に接着剤が介在している場合は、その硬化前にこの工程を実施する必要がある。

次の工程（ｄ）では、ハウジング１１とハブ側アッセンブリー２３とを軸方向に相対的に所定寸法だけ引き離す。図３の例では、下側に固定されたハブ側アッセンブリー２３に対して、ハウジング１１を冶具で保持して上方へ所定寸法だけ引き上げる。この工程についても、ハウジング１１の内周面とスリーブ１２の外周面との間に接着剤が介在している場合は、その硬化前に実施する必要がある。この工程によって、回転側（ローターハブ１４及び抜け止め部材１５）と固定側（スリーブ１２）との軸方向ギャップの調整を精度良く行うことができる。

この後、工程（ｅ）でスリーブ１２をハウジング１１に固定する。両者の間に接着剤を介在させている場合は、その接着剤を硬化させることによって両者を固定することができる。例えば熱硬化型の接着剤を使用している場合は、組立品全体を硬化炉に搬入して所定の温度でベーキングを行うことになる。接着剤を使用する固定方法以外に、レーザー溶接によってスリーブ１２とハウジング１１を固定することが可能である。例えば、レーザービームを通過させる複数の小孔をローターハブ１４の円板部１４ａに設けておき、小孔を通過したレーザービームがスリーブ１２とハウジング１１との接合部に照射されるように構成すればよい。最後に、スリーブ１２とシャフト１３との間の径方向ギャップ、ハウジング１１の開口側端面とローターハブ１４との間の軸方向ギャップ、及び抜け止め部材１５とスリーブ１２の端面との間の軸方向ギャップとを含む空間（主としてハウジング１１の内側）に潤滑油を注入する。

図４は、工程（ｃ）でスリーブ１２に与える付勢力の実施例を示す図である。図４（ａ）に示す例では、磁力を利用してスリーブ１２に付勢力を与える。この方法を使用するためには、強磁性材料又はそれを含む材料でスリーブ１２を作製する必要がある。そして、ハウジング１１の底面外側に磁石ＭＧを配置することによって、スリーブ１２をハウジングの底面に向けて引き寄せる。磁石ＭＧを配置する前はスリーブ１２の下端面がローターハブ１４に当接した位置関係であるが、磁石ＭＧを配置した後は図に示すように、スリーブ１２の上端面が抜け止め部材１５に当接した位置関係となる。

図４（ｂ）に示す例では、遠心力（慣性力）を利用してスリーブ１２に付勢力を与える。すなわち、回転冶具ＲＴにハウジング１１及びハブ側アッセンブリー２３の全体（組立品）を固定し、所定の角速度ωで回転冶具ＲＴを回転させる。このとき、ハウジング１１が回転の外側に位置するように固定する。各部材には質量と回転半径及び角速度ωの二乗に比例する遠心力が作用するが、ハウジング１１及びハブ側アッセンブリー２３は回転冶具ＲＴに固定されているので、スリーブ１２のみがハウジングの底面に向かって移動する。その結果、図示のように、スリーブ１２の上端面が抜け止め部材１５に当接した位置関係となる。なお、回転冶具ＲＴが回転を停止した後は、ハウジング１１の内周面とスリーブ１２の外周面との摩擦力によって、あるいはその間に介在する接着剤の粘性によって上記の位置関係が保持される。

図５は、工程（ｄ）における軸方向ギャップの調整方法の一実施例を示す図である。この実施例では、ハウジング１１が上になるようにハブ側アッセンブリー２３を台に固定し、ハウジング１１の底（キャップ部１１ａ）及び円筒部１１ｂの外周面をバキュームチャックＶＣで把持する。図示の例では、ハウジング１１の底面外側に載置された磁石ＭＧも一緒に把持している。そして、バキュームチャックＶＣで把持したハウジング１１を所望の軸方向ギャップＡＧに相当する所定寸法だけ引き上げ、ハブ側アッセンブリー２３から引き離す。

調整方法の好ましい一形態では、工程（ｂ）においてスリーブ１２をハウジング１１に挿入する際に、ハウジング１２の開口側端面をローターハブ１４の円板部１４ａに突き当たるまで挿入する。この状態を基準位置として、工程（ｄ）では、組立後のハウジング１１の開口側端面とローターハブ１４との間の軸方向ギャップ、及び、抜け止め部材１５とスリーブ１２の端面との間の軸方向ギャップの和に等しい寸法だけハウジング１２をハブ側アッセンブリー２３から軸方向に引き離す。つまり、これら２つの軸方向ギャップの和が、上述の所定寸法である軸方向ギャップＡＧとして、精密に調整される。

図６は、スリーブ１２とハウジング１１を接着剤で固定する場合の好ましい実施例を示す図である。（ｂ）は（ａ）の部分拡大図である。この実施例では、上記の工程（ｂ）でハウジング１１の内周面又はスリーブ１２の外周面に接着剤を塗布する際に、短時間で硬化する仮止め用の接着剤を一部の領域に塗布すると共に、長時間で硬化する接着剤を他の領域に塗布する。つまり、スリーブ１２とハウジング１１との間の接着剤塗布領域ＡＲのうち、ハウジング１１の底面に近い一部の領域ＡＲ１に短時間（１〜３分程度）で硬化する嫌気性接着剤（例えばアクリル系）を塗布し、残り大部分の領域ＡＲ２には熱硬化型接着剤（例えばエポキシ系）を塗布する。

工程（ｄ）において軸方向ギャップを調整した状態を１〜３分間保持することにより、一部の領域ＡＲ１に塗布された仮止め用の接着剤が硬化する。この後、バキュームチャックＶＣをハウジング１１から取り外しても、仮止めされたスリーブ１２とハウジング１１との位置関係が保持される。そして、組立品の全体を硬化炉に搬入してベーキングを行うことにより、大部分の領域ＡＲ２に塗布された熱硬化型接着剤が硬化し、スリーブ１２とハウジング１１とが強固に結合する。

図７は、スリーブ１２とハウジング１１を接着剤で固定する場合の別の実施例を示す図である。この図は、図６（ｂ）の部分拡大図に対応している。この実施例では、上記の工程（ｂ）でハウジング１１の内周面又はスリーブ１２の外周面に接着剤を塗布する際に、接着剤塗布領域ＡＲの全体に熱硬化型接着剤（例えばエポキシ系）を塗布する。そして、ハウジング１１の円筒部１１ｂの外周面に接するバキュームチャックＶＣの先端部の内側にヒーターＨＴを備えさせる。

工程（ｄ）において軸方向ギャップを調整した状態でバキュームチャックＶＣの先端部のヒーターＨＴに通電すると、ヒーターＨＴによってハウジング１１の円筒部１１ｂが加熱され、その熱が熱硬化型接着剤に伝わる。その結果、熱硬化型接着剤の一部が急速加熱されて硬化し、仮止めとなる。この後、バキュームチャックＶＣをハウジング１１から取り外しても、仮止めされたスリーブ１２とハウジング１１との位置関係が保持される。そして、組立品の全体を硬化炉に搬入してベーキングを行うことにより、熱硬化型接着剤が完全に硬化し、スリーブ１２とハウジング１１とが強固に結合する。

以上、本発明の実施例について、変形例を適宜含めながら説明したが、本発明はこれらの実施例及び変形例に限らず種々の形態で実施することができる。また、上記の実施例の説明において示した各部材の材料や形状はあくまで一例であって、本発明の構成がそれらの材料や形状に限定される趣旨ではない。

本発明の一実施例に係るスピンドルモータの軸受構造を示す断面図である。 ハウジングの断面形状の例を示す図である。 本発明の一実施例に係る軸受構造の組立工程を順番に示す図である。 スリーブに与える付勢力の実施例を示す図である。 軸方向ギャップの調整方法の一実施例を示す図である。 スリーブとハウジングを接着剤で固定する場合の好ましい実施例を示す図である。 スリーブとハウジングを接着剤で固定する場合の別の実施例を示す図である。 従来のスピンドルモータの軸受構造を示す図である。

符号の説明

１１ ハウジング
１１ａ キャップ部
１１ｂ 円筒部
１２ スリーブ
１３ シャフト
１４ ローターハブ
１５ 抜け止め部材
２０，２１ スラスト流体動圧軸受

Claims (12)

1. 円筒部とその一端面を閉じるキャップ部とが一体に形成された有底円筒形状のハウジングと、
   前記ハウジングの内周面に固定された中空円筒形状のスリーブと、
   前記スリーブの内側に挿通された回転自在のシャフトと、
   前記シャフトと一体に形成され中心部が前記シャフトの基端側につながっている略円盤形状のローターハブと、
   前記シャフトの先端側に固定されて前記ハウジングの底面側に位置する抜け止め部材とを備え、
   前記スリーブと前記シャフトとの間に径方向のギャップが形成されると共に、前記ハウジングの開口側端面と前記ローターハブとの間、及び、前記抜け止め部材と前記スリーブの端面との間に軸方向のギャップが形成されてなるスピンドルモータの軸受構造。
2. 前記ハウジングは、キャップ部の肉厚が円筒部の肉厚より薄くなるように形成されていることを特徴とする
   請求項１記載のスピンドルモータの軸受構造。
3. 前記ハウジングの開口側端面と前記ローターハブとの間に潤滑油が保持されスラスト流体動圧軸受が構成されていることを特徴とする
   請求項１又は２記載のスピンドルモータの軸受構造。
4. 前記ハウジングの開口側端面と前記ローターハブとの間、及び、前記抜け止め部材と前記スリーブの端面との間の両方に潤滑油が保持されスラスト流体動圧軸受が構成されていることを特徴とする
   請求項１又は２記載のスピンドルモータの軸受構造。
5. 請求項１から４のいずれか１項記載の軸受構造の組立方法であって、
   （ａ）ローターハブと一体化したシャフトをスリーブに挿入し、シャフトの先端側に抜け止め部材を固定してハブ側アッセンブリーとする工程と、
   （ｂ）前記スリーブを前記ハウジングに挿入する工程と、
   （ｃ）前記スリーブに付勢力を与え、前記スリーブの一端面が前記抜け止め部材に接触するまで、前記スリーブを前記ハウジングの底面に向けて移動させる工程と、
   （ｄ）前記ハウジングと前記ハブ側アッセンブリーとを軸方向に相対的に所定寸法だけ引き離す工程と、
   （ｅ）前記スリーブを前記ハウジングに固定する工程と、
   を有する軸受構造の組立方法。
6. 前記工程（ｂ）において、前記ハウジングの開口側端面と前記ローターハブとが接触するまで前記スリーブを前記ハウジングに挿入し、前記工程（ｄ）において、組立後の前記ハウジングの開口側端面と前記ローターハブとの間の軸方向ギャップ、及び、前記抜け止め部材と前記スリーブの端面との間の軸方向ギャップの和に等しい寸法だけ前記ハウジングと前記ハブ側アッセンブリーとを軸方向に相対的に引き離すことを特徴とする
   請求項５記載の軸受構造の組立方法。
7. 前記スリーブが強磁性材料又はそれを含む材料で構成され、前記工程（ｃ）において、前記ハウジングの底面外側に磁石を配置することによって前記スリーブに付勢力を与えることを特徴とする
   請求項５又は６記載の軸受構造の組立方法。
8. 前記工程（ｃ）において、前記ハウジング及び前記ハブ側アッセンブリーの全体に慣性力を作用させることによって前記スリーブに付勢力を与えることを特徴とする
   請求項５又は６記載の軸受構造の組立方法。
9. 前記工程（ｂ）において、前記スリーブの外周面又はハウジングの内周面に接着剤を塗布した後に前記スリーブを前記ハウジングに挿入し、前記工程（ｃ）及び（ｄ）を前記接着剤が硬化する前に実施し、前記工程（ｅ）において前記接着剤を硬化させることによって前記スリーブを前記ハウジングに固定することを特徴とする
   請求項５から８のいずれか１項記載の軸受構造の組立方法。
10. 前記工程（ｄ）と前記工程（ｅ）との間に、前記スリーブの外周面と前記ハウジングの内周面との間に介在する接着剤の一部を硬化させて仮止めとする工程を更に有することを特徴とする
    請求項９記載の軸受構造の組立方法。
11. 前記工程（ｂ）において、短時間で硬化する仮止め用の接着剤を一部の領域に塗布すると共に、長時間で硬化する接着剤を他の領域に塗布することを特徴とする
    請求項９項記載の軸受構造の組立方法。
12. 前記工程（ｅ）の後に、前記スリーブと前記シャフトとの間に形成された径方向のギャップと、前記ハウジングの開口側端面と前記ローターハブとの間、及び、前記抜け止め部材と前記スリーブの端面との間に形成された軸方向のギャップとを含む空間に潤滑油を注入する工程を更に有することを特徴とする
    請求項５から１１のいずれか１項記載の軸受構造の組立方法。
    
    

Images