JP2007040482A - Method of manufacturing fluid bearing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、軸受隙間に生じる流体の潤滑膜で軸部材を回転自在に支持する流体軸受装置の製造方法に関するものである。この方法により製造された流体軸受装置は、情報機器、例えばHDD等の磁気ディスク装置、CD−ROM、CD−R/RW、DVD−ROM/RAM等の光ディスク装置、MD、MO等の光磁気ディスク装置等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、プロジェクタのカラーホイール、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好適に使用される。 The present invention relates to a method of manufacturing a hydrodynamic bearing device in which a shaft member is rotatably supported by a fluid lubricating film generated in a bearing gap. The hydrodynamic bearing device manufactured by this method includes information devices such as magnetic disk devices such as HDD, optical disk devices such as CD-ROM, CD-R / RW, and DVD-ROM / RAM, and magneto-optical disks such as MD and MO. It is suitably used for a spindle motor of a device, a polygon scanner motor of a laser beam printer (LBP), a color wheel of a projector, or a small motor such as an electric device such as an axial fan.
上記各種モータには、高回転精度の他、高速化、低コスト化、低騒音化等が求められている。これらの要求性能を決定づける構成要素の1つに当該モータのスピンドルを支持する軸受があり、近年では、上記要求性能に優れた特性を有する流体軸受の使用が検討され、あるいは実際に使用されている。 In addition to high rotational accuracy, the various motors are required to have high speed, low cost, low noise, and the like. One of the components that determine the required performance is a bearing that supports the spindle of the motor. In recent years, the use of a fluid bearing having characteristics excellent in the required performance has been studied or actually used. .
この種の流体軸受は、軸受隙間内の潤滑流体に動圧を発生させるための動圧発生部を備えた動圧軸受と、動圧発生部を備えていない、いわゆる真円軸受(軸受断面が真円形状である軸受)とに大別される。 This type of hydrodynamic bearing includes a hydrodynamic bearing having a dynamic pressure generating portion for generating a dynamic pressure in the lubricating fluid in the bearing gap, and a so-called true circular bearing having no dynamic pressure generating portion (with a bearing cross section). It is roughly divided into a perfect circle bearing).
例えば、HDD等のディスク駆動装置のスピンドルモータに組み込まれる流体軸受装置では、軸部材をラジアル方向に支持するラジアル軸受部およびスラスト方向に支持するスラスト軸受部の双方を動圧軸受で構成する場合がある。この種の流体軸受装置(動圧軸受装置)におけるラジアル軸受部としては、例えば焼結金属製の軸受スリーブの内周面に、動圧発生部として、複数の動圧溝を配列した領域を形成すると共に、この動圧発生部を形成した面と、これに対向する軸部材の外周面との間にラジアル軸受隙間を形成するものが知られている(例えば、特許文献1を参照)。 For example, in a hydrodynamic bearing device incorporated in a spindle motor of a disk drive device such as an HDD, both a radial bearing portion that supports a shaft member in the radial direction and a thrust bearing portion that supports the shaft direction in a thrust direction may be configured by dynamic pressure bearings. is there. As a radial bearing portion in this type of hydrodynamic bearing device (dynamic pressure bearing device), for example, a region where a plurality of dynamic pressure grooves are arranged as a dynamic pressure generating portion is formed on the inner peripheral surface of a sintered sleeve made of sintered metal. In addition, it is known that a radial bearing gap is formed between the surface on which the dynamic pressure generating portion is formed and the outer peripheral surface of the shaft member facing the surface (for example, see Patent Document 1).
通常、焼結金属製の軸受スリーブは、Cu粉末又はFe粉末、あるいは両者を含む金属粉末を対応する成形金型で所定形状に圧縮成形し、この圧縮成形体を焼結することで得られる(例えば、特許文献2を参照)。また、この種の軸受スリーブは、流体軸受装置のアセンブリ工程において、その外径側に配設されるハウジングの内周に例えば圧入等の固定手段により固定される場合が多い。
しかしながら、この種の固定方法(圧入を伴う固定方法)では、どうしても固定時にコンタミの発生が避けられないため、このまま使用すると、軸受内部に充満される潤滑油中にコンタミが混入する等して、軸受装置の清浄度に悪影響を及ぼす恐れがある。また、このコンタミを取り除くためには固定後に入念な洗浄を施す必要があり、コストアップは免れない。 However, with this type of fixing method (fixing method with press-fitting), it is inevitable that contamination will occur at the time of fixing, so if it is used as it is, contamination will be mixed into the lubricating oil filled inside the bearing. The cleanliness of the bearing device may be adversely affected. Moreover, in order to remove this contamination, it is necessary to perform careful cleaning after fixing, and an increase in cost is inevitable.
本発明の課題は、高い清浄度を有し、かつ低コストで組立て可能な流体軸受装置の製造方法を提供することである。 An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a hydrodynamic bearing device that has high cleanliness and can be assembled at low cost.
前記課題を解決するため、本発明は、軸および軸を内周に固定した焼結金属製のスリーブを有する内側部材と、内側部材との間にラジアル軸受隙間を形成する外側部材と、ラジアル軸受隙間に生じる流体の潤滑膜で内側部材をラジアル方向に回転自在に支持するラジアル軸受部とを備えた流体軸受装置の製造方法であって、内側部材のスリーブを圧粉成形する際、軸を内型として使用することを特徴とする流体軸受装置の製造方法を提供する。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides an inner member having a shaft and a sleeve made of sintered metal with the shaft fixed to the inner periphery, an outer member forming a radial bearing gap between the inner member, and a radial bearing. A method of manufacturing a hydrodynamic bearing device including a radial bearing portion that rotatably supports an inner member in a radial direction with a lubricating film of a fluid generated in a gap. A method of manufacturing a hydrodynamic bearing device, characterized by being used as a mold.
本発明は、焼結金属製のスリーブを外側部材ではなく、回転する内側部材の軸に固定した構成において、スリーブを圧粉成形する際、軸を内型として使用することを特徴とするものである。かかる方法によれば、圧縮成形後、内型として使用した軸にスリーブとなる圧粉成形体を一体的に固定することができ、従来のようにスリーブの固定に圧入を必要とせずに済む。従って、スリーブの固定に伴うコンタミの発生を回避して、軸受内部で高い清浄度を得ることができる。 The present invention is characterized in that, in a configuration in which a sleeve made of sintered metal is fixed to a shaft of a rotating inner member instead of an outer member, the shaft is used as an inner mold when the sleeve is compacted. is there. According to such a method, after the compression molding, the green compact formed as the sleeve can be integrally fixed to the shaft used as the inner mold, and it is not necessary to press-fit the fixing of the sleeve as in the prior art. Accordingly, it is possible to avoid contamination due to the fixing of the sleeve and to obtain a high cleanliness inside the bearing.
加えて、上記方法によれば、内側部材のアッセンブリ(スリーブと軸との固定)を、スリーブの成形工程に含めることができるため、その分の工程を簡略化でき、コストダウンが可能となる。 In addition, according to the above method, the assembly of the inner member (fixing of the sleeve and the shaft) can be included in the sleeve forming step, so that the corresponding steps can be simplified and the cost can be reduced.
また、前記課題を解決するため、本発明は、軸および軸を内周に固定した焼結金属製のスリーブを有する内側部材と、内側部材との間にラジアル軸受隙間を形成する外側部材と、ラジアル軸受隙間に生じる流体の潤滑膜で内側部材をラジアル方向に回転自在に支持するラジアル軸受部とを備えた流体軸受装置の製造方法であって、内側部材のスリーブをサイジングする際、軸を内型として使用することを特徴とする流体軸受装置の製造方法を提供する。 In order to solve the above problems, the present invention provides an inner member having a sintered metal sleeve having a shaft and a shaft fixed to the inner periphery, and an outer member that forms a radial bearing gap between the inner member, A method of manufacturing a hydrodynamic bearing device including a radial bearing portion that rotatably supports an inner member in a radial direction by a fluid lubrication film generated in a radial bearing gap. A method of manufacturing a hydrodynamic bearing device, characterized by being used as a mold.
このように、スリーブのサイジング時、軸を内型として使用することにより、サイジングを施したスリーブを軸に固定することが可能となる。これにより、アセンブリの簡略化を図って、かかるコストを低減することができる。サイジングの形態によっては、コンタミが発生する場合も考えられるが、本発明のように、構成部品(内側部材)のアセンブリ工程で生じたコンタミであれば、これを流体軸受装置の最終組立て前に容易に洗浄することができる。従って、これら内側部材を組込んだ流体軸受装置内にコンタミが残存するのを回避することができる。 As described above, when the sleeve is sized, the sizing sleeve can be fixed to the shaft by using the shaft as the inner mold. Thus, the assembly can be simplified and the cost can be reduced. Depending on the sizing configuration, contamination may occur. However, as in the present invention, if contamination occurs in the assembly process of the component (inner member), this can be easily done before the final assembly of the hydrodynamic bearing device. Can be washed. Therefore, it is possible to avoid contamination from remaining in the hydrodynamic bearing device incorporating these inner members.
また、前記課題を解決するため、本発明は、軸および軸を内周に固定した焼結金属製のスリーブを有する内側部材と、内側部材との間にラジアル軸受隙間を形成する外側部材と、ラジアル軸受隙間に生じる流体の潤滑膜で内側部材をラジアル方向に回転自在に支持するラジアル軸受部とを備えた流体軸受装置において、スリーブの内周面が軸の外周面で成形されていることを特徴とする流体軸受装置を提供する。 In order to solve the above problems, the present invention provides an inner member having a sintered metal sleeve having a shaft and a shaft fixed to the inner periphery, and an outer member that forms a radial bearing gap between the inner member, In a hydrodynamic bearing device including a radial bearing portion that rotatably supports an inner member in a radial direction by a fluid lubrication film generated in a radial bearing gap, the inner peripheral surface of the sleeve is formed by the outer peripheral surface of the shaft. A hydrodynamic bearing device is provided.
このように、外側部材に対して回転する内側部材を軸とスリーブとで構成する場合、軸としてはストレート形状のもので構わないため、例えばフランジ一体軸のように複雑な外面形状を有する軸を形成する場合と比べてコストダウンを図ることができる。また、通常、軸はその外周面をラジアル軸受隙間に接触させ、対向するスリーブとの間で接触摺動を生じる(特許文献1を参照)が、本発明に係る軸であれば、その外周面は単にスリーブとの固定面となるため、スリーブとの摺動性、あるいは外周面の加工性を考慮する必要がない。従って、この軸に関して、熱処理や仕上げ面加工など、高い面精度を出すための処理等を省略でき、この点においてもコストダウンを図ることができる。 In this way, when the inner member that rotates relative to the outer member is composed of the shaft and the sleeve, the shaft may have a straight shape, and therefore, for example, a shaft having a complicated outer surface shape such as a flange-integrated shaft may be used. Cost reduction can be achieved compared to the case of forming. In addition, the shaft usually brings its outer peripheral surface into contact with the radial bearing gap and causes sliding contact with the facing sleeve (see Patent Document 1). Is merely a fixed surface with the sleeve, and therefore it is not necessary to consider the slidability with the sleeve or the workability of the outer peripheral surface. Therefore, with respect to this axis, it is possible to omit processing for obtaining high surface accuracy such as heat treatment and finish surface processing, and it is possible to reduce costs in this respect.
以上より、本発明によれば、コンタミの発生を可及的に防止して高い清浄度を有すると共に、低コストで組立て可能な流体軸受装置の製造方法を提供することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a method for manufacturing a hydrodynamic bearing device that can prevent contamination as much as possible, has high cleanliness, and can be assembled at low cost.
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の一実施形態に係る流体軸受装置1を組込んだ情報機器用スピンドルモータの一構成例を概念的に示している。このスピンドルモータは、HDD等のディスク駆動装置に用いられるもので、流体軸受装置1と、流体軸受装置1の軸2に装着されたディスクハブ3と、例えば半径方向のギャップを介して対向させたステータコイル4およびロータマグネット5と、ブラケット6とを備えている。ステータコイル4はブラケット6の外周に取付けられ、ロータマグネット5は、ディスクハブ3の内周に取付けられる。ディスクハブ3は、その外周に磁気ディスク等のディスク状情報記憶媒体(以下、単にディスクという。)Dを一枚または複数枚(図1では2枚)保持している。このように構成されたスピンドルモータにおいて、ステータコイル4に通電すると、ステータコイル4とロータマグネット5との間に発生する励磁力でロータマグネット5が回転し、これに伴って、ディスクハブ3およびディスクハブ3に保持されたディスクDが軸2と一体に回転する。
FIG. 1 conceptually shows a configuration example of a spindle motor for information equipment incorporating a hydrodynamic bearing
図2は、流体軸受装置1を示している。この流体軸受装置1は、軸2およびスリーブ7を有する内側部材8と、内側部材8を内周に収容するハウジング9と、ハウジング9に固定されるシール部10とを備えている。ここで、ハウジング9が外側部材に対応する。なお、説明の便宜上、ハウジング9の底部9bの側を下側、底部9bと反対の側(ハウジング9の開口側)を上側として以下説明する。
FIG. 2 shows the hydrodynamic bearing
ハウジング9は、図2に示すように、筒部9aと、筒部9aの下端に一体に形成された底部9bとで構成される。ハウジング9は金属材料で形成することもでき、LCPやPPS、PEEK等の結晶性樹脂、あるいはこれら結晶性樹脂にPSU、PES、PEI等の非晶性樹脂を配合したものをベース樹脂とする樹脂組成物で形成することもできる。また、ハウジング9を構成する上記樹脂組成物としては、例えば、ガラス繊維等の繊維状充填材、チタン酸カリウム等のウィスカ状充填材、マイカ等の鱗片状充填材、カーボン繊維、カーボンブラック、黒鉛、カーボンナノマテリアル、各種金属粉等の繊維状または粉末状の導電性充填材を、目的に応じて上記ベース樹脂に適量配合したものが使用可能である。
As shown in FIG. 2, the
内側部材8は、軸2と、軸2の外周に固定されるスリーブ7とを備え、ハウジング9の内周に収容される。
The
軸2は、例えばステンレス鋼等の金属材料で形成され、径一定の断面真円形状をなす。軸2の一端(下端)には、スリーブ7が固定され、他端(上端)にはディスクハブ3が例えば圧入等の手段で締結固定される。
The
スリーブ7は、CuやFe、あるいはこれらの合金から選択される材料を主成分とする焼結金属の多孔質体で円筒状に形成され、後述する方法で軸2の外周面2aに固定される。
The
スリーブ7の外周面7aの全面又は一部円筒領域には、ラジアル動圧発生部として、例えば図2中破線部分に示すように、複数の動圧溝7a1、7a2をへリングボーン形状に配列した領域が軸方向に離隔して2箇所形成される。この動圧溝7a1、7a2形成領域は、ハウジング9の筒部9aの内周面9a1と対向し、内側部材8の回転時には、内周面9a1との間に第一ラジアル軸受部R1および第二ラジアル軸受部R2のラジアル軸受隙間をそれぞれ形成する(図2を参照)。
A plurality of dynamic pressure grooves 7a1 and 7a2 are arranged in a herringbone shape as a radial dynamic pressure generating portion, for example, as indicated by a broken line portion in FIG. 2, on the entire outer
スリーブ7の下端面7bの全面または一部の環状領域には、スラスト動圧発生部として、例えば図示は省略するが、複数の動圧溝をスパイラル形状に配列した領域が形成される。この動圧溝形成領域は、ハウジング9の底部9bの上端面9b1と対向し、内側部材8の回転時には、上端面9b1との間に第一スラスト軸受部T1のスラスト軸受隙間を形成する(図2を参照)。
Although not shown in the figure, for example, an area where a plurality of dynamic pressure grooves are arranged in a spiral shape is formed on the entire
スリーブ7の上端面7cの全面又は一部の環状領域には、スラスト動圧発生部として、これも図示は省略するが、複数の動圧溝をスパイラル形状に配列した領域が形成される。この動圧溝形成領域は、後述するシール部10の下端面10bと対向し、内側部材8の回転時には、下端面10bとの間に第二スラスト軸受部T2のスラスト軸受隙間を形成する(図2を参照)。なお、スラスト動圧発生部における動圧溝の配列態様としては、上記スパイラル形状の他、図2に示すへリングボーン形状を採用することも可能である。
Although not shown in the drawing, a region where a plurality of dynamic pressure grooves are arranged in a spiral shape is formed on the entire
シール部10は、例えば樹脂材料又は金属材料で環状に形成され、その下端面10bと底部9bの上端面9b1との間に内側部材8のスリーブ7を収容した状態で、筒部9aの上端内周に配設される。シール部10の内周面10aはテーパ状をなし、対向する軸2の外周面2aとの間に、その径方向寸法が上方に向かうにつれて拡大するシール空間Sを形成する。この実施形態では、シール部10のハウジング9に対する軸方向の位置を管理することで、両スラスト軸受部T1、T2のスラスト軸受隙間の総和が規定される。
The
上記構成の流体軸受装置1内部に潤滑油が充満され、流体軸受装置1が完成する。このとき、ハウジング9の内部空間に充満した潤滑油の油面は、常にシール空間S内に位置する。
The
内側部材8の回転時、軸2と一体に回転するスリーブ7の外周面7aのラジアル軸受面となる領域(上下2箇所の動圧溝7a1、7a2形成領域)は、ハウジング9の内周面9a1とラジアル軸受隙間を介して対向する。そして、内側部材8の回転に伴い、上記ラジアル軸受隙間の潤滑油が各動圧溝7a1、7a2の軸方向中心側に押し込まれ、その圧力が上昇する。このような動圧溝の動圧作用によって、内側部材8をラジアル方向に回転自在に非接触支持する第一ラジアル軸受部R1と第二ラジアル軸受部R2とが構成される。
When the
これと同時に、スリーブ7の下端面7b(動圧溝形成領域)とこれに対向するハウジング9の底部9bの上端面9b1との間のスラスト軸受隙間、およびスリーブ7の上端面7c(動圧溝形成領域)とこれに対向するシール部10の下端面10bとの間のスラスト軸受隙間に、動圧溝の動圧作用により潤滑油の油膜がそれぞれ形成される。そして、これら油膜の圧力によって、内側部材8を両スラスト方向に回転自在に非接触支持する第一スラスト軸受部T1と、第二スラスト軸受部T2とが構成される。
At the same time, the thrust bearing gap between the
このように、本実施形態では、ハウジング9の内周面9a1との間にラジアル軸受隙間を形成する内側部材8の外周面を、焼結金属製のスリーブ7で形成したので、内側部材8の回転に伴い、スリーブ7の内部空孔に保持された潤滑油に遠心力が作用する。これにより、内側部材8の外周面(スリーブ7の外周面7a)からラジアル軸受隙間への潤滑油の滲み出しが助長され、かつラジアル軸受隙間から内側部材8(スリーブ7)の内部への潤滑油の戻りが抑制される。従って、ラジアル軸受隙間において常に充分な量の潤滑油を維持し、ラジアル方向の油膜剛性(軸受剛性)を高めることができる。
Thus, in this embodiment, since the outer peripheral surface of the
また、本実施形態では、焼結金属製のスリーブ7を回転体(内側部材8)の側に配し、このスリーブ7の外周面7aと、外側部材となるハウジング9の内周面9a1との間にラジアル軸受隙間を形成している。かかる構成(本発明品)と、例えば上記特許文献1に記載の動圧軸受装置に準じて、スリーブ部を外側部材に固定し、スリーブ部と軸との間にラジアル軸受隙間を形成した構成(従来品)とを比較すると、本発明品の方が従来品よりも半径方向外側にラジアル軸受隙間を配置することができる。これにより、ラジアル軸受面積(油膜形成面積)を増大させて、かかる軸受剛性を従来品に比べて高めることが可能となる。また、必要な大きさの軸受剛性が確保されている限り、ラジアル軸受隙間の幅をそれほど高精度に規定する必要はない。従って、かかるラジアル軸受隙間を形成するスリーブ7の外周面7aやハウジング9の内周面9a1を高精度に仕上げる手間を省いて、更なるコストダウンを図ることができる。
In the present embodiment, the
以下、本発明の一実施形態に係る流体軸受装置1の製造方法を、スリーブ7の成形工程を中心に説明する。この実施形態では、スリーブ7のサイジング工程中にスリーブ7を軸2に固定する場合を説明する。
Hereinafter, the manufacturing method of the
図3は、圧粉成形後、焼結工程を経た段階のスリーブ7(以後、焼結体11という。)をサイジングする工程に用いる加工装置を概略的に示している。この実施形態における加工装置は、円筒形状の焼結体11の内周面11aを圧入する、軸2となるサイジングピン12と、焼結体11の外周面11bをサイジングするダイ13と、焼結体11の軸方向両端面を上下方向(軸方向)から拘束する第一パンチ14(上パンチ)および第二パンチ15(下パンチ)とを主要な要素として構成される。
FIG. 3 schematically shows a processing apparatus used in a process of sizing the sleeve 7 (hereinafter referred to as a sintered body 11) in a stage after the compacting and after a sintering process. The processing apparatus in this embodiment includes a sizing
サイジングピン12は、焼結体11の内周面11aを圧入するためのものであるから、その外径寸法d1を、サイジング前の焼結体11の内径寸法d2に比べて大きくとっている。この場合、サイジングピン12の焼結体11への圧入力は、両者の径寸法差d1−d2(圧入代)で管理される。
Since the sizing
サイジングピン12の外周には上パンチ14が上下方向に摺動自在に外挿されている。サイジングピン12および上パンチ14は、それぞれ独立の駆動源で昇降運動を行う。このうち、サイジングピン12は、サイジング後、流体軸受装置1の軸2として使用されるものであるから、当該サイジング加工装置に着脱可能に装着されている。ダイ13は、図示されていない駆動手段によって、サイジングピン12および上パンチ14とは独立して昇降駆動される。下パンチ15は、この実施形態では、当該装置の静止部材(例えば台座等)に固定されている。
On the outer periphery of the sizing
図3に示す初期状態において、被加工物である焼結体11は下パンチ15の上端面上に配置される。ダイ13は、焼結体11の外周面11b全体を内部に収容しかつ外周面11bとの間に若干の隙間を残した状態で焼結体11の外径側に配置される。サイジングピン12および上パンチ14は、焼結体11に対して軸方向上方に配置される。
In the initial state shown in FIG. 3, the
上述の初期状態から、図4に示すように、サイジングピン12を下降させ、サイジングピン12を焼結体11の内周に圧入する。この際、焼結体11の外周面11bはダイ13によって外径方向への変位を拘束されるため、サイジングピン12の圧入により、焼結体11の内周面11aが圧迫される。これにより、焼結体11が径方向にサイジングされると共に、焼結体11がサイジングピン12に対する締付力を維持した状態で、サイジングピン12に固定される。また、この図示例では、サイジングピン12と共に上パンチ14を下降させ、上パンチ14を焼結体11の上端面に押し当てる。これにより、焼結体11が上下パンチ14、15によって軸方向両側から拘束され、軸方向にサイジングされる。
As shown in FIG. 4, the sizing
上記工程が完了した後、図5に示すように、サイジングピン12およびダイ13による径方向の拘束状態を維持した状態で上パンチ14を上昇させ、軸方向の圧迫力を解除する。次に、ダイ13を下降させ、焼結体11の内径方向への圧迫力を解除する。最後に、サイジングピン12をサイジング加工装置から分離し、当該加工装置からサイジングピン12に固定された焼結体11を取り出す。この後、必要に応じて、焼結体11の外周面11bに動圧溝7a1、7a2などの動圧発生部を形成することにより、完成品としてのスリーブ7が形成されると共に、このスリーブ7をサイジングピン12としての軸2に固定した一体品、すなわち内側部材8が形成される。
After the above process is completed, as shown in FIG. 5, the
このように、焼結体11の内周面11aのサイジングを、軸2となるサイジングピン12の内周面11aへの圧入により行うことで、従来のようにスリーブ7の外周面7aをハウジング9に圧入固定する場合と比べて、スリーブ7の内・外周面の分だけその圧入量(圧入面積)を低減することができる。従って、かかる圧入固定時におけるコンタミの発生を極力抑えることができる。仮にコンタミが発生した場合であっても、このコンタミは、スリーブ7を軸2の外周に固定する際に生じるものであるから、固定後、容易に洗浄が可能であり、かかる内側部材8をハウジング9(外側部材)の内周に組込んだ流体軸受装置1内にコンタミが残存することはない。従って、軸受内部あるいは周辺で高い清浄度を維持して、高い軸受性能やモータ性能、あるいはディスクの読取り、書込み性能を発揮することが可能となる。
As described above, the sizing of the inner
また、この方法によれば、スリーブ7の軸2への固定を、焼結体11のサイジングと同時に行うことができるので、流体軸受装置1のアセンブリ工程の簡略化が図られ、コストダウンが可能となる。
Further, according to this method, the
また、この実施形態では、焼結体11のサイジング後(サイジングピン12への固定後)、径方向の圧迫力解除に先立って、軸方向の圧迫力を解除することで、焼結体11のスプリングバックが軸方向に優先的に発生する。そのため、ダイ13から焼結体11を抜く際に生じる外径方向へのスプリングバック量を相対的に小さくでき、これにより、焼結体11とサイジングピン12(スリーブ7と軸2)との間で高い固定力を確保することが可能となる。もちろん、両者間の固定力が確保されるのであれば、軸方向の圧迫力解除に先立って径方向の圧迫力を解除することも可能である。あるいは、両者間の固定力を補強する目的で、予め焼結体11の内周面11aに接着剤を塗布しておき、その後軸2となるサイジングピン12を圧入する方法を採ることも可能である。
Moreover, in this embodiment, after sizing the sintered body 11 (after fixing to the sizing pin 12), prior to releasing the radial compression force, the axial compression force is released, so that the
なお、上記サイジング工程において、スリーブ7となる焼結体11に、複数の動圧溝からなるスラスト動圧発生部を形成することもできる。その場合、例えば上パンチ14の下端面、あるいは下パンチ15の上端面にスラスト動圧発生部に対応した形状の型を予め設けておき、これでもって、焼結体11を軸方向両側から拘束することで、軸方向のサイジングと同時にスラスト動圧発生部を形成することができる。
In the sizing step, a thrust dynamic pressure generating portion including a plurality of dynamic pressure grooves can be formed in the
以上、本発明の一実施形態を説明したが、本発明はこの実施形態に限定されるものではない。 Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to this embodiment.
上記実施形態では、ダイ13で焼結体11の外周面11bを拘束した状態でサイジングピン12としての軸2を内周に圧入した場合を説明したが、軸2をサイジングの内型(ここではサイジングピン12)として使用する限り、例えばサイジングピン12で焼結体11の内周面11aを拘束した状態でダイ13を外周に圧入する方法によってもスリーブ7と軸2との固定を行うことができる。例えば図6は、その一実施形態を示すもので、軸2となるサイジングピン12、ダイ13、上下パンチ14、15を備えたサイジング加工装置において、焼結体11’が下パンチ15の上端面上に載置されている。同図において、焼結体11’の内周面11a’は、サイジングピン12を挿入可能な程度の内径を有する。これに対して、外周面11b’と、圧入すべきダイ13の内周面との間には所定の圧入代(図6を参照)が確保される。
In the above embodiment, the case where the
図6に示す状態において、すなわち、焼結体11’の内周にサイジングピン12を挿入し、かつ上下パンチ14、15で焼結体11’の軸方向両端面を拘束した状態で、同図中矢印の方向にダイ13を移動(上昇)させ、焼結体11’の外周面11b’を圧入する。これにより、焼結体11’の内周面11a’がサイジングピン12によって圧迫され、焼結体11’がサイジングピン12に固定される。同時に、焼結体11’が軸方向および径方向にサイジングされる。
In the state shown in FIG. 6, that is, in the state where the sizing
この方法によれば、仮にスリーブ7をサイジングピン12(軸2)に固定する際にコンタミが発生したとしても、かかるコンタミは、ダイ13に圧入される焼結体11’の外周面11b’に生じる。そのため、容易に洗浄が可能であり、完成品としての流体軸受装置1内にコンタミが残存する事態を回避することができる。
According to this method, even if contamination occurs when the
また、上記図3〜図6に示す実施形態では、スリーブ7のサイジング工程時に、スリーブ7を軸2に固定する場合を説明したが、これに限らず、例えばスリーブ7の圧粉成形時に、スリーブ7と軸2との固定を行うことも可能である。以下、その場合における一実施形態を説明する。
In the embodiment shown in FIG. 3 to FIG. 6, the case where the
図7は、スリーブ7の原材料となる金属粉末Mを所定形状(この実施形態では、図3に示す円筒形状)に圧縮成形する工程を概念的に示すものである。この実施形態における圧粉成形装置は、完成後のスリーブ7の内周面に対応する箇所を成形する成形ピン16と、外周面7aに対応する箇所を成形するダイ17と、上端面7cに対応する箇所を成形する上パンチ18と、下端面7bに対応する箇所を成形する下パンチ19とを主要な要素として構成される。なお、成形ピン16は、圧粉成形後、流体軸受装置1の軸2として使用されるものであるから、当該圧粉成形装置に着脱可能に装着されている。
FIG. 7 conceptually shows a process of compression-molding the metal powder M, which is a raw material of the
成形ピン16は、ダイ17の内周に挿入され、その上端面16bは、ダイ17の上端面17bと同一平面あるいは上方に位置している。下パンチ19の上端部はダイ17の内周に挿入され、下パンチ19の上端面19aからダイ17の上端面17bまでの軸方向間隔により、金属粉末Mの軸方向充填量が所定の値に設定される。
The forming
充填される金属粉末Mには、上述の金属粉末をベース材料としたものが使用される。もちろん、必要に応じてこれら金属粉末に黒鉛等の潤滑剤、あるいは軸2との熱膨張差を考慮して、軸2と同材料又は線膨張係数の近い材料粉末等を配合したものを使用することもできる。
As the metal powder M to be filled, the above-mentioned metal powder is used as a base material. Of course, if necessary, these metal powders may be blended with a lubricant such as graphite or the same material as the
この圧粉成形工程に係る型領域(キャビティ)は、成形ピン16の外周面16aと、ダイ17の内周面17aと、下パンチ19の上端面19aとで画成され、画成された型領域内に所定量の金属粉末Mが充填される。
The mold region (cavity) related to the compacting process is defined by the outer
図7に示す状態から、まず上パンチ18を下降させ、その下端面18aを充填中の金属粉末Mに押し当てる。そして、図8に示すように、下端面18aを押し当てた位置(同図中破線位置)から、さらに上パンチ18を下降させ、金属粉末Mを軸方向上側から圧縮する。このように、キャビティに充填された金属粉末Mは、径方向を拘束された状態で軸方向に圧縮され、例えば図3に示す形状の圧粉成形体に成形される。
From the state shown in FIG. 7, the
この後、図示は省略するが、成形ピン16と上下パンチ18、19とを一体に上昇させ(ダイ17に対して上方向に相対移動させ)、下パンチ19の上端面19aがダイ17の上端面17bと同じ高さ、あるいは上端面17bより若干高くなる位置まで上昇させる。この位置から、さらに上パンチ18のみを上昇させると共に、成形ピン16を当該成形圧縮装置から分離して、成形ピン16を圧粉成形体と共に下パンチ19から引き抜く。これにより、成形ピン16としての軸2および軸2の周囲に形成された圧粉成形体との一体品が得られる。この後、軸2と圧粉成形体との一体品に対して焼結、サイジングを施すことで、軸2および軸2を内周に固定したスリーブ7を有する内側部材8が形成される。
Thereafter, although not shown, the forming
このように、金属粉末Mの圧縮成形時、スリーブ7の内周面に対応する箇所を成形するための成形ピン16として軸2を使用することで、圧縮成形体(焼結前のスリーブ7)と軸2との一体化が可能となる。これにより、スリーブ7を軸2に固定するのに、スリーブ7への圧入が一切不要となるため、コンタミの発生を回避してかかる洗浄作業をより簡略化することができる。もちろん、金属粉末Mの圧粉成形時、軸2を内型(ここでは成形ピン16)として使用する限り、上記以外の方法を採ることも可能である。また、上記圧粉成形工程では、金属粉末Mの圧縮後、まずダイ17を下降させた後、上パンチ18を、成形ピン16および下パンチ19に対して上昇させることで、成形品を型から取出す場合を説明したが、先に上パンチ18を上昇させてから、ダイ17を下降させる手順を採ることも可能である。
Thus, when the metal powder M is compression-molded, the compression molded body (
以上の実施形態では、スリーブ7を両端開口の筒状に形成し、これを軸2に固定した場合を説明したが、必ずしも、この形態に限定される必要はない。例えば、上記圧粉成形工程において、成形ピン16の上端面16bを、ダイ17の上端面17bより下方に配置した状態で金属粉末Mを充填し、かつ中実をなす上パンチ18を用いて金属粉末Mを圧縮成形することもできる。この場合、その軸方向一端を閉じた有底筒状のスリーブ7およびその内周に軸2を固定した内側部材8を得ることができる。
In the above embodiment, the case where the
また、軸2とスリーブ7との固定力を高めるために、図示は省略するが、外周面に任意形状の異径部(例えば凸部や凹部)を設けた成形ピン16あるいはサイジングピン12を使用することもできる。この場合、異径部が軸2に対するスリーブ7の抜止めあるいは回り止めとして作用する。
Further, in order to increase the fixing force between the
また、流体軸受装置1の使用時、スリーブ7の下端面7bに面する空間と、上端面7cに面する空間との間の圧力バランスが崩れるのを防ぐ目的で、例えば図示は省略するが、スリーブ7の内周面と軸2の外周面との間に、前記両空間の間で潤滑油を流通させるための貫通孔を形成することも可能である。かかる貫通孔として、例えば金属粉末Mの圧縮成形時、軸方向に延びる突条を1又は複数本外周に設けた成形ピン16を使用して圧縮成形を行うことで、圧縮成形体(スリーブ7)の内周に軸方向溝を形成することができる。あるいは、真円状内周面を有する焼結体11のサイジング時、外周に1又は複数本の軸方向溝を形成したサイジングピン12を使用することで、かかる軸方向溝を、そのまま貫通孔として使用することができる。何れにしても、サイジングによって溝が埋まることのないよう、その溝サイズを設計するのがよい。
Further, when the
また、以上の実施形態では、スリーブ7の外周面7aに、複数の動圧溝7a1、7a2をへリングボーン形状に配列した領域を形成した場合を説明したが、本発明は、上記構成に限らず他構成の動圧発生部に対しても同様に適用することができる。
Moreover, although the above embodiment demonstrated the case where the area | region which arranged the several dynamic pressure grooves 7a1 and 7a2 in the herringbone shape was formed in the outer
例えば、外周面7aに型成形される動圧発生部として、図示は省略するが、軸方向の溝を円周方向の複数箇所に形成し、対向するハウジング9の内周面9a1との間にステップ状に変化する径方向隙間(軸受隙間)を形成した、いわゆるステップ軸受に対して本発明を適用することができる。あるいは、円周方向に複数の円弧面を配列し、対向する真円状内周面9a1との間に、くさび状の径方向隙間(軸受隙間)を形成した、いわゆる多円弧軸受に対して本発明を適用することができる。これら動圧発生部の形成方法としては、動圧発生部の形状にもよるが、上記サイジング加工の他、転造加工やプレス加工、あるいはレーザー加工、インクジェット法をはじめとする、微量インクの集合体による形成加工が使用可能である。
For example, as a dynamic pressure generating portion molded on the outer
また、以上の実施形態では、流体軸受装置1の内部に充満し、ラジアル軸受隙間や、スラスト軸受隙間において動圧作用を生じる流体として、潤滑油を例示したが、それ以外にも各軸受隙間において動圧作用を生じ得る流体、例えば空気等の気体や、磁性流体等の流動性を有する潤滑剤、あるいは潤滑グリース等を使用することもできる。
Further, in the above embodiment, the lubricating oil is exemplified as the fluid that fills the inside of the
1 流体軸受装置
2 軸
3 ディスクハブ
4 ステータコイル
5 ロータマグネット
6 ブラケット
7 スリーブ部
7a 外周面
7a1、7a2 動圧溝
7b 下端面
7c 上端面
8 内側部材
9 ハウジング
9a1 内周面
9b1 上端面
10 シール部
10b 下端面
11 焼結体
11a 内周面
12 サイジングピン
13 ダイ
14 上パンチ
15 下パンチ
16 成形ピン
17 ダイ
18 上パンチ
19 下パンチ
D ディスク
d1 外径寸法
d2 内径寸法
M 金属粉末
S シール空間
R1、R2 ラジアル軸受部
T1、T2 スラスト軸受部
DESCRIPTION OF
Claims (3)
内側部材のスリーブを圧粉成形する際、軸を内型として使用することを特徴とする流体軸受装置の製造方法。 An inner member having a shaft and a sleeve made of sintered metal with the shaft fixed to the inner periphery, an outer member forming a radial bearing gap between the inner member, and an inner member with a lubricating film of fluid generated in the radial bearing gap A method of manufacturing a hydrodynamic bearing device including a radial bearing portion rotatably supported in a radial direction,
A method of manufacturing a hydrodynamic bearing device, wherein a shaft is used as an inner mold when a sleeve of an inner member is compacted.
内側部材のスリーブをサイジングする際、軸を内型として使用することを特徴とする流体軸受装置の製造方法。 An inner member having a shaft and a sleeve made of sintered metal with the shaft fixed to the inner periphery, an outer member forming a radial bearing gap between the inner member, and an inner member with a lubricating film of fluid generated in the radial bearing gap A method of manufacturing a hydrodynamic bearing device including a radial bearing portion rotatably supported in a radial direction,
A method of manufacturing a hydrodynamic bearing device, wherein a shaft is used as an inner mold when sizing a sleeve of an inner member.
スリーブの内周面が軸の外周面で成形されていることを特徴とする流体軸受装置。 An inner member having a shaft and a sleeve made of sintered metal with the shaft fixed to the inner periphery, an outer member forming a radial bearing gap between the inner member, and an inner member with a lubricating film of fluid generated in the radial bearing gap A hydrodynamic bearing device including a radial bearing portion rotatably supported in a radial direction,
A hydrodynamic bearing device in which an inner peripheral surface of a sleeve is formed by an outer peripheral surface of a shaft.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005227053A JP2007040482A (en) | 2005-08-04 | 2005-08-04 | Method of manufacturing fluid bearing device |
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