JP2007210095A - Method for manufacturing dynamic pressure-type bearing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、動圧型軸受装置の製造方法に係り、詳しくは、情報機器、例えばHDD、FDD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などのスピンドルモータ、複写機、レーザビームプリンタ(LBP)、バーコードリーダー等のスキャナモータ、あるいは電気機器、例えば軸流ファンなどの小型モータに利用される動圧型軸受装置の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a hydrodynamic bearing device, and more specifically, information equipment, for example, a magnetic disk device such as HDD and FDD, an optical disk device such as CD-ROM, CD-R / RW, and DVD-ROM / RAM, Dynamic pressure type used for spindle motors such as magneto-optical disk devices such as MD and MO, copying machines, laser beam printers (LBPs), scanner motors such as barcode readers, or small motors such as electrical equipment such as axial fans. The present invention relates to a method for manufacturing a bearing device.
周知のように、上記列挙した各種モータは、高回転精度の他、高速化、低コスト化、低騒音化などが推進されるに至っている。これらの要求性能を決定づける要素の一つとして、当該モータのスピンドルを支持する軸受が重要視されており、近年においては、この種の軸受として、上記要求性能に優れた特性を有する動圧型軸受の使用が検討され、あるいは実用化が図られている。 As is well known, the various motors listed above have been promoted to increase speed, reduce costs, reduce noise, etc. in addition to high rotational accuracy. As one of the factors that determine the required performance, a bearing that supports the spindle of the motor has been regarded as important. In recent years, as a bearing of this type, a hydrodynamic bearing having characteristics excellent in the required performance has been considered. The use is being studied or put into practical use.
例えば、HDD等のディスク装置のスピンドルモータに組み込まれる動圧型軸受装置では、軸部材をラジアル方向に回転自在に非接触支持するラジアル軸受部と、軸部材をスラスト方向に回転自在に非接触支持するスラスト軸受部とが設けられ、これらの軸受部として、軸受面に動圧発生用の溝(動圧溝)を有する動圧型軸受が用いられる。 For example, in a hydrodynamic bearing device incorporated in a spindle motor of a disk device such as an HDD, a radial bearing that rotatably supports a shaft member in a radial direction and a non-contact support that rotatably supports a shaft member in a thrust direction. A thrust bearing portion is provided. As these bearing portions, a dynamic pressure type bearing having a dynamic pressure generating groove (dynamic pressure groove) on the bearing surface is used.
この場合、ラジアル軸受部の動圧溝は、ハウジングや軸受部材の内周面または軸部材の外周面に形成され、スラスト軸受部の動圧溝は、フランジ部を備えた軸部材を用いる場合、そのフランジ部の両端面、あるいは、これに対向する面(軸受部材の端面やハウジングの底面等)にそれぞれ形成される(例えば、特許文献1参照)。 In this case, the dynamic pressure groove of the radial bearing portion is formed on the inner peripheral surface of the housing or the bearing member or the outer peripheral surface of the shaft member, and the dynamic pressure groove of the thrust bearing portion uses a shaft member having a flange portion. It is formed on both end surfaces of the flange portion or on the opposite surfaces (the end surface of the bearing member, the bottom surface of the housing, etc.) (see, for example, Patent Document 1).
また、近年におけるこの種のスピンドルモータでは、情報記録密度の増大や高速回転化を図るべく、高回転精度がより一層強く求められており、この要請に応じるために、スピンドルモータに組み込まれる動圧型軸受についても更なる高回転精度が求められている。
ところで、動圧型軸受の回転精度を高めるには、動圧が生じるラジアル軸受隙間やスラスト軸受隙間での隙間管理が重要となる。この隙間管理を適正化するには、各軸受隙間に関与する動圧型軸受の構成部品、特に軸受部材との間に各軸受隙間を形成する軸部材を精度良く加工する必要がある。したがって、この軸部材の加工時ないし製造時には、軸部材の各軸受隙間を形成する部位に、仕上げ加工として所要の研削加工が施される。 By the way, in order to increase the rotation accuracy of the dynamic pressure type bearing, it is important to manage the clearance in the radial bearing gap and the thrust bearing gap in which the dynamic pressure is generated. In order to optimize this clearance management, it is necessary to accurately process the components of the hydrodynamic bearing involved in each bearing clearance, particularly the shaft member that forms each bearing clearance with the bearing member. Therefore, at the time of processing or manufacturing of the shaft member, a required grinding process is applied as a finishing process to a portion where each bearing gap of the shaft member is formed.
詳述すると、図10に示すように、軸部材2は、軸部2aの一端にフランジ部2bを一体形成したものであって、その外周側には軸受部材(図示略)が配置される。そして、軸部2aの外周面と軸受部材との間にラジアル軸受隙間が形成され、フランジ部2bの先端面(軸部2a側の端面)2b1と軸受部材との間、およびフランジ部2bの基端面(反軸部2a側の端面)2b2とハウジングの内底面(図示略)との間にそれぞれスラスト軸受隙間が形成される。
More specifically, as shown in FIG. 10, the
この場合、軸部材2の製造過程においては、軸受部材との間にラジアル軸受隙間を形成する軸部2aの外周面に研削加工が施されるが、この外周面を研削するに際しては、従来より以下に示すような手法が一例として採用されている。
In this case, in the manufacturing process of the
すなわち、図11に示すように、軸部材2における軸部2aの先端面2a4の中心、およびフランジ部の基端面2b2の中心に、センタ穴2bcをそれぞれ穿設し、先端が縮径する一対のセンタリング部材41を前記両センタ穴2bcに嵌入して、軸部材2を両センタリング部材41により挟み込み支持する。
That is, as shown in FIG. 11, a pair of center holes 2bc are formed in the center of the tip end surface 2a4 of the
このような状態の下で、センタリング部材41から軸部材2に軸心廻りの回転を付与しつつ、その外周面に砥石43を押し当てることにより、研削加工が実行される。
Under such a state, grinding is performed by pressing the grindstone 43 against the outer peripheral surface of the
しかしながら、このような両センタ支持によって研削加工を行っていたのでは、センタリング部材41とセンタ穴2bcとの接触面積が小さいこと等に起因して、軸部材2の回転時における周速度を充分に高めることができず(例えば100rpm程度に留まる)、研削能率ひいては作業能率の悪化を招くおそれがある。
However, if the grinding process is performed by supporting both of these centers, the peripheral speed during rotation of the
しかも、このセンタ支持による研削加工では、センタ位置に狂いが生じていると、回転時に軸部材が振れ回ることになり、これに起因して軸部材の軸部外周面が傾斜状に研削され或いはその真円度に不当な狂いが生じ、軸部材の品質低下を招くおそれもある。 In addition, in the grinding process by the center support, if the center position is out of order, the shaft member is swung around during rotation, and as a result, the outer peripheral surface of the shaft portion of the shaft member is ground in an inclined manner. There is also a possibility that an unreasonable deviation occurs in the roundness and the quality of the shaft member is deteriorated.
更に、上記軸部材2の外周面の研削を行う工程に加えて、フランジ部2bの軸部側の端面(先端面)2b1と反軸部側の端面(基端面)2b2とをそれぞれ研削する工程が存在するが、この工程においては、フランジ部2bの両端面2b1、2b2の研削加工順序が問題となる。
Furthermore, in addition to the step of grinding the outer peripheral surface of the
そこで、本発明の第1の課題は、軸部材のフランジ部における軸部側の端面と反軸部側の端面とを研削する工程において、それらの端面の研削加工順序を適切なものとすることにある。また、本発明の第2の課題は、軸部材の研削加工時における周速度を充分に高めることが可能で、且つ振れ回りの発生を抑制できる製造方法を提供して、研削能率ひいては作業能率の向上を図ると共に、品質の改善をも図ることにある。 Therefore, the first problem of the present invention is to make the order of grinding the end surfaces of the shaft member in the flange portion of the shaft member appropriate in the step of grinding the end surface on the shaft portion side and the end surface on the opposite shaft portion side. It is in. In addition, the second problem of the present invention is to provide a manufacturing method capable of sufficiently increasing the peripheral speed during grinding of the shaft member and suppressing the occurrence of run-out. The aim is to improve the quality and improve the quality.
上記第1の課題を解決するためになされた本発明は、軸部の一端にフランジ部を有する軸部材と、ラジアル軸受隙間に生じる流体の動圧作用で前記軸部をラジアル方向に非接触支持するラジアル軸受部と、スラスト軸受隙間に生じる流体の動圧作用で前記フランジ部をスラスト方向に非接触支持するスラスト軸受部とを備えた動圧型軸受装置を製造する方法において、前記フランジ部の軸部側の端面と反軸部側の端面とをそれぞれ研削する端面研削工程を含み、該端面研削工程では、反軸部側の端面の研削を、軸部側の端面の研削に先立って行うことを特徴とするものである。 In order to solve the first problem, the present invention provides a shaft member having a flange portion at one end of the shaft portion, and a non-contact support of the shaft portion in the radial direction by a dynamic pressure action of fluid generated in a radial bearing gap. In a method of manufacturing a hydrodynamic bearing device comprising: a radial bearing portion that performs a non-contact support of the flange portion in a thrust direction by a dynamic pressure action of a fluid generated in a thrust bearing gap. Including an end face grinding process for grinding the end face on the part side and the end face on the opposite shaft part side, and in this end face grinding process, the end face on the opposite shaft part side is ground prior to the grinding of the end face on the shaft part side. It is characterized by.
このような構成によれば、先ずフランジ部の反軸部側の端面を研削してその端面を高精度に仕上げた後、その仕上げられた端面を支持部材で支持しながらフランジ部の軸部側の端面を研削できることになるため、フランジ部の反軸部側および軸部側の両端面を高精度に研削できることになる。一方、これとは逆に、仮にフランジ部の軸部側の端面を先に研削しても、この端面がフランジ部の反軸部側の端面の研削に関与するわけではないため、研削により高精度に仕上げられたフランジ部の軸部側の端面を有効利用できなくなる。したがって、上述のように、フランジ部の反軸部側の端面を先に研削すれば、この端面を有効利用でき、研削加工順序が適切なものとなる。 According to such a configuration, the end surface of the flange portion on the side opposite to the shaft portion is first ground to finish the end surface with high accuracy, and then the end portion of the flange portion is supported on the shaft portion side while the finished end surface is supported by the support member. Therefore, both end surfaces of the flange portion on the opposite shaft side and the shaft portion side can be ground with high accuracy. On the other hand, if the end surface on the shaft side of the flange portion is ground first, this end surface does not participate in the grinding of the end surface on the opposite shaft portion side of the flange portion. The end face on the shaft part side of the flange part finished with precision cannot be used effectively. Therefore, as described above, if the end surface of the flange portion on the side opposite to the shaft portion is ground first, this end surface can be used effectively, and the grinding processing sequence becomes appropriate.
この場合、上記第2の課題をも解決するためには、前記軸部材を一対のプレート部材により軸方向両端で平面接触支持して、軸心廻りに回転させつつ、前記軸部材の軸部外周面を支持部材で支持しながら該外周面を砥石で研削する周面研削工程を更に含むことが好ましい。 In this case, in order to solve the second problem, the shaft member is supported by plane contact at both axial ends by a pair of plate members, and rotated around the shaft center while rotating around the shaft portion. It is preferable to further include a peripheral surface grinding step of grinding the outer peripheral surface with a grindstone while supporting the surface with a support member.
ここで、「軸部材を一対のプレート部材により軸方向両端で平面接触支持」するとは、軸部材におけるフランジ部の基端面(フランジ部の反軸部側の端面)を、一方のプレート部材、例えばバッキングプレートにより平面接触支持し、また軸部材における軸部の先端面を、他方のプレート部材、例えばプレッシャプレートにより平面接触支持して、軸部材を両プレート部材の相互間に適度な挟持力で挟み込むことを意味する。 Here, “planar contact support of the shaft member at both axial ends by a pair of plate members” means that the base end surface of the flange portion of the shaft member (the end surface on the side opposite to the shaft portion of the flange portion) is connected to one plate member, for example, A flat plate is supported by the backing plate, and the shaft end of the shaft member is supported by a flat plate by the other plate member, for example, a pressure plate, and the shaft member is sandwiched between the two plate members with an appropriate clamping force. Means that.
このような構成によれば、軸部材の両端面が一対のプレート部材によりそれぞれ平面接触支持されていることから、従来のセンタ支持による場合と比較して、各端面と各プレート部材との接触面積が広くなると共に、各端面と各プレート部材との間に滑りが生じ難くなり、大きな挟持力を得る上で好ましい接触状態となる。したがって、軸部材が軸心廻りに回転する場合の周速度を充分に高めることができ、これにより研削効率ひいては作業能率が向上する。しかも、軸部材の軸方向両端が、従来のようにセンタ支持されるのではなく、平面接触支持されることから、軸部材の回転時に振れ回りが発生し難くなり、軸部外周面を高品位に研削する上で有利となる。なお、軸部材の軸部外周面を支持する支持部材を、軸部材の軸方向略中央部に配置させれば、軸部外周面の軸方向略全長に亘って砥石を押し当てる形式の研削加工を安定して行う上で有利となり、また支持部材の個数は、特に限定されるわけではないが、砥石と対向する位置(砥石からの押し当て力を受け得る位置)に1個または2個配設することが好ましい。 According to such a configuration, since both end surfaces of the shaft member are supported in plane contact by the pair of plate members, the contact area between each end surface and each plate member as compared with the case of the conventional center support. Becomes wider, and slippage hardly occurs between each end face and each plate member, and a favorable contact state is obtained in order to obtain a large clamping force. Therefore, the peripheral speed when the shaft member rotates around the shaft center can be sufficiently increased, thereby improving the grinding efficiency and the work efficiency. In addition, since both ends of the shaft member in the axial direction are not center-supported as in the prior art but are supported in plane contact, the shaft member is less likely to sway when rotating, and the shaft outer peripheral surface is of high quality. This is advantageous for grinding. In addition, if the support member that supports the outer peripheral surface of the shaft member is disposed at the substantially central portion in the axial direction of the shaft member, a grinding process that presses the grindstone over the entire axial length of the outer peripheral surface of the shaft member. The number of support members is not particularly limited, but one or two support members are arranged at positions facing the grindstone (positions where the pressing force from the grindstone can be received). It is preferable to install.
この場合、少なくとも前記軸部材のフランジ部(詳しくは、フランジ部の反軸部側の端面)に平面接触するプレート部材は、その接触面の回転中心部所定領域に逃げ部を有していることが好適である。すなわち、研削加工に先立って、軸部材の端面の切削加工を行う場合には、軸部材の回転時にその端面の外周部については周速度が相対的に高いため、切削工具で適切な切削を行うことができるが、その端面の回転中心部については周速度が相対的に低いため、充分な切削を行うことができない。このため、切削加工を終えた軸部材の端面(特に、フランジ部の端面)における回転中心部近傍には、凸状部が存在するという事態を招く。そこで、上述のように、少なくともフランジ部の端面と平面接触するプレート部材の接触面の回転中心部所定領域に、逃げ部を形成しておけば、切削時にその端面に形成された凸状部がプレート部材に接触することを回避でき、適切な平面接触状態を確保することができる。 In this case, at least the plate member that makes a planar contact with the flange portion of the shaft member (specifically, the end surface on the opposite shaft portion side of the flange portion) has a relief portion in a predetermined region of the rotation center portion of the contact surface. Is preferred. That is, when cutting the end face of the shaft member prior to grinding, the peripheral speed of the outer peripheral portion of the end face is relatively high when the shaft member is rotated, and therefore appropriate cutting is performed with a cutting tool. However, since the peripheral speed is relatively low at the center of rotation of the end face, sufficient cutting cannot be performed. For this reason, the situation where a convex part exists in the rotation center part vicinity in the end surface (especially end surface of a flange part) of the shaft member which finished the cutting process is caused. Therefore, as described above, if a relief portion is formed in a predetermined region of the rotation center portion of the contact surface of the plate member that is in flat contact with the end surface of the flange portion, the convex portion formed on the end surface during cutting is formed. Contact with the plate member can be avoided, and an appropriate planar contact state can be ensured.
また、前記フランジ部の外径Dに比して、該フランジ部に平面接触するプレート部材の接触面の外径dが小さく設定されていることが好適である。このようにすれば、プレート部材の接触面をフランジ径と同径程度にした場合と比較して、接触面の単位面積当りに作用する挟持圧力が大きくなる等の理由により、接触面に滑りが生じ難くなると共に、軸部側の端面の支持状態との差異が少なくなるため、バランス良く安定して軸部材をその両端で支持することが可能となる。 In addition, it is preferable that the outer diameter d of the contact surface of the plate member that is in plane contact with the flange portion is set smaller than the outer diameter D of the flange portion. In this way, compared to the case where the contact surface of the plate member is about the same diameter as the flange diameter, the contact surface slips due to the increased clamping pressure acting per unit area of the contact surface. It becomes difficult to occur, and the difference from the support state of the end surface on the shaft portion side is reduced, so that the shaft member can be supported at both ends stably in a balanced manner.
以上の構成において、前記プレート部材のフランジ部への接触部分は、弾性部材により弾性支持されていることが好ましい。この場合、プレート部材のフランジ部への接触部分は、剛性の高い例えば金属製のプレートで構成することが好適である。このようにすれば、弾性部材が適宜弾性変形することにより、プレート部材の前記接触部分は、フランジ部の当該接触部全域に亘って隙間なく平面接触できることになり、フランジ部に対する平面接触支持の状態が安定することから、精度良く軸部の外周面を研削することが可能となる。 In the above configuration, it is preferable that the contact portion of the plate member with the flange portion is elastically supported by the elastic member. In this case, it is preferable that the contact portion of the plate member with the flange portion is composed of, for example, a metal plate having high rigidity. In this way, the elastic member is appropriately elastically deformed, so that the contact portion of the plate member can be brought into flat contact with no gap over the entire contact portion of the flange portion, and is in a state of planar contact support with respect to the flange portion. Therefore, the outer peripheral surface of the shaft portion can be ground with high accuracy.
また、前記支持部材は、前記軸部材の軸部外周面をその軸心方向の2/3以上の範囲に亘って支持していることが好ましい。このようにすれば、砥石からの押圧力を軸心方向の広範囲に亘って支持部材で均一に支持できることになり、軸部材の軸部にガタツキ或いは振れを生じさせることなく、高精度にその外周面を研削することが可能となる。 Moreover, it is preferable that the said supporting member is supporting the axial part outer peripheral surface of the said shaft member over the range of 2/3 or more of the axial center direction. In this way, the pressing force from the grindstone can be uniformly supported by the support member over a wide range in the axial direction, and the outer periphery of the shaft member can be accurately reproduced without causing rattling or vibration in the shaft portion of the shaft member. It becomes possible to grind the surface.
以上のように本発明に係る動圧型軸受装置の製造方法によれば、フランジ部の軸部側の端面と反軸部側の端面とをそれぞれ研削する端面研削工程において、反軸部側の端面の研削を、軸部側の端面の研削に先立って行うようにしたから、先ずフランジ部の反軸部側の端面を研削してその端面を高精度に仕上げた後、その仕上げられた端面を支持部材で支持しながらフランジ部の軸部側の端面を研削できることになるため、フランジ部の反軸部側および軸部側の両端面を高精度に研削できることになる。 As described above, according to the method for manufacturing a hydrodynamic bearing device according to the present invention, in the end surface grinding step of grinding the end surface on the shaft portion side and the end surface on the opposite shaft portion side of the flange portion, the end surface on the opposite shaft portion side. This is done prior to the grinding of the end face on the shaft side. First, the end face on the non-shaft side of the flange part is ground to finish the end face with high accuracy, and then the finished end face is Since the end surface on the shaft portion side of the flange portion can be ground while being supported by the support member, both end surfaces on the opposite shaft portion side and the shaft portion side of the flange portion can be ground with high accuracy.
更に、軸部材を一対のプレート部材により軸方向両端で平面接触支持して、軸心廻りに回転させつつ、前記軸部材の軸部外周面を支持部材で支持しながら該外周面を砥石で研削するようにすれば、従来のセンタ支持による場合と比較して、軸部材の両端面と両プレート部材との接触面積が広くなると共に、その両端面と両プレート部材との間に滑りが生じ難くなり、両プレート間に大きな挟持力で軸部材を挟み込んで回転させることが可能となる。したがって、軸部材が軸心廻りに回転する場合の周速度を充分に高めることができ、これにより研削効率ひいては作業能率が向上する。しかも、軸部材の回転時に振れ回りが発生し難くなり、軸部外周面を高品位に研削することが可能となる。 Further, the shaft member is supported by a pair of plate members in flat contact at both axial ends, and while rotating around the shaft center, the outer peripheral surface of the shaft member is supported by the support member and the outer peripheral surface is ground with a grindstone. By doing so, the contact area between the both end faces of the shaft member and the two plate members becomes wider and slippage between the both end faces and the two plate members is less likely to occur than in the case of the conventional center support. Thus, the shaft member can be sandwiched and rotated with a large clamping force between both plates. Therefore, the peripheral speed when the shaft member rotates around the shaft center can be sufficiently increased, thereby improving the grinding efficiency and the work efficiency. In addition, it becomes difficult for the whirling to occur when the shaft member rotates, and the outer peripheral surface of the shaft portion can be ground to high quality.
そして、少なくとも前記軸部材のフランジ部に平面接触するプレート部材について、その接触面の回転中心部所定領域に逃げ部を形成しておけば、軸部材の端面(特に、フランジ部の端面)の回転中心部近傍に、切削加工時に形成された凸状部が存在していても、この凸状部は逃げ部の内部空間に退避してプレート部材に接触することが回避されるため、適切な平面接触状態を確保することが可能となる。 If at least the plate member that is in plane contact with the flange portion of the shaft member is formed with a relief portion in a predetermined region of the rotation center of the contact surface, the end surface of the shaft member (particularly, the end surface of the flange portion) is rotated. Even if a convex portion formed at the time of cutting exists in the vicinity of the center portion, the convex portion is prevented from retracting into the internal space of the escape portion and coming into contact with the plate member. It becomes possible to ensure a contact state.
また、前記フランジ部の外径Dに比して、該フランジ部に平面接触するプレート部材の接触面の外径dを小さく設定すれば、プレート部材の接触面をフランジ径と同径程度にした場合と比較して、接触面の単位面積当りに作用する挟持圧力が大きくなる等の理由により、接触面に滑りが生じ難くなると共に、軸部側の端面の支持状態との差異が少なくなり、バランス良く安定して軸部材の両端を支持することが可能となる。 Further, if the outer diameter d of the contact surface of the plate member that is in flat contact with the flange portion is set to be smaller than the outer diameter D of the flange portion, the contact surface of the plate member is made the same diameter as the flange diameter. Compared to the case, for example, the clamping pressure acting per unit area of the contact surface is increased, so that the contact surface is less likely to slip, and the difference between the support state of the end surface on the shaft side is reduced, It becomes possible to support both ends of the shaft member stably in a balanced manner.
更に、前記プレート部材のフランジ部への接触部分を、弾性部材により弾性支持させれば、この弾性部材が適宜弾性変形することにより、プレート部材の前記接触部分が、フランジ部の当該接触部全域に亘って隙間なく平面接触できることになり、フランジ部に対する平面接触支持状態が安定して、精度良く軸部の外周面を研削することが可能となる。 Furthermore, if the contact portion of the plate member with the flange portion is elastically supported by the elastic member, the elastic member is appropriately elastically deformed so that the contact portion of the plate member is spread over the entire contact portion of the flange portion. Thus, the flat contact can be made without any gap, and the flat contact support state with respect to the flange portion can be stabilized, and the outer peripheral surface of the shaft portion can be ground with high accuracy.
また、前記支持部材が、前記軸部材の軸部外周面をその軸心方向の2/3以上の範囲に亘って支持するように構成すれば、砥石からの押圧力を軸心方向の広範囲に亘って支持部材で均一に支持できることになり、軸部材の軸部にガタツキ或いは振れを生じさせることなく、高精度にその外周面を研削することが可能となる。 Further, if the support member is configured to support the outer peripheral surface of the shaft portion of the shaft member over a range of 2/3 or more in the axial direction, the pressing force from the grindstone is spread over a wide range in the axial direction. Thus, the support member can be uniformly supported, and the outer peripheral surface of the shaft member can be ground with high accuracy without causing backlash or vibration in the shaft portion of the shaft member.
以下、本発明の実施形態について説明する。図1〜図6は、本発明に係る動圧型軸受装置の製造方法における研削工程の実施状況を示す概略図、図8は、動圧型軸受装置の内部構造を示す拡大縦断正面図である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described. 1 to 6 are schematic views showing an implementation status of a grinding process in the method for manufacturing a dynamic pressure bearing device according to the present invention, and FIG. 8 is an enlarged longitudinal front view showing an internal structure of the dynamic pressure bearing device.
説明の便宜上、前記製造方法における研削工程の実施状況の説明に先立って、先ず動圧型軸受装置について詳細に説明する。 For the convenience of explanation, the dynamic pressure type bearing device will be described in detail before explaining the implementation status of the grinding step in the manufacturing method.
この動圧型軸受装置1は、図8に示すように、一端に開口部7aを有する有底円筒状のハウジング7と、該ハウジング7の内周に固定された円筒状の軸受スリーブ8と、該軸受スリーブ8の内周に配設された軸部材2と、ハウジング7の開口部7aに固定されたシール部材10とを主たる構成要素とする。
As shown in FIG. 8, the hydrodynamic bearing device 1 includes a bottomed
前記ハウジング7は、例えば真ちゅう等の軟質金属材料で形成され、円筒状の側部7bと底部7cとを備えると共に、底部7cの内底面7c1のスラスト軸受面となる領域には、例えば図外のスパイラル形状の動圧溝が形成される。なお、この実施形態において、ハウジング7は、側部7bと底部7cとを別体構造とし、底部7cとなる蓋状部材を側部7bの他端開口部に加締めて接着等の手段で固定しているが、側部7bと底部7cとを一体構造としてもよい。
The
前記軸部材2は、例えばステンレス鋼等の金属材料で形成され、軸部2aと、該軸部2aの下端に一体または別体に設けられたフランジ部2bとを備え、軸部2aの外周面に、ぬすみ溝2a1とテーパ面2a2とが形成されている。このテーパ面2a2は、上方に向かって漸次縮径する所定のテーパ角を有すると共に、このテーパ面2a2の直上方には、円筒面2a3が連続して形成されている。
The
前記軸受部材8は、例えば多孔質体、特に銅を主成分とする焼結金属で形成され、その内部の気孔に潤滑油が含浸されて含油軸受とされている。そして、軸受部材8の内周面8aには、上下二つのラジアル軸受面R1、R2が形成され、これらのラジアル軸受面R1、R2は間隔部R3を挟んで軸方向に離隔しており、何れの軸受面R1、R2も図外のヘリングボ−ン形状の動圧溝を備えている。また、間隔部R3は、軸部2aのぬすみ溝2a1と対向し、両者の間の隙間はラジアル軸受隙間よりも大きくなるように設定されている。なお、この軸受部材8の底面8cのスラスト軸受面となる領域にも、例えば図外のスパイラル形状の動圧溝が形成されている。
The bearing
前記シール部材10は、環状に形成されたものであって、ハウジング7の開口部7aの内周面に圧入および/または接着等の手段で固定されると共に、この実施形態では、シール部材10の内周面10aが円筒状に形成され、シール部材10の下側端面10bが軸受部材8の上側端面8bに当接している。そして、シール部材10の内周面10aは、軸部2aのテーパ面2a2と所定の隙間を介して対向しており、この対向両者間に、ハウジング7の上方に向かって漸次拡大するテーパ形状のシール空間Sが形成されている。
The
次に、上述の動圧型軸受装置1の製造方法、詳しくは、該動圧型軸受装置1の構成要素である軸部材2の研削工程の一実施状況について説明する。
Next, a manufacturing method of the above-described dynamic pressure type bearing device 1, specifically, an implementation status of the grinding process of the
図1に示すように、軸部材2におけるフランジ部2bの基端面(反軸部2a側の端面)2b2は、一方のプレート部材であるバッキングプレート11の先端面(以下、第一先端面という)11aに平面接触し、また軸部材2における軸部2aの先端面2a4は、他方のプレート部材であるプレッシャプレート12の先端面(以下、第二先端面という)12aに平面接触している。この場合、前記バッキングプレート11は、円柱状体であって、その第一先端面11aは、円形の輪郭を有する平面として形成され、また前記プレッシャプレート12も同様に、円柱状体であって、その第二先端面12aは、円形の輪郭を有する平面として形成されている。
As shown in FIG. 1, the base end surface (end surface on the side opposite to the
そして、研削加工時には、バッキングプレート11とプレッシャプレート12との相互間に軸部材2が挟み込まれた状態で、両プレート11,12と共に軸部材2が矢印Aで示すように軸心Z廻りに回転する。この場合、軸部材2に対しては、バッキングプレート11および/またはプレッシャプレート12から軸心Z廻りの回転駆動力が付与され、且つプレッシャプレート12から軸心Z方向に沿う挟持力(押圧力)が付与される。
During grinding, the
このような状態の下で、軸部材2における軸部2aの外周面、詳しくは軸部2aの軸方向略中央部にぬすみ溝2a1に隣接して形成されている大径非テーパ部2axの外周面が、支持部材(シュー)13によって支持され、この支持部材13の軸心Zを挟んで反対側から、軸部2aの軸方向略全長に亘る砥面形状を有する砥石14が軸部2aの外周面略全長に亘って押し当てられる。
Under such a state, the outer periphery of the
これにより、軸部材2は、充分な周速度(例えば1500rpm程度)の回転を付与されつつ、その軸部2aの外周面が支持部材13により支持されながら、不当な振れ回りを生じることなく、該外周面が砥石14により高効率で研削される。
As a result, the
この場合、図2に示すように、バッキングプレート11における第一先端面11aの外径dは、軸部材2におけるフランジ部2bの基端面2b2の外径Dよりも小径とされていると共に、この第一先端面11aの回転中心部所定領域には、円形の逃げ部(凹部)11bが形成されている。
In this case, as shown in FIG. 2, the outer diameter d of the first
したがって、この研削加工に先立つ軸部材2の切削加工時に、フランジ部2bの基端面2b2における回転中心部の周速度が低いことに起因して、図3に示すように該基端面2b2の中心部に凸状部2bxが形成されていても、この凸状部2bxは、逃げ部11bの内部空間に収容されることになるため、フランジ部2bの基端面2b2とバッキングプレート11の第一先端面11aとの適切な平面接触状態を確保できる。なお、プレッシャプレート12における第二先端面12aについても、上記と同様にして逃げ部を形成してもよい。
Therefore, at the time of cutting of the
図4は、研削工程の実施に使用される研削装置の支持部材13とバッキングプレート11とが上記と相違する場合の研削実施状況を示す概略図である。なお、同図において、既述の図1〜図3に示す構成要素と共通のものについては同一符号を付し、以下においてはその詳細な説明を省略する。
FIG. 4 is a schematic view showing a grinding state when the
図4に示すように、支持部材13は、その軸心Zに平行な長さが、軸部材2の軸部2aの軸心方向長さに対して、2/3以上、例えば3/4程度とされており、したがって支持部材13は軸部2aの外周面に対し、その軸心方向の2/3以上の範囲に亘って接触している。この場合、支持部材13の軸部2a外周面に対する接触状態は、必ずしも図示のように支持部材13の先端全域が軸部2a外周面に接触している必要はなく、支持部材13の先端が部分的に複数箇所で接触していてもよい。但し、この場合は、支持部材13の一端の接触部から他端の接触部までの接触範囲が、軸部2a外周面の軸心方向の2/3以上であることが要求される。
As shown in FIG. 4, the
更に、同図に示すように、バッキングプレート11は、フランジ部2bの基端面2b2に平面接触する接触部分である金属製のプレート11xが、ゴムや樹脂等でなる弾性部材11yを介してバッキングプレート11の基部に弾性支持されている。したがって、弾性部材11yが適宜弾性変形することにより、プレート11xはフランジ部2bの基端面2b2に常に密接した状態を維持でき、安定した平面接触支持状態が得られる。
Further, as shown in the figure, the
図7は、フランジ部2bの基端面2b2における平面度(μm)の狂いに対する研削加工後の軸部2a外周面の真円度(μm)を、既述の図1示す状況での研削加工によるものと、図4に示す状況での研削加工によるものとについて、比較した結果を示すグラフである。なお、この試験に際しては、試験ワーク(軸部材2)として、材質がステンレス(HV580)、全長が18mm、軸部径が4.5mm、フランジ部径が7mm、フランジ部厚みが1.5mmのものを使用し、砥石としてはアルミナ系砥石を使用した。このグラフにおいて、×印および符号A1で示す特性線は、既述の図1に示す研削状況による結果であり、また○印および符号A2で示す特性線は、図4に示す研削状況による結果である。この場合、「平面度」とは、測定表面における最も突出した部分と最も窪んだ部分との間の高低差を意味する。また、「真円度」とは、軸部2a外周面の幾何学真円からの狂いの大きさを意味する。
FIG. 7 shows the roundness (μm) of the outer peripheral surface of the
このグラフによれば、図4に示すようにバッキングプレート11に弾性部材11yを付設し、且つ支持部材13により軸部2a外周面を軸心方向の2/3以上で支持することにより、フランジ部2bの基端面2b2の平面度の影響を受け難くなって、径方向のガタツキ(振れ)が殆ど生じなくなることから、軸部2a外周面が高精度に研削されることが把握できる。詳しくは、この手法では、フランジ部2bの基端面2b2の平面度が3μm以下であれば、軸部2aの真円度を少なくとも0.5μm以下とすることが可能である。これに対して、図1に示すように弾性部材を配設せず、且つ支持部材13により軸部2a外周面を軸心方向の1/5以下で支持すれば、フランジ部2bの基端面2b2の平面度が2.5μm以上となった場合に、軸部2a外周面の真円度が1μm程度以上となる。この場合に、高精度な真円度を得るには、フランジ部2bの基端面2b2の平面度を1.0μm以下としておく必要がある。
According to this graph, as shown in FIG. 4, an elastic member 11y is attached to the
一方、この軸部材2におけるフランジ部2bの先端面(軸部2a側の端面)2b1と基端面2b2との研削加工は、以下のようにして行われる。
On the other hand, grinding of the distal end surface (end surface on the
先ず、図5に示すように、軸部材2における軸部2aの先端面2a4を先端支持プレート15により支持すると共に、軸部2aの外周面に接触する回転ロール(図示略)に連動して軸部材2を回転させる。そして、軸部2aの外周面、詳しくは、ぬすみ溝2a1の両側に隣接して形成されている大径非テーパ部2ax,2axの外周面を、支持部材(シュー)16で支持しながら、フランジ部2bの基端面2b2に砥石17を押し当てることにより研削加工を施す。
First, as shown in FIG. 5, the tip surface 2a4 of the
このようにして、フランジ部2bの基端面2b2の研削を終えた後、図6に示すように、軸部材2におけるフランジ部2bの基端面2b2を基端支持プレート18により支持すると共に、上記と同様に軸部2aの外周面に接触する回転ロール(図示略)に連動して軸部材2を回転させる。そして、上記と同様にして軸部2aの外周面を支持部材(シュー)19で支持しながら、フランジ部2bの先端面2b1に砥石20を押し当てることにより研削加工を施す。
After the grinding of the base end surface 2b2 of the
以上のような各処理を行った後は、軸部材2についての仕上げ処理を行い、他の構成部品と共に組み立てた後、注油処理や拭き取り処理等の所定の各処理を行うことにより、既に図8に基づいて説明した動圧型軸受装置1の完成品が得られる。そして、この完成品としての動圧型軸受装置1は、以下に示すようにして、モータの一構成要素として使用される。
After performing the above-described processes, the finishing process for the
すなわち、図9に例示する情報機器用のスピンドルモータ30は、HDD等のディスク駆動装置に用いられるもので、上述の動圧型軸受装置1の軸部材2に装着されたディスクハブ31と、例えば半径方向のギャップを介して対向させたモータステータ32およびモータロータ33とを備えている。ステータ32はケーシング34の外周に取付けられ、ロータ33はディスクハブ31の内周に取付けられる。動圧型軸受装置1のハウジング7は、ケーシング34の内周に装着される。ディスクハブ31には磁気ディスク等のディスクD1が一又は複数枚保持される。そして、ステータ32に通電することにより、ステータ32とロータ33との間の励磁力でロータ33が回転し、これによりディスクハブ31および軸部材2が一体となって回転するようになっている。
That is, the
1 動圧型軸受装置
2 軸部材
2a 軸部
2b フランジ部
2b1 フランジ部の先端面(フランジ部の軸部側の端面)
2b2 フランジ部の基端面(フランジ部の反軸部側の端面)
7 ハウジング
11 バッキングプレート(プレート部材)
11a 第一先端面(接触面)
11b 逃げ部
11y 弾性部材
12 プレッシャプレート(プレート部材)
13 支持部材(シュー)
14 砥石
1
2a Shaft
2b Flange
2b1 Flange end surface (end surface on the shaft side of the flange)
2b2 Base end surface of the flange (end surface on the opposite side of the flange)
7 Housing
11 Backing plate (plate member)
11a First tip surface (contact surface)
11b Relief
11y elastic member
12 Pressure plate (plate member)
13 Support member (shoe)
14 Whetstone
Claims (6)
前記フランジ部の軸部側の端面と反軸部側の端面とをそれぞれ研削する端面研削工程を含み、該端面研削工程では、反軸部側の端面の研削を、軸部側の端面の研削に先立って行うことを特徴とする動圧型軸受装置の製造方法。 A shaft member having a flange portion at one end of the shaft portion, a radial bearing portion that supports the shaft portion in a non-contact manner in the radial direction by a fluid dynamic pressure effect generated in the radial bearing gap, and a fluid dynamic pressure effect generated in the thrust bearing gap In the method of manufacturing a hydrodynamic bearing device comprising a thrust bearing portion that non-contact supports the flange portion in the thrust direction,
Including an end surface grinding step of grinding the end surface on the shaft portion side and the end surface on the opposite shaft portion side of the flange portion, and in the end surface grinding step, the end surface on the opposite shaft portion side is ground and the end surface on the shaft portion side is ground. A method for manufacturing a hydrodynamic bearing device, characterized in that the method is performed prior to the first step.
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