JP2007247895A

JP2007247895A - 流体動圧ベアリングの流体充填装置および充填方法

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Publication number: JP2007247895A
Application number: JP2007051144A
Authority: JP
Inventors: Tehyoku Gan; ガン・テヒョク; Guansobu Yomu; ヨム・グァンソブ
Original assignee: Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Priority date: 2006-03-15
Filing date: 2007-03-01
Publication date: 2007-09-27
Also published as: KR100797725B1; US20070227615A1; US7753088B2; KR20070093738A; CN101038013A

Abstract

【課題】流体動圧ベアリングの微少隙間内の気泡をすっかり除去し、充填される流体に気泡が染み込むことを防止する流体動圧ベアリングの流体充填装置および充填方法を提供する。
【解決手段】流体が充填される流体動圧ベアリング１０を収容するための真空容器１１０と、真空容器１１０に気密に連結され、真空容器１１０の内部空気を外部へ排出するためのポンプ１１１と、真空容器１１０に振動を加えるための超音波発生器１４０と、流体動圧ベアリング１０に流体を滴下するための流体ディスペンサ１２０とを含み、流体動圧ベアリング１０は、ポンプ１１１によって真空容器１１０の内部空気が排気される時、超音波発生器１４０によって振動されることにより、軸１１とスリーブ１２間の微少隙間１３に存在する空気も外部へ排出される。
【選択図】図１

Description

本発明は流体動圧ベアリングの流体充填装置および充填方法に係り、より詳しくは流体動圧ベアリングの微少隙間内の気泡をすっかり除去するとともに、充填される流体に気泡が染み込むことを防止することができる流体動圧ベアリングの流体充填装置および充填方法に関するものである。

流体動圧ベアリングは、例えばハードディスクドライブ（ＨａｒｄＤｉｓｋＤｒｉｖｅ）やＣＤドライブ（ＣＤ−Ｄｒｉｖｅ）に設置されるモーターに適用される部品である。流体動圧ベアリングは軸とスリーブを持ち、軸とスリーブ間の微少隙間にはオイルなどの粘性を有する流体が提供されることにより、軸とスリーブの相対回転の時、流体中で発生する動圧によってスリーブが自由に回転するように軸を支持する。

軸とスリーブ間の微少隙間に流体を充填する作業は、流体動圧ベアリングに、流体に気泡が存在しないように流体を充填し、ベアリング周辺に不要な流体が残らないようにすることが重要であるから、難しくてややこしい。

このような流体を充填するための方法として、図４Ａ〜図４Ｄに示す流体充填方法がある（特許文献１参照）。

従来の流体充填方法は、まず、図４Ａに示すように、軸２とプレート３間の間隔部に潤滑油２５が供給される。このとき、軸支持部１を低速で回転させながら、ディスペンサ４を軸２に隣接させて、間隔部の入口付近に潤滑油２５を滴下させる。

ついで、図４Ｂに示すように、潤滑油２５が滴下した軸支持部１を密閉した真空容器７に入れ、真空ポンプ６で真空容器７の内部空気を排気して減圧する。このとき、軸支持部１の間隔部に残存する空気が気泡として除去される。

ついで、図４Ｃに示すように、スロットルバルブ２４を開け、真空容器７に外部空気を入れて内部圧力を徐々に常圧まで復帰させる。このとき、潤滑油２５は、真空容器７中に入る空気によって加圧されて間隔部の隅まで入り、加圧充填がなされる。また、充填後、潤滑油２５の内部に残る極少量の気泡は真空容器７の温度を６０℃以上に維持させることで、その量を低減させる。

最後に、図４Ｄに示すように、軸支持部１を低速で回転させながら軸支持部１の間隔部を充填させてからあふれて出る余剰量の潤滑油２５を管１４によって減圧吸引１０する。

しかし、このような従来技術の流体充填方法は、軸支持部１の間隔部の空気を除去しなかったままで、潤滑油２５を間隔部内に加圧して充填するから、間隔部内にある空気がすっかり排出されないだけでなく、空気が排出される間に潤滑油２５に染みこむおそれがあった。

また、軸支持部１の間隔部に潤滑油２５を加圧して充填した後、残量の気泡を無くすために、真空容器７の温度を一定温度以上に維持させなければならない困難があった。

真空ポンプ６で真空容器７の内部空気を抜き取る時、軸支持部１に滴下した潤滑油２５が飛散して周りを汚染させるおそれがあった。
特開２００２−００５１７０号公報

本発明は前述した従来技術の問題点を解決するためになされたもので、本発明の目的は、軸とスリーブ間の微少隙間に流体を充填する時、微少隙間内の空気を除去し、充填された流体に空気が染みこまないようにする流体充填装置および充填方法を提供することである。

本発明の他の目的は、微少隙間に充填された流体に残存し得る空気を除去するために、温度を一定水準に維持する必要がない流体充填装置および充填方法を提供することである。

本発明のさらに他の目的は、流体充填の時、流体の飛散などによって周りが汚染しないようにする流体充填装置および充填方法を提供することである。

前述した本発明の目的を達成するために、本発明は、被充填物を収容するための収容手段、前記収容手段の内部空気を外部へ排出するための排気手段、および前記収容手段に振動を加えるための加振手段を含み、前記被充填物は、前記加振手段によって振動されることにより流体が充填されることを特徴とする、流体動圧ベアリングの流体充填装置を提供する。また、前記被充填物は、前記収容手段が前記排気手段によって排気される時、前記加振手段によって振動されることにより、内部に存在する空気が外部へ排出されることが望ましい。また、前記流体充填装置は、前記被充填物に充填された前記流体を加圧するために、前記収容手段に窒素を注入するための加圧手段をさらに含むことができる。

また、前記目的を達成するために、本発明は、流体が充填される流体動圧ベアリングを収容するための真空容器、前記真空容器に気密に連結され、前記真空容器の内部空気を外部へ排出するためのポンプ、前記真空容器に振動を加えるための超音波発生器、および前記真空容器に気密に連結され、前記流体動圧ベアリングに流体を滴下するための流体ディスペンサを含み、前記流体動圧ベアリングは、前記超音波発生器によって振動されることにより前記滴下した流体が充填されることを特徴とする、流体動圧ベアリングの流体充填装置を提供する。ここで、前記流体動圧ベアリングは、前記真空容器の内部空気が前記ポンプによって排気される時、前記超音波発生器によって振動されることにより、軸とスリーブ間の微少隙間に存在する空気が外部へ排出されることが望ましい。

流体充填装置は、前記流体動圧ベアリングに充填された前記流体を加圧するために、前記真空容器に窒素を注入するための窒素貯蔵タンクをさらに含むことができる。また、前記流体充填装置は、前記超音波発生器の上面と触れ合うように設置され、前記真空容器を収容するための超音波発生容器をさらに含み、前記真空容器は前記超音波発生容器の内部底面から一定間隔を置いて設置され、前記間隔には超音波を伝達するための媒質が満たされていることが望ましい。また、前記超音波発生器から発生する超音波は１ｋＨｚ以上の周波数範囲を有することが望ましい。

また、前記目的を達成するために、本発明は、（Ａ）真空容器に流体動圧ベアリングを入れ、前記流体動圧ベアリングに振動を加えることにより前記真空容器の内部空気を除去する段階、（Ｂ）前記真空容器に設置された流体ディスペンサを使用して前記流体動圧ベアリングの微少隙間に流体を滴下する段階、（Ｃ）超音波発生器から発生する超音波によって前記流体動圧ベアリングを振動させることにより、前記微少隙間に前記滴下した流体を十分に充填する段階、および（Ｄ）前記真空容器に窒素を注入し、前記流体を加圧して、前記微少隙間に前記流体を完全に充填する段階を含むことを特徴とする、流体動圧ベアリングの流体充填方法を提供する。

前記（Ｂ）段階において、前記微少隙間に滴下した前記流体の一部は毛細管現象によって前記微少隙間に染み込み、残りは、前記（Ｃ）段階で前記流体動圧ベアリングが振動される時、前記微少隙間に染みこむことが望ましい。また、前記真空容器と前記超音波発生器との間には媒質が存在し、前記超音波発生器から発生する前記超音波は前記媒質を通じて前記真空容器と前記流体動圧ベアリングに伝達されることが望ましい。また、前記超音波発生器から発生する超音波は１ｋＨｚ以上の周波数範囲を有することが望ましい。

本発明の流体動圧ベアリングの流体充填装置および充填方法によれば、流体動圧ベアリングを収容した真空容器の内部空気を排気する時、流体動圧ベアリングに振動が加えられることにより、流体動圧ベアリングの軸とスリーブ間の微少隙間に存在する空気までも全て除去することができ、よって、流体充填の時、微少隙間に流体を完全に充填することができる。

また、流体充填の時、流体を加圧するために、流体に染みこまない窒素を使用するので、充填された流体に気泡が発生するおそれがない。また、従来のように、微少隙間に充填された流体に残存することができる空気を除去するために、温度を一定水準に維持する必要がないので、装置が簡素化し、作業がより容易になる。また、微少隙間に流体が充分に充填された後、窒素によって加圧されるので、加圧の時に飛散する流体によって周りが汚染するおそれがない。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施例による流体充填装置および充填方法について詳細に説明する。

まず、図１を参照して、本実施例による流体充填装置１００について説明する。この図では、説明の便宜上、流体動圧ベアリング１０は軸１１とスリーブ１２のみを示し、その他の要素もなるべく概略的に示した。また、軸１１とスリーブ１２間の微少隙間１３は実際より非常に誇張して示した。図１に示すように、流体充填装置１００は、真空容器１１０、流体ディスペンサ１２０、超音波発生容器１３０、および超音波発生器１４０を含む。

真空容器１１０は、流体が充填される流体動圧ベアリング１０を収容するためのもので、図示しなかったが、一側、望ましくは上側に、流体動圧ベアリング１０を入れるか取り出すための開口が形成される。また、真空容器１１０は、一側に空気を排出するためのポンプ１１１と、窒素を供給するための窒素貯蔵タンク１１５とがそれぞれ連結される。このとき、ポンプ１１１は排気管１１２を通じて真空容器１１０に気密に連結され、窒素貯蔵タンク１１５は窒素供給管１１６を通じて真空容器１１０に気密に連結される。また、真空容器１１０は、他側に、流体を供給するための流体貯蔵タンク１１８が連結される。このとき、流体貯蔵タンク１１８と気密に連結された流体供給管１１９が真空容器１１０内に配設される。

流体ディスペンサ１２０は、流体を流体動圧ベアリング１０に滴下するためのもので、流体供給管１１９の端部に連結され、流体の滴下を容易にするために、流体動圧ベアリング１０の軸１１とスリーブ１２間の微少隙間１３の近くに注入口が位置する。

超音波発生容器１３０は、超音波を真空容器１１０に伝達するためのもので、一定媒質１３１が内部に満たされている。真空容器１１０は、超音波発生容器１３０の内部底面から一定間隔を隔てるように、図示しない装置によって固定設置され、真空容器１１０と超音波発生容器１３０間には、超音波を伝達するための媒質１３１が満たされる。よって、超音波は媒質１３１を通じてだけ真空容器１１０に伝達され、超音波による振動が流体動圧ベアリング１０に加えられる。

超音波発生器１４０は、所定周波数の超音波を発生させるためのもので、望ましくは約１ｋＨｚ以上の周波数範囲を有する周波数を発生させ、超音波発生容器１３０の外部底面に密着して結合される。このとき、超音波発生器１４０は電子回路によって生成された超音波信号を圧電セラミックなどの超音波振動子に加えて振動を生成し、超音波を発生させる。

超音波発生器１４０から発生した超音波が超音波発生容器１３０を経て媒質１３１に伝達されると、媒質１３１の温度が上昇するのに伴って、媒質１３１中に空洞が発生して消滅する現象が繰り返し起こる。このような空洞の反復的な発生と消滅によって約１０００気圧の高圧を生じさせて流体動圧ベアリング１０を振動させる。

ついで、図２および図３Ａ〜図３Ｄを参照して、前述した流体充填装置１００を使用して流体動圧ベアリングに流体を充填する方法について説明する。

図２のフローチャートに示すように、流体充填方法は大きく５段階に行われる。

すなわち、流体動圧ベアリングを真空容器に入れ、真空容器内部の空気を除去する段階（Ｓ１１０）、流体動圧ベアリングの微少隙間に流体を滴下する段階（Ｓ１２０）、流体動圧ベアリングを振動させて微少隙間に流体を充填する段階（Ｓ１３０）、真空容器の内部を窒素で加圧することで微少隙間に流体を加圧して充填する段階（Ｓ１４０）、および充填の完了した流体動圧ベアリングを真空容器から取り出す段階（Ｓ１５０）からなる。

まず、段階Ｓ１１０では、図３Ａに示すように、排気管１１２に連結されたスロットルバルブ１１３と窒素注入管１１６に連結されたスロットルバルブ１１７を閉じた状態で、開口（図示せず）を通じて流体動圧ベアリング１０を真空容器１１０に入れる。

その後、排気管１１２に連結されたスロットルバルブ１１３を開け、ポンプ１１１を稼働して、真空容器１１０内の空気を外部へ排出する。このとき、超音波発生器１４０もともに稼働して流体動圧ベアリング１０を振動させることにより、微少隙間１３に存在する空気までもすっかり排出する。

ついで、段階Ｓ１２０では、図３Ｂに示すように、流体ディスペンサ１２０を使用して、流体動圧ベアリング１０の軸１１とスリーブ１２間の微少隙間１３に流体を滴下する。このとき、流体動圧ベアリング１０を回転させながら、円形の微少隙間１３に適量の流体を均一に滴下する。また、滴下した流体の一部は毛細管現象によって微少隙間１３に染みこみ、残りは滴下したままにあることになる。

ついで、段階Ｓ１３０では、図３Ｃに示すように、超音波発生器１４０を稼働させて媒質１３１を通じて流体動圧ベアリング１０に振動を加えることで、微少隙間１３に染みこまないで滴下した状態で残っている流体を微少隙間１３に十分に充填させる。

ついで、段階Ｓ１４０では、図３Ｄに示すように、窒素貯蔵タンク１１５に連結されたスロットルバルブ１１７を開けることで、窒素供給管１１６を通じて窒素を真空容器１１０内に注入する。このとき、微少隙間１３に充填された流体が加圧によって微少隙間１３に完全に充填される。ここで、流体を加圧するのに、流体に染みこまない窒素を使用するので、充填された流体で気泡が発生するおそれが全然ない。

最後に、段階Ｓ１５０では、図示しない所定の装置を使用して、充填の完了した流体動圧ベアリング１０を真空容器１１０から取り出す。

前記方法において、超音波発生容器１３０に一つの真空容器１１０のみを入れて流体を充填するものとして説明したが、実際には一つの超音波発生容器１３０に複数の真空容器１１０を入れた状態で充填が行われ、各真空容器１１０に一つの流体動圧ベアリング１０が収容される。

以上、本発明の好適な実施例を参照して、本発明の流体動圧ベアリングの流体充填装置および充填方法について説明したが、本発明の思想を逸脱しない範囲内で、多様な修正、変更および変形実施例が可能であることは当業者に明らかである。

本発明は、流体動圧ベアリングの微少隙間内の気泡をすっかり除去し、充填される流体に気泡が染み込むことを防止する流体動圧ベアリングの流体充填装置および充填方法に適用することができる。

本発明の好適な実施例による流体動圧ベアリングの流体充填装置を示す概略図である。図１の流体充填装置を使用して流体動圧ベアリングに流体を充填する方法を示すフローチャートである。図２のフローチャートにしたがって流体を充填する過程を示す概略図である。図２のフローチャートにしたがって流体を充填する過程を示す概略図である。図２のフローチャートにしたがって流体を充填する過程を示す概略図である。図２のフローチャートにしたがって流体を充填する過程を示す概略図である。従来の潤滑油充填方法を示す概略図である。従来の潤滑油充填方法を示す概略図である。従来の潤滑油充填方法を示す概略図である。従来の潤滑油充填方法を示す概略図である。

符号の説明

１００流体充填装置
１１０真空容器
１１１ポンプ
１１５窒素貯蔵タンク
１１８流体貯蔵タンク
１２０流体ディスペンサ
１３０超音波発生容器
１３１媒質
１４０超音波発生器

Claims

被充填物を収容するための収容手段、
前記収容手段の内部空気を外部へ排出するための排気手段、および、
前記収容手段に振動を加えるための加振手段を含み、
前記被充填物は、前記加振手段によって振動されることにより流体が充填されることを特徴とする、流体動圧ベアリングの流体充填装置。
前記被充填物は、前記収容手段が前記排気手段によって排気される時、前記加振手段によって振動されることにより、内部に存在する空気が外部へ排出されることを特徴とする、請求項１に記載の流体充填装置。
前記被充填物に充填された前記流体を加圧するために、前記収容手段に窒素を注入するための加圧手段をさらに含むことを特徴とする、請求項１または２に記載の流体充填装置。
流体が充填される流体動圧ベアリングを収容するための真空容器、
前記真空容器に気密に連結され、前記真空容器の内部空気を外部へ排出するためのポンプ、
前記真空容器に振動を加えるための超音波発生器、および、
前記真空容器に気密に連結され、前記流体動圧ベアリングに流体を滴下するための流体ディスペンサを含み、
前記流体動圧ベアリングは、前記超音波発生器によって振動されることにより前記滴下した流体が充填されることを特徴とする、流体動圧ベアリングの流体充填装置。
前記流体動圧ベアリングは、前記真空容器の内部空気が前記ポンプによって排気される時、前記超音波発生器によって振動されることにより、軸とスリーブ間の微少隙間に存在する空気が外部へ排出されることを特徴とする、請求項４に記載の流体充填装置。
前記流体動圧ベアリングに充填された前記流体を加圧するために、前記真空容器に窒素を注入するための窒素貯蔵タンクをさらに含むことを特徴とする、請求項４に記載の流体充填装置。
前記超音波発生器の上面と触れ合うように設置され、前記真空容器を収容するための超音波発生容器をさらに含み、前記真空容器は前記超音波発生容器の内部底面から一定間隔を置いて設置され、前記間隔には超音波を伝達するための媒質が満たされていることを特徴とする、請求項４ないし６のいずれか１項に記載の流体充填装置。
前記超音波発生器から発生する超音波は１ｋＨｚ以上の周波数範囲を有することを特徴とする、請求項４ないし６のいずれか１項に流体充填装置。
（Ａ）真空容器に流体動圧ベアリングを入れ、前記流体動圧ベアリングに振動を加えることにより前記真空容器の内部空気を除去する段階、
（Ｂ）前記真空容器に設置された流体ディスペンサを使用して前記流体動圧ベアリングの微少隙間に流体を滴下する段階、
（Ｃ）超音波発生器から発生する超音波によって前記流体動圧ベアリングを振動させることにより、前記微少隙間に前記滴下した流体を十分に充填する段階、および、
（Ｄ）前記真空容器に窒素を注入し、前記流体を加圧して、前記微少隙間に前記流体を完全に充填する段階を含むことを特徴とする、流体動圧ベアリングの流体充填方法。
前記（Ｂ）段階において、前記微少隙間に滴下した前記流体の一部は毛細管現象によって前記微少隙間に染み込み、残りは、前記（Ｃ）段階で前記流体動圧ベアリングが振動される時、前記微少隙間に染みこむことを特徴とする、請求項９に記載の流体充填方法。
前記真空容器と前記超音波発生器との間には媒質が存在し、前記超音波発生器から発生する前記超音波は前記媒質を通じて前記真空容器と前記流体動圧ベアリングに伝達されることを特徴とする、請求項９に記載の流体充填方法。
前記超音波発生器から発生する超音波は１ｋＨｚ以上の周波数範囲を有することを特徴とする、請求項９ないし１１のいずれか１項に記載の流体充填方法。