JP2008035577A - スピンドルモーターのハブ押さえ治具 - Google Patents

Abstract

【課題】スピンドルモーターの回転ブロックの浮上量を測定する際に、小型で測定精度の高いハブ押さえ治具を提供する。
【解決手段】センターシャフト２１とスライドスリーブ２４の外周面には、互いに対向するようにそれぞれ鍔部２１ｂ、２４ａが設けられており、それら２つの鍔部２１ｂ、２４ａの間には円柱状のロッド２３が配設され、更にロッド２３の周囲にはコイルバネ２５が伸縮自在に保持されている。スライドスリーブ２４の周囲にはベアリング２７が固定され、更にその周囲には環状の押さえ部材（ローター）２８が固定されている。押さえ部材２８の下端部はスピンドルモーター１のハブ５に当接し、回転ブロック７の回転時にはベアリング２７を介して共に回転し、回転ブロック７の浮上時にはスライドスリーブ２４と一体となって浮上して回転ブロック７の動きに追従する。
【選択図】図１

Description

本発明は、スピンドルモーターの回転ブロックを回転させた状態で、回転ブロック中央のハブに一定の付勢力を印加するスピンドルモーターのハブ押さえ治具に関するものである。

現在、高精度の回転が要求されるスピンドルモーターには流体軸受けが広く用いられている。図２は、流体軸受けを使用したスピンドルモーターの一例を模式的に示す断面図である。このスピンドルモーター１においては、シャーシ２に固定されたシャフト（回転軸）３に環状のスリーブ４が流体（オイル）を介して回転自在に嵌合され、スリーブ４の外周には環状のハブ５が固定され、更にハブ５の外周には円盤状の回転ディスク６が固定されており、それらが一体となって回転ブロック７が構成されている。スピンドルモーター１が駆動すると、シャフト３とスリーブ４との隙間に充填された流体を介して回転ブロック７が回転する。

ところで、スピンドルモーター１においては、回転ブロック７が回転すると、回転ブロック７自体が流体軸受けの作用によって浮上する。その際、浮上量は各部品の寸法精度や組立精度によって異なり、浮上量が不要に大きい場合には回転ブロック７の回転が不安定となり、正常な動作が行えない可能性がある。そのため、完成したスピンドルモーター１に対しては、測定装置を用いて浮上量の測定を行い、浮上量が所定値以内であるか否かを判定する必要がある。（例えば、特許文献１参照）

図３は、スピンドルモーターの回転ブロックの浮上量を測定する際に用いられる従来のハブ押さえ治具にスピンドルモーターを設置した状態を模式的に示す断面図である。回転ブロック７の浮上量を測定する際には、回転ブロック７に予め設定した所定の荷重を加えながら回転ブロック７を回転させる必要があり、測定時には、まずハブ押さえ治具の台座８上にスピンドルモーター１を載置固定し、支持アーム９の先端に取り付けられたキャップ状の押さえ部材１０を上方より降下させてハブ５の上端部に当接させる。この状態において、ハブ５には押さえ部材１０に組み付けられたコイルバネ１１により所定の付勢力が印加されている。付勢力は、スピンドルモーター１の構造や大きさによって異なるが、回転ブロック７を所定の回転数で回転させた時の浮上力よりも小さいことが要求される。

以上の状態でスピンドルモーター１を駆動させると、回転ブロック７の回転に伴ってハブ押さえ治具の押さえ部材１０も回転シャフト１２を中心にベアリング１３を介して共に回転し、回転ブロック７が流体軸受けの作用により浮上した際には、ハブ押さえ治具の回転シャフト１２がベアリング１３の内周面を摺動することで押さえ部材１０が共に浮上して回転ブロック７の動作に追従する。

回転ブロック７の浮上量の測定は、まずスピンドルモーター１の回転ブロック７が停止した状態で、回転ブロック７の回転ディスク６上にレーザー測定器１４からレーザーを照射して初期状態における高さを測定しておき、その後、回転ブロック７が浮上した状態での回転ディスク６の高さを測定して両者間の差異を算出することにより行われる。

特開２００４−１３２７０５号公報

従来のハブ押さえ治具では、検査対象のスピンドルモーター１を載置する台座８と、回転ブロック７のハブ５に荷重を掛ける押さえ部材１０を保持する支持アーム９が必要となるため、ハブ押さえ治具が大型化し、浮上量を測定するためのレーザー測定器１４を配置するスペースの確保が困難であるという問題や、検査時にスピンドルモーター１を設置し難く取扱い性が悪いという問題があった。

また、押さえ部材１０は、支持アーム９の先端に設けられたベアリング１３に回転シャフト１２を介して保持されており、回転の支点であるベアリング１３と押さえ部材１０とが離れて配置されているため、押さえ部材１０がラジアル方向とアキシアル方向へブレ易く、コイルバネ１１の付勢力がハブ５に均等に掛からず回転ブロック７の回転が不安定となって精確な測定が行えないという問題があった。

また、近年要求されているような小型のスピンドルモーターでは回転ブロック７の浮上力が弱く、検査の際にはそれに応じた軽荷重（例えば、３０ｇ以下）をハブ５に掛ける必要があるが、従来のハブ押さえ治具では押さえ部材１０と回転シャフト１２の自重だけで規定の荷重を超えてしまうため、コイルバネ１１のバネ力を厳密に調整したり、押さえ部材１０と回転シャフト１２の素材に軽重量のものを用いたりする必要があり、設計が困難であった。

更に、小型のスピンドルモーターでは、構造上、シャフト３がハブ５よりも上方へ突出するため、ハブ５に当接する押さえ部材１０はシャフト３先端に接触しないようにキャップ状にする必要があるが、この形状では押さえ部材１０の重心が回転ブロック７のそれに対して高位に配置されるため、回転ブロック７の回転が不安定となって（特に高回転域において）精確な測定が行えないという問題があった。

本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、小型且つ測定精度の高いスピンドルモーターのハブ押さえ治具を提供することを目的とする。

少なくとも、スピンドルモーターの回転軸に連結可能な連結機構を備えた外周面に鍔部を有するセンターシャフトと、当該センターシャフトの周囲に摺動可能に保持された外周面に鍔部を有するスライドスリーブと、当該スライドスリーブの周囲に固定されたベアリングと、当該ベアリングの周囲に固定された押さえ部材と、前記センターシャフトの外周面に設けられた前記鍔部と前記スライドスリーブの外周面に設けられた前記鍔部との間に配設されたバネとで構成されるスピンドルモーターのハブ押さえ治具とする。

前記バネはコイルバネから成ると共に、前記センターシャフトの外周面に設けられた前記鍔部と前記スライドスリーブの外周面に設けられた前記鍔部との間には柱状のロッドが配設され、当該ロッドの一端は前記スライドスリーブの外周面に設けられた前記鍔部に固定され、他端は前記センターシャフトの外周面に設けられた前記鍔部を摺動可能に貫通し、当該ロッドの周囲に前記コイルバネが伸縮自在に保持されているスピンドルモーターのハブ押さえ治具とする。

前記センターシャフトの外周面に設けられた前記鍔部を貫通した前記ロッドの端部には、板状部材が固定されているスピンドルモーターのハブ押さえ治具とする。

前記ロッドと前記コイルバネは三対設けられ、各対を端部側から見た時に各対が前記センターシャフトを中心とする正三角形の各頂点を成すように配置されているスピンドルモーターのハブ押さえ治具とする。

前記センターシャフトが備えた前記連結機構は、ネジによりスピンドルモーターの回転軸に連結される機構であるスピンドルモーターのハブ押さえ治具とする。

本発明のハブ押さえ治具では、押さえ部材の回転支持軸であるセンターシャフトがスピンドルモーターのシャフトに直接固定され、更に押さえ部材の回転を支えるベアリングがスピンドルモーターの回転ブロックに近接して配置されているため、押さえ部材のラジアル方向とアキシアル方向へのブレが抑制されて測定時に回転ディスクの回転が安定化し、精確な測定を行うことができる。

また、最も重量の大きくなりやすいセンターシャフトがスピンドルモーターのシャフトに直接固定されており、スピンドルモーターのハブに掛かる荷重が従来のそれよりも実質的に小さいため、例えば３０ｇ以下のような軽荷重であっても治具の設計を困難にすること無く印加することが可能である。特にコイルバネを３つ使用し、それらを平面視した時にセンターシャフトを中心とする正三角形の各頂点を成すように配置して位置関係を均等化すれば、そのような軽荷重であってもハブ全体に均一に印加することができる。

また、本発明のハブ押さえ治具は、従来のハブ押さえ治具のような台座と支持アームを必要としない、いわゆるスピンドルモーターのシャフトに直接固定される独立型の治具であるため、スピンドルモーターの回転ブロックが多少不適正な姿勢にあったとしても精確な測定を行うことができる。

更に、本発明のハブ押さえ治具は、外形寸法が直径７ｍｍ以下という小型かつ軽重量の構成であるため、レーザー測定器を配置する際の自由度が増すだけでなく取扱性にも優れている。

図１は、本発明のハブ押さえ治具をスピンドルモーターのシャフトに取り付けた状態を示す図で、（ａ）上面図、（ｂ）（ａ）のＡ−Ａ’断面図である。まず、本発明のハブ押さえ治具の中心には、概ね円筒状のセンターシャフト２１が配設されている。センターシャフト２１の中心に設けられた貫通穴２１ａは、センターシャフト２１をスピンドルモーター１のシャフト３にネジ２２で固定する際にネジ２２を挿通するためのもので、使用するネジ２２の形状に合わせて形成されている。また、センターシャフト２１の上端部には、外周面に沿って平面視円形の鍔部２１ｂが一体的に形成され、更に鍔部２１ｂには円形の貫通穴２１ｃが３つ設けられており、そこに円柱状のロッド２３の上端部が摺動可能に挿通されている。

センターシャフト２１の下端部側の周囲には、センターシャフト２１より低背な概ね円筒状のスライドスリーブ２４がセンターシャフト２１の外周面を摺動可能に保持されている。スライドスリーブ２４の上端部には、外周面に沿って平面視円形の鍔部２４ａが一体的に形成され、更にそこにはセンターシャフト２１の鍔部２１ｂに設けられた貫通穴２１ｃよりも小径な円形の貫通穴２４ｂが３つ設けられており、それぞれにロッド２３下端の小径部が嵌合したうえで接着固定されている。

センターシャフト２１外周面に形成された鍔部２１ｂとスライドスリーブ２４外周面に形成された鍔部２４ａとの間には、ロッド２３の周囲を取り囲むようにコイルバネ（圧縮コイルバネ）２５が配設されており、その上端部はセンターシャフト２１の鍔部２１ｂに固定され、下端部はスライドスリーブ２４の鍔部２４ａに固定されている。コイルバネ２５は、それら２つの鍔部２１ｂ、２４ａの間に挟持された状態でスライドスリーブ２４の上下動に合わせて自由に伸び縮みする。尚、スピンドルモーター１のハブ５に印加する荷重は、コイルバネ２５のバネ力を調整することで適宜設定される。

尚、本実施例においてロッド２３とコイルバネ２５は三対設けられており、それらはハブ押さえ治具を平面視、即ち上端部側から見た時に、センターシャフト２１を中心とした正三角形の各頂点を成すように配置されている。このようにロッド２３とコイルバネ２５を配置することで、スライドスリーブ２４に掛かるバネ力が均等化され、スライドスリーブ２４の傾きやガタを抑えることができる。

センターシャフト２１の鍔部２１ｂを貫通して上方へ突出したロッド２３の上端部には、円形平板状のトッププレート２６が固定されている。トッププレート２６の周縁部には、ロッド２３上端部に対応した位置にセンターシャフト２１の鍔部２１ｂに設けられた貫通穴２１ｃよりも小径な貫通穴２６ａが設けられており、そこにロッド２３上端の小径部が嵌合したうえで接着固定されている。また、トッププレート２６の中央部には、センターシャフト２１中心の貫通穴２１ａにネジ２２を挿通できるよう、ネジ２２の頭径よりも大きな円形の開口部２６ｂが設けられている。

このようにロッド２３の上端部にトッププレート２６を固定することで、スライドスリーブ２４の上下動範囲が規制され、ロッド２３がセンターシャフト２１の鍔部２１ｂから脱落しないようになっていると共に、各ロッド２３がスライドスリーブ２４とトッププレート２６との間に挟持固定された状態となり、ロッド２３の固定強度が増加して各部材間のガタが防止される。

また、スライドスリーブ２４の下端部側の周囲には、環状のベアリング２７が接着固定されている。ベアリング２７は、例えば内輪と外輪との間に複数の球体（何れも不図示）を挟持したボールベアリングで構成されており、スライドスリーブ２４外周に固定された内輪を軸として外輪が自由に回転する。

ベアリング２７の周囲（外輪）には、スピンドルモーター１のハブ５に当接して荷重を印加するための環状の押さえ部材（ローター）２８が接着固定されており、ベアリング２７の外輪と共に自由に回転が可能となっている。尚、押さえ部材２８の下端部は、ハブ５の上端部に確実に当接して荷重を均等に掛けられるように、ハブ５の上端部面積に合わせて幅広に形成されている。

以上説明した本発明のハブ押さえ治具を用いてスピンドルモーター１の検査をする際には、まずハブ押さえ治具のセンターシャフト２１をネジ２２によりスピンドルモーター１のシャフト３にネジ留め固定する。尚、本発明のハブ押さえ治具を使用するに当たっては、予めスピンドルモーター１のシャフト３にハブ押さえ治具のセンターシャフト２１をネジ留めできるようにネジ穴２９を形成しておく必要がある。

以上のようにセンターシャフト２１がスピンドルモーター１のシャフト３に固定された状態において、ハブ押さえ治具の押さえ部材２８はハブ５の上端部に当接しており、ハブ５に所定の荷重が印加されている。そして、この状態で回転ブロック７の回転ディスク６上にレーザー測定器１４（図３参照）からレーザーを照射し、回転ディスク６の停止位置における高さを測定する。

その後、スピンドルモーター１を駆動して回転ブロック７を所定の回転数（例えば、数千ｒｐｍ）にまで回転させ、その時点での回転ディスク６の高さを測定し、先の測定結果との差異を算出して浮上量を得る。その際、ハブ押さえ治具の押さえ部材２８は、回転ブロック７の回転に伴ってベアリング２７を介して共に回転し、回転ブロック７が浮上した際には、スライドスリーブ２４がコイルバネ２５のバネ力に抗してセンターシャフト２１の外周に沿って上方へ摺動し、回転ブロック７の浮上動作に追従する。

本発明のハブ押さえ治具は、スピンドルモーター１のシャフト３に直接固定されるため、回転ブロック７の回転時にも押さえ部材２８の回転がブレることはなく、精確な測定が行える。特に、押さえ部材２８の回転を支えるベアリング２７が回転ブロック７に近接して配置されているため、押さえ部材２８の重心が回転ブロック７のそれに近づき、高回転域においても安定した回転が得られる。

以上、本発明のハブ押さえ治具について説明したが、バネには必ずしもコイルバネ２５を用いる必要はなく、所定の伸縮運動が可能であれば、その他のものを用いても構わず、使用する数についても３つに限定されるものではない。また、ハブ押さえ治具のセンターシャフト２１をスピンドルモーター１のシャフト３に連結する手段としては、ネジ２２に限らずその他の手段を用いても構わない。

尚、本明細書では、流体軸受けを使用したスピンドルモーターの回転ブロックの浮上量を測定する場合を例にとって説明したが、本発明のハブ押さえ治具は、浮上量の測定に限らず回転状態の回転ブロックに一定の荷重を掛ける必要があるその他の用途にも適用することが可能である。

本発明のハブ押さえ治具をスピンドルモーターのシャフトに取り付けた状態を示す図で、（ａ）上面図、（ｂ）（ａ）のＡ−Ａ’断面図 流体軸受けを使用したスピンドルモーターの一例を模式的に示す断面図 スピンドルモーターの回転ブロックの浮上量を測定する際に用いられる従来のハブ押さえ治具にスピンドルモーターを設置した状態を模式的に示す断面図

符号の説明

１ スピンドルモーター
２ シャーシ
３ シャフト
４ スリーブ
５ ハブ
６ 回転ディスク
７ 回転ブロック
８ 台座
９ 支持アーム
１０ 押さえ部材
１１ コイルバネ
１２ 回転シャフト
１３ ベアリング
１４ レーザー測定器
２１ センターシャフト
２１ａ 貫通穴
２１ｂ 鍔部
２１ｃ 貫通穴
２２ ネジ
２３ ロッド
２４ スライドスリーブ
２４ａ 鍔部
２４ｂ 貫通穴
２５ コイルバネ
２６ トッププレート
２６ａ 貫通穴
２６ｂ 開口部
２７ ベアリング
２８ 押さえ部材（ローター）
２９ ネジ穴

Claims (5)

1. 少なくとも、
   スピンドルモーターの回転軸に連結可能な連結機構を備えた、外周面に鍔部を有するセンターシャフトと、
   当該センターシャフトの周囲に摺動可能に保持された、外周面に鍔部を有するスライドスリーブと、
   当該スライドスリーブの周囲に固定されたベアリングと、
   当該ベアリングの周囲に固定された押さえ部材と、
   前記センターシャフトの外周面に設けられた前記鍔部と前記スライドスリーブの外周面に設けられた前記鍔部との間に配設されたバネとで構成されることを特徴とするスピンドルモーターのハブ押さえ治具。
2. 前記バネはコイルバネから成ると共に、前記センターシャフトの外周面に設けられた前記鍔部と前記スライドスリーブの外周面に設けられた前記鍔部との間には柱状のロッドが配設され、当該ロッドの一端は前記スライドスリーブの外周面に設けられた前記鍔部に固定され、他端は前記センターシャフトの外周面に設けられた前記鍔部を摺動可能に貫通し、当該ロッドの周囲に前記コイルバネが伸縮自在に保持されていることを特徴とする請求項１に記載のスピンドルモーターのハブ押さえ治具。
3. 前記センターシャフトの外周面に設けられた前記鍔部を貫通した前記ロッドの端部には、板状部材が固定されていることを特徴とする請求項２に記載のスピンドルモーターのハブ押さえ治具。
4. 前記ロッドと前記コイルバネは三対設けられ、各対を端部側から見た時に各対が前記センターシャフトを中心とする正三角形の各頂点を成すように配置されていることを特徴とする請求項２、又は３に記載のスピンドルモーターのハブ押さえ治具。
5. 前記センターシャフトが備えた前記連結機構は、ネジによりスピンドルモーターの回転軸に連結される機構であることを特徴とする請求項１〜４の何れか１つに記載のスピンドルモーターのハブ押さえ治具。

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