JP2008185101A - 流体軸受装置用軸部材の製造方法、およびその方法により製造された軸部材 - Google Patents

Abstract

【課題】軸受面の精度、および軸受面間の形状精度に優れた流体軸受装置用の軸部材を低コストに量産する。
【解決手段】軸部２１とフランジ部２２を第１の治具３１および第２の治具３２内に設置した状態から押圧部材３３を下降させ、軸部２１を押圧することで、軸部２１のフランジ部２２に対する圧入を開始する。軸部２１をフランジ部２２の孔２２ｃに対して圧入していき、軸部２１の圧入が完了した時点で第１の押圧部材３３の下降を停止する。圧入完了後、第１の押圧部材３３に代えて、第２の押圧部材３４を第１の治具３１および軸部２１の上方に配置し、第２の押圧部材３４を下降させる。第１の治具３１を押圧し、第１の治具３１の下端面３１ｂと第２の治具３２の上端面３２ａとでフランジ部２２を圧縮する。かかる圧縮作業を、軸部２１を第１の治具３１で保持した状態で行うことで、軸部２１に対するフランジ部２２の姿勢を治具３１、３２の形状に倣って矯正する。
【選択図】図５

Description

本発明は、流体軸受装置用軸部材の製造方法、およびその方法により製造された軸部材に関する。

流体軸受装置は、軸受隙間に形成される流体の膜で軸部材を相対回転自在に支持するものである。この種の軸受装置は、特に高速回転時における回転精度、静粛性等に優れており、情報機器をはじめ種々の電気機器に搭載されるモータ用の軸受装置として好適に使用される。好適な用途の具体例としては、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におけるスピンドルモータ用の軸受装置や、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モータ、ファンモータなどのモータ用軸受装置を挙げることができる。

通常、この種の流体軸受装置においては、軸部材の軸部が軸受スリーブ等の内周に挿入され、対向する軸受スリーブの内周面との間にラジアル軸受部を構成するものが知られている。また、軸部の一端にフランジ部を設け、このフランジ部の端面とこれに対向する面（例えば軸受スリーブの端面）との間にスラスト軸受部を構成するものが知られている（例えば、特許文献１を参照）。

このように、軸部の外周面はラジアル軸受部を構成し、また、フランジ部の端面はスラスト軸受部を構成することから、これらの面は高精度に仕上げておく必要がある。同時に、ラジアル軸受部とスラスト軸受部とを共に構成する場合、個々の面精度だけでなく、これらの間の形状精度、すなわち軸部の外周面とフランジ部の端面との間の直角度が重要となる。

互いに別体の軸部とフランジ部とを低コストに一体化する方法として、例えば固定軸に環状のスラストプレートを圧入固定する手段が提案されている（特許文献２を参照）。

また、軸部とフランジ部とを高精度に圧入固定する手段として、シャフト保持面とリング当接面との間の直角度を予め高精度に加工したガイド部材を用いると共に、圧入開始時に互いに当接するシャフト部材（軸部）の下端外周にＲ部を、リング部材（フランジ部）の孔の上端内周縁に面取り部をそれぞれ設けたものを用いて圧入固定を行うものが提案されている（特許文献３を参照）。この場合、まずシャフト部材の下端に設けたＲ部がリング部材の孔の面取り部に接触し、その作用によりリング部材が水平方向に移動してシャフト部材とリング部材の同軸を合わせた状態で圧入が行われるようになっている。
特開２００３−２３９９５１号公報 特開２０００−３２４７５３号公報 特開２００１−２８７１２４号公報

上述のように、圧入により軸部とフランジ部との一体化を図る場合、軸受面間の形状精度（直角度）を高めるのであれば、圧入寸法（軸方向の圧入長さ）を大きくとればよい。しかしながら、最近の小型化に対する要請が強まる状況では軸部材の軸方向寸法の縮小は避け難く、圧入寸法の増大は非常に困難である。

また、この種の軸部材が量産品となることを考慮すれば、別々に製造される軸部やフランジ部の寸法上のばらつきはある程度許容せざるを得ない。このことを前提とした場合、特許文献３のように、シャフト保持面とリング当接面との間の直角度を予め高精度に加工したガイド部材を用いて圧入を行ったとしても、軸部のフランジ部に対する位置や姿勢を高精度に維持した状態で圧入することは難しい。

また、圧入は互いの部材の変形を伴ってなされるものであるから、圧入開始時には高精度に位置決めされていても、圧入がなされるに従い、その位置関係が崩れる場合も少なくない。特許文献３に記載のガイド部材は、ばねを介して駆動機構（ねじ軸）に連結されているため、軸部の圧入が始まっても、ガイド部材はフランジ部と当接した位置よりも下降しないように構成されている。しかしながら、このガイド部材は、単に圧入開始時の軸部に対するフランジ部の位置決めをなすものに過ぎず、圧入開始後の位置関係のずれを防止し、又は修復することを意図したものではない。

以上の事情に鑑み、本発明では、軸受面の精度、および軸受面間の形状精度に優れた流体軸受装置用の軸部材を低コストに量産することを技術的課題とする。

前記課題を解決するため、本発明は、軸部と、軸部の一端に圧入固定されるフランジ部とを備え、軸部の外周面と、この外周面に対向する面との間にラジアル軸受隙間を形成すると共に、フランジ部の端面と、この端面に対向する面との間にスラスト軸受隙間を形成し、ラジアル軸受隙間およびスラスト軸受隙間に形成される流体の膜で回転支持される流体軸受装置用軸部材の製造方法において、フランジ部に設けた孔に対して軸部を圧入した後、軸部に対するフランジ部の姿勢を矯正するための矯正力を、軸部とフランジ部の少なくとも一方に付与する工程を設けることを特徴とする流体軸受装置用軸部材の製造方法を提供する。

また、前記課題を解決するため、本発明は、軸部と、軸部の一端に圧入固定されるフランジ部とを備え、軸部の外周面と、この外周面に対向する面との間にラジアル軸受隙間を形成すると共に、フランジ部の端面と、この端面に対向する面との間にスラスト軸受隙間を形成し、ラジアル軸受隙間およびスラスト軸受隙間に形成される流体の膜で回転支持される流体軸受装置用軸部材の製造方法において、フランジ部に設けた孔に対して軸部を圧入する過程で、軸部に対するフランジ部の姿勢を矯正するための矯正力を、軸部とフランジ部の少なくとも一方に付与することを特徴とする流体軸受装置用軸部材の製造方法を提供する。

上述のように、本発明は、圧入過程、又は圧入完了状態にある軸部およびフランジ部に対して矯正を行うことを特徴とする。すなわち、圧入開始時を避けて、ある程度圧入が進行した段階又は圧入が完了した段階において矯正を行うことで、圧入により生じた変形や姿勢の歪みなどを適宜矯正することができる。そのため、軸部やフランジ部に設けられた軸受面の精度に優れ、また軸部の軸受面とフランジ部の軸受面との直角度に優れた流体軸受装置用軸部材を低コストで製造することが可能となる。

また、圧入完了後に矯正力を付与するのであれば、圧入に用いる機構と、矯正に用いる機構とを別々にすることができる。これによれば、圧入力により制限を受けることなく、矯正に適した大きさの矯正力（例えば圧入に要する負荷と同等かそれよりも大きな負荷）をフランジ部等に付与することができ、負荷形態の自由度を高めることが可能となる。

また、圧入の過程で矯正力を付与するようにすれば、同一工程中で圧入と矯正とを行うことができ、これにより、工程数の削減を図ることができる。また、装置の構成次第で、軸部の圧入に供する駆動系統（駆動機構）を、フランジ部等の矯正に用いる駆動系統として使用（兼用）することができ、駆動系統が１つで済む。そのため、必要となる設備の簡略化を図ることが可能となる。また、かかる方法であれば、圧入途中に、軸部に対するフランジ部の姿勢を矯正することとなるため、圧入により生じた変形（適正な位置からの歪み）が小さい状態で矯正することができる。従い、圧入完了後に付与する場合と比べて小さい矯正力でもって矯正を行うことができる。

圧入過程で矯正力を付与する場合、例えば圧入の進行に伴い、軸部とフランジ部の少なくとも一方に付与される矯正力を徐々に高めることで、軸部に対するフランジ部の姿勢を矯正することも可能である。矯正力を伴って圧入を行う場合、矯正態様やその大きさにもよるが、圧入に要する力が増大する場合もあり得る。これに対して、上述のように、フランジ部への矯正力を徐々に高めながら圧入を行うようにすれば、圧入に要する力を全体的に小さくすることができる。

上述の製造方法によって得られた軸部材であれば、軸受面精度および軸受面間の直角度に優れ、また量産性も良好であることから、軸受隙間を高精度に管理することが必要な流体軸受装置用の軸部材として、あるいはこの軸部材を備えた流体軸受装置として好適に提供可能である。

以上のように、本発明によれば、軸受面の精度、および軸受面間の形状精度に優れた流体軸受装置用の軸部材を低コストに量産することが可能となる。

以下、本発明の第１実施形態を図１〜図５に基づき説明する。なお、以下の説明における『上下』方向は、単に各図における構成要素間の位置関係を容易に理解するために規定したものに過ぎず、流体軸受装置の設置方向や使用態様等を特定するものではない。後述する他の構成、あるいは軸部材の製造工程における説明に関しても同様である。

図１は、本発明の第１実施形態に係る流体軸受装置１を具備したスピンドルモータの断面図を示す。このスピンドルモータは、例えば磁気ディスクを備えたＨＤＤ用として用いられるもので、ハブ３を取り付けた軸部材２をラジアル方向に非接触支持する流体軸受装置１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４ａおよびロータマグネット４ｂとからなる駆動部４と、ブラケット５とを備えている。ステータコイル４ａはブラケット５に固定され、ロータマグネット４ｂはハブ３に固定される。流体軸受装置１のハウジング７は、ブラケット５の内周に固定される。また、同図に示すように、ハブ３にはディスク６（図１では２枚）が保持される。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４ａに通電すると、ステータコイル４ａとロータマグネット４ｂとの間に発生する励磁力でロータマグネット４ｂが回転し、これに伴って、ハブ３に保持されたディスク６が軸部材２と一体に回転する。

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、ハウジング７と、ハウジング７の内周に固定される軸受スリーブ８と、ハウジング７の一端を閉塞する蓋部材９と、ハウジング７の他端開口側に配設されるシール部材１０と、ハウジング７と軸受スリーブ８、およびシール部材１０に対して相対回転する軸部材２とを主に備える。

ハウジング７は、例えば真ちゅう等の金属材料や樹脂材料で筒状に形成され、その軸方向両端を開口した形態をなす。ハウジング７の内周面７ａには、軸受スリーブ８の外周面８ｃが、例えば接着（隙間接着や圧入接着を含む）、圧入、溶着（超音波溶着やレーザ溶着を含む）など適宜の手段で固定される。また、内周面７ａの下端には、内周面７ａよりも大径であって、後述する蓋部材９を固定するための固定面７ｂが形成される。

軸受スリーブ８は、例えば焼結金属からなる多孔質体で円筒状に形成される。この実施形態では、軸受スリーブ８は、銅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、ハウジング７の内周面７ａに接着固定される。ここで、軸受スリーブ８は、樹脂やセラミック等の非金属材料からなる多孔質体で形成することもでき、また焼結金属等の多孔質体以外にも、内部空孔を持たない、あるいは潤滑油の出入りができない程度の大きさの空孔を有する構造の材料で形成することもできる。

軸受スリーブ８の内周面８ａ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
複数の動圧溝を配列した領域が形成される。この実施形態では、例えば図３に示すように、互いに傾斜角の異なる複数の動圧溝８ａ１、８ａ２をヘ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ヶ所に形成される。なお、この実施形態では、軸受内部における潤滑油の循環を意図的に作り出す目的で、一方（ここでは上側）の動圧溝８ａ１、８ａ２形成領域を、軸方向非対称に形成している。図３に例示の形態で説明すると、軸方向中心ｍより上側（シール部材１０側）の動圧溝８ａ１形成領域の軸方向寸法Ｘ₁が、下側の動圧溝８ａ２形成領域の軸方向寸法Ｘ₂よりも大きくなるように形成されている。

軸受スリーブ８の下端面８ｂの全面または一部環状領域には、例えば図４に示すように、スラスト動圧発生部として、複数の動圧溝８ｂ１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８ｂ１形成領域は、完成品の状態では後述するフランジ部２２の上端面２２ａと対向し、軸部材２の回転時、上端面２２ａとの間に後述する第１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）。

軸受スリーブ８の外周面８ｃには、軸方向に向けて延びる複数の軸方向溝８ｃ１が形成されている。これら軸方向溝８ｃ１は、主に流体軸受装置１の使用時、軸受内部空間内で潤滑油の過不足が生じた場合などに、かかる状態を早急に適正な状態に回復するための役割を果たす。

ハウジング７の下端側を閉塞する蓋部材９は、例えば金属材料あるいは樹脂材料で形成され、ハウジング７の内周下端に設けられた固定面７ｂに固定される。固定手段には、軸受スリーブ８の場合と同じく、接着、圧入、溶接、溶着など任意の手段が使用可能である。

蓋部材９の上端面９ａの全面又は一部環状領域には、スラスト動圧発生部として、例えば図４と同様の配列態様（スパイラルの方向は逆）をなす動圧溝形成領域が形成される。この動圧溝形成領域は、完成品の状態ではフランジ部２２の下端面２２ｂと対向し、軸部材２の回転時、下端面２２ｂとの間に後述する第２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）。

シール手段としてのシール部材１０は、この実施形態ではハウジング７と別体に金属材料あるいは樹脂材料で形成され、ハウジング７の上端内周に圧入、接着、溶着、溶接等任意の手段で固定される。

シール部材１０の内周にはテーパ形状をなすシール面１０ａが形成されており、このシール面１０ａと、後述する軸部２１の外周面との間にシール空間Ｓが形成される。潤滑油を流体軸受装置１内部に充満させた状態では、潤滑油の油面は常時シール空間Ｓの範囲内に維持される。

軸部材（流体軸受装置用軸部材）２は、軸部２１と、軸部２１の下端に圧入固定される環状のフランジ部２２とで構成される。この実施形態では、図２に示すように、軸部２１の外周に、軸受スリーブ８の内周面８ａに設けられた動圧溝８ａ１、８ａ２形成領域と対向するラジアル軸受面２１ａが軸方向に離隔して２ヶ所設けられる。これらラジアル軸受面２１ａ、２１ａ間には、ラジアル軸受面２１ａより小径のヌスミ部２１ｂが設けられる。なお、軸部２１は強度や摺動特性を考慮して、ＳＵＳ鋼など比較的硬い材料で形成されるのに対し、フランジ部２２は真ちゅうなど、主に加工性を考慮して比較的軟質の材料で形成されるのがよいが、別にこの組み合わせに限ることなく、各部材の材料を任意に選定することも可能である。

上述の構成部品を組立てた後、軸受内部空間に潤滑油を充填することで、完成品としての流体軸受装置１を得る。ここで、流体軸受装置１内部に充満される潤滑油としては、種々のものが使用可能であるが、ＨＤＤ等のディスク駆動装置用の動圧軸受装置に提供される潤滑油には、その使用時あるいは輸送時における温度変化を考慮して、低蒸発率及び低粘度性に優れたエステル系潤滑油、例えばジオクチルセバケート（ＤＯＳ）、ジオクチルアゼレート（ＤＯＺ）等が好適に使用可能である。

上記構成の流体軸受装置１において、軸部材２の回転時、軸受スリーブ８の双方の動圧溝８ａ１、８ａ２形成領域は、軸部２１のラジアル軸受面２１ａ、２１ａとラジアル軸受隙間を介して対向する。そして、軸部材２の回転に伴い、上下何れの動圧溝８ａ１、８ａ２形成領域においても潤滑油が動圧溝８ａ１、８ａ２の軸方向中心ｍに向けて押し込まれ、その圧力が上昇する。このような動圧溝８ａ１、８ａ２の動圧作用によって、軸部材２を回転自在にラジアル方向に非接触支持する第１ラジアル軸受部Ｒ１と第２ラジアル軸受部Ｒ２とがそれぞれ軸方向に離隔して２ヶ所に構成される。

これと同時に、軸受スリーブ８の下端面８ｂに設けた動圧溝８ｂ１形成領域とこれに対向するフランジ部２２の上端面２２ａとの間のスラスト軸受隙間、および蓋部材９の上端面９ａに設けた動圧溝形成領域とこれに対向するフランジ部２２の下端面２２ｂ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、軸部材２をスラスト方向に非接触支持する第１スラスト軸受部Ｔ１と第２スラスト軸受部Ｔ２とがそれぞれ構成される。

以下、軸部材２の製造工程の一例を図５に基づき説明する。

上記構成の軸部材２は、フランジ部２２に設けた孔２２ｃに軸部２１の下部を圧入する工程と、圧入完了後、軸部２１に対するフランジ部２２の姿勢を矯正する工程とを経て形成される。

図５（ａ）〜図５（ｃ）は、軸部２１のフランジ部２２に対する圧入工程および矯正工程の一例を概念的に示すものである。例えば図５（ａ）は、圧入前における軸部２１およびフランジ部２２の配置関係を示すもので、軸部２１が、第１の治具３１の筒状内周面３１ａ内部に挿入され、保持されている。また、フランジ部２２が、第１の治具３１の下端面３１ｂと、第１の治具３１の下方に位置する第２の治具３２の上端面３２ａとの間に保持されている。

ここで、第１の治具３１に設けられた筒状内周面３１ａと下端面３１ｂ、および第２の治具３２に設けられた上端面３２ａは、何れも軸部材２の軸受面と当接し、かつこれら軸受面の面精度や形状精度を矯正するものである。そのため、筒状内周面３１ａや下端面３１ｂ、および上端面３２ａに対し高精度に仕上げ加工が施されていることが肝要となる。

また、この種の軸部材２においては、ラジアル軸受面２１ａとスラスト軸受面（上端面２２ａ）との間の直角度が軸受性能を左右する点に鑑み、筒状内周面３１ａと下端面３１ｂとの間の直角度を予め高精度に加工することで高めておくことが望ましい。フランジ部２２を軸方向に拘束する下端面３１ｂと上端面３２ａとの間で高い平行度が得られるように双方の治具３１、３２を高精度に加工、配置しておくことはもちろんである。一例として、筒状内周面３１ａの内径寸法は、圧入すべき軸部２１の外径より３μｍ〜７μｍ大きくなるよう加工される。また、筒状内周面３１ａと下端面３１ｂ、および筒状内周面３１ａと上端面３２ａとの間の直角度が３μｍ以下となるよう加工されると共に、これら治具３１、３２が配設される。

圧入前の状態において、軸部２１の外径寸法は、フランジ部２２の孔２２ｃの内径寸法よりも大きく設定されており、軸部２１の外径寸法から孔２２ｃの内径寸法を差し引いた値が実質的な圧入代となる。ここでは、例えば圧入代の直径量が１０μｍ以上３０μｍ以下となるよう、好ましくは１５μｍ以上２０μｍ以下となるよう各部材の寸法設定が行われる。なお、この実施形態では、軸部２１の圧入側端部、およびフランジ部２２の孔２２ｃの圧入側端部にそれぞれ面取り部２１ｄ、２２ｄが形成されている。図５（ａ）に示すように、圧入前の段階では、軸部２１に設けた面取り部２１ｄが、フランジ部２２に設けた面取り部２２ｄと当接するようになっている。

上述の如く、軸部２１とフランジ部２２を第１の治具３１および第２の治具３２内に設置した状態から、適当な駆動機構で第１の押圧部材３３を下降させ、軸部２１を押圧する（図５（ｂ）を参照）。これにより、軸部２１のフランジ部２２に対する圧入を開始する。なお、軸部２１の押圧時、互いに当接する軸部２１の面取り部２１ｄと、フランジ部２２の面取り部２２ｄとの相互作用により、軸部２１に対するフランジ部２２の同軸合わせ（主に水平方向）が行われる。

このようにして、第１の押圧部材３３を押し下げることで、軸部２１をフランジ部２２の孔２２ｃに対して圧入していき、軸部２１の圧入が完了した時点で第１の押圧部材３３の下降を停止する。この実施形態でいえば、図５（ｂ）に示すように、軸部２１の下端面２１ｃがフランジ部２２の下端面２２ｂと同一高さに到るまで圧入した時点で、第１の押圧部材３３による押圧（圧入）を停止する。

そして、圧入完了後、第１の押圧部材３３に代えて、第２の押圧部材３４を第１の治具３１および軸部２１の上方に配置し、この第２の押圧部材３４を下降させる。これにより、第１の治具３１を押圧し、第１の治具３１の下端面３１ｂと第２の治具３２の上端面３２ａとでフランジ部２２を圧縮する（図５（ｃ）を参照）。かかる圧縮作業を、軸部２１を第１の治具３１の筒状内周面３１ａに保持した状態で行うことで、軸部２１に対するフランジ部２２の姿勢が治具３１、３２の形状に倣って矯正される。具体的には、ラジアル軸受面２１ａ、２１ａとスラスト軸受面を有する両端面２２ａ、２２ｂとの間の直角度がそれぞれ改善（例えば５μｍ以下に改善）される。また、同時に、フランジ部２２の両端面２２ａ、２２ｂが矯正され、これらの面精度および形状精度（ここでは平行度）が改善される。

このように、フランジ部２２に対して軸部２１を圧入した後、治具３１、３２により矯正力を付与して、軸部２１に対するフランジ部２２の姿勢を矯正することで、圧入により生じた変形や姿勢の歪みなどを適宜矯正することができる。特に、この実施形態のように、フランジ部２２に対して矯正力を付与することで、材質や形状の違いから比較的変形を生じやすいフランジ部２２の両端面２２ａ、２２ｂを効果的に矯正することができる。以上より、軸部２１やフランジ部２２に設けられたラジアル軸受面２１ａ、スラスト軸受面（両端面２２ａ、２２ｂ）の精度に優れ、またこれら軸受面間の直角度に優れた軸部材２を得ることができる。

また、この実施形態では、圧入完了後に、軸部２１に対するフランジ部２２の姿勢を矯正することとした。このように、圧入完了後に矯正を行うのであれば、圧入に用いる機構と、矯正に用いる機構（特に駆動機構）とを別々にすることができるため、例えば、第１の押圧部材３３による負荷よりも大きな負荷（矯正力）をフランジ部２２に付与することができる。これにより、矯正力の大きさを自由に調整することが可能となり、圧入態様やそのサイズに応じた適切な矯正力を軸部２１やフランジ部２２に付与することができる。

また、この実施形態では、フランジ部２２の圧入領域又はその近傍に対して矯正力を加えることで矯正を行うようにした。既述の如く、圧入は少なくとも何れか一方の部材の変形を伴ってなされるものであり、特に圧入領域では局所的な塑性変形を生じ易い。そのため、圧入領域又はその近傍となる、フランジ部２２の内周縁を含む両端面２２ａ、２２ｂ全体を、第１の治具３１および第２の治具３２で圧縮することで、より効果的に矯正を行うことができ、フランジ部２２自体の変形、および軸部２１に対するフランジ部２２の固定姿勢を高精度に矯正することが可能となる。

また、この実施形態のように、圧入完了後に矯正を行うのであれば、矯正力の付与方向およびこの工程に係る構成は任意である。例えば図示の如く、軸部２１とフランジ部２２とを保持する第１の治具３１を押圧することで、フランジ部２２の矯正を実施可能である他、第２の治具３２もしくはこれに対応する治具を、第１の治具３１に保持されたフランジ部２２に対して押し付ける（押圧する）ことによっても矯正を図ることができる。

以上、本発明の第１実施形態に係る軸部材２の構成および製造工程を説明したが、もちろん、これに限定されることなく、上記以外の構成および工程を採ることも可能である。

例えば第１実施形態では、軸部２１に対するフランジ部２２の姿勢に係る矯正を、軸部２１の圧入完了後に行う場合を説明したが、これ以外の段階、例えば圧入の過程で軸部２１およびフランジ部２２に対する矯正を行うこともできる。

図６はその一例に係る圧入工程を概念的に示すものである。この例（第２実施形態）では、図６（ａ）に示すように、軸部２１を保持する第１の治具３１と、軸部２１をフランジ部２２の側に向けて押し込む押圧部材４５との間に、第３の治具４４が配設されている。この治具４４は、下方に位置する第１の治具４１との間に弾性体４３（Ｏリングなどの他、ばね等も含む）を介設してなり、第３の治具４４が押圧部材４５から下向きの負荷を受けた場合、この負荷を弾性体４３を介して第１の治具４１に伝達するようになっている。また、この場合、弾性体４３が負荷に応じて圧縮することで、第３の治具４４の下方への変位を吸収するようになっている。

フランジ部２２の下端面２２ｂと当接する第２の治具４２は、この例ではフランジ部２２の外周を覆っており、圧入時、第１の治具３１との間で、フランジ部２２の移動を拘束するようになっている。この場合、軸部２１とフランジ部２２とに設けた面取り部２１ｄ、２２ｄが機能するよう、すなわち若干の水平方向への位置合せは可能な程度の隙間をフランジ部２２との間に設けている（第３実施形態においても同じ）。ラジアル軸受面２１ａ、２１ａやスラスト軸受面（両端面２２ａ、２２ｂ）と当接する第１の治具４１の筒状内周面４１ａと下端面４１ｂ、および第２の治具４２の上端面４２ａには何れも高精度に仕上げ加工がなされている。具体的な加工精度としては、第１実施形態と同様の数値を挙げることができる。

上記構成の装置を用いた場合、軸部２１とフランジ部２２との固定は以下の様にして行われる。

まず、図６（ａ）に示す状態から、適当な駆動機構により押圧部材４５を下降させる。そして、押圧部材４５と当接した軸部２１を押し下げることで、フランジ部２２への圧入を開始する。この段階（圧入開始時）では、第３の治具４４よりも軸部２１の反圧入側端部が突出した状態にある（図６（ａ）を参照）。

このようにして圧入を開始した後、軸部２１が、所定長さ分圧入された段階（例えば、フランジ部２２に対する軸部２１の圧入姿勢が安定化した段階）で、押圧部材４５を第３の治具４４に当接させる（図６（ｂ）に示す段階）。そして、さらに押圧部材４５を下降させ、第３の治具４４を下方に押圧することで、弾性体４３を介して、第１の治具４１に下向きの負荷が伝達される。従い、フランジ部２２の両端面２２ａ、２２ｂを、第１の治具４１と第２の治具４２とで圧縮しながら、軸部２１の圧入が進行する。

このようにして、押圧部材４５を押し下げることで、軸部２１をフランジ部２２の孔２２ｃに対して圧入していき、同時に、フランジ部２２に対して所定の大きさの矯正力（ここでは弾性体４３の弾性復元力）を付与することで、軸部２１に対するフランジ部２２の姿勢を矯正する。そして、フランジ部２２に軸部２１の圧入が完了した時点で押圧部材４５の下降を停止する。図６（ｃ）は、軸部２１の下端面２１ｃがフランジ部２２の下端面２２ｂと同一高さに到った時点で軸部２１の押込みを停止した状態を示している。ここで、得られる圧入品（軸部材２）の、軸部２１のラジアル軸受面２１ａとフランジ部２２の双方の端面２２ａ、２２ｂ間の直角度はそれぞれ５μｍ以下に矯正されている。

このように、フランジ部２２に対して軸部２１を圧入を開始し、ある程度圧入が進行した段階で、軸部２１に対するフランジ部２２の姿勢を矯正することで、圧入により生じた変形や姿勢の歪みなどを適宜矯正しながら、圧入を実施することができる。特に、この実施形態のように、圧入途中に矯正を開始し、かつフランジ部２２への矯正力を徐々に高めながら圧入を行うことで、圧入によりフランジ部２２に生じた変形、又は本来在るべき姿勢からの歪みが小さい状態で順次矯正することができる。そのため、矯正に要する負荷が全体として小さくて済む。

また、かかる方法（構成）であれば、単一の押圧部材４５で圧入および矯正を実施することができる。そのため、圧入力や矯正力の付与に供する駆動機構（駆動系統）が単一のもので済み、設備コストの低減化が可能となる。また、互いに連動する一連の治具４１〜４５でもって圧入および矯正を実施することができるので、生産性の面でも好ましい。

以上、第１および第２実施形態に係る流体軸受装置用軸部材２の製造方法を説明したが、もちろんこれら以外の圧入固定手段を採ることも可能である。

図７はその一例（第３実施形態）に係る軸部材２の製造方法を概念的に示すものである。同図に係る圧入固定装置は、第１の治具５１と第２の治具５２、および第１の押圧部材５３と第２の押圧部材５４とを備える点で、第１実施形態に係る圧入固定装置と同一の構成をなす一方、矯正開始時期が第１実施形態と異なる。

すなわち、図７（ａ）に示すように、軸部２１およびフランジ部２２を治具５１、５２で保持した状態から、一の駆動機構により第１の押圧部材５３を下降させ、この押圧部材５３と当接した軸部２１を押し下げる。これにより、軸部２１のフランジ部２２への圧入を開始する。この段階（圧入開始時）では、第１の治具４４よりも軸部２１の反圧入側端部が突出した状態にある（図７（ａ）を参照）。

そして、ある程度圧入が進行した段階で、第１の押圧部材５３に供する駆動機構とは別の駆動機構を用いて第２の押圧部材５４を下降させ、第１の治具５１と当接させる（図７（ｂ）に示す状態）。この実施形態では、第２の押圧部材５４は、第１の押圧部材５３の外周に位置し、双方の押圧部材５３、５４を別個独立して上下動させることができるように構成されている。

そして、さらに第２の押圧部材５４を下降させていき、第１の治具５１を下方に押圧することで、フランジ部２２の両端面２２ａ、２２ｂが第２の治具５２との間で圧縮され、これと同時に軸部２１の圧入が進行する。

このようにして、第２の押圧部材５４を第１の押圧部材５３とは別に独立して押し下げることで、軸部２１をフランジ部２２の孔２２ｃに対して圧入すると共に、軸部２１に対するフランジ部２２の姿勢を矯正する。そして、フランジ部２２に軸部２１の圧入が完了した時点で第１の押圧部材５３の下降を停止する。

このように、フランジ部２２に対する軸部２１の圧入を開始し、ある程度圧入が進行した段階で、軸部２１に対するフランジ部２２の姿勢を矯正することで、圧入により生じた変形や姿勢の歪みなどを適宜矯正しながら、圧入を実施することができる。また、この実施形態のように、圧入に用いる押圧部材（第１の押圧部材５３）および駆動機構と、矯正に用いる押圧部材（第２の押圧部材５４）および駆動機構とを別々にすれば、第１の押圧部材５３による圧入力に制約を受けることなく、適当な大きさの負荷（矯正力）をフランジ部２２に付与することができる。

また、上記実施形態（第１〜第３実施形態）では、ラジアル軸受面２１ａとほぼ同寸法の軸部２１の端部をフランジ部２２の孔２２ｃに圧入する場合を説明したが、軸部２１を、例えば当該圧入箇所を小径とした、いわゆる段付軸とすることも可能である。この場合、軸部２１の段差面がフランジ部２２の上端面２２ａと当接する位置まで圧入することで、容易に圧入位置を把握、管理することができる。

また、上記実施形態では、所定の圧入代をもって軸部２１の端部をフランジ部２２の孔２２ｃに圧入する場合を説明したが、例えば接着を伴った圧入（圧入接着）に対しても、本発明を適用することができる。圧入接着であれば、接着剤により固定力を補うことができるので、圧入のみの場合と比べて、圧入代を小さくすることも可能である。あるいは、接着剤は、圧入時、一種の潤滑剤としても機能するため、圧入代を大きくとる場合であっても接着剤を予め供給しておくことで、圧入時の摩擦力を低減して小さい負荷で圧入することができる。また、図示のように、軸部２１の導入側端部に面取り部２１ｄを設けておけば、接着を伴って圧入した場合、当該圧入領域に予め供給された接着剤がフランジ部２２の下端面２２ｂ側に押し出される。そのため、軸部２１に設けた面取り部２１ｄを一種の接着剤溜りとして機能させることができる。

また、上記実施形態では、軸部２１を保持、拘束した状態で、フランジ部２２を治具（第１の治具３１、４１、５１と第２の治具３２、４２、５２）で挟持押圧することで、矯正力を付与する場合を説明したが、矯正力の付与態様はこれに限定されない。すなわち、上述の治具以外でフランジ部２２に矯正力を付与することで、又は、半径方向の矯正力（フランジ部２２を外周から縮径させる向きの力）を単独であるいは軸方向の矯正力を組み合わせて付与することで矯正を図るものでもよい。また、矯正力を軸部２１に付与することで姿勢（直角度）の矯正を図ることもでき、軸部２１とフランジ部２２の双方に矯正力を付与することもできる。

なお、以上の説明で用いた圧入固定装置は、あくまでも一例であり、本発明に係る軸部材２の製造方法を体現できる限りにおいて任意の構成を採ることが可能である。

また、本発明は、上記の構成に限らず、他の構成をなす流体軸受装置にも適用可能である。

例えば上記実施形態では、軸部２１の外周面をラジアル軸受面２１ａとして、フランジ部２２の上端面２２ａおよび下端面２２ｂをそれぞれスラスト軸受面として使用した場合を説明したが、これに限る必要はない。例えば、双方の端面２２ａ、２２ｂのうち、上端面２２ａのみ、あるいは下端面２２ｂのみをスラスト軸受面として使用する構成の流体軸受装置用の軸部材に、本発明を適用することもできる。

図８は他の構成例に係る流体軸受装置１０１の断面図を示している。この流体軸受装置１０１の特徴点（図２に係る流体軸受装置１との主な相違点）は以下の通りである。すなわち、流体軸受装置１０１において、軸部２１の上端（フランジ部２２とは反対側）に固定されたハブ１０３は、ハウジング１０７の開口側（上側）に位置する円盤部１０３ａと、円盤部１０３ａの外周部から軸方向下方に延びた筒状部１０３ｂとを主に有する。また、ハウジング１０７の上端面１０７ｃには、例えば図４に示す配列態様をなす動圧溝形成領域（スパイラルの向きは逆）が設けられ、向かい合う円盤部１０３ａの下端面１０３ａ１との間に第２スラスト軸受部Ｔ２のスラスト軸受隙間を形成する。

ハウジング１０７の外周には、上方に向かって漸次拡径するテーパ状のシール面１０７ｄが形成される。このテーパ状のシール面１０７ｄは、筒状部１０３ｂの内周面１０３ｂ１との間に、ハウジング１０７の閉塞側（下方）から開口側（上方）に向けて半径方向寸法が漸次縮小した環状のシール空間Ｓを形成する。なお、図９中、ハウジング１０７の内周面１０７ａと固定面１０７ｂは、それぞれ図２中のハウジング７の内周面７ａおよび固定面７ｂに対応している。これ以外の構成は、図２に係る構成に準じるので説明を省略する。

このように、フランジ部２２の上端面２２ａのみをスラスト軸受面として使用する場合であっても、圧入完了後あるいは圧入過程で、軸部２１とフランジ部２２の一方又は双方に矯正力を付与するようにすれば、高い固定強度を有すると共に、軸受面の面精度に優れ、かつラジアル軸受面２１ａとスラスト軸受面（上端面２２ａ）との間で高い直角度を有する軸部材２を得ることができる。

なお、以上の実施形態では何れも、ハウジング７、１０７と、軸受スリーブ８とを別体としたが、これら流体軸受装置１、１０１の固定側を構成する部品群から選択される２以上の部品同士を、アセンブリ可能な範囲において一体化（同一材料で一体に形成、あるいは一方の部品をインサートして他方の部品を型成形）することも可能である。例えば図２に示す構成でいえば、ハウジング７と軸受スリーブ８、ハウジング７と蓋部材９、ハウジング７とシール部材１０との間で一体化が可能である。ハウジング７と軸受スリーブ８、およびシール部材１０を一体化することも可能である。また、図８に示す構成でいえば、ハウジング１０７と軸受スリーブ８、あるいはハウジング１０７と蓋部材９との間で一体化が可能である。

また、以上の実施形態では、ラジアル軸受部Ｒ１、Ｒ２およびスラスト軸受部Ｔ１、Ｔ２として、へリングボーン形状やスパイラル形状の動圧溝により潤滑油の動圧作用を発生させる構成を例示しているが、本発明はこれに限定されるものではない。

例えば、ラジアル軸受部Ｒ１、Ｒ２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た、いわゆるステップ状の動圧発生部、あるいは、円周方向に複数の円弧面を配列し、対向する軸部２１の外周面（ラジアル軸受面２１ａ）との間に、くさび状の半径方向隙間（軸受隙間）を形成した、いわゆる多円弧軸受を採用してもよい。

あるいは、ラジアル軸受面となる軸受スリーブ８の内周面８ａを、動圧発生部としての動圧溝や円弧面等を設けない真円状内周面とし、この内周面と対向する真円状の外周面（ラジアル軸受面２１ａ）とで、いわゆる真円軸受を構成することができる。

また、スラスト軸受部Ｔ１、Ｔ２の一方又は双方は、同じく図示は省略するが、スラスト軸受面となる領域に、複数の半径方向溝形状の動圧溝を円周方向所定間隔に設けた、いわゆるステップ軸受、あるいは波型軸受（端面が調和波形などの波型になったもの）等で構成することもできる。

また、以上の実施形態では、動圧発生部を何れも固定側（ハウジング１０７や軸受スリーブ８、蓋部材９など）に設けた場合を説明したが、その一部あるいは全てを回転側（軸部２１やフランジ部２２、ハブ１０３など）に設けることも可能である。具体的には、軸部２１の外周面（ラジアル軸受面２１ａ）やフランジ部２２の両端面２２ａ、２２ｂ、およびハブ１０３の下端面１０３ａ１のうち、１ヶ所以上に既述の動圧発生部を設けることが可能である。また、例えばフランジ部２２の側に、図４に例示する動圧発生部を設けるのであれば、図５で例示の第１の治具３１の下端面３１ｂや第２の治具３２の上端面３２ａに、予め当該動圧発生部に対応する型を設けておき、フランジ部２２への矯正力付与と共に、フランジ部２２の両端面２２ａ、２２ｂに型に対応する動圧発生部を成形することも可能である。

また、以上の実施形態では、流体軸受装置１、１０１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流体膜を形成するための流体として潤滑油を例示したが、これ以外にも流体膜を形成可能な流体、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。

本発明の第１実施形態に係る流体軸受装置を備えたスピンドルモータの断面図である。 流体軸受装置の断面図である。 軸受スリーブの断面図である。 軸受スリーブのフランジ部と対向する端面の平面図である。 第１実施形態に係る軸部材の製造方法を概念的に示す図であり、（ａ）は圧入前における軸部およびフランジ部の配置関係を示す断面図、（ｂ）は圧入完了時における軸部およびフランジ部の配置関係を示す断面図、（ｃ）は圧入完了後、フランジ部に矯正力を付与する段階における軸部およびフランジ部の配置関係を示す断面図である。 第２実施形態に係る軸部材の製造方法を概念的に示す図であり、（ａ）は圧入前における軸部およびフランジ部の配置関係を示す断面図、（ｂ）は圧入途中における軸部およびフランジ部の配置関係を示す断面図、（ｃ）は圧入完了時における軸部およびフランジ部の配置関係を示す断面図である。 第３実施形態に係る軸部材の製造方法を概念的に示す図であり、（ａ）は圧入前における軸部およびフランジ部の配置関係を示す断面図、（ｂ）は圧入途中における軸部およびフランジ部の配置関係を示す断面図である。 他の構成例に係る流体軸受装置の断面図である。

符号の説明

１、１０１ 流体軸受装置
２ 流体軸受装置用軸部材
７ ハウジング
８ 軸受スリーブ
２１ 軸部
２１ａ ラジアル軸受面
２２ フランジ部
２２ｃ 孔
３１、４１、５１ 第１の治具
３１ａ、４１ａ、５１ａ 筒状内周面
３１ｂ、４１ｂ、５１ｂ 下端面
３１、４２、５２ 第２の治具
３２ａ、４２ａ、５２ａ 上端面
３３、３４、４５、５３、５４ 押圧部材
４３ 弾性体
４４ 第３の治具
Ｒ１、Ｒ２ ラジアル軸受部
Ｔ１、Ｔ２ スラスト軸受部
Ｓ シール空間

Claims (4)

1. 軸部と、軸部の一端に圧入固定されるフランジ部とを備え、軸部の外周面と、この外周面に対向する面との間にラジアル軸受隙間を形成すると共に、フランジ部の端面と、この端面に対向する面との間にスラスト軸受隙間を形成し、ラジアル軸受隙間およびスラスト軸受隙間に形成される流体の膜で回転支持される流体軸受装置用軸部材の製造方法において、
   フランジ部に設けた孔に対して軸部を圧入した後、軸部に対するフランジ部の姿勢を矯正するための矯正力を、軸部とフランジ部の少なくとも一方に付与する工程を設けることを特徴とする流体軸受装置用軸部材の製造方法。
2. 軸部と、軸部の一端に圧入固定されるフランジ部とを備え、軸部の外周面と、この外周面に対向する面との間にラジアル軸受隙間を形成すると共に、フランジ部の端面と、この端面に対向する面との間にスラスト軸受隙間を形成し、ラジアル軸受隙間およびスラスト軸受隙間に形成される流体の膜で回転支持される流体軸受装置用軸部材の製造方法において、
   フランジ部に設けた孔に対して軸部を圧入する過程で、軸部に対するフランジ部の姿勢を矯正するための矯正力を、軸部とフランジ部の少なくとも一方に付与することを特徴とする流体軸受装置用軸部材の製造方法。
3. 圧入の進行に伴い、軸部とフランジ部の少なくとも一方に付与される矯正力を徐々に高める請求項２記載の流体軸受装置用軸部材の製造方法。
4. 請求項１〜３の何れかに記載の方法で製造された流体軸受装置用軸部材。

Images