JP2010127448A - Fluid dynamic-pressure bearing mechanism, motor, recording disk driving device, and method for producing fluid dynamic-pressure bearing mechanism - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電動式のモータに用いられる流体動圧軸受機構に関連する。 The present invention relates to a fluid dynamic bearing mechanism used in an electric motor.
記録ディスク駆動装置等に用いられるスピンドルモータには、シャフトとスリーブとの間に充填された潤滑油を介してシャフトが回転可能に支持される流体動圧軸受機構が用いられており、このような流体動圧軸受機構では、従来より、モータの製造時に適切な量の潤滑油が流体動圧軸受機構内に注入されているか検査が行われる。 A spindle motor used in a recording disk drive device or the like uses a fluid dynamic bearing mechanism in which a shaft is rotatably supported via a lubricating oil filled between the shaft and a sleeve. Conventionally, in a fluid dynamic pressure bearing mechanism, it is inspected whether an appropriate amount of lubricating oil is injected into the fluid dynamic pressure bearing mechanism at the time of manufacturing a motor.
例えば、特許文献1に開示される流体軸受モータでは、ハブに設けられた孔に透光性材料にて形成された透視板が取り付けられており、軸受部からのオイル漏れをモータが完成した状態であっても観測することができる。また、特許文献2では、流体軸受装置のスリーブの上端面を覆う透光性のカバーを通して作動流体の充填状態を視認または撮像により確認する作動流体量検査方法が開示されている。特許文献3では、スラスト板に対向するカバー板が透明材料にて形成されることにより、スラスト軸受の内部を観察して潤滑油の充填量を確認することができる流体軸受スピンドルモータが開示されている。
For example, in the hydrodynamic bearing motor disclosed in
特許文献4に開示される動圧軸受装置の製造方法では、顕微鏡から得られる画像から合焦位置を求める自動合焦装置により軸受の端面および潤滑オイルの液面の軸方向の位置が求められ、潤滑オイルの液面の位置が調整される。
ところで、潤滑油が漏洩する原因には振動、衝撃、遠心力、重力等の外力、濡れ拡散、気圧や温度変化による潤滑油の膨張や気泡の発生等が挙げられる。テーパ間隙に界面を形成して潤滑油を保持する毛細管シールでは毛細管力を大きくするために間隙が狭くされ、潤滑油の膨張による界面の変動を許容するために間隙が深くされることが好ましい。 By the way, causes of leakage of the lubricating oil include external forces such as vibration, impact, centrifugal force and gravity, wet diffusion, expansion of the lubricating oil due to changes in atmospheric pressure and temperature, generation of bubbles, and the like. In a capillary seal that forms an interface in the taper gap to hold the lubricating oil, the gap is preferably narrowed to increase the capillary force, and the gap is preferably deepened to allow the interface to change due to expansion of the lubricating oil.
しかし、シール部の上部から透明部材を介して潤滑油の界面を観察する場合に、間隙が中心軸に対して傾斜していたり、間隙が深くされていると、界面を観察することが困難となり、正確な界面の高さを得ることができなくなる。 However, when the interface of the lubricating oil is observed from above the seal portion through the transparent member, it is difficult to observe the interface if the gap is inclined with respect to the central axis or the gap is deep. This makes it impossible to obtain an accurate interface height.
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、流体動圧を利用する流体動圧軸受機構において潤滑油の界面の位置を正確かつ容易に確認することを主たる目的としている。 The present invention has been made in view of the above problems, and has as its main object to accurately and easily confirm the position of the interface of the lubricating oil in a fluid dynamic pressure bearing mechanism that uses fluid dynamic pressure.
請求項1に記載の発明は、電動式のモータに用いられる流体動圧軸受機構であって、軸受部と、前記軸受部に挿入され、前記軸受部に対して相対的に回転することにより前記軸受部の内側面との間の軸受間隙にて発生する潤滑油の流体動圧を利用して前記軸受部に支持されるシャフト部と、前記シャフト部の周囲に開口側に向かって漸次幅が増大する環状のテーパ間隙を形成し、前記テーパ間隙内に前記軸受間隙から連続する前記潤滑油の界面を形成することにより前記潤滑油の漏出を防止するシール部材とを備え、前記テーパ間隙の両側面のそれぞれの内径が、前記開口側に向かって漸次小さくなり、前記シール部材が、前記潤滑油の前記界面を径方向外側から視認可能とする透光性の材料により形成されている。
The invention according to
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の流体動圧軸受機構であって、前記シール部材が、前記界面が視認される位置近傍に印を有する。
The invention according to
請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載の流体動圧軸受機構であって、前記潤滑油が着色されている。
The invention according to claim 3 is the fluid dynamic bearing mechanism according to
請求項4に記載の発明は、請求項1または2に記載の流体動圧軸受機構であって、前記潤滑油が蛍光剤を含む。
The invention according to
請求項5に記載の発明は、請求項1ないし4のいずれかに記載の流体動圧軸受機構であって、前記シール部材が、前記テーパ間隙の前記開口を覆う環状の蓋部を有する。 A fifth aspect of the present invention is the fluid dynamic pressure bearing mechanism according to any one of the first to fourth aspects, wherein the seal member has an annular lid portion that covers the opening of the tapered gap.
請求項6に記載の発明は、電動式のモータであって、請求項1ないし5のいずれかに記載の流体動圧軸受機構と、前記軸受部および前記シャフト部の一方が固定されるステータ部と、前記軸受部および前記シャフト部の他方に固定されるロータ部とを備える。
The invention according to
請求項7に記載の発明は、記録ディスク駆動装置であって、記録ディスクを回転する請求項6に記載のモータと、前記記録ディスクに対する情報の読み出しまたは書き込みを行うアクセス部と、前記モータおよび前記アクセス部を収容するハウジングとを備える。
The invention according to claim 7 is a recording disk drive device, wherein the motor according to
請求項8に記載の発明は、電動式のモータに用いられる流体動圧軸受機構の製造方法であって、a)軸受部にシャフト部を挿入する工程と、b)透光性を有する環状のシール部材に前記シャフト部を挿入することにより、前記シャフト部の周囲に開口側に向かって漸次幅が増大する環状の間隙であって両側面のそれぞれの内径が前記開口側に向かって漸次小さくなるテーパ間隙を形成する工程と、c)前記軸受部の内側面と前記シャフト部との間の軸受間隙に潤滑油を充填し、前記テーパ間隙内に前記軸受間隙から連続する前記潤滑油の界面を形成する工程と、d)前記シール部材の径方向外側から前記界面の軸方向における位置を確認する工程とを備える。 The invention according to claim 8 is a method of manufacturing a fluid dynamic pressure bearing mechanism used for an electric motor, wherein a) a step of inserting a shaft portion into the bearing portion, and b) an annular shape having translucency. By inserting the shaft portion into the seal member, an annular gap whose width gradually increases toward the opening side around the shaft portion, and the respective inner diameters of both side surfaces gradually decrease toward the opening side. Forming a taper gap; and c) filling the bearing gap between the inner surface of the bearing portion and the shaft portion with lubricating oil, and providing an interface of the lubricating oil continuous from the bearing gap in the taper gap. And d) a step of confirming the position of the interface in the axial direction from the outside in the radial direction of the seal member.
請求項9に記載の発明は、請求項8に記載の流体動圧軸受機構の製造方法であって、前記d)工程において、前記潤滑油の前記界面の位置が前記シール部材の外側面の周方向における3以上の位置にて確認される。 A ninth aspect of the present invention is the method of manufacturing a fluid dynamic bearing mechanism according to the eighth aspect, wherein, in the step d), the position of the interface of the lubricating oil is a circumference of the outer surface of the seal member. Confirmed at 3 or more positions in the direction.
請求項10に記載の発明は、請求項8または9に記載の流体動圧軸受機構の製造方法であって、e)前記流体動圧軸受機構の周囲を減圧する工程と、f)前記シール部材の前記径方向外側から前記界面の前記軸方向における位置を確認する工程とをさらに備える。 A tenth aspect of the present invention is a method of manufacturing the fluid dynamic pressure bearing mechanism according to the eighth or ninth aspect, wherein e) a step of reducing the pressure around the fluid dynamic pressure bearing mechanism; and f) the seal member. And a step of confirming the position of the interface in the axial direction from the outside in the radial direction.
本発明では、流体動圧を利用する流体動圧軸受機構においてテーパ間隙を形成するシール部材の径方向外側から潤滑油の界面の位置を正確かつ容易に確認することができる。請求項2の発明では、印により界面の位置の適否を容易に確認することができ、請求項3および4の発明では、界面の位置の確認をさらに容易とすることができる。 In the present invention, the position of the interface of the lubricating oil can be accurately and easily confirmed from the radially outer side of the seal member that forms the tapered gap in the fluid dynamic pressure bearing mechanism that uses fluid dynamic pressure. In the second aspect of the present invention, the suitability of the interface position can be easily confirmed by the mark, and in the third and fourth aspects of the present invention, the confirmation of the interface position can be further facilitated.
また、請求項9の発明では、周方向における複数の位置にて界面の位置を確認することにより潤滑油の充填が適切に行われたか否かをより正確に確認することができ、請求項10の発明では、潤滑油内の気泡の有無を容易に確認することができる。 According to the ninth aspect of the present invention, it is possible to more accurately confirm whether or not the lubricating oil has been properly filled by confirming the positions of the interfaces at a plurality of positions in the circumferential direction. In this invention, the presence or absence of bubbles in the lubricating oil can be easily confirmed.
図1は、本発明の一の実施の形態に係る電動式のスピンドルモータ(以下、「モータ」という。)を備える記録ディスク駆動装置5の縦断面図である。記録ディスク駆動装置5はいわゆるハードディスク駆動装置であり、情報を記録する3枚の円板状の記録ディスク51、記録ディスク51に対する情報の読み出しおよび書き込みを行うアクセス部52、記録ディスク51を保持して回転する電動式のモータ1、並びに、記録ディスク51、モータ1およびアクセス部52を内部空間に収容するハウジング53を備える。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a recording
ハウジング53は、上部に開口を有するとともにモータ1およびアクセス部52が内側の底面に取り付けられる無蓋箱状の第1ハウジング部材531、並びに、第1ハウジング部材531の開口を覆う板状の第2ハウジング部材532を備える。記録ディスク駆動装置5では、第1ハウジング部材531に第2ハウジング部材532が接合されてハウジング53が形成され、内部空間は塵や埃が極度に少ない清浄な空間とされる。
The
3枚の記録ディスク51は間に環状のスペーサが配置されつつ中央の孔部にモータ1が嵌入され、クランパ54および複数のネジ55によりモータ1に固定される。アクセス部52は、記録ディスク51に近接して情報の読み出しおよび書き込みを磁気的に行う複数のヘッド521、各ヘッド521を支持するアーム522、並びに、アーム522を移動することによりヘッド521を記録ディスク51およびモータ1に対して相対的に移動するヘッド移動機構523を有する。これらの構成により、ヘッド521は回転する記録ディスク51に近接した状態で記録ディスク51の所要の位置にアクセスし、情報の書き込みおよび読み出しを行う。
The three
図2はモータ1の縦断面図である。モータ1はアウタロータ型のモータであり、固定組立体であるステータ部2、回転組立体であるロータ部3、および、流体動圧軸受機構4(以下、「軸受機構4」という。)を備える。軸受機構4のシャフト部41はステータ部2に固定されており、シャフト部41が挿入されたロータ部3は、軸受機構4を介してモータ1の中心軸J1を中心にステータ部2に対して回転可能に支持される。以下、中心軸J1に沿ってロータ部3側を上側、ステータ部2側を下側として説明するが、中心軸J1は必ずしも重力方向と一致する必要はない。
FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the
ステータ部2は、中央に穴部211を有しシャフト部41の下端部が固定されるベースブラケット21、ベースブラケット21に固定される環状のステータ22、および、ベースブラケット21の下面側にて穴部211を塞ぐプレート23を有する。ロータ部3は略円筒状のロータ本体31、ロータ本体31の外縁部から下方に突出する円筒部32、円筒部32の内側面に取り付けられた円筒状の金属製のヨーク33、および、ヨーク33の内側面に取り付けられた界磁用磁石34を有する。ロータ本体31の上下の開口部には、内部から開口側へ向かって径が漸次大きくなる円錐状(正確には、円錐台の側面の形状である。以下同様。)の第1傾斜軸受面311が設けられる。モータ1では、ステータ22が有するコイルに外部電源から電流を流すことにより、ステータ22と界磁用磁石34との間にトルクが発生し、ロータ部3が中心軸J1を中心として回転する。
The
軸受機構4はロータ本体31の穴部に挿入されたシャフト部41、および、ロータ本体31の上下の開口に取り付けられた環状のシール部材43a,43bを備え、シャフト部41はシャフト本体412、および、シャフト本体412の上端部および中央部に取り付けられた環状部材411を有する。また、ロータ本体31の中央の貫通孔近傍の部位(以下、「軸受部42」という。)は、シャフト部41を支持する部位として軸受機構4の一部となっている。すなわち、モータ1では、ロータ本体31の軸受部42がロータ部3の一部と軸受機構4の一部とを兼ねており、実質的にロータ部3が軸受機構4の軸受部42に固定された構造となっている。
The
シャフト本体412の上端部に取り付けられた環状部材411は、ロータ本体31内に位置する部位に第1傾斜軸受面311と対向する第2傾斜軸受面4111を有し、ロータ本体31から上方に突出する部位に外側傾斜面4112を有する。第2傾斜軸受面4111は第1傾斜軸受面311と同様にロータ本体31の開口側(すなわち、下方から上方)へと向かって径が大きくなる円錐状であり、表面にヘリングボーン状の動圧溝が形成されている。また、外側傾斜面4112は上方に向かって径が小さくなる円錐状となっている。
An
シャフト本体412の中央部に取り付けられた環状部材411は上端部に取り付けられたものと上下が反対であり、他は同様とされる。すなわち、第1傾斜軸受面311に対向する円錐状の第2傾斜軸受面4111、および、下方に突出する外側傾斜面4112を有する。軸受機構4では、上下の環状部材411の第2傾斜軸受面4111が第1傾斜軸受面311に当接することにより、シャフト部41に対するロータ部3の中心軸J1に沿う方向への移動が制限される。
The
軸受部42とシャフト部41との間、および、シャフト部41とシール部材43a,43bとの間には潤滑油10が充填され、モータ1の回転時には、第1傾斜軸受面311と第2傾斜軸受面4111との間に形成される2つの軸受間隙44にて潤滑油10を作動流体とする流体動圧が発生し、ロータ部3がステータ部2に対して中心軸J1を中心として回転可能に支持される。
Lubricating
図3は上側のシール部材43aの図2における中心軸J1の右側の縦断面を示す図であり、図4は軸受機構4の上側のシール部材43aの近傍を拡大して示す図である。下側のシール部材43bの近傍の構造は上下が逆となる点を除いて図4とほぼ同様とされる。図3および図4に示すように、シール部材43aは上方に向かって径が小さくなる円錐状の側部432、側部432の上端から内側に連続する環状であり、中央にシャフト部41が貫通する穴部を有する蓋部431、側部432の下端から径方向外側に広がる環状の取付部433を有し、取付部433によりシール部材43aが軸受部42の上面に固定される。シール部材43aにより環状部材411の図4における上方に軸受部42から突出する部位が覆われており、側部432の内側面4321および外側面4322は共に上方に向かって径が小さくなる傾斜面とされる。中心軸J1を含む断面において、内側面4321の中心軸J1に対する傾斜角は環状部材411の外側傾斜面4112の中心軸J1に対する傾斜角よりも小さくされる。
3 is a view showing a vertical cross section of the
また、シール部材43aは透光性の材料により形成され、図3に示すように、側部432の外側面4322には上下に並ぶ目印である2つの突起部434が設けられる。透光性の材料としては、樹脂(メチルペンテンポリマー(TPX(登録商標))、ポリエーテルイミド(PEI)、ポリアミド(PA)、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリオキシメチレン(POM)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)等)やガラス等が用いられる。なお、図2に示す下側のシール部材43bは、蓋部431を有しない点を除いて上側のシール部材43aとほぼ同様となっている。
Further, the
図4に示すように、環状部材411の外側傾斜面4112とシール部材43aの側部432との間には環状のテーパ間隙45が形成され、テーパ間隙45の幅は開口側(すなわち、図4の上方)に向かって漸次増大し、テーパ間隙45の内部に潤滑油10が保持される。テーパ間隙45は下部にて軸受間隙44と連絡しており、潤滑油10も軸受間隙44から連続している。既述のように、テーパ間隙45の両側面(すなわち、外側傾斜面4112および側部432の内側面4321)のそれぞれの内径はテーパ間隙45の開口側に向かって漸次小さくなっている。
As shown in FIG. 4, an
テーパ間隙45内には潤滑油10の界面11が形成され、軸受間隙44の内部に向かって働く毛細管力により潤滑油10の漏出が防止される。さらに、モータ1の回転時には遠心力によりテーパ間隙45内の潤滑油10に軸受間隙44の内部に向かう力が働く。テーパ間隙45では、シール部材43aが透光性の材料にて形成されていることにより、潤滑油10の界面11がシール部材43aの径方向外側から視認可能とされる。
An
図5は軸受機構4を含むモータ1の一部の製造の流れを示す図である。モータ1の製造では、まず、ロータ本体31の穴部にシャフト本体412が挿入され(図1参照)、ロータ本体31の上下の開口にてシャフト本体412に環状部材411が圧入により固定される。これにより、軸受部42にシャフト部41が挿入された状態とされる(ステップS11)。そして、シール部材43aにシャフト部41が挿入されつつシール部材43aが軸受部42の上面に取り付けられ、図4に示すように、シャフト部41の周囲にテーパ間隙45が形成される。また、軸受部42の下面にはシール部材43bが図4と上下が反対の向きにて取り付けられ、図4に示すテーパ間隙45と同様のテーパ間隙がシャフト部41の周囲に形成される(ステップS12)。さらに、下側のシール部材43bとシャフト部41との間の間隙から、ロータ本体31の軸受部42の内側面とシャフト部41との間の2つの軸受間隙44を含む間隙に潤滑油10が充填され、2つのテーパ間隙45内に軸受間隙44から連続する潤滑油10の界面11(図4参照)が形成される(ステップS13)。以下の説明では、この段階におけるロータ本体31およびシャフト部41の組立体を「軸受組立体」と呼ぶ。
FIG. 5 is a diagram showing a flow of manufacturing a part of the
次に、軸受組立体は図6に示す界面測定装置6に中心軸J1を重力方向に平行にしつつ載置され、潤滑油10の界面11(図4参照)の確認が行われる。界面測定装置6は、軸受組立体を中心軸J1を中心として回転可能に保持する回転機構61、シール部材43aの径方向外側から中心軸J1に向かって界面11を撮像するカメラ62、回転機構61を制御するとともに、カメラ62にて取得された画像から測定結果を取得する制御部63を有する。界面11の確認を容易とするために潤滑油10は着色されたもの、または、蛍光剤を含むものとされることが好ましい。
Next, the bearing assembly is placed on the
カメラ62により取得された画像に対して制御部63の演算部631は画像処理を行い、図4中に符号H1を付して示す界面11の端部の位置を示す境界線(メニスカスの最も高い位置であり、シール部材43aの内側面4321上における潤滑油10と空気との境界線)が検出される。これにより、界面11の中心軸J1に平行な方向(以下、「軸方向」という。)の位置として界面位置H1が取得される。そして、演算部631では、界面位置H1が図3に示す2つの突起部434の間にあるか否かにより潤滑油10の充填量が適切か否かが判定される(すなわち、界面位置H1が確認される)(ステップS14)。なお、適切な界面位置H1は潤滑油10の漏洩が起こらず、かつ、潤滑油10の蒸発減量を考慮して軸受機構4内の潤滑油10が不足しないように設定される。
The
界面11の位置としては、界面位置H1に代えて図4中に符号H2を付して示す界面11の底部(軸方向において最も低い部分)の位置が採用されてもよい。潤滑油10が着色されている場合でも、メニスカスの径方向の幅は微小であり、界面位置H2を検出することができる。また、潤滑油10は無色透明であっても界面11の確認は可能であり、この場合においても、界面位置H1または界面位置H2において界面11の位置を確認することができる。
As the position of the
1回目の測定が完了すると、回転機構61が軸受機構4を回転することにより測定位置が中心軸J1を中心とする周方向(以下、単に「周方向」という。)に移動され(ステップS15,S16)、2回目の測定が同様に行われて界面位置H1が再度取得される(ステップS14)。そして、全ての測定位置にて測定が完了するまで周方向に測定位置を変えつつ測定が繰り返される(ステップS15)。これにより、界面位置H1の確認がシール部材43aの外側面4322における周方向の3以上の位置にて行われる。
When the first measurement is completed, the
図7はシール部材43aの周辺部の中心軸J1を含む断面を示す図であり、シャフト部41とシール部材43aとの中心軸がずれている場合に界面位置H1が周方向において異なる様子を示している。
FIG. 7 is a view showing a cross section including the central axis J1 of the peripheral portion of the
シャフト部41とシール部材43aとの同軸度が得られていない場合、テーパ間隙45の径方向の幅が周方向において一定とはならない。潤滑油10の界面11は毛細管力が釣り合う位置に形成されるため、この場合、界面11の高さが周方向において異なることとなり、開口までの距離が短い箇所にて潤滑油10が漏洩する可能性が高くなってしまう。図7では軸方向において最も高い界面位置H1をシャフト部41の左側に示し、最も低い界面位置H1を右側に示し、最も高い界面位置H1と最も低い界面位置H1との高さの差に符号Dを付して示している。取得された界面位置H1の測定数が十分多い場合、そのうちの最大のものと最小のものとの差が界面11の高さの差Dとされ、測定数が少ない場合、測定された界面位置H1から周方向における界面位置H1の全体を補間により求めて、界面位置H1の最大値と最小値との差Dが求められる。
When the coaxiality between the
図8はシャフト部41とシール部材43aとの同軸度が得られていない場合において、平面視した界面11の形状を示す参考図である。なお、実際にはシール部材43aにより界面11を平面視することはできない。平行斜線を付して示す領域が界面11であり、内側の楕円は環状部材411の外側傾斜面4112と界面11との境界を示し、外側の楕円はシール部材43aの内側面4321と界面11との境界を示す。図7に示すようにテーパ間隙45は軸方向に対して傾斜しているため、軸方向の界面位置H1が周方向において異なると、図8に示すように平面視したときの界面11の形状が楕円状となる。
FIG. 8 is a reference diagram showing the shape of the
界面測定装置6では、予め、シャフト部41とシール部材43aとの同軸度に対応する界面11の高さの差Dを示すテーブルが準備されており、演算部631においてテーブルを参照することにより、シャフト部41とシール部材43aとの同軸度が求められる(ステップS17)。潤滑油10の充填量が適切であり、かつ、同軸度が十分に得られていることが確認されると、軸受組立体は界面測定装置6から外され、シャフト部41の下端部がステータ部2の穴部211(図2参照)に取り付けられる(ステップS18)。同軸度が十分でない場合、シール部材43aの交換および潤滑油の再充填が行われ、ステップS14以降の作業が再度行われる。
In the
なお、図5では省略しているが、界面測定は下側のシール部材43bに対しても行われる。このとき、上下が反転されて軸受組立体が界面測定装置6に載置され、シール部材43bの外側面近傍に微小なミラーが配置され、ミラーを介して上方から界面11がカメラ62により撮像される。また、下側のシール部材43bを通して得られた界面11の高さを元にシャフト部41とシール部材43bとの同軸度が求められる。
Although omitted in FIG. 5, the interface measurement is also performed on the
以上に説明したように、軸受機構4では、シール部材43a,43bの側部432が透光性の材料にて形成されていることにより、シール部材43a,43bの径方向外側から潤滑油10の界面11を確認することができ、軸方向から確認する場合に比べて正確かつ容易に界面11の軸方向の位置を確認することができる。特に、テーパ間隙45の両内側面が開口側に向かって漸次径が小さくなっており、上方から界面11が確認しにくい場合であっても、軸受機構4を傾けたりすることなく径方向外側から容易に界面11を確認することができる。また、シール部材43aのように蓋部431によりテーパ間隙45の開口が覆われている場合であっても、界面11の位置を確認することができる。
As described above, in the
さらに、シール部材43aにおいて側部432に目印として突起部434が形成されることにより、界面11の位置の適否をさらに容易に確認することができる。潤滑油10が着色料または蛍光剤を含む場合には、界面11の位置の確認をさらに容易とすることができる。
Furthermore, by forming the protruding
界面位置H1(またはH2、以下同様)の測定では、界面位置H1の取得をシール部材43a,43bの外側面4322の周方向における3以上の位置にて行うことにより、界面位置H1の周方向の変化を取得することができ、潤滑油10の充填が適切に行われたか否かをより正確に確認することができる。また、界面位置H1の周方向の変化からシャフト部41とシール部材43a,43bとの同軸度を取得することも可能とされる。
In the measurement of the interface position H1 (or H2, the same applies hereinafter), the interface position H1 is acquired at three or more positions in the circumferential direction of the
なお、同軸度を確認することにより、潤滑油10の漏洩を確実に防ぐためにテーパ間隙45を軸方向に大きくして界面位置H1を開口から遠ざける対策が不要となり、軸受機構4の大型化を抑制することができる。また、シール部材43aの外側面4322の形状測定では側部432の厚さのばらつきによるテーパ間隙45の異常を検出することはできないが、界面位置H1の周方向の変化を取得することにより、このような異常も検出することができる。
By confirming the coaxiality, it is not necessary to take measures to increase the
図9は界面測定装置の他の例を示す図であり、図9の界面測定装置6aは図6の界面測定装置6と比較して、減圧チャンバ64および減圧チャンバ64に接続された真空ポンプ65をさらに有する点で異なり、他は同様であり、同様の構成には同符号を付している。界面測定装置6aでは、回転機構61およびカメラ62は減圧チャンバ64内に配置される。
FIG. 9 is a view showing another example of the interface measuring device, and the
図10は界面測定装置6aを用いたモータ1の一部の製造の流れを示す図であり、図5に示す製造の流れにおけるステップS14〜S16に代えて行われるステップS21〜S25を示している。図10に示す製造の流れでは、ステップS13までが行われて軸受組立体に潤滑油が充填されると、軸受組立体は図9に示すように減圧チャンバ64内の回転機構61上に配置される(ステップS21)。そして、減圧チャンバ64内を減圧する前の大気圧下の状態において、図5のステップS14〜S16と同様に軸受組立体の界面測定が行われる(ステップS22)。
FIG. 10 is a view showing a part of the manufacturing flow of the
周方向における全ての位置での界面測定が行われると、真空ポンプ65を用いて減圧チャンバ64内(すなわち、軸受機構4を含む軸受組立体の周囲)が減圧され(ステップS23)、再度ステップS14〜S16と同様にしてシール部材43aの径方向外側から界面11の測定が行われる(ステップS24)。そして、ステップS22において取得された界面位置と減圧後の界面位置とが比較される(すなわち、界面11の軸方向における位置が確認される)。軸受組立体の潤滑油10の内部に気泡が残っている場合、減圧により気泡が膨張して界面11が上昇するため、上記作業により気泡の有無を確認することができる(ステップS25)。
When interface measurement is performed at all positions in the circumferential direction, the inside of the decompression chamber 64 (that is, around the bearing assembly including the bearing mechanism 4) is decompressed using the vacuum pump 65 (step S23), and step S14 is performed again. In the same manner as in S16, the
界面測定が終了すると、減圧チャンバ64が常圧に戻される。気泡の存在が確認された場合、軸受組立体に対して潤滑油の再充填が行われる。潤滑油10内に気泡が存在しない場合、常圧時に測定された界面位置H1に基づいて制御部63の演算部631にてシャフト部41とシール部材43aとの同軸度が求められる(ステップS17)。そして、軸受組立体が減圧チャンバ64から取り出され、同軸度が十分に得られていれば軸受組立体のシャフト部41がステータ部2に取り付けられる(ステップS18)。同軸度が十分でない場合、シール部材43aの交換および潤滑油の再充填が行われ、ステップS21以降の作業が再度行われる。
When the interface measurement is completed, the
なお、図10では省略しているが、軸受組立体の上下を反転して大気圧下における界面測定が下側のシール部材43bに対しても行われる。このとき、シール部材43bの外側面近傍に微小なミラーが配置され、ミラーを介して上方から界面11がカメラ62により撮像される。また、下側のシール部材43bを通して得られた界面11の高さに基づいてシャフト部41とシール部材43bとの同軸度が求められる。
Although omitted in FIG. 10, the measurement of the interface under atmospheric pressure is performed on the
以上に説明したように、界面測定装置6aでは、透光性の材料にて形成されたシール部材43a,43bを用いることにより、シール部材43a,43bの径方向外側から潤滑油10の界面11を確認することができ、軸方向から確認する場合に比べて正確かつ容易に界面11の軸方向の位置を確認することができる。また、減圧チャンバ64内において界面11を確認することにより、潤滑油10内の気泡の有無を容易に確認することができる。さらに、図7および図8と同様に界面位置H1の周方向の変化を取得することができ、潤滑油10の充填が適切に行われたか否かをより正確に確認することができるとともにシャフト部41とシール部材43a,43bとの同軸度を確認することができる。
As described above, in the
図11は他の例に係る軸受機構4aの一部を示す拡大図である。軸受機構4aは図2に示す軸受機構4と比較して、ロータ本体31の第1傾斜軸受面311が省略され(すなわち、ロータ本体31の穴部が円筒状とされ)、シャフト部41の環状部材411が形状の異なる環状部材411aとされる。軸受機構4aの他の構成は軸受機構4とほぼ同様とされ、同様の構成には同符号を付している。また、ロータ本体31の下側においても第1傾斜軸受面311が省略されて上下が反転された環状部材411aが設けられ、他は軸受機構4と同様とされる。
FIG. 11 is an enlarged view showing a part of a bearing mechanism 4a according to another example. Compared with the
環状部材411aは図4に示す環状部材411の軸受部42から上方に突出している円錐台状の部分(すなわち、上半分)のみとなっており、ロータ本体31の上面と対向する下面4113を有する。下面4113にはヘリングボーン状の動圧溝が形成されており、ロータ部3の回転時に下面4113とロータ本体31の上面との間のスラスト軸受間隙46にて潤滑油10の流体動圧が発生する。ロータ本体31の下側に位置する環状部材411aにおいても同様にスラスト軸受間隙46にて流体動圧が発生する。これにより、ロータ部3をシャフト部41に対してスラスト方向に支持する上下のスラスト軸受部が形成される。また、シャフト本体412の外側面には周方向にヘリングボーン状の動圧溝が形成され、モータ1(図2参照)の回転時にはシャフト本体412と軸受部42の内側面との間のラジアル軸受間隙47にて潤滑油10の流体動圧が発生する。これにより、ロータ部3をシャフト部41に対してラジアル方向に支持するラジアル軸受部が形成される。
The
図11の軸受機構4aにおいても環状部材411aの外側傾斜面4112とシール部材43aの側部432との間には、開口側に向かって漸次幅が増大し、内部に潤滑油10が保持される環状のテーパ間隙45が形成される。テーパ間隙45はスラスト軸受間隙46から連続しており、潤滑油10もスラスト軸受間隙46から連続している。テーパ間隙45内には潤滑油10の界面11が形成され、毛細管力により潤滑油10の漏出が防止される。また、テーパ間隙45の両側面(すなわち、外側傾斜面4112および側部432の内側面4321)のそれぞれの内径はテーパ間隙45の開口側に向かって漸次小さくなっており、モータ1の回転時には遠心力によりテーパ間隙45内の潤滑油10にはスラスト軸受間隙46へと向かう力が働く。
Also in the bearing mechanism 4a of FIG. 11, between the outer
さらに、シール部材43aは透光性の材料にて形成されており、潤滑油10の界面11がシール部材43aの径方向外側から視認可能とされる。これにより、シール部材43a,43bの径方向外側から潤滑油10の界面11を確認することができ、軸方向から界面11を見る場合に比べて正確かつ容易に界面11の軸方向の位置を確認することができる。また、シール部材43a,43bの側部432に目印として上下に並ぶ2つの突起部434が形成されており、界面11の位置の適否をさらに容易に確認することができる。
Furthermore, the
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。 As mentioned above, although embodiment of this invention has been described, this invention is not limited to the said embodiment, A various change is possible.
テーパ間隙45はシャフト部41の周囲に形成され、毛細管力および遠心力を利用して潤滑油10を保持するものであれば他の構造であってもよく、例えば、軸受部42を形成する部材がロータ本体31とは別部材とされてもよい。また、テーパ間隙45の中心軸J1に対する傾斜は図4に示すものよりも大きくされてよい。軸受機構4,4aは、軸受間隙全体に連続して潤滑油10が充填される、いわゆるフルフィル構造ではなく、潤滑油10が軸受内部にて分断されて充填される、いわゆるパーシャルフィル構造であってもよい。
The
シール部材43の側部432に形成された突起部434は、凹部であってもよく、内側面4321に形成されてもよい。また、側部432が有する印は界面11が視認される位置近傍に設けられるのであれば、例えば、目標となる充填量を示す位置に1本の線のみにより印が形成されてもよく、0.1mm単位で軸方向の位置を示す目盛が設けられてもよい。
The
図6に示す界面測定において、カメラ62が界面11を撮像する位置はシール部材43aのおよそ径方向外側であれば、斜め上方であってもよい。界面測定はカメラ62によるものには限定されず、例えば、投光部および受光部を有する反射型光センサが用いられてもよく、作業者の目視により行われてもよい。
In the interface measurement shown in FIG. 6, the position where the
モータ1は軸受部に固定されるロータ部、および、シャフト部に固定されるステータ部を有するシャフト固定型のモータには限定されず、シャフト部に固定されるロータ部、および、軸受部が固定されるステータ部を有するシャフト回転型のモータであってもよい。すなわち、モータ1はシャフト部が軸受部に対して相対的に回転することにより、軸受部の内側面との間の軸受間隙にて発生する潤滑油の流体動圧を利用してシャフト部が軸受部に支持されるものであればよい。また、モータ1はインナロータ型であってもよい。
The
記録ディスク駆動装置5は、ハードディスク駆動装置には限定されず、光ディスク、光磁気ディスク等を駆動する装置であってもよく、軸受機構4を有するモータ1は、記録ディスク51に対する情報の読み出しおよび書き込みの一方または両方、すなわち、読み出しまたは書き込みを行う記録ディスク駆動装置に適している。モータ1はレーザプリンタ等の他の装置に用いられてもよい。
The recording
1 モータ
2 ステータ部
3 ロータ部
4,4a 軸受機構
5 記録ディスク駆動装置
10 潤滑油
11 界面
41 シャフト部
42 軸受部
43a,43b シール部材
44 軸受間隙
45 テーパ間隙
46 スラスト軸受間隙
51 記録ディスク
52 アクセス部
53 ハウジング
311 第1傾斜軸受面
431 蓋部
434 突起部
4112 外側傾斜面
4321 内側面
H1,H2 界面位置
J1 中心軸
S11〜S18,S21〜S25 ステップ
DESCRIPTION OF
Claims (10)
軸受部と、
前記軸受部に挿入され、前記軸受部に対して相対的に回転することにより前記軸受部の内側面との間の軸受間隙にて発生する潤滑油の流体動圧を利用して前記軸受部に支持されるシャフト部と、
前記シャフト部の周囲に開口側に向かって漸次幅が増大する環状のテーパ間隙を形成し、前記テーパ間隙内に前記軸受間隙から連続する前記潤滑油の界面を形成することにより前記潤滑油の漏出を防止するシール部材と、
を備え、
前記テーパ間隙の両側面のそれぞれの内径が、前記開口側に向かって漸次小さくなり、
前記シール部材が、前記潤滑油の前記界面を径方向外側から視認可能とする透光性の材料により形成されていることを特徴とする流体動圧軸受機構。 A fluid dynamic bearing mechanism used in an electric motor,
A bearing portion;
The bearing portion is inserted into the bearing portion and rotated relative to the bearing portion by utilizing the fluid dynamic pressure of the lubricating oil generated in the bearing gap between the inner surface of the bearing portion. A supported shaft portion;
An annular taper gap whose width gradually increases toward the opening side is formed around the shaft portion, and the lubricating oil leakage is formed by forming an interface of the lubricating oil continuous from the bearing gap in the taper gap. A sealing member for preventing
With
The inner diameter of each side surface of the taper gap gradually decreases toward the opening side,
The fluid dynamic pressure bearing mechanism, wherein the seal member is made of a translucent material that makes the interface of the lubricating oil visible from the outside in the radial direction.
前記シール部材が、前記界面が視認される位置近傍に印を有することを特徴とする流体動圧軸受機構。 The fluid dynamic bearing mechanism according to claim 1,
The fluid dynamic pressure bearing mechanism, wherein the seal member has a mark near a position where the interface is visually recognized.
前記潤滑油が着色されていることを特徴とする流体動圧軸受機構。 The fluid dynamic bearing mechanism according to claim 1 or 2,
The fluid dynamic pressure bearing mechanism, wherein the lubricating oil is colored.
前記潤滑油が蛍光剤を含むことを特徴とする流体動圧軸受機構。 The fluid dynamic bearing mechanism according to claim 1 or 2,
The fluid dynamic pressure bearing mechanism, wherein the lubricating oil contains a fluorescent agent.
前記シール部材が、前記テーパ間隙の前記開口を覆う環状の蓋部を有することを特徴とする流体動圧軸受機構。 The fluid dynamic bearing mechanism according to any one of claims 1 to 4,
The fluid dynamic pressure bearing mechanism, wherein the seal member has an annular lid portion that covers the opening of the taper gap.
請求項1ないし5のいずれかに記載の流体動圧軸受機構と、
前記軸受部および前記シャフト部の一方が固定されるステータ部と、
前記軸受部および前記シャフト部の他方に固定されるロータ部と、
を備えることを特徴とするモータ。 An electric motor,
A fluid dynamic bearing mechanism according to any one of claims 1 to 5,
A stator portion to which one of the bearing portion and the shaft portion is fixed;
A rotor portion fixed to the other of the bearing portion and the shaft portion;
A motor comprising:
記録ディスクを回転する請求項6に記載のモータと、
前記記録ディスクに対する情報の読み出しまたは書き込みを行うアクセス部と、
前記モータおよび前記アクセス部を収容するハウジングと、
を備えることを特徴とする記録ディスク駆動装置。 A recording disk drive device comprising:
The motor according to claim 6, wherein the motor rotates a recording disk;
An access unit for reading or writing information on the recording disk;
A housing for housing the motor and the access unit;
A recording disk drive device comprising:
a)軸受部にシャフト部を挿入する工程と、
b)透光性を有する環状のシール部材に前記シャフト部を挿入することにより、前記シャフト部の周囲に開口側に向かって漸次幅が増大する環状の間隙であって両側面のそれぞれの内径が前記開口側に向かって漸次小さくなるテーパ間隙を形成する工程と、
c)前記軸受部の内側面と前記シャフト部との間の軸受間隙に潤滑油を充填し、前記テーパ間隙内に前記軸受間隙から連続する前記潤滑油の界面を形成する工程と、
d)前記シール部材の径方向外側から前記界面の軸方向における位置を確認する工程と、
を備えることを特徴とする流体動圧軸受機構の製造方法。 A method for manufacturing a fluid dynamic bearing mechanism used in an electric motor,
a) inserting the shaft portion into the bearing portion;
b) An annular gap whose width gradually increases toward the opening side around the shaft portion by inserting the shaft portion into an annular sealing member having translucency, and the inner diameters of both side surfaces are Forming a taper gap that gradually decreases toward the opening;
c) filling the bearing gap between the inner surface of the bearing section and the shaft section with lubricating oil, and forming an interface of the lubricating oil continuous from the bearing gap in the tapered gap;
d) confirming the position of the interface in the axial direction from the radially outer side of the seal member;
A method for producing a fluid dynamic bearing mechanism, comprising:
前記d)工程において、前記潤滑油の前記界面の位置が前記シール部材の外側面の周方向における3以上の位置にて確認されることを特徴とする流体動圧軸受機構の製造方法。 A method for manufacturing a fluid dynamic bearing mechanism according to claim 8,
In the step d), the position of the interface of the lubricating oil is confirmed at three or more positions in the circumferential direction of the outer surface of the seal member.
e)前記流体動圧軸受機構の周囲を減圧する工程と、
f)前記シール部材の前記径方向外側から前記界面の前記軸方向における位置を確認する工程と、
をさらに備えることを特徴とする流体動圧軸受機構の製造方法。 A method for manufacturing a fluid dynamic bearing mechanism according to claim 8 or 9,
e) reducing the pressure around the fluid dynamic bearing mechanism;
f) confirming the position of the interface in the axial direction from the radially outer side of the seal member;
A method for manufacturing a fluid dynamic bearing mechanism, further comprising:
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