JP3411807B2 - 動圧軸受装置の寿命検査装置及び検査方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、潤滑流体に動圧を
発生させ、その潤滑流体の動圧により固定部材に対して
回転部材を軸支するように構成した動圧軸受装置の寿命
検査装置及び検査方法に関する。 【０００２】 【従来の技術】近年、モータ等の各種装置において、特
に高速回転に対応し得るようにオイルやエアー等の潤滑
流体の動圧を利用した動圧軸受装置が種々検討され提案
されている。この動圧軸受装置においては、固定部材側
の動圧面と回転部材側の動圧面とが対向配置されている
ととともに、これら両対向動圧面のうちの少なくとも一
方側に動圧発生用溝が形成されており、上記回転部材と
固定部材との両対向面間に介在された所定のオイルやエ
アー等の潤滑流体が、回転部材の回転時に動圧発生用溝
のポンピング作用により昇圧されて動圧作用が発生し、
当該潤滑流体の動圧によって回転部材が浮上状態に保持
されるようにして回転支持が行われるようになってい
る。 【０００３】本件発明者は、このような動圧軸受装置に
おいて、以下述べるように固定部材と回転部材との間に
おける「なじみ」の程度が動圧軸受装置の特性・寿命等
に大きな影響を与えており、装置の信頼性を支配する重
要な因子となっていることを見出した。まず一般的に、
「なじみ」は、高い圧力状態にて摺動接触関係にある部
材どうしが、組立精度や面粗度等の影響によって初期摩
耗し、平滑な接触面状態となって面圧が低下することを
いうが、高硬度部材と低硬度部材との組み合わせでは、
高硬度部材の面粗度が摩耗によって所定の平滑状態とな
るまで面圧は低下しない。 【０００４】このような「なじみ」現象を動圧軸受装置
について考察してみると、まず、高速回転時では、固定
部材と回転部材との間に形成される楔形状部分に完全な
油膜が形成されて流体潤滑状態が構築されることとな
り、回転部材が浮上状態に維持される。これに対して、
起動停止時や低速回転時には、上記楔形状部分における
油膜は破れて境界潤滑状態に遷移する。この境界潤滑状
態では、部分的に機械的金属接触を生じることとなるた
め、そこに「なじみ」の影響が発生する。完全な油膜形
成が行われる否かは、上述した楔形状を構成する軸と軸
受部材との組立て精度や、動圧面の面粗度が重要な因子
となるから、これらを如何に設定するかで、動圧軸受装
置における「なじみ」の良否が決定されることとなる。 【０００５】そして、その「なじみ」の過程で生じる動
圧面の摩耗によって、動圧発生用溝の溝深さが減じ、ま
た、摩耗粉等によって潤滑流体の劣化や損傷等が進むこ
とに着目すれば、回転部材と固定部材との間における
「なじみ」の程度を検査することによって装置の寿命を
予測することができることとなる。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たように動圧軸受装置では、固定部材に対して回転部材
が浮上した状態に回転保持されるため、定常回転の状態
では「なじみ」の程度にかかわらず軸受特性に大きな変
化はない。従って、一般に行われている定常回転状態に
おける各種検査方法及び装置では、「なじみ」の程度を
検出しようとしても明瞭な検出結果は得ることができ
ず、装置の出荷時において寿命を把握することができな
いために、使用後の信頼性を損なう場合がある。 【０００７】そこで本発明は、「なじみ」の程度を容易
かつ良好に行なうことができるようにした動圧軸受装置
の寿命検査及び検査方法を提供することを目的とする。 【０００８】 【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るための手段を説明するにあたって、まず、一般の滑り
軸受に対する動圧軸受装置における「なじみ」の特異性
を述べる。一般の滑り軸受では、使用回転領域での諸特
性を安定させるために「なじみ」は不可欠な過程であ
り、「なじみ」の進行によって軸受駆動力が明らかに低
減するとともに、他の特性も目に見えて改善されること
が多い。 【０００９】これに対して、動圧軸受装置では、上述し
たように、定常回転域において完全な流体潤滑状態とな
って回転部材が浮上していることからすれば、「なじ
み」の影響は軽微であって軸受特性及び寿命とは無関係
であるように思われる。しかしながら、以下のような動
圧軸受装置特有のデリケートさの観点から、「なじみ」
の程度は動圧軸受装置の寿命・信頼性に大きな影響を与
えている。 【００１０】（１） 油量の観点 コンピュータの周辺機器として用いられるハードディス
ク駆動装置（ＨＤＤ）や、レーザプリンタ（ＬＢＰ）の
書込装置等におけるモータの軸受装置に動圧軸受装置を
採用した場合には、動圧軸受装置からの油漏れによって
汚染を生じると致命的な問題となってしまう。そのた
め、軸受油の飛散を生じさせないように、毛細管力等を
利用して確実に保油機能を持たせる設計がなされている
が、その場合には、動圧軸受装置内に保持し得る油量が
極めて少なくなり、摩耗粉が僅かでも発生して混入すれ
ば、スラッジが生成されることとなって潤滑流体の物性
が低下し、故障の原因となることがある。一般の滑り軸
受では当たり前に起こっている「なじみ」が、動圧軸受
装置では特に重要視しなければならない最大の理由がこ
こにある。 【００１１】（２） 動圧発生用溝の深さの観点 動圧軸受装置では、へリングボーンなどの形状を有する
動圧発生用溝が、例えば数μｍの深さで形成されてい
る。この動圧発生用溝は、加工容易性の観点からすれば
軟らかい材質の部材側に形成するのが普通であるが、軟
らかい材質は、「なじみ」による摩耗が進行し易いた
め、動圧発生用溝の加圧作用の機能低下を考慮しなけれ
ばならない。「なじみ」の進行は、硬い側の部材の面が
平滑化されて面粗度が改善され、面圧が低下するまで継
続することとなるが、動圧発生用溝を形成した部材に大
きな摩耗を生じると、それに伴って動圧発生用溝の特性
が低下することとなる。つまり、一般の滑り軸受では問
題にならない数μｍの初期摩耗が、動圧軸受装置では致
命傷となることもある。 【００１２】（３） 軸受部材の材質及び使用環境温度
の観点 動圧軸受装置には、加工精度を得やすい軸受材料とし
て、リン青銅などの銅合金が一般に採用されているが、
このような銅合金は、ステンレス鋼（ＳＵＳ）等と異な
り、摩耗率が温度によって大きく左右される。すなわ
ち、動圧軸受装置は、本来高速回転用として開発されて
いるために、粘性ロス等による発熱が大きい上、周辺に
配置される集積ＩＣ（ＣＰＵ）などの部品からの発熱に
よって、高温の環境下に曝されることが多い。例えば、
ハードディスク駆動装置（ＨＤＤ）では、７０度Ｃのス
ペックが設定されることがあり、それに自己の発熱温度
を加えて考えると、動圧軸受装置の使用環境としては極
めて高温な状態を想定する必要がある。 【００１３】一方、図２に示されているように、上述し
た動圧軸受装置に用いられているリン青銅（Ｃ５１９
１）は、ステンレス鋼（ＳＵＳ４３０Ｆ）等に比して、
横軸の温度が７０度Ｃ以上となったときに、縦軸の摩耗
率（μｍ）が急激に増大する傾向がある。そのため、上
述したような高温環境下においては、潤滑流体や動圧発
生用溝に対してしばしば損傷を与えることがある。リン
青銅の摩耗率が急増する原因は定かではないが、銅表面
に化学的に吸着している潤滑流体のオイル成分の熱的性
質が関わっていることが推定されており、銅系金属に共
通する性質と思われる。このように、軸受部材の材質と
高温環境との関係からも、動圧軸受装置における所謂
「なじみ」負荷を軽減しなければならないことが解る。 【００１４】以上のように動圧軸受装置では、「なじ
み」負荷を軽減することが極めて重要であり、一方、そ
の「なじみ」の程度を正確に把握することによって、動
圧軸受装置の寿命を推定することができる。 【００１５】そこで、請求項１記載の発明では、固定部
材に対して回転部材を回転可能に支持する動圧軸受部に
画成されている軸受空間内に所定の潤滑流体を有してい
るとともに、上記動圧軸受部を構成する固定部材及び回
転部材の対向動圧面の少なくとも一方側に、前記軸受空
間内に充填された潤滑流体に動圧を発生させる動圧発生
用溝が設けられ、当該動圧発生用溝による動圧作用に基
いて上記回転部材を固定部材に対して浮上状態に支承す
る動圧軸受装置の寿命検査装置において、上記回転部材
の回転が自然停止する過程で、動圧の低下により回転部
材が固定部材に接触してから停止するまでの間における
回転部材と固定部材との接触の程度を検出して、両部材
どうしの「なじみ」の程度を測定する検出手段を備えて
いる。 【００１６】また、請求項２記載の発明では、上記請求
項１記載の検出手段が、回転部材と固定部材との接触で
生じる音響エネルギを検知し、両部材どうしの接触の強
さを測定する音響圧電素子からなる。 【００１７】さらに、請求項３記載の発明では、固定部
材に対して回転部材を回転可能に支持する動圧軸受部に
画成されている軸受空間内に所定の潤滑流体を有してい
るとともに、上記動圧軸受部を構成する固定部材及び回
転部材の対向動圧面の少なくとも一方側に、前記軸受空
間内に充填された潤滑流体に動圧を発生させる動圧発生
用溝が設けられ、当該動圧発生用溝による動圧作用に基
いて上記回転部材を固定部材に対して浮上状態に支承す
る動圧軸受装置の寿命検査方法において、 上記回転部
材の回転を停止する過程で、動圧の低下により回転部材
が固定部材に接触してから停止するまでの間における回
転部材と固定部材との接触の程度を検出して、両部材ど
うしの「なじみ」の程度を測定し、その結果に基づいて
装置寿命を予測するようにしている。 【００１８】さらにまた、請求４項記載の発明では、上
記請求項３記載の回転部材と固定部材との接触の程度の
検出を、回転部材と固定部材との接触で生じる音響エネ
ルギを検知する音響圧電素子を用いて行なうものであっ
て、当該音響圧電素子によって回転部材と固定部材との
接触の強さを測定するようにしている。 【００１９】一方、請求項５記載の発明では、上記請求
項４記載の音響圧電素子により測定した回転部材と固定
部材との接触強さの最大値と、その最大接触強さを生じ
る回転数と、接触を開始する回転数と基いて、「なじ
み」の程度を求めるようにしている。 【００２０】このような請求項１又は３記載の手段によ
れば、「なじみ」の程度に対応して変動する回転停止過
程における回転部材と固定部材との接触状態が検出され
るため、その検出結果に基づいて「なじみ」の程度が良
好に検出されることとなり、装置の寿命予測が可能とな
る。 【００２１】また、請求項２又は４記載の手段によれ
ば、音響圧電素子によって「なじみ」の程度が簡易かつ
確実に検出されるようになっている。 【００２２】さらに、請求項５記載の手段によれば、得
られた各データに基いて、回転部材と固定部材との「な
じみ」の程度が、良好に求められるようになっている。 【００２３】 【発明の実施の形態】以下、本発明にかかる動圧軸受装
置を、いわゆる両端軸固定型のＨＤＤスピンドルモータ
に適用した実施形態について図面により詳細に説明す
る。まず、図１に示されたＨＤＤスピンドルモータの全
体構造を説明すると、このＨＤＤスピンドルモータは、
固定部材としてのステータ組１と、このステータ組１に
対して図示上側から組み付けられた回転部材としてのロ
ータ組２とから構成されている。このうちステータ組１
は、図示省略した固定基台側にネジ止めされるフレーム
１１を有しているとともに、このフレーム１１の略中央
部分に立設された固定軸１２が、図示上方に向かって延
在している。この固定軸１２の先端部（図示上端部）
は、図示を省略した固定基台に対して螺子止めされる。 【００２４】また、上記フレーム１１の底部には、回転
部材と固定部材との接触の程度を検出する検出手段とし
て、音響圧電素子（ＡＥ；アコースティックエミッショ
ン）３が取り付けられている。この音響圧電素子３は、
回転部材と固定部材との接触で生じる音響エネルギを検
知するように取り付けられており、当該音響圧電素子３
で得られた検出信号は、図示を省略したプリアンプ及び
ディスクリミネータを通して、ディジタルオシロ４に記
録されるように構成されている。このディジタルオシロ
４に記録された検出信の一例が図２に示されているが、
詳細に付いては後述する。 【００２５】さらに、上記フレーム１１の上面部略中央
部分には、中空円筒状の支持ホルダー１３を有してお
り、この支持ホルダー１３の外周にステータコア１４が
嵌着されており、当該ステータコア１４の突極部に対し
て巻線１５が巻回されている。 【００２６】一方、上記ロータ組２では、図示を省略し
た所定の記録媒体を支持するためのハブ２１が、軸受基
体２２の外周側に固着されている。上記ハブ２１は、磁
気ディスク等の磁気記録媒体を外周部に装着する略円筒
形状の胴部２１ａを有しているとともに、この胴部２１
ａの内周側に、バックヨーク２１ｂを介して駆動マグネ
ット２１ｃが環状に装着されている。この駆動マグネッ
ト２１ｃは、前述したステータコア１４の外周端面に対
して環状に対向するように近接配置されている。 【００２７】また、上記軸受基体２２の中心側部分に設
けられた中心穴には、軸受部材としての軸受スリーブ２
３が固着されている。この軸受スリーブ２３の内周壁部
には、一組の軸受突部２３ａ，２３ｂが軸方向に所定間
隔離して形成されており、これらの各軸受突部２３ａ，
２３ｂが、上記固定軸１２の外周面に近接するようにし
て対向配置されている。そして、これらの各軸受突部２
３ａ，２３ｂの内周面に設けられた動圧面と、上記固定
軸１２の外周面に形成された動圧面とにより、隣接した
一組のラジアル動圧軸受部ＲＢａ，ＲＢｂが、軸方向に
並列するように形成されている。そして、これら一組の
ラジアル動圧軸受部ＲＢａ，ＲＢｂによって、上記ハブ
２１が固定軸１２に対してラジアル方向に回転自在とな
るように支承されている。 【００２８】すなわち、上記各ラジアル動圧軸受部ＲＢ
ａ，ＲＢｂにおいては、軸受スリーブ２３側の動圧面と
固定軸１２側の動圧面とが、数μｍの狭小隙間を介して
周状に対面配置されており、その軸方向に所定間隔離し
て一組の狭小隙間からなる軸受空間が連続するように形
成されており、それらの両軸受空間内に、オイルや磁性
流体等からなる所定の潤滑流体が連続するようにして充
填されている。 【００２９】また、少なくとも上記軸受スリーブ２３側
の動圧面には、図示を省略したヘリンボーン形状をなす
一対のラジアル動圧発生用溝が各々環状に並列するよう
に凹設されており、前記ハブ２１の回転時に、これら両
ラジアル動圧発生用溝のポンピング作用により潤滑流体
が昇圧されて動圧が生じ、この潤滑流体に生じさせられ
た動圧によって、ハブ２１がラジアル方向に軸支持され
るように構成されている。 【００３０】このとき、本実施形態における固定軸１２
は、高い硬度を有する部材、例えばステンレス鋼（ＳＵ
Ｓ４３０Ｆ）のようなクロムを含有する合金鋼である鉄
鋼材料から形成されている。この高硬度部材としての固
定軸１２の動圧面における面粗度は、面粗度Ｒｐ（中心
線山高さ）に関して、０．５μｍ以下の平均値を備える
ように形成されており、次に述べるような低硬度部材か
らなる軸受スリーブ２３に対する摩耗を極力防止し、
「なじみ」作用が完了した状態に極力近づけた状態に構
成されている。 【００３１】これに対して、前記軸受スリーブ２３は、
上記固定軸１２より低い硬度を有する材料、例えば、Ｃ
ｕ（銅）、Ｃｕ−Ａｌ系合金（アルミニウム青銅等）、
Ｃｕ−Ｓｎ合金（青銅）、Ｃｕ−Ｓｎ−Ｐ系合金（りん
青銅等）、Ｃｕ−Ｓｉ−Ｓｎ系合金（珪素青銅系）、Ｃ
ｕ−Ｎｉ−Ｚｎ（洋白等）、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｆｅ系合金
（白銅等）、Ｃｕ−Ｂｅ系合金（ベリリウム銅等）、Ｃ
ｕ−Ｚｎ系合金（青銅等）などの銅又は銅系合金銅系が
採用されており、この低硬度部材からなる軸受スリーブ
２３に対して、上述したラジアル動圧発生用溝が容易に
加工形成されている。 【００３２】また、この低硬度部材からなる軸受スリー
ブ２３における動圧面の面粗度は、面粗度Ｒｐ（中心線
山高さ）に関して、上述した高硬度材からなる固定軸１
２の面粗度（０．５μｍ）よりも２倍以上（１μｍ）に
大きく設定されており、高硬度材からなる固定軸１２に
よる摩耗が多少進んでも、動圧発生用溝の溝深さが所定
量以上に維持されるように構成されている。 【００３３】一方、本実施形態における上記潤滑流体と
しては、当該潤滑流体の寿命と良好な軸受特性とを両立
し得るように、トリメチロールプロパン（ＴＭＰ）また
はペンタエリスリトール（ＰＥ）と、炭素数５〜１８の
直鎖または分岐脂肪酸とをエステル化した構造のオイル
が使用されており、その中でも、特に蒸発率が１０^-7g
／h ・cm² （at４０°Ｃ）以下で、粘度が３０ｃＰ（at
４０°Ｃ）以下のオイルが用いられている。 【００３４】なお、このような潤滑流体を軸受内部に注
入するにあたっては、組立が完了したモータを一旦真空
室内に入れ、その真空引きした状態で毛細管力または外
部大気圧を利用して行う。このようにすれば、含有空気
率が低い状態で軸受内部全体に潤滑流体を満たすことが
可能となる。 【００３５】上述したように、隣接する一組のラジアル
動圧軸受部ＲＢａ，ＲＢｂを構成する軸受空間は、軸方
向に連続して延びるように形成されているが、その一組
のラジアル動圧軸受部ＲＢａ，ＲＢｂどうしの間部分
に、軸受スリーブ２３を半径方向外方に向かって窪ませ
た拡大空間からなるオイル溜め部３０が形成されてい
る。このオイル溜り部３０の隙間寸法は、ラジアル動圧
軸受部ＲＢａ，ＲＢｂにおける軸受空間における隙間寸
法の３倍以上または４０μｍ以上に設定されている。こ
れは、軸受空間に対して潤滑流体に量的余裕をもたせる
ように一定量以上の潤滑流体を潤滑流体溜り部３３内に
確保して長寿命化を図るためである。 【００３６】また、それらの各ラジアル動圧軸受部ＲＢ
ａ，ＲＢｂを構成する軸受空間の軸方向両端側部分に
は、毛細管シール部３１ａ，３１ｂが、各ラジアル動圧
軸受部ＲＢａ，ＲＢｂを軸方向両側から挟むように設け
られている。これらの各毛細管シール部３１ａ，３１ｂ
は、軸受スリーブ２３側に形成された傾斜面によって、
当該軸受スリーブ２３と前記固定軸１２との間の隙間を
軸受外方に向かって徐々に拡大したものであって、軸受
内方側に配置された毛細管シール部３１ｂは、上述した
オイル溜め部３０に連通している。これら毛細管シール
部３１ａ，３１ｂにおいて連続的に拡大している狭小隙
間の寸法は、２０μｍから３００μｍになされており、
潤滑流体の液面位置が、モータ回転・停止のいずれの場
合にも、各毛細管シール部３１ａ，３１ｂの内部所定位
置となるように設定されている。 【００３７】さらに、上記固定軸１２の先端側部分（図
示上端側部分）には、円板状のスラストリング１６が固
定されている。このスラストリング１６は、上述した軸
受基体２２の図示上側中心部分に凹設された円筒状の窪
み部内に収容するように配置されており、当該軸受基体
２２の窪み部の底壁部２２ａに設けられた動圧面に対し
て、上記スラストリング１６の図示下面側に設けられた
動圧面が軸方向に近接配置されていることによって、下
側のスラスト動圧軸受部ＳＢａが構成されている。 【００３８】また、上記スラストリング１６の図示上面
側に近接するようにして、カウンタープレート２５が上
記軸受基体２２に取り付けられており、このカウンター
プレート２５の図示下面側に設けられた動圧面と、上記
スラストリング１６の図示上面側に設けられた動圧面と
により上側のスラスト動圧軸受部ＳＢｂが構成されてい
る。 【００３９】すなわち、隣接するようにして配置された
一組のスラスト動圧軸受部ＳＢａ，ＳＢｂのそれぞれに
おいては、軸受基体２２側の動圧面とスラストリング１
６側の動圧面とが、数μｍの狭小隙間を介して軸方向に
対面配置されており、上記スラストリング１６の外周側
通路を介して軸方向に所定間隔離して配置された一組の
狭小隙間からなる各軸受空間内に、オイルや磁性流体等
からなる所定の潤滑流体が連続的に充填されている。 【００４０】また、本実施形態においては、上記スラス
トリング１６の両端面に設けられた両動圧面に対して、
図示を省略したヘリンボーン形状をなすスラスト動圧発
生用溝が環状に並列するように凹設されており、前記ハ
ブ２１の回転時に、これらの両スラスト動圧発生用溝の
ポンピング作用によって、潤滑流体が昇圧されて動圧が
生じ、この潤滑流体に生じさせられた動圧によって、ハ
ブ２１がスラスト方向に軸支持されるように構成されて
いる。 【００４１】このとき、本実施形態における軸受基体２
２は、高い硬度を有する部材、例えば銅合金より熱膨張
係数が低いニッケル合金等の磁性鉄鋼材料からなり、当
該ニッケル合金である鉄鋼材料としては、Ｆｅ−Ｎｉ
（インバー）や、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ（スーパーインバ
ー）等が採用される。この高硬度部材としての軸受基体
２２の動圧面における面粗度は、面粗度Ｒｐ（中心線山
高さ）に関して、０．５μｍ以下の平均値を備えるよう
に形成されており、次に述べるような低硬度部材からな
るスラストリング１６に対する摩耗を極力防止し、「な
じみ」作用が完了した状態に極力近づけた状態に構成さ
れている。 【００４２】これに対して、前記スラストリング１６
は、上記軸受基体２２より低い硬度を有する材料、例え
ば、Ｃｕ（銅）、Ｃｕ−Ａｌ系合金（アルミニウム青銅
等）、Ｃｕ−Ｓｎ合金（青銅）、Ｃｕ−Ｓｎ−Ｐ系合金
（りん青銅等）、Ｃｕ−Ｓｉ−Ｓｎ系合金（珪素青銅
系）、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｚｎ（洋白等）、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｆｅ
系合金（白銅等）、Ｃｕ−Ｂｅ系合金（ベリリウム銅
等）、Ｃｕ−Ｚｎ系合金（青銅等）などの銅又は銅系合
金銅系が採用されており、この低硬度部材からなる軸受
基体２２に対して、上述したスラスト動圧発生用溝が容
易に加工形成されている。 【００４３】また、この低硬度部材からなる軸受基体２
２における動圧面の面粗度は、面粗度Ｒｐ（中心線山高
さ）に関して、上述した高硬度材からなる固定軸１２の
面粗度（０．５μｍ）よりも２倍以上（１μｍ）に大き
く設定されており、高硬度材からなる軸受基体２２によ
る摩耗が多少進んでも、動圧発生用溝の溝深さが所定量
以上に維持されるように構成されている。 【００４４】さらに、上述した一組の各スラスト動圧軸
受部ＳＢａ，ＳＢｂを構成する軸受空間の半径方向両端
側部分には、毛細管シール部３２ａ，３２ｂが、各スラ
スト動圧軸受部ＳＢａ，ＳＢｂを半径方向両側から挟む
ように設けられている。 【００４５】これらの各毛細管シール部３２ａ，３２ｂ
は、スラストリング１６側に形成された傾斜面によっ
て、当該スラストリング１６と前記軸受基体２２との間
の隙間を半径方向の内外方向に向かって徐々に拡大した
ものであって、半径方向内方側に配置された毛細管シー
ル部３２ｂが、上述したラジアル動圧軸受部ＲＢａ側及
びモータ外部側の大気にそれぞれ連通している。なお、
当該毛細管シール部３２ａ，３２ｂにおいて連続的に拡
大している狭小隙間の寸法は、２０μｍから３００μｍ
となっており、潤滑流体の液面位置が、モータ回転・停
止のいずれの場合にも、各毛細管シール部３２ａ，３２
ｂの内部所定位置となるように設定されている。 【００４６】また、前述したスラストリング１６の外周
面は、当該スラストリング１６の外周面を半径方向内側
に窪ませられており、半径方向外側から対面する軸受基
体２２の窪み部内周面との間に、潤滑流体溜り部３４が
形成されており、所定の油量が確保されている。 【００４７】なお、上述したカウンタープレート２５
は、上述した各動圧軸受部の組付後に軸受基体に対して
接合されるが、前記潤滑流体の充填部分に臨む接合部
は、このカウンタープレート２５による接合部のみであ
って、潤滑流体の充填部分に対するその他の部位は一体
に成形されて密閉性を確保している。 【００４８】さらに、上記カウンタープレート２５と軸
受基体２２との接合部は、潤滑流体の注入前に、接着剤
によって完全密閉構造となるように接合され、これによ
って潤滑流体に対する密閉性が良好に確保されている。
この接合部に充填される接着剤は、当該接合部に形成さ
れた環状案内溝（図示省略）の毛細管力によって、接合
部全周にわたって切れ目なく連続的に充填されるように
なっており、これによって密閉構造が完全化される。 【００４９】また、上記カウンタープレート２５には、
外側（図示上側）から吸収布２６を介して薄板状のスト
ッパー板２７が設けられており、これら吸収布２６及び
ストッパー板２７によって、最悪の場合でも、潤滑流体
の外部飛散が防止されるようになっている。また、図示
下端側のラジアル動圧軸受部ＲＢｂの外側部分に対して
も、同様な吸収布２６を介して薄板状のストッパー板２
７が設けられており、これら吸収布２６及びストッパー
板２７によって、最悪の場合でも、潤滑流体の外部飛散
が防止されるようになっている。 【００５０】このような実施形態装置によれば、低硬度
部材からなる軸受スリーブ２３及びスラストリング１６
に対して動圧発生用溝が容易に加工形成されるととも
に、高硬度部材からなる固定軸１２及び軸受基体２２と
の「なじみ」作用によって、低硬度部材からなる軸受ス
リーブ２３及びスラストリング１６が摩耗されていって
も、その軸受スリーブ２３及びスラストリング１６の面
粗度が元々大きく設定されているので、動圧発生用溝の
溝深さは長期にわたって所定量以上に維持され、当該動
圧発生用溝による加圧作用も良好に発揮されて、「なじ
み」の影響が極力排除されるようになっている。 【００５１】また、本実施形態では、高硬度部材からな
る固定軸１２及び軸受基体２２における動圧面の平均面
粗度Ｒｐ（中心線山高さ）が、「なじみ」を完了した状
態に極力近づけられた状態に形成されているとともに、
低硬度部材からなる軸受スリーブ２３及びスラストリン
グ１６における動圧面の面粗度が、固定軸１２及び軸受
基体２２側の２倍以上に大きく設定されているため、高
硬度部材（固定軸１２及び軸受基体２２）による低硬度
部材（軸受スリーブ２３及びスラストリング１６）の摩
耗が急激に進行しなくなって、動圧軸受装置に必要な寿
命が得られる。換言すれば、動圧軸受装置に必要な寿命
を得るように、各部材における動圧面の平均面粗度Ｒｐ
（中心線山高さ）が選定される。 【００５２】特に、本実施形態では、各回転部材２３，
２２と、固定部材１２，１６との間の接触の程度、すな
わち「なじみ」の程度が、音響圧電素子３によって良好
に検出されるようになっている。この音響圧電素子３で
得られた検出信号は、ディジタルオシロ４に記録される
ようになっているが、その記録された検出信号の一例を
も図２に基いて説明する。 【００５３】すなわち、定常回転状態からモータの駆動
電源を切ると、回転部材の回転数ｒが次第に低下してい
き、それに伴って回転部材を浮上させている動圧も徐々
に低下していく。そして、回転部材の回転数ｒがｒ１と
なった時点Ｔ１において、回転部材が固定部材側に接触
し始める。この接触開始時点から回転部材と固定部材と
は接触状態で回転することとなり、両部材どうしの接触
により発生する音響エネルギが、音響圧電素子３によっ
て検知される。音響圧電素子３からは、音響エネルギの
強さに対応した振幅を有する検出信号としてＡＥ信号が
発せられる。 【００５４】従って、この音響圧電素子３からの検出信
号（ＡＥ信号）の振幅を測定することによって、回転部
材と固定部材との接触の強さが検出される。この音響圧
電素子３からの検出信号（ＡＥ信号）は、自然停止とな
る時点Ｔ３まで継続されるが、その途中の時点Ｔ２で最
大のピーク状態となる。そして、その最大ピーク時にお
けるＡＥ信号の最大振幅ＡＥｍａｘ及びそれに対応する
回転数ｒ２と、上述した接触開始時点における回転数ｒ
１とに基いて、回転部材と固定部材との間にどの程度
「なじみ」が進行しているかが求められ、それから装置
の寿命が推定される。 【００５５】以上、本発明者によってなされた発明の実
施形態を具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に
限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で
種々変形可能であるというのはいうまでもない。例え
ば、上述した実施形態では、音響圧電素子をフレームの
底面に配置しているが、音響圧電素子の配置位置として
はこれに限定されることはなく、固定軸の上端面等のよ
うに多種多様な位置に配置することが可能である。 【００５６】また、本発明を適用する動圧発生用溝は、
上述した実施形態におけるようなヘリングボーン形状の
ものに限定されることはなく、その他の多種多様な形状
を有する動圧発生用溝に対しても本発明は同様に適用す
ることができる。 【００５７】さらに、上述した実施形態は、いわゆる軸
固定型のモータに対して本発明を適用したものである
が、軸回転型のモータに対しても本発明は同様に適用す
ることができる。 【００５８】さらにまた、本発明は、上述したＨＤＤモ
ータ以外に用いられる動圧軸受装置に対しても同様に適
用することができ、潤滑流体として、オイルの他にエア
ー、その他多種多様な流体を用いたものに対しても本発
明は同様に適用することができる。 【００５９】 【発明の効果】以上述べたように本発明の請求項１又は
３にかかる発明は、「なじみ」の程度に対応して変動す
る回転停止過程における回転部材と固定部材との接触状
態を検出し、その検出結果に基づいて「なじみ」の程度
を良好に検出することによって装置寿命の予測を行なう
ようにしたものであるから、装置の出荷時点のときから
装置寿命を予測することができることとなり、動圧軸受
装置の信頼性を高めることができる。 【００６０】また、請求項２又は４記載の発明は、音響
圧電素子によって「なじみ」の程度を良好に検出するよ
うにしたものであるから、上述した効果を確実に得るこ
とができる。 【００６１】さらに、請求項５記載の発明は、音響圧電
素子により測定した回転部材と固定部材との接触強さの
最大値等に基いて、「なじみ」の程度を容易かつ正確に
検出するようにしたものであるから、上述した効果を確
実に得ることができる。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の一実施形態における動圧軸受装置を備
えたＨＤＤスピンドルモータを表した横断面図である。 【図２】回転停止過程において音響圧電素子により得ら
れる検出信号の変化を表した線図である。 【符号の説明】 ３ 音響圧電素子 １１ フレーム １２ 固定軸（固定部材） １６ スラストリング（固定部材） ２２ 軸受基体（回転部材） ２３ 軸受スリーブ（回転部材） ＲＢａ，ＲＢｂ ラジアル動圧軸受部 ＳＢａ，ＳＢｂ スラスト動圧軸受部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−137997（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−298825（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−79020（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−159151（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01M 13/04

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 固定部材に対して回転部材を回転可能に
   支持する動圧軸受部に画成されている軸受空間内に所定
   の潤滑流体を有しているとともに、上記動圧軸受部を構
   成する固定部材及び回転部材の対向動圧面の少なくとも
   一方側に、前記軸受空間内に充填された潤滑流体に動圧
   を発生させる動圧発生用溝が設けられ、当該動圧発生用
   溝による動圧作用に基いて上記回転部材を固定部材に対
   して浮上状態に支承する動圧軸受装置の寿命検査装置に
   おいて、上記回転部材の回転が自然停止する過程で、動
   圧の低下により回転部材が固定部材に接触してから停止
   するまでの間における回転部材と固定部材との接触の程
   度を検出して、両部材どうしの「なじみ」の程度を測定
   する検出手段を備えていることを特徴とする動圧軸受装
   置の寿命検査装置。 【請求項２】 請求項１記載の検出手段が、回転部材と
   固定部材との接触で生じる音響エネルギを検知し、両部
   材どうしの接触の強さを測定する音響圧電素子からなる
   ことを特徴とする動圧軸受装置の寿命検査装置。 【請求項３】 固定部材に対して回転部材を回転可能に
   支持する動圧軸受部に画成されている軸受空間内に所定
   の潤滑流体を有しているとともに、上記動圧軸受部を構
   成する固定部材及び回転部材の対向動圧面の少なくとも
   一方側に、前記軸受空間内に充填された潤滑流体に動圧
   を発生させる動圧発生用溝が設けられ、当該動圧発生用
   溝による動圧作用に基いて上記回転部材を固定部材に対
   して浮上状態に支承する動圧軸受装置の寿命検査方法に
   おいて、 上記回転部材の回転を停止する過程で、動圧の低下によ
   り回転部材が固定部材に接触してから停止するまでの間
   における回転部材と固定部材との接触の程度を検出し
   て、両部材どうしの「なじみ」の程度を測定し、その結
   果に基づいて装置寿命を予測するようにしたことを特徴
   とする動圧軸受装置の寿命検査方法。 【請求４項】 請求項３記載の回転部材と固定部材との
   接触の程度の検出を、回転部材と固定部材との接触で生
   じる音響エネルギを検知する音響圧電素子を用いて行な
   うものであって、当該音響圧電素子によって回転部材と
   固定部材との接触の強さを測定するようにしたことを特
   徴とする動圧軸受装置の寿命検査方法。 【請求項５】 請求項４記載の音響圧電素子により測定
   した回転部材と固定部材との接触強さの最大値と、その
   最大接触強さを生じる回転数と、接触を開始する回転数
   と基いて、「なじみ」の程度を求めるようにしたことを
   特徴とする動圧軸受装置の寿命検査方法。