JP3936527B2 - 動圧型軸受装置の製造方法 - Google Patents
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【発明の属する技術分野】
本発明は、動圧型軸受装置に関する。この軸受装置は、特に情報機器、例えばHDD、FDD等の磁気ディスク装置、CD−ROM、DVD−ROM等の光ディスク装置、MD、MO等の光磁気ディスク装置などのスピンドルモータ、あるいはレーザビームプリンタ(LBP)のポリゴンスキャナモータなどのスピンドル支持用として好適である。
【0002】
【従来の技術】
上記各種情報機器のスピンドルモータには、高回転精度の他、高速化、低コスト化、低騒音化などが求められている。これらの要求性能を決定づける構成要素の一つに当該モータのスピンドルを支持する軸受があり、近年では、この種の軸受として、上記要求性能に優れた特性を有する動圧型軸受の使用が検討され、あるいは実際に使用されている。
【0003】
例えば、HDD等のディスク装置のスピンドルモータに組込まれる動圧型軸受装置では、軸部材をラジアル方向に回転自在に非接触支持するラジアル軸受部と、軸部材をスラスト方向に回転自在に非接触支持するスラスト軸受部とが設けられ、これら軸受部として、軸受面に動圧発生用の溝(動圧溝)を有する動圧型軸受が用いられる。ラジアル軸受部の動圧溝は、ハウジングや軸受部材の内周面(ラジアル軸受面)又は軸部材の外周面に形成され、スラスト軸受部の動圧溝は、軸部材に設けられたスラスト板の両端面、又は、これに対向する面(スラスト軸受面)にそれぞれ形成される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上述したような動圧型軸受装置において、ラジアル軸受面やスラスト軸受面の摩耗を抑制し、この種の動圧型軸受装置の優れた軸受性能を長期にわたって維持させることにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、有底筒状のハウジングと、ハウジングに挿入され、軸部および、該軸部に設けられたスラスト板を有する軸部材と、ラジアル軸受隙間に生じる流体の動圧作用で軸部をラジアル方向に非接触支持するラジアル軸受部と、スラスト軸受隙間に生じる流体の動圧作用でスラスト板をスラスト方向に非接触支持するスラスト軸受部とを備えた動圧型軸受装置を製造する方法であって、軸部の外周面を研削加工した後、軸部を回転させ、軸部の外周面を該表面よりも大きな表面硬さを有する支持部材で支持し、軸部の外周面と支持部材との間の摺動により、軸部の外周面の粗さを構成する微小突起を平滑化しながら、スラスト板の端面を研削加工する工程を含む構成を提供する。
【0007】
また、本発明は、有底筒状のハウジングと、ハウジングに挿入され、軸部および、該軸部に設けられたスラスト板を有する軸部材と、ラジアル軸受隙間に生じる流体の動圧作用で軸部をラジアル方向に非接触支持するラジアル軸受部と、スラスト軸受隙間に生じる流体の動圧作用でスラスト板をスラスト方向に非接触支持するスラスト軸受部とを備えた動圧型軸受装置であって、軸部材は、軸部の外周面を研削加工した後、軸部を回転させ、軸部の外周面を該表面よりも大きな表面硬さを有する支持部材で支持し、軸部の外周面と支持部材との間の摺動により、軸部の外周面の粗さを構成する微小突起を平滑化しながら、スラスト板の端面を研削加工することにより製造され、軸部の外周面は、円周方向の研削目を有し、かつ、該表面の粗さを構成する微小突起が前記支持部材との摺動により平滑化され、スラスト板の端面は、交差状の研削目を有する構成を提供する。
【0008】
上記の動圧型軸受装置及びその製造方法において、軸部の外周面の軸方向表面粗さはISO4287/1に規定された算術平均偏差Raで0.04μm以下、スラスト板の端面の円周方向表面粗さは算術平均偏差Raで0.04μm以下、好ましくは0.01μm以下とするのが好ましい。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【0010】
図1は、この実施形態に係る動圧型軸受装置1を組み込んだ情報機器用スピンドルモータの一構成例を示している。このスピンドルモータは、HDD等のディスク駆動装置に用いられるもので、軸部材2を回転自在に非接触支持する動圧型軸受装置1と、軸部材2に装着されたディスクハブ3と、半径方向のギャップを介して対向させたモータステータ4およびモータロータ5とを備えている。ステータ4はケーシング6の外周に取付けられ、ロータ5はディスクハブ3の内周に取付けられる。動圧型軸受装置1のハウジング7は、ケーシング6の内周に装着される。ディスクハブ3には、磁気ディスク等のディスクDが一又は複数枚保持される。ステータ4に通電すると、ステータ4とロータ5との間の励磁力でロータ5が回転し、それによって、ディスクハブ3および軸部材2が一体となって回転する。
【0011】
図2は、動圧型軸受装置1を示している。動圧型軸受装置1は、円筒状の内周面7aを有する有底筒状のハウジング7と、ハウジング7の内周面7aに固定された円筒状の軸受部材8と、軸部材2と、軸受部材8の上端面側(ハウジング7の開口側)を密封するシール部材10とを主要な構成要素とする。
【0012】
ハウジング7は、例えば真ちゅう等で形成され、円筒状の側部7bと、底部7cとで構成される。尚、この実施形態では、ハウジング7の側部7bと底部7cとを一体構造にしているが、両者を別体構造としても良い。
【0013】
軸部材2は、例えば、ステンレス鋼(SUS420J2)等で形成され、軸部2aと、軸部2aに一体又は別体に設けられたスラスト板2bとを備えている。軸部2aは、軸受部材8の内周面8aに所定のラジアル軸受隙間S5をもって挿入され、スラスト板2bは、軸受部材8の下端面8bとハウジング7の底面7c1との間の空間部に収容される。スラスト板2bの上端面2b1と軸受部材8の下端面8bとの間、および、スラスト板2bの下端面2b2とハウジング7の底面7c1との間には、それぞれ、所定のスラスト軸受隙間S3、S4が設けられる。
【0014】
軸受部材8は、例えば多孔質材、特に銅−鉄系の燒結金属で形成され、その内部の気孔に潤滑油又は潤滑グリースが含浸されて含油軸受とされる。軸受部材8の内周面8aの、ラジアル軸受面となる領域には動圧溝が形成される。軸部材2が回転すると、ラジアル軸受隙間S5に動圧作用が発生し、軸部材2の軸部2aがラジアル軸受隙間S5内に形成される潤滑油の油膜によってラジアル方向に回転自在に非接触支持される。これにより、軸部材2をラジアル方向に回転自在に非接触支持するラジアル軸受部11が構成される。尚、動圧溝は、軸部材2の軸部2aの外周面に形成しても良い。
【0015】
スラスト板2bの上端面2b1又は軸受部材8の下端面8b、および、スラスト板2bの下端面2b2又はハウジング7の底面7c1のスラスト軸受面となる領域には、それぞれ動圧溝が形成される。軸部材2が回転すると、スラスト軸受隙間S3およびS4に動圧作用が発生し、軸部材2のスラスト板2bがスラスト軸受隙間S3、S4内に形成される潤滑油の油膜によってスラスト方向に回転自在に非接触支持される。これにより、軸部材2をスラスト方向に回転自在に非接触支持するスラスト軸受部12が構成される。
【0016】
ラジアル軸受面およびスラスト軸受面の動圧溝形状は任意に選択することができ、公知のへリングボーン型、スパイラル型、ステップ型、多円弧型等の何れかを選択し、あるいはこれらを適宜組合わせて使用することができる。
【0017】
上記構成において、軸部2aの外周面の表面硬さは軸受部材8の内周面8aよりも大きく、スラスト板2bの両端面2b1、2b2の表面硬さは、軸受部材8の下端面8bおよびハウジング7の底面7c1よりも大きい。例えば、軸部材2は、メッキ処理、浸炭、窒化、浸炭窒化、その他の熱処理等の表面硬化処理が施されて、軸部2aの外周面およびスラスト板2bの両端面2b1、2b2の表面硬さがビッカース硬さでHV500以上、好ましくはHV500〜550程度に調整されている。
【0018】
また、軸部2aの外周面の表面粗さは軸受部材8の内周面8aよりも小さく、スラスト板2bの両端面2b1、2b2の表面粗さは、軸受部材8の下端面8bおよびハウジング7の底面7c1よりも小さい。
【0019】
軸部材2は、例えば、以下に説明する態様で製造される。
【0020】
まず、鋼材から軸部2aとスラスト板2bとを一体に有する軸部材2を成形し、この軸部材2に表面硬化処理を施した後、軸部2aの外周面を研削加工する。
【0021】
つぎに、図3に概念的に示すように、軸部2aの外周面をシュー20で支持しながら、ドライビングプレート21によって軸部材2を回転させる。尚、シュー20は、例えば超硬合金、コンバックス等の硬質材料で形成され、その支持面の表面硬さは軸部2aの外周面よりも大きい。そして、回転する軸部材2のスラスト板2bの端面(同図に示す例では上端面2b1)に回転する砥石22を加圧して、スラスト板2bの端面の研削加工を行う。
【0022】
図4に模式的に示すように、上記の製造工程を経た軸部材2の軸部2aの外周面は、円周方向の研削目を有し、かつ、該表面の粗さを構成する微小突起がシュー20の支持面との摺動によって平滑化される。軸部2aの外周面の軸方向表面粗さは、ISO4287/1に規定された算出平均偏差Raで0.04μm以下であり、また、ISO4287/1に規定された二乗平均傾斜角Δqは2.0以下である。スラスト板2bの上端面2b1および下端面2b2は、軸部材2の回転と砥石22の回転とが複合されて形成された交差状の研削目を有する(クロスハッチ加工面)。スラスト板2bの上端面2b1および下端面2b2の円周方向表面粗さは、ISO4287/1に規定された算出平均偏差Raで0.04μm以下、好ましくは0.01μm以下である。
【0023】
【発明の効果】
本発明によれば、ラジアル軸受部を構成するラジアル軸受面、スラスト軸受部を構成するスラスト軸受面の摩耗が抑制され、この種の動圧型軸受装置の優れた軸受性能を長期間にわたって維持することができる。また、スラスト板の端面を研削加工する際に、軸部の外周面と支持部材との間の摺動により、軸部の外周面の粗さを構成する微小突起を平滑化するので、この平滑化処理を研削の後工程で行う場合に比べて、製造工程を簡略化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係る動圧型軸受装置を有するスピンドルモータの断面図である。
【図2】本発明の実施形態に係る動圧型軸受装置を示す断面図である。
【図3】軸部材の製造工程を示す概念図である。
【図4】図3に示す製造工程で製造された軸部を模式的に示す図である。
【符号の説明】
1 動圧型軸受装置
2 軸部材
2a 軸部
2b スラスト板
2b1 上端面
2b2 下端面
7 ハウジング
8 軸受部材
11 ラジアル軸受部
12 スラスト軸受部
Claims (4)
- 有底筒状のハウジングと、該ハウジングに挿入され、軸部および、該軸部に設けられたスラスト板を有する軸部材と、ラジアル軸受隙間に生じる流体の動圧作用で前記軸部をラジアル方向に非接触支持するラジアル軸受部と、スラスト軸受隙間に生じる流体の動圧作用で前記スラスト板をスラスト方向に非接触支持するスラスト軸受部とを備えた動圧型軸受装置を製造する方法であって、
前記軸部の外周面を研削加工した後、前記軸部を回転させ、前記軸部の外周面を該表面よりも大きな表面硬さを有する支持部材で支持し、前記軸部の外周面と支持部材との間の摺動により、前記軸部の外周面の粗さを構成する微小突起を平滑化しながら、前記スラスト板の端面を研削加工する工程を含む動圧型軸受装置の製造方法。 - 前記軸部の外周面の軸方向表面粗さを算術平均偏差Raで0.04μm以下とし、前記スラスト板の端面の円周方向表面粗さを算術平均偏差Raで0.04μm以下とする請求項1記載の動圧型軸受装置の製造方法。
- 有底筒状のハウジングと、該ハウジングに挿入され、軸部および、該軸部に設けられたスラスト板を有する軸部材と、ラジアル軸受隙間に生じる流体の動圧作用で前記軸部をラジアル方向に非接触支持するラジアル軸受部と、スラスト軸受隙間に生じる流体の動圧作用で前記スラスト板をスラスト方向に非接触支持するスラスト軸受部とを備えた動圧型軸受装置であって、
前記軸部材は、前記軸部の外周面を研削加工した後、前記軸部を回転させ、前記軸部の外周面を該表面よりも大きな表面硬さを有する支持部材で支持し、前記軸部の外周面と支持部材との間の摺動により、前記軸部の外周面の粗さを構成する微小突起を平滑化しながら、前記スラスト板の端面を研削加工することにより製造され、
前記軸部の外周面は、円周方向の研削目を有し、かつ、該表面の粗さを構成する微小突起が前記支持部材との摺動により平滑化され、前記スラスト板の端面は、交差状の研削目を有する動圧型軸受装置。 - 前記軸部の外周面の軸方向表面粗さが算術平均偏差Raで0.04μm以下であり、前記スラスト板の端面の円周方向表面粗さが算術平均偏差Raで0.04μm以下である請求項3記載の動圧型軸受装置。
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