JP4265207B2 - Dynamic pressure bearing device and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気ディスク記録装置等に用いられる動圧軸受け装置に関するもので、特に、高い取り付け精度が要求される部材間の固定方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来の動圧軸受け装置では、シャフトとスラスト軸受けとを、直角度の劣化が生じない程度に圧入もしくは挿入した後、両者の接合境界部を表面側から溶接している。この際、当該接合境界部の表面部分には、予め軸方向に窪んだ逃げ部が環状に形成されていて、この逃げ部内においてシャフトとスラスト軸受けとが溶接されている。(例えば、特許文献1参照)
以下、従来の動圧軸受け装置について図7を用いて説明する。図7は従来の溶接後の動圧軸受け装置の平面図と断面図である。図7に示すようにシャフト1とスラスト軸受け2との間には、凹部17が形成されており、レ−ザ−等の溶解エネルギ−により金属を溶解したものを凹部17に流し込み、シャフト1とスラスト軸受け2とを強固に締結させる構成となっている。
【0003】
【特許文献1】
特開2000−324753号公報(第5頁〜第6頁、第1図)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の溶接技術では、シャフトとスラスト軸受けを溶接する部材間の窪みにレ−ザ−等の溶解エネルギ−により金属を溶解させ、同心円上に全周あるいは部分的に複数箇所溶接する方法が行われているが、レ−ザ−照射時、1点に高温箇所が発生するため、熱膨張や冷却時の収縮の応力が発生し、変形をおこして流体軸受モ−タ−に必要なシャフトとスラスト軸受との平面度、直角度等の精度を確保できないという問題点を有していた。
【0005】
本発明は、前記問題点を解決し、シャフトとスラスト軸受との平面度、直角度等の精度を確保しつつ、部材間を強固に締結させた動圧軸受け装置を提供できる。
【0006】
【課題を解決するための手段】
前記従来の課題を解決するために、本発明の動圧軸受け装置とその製造方法は、シャフトとスラスト軸受の当て面を傾くことなく密着させるための治具を使って、同時に複数点をレ−ザ−照射して、全周溶接する手段によりシャフトとスラスト軸受を固定したことを特徴とするものである。
【0007】
これによって、スラスト軸受全体の熱収縮の影響が小さくなることで変形が小さくなり、溶接後のスラスト軸受の精度が確保されるという作用を有する。
【0008】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項1に記載の動圧軸受装置は、回転軸をなす端面外周縁部に段差部を設けたシャフトと、軸方向に動圧を発生させるために少なくとも一端面に動圧溝が形成され、前記動圧溝のある端面より凹んだ段差部の中央に前記シャフトの段差部と係合するための貫通孔が形成されている円盤状のスラスト軸受とを有し、前記スラスト軸受と前記シャフトとの接合部をレーザ溶接により固定した動圧軸受装置であって、前記スラスト軸受と前記シャフトとの係合はすきま嵌めにすると共に、前記接合部の円周等分割の複数点N(Nは2以上の整数)にレ−ザ照射して、全周溶接して固定したことを特徴とするものである。
本発明の請求項2に記載の動圧軸受装置は、前記スラスト軸受と前記シャフトとの係合はすきま嵌めにすると共に、前記シャフトの凸部の高さと前記スラスト軸受の段差部の底部の高さを合わせることを特徴とするものである。
【0009】
次に、本発明の請求項3に記載の動圧軸受装置の製造方法は、回転軸をなす端面外周縁部に段差部を設けたシャフトと、軸方向に動圧を発生させるために少なくとも一端面に動圧溝が形成され、前記動圧溝のある端面より凹んだ段差部の中央に前記シャフトの段差部と係合するための貫通孔が形成されている円盤状のスラスト軸受とを有し、前記スラスト軸受を前記シャフトに接合固定した動圧軸受装置の製造方法であって、前記スラスト軸受と前記シャフトとの接合固定は、前記スラスト軸受と前記シャフトとの係合はすきま嵌めにすると共に、所定圧力で押圧された状態にて、接合部の円周等分割の複数点N(Nは2以上の整数)に同時にレーザ溶接用のレ−ザを照射して、前記接合部を360/N度の角度以上回転させることで全周溶接することを特徴とするものである。
【0010】
本発明の請求項1、2の発明によると、1箇所の照射に比べ、同時に複数点を全周に対して均等な角度に照射したほうが、熱膨張、収縮に伴う引っ張りや圧縮、ねじれ等の応力のつりあいがとりやすく、ソリや傾き、偏芯、移動、変形等の熱膨張の影響を小さくすることができ、さらに溶接時間が短縮され生産性が向上するという利点が得られるものである。
【0011】
次に、本発明の請求項4に記載の動圧軸受装置の製造方法は、請求項3の方法を用いて、前記接合部を360/N度の角度回転させる間は一定のレーザ出力で溶接し、それ以降の回転では、徐々にレ−ザの出力を低下させて溶接を完了することを特徴とするものである。治具を回転して溶接し始め、溶接箇所が重なりはじめると入熱が過度に大きくなり、金属の溶け込みがばらつく。このため、重なり部分の仕上がり面が荒くなり強度も落ちる。本発明の方法である溶接箇所の重なり部分から溶接痕を小さくすることで、重なり部分をきれいに仕上げるとともに、重なり部分の入熱を抑えることでシャフトとスラスト軸受けの溶接強度を上げることができるものである。
【0012】
次に、本発明の請求項5に記載の動圧軸受装置とその製造方法は、請求項3あるいは4に記載の方法を用いて、前記シャフトを軸方向に案内保持するためのガイド孔と、前記スラスト軸受を保持する保持面を有するホルダーと、前記スラスト軸受を前記ホルダーの保持面との間に挟み込み固定するための押さえ板と、前記スラスト軸受に前記シャフトの段差部を押しつけ固定するための前記ホルダーのガイド孔に挿入された押しピンと、前記押しピンを上下させる移動手段と、前記押しピンを前記シャフトに所定圧で押しつけるための圧力手段を有する治具を用い、前記スラスト軸受を前記ホルダーの保持面に前記押さえ板にて固定した後、前記移動手段にて前記押しピンを移動させて前記シャフトの段差部を前記スラスト軸受の貫通孔に係合するとともに、前記圧力手段にて所定圧で押し当て、しかる後に溶接固定したことを特徴とするものであり、この治具を用いて動圧軸受装置を製造する際、シャフトとスラスト軸受との平面度、直角度等を位置決めした状態で固定してスラスト軸受がシャフト受け面から浮き上がることを防ぎつつ、ゴミの進入も防いだ状態で溶接を行い、さらに溶接後、溶接部が冷えるまで押さえるため、熱変形の影響を小さくして所定の位置に強固に固定することにより高精度な動圧軸受装置を製造することができるものである。
【0013】
次に、本発明の請求項6に記載の動圧軸受装置とその製造方法は、請求項5に記載の方法を用いて、前記押しピンにおいて、シャフトの中央を押す形状を半球状にして、前記押しピンを用いて前記シャフトに押し当て、しかる後に溶接固定したことを特徴とするものである。
【0014】
次に、本発明の請求項7に記載の動圧軸受装置とその製造方法は、請求項5に記載の方法を用いて、シャフトの中央を押す手段が、前記押しピンの先に球を載せ、前記球を前記シャフトに押し当て、しかる後に溶接固定したことを特徴とするものである。
【0015】
本発明の請求項6,7の発明によると、半球状の押しピン、もしくは球を用いることで、シャフトを面で押すのではなく中央の一点で押すことができ、シャフトに傾きを与えることなく、シャフト軸方向に押す力を加えることができ、シャフトとスラスト軸受との平面度、直角度等をより精度を上げて、固定することができる。
【0016】
(実施の形態1)
以下、本発明の請求項1〜3に記載の実施の形態1について図1〜図4を用いて説明する。図1は本発明の実施の形態に用いる磁気ディスク記録装置の断面図であり、図2は、本発明の実施の形態における動圧軸受け装置の平面図と断面図である。図2(a)は溶接前、図2(b)は溶接後を示す。
図1に示すように、シャフト1の端部に動圧溝が形成されたスラスト軸受け2を挿入し、内周面に動圧溝が形成されたスリ−ブ3にシャフト1を挿入し、スラストプレ−ト4をスリ−ブ3側に圧入固定する。その後、潤滑油をシャフト1とスリ−ブ3の隙間から注入し、軸受けユニットAが完成する。然る後に、軸受けユニットAから突出したシャフト1の端部を反対側から押圧しながらモ−タ−ハブ5に圧入固定する。
【0017】
また、図2に示すように回転軸をなす端面外周縁部に段差部1aを設けたシャフト1と、中央の貫通孔2aの周囲に段差部2bが形成されている円盤状のスラスト軸受2において、シャフト1の段差部1aを設けることにより形成された凸部1bの高さをスラスト軸受2の段差部2bの底部の高さに合わせる。貫通孔2aと凸部1bが接する部分である接合部16は0.02〜0.04程度のすきまを設けている。溶接前に圧入、かしめ等にて仮固定しておくことも可能であるが、本発明の実施の形態においては圧入時に内部応力を持たせないことと、圧入工程を省くためにすきまを設けている。
【0018】
この状態で貫通孔2aと凸部1bが接する接合部16を、表面側から照射点6の3箇所を同時に連続的にレ−ザ−照射して、円周上に120度以上回転した最終照射点7まで回転させて、レ−ザ−により連続的に全周溶接して固定する。
【0019】
今回は強度を上げるため、連続的に溶接を行ったが、同時に複数点、あるいは複数点を溶接してから治具を回転させ、さらに複数点を溶接してもよい。
本実施の形態においては、互いに接合する素材同士を溶融させて両者を接合するレ−ザ−溶接法を利用している。溶接部分の直径はφ2と小さいが、レ−ザ−照射径はφ0.2程にすることで強度を保ちつつ、小さな場所に3箇所の照射を行い全周溶接することができる。
なお、複数点のレ−ザ−照射において、分岐したレ−ザ−の各出力のバラツキを10%以内に抑えている。
【0020】
次にレ−ザ−照射の出力とワ−クの回転の関係について説明する。
図3は、本発明の実施の形態1におけるレ−ザ−出力とシャフトとスリ−ブ軸受けを固定している治具の回転の関係を示すグラフであり、レ−ザ−照射開始から治具を回転させたときのレ−ザ−出力の経過を示している。図4は、本発明の実施の形態1におけるレ−ザ−溶接の状態を示す平面図であり、図4の記号a、b、cは図3の記号a、b、cに対応している。
レ−ザ−照射開始aからシャフトとスラスト軸受が固定された治具を120度b回転するまで一定の出力にて溶接する。120度bを越えてから、溶接を終える130度c近辺まで出力を段階的に低下させている。
【0021】
(実施の形態2)
以下、本発明の請求項4〜6に記載の実施の形態2について図5、図6を用いて説明する。図5は、本発明の実施の形態2における治具の断面図である。図6は、図5の別の例を示す本発明の他の実施の形態2における治具の断面図である。なお、図6において、図5と同じ構成部品については、同じ符号を付して説明を略し、図5と異なる点について説明する。
【0022】
図5において、動圧軸受け装置の製造に用いる治具の構成は、シャフト1を軸方向に案内保持するためのガイド孔14と、スラスト軸受2を保持する保持面9aを有するホルダー9と、スラスト軸受2をホルダー9の保持面9aとの間に挟み込み固定するための押さえ板8と、スラスト軸受2にシャフト1の段差部1bを押しつけ固定するためのホルダー9のガイド孔13に挿入された押しピン10と、押しピン10を上下させる移動手段としてエアーシリンダー11と、押しピン10をシャフト1に所定圧で押しつけるための圧力手段としてエアーレギュレータ12を有しているものである。なお、シャフト1を押しつける押しピン10の先端形状は半球状にしてあり、シャフト1の中央の一点を押す。
【0023】
以上のように構成された治具について、以下その動作、作用を説明する。
【0024】
シャフト1を保持するホルダー9のガイド孔13にシャフト1を挿入し、押しピン10の半球状のピンの先に置く。次にシャフト端面外周縁部に設けた凸部1bがスラスト軸受2の貫通部2aに係合するようにスラスト軸受け2をシャフト段差部1aの当て面に載せ、押さえ8により、スラスト軸受2をホルダー9の保持面9aとの間に固定した後、エアーレギュレータ12にてスラスト軸受2にシャフトの段差部1aを押しつけ、押しピン10をエアーシリンダー11により0.1mmほど押し上げ固定する。これにより、スラスト軸受け2をシャフト段差部1aの当て面に傾くことなく密着させる。シャフト1とスラスト軸受2を治具に固定した後、治具を回転させ、同時に3点をレ−ザ−照射して、同心円上に120度以上回転させることで連続的に全周溶接する。
シャフト1をスラスト軸受け2に押し付ける力が大きすぎるとスラスト軸受け2を変形させてしまうため、スラスト軸受け2が変形しない300gほどの力を加える。押しピン10がシャフト1を押しつけ、シャフト1がスラスト軸受け2を押し付ける力はエアーレギュレータ12を用いて調整する。
【0025】
図6は、他の実施例として図5の半球状の押しピン10を、先が平らな形状の押しピン14に換え、押しピンの先に球15を載せたものであり、半球状の押しピン10と同様の働き、効果が得られる。
【0026】
【発明の効果】
以上のように、本発明の動圧軸受け装置とその製造方法によれば、スラスト軸受けとシャフトの当て面を傾くことなく密着させるための治具を用い、3点同時にレ−ザ−照射を連続して行うことで全周溶接を行ない、流体軸受けモータに必要な回転軸とスラスト軸受との平面度、直角度等の精度を高精度に固定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1に用いる磁気ディスク記録装置の断面図
【図2】本発明の実施の形態1における動圧軸受け装置の平面図と断面図
【図3】本発明の実施の形態1におけるレ−ザ−出力と治具回転の関係を示すグラフ
【図4】本発明の実施の形態1におけるレ−ザ−溶接の状態を示す平面図
【図5】本発明の実施の形態2における治具の断面図
【図6】本発明の他の実施の形態2における治具の断面図
【図7】従来の溶接後の動圧軸受け装置の平面図と断面図
【符号の説明】
1 シャフト
1a 段差部
1b 凸部
2 スラスト軸受け
2a 貫通孔
2b 段差部
3 スリーブ
4 スラストプレート
5 モータハブ
6 照射点
7 最終照射点
8 押さえ
9 ホルダー
9a 保持面
10 押しピン
11 エアーシリンダ
12 エアーレギュレータ
13 ガイド孔
14 押しピン
15 球
16 接合部
17 凹部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a dynamic pressure bearing device used for a magnetic disk recording device or the like, and more particularly to a fixing method between members requiring high mounting accuracy.
[0002]
[Prior art]
In the conventional dynamic pressure bearing device, the shaft and the thrust bearing are press-fitted or inserted to such an extent that the squareness is not deteriorated, and then the joint boundary between the two is welded from the surface side. In this case, a relief portion that is recessed in the axial direction is formed in a ring shape on the surface portion of the joint boundary portion, and the shaft and the thrust bearing are welded in the relief portion. (For example, see Patent Document 1)
Hereinafter, a conventional dynamic pressure bearing device will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a plan view and a sectional view of a conventional hydrodynamic bearing device after welding. As shown in FIG. 7, a
[0003]
[Patent Document 1]
JP 2000-324753 A (
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional welding technique described above, there is a method in which a metal is melted by a melting energy such as a laser in a recess between members to be welded to a shaft and a thrust bearing, and a plurality of spots are welded all around or on a concentric circle. However, when a laser is irradiated, a high-temperature spot is generated at one point. Therefore, thermal expansion and contraction stress during cooling occur, and the shaft is necessary for the hydrodynamic bearing motor. There was a problem that accuracy such as flatness and perpendicularity with the thrust bearing could not be secured.
[0005]
The present invention solves the above problems and can provide a dynamic pressure bearing device in which the members are firmly fastened while ensuring the flatness, squareness, etc. between the shaft and the thrust bearing.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described conventional problems, the dynamic pressure bearing device and the manufacturing method thereof according to the present invention use a jig for bringing the contact surface of the shaft and the thrust bearing into close contact with each other without inclining them. The shaft and the thrust bearing are fixed by means of irradiating and welding all around.
[0007]
As a result, the influence of the thermal contraction of the entire thrust bearing is reduced, so that deformation is reduced and the accuracy of the thrust bearing after welding is ensured.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Dynamic pressure 受装 location according to
In the hydrodynamic bearing device according to
[0009]
Next, a manufacturing method of dynamic pressure 受装 location according to
[0010]
According to the first and second aspects of the present invention, when multiple points are irradiated at an equal angle with respect to the entire circumference at the same time as compared with irradiation at one place, the tension, compression, torsion and the like associated with thermal expansion and contraction are reduced. It is easy to balance the stress, can reduce the influence of thermal expansion such as warping, tilting, eccentricity, movement, deformation, etc., and can obtain the advantages that the welding time is shortened and the productivity is improved.
[0011]
Next, a manufacturing method of dynamic pressure 受装 location according to
[0012]
Next, a manufacturing method and dynamic pressure 受装 location according to
[0013]
Next, a manufacturing method and dynamic pressure 受装 location according to
[0014]
Next, a manufacturing method and dynamic pressure 受装 location according to claim 7 of the present invention, using the method according to
[0015]
According to the inventions of
[0016]
(Embodiment 1)
Hereinafter,
As shown in FIG. 1, a thrust bearing 2 having a dynamic pressure groove formed at the end of the
[0017]
Further, as shown in FIG. 2, in the
[0018]
In this state, the joint 16 where the through-
[0019]
In order to increase the strength, welding was continuously performed this time. However, a plurality of points or a plurality of points may be welded at the same time, and then the jig may be rotated to further weld a plurality of points.
In the present embodiment, a laser welding method is used in which the materials to be joined together are melted and joined together. Although the diameter of the welded portion is as small as φ2, the laser irradiation diameter can be set to about 0.2, and the entire circumference can be welded by irradiating three places in a small place while maintaining the strength.
Note that, in laser irradiation at a plurality of points, variation in the output of the branched lasers is suppressed to within 10%.
[0020]
Next, the relationship between the laser irradiation output and the work rotation will be described.
FIG. 3 is a graph showing the relationship between the laser output and the rotation of the jig fixing the shaft and the sleeve bearing in the first embodiment of the present invention, from the start of laser irradiation. 2 shows the progress of the laser output when the motor is rotated. FIG. 4 is a plan view showing a state of laser welding in the first embodiment of the present invention. Symbols a, b, and c in FIG. 4 correspond to symbols a, b, and c in FIG. .
From the laser irradiation start a, the jig on which the shaft and the thrust bearing are fixed is welded at a constant output until it rotates 120 degrees b. After exceeding 120 degrees b, the output is gradually reduced to around 130 degrees c where welding is finished.
[0021]
(Embodiment 2)
Hereinafter, a second embodiment according to
[0022]
In FIG. 5, the structure of the jig used for manufacturing the hydrodynamic bearing device includes a
[0023]
About the jig | tool comprised as mentioned above, the operation | movement and an effect | action are demonstrated below.
[0024]
The
If the force that presses the
[0025]
FIG. 6 shows another embodiment in which the
[0026]
【The invention's effect】
As described above, according to the hydrodynamic bearing device and the manufacturing method thereof of the present invention, the laser irradiation is continuously performed at three points simultaneously using the jig for bringing the thrust bearing and the contact surface of the shaft into close contact with each other without inclining. Thus, the entire circumference is welded, and the accuracy such as the flatness and perpendicularity between the rotating shaft and the thrust bearing necessary for the fluid bearing motor can be fixed with high accuracy.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a magnetic disk recording device used in
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