JP4525102B2 - 流体動圧軸受の作動流体注入装置、方法および流体動圧軸受の製造方法 - Google Patents

Description

この発明は、流体動圧軸受の作動流体注入装置、方法および流体動圧軸受の製造方法に関するものである。

従来、記録媒体駆動装置等に使用される流体動圧軸受の作動流体注入方法としては、例えば、特許文献１〜特許文献３に示すものが知られている。
これらの特許文献１〜３に示される作動流体注入方法は、いずれも真空注入法であって、特許文献１の方法は、ハウジングとシャフトとの間の隙間に気密状態に接続する注入チューブを利用して、ハウジングとシャフトとの間の隙間および注入チューブ内を減圧して空気を排気した後に、注入チューブの開放端を作動流体の液面に浸漬し、その後周囲の減圧状態を解除することにより、減圧状態となった注入チューブおよびハウジングとシャフトとの隙間内に作動流体を吸い上げて注入する方法である。

また、特許文献２に示される作動流体注入方法は、作動流体を注入したハウジングとシャフトとからなる軸受ユニットの周囲環境を減圧状態に配して軸受ユニット内部の空気を排気し、その後、減圧状態を解除することにより減圧されていた軸受ユニット内に大気圧によって作動流体を注入する方法である。
また、特許文献３に示される作動流体注入方法は、ハウジングとシャフトとの隙間の開放端に適正量と同等の容積を有する環状の凹部を形成した軸受ユニットを減圧状態に配して軸受ユニット内部の空気を排気し、減圧状態において前記凹部に作動流体を滴下して貯留させた後、減圧状態を解除することにより軸受ユニット内外の圧力差を利用して貯留されていた作動流体を軸受ユニットの隙間内に注入する方法である。
特開２００２ー１６８３９４号公報（第４頁、図１等） 特開２００２ー５１７０号公報（第３頁、図１等） 特開２００２−１７４２４３号公報（第３頁、図３等）

しかしながら、特許文献１の作動流体注入方法は、軸受ユニットおよび注入チューブの内部を高真空の状態とすることができればよいが、真空の程度が低い場合には、注入チューブ内に残った空気が、軸受ユニット内に作動流体とともに注入されてしまうという不都合がある。特に、小型磁気ディスクの駆動装置に使用される流体動圧軸受のように、そのサイズが非常に小さい軸受ユニットの場合には、該軸受ユニット内の隙間の容積と比較して注入チューブを含む管路の容積が圧倒的に大きくなるため、問題は顕著になる。

また、特許文献２の作動流体注入方法は、軸受ユニット内部を減圧する前に、ハウジングとシャフトとの隙間の開放端に作動流体を滴下するので、減圧時には、隙間内に残存した空気が気泡となって開放端から排気される。この場合、気泡となった空気は開放端から排気される際に割れて、作動流体の飛沫を周囲に飛散させる不都合がある。特に、ハウジングとシャフトとの隙間の空気を全く排気しない状態で作動流体を供給するこの特許文献２の方法では、減圧時に、隙間内の空気が激しく排気されるため、作動流体は多量に飛散し、ハウジング外面や、真空チャンバ内に飛沫が付着して、その都度清掃することが必要となるという不都合がある。

さらに、特許文献３の作動流体注入方法は、軸受ユニットに予め適正量の作動流体を貯留し得る凹部を形成しなければならないという不都合がある。すなわち、その凹部は、作動流体の注入時にのみ使用され、流体動圧軸受の使用時には不要の構成であるため、設計上の余裕がない場合には採用することができない。また、凹部内に隙間の総容積と同量の作動流体を貯留するので、理想的には、貯留された作動流体の全てが隙間に注入されることによって、後の拭き取りが不要となると考えられるが、現実には、リング状の開放端の一部の作動流体が、最初に部分的に隙間内に吸引されてしまい、そこから空気が隙間内に吸引されてしまう不都合が考えられる。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、軸受ユニットの微小な隙間内に、気泡を混入させることなく、また、周囲に作動流体の飛沫を飛散させることなく、簡易な工程で作動流体を充填することができる流体動圧軸受の作動流体注入装置、方法および流体動圧軸受の製造方法を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明は、開口部を有するハウジングと、該ハウジング内にその開口部から一端を露出させて収容されたシャフトとからなる軸受ユニットのハウジングとシャフトとの隙間に作動流体を注入する装置であって、前記軸受ユニットを位置決め固定するアダプタと、前記開口部におけるリング状の前記隙間の開放部より大きな下部開口と、該下部開口から上方に向かって漸次広がるテーパ内面とを有し、前記アダプタにより前記開放部を上向きにして位置決め固定された前記軸受ユニットのハウジングの上面に前記下部開口が接触状態に載置され、前記開放部の半径方向外方を覆うカバー部材と、該カバー部材を載置した軸受ユニットを密封可能に収容するチャンバと、該チャンバの内部空間を外部空間に対して開閉するバルブと、前記チャンバの内部空間の空気を排出して減圧状態にする排気装置と、作動流体を貯留するリザーバと、減圧状態にされたチャンバ内において、前記リザーバに貯留された作動流体を、前記貯留部に滴下するディスペンサとを備え、前記カバー部材が、前記アダプタにより位置決め固定され、前記テーパ面により、前記開放部の上方に、該開放部に連通して作動流体を貯留可能な貯留部を形成する流体動圧軸受の作動流体注入装置を提供する。

本発明によれば、軸受ユニットのハウジングの上面にカバー部材を載置した状態で、チャンバ内に配置して、バルブを閉鎖しチャンバ内を密閉状態として排気装置を作動させることにより、チャンバの内部空間の空気が排出されてチャンバ内が減圧状態に配される。この状態で、チャンバ内においてディスペンサを作動させ、リング状の開放部の上方にカバー部材により形成された貯留部に、リザーバから作動流体を滴下する。滴下された作動流体は、リング状の開放部を塞ぐように、テーパ内面とシャフトとにより形成される貯留部に貯留される。そして、この状態でバルブを開いてチャンバ内を徐々に大気圧まで昇圧していくことにより、軸受ユニット内外の圧力差によって、貯留部内に貯留された作動流体がテーパ内面に沿ってスムーズにリング状の開放部から隙間内に注入されていくことになる。

この場合において、本発明によれば、カバー部材によってハウジングの上部に一時的に作動流体を貯留する貯留部が形成されるので、軸受ユニットに特別な凹部を設ける必要がなく、適正量の作動流体を注入することができる。また、注入チューブを使用することなく、隙間の開放端に直接作動流体を滴下するので、比較的軽度の減圧状態で注入しても、作動流体に空気が混入する不都合がない。したがって、チャンバ内を減圧状態にする時間を短縮して、製造効率を向上することができる。また、減圧した状態の隙間内に作動流体を注入するので、注入時に気泡が割れることがなく、作動流体の飛散を防止することができる。

上記発明においては、前記シャフトが、その一端を前記ハウジングの開口部から外方に突出状態に設けられ、前記貯留部が、突出したシャフトの外周面と前記カバー部材との間にリング状に形成されていることが好ましい。
シャフトの上端面には、通常他の部材を固定するためのネジ穴等が設けられるので、シャフトの外周面とカバー部材との間に貯留部を構成することにより、ネジ穴内に作動流体が入り込む不都合を回避することができる。

また、上記発明においては、前記テーパ内面のテーパ角度が、４５〜７５°、好ましくは、５５°〜６５°、さらに好ましくは６０°であることが好ましい。
このようにすることで、テーパ内面に沿う作動流体の流れをよりスムーズにすることができる。

また、上記発明においては、前記作動流体を貯留するリザーバ内が減圧状態に配されていることとしてもよい。
これにより、リザーバ内に貯留されている作動流体が、混入していた空気を予め除去されていることになり、軸受ユニット内に注入された後に、気泡となって現れることを防止することができる。

さらに、上記発明においては、前記チャンバ内の圧力を減圧状態から大気圧状態まで、１０〜５０秒、好ましくは２０〜４０秒、さらに好ましくは２５〜３５秒の時間をかけて徐々に上昇させるようバルブを制御するコントローラを備えることとしてもよい。
コントローラの作動により、減圧状態から大気圧状態まで、比較的ゆっくりと圧力を上昇させるようにバルブを制御することにより、作動流体の急激な流れにより、周囲の空気を巻き込んで隙間内に注入されてしまうことを防止できる。

また、本発明は、開口部を有するハウジングと、該ハウジング内にその開口部から一端を露出させて収容されたシャフトとからなる軸受ユニットのハウジングとシャフトとの隙間に作動流体を注入する方法であって、前記開口部におけるリング状の前記隙間の開放部を上向きにして前記軸受ユニットをアダプタにより位置決め固定するステップと、前記アダプタにより位置決め固定された前記軸受ユニットの前記開放部の半径方向外方を覆い、前記開放部の上方に、該開放部に連通し上方に向かって漸次広がるテーパ内面により作動流体を貯留可能な貯留部を形成するカバー部材をハウジング上面に接触状態に載置して前記アダプタにより位置決め固定するステップと、前記軸受ユニットを減圧して前記隙間の空気を排気するステップと、前記隙間の空気を排気した後に、減圧雰囲気下において、前記貯留部に作動流体を滴下して貯留するステップと、作動流体が貯留された状態で、前記軸受ユニットの減圧状態を解除するステップとを含む流体動圧軸受の作動流体注入方法を提供する。

本発明によれば、ハウジングの上面にカバー部材を載置して、カバー部材により形成された貯留部に作動流体を一時的に貯留するので、軸受ユニットに特別な凹部等を形成することなく、適正量の作動流体を軸受ユニットの隙間内に注入することができる。

上記発明においては、前記減圧状態を解除するステップが、１０〜５０秒、好ましくは２０〜４０秒、さらに好ましくは２５〜３５秒の時間をかけて徐々に行われることが好ましい。
これにより、注入時における作動流体の急激な流れを防止して、空気の巻き込みによる作動流体への混入を防止することができる。

また、上記発明においては、前記作動流体を滴下して貯留するステップが、前記隙間の総容積より多い作動流体を貯留することとしてもよい。
このようにすることで、軸受ユニット内の隙間の総容積内に作動流体が充填されても、導入具の内面とシャフトとの間に作動流体がいくらか残ることになる。すなわち、作動流体の注入途中で隙間の開放部において作動流体が切れて空気が隙間内に混入してしまう不都合の発生を防止することができる。

また、本発明は、ハウジング内に隙間をあけてシャフトを挿入することにより、ハウジングの開口部からシャフトの一端を露出させた軸受ユニットを構成し、前記ハウジングの開口部と、該開口部から露出する前記シャフトとの間に形成されたリング状の前記隙間の開放部を上向きにして前記軸受ユニットをアダプタにより位置決め固定し、前記アダプタにより位置決め固定された前記軸受ユニットの前記開放部の半径方向外方を覆い、前記開放部の上方に該開放部に連通し上方に向かって漸次広がるテーパ内面により作動流体を貯留可能な貯留部を構成するカバー部材をハウジングの上面に接触状態に載置して前記アダプタにより位置決め固定し、前記軸受ユニットを減圧して前記隙間の空気を排気し、空気が排気された後に、減圧雰囲気下において、前記貯留部に作動流体を滴下して貯留し、作動流体が貯留された状態で、前記軸受ユニットの減圧状態を解除する流体動圧軸受の製造方法を提供する。

本発明によれば、ハウジングとシャフトとの間の微細な隙間に、空気を混入させることなく十分な作動流体を充填した流体動圧軸受を製造することができる。この製造方法により製造された流体動圧軸受によれば、作動流体内に空気が混入していないので、気泡の発生による振動や騒音の発生等の軸受能力の低下を防止して、耐久的な使用を可能とすることができる。

上記発明においては、減圧状態の解除が、１０〜５０秒、好ましくは２０〜４０秒、さらに好ましくは２５〜３５秒の時間をかけて徐々に行われることが好ましい。
このようにすることで、作動流体の急激な注入による空気の巻き込みが防止され、空気の混入していない作動流体を充填した流体動圧軸受を製造することができる。

さらに、上記発明においては、前記導入具とシャフトとの間に、前記隙間の総容積より多い作動流体を貯留することが好ましい。
このようにすることで、作動流体の注入途中における、隙間内への空気の混入を防止することができ、より確実に、空気の混入していない作動流体を充填した流体動圧軸受を製造することができる。

本発明によれば、より簡易かつ確実に、作動流体をハウジングとシャフトとの微細な隙間に注入することができ、使用時における作動流体内の気泡の発生を低減し、振動および騒音の低い流体動圧軸受を製造することができるという効果を奏する。

以下、本発明の一実施形態に係る流体動圧軸受のオイル注入装置（作動流体注入装置、製造装置）およびオイル注入方法について、図１〜図６を参照して説明する。
本実施形態のオイル注入装置１を説明する前に、該オイル注入装置１によりオイル２を注入する流体動圧軸受３について、図３を参照して説明する。

流体動圧軸受３は、例えば、図３に示されるように、シャフト４と、該シャフト４を収容するハウジング５とからなる軸受ユニット６を備えている。シャフト４には、略円柱状の軸体７と該軸体７の軸方向の途中位置から半径方向に突出する鍔状のスラスト軸受板８とが備えられている。軸体７の外周面７ａおよびスラスト軸受板８の厚さ方向の両端面８ａには動圧発生溝（図示略）が形成されている。動圧発生溝が形成された軸体７の外周面７ａおよびスラスト軸受板８の両端面８ａには、ハウジング５の内面が微小な隙間Ｃをあけて配置されており、これらの隙間Ｃにオイル２（図６参照）が充填されるようになっている。

ハウジング５は、ハウジング本体９と、その上端開口を塞ぐように配置されるリング板状のアッパープレート１０とから構成されている。アッパープレート１０の中央には、シャフト４の一端を貫通させて外部に突出させる開口部１０ａが設けられている。開口部１０ａは、ハウジング５の内部から軸方向外側に向かって漸次口径が大きくなるテーパ内面状に形成されている。シャフト４とハウジング５との間の隙間Ｃは、このアッパープレート１０の開口部１０ａとシャフト４との間に形成されるリング状の開放部１１によって外部に開放されている。シャフト４とハウジング５との間の隙間に完全にオイル２を充填し、その油面が前記開放部１１に配されるようにすることにより、開口部１０ａのテーパ内面とシャフト４の外周面４ａとが、表面張力によってオイル２を外部に漏れないように保持するキャピラリーシールを構成するようになっている。

本実施形態に係るオイル注入装置１は、開口部１０ａの内面とシャフト４の外周面４ａとの間に形成された隙間Ｃの開放部１１からオイル２を注入する装置である。アッパープレート１０の開口部１０ａを貫通して外部に露出するシャフト４の端部には、例えば、円板状の記録媒体（図示略）をこのシャフト４に固定するためのネジ穴１２からなる固定部が設けられている。

本実施形態に係る流体動圧軸受のオイル注入装置１は、図１および図２に示されるように、ベース１３と、該ベース１３に固定されたチャンバ１４と、チャンバ１４内の空気を吸引する真空ポンプ１５（排気装置）と、チャンバ１４の内部空間を外部空間に対して開閉するバルブ１６と、該チャンバ１４内に出射口１７ａを有するディスペンサ１７と、該ディスペンサ１７に供給するオイル２を貯留するリザーバ１８と、シャフト４とハウジング５とを組み合わせてなる軸受ユニット６をチャンバ１４内に出し入れする供給装置１９とを備えている。図中、符号２０は、減圧状態を解除したときにチャンバ１４内に吸引される空気の流量を制御する流量調節弁（コントローラ）、符号２１はフィルタ、符号２２は、真空ポンプ１５によりチャンバ１４内が十分な減圧状態となったときに閉止されるバルブ、符号２３は圧力計である。

ディスペンサ１７は、リザーバ１８内のオイル２をプランジャによって押し出す構造のもので、チャンバ１４内部の気圧に関わらず、一定量のオイル２を射出口１７ａからチャンバ１４内部に供給することができるようになっている。
前記リザーバ１８は、真空ポンプ１５によって、その内部空間を減圧状態に維持されており、オイル２内に溶け込んでいる空気を排出（脱気）した状態でオイル２を貯留している。符号２４は、リザーバ１８内が十分な減圧状態となったときに閉止されるバルブ、符号２５は、リザーバ１８内のオイル２をディスペンサ１７に供給する際にリザーバ１８内を大気圧にするためのバルブ、符号２６は流量調節弁、符号２７はフィルタである。

前記供給装置１９は、前記チャンバ１４の底面に設けられた貫通孔１４ａから軸受ユニット６をチャンバ１４に対して供給し、オイル２を充填された流体動圧軸受３を当該貫通孔１４ａから取り出すように、軸受ユニット６を載置する載置台２８と、該載置台２８を昇降させる昇降機構２９とを備えている。
載置台２８には、図４に示されるように、軸受ユニット６がチャンバ１４内部に挿入された状態で、チャンバ１４の下面に押し当てられるフランジ２８ａが設けられている。フランジ２８ａには、該フランジ２８ａがチャンバ１４の下面に押しつけられたときに圧縮されて、チャンバ１４内を密封状態にするＯリングのようなシール部材３０が備えられている。また、昇降機構２９は、例えば、載置台２８を先端に取り付けたロッド３１と、該ロッド３１を上下方向に移動させるシリンダ３２と、ロッド３１の移動を支持するガイドスリーブ３３とを備えている。

また、軸受ユニット６は、図４に示されるように、アダプタ３４とカバー部材３５とを組み付けられた状態で載置台２８に載置される。アダプタ３４は、軸受ユニット６のハウジング５の外面を嵌合させる嵌合穴３４ａと、載置台２８に設けられたボス部２８ｂを嵌合させる位置決め穴３４ｂとを備えている。軸受ユニット６は、アダプタ３４の嵌合穴３４ａに嵌合される際に、前記リング状の開放部１１が上向きになるように配置されている。図中、符号３６は、アダプタ３４をボス部２８ｂに嵌合した状態に保持するボールプランジャである。また、符号３７は、アダプタ３４内部に形成された空間をアダプタ３４外部に連通させる貫通孔である。

前記カバー部材３５は、アダプタ３４の嵌合穴３４ａに嵌合状態に配置された軸受ユニット６の上方から被せられるようにしてアダプタ３４の上部に固定されるようになっている。これにより、軸受ユニット６はアダプタ３４とカバー部材３５とによって上下から挟まれるように保持されている。
カバー部材３５には、図５および図６に示されるように、中央にリング状の開放部１１より大きな貫通孔３５ａが設けられている。また、カバー部材３５は、前記貫通孔３５ａから上方に向かって漸次径寸法が大きくなるテーパ内面３５ｂを備えている。テーパ内面３５ｂのテーパ角度は、例えば、中心軸線に対して６０°である。テーパ角度を６０°とすることにより、テーパ内面３５ｂに沿ってオイル２をスムーズに隙間の開放部１１に向けて流動させることができる。なお、テーパ角度は６０°に限定されるものではなく、４５〜７５°、好ましくは、５５°〜６５°がよい。

また、カバー部材３５は、図５に示されるように、テーパ内面３５ｂの裏面３５ｃが、ハウジング５の上面５ａから斜め上方に立ち上がっている。これにより、カバー部材３５は、前記貫通孔３５ａの内周縁の比較的狭い円環状の領域のみにおいて、軸受ユニット６を構成するハウジング５の上面５ａに接触している。
図４中、符号３８は、カバー部材３５とアダプタ３４とにより囲まれた空間を外部に連通させる連通溝である。

アダプタ３４の嵌合穴３４ａに軸受ユニット６を嵌合させた状態で、アダプタ３４の上部にカバー部材１５を取り付けると、カバー部材３５の中央の貫通孔３５ａから、軸受ユニット６を構成するシャフト４の一端と、前記リング状の開放部１１が上方に露出させられる。また、このとき、露出したシャフト４の外周面４ｂとカバー部材３５のテーパ内面３５ｂとにより、開放部１１の上方にリング状の貯留部３９が構成されるようになっている。貯留部３９の容積は、軸受ユニット６内の隙間Ｃの総容積よりも十分に大きくなるように構成されている。

また、テーパ内面３５ｂは、軸受ユニット６の外径寸法よりも十分に大きく形成されている。これにより、テーパ内面３５ｂによって前記貯留部３９の周囲に広がる漏斗状の案内面が構成され、ディスペンサ１７の射出口１７ａを前記開放部１１から半径方向に離れた位置に配置しても、テーパ内面３５ｂにオイル２を伝わせて開放部１１まで導くことができるようになっている。

このように構成された本実施形態に係るオイル注入装置１の作用について、以下に説明する。
本実施形態に係るオイル注入装置１により軸受ユニット６のシャフト４とハウジング５との間の隙間Ｃにオイル２を注入するには、まず、アダプタ３４に軸受ユニット６を組み付け、その上からカバー部材３５を組み付けた状態で、載置台２８のボス部２８ｂにアダプタ３４の嵌合穴３４ｂを嵌合させることにより載置台２８上に載置する。アダプタ３４をボス部２８ｂに嵌合させると、ボールプランジャ３６の作動により、アダプタ３４が載置台２８から抜けないように固定される。

そして、昇降機構２９を作動させて載置台２８を上昇させ、カバー部材３５を被せた状態の軸受ユニット６をチャンバ１４内に導入する。チャンバ１４内には、下方に向けられたディスペンサ１７の射出口１７ａが、図４に示されるように、カバー部材３５とシャフト４の外周面４ｂとにより構成されたリング状の貯留部３９の上方に配置される。

軸受ユニット６がチャンバ１４内に導入されると、載置台２８のフランジ２８ａに設けたシール部材３０が圧縮されてチャンバ１４内部が密閉される。
この状態で、バルブ１６を閉じてチャンバ１４内部を密封し、真空ポンプ１５を作動させてチャンバ１４内部を減圧していく。この過程で、軸受ユニット６の隙間Ｃ、アダプタ３４およびカバー部材３５の内部空間等、チャンバ１４内に連通している全ての空間から空気が排気される。そして、チャンバ１４内の圧力が、所定の減圧状態、例えば、約７０ｍＴｏｒｒ（９．３Ｐａ）になったときに、ディスペンサ１７を作動させて、所定量のオイル２をカバー部材３５の上から滴下する。これにより、図５に示されるように、オイル２が貯留部３９に貯留され、オイル２によってリング状の開放部１１が閉塞されることになる。このとき、ハウジング５内の隙間Ｃとリザーバ１４内の圧力はバランスしているので、オイル２は表面張力によって隙間Ｃに進入せずに、貯留部３９に貯留状態に維持される。

次いで、バルブ２２が閉じられてチャンバ１４内が密閉された状態で、バルブ１６が開放されることにより、チャンバ１４内の減圧状態が解除される。このとき、流量調節弁２０の作動により、チャンバ１４内の減圧状態の解除は、例えば、３０秒程度の時間をかけて大気圧状態まで回復するようにゆっくりと行われる。
チャンバ１４内の減圧状態が解除されていくと、チャンバ１４の内圧は徐々に上昇していくが、軸受ユニット６の開放部１１はオイル２によって閉塞状態とされているために隙間Ｃ内は減圧状態に維持されている。その結果、ハウジング２内外の圧力差によって、貯留部３９に貯留されていたオイル２が開放部１１から隙間Ｃ内に吸引されていくことになる。

この場合において、隙間Ｃの総容積は、十分に小さいので、内部に残っている空気量は極微量でありオイル２注入後に気泡として残ることはない。また、貯留部３９に貯留されていたオイル２の量は、隙間Ｃの総容量よりも十分に多いので、図６に示されるように、隙間Ｃ全体に注入されても、貯留部３９に残存することになる。したがって、隙間Ｃへの注入途中において貯留部３９内のオイル２が切れて空気が隙間Ｃ内に吸引されてしまうことがない。

そして、隙間Ｃへの注入が終了した後に、図２に示されるように、昇降機構２９が作動させられて、載置台２８が下降させられ、オイル２を注入することにより製造された流体動圧軸受３がチャンバ１４外に取り出されることになる。貯留部３９に残った余剰のオイル２は、シリンジ等の吸引手段（図示略）によって容易に除去することができる。

このように、本実施形態に係るオイル注入装置１およびオイル注入方法によれば、軸受ユニット６に載置したカバー部材３５によって、隙間Ｃの開放部１１の上方に一時的にオイル２を貯留する貯留部３９が形成されるので、軸受ユニット６を構成するシャフト４やハウジング５に、オイル２を保持するための凹部を形成することなく、隙間Ｃ全体に充填するのに必要な量のオイル２を隙間Ｃに供給することができる。したがって、軸受として使用される際に機能しない無駄な凹部形状をシャフト４やハウジング５に設ける必要がない。特に、設計上無駄な構造を設ける余裕のない小型磁気ディスク用の流体動圧軸受３等の場合には、無駄を省いてコンパクトに設計できるので有利である。

また、オイル２を注入する際に注入チューブ等を介することなく、オイル２を注入する隙間Ｃの開放部１１の上方にオイル２を直接貯留するので、オイル２に空気を混入させずに注入することができる。その結果、比較的軽度の真空状態としても空気の混入を防止できるので、チャンバ１４内を減圧するのに要する時間を低減して、作業効率を向上することができるという効果がある。なお、上記実施形態においては、減圧状態の一例として７０ｍＴｏｒｒを例に挙げて説明したが、これに限定されるものではない。

さらに、ハウジング５の上面５ａに載置するカバー部材３５の形状により、そのテーパ内面３５ｂとシャフト４の外周面４ｂとの間に形成される貯留部３９の容積を、ハウジング５内の隙間Ｃの総容積よりも十分に大きく設定できるので、注入途中において貯留部３９内のオイル２が不足して空気が隙間Ｃ内に混入されてしまうことをより確実に防止できる。

また、ハウジング５内の隙間Ｃの空気を予め吸引した状態で、貯留部３９にオイル２を貯留するので、減圧状態を解除したときに、ハウジング５内に空気が閉じ込められておらず、閉じ込められた空気が気泡となって開放部１１から放出されるような現象の発生を回避できる。その結果、オイル２を周囲に飛散させることなく隙間Ｃ全体に充填することができる。

また、チャンバ１４の減圧状態の解除を、３０秒程度の時間をかけてゆっくり行うので、貯留部３９に貯留されているオイル２がハウジング５内の隙間Ｃに吸い込まれるときに、周囲の空気を巻き込むことがなく、隙間Ｃ内への空気の混入をさらに確実に防止できる。減圧状態の解除にかける時間は、３０秒に限定されるものではなく、１０〜５０秒、好ましくは２０〜４０秒、さらに好ましくは２５〜３５秒程度がよい。
さらに、貯留部３９に貯留するオイル２は、ディスペンサ１７により貯留部３９に供給される前に、リザーバ１８内において減圧状態とされることにより、十分に脱気されているので、軸受として使用される際に、動圧発生時等に負圧状態となったときに、気泡を発生させ難いという利点がある。

また、ハウジング５上面に載置されるカバー部材３５は、ハウジング５の上面５ａの全面にわたって接触しているのではなく、所定幅のリング状の接触部分において面接触するだけで、テーパ内面３５ｂの裏面３５ｃがハウジング５の上面５ａから所定の角度をなして離れているので、貯留部３９からのオイル２の回り込みがリング状の接触部分のみに限定され、それ以上の漏洩、例えば、ハウジング５の外周面まで漏洩してしまう不都合の発生を回避できる。

また、本実施形態においては、カバー部材３５のテーパ内面３５ｂと、ハウジング５の開口部１０ａから突出しているシャフト４の外周面４ｂとの間にリング状の貯留部３９を設け、そこにオイル２を貯留することとしたので、オイル２がシャフト４の端面に形成されている固定部のネジ穴１２内に進入することを防止できる。ネジ穴１２はゆるみ防止のために、脱脂状態とされることが必要であり、ネジ穴１２にオイル２を進入させないようにすることで、脱脂工程を省くことができ、効率的である。特に、貯留部３９のオイル２が隙間Ｃ内に注入されていく際に、隙間Ｃから気泡が発生することがないので、貯留部３９のオイル２が溢れてネジ穴１２内に進入してしまうこともない。

なお、ハウジング５の開口部１０ａからシャフト４の一端が露出するのみで突出していない場合においては、カバー部材３５のテーパ内面３５ｂの内側全体に貯留部３９を構成してもよい。
また、オイル２を注入する軸受ユニット６として、軸方向の途中位置にスラスト軸受板８を有する形式のものを例に挙げて説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、一端側に隙間Ｃの開放部１１を有する他の任意の形式の密封型の流体動圧軸受に適用することができる。

本発明の一実施形態に係るオイル注入装置を模式的に示す全体構成図である。 図１のオイル注入装置において、載置台を下降させた状態を示す図である。 図１のオイル注入装置により、オイルを注入する軸受ユニットを示す縦断面図である。 図１のオイル注入装置の載置台に軸受ユニットおよびカバー部材を搭載してチャンバ内に配置した状態を示す縦断面図である。 図３の軸受ユニットの隙間の開放部の上方に形成された貯留部においるが貯留された減圧状態を示す縦断面図である。 図５の減圧状態を解除した状態を示す縦断面図である。

符号の説明

Ｃ 隙間
１ オイル注入装置（作動流体注入装置）
２ オイル（作動流体）
４ シャフト
５ ハウジング
６ 軸受ユニット
１０ａ 開口部
１１ 開放部
１４ チャンバ
１５ 真空ポンプ（排気装置）
１６ バルブ（バルブ装置）
１７ ディスペンサ
１８ リザーバ
２０ コントローラ
３５ カバー部材
３５ａ貫通孔（下部開口）
３５ｂ テーパ内面
３９ 貯留部

Claims (11)

1. 開口部を有するハウジングと、該ハウジング内にその開口部から一端を露出させて収容されたシャフトとからなる軸受ユニットのハウジングとシャフトとの隙間に作動流体を注入する装置であって、
   前記軸受ユニットを位置決め固定するアダプタと、
   前記開口部に形成された前記隙間のリング状の開放部より大きな下部開口と、該下部開口から上方に向かって漸次広がるテーパ内面とを有し、前記アダプタにより前記開放部を上向きにして位置決め固定された前記軸受ユニットのハウジングの上面に前記下部開口が接触状態に載置され、前記開放部の半径方向外方を覆うカバー部材と、
   該カバー部材を載置した軸受ユニットを密封可能に収容するチャンバと、
   該チャンバの内部空間を外部空間に対して開閉するバルブ装置と、
   前記チャンバの内部空間の空気を排出して減圧状態にする排気装置と、
   減圧状態にされたチャンバ内において、前記貯留部に作動流体を滴下するディスペンサとを備え、
   前記カバー部材が、前記アダプタにより位置決め固定され、前記テーパ面により、前記開放部の上方に、該開放部に連通して作動流体を貯留可能な貯留部を形成する流体動圧軸受の作動流体注入装置。
2. 前記シャフトが、その一端を前記ハウジングの開口部から外方に突出状態に設けられ、
   前記貯留部が、突出したシャフトの外周面と前記カバー部材との間にリング状に形成されている請求項１に記載の流体動圧軸受の作動流体注入装置。
3. 前記テーパ内面のテーパ角度が、中心軸線に対して４５〜７５°である請求項１または請求項２に記載の流体動圧軸受の作動流体注入装置。
4. 前記ディスペンサに供給する作動流体を貯留するリザーバを備え、
   該リザーバ内が減圧状態に配されている請求項１から請求項３のいずれかに記載の流体動圧軸受の作動流体注入装置。
5. 前記チャンバ内の圧力を減圧状態から大気圧状態まで、１０〜５０秒の時間をかけて徐々に上昇させるよう吸気流量を制御するコントローラを備える請求項１から請求項４のいずれかに記載の流体動圧軸受の作動流体注入装置。
6. 開口部を有するハウジングと、該ハウジング内にその開口部から一端を露出させて収容されたシャフトとからなる軸受ユニットのハウジングとシャフトとの隙間に作動流体を注入する方法であって、
   前記開口部に形成された前記隙間のリング状の開放部を上向きにして前記軸受ユニットをアダプタにより位置決め固定するステップと、
   前記アダプタにより位置決め固定された前記軸受ユニットの前記開放部の半径方向外方を覆い、前記開放部の上方に、該開放部に連通し上方に向かって漸次広がるテーパ内面により作動流体を貯留可能な貯留部を形成するカバー部材をハウジング上面に接触状態に載置して前記アダプタにより位置決め固定するステップと、
   前記軸受ユニットを減圧して前記隙間の空気を排気するステップと、
   前記隙間の空気を排気した後に、減圧雰囲気下において、前記貯留部に作動流体を滴下して貯留するステップと、
   作動流体が貯留された状態で、前記軸受ユニットの減圧状態を解除するステップとを含む流体動圧軸受の作動流体注入方法。
7. 前記減圧状態を解除するステップが、１０〜５０秒の時間をかけて徐々に行われる請求項６に記載の流体動圧軸受の作動流体注入方法。
8. 前記作動流体を滴下して貯留するステップが、前記隙間の総容積より多い作動流体を貯留する請求項６または請求項７に記載の流体動圧軸受の作動流体注入方法。
9. ハウジング内に隙間をあけてシャフトを挿入することにより、ハウジングの開口部からシャフトの一端を露出させた軸受ユニットを構成し、
   前記ハウジングの開口部と、該開口部から露出する前記シャフトとの間に形成された前記隙間のリング状の開放部を上向きにして前記軸受ユニットをアダプタにより位置決め固定し、
   前記アダプタにより位置決め固定された前記軸受ユニットの前記開放部の半径方向外方を覆い、前記開放部の上方に該開放部に連通し上方に向かって漸次広がるテーパ内面により作動流体を貯留可能な貯留部を構成するカバー部材をハウジングの上面に接触状態に載置して前記アダプタにより位置決め固定し、
   前記軸受ユニットを減圧して前記隙間の空気を排気し、
   空気が排気された後に、減圧雰囲気下において、前記貯留部に作動流体を滴下して貯留し、
   作動流体が貯留された状態で、前記軸受ユニットの減圧状態を解除する流体動圧軸受の製造方法。
10. 減圧状態の解除が、１０〜５０秒の時間をかけて徐々に行われる請求項９に記載の流体動圧軸受の製造方法。
11. 前記導入具とシャフトとの間に、前記隙間の総容積より多い作動流体を貯留する請求項９または請求項１０に記載の流体動圧軸受の製造方法。

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