JPH07299536A - 動圧軸受装置の軸受部の製造装置及び軸受部の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 被加工物に対して精度よい転造を行うこと。 【構成】 ロールダイス３１の一部分のみに転造加工面
である転造部３２を形成し、反対側の支持円盤３５は加
工圧を受けるのみとしている。ロールダイス３１の転造
部３２を被加工物（スリーブ５）３７の周面に圧接しな
がら回転させる。このロールダイス３１の被加工物３７
に対する転造加工は、１つの被加工物３７に対してロー
ルダイス３１の一回転であり、同じ被加工物３７に対し
ては転造部３２による繰り返しの転造加工は行わない。
被加工物３７に対してロールダイス３１の転造部３２が
外れると、ロールダイス３１の逃げ部３３によりロール
ダイス３１の周面は被加工物３７には接触しない。ロー
ルダイス３１は、例えば３０〜６０ＲＰＭで一方向に回
転し続けており、連続的に被加工物３７を交換しつつ加
工する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はハードディスクドライ
ブ（ＨＨＤ）やポリゴンミラー等に用いられる動圧軸受
装置の軸受部の製造装置及び軸受部の製造方法に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】動圧軸受装置の基本的な構成は従来例及
び実施例も同様なので、実施例における図２を用いて動
圧軸受装置の構成を概略的に説明する（なお動圧軸受装
置の詳細は実施例において説明する）。実施例を示す図
２において、回転側となるモータハブ９の穴１０の軸芯
となる部分には、固定側となるシャフト１が設けられて
いる。このシャフト１は、マグネット４と、このマグネ
ット４の軸方向の両側に設けた２つの軸２、３とで構成
されており、このシャフト１の外周に非磁性体製のスリ
ーブ５を圧入嵌合している。またこのスリーブ５の上面
及び下面に対応して一対のポールピース１１ａ、１１ｂ
がモータハブ９側に設けてある。

【０００３】モータハブ９の内周面側とスリーブ５の外
周面側との間に形成される間隙１２、１３ａ、１３ｂ、
１４ａ、１４ｂ内に磁性流体１５を封入してある。そし
てスリーブ５の外周面、上側のポールピース１１ａの下
面、下側のポールピース１１ｂの上面には、モータハブ
９の回転によって上記磁性流体１５に動圧を発生させる
ような表面加工が施されている。つまり上記スリーブ５
の外周部と上記モータハブ９の穴１０の内周壁とでジャ
ーナル軸受を構成し、上記スリーブ５の上下外端面と各
ポールピース１１ａ、１１ｂの内側面とでスラスト軸受
を構成しているのである。

【０００４】ここで上記略円筒状のスリーブ５の上下の
周面には、上述したように磁性流体１５に動圧を発生さ
せるような表面加工が施されており、この部分を動圧発
生用表面加工部２０としている。図３はスリーブ５の上
下の円周面に形成してある上記動圧発生用表面加工部２
０の部分を展開して平面的に表したものであり、Ｗ_１が
動圧発生用表面加工部２０の幅を示している。スリーブ
５の上下の周面にＶ字型の凹部２１と凸部２２とを交互
にかつ連続して形成することで動圧発生用表面加工部２
０を形成している。図４に示すように、図３の斜線で示
した部分が凹部２１であり、白い部分が凸部２２であ
る。またＷ_２は溝状の凹部２１の溝幅を示している。

【０００５】なお動圧発生用表面加工部２０の他の形状
としては、スパイラル・グループといわれているものが
ある。これは溝状の凹部と凸部とを斜めに交互、かつ連
続して形成したものであるが、最も一般的なものは図
３、図４に示すヘリングボーン・グループである。

【０００６】ＨＤＤ用モータで動圧軸受が用いられる場
合は、ボールベアリングの大きさや回転精度の限界を越
えたごく小型のものとなる。例えばシャフト１を構成す
る軸２、３の直径は約２ｍｍ、ジャーナル軸受径は３〜
４ｍｍほどのものである。したがってグループ展開図の
図３では、Ｗ_１が約０．７ｍｍ、Ｗ_２が約０．２ｍｍ、
凹部２１の溝の深さは０．０２ｍｍほどの微少なパター
ンとなる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで図６は上記動
圧発生用表面加工部２０の溝加工を行うべく、一対のロ
ールダイス４１、４２による転造加工装置及び転造加工
方法を示している。両ロールダイス４１、４２は、軸４
１ａ、４２ａを中心にして回転するようになっており、
両ロールダイス４１、４２の間にスリーブ５である被加
工物４３を配置して、被加工物４３に両側からロールダ
イス４１、４２を圧接して転造加工するものである。な
お４４、４５はロールダイス４１、４２の表面の周面全
体にわたって形成してある転造部であり、この転造部４
４、４５は動圧発生用表面加工部２０の溝とは逆のパタ
ーンが凹凸形成されている。

【０００８】転造加工は一般に図６に示すようなロール
ダイス４１、４２で被加工物４３を押圧し、ロールダイ
ス４１、４２の外側面に形成した転造部４４、４５のパ
ターンを被加工物４３に転造するものである。しかしな
がら本動圧軸受装置の動圧軸受部の溝加工において同様
の転造方法を採用すると、パターン（凹部２１と凸部２
２）が微少なため、喰い付き部でのズレ、数回にわたる
転造パターンの繰り返しのズレ等によって正しいパター
ンが被加工物４３に転造できないという問題があった。

【０００９】この発明は上記従来の欠点を解決するため
になされたものであって、その目的は、被加工物に対し
て精度よい転造を可能とした動圧軸受装置の軸受部の製
造装置及び軸受部の製造方法を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】そこで請求項１の動圧軸
受装置の軸受部の製造装置は、回転自在に軸支された被
加工物３７の周面を転造するロールダイス３１と、上記
ロールダイス３１の被加工物３７への転造加工圧を受け
る回転自在な支持体３５とを備え、上記ロールダイス３
１の周面の一部に被加工物３７の略一周長の長さに対応
した寸法を有する転造部３２を周方向に沿って突出形成
し、上記ロールダイス３１を回転させて転造部３２によ
り被加工物３７の外周面を転造して動圧発生用表面加工
部２０を形成するようにしたことを特徴としている。

【００１１】また請求項２の動圧軸受装置の軸受部の製
造装置は、上記ロールダイス３１の転造部３２以外の周
面３３に、転造時における被加工物３７安定用のパッド
３８を周設したことを特徴としている。

【００１２】さらに請求項３の動圧軸受装置の軸受部の
製造方法は、回転自在なロールダイス３１の周面の一部
に被加工物３７の略一周長の長さに対応した寸法を有す
る転造部３２を周方向に沿って突出形成し、上記ロール
ダイス３１の被加工物３７への転造加工圧を受ける回転
自在な支持体３５を形成し、この支持体３５に加工圧を
受け持たせながら上記ロールダイス３１を回転させて、
該ロールダイス３１の転造部３２により被加工物３７の
外周面を転造して動圧発生用表面加工部２０を形成する
ようにしたことを特徴としている。

【００１３】

【作用】上記請求項１の動圧軸受装置の軸受部の製造装
置では、ロールダイス３１の転造部３２を被加工物３７
の周面に圧接しながら転造加工を行う。また上記転造部
３２の長さは被加工物３７の略一周長の長さであり、転
造加工は被加工物３７の一回転で行え、複数回の転造を
不要としてむだな繰り返しの転造がないので精度のよい
転造が行える。また転造に際して転造部３２はロールダ
イス３１の一部にだけ形成しているので、ロールダイス
３１の偏心精度も大きく許容される。

【００１４】また請求項２の動圧軸受装置の軸受部の製
造装置では、転造部３２以外のロールダイス３１の周面
３３に、転造時における被加工物３７安定用のパッド３
８を周設しているので、転造部３２が被加工物３７に対
して転造加工を始めるとき（喰い付き時）にでも、パッ
ド３８から転造部３２への段差があまり生じないので、
被加工物３７が台上で不安定になることがなく、精度よ
く転造加工が行える。

【００１５】さらに請求項３の動圧軸受装置の軸受部の
製造方法では、請求項１と同様に、精度のよい転造が行
えるし、またロールダイス３１の偏心精度も大きく許容
される。

【００１６】

【実施例】次にこの発明の動圧軸受装置の軸受部の製造
装置及び軸受部の製造方法の具体的な実施例について、
図面を参照しつつ詳細に説明する。まず動圧軸受装置の
全体を構成について説明する。図２はこの発明の実施例
における動圧軸受装置の断面図を示している。図２にお
いて、１はシャフトであり、第１の軸２と、第２の軸３
と、マグネット４とで構成されている。円柱状のマグネ
ット４は、図示するように軸方向に着磁されており、ま
た円柱状の第１の軸２及び第２の軸３は磁性体である。
両軸２、３の間にマグネット４を挟持している。ここで
マグネット４の外径は、両軸２、３の外径より径小とし
ている。またマグネット４の外径寸法は磁気的に充分の
面積を得るものでよく、高精度加工は不要である。マグ
ネット４の材質としては、サマリュウム・コバルト磁石
やネオジウム磁石、アルニコ磁石等の強力磁石を用いて
おり、これらの強力磁石を用いれば磁気的に充分で面積
（軸方向の端面の面積）を小さくできる。したがってマ
グネット４の外径を軸２、３の外径より細く形成するこ
とができる。

【００１７】５はスリーブであり、非磁性体で構成して
いる。このスリーブ５は略円筒状に形成されており、そ
の軸芯となる挿通孔６内に上記シャフト１を圧入嵌合し
ている。そして軸２、３及びマグネット４から成るシャ
フト１とスリーブ５とが一体となって中心軸としての機
械的強度を保有している。またスリーブ５を一体化した
シャフト１の下部は、ベース７に固定されている。なお
８は、モータコイルである。

【００１８】回転側となるモータハブ９は略円筒状に形
成され、磁性体製で構成されている。このモータハブ９
の軸芯にはスリーブ５の外径より大きい穴１０が形成さ
れており、この穴１０の上端部と下端部には円筒状で磁
性体製の一対のポールピース１１ａ、１１ｂが固定され
ている。

【００１９】ここでスリーブ５の外周面とモータハブ９
の穴１０の内周面との間に間隙１２が形成され、またポ
ールピース１１ａ、１１ｂの下面及び上面とスリーブ５
の上面及び下面の間にも間隙１３ａ、１３ｂが形成され
ている。さらにポールピース１１ａ、１１ｂの内周面と
シャフト１の上下部の間にも間隙１４ａ、１４ｂが形成
され、これらの間隙１２、１３ａ、１３ｂ、１４ａ、１
４ｂに作動油としての磁性流体１５を封入している。

【００２０】上記間隙１２及び１３ａ、１３ｂを形成す
る各面、つまり穴１０の内周面又はスリーブ５の外周
面、上側のポールピース１１ａの下面、下側のポールピ
ース１１ｂの上面又はスリーブ５の上下の両面には、モ
ータハブ９の回転によって上記磁性流体１５に動圧を発
生させるような表面加工が施されている。つまり上記ス
リーブ５の外周部と上記モータハブ９の穴１０の内周壁
とでジャーナル軸受を構成し、上記スリーブ５の上下外
端面と各ポールピース１１ａ、１１ｂの内側面とでスラ
スト軸受を構成しているのである。

【００２１】また上記ポールピース１１ａ、１１ｂはシ
ール部も構成している。つまりマグネット４によって順
に第１の軸２、上側のポールピース１１ａ、モータハブ
９、下側のポールピース１１ｂ、第２の軸３を経てマグ
ネット４に返る磁気回路１６が構成されるので、間隙１
４ａ、１４ｂには磁界が形成され、この間隙１４ａ、１
４ｂにおいて磁性流体１５を封止し、このシール作用に
よって、上記各間隙１２、１３ａ、１３ｂ内の流体の漏
洩を防止している。

【００２２】上記の構成において、モータハブ９及びポ
ールピース１１ａ、１１ｂが回転すると、各間隙１２、
１３ａ、１３ｂに封入されている磁性流体１５には動圧
が発生し、この動圧はモータハブ９の穴１０の内周面、
スリーブ５、ポールピース１１ａ、１１ｂにそれぞれ作
用する。このときの半径方向のラジアル荷重はシャフト
１が支持し、軸方向のスラスト荷重は各ポールピース１
１ａ、１１ｂを介してシャフト１が支持することにな
る。

【００２３】次に上記スリーブ５における軸受部の転造
加工装置及び転造加工方法について説明する。スリーブ
５の上下の円周面に形成される動圧発生用表面加工部２
０の溝形状は、主として図３に示すようなヘリングボー
ン・グループとなる。この動圧発生用表面加工部２０
は、上述したようにＶ字型の凹部２１と凸部２２とが交
互に連続して形成されているものであり、この動圧発生
用表面加工部２０を図１に示すような方法で転造加工を
行う。

【００２４】図１において、３１はロールダイスであ
り、このロールダイス３１の周面の一部のみに転造加工
面、つまり転造部３２を形成している。そしてこのロー
ルダイス３１の転造部３２以外の周面は、該転造部３２
より一段小径とした逃げ部３３としている。さらにロー
ルダイス３１のダイス加工面である転造部３２の周方向
の長さは、被加工物（スリーブ５）３７の略円周長さと
している。またこのロールダイス３１は軸３４を中心と
して回転するようになっている。ロールダイス３１の反
対側には支持円盤３５を軸３６を中心にして逆回転可能
に配設し、この支持円盤３５は加工圧を受けるのみとし
ている。

【００２５】ここでロールダイス３１の転造部３２を被
加工物３７の周面を圧接しながら回転させる。なおこの
ロールダイス３１の被加工物３７に対する転造加工は、
１つの被加工物３７に対してロールダイス３１の一回転
であり、同じ被加工物３７に対しては転造部３２による
繰り返しの転造加工は行わないようにしている。被加工
物３７に対してロールダイス３１の転造部３２が外れる
と、ロールダイス３１の逃げ部３３によりロールダイス
３１の周面は被加工物３７には接触しない。ロールダイ
ス３１は、例えば３０〜６０ＲＰＭで一方向に回転し続
けており、連続的に被加工物３７を交換しつつ加工す
る。つまりロールダイス３１の一回転につき、１個の被
加工物３７に対して転造加工ができるものである。これ
により被加工物３７の周面に動圧発生用表面加工部２０
を転造してスリーブ５が形成されることになる。

【００２６】また被加工物３７への転造加工は、被加工
物３７の軸方向へ送ることなくその位置で被加工物３７
を回転させながら行うだけであり、そのために間欠的に
被加工物３７の転造加工が行えることになるのである。
なお転造部３２をロールダイス３１の周面に間隔をあけ
て複数形成し、被加工物３７を一回転させて転造加工す
るごとに被加工物３７を交換していくことで、ロールダ
イス３１の一回転にて転造部３２の数だけ被加工物３７
を転造加工することができるものである。

【００２７】このように本実施例では、スリーブ５の動
圧発生用表面加工部２０における動圧発生用の凹部２１
の溝の深さはごく浅いものなので、複数回の転造は不要
であり、むだな繰り返しの転造がないので精度のよい転
造が可能となる。またロールダイス３１の一部（転造部
３２）しか使用しないので、ロールダイス３１の偏心精
度も大きく許容されるものである。

【００２８】（実施例２）ところで上記図１に示す方法
では、被加工物３７が小さいため、喰い付き時に被加工
物３７が台上で不安定になることがある。そこで第２実
施例では図５に示すような方法を採っている。すなわち
ロールダイス３１の転造部３２以外の逃げ部３３となっ
ている周面に、硬質ゴム等の押さえパッド３８を設けた
ものである。この押さえパッド３８をロールダイス３１
の非加工面に設けたことにより、転造部３２が被加工物
３７に対して転造加工を始めるとき（喰い付き時）にで
も、押さえパッド３８から転造部３２への段差があまり
生じないので、被加工物３７が台上で不安定になること
がなく、精度よく転造加工が行える。

【００２９】ここで上記各実施例では、動圧発生用表面
加工部２０の溝形状を図３に示すようなヘリングボーン
・グループの場合について説明したが、スパイラル・グ
ループの場合にも本発明を適用することができる。また
上記各実施例では、シャフトの両端を封止する場合につ
いて説明したが、一端側だけを封止する構成の動圧軸受
装置のスリーブの場合も本発明を適用することができ
る。さらにシャフト側を固定する場合に限らず、シャフ
ト側を回転する構造の動圧軸受装置においても本発明を
適用することができる。またモータハブ９の内面とスリ
ーブ５の外面との間に封入される作動油として磁性流体
１５を用いて説明したが、流体を封止する箇所（ポール
ピースとシャフトの間）にだけ磁性流体を使用し、他の
部分、つまり軸受の動圧を発生する部分には油を用いる
ようにしてもよい。ただ実際には、磁性流体１５だけを
用いた方が信頼性は向上する。

【００３０】

【発明の効果】以上のように請求項１の動圧軸受装置の
軸受部の製造装置では、ロールダイスの転造部を被加工
物の周面に圧接しながら転造加工を行う。また上記転造
部の長さは被加工物の略一周長の長さであり、転造加工
は被加工物の一回転で行え、複数回の転造を不要として
むだな繰り返しの転造がないので精度のよい転造が行え
る。また転造に際して転造部はロールダイスの一部にだ
け形成しているので、ロールダイスの偏心精度も大きく
許容される。

【００３１】また請求項２の動圧軸受装置の軸受部の製
造装置では、転造部以外のロールダイスの周面に、転造
時における被加工物安定用のパッドを周設しているの
で、転造部が被加工物に対して転造加工を始めるとき
（喰い付き時）にでも、パッドから転造部への段差があ
まり生じないので、被加工物が台上で不安定になること
がなく、精度よく転造加工が行える。

【００３２】さらに請求項３の動圧軸受装置の軸受部の
製造方法では、請求項１と同様に、精度のよい転造が行
えるし、またロールダイスの偏心精度も大きく許容され
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例のジャーナル軸受部の転造加
工装置を示す図である。

【図２】この発明の実施例の動圧軸受装置の断面図であ
る。

【図３】この発明の実施例のジャーナル軸受部の展開図
である。

【図４】上記実施例のジャーナル軸受部の要部断面図で
ある。

【図５】この発明の実施例２のジャーナル軸受部の転造
加工装置を示す図である。

【図６】従来例のジャーナル軸受部の転造加工装置を示
す図である。

【符号の説明】

５ スリーブ ２０ 動圧発生用表面加工部 ３１ ロールダイス ３２ 転造部 ３３ 逃げ部 ３５ 支持円盤（支持体） ３７ 被加工物 ３８ 押さえパッド

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転自在に軸支された被加工物（３７）
   の周面を転造するロールダイス（３１）と、上記ロール
   ダイス（３１）の被加工物（３７）への転造加工圧を受
   ける回転自在な支持体（３５）とを備え、上記ロールダ
   イス（３１）の周面の一部に被加工物（３７）の略一周
   長の長さに対応した寸法を有する転造部（３２）を周方
   向に沿って突出形成し、上記ロールダイス（３１）を回
   転させて転造部（３２）により被加工物（３７）の外周
   面を転造して動圧発生用表面加工部（２０）を形成する
   ようにしたことを特徴とする動圧軸受装置の軸受部の製
   造装置。
2. 【請求項２】 上記ロールダイス（３１）の転造部（３
   ２）以外の周面（３３）に、転造時における被加工物
   （３７）安定用のパッド（３８）を周設したことを特徴
   とする請求項１の動圧軸受装置の軸受部の製造装置。
3. 【請求項３】 回転自在なロールダイス（３１）の周面
   の一部に被加工物（３７）の略一周長の長さに対応した
   寸法を有する転造部（３２）を周方向に沿って突出形成
   し、上記ロールダイス（３１）の被加工物（３７）への
   転造加工圧を受ける回転自在な支持体（３５）を形成
   し、この支持体（３５）に加工圧を受け持たせながら上
   記ロールダイス（３１）を回転させて、該ロールダイス
   （３１）の転造部（３２）により被加工物（３７）の外
   周面を転造して動圧発生用表面加工部（２０）を形成す
   るようにしたことを特徴とする動圧軸受装置の軸受部の
   製造方法。