JPS612915A - 回転装置 - Google Patents

回転装置

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JPS612915A
JPS612915A JP59122123A JP12212384A JPS612915A JP S612915 A JPS612915 A JP S612915A JP 59122123 A JP59122123 A JP 59122123A JP 12212384 A JP12212384 A JP 12212384A JP S612915 A JPS612915 A JP S612915A
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JP
Japan
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thrust bearing
magnetic fluid
lubricant
air
dynamic pressure
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JP59122123A
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English (en)
Inventor
Mikio Nakasugi
幹夫 中杉
Katsuhide Hasegawa
勝英 長谷川
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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Publication of JPS612915A publication Critical patent/JPS612915A/ja
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/02Parts of sliding-contact bearings
    • F16C33/04Brasses; Bushes; Linings
    • F16C33/06Sliding surface mainly made of metal
    • F16C33/10Construction relative to lubrication
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16C33/10Construction relative to lubrication
    • F16C33/1025Construction relative to lubrication with liquid, e.g. oil, as lubricant
    • F16C33/103Construction relative to lubrication with liquid, e.g. oil, as lubricant retained in or near the bearing
    • F16C33/1035Construction relative to lubrication with liquid, e.g. oil, as lubricant retained in or near the bearing by a magnetic field acting on a magnetic liquid
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2370/00Apparatus relating to physics, e.g. instruments
    • F16C2370/12Hard disk drives or the like

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Sliding-Contact Bearings (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は回転装置に関し、特に軸方向に高い位置精度が
要求され、かつ安定した回転を要求される回転装置に関
するものである。
〔従来技術〕
スラスト方向に高い位置精度と安定回転が要求される回
転装置としては、例えば回転ヘッド型磁気録画再生装置
(以下VTR,と称する)に用いられる回転ヘッドアセ
ンブリがある。以下、この回転ヘッドアセンブリを例に
とって説明する。
従来、この種の回転ヘッドアセンブリは、軸受として玉
軸受を使用し、予圧をかけてすきまをなくすることでス
ラスト剛性と精度とを得ていた。
第1図は、玉軸受を用いた従来の回転ヘッドアセンブリ
の一例を示す縦断面図である。1は固定下シリンダ、2
は回転軸部材、3は回転補助部材。
4はこの部材3にはめ込まれた回転上シリンダ。
5は磁気ヘッド、6,7は玉軸受、8は予圧部材。
9.10はロークリトランス、11はロータリヨーク、
12はロータリマグネット、13はステータヨーク、1
4はステータコイルである。通常、このような構成の回
転ヘッドシリンダにおいては、剛性を保持しつつ、軽量
化するため、下シリンダ1は高力アルミ合金、軸2はス
テンレス鋼等を使用している。
しかしながら、温度変化による予圧醋の変化等によ抄、
回転精度、損失トルクおよび回転ヘッドの高さ等が変化
したり、軸受の劣化が促進されたりするという欠点があ
った。
また、特に家庭用V T Itは、最近急速に小形化、
高精度化され、玉軸受に代わる軸受として、(流体力学
的)動圧流体潤滑軸受を適用する提案がなされている。
また特にスラスト位置精度を高精度に保つために、スラ
スト流体潤滑軸受の潤滑流体の粘度特性の異なる流体を
用いる提案がなされているが、潤滑流体が異なるために
、流体軸受の境界部における潤滑流体の混合、あるいは
溢れ出し等を生じないようなシール手段が要求されてい
た。
〔目的〕
本発明は、以上のような局面においてなされたもので、
上述のような要求を満たし、異なる潤滑流体の混合や溢
出のない高位置精度の安定した同転装置を提供しようと
するものである。
〔実施例〕
以下に本発明を図面に基づいて説明する。第2図は、本
発明の回転装置の一実施例としての回転ヘッドアセンブ
リを示す断面図である。第1図と同様(相当)構成要素
については同一符号で示す。
2′は固定された軸部材、8′は台座である。16Rお
よび17Rけ、潤滑剤に磁性流体を用いたラジアル軸受
、16Tは同じく磁性流体を潤滑剤と[7た動圧スラス
ト軸受、11丁は、空気を潤滑流体として用いた動圧ス
ラスト軸受である。ラジアル軸受16Rおよび17Rは
、軸部材2あるいはこれよりわずかに直径の大きい回転
補助部材3の穴部のいずれか一方に刻設された〜リング
ボーン形の浅みぞ16Ra 、17Raと、そのすきま
に満たされた潤滑剤により構成されている。すなわち。
3 一 回転補助部材3が回転すると、潤滑剤は前記浅みぞ16
Ra 、17Raによって圧送されて高い動圧を発生す
ることにより、軸部材2に対して補助部材3を非接触で
軸支する力を生ずる。
スラスト軸受16Tは1回転補助部材3と、軸2′に取
付けられたフランジ部材36とが互に対向している側の
各面の少くとも一方の面に刻設されたらせん状の浅みぞ
と、この対向している両面間に満たされた磁性流体によ
り構成されている。第3図は、らせん状浅みぞ19が刻
設された前述対向面の一面の平面図である。浅みぞ19
は、回転中心部に向うに従ってみそ幅が狭くなるように
形成されている。この浅みぞ19が刻設された対向面が
、回転補助部材3上にある場合、同部材3は図示矢印方
向20に回転する。また、この浅みぞが前述フランジ部
材36上に刻設されている場合は、これと対向する回転
補助部材3は、矢印20と逆方向に回転する。これによ
って回転補助部材3とフランジ部材36が非接触状態で
軸方向の推力を発生し、この力によって回転補助部材3
を図中下向きに付勢している。
一方、スラスト軸受17Tも同様に構成され、固定下シ
リンダ1と回転補助部材3との対向面の少くとも一方に
、前述のようならせん状の浅みぞが刻設され、この対向
面間には、潤滑剤として空気力介在している。これによ
り前記スラスト軸受16Tの場合と同様に空気を媒体と
して非接触状態で回転補助部材3を下向きに付勢してい
る。
つぎに、第2図に示した本実施例の回転ヘッドアセンブ
リを、1.80 Orpmの速度で回転させた場合につ
いて考察する。2つのスラスト軸受16T、17Tの各
すきまの和が15μmと設定し、スラスト軸受16Tの
潤滑剤を、室温20℃において粘度10 cp の磁性
流体を使用し、前記浅みぞ部19が外径17′H1内径
6mの範囲に刻設されているものとし、また他方のスラ
スト軸受17Tの潤滑剤である空気は、室温20℃で粘
度0.0186 cp、また前述浅みぞ刻設範囲は外径
35器、内径20鰭間とし、負荷を図中下向きに200
9と設定したとする。この回転ヘッドアセンブリを1.
80 Orpmで回転させると、実験値から5磁性流体
潤滑のスラスト軸受16Tはすきま11μm、また空気
潤滑のスラスト軸受17Tはすきま4μmでそれぞれ浮
上した状態となる。ここにおいて、空気潤滑側のスラス
ト軸受17Tは、すきまが狭いために極めて高い剛性を
有し、また磁性流体潤滑軸受16Tから常に強い推力で
押付けられているため、さらにまた空気の粘度は、温度
によってほとんど一定に保たれることから、温度環境が
変化した場合においても、また姿勢が変化した場合にお
いても、空気潤滑側スラスト軸受17Tのすきまを3〜
5μm程度の安定した位置関係を保つことが可能となり
、回転ヘッドアセンブリにおける〜ラド高さ位置を高精
度に一定に保つことが可能となる。
さらに、第2図に示すように、磁性流体を用いた動圧流
体軸受の潤滑流体が満たされている周辺部または境界部
に、永久磁石30a、30bを配設することにより、磁
性流体の飛散、溢れ出しあ゛るいは回転停止時における
もれ出し等を防止することが可能となる。
第2図においては、静止時に自重および[1−タリマグ
ネット12とステータコイル14の吸引力がいずれも磁
性流体側軸受16Tに付勢するように配設されており、
起動、停止時のトルクを磁性流体の油膜により低減させ
ることがiJ能とがる。
さらに、この静止時に負荷を付勢されている側のスラス
ト軸受における接触面積を、第5図に示すように例えば
フランジ部材36の下面に小直径の同転時に形成される
油膜より小さな、例えば2〜3μm程度の凸部を設ける
ことにより、接触面積を極端に小さくして、起動、停+
1一時のトルクを低減することが可能となる。
〔他の実施例〕
上述実施例は、軸固定の場合であるが、軸回転の場合に
ついても全く同様の効果が得られる。第4図は、本発明
の軸回転の場合の実施例の断面図で、第2図の回転ヘッ
ドアセンブリと同様(相当)の構成要素については同一
符号で示す。26R127Rは動圧ラジアル軸受、26
丁は、磁性流体を用いた動圧スラスト軸受、27Tは、
ロータリトランス9.10の対向面に設けた空気等の低
粘度の潤滑剤を用いた動圧スラスト軸受である。ロータ
リトランスの対向面に動圧スラスト軸受を設ける方法と
しては、本出願人の先頭による特願昭57−12526
8号公報に記載されているように、ロータIJ )ラン
スの対向面の各表面に非磁性材の膜を形成し、□その少
くとも一方の膜に、第3図に示したようならせん状の浅
みぞを形成してやればよい。また第4図においては、静
止時に自重が空気潤滑スラスト軸受27Tに付勢するよ
うに配設されているが、ロータリマグネット12とステ
ータコイル14の吸引力が自重より強く作用するように
配設することにより、磁性流体軸受27TK負荷が付勢
するようにできる。
また、静止時の接触面積を小さくする方法として、前述
第5図に示したような、軸に取付けられたフランジ部材
36に凸部を形成する方法のほかに、第6図(A)に示
すごとく、前記フランジ部材36に低まさつ係数の材料
37を埋込むことも有効である。さらにまた、第6図1
131に示すように、永久磁石38を埋込むことにより
、磁性流体の油膜強度を高めることによっても同様の効
果が得られる。
以上はいずれも軸が貫通している場合について説明した
が、軸端における場合も、第7図に示すように接触面積
を小さくすることによって同様の効果が得られる。
また、動圧スラスト軸受としては、軸(スラスト)方向
にのみ付勢するスラスト軸受を例にとって説明してきた
が、第8図+Al 、 +Blに示すように。
スラスト方向とラジアル方向の両方向に同時に付勢する
ような動圧軸受を用いることもできる。すなわち、第8
図IAIの例は、回転軸41の先端部41aをテーパ状
となしてその外周面にスパイラル状の浅い溝41bを形
成する一方、固定部材42にはこのテーパ部41aを受
は入れる凹部42aを形成して、これに潤滑流体43を
充填する様にしたものであり、又、第8図IBIの例は
回転軸44の先端部44aを半球状と為してその外周面
にスパイラル状の浅い溝44bを形成する一方、固定部
材45にはこの半球部44aを受は入れる凹所45aを
形成してこれに潤滑流体46を充填するようにしたもの
である。なお、スパイラル状の溝は固定部材42.45
の凹部42a 、45aに形成しても良いことはもちろ
んである。
さらにまた、上述実施例としては、VTR等に利用され
るヘッドアセンブリを例にとって説明したが、少なくと
もスラスト方向に関して互に逆向きに付勢する2つの動
圧軸受管用いる回転装置であれば1本発明を適用するこ
とができる。
〔効果〕
以上説明してきたように、本発明によれば、スラスト軸
受の潤滑流体として一方には磁性流体を、他方には空気
を用いるよう構成したため、装置各部の位置規制精度の
高い回転装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、従来の回転ヘッドアセンブリの一例を示す断
面図、第2図は、本発明の回転装置の一実施例としての
回転〜ラドアセンブリの断面図。 第3図は、らせん状浅みその刻設されたスラスト軸受表
面の平面図、第4図は、本発明の回転装置の他の実施例
の断面図、第5図は、第2図におけるスラスト軸受部の
拡大断面図、第6図囚、(B)は第5図の他の実施例の
各断面図、第7図は軸端部の一実施例の側面図、第8図
(A) 、 IBIは、それぞれ本発明に適用できる動
圧軸受の2実施例を示す断面図である。 1・・・・・・・・・固定下シリンダ 2 、2’、 2′!・・・・・軸部材3・・・・・・
・・回転補助部材 4・・・・・・・・・回転上シリンダ 16R,17R,26R,27R・・・・・・磁性流体
動圧ラジアル軸受 16T、26T・・・・・・磁性流体動圧スラスト軸受 17T 、27T・・・・・・空気動圧スラスト軸受1
9・・・・・・らせん形浅みぞ 30a 、30b・・・・・・永久磁石36・・・・・
・フランジ部材 =12− 輪 第3図 第4図 第6図 ”<A、゛ 軛 \↓7Iど □ a ρ a ・4 44a

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)固定部材と回転部材とのスラスト方向の複数のギ
    ャップに異なる潤滑流体を用いた動圧流体軸受を配した
    回転装置であって、前記潤滑流体の一方に磁性流体を、
    また他方に空気を用いることを特徴とする回転装置。
  2. (2)前記磁性流体を用いた動圧流体軸受の潤滑流体が
    満されている周辺部または境界部に永久磁石を配設した
    ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の回転装置
  3. (3)前記磁性流体を用いたスラスト動圧流体軸受に、
    静止時に押付ける負荷を付加させるよう構成したことを
    特徴とする特許請求の範囲第1項記載の回転装置。
  4. (4)前記磁性流体を用いたスラスト動圧流体軸受の、
    静止時における接触面積を極端に縮小するよう構成した
    ことを特徴とする特許請求の範囲第3項記載の回転装置
JP59122123A 1984-06-15 1984-06-15 回転装置 Pending JPS612915A (ja)

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JP59122123A JPS612915A (ja) 1984-06-15 1984-06-15 回転装置

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