JPS6179020A - 動圧流体軸受における軸とスリ−ブとの接触位置検知方法及び接触位置検知装置 - Google Patents

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】 （イ）産業上の利用分野 本発明は、ＶＴＲ，レーザビームプリンタ等に広く用い
られている高速、高精度の回転を要求されるモータに適
用される動圧流体軸受に係り、詳しくは、相対的に回転
する軸と該軸に嵌装されたスリーブを備え、上記軸の外
周面とスリーブの内周面との間に動圧流体軸受部を形成
した軸受装置における軸とスリーブとの接触位置検出手
段に関する。

（ロ）従来技術 一般に、空気等の流体を媒体とした動圧流体軸受は、高
速回転時における回転ムラ、軸の振れ回り等に関する回
転精度が極めて良く、また回転に際しての騒音、振動が
小さく、更にその寿命が長い等の良好な特性を有してい
ることから、ＶＴＲのモータ装置或いはオーディオプレ
ーヤーのモータ装置に広く適用されており、中でも高速
回転、高精度回転を必要とするレーザビームプリンタ（
ＬＢＰ）のポリゴンミラー（光偏向多面１１１　［動用
のモータ装置における軸受手段として好適なものとして
用いられている。そして、上記動圧流体軸受の構造とし
ては、適用される装置に対応して様々なものが存在する
が、上記ＬＢＰ用モータ装置等においては、一般に、以
下に説明する第４図に示すような構成を備えている。即
ち、モータ装置１は各構成部材を収納するモータケース
２を備えており、該ケース２に下端を固定するようにし
て軸３が立設されている。そして、該軸３には回転可能
にスリーブ５が嵌装されており、また該スリーブ５上部
の中心部分には合成樹脂等から成りその中心部分に絞り
孔６ａを有するスラスト受け６が固設されていて、該ス
ラスト受け６と上記した軸３の上端面とが回転状況に応
じて接離するようになっている。また、上記スリーブ５
の上部外周にはポリゴンミラー等の被回転装置７が配設
され、同じくスリーブ５の下方外周には磁石９が固設さ
れていて、更に該磁石９と対向する上記モータケース２
の内側にはステータ１０が配設されている。そして、上
記軸３の外周面（或いはスリーブ５の内周面）にはへリ
ングボン（矢はず）状の溝３ａとスパイラル状の溝３ｂ
とが刻設されている。なお、スリーブ５、磁石９等から
なる回転体の回転状態の検知は磁石９に近接して設けら
れたホール素子１１及びバランスリング１２の外周に設
けられた白黒のパターンを読み取る反射型センサ１３に
より行われるようになっている。

従来のモータ装置１は上記のように構成されているので
、ステータ１０に電流が流されると、それによって発生
されろ回転磁界により磁石９等からなる回転体が回転駆
動され、その際スリーブ５の回転により該スリーブ５と
軸３との間隙に矢印Ａにて示すように空気が流入し、ス
パイラル溝３ｂ及びヘリングボンｆｌＩ３ａ、スラスト
受け６の絞り孔６ａによりラジアル方向、スラスト方向
に軸受作用をなす空気膜が形成され、軸３とスリーブ５
は接触することなく回転し、前記した反射型センサ１３
から得られろタック信号に基づいて回転体はＰＬＬ￥）
ＩＪｌｍにて一定の回転数に制御されて回転を継続する
。

以上説明したように、動圧流体軸受は定常時軸３とスリ
ーブ５との間、即ち固定側と回転側との間に空気膜によ
る２〜１０μ程度の微小な隙間を維持しながら非接触状
態で回転することを特徴としているが、製造時その組立
等に細心の注意を払った場合でも上記微小な隙間を形成
する軸受部分に微細な切粉等が入りこみ、それによりモ
ータ装置１の運転時上記微小な隙間を形成し得ず、軸と
スリーブとが高速で接触を起こし軸受部に焼付きを生ず
る等のトラブルを生じていた。

そこで、上記のようなトラブルを早期にチェックすべく
、軸３とスリーブ５とを導電性部材で形成しそれらの間
に所定の電位差を与え、定常回転時に軸３とスリーブ５
間に電気的導通が検出された場合に軸３とスリーブ５と
の間に何等かの接触部又は障害物が存在することが検知
し得る手段が従来採用されていた。

（ハ）発明が解決しようとする問題点 ところで、上述した従来のチェック手段では、電気的導
通を適宜の手段で表示する等して、軸３とスリーブ５と
の間即ち軸受部に何等かの接触部又は障害物が存在する
ことが検知し得るものの、軸受部のどの部分に障害物が
存在するのか全く知ることができないという不都合があ
った。そのため、上記従来のチェック手段により軸受装
置がＮＧと判定された場合、作業者は軸受装置を分解し
、どの部分に支障が存在するか分からないままに軸の外
周及びスリーブの内周をラッピングし、その後装置を組
立て再度導通試験を行い、導通がなくなるまで上記の作
業を繰返すという、手間がかかりしかもあまり効果的で
ない、勘と熟練に頼らざるを得ない作業を強いられてい
た。更に、このラッピング作業により最初にＮＧの原因
となった接触部又は障害物が消滅しても、ラッピング材
が洗浄しきれずに軸受内に残っていた場合、最初のＮＧ
と次のラッピング材によるＮＧとを区別することができ
ず、ラッピング材によるＮＧの場合、軸及びスリーブを
完全に洗浄すれば足りるものを、再びラッピング作業す
ることになり、このことは、更にラッピング摩耗粉を発
生させることにつながり、再再度の導通チェックの際、
再び新たなＮＧを発生させる可能性を高める結果になっ
ていた。

（ニ）問題を解決するための手段 本発明は、上述した問題点を解消することを目的とし、
軸とスリーブのうち一方を導電性部材にて形成しまた他
方を抵抗部材で形成すると共に、上記軸の一端側と上記
スリーブの他端側にそれぞれ端子を配設してそれら端子
間に可変抵抗を形成し、該可変抵抗とそれに直列に接続
する測定用固定抵抗と直流電源とにより接触位置検知回
路を形成して、動圧流体軸受における軸とスリーブとの
接触位置検知手段を構成することを特徴としている。

（ハ）作用 上記手段の採用によりモータ装置が起動され軸の外周面
とスリーブの内周面間に正常に空気膜が形成された場合
には、その時点で可変抵抗の抵抗値が無限大となるため
、測定用固定抵抗の両端電圧は０となり、軸とスリーブ
とが非接触状態で正常に回転していることが検知される
。一方、軸の外周面とスリーブの内周面との間に微細な
切粉等が介在したり、或いは軸又はスリーブの表面に加
工時において微小なパリ等が発生したりしていた場合に
は、モータ装置の回転時に上記正常な空気膜が形成され
ず、モータの定常回転時においても上記切粉等の介在位
置において軸とスリーブとが接触を行うので、可変抵抗
の抵抗値は上記軸とスリーブとの接触位置に対応した値
となり、それにより測定用固定抵抗の両端において上記
可変抵抗の抵抗値に関連した電圧が得られ、該電圧値か
ら上記軸とスリーブとの接触位置が検知される。

（へ）実施例 以下、本発明を具体化した実施例について説明する。

第１図に示された実施例に係る軸とスリーブとの接触位
置検知手段は、第４図で説明したものと同じ軸′受構造
を備えているが、軸３とスリーブ５のうち一方が導電性
部材で形成され、他方が抵抗部材で形成されており、ス
リーブ５の上端と軸３の下端にそれぞれ端子５ｔと端子
３ｔとが設けられて、それら端子５ｔ、３を間に軸３と
スリーブ５との接触導通位置に応じて抵抗値が変化する
可変抵抗１５が形成されている。そして該可変抵抗１５
には直列に測定用固定抵抗１６と電池等の直流Ｔ４源１
７が接続され、それらにより接触位置検知回路１９が形
成されている。

本実施例は以上のような構成よりなるので、例えばスリ
ーブ５の方が均一な抵抗部材で形成され、その長さをＬ
１抵抗値をＲとし、また測定用固定抵抗１６の抵抗値を
ｒ１直流電Ｒ１７の電源電圧をＥとし、更にスラスト受
け６が非導電性部材から形成されているものとすると、
モータ装置が起動されて軸３の外周面とスリーブ５の内
周面との間に正常に空気膜が形成された場合には、軸３
とスリーブ５とが接触しないため可変抵抗１５の抵抗値
が無限大となり、そのため測定用固定抵抗１６の両端電
圧は０となり、それにより軸３とスリーブ５とが非接触
状態で正常に回転していることが検知される。一方、軸
３の外周面とスリーブ５の内周面との間に微細な切粉等
が介在していたり、或いは軸３又はスリーブ５の表面に
加工時において微小なパリ等が発生していたりしていた
場合には、モータ装置の回転時に上記した正常な空気膜
が形成されず、例えば第１図においてスリーブ５の上端
より距離Ｉにて示す上記切粉等の介在位置において軸３
とスリーブ５とが接触を行う。そのため可変抵抗１５の
抵抗値はＩＦＬ／Ｌ、となり、測定用固定抵抗１７の両
端には Ｖ＝　（ｒ／　（ｒ＋Ｊ　Ｒ／Ｌ）ｌ　Ｅなろ電圧■が
検出されろ。従って、該電圧値ＶかｒＥ らｔｔ＝−；　（−ｇ−１）Ｌなる位置で軸３とスリー
ブ５とが接触を生じていることが判定される。

また、スラスト受け６を抵抗部材で形成し、その抵抗値
をスリーブ５の抵抗１１１１　Ｒに比べ充分大きな値Ｒ
′とすると、モータの起動後まだ回転数が低くラジアル
方向が接触している間においては、測定用固定抵抗１６
の両端には上述した電圧ｉｒ／　（ｒ＋Ｊ　Ｒ／Ｌｌ　
ｌ　Ｅ に近似する電圧が検出され、また回転数が上昇しランア
ル方向が非接触状態でスラスト方向がまだ接触している
状態では、電圧 ｔｒ／　（ｒ＋Ｒ’）−）　Ｅ が検出され、更に回転が上昇しラジアル、スラスト両方
向とも非接触状態となった場合には、電圧０が検出され
るため、モータの起動時からの測定用固定抵抗１６の両
端電圧の変化を観察することにより、運転に伴っての軸
受装置のラジアル方向の浮上作動、スラスト方向の浮上
作動を確認することができる。

なお、上述した各抵抗値Ｒ，ｒ、Ｒ’そして電源電圧Ｅ
等は接触位置の判定に際してその分離即ち位置が明確に
識別し得るように、相互に適正な値のものに適宜選定さ
れることは言うまでもない。

第２図に示すものは、本発明に係る手段を別の型式のモ
ータ装置２０に適用したもので、このものではモータケ
ース２１にスリーブ２２が固定されており、該スリーブ
２２の中に軸２３が回転し得るように嵌装され、該軸２
３と上記スリーブ２２のうち一方が導電性部材により形
成され、他方が抵抗材料より形成されている。そして上
記軸２３の上部にはポリゴンミラー２５が固設され、そ
の下方には７ランジ部材２６が配設され、その下部内周
にマグネット２７が固着され、該マグネット２７に対向
してその内側でかつ上記スリーブ２２の外周にはステー
タ２９が配置されて、アウタ四−タタイプのモータが形
成されている。そして、上記軸２３の上端とスリーブ２
２の下端にはそれぞれ図示しない端子が設けられて可変
抵抗が形成され、前述した実施例と同様に上記可変抵抗
には直列に測定用固定抵抗と直流電源が接続され接触位
置検知回路が形成されている。そして、このような実施
例のものにおいても前述した実施例のものと同等の作用
が得られる。

第３図に示すものは、更に異なる実施例であって、この
ものでは導電性材料よりなるホルダ３０の中に内周にヘ
リングボン状の溝を例えば樹脂成型により形成した分割
構造のスリーブ３１ａ、３１ｂが上下に配設されており
、また上記ホルダ３０の下端に接して固定されている導
電性材料よ咋なるスラスト板３２上にはスラスト受けと
しての鋼球３３が配設されていて、上記スリーブ３１ａ
。

３１ｂそして鋼球３３に対して回転可能に導電性部材よ
りなる軸３５が立設され、軸３５の正常回転時にはスリ
ーブ３１ａ、３１ｂとの間に油膜が形成される。そして
、上記スリーブ３１ａ、スリーブ３１ｂ１鋼球３３はそ
れぞれ相異なる抵抗値を示すように抵抗部材により形成
されており、上記軸３５の上端に設けられた端子をスラ
スト板３２の適蛍位置或いはホルダ３０の下端部に設け
られた端子間において可変抵抗が形成され、前述の実施
例と同様に、軸１８とスリーブ３１ａ、３１ｂそして鋼
球３３との接触状態が段階的に判定し得るようになって
いる。なお、本実施例において、軸３５を抵抗部材より
形成し、スリーブ３１ａ。

３１ｂそして鋼球３３を導電準部材としても、同様原理
で接触状態を判定することができる。

（ト）　　発明の詳細 な説明したように、本発明によれば、軸３とスリーブ５
のうち一方を導電性部材で形成し、他方を抵抗部材で形
成すると共に、上記軸３の一端側と上記スリーブ５の他
端側にそれぞれ端子３ｔ。

５ｔを配設してそれら端子３ｔ、Ｓｔ間において可変抵
抗１５を形成し、該可変抵抗１５とそれに直列に接続す
る測定用固定抵抗１６と直流電源１７とにより検知回路
１９を形成して、動圧流体軸受Ｃζおける軸３とスリー
ブ５との間の接触位置を検知し得るようにしたので、測
定用固定抵抗１６の両端電圧の値から回転する軸受部の
正常、異常を直らに判定でき、しかも異常時軸３どスリ
ーブ５の接触箇所をも容易かつ明確に判別することがて
き、それにより従来勘と熟練に頼っていた軸受の修正が
無駄なラッピング作業を行うことなく、極めて容易に行
うことが可能となり、作業工数を大幅に削減することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る動圧流体軸受における軸とスリー
ブとの接触位置を検知するための具体的構成を示す縦断
側面図、第２図は本発明に係る接触位置検知手段を異な
る型式の軸受部に適用した縦断側面図、第３図は本発明
に係る接触位置検知手段を更に異なる構造の軸受部に適
用した縦断側面図、そして第４図は動圧流体軸を有する
モータ装置の一般的構造を示す縦断側面図である。 ３・−軸　、　３Ｌ・端子　、　５・・スリーブ、　５
ｔ・・・端子　、　１５・・可変抵抗　、１６・・測定
用固定抵抗　、　１７・・・直流電源、　　１９・・検
知回路 第１因 第２図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）相対的に回転する軸と該軸に嵌装されたスリーブ
   を備え、上記軸の外周面とスリーブの内周面との間に動
   圧流体軸受部を形成した軸受装置において、 上記軸とスリーブのうち一方を導電性部材にて、また他
   方を抵抗部材で形成すると共に、上記軸の一端側と上記
   スリーブの他端側にそれぞれ端子を配設して、それら端
   子間に可変抵抗を形成し、該可変抵抗とそれに直列接続
   する測定用固定抵抗と直流電源とにより検知回路を形成
   し、上記可変抵抗の抵抗値の変化に関連して変化する測
   定用固定抵抗の両端電圧の値から上記軸とスリーブとの
   接触位置を検知するようにした動圧流体軸受における軸
   とスリーブとの接触位置検知方法。
2. （２）相対的に回転する軸と該軸に嵌装されたスリーブ
   を備え、上記軸の外周面とスリーブの内周面との間に動
   圧流体軸受部を形成した軸受装置において、 一端に端子が配設され導電性部材或いは抵抗部材より形
   成された上記軸と、他端に端子が配設され抵抗部材或い
   は導電性部材より形成された上記スリーブと、上記端子
   間に直列に接続された測定用固定抵抗及び直流電源とに
   より構成された動圧流体軸受における軸とスリーブとの
   接触位置検知装置。