JPWO2004081439A1 - オイル注入装置 - Google Patents

Abstract

オイル１２が貯えられているオイル容器１１の開口は、蓋部材３２によって気密に封止されている。片袋型流体動圧軸受１０は、Ｏリング２５に着座して軸受載置台３０の上面に気密に固定されている。注入管３６の先端部がオイルレベルから離れた排気位置において、オイル容器１１の内部は吸排気用貫通孔１７を含む吸排気通路を介して真空ポンプ２２によって排気され、これにより片袋型流体動圧軸受１０の内部は真空状態となる。この状態で、制御装置は移動装置を駆動してオイル容器１１を注入位置に上昇させ、前記吸排気通路を大気に解放させる。すると、片袋型流体動圧軸受１０の内部には、注入管３６を含むオイル注入通路を介してオイル１２が注入される。

Description

本発明は、真空注入法によって片袋型流体動圧軸受にオイルを注入する装置に関する。
ここに片袋型流体動圧軸受とは、シャフトとスリーブの２つを含む軸受構成部材と、これら軸受構成部材間に形成された微小隙間に注入されたオイルとで構成された流体動圧軸受であって、前記微小隙間へのオイル注入口が１つだけ備えられている流体動圧軸受のことである。

周知の如く、３．５インチ径ディスクを駆動するモータには転がり軸受が広く採用されてきた。ところが、２．５インチ径や１．０インチ径の如き小型ディスクを駆動する小型モータには、転がり軸受に代わって流体動圧軸受が採用されるようになってきた。
前記流体動圧軸受は、例えば図６に示す如く、回転軸受部材であるフランジ付シャフト１と、固定軸受部材である段付有底スリーブ４と、環状蓋部材であるスラスト押え板５と、これら部材によって形成された微小隙間に注入された潤滑オイルとから構成されている。
フランジ付シャフト１は、円柱部２と環状フランジ部３が一体に形成された部材である。フランジ付シャフト１の円柱部２の下部はラジアル動圧軸受用円柱部であり、その外周面にはラジアル動圧発生溝Ｇ１が形成されている。また、フランジ付シャフト１の円柱部２の上部はロータ取付用円柱部であり、その先端には小径のロータハブ取付け用円柱部が形成されている。
フランジ付シャフト１の環状フランジ部３は円盤状スラスト板として機能するもので、その上面と下面にはスラスト動圧発生溝がそれぞれ形成されている。
段付有底スリーブ４は、小径の下部円筒部と大径の上部円筒部とを有する。上部円筒部の上端部には更に大きな内径の開口部が形成されている。この開口部にはスラスト押え板５が気密に嵌め込まれ、これによって段付有底スリーブ４の開口部はスラスト押え板５によって気密に封止される。小径の下部円筒部と大径の上部円筒部との境界には、上部円筒部の底部となる環状段部が形成されている。
フランジ付シャフト１と段付有底スリーブ４とスラスト押え板５との間には、円筒状微小隙間Ｒ１、円環状微小隙間Ｒ２、円筒状微小隙間Ｒ３、円環状微小隙間Ｒ４、円筒状微小隙間Ｒ５、及び円盤状微小隙間Ｒ６が形成されている。微小隙間Ｒ１〜Ｒ６は、図６において誇張して示されているが、小型薄型のモータに用いられている小型薄型の流体動圧軸受においては１０〜数１０μである。
なお、オイル溜として機能する微小隙間Ｒ３とＲ６は、他の微小隙間よりは広くされている。これらの微小隙間には、円筒状微小隙間Ｒ１の円環状開口から、真空注入法で潤滑オイルが注入されている。
スラスト押え板５の内周面は、外側に広がったテーパー面とされている。従って、スラスト押え板５の内周面と円柱部２の上部外周面との間に形成されている円筒状微小隙間Ｒ１は、断面が軸受内部から軸受外部に向かって広がったテーパー隙間となっている。これによって、毛細管現象と表面張力によって潤滑オイルが軸受の外に漏出しないように機能するキャピラリーシール部Ｓを形成している。また、円筒状微小隙間Ｒ３はスラスト動圧軸受用のオイル溜であり、円盤状微小隙間Ｒ６はラジアル動圧軸受用のオイル溜である。
上述の如く、図６に示す片袋型流体動圧軸受は、フランジ付シャフト１と段付有底スリーブ４と環状蓋部材であるスラスト押え板５とから構成され、これら構成部材間に形成された複数の微小隙間Ｒ１〜Ｒ６が連通された微小隙間に注入された潤滑用のオイルとから構成されたものである。そして、前記微小隙間は微小隙間Ｒ１の大気への開口を唯一の開口とする片袋型微小隙間である。
このような片袋型微小隙間を有する片袋型流体動圧軸受にオイルを注入することは容易ではないが、米国特許第５６０１１２５号公報（特許文献１）、 米国特許第５８６２８４１号公報（特許文献２）、米国特許第５８９４８６８号公報（特許文献３）等に開示されている真空注入法の如き、いくつかの注入方法が既に開発されている。
従来の真空注入法によるオイル注入装置は、例えば図５に示す如く、オイル１２が所定レベルまで貯えられたオイル容器１１と、オイル注入用貫通路１５と吸排気用貫通路１７が形成された蓋部材１３と、一端が蓋部材１３の裏面に且つ他端がオイル容器１１の開口にそれぞれ気密にして固着されたベローズ１１ａと、先端がオイル容器１１内に真直ぐ突出し且つ他端がオイル注入用貫通路１５に接続された注入管１４と、先端がオイル容器１１内に真直ぐ突出し且つ他端が蓋部材１３の吸排気用貫通路１７の一端に接続された吸排気管１６と、蓋部材１３の吸排気用貫通路１７の他端に接続された吸排気装置と、注入管１４の先端がオイルレベルから離れた排気位置（図５（Ａ））からオイル内に没入した注入位置（図５（Ｂ））になるようにオイル容器１１を垂直に移動させる移動装置と、オイル１２を注入すべき片袋型流体動圧軸受１０をオイル注入口側の面をＯリング２５に着座させて蓋部材１３に固定する軸受固定手段とから構成されている。
前記吸排気装置は、真空ポンプ２２と、吸排気管１８、２０、２１と、バルブ２３、２４とで構成されている。前記移動装置は、ステッピングモータ２７とオイル容器保持具２８とから構成されている。更に、前記軸受固定手段は、蓋部材１３を保持している図示しない保持装置の一部として構成されている。
従来のオイル注入装置によるオイル注入作業は、次の通りである。先ず、注入管１４の先端がオイル容器１１内のオイルレベルから離れた排気位置（図５（Ａ））において、図示しない制御装置がバルブ２３を開き且つバルブ２４を閉じ、真空ポンプ２２を起動させる。すると、オイル容器１１の内部は吸排気管１６、吸排気用貫通孔１７、吸排気管１８と２０を介して排気され、同時に、オイル容器１１の内部と注入管１４とオイル注入用貫通孔１５を介して連通している片袋型流体動圧軸受１０の内部も排気されて真空状態となる。
次に、この状態で、上記制御装置は上記移動装置を駆動してオイル容器１１を上昇させ、注入管１４の先端をオイル１２内に没入させる。続いて、この注入位置（図５（Ｂ））において、上記制御装置はバルブ２３を閉じ且つバルブ２４を開く。すると、オイル容器１１の内部は吸排気管１６、吸排気用貫通孔１７、吸排気管１８と２１を介して大気と連通し、大気圧になる。すると、片袋型流体動圧軸受１０内にはオイル容器１１内のオイル１２が注入される。
ところで、上述の従来のオイル注入装置は、オイル容器を上下移動させるためにベローズの如き伸縮可動部品を備えるものである。このベローズはゴム材で形成されているので、高真空になると変形し易い。このベローズが変形すれば、高い真空度を精度よく維持することが困難で、耐久性が低い。このため、精度を維持するために、ベローズを頻繁に交換しなければならないという問題があった。要するに、上述の従来のオイル注入装置は、作業性が悪く、メンテナンスコストを高めるという問題があった。
本発明が解決しようとする課題は、作業性が良好で、且つメンテナンスコストが低い真空注入法による片袋型流体動圧軸受用オイル注入装置を提供することである。

上記課題を解決するために、真空注入法による片袋型流体動圧軸受用のオイル注入装置において、注入管をＯリングによって気密性を保持しながらオイル容器の蓋を貫通し移動可能に配置し、且つオイルを注入すべき片袋型流体動圧軸受が気密に載置され固定された軸受載置台とオイル容器との間隔を変更して、排気位置から注入位置への変更を行わせるようにした。
即ち、上記課題を解決する片袋型流体動圧軸受用のオイル注入装置を、表面に軸受載置面が形成され且つ前記表面と裏面とを貫通するオイル注入用貫通路が形成された軸受載置台と、オイルが所定レベルまで貯えられ且つ注入管用貫通孔が形成された蓋部材で封止されたオイル容器と、一端が前記オイル容器内に突出し且つ他端が吸排気装置に接続された吸排気管と、前記蓋部材の注入管用貫通孔を上下移動可能にして気密性を保持しながら貫通し下端が前記オイル容器内に突出し且つ上端が前記軸受載置台のオイル注入用貫通路の下端に固着された注入管と、前記軸受載置台と前記オイル容器との間隔を前記注入管の下端がオイルレベルから離れた排気位置からオイル内に没入した注入位置に変更する間隔変更装置と、オイルを注入すべき片袋型流体動圧軸受を当接し前記軸受載置台に気密に固定する軸受固定手段とで構成した。
そして、片袋型流体動圧軸受を前記軸受固定手段によって前記蓋部材に固定し、前記排気位置において前記吸排気装置によって前記片袋型流体動圧軸受の内部を真空状態にし、続いて前記注入位置において前記吸排気管を大気に解放して前記片袋型流体動圧軸受の内部に前記オイル容器のオイルを注入するようにした。
前記排気位置から前記注入位置への変更は、前記軸受載置台又は前記オイル容器を上下に移動させて行われるものである。
前記間隔変更装置は、例えばステッピングモータ、油圧モータ、エアーシリンダーなどである。

図１は、排気位置における本発明の第１実施形態の片袋型流体動圧軸受用オイル注入装置を模式的に示した断面図である。
図２は、注入位置における本発明の第１実施形態の片袋型流体動圧軸受用オイル注入装置を模式的に示した断面図である。
図３は、排気位置における本発明の第２実施形態の片袋型流体動圧軸受用オイル注入装置を模式的に示した断面図である。
図４は、本発明の第１実施形態の片袋型流体動圧軸受用オイル注入装置の正面図（Ａ）と側面図（Ｂ）である。
図５は、従来の片袋型流体動圧軸受用オイル注入装置を模式的に示した断面図である。
図６は、微小隙間を誇張して示した片袋型流体動圧軸受の断面図である。

本発明の第１実施形態のオイル注入装置は、図１、図２、及び図４に示す如く、表面に軸受載置面が形成され且つ前記表面から裏面まで貫通するオイル注入用貫通路３１が形成された軸受載置台３０と、注入管用貫通孔３３と吸排気用貫通孔３４が形成された蓋部材３２と、オイル１２が所定レベルまで貯えられ且つ蓋部材３２で封止されたオイル容器１１と、一端が蓋部材３２の吸排気用貫通孔３４の一端に接続され且つ他端が吸排気装置に接続された吸排気管１８と、注入管３６と、軸受載置台３０とオイル容器１１との間隔を変更する間隔変更装置と、オイルを注入すべき片袋型流体動圧軸受１０をオイル注入口側の面をＯリング２５に着座させて当接し軸受載置台３０に気密に固定する軸受固定手段２６とで構成されている。
平坦な外周面の注入管３６は、平坦な内周面の注入管用貫通孔３３を気密に且つ上下移動可能に貫通して配置され、その下端はオイル容器１１内に突出し、その上端は軸受載置台３０のオイル注入用貫通路３１の下端に固着されている。注入管用貫通孔３３と注入管３６との間の気密性は、注入管用貫通孔３３に配置されているＯリング３５によって確保されている。また、Ｏリング３５を２段、３段と追加することで、気密性を更に高く保持することができる。
前記間隔変更装置は、注入管３６の下端がオイルレベルから離れた排気位置（図１）から、オイル内に没入した注入位置（図２）になるようにオイル容器１１と軸受載置台３０との間隔を変更するものである。前記間隔変更装置は、図４に示す如く、油圧ポンプ２７とオイル容器保持具２８を含み、位置を固定された軸受載置台３０に対して、オイル容器１１を上昇又は下降させて、オイル容器１１と軸受載置台３０との間隔を変更させる。
前記吸排気装置は、真空ポンプ２２と、吸排気管２０、２１と、バルブ２３、２４とで構成されている。
本発明の第１実施形態のオイル注入装置によるオイル注入作業は、次の通りである。先ず、注入管１４の先端がオイル容器１１内のオイルレベルから離れた排気位置（図１）において、図示しない制御装置がバルブ２３を開き且つバルブ２４を閉じ、真空ポンプ２２を起動させる。すると、オイル容器１１の内部は排気され、同時に、注入管３６とオイル注入用貫通路３１を介してオイル容器１１の内部と連通している片袋型流体動圧１０の内部も排気されて真空状態となる。
次に、上記制御装置は、油圧ポンプ２７を駆動してオイル容器１１を注入位置（図２）に移動させ、注入管３６の下端をオイル容器１１内のオイル１２内に没入させる。続いて、上記制御装置は、バルブ２３を閉じ且つバルブ２４を開く。すると、オイル容器１１の内部は吸排気用貫通孔３４、吸排気管１８と２１を介して大気と連通して大気圧になり、片袋型流体動圧軸受１０内にはオイル容器１１内のオイル１２が注入される。
本発明の第２実施形態のオイル注入装置は、図３に示す如く、表面に軸受載置面が形成され且つ前記表面から裏面まで貫通するオイル注入用貫通路３１が形成された軸受載置台３０と、注入管用貫通孔３３と吸排気用貫通孔３４が形成された蓋部材３２と、オイル１２が所定レベルまで貯えられ且つ蓋部材３２で封止されたオイル容器１１と、一端が蓋部材３２の吸排気用貫通孔３４の一端に接続され且つ他端が吸排気装置に接続された吸排気管１８と、注入管３６と、軸受載置台３０とオイル容器１１との間隔を変更する間隔変更装置と、オイルを注入すべき片袋型流体動圧軸受１０をオイル注入口側の面をＯリング２５に着座させて当接し軸受載置台３０に気密に固定する軸受固定手段２６とで構成されている。
中間部に雄ネジ３６ａが形成された注入管３６は、雄ネジ３６ａと螺合する雌ネジ３３ａが形成された注入管用貫通孔３３を気密に且つ上下移動可能に貫通して配置され、その下端はオイル容器１１内に突出し、その上端は軸受載置台３０のオイル注入用貫通路３１の下端に固着されている。注入管用貫通孔３３と注入管３６との間の気密性は、注入管用貫通孔３３に配置されているＯリング３５によって確保されている。
前記間隔変更装置は、注入管３６の下端がオイルレベルから離れた排気位置から、オイル内に没入した注入位置になるようにオイル容器１１と軸受載置台３０との間隔を変更するものである。前記間隔変更装置は、図示しないステッピングモータを含み、オイルを注入すべき片袋型流体動圧軸受１０が気密に固定された軸受載置台３０を回転させて上下に移動させ、位置を固定されたオイル容器１１との相対間隔を変更するものである。
前記吸排気装置は、真空ポンプ２２と、吸排気管２０、２１と、バルブ２３、２４とで構成されている。
本発明の第２実施形態の真空注入法によるオイル注入装置は、オイルを注入すべき片袋型流体動圧軸受が気密に載置され固定された軸受載置台とオイル容器との間隔を変更する間隔変更手段を除いて、上述の第１実施形態の真空注入法によるオイル注入装置と同じである。
即ち、第１実施形態においては、排気位置から注入位置への変更を行わせる間隔変更手段は、注入管３６の外周面と蓋部材３２の注入管用貫通孔３３の内周面をいずれも平坦面とし、オイル容器１１を回転しないで上下に移動させることによって、オイルを注入すべき片袋型流体動圧軸受１０が気密に固定された軸受載置台３０との相対間隔を変更するものである。
これに対して、第２実施形態においては、排気位置から注入位置への変更を行わせる間隔変更手段は、注入管３６の外周面の一部を雄ネジとし且つ蓋部材３２の注入管用貫通孔３３の内周面の一部を雌ネジとして螺合させ、且つオイルを注入すべき片袋型流体動圧軸受１０が気密に固定された軸受載置台３０を回転させて上下に移動させることによって、位置を固定されたオイル容器１１との相対間隔を変更するものである。

本発明は、真空注入法による片袋型流体動圧軸受用のオイル注入装置において、注入管をＯリングによって気密性を保持しながらオイル容器の蓋を貫通し移動可能に配置し、且つオイルを注入すべき片袋型流体動圧軸受が気密に載置され固定された軸受載置台とオイル容器との間隔を変更して、排気位置から注入位置への変更を行わせるようにしたものである。
従って、本発明によって、ベローズの如き伸縮可動部品を備えた従来のオイル注入装置に比較して、作業性が良好で、且つメンテナンスコストが低い片袋型流体動圧軸受用オイル注入装置を提供することができた。

Claims (5)

1. 表面に軸受載置面が形成され且つ前記表面と裏面とを貫通するオイル注入用貫通路（３１）が形成された軸受載置台（３０）と、
   注入管用貫通孔（３３）と吸排気用貫通路（３４）とが形成された蓋部材（３２）と、
   オイルが所定レベルまで貯えられ且つ前記蓋部材（３２）で封止されたオイル容器（１１）と、
   一端が前記吸排気用貫通路（３４）に接続され且つ他端が吸排気装置に接続された吸排気管（１８）と、
   前記蓋部材（３２）の注入管用貫通孔（３３）を上下移動可能にして気密性を保持しながら貫通し下端が前記オイル容器（１１）内に突出し且つ上端が前記軸受載置台（３０）のオイル注入用貫通路（３１）の下端に固着された注入管（３６）と、
   前記軸受載置台（３０）と前記オイル容器（１１）との間隔を前記注入管（３６）の下端がオイルレベルから離れた排気位置からオイル内に没入した注入位置に変更する間隔変更装置と、
   オイルを注入すべき片袋型流体動圧軸受（１０）を当接し前記軸受載置台（３０）に気密に固定する軸受固定手段（２６）とから構成されたオイル注入装置であって、
   片袋型流体動圧軸受（１０）を前記軸受固定手段（２６）によって前記蓋部材（３２）に固定し、前記排気位置において前記吸排気装置によって前記片袋型流体動圧軸受（１０）の内部を真空状態にし、続いて前記注入位置において前記吸排気管（１８）を大気に解放して前記片袋型流体動圧軸受（１０）の内部に前記オイル容器（１１）のオイルを注入するようにしたオイル注入装置。
2. 前記間隔変更装置は前記軸受載置台（３０）を上下に移動させるものであることを特徴とする請求項１のオイル注入装置。
3. 前記間隔変更装置は前記オイル容器（１１）を上下に移動させるものであることを特徴とする請求項１のオイル注入装置。
4. 前記間隔変更装置はステッピングモータを含むものであることを特徴とする請求項１、２、３のいずれかのオイル注入装置。
5. 前記間隔変更装置は油圧モータを含むものであることを特徴とする請求項１、２、３のいずれかのオイル注入装置。

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