KR20030082398A - 유체 역학적 베어링 장치의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

유체 역학적 베어링 장치의 제조 방법이 제공된다. 이러한 방법은 유체 역학적 베어링 장치의 구성 요소인 축방향 부재의 그라인딩시에 원주 속도를 충분하게 증가시킬 수 있으며, 원심성의 소용돌이의 발생을 방지할 수 있어서 제품의 품질을 향상시키면서 그라인딩 효율과 작업 효율을 향상시킨다. 유체 역학적 베어링 장치의 구성 요소들중 하나로서의 축방향 부재는, 그것의 축방향 중심의 둘레에서 회전되는 동안에 그것의 양 단부에서 한쌍의 플레이트 부재로써 면 접촉 방식에 의해 지지된다. 축방향 부재의 축방향 부분의 외측 주면은 축방향 부분의 외측 주면을 지지 부재로써 지지하는 동안에 연마석 위에서 그라인딩된다. 또한, 축방향 부재의 플랜지 부분과 면 접촉 방식으로 접촉하는 플레이트 부재는 그것의 접촉 표면의 회전 중심의 소정 부위에 형성된 적어도 롤-오프(roll-off) 부분을 가진다. 더욱이, 플레이트 부재의 플랜지 부분에 대한 접촉 부분은 탄성 부재에 의해서 탄성적으로 지지된다.

Description

유체 역학적 베어링 장치의 제조 방법{Method for manufacturing hydro dynamic bearing device}

본 발명은 유체 역학적 베어링 장치를 제조하는 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 자기 디스크 장치(예를 들면 HDD 또는 FDD), 광 디스크 장치(예를 들면, CD-ROM, CD-R/RW, 또는 DVD-ROM/RAM), 및, 광 자기 디스크 장치(예를 들면, MD 또는 MO), 복사기에 장치된 스캐너 모터, 레이저 프린터(LBP), 바코드 해독기등과 같은 정보 기술 장치에 설치되는 스핀들 모터나, 축방향 팬과 같은 전기 장치에 설치되는 소형 모터에서 사용되는 유체 역학적 베어링을 제조하는 방법에 관한 것이다.

당해 기술 분야에서 일반적으로 공지된 바와 같이, 상기에 열거된 각 종류의 모터들은 높은 회전 정밀도를 얻는 것에 부가하여 저비용으로 제공되고, 고속으로 보다 정숙하게 구동되도록 향상되어왔다. 이러한 필요 성능을 한정하는 인자들중의 하나로서, 모터의 베어링 지지 스핀들이 점점 더 높이 평가되었다. 따라서, 최근년에는, 그러한 종류의 베어링으로서, 상기 성능에 대한 요청을 수용하는 우수한 특성을 가진 유체 역학 베어링의 사용이 연구되었으며, 그러한 유체 역학 베어링 장치는 실제의 사용처를 찾아서 개발되었다.

예를 들면, 하드 디스크 드라이브(HDD)와 같은 디스크 장치의 스핀들 모터내에 설치되는 유체 역학 베어링은 반경 방향에서 비접촉 방식으로 축방향 부재를 회전 가능하게 유지하는 래디얼 베어링(radial bearing) 부분과, 추력 방향에서 비 접촉 방식으로 축방향 부재를 회전 가능하게 유지하는 쓰러스트 베어링 부분을 구비한다. 그들 각각의 베어링 부분으로서, 유체 역학적 압력을 그들의 베어링 표면상에서 발생시키기 위한 홈(유체 역학적 압력 발생 홈)을 가진 유체 역학적 베어링 장치가 사용된다.

이러한 경우에, 래디얼 베어링 부분의 유체 역학적 압력 발생 홈은 하우징 또는 베어링 부재의 내측 주면내에 형성되거나 또는 축방향 부재의 외측 주면에 형성된다. 다른 한편으로, 플랜지 부분을 가진 축방향 부재를 사용하는 경우에 있어서, 쓰러스트 베어링 부분의 유체 역학적 압력 발생 홈은 플랜지 부분 또는 표면(예를 들면, 베어링 부재의 단부면 또는 하우징의 저면)의 대향하는 단부면 각각의 안에 형성되어서 그러한 단부면을 면하게 된다.

그러한 종류의 스핀들 모터에 있어서, 최근년에는 정보 기록 밀도에서의 증가 및, 모터 회전 속도에서의 증가를 달성하도록 보다 높은 회전 정밀도를 필요로 하였다. 그러한 요청을 해결하기 위해서, 보다 높은 회전 정밀도의 유체 역학적 베어링 장치가 스핀들 모터에 설치되는 것이 또한 필요하였다.

유체 역학적 베어링 장치의 회전 정밀도를 향상시키려면, 유체 역학적 압력이 발생되는 래디얼 베어링 간극 및, 쓰러스트 베어링 간극을 조정하는 것이 중요하다. 간극을 적절하게 조절하도록, 각 베어링 간극과 관련된 유체 역학적 베어링 장치의 구조적인 구성부, 특히 축방향 부재를 가진 각 축방향 베어링을 형성하는 축방향 부재에 대하여 작업을 할 필요성이 있다. 따라서, 필요한 그라인딩이 마감 가공으로서 부품상에 수행되며, 여기에서 축방향 부재의 각 베어링 간극이 축방향 부재를 처리하거나 또는 제조할때에 형성된다.

보다 구체적으로는, 도 10 에 도시된 바와 같이, 축방향 부재(2)는 축방향 부분(2a)과 플랜지 부분(2b)을 구비하며, 이들이 일체로서 몰딩된다. 베어링 부재(미도시)는 축방향 부재(20의 외측 주면측상에 배치된다. 더욱이, 래디얼 베어링 간극은 베어링 부재와 축방향 부분(2a)의 외주면 사이에 형성된다. 또한, 쓰러스트 베어링 간극은 플랜지 부분(2b)의 말단 단부면(2b1)(축방향 부분(2a)의 근접측 위의 단부면)과 베어링 부재 사이에 형성되며, 또한 다른 쓰러스트 베어링 간극은 플랜지 부분(2b)의 기단 단부면(2b2)과 하우징(미도시)의 내측 저부면 사이에 형성된다.

이러한 경우에, 축방향 부재(2)를 제조하는 과정에 있어서, 베어링 부재와래디얼 베어링 간극을 형성하는, 축방향 부분(2a)의 외측 주면은 그라인딩(grinding)을 받게 된다. 여기에서, 외측 주면을 그라인딩하기 위해서 다음의 예시적인 방법이 일반적으로 적용되었다.

도 11 에 도시된 바와 같이, 통상적인 방법은 축방향 부재(2)상에 형성된 축방향 부분(2a)의 말단 단부면(2a4)의 중심과, 축방향 부재내의 플랜지 부분의 기단 단부면(2b2)의 중심에 중심 구멍(2bc)들을 각각 천공는 단계와, 축방향 부재(2)를 센터링 부재(410와 샌드위치시키기 위하여 한쌍의 테이퍼진 센터링 부재(41)를 중심 구멍(2bc)들로 각각 끼우는 단계를 구비한다.

그러한 상태에서, 그라인딩은 연마석(43)을 외측 주면상에 가압하면서 축방향 로타리 운동을 중심 부재(41)로부터 축방향 부재(2)로 부여함으로써 수행된다.

그러나, 축방향 부재를 그것의 대향하는 단부로부터 각각의 센터링 부재(41)로써 지지하면서 그라인딩을 수행할때, 다음의 이유 때문에 그라인딩 효율뿐만 아니라 작업 효율에서 저하가 야기될 가능성이 있다. 즉, 축방향 부재(2)의 원주 속도는, 예를 들면 센터링 부재(41)와 중심 구멍(2bc) 사이의 접촉 면적이 작다는 사실에 기인하여, 축방향 부재(2)의 회전 운동시에 충분한 방식으로 거의 증가하지 않는다. (예를 들면 약 100 rpm 으로 제한된다.)

그러한 중심 지지부를 가지고 그라인딩을 함에 있어서, 축방향 부재는 중심 위치가 이탈되었을때 회전 하는 동안에 원심성의 소용돌이를 야기할 수 있다. 결과적으로, 축방향 부재의 품질은 축방향 부재의 축방향 부분의 외측 주면이 경사 방향에서 연마되므로 저하될 수 있거나, 또는 축방향 부재의 원진도(roundness)가 요구되는 수준으로부터 벗어날 수 있다.

본 발명은 위와 같은 문제점을 고려하여 숙고되었다. 본 발명의 기술적인 목적은, 결과적인 제품의 품질을 향상시키는 것에 더하여 그라인딩 효율과 작업 효율을 향상시키도록 축방향 부재의 그라인딩 단게에서 축방향 부재의 원주 속도를 충분히 증가시킬 수 있고 축방향 부재의 원심성 소용돌이의 발생을 방지할 수 있는 유체 역학적 베어링 장치를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명에 있어서, 상기의 기술적인 목적을 달성하도록, 축방향 부분의 일 단부상에 플랜지 부분을 가진 축방향 부재, 래디얼 베어링 간극에서 발생되는 유체의 유체 역학적 압력 작용에 의해서 반경 방향에서 비 접촉 방식으로 축방향 부분을 지지하는 래디얼 베어링 부분 및, 쓰러스트 베어링 간극에서 발생되는 유체의 유체역학적 압력 작용에 의해 쓰러스트 방향으로 비 접촉식 방식에 의해 플랜지 부분을 지지하는 쓰러스트 베어링 부분을 구비하는 유체 역학적 베어링 장치의 제조 방법이 제공된다. 상기 방법은, 축방향 부재의 양쪽 단부에서 축방향 부재를 한쌍의 플레이트 부재로써 비 접촉 방식으로 지지하는 단계, 축방향 부재를 그것의 축방향 중심의 둘레로 회전시키는 단계 및, 축방향 부분의 외측 주면을 지지 부재로써 지지하면서 축방향 부재의 축방향 부분의 외측 주면을 연마석상에서 그라인딩하는 단계를 구비한다.

여기에서, "축방향 부재를 축방향 부재의 양쪽 단부에서 한쌍의 플레이트 부재로써 비 접촉 방식으로 지지하는 단계"는 축방향 부재의 플랜지 부분의 기단 단부면(즉, 축방향 부분으로부터 먼 측(side)상의 플랜지 부분의 단부 면)이 면 접촉 방식으로 받침 플레이트와 같은 플레이트 부재들중 하나에 의해서 지지되며, 축방향 부재의 축방향 부분의 말단 단부면은 축방향 부재를 플레이트 부재들 사이에서 그들의 적절한 고정력으로써 샌드위치시키도록 면 접촉 방식으로 압력 플레이트와 같은 플레이트 부재들중 다른 것에 의해서 지지된다.

그러한 방법의 구성에 다라서, 축방향 부재의 대향하는 단부 면은 한쌍의 플레이트 부재에 의해서 면 접촉 방식으로 지지되며, 따라서 각 단부면과 대응하는 플레이트 부재 사이의 접촉 면적은 종래의 중심 지지 방법에 비교하여 넓어지며 단부면과 대응하는 플레이트 부재 사이의 미끄러짐이 거의 발생하지 않아서, 보다 넓은 고정력을 획득하는 바람직한 접촉 상태를 초래한다. 따라서, 축방향 부재에게 그것의 축 중심 둘에에서 회전 운동을 부여하는 경우에 있어서, 축방향 부재의 원주 속도가 충분히 증가될 수 있어서, 연마 효율과 작업 효율의 향상을 초래한다. 더욱이, 축방향 부재의 대향하는 단부는 종래 방법의 수단에서와 같은 중심 지지에 의해서 지지되는 대신에 면 접촉 방식으로 지지된다. 따라서, 원심성 소용돌이의 발생은 축방향 부재의 회전시에 거의 발생하지 않으며, 따라서 축방향 부분의 외측 주면을 높은 정밀도로 연마하는데 유리하게 될 것이다. 여기에서, 축방향 부재의 축방향 부분의 외측 주면을 지지하는 지지 부재는 축방향에서 축방향 부재의 거의 중간에 배치될 수 있다. 이러한 경우에, 축방향 부분의 외측 주면의 전체 길이에서 축방향으로 연마석을 가압하는 형태의 그라인딩을 수행하는 것이 유리하다. 더욱이, 지지 부재의 수는 특별히 제한되지 않는다. 그러나, 바람직스럽게는, 하나 또는 두개의 지지 부재들이 연마석을 면하는 개별의 위치(즉, 연마석으로부터 압력을 받는 위치)에 배치될 수 있다.

이러한 경우에, 축방향 부재의 플랜지 부분과 면접촉하는 플레이트 부재(즉, 축방향 부분으로부터 먼 측에서 플랜지 부분의 단부면)는 바람직스럽게는 접촉면의 회전 중심에 한정된 소정의 부위에서 롤 오프(roll-off)된 부분을 구비하는 것이 바람직스러울 수 있다. 즉, 축방향 부재의 단부면을 절단하는 단계가 연마하는 단계 이전에 수행될때, 축방향 부재의 단부면의 외측 주면의 원주 속도는 축방향 부재의 회전 운동시에 상대적으로 높다. 따라서, 적절한 절단이 절단 공구를 사용하여 수행될 수 있다. 이러한 경우에, 다른 한편으로, 단부면의 회전 중심의 원주 속도는 상대적으로 낮으며, 따라서 충분한 절단이 수행될 수 없다. 절단이 완료된 이후에, 축방향 부재의 단부면(특히 플랜지 부분의 단부면)의 회전 중심의 근접부에 바람직스럽지 않은 돌출 부분이 야기된다. 그러한 단점을 회피하기 위하여, 위에서 설명된 바와 같이, 플랜지 부분의 단부면과 면 접촉되는 플레이트 부재의 회전 중심에 한정된 적어도 소정의 부위에는 롤 오프(roll-off) 부분이 제공되어서 단부면상에 형성된 돌출 부분이 절단시에 플레이트 부재와 접촉되는 것을 방지할 수 있으며, 면 접촉의 적절한 상태를 보장한다.

플랜지 부분과 면 접촉되는 플레이트 부재의 접촉 표면의 외측 직경은 플랜지 부분의 외측 직경(D)보다 작도록 한정되는 것이 바람직스럽다. 그러한 형상은, 플레이트 부재의 접촉 표면이 플레이트 부재의 접촉 표면의 플랜지 직경에 대하여 거의 유사한 크기로 설정되는 경우와 비교하여, 접촉 표면상에 작용하는 단위 면적당 고정력에서의 증가 때문에 축방향 부분측에서 단부면의 지지 상태와의 차이가 있음에도 접촉 표면이 거의 미끄러지지 않게 한다. 결국, 축방향 부재는 그것의 대향 단부로부터 양호한 균형과 양호한 안정성으로써 지지될 수 있다.

상기 장치의 형상에 있어서, 바람직스럽게는, 상기 플레이트 부재가 플렌지 부재에 접촉하는 부분이 탄성 부재에 의해서 탄성적으로 지지될 수 있다. 이러한 경우에, 플레이트 부재가 플랜지 부재에 접촉하는 부분은 바람직스럽게는, 예를 들면 금속 플레이트 또는 높은 강성을 가진 유사한 것을 구비할 수 있다. 이러한 방식으로, 탄성 부재의 적절한 탄성 변형은 플레이트 부재와 플랜지 부재 사이에 그 어떤 간극도 없이 접촉면 방식으로 플레이트 부재의 접촉 부분이 플랜지 부분과 모든 접촉 부분에 걸쳐서 접촉될 수 있게 한다. 플랜지 부분에 대한 면 접촉 지지 상태가 안정화되므로, 축방향 부분의 외측 주면을 높은 정밀도로 그라인딩할 수 있다.

더욱이, 바람직스럽게는 지지 부재가 축방향 부재의 축 중심의 방향에서 축방향 부재의 외측 주면의 2/3 또는 그 이상을 지지할 수 있다. 따라서, 연마석으로부터의 프레스 힘은 축 중심의 방향에서 넓은 범위에 걸쳐서 지지 부재에 의해 균일하게 수용되며, 따라서 축방향 부재의 축방향 부분이 덜컥거리거나 진동하는 것을 허용하지 않으면서 높은 정밀도로 외측 주면을 그라인딩할 수 있다.

이러한 경우에, 위에서 설명된 바와 같이, 외측 주면을 그라인딩 하는 단계에 더하여, 축방향 부분 측에서 플랜지 부분의 일 단부면과 축방향 부분으로부터 먼 측에서 플랜지 부분의 다른 단부 면을 그라인딩하는 부가적인 단계일때, 축방향부분으로부터 먼 측의 단부면은 축방향 부분 측의 단부면을 그라인딩하는 것에 앞서서 그라인딩되는 것이 바람직스러울 수 있다. 결국, 축방향 부분으로부터 먼 측의 플랜지 부분의 단부면은 처음에 높은 정밀도로 그라인딩되며, 다음에 마감된 단부면은 축방향 측의 플랜지 부분의 다른 단부면을 그라인딩하는 동안 지지 부재에 의해 지지되며, 따라서 플랜지 부분의 양 단부면은 높은 정밀도로 그라인딩될 수 있다. 다른 한편으로, 축방향 부분 측의 플랜지 부분의 단부면이 처음에 그라인딩되었을때, 축방향 부분 측상의 플랜지 부분의 플랜지 부분의 단부면은 그러한 단부면이 높은 정밀도의 그라인딩으로 마감되었다할지라도 효과적으로 사용될 수 없는데, 이는 마감된 단부면이 축방향 부분으로부터 먼 측의 플랜지 부분의 단부면을 그라인딩하는 단계에 포함되지 않았기 때문이다. 결국, 위에서 설명된 바와 같이, 축방향 부분으로부터 먼 측의 플랜지 부분의 단부면이 처음에 그라인딩되었을때 단부면이 효과적으로 사용될 수 있어서, 적절한 그라인딩 작업의 시퀀스가 초래된다.

도 1 은 본 발명의 구현예들중 하나에 따른 유체 역학적 베어링 장치를 제조하는 방법을 도시하는 개략적인 정면도이다.

도 2 는 본 발명의 구현예들중 하나에 따른 유체 역학적 베어링 장치를 제조하는 방법을 도시하는 구조적 구성부들의 형상을 도시하는 개략적인 사시도이다.

도 3 은 본 발명의 구현예들중 하나에 따른 유체 역학적 베어링의 제조 방법을 도시하는 구성 요소들중 주요 부분을 도시하는 부분적으로 확대된 정면도이다.

도 4 는 본 발명의 제 2 구현예에 따른 유체 역학적 베어링 장치의 제조 방법을 도시하는 개략적인 정면도이다.

도 5 는 본 발명의 제 3 구현예에 따른 유체 역학적 베어링 장치의 제조 방법을 도시하는 개략적인 정면도이다.

도 6 은 본 발명의 제 4 구현예에 따른 유체 역학적 베어링 장치의 제조 방법을 도시하는 개략적인 정면도이다.

도 7 은 본 발명의 구현예에 따른 제조 방법에 의해 준비된 축방향 부재의 정밀도를 도시하는 그래픽 다이아그램이다.

도 8 은 본 발명의 구현예에 따른 제조 방법에 의해서 제조된 유체 역학적베어링 장치의 구성을 도시하는 수직의 단면도이다.

도 9 는 본 발명의 구현예에 따른 제조 방법으로 제조된 유체 역학적 베어링 장치가 스핀들 모터에 포함된 상태를 도시하는 개략적인 수직의 단면 정면도.

도 10 은 본 발명의 구현예에 따른 제조 방법에 의해 제조된 축방향 부재만을 도시하는 정면도.

도 11 은 유체 역학적 베어링 장치를 제조하는 예시적인 통상의 방법을 도시하는 개략적인 정면도.

< 도면의 주요 부호에 대한 간단한 설명 >

2. 축방향 부재 2a. 축방향 부분

7. 실린더형 하우징 8. 실린더형 베어링 슬리이브

10. 시일링 부재 10a. 내측 주면

이후에, 본 발명의 바람직한 구현예들을 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 도 1 내지 도 6 은 본 발명에 따른 유체 역학적 베어링 장치의 제조 방법에 있어서 그라인딩 단계를 수행하는 상태를 나타내는 개략적인 다이아그램으로 도시한 것이다. 도 8 은 유체 역학적 베어링 장치의 내부 구조를 도시하는 확대 단면의 정면도이다.

처음에, 설명의 편의를 위해서, 제조 방법에 있어서 그라인딩 단계를 수행하는 상태를 설명하기에 이전에 유체 역학적 베어링 장치의 형상을 상세하게 설명하기로 한다.

도 8 에 도시된 바와 같이, 유체 역학적 베어링 장치(1)는 그것의 단부에 개구 부분(7a)을 가진 폐쇄 단부의 실린더형 하우징(7), 하우징(7)의 내측 주위에 고정된 실린더형 베어링 슬리이브(8), 베어링 슬리이브(8)의 내측 주위에 배치된 축방향 부재(2) 및, 하우징(7)의 개구 부분(7a)내에 고정된 시일링 부재(10)를 주로 구비한다.

하우징(7)은 주위 부분(7b)과 저부 부분(7c)을 가지는 실린더 형태의 황동과 같은 연질의 금속성 재료로 만들어진 것일 수 있다. 더욱이, 예를 들면, 나선의 유체 역학적 압력 발생 홈(미도시)이 저부 부분(7c)의 내측 저면(7c1)의 쓰러스트 베어링 표면으로서 제공되도록 저부 부분(7c)의 부위에 형성될 수 있다. 이러한 구현예에서, 주위 부분(7b)과 저부 부분(7c)은 하우징(7)내의 개별적인 구성 요소로서 제공된다. 저부 부분(7c)으로서 제공되는 뚜껑 부재는 접착제 또는 그와 유사한 것으로 고정됨으로써 주위 부분(7b)의 개구들중 하나에 고정되는 반면에, 주위 부분(7b)의 다른 개구는 코킹(caulking)된다. 이와는 달리, 주위 부분(7b)과 저부 부분(7c)이 함께 일체로 성형될 수 있다.

축방향 부재(2)는 스테인레스 강철과 같은 금속성 재료로 제작될 수 있다. 축방향 부재(2)는 축방향 부분(2a) 및, 축방향 부분(2a)의 하부 단부상에 일체로 형성되거나 또는 분리되어 형성된 플랜지 부분(2b)을 구비한다. 더욱이, 공동(2al)과 테이퍼진 표면(2a2)이 축방향 부분(2a)의 외측 주위 표면내에 형성된다. 테이퍼진 표면(2a2)은 소정의 테이퍼 각도를 가져서 그것의 하단부로부터 상단부로 점진적으로 직경을 감소시키는데 반해, 축방향 부재(2a)의 실린더형 표면(2a3)은 연속적인 방식으로 테이퍼진 표면(2a2)의 바로 위에 형성된다.

상기의 베어링 부재(8)는 다공성 재료 또는 그와 유사한 것으로부터 형성되며, 특히 주로 구리를 포함하는 소결 금속으로부터 형성된다. 따라서, 베어링 부재(8)내에 구멍들이 형성되어서, 구멍들은 윤활유로 충만되어 오일 함유 베어링을 제공할 수 있다. 더욱이, 베어링 부재(8)의 내측 주위 표면(8a)상에, 상부 및, 하부 래디얼 베어링 표면(R1, R2)이 형성된다. 또한, 간격 부분(R3)이 표면(R1 과 R2) 사이에 배치되어서 이러한 표면(R1, R2)을 축방향으로 분리시킨다. 각 베어링 표면(R1, R2)은 베어링 형상(미도시)을 가진 유체 역학적 압력 발생 홈을 가진다. 또한, 간격 부분(R3)은 축방향 부분(2a)의 공동(2al)에 면하고, 간격 부분(R3)과 공동(2a1) 사이의 간극은 래디얼 베어링 간극보다 크게 설정된다. 더욱이, 베어링 부재(8)의 저면(8c)은 쓰러스트 베어링 표면으로서 제공되는 부위를 가진다. 그러한 부위에서, 나선형 또는 그와 유사한 형상의 유체 역학적 압력 발생 홈(미도시)이 형성된다.

시일링 부재(10)는 링과 같이 형성되며 압력 끼워맞춤 및/또는 접착제 또는 그와 유사한 것에 의해서 하우징(7)의 개구 부분(7a)의 내측 주위 표면내에 고정된다. 더욱이, 이러한 구현예에서, 시일링 부재(10)의 내측 주위 표면(10a)은 실린더와 같이 형성되며 시일링 부재(10)의 하부 단부면(10b)은 베어링 부재(8)의 상부 단부면(8b)상에 맞닿는다. 더욱이, 시일링 부재(10)의 내측 주위 표면(10a)은 그 사이의 소정의 간극을 통해서 축방향 부분(2a)의 테이퍼진 표면(2a2)에 면한다. 서로 면하는 이러한 구성 요소들 사이에, 시일링 공간(S)이 형성된다. 이러한 공간(S)은 하우징(7)의 상방향에서 점진적으로 팽창된 테이퍼진 공간으로서 제공된다.

다음은 상기의 유체 역학적 베어링 장치(1)를 제조하는 방법에 있어서 그라인딩 하는 단계이며, 보다 상세하게는 유체 역학적 베어링 장치(1)의 구성 요소인 축방향 부재(2)를 그라인딩하는 단계이다.

축방향 부재(2)에 있어서, 도 1 에 도시된 바와 같이, 플랜지 부분(2b)의 기단 단부면(축방향 부분(2a)으로부터 먼 측의 단부면)(2b2)은 플레이트 부재들중 하나로서 제공된 받침 플레이트(11)의 말단 단부면(이후에, 제 1 말단 단부면으로서 지칭됨)과 면 접촉 방식으로 접촉된다. 또한, 축방향 부재(2)에 있어서, 축방향 부분(2a)의 말단 단부면(2a4)은 플레이트 부재의 다른 것으로서 제공된 압력 플레이트(12)의 말단 단부면(이후에, 제 2 말단 단부면으로서 지칭됨)과 면 접촉 방식으로 접촉된다. 이러한 경우에, 받침 플레이트(11)는 실린더형 동체로서 제공된다. 받침 플레이트(11)의 제 1 말단 단부면(11a)은 원형의 형태로 윤곽을 가진 평탄한 표면으로서 형성된다. 마찬가지로, 상기 압력 플레이트(12)도 실린더의 형상이며 그것의 제 2 말단 단부면(12a)은 원형의 형태로 윤곽을 가진 평탄한 표면으로서 형성된다.

더욱이, 그라인딩시에는, 축방향 부재(2)가 받침 플레이트(11) 및, 압력 플레이트(12)와 함께 도면에서 화살표(A)로 표시된 바와 같이 중심(Z)의 둘레로 회전함으로써 축방향 부재(2)가 받침 플레이트(11)와 압력 플레이트(12)의 사이에 샌드위치된다. 이러한 경우에, 축 중심(Z) 둘레의 회전 구동력은 받침 플레이트(11) 및/또는 압력 플레이트(12)로부터 축방향 부재(2)로 제공되며, 또한 축 중심(Z) 둘레의 고정력(가압력)은 압력 플레이트(12)로부터 제공된다.

이러한 상태하의 축방향 부재(2)에 있어서, 축방향 부분(2a)의 외측 주위 표면(즉, 축방향에 있어서 축방향 부분(2a)의 거의 중간에서 공동(2a1)에 근접하게 형성된 대직경의 테이퍼지지 않은 부분(2ax)의 외측 주위 표면)은 지지 부재(슈우;shoe)(13)에 의해서 지지된다. 축방향 부분(2a)의 축방향 길이에 걸쳐서 거의 연장되는 그라인딩 표면을 가진 연마석(14)은 지지 부재(13)에 대하여 축 중심(Z)의 대향하는 측으로부터 축방향 부분(2a)의 외측 주위 표면의 거의 전체 길이와 압력 접촉된다.

따라서, 축방향 부분(2a)의 외측 주위 표면이 바람직스럽지 않은 원심성의 소용돌이를 야기함이 없이 지지 부재(13)에 의해서 지지되면서, 회전 운동이 충분한 원주 속도(예를 들면 약 1500 rpm)로 축방향 부재(2a)에 부여되어, 연마석(14)으로써 높은 정밀도를 가지고 외측 주위 표면의 그라인딩이 가능하다.

이러한 경우에, 도 2 에 도시된 바와 같이, 받침 플레이트(11)의 제 1 말단 단부면(11a)의 외측 직경(d)이 축방향 부재(2)상에 형성된 플랜지 부분(2b)의 기단 단부면(2b2)의 외측 직경(D) 보다 작다. 더욱이, 원형의 롤-오프(roll-off) 부분(오목한 부분)(11b)이 제 1 의 말단 단부면(11a)의 회전 중심의 소정 부위에 형성된다.

따라서, 그러한 그라인딩 단계 이전에 축방향 부재(2)의 그라인딩시에, 플랜지 부분(2b)의 기단 단부면(2b2)의 회전 중심의 낮은 원주 속도에 기인하여 돌출된 부분(2bx)은 도 3 에 도시된 바와 같이 기단 단부면(2b2)의 중심상에 형성된다. 돌출된 부분(2bx)은 롤-오프 부분(11b)의 내측 공간내에 하우징됨으로써, 플랜지 부분(2b)의 기단 단부면(2b2)과 받침 플레이트(11)의 제 1 말단 단부면(11a) 사이의 적절한 면 접촉 조건이 보장될 수 있다. 그런데, 상기에 설명된 바와 같이, 롤-오프 부분은 압력 플레이트(12)의 제 2 말단 단부면(12a)내에 형성될 수도 있다.

도 4 는 그라인딩 단계에서 사용되는 그라인딩 장치의 받침 플레이트(11)와 지지 부재(13)가 상기에 설명된 것과 상이할때 그라인딩 작업의 상태를 도시하는 개략적인 다이아그램이다. 이러한 도면에 있어서, 도 1 내지 도 3 에 도시된 것과 같은 구성 요소들에는 같은 참조 번호가 제공되며, 그것에 대한 상세한 설명은 다음의 설명으로부터 생략될 것이다.

도 4 에 도시된 바와 같이, 지지 부재의 축 중심(Z)에 평행한 방향에서 지지 부재(13)의 길이는 2/3 또는 그 이상으로 한정되는데, 예를 들면 축방향 부재(2)의 축방향 부분(2a)의 축방향 길이에 대하여 약 2/3 이다. 따라서, 지지 부재(13)는 축 중심의 방향에서 축방향 부분(2a)의 외측 주면의 2/3 또는 그 이상의 부위와 접촉하게 된다. 지지 부재(13)는 지지 부재(13)의 팁의 전체 면적을 가진 축방향 부분(2a)의 외측 주면과 접촉할 필요는 없다. 이와는 달리, 지지 부재(13)는 축방향 부분(2a)의 외측 주면과 부분적으로 접촉하기 위한 몇개의 부분을 가질 수 있다. 그러나, 이러한 경우에, 지지 부재(13)의 일 단부의 접촉 부분으로부터 그것의 다른 단부의 접촉 부분으로 접촉하는 면적은 축 중심의 방향에서 축방향 부분(2a)의외측 주면의 2/3 또는 그 이상이어야 한다.

더욱이, 도면에 도시된 바와 같이, 플랜지 부분(2b)의 기단 단부면(2b2)과 면 접촉하는 접촉 부분으로서 제공된 금속 플레이트(11x)는 고무, 수지, 또는 그와 유사한 것으로 만들어진 탄성 부재(11)를 통해서 받침 플레이트(11)의 베이스 부분상에 탄성적으로 유지된다. 따라서, 플레이트(11x)는 탄성 부재(11y)의 적절한 탄성 변형에 의해 플랜지 부분(2b)의 기단 단부면(2b2)과 밀접하게 접촉되는 상태로 유지될 수 있으며, 따라서 안정된 면 접촉으로써 지지하는 상태가 달성될 수 있다.

도 7 은 도 1 에 도시된 상태의 그라인딩과 도 4 에 도시된 상태의 그라인딩을 비교한 결과를 그래픽으로 나타낸 것으로서, 이것은 위에서 설명된 바와 같이, 플랜지 부분(2b)의 기단 단부면(2b2)의 완전 평탄(㎛)으로부터의 이탈량에 대하여 그라인딩 이후의 축방향 부분(2a)의 외측 주면의 원진도(㎛)에 관한 것이다. 그런데 이러한 실험에 있어서, 사용된 시험 작업물(축방향 부재(2))은 스테인레스 강철(HV580)로 만들어지며, 18 mm 의 전체 길이, 4.5 mm 의 축방향 부분 직경, 7 mm 의 플랜지 부분 직경 및, 1.5 mm 의 플랜지 부분 두께를 가진다. 도면에 도시된 그래프에서, 표시" X"(크로스)와 기호 "A1" 으로 나타낸 특징적인 선은 위에서 도 1 에 도시하여 설명된 그라인딩 작업 상태하의 결과로부터 얻어진다. 또한, 표시 "O"(원)와 기호"A2"로 표시된 특징적인 선은 도 4 에 도시된 그라인딩 작업 상태하의 결과로부터 얻어진다. 이러한 경우에, "평탄도"라는 용어는 측정 표면의 가장 돌출된 부분과 가장 오목한 부분 사이의 수직 간격을 의미한다. 더우깅, "원진도"라는 용어는 축방향 부분(2a)의 외측 주면의 완전한 기하학적 원으로부터의 이탈량을 의미한다.

그래프에 따르면, 탄성 부재(11)는 도 4 에 도시된 바와 같이 받침 플레이트(11)상에 장착되며, 축방향 부분(2a)의 외측 주면의 2/3 또는 그 이상의 부위가 축 중심의 방향에서 지지 부재(13)에 의해 지지되어 플랜지 부분(2b)의 기단 단부면(2b2)의 평탄성에 의해서 영향을 받는 것이 어려워진다. 따라서, 덜컥거림(진동)은 축방향 부재(2)의 반경 방향에서 거의 발생하지 않는다. 결국, 축방향 부분(2a)의 외측 주면이 높은 정밀도로 그라인딩될 수 있다. 즉, 이러한 과정은 플랜지 부분(2b)의 기단 단부면(2b2)의 평탄도가 3㎛ 또는 그 이하일때 축방향 부분(2a)의 원진도가 적어도 0.5 ㎛ 또는 그 이하일 수 있게 한다. 다른 한편으로, 축방향 부분(2a)의 외측 주면의 1/5 또는 그 이하는, 도 1 에 도시된 바와 같은 탄성 부재를 배치시킬 필요 없이, 지지 부재(13)에 의해서 지지될 수 있다. 이러한 경우에, 플랜지 부분(2b)의 기단 단부면(2b2)의 평탄도가 2.5㎛ 또는 그 이상일때, 축방향 부분(2a)의 외측 주면의 원진도는 약 1㎛ 또는 그 이상이다. 이러한 경우에, 높은 정밀도의 소기의 원진도를 획득하려면, 플랜지 부분(2b)의 기단 단부면(2b2)의 평탄도가 1.0㎛ 또는 그 미만이어야 한다.

다른 한편으로, 축방향 부재(2)에서 플랜지 부분(2b)의 말단 단부면(2b1)(축방향 부분(2a)에 면하는 단부면)과 그것의 기단 단부면(2b2)의 그라인딩은 다음과 같이 수행된다.

처음에, 도 5 에 도시된 바와 같이, 축방향 부재(2)상에 형성된 축방향 부분(2a)의 말단 단부면(2a4)은 팁 지지 플레이트(15)에 의해서 지지되는 반면에,회전 운동은 축방향 부분(2a)의 외측 주면과 접촉하고 있는 로타리 롤(미도시)과 상호 록킹됨으로써 축방향 부재(2)에 부여된다. 더욱이, 축방향 부분(2a)의 외측 주면(즉, 공동(2a1)의 대향하는 측에 근접하게 형성된 각각의 대직경이며 테이퍼지지 않은 부분(2ax, 2ax))은, 플랜지 부분(2b)의 기단 단부면(2b2)을 연마석(17)과 가압 접촉시켜서 그라인딩 작업을 수행하는 동안에, 지지 부재(슈우)(16)에 의해서 지지된다.

따라서, 도 6 에 도시된 바와 같이, 플랜지 부분(2b)의 기단 단부면(2b2)상의 그라인딩 작업을 완료한 이후에, 플랜지 부분(2b)의 기단 단부면(2b2)은 기단 단부 유지 플레이트(18)에 의해서 유지되는 반면에, 상기에 설명된 바와 같이 축방향 부분(2a)의 외측 주면과 접촉된 로터리 롤(미도시)과 결합됨으로써 회전 운동이 축방향 부재(2)에 부여된다. 또한, 축방향 부분(2a)의 외측 주면은, 플랜지 부분(2b)의 말단 단부면(2b1)을 연마석(20)과 가압 접촉시켜서 위에서 설명된 바와 같은 연마 작업을 수행하는 동안에, 지지 부재(슈우)(9)에 의해서 지지된다.

상기의 각 단계를 완료한 이후에, 축방향 부재(2)는 마감되며 다음에 다른 구성 요소들과 조합되고, 이후에 도 8 과 관련하여 위에서 설명된 마감된 제품으로서 유체 역학적 베어링 장치(1)를 얻도록 그리이싱(greasing) 및, 샘플링(sampling)과 같은 소정의 각 처리를 수행하게 된다. 더욱이, 마감된 제품과 같은 유체 역학적 베어링 장치(1)는 모터를 구성하는 구성 요소들중 하나로서 사용된다.

즉, 도 9 에 도시된 바와 같은 정보 기술 장지를 위한 스핀들 모터(30)는 하드 디스크 드라이브(HDD)와 같은 디스크 구동 장치에서 사용된다. 스핀들 모터(30)는 상기의 유체 역학적 베어링 장치(1)의 축방향 부재(2)상에 장착된 디스크 허브(31)와, 반경 방향 또는 그와 유사한 것에서 간극을 통해 서로 면하는 모터 스테이터(32)와 모터 로터(33)를 가진다. 스테이터(32)는 케이싱(34)의 외주상에 설치되며 로터(33)는 디스크 허브(31)의 내주상에 설치된다. 유체 역학적 베어링 장치(1)용의 하우징(7)은 케이싱(34)의 내주상에 부착된다. 디스크 허브(31)에 있어서, 하나 또는 그 이상의 자기 디스크(D1) 또는 그와 유사한 것이 고정된다. 다음에, 동력을 스테이터(32)에 적용함으로써, 스테이터(32)와 로터(33) 사이의 여기 자력은 회전 운동을 로터(33)에 부여하여, 디스크 허브(31)와 축방향 부재(2)가 일체로 함께 회전될 수 있게 한다.

위에서 설명된 바와 같이, 본 발명의 유체 역학적 베어링을 제조하는 방법에 따르면, 축방향 부재가 한쌍의 플레이트 부재에 의해 축방향 부재의 대향하는 단부로부터 축방향에서 면 접촉 방식으로 지지되어 축 중심의 둘레에 축방향 부재의 회전을 가능하게 하고 그리고 축방향 부재의 축방향 부분의 외측 주면이 지지 부재에 의해 지지되는 동안에, 축방향 부재의 축방향 부분의 외측 주면은 연마석에 의해 그라인딩된다. 따라서, 통상적인 중심 지지와 비교하면, 축방향 부재의 양쪽 단부와 양쪽 플레이트 부재 사이의 접촉면 면적이 넓어지는 반면에, 양쪽 단부면과 양쪽 플레이트 부재 사이의 미끄럼은 거의 발생하지 않는다. 따라서, 축방향 부재는 큰 고정력으로 양쪽 플레이트 사이에 배치될 수 있어서, 회전 운동을 축방향 부재에 부여한다. 그러므로, 축방향 부재가 축 중심의 둘레에서 회전할때 축방향 부재는 원주 속도에서 충분한 증가가 가능하며, 따라서 그라인딩 효율과 작업 효율이 향상될 수 있다. 더욱이, 축방향 부재의 회전시에, 원심성의 소용돌이가 거의 발생하지 않아서, 축방향 부분의 외측 주면을 높은 정밀도로 그라인딩할 수 있게 된다.

더욱이, 축방향 부재의 플랜지 부분과 면접촉되는 적어도 플레이트 부재에 대하여, 롤-오프 부분이 그것의 접촉면의 회전 중심의 소정 부위상에 형성될 수 있다. 이러한 경우에, 비록 돌추된 부분이 그라인딩시에 축방향 부재의 단부면(특히, 플랜지 부분의 단부면)의 회전 중심에 근접하여 형성될지라도, 돌출된 부분은 롤-오프 부분의 내측 공간 안으로 들어가서 그것이 플레이트 부재와 접촉하는 것을 방지하여, 적절한 면 접촉 상태를 보장할 수 있다.

또한, 플레이트 부재의 접촉면의 외측 주위 직경이 플랜지 부분의 외측 주위 직경(D)보다 작을 수 있다. 이러한 경우에, 플레이트 부재의 접촉면의 직경이 플랜지 직경과 거의 같은 경우와 비교하여, 접촉 표면의 단위 면적에 작용되는 고정력이 확대되기 때문에 접촉 면적상에서 미끄러짐이 거의 발생하지 않는다. 또한, 축방향 부분 측상의 단부면의 지지 상태로부터의 편차가 감소한다. 따라서, 양호한 균형과 안정성을 유지하면서 축방향 부재의 대향하는 단부들을 지지하는 것이 가능하다.

또한, 플랜지 부분에 대한 플레이트 부재의 접촉 부분은 탄성 부재에 의해서 탄성적으로 지지될 수 있어서 탄성 부재의 적절한 탄성 변형이 가능해진다. 따라서, 플레이트 부재의 접촉 부분은 그 어떤 간극도 없이 면 접촉 방식으로 플랜지부분의 접촉 부분의 전체 부위와 접촉된다. 플랜지 부분에 대한 면접촉 지지 상태는 안정적이 되며, 따라서 축방향 부분의 외측 주면을 높은 정밀도로 그라인딩할 수 있다.

또한, 축방향 부재의 외측 주면은, 축방향 부재의 외측 주면의 2/3 또는 그 이상이 지지 부재에 의해서 축 중심의 방향에서 지지되도록 구성될 수 있다. 따라서, 연마석으로부터의 가압력은 지지 부재에 의해 광범위하게 축 중심의 방향으로 균일하게 수용될 수 있다. 축방향 부분의 외측 주면은 높은 정밀도로 그라인딩될 수 있지만, 축방향 부분의 덜컥거림과 진동은 거의 발생하지 않는다.

또한, 위에서 설명된 바와 같이, 축방향 부분측상의 플랜지 부분의 단부면과 축방향 부분으로부터 먼 측의 플랜지 부분의 다른 단부면을 그라인딩하는 단계가 축방향 부재의 외측 주면을 그라인딩하는 단계에 부가하여 포함될때, 축방향 부분으로부터 먼 측의 단부면을 그라인딩하는 것은 축방향 부분의 단부면을 그라인딩하기 이전에 수행될 수 있다. 이러한 경우에 있어서, 축방향 부분으로부터 먼 측의 플랜지 부분의 단부면은 높은 정밀도로 그라인딩될 수 있으며, 이후에 마감된 단부면을 지지 부재로써 지지하면서 축방향 부분측상에서 플랜지 부분의 단부면을 그라인딩한다. 결국, 축방향 부분측과 축방향 부분으로부터 먼 측의 양쪽 단부면을 높은 정밀도로써 그라인딩할 수 있다.

Claims (6)

1. 축방향 부재의 축방향 부분의 일 단부상의 플랜지 부분, 래디얼 베어링 간극에서 발생된 유체의 유체 역학적 압력 작용에 의해 래디얼 방향에서 비 접촉 방식으로 축방향 부분을 지지하는 래디얼 베어링 부분 및, 쓰러스트 베어링 간극에서 발생된 유체의 유체 역학적 압력 작용에 의해 쓰러스트 방향에서 비 접촉 방식으로 플랜지 부분을 지지하는 쓰러스트 베어링 부분을 구비하는 유체 역학적 베어링 장치의 제조 방법으로서, 상기 방법은:

   축방향 부재를 축방향 부재의 양 단부에서 그것의 축방향으로 한쌍의 플레이트 부재로써 면 접촉 방식에 의해 지지하는 단계;

   축방향 부재를 그것의 축방향 중심의 둘레로 회전시키는 단계; 및,

   축방향 부분의 외측 주면을 지지 부재로써 지지하면서 축방향 부재의 축방향 부분의 외측 주면을 연마석상에서 그라인딩하는 단계;를 구비하는 유체 역학적 베어링 장치의 제조 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   축방향 부재의 적어도 플랜지 부분과 면 접촉 방식으로 접촉하는 플레이트 부재는 플레이트 부재의 접촉 표면의 회전 중심의 소정 부위에 롤-오프(roll-off) 부분을 가지는 것을 특징으로 하는 유체 역학적 베어링 장치의 제조 방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   플랜지 부분과 면 접촉 방식으로 접촉하게 되는 플레이트 부재의 접촉 표면의 외측 직경(d)은 플랜지 부분의 외측 직경(D) 보다 작게 설정되는 것을 특징으로 하는 유체 역학적 베어링 장치의 제조 방법.
4. 제 1 항 내지 제 3 항의 한 항에 있어서,

   플레이트 부재의 플랜지 부분에 대한 접촉 부분은 탄성 부재에 의해서 탄성적으로 지지되는 것을 특징으로 하는 유체 역학적 베어링 장치의 제조 방법.
5. 제 1 항 내지 제 4 항의 한 항에 있어서,

   지지 부재는 축방향 부재의 축방향 부분의 외측 주면의 2/3 또는 그 이상을 축방향으로 지지하는 것을 특징으로 하는 유체 역학적 베어링 장치의 제조 방법.
6. 제 1 항 내지 제 5 항의 한 항에 있어서,

   축방향 부분측의 플랜지 부분의 일 단부면과 축방향 부분으로부터 먼 측의 플랜지 부분의 다른 단부면을 그라인딩하는 단계를 더 구비하고,

   축방향 부분으로부터 먼 측상의 단부면은 축방향 부분 측상의 단부면을 그라인딩하는 것에 앞서서 그라인딩되는 것을 특징으로 하는 유체 역학적 베어링 장치의 제조 방법.