WO2006027986A1 - 動圧軸受装置用軸部材およびその製造方法 - Google Patents

動圧軸受装置用軸部材およびその製造方法 Download PDF

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Nobuyoshi Yamashita
Hideaki Kubota
Natsuhiko Mori
Keiji Nagasaki
Masahiro Makino
Syoichi Kodera
Masato Utiumi
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Fukui Byora Co., Ltd.
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    • Y10T29/49639—Fluid bearing

Definitions

  • the present invention relates to a shaft member for a hydrodynamic bearing device that supports a shaft member in a non-contact manner so as to be relatively rotatable in the radial direction by the hydrodynamic action of a fluid generated in a radial bearing gap, and a method for manufacturing the same.
  • a dynamic pressure bearing supports a shaft member rotatably and non-contactingly by a dynamic pressure action of lubricating oil generated in a bearing gap.
  • a dynamic pressure bearing is used in a spindle motor of a disk-shaped recording medium driving device such as an HDD. Built-in and used.
  • This type of hydrodynamic bearing device is provided with a radial bearing portion that supports a shaft member in a non-contact manner in a radial direction and a thrust bearing portion that supports a shaft member in a non-contact manner so as to be rotatable in a thrust direction.
  • a dynamic pressure generating groove (dynamic pressure groove) is formed on the inner peripheral surface of the bearing sleeve or the outer peripheral surface of the shaft member constituting the bearing portion.
  • a dynamic pressure groove is formed (for example, see Patent Document 1)
  • the dynamic pressure grooves are formed, for example, in a state of being arranged in a herringbone shape or a spiral shape on the outer peripheral surface of the shaft member.
  • Known methods for forming this type of dynamic pressure groove include, for example, cutting (see, for example, Patent Document 2) and etching (see, for example, Patent Document 3).
  • Patent Document 1 JP 2002-61641 A
  • Patent Document 2 Japanese Patent Laid-Open No. 08-196056
  • Patent Document 3 Japanese Patent Laid-Open No. 06-158357
  • a first object of the present invention is to provide a shaft member for a hydrodynamic bearing device with improved dimensional accuracy at low cost and a method for manufacturing the same.
  • a second problem of the present invention is to provide a shaft member for a hydrodynamic bearing device in which a hydrodynamic groove is machined with high accuracy while avoiding an increase in machining cost, and a method for manufacturing the same.
  • the present invention includes a shaft portion and a flange portion formed by forging, and a radial bearing surface facing the radial bearing gap is formed on the outer periphery of the shaft portion.
  • a shaft member for a hydrodynamic bearing device is provided in which the cylindricity of the radial bearing surface is 3 m or less.
  • the cylindricity is a cylindrical shape (surface that is the target of cylindricity, which here refers to the radial bearing surface of the shaft) between two coaxial geometrically correct cylinders. This is expressed as the difference in radius between the two coaxial cylinders when the distance between the inscribed cylinder and the circumscribed cylinder is minimized.
  • the cylindricity of the radial bearing surface formed on the outer periphery of the shaft portion is particularly determined by the outer periphery of the shaft portion and the outer periphery of the shaft portion.
  • the accuracy of the radial bearing clearance formed between the bearing member (bearing sleeve, housing, etc.) that faces the bearing is greatly affected. That is, when the cylindricity is increased, the radial bearing gap is not constant in the circumferential direction or the axial direction, and a portion having a large gap and a portion having a small gap appear remarkably.
  • the cylindricity of the radial bearing surface is regulated to 3 m or less. According to this, variation in the size of the radial bearing gap can be suppressed, so that the bearing loss can be suppressed and the bearing rigidity can be ensured. Therefore, the radial bearing gap between the shaft member and the bearing member facing the shaft member can be managed with high accuracy, and high rotational accuracy of the bearing device including the shaft member and the bearing member can be realized.
  • the squareness of both end faces of the flange portion and the perpendicularity of the end face of the shaft portion are 5 m or less, respectively, based on the radial bearing surface formed on the outer periphery of the shaft portion. It is preferable.
  • the perpendicularity means that the predetermined plane from the geometric plane that is geometrically perpendicular to the reference plane (here, the radial bearing surface) in the combination of the predetermined plane and the reference plane that should be perpendicular. This is the amount of displacement of the plane (here, the end face of the flange or the end face of the shaft).
  • the perpendicularity of the end face of the flange is greater than 5 m, the thrust bearing gap formed between the end face and the opposite face will vary, which may adversely affect the bearing performance, such as increased bearing loss. It is because there is sex. Also, if the right angle of the end face of the shaft is greater than 5 m, it will be difficult to set the thrust bearing clearance accurately, or the shaft end face will grind the outer peripheral surface of the shaft or the end face of the flange. This is because there is a possibility that the processing accuracy of these ground surfaces may be reduced.
  • the shaft member is formed by forging a shaft portion and a flange portion, respectively, and both end surfaces of the shaft member (one end surface of the shaft portion positioned at both end portions of the shaft member and one of the flange portions). If the end faces are ground surfaces, it is possible to perform precision grinding of the outer peripheral surface of the shaft member using these surfaces as reference surfaces. This has a radial bearing surface with reduced cylindricity and squareness.
  • the shaft member can be obtained at low cost.
  • the shaft member can be integrally formed by forging the shaft portion and the flange portion, and according to this, further cost reduction can be achieved.
  • the present invention includes a step of forming a shaft material integrally including a shaft portion and a flange portion by forging, and a part or all of the outer peripheral surface of the shaft portion.
  • a method of manufacturing a shaft member for a hydrodynamic bearing device comprising the step of correcting the cylindricity. More preferably, a first grinding process is performed on both end faces of the shaft material on the basis of the straightened surface, and then a second grinding process is performed on at least the outer peripheral surface of the shaft material on the basis of the both end faces.
  • a method of manufacturing a shaft member for a hydrodynamic bearing device is provided.
  • the cylindricity of the outer peripheral surface of the shaft portion is corrected.
  • high-precision grinding width grinding
  • the first grinding step grinding is performed on both end surfaces of the shaft material located at both ends in the axial direction, specifically, the end surface of the shaft portion and one end surface of the flange portion. At this time, since each end face is ground based on the outer peripheral surface of the shaft portion subjected to the correction processing as described above, the perpendicularity and flatness of both end faces of these shaft materials can be finished with high accuracy.
  • a second grinding process is performed on the outer peripheral surface of the shaft material with reference to both end surfaces of the shaft material subjected to the grinding process. Since both end faces of the shaft material, which is the reference surface, are finished with high accuracy in the first grinding process, the outer peripheral surface of the shaft material, which is the object to be processed, can also be finished with high accuracy.
  • the second grinding process is at least a radial axis of the outer peripheral surface of the shaft material.
  • it can also be applied to the other end surface (on the shaft portion side) of the unground grinding flange portion.
  • the surfaces to be ground can be finished at once by using a mortar having a contour corresponding to the surface to be ground of these shaft materials (total shape mortar). .
  • the cylindricity of the radial bearing surface is 3 m or less, and the perpendicularity of both end faces of the flange part and the perpendicularity of the end face of the shaft part are each 5 ⁇ m or less.
  • the shaft member can be manufactured at a low cost.
  • the shaft member for a hydrodynamic bearing device includes a hydrodynamic pressure action of a fluid generated in a bearing sleeve in which the shaft member is inserted into the inner periphery, and a radial bearing gap between the outer periphery of the shaft portion and the inner periphery of the bearing sleeve.
  • the pressure is generated by the radial bearing part that supports the shaft part in the radial direction without contact, and the dynamic pressure action of the fluid generated in the thrust bearing gap at one end of the flange part causes the flange part to be non-contact in the thrust direction.
  • a dynamic fluid pressure is generated on the outer peripheral surface of the shaft portion facing the radial bearing gap and the inner peripheral surface of the bearing sleeve facing the outer peripheral surface.
  • the pressure groove can be formed asymmetrically in the axial direction.
  • the hydrodynamic bearing device can also be provided as a motor including a hydrodynamic bearing device, a rotor magnet, and a stator coil.
  • the present invention provides a shaft member for a hydrodynamic bearing device that is integrally provided with a shaft portion and a flange portion, and includes a hydrodynamic groove on an outer periphery of the shaft portion.
  • the partition section here refers to a section that partitions each dynamic pressure groove, and includes a so-called back portion between the dynamic pressure grooves.
  • a so-called smooth portion that divides the inclined dynamic pressure grooves in the axial direction is also included in the partition portion.
  • the radial dynamic pressure groove region including the dynamic pressure groove and the partition portion that partitions each dynamic pressure groove is formed on the outer periphery of the shaft portion of the shaft member by plastic working, for example, cutting As with machining, it is possible to save material that does not generate chips during machining.
  • the labor of masking in advance due to corrosion can be saved, so that the processing cost can be greatly reduced as a whole.
  • the present invention is characterized in that the outer peripheral surface of the partition portion in the radial dynamic pressure groove region is a ground surface.
  • This grinding surface is obtained by grinding the outer diameter part of the partition part (the part adjacent to the dynamic pressure groove) that divides the dynamic pressure groove in the radial dynamic pressure groove area formed by plastic working. Therefore, according to this, it becomes possible to perform precision machining of the dynamic pressure groove region, which cannot be achieved only by the plastic cage, and it is possible to accurately obtain the outer diameter dimensional accuracy and the surface roughness. For this reason, according to the present invention, both improvement in machining accuracy and reduction in machining cost can be achieved, and the radial bearing gap in such a hydrodynamic bearing device can be managed with high accuracy.
  • the dynamic hydrodynamic groove region can also be formed on both end surfaces of the flange portion formed integrally with the shaft portion by plastic working, for example.
  • the flange portion forms a thrust dynamic pressure groove region including a dynamic pressure groove and a partition portion partitioning each dynamic pressure groove on both end faces, and the axis of the partition portion in the thrust dynamic pressure groove region is formed.
  • the end surface in the direction is a ground surface.
  • the radial dynamic pressure groove region can be formed by rolling, for example, or can be formed by forging. Further, both the radial dynamic pressure groove region and the thrust dynamic pressure groove region can be formed by forging. Alternatively, the shaft portion and the flange portion in which the dynamic pressure groove regions are respectively formed can be integrally formed by forging, for example.
  • the present invention includes a shaft portion and a flange portion integrally, and includes a dynamic pressure groove and a partition portion that partitions each dynamic pressure groove on an outer periphery of the shaft portion.
  • a radial dynamic pressure groove region is formed on the outer periphery of the shaft portion of the shaft material by plastic working, and then a partition portion in the radial dynamic pressure groove region is formed.
  • a method for manufacturing a shaft member for a hydrodynamic bearing device characterized in that a portion including the outer diameter portion of the shaft is ground.
  • forging can be used as the plastic working of the radial dynamic pressure groove region.
  • the shaft material and the radial dynamic pressure groove region are both formed by forging, and the forging force of the two is used. It is also possible to perform ⁇ e at the same time. According to this, such processing steps can be simplified, and the cycle time required for processing can be further shortened.
  • the shaft portion of the shaft material can be subjected to a rolling process for correcting the cylindricity of the portion including the radial dynamic pressure groove region of the shaft portion.
  • a rolling process for correcting the cylindricity of the portion including the radial dynamic pressure groove region of the shaft portion.
  • the formation of the radial dynamic pressure groove region and the correction of the cylindrical degree of the portion including the radial dynamic pressure groove region of the shaft portion are both performed by rolling, and the rolling force of both is simultaneously performed.
  • the forming of the shaft material and the formation of the thrust dynamic pressure groove region composed of the dynamic pressure grooves and the partitioning portions partitioning each dynamic pressure groove on both end faces of the flange portion are both performed by forging. Moreover, both forging processes can be performed simultaneously. According to this, the machining process relating to the formation of the shaft material and the thrust dynamic pressure groove region can be simplified, and the machining time can be shortened.
  • the shaft member for a hydrodynamic bearing device includes, for example, a shaft member for a hydrodynamic bearing device, and a sleeve member in which the shaft member is inserted into the inner periphery and forms a radial bearing gap with the shaft member.
  • it can be provided as a hydrodynamic bearing device that holds the shaft member and the sleeve member in a non-contact manner by the hydrodynamic action of fluid generated in the radial bearing gap.
  • the bearing sleeve can be formed of, for example, an oil-containing sintered metal, and a thrust dynamic pressure groove region can be formed on the axial end surface instead of the end surface of the flange portion.
  • the hydrodynamic bearing device may be provided as a motor including the hydrodynamic bearing device, a rotor magnet, and a stator coil.
  • the outer peripheral surface of the shaft member and the end surface of the flange portion involved in the formation of the radial bearing clearance and the thrust bearing clearance can be covered with high accuracy and at low cost. It is possible to manage each bearing gap of a hydrodynamic bearing device incorporating these shaft members with high accuracy. it can. As a result, high rotational accuracy can be imparted to the dynamic pressure bearing device.
  • the dynamic pressure groove formed in the shaft member can be processed with high accuracy while avoiding a high processing cost. Further, by managing the bearing gap in the hydrodynamic bearing device incorporating the shaft member with high accuracy, the bearing performance of the hydrodynamic bearing device can be stably exhibited over a long period of time.
  • FIG. 2 conceptually shows one configuration example of a spindle motor for information equipment incorporating the fluid dynamic bearing device 1 according to the first embodiment of the present invention.
  • This spindle motor for information equipment is used for a disk drive device such as an HDD, and includes a hydrodynamic bearing device 1 that rotatably supports a shaft member 2 in a non-contact manner, and a disk hub 3 attached to the shaft member 2.
  • a stator coil 4 and a rotor magnet 5 which are opposed to each other via a gap in the radial direction, and a bracket 6 are provided.
  • the stator coil 4 is attached to the outer periphery of the bracket 6, and the rotor magnet 5 is attached to the inner periphery of the disk hub 3.
  • the bracket 6 has a hydrodynamic bearing device 1 mounted on the inner periphery thereof.
  • the disk hub 3 holds one or more disks D such as magnetic disks on the outer periphery thereof.
  • the rotor magnet 5 is rotated by the exciting force between the stator coil 4 and the rotor magnet 5, and accordingly the disk hub 3 and the disk hub 3 hold it.
  • the disc D to be rotated rotates together with the shaft member 2.
  • FIG. 3 shows the hydrodynamic bearing device 1.
  • the hydrodynamic bearing device 1 includes a housing 7 having a bottom 7b at one end, a bearing sleeve 8 fixed to the housing 7, and a shaft member 2 inserted into the inner periphery of the bearing sleeve 8 as main components. Composed.
  • the following description will be made with the bottom 7b side of the housing 7 as the lower side and the side opposite to the bottom 7b as the upper side.
  • the housing 7 is positioned on one side of the side portion 7a and the side portion 7a formed in a cylindrical shape with a resin material such as LCP, PPS, PEEK, etc. It consists of a bottom 7b made of material.
  • the bottom portion 7b is formed separately from the side portion 7a, and is retrofitted to the lower inner periphery of the side portion 7a.
  • a dynamic pressure generating portion for example, a spiral dynamic A pressure groove is formed.
  • the bottom portion 7b is formed separately from the side portion 7a and is fixed to the lower inner periphery of the side portion 7a.
  • the bottom portion 7b is integrally molded with the side portion 7a, for example, with a grease material. You can also.
  • the dynamic pressure groove provided on the upper end surface 7bl can be molded at the same time as the injection molding of the housing 7 composed of the side portion 7a and the bottom portion 7b, thereby making it possible to separately form the dynamic pressure groove on the bottom portion 7b. Can be omitted.
  • the bearing sleeve 8 is formed, for example, in a cylindrical shape with a porous body made of a sintered metal, in particular, a sintered body of a sintered metal mainly composed of copper, and at a predetermined position on the inner peripheral surface 7c of the housing 7. It is fixed to.
  • a radial dynamic pressure generating portion is formed on the entire inner surface 8a of the bearing sleeve 8 or a partial cylindrical surface region.
  • two regions where a plurality of dynamic pressure grooves 8al and 8a 2 are arranged in a herringbone shape are formed apart from each other in the axial direction.
  • the upper dynamic pressure groove 8al is formed axially asymmetric with respect to the axial center m (the axial center of the upper and lower inclined groove regions), and the axial dimension X1 of the upper region with respect to the axial center m is It is larger than the axial dimension X2 of the lower area.
  • a region where a plurality of dynamic pressure grooves are arranged in a spiral shape is formed on the entire lower surface 8b of the bearing sleeve 8 or a partial annular region. Is done.
  • the sealing member 9 as a sealing means is formed in an annular shape from a soft metal material such as brass or the like, other metal materials, or a grease material. It is fixed to the inner periphery of the upper part of the side part 7a by means such as press-fitting and bonding.
  • the inner peripheral surface 9 a of the seal member 9 is formed in a cylindrical shape, and the lower end surface 9 b of the seal member 9 is in contact with the upper end surface 8 c of the bearing sleeve 8.
  • the shaft member 2 is formed of a metal material such as stainless steel, and has a T-shaped cross section integrally including a shaft portion 21 and a flange portion 22 provided at the lower end of the shaft portion 21. Eggplant.
  • radial bearing surfaces 23a and 23b facing the formation region of the two dynamic pressure grooves 8al and 8a2 formed on the inner peripheral surface 8a of the bearing sleeve 8 are arranged in the axial direction. Two places are formed apart. Above one of the radial bearing surfaces 23a, a tapered surface 24 that gradually decreases in diameter toward the tip of the shaft is formed adjacently, and further above that, the disk hub 3 is mounted.
  • a cylindrical surface 25 serving as an attachment portion is formed. Between the two radial bearing surfaces 23a, 23b, between the other radial bearing surface 23b and the flange portion 22 and between the tapered surface 24 and the cylindrical surface 25, annular nuisance portions 26, 27, 28, respectively. Is formed.
  • Thrust bearing surfaces 22a and 22b are formed on both end surfaces of the flange portion 22 so as to face the dynamic pressure groove regions respectively formed on the lower end surface 8b of the bearing sleeve and the upper end surface 7bl of the bottom portion 7b.
  • the second thrust between the bearing clearance and the dynamic pressure groove region formed on the upper end surface 7b 1 of the bottom 7b and the thrust bearing surface 22b on the lower side (on the opposite shaft side) of the flange 22 facing this surface The pressure of the lubricating oil film formed in the bearing gap is increased by the dynamic pressure action of the dynamic pressure groove.
  • the first thrust bearing portion T1 and the second thrust bearing portion T2 that support the shaft member 2 in a non-contact manner so as to be rotatable in the thrust direction are formed by the pressure of these oil films.
  • the shaft member 2 is manufactured mainly through two steps of (A) a molding step and (B) a grinding step.
  • the forging process (A-1) and the straightening process (A-2) are included in the molding process (A)
  • the width grinding process (B-1) is included in the grinding process (B). ), Full grinding (B-2), and finish grinding (B-3).
  • a rod-shaped metal material such as stainless steel, which is the material of the shaft member 2 to be formed, is cold forged, and as shown in FIG. 5, a shaft with a T-shaped cross section having a shaft portion 11 and a flange portion 12 integrally.
  • Form material 10 any force such as indentation, upsetting, and heading, or a combination thereof can be used.
  • the force taper surface 14 in which the outer peripheral surface 11a of the shaft portion 11 after the forging process has a different diameter shape with the taper surface 14 interposed therebetween can be omitted and the uniform diameter can be formed over the entire length.
  • the shaft material 10 is formed by forging, the waste of the material without generating a marginal cost can be reduced compared to the case where the similar shaft material 10 is formed by, for example, cutting. You can.
  • the cycle time per 10 shaft materials can be shortened and productivity can be improved.
  • the cylindricity of the surface 13 subjected to the correction force of the shaft outer peripheral surface 11a of the shaft material 10 is improved within a required range (for example, 10 m or less).
  • Various processing methods, such as drawing, ironing, or squeezing caulking with a split-type press (pinching), can be employed.
  • the correction force can be applied to the entire outer peripheral surface of the shaft 11 or only to a part thereof.
  • the processing region includes at least the regions that become the radial bearing surfaces 23a and 23b of the shaft member 2.
  • the shaft end face l ib and the flange 12 end face 12b are applied to the shaft outer peripheral face 11a.
  • the ground surface 13 is ground as a reference (first grinding process).
  • a grinding apparatus 40 used in this grinding process includes a carrier 41 for holding a plurality of shaft materials 10 as a workpiece, The shaft portion end surface l lb of the shaft blank 10 held by the carrier 41 and the pair of turrets 42 and 42 for grinding the opposite end portion end surface 12b of the flange portion 12 are provided.
  • a plurality of notches 43 are provided at equal circumferential circumferential pitches in a partial region in the circumferential direction of the outer peripheral edge of the carrier 41.
  • the shaft material 10 is accommodated in the notch 43 in a state in which the straightened surface 13 is in an anguilla contact with the inner surface 43a of the notch 43.
  • Straightening of shaft material 10 The processed surface 13 slightly protrudes from the outer peripheral surface of the carrier 41, and the belt 44 is stretched on the outer diameter side of the carrier so that the protruding portion of the shaft material 10 is also restrained by the outer diameter side force.
  • a pair of turrets 42 and 42 are arranged coaxially at a predetermined interval with their end faces (grinding faces) facing each other.
  • the shaft material 10 is also sequentially inserted into the notch 43 with a fixed position force.
  • the thrown shaft material 10 traverses from the outer diameter end to the inner diameter end of the rotating grindstones 42 and 42 in a state where the dropping from the notch 43 is restrained by the belt 44.
  • both end surfaces of the shaft material 10 in other words, the shaft end surface l ib and the opposite end surface 12 b of the flange portion 12 are ground by the end surfaces of the turrets 42 and 42.
  • the straightened surface 13 of the shaft material 10 is supported by the carrier 41, and the straightened surface 13 of the brace has a high degree of cylindricity.
  • the shaft material 10 If the perpendicularity to the grinding surface and parallelism between the rotation axis of the turret 42 and the rotation axis of the carrier 41 are managed with high accuracy, the shaft material 10 Thus, the both end faces l lb and 12b can be finished with high accuracy, and the squareness with respect to the straightened carved surface 13 can be kept small. Further, the axial width of the shaft material 10 (the total length including the flange portion 12) is finished to a predetermined dimension.
  • the outer peripheral surface 10b of the shaft material 10 and the shaft portion side end surface 12a of the flange portion 12 are ground on the basis of both end faces l lb and 12b of the ground shaft material (second grinding step).
  • the grinding device used in this grinding process is, for example, as shown in FIG. 10, plunge-ground with a grindstone 53 while pressing a backing plate 54 and a pressure plate 55 against both end faces of the shaft material 10.
  • the straightened surface 13 of the shaft material 10 is supported rotatably by a shoe 52.
  • the grindstone 53 includes a grinding surface 56 corresponding to the shape of the outer peripheral surface of the shaft member 2 as a finished product. It is a shaped turret.
  • the grinding surface 56 includes a cylindrical grinding portion 56a for grinding the outer peripheral surface 11a over the entire axial length of the shaft portion 11 and an outer peripheral surface 12c of the flange portion 12, and a surface grinding for grinding the shaft-side end surface 12a of the flange portion 12. Part 56b.
  • the portions 56a 1 and 56a2 for grinding the regions corresponding to the radial bearing surfaces 23a and 23b of the shaft member 2 and the portions for grinding the region corresponding to the tapered surface 24 are ground.
  • each surface to be ground is made highly accurate. Can be ground.
  • (B-2) Final grinding is performed on the radial bearing surfaces 23a, 23b of the shaft member 2 and the regions 13a, 13b, 15 corresponding to the cylindrical surface 25 among the surfaces ground by the overall grinding process.
  • the grinding device used for this grinding process is, for example, a cylindrical grinder shown in FIG. 11, which performs a plunge grinding with a grindstone 63 while rotating the shaft material 10 held between the backing plate 64 and the pressure plate 65. It is.
  • the shaft material 10 is rotatably supported by a shoe 62.
  • the third grinding surface 63a includes a first cylindrical grinding portion 63al for grinding the regions 13a and 13b corresponding to the radial bearing surfaces 23a and 23b, and a second cylindrical grinding portion for grinding the region 15 corresponding to the cylindrical surface 25. It consists of 63a2.
  • the grinding device 60 configured as described above, by giving a radial feed to the rotating turret 63, the regions 13a, 13b, and 15 corresponding to the radial bearing surfaces 23a and 23b and the cylindrical surface 25, respectively; W They are cut to finish these areas to final surface accuracy.
  • both the regions corresponding to the radial bearing surfaces 23a and 23b and the region corresponding to the cylindrical surface 25 are finish-ground, but grinding of the region corresponding to the cylindrical surface 25 can be omitted.
  • the cylindricity of the radial bearing surfaces 23a and 23b formed on the outer periphery of the shaft portion 21 is, for example, 3 m or less (preferably 1.5 m or less) Can be finished.
  • the radial bearing gap formed between the inner periphery of the bearing sleeve 8 in the hydrodynamic bearing device 1 can be kept within a predetermined range in the circumferential direction or axial direction. Adverse effects on bearing performance due to variations can be avoided. Therefore, the radial bearing gap can be managed with high accuracy, and the rotational accuracy of this type of hydrodynamic bearing device can be maintained at a high level.
  • the perpendicularity of both end surfaces (thrust bearing surfaces) 22a and 22b of the flange portion 22 with reference to the radial bearing surfaces 23a and 23b formed on the outer periphery of the shaft portion 21 and The shaft member 2 in which the perpendicularity of the shaft end face 21b is 5 m or less can be formed.
  • the thrust bearing surfaces 22a, 22b formed on both end surfaces of the flange portion 22 are opposed to the opposing surfaces (the lower end surface 8b of the bearing sleeve 8, the upper end surface 7bl of the bottom portion 7b of the bushing 7, etc.).
  • the end surface 21b of the shaft portion only serves as a reference surface for grinding the outer peripheral surface of the shaft portion 21 and the upper end surface (thrust bearing surface 22a side) of the flange portion 22 when setting the thrust bearing clearance. It also becomes a reference plane. Therefore, by suppressing the squareness of the shaft end face 21b to a small value, not only the ground surface but also the thrust bearing gap can be managed with high accuracy.
  • the cylindrical grinding of the outer peripheral surface 10b of the shaft material 10 and the surface grinding of the shaft portion side end surface 12a of the flange portion 12 are performed using a common mortar 53. Force to do Both grindings can be done with separate turrets.
  • the case where the radial bearing surfaces 23a and 23b and the thrust bearing surfaces 22a and 22b of the shaft member 2 are all smooth surfaces without dynamic pressure grooves is exemplified.
  • a dynamic pressure groove can also be formed on the surface.
  • the radial dynamic pressure grooves can be formed by rolling or forging before the entire surface grinding shown in FIG. 10, and the thrust dynamic pressure grooves can be formed by pressing or forging.
  • FIG. 16 shows a hydrodynamic bearing device 101 according to a second embodiment of the present invention.
  • This hydrodynamic bearing device 101 is also used by being incorporated in the disk drive spindle motor shown in FIG. 2, and constitutes a motor together with the disk hub 3, the stator coil 4, the rotor magnet 5, and the bracket 6 shown in FIG. is doing.
  • the hydrodynamic bearing device 101 includes a nosing 7 having a bottom 7b at one end, a bearing sleeve 8 fixed to the housing 7, and an inner periphery of the bearing sleeve 8.
  • the inserted shaft member 102 and the seal member 9 are configured as main components. Also in this embodiment, for convenience of explanation, the following description will be made with the bottom 7b side of the housing 7 as the lower side and the side opposite to the bottom 7b as the upper side.
  • the shaft member 102 is formed of a metal material such as stainless steel, for example, as shown in FIG. 13, and includes a shaft portion 121 and a flange section 122 provided at the lower end of the shaft portion 121 in an integrated manner.
  • Radial dynamic pressure groove regions 123a and 123b are formed at two locations in the axial direction in a partial cylindrical region on the outer periphery of the shaft 121. Therefore, in this embodiment, the inner peripheral surface 8a of the bearing sleeve 8 facing the radial dynamic pressure groove regions 123a and 123b is a cylindrical surface having a perfect circular cross section without the dynamic pressure groove.
  • the two upper and lower dynamic pressure groove regions 123a and 123b are respectively powered by a plurality of dynamic pressure grooves 123al and 123bl and partition rods 123a2 and 123b2 that partition the dynamic pressure grooves 123al and 123bl, In this embodiment, as shown in FIG. 1, both form a herringbone shape.
  • the upper radial dynamic pressure groove region 123a is formed to be axially asymmetric with respect to the axial center m (the axial center of the upper and lower inclined groove regions).
  • the direction dimension XI is larger than the axial dimension X2 of the lower region.
  • a thrust dynamic pressure groove region 122a is formed on the entire upper surface or a partial annular region of the flange portion 122, as shown in FIG. 14, for example.
  • a thrust dynamic pressure groove region 122b is formed in a partial annular region on the lower end surface of the flange portion 122, as shown in FIG. 15, for example.
  • These thrust dynamic pressure groove regions 122a and 122b are each made up of a plurality of dynamic pressure grooves 122al and 122bl and partitioning portions 122a2 and 122b2 that partition the dynamic pressure grooves 122al and 122bl, respectively.
  • each thrust dynamic pressure groove region 122a, 122b is not limited to the illustrated shape, and may take a shape such as a herringbone shape. It is also possible to form different dynamic pressure groove shapes on the upper and lower surfaces.
  • a taper surface 124 that gradually decreases in diameter toward the tip of the shaft is formed adjacent to one radial dynamic pressure groove region 123a, and a cylinder that serves as a mounting portion of the disc hub 3 is further formed thereabove.
  • Surface 125 is formed. Between the two radial dynamic pressure groove regions 123a and 123b, between the other radial dynamic pressure groove region 123b and the flange 122, and the tapered surface 124 and the cylindrical surface 12 Between them, annular nose portions 126, 127, and 128 are formed, respectively.
  • the thrust bearing gap between the lower end surface 8b of the bearing sleeve 8 and the thrust dynamic pressure groove region 122a on the upper side (shaft side) of the flange portion 122 facing the lower end surface 8b, and the upper end surface of the bottom portion 7b The pressure of the lubricating oil film formed in the thrust bearing gap between 7bl and the thrust dynamic pressure groove region 122b on the lower side (on the opposite shaft side) of the flange 122 facing the upper end surface 7bl is the dynamic pressure groove 122al, Increased by the dynamic pressure action of 122bl.
  • the pressure of these oil films forms a first thrust bearing portion T11 and a second thrust bearing portion T12 that support the shaft member 102 in a non-contact manner so as to be rotatable in the thrust direction.
  • the shaft member 102 is manufactured mainly through two steps of (C) a forming step and (D) a grinding step.
  • the molding process (C) includes shaft material molding (C-1), thrust dynamic pressure groove area molding calo (C 2), radial dynamic pressure groove area molding (C 3), Shaft straightening (C 4) is included.
  • the grinding process (D) includes a width grinding process (D-1), a full grinding process (D-2), and a finish grinding process (D-3).
  • a metal material such as stainless steel, which is the material of the shaft member 102 to be molded, is used with a mold.
  • a metal material such as stainless steel, which is the material of the shaft member 102 to be molded
  • the shaft portion corresponding region hereinafter simply referred to as the shaft portion
  • the flange portion corresponding region hereinafter simply referred to as the flange portion.
  • a shaft material 110 integrally having 112 is formed (shaft material forming process (C 1)).
  • the die used for forging the shaft material 110 also serves as a die for forming the thrust dynamic pressure groove regions 112a and 112b in the flange portion 112.
  • a plurality of dynamic pressure grooves 112, al, 112bl, Thrust dynamic pressure groove regions 112a (shaft side) and 112b (non-shaft side) are also formed (thrust dynamic pressure groove region formation) that also acts as the partition rods 112 & 2, 112b2 that partition these dynamic pressure grooves 112al, 1121) 1 Machining (C 2)).
  • any one of extrusion processing, upsetting processing, hedder cake and the like, or a combination thereof may be employed.
  • the outer peripheral surface 11 la of the shaft portion 111 after forging is formed into a different diameter shape with the tapered surface 114 and the tapered surface 114 continuing upward and a cylindrical surface 115 having a smaller diameter than other portions interposed therebetween. It is possible to omit the taper surface 114 and to form a uniform diameter over the entire length.
  • the thrust dynamic pressure groove regions 112a and 112b may be formed by plastic working, for example, a forging force or a press carriage.
  • the shaft portion 111 of the shaft material 110 formed by forging in the previous process is pressed and clamped with a pair of rolling dies (for example, a round die or a flat die) having the shape shown in FIGS. 6 and 7, for example.
  • a pair of rolling dies for example, a round die or a flat die
  • the dynamic pressure groove transfer surface formed in advance on one of the pair of rolling dies is used as the outer peripheral surface 11 la of the shaft portion 111.
  • the pair of rolling dies also serves as a straightening tool for straightening the shaft 111 of the shaft material 110.
  • a surface including the radial dynamic pressure groove regions 113a and 113b (for example, the bottom surfaces of the dynamic pressure grooves 113a 1 and 113bl and the outer peripheral surfaces of the partition portions 113a2 and 113b2 that partition the dynamic pressure grooves 113al and 113bl) 113 is corrected, and the cylindricity of the corrected surface 113 is improved within a desired range (for example, 10 / zm or less).
  • the correction calorie is applied to the cylindrical surface 115 at the upper end of the shaft portion 111, and the cylindricity of the cylindrical surface 115 is similarly improved.
  • the radial dynamic pressure groove regions 113a and 113b and the shaft outer peripheral surface 11 la can be formed by rolling and simultaneously performing force other than this, for example, the shaft 111 It is also possible to take a procedure of rolling the radial dynamic pressure groove regions 113a and 113b on the surface subjected to the correction force after applying the correction force to the outer peripheral surface 11la. In that case, various processing methods such as rolling, ironing, squeezing and crushing with a split-type press (pinching), etc., can be employed for the correction of cylindricity.
  • the straightening process can be performed over the entire length of the outer peripheral surface 11 la of the shaft portion 111 and can be performed only on a part of the outer peripheral surface 11 la as long as the radial dynamic pressure groove regions 113a and 113b are included.
  • the shaft material 110 integrally including the shaft portion 111 and the flange portion 112 is molded, and the thrust dynamic pressure groove regions 112a and 112b on both end surfaces of the flange portion 112 are forged together.
  • the machining process can be simplified by simultaneously rolling and simultaneously forming the radial dynamic pressure groove regions 113a and 113b and the straightening force of the shaft outer peripheral surface 11 la. As a result, machining time can be greatly shortened.
  • by adopting forging and rolling which has a shorter cycle time per workpiece compared to cutting and etching, etc., the processing time can be further shortened and the cost can be further increased. It will be possible to down and improve mass productivity.
  • the height from the bottom surface 112b3 of the dynamic pressure groove 112bl to the axial end surface 112b4 of the partition 112b2 The height hi is set to an appropriate value in consideration of the forming accuracy at the time of forging and the grinding allowance at the time of width grinding (D-1) of the shaft material 110 described later.
  • each of the sections from the bottom surface of each dynamic pressure groove 113al and 113bl are set to an appropriate value in consideration of the forming accuracy at the time of forging and the grinding allowance at the time of width grinding (D-1) of the shaft material 110 described later.
  • the grinding apparatus used in this grinding process includes a carrier 41 that holds a plurality of shaft materials 110 as workpieces, and a shaft material that is held by the carriers 41.
  • the shaft end face 11 lb of 110 and a pair of turrets 42 and 42 for grinding the end face on the side opposite to the shaft including the thrust dynamic pressure groove region 112b of the flange 112 are provided. Since the configuration of the grinding device 40 other than this is the same as that of the first embodiment, the description thereof is omitted.
  • the inserted shaft material 110 traverses the end faces of the rotating grindstones 42 and 42 from the outer diameter end to the inner diameter end in a state in which the dropping from the notch 43 is restrained by the belt 44. Accordingly, both end surfaces of the shaft material 110, in other words, 11 lb of the shaft portion and the end surface on the side opposite to the shaft portion including the thrust dynamic pressure groove region 112b of the flange portion 112 are ground by the end surfaces of the grindstones 42 and 42. (See Figure 9). Further, the axial width of the shaft material 110 (the total length including the flange portion 112) is finished to a predetermined dimension.
  • the thrust dynamic pressure groove region 112b of the flange portion 112 is ground, and for example, as shown in Fig. 21, the partition portion 112b2 is predetermined from the height hi during forging.
  • the grinding allowance (hl-h2 in the figure) is ground.
  • the height of the partition 112b2 depth of the dynamic pressure groove 112bl
  • h2 for example, 3 m to 15 m
  • the opposing member in this embodiment, the bottom 7b of the housing 7)
  • the thrust bearing gap between and several tens of zm to several tens; can be managed with high accuracy at zm intervals.
  • the outer peripheral surface 110a of the shaft material 110 and the flange portion 112 with reference to the both end surfaces of the ground shaft material 110 (end surface of the shaft portion 11 lb, the end surface of the flange portion 112 including the thrust dynamic pressure groove region 112b).
  • the shaft side end face including the thrust dynamic pressure groove region 112a is ground.
  • the grinding apparatus used in this grinding process is plunge-ground with the grindstone 53 while pressing the backing plate 54 and the pressure plate 55 against both end faces of the shaft material 110.
  • the straightened surface 13 of the shaft material 110 is rotatably supported by the shoe 52. Since the configuration of the grinding device 50 other than this is the same as that of the first embodiment, the description thereof is omitted.
  • the flange 122 of the shaft member 102 and the shaft-side end surface are formed, and the grinding of the thrust dynamic pressure groove region 112a is completed, so that the thrust dynamic pressure groove region 122a of the shaft member 102 is formed.
  • the turret 53 is fed in a direction (in the direction of arrow 2 in FIG. 10) perpendicular to the axis of rotation of the shaft material 110, and the outer peripheral surface 111a of the shaft portion 111 and the outer peripheral surface 112c of the flange portion 112 of the shaft material 110 are sent.
  • the cylindrical grinding part 56a of the grindstone 53 is pressed against each of the surfaces 111a and 112c.
  • the regions corresponding to the radial dynamic pressure groove regions 123a and 123b and the cylindrical surface 125 on the outer peripheral surface of the shaft portion 121 of the shaft member 102 are respectively cut by W; the teno surface 124 and the flange ⁇ The outer peripheral surface 122c and 126 to 128 each of the Nussie ridges are formed.
  • the partition portion 112a2 of the thrust dynamic pressure groove region 112a formed on the shaft portion side end surface of the flange portion 112 has a force thrust dynamic pressure groove, for example, not shown.
  • a predetermined grinding allowance is ground from the height at the time of forging.
  • the height of the partition 112a2 (the depth of the dynamic pressure groove 112al) is adjusted to a predetermined value, and the thrust between the opposing member (the lower end surface 8b of the bearing sleeve 8 in this embodiment) is formed.
  • the bearing clearance is managed with high accuracy.
  • shaft material is pre-width-grinded. Since the perpendicularity of the both end faces of 110 (shaft end face 11 lb, flange 112 opposite shaft end face) is determined, the thrust dynamic pressure groove region 112a can be more precisely ground.
  • the final finish grinding is performed on the surfaces corresponding to the radial dynamic pressure groove regions 123a and 123b and the cylindrical surface 125 of the shaft member 102 among the surfaces ground by the whole surface grinding.
  • the grinding apparatus used for this grinding process is the cylindrical grinder shown in FIG. 11 as in the first embodiment, and the plunge is made with the grindstone 63 while rotating the shaft material 110 sandwiched between the backing plate 64 and the pressure plate 65. It is to be ground. Since the configuration of the grinding device 60 other than this is the same as that of the first embodiment, the description thereof is omitted.
  • the grinding device 60 having the above-described configuration, by giving radial feed to the rotating boulder 63, the regions 113a, 113b, and 115 corresponding to the radial dynamic pressure groove regions 123a, 123b and the cylindrical surface 125 are obtained. W cut and these areas are finished to final surface accuracy.
  • the partition portions 113a2 and 113b2 of the radial dynamic pressure groove regions 113a and 113b have a height at the time of rolling forming as in the case of the force thrust dynamic pressure groove regions 112a and 112b, for example, not shown. Grinding is performed for a predetermined grinding allowance.
  • the height of the partition portions 113a2 and 113b2 (depth of the dynamic pressure grooves 113al and 113bl) force S is set to a predetermined value and is opposed to the member (in this embodiment, the cylindrical surface 8a of the bearing sleeve 8).
  • the radial bearing clearance between and is managed with high accuracy.
  • the shaft member 102 manufactured by the above-described manufacturing method has radial dynamic pressure groove regions 123a and 123b formed on the outer periphery of the shaft portion 121 so as to be separated from each other by two rolling forces in the vertical direction.
  • the outer peripheral surface of the partition parts 123a2 and 123b2 of the pressure groove regions 123a and 123b is a ground surface.
  • thrust dynamic pressure groove regions 122a and 122b formed by forging are formed on both end surfaces of the flange portion 122, and the axial end surfaces of the thrust dynamic pressure groove regions 122a and 122b are ground surfaces.
  • the grinding surfaces of the partition parts 123a2 and 123b2 in the radial nore dynamic pressure groove regions 123a and 123b are formed during (D-2) full grinding and (D-3) finish grinding.
  • the grinding surface of the partition 122a2 in the thrust dynamic pressure groove region 122a is (D-2)
  • the grinding surfaces of the partition portions 122b2 in the thrust dynamic pressure groove region 122b are respectively formed during (D-1) width grinding.
  • the radial dynamic pressure groove regions 113a and 113b of the shaft material 110 are formed by rolling, and the outer diameter portions of the partition portions 113a2 and 113b2 of the radial dynamic pressure groove regions 113a and 113b are ground.
  • the outer diameter dimensional accuracy and the surface roughness can be finished with high accuracy while the dynamic pressure groove regions 123a and 123b are formed at low cost.
  • the radial bearing gap and the thrust bearing gap in the dynamic pressure bearing device 101 can be managed with high accuracy, and the bearing performance can be stably exhibited.
  • the cylindricity of the radial dynamic pressure groove regions 123a and 123b formed on the outer periphery of the shaft 121 can be finished with high accuracy.
  • the variation in the circumferential direction or the axial direction between the radial bearing gaps formed between the inner surface of the bearing sleeve 8 and the cylindrical surface 8a of the dynamic pressure bearing device 101 is suppressed within a predetermined range.
  • the adverse effects on the bearing performance due to the variation in the radial bearing gap can be avoided.
  • the grinding allowance of the partition part during grinding (in FIG.
  • the shaft 121 By correcting the cylindricity, it is possible to improve the forming accuracy of the partition parts 123a2 and 123b2, particularly in the radial dynamic pressure groove regions 123a and 123b, and to reduce the grinding allowance during grinding. As a result, the processing time can be further shortened and the processing cost can be reduced. Alternatively, the grinding allowance during grinding can be reduced by increasing the forming accuracy of the dynamic pressure groove region during forging or rolling forming.
  • the dynamic pressure groove force to the inner periphery of the bearing sleeve 8 becomes unnecessary.
  • the inner periphery of 8 can be a cylindrical surface 8a, which can reduce the cost of processing.
  • the bearing sleeve 8 and the housing 7 do not need to be separate members. It can be integrated (eg, with grease). Thereby, the number of parts can be reduced and the manufacturing cost can be reduced.
  • the shaft material 110 may be the thrust dynamic pressure groove region 112a. It is also possible to forge the radial dynamic pressure groove regions 113a and 113b simultaneously with the forging of 112b.
  • the shape of the dynamic pressure groove by forging is particularly limited. For example, various dynamic pressure groove shapes such as a herringbone shape and a spiral shape can be adopted.
  • a thrust dynamic pressure groove region can be provided on the lower end surface 8b of the bearing sleeve 8 and the upper end surface 7bl of the bottom portion 7b.
  • the radial bearing portions R1, R2, Rl1, R12 and the thrust bearing portions Tl, T2, Tl1, Tl2 are configured.
  • a dynamic pressure bearing for example, a bearing using a dynamic pressure generating portion that also has a dynamic pressure groove force in a herringbone shape or a spiral shape is illustrated, but the configuration of the dynamic pressure generating portion is not limited to this. Absent.
  • radial bearing parts Rl, R2, Rl l, R12 for example, multi-arc bearings, step bearings, taper bearings, taper 'flat bearings, etc. can be used, and thrust bearing parts Tl, ⁇ 2, Tl l, ⁇ 12 Use step pocket bearings, teno pocket bearings, taper flat bearings, etc.
  • Lubricating oil has been exemplified as a fluid that causes a dynamic pressure action in the thrust bearing gap between the shaft members 2 and 102, but is not particularly limited to this fluid.
  • a fluid capable of generating a dynamic pressure action in each bearing gap having a dynamic pressure groove region for example, a gas such as air, or a fluid lubricant such as a magnetic fluid may be used.
  • the hydrodynamic bearing device is an information device, for example, a magnetic disk device such as an HDD, an optical disk device such as a CD-ROM, CD-R / RW, DVD-ROMZRAM, or a magneto-optical disk such as an MD or MO. It is suitable for spindle motors for devices, polygon scanner motors for laser beam printers (LBP), and other small motors.
  • FIG. 1 is a side view of a shaft member for a fluid dynamic bearing device according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a sectional view of a spindle motor for information equipment incorporating a fluid dynamic bearing device provided with a shaft member.
  • FIG. 3 is a longitudinal sectional view of the hydrodynamic bearing device.
  • FIG. 4 is a longitudinal sectional view of a bearing sleeve.
  • FIG. 5 is a side view of a shaft material formed by forging.
  • FIG. 6 Schematic diagram of straightening kai (rolling force) using a round die.
  • FIG. 7 is a schematic view of a straightening die using a flat die (rolling force).
  • FIG. 8 is a schematic view showing an example of a grinding apparatus according to a width grinding process of a shaft material.
  • FIG. 9 is a partial cross-sectional view showing an example of a grinding apparatus according to a width grinding process.
  • FIG. 10 is a schematic view showing an example of a grinding apparatus related to a whole surface grinding process of a shaft material.
  • FIG. 11 is a schematic view showing an example of a grinding apparatus related to a grinding process of a shaft material.
  • FIG. 12 is an enlarged cross-sectional view around a corner portion of a shaft portion and a flange portion of a shaft member.
  • FIG. 13 is a side view of a shaft member for a hydrodynamic bearing device according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a plan view of the flange portion of the shaft member as viewed from arrow a.
  • FIG. 15 is a bottom view of the flange portion of the shaft member as viewed from the arrow b.
  • FIG. 16 is a longitudinal sectional view of a fluid dynamic bearing device including a shaft member.
  • FIG. 17 is a side view of a shaft material formed by forging.
  • FIG. 18 is a plan view of the flange portion of the shaft material viewed from arrow a.
  • FIG. 19 is a bottom view of the flange portion of the shaft material as viewed from the arrow b.
  • FIG. 20 is an enlarged cross-sectional view of a thrust dynamic pressure groove region formed on the end surface on the opposite side of the flange portion before grinding.
  • FIG. 21 is an enlarged sectional view of a thrust dynamic pressure groove region after grinding.

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Abstract

　低コストに寸法精度を高めた動圧軸受装置用の軸部材およびその製造方法を提供する。また、加工コストの高騰を避けて高精度に動圧溝を加工した動圧軸受装置用軸部材およびその製造方法を提供する。 　軸部１１とフランジ部１２とを一体に有する軸素材１０を鍛造加工により成形し、軸部１１の外周面１１ａの一部又は全部の円筒度を矯正する。前記矯正加工を施した面１３を基準として軸素材１０の軸部端面１１ｂおよびフランジ部１２の反軸部側端面１２ｂを研削加工し、この両端面１１ｂ、１２ｂを基準として軸素材１０の外周面１０ｂに研削加工を施す。これにより製造された軸部材２の、軸部２１外周に形成されたラジアル軸受面２３ａ、２３ｂの円筒度が３μｍ以下となる。また、共通の鍛造工程で、軸部１１１とフランジ部１１２とを一体に有する軸素材１１０を成形するのと同時に、フランジ部１１２の両端面に、スラスト動圧溝領域１１２ａ、１１２ｂを形成する。鍛造加工後、共通の転造工程で、軸部１１１の外周面１１１ａに、ラジアル動圧溝領域１１３ａ、１１３ｂを形成する。転造加工後の研削工程で、ラジアル動圧溝領域１１３ａ、１１３ｂとスラスト動圧溝領域１１２ａ、１１２ｂを研削する。

Description

動圧軸受装置用軸部材およびその製造方法
技術分野
[0001] 本発明は、ラジアル軸受隙間に生じる流体の動圧作用で軸部材をラジアル方向に 相対回転自在に非接触支持する動圧軸受装置用の軸部材およびその製造方法に 関するものである。
背景技術
[0002] 動圧軸受は、軸受隙間に生じる潤滑油の動圧作用で軸部材を回転自在に非接触 支持するものであり、例えば、 HDD等のディスク状記録媒体駆動装置のスピンドルモ 一タに組込まれて使用される。この種の動圧軸受装置には、軸部材をラジアル方向 に回転自在に非接触支持するラジアル軸受部と、軸部材をスラスト方向に回転自在 に非接触支持するスラスト軸受部とが設けられ、ラジアル軸受部を構成する軸受スリ 一ブの内周面または軸部材の外周面に、動圧発生用の溝 (動圧溝)が形成される。 また、スラスト軸受部を構成する軸部材のフランジ部の両端面、あるいは、これに対向 する面 (軸受スリーブの端面や、ハウジングに固定されるスラスト部材の端面、あるい はハウジングの底部の内底面等）に、動圧溝が形成される（例えば、特許文献 1参照
) o
[0003] また、上記動圧溝は、例えば軸部材の外周面にヘリングボーン形状やスパイラル形 状に配列した状態で形成される。この種の動圧溝を形成するための方法として、例え ば切削加工 (例えば、特許文献 2を参照）や、エッチング (例えば、特許文献 3を参照 )などが知られている。
特許文献 1 :特開 2002— 61641号公報
特許文献 2：特開平 08 - 196056号公報
特許文献 3：特開平 06— 158357号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0004] 最近では、情報機器における情報記録密度の増大や高速回転化に対応するため 、上記情報機器用のスピンドルモータに対する一層の高回転精度化が求められてお り、この要請に応じるために、上記スピンドルモータに組込まれる流体動圧軸受装置 につ 、ても更なる高回転精度が要求されて 、る。
[0005] ところで、動圧軸受装置の回転精度を高めるためには、動圧が生じるラジアル軸受 隙間ゃスラスト軸受隙間を高精度に管理することが重要となる。この隙間を適正に管 理するため、上記各軸受隙間の形成に関与する動圧軸受装置の軸部材には、高い 寸法精度が要求される。その一方で、既存の加工方法では、加工コストが著しく高騰 するためにこれ以上の高精度化は困難であり、従って、軸部材について、加工精度 と加工コストとを両立した新たな加工方法の提供が望まれる。
[0006] また、軸部材の側（例えば軸部の外周面や、フランジ部の両端面）に動圧溝を形成 する場合には、動圧溝の加工精度が各軸受隙間の精度を左右するため、動圧溝の 高精度な加工が必要となる。し力しながら、既存の加工方法 (例えばエッチングや切 削加工など)を利用して、動圧溝加工の高精度化を図る場合、加工コストが著しく高 騰する。
[0007] 本発明の第一の課題は、低コストに寸法精度を高めた動圧軸受装置用の軸部材 およびその製造方法を提供することである。
[0008] 本発明の第二の課題は、加工コストの高騰を避けて高精度に動圧溝を加工した動 圧軸受装置用軸部材およびその製造方法を提供することである。
課題を解決するための手段
[0009] 第一の課題を解決するため、本発明は、それぞれ鍛造で成形した軸部およびフラ ンジ部を備え、軸部の外周にラジアル軸受隙間に面するラジアル軸受面を形成した ものであって、ラジアル軸受面の円筒度が 3 m以下であることを特徴とする動圧軸 受装置用軸部材を提供する。ここで、円筒度は、円筒形体（円筒度の対象となる面。 ここでは軸部のラジアル軸受面を指す)を 2つの同軸の幾何学的に正しい円筒で挟 んだとき、同軸 2円筒（内接円筒と外接円筒)の間隔が最小となる場合の、同軸 2円筒 の半径の差で表される。ラジアル軸受面は、動圧作用を生じるラジアル軸受隙間に 面したものであればよぐ動圧作用を生じるための動圧溝の有無は問わない。
[0010] 軸部外周に形成されたラジアル軸受面の円筒度は、特に軸部の外周と、軸部外周 に対向する軸受部材 (軸受スリーブやハウジングなど）との間に形成されるラジアル軸 受隙間の精度を大きく左右する。すなわち、円筒度が大きくなると、上記ラジアル軸 受隙間が、円周方向あるいは軸方向に一定せず、隙間の大きい箇所と隙間の小さい 箇所が顕著に現れる。そのため、上記軸受隙間の小さい箇所では、他所に比べて軸 部材の回転トルクが大きくなるなど軸受損失が増加し、上記軸受隙間の大きい箇所 では、他所に比べて軸受剛性が低下し、軸の振れが大きくなる。また、軸方向に隙間 が一定していないと、軸方向への好ましくない潤滑流体の流れが生じ、適正な潤滑 流体の循環に悪影響を及ぼす可能性がある。これらの観点から、本発明では、ラジ アル軸受面の円筒度を 3 m以下に規定した。これによれば、ラジアル軸受隙間の 寸法のばらつきが抑えられるので、上記軸受損失を抑えることができ、また上記軸受 剛性を確保することができる。従って、この軸部材と、軸部材に対向する軸受部材と の間のラジアル軸受隙間を高精度に管理でき、これら軸部材と軸受部材を備えた軸 受装置の高回転精度が実現可能となる。
[0011] この軸部材においては、軸部の外周に形成されたラジアル軸受面を基準とした、フ ランジ部の両端面の直角度および軸部の端面の直角度は、それぞれ 5 m以下であ ることが好ましい。ここで、直角度とは、直角であるべき所定平面と基準面との組合わ せにおいて、基準面 (ここではラジアル軸受面）に対して幾何学的に直角な幾何学平 面からの上記所定平面 (ここではフランジ部の端面あるいは軸部の端面）のずれの大 きさをいう。フランジ部の端面の直角度が 5 mより大きいと、該端面と対向する面と の間に形成されるスラスト軸受隙間にばらつきが生じることで、軸受損失が増加する など軸受性能に悪影響を与える可能性があるためである。また、軸部の端面の直角 度が 5 mより大きいと、スラスト軸受隙間を精度良く設定することが難しくなる、ある いは軸部端面が軸部外周面やフランジ部の端面を研削加工する際の基準面となる 場合には、これら研削面の加工精度が低下する可能性があるためである。
[0012] 上記軸部材は、軸部とフランジ部とをそれぞれ鍛造で形成したものであり、また、軸 部材の両端面 (軸部材の両端部に位置する軸部の端面とフランジ部の一方の端面） を研削面とすれば、これらの面を基準面として軸部材外周面の精密研削を行うことが 可能となる。これにより、円筒度や直角度の値を小さく抑えたラジアル軸受面を有す る軸部材を低コストに得ることができる。上記軸部材は、軸部とフランジ部とを共に鍛 造で一体成形することもでき、これによれば、さらなる低コスト化が図られる。
[0013] 軸部とフランジ部との角部に傾斜状のヌスミ部を形成すれば、軸部の外周面および フランジ部の端面の双方の研削時における砲石の逃げを確保することができる。この ヌスミ部の形成方法としては、種々の方法が考えられる力 加工後のバリや不純物等 の発生を抑制する観点から、塑性加工で形成するのが好ま 、。
[0014] また、第 1の課題を解決するため、本発明は、軸部とフランジ部とを一体に有する軸 素材を鍛造加工により成形する工程と、軸部の外周面の一部又は全部の円筒度を 矯正する工程とを含むことを特徴とする動圧軸受装置用軸部材の製造方法を提供す る。また、さらに好ましくは、前記矯正加工を施した面を基準として軸素材の両端面に 第一の研削加工を施し、次いで該両端面を基準として少なくとも軸素材の外周面に 第二の研削加工を施すことを特徴とする動圧軸受装置用軸部材の製造方法を提供 する。
[0015] このように本発明では、鍛造成形で軸部とフランジ部とを一体に有する軸部材 (軸 素材)を粗成形した後、軸部外周面の円筒度を矯正するので、後述の第一の研削ェ 程において、矯正した面を基準とすることにより、高精度の研削加工 (幅研削）を行う ことができる。
[0016] なお、上記円筒度の矯正加工には、例えば丸ダイスや平ダイス等による転造カロェ を挙げることができる力 この他にも絞りやしごき、あるいは割り型のプレス (挟み込み )によるサイジンダカ卩ェ等など、種々の塑性カ卩ェを用いることができる。
[0017] 第一の研削工程では、軸素材の軸方向両端部に位置する両端面、具体的には軸 部の端面とフランジ部の一方の端面とに研削加工が施される。この際、上述のように 矯正加工を施した軸部外周面を基準として各端面が研削されるので、これら軸素材 の両端面の直角度や平面度を高精度に仕上げることが可能となる。
[0018] 次いで、これら研削加工を施した軸素材の両端面を基準として軸素材の外周面に 第二の研削加工が施される。基準面である軸素材の両端面は、第一の研削工程で 高精度に仕上げられているので、加工対象である軸素材の外周面も高精度に仕上 げることができる。第二の研削加工は、軸素材の外周面のうち、少なくともラジアル軸 受面となる部分に施される力 この他にフランジ部の外周面に施すこともできる。さら には、未研削であるフランジ部の他方の（軸部側の）端面に施すこともできる。この第 二の研削工程では、これら軸素材の研削すべき面に対応した形状の輪郭を有する 砲石 (総形砲石）を用いることにより、これら研削すべき面を一度に仕上げることがで きる。
[0019] 以上の手 j噴を経ることにより、ラジアル軸受面の円筒度が 3 m以下、さらにはフラ ンジ部の両端面の直角度および軸部の端面の直角度がそれぞれ 5 μ m以下の軸部 材を低コストに製造することが可能となる。
[0020] 上記動圧軸受装置用軸部材は、軸部材が内周に挿入される軸受スリーブと、軸部 の外周と軸受スリーブの内周との間のラジアル軸受隙間に生じる流体の動圧作用で 圧力を発生させて軸部をラジアル方向に非接触支持するラジアル軸受部と、フランジ 部一端側のスラスト軸受隙間に生じる流体の動圧作用で圧力を発生させてフランジ 部をスラスト方向に非接触支持する第 1スラスト軸受部と、フランジ部他端側のスラスト 軸受隙間に生じる流体の動圧作用で圧力を発生させてフランジ部をスラスト方向に 非接触支持する第 2スラスト軸受部とを備えた動圧軸受装置として提供することが可 能である。
[0021] この場合には、例えばラジアル軸受隙間に面する軸部の外周面と、この外周面に 対向する軸受スリーブの内周面の何れか一面に、流体の動圧作用を生じるための動 圧溝を軸方向に非対称に形成することができる。
[0022] 上記動圧軸受装置は、動圧軸受装置と、ロータマグネットと、ステータコイルとを備 えたモータとして提供することも可能である。
[0023] 第 2の課題を解決するため、本発明は、軸部とフランジ部とを一体に備えた金属製 の動圧軸受装置用軸部材であって、軸部の外周に、動圧溝と各動圧溝を区画する 区画部とからなるラジアル動圧溝領域が塑性加工により形成され、かつラジアル動圧 溝領域における区画部の外周面が研削面である動圧軸受装置用軸部材を提供する 。ここでいう区画部は、各動圧溝を区画する部分を指し、いわゆる動圧溝間の背の部 分を含む。また、動圧溝が軸方向に対して傾斜して形成されている場合に、それら傾 斜状の動圧溝を軸方向に分割する、いわゆる平滑部の部分も区画部に含まれる。 [0024] このように、本発明では、軸部材の軸部外周に、動圧溝と各動圧溝を区画する区画 部とからなるラジアル動圧溝領域を塑性加工により形成したので、例えば切削加工の ように、切削加工時に切粉を生じることなぐ材料を節約することができる。また、エツ チングによる加工方法と比べても、腐食のために予めマスキングを行う手間が省ける ので、総じて加工コストの大幅な低減が図られる。また、本発明は、ラジアル動圧溝 領域における区画部の外周面が研削面であることを特徴とするものである。この研削 面は、塑性加工により形成したラジアル動圧溝領域のうち、動圧溝を区画する区画 部 (動圧溝に隣接する山となる部分)の外径部を研削することで得られるものであるか ら、これによれば、塑性カ卩ェだけではなし得ない動圧溝領域の精密加工が可能とな り、外径寸法精度や表面粗さを精度良く得ることができる。このため、本発明によれば 、加工精度の向上と、加工コストの低減とを両立することができ、かかる動圧軸受装 置におけるラジアル軸受隙間を高精度に管理することができる。
[0025] 力かる動圧溝領域は、例えば塑性加工により軸部と一体に形成したフランジ部の両 端面にも形成することができる。この場合、フランジ部は、その両端面に、動圧溝と各 動圧溝を区画する区画部とからなるスラスト動圧溝領域を形成すると共に、このスラス ト動圧溝領域における区画部の軸方向端面が研削面となる構成を成す。
[0026] ラジアル動圧溝領域は、例えば転造加工で形成することができ、鍛造加工で形成 することもできる。また、ラジアル動圧溝領域とスラスト動圧溝領域を共に鍛造加工で 形成することもできる。あるいは、これら動圧溝領域がそれぞれ形成される軸部およ びフランジ部を、例えば鍛造で一体成形することも可能である。
[0027] また、第 2の課題を解決するため、本発明は、軸部とフランジ部とを一体に備え、軸 部の外周に、動圧溝と各動圧溝を区画する区画部とからなるラジアル動圧溝領域を 形成した動圧軸受装置用軸部材の製造方法において、軸素材の軸部外周にラジア ル動圧溝領域を塑性加工で形成した後、ラジアル動圧溝領域における区画部の外 径部を含む部分を研削加工したことを特徴とする動圧軸受装置用軸部材の製造方 法を提供する。
[0028] 力かる製造方法によれば、ラジアル動圧溝領域の加工精度の向上およびカ卩ェコス トの低減とを両立することができる。また、軸部とフランジ部とを一体に有する軸素材 を鍛造成形すれば、さらなる加工コストの低減、あるいは加工品 1個当りのサイクルタ ィムの短縮が図られる。
[0029] ラジアル動圧溝領域の塑性加工としては、例えば鍛造加工を採用することができる 力 この場合には、軸素材およびラジアル動圧溝領域を共に鍛造で成形し、かつ両 者の鍛造力卩ェを同時に行うことも可能である。これによれば、かかる加工工程を簡略 化できると共に、加工に要するサイクルタイムをさらに短縮することができる。
[0030] 軸素材の軸部には、軸部のラジアル動圧溝領域を含む部分の円筒度を矯正する ための転造加工を施すことができる。この場合、例えばラジアル動圧溝領域の形成と 、軸部のラジアル動圧溝領域を含む部分の円筒度の矯正とを共に転造で行い、かつ 両者の転造力卩ェを同時に行うことで、力かる加工工程の簡略ィ匕が図られると共に、サ イタルタイムの短縮ィ匕が図られる。これにより、加工品の量産性を飛躍的に向上させ ることが可能となる。
[0031] あるいは、軸素材の成形と、フランジ部の両端面への、動圧溝と各動圧溝を区画す る区画部とからなるスラスト動圧溝領域の形成とを共に鍛造で行い、かつ両者の鍛造 加工を同時に行うこともできる。これによれば、軸素材とスラスト動圧溝領域の形成に 係る加工工程を簡略ィ匕して、加工時間の短縮を図ることができる。
[0032] 上記動圧軸受装置用軸部材は、例えば動圧軸受装置用軸部材と、この軸部材が 内周に挿入され、軸部材との間でラジアル軸受隙間を形成するスリーブ部材とを備え 、ラジアル軸受隙間に生じた流体の動圧作用で軸部材とスリーブ部材とを非接触に 保持する動圧軸受装置として提供可能である。また、軸受スリーブは、例えば含油焼 結金属で形成することができ、この軸方向端面には、フランジ部の端面に代えて、ス ラスト動圧溝領域を形成することもできる。
[0033] また、上記動圧軸受装置は、この動圧軸受装置と、ロータマグネットと、ステータコィ ルとを備えたモータとして提供することも可能である。
発明の効果
[0034] 本発明によれば、ラジアル軸受隙間ゃスラスト軸受隙間の形成に関与する軸部材 の軸部外周面やフランジ部の端面を高精度にかつ低コストにカ卩ェすることができるの で、これら軸部材を組込んだ動圧軸受装置の各軸受隙間を高精度に管理することが できる。その結果、上記動圧軸受装置に高回転精度を付与することが可能となる。
[0035] また、本発明によれば、軸部材に形成される動圧溝を、力かる加工コストの高騰を 避けて精度良く加工することができる。また、この軸部材を組み込んだ動圧軸受装置 における軸受隙間を高精度に管理することで、動圧軸受装置の軸受性能を長期に 亘つて安定的に発揮することができる。
発明を実施するための最良の形態
[0036] 以下、本発明の第 1実施形態を図 1〜図 12に基づいて説明する。
[0037] 図 2は、本発明の第 1実施形態に係る動圧軸受装置 1を組込んだ情報機器用スピ ンドルモータの一構成例を概念的に示して 、る。この情報機器用スピンドルモータは 、 HDD等のディスク駆動装置に用いられるもので、軸部材 2を回転自在に非接触支 持する動圧軸受装置 1と、軸部材 2に取付けられたディスクハブ 3と、例えば半径方向 のギャップを介して対向させたステータコイル 4およびロータマグネット 5と、ブラケット 6とを備えている。ステータコイル 4はブラケット 6の外周に取付けられ、ロータマグネッ ト 5は、ディスクハブ 3の内周に取付けられる。ブラケット 6は、その内周に動圧軸受装 置 1を装着している。また、ディスクハブ 3は、その外周に磁気ディスク等のディスク D を一枚または複数枚保持している。この情報機器用スピンドルモータは、ステータコ ィル 4に通電すると、ステータコイル 4とロータマグネット 5との間の励磁力によりロータ マグネット 5が回転し、それに伴って、ディスクハブ 3およびディスクハブ 3に保持され るディスク Dが軸部材 2と一体に回転する。
[0038] 図 3は、動圧軸受装置 1を示している。この動圧軸受装置 1は、一端に底部 7bを有 するハウジング 7と、ハウジング 7に固定された軸受スリーブ 8と、軸受スリーブ 8の内 周に挿入される軸部材 2とを主な構成部品として構成される。なお、説明の便宜上、 ハウジング 7の底部 7bの側を下側、底部 7bと反対の側を上側として以下説明を行う。
[0039] ハウジング 7は、図 3に示すように、例えば LCPや PPS、 PEEK等の榭脂材料で円 筒状に形成された側部 7aと、側部 7aの一端側に位置し、例えば金属材料で形成さ れた底部 7bとで構成されている。底部 7bは、この実施形態では側部 7aとは別体とし て成形され、側部 7aの下部内周に後付けされている。底部 7bの上側端面 7blの一 部環状領域には、動圧発生部として、図示は省略するが、例えばスパイラル状の動 圧溝が形成されている。なお、底部 7bは、この実施形態では側部 7aとは別体に形成 され、側部 7aの下部内周に固定されるが、側部 7aと例えば榭脂材料で一体に型成 形することもできる。その際、上側端面 7blに設けられる動圧溝は、側部 7aおよび底 部 7bからなるハウジング 7の射出成形と同時に型成形することができ、これにより別途 底部 7bに動圧溝を成形する手間を省くことができる。
[0040] 軸受スリーブ 8は、例えば、焼結金属からなる多孔質体、特に銅を主成分とする焼 結金属の多孔質体で円筒状に形成され、ハウジング 7の内周面 7cの所定位置に固 定される。
[0041] 軸受スリーブ 8の内周面 8aの全面又は一部円筒面領域にはラジアル動圧発生部 が形成される。この実施形態では、例えば図 4に示すように、複数の動圧溝 8al、 8a 2をそれぞれヘリングボーン形状に配列した領域が軸方向に離隔して 2箇所形成さ れる。上側の動圧溝 8alは、軸方向中心 m (上下の傾斜溝間領域の軸方向中央）に 対して軸方向非対称に形成されており、軸方向中心 m り上側領域の軸方向寸法 X 1が下側領域の軸方向寸法 X2よりも大きくなつている。
[0042] 軸受スリーブ 8の下側端面 8bの全面あるいは一部環状領域には、スラスト動圧発生 部として、図示は省略するが、例えば複数の動圧溝をスパイラル形状に配列した領 域が形成される。
[0043] シール手段としてのシール部材 9は、図 3に示すように、例えば真ちゆう等の軟質金 属材料やその他の金属材料、あるいは榭脂材料で環状に形成され、ノ、ウジング 7の 側部 7aの上部内周に圧入、接着等の手段で固定される。この実施形態において、シ 一ル部材 9の内周面 9aは円筒状に形成され、シール部材 9の下側端面 9bは軸受ス リーブ 8の上側端面 8cと当接している。
[0044] 軸部材 2は、図 1に示すように、ステンレス鋼等の金属材料で形成され、軸部 21と 軸部 21の下端に設けられたフランジ部 22とを一体に備える断面 T字形をなす。軸部 21の外周には、図 3に示すように、軸受スリーブ 8の内周面 8aに形成された二つの 動圧溝 8al、 8a2の形成領域に対向するラジアル軸受面 23a、 23bが軸方向に離隔 して 2箇所形成されている。一方のラジアル軸受面 23aの上方には、軸先端に向けて 漸次縮径するテーパ面 24が隣接して形成され、さらにその上方にディスクハブ 3の取 付け部となる円筒面 25が形成されている。二つのラジアル軸受面 23a、 23bの間、他 方のラジアル軸受面 23bとフランジ部 22との間、およびテーパ面 24と円筒面 25との 間には、それぞれ環状のヌスミ部 26、 27、 28が形成されている。
[0045] フランジ部 22の両端面には、軸受スリーブの下側端面 8bおよび底部 7bの上側端 面 7blにそれぞれ形成された動圧溝領域と対向するスラスト軸受面 22a、 22bが形成 される。
[0046] 軸部 21のテーパ面 24と、テーパ面 24に対向するシール部材 9の内周面 9aとの間 には、ハウジング 7の底部 7b側から上方に向けて半径方向寸法が漸次拡大する環 状のシール空間 Sが形成される。組み立て完了後の動圧軸受装置 1 (図 3参照）にお いては、シール空間 Sの範囲内に油面がある。
[0047] 上述の如く構成された動圧軸受装置 1にお!/、て、軸部材 2を回転させると、軸受スリ ーブ 8内周の動圧溝 8al、 8a2の形成領域 (上下 2箇所)と、これらの領域にそれぞれ 対向する軸部 21のラジアル軸受面 23a、 23bとの間のラジアル軸受隙間に形成され る潤滑油膜の圧力が、動圧溝 8al、 8a2の動圧作用により高められる。そして、これら 油膜の圧力によって、軸部材 2をラジアル方向に回転自在に非接触支持する第 1ラ ジアル軸受部 R1と第 2ラジアル軸受部 R2とが形成される。また、軸受スリーブ 8の下 側端面 8bに形成される動圧溝領域と、この動圧溝領域に対向するフランジ部 22の 上側（軸部側）のスラスト軸受面 22aとの間の第 1スラスト軸受隙間、および底部 7bの 上側端面 7b 1に形成される動圧溝領域と、この面と対向するフランジ部 22の下側 (反 軸部側）のスラスト軸受面 22bとの間の第 2スラスト軸受隙間に形成される潤滑油膜の 圧力が、動圧溝の動圧作用により高められる。そして、これら油膜の圧力によって、 軸部材 2をスラスト方向に回転自在に非接触支持する第 1スラスト軸受部 T1と第 2ス ラスト軸受部 T2とが形成される。
[0048] 以下、上記動圧軸受装置 1を構成する軸部材 2の製造方法について説明する。
[0049] 軸部材 2は、主に (A)成形工程と (B)研削工程の 2工程を経て製造される。この実 施形態では、このうちの (A)の成形工程に鍛造加工 (A— 1)と矯正加工 (A— 2)とが 含まれ、（B)の研削工程に幅研削加工 (B— 1)と、全面研削加工 (B— 2)と、仕上げ 研削加工 (B— 3)とが含まれる。 [0050] (A)成形工程
(A— 1)鍛造加工
まず、成形すべき軸部材 2の素材となるステンレス鋼等の棒状の金属材を冷間鍛造 して、図 5に示すように、軸部 11およびフランジ部 12を一体に有する断面 T字形の軸 素材 10を成形する。冷間鍛造方法としては、押し込み、据込み、ヘッディング等の何 れ力、もしくはこれらの組合わせを使用することができる。図示例では、鍛造加工後の 軸部 11の外周面 11aを、テーパ面 14を介在させた異径形状としている力 テーパ面 14を省略し全長に亘つて均一径に成形することもできる。
[0051] このように、軸素材 10を鍛造で形成すれば、例えば切削加工等により同様の軸素 材 10を形成する場合と比べて、肖 Uり代を生じることなぐ素材の無駄を省くことができ る。また、プレス作業であるため、軸素材 10—個当りのサイクルタイムを短縮すること ができ、生産性の向上が図られる。
[0052] (A— 2)矯正加工
次いで、鍛造加工後の軸素材 10の軸部外周面 11aに、円筒度矯正のための塑性 加工が施される。これにより、軸素材 10の軸部外周面 11aのうち、矯正力卩ェを施した 面 13の円筒度が所要の範囲内（例えば 10 m以下）に改善される。この際、円筒度 の矯正カ卩ェとしては、例えば図 6又は図 7に示すように、丸ダイス 34や平ダイス 35等 による転造力卩ェを採用することができる力 この他にも、絞りやしごき、あるいは割り型 のプレス (挟み込み）によるサイジンダカ卩ェ等など、種々の加工方法を採用することが できる。矯正力卩ェは軸部 11の外周面全長に亘つて行う他、その一部のみに行うことも できる。一部のみを矯正する場合、その加工領域には、少なくとも軸部材 2のラジア ル軸受面 23a、 23bとなる領域を含める。
[0053] (B)研削工程
(B— 1)幅研削加工
矯正加工を経た軸素材 10の両端面となる、軸部端面 l ibおよびフランジ部 12の反 軸部側端面 12b (図 5参照）を、軸部外周面 11 aのうち前記矯正加ェを施した面 13を 基準として研削加工する (第一の研削工程)。この研削工程に用いられる研削装置 4 0は、例えば図 8に示すように、ワークとしての軸素材 10を複数保持するキャリア 41と 、キャリア 41によって保持された軸素材 10の軸部端面 l lb、およびフランジ部 12の 反軸部側端面 12bを研削する一対の砲石 42、 42とを備えている。
[0054] 図示のように、キャリア 41の外周縁の円周方向一部領域には、複数の切欠き 43が 円周方向等ピッチに設けられる。軸素材 10は、その矯正加工面 13を切欠き 43の内 面 43aにアンギユラコンタクトさせた状態で切欠き 43に収容される。軸素材 10の矯正 加工面 13はキャリア 41の外周面よりも僅かに突出しており、キャリアの外径側には、 軸素材 10の突出部分を外径側力も拘束する形でベルト 44が張設されている。切欠 き 43に収容した軸素材 10のキャリア 41の軸方向両端側には、一対の砲石 42、 42が その端面 (研削面）同士を対向させて所定の間隔で同軸配置されている。
[0055] キャリア 41の回転に伴い、軸素材 10が定位置力も切欠き 43に順次投入される。投 入された軸素材 10は、切欠き 43からの脱落をベルト 44で拘束された状態で、回転 する砥石 42、 42の端面上をその外径端から内径端にかけて横断する。これに伴い、 軸素材 10の両端面、換言すれば軸部端面 l ibとフランジ部 12の反軸部側端面 12b とが砲石 42、 42の端面で研削される。この際、軸素材 10の矯正カ卩ェされた面 13が キャリア 41に支持され、かっこの矯正カ卩ェされた面 13が高い円筒度を有するので、 予め砥石 42の回転軸心と砥石 42の研削面との直角度、および砲石 42の回転軸心 とキャリア 41の回転軸心との平行度等を高精度に管理しておけば、この矯正加工面 13を基準として、軸素材 10の前記両端面 l lb、 12bを高精度に仕上げることができ 、矯正カ卩工面 13に対する直角度の値を小さく抑えることができる。また、軸素材 10の 軸方向幅 (フランジ部 12を含めた全長）が所定寸法に仕上げられる。
[0056] (B— 2)全面研削加工
次いで、研削した軸素材の両端面 l lb、 12bを基準として軸素材 10の外周面 10b およびフランジ部 12の軸部側端面 12aの研削加工を行う（第二の研削工程)。この研 削工程で用いられる研削装置は、例えば図 10に示すように、バッキングプレート 54 およびプレツシャプレート 55を軸素材 10の両端面に押し当てながら砥石 53でプラン ジ研削するものである。軸素材 10の矯正カ卩ェされた面 13はシユー 52によって回転 自在に支持される。
[0057] 砥石 53は、完成品としての軸部材 2の外周面形状に対応した研削面 56を備える総 形砲石である。研削面 56は、軸部 11の軸方向全長に亘る外周面 11aおよびフラン ジ部 12の外周面 12cを研削する円筒研削部 56aと、フランジ部 12の軸部側端面 12 aを研削する平面研削部 56bとを備えている。図示例の砲石 53では、円筒研削部 56 aとして、軸部材 2のラジアル軸受面 23a、 23bに対応する領域を研削する部分 56a 1 、 56a2、およびテーパ面 24に対応する領域を研削する部分 56a3、円筒面 25に対 応する領域を研削する部分 56a4、各ヌスミ部 26〜28を研削加工する部分 56a5〜5 6a7、フランジ部 12の外周面 12cを研削する部分 56a8を備えている。
[0058] 上記構成の研削装置 50における研削加工は以下の手順で行われる。まず、軸素 材 10および砲石 53を回転させた状態で砲石 53を斜め方向（図 10中の矢印 1方向） に送り、軸素材 10のフランジ部軸部側端面 12aに砲石 53の平面研削部 56bを押し 当て、主として軸部側端面 12aを研削する。これにより、軸部材 2のフランジ部 22にお ける軸部側端面 12aが研削される。次いで、砲石 53を軸素材 10の回転軸心と直交 する方向（図 10中の矢印 2方向）に送り、軸素材 10の軸部 11の外周面 11aおよびフ ランジ部 12の外周面 12cに ί氐石 53の円筒研削部 56aを押し当てて、各面 l la、 12c を研削する。これにより、軸部材 2の軸部 21外周面のうち、軸素材 10のラジアル軸受 面 23a、 23bに対応する領域 13a、 13bと、テーパ面 24および円筒面 25に対応する 領域 15、およびフランジ部 22の外周面 22cが研削され、さらに各ヌスミ部 26〜28力 S 形成される。なお、上記研削の際には、例えば図 10に示すように、計測ゲージ 57で 残りの研削代を計測しつつ研削を行うのが好ましい。
[0059] この第二の研削工程においては、事前に幅研削加工で軸素材 10の両端面 l lb、 1 2bの直角度の精度出しが行われているから、各被研削面を高精度に研削することが できる。
[0060] (B— 3)仕上げ研削加工
(B— 2)全面研削加工で研削を施した面のうち、軸部材 2のラジアル軸受面 23a、 2 3bと、円筒面 25に対応する領域 13a、 13b、 15に最終的な仕上げ研削を施す。この 研削加工に用いる研削装置は、例えば図 11に示す円筒研削盤で、バッキングプレ ート 64とプレツシャプレート 65とで挾持した軸素材 10を回転させながら、砥石 63でプ ランジ研削するものである。軸素材 10は、シユー 62で回転自在に支持される。砲石 6 3の研削面 63aは、ラジアノレ軸受面 23a、 23bに対応する領域 13a、 13bを研削する 第一の円筒研削部 63alと、円筒面 25に対応する領域 15を研削する第二の円筒研 削部 63a2とからなる。
[0061] 上記構成の研削装置 60において、回転する砲石 63に半径方向の送りを与えること により、ラジアル軸受面 23a、 23bおよび円筒面 25に対応する領域 13a、 13b、 15が それぞ; W削され、これらの領域が最終的な表面精度に仕上げられる。この実施形 態では、ラジアル軸受面 23a、 23bに対応する領域と円筒面 25に対応する領域の双 方を仕上げ研削しているが、円筒面 25に対応する領域の研削は省略することもでき る。
[0062] 上記 (A)成形工程および (B)研削工程を経た後、必要に応じて熱処理や洗浄処 理を施すことで、図 1に示す軸部材 2が完成する。
[0063] 上述の製造方法によって製造した軸部材 2であれば、軸部 21外周に形成されたラ ジアル軸受面 23a、 23bの円筒度を、例えば 3 m以下（望ましくは 1. 5 m以下）に 仕上げることができる。これにより、例えば動圧軸受装置 1における軸受スリーブ 8内 周との間に形成されるラジアル軸受隙間の、円周方向あるいは軸方向へのばらつき が所定の範囲内に抑えられ、上記ラジアル軸受隙間のばらつきによる軸受性能への 悪影響を回避することができる。従って、係るラジアル軸受隙間を高精度に管理でき 、この種の動圧軸受装置の回転精度を高レベルに維持することができる。なお、本実 施形態では、ラジアル軸受面 23a、 23bのみならず、円筒面 25に対応する領域にも 仕上げ研削加工（図 11を参照）を行っているので、円筒面 25も上記円筒度に仕上げ られる。従って、ディスクハブ 3等の部材を軸部材 2に取付ける際の取付け精度（直角 度など）が高められ、モータ性能の向上にも寄与することができる。
[0064] また、上記製造方法によれば、軸部 21外周に形成されたラジアル軸受面 23a、 23 bを基準とした、フランジ部 22の両端面 (スラスト軸受面） 22a、 22bの直角度および 軸部端面 21bの直角度が、共に 5 m以下となる軸部材 2を成形することもできる。こ のうち、フランジ部 22の両端面に形成したスラスト軸受面 22a、 22bは、対向する面（ 軸受スリーブ 8の下側端面 8bゃノヽウジング 7の底部 7bの上側端面 7blなど）との間の スラスト軸受隙間を形成することから、力かる直角度の数値を小さく抑えることにより、 上記スラスト軸受隙間のばらつきを抑えることができる。また、軸部の端面 21bは、軸 部 21外周面やフランジ部 22の上側端面 (スラスト軸受面 22a側）を研削加工する際 の基準面となるだけでなぐ上記スラスト軸受隙間を設定する際の基準面にもなる。そ のため、軸部端面 21bの直角度の数値を小さく抑えることにより、係る研削加工面の みならずスラスト軸受隙間を精度良く管理することもできる。
[0065] なお、以上の説明では、図 10に示す全面研削加工において、軸素材 10の外周面 10bの円筒研削とフランジ部 12の軸部側端面 12aの平面研削とを共通の砲石 53で 行うこととしている力 両研削を別々の砲石で行うこともできる。
[0066] また、以上の説明では、軸部材 2のヌスミ部 26〜28を、図 10に示す全面研削加工
(B— 2)で形成する場合を例示した力 これらのヌスミ部 26〜28は、図 6および図 7 に示す矯正加工時と同時に塑性加工 (例えば転造成形)することもできる。この場合 、特に軸部 21とフランジ部 22との間の角部のヌスミ部 27を図 12に示すように傾斜状 に形成することにより、全面研削加工（図 10を参照）において、フランジ部 12の軸部 側端面 12aと軸部外周面 11aとを同時研削する際の砲石 53の逃げとして機能させる ことができる。
[0067] また、以上の実施形態では、軸部材 2のラジアル軸受面 23a、 23bおよびスラスト軸 受面 22a、 22bを、全て動圧溝のない平滑面とした場合を例示したが、これらの軸受 面に動圧溝を形成することもできる。この場合、ラジアル動圧溝は、図 10に示す全面 研削加工の前の段階で、転造あるいは鍛造により形成することができ、スラスト動圧 溝は、プレスあるいは鍛造により形成することができる。
[0068] 以下、本発明の第 2実施形態を図 13〜図 21に基づいて説明する。なお、図 1〜図 12に示す構成 (第 1実施形態)と構成 ·作用を同一にする部位、部材については、同 一の参照番号を付し、重複説明を省略する。
[0069] 図 16は、本発明の第 2実施形態に係る動圧軸受装置 101を示している。この動圧 軸受装置 101も、図 2に示すディスク駆動装置用スピンドルモータに組込まれて使用 され、例えば同図に示すディスクハブ 3、ステータコイル 4、ロータマグネット 5、ブラケ ット 6と共にモータを構成している。動圧軸受装置 101は、一端に底部 7bを有するノヽ ウジング 7と、ハウジング 7に固定された軸受スリーブ 8と、軸受スリーブ 8の内周に揷 入される軸部材 102と、シール部材 9とを主な構成部品として構成される。なお、この 実施形態においても、説明の便宜上、ハウジング 7の底部 7bの側を下側、底部 7bと 反対の側を上側として以下説明を行う。
[0070] 軸部材 102は、例えば図 13に示すように、ステンレス鋼等の金属材料で形成され、 軸部 121と、軸部 121の下端に設けられたフランジ部 122とを一体に備える断面丁字 形を成す。軸部 121外周の一部円筒領域には、ラジアル動圧溝領域 123a、 123bが 軸方向に離隔して 2箇所形成されている。そのため、この実施形態では、ラジアル動 圧溝領域 123a、 123bに対向する軸受スリーブ 8の内周面 8aは、動圧溝を持たない 、断面真円状の円筒面となっている。
[0071] この上下 2つの動圧溝領域 123a、 123bは、それぞれ複数の動圧溝 123al、 123 blと、各動圧溝 123al、 123blを区画する区画咅 123a2、 123b2と力らなっており 、この実施形態では、図 1に示すように、共にヘリングボーン形状を成す。このうち、 上側のラジアル動圧溝領域 123aは、軸方向中心 m (上下の傾斜溝間領域の軸方向 中央）に対して軸方向非対称に形成されており、軸方向中心 mより上側領域の軸方 向寸法 XIが下側領域の軸方向寸法 X2よりも大きくなって 、る。
[0072] フランジ部 122の上端面の全面または一部環状領域には、例えば図 14に示すよう に、スラスト動圧溝領域 122aが形成される。また、フランジ部 122の下端面の一部環 状領域には、例えば図 15に示すように、スラスト動圧溝領域 122bが形成される。こ れらスラスト動圧溝領域 122a、 122bは、それぞれ複数の動圧溝 122al、 122blと、 各動圧溝 122al、 122blを区画する区画部 122a2、 122b2と力らなり、この実施形 態では、図 14、図 15に示すように、それぞれスパイラル形状を成す。なお、各スラスト 動圧溝領域 122a、 122bは、特に図示した形状に限ることなぐ例えばへリングボー ン形状等の形状を採ることができる。また、上下面でそれぞれ異なる動圧溝形状を形 成することちでさる。
[0073] 一方のラジアル動圧溝領域 123aの上方には、軸先端に向けて漸次縮径するテー パ面 124が隣接して形成され、さらにその上方にディスクハブ 3の取付け部となる円 筒面 125が形成されている。二つのラジアル動圧溝領域 123a、 123bの間、他方の ラジアル動圧溝領域 123bとフランジ部 122との間、およびテーパ面 124と円筒面 12 5との間には、それぞれ環状のヌスミ部 126、 127、 128が形成されている。
[0074] 軸部 121のテーパ面 124と、テーパ面 124に対向するシール部材 9の内周面 9aと の間には、ハウジング 7の底部 7b側力も上方に向けて半径方向寸法が漸次拡大する 環状のシール空間 Sが形成される。組立て完了後の動圧軸受装置 1 (図 16参照）に おいては、シール空間 Sの範囲内に油面が維持される。
[0075] 上述の如く構成された動圧軸受装置 101にお 、て、軸部材 102を回転させると、軸 受スリーブ 8の内周に形成された円筒面 8aと、円筒面 8aに対向する軸部 121のラジ アル動圧溝領域 123a、 123bとの間のラジアル軸受隙間に形成される潤滑油膜の圧 力が、動圧溝 123al、 123blの動圧作用により高められる。そして、これら油膜の圧 力によって、軸部材 102をラジアル方向に回転自在に非接触支持する第 1ラジアル 軸受部 R11と第 2ラジアル軸受部 R12とが形成される。また、軸受スリーブ 8の下側 端面 8bと、下側端面 8bに対向するフランジ部 122上側 (軸部側）のスラスト動圧溝領 域 122aとの間のスラスト軸受隙間、および底部 7bの上側端面 7blと、上側端面 7bl に対向するフランジ部 122下側 (反軸部側）のスラスト動圧溝領域 122bとの間のスラ スト軸受隙間に形成される潤滑油膜の圧力が、動圧溝 122al、 122blの動圧作用 により高められる。そして、これら油膜の圧力によって、軸部材 102をスラスト方向に 回転自在に非接触支持する第 1スラスト軸受部 T11と第 2スラスト軸受部 T12とが形 成される。
[0076] 以下、上記動圧軸受装置 101を構成する軸部材 102の製造方法について説明す る。
[0077] 軸部材 102は、主に（C)成形工程、（D)研削工程の 2工程を経て製造される。この うちの（C)の成形工程には、軸素材成形加工 (C— 1)と、スラスト動圧溝領域成形カロ ェ (C 2)と、ラジアル動圧溝領域成形加工 (C 3)と、軸部矯正加工 (C 4)とが 含まれる。また、（D)の研削工程には、幅研削加工 (D— 1)と、全面研削加工 (D— 2 )と、仕上げ研削加工 (D— 3)とが含まれる。
[0078] (C)成形工程
(C- 1)軸素材成形加工、および (C - 2)スラスト動圧溝領域成形加工
まず、成形すべき軸部材 102の素材となるステンレス鋼等の金属材を、金型を用い て例えば冷間で圧縮成形することにより（鍛造加工）、例えば図 17に示すように、軸 部対応領域 (以下、単に軸部という。） 111およびフランジ部対応領域 (以下、単にフ ランジ部という。） 112を一体に有する軸素材 110が形成される（軸素材成形加工 (C 1) )。また、この軸素材 110の鍛造成形に使用する金型は、この実施形態では、フ ランジ部 112にスラスト動圧溝領域 112a、 112bを成形するための金型を兼ねて 、る 。そのため、軸素材 110の鍛造成形と同時に、フランジ部 112の両端面に対応する 箇所に塑性加工が施され、例えば図 18および図 19に示すように、複数の動圧溝 11 2al、 112blと、これら動圧溝 112al、 1121)1を区画する区画咅 112&2、 112b2と 力もなるスラスト動圧溝領域 112a (軸部側） , 112b (反軸部側）が形成される (スラスト 動圧溝領域形成加工 (C 2) )。
[0079] 上記成形工程における冷間鍛造の方式としては、押出し加工、据込み加工、へッ ディンダカ卩ェ等の何れか、もしくはこれらの組合わせを採用することもできる。図示例 では、鍛造カ卩ェ後の軸部 111の外周面 11 laを、テーパ面 114およびテーパ面 114 と上方に向けて連続し他所より小径の円筒面 115とを介在させた異径形状としている 力 テーパ面 114を省略し全長に亘つて均一径に成形することもできる。なお、この 実施形態では、軸素材 110の成形と、スラスト動圧溝領域 112a、 112bの成形を鍛 造加工で同時に行った場合を説明したが、両工程を必ずしも同時に行う必要はなぐ 軸素材 110を鍛造成形した後に、スラスト動圧溝領域 112a、 112bを塑性加工、例え ば鍛造力卩ェゃプレスカ卩ェ等で成形しても構わない。
[0080] (C 3)ラジアル動圧溝領域成形加工、および (C— 4)軸部矯正加工
先の工程において鍛造成形された軸素材 110の軸部 111を、例えば図 6や図 7に 示す形状の、一対の転造ダイス (例えば丸ダイスや平ダイス等)で加圧挟持し、前記 一対の転造ダイスを互いに逆方向に往復動させることで、前記一対の転造ダイスのう ち、何れか一方の挟持面に予め形成した動圧溝転写面を、軸部 111の外周面 11 la に転写する（ラジアル動圧溝領域成形加工 (C— 3) )。また、上記一対の転造ダイス は、この実施形態では、軸素材 110の軸部 111を矯正加工するための矯正工具を兼 ねているため、軸部 111の外周面 11 laには、上記動圧溝の転写と同時に、円筒度 矯正のための転造力卩ェが施される（軸部矯正加工 (C 4) )。 [0081] この結果、軸部 111の外周面 111aに、例えば図 17に示すような形状をなすラジア ル動圧溝領域 113a、 113bが軸方向に離隔して 2箇所形成されると共に、軸部外周 面 11 laのうち、ラジアル動圧溝領域 113a、 113b (例えば、動圧溝 113a 1、 113bl の底面や、動圧溝 113al、 113blを区画する区画部 113a2、 113b2の外周面）を 含む面 113が矯正され、矯正加工を施した面 113の円筒度が所望の範囲内（例えば 10 /z m以下）に改善される。これと同時に、軸部 111上端の円筒面 115にも矯正カロ ェが施され、円筒面 115の円筒度が同様に改善される。
[0082] このように、ラジアル動圧溝領域 113a、 113bの成形と、軸部外周面 11 laの矯正 は、共に転造でかつ同時に行うことができる力 これ以外にも、例えば、軸部 111の 外周面 11 laに矯正力卩ェを施した後、矯正力卩ェを施した面にラジアル動圧溝領域 11 3a、 113bを転造加工する手順を採ることもできる。その場合、円筒度の矯正加工に は、転造加工をはじめ、絞りやしごき、あるいは割り型のプレス (挟み込み）によるサイ ジンダカ卩ェ等など、種々の加工方法を採用することができる。また、矯正加工は軸部 111の外周面 11 la全長に亘つて行う他、ラジアル動圧溝領域 113a、 113bを含む 限り、外周面 11 laの一部のみに行うこともできる。
[0083] このように、軸部 111とフランジ部 112とを一体に備えた軸素材 110の成形と、フラ ンジ部 112両端面へのスラスト動圧溝領域 112a、 112bの成形とを、共に鍛造でか つ同時に行うことで、また、ラジアル動圧溝領域 113a、 113bの成形と、軸部外周面 11 laの矯正力卩ェとを共に転造でかつ同時に行うことで、かかる加工工程を簡略化し て、加工時間の大幅な短縮ィ匕を図ることができる。また、切削加工やエッチング加工 等に比べて、加工品 1個当りのサイクルタイムが短い鍛造加工や転造加工を採用す ることで、さらなる加工時間の短縮ィ匕が図られ、より一層のコストダウンと量産性の向 上が可能となる。
[0084] 上記成形工程 (C)を完了した段階では、例えば図 20に示すように、スラスト動圧溝 領域 112bにおける、動圧溝 112blの底面 112b3から区画部 112b2の軸方向端面 112b4までの高さ hiは、上記鍛造加工時の成形精度、および後述する軸素材 110 の幅研削加工 (D—1)の際の研削代を考慮して、適切な値に設定される。また、ラジ アル動圧溝領域 113a、 113bにおける、各動圧溝 113al、 113blの底面から各区 画部 113a2、 113b2の外周面までの高さ（図示略)や、軸部 111側のスラスト動圧溝 領域 112aにおける、動圧溝 112alの底面から区画部 112a2の軸方向端面までの 高さ（図示略）は、それぞれ上記鍛造加工時の成形精度、および後述する軸素材 11 0の全面研削加工 (D - 2)や仕上げ研削加工 (D— 3)の際の研削代を考慮して、適 切な値に設定される。
[0085] (D)研削工程
(D— 1)幅研削加工
成形工程を経た軸素材 110の両端面となる、軸部端面 11 lbおよびフランジ部 112 のスラスト動圧溝領域 112bが形成された側の反軸部側端面（図 19を参照）を、前記 矯正力卩ェを施した面 113を基準として研削加工する。この研削工程に用いられる研 削装置は、第 1実施形態と同じぐ図 8および図 9に示すように、ワークとしての軸素材 110を複数保持するキャリア 41と、キャリア 41によって保持された軸素材 110の軸部 端面 11 lbおよびフランジ部 112のスラスト動圧溝領域 112bを含む反軸部側端面を 研削する一対の砲石 42、 42とを備えている。なお、これ以外の研削装置 40の構成 は、第 1実施形態に準じるので係る説明を省略する。
[0086] キャリア 41の回転に伴い、軸素材 110が定位置力も切欠き 43に順次投入される。
投入された軸素材 110は、切欠き 43からの脱落をベルト 44で拘束された状態で、回 転する砥石 42、 42の端面上をその外径端から内径端にかけて横断する。これに伴 い、軸素材 110の両端面、換言すれば軸部端面 11 lbとフランジ部 112のスラスト動 圧溝領域 112bを含む反軸部側端面とが砥石 42、 42の端面で研削される（図 9を参 照)。また、軸素材 110の軸方向幅 (フランジ部 112を含めた全長）が所定寸法に仕 上げられる。
[0087] この研削工程では、上述のように、フランジ部 112のスラスト動圧溝領域 112bが研 削され、例えば図 21に示すように、区画部 112b2が、鍛造成形時の高さ hiから所定 の研削代（同図では hl-h2)だけ研削される。これにより、区画部 112b2の高さ（動圧 溝 112blの深さ）が所定の値 h2 (例えば 3 m〜15 m)に揃えられ、対向する部材 (この実施形態では、ハウジング 7の底部 7b)との間のスラスト軸受隙間を数/ z m〜数 十； z m間隔で高精度に管理することができる。 [0088] (D— 2)全面研削加工
次いで、研削した軸素材 110の両端面 (軸部端面 11 lb、フランジ部 112のスラスト 動圧溝領域 112bを含む反軸部側端面)を基準として軸素材 110の外周面 110aお よびフランジ部 112のスラスト動圧溝領域 112aを含む軸部側端面の研削加工を行う 。この研削工程で用いられる研削装置は、第 1実施形態と同じぐ図 10に示すように 、バッキングプレート 54およびプレツシャプレート 55を軸素材 110の両端面に押し当 てながら砥石 53でプランジ研削するものである。軸素材 110の矯正加工面 13はシュ 一 52によって回転自在に支持される。なお、これ以外の研削装置 50の構成は、第 1 実施形態に準じるので係る説明を省略する。
[0089] 上記構成の研削装置 50における研削加工は以下の手順で行われる。まず、軸素 材 110および砲石 53を回転させた状態で砲石 53を斜め方向（図 10中の矢印 1方向 )に送り、軸素材 110のフランジ部 112軸部側端面 (スラスト動圧溝領域 112aの側） に砲石 53の平面研削部 56bを押し当て、フランジ部 112のスラスト動圧溝領域 112a を含む軸部側端面を研削する。これにより、軸部材 102のフランジ部 122軸部側端 面が形成されると共に、スラスト動圧溝領域 112aの研削が完了し、軸部材 102のスラ スト動圧溝領域 122aが形成される。次いで、砲石 53を軸素材 110の回転軸心と直 交する方向（図 10中の矢印 2方向）に送り、軸素材 110の軸部 111の外周面 111aお よびフランジ部 112の外周面 112cに砥石 53の円筒研削部 56aを押し当てて、各面 111a, 112cを研削する。これ〖こより、軸部材 102の軸部 121外周面のうち、ラジアル 動圧溝領域 123a、 123bおよび円筒面 125に対応する領域がそれぞ; W削されると 共に、テーノ面 124、フランジ咅 の外周面 122c、さらに各ヌスミ咅 126〜128カ 形成される。
[0090] この研削工程 (全面研削加工）においては、フランジ部 112の軸部側端面に形成さ れたスラスト動圧溝領域 112aの区画部 112a2が、例えば図示は省略する力 スラス ト動圧溝領域 112bの場合と同様に、鍛造成形時の高さから所定の研削代だけ研削 される。これにより、区画部 112a2の高さ（動圧溝 112alの深さ）が所定の値に揃えら れ、対向する部材 (この実施形態では、軸受スリーブ 8の下側端面 8b)との間のスラス ト軸受隙間が高精度に管理される。この実施形態では、事前に幅研削加工で軸素材 110の両端面 (軸部端面 11 lb、フランジ部 112反軸部側端面）の直角度の精度出し が行われているため、スラスト動圧溝領域 112aの研削をより精密に行うことができる。
[0091] (D— 3)仕上げ研削加工
(D- 2)全面研削加工で研削を施した面のうち、軸部材 102のラジアル動圧溝領 域 123a、 123b,および円筒面 125に対応する領域に最終的な仕上げ研削を施す。 この研削加工に用いる研削装置は、第 1実施形態と同じぐ図 11に示す円筒研削盤 で、バッキングプレート 64とプレツシャプレート 65とで挟持した軸素材 110を回転させ ながら、砥石 63でプランジ研削するものである。なお、これ以外の研削装置 60の構 成は、第 1実施形態に準じるので係る説明を省略する。
[0092] 上記構成の研削装置 60において、回転する砲石 63に半径方向の送りを与えること により、ラジアル動圧溝領域 123a、 123bおよび円筒面 125に対応する領域 113a、 113b,および 115がそれぞ; W削され、これらの領域が最終的な表面精度に仕上 げられる。この研削工程においては、ラジアル動圧溝領域 113a、 113bの区画部 11 3a2、 113b2が、例えば図示は省略する力 スラスト動圧溝領域 112a、 112bの場合 と同様に、転造成形時の高さから所定の研削代だけ研削される。これにより、区画部 113a2、 113b2の高さ（動圧溝 113al、 113blの深さ）力 S所定の値に摘えられ、対 向する部材 (この実施形態では、軸受スリーブ 8の円筒面 8a)との間のラジアル軸受 隙間が高精度に管理される。
[0093] 上記 (C)成形工程および (D)研削工程を経た後、必要に応じて熱処理や洗浄処 理を施すことで、図 13に示す軸部材 102が完成する。
[0094] 上述の製造方法によって製造した軸部材 102は、軸部 121の外周に転造力卩ェで 上下 2箇所に離隔して形成したラジアル動圧溝領域 123a、 123bを有し、ラジアル動 圧溝領域 123a、 123bの区画部 123a2、 123b2の外周面が研削面となる構造を成 す。また、フランジ部 122の両端面に鍛造加工で形成したスラスト動圧溝領域 122a、 122bを有し、スラスト動圧溝領域 122a、 122bの軸方向端面が研削面となる構造を 成す。ラジアノレ動圧溝領域 123a、 123bにおける区画部 123a2、 123b2の研削面 は、（D— 2)全面研削加工および (D— 3)仕上げ研削加工の際に形成される。また、 スラスト動圧溝領域 122aにおける区画部 122a2の研削面は (D— 2)全面研削加工 の際に、スラスト動圧溝領域 122bにおける区画部 122b2の研削面は（D— 1)幅研 削加工の際にそれぞれ形成される。
[0095] このように、軸素材 110のラジアル動圧溝領域 113a、 113bを転造加工で形成し、 ラジアル動圧溝領域 113a、 113bのうち、各区画部 113a2、 113b2の外径部を研削 することで、各動圧溝領域 123a、 123bを低コストで成形しつつも、その外径寸法精 度や表面粗さを高精度に仕上げることができる。スラスト動圧溝領域 122a、 122bに ついても、同様の理由で、低コスト成形と高精度仕上げとを両立することができる。こ れにより、動圧軸受装置 101におけるラジアル軸受隙間およびスラスト軸受隙間を高 精度に管理することができ、軸受性能を安定して発揮することが可能となる。
[0096] また、上記製造方法によれば、軸部 121外周に形成されたラジアル動圧溝領域 12 3a、 123bの円筒度を高精度に仕上げることもできる。これにより、例えば動圧軸受装 置 101における軸受スリーブ 8内周の円筒面 8aとの間に形成されるラジアル軸受隙 間の、円周方向あるいは軸方向へのばらつきが所定の範囲内に抑えられ、上記ラジ アル軸受隙間のばらつきによる軸受性能への悪影響を回避することができる。また、 研削時における区画部の研削代（図 21でいえば、 hi— h2)は、鍛造成形あるいは 転造成形時の成形精度により変動するが、この実施形態に示すように、軸部 121の 円筒度を矯正することで、特にラジアル動圧溝領域 123a、 123bにおける区画部 12 3a2、 123b2の成形精度を改善でき、研削時における研削代を減らすことができる。 これにより、さらなる加工時間の短縮や、加工コストの低減が可能となる。あるいは、 鍛造あるいは転造成形時における動圧溝領域の成形精度を高めておくことで、研削 時の研削代を減らすこともできる。
[0097] また、上述のように、軸部材 102の外周にラジアル動圧溝領域 123a、 123bを形成 すれば、軸受スリーブ 8内周への動圧溝力卩ェが不要となるので、軸受スリーブ 8の内 周を円筒面 8aとすることができ、力かる加工コストを低減することができる。また、軸受 スリーブ 8の内周に動圧溝をカ卩ェせずに済むのであれば、軸受スリーブ 8とハウジン グ 7とを別部材とする必要がないため、図示は省略するが、これらを一体化 (榭脂など で)することができる。これにより、部品点数を減らし、係る製造コストを低減することが できる。 [0098] 以上の第 2実施形態では、ラジアル動圧溝領域 113a、 113bを転造加工で成形す る場合を説明したが、これ以外にも、例えば、軸素材 110ゃスラスト動圧溝領域 112a 、 112bの鍛造成形と同時にラジアル動圧溝領域 113a、 113bを鍛造成形することも 可能である。この場合、鍛造成形による動圧溝形状の制限は特になぐ例えばへリン グボーン状やスパイラル状など、種々の動圧溝形状を採ることができる。
[0099] また、第 2実施形態では、スラスト動圧溝領域 122a、 122bをフランジ部 122の両端 面に形成した場合を説明したが、特にこの形態に限ることなぐ例えばフランジ部 12 2の両端面とそれぞれ対向する軸受スリーブ 8の下側端面 8bや底部 7bの上側端面 7 blの側に、スラスト動圧溝領域を設けることもできる。
[0100] また、以上の実施形態 (第 1実施形態および第 2実施形態)では、ラジアル軸受部 R 1、 R2、 Rl l、 R12およびスラスト軸受部 Tl、 T2、 Tl l、 Tl 2を構成する動圧軸受と して、例えばへリングボーン形状やスパイラル形状の動圧溝力もなる動圧発生部を用 いた軸受を例示しているが、動圧発生部の構成はこれに限定されるものではない。ラ ジアル軸受部 Rl、 R2、 Rl l、 R12として、例えば多円弧軸受、ステップ軸受、テーパ 軸受、テーパ 'フラット軸受等を使用することもでき、スラスト軸受部 Tl、 Τ2、 Tl l、 Τ 12として、ステップ ·ポケット軸受、テーノ ポケット軸受、テーパ 'フラット軸受等を使 用することちでさる。
[0101] また、以上の実施形態では、動圧軸受装置 1、 101の内部に充満し、軸受スリーブ 8と軸部材 2、 102との間のラジアル軸受隙間や、軸受スリーブ 8およびノヽウジング 7と 軸部材 2、 102との間のスラスト軸受隙間に動圧作用を生じる流体として、潤滑油を 例示したが、特にこの流体に限定されるものではない。動圧溝領域を有する各軸受 隙間に動圧作用を生じ得る流体、例えば空気等の気体や、磁性流体等の流動性を 有する潤滑剤を使用することもできる。
産業上の利用可能性
[0102] 本発明に係る動圧軸受装置は、情報機器、例えば HDD等の磁気ディスク装置、 C D—ROM、 CD-R/RW, DVD—ROMZRAM等の光ディスク装置、 MD、 MO 等の光磁気ディスク装置等のスピンドルモータ、レーザビームプリンタ (LBP)のポリゴ ンスキャナモータ、その他の小型モータ用として好適である。 図面の簡単な説明
[0103] [図 1]本発明の第 1実施形態に係る動圧軸受装置用の軸部材の側面図である。
[図 2]軸部材を備えた動圧軸受装置を組み込んだ情報機器用スピンドルモータの断 面図である。
[図 3]動圧軸受装置の縦断面図である。
[図 4]軸受スリーブの縦断面図である。
[図 5]鍛造加工により成形された軸素材の側面図である。
[図 6]丸ダイスによる矯正カ卩ェ (転造力卩ェ)の概略図である。
[図 7]平ダイスによる矯正カ卩ェ (転造力卩ェ)の概略図である。
[図 8]軸素材の幅研削工程に係る研削装置の一例を示す概略図である。
[図 9]幅研削工程に係る研削装置の一例を示す一部断面図である。
[図 10]軸素材の全面研削工程に係る研削装置の一例を示す概略図である。
[図 11]軸素材の研削仕上げ工程に係る研削装置の一例を示す概略図である。
[図 12]軸部材の軸部とフランジ部との角部周辺の拡大断面図である。
[図 13]本発明の第 2実施形態に係る動圧軸受装置用の軸部材の側面図である。
[図 14]軸部材のフランジ部を矢印 aから見た平面図である。
[図 15]軸部材のフランジ部を矢印 bから見た底面図である。
[図 16]軸部材を備えた動圧軸受装置の縦断面図である。
[図 17]鍛造加工により成形された軸素材の側面図である。
[図 18]軸素材のフランジ部を矢印 aから見た平面図である。
[図 19]軸素材のフランジ部を矢印 bから見た底面図である。
[図 20]研削加工前における、フランジ部の反軸部側端面に形成されたスラスト動圧溝 領域の拡大断面図である。
[図 21]研削加工後における、スラスト動圧溝領域の拡大断面図である。
符号の説明
[0104] 1 動圧軸受装置
2 軸部材
3 ディスクハブ 4 ステータコイル
5 ロータマグネット
7 ハウジング
8 軸受スリーブ
8al、 8a2 動圧溝
9 シーノレ部材
10 軸素材
11 軸部
11a 外周面 l ib 軸部端面
12 フランジ部
12a、 12b 端面
13 矯正加工面
21 軸部
22 フランジ部
22a、 22b スラスト軸受面
23a、 23b ラジアル軸受面
34、 35 ダイス
0 研削装置 1 キャリア
2 砥石
3 切欠き
0 研削装置
2 シユー
3 砥石
6 研削面
6a 円筒研削部 6b 平面研削部 57 計測ゲージ
60 研削装置
62 シユー
63 砥石
63a 研削面
101 動圧軸受装置
102 軸部材
110 軸素材
11 1 軸部
112 フランジ杳
112a, 112b、スラスト動圧溝領域
112al、 112bl 動圧溝
112a2、 112b2 区画部
113 矯正加工面
113a, 113b ラジアル動圧溝領域
113al、 113bl 動圧溝
113a2、 113b2 区画部
121 軸部
122 フランジ杳
122a, 122b スラスト動圧溝領域
122al、 122bl 動圧溝
122a2、 122b2 区画部
123a, 123b ラジアル動圧溝領域
123al、 123bl 動圧溝
123a2、 123b2 区画部
S シール空間
Rl、 R2、 Rl l、 R12 ラジアル軸受部 T1、 T2、 T11、 T12 スラスト軸受咅

Claims

請求の範囲
[1] それぞれ鍛造で成形した軸部およびフランジ部を備え、軸部の外周にラジアル軸 受隙間に面するラジアル軸受面を形成したものであって、
前記ラジアル軸受面の円筒度が 3 μ m以下である動圧軸受装置用軸部材。
[2] 前記ラジアル軸受面を基準とした、フランジ部の両端面の直角度および軸部の端 面の直角度がそれぞれ 5 μ m以下である請求項 1記載の動圧軸受装置用軸部材。
[3] 前記軸部とフランジ部が鍛造により一体成形されたものである請求項 1記載の動圧 軸受装置用軸部材。
[4] 前記軸部材の両端面が研削面である請求項 1記載の動圧軸受装置用軸部材。
[5] 前記軸部とフランジ部との角部に、傾斜状のヌスミ部が形成されている請求項 1記 載の動圧軸受装置用軸部材。
[6] 請求項 1〜5の何れか記載の動圧軸受装置用軸部材と、該軸部材が内周に挿入さ れる軸受スリーブと、軸部の外周と軸受スリーブの内周との間のラジアル軸受隙間に 生じる流体の動圧作用で圧力を発生させて軸部をラジアル方向に非接触支持するラ ジアル軸受部と、フランジ部一端側のスラスト軸受隙間に生じる流体の動圧作用で圧 力を発生させてフランジ部をスラスト方向に非接触支持する第 1スラスト軸受部と、フ ランジ部他端側のスラスト軸受隙間に生じる流体の動圧作用で圧力を発生させてフ ランジ部をスラスト方向に非接触支持する第 2スラスト軸受部とを備えた動圧軸受装 置。
[7] ラジアル軸受隙間に面する軸部の外周面と、この外周面に対向する軸受スリーブ の内周面の何れか一面に、流体の動圧作用を生じるための動圧溝が軸方向に非対 称に形成されて!ヽる請求項 6記載の動圧軸受装置。
[8] 請求項 6又は 7記載の動圧軸受装置と、ロータマグネットと、ステータコイルとを備え たモータ。
[9] 軸部とフランジ部とを一体に有する軸素材を鍛造加工により成形する工程と、軸部 の外周面の一部又は全部の円筒度を矯正する工程とを含む動圧軸受装置用軸部 材の製造方法。
[10] 前記矯正工程を転造で行う請求項 9記載の動圧軸受装置用軸部材の製造方法。
[11] 前記矯正加工を施した面を基準として軸素材の両端面に第一の研削加工を施し、 該両端面を基準として少なくとも軸素材の外周面に第二の研削加工を施す請求項 9 又は 10記載の動圧軸受装置用軸部材の製造方法。
[12] 第一の研削加工を、フランジ部の一方の端面と軸部の端面に施す請求項 11記載 の動圧軸受装置用軸部材の製造方法。
[13] 前記第二の研削加工を、軸素材のうち、少なくとも軸部外周のラジアル軸受隙間に 面するラジアル軸受面となる部分に施す請求項 11又は 12記載の動圧軸受装置用 軸部材の製造方法。
[14] 第二の研削加工で、さらにフランジ部の他方の端面を研削する請求項 13記載の動 圧軸受装置用軸部材の製造方法。
[15] 軸部とフランジ部とを一体に備えた金属製の動圧軸受装置用軸部材において、 前記軸部の外周に、複数の動圧溝と各動圧溝を区画する区画部とからなるラジア ル動圧溝領域が塑性加工により形成され、前記ラジアル動圧溝領域における区画部 の外周面が研削面であることを特徴とする動圧軸受装置用軸部材。
[16] 前記フランジ部の両端面に、複数の動圧溝と各動圧溝を区画する区画部とからな るスラスト動圧溝領域が塑性加工により形成され、前記スラスト動圧溝領域における 区画部の軸方向端面が研削面であることを特徴とする請求項 15記載の動圧軸受装 置用軸部材。
[17] 前記ラジアル動圧溝領域が転造加工あるいは鍛造加工により形成されたことを特 徴とする請求項 15記載の動圧軸受装置用軸部材。
[18] 前記スラスト動圧溝領域が鍛造加工により形成されたことを特徴とする請求項 16記 載の動圧軸受装置用軸部材。
[19] 前記軸部と前記フランジ部とを鍛造で一体成形したことを特徴とする請求項 15〜1
8の何れかに記載の動圧軸受装置用軸部材。
[20] 請求項 15〜19の何れかに記載の動圧軸受装置用軸部材と、該軸部材が内周に 挿入され、前記軸部材との間でラジアル軸受隙間を形成するスリーブ部材とを備え、 前記ラジアル軸受隙間に生じた流体の動圧作用で前記軸部材と前記スリーブ部材と を非接触に保持する動圧軸受装置。
[21] スリーブ部材が含油焼結金属で形成されている請求項 20記載の動圧軸受装置。
[22] ラジアル軸受隙間に面する軸部の外周面に、流体の動圧作用を生じるための動圧 溝が軸方向に非対称に形成されている請求項 20記載の動圧軸受装置。
[23] 請求項 20〜22の何れか記載の動圧軸受装置と、ロータマグネットと、ステータコィ ルとを備えるモータ。
[24] 軸部とフランジ部とを一体に備え、前記軸部の外周に、複数の動圧溝と各動圧溝を 区画する区画部とからなるラジアル動圧溝領域を形成した動圧軸受装置用軸部材の 製造方法において、
軸素材の軸部外周に前記ラジアル動圧溝領域を塑性加工で形成した後、前記ラジ アル動圧溝領域における区画部の外径部を含む部分を研削加工することを特徴と する動圧軸受装置用軸部材の製造方法。
[25] 前記軸素材および前記ラジアル動圧溝領域を共に鍛造で成形し、かつ両者の鍛 造加工を同時に行うことを特徴とする請求項 24記載の動圧軸受装置用軸部材の製 造方法。
[26] 前記ラジアル動圧溝領域の形成と、前記軸部のラジアル動圧溝領域を含む部分の 円筒度の矯正とを共に転造で行い、かつ両者の転造加工を同時に行うことを特徴と する請求項 24記載の動圧軸受装置用軸部材の製造方法。
[27] 前記軸素材の成形と、フランジ部の両端面への、動圧溝と各動圧溝を区画する区 画部とからなるスラスト動圧溝領域の形成とを共に鍛造で行！ヽ、かつ両者の鍛造カロ ェを同時に行うことを特徴とする請求項 24又は 25記載の動圧軸受装置用軸部材の 製造方法。
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