JP2001090733A

JP2001090733A - 動圧軸受装置の製造方法

Info

Publication number: JP2001090733A
Application number: JP27166699A
Authority: JP
Inventors: Hideyuki Kondo; 秀幸近藤; Takayuki Narita; 隆行成田; Masato Gomyo; 五明　　正人
Original assignee: Sankyo Seiki Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Nidec Instruments Corp
Priority date: 1999-09-27
Filing date: 1999-09-27
Publication date: 2001-04-03

Abstract

(57)【要約】【課題】動圧軸受の潤滑オイルの液面の位置を正確に
調整、管理することができ、オイル漏れや焼き付きの起
こらない動圧軸受装置の製造方法を得る。【解決手段】軸１と軸受４との相対回転による動圧作
用により軸１を相対回転可能に支持するようにした動圧
軸受装置の製造方法において、顕微鏡５１から得られる
画像から合焦位置を求める自動合焦装置を用い、顕微鏡
５１の対物レンズを移動させて、軸受４の軸方向におけ
る端面と、軸１と軸受４との間に形成される潤滑オイル
６の液面とのそれぞれの合焦位置を求め、それぞれの合
焦位置における対物レンズの位置差から軸受４の軸方向
における端面に対する潤滑オイル６の液面の位置を求
め、潤滑オイル６の液面位置を所定の位置とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばハードディ
スクドライブ用モータなどに適用可能な動圧軸受装置の
製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】オイル動圧モータにおけるオイルシール
としては、図９に示すような軸１１とスリーブ４に形成
した傾斜面４Ｃとに挟まれたメニスカスシールが一般的
に知られている。メニスカスシールにおいては、傾斜面
４Ｃにおけるオイル６の液面の高さ（スリーブ４の端面
上の点Ａから液面上の点Ｂまでの寸法Ｘ）は、モータを
製造する上で重要な寸法である。寸法Ｘが小さい、すな
わち液面が高いとメニスカス部の外にオイルが漏れやす
くなる。逆に寸法Ｘが大きい、すなわち液面が低いとメ
ニスカス部内のオイル量が少ないためすぐにオイルが蒸
発して枯渇してシャフト１１とスリーブ４が焼き付いて
しまい、軸受の寿命が短くなってしまう。このため、寸
法Ｘの測定を行って、液面の高さを管理しながら動圧軸
受装置を製造することが必要となる。

【０００３】上記寸法Ｘを直接測定するために、例えば
レーザ測長機を用いることも考えられるが、レーザ測長
機により測定を行うためには、φ０．５ｍｍ以上のレー
ザスポット径が必要となり、実際のメニスカス内部の寸
法は１μｍ〜１０μｍと狭いため、寸法Ｘを直接測定す
ることができなかった。

【０００４】また、従来は図１０に示すように、液面に
複数見えるリング状の反射光の幅を計測して上記寸法Ｘ
の代用とする方法が行われていた。オイル液面の反射光
は、図１０（ａ）に示すように複数のリング状に見え、
この幅は寸法Ｘと相関があるため、寸法Ｘの代用寸法と
してこの幅を計測していた。この方法は、図９における
Ａ点とＢ点の焦点位置の差を、磁気スケール等によって
読み取るものである。しかし、実際に測定してみると、
光の当て方や周辺の金属部分からの光の乱反射により、
その都度オイル液面の反射光は見える方向が全く異な
り、正確な計測はできないといった問題があった。ま
た、実際のオイル液面は毛細管現象で湾曲しているた
め、基本的に光を反射させる測定方法では、十分な精度
で測定することはできないのが実状であった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は以上のような
従来技術の問題点を解消するためになされたもので、動
圧軸受の潤滑オイルの液面の位置を正確に調整、管理す
ることができ、オイル漏れや焼き付きの起こらない動圧
軸受装置の製造方法を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
軸とこの軸を相対回転可能に支持する軸受とを備え、上
記軸と軸受の一方に動圧発生用溝を形成して動圧軸受部
を形成するとともに、上記動圧軸受部に潤滑オイルを充
填し、上記軸と軸受との相対回転による動圧作用により
上記軸を相対回転可能に支持するようにした動圧軸受装
置の製造方法において、顕微鏡から得られる画像から合
焦位置を求める自動合焦装置を用い、上記顕微鏡の対物
レンズを移動させて、上記軸受の軸方向における端面
と、上記軸と軸受との間に形成される上記潤滑オイルの
液面とのそれぞれの合焦位置を求め、上記それぞれの合
焦位置における上記対物レンズの位置差から上記軸受の
軸方向における端面に対する上記潤滑オイルの液面の位
置を求め、上記潤滑オイルの液面位置を所定の位置とす
ることを特徴とする。

【０００７】請求項２記載の発明は、請求項１記載の動
圧軸受装置の製造方法において、潤滑オイルの液面を、
前記軸と軸受との間隔が徐々に拡大するように形成され
てなる傾斜部に位置するメニスカスシール部に位置させ
たことを特徴とする。

【０００８】請求項３記載の発明は、請求項２記載の動
圧軸受装置の製造方法において、顕微鏡から得られる画
像をカメラを介して自動合焦装置に取り込むようにして
あるとともに、上記顕微鏡の視野を、上記軸受の軸方向
における端面と上記潤滑オイルの液面とのそれぞれを含
むように設定し、上記視野内に上記軸受の軸受方向にお
ける端面に対するフォーカスエリアと上記潤滑オイルの
液面に対するフォーカスエリアとが設定されていること
を特徴とする。

【０００９】請求項４記載の発明は、請求項３記載の動
圧軸受装置の製造方法において、傾斜部の内側に動圧軸
受部が形成され、この動圧軸受部に前記メニスカスシー
ル部に介在する潤滑オイルが補給されるように構成され
てなることを特徴とする。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
にかかる動圧軸受装置の製造方法の実施の形態について
説明する。本発明は、特に軸受部に設けられたメニスカ
ス部内のオイル液面位置を設定するに当たり、測定精度
を高めたことを特徴とするものであり、本発明により製
造された動圧軸受装置を適用することが可能なモータの
一例を図１に示す。なお、図１に示すモータは、ハード
ディスク等のディスクを回転駆動するディスク駆動モー
タとして構成されているが、本発明にかかる方法により
製造された動圧軸受装置は、ディスク駆動モータ以外の
各種機器の動圧軸受装置としても適用可能なものであ
る。

【００１１】ディスクを取付けるためのハブ２は、その
中心孔が回転軸１の上端部に圧入されることによって回
転軸１に固定される。回転軸１は、中心孔を有すること
によって両端に開口部を有するスリーブ４の上記中心孔
に挿入されて、あらかじめスリーブ４に取り付けられて
いる。上記回転軸１とスリーブ４との間にはラジアル動
圧軸受３８が形成され、この動圧軸受による動圧作用に
より回転軸１は回転自在に支持されている。回転軸１の
下端部に圧入されたスラストプレート５と、スリーブ４
の下端開口部に被せられてスリーブ４の下端を封止した
蓋部材としてのカウンタープレート１６との間、および
スラストプレート５とスリーブのスラストプレート対向
面との間にはスラスト動圧軸受３９が形成され、スラス
ト荷重を支持するようになっている。

【００１２】スリーブ４の外周には積層コア１２の中心
孔がスリーブ４の下側から圧入等によって固定され、さ
らに、スリーブ４はその外周下端部とベース８の中心孔
との圧入等によってベース８に固定されている。スリー
ブ４の上端面４Ａと、これに対向するハブ２の下面１７
との間には所定の間隔がとられている。このハブ２の下
面１７とスリーブ４の上端面４Ａとの間隔は、動圧軸受
３８の軸受間隔よりも大きくなっている。さらに、スリ
ーブ４の上端面と対向するハブ２の上記下面１７は緩や
かなテーパー面に形成されていて、上記ハブ２とスリー
ブ４の端面との間隔は、動圧軸受３８側よりも半径方向
外側に向かって順次広くなるように形成されている。ま
た、スリーブ４の中心孔上端部４Ｂもテーパー状に形成
され、回転軸１の外周面との間に断面楔状のメニスカス
部４５が形成されている。このメニスカス部４５は下か
ら上に向かって広がっており、動圧軸受を構成する空間
と上記ハブ２とスリーブ４の端面との空間につながって
いる。

【００１３】回転軸１の外周面とスリーブ４の内周面と
の間に微小な隙間があり、上記スラストプレート５の下
面とカウンタープレート１６の上面との間にも微小な隙
間があり、さらに、スラストプレート５の上面とスリー
ブ４の対向面との間にも微小な隙間がある。上記回転軸
１の外周面とスリーブ４の内周面との隙間、スラストプ
レート５の上面とスリーブ４の対向面との隙間、および
スラストプレート５の下面とカウンタープレート１６の
上面との隙間に、オイルを介在させる。このオイルの介
在により、回転軸１の外周面とスリーブ４の内周面との
間でラジアル動圧軸受を構成し、スラストプレート５の
上面とスリーブ４のスラストプレート対向面とによって
上側スラスト動圧軸受を構成し、また、スラストプレー
ト５の下面とカウンタープレート１６の上面との間で下
側スラスト動圧軸受を構成することになる。回転軸１が
回転すると、回転軸１はラジアル方向にもスラスト方向
にも、スリーブ４に機械的に接触することなく回転自在
に支持されることになる。

【００１４】ハブ２の周壁内周面には円筒状のロータマ
グネット７が嵌められ、接着等によってハブ２に固着さ
れる。ロータマグネット７は予め周方向に一定間隔でＮ
Ｓに交互に着磁されている。このように軸受およびロー
タ組が構成されている。

【００１５】ベース８の下面に形成された溝にはフレキ
シブル配線基板１０が配置され、また、ベース８の上側
からは絶縁紙１１が落とし込まれ、ベース８の内底部に
配置されている。これらによってベース組が構成されて
いる。

【００１６】また、積層コア１２の各突極にワイヤを巻
いてこれを駆動コイル１３とし、コア巻線組が構成され
ている。コア巻線組の各駆動コイル端末は上記フレキシ
ブル配線基板１０の所定の配線パターンに半田付され
る。さらに、樹脂でフレキシブル配線基板１０の引き出
し部分その他を封止する。このようにしてベースおよび
ステータ組が構成されている。

【００１７】上記ベースおよびステータ組に前記軸受お
よびロータ組が組み付けられる。この組付は、ベースお
よびステータ組の上方からスリーブ４を積層コア１２の
中心孔に嵌め、さらに、上記スリーブ４をベース８の内
周側に嵌める。このようにしてハードディスクドライブ
用モータが構成される。ハブ２の円筒状胴体部分には図
示されないディスクの中心孔が嵌められ、前記ディスク
搭載面３の上に、ディスクが１枚または複数枚、適宜の
スペーサとともに載せられる。回転軸に形成されたタッ
プ孔等を利用してクランプ部材を取り付け、このクラン
プ部材で上記ディスクをディスク搭載面３に押しつける
ことにより、ディスクがハブと一体に回転可能に取り付
けられる。

【００１８】本発明にかかる動圧軸受製造方法は、例え
ば上記のようなモータに適用可能な動圧軸受の製造法で
あって、特に軸受部に設けられた回転軸１と傾斜面４Ｃ
とにより形成されるメニスカス部内のオイル液面位置の
光学的測定を可能とし、その測定精度を高くしたことを
特徴としており、図２に示すように軸受に設けられたメ
ニスカス部４５の潤滑オイル６の液面を顕微鏡で観察
し、顕微鏡に設けられた自動焦点装置の機能を用いて、
油面の高さを測定する。以下において、測定に用いる顕
微鏡等の各測定機器について説明する。

【００１９】図３に本発明に用いることができる顕微鏡
の一例を示す。ＣＣＤカメラが内蔵された筒部４０の上
端面側にはカメラケーブル４１が取り付けられている。
筒部４０の下端側の面には、顕微鏡ユニット４２が取り
付けられ、この顕微鏡ユニット４２の下方部には照明装
置４３が設けられ、その端部には対物レンズ４４が取り
付けられている。

【００２０】上記顕微鏡ユニット４２は、上下方向に移
動可能なＺステージ６０に固定され、図示しないステッ
ピングモータの回転により顕微鏡ユニット４２は上下方
向に移動され、合焦動作が行われるようになっている。

【００２１】図４に本発明に用いることができる測定機
器全体の構成例を示す。顕微鏡５１の上部に取り付けら
れたテレビカメラ５２には、２本のケーブル５３、５４
がつながれている。一方のケーブル５３はカメラ電源５
５に、他方のケーブル５４はパソコン５６に接続された
自動焦点装置５７に接続されている。自動焦点装置５７
はＴＶモニタ６４にも接続されている。自動焦点装置５
７からはステッピングモータドライバ５８に向けたケー
ブルが接続され、このステッピングドライバ５８はステ
ッピングモータ５９に接続されている。ステッピングモ
ータ５９の回転にしたがって、Ｚステージ６０が上下方
向に移動可能となっている。

【００２２】また、顕微鏡５１の鏡筒部にはファイバ照
明装置６１が接続され、顕微鏡液面観察のための最良の
照度を得るべく、パソコン５６から送られる指示に従っ
て、ファイバ照明装置６１より照度調整が行われる。動
圧軸受のメニスカス部の液面は、ＸＹステージ６２上の
ワークホルダー６３にポジションニングされ、後述する
測定手順により、潤滑オイルの液面位置測定が行われ
る。

【００２３】以下において、本発明にかかる動圧軸受装
置の製造方法におけるメニスカス部の液面位置の測定手
順を説明する。図５に顕微鏡の視野設定を示し、図６に
液面位置測定のための測定機器のブロック図を示す。な
お、図５は軸受のメニスカス部と顕微鏡視野とを側断面
図、平面図として同時に示している。まず顕微鏡のカメ
ラ視野の中に、潤滑オイル６の液面（エリアＢ）とスリ
ーブ４の上面（エリアＡ）の両方を入れる。最初に、パ
ソコンからの制御信号に応じて、スリーブ４上のＡ点
（エリアＡ）において、顕微鏡の自動焦点合わせ動作を
行う。次に、パソコンからの制御信号に応じて、液面上
のＢ点（エリアＢ）において、顕微鏡の自動焦点合わせ
動作を行う。なお、焦点を合わせるに際し、動圧軸受を
上下方向にスライドするステージ上に載せておき、ステ
ッピングモータを回転させてステージを移動させながら
焦点を合わせる。

【００２４】最初に焦点を合わせたＡ点の位置から、次
に焦点を合わせたＢ点の位置までのステッピングモータ
の送りのパルス数をカウントし、これをステップ数とし
てパソコンに取り込み、２点間の差を計算してモニタ画
面に表示すれば、Ａ点からＢ点までの深さ方向の距離が
即座に分かる。なお、必要に応じ、自動焦点合わせ動作
を繰り返し、数値を平均化するとよい。このように、本
発明によればメニスカス部の液面位置を正確に調整、管
理することができるため、オイル漏れや焼き付きの起こ
らない動圧軸受装置を製造することができる。

【００２５】次に、図７に示す測定フローチャートに基
づいて、潤滑オイルの液面位置の測定動作の手順を説明
する。最初に手動操作により概略の位置合わせをしてお
く。次に、計測プログラムを起動し（Ｓ１）、ワークの
セットを待つ（Ｓ２）。ワークがセットされると、Ａ面
観察のための最良の照度とするために、照明照度を下げ
ていく（Ｓ３）。そしてフォーカスエリアＡと、焦点を
探る範囲を設定する（Ｓ４）。次にフォーカスエリアＡ
の焦点位置を探る（Ｓ５）。必要に応じて、合焦動作を
繰り返す（Ｓ６）。なお、図７に示すフローチャートに
おいては、ステップ５の自動合焦動作は、３回繰り返す
ように設定されている。

【００２６】次に、油面の近辺まで、対物レンズを降下
させる（Ｓ７）。そして油面観察のための最良の照度と
するために、照明照度を下げていく（Ｓ８）。そしてフ
ォーカスエリアＢと、焦点を探る範囲を設定する（Ｓ
９）。次にフォーカスエリアＢの焦点位置を探る（Ｓ１
０）。必要に応じて合焦動作を繰り返す（Ｓ１１）。な
お、図７に示すフローチャートにおいては、ステップ１
０の自動合焦動作は、３回繰り返すように設定されてい
る。

【００２７】次に、軸受の端面のＡ点近辺までレンズを
上昇させる（Ｓ１２）。そして測定結果をｍｍ単位で計
算し、結果をＣＲＴ画面に表示する（Ｓ１３）。以上の
Ｓ２〜１３のステップで、計測ルーチンが構成されてい
る。

【００２８】測定結果に基づき、液面位置が所定の許容
範囲内に入るように調整する。液面位置の調整は、メニ
スカス内にオイルがない状態からオイルを加えていく
か、またはＡ点まで一杯にオイルを入れておいてからオ
イルを吸い出していくかの２つの方法が考えられるが、
どちらの方法でもよい。この際、本発明に用いられる測
定方法により常時液面を計測しながら液面調整を行って
もよいし、一定条件で液面調整を行った後に液面計測を
行って良否判定をしてもよい。

【００２９】

【発明の効果】本発明によれば、動圧軸受装置の製造方
法において、顕微鏡から得られる画像から合焦位置を求
める自動合焦装置を用い、上記顕微鏡の対物レンズを移
動させて、軸受の軸方向における端面と、軸と軸受との
間に形成される潤滑オイルの液面とのそれぞれの合焦位
置を求め、それぞれの合焦位置における対物レンズの位
置差から軸受の軸方向における端面に対する潤滑オイル
の液面の位置を求め、潤滑オイルの液面位置を所定の位
置としたため、潤滑オイルの液面を正確に調整、管理し
た動圧軸受装置を製造することができ、オイル漏れや焼
き付きの起こらない十分品質管理された動圧軸受装置を
得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明により製造された動圧軸受装置を適用す
ることが可能なモータの一例を示す断面図である。

【図２】本発明により製造された動圧軸受装置のメニス
カスシール部の一例を示す側面図である。

【図３】本発明に用いることができる顕微鏡の一例を示
す側面図である。

【図４】本発明に用いることができる測定機器の接続例
を示す模式図である。

【図５】本発明に用いることができる顕微鏡の視野設定
の一例を示す模式図である。

【図６】本発明に用いることができる測定機器の一例を
示すブロック図である。

【図７】本発明における液面位置計測の動作手順の一例
を示すフローチャートである。

【図８】本発明における合焦動作の一例を示す模式図で
ある。

【図９】従来のオイル動圧モータにおけるオイルシール
部の一例を示す側面図である。

【図１０】従来の測定方法における（ａ）は油面下端部
の合焦像、（ｂ）はスリーブの上端面の合焦像の模式図
である。

【符号の説明】

１軸４軸受６潤滑オイル３８動圧軸受部３９動圧軸受部５１顕微鏡Ａ端面Ｂ潤滑オイルの液面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者五明正人長野県諏訪郡下諏訪町5329番地株式会社三協精機製作所内Ｆターム(参考） 2F014 FA04 FA10 2F112 AB05 AB10 BA06 CA07 CA12 DA05 FA03 3J011 BA04 CA01 CA02 DA02 JA02 KA04 MA24

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】軸とこの軸を相対回転可能に支持する軸
受とを備え、上記軸と軸受の一方に動圧発生用溝を形成
して動圧軸受部を形成するとともに、上記動圧軸受部に
潤滑オイルを充填し、上記軸と軸受との相対回転による
動圧作用により上記軸を相対回転可能に支持するように
した動圧軸受装置の製造方法において、顕微鏡から得られる画像から合焦位置を求める自動合焦
装置を用い、上記顕微鏡の対物レンズを移動させて、上
記軸受の軸方向における端面と、上記軸と軸受との間に
形成される上記潤滑オイルの液面とのそれぞれの合焦位
置を求め、上記それぞれの合焦位置における上記対物レ
ンズの位置差から上記軸受の軸方向における端面に対す
る上記潤滑オイルの液面の位置を求め、上記潤滑オイル
の液面位置を所定の位置とすることを特徴とする動圧軸
受装置の製造方法。
【請求項２】前記潤滑オイルの液面を、前記軸と軸受
との間隔が徐々に拡大するように形成されてなる傾斜部
に位置するメニスカスシール部に位置させたことを特徴
とする請求項１記載の動圧軸受装置の製造方法。
【請求項３】前記顕微鏡から得られる画像をカメラを
介して自動合焦装置に取り込むようにしてあるととも
に、上記顕微鏡の視野を、上記軸受の軸方向における端
面と上記潤滑オイルの液面とのそれぞれを含むように設
定し、上記視野内に上記軸受の軸受方向における端面に
対するフォーカスエリアと上記潤滑オイルの液面に対す
るフォーカスエリアとが設定されていることを特徴とす
る請求項２記載の動圧軸受装置の製造方法。
【請求項４】前記傾斜部の内側に動圧軸受部が形成さ
れ、この動圧軸受部に前記メニスカスシール部に介在す
る潤滑オイルが補給されるように構成されてなることを
特徴とする請求項３記載の動圧軸受装置の製造方法。