JP2004076901A

JP2004076901A - ハードディスクドライブ用ピボットアッセンブリ

Info

Publication number: JP2004076901A
Application number: JP2002240743A
Authority: JP
Inventors: Toshisada Koyama; 小山　利貞
Original assignee: Minebea Co Ltd
Current assignee: Minebea Co Ltd
Priority date: 2002-08-21
Filing date: 2002-08-21
Publication date: 2004-03-11
Also published as: EP1391881A3; US7136262B2; US20040100734A1; EP1391881A2

Abstract

【課題】スペーサが外輪に強固にかつ確実に固定されるピボットアッセンブリを提供する。
【解決手段】スペーサ５の外周縁部にシャープエッジ５ａを形成し、このシャープエッジ５ａを外輪２２の平坦な端面に密着させ、その部分でレーザ溶接にて固定した。
【選択図】　　　図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハードディスクドライブにおけるスイングアーム方式アクチュエータの軸受として用いられるピボットアッセンブリに係り、特に、ボールベアリングどうしの間隔を保持するスペーサの固定手段の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上記のようなピボットアッセンブリとしては、たとえばシャフトの両端部にボールベアリングを固定し、それらボールベアリングの外輪どうしの間隔をリング状のスペーサによって保持したものが知られている。ここで、スペーサの端面の内周側縁部には、軸線方向へ突出する凸条が形成されている。一方、外輪の端面の内周側縁部には凹部が形成され、この凹部に凸条が嵌合することでスペーサは外輪どうしの間に保持されている。このようなピボットアッセンブリは、先端部に磁気ヘッドを有するスイングアームの基部に嵌合させられて接着される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のピボットアッセンブリでは、スペーサの凸条と外輪の凹部との嵌合によってスペーサが保持されているため、以下のような問題があった。
▲１▼凸条の加工誤差によりスペーサの端面の精度（特に平行度）が不充分となり、その結果、スペーサの位置決め精度が悪化するとともに、外輪との接触面積が少なくなってスペーサの保持強度が低下する。
▲２▼凸条の機械加工のために製造コストが割高になるとともに、スペーサの組付作業が複雑化する。
▲３▼スペーサの保持が不安定なため、スイングアームとピボットアッセンブリとを接着によって固定せざるを得ない。このため、構成部品の一部に不良品が発生した場合には全体を廃棄せざるを得ず、不経済であるとともに、接着剤からガスが発生し、ハードディスクや磁気ヘッドの表面に有害な影響をもたらす。
したがって、本発明は、スペーサと外輪とを強固に固定することによって上記のような問題点を解決することができるピボットアッセンブリを提供することを目的としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、シャフトの両端部にボールベアリングを嵌合し、これらボールベアリングの外輪どうしの間にスペーサを配置したハードディスクドライブ用ピボットアッセンブリにおいて、スペーサは、外輪にレーザ溶接にて固定されていることを特徴としている。
【０００５】
上記構成のハードディスクドライブ用ピボットアッセンブリ（以下、単に「ピボットアッセンブリ」と称する）にあっては、スペーサが外輪にレーザ溶接にて固定されているから、スペーサが強固にかつ確実に固定される。したがって、スペーサに例えばネジ孔を形成することにより、スイングアームをピボットアッセンブリにネジで取り付けることができるので、不良品の発生時には両者を取り外して良品を再利用することができ、また、接着剤固定でないためにアウトガスの問題も解消することができる。また、従来のような凸条を加工する必要が無いから、スペーサの端面の加工精度を充分に高めることができる。これにより、外輪との接触面積を確保してスペーサを安定して固定することができる。さらに、スペーサを外輪に溶接する際の両者の位置決めは、チャックやバイスなどの公知の把持手段を用いて行うことができるので、位置決め精度を向上させることができる。加えて、凸条の機械加工がないため製造コストを低減することができるとともに、スペーサの組付作業が簡略化されるという利点もある。さらに、外輪とスペーサが溶接結合のためにピボットアッシーとしての剛性が従来のサンドイッチ接触結合よりはるかに向上する利点をも有している。この剛性向上はハンドリング時を含めての耐振動性や耐共振性の改善にも繋がっている。
【０００６】
レーザ溶接のレーザ発生源には限定はなく、たとえばＹＡＧレーザを用いることができる。また、レーザ溶接は、スペーサと外輪との接触部の全周に亘って行うことができ（シーム溶接）、あるいは、接触部に沿って互いに離間した複数箇所に行うことができる（スポット溶接）。
【０００７】
ところで、スペーサをボールベアリングの外輪に溶接するに際しては、電気抵抗溶接やガス溶接によるスポット溶接では、溶着部が大きく熱影響により軸受精度を低下させるため採用できなかった。本発明では、レーザ溶接によりスペーサを外輪に溶接するため、レーザビームのスポット径を例えば０．４ｍｍ程度に絞ることにより、溶着部を小さくすることができる。これにより、溶着部が外輪に与える熱影響が少なく軸受精度の低下を防止することができる。
【０００８】
また、外輪は、その外周面と端面との交叉部に断面略円弧状の面取りを有しているのが通常であるから、スペーサと外輪の外径が同じであると、両者の間に凹部が形成される。この場合、凹部は奥へ行くに従って隙間が狭くなり、その最奥部に位置するスペーサおよび外輪の接触部にレーザビームを正確に当てなければならない。しかも、レーザビームは、スペーサの端面と面取りとの共通接線、つまりスペーサの端面をなぞるようにして照射しなければならない。これらの点を鑑みると、上記のようにレーザビームが小径である場合には、スペーサの位置が少しでも狂うとレーザビームが必要な箇所に照射されないから、レーザ溶接は殆ど不可能となる。
【０００９】
そこで、本発明では、スペーサの外周縁部にシャープエッジを形成し、このシャープエッジを外輪の端面に密着させ、その部分でレーザ溶接にて固定することを好適な態様としている。このように構成することにより、シャープエッジの外周側にレーザービームの光路となる開放された空間が形成される。ここで、本発明におけるシャープエッジとは、縁部の断面を円弧状としたときに半径が０．１ｍｍ以下の場合であり、スペーサを旋削や研削で加工する場合には、外周または端面を加工したままの縁部の状態をいう。つまり、シャープエッジを構成する２つの面が鋭角か否かは問題ではない。断面の半径が０．１ｍｍを超える場合には、その周面と外輪の端面によって形成された凹部が上記と同等の問題を惹起する。
【００１０】
より具体的には、セパレータの縁部を外輪よりも小径にすることにより、その縁部に形成したシャープエッジを外輪の面取りよりも内周側の平坦な面に配置することができる。ただし、スペーサの縁部を外輪側へ突出する凸条に形成することにより、縁部に形成したシャープエッジを面取りに密着させ、そこで外輪にレーザ溶接することも可能である。このように構成することによってシャープエッジの外周側が開放されるので、シャープエッジを外輪にレーザ溶接することができる。この場合、スペーサを外輪よりも小径としたり、あるいはスペーサの端部にテーパ部や小径部を形成することにより、スペーサの縁部を外輪よりも小径とすることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態を図１〜図３を参照して説明する。これらの図において符号１はシャフトである。シャフト１の中心にはネジ孔１１が形成され、このネジ孔１１に螺合させたボルトによって、ピボットアッセンブリはハードディスクドライブに取り付けられる。シャフト１の下端部にはフランジ１２が形成されている。シャフト１の外周には、フランジ１２に端面を当接させたボールベアリング２が嵌合させられている。
【００１２】
ボールベアリング２は、内輪２１および外輪２２と、それらの間で円周方向に転動可能な複数のボール２３とを備えている。ボール２３は、リテーナ２４によって円周方向に等間隔に保持されている。内輪２１および外輪２２の間の両端部の開口部は、シール２５によって閉塞されている。なお、図中符号２６は、シール２５を固定するためのスナップリングである。
【００１３】
シャフト１の上端部にも上記と同じボールベアリング２が嵌合させられている。そして、これら２つのボールベアリング２の外輪２２間には、スペーサ５が取り付けられ、これによって外輪２２は一定の間隔で互いに離間している。
【００１４】
図３（Ａ）に示すように、外輪２２の外周と端面との交叉部には、断面円弧状の面取り２２ａが形成されている。一方、スペーサ５は円筒状をなし、その外周と端面との交叉部には、機械加工したままのシャープエッジ５ａが残されている。スペーサ５の外径は、外輪２２の外径よりも小さく設定され、これによって、シャープエッジ５ａは、スペーサ５の端面とともに面取り２２ａよりも内周側の平坦な面に密着させられている。そして、スペーサ５は、外輪２２と同心円上に配置され、シャープエッジ５ａまたはこれと外輪２２との境界をレーザ溶接されることで外輪２２に固定されている。図２（Ａ）において符号Ｐは溶接によるナゲットを示し、図２（Ａ）示すように、スペーサ５は、シャープエッジ５ａの全周をレーザ溶接（シーム溶接）されている。
【００１５】
なお、図２（Ｂ）に示すように、スペーサ５は、円周方向に等間隔離間した複数箇所（この実施形態では３カ所）で外輪２２にスポット溶接することもできる。また、スペーサ５と外輪２２との位置決めは、たとえば３つ爪チャックを軸線方向に連設し、各チャックで外輪２２およびスペーサ５のそれぞれを把持することで行うことができる。
【００１６】
上記構成のピボットアッセンブリの外周には、先端部に磁気ヘッドを備えたスイングアームの基部が取り付けられる。スイングアームの基部には、ピボットアッセンブリが嵌合する孔が形成され、その孔を挿通させたネジがスペーサ５に形成されたネジ孔（図示略）に螺合される。
【００１７】
上記構成のピボットアッセンブリにあっては、スペーサ５が外輪２２にレーザ溶接にて固定されているから、スペーサ５が強固にかつ確実に固定される。したがって、スペーサ５に形成したネジ孔によりスイングアームをピボットアッセンブリにネジで取り付けることができるので、不良品の発生時には両者を取り外して良品を再利用することができ、また、アウトガスの問題も解消することができる。また、スペーサ５の端面は平坦であるから、その加工精度（特に平行度）を充分に高めることができる。これにより、外輪２２との接触面積が確保され、スペーサ５を安定して固定することができる。さらに、スペーサ５を外輪２２に溶接する際の両者の位置決めは、チャックやバイスなどの公知の同軸把持手段を用いて行うことができるので、位置決め精度を向上させることができる。加えて、スペーサ５を単純な円筒状に形成すれば良いから、製造コストを低減することができるとともに、スペーサ５の組付作業が簡略化されるという利点もある。
【００１８】
特に、上記実施形態では、スペーサ５の外周縁部にシャープエッジ５ａを形成し、このシャープエッジ５ａを外輪２２の面取り２２ａよりも内周側の平坦面に密着させているから、図３（Ａ）に示すように、シャープエッジ５ａの外周側に開放された空間が存在する。これにより、シャープエッジ５ａまたはこれと外輪２２との境界に、スポットを小径に絞ったレーザービームを照射して溶接することが可能となる。
【００１９】
上記実施形態では、スペーサ５を外輪２２よりも小径にすることにより、スペーサの縁部（シャープエッジ５ａ）を外輪２２の面取り２２ａよりも内周側に配置しているが、図３（Ｂ）〜（Ｄ）のような変更例を採用することもできる。図３（Ｂ）は、スペーサ５を外輪２２と同径とし、スペーサ５の縁部にテーパ状の面取り５ｂを形成したものである。この変更例においても、スペーサ５の端面と面取り５ｂとの交叉部には、外輪２２の面取り２２ａよりも内周側に配置されるシャープエッジ５ａが形成され、シャープエッジ５ａで外輪２２とレーザ溶接されている。
【００２０】
また、図３（Ｃ）に示す変更例は、スペーサ５を外輪２２と同径とし、スペーサ５の端部に、中央部よりも小径な小径部５ｃを形成したものである。この変更例においても、スペーサ５の端面と小径部５ｃとの交叉部には、外輪２２の面取り２２ａよりも内周側に配置されるシャープエッジ５ａが形成され、シャープエッジ５ａで外輪２２とレーザ溶接されている。
【００２１】
さらに、図３（Ｄ）に示す変更例は、スペーサ５を外輪２２よりもやや小径とし、スペーサ５の縁部に、外輪２２側へ突出する凸条（縁部）５ｄを形成したものである。この変更例では、凸条５ｄの縁部にシャープエッジ５ａが形成され、このシャープエッジ５ａが外輪２２の面取り２２ａに密着する。そして、スペーサ５は、シャープエッジ５ａで外輪２２とレーザ溶接されている。
【００２２】
以上の変更例においてもシャープエッジ５ａの外周側が開放されるので、シャープエッジ５ａまたはこれと外輪２２との境界にレーザビームを照射して溶接することができる。なお、本発明は上記実施形態およびその変更例に限定されるものではなく、さらに種々の変更を加えることができる。たとえば、セパレータを外輪よりも大径とし、その端部の内周縁を外輪の面取りに密着させて両者の境界をレーザ溶接することができる。この場合、セパレータの端部の内周断面を段付き形状とし、段付き形状の外側の内周縁を外輪の面取りに密着させて両者の境界をレーザ溶接することもできる。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、スペーサと外輪との溶接当接面の凹部（スキマ）形成を最小限にして最小レーザースポット径で確実に溶接可能とした上でスペーサを外輪にレーザ溶接にて固定しているから、スペーサが外輪に強固にかつ確実に固定される。これにより、スイングアームをスペーサにネジで取り付けることができるので、不良品の発生時には両者を取り外して良品を再利用することができ、また、アウトガスの問題も解消することができる。また、スペーサと外輪との接触面積を確保してスペーサを安定して固定することができ、さらに、スペーサの位置決め精度を向上させることができる等の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態のピボットアッセンブリを示す一部破砕側断面図である。
【図２】（Ａ）は実施形態のピボットアッセンブリを示す側面図であり（Ｂ）は（Ａ）の変更例である。
【図３】（Ａ）は溶接部を拡大した側面図であり、（Ｂ）〜（Ｄ）は（Ａ）の変更例である。
【符号の説明】
１　シャフト
２　ボールベアリング
５　スペーサ
５ａ　シャープエッジ
５ｄ　凸条（縁部）

Claims

シャフトの両端部にボールベアリングを嵌合し、これらボールベアリングの外輪どうしの間にスペーサを配置したハードディスクドライブ用ピボットアッセンブリにおいて、上記スペーサは、上記外輪にレーザ溶接にて固定されていることを特徴とするハードディスクドライブ用ピボットアッセンブリ。
前記スペーサの外周縁部にシャープエッジを形成し、このシャープエッジを前記外輪の端面に密着させ、その部分でレーザ溶接にて固定したことを特徴とする請求項１に記載のハードディスクドライブ用ピボットアッセンブリ。
前記外輪は、その外周面と端面との交叉部に断面略円弧状の面取りを有し、前記シャープエッジは、上記面取りよりも内周側の平坦な部分で上記外輪にレーザ溶接されていることを特徴とする請求項２に記載のハードディスクドライブ用ピボットアッセンブリ。
前記シャープエッジは、前記スペーサの端部をその外周よりも小径とすることで形成されていることを特徴とする請求項３に記載のハードディスクドライブ用ピボットアッセンブリ。