JP2005009580A - 流体軸受装置及びディスク装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】軸外周面またはスリーブ内周面の少なくとも一方にパターン状の浅溝からなる動圧発生溝と、パターン状または軸方向に平行な少なくとも一本の深溝を有し、軸とスリーブの間の隙間は潤滑剤で充満されており、動圧発生溝の深さより深溝は2倍以上深くなるよう構成することで、潤滑剤を軸受隙間に保持したまま内部に蓄積した空気を深溝から排出して軸受隙間の油膜切れを解決する流体軸受装置およびディスク装置の構成を得るものである。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
近年、ディスク等を用いた記録装置等はそのメモリー容量が増大し、またデータの転送速度が高速化しているため、この種の記録装置に用いられるディスク回転装置等は高速、高精度回転が必要となり、その回転主軸部には流体軸受装置が用いられている。本発明は、回転部に流体軸受を有する流体軸受装置及びディスク装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
以下、図8〜図9を参照しながら、従来の流体軸受装置の一例について説明する。図8において、21は軸であり軸受穴を有するスリーブ22に回転自在にはめ合わされ、軸21は上端側にロータ24を一体的に有し、ロータ24のスリーブ22の上端面との対向の少なくともいずれか一方には動圧発生溝22Cを有し、ロータハブ24にはロータ磁石28、ディスク29、スペーサ30、クランパー31が固定され、ロータ磁石28に対向するモータステータ27がベース26に取り付けられ、スリーブ22の軸受穴32Aの内周面には動圧発生溝22D、22Eが設けられ、動圧発生溝22D、22E、22Cの近傍にはオイル23が注入され、二組の動圧発生溝22D,22Eの間には通気穴22Fが開けられている。
【0003】
以上のように構成された従来の流体軸受装置について、図8から図9を用いてその動作について説明する。図8において、まず、モータステータ27に通電されると回転磁界が発生し、軸21、ロータ24、ロータ磁石28が、ディスク29と共に回転をはじめる。この時動圧発生溝22D、22Eおよび22Cはオイル23にポンピング圧力を発生し、浮上し非接触で回転し、ディスク29には図示しない磁気ヘッドが当接して電気信号の記録再生を行う。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記のような構成では、次の様な問題点があった。図9に示すように軸21はスリーブ22の軸受穴内をオイル23により潤滑されながら回転するが、図9に示すように、長期の回転後にオイル23中に空気25A,25Bが巻き込まれた場合等に、これら空気25A,25Bがモータステータ27の発熱等により体積が膨張し、動圧発生溝22C,22Dを充満していたオイル23を図中23Aに示すように軸受外に流出し、動圧発生溝22C,22Dは油膜切れを起こして軸受が擦れるという危険性があった。通気穴22Fからもオイル23が図中23Bに示すように流出して動圧発生溝22Dが油膜切れが生じたり、図中23Cに示すように下部からもオイルが漏れて動圧発生溝22Eが油膜切れを生じるという危険性があった。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために本発明の流体軸受装置は、スリーブの軸受穴に軸が回転自在に挿入され、軸外周面またはスリーブ内周面の少なくともいずれか一方に複数の浅溝からなるパターン状の動圧発生溝を有するラジアル軸受面を有し、軸の上端側にはロータ磁石を有するロータハブが取り付けられ、軸の他端側にはフランジ状の抜け止め部を有し、この抜け止め部は段部に収納されスリーブ側に固定された裏板により密封され、スリーブの上端面とロータハブの当接する面はそのいずれか一方に複数の浅溝からなるパターン状の動圧発生溝を有するスラスト軸受面を構成し、スリーブはモータステータと共にベース板側に固定され、軸とスリーブの間の隙間およびロータハブとスリーブ上端面の間は潤滑剤で充満されており、軸外周面またはスリーブ内周面上の前記パターン状の動圧発生溝の少なくとも一本は他の浅溝より2倍以上深くなるよう構成したものである。
【0006】
また、軸にロータハブとディスクを固定し、磁気ヘッドにより信号の記録再生を行うものである。
【0007】
本発明は上記した構成によって、軸受に必要なオイルは隙間が小さい軸受内部に残したまま、軸受内部に蓄積した空気だけを深溝を通して軸受外に排出可能とし、動圧発生溝部においてオイルの油膜切れが無く、軸受の信頼性が流体軸受装置の構成を得る。また信頼性に優れたディスク装置を得ることができる。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下本発明の一実施の形態における流体軸受装置およびディスクについて、図1〜図7を参照しながら説明する。図1〜図6は本発明実施形態の流体軸受装置の図である。図1においてスリーブ2の軸受穴2Aに軸1が回転自在に挿入され、軸1の外周面またはスリーブ2内周面の少なくともいずれか一方に複数の浅溝からなるパターン状の動圧発生溝1B,1Cを有するラジアル軸受面を有し、軸1の上端側にはロータ磁石8を有するロータ4が取り付けられ、軸1の他端側には略フランジ状の抜け止め部1Aを有し、この抜け止め部1Aはスリーブ2の段部2Dに収納されスリーブ2側に固定された底板3により密封され、スリーブ2の上端面とロータ4の当接する面はそのいずれか一方に複数の浅溝からなるパターン状の動圧発生溝2Cを有するスラスト軸受面を構成し、スリーブ2はモータステータ7と共にベース6側に固定され、軸1とスリーブ2の間の隙間およびロータ4とスリーブ2上端面の間はオイル等の潤滑剤13で充満されており、軸1の外周面またはスリーブ2の内周面上の前記パターン状の動圧発生溝1B,1Cまたは、2Cの少なくとも一本は他の浅溝より2倍以上深くなるよう構成したものである。または、軸1の外周面またはスリーブ2の内周面の少なくともいずれか一方に動圧発生溝とは別に軸1に略平行な略直線状の深溝を設け、また、スリーブ2の上端面とロ−タ4のが当接するスラスト軸受面のすくなくともいずれか一方に、少なくとも一本の放射線方向の略直線状の深溝を設けこれらの深さを、動圧発生溝1B,1C,1Cの深さの2倍以上に構成している。また、ロータ4には、ディスク9とスペーサ10がクランパー11により取り付けられている。図2は軸1とスリーブ2の断面図であるが、深溝5は少なくとも一本以上、例えば本実施例では2本加工されている。
【0009】
以上のように構成された流体軸受装置について、図1〜図6を用いてその動作について説明する。図1〜図3において、まず、モータステータ7に通電されると回転磁界が発生し、ロータ磁石8が軸1、ロータ4、ディスク9、クランパー11、スペーサ10と共に回転を始める。回転が始まると動圧発生溝1B,1C,2Cにおいてオイル等の潤滑剤13を回転力によりかき集めポンピング圧力を発生し軸受部は浮上し非接触で高精度に回転する。しかしながらが、軸受が長時間回転後にはオイル13の中には図2に示す空気12A,12B,12Cが混入している場合がある。混入した空気12A,12B,12Cは蓄積量が多くなった場合や、周囲の温度が上昇して空気12の内部圧力が上昇した時や、または膨張して体積が大きくなった時に、空気12は深溝5Bの中を通って外部に排出される。こうして空気12が排出されることで、オイル13は軸受外へ押し出されたり、漏れたりしないで、軸1とスリーブ2の間の十分小さい軸受隙間に、オイル自身の表面張力で保持され、軸受は油膜切れを生じないで安定して回転できる。本実施例において軸1の直径は1.5〜20ミリメートルであり、深溝5の深さは動圧発生溝1B,1Cの深さの2倍以上の場合に、オイル13が軸受隙間に保持され、空気12は良好に排出されることが確認できた。深溝5A、5B一本あたりの幅は軸円周上の約0.5〜5%を目安とした場合に空気12はスムーズに排出された。
【0010】
深溝5は、複数の浅溝からなるパターン状の動圧発生溝1B,1Cおよび2Cの内、少なくとも一本の浅溝を他の浅溝より2倍以上深く設ける第1の方法と、動圧発生溝とは別に、軸1に略平行に略直線状に設ける第2の方法のいずれか一方の方法がとられるが、図4は第2の方法である略平行な深溝5を設ける場合において深溝5B,5Cが軸1となす角度について表わしている。軸1が図中矢印M方向に回転する場合、図中θの角度は大きすぎると図4の様にオイル13は深溝に沿って矢印N方向に移動させられ、動圧発生溝1Bの下方部分で油膜切れが生じる場合がある。この角度θは、図5に示すように±3度以内が良好であり、油膜切れが生じないことがわかった。尚、深溝5は連続した溝でなくても図4の様に5Aと5Bに二分されていても良いし、動圧発生溝1B近傍だけに図4の5Aのように設けても良い。図5実際の軸受を観察して求めたデータである。また第1の方法である動圧発生溝2C,1B,1Cの浅溝の内、少なくとも一本を深く構成する場合は図4において動圧発生溝1B,1Cの傾斜角B1とB2の角度は精密に同じにしておかないとオイル13が上または下へ大きく移動してしまい、動圧発生溝1B,1Cに油膜切れが生じる危険性があるため、傾斜角B1とB2の差は0.5度以内にする。
【0011】
図6は図1および図3における略直線状の深溝5の深さと軸受隙間に残留する空気の面積比率について軸受を観察することにより求めたものである。深溝5は、その深さが浅すぎる合はオイル13がオイル自身の表面張力により深溝に充満してしまうため空気12は排出されにくい。図6に示すように深溝の深さは20マイクロメータ以上が必要であり、20〜700マイクロメータの場合に良好に排出される。一方700マイクロメートルより深い場合は、軸受隙間部のオイル13の保持力に悪影響が出る危険性がある。尚、この観察実験は動圧発生溝1B,1Cの深さは1〜15マイクロメータとし、その範囲で良好な結果を得た。
【0012】
以上のように本実施の形態によれば、流体軸受部に混入した空気が容易に排出され、軸受に生じがちであった油膜切れが防止され、ディスクを高精度かつ長寿命に回転させる流体軸受装置の構成が得られる。
【0013】
図7は流体軸受装置およびディスク装置の図である。ベース6は略箱状をしており上部は上蓋17が取り付けられ、スリーブ2はベース6に固定されている。軸1の一端にはロータ磁石8を有するロータ4が取り付けられ、ロータ4には記録再生用のディスク9がクランパー11により押圧されて取り付けられ、回転する前記ディスク9の面に磁気ヘッド15または光学ヘッドを対向して設け、この磁気ヘッド15または光学ヘッドはヘッド支軸16に回動自在に支持され、前記ディスク面に平行に移動自在に構成され、前記ディスク9に対して信号の記録または再生を行う。深溝5は軸受内部の有害な空気12を排出し、また通気穴を有していない半密封構造のスリーブ2は十分多くのオイル13を内部に蓄えることが可能であるため長期信頼性が高い。また軸1はスリーブ2に対して安定して高精度に非接触回転し、高密度な信号の記録再生が行える。
【0014】
以上のように本実施の形態によれば、流体軸受部に混入した空気が容易に排出され、軸受に生じがちであった油膜切れが防止され、ディスクを高精度かつ長寿命に回転させるディスク回転装置の構成が得られる。
【0015】
【発明の効果】
以上のように本発明の流体軸受装置は軸外周面またはスリーブ内周面の少なくとも一方にパターン状の浅溝からなる動圧発生溝と、パターン状または軸方向に平行な少なくとも1本の深溝を有し、軸とスリーブの間の隙間は潤滑剤で充満されており、動圧発生溝の深さより深溝は2倍以上深くなるよう構成することで、潤滑剤を軸受隙間に保持したまま内部に蓄積した空気を深溝から排出して軸受隙間の油膜切れを解決するものである。また長期信頼性に良好なディスク装置を提供するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態の流体軸受装置断面図
【図2】本発明実施形態の深溝の詳細図
【図3】本発明実施形態の深溝の詳細図
【図4】本発明実施形態の深溝の詳細図
【図5】本発明実施形態の深溝の角度説明図
【図6】本発明実施形態の深溝の深さ説明図
【図7】本発明実施形態のディスク装置断面図
【図8】従来の流体軸受装置断面図
【図9】従来の流体軸受装置説明図
【符号の説明】
1 軸
1B,1C,2C 動圧発生溝
2 スリーブ
2A 軸受穴
2B,2F 隙間大部
3 底板
4 ロータ
5A,5B,5C 深溝
6 ベース
7 モータステータ
8 ロータ磁石
9 ディスク
10 スペーサ
11 クランパー
12 空気
13 オイル
15 ヘッド
16 ヘッド支軸
17 上蓋
Claims (8)
- スリーブの軸受穴に軸が回転自在に挿入され、軸外周面またはスリーブ内周面の少なくともいずれか一方に複数の浅溝からなるパターン状の動圧発生溝を有するラジアル軸受面を有し、軸の上端側にはロータ磁石を有するロータハブが取り付けられ、軸の他端側にはフランジ状の抜け止め部を有し、この抜け止め部は段部に収納されスリーブ側に固定された底板により密封され、スリーブの上端面とロータハブの当接する面はそのいずれか一方に複数の浅溝からなるパターン状の動圧発生溝を有するスラスト軸受面を構成し、スリーブはモータステータと共にベース板側に固定され、軸とスリーブの間の隙間およびロータハブとスリーブ上端面の間は潤滑剤で充満されており、軸外周面またはスリーブ内周面上の前記パターン状の動圧発生溝の少なくとも一本は他の浅溝より2倍以上深い流体軸受装置。
- スリーブの軸受穴に軸が回転自在に挿入され、軸外周面またはスリーブ内周面の少なくともいずれか一方に複数の浅溝からなるパターン状の動圧発生溝を有するラジアル軸受面を有し、軸の上端側にはロータ磁石を有するロータハブが取り付けられ、軸の他端側にはフランジ状の抜け止め部を有し、この抜け止め部は段部に収納されスリーブ側に固定された底板により密封され、スリーブの上端面とロータハブの当接する面はそのいずれか一方に複数の浅溝からなるパターン状の動圧発生溝を有するスラスト軸受面を構成し、スリーブはモータステータと共にベース板側に固定され、軸とスリーブの間の隙間およびロータハブとスリーブ上端面の間は潤滑剤で充満されており、ロータハブまたはスリーブ上端面上の前記パターン状の動圧発生溝の少なくとも一本は他の浅溝より2倍以上深い流体軸受装置。
- スリーブの軸受穴に軸が回転自在に挿入され、軸外周面またはスリーブ内周面の少なくともいずれか一方に複数の浅溝からなるパターン状の動圧発生溝を有するラジアル軸受面を有し、軸の上端側にはロータ磁石を有するロータハブが取り付けられ、軸の他端側にはフランジ状の抜け止め部を有し、この抜け止め部は段部に収納されスリーブ側に固定された底板により密封され、スリーブの上端面とロータハブの当接する面はそのいずれか一方に複数の浅溝からなるパターン状の動圧発生溝を有するスラスト軸受面を構成し、スリーブはモータステータと共にベース板側に固定され、軸とスリーブの間の隙間およびロータハブとスリーブ上端面の間は潤滑剤で充満されており、軸外周面またはスリーブ内周面の少なくともいずれか一方のは少なくとも一本の軸方向に略伸びる略直線状の深溝を有し、軸外周面またはスリーブ内周面に設けられた動圧発生溝の深さより略直線状の深溝は2倍以上深い流体軸受装置
- スリーブの軸受穴に軸が回転自在に挿入され、軸外周面またはスリーブ内周面の少なくともいずれか一方に複数の浅溝からなるパターン状の動圧発生溝を有するラジアル軸受面を有し、軸の上端側にはロータ磁石を有するロータハブが取り付けられ、軸の他端側にはフランジ状の抜け止め部を有し、この抜け止め部は段部に収納されスリーブ側に固定された底板により密封され、スリーブの上端面とロータハブの当接する面はそのいずれか一方に複数の浅溝からなるパターン状の動圧発生溝を有するスラスト軸受面を構成し、スリーブはモータステータと共にベース板側に固定され、軸とスリーブの間の隙間およびロータハブとスリーブ上端面の間は潤滑剤で充満されており、ロータハブまたはスリーブ上端面からなる軸受面のスリーブ上端面またはロータハブの下面のすくなくともいずれか一方の面には少なくとも一本の放射状に伸びる略直線状の深溝を有し、軸外周面またはスリーブ内周面に設けられた動圧発生溝の深さより略直線状の深溝は2倍以上深い流体軸受装置。
- 軸外周面またはスリーブ内周面に設けられたパターン状の浅溝からなる動圧発生溝は二組の魚骨パターン状であり、二組の動圧溝の間にはラジアル軸受面の隙間より広い部分を有し潤滑剤を保持した請求項1から4記載の流体軸受装置。
- 略直線溝は軸線に対し、平行または±3度以内の傾斜を有する請求項3記載の流体軸受装置。
- 軸の外周面の外径が0.5〜20ミリメートルであり、動圧発生溝の深さは1〜15マイクロメータであり、深溝の深さは20〜700マイクロメータである請求項3および4記載の流体軸受装置。
- 請求項1から7に記載する流体軸受装置のロータハブには記録再生用のディスクがクランパーにより押圧されて取り付けられ、回転する前記ディスク面に磁気ヘ ッドまたは光学ヘッドを対向して設け、この磁気ヘッドまたは光学ヘッドは前記ディスク面に平行に移動自在に構成され、前記ディスクに対して信号の記録または再生を行なうディスク記録装置。
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JP2003174359A JP2005009580A (ja) | 2003-06-19 | 2003-06-19 | 流体軸受装置及びディスク装置 |
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Publications (2)
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Cited By (3)
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WO2011046046A1 (ja) * | 2009-10-16 | 2011-04-21 | 三菱重工業株式会社 | 遊星軸受構造 |
JP2015042068A (ja) * | 2013-08-22 | 2015-03-02 | 株式会社東海理化電機製作所 | 回転機構 |
CN113251068A (zh) * | 2020-02-12 | 2021-08-13 | 通用电气精准医疗有限责任公司 | 流体动力轴承***和用于制造流体动力轴承***的方法 |
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2003
- 2003-06-19 JP JP2003174359A patent/JP2005009580A/ja active Pending
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