JP2008298684A - Testing method for fluid bearing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、流体軸受装置の検査方法に関するものである。 The present invention relates to an inspection method for a hydrodynamic bearing device.
流体軸受装置は、軸受部材と軸部材の相対回転により、軸受隙間に形成される油膜で軸部材を回転自在に支持する軸受装置である。この流体軸受装置は、高速回転、高回転精度、低騒音等の特徴を有するものであり、近年ではその特徴を活かして、情報機器をはじめ種々の電気機器に搭載されるモータ用の軸受装置として、より具体的には、HDD等の磁気ディスク装置、CD−ROM、CD−R/RW、DVD−ROM/RAM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のポリゴンスキャナモータ、プロジェクタのカラーホイールモータ、ファンモータなどのモータ用軸受装置として好適に使用されている。 The hydrodynamic bearing device is a bearing device that rotatably supports a shaft member with an oil film formed in a bearing gap by relative rotation of the bearing member and the shaft member. This hydrodynamic bearing device has characteristics such as high-speed rotation, high rotation accuracy, and low noise. In recent years, the hydrodynamic bearing device has been utilized as a motor bearing device for motors mounted on various electrical devices including information devices. More specifically, magnetic disk devices such as HDDs, optical disk devices such as CD-ROM, CD-R / RW, DVD-ROM / RAM, spindle motors such as magneto-optical disk devices such as MD and MO, laser beams, etc. It is suitably used as a motor bearing device such as a polygon scanner motor of a printer, a color wheel motor of a projector, and a fan motor.
上記モータのうち、例えば、HDD等のディスク駆動装置のスピンドルモータに組み込まれる流体軸受装置には、軸部材をラジアル方向に支持するラジアル軸受部と、スラスト方向に支持するスラスト軸受部とが設けられる。両軸受部のうち、ラジアル軸受部は、ラジアル軸受隙間を介して対向する軸受部材の内周面および軸部材の外周面の何れか一方に動圧溝等の動圧発生部を設けた動圧軸受で構成される場合と、この種の動圧発生部を設けない真円軸受で構成される場合とがある。 Among the motors described above, for example, a hydrodynamic bearing device incorporated in a spindle motor of a disk drive device such as an HDD is provided with a radial bearing portion that supports the shaft member in the radial direction and a thrust bearing portion that supports the axial direction. . Of the two bearing portions, the radial bearing portion is a dynamic pressure in which a dynamic pressure generating portion such as a dynamic pressure groove is provided on one of the inner peripheral surface of the bearing member and the outer peripheral surface of the shaft member facing each other through the radial bearing gap. There are cases where it is constituted by a bearing and cases where it is constituted by a perfect circle bearing not provided with this type of dynamic pressure generating portion.
上記構造の流体軸受装置として、ハウジングの内周に、ラジアル軸受面を有する軸受スリーブを軸方向に二つ並べて固定したものが公知である(例えば、特許文献1を参照)。かかる構造の流体軸受装置では、ハウジングの内周に軸受スリーブを固定した状態におけるラジアル軸受面相互間の精度(例えば、同軸度)がラジアル方向の回転精度を大きく左右する。そのため、上記構造の流体軸受装置の製造工程では、ハウジングの内周に軸受スリーブを軸方向に二つ並べて固定した後、例えば真円度測定機を用いてラジアル軸受面相互間の精度を検査するのが通例となっている。真円度測定機を用いての検査は、例えば以下示す手順で行われる。 As a hydrodynamic bearing device having the above-described structure, one in which two bearing sleeves having radial bearing surfaces are arranged side by side in the axial direction on the inner periphery of a housing is known (see, for example, Patent Document 1). In the hydrodynamic bearing device having such a structure, the accuracy (for example, the coaxiality) between the radial bearing surfaces in a state where the bearing sleeve is fixed to the inner periphery of the housing greatly affects the rotational accuracy in the radial direction. Therefore, in the manufacturing process of the hydrodynamic bearing device having the above structure, after two bearing sleeves are axially arranged and fixed on the inner periphery of the housing, the accuracy between the radial bearing surfaces is inspected using, for example, a roundness measuring machine. It is customary. The inspection using the roundness measuring machine is performed, for example, according to the following procedure.
(1)真円度測定機のターンテーブル上にハウジングを固定する。(2)軸受スリーブのラジアル軸受面の内周に測定端子を配置した状態でターンテーブルを回転させて各ラジアル軸受面における断面形状を個別に測定する。(3)前記の測定データに基づいて各軸受スリーブのラジアル軸受面における軸心を算出した後、一方の軸心に対する他方の軸心のズレを解析する。
上記の方法で信頼性の高い検査結果を得るには、ハウジングをターンテーブル上に精度良く位置決めすると共に、軸受スリーブ内周の所定箇所に測定端子を精度良く配置する必要がある。しかしながら、軸受スリーブの内径寸法は数mm程度(例えば、2mm)に設定される場合が多く、しかも要求される上記の各種位置決め精度はマイクロオーダーレベルであるため、これらを精度良く位置決めするのに手間がかかる。また、上記のとおり、直接的にラジアル軸受面相互間の精度を検査することができないため、データ解析に長時間を要す。従って、従来方法は、ラジアル軸受面相互間の精度を検査するのに多大な時間(約20分/個)を要すため、量産時における検査方法として用いるには難がある。 In order to obtain a highly reliable test result by the above method, it is necessary to position the housing on the turntable with high accuracy and to accurately arrange the measurement terminals at predetermined locations on the inner periphery of the bearing sleeve. However, the inner diameter of the bearing sleeve is often set to about several millimeters (for example, 2 mm), and the above-mentioned various positioning accuracy is on the micro-order level. It takes. In addition, as described above, since the accuracy between the radial bearing surfaces cannot be directly inspected, a long time is required for data analysis. Therefore, since the conventional method requires a great amount of time (about 20 minutes / piece) to inspect the accuracy between the radial bearing surfaces, it is difficult to use it as an inspection method in mass production.
また、この種の流体軸受装置は、その内部へ異物が混入するのを極度に嫌うため、クリーンルーム内で製造する場合がある。しかしながら、このような特殊環境下に、ターンテーブル等を有する大掛かりな真円度測定機を持ち込むことは現実的ではない。 In addition, this type of hydrodynamic bearing device is extremely likely to be mixed with foreign matter and may be manufactured in a clean room. However, it is not realistic to bring a large roundness measuring machine having a turntable or the like under such a special environment.
本発明の課題は、ハウジングにラジアル軸受面を有する軸受スリーブを二つ固定した状態におけるラジアル軸受面相互間の精度を簡易に検査し得る方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a method capable of easily inspecting the accuracy between radial bearing surfaces in a state where two bearing sleeves having radial bearing surfaces are fixed to a housing.
上記課題を解決するため、本発明では、ハウジングの内周に、ラジアル軸受面を有する軸受スリーブを軸方向に二つ並べて固定し、一方の軸受スリーブの内周に第1治具を圧入すると共に、他方の軸受スリーブの内周に第2治具を圧入し、一方の治具を回転させてハウジング、両軸受スリーブ、および他方の治具を一体に回転させ、他方の治具の振れ量を測定することを特徴とする流体軸受装置の検査方法を提供する。なお、ここでいうラジアル軸受面は、ラジアル軸受隙間を形成する一方の面を意図したものであり、この面に動圧溝等の動圧発生部が形成されているか否かは問わない。 In order to solve the above-mentioned problems, in the present invention, two bearing sleeves having radial bearing surfaces are arranged side by side in the inner circumference of the housing and fixed, and the first jig is press-fitted into the inner circumference of one of the bearing sleeves. Then, press the second jig into the inner circumference of the other bearing sleeve, rotate one jig to rotate the housing, both bearing sleeves, and the other jig together, and adjust the deflection amount of the other jig. A method for inspecting a hydrodynamic bearing device is provided. Here, the radial bearing surface is intended as one surface forming a radial bearing gap, and it does not matter whether a dynamic pressure generating portion such as a dynamic pressure groove is formed on this surface.
上記のように、本発明では、二つの軸受スリーブの内周に第1および第2の治具を個別に圧入し、一方の治具を回転させて他方の治具の振れ量を測定するようにしたので、従来方法のように両軸受スリーブのラジアル軸受面における軸心位置をそれぞれ導き出すことなく、一工程でラジアル軸受面相互間の精度を検査することができる。また、本発明にかかる検査方法であれば、治具を軸受スリーブよりも突出させて設けることができるため、測定端子を治具の外周側に配置することができる。また、軸受スリーブの内周へ圧入するだけで測定対象物(治具)の位置決めがなされる。従って、検査および検査準備の双方に多大な手間を要していた従来方法に比べ、ラジアル軸受面相互間の精度を簡易に検査することができる。 As described above, in the present invention, the first and second jigs are individually press-fitted into the inner circumferences of the two bearing sleeves, and one jig is rotated to measure the deflection amount of the other jig. Therefore, the accuracy between the radial bearing surfaces can be inspected in one step without deriving the axial center positions of the radial bearing surfaces of the two bearing sleeves as in the conventional method. Moreover, if it is the inspection method concerning this invention, since a jig | tool can be made to protrude rather than a bearing sleeve, a measurement terminal can be arrange | positioned on the outer peripheral side of a jig | tool. Further, the object to be measured (jig) can be positioned simply by press-fitting into the inner periphery of the bearing sleeve. Therefore, the accuracy between the radial bearing surfaces can be easily inspected as compared with the conventional method that requires a great amount of labor for both the inspection and the inspection preparation.
また、本発明にかかる検査方法では、上記のように、軸受スリーブの端面よりも突出して設けた治具の振れ量を測定することができるから、測定される振れ量は、実際のラジアル軸受面相互間のずれ量よりも増幅された値となる。そのため、微細な位置ずれ等も検知することが可能となり、高い回転精度を誇る流体軸受装置が提供可能となる。 Further, in the inspection method according to the present invention, as described above, the amount of deflection of the jig provided so as to protrude from the end surface of the bearing sleeve can be measured. Therefore, the measured amount of deflection is the actual radial bearing surface. It becomes an amplified value rather than the amount of deviation between each other. For this reason, it is possible to detect a minute positional deviation and the like, and it is possible to provide a hydrodynamic bearing device boasting high rotational accuracy.
また、上記の方法であればターンテーブル等を必要としないため、測定装置の簡略化および小型化を図ることができる。そのため、クリーンルーム等の特殊な環境化に測定装置を搬入することができ、クリーンルーム内でもかかる検査を容易に行い得る。 In addition, since the above method does not require a turntable or the like, the measurement apparatus can be simplified and downsized. Therefore, the measuring device can be carried into a special environment such as a clean room, and such an inspection can be easily performed even in the clean room.
上記の態様でラジアル軸受面相互間の精度を検査するに際し、第1および第2治具は、0以上2μm以下の締め代をもって軸受スリーブに圧入するのが望ましい。締め代が0μmよりも小さいと、軸受スリーブおよびハウジングを治具と同期させて回転させることができず、締め代が2μmよりも大きいと、圧入力が過大となってラジアル軸受面が損傷するおそれがあるからである。なお、逆を言えば、例えば締め代が2μmとなるように形成された治具を用いた場合に、当該治具が円滑に圧入されない軸受スリーブは、所定の精度で形成されていない軸受スリーブであるとも言え、上記検査を行うまでもなく個々の軸受スリーブが不良品であると判定することも可能である。 When inspecting the accuracy between the radial bearing surfaces in the above-described manner, it is desirable that the first and second jigs are press-fitted into the bearing sleeve with a tightening margin of 0 to 2 μm. If the tightening margin is smaller than 0 μm, the bearing sleeve and the housing cannot be rotated in synchronization with the jig, and if the tightening margin is larger than 2 μm, the pressure input may be excessive and the radial bearing surface may be damaged. Because there is. In other words, for example, when a jig formed to have a tightening margin of 2 μm is used, a bearing sleeve in which the jig is not smoothly press-fitted is a bearing sleeve that is not formed with a predetermined accuracy. It can be said that it is possible to determine that each bearing sleeve is defective without performing the above inspection.
また、本発明では、ハウジングの内周に、ラジアル軸受面を有する軸受スリーブを軸方向に二つ並べて固定した流体軸受装置において、一方の軸受スリーブの内周に第1治具を圧入すると共に、他方の軸受スリーブの内周に第2治具を圧入した状態で、一方の治具を回転させたときの他方の治具の振れ量が0以上2μm以下であることを特徴とする流体軸受装置を提供する。かかる構成の流体軸受装置は、ラジアル軸受面相互間の精度が高く、高い軸受性能を具備するものである。 Further, in the present invention, in the hydrodynamic bearing device in which two bearing sleeves having radial bearing surfaces are arranged side by side in the inner circumference of the housing and fixed, the first jig is press-fitted into the inner circumference of one of the bearing sleeves, A hydrodynamic bearing device in which a deflection amount of the other jig when the second jig is rotated in a state where the second jig is press-fitted into the inner circumference of the other bearing sleeve is 0 to 2 μm I will provide a. The hydrodynamic bearing device having such a configuration has high accuracy between the radial bearing surfaces and high bearing performance.
以上に示すように、本発明によれば、ハウジングにラジアル軸受面を有する軸受スリーブを二つ固定した状態におけるラジアル軸受面相互間の精度を簡易にかつ精度良く検査することが可能となる。これにより、検査工程の簡略化を図ることができ、流体軸受装置の製造コストを低廉化することが、またあるいは検査頻度を増大させ流体軸受装置の品質保証レベルを高めることが可能となる。 As described above, according to the present invention, it is possible to easily and accurately inspect the accuracy between the radial bearing surfaces in a state where two bearing sleeves having radial bearing surfaces are fixed to the housing. As a result, the inspection process can be simplified, the manufacturing cost of the hydrodynamic bearing device can be reduced, or the frequency of inspection can be increased and the quality assurance level of the hydrodynamic bearing device can be increased.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明における『上下』方向は単に各図における上下方向を便宜的に示すものであり、使用態様等を限定するものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the “up and down” direction in the following description merely indicates the up and down direction in each drawing for the sake of convenience, and does not limit the mode of use or the like.
図1は、本発明を適用可能な流体軸受装置の一実施形態を示している。同図に示す流体軸受装置1は、例えばHDD用のスピンドルモータに組み込んで用いられるものであり、ハウジング2と、ハウジング2の内周に軸方向に二つ並べて固定された第1,第2軸受スリーブ3,4と、軸受スリーブ3,4の内周に挿入された軸部材5と、軸部材5の外径側に突出して設けられたシール部材6,7とを備える。
FIG. 1 shows an embodiment of a hydrodynamic bearing device to which the present invention can be applied. The hydrodynamic bearing device 1 shown in FIG. 1 is used by being incorporated in, for example, a spindle motor for an HDD, and includes a
ハウジング2は、例えば樹脂材料を射出成形して略円筒状に形成され、その内周面は、第1および第2軸受スリーブ3,4の固定面となる小径内周面2aと、小径内周面2aの両端側で小径内周面2aよりも大径に形成された第1,第2大径内周面2b,2cとに区画される。第1大径内周面2bは第1段面2dを介して小径内周面2aに繋がり、第2大径内周面2cは第2段面2eを介して小径内周面2aに繋がっている。
The
図2(a)に示すように、ハウジング2の第1段面2dの一部又は全部環状領域には、第1スラスト軸受部T1のスラスト軸受面となる領域が形成され、該スラスト軸受面には動圧発生部として、ヘリングボーン形状に配列された複数の動圧溝2d1が形成されている。また、図2(c)に示すように、ハウジング2の第2段面2eの一部又は全部環状領域には、第2スラスト軸受部T2のスラスト軸受面となる領域が形成され、該スラスト軸受面には動圧発生部として、ヘリングボーン形状に配列された複数の動圧溝2e1が形成されている。これら動圧溝2d1、2e1は、ハウジング2の射出成形型のうち、第1段面2d、第2段面2eの形成領域に、動圧溝形状に対応した型部を設けることにより、ハウジング2の射出成形と同時に型成形される。なお、動圧溝は、対向するシール部材6,7の端面に形成してもよく、またその形状は、スパイラル形状等、公知のその他の形状とすることもできる。
As shown in FIG. 2 (a), a region that becomes the thrust bearing surface of the first thrust bearing portion T1 is formed in a part or all of the annular region of the
ハウジング2の成形に用いるベース樹脂としては、射出成形可能なものであれば非晶性樹脂,結晶性樹脂を問わず使用可能で、例えば、非晶性樹脂として、ポリサルフォン(PSU)、ポリエーテルサルフォン(PES)、ポリフェニルサルフォン(PPSU)、ポリエーテルイミド(PEI)等、結晶性樹脂として、液晶ポリマー(LCP)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)等を用いることができる。もちろんこれらは一例にすぎず、使用環境や用途等を考慮してその他のベース樹脂を使用することもできる。また、上記のベース樹脂には、強度アップや導電性付与を目的として、公知の各種充填材を一種又は二種以上配合することもできる。
The base resin used for molding the
なお、ハウジング2は、上記のように樹脂材料で形成する他、黄銅やアルミニウム合金等の軟質金属やステンレス鋼等の金属材料で形成することも可能である。
The
軸部材5は、ステンレス鋼等の金属材料で形成され、全体として概ね同径の軸状をなしている。さらに、この実施形態では、軸部材5に環状のシール部材6,7が適宜の固定手段、例えば接着又は圧入接着(圧入と接着の併用)により固定されている。これらシール部材6,7は、軸部材5の外周面5aから外径側に突出した形態となり、それぞれハウジング2の第1大径内周面2b、第2大径内周面2cの内周側に収容される。また、接着剤による固定強度を高めるため、シール部材6,7の固定位置となる軸部材5の外周面5aには接着剤溜りとなる円周溝5a1、5a2が設けられている。なお、シール部材6,7は、黄銅等の軟質金属材料やその他の金属材料で形成しても良いし、樹脂材料で形成しても良い。また、部品点数削減および組立工数低減を図るため、シール部材6,7のうち何れか一方は、軸部材5に一体形成しても良い。
The
シール部材6の外周面6aはハウジング2の第1大径内周面2bとの間に所定容積のシール空間S1を形成し、シール部材7の外周面7aはハウジング2の第2大径内周面2cとの間に所定容積のシール空間S2を形成する。この実施形態において、シール部材6の外周面6a及びシール部材7の外周面7aは、それぞれハウジング2の外部側に向かって漸次縮径したテーパ面状に形成されている。そのため、シール空間S1、S2は、ハウジング2の内部側に向かって漸次縮小したテーパ形状を呈する。
The outer
第1軸受スリーブ3および第2軸受スリーブ4は、共に、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ている。本実施形態で、第1軸受スリーブ3は、その上側端面3bが、ハウジング2の第1段面2dから軸方向にδ1だけ下方に位置するようにして、ハウジング2の小径内周面2aに固定されている(図3参照)。また、図示は省略するが、第2軸受スリーブ4は第1軸受スリーブ3と同様に、その下側端面4bが、ハウジング2の第2段面2eから所定寸法(δ1)軸方向上方に位置するようにして、ハウジング2の小径内周面2aに固定されている。なお、ハウジング2に対する両軸受スリーブ3,4の固定手段としては、接着、圧入等適宜の手段を採用することができ、本実施形態では、所定幅の接着隙間に充填された接着剤を介して両者が接着固定されている(隙間接着)。また本実施形態では、第1軸受スリーブ3の下側端面3cと第2軸受スリーブ4の上側端面4cとが非当接とされているが、両軸受スリーブ3,4の軸方向寸法等によっては当接する場合もある。
Both the
第1軸受スリーブ3の内周面3aには、軸部材5の外周面5aとの間にラジアル軸受隙間を形成する第1および第2のラジアル軸受面A1、A2が軸方向の二箇所に離隔形成されている。第1のラジアル軸受面A1には、動圧発生部として、例えば図2(b)に示すようなヘリングボーン形状の動圧溝3a1が形成されている。第1のラジアル軸受面A1は、第2軸受スリーブ4から離反する側(上側)の端部に形成され、第2のラジアル軸受面A2はその反対側の端部に形成されている。第2のラジアル軸受面A2は平滑な円筒面をなし、その内径寸法は、動圧溝3a1を区画形成する背部(図中クロスハッチングで示す)と略同径(同径の場合も含む)に形成されている。外周面3dには、円周方向等間隔に配された複数(図示例は3本)の軸方向溝3d1が形成されている。
First and second radial bearing surfaces A1 and A2 forming a radial bearing gap between the inner
また、第2軸受スリーブ4の内周面4aには、軸部材5の外周面5aとの間にラジアル軸受隙間を形成する第1および第2のラジアル軸受面A1’、A2’が軸方向の二箇所に離隔形成されている。第1のラジアル軸受面A1’には、動圧発生部として、例えば図2(b)に示すようなヘリングボーン形状の動圧溝4a1が形成されている。第1のラジアル軸受面A1’は、第1軸受スリーブ3から離反する側(下側)の端部に形成され、第2のラジアル軸受面A2’はその反対側の端部に形成されている。第2のラジアル軸受面A2’は平滑な円筒面をなし、その内径寸法は、動圧溝4a1を区画形成する背部(図中クロスハッチングで示す)と略同径(同径の場合も含む)に形成されている。外周面4dには、円周方向等間隔に配された複数(図示例は3本)の軸方向溝4d1が形成されている。
Further, first and second radial bearing surfaces A1 ′ and A2 ′ that form a radial bearing gap between the inner
上記の構成からなる流体軸受装置1(ハウジング2)の内部空間には、両軸受スリーブ3,4の内部気孔も含め潤滑流体として例えば潤滑油が充満される。潤滑油は、例えば組立が完了した流体軸受装置1を真空槽内で潤滑油中に浸漬した後、大気圧に開放することによりハウジング2の内部空間に充満される。なお、潤滑流体としては、潤滑油以外にも磁性流体や空気等の気体を使用することもできる。
The internal space of the hydrodynamic bearing device 1 (housing 2) having the above-described configuration is filled with, for example, lubricating oil as a lubricating fluid including the internal pores of the two bearing
上記構成の流体動圧軸受装置1において、軸部材5が回転すると、第1軸受スリーブ3の第1および第2のラジアル軸受面A1、A2は、それぞれ軸部材5の外周面5aとラジアル軸受隙間を介して対向する。第1のラジアル軸受面A1が面するラジアル軸受隙間では、このラジアル軸受隙間に充満された潤滑油が動圧溝3a1の動圧作用によってその圧力を高められ、この圧力によって軸部材2がラジアル方向に回転自在に非接触支持される。一方、第2のラジアル軸受面A2が面するラジアル軸受隙間では、ラジアル軸受隙間に滲み出した油で油膜が形成され、この油膜で軸部材5がラジアル方向に回転自在に支持される。これにより、動圧軸受および真円軸受で軸部材5をラジアル方向に回転自在に支持する第1ラジアル軸受部R1が形成される。同様に第2軸受スリーブ4でも第1および第2のラジアル軸受面A1’,A2’によって動圧軸受および真円軸受が構成され、軸部材5をラジアル方向に回転自在に支持する第2ラジアル軸受部R2が形成される。
In the fluid dynamic pressure bearing device 1 configured as described above, when the
また、軸部材5が回転すると、ハウジング2の第1段面2dのスラスト軸受面がシール部材6の下側端面6bと所定のスラスト軸受隙間を介して対向し、ハウジング2の第2段面2eのスラスト軸受面がシール部材7の上側端面7bと所定のスラスト軸受隙間を介して対向する。そして軸部材5の回転に伴い、各スラスト軸受隙間に充満された潤滑油は、動圧溝の動圧作用によってその圧力が高められ、軸部材5が両スラスト方向に回転自在に非接触支持される。これにより、軸部材5を両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。
Further, when the
また、軸部材5の回転時には、上述のように、シール空間S1、S2が、ハウジング2の内部側に向かって漸次縮小したテーパ形状を呈しているため、両シール空間S1、S2内の潤滑油は毛細管力による引き込み作用と、回転時の遠心力による引き込み作用とにより、シール空間が狭くなる方向、すなわちハウジング2の内部側に向けて引き込まれる。これにより、ハウジング2の内部からの潤滑油の漏れ出しが効果的に防止される。また、シール空間S1、S2は、ハウジング2の内部空間に充填された潤滑油の温度変化に伴う容積変化量を吸収するバッファ機能を有し、想定される温度変化の範囲内では、潤滑油の油面は常にシール空間S1、S2内にある。
Further, when the
また、第1軸受スリーブ3の軸方向溝3d1によって形成される流体通路、第2軸受スリーブ4の軸方向溝4d1によって形成される流体通路、および各軸受隙間(第1ラジアル軸受部R1および第2ラジアル軸受部R2のラジアル軸受隙間、第1スラスト軸受部T1および第2スラスト軸受部T2のスラスト軸受隙間)により、ハウジング2の内部に一連の循環通路が形成される。そして、ハウジング2の内部空間に充満された潤滑油がこの循環通路を介して流動循環することにより、潤滑油の圧力バランスが保たれると同時に、局部的な負圧の発生に伴う気泡の生成、気泡の生成に起因する潤滑油の漏れや振動の発生等が防止される。
Further, the fluid passage formed by the axial groove 3d1 of the
特に本実施形態では、第1軸受スリーブ3の軸方向溝3d1によって形成される流体通路の一端と、第2軸受スリーブ4の軸方向溝4d1によって形成される流体通路の一端は、それぞれ、大気開放側となるシール空間S1、S2に通じている。そのため、何らかの理由で潤滑油中に気泡が混入した場合でも、気泡が潤滑油に伴って循環する際に外気開放側に排出されるので、気泡による悪影響はより一層効果的に防止される。なお、本実施形態では、第1軸受スリーブ3および第2軸受スリーブ4の外周縁部にそれぞれ面取りが設けられていることから、各軸方向溝3d1、4d1の円周方向の位相を合せなくても、第1スラスト軸受部T1および第2スラスト軸受部T2の両スラスト軸受隙間は連通可能である。
In particular, in the present embodiment, one end of the fluid passage formed by the axial groove 3d1 of the
上記構成の流体軸受装置1では、ハウジング2の内周に軸受スリーブ3,4を固定した状態におけるラジアル軸受面A1、A2、A1’、A2’相互間の精度がラジアル方向の回転精度を大きく左右する。そのため、上記構成の流体軸受装置1では、ハウジング2の内周に第1および第2軸受スリーブ3,4を軸方向に並べて固定した後、各ラジアル軸受面相互間で所定の精度が確保されているか否かを検査する検査工程を設けるのが通例となっている。本発明はこの検査方法に関するものであり、以下、その要旨を図4に基づいて詳述する。
In the hydrodynamic bearing device 1 configured as described above, the accuracy between the radial bearing surfaces A1, A2, A1 ′, A2 ′ with the bearing
図4に示す検査装置20は、第1治具22を一体に有する回転駆動部21と、第1治具22と別体に設けられた第2治具23と、第2治具23の振れ量を測定する測定端子24を有するゲージ25とを主要な構成として備える。第1および第2治具22,23は、例えばステンレス鋼等の金属材料で全長に亘って径一定に形成され、またその外周面は凹凸のない平滑な円筒面に形成されている。回転駆動部21には図示しないスピンドルが組み込まれており、第1治具22が回転駆動部21の運転に伴って回転駆動される。なお、回転駆動部21に組み込むスピンドルとしては、高い回転精度を誇るエアスピンドルが望ましい。
The
以上の構成からなる検査装置20において、まず、ハウジング2の内周に固定した第2軸受スリーブ4に第1治具22を圧入した後、第1軸受スリーブ3に第2治具23を圧入する。第1治具22は、その上端部が第2ラジアル軸受面A2’の上端部を超えるようにして第2軸受スリーブ4の内周に圧入され、第2治具23は、その下端部が第2ラジアル軸受面A2の下端部を超えるようにして第1軸受スリーブ3の内周に圧入される。第1軸受スリーブ3への圧入が完了した時点で、第2治具23はハウジング2の上端面よりも軸方向上方に所定量突出する。
In the
なお、第1治具22および第2治具23は、それぞれ、0以上2μm以下の締め代をもって軸受スリーブ3,4に圧入できるように形成される。これにより、軸受スリーブ3,4およびハウジング2が治具22,23と同期して回転可能となる一方で、第1ラジアル軸受面A1、A1’(動圧溝3a1、4a1)および第2ラジアル軸受面A2、A2’が、治具22,23の圧入に伴って損傷する事態が回避される。なお、本実施形態では、1μmの締め代をもって軸受スリーブ3,4に圧入される治具22,23を用いている。そのため、各治具22,23を所定の圧入力で軸受スリーブ3,4に圧入できない場合には、第1軸受スリーブ3のラジアル軸受面A1,A2間および第2軸受スリーブ4のラジアル軸受面A1’,A2’間で所定の精度(1μm以下の同軸度)が確保されていないこと、すなわち単体の軸受スリーブが所定の精度で形成されていないことを意味する。従って、この時点で個々の軸受スリーブの内径寸法異常等を発見することができる。
The
上記のように、第2軸受スリーブ4に第1治具22を、第1軸受スリーブ3に第2治具23を圧入した後、第2治具23の外周に測定端子24を備えたゲージ25を配設する。測定端子24は、例えば第2軸受スリーブ4の上側端面4c又は第1治具22の上端面を基準として軸方向に位置決めされ、また第1治具22の軸心を基準として径方向に位置決めされる。
As described above, after the
以上のようにして各種位置決めが完了すると回転駆動部21を駆動して、第1治具22、第2治具23、ハウジング2および軸受スリーブ3,4を一体に回転させ、測定端子24で第2治具23の振れ量を測定する。このように振れ量を測定することで、ラジアル軸受面A1、A2、A1’、A2’相互間の同軸度、ラジアル軸受面A1’,A2’(第2軸受スリーブ4)の軸心に対するラジアル軸受面A1,A2(第1軸受スリーブ3)の軸心の傾き等が検知できる。合否判定は、第1治具22を所定時間(例えば3秒)あるいは所定数(例えば5回)回転させたときの第2治具23の振れ回り量の平均を評価することによって行われ、この平均値が2μm以下であれば合格(良品)と判定される。
When the various positionings are completed as described above, the
以上に示すように、本発明にかかる検査方法であれば、真円度測定機を用いる場合のように軸受スリーブ3,4のラジアル軸受面の軸心位置を個別に導き出すことなく、一工程でラジアル軸受面相互間の精度を検査(検知)することができる。また、測定対象物を軸受外部に突出させた第2治具23としているので、測定端子24の位置決めを簡便に行うことができ、さらに軸受スリーブ3の内周に第2治具23を圧入するだけで測定対象物としての第2治具23の位置決めがなされる。このように、本発明に係る検査方法では、検査およびその準備が従来方法に比べて大幅に簡略化されるので、ラジアル軸受面相互間の精度を簡易に検査することが可能となる。本願発明者らの検証によれば、従来方法では上述のとおり約20分/個の検査時間を要していたのに対し、本発明にかかる方法では約20秒/個の検査時間、すなわち検査時間を60分の1程度に短縮できることが確認された。
As described above, the inspection method according to the present invention can be performed in one step without deriving the axial center positions of the radial bearing surfaces of the bearing
また、本発明にかかる検査方法では、上記のように、第1軸受スリーブ3に圧入した第2治具23のうち、軸受スリーブ3の上側端面3bよりも突出した部分での振れ量を測定するので、測定される振れ量は、実際のラジアル軸受面相互間のずれ量よりも増幅された値となる。そのため、微細な位置ずれ等も検知することが可能となり、高い回転精度を誇る流体軸受装置1が提供可能となる。
Further, in the inspection method according to the present invention, as described above, the amount of deflection at the portion of the
また、本発明にかかる検査方法で用いる検査装置20は、上記のようにターンテーブル等を有しないものであるから、一般的な真円度測定機に比べて小型化される。そのため、クリーンルーム等の特殊な環境化にも容易に搬入することが、換言するとクリーンルーム内でもラジアル軸受面相互間の精度検査を行うことが可能となる。従って、ラジアル軸受面相互間の精度検査に際し、軸受スリーブ3,4を内周に固定したハウジング2を別工程に搬送する手間を省くことができ、製造コストの低廉化を図ることができる。またあるいは、検査頻度を増大させて流体軸受装置1の品質保証レベルを高めることもできる。
Moreover, since the
以上のような検査工程を経て製造された流体軸受装置1は、ラジアル軸受面A1、A2、A1’、A2’相互間における精度が高く、従って、高い軸受性能を具備する。 The hydrodynamic bearing device 1 manufactured through the inspection process as described above has high accuracy among the radial bearing surfaces A1, A2, A1 ', A2', and thus has high bearing performance.
以上、本発明の一実施形態について説明を行ったが、本発明は上記構成の流体軸受装置に限定適用されるものではない。例えば、図5に示すように、ハウジング2内周に、軸受スリーブ3,4およびスペーサ部材9を固定した構成とした場合にも、上記同様にしてラジアル軸受面相互間の精度検査を簡易に行うことができる。スペーサ部材9は、その内周面9aと軸部材5の外周面5aとの間にラジアル軸受隙間を形成するものではなく、単に両軸受スリーブ3,4間の空間を埋めるために設けられる部材であるため、スペーサ部材9の内径寸法は軸受スリーブ3,4のそれよりも大径に設定される。そのため、図示する態様で治具22,23を軸受スリーブ4,3に圧入しても、治具22,23の固定精度に悪影響は及ばない。なお、検査の手順は上記同様であるから、具体的な検査手順の説明は省略する。
As mentioned above, although one Embodiment of this invention was described, this invention is not limitedly applied to the hydrodynamic bearing apparatus of the said structure. For example, as shown in FIG. 5, even when the bearing
以上では、軸受スリーブ3,4を焼結金属で形成した場合について説明を行ったが、軸受スリーブ3,4を焼結金属以外のその他の弾性体、例えば樹脂材料(多孔質であるか否かは問わない)で形成した場合にも、上記同様の手法でラジアル軸受面相互間の精度検査を行うことができる。また、例えば、軸受スリーブ3,4を金属材料等の非弾性体で形成した場合には、治具22,23を弾性体で形成することにより、上記本発明にかかる検査方法を用いることができる。さらに、例えば治具22、23を縮拡径自在な構造とすれば、軸受スリーブ3,4の形成材料に関わらず、上記本発明にかかる検査方法を用いることができる。
The case where the bearing
また、以上では、第1軸受スリーブ3および第2軸受スリーブ4の内周面の双方に、軸方向に離隔して2つのラジアル軸受面を設けた構成について説明を行ったが、ラジアル軸受面の形成数は、軸受スリーブ3,4の内周面の軸方向1箇所あるいは3箇所以上とすることもできる。
In the above description, the configuration in which the two radial bearing surfaces are provided in the axial direction on both the inner peripheral surfaces of the
また、以上では、ハウジング2の内周面を、小径内周面2aと大径内周面2b、2cとで形成した場合について説明を行ったが、ハウジング2は、その内周面が全長に亘って径一定のものとしてもよい。
In the above description, the case where the inner peripheral surface of the
また、以上では、ラジアル軸受部R1、R2のうちの動圧軸受として、ヘリングボーン形状等の動圧溝によって潤滑油の動圧作用を発生させる場合について説明を行っているが、ラジアル軸受部R1、R2を構成する動圧軸受として、いわゆるステップ軸受や多円弧軸受を採用しても良い。さらに、ラジアル軸受部R1、R2を全て真円軸受で構成することもできる(以上、図示省略)。 In the above description, a case has been described in which the dynamic pressure action of the lubricating oil is generated by a dynamic pressure groove having a herringbone shape or the like as the dynamic pressure bearing of the radial bearing portions R1 and R2, but the radial bearing portion R1. , R2 may be a so-called step bearing or multi-arc bearing. Furthermore, the radial bearing portions R1 and R2 can all be constituted by perfect circle bearings (not shown).
また、以上では、スラスト軸受部T1、T2を、へリングボーン形状等の動圧溝を設けた動圧軸受で構成としているが、スラスト軸受部T1、T2の一方又は双方は、いわゆるステップ軸受や波型軸受(ステップ型が波型になったもの)で構成することもできる(図示省略)。また、スラスト軸受部は、軸部材5の一端を接触支持する、いわゆるピボット軸受で構成することもできる。
In the above description, the thrust bearing portions T1 and T2 are configured by a dynamic pressure bearing provided with a dynamic pressure groove such as a herringbone shape, but one or both of the thrust bearing portions T1 and T2 are so-called step bearings or It can also be comprised with a wave type bearing (what the step type turned into a wave type) (illustration omitted). Further, the thrust bearing portion can also be configured by a so-called pivot bearing that contacts and supports one end of the
また、本発明にかかる検査方法は、上記のように両端を開口させた状態で使用されるハウジングを組み込んだ流体軸受装置に限定適用されるわけではなく、一端開口部を別体の蓋部材で封止したハウジングを組み込んだ流体軸受装置にも好ましく用いることができる。 In addition, the inspection method according to the present invention is not limited to a hydrodynamic bearing device incorporating a housing that is used with both ends opened as described above, and the one end opening is a separate lid member. It can also be preferably used for a hydrodynamic bearing device incorporating a sealed housing.
1 流体軸受装置
2 ハウジング
3 第1軸受スリーブ
4 第2軸受スリーブ
20 検査装置
21 回転駆動部
22 第1治具
23 第2治具
24 測定端子
A1、A1’ 第1のラジアル軸受面
A2、A2’ 第2のラジアル軸受面
R1 第1ラジアル軸受部
R2 第2ラジアル軸受部
T1 第1スラスト軸受部
T2 第2スラスト軸受部
S1、S2 シール空間
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fluid
Claims (3)
一方の軸受スリーブの内周に第1治具を圧入すると共に、他方の軸受スリーブに第2治具を圧入し、
一方の治具を回転させてハウジング、両軸受スリーブ、および他方の治具を一体に回転させ、他方の治具の振れ量を測定することを特徴とする流体軸受装置の検査方法。 Two bearing sleeves having radial bearing surfaces are arranged side by side in the axial direction on the inner periphery of the housing, and fixed.
While pressing the first jig into the inner circumference of one bearing sleeve, press the second jig into the other bearing sleeve,
An inspection method for a hydrodynamic bearing device, wherein one jig is rotated to rotate a housing, both bearing sleeves, and the other jig together to measure a deflection amount of the other jig.
一方の軸受スリーブの内周に第1治具を圧入すると共に、他方の軸受スリーブの内周に第2治具を圧入した状態で、一方の治具を回転させたときの他方の治具の振れ量が0以上2μm以下であることを特徴とする流体軸受装置。 In the hydrodynamic bearing device in which two bearing sleeves having radial bearing surfaces are arranged side by side in the axial direction on the inner periphery of the housing,
While the first jig is press-fitted into the inner periphery of one bearing sleeve and the second jig is press-fitted into the inner periphery of the other bearing sleeve, A hydrodynamic bearing device having a deflection amount of 0 to 2 μm.
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