JP2010131732A - Method for manufacturing fluid dynamic pressure bearing, fluid dynamic pressure bearing, and disc drive device using the same - Google Patents
Method for manufacturing fluid dynamic pressure bearing, fluid dynamic pressure bearing, and disc drive device using the same Download PDFInfo
- Publication number
- JP2010131732A JP2010131732A JP2008312272A JP2008312272A JP2010131732A JP 2010131732 A JP2010131732 A JP 2010131732A JP 2008312272 A JP2008312272 A JP 2008312272A JP 2008312272 A JP2008312272 A JP 2008312272A JP 2010131732 A JP2010131732 A JP 2010131732A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- dynamic pressure
- pressure groove
- groove
- fluid dynamic
- bearing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Turning (AREA)
- Sliding-Contact Bearings (AREA)
- Rotational Drive Of Disk (AREA)
- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
Abstract
Description
本発明は、流体動圧軸受の製造方法、流体動圧軸受及びその流体動圧軸受を備えたディスク駆動装置に関する。 The present invention relates to a manufacturing method of a fluid dynamic pressure bearing, a fluid dynamic pressure bearing, and a disk drive device including the fluid dynamic pressure bearing.
近年、ＨＤＤなどのディスク駆動装置は、流体動圧軸受を備えることにより回転精度が飛躍的に向上して高密度・大容量化が可能になっている。そのため流体動圧軸受やこれを備えたディスク駆動装置は、あらゆる機器に搭載されるようになった。そのため、使用環境が広範囲になり、小型・軽量・低電流・高剛性など特性向上が求められるようになったと共に、より安価での提供が求められている。 In recent years, disk drive devices such as HDDs have been provided with fluid dynamic pressure bearings, so that rotational accuracy has been dramatically improved, and high density and large capacity have become possible. For this reason, fluid dynamic pressure bearings and disk drive devices equipped with such fluid dynamic bearings have been installed in various devices. For this reason, the usage environment has become widespread, and improvements in characteristics such as small size, light weight, low current, and high rigidity have been demanded, and provision at a lower cost has been demanded.
このようなニーズの多様化に伴いディスク駆動装置の仕様が多様化して、これに搭載される流体動圧軸受においても様々な仕様が要求されるようになった。そのため多品種を効率的に生産することが求められている。 With such diversification of needs, the specifications of the disk drive device have diversified, and various specifications have been required for the fluid dynamic pressure bearings mounted on the disk drive apparatus. Therefore, it is required to efficiently produce a wide variety.
ディスク駆動装置が安定して駆動するためには、内蔵される流体動圧軸受が所定の性能を発揮して回転シャフトをスムーズに回転させる必要がある。そのためにはディスク駆動装置の使用に適した流体動圧軸受が必要になる。一般的なディスク駆動装置は、回転シャフトがスリーブやその他の部材に囲まれた空間に収納され、その収納空間が潤滑剤で満たされている。また、スリーブの内周で軸方向に離れた複数部分にはヘリングボーン形状の動圧溝が設けられている。回転シャフトが回転してヘリングボーン形状の動圧溝に潤滑剤が流れ込むことにより潤滑剤に圧力の高い部分が生る。その圧力により回転シャフトを周囲の壁面から離反させて、当該回転シャフトを実質的に非接触で回転する状態にしている。その結果、回転シャフトにより回転する記録ディスクの安定的な高速回転が実現され、安定したデータの書き込みまたは読み出しを実行させる。 In order for the disk drive device to be driven stably, the built-in fluid dynamic pressure bearing needs to exhibit a predetermined performance and smoothly rotate the rotating shaft. For this purpose, a fluid dynamic pressure bearing suitable for use in a disk drive device is required. In a general disk drive device, a rotary shaft is stored in a space surrounded by a sleeve and other members, and the storage space is filled with a lubricant. Further, herringbone-shaped dynamic pressure grooves are provided in a plurality of portions that are axially separated on the inner periphery of the sleeve. When the rotating shaft rotates and the lubricant flows into the herringbone-shaped dynamic pressure groove, a high pressure portion is generated in the lubricant. The rotary shaft is separated from the surrounding wall surface by the pressure, and the rotary shaft is rotated in a substantially non-contact manner. As a result, stable high-speed rotation of the recording disk rotated by the rotating shaft is realized, and stable data writing or reading is executed.
このような動圧溝を有するスリーブは、例えば転造ボールを有する溝加工ツールにより加工される。つまり、溝加工ツールをスリーブとなる軸受母材の円筒部内部に侵入させて、溝加工ツールの先端に埋め込まれた複数の転造ボールを軸受母材の内周面に押し当てながら加工を行うこことによりヘリングボーン形状の動圧溝を順次形成していく（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
上述したようなボール転造加工では、動圧溝の底の形状寸法は溝加工ツールのボールの外周先端の中心からの距離によって決定される。このため、軸受母材のシャフト収納孔部の半径が変化するような場合、その半径の変化がそのまま動圧溝深さの変化になってしまう。その結果、そのような動圧溝により発生する動圧も変化してしまい動圧バランスが設計通りに成らないという問題があった。 In the ball rolling process as described above, the shape dimension of the bottom of the dynamic pressure groove is determined by the distance from the center of the outer peripheral tip of the ball of the groove processing tool. For this reason, when the radius of the shaft housing hole portion of the bearing base material changes, the change in the radius directly changes the dynamic pressure groove depth. As a result, there is a problem that the dynamic pressure generated by such a dynamic pressure groove also changes and the dynamic pressure balance is not as designed.
また、シャフト収納孔部の端からの距離に応じて動圧溝深さを調整したい場合に対応できない問題もあった。また、ボール転造加工は高速加工ができないため加工に時間がかかると共に、加工時に軸受母材にかかる応力が大きく軸受母材の変形を招き易く加工後のスリーブの寸法精度低下を生じ易いという問題もあった。 In addition, there is a problem that cannot be coped with when the dynamic pressure groove depth is to be adjusted according to the distance from the end of the shaft housing hole. In addition, since ball rolling cannot be processed at high speed, it takes time to process, and the stress applied to the bearing base material during processing is likely to cause deformation of the bearing base material, resulting in a decrease in dimensional accuracy of the sleeve after processing. There was also.
さらに、一般的なボール転造加工のボール半径はＲ０．３ｍｍ以下にはすることが難しかった。このため、動圧溝形状としてＲ０．３ｍｍ以下の細かい形状を作り出すことができなかった。また、溝加工ツールは加工径によって専用となるので、加工径が１μｍでも異なれば別の溝加工ツールを作らなければならない。例えば２．５インチハードディスク駆動装置用の軸受では円筒部の内径は２．５ｍｍであり、３．５インチインチハードディスク駆動装置用の円筒部の内径は４．０ｍｍである。したがって、それぞれに専用の溝加工ツールやそれを使うために設備を準備する必要があった。そのため費用的にも資源的にも不経済であり大きな問題となっていた。さらに、何らかの都合により円筒部の内径を僅か１μｍでも変更しようとすると、溝加工ツールを新造し設備を改造しなければならないという問題もあった。 Furthermore, it is difficult to set the ball radius of general ball rolling to R 0.3 mm or less. For this reason, it was not possible to create a fine shape of R 0.3 mm or less as the dynamic pressure groove shape. Further, since the grooving tool is dedicated depending on the machining diameter, if the machining diameter is different even at 1 μm, another grooving tool must be made. For example, in a bearing for a 2.5 inch hard disk drive device, the inner diameter of the cylindrical portion is 2.5 mm, and an inner diameter of the cylinder portion for a 3.5 inch inch hard disk drive device is 4.0 mm. Therefore, it was necessary to prepare a dedicated grooving tool and equipment for using it. As a result, it is uneconomical in terms of cost and resources, and has become a major problem. Furthermore, if it is attempted to change the inner diameter of the cylindrical portion even if it is only 1 μm for some reason, there has been a problem that a grooving tool must be newly constructed and the equipment must be modified.
そこで、本発明は上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的は、種々の寸法要求に対応できる流体動圧軸受の製造方法を提供することにある。また、その流体動圧軸受の製造方法を用いて製造した流体動圧軸受及びその流体動圧軸受を備えたディスク駆動装置を提供することにある。 Accordingly, the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a method of manufacturing a fluid dynamic bearing capable of meeting various dimensional requirements. Another object of the present invention is to provide a fluid dynamic pressure bearing manufactured using the method of manufacturing the fluid dynamic pressure bearing and a disk drive device including the fluid dynamic pressure bearing.
上記課題を解決するために、本発明のある態様は、中心に回転シャフトの収納孔部を有する軸受母材を支持すると共に当該軸受母材をその中心軸を中心として回転させることによって、前記収納孔部の内面を切削ツールにより切削して動圧溝を形成する流体動圧軸受の製造方法であって、前記軸受母材の中心軸に沿う第１加工方向と直交する第２加工方向に微小交番駆動する前記切削ツールにより前記収納孔部の内周面に形成する前記動圧溝の周方向幅に相当する長さの線条溝を前記第１加工方向と直交する面の周方向に沿って形成する線条溝形成工程と、前記軸受母材と前記切削ツールの相対位置を前記第１加工方向に変位させて前記線条溝を前記第１加工方向に連続形成して当該第１加工方向に延びる動圧溝を延設する延設工程と、を含むことを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, an aspect of the present invention is configured to support a bearing base material having a housing hole portion of a rotating shaft at the center and rotate the bearing base material around the central axis to thereby store the housing. A fluid dynamic pressure bearing manufacturing method in which a dynamic pressure groove is formed by cutting an inner surface of a hole portion with a cutting tool, and is fine in a second processing direction perpendicular to the first processing direction along the central axis of the bearing base material. A linear groove having a length corresponding to the circumferential width of the dynamic pressure groove formed on the inner peripheral surface of the storage hole portion by the cutting tool that is driven alternately is along the circumferential direction of the surface orthogonal to the first machining direction. Forming a linear groove, and displacing the relative position of the bearing base material and the cutting tool in the first processing direction to continuously form the linear groove in the first processing direction. Extending a dynamic pressure groove extending in the direction. It is characterized in.
この態様によれば、軸受母材の中心軸に沿う第１加工方向と直交する第２加工方向に微小交番駆動する切削ツールにより収納孔部の内周面に形成する動圧溝の周方向幅に相当する長さの線条溝を第１加工方向と直交する面の周方向に沿って形成する。そして、この線条溝を第１加工方向に連続形成して当該第１加工方向に延びる動圧溝を延設する。このとき、第２加工方向に微小交番駆動する切削ツールの駆動量を制御することにより溝深さを変化することができる。つまり、収納孔部の半径が変化する場合でもその変化に容易に追従可能となり一定深さまたは所望の深さの動圧溝を形成することができる。また、切削ツールによる切削加工であるため加工抵抗の増大を抑制できると共に、必要に応じて切り込み深さの調整を行うことで加工抵抗をさらに調整できるので軸受母材の変形を抑制できる。さらに、第１加工方向と直交する面の周方向に沿って形成する線条溝の長さは、軸受母材と切削ツールの第１加工方向の相対位置を変化させることなく決定可能であり動圧溝の幅を容易に変更することができる。したがって、収納孔部の半径が変化する場合でも、また動圧溝の幅や深さが変更される場合でも同じ切削ツールを用いて動圧溝の加工ができる。また、切削ツールの先端形状の半径はボール転造加工のボール半径より十分小さくできるので、ボール転造加工より細かい形状の動圧溝を容易に形成することができる。 According to this aspect, the circumferential width of the dynamic pressure groove formed on the inner peripheral surface of the storage hole by the cutting tool that is micro-alternatively driven in the second machining direction perpendicular to the first machining direction along the central axis of the bearing base material Are formed along the circumferential direction of the surface perpendicular to the first processing direction. And this linear groove | channel is continuously formed in a 1st process direction, and the dynamic pressure groove extended in the said 1st process direction is extended. At this time, the groove depth can be changed by controlling the drive amount of the cutting tool that is driven in a minute alternating manner in the second machining direction. That is, even when the radius of the storage hole changes, the change can be easily followed, and a dynamic pressure groove having a constant depth or a desired depth can be formed. Moreover, since it is a cutting process by a cutting tool, an increase in machining resistance can be suppressed, and the machining resistance can be further adjusted by adjusting the cutting depth as necessary, so that deformation of the bearing base material can be suppressed. Further, the length of the linear groove formed along the circumferential direction of the surface orthogonal to the first machining direction can be determined without changing the relative position of the bearing base material and the cutting tool in the first machining direction. The width of the pressure groove can be easily changed. Therefore, even when the radius of the storage hole changes, or when the width or depth of the dynamic pressure groove is changed, the dynamic pressure groove can be processed using the same cutting tool. Further, since the radius of the tip shape of the cutting tool can be made sufficiently smaller than the ball radius of ball rolling, it is possible to easily form a dynamic pressure groove having a finer shape than ball rolling.
上記態様において、前記収納孔部は、前記軸受母材の両端側が内部側より小径のテーパー形状であり、前記切削ツールは前記第１加工方向の変位量とテーパー角度に応じて前記第２加工方向への交番駆動時の振幅量を変化させて延設する動圧溝の深さを調整するようにしてもよい。 In the above aspect, the storage hole has a tapered shape in which both end sides of the bearing base material are smaller in diameter than the inner side, and the cutting tool has the second machining direction according to a displacement amount and a taper angle in the first machining direction. You may make it adjust the depth of the dynamic pressure groove extended by changing the amplitude amount at the time of the alternating drive to.
円筒状の流体動圧軸受は、中間部が大気圧以下とならないようにする目的で軸受母材の収納孔部の内周面は、両端が狭く中央に向かってその半径が増大するテーパーを有することが望ましい。この態様によれば、収納孔部の内周面がテーパーの場合でも交番駆動時の振幅量を変化させることでテーパー形状に追従して動圧溝の深さを容易に調整できる。 In the cylindrical fluid dynamic pressure bearing, the inner peripheral surface of the bearing hole of the bearing base material has a taper that is narrow at both ends and increases in radius toward the center for the purpose of preventing the intermediate portion from being below atmospheric pressure. It is desirable. According to this aspect, even when the inner peripheral surface of the storage hole portion is tapered, the depth of the dynamic pressure groove can be easily adjusted following the tapered shape by changing the amplitude amount during the alternating drive.
上記態様において、前記収納孔部は、前記軸受母材の両端側が内部側より小径のテーパー形状であり、前記切削ツールは、前記第２加工方向に移動可能なツールテーブルに載置され、当該ツールテーブルは、前記第１加工方向の移動量とテーパー角度に応じて前記第２加工方向へ前記切削ツールを移動させて延設する動圧溝の深さを調整するようにしてもよい。 In the above aspect, the storage hole has a tapered shape in which both end sides of the bearing base material are smaller in diameter than the inner side, and the cutting tool is placed on a tool table movable in the second processing direction. The table may adjust the depth of the dynamic pressure groove extending by moving the cutting tool in the second processing direction in accordance with the amount of movement in the first processing direction and the taper angle.
切削ツールが第２加工方向に移動可能なツールテーブルに載置されているので、テーパー角度が大きい場合でも迅速に切削ツールを収納孔部の内径に対応させて移動可能であり加工効率の向上に寄与できる。また、収納孔部の内径が大きく変化する場合でも切削ツールを迅速に移動できるので種々の寸法の収納孔部の加工に容易に対応することができる。 Since the cutting tool is mounted on a tool table that can move in the second machining direction, even when the taper angle is large, the cutting tool can be moved quickly according to the inner diameter of the storage hole, improving machining efficiency. Can contribute. Further, even when the inner diameter of the storage hole changes greatly, the cutting tool can be moved quickly, so that it is possible to easily cope with processing of the storage hole of various dimensions.
上記態様において、前記切削ツールの先端の半径は０．０２ｍｍ〜０．１ｍｍであってもよい。また、前記ツールテーブルの前記第２加工方向の変位量は１．０ｍｍ以上であってもよい。このような設定値で加工を行うことにより高精度の流体動圧軸受を効率的に加工製造することができる。 In the above aspect, the radius of the tip of the cutting tool may be 0.02 mm to 0.1 mm. The displacement amount of the tool table in the second processing direction may be 1.0 mm or more. By processing at such a set value, a highly accurate fluid dynamic pressure bearing can be efficiently processed and manufactured.
上記課題を解決するために、本発明の他の態様では、回転シャフトと、前記回転シャフトを回転自在に収納するシャフト収納部材と、前記シャフト収納部材の内周面に軸方向に離隔して配設される第１ラジアル動圧溝と第２ラジアル動圧溝と、前記第１ラジアル動圧溝と前記第２ラジアル動圧溝の間に配設される円周凹条部と、前記回転シャフトの外周面と前記シャフト収納部材の内周面との間隙に充填される潤滑剤と、を備えた流体動圧軸受であって、前記第１ラジアル動圧溝と第２ラジアル動圧溝は、前記シャフト収納部材の内周面に動圧溝の周方向幅に相当する長さで前記軸方向と直交する面の周方向に沿って形成される線条溝が前記軸方向に連続配置されてなることを特徴とする。 In order to solve the above problems, according to another aspect of the present invention, a rotating shaft, a shaft storing member that rotatably stores the rotating shaft, and an axially spaced apart inner circumferential surface of the shaft storing member are arranged. A first radial dynamic pressure groove and a second radial dynamic pressure groove provided; a circumferential recess disposed between the first radial dynamic pressure groove and the second radial dynamic pressure groove; and the rotary shaft. A fluid dynamic pressure bearing provided with a lubricant filled in a gap between the outer peripheral surface of the shaft housing member and the inner peripheral surface of the shaft housing member, wherein the first radial dynamic pressure groove and the second radial dynamic pressure groove are: A linear groove formed along the circumferential direction of the surface orthogonal to the axial direction and having a length corresponding to the circumferential width of the dynamic pressure groove is continuously arranged in the axial direction on the inner circumferential surface of the shaft housing member. It is characterized by becoming.
この態様によれば、第１ラジアル動圧溝と第２ラジアル動圧溝は、シャフト収納部材の内周面に動圧溝の周方向幅に相当する長さで軸方向と直交する面の周方向に沿って形成される線条溝が軸方向に連続配置されているので、動圧溝の幅寸法の設定を線条溝の長さ設定で行うことができる流体動圧軸受を提供できる。また、線条溝の深さ設定が容易にできる流体動圧軸受を提供できる。 According to this aspect, the first radial dynamic pressure groove and the second radial dynamic pressure groove have a length corresponding to the circumferential width of the dynamic pressure groove on the inner peripheral surface of the shaft housing member, and the circumference of the surface orthogonal to the axial direction. Since the linear groove formed along the direction is continuously arranged in the axial direction, it is possible to provide a fluid dynamic pressure bearing capable of setting the width dimension of the dynamic pressure groove by setting the length of the linear groove. Moreover, the fluid dynamic pressure bearing which can set the depth of a linear groove easily can be provided.
上記態様において、前記第１ラジアル動圧溝及び第２ラジアル動圧溝の深さは、３μｍ〜８μｍのヘリングボーン形状であってもよい。また、前記ヘリングボーン形状の前記第１ラジアル動圧溝及び第２ラジアル動圧溝の屈曲部の曲率半径が０．０２ｍｍ〜０．１ｍｍであってもよい。また、前記シャフト収納部材の内周面の内径は２ｍｍ〜４ｍｍであってもよい。また、前記シャフト収納部材の動圧溝を形成する部位の厚みが０．２ｍｍ〜０．６ｍｍであってもよい。また、前記シャフト収納部材の内周面に、端部から中間部に向けて直径が拡径するテーパーが形成されていてもよい。また、前記第１ラジアル動圧溝及び第２ラジアル動圧溝は、ヘリングボーン形状であり、その屈曲部の動圧溝深さが他の部分の動圧溝深さより浅くてもよい。 In the above aspect, the first radial dynamic pressure groove and the second radial dynamic pressure groove may have a herringbone shape of 3 μm to 8 μm. The curvature radius of the bent portion of the first radial dynamic pressure groove and the second radial dynamic pressure groove of the herringbone shape may be 0.02 mm to 0.1 mm. The inner diameter of the shaft housing member may be 2 mm to 4 mm. Moreover, the thickness of the site | part which forms the dynamic pressure groove of the said shaft storage member may be 0.2 mm-0.6 mm. Moreover, the taper which a diameter expands toward an intermediate part from the edge part may be formed in the internal peripheral surface of the said shaft storage member. The first radial dynamic pressure groove and the second radial dynamic pressure groove may have a herringbone shape, and the dynamic pressure groove depth of the bent portion may be shallower than the dynamic pressure groove depth of other portions.
上記態様において、前記動圧溝の底面には前記シャフト収納部材の周方向に沿って整流翼が形成されていてもよい。ボール転造で形成した動圧溝面の底面は、その表面が平滑であり、その表面の潤滑剤に対する接触角が小さく。その結果、潤滑剤の粘性による抵抗が増大して回転負荷増大を招き、回転シャフトを回転させるために電流増大につながる問題があった。シャフト収納部材の周方向に沿って整流翼を形成することにより、動圧溝の底面の潤滑剤に対する接触角を大きくすることが可能になる。その結果、動圧溝底面における潤滑剤の実質的な粘性を低下させることができるので、回転負荷を低減させると共に電流低減が可能となる。なお、整流翼は、専用に削りだしてもよいし、切削バイトの先端の半径と送りピッチとを調整することで形成されるいわゆる引目（刃物痕）で代用してもよい。 In the above aspect, a rectifying blade may be formed on the bottom surface of the dynamic pressure groove along the circumferential direction of the shaft housing member. The bottom surface of the dynamic pressure groove surface formed by ball rolling has a smooth surface and a small contact angle with the lubricant on the surface. As a result, the resistance due to the viscosity of the lubricant increases, leading to an increase in rotational load, and there is a problem that leads to an increase in current for rotating the rotating shaft. By forming the rectifying blades along the circumferential direction of the shaft housing member, the contact angle of the bottom surface of the dynamic pressure groove with the lubricant can be increased. As a result, the substantial viscosity of the lubricant on the bottom surface of the dynamic pressure groove can be reduced, so that the rotational load can be reduced and the current can be reduced. Note that the rectifying blade may be cut out exclusively, or may be substituted by a so-called catch (blade mark) formed by adjusting the radius of the cutting tool tip and the feed pitch.
上記態様における流体動圧軸受を用いれば、種々の仕様のディスク駆動装置を容易に提供することができる。 If the fluid dynamic pressure bearing in the above aspect is used, disk drives of various specifications can be easily provided.
本発明によれば、動圧溝形状を従来にない細かな形状で自由に作り出すことができると共に、動圧溝の精度向上・性能向上に寄与できる。また、仕様の異なる流体動圧軸受を効率的に生産できる。 According to the present invention, the shape of the dynamic pressure groove can be freely created with a fine shape that has not been conventionally provided, and it can contribute to the improvement of accuracy and performance of the dynamic pressure groove. Also, fluid dynamic pressure bearings with different specifications can be produced efficiently.
図１は本発明の一実施例の流体動圧軸受製造方法に用いられる製造装置１０の説明図である。基台１２上に回転駆動部１４が配設される。回転駆動部１４は、流体動圧軸受の回転シャフトを収納するシャフト収納部材として機能するスリーブを形成する軸受母材（以下「ワーク１６」と呼ぶ。）をチャック１８で保持して回転させる。回転駆動部１４の回転数は例えば毎分３０００回転程度が選ばれる。これは、毎分１０００回転以下とすると加工時間が長くなる問題があり、毎分５０００回転を超えると加工精度が低下する問題があるという試験結果に基づき選ばれた値である。ただし、ワークの材質やサイズ、加工条件の変更等により回転数は適宜変更することが望ましい。
FIG. 1 is an explanatory diagram of a
図２は、ワーク１６と切削ツールであるバイト２０を保持するバイト載置部２２を中心に説明する上面視図である。ワーク１６の回転中心の延長上にバイト２０が位置するようにバイト載置部２２が配置される。このとき、ワーク１６の回転中心をＺ軸方向（第１加工方向ともいう）とし、当該Ｚ軸方向と直交する方向をＸ軸方向（第２加工方向ともいう）とする。
FIG. 2 is a top view for explaining the
製造装置１０においては、回転駆動部１４またはバイト載置部２２の少なくとも一方がＺ軸方向に移動するようになっている。またバイト２０の先端をＸ軸方向（第２加工方向）に微細移動させるための第１Ｘ軸駆動部２４および、これを載置してＸ軸方向（第２加工方向）移動させる第２Ｘ軸駆動部２６が設けられている。第２Ｘ軸駆動部２６はサーボモータなどをその駆動源とすることができる。
In the
本実施例においては、図２に示すよう第１Ｘ軸駆動部２４は駆動源に圧電素子２８を用いている。そして、第１Ｘ軸駆動部２４の最大応答速度は例えば１ｋＨｚ、分解能は０．１μｍ、振幅は１０μｍとしている。また、第１Ｘ軸駆動部２４は、圧電素子２８の駆動変位を検出する静電容量型の変位センサ３０を備えている。この変位センサ３０の出力をフィードバックすることにより、圧電素子２８を正確に駆動すると共に、圧電素子２８の温度特性を改善して応答性能と変位精度を高めて高精度の加工を可能にしている。
In the present embodiment, as shown in FIG. 2, the first
本実施例では、ワーク１６の回転基準位置を検出する回転基準位置検出部（不図示）と、ワーク１６の回転角を検出するエンコーダ（不図示）と、バイトの位置を検出するバイト位置検出部（不図示）と、回転基準位置検出部とエンコーダとバイト位置検出部との出力に応じて、圧電素子２８の交番の周期や位相を制御する制御部（不図示）とを備えている。なお、回転基準位置検出部としてエンコーダの出力信号をカウントして１回転毎にワーク１６の回転基準位置を検出するように構成しても良い。
In this embodiment, a rotation reference position detection unit (not shown) that detects the rotation reference position of the
第１Ｘ軸駆動部２４の駆動電圧波形は略矩形波状や略正弦波状など種々の駆動波形が試されたが、略正弦波状または略台形波状の駆動波形が好ましい加工精度を提供する試験結果が得られた。例えば、図３に示すような略正弦波状の駆動電圧波形の場合は、概ね一方の半サイクルはバイト２０の先端がワーク１６表面から離れて切削せず、他方の半サイクルで切削するようになる。このように構成される第１Ｘ軸駆動部２４は、第２Ｘ軸駆動部２６によりその位置が調整される。その結果、ワーク１６の内面の全周を切削せずに、動圧溝の部分のみを切削することが可能になり好ましい加工精度を提供できる。また、ワーク１６に対するバイト２０の接触状態を最適化することができるのでバイト摩耗特性を改善することができる。なお、製造装置１０には、圧電素子２８を駆動するためにパルス発信器３２や圧電素子駆動電源３４が接続されていると共に、圧電素子２８を最適な状態で駆動するためのフィードバック制御を実行する変位センサコントローラ３６等が接続されている。
Various drive waveforms such as a substantially rectangular wave shape and a substantially sine wave shape have been tried as the drive voltage waveform of the first
本実施例のワーク１６のシャフト収納孔部の内周面は、両端が狭く中央に向かって半径が増大するテーパーを有している。このテーパーは流体動圧軸受が機能した場合に中間部が大気圧以下とならないようにする目的などのために設けたもので、本実施例では両端部に対して中央では略０．６μｍ拡径するようなテーパーを形成している。
The inner peripheral surface of the shaft housing hole of the
本実施例では前述したように、第１Ｘ軸駆動部２４とは別に第２Ｘ軸駆動部２６を設けている。第２Ｘ軸駆動部２６は、前述のテーパー形状に対応させてバイト２０の先端をワーク１６の内周面に対してＸ軸方向に駆動させるときの駆動位置を調整する。このように、第１Ｘ軸駆動部２４とは別に第２Ｘ軸駆動部２６を設けて流体動圧軸受を製造することにより、前述のテーパーの存在に関わらず一定の深さの動圧溝を形成できて、発生する動圧のバランスを安定させることができる。また、シャフト収納孔部の端からの距離に応じて動圧溝深さを調整することも容易である。例えば、スリーブの軸方向（Ｚ軸方向）に沿ってヘリングボーン形状の動圧溝が２つ形成される場合、それぞれの動圧溝について、スリーブの収納孔の端に近い部分より中央側が浅くなるようにすれば、端に近い側の吸入圧力が相対的に高くなる。結果としてスリーブの中間部に圧力が集中し大気圧以上を維持することもがきる。
In the present embodiment, as described above, the second
図４はワーク１６とバイト２０の関係を模式的に示す説明図である。圧電素子２８の交番制御によりバイト２０の先端は、回転するワーク１６の円筒部の内周面１６ａに接触して所定深さの切り込み量で切削するように動作する。このとき、ワーク１６は高速で回転しており、バイト２０は圧電素子２８の微細交番駆動により振動しているので、切削は実質的に点形状となる。
FIG. 4 is an explanatory diagram schematically showing the relationship between the workpiece 16 and the
図５（ａ）は本実施例において、ヘリングボーン形状の動圧溝３８を形成する過程を説明するためにワーク１６の内周面６ａを平面に展開して模式的に示したものである。図５（ａ）において、バイト２０の先端の軌跡が円で示されている。バイト２０の先端位置はワーク１６のＺ軸方向（第１加工方向）に対して固定した状態で１条の線条溝を形成する。つまり、ワーク１６を回転させると共に圧電素子２８の微小交番駆動させて、ワーク１６のＸ軸方向の同一内周面上で切削を行い、動圧溝３８の周方向幅ｔに相当する長さの線条溝４０を形成する。例えば、内周面１６ａに４本の動圧溝３８を形成する場合、前述したように、ワーク１６の１回転で４箇所に点形状の切削を行う。そして、ワーク１６とバイト２０のＺ軸方向の相対位置を維持したままワーク１６の回転周期と圧電素子２８の交番周期を微妙にずらすことにより、点形状の切削がワーク１６の軸方向（Ｚ軸方向）と直交する面の周方向に沿って連続した周方向幅ｔの線条溝４０となる。また、他の方法としては、圧電素子２８の微小交番駆動の周期を調整して、周方向幅ｔに相当する長さの線条溝４０をワーク１６とバイト２０の一度の接触で形成してもよい。また、この一度の接触で形成する動圧溝３８の深さに対応する深さの線条溝４０を形成してもよいし、同じ位置でＸ軸方向に徐々に掘り進みながら動圧溝３８の深さに対応する深さの線条溝４０を形成してもよい。ワーク１６のＺ軸方向に直交する面の同一内周面上に線条溝４０が形成できたら、ワーク１６とバイト２０のＺ軸方向（第１加工方向）の相対位置を変化させて円筒部の内周面１６ａに線条溝４０がＺ軸方向に連続して並ぶように形成して、動圧溝３８を形成していく。
FIG. 5A schematically shows the inner peripheral surface 6a of the
図５（ａ）において、丸実線で示す部分はバイト２０をＸ軸方向であるワーク１６の半径方向外側に駆動して内壁を削りだし、丸破線で示す部分では切削がなされないようにバイト２０をワーク１６の半径方向内側に駆動している。本実施例の切削方法では、ワーク１６の回転方向に沿った内周面に切削と非切削のサイクル動作を交番して繰り返す。この切削と非切削のサイクル動作の駆動は第１Ｘ軸駆動部２４で行われる。この工程を線条溝形成工程と呼ぶ。この線条溝形成工程は、圧電素子２８に代えてボイスコイルなどの電磁的駆動原理やカムや油圧などによる機械的駆動原理によっても実現可能であるが、これらに限定されるものではない。なお、単に交番駆動させるのではなく、ワーク１６の回転位置やバイト２０の位置などと交番の周期や位相を同期させて制御することで精度の高い動圧溝を形成できる。
In FIG. 5 (a), the part indicated by a round solid line drives the
図５（ｂ）は、バイト２０の切削と非切削のサイクル動作を交番して行う線条溝形成工程により軸方向と直交する面の周方向に沿って線条溝４０を形成すると共に、Ｚ軸方向（第１加工方向）に線条溝４０を連続して形成することで動圧溝３８が形成される様子を示す斜視図である。この工程を動圧溝３８の連続形成により第１加工方向に延びる動圧溝を延設する延設工程と呼ぶ。
FIG. 5B shows a step of forming a
上述した流体動圧軸受の製造方法は、従来のボール転造による流体動圧軸受の製造方法に比べ種々の利点を有する。以下に本実施例の流体動圧軸受の製造方法を従来の方法と比較しながら説明する。 The manufacturing method of the fluid dynamic bearing described above has various advantages over the conventional manufacturing method of the fluid dynamic bearing by ball rolling. The manufacturing method of the fluid dynamic pressure bearing of the present embodiment will be described below in comparison with the conventional method.
前述したように、流体動圧軸受とした場合に中間部が大気圧以下とならないようにワーク１６の内径を加工する場合にテーパーを付けることが望ましい。そこで、本実施例の場合、図６に示すように、始めに点線で示すように端部側に対して中央部側の直径の大きいテーパー状に加工しておく。その次に、バイト２０で動圧溝３８を削る。その時、第１Ｘ軸駆動部２４は、圧電素子２８の振幅の大きさをワーク１６の端部で小さく中央部側に行くに従い徐々に大きくする。その振幅の差をテーパーの最小直径と最大直径の差と等しくすることにより、バイト２０の先端の軌跡が図６中の実線で示すようになる。つまり、テーパー角程度の僅かなＸ方向の移動であれば、動圧溝加工中に第２Ｘ軸駆動部２６を動かさなくとも、圧電素子２８の振幅の調整によりワーク１６のどの位置においても動圧溝３８の深さを均一にすることができる。このような第１Ｘ軸駆動部２４の制御により動圧溝３８の形状を細密かつ任意の形状に加工することが可能となる。また、動圧溝３８の任意の位置で深さを変化させることも容易であり、動圧性能の微調整を行うことができる。
As described above, it is desirable to taper the inner diameter of the
ところで、従来のボール転造による動圧溝加工では、転造するための大きな加工抵抗を発生するためと動圧溝を溝方向に延設するため、ボール半径は動圧溝の幅より小さくできず、実用的にはＲ０．３ｍｍ以下にはすることができなかった。このため、動圧溝形状はＲ０．３ｍｍ以下の細かい形状にすることができなかった。本実施例では、図５（ａ）、図５（ｂ）で示すように、動圧溝３８の幅方向に線条溝４０を形成して、これを連続させているので、動圧溝３８の幅に関わらず、バイト２０の先端の半径を小さくできる。このバイト２０の先端の半径を例えばＲ０．１ｍｍ以下にすると、動圧溝３８はＲ０．１ｍｍ以下の細かな形状で自由に作ることができる。また、バイト２０の先端の半径を小さくすると切削抵抗を下げることができるので、薄肉のワーク１６でも形状変形を生じさせることなく容易に加工できる。なお、バイト２０の先端の半径をＲ０．０２ｍｍより小さくするとバイト２０の耐久性が低下するという試験結果が得られているので、バイト２０の先端の半径Ｒは、０．０２〜０．１ｍｍの間で選択することが望ましい。
By the way, in the conventional dynamic pressure groove processing by ball rolling, the ball radius can be made smaller than the width of the dynamic pressure groove in order to generate a large processing resistance for rolling and to extend the dynamic pressure groove in the groove direction. However, practically, it was not possible to make R 0.3 mm or less. For this reason, the dynamic pressure groove shape could not be made as fine as R 0.3 mm or less. In this embodiment, as shown in FIG. 5A and FIG. 5B, the
また、従来のボール転造の溝加工ツールは、ワーク１６の内周面の径によって専用となるので、内周面の径が１μｍでも異なれば別の溝加工ツールを作らなければならない。例えば２．５インチＨＤＤ用の軸受では円筒部の直径は２．５ｍｍであり、３．５インチＨＤＤディスク駆動装置の円筒部の直径は４．０ｍｍである。その結果、溝加工ツールの共用化は不可能で、別々の設備や溝加工ツールを準備する必要がある。つまり、費用的にも資源的にも非効率であり大きな問題となっていた。また、何らかの都合により円筒部の内径を僅かでも変更しようとすると、溝加工ツールを新造して設備を改造する必要が生じた。一方、本実施例においては、第１Ｘ軸駆動部２４を載置してＸ軸方向に駆動する第２Ｘ軸駆動部２６の駆動距離を１ｍｍ以上できるようにしている。したがって、ワーク１６の内周面の直径の差で２ｍｍ以上でも同一の加工装置で加工できる。２．５インチ及び３．５インチＨＤＤ用の軸受の内周面の直径差は１．５ｍｍなので、部品等の誤差を考慮しても同一の加工装置で加工できる。このため、設備や溝加工ツールを複数種類準備する必要がない。また、設計変更により円筒部の内径を変更しても、第２Ｘ軸駆動部２６の制御により容易に対応できるので、各種寸法に対して容易に対応できるという優位性がある。
Further, since the conventional ball rolling grooving tool is dedicated depending on the diameter of the inner peripheral surface of the
このような流体動圧軸受の製造方法により製造した流体動圧軸受は、要求される動圧特性に適合すように動圧溝３８の形状を、バイト２０の形状や設備を変更することなく容易に変更できる。そのため、動圧溝の加工精度を従来のボール転造によって形成した動圧溝の加工精度に比べて向上することができる。したがって、軸受としての特性にばらつきが少ない流体動圧軸受を提供することができる。また、切削加工により線条溝を複数形成して動圧溝を形成するため加工応力が少なく薄肉のワークでも内周の変形を生じない。したがって、小型で軽量な流体動圧軸受を提供することができる。さらに、ワークを高速回転させて切削加工することができるので、加工時間を従来のボール転造加工の約６０％に短くできる。その結果、製造効率が向上できて安価な流体動圧軸受を提供することができる。
The fluid dynamic pressure bearing manufactured by such a method of manufacturing a fluid dynamic pressure bearing can be easily formed without changing the shape or equipment of the
従来の流体動圧軸受の場合、図７に示すように中間部４２を挟んで軸方向に２セットのヘリングボーン形状の動圧溝３８が形成されている。そして、動圧溝３８による流体動圧発生部における潤滑剤の排出圧力と吸入圧力が釣り合うように設計されている。そして、これらの流体動圧発生部の間に形成される中間部４２は大気圧よりやや高い圧力となるようにされる。しかしながら、従来のボール転造方法で作成する流体動圧軸受の場合、ワークの内周の寸法や動圧溝加工のばらつきにより、排出圧力と吸入圧力のバランスが崩れ易く、その結果中間部の圧力のばらつきを招く原因になっていた。このようなばらつきにより中間部の圧力が大気圧以下になってしまう場合、潤滑剤に溶け込んでいた空気が減圧により気化して内周面と回転シャフトの間に介在してしまい、軸受性能のばらつきを生じる原因の一つになっていた。
In the case of a conventional fluid dynamic pressure bearing, as shown in FIG. 7, two sets of herringbone-shaped
一方、本実施例においては、シャフト収納部となる軸受母材を例えば銅系材料で形成し、前述した流体動圧軸受の製造方法を用いて、その円筒部の内径２〜４ｍｍで、深さ略５μｍのヘリングボーン形状の動圧溝３８を２つ形成している。図７は、ワーク１６の断面の一部を示しており、シャフト収納孔部４４の内周面には両端部からそれぞれ中間部４２に向けて直径で略０．６μｍ拡がるようなテーパーを設けている。このテーパーを設けたことにより、中間部４２を挟んで２セットある動圧溝３８のそれぞれについて、回転シャフトとの隙間はシャフト収納孔部４４の端に近い部分より中央側が広くなる。この場合、動圧はシャフトとの隙間が狭い端に近い側の吸入圧力が中央側に比べ相対的に高くなり中間部４２に圧力が集中する。その結果、中間部４２で大気圧以下となる問題が回避される。なお、試験では、テーパーによる直径の差が０．２μｍより小さいと前述した圧力集中による効果が十分に期待できず、逆に直径の差が２．０μｍより大きいと軸受特性に問題を生じる可能性があるとの結果を得た。したがって、テーパーによる直径の差は、０．２μｍ〜２．０μｍの間で選択することが望ましい。
On the other hand, in the present embodiment, the bearing base material to be the shaft housing portion is formed of, for example, a copper-based material, and the depth of the cylindrical portion with an inner diameter of 2 to 4 mm using the above-described fluid dynamic pressure bearing manufacturing method. Two
従来の流体動圧軸受において、円筒部の内径が２〜４ｍｍの場合、軸受の軽量小型化のために当該円筒部の動圧溝を形成する部分の肉厚を薄くしたいという要請がある。そのため、この部分の肉厚を例えば１．０ｍｍ以下にしてボール転造加工を施すことが試みられた。しかし、ボール転造加工は加工抵抗が大きいため円筒部が変形し易かった。そのため動圧溝の深さは３μｍを超えない浅いものとしていた。また、ボール転造加工では動圧溝の深さのばらつきが大きかった。動圧溝が浅いとそのばらつきに起因する動圧のばらつきが顕著に現れる。このように、ボール転造により作成した流体動圧軸受は、軸受剛性の低下や回転精度の不均一などが生じ易く、この流体動圧軸受を搭載する機器の性能低下の要因となっていた。 In a conventional fluid dynamic pressure bearing, when the inner diameter of the cylindrical portion is 2 to 4 mm, there is a demand for reducing the thickness of the portion of the cylindrical portion where the dynamic pressure groove is formed in order to reduce the weight and size of the bearing. For this reason, attempts have been made to roll the ball at a thickness of 1.0 mm or less, for example. However, since the rolling resistance of the ball rolling process is large, the cylindrical part is easily deformed. Therefore, the depth of the dynamic pressure groove is assumed to be shallow not exceeding 3 μm. Also, in the ball rolling process, the variation in the depth of the dynamic pressure groove was large. If the dynamic pressure groove is shallow, the variation in the dynamic pressure due to the variation appears remarkably. As described above, the fluid dynamic pressure bearing produced by ball rolling is liable to cause a reduction in bearing rigidity and non-uniform rotation accuracy, which has been a factor in reducing the performance of equipment equipped with the fluid dynamic pressure bearing.
一方、本実施例においては、シャフト収納孔部４４となる軸受母材を例えば銅系材料で形成している。そして、前述した流体動圧軸受の製造方法を用いることにより、その円筒部を内径２〜４ｍｍとし、動圧溝３８を形成する部分の円筒部の肉厚を略０．６ｍｍとしても、切削抵抗の低いバイト切削により深さ略５μｍの動圧溝を形成することができる。その結果、動圧溝の深さのばらつきによる発生動圧への影響を小さくしつつ、必要な軸受剛性を確保することができる。したがって、流体動圧軸受を搭載する機器の性能低下を抑制できる。なお、動圧溝を形成する部分の円筒部の肉厚は薄い方が好ましいが、肉厚が０．２ｍｍより薄くなると組立時の取り扱いで変形してしまう可能性が高くなる。そのため、０．２〜０．６ｍｍとすることが望ましい。また、本実施例の加工方法と同条件で動圧溝３８の深さを略８μｍを超えて作成しようとすると、加工時の回転数を下げて加工する必要が生じて加工時間が増える。また、流体動圧軸受として機能させるときに動圧溝に流れ込む潤滑剤の量が増加して流動負荷が増えてしまう。その結果、回転シャフトを回転させる電流の増大を招く原因になるので、動圧溝３８の深さは３μｍ〜８μｍの範囲とすることが望ましい。
On the other hand, in the present embodiment, the bearing base material that becomes the
上述したようなヘリングボーン形状の動圧溝３８は略Ｖ形状である。動圧溝３８はＶ字形状の直線部分において、その淵に沿って潤滑剤を掻き集め、折り返し部に潤滑剤を集中させて動圧を発生させる。従来のボール転造により形成した動圧溝の折り返部の半径はＲ０．３ｍｍ程度である。図８（ａ）はボール転造により形成した動圧溝３８であり、折り返部４６の半径Ｒ１が大きい場合を示す模式図である。この場合、直線部４８が短くなり潤滑剤の掻き集めの効率が悪く、圧力の逃げも大きくなる。その結果、発生する動圧Ｐ１も低くなり、回転方向の抵抗が増大する問題があった。
The herringbone-shaped
一方、本実施例においては、シャフト収納部となる軸受母材を例えば銅系材料で形成している。そして、前述した流体動圧軸受の製造方法を用いて、その円筒部の内径を２〜４ｍｍとし、先端の半径が０．０５ｍｍの切削バイトを用いた切削加工により深さ略５μｍの動圧溝３８を形成する。その結果、図８（ｂ）に示すように、ヘリングボーン形状の動圧溝３８の折り返部４６の半径Ｒ２を０．０５ｍｍまで小さくできる。その結果、直線部４８が長くなり潤滑剤の掻き集めの効率を高くすることができる。このため、折り返部４６での圧力の逃げを減少させることが可能となり、発生する動圧Ｐ２を高めることができる。つまり、回転負荷が軽減され回転シャフトの駆動に必要な電流を減少させることができる。また、軸受部を相対的に小型化できるので、この流体動圧軸受を備えた機器の小型化や駆動に必要な電流の低減に寄与できる。なお、折り返部４６の半径Ｒは小さい方が好ましいが、Ｒが０．０２ｍｍより小さくすると、切削に使用するバイトの摩耗が大きくなりバイト寿命が短くなる上、切削ピッチが細かくなることで加工時間が長くなる問題が生じる。逆に、折り返部４６の半径Ｒが０．１ｍｍより大きくなると前述の効果が期待できないとの試験結果を得ている。したがって、折り返部４６の曲率半径Ｒは、０．０２〜０．１ｍｍとすることが望ましい。
On the other hand, in this embodiment, the bearing base material that becomes the shaft housing portion is formed of, for example, a copper-based material. Then, by using the fluid dynamic pressure bearing manufacturing method described above, the dynamic pressure groove having a depth of about 5 μm is formed by cutting using a cutting tool having an inner diameter of 2 to 4 mm and a tip radius of 0.05 mm. 38 is formed. As a result, as shown in FIG. 8B, the radius R2 of the folded
ところで、ヘリングボーン形状の動圧溝３８について、折り返部４６の角部の動圧溝深さが深いと、この角部内側の壁面が潤滑剤の流れの障害となりシャフト収納孔部４４の半径方向の効率的な動圧発生の妨げになる場合がある。また、効率的に動圧を発生できないと、回転シャフトの回転負荷となり回転させるための電流増大の原因になる。図９（ａ）は、動圧溝３８の折り返部４６の拡大図であり、矢印は潤滑剤の流れを表している。図９（ｂ）は、折り返部４６の角部の動圧溝深さが直線部４８の深さと同じ深さである場合の動圧溝３８の折り返部４６の拡大図が示されている。このような形状の場合、動圧溝３８の加工は容易であるが、動圧溝３８に流れ込む潤滑剤が矢印で示すように、折り返部４６の角部の内側の壁面で跳ね返される比率が高くなり、回転シャフトを半径方向に支持する動圧に寄与しない方向の圧力成分が多くなってしまう場合がある。
By the way, with respect to the herringbone-shaped
一方、本実施例においては、シャフト収納孔部４４となる軸受母材を例えば銅系材料で形成している。そして、前述した流体動圧軸受の製造方法を用いることにより、その円筒部を内径２〜４ｍｍとして、切削抵抗の低いバイト切削により動圧溝３８を形成している。このとき、第１Ｘ軸駆動部２４の圧電素子２８の振幅調整によりバイト２０の切り込み量を調整して、折り返部４６の角部の動圧溝深さを略２μｍとする。一方、その他の直線部４８の動圧溝深さは略５μｍとして、図９（ｃ）に示すように、折り返部４６と直線部４８とがテーパーで接続されるようにする。このように折り返部４６の角部の動圧溝深さを他の部分より浅く形成することにより、折り返部４６の角部の内側の壁面で潤滑剤が跳ね返される比率を低くしている。その結果、回転シャフトを半径方向に支持する動圧に寄与する方向の圧力成分が多くなる。このように、部分的に動圧溝３８の深さを浅くすることで、十分な動圧を発生させて回転精度を向上させることができると共に、軸受剛性を高めることができる。また、回転負荷が低減できるので回転シャフトを回転させる電流も低減できる。上述したように、折り返部４６の角部の動圧溝深さが他の部分の動圧溝深さより浅いことにより上述した効果を得ることが可能であり、その深さ設定は上述の数値に限られない。本実施例のようにバイト２０により動圧溝３８の切削加工を行う場合、図９（ｂ）のように動圧溝３８の深さを一定にして加工効率を優先させることもできるし、図９（ｃ）のように動圧溝３８に傾斜を設けて動圧溝３８の性能向上を優先させることもできる。
On the other hand, in the present embodiment, the bearing base material that becomes the
従来のボール転造で形成した動圧溝３８の底面は平滑である。その結果、底面における潤滑剤に対する接触角（Contact angle）が小さくなり潤滑剤の粘性による抵抗が増大する。つまり、回転負荷が増大して回転シャフトの回転駆動時の電流増大の原因になっていた。一方、本実施例においては、シャフト収納孔部４４となる軸受母材を例えば銅系材料で形成している。そして、前述した流体動圧軸受の製造方法を用いることにより、その円筒部を内径２〜４ｍｍとして、深さ略５μｍのヘリングボーン形状の動圧溝３８を形成している。そして、本実施例では、図５（ｂ）及び図１０に示すように、動圧溝３８の底面に回転方向に細長く、高さｔｗが例えば１μｍの整流翼５０を設けている。この整流翼５０は回転シャフトの回転方向に向く翼であり、回転方向に対する抵抗原因にはならない。一方、動圧溝３８の形状に沿って流れる潤滑剤に対しては、整流翼５０の存在により接触角が大きくなり動圧溝３８の底面での潤滑剤の実質的な粘性が低下させることができる。その結果、回転負荷を減少させて電流低減が可能になる。なお、整流翼５０は、専用に削りだしてもよいが、バイト２０の先端半径と送りピッチとを調整することで線条溝４０をＺ軸方向に連続させて形成する過程で形成される引目（刃物痕）で代用してもよい。また、前述したように、ワーク１６の内周面が図６に示すようにテーパー形状になっていても圧電素子２８の交番駆動の振幅を調整することで線条溝４０が形成可能である。そして、線条溝４０をＺ軸方向に連続させて形成する過程で整流翼５０の形成が可能であり、テーパー形状の内周面を有するワーク１６においても整流翼５０を容易に形成できる。その結果、回転抵抗の少ない高性能の流体動圧軸受を容易に作成することができる。
The bottom surface of the
図１１は、本実施例の流体動圧軸受を適用したハードディスクを駆動するディスク駆動装置５２の要部断面図である。なお、図１１において、便宜上矢印Ａで指す側を上方（上）、矢印Ｂで指す側を下方（下）とする。ディスク駆動装置５２は、固定体と、ラジアル流体動圧軸受と、スラスト流体動圧軸受と、回転体とを含んで構成される。回転体の回転数は例えば５４００回／分である。
FIG. 11 is a cross-sectional view of a main part of a
固定体は、ベース部材５４と、このベース部材５４に設けられた円筒部５４ａの外周面に固着されたステータコア５６と、円筒部５４ａの内周面に固着された環状のハウジング部材５８と、ハウジング部材５８の内周面に固着されて円筒部内周６０ａを有する環状のシャフト収納部材６０と、を含んで構成されている。
The fixed body includes a
ステータコア５６は、外方向に突出する複数の突極にコイル６２が巻回されている。シャフト収納部材６０は、回転シャフト６６を収納する円筒部６０ｂと、この円筒部６０ｂの一方の端部側で外側に延設されたフランジ部６０ｃとが結合された形状である。ハウジング部材５８は、シャフト収納部材６０を内周に勘合する円筒部と、円筒部の一方の端部を密閉する底部と、他方の端に設けられアキシャル方向の面を有する上端面部とが結合されたカップ状の部品である。
The
回転体は、カップ状のハブ６４と、このハブ６４の中心孔６４ａに固着された回転シャフト６６と、リング状のマグネット６８と、スラスト部材７０とを含んで構成される。ハブ６４は、中心孔６４ａと同心で径の小さな第１円筒部６４ｃと、外側に配設される第２円筒部６４ｂと、第２円筒部６４ｂの端部に外延するハブ外延部６４ｄとを有して構成されている。この第１円筒部６４ｃの内周面にスラスト部材７０が固着され、第２円筒部６４ｂの内周面にリング状のマグネット６８が固着されている。
The rotating body includes a cup-shaped
回転シャフト６６のハブ６４の接続側には段部６６ａが設けられ、回転シャフト６６がハブ６４の中心孔６４ａに圧入されることにより両者が一体化される。スラスト部材７０はスラスト上面７０ａとスラスト下面７０ｂとを有するアキシャル方向に薄い円盤部とその外周側下面にアキシャル方向に長い下垂部７０ｄが結合された形状である。下垂部７０ｄの内周面は、その先端に向かって半径が小さくなるテーパー状で、ハウジング部材５８の外周面と協働して毛細管現象により流体動圧軸受の間隙に充填された潤滑剤が外部へ漏出することを防止するキャピラリーシール部を構成している。
A
スラスト部材７０の円盤部は、シャフト収納部材６０のフランジ部６０ｃの下面とハウジング部材５８の上端面の間にそれぞれ狭い隙間を介して配置され、下垂部７０ｄの外周はハブ６４の第１円筒部６４ｃの内周に固着され、スラスト上面７０ａとスラスト下面７０ｂの両面にスラスト動圧溝を設けスラスト流体動圧軸受を構成している。
The disc portion of the
ラジアル流体動圧軸受は、回転シャフト６６と、当該回転シャフト６６を収納して回転自在に支持するシャフト収納部材６０とで構成されている。シャフト収納部材６０は、その内周面にアキシャル方向に離隔して配設されたヘリングボーン形状の第１ラジアル動圧溝及び第２ラジアル動圧溝（不図示）と、当該第１ラジアル動圧溝及び第２ラジアル動圧溝の中間部に配設された円周状凹部６０ｄを有する。そして、回転シャフト６６の外周面とシャフト収納部材６０の内周面との間隙に潤滑剤が充填されている。
The radial fluid dynamic pressure bearing is composed of a
本実施例においては、シャフト収納部材６０を銅系材料で形成している。そして、前述した流体動圧軸受の製造方法を用いることにより、円筒部の内径２．５ｍｍとし、動圧溝３８を形成する部分の肉厚を略０．６ｍｍとしている。そして、先端の半径Ｒが略０．０５ｍｍの切削バイトを用いた切削加工により深さ略５μｍの動圧溝３８を形成している。そして、ヘリングボーン形状の動圧溝３８の折り返部４６の半径Ｒを０．０５ｍｍとしている。そして、回転体は、ラジアル流体動圧軸受とスラスト流体動圧軸受とにより回転自在に支持され、ステータコア５６とマグネット６８の電磁的作用により、回転駆動される。そして、ハブ６４の外周には磁気ディスク（不図示）が装着され、リード／ライト部（不図示）によりデータの記録・読み出しが実行される。
In this embodiment, the
このように構成されるディスク駆動装置５２に、本実施例の流体動圧軸受を搭載することにより高精度で小型、軽量化、低電流化が可能なディスク駆動装置５２を効率的に低コストで作成することができる。なお、本実施例では、ラジアル流体動圧軸受を構成するシャフト収納部材６０の内側に溝を加工する方法について説明した。別の実施例では、本実施例の加工方法は、回転シャフト６６側に動圧溝を形成する場合に適用してもよい。またスラスト流体動圧軸受を構成する部材に動圧溝を加工する際にも適用してもよい。そして、何れの場合においても、高精度で小型軽量に寄与できる動圧溝が効率的に作成できる。また、そのように形成した回転シャフトやスラスト流体動圧軸受を用いることによりディスク駆動装置の高性能化を行うことができる。
By mounting the fluid dynamic pressure bearing of this embodiment on the
本発明は、上述の実施例に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を加えることも可能である。各図に示す構成は、一例を説明するためのもので、同様な機能を達成できる構成であれば、適宜変更可能であり、同様な効果を得ることができる。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications such as design changes can be added based on the knowledge of those skilled in the art. The configuration shown in each figure is for explaining an example, and any configuration that can achieve the same function can be changed as appropriate, and the same effect can be obtained.
１ 製造装置、 １２ 基台、 １４ 回転駆動部、 １６ ワーク、 １８ チャック、 ２０ バイト、 ２２ バイト載置部、 ２４ 第１Ｘ軸駆動部、 ２６ 第２Ｘ軸駆動部、 ２８ 圧電素子、 ３０ 変位センサ、 ３２ パルス発信器、 ３４ 圧電素子駆動電源、 ３６ 変位センサコントローラ、 ３８ 動圧溝、 ４０ 線条溝、 ４２ 中間部、 ４４ シャフト収納孔部、 ４６ 折り返部、 ４８ 直線部、 ５０ 整流翼、 ５２ ディスク駆動装置。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Manufacturing apparatus, 12 Base, 14 Rotation drive part, 16 Workpiece, 18 Chuck, 20 byte, 22 byte mounting part, 24 1st X-axis drive part, 26 2nd X-axis drive part, 28 Piezoelectric element, 30 Displacement sensor, 32 Pulse transmitter, 34 Piezoelectric element drive power supply, 36 Displacement sensor controller, 38 Dynamic pressure groove, 40 Linear groove, 42 Intermediate part, 44 Shaft receiving hole part, 46 Folding part, 48 Linear part, 50 Rectifier blade, 52 Disk drive device.
Claims (15)
前記軸受母材の中心軸に沿う第１加工方向と直交する第２加工方向に微小交番駆動する前記切削ツールにより前記収納孔部の内周面に形成する前記動圧溝の周方向幅に相当する長さの線条溝を前記第１加工方向と直交する面の周方向に沿って形成する線条溝形成工程と、
前記軸受母材と前記切削ツールの相対位置を前記第１加工方向に変位させて前記線条溝を前記第１加工方向に連続形成して当該第１加工方向に延びる動圧溝を延設する延設工程と、
を含むことを特徴とする流体動圧軸受の製造方法。 A bearing base material having a housing hole portion of a rotating shaft at the center is supported and the bearing base material is rotated around its central axis, whereby the inner surface of the housing hole portion is cut by a cutting tool to form a dynamic pressure groove. A method of manufacturing a fluid dynamic pressure bearing to be formed,
Corresponding to the circumferential width of the dynamic pressure groove formed on the inner peripheral surface of the storage hole by the cutting tool that is driven in a small alternating manner in a second processing direction orthogonal to the first processing direction along the central axis of the bearing base material. A linear groove forming step of forming a linear groove having a length to be formed along a circumferential direction of a surface orthogonal to the first processing direction;
The relative position of the bearing base material and the cutting tool is displaced in the first machining direction, the linear groove is continuously formed in the first machining direction, and the dynamic pressure groove extending in the first machining direction is extended. Extending process;
A method of manufacturing a fluid dynamic pressure bearing, comprising:
前記第１ラジアル動圧溝と第２ラジアル動圧溝は、前記シャフト収納部材の内周面に動圧溝の周方向幅に相当する長さで前記軸方向と直交する面の周方向に沿って形成される線条溝が前記軸方向に連続配置されてなることを特徴とする流体動圧軸受。 A rotary shaft, a shaft storage member that rotatably stores the rotary shaft, and a first radial dynamic pressure groove and a second radial dynamic pressure groove that are spaced apart in the axial direction on the inner peripheral surface of the shaft storage member And a gap between a circumferential concave portion disposed between the first radial dynamic pressure groove and the second radial dynamic pressure groove, and an outer peripheral surface of the rotating shaft and an inner peripheral surface of the shaft storage member. A fluid dynamic pressure bearing comprising a lubricant to be filled,
The first radial dynamic pressure groove and the second radial dynamic pressure groove have a length corresponding to a circumferential width of the dynamic pressure groove on an inner peripheral surface of the shaft housing member, and extend along a circumferential direction of a surface orthogonal to the axial direction. The fluid dynamic pressure bearing is characterized in that the linear grooves formed in this manner are continuously arranged in the axial direction.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2008312272A JP5320045B2 (en) | 2008-12-08 | 2008-12-08 | Fluid dynamic pressure bearing manufacturing method, fluid dynamic pressure bearing, and disk drive device using the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2008312272A JP5320045B2 (en) | 2008-12-08 | 2008-12-08 | Fluid dynamic pressure bearing manufacturing method, fluid dynamic pressure bearing, and disk drive device using the same |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2010131732A true JP2010131732A (en) | 2010-06-17 |
| JP5320045B2 JP5320045B2 (en) | 2013-10-23 |
Family
ID=42343580
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2008312272A Expired - Fee Related JP5320045B2 (en) | 2008-12-08 | 2008-12-08 | Fluid dynamic pressure bearing manufacturing method, fluid dynamic pressure bearing, and disk drive device using the same |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP5320045B2 (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102513548A (en) * | 2011-12-07 | 2012-06-27 | 瓦房店冶矿轴承制造有限公司 | Numerical control machining method of middle oil line thread of bearing |
| JP2013185658A (en) * | 2012-03-08 | 2013-09-19 | Samsung Electro-Mechanics Japan Advanced Technology Co Ltd | Rotary device and method of producing the same |
| US8641283B2 (en) | 2011-12-26 | 2014-02-04 | Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. | Hydrodynamic bearing apparatus and spindle motor having the same |
| JP2016105005A (en) * | 2014-12-01 | 2016-06-09 | 日本電産株式会社 | Fluid bearing device, spindle motor, and disc drive unit |
| CN109940172A (en) * | 2019-04-08 | 2019-06-28 | 宝鸡忠诚精密数控设备有限责任公司 | Three bent method and process tool in the quick plug of lathe process aviation |
| CN113560639A (en) * | 2021-07-27 | 2021-10-29 | 上海骊珠微型轴承有限公司 | Bearing production device |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002036004A (en) * | 2000-07-25 | 2002-02-05 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | Method and device for manufacturing fluid bearing |
| JP2005007560A (en) * | 2003-06-23 | 2005-01-13 | Canon Inc | Working method and working device for inner surface of cylinder |
-
2008
- 2008-12-08 JP JP2008312272A patent/JP5320045B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002036004A (en) * | 2000-07-25 | 2002-02-05 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | Method and device for manufacturing fluid bearing |
| JP2005007560A (en) * | 2003-06-23 | 2005-01-13 | Canon Inc | Working method and working device for inner surface of cylinder |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102513548A (en) * | 2011-12-07 | 2012-06-27 | 瓦房店冶矿轴承制造有限公司 | Numerical control machining method of middle oil line thread of bearing |
| US8641283B2 (en) | 2011-12-26 | 2014-02-04 | Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. | Hydrodynamic bearing apparatus and spindle motor having the same |
| JP2013185658A (en) * | 2012-03-08 | 2013-09-19 | Samsung Electro-Mechanics Japan Advanced Technology Co Ltd | Rotary device and method of producing the same |
| US8773815B2 (en) | 2012-03-08 | 2014-07-08 | Samsung Electro-Mechanics Japan Advanced Technology Co., Ltd. | Fluid bearing component including thrust bearing groove recesses and disk drive device including same |
| JP2016105005A (en) * | 2014-12-01 | 2016-06-09 | 日本電産株式会社 | Fluid bearing device, spindle motor, and disc drive unit |
| US9422974B2 (en) | 2014-12-01 | 2016-08-23 | Nidec Corporation | Fluid bearing apparatus including dynamic pressure grooves with striations, spindle motor, and disk drive apparatus |
| CN109940172A (en) * | 2019-04-08 | 2019-06-28 | 宝鸡忠诚精密数控设备有限责任公司 | Three bent method and process tool in the quick plug of lathe process aviation |
| CN109940172B (en) * | 2019-04-08 | 2021-04-06 | 宝鸡忠诚精密数控设备有限责任公司 | Method for machining aviation shortcut plug inner trilinear through lathe |
| CN113560639A (en) * | 2021-07-27 | 2021-10-29 | 上海骊珠微型轴承有限公司 | Bearing production device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP5320045B2 (en) | 2013-10-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5320045B2 (en) | Fluid dynamic pressure bearing manufacturing method, fluid dynamic pressure bearing, and disk drive device using the same | |
| US20130148918A1 (en) | Method manufacturing of fluid dynamic bearing using cutting tool that performs micro alternating drive, fluid dynamic bearing manufactured by using the method, and disk drive device using the bearing | |
| JP3878861B2 (en) | Spindle motor and recording disk drive | |
| US7399120B2 (en) | Spindle motor | |
| US8773815B2 (en) | Fluid bearing component including thrust bearing groove recesses and disk drive device including same | |
| JP4628246B2 (en) | Motor with sintered alloy dynamic pressure bearing | |
| WO2006049114A1 (en) | Thrust dynamic pressure bearing, spindle motor using the bearing, and information recording/reproducing device using the spindle motor | |
| US20070188033A1 (en) | Manufacturing method of bearing member and manufacturing method of sleeve unit | |
| JP2006105237A (en) | Fluid dynamic pressure bearing, spindle motor provided with the fluid dynamic pressure bearing, and recording disc drive provided with the spindle motor | |
| US20110317950A1 (en) | Motor device | |
| JP2005315357A (en) | Dynamic pressure bearing, spindle motor and recording disk device | |
| JP2006046604A (en) | Hydrodynamic bearing device, motor and disc driving device | |
| JP2007155093A (en) | Bearing mechanism, motor, recording disc drive mechanism and sleeve member manufacturing method | |
| US20070183698A1 (en) | Fluid dynamic bearing, spindle motor, disk drive, and manufacturing method of fluid dynamic bearing | |
| JP2007270855A (en) | Dynamic pressure fluid bearing device, motor, recording and reproducing device, and working tool | |
| JP4754794B2 (en) | Fluid bearing unit, spindle motor having the fluid bearing unit, and recording disk drive | |
| US20060082923A1 (en) | Spindle Motor and Recording Disk Driving Apparatus Having the Same | |
| US20080278850A1 (en) | Motor | |
| JP2006022831A (en) | Method of manufacturing fluid dynamic pressure bearing device | |
| JP2009030781A (en) | Manufacturing method of bearing part and motor and sleeve machining tool | |
| JP2007213629A (en) | Rotor hub, motor and recording disk driving device | |
| JP2001258205A (en) | Motor | |
| KR101275339B1 (en) | Hydrodynamic bearing assembly and motor including the same | |
| JP4498932B2 (en) | Hydrodynamic bearing device | |
| KR101055496B1 (en) | Spindle motor |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20110804 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130129 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20130131 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20130227 |
|
| RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20130227 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20130704 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20130712 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |