JP3688907B2

JP3688907B2 - スピンドルモータのハブ加工方法

Info

Publication number: JP3688907B2
Application number: JP28576898A
Authority: JP
Inventors: 朋彦桜井; 明正鈴木
Original assignee: Minebea Co Ltd
Current assignee: Minebea Co Ltd
Priority date: 1998-10-07
Filing date: 1998-10-07
Publication date: 2005-08-31
Anticipated expiration: 2018-10-07
Also published as: JP2000117503A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高精度加工の実現を図ったスピンドルモータのハブ加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁気記憶装置としてのハードディスクドライブ（ＨＤＤ）の小型・高密度化への移行は目まぐるしいものがある。此の小型化への移行は、ＨＤＤに組み込まれるスピンドルモータに対しても同様に小型・薄型・軽量化への要求が必然として迫られている。これら称して小型化への要求は、構成部品の小型化を意味し、此の事は構成部品の小サイズ寸法・機械剛性の弱さに繋がり、更には加工精度保持の難しさに繋がっている。
【０００３】
次に図を用いて従来型のスピンドルモータを説明し、該モータのハブ加工の問題点を具体的に説明する。図６は、従来の代表的な薄型スピンドルモータを示す断面図である。図６において、５０はフランジであり、薄い円形の皿状をしたモータ収納部５１を有する。モータ収納部５１の中央にはボス５２が設けられており、該ボス５２の中央には軸柱５３が固定・立設されている。該軸柱５３には、スペーサ５４を介して玉軸受け５５，５６が取り付けられている。
【０００４】
ボス５２の上縁には、固定子取付枠５７が上方に突出しており、固定子取付枠５７の外周には、固定子コイル５８が巻回された固定子５９が固着されている。６０は端子板であり、固定子コイル５８からの引出線が接続されている。
【０００５】
玉軸受け５５，５６の外輪にはハブ６１が固着されている。ハブ６１の外形は直径の異なる２つの円柱が重なった凸形状をしており、上端にはスペーサを挟んで積層されるハードディスクの中心穴を挿通するディスク保持壁６２が形成され、下方には、リング状の永久磁石６３とヨーク６４とを内側に形成するハブ外径部６５が形成されている。ハブ６１の下方内側に設けられ、玉軸受け５６を保持している軸承保持筒６６は、固定子取付枠５７の内側に遊嵌している。図６に示すモータは、ｃにて示す部分には微少間隙が形成されている。このため、端子板６０から固定子コイル５８に交流電圧が印加され、固定子５９に回転磁界が発生すると、ボス６１は回転を開始する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
スピンドルモータで最も高い加工精度が要求される部品・ハブの加工に於いて、前記の如く、小型化に伴う部品の小寸法化により機械的剛性が低下し、機械加工時の外力に対し歪み易く、加工面の平面度・直角度・真円度或いは寸法自体の精度確保が難しくなってきている。
特に、機械加工機のスピンドル装着治具（チャック）に加工部品を装着（チャッキング）する際、チャック圧力によって加工部品（ワーク）が歪み変形を起こす問題が生じ易い、此の歪み・変形は加工精度に直接的に影響を及ぼすことになる。
【０００７】
例えば、図７に示すように、ハブ外径部６５をチャッキングしたり、図８に示すように軸承保持筒６６をチャッキングし加工すると、チャッキングされた部分の肉厚が薄い為に、これらの部分にチャックの爪部圧力の影響により、図９、１０の如き変形を生じ、真円度を悪くする。
また、図１１に示すように、鍛造ブランクからなるハブ６１の段付部６７をチャックするとハブ外径部６５の変形は起こりにくいが、段付部６７が鍛造面である場合に、図６に示すように鍛造時の抜きテーパ部分６７が有ったり、図１１に示すように、テーパーが形成されていなくとも、鋳造面であるための真円度精度が出ていない事により、加工後の平面度精度に影響が現れ、図１２に示すように安定精度を得る事が出来ない。なお、ここで云う平面度とは、ディスク取付面６９の凹凸の大きさを言うものである。
【０００８】
此の歪みや変形を押さえ加工性を良くする為、アルミニュウム合金を材料とする加工部品・ハブの硬度や機械剛性をあげる為に調質等の熱処理を行っているが、逆に此の熱処理が鍛造等で生じた内部応力により、加工前部品（ブランク）としての歪み変形を誘発し、加工精度に影響すると言う問題も生じている。この為に、ハブの高精度加工を達成する為には、熱処理により生じたブランクの歪み・変形の影響を押さえ、チャック圧力によるワーク変形を最小限に押さえて、如何に、高精度加工を達成するかが大きな課題・問題点となっている。
【０００９】
さらに上記の問題点を解決するために、ハブ外周部６５の内周面にヨーク６４を固定した後、ヨーク６４の内周面又はヨーク６４が装着されたハブ外周部６５の外周面をチャッキングしてディスク取付面６９の切削加工を行って平面度を得るようにした加工方法が特許第２７２４３８８号に開示されている。この加工方法は、ハブ外周部６５の直径が１インチ程度のものまでは、かなり良好な平面度が得られるが、直径が１インチよりも小さくなると、ハブ外周部６５の厚みが薄くなるため、ヨーク６４が内側に嵌合されていても、ハブ外周部６５の強度は、切削加工に耐えうるものではなく、良好な切削加工をハブに施すことが出来ない。
【００１０】
本発明は、上述の如き種々の不都合を改良しようとするものであり、その目的は、これら小サイズ寸法・機械剛性の弱い部品を、高精度に加工する加工方法を提案しようとするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成するために、本発明の一態様によれば、固定磁極に対峙して回転する回転子磁極を有し、該回転子磁極を保持するハブを備えたスピンドルモータのハブ加工方法において、上記ハブの一部分に、チャッキングにより加工に影響を与えない程度の強度を保持させた基準溝形成部を設けるステップと、上記基準溝形成部の段部をチャッキングした後該基準溝形成部のうち、切削加工に差し支え無い部分にハブの中心線から放射方向に見て表面となる垂直な浅い壁面により形成され前記基準溝形成部の段部とハブの中心線方向に対向配置されるハブ挟持基準段部を設けるステップと、前記ハブ挟持基準段部をチャッキングし、該ハブ挟持基準段部を基準部として要切削部を切削するステップと、を具備することを特徴とするスピンドルモータのハブ加工方法が提供される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に本発明の一実施の形態を、図面を用いて詳細に説明する。
図１乃至図５は、本発明による加工方法を工程に従って示した断面図である。図１において、１は、鋳型から取り出したままのハブブランクである。ハブブランク１は、主としてアルミニウムなどの非磁性軽合金からなる。このハブブランク１のディスク保持壁２部分は、図示していない切削装置のチャック３により挟持されている。チャック３により挟持されたワーク（ハブブランク１）は、回転切削される。まず、ハブ外径部４、その先端部分５、ハブ外径部４の裏側に当たるヨーク挿入面６、ハブ内壁凹部面７、玉軸受けを保持するハブ内径部８、今後の加工基準となるハブ挟持基準段部９を一つの切削工程で削り出す。このハブ挟持基準段部９は、ハブの中心線ＣＬから放射方向（ＲＬ方向）に見て表面となる垂直な浅い壁面を形成している。
【００１３】
ハブブランク１はハブ１の頚部１’の外側をチャックで中心線方向に挟着しても良いが、この部分は後に切削加工を受ける部分であるので、この部分をチャックで挟持することはできない。よってハブ挟持基準段部９は、次の切削工程を実行する際にチャックを中心線ＣＬから放射方向にバイアスして、ワークであるハブブランク１を挟持する場所である。また、このハブ挟持基準段部９は、そのチャッキングによりワークを変形させるような場所であってはならない。また、現在切削加工を施しているハブ内壁凹部面７側と反対側、即ち、ディスク保持壁２側を切削加工する際に、ハブ挟持基準段部９を挟み付けているチャック３が加工の邪魔にならない場所でなければならない。このような理由から、ハブ挟持基準段部９は、ハブ内壁凹部面７であって、ワークの内で一番機械的に丈夫で好適なディスク保持壁２の内側に当たる部分に設けられ、このように、チャッキングにより加工に影響を与えない程度の強度を保持させた場所を、基準溝形成部１０と定義する。
【００１４】
次に、ワークであるハブブランク１はチャック３から取り外され、図２に示すように、ヨーク挿入面６にヨーク１１を圧入・接着する。上記切削加工工程で、ワークは機械的に丈夫な基準溝形成部１０の外輪であるディスク保持壁２部分を挟持されて加工されているので真円度精度は良く、ヨーク１１の圧入によるハブ外径部４、その先端部分５、ヨーク挿入面６の変形は起こし難い特徴も有する。
【００１５】
次に、図３に示すようにハブブランク１に形成されているハブ挟持基準段部９を、別のチャック１２の挟持爪１４を挿入し、このチャック１２によりハブブランク１を切削装置に固定する。この状態でハブブランク１を回転させ、再度ハブ外径部４を切削し、続いて、ディスク取付面１５、ディスク保持壁２、該ディスク保持壁に挿通・積層されたディスクの上面を押圧し、これらを締着させる押さえ板をはめ込むはめ込み面１６、上縁部１７、ハブ内径部８（再切削）を一つの加工工程で一気に切削加工する。
【００１６】
この切削加工の際、ハブブランク１はチャック１２の挟持爪１４により精度良く切削装置に挟持固定されて、複数部分が一つの切削工程で加工されているから、各加工面どうしの平行度・真円度の偏移精度の狂いは生じ無い。次いで図４に示す如く、ディスクを締着させるための押さえ板をねじ止めするための穴明け加工を行う。此の場合、穴開けのための治具基準は、精度がでているハブ内径部８とする為に、各穴１８のピッチ芯円度精度は高く加工可能である。また、本発明では、ハブ挟持基準段部９が比較的浅く形成されているので、ディスクの積層枚数が少ないモータの種類であって、ディスク保持壁２の高さが小さいものである場合であっても、穴１８の深さをハブ挟持基準段部９に達する手前まで十分深くとることが出来る。
【００１７】
上述の穴開け加工が終了した後、図５に示す如く、再び、ハブ挟持基準段部９をチャッキングし、ハブ内径部８、ディスク取付面１５、ディスク保持壁２、はめ込み面１６、上縁部１７、ハブ内径部８（再再切削）を一つの加工工程で一気に切削加工して、ハブを仕上げる。
【００１８】
以上、本発明を上述の実施の形態により説明したが、本発明の主旨の範囲内で種々の変形や応用が可能であり、これらの変形や応用を本発明の範囲から排除するものではない。
【００１９】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本願の請求項１，２に係る発明では、ハブをブランクの段階で、チャック圧力による変形を生じない基準溝形成部のハブ内壁面の位置にハブ挟持基準段部を加工形成し、一貫して此のチャック用のハブ挟持基準段部をチャッキングして、ハブ内径部、ディスク保持壁、ディスク取付け面など加工精度を要求される部分の加工を同時加工する為に、ワークの変形なく、各加工面の加工精度（真円度・直角度・平面度）並びに寸法精度を従来になく高く確保する事が出来る。そして、ハブの厚みが小さくかつハブの中心方向にチャッキングするような適当な部分がないような設計構造のハブ加工においても、請求項１，２に係る発明では、有効にハブを加工することができる。又、請求項３に係る発明では、上記請求項１に係る発明のような加工を行うため、鉄以外のアルミニウム軽合金のような比較的柔らかい素材でも高精度のハブを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の加工方法の第１段階を説明する断面図である。
【図２】図２は、本発明の加工方法の第２段階を説明する断面図である。
【図３】図３は、本発明の加工方法の第３段階を説明する断面図である。
【図４】図４は、本発明の加工方法の第４段階を説明する断面図である。
【図５】図５は、本発明の加工方法の第５段階を説明する断面図である。
【図６】図６は、従来型のスピンドルモータの断面図である。
【図７】図７は、従来の第１加工方法を説明する断面図である。
【図８】図８は、従来の第２加工方法を説明する断面図である。
【図９】図９は、上記従来の第１加工方法によりチャックされた部分の変形状態を示す変形分布図である。
【図１０】図１０は、上記従来の第２加工方法によりチャックされた部分の変形状態を示す変形分布図である。
【図１１】図１１は、従来の第３加工方法を説明する断面図である。
【図１２】図１２は、上記従来の第３加工方法によりチャックされた部分の変形状態を示す変形分布図である。
【符号の説明】
１・・・・・ハブブランク
１’・・・・頚部
２・・・・・ディスク保持壁
３・・・・・チャック
４・・・・・ハブ外径部
５・・・・・先端部分
６・・・・・ヨーク挿入面
７・・・・・ハブ内壁凹部面
８・・・・・ハブ内径部
９・・・・・ハブ挟持基準段部
１０・・・・・基準溝形成部
１１・・・・・ヨーク
１２・・・・・チャック
１４・・・・・挟持爪
１５・・・・・ディスク取付面
１６・・・・・はめ込み部
１７・・・・・上縁部
１８・・・・・穴
５０・・・・・フランジ
５１・・・・・モータ収納部
５２・・・・・ボス
５３・・・・・軸柱
５４・・・・・スペーサ
５５・・・・・玉軸受け
５６・・・・・玉軸受け
５７・・・・・ボス
５８・・・・・固定子コイル
５９・・・・・固定子
６０・・・・・端子板
６１・・・・・ハブ
６２・・・・・ディスク保持壁
６３・・・・・永久磁石
６４・・・・・ヨーク
６５・・・・・ハブ外径部
６６・・・・・軸承保持筒
６７・・・・・段付部
６８・・・・・抜きテーパ部分
６９・・・・・ディスク取付面

Claims

固定磁極に対峙して回転する回転子磁極を有し、該回転子磁極を保持するハブを備えたスピンドルモータのハブ加工方法において、上記ハブの一部分に、チャッキングにより加工に影響を与えない程度の強度を保持させた基準溝形成部を設けるステップと、上記基準溝形成部の段部をチャッキングした後該基準溝形成部のうち、切削加工に差し支え無い部分にハブの中心線から放射方向に見て表面となる垂直な浅い壁面により形成され前記基準溝形成部の段部とハブの中心線方向に対向配置されるハブ挟持基準段部を設けるステップと、前記ハブ挟持基準段部をチャッキングし、該ハブ挟持基準段部を基準部として要切削部を切削するステップと、を具備することを特徴とするスピンドルモータのハブ加工方法。
前記ハブ挟持基準段部を基準部として切削する部位は、少なくとも、ハブ内径部、ディスク保持壁、ディスク取付け面であることを特徴とする請求項１に記載のスピンドルモータのハブ加工方法。
ハブブランクは、非磁性軽合金からなることを特徴とする請求項１に記載のスピンドルモータのハブ加工方法。