JP4132749B2

JP4132749B2 - Manufacturing method of shaft portion of hydrodynamic bearing motor

Info

Publication number: JP4132749B2
Application number: JP2001246616A
Authority: JP
Inventors: 茂治角
Original assignee: Nidec Corp
Current assignee: Nidec America Corp
Priority date: 2001-08-15
Filing date: 2001-08-15
Publication date: 2008-08-13
Anticipated expiration: 2021-08-15
Also published as: JP2003056567A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スラスト動圧軸受部が形成される金属製のプレートとラジアル動圧軸受部が形成される金属製のシャフトとを抵抗溶接法により接合して動圧軸受モータのシャフト部を製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
動圧軸受モータは、回転体を回転自在に支持するために動圧軸受を備えている。動圧軸受は、例えば、ラジアル動圧軸受部とスラスト動圧軸受部とからなり、円柱状のシャフトとこれに垂直に設けられるプレートとからシャフト部を構成し、シャフトの外周面にラジアル動圧軸受部を、プレートの平面にスラスト動圧軸受部をそれぞれ構成してなるものが知られている。シャフトとプレートとの接合方法は、圧入、螺着、レーザ溶接、抵抗溶接（又は電気溶接）等が知られているが、特に、抵抗溶接は接合後のシャフトとプレートとの直角度を高精度にできることから注目されている。
【０００３】
上記抵抗溶接を行うものとして、例えば、特開２００１−４１２４６号公報には、動圧軸受モータの動圧軸受を構成するシャフト又はフランジ（プレートに相当）の接合方法において、接合面となる一端面が凸状曲面であるシャフトを治具スリーブとベースとバネ材で形成されるシャフト組立て治具の円柱空間に挿入し、接合面となる一端面が平面であるフランジをベースに対しバネ材を介してスラスト方向に可動する治具スリーブの上端面に載置し、スタンパによりフランジをスラスト方向に押圧して、両接合面に当接した状態で通電して溶接する接合方法が記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、特開２００１−４１２４６号公報の接合方法は、シャフト組立て治具の円柱空間にシャフトを挿入する構造で、その治具スリーブの内径がシャフトの外径よりも幾分大きく設定されるため、両者の間には微小な間隙が形成される。これにより、シャフト組立て治具にシャフトを設置してフランジを治具スリーブの上端面に載置してスタンパにて加圧すると、シャフトはその微小間隙分だけ傾倒したままフランジと当接する状態になる虞がある。しかも、シャフト組立て治具は、治具スリーブがベースに対して可動する構造であるため、治具スリーブをベースに対して傾倒しないように高精度に可動させることは困難で、このためフランジを水平に保ったままシャフトに当接させることが困難である。
【０００５】
したがって、特開２００１−４１２４６号公報に記載のシャフト組立て治具を用いてシャフトとフランジとを接合しても、シャフトとフランジとの直角度を高精度にすること（換言すると、接合面となるシャフトの凸状曲面とフランジの平面との平行度を高精度にして当接させること）は困難である。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたもので、動圧軸受を構成するシャフトとプレートとを簡単な方法で高精度に接合して動圧軸受モータのシャフト部を製造する方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、面一形状を有する一方面の外径側にスラスト動圧軸受部が形成される金属製のプレートの該一方面の中央と、円柱形状を有する外周面にラジアル動圧軸受部が形成される金属製のシャフトの一端側の端面とを抵抗溶接法により接合して動圧軸受モータのシャフト部を製造する方法において、前記プレートの一方面及びシャフトの端面のうち一方の面に形成された環状の溶融物受け溝の内径側、又は他方の面における前記内径側に対応する部位に金属材からなる１又は複数の小体を位置させ、該小体を挟んで接合面に所要の圧力を付勢しつつ前記プレートとシャフト間に電流を流して前記小体を溶融し、前記プレートの一方面と前記シャフトの端面とが前記溶融物受け溝の外径側で当接するようにしたことを特徴とするものである（請求項１）。
【０００８】
この発明によれば、プレートの一方面及びシャフトの端面のうち一方の面に形成された環状の溶融物受け溝の内径側、又は他方の面における前記内径側に対応する部位に金属材からなる１又は複数の小体を位置させ、該小体を挟んで接合面に所要の圧力を付勢しつつ前記プレートとシャフト間に電流を流して前記小体を溶融するようにしたので、通電時には前記小体及びこの小体に接触する部位を通してのみ電流が流れることによってこの部位が溶融する。また、溶融が進行するにつれて溶融物は外径側に拡散するとともにプレートとシャフトはその金属結合により互いに引き寄せられ溶融物受け溝の外径側においてシャフトとプレートとが当接する。そして、通電を終了して溶融部分が固化するとシャフトとプレートとが接合する。
【０００９】
特に本発明は、シャフト及びプレートの各接合面間に小体を介在して接合するようにし、接合前の接合面には高精度の加工を施すために障害となるような突出部を形成しないため、動圧溝形成のための加工や接合面の平面度向上のための研削加工の困難性はなく、接合面を極めて高精度に仕上げることができる。また、前記溶融物受け溝の存在により、溝の内径側の溶融物が溝の外径側まで達することはないので、溝の外径側の各接合面は溶融物が介在することなく当接することになる。このことから、プレートとシャフトとの直角度が高精度で確保される。このとき、プレートとシャフトとの直角度は、両部材の接合面に起因するものであり、特別な治具を用いるものではないので、寸法管理を簡略化することができる。
【００１０】
その際、前記小体を粒状球体とすれば（請求項２）、接触部位を流れる電流密度が高くなり、溶融が効率的となる。
【００１１】
また、前記小体を、絶縁性を有する流動ペーストに混合し、この混合物を前記溶融物受け溝の内径側、又は他方の面における前記内径側に対応する部位に塗布する（請求項３）ことにより、溶融前において小体がシャフトの端面上で安定して保持される。
【００１２】
また、前記溶融物受け溝の内径側に、該溶融物受け溝が形成された部材の面から一部突出した状態で前記小体を位置固定する凹部を設ける（請求項４）ことにより、溶融前において小体がシャフトの端面上で安定して保持される。
【００１３】
また、前記小体を、少なくとも前記プレート及び前記シャフトの一方と同一の材質にする（請求項５）ことにより、溶融がより効率的に進行し、かつ各部材が溶融することで接合力が増大する。
【００１４】
本発明は、円柱形状を有する外周面にラジアル動圧軸受部が形成される金属製のシャフトの一端側の端面と、一方面の中央部に前記シャフトより大径の外径寸法を有して形成された環状溝の外径側にスラスト動圧軸受部が形成される金属製のプレートの該中央部とを当接させた状態で抵抗溶接法により接合して動圧軸受モータのシャフト部を製造する方法において、前記シャフトの端面であって軸周りに形成され、かつ前記プレートの環状溝の内径より大径を有する溶融物受け用凹部の該凹部を含む中心領域部と前記プレートの一方面の中央部との当接面に所要の圧力を付勢しつつ前記プレートと前記シャフト間に電流を流して前記当接面の材料を溶融し、プレートの環状溝とシャフトの端面とが前記溶融物受け用凹部の外径側で当接するようにしたことを特徴とするものである（請求項６）。
【００１５】
この発明によれば、シャフトの端面に、プレートの環状溝の内径より大径を有する溶融物受け用凹部を軸周りに形成し、この凹部を含む中心領域部とプレートの一方面の中央部との当接面に所要の圧力を付勢しつつプレートとシャフト間に電流を流して前記接合面の材料を溶融するようにしたので、通電時には上記当接面を通してのみ電流が流れることによってこの部位が溶融する。また、溶融が進行するにつれて溶融物は外径側に拡散するとともにプレートとシャフトはその金属結合により互いに引き寄せられ溶融物受け溝の外径側においてシャフトとプレートとが当接する。そして、通電を終了して溶融部分が固化するとシャフトとプレートとが接合する。
【００１６】
その場合に、特に本発明は、シャフトの端面に、プレートの環状溝の内径より大径を有する溶融物受け用凹部の該凹部を含む中心領域部を形成し、この中心領域部とプレートの一方面の中央部とを接合するようにし、接合前の接合面には高精度の加工を施すために障害となるような突出部を形成しないため、動圧溝形成のための加工や接合面の平面度向上のための研削加工の困難性はなく、接合面を極めて高精度に仕上げることができる。また、前記溶融物受け用凹部の存在により、凹部の内径側の溶融物が凹部の外径側まで達することはないので、凹部の外径側の各接合面は溶融物が介在することなく当接することになる。このことから、プレートとシャフトとの直角度が高精度で確保される。このとき、プレートとシャフトとの直角度は、両部材の接合面に起因するものであり、特別な治具を用いるものではないので、寸法管理を簡略化することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１は、動圧軸受モータの一例としての磁気ディスク駆動用モータの全体断面図である。
【００１８】
図１に示すように、動圧軸受モータ１は、固定側部材であるブラケット２及びシャフト３及びスラストプレート４と、回転側部材であるロータ５と、ロータ５を回転駆動する磁気駆動手段としてのロータマグネット６及びステータ７と、シャフト３とロータ５との間、及びスラストプレート４とロータ５との間に潤滑油が介在されてなる動圧軸受ＨＢ１，ＨＢ２とを備えてなる。
【００１９】
ブラケット２は、動圧軸受モータ１のベースを構成する円環状の部材である。中央部分には貫通孔２１が形成されているとともに、外周部分に鍔部２２が形成されている。
【００２０】
シャフト３は、金属製、例えばステンレス鋼からなり、上端側がブラケット２から突出した状態でブラケット２の貫通孔２１に内嵌支持された円柱状の部材であって、上端側外周面３１に、ロータ５との間で動圧を発生する動圧発生用の溝３２が形成されている。
【００２１】
スラストプレート４は、金属製、例えばステンレス鋼からなり、シャフト３の上端面に接合され（詳細は後述する）、これによりスラストプレート４とシャフト３とによってシャフト部を構成するとともに、ロータ５の凹部５１ａに嵌入されるものであって、下側の一方面４１外周側には、ロータ５との間で動圧を発生する動圧発生用の溝４１１が形成されている。
【００２２】
ロータ５は、中央部分にシャフト３の上端側に外嵌固定される円形の嵌合孔を備えた円筒状部５１と、円筒状部５１から径方向外方に延設されたフランジ５２とを有する。シャフト３の外周面とロータ５の内周面と間にラジアル流体動圧軸受部ＨＢ１が、スラストプレート４の下面とロータ５の凹部５１ａ底面との間にスラスト流体動圧軸受部ＨＢ２が構成されており、ラジアル流体動圧軸受部ＨＢ１及びスラスト流体動圧軸受部ＨＢ２を介してロータ５がシャフト３及びスラストプレート４に対して相対回転可能に支持されている。
【００２３】
円筒状部５１は、磁気ディスクＤの中央孔の径に略等しい径寸法を有し、磁気ディスクＤをフランジ５２上に載置した状態で嵌合する。フランジ５２には、周方向に所定のピッチで磁極が反転されてなる円筒状のロータマグネット６が取付けられている。ステータ７は、コアプレートを積層して構成されるステータコア７１と、このステータコア７１の周方向の複数箇所で巻回されたコイル７２とを備え、ステータコア７１がブラケット２の鍔部２２に固定される。カバー８は、ロータの凹部５１ａを覆い、凹部５１ａからの潤滑油の漏出を防止するものである。
【００２４】
次に、図２、図３を用いてラジアル流体動圧軸受部ＨＢ１及びスラスト流体動圧軸受部ＨＢ２について説明する。図２は、シャフト３に形成された動圧発生溝を説明するための外周面３１の展開図であり、図３は、スラストプレート４に形成された動圧発生溝を説明するための平面図である。
【００２５】
図２に示すように、ラジアル流体動圧軸受部ＨＢ１は、シャフト３の外周面３１に形成された「く」の字状で深さが数μｍのへリングボーン状溝３１１と、シャフト３とロータ５間の間隙（数μｍの幅）に充填された潤滑油とを備えて構成される。ラジアル流体動圧軸受部ＨＢ１は、シャフト３の回転時に、へリングボーン状溝３１１の屈曲部３１１ａで流体圧力が最も高くなり、この部位でラジアル方向での動圧が発生し、軸受として機能する。なお、へリングボーン状溝３１１をシャフト３の外周面３１に形成する代わりに、ロータ５の内周面に形成するようにしてもよいし、また両面に形成するようにしてもよく、同様の効果が得られる。
【００２６】
図３に示すように、スラスト流体動圧軸受部ＨＢ２は、スラストプレート４の一方面４１外周側に形成された「く」の字状で深さが数μｍのへリングボーン状溝４１１と、スラストプレート４の一方面４１とロータ５の凹部５１ａ底面間の間隙（数μｍの幅）に充填された潤滑油とを備えて構成される。スラスト流体動圧軸受部ＨＢ２は、シャフト３の回転時に、へリングボーン状溝４１１の屈曲部４１１ａで流体圧力が最も高くなり、この部位でスラスト方向に動圧が発生し、軸受として機能する。なお、へリングボーン状溝４１１をスラストプレート４の一方面４１に形成する代わりに、ロータ５の凹部５１ａ底面に形成するようにしてもよいし、また両面に形成するようにしてもよく、同様の効果が得られる。
【００２７】
これら両動圧軸受部ＨＢ１，ＨＢ２に関連するシャフト３、スラストプレート４及びロータ５の部品寸法は数十ｍｍであり、それらの部材３〜５に対し、深さが数μｍのへリングボーン状溝３１１，４１１や軸受部の数μｍの幅の間隙を設定するには、それらの部材の加工精度のみならず組付け時の応力等も考慮しなければならず、所望の精度を確保するには高い製造技術が要求される。
【００２８】
シャフト３とスラストプレート４との接合は、図４に示す接合装置１０を用いて抵抗溶接法により行う。接合装置１０は、図４に示すように、電源１１と、電源１１に接続された上下一対の電極１２，１３と、電源１１に対して通電制御を行う電流制御部１４と、上側電極１２を下側電極１３側に付勢する付勢機構１５とを具備する。抵抗溶接法は、溶接しようとする部分に電流を流し、そのジュール熱によって加熱しつつ圧力を加えて行う方法である。
【００２９】
図５は、シャフト３及びスラストプレート４の各接合面近傍の拡大図である。なお、スラストプレート４の上記一方面４１を、以下の説明では接合面４１という。
【００３０】
図５に示すように、シャフト３には、その接合面３２における径方向所定位置、例えば軸心位置と外周縁との略中央よりやや外周側の位置に環状凹溝３３が形成されている。また、その外周面３１には、へリングボーン状溝３１１が形成され、曲面度を上げるために研削加工が施されている。一方、スラストプレート５には、その一方面（接合面４４１と同一の面）にへリングボーン状溝４１１が形成され平面度を上げるために研削加工が施されている。なお、シャフト３の外周面３１またはスラストプレート５の一方面４１にへリングボーン状溝３１１，４１１が形成されない場合も表面は高精度な加工が必要である。
【００３１】
図６は、金属製、例えばステンレス鋼からなる同一径の小体としての微小金属球２１を例えばグリース等の絶縁性材料からなるペースト２２に多数混入させた混合物２０を示す。なお、溶融前において、微小金属球２１をシャフト３の接合面３２上に安定して保持するべく、微小金属球２１をペースト２２に混入したが、このペースト２２は必須のものではない。また、微小金属球２１の材質をシャフト３及びスラストプレート４と同じ材質（本実施形態ではステンレス鋼）にしているのは、溶融をより効率的に進行させるとともに、シャフト３、スラストプレート４及び微小金属球２１を溶融させることで、シャフト３とスラストプレート４との接合力を増大させるためである。シャフト３とスラストプレート４との材質が異なる場合には、微小金属球２１の材質を、いずれか一方の部材の材質と同一にするとよい。
【００３２】
次に、シャフト３の接合面３２のうち環状凹溝３３の内周側の接合面（以下、内周側接合面３２ａという）に混合物２０を塗布し、電極１２，１３間にスラストプレート４及びシャフト３を直列に並べてセットする。このとき、スラストプレート４及びシャフト３との中心が合致するように、且つそれらの接合面４１，３２が略平行となるように図示しない治具を用いてセットされている。
【００３３】
図７は、通電時における微小金属球２１及びそれに接触する部位の溶融状態の推移を示す図である。
【００３４】
図７（ａ）に示すように、シャフト３及びスラストプレート４の各接合面３２，４１を対向させ、付勢機構１５により接合面３２，４１に圧力を付勢しつつ電極１２，１３間へのパルス電流の通電を開始する。これにより、（ｂ）に示すように、微小金属球２１と、スラストプレート４及びシャフト３のうち微小金属球２１に接触する部位とが溶融するとともに、（ｃ）に示すように、微小金属球２１の溶融による接合面３２，４１の接近に伴って溶融物及びペースト２２が外周側（矢印Ａの方向）に拡散し、環状凹溝３３に流れ込む（流入物を斜線で示している）。溶融が進行するにつれて、スラストプレート４とシャフト３とは、付勢機構１５の付勢力に加えて溶融物の金属結合により互いに引き寄せられる。
【００３５】
その際、微小金属球２１の溶融に伴って、微小金属球２１と該微小金属球２１に接触する部位との接触面積が増大することによりこの部分の電気抵抗が小さくなるが、電流制御部１４により通電量及び通電時間を調節することで適切な溶接を行うことができる。
【００３６】
そして、通電を終了すると溶融物は間もなく固化するが、（ｄ）に示すように、溶融物が固化する前にシャフト３の外周側接合面３２ｂとスラストプレート４の接合面４１とが当接（密着）する。以上で、シャフト３とスラストプレート４との接合が完了する。なお、ペースト２２は溶接終了後に洗い流して除去するとよく、ペースト２２の材料として熱により気化するものを使用した場合には、その気体を吸収手段や吸引手段によって除去するようにしてもよい。
【００３７】
このように、接合前の接合面３２，４１には高精度の加工を施すのに障害となる突出部を形成せず、接合面３２，４１間に微小金属球２１を介在させて溶接するようにしたので、動圧溝形成のための加工や接合面の平面度向上のための研削加工の困難性はなく、それらの面を極めて高精度にすることができるとともに、スラストプレート４に形成される動圧溝も極めて高精度にすることができる。また、一連の溶接工程において、シャフト３及びスラストプレート４の動圧溝３１１，４１１を損傷するような工程はないので、接合前の部品状態のままで両部材３，４を接合することができる。さらに、シャフト３に環状凹溝３３を設け、この凹溝３３の内周側に溶接部を形成して、拡散した溶融物をこの凹溝３３に流れ込むようにし、シャフト３の外周側接合面３２ｂとスラストプレート４の接合面４１間には溶融物が流れ出さないように構成したので、外周側接合面３２ｂと接合面４１との当接が溶融物によって阻害されることがない。以上により、特別な治具を用いることなくシャフト３とスラストプレート４との直角度を高精度で確保しつつシャフト３とスラストプレート４とを接合することができる。
【００３８】
また、上述のように、溶接部を接合面３２，４１の略中央に位置付けることにより、各接合面３２，４１の酸化膜の溶融物であるスラッジが真っ先に拡散して環状凹溝３３に流れ込み、スラッジが溶接部に残存することがないので、接合が確実となる。
【００３９】
また、接合面３２ｂ，４１間に微小金属球２１を介在させたので、接触部位を流れる電流密度が高くなり、効率的に溶融させることができる。
【００４０】
また、前記小体を、前記スラストプレート４及びシャフト３と同一の材質（第１の実施形態ではステンレス鋼）にしたので、溶融がより効率的に進行し、かつ各部材が溶融することで接合力を増大することができる。
【００４１】
なお、第１の実施形態では、小体を球体に形成したが、小体は球体に限定されず、例えば立方体等、他の形状でも本発明の主たる目的は達成可能である。
【００４２】
また、第１の実施形態においては、シャフト３側に混合物２０を塗布するようにしたが、スラストプレート４側もしくは両側に混合物２０を塗布するようにしてもよい。
【００４３】
また、金属球をシャフト３の接合面３２上に保持する技術の第２の実施形態として、図８に示すように、シャフト３の接合面３２に、上記環状凹溝３３と、金属球２１’を該接合面３２から少なくとも一部が、好ましくは大部分が突出した状態で保持する、例えば円錐状の凹部３４を例えば切削加工により形成し、この凹部３４に金属球２１’を保持させた状態でシャフト３とスラストプレート４とを接合するようにしてもよい。これによっても、溶融前において、金属球２１’をシャフト３の接合面３２上に安定して保持することができるとともに、接合前のそれぞれの接合面３２，４１を、高精度の加工を施すのに障害となるような突出部を形成することなく接合することができるので、第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【００４４】
また、凹部に保持させる小体は、球体のものに限らず、立方体形状等、他の形状を有するものであってもよい。
【００４５】
第１、第２の実施形態では、スラストプレート４を可動電極１２に、シャフト３を固定電極１３にセットしたが、第３の実施形態として、それとは逆に（スラストプレート４を固定電極１３に、シャフト３を可動電極１２にセット）して接合するようにしてもよい。
【００４６】
すなわち、第１実施形態では、シャフト３の接合面３２に環状凹溝３３を設け、その内周側接合面３２ａ等に混合物２０を塗布して両部材３，４を抵抗溶接により接合するようにしたが、図９に示すように、スラストプレート４の接合面４１に、シャフト３の外径より小径の溶融物受け溝としての環状凹溝４１２を形成するとともに、その内周側接合面４１ａ等に混合物２０を塗布し、スラストプレート４を固定電極１３に、シャフト３を可動電極１２にセットして両部材３，４を抵抗溶接により接合するようにしてもよい。
【００４７】
また、第２実施形態では、シャフト３の接合面３２に、環状凹溝３３と、金属球２１を保持する凹部３４とを設け、その凹部３４に金属球２１を保持させた状態でシャフト３とスラストプレート４とを抵抗溶接により接合するようにしたが、第４の実施形態として、図１０に示すように、スラストプレート４の接合面４１に、シャフト３の外径より小径の溶融物受け溝としての環状凹溝４１３と、金属球２１を保持する凹部４１４とを形成するとともに、その内周側接合面４１ａ’等に混合物２０を塗布し、スラストプレート４を固定電極１３に、シャフト３を可動電極１２にセットして両部材３，４を抵抗溶接により接合するようにしてもよい。
【００４８】
また、上記各実施形態において、溶融物受け溝としての溝３３，４１２，４１３を溶接時に下側に配置される部材の接合面に設けているが、上側に配置される部材の接合面に設けるようにしてもよい。
【００４９】
次に、本発明の第５の実施形態に係る接合方法について説明する。
【００５０】
本実施形態に係る接合方法は、金属球を使用しないで、シャフト３及びスラストプレート４の各接合面３２，４１を凹形状に形成することで直角度を確保する点が第１〜第４実施形態と相違するものであって、接合装置１０を用いて抵抗溶接法により溶接する点については略同様であるので、上記の相違点について主に説明し、それ以外の点については説明を省略する。なお、第１〜第４の実施形態と同一の部材については、同一の番号を付している。
【００５１】
図１１に示すように、シャフト３の接合面３２に、軸心を囲むように溶融物受け用凹部としての円環状の凹部３５を形成し、内周側接合面３２ｃを形成する（環状凹部３５及び内周側接合面３２ｃが中心領域部に相当）。同時にシャフト３の外周面３１にへリングボーン状溝３１１を形成する。
【００５２】
一方、スラストプレート４の接合面４１において、シャフト４の凹部３５より外周側の接合面（以下、外周側接合面３２ｄという）に、シャフト３より大径の外径寸法を有する環状溝４１５を切削加工により形成する。その場合に、凹部３５及び環状溝４１５の内周縁部及び外周縁部には、それぞれテーパを形成するとともに、凹部３５は、スラストプレート４の環状溝４１５の内径より大径の外径寸法を有してなる。さらに、接合面４１の外周側にへリングボーン状溝４１１を形成する。
【００５３】
そして、電極１２，１３間にスラストプレート４及びシャフト３を直列に並べてセットし、図１２に示すように、シャフト３及びスラストプレート４の内周側接合面３２ｃ，４１ａ”を当接させ、付勢機構１５により接合面３２，４１に圧力を付勢しつつ電極１２，１３間へのパルス電流の通電を開始する。このとき、スラストプレート４及びシャフト３との中心が合致するように、且つ接合面３２，４１が略平行となるように図示しない治具を用いてセットされている。
【００５４】
これにより、スラストプレート４及びシャフト３の接触する部位が溶融するとともに、この溶融物の金属結合により両部材は互いに引き寄せられ接合面３２，４１の接近に伴って溶融物がシャフト３の外周側テーパ面３５ａに向かって拡散し、凹部３５に流れ込む。
【００５５】
そして、図１３に示すように、通電を終了すると溶融物は間もなく固化するが、溶融物が固化する前に、シャフト３の外周側接合面３２ｄとスラストプレート４の環状溝４３の底面４１５ａとが当接（密着）する。以上で、シャフト３とスラストプレート４との接合が完了する。このとき、溶融物は、シャフト３の外周側テーパ面３５ａ上に溜まった状態で固化する。
【００５６】
このように、接合前の接合面３２，４１には高精度の加工を施すのに障害となる突出部がなく、また、外周側接合面３２ｄと接合面４１との当接が溶融物によって阻害されることがないので、本実施形態においても、第１〜第４実施形態と同様の効果が得られる。
【００５７】
なお、シャフト３の接合面３２に形成する溶融物受け用の溝形状は、環状であれば円環状に限られない。
【００５８】
また、溶融物受け用の環状溝を形成する代わりに、図１４に示すように、外周縁部にテーパ面３６ａを有し、スラストプレート４の環状溝４１５より浅い凹部３６を切削加工により形成するようにしてもよい。この場合、図１５に示すように、電極１２，１３間にスラストプレート４及びシャフト３を直列に並べてセットし、凹部３６の底面３６ａとスラストプレート４の接合面４１ａ”とを当接させ、付勢機構１５により接合面３２，４１に圧力を付勢しつつ電極１２，１３間へのパルス電流を通電し、スラストプレート４及びシャフト３の接触する部位を溶融させる。このとき、この溶融による接合面３２，４１の接近に伴って溶融物がシャフト３のテーパ面３６ａに向かって拡散し、溶融物は、シャフト３のテーパ面３６ａ上に溜まる。
【００５９】
そして、図１６に示すように、通電を終了し、溶融物が固化する前に、スラストプレート４の環状溝４１５の底面４１５ａとシャフト３の外周側接合面３２ｄとを当接（密着）させる。
【００６０】
これによっても、上記の実施形態と同様の効果が得られる。
【００６１】
なお、上記各実施形態の動圧軸受モータにあっては、シャフト部が固定された構成を有するものであるが、シャフト部が回転体の一部として構成された動圧軸受モータについても本発明を同様に適用することができる。また、動圧軸受モータは、上記の潤滑油以外に空気を潤滑剤として使用されるものであってもよい。
【００６２】
【発明の効果】
本発明によれば、接合前の接合面には高精度の加工を施すために障害となるような突出部を形成せず、接合面間に小体を介在させて溶接するようにするか、あるいは、接合前の接合面には高精度の加工を施すために障害となるような突出部を形成せず、シャフトの端面に、プレートの環状溝の内径より大径を有する溶融物受け用凹部の該凹部を含む中心領域部を形成し、この中心領域部とプレートの一方面の中央部とを接合するようにしたので、動圧溝形成のための加工や接合面の平面度向上のための研削加工の困難性はなく、接合面を極めて高精度に仕上げることができるとともに、溶融物受け溝の存在により、溝の内径側の溶融物が溝の外径側まで達することがなく、溝の外径側の各接合面は溶融物が介在することなく当接することになり、且つ、一連の溶接工程において、シャフト及びプレートによって構成される動圧軸受部の直角度を阻害するような応力は作用しないので、高精度な動圧軸受部を備え、直角度が良好なシャフト部を得ることができる。
【００６３】
また、前記小体を粒状球体としたので、接触部位を流れる電流密度が高くなり、効率的に溶融させることができる。
【００６４】
また、前記小体を、絶縁性を有する流動ペーストに混合し、この混合物を前記溶融物受け溝の内径側、又は他方の面における前記内径側に対応する部位に塗布するようにしたので、小体をシャフトの端面上で安定して保持することができる。
【００６５】
また、前記溶融物受け溝の内径側に、該溶融物受け溝が形成された部材の面から一部突出した状態で前記小体を位置固定する凹部を設けたので、小体をシャフトの端面上で安定して保持することができる。
【００６６】
また、前記小体を、少なくとも前記プレート及び前記シャフトの一方と同一の材質にしたので、溶融をより効率的に進行させることができるとともに、各部材が溶融することで接合力を増大することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るスラストプレートとシャフトの溶接方法が適用される動圧軸受モータの一例の全体断面図である。
【図２】シャフトに形成された動圧発生溝を説明するための外周面の展開図である。
【図３】スラストプレートに形成された動圧発生溝を説明するための平面図である。
【図４】シャフトとスラストプレートとの接合に用いる装置の概略構成図である。
【図５】第１の実施形態に係る接合方法におけるスラストプレート及びシャフトの接合面近傍の拡大図である。
【図６】混合物を示す説明図である。
【図７】通電時における微小金属球及びそれに接触する部位の溶融状態の推移を示す図である。
【図８】第２の実施形態に係る接合方法におけるスラストプレート及びシャフトの接合面近傍の拡大図である。
【図９】第３の実施形態に係る接合方法におけるスラストプレート及びシャフトの接合面近傍の拡大図である。
【図１０】第４の実施形態に係る接合方法におけるスラストプレート及びシャフトの接合面近傍の拡大図である。
【図１１】第５の実施形態に係る接合方法におけるスラストプレート及びシャフトの接合面近傍の拡大図である。
【図１２】通電開始前の接合面近傍の拡大図である。
【図１３】通電終了時の接合面近傍の拡大図である。
【図１４】第５の実施形態におけるシャフト端面の他の形状を示す拡大図である。
【図１５】通電開始前の接合面近傍の拡大図である。
【図１６】通電終了時の接合面近傍の拡大図である。
【符号の説明】
３シャフト
３２接合面
３２ａ，３２ｃ内周側接合面
３２ｂ，３２ｄ外周側接合面
３３環状凹溝
３４，３５凹部
３６凹部
３６ａ底面
４スラストプレート
４１接合面
４１ａ，４１ａ’，４１ａ” 内周側接合面
４１２，４１３環状凹溝
４１４凹部
４１５環状溝
４１５ａ底面
５ロータ
１０接合装置
１２，１３電極
１５付勢機構
２１，２１’ （微小）金属球
２０混合物[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention manufactures a shaft portion of a hydrodynamic bearing motor by joining a metal plate on which a thrust hydrodynamic bearing portion is formed and a metal shaft on which a radial hydrodynamic bearing portion is formed by resistance welding. Regarding the method.
[0002]
[Prior art]
The dynamic pressure bearing motor includes a dynamic pressure bearing for rotatably supporting the rotating body. The dynamic pressure bearing is composed of, for example, a radial dynamic pressure bearing portion and a thrust dynamic pressure bearing portion, and a shaft portion is constituted by a cylindrical shaft and a plate provided perpendicular thereto, and the radial dynamic pressure is formed on the outer peripheral surface of the shaft. 2. Description of the Related Art A bearing portion is known in which a thrust dynamic pressure bearing portion is configured on a plane of a plate. As the method of joining the shaft and the plate, press fitting, screwing, laser welding, resistance welding (or electric welding), etc. are known. In particular, the resistance welding has a high accuracy in the perpendicularity between the shaft and the plate after joining. It is attracting attention because it can be.
[0003]
For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-41246 discloses one end face that serves as a joining surface in a joining method of a shaft or a flange (corresponding to a plate) that constitutes a hydrodynamic bearing of a hydrodynamic bearing motor. Insert a shaft with a convex curved surface into the cylindrical space of the shaft assembly jig formed by the jig sleeve, base and spring material, and insert a flange with a flat end surface to the base through the spring material. A joining method is described in which the flange is placed on the upper end surface of a jig sleeve movable in the thrust direction, the flange is pressed in the thrust direction by a stamper, and energized and welded in contact with both joint surfaces.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, the joining method disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2001-41246 is a structure in which the shaft is inserted into the cylindrical space of the shaft assembly jig, and the inner diameter of the jig sleeve is set somewhat larger than the outer diameter of the shaft. A minute gap is formed between the two. As a result, when the shaft is set on the shaft assembling jig, the flange is placed on the upper end surface of the jig sleeve and pressurized by the stamper, the shaft is in contact with the flange while being tilted by the minute gap. There is a fear. In addition, since the shaft assembly jig has a structure in which the jig sleeve is movable with respect to the base, it is difficult to move the jig sleeve with high precision so that the jig sleeve does not tilt with respect to the base. It is difficult to make it abut against the shaft while being kept at the same position.
[0005]
Therefore, even if the shaft and the flange are joined using the shaft assembling jig described in Japanese Patent Laid-Open No. 2001-41246, the perpendicularity between the shaft and the flange is made highly accurate (in other words, a joining surface is formed). It is difficult to bring the parallelism between the convex curved surface of the shaft and the plane of the flange into contact with high accuracy.
[0006]
The present invention has been made in view of the above, and provides a method for manufacturing a shaft portion of a fluid dynamic bearing motor by joining a shaft and a plate constituting the fluid dynamic bearing with high accuracy by a simple method. Objective.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In the present invention, a radial dynamic pressure bearing portion is provided at the center of the one surface of the metal plate on which the thrust dynamic pressure bearing portion is formed on the outer diameter side of the one surface having the same shape and on the outer peripheral surface having a cylindrical shape. In a method of manufacturing a shaft portion of a fluid dynamic bearing motor by joining an end surface of one end of a metal shaft to be formed by a resistance welding method, formed on one surface of the plate and one end surface of the shaft One or a plurality of small bodies made of a metal material are positioned at a portion corresponding to the inner diameter side of the annular melt receiving groove formed on the other side or the other surface, and a required joint surface is sandwiched between the small bodies. The body was melted by applying an electric current between the plate and the shaft while urging the pressure so that one surface of the plate and the end surface of the shaft were in contact with each other on the outer diameter side of the melt receiving groove. It is characterized by ( Motomeko 1).
[0008]
According to the present invention, the annular melt receiving groove formed on one surface of the one surface of the plate and the end surface of the shaft is made of a metal material on the inner diameter side of the annular melt receiving groove or on the inner surface side of the other surface. Since one or a plurality of small bodies are positioned and a current is passed between the plate and the shaft while a required pressure is applied to the joint surface across the small bodies, the small bodies are melted. This part melts when an electric current flows only through the body and the part in contact with the body. Further, as the melting proceeds, the melt diffuses to the outer diameter side, and the plate and the shaft are attracted to each other by the metal bond, and the shaft and the plate abut on the outer diameter side of the melt receiving groove. When the energization is completed and the melted portion is solidified, the shaft and the plate are joined.
[0009]
In particular, the present invention is such that a small body is interposed between the joint surfaces of the shaft and the plate, and no projections that obstruct the joint surface before joining are formed in order to perform high-precision processing. Therefore, there is no difficulty in processing for forming the dynamic pressure groove and grinding for improving the flatness of the joint surface, and the joint surface can be finished with extremely high accuracy. In addition, because of the presence of the melt receiving groove, the melt on the inner diameter side of the groove does not reach the outer diameter side of the groove, so that each joint surface on the outer diameter side of the groove abuts without any melt intervening. It will be. Thus, the perpendicularity between the plate and the shaft is ensured with high accuracy. At this time, the perpendicularity between the plate and the shaft is attributed to the joint surface between the two members, and no special jig is used. Therefore, dimensional management can be simplified.
[0010]
At this time, if the small body is a granular sphere (Claim 2), the current density flowing through the contact portion becomes high and the melting becomes efficient.
[0011]
Further, the small body is mixed with a fluid paste having insulating properties, and the mixture is applied to a portion corresponding to the inner diameter side of the melt receiving groove or the inner diameter side of the other surface (Claim 3). Thus, the small body is stably held on the end surface of the shaft before melting.
[0012]
In addition, a recess is provided on the inner diameter side of the melt receiving groove to fix the position of the small body while partially protruding from the surface of the member on which the melt receiving groove is formed. In front, the body is stably held on the end face of the shaft.
[0013]
Further, by making the small body the same material as at least one of the plate and the shaft (Claim 5), the melting proceeds more efficiently and each member is melted to increase the joining force. To do.
[0014]
The present invention has an end surface on one end side of a metal shaft on which a radial dynamic pressure bearing portion is formed on an outer peripheral surface having a cylindrical shape, and an outer diameter dimension larger than that of the shaft at a central portion of one surface. The shaft portion of the hydrodynamic bearing motor is joined by resistance welding in a state where the central portion of the metal plate on which the thrust hydrodynamic bearing portion is formed is in contact with the outer diameter side of the formed annular groove. In the manufacturing method, an end surface of the shaft that is formed around the axis and includes a central region portion including the concave portion of the melt receiving concave portion having a diameter larger than the inner diameter of the annular groove of the plate, and one surface of the plate While a required pressure is applied to the contact surface with the central portion of the plate, current flows between the plate and the shaft to melt the material of the contact surface, and the annular groove of the plate and the end surface of the shaft are melted. Abuts on the outer diameter side of the recess for receiving objects Is characterized in that the (claim 6).
[0015]
According to the present invention, a melt receiving recess having a diameter larger than the inner diameter of the annular groove of the plate is formed on the end surface of the shaft around the axis, and the central region including the recess and the central portion of the one surface of the plate Since the material of the joint surface is melted by applying an electric current between the plate and the shaft while urging a required pressure to the contact surface, the current flows only through the contact surface when energized. Melts. Further, as the melting proceeds, the melt diffuses to the outer diameter side, and the plate and the shaft are attracted to each other by the metal bond, and the shaft and the plate abut on the outer diameter side of the melt receiving groove. When the energization is completed and the melted portion is solidified, the shaft and the plate are joined.
[0016]
In this case, in particular, the present invention forms a central region portion including the concave portion of the melt receiving concave portion having a diameter larger than the inner diameter of the annular groove of the plate on the end surface of the shaft. The center part of the direction is joined, and the joint surface before joining is not formed with a protruding part that becomes an obstacle to perform high-precision machining. There is no difficulty in grinding to improve flatness, and the joint surface can be finished with extremely high accuracy. In addition, because of the presence of the melt receiving recess, the melt on the inner diameter side of the recess does not reach the outer diameter side of the recess, so that each joint surface on the outer diameter side of the recess has no contact with the melt. Will be in touch. Thus, the perpendicularity between the plate and the shaft is ensured with high accuracy. At this time, the perpendicularity between the plate and the shaft is attributed to the joint surface between the two members, and no special jig is used. Therefore, dimensional management can be simplified.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is an overall cross-sectional view of a magnetic disk drive motor as an example of a hydrodynamic bearing motor.
[0018]
As shown in FIG. 1, the hydrodynamic bearing motor 1 includes a bracket 2 and a shaft 3 and a thrust plate 4 that are fixed members, a rotor 5 that is a rotating member, and magnetic drive means that rotationally drives the rotor 5. The rotor magnet 6 and the stator 7, and the hydrodynamic bearings HB 1 and HB 2 in which lubricating oil is interposed between the shaft 3 and the rotor 5 and between the thrust plate 4 and the rotor 5 are provided.
[0019]
The bracket 2 is an annular member that constitutes the base of the fluid dynamic bearing motor 1. A through hole 21 is formed in the central portion, and a flange portion 22 is formed in the outer peripheral portion.
[0020]
The shaft 3 is made of metal, for example, stainless steel, and is a columnar member that is fitted and supported in the through hole 21 of the bracket 2 with the upper end protruding from the bracket 2. 5, a dynamic pressure generating groove 32 for generating a dynamic pressure is formed.
[0021]
The thrust plate 4 is made of metal, for example, stainless steel, and is joined to the upper end surface of the shaft 3 (details will be described later). Thus, the thrust plate 4 and the shaft 3 constitute a shaft portion, and the concave portion of the rotor 5 A groove 411 for generating dynamic pressure that generates dynamic pressure with the rotor 5 is formed on the outer peripheral side of the lower one surface 41.
[0022]
The rotor 5 includes a cylindrical portion 51 having a circular fitting hole that is fitted and fixed to the upper end side of the shaft 3 at a central portion, and a flange 52 that extends radially outward from the cylindrical portion 51. Have. A radial fluid dynamic pressure bearing portion HB1 is formed between the outer peripheral surface of the shaft 3 and the inner peripheral surface of the rotor 5, and a thrust fluid dynamic pressure bearing portion HB2 is formed between the lower surface of the thrust plate 4 and the bottom surface of the recess 51a of the rotor 5. The rotor 5 is supported so as to be relatively rotatable with respect to the shaft 3 and the thrust plate 4 via the radial fluid dynamic pressure bearing portion HB1 and the thrust fluid dynamic pressure bearing portion HB2.
[0023]
The cylindrical portion 51 has a diameter dimension substantially equal to the diameter of the central hole of the magnetic disk D, and fits in a state where the magnetic disk D is placed on the flange 52. A cylindrical rotor magnet 6 having magnetic poles reversed at a predetermined pitch in the circumferential direction is attached to the flange 52. The stator 7 includes a stator core 71 configured by stacking core plates and coils 72 wound at a plurality of locations in the circumferential direction of the stator core 71, and the stator core 71 is fixed to the flange portion 22 of the bracket 2. . The cover 8 covers the recess 51a of the rotor and prevents leakage of lubricating oil from the recess 51a.
[0024]
Next, the radial fluid dynamic pressure bearing portion HB1 and the thrust fluid dynamic pressure bearing portion HB2 will be described with reference to FIGS. FIG. 2 is a developed view of the outer peripheral surface 31 for explaining the dynamic pressure generating groove formed in the shaft 3, and FIG. 3 is a plan view for explaining the dynamic pressure generating groove formed in the thrust plate 4. It is.
[0025]
As shown in FIG. 2, the radial fluid dynamic bearing portion HB <b> 1 includes a herringbone groove 311 formed in the outer circumferential surface 31 of the shaft 3 and having a depth of several μm, a shaft 3, And a lubricating oil filled in a gap (a width of several μm) between the rotors 5. When the shaft 3 rotates, the radial fluid dynamic pressure bearing portion HB1 has the highest fluid pressure at the bent portion 311a of the herringbone groove 311. This portion generates dynamic pressure in the radial direction and functions as a bearing. . Instead of forming the herringbone groove 311 on the outer peripheral surface 31 of the shaft 3, it may be formed on the inner peripheral surface of the rotor 5, or may be formed on both surfaces. An effect is obtained.
[0026]
As shown in FIG. 3, the thrust fluid dynamic pressure bearing portion HB2 includes a herringbone groove 411 having a “<” shape and a depth of several μm formed on the outer peripheral side of one surface 41 of the thrust plate 4; A lubricating oil filled in a gap (a width of several μm) between one surface 41 of the thrust plate 4 and the bottom surface of the recess 51a of the rotor 5 is provided. When the shaft 3 rotates, the thrust fluid dynamic pressure bearing portion HB2 has the highest fluid pressure at the bent portion 411a of the herringbone groove 411, and dynamic pressure is generated in the thrust direction at this portion to function as a bearing. Instead of forming the herringbone groove 411 on the one surface 41 of the thrust plate 4, it may be formed on the bottom surface of the recess 51a of the rotor 5, or may be formed on both surfaces. The effect is obtained.
[0027]
The parts of the shaft 3, the thrust plate 4 and the rotor 5 related to these hydrodynamic bearing parts HB1 and HB2 are several tens of millimeters. In order to set a gap with a width of several μm between the grooves 311 and 411 and the bearing portion, it is necessary to consider not only the processing accuracy of these members but also stress during assembly, etc. High manufacturing technology is required.
[0028]
The shaft 3 and the thrust plate 4 are joined by resistance welding using a joining apparatus 10 shown in FIG. As shown in FIG. 4, the bonding apparatus 10 includes a power source 11, a pair of upper and lower electrodes 12 and 13 connected to the power source 11, a current control unit 14 that controls energization of the power source 11, and the upper electrode 12. And an urging mechanism 15 for urging the lower electrode 13 side. The resistance welding method is a method in which an electric current is applied to a portion to be welded and pressure is applied while heating by the Joule heat.
[0029]
FIG. 5 is an enlarged view of the vicinity of each joint surface of the shaft 3 and the thrust plate 4. In addition, the said one surface 41 of the thrust plate 4 is called the joining surface 41 in the following description.
[0030]
As shown in FIG. 5, an annular groove 33 is formed in the shaft 3 at a predetermined position in the radial direction on the joint surface 32, for example, a position slightly on the outer peripheral side from the approximate center between the axial center position and the outer peripheral edge. A herringbone groove 311 is formed on the outer peripheral surface 31 and is ground to increase the degree of curvature. On the other hand, the thrust plate 5 has a herringbone groove 411 formed on one surface thereof (the same surface as the bonding surface 441) and is ground to increase the flatness. Even if the herringbone grooves 311 and 411 are not formed on the outer peripheral surface 31 of the shaft 3 or the one surface 41 of the thrust plate 5, the surface needs to be processed with high accuracy.
[0031]
FIG. 6 shows a mixture 20 in which a large number of minute metal spheres 21 made of a metal, for example, stainless steel and having the same diameter are mixed in a paste 22 made of an insulating material such as grease. In addition, in order to hold | maintain the fine metal sphere 21 on the joint surface 32 of the shaft 3 stably before melting, the fine metal sphere 21 was mixed in the paste 22, but this paste 22 is not essential. In addition, the material of the minute metal sphere 21 is the same as that of the shaft 3 and the thrust plate 4 (stainless steel in the present embodiment), so that the melting proceeds more efficiently and the shaft 3, the thrust plate 4 and the minute plate are minute. This is because the joining force between the shaft 3 and the thrust plate 4 is increased by melting the metal ball 21. When the materials of the shaft 3 and the thrust plate 4 are different, the material of the minute metal sphere 21 is preferably the same as the material of any one of the members.
[0032]
Next, the mixture 20 is applied to the inner peripheral surface of the annular groove 33 (hereinafter referred to as the inner peripheral surface 32a) of the joint surfaces 32 of the shaft 3, and the thrust plate 4 and The shafts 3 are set in series. At this time, the thrust plate 4 and the shaft 3 are set using a jig (not shown) so that the centers of the thrust plate 4 and the shaft 3 coincide with each other and their joint surfaces 41 and 32 are substantially parallel.
[0033]
FIG. 7 is a diagram showing the transition of the molten state of the minute metal sphere 21 and the part in contact therewith during energization.
[0034]
As shown in FIG. 7A, the joining surfaces 32 and 41 of the shaft 3 and the thrust plate 4 are opposed to each other, and the biasing mechanism 15 biases the joining surfaces 32 and 41 between the electrodes 12 and 13. Energization of the pulse current is started. Thereby, as shown in (b), the minute metal sphere 21 and the portion of the thrust plate 4 and the shaft 3 that are in contact with the minute metal sphere 21 are melted, and as shown in (c), the minute metal sphere is melted. As the joining surfaces 32 and 41 approach due to melting of the melt 21, the melt and paste 22 diffuse to the outer peripheral side (in the direction of arrow A) and flow into the annular groove 33 (the inflow is indicated by diagonal lines). As the melting proceeds, the thrust plate 4 and the shaft 3 are attracted to each other by the metal bond of the melt in addition to the biasing force of the biasing mechanism 15.
[0035]
At this time, as the minute metal sphere 21 is melted, the contact area between the minute metal sphere 21 and the portion in contact with the minute metal sphere 21 increases, so that the electrical resistance of this portion decreases, but the current control unit 14 Thus, appropriate welding can be performed by adjusting the energization amount and energization time.
[0036]
When the energization is finished, the melt is solidified soon. However, as shown in (d), before the melt is solidified, the outer peripheral side joining surface 32b of the shaft 3 and the joining surface 41 of the thrust plate 4 abut ( In close contact. Thus, the joining of the shaft 3 and the thrust plate 4 is completed. It should be noted that the paste 22 may be washed away after completion of welding, and when a material that is vaporized by heat is used as the material of the paste 22, the gas may be removed by an absorption means or a suction means.
[0037]
In this way, the joining surfaces 32 and 41 before joining are not formed with protruding portions that obstruct high-precision processing, and are welded with the fine metal balls 21 interposed between the joining surfaces 32 and 41. Therefore, there is no difficulty in processing for forming the dynamic pressure grooves and grinding for improving the flatness of the joint surface, and these surfaces can be made extremely high precision and formed on the thrust plate 4. The dynamic pressure groove can also be made extremely accurate. Further, in the series of welding processes, there is no process for damaging the dynamic pressure grooves 311 and 411 of the shaft 3 and the thrust plate 4, so that both the members 3 and 4 can be joined in the state of the parts before joining. . Further, an annular groove 33 is provided in the shaft 3, and a weld is formed on the inner peripheral side of the groove 33 so that the diffused melt flows into the groove 33. Since the melt is prevented from flowing between the joining surfaces 41 of the thrust plate 4, the contact between the outer peripheral joining surface 32 b and the joining surface 41 is not hindered by the melt. As described above, the shaft 3 and the thrust plate 4 can be joined while ensuring the squareness of the shaft 3 and the thrust plate 4 with high accuracy without using a special jig.
[0038]
Further, as described above, by positioning the welded portion at the approximate center of the joint surfaces 32 and 41, sludge, which is a melt of the oxide film on each joint surface 32 and 41, diffuses first and flows into the annular groove 33. Since sludge does not remain in the welded portion, joining is ensured.
[0039]
Further, since the minute metal spheres 21 are interposed between the joining surfaces 32b and 41, the current density flowing through the contact portion is increased and can be efficiently melted.
[0040]
In addition, since the small body is made of the same material as the thrust plate 4 and the shaft 3 (stainless steel in the first embodiment), the melting proceeds more efficiently and each member is joined by melting. The power can be increased.
[0041]
In the first embodiment, the small body is formed into a sphere. However, the small body is not limited to a sphere, and the main object of the present invention can be achieved with other shapes such as a cube.
[0042]
In the first embodiment, the mixture 20 is applied to the shaft 3 side. However, the mixture 20 may be applied to the thrust plate 4 side or both sides.
[0043]
Further, as a second embodiment of the technique for holding the metal sphere on the joint surface 32 of the shaft 3, as shown in FIG. 8, the annular groove 33 and the metal sphere 21 'are formed on the joint surface 32 of the shaft 3. For example, a conical recess 34 is formed by cutting, for example, by cutting, and the metal sphere 21 ′ is held in the recess 34. Thus, the shaft 3 and the thrust plate 4 may be joined. This also makes it possible to stably hold the metal sphere 21 ′ on the joint surface 32 of the shaft 3 before melting and to perform high-precision processing on the respective joint surfaces 32 and 41 before joining. Therefore, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.
[0044]
In addition, the small body held in the concave portion is not limited to a spherical shape, and may have another shape such as a cubic shape.
[0045]
In the first and second embodiments, the thrust plate 4 is set to the movable electrode 12 and the shaft 3 is set to the fixed electrode 13. However, as the third embodiment, the thrust plate 4 is set to the fixed electrode 13. Alternatively, the shaft 3 may be set to the movable electrode 12 to be joined.
[0046]
That is, in the first embodiment, the annular concave groove 33 is provided on the joint surface 32 of the shaft 3, and the mixture 20 is applied to the inner peripheral joint surface 32a and the both members 3 and 4 are joined by resistance welding. However, as shown in FIG. 9, an annular concave groove 412 as a melt receiving groove having a smaller diameter than the outer diameter of the shaft 3 is formed on the joint surface 41 of the thrust plate 4, and the inner peripheral side joint surface 41a, etc. Alternatively, the mixture 20 may be applied, the thrust plate 4 may be set to the fixed electrode 13, the shaft 3 may be set to the movable electrode 12, and the members 3 and 4 may be joined by resistance welding.
[0047]
Moreover, in 2nd Embodiment, the annular groove 33 and the recessed part 34 which hold | maintains the metal ball | bowl 21 are provided in the joint surface 32 of the shaft 3, and the shaft 3 in the state which hold | maintained the metal ball | bowl 21 in the recessed part 34 are provided. The thrust plate 4 is joined to the thrust plate 4 by resistance welding. As a fourth embodiment, as shown in FIG. 10, a melt receiving groove having a smaller diameter than the outer diameter of the shaft 3 is formed on the joining surface 41 of the thrust plate 4. As an annular groove 413 and a recess 414 for holding the metal sphere 21, and the mixture 20 is applied to the inner peripheral side joint surface 41 a ′, the thrust plate 4 is fixed to the fixed electrode 13, and the shaft 3 is You may make it set to the movable electrode 12 and to join both the members 3 and 4 by resistance welding.
[0048]
Moreover, in each said embodiment, although the groove | channels 33,412,413 as a melt receiving groove are provided in the joint surface of the member arrange | positioned at the time of welding, it provides in the joint surface of the member arrange | positioned at the upper side. You may do it.
[0049]
Next, a joining method according to the fifth embodiment of the present invention will be described.
[0050]
The joining method according to the present embodiment is a first to fourth embodiment in which squareness is ensured by forming the joining surfaces 32 and 41 of the shaft 3 and the thrust plate 4 in a concave shape without using metal balls. Since it differs from a form and is substantially the same about the point welded by the resistance welding method using the joining apparatus 10, it demonstrates mainly about the said difference and abbreviate | omits description about another point. . In addition, the same number is attached | subjected about the member same as 1st-4th embodiment.
[0051]
As shown in FIG. 11, an annular concave portion 35 as a melt receiving concave portion is formed on the joint surface 32 of the shaft 3 so as to surround the axis, and an inner peripheral side joint surface 32 c is formed (annular concave portion 35). And the inner peripheral side joining surface 32c corresponds to a central region portion). At the same time, a herringbone groove 311 is formed on the outer peripheral surface 31 of the shaft 3.
[0052]
On the other hand, on the joint surface 41 of the thrust plate 4, an annular groove 415 having an outer diameter larger than that of the shaft 3 is cut on the joint surface on the outer peripheral side of the concave portion 35 of the shaft 4 (hereinafter referred to as the outer peripheral joint surface 32 d). Formed by processing. In this case, the inner peripheral edge and the outer peripheral edge of the recess 35 and the annular groove 415 are respectively tapered, and the recess 35 has an outer diameter larger than the inner diameter of the annular groove 415 of the thrust plate 4. Do it. Further, a herringbone groove 411 is formed on the outer peripheral side of the joint surface 41.
[0053]
Then, the thrust plate 4 and the shaft 3 are set in series between the electrodes 12 and 13, and the inner peripheral side joining surfaces 32c and 41a ″ of the shaft 3 and the thrust plate 4 are brought into contact with each other as shown in FIG. The energizing mechanism 15 starts energizing a pulse current between the electrodes 12 and 13 while energizing the joint surfaces 32 and 41. At this time, the centers of the thrust plate 4 and the shaft 3 are matched, and It is set using a jig (not shown) so that the joint surfaces 32 and 41 are substantially parallel.
[0054]
As a result, the portion where the thrust plate 4 and the shaft 3 are in contact with each other is melted, and the two members are attracted to each other by the metal bonding of the melt, and the melt is tapered toward the outer peripheral side of the shaft 3 as the joining surfaces 32 and 41 approach. It diffuses toward the surface 35 a and flows into the recess 35.
[0055]
Then, as shown in FIG. 13, when the energization is finished, the melt is solidified soon. However, before the melt is solidified, the outer peripheral side joining surface 32 d of the shaft 3 and the bottom surface 415 a of the annular groove 43 of the thrust plate 4 are Abut (contact). Thus, the joining of the shaft 3 and the thrust plate 4 is completed. At this time, the melt is solidified in a state of being accumulated on the outer peripheral side tapered surface 35 a of the shaft 3.
[0056]
As described above, the joining surfaces 32 and 41 before joining do not have a protruding portion that obstructs high-precision processing, and the contact between the outer peripheral joining surface 32d and the joining surface 41 is hindered by the melt. In this embodiment, the same effects as those in the first to fourth embodiments can be obtained.
[0057]
The shape of the groove for receiving the melt formed on the joint surface 32 of the shaft 3 is not limited to an annular shape as long as it is annular.
[0058]
Further, instead of forming the annular groove for receiving the melt, as shown in FIG. 14, a concave portion 36 having a tapered surface 36a at the outer peripheral edge and shallower than the annular groove 415 of the thrust plate 4 is formed by cutting. You may do it. In this case, as shown in FIG. 15, the thrust plate 4 and the shaft 3 are set in series between the electrodes 12 and 13, and the bottom surface 36a of the recess 36 and the joining surface 41a "of the thrust plate 4 are brought into contact with each other. While a pressure current is applied to the joining surfaces 32 and 41 by the biasing mechanism 15, a pulse current is passed between the electrodes 12 and 13 to melt the portion where the thrust plate 4 and the shaft 3 are in contact with each other. As the surfaces 32 and 41 approach, the melt diffuses toward the tapered surface 36 a of the shaft 3, and the melt accumulates on the tapered surface 36 a of the shaft 3.
[0059]
Then, as shown in FIG. 16, the energization is finished and the bottom surface 415a of the annular groove 415 of the thrust plate 4 and the outer peripheral side joining surface 32d of the shaft 3 are brought into contact (contacted) before the melt is solidified.
[0060]
This also provides the same effect as the above embodiment.
[0061]
The dynamic pressure bearing motor of each of the above embodiments has a configuration in which the shaft portion is fixed. However, the present invention also relates to a dynamic pressure bearing motor in which the shaft portion is configured as a part of a rotating body. Can be applied as well. Further, the dynamic pressure bearing motor may be one that uses air as a lubricant in addition to the above lubricating oil.
[0062]
【The invention's effect】
According to the present invention, the joining surface before joining is not formed with a protruding portion that becomes an obstacle to perform high-precision processing, and is welded by interposing a small body between the joining surfaces, Alternatively, a melt receiving recess having a larger diameter than the inner diameter of the annular groove of the plate is formed on the end surface of the shaft without forming a protruding portion which becomes an obstacle for performing high-precision processing on the joining surface before joining. Since the central region including the concave portion is formed and the central region is joined to the central portion of one surface of the plate, the processing for forming the dynamic pressure groove and the flatness of the joint surface are improved. There is no difficulty in grinding, and the joint surface can be finished with extremely high accuracy, and the presence of the melt receiving groove prevents the melt on the inner diameter side of the groove from reaching the outer diameter side of the groove. Each of the joint surfaces on the outer diameter side of the outer surface is in contact with no melt. In addition, in a series of welding processes, stress that impedes the perpendicularity of the dynamic pressure bearing portion constituted by the shaft and the plate does not act. Therefore, a shaft having a high-precision dynamic pressure bearing portion and a good perpendicularity is provided. Part can be obtained.
[0063]
In addition, since the small body is a granular sphere, the current density flowing through the contact portion is increased and can be efficiently melted.
[0064]
Further, the small body is mixed with a fluid paste having insulating properties, and the mixture is applied to the inner diameter side of the melt receiving groove or the portion corresponding to the inner diameter side of the other surface. The body can be stably held on the end face of the shaft.
[0065]
In addition, since the concave portion is provided on the inner diameter side of the melt receiving groove so as to fix the position of the small body while partially protruding from the surface of the member on which the melt receiving groove is formed, the small body is disposed on the end surface of the shaft. It can be held stably above.
[0066]
In addition, since the body is made of the same material as at least one of the plate and the shaft, melting can proceed more efficiently, and the joining force can be increased by melting each member. it can.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall cross-sectional view of an example of a hydrodynamic bearing motor to which a method for welding a thrust plate and a shaft according to the present invention is applied.
FIG. 2 is a development view of an outer peripheral surface for explaining a dynamic pressure generating groove formed in a shaft.
FIG. 3 is a plan view for explaining a dynamic pressure generating groove formed in a thrust plate.
FIG. 4 is a schematic configuration diagram of an apparatus used for joining a shaft and a thrust plate.
FIG. 5 is an enlarged view of the vicinity of the joining surface of the thrust plate and the shaft in the joining method according to the first embodiment.
FIG. 6 is an explanatory view showing a mixture.
FIG. 7 is a diagram showing a transition of a molten state of a minute metal sphere and a portion in contact with the minute metal sphere when energized.
FIG. 8 is an enlarged view of the vicinity of the joining surface of the thrust plate and the shaft in the joining method according to the second embodiment.
FIG. 9 is an enlarged view of the vicinity of the joining surface of the thrust plate and the shaft in the joining method according to the third embodiment.
FIG. 10 is an enlarged view of the vicinity of the joining surface of the thrust plate and the shaft in the joining method according to the fourth embodiment.
FIG. 11 is an enlarged view of the vicinity of the joining surface of the thrust plate and the shaft in the joining method according to the fifth embodiment.
FIG. 12 is an enlarged view of the vicinity of the joint surface before energization is started.
FIG. 13 is an enlarged view of the vicinity of the joint surface at the end of energization.
FIG. 14 is an enlarged view showing another shape of the shaft end face in the fifth embodiment.
FIG. 15 is an enlarged view of the vicinity of the joint surface before energization is started.
FIG. 16 is an enlarged view of the vicinity of the joint surface at the end of energization.
[Explanation of symbols]
3 Shaft
32 Joint surface
32a, 32c Inner peripheral joint surface
32b, 32d Outer peripheral joint surface
33 Annular groove
34, 35 recess
36 recess
36a Bottom
4 Thrust plate
41 Joint surface
41a, 41a ′, 41a ″ Inner peripheral joint surface
412 413 Annular groove
414 recess
415 annular groove
415a bottom
5 Rotor
10 Joining equipment
12,13 electrode
15 Energizing mechanism
21,21 '(fine) metal sphere
20 Mixture

Claims

面一形状を有する一方面の外径側にスラスト動圧軸受部が形成される金属製のプレートの該一方面の中央と、円柱形状を有する外周面にラジアル動圧軸受部が形成される金属製のシャフトの一端側の端面とを抵抗溶接法により接合して動圧軸受モータのシャフト部を製造する方法において、前記プレートの一方面及びシャフトの端面のうち一方の面に形成された環状の溶融物受け溝の内径側、又は他方の面における前記内径側に対応する部位に金属材からなる１又は複数の小体を位置させ、該小体を挟んで接合面に所要の圧力を付勢しつつ前記プレートとシャフト間に電流を流して前記小体を溶融し、前記プレートの一方面と前記シャフトの端面とが前記溶融物受け溝の外径側で当接するようにしたことを特徴とする動圧軸受モータのシャフト部の製造方法。A metal in which a radial dynamic pressure bearing portion is formed on the center of the one surface of a metal plate on which the thrust dynamic pressure bearing portion is formed on the outer diameter side of the one surface having the same shape and a cylindrical outer peripheral surface. In a method for manufacturing a shaft portion of a hydrodynamic bearing motor by joining an end surface on one end side of a manufactured shaft by resistance welding, an annular formed on one surface of the one surface of the plate and the end surface of the shaft One or more small bodies made of a metal material are positioned on the inner diameter side of the melt receiving groove or the portion corresponding to the inner diameter side on the other surface, and a required pressure is applied to the joining surface across the small body However, an electric current is passed between the plate and the shaft to melt the small body, and one surface of the plate and the end surface of the shaft are in contact with each other on the outer diameter side of the melt receiving groove. Shaft of dynamic pressure bearing motor Method of manufacturing a part.

前記小体は、球状粒体であることを特徴とする請求項１に記載の動圧軸受モータのシャフト部の製造方法。The method for manufacturing a shaft portion of a hydrodynamic bearing motor according to claim 1, wherein the small body is a spherical particle.

前記小体は、絶縁性を有する流動ペーストに混合され、この混合物を前記溶融物受け溝の内径側、又は他方の面における前記内径側に対応する部位に塗布することを特徴とする請求項１又は２に記載の動圧軸受モータのシャフト部の製造方法。The small body is mixed with an insulating fluid paste, and the mixture is applied to a portion corresponding to the inner diameter side of the melt receiving groove or the inner diameter side of the other surface. Or the manufacturing method of the shaft part of the hydrodynamic bearing motor of 2.

前記溶融物受け溝の内径側に、該溶融物受け溝が形成された部材の面から一部突出した状態で前記小体を位置固定する凹部を設けたことを特徴とする請求項１に記載の動圧軸受モータのシャフト部の製造方法。The concave portion for fixing the position of the small body in a state of partially protruding from the surface of the member on which the melt receiving groove is formed is provided on the inner diameter side of the melt receiving groove. Of manufacturing the shaft portion of the hydrodynamic bearing motor.

前記小体は、少なくとも前記プレート及び前記シャフトの一方と同一の材質からなることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の動圧軸受モータのシャフト部の製造方法。5. The method for manufacturing a shaft portion of a hydrodynamic bearing motor according to claim 1, wherein the small body is made of at least the same material as that of one of the plate and the shaft.

円柱形状を有する外周面にラジアル動圧軸受部が形成される金属製のシャフトの一端側の端面と、一方面の中央部に前記シャフトより大径の外径寸法を有して形成された環状溝の外径側にスラスト動圧軸受部が形成される金属製のプレートの該中央部とを当接させた状態で抵抗溶接法により接合して動圧軸受モータのシャフト部を製造する方法において、前記シャフトの端面であって軸周りに形成され、かつ前記プレートの環状溝の内径より大径を有する溶融物受け用凹部の該凹部を含む中心領域部と前記プレートの一方面の中央部との当接面に所要の圧力を付勢しつつ前記プレートと前記シャフト間に電流を流して前記当接面の材料を溶融し、プレートの環状溝とシャフトの端面とが前記溶融物受け用凹部の外径側で当接するようにしたことを特徴とする動圧軸受モータのシャフト部の製造方法。An end surface on the one end side of a metal shaft on which a radial dynamic pressure bearing portion is formed on the outer peripheral surface having a columnar shape, and an annular shape formed with a larger outer diameter than the shaft at the center of one surface In a method of manufacturing a shaft portion of a hydrodynamic bearing motor by joining by resistance welding in a state where the central portion of a metal plate in which a thrust hydrodynamic bearing portion is formed on the outer diameter side of a groove is in contact A central region including the concave portion of the concave portion for receiving the melt, which is an end surface of the shaft and is formed around the axis and having a diameter larger than the inner diameter of the annular groove of the plate, and a central portion of the one surface of the plate A current is passed between the plate and the shaft while a required pressure is applied to the contact surface of the plate to melt the material of the contact surface, and the annular groove of the plate and the end surface of the shaft form the melt receiving recess. The outer diameter side of the Method for producing a shaft portion of the hydrodynamic bearing motor according to claim.