流体轴承装置用轴部件及其制造方法

文档序号:5797151阅读:157来源:国知局
专利名称:流体轴承装置用轴部件及其制造方法
技术领域
本发明涉及流体轴承装置用轴部件及其制造方法。
背景技术
流体轴承装置是由在轴承间隙形成的流体的膜相对旋转自如地支承 轴部件的装置。该种轴承装置尤其在高速旋转时的旋转精度、安静性等优 良,适用于以信息设备为主的各种电气设备上搭载的马达用的轴承装置。
具体来说,适用于作为HDD等磁盘装置、CD-ROM、 CD-R/RW、 DVD-ROM/RAM等光盘装置、MD、 MO等光磁盘装置等中的主轴马达用 的轴承装置,或者适用于作为激光束打印机(LBP)的多面扫描器马达、 投影仪的色轮马达、风扇马达等马达用轴承装置。
通常,在流体轴承装置中,轴部件的轴部插入轴承套筒等内周,在轴 部的外周面与轴承套筒的内周面之间构成径向轴承部。此外,有如下的流 体轴承装置,即在轴部的一端设置凸缘部,在该凸缘部的端面和与其相 对的面(例如轴承套筒的端面)之间构成止推轴承部(例如参照日本国特 许公开公报2003-239951号)。
如此,轴部的外周面构成径向轴承部,此外,凸缘部的端面构成止推 轴承部,因此,需要高精度地精加工该面。同时,在共同构成径向轴承部 与止推轴承部的情况下,不仅各个面精度,他们之间的形状精度、即轴部 的外周面与凸缘部的端面之间的直角度变得重要。
作为将相互独立的轴部与凸缘部高精度地一体化的方法,例如提出有 通过将环状的止推板压入固定轴而固定的方法(例如参照[:l本国特许公开 公报2000-324753号或该国特许特开公报2001-317545号)。
此外,作为高精度地压入固定其他的轴部与凸缘部的机构,提出有如 下方案,即使用预先高精度加工了轴保持面与环抵接面之间的直角度的 导向部件,并且,使用将压入开始时相互抵接的轴部件(轴部)的下端外
6周设置R部(倒角部),并在环部件(凸缘部)的孔的上端内周缘设置倒 角部的部件进行压入固定(例如参照日本国特许公开公报.2001-287124 号)。在该情况下,首先设置于轴部件的下端的R部与环部件的孔的倒角 部接触,利用其作用,环部件在水平方向上移动,在将轴部件与环部件对 准为同轴的状态下进行压入。
此外,最近,随着信息设备的小型化、便携化的发展,对于搭载于这 些信息设备的流体轴承装置,需要提高对于落下等耐性(耐冲击性)。因 而,若为将轴部与凸缘部单独构造的轴部件,提高其紧固强度是重要的。
作为用于提高紧固强度的方法,提出有如下方法例如在限制凸缘元 件的外径部的扩张的密闭状态下,将凸缘部向轴方向加压,使凸缘部的内 周面的直径縮小,由此,实现与轴部的紧固固定(例如参照日本国特许公 开公报2004-204916号)。
专利文献h日本国特许公开公报2003-239951号
专利文献2: W本国特许公开公报2000-324753号
专利文献3: l:j本国特许特开公报2001-317545兮
专利文献4:日本国特许公开公报2001-287124号
专利文献5:日本国特许公开公报2004-204916号
压入与其他的固定方式相比可以比较容易地实施,另外,只要预先高 精度加工相互压入固定的面并进行实施定位,则能够成为确保直角度等组 装精度的方法。但是,如上所述,在紧固强度的方面,对于要求提高落下 等所具备的同定力(防脱力)是不充分的。而且,最近对于小型化的要求 强烈,若縮小轴尺寸,则不得不縮短压入长度。从而,难以确保紧固强度。 专利文献2中记载有在压入后,通过激光焊接该压入区域的轴向端部,实 现固定强度的增强,但此种操作另外需要大规模且高价的设备,导致制造 成本提高。
或者,如专利文献5的记载,采用了如下方法,B卩通过由所谓的冲 压加工将限制外周面的扩大的状态的凸缘部压縮縮径,实现轴部与凸缘部 的紧固。在釆用了这种方法的情况下,精度方面产生问题。即,凸缘部是 具有轴承面的部件,需要其形状精度或面精度高的凸缘部。另外,该种固 定方法通过使部件整体塑性变形来实现紧固固定,因此难以避免轴承面等变形,存在不能充分确保必要的面精度的问题。
除此以外,如上所述,在利用压入实现轴部与凸缘部的一体化的情况 下,若提高轴承面间的形状精度(直角度),只要增大压入尺寸(轴方向 的压入长度)即可。但是在最近对于小型化的要求强烈的状况下,难以避 免缩小轴部件的轴方向尺寸,增大压入尺寸是非常困难的。
此外,如专利文献3所述,在釆用压入方法的情况下,仅设定过盈量 能够得到比较高的固定强度。另一方面,因为固定强度与组装精度具有相 反的关系,因此导致越增大与要求提高止脱力(固定力)对应的过盈量, 越导致组装精度的降低,由此,难以得到轴承面间的直角度等所需要的形 状精度。
并且,在通过压入确保紧固力的情况下,所述紧固力较大依存于过盈 量的状态(大小、均匀性)。因而,为了没有不均地得到高的紧固力,只 有提高各个部件的加工精度(尺寸精度),但有些部件由于与要求高精度 加工的其他的部位(例如止推轴承面)等的均衡,有时难以高精度加工。 尤其是在轴部的外周面与凸缘部的孔处,由于其加工方法不同,因此加工 公差(尺寸公^)不同,所以由该公差的不同所产生的过盈量的不均变大。 由此,冇时产生实际的过盈量偏离其容许范围的装配,存在无法得到所需 要的紧固力之虞。
此外,若考虑此种轴部件成为量产品,不得不在某种程度允许单独制 造的轴部和凸缘部的尺寸上的不均。在以此为前提的情况下,如专利文献 4,即使使用预先将轴保持面与环抵接面之间的直角度高精度加工后的导 向部件进行压入,也难以在高精度地维持相对于轴部的凸缘部的位置或姿 势的状态下进行压入。
除此以外,由于压入是伴随相互的部件的变形,因此,即使在压入开 始时高精度地定位,伴随压入的进行,产生其位置关系被破坏的情况也不 少。专利文献4所述的导向部件经由弹簧连接于驱动机构(螺纹轴),因 此即使轴部的压入开始,导向部件构成为不比与凸缘部抵接的位置更下 降。但是,该导向部件只不过是在压入开始时进行凸缘部相对于轴部的定 位,并不是用于防止压入开始后的位置关系的偏移或修复。
鉴于上述情况,本发明的第一目的是低成本地形成轴承面的精度及轴承面间的形状精度,且轴部与凸缘部之间具有高的固定强度的流体轴承装 置用的轴部件。
此外,鉴于以上的情况,本发明的第二目的是提供一种能够在轴部与 凸缘部之间确保组装精度,并且能够没有不均地得到所需要的紧固强度的 流体轴承装置用轴部件的制造方法。
另外,鉴丁-以上的情况,本发明的第三目的是低成本地量产轴承面的 精度及轴承面间的形状精度优良的流体轴承装置用的轴部件。

发明内容
所述第一技术问题的解决由本发明的第一侧面的流体轴承装置用轴 部件实现。即、该流体轴承装置用轴部件具备轴部和固定于轴部的一端的 凸缘部,且在轴部的外周面和与该外周面相对的面之间形成径向轴承间 隙,并且在凸缘部的端面和与该端面相对的面之间形成止推轴承间隙,且 由在径向轴承间隙及止推轴承间隙形成的流体的膜来旋转支承所述流体 轴承装置用轴部件,特征在于,轴部被压入设置于凸缘部的孔部,并且轴 部和凸缘部的一方部分地受到塑性加工而敛缝固定于另一方。
如此,本发明的第一侧面的轴部件以将压入固定和敛缝固定共同作用 这点作为特征,且以避免由凸缘部整体的塑性变形形成的敛缝、通过对轴 部或凸缘部局部地实施塑性加工来形成敛缝部这点为特征。根据所述结 构,能够避免如以往由敛缝产生轴部或者凸缘部整体的变形。此外,通过 局部地塑性变形而形成敛缝部,避免压入的区域松弛而维持压入状态。因 此,在维持由压入得到的高的形状精度(直角度)、或者各个部件加工时 得到的高的面精度状态下,能够实现固定强度的提高。或者,在确保需要 的固定强度的前提下,通过縮小其轴向尺寸,也能够实现流体轴承装置的 小型化。
敛缝部优选通过对凸缘部局部地实施塑性加工而形成,此外,优选通 过对比面向止推轴承间隙的区域更靠内径侧的区域实施塑性加工得到的 敛缝部。这是因为轴部从强度提高和滑动特性改善的观点出发,通常利 用淬火等表面处理实现硬度的提高,但是凸缘部与轴部相比,可以由加工
性优良的材料。此外,若避开止推轴承面而使凸缘部局部地塑性变形,则
9不会使成为止推轴承面的两端面的精度恶化。此外,实质上能够离开作为 止推轴承面起作用区域而进行塑性变形,与轴承面积的减少无关,故而优 选。
进而,以确保轴承面精度和其面积为目的,也可在轴部设置有溢出部, 溢出部用于使由塑性加工产生的凸缘部的塑性变形向内径侧溢出。即,如 上所述,对凸缘部实施塑性加工(敛缝加工)时,通过在能够使凸缘部产 生的塑性变形区域溢出的位置设置槽状的小径部等,塑性变形朝向所述槽 状小径部产生。因此,抑制在实施了塑性加工的区域周边的隆起,并能够 维持在凸缘部设置的止推轴承面的精度。
此外,本发明也可对在凸缘部的--端面内周设置的溢出部进行上述的
敛缝加工。如图23所示,在使压入与向凸缘部的敛缝加工共同作用而将 凸缘部122固定于轴部221的情况下,在凸缘部222的端面222a形成有 受到由塑性加工部131b进行的敛缝加工而凹陷的部分(凹部222f),并且 在[4部222f的周围与凹陷量对应地产生隆起部222g(参照图23B)。因此, 在该隆起部222g,尤其是在接近成为凸缘部222的端面222a的止推轴承 面的区域侧形成的隆起部222g从该轴承面较大突出的情况下,有对轴承 性能造成不良影响之虞,不优选。特别是对处于压入状态的凸缘部的内周 实施敛缝加工的情况下,由敛缝加工形成的塑性变形具有不向轴部侧而向 凸缘部的外径侧产生的倾向,因此上述的隆起显著。
针对于此,若在凸缘部的--端面内周设置溢出部,并对该溢出部进行 敛缝加丁,则在受到敛缝加工的部分形成凹部,且由敛缝加工产生的塑性 流动被与该卩'l部相邻的溢出部吸收。从而,能够将接近止推轴承面侧产生 的隆起部抑制成较低。此外,若对从溢出部的外径端离开的位置实施敛缝 加工,由敛缝加工而在其外径侧产生的隆起部形成在溢出部上。因此,能 够将由敛缝加工所产生的隆起部从止推轴承面突出的部分抑制成较低。此 外,在该情况下,能够根据敛缝加工量(凹部的大小)而将从上述的止推 轴承面突出的高度抑制成较低。具体来说,将隆起部从止推轴承面的突出 高度设为3um以下、更优选2um以下,能够避免对轴承性能的实质的 干涉,并确保良好的轴承性能。
此外,通过调整由敛缝加工所产生的隆起部的大小(特别是其高度),
10也可由在受到敛缝加工而凹陷的部分的外径侧产生的隆起部(第一隆起 部)来构成止推轴承面。即,配合溢出部中与止推轴承面相邻的部分的大 小,调整在止推轴承面侧产生的隆起部的大小,可以将所述隆起部作为止 推轴承面的一部分来使用。从而,能够在从轴部比较远离的位置对凸缘部 端面实施敛缝加工,由此,能够进一步增强向轴部的敛缝。而且,由敛缝 加工产生的隆起的高度可以通过适宜设定例如敛缝用夹具的前端形状、敛 缝量(夹具的按入量)、或者溢出部的形状等来控制。
此外,在受到敛缝加工而凹陷的部分的内径侧形成隆起部的情况下, 也可由该隆起部(第二隆起部)形成与轴部的敛缝部。该情况下,隆起部 越大(越高),^轴部的紧固面积增加,因此通过上述的调整而主动使内 径侧产生塑性变形,由此能够提高由敛缝产生的与轴部的固定力。
如此,通过使压入和敛缝共同作用,通过将凸缘部固定于轴部,能够 得到固定强度优良且组装精度也优良的轴部件,但在所述情况下,需要留 意由于敛缝加工助长压入时的凸缘部的变形之虞这点。即,在将轴部从凸 缘部的孔的任意--侧压入时,有时根据凸缘部的孔的加工精度的如何,而 在轴向上过盈量产生不均,且凸缘部在任一方向上产生翘曲的情况。若保 有该种的翘曲,对凸缘部的--端面实施敛缝加工,则有助长凸缘部的翘曲 (变形)之虞,不优选。
针对于此,在本发明中,在凸缘部的孔部的内周面与轴部的外周面之 间,除了压入固定的部分和敛缝固定的部分,设有对伴随敛缝的塑性变形 进行吸收的部分。或者,.向具有大径部的凸缘部的孔部压入轴部,在孔部 的大径部与轴部之间形成间隙,并且对凸缘部的端面内周侧实施敛缝加 工,且利用山敛缝加工产生的变形来填充间隙的至少 -部分。如此,轴部 与凸缘部的组装时,由敛缝加工产生的凸缘部的塑性变形中至少向内周侧 产生的变形的一部分被轴部与凸缘部之间吸收。或者,凸缘部的变形在填 充应成为敛缝固定部的部位设置的间隙的方向上产生。以上可知,不切断 向内周侧变形而减小向外周侧产生的变形,能够抑制由敛缝助长在凸缘部 整体产生的翘曲等的变形。
塑性变形的吸收部分可以通过填充在凸缘部与轴部之间设置的间隙 而形成,该间隙可以在预先形成于凸缘部的孔部(孔)的内周面的大径部与轴部的外周面之间形成。
在此,间隙的形成位置未被特别限定,例如,也可以在由敛缝加工产 生的凹陷部分的半径方向内侧形成塑性变形的吸收部分的方式来设置间 隙。或者,以在由敛缝加工产生的凹陷部分的正下方形成塑性变形的吸收 部分的方式来设置间隙。但是,在任何的情况下,为了能够吸收由敛缝加 工形成的凸缘部的变形,与实施敛缝加工的部位(凹部)的距离需要较近。 此外,若考虑实施敛缝加工的部位与止推轴承面的兼合而尽力设置在内周 侧这点,优选位于凹部的半径方向内侧,且在利用伴随敛缝加工的变形填 充该部位的位置设置间隙。在该情况下,敛缝固定部和塑性变形的吸收部 分形成在同--区域。根据所述结构,尽可能对凸缘部的内侧实施敛缝加工, 并尽可能降低由敛缝产生的变形,并且,由间隙的填充部分而与轴部之间 形成敛缝固定部,能够有效地得到由敛缝产生的固定力。
而且,敛缝前作为在凸缘部与轴部之间应形成的间隙的形状,可以举 出例如由比孔部的被压入部更大径的筒状面来构成凸缘部的大径部,并在 该筒状面与轴部的外周面之间形成间隙。或者,可以举出由环状的切口槽 构成大径部,并在该切口槽与轴部的外周面之间形成间隙。
此外,以抑制在敛缝加工时的端面上的隆起为目的,也可在凸缘部的 --方的端面内周侧设置溢出部,并对该溢出部实施敛缝加工。通过形成此 种结构,在受到敛缝加工的部分形成凹部,并且敛缝加工所产生的塑性流 动被与凹部相邻且在端面设置的溢出部吸收。从而,能够将接近止推轴承 面侧所产生的隆起部抑制为较低。此外,若对从溢出部的外径端离开的位 置实施敛缝加工,由敛缝加工而在其外周侧产生的隆起部形成在溢出部 上。因此、能够将敛缝加工所产生的隆起部从止推轴承面突出的部分抑制 为较低。
还有,在伴随压入敛缝固定轴部及凸缘部的本发明的结构中,伴随敛 缝加工(塑性加工),发生壁的隆起等,这有时尤其对止推轴承间隙的精 度产生坏影响。作为避免所述坏影响的方案的一例,考虑在敛缝加工后, 实施切削等机械加工,除去壁的隆起,但为了避免脏污引起的轴承性能的 降低,还需要进而设置留意除去伴随切削加工而产生的切削粉的工序,导 致制造成本增大。针对此,例如,用覆盖部覆盖凸缘部的与止推轴承间隙面向的端面的 情况下,仅经过形成覆盖部的一个工序,就能够排除壁的隆起等引起的坏 影响,形成高精度的止推轴承间隙。另外,即使在伴随压入或敛缝,轴部 和凸缘部的形状或相对姿势变差的情况下,也能够用覆盖部确保必要的精 度。换而言之,能够在不对轴承性能产生坏影响的范围内,缓和部件制作、 压入、及敛缝的各加工工序中的要求品质。因此,从这方面也实现制造成 本的低廉化。
敛缝是对轴部或凸缘部的任一方或两方实施也无妨,但希望对凸缘部 实施。这是因为,轴部从强度提高或滑动移动特性提高的观点来说,通常 利用淬火等表面处理来高硬度化,相对于此,凸缘部可以由加工性比轴部 优越的材料来形成。
从低成本地高精度化覆盖部的观点来说,覆盖部希望嵌入轴部及凸缘 部而模成形。另外,在覆盖部可以设置向止推轴承间隙产生流体动压的止 推动压产生部。尤其,在模成形覆盖部的情况下,能够低成本地得到确保 期望的精度的轴部件,且能够与覆盖部的形成的同时,模成形止推动压产 生部。因此,可以省去在形成止推轴承间隙的另一侧的部件设置动压产生 部的劳力和时间,能够实现流体轴承装置的低成本化。
还有,关于以上说明中的轴部件,设置于凸缘部的孔部形成为凹状也 可,形成为在两端面开口的贯通孔也可。尤其,形成为后者的结构的情况 下,可以在孔部的两端形成敛缝部,因此,适合实现轴部件的高强度化。
另外,所述第一技术目的的解决是通过本发明的第一侧面的流体轴承 装置用轴部件的制造方法来实现。即,该轴部件的制造方法是具备轴部、 和在轴部的- -端固定的凸缘部,在轴部的外周面和与该外周面对置的面之 间形成径向轴承间隙,并且,在凸缘部的端面和与该端面对置的面之间形 成止推轴承间隙,利用在径向轴承间隙及止推轴承间隙形成的流体的膜来 旋转支撑的流体轴承装置用轴部件的制造方法,其特征在于,将轴部压入 在凸缘部设置的孔部的工序、和将轴部或凸缘部敛缝的工序这一点上。
根据这样的制造方法可知,适用在本栏的开头叙述的关于轴部件的事 项、和相同的事项,因此,能够得到与基于该事项的作用效果相同的作用 效果。在此,敛缝加工是通常在紧固强度的两者的部件的任一方发生塑性变 形,因此,例如,在压入工序后,进行敛缝工序的情况下,由于一方的部 件的塑性变形,参与压入固定的区域发生变形,可能导致压入力的降低或 压入精度的降低。在此,例如,在将凸缘部的两方的端面约束的状态下进 行压入状态下的敛缝工序的情况下,能够维持约束的端面的面精度,另外, 将相对于轴部的凸缘部的姿势(位置)维持为压入时的原来状态下进行敛 缝。另外,使用精加工为高精度的夹具来对约束凸缘部的面敛缝的情况下, 能够通过夹具的约束来矫正压入时的位置偏移等。另外,能够在与固定的 同时制造具有高的形状精度(直角度等)的轴部件,因此,在后加工中不 另行需要用于矫正的工序,不增加工序数也可。由此,根据该方法可知, 能够以低成本制造具有非常髙的面精度及直角度,且具有充分的紧固强度 的轴部件。
当然,在压入工序时,也形成为约束了凸缘部的两方的端面的状态, 由此能够在适当地保持了轴部的相对于凸缘部的压入姿势的状态下压入。 另外,在适^地保持了压入姿势的状态下压入的情况下,发生压入后的位 置偏移的可能性少,因此适合。
另外,出于补偿从轴部和凸缘部、各自的加工工序产生的尺寸公差的 偏移的目的,也可以基于将轴部压入凸缘部时的压入力,设定敛缝力。在 这种情况下,以使压入引起的固定力、和敛缝引起的固定力的总和成为恒 定的方式,基于能够在先检测的压入时的负荷(压入力),控制在后进行 的敛缝时的负荷(敛缝力)。或者,设定为以使固定力(固定强度)的总 和时常满足根据其用途等而要求的最低限的固定强度的方式,根据需要赋 予一定的敛缝力,实施敛缝加工。因此,即使在相互压入的轴部的外径和 凸缘部的孔的内径之差.(相当于过盈量)上存在离散的情况下,也将成品 具有的轴部和凸缘部的固定力保持为恒定,或确保其最低值。由此,能够 提高成品率,稳定地提供高品质的轴部件。
上述本发明的第- 侧面的轴部件或利用其制造方法制造的轴部件具 有非常优越的轴承面精度及轴承面之间的直角度,因此,可以适合作为需 要高精度地管理轴承间隙的流体轴承装置用轴部件,或具备该轴部件的流
体轴承装置来提供。另外,可以装入HDD用马达等在轴部的凸缘部的相
14反侧的端部安装盘鼓等其他部件而成的马达中而适当地提供。
另外,所述第二技术目的的解决是通过本发明的第二侧面的流体轴承装置用轴部件的制造方法来实现。即,该轴部件的制造方法是具备外周面面向径向轴承间隙的轴部、和固定于轴部的一端且至少一方的端面面向止推轴承间隙的凸缘部的流体轴承装置用轴部件的制造方法,其特征在于,包括在凸缘部设置的孔部压入轴部的工序、评价轴部和凸缘部的压入时的过盈量的工序、和基于评价的过盈量,设定压入后的敛缝条件的工序这一点上。
这样,本发明的第二侧面的制造方法,其特征在于,将轴部压入凸缘部,并且,评价压入时的过盈量,基于评价的过盈量,设定敛缝条件这一点上。根据所述方法可知,能够根据评价的过盈量的大小来调节敛缝条件,因此,能够通过敛缝来补偿过盈量的离散,将稳定的固定力向轴部和凸缘部之间赋予。尤其,在评价的过盈量小于适当的过盈量的值的情况下,基于评价的过盈量的值来在适当的敛缝条件下实施敛缝加工,由此使基于敛缝的加强具有实质性且有效。当然,在推测为利用压入来确保需要的紧固力的过盈量的情况下,可以设定省略敛缝加工的敛缝条件。
还有,通常考虑生产率及成本方面而以组单位来实施上述组装工序(实现轴部和凸缘部的一体化的工序)。在这种情况下,压入工序是对从轴部和凸缘部各自的组任意选择的一组轴部及凸缘部实施。这样,在以组
单位来实施组装工序的情况下,例如,如图60所示,出于在有效且适当的过盈量的范围(图60中,用区域Ao表示的范围)内包含尽量多的轴部和凸缘部的目的,考虑以组U、 Lf单位进行将轴部的代表外径尺寸Ms和凸缘部的孔的代表内径尺寸Mf之差作为过盈量的目标值的Paim的匹配。
然而,若在进行了这样的匹配的基础上实施压入,则在组装品中包含属于过盈量过小的范围(图60中,用区域A,表示的范围)或过盈量过大的范围(图60中,用区域A2表示的范围)的组装品。在过盈量过小的情况下,如上所述,可以根据评价的过盈量的大小来敛缝,由此补偿固定力,但在过盈量过大的情况下,发生切削凸缘部的内径部分的不良情况等,发生不能利用敛缝来补偿的不良情况,其结果,导致成品率的降低。
因此,在本发明中,在压入工序前,以组单位进行将按每--组规定的轴部的代表外径尺寸和凸缘部的孔部的代表内径尺寸之差设定为过盈量的目标值小的匹配,然后,实施压入工序。还有,在此所述的"代表外径尺寸"包括单位组中包含的所有的轴部的外径尺寸的平均值(平均外径尺寸)或将轴部的外径尺寸作为以组单位的度数分布来观察的情况下度数最高(组中包含的比例最高)的尺寸。关于"代表内径尺寸"也包括同样的概念。
适当的过盈量的容许范围通常具有包含过盈量的目标值的一定的宽度,因此,如上所述,以组单位进行匹配,由此适当的过盈量的容许范围在整体上向过盈量变大的一侧转移。其结果,虽然过盈量相对过小的范围(从适当过盈量的容许范围向过盈量变小的一侧脱离的范围)增加,但过盈量相对过大的范围(从适当过盈量的容许范围向过盈量变大的一侧脱离的范围)相应地减少。在此,关于与过盈量的过小范围的组合有关的组装品,可以通过基于评价的过盈量,进行敛缝加工来调节其固定力,因此,能够对尽量多的工件确保组装后的固定力,并且,能够减少过盈量过大引起的组装不合格品的比例,能够提高成品率。
另外,如上所述,以组单位来进行匹配的情况下,优选进行将按每一组规定的轴部的最小外径尺寸和凸缘部的孔部的最小内径尺寸之差作为过盈量的目标值的匹配。还有,在此所述的"最小外径尺寸"是指组中包含的轴部的外侧中基本上最小的外径尺寸。同样,"最小内径尺寸"是指组中包含的凸缘部的孔部(孔)的内径尺寸中基本上最小的内径尺寸。公称尺寸(代表尺寸)或加工公差明确的情况下,可以由这些值来推断。
这样,在进行了将轴部的最小外径尺寸和凸缘部的孔部的最小内径尺寸之差作为过盈量的目标值的匹配的基础上,进行压入,由此能够除去过盈量相对过大的范围(从过盈量的容许范围向过盈量变大的一侧脱离的范围)。换而言之,在任意轴部和凸缘部的组合中,也能够排除过盈量从其容许范围向过大侧脱离的状态。从而,能够进而减少与压入有关的组装不良,能够进一步提高作为轴部件的成品率。
在此,作为过盈量的评价方法,例如,可以举出基于压入前测定的轴部的外径尺寸和凸缘部的孔部的内径尺寸来评价的方法、或基于压入时的负荷来评价的方法等。在此,基于压入时的负荷来评价的情况下,能够根
16据各个压入品,得到与其压入状态有关的信息,因此,能够基于反映了个别具体的压入状态的信息,评价过盈量(推断为利用压入来得到的情况下的紧固力)。另外,在压入时使用的夹具等上仅设置适当的压力传感器就能够个别地评价,因此,还不另行需要测定各尺寸的工序及设备,经济性方面也适合。
另外,作为基于评价的过盈量,设定敛缝条件的方法,例如,可以举出设定应评价的过盈量的下限值,实际评价的过盈量小于预先设定的下限值的情况下,将敛缝条件设定为一定的值,进行敛缝加工的方法、或以使基于评价的过盈的紧固力和敛缝引起的紧固力的总和成为恒定的方式,设定敛缝条件的方法等。其中,根据在小于预先设定的下限值的情况下,将敛缝条件设定为一定的值,进行敛缝加工的方法可知,能够按每一组以单个方式(例如,-一定的敛缝负荷)进行敛缝工序,从而实用。还有,作为敛缝条件的具体例,可以举出在敛缝加工时,、将敛缝用夹具从工件受到的反力作为敛缝负荷来评价,用所述反力的最大值来控制敛缝加工的方法或用敛缝用夹具的按入量来控制的方法等。
另外,所述第三技术目的的解决是通过本发明的第三侧面的流体轴承装置用轴部件的制造方法来实现。即,该轴部件的制造方法是具备轴部和、压入固定于轴部的一端的凸缘部,在轴部的外周面、和与该外周面对置的面之间形成径向轴承间隙,并且,在凸缘部的端面、和与该端面对置的面之间形成止推轴承间隙,用在径向轴承间隙及止推轴承间隙形成的流体的膜来旋转支撑的流体轴承装置用轴部件的制造方法,其特征在于,设置有向在凸缘部设置的孔部压入轴部后,将用于矫正相对于轴部的凸缘部的姿
势的矫」H力向轴部和凸缘部的至少一方赋予的工序这一点上。
或者,该轴部件的制造方法是具备轴部、和压入固定于该轴部的一端的凸缘部,在轴部的外周面、和与该外周面对置的面之间形成径向轴承间隙,并且,在凸缘部的端面、和与该端面对置的面之间形成止推轴承间隙,用在径向轴承间隙及止推轴承间隙形成的流体的膜来旋转支撑的流体轴承装置用轴部件的制造方法,其特征在于,向在凸缘部设置的孔部压入轴部的过程中,将用于矫正相对于轴部的凸缘部的姿势的矫正力向轴部和凸缘部的至少一方赋予这一点上。如上所述,本发明的第三侧面的制造方法,其特征在于,对处于压入过程或压入结束状态的轴部及凸缘部进行矫正。即,避开压入开始时,进行了某种程度的压入的阶段或压入结束的阶段下进行矫正,由此能够适当地矫正由于压入而发生的变形或姿势的歪斜等。因此,能够以低成本制造在轴部或凸缘部设置的轴承面的精度优越,另外,轴部的轴承面和凸缘部的轴承面的直角度优越的流体轴承装置用轴部件。
另外,若在压入结束后赋予矫正力,则可以使在压入中使用的机构、和矫正中使用的机构独立。由此可知,可以在不受到压入力引起的限制的情况下,将适合矫正的大小的矫正力(例如,与压入所需的负荷相等或比其大的负荷)向凸缘部等赋予,能够提高负荷形态的自由度。
另外,若在压入的过程中赋,矫正力,则能够在同--工序中进行压入和矫正,由此,能够实现工序数的削减。另外,在装置的结构方面,可以将供给于轴部的压入的驱动系统(驱动机构)作为使用于凸缘部等的矫正的驱动系统来使用(兼用),驱动系统可以为一个。因此,能够实现必要的设备的简单化。另外,在所述方法的情况下,在压入中途,矫正相对于轴部的凸缘部的姿势,因此,能够在由压入产生的变形(自适当的位置的歪斜)小的状态下矫正。从而,能够以比压入结束后赋予的情况小的矫正力进行矫正。
在压入过程中赋予矫正力的情况下,例如,伴随压入的进展,逐渐条向轴部和凸缘部的至少-方赋予的矫正力,由此还能够矫正相对于轴部的凸缘部的姿势。伴随矫正力,进行压入的情况下,还取决于矫正方式或其大小,但压入所需的力有时可以增大。对此,如上所述,逐渐提高向凸缘部的矫正力的同时,进行压入的情况下,能够在整体上减小压入所需的力。
在利用上述第三侧面的制造方法得到的轴部件的情况下,轴承面精度及轴承面之间的直角度优越,另外,批量生产性也良好,因此,适合作为需要高精度地管理轴承间隙的流体轴承装置用轴部件,或具备该轴部件的流体轴承装置来提供。
如上所述,根据本发明的第--侧面的流体轴承装置用轴部件或其制造方法可知,通过合用压入固定和敛缝固定,将凸缘部固定于轴部,能够低成本地形成轴承面的精度、及轴承面之间的形状精度优越,且轴部和凸缘部之间具有高的固定强度的流体轴承装置用轴部件。
另外,如上所述,根据本发明的第二侧面的流体轴承装置用轴部件的制造方法可知,能够在轴部和凸缘部之间确保组装精度的同时,需要的紧固强度没有不均地得到。
另外,如上所述,根据本发明的第三侧面的流体轴承装置用轴部件或其制造方法可知,通过向处于压入过程、或压入结束状态的轴部或凸缘部赋予矫正力,能够低成本地批量生产轴承面的精度、及轴承面之间的形状精度优越的流体轴承装置用轴部件。


图1是具备本发明的第一实施方式的流体轴承装置的主轴马达的剖面图。
图2是流休轴承装置的剖面图。
图3是轴承套筒的剖面图。
图4是轴承套筒与凸缘部相对的端面的平面图。
图5是概念性表示轴部件的制造工序的一例的剖面图。
图6是概念性表示轴部件的制造工序的一例的剖面图。
图7是概念性表示轴部件的制造工序的一例的剖面图。
图8是概念性表示轴部件的制造工序的一例的剖面图。
图9是概念性表示其他方式的轴部件的制造工序的一例的剖面图。
图10是概念性表示其他方式的轴部件的制造工序的例的剖面图。
图11是概念性表示其他方式的轴部件的制造工序的 -例的剖面图。
图12是其他的结构的流体轴承装置的剖面图。
图13是具备本发明的第二实施方式的流体轴承装置的主轴马达的剖面图。
图14是流体轴承装置的剖面图。
图15是轴承套筒的剖面图。
图16是轴承套筒与凸缘部相对的端面的平面图。
图17是概念性表示轴部件的制造工序的一例的剖面图。
图18A是在利用塑性加工部实施敛缝加工之前,溢出部的一例的放大剖面图。
图18B是在利用塑性加工部实施敛缝加工之后,溢出部的一例的放大剖面图。
图19A是在利用塑性加工部实施敛缝加工之前,溢出部的其他的例子的放大剖面图。
图19B是在利用塑性加工部实施敛缝加工之后,溢出部的其他的例子的放大剖面图。
图20A是在利用塑性加工部实施敛缝加工之前,溢出部的其他的例子的放大剖面图。
图20B是在利用塑性加工部实施敛缝加工之后,溢出部的其他的例子的放大剖面图。
图21a是在利用塑性加工部实施敛缝加工之前,溢出部的其他的例子的放大剖面图。
图21B是在利用塑性加工部实施敛缝加工之后,溢出部的其他的例子的放大剖而阁。
阁22是]t他的结构的流体轴承装置的剖面图。
图23A表示敛缝加工的一方式,利用塑性加工部实施敛缝加工之前的凸缘部的放大剖面图。
图23B表示敛缝加工的一方式,利用塑性加工部实施敛缝加工之后的凸缘部的放大剖面图。。
图24是具备本发明的第三实施方式的流体轴承装置的主轴马达的剖面图。
图25是流体轴承装置的剖面图。
图26是轴承套筒的剖面图。
图27是轴承套筒与凸缘部相对的端面的平面图。
图28A是概念性表示轴部件的制造方法的一例的图,是表示压入前的轴部及凸缘部的配置关系的剖面图。
图28B是概念性表示轴部件的制造方法的--例的图,是表示压入完成时的轴部及凸缘部的配置关系的剖面图。。
图28C是概念性表示轴部件的制造方法的一例的图,表示在压入完成
20后对凸缘部施加矫正力的阶段中的轴部及凸缘部的配置关系的剖面图。
图29A是概念性表示轴部件的制造方法的一例的图,是表示压入前的 轴部及凸缘部的配置关系的剖面图。
图29B是概念性表示轴部件的制造方法的其他的例子的图,表示压入 中途的轴部及凸缘部的配置关系的剖面图。
图29C是概念性表示轴部件的制造方法的其他的例子的图,表示压入 完成时的轴部及凸缘部的配置关系的剖面图。
图30A是概念性表示轴部件的制造方法的其他的例子的图,表示压入 前的轴部及凸缘部的配置关系的剖面图。
图30B是概念性表示轴部件的制造方法的其他的例子的图,表示压入 中途的轴部及凸缘部的配置关系的剖面图。
图31是其他的结构的流体轴承装置的剖面图。
图32是具备本发明的第四实施方式的流体轴承装置的主轴马达的剖 面图。
图33是流体轴承装置的剖面图。
图34是轴承套筒的剖面图。
图35是轴承套筒与凸缘部相对的端面的平面图。
图36是概念性表示轴部件的制造工序的--例的剖面图。
图37A是表示压入后敛缝加工前的凸缘部,及对凸缘部实施敛缝加工
的塑性加工部的一例的放大剖面图。
图37B是表示利用塑性加工部实施敛缝加工后的状态的凸缘部的〒
例的放大剖面图。
图38A是表示压入后敛缝加工前的凸缘部,及对凸缘部实施敛缝加工 的塑性加工部的-,J的放大剖面图。
图38B是表示利用塑性加工部实施敛缝加工后的状态的凸缘部的其 他例的放大剖面图。
图39是其他结构的流体轴承装置的剖面图。
图40是具备本发明的第五实施方式的流体轴承装置的信息设备用主 轴马达的剖面图。
图41是流体轴承装置的剖面图。图42是轴承套筒的剖面图。
图43是表示止推部件的一端面的平面图。
图44是概念性表示轴部与凸缘部的装配工序的--例的剖面图。
图45是概念性表示轴部与凸缘部的装配工序的一例的剖面图。
图46是概念性表示轴部与凸缘部的装配工序的一例的剖面图。
图47是图46的主要部分放大剖面图。
图48A是覆盖部的注射成形工序所使用的成形金属模的主要部分剖 面图。
'图48B是注射成形覆盖部之后的凸缘部的剖面图。
图49是表示本发明的流体轴承装置的第一变形例的剖面图。
图50是表示本发明的流体轴承装置的第二变形例的剖面图。
图51是其他的变形例的轴部件的主要部分放大剖面图。
图52是本发明的第六实施方式的流体轴承装置用轴部件的制造方法
的流程图。
图53是具备本发明的第六实施方式的流体轴承装置的主轴马达的剖 面图。
图54是流体轴承装置的剖面图。
图55是轴承套筒的剖面图。
阁56是轴承套筒与凸缘部相对的端面的平面图。
图57是表示应相互匹配的1组组中的轴部的外径尺寸的度数分布, 及凸缘部的孔的内径尺寸的度数分布的一例的图。
图58表示应相互匹配的1组组中的轴部的外径尺寸的度数分布,及 凸缘部的孔的内径尺寸的度数分布的他的例的图。
图59是其他的结构的流体轴承装置用轴部件的制造方法的流程图。
图60是表示应相互匹配的1组组中的轴部的外径尺寸的度数分布, 及凸缘部的孔的内径尺寸的度数分布的现有例图。符号的说明
1, 51, 101, 151, 301, 371, 401, 451, 501, 601 流体轴承装置
2, 102, 302, 402, 502, 602 轴部件
3, 53, 103, 153, 303, 373, 403, 453, 503, 603 毂7, 57, 107, 157, 307, 377, 407, 457, 507, 607 壳体
8, 108, 308, 408, 508, 608 轴承套筒
10, 110, 310, 410, 510, 610 密封部件
21, 121, 321, 421, 521, 621 轴部
21a, 121a, 321a, 421a, 621a径向轴承面
22, 122, 322, 422, 622 凸缘部
22d内侧突出部
23, 123, 423, 525, 526敛缝部
31 35, 131 135 夹具
31c, 131b, 431b塑性加工部
122d溢出部
122dl下段平面
122d2, 122d3 锥面
122f, 422f 凹部
122gl, 122g2, 422gl, 422g2 隆起部
333, 334, 345, 353, 354 按压部件
422dl 大径面
422d3 切口槽
422e 下段平面
522 止推部件
523凸缘部
523c孔部
523d, 523e突出部
524覆盖部
525, 526敛缝部
531敛缝模
A 径向轴承面
B, C止推轴承面
M隆起(凸部)
P熔融树脂
23622c 内周面
623 敛缝固定部
Ao过盈量的允许范围区域
A,过盈量的过小区域
A2过盈量的过大区域
Mf, Mfl, Me代表内径尺寸
MS代表外径尺寸
Tf, Ts加工公差
Paim过盈量的H标值
Sl, S2, S3, S4, S5, S6密封空间
Rll, R12, R21, R22, R31, R32, R41, R42, R51, R52, R61, R62径 向轴承部
Tll, T12, T21, T22, T31, T32, T41, T42, T51, T52, T61, T62 止 推轴承部
具体实施例方式
以下,基于图1~图12说明本发明的第一实施方式。在此,该第一实 施方式是本发明的第--侧面的实施方式的一例。而且,以下的说明中的"上 下"方向只是用于容易地理解各图中的构成要素间的位置关系,所以并不 是指定流体轴承装置的设置方向或使用方式等。对于后述的其他实施方式 也是同样的。
图1表示具备本发明的第一实施方式的流体轴承装置1的主轴马达的 剖面图。该fe轴马达例如作为具备磁盘的HDD用来使用,具备在径向 上非接触支承安装有毂3的轴部件2的流体轴承装置1;例如由隔着半径 方向的间隙相对的定子线圈4a及转子磁体4b构成的驱动部4;托架5。 定子线圈4a固定于托架5,转子磁体4b固定于毂3。流体轴承装置1的 壳体7固定于托架5的内周。此外,如该图所示,盘6(图1中为两张) 保持于毂3。在如此构成的主轴马达中,当向定子线圈4a通电时,由定子 线圈4a与转子磁体4b之间产生的励磁力使转子磁体4b旋转,且与此相 伴,保持于毂3的盘6与轴部件2—体旋转。图2表示流体轴承装置1。该流体轴承装置1主要具备壳体7、固 定于壳体7的内周的轴承套筒8、闭塞壳体7的_一端的盖部件9、在壳体 的另一端开口侧配设的密封部件10、相对于壳体7和轴承套筒8以及密封 部件10进行相对旋转的轴部件2。
壳体7例如由黄铜等金属材料或树脂材料形成为筒状,且呈将其轴向 两端开口的形态。轴承套筒8的外周面8c例如由粘接(包括松动粘接和 压入粘接)、压入、熔敷(包括超声波熔敷和激光熔敷)等适宜的方法固 定在壳体7的内周面7a。此外,在内周面7a的下端侧形成有比内周面7a 大径、且用于固定后述的盖部件9的固定面7b。
轴承套筒8例如由烧结金属构成的多孔质体形成为圆筒状。在该实施 方式中,轴承套筒8由以铜为主成分的烧结金属的多孔质体形成为圆筒状, 并粘接固定于壳体7的内周面7a。此外,轴承套筒8也可由树脂或陶瓷等 非金属材料构成的多孔质体形成,此外,除烧结金属等多孔质体以外,也 可由不带内部空孔或者具有润滑油无法进出程度大小的空孔的构造的材 料来形成。
在轴承套筒8的内周面8a的整面或一部分圆筒区域形成有排列了多 个动压槽的区域作为径向动压产生部。在该实施方式中,例如如图3所示, 将倾斜角相互不同的多个动压槽8al、 8a2排列成人字形状的区域在轴向 上隔开地形成在两个部位。而且,在该实施方式中,出于以有意地形成轴 承内部的润滑油的循环的目的,将--方(在此为上侧)的动压槽8al、 8a2 形成区域形成为在轴方向上非对称。若以图3所例示的方式进行说明,则 轴向中心ml上侧(密封部件10侧)的动压槽8al形成区域的轴向尺寸 XI1形成为比下侧的动压槽8a2形成区域的轴向尺寸X12更大。
例如如图4所示,作为止推动压产生部,在轴承套简8的下端面8b 的整面或--部分环状区域形成有将多个动压槽8bl排列成螺旋形状的区 域。该动压槽8bl形成区域以成品的状态与后述的凸缘部22的上端面22a 对置,在轴部件2旋转时,与上端面22a之间形成后述的第止推轴承部 Tll的止推轴承间隙(参照图2)。
在轴承套筒8的外周面8c形成有向轴向延伸的多个轴向槽8cl。这些 轴向槽8cl起到如下作用主要在流体轴承装置l的使用时,在轴承内部空间内产生润滑油的过量不足的情况下等,用于尽快地将该不良状态恢复 到适当的状态。
使壳体7的下端侧闭塞的盖部件9例如由金属材料或树脂材料形成, 并固定于在壳体7的内周下端设置的固定面7b。
在盖部件9的上端面9a的整面或一部分环状区域形成有例如呈与图4 同样的排列方式(螺旋的方向相反)的动压槽形成区域。该动压槽形成区 域(止推动压产生部)以成品的状态与凸缘部22的下端面22b对置,在 轴部件2的旋转时,在与下端面22b之间形成后述的第二止推轴承部T12 的止推轴承间隙(参照图2)。
在本实施方式中,作为密封机构的密封部件10由金属材料或树脂材 料与壳体7独立地形成,并通过压入、粘接、熔敷、焊接等任意的方法固 定于壳体7的上端内周。
在密封部件10的内周形成有呈锥状的密封面10a,在该密封面10a与 后述的轴部21的外周面之间形成密封空间S1。在使润滑油充满流体轴承 装置1内部的状态下,润滑油的油面总是维持在密封空间Sl的范围内。
轴部件(流体轴承装置用轴部件)2由轴部21、将轴部21的下端固 定在设置于中央的孔22c的环状的凸缘部22构成。在该实施方式中,如 图2所示,在轴部21的外周,在轴向上隔开地将径向轴承面21a设置在 两个部位,该轴承面21a在径向上与设置于轴承套筒8的内周面8a的动 压槽8al、 8a2形成区域相对。在这些径向轴承面21a、 21a之间设有比径 向轴承面21a的直径小的退刀槽部21b。此外,在导入凸缘部22的孔22c 内的部分中、与后述的凸缘部22敛缝的敛缝部23设有用于收容作为塑性 变形部的凸缘部22的内侧突出部22d的小径部21c。在该图示例中,设有 槽状的小径部21c。
轴部21的下端被压入凸缘部22。此外,在压入区域的轴向端部(在 此为轴承套筒8侧)形成有与凸缘部22敛缝的敛缝部23。
组装完上述的结构部件之后,向轴承内部空间填充润滑油,从而得到 作为成品的流体轴承装置1。在此,作为在流体轴承装置1内部充满的润 滑油可以使用各种润滑油,但提供给HDD等盘驱动装置用的动压轴承装 置的润滑油考虑其使用时或者输送时的温度变化,适宜使用低蒸发率及低粘度性优良的酯系润滑油、例如癸二酸二辛酯(DOS)、壬二酸二辛酯(D 0 z)等。
在上述结构的流体轴承装置l中,当轴部件2旋转时,轴承套筒8的 两侧的动压槽8al、 8a2形成区域隔着径向轴承间隙而与轴部21的径向轴 承面21a、 21a相对。而且,伴随轴部件2的旋转,即使在上下任一个动 压槽8al、 8a2形成区域中,润滑油被朝向动压槽8al 、 8a2的轴向中心ml 压入,其压力上升。利用此种动压槽8al、 8a2的动压作用,在径向上旋 转自如地非接触支承轴部件2的第一径向轴承部Rll和第二径向轴承部 R12分别在轴向上隔开地形成在两个部位。
与此同时,在轴承套筒8的下端面8b上设置的动压槽8bl形成区域 和与此相对的凸缘部22的上端面22a之间的止推轴承间隙、以及在盖部 件9的上端面9a上设置的动压槽形成区域和与此相对的凸缘部22的下端 面22b之间的止推轴承间隙,利用动压槽的动压作用分别形成润滑油的油 膜。而且,利用这些油膜的压力,分别构成在止推方向上非接触支承轴部 件2的第一止推轴承部Tll和第二止推轴承部T12。
以下,基于图5至图8来说明轴部件2的制造工序的一例。
图5农示用于轴部件2的装配的装置的概略图。该装置主要具备保 持轴部21的第--夹具31;位于第 -夹具31的下方的保持凸缘部22的第 二夹具32;在与第二夹具32之间,能够保持或者限制凸缘部22的第三夹 具33;能够与轴部21的上端面(凸缘部22的相反侧的端面)21d抵接, 且利用适当的驱动机构将轴部21朝向凸缘部22侧按入的第四夹具34。
在第三夹具33与第四夹具34之间,配设有第五夹具35。该夹具(第 五夹具35)与位于下方的第三夹具33之间设置弹性体36,在承受来自第 四夹具34向下的负荷的情况下,通过弹性体36将该负荷向第三夹具33 传递。在该情况下,弹性体36根据负荷而压縮变形,从而吸收第五夹具 35向下方的变位。
第-夹具31具有能够插入轴部21且能够保持插入的轴部21的保持 孔31a。此外,第二夹具32的上端面32a保持凸缘部22的下端面22b, 第三夹具33的下端面33a保持凸缘部22的上端面22a。从而,保持孔31a 需要高精度地形成其尺寸和形状,以能够适当地保持、限制轴部21的径向轴承面21a、 21a。同样,上端面32a和下端面33a也需要高精度地形成 其形状(平面度等),以能够适当地保持、限制作为止推轴承面的凸缘部 22的两端歯22a、 22b。
除此以外,在该种轴部件2中,径向轴承面21a与止推轴承面(上端 面22a)之间的直角度影响轴承性能。因此,为了在所述轴承面间得到高 的直角度,希望预先通过高精度加工而提高保持孔31a与上端面32a之间 以及保持孔31a与下端面33a之间的直角度。为了在轴向上限制凸缘部22 的上端面32a与下端面33a之间得到高的平行度,当然需要高精度地加工 双方的夹具32、 33。
在第-—夹具31的下方设有塑性加工部31c,该塑性加工部31c伴随第 一夹具31的下降,用于使凸缘部22局部发生塑性变形,与轴部21之间 形成敛缝部23。该实施方式中,塑性加工部31c呈朝向前端尖细的形状, 在将轴部21及凸缘部22设置于各夹具31 35的状态下,与凸缘部22的 上端面22a内周侧抵接。此外,凸缘部22的孔22c在压入前的阶段,预 计规定的压入量,并形成为比应压入的轴部21的外径尺寸稍小的直径。
在使用上述结构的装置的情况下,轴部21与凸缘部22的固定如下进行。
如上所述,从将轴部21及凸缘部22设置(保持)于第- -夹具31至 第五夹具35的状态起,使第四夹具34下降,并与轴部21的上端面21d 抵接(图5所示的状态)。在该阶段中,第五夹具35的上端面35a位于比 轴部21的上端面21d更靠下方,此外,第一夹具31的上端面31b位于比 第五夹具35的上端面35a更靠下方。
从使第四夹具34与轴部21抵接后的状态起,进一步使第四夹具34 下降,将轴部21的下端压入凸缘部22的孔22c。如此,在开始压入,并 进行了规定长度量压入后的阶段(换言之,轴部21相对于凸缘部22的压 入姿势稳定化后的阶段),使第四夹具34与第五夹具35的上端面35a抵 接(图6所示的阶段)。而且,进一步使第四夹具34下降,将第五夹具35 向下方按压,由此经由弹性体36,向第三夹具33传递向下的负荷。从而, 在第三夹具33与第二夹具32之间限制凸缘部22的两端面22a、 22b的同 时进行轴部21的压入。如此,在限制了凸缘部22的状态下继续进行轴部21的压入,在该压 入完成了某个程度的阶段中,使第四夹具34的下端面34a与第一夹具31 的上端面31b抵接。图7例示了在将轴部21按到(压入)轴部21的下端 面21e和与该面相对的第二夹具32的上端面32a之间产生若干间隙的位 置为止后的阶段中,使第一夹具31与第四夹具34抵接的情况。此外,在 该状态下,如图7所示,与弹性体36发生压縮变形的量相应的负荷从第 三夹具33施加到凸缘部22,由此限制凸缘部22。
而且,通过进 步使第四夹具34下降,在轴向上按压与第四夹具34 抵接的第-'夹具31,通过设置在下端的塑性加工部31c使凸缘部22局部 地塑性变形。在此,通过尖细形状的塑性加工部31c,在半径方向内侧使 成为除了止推轴承面的区域的凸缘部22的上端面22a的内周缘发生塑性 变形,由此形成比轴部21的外周面(径向轴承面21a)更进入内周侧的内 侧突出部22d (参照图8)。从而,在受到塑性加工的凸缘部22与轴部21 之间,在此是指在压入区域的轴向上端形成敛缝部23。上述的敛缝加工继 续在凸缘部22的限制下进行。
而且,在轴部21由不锈钢等比凸缘部22硬的(高刚性的)材料形成 的情况下,如图所示,也可预先在轴部21的形成内侧突出部22d的部位 设置小径部21c。此外,想到凸缘部22受到塑性加工而敛缝于内侧的情况, 例如也可由黄铜等软质金属形成,此外,也可不实施淬火等硬化処理。
如此,在轴部21与凸缘部22之间形成有敛缝部23的阶段,停止第 四夹具34的下降,从夹具31 35取出轴部21与凸缘部22的 一体件(轴 部件2),从而符到作为成品的轴部件2。在该实施方式中,将第-夹具31 按到轴部21的下端面21e与第二夹具32的上端面32a抵接的位置为止(使 凸缘部22塑性变形)后的阶段中,停止第四夹具34,取出装配件(轴部 件2)。
如此,将轴部21压入凸缘部22,并且使凸缘部22局部地塑性变形, 由此与轴部21之间形成了敛缝部23,因此,能够避免如以往的由于敛缝 导致轴部21或者凸缘部22整体的变形。因此,能够维持压入时得到的高 的形状精度(直角度),或者各个部件加工时得到的高的面精度,并能够 实现由同时使用压入和敛缝所形成的固定强度的提高。此外,在压入工序与敛缝工序中,至少在限制凸缘部22的两侧的端 面22a、 22b的状态下进行敛缝加工,由此能够在维持压入时的凸缘部22 相对于轴部21的姿势的状态下进行敛缝。此外,能够在维持限制的两侧 的端面22a、 22b的面精度的状态下进行敛缝。尤其是,如该实施方式, 在采用对凸缘部22的负荷(限制力)随着第四夹具34及第五夹具35的 下降量而增大的结构的情况下,以比压入时更高的限制力来限制凸缘部 22。因此,即使万一压入时在轴部21与凸缘部22之间产生位置偏移等情 况下,也能够利用夹具31 33的限制来矫正所述位置偏移。
进一步,如上所述,利用弹性体36等,通过逐渐提高作用于凸缘部 22的限制力,例如在压入初期中,维持凸缘部22相对于轴部21的压入姿 势,并.辻某些程度允许凸缘部22的水平移动,从而能够实现某种的引导 功能。因而,能够在良好地形成凸缘部22与轴部21的位置关系的状态下 进行压入。而且,在该情况下,图5和图6所示,通过利用倒角等在轴部 21和凸缘部22的一方或者双方的导入侧端部设置引导面,能够以更适当 的姿势进行压入。
此外,在该实施方式中,即使在压入时,利用第二及第三夹具32、 33 限制凸缘部22,因此能够以正确地保持轴部21相对于凸缘部22的压入姿 势的状态,或者矫正凸缘部22的两端面22a、22b的平面度和偏斜精度(直 角度)的同时压入轴部21。此外,若在适当地保持压入姿势的状态下进行 压入,则不存在产生压入后的位置偏移的问题,故而优选。
此外,在该实施方式中,凸缘部22的上端面22a中,使比止推轴承 面更靠内侧的区域发牛塑性变形(形成内侧突出部22d),因此不会使止推 轴承面的而精度恶化。此外,基本.卜.使凸缘部22除了作为止推轴承面起 作用的区域以外发生塑性变形,从而能够确保轴承面积。
此外,如该实施方式,预先高精度地形成与夹具31 33的各轴承面 抵接的面(保持孔31a的内周面和上端面32a、下端面33a),且高度地设 定所述夹具31 33的位置精度,从而,能够以高度保持径向轴承面21a 与止推轴承面(上端面22a)之间的直角度状态,进行压入及敛缝固定。
此外,该实施方式中,构成为以轴部21、第五夹具35、第一夹具31 的顺序,依次增大与受到来自驱动机构的驱动力(在此为用于上下运动的驱动力)的第四夹具34之间的轴向间隙。根据该结构,通过使第四夹具 34下降,能够实现上述的负荷过程(在开始轴部21的压入之后,对凸缘 部22施加轴向的限制力,然后,对凸缘部22进行敛缝加工)。因此,仅 以单一的驱动系统(驱动机构)即可完成,能够降低设备成本。此外,能 够由相互联动的一系列的夹具31 35来实施压入、矫正、敛缝所有的工 序,故而在生产率方面是优选的。
此外,如该实施方式,在伴随矫正进行轴部21的压入的情况下,能 够以取得相当量的压入量的状态进行,另一方面,也可以釆用组合了压入 与粘接的固定方法。在将压入与粘接共同作用的情况下,能够利用粘接剂 实现增强固定强度,因此也可采用轻压入等。若压入量小即可完成,则相 应地组装精度高,所以通过伴随敛缝而压入固定,能够得到固定强度与形 状精度(组装精度)非常优良的轴部件2。
而且,h述实施方式中,对通过将前端呈尖细形状的塑性加工部31c 压接于平坦的凸缘部22的上端面22a,而在内周侧使所述区域塑性变形情 况进行了说明,当然不需要限定于该方式。只要能够在内侧通过塑性变形 进行敛缝,塑性加工部31c的形状可以是任意的。
此外,凸缘部22的塑性加工面并不--定需要平坦,也可设置能够容 易在内侧塑性变形的形状的突起等。此外,不需要在整个圆周上使凸缘部 22塑性变形(形成内侧突出部22d)。考虑必需的紧固强度或者塑性加工 的容易性等,也可在上端面22a的内周,通过在圆周方向上断续地形成多 个内侧突出部22d而设置敛缝部23。
此外,该实施方式中,例示了将敛缝部23设置于轴部21与凸缘部22 的压入区域的轴向上端(上端面22a侧)的情况,但也可采用预先在凸缘 部22的另'端侧形成小径部,并由其与敛缝部23 (内侧突出部22d)来 实现紧固固定的结构。例如如图9所示,也可从凸缘部22的下端面22b 侧朝向内周突出形成小径部22e,并在其与轴部21的下端面21e抵接的位 置,敛缝凸缘部22。当然,利用各夹具或驱动机构的改进,也可在轴向两 端形成敛缝部23。
此外,在该实施方式中,例示了在能够将由敛缝加工产生的凸缘部22 向半径方向内侧的塑性变形向轴部21侧溢出的位置,设置槽状的小径部21c的情况,但也可釆用除此以外的结构。例如如图10的例示,在轴部 21的外周面中、径向轴承面21a与压入区域之间设有台阶21f (在此为锥 状)的轴部21压入凸缘部22。而且,与上述同样,由塑性加工部31c对 凸缘部22的上端面22a侧实施塑性加工,从而如图ll所示,能够将凸缘 部22所产生的塑性变形向比设置于轴部21的台阶21f更小径侧的区域溢 出。在该情况下,如上所述,优选在凸缘部22的轴向下端设置小径部22e, 或者在轴向两端形成敛缝部23。
而且,在如上所述设有台阶21f的情况下,同时将凸缘部22的受到塑 性加工的区域22f形成为比其他的区域(在此指上端面22a)稍低(宽度 薄)的结构也是有效的。通过对该结构的凸缘部22'实施塑性加工,例如 如图11所示,能够抑制作为塑性变形向止推轴承面侧产生的隆起22g比 上端面22a (下端面22b的相反侧)更突出。因而,能够确保敛缝部23形 成的固定力,并且尽量避免隆起22g对止推轴承面造成干涉,从而确保止 推轴承性能。
此外,也可将由塑性加工部31c进行的凸缘部22的塑性加工的开始 时作为轴部21的压入完成时。若在压入完全结束的时刻开始凸缘部22的 敛缝工序,则也能够进一步提高由敛缝部23产生的固定力。在该情况下, 为了独立地向下方压入轴部21和塑性加工部31c,将第四夹具34分割, 且为了独立地驱动(上下运动)他们,需要多个系统的驱动机构。
此外,在该实施方式中,将由第二夹具32和第三夹具33形成的凸缘 部22的限制幵始时设在轴部21的压入开始后,但也可将限制开始时与压 入开始时设为一致。或者若以矫正由压入造成的位置偏移为目的,也可在 比压入完成时稍许之前或者压入完成后,在敛缝工序中任意的阶段开始限 制(矫正)。
此外,在该实施方式中,对凸缘部22实施局部地塑性加工,从而在 与轴部21之间形成敛缝部23的情况进行了说明,但并不限定于此。例如 只要径向轴承面21a、 21a的面精度(正圆度或同轴度)能够维持高精度, 也可对轴部21实施局部地塑性加工,从而与凸缘部22之间形成敛缝部23。 此外,此时,为了能够以极小的负荷实现轴部21的局部的塑性变形(例 如向半径方向外侧的伸出),例如省略图示,也可在轴部21的下端侧设置轴向的突出部,在将其压入完成时或者完成后,向半径方向外侧弯折而形 成敛缝部。
此外,在该实施方式中,为了形成规定的压入量,对将轴部21压入 凸缘部22的孔22c,且使塑性加工部31c下降到轴部21的下端面21e与 第二夹具32的上端面32a抵接的位置的情况进行了说明,但所述压入及 敛缝方式只不过是一例。例如,也可以弥补轴部21与凸缘部22、各个加 工过程所产生的尺寸公差(平均值或者其允许幅度)的偏移为目的,基于 将轴部压入凸缘部时的压入力来设定敛缝力。
若以图5所示的结构为例进行说明,首先,例如由设置于第四夹具34 的负载传感器等来检测轴部21开始向凸缘部22的压入的阶段(图6)的 压入力,作为轴部21受到来自凸缘部22的反作用力。而且,基于检测出 的压入力,推定轴部21与凸缘部22的过盈量(压入量)。若能够推定过 盈量,则能够预测此时得到的(由压入产生的)紧固力,因此以由该压入 产生的固定力与由敛缝产生的固定力的总和恒定的方式,根据推定的过盈 量来设定敛缝所需要的载荷的最大值。而且,在敛缝加工时(图7及图8), 由在第四夹具34设置的负载传感器等来检测具有塑性加工部31c的第一 夹具31受到来自凸缘部22反作用力,并且持续进行敛缝加工,在敛缝载 荷的检测值到达事先设定的敛缝载荷的最大值后的阶段,停止第四夹具34 及第一夹具31。
如此,通过控制敛缝力(敛缝载荷)的最大值,通过相互压入的轴部 21与凸缘部22的组装,即使其压入量存在不均的情况,也能够将作为成 品的轴部件2所具有的轴部21与凸缘部22的固定力保持为恒定。从而, 提高成品率,能够稳定地提供高品质的轴部件2。
而且,在上述的说明中,对以来自压入的固定力和来自敛缝的固定力 的总和为恒定的方式来设定敛缝力(或者敛缝量)的情况进行了说明,但 也可基于其他的基准设定敛缝力。例如,也可对压入力预先确定阈值,在 检测出的压入力的值成为上述的阈值以上的情况下,施加一定的敛缝力, 在检测出的IK入力的值低于阈值的情况下,根据与阈值的差来设定应施加 的敛缝力的增加量的方式进行设定。或者,也可仅在检测出的压入力的值 低于上述的阈值的情况下施加一定的敛缝力,且以来自压入的固定力和来自敛缝的固定力的总和总是满足阈值的方式来设定敛缝力。
此外,除与压入力及敛缝力--起由在第四夹具34上设置的负载传感 器检测其反作用力以外,也可单独检测所述应检测的反作用力,也可作为 其总计值进行检测。当然,若使用单独的驱动机构进行轴部21的压入和 向凸缘部22的敛缝加工,也可单独地设置检测部。或者,也可直接在进 行敛缝加工的第一夹具31上设置负载传感器等来检测反作用力。此外, 若能够将敛缝载荷的最大值换算为塑性加工部31c的下降量(向凸缘部22 按入量),也可由具有塑性加工部31c的第一夹具31的位置控制来控制敛 缝量。
此外,本发明并不限于图2所例示的结构,也可适用于呈其他结构的 流体轴承装置。
例如在图2例示的实施方式中,说明了将轴部21的外周面作为径向 轴承面21a,将凸缘部22的上端面22a及下端面22b分别作为止推轴承面 使用的情况,但并不限定于此。例如,也可将本发明适用于仅将两侧的端 面22a、 22b中的上端面22a作为止推轴承面使用的结构的流体轴承装置 用的轴部件。
图12表示具冇仅将上端面22a作为止推轴承面使用的结构的流体轴 承装置51的剖面图。该流体轴承装置51的特征点(与图2所述的流体轴 承装置1的主要不同点)如下。即,在流体轴承装置51中,固定于轴部 21的上端(凸缘部22的相反侧)的毂53主要具有位于壳体57的开口 侧(上侧)的圆盘部53a、和从圆盘部53a的外周部向轴向下方延伸的筒 状部53b。此外,在壳体57的上端面57c设有例如呈图4所示的排列方式 的动压槽形成区域(螺旋的朝向相反),在与相对的圆盘部53a的下端面 53al之间形成第二止推轴承部T12的止推轴承间隙。
在壳体57的外周形成有朝向上方直径逐渐扩大的锥状的密封面57d。 在该锥状的密封面57d与筒状部53b的内周面53bl之间形成环状的密封 空间Sl,该环状的密封空间Sl从壳体57的闭塞侧(下方)向开口侧(上 方)逐渐缩小半径方向尺寸。而且,图12中,壳体57的内周面57a与固 定面57b分别对应于图2中的壳体7的内周面7a及固定面7b。除此以外 的结构与图2所述的结构相同,故而省略说明。如此,即使仅将凸缘部22的上端面22a作为止推轴承面使用的情况 下,通过同时使用压入和敛缝,且使凸缘部22局部地塑性变形而形成敛 缝部23,即使在敛缝加工后也能够高度地保持径向轴承面21a与止推轴承 面等的面精度以及所述轴承面间的直角度。此外,同时能够得到具有高的 固定强度的轴部件2。
此外,如上所述,通过使用预先将与夹具31 33的各轴承面抵接的 面(保持孔31a的内周面和上端面32a、下端面33a)高精度地形成的轴部 件而进行上述的压入及敛缝固定,能够得到在径向轴承面21a与止推轴承 面(上端面22a)之间具有高的直角度的轴部件2。
而且,在以上的说明中,均将壳体7、 57与轴承套筒8独立地设置, 但也可在能够装配的范围内将从构成所述流体轴承装置1、 51的固定侧的 部件组中选择的2个以上的部件彼此一体化(由同--材料一体地形成,或 者嵌入一方的部件并模成形另--方的部件)。例如在图2所示的结构中, 壳体7与轴承套筒8、壳体7与盖部件9、壳体7与密封部件10之间可以 一体化。也可将壳体7与轴承套筒8、及密封部件10 —体化。此外,图 12所示的结构中,壳体57与轴承套筒8,或者壳体57与盖部件9之间可 以一体化。
以下,基于图13 图22说明本发明的第二实施方式。在此,该第二 实施方式是涉及本发明的第- -,Ij面的实施方式的--例。
图13农示具备本发明的第二实施方式的流体轴承装置101的主轴马 达的剖面图。该主轴马达例如作为具备磁盘的HDD的盘驱动马达来使用, 具备在径向上非接触支承安装有毂103的轴部件102的流体轴承装置 101;例如由隔着半径方向的间隙相对的定子线圈104a及转子磁体104b 构成的驱动部104;托架105。定子线圈104a固定于托架105,转子磁体 104b固定于毂103。流体轴承装置101的壳体7固定于托架105的内周。 此外,如该图所示,盘106 (图13中为两张)保持于毂103。在如此构成 的主轴马达中,当向定子线圈104a通电时,由定子线圈104a与转子磁体 104b之间产生的励磁力使转子磁体104b旋转,且与此相伴,保持于毂103 的盘106与轴部件102 —体旋转。
图14表示流体轴承装置101。该流体轴承装置101主要具备壳体
35107、固定于壳体107的内周的轴承套筒108、闭塞壳体107的一端的盖部 件109、在壳体的另一端开口侧配设的密封部件110、相对于壳体107和 轴承套筒108以及密封部件110进行相对旋转的轴部件102。
壳体107例如由黄铜等金属材料或树脂材料形成为筒状,且呈将其轴 向两端幵口的形态。轴承套筒108的外周面108c例如由粘接(包括松动 粘接和压入粘接)、压入、熔敷(包括超声波熔敷和激光熔敷)等适宜的 方法固定在壳体107的内周面107a。此外,在内周面107a的下端侧形成 有比内周面107a大径、且用于固定后述的盖部件109的固定面107b。
轴承套筒108例如由烧结金属构成的多孔质体形成为圆筒状。在该实 施方式中,轴承套筒108由以铜为主成分的烧结金属的多孔质体形成为圆 筒状,并粘接固定于壳体107的内周面107a。此外,轴承套筒108也可由 树脂或陶瓷等非金属材料构成的多孔质体形成,此外,除烧结金属等多孔 质体以外,也可由不带内部空孔或者具有润滑油无法进出程度大小的空孔 的构造的材料来形成。
在轴承套筒108的内周面108a的整面或一部分区域形成有排列了多 个动压槽的区域作为径向动压产生部。在该实施方式中,例如如图15所 示,将倾斜角相互不同的多个动压槽108al、 108a2排列成人字形状的区 域在轴向上隔开地形成在两个部位。而且,在该实施方式中,出于以有意 地形成轴承内部的润滑油的循环的目的,将一侧(在此为上侧)的动压槽 108al、 108a2形成区域形成为在轴方向上非对称。若以图15所例示的方 式进行说明,则轴向中心m2上侧(密封部件110侧)的动压槽108al排 列区域的轴向尺寸X21形成为比下侧的动压槽108a2排列区域的轴向尺寸 X22更大。
例如如图16所示,作为止推动压产生部,在轴承套筒108的下端面 108b的整面或--部分区域形成有将多个动压槽108bl排列成螺旋形状的 区域。该动压槽108bl排列区域以成品的状态与后述的凸缘部122的上端 面122a对置,在轴部件102旋转时,与上端面122a之间形成后述的第一 止推轴承部T21的止推轴承间隙(参照图14)。
在轴承套筒108的外周面108c形成有向轴向延伸的多个轴向槽 108cl。这些轴向槽108cl起到如下作用主要在流体轴承装置101的使用时,在轴承内部空间内产生润滑油的过量不足的情况下等,用于S快地 将该不良状态恢复到适当的状态。
使壳体107的下端侧闭塞的盖部件109例如由金属材料或树脂材料形 成,并固定于在壳体107的内周下端设置的固定面107b。此时,盖部件 109的固定方法可以与轴承套筒108同样地使用粘接、压入、焊接、熔敷 等任意的方法。
在盖部件109的上端面109a的整面或一部分区域形成有例如呈与图 16同样的排列方式(螺旋的方向相反)的动压槽排列区域。该动压槽排列 区域(止推动压产生部)以成品的状态与凸缘部122的下端面122b对置, 在轴部件102的旋转时,在与下端面122b之间形成后述的第二止推轴承 部T22的止推轴承间隙(参照图14)。
在本实施方式中,作为密封机构的密封部件110由金属材料或树脂材 料与壳体107独立地形成,并通过压入、粘接、熔敷、焊接等任意的方法 固定于壳体107的上端内周。
在密封部件110的内周形成有呈锥状的密封面110a,在该密封面110a 与后述的轴部121的外周面之间形成密封空间S2。在使润滑油充满流体轴 承装置101内部的状态下,润滑油的油面总是维持在密封空间S2的范围 内。
轴部件102由轴部121、将轴部121的下端固定在设置于中央的孔22c 的环状的凸缘部122构成。如图14所示,在轴部121的外周形成有径向 轴承面121a,该径向轴承面121a在径向上与设置于轴承套筒108的内周 面108a的动压槽108al、 108a2排列区域相对。在该实施方式中,径向轴 承面121a在轴向上隔开地设置在两个部位。在所述径向轴承面121a、 121a 之间设有.宵径比径向轴承面121a小的退刀槽部121b。
轴部121的下端被压入凸缘部122。此外,在轴部121的压入区域的 轴向端部(在此为轴承套筒108侧)形成有与凸缘部122敛缝的敛缝部123。
而且,对于轴部121优选由不锈钢等强度、刚性、耐摩耗性等优良的 材料形成,对于凸缘部122优选例如黄铜等与轴部121相比敛缝加工时的 塑性加工性优良的材料形成。
组装完上述的结构部件之后,向轴承内部空间填充润滑油,从而得到
37作为成品的流体轴承装置101。在此,作为在流体轴承装置101内部充满 的润滑油可以使用各种润滑油,但提供给HDD等盘驱动装置用的动压轴 承装置的润滑油考虑其使用时或者输送时的温度变化,适宜使用低蒸发率 及低粘度性优良的酯系润滑油、例如癸二酸二辛酯(DOS)、壬二酸二辛 酯(DO Z)等。
在上述结构的流体轴承装置101中,当轴部件102旋转时,轴承套筒 108的两侧的动压槽108al、 108a2排列区域隔着径向轴承间隙而与轴部 121的径向轴承面121a、 121a相对。而且,伴随轴部件102的旋转,即使 在上下任--'个动压槽108al、 108a2排列区域中,润滑油被朝向动压槽 108al、 108a2的轴向中心m2压入,其压力上升。利用此种动压槽108al、 108a2的动压作用,在径向上旋转自如地非接触支承轴部件102的第一径 向轴承部R21和第二径向轴承部R22分别在轴向上隔开地形成在两个部 位。
与此同时,在轴承套筒108的下端面108b上设置的动压槽108bl排 列区域和与此相对的凸缘部122的上端面122a之间的止推轴承间隙、以 及在盖部件109的上端面109a上设置的动压槽排列区域和与此相对的凸 缘部122的下端面122b之间的止推轴承间隙,利用动压槽的动压作用分 别形成润滑油的油膜。而且,利用这些油膜的压力,分别构成在止推方向 上非接触支承轴部件102的第一止推轴承部T21和第二止推轴承部T22。
以下,基于图17及图18A、 l犯来说明轴部件102的制造工序的一例。
图17表示用于轴部件102的装配的装置的概略图。该装置主要具备 保持轴部121的第一夹具131;位于第一夹具131的下方的保持凸缘部122 的第二夹具132;在与第二夹具132之间,能够保持或者限制凸缘部122 的第三夹具133。
此外,该实施方式中,在轴部121的上方配设有利用适当的驱动机构 将轴部121朝向凸缘部122侧按入的第四夹具134,并且在第三夹具133 与第四夹具134之间,配设有第五夹具135。在此,第五夹具135与位于 下方的第三夹具133之间设置弹性体136,在承受来自第四夹具134向下 的负荷的情况下,通过弹性体136将该负荷向第三夹具133传递。在该情况下,弹性体136根据负荷而压縮变形,从而吸收第五夹具135向下方的 变位。
第一夹具131具有能够插入且保持轴部121的孔131a。此外,第二夹 具132的.卜.端面132a与位于其上方的第三夹具133的下端面133a保持并 限制凸缘部122。从而,孔131a需要高精度地形成其尺寸和形状,以能够 无晃动地保持并限制轴部121的径向轴承面121a、 121a。同样,上端面 132a和下端面133a也需要高精度地形成其形状(平面度等),以能够无间 隙地保持并限制包括止推轴承面的凸缘部122的两端面122a、 122b。
除此以外,在该种轴部件102中,径向轴承面121a与止推轴承面(上 端面22a)之间的直角度影响轴承性能。因此,为了在所述轴承面间得到 高的直角度,希望预先通过高精度加工而提高孔131a与上端面132a之间 以及孔131a与下端面133a之间的直角度。为了在轴向上限制凸缘部122 的上端面132a与下端面133a之间得到高的平行度,当然需要高精度地加 土双方的夹具132、 133。
在第--夹具131的下方设有塑性加工部131b,该塑性加工部131b伴 随第 - 夹具131的下降,用于对凸缘部122的内周实施敛缝加工,并与轴 部121之间形成敛缝部123。该实施方式中,如图18A所示,塑性加工部 131b呈随着朝向下端侧(随着接近凸缘部122侦lj)减小其半径方向宽度尺 寸的形状,且由位于其外周侧的第一锥面131bl和位于内周侧的第二锥面 131b2构成。
在此,若着眼于与塑性加工部131b对置的凸缘部122的形状,则在 所述凸缘部122的上端面122a内周,除了假定在整个面具有平坦的上端 面122a的情况下的凸缘部122的一部分形成有溢出部122d。若指图18A 所示的凸缘部122,则由经由台阶从与上端面122a相同的平面位置向下端 面122b侧后退规定量的下段平面122dl来构成溢出部122d。从而,在将 轴部121及凸缘部122设置在各夹具131 135的状态下,塑性加工部131b 位于凸缘部122的溢出部122d的上方,或者与构成溢出部122d的下段平 面122dl抵接。
此外,在形成应压入轴部121的孔的凸缘部122的内周面122c,形成 有作为大径部的切口槽122e。在此,切口槽122e设置在承受敛缝加工的溢出部122d的附近,通过承受敛缝加工而减少其切口容积。此外,在压 入前的阶段预测规定的压入量而将除了切口槽122e的内周面122c的内径 形成为比应压入的轴部121的下端部的外径小。
以下,说明使用上述结构的装置的情况的轴部件102的组装工序的一 例。在该实施方式中,对以轴部121、第五夹具135、第一夹具131的顺 序施加向下的载荷,在凸缘部122的限制下进行实质的压入及敛缝加工的 情况进行说明。
首先,从如图17所示的状态,使第四夹具134下降,将轴部121的 下端压入凸缘部122的孔。而且,在轴部121相对于凸缘部122的压入姿 势稳定化后的阶段,开始利用第四夹具134将第五夹具135向下方按入, 从而通过弹性体136,向第三夹具133传递向下的负荷。从而,由第三夹 具133与第二夹具132之间限制凸缘部122的两端面122a、 122b的同时, 进行轴部121的压入。
如此,在限制了凸缘部122的状态下继续进行轴部121的压入,在该 压入完成了某个程度的阶段,使第四夹具134与第一夹具131抵接,将第 一夹具131向设置于凸缘部122的溢出部122d按入。如此,通过由设置 于第一夹具131的下端的塑性加工部131b对溢出部122d实施塑性加工(敛 缝加工),如图18B所示,与轴部121之间形成敛缝部123。上述的敛缝 加工继续在凸缘部122的限制下进行。
此时,在溢出部122d中受到由塑性加工部131b进行的敛缝加工的部 分,形成与塑性加工部131b的形状相仿的凹部122f。而且,在凹部122f 的外周侧形成由敛缝加工产生的隆起部(第一隆起部)122gl。在此,因 为在从溢出部122d的外径端向内周侧偏离的位置实施敛缝加工,因此第 一隆起部122gl产生在溢出部122d的外径部分,正确地说,产生在构成 溢出部122d的F段平面122dl的外径部分。此夕卜,在溢出部122d中受到 敛缝加工产生的凹部122f的内周侧形成第二隆起部122g2。
如此,在轴部121被压入凸缘部122,且轴部121与凸缘部122之间 形成敛缝部123后的阶段,停止第四夹具134的下降,从夹具131 135 中取出轴部121与凸缘部122的--体组装件,得到作为成品的轴部件102。 在该实施方式中,在将第一夹具131按入到轴部121的下端面121c与第二夹具132的上端面132a抵接的位置为止(使凸缘部122塑性变形后) 的阶段,停止第四夹具134,取出组装件(轴部件102)。
如此,将轴部121压入凸缘部122,并且使凸缘部122局部地塑性变 形,由此与轴部121之间形成敛缝部123,从而,能够向轴部121与凸缘 部122之间施加由压入产生的紧固力和由敛缝产生的紧固力,并能够实现 固定强度的提高。此外,凸缘部122的变形(塑性变形)局部即可,因此, 能够在维持压入时得到的高的形状精度(直角度),或者各个部件加工时 得到的高的而精度的状态下实现固定强度的提高。
此外,同时,在凸缘部122的上端面122a内周预先设置溢出部122d, 并对该溢出部122d进行敛缝加工,因此由敛缝加工所产生的塑性流动被 形成在凹部122f的周围的溢出部122d吸收。因此,能够降低向凹部122f 的外周侧产生的塑性变形(塑性流动)的量,并能够将第一隆起部122gl 的高度抑制为较低。尤其是,如该实施方式,在第一隆起部122gl形成在 下段平面122dl上的情况下,能够将第一隆起部122gl比止推轴承面向轴 承套筒108侧突出的量抑制下段平面122dl与上端面122a的台阶量。由 此,缓和或消除第--隆起部122gl对止推轴承面的干涉,从而能够发挥优 良的轴承性能。具体来说,通过将第一隆起部122gl从止推轴承面的突出 高度设在3nm以下,更优选设为2nm以下,能够避免对轴承性能的实质 的干涉,从而确保良好的轴承性能。
此外,如该实施方式,只要是使上端面122a的内周部分靠近比与止 推轴承面的相同平面更靠下端面122b侧而形成溢出部122d的情况,由构 成溢出部122d的下段平面122dl的后退量,容易控制第--隆起部122gl 的突出量。
此外,在该实施方式中,在凸缘部122的内周面122c设置作为大径 部的切口槽122e。因此,通过利用对任-一端面(此处为上端面122a)进 行的敛缝加工,能够避免助长由压入而在凸缘部122全体产生的翘曲等变 形,并能够高精度地维持凸缘部122的形状。
而且,在该实施方式中,对在内周面122c形成有切口槽122e作为小 径部的情况进行了说明,当然也可采用除此以外的方式。即,只要能够由 通过压入而在轴部121与小径部之间形成的空间来吸收对溢出部122d的敛缝加工所产生的塑性变形,也可釆用任意的形状。例如图19A所示,作 为小径部,也可将比内周面122c直径更大的大径面122h形成在内周面 122c的上端。在该情况下,如图1犯所示,利用敛缝加工在溢出部122d 的内周侧产生第二隆起部122g2,并且朝向轴部121产生塑性变形,由此 与轴部121之间形成敛缝部123。
此外,在该实施方式中,预先高精度地形成与夹具131 133的各轴 承面抵接的面(孔131a的内周面和上端面132a、下端面133a),且通过高 度地设定所述夹具131 133的位置精度,能够以高度确保径向轴承面 121a、设置于上端面122a的止推轴承面之间的直角度的状态,进行压入 及敛缝同定。
此外,在该实施方式中,在压入工序与敛缝工序中,至少以限制凸缘 部122的双方的端面122a、 122b的状态来进行敛缝加工,因此能够以维 持凸缘部122相对于压入时的轴部121的姿势进行敛缝。此外,能够以维 持限制的双方的端面122a、 122b的面精度的状态进行敛缝。尤其是,如 该实施方式,向凸缘部122的负荷(限制力),在采用伴随第四夹具134 及第五夹具135的下降量而增大的结构的情况下,由比压入时高的限制力 来限制凸缘部122。因此,即使万一在压入时轴部121与凸缘部122之间 产生了位置偏移等的情况下,利用夹具131 133的限制来矫正所述位置 偏移。
此外,在该实施方式中,即使在压入时,利用第二及第三夹具132、 133来限制凸缘部122,所以以适当地保持轴部121相对于凸缘部122的 压入姿势的状态,或者矫正凸缘部122的两端面122a、 122b的平面度和 偏斜精度(直角度)的同时压入轴部121。此外,若在适当地保持压入姿 势的状态下进行压入,则不存在产生压入后的位置偏移的问题,故而优选。
此外,如该实施方式,在伴随矫正而进行轴部121的压入的情况下, 能够在取得相当量的压入量的状态下进行,另一方面,也可采用组合了压 入与粘接的固定方法。在将压入与粘接共同作用的情况下,能够利用粘接 剂实现增强固定强度,故而可以采用轻压入等。若压入量小即可完成,则 相应地容易形成好的组装精度,所以通过伴随敛缝而压入固定,能够得到 固定强度与形状精度(组装精度)非常优良的轴部件102。而且,图18A中,关于溢出部122d例示了经由上端面122a与台阶形 成了下段平面122dl的情况,当然也可采用除此以外的形状。图20A表示 其一例,该图涉及的溢出部122d由第一锥面122d2和在其外径侧与第一 锥面122d2连接且比第一锥面122d2相对于止推轴承面的倾斜角小的第二 锥面122d3构成。在此,第一锥面122d2在其内径侧与呈小径部的大径面 122h相连,此外,第二锥面122d3在其外径侧与上端面122a相连。
此外,在该图示例中,作为塑性加工部131b,使用减小了外周侧的锥 面(第一锥面131bl)从水平面的倾斜角01 (例如形成为45°以下)的塑 性加工部来进行敛缝加工。通过使用该结构的塑性加工部131b来对溢出 部122d进行敛缝加工,受到敛缝加工的部分向外周侧的塑性变形沿塑性 加工部131b的第--锥面131bl产生。因此,由所述塑性变形形成的第一 隆起部122gl成为平缓的形状。此外,所述塑性变形在倾斜角比较小(平 缓)的第二锥面122d3上作为第一隆起部122gl生成,因此能够使第一隆 起部122gl的表面的倾斜接近水平方向。通过以上的作用,可以使第一隆 起部122gl的表面作为形成在凸缘部122的上端面122a的止推轴承面的 一部分来使用。当然,此时,需要适当地设定塑性加工部131b的第一锥 面131bl的倾斜角01和溢出部122d的第二锥面122d3与水平面的倾斜角、 或者敛缝量(塑性加工部131b的按入量)。
此外,例如如图21a所示,关于塑性加工部131b,也可使用增大了内 周侧的锥面(第二锥面131b2)与水平面的倾斜角92的塑性加工部来进行 敛缝加工。在该情况下,受到敛缝加工的部分向内周侧的塑性变形沿塑性 加工部131b的第二锥面131b2生成。因此,利用所述塑性变形形成的第 二隆起部122g2成为向上方尖锐突出的形状。从而,将第二隆起部122g2 紧贴于轴部21形成,所以也可在第二隆起部122g2与轴部121之间形成 敛缝部123。该情况下,第二隆起部122g2突出越大(越高),与轴部121 的紧固面积增加,所以能够提高由该敛缝形成的固定力。
当然,塑性加工部131b并不限定于上述的例子,也可采用任意的方式。
此外,在该实施方式中,例示了将敛缝部123设置在轴部121与凸缘 部122的压入区域的轴向上端(上端面122a侧)的情况,也可在凸缘部
43122的下端面122b的内周利用适当的夹具来实施敛缝加工。在该情况下, 在凸缘部122的轴向两端形成敛缝部123,因此能够确定必要的防脱力(固 定力)或根据其用途确定另一端侧的敛缝的有无。或者,根据压入力的不 均,可以代替调整一端侧的敛缝力而确定另一端侧的敛缝的有无。
此外,在该实施方式中,说明了在将轴部121按入到(压入)轴部121 的下端面121c和与该面相对的第二夹具132的上端面132a之间产生若干 间隙位置为止的阶段,使第一夹具131与第四夹具134抵接的情况,但也 可将由塑性加工部131b对凸缘部122的塑性加工的开始时作为轴部121 的压入完成时。若在压入完全结束的时刻开始凸缘部122的敛缝工序,则 也可进一步提高由敛缝部123产生的固定力。该情况下,为了使轴部121 与塑性加工部131b独立地向下方按入,分割第四夹具134,且为了分别独 立地驱动(上下运动)他们,需要多个系统的驱动机构。
此外,在该实施方式中,将由第二夹具132和第三夹具133形成的凸 缘部122的限制开始时设在轴部121的压入开始后,但也可将限制开始时 与压入开始时设为-致。或者若以矫正由压入造成的位置偏移为目的,也 可在比压入完成时稍许之前或者压入完成后,在敛缝工序中任意的阶段开 始限制(矫正)。
此外,在该实施方式中,为了获得规定的压入量,对将轴部121压入 凸缘部122的孔,并且使塑性加工部131b下降到轴部121的下端面121c 与第二夹具132的上端面132a抵接的位置为止的情况进行了说明,但所 述压入及敛缝方式只不过是一例。例如,以弥补由轴部121与凸缘部122、 各个加工过程所产生的尺寸公差(平均值,或者其允许范围)的偏移为目 的,也可基于将轴部121压入凸缘部122时的压入力来设定敛缝力。
此外,本发明并不限于图14所例示的结构,也可适用具有其他的结 构的流体轴承装置。
例如,在图14所例示的结构中,说明了将轴部121的外周面作为径 向轴承面121a,将凸缘部122的上端面122a及下端面122b分别作为止推 轴承面使用的情况,但并不限定于此。例如,也可将本发明适用于双方的 端面122a、 122b中,仅将上端面122a作为止推轴承面使用的结构的流体 轴承装置用的轴部件。图22表示具有仅将上端面122a作为止推轴承面使用的结构的流体轴 承装置151的剖面图。该流体轴承装置151的特征点(与图14所述的流 体轴承装置101的主要不同点)如下。即,在流体轴承装置151中,固定 于轴部121的上端(凸缘部122的相反侧)的毂153主要具有位于壳体 157的开口侧(上侧)的圆盘部153a和从圆盘部153a的外周部向轴向下 方延伸的筒状部153b。此外,在壳体157的上端面157c设有例如呈图16 所示的排列方式的动压槽排列区域(螺旋的朝向相反),在与相对的圆盘 部153a的下端面153al之间形成第二止推轴承部T22的止推轴承间隙。
在壳体157的外周形成有向上方逐渐扩径的锥状的密封面157d。该锥 状的密封面157d与筒状部153b的内周面153bl之间形成半径方向尺寸从 壳体157的闭塞侧(下方)向开口侧(上方)逐渐縮小的环状的密封空间 S2。而且,图22中,壳体157的内周面157a与固定面157b分别与图14 中的壳体107的内周面107a及固定面107b对应。除此以外的结构与图14 所述的结构相同,因此省略说明。
如此,即使仅将凸缘部122的上端面122a作为止推轴承面使用的情 况下,通过同时使用压入和敛缝,且对在凸缘部122的上端面122a内周 设置的溢出部实施敛缝加工,将隆起部对轴承面精度造成的恶劣影响抑制 到较小,从而能够高度地保持径向轴承面121a或止推轴承面等的面精度 及所述轴承面间的直角度。当然,利用压入和敛缝能够得到具有高的固定 强度的轴部件102。
而且,在以上的说明中,均将壳体107、 157与轴承套筒108独立地 设置,但也可在能够装配的范围内将从构成所述流体轴承装置101、 151 的固定侧的部件组中选择的2个以上的部件彼此一体化(由同一材料一体 地形成,或者嵌入一方的部件并模成形另一方的部件)。例如在图14所示 的结构中,壳体107与轴承套筒108、壳体107与盖部件109、壳体107 与密封部件110之间可以一体化。也可将壳体107与轴承套筒108、及密 封部件110 -咻化。此外,图22所示的结构中,壳体157与轴承套筒108, 或者壳体157与盖部件109之间可以--体化。当然,对于-体具有在外周 设有密封面的凸缘部的轴部件也可适用本发明。
以下,基于图24 图31说明本发明的第三实施方式。在此,该第三实施方式是涉及本发明的第三方面的实施方式的一例。
图24表示具备本发明的第三实施方式的流体轴承装置301的主轴马 达的剖面图。该主轴马达例如作为具备磁盘的HDD的盘驱动马达来使用, 具备在径向上非接触支承安装有毂303的轴部件302的流体轴承装置 301;例如由隔着半径方向的间隙相对的定子线圈304a及转子磁体304b 构成的驱动部304;托架305。定子线圈304a固定于托架305,转子磁体 304b固定于毂303。流体轴承装置301的壳体7固定于托架305的内周。 此外,如该图所示,盘306 (图24中为两张)保持于毂303。在如此构成 的主轴马达中,当向定子线圈304a通电时,由定子线圈304a与转子磁体 304b之间产生的励磁力使转子磁体304b旋转,且与此相伴,保持于毂303 的盘306与轴部件302 —体旋转。
图25表示流体轴承装置301。该流体轴承装置301主要具备壳体 307、固定于壳体307的内周的轴承套筒308、闭塞壳体307的一端的盖部 件309、在壳体的另一端开口侧配设的密封部件310、相对于壳体307和 轴承套筒308以及密封部件310进行相对旋转的轴部件302。
壳体307例如由黄铜等金属材料或树脂材料形成为筒状,且呈将其轴 向两端开口的形态。轴承套筒308的外周面308c例如由粘接(包括间隙 粘接和压入粘接)、压入、熔敷(包括超声波熔敷和激光熔敷)等适宜的 方法固定在壳体307的内周面307a。此外,在内周面307a的下端侧形成 有比内周面307a大径、且用于固定后述的盖部件309的固定面307b。
轴承套筒308例如由烧结金属构成的多孔质体形成为圆筒状。在该实 施方式中,轴承套筒308由以铜为主成分的烧结金属的多孔质体形成为圆 筒状,并粘接固定于壳体307的内周面307a。此外,轴承套筒308也可由 树脂或陶瓷等非金属材料构成的多孔质体形成,此外,除烧结金属等多孔 质体以外,也可由不带内部空孔或者具有润滑油无法进出程度大小的空孔 的构造的材料来形成。
在轴承套筒308的内周面308a的整面或一部分圆筒区域形成有排列 了多个动压槽的区域作为径向动压产生部。在该实施方式中,例如如图26 所示,将倾斜角相瓦不同的多个动压槽308al、 308a2排列成人字形状的 区域在轴向上隔开地形成在两个部位。而且,在该实施方式中,出于以有意地形成轴承内部的润滑油的循环的目的,将一侧(在此为上侧)的动压
槽308al、 308a2形成区域形成为在轴方向上非对称。若以图26所例示的 方式进行说明,则轴向中心m3上侧(密封部件310侧)的动压槽308al 形成区域的轴向尺寸X31形成为比下侧的动压槽308a2形成区域的轴向尺 寸X32更大。
例如如图27所示,作为止推动压产生部,在轴承套筒308的下端面 308b的整面或- -部分环状区域形成有将多个动压槽308bl排列成螺旋形 状的区域。该动压槽308bl形成区域以成品的状态与后述的凸缘部322的 上端面322a对置,在轴部件302旋转时,与上端面322a之间形成后述的 第一止推轴承部T31的止推轴承间隙(参照图25)。
在轴承套筒308的外周面308c形成有向轴向延伸的多个轴向槽 308cl。这些轴向槽308cl起到如下作用主要在流体轴承装置301的使 用时,在轴承内部空间内产生润滑油的过量不足的情况下等,用于尽快地 将该不良状态恢复到适当的状态。
使壳体307的下端侧闭塞的盖部件309例如由金属材料或树脂材料形 成,并固定于在壳体307的内周下端设置的固定面307b。此时,固定方法 可以与轴承套筒308同样地使用粘接、压入、焊接、熔敷等任意的方法。
在盖部件309的上端面309a的整面或一部分区域形成有例如呈与图 27同样的排列方式(螺旋的方向相反)的动压槽形成区域,作为止推动压 产生部。该动压槽形成区域(止推动压产生部)以成品的状态与凸缘部322 的下端面322b对置,在轴部件302的旋转时,在与下端面322b之间形成 后述的第二止推轴承部T32的止推轴承间隙(参照图25)。
在本实施方式中,作为密封机构的密封部件310由金属材料或树脂材 料与壳体307独立地形成,并通过压入、粘接、熔敷、焊接等任意的方法 固定于壳体307的上端内周。
在密封部件310的内周形成有呈锥状的密封面310a,在该密封面310a 与后述的轴部321的外周面之间形成密封空间S3。在使润滑油充满流体轴 承装置301内部的状态下,润滑油的油面总是维持在密封空间S3的范围 内。
轴部件(流体轴承装置用轴部件)302由轴部321、压入固定于轴部321的下端的环状的凸缘部322构成。在该实施方式中,如图25所示,在 轴部321的外周,沿轴向隔开地在两处设置径向轴承面321a,该径向轴承 面321a与设置于轴承套筒308的内周面308a的动压槽308al、308a2形成 区域相对。在所述径向轴承面321a、 321a之间设有直径比径向轴承面321a 小的退刀槽部121b。而且,考虑强度和滑动特性,轴部321由SUS钢等 比较硬的材料形成,而凸缘部322主要考虑加工性,由黄铜等比较软质的 材料形成,但并不限于该组合,也可任意地选定各部件的材料。
组装完上述的结构部件之后,向轴承内部空间填充润滑油,从而得到 作为成品的流体轴承装置301。在此,作为在流体轴承装置301内部充满 的润滑油可以使用各种润滑油,但提供给HDD等盘驱动装置用的动压轴 承装置的润滑油考虑其使用时或者输送时的温度变化,适宜使用低蒸发率 及低粘度性优良的酯系润滑油、例如癸二酸二辛酯(DOS)、壬二酸二辛 酯(DOZ)等。
在上述结构的流体轴承装置301中,当轴部件302旋转时,轴承套筒 308的两侧的动压槽308al、 308a2形成区域隔着径向轴承间隙而与轴部 321的径向轴承面321a、 321a相对。而且,伴随轴部件302的旋转,即使 在上下任-'个动压槽308al、 308a2形成区域中,润滑油被朝向动压槽 308al、 308a2的轴向中心m2压入,其压力上升。利用此种动压槽308al、 308a2的动压作用,在径向上旋转自如地非接触支承轴部件302的第一径 向轴承部R31和第二径向轴承部R32分别在轴向上隔开地形成在两个部 位。
与此同时,在轴承套筒308的下端面308b上设置的动压槽308bl形 成区域和与此相对的凸缘部322的上端面322a之间的止推轴承间隙、以 及在盖部件309的上端面309a上设置的动压槽形成区域和与此相对的凸 缘部322的下端面322b之间的止推轴承间隙,利用动压槽的动压作用分 别形成润滑油的油膜。而且,利用这些油膜的压力,分别构成在止推方向 上非接触支承轴部件302的第一止推轴承部T31和第二止推轴承部T32。 以下,基于图28A 图28C来说明轴部件302的制造工序的一例。 上述结构的轴部件302经由如下工序而形成,即将轴部321的下部 压入在凸缘部322设置的孔322c的工序、和压入完成后,矫正凸缘部322相对于轴部321的姿势的工序。
图28A 图28C概念性表示轴部321相对于凸缘部322的压入工序及 矫正工序的一例。例如图28A表示压入前的轴部321及凸缘部322的配置 关系,轴部321插入并保持于第一夹具331的筒状内周面331a内部。此 外,凸缘部322保持于第一夹具331的下端面331b与位于第一夹具331 的下方的第二夹具332的上端面332a之间。
在此,设置于第一夹具331的筒状内周面331a与下端面331b、及设 置于第二夹具332的上端面332a均与轴部件302的轴承面抵接,且矫正 所述轴承面的面精度和形状精度。因此,需要对筒状内周面331a和下端 面331b、及上端面332a高精度地实施精细加工。
此外,在该种轴部件302中,鉴亍径向轴承面321a与止推轴承面(上 端面322a)之间的直角度影响轴承性能这点,期望通过预先高精度地加工 而提高筒状内周面331a与下端面331b之间的直角度。当然,为了在轴向 限制凸缘部322的下端面331b与上端面332a之间得到高的平行度,需要 高精度地加工、配置两侧的夹具331、 332。作为一例,筒状内周面331a 的内径尺寸加工成比应压入的轴部321的外径大3pm 7nm。此外,加工 使筒状内周面331a与下端面331b及筒状内周面331a与上端面332a之间 的直角度为3nm以下,并配设所述夹具331、 332。
在压入前的状态中,轴部321的外径尺寸设定为比凸缘部322的孔 322c的内径尺寸大,从轴部321的外径尺寸减去孔322c的内径尺寸后的 值为实质的压入量。在此,例如进行各部件的尺寸设定,以使压入量的直 径量为10jun以上30nm以下,优选15nm以上2(Him以下。而且,在该实 施方式中,在轴部321的压入侧端部及凸缘部322的孔322c的压入侧端 部分别形成有倒角部321d、 322d。如图28A所示,在压入前的阶段,设 置在轴部321的倒角部321d与设置在凸缘部322倒角部322d抵接。
如上所述,从将轴部321与凸缘部322设置于第一夹具331及第二夹 具332内的状态,以适当的驱动机构使第一按压部件333,并按压轴部321
(参照图28B)。由此,开始轴部321相对于凸缘部322的压入。而且, 轴部321的按压时,利用相互抵接的轴部321的倒角部321d与凸缘部322 的倒角部322d的相互作用,进行凸缘部322相对于轴部321的同轴对合(主要在水平方向)。
如此,通过按下'第- -按压部件333,将轴部321相对于凸缘部322的 孔322c压入,并在轴部321的压入完成的时刻停止第一按压部件333的 下降。在该实施方式中,如图28B所示,在轴部321的下端面321c压入 到与凸缘部322的下端面322b相同的高度的时刻,停止第一按压部件333 的按压(压入)。
而且,压入完成后,代替第一按压部件333,将第二按压部件334配 置在第一夹具331及轴部321的上方,并使该第二按压部件334下降。由 此,按压第一夹具331,由第一夹具331的下端面331b与第二夹具332 的上端面332a来压縮凸缘部322 (参照图28C)。在将轴部321保持于第 一夹具331的筒状内周面331a的状态下进行所述压缩操作,从而凸缘部 322相对于轴部321的姿势顺着夹具331、 332的形状而被矫正。具体的来 说,径向轴承面321a、 321a和具有止推轴承面的两端面322a、 322b之间 的直角度被分别改善(例如改善到5pm以下)。此外,同时,凸缘部322 的两端面322a、 322b被矫正,改善他们的面精度及形状精度(在此为平 行度)。
如此,将轴部321相对于凸缘部322压入之后,利用夹具331、 332 施加矫正力,通过矫正凸缘部322相对于轴部321的姿势,能够适当地矫 正由压入产生的变形和姿势的歪斜等。尤其是,如该实施方式,通过对凸 缘部322施加矫正力,能够有效地矫正由于材质或形状的不同而比较容易 产生变形的凸缘部322的两端面322a、 322b。从以上可知,在轴部321或 凸缘部322设置的径向轴承面321a、止推轴承面(两端面322a、 322b) 的精度优良,此外,能够得到这些轴承面间的直角度优良的轴部件302。
此外,在该实施方式中,在压入完成后,矫正凸缘部322相对于轴部 321的姿势。如此,只要在压入完成后进行矫正,能够将压入所使用的机 构与矫正所使用的机构(特别是驱动机构)单独形成,因此例如,能够对 凸缘部322施加比第一按压部件333所产生的负荷更大的负荷(矫正力)。 由此,能够自由调整矫正力的大小,能够对轴部321和凸缘部322施加与 压入方式或其尺寸相应的适当的矫正力。
此外,在该实施方式中,通过对凸缘部322的压入区域或其附近施加矫正力而进行矫正。如上所述,压入至少伴随任意一方的部件的变形而进 行,尤其是,在压入区域中,容易产生局部的塑性变形。因此,由第一夹
具331及第二夹具332压縮包括作为压入区缚或其近傍的凸缘部322的内 周缘的两端面322a、 322b全体,能够更有效地进行矫正,并能够高精度 地矫正凸缘部322自身的变形及凸缘部322相对于轴部321的固定姿势。
此外,如该实施方式,只要是压入完成后进行矫正,矫正力的施加方 向及与该工序有关的结构是任意。例如如图所示,通过对保持轴部321与 凸缘部322的第一夹具331进行按压而能够实施凸缘部322的矫正以外, 通过将第二夹具332或与其对应的夹具压接(按压)于被第一夹具331保 持的凸缘部322也可实现矫正。
而且,在图28A 图28C所示的制造工序中,说明了在轴部321的压 入完成后进行凸缘部322相对于轴部321的姿势的矫正的情况,但除此以 外的阶段,例如在压入的过程中也可进行相对于轴部321及凸缘部322的 矫正。
图29A 图29C概念性表示有关该一例的压入工序。该例中,如图 29A所示,在保持轴部321的第一夹具331、和将轴部321朝向凸缘部322 侧按入的按压部件345之间,配设第三夹具344。该夹具344与位于下方 的第一夹具341之间设置弹性体343 (除O型环等以外,也包括弹簧等), 在第三夹具344受到从按压部件345向下的负荷的情况下,经由弹性体343 将该负荷向第- -夹具341传递。此外,该情况下,弹性体343根据负荷而 压縮,从而吸收第三夹具344向下方的变位。
与凸缘部322的下端面322b抵接的第二夹具342在该例中覆盖凸缘 部322的外周,压入时,与第一夹具331之间限制凸缘部322的移动。该 情况下,为了使在轴部321与凸缘部322设置的倒角部321d、 322d起作 用,即与凸缘部322之间设置能够沿水平方向若干对位的程度的间隙。与 径向轴承面321a、 321a或止推轴承面(两端面322a、 322b)抵接的第一 夹具341的筒状内周面341a和下端面341b以及第二夹具342的上端面 342a均高精度地进行精细加工。作为具体的加工精度,可以举出与图 28A 图28C的制造工序相同的数值。
在使用上述结构的装置的情况下,轴部321与凸缘部322的固定如下进行。
首先,从图29A所示的状态,利用适当的驱动机构使按压部件345下 降。而且,通过按下与按压部件345抵接的轴部321,开始向凸缘部322 的压入。在该阶段(压入开始时),轴部321的压入侧端部的相反侧处于 比第三夹具344突出的状态(参照图29A)。
如此,在开始压入之后,在轴部321被压入规定长度量后的阶段(例 如,轴部321相对于凸缘部322的压入姿势稳定化后阶段),使按压部件 345与第三夹具344抵接(图29B所示的阶段)。而且,通过进一步使按 压部件345下降,向下方按压第三夹具344,从而经由弹性体343,向第 —夹具341传递向下的负荷。从而,通过第一夹具341与第二夹具342压 缩凸缘部322的两端面322a、 322b的同时,进行轴部321的压入。
如此,通过按下按压部件345,向凸缘部322的孔322c压入轴部321, 同时,通过对凸缘部322施加规定的大的矫正力(在此为弹性体343的弾 性复元力),矫正凸缘部322相对于轴部321的姿势。而且,在轴部321 完成压入凸缘部322的时刻,停止按压部件345的下降。图29C表示在轴 部321的下端面321c到达与凸缘部322的下端面322b相同高度的时刻停 止轴部321的按入的状态。在此,得到的压入品(轴部件302)的轴部321 的径向轴承面321a与凸缘部322的两侧的端面322a、 322b间的直角度分 别被矫正到5njn以下。
如此,开始轴部321相对于凸缘部322的压入,并在进行某种程度压 入后的阶段,矫正凸缘部322相对于轴部321的姿势,由此能够适当地矫 正由压入所产生的变形和姿势的歪斜等,同时实施压入。尤其是,如该实 施方式,在压入中途开始矫正,并且逐渐提高对凸缘部322的矫正力的同 时进行压入,从而能够以小的状态依次矫正由压入而在凸缘部322产生的 变形,或者从本来应该具有的姿势的歪斜。因此,矫正所需要的负荷作为 全体较小即可。
此外,只要是所述方法(结构),能够以单一的按压部件345来实施 压入及矫正。因此,用于压入力和矫正力的施加的驱动机构(驱动系统) 为单-一的机构即可,能够使设备成本降低。此外,也能够由相互联动的一 系列的夹具341 345来实施压入及矫正,因此在生产率方面也优选。
52以上,说明了图28A 图28C、及图29A 图29C所例示的流体轴承 装置用轴部件302的制造方法,当然也可采用这些以外的压入固定手段。 图30A、 30B概念性表示其一例涉及的轴部件302的制造方法。该图 所涉及的压入固定装置除具备第一夹具351和第二夹具352,及第一按压 部件353和第二按压部件354这点呈与图28A 图28C所涉及的压入固定 装置为相同的结构,矫正开始时期与该图所涉及的制造工序不同。
艮P,如图30A所示,从由夹具351、 352保持轴部321及凸缘部322 的状态,利用--个驱动机构使第一按压部件353下降,并按下与该按压 部件353抵接的轴部321。由此,开始轴部321向凸缘部322的压入。在 该阶段(压入开始时),轴部321..的压入侧的相反侧端部处于比第一夹具 351更突出的状态(参照图30A)。
而且,在进行某种程度压入后的阶段,使用与用于第一按压部件353 的驱动机构不同的驱动机构而使第二按压部件354下降,并与第一夹具 351抵接(图30B所示的状态)。在该实施方式中,第二按压部件354位 于第一按压部件353的外周,且构成为能够分别独立地使两侧的按压部件 353、 354上下运动。
而且,通过进一步使第二按压部件354下降,并向下方按压第一夹具 351,凸缘部322的两端面322a、 322b在与第二夹具352之间被压縮,与 此同时,进行轴部321的压入。
如此,通过将第二按压部件354与第 -按压部件353分别独立地按下, 将轴部321压入凸缘部322的孔322c,并且矫正凸缘部322相对于轴部 321的姿势。而且,在完成轴部321对于凸缘部322的压入的时刻,停止 第一按压部件353的下降。
如此,开始轴部321相对于凸缘部322的压入,并在进行某种程度的 压入后的阶段,矫正凸缘部322相对于轴部321的姿势,从而能够适当地 矫正由压入所产生的变形和姿势的歪斜等,同时实施压入。此外,如该实 施方式,若将压入所使用的按压部件(第--按压部件353)及驱动机构与 矫正所使用的按压部件(第二按压部件354)及驱动机构单独形成,由第 一按压部件353形成的压入力不受到制约,能够对凸缘部322施加适当的 大小的负荷(矫正力)。此外,在以上的图示例中,说明了将与径向轴承面321a大致相同尺 寸的轴部321的端部压入凸缘部322的孔322c的情况,但也可将轴部321 形成为例如将压入部位作为小径的所谓阶梯轴。该情况下,通过压入到轴 部321的台阶面与凸缘部322的上端面322a抵接的位置为止,能够容易 地把握、管理压入位置。
此外,在以上的图示例中,说明了以规定的压入量将轴部321的端部 压入凸缘部322的孔322c的情况,但例如对于伴有粘接的压入(压入粘 接)也可适用本发明。若为压入粘接,则能够利用粘接剂弥补固定力,所 以与仅有压入的情况相比,也能够减小庄入量。或者,粘接剂在压入时作 为- -种润滑剂起作用,即使在增大压入量的情况下,通过预先供给粘接剂, 能够降低压入时的摩擦力而以小的负荷进行压入。此外,如图示例,若在 轴部321的导入侧端部设置倒角部321d,在伴随粘接而压入的情况下,预 先供给到该压入区域的粘接剂向凸缘部322的下端面322b侧压出。因此, 能够将在轴部321设置的倒角部321d作为一种粘接剂贮留部起作用。
此外,在以上的说明中,说明了在保持、限制轴部321的状态下,由 夹具(第一夹具331、 341、 351和第二夹具332、 342、 352)夹持按压凸 缘部322,并施加矫正力的情况,但矫正力的施加方式并不限定于此。艮P, 除以上述的夹具以外对凸缘部322施加矫正力,或者,通过单独施加半径 方向的矫正力(从外周使凸缘部322縮径方向的力)或者组合施加轴向的 矫正力来实现矫」H也fiJ。此外,通过对轴部321施加矫正力,能够实现姿 势(直角度)的矫.l.H,且也能够对轴部321与凸缘部322的双方施加矫正 力。
而且,以上的说明中使用的压入固定装置只不过是一例,只要能够体 现本发明的轴部件302的制造方法,可采用任意的结构。
此外,本发明并不限于图25所例示的结构,也可适用于具有其他的 结构的流体轴承装置。
例如图25中,说明了将轴部321的外周面作为径向轴承面321a,并 将凸缘部322的上端面322a及下端面322b分别作为止推轴承面使用的情 况,但并不限定于此。例如,也可将本发明适用于仅将双方的端面322a、 322b中的上端面322a或者下端面322b作为止推轴承面使角的结构的流体轴承装置用的轴部件。
图31表示具有仅将上端面322a作为止推轴承面使用的结构的流体轴 承装置371的剖面图。该流体轴承装置371的特征点(与图25所述的流 体轴承装置301的主要不同点)如下。艮卩,在流体轴承装置371中,固定 于轴部321的上端(凸缘部322的相反侧)的毂373主要具有位于壳体 377的开口侧(上侧)的圆盘部373a、和从圆盘部373a的外周部向轴向 下方延伸的筒状部373b。此外,在壳体377的上端面377c设有例如呈图 27所示的排列方式的动压槽形成区域(螺旋的朝向相反),在与相对的圆 盘部373a的下端面373al之间形成第二止推轴承部T32的止推轴承间隙。
在壳体377的外周形成有朝向上方直径逐渐扩大的锥状的密封面
状的密封空间S3,该环状的密封空间S3从壳体377的闭塞侧(下方)向 开口侧(上方)逐渐縮小半径方向尺寸。而且,图31中,壳体377的内 周面377a与固定面377b分别对应于图25中的壳体307的内周面307a及 固定面307b。除此以外的结构与图25所述的结构相同,故而省略说明。
如此,即使仅将凸缘部322的上端面322a作为止推轴承面使用的情 况下,在压入完成后或者压入过程中,对轴部321和凸缘部322的一方或 双方施加矫正力,能够得到具有高的固定强度,并且轴承面的面精度优良, 且在径向轴承面321a与止推轴承面(上端面322a)之间具有高的直角度 的轴部件302。
而且,在以.l.:的说明中,均将壳体307、 377与轴承套筒308独立地 设置,似也ii了在能够装配的范围内将从构成所述流体轴承装置301、 371 的固定侧的部件组中选择的2个以上的部件彼此- 体化(由同--材料一体 地形成,或者嵌入-一方的部件并模成形另--'方的部件)。例如在图25所示 的结构中,壳体307与轴承套筒308、壳体307与盖部件309、壳体307 与密封部件310之间可以一体化。也可将壳体307与轴承套筒308、及密 封部件310 —体化。此外,图31所示的结构中,壳体377与轴承套筒308, 或者壳体377与盖部件309之间可以一体化。
以下,基于图32 图39说明本发明的第四实施方式。在此,该第四 实施方式是涉及本发明的第一侧面的实施方式的一例。
55图32表示具备本发明的第四实施方式的流体轴承装置401的主轴马 达的剖面图。该主轴马达例如作为具备磁盘的HDD的盘驱动马达来使用, 具备在径向上非接触支承安装有毂403的轴部件402的流体轴承装置 401;例如由隔着半径方向的间隙相对的定子线圈404a及转子磁体404b 构成的驱动部404;托架405。定子线圈404a固定于托架405,转子磁体 404b固定于毂403。流体轴承装置401的壳体407固定于托架405的内周。 此外,如该图所示,盘406 (图32中为两张)保持于毂403。在如此构成 的主轴马达中,当向定子线圈404a通电时,由定子线圈404a与转子磁体 404b之间产生的励磁力使转子磁体404b旋转,且与此相伴,保持于毂403 的盘406与轴部件402 —体旋转。
图33表示流体轴承装置401。该流体轴承装置401主要具备壳体 407、固定于壳体407的内周的轴承套筒408、闭塞壳体407的一端的盖部 件409、在壳体的另- -端开口侧配设的密封部件410、相对于壳体407和 轴承套筒408以及密封部件410进行相对旋转的轴部件402。
壳体407例如由黄铜等金属材料或树脂材料形成为筒状,且呈将其轴 向两端开口的形态。轴承套筒408的外周面408c例如由粘接、压入、熔 敷等适宜的方法固定在壳体407的内周面407a。此外,在内周面407a的 下端侧形成有比内周面407a大径、且用于固定后述的盖部件409的固定 面407b。
轴承套筒408例如由烧结金属构成的多孔质体形成为圆筒状。在该实 施方式中,轴承套筒408由以铜为主成分的烧结金属的多孔质体形成为圆 筒状,并粘接固定于壳体407的内周面407a。此外,轴承套筒408也可由 树脂或陶瓷等非金属材料构成的多孔质体形成,此外,除烧结金属等多孔 质体以外,也町由不带内部空孔或者具有润滑油无法进出程度大小的空孔 的构造的材料来形成。
在轴承套筒408的内周面408a的整面或一部分区域形成有排列了多 个动压槽的区域作为径向动压产生部。在该实施方式中,例如如图34所 示,将倾斜角相互不同的多个动压槽408al、 408a2排列成人字形状的区 域在轴向上隔开地形成在两个部位。此外,这些动压槽408al、 408a2排 列区域出于以有意地形成轴承内部的润滑油的循环的目的,将其一侧或两侧形成为在轴方向上非对称。若指图34所例示的方式,则其轴向中心m4 上侧(密封部件410侧)的动压槽408al排列区域的轴向尺寸X41形成为 比下侧的动压槽408a2排列区域的轴向尺寸X42更大。
例如如图35所示,作为止推动压产生部,在轴承套筒408的下端面 408b的整面或一部分区域形成有将多个动压槽408bl排列成螺旋形状的 区域。该动压槽408bl排列区域以成品的状态与后述的凸缘部422的上端 面422a对置,在轴部件402旋转时,与上端面422a之间形成后述的第一 止推轴承部T41的止推轴承间隙(参照图33)。
在轴承套筒408的外周面408c形成有向轴向延伸的多个轴向槽 408cl。这些轴向槽408cl起到如下作用主要在流体轴承装置401的使 用时,在轴承内部空间内产生润滑油的过量不足的情况下等,用于尽快地 将该过量不足等状态恢复到适当的状态。
使壳体407的下端侧闭塞的盖部件409例如由金属材料或树脂材料形 成,并固定于在壳体407的内周下端设置的固定面407b。此时,盖部件 409的固定可以使用粘接、压入、焊接、熔敷等任意的方法。
在盖部件409的上端面409a的整面或--部分区域形成有例如呈与图 35同样的排列方式(螺旋的方向相反)的动压槽排列区域。该动压槽排列 区域(止推动压产生部)以成品的状态与凸缘部422的下端面422b对置, 在轴部件402的旋转时,在与下端面422b之间形成后述的第二止推轴承 部T42的止推轴承间隙(参照图33)。
在本实施方式中,作为密封机构的密封部件410由金属材料或树脂材 料与壳体407独立地形成,并通过压入、粘接、熔敷、焊接等任意的方法 固定于壳体407的上端内周。
在密封部件410的内周形成有呈锥状的密封面410a,在该密封面410a 与后述的轴部421的外周面之间形成密封空间S4。在使润滑油充满流体轴 承装置401内部的状态下,润滑油的油面总是维持在密封空间S4的范围 内。
轴部件402由轴部421、将轴部421的下端固定在设置于中央的孔22c 的环状的凸缘部422构成。如图33所示,在轴部421的外周形成有径向 轴承面421a,该径向轴承面421a在径向上与设置于轴承套筒408的内周面408a的动压槽408al、 408a2排列区域相对。在该实施方式中,径向轴 承面421a在轴向上隔开地设置在两个部位。在所述径向轴承面421a、 421a 之间设有直径比径向轴承面421a小的退刀槽部421b。
轴部421的下端被压入凸缘部422。此外,在轴部421与凸缘部422 的嵌合区域的轴向端部(在此为轴承套筒408侧)形成有与凸缘部422敛 缝的敛缝固定部423。
而且,对于轴部421优选由不锈钢等强度、刚性、耐摩耗性等优良的 材料形成,另外,对于凸缘部422优选例如黄铜等与轴部421相比敛缝加 工时的塑性加工性优良的材料形成。
组装完上述的结构部件之后,向轴承内部空间(图33中以散点模样 表示的区域)填充润滑油,从而得到作为成品的流体轴承装置401。在此, 作为在流体轴承装置401内部充满的润滑油可以使用各种润滑油,但提供 给HDD等盘驱动装置用的动压轴承装置的润滑油考虑其使用时或者输送 时的温度变化,适宜使用低蒸发率及低粘度性优良的酯系润滑油、例如癸 二酸二辛酯(DOS)、壬二酸二辛酯(DOZ)等。
在上述结构的流体轴承装置401中,当轴部件402旋转时,轴承套筒 408的两侧的动压槽408al、 408a2排列区域隔着径向轴承间隙而与轴部 421的径向轴承面421a、 421a相对。而且,伴随轴部件402的旋转,即使 在上下任一个动压槽408al、 408a2排列区域中,润滑油被朝向动压槽 408al、 408a2的轴向中心m4压入,其压力上升。利用此种动压槽408al、 408a2的动压作用,在径向上旋转自如地非接触支承轴部件402的第一径 向轴承部R41和第二径向轴承部R42分别在轴向上隔开地形成在两个部 位。
与此同时,在轴承套筒408的下端面408b上设置的动压槽408bl排 列区域和与此相对的凸缘部422的上端面422a之间的止推轴承间隙、以 及在盖部件409的上端面409a上设置的动压槽排列区域和与此相对的凸 缘部422的下端面422b之间的止推轴承间隙,利用动压槽的动压作用分 别形成润滑油的油膜。而且,利用这些油膜的压力,分别构成在止推方向 上非接触支承轴部件402的第--止推轴承部T41和第二止推轴承部T42。
以下,基于图36及图37来说明轴部件402的制造工序的一例。图36表示轴部件402的装配所使用的装置的概略图。该装置主要具 备-保持轴部421的第一夹具431;位于第一夹具431的下方的保持凸缘 部422的第二夹具432;在与第二夹具432之间,能够保持或者限制凸缘 部422的第三夹具433。
此外,该实施方式中,在轴部421的上方配设有利用适当的驱动机构 将轴部421朝向凸缘部422侧按入的按压部件434,并且在按压部件434 与第三夹贝.433之间,配设有刚性部件435及弹性体436,在刚性部件435 承受来自按压部件434向下的负荷的情况下,通过弹性体436将该负荷向 第三夹具433传递。在该情况下,弹性体436根据负荷而压縮变形,从而 吸收第三夹具433的压縮变形。
第一夹具431具有能够插入且保持轴部421的孔431a。此外,第二夹 具432的上端面432a与位于其上方的第三夹具433的下端面433a保持并 限制凸缘部422。从而,孔431a需要高精度地形成其尺寸和形状,以能够 无晃动地保持并限制轴部421的径向轴承面421a、 421a。同样,上端面 432a和下端面433a也需要高精度地形成其形状(平面度等),以能够无间 隙地保持并限制包括止推轴承面的凸缘部422的两端面422a、 422b。
除此以外,在该种轴部件402中,径向轴承面421a与止推轴承面(上 端面422a)之间的直角度影响轴承性能。因此,为了在所述轴承面间得到 高的直角度,希望预先通过高精度加工而提高孔431a与上端面432a之间 以及孔431a与下端面433a之间的直角度。为了在轴向上限制凸缘部422 的上端面432a与下端面433a之间得到高的平行度,当然需要高精度地加 工双方的夹具432、 433。
在第一夹具431的下方设有塑性加工部131b,该塑性加工部131b伴 随第--夹具431的下降,用于对凸缘部422的内周实施敛缝加工,并与轴 部421之间形成敛缝固定部423。该实施方式中,如图37A所示,塑性加 工部431b在其全周呈随着朝向下端侧(随着接近凸缘部422侧)减小其 半径方向宽度尺寸的形状,且由位于其外周侧的第一锥面431bl和位于内 周侧的第二锥面431b2构成。
在此,若着眼于与塑性加工部431b对置的凸缘部422的形状,则在 形成应压入轴部421的孔的凸缘部422的内周面422c,形成比轴部421的被压入部直径更大的大径面422dl。在此,大径面422dl设置于内周面422c 中承受敛缝加工的上端面422a侧,并适当地确定其内径尺寸,以与轴部 421之间形成后述的可发挥变形的吸收功能的程度的间隙(例如数Mjn 数十pm)。此外,除了大径面422dl的内周面422c的内径在压入前的阶 段预计规定的压入量,并形成为比应压入的轴部421的下端部的外径更小。 此外,在凸缘部422的上端面422a内周上形成有除了假定整面具有 平坦的上端面422a的情况下的凸缘部422的--部而成的溢出部。若指图 37A所例示的凸缘部422,利用经由台阶从与上端面422a相同的平面位置 向下端面422b侧后退规定量的下段平面422e来构成溢出部,且下段平面 422e与大径面422dl经由在其内周侧设置的锥面422d2相连。该情况下, 在将轴部421及凸缘部422设置于各夹具431 433的状态下,塑性加工 部431b位于凸缘部422的下段平面422e的上方,或者与下段平面422e 抵接。
以下,说明使用上述结构的装置的情况的轴部件402的组装工序的一 例。在该实施方式中,对以轴部421、刚性部件435、第一夹具131的顺 序施加向下的载荷,在凸缘部122的限制下进行实质的压入及敛缝加工的 情况进行说明。
首先,从如图36所示的状态,使按压部件434下降,将轴部421的 下端压入凸缘部422的孔。而且,在轴部421相对于凸缘部422的压入姿 势稳定后的阶段,开始利用按压部件434将刚性部件435向下方按入,从 而通过弹性体436,向第三夹具433传递向下的负荷。从而,在由第三夹 具433与第二夹具432之间限制凸缘部422的两端面422a、 422b的状态 下,进行轴部421的压入。
如此,在限制了凸缘部422的状态下继续进行轴部421的压入,在该 压入完成了某个程度的阶段,使按压部件434与第--夹具431抵接,将第 一夹具431向凸缘部422的下段平面422e (溢出部)按入。如此,通过由 设置于第--夹具431的下端的塑性加工部431b对溢出部实施塑性加工(敛 缝加工),在受到敛缝加工的部分形成与塑性加工部431b相仿的形状的凹 部422f。此外,利用伴随凹部422f的形成而产生的向内周侧的塑性流动 (塑性变形),大径面422dl与轴部421之间的间隙被局部填充,并且凸
60缘部422的--部分向轴部421按压。由此,与残留在凸缘部422和轴部421 之间的间隙相邻的位置形成敛缝固定部423。上述的敛缝加工持续在凸缘 部422的限制下进行。
此时,在作为溢出部的下段平面422e形成的凹部422f的外周侧形成 由敛缝加工产生的隆起部(第一隆起部)422gl。在该实施方式中,因为 在从下段平面422e的外径端向内周侧偏离的位置实施敛缝加工,因此第 一隆起部422gl产生在凹部422f与上端面422a之间的下段平面422e上。 此外,在受到敛缝加工产生的凹部422f的内周侧形成第二隆起部422g2。 如此,在轴部421被压入凸缘部422,且轴部421与凸缘部422之间 形成敛缝固定部423后的阶段,停止按压部件434的下降,从夹具431 433中取出轴部421与凸缘部422的一体组装件,得到作为成品的轴部件 402。在该实施方式中,在将第一夹具431按入到轴部421的下端面421c 与第二夹具432的上端面432a抵接的位置为止(使凸缘部422塑性变形 后)的阶段,停止按压部件434,取出组装件(轴部件402)。
如此,将轴部421压入凸缘部422,并且利用敛缝加工使凸缘部422 局部地塑性变形,由此与轴部421之间形成敛缝固定部423,从而,能够 向轴部421与凸缘部422之间施加由压入产生的紧固力和由敛缝产生的紧 固力,并能够实现固定强度的提高。此外,凸缘部422的变形(塑性变形) 局部即可,因此,能够在维持压入时得到的高的形状精度(直角度),或 者各个部件加工时得到的高的面精度的状态下实现固定强度的提高。
此外,在凸缘部422的内周面422c设置作为大径部的大径面422dl, 并在压入轴部421后的状态中,与轴部421的外周面之间产生间隙,并 且,通过由敛缝加工所产生的凸缘部422的变形来填埋该间隙。如此, 通过进行敛缝加工,在敛缝加工时产生的凸缘部422的变形(塑性流动) 在大径面422dl与轴部421的间隙被吸收,降低从受到敛缝加工的部分 (在此为凹部422f)向外周侧的变形量。因此,能够避免由对任一个端 面(在此为上端面422a)进行敛缝加工而助长由压入导致在凸缘部422 全体产生的翘曲等变形,并能够分别高精度地维持作为止推轴承面的上 端面422a及下端面422b的平面度,或者与轴部421的直角度。
此外,如该实施方式,通过在由敛缝加工形成的凹部422f的内周侧(半
61径方向内侧)形成大径面422dl与轴部421的间隙,在敛缝加工时,朝向 轴部421侧,塑性变形变得容易产生,进一步减轻向外周侧的变形。由此, 尽力抑制上端面22a被向外周侧压扩,能够减小凸缘部422整体的变形。 尤其是,该实施方式中,对与轴部421之间应形成敛缝固定部423的区域 而预先形成大径面422dl的凸缘部422实施压入及敛缝加工,所以在未形 成压入固定的区域,能够利用敛缝加工在凸缘部422的内周侧产生的变形 来形成敛缝固定部423,并能够有效地得到利用该敛缝固定部423产生的 固定力。
此外,在该实施方式中,在凸缘部422的上端面422a内周预先设置 作为溢出部的下段平面422e,并对该下段平面422e进行敛缝加工,因此 由敛缝加工所产生的塑性流动被形成在凹部422f的周围的溢出部(上端面 422a与下段平面422e的台阶)吸收。因此,能够降低向凹部422f的外周 侧产生的塑性变形(塑性流动)的量,并能够将第一隆起部422gl的高度 抑制为较低。尤其是,如该实施方式,在第一隆起部422gl形成在下段平 面422e上的情况F,能够将第--隆起部42281比止推轴承面向轴承套筒 408侧突出的量抑制下段平面422e与上端面422a的台阶量。由此,缓和 或消除第一隆起部422gl对止推轴承面的干涉,从而能够发挥优良的轴承 性能。具体来说,通过将第一隆起部422gl从止推轴承面的突出高度设在 3lam以下,更优选设为2pm以下,能够避免对轴承性能的实质的干渉,从 而确保良好的轴承性能。
此外,在该实施方式中,在压入工序与敛缝工序中,至少以限制凸缘 部422的双方的端面422a、 422b的状态来进行敛缝加工,因此能够以维 持凸缘部422相对于压入时的轴部421的姿势进行敛缝。此外,能够以维 持限制的双方的端面422a、 422b的面精度的状态进行敛缝。尤其是,如 该实施方式,向凸缘部422的负荷(限制力),在釆用伴随按压部件434 及刚性部件435的下降量而增大的结构的情况下,由比压入时高的限制力 来限制凸缘部122。因此,即使万一在压入时轴部421与凸缘部422之间 产生了位置偏移等的情况下,利用夹具431 433的限制来矫正所述位置 偏移。
此外,在该实施方式中,即使在压入时,利用第二及第三夹具432、433来限制凸缘部422,所以以适当地保持轴部421相对于凸缘部422的 压入姿势的状态,或者矫正凸缘部422的两端面422a、 422b的平面度和 偏斜精度(直角度)的同时压入轴部421。此外,若在适当地保持压入姿 势的状态下进行压入,则不存在产生压入后的位置偏移的问题,故而优选。
此外,如该实施方式,在伴随矫正而进行轴部421的压入的情况下, 能够在取得相当量的压入量的状态下进行,另一方面,也可采用组合了压 入与粘接的固定方法。在将压入与粘接共同作用的情况下,能够利用粘接 剂实现增强固定强度,故而可以采用轻压入等。若压入量小即可完成,则 相应地容易形成好的组装精度,所以通过伴随敛缝而压入固定,能够得到 固定强度与形状精度(组装精度)非常优良的轴部件402。
以上,说明了本发明的第4实施方式涉及轴部件402的一结构例及一 制造工序例,但当然并不限定于此,也可采用上述以外的结构及工序。
例如上述实施方式中,说明了以在内周面422c的上端面422a侧设置 的大径面422dl来构成与轴部421的外周面的间隙的情况,当然也可采用 除此以外的方式。即,只要能够以由压入而在轴部421与大径部之间形成 的间隙来吸收由向凸缘部422的敛缝加工所产生的塑性变形,可以采用任 意的形状、配置方式。图38A表示其一例,在应压入轴部421的凸缘部 422的内周面422c形成有作为大径部的切口槽422d3。在此,切口槽422d3 形成为,其一部分位于受到敛缝加工而形成的凹部422f的轴向正下方。
该情况下,如图38B所示,向受到敛缝加工的部分(凹部422f)的内 周侧产生变形、或者朝向轴向下方产生的变形(塑性流动)由位于凹部422f 的下方内侧的切口槽422d3与轴部421的间隙吸收。从而,能够将由敛缝 加工而向其外周侧产生的变形抑制为较小,并能够良好地维持包括止推轴 承面的凸缘部422的形状。
当然,只要能够吸收由敛缝加工所产生的凸缘部422的塑性变形,凸 缘部422与轴部421之间的间隙并不是必需的。例如,在压入状态中,也 可在凸缘部422形成有中空部,并以该中空部来吸收由敛缝加工产生的凸 缘部422的变形。中空部也可通过例如伴随轴部421的压入并闭塞凸缘部 422的内周面422c的--部分来形成。
而且,在任一方式中,吸收变形的部分(间隙、中空部)优选在全周形成为均匀的形状。此外,在该情况下,敛缝加工优选在凸缘部422的上 端面422a的全周实施。以所述结构及加工方式,将凸缘部422的变形形 成为更均匀,能够进一步提高止推轴承面的精度。
此外,在以上的说明中,例示了由上端面422a与经由台阶形成的下 段平面422e构成溢出部的情况,只要具有将在凹部422f的外周侧产生的 隆起(第一隆起部422gl)抑制为较低的作用,也可采用各种方式。例如 省略图示,也可由多个锥面来构成溢出部。在该情况下,考虑外周侧的锥 面在其外周端与上端面422a相连,且内周侧的锥面在其内周端与内周面 422c (或者大径面422dl)相连的结构。
此外,关于塑性加工部431b,也并不限定于上述的例子,可以采用任 意的方式。
此外,在该实施方式中,例示了将敛缝固定部423设置在轴部421与 凸缘部422的压入区域的轴向上端(上端面422a顶IJ)的情况,但不仅在 上端面422a,在凸缘部422的下端面422b的内周利用适当的夹具来实施 敛缝加工也可。在该情况下,在凸缘部422的轴向两端形成敛缝固定部 423,因此能够确定必要的防脱力(固定力)或根据其用途确定另一端侧 的敛缝的有无。或者,根据压入力的不均,可以代替调整一端侧的敛缝力 而确定另一端侧的敛缝的有无。
此外,在该实施方式中,说明了在将轴部421按入(压入)到轴部421 的下端面421c和与该面相对的第二夹具432的上端面432a之间产生若干 间隙位置为止的阶段,使第一夹具431与按压部件434抵接的情况,但也 可将由塑性加工部431b对凸缘部422的塑性加工的开始时作为轴部421 的压入完成时。若在压入完全结束的时刻开始凸缘部422的敛缝工序,则 也可进--步提高由敛缝固定部423产生的固定力。在该情况下,构成为以 不同的驱动机构分别使轴部421和塑性加工部431b按压下降即可。
此外,在该实施方式中,将由第二夹具432和第三夹具433形成的凸 缘部422的限制开始时设在轴部421的压入开始后,但也可将限制开始时 与压入开始时设为一致。或者若以矫正由压入造成的位置偏移为目的,也 可在比压入完成时稍许之前或者压入完成后,在敛缝工序中任意的阶段开 始限制(矫正)。
64此外,在该实施方式中,为了获得规定的压入量,说明了将轴部421 压入凸缘部422的孔,并且使塑性加工部431b下降到轴部421的下端面 421c与第二夹具432的上端面432a抵接的位置为止的情况,但所述压入 及敛缝方式只不过是一例。例如,以弥补由轴部421与凸缘部422、各个 加工过程所产生的尺寸公差(平均值,或者其允许范围)的偏移为目的, 也可基于将轴部121压入凸缘部122时的压入力来设定敛缝条件(敛缝载 荷或敛缝用夹具的按入量等)。
此外,本发明并不限于上述的结构,也可适用具有其他的结构的流体 轴承装置。
例如,在上述实施方式中,说明了将轴部421的外周面作为径向轴承 面421a,将凸缘部422的上端面422a及下端面422b分别作为止推轴承面 使用的情况,但并不限定于此。例如,也可将本发明适用于双方的端面 422a、 422b中,仅将上端面422a作为止推轴承面使用的结构的流体轴承 装置用的轴部件。
图39表示其它结构的流体轴承装置451的剖面图。该流体轴承装置 451的特征点(与图33所述的流体轴承装置401的主要不同点)如下。即, 在流体轴承装置451中,固定于轴部421的上端(凸缘部422的相反侧) 的毂453主要具有位于壳体457的开口侧(上侧)的圆盘部453a和从 圆盘部453a的外周部向轴向下方延伸的筒状部453b。此外,在壳体457 的上端面457c设有例如呈图35所示的排列方式的动压槽排列区域(螺旋 的朝向相反),在与相对的圆盘部453a的下端面453al之间形成第二止推 轴承部T42的止推轴承间隙。
在壳体457的外周形成有向上方逐渐扩径的锥状的密封面457d。该锥 状的密封面457d与筒状部453b的内周面453bl之间形成半径方向尺寸从 壳体457的闭塞侧(下方〉向开口侧(上方)逐渐缩小的环状的密封空间 S4。而且,图39中,壳体457的内周面457a与固定面457b分别与图33 中的壳体407的内周面407a及固定面407b对应。除此以外的结构与图33 所述的结构相同,因此省略说明。
如此,即使仅将凸缘部422的上端面422a作为止推轴承面使用的情 况下,通过同时使用压入和敛缝,且以在凸缘部422的内周设置的大径部
6与轴部421之间形成间隙的状态进行敛缝加工,降低敛缝时的塑性变形对
凸缘部422的形状精度的影响,并能够高度地保持径向轴承面421a或止
推轴承面等的面精度及所述轴承面间的直角度。当然,利用压入和敛缝能 够得到具有高的固定强度的轴部件402。
而且,在以上的说明中,均将壳体407、 457与轴承套筒408独立地 设置,但也可在能够装配的范围内将从构成所述流体轴承装置401、 451 的固定侧的部件组中选择的2个以上的部件彼此一体化(由同一材料一体 地形成,或者嵌入一方的部件并模成形另一方的部件)。例如在图33所示 的结构中,壳体407与轴承套筒408、壳体407与盖部件409、壳体407 与密封部件410之间可以一体化。也可将壳体407与轴承套筒408、及密 封部件410--体化。此外,图39所示的结构中,壳体457与轴承套筒408, 或者壳体457与盖部件409之间可以一体化。当然,对于一体具有在外周 设有密封面的凸缘部的轴部件也可适用本发明。
以下,基于图40 图51说明本发明的第五实施方式。在此,该第五 实施方式是涉及本发明的第--侧面的实施方式的一例。
图40概念性表示装有流体轴承装置的信息设备用主轴马达的一结构 例。该主轴马达用于HDD等盘驱动装置,作为主要结构具备旋转自如 地支承轴部件502的流体轴承装置501;装配于轴部件503的盘毂503; 例如隔着半径方向的间隙相对的定子线圈504a及转子磁体504b;托架 505。定子线圈504a固定于托架505的外周,转子磁体504b固定于盘毂 503的内周。流体轴承装置5(H的壳体507装配于托架305的内周。在盘 毂503上保持有.-张或多张磁盘等盘506。在由以上结构构成的主轴马达 中,当向定子线圈504a通电时,由定子线圈504a与转子磁体504b之间 的电磁力使转子磁体504b旋转,由此,保持于盘毂503的盘506与轴部 件502 —体旋转。
图41表示本发明的第五方式的流体轴承装置501。该图所示的流体轴 承装置501具备壳体507、固定于壳体507的内周的轴承套筒508、插 入到轴承套筒508的内周的轴部件502、封闭壳体507的一端开口的盖部 件509、密封壳体507的另一端开口的密封部件510。为了说明上的方便, 将密封部件510侧作为上侧,将与其轴向相反侧作为下侧,下面进行说明。壳体507例如由金属材料或树脂材料形成为圆筒状。轴承套筒508例 如由粘接、压入、熔敷等适宜的方法固定在壳体507的内周面507a。在内 周面507a的下端侧形成有比内周面507a大径的盖部件固定面507b。
轴承套筒508例如由以铜为主成分的烧结金属的多孔质体形成为圆筒 状。除了烧结金属以外,轴承套筒508也可由例如黄铜等软质金属材料或 非烧结金属的其它的多孔质体(例如多孔质树脂)来形成。
如图42所示,在轴承套筒508的内周面508a,作为径向动压产生部, 将多个动压槽508al、 508a2排列成人字形状的区域在轴向上隔开地形成 在两个部位。在该实施方式中,上侧的动压槽508al相对于轴向中心m5 (上下的倾斜槽间区域的轴向中央)形成为轴向非对称,轴向中心m5上 侧区域的轴向尺寸X51比下侧区域的轴向尺寸X52更大。另一方面,下 侧的动压槽508a2形成为轴向对称,其上下区域的轴向尺寸分别与上述轴 向尺寸X52相等。通过以上述方式形成动压槽,轴承装置的运转时,充满 轴承套筒508的内周面508a与轴部521的外周面521a之间的间隙的流体 (例如润滑油)积极地向下方流动。而且,动压槽也可形成于后述的轴部 521的径向轴承面A,此外其形状也可形成为螺旋形等公知的其它的形状。
在轴承套筒508的外周面508c,形成有一或多条在两端面开口的轴向 槽508cl。该轴向槽508cl为了使充满轴承内部的润滑油流动循环而设置, 在轴承运转时,润滑油通过由该轴向槽508cl与壳体507的内周面507a 形成的流体通路而在轴承内部流动循环。由此,解除轴承内部的压力的不 均衡状态,有效避免润滑油的泄漏或振动的发生等。
盖部件509例如金属材料或树脂材料形成为圆盘状,并利用粘接、压 入等适当的方法固定于壳体507的盖部件固定面507b。
密封部件510例如由黄铜等软质金属材料或其它的金属材料,或者树 脂材料形成为环状,并利用粘接、压入等适当的方法固定于壳体507的内 周面507a的上端部。在该密封部件510的内周面510a与轴部521的外周 面521a之间形成规定的密封空间S5。密封空间S5具有吸收伴随充满在流 体轴承装置501润滑油的温度变化的容积变化量的缓冲功能,在设想的温 度变化的范围内,润滑油的油面总是位于密封空间S5的范围内。
轴部件502由轴部521和设置于轴部521的下端的止推部件522构成,作为全体形成为金属与树脂的混合构造。详细来说,轴部521由金属材料 形成,而止推部件522由将轴部521的下端插入到设置在轴心的孔部523c 的金属制的凸缘部523、和覆盖凸缘部523的表面的树脂制的覆盖部524 构成。孔部523c为在凸缘部523的两端面523a、 523b开口的贯通孔。在 本实施方式中,轴部521由不锈钢形成,凸缘部523由比轴部521更低刚 性的软质金属,例如黄铜形成。
在轴部521的外周面521a,沿轴向相隔地在两个部位形成径向轴承面 A、 A,所述径向轴承面A、 A呈平滑的圆筒面状,并在径向上与在轴承 套筒508的内周面508a设置的动压槽508al、 508a2形成区域相对。在两 径向轴承面A、 A之间形成有比径向轴承面A更小径的退刀槽部521b。 此外,详细后述,在轴部521的下端设有用于分别收容凸缘部523的第一 及第二突出部523d、 523e的第一及第二收容部521c、 521d。在本实施方 式中,第--及第二收容部521c、 521d形成为环状的凹槽。
在止推部件522的上侧端面522a (覆盖部524)设有成为与轴承套筒 508的下侧端面508b之间形成止推轴承间隙的止推轴承面B的区域,例 如如图43所示,作为止推动压发生部,在该止推轴承面B螺旋状排列有 多个的动压槽522al 。此外,在止推部件522的下侧端面522b(覆盖部524), 设有成为与盖部件509的上侧端面509a之间形成止推轴承间隙的止推轴 承面C的区域,省略图示,但在止推轴承面C上,作为止推动压发生部, 嫘旋状排列有多个的动压槽。而且,在止推轴承面B、 C设置的动压槽也 可排列成人字形状等公知的其它的形状。此外,将止推轴承面B、 C形成 在平滑平面,也可在轴承套筒508的下侧端面508b及盖部件509的上侧 端面509a形成动压槽。
流体轴承装置501主要由以上的结构部件构成,并在由密封部件510 密封的壳体507的内部空间,也包括轴承套筒508的内部気孔,充满润滑 油。作为润滑油可以使用各种润滑油,但考虑使用时或输送时的温度变化 等,适宜低蒸发率及低粘度的酯系润滑油,例如,癸二酸二辛酯(DOS) 和壬二酸二辛酯(DOZ)等。
在由以上的结构构成的流体轴承装置501中,当轴部件502旋转时, 轴承套筒508的动压槽508al、 508a2形成区域、与轴部521的径向轴承面A、 A之间形成径向轴承间隙。而且,伴随轴部件502的旋转,在径向 轴承间隙形成的油膜利用动压槽508al、 508a2的动压作用而提高其油膜 刚性,利用该压力在径向上旋转自如地非接触支承轴部件502。由此,在 径向上旋转自如地非接触支承轴部件502的径向轴承部R51、 R52隔开地 形成在轴向的二个部位。
此外,与此同时,在止推部件522的止推轴承面B、 C,与轴承套筒 508的下侧端面508b及盖部件509的上侧端面509a之间分别形成止推轴 承间隙。而且,伴随轴部件502的旋转,在两止推轴承间隙形成的油膜利 用动压槽的动压作用而提高其油膜刚性,并利用该压力在两止推方向上旋 转自如地非接触支承轴部件502。由此,形成在两止推方向上旋转自如地 非接触支承轴部件502的第一止推轴承部T51和第二止推轴承部T52。
下面,基于图44 图48B来说明在上述的流体轴承装置501中使用 的轴部件502的制造方法。而且,轴部件502经过如下工序制造,艮卩在 轴部521的下端固定凸缘部523的装配工序,和将覆盖凸缘部523的表面 的覆盖部524注射成形的注射成形工序。 (A)装配工序
图44 图47概念性表示将凸缘部523固定于轴部521的下端的装配 工序的一例。图示的装置主要具备在内周保持轴部521的敛缝模531、 位于敛缝模531的下方且保持凸缘部523的下模532、与下模532协同动 作而限制凸缘部523的第一中间模533、利用适当的驱动机构将轴部521 压入凸缘部523侧的上模534。此外,在第一中间模533与上模534之间 配设第二中间模535。在第一中间模533与第二中间模535之间设置弹性 部件536,并在承受从上模534向下的负荷的情况下,该负荷经由弹性部 件536从第二中间模535向第一中间模533传递。弹性部件536根据负荷 而压縮变形,由此吸收第二中间模535向下方的变位。
而且,在设置图44所示的轴部521及凸缘部523的阶段,凸缘部523 的上下端面523a、 523b呈现没有凹凸等的平滑平面。此外,凸缘部523 的孔部523c形成为直径比轴部521的外径尺寸小若干,以能够以规定的 压入量压入轴部521。
敛缝模531具有保持轴部521的保持孔531a、和局部使凸缘部523塑性变形的塑性加工部531c。塑性加工部531c呈超向下端尖细的形状,在 将图44所示的轴部521及凸缘部523配制于各模的状态下,与凸缘部523 的上端面523a抵接。凸缘部523的下端面523b由下模532的上端面532a 保持,凸缘部523的上端面523a由第一中间模533的下端面533a保持。 因此,敛缝模531的保持孔531a将其尺寸和形状高精度地精细加工,以 能够适当地保持并限制轴部521的径向轴承面A、 A。同样,第一中间模 533的下端面533a及下模532的上端面532a也将其形状(平面度等)高 精度地精细加工,以能够分别适当地保持并限制凸缘部523的上下端面 523a、 523b。
除此以外,在该种的轴部件中,径向轴承面与止推轴承面之间的直角 度影响轴承性能。在本实施方式的轴部件502中,所述直角度为在后述的 覆盖部524的形成时确保的状态,但若凸缘部523相对于轴部521的固定 精度太差,则难以得到期望的直角度。因此,期望充分提高在敛缝模531 的保持孔531a与下模532的上端面532a之间,及敛缝模531的保持孔531a 与第一中间模533的下端面533a之间的直角度。此外,期望充分提高限 制凸缘部523的两端面的下模532的上端面532a与第一中间模533的下 端面533a之间的平行度。
使用上述结构的装置,凸缘部523以如下的方式固定于轴部521的下端。
首先,如图44所示,将轴部521及凸缘部523设置在上述装置之后, 使上模534下降,并使上模534的下端面534a与轴部521的上端面521e 抵接。在该阶段,第二中间模535的上端面535a位于轴部521的上端面 521e更下方,此外敛缝模531的上端面531b位于第二中间模535的上端 面535a更下方。
接着,如图45所示,使上模534进一步下降,将轴部521的下端压 入凸缘部523的孔部523c。当轴部521的下端被压入规定长度时,上模 534的下端面534a与第二中间模535的上端面535a抵接。而且,若进一 步使上模534下'降并向下方按压第二中间模535,则经由弹性部件536向 第--中间模533传递向下的负荷。因此,轴部521的压入是在凸缘部523 的两端面523a、 523b被第一中间模533和下模532限制的状态下进行。如此,在限制凸缘部523的两端面523a、 523b的状态下,若进一步 进行轴部521的压入,则如图46所示,上模534的下端面534a与敛缝模 531的上端面531b抵接。而且若进一步使上模534下降并向下方按压敛缝 模531,如图47放大所示,敛缝模531的塑性加工部531c啮入凸缘部523, 从而凸缘部523局部地塑性变形,并形成第一突出部523d。第一突出部 523d形成为比凸缘部523的内周面(孔部523c的内壁面)更向内径侧突
出,该突出的部分收容于在轴部521设置的第一收容部521c。由此,在压 入固定轴部521后的凸缘部523的孔部523c (压入区域)的上端形成第一 敛缝部525。该敛缝加工利用与弹性部件536的压縮变形量相应的负荷从 第一中间模533向凸缘部523施加,而持续在凸缘部523的限制下进行。 在形成第一敛缝部525后的阶段,停止上模534的下降,并使各模复 位到原点后,从装置取出轴部521与凸缘部523的一体品。该一体品被输 送到在压入固定轴部521后凸缘部523的孔部523c的下端形成第二敛缝 部526的工序。第二敛缝部526通过使凸缘部523局部地塑性变形而形成 第二突出部523e(参照图41的放大图),并将其收容于在轴部521设置的 第二收容部521d而形成。虽然有稍许不同,但第二敛缝部526的形成顺 序与第一敛缝部525的形成顺序相同,在此省略详细说明。
而且,第二敛缝部526并不一定需要在形成第一敛缝部525之后的其 它工序设置。例如,通过改善上述的装置,也可与第一敛缝部525同时形 成。当然,从抑制制造成本的观点来说,期望同时形成两敛缝部525、 526。 此外,上述的第一及第二突出部523d、 523e也可环状形成,也可断续地
(圆弧状)形成。突出部523d、 523e的形状根据要求的紧固强度等可以 适当变更。
如上所述,若在限制凸缘部523的两端面523a、 523b的状态下进行 敛缝加工,能够在维持两端面523a、 523b的面精度,并且维持压入完成 时的凸缘部523相对于轴部521的姿势的状态下进行敛缝。尤其是在本实 施方式中,形成伴随上模534进行下降而向凸缘部523的负荷(限制力) 逐渐增大的结构,所以能够有效防止例如伴随压入的进行而压入抵抗增大 导致轴部521与凸缘部523之间产生位置偏移,或凸缘部523变形。此外, 在敛缝加工时限制力达到最大,所以假使压入时在轴部521与凸缘部523之间产生位置偏移的情况下,也能够利用限制力来矫正位置偏移。
此外,在本实施方式中,在轴部521的压入时,也利用下模532及第 —中间模533来限制凸缘部523,能够以适当地保持轴部521与凸缘部523 的相对姿势的状态,或者矫正凸缘部523的平面度等的同时压入轴部521。 因此,轴部521与凸缘部523的组装精度提高。
此外,在上述装置中,构成为以轴部521、第二中间模535、敛缝模 531的顺序,逐渐增大与受到来自驱动机构的驱动力(在此为用于上下运 动的驱动力)的上模534的下'端面534a之间的轴向间隙。根据所述结构, 通过使上模534下降,能够实现轴部521的压入、向凸缘部523的限制力 的施加及敛缝加工。因此,驱动机构为单一机构即可,设备成本低廉化。 此外,能够以相互联动的一系列的金属模531 535实施压入、矫正、敛 缝所有的工序,所以实现生产率的提高。
如以上所述,在制造将凸缘部523固定于轴部521的下端的装配件之 后,该装配件被输送到注射成形工序。 (B)注射成形工序
注射成形工序中,将轴部521及凸缘部523 (装配件)作为镶嵌部件, 并以轴部521的径向轴承面A作为基准,利用熔融材料(在此为熔融树脂) 来注射成形构成止推部件522的覆盖部524。图48A概念性地表示注射成 形工序的一例,该图所示的金属模由能够在轴向上相对移动地同轴配置的 可动模544和固定模545构成主要部分,并由两模544、 545形成与覆盖 部524 (止推部件522)形状(二相对应腔室547。
在可动模544设有向腔室547注射并填充熔融材料P的浇口 544a。在 可动模544的端面中,在轴向上隔着腔室547而与凸缘部523的下端面 523b相对的端面544b上,设有与应设置在止推部件522的止推轴承面C 的动压槽形状相对应的模部549。
在固定模545上设有收容轴部521的收容部545a。固定模545的上端 面545b中,在轴向上隔着腔室547而与凸缘部523的上端面523a相对的 部位,设有与应设置在止推部件522的止推轴承面B上的动压槽522al形 状相对应的模部548。在固定模545的内周设有相对于固定模545能够在 轴向上相对移动的推出销546,并利用推出销546的上端面546a来支承轴部521的上端面521e。而且,图48A表示推出销546位于原点位置的状 态,在该状态下,固定模545的上端面545b与推出销546的上端面546a 的轴向间隔距离设定为比轴部521的轴向尺寸短规定量。从而,在将轴部 521收容于收容部545a的状态下,凸缘部523与固定模545的上端面545b 非接触。
在本实施方式中成为利用覆盖部524的形成来确保轴部件502所要求
的各种精度,具体来说,止推部件522相对于轴部521的径向轴承面A的 止推轴承面B的直角度和两止推轴承面B、 C间的平行度的状态。因此, 上端面545b相对于固定模545的收容部545a的内壁面的直角度、及两模 544, 545的冲合状态下的可动模544的下端面544b相对于固定模545的 上端面545b的平行度被精细加工为可满足上述要求精度。
然而,由于覆盖部524的厚度,伴随上述的敛缝部525、 526的形成 而在凸缘部523形成的壁的隆起M (以下称为「凸部M」。参照图47。) 和第一及第二突出部523d、 523e从覆盖部524的表面突出,有对止推轴 承间隙的形状精度造成不良影响之虞。因此,腔室547的轴向尺寸设定为 比两凸部M的前端部间的宽度更大的轴向尺寸。
在上述结构的金属模中,在将轴部521插入固定模545的收容部545a 而限制轴部521的径向轴承面A、 A之后,使可动模544接近固定模545 而合模。合模完成后,经由浇口 544a向腔室547内注射并填充熔融材料P
(熔融树脂),从而模成形覆盖部524。在熔融树脂的固化完成后,进行开 模,当提起推出销546时,如图48B所示,形成在轴部521的下端固定的 凸缘部523、及覆盖凸缘部523的全表面的覆盖部524。由此形成止推部 件'522,得到作为成品的轴部件502。此外,在止推部件522的上下端面 522a、 522b (覆盖部524的表面),与覆盖部524的成形同时地模成形止 推轴承面B、 C (动压槽)。
而且,作为熔融材料P的熔融树脂只要是可注射,不管是非晶性树脂、 还是结晶性树脂都可使用。作为可使用的非晶性树脂,例如可以举出聚砜
(PSU)、聚醚砜(PES)、聚苯砜(PPSU)、聚醚酰亚胺(PEI)等,此 外作为可使用的结晶性树脂,例如可以举出液晶聚合物(LCP),聚醚醚酮
(PEEK)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚苯硫醚(PPS)等。所述的基底树脂除可以单独使用以外,也可混合二种以上来使用。此外,在上述 的基底树脂中也可以任意的比例配合对其赋予各种特性的各种填充材。
而且,作为熔融材料P,除上述的树脂以外,也可使用金属材料,例
如镁合金等低熔点金属。在该情况下,覆盖部524由金属制成,并能够提 高止推部件522的耐摩耗性。此外,也可由所谓MIM成形或CIM成形来 形成覆盖部524。
如以上所示,在本发明中,轴部521与凸缘部523通过压入与敛缝的 共同作用而相互固定,所以实现轴部件502的高强度化。尤其是在本实施 方式中,通过使凸缘部523局部地塑性变形来形成敛缝部525、 526,因此 能够避免由敛缝导致轴部521或凸缘部523整体的变形。当然,只要能够 将凸缘部523的整体的变形量限制在微小的范围,也可使凸缘部523的整 体塑性变形。此外,本发明中,与激光焊接相比,能够以简单的设备得到 牢固的固定状态,从而轴部件502的制造成本被低廉化。
此外,将轴部521被压入的凸缘部523的孔部523c形成为贯通孔, 所以能够在孔部523c的两端形成敛缝部525、 526,实现轴部件502的更 高强度化。
此外,因为由覆盖部524来覆盖面向凸缘部523的止推轴承间隙的两 端面(本实施方式中凸缘部523的整体),所以能够避免伴随敛缝部525、 526的形成而形成的凸部M及突出部523d、 523e导致的止推轴承间隙的 精度发生恶化,换而言之,能够避免对止推方向的旋转精度造成不良影响。 进而在覆盖部524的形成时确保轴部件502所必需的精度,具体而言,止 推轴承面B、C相对于轴部521的径向轴承面A的直角度和止推轴承面B、 C间的平行度等,所以能够缓和凸缘部523的制作、轴部521向凸缘部523 的压入以及敛缝部525、 526的形成的各工序中的要求品质,能够进一步 实现制造成本的更低廉化。
以上,对本发明的第5实施方式进行了说明,但本发明并不限于图41 所示的结构的流体轴承装置501。以下,基于

可适用本发明的流 体轴承装置的变形例。而且,在以下所示的流体轴承装置中,对与以上说 明的结构相同的结构标注共用的参照标记,仅对不同的结构进行说明。
图49表示本发明的流体轴承装置的第一变形例。该图所示的流体轴承装置与图41所示的流体轴承装置的主要不同点在于在轴部件502的 止推部件522的下侧端面522b上未形成止推轴承面C,第二止推轴承部 T52设置于在轴部521的上端固定的盘毂503的圆盘部503a的下侧端面 503al与壳体507的上侧端面507c之间这点,以及密封空间S5设置在壳 体507的锥状外周面SOW与盘毂503的圆筒部5(Bb的内周面503bl之间 这点。
图50表示本发明的流体轴承装置的第二变形例。该图所示的流体轴 承装置与图41所示的流体轴承装置的主要不同点在于轴部件502还具 备在轴部521的轴向大致中央部固定的第二凸缘部527,第二止推轴承部 T52设置于第二凸缘部527的下端面527a与轴承套筒508的上侧端面508d 之间这点,及止推部件522的外周面522c、及第二凸缘部527的外周面 527c与壳体507的内周面507a之间形成密封空间S5这点。即使为所述结 构,对于轴部521和在轴部521的下端设置的止推部件522 (凸缘部523) 的--体品也可适用上述本发明的结构。
以上,形成了将用于收容突出部523d、 523e的收容部521c、 521d设 置在轴部521的结构,但并不一定需要设置收容部521c、 521d,确定是否 考虑必要的紧固强度等而设置即可。此外,以上表示了通过对凸缘部523 实施塑性加工而将轴部521与凸缘部523敛缝固定的情况,但也可通过对 轴部521实施塑性加工而将两者敛缝固定。
此外,以上,将凸缘部523的孔部523c形成为贯通孔,并在孔部523c 的两端形成有敛缝部525, 526,但如图51所示,将孔部523c设为凹状, 仅在孔部523c的上端部形成敛缝部525也可。
此外,以上,通过以覆盖凸缘部523的表面整体的方式形成覆盖部524 来构成止推部件522,但覆盖部524并不一定需要形成为覆盖凸缘部523 的表面整体,也可仅在凸缘部523的表面中面向止推轴承间隙的端面形成。 具体而言,在图41所示的流体轴承装置501中,在凸缘部523的两端面 523a、 523b形成即可,此外如图49及图50所示的流体轴承装置501中, 仅在凸缘部523的上端面523a形成即可。但是,在图50所示的流体轴承 装置501中,因为由止推部件522的外周面形成密封空间S5,所以从提高 密封性能的观点来说,期望在凸缘部523的外周面形成覆盖部524。此外,以上进行说明的流体轴承装置均将壳体507与轴承套筒508形 成为单独件,但对于将两者一体化了的流体轴承装置也可适用本发明。此 外,尤其是图41所示的流体轴承装置中,也可进一步将盖部件509或密 封部件510与壳体507 —体化。此外,以上例示了作为径向轴承部R51、 R52及止推轴承部T51、 T52, 利用人字形状或螺旋形状的动压槽来产生润滑油的动压作用的结构,但作 为径向轴承部R51、 R52,也可采用所谓的阶式轴承、多圆弧轴承或者非 正圆轴承,作为止推轴承部T51、 T52,也可采用所谓的阶式轴承或波形 轴承。此外,以上,例示了在轴向两个部位设置径向轴承部的结构,但也 可在轴向的一个部位或者三个部位以上设置径向轴承部。此外,以上说明了由动压轴承构成径向轴承部R51、 R52的双方的情 况,但也可由除此以外的轴承来构成径向轴承部R51、 R52的一方或双方。 例如省略图示,但通过将轴部件502的径向轴承面A形成为正圆状,并且 将相对的轴承套筒508的内周面508a形成为正圆状内周面,也能够构成 所谓的正圆轴承。以下,基于图52 图60说明本发明的第六实施方式。在此,该第六 实施方式是涉及本发明的第二方面的实施方式的一例。图53表示具备本发明的第六实施方式的流体轴承装置601的主轴马 达的剖面图。该主轴马达例如作为具备磁盘的HDD的盘驱动马达来使用, 具备在径向上非接触支承安装有毂603的轴部件602的流体轴承装置 601;例如由隔着半径方向的间隙相对的定子线圈604a及转子磁体604b 构成的驱动部604;托架605。定子线圈604a固定于托架305,转子磁体 604b固定于毂603 。流体轴承装置601的壳体607固定于托架605的内周。 此外,如该图所示,盘606 (图53中为两张)保持于毂603。在如此构成 的主轴马达中,当向定子线圈604a通电时,由定子线圈604a与转子磁体 604b之间产生的励磁力使转子磁体604b旋转,且与此相伴,保持于毂603 的盘606与轴部件602 —体旋转。图54表示流体轴承装置601的剖面图。该流体轴承装置601具备 由后述的方法制造的轴部件602,且除轴部件602以外,具备壳体607、 固定于壳体607的内周的轴承套筒608、闭塞壳体607的一端的盖部件609、在壳体的另--端开口侧配设的密封部件610。壳体607例如由黄铜等金属材料或树脂材料形成为筒状,且呈将其轴 向两端开口的形态。轴承套筒608的外周面608c例如由粘接(包括间隙 粘接和压入粘接)、压入、熔敷(包括超声波熔敷和激光熔敷)等适宜的 方法固定在壳体607的内周面607a。此外,在内周面607a的下端侧形成 有比内周面607a大径、且用于固定后述的盖部件609的固定面607b。轴承套筒608例如由烧结金属构成的多孔质体形成为圆筒状。在该实 施方式中,轴承套筒608由以铜为主成分的烧结金属的多孔质体形成为圆 筒状,并粘接固定于壳体607的内周面607a。轴承套筒608也可由树脂或 陶瓷等非金属材料构成的多孔质体形成,此外,除烧结金属等多孔质体以 外,也可由不带内部空孔或者具有润滑油无法进出程度大小的空孔的构造 的材料来形成。在轴承套筒608的内周面608a的整面或一部分区域形成有排列了多 个动压槽的区域作为径向动压产生部。在该实施方式中,例如如图55所 示,将倾斜角相互不同的多个动压槽608al、 608a2排列成人字形状的区 域在轴向上隔开地形成在两个部位。而且,在该实施方式中,出于以有意 地形成轴承内部的润滑油的循环的目的,将一侧(在此为上侧)的动压槽 608al、 608a2排列区域形成为在轴方向上非对称。若以图55所例示的方 式进行说明,则轴向中心m6上侧(密封部件610侧)的动压槽608al排 列区域的轴向尺寸X61形成为比下侧的动压槽608a2排列区域的轴向尺寸 X62更大。例如如图56所示,作为止推动压产生部,在轴承套筒608的下端面 608b的整面或--部分区域形成有将多个动压槽608bl排列成螺旋形状的 区域。该动压槽608bl排列区域以成品的状态与后述的凸缘部622的上端 面622a对置,在轴部件602旋转时,与上端面622a之间形成后述的第一 止推轴承部T61的止推轴承间隙(参照图54)。在轴承套筒608的外周面608c形成有向轴向延伸的多个轴向槽 608cl。这些轴向槽608cl起到如下作用主要在流体轴承装置601的使 用时,在轴承内部空间内产生润滑油的过量不足的情况下等,用于尽快地 将该过量不足的状态恢复到适当的状态。使壳体607的下端侧闭塞的盖部件609例如由金属材料或树脂材料形 成,并固定于在壳体607的内周下端设置的固定面607b。此时,盖部件 609的固定可以使用粘接、压入、熔敷、焊接等任意的方法。在盖部件609的上端面609a的整面或一部分区域形成有例如呈与图 56同样的排列方式(螺旋的方向相反)的动压槽排列区域。该动压槽排列 区域(止推动压产生部)以成品的状态与凸缘部622的下端面622b对置, 在轴部件602的旋转时,在与下端面622b之间形成后述的第二止推轴承 部T62的止推轴承间隙(参照图54)。在本实施方式中,作为密封机构的密封部件610由金属材料或树脂材 料与壳体607独立地形成,并通过压入、粘接、熔敷、焊接等任意的方法 固定于壳体607的上端内周。在密封部件610的内周形成有呈锥状的密封面610a,在该密封面610a 与后述的轴部621的外周面之间形成密封空间S6。在使润滑油充满流体轴 承装置601内部的状态下,润滑油的油面总是维持在密封空间S6的范围 内。轴部件602由轴部321、在设置于中央的孔固定了轴部621的下端的 环状的凸缘部622构成。在该实施方式中,如图54所示,在轴部621的 外周形成有径向轴承面621a,该径向轴承面621a在径向上与设置于轴承 套筒608的内周面608a的动压槽608al、 608a2排列区域相对。在该实施 方式中,径向轴承面621a在轴向上隔开地设置于两处,在所述径向轴承 面621a、 621a之间设有直径比径向轴承面621a小的退刀槽部621b。轴部621的下端被压入凸缘部622。此外,在轴部621与凸缘部622 的嵌合区域的轴向端部(在此为轴承套筒608侧)形成有与凸缘部622敛 缝的敛缝固定部623。而且,对于轴部621优选由不锈钢等强度、刚性、耐摩耗性等优良的 材料形成,另外,对于凸缘部622优选例如黄铜等与轴部621相比敛缝加 工时的塑性加工性优良的材料形成。组装完上述的结构部件之后,向轴承内部空间(图54中以散点模样 表示的区域)填充润滑油,从而得到作为成品的流体轴承装置601。在此, 作为在流体轴承装置601内部充满的润滑油可以使用各种润滑油,但提供78给HDD等盘驱动装置用的动压轴承装置的润滑油考虑其使用时或者输送 时的温度变化,适宜使用低蒸发率及低粘度性优良的酯系润滑油、例如癸 二酸二辛酯(DOS)、壬二酸二辛酯(DOZ)等。在上述结构的流体轴承装置601中,当轴部件602旋转时,轴承套筒 608的两侧的动压槽608al、 608a2排列区域隔着径向轴承间隙而与轴部 621的径向轴承面621a、 621a相对。而且,伴随轴部件602的旋转,即使 在上下任一个动压槽608al、 608a2排列区域中,润滑油被朝向动压槽 608al、 608a2的轴向中心m6压入,其压力上升。利用此种动压槽608al、 608a2的动压作用,在径向上旋转自如地非接触支承轴部件602的第一径 向轴承部R61和第二径向轴承部R62分别在轴向上隔开地形成在两个部 位。与此同时,在轴承套筒608的下端面608b上设置的动压槽608bl排 列区域和与此相对的凸缘部622的上端面422a之间的止推轴承间隙、以 及在盖部件409的上端面409a上设置的动压槽排列区域和与此相对的凸 缘部422的下端面422b之间的止推轴承间隙,利用动压槽的动压作用分 别形成润滑油的油膜。而且,利用这些油膜的压力,分别构成在止推方向 上非接触支承轴部件402的第一止推轴承部T41和第二止推轴承部T42。以下,说明轴部件602的制造方法的一例。图52表示本实施方式的流体轴承装置用轴部件602的制造方法的流 程图的一例。如图52所示,该制造方法包拮接受有关组装的部件,即 轴部621及凸缘部622的工序S101;以组(lot)为单位对接受的轴部621 及凸缘部622进行匹配的工序S102;从进行匹配后的轴部621及凸缘部 622的组中分别任意抽取--个轴部621及凸缘部622的工序S103;对抽取 的轴部621的外径尺寸与凸缘部622的孔的内径尺寸进行测定的工序 S104;基于测定的各尺寸的差,评价压入两部件时的过盈量(压入量)的 工序S105;将进行了过盈量的评价的轴部621压入凸缘部622的孔的工序 S106;对评价后的过盈量是否低于预先设定的过盈量的规定值进行判定的 工序S107;对判定为判定的结果低于规定值的压入品实施敛缝加工。以下, 以匹配工序S102为中心来说明各工序S101 S108。首先,在工序S101中,将经过各种加工工序得到的轴部621及凸缘部622以组为单位分别接受到组装工序。在此,作为轴部621,接受例如 车削等粗成形之后,对包括径向轴承面的外周面(图54所示的径向轴承 面621a、 621a)实施研磨加工,从而将应压入的外周面精细加工到高精度 (数mM以下)的轴部。与此相反,作为凸缘部622,接受以与成为止推 轴承面的两端面(图54所示的上端面622a及下端面622b)不同的加工, 例如车削等的粗加工与孔同时形成内周面622c的凸缘部。接下来,对以组为单位接受的轴部621及凸缘部622进行匹配(工序 S102)。具体来说,如图57所示,以对每个组Ls确定的轴部621的代表 外径尺寸Ms、和与每个相同组Lf确定的凸缘部622的孔的代表内径尺寸Mfl之差Pm"j、于过盈量的目标值Paim的方式进行匹配。在此,将内周面622c的称呼尺寸,即代表内径尺寸Mf,与图60所示的匹配(将代表尺寸 Ms、 Mf的差作为目标值P^的匹配)所使用的组Lf的代表内径尺寸Mf 相比大的凸缘部622的组Lf与轴部621的组Ls进行匹配。而且,作为过盈量的目标值Paim,可以根据其用途或流体轴承装置601的搭载机种等得到要求的最低限的止脱力,并在不产生由压入导致部件精 度的低下的程度的上限的范围内,适宜地设定。此外,此时确定的范围成为适当的过盈量的允许范围(图57中,由区域Ao表示的范围)。此外, 从上述的加工方法的不同,轴部621的组Ls的加工公差Ts比凸缘部622 的组Lf的加工公差Tf更小。此外,在该实施方式中,作为轴部621与凸 缘部622的组Ls、 Lf,使用代表外径尺寸Ms及代表内径尺寸Mn均与各 组的平均外径尺寸及平均内径尺寸相等的部件。从如上所述地进行匹配后的轴部621的组Ls与凸缘部622的组Lf, 分别任意地选择并抽取一个轴部621和凸缘部622 (工序S103)。而且, 分别测定抽取的邻轴部621的外径尺寸与凸缘部622的孔的内径尺寸 (工序S104)。基于在工序S104中测定的各部件的尺寸,对双方的部件的压入时得 到的过盈量进行评价。具体来说,从存储在适当的存储器(包括数据库) 的有关各部件的尺寸的信息,算出用于压入的一组轴部621及凸缘部622 的直径尺寸差作为过盈量的值。算出的关于过盈量的信息向作为后面工序 (下面工序)的过盈量的判定工序S107传递。80将结束尺寸的测定的轴部621压入与其成对的凸缘部622的孔(工序 S106)。在此,得到的过盈量是由工序S105算出的值,因此不测定压入时 的实际的过盈量,而在下个工序的过盈量的判定工序S107中,单独判定 是否需要敛缝加工(工序S107)。具体来说,在评价的过盈量低于预先设 定的阈值(与被认为最低限度需要的止脱力相当的过盈量的值)的情况下, 对该压入品进行敛缝加工(工序S108)。在此,以对判定为需要敛缝加工 的所有的压入品一律施加敛缝力的方式,进行其敛缝条件的设定。此外,在工序S107中,对于判定为不需敛缝加工的压入品,不经过 敛缝加工,而作为成品结束其组装。在此,敛缝加工在以适当的夹具保持由压入而一体化后的轴部621与 凸缘部622状态下,对轴部621与凸缘部622的任一个实施局部的塑性加 工而进行。此时,加工对象为与轴部621相比可以由比较软质的材料形成 的凸缘部622,此时,通过向与轴部621的压入紧固部附近的凸缘部622 的上端面622a内周按压适当的敛缝加工用的夹具而使凸缘部622塑性变 形。此外,为了降低由敛缝产生的凸缘部622的变形,尤其是被敛缝加工 部的周边产生的隆起,去掉凸缘部622的上端面622a内周的一部分,或 者内周面622c的上端面622a侧的一部分也有效。经过以上的工序S103 S107 (根据需要至工序S108),对一组轴部 621及凸缘部622实施压入及根据需要实施敛缝加工,形成作为组装品的 轴部件602。将所述一系列的工序S103 S108对组Ls、 Lf中尽可能所有 的轴部621及凸缘部622实施,并得到作为组装品的轴部件602。如此,通过压入,实现轴部621与凸缘部622的组装,并且,评价压 入时的过盈量,并基于评价后的过盈量设定敛缝条件,从而能够根据评价 的过盈量的大小调整敛缝条件。因此,通过敛缝弥补过盈量的不均,并能 够将稳定的固定力施加在轴部621与凸缘部622之间。具体来说,在评价 的过盈量低于适当的过盈量的允许范围的情况下,就图57来说,在区域 A,的凸缘部622与轴部621组合的情况下,基于评价的过盈量的值,以适 当的敛缝条件来实施敛缝加工,能够实质且有效地使敛缝形成的增强发挥 作用。此外,该实施方式中,在压入工序之前,以组单位进行将对每个组Ls、 Lf确定的轴部621的代表外径尺寸Ms与凸缘部622的孔的代表内径 尺寸Mf之差P^设定为比过盈量的目标值P^小的匹配。因此,适当的过 盈量的允许范围(图57中,由区域Ao表示的范围。在此,与轴部的加工 公差Ts—致。)整体上向过盈量变大侧移动。其结果,作为过盈量相对过 小的区域A (过盈量从适当过盈量的允许范围区域AQ向变小侧偏离的范 围)增加,但因此过盈量变得相对过大的区域A2 (过盈量从适当过盈量的 允许范围区域AQ向变大侧偏离的范围)减少。在此,有关属于过盈量的 过小区域A,的凸缘部622和轴部621的组合的组装品,基于评价的过盈 量进行敛缝加工,能够调整其固定力,因此对于组中尽可能多的工件确保 压入及敛缝后的固定力,并且消减过盈量过大导致的组装不良品的比例, 并可提高成品率。此外,如上所述以组单位进行匹配的情况下,例如图58所示,也能够进行将对每个组Ls、 Lf确定的轴部621的最小外径尺寸Msmin与凸缘部 622的孔的最小内径尺寸Mfi^之差作为过盈量的目标值Pa^的匹配。通过在如此进行匹配后进行压入,能够排除包含在过盈量变得相对过大的区域 八2中的凸缘部622与轴部621的组装品。从而,进--步消减由压入产生的 组装不良,能够进一步提高作为轴部件602的成品率。而且,如图58例 示,代表外径尺寸Ms与最小外径尺寸Ms^之差与加工公差Ts的一半相 一致的组Ls的情况下(对于凸缘部的组Lf也同样,代表内径尺寸Mn与最小内径尺寸Mf一之差与加工公差Tf的一半相一致的情况下),可由各代 表尺寸Ms、 Mf2间的差Pm2进行匹配,管理变得容易。此外,如该实施方式,对于评价的过盈量低于规定量的组合的压入品, 若赋予一定的敛缝条件进行设定,则敛缝加工的控制也变得容易。此外, 不仅敛缝加工的方式,也能够将其设备简单化,经济方面合适。以上,对本发明的第六实施方式的轴部件602的制造方法进行了说明,当然,本发明的范围内中,也可变更其实施方式。例如在上述实施方式中,说明了基于对轴部621的外径尺寸与凸缘部 622的孔的内径尺寸进行测定的结果来进行过盈量的评价(工序S105)的 情况,但也可基于除此以外的信息来进行过盈量的评价。图59表示这样 一例的制造方法的流程图,主要具有如下工序这点,其结构(工序)与图52所示的制造方法不同,即在抽取应压入的轴部621与凸缘部622的工 序S103之后开始压入的工序S106— 1;测量压入时的负载的工序S106—2; 及基于测量的负载来评价过盈量的工序S106—3。如此,若测量压入时的负载并基于测量的负载来评价过盈量,则与单 独的压入品相应地能够得到与其压入状态相关的信息,因此可以基于反映 单独具体的压入状态的信息来评价过盈量(推定由压入得到的固定力)。 此外,利用在敛缝用的夹具上设置的负载传感器等的压力传感器,将压入 力作为轴部621从凸缘部622受到的反作用力进行测量,与在压入前单独 测定尺寸的情况相比,能够简单化其工序数及设备,是适合的。当然,只 要能够将测量的负载(反力等)原样作为评价的过盈量在后面的判定工序 S107中使用,也可将工序S107中的判定基准置换为敛缝负载而进行判定。此外,以上的实施方式中,说明设置如下工序的情况,即作为与根 据用途或者搭载机种等所要求的最低限的止脱力相当的值而设定过盈量 的阈值(下限值),且实际上在评价的过盈量低于阈值的情况下, 一律设 定敛缝条件的工序(工序S107)情况,但当然也可由除此以外的方法来适 当地设定敛缝条件。例如,在过盈量的评价(工序S105或者工序S106— 3)之后,也可代替工序S107,以基于评价的过盈量形成的紧固力和由敛 缝形成紧固力的总和为恒定的方式,设定敛缝条件的工序(之后,根据设 定的敛缝条件实施敛缝加工)。或者,对于评价的过盈量不满足前述的阈 值的过盈量,也可以由压入产生的紧固力和由敛缝产生的紧固力的总和与 前述的阈值一致的方式,设定其敛缝条件的工序。通过如此设定敛缝条件, 能够得到不均进一步减少,并具有均匀的固定强度的轴部件。而且,在上述的实施方式中采用的、过盈量的评价(工序S105和工 序S106—3)及过盈量的判定工序S107并不一定需要以组单位进行的匹 配工序S102。即,即使没有组单位而以所有产品混入状态接受各部件的情 况下,经过上述的工序,也能够控带j包括是否需要敛缝的敛缝条件,因此 能够对轴部件赋予不均更少且稳定的固定强度。此外,在该实施方式中,例示了将敛缝固定部623设置在轴部621与 凸缘部622的压入区域的轴向上端(上端面622a侦iJ)的情况,但除此以 外也可利用适当的夹具对凸缘部622的下端面622b的内周实施敛缝加工。在该情况下,在判定工序S107中,根据必要的止脱力,确定在一端侧的 敛缝加工,或者是否需要两端侧的敛缝(设定敛缝条件)即可。以上说明的本发明的制造方法并不限于上述的结构,也可适用于具有 其他的结构的流体轴承装置。例如上述实施方式中,说明了将轴部621的外周面作为径向轴承面 621a,并将凸缘部622的上端面622a及下端面622b分别作为止推轴承面 使用的情况,但并不限定于此。例如省略图示,对于仅将双方的端面622a、 622b中上端面622a作为止推轴承面使用的结构的流体轴承装置用的轴部 件也可适用本发明。而且,在以上的实施方式中,将壳体607与轴承套筒608独立地设置, 但也可在能够装配的范围内将从构成所述流体轴承装置601的固定侧的部 件组中选择的2个以上的部件彼此一体化(由同一材料一体地形成,或者 嵌入一方的部件并模成形另一方的部件)。例如在图54所示的结构中,壳 体607与轴承套筒608、壳体607与盖部件609、壳体607与密封部件610 之间可以一体化。也可将壳体607与轴承套筒608、及密封部件610--体 化。此外,与轴部一体化的凸缘部的形状也不会妨碍本发明的适用。例如, 对于一体具有在外周设置密封面的凸缘部的轴部件,也可适用本发明。此外,在以上的实施方式(第--至第六实施方式)中,作为径向轴承 部Rll、 R12、 R21、 R22、 R31、 R32、 R41、 R42、 R51、 R52、 R61、 R62 及止推轴承部Tll、 T12、 T21、 T22、 T31、 T32、 T41、 T42、 T51、 T52、 T61、 T62例示了利用人字形状或螺旋形状的动压槽产生润滑油的动压作 用的结构,但本发明并不限定于此。例如,作为径向轴承部Rll、 R12,省略图示,但也可采用将轴向的 槽形成在圆周方向的多个部位的所谓阶梯状的动压发生部,或者,在圆周 方向上排列多个的圆弧面,且在相对的轴部21的外周面(径向轴承面21a) 之间形成楔状的半径方向间隙(轴承间隙)的所谓多圆弧轴承。当然,关 于其他的实施方式(第二 第六实施方式)的径向轴承部R21、 R22、 R31、 R32、 R41、 R42、 R51、 R52、 R61、 R62,也可采用同样的结构。或者,也可将成为径向轴承面的轴承套筒8的内周面8a形成为未设 置作为动压发生部的动压槽或圆弧面等的正圆状内周面,并通过与该内周84面相对的正圆状的外周面(径向轴承面21a),构成所谓的正圆轴承。当然, 关于其他的实施方式(第二 第六实施方式)的径向轴承部R21、 R22、 R31、 R32、 R41、 R42、 R51、 R52、 R61、 R62,也可釆用同样的结构。此外,以上的说明的径向轴承部除如所述的在轴向上隔开地设置于两 个部位以外,也可仅设置在一个部位,或者,也可在轴向上离隔地设置三 个部位以上。此外,第一实施方式中止推轴承部Tll、 T12的一方或双方同样省略 图示,但在成为止推轴承面的区域,也可由在圆周方向以规定间隔设置多 个半径方向槽形状的动压槽的所谓阶式轴承,或者波形轴承(端面为调和 波形等的波形的轴承)等来构成。当然,关于其他的实施方式(第二 第 六实施方式)的止推轴承部T21、 T22、 T31、 T32、 T41、 T42、 T51、 T52、 T61、 T62,也可采用同样的结构。此外,在以上的说明中,说明了将动压发生部均设置在固定侧(壳体 57、 157、 377、 457、 507或轴承套筒8、 108、 308、 408、 508、 608,盖 部件9、 109、 309、 409、 509、 609等)的情况,但也可将其一部分或者 全部设置在旋转侧(轴部21、 121、 321、 421、 521、 621或凸缘部22、 122、 322、 422、 622 (包括止推部件522、 527),毂53、 153、 373、 453、 503 等)。例如,若指第一实施方式,也可在轴部21的外周面(径向轴承面21a) 或凸缘部22的两端面22a、 22b,及毂53的下端面53al中的一个部位以 上设置所述的动压发生部。此外,例如第三实施方式,也可在以限制了凸缘部322的状态进行轴 部321的压入或敛缝固定情况下,在图28A 图28C所例示的第一夹具 331的下端面331b和第二夹具332的上端面332a,预先设置与止推动压 发生部相对应的模,也可对凸缘部322施加矫正力,并且在凸缘部322的 两端面322a、 322b形成与模相对应的动压发生部。此外,在以上的说明中,说明了轴部件2旋转,并由轴承套筒8等非 接触支承其的结构,但与此相反,对于轴承套筒8侧旋转,并由轴部件2 侧支承其的结构也可适用本发明。在该情况下,例如对于第一实施方式而 言,轴承套筒8构成为一体或单独固定于毂3、 53,并与毂3、 53—体旋 转。当然,上述结构并不限于第一实施方式,对于第二 第六实施方式的流体轴承装置101、 151、 301、 371、 401、 451、 501、 601也同样可以采 用。此外,以上的说明中,作为用于充满到流体轴承装置1、 51、 101、 151、 301、 371、 401、 451、 501、 601的内部,且在径向轴承间隙和止推轴承间 隙形成流体膜的流体例示了润滑油,但除此以外也可使用能够形成流体膜 的流体,例如空气等气体,或磁性流体等具有流动性的润滑剂,或者润滑 脂等。
权利要求
1、一种流体轴承装置用轴部件,其具备轴部和固定于轴部的一端的凸缘部,且在轴部的外周面和与该外周面相对的面之间形成径向轴承间隙,并且在凸缘部的端面和与该端面相对的面之间形成止推轴承间隙,且由在径向轴承间隙间及止推轴承间隙形成的流体的膜来旋转支承所述流体轴承装置用轴部件,所述流体轴承装置用轴部件的特征在于,轴部被压入设置于凸缘部的孔部,并且轴部和凸缘部的一方被部分地受到塑性加工而敛缝固定于另一方。
2. 根据权利要求1所述的流体轴承装置用轴部件,其特征在于,通过对凸缘部的比面对止推轴承间隙的区域更靠内径侧的区域实施塑性加工而得到敛缝部。
3. 根据权利要求2所述的流体轴承装置用轴部件,其特征在于,在轴部设置有溢出部,所述溢出部用于使由塑性加工产生的凸缘部的塑性变形向内径侧溢出。
4. 根据权利要求1所述的流体轴承装置用轴部件,其特征在于,在凸缘部的--端面内周设置溢出部,并对该溢出部实施敛缝加工。
5. 根据权利要求4所述的流体轴承装置用轴部件,其特征在于,在从溢出部的外径端离开的位置实施敛缝加工。
6. 根据权利要求4所述的流体轴承装置用轴部件,其特征在于,由在受到敛缝加工而凹陷的部分的外径侧所产生的第一隆起部构成止推轴承面。
7. 根据权利要求4所述的流体轴承装置用轴部件,其特征在于,由在受到敛缝加工而凹陷的部分的内径侧所产生的第二隆起部形成与轴部敛缝的敛缝部。
8. 根据权利要求4所述的流体轴承装置用轴部件,其特征在于,第一隆起部从止推轴承面突出的高度为3nm以下。
9. 根据权利要求1所述的流体轴承装置用轴部件,其特征在于,在凸缘部的孔部的内周面与轴部的外周面之间设有压入固定的部 2分、敛缝固定的部分、吸收伴随敛缝的塑性变形的部分。
10. 根据权利要求9所述的流体轴承装置用轴部件,其特征在于,塑性变形的吸收部分通过填充在凸缘部与轴部之间设置的间隙来形成。
11. 根据权利要求9所述的流体轴承装置用轴部件,其特征在于,在受到敛缝加工而凹陷的部分的半径方向内侧形成有塑性变形的吸收部分。
12. 根据权利要求9所述的流体轴承装置用轴部件,其特征在于,敛缝固定部和塑性变形的吸收部分形成在同一区域。
13. 根据权利要求9所述的流体轴承装置用轴部件,其特征在于,在凸缘部的---侧的端面内周设有溢出部,并对该溢出部实施敛缝:加工。
14. 根据权利要求1所述的流体轴承装置用轴部件,其特征在于,凸缘部的面对止推轴承间隙的端面进而被覆盖部覆盖。
15. 根据权利要求14所述的流体轴承装置用轴部件,其特征在于,覆盖部是镶嵌轴部及凸缘部而模成形的。
16. 根据权利要求14所述的流体轴承装置用轴部件,其特征在于,在覆盖部设冇使止推轴承间隙产生流体动压的止推动压产生部。
17. 根据权利要求1所述的流体轴承装置用轴部件,其特征在于,孔部是在凸缘部的两端面开口的贯通孔。
18. —种流体轴承装置,其特征在于,具备权利要求1~17中任一项所述的轴部件。
19,一种马达,其特征在于,具备权利要求18所述的流体轴承装置。
20.--种流体轴承装置用轴部件的制造方法,所述流体轴承装置用轴部件具备轴部和固定于轴部的一端的凸缘部,且在轴部的外周面和与该外周面相对的面之间形成径向轴承间隙,并且在凸缘部的端面和与该端面相对的面之间形成止推轴承间隙,且由在径向轴承间隙间及止推轴承间隙形成的流体的膜来旋转支承所述流体轴承装置用轴部件,所述流体轴承装置用轴部件的制造方法的特征在于,包括将轴部压入在凸缘部设置的孔部的工序;对轴部或凸缘部进行敛缝的工序。
21. 根据权利要求20所述的制造方法,其特征在于,至少在限制凸缘部的两侧的端面的状态下进行敛缝工序。
22. 根据权利要求20所ii的制造方法,其特征在于,根据压入力来设定敛缝力。
23. 根据权利要求20所述的制造方法,其特征在于,将轴部压入具有大径部的凸缘部的孔部,在大径部和轴部之间形成间隙,并且对凸缘部的端面内周侧实施敛缝加工,由敛缝加工所产生的变形来填充间隙的至少--部分。
24. 根据权利要求23所述的制造方法,其特征在于,由比孔部的被压入部更大径的筒状面来构成大径部,并以在该筒状面与轴部的外周面之间形成间隙的状态来实施敛缝加工。
25. 根据权利要求23所述的制造方法,其特征在于,.由环状的切口槽构成大径部,并以在该切口槽与轴部的外周面之间形成间隙的状态来实施敛缝加工。
26. 根据权利要求20所述的制造方法,其特征在于,在经过压入工序和敛缝工序后,在凸缘部的面对止推轴承间隙的端面形成覆盖部。
27. -种流体轴承装置用轴部件的制造方法,所述流体轴承装置用轴部件具备外周面面对径向轴承间隙的轴部、固定于轴部的-端且至少一侧的端面面对止推轴承间隙的凸缘部,所述流体轴承装置用轴部件的制造方法的特征在于,包括将轴部压入在凸缘部设置的孔部的工序;对轴部和凸缘部的压入时的过盈量进行评价的工序;基于评价后的过盈量,设定压入后的敛缝条件的工序。
28. 根据权利要求27所述的制造方法,其特征在于,对从轴部和凸缘部各自的组中任意选择的一组轴部及凸缘部进行压入工序,并且在压入工序前,以组单位进行将对每个组确定的轴部的代表外径尺寸与凸缘部的孔部的代表内径尺寸之差设定为比过盈量的目标值小的匹配。
29. 根据权利要求28所述的制造方法,其特征在于,以组单位进行将对每个组确定的轴部的最小外径尺寸与凸缘部的孔部的最小内径尺寸之差设定为过盈量的目标值的匹配。
30. 根据权利要求27或28所述的制造方法,其特征在于,基于压入前测定的轴部的外径尺寸与凸缘部的孔部的内径尺寸,进行过盈量的评价。
31. 根据权利要求27或28所述的制造方法,其特征在于,基于压入时的负荷,进行过盈量的评价。
32. 根据权利要求27或28所述的制造方法,其特征在于,设定应评价的过盈量的下限值,在评价的过盈量低于该下限值的情况下,将敛缝条件设定为恒定的值,并进行敛缝加工。
33. 根据权利要求27或28所述的制造方法,其特征在于,设定敛缝条件,使基于评价的过盈量与由敛缝形成的过盈量的总和为恒定。
34. —种流体轴承装置的制造方法,其特征在于,将由权利要求20或27所述的方法制造的轴部件作为构成部件进行流体轴承装置的装配。
全文摘要
本发明提供一种低成本地形成轴承面的精度及轴承面间的形状精度优良,且轴部与凸缘部之间具有高的固定强度的流体轴承装置用的轴部件。将轴部(21)压入凸缘部(22),并且将第一夹具(31)的塑性加工部(31c)压接于凸缘部(22)的上端面(22a),并在内周侧使凸缘部(22)局部地塑性变形。由此,与轴部(21)之间形成敛缝部(23)。此外,在由第二夹具(32)及第三夹具(33)限制凸缘部(22)的两侧的端面(22a、22b)的状态下进行压入及敛缝。
文档编号F16C17/10GK101542143SQ20078004422
公开日2009年9月23日 申请日期2007年12月18日 优先权日2006年12月20日
发明者古森功, 尾藤仁彦, 山本哲也, 平出淳, 清水一人 申请人:Ntn株式会社
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