JP2008309189A - 流体軸受装置用軸部材の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】軸部とフランジ部との間で組立精度を確保しつつも所要の締結強度をばらつきなく得ることのできる流体軸受装置用軸部材の製造方法を提供する。
【解決手段】動圧軸受装置用軸部材の製造方法に、圧入工程Ｓ６と加締め工程Ｓ８とを設けると共に、圧入時の締め代を評価する工程Ｓ５を設け、この工程Ｓ５で評価した締め代に基づき加締め条件を設定する工程Ｓ７、Ｓ８を設けるようにした。また、圧入工程Ｓ６の前に、ロットごとに定まる軸部の代表外径寸法とフランジ部の孔の代表内径寸法との差を締め代の狙い値よりも小さく設定するマッチングをロット単位で行う工程Ｓ２を設けるようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、流体軸受装置用軸部材の製造方法に関する。

流体軸受装置は、軸受隙間に形成される流体の膜で軸部材を相対回転自在に支持するものである。この種の軸受装置は、特に高速回転時における回転精度、静粛性等に優れており、情報機器をはじめ種々の電気機器に搭載されるモータ用の軸受装置として好適に使用される。具体的には、ＨＤＤ等の磁気ディスク装置、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ／ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＯＭ／ＲＡＭ等の光ディスク装置、ＭＤ、ＭＯ等の光磁気ディスク装置等におけるスピンドルモータ用の軸受装置として、あるいはレーザビームプリンタ（ＬＢＰ）のポリゴンスキャナモータ、プロジェクタのカラーホイールモータ、ファンモータなどのモータ用軸受装置として好適に使用される。

通常、流体軸受装置においては、軸部材の軸部が軸受スリーブの内周に挿入され、軸部の外周面と軸受スリーブの内周面との間にラジアル軸受隙間を形成する。また、軸部の一端にフランジ部を設け、このフランジ部の端面とこれに対向する面（例えば軸受スリーブの端面）との間にスラスト軸受隙間を形成する（例えば、特許文献１を参照）。

このように、軸部の外周面はラジアル軸受隙間を形成し、フランジ部の端面はスラスト軸受隙間を形成することから、これらの面は高精度に仕上げておく必要がある。また、ラジアル軸受隙間とスラスト軸受隙間とを共に形成する場合、個々の面精度だけでなく、これらの間の形状精度、すなわち軸部の外周面とフランジ部の端面との間の直角度を高めておくことが重要となる。

互いに別体をなす軸部とフランジ部とを高精度に一体化する方法として、例えば回転軸に環状のスラストプレートを圧入することで固定する手段が提案されている（特許文献２を参照）。
特開２００３−２３９９５１号公報 特開２００１−３１７５４５号公報

ところで、最近では、情報機器の小型化・携帯化に伴い、これら情報機器に搭載される流体軸受装置に対する強度（特に、落下等の衝撃に対する強度など）の向上が求められている。従い、軸部とフランジ部とを別体構造とする軸部材であれば、その締結強度を向上させることが重要となる。

特許文献２に記載の如く、圧入手段を採用する場合、締め代の設定のみで比較的高い固定強度を得ることができる。その反面、固定強度と組立て精度とは相反する関係にあるため、抜止め力（固定力）向上の要請に対応するべく締め代を大きく採るほど組立て精度の低下を招き、これにより軸受面間の直角度など所要の形状精度を得ることが困難となる。

また、圧入により締結力を確保する場合、かかる締結力は締め代の態様（大きさ、均一性）に大きく依存する。従い、高い締結力をばらつきなく得るためには、個々の部品の加工精度（寸法精度）を高めるより他ないが、部品によっては高精度加工を要求される他の部位（例えばスラスト軸受面など）との兼ね合いにより、高精度に加工することが困難な場合がある。特に、軸部の外周面とフランジ部の孔とではその加工手段の違いから加工公差（寸法交差）が異なるため、この公差の違いにより生じる締め代のばらつきが大きくなる。これにより、実際の締め代がその許容範囲から外れる組み合わせが生じることがあり、所要の締結力を得ることができない恐れがある。

以上の事情に鑑み、本発明では、軸部とフランジ部との間で組立精度を確保しつつも所要の締結強度をばらつきなく得ることのできる流体軸受装置用軸部材の製造方法を提供することを技術的課題とする。

前記課題を解決するため、本発明は、外周面がラジアル軸受隙間に面する軸部と、軸部の一端に固定されかつ少なくとも一方の端面がスラスト軸受隙間に面するフランジ部とを備える流体軸受装置用軸部材の製造方法であって、フランジ部に設けた孔に軸部を圧入する工程と、軸部とフランジ部との圧入時の締め代を評価する工程と、評価した締め代に基づき、圧入後の加締め条件を設定する工程とを含む流体軸受装置用軸部材の製造方法を提供する。

このように、本発明は、軸部をフランジ部に圧入すると共に、圧入時の締め代を評価し、評価した締め代に基づき加締め条件を設定する点を特徴とするものである。かかる方法によれば、評価した締め代の大小に応じて加締め条件を調整することができるので、締め代のばらつきを加締めにより補って、安定した固定力を軸部とフランジ部との間に付与することができる。特に、評価した締め代が適正な締め代の値より小さい場合には、評価した締め代の値に基づき適正な加締め条件で加締め加工を施すことで、加締めによる補強を実質的かつ有効ならしめることが可能となる。もちろん、圧入により所要の締結力が確保されると推測される締め代の場合には、加締め加工を省略する、との加締め条件を設定することができる。

ところで、上述の組立工程（軸部とフランジ部との一体化を図る工程）は、通常、その生産性およびコスト面を考慮してロット単位で実施される。この場合、圧入工程は、軸部とフランジ部各々のロットから任意に選択した一組の軸部およびフランジ部に対して実施される。このように、ロット単位で組立工程を実施する場合、例えば図９に示すように、有効かつ適正な締め代の範囲（図９中、領域Ａ₀で示す範囲）にできる限り多くの軸部とフランジ部とを含める目的で、軸部の代表外径寸法Ｍ_Sとフランジ部の孔の代表内径寸法Ｍ_fとの差を締め代の狙い値Ｐ_aimとするマッチングをロットＬ_S、Ｌ_f単位で行うことが考えられる。

しかしながら、このようなマッチングを行った上で圧入を実施すると、組立品の中に、締め代が過小となる範囲（図９中、領域Ａ₁で示す範囲）や締め代が過大となる範囲（図９中、領域Ａ₂で示す範囲）に属する組立品が含まれてしまう。締め代が過小となる場合には、上述の如く、評価した締め代の大きさに応じて加締めることで固定力を補うことができるが、締め代が過大の場合にはフランジ部の内径部分を削る不良が生じる等、加締めにより補うことのできない不良が生じ、結果的に歩留まりの低下を招く。

そこで、本発明では、圧入工程の前に、ロットごとに定まる軸部の代表外径寸法とフランジ部の孔の代表内径寸法との差を締め代の狙い値よりも小さく設定するマッチングをロット単位で行い、その後に圧入工程を実施することとした。なお、ここでいう『代表外径寸法』との語には、単位ロット中に含まれる全ての軸部の外径寸法の平均値（平均外径寸法）や、軸部の外径寸法をロット単位での度数分布として見た場合に最も度数の高い（ロット中に含まれる割合の最も高い）寸法が含まれるものとする。『代表内径寸法』に関しても同様の概念が含まれるものとする。

適正な締め代の許容範囲は、通常、締め代の狙い値を含む一定の幅を有することから、上述のようにロット単位でマッチングを行うことで、適正な締め代の許容範囲は全体的に締め代が大となる側に移行する。その結果、締め代が相対的に過小となる範囲（適正締め代の許容範囲から締め代が小となる側に外れる範囲）は増加するものの、その分、締め代が相対的に過大となる範囲（適正締め代の許容範囲から締め代が大となる側に外れる範囲）は減少する。ここで、締め代の過小範囲の組み合わせに係る組立品に関しては、評価した締め代に基づき加締め加工を行うことでその固定力を調整できるので、なるべく多くのワークに対して組立後の固定力を確保すると共に、締め代過大による組立不良品の割合を減じて、歩留まりを高めることが可能となる。

また、上述の如くロット単位でマッチングを行うのであれば、ロットごとに定まる軸部の最小外径寸法とフランジ部の孔の最小内径寸法との差を締め代の狙い値とするマッチングを行うのが好ましい。なお、ここでいう『最小外径寸法』は、ロット中に含まれる軸部の外径寸法の中で実質的に最小となる外径寸法を意味するものとする。同様に、『最小内径寸法』は、ロット中に含まれるフランジ部の孔の内径寸法の中で実質的に最小となる内径寸法を意味するものとする。呼び寸法（代表寸法）や加工公差が明確である場合には、これらの値から推定されるものであってもよい。

このように、軸部の最小外径寸法とフランジ部の孔の最小内径寸法との差を締め代の狙い値とするマッチングを行った上で圧入を行うことで、締め代が相対的に過大となる範囲（適正締め代の許容範囲から締め代が大となる側に外れる範囲）を除去することができる。言い換えると、何れの軸部とフランジ部との組み合わせにおいても、締め代がその許容範囲から過大側に外れる状態を排除することができる。従って、圧入に係る組立不良をさらに減じて、軸部材としての歩留まりを一層高めることが可能となる。

ここで、締め代の評価方法としては、例えば、圧入前に測定した軸部の外径寸法とフランジ部の孔の内径寸法とに基づき評価する方法や、圧入時の荷重に基づき評価する方法などを挙げることができる。ここで、圧入時の荷重に基づき評価するのであれば、、各々の圧入品に応じてその圧入状態に関する情報を得ることができるので、個別具体的な圧入状態を反映した情報に基づき締め代（圧入により得られるものと推定される締結力）を評価することができる。また、圧入時に用いる治具等に適当な圧力センサを設けるだけで個別に評価することができるので、各寸法を測定する工程および設備を別途設ける必要もなく、経済的にも好適である。

また、評価した締め代に基づき加締め条件を設定する方法としては、例えば、評価すべき締め代の下限値を設定し、実際に評価した締め代が予め設定した下限値を下回った場合に加締め条件を一定の値に設定して加締め加工を行う方法や、評価した締め代に基づく締結力と加締めによる締結力との総和が一定となるよう、加締め条件を設定する方法などを挙げることができる。このうち、予め設定した下限値を下回った場合に加締め条件を一定の値に設定して加締め加工を行う方法によれば、加締め工程をロットごとに単一の態様（例えば一定の加締め荷重）で行うことができ、実用的である。なお、加締め条件の具体例としては、加締め加工時、加締め用治具がワークから受ける反力を加締め荷重として評価し、かかる反力の最大値で加締め加工を制御する方法や、加締め用治具の押し込み量でもって制御する方法などを挙げることができる。

以上のように、本発明によれば、軸部とフランジ部との間で組立精度を確保しつつも所要の締結強度をばらつきなく得ることのできる流体軸受装置用軸部材の製造方法を提供することができる。

以下、本発明の一実施形態を図１〜図６に基づき説明する。なお、以下の説明における『上下』方向は、単に各図における構成要素間の位置関係を容易に理解するために用いるもので、流体軸受装置（動圧軸受装置）の設置方向や使用態様、あるいは後述する軸部材の組立態様等を特定するものではない。

図２は、本発明の一実施形態に係る動圧軸受装置１を具備したスピンドルモータの断面図を示す。このスピンドルモータは、例えば磁気ディスクを備えたＨＤＤのディスク駆動モータとして用いられるもので、ハブ３を取り付けた軸部材２をラジアル方向に非接触支持する動圧軸受装置１と、例えば半径方向のギャップを介して対向させたステータコイル４ａおよびロータマグネット４ｂとからなる駆動部４と、ブラケット５とを備えている。ステータコイル４ａはブラケット５に固定され、ロータマグネット４ｂはハブ３に固定される。動圧軸受装置１のハウジング７は、ブラケット５の内周に固定される。また、同図に示すように、ハブ３にはディスク６（図２では２枚）が保持される。このように構成されたスピンドルモータにおいて、ステータコイル４ａに通電すると、ステータコイル４ａとロータマグネット４ｂとの間に発生する励磁力でロータマグネット４ｂが回転し、これに伴って、ハブ３に保持されたディスク６が軸部材２と一体に回転する。

図３は、動圧軸受装置１の断面図を示している。この動圧軸受装置１は、後述する本発明の一実施形態に係る方法で製造された軸部材２を備えるもので、軸部材２の他、ハウジング７と、ハウジング７の内周に固定される軸受スリーブ８と、ハウジング７の一端を閉塞する蓋部材９と、ハウジングの他端開口側に配設されるシール部材１０とを備える。

ハウジング７は、例えば真ちゅう等の金属材料や樹脂材料で筒状に形成され、その軸方向両端を開口した形態をなす。ハウジング７の内周面７ａには、軸受スリーブ８の外周面８ｃが、例えば接着（ルーズ接着や圧入接着を含む）、圧入、溶着（超音波溶着やレーザ溶着を含む）など適宜の手段で固定される。また、内周面７ａの下端側には、内周面７ａよりも大径であって、後述する蓋部材９を固定するための固定面７ｂが形成される。

軸受スリーブ８は、例えば焼結金属からなる多孔質体で円筒状に形成される。この実施形態では、軸受スリーブ８は、銅を主成分とする焼結金属の多孔質体で円筒状に形成され、ハウジング７の内周面７ａに接着固定される。軸受スリーブ８は、樹脂やセラミック等の非金属材料からなる多孔質体で形成することもでき、また焼結金属等の多孔質体以外にも、内部空孔を持たない、あるいは潤滑油の出入りができない程度の大きさの空孔を有する構造の材料で形成することもできる。

軸受スリーブ８の内周面８ａの全面又は一部の領域には、ラジアル動圧発生部として複数の動圧溝を配列した領域が形成される。この実施形態では、例えば図４に示すように、互いに傾斜角の異なる複数の動圧溝８ａ１、８ａ２をヘリングボーン形状に配列した領域が、軸方向に離隔して２ヶ所に形成される。この実施形態では、軸受内部における潤滑油の循環を意図的に作り出す目的で、一方側（ここでは上側）の動圧溝８ａ１、８ａ２配列領域を軸方向非対称に形成している。図４に例示の形態で説明すると、軸方向中心ｍより上側（シール部材１０側）の動圧溝８ａ１配列領域の軸方向寸法Ｘ₁が、下側の動圧溝８ａ２配列領域の軸方向寸法Ｘ₂よりも大きくなるように形成されている。

軸受スリーブ８の下端面８ｂの全面または一部の領域には、例えば図５に示すように、スラスト動圧発生部として、複数の動圧溝８ｂ１をスパイラル形状に配列した領域が形成される。この動圧溝８ｂ１配列領域は、完成品の状態では後述するフランジ部２２の上端面２２ａと対向し、軸部材２の回転時、上端面２２ａとの間に後述する第１スラスト軸受部Ｔ１のスラスト軸受隙間を形成する（図３を参照）。

軸受スリーブ８の外周面８ｃには、軸方向に向けて伸びる複数の軸方向溝８ｃ１が形成されている。これら軸方向溝８ｃ１は、主に動圧軸受装置１の使用時、軸受内部空間内で潤滑油の過不足が生じた場合などに、この過不足状態を早急に適正な状態に回復する役割を果たす。

ハウジング７の下端側を閉塞する蓋部材９は、例えば金属材料あるいは樹脂材料で形成され、ハウジング７の内周下端に設けられた固定面７ｂに固定される。この際、蓋部材９の固定には、接着、圧入、溶着、溶接など任意の手段を用いることができる。

蓋部材９の上端面９ａの全面又は一部の領域には、例えば図５と同様の配列態様（スパイラルの方向は逆）をなす動圧溝配列領域が形成される。この動圧溝配列領域（スラスト動圧発生部）は、完成品の状態ではフランジ部２２の下端面２２ｂと対向し、軸部材２の回転時、下端面２２ｂとの間に後述する第２スラスト軸受部Ｔ２のスラスト軸受隙間を形成する（図３を参照）。

シール手段としてのシール部材１０は、この実施形態ではハウジング７と別体に金属材料あるいは樹脂材料で形成され、ハウジング７の上端内周に圧入、接着、溶着、溶接等任意の手段で固定される。

シール部材１０の内周にはテーパ形状をなすシール面１０ａが形成されており、このシール面１０ａと、後述する軸部２１の外周面との間にシール空間Ｓが形成される。潤滑油を動圧軸受装置１内部に充満させた状態では、潤滑油の油面は常にシール空間Ｓの範囲内に維持される。

軸部材２は、軸部２１と、中央に設けた孔に軸部２１の下端を固定した環状のフランジ部２２とで構成される。軸部２１の外周には、図３に示すように、軸受スリーブ８の内周面８ａに設けられた動圧溝８ａ１、８ａ２配列領域とラジアル方向に対向するラジアル軸受面２１ａが形成される。この実施形態ではラジアル軸受面２１ａは軸方向に離隔して２ヶ所に設けられる。これらラジアル軸受面２１ａ、２１ａの間には、ラジアル軸受面２１ａより小径のヌスミ部２１ｂが設けられる。

軸部２１の下端はフランジ部２２に圧入されている。また、軸部２１とフランジ部２２との嵌合領域の軸方向端部（ここでは軸受スリーブ８側）に、フランジ部２２との加締め固定部２３が形成されている。

なお、軸部２１については、ステンレス鋼など、強度、剛性、耐摩耗性等に優れた材料で形成するのが好ましく、また、フランジ部２２については、例えば真ちゅう等、軸部２１に比べて加締め加工時における塑性加工性に優れた材料で形成されるのが好ましい。

上述の構成部品を組立てた後、軸受内部空間（図３中、散点模様で示す領域）に潤滑油を充填することで、完成品としての動圧軸受装置１を得る。ここで、動圧軸受装置１内部に充満される潤滑油としては、種々のものが使用可能であるが、ＨＤＤ等のディスク駆動装置用の動圧軸受装置に提供される潤滑油には、その使用時あるいは輸送時における温度変化を考慮して、低蒸発率及び低粘度性に優れたエステル系潤滑油、例えばジオクチルセバケート（ＤＯＳ）、ジオクチルアゼレート（ＤＯＺ）等が好適に使用可能である。

上記構成の動圧軸受装置１において、軸部材２の回転時、軸受スリーブ８の双方の動圧溝８ａ１、８ａ２配列領域は、軸部２１のラジアル軸受面２１ａ、２１ａとラジアル軸受隙間を介して対向する。そして、軸部材２の回転に伴い、上下何れの動圧溝８ａ１、８ａ２配列領域においても潤滑油が動圧溝８ａ１、８ａ２の軸方向中心ｍに向けて押し込まれ、その圧力が上昇する。このような動圧溝８ａ１、８ａ２の動圧作用によって、軸部材２を回転自在にラジアル方向に非接触支持する第１ラジアル軸受部Ｒ１と第２ラジアル軸受部Ｒ２とがそれぞれ軸方向に離隔して２ヶ所に構成される。

これと同時に、軸受スリーブ８の下端面８ｂに設けた動圧溝８ｂ１配列領域とこれに対向するフランジ部２２の上端面２２ａとの間のスラスト軸受隙間、および蓋部材９の上端面９ａに設けた動圧溝配列領域とこれに対向するフランジ部２２の下端面２２ｂとの間のスラスト軸受隙間に、動圧溝の動圧作用により潤滑油の油膜がそれぞれ形成される。そして、これら油膜の圧力によって、軸部材２をスラスト方向に非接触支持する第１スラスト軸受部Ｔ１と第２スラスト軸受部Ｔ２とがそれぞれ構成される。

以下、軸部材２の製造方法の一例を説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る動圧軸受装置（流体軸受装置）用軸部材２の製造方法のフローチャートを示している。図１に示すように、この製造方法は、組立に係る部品、すなわち軸部２１およびフランジ部２２を受入れる工程Ｓ１と、受入れた軸部２１およびフランジ部２２に対してロット単位でマッチングを行う工程Ｓ２と、マッチングを行った軸部２１およびフランジ部２２のロットからそれぞれ１個の軸部２１およびフランジ部２２を任意に抽出する工程Ｓ３と、抽出した軸部２１の外径寸法とフランジ部２２の孔の内径寸法とを測定する工程Ｓ４と、測定した各寸法の差に基づき、両部品を圧入した際の締め代（圧入代）を評価する工程Ｓ５と、締め代の評価を行った軸部２１をフランジ部２２の孔に圧入する工程Ｓ６と、評価した締め代が予め設定した締め代の所定値を下回るか否かを判定する工程Ｓ７と、判定の結果、所定値を下回ると判定された圧入品に対して加締め加工を施す工程Ｓ８とを有する。以下、マッチング工程Ｓ２を中心に各工程Ｓ１〜Ｓ８を説明する。

まず、工程Ｓ１にて、各々の加工工程を経て得られた軸部２１およびフランジ部２２をそれぞれロット単位で組立工程に受入れる。ここで、軸部２１としては、例えば旋削等で粗成形した後、ラジアル軸受面を含む外周面（図３で示すラジアル軸受面２１ａ、２１ａ）に研削加工を施すことで、圧入すべき外周面を高精度（数μｍ以下）に仕上げたものを受入れている。これに対して、フランジ部２２としては、スラスト軸受面となる両端面（図３で示す上端面２２ａおよび下端面２２ｂ）とは別加工で、例えば旋削等の粗加工で孔と同時に内周面２２ｃを形成したものを受入れている。

次に、ロット単位で受入れた軸部２１およびフランジ部２２に対してマッチングを行う（工程Ｓ２）。具体的には、図６に示すように、ロットＬ_Sごとに定まる軸部２１の代表外径寸法Ｍ_Sと、同じくロットＬ_fごとに定まるフランジ部２２の孔の代表内径寸法Ｍ_f1との差Ｐ_m1が締め代の狙い値Ｐ_aimよりも小さくなるよう、マッチングを行う。ここでは、内周面２２ｃの呼び寸法、すなわち代表内径寸法Ｍ_f1を、図９に示すマッチング（代表寸法Ｍ_S、Ｍ_fの差を狙い値Ｐ_aimとするマッチング）に用いるロットＬ_fの代表内径寸法Ｍ_fに比べて大きくしたフランジ部２２のロットＬ_fを、軸部２１のロットＬ_Sに対してマッチングするようにしている。

なお、締め代の狙い値Ｐ_aimとしては、その用途や動圧軸受装置１の搭載機種などに応じて要求される最低限の抜去力を得ることができ、かつ圧入による部品精度の低下を生じない程度の上限の範囲内において、適宜に設定される。また、この際に定められる範囲が、適正な締め代の許容範囲（図６中、領域Ａ₀で示す範囲）となる。また、上述の加工手段の相違から、軸部２１のロットＬ_Sの加工公差Ｔ_Sは、フランジ部２２のロットＬ_fの加工公差Ｔ_fよりも小さい。また、この実施形態では、軸部２１とフランジ部２２のロットＬ_S、Ｌ_fとして、代表外径寸法Ｍ_Sおよび代表内径寸法Ｍ_f1が共に各ロットの平均外径寸法および平均内径寸法に等しいものが用いられる。

上述のようにしてマッチングを行った軸部２１のロットＬ_Sとフランジ部２２のロットＬ_fとから、それぞれ１個の軸部２１とフランジ部２２を任意に選択し、抽出する（工程Ｓ３）。そして、抽出した１組の軸部２１の外径寸法とフランジ部２２の孔の内径寸法とをそれぞれ測定する（工程Ｓ４）。

工程Ｓ４にて測定された各部品の寸法に基づき、双方の部品の圧入時に得られる締め代を評価する。具体的には適当なメモリ（データベースを含む）に蓄積された各部品の寸法に関する情報から、圧入に供する一組の軸部２１およびフランジ部２２の径寸法差を締め代の値として算出する。算出された締め代に関する情報は、後工程（次々工程）となる係る締め代の判定工程Ｓ７へと伝達される。

寸法の測定を終えた軸部２１を対となるフランジ部２２の孔に圧入する（工程Ｓ６）。ここで得られる締め代は、工程Ｓ５にて算出した値であるため、圧入時における実際の締め代を測定することなく、次工程に係る締め代の判定工程Ｓ７にて、加締め加工の要否を個別に判定する（工程Ｓ７）。具体的には、評価された締め代が、予め設定した閾値（最低限必要と認められる抜去力に相当する締め代の値）を下回る場合、当該圧入品に対して加締め加工を行うようにする（工程Ｓ８）。ここでは、加締め加工の必要有りと判定された全ての圧入品に対して加締め力が一律に付与されるよう、その加締め条件の設定がなされる。

また、工程Ｓ７にて、加締め加工の必要なしと判定された圧入品については、加締め加工を経ることなく、完成品としてその組立を終了する。

ここで、加締め加工は、圧入により一体化した軸部２１とフランジ部２２とを適当な治具で保持した状態で、軸部２１とフランジ部２２の何れかに部分的な塑性加工を施すことで行われる。この際、加工対象は軸部２１に比べて比較的軟質の材料で形成可能なフランジ部２２であるのがよく、その際には、軸部２１との圧入締結部近傍となるフランジ部２２の上端面２２ａ内周に適当な加締め加工用の治具を押圧することでフランジ部２２を塑性変形させるのがよい。また、加締めによるフランジ部２２の変形、特に被加締め加工部の周辺に生じる盛上りを低減するため、フランジ部２２の上端面２２ａ内周の一部、あるいは内周面２２ｃの上端面２２ａ側の一部を取り除いておくことも有効である。

以上の工程Ｓ３〜Ｓ７（必要に応じてＳ８まで）を経て一組の軸部２１およびフランジ部２２に対して圧入および必要に応じて加締め加工が施され、組立品としての軸部材２が形成される。かかる一連の工程Ｓ３〜Ｓ８を、ロットＬ_S、Ｌ_f中可能な限り全ての軸部２１およびフランジ部２２に対して実施し、組立品としての軸部材２を得る。

このように、圧入により、軸部２１とフランジ部２２との組立を図ることとし、かつ、圧入時の締め代を評価し、評価した締め代に基づき加締め条件を設定するようにすることで、評価した締め代の大小に応じて加締め条件を調整することができる。よって、締め代のばらつきを加締めにより補って、安定した固定力を軸部２１とフランジ部２２との間に付与することができる。具体的には、評価した締め代が適正な締め代の許容範囲を下回る場合、図６で言えば、領域Ａ₁に係るフランジ部２２と軸部２１との組み合わせに係る場合には、評価した締め代の値に基づき適正な加締め条件で加締め加工を施すことで、加締めによる補強を実質的かつ有効に作用させることができる。

また、この実施形態では、圧入工程の前に、ロットＬ_S、Ｌ_fごとに定まる軸部２１の代表外径寸法Ｍ_Sとフランジ部２２の孔の代表内径寸法Ｍ_fとの差Ｐ_m1を締め代の狙い値Ｐ_aimよりも小さく設定するマッチングをロット単位で行うようにした。そのため、適正な締め代の許容範囲（図６中、領域Ａ₀で示す範囲。ここでは、軸部の加工公差Ｔ_Sに一致している。）は全体的に締め代が大となる側に移行する。その結果、締め代が相対的に過小となる領域Ａ₁（適正締め代の許容幅領域Ａ₀から締め代が小となる側に外れる範囲）は増加するものの、その分、締め代が相対的に過大となる領域Ａ₂（適正締め代の許容幅領域Ａ₀から締め代が大となる側に外れる範囲）は減少する。ここで、締め代の過小領域Ａ₁に属するフランジ部２２と軸部２１の組み合わせに係る組立品に関しては、評価した締め代に基づき加締め加工を行うことでその固定力を調整できるので、ロット中なるべく多くのワークに対して圧入および加締め後の固定力を確保すると共に、締め代過大による組立不良品の割合を減じて、歩留まりを高めることが可能となる。

また、上述の如くロット単位でマッチングを行う場合、例えば図７に示すように、ロットＬ_S、Ｌ_fごとに定まる軸部２１の最小外径寸法Ｍ_Sminとフランジ部２２の孔の最小内径寸法Ｍ_fminとの差を締め代の狙い値Ｐ_aimとするマッチングを行うこともできる。このようにマッチングを行った上で圧入を行うことで、締め代が相対的に過大となる領域Ａ₂に含まれるフランジ部２２と軸部２１との組立品を排除することができる。従って、圧入に係る組立不良をさらに減じて、軸部材２としての歩留まりを一層高めることが可能となる。なお、図７に例示のように、代表外径寸法Ｍ_Sと最小外径寸法Ｍ_Sminとの差が加工公差Ｔ_Sの半分に一致するロットＬ_Sの場合（フランジ部のロットＬ_fについても同様に、代表内径寸法Ｍ_f2と最小内径寸法Ｍ_fminとの差が加工公差Ｔ_fの半分に一致する場合）には、各代表寸法Ｍ_S、Ｍ_f2間の差Ｐ_m2でもってマッチングが可能であり、管理が容易となる。

また、この実施形態のように、評価した締め代が所定量を下回る組み合わせに係る圧入品に対して、一定の加締め条件を付与するよう設定すれば加締め加工の制御も容易となる。また、加締め加工の態様だけでなくその設備を簡略化することができ、経済的にも好適である。

以上、本発明の一実施形態に係る軸部材２の製造方法を説明したが、もちろん、本発明の範囲内において、その実施態様を変更することが可能である。

例えば上記実施形態では、締め代の評価（工程Ｓ５）を、軸部２１の外径寸法とフランジ部２２の孔の内径寸法とを測定した結果に基づき行う場合を説明したが、これ以外の情報に基づき締め代の評価を行うことも可能である。図８はその一例に係る製造方法のフローチャートを示すもので、主に、圧入すべき軸部２１とフランジ部２２とを抽出する工程Ｓ３の後に、圧入を開始する工程Ｓ６−１と、圧入時の荷重を計測する工程Ｓ６−２、および計測した荷重に基づき締め代を評価する工程Ｓ６−３とを有する点で、図１に示す製造方法とその構成（工程）を異にする。

このように、圧入時の荷重を計測し、計測した荷重に基づき締め代を評価するようにすれば、個別の圧入品に応じてその圧入状態に関する情報を得ることができるので、個別具体的な圧入状態を反映した情報に基づき締め代（圧入により得られるものと推定される固定力）を評価することができる。また、加締め用の治具に設けたロードセル等の圧力センサにより、圧入力を軸部２１がフランジ部２２から受ける反力として計測することで、圧入前に個別に寸法を測定する場合と比べて、その工程数および設備を簡略化することができ、好適である。もちろん、計測した荷重（反力等）をそのまま評価した締め代として後の判定工程Ｓ７で使用できるのであれば、工程Ｓ７における判定基準を加締め荷重に置き換えて判定することも可能である。

また、以上の実施形態では、用途あるいは搭載機種等に応じて要求される最低限の抜去力に相当する値として締め代の閾値（下限値）を設定し、実際に評価した締め代が閾値を下回った場合に加締め条件を一律に設定する工程（工程Ｓ７）を設ける場合を説明したが、もちろんこれ以外の手段でもって加締め条件を適切に設定することが可能である。例えば、締め代の評価（工程Ｓ５あるいは工程Ｓ６−３）の後、工程Ｓ７に代えて、評価した締め代に基づく締結力と加締めによる締結力との総和が一定となるよう、加締め条件を設定する工程（その後、設定した加締め条件に応じて加締め加工を実施）を設けることも可能である。あるいは、評価した締め代が前述の閾値に満たないものにつき、圧入による締結力と加締めによる締結力との総和が前述の閾値に一致するよう、その加締め条件を設定する工程とすることも可能である。このように加締め条件を設定することで、よりばらつきの少ない、均一な固定強度を有する軸部材を得ることができる。

なお、上述の実施態様において採用される、締め代の評価（Ｓ５、Ｓ６−３）および、締め代の判定工程Ｓ７は、ロット単位でのマッチング工程Ｓ２を必須とはしない。すなわち、ロット単位でなく全品混入状態で各部品を受入れた場合であっても、上述の工程を経ることにより、加締めの要否も含め、加締め条件を制御することができるので、ばらつきの少ない、安定した固定強度を軸部材に与えることができる。

また、この実施形態では、加締め固定部２３を、軸部２１とフランジ部２２との圧入領域の軸方向上端（上端面２２ａの側）に設けた場合を例示したが、これに加えてフランジ部２２の下端面２２ｂの内周に適当な治具により加締め加工を施すようにしても構わない。この場合には、判定工程Ｓ７にて、必要となる抜け止め力に応じて、一端側の加締め加工、あるいは両端側の加締めの要否を決定する（加締め条件を設定する）ようにすればよい。

以上説明した本発明に係る製造方法は、上記の構成に限らず、他の構成をなす流体軸受装置にも適用可能である。

例えば上記実施形態では、軸部２１の外周面をラジアル軸受面２１ａとして、フランジ部２２の上端面２２ａおよび下端面２２ｂをそれぞれスラスト軸受面として使用した場合を説明したが、これに限る必要はない。例えば図示は省略するが、双方の端面２２ａ、２２ｂのうち、上端面２２ａのみをスラスト軸受面として使用する構成の流体軸受装置用の軸部材に、本発明を適用することもできる。

なお、以上の実施形態では、ハウジング７と、軸受スリーブ８とを別体としたが、動圧軸受装置１の固定側を構成する部品群から選択される２以上の部品同士を、アセンブリ可能な範囲において一体化（同一材料で一体に形成、あるいは一方の部品をインサートして他方の部品を型成形）することも可能である。例えば図３に示す構成でいえば、ハウジング７と軸受スリーブ８、ハウジング７と蓋部材９、ハウジング７とシール部材１０との間で一体化が可能である。ハウジング７と軸受スリーブ８、およびシール部材１０を一体化することも可能である。また、軸部と一体化するフランジ部の形状により本発明の適用が妨げられることはない。例えば、シール面を外周に設けたフランジ部を一体に有する軸部材に対しても、本発明を適用することは可能である。

また、以上の実施形態では、ラジアル軸受部Ｒ１、Ｒ２およびスラスト軸受部Ｔ１、Ｔ２として、へリングボーン形状やスパイラル形状の動圧溝により潤滑油の動圧作用を発生させる構成を例示しているが、本発明はこれに限定されるものではない。

例えば、ラジアル軸受部Ｒ１、Ｒ２として、図示は省略するが、軸方向の溝を円周方向の複数箇所に形成した、いわゆるステップ状の動圧発生部、あるいは、円周方向に複数の円弧面を配列し、対向する軸部２１の外周面（ラジアル軸受面２１ａ）との間に、くさび状の半径方向隙間（軸受隙間）を形成した、いわゆる多円弧軸受を採用してもよい。

あるいは、ラジアル軸受面となる軸受スリーブ８の内周面８ａを、動圧発生部としての動圧溝や円弧面等を設けない真円状内周面とし、この内周面と対向する真円状の外周面（ラジアル軸受面２１ａ）とで、いわゆる真円軸受を構成することができる。

また、スラスト軸受部Ｔ１、Ｔ２の一方又は双方は、同じく図示は省略するが、スラスト軸受面となる領域に、複数の半径方向溝形状の動圧溝を円周方向所定間隔に設けた、いわゆるステップ軸受、あるいは波型軸受（端面が調和波形などの波型になったもの）等で構成することもできる。

また、以上の実施形態では、動圧発生部を何れも固定側（軸受スリーブ８、蓋部材９など）に設けた場合を説明したが、その一部あるいは全てを回転側（軸部２１やフランジ部２２など）に設けることも可能である。具体的には、軸部２１の外周面（ラジアル軸受面２１ａ）やフランジ部２２の両端面２２ａ、２２ｂのうち、１ヶ所以上に既述の動圧発生部を設けることが可能である。

なお、以上の実施形態では、軸部材２が回転して、それを軸受スリーブ８などで非接触支持する構成を説明したが、これとは逆に、軸受スリーブ８の側が回転して、それを軸部材２の側で支持する構成に対しても本発明を適用することが可能である。この場合、軸受スリーブ８は、例えば図２に示すハブ３に一体又は別体に固定され、ハブ３と一体に回転するよう構成される。

また、以上の実施形態では、動圧軸受装置１の内部に充満し、ラジアル軸受隙間やスラスト軸受隙間に流体膜を形成するための流体として潤滑油を例示したが、これ以外にも流体膜を形成可能な流体、例えば空気等の気体や、磁性流体等の流動性を有する潤滑剤、あるいは潤滑グリース等を使用することもできる。

本発明の一実施形態に係る動圧軸受装置用軸部材の製造方法のフローチャートである。 本発明の一実施形態に係る動圧軸受装置を備えたモータの断面図である。 動圧軸受装置の断面図である。 軸受スリーブの断面図である。 軸受スリーブのフランジ部と対向する端面の平面図である。 相互にマッチングすべき１組のロットにおける軸部の外径寸法の度数分布、およびフランジ部の孔の内径寸法の度数分布の一例を示す図である。 相互にマッチングすべき１組のロットにおける軸部の外径寸法の度数分布、およびフランジ部の孔の内径寸法の度数分布の他の例を示す図である。 他の実施形態に係る動圧軸受装置用軸部材の製造方法のフローチャートである。 相互にマッチングすべき１組のロットにおける軸部の外径寸法の度数分布、およびフランジ部の孔の内径寸法の度数分布の従来例を示す図である。

符号の説明

１ 動圧軸受装置
２ 軸部材
８ 軸受スリーブ
８ａ１、８ａ２ 動圧溝
２１ 軸部
２１ａ ラジアル軸受面
２２ フランジ部
２２ｃ 内周面
２３ 加締め固定部
Ａ₀ 締め代の許容幅領域
Ａ₁ 締め代の過小領域
Ａ₂ 締め代の過大領域
Ｍ_f、Ｍ_f1、Ｍ_f2 代表内径寸法
Ｍ_S 代表外径寸法
Ｔ_f、Ｔ_S 加工公差
Ｐ_aim 締め代の狙い値
Ｓ１ 受入れ工程
Ｓ２ ロット単位のマッチング工程
Ｓ３ 抽出工程
Ｓ４ 寸法測定工程
Ｓ５ 締め代評価工程
Ｓ６ 圧入工程
Ｓ７ 判定工程
Ｓ８ 加締め加工工程

Claims (8)

1. 外周面がラジアル軸受隙間に面する軸部と、軸部の一端に固定されかつ少なくとも一方の端面がスラスト軸受隙間に面するフランジ部とを備える流体軸受装置用軸部材の製造方法であって、
   フランジ部に設けた孔に軸部を圧入する工程と、
   軸部とフランジ部との圧入時の締め代を評価する工程と、
   評価した締め代に基づき、圧入後の加締め条件を設定する工程とを含む流体軸受装置用軸部材の製造方法。
2. 圧入工程を、軸部とフランジ部各々のロットから任意に選択した１組の軸部およびフランジ部に対して行うものとし、かつ、
   圧入工程の前に、ロットごとに定まる軸部の代表外径寸法とフランジ部の孔の代表内径寸法との差を締め代の狙い値よりも小さく設定するマッチングをロット単位で行う請求項１記載の製造方法。
3. ロットごとに定まる軸部の最小外径寸法とフランジ部の孔の最小内径寸法との差を締め代の狙い値とするマッチングをロット単位で行う請求項２記載の製造方法。
4. 圧入前に測定した軸部の外径寸法とフランジ部の孔の内径寸法とに基づき、締め代の評価を行う請求項１又は２記載の製造方法。
5. 圧入時の荷重に基づき、締め代の評価を行う請求項１又は２記載の製造方法。
6. 評価すべき締め代の下限値を設定し、評価した締め代がこの下限値を下回った場合に加締め条件を一定の値に設定して加締め加工を行う請求項１又は２記載の製造方法。
7. 評価した締め代に基づく締結力と加締めによる締結力との総和が一定となるよう、加締め条件を設定する請求項１又は２記載の製造方法。
8. 請求項１〜７の何れかに記載の方法で製造された軸部材を備える流体軸受装置。

Images