JP3630736B2

JP3630736B2 - モータ用軸部材の固定方法

Info

Publication number: JP3630736B2
Application number: JP28272894A
Authority: JP
Inventors: 義人奥
Original assignee: Nidec Corp
Current assignee: Nidec America Corp
Priority date: 1994-10-20
Filing date: 1994-10-20
Publication date: 2005-03-23
Anticipated expiration: 2020-03-23
Also published as: JPH08126243A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、スピンドルモータ等の軸固定型モータにおいて、モータ用支持部材に対し軸部材を実質状垂直に固定するモータ用軸部材の固定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、円盤状記録媒体を回転駆動するスピンドルモータ等のブラシレスモータにおいては、励磁状態において磁界を発生するステータコイルを備えたステータと、このステータコイルの磁界との電磁相互作用により回転力を得るロータマグネットを有するロータと、ロータマグネットの回転位置を検出する手段とを有する構造のものがよく知られている。そして、軸固定型のモータでは、ブラケットやベース等のモータ用支持部材にシャフトを垂直状に固定し、このシャフトに軸受を介してロータを回転自在に支持すると共に、シャフトまたは支持部材にステータを、これにロータマグネットが若干の隙間を介して対向するように固定する構成となっている。
【０００３】
ところで、従来よりシャフトを支持部材に固定する場合、支持部材に下孔を透設し、この下孔にシャフトの端部を挿入して支持部材に対しシャフトを垂直状にしているが、支持部材にシャフトを固着する手段としては、接着剤を用いた接着法、圧入法（焼き嵌め及び接着剤を併用した圧入を含む）、溶接法等が採用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来のこの種モータ用軸部材つまりシャフトの固定構造では、接着法の場合、支持部材の下孔内面とシャフトの外周面との間に接着剤を保持する必要上、下孔とシャフトとの嵌め合いを緩くしたり下孔内面に環状の接着剤保持溝を形成することが行われるが、前者の場合、支持部材側及びシャフト側を互いの相対位置を高精度に維持した状態で接着剤の硬化を待たねばならず、特殊な治具が必要であるだけでなく、信頼性が低いといった問題があり、後者の場合、モータの薄型化に伴い下孔の軸方向寸法が小さくなるため、接着剤保持溝を形成することが非常に困難になる問題がある。
【０００５】
また、圧入法の場合、シャフトにかじりが生じる欠点があり、しかもプレス機等で大きな荷重を付与する必要があり、装置が大掛かりになる問題がある。特にモータの小型薄型化に対しては支持部材の厚みも小さくなるため十分な強度を確保することが出来なくなる。ここで、焼き嵌めの場合は、潤滑剤使用の動圧軸受を用いたモータでは潤滑剤の漏れを生じる虞があるため採用することができず、接着剤併用の場合は、圧入時にシャフトに塗布した接着剤がしごき出されてしまう難点がある。
【０００６】
ところで、磁気ディスクを回転駆動するスピンドルモータにおいては、近年の小型薄型化の要請に対してもシャフトの固定強度を十分に確保する観点から溶接法を採用したものがあり、例えば、特開平６ー２５３５２０号公報には、シャフトの基端部にフランジ部（鍔部）を設ける一方、ブラケットの中央に段付き孔部を形成し、フランジ部の下面を孔部の内周縁上面に当接した状態で両者をスポット溶接つまりプロジェクション溶接したものが示されている。
【０００７】
しかしながら、この種の溶接法では、シャフトをいわゆるフランジ型とする必要があり、コストアップを招き、しかもブラケットをプレス等で凸加工して段付き孔部を形成する必要があり、予備加工に時間が掛かる問題がある。
【０００８】
本発明は、従来の技術の有するこのような問題点に留意してなされたものであり、その目的とするところは、支持部材に対する軸部材の直角度を容易に得た上で軸部材を確実に固定でき、簡単かつ安価に信頼性の高いモータ用軸部材の固定方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、第１の発明のモータ用軸部材の固定方法においては、モータ用支持部材における軸部材の固定位置にこの軸部材がルーズ嵌合する寸法の下孔を透設し、下孔の内側に、棒状治具本体に最大外径が前記下孔の内径より大きくなるように複数個の突部を設けた塑性加工用治具を挿入して、下孔の内面に複数条の溝を塑性加工すると共に、下孔の内面の隣合う溝間に内方への盛り上がり部を複数個形成し、軸部材の外径にほぼ等しいサイジング工具を下孔に通して各盛り上がり部の頂部を切除または押しつぶし、下孔に軸部材を嵌挿し、支持部材と軸部材との間に電流を流して支持部材と軸部材とをプロジェクション溶接することを特徴とするものである。
【００１０】
この場合、複数条の溝を軸線方向に形成することが望ましく、さらに、塑性加工用治具は、棒状治具本体に複数個の球体を埋め込んで構成するのがよい。
【００１１】
また、上記目的を達成するために、第２の発明のモータ用軸部材の固定方法においては、モータ用支持部材における軸部材の固定位置にこの軸部材が嵌合する下孔を透設し、この下孔の内側に、棒状治具本体に最大外径が下孔の内径より大きくなるように複数個の突部を設けた加工用治具を挿入して、下孔の内面に軸線方向の複数条の接着剤保持用溝を形成し、軸部材の外周面に接着剤を塗布した後に、この軸部材を下孔に圧入して軸部材を支持部材に固定することを特徴とするものである。
【００１２】
この場合、前記下孔における軸部材の圧入方向下流側を接着剤保持用溝を有さない圧入部とし、下孔における他の部分を接着剤保持用溝を有し軸部材が緩く圧入される軽圧入部とすることが望ましい。そして、下孔における圧入部と軽圧入部との間に、接着剤保持用の環状溝を設けるとなおよい。
【００１３】
【作用】
前述のように構成された本発明のモータ用軸部材の固定方法にあっては、第１の発明の場合、モータ用支持部材の下孔の内側に塑性加工用治具を挿入して下孔の内面に複数条の溝を塑性加工し、その後、この下孔にサイジング工具を通して隣合う溝間に形成された塑性加工による盛り上がり部の頂部を切除または押しつぶすことにより、下孔に嵌挿した軸部材と支持部材とを複数条の突起状接合部で接合させることができ、その後のプロジェクション溶接によりこの突起状接合部を溶融させて支持部材と軸部材とを固定できる。この場合、下孔の内面に塑性加工される複数条の溝を軸線方向とすれば、支持部材と軸部材との溶接線を軸線方向に形成できるため、軸部材の支持部材に対する垂直度を高めることが可能になる。
【００１４】
また、第２の発明の場合、モータ用支持部材の下孔の内側に加工用治具を挿入して、下孔の内面に軸線方向の複数条の接着剤保持用溝を形成したので、外周面に接着剤を塗布した軸部材を下孔に圧入した際、接着剤が全てしごき出されることなく保持用溝で保持され、下孔の保持用溝以外の内面で軸部材が圧入された上で接着剤により支持部材に固定され、確実な固定構造が得られる。
【００１５】
【実施例】
本発明の実施例につき、図１〜図７を参照して説明する。
図１〜図４は、第１の発明に対応する第１の実施例のディスク回転用スピンドルモータを示したものである。
【００１６】
図２において、磁気ディスク駆動装置の一部をなしモータ用支持部材となるベース部材２は例えばアルミ合金により形成されており、ベース部材２に凹設された環状凹部４には、その中心部に環状ボス部６、径方向中央部に中間段部８がそれぞれ形成されている。この環状ボス部２には下孔１０が穿設され、これに軸部材となるシャフト１２の下端部が挿入されて固定されている。シャフト１２は鉄系合金材等から形成されている。
【００１７】
ベース部材２の中間段部８の上部外周にはステータ１４が外嵌して固定されている。ステータ１４は、電磁鋼板を複数枚積層してなるステータコアにコイルを巻回して構成されている。中間段部８の上面には、回路基板１６が貼り付けて固定され、これにステータ１４から引き出されたコイル線が接続され、ベース部材２に埋設したゴムコネクタ１８を介してモータ外部へ導出される。
【００１８】
ベース部材２に固定されたシャフト１２の上部には、半径方向外向へ全周にわたり張り出して形成されたスラスト板２０がシャフト１２に一体かつ同軸状に設けられている。スラスト板２０の上下両面には、図３に示すように、シャフト１２の軸心に対して直交するスラスト軸受面２０ａ、２０ｂが実質上平行に形成されており、この両スラスト軸受面２０ａ、２０ｂに、図示省略するが、所定の間隔で設けられたヘリングボーン状の動圧グルーブが周方向に例えばプレス成形により形成されている。スラスト板２０の外周部の上下両面には、潤滑剤シール用の面取り状テーパ部が形成されている。
【００１９】
シャフト１２に対して回転支持されるロータハブ２２は、スリーブ体２４、ハブ体２６、ヨーク２８、ロータマグネット３０及びスラストブッシュ３２から構成されている。スリーブ体２４は、銅系合金等を用いて形成され、筒状の垂下部３４と、この垂下部３４よりも大径でこれと同軸状に設けられた筒状の大径周壁３６と、垂下部３４と大径周壁３６とを連結した環状基部３８とから構成されている。垂下部３４の内周面にはラジアル軸受面が形成され、これに周方向に配列されたヘリングボーン状の動圧グルーブが上下二段に例えば塑性加工により設けられている。
【００２０】
スリーブ体２４の垂下部３４の内周面とシャフト４の外周面とは、僅かな隙間をもって軸方向に沿って対向配置されており、この隙間にオイル等の潤滑剤が充填されている。これにより、ロータハブ２２はシャフト１２に対してラジアル方向に動圧軸受支持される。この実施例では、ラジアル動圧軸受として、動圧グルーブがスリーブ体２４側に設けられているが、これとは逆にシャフト１２側に設けてもよい。
【００２１】
スラストブッシュ３２は略円盤環状をなし、中央部にシャフト４の上端部が挿通されている。スラストブッシュ３２は、その外周側においてスリーブ体２４に固定されている。すなわち、スラストブッシュ３２における外周側下面が環状基部３６の段部上に載置され、またスラストブッシュ３２の外周面と大径周壁３６の上部内周面とが当接されて保持され、この状態で大径周壁３６の上壁が軸側へ塑性変形加工等により加締められ、スラストブッシュ３２がスリーブ体２４にきつく固定される。
【００２２】
この時、スラストブッシュ３２の下面と、スリーブ体２４の垂下部３４の上面とは、それぞれ僅かな隙間をもって、スラスト板２０の上下スラスト軸受面２０ａ、２０ｂに対向配置され、このそれぞれの隙間にオイル等の潤滑剤が充填されている。従って、スラストブッシュ３２の下面とスラスト板２０の上側スラスト軸受面２０ａ、及びスラスト板２０の下側スラスト軸受面２０ｂと垂下部３４の上面によりスラスト動圧軸受部が構成され、これにより、ロータハブ２２を軸方向に位置規制すると共に、回転支持を行なう。
【００２３】
スラストブッシュ３２の内周上部には、シャフト１２の上端部外側を覆うように内方突出部３１が一体に設けられている。この内方突出部３１とシャフト１２とはラビリンス状ギャップを形成しており、上側スラスト動圧軸受部の潤滑剤が外部に飛散することを防止している。なお、スラスト動圧軸受として、動圧グルーブがスラスト板２０に設けられたものとは別に、スラストブッシュ３２の下面及び垂下部３４の上面に設けられていてもよい。
【００２４】
スラスト板２０の外周側には、これを包囲するように環状空間４０が形成されている。この環状空間４０は、スラスト板２０の上下のスラスト動圧軸受部を分離する機能、及び両スラスト動圧軸受部に保持された潤滑剤が万一外周方向に漏れ出してもこれが外部に流出することがないよう保持する機能を有する。環状空間４０は、環状基部３８に形成された空気抜き孔４１を通して外気と連通されている。これは、環状空間４０が密閉されると外気の圧力差によって潤滑剤の飛散を招く危険があるからである。
【００２５】
スリーブ体２４の大径周壁３６の外周部にはアルミ合金等により形成されるハブ体２６が固定されており、このハブ体２６の下部内周に環状のヨーク２８を介してロータマグネット３０が配設されている。なお、図示省略の磁気ディスクは、ハブ体２６の外周部に嵌め込まれて装着され、下方に形成された鍔部にて受け止められ、図外のクランプ手段により固定される。スリーブ体２４の上面すなわちハブ体２６の内側上面には、キャップ４２が嵌着されている。
【００２６】
ところで、前記実施例では、シャフト１２のベース部材２への固定はプロジェクション溶接により行われている。この場合、次の要領で溶接が行われる。すなわち、ベース部材２における環状ボス部６に、図４の（ａ）に示すように、シャフト１２がルーズ嵌合する寸法の下孔１０を透設する。つぎに、下孔１０の内側に、棒状治具本体に最大外径が前記下孔の内径より大きくなるように複数個のボールを設けた塑性加工用治具（図示せず）を軸線方向に挿入し、図４の（ｂ）に示すように、下孔１０の内面に複数条の溝４３を塑性加工により周方向等間隔に形成する。この時、下孔１０の内面の隣合う溝４３間には塑性加工による内方への盛り上がり部４４が形成され、各盛り上がり部４４の頂点を結ぶ円がシャフト１２の外径より小さくなる。
【００２７】
なお、塑性加工用治具としては、前記垂下部３４の内周面における上下二段のヘリングボーン状動圧グルーブの形成用治具と同じものを使用することができ、棒状治具本体に設けたボールの数が少ない場合には、治具を下孔１０に通す際に往路と復路とで角度を変えてボールの位置をずらせることで所望の数の溝４３を形成することができる。
【００２８】
次に、シャフト１２の外径にほぼ等しいサイジング工具、例えば剛球を、下孔１０の内側に軸方向に通し、各盛り上がり部４４の頂部を塑性変形つまり押しつぶすことにより除去する。その後、下孔１０にシャフト１２を嵌挿するが、この時、図４（ｂ）から明らかなように、シャフト１２に対して下孔１０の内面が、各盛り上がり部４４に相当する位置つまり各サイジング面のみで接合することになる。そして、この状態でベース部材２とシャフト１２との間に電流を流し、ベース部材２とシャフト１２とをプロジェクション溶接する。すなわち、ベース部材２とシャフト１２との間に流れる電流は、断面積が非常に小さいシャフト１２とベース部材２との接合部つまり各盛り上がり部４４の頂部のサイジング面部位を流れる際、抵抗が非常に大きくなるため、この部分が発熱して溶融し、両者が溶着される。
【００２９】
ここで、下孔１０の複数個の盛り上がり部４４は、ほぼ周方向等間隔の位置に配置されているため、シャフト１２の固着箇所はほぼ全周に渡り、強固な固定状態が得られ、しかも、各盛り上がり部４４がシャフト１２の軸線方向に形成されているため、シャフト１２の倒れ等を生じることもなく、ベース部材２に対する垂直状態を容易かつ確実に得ることができる。
【００３０】
つぎに、第２の発明に対応する第２の実施例につき、図５ないし図７を用いて説明する。なお、これらの図面において前記と同一符号のものは同一もしくは相当するものを示すものとする。
これらの図面において第１の実施例と異なる点は、ベース部材２におけるシャフト１２の固定構造であり、さらに固定シャフト構造でありながらディスククランプ用ねじをセンタータップ構造とした点である。
【００３１】
すなわち、ベース部材２の環状ボス部６に透設された下孔４６は、図６に示すように、シャフト挿入側（モータ側）から、案内部４８、軽圧入兼接着剤保持用長圧入部５０、接着剤保持用環状溝部５２及び短圧入部５４からなっている。
【００３２】
案内部４８は、シャフト１２の外径より若干大きい内径に孔加工された部分であり、シャフト１２の下孔４６への挿入を容易に案内する。長圧入部５０は、シャフト１２の傾きつまりベース部材２に対する垂直度を保持し、かつ圧入固定と接着固定とを併用する部分であり、この併用区間を軽圧入として長くしている。具体的には、次のようにして形成される。
【００３３】
すなわち、まず下孔４６における長圧入部５０の部分に、シャフト１２の外径にほぼ等しい孔加工を施こす。その後、この孔の内側に、棒状治具本体に最大外径がこの孔の内径より大きくなるように複数個のボールを設けた加工用治具を挿入し、この孔の内面に軸線方向の複数条の接着剤保持用溝５６を形成し、さらにこの孔にサイジング工具を挿入し、溝加工により内方に盛り上がった部分を除去し、これにより長圧入部５０が形成される。
【００３４】
環状溝部５２は、接着剤を保持するためのものであり、長圧入部５０の下端に各接着剤保持用溝５６が連通するように溝加工される。短圧入部５４は、シャフト１２の下端がきつく圧入される部分であり、シャフト１２の外径に等しいか僅かに小さい内径に孔加工されている。
【００３５】
このような構成の下孔４６に対し、シャフト１２の下部外周面に接着剤を塗布した後、このシャフト１２をその下部より下孔４６に挿入かつ圧入する。下孔４６の案内部４８はシャフト１２より大径に形成されているので、シャフト１２の下孔４６への挿入が容易に案内され、その作業性が良好なものになる。下孔４６の長圧入部５０では、シャフト１２が軽圧入され、その長さが比較的長く設定されているので、シャフト１２の傾きが垂直状態に保持される。シャフト１２に塗布された接着剤の一部は保持用溝５６に保持され、シャフト１２の固定状態を確実に保持する。
【００３６】
シャフト１２の下端部は、短圧入部５４できつく圧入され、これにより抜け強度が確保され、この短圧入部５４への圧入過程においてシャフト１２の下端部の接着剤がしごき出されるが、この接着剤は環状溝５２で保持され、外部に流出することはない。
【００３７】
ところで、シャフト１２の上端部には、上面に開口した遊挿口５８が形成されており、これにキャップ６０の中心の軸部６２が遊挿されている。キャップ６０はロータハブ２２の上面に一体に嵌着され固定されており、軸部６２には上面に開口したクランプ用ねじ孔６４が形成されている。そして、ロータハブ２２のハブ体６に磁気ディスクを装着し、クランプをねじ孔６４にねじを螺合して締着する。この結果、軸固定タイプでありながらセンタータップ方式を採用できることになる。この場合、キャップ６０とスラストブッシュ３２とを一体構造としてもよい。
【００３８】
以上、本発明のスピンドルモータの実施例について説明したが、本発明の主旨を逸脱しない範囲で設計変更乃至修正等自由である。例えば、第２の実施例では、環状ボス部６にある程度の軸方向長さが確保されているため、案内部４８、軽圧入兼接着剤保持用長圧入部５０、接着剤保持用環状溝部５２及び短圧入部５４を設ける構成としているが、ベース部材自身に厚みがない場合には、このベース部材のシャフト固定位置に透設した下孔の内面に、その全長に渡って軸線方向に複数条の接着剤保持用溝を形成し、圧入と接着剤とを併用してシャフトを固定するようにしてもよい。
【００３９】
また、前記実施例では、ベース一体型スピンドルモータに適用し、磁気ディスク駆動装置のベース部材をモータ用支持部材とした場合について説明したが、ブラケット型スピンドルモータの場合、つまり磁気ディスク駆動装置のベース部材にスピンドルモータのブラケットを取り付けるタイプの場合、ブラケットをモータ用支持部材として前記と同様に実施することができる。
【００４０】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように構成されているので、次に記載するような効果を奏する。
請求項１に記載のモータ用軸部材の固定方法によると、モータ用支持部材の下孔の内側に塑性加工用治具を挿入して下孔の内面に複数条の溝を塑性加工し、その後のサイジング加工により盛り上がり部の頂部を切除または押しつぶして複数条の突起を形成し、その後のプロジェクション溶接によりこの突起を溶融させて支持部材と軸部材とを固定するようにしたので、従来のようにプロジェクション溶接する場合にシャフトにフランジ部を形成したりブラケットに段付き孔部をプレス加工等で形成する必要がなく、下孔に塑性加工用治具を挿入しサイジング工具を挿入するだけでよく、予備加工が非常に簡単になる効果がある。
【００４１】
また、この場合に、下孔の内面に塑性加工される複数条の溝を軸線方向とすれば、支持部材と軸部材との溶接線を軸線方向に形成できるため、軸部材の支持部材に対する垂直度を高めることが可能になるメリットが得られる。さらに、塑性加工用治具を棒状治具本体に複数個の球体を埋め込んで構成した場合、動圧軸受構造のスピンドルモータで多用されている動圧溝加工用治具をそのまま下孔の溝加工に適用でき、別途治具を用意する必要がない。
【００４２】
請求項４に記載のモータ用軸部材の固定方法によると、モータ用支持部材の下孔の内側に加工用治具を挿入して下孔の内面に軸線方向の複数条の接着剤保持用溝を形成したので、外周面に接着剤を塗布した軸部材を下孔に圧入した際、接着剤が全てしごき出されることなく保持用溝で保持され、下孔の保持用溝以外の内面で軸部材が圧入された上で接着剤により支持部材に固定され、確実な固定構造が得られる。
【００４３】
そして、下孔における軸部材の圧入方向下流側を接着剤保持用溝を有さない圧入部とし、下孔における他の部分を接着剤保持用溝を有し軸部材が緩く圧入される軽圧入部とすることにより、軸部材の抜け強度を所定確保した上で軸部材の垂直度を得、確実な固定構造とすることができる。さらに、下孔における圧入部と軽圧入部との間に接着剤保持用の環状溝を設ければ、軸部材の圧入部への圧入時にしごき出された接着剤をこの環状溝で保持でき、接着剤の流出を防止できるだけでなく、接着固定の固定強度がさらに高まる効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるモータ用軸部材の固定方法の第１の実施例を示すスピンドルモータのベース部材とシャフトとの結合部の一部除去断面図である。
【図２】図１のスピンドルモータの全体構成を示す断面図である。
【図３】図２のスピンドルモータの動圧軸受部を示す拡大断面図である。
【図４】図１の環状ボス部の平面図を示し、（ａ）は下孔の孔加工時、（ｂ）は塑性加工時である。
【図５】本発明によるモータ用軸部材の固定方法の第２の実施例を示すスピンドルモータの全体断面図である。
【図６】図５のベース部材とシャフトとの結合部の一部除去断面図である。
【図７】図６の切断平面図である。
【符号の説明】
２ベース部材
１０，４６下孔
１２シャフト
４３溝
４４盛り上がり部
５０長圧入部
５２環状溝
５４短圧入部
５６保持用溝

Claims

モータ用支持部材に対し軸部材を実質状垂直に固定するモータ用軸部材の固定方法であって、
前記支持部材の前記軸部材固定位置に前記軸部材がルーズ嵌合する寸法の下孔を透設し、前記下孔の内側に、棒状治具本体に最大外径が前記下孔の内径より大きくなるように複数個の突部を設けた塑性加工用治具を挿入して、前記下孔の内面に複数条の溝を塑性加工すると共に、前記下孔の内面の隣合う前記溝間に内方への盛り上がり部を複数個形成し、前記軸部材の外径にほぼ等しいサイジング工具を前記下孔に通して前記各盛り上がり部の頂部を切除または押しつぶし、前記下孔に前記軸部材を嵌挿し、前記支持部材と前記軸部材との間に電流を流して前記支持部材と前記軸部材とをプロジェクション溶接することを特徴とするモータ用軸部材の固定方法。
前記複数条の溝は、軸線方向に形成されている請求項１記載のモータ用軸部材の固定方法。
前記塑性加工用治具は、前記棒状治具本体に複数個の球体を埋め込んでなる請求項１記載のモータ用軸部材の固定方法。
モータ用支持部材に対し軸部材を実質状垂直に固定するモータ用軸部材の固定方法であって、
前記支持部材の前記軸部材固定位置に前記軸部材が嵌合する下孔を透設し、前記下孔の内側に、棒状治具本体に最大外径が前記下孔の内径より大きくなるように複数個の突部を設けた加工用治具を挿入して、前記下孔の内面に軸線方向の複数条の接着剤保持用溝を形成し、前記軸部材の外周面に接着剤を塗布した後、前記軸部材を前記下孔に圧入して前記軸部材を前記支持部材に固定することを特徴とするモータ用軸部材の固定方法。
前記下孔における前記軸部材の圧入方向下流側は接着剤保持用溝を有さない圧入部とされ、前記下孔における他の部分は前記接着剤保持用溝を有し前記軸部材が緩く圧入される軽圧入部とされている請求項４記載のモータ用軸部材の固定方法。
前記下孔における前記圧入部と前記軽圧入部との間には、接着剤保持用の環状溝が設けられている請求項５記載のモータ用軸部材の固定方法。