專(zhuān)利名稱(chēng)：主軸電動(dòng)機(jī)及其組裝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種例如在HDD裝置、光盤(pán)裝置、光磁盤(pán)裝置、磁盤(pán)裝置、多面鏡等上安裝的主軸電動(dòng)機(jī)，詳細(xì)地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種所述電動(dòng)機(jī)的動(dòng)壓流體軸承結(jié)構(gòu)及組裝方法。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，安裝主軸電動(dòng)機(jī)的例如HDD裝置等為攜帶方便而謀求輕薄小型化。但是，正由于便攜式、小型化、薄型化而使HDD裝置等不經(jīng)意地跌落或與其他裝置接觸碰撞的事故較多地發(fā)生。
大家知道，主軸電動(dòng)機(jī)及成為其中樞部的流體軸承裝置有各種型式。主軸電動(dòng)機(jī)及流體軸承裝置的大多數(shù)作為支承軸(軸體)的徑向(半徑方向)的負(fù)荷的裝置，包括軸和在該軸的外周面上具有軸承間隙地配設(shè)的圓筒狀的套筒。在該軸承間隙中，利用充填、保持油等潤(rùn)滑流體、并形成于軸的外周面及套筒的內(nèi)周面上的例如由人字形槽構(gòu)成的動(dòng)壓產(chǎn)生槽，構(gòu)成在固定于軸的一端部上的轉(zhuǎn)子輪轂的旋轉(zhuǎn)中在潤(rùn)滑流體上產(chǎn)生動(dòng)壓的徑向軸承部。
又，作為軸向(軸線(xiàn)方向)負(fù)荷的支承裝置，在軸端部上固定圓盤(pán)狀的軸向推力板，并構(gòu)成在形成于該軸向推力板上下面的至少一個(gè)面?zhèn)?、例如人字形槽中充填、保持?rùn)滑流體的軸向推力軸承部。
作為以往技術(shù)，在日本專(zhuān)利特開(kāi)2000-50567號(hào)公報(bào)(以下稱(chēng)作先行文獻(xiàn)1)中提出了耐沖擊性?xún)?yōu)異的流體軸承無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的方案。又，日本專(zhuān)利特開(kāi)平11-280755號(hào)公報(bào)(以下稱(chēng)作先行文獻(xiàn)2)中提出了獲得耐磨損性、耐沖擊性的主軸電動(dòng)機(jī)的方案。還有在日本專(zhuān)利特開(kāi)2000-274428號(hào)公報(bào)(以下稱(chēng)作先行文獻(xiàn)3)中提出了具有在圓柱構(gòu)件上壓入動(dòng)壓用圓環(huán)構(gòu)件、形成帶凸緣的軸構(gòu)件的液壓動(dòng)壓軸承的主軸電動(dòng)機(jī)及其組裝方法的方案。此外，在日本專(zhuān)利特開(kāi)平5-161328號(hào)公報(bào)(以下稱(chēng)作先行文獻(xiàn)4)提出了為了不降低用于定位保持盤(pán)片的轉(zhuǎn)子軛鐵或皮帶輪的面晃動(dòng)精確度的盤(pán)片驅(qū)動(dòng)裝置的方案。
但是，由于上述先行文獻(xiàn)1在套筒的轉(zhuǎn)子輪轂側(cè)設(shè)有凸緣，用固定在轉(zhuǎn)子輪轂上的止脫板構(gòu)成轉(zhuǎn)子輪轂向軸向移動(dòng)的場(chǎng)合，止脫板容易與凸緣部抵接，故存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜的問(wèn)題。先行文獻(xiàn)2為了提高耐沖擊性，是在套筒的一端上鉚接固定軸向推力板，而用軸向推力板構(gòu)成有底的套筒，并用粘接劑封止該鉚接部的結(jié)構(gòu)，對(duì)于軸與凸緣的固定未顯示任何的技術(shù)構(gòu)思。先行文獻(xiàn)3表示了對(duì)圓柱構(gòu)件，即主軸電動(dòng)機(jī)的軸，和動(dòng)壓產(chǎn)生用圓環(huán)構(gòu)件分別單獨(dú)地進(jìn)行切削加工、然后對(duì)這些構(gòu)件進(jìn)行壓入而作成一體的軸結(jié)構(gòu)體。然而，必須承認(rèn)，利用壓入的方法不能避免在壓入時(shí)動(dòng)壓產(chǎn)生用圓環(huán)構(gòu)件的變形及軸的擦傷，并且，在其機(jī)械強(qiáng)度上也受到限制。另外，對(duì)軸和凸緣不是單獨(dú)地進(jìn)行切削加工，而是采用將該二部件一體成型的、所謂帶十字形截面的凸緣的軸結(jié)構(gòu)體，則能克服上述問(wèn)題。但是，當(dāng)采用該軸時(shí)，尤其產(chǎn)生難以獲得軸直徑精確度而導(dǎo)致制造成本高的問(wèn)題。并且，在具有十字形截面結(jié)構(gòu)的軸側(cè)及凸緣側(cè)極難進(jìn)行形成動(dòng)壓槽的加工，故必須承認(rèn)，由此將引起生產(chǎn)率降低及制造成本高。先行文獻(xiàn)4顯示了將皮帶輪表面的內(nèi)徑周邊相對(duì)轉(zhuǎn)軸(軸)進(jìn)行激光焊接或點(diǎn)焊的結(jié)構(gòu)。但是，由于該文獻(xiàn)對(duì)主軸電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)及提高軸與固定在軸上的圓盤(pán)狀體的凸緣的機(jī)械強(qiáng)度方面未顯示任何技術(shù)構(gòu)思，故不能期望提高主軸電動(dòng)機(jī)的軸承壽命、耐沖擊性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于上述以往技術(shù)存在的問(wèn)題及課題而作，其目的在于，提供一種其結(jié)構(gòu)及組裝方法簡(jiǎn)單、并具有優(yōu)異的耐沖擊性及軸承壽命的動(dòng)壓流體軸承的主軸電動(dòng)機(jī)及其組裝方法。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的主軸電動(dòng)機(jī)包括軸和固定于該軸的軸線(xiàn)方向的一個(gè)端部側(cè)、直徑比該軸直徑大的圓盤(pán)狀凸緣，嵌合在所述軸上的圓筒狀的套筒，形成于所述軸和所述套筒相嵌合的對(duì)向接近面上的徑向軸承間隙部，與所述套筒的上端部對(duì)向而置、固定在所述軸的軸線(xiàn)方向的另一個(gè)端部上的轉(zhuǎn)子輪轂，與所述凸緣對(duì)向接近的軸向推力板，形成于所述凸緣一側(cè)的面和所述軸向推力板的一側(cè)的面對(duì)向接近的對(duì)向接近面上的軸向推力軸承間隙部，及保持于所述軸向推力軸承間隙部上的潤(rùn)滑流體；在所述圓盤(pán)狀凸緣的中心部周邊上具有嵌合所述軸的中空部；通過(guò)將所述軸另一個(gè)端部嵌入、固定于所述中空部的內(nèi)部，可藉此在所述中空部形成凹部。
這樣的結(jié)構(gòu)由于不會(huì)完全堵塞凸緣的中空部，故在中空部剩留有凹部。該凹部作為用于對(duì)軸與凸緣進(jìn)行焊接的識(shí)別部是有用的。并且，該凹部能利用作為需焊接的部位，即，“焊接位”。
也就是說(shuō)，剩留在凸緣中空部?jī)?nèi)的凹部作為激光焊接的焊接位是合適的。采用該結(jié)構(gòu)，由于能在中空部的內(nèi)周面上進(jìn)行激光照射，故能將凸緣的熔融部收納于凸緣厚度的范圍內(nèi)。因此，伴隨熔融固化的收縮應(yīng)力引起的彎曲力矩變小，而不會(huì)使凸緣產(chǎn)生盆狀的變形，能良好地確保凸緣的平面度及垂直度。故成為電動(dòng)機(jī)軸承壽命優(yōu)異的結(jié)構(gòu)。又，采用該結(jié)構(gòu)，在中空部?jī)?nèi)形成凹部而成為潤(rùn)滑流體的積存部。因此，由于在軸向推力軸承間隙的附近形成足夠體積的積存部，軸承壽命變得優(yōu)異。又，采用該結(jié)構(gòu)，由于能利用激光焊接無(wú)縫地形成積存部的壁，故積存部的密封性好。因此，若將中央的積存部形成作為最高壓力部的螺旋槽，在軸向推力軸承間隙部的厚度均勻的場(chǎng)合發(fā)揮高的負(fù)荷能力，軸承壽命優(yōu)異。
又，本發(fā)明的主軸電動(dòng)機(jī)包括軸、固定在該軸的軸線(xiàn)方向的一個(gè)端部側(cè)、其直徑比該軸直徑大的圓盤(pán)狀凸緣，嵌合在所述軸上的圓筒狀的套筒，形成于所述軸和所述套筒相嵌合的對(duì)向接近面上的徑向軸承間隙部，與所述套筒的上端部對(duì)向配置、并固定在所述軸的軸線(xiàn)方向的另一個(gè)端部上的轉(zhuǎn)子輪轂，與所述凸緣對(duì)向接近的軸向推力板，在所述凸緣的一側(cè)的面與所述軸向推力板的一側(cè)的面對(duì)向接近的對(duì)向接近面上所形成的軸向推力軸承間隙部，及保持于所述軸向推力軸承間隙部的潤(rùn)滑流體；所述軸在軸線(xiàn)方向的一方的端部具有大直徑部和小直徑部的凸部；圓盤(pán)狀凸緣在其中心部周邊上具有中空部；將所述凸部向所述中空部嵌入、使與之接觸。
也就是說(shuō)，所述圓盤(pán)狀凸緣的中空部的直徑可以是與所述軸的小直徑部(凸部)大致相同的大小。由此，由于能抑制所述圓盤(pán)狀凸緣與所述軸向推力板的對(duì)向而置的面積的減少，故能擴(kuò)大形成于凸緣端面上的載重負(fù)荷區(qū)域。因此，軸向推力軸承可具有高的負(fù)荷能力而使軸承壽命變得優(yōu)異。另外，能使相對(duì)中空?qǐng)A盤(pán)厚度的半徑方向的長(zhǎng)度更長(zhǎng)。因此，在對(duì)中空部的接觸部進(jìn)行激光焊接時(shí)，可提高其相對(duì)于收縮應(yīng)力的耐變形能力，減小形狀變化。由此，使得電動(dòng)機(jī)的軸承壽命變得優(yōu)異。
又，本發(fā)明的主軸電動(dòng)機(jī)的組裝方法包括下述工序準(zhǔn)備軸的軸準(zhǔn)備工序，使構(gòu)成支承該軸的軸線(xiàn)方向負(fù)荷的軸向推力軸承部的第1圓盤(pán)狀體與該軸的一部分抵接并固定的工序，對(duì)所述軸與所述第1圓盤(pán)狀體的抵接面進(jìn)行激光焊接的工序，使所述軸與圓筒狀的套筒嵌合的工序，使構(gòu)成軸向推力軸承部的第2圓盤(pán)狀體與第1圓盤(pán)狀體對(duì)向接近的工序。采用上述方法，就能對(duì)軸與第1圓盤(pán)狀體接觸的面的大部分進(jìn)行激光焊接。由此，能提高軸與作為第1圓盤(pán)狀體的例如凸緣的固定強(qiáng)度，使耐沖擊性變得優(yōu)異。
再有，本發(fā)明的主軸電動(dòng)機(jī)的組裝方法系通過(guò)下述工序來(lái)組裝主軸電動(dòng)機(jī)的單元部件在軸的軸線(xiàn)方向的一個(gè)端部上固定直徑比該直徑大的凸緣的工序；對(duì)所述固定凸緣的軸，將其軸線(xiàn)方向的另一個(gè)端部側(cè)作為前端，使其從圓筒狀、且為兩端開(kāi)放型套筒的一端嵌入，并使所述軸的軸線(xiàn)方向的另一端部側(cè)向所述套筒的另一端側(cè)突出的工序；使軸向推力板的一側(cè)的面與所述凸緣的一側(cè)的面對(duì)向接近的工序，將所述套筒的一端的一部分與軸向推力板固定，并密封所述兩端開(kāi)放型套筒的一端側(cè)的工序。
采用上述方法，由于能提供將軸、凸緣、軸向推力板及套筒作成一體化的主軸電動(dòng)機(jī)的單元部件，故能消除主軸電動(dòng)機(jī)的組裝麻煩，使其組裝簡(jiǎn)化。又，若將凸緣固定在軸的端部，則可在與凸緣協(xié)同作用下，使構(gòu)成軸向推力軸承部的軸向推力板的安裝、固定變得容易。又，由于套筒也采用兩端開(kāi)放型的結(jié)構(gòu)，故能使帶凸緣的軸向套筒的嵌合、嵌入變得容易。


圖1是本發(fā)明一實(shí)施例的主軸電動(dòng)機(jī)的主要部分剖視圖。
圖2是圖1所示主軸電動(dòng)機(jī)的主要部分剖視圖的局部放大圖。
圖3是表示本發(fā)明一實(shí)施例的主軸電動(dòng)機(jī)的組裝步驟的圖。
圖4是表示本發(fā)明一實(shí)施例的主軸電動(dòng)機(jī)的流體軸承裝置的圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施形態(tài)1圖1、圖2表示本發(fā)明的主軸電動(dòng)機(jī)的主要部分剖視圖。主軸電動(dòng)機(jī)1分別在底座構(gòu)件2的內(nèi)周部具有內(nèi)部圓筒部3、在其外周部具有外部圓筒部4。對(duì)于底座構(gòu)件2的材質(zhì)使用例如鋁鑄件。在內(nèi)部圓筒部3的內(nèi)周上安裝套筒5。套筒5的形狀形成大致圓筒狀，材質(zhì)使用在黃銅上鍍鎳。在套筒5的上端部設(shè)有圓錐部6。所謂套筒5的上端部是指與安裝在后述的軸8上的轉(zhuǎn)子輪轂50的上壁部51的下面對(duì)向而置的套筒5的開(kāi)口部。套筒5的下端部，即與開(kāi)口部的相反側(cè)，原來(lái)也是開(kāi)放的，但在組裝完成后被密封。也就是說(shuō)，圓筒狀套筒5的原來(lái)形狀是其兩端被開(kāi)放的所謂兩端開(kāi)放型套筒。將粘接劑涂布在套簡(jiǎn)5的外周面上而嵌入固定在底座構(gòu)件2的內(nèi)部圓筒部3上。
在軸8或套筒內(nèi)周面9的至少一方的面上，設(shè)有例如人字形槽10。本實(shí)施例顯示在軸8側(cè)設(shè)有人字形槽10的結(jié)構(gòu)。形成人字形槽10的軸8與套筒內(nèi)周面9的對(duì)向近接面構(gòu)成用于構(gòu)成所謂徑向軸承部的徑向軸承間隙部24。在該人字形槽10中充填油等的潤(rùn)滑流體，當(dāng)被支承的軸8旋轉(zhuǎn)時(shí)，它們構(gòu)成動(dòng)壓流體軸承，在軸8的徑向方向，即半徑方向，產(chǎn)生動(dòng)壓。
在軸8的外周面的局部，利用激光焊接將凸緣11固定。固定的部位根據(jù)主軸電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)只要適當(dāng)設(shè)定就可以。例如即使如前面的先行文獻(xiàn)3(日本專(zhuān)利特開(kāi)2000-274428號(hào)公報(bào))上所揭示的那樣，在軸構(gòu)件(所述的軸)的大致中央部也可以。在本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)1中，兼顧與后述的軸向推力板12的結(jié)構(gòu)，在軸8的一方端部側(cè)設(shè)有凸部28，將凸緣11固定在該凸部28上。凸緣11是圓盤(pán)狀的金屬體，例如構(gòu)成在其中心部周邊上具有中空部的圓環(huán)狀，材料使用不銹鋼SUS 420 J2。由于軸8與凸緣11互為單獨(dú)構(gòu)件，故它們也可用不同的材料構(gòu)成。將二者構(gòu)成單獨(dú)的、帶凸緣的軸，使它們的大小組合及使形狀組合多樣化，還可提供多種不同材料的組合。也就是說(shuō)，軸8及凸緣11既可以由金屬、非金屬中的任何一種材料構(gòu)成，也可以由相互不同的材料構(gòu)成。
在本發(fā)明中，凸緣11是直徑比軸8的直徑還大的圓盤(pán)狀的金屬體，其中心部周邊采用中空部的所謂圓環(huán)構(gòu)件。凸緣11的一個(gè)面17構(gòu)成為與軸向推力板12的一個(gè)面16對(duì)向接近的狀態(tài)。在互相對(duì)向接近的該二個(gè)面的至少一個(gè)面上設(shè)有未圖示的、例如人字形的槽，構(gòu)成支承軸的軸線(xiàn)方向負(fù)荷的所謂軸向推力軸承部，并產(chǎn)生軸向推力動(dòng)壓。另外，在本說(shuō)明書(shū)中，在不區(qū)分“徑向軸承間隙部”和“軸向推力軸承間隙部”，而使用上述概念的場(chǎng)合，則表述為“軸承間隙部”。
軸8的形狀既可以是在其長(zhǎng)度(軸線(xiàn))方向大致相同的圓柱形狀，但也可以是具有切削加工成具有其直徑大的大直徑部和比其小的小直徑部的凸?fàn)罨虬紶畹姆瞧教共康男螤?。凸?1的形狀也能作成與軸8相配合的非平坦面，以使其能與軸8的非平坦面嵌合。也就是說(shuō)，凸緣11上也設(shè)有凹凸部或中空部13，加工成與軸8的一方的端部容易嵌合的形狀。如果使這樣的非平坦面相互間嚙合，則能使2個(gè)構(gòu)件牢固地抵接、固定。
在圖1、圖2所示的本實(shí)施形態(tài)1的一例中，是將軸8的軸線(xiàn)方向的一個(gè)端部作成凸部28，并用中空部13構(gòu)成凸緣11的非平坦面的結(jié)構(gòu)。又，圖1、圖2表示本發(fā)明的主軸電動(dòng)機(jī)的主要部分剖視圖，但正面觀察這些圖，軸8的左側(cè)部分被省略。即，本發(fā)明的主軸電動(dòng)機(jī)1的實(shí)體具有將軸8作為中心大致左右對(duì)稱(chēng)的結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的主軸電動(dòng)機(jī)1的特征之一在于，軸8具有大直徑部和小直徑部的2個(gè)直徑。將其凸部28，即小直徑部，嵌入設(shè)于凸緣11上的中空部13中，將嵌入后接觸的部位用激光焊接焊牢，設(shè)置激光焊接部14。當(dāng)使凸部28嵌入中空部13時(shí)，凸部28的側(cè)部28B(即小直徑部的側(cè)周面)與中空部13的側(cè)壁部抵接。又，凸部28的肩部28A，即大直徑部，去除小直徑部后的端面與凸緣11的另一方的面23對(duì)向接近。
凸部28的肩部28A指的是以小直徑部與大直徑部邊界部為界限的大直徑部的端面。又，肩部28A具有由軸8的大直徑部的圓面積減去其小直徑部的圓面積后的面積，并與凸緣11的另一個(gè)面23對(duì)向接近。凸部28的側(cè)部28B指的是凸部28的側(cè)周面。凸部28的肩部28A和側(cè)部28B相連接的形狀構(gòu)成L字狀。如果沿該L字狀全部地用焊接固定與凸緣的接觸面，就能提高它們的接合強(qiáng)度。
軸8與凸緣11必須以極高的位置配合精確度相互垂直固定。其原因是，若將凸緣11以?xún)A斜的狀態(tài)固定于軸8上時(shí)，則軸向推力對(duì)向面的負(fù)荷支承面積變小，軸向推力負(fù)荷能力就降低。在HDD裝置上，為了維持記錄重放的可靠性，必須將相對(duì)磁頭的載體的軸向高度作高精確度定位。因此，對(duì)于構(gòu)成軸向推力軸承的凸緣11，就必須以高的位置配合精確度組裝包括軸8的各零部件。
這樣，相對(duì)軸8的凸緣11固定的垂直度及傾斜(將它們稱(chēng)作面晃動(dòng)(run-out或whirling))左右著主軸電動(dòng)機(jī)的性能和壽命。因此，如果不僅在進(jìn)行激光焊接的工序的前后，而且也在激光焊接中一邊監(jiān)視軸8與凸緣11的規(guī)定的位置狀態(tài)一邊進(jìn)行激光焊接，就能進(jìn)一步提高主軸電動(dòng)機(jī)的性能和壽命。又，如果中斷激光焊接，或一邊調(diào)整、變更加工條件，一邊進(jìn)行激光焊接，則可以高精確度地抑制凸緣11相對(duì)軸8的面晃動(dòng)。又，激光焊接后，一邊使軸和凸緣旋轉(zhuǎn)，一邊以軸8的直徑為基準(zhǔn)，對(duì)激光焊接部14及凸緣11的至少一方進(jìn)行研磨，可以抑制于規(guī)定的面晃動(dòng)的范圍。面晃動(dòng)的大小及范圍通過(guò)激光焊接和研磨工序使加工為數(shù)μm以下、尤其是2μm以下。另外，也可以在進(jìn)行激光焊接前對(duì)激光焊接的部位及其周邊進(jìn)行磨削。
在套筒5的肩部30與凸緣11的另一方的面23之間形成有間隙部25。通過(guò)該間隙部25，油等的潤(rùn)滑流體被引導(dǎo)至凸緣11的一側(cè)的面17與軸向推力板12的一個(gè)面16的對(duì)向接近面、即軸向推力軸承間隙部40。
如果使凸部28的前端面不與軸向推力板12的一側(cè)的面接近地對(duì)向而置、即嵌入擋止于中空部13的中途，則不會(huì)堵塞凸緣11的中空部13地剩留有中空部13。
設(shè)置于凸緣11的中心部周邊中的中空部13如嵌入軸8時(shí)，則形成凹部。該凹部能用作用于劃定激光焊接部14的識(shí)別部。又，該中空部13提供應(yīng)焊接的部位、即焊接位(熔接代)。又，由于中空部13提供用于貯存潤(rùn)滑流體的空處，故有使主軸電動(dòng)機(jī)小型化的作用。
雖然前面對(duì)凸緣磨削工序作了說(shuō)明，但較好的是，即使沒(méi)有該磨削工序也能確保良好的面晃動(dòng)。在本實(shí)施形態(tài)1中，以其為目標(biāo)實(shí)施了幾個(gè)發(fā)明技術(shù)。首先，軸8嵌入擋止于凸緣11的中空部13的中途，在該凹部中設(shè)有激光焊接中14。換言之，在凸緣11的厚度范圍內(nèi)，最好將激光焊接部14設(shè)于厚度的中央附近。這樣作由于使凸緣11的收縮應(yīng)力在厚度方向上變得均勻，故能將凸緣11的翹曲等的變形防患于未然。其次，軸8和凸緣11希望作成緊固余量(過(guò)盈量，締め代)20μm以下，更好的是，作成μm以下的輕的過(guò)盈配合公差。若作成這樣，可以使臨時(shí)壓入保持兩者時(shí)的應(yīng)力引起的凸緣11的變形做到最小限度。同時(shí)，能在極良好的精確度的面晃動(dòng)臨時(shí)保持的狀態(tài)下完成激光焊接。而且在激光焊接工序中，將激光均勻地照射在夾有軸8的中心軸的對(duì)角線(xiàn)上的2點(diǎn)上，或在將圓周多等分的多點(diǎn)上。由此，收縮應(yīng)力均勻地作用于圓周方向上，能防止產(chǎn)生凸緣11的傾斜。
在本發(fā)明的主軸電動(dòng)機(jī)1中的軸向推力板12與凸緣11一起發(fā)揮作用，用于構(gòu)成支承軸8的軸線(xiàn)方向負(fù)荷的軸向推力軸承部。而且能兼用作如圖1、圖2所示的所謂的單側(cè)密封型的主軸電動(dòng)機(jī)1的密封構(gòu)件及外體構(gòu)件。由此，能使主軸電動(dòng)機(jī)1的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。
本發(fā)明中的圓盤(pán)狀凸緣11是比軸8更大的大直徑構(gòu)件，且與軸8一體化而構(gòu)成軸結(jié)構(gòu)體。又，由于凸緣11還是支承軸8的軸線(xiàn)方向的負(fù)荷、防止受負(fù)荷的軸線(xiàn)方向的動(dòng)作、構(gòu)成所謂的軸向推力軸承部的構(gòu)件，故還具有作為軸向推力板的作用、功能。又，本發(fā)明中的軸向推力板12雖然原來(lái)是構(gòu)成軸向推力軸承部的構(gòu)件，但還如前述那樣，由于既能在凸緣11側(cè)使具有作為軸向推力軸承部的主要的功能，軸向推力板12還能起到作為密封構(gòu)件及外體構(gòu)件的作用。也就是說(shuō)，在本說(shuō)明書(shū)中使用的“凸緣”、“軸向推力板”的名稱(chēng)應(yīng)理解為不是對(duì)在主軸電動(dòng)機(jī)1中的作用、功能進(jìn)行特別規(guī)定及限制的稱(chēng)呼。在這樣的技術(shù)領(lǐng)域中，“凸緣”和“軸向推力板”也可以互換地使用，或用其他的名稱(chēng)來(lái)稱(chēng)呼。在本說(shuō)明書(shū)中由于凸緣和軸向推力板都是圓盤(pán)狀并是構(gòu)成軸向推力軸承部的構(gòu)件，故還能分別稱(chēng)作第1圓盤(pán)狀體、第2圓盤(pán)狀體。
又，在本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)1中，還具有在圓盤(pán)狀的軸向推力板12的外周上設(shè)有使凸緣11與軸向推力板12不接近地對(duì)向而置的周邊部18的特征。這能通過(guò)將軸向推力板12的直徑選擇得比凸緣11的直徑更大來(lái)實(shí)現(xiàn)。該周邊部18對(duì)于使套筒5的側(cè)部19與凸緣11的側(cè)壁部20及軸向推力板12的一側(cè)的面16的接觸是有用的。由此，套筒5將凸緣11牢固地包圍，并且，在套筒5與軸向推力板12之間也能牢固地固定。又，從套筒5的側(cè)部19設(shè)有延伸的尖端部21，將尖端部21向軸向推力板12的另一側(cè)的面22、即向里側(cè)圍繞地鉚緊，將鉚緊的部位用粘接劑27固定起來(lái)，能進(jìn)一步提高耐沖擊性等的機(jī)械強(qiáng)度。
在軸8的軸線(xiàn)方向的另一個(gè)的端部側(cè)，即在軸8的大直徑部上固定有轉(zhuǎn)子輪轂50。轉(zhuǎn)子輪轂50具有圓盤(pán)狀的上壁部51和從該上壁部51的外周端部下垂的周壁部52。又，在上壁部51的一部分上設(shè)有使油等的潤(rùn)滑流體不向套筒5的外部飛散的擋欄60。在上壁部51的安裝軸8的周邊上設(shè)有深度例如0.1mm左右的凹陷部53，在凹陷部53與軸8抵接的部位設(shè)有激光焊接部54。
在周壁部52上設(shè)有杯形狀部59。利用杯形狀部59固定有未圖示的盤(pán)片等。在周壁部52內(nèi)周圓周方向上固定有交替地磁化N極、S極的圓筒狀的磁鐵57。
另外，在底座構(gòu)件2的一部分上安裝著接近磁鐵57卷繞、設(shè)置有線(xiàn)圈55的定子鐵心56。又，在與磁鐵57相面對(duì)的底座構(gòu)件2的一部分上設(shè)有使用鐵損少的例如鐵-鎳合金的吸引板58。由于磁鐵57與吸引板58相互作磁吸引，故主軸電動(dòng)機(jī)1無(wú)論在哪個(gè)角度下使用，構(gòu)成它們的各零件始終能保持在規(guī)定的位置上。這樣，套筒5、軸向推力板12及定子鐵心56、軸8及轉(zhuǎn)子輪轂50等可牢固地保持成規(guī)定的位置關(guān)系。
當(dāng)向線(xiàn)圈55通電時(shí)，在定子鐵心56的突極上產(chǎn)生磁場(chǎng)，在與定子鐵心56相對(duì)置的磁場(chǎng)用磁鐵57之間產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子輪轂50旋轉(zhuǎn)。因此，被夾在轉(zhuǎn)子輪轂50上的載體(未圖示)旋轉(zhuǎn)。當(dāng)轉(zhuǎn)子輪轂50旋轉(zhuǎn)時(shí)，固定于轉(zhuǎn)子輪轂50上的軸8和固定于軸8上的凸緣11旋轉(zhuǎn)。由此，提供利用形成于軸承間隙部上的人字形槽及油等的潤(rùn)滑流體而產(chǎn)生動(dòng)壓的主軸電動(dòng)機(jī)1。
實(shí)施形態(tài)2圖2是圖1的放大圖，尤其是將軸8與套筒5的嵌合狀態(tài)及軸8的一方的端部進(jìn)行放大的圖。另外，為了使圖面不顯得煩雜而省略了圖1中的人字形槽10。又，與圖1相同的部位使用相同的編號(hào)。
軸8的直徑可以是沿其軸線(xiàn)方向大致相同的圓柱狀，但在本實(shí)施形態(tài)2中，使用具有其直徑大的大直徑部和比其小的小直徑部(凸部28)的2個(gè)直徑的軸8。又，凸緣11使用具有中空部13的圓盤(pán)狀金屬體，在將軸8的凸部28與中空菩13嵌合時(shí)，在與軸向推力板12之間留有中空部13，并在與凸緣11之間形成有積存部29，為此，凸部28的側(cè)部28B的高度h與凸緣11的厚度t的關(guān)系就要選擇成h≤t。設(shè)定這樣的關(guān)系是極有用的，試想，若不滿(mǎn)足上述條件，例如，設(shè)定h＞t的狀態(tài)就能明白。也就是說(shuō)，當(dāng)設(shè)成h＞t的關(guān)系時(shí)，凸部28的前端面15就與軸向推力板12的一方的面16接觸了。當(dāng)調(diào)節(jié)至使二者成不接觸的狀態(tài)，嵌入于凸緣11的中空部13中時(shí)，肩部28A與凸緣11的另一方的面23的間隙、即積存部29就大于所需的間隙，這樣，就容易進(jìn)入氣泡而降低作為潤(rùn)滑流體積存部的功能。另外，由于間隙變大，耐沖擊性也就降低了。
作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，可設(shè)定成凸部28的側(cè)部28B的高度h＝0.35mm、凸緣11的厚度t＝0.50mm，凸部28的小直徑部的向中空部13的嵌入深度h1＝0.25mm。當(dāng)這樣設(shè)定時(shí)，就成為積存部29的高度h2＝h-(t-h1)，并成為中空部13的高度h3＝h-(t-h1)。又，積存部29的高度h2被設(shè)定成h2＝0.10mm、即100μm，中空部13的高度h3被形成為h3＝0.25mm、即250μm。也就是說(shuō)，本發(fā)明的主軸電動(dòng)機(jī)1，通過(guò)設(shè)定軸8的凸部28的小直徑部、即設(shè)定側(cè)部28B的高度h、凸緣11的厚度t及凸部28的小直徑部嵌入于凸緣11中的深度h1的大小，而能將積存部29的高度及中空部13的高度h3設(shè)定成規(guī)定的大小。
又，積存部29可由此形成使軸8、套筒5及凸緣11上具有規(guī)定的形狀，并將它們配置成互相對(duì)向接近的狀態(tài)地形成3個(gè)間隙部，通過(guò)激光焊接堵塞其中1個(gè)間隙部，由此形成積存部29。也就是說(shuō)，通過(guò)形成于軸8與套筒5的對(duì)向接近面上的徑向軸承間隙部24而供給的潤(rùn)滑流體，抵達(dá)凸緣11的另一方的面23后，分流為間隙部25和積存部29這二部分，其一方由激光焊接部14堵塞而形成積存部29。由激光焊接部14所堵塞的積存部29，由于其密封度高，而具有優(yōu)異的耐漏出性及機(jī)械強(qiáng)度。
間隙部25是用于將潤(rùn)滑流體引導(dǎo)至形成于凸緣11的一方的面17與軸向推力板12的一方的面16之間的軸向推力軸承間隙部40的間隙部，并且，也具有作為徑向軸承間隙部、軸向推力軸承間隙部的功能。間隙部25能根據(jù)套筒5的肩部30的高度和形狀設(shè)定成所希望的大小。圖2所示的套筒5的肩部30雖可設(shè)定成與凸部28的肩部28A大致相同的層(高度)，但也可以對(duì)它們?cè)O(shè)有層差，將間隙部25、積存部29的大小分別單獨(dú)地設(shè)定。又，即使在凸部28的肩部28A與凸緣11的另一方的面23的對(duì)向接近面上不設(shè)置積存部29，而將它們的對(duì)向接近面全部地，將或它們的一部分用激光焊接來(lái)固定也可以。由此，雖然軸承間隙部的有效長(zhǎng)度、有效面積減少，但軸8與凸緣11的固定強(qiáng)度能提高。
換言之，上述的結(jié)構(gòu)在于，在凸緣11的另一方的面23側(cè)設(shè)有T字形通道的間隙部。與T字形通道的垂直線(xiàn)相當(dāng)?shù)拈g隙部是徑向軸承間隙部24。又，與T字形通道的水平線(xiàn)相當(dāng)?shù)拈g隙部是間隙部25與積存部29連通的間隙路。由這樣的T字形通道構(gòu)成的間隙部的經(jīng)和為用于向軸向推力軸承間隙部40供給、充填潤(rùn)滑流體的中繼間隙部并對(duì)形成潤(rùn)滑流體積存部是合適的。
又，由軸8的凸部28的前端面15、凸緣11、軸向推力板12的一側(cè)的面16所圍住的中空部13具有作為潤(rùn)滑流體的積存部的功能。在軸8的凸部28的前端面15與凸緣11的中空部13的側(cè)壁部接觸的面上設(shè)有激光焊接部14。該激光焊接部14將軸8與凸緣11牢固地固定、并成為中空部13的積存部的壁。又，激光焊接部14成為同時(shí)兼作潤(rùn)滑流體的積存部29和中空部13兩者的壁。
又，預(yù)先留有中空部13對(duì)用于調(diào)節(jié)主軸電動(dòng)機(jī)1整體的高度是有用的，并且，對(duì)用于吸收軸8的大小的制造上的偏差也是有效的。
實(shí)施形態(tài)3圖3表示本發(fā)明一實(shí)施例的主軸電動(dòng)機(jī)的組裝順序。以下也參照?qǐng)D1、圖2對(duì)圖3進(jìn)行說(shuō)明。主軸電動(dòng)機(jī)1的組裝方法100如步驟102所示，首先，在軸8的一方的端部側(cè)上將比其直徑還大直徑的凸緣11用激光焊接固定作成使軸8與凸緣11一體化的結(jié)構(gòu)。成為激光焊接的對(duì)象的部位是兩者接觸的部位、即軸8的凸部28的肩部28A及側(cè)部28B。實(shí)際的激光焊接可選擇它們的雙方或任何一方或它們的一部分。
步驟104表示將軸8與套筒5嵌合的工序。將與固定凸緣11的相反側(cè)、即將軸8的軸線(xiàn)方向的另一端部側(cè)作為前頭端，將軸8嵌入于套筒5，使軸8與套筒5嵌合。軸8的軸線(xiàn)方向的另一側(cè)端部從套筒5伸出，該伸出部位的一部分固定后述的轉(zhuǎn)子輪轂50。套筒5是圓筒狀且其兩端開(kāi)放的所謂的兩端開(kāi)放型套筒。固定凸緣11的軸8從兩端開(kāi)放型套筒的一方的端部側(cè)、即正視圖1、圖2地從下端部側(cè)嵌入。軸8的外周面與套筒內(nèi)周面9具有微小的間隙部地互相對(duì)向而置。所謂軸8的外周面指的是軸8的大直徑部外周面。該微小的間隙部以數(shù)μm的大小構(gòu)成用于支承軸8的徑向負(fù)荷的徑向軸承間隙部24。
步驟106表示使圓盤(pán)狀體的軸向推力板12與凸緣11對(duì)向接近的工序。使軸向推力板12的一方的面16與凸緣11的一方的面17對(duì)向接近。在該對(duì)向接近面上構(gòu)成產(chǎn)生支承軸8的軸線(xiàn)方向負(fù)荷的動(dòng)壓的所謂軸向推力軸承部。又，由于使軸向推力板12的直徑選擇成比凸緣11的直徑還大的直徑，故在軸向推力板12的外周邊上形成不對(duì)向接近的凸緣11的周邊部18。
步驟108表示將套筒5與軸向推力板12固定，并將套筒5的下端側(cè)密封的工序。使套筒側(cè)部19的側(cè)壁緊貼在凸緣11與軸向推力板12不對(duì)向接近的周邊部18上時(shí)，成為圓盤(pán)狀的凸緣11的外周被圓筒狀套筒5圍住的結(jié)構(gòu)，穩(wěn)定地固定套筒5與凸緣11、軸8的位置。又，利用從套筒5的側(cè)部19延伸的尖端部21，將軸向推力板12的另一方的面(背面)22鉚緊后在這些部位上涂布粘接劑27進(jìn)行密封。
當(dāng)步驟108的處理結(jié)束時(shí)，兩端開(kāi)放型的套筒5的一側(cè)的端部被密封。這時(shí)，由于套筒5的另一側(cè)的端部，即安裝著轉(zhuǎn)子輪轂50的一側(cè)，成為被開(kāi)口的狀態(tài)，這是這樣的結(jié)構(gòu)之所以被稱(chēng)為單側(cè)密封型的主軸電動(dòng)機(jī)的原因。
步驟110表示外觀檢查及密封檢查工序。外觀檢查尤其要檢查用作主軸電動(dòng)機(jī)1的密封構(gòu)件的軸向推力板12及套筒5的形狀及變位(松動(dòng))。又，密封檢查是檢查它們的氣密狀態(tài)，可以使用漏氣測(cè)試儀。
步驟112表示在軸8與套筒5的上端部對(duì)向接近的部分上涂布潤(rùn)滑流體7的工序。涂布的潤(rùn)滑流體例如可使用日本專(zhuān)利特開(kāi)2000-179552號(hào)公報(bào)上所介紹的單體組分的油。又，也可以是如日本專(zhuān)利特開(kāi)平8-259982號(hào)公報(bào)上介紹的含有磁性流體組成物的潤(rùn)滑流體。
圖4表示與步驟112相當(dāng)?shù)臓顟B(tài)。即，表示作為主軸電動(dòng)機(jī)1的中樞部的流體軸承裝置70作成后的狀態(tài)。還有，對(duì)圖4的詳細(xì)情況在實(shí)施形態(tài)4中進(jìn)行說(shuō)明。步驟114表示在真空環(huán)境中放置的工序。放置在真空環(huán)境中的是下述圖4所示的流體軸承裝置70。也就是說(shuō)，是軸8、套筒5、凸緣11、軸向推力板12及將固定套筒5的尖端部21和軸向推力板12固定的粘接劑27。流體軸承裝置70是作為主軸電動(dòng)機(jī)1的中間體，并構(gòu)成其中樞部。將這樣的流體軸承裝置70在真空度為100Torr以下的例如真空室內(nèi)放置數(shù)分鐘。
步驟116表示將在前處理中放置在真空環(huán)境中的流體軸承裝置70從真空環(huán)境中返回至常壓環(huán)境中的工序。這時(shí)，產(chǎn)生大氣壓與軸承間隙部的真空的壓力差，由此，潤(rùn)滑流體被充填于軸承間隙部中。
最后，如步驟118所示，利用激光焊接將轉(zhuǎn)子輪轂50焊接在軸8的端部。轉(zhuǎn)子輪轂50具有上壁部51和周壁部52而成為大致圓盤(pán)狀的形狀，在其中心部周邊上穿設(shè)未圖示的孔，在該孔中嵌入軸8。
在嵌入軸8的轉(zhuǎn)子輪轂50的上壁部5 1的中心部周邊上設(shè)有凹陷部53，在該凹陷部53與軸8接觸的部位進(jìn)行激光焊接而設(shè)置激光焊接部54。凹陷部53的形成，由于就不需在確保用于焊接的所謂焊接位，故能對(duì)主軸電動(dòng)機(jī)1的小型化起作用。又，凹陷部53由于能用作用于規(guī)定激光焊接部位的識(shí)別部，故能將激光焊接部54可靠地設(shè)置于規(guī)定的位置上。
轉(zhuǎn)子輪轂50為構(gòu)成主軸電動(dòng)機(jī)1中的最大的構(gòu)件之一，且與軸8一體化地進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，由于利用激光焊接進(jìn)行固定，故其軸承壽命、耐沖擊性及耐漏出性?xún)?yōu)異。
圖3表示用于完成本發(fā)明的主軸電動(dòng)機(jī)的主要部分的工序，但并未表示所有的工序。例如，可以理解，為完成本發(fā)明的主軸電動(dòng)機(jī)，可以省略將套筒5嵌入底座構(gòu)件2上的工序、將定子鐵心56及吸引板58固定在底座構(gòu)件2上的工序。又，可以理解，對(duì)圖3所示的組裝順序的一部分進(jìn)行變更、及追加其他的工序也是設(shè)計(jì)的事項(xiàng)之一。
還有，不必對(duì)軸8與凸緣11的接觸面及軸8與轉(zhuǎn)子輪轂50的接觸面的所謂與固定于軸8上的構(gòu)件的接觸面的全部進(jìn)行激光焊接部。即使對(duì)它們中的至少一部分進(jìn)行激光焊接也能提供軸承壽命、耐沖擊性?xún)?yōu)異的主軸電動(dòng)機(jī)1。
實(shí)施形態(tài)4圖4表示本發(fā)明一實(shí)施例的構(gòu)成主軸電動(dòng)機(jī)的中樞部的流體軸承裝置。當(dāng)圖3所示的組裝方法中步驟112結(jié)束時(shí)作成了圖4的流體軸承裝置70。由于該流體軸承裝置70既不是將套筒5嵌入底座構(gòu)件2后的狀態(tài)，也不是在軸8的另一方的端部上固定了轉(zhuǎn)子輪轂50的狀態(tài)，故與主軸電動(dòng)機(jī)1有區(qū)別。
也就是說(shuō)，流體軸承裝置70具有將凸緣11的一個(gè)面固定于軸8的一側(cè)端部上，并使軸向推力軸承板12的一個(gè)面與凸緣11的另一側(cè)的面對(duì)向接近的結(jié)構(gòu)。又，軸向推力板12的另一個(gè)面被套筒5的尖端部21鉚緊，并將軸向推力板12的另一個(gè)面22與尖端部21接觸的部位用粘接劑27固定、密封。并且，在套筒5與軸8對(duì)向接近的套筒5的圓錐部6的周邊上保持涂布了潤(rùn)滑流體7的狀態(tài)。這樣的流體軸承裝置70如前面所述，構(gòu)成主軸電動(dòng)機(jī)1的中樞部。流體軸承裝置70是作為構(gòu)成主軸電動(dòng)機(jī)1的部件，雖然是中間體但在本發(fā)明中能用作單元化的1個(gè)部件。
這樣的單元化的部件提供許多特長(zhǎng)。第1是將多個(gè)構(gòu)件組裝后的1個(gè)部件消除了主軸電動(dòng)機(jī)1整體組裝的麻煩，并提供組裝的簡(jiǎn)便化。第2是由于在該階段中不使用潤(rùn)滑流體，故不會(huì)污染用于組裝工序的設(shè)備、機(jī)器及其周?chē)臋C(jī)器等。第3是由于單元化的部件操作簡(jiǎn)便，使容易進(jìn)行套筒5及軸向力板12的形狀及變位(松動(dòng))等的外觀檢查、目測(cè)檢查或氣密檢查。
流體軸承裝置70不一定將在套筒5上設(shè)置圓錐部6作為必要的構(gòu)成要素。其原因是，實(shí)施形態(tài)4所示的流體軸承裝置70不是預(yù)先將潤(rùn)滑流體7涂布在套筒5的內(nèi)周面9上之后再嵌入軸8的，而是采用在將軸8嵌入于套筒5內(nèi)周面9上后涂布潤(rùn)滑流體7的方法，故能排除在軸8嵌入時(shí)產(chǎn)生的漏出部分。尤其是，當(dāng)在軸8的徑向上設(shè)置例如ㄑ字狀的傾斜部31時(shí)，由于傾斜部31具有作為潤(rùn)滑流體7的積存部的功能，故能將潤(rùn)滑流體7供給、充填至軸承間隙部。
發(fā)明的效果根據(jù)上述，可以明白實(shí)施形態(tài)1至實(shí)施形態(tài)4所述的本發(fā)明的主軸電動(dòng)機(jī)及其組裝方法的主要結(jié)構(gòu)上的特征及其主要的作用及效果。這里進(jìn)一步將本發(fā)明的結(jié)構(gòu)上的特征和作用、效果整理如下。
也就是說(shuō)，本發(fā)明的主軸電動(dòng)機(jī)具有軸和與該軸軸線(xiàn)方向的一側(cè)端部接觸而被固定的圓盤(pán)狀凸緣，并對(duì)所述接觸部位進(jìn)行激光焊接。由于這樣也將動(dòng)壓產(chǎn)生用凸緣固定于軸的端部，故與凸緣一起作用而對(duì)用于構(gòu)成軸向推力軸承部的另外的圓盤(pán)狀體、例如軸向推力板的安裝就變得容易等、結(jié)構(gòu)及組裝方法變得簡(jiǎn)單。
又，本發(fā)明的主軸電動(dòng)機(jī)對(duì)軸與固定在該軸軸線(xiàn)方向端部上的轉(zhuǎn)子輪轂的接觸部位進(jìn)行激光焊接。采用該結(jié)構(gòu)，能將轉(zhuǎn)子輪轂一邊保持與軸的組裝位置及垂直度，一邊不會(huì)使其精確度失常地熔融固定。其中，由于垂直精確度也變得良好，故盤(pán)片的面晃動(dòng)較小、進(jìn)而軸結(jié)構(gòu)體的研磨棒運(yùn)動(dòng)變小，軸承壽命就變長(zhǎng)。又，采用該結(jié)構(gòu)，可在小區(qū)域中進(jìn)行熔融固定。因此，能在小的區(qū)域中獲得高的結(jié)合強(qiáng)度，電動(dòng)機(jī)的耐沖擊性?xún)?yōu)異。
又，本發(fā)明的主軸電動(dòng)機(jī)在軸的軸線(xiàn)方向的一側(cè)端部及圓盤(pán)狀凸緣上分別具有非平坦部，使所述兩者的非平坦部相互間接觸，并對(duì)所述接觸的部位進(jìn)行激光焊接。這樣的非平坦部相互間的激光焊接能進(jìn)一步提高固定強(qiáng)度。這時(shí)軸的非平坦部既可是凸部、也可是凹部。又，凸緣的非平坦部既可是凸部、也可是凹部，并且，可以是在其中心部周邊上具有中空部的結(jié)構(gòu)。由于使設(shè)于軸及凸緣上的兩者的非平坦部相互間嚙合地接觸，故能牢固地固定。又，凹部或凸部能容易劃定激光焊接的區(qū)域。
又，本發(fā)明的主軸電動(dòng)機(jī)，系將軸與圓盤(pán)狀凸緣的中空部的接觸面作成過(guò)盈配合地嵌入作為特征。采用該結(jié)構(gòu)，通過(guò)精密的壓力能確保凸緣相對(duì)軸的位置及垂直度，并在保持其精確度的狀態(tài)下進(jìn)行激光焊接。因此，能作成軸結(jié)構(gòu)體精確度極高的結(jié)構(gòu)，電動(dòng)機(jī)的軸承壽命就變得優(yōu)異。并且，由于利用激光熔融其過(guò)盈配合部分，故伴隨過(guò)盈配合的應(yīng)力可緩和。因此，能消除在凸緣上產(chǎn)生的變形，當(dāng)凸緣被加工成圓盤(pán)時(shí)能以同等的良好的形狀精確度安裝在軸上。因而電動(dòng)機(jī)的軸承壽命變得優(yōu)異。
又，這時(shí)的緊固余量，由于凸緣相對(duì)軸的組裝位置精確度穩(wěn)定，且在激光焊接中位置、傾斜不變，凸緣的變形利用上述作用即使不能消除但也不會(huì)過(guò)大，故還根據(jù)凸緣的厚度，可作成大致20μm以下，最好作成10μm以下。
又，本發(fā)明的主軸電動(dòng)機(jī)的特征在于，使軸與圓盤(pán)狀凸緣的中空部的接觸面，以相對(duì)所述軸的中心軸位于旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)位置上的2點(diǎn)以上的多點(diǎn)，一邊向旋轉(zhuǎn)方向依次移動(dòng)，一邊進(jìn)行激光焊接。
這樣地多個(gè)的加熱熔融位置被配置成旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)。由此，加熱冷卻中的應(yīng)力就在圓周方向均勻地作用。因此，能使凸緣相對(duì)軸不會(huì)傾斜地進(jìn)行焊接，軸承壽命變得優(yōu)異。
又，如此，一邊向旋轉(zhuǎn)方向依次移動(dòng)一邊進(jìn)行激光焊接。由此，與點(diǎn)焊不同，藉由直前點(diǎn)的激光照射就經(jīng)常被預(yù)加熱。因此，構(gòu)件不會(huì)重復(fù)多次的加熱冷卻，且可以平緩的加熱冷卻曲線(xiàn)進(jìn)行焊接。故能將加熱冷卻中的應(yīng)力抑制很小，能抑制凸緣的面晃動(dòng)及翹曲，軸承壽命優(yōu)異。
又，本發(fā)明的主軸電動(dòng)機(jī)的特征在于，使軸凸部的側(cè)部與設(shè)在凸緣的中心部周邊上的中空部的側(cè)壁部抵接，使凸部的肩部與凸緣的另一個(gè)面對(duì)向接近，并將凸部的側(cè)部及凸部的肩部與凸緣用激光焊接來(lái)固定。采用該結(jié)構(gòu)，由于軸凸部與凸緣抵接，或?qū)?duì)向接近面的全部進(jìn)行激光焊接，故能使耐沖擊性進(jìn)一步提高。
又，本發(fā)明的主軸電動(dòng)機(jī)的組裝方法包括使第1圓盤(pán)狀體構(gòu)成凸緣、將軸的軸線(xiàn)方向一方的端部側(cè)的側(cè)部嵌入至形成于凸緣的中心部周邊上的中空部的中途，剩留中空部的一部分而形成凹部的工序，和從剩留的中空部側(cè)，對(duì)軸的側(cè)部與中空部的側(cè)壁部抵接的部位進(jìn)行激光焊接的工序。
這樣，在凸緣中空部的側(cè)壁部進(jìn)行激光焊接。因此能將在凸緣上產(chǎn)生的熔融收縮應(yīng)力收納于凸緣厚度的范圍內(nèi)。因此，起因于伴隨熔融固化的收縮應(yīng)力引起的彎曲力矩減小，不會(huì)使凸緣盆狀地變形。所以，能良好地保持凸緣的平面度及垂直度。又由于不將修正研磨工序作為必須的構(gòu)成要素，組裝方法就變得簡(jiǎn)單。
如上所述，將中空部剩留有凹部。該凹部對(duì)于進(jìn)行主軸電動(dòng)機(jī)的高度方的調(diào)節(jié)及吸收軸的長(zhǎng)度的偏差是有用的。又，由于在中空部設(shè)置了激光焊接部，故即使不確保所謂的用于焊接的焊接位也可以解決。另外，由于中空部成為劃定焊接的區(qū)域，故能提高組裝的速度和組裝的精確度。
又，本發(fā)明的主軸電動(dòng)機(jī)的組裝方法包括將第1圓盤(pán)狀體構(gòu)成凸緣、并使設(shè)于軸的軸線(xiàn)方向一側(cè)的端部側(cè)的軸凸部的側(cè)部與形成于所述凸緣中心部周邊上的中空部的側(cè)壁部抵接的工序，使所述凸部的肩部與所述凸緣的另一側(cè)的面抵接的工序，對(duì)這些抵接部位進(jìn)行激光焊接的工序。采用該方法，就可對(duì)軸的凸部與凸緣接觸的面的大部分進(jìn)行激光焊接。因此，能進(jìn)一步提高軸與凸緣的固定強(qiáng)度，使耐沖擊性變得優(yōu)異。
又，本發(fā)明的主軸電動(dòng)機(jī)的組裝方法包括第1圓盤(pán)狀體、第2圓盤(pán)狀體分別構(gòu)成凸緣、軸向推力板、并對(duì)軸與凸緣用激光焊接固定后，使軸向推力板的一側(cè)的面與凸緣的一個(gè)面對(duì)向接近的工序，和將軸向推力板與套筒的端部的一部分進(jìn)行固定的工序。
采用該方法，由于能將凸緣與軸向推力板的對(duì)向接近面構(gòu)成作為軸向推力軸承部，故能取得大的支承軸的軸線(xiàn)方向負(fù)荷的動(dòng)壓。又，由于將軸向推力板與套筒固定，故能提高主軸電動(dòng)機(jī)的機(jī)械強(qiáng)度。
又，本發(fā)明的主軸電動(dòng)機(jī)的組裝方法的特征在于，將在激光焊接中或激光焊接后對(duì)激光焊接部及第1圓盤(pán)狀體(凸緣)的至少一方進(jìn)行磨削。采用該方法，能在因激光焊接而產(chǎn)生損傷部的場(chǎng)合對(duì)其進(jìn)行修復(fù)并能將凸緣的相對(duì)軸的面晃動(dòng)進(jìn)行矯正。因此軸承壽命變得優(yōu)異。
又，本發(fā)明的主軸電動(dòng)機(jī)的組裝方法包括將比該軸直徑大的圓盤(pán)狀凸緣固定在軸的一部分上的工序，將軸由其軸線(xiàn)方向的端部側(cè)從兩端開(kāi)放型套筒的一側(cè)端部側(cè)嵌入的工，使軸向推力板的一個(gè)面與凸緣的一側(cè)的面對(duì)向接近的工序，將軸向力板的另一個(gè)面與套筒的一側(cè)的端部固定、并將兩端開(kāi)放型套筒的一個(gè)端部密封的工序。
采用該方法，由于能將凸緣與軸向推力板的對(duì)向接近面構(gòu)成作為軸向推力軸承部，故能增大支承軸的軸線(xiàn)方向負(fù)荷的動(dòng)壓。又，采用該方法，由于將軸向力板與套筒固定，故能提高主軸電動(dòng)機(jī)的機(jī)械強(qiáng)度。再有，采用該方法，由于套筒使用兩端開(kāi)放型，故即使是在將圓盤(pán)狀凸緣安裝在軸上后也容易構(gòu)成帶凸緣的軸的嵌入、嵌合。
又，本發(fā)明的主軸電動(dòng)機(jī)的組裝方法包括將單元部件的圓筒狀套筒的外周面安裝在底座構(gòu)件上的工序，在軸的另一個(gè)端部側(cè)上安裝轉(zhuǎn)子輪轂的工序。單元部件由于是作為主軸電動(dòng)機(jī)的中樞部的流體軸承裝置，故要預(yù)先準(zhǔn)備該單元部件，此后，能將流體軸承裝置安裝在底座構(gòu)件上，并在流體軸承裝置上安裝轉(zhuǎn)子輪轂。如此，就能消除主軸電動(dòng)機(jī)的組裝麻煩，并能提供給裝的簡(jiǎn)便化、省力化。
又，本發(fā)明的主軸電動(dòng)機(jī)的組裝方法的特征在于，將軸與凸緣的固定部位及軸與轉(zhuǎn)子輪轂的固定部位中的至少一個(gè)利用激光焊接來(lái)固定。這樣，由于對(duì)固定于軸上并與軸一起旋轉(zhuǎn)的構(gòu)件的至少1個(gè)利用激光焊接來(lái)固定，故能提高固定強(qiáng)度及組裝精確度。因此，能提供軸承壽命、耐沖擊性?xún)?yōu)異的主軸電動(dòng)機(jī)。
工業(yè)上的可應(yīng)用性本發(fā)明由于能提供結(jié)構(gòu)及組裝方法簡(jiǎn)單并具有耐沖擊性及軸承壽命優(yōu)異的動(dòng)壓流體軸承的主軸電動(dòng)機(jī)及其組裝方法，故其工業(yè)上的應(yīng)用價(jià)值大。
權(quán)利要求
1.一種主軸電動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述電動(dòng)機(jī)包括軸和固定于該軸的軸線(xiàn)方向的一個(gè)端部側(cè)、直徑比該軸直徑大的圓盤(pán)狀凸緣，嵌合在所述軸上的圓筒狀的套筒，形成于所述軸和所述套筒相嵌合的對(duì)向接近面上的徑向軸承間隙部，與所述套筒的上端部對(duì)向而置、固定在所述軸的軸線(xiàn)方向的另一個(gè)端部上的轉(zhuǎn)子輪轂，與所述凸緣對(duì)向接近的軸向推力板，形成于所述凸緣一側(cè)的面和所述軸向推力板的一側(cè)的面對(duì)向接近的對(duì)向接近面上的軸向推力軸承間隙部，及保持于所述軸向推力軸承間隙部上的潤(rùn)滑流體；在所述圓盤(pán)狀凸緣的中心部周邊上具有嵌合所述軸的中空部；通過(guò)將所述軸另一個(gè)端部嵌入、固定于所述中空部的內(nèi)部，可藉此在所述中空部形成凹部。
2.如權(quán)利要求1所述的主軸電動(dòng)機(jī)，其特征在于，對(duì)軸與固定于該軸的軸線(xiàn)方向的一個(gè)端部側(cè)的圓盤(pán)狀凸緣抵接的部位進(jìn)行激光焊接。
3.如權(quán)利要求1所述的主軸電動(dòng)機(jī)，其特征在于，對(duì)軸與固定于該軸的另一個(gè)端部上的轉(zhuǎn)子輪轂抵接的部位進(jìn)行激光焊接。
4.如權(quán)利要求1至3中之任一項(xiàng)所述的主軸電動(dòng)機(jī)，其特征在于，在軸的軸線(xiàn)方向的一個(gè)端部及圓盤(pán)狀凸緣上分別具有非平坦部，使所述兩者的非平坦部相互間抵接，并對(duì)所述抵接的部位進(jìn)行激光焊接。
5.一種主軸電動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述電動(dòng)機(jī)包括軸、固定在該軸的軸線(xiàn)方向的一個(gè)端部側(cè)、其直徑比該軸直徑大的圓盤(pán)狀凸緣，嵌合在所述軸上的圓筒狀的套筒，形成于所述軸和所述套筒相嵌合的對(duì)向接近面上的徑向軸承間隙部，與所述套筒的上端部對(duì)向配置、并固定在所述軸的軸線(xiàn)方向的另一個(gè)端部上的轉(zhuǎn)子輪轂，與所述凸緣對(duì)向接近的軸向推力板，在所述凸緣的一側(cè)的面與所述軸向推力板的一側(cè)的面對(duì)向接近的對(duì)向接近面上所形成的軸向推力軸承間隙部，及保持于所述軸向推力軸承間隙部的潤(rùn)滑流體；所述軸在軸線(xiàn)方向的一個(gè)端部具有大直徑部和小直徑部的凸部；圓盤(pán)狀凸緣在其中心部周邊上具有中空部；將所述凸部向所述中空部嵌入、使與之抵接。
6.如權(quán)利要求1至5中之任一項(xiàng)所述的主軸電動(dòng)機(jī)，其特征在于，將軸與圓盤(pán)狀凸緣的中空部的抵接面作成過(guò)盈配合地嵌入。
7.如權(quán)利要求1至6中之任一項(xiàng)所述的主軸電動(dòng)機(jī)，其特征在于，使軸與圓盤(pán)狀凸緣的中空部的抵接面在相對(duì)所述軸的中心軸的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)位置上的2點(diǎn)以上的多點(diǎn)上，一邊向旋轉(zhuǎn)方向依次移動(dòng)，一邊進(jìn)行激光焊接。
8.如權(quán)利要求1至7中之任一項(xiàng)所述的主軸電動(dòng)機(jī)，其特征在于，使軸凸部的側(cè)部與設(shè)在凸緣中心部周邊上的中空部的側(cè)壁部抵接，使所述凸部的肩部與所述凸緣的另一側(cè)的面對(duì)向接近，對(duì)所述凸部的側(cè)部及所述凸部的肩部用激光焊接來(lái)固定。
9.一種主軸電動(dòng)機(jī)的組裝方法，其特征在于，所述電動(dòng)機(jī)的組裝方法包括下述工序準(zhǔn)備軸的軸準(zhǔn)備工序，使構(gòu)成支承該軸的軸線(xiàn)方向負(fù)荷的軸向推力軸承部的第1圓盤(pán)狀體與該軸的一部分抵接并固定的工序，對(duì)所述軸與所述第1圓盤(pán)狀體的抵接面進(jìn)行激光焊接的工序，使所述軸與圓筒狀的套筒嵌合的工序，使構(gòu)成軸向推力軸承部的第2圓盤(pán)狀體與第1圓盤(pán)狀體對(duì)向接近的工序。
10.如權(quán)利要求9所述的主軸電動(dòng)機(jī)的組裝方法，其特征在于，所述電動(dòng)機(jī)的組裝方法包括將凸緣構(gòu)成第1圓盤(pán)狀體，并將軸的軸線(xiàn)方向的一個(gè)端部側(cè)的側(cè)部嵌入至形成于所述凸緣的中心部周邊上的中空部的中途，形成剩留中空部的一部分的凹部的工序，從所述剩留的中空部側(cè)對(duì)所述軸的側(cè)部與所述中空部的側(cè)壁部接觸的部位進(jìn)行激光焊接的工序。
11.如權(quán)利要求9所述的主軸電動(dòng)機(jī)的組裝方法，其特征在于，所述電動(dòng)機(jī)的組裝方法包括第1圓盤(pán)狀體構(gòu)成凸緣，將設(shè)在軸的軸線(xiàn)方向的一個(gè)端部側(cè)的該軸的凸部側(cè)部與形成于所述凸緣的中心部周邊上的中空部的側(cè)壁部抵接的工序，使所述凸部的肩部與所述凸緣的另一側(cè)的面抵接的工序，對(duì)這些抵接部位進(jìn)行激光焊接的工序。
12.如權(quán)利要求9至11中之任一項(xiàng)所述的主軸電動(dòng)機(jī)的組裝方法，其特征在于，所述電動(dòng)機(jī)的組裝方法包括第1圓盤(pán)狀體、第2圓盤(pán)狀體分別構(gòu)成凸緣、軸向推力板，在對(duì)所述軸與所述凸緣用激光焊接固定后，使所述軸向推力板的一側(cè)的面與所述凸緣的一個(gè)面對(duì)向接近的工序；將所述軸向推力板的另一側(cè)的面與套筒的端部的一部分固定的工序。
13.如權(quán)利要求9至12中之任一項(xiàng)所述的主軸電動(dòng)機(jī)的組裝方法，其特征在于，在激光焊接中，或在激光焊接后，對(duì)激光焊接部及第1圓盤(pán)狀體(凸緣)的至少一方進(jìn)行磨削。
14.如權(quán)利要求9至12中之任一項(xiàng)所述的主軸電動(dòng)機(jī)的組裝方法，其特征在于，所述主軸電動(dòng)機(jī)的組裝方法包括在軸的一部分上固定直徑比該軸直徑大的圓盤(pán)狀凸緣的工序，將所述軸由其軸線(xiàn)方向的端部側(cè)從兩端開(kāi)放型套筒的一個(gè)端部側(cè)嵌入的工序，使軸向推力板的一側(cè)的面與所述凸緣的一個(gè)面對(duì)向接近的工序，將所述軸向推力板的另一側(cè)的面與所述套筒的一個(gè)端部進(jìn)行固定，并將所端兩端開(kāi)放型套筒的一個(gè)端部進(jìn)行密封的工序。
15.一種主軸電動(dòng)機(jī)的組裝方法，其特征在于，所述主軸電動(dòng)機(jī)的組裝方法藉由下述工序來(lái)組裝主軸電動(dòng)機(jī)的單元部件在軸的軸線(xiàn)方向的一個(gè)端部上固定直徑比該直徑大的凸緣的工序，對(duì)固定所述凸緣的軸將其軸線(xiàn)方向的另一個(gè)端部側(cè)作為前端，從圓筒狀且兩端開(kāi)放型套筒的一端嵌入、并使所述軸的軸線(xiàn)方向的另一端部側(cè)向所述套筒的另一方端側(cè)突出的工序，使軸向推力板的一側(cè)的面與所述凸緣的一個(gè)面對(duì)向接近的工序，將所述套筒的一端的一部分與軸向推力板固定、并密封所述兩端開(kāi)放型套筒的一端側(cè)的工序。
16.如權(quán)利要求15所述的主軸電動(dòng)機(jī)的組裝方法，其特征在于，所述主軸電動(dòng)機(jī)的組裝方法包括將單元部件的圓筒狀套筒的外周面安裝在底座構(gòu)件上的工序，及在軸的另一個(gè)端部側(cè)上安裝轉(zhuǎn)子轂的工序。
17.如權(quán)利要求15或16所述的主軸電動(dòng)機(jī)的組裝方法，其特征在于，將軸與凸緣的固定部位及軸與轉(zhuǎn)子輪轂的固定部位中的至少一個(gè)部位利用激光焊接來(lái)固定。
全文摘要
本發(fā)明提供一種軸承壽命、耐沖擊性?xún)?yōu)異并能小型化的主軸電動(dòng)機(jī)。在軸的一端固定有支承該軸(8)的軸線(xiàn)方向負(fù)荷的凸緣(11)。在將它們兩者固定而接觸的面上設(shè)有激光焊接部(14)。并且，將固定于軸(8)端部上的轉(zhuǎn)子輪轂(50)用激光焊接部(54)來(lái)固定。
文檔編號(hào)F16C17/26GK1391325SQ0212283
公開(kāi)日2003年1月15日 申請(qǐng)日期2002年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2001年6月8日
發(fā)明者吉川昭一, 吉嗣孝雄, 高田則正 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社