JP2007247902A

JP2007247902A - 流体動圧ベアリングの流体充填装置及び充填方法

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Publication number: JP2007247902A
Application number: JP2007065528A
Authority: JP
Inventors: Tae Hyeong Lim; イム・テヒョン; Dong Kil Son; ソン・ドンギル
Original assignee: Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Priority date: 2006-03-16
Filing date: 2007-03-14
Publication date: 2007-09-27
Anticipated expiration: 2027-03-14
Also published as: KR20070094116A; JP4422737B2; KR100807479B1; CN101038012A; US20070227616A1; CN100494711C; US7694699B2

Abstract

【課題】別途のポンピング装置なしに、流体動圧ベアリングに流体を充填する流体動圧ベアリングの流体充填装置及び充填方法を提供する。
【解決手段】流体を貯蔵するための流体貯蔵タンク１１０と、流体動圧ベアリング１０を収容するための真空容器１３０と、流体貯蔵タンク１１０と真空容器１３０を連結し、流体動圧ベアリング１０の微少隙間１３に流体を滴下するための流体ディスペンサ１４０と、流体貯蔵タンク１１０及び真空容器１３０に連結され、内部空気を別に排出するためのポンプ１６０と、流体貯蔵タンク１１０及び真空容器１３０を別に加圧するための窒素貯蔵タンク１５０とを含み、流体貯蔵タンク１１０は真空容器１３０より高い圧力の窒素で加圧されることにより、流体が流体ディスペンサ１４０を通じて、真空容器１３０に収容された流体動圧ベアリング１０に移動して滴下する。
【選択図】図１

Description

本発明は流体動圧ベアリングの流体充填装置及び充填方法に係り、より詳しくは別途のポンピング装置なしに、流体動圧ベアリングに流体を充填することができる流体動圧ベアリングの流体充填装置及び充填方法に関するものである。

流体動圧ベアリングは、例えばハードディスクドライブ（ＨａｒｄＤｉｓｋＤｒｉｖｅ）やＣＤドライブ（ＣＤ−Ｄｒｉｖｅ）に設置されるモーターに適用される部品であって、軸と軸を支持するスリーブを備える。軸とスリーブ間には、オイルなどの粘性を有する流体が提供される微少隙間が形成され、軸とスリーブの相対回転の時、流体によって微少隙間内で発生する動圧によって軸が自由に回転することができる。

流体動圧ベアリングに流体を充填する時、軸とスリーブ間の微少隙間に気泡が存在しないようにする作業は非常に重要であり、難しくてややこしい。

このような流体を充填するための方法として、特許文献１の流体動圧ベアリングの製造方法及び流体動圧ベアリングを使用したモーターがあり、これは図４に概略的に示されている。

図４に示すように、従来の流体動圧ベアリング１０のオイル充填装置は、オイルタンク２１０、除泡手段Ｈ、Ｓ、真空容器２２０、及びニードルバルブ２３０から構成されている。

オイルタンク２１０は流体動圧ベアリング１０に充填されるオイルを貯蔵するためのもので、バルブＢ１が設置された配管を介して真空ポンプＰ１に連結され、配管２１２を介して、真空容器２２０の内部に設置されるニードルバルブ２３０に連結される。

真空ポンプＰ１は、オイルタンク２１０の内部空気を外部へ排出することにより、オイルタンク２１０を真空度（Ｐ１）まで減圧して維持する。

除泡手段Ｈ、Ｓはオイルタンク２１０に貯蔵されるオイルに含有された気泡を除去するためのもので、加熱手段Ｈ及び撹拌手段Ｓからなる。

加熱手段Ｈは、オイルタンク２１０の下側に設置され、オイルを所定の温度まで加熱させるもので、オイルに含有された気泡を除去する。撹拌手段Ｓは、オイルタンク２１０の内部オイルに浸るように設置され、オイルを撹拌することにより気泡を除去する。

真空容器２２０は流体動圧ベアリング１０を入れて積載するためのもので、バルブＢ２が設置された配管を介して真空ポンプＰ２に連結され、バルブＢ３が設置された配管を介して外部空気と連通する。

真空ポンプＰ２は真空容器２２０の内部空気を外部へ排出することにより、真空容器２２０を真空度（Ｐ２）まで減圧して維持する。この時、真空容器２２０の真空度Ｐ２がオイルタンク２１０の真空度Ｐ１より小さくなるように減圧され、より詳しくはオイルタンク２１０が真空容器２２０より高い圧力を有する。

バルブＢ３は、配管を開けることで真空容器２２０に外部空気を供給することにより、真空容器２２０を大気圧まで加圧する。

ニードルバルブ２３０は流体動圧ベアリング１０にオイルを滴下するためのもので、配管２１２を介してオイルタンク２１０に連結され、流体の滴下を容易にするために、流体動圧ベアリング１０のテーパーシール部８の近くに注入口が位置する。

前述した構成を有する従来の流体動圧ベアリング１０のオイル充填装置は、次のような方法でオイルに含有された気泡を除去し、流体動圧ベアリング１０にオイルを充填する。

従来の流体充填方法は、まず、オイルタンク２１０に貯蔵されるオイルから気泡を除去する。大気圧状態のオイルタンク２１０のオイルは加熱手段Ｈによって加熱され、回転する撹拌手段Ｓによって撹拌されることにより、気泡が除去される。同時に、真空ポンプＰ１を使用して真空度Ｐ１までオイルタンク２１０を減圧して維持する。

ついで、真空容器２２０に流体動圧ベアリング１０を積載し、真空ポンプＰ２を使用して真空度Ｐ２まで減圧する。この時、流体動圧ベアリング１０の軸とスリーブ間のテーパーシール部８に残存する空気が気泡として除去され、テーパーシール部８の内部は真空度Ｐ２に維持される。

ついで、オイルタンク２１０と真空容器２２０間の圧力差（Ｐ１＞Ｐ２）を利用して、流体動圧ベアリング１０のテーパーシール部８にオイルを滴下する。

ついで、バルブＢ３を開け、真空容器２２０に外部空気を入れることで内部圧力を徐々に大気圧まで復帰させる。この時、オイルは真空容器２２０内に注入される外部空気によって加圧されて、テーパーシール部８の隅まで充填される。

しかし、このような従来技術のオイル充填装置及び充填方法は、流体動圧ベアリング１０にオイルを滴下するにあたって、真空に近くに減圧されるオイルタンク２１０と真空容器２２０との間に圧力差が生じるように、オイルタンク２１０と真空容器２２０の真空度をそれぞれ調節して維持しなければならない問題点があった。

また、オイルタンク２１０に貯蔵されるオイルから気泡を除去するために、加熱装置Ｈと撹拌装置Ｓなどの付加的な複雑な装置が必要であり、これによって全体装置が複雑になるおそれがあった。
特開２００５−１１４０５１号公報

本発明は前述した従来技術の問題点を解決するためになされたもので、本発明の目的は、流体動圧ベアリングに流体を滴下するにあたって、流体貯蔵タンクと真空容器間の圧力差を容易に調節することができる流体充填装置及び充填方法を提供することである。

本発明の他の目的は、流体から気泡を除去するために流体を振動させると同時に加熱することができる一つの加振手段を使用することにより、装置の構成を簡素化し、作業を容易にすることである。

前述した本発明の目的を達成するために、本発明は、充填物を貯蔵するための貯蔵手段；前記充填物が移動するように前記貯蔵手段に連結され、被充填物を収容するための収容手段；前記貯蔵手段及び前記収容手段に連結され、内部空気を別に排出するための排気手段；及び前記貯蔵手段及び前記収容手段を別に加圧するための加圧手段を含み、前記貯蔵手段は前記収容手段より高い圧力で加圧されることにより、前記充填物が前記収容手段に収容された前記被充填物に移動して滴下することを特徴とする、流体動圧ベアリングの流体充填装置を提供する。

前記加圧手段は、前記貯蔵手段及び前記収容手段に窒素を注入して加圧することが望ましい。

前記流体充填装置は、前記充填物に含有された気泡を除去するために、前記貯蔵手段に振動を加えるための加振手段をさらに含むことができる。

また、前記目的を達成するために、本発明は、流体を貯蔵するための流体貯蔵タンク；流体動圧ベアリングを収容するための真空容器；前記流体貯蔵タンクと前記真空容器を連結し、前記流体動圧ベアリングの微少隙間に前記流体を滴下するための流体ディスペンサ；前記流体貯蔵タンク及び前記真空容器に連結され、内部空気を別に排出するためのポンプ；及び前記流体貯蔵タンク及び前記真空容器を別に加圧するための窒素貯蔵タンクを含み、前記流体貯蔵タンクは前記真空容器より高い圧力の窒素で加圧されることにより、前記流体が前記流体ディスペンサを通じて、前記真空容器に収容された前記流体動圧ベアリングに移動して滴下することを特徴とする、流体動圧ベアリングの流体充填装置を提供する。

前記流体充填装置は、前記流体に含有された気泡を除去するために、前記流体貯蔵タンクに超音波を加えるための超音波発生器をさらに含むことができる。

前記ポンプは別途の排気管を介して前記流体貯蔵タンク及び前記真空容器に連結され、前記排気管は、開閉のためのスロットルバルブを備えることができる。

前記窒素貯蔵タンクは別途の窒素供給管を介して前記流体貯蔵タンク及び前記真空容器に連結され、前記窒素供給管は開閉のためのスロットルバルブを備えることができる。

前記流体動圧ベアリングに滴下した前記流体は、前記窒素貯蔵タンクから供給される前記窒素によって加圧されることにより前記流体動圧ベアリングの前記微少隙間に充填されることが望ましい。

また、前記目的を達成するために、本発明は、（Ａ）ポンプを使用して流体貯蔵タンクの内部空気を排出する段階；（Ｂ）真空容器に流体動圧ベアリングを入れ、ポンプを使用して前記真空容器の内部空気を排出する段階；（Ｃ）前記真空容器より圧力が高くなるように、前記流体貯蔵タンクに窒素を注入する段階；（Ｄ）前記流体貯蔵タンクの高圧力を利用して、前記流体を前記流体動圧ベアリングに移動させて滴下させる段階；及び（Ｅ）前記真空容器に窒素を注入して、前記滴下した流体を加圧して充填する段階を含むことを特徴とする、流体動圧ベアリングの流体充填方法を提供する。

前記（Ａ）段階で、前記内部空気が排出される時、前記流体が振動されることにより、前記流体に含有された気泡が排出されることが望ましい。

前記（Ｄ）段階で、前記滴下した流体の一部は毛細管現象によって前記微少隙間に染み込み、残りは前記（Ｅ）段階で前記窒素によって加圧されて充填されることが望ましい。

本発明の流体動圧ベアリングの流体充填装置及び充填方法によれば、真空容器より圧力が高くなって流体が真空容器に移動して滴下するように、流体貯蔵タンクを窒素で加圧することにより、流体貯蔵タンクと真空容器間の圧力差を容易に調節することができる。

また、流体から気泡を除去するために、流体を振動させるとともに加熱することができる超音波発生器を使用するので、流体充填装置が簡素化し、作業がより容易になることができる。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施例による流体動圧ベアリングの流体充填装置及び充填方法について詳細に説明する。

まず、図１を参照して本実施例による流体充填装置１００について説明する。この図は、説明の便宜上、流体動圧ベアリング１０は軸１１とスリーブ１２のみを示し、その他の要素もなるべく概略的に示した。また、軸１１とスリーブ１２間の微少隙間１３は実際より非常に誇張して示した。

図１に示すように、流体充填装置１００は、流体貯蔵タンク１１０、超音波発生器１２０、真空容器１３０、流体ディスペンサ１４０、及び窒素貯蔵タンク１５０を含む。

流体貯蔵タンク１１０は流体動圧ベアリング１０に充填される流体１１１を貯蔵するためのもので、図示しなかったが、一側、望ましくは上側に流体を注入するための流体注入口が形成される。

また、流体貯蔵タンク１１０は、空気を排出するためのポンプ１６０と窒素を供給するための窒素貯蔵タンク１５０とにそれぞれ連結される。この時、ポンプ１６０は排気管１１２を介して流体貯蔵タンク１１０に気密に連結され、排気管１１２を開閉するためのスロットルバルブ１１３が設置される。

また、流体貯蔵タンク１１０は、流体動圧ベアリング１０を積載するための真空容器１３０に連結される。真空容器１３０は流体供給管１１４を介して流体貯蔵タンク１１０に気密に連結され、流体供給管１１４は流体ディスペンサ１４０に連結される。

超音波発生器１２０は流体１１１に含有された気泡を除去するためのもので、流体貯蔵タンク１１０に所定周波数の超音波を印加する。この時、超音波発生器１２０は、電子回路で生成された超音波信号を圧電セラミックなどの超音波振動子に加えて振動を生成し、超音波を発生させる。

超音波発生器１２０から発生した超音波が流体１１１に伝達されれば、流体１１１の温度が上昇するにしたがい、流体１１１中に空洞が発生して消滅する現象が繰り返し起こる。

。このような空洞の反復的な発生及び消滅によって流体１１１が振動することになり、これにより、流体１１１中に含有された気泡が除去できる。

真空容器１３０は流体１１１を充填する流体動圧ベアリング１０を収容するためのもので、図示しなかったが、一側、望ましくは上側に流体動圧ベアリング１０を入れるか取り出すための開口が形成される。

また、真空容器１３０には、空気を排出するためのポンプ１６０と、窒素を供給するための窒素貯蔵タンク１５０がそれぞれ連結される。この時、ポンプ１６０は排気管１３１を介して真空容器１３０に気密に連結され、排気管１３１を開閉するためのスロットルバルブ１３３が設置される。

流体ディスペンサ１４０は流体動圧ベアリング１０の微少隙間１３に流体１１１を滴下するためのもので、流体供給管１１４の端部に連結され、流体１１１の滴下を容易にするために、流体動圧ベアリング１０の軸１１とスリーブ１２間の微少隙間１３の近くに注入口が位置する。

窒素貯蔵タンク１５０は流体貯蔵タンク１１０及び真空容器１３０を別に加圧するためのもので、窒素供給管１５２、１５３を介して流体貯蔵タンク１１０及び真空容器１３０にそれぞれ連結される。ここで、窒素貯蔵タンク１５０内には大気圧より高い圧力を有する窒素１５１が貯蔵され、窒素供給管１５２、１５３に設置されたスロットルバルブ１５４、１５５を開けて流体貯蔵タンク１１０及び真空容器１２０に窒素１５１を注入する。

ついで、図２及び図３Ａ〜図３Ｅを参照して、前述した流体充填装置１００を使用して、流体に含有された気泡を除去し、流体動圧ベアリングに流体を充填する方法について説明する。

図２のフローチャートに示すように、流体充填方法は大きく６段階に行われる。

すなわち、流体を流体貯蔵タンクに入れ、内部空気を排出する段階Ｓ１１０、流体動圧ベアリングを真空容器に入れ、真空容器の内部空気を排出する段階Ｓ１２０、流体貯蔵タンクに窒素を注入する段階Ｓ１３０、流体動圧ベアリングの微少隙間に流体を滴下する段階Ｓ１４０、真空容器に窒素を注入して、滴下した流体を加圧充填する段階Ｓ１５０、及び充填の完了した流体動圧ベアリングを真空容器から取り出す段階Ｓ１６０からなる。

まず、段階Ｓ１１０では、図３Ａに示すように、排気管１１２に連結されたスロットルバルブ１１３と窒素注入管１５２に連結されたスロットルバルブ１５４とを閉じた状態で、流体注入口（図示せず）を通じて流体１１１を流体貯蔵タンク１１０に注入する。

その後、超音波発生器１２０を駆動して、流体１１１に含有された気泡を除去するとともに、スロットルバルブ１１２を開け、ポンプ１６０を稼働することで、流体貯蔵タンク１１０内の空気を外部へ排出する。

ついで、段階Ｓ１２０では、図３Ｂに示すように、排気管１３１に連結されたスロットルバルブ１３３と窒素注入管１５３に連結されたスロットルバルブ１５５とを閉じた状態で、開口（図示せず）を通じて流体動圧ベアリング１０を真空容器１３０に入れる。

その後、スロットルバルブ１３１を開け、ポンプ１６０を可動することで、真空容器１３０内の空気を外部へ排出する。

ついで、段階Ｓ１３０では、図３Ｃに示すように、窒素貯蔵タンク１５０のスロットルバルブ１５４を開け、窒素供給管１５２を通じて窒素１５１を流体貯蔵タンク１１０内に注入する。

ここで、流体貯蔵タンク１１０を窒素で加圧することで、真空容器１３０との間の圧力差を容易に調節することができ、流体貯蔵タンク１１０を加圧するのに、流体１１１に染みこまない窒素１５１を使用するので、流体１１１で気泡が発生するおそれが全然ない。

ついで、段階Ｓ１４０では、図３Ｄに示すように、流体貯蔵タンク１１０と貯蔵容器１３０間の圧力差を利用して、流体ディスペンサ１４０を通じて流体動圧ベアリング１０の軸１１とスリーブ１２間の微少隙間１３に流体を滴下する。

この時、円形の微少隙間１３に適量の流体１１１を滴下するために、流体動圧ベアリング１０を回転させる。また、滴下した流体１１１の一部は毛細管現象によって微少隙間１３に染みこみ、残りは微少隙間１３に滴下したままにあることになる。

ついで、段階Ｓ１５０では、図３Ｅに示すように、窒素貯蔵タンク１５０のスロットルバルブ１５５を開け、窒素供給管１５３を通じて窒素１５１を真空容器１３０内に注入する。この時、微少隙間１３に滴下した流体１１１が加圧されて微少隙間１３に完全に充填される。ここで、流体１１１を加圧するのに、流体１１１に染みこまない窒素１５１を使用するので、充填された流体１５１で気泡が発生するおそれが全然ない。

最後に、段階Ｓ１６０では、所定の装置（図示せず）を使用して、充填の完了した流体動圧ベアリング１０を真空容器１１０から取り出す。

以上、本発明の好適な実施例を参照して、本発明の流体動圧ベアリングの流体充填装置及び充填方法について説明したが、本発明の思想を逸脱しない範囲内で、多様な修正、変更及び変形実施例が可能であることは当業者に明らかである。

本発明は、別途のポンピング装置なしに、流体動圧ベアリングに流体を充填する流体動圧ベアリングの流体充填装置及び充填方法に適用可能である。

本発明の好適な実施例による流体動圧ベアリングの流体充填装置を示す概略図である。図１の流体充填装置を使用して流体動圧ベアリングに流体を充填する方法を示すフローチャートである。図２のフローチャートにしたがって流体を充填する過程を示す概略図である。図２のフローチャートにしたがって流体を充填する過程を示す概略図である。図２のフローチャートにしたがって流体を充填する過程を示す概略図である。図２のフローチャートにしたがって流体を充填する過程を示す概略図である。図２のフローチャートにしたがって流体を充填する過程を示す概略図である。従来の流体充填装置を示す概略図である。

符号の説明

１００流体充填装置
１１０流体貯蔵タンク
１１１流体
１２０超音波発生器
１３０真空容器
１４０流体ディスペンサ
１５０窒素貯蔵タンク
１５１窒素
１６０ポンプ

Claims

充填物を貯蔵するための貯蔵手段；
前記充填物が移動するように前記貯蔵手段に連結され、被充填物を収容するための収容手段；
前記貯蔵手段及び前記収容手段に連結され、内部空気を別に排出するための排気手段；及び
前記貯蔵手段及び前記収容手段を別に加圧するための加圧手段を含み、
前記貯蔵手段は前記収容手段より高い圧力で加圧されることにより、前記充填物が前記収容手段に収容された前記被充填物に移動して滴下することを特徴とする、流体動圧ベアリングの流体充填装置。
前記加圧手段は、前記貯蔵手段及び前記収容手段に窒素を注入して加圧することを特徴とする、請求項１に記載の流体充填装置。
前記充填物に含有された気泡を除去するために、前記貯蔵手段に振動を加えるための加振手段をさらに含むことを特徴とする、請求項２に記載の流体充填装置。
流体を貯蔵するための流体貯蔵タンク；
流体動圧ベアリングを収容するための真空容器；
前記流体貯蔵タンクと前記真空容器を連結し、前記流体動圧ベアリングの微少隙間に前記流体を滴下するための流体ディスペンサ；
前記流体貯蔵タンク及び前記真空容器に連結され、内部空気を別に排出するためのポンプ；及び
前記流体貯蔵タンク及び前記真空容器を別に加圧するための窒素貯蔵タンクを含み、
前記流体貯蔵タンクは前記真空容器より高い圧力の窒素で加圧されることにより、前記流体が前記流体ディスペンサを通じて、前記真空容器に収容された前記流体動圧ベアリングに移動して滴下することを特徴とする、流体動圧ベアリングの流体充填装置。
前記流体に含有された気泡を除去するために、前記流体貯蔵タンクに超音波を加えるための超音波発生器をさらに含むことを特徴とする、請求項４に記載の流体充填装置。
前記ポンプは別途の排気管を介して前記流体貯蔵タンク及び前記真空容器に連結され、前記排気管は開閉のためのスロットルバルブを備えることを特徴とする、請求項４に記載の流体充填装置。
前記窒素貯蔵タンクは別途の窒素供給管を介して前記流体貯蔵タンク及び前記真空容器に連結され、前記窒素供給管は開閉のためのスロットルバルブを備えることを特徴とする、請求項４ないし６のいずれか１項に記載の流体充填装置。
前記流体動圧ベアリングに滴下した前記流体は、前記窒素貯蔵タンクから供給される前記窒素によって加圧されることにより前記流体動圧ベアリングの前記微少隙間に充填されることを特徴とする、請求項４ないし６のいずれか１項に記載の流体充填装置。
（Ａ）ポンプを使用して流体貯蔵タンクの内部空気を排出する段階；
（Ｂ）真空容器に流体動圧ベアリングを入れ、ポンプを使用して前記真空容器の内部空気を排出する段階；
（Ｃ）前記真空容器より圧力が高くなるように、前記流体貯蔵タンクに窒素を注入する段階；
（Ｄ）前記流体貯蔵タンクの高圧力を利用して、前記流体を前記流体動圧ベアリングに移動させて滴下させる段階；及び
（Ｅ）前記真空容器に窒素を注入して、前記滴下した流体を加圧して充填する段階を含むことを特徴とする、流体動圧ベアリングの流体充填方法。
前記（Ａ）段階で、前記内部空気が排出される時、前記流体が振動されることにより、前記流体に含有された気泡が排出されることを特徴とする、請求項９に記載の流体充填方法。
前記（Ｄ）段階で、前記滴下した流体の一部は毛細管現象によって前記微少隙間に染み込み、残りは前記（Ｅ）段階で前記窒素によって加圧されて充填されることを特徴とする、請求項１０に記載の流体充填方法。