本發(fā)明涉及一種低扭矩、低扭矩變動下也能實(shí)現(xiàn)高精度擺動的樞軸軸承裝置以及使用該裝置的磁記錄裝置。

背景技術(shù)：

以往，這種樞軸軸承裝置將多個球軸承相對于與其內(nèi)圈相對應(yīng)的軸沿軸向(串列)配置，從而能夠?qū)崿F(xiàn)以軸為中心的高精度低扭矩擺動。另一方面，在磁記錄裝置、特別是硬盤裝置(以下簡稱為HDD)中，樞軸軸承裝置多被用作搖磁頭臂(擺動)型磁頭存取(access)機(jī)構(gòu)的軸承。隨著HDD中的單面記錄密度的不斷提高，通過線存儲密度和磁道密度的提高，單面記錄密度將達(dá)到lTbpsi(l Tera Bit Per Square Inch)。為此，對微小定位的精度要求也在提高，日益要求樞軸軸承的精度提高。

在專利文獻(xiàn)1中，通過將用于構(gòu)成樞軸軸承的兩組軸承中的一組的內(nèi)圈構(gòu)成樞軸的軸，能夠削減構(gòu)件數(shù)目，并能夠抑制扭矩變動。另外，其還公開了HDD的磁頭臂和樞軸軸承借助軸承定位圈來固定。并公開了通過將軸承定位圈配置于磁頭臂的孔和樞軸軸承的間隙中，利用壓縮產(chǎn)生反作用力，能夠?qū)休S軸承彈性支承于磁頭臂的孔。另外，在專利文獻(xiàn)2中，公開了在利用軸承定位圈將樞軸軸承固定于磁頭臂孔中時，軸承定位圈的突起部分(Projection)發(fā)生塑性變形，由此降低作用于樞軸軸承的外圈的應(yīng)力，降低隨著外圈變形而產(chǎn)生的影響，并且獲得拔出力的提高。而且，還公開了能夠相對于磁頭臂的孔和樞軸軸承的外徑之間的間隙的誤差提高容許范圍，能夠防止在安裝有樞軸軸承狀態(tài)下的扭矩上升。

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特開2002-106554號公報(第4頁第[0024]～[0026]段，圖5、圖7)

專利文獻(xiàn)2：美國專利申請公開2008/0199254號說明書(第1頁第[0012]～[0014]段，圖2、圖9)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的課題

但是，在專利文獻(xiàn)1所公開的樞軸軸承中，需要在軸的一部分上形成供滾珠滾動的滾動槽，從軸承性能的角度考慮，由于材質(zhì)選擇方面缺乏自由度，加工與通常的球軸承的工藝不同，因而造成生產(chǎn)率的降低和價格的上升。

另一方面，在專利文獻(xiàn)2所公開的利用軸承定位圈實(shí)現(xiàn)對樞軸軸承的組裝中，為使磁頭臂的孔與樞軸軸承的連接牢固，需要在軸承定位圈與樞軸軸承的外圈之間施加更高的表面壓力。由此，使得樞軸軸承的外圈的變形增大，滾珠的滾動槽發(fā)生變形，導(dǎo)致扭矩的上升和旋轉(zhuǎn)精度的降低。由此，將引發(fā)HDD等記錄再現(xiàn)裝置的存取速度或停止位置的精度的降低，從而成為使作為記錄再現(xiàn)裝置的性能降低的主要原因。

本發(fā)明就是用于解決上述現(xiàn)有技術(shù)的課題，其能夠以低成本實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)簡單、精度高、可靠性高的樞軸軸承裝置，由此提供高可靠性的高密度磁記錄裝置。

解決課題的手段

本發(fā)明為了實(shí)現(xiàn)上述目的，提供一種樞軸軸承裝置，其具有軸和多個球軸承，上述多個球軸承相對于該軸沿軸向并列配置，且其內(nèi)圈固定于上述軸，借助軸承定位圈，將上述球軸承的外圈固定于磁頭臂的固定孔，并圍繞上述軸擺動，其特征在于，上述球軸承的滾珠數(shù)與上述軸承定位圈的按壓上述外圈的齒數(shù)存在互質(zhì)關(guān)系。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，當(dāng)外圈由簡單環(huán)形構(gòu)成時，將會因軸承定位圈的應(yīng)力而變形，因此，變形為與軸承定位圈的齒數(shù)的數(shù)目相同的多邊形。對球軸承施加預(yù)壓力，內(nèi)圈滾道面和外圈滾道面與滾珠接觸，內(nèi)圈內(nèi)徑部利用插入固定的軸而提高其剛性。為此，在外圈中，相對于圓周方向的存在滾珠和不存在滾珠的位置，半徑方向的剛性將發(fā)生很大變化。即，外圈具有與存在于圓周方向上的滾珠數(shù)目相對應(yīng)的剛性反復(fù)變化的特性。因此，外圈的變形成為與外部應(yīng)力的大小、即軸承定位圈的齒數(shù)相對應(yīng)的多邊形，剛性隨著滾珠數(shù)目而反復(fù)變化。如果將軸承定位圈的齒數(shù)設(shè)為m、滾珠數(shù)設(shè)為n，則外圈的滾道槽的變形被認(rèn)為是外圈變形本身，被認(rèn)為變形為m和n的最小公倍數(shù)也即L.C.M.(m、n)的多邊形。

進(jìn)而，由于m與n呈互質(zhì)關(guān)系，因此，L.C.M.(m、n)＝m×n邊形，能夠使外觀上接近正圓，減少外圈的滾道槽的變形，并能夠防止樞軸軸承裝置的特性發(fā)生劣化。

另外，本發(fā)明的特征在于，上述軸承定位圈的用于按壓上述外圈的齒沿圓周方向等間隔地配置。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，如上所述，能夠使外圈發(fā)生變形時的多邊形變?yōu)檎噙呅巍Ｓ纱耍軌蚪档妥冃蔚钠睿岣邩休S軸承裝置的性能。

另外，本發(fā)明的特征在于，上述球軸承的內(nèi)圈、外圈、滾珠的材質(zhì)為馬氏體不銹鋼。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，與SUJ2等高碳鉻鋼相比，防銹能力強(qiáng)，因此，能夠?qū)崿F(xiàn)無需涂敷防銹油，減少隨著防銹油的揮發(fā)而導(dǎo)致的污染。

另外，本發(fā)明的特征在于，上述球軸承的滾珠數(shù)為11、13中的任一數(shù)。根據(jù)該構(gòu)成，由于滾珠數(shù)已為質(zhì)數(shù)，因此，除了與軸承定位圈的齒數(shù)的數(shù)目相同的情況之外，齒數(shù)與滾珠數(shù)總能保持為互質(zhì)關(guān)系，從而能夠提高軸承定位圈的齒數(shù)的設(shè)計自由度。

另外，本發(fā)明的特征在于，上述球軸承的滾珠數(shù)多于上述軸承定位圈的用于按壓上述外圈的齒數(shù)。根據(jù)該構(gòu)成，軸承定位圈通常通過沖壓工件制成，如將該精度與球軸承的滾珠的配置精度比較，后者的精度通常更高。由此，也能夠提高設(shè)計自由度，更容易實(shí)現(xiàn)易于吸收回彈造成的精度劣化或各齒的偏差的齒數(shù)、形狀等的最優(yōu)化。

另外，本發(fā)明的特征在于，上述樞軸軸承裝置的擺動范圍以機(jī)械角度計，為45度以下，上述球軸承的滾珠數(shù)為8個以上。為了降低各部件相對于球軸承的旋轉(zhuǎn)方向配置的偏移，球軸承的滾珠間距可配置為機(jī)械角度以下。球軸承的滾珠間距在45度以下，即，通過使用滾珠數(shù)為8個以上的球軸承，能夠使得擺動范圍內(nèi)，滾珠在圓周上的相互配置不變，從而能夠?qū)崿F(xiàn)更穩(wěn)定的精度。

另外，本發(fā)明還提供一種磁記錄裝置，其使用具有軸和相對于該軸沿軸向并列配置且內(nèi)圈固定于上述軸的多個球軸承的樞軸軸承裝置，借助軸承定位圈，將上述球軸承的外圈固定于頂端部搭載有磁頭的磁頭臂的固定孔，通過圍繞著軸的擺動來尋道移動，其特征在于，上述球軸承的滾珠數(shù)與上述軸承定位圈的用于按壓上述外圈的齒數(shù)呈互質(zhì)關(guān)系。根據(jù)該構(gòu)成，當(dāng)如上所述將軸承定位圈的齒數(shù)設(shè)為m、滾珠數(shù)設(shè)為n時，則由于m與n呈互質(zhì)關(guān)系，因此，L.C.M.(m、n)＝m×n邊形，能夠使外觀上接近正圓，減少外圈的滾道槽的變形，并能夠防止樞軸軸承裝置的特性發(fā)生劣化。由此，能夠確保樞軸軸承裝置相對于磁記錄裝置中的磁頭存取的高旋轉(zhuǎn)精度，因此能夠提高磁道密度增高的高密度記錄裝置的磁道定位精度，實(shí)現(xiàn)有利于高密度記錄的磁記錄裝置。

發(fā)明效果

如上所述，本發(fā)明在利用軸承定位圈將外圈固定的擺動型的樞軸軸承裝置中，通過使球軸承的滾珠數(shù)與軸承定位圈的齒數(shù)呈互質(zhì)關(guān)系，能夠減少外圈滾道槽的變形，由此，能夠?qū)崿F(xiàn)在低扭矩、低扭矩變動下能夠高精度擺動的樞軸軸承裝置。而且，通過采用該樞軸軸承裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)能夠以高磁道密度進(jìn)行高密度記錄的磁記錄裝置。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一個實(shí)施方式的HDD的俯視示意圖。

圖2為本實(shí)施方式的HDD的HSA的俯視圖。

圖3為本實(shí)施方式的樞軸軸承裝置和磁頭臂的立體示意圖。

圖4為本實(shí)施方式的樞軸軸承裝置與軸承定位圈的剖視示意圖。

圖5(a)為軸承定位圈的主視圖，(b)為其剖視圖。

圖6為另一軸承定位圈的立體圖。

圖7為本發(fā)明一個實(shí)施方式的樞軸軸承裝置與軸承定位圈的關(guān)系的俯視示意圖。

圖8(a)～(c)為用于確認(rèn)本發(fā)明的樞軸軸承的效果的各擺動扭矩的特性的示意圖。

符號說明

1HDD，2機(jī)架，3托盤，4主軸電動機(jī)，5燈，12軸承定位圈，12a突出部，12b齒，13樞軸軸承裝置，16磁頭臂，18固定孔，20球軸承，21軸，25外圈，26滾珠，27內(nèi)圈。

具體實(shí)施方式

參照附圖說明本發(fā)明的一個實(shí)施方式。圖1為本發(fā)明一個實(shí)施方式的HDD的俯視示意圖，圖2為本實(shí)施方式的HDD的HSA的俯視圖，圖3為本實(shí)施方式的樞軸軸承裝置與磁頭臂的立體示意圖，圖4為本實(shí)施方式的樞軸軸承裝置與軸承定位圈的剖視示意圖，圖5(a)為軸承定位圈的主視圖，圖5(b)為其剖視圖，圖6為另一軸承定位圈的立體圖，圖7為用于說明本實(shí)施方式的軸承與軸承定位圈的關(guān)系的示意圖，圖8為本發(fā)明的樞軸軸承的擺動扭矩的特性示意圖。

本實(shí)施方式的HDD的概要在于，2.5型(英寸)的垂直磁記錄方式下面表面記錄密度約為750Gbpsi(Giga bit per square inch)，搭載2個Disk，具有1TB(Tera Byte)的存儲容量。在此，首先用圖1和圖2對HDD的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。

作為磁記錄介質(zhì)的磁盤3以能夠自由旋轉(zhuǎn)的方式由設(shè)于主軸電動機(jī)4的未圖示的主軸和集線器固定并支承于鋁制的機(jī)架2。在磁盤3上，在玻璃基質(zhì)(Substrate)上，通過濺射成膜，形成基底、軟磁性襯里底層(SUL)、Ru中間層，記錄層、DLC層等。并在其上部表面，涂敷以作為氟系油的全氟聚醚(PFPE)為主成分的潤滑劑。作為記錄層，使用Co-Cr-Pt的顆粒(granular)膜，晶界由SiO₂分離。

HSA(Head Stack AssembIy)10在其一端設(shè)有磁頭11，另一端設(shè)有構(gòu)成用于沿磁盤3的磁道方向(磁盤3的半徑方向)移動的VCM(Voice Coil Motor)的線圈7。在HSA10的磁頭11側(cè)，利用模鍛將被稱為HGA(Head Gimbal Assembly：磁頭折片組合)的磁頭11和把持該磁頭的萬向接頭(gimbal)-彈簧組裝體相對于磁頭臂16固定。在磁頭11的更前端，在被稱為翼片15的部位，安裝有機(jī)架2的磁頭11與燈5連動，對磁盤3進(jìn)行裝載/卸載(Load/Unload)。磁頭11搭載于飛米滑橇(Femto Slider)上，由高剛性的懸架支承，并采用利用熱膨脹進(jìn)行軸瓦脫殼量控制的形態(tài)。

HSA10構(gòu)成為以設(shè)于其中央部的樞軸軸承裝置13為旋轉(zhuǎn)中心擺動。在VCM的線圈7的下側(cè)，配置有磁體8，通過未圖示的磁軛構(gòu)成磁路，利用供給到線圈7的電流，基于弗來明左手定律產(chǎn)生推力，能夠以樞軸軸承裝置13為旋轉(zhuǎn)中心擺動，實(shí)現(xiàn)尋道移動。

如圖3所示，在HSA10中，樞軸軸承裝置13借助軸承定位圈12固定于作為HSA10的基臺的由鋁合金制成的磁頭臂16(也稱為E-block)的固定孔18。在利用軸承定位圈12固定時，當(dāng)磁頭11因ESD(Electro Static Dscharge：靜電放電)等而出現(xiàn)故障的情況下，適于將HSA10從HDA(Head Disk Assembly)卸下，以進(jìn)行更換、調(diào)校等修復(fù)作業(yè)。

近年，隨著HDD高密度化的發(fā)展，磁頭11的高性能化也隨之不斷發(fā)展，然而，存在著用于實(shí)現(xiàn)更高M(jìn)R比的膜的結(jié)構(gòu)趨于復(fù)雜，抗ESD能力降低的趨勢。另外，由于零部件的單價也隨之上升，因此，期望HGA的修復(fù)作業(yè)的可操作性更好，為此，期待利用軸承定位圈12的固定與現(xiàn)有技術(shù)的粘接和壓入等相比能夠提高作業(yè)效率。

如圖3、圖4所示，樞軸軸承裝置13具有軸21和借助隔離件30相對于軸21沿軸向并列配置的多個(在本實(shí)施方式中為一對)球軸承20。在軸21上，設(shè)有用于將樞軸軸承裝置13固定于機(jī)架2的螺栓22。球軸承20以潤滑脂來潤滑，其具有固定在軸21上的內(nèi)圈27、借助軸承定位圈12固定于磁頭臂16的固定孔18的外圈25、配置在內(nèi)圈27與外圈25之間的多個滾珠26、用于保持滾珠26的保持架28、和密封構(gòu)件29。

需要說明的是，在本實(shí)施方式中，內(nèi)圈27、外圈25、滾珠26分別由馬氏體不銹鋼制成。由此，與使用SUJ2等高碳鉻鋼時相比，防銹能力高，因此能夠無需涂敷防銹油，減少隨防銹油的揮發(fā)導(dǎo)致的污染。

另外，如圖5所示，軸承定位圈12是將由SUS304CSP等彈性材料構(gòu)成的鋼板卷成筒狀而成，在軸向中間部，向徑向外側(cè)突出的多個突出部12a沿圓周方向等間隔配置。因此，在多個突出部12a之間，按壓外圈25的多個齒12b沿圓周方向等間隔配置。

需要說明的是，如圖6所示，軸承定位圈12也可采用突出部12a沿軸向分割，分割的突出部12a之間的各齒12b按壓各球軸承20的外圈25的結(jié)構(gòu)。

另外，在本實(shí)施方式中，作為相鄰的突出部12a之間的用于按壓外圈25的齒，用于形成與外圈25抵接的接觸面，軸承定位圈12使得各突出部12a在樞軸軸承裝置13與磁頭臂16之間發(fā)生變形，從兩側(cè)的突出部12a向該接觸面施加按壓力。因此，在本實(shí)施方式中，齒數(shù)(接觸面數(shù)量)與突出部12a的數(shù)目實(shí)質(zhì)上相等。

因此，在本實(shí)施方式中，將球軸承20的滾珠數(shù)與軸承定位圈12的按壓外圈25的齒數(shù)設(shè)定為互質(zhì)關(guān)系。當(dāng)外圈25為簡單環(huán)時，外圈25會在軸承定位圈12的應(yīng)力作用下發(fā)生變形，因此，變形為與軸承定位圈12的齒數(shù)相同數(shù)目的多邊形。球軸承20被施加預(yù)壓力，內(nèi)圈滾道面和外圈滾道面與滾珠26相接觸，且內(nèi)圈內(nèi)徑部通過被插入固定的軸21而提高了其剛性。因此，認(rèn)為是外圈25相對于圓周方向，隨著存在滾珠26的位置和不存在滾珠26的位置的不同，半徑方向的剛性將發(fā)生很大變化。即，相對于圓周方向，外圈25具有與滾珠26的個數(shù)相對應(yīng)的剛性反復(fù)變化的特性。因此，外圈25的變形成為與外部應(yīng)力的數(shù)量、即軸承定位圈12的齒數(shù)相對應(yīng)的多邊形，剛性隨著滾珠26的數(shù)目而反復(fù)變化。如果將軸承定位圈12的齒數(shù)設(shè)為m、滾珠26的數(shù)目設(shè)為n，外圈25的滾道槽的變形在考慮外圈25的自身變形的情況下，變形為m與n的最小公倍數(shù)也就是L.C.M.(m、n)的多邊形。

而且，由于m與n存在互質(zhì)關(guān)系，因此，L.C.M.(m、n)＝m×n邊形，外觀上能夠接近于正圓，并能夠減少外圈25的滾道槽變形，從而能夠?qū)崿F(xiàn)樞軸軸承裝置13的低扭矩化。

例如，如圖7所示，當(dāng)在軸承定位圈12的齒的位置設(shè)有滾珠26時，則呈軸承定位圈12的齒、外圈25、滾珠26、內(nèi)圈27、軸21幾乎配置于相同半徑上的關(guān)系，因此，外觀上，外圈的剛性變得最大，能夠降低圓度的劣化。另一方面，當(dāng)軸承定位圈12的齒位置位于滾珠26與滾珠26的中間的情況下，外圈的剛性反而變?yōu)樽钚　Ｈ鐖D7所示，在呈互質(zhì)關(guān)系的m＝8、n＝9的情況下，外圈25的變形呈以L.C.M.＝72給定的多邊形，能夠提高外觀上的圓度。

特別是由于軸承定位圈12的齒12b在圓周方向上等間隔配置，因此，能夠使外圈25變形后的多邊形成為正多邊形，以減低變形誤差。

此外，只要滿足上述關(guān)系，球軸承20的滾珠數(shù)可設(shè)定為任意值，但作為實(shí)際應(yīng)用于HDD的球軸承20的滾珠數(shù)，例如采用8個以上、13個以下的設(shè)計。另外，軸承定位圈12的齒數(shù)也可任意設(shè)定，但作為實(shí)際應(yīng)用于HDD的軸承定位圈12的齒數(shù)，適用7個以上、15個以下。

因此，為了滿足上述關(guān)系，例如將滾珠數(shù)n設(shè)為8個的情況下，軸承定位圈12的齒數(shù)m適用7、9、11、13、15等。另外，在將滾珠數(shù)n設(shè)為11個和13個中任一數(shù)目的情況下，滾珠數(shù)已是質(zhì)數(shù)，因此，除了軸承定位圈12的齒數(shù)為同數(shù)的情況以外，齒數(shù)與滾珠數(shù)之間的關(guān)系通常能夠形成互質(zhì)關(guān)系，并能夠提高軸承定位圈12的齒數(shù)的設(shè)計自由度。即，在滾珠數(shù)n為11的情況下，齒數(shù)m適用7、8、9、10、12、13、14、15等。另外，在滾珠數(shù)n為13的情況下，齒數(shù)m適用7、8、9、10、11、12、14、15等。

另外，由于通常軸承定位圈12由沖壓工件制成，因此，與球軸承20中的滾珠26的配置精度相比，后者的精度通常較好。因此，為了能夠易于吸收回彈造成的精度劣化和各齒的偏差，能夠?qū)ψ顑?yōu)齒數(shù)、形狀等進(jìn)行設(shè)計，更優(yōu)選為滾珠數(shù)n大于軸承定位圈12的齒數(shù)m。

另外，在本實(shí)施方式中，樞軸軸承裝置13的擺動范圍以機(jī)械角度計，為45度以下，為了減少各部件相對于球軸承20的旋轉(zhuǎn)方向的配置的偏移，將球軸承20的球距(ball pitch)配置為機(jī)械角度以下。即，通過使用滾珠數(shù)為八個以上的球軸承，在擺動范圍內(nèi)不改變滾珠26的圓周上的相互配置，因而可實(shí)現(xiàn)更穩(wěn)定的精度，從而能夠提高磁記錄裝置的可靠性。

另外，在本實(shí)施方式中，樞軸軸承裝置13的擺動范圍配置為以機(jī)械角度計，為45度以下，為了減少各部件的誤差，相對于球軸承20的旋轉(zhuǎn)方向的配置，球軸承20的球距(ball pitch)配置為機(jī)械角度以下。即，通過采用滾珠數(shù)8個以上的軸承，在擺動范圍中，滾珠26的圓周上的相互配置不變，因此能夠更穩(wěn)定，能夠?qū)崿F(xiàn)精度要求，提高磁記錄裝置的可靠性。

(扭矩試驗(yàn))

接著，參照圖7以及圖8，對用于確認(rèn)本發(fā)明效果的試驗(yàn)進(jìn)行說明。在本試驗(yàn)中，作為實(shí)施例，使用如圖7所示的滾珠數(shù)n為8個且軸承定位圈12的齒數(shù)m為9個時的樞軸軸承裝置，另一方面，作為現(xiàn)有技術(shù)例，使用滾珠數(shù)n為8個且軸承定位圈12的齒數(shù)m為8個時的樞軸軸承裝置，測定使磁頭臂在同一條件擺動時的扭矩。另外，在安裝軸承定位圈12之前，使用單個的實(shí)施例的樞軸軸承裝置13，并將使樞軸軸承裝置13以同一條件擺動時的扭矩的測定結(jié)果示于圖8(a)。

如圖8(b)所示，在實(shí)施例的情況下，與使用單個樞軸軸承裝置13的圖8(a)相比，盡管扭矩增加，但未產(chǎn)生大的偏差。另一方面，由圖8(c)所示可知，在現(xiàn)有技術(shù)例的情況下，扭矩的變動變大。經(jīng)確認(rèn)，其結(jié)果為，通過使球軸承20的滾珠數(shù)與軸承定位圈12的齒數(shù)互質(zhì)，扭矩變動得到抑制。

此外，本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式，可適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行變形和改良等。

例如，在本實(shí)施方式中，采用軸承定位圈12直接按壓各球軸承的外圈25的結(jié)構(gòu)，但只要在軸承定位圈12的按壓力能夠作用于外圈25的程度下，采用薄壁軸瓦時，本發(fā)明也能夠適用于外圈25固定于軸瓦型的樞軸軸承裝置。另外，在本實(shí)施方式中，從易裝配性角度，軸承定位圈12的突出部分12a向徑向外側(cè)突出，但也可使其向徑向內(nèi)側(cè)突出，將各突出部的頂部作為軸承定位圈12的齒12b。

本發(fā)明基于2012年3月29日申請的日本專利申請(特愿2012-078227)而作出的，其內(nèi)容作為參照引入于此。