JP2000317736A

JP2000317736A - 溝の電解加工方法及び装置

Info

Publication number: JP2000317736A
Application number: JP11129247A
Authority: JP
Inventors: Yoshikazu Ichiyama; 義和市山; Kazuaki Ishimaru; 和昭石丸
Original assignee: Nidec Corp
Current assignee: Nidec Corp
Priority date: 1999-05-10
Filing date: 1999-05-10
Publication date: 2000-11-21

Abstract

(57)【要約】【課題】少ない電解液でもって被加工物に溝の電解加
工を施すことができる電解加工方法を提供すること。【解決手段】形成する溝形状に対応する突起部１８を
有する電極工具４と、溝を形成する被加工物６とを間隙
をおいて対向保持し、この間隙に電解液１４を介在させ
て電極工具４及び被加工物６の間に電圧を印加して加工
を行う溝の電解加工方法。電極工具４の突起部１８から
電解液１４を供給し、この突起部１８と被加工物６との
間隙を通してのみ電解液１４を流し、これによって電解
液１４を電解加工域Ａに効率よく供給する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、動圧溝等の溝を電
解加工する電解加工方法及び電解加工装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ＨＤＤ用スピンドルモータ、スキ
ャナ用モータ等のモータでは、ロータを回転自在に支持
するための軸受装置として、高速回転特性の優れた動圧
流体軸受装置が採用されだしている。この動圧流体軸受
装置は、静止部材と回転部材との間に充填された流体
と、これらの少なくともいずれか一方に形成された動圧
溝とを備え、動圧溝のポンピング作用によって流体の圧
力を高め、高められた動圧によって静止部材及び回転部
材を相対的に回転自在に支持する。

【０００３】このような動圧流体軸受装置における動圧
溝は、例えばへリングボーン形状、スパイラル形状等に
形成され、その加工は例えば転造、コイニング（圧印）
によって行われれている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、転造、
コイニングによって動圧溝を形成する場合、溝形状を転
写するための加工工具の摩耗が激しく、加工工具の寿命
が短くなり、加工コストが高くなるという問題がある。
また、転造時にバリが発生し易く、加工後に発生したバ
リを除去する必要があり、このことに関連しても加工コ
ストが高くなるという問題がある。

【０００５】転造、コイニングによる上述した不都合を
解消するために、例えば、動圧溝を電解加工により行う
ことも提案されている（特願平１０−８６０２０号公
報）。この方法では、形成する溝形状に対応する突起部
を有する電極工具が用いられ、この電極工具は溝を形成
する被加工物に対向して保持される。電極工具の突起部
及び被加工物は電解加工用ハウジング内に配設され、こ
のハウジング内を通して電解液が循環される。このよう
な状態において、電極工具と被加工物との間に加工用電
源からの電圧を印加すると、電極工具と被加工物との間
を電解液を介して電流が流れ、これによって被加工物の
一部が溶出し、かくして電極工具の突起部に対応した形
状の溝が被加工物に形成される。

【０００６】しかし、このような電解加工方法では、電
解加工用ハウジング内を通して電解液を循環するので、
多量の電解液を必要とする。また、この電解液を電解加
工用ハウジングを通して循環するために、貯蔵タンクか
ら液供給管を通して供給される新しい電解液が必ずしも
電解加工域に供給されず、電解液の循環効率が良くな
い。本発明の目的は、少ない電解液でもって被加工物に
溝の電解加工を施すことができる電解加工方法及び装置
を提供を提供することである。

【０００７】本発明の他の目的は、簡単な構成でもって
電解加工域に電解液を供給することができる電解加工方
法を提供することである。本発明の更に他の目的は、電
極工具を比較的簡単に且つ安価に形成することができる
電解加工方法を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、形成する溝形
状に対応する突起部を有する電極工具と、溝を形成する
被加工物とを間隙をおいて対向保持し、この間隙に電解
液を介在させて前記電極工具及び前記被加工物の間に電
圧を印加して加工を行う溝の電解加工方法において、前
記電極工具を通して前記突起部と前記被加工物との間隙
に電解液を供給し、前記電解液を実質上前記突起部と前
記被加工物との間隙を通してのみ流すことを特徴とす
る。

【０００９】また、本発明は、形成する溝形状に対応す
る突起部を有する電極工具と、溝を形成する被加工物
と、前記電極工具と前記被加工物との間隙に介在される
電解液と、前記電極工具及び前記被加工物の間に電圧を
印加するための加工用電源と、を具備し、電解液は前記
電極工具を通してその前記突起部と前記被加工物との間
隙に供給され、実質上前記突起部と前記被加工物との間
隙を通してのみ流れ、電解液の流動状態にて、前記加工
用電源が前記電極工具と前記被加工物との間に電圧を印
加することを特徴とする電解加工装置である。

【００１０】本発明に従えば、電解加工用の電解液を電
極工具の突起部と被加工物との間隙を通してのみ流すの
で、使用する電解液が少なくてよく、また電極工具を通
して供給するので簡単な構成でもって供給することがで
き、安価な加工コストでもって被加工物に溝加工を施す
ことができる。

【００１１】また、本発明では、前記電極工具を複数本
の線状部材から構成し、前記複数本の線状部材間に存在
する間隙を通して電解液を前記突起部と前記被加工物と
の間隙に供給することを特徴とする。

【００１２】本発明に従えば、電極工具が複数本の線状
部材から構成されているので、これら複数本の線状部材
の間に存在する間隙を通して電解液を電解加工域に供給
することができ、また簡単な構成でもって電極工具を形
成することができる。

【００１３】また、本発明では、前記電極工具を複数本
の中空線状部材から構成し、前記複数本の中空線状部材
に設けられた空間及びこれらの間に存在する間隙を通し
て電解液を前記突起部と前記被加工物との間隙に供給す
ることを特徴とする。

【００１４】本発明に従えば、電極工具が複数本の中空
線状部材から構成されているので、これら複数本の中空
線状部材に設けられた空間及びこれらの間に存在する間
隙を通して電解液を電解加工域に供給することができ、
また簡単な構成でもって電極工具を形成することができ
る。

【００１５】また、本発明では、前記電極工具の前記被
加工物に対向する面における前記突起部を除く領域は、
コーティング層又は目潰し加工によって封止されている
ことを特徴とする。

【００１６】本発明に従えば、電極工具の突起部を除く
所定の領域がコーティング層又は目潰し加工によって封
止されているので、上記所定領域からの電解液の流れが
阻止され、電極工具を通して供給される電解液は上記突
起部から電解加工域に供給される。

【００１７】また、本発明では、形成する溝形状に対応
する凹部を有する原型を形成し、前記電極工具を前記複
数本の線状部材又は中空線状部材の束から構成し、束に
した前記複数本の線状部材又は中空線状部材の一端面を
前記原型に押し当てて前記電極工具を形成することを特
徴とする。

【００１８】本発明に従えば、電極工具は、複数本の線
状部材又は中空線状部材の束を原型の凹部に押し当てて
形成するので、高精度の加工を必要とせず電極工具を形
成することができ、また原型を形成することによって多
数の電極工具を簡単に形成することができる。更に、本
発明では、前記溝は、軸受流体に軸支用動圧を発生させ
る動圧溝であることを特徴とする。

【００１９】本発明に従えば、軸支用動圧溝を形成する
のに好都合に適用することができ、流体動圧軸受装置を
安価に提供することができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、本発
明に従う電解加工方法及び装置について説明する。図１
は、本発明に従う電解加工装置（本発明に従う電解加工
方法を実施するための装置）の一実施形態を簡略的に示
す図であり、図２は、図１の電極工具及びそれによって
加工された被加工物を簡略的に示す斜視図であり、図３
は、電解加工中の状態を拡大して示す部分拡大断面図で
ある。

【００２１】図１を参照して、図示の電解加工装置は被
加工物取付台２及び電極工具４を備えている。被加工物
取付台２は導電性材料から形成されたブロック状部材か
ら構成され、この取付台２は非導電性材料から形成され
た支持台５の上面に取り付けられる。

【００２２】取付台２の上面には上面が開放された電解
加工用トレー３が取り付けられ、このトレー３内の所定
部位に、溝を形成する被加工物６が収容固定される。被
加工物６は円形プレート状部材から形成され、この電解
加工装置では、被加工物６の片面（図１において上面）
に電極工具４を用いて電解加工が施される。トレー３は
金属等の導電性材料から形成される。被加工物６はステ
ンレス鋼、銅合金等から形成され、流体動圧軸受装置用
の動圧溝として、例えば図２に示すようなへリングボー
ン形状の溝８が形成される。この被加工物６は、同じ電
解加工装置を用いて同様にしてその他面にも電解加工が
施され、その両面に上記へリングボーン形状の溝８が形
成され、このように両面に溝８が形成されたものが、例
えば特開平１０−１４８２１２号公報に開示されたスラ
スト用動圧流体軸受の円盤状部材（スラストプレート）
として用いられる。尚、動圧溝としてへリングボーン形
状に代えて、スパイラル形状等のその他の形状に形成す
ることもできる。

【００２３】図示の電極工具４は、多数本の線状部材１
０（図３参照）を束ねることによって全体が円筒状に形
成され、その外径は被加工物６の外径と実施上同一又は
これよりも幾分大きく形成される。線状部材１０は実質
上同じ大きさであり、例えば、外径が０．１〜０．３ｍ
ｍ程度で、長さが３０〜８０ｍｍ程度のものが用いら
れ、ステンレス鋼等から形成される。これら線状部材１
０は、図示していないが、例えば金属製又は合成樹脂製
バンド等を用いて締結される。従って、バンドで締結し
た状態で各線状部材１０を長手方向に移動させることが
でき、またバンドの内径を調整することによって、束ね
る線状部材１０の本数を変えることができ、これによっ
て、電極工具４の外径を被加工物６に外径に対応するよ
うに調整することができる。電極工具４を複数本の線状
部材１０から構成することによって、隣接する線状部材
１０間に長手方向に延びる微少間隙が形成され、電解加
工時に用いられる電解液１４をかかる微少間隙を利用し
て供給することができる。

【００２４】電極工具４の上端部には、下面が開放され
た中空円筒状の工具ハウジング１２が設けられ、複数本
の線状部材１０の上端部はこの工具ハウジング１２内に
挿入されている。工具ハウジング１２は、例えば合成樹
脂等の非導電性材料から形成され、その内部は電解液溜
め１６として機能し、電解加工の際に用いられる電解液
１４が収容される。電解液は電解液循環流路１５を通し
て循環される。循環流路１５の一端側は工具ハウジング
１２内に連通され、その他端側は電解加工用トレー３内
に連通されている。この循環流路１５にはフィルタ手段
１７及び循環用ポンプ１９が配設されている。ポンプ１
９はトレー３内に溜った加工後の電解液１４を循環流路
１５を通して工具ハウジング１２内に戻し、フィルタ手
段１７は工具ハウジング１２内に戻される電解液１４中
に含まれた不純物等の混合物を除去し、所要の通り処理
された電解液１４が工具ハウジング１２内に送給され
る。尚、電解液１４として、例えば硝酸ナトリウム（Ｎ
ａＮ０_３）を含有するものが用いられる。

【００２５】電極工具４は、取付台２の上方に配設さ
れ、電解加工の際に取付台２に載置固定された被加工物
６に対して近接する方向に下方に移動され、電極工具４
の下面は被加工物６の加工面（図１において上面）に対
向して所定の間隔をおいて位置する。尚、電解加工の
際、電極工具４に対して被加工物６（換言すると取付台
２）を近接する方向に上方に移動させるようにしてもよ
く、或いは電極工具４を下方に、また被加工物６を上方
に両者を相互に近接する方向に移動させるようにしても
よい。

【００２６】図１〜図３に示すように、この電極工具４
の下面、即ち被加工物６と対向する面には、形成する溝
８の形状に対応する突起部１８が設けられている。この
ように突起部１８を設けることによって、電極工具４を
下方に移動させて相互に近接させると、かかる突起部１
８の先端面と被加工物６との間隔が、電極工具４のその
他の部位と被加工物６との間隔よりも小さくなり、かか
る突起部１８と被加工物６との間で後述する如く電解加
工が行われる。

【００２７】この電極工具４の下面（被加工物６と対向
する面）には、上記突起部１８を除く領域に、図３に示
すように、例えば合成樹脂を含浸させる、或いは接着剤
を塗布する等の手段によってコーティング層を形成する
のが望ましい。このようにコーティング層２１を形成す
ることによって、電極工具４の下面の突起部１８を除く
領域がコーティング層２１によって覆われ、かかる領域
における線状部材１０間の間隙が塞がれ、突起部１８を
除く領域から電解液１４が供給されることはなく、電解
液１４は電極工具４を通してその突起部１８の先端面か
ら電解加工域Ａ（突起部１８と被加工物６との間隙）に
供給される。尚、コーティング層２１は、メッキ或いは
溶融した金属又はガラスの融着等の手段によっても形成
することができる。また、コーティング層２１に代え
て、電極工具４の下面の突起部１８を除く領域に目潰し
加工を行うことで、突起部１８の先端面以外から電解液
１４が供給されることを防止することも可能である。

【００２８】電解加工装置は、更に、加工用電源２０を
含んでいる。加工用電源２０は例えば直流パルス電源か
ら構成され、その一方の端子（例えば正端子）が取付台
２に電気的に接続され、その他方の端子（例えば負端
子）が電極工具４に電気的に接続される。従って、電解
加工の時、取付台２及びトレー３を介して被加工物６に
正電圧が印加され、電極工具４に負電圧が印加され、直
流パルス電源２０によって印加される電圧は、電極工具
４と被加工物６との間の通電密度が例えば１０〜２５Ａ
／ｃｍ^２程度となるように設定される。尚、加工用電源
２０として、直流パルス電源に代えて、通常の直流電源
から構成するようにしてもよい。

【００２９】電極工具４は、原型を用いることによって
容易に形成することができる。図４及び図５を参照し
て、図示の原型２２（所謂倣い型）はブロック状部材か
ら形成され、その一面に、形成する溝形状に対応した形
状の凹部２４が形成され（例えば、動圧溝として１６個
のへリングボーン形状の溝８を形成する場合、１６個の
へリングボーン形状の凹部が設けられる）、各凹部２４
の深さは０．３ｍｍ又はそれ以上に形成される。

【００３０】電極工具４を形成するには、まず、複数本
の線状部材１０を締結バンド（図示せず）等を用いて束
ね、被加工物６の外径に対応した大きさの円筒状に形成
する。次いで、図４に示すように、線状部材１０の束の
一端面を原型２２の上記一面に当接させ、当接状態にて
各線状部材１０の他端面を押圧する。かくすると、束に
なった線状部材１０の一端部は原型２２の上記一面に倣
った形状となり、原型２２の凹部２４に対応する領域の
線状部材１０が軸線方向に幾分突出し、これらの突出端
部が電極工具４の突起部１８を構成する（図５参照）。
このように原型２２を利用することによって、簡単な作
業でもって電極工具４を多数形成することができ、電極
工具４の製作コストを著しく低減することができる。
尚、容易に理解される如く、線状部材１０の外径が大き
くなると突起部１８の形状を高精度にすることが困難と
なり、そのためにも線状部材１０の外径を０．３ｍｍ以
下にするのが望ましい。

【００３１】次に、主として図３を参照して、上述した
電解加工装置による電解加工を説明すると、電解加工前
の準備として、溝を形成する被加工物６を例えば切削加
工により形成するとともに、複数本の線状部材１０を用
いて上述したようにして電極工具４を形成する。そし
て、形成した被加工物６を電解加工用トレー３内に取り
付ける。また形成した電極工具４を工具ハウジング１２
に取り付けた後、工具ハウジング１２内に電解液１４を
充填する。

【００３２】その後、電極工具４を下方に移動させて電
極工具４の突起部１８の先端面と取付台２上の被加工物
６との間を所定間隙に保持し、循環用ポンプ１９を作動
させる。かくすると、ポンプ１９の作用によって工具ハ
ウジング１２内の電解液１４が多数の線状部材１０間の
間隙を通して流れ、その突起部１８の先端面から被加工
物６に向けて電解加工域Ａに供給される。このとき、電
極工具４の所定領域がコーティング層２１で覆われてい
るので、電解液１４は実質上突起部１８から実質上被加
工物６との間隙のみに供給され、新しい電解液が電解加
工域Ａに確実に供給され、少ない供給量でもって所望量
の電解液１４を電解加工域Ａに供給することができる。
尚、電解加工域Ａを通して流れた電解液１４は、被加工
物６上を流れてトレー３内に集められ、循環流路１５を
通して工具ハウジング１２内に循環される。

【００３３】しかる後、加工用電源２０の電源をオンし
て電極工具４と被加工物６との間に所定の電圧を印加す
る。かくすると、電解液１４を介して電極工具４及び被
加工物６間に電流が流れ、これによって被加工物６の、
突起部１８に対向する領域部分が電解液１４に溶出し、
かくして、図３に示すように、上記突起部１８に対向す
る被加工物６の領域に溝８が形成され、被加工物６の一
面に所定形状の動圧溝を形成することができる。

【００３４】以上、本発明に従う電解加工装置（電解加
工方法を実施する装置）の一実施形態について説明した
が、本発明はかかる実施形態に限定されるものではな
く、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形乃至修
正が可能である。

【００３５】例えば、図示の実施形態では、電極工具４
を複数本の線状部材１０から構成しているが、これに限
定されることなく、複数本の中空線状部材から構成する
ようにしてもよい。かかる場合、各中空線状部材の内部
空間及び隣接する中空線状部材間の間隙を通して電解液
１４が電解加工域Ａに供給される。尚、このような中空
線状部材を用いる場合にも、原型２２を用いて上述した
ようにして電極工具を形成することによって、容易に且
つ安価に製作することができる。

【００３６】また、図示の実施形態では、スラスト動圧
流体軸受用の動圧溝を被加工物に形成する場合に適用し
て説明したが、これに限定されず、ラジアル動圧流体軸
受用の動圧溝を被加工物（被加工物として例えば軸部材
が用いられる）に形成する場合も同様に適用することが
できる。

【００３７】

【発明の効果】本発明の請求項１の電解加工方法及び請
求項７の電解加工装置によれば、実質上電極工具の突起
部と被加工物との間隙を通してのみ電解液が供給される
ので、使用する電解液は少なくてよく、安価な加工コス
トでもって被加工物に溝加工を施すことができる。

【００３８】また、本発明の請求項２の電解加工方法に
よれば、電極工具を複数本の線状部材から構成している
ので、簡単な構成でもって、電極工具を形成することが
でき、またこれら線状部材間を通して電解液を電解加工
域に供給することができる。

【００３９】また、本発明の請求項３の電解加工方法に
よれば、電極工具を複数本の中空線状部材から構成して
いるので、簡単な構成でもって、電極工具を形成するこ
とができ、またこれら中空線状部材の内部空間及びそれ
らの間の間隙を通して電解液を電解加工域に供給するこ
とができる。

【００４０】また、本発明の請求項４の電解加工方法に
よれば、電極工具の突起部を除く所定部位がコーティン
グ層又は目潰し加工によって封止されているので、上記
所定部位からの電解液の流れを確実に阻止することがで
きる。

【００４１】また、本発明の請求項５の電解加工方法に
よれば、複数本の線状部材又は中空線状部材の束を原型
の凹部に押し当てて電極工具を形成するので、高精度の
加工を必要とせず、多数の電極工具を簡単に形成するこ
とができる。更に、本発明の請求項６の電解加工方法に
よれば、軸支用動圧溝を簡単に且つ安価に形成すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に従う電解加工装置の一実施形態を簡略
的に示す図である。

【図２】図１の電極工具及びそれによって加工された被
加工物を簡略的に示す斜視図である。

【図３】電解加工中の状態を拡大して示す部分拡大断面
図である。

【図４】電極工具の作成方法を説明するための部分拡大
断面図である。

【図５】電極工具の突起部の先端面を拡大して示す図で
ある。

【符号の説明】

２支持台４電極工具６被加工物８溝１０線状部材１４電解液１８突起部２０加工用電源２２原型

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】形成する溝形状に対応する突起部を有す
る電極工具と、溝を形成する被加工物とを間隙をおいて
対向保持し、この間隙に電解液を介在させて前記電極工
具及び前記被加工物の間に電圧を印加して加工を行う溝
の電解加工方法において、前記電極工具を通して前記突起部と前記被加工物との間
隙に電解液を供給し、前記電解液を実質上前記突起部と
前記被加工物との間隙を通してのみ流すことを特徴とす
る溝の電解加工方法。
【請求項２】前記電極工具を複数本の線状部材から構
成し、前記複数本の線状部材間に存在する間隙を通して
電解液を前記突起部と前記被加工物との間隙に供給する
ことを特徴とする請求項１記載の溝の電解加工方法。
【請求項３】前記電極工具を複数本の中空線状部材か
ら構成し、前記複数本の中空線状部材に設けられた空間
及びこれらの間に存在する間隙を通して電解液を前記突
起部と前記被加工物との間隙に供給することを特徴とす
る請求項１記載の溝の電解加工方法。
【請求項４】前記電極工具の前記被加工物に対向する
面における前記突起部を除く領域は、コーティング層又
は目潰し加工によって封止されていることを特徴とする
請求項２又は３記載の溝の電解加工方法。
【請求項５】形成する溝形状に対応する凹部を有する
原型を形成し、前記電極工具を前記複数本の線状部材又
は中空線状部材の束から構成し、束にした前記複数本の
線状部材又は中空線状部材の一端面を前記原型に押し当
てることによって前記電極工具を形成することを特徴と
する請求項２〜４のいずれかに記載の溝の電解加工方
法。
【請求項６】前記溝は、軸受流体に軸支用動圧を発生
させる動圧溝であることを特徴とする請求項１〜５のい
ずれかに記載の溝の電解加工方法。
【請求項７】形成する溝形状に対応する突起部を有す
る電極工具と、溝を形成する被加工物と、前記電極工具
と前記被加工物との間隙に介在される電解液と、前記電
極工具及び前記被加工物の間に電圧を印加するための加
工用電源と、を具備し、電解液は前記電極工具を通してその前記突起部と前記被
加工物との間隙に供給され、実質上前記突起部と前記被
加工物との間隙を通してのみ流れ、電解液の流動状態に
て、前記加工用電源が前記電極工具と前記被加工物との
間に電圧を印加することを特徴とする電解加工装置。