JP2002292568A - ブラスト装置、セラミック動圧軸受の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐久性、加工精度、コスト性を向上させるこ
とにより、実用性に優れたブラスト装置を提供するこ
と。 【解決手段】 被加工物５は保持手段１２により回転可
能に保持される。被加工物５は保持手段１２を介して回
転駆動手段１７により回転される。噴射ノズル２３は被
加工物５の被加工面と対向配置される。相対位置変更手
段２５，２６は噴射ノズル２３からの砥粒の噴射時に被
加工物５及び噴射ノズル２３の相対位置を経時的に変更
させる。噴射ノズル２３の先端部位はチャンバ３１によ
り覆われている。チャンバ３１内にて発生した粉塵は集
塵装置４１により集められる。その結果、被加工物５の
被加工面に所望パターンの溝６が形成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マスクレスで溝加
工を行うことが可能なブラスト装置、及びセラミック動
圧軸受の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】超高速回転体用の軸受として、回転時の
動圧を利用した気体軸受が知られている。例えば動圧式
ラジアル軸受は、略円柱状の中心部材とそれを取り囲む
包囲部材とによって構成されている。両者のうちの一方
のものは静止体の役割を果たし、他方のものは回転体の
役割を果たしている。静止体に対して回転体が回転駆動
されると、両者間に確保された環状クリアランス領域に
動圧が発生する結果、静止体に対して回転体が非接触に
てラジアル支持される。通常、動圧を確実に発生させる
とともに軸受の負荷荷重を高めるために、中心部材及び
包囲部材において対向する周面の一方にはヘリングボー
ン状の動圧発生溝が刻設される。しかし、包囲部材の内
周面に溝加工を施すのは困難であるため、通常は中心部
材の外周面に動圧発生溝が加工形成される。動圧式ラジ
アル軸受は、例えばレーザープリンタ用のポリゴンミラ
ーのような高速回転体に利用される。回転体の定常回転
時には、動圧の作用によって回転体及び静止体は互いに
非接触の状態となる。その反面、起動時や停止時には回
転体及び静止体の接触・摺動は避けられない。このた
め、回転体及び静止体自体には優れた耐摩耗性が要求さ
れる。ゆえに、これらの部材は、炭化珪素、ジルコニ
ア、アルミナ等のエンジニアリングセラミックスを用い
て構成されることが多い。

【０００３】ここで、例えば動圧式ラジアル軸受の構成
要素である略円柱状の中心部材に対してヘリングボーン
動圧発生溝を加工形成する従来の方法を簡単に説明す
る。まず、エンジニアリングセラミックスからなる材料
に対する外径加工をあらかじめ行って、当該部材を略円
柱状の中心部材としておく。次に、前記中心部材の外周
面に所定のマスクを巻き付けて固定する。そして、マス
ク形成面全体に対してサンドブラストを行うことによ
り、開口部に対応している箇所に選択的に動圧発生溝を
形成する。最後に、マスクを剥がして中心部材の洗浄を
行い、完成品とする。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、マスクを用
いる従来方法では、マスクの巻き付け作業や剥離作業が
必須であったため、工数が多く、生産効率が悪かった。
また、マスクが消耗品であるためコスト高となる、加工
中にマスクが剥がれやすく高い加工精度が得られない、
溝深さ等のきめ細かい制御が困難である、等の欠点も指
摘されていた。

【０００５】そこで本願発明者は、マスクの使用に起因
する上記の欠点を解消すべく、マスクレスでの溝加工に
適したサンドブラスト装置を特願２０００−５６５２８
において既に提案するに至っている。当該装置では、噴
射ノズルからの砥粒の噴射時に、被加工面と噴射ノズル
との相対位置を経時的に変化させながら所望パターンを
トレースすることで、所望パターンの溝が加工されるよ
うになっている。

【０００６】しかしながら、乾式ブラスト装置である当
該装置では砥粒噴射により粉塵が発生することから、そ
の粉塵に起因して故障が起こったり、溝加工の精度に何
らかの悪影響を及ぼしたりする可能性があった。ゆえ
に、耐久性や加工精度の向上という観点から、未だ改良
の余地があった。また、当該装置では加工時に必要な砥
粒の量はそもそも少ないとは言うものの、加工により砥
粒が損失することは否めない事実であり、砥粒を補充す
るためにコストがかかっていた。ゆえに、コスト性のさ
らなる向上という観点からも、未だ改良の余地があっ
た。

【０００７】本発明は上記の課題に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、耐久性、加工精度、コスト性を向
上させることにより、実用性に優れたブラスト装置を提
供することにある。また、本発明の別の目的は、好適な
形状を有する動圧発生溝を備えたセラミック動圧軸受を
簡単にかつ低コストで製造できる方法を提供することに
ある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、請求項１に記載の発明では、被加工物を回転可能
に保持する保持手段と、前記保持手段を介して前記被加
工物を回転させる回転駆動手段と、前記被加工物の被加
工面と対向配置される噴射ノズルと、前記噴射ノズルか
らの砥粒の噴射時に前記被加工物及び前記噴射ノズルの
相対位置を経時的に変更させる相対位置変更手段とを備
え、前記被加工物の被加工面に所望パターンの溝を形成
可能なブラスト装置であって、少なくとも前記噴射ノズ
ルの先端部位を覆うチャンバと、前記チャンバ内にて発
生した粉塵を集める集塵装置とを備えることを特徴とす
るブラスト装置をその要旨とする。

【０００９】請求項２に記載の発明では、被加工物を回
転可能に保持する保持手段と、前記保持手段を介して前
記被加工物を回転させる回転駆動手段と、前記被加工物
の被加工面と対向配置される噴射ノズルと、前記噴射ノ
ズルからの砥粒の噴射時に前記被加工物及び前記噴射ノ
ズルの相対位置を経時的に変更させる相対位置変更手段
とを備え、前記被加工物の被加工面に所望パターンの溝
を形成可能なブラスト装置であって、少なくとも前記噴
射ノズルの先端部位を覆うチャンバと、前記チャンバ内
にて放出された砥粒を溜めて集める砥粒回収手段と、前
記砥粒回収手段により集められた砥粒を再び前記噴射ノ
ズルに供給する砥粒循環装置とを備えることを特徴とす
るブラスト装置をその要旨とする。

【００１０】請求項３に記載の発明では、被加工物を回
転可能に保持する保持手段と、前記保持手段を介して前
記被加工物を回転させる回転駆動手段と、前記被加工物
の被加工面と対向配置される噴射ノズルと、前記噴射ノ
ズルからの砥粒の噴射時に前記被加工物及び前記噴射ノ
ズルの相対位置を経時的に変更させる相対位置変更手段
とを備え、前記被加工物の被加工面に所望パターンの溝
を形成可能なブラスト装置であって、前記保持手段を、
鉛直方向に離間配置されかつ前記被加工物を縦置きの状
態で把持する一対の保持部材によって構成し、前記一対
の保持部材のうち上部保持部材をモータに連結し、下部
保持部材を前記モータの回転に追従して回転するフリー
ローラに固定したことを特徴とするブラスト装置をその
要旨とする。

【００１１】請求項４に記載の発明は、請求項３におい
て、前記保持手段は、前記上部保持部材を鉛直方向に沿
って移動させるアクチュエータを備えるとした。請求項
５に記載の発明は、請求項４において、少なくとも前記
噴射ノズルの先端部位を覆うチャンバを設けるととも
に、前記モータ及び前記アクチュエータを前記チャンバ
の上部外側に配置した。

【００１２】請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５
のいずれか1項において、前記保持手段及び／または前
記回転駆動手段を構成する部材における摺動部分を覆う
防塵構造を設けた。

【００１３】請求項７に記載の発明では、請求項１乃至
６のいずれか１項に記載のブラスト装置を用い、セラミ
ック焼結体からなる動圧軸受の構成部材の周面に動圧発
生溝を形成することを特徴とするセラミック動圧軸受の
製造方法をその要旨とする。

【００１４】以下、本発明の「作用」について説明す
る。請求項１に記載の発明によると、少なくとも噴射ノ
ズルの先端部位がチャンバにより覆われているので粉塵
が周囲に飛散しにくいことに加え、チャンバ内にて発生
した粉塵自体も集塵装置によって集められる。従って、
粉塵に起因した故障が防止され、装置の耐久性及び溝の
加工精度が向上する。また、チャンバによって砥粒が周
囲に飛散しにくくなる結果、砥粒の損失量が低減され、
コスト性も向上する。

【００１５】請求項２に記載の発明によると、少なくと
も噴射ノズルの先端部位がチャンバにより覆われている
ので、粉塵が周囲に飛散しにくくなる。このため、粉塵
に起因した故障が防止され、装置の耐久性及び溝の加工
精度が向上する。また、チャンバによって砥粒が周囲に
飛散しにくくなることに加え、砥粒回収手段により集め
られた砥粒が砥粒循環装置により再利用されるため、砥
粒の損失量が大幅に低減される。よって、コスト性も向
上する。

【００１６】請求項３に記載の発明によると、被加工物
は、一対の保持部材によって縦置き状態で保持されると
ともに、回転駆動手段であるモータの駆動力により上部
保持部材を介して回転駆動される。なお、一般に装置下
部よりも装置上部のほうが粉塵に晒されにくいことか
ら、上部保持部材に連結されたモータには粉塵による故
障が発生しにくくなる。このため、装置の耐久性及び溝
の加工精度が向上する。

【００１７】また、一方の保持部材にのみモータを設け
ているため、比較的単純な構成となり、低コスト化を図
ることができる。請求項４に記載の発明によると、アク
チュエータにより上部保持部材を上下動することによ
り、一対の保持部材間にて被加工物を把持・釈放するこ
とができる。

【００１８】請求項５に記載の発明によると、少なくと
も噴射ノズルの先端部位がチャンバにより覆われている
ので、粉塵が周囲に飛散しにくくなる。また、モータや
アクチュエータをチャンバの上部かつ外側に配置するこ
とにより、それらがチャンバの内部空間から隔てられ、
粉塵に直接晒されなくなる。以上の結果、粉塵による故
障が発生しにくくなり、装置の耐久性及び溝の加工精度
がよりいっそう向上する。

【００１９】請求項６に記載の発明によると、摺動部分
が防塵構造によって覆われることにより保護されるた
め、摺動部分への粉塵の噛み込みが回避され、保持手段
や回転駆動手段の故障を確実に防止することができる。
ゆえに、装置の耐久性がよりいっそう向上する。

【００２０】請求項７に記載の発明によると、上記のブ
ラスト装置により砥粒が吹き付けられることによって、
セラミック焼結体からなる動圧軸受の構成部材の周面が
削り取られる結果、好適な形状を有する動圧発生溝が形
成される。この装置を用いた場合にはマスクが不要にな
るので、セラミック動圧軸受を簡単にかつ低コストで製
造することができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した一実施
形態のサンドブラスト装置１１及びそれを使用したセラ
ミック動圧軸受１の製造方法を、図１，図２に基づき詳
細に説明する。

【００２２】図１には、本実施形態にて製造される動圧
軸受１が示されている。この動圧軸受１は、静止体２と
それに組み合わされる環状の回転体３とを備えている。
静止体２及び回転体３は、セラミック焼結体で作製され
ている。この焼結体を構成するセラミックとしては、例
えば炭化珪素、ジルコニア、アルミナ等が挙げられる。
これらの中でも、耐摩耗性等の観点から炭化珪素を選択
することが好ましい。静止体２は、スラスト軸受要素と
なる台座４と、その台座４の中心位置に直立固定された
ラジアル軸受要素となる円柱状軸部５とから構成され
る。中心部材としての円柱状軸部５の周囲には回転体３
が嵌着される。この場合、円柱状軸部５の外周面と回転
体３の内周面との間には、微小なクリアランスＣが確保
されるとともに、その状態で両者の周面同士が対向す
る。回転体３の回転時にクリアランスＣにて動圧を効果
的に発生させるために、円柱状軸部５の外周面にはヘリ
ングボーン状の動圧発生溝６が複数形成されている。動
圧発生溝６を構成する個々の溝は、例えば長さが３mm〜
１５ｍｍ、幅が０．２mm〜１．２ｍｍ、深さが３μｍ〜
３０μｍとなるように設計されている。なお、回転体３
と台座４との対向面のいずれか一方に、例えばスパイラ
ル状の動圧発生溝（図示略）を形成してもよい。そし
て、このようなスパイラル状の動圧発生溝のもたらす動
圧によって、スラスト荷重を支承するようにしてもよ
い。

【００２３】図２には、図１に示す動圧発生溝６を加工
形成するためのサンドブラスト装置１１の概略が示され
ている。このサンドブラスト装置１１は、液体ではなく
気体を用いて砥粒を噴射する乾式ブラスト装置の一種で
ある。同サンドブラスト装置１１は、被加工物（ワー
ク）である円柱状軸部５を回転可能に保持するための保
持手段を備えている。本実施形態における保持手段は、
具体的には一対の保持部材（即ち上部保持部材１２及び
下部保持部材１３）によって構成されている。これらの
保持部材１２，１３は、鉛直方向に離間した状態で対向
配置されている。上部保持部材１２及び下部保持部材１
３は、いずれも、断面略Ｔ字状の押圧柱１４と、その押
圧柱１４が挿通されるブッシュ１５とにより構成されて
いる。これらのブッシュ１５は図示しない支持体により
移動不能状態で支持されている。

【００２４】上部保持部材１２に属する押圧柱１４の上
端は、カップリング１６を介して、回転駆動手段として
のサーボモータ１７の回転軸に連結されている。サーボ
モータ１７の回転力は、カップリング１６の可動部分を
介して上部保持部材１２の押圧柱１４に伝達される。そ
の結果、当該押圧柱１４が自身の軸線を中心として正転
または逆転するようになっている。

【００２５】一方、下部保持部材１３に属する押圧柱１
４の下端は、サーボモータ１７等のような回転駆動手段
には連結されておらず、その代わりにフリーローラ１８
に対して固定されている。従って、当該押圧柱１４は、
上部保持部材１２側に連結されたサーボモータ１７の回
転に追従して、受動的に回転するようになっている。つ
まり、本実施形態のサンドブラスト装置１１では、回転
駆動手段が一対の保持部材１２，１３のうちの片方にの
み設けられている。そして、互いに対峙した位置関係に
ある押圧柱１４間には、円柱状軸部５が縦置きの状態で
把持可能となっている。

【００２６】このサンドブラスト装置１１は、アクチュ
エータとしてのエアシリンダ１９を備えている。前記エ
アシリンダ１９は、図示しない電磁弁を介して図示しな
い加圧エア供給源に接続されている。このエアシリンダ
１９は下向きの状態で支持体２０に支持されている。エ
アシリンダ１９の有するロッド２１はシリンダチューブ
１９ａのロッド挿通孔に対して摺動可能に挿通されてお
り、当該ロッド２１の先端は連結板２２の上面左端部に
固定されている。この連結板２２の上面右端部にはサー
ボモータ１７のモータ本体が固定されるとともに、下面
右端部にはカップリング１６の固定部分が固定されてい
る。従って、加圧エアの給排によりエアシリンダ１９が
伸縮すると、連結板２２が鉛直方向に沿って上下動を行
う。するとそれに付随して、サーボモータ１７、上部保
持部材１２に属する押圧柱１４及びカップリング１６が
上下動を行い、両押圧柱１４間の間隔が変化する。即
ち、エアシリンダ１９の伸張時には、上部保持部材１２
の構成部材が下動し、両押圧柱１４間の間隔が小さくな
る。よって、このとき両押圧柱１４により円柱状軸部５
の両端面が押圧された状態となり、両押圧柱１４間に円
柱状軸部５が把持される。逆に、エアシリンダ１９の収
縮時には、上部保持部材１２の構成部材が上動し、両押
圧柱１４間の間隔が大きくなる。よって、このとき両押
圧柱１４間にて把持されていた円柱状軸部５が釈放され
る。

【００２７】このサンドブラスト装置１１は、先端部位
から砥粒を噴射するための噴射ノズル２３を備えてい
る。噴射ノズル２３はノズル固定板２４の上部に横向き
で固定されている。この場合、噴射ノズル２３の先端部
位は、円柱状軸部５の外周面に対して向けられる。ノズ
ル固定板２４の下端部はノズルＸ軸方向駆動手段２５の
可動部分に固定されるとともに、ノズルＸ軸方向駆動手
段２５の固定部分はノズルＺ軸方向駆動手段２６の可動
部分に固定されている。これらの駆動手段２５，２６と
して、例えば電動シリンダやボールねじ等のような直線
運動を行う電気アクチュエータが使用可能である。

【００２８】噴射ノズル２３はノズルＺ軸方向駆動手段
２６によってＺ軸方向（即ち鉛直方向）に移動可能であ
ることに加え、保持手段に保持された円柱状軸部５はモ
ータ１７によって周方向に自在に回転可能となってい
る。このため、円柱状軸部５の外周面上の任意の点（任
意の位置）を、噴射ノズル２３の先端部位に対して向き
合わせることが可能である。言い換えると、円柱状軸部
５の外周面上の任意の点に対して砥粒を吹き付けること
が可能である。ゆえに、円柱状軸部５の外周面と噴射ノ
ズル２３との相対位置を経時的に変化させながら、所望
パターンをトレースすることができるようになってい
る。

【００２９】また、噴射ノズル２３はノズルＸ軸方向駆
動手段２５によってＸ軸方向（即ち水平方向、より具体
的には図１の左右方向）に移動可能になっている。従っ
て、ノズルＸ軸方向駆動手段２５を駆動させることによ
り、噴射ノズル２３の先端部と円柱状軸部５の外周面上
との間隔を調整できるようになっている。通常、前記間
隔が広くなるほど噴射砥粒が被加工面に対して強く当た
るため、単位時間あたりにの加工深さが大きくなる。逆
に前記間隔が狭くなるほど噴射砥粒が被加工面に対して
弱く当たるため、単位時間あたりにの加工深さが小さく
なる。また、噴射ノズル２３をＹ軸方向（即ち水平方
向、より具体的には図１の紙面に直交する方向）に駆動
可能な駆動手段をさらに追加しても勿論構わない。

【００３０】なお、上記のノズルＸ軸方向駆動手段２５
及びノズルＺ軸方向駆動手段２６は、噴射ノズル２３か
らの砥粒の噴射時に被加工物及び噴射ノズル２３の相対
位置を経時的に変更させる相対位置変更手段として把握
されることができる。ノズルＹ軸方向駆動手段をさらに
追加した場合には、当該駆動手段も同様に相対位置変更
手段として把握されることができる。

【００３１】このサンドブラスト装置１１はチャンバ３
１を備えている。チャンバ３１を構成するチャンバ本体
３２は略円筒形状であって、その下部にはチャンバ本体
３２よりも細い管部３３が連結されている。チャンバ本
体３２の前面には取っ手のついたドア３４が設けられて
おり、チャンバ内部空間３５に収容された円柱状軸部５
の出し入れが可能となっている。チャンバ本体３２には
前方に向かって傾斜する斜状底部３６が設けられてい
る。この斜状底部３６があることにより、噴射された砥
粒が前方下部に効率よく集められ、砥粒が管部３３を介
して流下するようになっている。なお、チャンバ本体３
２における複数箇所には挿通孔が設けられており、それ
らの挿通孔を介して保持手段や相対位置変更手段の一部
がチャンバ内部空間３５内に収容されている。

【００３２】具体的にいうとチャンバ内部空間３５に
は、上部保持部材１２に属する押圧柱１４、ブッシュ１
５及びカップリング１６、下部保持部材１３に属する押
圧柱１４及びブッシュ１５、噴射ノズル２３、ノズル固
定板２４等が配置されている。一方、これらの部材以外
のもの（例えばサーボモータ１７、エアシリンダ１９、
フリーローラ１８、ノズルＸ軸方向駆動手段２５、ノズ
ルＺ軸方向駆動手段２６等）は、砥粒や粉塵が飛散しに
くいチャンバ３１の外部に配置されている。特に、サー
ボモータ１７やエアシリンダ１９については、チャンバ
３１の上部外側に配置されている。その理由は、一般に
装置上部は装置下部よりも粉塵に晒されにくく、摺動部
分を有する前記機器を配設する場所として好都合だから
である。

【００３３】さらに、このサンドブラスト装置１１は、
集塵装置としてのサイクロン４１、砥粒回収手段を構成
する砥粒溜まり４２及びダクト４３、砥粒循環装置４
４、圧送手段４５、エアコンプレッサ４６、制御コンピ
ュータ４７を備えている。

【００３４】サイクロン４１はファン等によりチャンバ
３１内に回転気流を起こすことによりチャンバ３１内の
粉塵を集める装置であって、本実施形態では管部３３の
途上に設けられている。もっとも、管部３３以外の箇所
にサイクロン４１を設けても構わない。なお、チャンバ
本体３２の断面形状が略円筒形であることは、回転気流
をスムーズに起こすうえで好都合である。確実な集塵が
可能となり、粉塵による影響をさらに小さくすることが
できるからである。

【００３５】砥粒回収手段を構成する砥粒溜まり４２は
管部３３の下端に設けられており、チャンバ３１内にて
噴射ノズル２３から放出された砥粒を溜めて集める役割
を果たしている。砥粒溜まり４２と砥粒循環装置４４と
はダクト４３を介して接続されている。砥粒循環装置４
４内は圧送手段４５を備えており、この圧送手段４５の
働きによって、ダクト４３を介して砥粒溜まり４２側か
ら砥粒循環装置４４側へと砥粒が移送・回収されるよう
になっている。なお、圧送手段としては、例えば圧送フ
ァン等のように気流を利用したもの等が使用可能であ
る。ダクト４３内にスクリュコンベアやオーガ等の移送
手段を設けても構わない。

【００３６】回収されて砥粒循環装置４４内に取り込ま
れた砥粒は、砥粒供給管２３ａに送り出される。砥粒供
給管２３ａは途中で分岐しており、その分岐した管はエ
アコンプレッサ４６に接続されている。従って、当該分
岐管を介して送り出される加圧エアと、砥粒供給管２３
ａを介して送り出される砥粒とがブレンドされる。その
結果、高速の気流に乗って砥粒が再び噴射ノズル２３に
供給され、その先端部位から砥粒が噴射されるようにな
っている。即ち、本実施形態では砥粒が何度も再利用さ
れるようになっている。

【００３７】このサンドブラスト装置１１の場合、保持
手段の一部を構成するエアシリンダ１９のロッド２１の
全体及びシリンダチューブ１９ａの下端面を覆うよう
に、防塵構造としての防塵カバー５１が設けられてい
る。その結果、ロッド２１の外周面とロッド挿通孔の内
周面との摺動部分が非露出状態となり、防塵カバー５１
により保護された状態となっている。なお、上記のよう
な箇所に設けられる防塵カバー５１は伸縮自在であるこ
とが望ましく、本実施形態ではゴム製の蛇腹状部材が用
いられている。

【００３８】また、回転駆動手段を構成するサーボモー
タ１７の摺動部分も、防塵構造によって覆われている。
即ち、サーボモータ１７における回転軸及びモータ本体
の回転軸突出面（下端面）は、連結板２２及びカップリ
ング１６によって区画される空間内に収容されている。
その結果、回転軸の外周面と回転軸挿通孔の内周面との
摺動部分が非露出状態となり、防塵構造としても機能す
る連結板２２及びカップリング１６によって実質的に保
護された状態となる。

【００３９】このほか、相対位置変更手段としてのノズ
ルＸ軸方向駆動手段２５及びノズルＺ軸方向駆動手段２
６、フリーローラ１８、ブッシュ１５を支持する図示し
ない支持体等における摺動部分に防塵構造を設けても勿
論よい。

【００４０】このサンドブラスト装置１１における制御
コンピュータ４７は、エアシリンダ１９につながれた図
示しない電磁弁、サーボモータ１７、ノズルＸ軸方向駆
動手段２５、ノズルＺ軸方向駆動手段２６に対して電気
的に接続されている。同様に、サイクロン４１、圧送手
段４５、エアコンプレッサ４６等も、制御コンピュータ
４７に対して電気的に接続されている。言い換えると、
このサンドブラスト装置１１を構成するほとんどの電気
機器は、制御コンピュータ４７の制御対象となってい
る。つまり、この制御コンピュータ４７はこれらの電気
機器を総合的に管理するものとなっている。

【００４１】具体例を挙げると、噴射ノズル２３に対す
るワークの位置決め、ワーク送り方向及び送り量、並び
に、噴射ノズル２３からの砥粒の噴射圧力、噴射時間及
び砥粒噴射量等が、所望とする動圧発生溝６の形状・深
さに応じて自動制御される。

【００４２】次に、本実施形態のサンドブラスト装置１
１を用い、円柱状軸部５に対して動圧発生溝６を加工形
成する方法を説明する。まず、炭化珪素等のエンジニア
リングセラミックスからなる材料に対する外径加工を行
って、あらかじめ当該部材を円柱状軸部５としておく。
次に、前記円柱状軸部５の外周面にマスクを巻き付ける
ことなく、これをそのままチャンバ内部空間３５に収容
して保持手段に縦置きで保持させる。即ち、エアシリン
ダ１９を伸張した状態を維持し、両押圧柱１４に円柱状
軸部５を把持させる。次に、サーボモータ１７、ノズル
Ｘ軸方向駆動手段２５及びノズルＺ軸方向駆動手段２
６、圧送手段４５、エアコンプレッサ４６等を駆動させ
る。そして、噴射ノズル２３をトレースさせながら必要
部分のみ選択的に砥粒を吹き付ける。このようなマスク
レスのサンドブラスト処理により、円柱状軸部５の外周
面にヘリングボーン状の動圧発生溝６を形成する。この
後、駆動状態にあったサーボモータ１７等をいったん停
止する。それとともにエアシリンダ１９を収縮させて円
柱状軸部５を釈放し、円柱状軸部５をチャンバ内部空間
３５外に取り出す。そして、最後に円柱状軸部５を洗浄
して加工くずを除去し、完成品とする。

【００４３】なお、図１の白抜き矢印にて示されるよう
に、噴射ノズル２３から放出された砥粒は、管部３３を
経て砥粒溜まり４２に集められた後、ダクト４３を経由
して砥粒循環装置４４内に取り込まれる。そして、前記
砥粒は砥粒供給管２３ａを介して再び噴射ノズル２３の
先端部位から噴射される。

【００４４】ここで、噴射ノズル２３の口径は、０．１
ｍｍ〜１．０ｍｍの範囲に設定されていることが好まし
い。ノズル口径が０．１ｍｍ未満であると、噴射ノズル
２３内で砥粒の目詰まりを起こすおそれがある。他方、
ノズル口径が１．０ｍｍを超えると、微細な溝加工が困
難になるとともに、エッジ解消の程度が行きすぎとな
り、溝端における形状崩れが顕著になるおそれがある。
本実施形態において具体的には、０．６ｍｍという、極
めて小口径の噴射ノズル２３を用いた。

【００４５】被加工面である円柱状軸部５の外周面と噴
射ノズル２３とを対向配置する際の離間距離は、０．１
ｍｍ〜１．０ｍｍの範囲に設定されていることが好まし
い。離間距離が０．１ｍｍ未満であると、砥粒の跳ね返
りや噴射流の乱れによる悪影響が出て、溝加工精度が低
下するおそれがある。他方、離間距離が１．０ｍｍを超
えると、微細な溝加工が困難になるとともに、エッジ解
消の程度が行きすぎとなり、溝端における形状崩れが顕
著になるおそれがある。

【００４６】噴射ノズル２３から砥粒を噴射する際の噴
射圧力は、０．５ＭＰａ〜２．５ＭＰａの範囲に設定さ
れていることが好ましい。噴射圧力が０．５ＭＰａ未満
では、砥粒の運動エネルギーが不足して十分なブラスト
効果が得られない。そればかりか、噴射圧力と溝深さと
の間の線形性が維持されなくなり、溝深さ制御が困難に
なるおそれがある。他方、噴射圧力が２．５ＭＰａを超
えると、深さの比較的浅い溝の加工が困難になるととも
に、噴射圧力一定下でも溝深さのばらつきが許容限度を
逸脱してしまうおそれがある。

【００４７】噴射ノズル２３から噴射する砥粒の平均粒
径は、１０μｍ〜５０μｍの範囲に設定されることが好
ましい。砥粒の平均粒径が１０μｍ未満では、十分なブ
ラスト効果を得ることが困難になる。他方、平均粒径が
５０μｍを超えると、溝深さを３μｍ〜３０μｍの範囲
にとどめることが難しくなる。

【００４８】なお、前記砥粒として炭化珪素製の砥粒を
使用することが好ましい。この種の砥粒は硬質であるた
め、硬質なセラミック焼結体をブラスト処理するうえで
適しているからである。使用する砥粒の平均粒径は１０
μｍ〜５０μｍ程度であることがよく、本実施形態にお
いて具体的には、＃４００番（平均粒径約２０μｍ）の
炭化珪素製砥粒を用いた。

【００４９】従って、本実施形態によれば以下のような
効果を得ることができる。 （１）このサンドブラスト装置１１は、乾式であるがゆ
えに粉塵を発生させてしまう。しかしながら、噴射ノズ
ル２３の先端部位がチャンバ３１により覆われているた
め、発生した粉塵が最小限のエリアのみに止まり、その
周囲に飛散しにくくなっている。これに加え、チャンバ
３１内にて発生した粉塵自体も、下方にあるサイクロン
４１によって効率よく速やかに集められる。しかも、サ
ーボモータ１７及びエアシリンダ１９は、粉塵に晒され
にくいチャンバ３１の外側上部に配置されている。この
ため、サーボモータ１７及びエアシリンダ１９がチャン
バ内部空間３５から隔てられ、それらの摺動部分が粉塵
に直接晒されなくなる。

【００５０】そして、上記の構造を採用したことによ
り、粉塵に起因した故障を確実に防止することができ
る。ゆえに、装置の耐久性及び溝の加工精度が格段に向
上し、実用性に優れたサンドブラスト装置１１を実現す
ることができる。

【００５１】もっとも、このサンドブラスト装置１１で
は、チャンバ内部空間３５の全域でブラストが行われる
のではなく、小口径の噴射ノズル２３によって局所的に
ブラストが行われるにすぎない。従って、チャンバ３１
内での粉塵の発生は一般的なサンドブラスト装置に比べ
てそもそも少ない、という特徴もある。

【００５２】（２）このサンドブラスト装置１１では、
チャンバ３１によって砥粒の周囲への飛散が防止される
ことに加え、砥粒回収手段により集められた砥粒が砥粒
循環装置４５により再利用される。このため、砥粒の損
失量を大幅に低減することができ、ランニングコストを
確実に低減することができる。しかも、上部保持部材１
２にのみサーボモータ１７を設け、下部保持部材１３に
ついては単に受動回転可能となっている。このため、サ
ーボモータ１７が１つでよくなり、装置が比較的単純な
構成になる。ゆえに、設備コストの低減を図ることがで
きる。

【００５３】そして、このようにコスト性が向上する結
果、実用性に優れたサンドブラスト装置１１を実現する
ことができる。 （３）このサンドブラスト装置１１では、流体圧アクチ
ュエータの一種であるエアシリンダ１９を設け、それを
駆動させることにより上部保持部材１２を上下動させて
いる。従って、一対の保持部材１２，１３間にて円柱状
軸部５を把持・釈放することができる。また、一対の保
持部材１２，１３間にて円柱状軸部５が確実に保持され
た状態でブラスト処理を行うことができ、もって加工精
度の向上を図ることができる。

【００５４】（４）このサンドブラスト装置１１では、
防塵カバー５１等のような防塵構造によって摺動部分が
保護されている。その結果、摺動部分への粉塵の噛み込
みが回避され、保持手段を構成するエアシリンダ１９
や、回転駆動手段を構成するサーボモータ１７の故障を
確実に防止することができる。ゆえに、装置の耐久性が
よりいっそう向上する。

【００５５】（５）本実施形態では、上記の優れたサン
ドブラスト装置１１を用いて、マスクレスで砥粒を吹き
付けることにより、セラミック焼結体からなる円柱状軸
部５の外周面を削り取っている。従って、好適な形状を
有する動圧発生溝６を確実に形成することができる。ま
た、このサンドブラスト装置１１を用いた場合にはマス
クが不要になるので、セラミック動圧軸受１を簡単にか
つ低コストで製造することができる。

【００５６】（６）このサンドブラスト装置１１は、回
転駆動手段、相対位置変更手段、噴射ノズル２３からの
噴射圧力及び砥粒噴射量などを制御する制御コンピュー
タ４７を備えている。従って、円柱状軸部５の外周面に
所望パターンを持つ所望深さの動圧発生溝６を、自動的
にかつ効率よく加工することができる。

【００５７】また、このような制御コンピュータ４７に
よる制御によれば、例えば溝深さを一定にすることがで
きるばかりでなく、一方の溝端から他方の溝端に向かっ
て徐々に深さが変化するような溝を加工することも比較
的容易となる。

【００５８】なお、本発明の実施形態は以下のように変
更してもよい。 ・ 保持手段を構成する部材における摺動部分にのみ防
塵構造を設けてもよいほか、回転駆動手段を構成する部
材における摺動部分にのみ防塵構造を設けてもよい。な
お、防塵構造を省略した構成としてもよい。

【００５９】・ 下部保持部材１３にのみサーボモータ
１７等の回転駆動手段を配置してもよいほか、上部保持
部材１２及び下部保持部材１３の両方にそれぞれ回転駆
動手段を配置してもよい。

【００６０】・ サイクロン４１以外の集塵装置を用い
てもよいほか、集塵装置を省略した構成としてもよい。 ・ 例えば必要に応じて、防塵カバー５１内にてエアパ
ージを行ってもよい。この場合、防塵カバー５１の内部
から外部にエアが噴き出される結果、摺動部分に粉塵が
いっそう入り込みにくくなり、粉塵の噛み込みによる弊
害を最小限に抑えることができる。

【００６１】・ ノズルＸ軸方向駆動手段２５やノズル
Ｚ軸方向駆動手段２６を、チャンバ３１の下部外側では
なく、上部外側に配置してもよい。このような構成とす
ることにより、粉塵による前記手段の故障が発生しにく
くなり、装置の耐久性及び溝の加工精度の向上を図るこ
とができる。

【００６２】・ 本発明のブラスト装置１１の被加工物
は、実施形態にて示した円柱状軸部５のみに限定され
ず、セラミック動圧軸受１を構成する他の部材であって
も勿論よい。また、本発明のブラスト装置１１を、動圧
を用いないタイプの軸受（例えば転がり軸受等）におけ
る溝加工に利用したり、さらには軸受以外のものに対す
る溝加工に利用することも許容される。また、セラミッ
クからなる部材以外にも、金属からなる部材や樹脂から
なる部材を被加工物としても構わない。

【００６３】・ 本明細書において使用した「溝」とい
う概念は、長さに対して幅が短いもののみに限定されな
い。従って、長さと幅とが近似するような凹所も、前記
溝という概念に含まれるものとする。

【００６４】次に、特許請求の範囲に記載された技術的
思想のほかに、前述した実施形態によって把握される技
術的思想を以下に列挙する。 （１） 請求項１，４乃至７のいずれか１つにおいて、
前記チャンバは略円筒形状であること。従って、この技
術的思想１に記載の発明によれば、集塵装置との相乗効
果により確実な集塵が可能なため、粉塵による影響をさ
らに小さくすることができる。

【００６５】（２） 請求項１乃至７、技術的思想１の
いずれか１つにおいて、前記回転駆動手段及び前記相対
位置変更手段を制御する制御コンピュータを備えるこ
と。従って、この技術的思想２に記載の発明によれば、
被加工面に所望パターンを持つ所望深さの溝を、自動的
にかつ効率よく加工することができる。

【００６６】（３） 請求項１乃至７、技術的思想１の
いずれか１つにおいて、前記回転駆動手段、前記相対位
置変更手段、前記噴射ノズルからの噴射圧力及び砥粒噴
射量を制御する制御コンピュータを備えること。従っ
て、この技術的思想３に記載の発明によれば、被加工面
に所望パターンを持つ所望深さの溝を、自動的にかつ効
率よく加工することができる。

【００６７】（４） 被加工物を回転可能に保持する保
持手段と、前記保持手段を介して前記被加工物を回転さ
せる回転駆動手段と、前記被加工物の被加工面と対向配
置される噴射ノズルと、前記噴射ノズルからの砥粒の噴
射時に前記被加工物及び前記噴射ノズルの相対位置を経
時的に変更させる相対位置変更手段とを備え、前記被加
工物の被加工面に所望パターンの溝を形成可能なブラス
ト装置であって、少なくとも前記噴射ノズルの先端部位
を覆うチャンバと、前記チャンバ内にて発生した粉塵を
集める集塵装置と、前記チャンバ内にて放出された砥粒
を溜めて集める砥粒回収手段と、前記砥粒回収手段によ
り集められた砥粒を再び前記噴射ノズルに供給する砥粒
循環装置とを備え、前記保持手段を、鉛直方向に離間配
置されかつ前記被加工物を縦置きの状態で把持する一対
の保持部材によって構成し、前記一対の保持部材のうち
上部保持部材をモータに連結し、下部保持部材を前記モ
ータの回転に追従して回転するフリーローラに固定した
ことを特徴とするブラスト装置。

【００６８】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１，２，３
に記載の発明によれば、耐久性、加工精度、コスト性を
向上させることにより、実用性に優れたブラスト装置を
提供することができる。

【００６９】請求項４に記載の発明によれば、一対の保
持部材間にて被加工物が確実に保持された状態で処理が
行われることから、加工精度の向上を図ることができ
る。請求項５に記載の発明によれば、装置の耐久性及び
溝の加工精度をよりいっそう向上させることができる。

【００７０】請求項６に記載の発明によれば、装置の耐
久性をよりいっそう向上させることができる。請求項７
に記載の発明によれば、好適な形状を有する動圧発生溝
を備えたセラミック動圧軸受を簡単にかつ低コストで製
造できる方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を具体化した一実施形態のサンドブラス
ト装置による溝加工を経て製造される部材を用いたセラ
ミック静圧軸受の概略断面図。

【図２】実施形態のサンドブラスト装置の概略図。

【符号の説明】

１…セラミック動圧軸受、５…被加工物としての円柱状
軸部、６…溝としてのヘリングボーン状の動圧発生溝、
１１…ブラスト装置としてのサンドブラスト装置、１２
…保持手段を構成する上部保持部材、１３…保持手段を
構成する下部保持部材、１７…回転駆動手段としてのサ
ーボモータ、１８…フリーローラ、１９…アクチュエー
タとしてのエアシリンダ、２３…噴射ノズル、２５…相
対位置変更手段を構成するノズルＸ軸方向駆動手段、２
６…相対位置変更手段を構成するノズルＺ軸方向駆動手
段、３１…チャンバ、４１…集塵装置としてのサイクロ
ン、４２…砥粒回収手段を構成する砥粒溜まり、４３…
砥粒回収手段を構成するダクト、４４…砥粒循環装置、
５１…防塵構造としての防塵カバー。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3J011 AA20 BA02 CA02 DA02 SD01

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被加工物を回転可能に保持する保持手段
   と、前記保持手段を介して前記被加工物を回転させる回
   転駆動手段と、前記被加工物の被加工面と対向配置され
   る噴射ノズルと、前記噴射ノズルからの砥粒の噴射時に
   前記被加工物及び前記噴射ノズルの相対位置を経時的に
   変更させる相対位置変更手段とを備え、前記被加工物の
   被加工面に所望パターンの溝を形成可能なブラスト装置
   であって、 少なくとも前記噴射ノズルの先端部位を覆うチャンバ
   と、前記チャンバ内にて発生した粉塵を集める集塵装置
   とを備えることを特徴とするブラスト装置。
2. 【請求項２】被加工物を回転可能に保持する保持手段
   と、前記保持手段を介して前記被加工物を回転させる回
   転駆動手段と、前記被加工物の被加工面と対向配置され
   る噴射ノズルと、前記噴射ノズルからの砥粒の噴射時に
   前記被加工物及び前記噴射ノズルの相対位置を経時的に
   変更させる相対位置変更手段とを備え、前記被加工物の
   被加工面に所望パターンの溝を形成可能なブラスト装置
   であって、 少なくとも前記噴射ノズルの先端部位を覆うチャンバ
   と、前記チャンバ内にて放出された砥粒を溜めて集める
   砥粒回収手段と、前記砥粒回収手段により集められた砥
   粒を再び前記噴射ノズルに供給する砥粒循環装置とを備
   えることを特徴とするブラスト装置。
3. 【請求項３】被加工物を回転可能に保持する保持手段
   と、前記保持手段を介して前記被加工物を回転させる回
   転駆動手段と、前記被加工物の被加工面と対向配置され
   る噴射ノズルと、前記噴射ノズルからの砥粒の噴射時に
   前記被加工物及び前記噴射ノズルの相対位置を経時的に
   変更させる相対位置変更手段とを備え、前記被加工物の
   被加工面に所望パターンの溝を形成可能なブラスト装置
   であって、 前記保持手段を、鉛直方向に離間配置されかつ前記被加
   工物を縦置きの状態で把持する一対の保持部材によって
   構成し、前記一対の保持部材のうち上部保持部材をモー
   タに連結し、下部保持部材を前記モータの回転に追従し
   て回転するフリーローラに固定したことを特徴とするブ
   ラスト装置。
4. 【請求項４】前記保持手段は、前記上部保持部材を鉛直
   方向に沿って移動させるアクチュエータを備えることを
   特徴とする請求項３に記載のブラスト装置。
5. 【請求項５】少なくとも前記噴射ノズルの先端部位を覆
   うチャンバを設けるとともに、前記モータ及び前記アク
   チュエータを前記チャンバの上部外側に配置したことを
   特徴とする請求項４に記載のブラスト装置。
6. 【請求項６】前記保持手段及び／または前記回転駆動手
   段を構成する部材における摺動部分を覆う防塵構造を設
   けたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に
   記載のブラスト装置。
7. 【請求項７】請求項１乃至６のいずれか１項に記載のブ
   ラスト装置を用い、セラミック焼結体からなる動圧軸受
   の構成部材の周面に動圧発生溝を形成することを特徴と
   するセラミック動圧軸受の製造方法。