JP2003074556A

JP2003074556A - 動圧軸受装置の製造方法

Info

Publication number: JP2003074556A
Application number: JP2001266275A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Kobayashi; 康裕小林; Shinji Matsue; 慎二松榮
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 2001-09-03
Filing date: 2001-09-03
Publication date: 2003-03-12

Abstract

(57)【要約】【課題】少ない設備費用および工数のもとに、動圧発
生面またはそれに対向する回転体表面を覆う硬質皮膜の
形成工程で発生した突起を確実に除去することができ、
長寿命で性能の安定した動圧軸受装置を高い歩留りで安
価に製造することのできる方法を提供する。【解決手段】動圧発生面１１，１２またはそれに対向
する回転体２側の面に硬質皮膜Ｃを形成したのち、その
皮膜形成工程において形成された突起を電解加工により
除去する。電解加工は、電極工具３との間隙が少ない部
位が優先的に除去され、硬質皮膜Ｃの形成工程で生じた
突起は、この電解加工により短時間のうちに選択的に除
去され、正常の面を傷つけることもない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は動圧軸受とその動圧
軸受により回転自在に支持される回転体とからなる動圧
軸受装置の製造方法に関し、更に詳しくは、製造コスト
を上昇させることなく、長寿命で安定した性能を発揮す
ることのできる動圧軸受装置の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】動圧軸受においては、一般に、軸などの
回転体の表面に対して所定の隙間を以て対向する対向面
を有し、その対向面側、あるいは回転体の表面側のいず
れか一方に動圧溝を形成し、そのこれら両面間に潤滑油
剤、液体金属、クーラント液等の液体または種々の気体
等の流体を充填した構成を採り、回転体の回転時に動圧
溝のポンピング作用等によって流体に圧力を発生させて
上記した対向面を動圧発生面とし、その圧力により回転
体を動圧軸受に対して非接触状態で支持する。

【０００３】動圧軸受の種類としては、軸の外周面をラ
ジアル方向に受けるラジアル動圧軸受と、軸の端面ある
いは軸に形成されたフランジ部の端面をスラスト方向に
受けるスラスト動圧軸受があり、一つの部材にラジアル
動圧軸受とスラスト動圧軸受を形成したもの、つまり軸
の外周面に対向する動圧発生面と、その軸に形成された
フランジ部等の端面に対向する動圧発生面とを一つの部
材に形成したものもある。

【０００４】また、動圧軸受においては、前記したよう
に動圧溝を軸受側もしくは軸などの回転体側のいずれか
に形成するものであり、かつ、動圧軸受の動圧発生面と
回転体の表面との隙間も厳密に設定されるために、通常
は、動圧軸受単体としてではなく、軸などの回転体をあ
らかじめ組み込んでなる、いわゆる動圧軸受装置として
製品化される場合が多い。

【０００５】図２にラジアル動圧軸受とスラスト動圧軸
受を一体化した動圧軸受装置の構成例を断面図で示す。
この例における動圧軸受１は、全体として円筒形状であ
り、円筒内面によって形成されるラジアル動圧軸受用動
圧発生面１１と、そのラジアル動圧軸受用動圧発生面１
１の一端側に形成された平坦面によって形成されるスラ
スト動圧軸受用動圧発生面１２を備えている。回転体２
は、軸部２１の一端側にフランジ部２２を備えており、
軸部２１がラジアル動圧軸受用動圧発生面１１に対して
所定の隙間を介して対向配置され、フランジ部２２が同
じく所定の隙間を介してスラスト動圧軸受用動圧発生面
１２に対向配置される。そして、ラジアル動圧軸受用動
圧発生面１１と軸部２１の間と、スラスト動圧軸受用動
圧発生面１２とフランジ部２２の間を通じて、流体が充
填される。

【０００６】ラジアル動圧軸受用動圧発生面１１には、
図示のようなヘリングボーンパターンの動圧溝１１ａが
形成され、この動圧溝１１ａによって回転体２の回転時
にその軸部２１とラジアル動圧軸受用動圧発生面１１の
間の流体に圧力が発生し、回転体２は動圧軸受１に対し
て非接触状態でラジアル方向に支持される。また、スラ
スト動圧軸受用動圧発生面１２に対向するフランジ部２
２の表面には、例えばスパイラルパターンの動圧溝（図
示せず）が形成され、その動圧溝によって回転体２の回
転時にそのフランジ部２２とスラスト動圧軸受用動圧発
生面１２の間の流体に圧力が発生して、回転体２は動圧
軸受１に対して非接触状態でスラスト方向に支持され
る。

【０００７】ここで、以上のような動圧軸受装置におい
ては、回転体の回転時においては上記のように動圧溝に
より発生する流体の圧力によって、回転体は動圧軸受の
動圧発生面に対して非接触状態で支持されるのである
が、起動・停止時においては、瞬間的に回転体と動圧軸
受の動圧発生面が接触する、いわゆるタッチダウン現象
が生じる。このタッチダウン現象により動圧軸受が摩耗
することを防止する目的で、動圧軸受の動圧発生面か、
あるいはそれに対向する回転体側の表面に、耐摩耗性向
上のための表面処理が施されている。具体的には、動圧
軸受の母材を例えば真鍮とし、少なくともその動圧発生
面に無電解ＮｉメッキやＴｉＮ等の硬質皮膜を形成する
ことが行われている。また、回転体をアルミニウム等の
軽合金とした場合には、動圧軸受の動圧発生面に対向す
る面に上記と同等の硬質皮膜を形成することもある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、以上のよう
な無電解ＮｉメッキやＴｉＮ等の硬質皮膜の形成工程に
おいては、外部からの塵やごみ等の不純物が付着した
り、あるいは反応時の析出物により、皮膜表面には殆ど
必ずといっていいほど突起が発生する。動圧軸受の動圧
発生面における回転体表面に対する隙間が数μｍである
のに対し、この突起は１０μｍにも達するものも確認さ
れている。従って、この突起を除去することなく組み立
てた動圧軸受装置では、以下に示す現象により軸受性能
の低下、更には歩留りの低下を引き起こす原因となる。

【０００９】すなわち、回転中および停止／起動時に突
起が相手部材に接触して（導通現象）回転性能が不安定
となり、あるいはその接触により硬質突起物が脱落し
て、軸受隙間内に分散する。更には、硬質の突起が回転
中および停止／起動時に相手部材を摩耗させ、その摩耗
粉が軸受隙間内に分散する。この摩耗とその摩耗粉の軸
受隙間内への分散が、運転中に繰り返し生じる結果、硬
質皮膜のみならず、軸受母材もしくは回転体まで摩耗し
てしまうという問題が発生する。

【００１０】このような問題を解決するためには、従
来、以下の２通りの方法が考えられている。一つは、高
清浄度表面処理を導入することにより、突起物の形成を
未然に防止する方法であり、他の一つは、後工程による
機械加工によって突起物を除去する方法である。

【００１１】しかしながら、以上の従来の方法のうち、
前者の方法によれば、外部環境および設備自体のクリー
ン化が必要であり、設備費用が莫大となる。また、後者
の方法によれば、動圧発生面もしくはその面に対向する
回転体表面の全域について機械加工を施す必要があり、
多くの工数が必要であるばかりでなく、突起の除去時に
正常な面を逆に傷つける可能性があり、製品不良となっ
て歩留りが低下することもある。

【００１２】本発明はこのような実情に鑑みてなされた
もので、多大な設備費用を要することなく、また、多く
の工数を掛けることなく、かつ、正常な動圧発生面や回
転体表面を傷つけることなく、硬質皮膜の形成工程にお
いて生成される突起を確実に除去することができ、もっ
て長寿命で性能の安定した動圧軸受装置を高い歩留りの
もとに安価に得ることのできる製造方法の提供を目的と
している。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、請求項１に係る発明の動圧軸受装置の製造方法は、
回転体と、その回転体の表面に対して所定の隙間を以て
対向する対向面を備えるとともに、その対向面側もしく
は回転体の表面側に動圧溝が形成され、この動圧溝によ
って回転体の回転時に上記対向面と回転体表面の間に充
填された流体に圧力を発生させて当該対向面を動圧発生
面とした動圧軸受と、からなる動圧軸受装置を製造する
方法であって、上記動圧軸受を製造するに当たり、当該
動圧軸受の動圧発生面に硬質皮膜を形成した後、その皮
膜形成工程における不純物の付着もしくは析出物により
形成された突起を、電解加工により除去することによっ
て特徴づけられる。

【００１４】また、同じ目的を達成するため、請求項２
に係る発明の動圧軸受の製造方法は、回転体と、その回
転体の表面に対して所定の隙間を以て対向する対向面を
備えるとともに、その対向面側もしくは回転体の表面側
に動圧溝が形成され、この動圧溝によって回転体の回転
時に上記対向面と回転体表面の間に充填された流体に圧
力を発生させて当該対向面を動圧発生面とした動圧軸受
と、からなる動圧軸受装置を製造する方法であって、上
記回転体を製造するに当たり、当該回転体の表面のう
ち、少なくとも上記動圧発生面に対向する面部分に硬質
皮膜を形成した後、その皮膜形成工程における不純物の
付着もしくは析出物により形成された突起を、電解加工
により除去することによって特徴づけられる。

【００１５】本発明は、電解加工の特徴である、電極工
具との間隙が少ない部位が優先的に除去されること、お
よび、突起以外の正常な面を傷つけることがないことを
利用してなされたものである。

【００１６】すなわち、硬質皮膜の形成後の動圧軸受も
しくは回転体を電解液に浸漬し、動圧発生面またはそれ
に対向する回転体表面に対して所定の隙間を介して電解
工具を対向配置して、適当な電流密度に設定して通電す
ることによって、硬質皮膜の表面に生成されている不純
物や析出物による突起を１ｓｅｃ程度の僅かな時間で除
去することができ、しかも、その加工が及ぶ部位は突起
のみであって、正常な面については実質的に何ら加工が
及ばず、従って傷つけることがないことが確かめられて
いる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ本発明の
実施の形態について説明する。図１は前記した図２にお
いて例示した動圧軸受１の製造に本発明を適用する場合
の要部工程である、電解加工による突起の除去工程の説
明図である。

【００１８】動圧軸受１は、その母材が例えば真鍮であ
って、外周面、両端面、ラジアル動圧軸受用動圧発生面
１１の仕上げ加工、スラスト動圧軸受用動圧発生面１２
の仕上げ加工を施した後、ラジアル動圧軸受用動圧発生
面１１の表面に電解加工などによって動圧溝１１ａ（図
１において図示せず）を形成した後、少なくともラジア
ル動圧軸受用動圧発生面１１とスラスト動圧軸受用動圧
発生面１２の表面に、無電解ＮｉメッキもしくはＴｉＮ
蒸着などによる硬質皮膜Ｃを形成し、その硬質皮膜の形
成工程の後、図１に示す電解加工による突起の除去工程
に掛けられる。そして、この突起の除去工程により、硬
質皮膜Ｃの形成時に、塵やごみの付着に起因し、あるい
は析出物の発生に起因して、硬質皮膜Ｃの表面に形成さ
れる突起が除去される。

【００１９】さて、図１に示す電解加工による突起の除
去工程において、動圧軸受１は、電極工具３とともに加
工槽４内に配置される。電極工具３は、動圧軸受１のラ
ジアル動圧軸受用動圧発生面１１に対して所定の間隙を
介して対向する円柱部３１と、スラスト動圧軸受用動圧
発生面１２に対して同じく所定の間隙を介して対向する
フランジ部３２を有しており、その全体が銅などの導電
性材料によって形成されている。

【００２０】加工槽４には、電解液槽５と通じる配管６
ａ，６ｂが施されており、ポンプ７の駆動によって電解
液槽５内の電解液が動圧軸受１の各動圧発生面１１，１
２と電極工具３の間を流れるようになっている。

【００２１】動圧軸受１には、加工用電源８の正極が接
続される一方、電極工具３には同じく加工用電源８の負
極が接続され、これらの動圧軸受１と電極工具３との間
に電解液を流した状態で例えばパルス状の電流が流され
る。

【００２２】電解液を介在させた状態で加工用電源８か
らの電流が動圧軸受１と電極工具３３との間に、適宜の
電流密度のもとに設定された微小時間だけ流れること
で、電気化学反応により、電極工具３に対して所定の間
隙を介して対向しているラジアル動圧軸受用動圧発生面
１１およびスラスト動圧軸受用動圧発生面１２の表面を
覆う硬質皮膜Ｃに突起が形成されていれば、その突起の
みを選択的に除去することができる。

【００２３】すなわち、例えばラジアル動圧軸受用動圧
発生面１１と電極工具３の円柱部３１との間隙、および
スラスト動圧軸受用動圧発生面１２と電極工具３のフラ
ンジ部３２との間隙を、それぞれ１００〜１５０μｍ程
度とし、加工用電源８からの電流密度を２５Ａ／ｃｍ²
とすると、約１ｓｅｃの通電により、ラジアル動圧軸受
用動圧発生面１１およびスラスト動圧軸受用動圧発生面
１２の各硬質皮膜Ｃに塵の付着や析出物に起因して存在
する１０μｍ程度の微小な突起を確実に除去することが
でき、しかも、その突起を除く表面には何ら影響を及ぼ
さないことが確かめられている。

【００２４】なお、以上の実施の形態では、動圧軸受装
置の動圧軸受に硬質皮膜を形成し、その面の突起を除去
する場合について述べたが、硬質皮膜を回転体の表面に
設け、その面の突起を除去する場合にも本発明を適用す
ることができ、更に、動圧軸受側および回転体側の双方
に硬質皮膜を形成して、それぞれの面の突起を除去する
場合においても本発明を適用し得ることは勿論である。

【００２５】また、以上の実施の形態においては、ラジ
アル動圧軸受用動圧発生面１１およびスラスト動圧軸受
用動圧発生面１２に形成されている突起を、一つの電極
工具３を用いた電解加工によって一度に除去する場合の
例について述べたが、ラジアル動圧軸受用動圧発生面１
１およびスラスト動圧軸受用動圧発生面１２の突起を、
それぞれの面に対応した形状を有する個々の電極工具を
用い、二度の電解加工により個別に除去してもよいこと
は勿論である。

【００２６】また、本発明は、以上の実施の形態のよう
にラジアル動圧軸受とスラスト動圧軸受の双方を一つの
部材に形成した動圧軸受のほか、ラジアルまたはスラス
トのみの動圧発生面を有する動圧軸受にも等しく適用し
得ることは勿論である。

【００２７】また、以上の実施の形態における突起の除
去工程に用いる電解加工の電極構成や装置構成について
は、図１の構成に限られることなく、他の任意の構成を
採用し得ることは言うまでもない。

【００２８】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、動圧軸
受の動圧発生面またはその面に対向する回転体表面の耐
摩耗性を向上させるべく硬質皮膜を形成する工程におい
て、塵やごみの付着、あるいは析出物によって形成され
る突起を、硬質皮膜の形成工程に続いて設けられる電解
加工によって除去するので、高清浄度表面処理を導入す
ることで突起の発生を防止する場合に比して必要な設備
費用が大幅に少なくてすみ、また、機械加工により突起
を除去する場合に比して必要とする工数を大幅に少なく
することができ、かつ、正常な面を傷つける恐れもな
く、従って、硬質皮膜に突起が存在せずに安定した性能
と長寿命を発揮することのできる動圧軸受装置を、安価
に、かつ、高い歩留りのもとに安定して得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態における要部工程である電
解加工による突起の除去工程の説明図である。

【図２】動圧軸受の構成例を示す断面図である。

【符号の説明】

１動圧軸受１１ラジアル動圧軸受用動圧発生面１１ａ動圧溝１２スラスト動圧軸受用動圧発生面２回転体３電極工具３１円柱部３２フランジ部４加工槽５電解液槽６ａ，６ｂ配管７ポンプ８加工用電源Ｃ硬質皮膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 3J011 AA20 BA01 CA02 DA02 JA02 KA01 MA02 QA02 SB03 SB13 SB15 SD01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転体と、その回転体の表面に対して所
定の隙間を以て対向する対向面を備えるとともに、その
対向面側もしくは回転体の表面側に動圧溝が形成され、
この動圧溝によって回転体の回転時に上記対向面と回転
体表面の間に充填された流体に圧力を発生させて当該対
向面を動圧発生面とした動圧軸受と、からなる動圧軸受
装置を製造する方法であって、上記動圧軸受を製造するに当たり、当該動圧軸受の動圧
発生面に硬質皮膜を形成した後、その皮膜形成工程にお
ける不純物の付着もしくは析出物により形成された突起
を、電解加工により除去することを特徴とする動圧軸受
装置の製造方法。
【請求項２】回転体と、その回転体の表面に対して所
定の隙間を以て対向する対向面を備えるとともに、その
対向面側もしくは回転体の表面側に動圧溝が形成され、
この動圧溝によって回転体の回転時に上記対向面と回転
体表面の間に充填された流体に圧力を発生させて当該対
向面を動圧発生面とした動圧軸受と、からなる動圧軸受
装置を製造する方法であって、上記回転体を製造するに当たり、当該回転体のうち、少
なくとも上記動圧発生面に対向する部分に硬質皮膜を形
成した後、その皮膜形成工程における不純物の付着もし
くは析出物により形成された突起を、電解加工により除
去することを特徴とする動圧知る受けの製造方法。