JP2004204916A - 流体軸受部材の製造方法および設備 - Google Patents
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Abstract
【課題】フランジへのスラスト動圧溝の形成とシャフトの締結とを同時にかつ高精度で行え、低コストで量産性を向上させる。
【解決手段】フランジ素材を加圧して表面および裏面にスラスト動圧溝もＭｕ，Ｍｄを成形すると同時に、フランジ素材の軸心穴Ｆｃに嵌合されたシャフトＳを締結するに際し、基本プレス装置Ａ１で、動圧溝の成形凸部３ｕ，３ｄを有する上型１および下型２により、外径拘束板５によりフランジ素材の外径部の拡張を規制した密閉状態で加圧して、スラスト動圧溝Ｍｕ，Ｍｄを成形するとともに、フランジＦの内径部を縮径して軸心穴ＦｃにシャフトＳを締結する。
【選択図】 図１
【解決手段】フランジ素材を加圧して表面および裏面にスラスト動圧溝もＭｕ，Ｍｄを成形すると同時に、フランジ素材の軸心穴Ｆｃに嵌合されたシャフトＳを締結するに際し、基本プレス装置Ａ１で、動圧溝の成形凸部３ｕ，３ｄを有する上型１および下型２により、外径拘束板５によりフランジ素材の外径部の拡張を規制した密閉状態で加圧して、スラスト動圧溝Ｍｕ，Ｍｄを成形するとともに、フランジＦの内径部を縮径して軸心穴ＦｃにシャフトＳを締結する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハードディスク装置等に用いられる流体軸受装置において、動圧溝が形成されたシャフト付フランジを製造するための流体軸受部材の製造方法および設備に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年ノートパソコンに搭載されるハードディスク装置では、小型化と耐衝撃性の向上が強く要望されており、結果として流体軸受装置の部材中でシャフトとフランジとの締結強度と締結精度の向上が不可欠となってきている。
【０００３】
しかしながら、従来のネジ止めや圧入等の方法では要求が満足できないため、従来では、たとえばレーザ溶接を用いてシャフトとフランジとを締結する方法および設備が採用されている。
【０００４】
すなわち、図１２に示すように、スラスト動圧溝を加工するフランジ５１の軸心穴５１ａにシャフト５２を締結する場合、フランジ５１とシャフト５２は、それぞれ別の工程で加工された後、図１２（ａ）に示すように、フランジ５１の軸心穴５１ａにシャフト５２が挿入され、フランジ５１とシャフト５２の境界部が図示しないレーザ溶接機により溶接されて締結強度が確保される。このレーザ溶接による歪みは、図１２（ｂ）に示す工程で、シャフト５２を基準にフランジ５１の表面および裏面と全周が研磨加工されることで、シャフト５２に対するフランジ５１の精度を確保する。次いで図１２（ｃ）に示す工程で、フランジ５１の研磨面にエッチング加工によりスラスト動圧溝が形成されることで完成する。
【０００５】
また特許文献１では、切削加工により動圧発生溝を形成したフランジを鍍金処理して硬質膜を形成し、次いでフランジを固定軸に圧入あるいは挿入固定してフランジ付シャフトを形成するものが開示されている。
【０００６】
さらに特許文献２では、ダミー軸を使用してコイニングにより動圧発生溝を形成したフランジを、軸に圧入するものが開示されている。
更にまた特許文献３では、軸とスラストプレートとを一体形成し、スラストプレートに動圧発生溝をコイニング加工するものが提案されている。
【０００７】
【特許文献１】
特開２０００−３１４４２５号公報（図２，図５）
【０００８】
【特許文献２】
特開２００１−１１６０４７号公報（図６）
【０００９】
【特許文献３】
特開２０００−２５７６３５号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の加工法を用いると、レーザ溶接機や研磨装置が高価でかつ加工タクトも遅く、更にエッチング加工自体も高価な加工方法であることから、スラスト軸受装置が極めて高価になるという問題があった。
【００１１】
また特許文献１，２では、動圧発生溝の形成工程と、軸の装着工程とが別にあるため加工タクトが長くなるという問題があった。
さらに特許文献３では、一体成形される軸とスラストプレートの加工精度が問題となる。
【００１２】
本発明は上記問題点を解決して、高価なレーザ溶接機や研磨装置を使用せず、かつ加工タクトも短くできて、動圧溝も安価な印圧成形ですみ、締結強度と締結精度も高くかつ安価に流体軸受部材を製造することができる流体軸受部材の製造方法および設備を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１記載の流体軸受部材の製造方法は、フランジ素材を加圧して表面および裏面の少なくとも一方に動圧溝を成形すると同時に、フランジ素材の軸心穴に嵌合されたシャフトを締結するに際し、基本プレス工程で、少なくとも一方に動圧溝を形成する成形凸部を有する上型および下型により、フランジ素材の外径部の拡張を規制した密閉状態で加圧して動圧溝を成形するとともに、フランジ素材の内径部を縮径して軸心穴にシャフトを締結するものである。
【００１４】
上記構成によれば、基本プレス工程で、外径部の拡張を規制するとともに内径部の縮径をシャフトにより規制した密閉状態で、フランジ素材を加圧することにより、ランド部高さが一定の動圧溝を形成することができると同時に、シャフトをフランジの軸心穴に締結固定することができる。したがって、高価なレーザ溶接機や研磨装置を使用せず、かつ加工タクトも短くできて、動圧溝も安価な印圧成形ですみ、締結強度と締結精度も高くかつ安価に流体軸受部材を製造することができ、スラスト軸受装置のコスト削減が可能になる。
【００１５】
請求項２記載の流体軸受部材の製造方法は、請求項１記載の構成において、基本プレス工程で加圧終了後に、上型と下型とによりフランジを挟んだ状態で上方または下方に移動させて、外径規制部材からフランジを離脱させるものである。
【００１６】
上記構成によれば、フランジが拡径されて外径拘束板に密着していても、フランジを下型と上型で挟んで取り外すことにより、フランジの変形を防止することができ、フランジの加工精度を高めることができる。
【００１７】
請求項３記載の流体軸受部材の製造方法は、請求項１または２記載の構成において、基本プレス工程で前記上型と下型とによりシャフトを軸心方向に加圧圧縮して拡径させ、上型または下型に形成されてシャフトを位置決めする位置決め穴内にシャフトを密着させるものである。
【００１８】
上記構成によれば、加圧成形時に、シャフトを加圧して拡径させ位置決め穴に密着させることにより、位置決め穴とシャフトとの間の挿入用隙間を埋めて、シャフトを位置決め穴内に高精度で位置決めすることができ、フランジとシャフトとを高精度で締結することができる。
【００１９】
請求項４記載の流体軸受部材の製造方法は、請求項１乃至３のいずれかに記載の構成において、軸部に段部を介して小径で軸心穴に嵌合される締結部を有するシャフトを使用し、上型と下型とにより、フランジ素材および段部を介して軸心方向に圧縮されるシャフトの支持位置を調整して、前記段部に対応するフランジの成形状態を調整するものである。
【００２０】
上記構成によれば、段部を有するシャフトをフランジに締結する場合、加圧成形時にシャフトも軸心方向に圧縮されることで、段部に対応するフランジ部分の平面度が他の部位と相違することになるが、シャフトの支持位置を調整することで、フランジの平面度と動圧溝の形状を最大限に高めることができる。これにより後工程の矯正をなくしたり、また矯正量を最小にすることができ、平面度や動圧溝の形状が高精度で形成されたシャフト付フランジを得ることができる。
【００２１】
請求項５記載の流体軸受部材の製造方法は、請求項１乃至４のいずれか記載の構成において、シャフトの締結部に予め締結凹部を形成しておき、加圧成形によりフランジ素材の内径部を前記締結凹部に食い込ませるものである。
【００２２】
上記構成によれば、加圧成形により、軸心穴内でフランジ素材をシャフトの締結部の締結凹部に食い込ませることで、フランジとシャフトとの締結強度を増大させることができる。
【００２３】
請求項６記載の流体軸受部材の製造方法は、請求項１乃至５のいずれか記載の構成において、フランジ素材の外周部に、予め加工誤差で生じる体積より大きい容積の逃がし部を形成しておくものである。
【００２４】
上記構成によれば、加圧成形により加工誤差により生じたフランジ材を逃がし部に収容することができるので、フランジの外径および厚みを設定値通りに高精度に形成することができ、高品質の流体軸受部材を得ることができる。
【００２５】
請求項７記載の流体軸受部材の製造方法は、請求項１乃至６のいずれか記載の構成において、基本プレス工程の終了後、略平坦面の矯正面を有する上型と下型により、基本プレス工程終了後のシャフト付フランジの表面と裏面とを外周部を規制しない状態で加圧して、フランジの厚さと平面度とを加圧矯正する矯正プレス工程を行うものである。
【００２６】
上記構成によれば、基本プレス工程で動圧溝が形成された表面と裏面を、略平坦面の矯正面により加圧することで、その平面度を改善して高精度の平面に形成することができる。また矯正面により動圧溝の形成面を加圧することで、その応力をランド部の上縁に集中させて角を丸く形成することができ、これにより起動・停止時に磨耗粉の発生がない信頼性に優れた流体軸受部材を提供することができる。
【００２７】
請求項８記載の流体軸受部材の製造設備は、上型と下型によりフランジ素材を加圧して表面および裏面の少なくとも一方に動圧溝を成形すると同時に、フランジ素材の軸心穴に挿入されたシャフトを締結する流体軸受部材の製造設備であって、基本プレス装置は、少なくとも一方に動圧溝を成形する成形凸部が形成された上型および下型と、前記上型または下型に形成されてシャフトを位置決め可能な位置決め穴と、フランジ素材の外周部に配置されて外径部の拡径を規制する外径規制部材とを具備し、上型および／または下型を駆動して、上型および下型と外径規制部材とによりフランジ素材を密閉した密閉状態で動圧溝を加圧形成し、内径部を縮径してシャフトを軸心穴に締結するように構成されたものである。
【００２８】
上記構成によれば、基本プレス装置で外径規制部材によりフランジ素材の外径部の拡張を規制するとともに内径部の縮径をシャフトにより規制した密閉状態で加圧することにより、ランド部高さが一定の動圧溝を形成することができると同時に、シャフトをフランジの軸受穴に締結固定することができる。したがって、高価なレーザ溶接機や研磨装置を使用せず、かつ加工タクトも短くできて、動圧溝も安価な印圧成形ですみ、締結強度と締結精度も高くかつ安価に流体軸受部材を製造することができ、スラスト軸受装置のコスト削減が可能になる。
【００２９】
請求項９記載の流体軸受部材の製造設備は、請求項８記載の構成において、基本プレス装置に、下型を所定範囲で昇降自在に案内するガイドベースと、該下型を上方に付勢する下型付勢手段と、前記ガイドベースに取り付けられた外径部規制部材とを具備し、前記下型の下降限で上型との間でフランジを加圧成形した後、前記下型付勢手段の付勢力により、下型と上型との間にフランジを挟み込んだ状態で上型と共にフランジを上昇させて前記外径部規制部材から離脱させるように構成されたものである。
【００３０】
上記構成によれば、加圧成形によりフランジが拡径されて外径拘束板に密着していても、フランジを下型と上型で挟んで取り外すので、フランジの変形を防止することができ、フランジの加工精度を高めることができる。
【００３１】
請求項１０記載の流体軸受部材の製造設備は、請求項８または９記載の構成において、シャフトの軸部に段部を介して小径で軸心穴に嵌合される締結部を形成して、上型と下型による加圧時にフランジおよび前記段部を介してシャフトが軸心方向に圧縮されるように構成し、位置決め穴の内径を、シャフトの軸部外径より大きく、かつ圧縮して拡径される軸部の外径より小さく形成したものである。
【００３２】
上記構成によれば、加圧時にシャフトを軸心方向に圧縮して拡径させ、シャフトを位置決め穴内に密着させることにより、位置決め穴とシャフトとの挿入用の隙間を埋めて、シャフトを高精度で位置決めすることができ、シャフトとフランジとを高精度で締結することができる。
【００３３】
請求項１１記載の流体軸受部材の製造設備は、請求項８または９記載の構成において、シャフトを直状に形成し、上型に、加圧成形時に前記シャフトを軸心方向に圧縮する軸加圧用凸部を形成し、下型に形成された位置決め穴の内径を、シャフトの外径より大きく、かつ圧縮して拡径されるシャフトの外径より小さく形成したものである。
【００３４】
上記構成によれば、加圧時に軸加圧用凸部によりシャフトを軸心方向に圧縮して拡径させ、シャフトを位置決め穴内に密着させることにより、位置決め穴とシャフトとの挿入用の隙間を埋めて、シャフトを高精度で位置決めすることができ、シャフトとフランジとを高精度で締結することができる。
【００３５】
請求項１２記載の流体軸受部材の製造設備は、請求項８または９記載の構成において、位置決め穴に、加圧成形時に圧縮されるシャフトの軸心方向の圧縮量に対応してシャフトを位置決めするスペーサを設け、該スペーサによりフランジの表面形状を設定するように構成したものである。
【００３６】
上記構成によれば、段部を有するシャフトをフランジに締結する場合、加圧成形時にシャフトもその剛性に応じて軸心方向に圧縮されることで、段部に対応するフランジ部分の平面度が他の部位と相違することになるが、シャフトの支持位置をスペーサの高さにより調整することで、段部に対応するフランジ部分の平面度を調整して動圧溝の加工面（表面および／または裏面）の平面精度および動圧溝の形状を最大限に高めることができる。これにより後工程の矯正をなくしたり、また矯正量を最小にすることができ、平面度や動圧溝の形状が高精度で形成されたシャフト付フランジを得ることができる。
【００３７】
請求項１３記載の流体軸受部材の製造設備は、請求項８乃至１２のいずれか記載の構成において、フランジ素材の軸心穴に嵌合されるシャフトの締結部に、加圧によりフランジ素材を食い込ませる締結凹部を予め周方向に形成したものである。
【００３８】
上記構成によれば、加圧成形により、フランジ素材をシャフトの締結部の締結凹部に食い込ませることで、フランジとシャフトとの締結強度と引き抜き強度とを増大させることができる。
【００３９】
請求項１４記載の流体軸受部材の製造設備は、請求項８乃至１３のいずれか記載の構成において、フランジ素材の外周部に、予め加工誤差で生じる体積より大きい容積の逃がし部を形成したものである。
【００４０】
上記構成によれば、加圧成形時の加工誤差により生じたフランジ材を逃がし部に収容することができるので、フランジの外径および厚みを設定値通りに高精度に形成することができ、高品質の流体軸受部材を得ることができる。
【００４１】
請求項１５記載の流体軸受部材の製造設備は、請求項８乃至１４のいずれか記載の構成において、基本プレス装置により形成されたシャフト付フランジの表面と裏面とを矯正する矯正プレス装置を設け、矯正プレス装置は、それぞれ形成された略平坦面の矯正面がそれぞれ形成された上型および下型と、前記下型に形成されシャフトを挿入して位置決め可能な位置決め穴とを具備し、上型または／および下型を駆動して外周部を規制しない状態で加圧して、フランジの厚さと平面度とを加圧矯正するように構成されたものである。
【００４２】
上記構成によれば、基本プレス装置により動圧溝が形成されたフランジの動圧溝形成面を、略平坦面の矯正面により加圧することで、その平面度を改善して高精度の平面に形成することができる。また矯正面により動圧溝を加圧することで、その応力をランド部の上縁に集中させて角を丸く形成することができ、これにより起動・停止時に磨耗粉が発生しない信頼性の高い流体軸受部材を提供することができる。
【００４３】
請求項１６記載の流体軸受部材の製造設備は、請求項１５記載の構成において、矯正面の略平坦面は、平坦面と、軸心位置から外周側に上方または下方に僅かな勾配で傾斜する傾斜状平坦面を含むものである。
【００４４】
上記構成によれば、第１プレス装置により加圧成形されたフランジの表面と裏面が、軸心から外周側に僅かな傾斜を有していても、第２プレス装置の上型と下型により平坦面または傾斜状平坦面からなる矯正面で加圧矯正されることで、フランジの平面度をより向上させることができ、高精度な流体軸受部材を製造することができる。
【００４５】
【発明の実施の形態】
ここで、本発明に係る流体軸受部材の製造設備および製造方法の第１の実施の形態を図１〜図２に基づいて説明する。
【００４６】
この実施の形態は基本構造を示すもので、円形で中心に軸心穴Ｆｃが形成された板状のフランジＦの表面および裏面にそれぞれスラスト動圧溝Ｍｕ，Ｍｄを印圧（プレス）加工してすると同時に、軸心穴ＦｃにシャフトＳを締結する第１プレス工程（基本プレス工程）を行う第１プレス装置（基本プレス装置）Ａ１と、フランジＦの外径部Ｆｂを拘束せずに加圧してフランジＦの厚さと平面度を高精度で矯正する第２プレス工程（矯正プレス工程）を行う第２プレス装置（矯正プレス装置）Ａ２とが具備されている。なおこの第２プレス装置Ａ２は、第１プレス装置Ａ１により製造される軸受部材の精度が低かったり、より高精度に加工する必要がある場合に、必要に応じて使用されるものである。
【００４７】
ここで製造されるフランジ素材は、円形で軸心位置に軸心穴Ｆｃが形成された円板状に形成され、シャフトＳは大径の軸部Ｓｃの先端側に段部Ｓｂを介して小径の締結部Ｓｃが形成されている。
【００４８】
図１（ａ）に示すように、第１プレス装置Ａ１の加工部には、フランジＦにスラスト動圧溝Ｍｕを印圧加工する成形凸部３ｕを有する上型１と、フランジＦに動圧溝Ｍｄを印圧加工する成形凸部３ｄを有する下型２とが配置されている。そして、図示しない加圧駆動装置により上型１が下降されて、上型１と下型２との間でフランジＦを加圧圧縮してスラスト動圧溝Ｍｕ，Ｍｄを印圧成形すると同時に、軸心穴Ｆｃを縮径して嵌合されたシャフトＳを締結固定する。なお、ここで下型２を上昇しても、上型１と下型２をそれぞれ昇降して接近させてもよい。
【００４９】
前記下型２には、その上面軸心位置に、シャフトＳを挿入位置決めする位置決め穴４が形成され、また外周部に外径部Ｆｂが拡径されるのを規制するリング状の外径拘束板（外径規制部材）５が配置されている。また下型２の上面外周部に、上型１の下降限となってストロークを設定する第１ストッパ６が設けられている。
【００５０】
上記第１プレス装置Ａ１による第１プレス工程は、下型２の位置決め穴４にシャフトＳの軸部Ｓｃを挿入配置し、シャフトＳの締結部Ｓｃに軸心穴Ｆｃを嵌合してフランジ素材Ｆを位置決めした後、上型１が矢印Ｘ方向に降下される。この時、フランジ素材Ｆと外径拘束板５の間およびフランジ素材ＦとシャフトＳの間には所定の隙間δ１，δ２がそれぞれ形成されている。
【００５１】
この時のフランジＦの変形を詳細に説明すると、上型１がフランジ素材Ｆに当り加圧を開始すると、初めにフランジ素材Ｆの外径部が外周側に拡張変形すると同時に、成形凸部３ｕ，３ｄによりスラスト動圧溝Ｍｕ，Ｍｄが形成され始める。この時のスラスト動圧溝Ｍｕ，Ｍｄは、外周側のランド部が高く、内周側のランド部が低く形成される。
【００５２】
更に上型１が下降されると、フランジＦの外径部Ｆｂが拡張されて外径拘束板５にぶつかって拘束され、またフランジＦの全体が上型１と下型２と外径拘束板５とで密閉状態で加圧されることにより、スラスト動圧溝Ｍｕ，Ｍｄのランド部の高さも内周側と外周側でほぼ同じ高さになる。
【００５３】
ここで更に上型１を下降させていくと、フランジＦの内径部ＦａがシャフトＳ側へ変形していき、その結果、フランジＦとシャフトＳとが締結される。
次に第２プレス工程を行う第２プレス装置Ａ２について説明する。
【００５４】
図２（ｂ）に示すように、第２プレス装置Ａ１の加工部には、略平坦面の矯正面１３ｕが形成された上型１１と、略平坦面の矯正面１３ｄが形成された下型１２とが配置されている。そして、図示しない加圧駆動装置により上型１１が下降されて、上型１１と下型１２との間で矯正面１３ｕ，１３ｄにより、フランジＦの厚みと平面度を矯正する。ここで矯正面１３ｕ，１３ｄの略平坦面とは、プレス方向に垂直な平坦面と、軸心位置から外周側に工程差が数ミクロンから十数ミクロンオーダの勾配を有する（わずかな円錐凸状または円錐凹状の）傾斜面を含むものとする。なお、ここで下型１２を上昇しても、上型１１と下型１２をそれぞれ昇降して接近させてもよい。
【００５５】
前記下型１２には、その中心部に、シャフトＳを挿入位置決めする位置決め穴１４が形成され、また下型１２の上面外周部に、上型１１の下降ストローク限となる第２ストッパ１６が設けられて第１プレス装置Ａ１により成形されたフランジＦ１の厚さを僅かに薄く加圧成形できるように設定されている。
【００５６】
上記第２プレス装置Ａ１による第２プレス工程は、フランジＦが締結されたシャフトＳを下型１２の位置決め穴１４へ挿入して位置決め後、上型１１を矢印Ｘ方向に第２ストッパー１６に当接させるまで降下させる。ここで第２ストッパー１６は、第１プレス工程後のフランジＦの厚みよりも少なくてもその平面の矯正量より薄く仕上がるよう設定されることで、フランジＦの平面の矯正と厚み揃えを行う。当然ながら製品側の要求精度によっては、第１プレス工程だけで加工完了としても良い。
【００５７】
なお、第２プレス工程の上型１１と下型１２による矯正面１３ｕ，１３ｄの形状の詳細は、シャフトＳの強度により大きく異なるので、次の実施の形態で説明し、ここでは省略する。
【００５８】
次に図３〜図１０を参照して本発明に係る流体軸受部材の製造設備および製造方法の第２の実施の形態を説明する。第１の実施の形態と同一部材には同一符号を付して説明を省略する。
【００５９】
この実施の形態は、第１プレス工程において、プレス後のフランジＦの変形を防ぐための工夫を施している。
すなわち、図３，図４に示すように、第１プレス装置（基本プレス装置）Ｂ１の加工部には、上ダイフレーム２０Ｕに固定されてフランジＦの表面にスラスト動圧溝Ｍｕを印圧加工する成形凸部２３ｕが形成された上型２１と、下ダイフレーム２０Ｄに立設固定されたガイドベース２７内に所定範囲で昇降自在に配置されてフランジＦの裏面にスラスト動圧溝Ｍｄを印圧加工する成形凸部２３ｄが形成された下型２２とを具備し、下型２２はガイドベース２７の内側で下ダイフレーム２０Ｄにより下降限が規制されるとともに、ガイドベース２７の規制部２７ａにより上昇限が規制されている。
【００６０】
下ダイフレーム２０Ｄの加工部には、下型２２の上面軸心位置に所定深さの位置決め穴２４が形成され、この位置決め穴２４には、シャフトＳが挿入されるとともに、底部にシャフトＳを高さを設定するスペーサ２９が内装されている。また下型２２の下部で軸心位置に収容穴２２ａが形成され、この収容穴２２ａには下型２２を上方に付勢する下型付勢手段であるばね２８が配置されている。また下型２２の成形凸部２３ｄの外周には、外径部Ｆｂが拡径されるの規制するリング状の外径拘束板（外径規制部材）２５が配置されてガイドベース２７に支持されている。
【００６１】
上型２１の下面外周部には、ガイドベース２７の規制部２７ａ上面に当接して上型２１の下降限となり下降ストロークを設定する第１ストッパ２６が設けられている。
【００６２】
上記構成の第１プレス装置Ｂ１における動作を説明する。
まずプレスが動作していない時は、図３に示すように、ばね２８により下型２２がガイドベース２７の規制部２７ａまで上昇されている。まず位置決め穴２４にシャフトＳが挿入され、シャフトＳの締結部Ｓｃに軸心穴Ｆｃを介してフランジ素材Ｆが嵌合されて部品のセットが完了する。このセット状態では、フランジ素材Ｆが外径拘束板２５の上方に位置する。
【００６３】
部品のセット作業をスムーズに行うために、フランジ素材Ｆの寸法は完成品と体積が一定のままで、厚みを約２０〜５０μｍほど大きく形成され、また外径と内径は、外径拘束板２５とシャフトＳの締結部Ｓｃとの間にそれぞれ所定の割合で振り分けて形成している。またスペーサ１８の高さはシャフトＳの剛性により微妙に異なる調整が要求されるため、後で説明する。
【００６４】
プレスが動作されて上型２１が下降すると、例えば９．８Ｎ／mm2×１０４（１００kg/cm2）に設定されたばね１８に抗してフランジ素材Ｆは下型２２との間に挟まれたまま下降され、図４に示すように、下型２２が下ダイフレーム２０ｕに当接する下降限で加圧される。
【００６５】
この加圧により、上型２１や下型２２、シャフトＳ等の弾性変形、フランジＦの弾性変形と塑性変形を含むので、フランジＦが、たとえば外径が約６ｍｍ、厚みが約０．６ｍｍ、その材料がＳＵＳ系未焼き入れ材とした場合について、この変位を加圧力に置き換えて説明する。
【００６６】
すなわち、加圧力が約９．８〜２９．８Ｎ／mm2×１０５（１〜３ｔ/cm2）の時、フランジ素材Ｆは圧縮されて外周方向へ拡張されると同時に、成形凸部２３ｕ，２３ｄによりスラスト動圧溝Ｍｕ，Ｍｄが形成され始める。この時のスラスト動圧溝Ｍｕ，Ｍｄは、外周側でランド部の高さ（深さ）が高く、内周側のランド部が低い。
【００６７】
さらに加圧力が３９．２〜４９Ｎ／mm2×１０５（４〜５ｔ/cm2）になると、フランジＦの外径部Ｆｂが外径拘束板２５にぶつかって拘束され、内径部Ｆａが縮径されてシャフトＳへの軽度の接触も始まり、密閉された状態での加圧となってスラスト動圧溝Ｍｕ，Ｍｄは、ランド部が内周側も外周側もほぼ同じ高さ（深さ）に形成される。
【００６８】
さらに加圧力を高めていくと、内径部Ｆａがさらに縮径されてシャフトＳが強固に締結され、十分な締結強度が得られる。
スラスト動圧溝Ｍｕ，Ｍｄの加工とシャフトＳの締結が完了すると、上型２１を上昇させるが、ここで問題は、フランジＦの外径部Ｆｂが外径拘束板２５に約３０μｍほど食い込んだ状態で密着しているため、外径拘束板２５からフランジＦを無理やり取り外すと、フランジＦが変形する。これを防ぐためにフランジＦを上型２１と下型２２との間にばね２８の力で挟み込んだ状態で、上型２１，フランジＦおよび下型２２を上昇させることにより、フランジＦを外径拘束板２５から取り出す。これによりフランジＦの表面と裏面に形成されたスラスト動圧溝Ｍｕ，Ｍｄの形状は、上型２１、下金型２２、およびシャフトＳやフランジＦの弾性変形、塑性変形で決定された安定した形状となる。
【００６９】
なお、ここで上型２１は第１ストッパ２６により下降限の位置決めを行ったが、一般に市販されているサーボプレスで上型２１の位置決めをしても良い。
ここで位置決め穴２４に配置されるスペーサ２９の作用について図５を参照して説明する。
【００７０】
上型２１により加えられるプレス荷重は、シャフトＳの軸部Ｓｃの外径より大きい範囲では、フランジＦを介して下型２２で支持されるが、シャフトＳの軸部Ｓｃの外径より小さい範囲では、フランジＦから段部Ｓｂを介して軸部Ｓｃで受け、さらにスペーサ２９を介して下型２２で支持する構造である。一般には、上型２１および下型２２は一般に超硬材により形成され、シャフトＳはＳＵＳ系焼き入れ材が用いられるが、それぞれ弾性変形の指標となるヤング率やポアソン比が大きく異なっており、同一荷重でも圧縮量が大きく相違する。たとえばシャフトＳの段部Ｓｂの高さを下型２１の成形凸部２３ｄの形成面と同じ高さになるようにスペーサ２９の高さを設定すると、シャフトＳの長さが約５ｍｍの場合、シャフトＳは弾性変形の範囲で軸心方向に圧縮されるため、段部Ｓｂの外径に対応する範囲のスラスト動圧溝Ｍｕが浅く（ランド部が低く）なる。これは第１の実施の形態において位置決め穴２４内にシャフトＳをフリーで配置して圧縮されない場合も同様である。
【００７１】
この時のスペーサ２９の高さを基準として、スペーサ２９の高さ基準高さよりを約１０〜２０μｍ高くすると、図５（ｂ）に示すように、フランジＦの表面は、軸心部が外周部より５〜１０μｍ低い凹む傾斜形状に形成され、この時スラスト動圧溝Ｍｕのランド部の高さは一定になる。またスペーサ２９の高さを基準高さより２０〜３０μｍ高くすると、図５（ｃ）に示すように、フランジＦの表面がほぼ平面形状に形成され、この時スラスト動圧溝Ｍｕのランド部の高さは一定になる。さらに、スペーサ２９の高さを基準高さより３０〜４０μｍ高くすると、図５（ｄ）に示すように、軸心部が外周部より約５〜１０μｍ膨らむ凸状の傾斜形状に形成され、スラスト動圧溝Ｍｕのランド部の高さは一定になる。
【００７２】
このように、フランジＦの表面に形成されるスラスト動圧溝Ｍｕの形成面の形状から、スペーサ２９の高さを実験的に調整して、図５（ｃ）になるように設定することで、第２プレス工程での矯正量を小さくしたり、あるいは第２プレス工程を不要にすることができ、また加工しやすい面にできるので、結果として精度の高い部品を得ることができる。もちろん、図５（ｂ）（ｄ）に示す略平坦形状でも、第２プレス工程でこれをうち消して平坦面とすれば、それなりに高い精度で平面度や厚み、スラスト動圧溝Ｍｕ，Ｍｄの形状を得ることができる。
【００７３】
なお、上記の説明は、シャフトＳが第１プレス工程で弾性変形の範囲、すなわちスペーサ２９の高さ調整できる範囲にのみ成り立つ。しかし製品形状の制約からシャフトＳが塑性変形する場合は、スペーサ２９の高さをいくら高くしてもシャフトＳが塑性変形して座屈が大きくなるだけであり、図５（ｃ）、（ｄ）に示す形状にならない。このような場合には、スペーサ２９を図５（ｂ）の形状となる必要最小限の高さに調整することで、シャフト１４の座屈を防ぐようにして、後述する第２プレス工程で平面度と厚みを矯正すればよい。
【００７４】
またシャフトＳは、上型２１の加圧力がフランジＦを介して加わるために、シャフトＳは軸心方向の圧縮力を受けることになる。具体的には軸部Ｓａの長さが約５ｍｍ、外径が約３ｍｍの場合、経験的には約２０〜３０μｍ程度弾性変形の範囲内で圧縮されるので、体積計算によると軸部Ｓａの外径が６〜９μｍ太くなっていることが推測される。したがって、位置決め穴２４の内径を、非加圧時のシャフトＳの外径より２μｍ程度大きく、かつ６μｍより小さく形成しておけば、シャフトＳはスムーズに位置決め穴２４へ挿入でき、かつ加圧時にシャフトＳを位置決め穴２４の内面に密着させて、シャフトＳを高精度で位置決め穴３４に締結できる。この考え方は第２プレス工程についても適用できる。
【００７５】
次ぎに締結強度を改善するためのシャフトＳの締結部Ｓｃの形状を図６を参照して説明する。
図６（ａ）に示すように、シャフトＳの段部Ｓｂ上で締結部Ｓｃに、先端部が大径で基端部が小径となるテーパ面Ｓｔにより締結凹部Ｔを形成する。このテーパ面Ｓｔを形成したシャフトＳを第１プレス工程に用いると、フランジＦの変形による密着力に加え、フランジＦの構成材がテーパ面Ｓｔにが流れ込んでくることで、締結部Ｓｃの先端部をカシメたようになり、シャフトＳの引き抜き強度を大幅に高めることができる。なお、テーパ面Ｓｔの先端部に直状面Ｓｓを残しているのは、引き抜き負荷によるシャフトＳの割れを防ぐとともに、引き抜き強度のバラツキを小さくするためである。
【００７６】
またテーパ面Ｓｔに代えて、図６（ｂ）に示すように、基端部が小径となる締結段部Ｓｄにより締結凹部Ｔを形成しても同様の効果を奏することができる。また図６（ｃ）に示すように、締結部Ｓｃに周方向に単数または複数の締結用溝Ｓｍにより締結凹部Ｔを形成しても締結強度を増大することができる。
【００７７】
以上のように、シャフトＳの締結部Ｓｃにテーパ面Ｓｔや締結段部Ｓｄ、締結溝部Ｓｍを形成することにより、シャフトＳとフランジＦとを第１プレス工程により一体化すると、極めて耐衝撃性の高いスラスト軸受部材を得ることができる。
【００７８】
次ぎに図７を参照して第２工程を行う第２プレス装置（矯正プレス装置）Ｂ２について説明する。
第２プレス装置Ｂ２の加工部には、上ダイフレーム３０Ｕに固定されてフランジＦを平坦面に矯正する略平坦状の矯正面３３ｕが形成された上型３１と、下ダイフレーム３０Ｄに立設固定されたガイドベース３７内に所定範囲で昇降自在に配置されてフランジＦを平坦面に矯正する略平坦状の矯正面２３ｄが形成された下型３２とを具備し、下型３２はガイドベース３７の内側で下ダイフレーム３０Ｄにより下降限が規制されるとともに、ガイドベース３７の規制部３７ａにより上昇限が規制されている。
【００７９】
また下型３２の軸心位置には、位置決め穴３４が形成され、この位置決め穴３４は、シャフトＳが挿脱自在で、底部にシャフトＳを位置決めするスペーサ３９が内装されている。また下型３２の下部で軸心位置に収容穴３２ａが形成され、この収容穴３２ａには下型３２を上方に付勢する下型付勢手段であるばね３８が配置されている。そして上型３１の下面外周部には、ガイドベース３７の規制部３７ａ上面に当接して上型３１の下降限となり下降ストロークを設定する第２ストッパ３６が設けられている。
【００８０】
なお、前記位置決め穴３４の内径は、加圧時のシャフトＳが圧縮されて拡径される外径より小さく設定されている。
上記第２プレス装置Ｂ２の動作を以下に説明する。
【００８１】
プレスが動作していない時、下型３２はばね３８がより上方へ付勢されてガイドベース３７の規制部３７ａに規制された上昇限にある。この状態でフランジＦに締結されたシャフトＳを位置決め穴３４に挿入することで、部品のセットが完了する。なお、スペーサ３９の長さは第１プレス装置Ｂ１と同じに設定される。
【００８２】
次ぎにプレスが動作されて上型３１が下降しフランジＦに当接すると、フランジＦは例えば約９．８Ｎ／mm2×１０４（１００kg/cm2）に設定されたばね３８に抗して下型３０と挟まれた状態で下降を続け、下型３２が下ダイフレーム３０Ｄに当接する下降限で停止されて加圧され、フランジＦの表面および裏面の平面度および厚みの矯正がおこなわれる。
【００８３】
ここでは、第２ストッパ３６によるフランジＦの成形厚が、第１プレス装置Ｂ１による厚みより薄く設定されており、薄くする具体量は、少なくても第１プレス工程で形成される凹凸量より大きく設定すれば良い。また、より良好なスラスト動圧溝Ｍｕ，Ｍｄの形状を得る為には、第１プレス工程で成形されるフランジＦのランド部の高さ（溝深さ）を、完成品より２〜３μｍ程度高く（深く）しておき、これがフランジＦの完成品溝深さとなるようストッパー３８を更に薄く設定すると良い。
【００８４】
すなわち、フランジ素材Ｆの加工は一般的な板金プレス抜き金型で得られるが、このような加工では板金の厚み誤差や、内径、外径の加工誤差すなわち体積誤差がある。このような誤差のあるフランジ素材Ｆを第１プレス装置Ｂ１によりより加工すると、フランジ素材ＦがシャフトＳ、外径拘束板２５、上型２１、下型２２により密閉された空間に押し込められて加圧されるので、フランジ素材Ｆの体積誤差は上型２１と下型２２の間の厚み誤差となる。この厚み誤差を有するフランジＦを第２プレス装置Ｂ２により矯正加工すると、フランジＦの外径部Ｆｂは拘束されていないので、厚み誤差を外径誤差に矯正することができる。一般的にスラスト軸受装置に要求されるフランジＦの部品公差は、外径公差より厚み公差が重要視されるため、極めて最適なフランジＦを得ることができる。
【００８５】
さらに第２プレス装置Ｂ２により、極めて信頼性が改善できるフランジＦのスラスト動圧溝Ｍｕ，Ｍｄの形状が得られる。具体的形状は、図８に示すように、角張った形状のスラスト動圧溝Ｍｕ，Ｍｄの先端角部が丸まったような形状となる。この理由は、上型３１、下型３２の矯正面３３ｕ，３３ｄでフランジＦを押圧すると、スラスト動圧溝Ｍｕ，Ｍｄの端部に応力が集中して塑性変形した結果と考えられる。このように、先端角部が丸まったスラスト動圧溝Ｍｕ，Ｍｄは、これをスラスト軸受装置とするときに、起動、停止時の摩耗粉の発生が押さえられるので、良好な信頼性を得ることができる。
【００８６】
次ぎに図９を用いて第２プレス工程における上型３１の矯正面３３ｕ（３３ｄ）の形状を説明する。
先に説明した図５（ｃ）のように、フランジＦ３の表面が平面に調整できる場合は、当然上型２９のフランジＦ３を矯正する矯正面３３ｕを平坦面とすることで全く問題はない。図５（ｂ），（ｄ）の場合の形状に対する具体例を図９に示す。
【００８７】
すなわち、図９（ａ），（ｂ）において、Ｈは第１プレス工程により形成されたフランジＦのスラスト動圧溝Ｍｕ，Ｍｄ表面の高低差を示す。フランジＦの高低差Ｈが例えば１０μｍの場合には、上型３１の矯正面３３ｕの高低差Ｌは１２〜１６μｍが最適な値である。ここでフランジＦの高低差Ｈより矯正面３３ｕの高低差Ｌが大きく設定されるのは、第２プレス工程がフランジＦの外径を拘束しないで加圧矯正するために、スプリングバックが起きるためである。
【００８８】
上記の説明から、第１プレス工程で得られるフランジＦの表面形状に対応して上型３１の矯正面３３ｕの形状を変えることで、平面度の良いフランジＦが得られる。当然に下型３１においても同様な考え方で、矯正面３３ｄに工程差を設けることにより良好なフランジＦが得られることは言うまでもない。
【００８９】
なお、実験によれば、フランジＦの高低差Ｈが５〜６μｍ以下の場合には、上型３１の矯正面３３ｕを全くの平坦面としても、実質的にフランジＦの表面が十分な平面が得られることが確認されている。
【００９０】
ここでシャフト付フランジＦの寸法精度を改善するためのフランジ素材Ｆについて説明する。
すなわち、フランジ素材Ｆを加圧成形するときの体積誤差は、第２プレス工程でフランジＦ３の外径誤差となると説明した。このためフランジＦの厚みも外径も寸法精度が要求される場合には、フランジ素材Ｆ自体の加工精度を高め体積誤差を小さくするしかなく、結果必然的にコストが高くなる。
【００９１】
そこで、この実施の形態では、図１０（ａ）に示すように、フランジＦの加圧成形による体積誤差と同等以上の空間ができるように４５°の傾斜平面（Ｃ形）面取りＣ、または図１０（ｂ）に示す円弧状面取りＲ、あるいは図８（ｃ）に示す段形面取りＮにより、加工誤差以上の容積を有する逃がし部を、スラスト動圧溝Ｍｕ，Ｍｄを加工しない外周縁に設けることで解決している。この様なフランジ素材Ｆを第２プレス装置Ｂ２で上下型３１，３２により矯正すると、フランジＦの体積誤差は、結果として面取りＣ，Ｒ，Ｎの（逃がし部）を埋めることになるので、フランジＦの外径増大と厚み減少は常に設定量だけ変化し、第１プレス工程後のフランジＦの厚みと外径は、体積誤差と無関係に同じ寸法に仕上がり、完成品としての寸法も安定する。
【００９２】
以上のように、フランジＦの外周縁に、成形による体積誤差以上の容積を持つ逃がし部を形成することにより、フランジ素材Ｆの加工コスト増大を押さえたままフランジＦの寸法精度が改善できる。なお、逃がし部の形状は、前記面取りＣ，Ｒ，Ｎに限るものではない。
上記実施の形態では、段部を介して小径の締結部を形成したシャフトＳを使用した場合を説明したが、段部を有さない直状のストレートシャフトＳ’を使用した場合の他の実施の形態を図１１を参照して説明する。なお、先の実施の形態と同一の部材には同一の符号を付して説明を省略する。
【００９３】
このようなシャフトＳ’を使用した場合、第１プレス装置Ｂ１では上型２２によるプレス荷重がシャフトＳ’に負荷されないので、シャフトＳ’とフランジＦの締結精度が、挿入のための軸心穴Ｆｃとの隙間分だけ低下する。このため、この実施の形態では、上型２１の軸心位置に、シャフトＳ’を直接加圧するための軸加圧用突部４１を設けている。
【００９４】
この突部４１は、上型２１の成形凸部２３ｕがフランジ素材Ｆに当接する２０〜３０μｍ手前で、シャフトＳ’に当接するよう設定しており、突部４１によりシャフトＳ’が軸心方向に加圧されることで弾性変形して拡径され位置決め穴２４に密着する。このため、シャフトＳ’に対してフランジＦを高精度で締結して、締結強度も向上させることができる。
【００９５】
上記の説明では、第１プレス工程で説明したが、当然第２プレス工程でも同様に効果を奏することができる。
【００９６】
【発明の効果】
以上に述べたごとく請求項１記載の流体軸受部材の製造方法によれば、基本プレス工程で、外径部の拡張を規制するとともに内径部の縮径をシャフトにより規制した密閉状態で、フランジ素材を加圧することにより、ランド部高さが一定の動圧溝を形成することができると同時に、シャフトをフランジの軸心穴に締結固定することができる。したがって、高価なレーザ溶接機や研磨装置を使用せず、かつ加工タクトも短くできて、動圧溝も安価な印圧成形ですみ、締結強度と締結精度も高くかつ安価に流体軸受部材を製造することができ、スラスト軸受装置のコスト削減が可能になる。
【００９７】
請求項２記載の流体軸受部材の製造方法によれば、フランジが拡径されて外径拘束板に密着していても、フランジを下型と上型で挟んで取り外すことにより、フランジの変形を防止することができ、フランジの加工精度を高めることができる。
【００９８】
請求項３記載の流体軸受部材の製造方法によれば、加圧成形時に、シャフトを加圧して拡径させ位置決め穴に密着させることにより、位置決め穴とシャフトとの間の挿入用隙間を埋めて、シャフトを位置決め穴内に高精度で位置決めすることができ、フランジとシャフトとを高精度で締結することができる。
【００９９】
請求項４記載の流体軸受部材の製造方法によれば、段部を有するシャフトをフランジに締結する場合、加圧成形時にシャフトも軸心方向に圧縮されることで、段部に対応するフランジ部分の平面度が他の部位と相違することになるが、シャフトの支持位置を調整することで、フランジの平面度と動圧溝の形状を最大限に高めることができる。これにより後工程の矯正をなくしたり、また矯正量を最小にすることができ、平面度や動圧溝の形状が高精度で形成されたシャフト付フランジを得ることができる。
【０１００】
請求項５記載の流体軸受部材の製造方法によれば、加圧成形により、軸心穴内でフランジ素材をシャフトの締結部の締結凹部に食い込ませることで、フランジとシャフトとの締結強度を増大させることができる。
【０１０１】
請求項６記載の流体軸受部材の製造方法によれば、加圧成形により加工誤差により生じたフランジ材を逃がし部に収容することができるので、フランジの外径および厚みを設定値通りに高精度に形成することができ、高品質の流体軸受部材を得ることができる。
【０１０２】
請求項７記載の流体軸受部材の製造方法によれば、基本プレス工程で動圧溝が形成された表面と裏面を、略平坦面の矯正面により加圧することで、その平面度を改善して高精度の平面に形成することができる。また矯正面により動圧溝の形成面を加圧することで、その応力をランド部の上縁に集中させて角を丸く形成することができ、これにより起動・停止時に磨耗粉の発生がない信頼性に優れた流体軸受部材を提供することができる。
【０１０３】
請求項８記載の流体軸受部材の製造設備によれば、基本プレス装置で外径規制部材によりフランジ素材の外径部の拡張を規制するとともに内径部の縮径をシャフトにより規制した密閉状態で加圧することにより、ランド部高さが一定の動圧溝を形成することができると同時に、シャフトをフランジの軸受穴に締結固定することができる。したがって、高価なレーザ溶接機や研磨装置を使用せず、かつ加工タクトも短くできて、動圧溝も安価な印圧成形ですみ、締結強度と締結精度も高くかつ安価に流体軸受部材を製造することができ、スラスト軸受装置のコスト削減が可能になる。
【０１０４】
請求項９記載の流体軸受部材の製造設備によれば、加圧成形によりフランジが拡径されて外径拘束板に密着していても、フランジを下型と上型で挟んで取り外すので、フランジの変形を防止することができ、フランジの加工精度を高めることができる。
【０１０５】
請求項１０記載の流体軸受部材の製造設備によれば、加圧時にシャフトを軸心方向に圧縮して拡径させ、シャフトを位置決め穴内に密着させることにより、位置決め穴とシャフトとの挿入用の隙間を埋めて、シャフトを高精度で位置決めすることができ、シャフトとフランジとを高精度で締結することができる。
【０１０６】
請求項１１記載の流体軸受部材の製造設備によれば、加圧時に軸加圧用凸部によりシャフトを軸心方向に圧縮して拡径させ、シャフトを位置決め穴内に密着させることにより、位置決め穴とシャフトとの挿入用の隙間を埋めて、シャフトを高精度で位置決めすることができ、シャフトとフランジとを高精度で締結することができる。
【０１０７】
請求項１２記載の流体軸受部材の製造設備によれば、段部を有するシャフトをフランジに締結する場合、加圧成形時にシャフトもその剛性に応じて軸心方向に圧縮されることで、段部に対応するフランジ部分の平面度が他の部位と相違することになるが、シャフトの支持位置をスペーサの高さにより調整することで、段部に対応するフランジ部分の平面度を調整して動圧溝の加工面（表面および／または裏面）の平面精度および動圧溝の形状を最大限に高めることができる。これにより後工程の矯正をなくしたり、また矯正量を最小にすることができ、平面度や動圧溝の形状が高精度で形成されたシャフト付フランジを得ることができる。
【０１０８】
請求項１３記載の流体軸受部材の製造設備によれば、加圧成形により、フランジ素材をシャフトの締結部の締結凹部に食い込ませることで、フランジとシャフトとの締結強度と引き抜き強度とを増大させることができる。
【０１０９】
請求項１４記載の流体軸受部材の製造設備によれば、加圧成形時の加工誤差により生じたフランジ材を逃がし部に収容することができるので、フランジの外径および厚みを設定値通りに高精度に形成することができ、高品質の流体軸受部材を得ることができる。
【０１１０】
請求項１５記載の流体軸受部材の製造設備によれば、基本プレス装置により動圧溝が形成されたフランジの動圧溝形成面を、略平坦面の矯正面により加圧することで、その平面度を改善して高精度の平面に形成することができる。また矯正面により動圧溝を加圧することで、その応力をランド部の上縁に集中させて角を丸く形成することができ、これにより起動・停止時に磨耗粉が発生しない信頼性の高い流体軸受部材を提供することができる。
【０１１１】
請求項１６記載の流体軸受部材の製造設備によれば、第１プレス装置により加圧成形されたフランジの表面と裏面が、軸心から外周側に僅かな傾斜を有していても、第２プレス装置の上型と下型により平坦面または傾斜状平坦面からなる矯正面で加圧矯正されることで、フランジの平面度をより向上させることができ、高精度な流体軸受部材を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る軸受部材の製造設備の第１の実施の形態を示し、（ａ）は第１プレス装置のプレス前の側面中央断面図、（ｂ）は同下型の平面図、（ｃ）は（ａ）の要部拡大図である。
【図２】（ａ）は第２プレス装置のプレス前の側面中央断面図、（ｂ）は同下型の平面図である。
【図３】本発明に係る軸受部材の製造設備の第２の実施の形態を示し、（ａ）は第１プレス装置のプレス前の側面中央断面図、（ｂ）は（ａ）の要部拡大図である。
【図４】同第１プレス装置のプレス状態を示し、（ａ）は第１プレス装置の縦断面図、（ｂ）は（ａ）の要部拡大図である。
【図５】（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ第１プレス装置による動圧溝形成面の形状を示すもので、（ａ）は段部と下型の成形凸部の形成面と同じ位置にスペーサを設定した場合のフランジ形状を誇張した部分断面図、（ｂ）は段部を成形凸部の形成面より上位となるスペーサを使用した場合のフランジ形状を誇張した部分断面図、（ｃ）は段部を（ｂ）より上位となるスペーサを使用した場合のフランジ形状を誇張した部分断面図、（ｄ）は段部を（ｃ）より上位となるスペーサを使用した場合のフランジ形状を誇張した部分断面図である。
【図６】（ａ）〜（ｃ）はそれぞれシャフトの締結部の形状を示す側面図である。
【図７】第２の実施の形態の第２プレス装置を示し、（ａ）は第２プレス装置のプレス前の側面中央断面図、（ｂ）は（ａ）のプレス中の要部拡大図である。
【図８】同第２プレス装置により矯正されたフランジの動圧溝の形成面を誇張して示す側面断面図である。
【図９】（ａ）（ｂ）は、それぞれフランジの動圧溝の形成面に対応する第２プレス装置の強制面の形状を示す断面図である。
【図１０】（ａ）〜（ｃ）はそれぞれフランジ素材の逃がし部を示す断面図である。
【図１１】直状シャフトを使用した場合の第３の実施の形態の第１プレス装置を示す側面断面図である。
【図１２】（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ従来のシャフト付フランジの製造手順を示す説明図図である。
【符号の説明】
Ｆ フランジ
Ｆａ 内径部
Ｆｂ 外径部
Ｆｃ 軸心穴
Ｍｕ，Ｍｄ スラスト動圧溝
Ｓ，Ｓ’ シャフト
Ｓｂ 段部
Ｓｃ 締結部
Ａ１ 第１プレス装置
１ 上型
２ 下型
３ｕ 成形凸部
３ｄ 成形凸部
４ 位置決め穴
５ 外径拘束板
６ 第１ストッパ
Ａ２ 第２プレス装置
１１ 上型
１２ 下型
１３ｕ，１３ｄ 矯正面
１４ 位置決め穴
１６ 第２ストッパ
２１ 上型
２２ 下型
２３ｕ 成形凸部
２３ｄ 成形凸部
２４ 位置決め穴
２５ 外径拘束板
２６ 第１ストッパ
２７ ガイドベース
２８ ばね
３１ 上型
３２ 下型
３３ｕ，３３ｄ 矯正面
３６ ストッパ
４１ 軸加圧用突部
Ｃ，Ｒ，Ｎ 面取り（逃がし部）
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハードディスク装置等に用いられる流体軸受装置において、動圧溝が形成されたシャフト付フランジを製造するための流体軸受部材の製造方法および設備に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年ノートパソコンに搭載されるハードディスク装置では、小型化と耐衝撃性の向上が強く要望されており、結果として流体軸受装置の部材中でシャフトとフランジとの締結強度と締結精度の向上が不可欠となってきている。
【０００３】
しかしながら、従来のネジ止めや圧入等の方法では要求が満足できないため、従来では、たとえばレーザ溶接を用いてシャフトとフランジとを締結する方法および設備が採用されている。
【０００４】
すなわち、図１２に示すように、スラスト動圧溝を加工するフランジ５１の軸心穴５１ａにシャフト５２を締結する場合、フランジ５１とシャフト５２は、それぞれ別の工程で加工された後、図１２（ａ）に示すように、フランジ５１の軸心穴５１ａにシャフト５２が挿入され、フランジ５１とシャフト５２の境界部が図示しないレーザ溶接機により溶接されて締結強度が確保される。このレーザ溶接による歪みは、図１２（ｂ）に示す工程で、シャフト５２を基準にフランジ５１の表面および裏面と全周が研磨加工されることで、シャフト５２に対するフランジ５１の精度を確保する。次いで図１２（ｃ）に示す工程で、フランジ５１の研磨面にエッチング加工によりスラスト動圧溝が形成されることで完成する。
【０００５】
また特許文献１では、切削加工により動圧発生溝を形成したフランジを鍍金処理して硬質膜を形成し、次いでフランジを固定軸に圧入あるいは挿入固定してフランジ付シャフトを形成するものが開示されている。
【０００６】
さらに特許文献２では、ダミー軸を使用してコイニングにより動圧発生溝を形成したフランジを、軸に圧入するものが開示されている。
更にまた特許文献３では、軸とスラストプレートとを一体形成し、スラストプレートに動圧発生溝をコイニング加工するものが提案されている。
【０００７】
【特許文献１】
特開２０００−３１４４２５号公報（図２，図５）
【０００８】
【特許文献２】
特開２００１−１１６０４７号公報（図６）
【０００９】
【特許文献３】
特開２０００−２５７６３５号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の加工法を用いると、レーザ溶接機や研磨装置が高価でかつ加工タクトも遅く、更にエッチング加工自体も高価な加工方法であることから、スラスト軸受装置が極めて高価になるという問題があった。
【００１１】
また特許文献１，２では、動圧発生溝の形成工程と、軸の装着工程とが別にあるため加工タクトが長くなるという問題があった。
さらに特許文献３では、一体成形される軸とスラストプレートの加工精度が問題となる。
【００１２】
本発明は上記問題点を解決して、高価なレーザ溶接機や研磨装置を使用せず、かつ加工タクトも短くできて、動圧溝も安価な印圧成形ですみ、締結強度と締結精度も高くかつ安価に流体軸受部材を製造することができる流体軸受部材の製造方法および設備を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１記載の流体軸受部材の製造方法は、フランジ素材を加圧して表面および裏面の少なくとも一方に動圧溝を成形すると同時に、フランジ素材の軸心穴に嵌合されたシャフトを締結するに際し、基本プレス工程で、少なくとも一方に動圧溝を形成する成形凸部を有する上型および下型により、フランジ素材の外径部の拡張を規制した密閉状態で加圧して動圧溝を成形するとともに、フランジ素材の内径部を縮径して軸心穴にシャフトを締結するものである。
【００１４】
上記構成によれば、基本プレス工程で、外径部の拡張を規制するとともに内径部の縮径をシャフトにより規制した密閉状態で、フランジ素材を加圧することにより、ランド部高さが一定の動圧溝を形成することができると同時に、シャフトをフランジの軸心穴に締結固定することができる。したがって、高価なレーザ溶接機や研磨装置を使用せず、かつ加工タクトも短くできて、動圧溝も安価な印圧成形ですみ、締結強度と締結精度も高くかつ安価に流体軸受部材を製造することができ、スラスト軸受装置のコスト削減が可能になる。
【００１５】
請求項２記載の流体軸受部材の製造方法は、請求項１記載の構成において、基本プレス工程で加圧終了後に、上型と下型とによりフランジを挟んだ状態で上方または下方に移動させて、外径規制部材からフランジを離脱させるものである。
【００１６】
上記構成によれば、フランジが拡径されて外径拘束板に密着していても、フランジを下型と上型で挟んで取り外すことにより、フランジの変形を防止することができ、フランジの加工精度を高めることができる。
【００１７】
請求項３記載の流体軸受部材の製造方法は、請求項１または２記載の構成において、基本プレス工程で前記上型と下型とによりシャフトを軸心方向に加圧圧縮して拡径させ、上型または下型に形成されてシャフトを位置決めする位置決め穴内にシャフトを密着させるものである。
【００１８】
上記構成によれば、加圧成形時に、シャフトを加圧して拡径させ位置決め穴に密着させることにより、位置決め穴とシャフトとの間の挿入用隙間を埋めて、シャフトを位置決め穴内に高精度で位置決めすることができ、フランジとシャフトとを高精度で締結することができる。
【００１９】
請求項４記載の流体軸受部材の製造方法は、請求項１乃至３のいずれかに記載の構成において、軸部に段部を介して小径で軸心穴に嵌合される締結部を有するシャフトを使用し、上型と下型とにより、フランジ素材および段部を介して軸心方向に圧縮されるシャフトの支持位置を調整して、前記段部に対応するフランジの成形状態を調整するものである。
【００２０】
上記構成によれば、段部を有するシャフトをフランジに締結する場合、加圧成形時にシャフトも軸心方向に圧縮されることで、段部に対応するフランジ部分の平面度が他の部位と相違することになるが、シャフトの支持位置を調整することで、フランジの平面度と動圧溝の形状を最大限に高めることができる。これにより後工程の矯正をなくしたり、また矯正量を最小にすることができ、平面度や動圧溝の形状が高精度で形成されたシャフト付フランジを得ることができる。
【００２１】
請求項５記載の流体軸受部材の製造方法は、請求項１乃至４のいずれか記載の構成において、シャフトの締結部に予め締結凹部を形成しておき、加圧成形によりフランジ素材の内径部を前記締結凹部に食い込ませるものである。
【００２２】
上記構成によれば、加圧成形により、軸心穴内でフランジ素材をシャフトの締結部の締結凹部に食い込ませることで、フランジとシャフトとの締結強度を増大させることができる。
【００２３】
請求項６記載の流体軸受部材の製造方法は、請求項１乃至５のいずれか記載の構成において、フランジ素材の外周部に、予め加工誤差で生じる体積より大きい容積の逃がし部を形成しておくものである。
【００２４】
上記構成によれば、加圧成形により加工誤差により生じたフランジ材を逃がし部に収容することができるので、フランジの外径および厚みを設定値通りに高精度に形成することができ、高品質の流体軸受部材を得ることができる。
【００２５】
請求項７記載の流体軸受部材の製造方法は、請求項１乃至６のいずれか記載の構成において、基本プレス工程の終了後、略平坦面の矯正面を有する上型と下型により、基本プレス工程終了後のシャフト付フランジの表面と裏面とを外周部を規制しない状態で加圧して、フランジの厚さと平面度とを加圧矯正する矯正プレス工程を行うものである。
【００２６】
上記構成によれば、基本プレス工程で動圧溝が形成された表面と裏面を、略平坦面の矯正面により加圧することで、その平面度を改善して高精度の平面に形成することができる。また矯正面により動圧溝の形成面を加圧することで、その応力をランド部の上縁に集中させて角を丸く形成することができ、これにより起動・停止時に磨耗粉の発生がない信頼性に優れた流体軸受部材を提供することができる。
【００２７】
請求項８記載の流体軸受部材の製造設備は、上型と下型によりフランジ素材を加圧して表面および裏面の少なくとも一方に動圧溝を成形すると同時に、フランジ素材の軸心穴に挿入されたシャフトを締結する流体軸受部材の製造設備であって、基本プレス装置は、少なくとも一方に動圧溝を成形する成形凸部が形成された上型および下型と、前記上型または下型に形成されてシャフトを位置決め可能な位置決め穴と、フランジ素材の外周部に配置されて外径部の拡径を規制する外径規制部材とを具備し、上型および／または下型を駆動して、上型および下型と外径規制部材とによりフランジ素材を密閉した密閉状態で動圧溝を加圧形成し、内径部を縮径してシャフトを軸心穴に締結するように構成されたものである。
【００２８】
上記構成によれば、基本プレス装置で外径規制部材によりフランジ素材の外径部の拡張を規制するとともに内径部の縮径をシャフトにより規制した密閉状態で加圧することにより、ランド部高さが一定の動圧溝を形成することができると同時に、シャフトをフランジの軸受穴に締結固定することができる。したがって、高価なレーザ溶接機や研磨装置を使用せず、かつ加工タクトも短くできて、動圧溝も安価な印圧成形ですみ、締結強度と締結精度も高くかつ安価に流体軸受部材を製造することができ、スラスト軸受装置のコスト削減が可能になる。
【００２９】
請求項９記載の流体軸受部材の製造設備は、請求項８記載の構成において、基本プレス装置に、下型を所定範囲で昇降自在に案内するガイドベースと、該下型を上方に付勢する下型付勢手段と、前記ガイドベースに取り付けられた外径部規制部材とを具備し、前記下型の下降限で上型との間でフランジを加圧成形した後、前記下型付勢手段の付勢力により、下型と上型との間にフランジを挟み込んだ状態で上型と共にフランジを上昇させて前記外径部規制部材から離脱させるように構成されたものである。
【００３０】
上記構成によれば、加圧成形によりフランジが拡径されて外径拘束板に密着していても、フランジを下型と上型で挟んで取り外すので、フランジの変形を防止することができ、フランジの加工精度を高めることができる。
【００３１】
請求項１０記載の流体軸受部材の製造設備は、請求項８または９記載の構成において、シャフトの軸部に段部を介して小径で軸心穴に嵌合される締結部を形成して、上型と下型による加圧時にフランジおよび前記段部を介してシャフトが軸心方向に圧縮されるように構成し、位置決め穴の内径を、シャフトの軸部外径より大きく、かつ圧縮して拡径される軸部の外径より小さく形成したものである。
【００３２】
上記構成によれば、加圧時にシャフトを軸心方向に圧縮して拡径させ、シャフトを位置決め穴内に密着させることにより、位置決め穴とシャフトとの挿入用の隙間を埋めて、シャフトを高精度で位置決めすることができ、シャフトとフランジとを高精度で締結することができる。
【００３３】
請求項１１記載の流体軸受部材の製造設備は、請求項８または９記載の構成において、シャフトを直状に形成し、上型に、加圧成形時に前記シャフトを軸心方向に圧縮する軸加圧用凸部を形成し、下型に形成された位置決め穴の内径を、シャフトの外径より大きく、かつ圧縮して拡径されるシャフトの外径より小さく形成したものである。
【００３４】
上記構成によれば、加圧時に軸加圧用凸部によりシャフトを軸心方向に圧縮して拡径させ、シャフトを位置決め穴内に密着させることにより、位置決め穴とシャフトとの挿入用の隙間を埋めて、シャフトを高精度で位置決めすることができ、シャフトとフランジとを高精度で締結することができる。
【００３５】
請求項１２記載の流体軸受部材の製造設備は、請求項８または９記載の構成において、位置決め穴に、加圧成形時に圧縮されるシャフトの軸心方向の圧縮量に対応してシャフトを位置決めするスペーサを設け、該スペーサによりフランジの表面形状を設定するように構成したものである。
【００３６】
上記構成によれば、段部を有するシャフトをフランジに締結する場合、加圧成形時にシャフトもその剛性に応じて軸心方向に圧縮されることで、段部に対応するフランジ部分の平面度が他の部位と相違することになるが、シャフトの支持位置をスペーサの高さにより調整することで、段部に対応するフランジ部分の平面度を調整して動圧溝の加工面（表面および／または裏面）の平面精度および動圧溝の形状を最大限に高めることができる。これにより後工程の矯正をなくしたり、また矯正量を最小にすることができ、平面度や動圧溝の形状が高精度で形成されたシャフト付フランジを得ることができる。
【００３７】
請求項１３記載の流体軸受部材の製造設備は、請求項８乃至１２のいずれか記載の構成において、フランジ素材の軸心穴に嵌合されるシャフトの締結部に、加圧によりフランジ素材を食い込ませる締結凹部を予め周方向に形成したものである。
【００３８】
上記構成によれば、加圧成形により、フランジ素材をシャフトの締結部の締結凹部に食い込ませることで、フランジとシャフトとの締結強度と引き抜き強度とを増大させることができる。
【００３９】
請求項１４記載の流体軸受部材の製造設備は、請求項８乃至１３のいずれか記載の構成において、フランジ素材の外周部に、予め加工誤差で生じる体積より大きい容積の逃がし部を形成したものである。
【００４０】
上記構成によれば、加圧成形時の加工誤差により生じたフランジ材を逃がし部に収容することができるので、フランジの外径および厚みを設定値通りに高精度に形成することができ、高品質の流体軸受部材を得ることができる。
【００４１】
請求項１５記載の流体軸受部材の製造設備は、請求項８乃至１４のいずれか記載の構成において、基本プレス装置により形成されたシャフト付フランジの表面と裏面とを矯正する矯正プレス装置を設け、矯正プレス装置は、それぞれ形成された略平坦面の矯正面がそれぞれ形成された上型および下型と、前記下型に形成されシャフトを挿入して位置決め可能な位置決め穴とを具備し、上型または／および下型を駆動して外周部を規制しない状態で加圧して、フランジの厚さと平面度とを加圧矯正するように構成されたものである。
【００４２】
上記構成によれば、基本プレス装置により動圧溝が形成されたフランジの動圧溝形成面を、略平坦面の矯正面により加圧することで、その平面度を改善して高精度の平面に形成することができる。また矯正面により動圧溝を加圧することで、その応力をランド部の上縁に集中させて角を丸く形成することができ、これにより起動・停止時に磨耗粉が発生しない信頼性の高い流体軸受部材を提供することができる。
【００４３】
請求項１６記載の流体軸受部材の製造設備は、請求項１５記載の構成において、矯正面の略平坦面は、平坦面と、軸心位置から外周側に上方または下方に僅かな勾配で傾斜する傾斜状平坦面を含むものである。
【００４４】
上記構成によれば、第１プレス装置により加圧成形されたフランジの表面と裏面が、軸心から外周側に僅かな傾斜を有していても、第２プレス装置の上型と下型により平坦面または傾斜状平坦面からなる矯正面で加圧矯正されることで、フランジの平面度をより向上させることができ、高精度な流体軸受部材を製造することができる。
【００４５】
【発明の実施の形態】
ここで、本発明に係る流体軸受部材の製造設備および製造方法の第１の実施の形態を図１〜図２に基づいて説明する。
【００４６】
この実施の形態は基本構造を示すもので、円形で中心に軸心穴Ｆｃが形成された板状のフランジＦの表面および裏面にそれぞれスラスト動圧溝Ｍｕ，Ｍｄを印圧（プレス）加工してすると同時に、軸心穴ＦｃにシャフトＳを締結する第１プレス工程（基本プレス工程）を行う第１プレス装置（基本プレス装置）Ａ１と、フランジＦの外径部Ｆｂを拘束せずに加圧してフランジＦの厚さと平面度を高精度で矯正する第２プレス工程（矯正プレス工程）を行う第２プレス装置（矯正プレス装置）Ａ２とが具備されている。なおこの第２プレス装置Ａ２は、第１プレス装置Ａ１により製造される軸受部材の精度が低かったり、より高精度に加工する必要がある場合に、必要に応じて使用されるものである。
【００４７】
ここで製造されるフランジ素材は、円形で軸心位置に軸心穴Ｆｃが形成された円板状に形成され、シャフトＳは大径の軸部Ｓｃの先端側に段部Ｓｂを介して小径の締結部Ｓｃが形成されている。
【００４８】
図１（ａ）に示すように、第１プレス装置Ａ１の加工部には、フランジＦにスラスト動圧溝Ｍｕを印圧加工する成形凸部３ｕを有する上型１と、フランジＦに動圧溝Ｍｄを印圧加工する成形凸部３ｄを有する下型２とが配置されている。そして、図示しない加圧駆動装置により上型１が下降されて、上型１と下型２との間でフランジＦを加圧圧縮してスラスト動圧溝Ｍｕ，Ｍｄを印圧成形すると同時に、軸心穴Ｆｃを縮径して嵌合されたシャフトＳを締結固定する。なお、ここで下型２を上昇しても、上型１と下型２をそれぞれ昇降して接近させてもよい。
【００４９】
前記下型２には、その上面軸心位置に、シャフトＳを挿入位置決めする位置決め穴４が形成され、また外周部に外径部Ｆｂが拡径されるのを規制するリング状の外径拘束板（外径規制部材）５が配置されている。また下型２の上面外周部に、上型１の下降限となってストロークを設定する第１ストッパ６が設けられている。
【００５０】
上記第１プレス装置Ａ１による第１プレス工程は、下型２の位置決め穴４にシャフトＳの軸部Ｓｃを挿入配置し、シャフトＳの締結部Ｓｃに軸心穴Ｆｃを嵌合してフランジ素材Ｆを位置決めした後、上型１が矢印Ｘ方向に降下される。この時、フランジ素材Ｆと外径拘束板５の間およびフランジ素材ＦとシャフトＳの間には所定の隙間δ１，δ２がそれぞれ形成されている。
【００５１】
この時のフランジＦの変形を詳細に説明すると、上型１がフランジ素材Ｆに当り加圧を開始すると、初めにフランジ素材Ｆの外径部が外周側に拡張変形すると同時に、成形凸部３ｕ，３ｄによりスラスト動圧溝Ｍｕ，Ｍｄが形成され始める。この時のスラスト動圧溝Ｍｕ，Ｍｄは、外周側のランド部が高く、内周側のランド部が低く形成される。
【００５２】
更に上型１が下降されると、フランジＦの外径部Ｆｂが拡張されて外径拘束板５にぶつかって拘束され、またフランジＦの全体が上型１と下型２と外径拘束板５とで密閉状態で加圧されることにより、スラスト動圧溝Ｍｕ，Ｍｄのランド部の高さも内周側と外周側でほぼ同じ高さになる。
【００５３】
ここで更に上型１を下降させていくと、フランジＦの内径部ＦａがシャフトＳ側へ変形していき、その結果、フランジＦとシャフトＳとが締結される。
次に第２プレス工程を行う第２プレス装置Ａ２について説明する。
【００５４】
図２（ｂ）に示すように、第２プレス装置Ａ１の加工部には、略平坦面の矯正面１３ｕが形成された上型１１と、略平坦面の矯正面１３ｄが形成された下型１２とが配置されている。そして、図示しない加圧駆動装置により上型１１が下降されて、上型１１と下型１２との間で矯正面１３ｕ，１３ｄにより、フランジＦの厚みと平面度を矯正する。ここで矯正面１３ｕ，１３ｄの略平坦面とは、プレス方向に垂直な平坦面と、軸心位置から外周側に工程差が数ミクロンから十数ミクロンオーダの勾配を有する（わずかな円錐凸状または円錐凹状の）傾斜面を含むものとする。なお、ここで下型１２を上昇しても、上型１１と下型１２をそれぞれ昇降して接近させてもよい。
【００５５】
前記下型１２には、その中心部に、シャフトＳを挿入位置決めする位置決め穴１４が形成され、また下型１２の上面外周部に、上型１１の下降ストローク限となる第２ストッパ１６が設けられて第１プレス装置Ａ１により成形されたフランジＦ１の厚さを僅かに薄く加圧成形できるように設定されている。
【００５６】
上記第２プレス装置Ａ１による第２プレス工程は、フランジＦが締結されたシャフトＳを下型１２の位置決め穴１４へ挿入して位置決め後、上型１１を矢印Ｘ方向に第２ストッパー１６に当接させるまで降下させる。ここで第２ストッパー１６は、第１プレス工程後のフランジＦの厚みよりも少なくてもその平面の矯正量より薄く仕上がるよう設定されることで、フランジＦの平面の矯正と厚み揃えを行う。当然ながら製品側の要求精度によっては、第１プレス工程だけで加工完了としても良い。
【００５７】
なお、第２プレス工程の上型１１と下型１２による矯正面１３ｕ，１３ｄの形状の詳細は、シャフトＳの強度により大きく異なるので、次の実施の形態で説明し、ここでは省略する。
【００５８】
次に図３〜図１０を参照して本発明に係る流体軸受部材の製造設備および製造方法の第２の実施の形態を説明する。第１の実施の形態と同一部材には同一符号を付して説明を省略する。
【００５９】
この実施の形態は、第１プレス工程において、プレス後のフランジＦの変形を防ぐための工夫を施している。
すなわち、図３，図４に示すように、第１プレス装置（基本プレス装置）Ｂ１の加工部には、上ダイフレーム２０Ｕに固定されてフランジＦの表面にスラスト動圧溝Ｍｕを印圧加工する成形凸部２３ｕが形成された上型２１と、下ダイフレーム２０Ｄに立設固定されたガイドベース２７内に所定範囲で昇降自在に配置されてフランジＦの裏面にスラスト動圧溝Ｍｄを印圧加工する成形凸部２３ｄが形成された下型２２とを具備し、下型２２はガイドベース２７の内側で下ダイフレーム２０Ｄにより下降限が規制されるとともに、ガイドベース２７の規制部２７ａにより上昇限が規制されている。
【００６０】
下ダイフレーム２０Ｄの加工部には、下型２２の上面軸心位置に所定深さの位置決め穴２４が形成され、この位置決め穴２４には、シャフトＳが挿入されるとともに、底部にシャフトＳを高さを設定するスペーサ２９が内装されている。また下型２２の下部で軸心位置に収容穴２２ａが形成され、この収容穴２２ａには下型２２を上方に付勢する下型付勢手段であるばね２８が配置されている。また下型２２の成形凸部２３ｄの外周には、外径部Ｆｂが拡径されるの規制するリング状の外径拘束板（外径規制部材）２５が配置されてガイドベース２７に支持されている。
【００６１】
上型２１の下面外周部には、ガイドベース２７の規制部２７ａ上面に当接して上型２１の下降限となり下降ストロークを設定する第１ストッパ２６が設けられている。
【００６２】
上記構成の第１プレス装置Ｂ１における動作を説明する。
まずプレスが動作していない時は、図３に示すように、ばね２８により下型２２がガイドベース２７の規制部２７ａまで上昇されている。まず位置決め穴２４にシャフトＳが挿入され、シャフトＳの締結部Ｓｃに軸心穴Ｆｃを介してフランジ素材Ｆが嵌合されて部品のセットが完了する。このセット状態では、フランジ素材Ｆが外径拘束板２５の上方に位置する。
【００６３】
部品のセット作業をスムーズに行うために、フランジ素材Ｆの寸法は完成品と体積が一定のままで、厚みを約２０〜５０μｍほど大きく形成され、また外径と内径は、外径拘束板２５とシャフトＳの締結部Ｓｃとの間にそれぞれ所定の割合で振り分けて形成している。またスペーサ１８の高さはシャフトＳの剛性により微妙に異なる調整が要求されるため、後で説明する。
【００６４】
プレスが動作されて上型２１が下降すると、例えば９．８Ｎ／mm2×１０４（１００kg/cm2）に設定されたばね１８に抗してフランジ素材Ｆは下型２２との間に挟まれたまま下降され、図４に示すように、下型２２が下ダイフレーム２０ｕに当接する下降限で加圧される。
【００６５】
この加圧により、上型２１や下型２２、シャフトＳ等の弾性変形、フランジＦの弾性変形と塑性変形を含むので、フランジＦが、たとえば外径が約６ｍｍ、厚みが約０．６ｍｍ、その材料がＳＵＳ系未焼き入れ材とした場合について、この変位を加圧力に置き換えて説明する。
【００６６】
すなわち、加圧力が約９．８〜２９．８Ｎ／mm2×１０５（１〜３ｔ/cm2）の時、フランジ素材Ｆは圧縮されて外周方向へ拡張されると同時に、成形凸部２３ｕ，２３ｄによりスラスト動圧溝Ｍｕ，Ｍｄが形成され始める。この時のスラスト動圧溝Ｍｕ，Ｍｄは、外周側でランド部の高さ（深さ）が高く、内周側のランド部が低い。
【００６７】
さらに加圧力が３９．２〜４９Ｎ／mm2×１０５（４〜５ｔ/cm2）になると、フランジＦの外径部Ｆｂが外径拘束板２５にぶつかって拘束され、内径部Ｆａが縮径されてシャフトＳへの軽度の接触も始まり、密閉された状態での加圧となってスラスト動圧溝Ｍｕ，Ｍｄは、ランド部が内周側も外周側もほぼ同じ高さ（深さ）に形成される。
【００６８】
さらに加圧力を高めていくと、内径部Ｆａがさらに縮径されてシャフトＳが強固に締結され、十分な締結強度が得られる。
スラスト動圧溝Ｍｕ，Ｍｄの加工とシャフトＳの締結が完了すると、上型２１を上昇させるが、ここで問題は、フランジＦの外径部Ｆｂが外径拘束板２５に約３０μｍほど食い込んだ状態で密着しているため、外径拘束板２５からフランジＦを無理やり取り外すと、フランジＦが変形する。これを防ぐためにフランジＦを上型２１と下型２２との間にばね２８の力で挟み込んだ状態で、上型２１，フランジＦおよび下型２２を上昇させることにより、フランジＦを外径拘束板２５から取り出す。これによりフランジＦの表面と裏面に形成されたスラスト動圧溝Ｍｕ，Ｍｄの形状は、上型２１、下金型２２、およびシャフトＳやフランジＦの弾性変形、塑性変形で決定された安定した形状となる。
【００６９】
なお、ここで上型２１は第１ストッパ２６により下降限の位置決めを行ったが、一般に市販されているサーボプレスで上型２１の位置決めをしても良い。
ここで位置決め穴２４に配置されるスペーサ２９の作用について図５を参照して説明する。
【００７０】
上型２１により加えられるプレス荷重は、シャフトＳの軸部Ｓｃの外径より大きい範囲では、フランジＦを介して下型２２で支持されるが、シャフトＳの軸部Ｓｃの外径より小さい範囲では、フランジＦから段部Ｓｂを介して軸部Ｓｃで受け、さらにスペーサ２９を介して下型２２で支持する構造である。一般には、上型２１および下型２２は一般に超硬材により形成され、シャフトＳはＳＵＳ系焼き入れ材が用いられるが、それぞれ弾性変形の指標となるヤング率やポアソン比が大きく異なっており、同一荷重でも圧縮量が大きく相違する。たとえばシャフトＳの段部Ｓｂの高さを下型２１の成形凸部２３ｄの形成面と同じ高さになるようにスペーサ２９の高さを設定すると、シャフトＳの長さが約５ｍｍの場合、シャフトＳは弾性変形の範囲で軸心方向に圧縮されるため、段部Ｓｂの外径に対応する範囲のスラスト動圧溝Ｍｕが浅く（ランド部が低く）なる。これは第１の実施の形態において位置決め穴２４内にシャフトＳをフリーで配置して圧縮されない場合も同様である。
【００７１】
この時のスペーサ２９の高さを基準として、スペーサ２９の高さ基準高さよりを約１０〜２０μｍ高くすると、図５（ｂ）に示すように、フランジＦの表面は、軸心部が外周部より５〜１０μｍ低い凹む傾斜形状に形成され、この時スラスト動圧溝Ｍｕのランド部の高さは一定になる。またスペーサ２９の高さを基準高さより２０〜３０μｍ高くすると、図５（ｃ）に示すように、フランジＦの表面がほぼ平面形状に形成され、この時スラスト動圧溝Ｍｕのランド部の高さは一定になる。さらに、スペーサ２９の高さを基準高さより３０〜４０μｍ高くすると、図５（ｄ）に示すように、軸心部が外周部より約５〜１０μｍ膨らむ凸状の傾斜形状に形成され、スラスト動圧溝Ｍｕのランド部の高さは一定になる。
【００７２】
このように、フランジＦの表面に形成されるスラスト動圧溝Ｍｕの形成面の形状から、スペーサ２９の高さを実験的に調整して、図５（ｃ）になるように設定することで、第２プレス工程での矯正量を小さくしたり、あるいは第２プレス工程を不要にすることができ、また加工しやすい面にできるので、結果として精度の高い部品を得ることができる。もちろん、図５（ｂ）（ｄ）に示す略平坦形状でも、第２プレス工程でこれをうち消して平坦面とすれば、それなりに高い精度で平面度や厚み、スラスト動圧溝Ｍｕ，Ｍｄの形状を得ることができる。
【００７３】
なお、上記の説明は、シャフトＳが第１プレス工程で弾性変形の範囲、すなわちスペーサ２９の高さ調整できる範囲にのみ成り立つ。しかし製品形状の制約からシャフトＳが塑性変形する場合は、スペーサ２９の高さをいくら高くしてもシャフトＳが塑性変形して座屈が大きくなるだけであり、図５（ｃ）、（ｄ）に示す形状にならない。このような場合には、スペーサ２９を図５（ｂ）の形状となる必要最小限の高さに調整することで、シャフト１４の座屈を防ぐようにして、後述する第２プレス工程で平面度と厚みを矯正すればよい。
【００７４】
またシャフトＳは、上型２１の加圧力がフランジＦを介して加わるために、シャフトＳは軸心方向の圧縮力を受けることになる。具体的には軸部Ｓａの長さが約５ｍｍ、外径が約３ｍｍの場合、経験的には約２０〜３０μｍ程度弾性変形の範囲内で圧縮されるので、体積計算によると軸部Ｓａの外径が６〜９μｍ太くなっていることが推測される。したがって、位置決め穴２４の内径を、非加圧時のシャフトＳの外径より２μｍ程度大きく、かつ６μｍより小さく形成しておけば、シャフトＳはスムーズに位置決め穴２４へ挿入でき、かつ加圧時にシャフトＳを位置決め穴２４の内面に密着させて、シャフトＳを高精度で位置決め穴３４に締結できる。この考え方は第２プレス工程についても適用できる。
【００７５】
次ぎに締結強度を改善するためのシャフトＳの締結部Ｓｃの形状を図６を参照して説明する。
図６（ａ）に示すように、シャフトＳの段部Ｓｂ上で締結部Ｓｃに、先端部が大径で基端部が小径となるテーパ面Ｓｔにより締結凹部Ｔを形成する。このテーパ面Ｓｔを形成したシャフトＳを第１プレス工程に用いると、フランジＦの変形による密着力に加え、フランジＦの構成材がテーパ面Ｓｔにが流れ込んでくることで、締結部Ｓｃの先端部をカシメたようになり、シャフトＳの引き抜き強度を大幅に高めることができる。なお、テーパ面Ｓｔの先端部に直状面Ｓｓを残しているのは、引き抜き負荷によるシャフトＳの割れを防ぐとともに、引き抜き強度のバラツキを小さくするためである。
【００７６】
またテーパ面Ｓｔに代えて、図６（ｂ）に示すように、基端部が小径となる締結段部Ｓｄにより締結凹部Ｔを形成しても同様の効果を奏することができる。また図６（ｃ）に示すように、締結部Ｓｃに周方向に単数または複数の締結用溝Ｓｍにより締結凹部Ｔを形成しても締結強度を増大することができる。
【００７７】
以上のように、シャフトＳの締結部Ｓｃにテーパ面Ｓｔや締結段部Ｓｄ、締結溝部Ｓｍを形成することにより、シャフトＳとフランジＦとを第１プレス工程により一体化すると、極めて耐衝撃性の高いスラスト軸受部材を得ることができる。
【００７８】
次ぎに図７を参照して第２工程を行う第２プレス装置（矯正プレス装置）Ｂ２について説明する。
第２プレス装置Ｂ２の加工部には、上ダイフレーム３０Ｕに固定されてフランジＦを平坦面に矯正する略平坦状の矯正面３３ｕが形成された上型３１と、下ダイフレーム３０Ｄに立設固定されたガイドベース３７内に所定範囲で昇降自在に配置されてフランジＦを平坦面に矯正する略平坦状の矯正面２３ｄが形成された下型３２とを具備し、下型３２はガイドベース３７の内側で下ダイフレーム３０Ｄにより下降限が規制されるとともに、ガイドベース３７の規制部３７ａにより上昇限が規制されている。
【００７９】
また下型３２の軸心位置には、位置決め穴３４が形成され、この位置決め穴３４は、シャフトＳが挿脱自在で、底部にシャフトＳを位置決めするスペーサ３９が内装されている。また下型３２の下部で軸心位置に収容穴３２ａが形成され、この収容穴３２ａには下型３２を上方に付勢する下型付勢手段であるばね３８が配置されている。そして上型３１の下面外周部には、ガイドベース３７の規制部３７ａ上面に当接して上型３１の下降限となり下降ストロークを設定する第２ストッパ３６が設けられている。
【００８０】
なお、前記位置決め穴３４の内径は、加圧時のシャフトＳが圧縮されて拡径される外径より小さく設定されている。
上記第２プレス装置Ｂ２の動作を以下に説明する。
【００８１】
プレスが動作していない時、下型３２はばね３８がより上方へ付勢されてガイドベース３７の規制部３７ａに規制された上昇限にある。この状態でフランジＦに締結されたシャフトＳを位置決め穴３４に挿入することで、部品のセットが完了する。なお、スペーサ３９の長さは第１プレス装置Ｂ１と同じに設定される。
【００８２】
次ぎにプレスが動作されて上型３１が下降しフランジＦに当接すると、フランジＦは例えば約９．８Ｎ／mm2×１０４（１００kg/cm2）に設定されたばね３８に抗して下型３０と挟まれた状態で下降を続け、下型３２が下ダイフレーム３０Ｄに当接する下降限で停止されて加圧され、フランジＦの表面および裏面の平面度および厚みの矯正がおこなわれる。
【００８３】
ここでは、第２ストッパ３６によるフランジＦの成形厚が、第１プレス装置Ｂ１による厚みより薄く設定されており、薄くする具体量は、少なくても第１プレス工程で形成される凹凸量より大きく設定すれば良い。また、より良好なスラスト動圧溝Ｍｕ，Ｍｄの形状を得る為には、第１プレス工程で成形されるフランジＦのランド部の高さ（溝深さ）を、完成品より２〜３μｍ程度高く（深く）しておき、これがフランジＦの完成品溝深さとなるようストッパー３８を更に薄く設定すると良い。
【００８４】
すなわち、フランジ素材Ｆの加工は一般的な板金プレス抜き金型で得られるが、このような加工では板金の厚み誤差や、内径、外径の加工誤差すなわち体積誤差がある。このような誤差のあるフランジ素材Ｆを第１プレス装置Ｂ１によりより加工すると、フランジ素材ＦがシャフトＳ、外径拘束板２５、上型２１、下型２２により密閉された空間に押し込められて加圧されるので、フランジ素材Ｆの体積誤差は上型２１と下型２２の間の厚み誤差となる。この厚み誤差を有するフランジＦを第２プレス装置Ｂ２により矯正加工すると、フランジＦの外径部Ｆｂは拘束されていないので、厚み誤差を外径誤差に矯正することができる。一般的にスラスト軸受装置に要求されるフランジＦの部品公差は、外径公差より厚み公差が重要視されるため、極めて最適なフランジＦを得ることができる。
【００８５】
さらに第２プレス装置Ｂ２により、極めて信頼性が改善できるフランジＦのスラスト動圧溝Ｍｕ，Ｍｄの形状が得られる。具体的形状は、図８に示すように、角張った形状のスラスト動圧溝Ｍｕ，Ｍｄの先端角部が丸まったような形状となる。この理由は、上型３１、下型３２の矯正面３３ｕ，３３ｄでフランジＦを押圧すると、スラスト動圧溝Ｍｕ，Ｍｄの端部に応力が集中して塑性変形した結果と考えられる。このように、先端角部が丸まったスラスト動圧溝Ｍｕ，Ｍｄは、これをスラスト軸受装置とするときに、起動、停止時の摩耗粉の発生が押さえられるので、良好な信頼性を得ることができる。
【００８６】
次ぎに図９を用いて第２プレス工程における上型３１の矯正面３３ｕ（３３ｄ）の形状を説明する。
先に説明した図５（ｃ）のように、フランジＦ３の表面が平面に調整できる場合は、当然上型２９のフランジＦ３を矯正する矯正面３３ｕを平坦面とすることで全く問題はない。図５（ｂ），（ｄ）の場合の形状に対する具体例を図９に示す。
【００８７】
すなわち、図９（ａ），（ｂ）において、Ｈは第１プレス工程により形成されたフランジＦのスラスト動圧溝Ｍｕ，Ｍｄ表面の高低差を示す。フランジＦの高低差Ｈが例えば１０μｍの場合には、上型３１の矯正面３３ｕの高低差Ｌは１２〜１６μｍが最適な値である。ここでフランジＦの高低差Ｈより矯正面３３ｕの高低差Ｌが大きく設定されるのは、第２プレス工程がフランジＦの外径を拘束しないで加圧矯正するために、スプリングバックが起きるためである。
【００８８】
上記の説明から、第１プレス工程で得られるフランジＦの表面形状に対応して上型３１の矯正面３３ｕの形状を変えることで、平面度の良いフランジＦが得られる。当然に下型３１においても同様な考え方で、矯正面３３ｄに工程差を設けることにより良好なフランジＦが得られることは言うまでもない。
【００８９】
なお、実験によれば、フランジＦの高低差Ｈが５〜６μｍ以下の場合には、上型３１の矯正面３３ｕを全くの平坦面としても、実質的にフランジＦの表面が十分な平面が得られることが確認されている。
【００９０】
ここでシャフト付フランジＦの寸法精度を改善するためのフランジ素材Ｆについて説明する。
すなわち、フランジ素材Ｆを加圧成形するときの体積誤差は、第２プレス工程でフランジＦ３の外径誤差となると説明した。このためフランジＦの厚みも外径も寸法精度が要求される場合には、フランジ素材Ｆ自体の加工精度を高め体積誤差を小さくするしかなく、結果必然的にコストが高くなる。
【００９１】
そこで、この実施の形態では、図１０（ａ）に示すように、フランジＦの加圧成形による体積誤差と同等以上の空間ができるように４５°の傾斜平面（Ｃ形）面取りＣ、または図１０（ｂ）に示す円弧状面取りＲ、あるいは図８（ｃ）に示す段形面取りＮにより、加工誤差以上の容積を有する逃がし部を、スラスト動圧溝Ｍｕ，Ｍｄを加工しない外周縁に設けることで解決している。この様なフランジ素材Ｆを第２プレス装置Ｂ２で上下型３１，３２により矯正すると、フランジＦの体積誤差は、結果として面取りＣ，Ｒ，Ｎの（逃がし部）を埋めることになるので、フランジＦの外径増大と厚み減少は常に設定量だけ変化し、第１プレス工程後のフランジＦの厚みと外径は、体積誤差と無関係に同じ寸法に仕上がり、完成品としての寸法も安定する。
【００９２】
以上のように、フランジＦの外周縁に、成形による体積誤差以上の容積を持つ逃がし部を形成することにより、フランジ素材Ｆの加工コスト増大を押さえたままフランジＦの寸法精度が改善できる。なお、逃がし部の形状は、前記面取りＣ，Ｒ，Ｎに限るものではない。
上記実施の形態では、段部を介して小径の締結部を形成したシャフトＳを使用した場合を説明したが、段部を有さない直状のストレートシャフトＳ’を使用した場合の他の実施の形態を図１１を参照して説明する。なお、先の実施の形態と同一の部材には同一の符号を付して説明を省略する。
【００９３】
このようなシャフトＳ’を使用した場合、第１プレス装置Ｂ１では上型２２によるプレス荷重がシャフトＳ’に負荷されないので、シャフトＳ’とフランジＦの締結精度が、挿入のための軸心穴Ｆｃとの隙間分だけ低下する。このため、この実施の形態では、上型２１の軸心位置に、シャフトＳ’を直接加圧するための軸加圧用突部４１を設けている。
【００９４】
この突部４１は、上型２１の成形凸部２３ｕがフランジ素材Ｆに当接する２０〜３０μｍ手前で、シャフトＳ’に当接するよう設定しており、突部４１によりシャフトＳ’が軸心方向に加圧されることで弾性変形して拡径され位置決め穴２４に密着する。このため、シャフトＳ’に対してフランジＦを高精度で締結して、締結強度も向上させることができる。
【００９５】
上記の説明では、第１プレス工程で説明したが、当然第２プレス工程でも同様に効果を奏することができる。
【００９６】
【発明の効果】
以上に述べたごとく請求項１記載の流体軸受部材の製造方法によれば、基本プレス工程で、外径部の拡張を規制するとともに内径部の縮径をシャフトにより規制した密閉状態で、フランジ素材を加圧することにより、ランド部高さが一定の動圧溝を形成することができると同時に、シャフトをフランジの軸心穴に締結固定することができる。したがって、高価なレーザ溶接機や研磨装置を使用せず、かつ加工タクトも短くできて、動圧溝も安価な印圧成形ですみ、締結強度と締結精度も高くかつ安価に流体軸受部材を製造することができ、スラスト軸受装置のコスト削減が可能になる。
【００９７】
請求項２記載の流体軸受部材の製造方法によれば、フランジが拡径されて外径拘束板に密着していても、フランジを下型と上型で挟んで取り外すことにより、フランジの変形を防止することができ、フランジの加工精度を高めることができる。
【００９８】
請求項３記載の流体軸受部材の製造方法によれば、加圧成形時に、シャフトを加圧して拡径させ位置決め穴に密着させることにより、位置決め穴とシャフトとの間の挿入用隙間を埋めて、シャフトを位置決め穴内に高精度で位置決めすることができ、フランジとシャフトとを高精度で締結することができる。
【００９９】
請求項４記載の流体軸受部材の製造方法によれば、段部を有するシャフトをフランジに締結する場合、加圧成形時にシャフトも軸心方向に圧縮されることで、段部に対応するフランジ部分の平面度が他の部位と相違することになるが、シャフトの支持位置を調整することで、フランジの平面度と動圧溝の形状を最大限に高めることができる。これにより後工程の矯正をなくしたり、また矯正量を最小にすることができ、平面度や動圧溝の形状が高精度で形成されたシャフト付フランジを得ることができる。
【０１００】
請求項５記載の流体軸受部材の製造方法によれば、加圧成形により、軸心穴内でフランジ素材をシャフトの締結部の締結凹部に食い込ませることで、フランジとシャフトとの締結強度を増大させることができる。
【０１０１】
請求項６記載の流体軸受部材の製造方法によれば、加圧成形により加工誤差により生じたフランジ材を逃がし部に収容することができるので、フランジの外径および厚みを設定値通りに高精度に形成することができ、高品質の流体軸受部材を得ることができる。
【０１０２】
請求項７記載の流体軸受部材の製造方法によれば、基本プレス工程で動圧溝が形成された表面と裏面を、略平坦面の矯正面により加圧することで、その平面度を改善して高精度の平面に形成することができる。また矯正面により動圧溝の形成面を加圧することで、その応力をランド部の上縁に集中させて角を丸く形成することができ、これにより起動・停止時に磨耗粉の発生がない信頼性に優れた流体軸受部材を提供することができる。
【０１０３】
請求項８記載の流体軸受部材の製造設備によれば、基本プレス装置で外径規制部材によりフランジ素材の外径部の拡張を規制するとともに内径部の縮径をシャフトにより規制した密閉状態で加圧することにより、ランド部高さが一定の動圧溝を形成することができると同時に、シャフトをフランジの軸受穴に締結固定することができる。したがって、高価なレーザ溶接機や研磨装置を使用せず、かつ加工タクトも短くできて、動圧溝も安価な印圧成形ですみ、締結強度と締結精度も高くかつ安価に流体軸受部材を製造することができ、スラスト軸受装置のコスト削減が可能になる。
【０１０４】
請求項９記載の流体軸受部材の製造設備によれば、加圧成形によりフランジが拡径されて外径拘束板に密着していても、フランジを下型と上型で挟んで取り外すので、フランジの変形を防止することができ、フランジの加工精度を高めることができる。
【０１０５】
請求項１０記載の流体軸受部材の製造設備によれば、加圧時にシャフトを軸心方向に圧縮して拡径させ、シャフトを位置決め穴内に密着させることにより、位置決め穴とシャフトとの挿入用の隙間を埋めて、シャフトを高精度で位置決めすることができ、シャフトとフランジとを高精度で締結することができる。
【０１０６】
請求項１１記載の流体軸受部材の製造設備によれば、加圧時に軸加圧用凸部によりシャフトを軸心方向に圧縮して拡径させ、シャフトを位置決め穴内に密着させることにより、位置決め穴とシャフトとの挿入用の隙間を埋めて、シャフトを高精度で位置決めすることができ、シャフトとフランジとを高精度で締結することができる。
【０１０７】
請求項１２記載の流体軸受部材の製造設備によれば、段部を有するシャフトをフランジに締結する場合、加圧成形時にシャフトもその剛性に応じて軸心方向に圧縮されることで、段部に対応するフランジ部分の平面度が他の部位と相違することになるが、シャフトの支持位置をスペーサの高さにより調整することで、段部に対応するフランジ部分の平面度を調整して動圧溝の加工面（表面および／または裏面）の平面精度および動圧溝の形状を最大限に高めることができる。これにより後工程の矯正をなくしたり、また矯正量を最小にすることができ、平面度や動圧溝の形状が高精度で形成されたシャフト付フランジを得ることができる。
【０１０８】
請求項１３記載の流体軸受部材の製造設備によれば、加圧成形により、フランジ素材をシャフトの締結部の締結凹部に食い込ませることで、フランジとシャフトとの締結強度と引き抜き強度とを増大させることができる。
【０１０９】
請求項１４記載の流体軸受部材の製造設備によれば、加圧成形時の加工誤差により生じたフランジ材を逃がし部に収容することができるので、フランジの外径および厚みを設定値通りに高精度に形成することができ、高品質の流体軸受部材を得ることができる。
【０１１０】
請求項１５記載の流体軸受部材の製造設備によれば、基本プレス装置により動圧溝が形成されたフランジの動圧溝形成面を、略平坦面の矯正面により加圧することで、その平面度を改善して高精度の平面に形成することができる。また矯正面により動圧溝を加圧することで、その応力をランド部の上縁に集中させて角を丸く形成することができ、これにより起動・停止時に磨耗粉が発生しない信頼性の高い流体軸受部材を提供することができる。
【０１１１】
請求項１６記載の流体軸受部材の製造設備によれば、第１プレス装置により加圧成形されたフランジの表面と裏面が、軸心から外周側に僅かな傾斜を有していても、第２プレス装置の上型と下型により平坦面または傾斜状平坦面からなる矯正面で加圧矯正されることで、フランジの平面度をより向上させることができ、高精度な流体軸受部材を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る軸受部材の製造設備の第１の実施の形態を示し、（ａ）は第１プレス装置のプレス前の側面中央断面図、（ｂ）は同下型の平面図、（ｃ）は（ａ）の要部拡大図である。
【図２】（ａ）は第２プレス装置のプレス前の側面中央断面図、（ｂ）は同下型の平面図である。
【図３】本発明に係る軸受部材の製造設備の第２の実施の形態を示し、（ａ）は第１プレス装置のプレス前の側面中央断面図、（ｂ）は（ａ）の要部拡大図である。
【図４】同第１プレス装置のプレス状態を示し、（ａ）は第１プレス装置の縦断面図、（ｂ）は（ａ）の要部拡大図である。
【図５】（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ第１プレス装置による動圧溝形成面の形状を示すもので、（ａ）は段部と下型の成形凸部の形成面と同じ位置にスペーサを設定した場合のフランジ形状を誇張した部分断面図、（ｂ）は段部を成形凸部の形成面より上位となるスペーサを使用した場合のフランジ形状を誇張した部分断面図、（ｃ）は段部を（ｂ）より上位となるスペーサを使用した場合のフランジ形状を誇張した部分断面図、（ｄ）は段部を（ｃ）より上位となるスペーサを使用した場合のフランジ形状を誇張した部分断面図である。
【図６】（ａ）〜（ｃ）はそれぞれシャフトの締結部の形状を示す側面図である。
【図７】第２の実施の形態の第２プレス装置を示し、（ａ）は第２プレス装置のプレス前の側面中央断面図、（ｂ）は（ａ）のプレス中の要部拡大図である。
【図８】同第２プレス装置により矯正されたフランジの動圧溝の形成面を誇張して示す側面断面図である。
【図９】（ａ）（ｂ）は、それぞれフランジの動圧溝の形成面に対応する第２プレス装置の強制面の形状を示す断面図である。
【図１０】（ａ）〜（ｃ）はそれぞれフランジ素材の逃がし部を示す断面図である。
【図１１】直状シャフトを使用した場合の第３の実施の形態の第１プレス装置を示す側面断面図である。
【図１２】（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ従来のシャフト付フランジの製造手順を示す説明図図である。
【符号の説明】
Ｆ フランジ
Ｆａ 内径部
Ｆｂ 外径部
Ｆｃ 軸心穴
Ｍｕ，Ｍｄ スラスト動圧溝
Ｓ，Ｓ’ シャフト
Ｓｂ 段部
Ｓｃ 締結部
Ａ１ 第１プレス装置
１ 上型
２ 下型
３ｕ 成形凸部
３ｄ 成形凸部
４ 位置決め穴
５ 外径拘束板
６ 第１ストッパ
Ａ２ 第２プレス装置
１１ 上型
１２ 下型
１３ｕ，１３ｄ 矯正面
１４ 位置決め穴
１６ 第２ストッパ
２１ 上型
２２ 下型
２３ｕ 成形凸部
２３ｄ 成形凸部
２４ 位置決め穴
２５ 外径拘束板
２６ 第１ストッパ
２７ ガイドベース
２８ ばね
３１ 上型
３２ 下型
３３ｕ，３３ｄ 矯正面
３６ ストッパ
４１ 軸加圧用突部
Ｃ，Ｒ，Ｎ 面取り（逃がし部）
Claims (16)
- フランジ素材を加圧して表面および裏面の少なくとも一方に動圧溝を成形すると同時に、フランジ素材の軸心穴に嵌合されたシャフトを締結するに際し、
基本プレス工程で、少なくとも一方に動圧溝を形成する成形凸部を有する上型および下型により、フランジ素材の外径部の拡張を規制した密閉状態で加圧して動圧溝を成形するとともに、フランジ素材の内径部を縮径して軸心穴にシャフトを締結する
ことを特徴とする流体軸受部材の製造方法。 - 基本プレス工程で加圧終了後に、上型と下型とによりフランジを挟んだ状態で上方または下方に移動させて、外径規制部材からフランジを離脱させる
ことを特徴とする請求項１記載の流体軸受部材の製造方法。 - 基本プレス工程で前記上型と下型とによりシャフトを軸心方向に加圧圧縮して拡径させ、上型または下型に形成されてシャフトを位置決めする位置決め穴内にシャフトを密着させる
ことを特徴とする請求項１または２記載の流体軸受部材の製造方法。 - 軸部に段部を介して小径で軸心穴に嵌合される締結部を有するシャフトを使用し、
上型と下型とにより、フランジ素材および段部を介して軸心方向に圧縮されるシャフトの支持位置を調整して、前記段部に対応するフランジの成形状態を調整する
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の流体軸受部材の製造方法。 - シャフトの締結部に予め締結凹部を形成しておき、加圧成形によりフランジ素材の内径部を前記締結凹部に食い込ませる
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか記載の流体軸受部材の製造方法。 - フランジ素材の外周部に、予め加工誤差で生じる体積より大きい容積の逃がし部を形成しておく
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか記載の流体軸受部材の製造方法。 - 基本プレス工程の終了後、略平坦面の矯正面を有する上型と下型により、基本プレス工程終了後のシャフト付フランジの表面と裏面とを外周部を規制しない状態で加圧して、フランジの厚さと平面度とを加圧矯正する矯正プレス工程を行うことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか記載の流体軸受部材の製造方法。
- 上型と下型によりフランジ素材を加圧して表面および裏面の少なくとも一方に動圧溝を成形すると同時に、フランジ素材の軸心穴に挿入されたシャフトを締結する流体軸受部材の製造設備であって、
基本プレス装置は、少なくとも一方に動圧溝を成形する成形凸部が形成された上型および下型と、前記上型または下型に形成されてシャフトを位置決め可能な位置決め穴と、フランジ素材の外周部に配置されて外径部の拡径を規制する外径規制部材とを具備し、上型および／または下型を駆動して、上型および下型と外径規制部材とによりフランジ素材を密閉した密閉状態で動圧溝を加圧形成し、内径部を縮径してシャフトを軸心穴に締結するように構成された
ことを特徴とする流体軸受部材の製造設備。 - 基本プレス装置に、下型を所定範囲で昇降自在に案内するガイドベースと、該下型を上方に付勢する下型付勢手段と、前記ガイドベースに取り付けられた外径部規制部材とを具備し、前記下型の下降限で上型との間でフランジを加圧成形した後、前記下型付勢手段の付勢力により、下型と上型との間にフランジを挟み込んだ状態で上型と共にフランジを上昇させて前記外径部規制部材から離脱させるように構成された
ことを特徴とする請求項８記載の流体軸受部材の製造設備。 - シャフトの軸部に段部を介して小径で軸心穴に嵌合される締結部を形成して、上型と下型による加圧時にフランジおよび前記段部を介してシャフトが軸心方向に圧縮されるように構成し、
位置決め穴の内径を、シャフトの軸部外径より大きく、かつ圧縮して拡径される軸部の外径より小さく形成した
ことを特徴とする請求項８または９記載の流体軸受部材の製造設備。 - シャフトを直状に形成し、
上型に、加圧成形時に前記シャフトを軸心方向に圧縮する軸加圧用凸部を形成し、
下型に形成された位置決め穴の内径を、シャフトの外径より大きく、かつ圧縮して拡径されるシャフトの外径より小さく形成した
ことを特徴とする請求項８または９記載の流体軸受部材の製造設備。 - 位置決め穴に、加圧成形時に圧縮されるシャフトの軸心方向の圧縮量に対応してシャフトを位置決めするスペーサを設け、
該スペーサによりフランジの表面形状を設定するように構成した
ことを特徴とする請求項８乃至１１のいずれかに記載の流体軸受部材の製造設備。 - フランジ素材の軸心穴に嵌合されるシャフトの締結部に、加圧によりフランジ素材を食い込ませる締結凹部を予め周方向に形成した
ことを特徴とする請求項８乃至１２のいずれか記載の流体軸受部材の製造設備。 - フランジ素材の外周部に、予め加工誤差で生じる体積より大きい容積の逃がし部を形成した
ことを特徴とする請求項８乃至１３のいずれか記載の流体軸受部材の製造設備。 - 基本プレス装置により形成されたシャフト付フランジの表面と裏面とを矯正する矯正プレス装置を設け、
矯正プレス装置は、それぞれ形成された略平坦面の矯正面がそれぞれ形成された上型および下型と、前記下型に形成されシャフトを挿入して位置決め可能な位置決め穴とを具備し、上型または／および下型を駆動して外周部を規制しない状態で加圧して、フランジの厚さと平面度とを加圧矯正するように構成された
ことを特徴とする請求項８乃至１４のいずれか記載の流体軸受部材の製造設備。 - 矯正面の略平坦面は、平坦面と、軸心位置から外周側に上方または下方に僅かな勾配で傾斜する傾斜状平坦面を含む
ことを特徴とする請求項１５記載の流体軸受部材の製造設備。
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