JP2541208B2 - 動圧発生用溝の加工装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、ビデオテープレコーダ，レーザビープリ
ンタ等の動圧形流体軸受装置のスリーブ内径面に動圧発
生用の溝を塑性加工する装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、この種の動圧発生用溝の加工装置として、たと
えば第６図に示すように、円周方向に等間隔で複数個の
穴２を半径方向に設けたケージ１の中に、コアシャフト
４を回転自在、かつ軸方向への移動自在に嵌挿し、ケー
ジ１の穴２にケージ１の肉厚よりも大きな直径をもつ硬
質のボール５を出入自在および転動自在に挿入した加工
ヘッドが使用されている。

この加工ヘッドは、被加工スリーブ７に対してコアシ
ャフト４にW_Pの回転速度とV_Pの送り速度とを与えて、コ
アシャフト４と被加工スリーブ７との間でボール５を転
動させながら、らせん運動を行わせるとともに、ボール
５のらせん運動に追従するようにケージ１にW_Oの回転速
度とV_Oの送り速度とを与え、被加工スリーブ７の内径面
に圧接されたボール５によって、動圧発生用の溝８を塑
性加工するものである。

また、上記の加工ヘッドにボール保持機構を設けた第
７図のものでは、ケージ１の穴２の外周側開口端につば
部３を付け、溝加工時以外の待機時や溝加工終了後に被
加工スリーブから加工ヘッドが抜け出たときに、ケージ
１の穴２からボール５が脱落するのを防止している。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記のような従来の加工ヘッドにおいては、コアシャ
フト４とケージ１とにそれぞれ別の回転速度W_P,W_Oと送
り速度V_P,V_Oとを与えてボール５の転動とらせん運動と
を行わせているため、別個の回転駆動機構と別個の送り
駆動機構とを設ける必要があり、付属設備が複雑なもの
となるだけでなく、設備費が高価になる欠点がある。

また、従来の加工ヘッドでは、ケージ１の穴２に挿入
されたボール５を内包する外接円の直径は被加工スリー
ブ７の内径よりも常に大きいため、被加工スリーブ７に
は軸方向に離間距離を隔てた複数個所に動圧発生用の溝
を加工することや、軸方向の両端側ではなく内側にのみ
動圧発生用の溝を加工することができず、このような部
分的な溝加工を必要とする場合は、被加工スリーブ７の
内径面にあらかじめ逃げ部を設けておかねばならず、加
工に要する手間が煩雑になるという欠点がある。

さらに、従来の加工ヘッドは、往行程で被加工スリー
ブ７の溝加工が終了した後、復行程で加工ヘッドを原位
置に戻すときは、被加工スリーブ７に加工された溝８と
同一の軌道をボール５が通るようにコアシャフト４とケ
ージ１との回転速度と送り速度とをそれぞれ制御しなが
ら後退される必要があり、一行程に多大の時間がかかる
という欠点がある。

さらにまた、前記第７図のようなボール脱落防止用の
つば部３をケージ１の穴２に設けたものでは、溝加工時
にボール５がつば部３に接触して円滑な転動が制約され
たり、ボール５が磨耗したときに新たなボールと取り換
える際、コアシャフト４を移動させてケージ１の内径側
からボールの出し入れを行わなければならないため、ボ
ール取り換え操作にも面倒な手間を要するという欠点が
ある。

この発明は、上記のような問題を解決して、被加工ス
リーブの軸方向の任意の位置に所望の動圧発生用の溝を
短時間で加工することができ、駆動機構が簡単で安価に
製造できる加工装置を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための技術〕

この発明の動圧発生用溝の加工装置は、加工ヘッドが
円周方向に等間隔で少なくとも３個の半径方向の穴を設
けた円筒状のケージと、このケージに対して軸心の周り
に回転自在、かつ軸方向への移動自在に内挿され、大径
部と大径部に接続する小径部とを有し、被加工スリーブ
よりも硬質のコアシャフトと、ケージの穴に出入自在お
よび転動自在に挿入され、被加工スリーブよりも硬質の
ボールとを備えている。

このボールがコアシャフトの大径部の外周面に接触し
たときのボールを内包する外接円の直径は被加工スリー
ブの内径よりも大きく、ボールがコアシャフトの小径部
の外周面に接触したときのボールを内包する外接円の直
径は被加工スリーブの内径よりも小さくなるように設定
されている。

また、加工ヘッドのケージには、軸心の周りの回転駆
動機構と軸方向への送り駆動機構とが連結され、コアシ
ャフトには軸方向への移動機構が設けられている。

〔作用〕

この発明の動圧発生用溝の加工装置は、加工ヘッドの
ケージに対してコアシャフトを軸方向に移動させること
により、ボールに対するコアシャフトの接触位置を大径
部から小径部に、またはその逆に小径部から大径部に換
えることができる。

この発明の加工ヘッドにより被加工スリーブに動圧発
生用の溝を加工するときは、ボールに対してコアシャフ
トの大径部が接触するようにケージに対するコアシャフ
トの位置決めをした後、ケージに回転速度と送り速度と
を与えて、被加工スリーブとコアシャフトの大径部との
間でボールを転動させながら、ボールにらせん運動を行
わせる。

これにより、コアシャフトはボールの転動に随伴する
速度が与えられ回転する。コアシャフトの軸方向への送
りは、ボールのらせん運動に追従する速度を与えて移動
させるか、あるいは送り速度を与えることなくボールの
らせん運動に随伴させる。

加工ヘッドを復行程で原位置に戻すときは、コアシャ
フトをケージに対して後退させ、ボールをコアシャフト
の小径部に接触させる。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例について図面を参照して説明
する。第１図は、この発明の加工ヘッドを溝加工時の状
態で示す縦断側面図、第２図は、非加工時の状態を示す
縦断側面図である。

同図において、符号10は加工ヘッド、40は被加工スリ
ーブをそれぞれ示す。

加工ヘッド10のケージ12は円筒状態であり、一方の軸
端側には円周方向に等間隔をおいて３個以上の穴13が半
径方向に設けてある。このケージ12の中にコアシャフト
15が軸心の周りに回転自在、かつ軸方向への移動自在に
挿入されている。

コアシャフト15は、被加工スリーブ40よりも硬質の素
材で成形された円柱状体であり、大径部16の軸端側には
大径部16より小径の小径部17が接続して設けてある。

上記のケージ12の穴13には、被加工スリーブ40よりも
硬質のボール18が出入自在および転動自在に挿入されて
いる。これらのボール18はほぼ同一直径のものであっ
て、第１図に示すようにボール18がコアシャフト15の大
径部16に接触したときは、その一部がケージ12の外周面
よりも突出しており、このときのボール18を内包する外
接円の直径D₁は被加工スリーブ40の内径Ｄよりも大きく
なっている。また第２図に示すようにボール18がコアシ
ャフト15の小径部17に接触したときは、ボール18を内包
する外接円の直径D₂が被加工スリーブ40の内径Ｄよりも
小さくなるように各部の寸法が設定されている。なお、
ボール18が小径部17に接したときは、ボール18がケージ
12の外周面より内方へ没入すると、ボール保持リング20
がボール18に接することがなくなるために、ボール18は
ケージ12の外周面より外方へ突出している。

なお、上記実施例のケージ12の内周面には、端面側か
ら適宜の軸方向長さで内径拡大部14を設け、コアシャフ
ト15の外周面との間に半径方向すきま14aを形成してい
る。この内径拡大部14の軸方向内側縁からボール18まで
の間の距離Ｌをできるだけ長くすることにより、被加工
スリーブ40に対するコアシャフト15の調心性を良好に保
つことができる。

第３図および第４図は、それぞれこの発明の加工ヘッ
ドにボール保持機構を設けた実施例について、ボール保
持時および解除時の状態を示す縦断側面図である。

ケージ12の外周側にボール保持リング20をコイルばね
22を介して軸方向に移動自在に嵌挿している。ボール保
持リング20の内周面には、ボール押さえ面21がテーパ状
に形成されており、ボール保持時においては、第３図に
示すようにコイルばね22によってボール保持リング20の
ボール押さえ面21がボール18に圧接されて、ボール18が
ケージ12の穴13から脱落するのを防止し、ボール保持を
解除するときは、被加工スリーブ40によってボール保持
リング20をコイルばね22に抗して押圧すると、ボール保
持リング20がボール18から離間するようになっている。

第５図は、ボール保持機構付き加工ヘッドについて、
その全体構造を示す縦断側面図である。

コアシャフト15の小径部17とは反対側の端部に設けた
ピストン部15aを、ケージ12のシリンダ部12aにコイルば
ね25を介して軸方向に摺動自在に嵌合し、ケージ12のシ
リンダ部12aには、空気または油の通路29が設けられた
スピンドル30をボルト31により固着し、この通路29に供
給された空気圧または油圧によりピストン部15aがコイ
ルばね25の押上力に抗して前進し、空気圧または油圧を
遮断するとコイルばね25の力でピストン部15aが後退す
るようになっている。

コアシャフト15の軸方向移動機構としては、コアシャ
フト15のピストン部15aを支持するコイルばね25を省略
してケージ12のシリンダ部12aに空気または油の給排気
通路を設け、空気圧または油圧をピストン部15aの前後
端面に作用させるようにしてもよい。

上記スピンドル30には、図示しない軸方向の送り駆動
機構、たとえばDCサーボモータによる回転ねじ機構と、
軸心の周りの回転駆動機構、たとえばステッピングモー
タによるハーモニックドライブ機構とが連結されてお
り、スピンドル30を介してケージ12に軸心の周りの回転
と軸方向への送りとを与えるようになっている。

また、加工ヘッド10を図示のように鉛直方向に取り付
ける場合は、ボール保持リング20を支持するコイルばね
22を省略してボール保持リング20の自重でボール18を圧
接するようにしてもよい。

次に、この発明の加工装置により溝加工を行うときの
作動および手順について説明する。

加工ヘッド10のボール18に対してコアシャフト15の大
径部16が接触するようにコアシャフト15を軸方向に移動
させ、ケージ12に所定の回転速度W_Kと送り速度V_Kとを与
えて、定置された被加工スリーブ40の内径面に挿入する
（第１図参照）。

これにより、被加工スリーブ40とコアシャフト15の大
径部16との間でボール18が圧接されて転動しながら、ら
せん運動を行って前進する。

コアシャフト15は、ボール18の転動による回転力が与
えられるから、格別の回転速度を与えることなくボール
18の転動に随伴する速度W_Cで回転する。コアシャフト15
の軸方向への送りは、ボール18のらせん運動に追従する
速度V_Cを与えて移動させるか、あるいはこの追従速度V_C
を与えることなく、ボール18のらせん運動に随伴する速
度で移動される。

このようにして、加工ヘッド10が被加工スリーブ40の
軸方向の一端から他端まで前進すると、この往行程でボ
ール18の数と同数のスパイラル状の動圧発生用の溝42が
被加工スリーブ40の内径面に塑性加工される。

加工ヘッド10の復行程においては、コアシャフト15の
小径部17がボール18に接触するようにコアシャフト15を
軸方向に後退させ、ボール18を内包する外接円の直径を
被加工スリーブ40の内径より小さくした状態にして、適
宜の戻り速度をケージ12に与えて原位置に復帰させる。

加工ヘッド10の復行程においても、ボール18をコアシ
ャフト15の大径部16に接触させたまま、往行程で加工さ
れた溝42と溝42との間にボール18を接触させて、往行程
とは逆方向であって同一の回転速度と送り速度との戻り
速度をケージ12に与えることにより、ボール18の数と同
数のスパイラル状の動圧発生用の溝を加工することがで
きる。

また、加工ヘッド10の往行程で被加工スリーブ40の軸
方向中央までの溝加工を行い、その後のケージ12の回転
速度と送り速度とは変えずに回転方向を逆方向にするこ
とにより、ヘリングボーン状の動圧発生用の溝を加工す
ることもできる。

さらに、加工ヘッド10のコアシャフト15の小径部17を
ボール18に接触させて、被加工スリーブ40に挿入し、被
加工スリーブ40の軸方向の任意の位置でコアシャフト15
の大径部16をボール18に接触させてケージ12に回転速度
と送り速度とを与えることにより、被加工スリーブ40の
軸端よりも軸方向内側の位置から動圧発生用の溝を加工
することもでき、さらにまた前記の操作を交互に行うこ
とにより、被加工スリーブ40に軸方向の間隔をおいて複
数個所に動圧発生用の溝を加工することもできる（第２
図参照）。また、被加工スリーブ40の内周面に潤滑剤溜
め用の周溝を設けることもできる。

ボール保持機構付きの加工ヘッドにおいては、加工ヘ
ッド10を被加工スリーブ40に挿入すると、ボール保持リ
ング20の端面が被加工スリーブ40の端面により押圧され
てボール保持リング20がボール18から離間し、ボール18
に対する圧接が解除されるから、前記同様に動圧発生用
の溝42を加工することができる（第４図参照）。

加工ヘッド10が、往行程の終了後に後退するのに伴っ
て、往行程で圧縮されていたコイルばね22の伸びる力、
または自重がボール保持リング20にかかり、加工ヘッド
10が被加工スリーブ40から抜け出すとボール18がボール
保持リング20の押さえ面21によって圧接される。

このボール保持リング20は、加工ヘッド10による溝加
工時はボール18とは接触しないから、ボール18の円滑な
転動が制約を受けることはなく、また、ボール18はケー
ジ12の外径側からも出入自在であるから、ボール18の取
り換え操作に要する手間はきわめて容易になる。

なお、図示の実施例では大径部16の軸端側に接続する
小径部17を設けたが、小径部17の軸端側に接続する大径
部16を設けてもよく、ピストン部15a側の大径部16と軸
端側の大径部との間の軸方向の中間部に小径部17を設け
てもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明の動圧発生用溝の加工
装置によれば、加工ヘッドのケージの穴に挿入された少
なくとも３個のボールによってコアシャフトが被加工ス
リーブに対して支持されるため、コアシャフトの調心性
が良くなり、被加工スリーブと加工ヘッドとの同軸度に
多少の誤差があっても一定深さの動圧発生用の溝を加工
することができ、コアシャフトに接触するボールの外接
円の直径を溝の加工時には被加工スリーブの内径よりも
大きく、被加工時には被加工スリーブの内径よりも小さ
くすることができるので、被加工スリーブの軸方向の任
意の位置に動圧発生用の溝を加工することができるだけ
でなく、加工ヘッドの復行程での原位置復帰の操作が簡
単になり一行程に要する時間を短縮することができる。

また、この発明によれば、加工ヘッドのコアシャフト
の駆動は軸方向の移動機構のみを設ければよく、コアシ
ャフトの回転駆動機構を設ける必要がないので、付属設
備の駆動機構が簡単になり、設備費が低減するだけでな
く、加工コストも安価で被加工スリーブの大量加工に適
した加工装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の加工ヘッドの実施例の要部を溝加工
時の状態で示す縦断側面図、第２図は第１図の加工ヘッ
ドの非加工時の状態を示す縦断側面図、第３図はこの発
明の加工ヘッドのボール保持機構を示す縦断側面図、第
４図は第３図のボール保持機構の解除時の状態を示す縦
断側面図、第５図はこの発明の加工ヘッドの全体構造を
示す縦断側面図、第６図は従来の加工ヘッドを溝加工時
の状態で示す縦断側面図、第７図は従来の加工ヘッドの
ボール保持機構を示す縦断側面図である。 図中、10は加工ヘッド、12はケージ、13はケージの穴、
15はコアシャフト、16,17はそれぞれコアシャフトの大
径部，小径部、18はボール、40は非加工スリーブ、D₁は
コアシャフトの大径部に接触したボールの外接円直径、
D₂はコアシャフトの小径部に接触したボールの外接円直
径、Ｄは非加工スリーブの内径である。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】円周方向に等間隔で少なくとも３個の半径
   方向の穴が設けられた円筒状のケージと、ケージに対し
   て軸心の周りに回転自在、かつ軸方向への移動自在に内
   挿され、大径部と大径部に接続する小径部とを有するコ
   アシャフトと、ケージの穴に出入自在および転動自在に
   挿入されたボールとから構成され、前記コアシャフトと
   ボールとは被加工スリーブよりも硬質であって、ボール
   がコアシャフトの大径部に接触したときのボールを内包
   する外接円の直径は被加工スリーブの内径よりも大き
   く、ボールがコアシャフトの小径部に接触したときのボ
   ールを内包する外接円の直径は被加工スリーブの内径よ
   りも小さく設定された加工ヘッドと、前記加工ヘッドの
   ケージに連結された軸心の周りの回転駆動機構および軸
   方向への送り駆動機構と、コアシャフトに設けられた軸
   方向への移動機構とを備えてなる動圧発生用溝の加工装
   置。
2. 【請求項２】ケージの内周面とコアシャフトの大径部の
   外周面との間には、ボールに対するコアシャフトの大径
   部の接触位置から軸方向内側の適宜の位置まで、半径方
   向すきまが形成されている特許請求の範囲第１項記載の
   動圧発生用溝の加工装置。
3. 【請求項３】ケージの外周側に、ボールに対する押さえ
   面を有するボール保持リングが軸方向に移動自在に嵌挿
   されている特許請求の範囲第１項または第２項記載の動
   圧発生用溝の加工装置。