JP2630817B2 - セラミック製動圧軸受に対するグルーブ溝の形成方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、動圧グルーブ軸受における溝の形成方法に
関し、特に動圧グルーブ軸受がセラミック材料によって
形成されヘリングボーンタイプのものである溝の形成方
法に関するものである。

（従来の技術） 一般に、動圧グルーブ軸受は、相対運動を行なう二つ
の面の一方の面に対して、螺旋状あるいはヘリングボー
ン（魚の骨）状であって、数μｍ〜百数十μｍ程度の浅
い溝を形成し、２つの面の相対運動によってこの浅い溝
に流体を引き込み、負荷に応じた動圧を発生させて負荷
を支えるものである。これらの動圧グルーブ軸受の内の
特にヘリングボーンタイプの動圧グルーブ軸受（10）に
あっては、第10図に示したような相対運動を行なう二つ
の面の一方の面にヘリングボーンタイプのグルーブ溝
（13）が形成されているものであり、その適用範囲は非
常に広いものである。

しかしながら、このグルーブ溝（13）を有している動
圧グルーブ軸受（10）にあっては、このグルーブ溝（1
3）を回転軸（11）と軸受（12）の内のどちら側の面に
形成するかが重要な課題となる。つまり、軸受（12）内
に挿入される回転軸（11）の表面側にグルーブ溝（13）
を形成することは、軸受（12）の外に出した回転軸（1
1）の表面にグルーブ溝（13）を形成すればよいのであ
るから、その形成作業は比較的容易である。ところが、
この回転軸（11）の表面に形成したグルーブ溝（13）は
正確に軸受（12）内に位置していなければその用をなさ
ないため、回転軸（11）にグルーブ溝（13）を形成する
場合の位置決めは勿論のこと、回転軸（11）内にグルー
ブ溝（13）を有する軸受（12）を挿入する場合及び作動
時の両者の位置決めは確実に行なわなければならないこ
とになるのである。

（発明が解決しようとする課題） そこで、発明者等が以上のような課題を解決するべく
鋭意研究してきた結果、要するにグルーブ溝（13）を軸
受（12）内に形成すれば、回転軸（11）は自由に形成で
きその位置決めもシビアに行なわなくてもよいことに気
付いたのであるが、このグルーブ溝（13）を回転軸（1
1）内に形成することは容易ではない。軸受（12）の内
側の曲面にグルーブ溝（13）を形成しなければならない
からである。まして、グルーブ溝（13）を形成しなけれ
ばならない軸受（12）がセラミック材料によって形成し
たものである場合は、その加工の困難性は相当高いもの
である。

本発明は、以上のような経緯に基づいてなされたもの
で、その解決しようとする課題は、セラミック製の軸受
（12）内の曲面に如何に複雑な形状のグルーブ溝（13）
を形成するかである。

そして、本発明の目的とするところは、軸受（12）が
セラミック材料によって形成されている場合であって
も、この軸受（12）内の曲面にグルーブ溝（13）を簡単
に形成することのできる方法を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 以上の課題を解決するために本発明が採った手段は、
実施例に対応する第１図〜第９図を参照して説明する
と、 「セラミックによって筒状に形成される動圧軸受（12）
に対して、その内面に、次の工程を経て動圧を発生させ
るためのグルーブ溝（13）を形成する方法。

（イ）膨張・収縮可能な転写膜（20）を、グルーブ溝
（13）に対応する開口（21a）を形成したパターンマス
ク（21）内に挿入して、この転写膜（20）を膨張させる
ことによりパターンマスク（21）内面に当接させる工
程； （ロ）パターンマスク（21）外から転写膜（20）上に樹
脂（23）を印刷する工程； （ハ）この転写膜（20）を収縮させてからパターンマス
ク（21）から抜き出して、この転写膜（20）をセラミッ
ク製の筒体内に挿入して膨張させることにより、転写膜
（20）上の樹脂（23）を筒体内面に転写する工程； （ニ）この樹脂（23）が転写された筒体内面にショット
ブラストによって、樹脂（23）が転写されている以外の
筒体内面にグルーブ溝（13）を形成する工程」 である。

すなわち、本発明に係るグルーブ溝（13）の形成方法
にあっては、最終的にはショットブラスト装置（30）か
ら噴射されるショットによってセラミック製の軸受（1
2）の軸受面（12a）に第11図の展開図に示したようなグ
ルーブ溝（13）を形成するのであるが、ショットを反射
する樹脂（23）を膨張・収縮自在な転写膜（20）によっ
て、セラミック製の軸受（12）の軸受面（12a）に形成
するようにしたものである。

（発明の作用及び実施例） 次に、以上の本発明に係る作用について、その実施例
とともに図面を参照しながら説明する。

まず、第１図に示したように、グルーブ溝（13）に対
応した開口（21a）を有するパターンマスク（21）を用
意する必要があるが、このパターンマスク（21）は軸受
（12）の軸受面（12a）に対応した径及び大きさを有し
たものである。また、このパターンマスク（21）は、樹
脂（23）の転写を行なうために使用されるものであるか
ら、その材料は特に限定されるものではないが、その加
工上の問題等からプラスチックによって形成するのが最
も適しているものである。

また、本発明にあっては、膨張・収縮自在な転写膜
（20）を用意することが重要である。この転写膜（20）
は、その表面に樹脂（23）を添着させるものであるか
ら、この樹脂（23）及びその溶剤等に対する耐性を有し
ている必要があるが、本実施例においては、厚さが0.5m
m〜1mmのゴム膜を採用した。また、この転写膜（20）内
には、後述のように流体を供給してこれを膨張させる必
要のものであるから、この転写膜（20）は、第２図に示
したように、袋状に形成したものである。さらに、この
転写膜（20）は、ゴム製のものであるから、それ自体で
は所定の形状を維持することができないから、本実施例
においては支持体（22）に被せて使用するようにした。

支持体（22）は、第２図に示したように、パターンマ
スク（21）の内径より小さく形成した外形を有するもの
であり、その一端に設けた導入管（22a）から流体を導
入したとき、この流体をその外周にて転写膜（20）内に
導入する多数の開口（22b）を有したものである。

以上のような転写膜（20）、パターンマスク（21）及
び支持体（22）を用意してから次の各工程に入るのであ
る。

すなわち、まず、（イ）膨張・収縮可能な転写膜（2
0）を、グルーブ溝（13）に対応する開口（21a）を形成
したパターンマスク（21）内に挿入して、この転写膜
（20）を膨張させることによりパターンマスク（21）内
面に当接させるのである。勿論、この転写膜（20）の膨
張は支持体（22）の導入管（22a）から圧縮空気等の流
体を供給することにより行なわれるのである。このと
き、この流体が多少過剰に供給されたとしても、この転
写膜（20）のパターンマスク（21）に当接している部分
は、一旦パターンマスク（21）に当接してしまえばそれ
以後の位置ズレは生じないものであり、支持体（22）は
そのパターンマスク（21）に当接している部分以外で膨
張するため、実際上は全く問題がないものである。従っ
て、転写膜（20）の所定部分を確実にパターンマスク
（21）に当接させるために、流体は少し過剰気味に供給
するとよいものである。

転写膜（20）がこのような状態にあるときに、第４図
に示すように、（ロ）パターンマスク（21）外から転写
膜（20）上に樹脂（23）を印刷するのである。この樹脂
（23）の転写膜（20）に対する印刷はパターンマスク
（21）の外面から行なえばよいから、非常に容易な作業
である。また、この樹脂（23）は後述のように転写膜
（20）の膨張・収縮に応じて膨張・収縮するものであ
り、また、後述のショットブラスト装置（30）によるシ
ョットブラスト工程において、ショットブラスト装置
（30）から噴射されたショットを反射させるためのもの
であるから、次のようなものである必要がある。

すなわち、まず、この樹脂（23）は溶剤等によって、
ある程度の伸展性を有する略液状のものとして構成され
ているものであり、軸受（12）の軸受面（12a）に転写
されて溶剤を気化させたとき、この樹脂（23）に向けて
噴射されたショットに対して十分な耐性を有する材料に
よって構成したものである。その意味でこのような樹脂
（23）を構成する主材料としては、ポリイミド樹脂、エ
ポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリブチレンテ
レフタレート樹脂、ポリエーテルサルホン樹脂、ポリエ
ーテルエーテルケトン樹脂またはフッ素樹脂のいずれか
の材料であればより好適である。さらに、転写膜（20）
の表面には、後述の軸受（12）に対する樹脂（23）の転
写を容易にするために、離型剤を塗布しておくのがより
好適である。

次いで、（ハ）この転写膜（20）を収縮させてからパ
ターンマスク（21）から抜き出して、この転写膜（20）
をセラミック製の筒体内に挿入して膨張させることによ
り、転写膜（20）上の樹脂（23）を筒体内面に転写する
のである。この場合、転写膜（20）を収縮させることに
より、その表面に印刷されている樹脂（23）の大きさや
間隔は、パターンマスク（21）の開口（21a）、すなわ
ち各グルーブ溝（13）に対応したものとはなっていな
い。しかしながら、この転写膜（20）が軸受（12）内に
挿入されてから再び膨張させられたとき、その周囲には
パターンマスク（21）と全く同様な内形を有する軸受
（12）が配置されているのであるから、樹脂（23）の大
きさや間隔は再びパターンマスク（21）の各開口（21
a）と同様となるのである。この点から、前述したよう
に、パターンマスク（21）としては軸受（12）の軸受面
（12a）に対応する形状のものとしておく必要があるの
である。

勿論、ここで言っている筒体は軸受（12）となるもの
であり、次のような材料によって構成したものである。
すなわち、この軸受（12）を構成している材料として
は、種々なセラミック材料を適用できるが、この材料と
しては各種セラミック材料の中でも炭化珪素、窒化珪
素、ジルコニア、アルミナ、ムライト、サイアロンの中
から選ばれるいずれか少なくとも１種であることがより
好適である。その理由は、これらの材料によって形成し
た軸受（12）は、その耐久性に優れたものとすることが
できることは勿論、これらの材料に対する加工技術は既
に十分確立されておりその入手も容易だからである。な
お、転写膜（20）を膨張させて樹脂（23）を軸受（12）
の内面に転写するに際しては、パターンマスク（21）の
開口（21a）から少し過剰気味に流体を供給するように
すれば、転写膜（20）の表面の樹脂（23）は軸受（12）
の内面に強く圧接されるから、その転写をより良好に行
なうことができるものである。

以上のように、軸受（12）の内面への樹脂（23）の転
写が完了すれば、必要に応じて樹脂（23）の溶剤を気化
させた後、（ニ）この樹脂（23）が転写された筒体内面
にショットブラストによって、樹脂（23）が転写されて
いる以外の筒体内面にグルーブ溝（13）を形成するので
ある。なお、この場合に使用されるショットブラスト装
置（30）の噴射管（31）の形状としては種々な形状のも
のを適用できるが、第９図に示したように、多数の噴射
管（31）を有したものを採用することが軸受（12）の軸
受面（12a）に対する均一なショットブラストを行なう
意味で適している。また、この噴射管（31）を軸受（1
2）に対して適宜移動させたり、第９図の矢印にて示し
たように、この噴射管（31）または軸受（12）を適宜回
転させることにより、ショットブラストを行なうとよ
い。また、本実施例においては、軸受（12）の軸受面
（12a）となる部分以外の内面にショットブラストが行
なわれないようにするために、第９図に示したように、
軸受（12）の内面に耐ショット性を有するスリーブ（2
4）が嵌挿される。

以上のような工程によって、軸受（12）の内面に位置
する軸受面（12a）に対して必要なグルーブ溝（13）が
形成されるのである。

（発明の効果） 以上説明した通り、本発明においては、軸受（12）の
内面に位置するグルーブ溝（13）を、 「（イ）膨張・収縮可能な転写膜（20）を、グルーブ溝
（13）に対応する開口（21a）を形成したパターンマス
ク（21）内に挿入して、この転写膜（20）を膨張させる
ことによりパターンマスク（21）内面に当接させる工
程； （ロ）パターンマスク（21）外から転写膜（20）上に樹
脂（23）を印刷する工程； （ハ）この転写膜（20）を収縮させてからパターンマス
ク（21）から抜き出して、この転写膜（20）をセラミッ
ク製の筒体内に挿入して膨張させることにより、転写膜
（20）上の樹脂（23）を筒体内面に転写する工程； （ニ）この樹脂（23）が転写された筒体内面にショット
ブラストによって、樹脂（23）が転写されている以外の
筒体内面にグルーブ溝（13）を形成する工程」 の各工程を経て形成するようにしたから、軸受（12）が
セラミック材料によって形成されている場合であって
も、この軸受（12）内の曲面にグルーブ溝（13）を簡単
に形成することのできる方法を提供することができるの
である。

すなわち、本発明に係るグルーブ溝（13）の形成方法
によれば、軸受（12）の内面にグルーブ溝（13）を形成
するためのショットを、転写膜（20）によって転写され
た樹脂（23）によって部分的にはじかせるようにしたの
で、動圧を発生させるためのグルーブ溝（13）を確実に
形成することができることは勿論のこと、膨張・収縮の
自在な転写膜（20）を採用したので、このグルーブ溝
（13）の形成を極めて容易に行なうことができるのであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の形成方法において使用されるパターン
マスクの斜視図、第２図〜第９図は本発明の形成方法を
順に説明するための断面図、第10図は本発明の形成方法
を採用して形成された動圧グルーブ軸受の断面図、第11
図は軸受の軸受面に形成されているグルーブ溝の展開図
である。 符号の説明 10……動圧グルーブ軸受、12……軸受、12a……軸受
面、13……グルーブ溝、20……転写膜、21……パターン
マスク、21a……開口、22……支持体、23……樹脂。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】セラミックによって筒状に形成される動圧
   軸受に対して、その内面に、次の各工程を経て動圧を発
   生させるためのグルーブ溝を形成する方法。 （イ）膨張・収縮可能な転写膜を、前記グルーブ溝に対
   応する開口を形成したパターンマスク内に挿入して、こ
   の転写膜を膨張させることにより前記パターンマスク内
   面に当接させる工程； （ロ）前記パターンマスク外から前記転写膜上に樹脂を
   印刷する工程； （ハ）この転写膜を収縮させてから前記パターンマスク
   から抜き出して、この転写膜を前記セラミック製の筒体
   内に挿入して膨張させることにより、前記転写膜上の樹
   脂を前記筒体内面に転写する工程； （ニ）この樹脂が転写された前記筒体内面にショットブ
   ラストによって、前記樹脂が転写されている以外の前記
   筒体内面に前記グルーブ溝を形成する工程。