JP3238876B2 - 動圧軸受における動圧溝の電解加工方法及び電解加工装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、動圧軸受の動圧面
に形成される動圧溝を、電解加工によって部位に応じて
溝深さが異なる所定の溝形状に加工するようにした電解
加工方法及び電解加工装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ポリゴンミラースキャナーモータ
ーやハードディスク駆動装置（ＨＤＤ）スピンドルモー
ター等に用いられる軸受装置として、高速回転軸受特性
に優れた動圧軸受が注目されている。この動圧軸受は、
相対的に回転可能に配置された軸受と軸との間に所定の
軸受流体が注入されていると共に、これら軸受及び軸の
少なくとも一方側に設けられた動圧溝のポンピング作用
によって軸受流体に動圧を発生させ、その動圧力によっ
て上記軸受と軸とを相対回転可能となるように支承する
構成になされている。

【０００３】このような動圧軸受に設けられる動圧溝
は、軸受または軸の動圧面に対してヘリングボーン状、
スパイラル状等の所定の溝形状に加工されるが、その加
工手段としては、切削加工、転造、コイニング（圧
印）、エッチング、電解加工等の各種成形方法が従来か
ら用いられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】動圧軸受における動圧
作用を向上させるためには、動圧面に形成される動圧溝
形状を単なる矩形状ではなく、設計のニーズに応じてそ
の形状、例えば動圧溝の深さを変化させることが必要と
なる。しかしながら、上記エッチング工法、電解加工法
では、溝深さが均一に形成されてしまうことから、溝深
さを部位に応じて異ならせることはできない。

【０００５】また、上記切削工法では、工具を多軸（３
次元）制御する必要があり、しかもポリゴンミラースキ
ャナーモーターやＨＤＤスピンドルモーター等の小型モ
ータにあっては、μｍ単位の位置決め精度が必要となる
ことから、設備が高価になって高コスト化すると共に、
溝を１本づつ形成しなければならないことから、生産性
が低下するといった問題がある。

【０００６】また、コイニングや転造工法では、溝形状
を転写するための工具の摩耗が激しく工具寿命が短くな
ることから、高コスト化するといった問題がある。特
に、上記のような小型モータの動圧溝にあっては、複雑
・微細な形状が要求されることから、工具の摩耗が顕著
となる。また、転造時に発生するバリを除去したり、ス
ラスト軸受の場合には平面度、ラジアル軸受の場合には
円筒度を向上させるための追い工程が必要になることか
ら、溝深さや溝形状にバラツキが生じるといった問題が
ある。

【０００７】そこで本発明は、複雑・微細な形状の動圧
溝であっても、低コスト化及び生産性の向上を図りつ
つ、溝位置に応じて任意の溝深さに高精度に加工できる
ようにした動圧軸受における動圧溝の電解加工方法及び
電解加工装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明にかかる電解加工方法は、軸受流体に軸支用
の動圧を発生させる動圧溝を動圧軸受の動圧面に対して
電解加工で所定の溝形状に加工する動圧軸受における動
圧溝の電解加工方法において、上記動圧溝が電解加工さ
れる被加工物と、当該被加工物に加工される動圧溝に対
応した溝形状の電極露出部を有する電極工具と、を互い
に近接し、且つ所定の加工間隙をもって相対的に不動状
態に固定して対向配置すると共に、上記電極露出部と上
記被加工物との加工間隙を、加工される動圧溝の溝深さ
に対応させて溝深さが深く形成される部分を狭くし、こ
れら被加工物及び電極工具を電解加工用電源の正極及び
負極にそれぞれ接続し、電極工具と被加工物との間に所
定の電解液を流動させながら通電することによって、前
記加工間隙を拡大させながら上記被加工物を上記溝形状
に対応して溶出させ動圧溝を電解加工する構成になされ
ている。

【０００９】また、本発明にかかる電解加工装置は、軸
受流体に軸支用の動圧を発生させる動圧溝を動圧軸受の
動圧面に対して電解加工で所定の溝形状に加工するよう
に構成した動圧軸受における動圧溝の電解加工装置にお
いて、電解加工用電源と、上記動圧溝が電解加工される
被加工物と、上記動圧溝に対応した溝形状の電極露出部
を有し、上記被加工物に所定の加工間隙をもって近接対
向するように相対的に不動状態に固定した電極工具と、
これら電極工具及び被加工物の間に所定の電解液を流動
させる電解液供給手段と、を備え、上記被加工物及び電
極工具を上記電解加工用電源の正極及び負極にそれぞれ
接続し、これら電極工具と被加工物との間に電解液を流
動させながら通電することによって、前記加工間隙を拡
大させながら上記被加工物を上記溝形状に対応して溶出
させ動圧溝を電解加工して形成するものであって、上記
電極露出部は、上記被加工物に対する加工間隙が、加工
される動圧溝の溝深さに対応させて溝深さが深く形成さ
れる部分が狭くなるように構成されている。

【００１０】このような構成を有する動圧軸受における
動圧溝の電解加工方法及び電解加工装置においては、電
解加工による被加工物における溝深さ方向の加工速度
が、電極露出部と被加工物との加工間隙に反比例すると
いう特性に基づいて、加工間隙が、加工される動圧溝の
溝深さに対応させて溝深さを深くする部位に対しては狭
くされ、溝深さを浅くする部位に対しては広くされてい
ることから、電解加工が行われると、加工間隙の狭い部
位の溝深さが深くなり、加工間隙の広い部位の溝深さが
浅くなって、溝位置に応じて任意の溝深さの電解加工が
なされるようになる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図面を用いて詳細
に説明する。先ず、本発明により形成される動圧軸受を
備えた機器として、例えば図１２に示されているような
軸回転型のＨＤＤスピンドルモータの構造を説明する。
なおこの図１２は、モータの右側半分を断面で示したも
のであって、且つ軸の途中を破断し、軸受側に形成した
グルーブがわかるように表している。このモータは、フ
レーム１側に組み付けられたステータ組と、このステー
タ組に対して軸方向に組み付けられたロータ組とから構
成されており、上記フレーム１には、円筒状の軸受ホル
ダー２が垂直に立設するように設けられている。またこ
の円筒状の軸受ホルダー２の外周部には、巻線３が巻回
されたステータコア４が装着されている。さらに上記軸
受ホルダー２の内部側には、円筒状のラジアル軸受５が
装着されており、このラジアル軸受５を介して回転軸６
が回転自在に支承されている。

【００１２】すなわち、上記回転軸６とラジアル軸受５
との対向部位には軸受部が形成されており、この軸受部
内に磁性流体等からなる潤滑流体Ｑが充填されている。
また当該軸受部におけるラジアル軸受５の内周面には、
動圧発生用のラジアルグルーブ５ａが軸方向に一対形成
されており、このラジアルグルーブ５ａ，５ａのポンピ
ング作用によって発生される潤滑流体Ｑの動圧により回
転軸６が回転自在に支承されるようになっている。

【００１３】さらに上記回転軸６の図示上端部分は、ハ
ブ８の中心部に一体に回転するように固着されている。
ハブ８は、磁気ディスク等のメディアを外周部に装着す
る胴部８ａを有していると共に、この胴部８ａの図示下
縁側に半径方向外周側に張り出すように設けられた取付
部８ｂに、バックヨーク９を介して駆動マグネット１０
が環状に装着されている。上記駆動マグネット１０は、
前記ステータコア４の外周面に環状に対向するように配
置されている。

【００１４】また上記軸受ホルダー２の図示上端開口部
には、磁性流体シール１１が設けられている。この磁性
流体シール１１は、上記潤滑流体Ｑの外部への漏出を防
止するために配置されているものであって、磁石１１ａ
の軸方向両側が一対のポールピース１１ｂ，１１ｂによ
り軸方向に挟み込まれていると共に、上記ポールピース
１１ｂ，１１ｂの内周端縁部と回転軸６の外周面との対
向部位に形成されたシール部内に、外部側と遮断するよ
うに磁性流体１１ｃ，１１ｃが保持されている。そし
て、この磁性流体シール１１の外部遮断作用によって上
記軸受ホルダー２の内部空間内に画成される筒状の空間
内に、上述した軸受部内の潤滑流体Ｑが封止され、これ
により潤滑流体Ｑの外部漏出が防止されると共に、外部
側からの塵埃等の流入が防止されるようになっている。

【００１５】次に、前述したラジアル軸受５に内面加工
を行い、動圧発生用のラジアルグルーブ５ａを形成する
ための本発明の一実施形態にかかる電解加工装置を説明
する。図１に示されているように、非導電性材料で形成
された中空状のハウジング２１には電解加工用のキャビ
ティーが設けられており、そのキャビティー内の軸方向
（図示上下方向）略中央部分には、金属材料からなる中
空円筒状被加工物としての軸受素材２２が固定されてい
る。

【００１６】本実施形態における被加工物としての軸受
素材２２は、上述したようにポリゴンミラースキャナー
モーターやハードディスク駆動用（ＨＤＤ）スビンドル
モーター等に用いられる小型動圧軸受装置のラジアル軸
受５を加工する前の軸受素材であって、この軸受素材２
２の材質としては、ステンレス鋼（ＳＵＳ）３０４また
は銅が用いられている。

【００１７】また上記軸受素材２２を軸方向に貫通する
ようにして円柱状の電極工具２３がハウジング２１に固
定されている。上記電極工具２３の軸方向（図示上下方
向）両端部分は、上記ハウジング２１の軸方向両端にお
ける閉塞壁２１ａ，２１ｂにそれぞれ固定されており、
当該電極工具２３の軸方向略中央部分に形成された一対
の電極露出部２３ａ，２３ａが、上記軸受素材２２の内
周壁面２２ａに対向するように配置されている。上記各
電極露出部２３ａは、ヘリングボーン状の溝を周方向に
多数並列配置したものである。

【００１８】すなわち、上記電極工具２３の外表面は、
上述した所定の溝形状の電極露出部２３ａを除いて非導
電性材料２３ｂで全体が覆われており、当該電極工具２
３の電極露出部２３ａを構成する溝形状の底壁面が、軸
受素材２２の内周壁面２２ａに対して全周にわたって所
定の加工隙間を備えるように上記電極工具２３と軸受素
材２２との同軸度が調整されている。そしてこのように
電極工具２３の電極露出部２３ａと軸受素材２２の内周
壁面２２ａとが所定の加工隙間を介して対向されること
によって電解加工部Ａが形成されている。

【００１９】さらに上記軸受素材２２には、電解加工用
パルス電源２４の正極（＋極）から延出する接片２４ａ
が接続されており、その延出途中部位に、前記電極工具
２３と軸受素材２２との間の通電電流値を検出する電流
計２５が設けられている。一方、前記電極工具２３に対
しては、上記電解加工用パルス電源２４の負極（−）か
ら延出する接片２４ｂが接続されており、その延出途中
部位に、電解加工用パルス電源２４のオン・オフを行う
通電スイッチ２６が設けられている。本実施形態におけ
る上記電解加工用パルス電源２４の出力電圧は、電極工
具２３と軸受素材２２との間の通電電流密度が２０Ａ／
ｃｍ² となる電圧に設定されている。

【００２０】そして上記電流計２５で検出された電極工
具２３と軸受素材２２との間の通電電流値は、加工制御
手段を構成する電気量演算手段２７に入力されている。
この電気量演算手段２７は、上記電流計２５で検出され
た電極工具２３と軸受素材２２との間の通電電流値、及
び電極工具２３における電極面の対向面積から電流密度
を算出し、さらにこの電流密度から、目標電解加工量を
得るための総電気量すなわち総通電時間を演算する機能
を有している。この電気量計測手段２７における演算手
法については後述する。

【００２１】上記電気量演算手段２７からは、目標電解
加工量を得るための総電気量すなわち総通電時間の設定
指令信号が出力されることとなるが、この設定時間指令
信号は、同じく加工制御手段を構成する通電制御手段２
８に受けられている。加工制御手段２８には、タイマー
２８ａが設けられており、このタイマー２８ａからの指
令によって前述した通電スイッチ２６のオン・オフ動作
が行われるようになっている。具体的には、上記タイマ
ー２８ａによる通電スイッチ２６のオフ動作が、上記電
気量演算手段２７により設定された総通電時間の経過時
に行われる。

【００２２】一方、電解液貯蔵タンク３０内には、Ｎａ
ＮＯ₃ （硝酸ナトリウム）を３０重量％含有する電解液
３１が所定量蓄えられていると共に、この電解液貯蔵タ
ンク３０とハウジング２１との間に、電解液供給手段と
しての液供給管３２及び液排出管３３が接続されてい
る。このうち液供給管３２は、電解液貯蔵タンク３０か
らポンプ３４を介して前記ハウジング２１の図示上側す
なわち前記軸受素材２２の上部側のキャビティー内に開
口するように接続されていると共に、液排出管３３は、
ハウジング２１の図示下側すなわち前記軸受素材２２の
下部側のキャビティー内から電解液貯蔵タンク３０に向
かって延出しており、上記液供給管３２からハウジング
２１内に供給された電解液３１が、軸受素材２２の上部
側から当該軸受素材２２と電極工具２３の電極露出部２
３ａとの間の電解加工部Ａを通って、軸受素材２２の下
部側に抜け、そこから液排出管３３を通して電解液貯蔵
タンク３０内に回収されるように構成されている。

【００２３】また本実施形態における電解液供給手段に
おいては、図２に示されているように、上記電解加工部
Ａの入口部側及び出口部側に圧力調整用のリリーフ弁３
５，３６がそれぞれ設けられていると共に、これらの各
圧力調整用リリーフ弁３５，３６に対して圧力計３７，
３８が付設されている。そして、これらの圧力計３７，
３８をモニターしつつ圧力調整用リリーフ弁３５，３６
が適宜操作され、それにより電解加工部Ａにおける電解
液３１の流速が所定の値に設定されている。本実施形態
においては、電解加工部Ａにおける電解液３１の流速が
１０ｍ／ｓｅｃとなるように設定されている。

【００２４】またこのような電解液供給手段には、電解
液３１の流動方向を逆転させる流動切換手段（図示省
略）が設けられている。この流動切換手段としては、上
記ポンプ３４を逆転可能としたものや、液供給管３２と
液排出管３３との流れ方向を切り換える配管切換手段等
が採用されることとなるが、当該流動切換手段によっ
て、電解加工部Ａを通る電解液が逆流され、電解加工部
Ａを通る電解液が任意の時間間隔で交互に逆転されるよ
うに構成されている。

【００２５】このとき上述した電気量演算手段２７にお
ける演算は、例えば図３及び図４に示されているような
予め求めておいた電流密度と溝加工量との関係データに
基づいて実行されるようになっている。すなわち各図に
は、上述した装置条件下で電流計２５で検出された電極
工具２３と軸受素材２２との間の通電電流値から求めら
れた電流密度（横軸；Ａ／ｃｍ² ）と、その電流密度に
対応する単位時間当たりの加工量（縦軸；μｍ／ｓｅ
ｃ）との関係が表されている。縦軸の単位時間当たりの
加工量は、加工材料ごとに１０μｍ電解加工したときの
平均値として求めたものであって、図３はＳＵＳ３０４
の場合を示し、図４は銅の場合を示している。すなわち
電解加工の進行に伴い加工隙間が次第に拡大してくる
と、それに従って加工速度が変化することとなるが、上
述した各図では、当初の加工隙間（０．１ｍｍ）に対し
て微小量（１０μｍ）だけ加工したときの加工速度を平
均して求めたものである。

【００２６】これらの各図からも明らかなように、ある
範囲の電流密度に対して電解加工量は略直線的に変化し
ており、従ってその直線的な関係を有する範囲で、加工
時間を固定して電流密度を変化させ、或は本実施形態の
ように電流密度を固定して加工時間を変化させれば、電
流密度に比例して加工量すなわち加工深さが変化するこ
ととなる。つまり電流密度を上記データに基づいて管理
すれば目的の形状精度が得られることとなり、或いは電
流密度を一定にして通電時間を変化させれば加工深さが
変化するので、最終の加工量（溝加工深さ）は、溝加工
に要した総電気量を厳密に制御することによってμｍ又
はサブμｍオーダーに制御可能となることから高精度電
解加工が容易に実現される。

【００２７】次に、上述した電解加工装置を用いた本発
明にかかる電解加工方法の形態を説明する。先ず、上述
した電解加工装置のハウジング２１内に、電極工具２３
と軸受素材２２とを同軸的に固定し、所定の加工隙間
（約０．１ｍｍ）を有する電解加工部Ａを形成する。そ
して通電スイッチ２６のオン動作を行い電解加工用パル
ス電源２４から上記電解加工部Ａに対して所定のパルス
電圧を与える。このようなパルス電圧を用いれば、電解
加工で生成するジュール熱や水素ガスの蓄積をなくすこ
とができ、加工精度を向上させることができる。

【００２８】このとき前記電解加工用パルス電源２４か
らの通電電流値は、電流計２５で常時検出されており、
この電流計２５で検出された電極工具２３と軸受素材２
２との間の通電電流値が、加工制御手段を構成する電気
量演算手段２７に入力される。この電気量演算手段２７
では、電流計２５で検出された電極工具２３と軸受素材
２２との間の通電電流値から電流密度が算出され、さら
にこの電流密度から、予め求めておいた電流密度と溝加
工量との関係データ（図３及び図４参照）に基づいて溝
加工に必要な総電気量すなわち総通電時間が演算され
る。

【００２９】そしてこの電気量演算手段２７から出力さ
れる総通電時間の設定信号により、通電制御手段２８に
設けられたタイマー２８ａに総通電時間が設定され、通
電スイッチ２６は、オン動作後、上記総通電時間経過時
にタイマー２８ａから発せられる切替信号によってオフ
される。

【００３０】このような構成を有する電解加工方法及び
電解加工装置においては、電極工具２３を動かすことな
く固定したまま加工が行われることから、電極工具２３
の送り込み誤差による溝加工精度の低下が防止されると
共に、動圧溝形状の電解加工量と、その電解加工に要す
る総電気量との関係が略直線的な比例関係にあることか
ら、被加工物２３への溝加工量が総電気量の制御によっ
て正確に操作され、高精度な溝形状の電解加工が容易に
行われる。

【００３１】以上が本発明における基本的な電解加工方
法及び装置の説明であるが、次に、このように構成され
たラジアル軸受溝加工用の電解加工装置を用い、動圧発
生用のラジアルグルーブの溝深さを溝位置に応じて異な
らせる本発明の要旨となる点について、図５を参照しな
がら説明する。図５の実施形態においては、加工される
ラジアルグルーブの溝深さに対応して、電極露出部１２
３ａの軸受素材１２２に対する加工間隙１１２が異なる
電極工具１２３が用いられる。この電極工具１２３の非
導電性材料１２３ｂで覆われない電極露出部１２３ａ
は、図５に示されるように、軸線方向に沿う直線状部分
１２３ａａと、この直線状部分１２３ａａの上下端部に
鈍角にて連設される傾斜部分１２３ａｂと、からなり、
直線状部分１２３ａａの外径は傾斜部分１２３ａｂの外
径より大きく、傾斜部分１２３ａｂの外径は直線状部分
１２３ａａに対する連設部分から端部に行くに従って徐
々に小さくなるような構成になされている。

【００３２】すなわち、直線状部分１２３ａａと軸受素
材１２２との加工間隙１１２ａは、傾斜部分１２３ａｂ
と軸受素材１２２との加工間隙１１２ｂに比して狭く、
傾斜部分１２３ａｂと軸受素材１２２との加工間隙１１
２ｂは、連設部分から端部に行くに従って徐々に広くな
るようになっている。

【００３３】ここで、電解加工による被加工物における
溝深さ方向の加工速度をｖ、電流効率をη、比加工体積
をＶｓ、電流密度をｉ、電解液の比伝導度をκ、電圧降
下をＥ、電極露出部と被加工物との加工間隙をｙとする
と、以下の関係がある。 ｖ＝η・Ｖｓ・ｉ ＝η・Ｖｓ・κ・Ｅ／ｙ

【００３４】上式より、溝深さ方向の加工速度ｖは、電
極露出部と被加工物との加工間隙ｙに反比例する。すな
わち、加工時間が一定であれば、加工間隙ｙが狭くなれ
ば加工量が増えて溝深さは深くなり、加工間隙ｙが広く
なれば加工量が減って溝深さは浅くなる。

【００３５】従って、上記電極工具１２３を図１に示し
た装置に適用して上述した電解加工を行うと、軸受素材
１２２の内周面に形成されるラジアルグルーブは、直線
状部分１２３ａａに対応するラジアルグルーブの溝深さ
が、傾斜部分１２３ａｂに対応するラジアルグルーブの
溝深さに比して深くなり、傾斜部分１２３ａｂに対応す
るラジアルグルーブの溝深さが、連設部分から端部に行
くに従って徐々に浅くなる形状となる。

【００３６】すなわち、動圧発生用のラジアルグルーブ
の溝深さを溝位置に応じて異ならせることができる。

【００３７】因に、本実施形態にあっては、図７に示さ
れるように、電極露出部１２３ａの電極幅Ｗ１が、加工
すべき動圧溝（ラジアルグルーブ）１２２ａの幅Ｗ２よ
りもやや小さく形成されている（Ｗ１＜Ｗ２）。このよ
うな差を設けているのは、理想的な電解加工では加工す
べき被加工面の外側で電流密度が直ちに０になるもので
あるが、実際には外方に向かって徐々に減少して０に近
づいていくからである。従って、加工間隙を狭くすれば
上述した差は小さくなる。なお、図７はスラスト軸受を
表したものであるから、電極工具１２３及び軸受素材１
２２は平坦に描かれているが、本実施形態のようなラジ
アル軸受にあっては、実際には電極工具１２３及び軸受
素材１２２は曲面となっている。

【００３８】次に、図６に示されている実施形態の電解
加工装置においては、被加工物４２として平板状のスラ
スト軸受素材が用いられている。すなわち図６に示され
ているように、非導電性材料で形成された中空状のハウ
ジング４１に設けられたキャビティー内には、略水平状
態にて平板状被加工物としてのスラスト軸受素材４２が
固定されていると共に、このスラスト軸受素材４２の上
側に対向するようにして平板状電極工具４３が略水平に
固定されており、両者間に電解加工部Ｂが略水平方向に
延在するように形成されている。また上記電解加工部Ｂ
の図示右側上部に開口する液供給管５２から供給された
電解液が、電解加工部Ｂを通って液排出管５３から外部
に排出されるように構成されている。

【００３９】上記平板状電極工具４３の対向部分は、図
７に示されているように所定の溝形状を有する電極露出
部４３ａを除いて非導電性材料４３ｂで覆われており、
上記電極露出部４３ａの溝形状の底壁面とスラスト軸受
素材４２とが全面にわたって所定の加工間隔を備えるよ
うに、上記電極工具４３とスラスト軸受素材４２との平
行度が調整されている。非導電性材料４３ｂは、所定の
樹脂材を印刷等によってコーティングしたものである。

【００４０】電極露出部４３ａは、ヘリングボーン型、
スパイラル型の動圧溝の各形状に対応した形状に成形さ
れており、ラジアル軸受で説明したと同様に、その電極
幅Ｗ１が加工すべき動圧溝（スラストグルーブ）４２ａ
の幅Ｗ２よりもやや小さくなるように形成されている
（Ｗ１＜Ｗ２）。その他の構成は、図１乃至図４で説明
した実施形態と同様であるので、対応する構成物に対し
て同一の符号を付して説明を省略するが、このような実
施形態装置においても図１乃至図４で説明した実施形態
と同様な電解加工方法を実施することができ、同様な作
用・効果を得ることができる。

【００４１】次に、このように構成されたスラスト軸受
溝加工用の電解加工装置において、動圧発生用のスラス
トグルーブの溝深さを溝位置に応じて異ならせた点につ
いて、図８及び図９を参照しながら説明する。このよう
な場合にあっては、加工されるスラストグルーブ１４２
ａの溝深さに対応して、電極露出部１４３ａのスラスト
軸受素材１４２に対する加工間隙１５０が異なる電極工
具１４３が用いられる。この電極工具１４３のスラスト
軸受素材１４２に対向する面は、図９に示されるよう
に、電極工具１４３の中心から円周方向に向かうに従っ
て当該電極工具１４３の厚みが厚くなるように傾斜して
おり、スラストグルーブ１４２ａに対応する電極露出部
１４３ａを除いて非導電性材料１４３ｂで覆われる構成
になされている。

【００４２】すなわち、電極工具１４３の電極露出部１
４３ａとスラスト軸受素材１４２との加工間隙１５０
は、電極工具１４３の中心から円周方向に向かうに従っ
て徐々に狭くなるようになっている。

【００４３】また、この実施形態にあっては、図６に示
したように電解液を直径方向の一方向に流動させるので
はなく、電極工具１４３の中心から電解加工部Ｂに流し
込んで当該電解液を放射状に流動させる構成になされて
いる（図９参照）。

【００４４】従って、このように構成されたスラスト軸
受溝加工用の電解加工装置を用い、電解加工を行うと、
上述したように、電解加工による被加工物における溝深
さ方向の加工速度は、電極露出部と被加工物との加工間
隙ｙに反比例することから、スラスト軸受素材１４２の
対向面に形成されるスラストグルーブ１４２ａは、その
溝深さが電極露出部１４３ａの形状に沿ってスラスト軸
受素材１４２の中心から外周に向かうに従って徐々に深
く且つ溝内においても円周方向に向かうに従って徐々に
深くなる形状となる。

【００４５】すなわち、動圧発生用のスラストグルーブ
の溝深さを溝位置に応じて異ならせることができる。

【００４６】図１０はスラスト軸受のスラストグルーブ
を溝位置に応じて任意の溝深さに形成するにあたって図
６の装置に用いられる電極工具の他の実施形態を表した
拡大平面説明図、図１１は図１０の電極工具を図６の装
置に適用した場合の電極工具及び被加工物を拡大して表
した横断面説明図である。

【００４７】この電極工具１５３のスラスト軸受素材１
５２に対向する面は、スラストグルーブ１５２ａに対応
する電極露出部１５３ａを除いて非導電性材料１５３ｂ
で覆われており、該電極露出部１５３ａは、図１１に示
されるように、その形状に沿って電極工具１５３の中心
から外周に向かうに従って当該電極工具１５３の厚みが
厚くなるように徐々に傾斜する構成になされている。

【００４８】すなわち、電極工具１５３の電極露出部１
５３ａとスラスト軸受素材１５２との加工間隙１６０
は、電極露出部１５３ａの形状に沿って電極工具１５３
の中心から外周に向かうに従って徐々に狭くなるように
なっている。

【００４９】また、この実施形態にあっても、図９で説
明したのと同様に、電解液を電極工具１５３の中心から
電解加工部Ｂに流し込んで当該電解液を放射状に流動さ
せる構成になされている（図１１参照）。

【００５０】従って、このように構成されたスラスト軸
受溝加工用の電解加工装置を用い、電解加工を行うと、
スラスト軸受素材１５２の対向面に形成されるスラスト
グルーブ１５２ａは、その溝深さが電極露出部１５３ａ
の形状に沿ってスラスト軸受素材１５２の中心から外周
に向かうに従って徐々に深くなる形状となる。

【００５１】すなわち、このように構成しても動圧発生
用のスラストグルーブの溝深さを溝位置に応じて異なら
せることができる。

【００５２】なお、図８乃至図１１においても、電極露
出部の電極幅Ｗ１が、上記と同様に加工すべき動圧溝の
幅Ｗ２よりもやや小さくなるように形成されているとい
うのは勿論である。

【００５３】因に、上述の電解加工方法及び装置におい
ては、加工隙間を約０．１ｍｍに設定しているが、加工
隙間を狭めると電極露出部の形状転写精度は向上し、さ
らに電流密度も上がって加工速度も速くなり加工効率が
向上する傾向がある。しかしその反面、電解液の流速が
隙間抵抗により遅くなってしまい、その結果、電解液の
温度が上昇したり、電極面から発生する水素気泡の除去
を良好に行い得なくなる等の問題が発生する。すなわち
上述した加工隙間は、ポンプの性能や、要求されている
加工表面の粗さや、形状転写精度、さらには加工速度等
を考慮して決定すれば良い。

【００５４】また軸受長さが長くなった場合には、電解
液の流れの上流側の軸受加工部と下流側の軸受加工部と
の各加工量すなわち溝深さに差が発生することがある。
これは、電解液の温度が下流へ行くほど上昇し電導度が
増すからであり、また水素気泡が混在する層の厚さが下
流側ほど大きくなり、さらに気泡の容積が液温とともに
増大し、それによって電導度が減少するからである。従
って電解液の上流側と下流側とで均一な溝深さを得るた
めには、これら二つの電導度の変化を互いに相殺させる
条件で加工しなければならない。

【００５５】上記二つの電導度の変化を互いに相殺させ
るためには、流動切換手段によって電解加工部を通る電
解液の流れを交互にすることで溝深さを均一化すること
が可能である。例えば１．４秒の加工時間であれば、最
初の０．７秒について電解液を一方側から流し、残りの
０．７秒については反対側に流せば、電解液の流れ方向
において加工条件が均一化されることとなって良好な加
工状態が得られる。

【００５６】なお、電解加工用パルス電源からの出力パ
ルスをカウントし、その総パルス数に基づいて通電スイ
ッチのオン・オフ動作を行わせるようにしても良い。ま
た、上述したステンレス鋼（ＳＵＳ）材や銅以外の金属
材料に対する電解加工についても同様に適用することが
できる。

【００５７】以上本発明者によってなされた発明の実施
形態を具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限
定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種
々変形可能であるというのはいうまでもない。例えば、
上述した実施形態では、動圧溝の溝深さを溝位置に応じ
て異ならせるにあたって、パルス電源を用いるようにし
ているが、直流電源を用いても良い。また、軸受素材
は、回転軸を支持する通常の軸受に限らず、回転体を回
転自在に支持する固定軸であっても良い。

【００５８】また、例えば特公昭５６−５３６６１号公
報に記載のような略半球状のものまたはこれに対向する
ものに対しても、加工間隙が異なる電極露出部を備える
電極工具を用いることによって溝深さの異なる動圧溝
（ラジアル及びスラストの機能を有する）を形成するこ
とが可能であり、あらゆる種類の形状加工に対しても同
様に適用することが可能である。

【００５９】さらにまた、上記実施形態においては、電
極露出部と被加工物との加工間隙を連続的に変化させて
いるが、ステップで変化させるようにしても良い。

【００６０】

【発明の効果】以上述べたように、本発明にかかる電解
加工方法及び電解加工装置は、電解加工による被加工物
における溝深さ方向の加工速度が、電極露出部と被加工
物との加工間隙に反比例するという特性に基づいて、加
工間隙を、加工される動圧溝の溝深さに対応させて溝深
さを深くする部位に対しては狭くし、溝深さを浅くする
部位に対しては広くして、電解加工を行い、加工間隙の
狭い部位の溝深さが深く、加工間隙の広い部位の溝深さ
が浅くなるようにして、溝位置に応じて任意の溝深さの
電解加工を行い得るように構成したものであるから、３
次元制御が必要となる切削工法に比して設備を高価にす
る必要がなく低コスト化を図れると共に溝を多数本同時
に形成でき生産性の向上を図れ、またコイニングや転造
工法に比して動圧溝の形状が複雑・微細であっても工具
の摩耗がなく工具寿命を半永久的にできて低コスト化を
図れると共にバリ除去や追い工程が必要ないことから溝
深さや溝形状にバラツキを生じるといったことがなく溝
位置に応じて任意の溝深さの動圧溝を高精度に得ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態にかかる電解加工装置を表
した原理的説明図である。

【図２】図１の装置に用いられている電解液の循環系を
表した系統説明図である。

【図３】予め求めておいた電流密度と加工量との関係デ
ータのＳＵＳ３０４の場合を表した線図である。

【図４】予め求めておいた電流密度と加工量との関係デ
ータの銅の場合を表した線図である。

【図５】ラジアル軸受の動圧溝を溝位置に応じて任意の
溝深さに形成するにあたって用いられる電極工具を図１
の装置に適用した場合の電極工具及び被加工物の拡大側
面説明図である。

【図６】本発明の他の実施形態にかかる電解加工装置を
表した原理的説明図である。

【図７】電極露出部の幅と動圧溝の幅との関係を表した
側面説明図である。

【図８】スラスト軸受の動圧溝を溝位置に応じて任意の
溝深さに形成するにあたって図６の装置に用いられる電
極工具の一実施形態を表した拡大平面説明図である。

【図９】図８の電極工具を図６の装置に適用した場合の
電極工具及び被加工物を拡大して表した横断面説明図で
ある。

【図１０】スラスト軸受の動圧溝を溝位置に応じて任意
の溝深さに形成するにあたって図６の装置に用いられる
電極工具の他の実施形態を表した拡大平面説明図であ
る。

【図１１】図１０の電極工具を図６の装置に適用した場
合の電極工具及び被加工物を拡大して表した横断面説明
図である。

【図１２】本発明によって形成された軸受を備えたＨＤ
Ｄモーターの一例を表した半断面説明図である。

【符号の説明】

１１２（１１２ａ，１１２ｂ），１５０，１６０ 加工
間隙 １２２，１４２，１５２ 被加工物 １２２ａ，１４２ａ，１５２ａ 動圧溝 １２３，１４３，１５３ 電極工具 １２３ａ（１２３ａａ，１２３ａｂ），１４３ａ，１５
３ａ 電極露出部

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸受流体に軸支用の動圧を発生させる動
   圧溝を動圧軸受の動圧面に対して電解加工で所定の溝形
   状に加工する動圧軸受における動圧溝の電解加工方法に
   おいて、 上記動圧溝が電解加工される被加工物と、当該被加工物
   に加工される動圧溝に対応した溝形状の電極露出部を有
   する電極工具と、を互いに近接し、且つ所定の加工間隙
   をもって相対的に不動状態に固定して対向配置すると共
   に、 上記電極露出部と上記被加工物との加工間隙を、加工さ
   れる動圧溝の溝深さに対応させて溝深さが深く形成され
   る部分を狭くし、 これら被加工物及び電極工具を電解加工用電源の正極及
   び負極にそれぞれ接続し、電極工具と被加工物との間に
   所定の電解液を流動させながら通電することによって、
   前記加工間隙を拡大させながら上記被加工物を上記溝形
   状に対応して溶出させ動圧溝を電解加工するようにした
   動圧軸受における動圧溝の電解加工方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の電極工具及び被加工物の
   何れか一方が中空円筒体からなると共に、何れか他方が
   上記中空円筒体の中空内部に同軸挿入可能な円柱体から
   なり、 上記被加工物を構成する中空円筒体の内周面または円柱
   体の外周面に、ラジアル軸受用の動圧溝を形成するよう
   にしたことを特徴とする動圧軸受における動圧溝の電解
   加工方法。
3. 【請求項３】 請求項１記載の電極工具及び被加工物
   が、互いに対向する対向面を有し、 上記被加工物の対向面に、スラスト軸受用の動圧溝を形
   成するようにしたことを特徴とする動圧軸受における動
   圧溝の電解加工方法。
4. 【請求項４】 請求項１記載の電極工具及び被加工物
   が、互いに対向する曲面を有し、 上記被加工物の曲面に、ラジアル軸受及びスラスト軸受
   用の動圧溝を形成するようにしたことを特徴とする動圧
   軸受における動圧溝の電解加工方法。
5. 【請求項５】 軸受流体に軸支用の動圧を発生させる動
   圧溝を動圧軸受の動圧面に対して電解加工で所定の溝形
   状に加工するように構成した動圧軸受における動圧溝の
   電解加工装置において、 電解加工用電源と、 上記動圧溝が電解加工される被加工物と、 上記動圧溝に対応した溝形状の電極露出部を有し、上記
   被加工物に所定の加工間隙をもって近接対向するように
   相対的に不動状態に固定した電極工具と、 これら電極工具及び被加工物の間に所定の電解液を流動
   させる電解液供給手段と、を備え、 上記被加工物及び電極工具を上記電解加工用電源の正極
   及び負極にそれぞれ接続し、これら電極工具と被加工物
   との間に電解液を流動させながら通電することによっ
   て、前記加工間隙を拡大させながら上記被加工物を上記
   溝形状に対応して溶出させ動圧溝を電解加工して形成す
   るものであって、 上記電極露出部は、上記被加工物に対する加工間隙が、
   加工される動圧溝の溝深さに対応させて溝深さが深く形
   成される部分が狭くなるように構成されていることを特
   徴とする動圧軸受における動圧溝の電解加工装置。