JP3311258B2 - 動圧軸受装置及びその製造方法 - 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、軸受面に動圧発生
溝を設けることにより流体に動圧力を発生させ、その動
圧力によって固定部材に回転部材を支承させるようにし
た動圧軸受装置及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、特に高速回転するモータ等の各種
回転機器において、流体の動圧力を利用した動圧軸受装
置が広く用いられつつある。動圧軸受装置では、固定部
材に対して回転部材が周状に面対向するように回転可能
に配置されているとともに、これら固定部材と回転部材
との各周状対向面に形成された軸受面どうしの間に所定
の潤滑流体が介在されている。そして、上記固定部材と
回転部材との両軸受面のうちの少なくとも一方側の面に
ヘリングボーン状やスパイラル状等の動圧発生溝が凹設
されており、回転部材が回転した際における動圧発生溝
のポンピング作用によって潤滑流体に動圧力が発生し、
その動圧力によって回転部材の支承が行われるようにな
っている。

【０００３】例えば図５に示されているように、上述し
た動圧発生溝１は、固定部材又は回転部材のいずれかの
被加工部材２の軸受面に対して、ヘリングボーン状の溝
形状にて所定の溝深さを有するように形成されるが、い
ずれの溝形状においても、周方向に対して所定の角度を
なして斜めに延びる傾斜溝部１ａが設けられる。このよ
うな傾斜溝部１ａを有する動圧発生溝１は、例えばＮＣ
旋盤を用いて加工されるが、通常は、被加工部材２と図
示を省略した加工工具との相対送り量Ａに対して、相対
回転角度Ｂを必要な量に厳密に制御しており、これによ
って上記傾斜溝部１ａが斜め方向に所定の長さ延びるよ
うに形成している。

【０００４】例えば、中空円筒状をなす被加工部材２の
内周面に対して動圧発生溝１を形成する場合には、複数
の突起部を有する加工工具を穴内に挿入し、その加工工
具を軸方向に押し込みながら、Ｃ軸制御機構と呼ばれる
回転角度制御機構によって被加工部材２と加工工具との
相対回転角度を制御し、両者を定められた角度だけ相対
的に回転させる。その結果、加工工具の突起部の通過跡
が溝として形成されることとなる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
厳密な回転角度制御機構を備えたＮＣ旋盤を用いて動圧
発生溝を形成する場合には、複雑で高価な製造装置を用
いねばならない上に、設定操作に手間がかかり、そのた
め製造コストが増大することとなって簡易に製造するこ
とができないという問題がある。

【０００６】そこで本発明は、通常のＮＣ旋盤を用いて
動圧発生溝を簡易に製造することができるようにした動
圧軸受装置及びその製造方法を提供することを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明にかかる動圧軸受装置は、固定部材に対して
回転部材が周状に面対向するように回転可能に配置され
ているとともに、これら固定部材と回転部材との両周状
対向面に軸受面が設けられ、当該両軸受面のうちの少な
くとも一方側に動圧発生溝が凹設された動圧軸受装置に
おいて、上記動圧発生溝は、周方向に対して略対称的な
傾斜角度をなして斜めに延びる第１の傾斜溝部及び第２
の傾斜溝部と、これら第１及び第２の傾斜溝部が互いに
近づく側における当該第１及び第２の傾斜溝部の各一端
部にそれぞれ合流し、その合流した部位から上記第１及
び第２の傾斜溝部が互いに離れる方向とは反対側の周方
向に延びる第１及び第２の周方向溝部と、を有し、上記
第１の傾斜溝部と第２の傾斜溝部とが前記回転部材の軸
方向に所定間隔離れて配置されているとともに、これら
第１の傾斜溝部及び第２の傾斜溝部にそれぞれ合流して
連通する前記第１及び第２の周方向溝部は、上記第１及
び第２の傾斜溝部にそれぞれ合流した部位から離れる側
の周方向における各端部どうしが回転軸方向に延びる軸
方向溝部を介して連通している。

【０００８】また、本発明にかかる動圧軸受装置の製造
方法は、周状に面対向するように配置される固定部材と
回転部材との両周状対向面に設けられる軸受面のうち、
少なくとも一方側の軸受面に対して動圧発生溝を凹設す
るようにした動圧軸受装置の製造方法において、上記動
圧発生溝を形成するにあたって、まず周方向と所定の角
度をなして斜めに延びるように傾斜溝部を形成し、つい
で上記傾斜溝部の一端部から周方向に延びるように周方
向溝部を形成する。

【０００９】さらに、本発明にかかる動圧軸受装置の製
造方法は、上記動圧発生溝を凹設する固定部材及び回転
部材のいずれかからなる被加工部材の表面に所定の加工
工具を当接させ、これら被加工部材と加工工具とを所定
の回転駆動機構により相対的に回転移動させつつ、上記
被加工部材と加工工具とを軸方向に相対的に送ることに
よって動圧発生溝の形成を行うようにした動圧軸受装置
の製造方法において、上記被加工部材及び加工工具の相
対回転速度と相対送り速度とを所定の関係に設定して傾
斜溝部を所定長さに形成した後、軸方向の相対送りを強
制停止させるとともに、前記回転駆動機構の駆動を遮断
して被加工部材を惰性により回転させ、当該被加工部材
の惰性回転が停止するまで周方向溝を形成する。

【００１０】このような動圧軸受装置及びその製造方法
により、傾斜溝部の形成後に回転駆動機構の駆動を遮断
し、回転の惰性により周方向溝部を形成することとすれ
ば、厳密な角度制御が不要となり、Ｃ軸制御機構と呼ば
れる角度制御機構を用いなくても、通常のＮＣ旋盤によ
って動圧発生溝の形成が可能となる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて詳細に説明する。まず、図１に示されている本
発明の製造方法を用いた実施形態にかかる動圧軸受装置
においては、固定部材としての軸受ホルダー１１の内周
面に２組の動圧発生部１２，１２が、ラジアル動圧軸受
を構成するように環状に設けられている。これらの各動
圧発生部１２，１２は、ヘリングボーン形状をなす多数
の動圧発生溝１３，１３，・・・ を、環状に延在する
所定幅の凸段部１４に凹設したものであって、それらの
各動圧発生溝１３のポンピング作用によって潤滑流体に
発生させられる動圧により、上記軸受ホルダー１１の内
部側に回転可能に挿入された回転軸（図示省略）の支承
が行われるように構成されている。

【００１２】このとき、特に図２に示されているよう
に、上記各動圧発生溝１３は、図示上下において略対称
的な溝形状を有する一対の第１及び第２の傾斜溝部１３
ａ，１３ｂを有しているとともに、これら第１及び第２
の傾斜溝部１３ａ，１３ｂどうしが合流する中心部分に
周方向溝１３ｃを有している。

【００１３】上記周方向溝１３ｃは、図示左右方向であ
る周方向に所定の長さ延びているとともに、この周方向
溝１３ｃの溝中心線Ｘに対して図示上側部位及び下側部
位のそれぞれに、上記第１及び第２の傾斜溝部１３ａ，
１３ｂが斜めに延びている。これらの各傾斜溝部１３
ａ，１３ｂは、周方向に対して略対称的な所定の傾斜角
度θをなしており、これら両傾斜溝部１３ａ，１３ｂの
一端部、より具体的には、図示を省略した回転軸の回転
方向Ｃにおける下流側の端部どうし、つまり、上記両傾
斜溝部１３ａ，１３ｂが互いに近づく側の端部どうし
が、上記周方向溝部１３ｃを介して合流して互いに連通
している。そして、上記周方向溝１３ｃは、上述した両
傾斜溝部１３ａ，１３ｂとの合流部位から、上記第１及
び第２の傾斜溝部１３ａ，１３ｂどうしが互いに離れる
方向とは反対側の周方向に延びている。

【００１４】このとき、上述した両傾斜溝部１３ａ，１
３ｂ及び周方向溝部１３ｃは、略同一の溝深さを有して
いる。

【００１５】このような動圧発生溝１３は、Ｃ軸制御機
構と呼ばれる角度制御機構を備えていない通常のＮＣ旋
盤によって容易に形成することができる。すなわちま
ず、上述した被加工部材としての軸受ホルダー１１を、
通常のＮＣ旋盤にワークとしてセットし、動圧発生溝１
３を形成する内周側表面に対して切削バイト等の加工工
具を当接させる。そして、所定の回転駆動機構により被
加工部材を回転させることによって、加工工具を、図２
中のＣ方向又はその逆方向に相対的に回転移動させると
ともに、上記加工工具を、図２の下方向である軸方向Ｄ
に所定量送る。

【００１６】この場合の溝加工は、第１の傾斜溝部１３
ａ、周方向溝部１３ｃ、第２の傾斜溝部１３ｂの順に行
われるが、まず第１の傾斜溝部１３ａにおいては、図示
を省略した回転軸の回転方向Ｃにおける上流側（図示左
側）の端部から下流側（図示右側）に向かって加工工具
が相対的に移動されつつ、図２の下方向である軸方向Ｄ
に送られ、これによって、第１の傾斜溝部１３ａが斜め
に形成される。このとき、被加工部材と加工工具との相
対回転速度及び相対送り速度は、予め所定の関係に設定
されており、その設定関係によって、上記第１の傾斜溝
部１３ａの周方向に対する傾斜角度が、上述したθにな
されるようになっている。

【００１７】次に、上記第１の傾斜溝部１３ａを所定の
長さ形成して、回転軸の回転方向Ｃにおける下流側（図
示右側）端部まで形成し終わったら、加工工具の軸方向
Ｄへの送りを強制停止させるとともに、前記回転駆動機
構の駆動を遮断する。この回転駆動機構の遮断動作は、
プログラム動作を一時的に休止する動作であって、具体
的には、駆動モータの電源をオフ状態としたり、駆動力
伝達機構の途中に設けられたクラッチ等の継断器を遮断
する等の手段が考えられる。

【００１８】このとき、上記加工工具の軸方向Ｄへの送
りは直ちに停止されるが、被加工部材が惰性で回転され
ることとなり、上記加工工具の回転方向Ｃへの送りは直
ちに停止されることなく慣性力によってある角度だけ移
動する。この慣性力による回転移動の間、被加工部材と
しての軸受ホルダー１１には、上記回転方向Ｃの上流側
（図示上側）に延びるようにして周方向溝部１３ｃが、
上記第１の傾斜溝部１３ａの溝深さと略同一の溝深さで
周方向に所定の長さ形成される。

【００１９】被加工部材としての軸受ホルダー１１の惰
性回転が自然停止したら、前述した回転駆動機構の回転
駆動を、前記Ｃ方向とは逆の方向Ｃ’に行わせ、これに
より加工工具を、周方向溝部１３ｃと第１の傾斜溝部１
３ａとの合流位置まで戻す。そしてそのとき、加工工具
を図２の下方向である軸方向Ｄに送り始め、上記周方向
溝部１３ｃと第１の傾斜溝部１３ａとの合流部分から、
上記逆回転方向Ｃ’の下流側に向かって第２の傾斜溝部
１３ｂを斜めに形成する。この第２の傾斜溝部１３ｂ
は、周方向に図示下方に角度θをなして斜めに延びるよ
うに、上記逆回転速度と軸送り速度との関係が設定され
ている。

【００２０】なお、上述した第１の傾斜溝部１３ａ及び
第２の傾斜溝部１３ｂは、軸受ホルダー１１の環状段部
１４の全幅にわたって形成されるため、第１の傾斜溝部
１３ａの図示上側端部、及び第２の傾斜溝部１３ｂの図
示下側端部の各側部が空間にそれぞれ隣接しており、そ
こに周方向溝部が形成されることはない。

【００２１】このような本発明の製造方法を用いた実施
形態にかかる動圧軸受装置及びその製造方法により、第
１の傾斜溝部１３ａの形成後に回転駆動機構の駆動を遮
断し、回転の惰性により周方向溝部１３ｃを形成するこ
ととすれば、厳密な角度制御が不要となり、Ｃ軸制御機
構と呼ばれる角度制御機構を用いなくても、通常のＮＣ
旋盤によって動圧発生溝の形成が可能となる。

【００２２】また、図３に示された実施形態にかかる動
圧発生溝２３では、第１の傾斜溝部２３ａの端部から第
１の周方向溝部２３ｃが延びているとともに、第２の傾
斜溝部２３ｂの端部から第２の周方向溝部２３ｄが延び
ており、これら第１の傾斜溝部２３ａと第２の傾斜溝部
２３ｂとが、軸方向に延びる軸方向溝部２３ｅを介して
連通されている。すなわち、上記軸方向溝部２３ｅが設
けられている分だけ、第１の傾斜溝部２３ａと第２の傾
斜溝部２３ｂとが軸方向に離れて設けられている。この
ような実施形態においても、上記実施形態と同様な作用
・効果を得ることができる。

【００２３】さらに、図４に示された本発明の製造方法
を用いた実施形態にかかる動圧発生溝３３では、第１の
傾斜溝部３３ａの端部から延びる周方向溝部３３ｃの途
中位置から、第２の傾斜溝部３３ｂが延びている。この
ような実施形態においても、上記実施形態と同様な作用
・効果を得ることができる。

【００２４】以上、本発明者によってなされた発明を各
実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記各
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言うまでもな
い。例えば本発明は、上記実施形態のような固定部材
（軸受ホルダー）に動圧発生溝を形成する場合のみなら
ず、回転部材に動圧発生溝を形成する場合にも同様に適
用することができる。

【００２５】また、本発明は、上記実施形態のようなラ
ジアル動圧軸受のみならず、スラスト動圧軸受等の多種
多様な軸受に対しても同様に適用することができる。

【００２６】

【発明の効果】以上述べたように本発明にかかる動圧軸
受装置及びその製造方法は、傾斜溝部の形成後に回転駆
動機構の駆動を遮断して周方向溝部を形成することによ
って、厳密な角度制御を不要とし、Ｃ軸制御機構と呼ば
れる角度制御機構を用いなくても通常のＮＣ旋盤によっ
て動圧発生溝の形成を可能としたものであるから、動圧
発生溝を簡易に低コストで製造することができ、生産性
を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態にかかる動圧発生溝を有す
る動圧軸受装置の構造を表した縦断面説明図である。

【図２】図１に表された動圧発生溝を拡大して示した正
面説明図である。

【図３】本発明の他の実施形態にかかる動圧発生溝を表
わした正面説明図である。

【図４】本発明のさらに他の実施形態にかかる動圧発生
溝を表わした正面説明図である。

【図５】一般の動圧発生溝の一例を表わした正面説明図
である。

【符号の説明】

１１ 軸受ホルダー（被加工部材） １３，２３，３３ 動圧発生溝 １３ａ，２３ａ，３３ａ 第１の傾斜溝部 １３ｂ，２３ｂ，３３ｂ 第２の傾斜溝部 １３ｃ，２３ｃ，２３ｄ，３３ｃ 周方向溝部 ２３ｅ 軸方向溝部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平10−76411（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−219144（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−103342（ＪＰ，Ａ) 実開 平１−115018（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−63415（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F16C 17/00 - 17/26 F16C 33/00 - 33/28

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固定部材に対して回転部材が周状に面対
   向するように回転可能に配置されているとともに、これ
   ら固定部材と回転部材との両周状対向面に軸受面が設け
   られ、当該両軸受面のうちの少なくとも一方側に動圧発
   生溝が凹設された動圧軸受装置において、 上記動圧発生溝は、 周方向に対して略対称的な傾斜角度をなして斜めに延び
   る第１の傾斜溝部及び第２の傾斜溝部と、 これら第１及び第２の傾斜溝部が互いに近づく側におけ
   る当該第１及び第２の傾斜溝部の各一端部にそれぞれ合
   流し、その合流した部位から上記第１及び第２の傾斜溝
   部が互いに離れる方向とは反対側の周方向に延びる第１
   及び第２の周方向溝部と、を有し、上記第１の傾斜溝部と第２の傾斜溝部とが、前記回転部
   材の軸方向に所定間隔離れて配置されているとともに、 これら第１の傾斜溝部及び第２の傾斜溝部にそれぞれ合
   流して連通する前記第１及び第２の周方向溝部は、上記
   第１及び第２の傾斜溝部にそれぞれ合流した部位から離
   れる側の周方向における各端部どうしが回転軸方向に延
   びる軸方向溝部を介して 連通していることを特徴とする
   動圧軸受装置。
2. 【請求項２】 周状に面対向するように配置される固定
   部材と回転部材との両周状対向面に設けられる軸受面の
   うち、少なくとも一方側の軸受面に対して動圧発生溝を
   凹設するようにした動圧軸受装置の製造方法において、 上記動圧発生溝を形成するにあたって、まず周方向と所
   定の角度をなして斜めに延びるように傾斜溝部を形成
   し、ついで上記傾斜溝部の一端部から周方向に延びるよ
   うに周方向溝部を形成することを特徴とする動圧軸受装
   置の製造方法。
3. 【請求項３】 請求項２記載の動圧発生溝を凹設する固
   定部材及び回転部材のいずれかからなる被加工部材の表
   面に所定の加工工具を当接させ、これら被加工部材と加
   工工具とを所定の回転駆動機構により相対的に回転移動
   させつつ、上記被加工部材と加工工具とを軸方向に相対
   的に送ることによって動圧発生溝の形成を行うようにし
   た動圧軸受装置の製造方法において、 上記被加工部材及び加工工具の相対回転速度と相対送り
   速度とを所定の関係に設定して傾斜溝部を所定長さに形
   成した後、軸方向の相対送りを強制停止させるととも
   に、前記回転駆動機構の駆動を遮断して被加工部材を惰
   性により回転させ、当該被加工部材の惰性回転が自然停
   止するまで周方向溝を形成するようにしたことをことを
   特徴とする動圧軸受装置の製造方法。
4. 【請求項４】 請求項３記載の周方向溝を形成した後
   に、被加工部材と加工工具とを逆方向に相対回転させ、
   ついで、上記被加工部材及び加工工具の相対逆回転速度
   と相対送り速度とを所定の関係に設定して第２の傾斜溝
   部を所定長さに形成することを特徴とする動圧軸受装置
   の製造方法。