JPH0663781A - 空軸及び空気軸受の製法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明の目的は、小さな溝付き空軸を製造す
る方法の提供である。 【構成】 小さい金属丸棒をレ−ザ−光線の集光点近く
に周面がくるように回転可能に保持し、レ−ザ−光線の
光路中に、光軸が非中心部にあたるように、回転可能な
マスク板を設置し、マスク板の分割セグメント毎に所定
パタ−ンの貫通孔を設け、レ−ザ−光線の照射期間の間
毎に、丸棒の一定角度の回転とマスク板を同期的に回転
させ、周囲にわたり特定パタ−ンの溝を完成させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はモ−タ−等のベアリング
レスシャフトとしての空軸及び空気軸受の製法に係わ
る。空軸は、周面に適当なパタ−ンの溝を有する為、高
速回転すると軸受との間の空気が圧縮されて軸受け接触
することなく、抵抗なく高速回転軸出来る。また、垂直
の空軸を下で受ける空気軸受けも、空軸下端面と接する
部分に適当なパタ−ンの溝を有し、空軸が高速回転する
とその下端面との接触することなく空軸を空中に保持す
る。

【０００２】

【従来の技術】空軸、空気軸受は試作されてはいるが、
細い針金のような太さの金属丸棒の周面等に溝をエッチ
ング又は切削して製作される。

【０００３】特開平２−１３８４８５号にはレジストと
転写シ−ルと腐食を用いる製法が開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】小さな空軸、例えば直
径が３〜２０ｍｍ、長さが３〜１００ｍｍ程度の、細く
小さい円筒形状のものの周面に精密な溝を、例えば切削
又は彫刻して製作するとすると、至難の業を要し、加工
の為に支持すること自体すら支持される材料の物理的な
強度が不足するために容易なことではない。レ−ザ−加
工は、非接触加工であるという点では被加工物の支持が
容易である長所を有している。しかし、レ−ザ−技術の
発達に伴って、レ−ザ−光線の応用が増加してきたが、
これまで空軸、空気軸受の製造にレ−ザ−光線は用いら
れてこなかった。その理由は、レ−ザ−使用が高価なこ
と、レ−ザ−加工が微細加工に使えるといわれながら、
実際には従来の方法で出来ないような細かい加工を可能
にできていないこと、光の高速度偏向制御としていろい
ろな方法が提案されているにもかかわらず、実用的な方
法がなかなかないことなどである。

【課題を解決する手段】本発明者は、予想外にも、一定
の方法を用いればレ−ザ−加工を空軸の一定のパタ−ン
の溝の形成に応用できることを見出し、本発明を完成す
るに至った。

【０００５】さらに本発明者は、レジストを被覆した空
軸又は空気軸受材料から所定パタ−ンにレジストを除去
することにレ−ザ−光線を利用できることも発見した。

【０００６】本発明の第１は空軸又は空気軸受に必要
な、適当なパタ−ンの溝を形成するにあたり、空軸又は
空気軸受用金属材料を回転及び／又は移動させながら、
溝を形成しようとする部分にレ−ザ−光線をあて、該材
料の所定部分の金属を除去することからなる空軸又は空
気軸受の製法である。

【０００７】本発明の第２は、小さい金属丸棒周面にレ
−ザ−光線をあてて一定のパタ−ンの溝を形成するにあ
たり、該金属棒を該レ−ザ−光線の集光点近くに該周面
がくるよううに回転可能に保持し、レ−ザ−光線照写装
置の光路中に、レ−ザ−光線の光軸がマスク板の非中心
部に位置するように回転可能なマスク板を設置し、該マ
スク板は、一定数に分割したセグメントの各々に貫通孔
のパタ−ンを設け、該丸棒の一定角度の回転毎にそれに
同調させて該マスク板を回転させ、各回転毎にレ−ザ−
光線をあてて周囲にわたり該パタ−ンの溝を完成させる
ことからなる、小さい金属棒周面に一定のパタ−ンの溝
を形成する方法である。

【０００８】本発明の第３は、空軸は空気軸受に必要
な、適当なパタ−ンの溝を形成するあたり、空軸又は空
気軸受用金属材料の溝を形成しようとする部分の一点に
集光したレ−ザ−光線を約５０μ程度の点としてあてつ
つ、該材料を回転及び／又は移動させ、該材料の所定部
分の金属を除去することからなる空軸又は空気軸受けの
製法である。

【０００９】本発明の第４は、耐酸レジストを被覆した
空軸又は空気軸受用の金属材料の溝を形成しようとする
部分にレ−ザ−光線をあてて該耐酸レジストを該部分だ
け焼き切って除去し、これを腐食液中で腐食させて金属
露出部分に溝を形成し、残っているレジストを除去する
ことからなる、空軸又は空気軸受の製法である。

【００１０】レ−ザ−は、ガスレ−ザ−、固体レ−ザ
−、色素レ−ザ−、半導体レ−ザ−などに分類される
が、ルビ−やＹＡＧ（イットリウムアルミニウムガ−ネ
ット）の固体レ−ザ−、特にＹＡＧレ−ザ−が好まし
い。

【００１１】対象となる空軸材料は直径が３〜２０ｍ
ｍ、長さが３〜１００ｍｍ程度の大きさの金属丸棒１又
は空気軸受け用の金属板２である。これらの材料は、例
えば鉄またはＳＵＳ製である。

【００１２】第２の発明では、レ−ザ−光線３は形成し
ようとする溝４に対応するパタ−ンの貫通孔５を有する
マスク板６によって、光軸に垂直な断面が一定のパタ−
ンをなすレ−ザ−光線３’とされる。マスク板６は、Ｓ
ＵＳやニッケルなどの金属製で、中心の周りに廻転可能
であって、幾つかの円弧（セグメント）の区域にわけら
れており、一つの円弧区域の貫通孔パタ−ンを通ったレ
−ザ−光線が、廻転方向である角度に位置する金属丸棒
１の周面の一部分を照射し、溝を形成する。金属丸棒１
も中心軸の周りに廻転可能であって、前記一部分の溝が
完成したら一定角度だけ回転して、金属丸棒周面の次の
一部分にレ−ザ−光線があてられるが、その際、マスク
板６も次の円弧区域まで回転し、前の一部分と次の一部
分とに形成される溝が連続するように、レ−ザ−光線の
断面は、マスク板６の別のパタ−ンの貫通孔５によっ
て、別のパタ−ンの断面にされる。従って、金属丸棒の
回転もマスク板６の回転も一定角度だけ瞬間的に行なわ
れ、かつ両社の回転は同期される。

【００１３】金属丸棒１の周囲にわたりなめらかに連続
した溝が形成されるよう、マスク板の各セグメントの貫
通孔パタ−ン、及び中心からの相対位置を決めること
は、レ−ザ−加工装置自体を使って、又は他の光学的手
段を用いて行なうことができる。例えば、予め別の手段
で丸棒上に形成された溝を、平面に写し取って展開し、
適当な拡大率で、展開された溝のパタ−ン全体に対応し
たスリットを形成し、これをマスク板を置く場所で一定
距離づつ上下に動かしつつ、かつその移動とマスク板の
回転を同期させつつ、マスク板にレ−ザ−光線をあてれ
ば、マスク板が一回転するとマスク板に形成すべきすべ
てのパタ−ンが得られる。又は上記スリットをレジスト
を付けた円板のあるセグメントの前に置いて、一定距離
づつ上下に動かし、その移動と円板の回転を同期させつ
つ、光をあてて未硬化レジストをエッチングで除き、円
板上にメッキによってマスク板を形成することが出来
る。

【００１４】この発明の効果は、レ−ザ−光線自体は全
く動かす必要なしに円筒状物の周囲にわたってレ−ザ−
加工により溝形成が可能なことであり、レ−ザ−加工の
非接触性の利点を得ながら、周面全体の迅速な溝形成が
可能であることである。

【００１５】また、マスク板に設けるべき貫通孔パタ−
ンも、前記の様に容易にレ−ザ−加工装置自体又は光学
的手段で決定できること、そして被加工物とマスク板と
の同期も、両社共回転物体であるから歯車等により極め
て容易になし得ることである。

【００１６】被加工物には、もちろん大きな歪が加わる
ことはなく、両端を回転できるように支持するだけでよ
い。

【００１７】第３の発明はレ−ザ−光線を集束させた、
約５０μ程度の集束光を空軸又は空気軸受材料の溝を形
成しようとする部分にあて、その際、空軸又は空気軸受
材料を回転又は光軸と垂直な面と平行に移動させ、所定
部分の金属を除去する。

【００１８】この方法では、いくつもドット状に穴が形
成され、それらの連続により溝ができるので時間はかか
るが、マスク板なしに自由に穴をあけることができる。
近年のコンピュ−タ−制御されたロボットを使用すれ
ば、ドットの穴を所望のパタ−ンの溝にしていくことは
容易である。

【００１９】第４の発明では、レ−ザ−を用いたとして
もやはり金属の除去は時間と労力がかかるので、空軸又
は空気受の材料をレジストで被覆し、そのレジストをレ
−ザ−加工で所定パタ−ンに除去する。所定パタ−ンに
レジストの除去された金属材料には、腐食液中の浸漬に
よって容易に溝を付けることができる。この発明の長所
は、レ−ザ−加工の非接触性と精密性を保持しながら、
レ−ザ−加工で除去されるものがレジストだけであるこ
とにより、時間とコストの節約ができることである。

【図面の簡単な説明】

図１は本発明の第２の発明の簡略化した見取図、図２は
空軸と軸受の略図である。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 空軸又は空気軸受に必要な、適当なパタ
   −ンの溝を形成するにあたり、空軸又は空気軸受用金属
   材料を回転及び／又は移動させながら、溝を形成しよう
   とする部分にレ−ザ−光線をあて、該材料の所定部分の
   金属を除去することからなる空軸又は空気軸受の製法。
2. 【請求項２】 小さい金属丸棒周面にレ−ザ−光線をあ
   てて特定パタ−ンの溝を形成するにあたり、該金属棒を
   該レ−ザ−光線の集光点近くに該周面がくるように回転
   可能に保持し、レ−ザ−光線照写装置の光路中に、レ−
   ザ−光線の光軸がマスク板の非中心部に位置するように
   回転可能なマスク板を設置し、該マスク板は、一定数に
   分割したセグメントの各々に所定パタ−ンの貫通孔のを
   設け、該丸棒の一定角度の回転毎にそれに同調させて該
   マスク板を回転させ、各回転毎にレ−ザ−光線をあてて
   周囲にわたり該特定パタ−ンの溝を完成させることから
   なる、小さい金属棒周面に特定パタ−ンの溝を形成する
   方法。
3. 【請求項３】 空軸は空気軸受に必要な、適当なパタ−
   ンの溝を形成するにあたり、空軸又は空気軸受用金属材
   料の溝を形成しようとする部分の一点に、集光したレ−
   ザ−光線を約５０μ程度の点としてあて、点状に穴をあ
   け該材料を回転及び／又は移動させ、該材料の所定部分
   の金属を除去することからなる空軸又は空気軸受けの製
   法。
4. 【請求項４】 耐酸レジストを被覆した空軸又は空気軸
   受用の金属材料の溝を形成しようとする部分にレ−ザ−
   光線をあてて該耐酸レジストを該部分だけ焼き切って除
   去し、これを腐食液中で腐食させて金属露出部分に溝を
   形成し、残っているレジストを除去することからなる、
   空軸又は空気軸受の製法。