JPH0811833B2 - Grooving device for hydrodynamic bearing - Google Patents

Grooving device for hydrodynamic bearing

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JPH0811833B2
JPH0811833B2 JP24984386A JP24984386A JPH0811833B2 JP H0811833 B2 JPH0811833 B2 JP H0811833B2 JP 24984386 A JP24984386 A JP 24984386A JP 24984386 A JP24984386 A JP 24984386A JP H0811833 B2 JPH0811833 B2 JP H0811833B2
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axis
holder
angle
workpiece
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靖一 藤本
憲佑 森川
政良 大西
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Koyo Seiko Co Ltd
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Koyo Seiko Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、動圧軸受の溝加工装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a groove processing device for a dynamic pressure bearing.

従来の技術とその問題点 動圧軸受の軸部または受部の表面に溝を加工する方法
として、フィルムマスクを使用したフォトエッチング法
が知られている。たとえば球面動圧軸受の軸部の球体の
表面にスパイラル状の溝を加工する場合、球体の表面に
フォトレジストを塗布したのち、これに半球状のフィル
ムマスクを被せて露光し、マスクを取外したのち、エッ
チングにより溝を成形する。ところが、フィルムマスク
を使用するフォトエッチング法には、次のような問題が
ある。まず、フィルムマスクの寿命が短く、多数のマス
クが必要である。また、球体の寸法や溝のパターンが変
われば、マスクを新たに製作する必要がある。フィルム
マスクを製作するには、半球状に成形したフィルムに溝
のパターンを形成する方法と、平面状のフィルムに溝の
パターンを形成したのちこれを半球状に成形する方法と
がある。ところが、前者の場合、半球状に成形したフィ
ルムに溝のパターンを正確に形成することは困難であ
る。また、後者の場合は、半球状に成形したときに所望
のパターンになるように変形分を見込んで平面状のフィ
ルムに溝のパターンを形成しておく必要があるが、これ
は非常に困難であり、半球状に成形するときに不均一な
変形により形状不良が発生することがある。したがっ
て、いずれの場合も、溝のパターンを正確に形成するの
は困難である。また、フィルムマスクを被せたり取外し
たりするときに、フォトレジスタ膜が剥がれるおそれが
ある。
2. Description of the Related Art Conventional technology and its problems As a method of forming a groove on the surface of a shaft portion or a receiving portion of a dynamic pressure bearing, a photoetching method using a film mask is known. For example, in the case of processing a spiral groove on the surface of the sphere of the shaft part of a spherical dynamic pressure bearing, after coating the surface of the sphere with photoresist, a hemispherical film mask was exposed and the mask was removed. After that, the groove is formed by etching. However, the photoetching method using a film mask has the following problems. First, the life of the film mask is short and many masks are required. Further, if the size of the sphere or the groove pattern changes, it is necessary to manufacture a new mask. To manufacture a film mask, there are a method of forming a groove pattern on a hemispherically formed film and a method of forming a groove pattern on a flat film and then forming it into a hemispherical shape. However, in the case of the former, it is difficult to accurately form a groove pattern in a hemispherically shaped film. In the case of the latter, it is necessary to form a groove pattern in a flat film in consideration of deformation so that a desired pattern can be obtained when forming into a hemisphere, but this is extremely difficult. There is a possibility that a defective shape may occur due to uneven deformation when forming into a hemispherical shape. Therefore, in either case, it is difficult to form the groove pattern accurately. Further, the photoresist film may be peeled off when the film mask is covered or removed.

この発明の目的は、上記の問題を全て解決した動圧軸
受の溝加工装置を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a groove processing device for a dynamic pressure bearing that solves all the above problems.

問題点を解決するための手段 この発明による装置は、表面にフォトレジストが塗布
された工作物を保持してこれに運動を与えるための工作
物駆動装置と、工作物の表面のフォトレジストにレーザ
ー光を照射するための照射装置と、フォトレジストの所
望の範囲にレーザー光が照射されるように溝のパターン
に関する数値情報に基いて工作物駆動装置および照射装
置を制御する制御装置とを備えているものである。
SUMMARY OF THE INVENTION An apparatus according to the present invention comprises a workpiece driving device for holding a workpiece having a photoresist coated on its surface and giving movement to the workpiece, and a laser for the photoresist on the surface of the workpiece. An irradiation device for irradiating light and a control device for controlling the workpiece driving device and the irradiation device based on numerical information about the groove pattern so that a desired area of the photoresist is irradiated with the laser light are provided. There is something.

実 施 例 第1図は溝加工装置の1例を示し、第2図は球面動圧
軸受の1例を示す。
Practical Example FIG. 1 shows an example of a groove processing device, and FIG. 2 shows an example of a spherical dynamic pressure bearing.

第2図の軸受は、直立軸(10)の下端に球体(11)が
一体に形成された軸部(12)と、球体(11)の下半部を
受ける半球体の凹面(13)を有する受部(14)とからな
る。軸部(12)の軸線(A)は球体(11)の中心(O)
を通っており、球体(11)の下半部表面に複数の浅いス
パイラル状の溝(15)が等間隔に形成されている。そし
て、軸部(12)の回転による溝(15)のポンプ作用で流
体(潤滑剤)に動圧を発生させ、球体(11)を浮上させ
て、凹面(13)に非接触で支持するようになっている。
The bearing shown in FIG. 2 has a shaft portion (12) integrally formed with a spherical body (11) at the lower end of an upright shaft (10) and a hemispherical concave surface (13) for receiving the lower half of the spherical body (11). It has a receiving part (14). The axis (A) of the shaft (12) is the center (O) of the sphere (11).
A plurality of shallow spiral grooves (15) are formed at regular intervals on the lower half surface of the sphere (11). Then, the rotation of the shaft (12) causes a dynamic pressure to be generated in the fluid (lubricant) due to the pumping action of the groove (15) so that the spherical body (11) is levitated and supported by the concave surface (13) in a non-contact manner. It has become.

第3図は第2図の軸受の軸部(12)の球体(11)の部
分を拡大して示すものであり、球体(11)内には、第4
図に示すように、軸部(12)の軸線(A)を原線とし、
球体(11)の中心(O)を原点とする球極座標が定めら
れている。第4図において、Pは球体(11)の表面上の
点、rは球極座標の動径、θは同座標の天頂角、φは同
座標の方位角である。球体(11)の表面上の点Pは球極
座標(r、θ、φ)で表わされる。球体(11)の表面上
においては動径rは一定であるから、点Pは天頂角θと
方位角φで表わすことができる。球体(11)の表面上の
溝(15)のパターンを天頂角θと方位角φで表わすと、
第5図のようになる。同図において、(G1)〜(G12)
は溝(15)の部分(溝部)、(H1)〜(H12)は溝(1
5)の間の丘(16)の部分(丘部)を表わしている。ま
た、αは溝(15)のスパイラル角である。第3図におい
て、溝(15)は、天頂角θがθ1とθ3の間の部分に形
成されている。R1は球体(11)の表面上において天頂角
θ=θ1の点を結ぶ地平円、R3は天頂角θ=θ3の点を
結ぶ地平円である。また、R2は、天頂角θ=θ2(θ1
<θ2<θ3)の点を結ぶ地平円である。なお、第3図
の地平円R1、R2およびR3は、第5図において直線L1、L2
およびL3で表わされる。この種の軸受において、一般
に、丘(16)の幅と溝(15)の幅の比(丘/溝比)は1
である。したがって、溝(15)の両端の天頂角θ1、θ
3、溝(15)の数およびスパイラル角αが与えられれ
ば、第5図のような溝のパターンが決まる。また、丘/
溝比が1以外の場合でも、上記の他に丘/溝比が与えら
れれば、溝のパターンが決まる。第5図より明らかなよ
うに、天頂角θがθ1とθ3の間の地平円上には、溝部
(G1)〜(G12)と丘部(H1)〜(H12)が交互に表われ
る。そして、天頂角θが変わると、溝部(G1)〜(G1
2)の表われる方位角φの範囲が変わる。しかしながら
天頂角θとそのときに溝部(G1)〜(G12)が表われる
方位角φの範囲との間には一定の関係があり、溝のパタ
ーンが決まれと、天頂角θごとに溝部(G1)〜(G12)
に対応する方位角φの範囲を求めることができる。
FIG. 3 shows an enlarged view of the spherical body (11) of the shaft portion (12) of the bearing shown in FIG.
As shown in the figure, the axis line (A) of the shaft part (12) is the original line,
Spherical polar coordinates whose origin is the center (O) of the sphere (11) are defined. In FIG. 4, P is a point on the surface of the sphere (11), r is the radius of spherical polar coordinates, θ is the zenith angle of the same coordinates, and φ is the azimuth angle of the same coordinates. A point P on the surface of the sphere (11) is represented by spherical polar coordinates (r, θ, φ). Since the radius r is constant on the surface of the sphere (11), the point P can be represented by the zenith angle θ and the azimuth angle φ. When the pattern of the groove (15) on the surface of the sphere (11) is expressed by the zenith angle θ and the azimuth angle φ,
It looks like Figure 5. In the figure, (G1) to (G12)
Indicates the groove (15) (groove), (H1) to (H12) indicates the groove (1
It represents the part of the hill (16) (hill part) between 5). Further, α is the spiral angle of the groove (15). In FIG. 3, the groove (15) is formed at a portion where the zenith angle θ is between θ1 and θ3. R1 is a horizon connecting the points of zenith angle θ = θ1 on the surface of the sphere (11), and R3 is a horizon connecting the points of zenith angle θ = θ3. Also, R2 is the zenith angle θ = θ2 (θ1
It is a horizon that connects points <θ2 <θ3). The horizon circles R1, R2 and R3 in FIG. 3 are straight lines L1 and L2 in FIG.
And L3. In this type of bearing, the ratio of the width of the hill (16) to the width of the groove (15) (hill / groove ratio) is generally 1
Is. Therefore, the zenith angles θ1 and θ at both ends of the groove (15)
3. Given the number of grooves (15) and the spiral angle α, the groove pattern as shown in FIG. 5 is determined. Also, the hill /
Even if the groove ratio is other than 1, if the hill / groove ratio is given in addition to the above, the groove pattern is determined. As is clear from FIG. 5, grooves (G1) to (G12) and hills (H1) to (H12) appear alternately on the horizon between the zenith angles θ of θ1 and θ3. Then, when the zenith angle θ changes, the grooves (G1) to (G1
The range of azimuth angle φ shown in 2) changes. However, there is a certain relationship between the zenith angle θ and the range of azimuth angles φ in which the grooves (G1) to (G12) appear at that time, and once the groove pattern is determined, the groove (G1 ) ~ (G12)
The range of the azimuth angle φ corresponding to can be obtained.

溝加工装置は、工作物駆動装置(17)、照射装置(1
8)およびこれらの制御装置(19)より構成されてい
る。
Grooving equipment consists of the workpiece drive (17) and irradiation equipment (1
8) and these control devices (19).

工作物駆動装置(17)は、水平な移動台(20)と、移
動台(20)上に垂直軸(Z)を中心に回転しうるように
水平に取付けられた円板状の回転テーブル(21)と、回
転テーブル(21)の中心軸(Z)と直交し放射方向に伸
びる水平軸(B)を中心に回転しうるように回転テーブ
ル(21)上に取付けられた工作物ホルダ(22)とを備え
ている。テーブル(21)およびホルダ(22)にはロータ
リエンコーダを備えた回転装置(23)(24)がそれぞれ
設けられており、これらの回転装置(23)(24)はイン
タフェース(25)を介して制御装置(19)に接続されて
いる。ホルダ(22)は、好ましくは、その回転中心軸
(B)と平行な方向にテーブル(21)に対して移動する
ことができ、このための移動装置も制御装置(19)に接
続されている。また、移動台(20)も、好ましくは、上
下方向および互いに直交する2つの水平軸(X)(Y)
方向に移動することができ、このための移動装置も制御
装置(19)に接続されている。
The workpiece driving device (17) includes a horizontal movable table (20) and a disk-shaped rotary table (which is horizontally mounted on the movable table (20) so as to be rotatable about a vertical axis (Z). 21) and a workpiece holder (22) mounted on the rotary table (21) so as to be rotatable about a horizontal axis (B) which is orthogonal to the central axis (Z) of the rotary table (21) and extends in the radial direction. ) And. The table (21) and the holder (22) are provided with rotary devices (23) and (24) each equipped with a rotary encoder, and these rotary devices (23) and (24) are controlled via an interface (25). It is connected to the device (19). The holder (22) is preferably movable with respect to the table (21) in a direction parallel to its central axis of rotation (B), the moving device for this being also connected to the control device (19). . The movable table (20) is also preferably two horizontal axes (X) (Y) which are orthogonal to each other in the vertical direction.
The mobile device for this purpose is also connected to the control device (19).

照射装置(18)は、レーザー装置(26)およびその電
源(27)、レーザー光を集光するためのレンズ(28)な
らびに電子シャッタ(29)を備えており、電源(27)お
よびシャッタ(29)はインタフェース(25)を介して制
御装置(19)に接続されている。レーザー装置(26)の
光軸(C)は軸(Y)と平行である。
The irradiation device (18) includes a laser device (26) and its power supply (27), a lens (28) for condensing laser light, and an electronic shutter (29). The power supply (27) and shutter (29). ) Is connected to the control device (19) via the interface (25). The optical axis (C) of the laser device (26) is parallel to the axis (Y).

制御装置(19)は、後述するように、溝のパターンに
関する数値情報に基いて工作物駆動装置(17)および照
射装置(18)を制御するものであり、マイクロコンピュ
ータを備えている。また、制御装置(19)には、CRTデ
ィスプレイ(30)などが接続されている。
As will be described later, the control device (19) controls the workpiece driving device (17) and the irradiation device (18) based on numerical information regarding the groove pattern, and includes a microcomputer. Further, a CRT display (30) and the like are connected to the control device (19).

第2図の軸受の軸部(12)の溝(15)を加工する場
合、まず、制御装置(19)に、溝(15)の両端の天頂角
θ1、θ3、溝(15)の数およびスパイラル角αならび
に丘/溝比を入力する。そして、制御装置(19)は、こ
れらの情報から第5図のような溝(15)のパターンを定
め、これに基いて後述するように工作物駆動装置(17)
および照射装置(18)を制御する。
When the groove (15) of the shaft portion (12) of the bearing shown in FIG. 2 is machined, first, the controller (19) controls the zenith angles θ1 and θ3 at both ends of the groove (15), the number of grooves (15) and Enter the spiral angle α as well as the hill / groove ratio. Then, the control device (19) determines the pattern of the groove (15) as shown in FIG. 5 from these information, and based on this, the workpiece drive device (17) as described later.
And controlling the irradiation device (18).

一方、軸受の軸部(12)の素材の球体(11)の表面に
たとえばボジ形のフォトレジストを塗布し、これを軸線
(A)が軸(B)と一致するようにホルダ(22)に取付
ける。また、球体(11)の中心(O)が軸(Z)上にく
るように軸部(12)の位置を調節する。さらに、軸
(B)と光軸(C)の高さが一致し、しかも光軸(C)
が球体(11)の中心(O)を通るようにテーブル(21)
の位置を調節する。
On the other hand, the surface of the spherical body (11) of the material of the shaft portion (12) of the bearing is coated with, for example, a bodily type photoresist, and this is applied to the holder (22) so that the axis (A) and the axis (B) coincide with each other. Install. Further, the position of the shaft portion (12) is adjusted so that the center (O) of the sphere (11) is on the axis (Z). Furthermore, the heights of the axis (B) and the optical axis (C) are the same, and the optical axis (C)
So that the ball passes through the center (O) of the sphere (11) (21)
Adjust the position of.

このような状態で、テーブル(21)を回転させると、
軸線(A)と光軸(C)のなす角度(照射角)θが変化
するが、光軸(C)は常に球体(11)の中心(O)を通
るので、光軸(C)は球体(11)のフォトレジスト表面
と1点Pにおいて直角に交わる。以下、この点Pを照射
点という。そして、シャッタ(29)が開いている間だ
け、照射点Pにレーザー光が照射される。なお、照射点
Pを第4図の点Pとすると、照射角θは天頂角θに相当
する。また、軸(B)のまわりのホルダ(22)の回転角
すなわち軸線(A)のまわりの球体(11)の回転角φは
方位角φに相当する。
When the table (21) is rotated in this state,
The angle (irradiation angle) θ between the axis (A) and the optical axis (C) changes, but the optical axis (C) always passes through the center (O) of the sphere (11), so the optical axis (C) is the sphere. It intersects the photoresist surface of (11) at a right angle at a point P. Hereinafter, this point P is referred to as an irradiation point. The irradiation point P is irradiated with laser light only while the shutter (29) is open. If the irradiation point P is the point P in FIG. 4, the irradiation angle θ corresponds to the zenith angle θ. The rotation angle φ of the holder (22) around the axis (B), that is, the rotation angle φ of the sphere (11) around the axis (A) corresponds to the azimuth angle φ.

回転テーブル(21)を停止させた状態でホルダ(22)
を1回転させることにより、照射点Pは1つの地平円上
を移動する。この間にシャッタ(29)を適宜開閉するこ
とにより、この地平円上の任意の範囲にレーザー光を照
射して露光することができる。そして、照射角θを少し
ずつ変えながらこのような動作を繰返すことにより、フ
ォトルジスト表面の任意の範囲にレーザー光を照射して
露光することができる。
Holder (22) with rotating table (21) stopped
The irradiation point P moves on one horizon circle by rotating once. By appropriately opening and closing the shutter (29) during this time, it is possible to irradiate and expose the laser beam to an arbitrary range on this horizon. Then, by repeating such an operation while gradually changing the irradiation angle θ, it is possible to irradiate and expose a desired range of the photo resist surface with laser light.

このような手順でフォトレジストを露光するのが第1
の方法である。以下、第1の方法をさらに詳しく説明す
る。
The first step is to expose the photoresist in this way.
Is the method. Hereinafter, the first method will be described in more detail.

まず、照射角θがθ1となるように回転テーブル(2
1)を停止させるとともに、回転角φが0となるように
ホルダ(22)の回転を原点で停止させる。制御装置(1
9)は、先に求めた溝(15)のパターンより、θ=θ1
のときの溝部(G1)〜(G12)に対応するφの範囲を求
めておく。そして、ホルダ(22)を1回転させ、この間
にφが溝部(G1)〜(G12)に対応する範囲にある間だ
けシャッタ(29)を開く。これにより、地平円R1上の溝
部(G1)〜(G12)の部分にだけレーザー光が照射され
て露光される。ホルダ(22)が1回転したならば、照射
角θが少し大きくなるように回転テーブル(21)を回転
させて停止させ、このθのときの溝部(G1)〜(G12)
に対応するφの範囲を求めたのち、上記と同様に、シャ
ッタ(29)を制御しながらホルダ(22)を1回転させ
る。以下、照射角θを同じ角度ずつ変化させながら、θ
がθ3になるまで同様の動作を繰返す。これにより、第
5図の溝部(G1)〜(G12)が全て露光される。なお、
球体(11)の表面の地平円の直径は天頂角θが大きくな
るほど大きくなる。したがって、照射角θが変化しても
ホルダ(22)の回転速度が一定であるとすれば、照射点
Pの周速はθが大きくなるほど大きくなり、露光時間
は、逆に、θが大きくなるほど短くなる。このため、θ
が変わっても、各点の露光時間が等しくなるように、す
なわち周速が等しくなるように、θが大きくなるにつれ
て回転速度を小さくするのが望ましい。
First, the rotary table (2
While stopping 1), the rotation of the holder (22) is stopped at the origin so that the rotation angle φ becomes zero. Controller (1
9) is θ = θ1 from the groove (15) pattern obtained earlier.
The range of φ corresponding to the groove portions (G1) to (G12) at is obtained. Then, the holder (22) is rotated once, and the shutter (29) is opened only while φ is in the range corresponding to the groove portions (G1) to (G12). As a result, only the groove portions (G1) to (G12) on the horizon R1 are irradiated with the laser light and exposed. When the holder (22) makes one rotation, the rotary table (21) is rotated so as to increase the irradiation angle θ, and then stopped. At this θ, the groove portions (G1) to (G12).
After obtaining the range of φ corresponding to, the holder (22) is rotated once while controlling the shutter (29) in the same manner as above. Hereinafter, while changing the irradiation angle θ by the same angle,
The same operation is repeated until becomes θ3. As a result, all the groove portions (G1) to (G12) in FIG. 5 are exposed. In addition,
The diameter of the horizon on the surface of the sphere (11) increases as the zenith angle θ increases. Therefore, if the rotation speed of the holder (22) is constant even if the irradiation angle θ changes, the peripheral speed of the irradiation point P increases as θ increases, and conversely, the exposure time increases as θ increases. It gets shorter. Therefore, θ
It is desirable to decrease the rotation speed as θ increases so that the exposure time at each point becomes the same, that is, the peripheral speed becomes the same, even when is changed.

回転テーブル(21)とホルダ(22)を適当な速度で同
時に回転させることにより、照射点Pを第5図上の任意
の直線または曲線に沿って移動させることができる。こ
のとき、シャッタ(29)を開いた状態で照射点Pを上記
の直線または曲線に沿って移動させることにより、その
上の全ての点にレーザー光を照射して露光することがで
きる。そして、このような直線または曲線を少しずつず
らしていくことにより、フォトレジスト表面の任意の範
囲にレーザー光を照射して露光することができる。
By simultaneously rotating the rotary table (21) and the holder (22) at an appropriate speed, the irradiation point P can be moved along an arbitrary straight line or curved line in FIG. At this time, by moving the irradiation point P along the straight line or the curved line with the shutter (29) open, all the points on the irradiation point P can be irradiated with laser light for exposure. Then, by gradually shifting such a straight line or a curved line, it is possible to irradiate a laser beam on an arbitrary area of the photoresist surface for exposure.

このような手順でフォトレジストを露光するのが第2
の方法である。以下、第2の方法をさらに詳しく説明す
る。
The second step is to expose the photoresist in this procedure.
Is the method. Hereinafter, the second method will be described in more detail.

まず、照射点Pが第5図の第1の溝部(G1)の点P1に
くるように、回転テーブル(21)およびホルダ(22)を
停止させる。そして、シャッタ(29)を開いた状態で、
照射点PがP1からP2を通ってP3に至るまで直線T1に沿っ
て移動するように、回転テーブル(21)およびホルダ
(22)を回転させる。これにより、直線T1上の全ての点
にレーザー光が照射されて露光される。次に、T1より少
しφが大きくてこれと平行な直線上を反対方向に照射点
Pが移動するように、回転テーブル(21)およびホルダ
(22)を回転させ、この直線上の全ての点を露光させ
る。このような動作を繰返し、最後に照射点Pが直線T2
に沿って移動するように回転テーブル(21)およびホル
ダ(22)を回転させることにより、第1の溝部(G1)上
の点が全て露光される。そして、残りの溝部(G2)〜
(G12)についても同様の動作を繰返すことにより、第
5図の全ての溝部(G1)〜(G12)を露光することがで
きる。上記の直線T1〜T2は、制御装置(19)が溝(15)
のパターンより自動的に求めることができる。第5図の
ような溝(15)のパターンの場合、回転テーブル(21)
とホルダ(22)の回転速度比を一定にすることにより、
直線T1〜T2に沿って照射点Pを移動させることができ
る。なお、φを一定量ずつずらして直線T1〜T2を決めた
とすれば、θが小さくなるほど直線T1〜T2の間隔は小さ
くなる。したがって、回転テーブル(21)およびホルダ
(22)の回転速度が常に一定であれば、θの小さい範囲
の露光密度が大きくなる。溝部(G1)〜(G12)全体の
露光密度をほぼ一定にするため、回転テーブル(21)お
よびホルダ(22)の回転速度がθの小さい範囲では大き
くθの大きい範囲では小さくなるように、これらの回転
速度を連続的または段階的に制御するのが望ましい。
First, the rotary table (21) and the holder (22) are stopped so that the irradiation point P comes to the point P1 of the first groove portion (G1) in FIG. Then, with the shutter (29) open,
The rotary table (21) and the holder (22) are rotated so that the irradiation point P moves along the straight line T1 from P1 to P2 to P3. As a result, all points on the straight line T1 are irradiated with laser light and exposed. Next, the rotary table (21) and the holder (22) are rotated so that the irradiation point P moves in the opposite direction on a straight line that is slightly larger than T1 and is parallel to this, and all points on this straight line are rotated. To expose. Such an operation is repeated, and finally the irradiation point P is a straight line T2.
By rotating the rotary table (21) and the holder (22) so as to move along, all the points on the first groove part (G1) are exposed. And the remaining groove (G2) ~
By repeating the same operation for (G12), all the groove portions (G1) to (G12) in FIG. 5 can be exposed. In the above straight lines T1 to T2, the controller (19) has a groove (15).
It can be automatically calculated from the pattern. In the case of the groove (15) pattern as shown in Fig. 5, the rotary table (21)
By keeping the rotation speed ratio of the holder (22) and
The irradiation point P can be moved along the straight lines T1 and T2. If the straight lines T1 and T2 are determined by shifting φ by a constant amount, the interval between the straight lines T1 and T2 becomes smaller as θ becomes smaller. Therefore, if the rotation speeds of the rotary table (21) and the holder (22) are always constant, the exposure density in the small θ range becomes large. In order to make the exposure density of the entire grooves (G1) to (G12) almost constant, the rotation speeds of the rotary table (21) and holder (22) should be large in the small θ range and small in the large θ range. It is desirable to control the rotation speed of the continuous or stepwise.

上記の装置は、球面動圧軸受の軸部の球体以外の溝の
加工にももちろん使用できる。
The above-mentioned device can of course be used for processing grooves other than the spherical body of the shaft portion of the spherical dynamic pressure bearing.

第6図は、第2図と少し異なる球面動圧軸受を示す。
この軸受の場合、受部(14)の凹面(13)に複数の浅い
スパイラル状の溝(31)が設けられており、球体(11)
の表面には溝は設けられていない。なお、受部(14)の
軸線(A)は凹面(13)の中心(O)を通っている。他
は第2図の場合と同様であり、同じ部分には同一の符号
を付している。
FIG. 6 shows a spherical dynamic pressure bearing which is slightly different from FIG.
In the case of this bearing, a plurality of shallow spiral grooves (31) are provided on the concave surface (13) of the receiving portion (14), and the spherical body (11)
No groove is provided on the surface of. The axis (A) of the receiving portion (14) passes through the center (O) of the concave surface (13). Others are the same as in the case of FIG. 2, and the same portions are denoted by the same reference numerals.

この受部(14)の凹面(13)の溝(31)は、第5図と
同じように、球極座標の天頂角θと方位角φで表わすこ
とができる。
The groove (31) of the concave surface (13) of the receiving portion (14) can be represented by the zenith angle θ and the azimuth angle φ in spherical polar coordinates, as in FIG.

第6図の受部(14)の溝(31)を加工する場合、第7
図に示すように、受部(14)の素材の凹面(13)にたと
えばボジ形のフォトレジストを塗布し、軸線(A)が軸
(B)と一致するようにホルダ(22)に取付ける。ま
た、凹面(13)の中心(O)が軸(Z)上にくるように
受部(14)の位置を調節する。さらに、軸(B)と光軸
(C)の高さが一致し、しかも光軸(C)が凹面(13)
の中心(O)を通るようにテーブル(21)の位置を調節
する。そして、第1図の場合と同様、2つの方法のいず
れかにより溝(31)の部分を露光する。
When machining the groove (31) of the receiving part (14) of FIG.
As shown in the figure, a concave surface (13) of the material of the receiving portion (14) is coated with, for example, a bosiform photoresist and attached to the holder (22) so that the axis (A) and the axis (B) are aligned. Further, the position of the receiving portion (14) is adjusted so that the center (O) of the concave surface (13) is on the axis (Z). Furthermore, the heights of the axis (B) and the optical axis (C) are the same, and the optical axis (C) is concave (13).
Adjust the position of the table (21) so that it passes through the center (O) of the table. Then, as in the case of FIG. 1, the groove (31) is exposed by one of two methods.

第8図は、ジャーナル動圧軸受を示す。この軸受は、
軸部(32)とこれを受ける円筒状の受部(33)とからな
り、受部(33)にはまる軸部(32)の表面に複数の浅い
スパイラル状の溝(34)が等間隔に形成されている。軸
部(32)の表面上の点は、軸線方向の位置xと軸線
(A)を中心とする回転角φで表わすことができる。し
たがって、溝(34)のパターンも、第9図に示すよう
に、xとφで表わすことができる。
FIG. 8 shows a journal dynamic pressure bearing. This bearing is
It consists of a shaft part (32) and a cylindrical receiving part (33) that receives it, and a plurality of shallow spiral grooves (34) are evenly spaced on the surface of the shaft part (32) that fits into the receiving part (33). Has been formed. A point on the surface of the shaft portion (32) can be represented by a position x in the axial direction and a rotation angle φ about the axis (A). Therefore, the pattern of the groove (34) can also be represented by x and φ, as shown in FIG.

第8図の軸部(32)の溝(34)を加工する場合、第10
図に示すように、軸部(32)の素材の表面にたとえばポ
ジ形のフォトレジストを塗布し、軸線(A)が軸(B)
と一致するようにホルダ(22)に取付ける。また、軸線
(A)と光軸(C)の高さが一致し、しかも軸線(A)
が軸(X)と平行になるようにテーブル(21)の位置を
調節する。一方、制御装置(19)には、第9図のような
溝(34)のパターンを決定するために必要な数値情報を
入力する。そして、制御装置(19)は、これらの情報に
基いて、次のような3つの方法により工作物駆動装置
(17)および照射装置(18)を制御する。
When machining the groove (34) of the shaft part (32) in FIG.
As shown in the figure, for example, a positive photoresist is applied to the surface of the material of the shaft part (32), and the axis (A) is the axis (B).
Install it in the holder (22) so that it matches. Further, the heights of the axis (A) and the optical axis (C) are the same, and the axis (A)
Adjust the position of the table (21) so that is parallel to the axis (X). On the other hand, the control device (19) is input with the numerical information necessary for determining the pattern of the groove (34) as shown in FIG. Then, the control device (19) controls the workpiece driving device (17) and the irradiation device (18) by the following three methods based on these pieces of information.

第1の方法は、次のように、軸部(32)の表面を軸線
(A)を中心とする多数の円に分割し、各円上の溝(3
4)に相当する部分を露光するものである。すなわち、
まず、ホルダ(22)または移動台(20)を軸(X)と平
行な方向に移動させることにより、照射点Pがx1の位置
にくるように軸部(32)を位置させる。そして、円上の
溝(34)に相当する部分が照射されるようにシャッタ
(29)を制御しながら軸(B)を中心にホルダ(22)を
1回転させる。次に、xが少し変るように軸部(32)を
軸(X)方向に移動させて停止させたのち、同様に、シ
ャッタ(29)を制御しながらホルダ(22)を1回転させ
る。そして、このように軸部(32)を軸線(A)方向に
少しずつ移動させたのち1回転させるという動作を繰返
し、最後に、x=x2の円上を照射点Pが移動するように
ホルダ(22)を1回転させる。これにより、第9図の溝
部(G)が全て露光される。
The first method is to divide the surface of the shaft portion (32) into a large number of circles centered on the axis (A) and to divide the grooves (3
The part corresponding to 4) is exposed. That is,
First, the holder (22) or the movable table (20) is moved in a direction parallel to the axis (X), so that the shaft portion (32) is positioned so that the irradiation point P is located at the position of x1. Then, the holder (22) is rotated once around the axis (B) while controlling the shutter (29) so that the portion corresponding to the circular groove (34) is irradiated. Next, after the shaft portion (32) is moved in the axis (X) direction so as to change x slightly and stopped, the holder (22) is rotated once while controlling the shutter (29). Then, the operation of gradually moving the shaft portion (32) in the direction of the axis (A) and then rotating it once is repeated, and finally the holder is moved so that the irradiation point P moves on the circle of x = x2. Rotate (22) once. As a result, the entire groove (G) in FIG. 9 is exposed.

第2の方法は、次のように、軸部(32)の表面を軸線
(A)と平行な多数の直線に分割し、各直線の溝(34)
に対応する部分を露光するものである。すなわち、ま
ず、照射点Pが第9図のx=x1上の1点にくるようにホ
ルダ(22)を位置決めする。そして、ホルダ(22)の回
転を停止した状態でこれを軸(X)方向にx=x2まで移
動させる。このとき、直線上の溝(34)に対応する位置
だけが露光されるようにシャッタ(29)を制御する。次
に、ホルダ(22)を少し回転させたのち、ホルダ(22)
を上記と逆の方向にx=x2からx=x1まで移動させる。
そして、ホルダ(22)が1回転するまでこのような動作
を繰返すことにより、第9図の溝部(G)が全て露光さ
れる。
In the second method, the surface of the shaft portion (32) is divided into a large number of straight lines parallel to the axis (A) as described below, and the grooves (34) of the respective straight lines are divided.
The portion corresponding to is exposed. That is, first, the holder (22) is positioned so that the irradiation point P comes to one point on x = x1 in FIG. Then, while the rotation of the holder (22) is stopped, it is moved in the axis (X) direction to x = x2. At this time, the shutter (29) is controlled so that only the position corresponding to the linear groove (34) is exposed. Next, after slightly rotating the holder (22), the holder (22)
Is moved in the opposite direction from x = x2 to x = x1.
Then, by repeating such an operation until the holder (22) makes one rotation, all the groove portions (G) in FIG. 9 are exposed.

第3の方法は、溝(34)をその長さ方向の多数の曲線
に分割し、これらの曲線を順に露光することにより、溝
(34)に対応する部分を全て露光するものである。この
方法は、回転テーブル(21)とホルダ(22)を適当な速
度で同時に回転させることにより実現される。
The third method is to divide the groove (34) into a number of curves in the lengthwise direction, and expose these curves in order to expose the entire portion corresponding to the groove (34). This method is realized by simultaneously rotating the rotary table (21) and the holder (22) at an appropriate speed.

第11図は、動圧スラスト軸受の円板状の受部(35)を
示す。この受部(35)の表面には、半径rがr1からr2の
範囲に、複数の浅いスパイラル状の溝(36)が等間隔に
形成されている。受部(35)の表面上の点は、半径rと
軸線(A)を中心とする受部(35)の回転角φで表わす
ことができる。したがって、溝(36)のパターンも、第
12図のように、rとφで表わすことができる。
FIG. 11 shows a disk-shaped receiving portion (35) of the dynamic thrust bearing. On the surface of the receiving portion (35), a plurality of shallow spiral grooves (36) are formed at equal intervals within a radius r of r1 to r2. A point on the surface of the receiving portion (35) can be represented by a radius r and a rotation angle φ of the receiving portion (35) about the axis (A). Therefore, the pattern of the groove (36) is also
As shown in Fig. 12, it can be represented by r and φ.

第11図の受部(35)の溝(36)を加工する場合、第13
図のように、受部(35)の素材の表面にたとえばポジ形
のフォトレジストを塗布し、軸線(A)が軸(Z)と一
致するように回転テーブル(21)に取付ける。また、回
転テーブル(21)の上方に水平光軸(C)と45度の角度
で交わる鏡(37)を固定状に配置し、これにより反射し
た垂直光軸(C)が受部(35)の表面と直角に交わるよ
うにする。また、垂直光軸(C)が軸(Z)と一致する
ように、回転テーブル(21)を位置決めする。一方、制
御装置(19)には、第12図のような溝(36)のパターン
を決定するために必要な数値情報を入力する。そして、
制御装置(19)は、これらの情報に基いて、次のようの
2つの方法により工作物駆動装置(17)および照射装置
(18)を制御する。
When machining the groove (36) of the receiving part (35) shown in FIG.
As shown in the figure, a positive photoresist, for example, is applied to the surface of the material of the receiving portion (35) and attached to the rotary table (21) so that the axis (A) coincides with the axis (Z). Further, a mirror (37) that intersects the horizontal optical axis (C) at an angle of 45 degrees is fixedly arranged above the turntable (21), and the vertical optical axis (C) reflected thereby is received by the receiving portion (35). Make a right angle with the surface of. Further, the rotary table (21) is positioned so that the vertical optical axis (C) coincides with the axis (Z). On the other hand, the controller (19) is input with numerical information necessary for determining the pattern of the groove (36) as shown in FIG. And
The control device (19) controls the workpiece drive device (17) and the irradiation device (18) by the following two methods based on these pieces of information.

第1図の方法は、次のように、受部(35)の表面を軸
線(A)を中心とする多数の同心円に分割し、各円状の
溝(36)に相当する部分を露光するものである。すなわ
ち、まず、移動台(20)を軸(Y)(または軸(X))
と平行な方向に移動させることにより、照射点Pがr1の
円上の1点にくるように受部(35)を位置させる。そし
て、この円上の溝(36)に相当する部分が照射されるよ
うにシャッタ(29)を制御しながら軸線(A)を中心に
受部(35)を1回転させる。次に、rが少し大きくなる
ように受部(35)を軸(Y)(または軸(X))方向に
移動させたのち、同様に、シャッタ(29)を制御しなが
ら受部(35)を1回転させる。そして、このような動作
を半径rがr2になるまで繰返すことにより、第12図の溝
部(G)が全て露光される。
In the method of FIG. 1, the surface of the receiving portion (35) is divided into a large number of concentric circles centering on the axis (A) and the portion corresponding to each circular groove (36) is exposed as follows. It is a thing. That is, first, the movable table (20) is set on the axis (Y) (or the axis (X)).
The receiver (35) is positioned so that the irradiation point P comes to one point on the circle of r1 by moving in the direction parallel to. Then, while controlling the shutter (29) so that the portion corresponding to the circular groove (36) is irradiated, the receiving portion (35) is rotated once around the axis (A). Next, after moving the receiving portion (35) in the axis (Y) (or axis (X)) direction so that r becomes a little larger, the receiving portion (35) is similarly controlled while controlling the shutter (29). Rotate once. Then, by repeating such an operation until the radius r becomes r2, all the groove portions (G) in FIG. 12 are exposed.

第2の方法は、溝(36)をその長さ方向の多数の曲線
に分割し、これらの曲線を順に露光することにより、溝
(36)に対応する部分を全て露光するものである。この
方法は、回転テーブル(21)を適当な速度で水平方向に
直線状に移動させると同時に適当な速度で回転させるこ
とにより実現される。
The second method is to divide the groove (36) into a large number of curves in the lengthwise direction and expose these curves in order to expose the entire portion corresponding to the groove (36). This method is realized by moving the rotary table (21) linearly in the horizontal direction at an appropriate speed and simultaneously rotating the table at an appropriate speed.

上記のようにフォルトレジストの溝に対応する部分を
露光したあとの処理は、通常のフォトエッチング法と同
じである。
The process after exposing the portion corresponding to the groove of the fault resist as described above is the same as in the ordinary photoetching method.

発明の効果 この発明による装置は、上述の構成を有するので、溝
のパターンに関する数値情報を入力するだけで、簡単に
しかも正確に溝を加工することができる。このため、従
来のようにフォートマスクを使用する必要がなく、した
がって、工数が削減され、しかもフォトマスクによるフ
ォトレジスト膜の剥がれのおそれもない。
EFFECTS OF THE INVENTION Since the device according to the present invention has the above-mentioned configuration, the groove can be easily and accurately processed by only inputting the numerical information regarding the groove pattern. For this reason, it is not necessary to use a fort mask as in the conventional case. Therefore, the number of steps is reduced, and the photoresist film is not peeled off by the photomask.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図はこの発明の実施例を示す溝加工装置の概略構成
図、第2図は球面動圧軸受の垂直断面図、第3図は第2
図の軸受の溝付軸部の球体の部分を拡大して示す側面
図、第4図は第3図の球体内に設けられた球極座標を示
す斜視図、第5図は第2図の球体の溝のパターンを極座
標で示す図、第6図は球面動圧軸受の溝付受部を示す垂
直断面図、第7図は第6図の受部の溝を加工するときの
状態を示す第1図相当の図面、第8図はジャーナル動圧
軸受を示す垂直断面図、第9図は第8図の軸受の溝付軸
部の溝のパターンを極座標で示す図、第10図は第8図の
軸部の溝を加工するときの状態を示す溝加工装置主要部
の平面図、第11図はスラスト動圧軸受の円板状の溝付受
部を示す平面図、第12図は第11図の軸受の溝付受部の溝
のパターンを極座標で示す図、第13図は第11図の受部の
溝を加工するときの溝加工装置の主要部を示す側面図で
ある。 (12)……軸部、(14)……受部、(15)……溝、(1
7)……工作物駆動装置、(18)……照射装置、(19)
……制御装置、(31)……溝、(32)……軸部、(34)
……溝、(35)……受部、(36)……溝。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a groove machining apparatus showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a vertical sectional view of a spherical dynamic pressure bearing, and FIG.
The side view which expands and shows the spherical part of the grooved shaft part of the bearing of the figure, FIG. 4 is the perspective view which shows the spherical polar coordinate provided in the sphere of FIG. 3, FIG. 5 is the sphere of FIG. FIG. 6 is a diagram showing the groove pattern of FIG. 6 in polar coordinates, FIG. 6 is a vertical cross-sectional view showing the grooved receiving portion of the spherical dynamic pressure bearing, and FIG. 7 is a state showing the groove of the receiving portion shown in FIG. A drawing corresponding to FIG. 1, FIG. 8 is a vertical sectional view showing a journal dynamic pressure bearing, FIG. 9 is a view showing the groove pattern of the grooved shaft portion of the bearing of FIG. 8 in polar coordinates, and FIG. A plan view of the main part of the groove processing device showing the state when processing the groove of the shaft part of the figure, FIG. 11 is a plan view showing the disk-shaped grooved receiving part of the thrust dynamic pressure bearing, and FIG. FIG. 11 is a view showing the groove pattern of the grooved receiving portion of the bearing of FIG. 11 in polar coordinates, and FIG. 13 is a side view showing the main part of the groove processing device when processing the groove of the receiving portion of FIG. (12) …… Shaft, (14) …… Receiving part, (15) …… Groove, (1
7) …… Workpiece drive, (18) …… Irradiator, (19)
...... Control device, (31) …… Groove, (32) …… Shaft, (34)
…… Groove, (35) …… Receiving part, (36) …… Groove.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】表面にフォトレジストが塗布された工作物
を保持してこれに運動を与えるための工作物駆動装置
と、工作物の表面のフォトレジストにレーザー光を照射
するための照射装置と、フォトレジストの所望の範囲に
レーザー光が照射されるように溝のパターンに関する数
値情報に基いて工作物駆動装置および照射装置を制御す
る制御装置とを備えている動圧軸受の溝加工装置。
1. A workpiece driving device for holding a workpiece having a photoresist coated on its surface and giving movement to the workpiece, and an irradiation device for irradiating the photoresist on the surface of the workpiece with laser light. A groove processing apparatus for a dynamic pressure bearing, comprising: a workpiece driving device and a control device that controls the irradiation device based on numerical information regarding a groove pattern so that a desired area of a photoresist is irradiated with laser light.
JP24984386A 1986-10-20 1986-10-20 Grooving device for hydrodynamic bearing Expired - Lifetime JPH0811833B2 (en)

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