JPH10263736A - 動圧溝の形成方法および形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 設備の簡素化及び低コスト化を図り、しかも
短時間で動圧溝を形成可能とする。 【解決手段】 中空で且つ弾性的に縮径可能の軸部材２
の外周面に軸方向に傾斜した複数の凹凸からなる成形部
８を形成する。軸部材２の内径部にコア部材３を挿入し
て軸部材２を一定径に保持すると共に、軸部材２の外周
面にスリーブ素材１を供給する。その状態でスリ−ブ素
材を外型５に入れ、外型５から圧迫力を加えてスリーブ
素材２の内径部を成形部８に加圧し、当該内径部に成形
部の凸部に対応した形状の動圧溝を形成する。その後、
スリーブ素材１を外型５から取り出し、コア部材３を軸
部材２の内径部から抜いて軸部材２を縮径可能としてか
ら、スリーブ素材１を軸部材２から抜く。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ビデオディスク、
レーザビームプリンタ等に使用される動圧型流体軸受装
置のスリーブの内径面に動圧発生用の溝を形成するため
の方法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の流体軸受装置では、黄銅やアル
ミ合金等の軟質金属からなるスリーブの内周面に動圧発
生用として、へリングボーン型やスパイラル型等の動圧
溝が形成される。従来の動圧溝の形成方法としては、図
７に示すように、スリーブ材料よりも硬質の複数個のボ
ール（21）をスリーブ内径よりも僅かに突出するように
軸（22）の先端に放射状に配置して治具とし、この治具
を回しながらスリーブ（23）の軸孔に押し込んで動圧溝
（24）を転造（塑性加工）する方法が知られている（特
開昭63-60590号公報）。この方法では、転造後に溝に隣
接する部分で素材の隆起が生じるので、これを旋盤ある
いはリーマで切削除去する必要がある（特開平8-232958
号公報）

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の加
工法においては、ケージ（25）には軸心周りの回転駆動
機構と軸方向への送り機構とが必要であり、また、軸
（22）には軸方向への移動機構を設ける必要がある。そ
のため、付属設備が複雑化すると共に、設備費が高価に
なる問題がある。

【０００４】また、硬質ボールの転造による塑性加工で
生じた隆起部は、旋盤やリーマで除去するため、それら
の設備が必要となり、加工時間も増加する。

【０００５】さらに、硬質ボールによる転造加工および
隆起部の除去加工に際し、被加工物であるスリーブの外
径面をチャックして固定するため、チャック力により、
スリーブの内径面が変化したり、チャック誤差により、
外径面に対する内径面の同軸度がずれるという問題点が
あった。

【０００６】そこで、本発明は、設備の簡素化及び低コ
スト化を図ることができ、しかも短時間で動圧溝を形成
することのできる装置および方法の提供を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく、
本発明では、中空で且つ弾性的に縮径可能の軸部材の外
周面に軸方向に傾斜した凹凸を有する成形部を形成し、
軸部材の内径部にコア部材を挿入して軸部材を一定径に
保持すると共に、軸部材の成形部にスリーブ素材を供給
し、その状態でスリ−ブ素材に圧迫力を加えてスリーブ
素材の内径部を上記成形部に加圧することにより、当該
内径部に成形部の凸部に対応した形状の動圧溝を形成
し、その後、コア部材を軸部材の内径部から抜いて軸部
材を縮径可能としてから、スリーブ素材を軸部材から離
型することとした。

【０００８】以上から、軸部材が弱い力でも容易に弾性
縮径可能となるので、抜き取りに伴ってスリーブ素材の
内径面に転写された動圧溝が崩れることもない。なお、
軸部材を弾性的に縮径させる手段としては、例えば軸部
材に軸方向のスリットを複数本設けることが考えられ
る。

【０００９】また、本発明装置は、弾性的に縮径可能で
あり、且つ外周面に軸方向に傾斜した凹凸を有する成形
部を形成した中空の軸状内型と、軸状内型の内径部に挿
入可能であり、軸状内型への挿入時にこれを一定径に保
持するコア部材と、スリーブ素材の外表面を圧迫して所
定形状に成形する外型とを具備し、軸状内型の成形部に
供給したスリーブ素材を、内径部にコア部材を挿入した
軸状内型と共に外型に入れ、外型からの圧迫力でスリー
ブ素材の内径部に軸状内型の成形部の凸部に対応した形
状の動圧溝を形成した後、スリーブ素材を外型から取り
出し、次いでコア部材を軸状内型の内径部から抜いて軸
状内型を縮径可能としてから、スリーブ素材を軸状内型
から離型するようにしたものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１に示すように、本発明装置
は、円筒状のスリーブ素材（１）の内径部を成形する軸
部材（軸状内型：２）、軸部材（２）の内径部に挿入し
たコア部材（３）、スリーブ素材（１）の外径部を成形
するダイス（外型：５）、スリーブ素材（１）を軸受幅
方向（図面上下方向で）で押さえて軸方向の寸法決めを
行う上パンチ（６）およびエジェクタ（７）を主要構成
要素とする。

【００１１】本実施形態では、スリーブ素材（１）とし
て粉末冶金を焼結したものを用いる。この他、スリーブ
素材（１）は、鋳鉄、合成樹脂、セラミック等を焼結又
は発泡成形した多孔質体で形成したり、あるいは、上述
した黄銅やアルミ合金等の軟質金属で形成してもよい。

【００１２】図２（ａ）に示すように、軸部材（２）に
は、その外周面の一部に、軸方向に傾斜させた複数の凹
凸を有する成形部（８）が形成される。この成形部
（８）は、動圧溝を形成する凸部（8a）と軸受面を形成
する凹部（8b）とで構成される。凸部（8a）は、軸受の
動圧溝パターンに対応して形成され、図面ではいわゆる
へリングボーン型の動圧溝に対応させた場合を例示して
いる。なお、動圧溝の形状は、軸方向に傾斜していれば
足り、スパイラル型等の他の傾斜溝とする場合には、凸
部（8a）を当該溝形状に対応する形状に形成する。

【００１３】軸部材（２）は、スリーブ素材（１）より
も硬質の材料で中空に形成される。図２（ａ）（ｂ）に
示すように、軸部材（２）の先端部には軸方向のスリッ
ト（９）が複数本設けられており、このスリット（９）
によって軸部材（２）はごく弱い力でも弾性的に縮径可
能とされる。スリット（９）の本数は、軸部材（２）が
簡単に縮径可能となる限り任意であり、図面では、直径
方向の２個所にスリット（９）を設けて円周方向で二分
割した場合を例示している。

【００１４】この軸部材（２）の外径寸法（拡径も縮径
もしていない無負荷状態での外形寸法）は、図１に示す
ようにスリーブ素材（１）をはめ込んだ際にスリーブ素
材（１）が自重等で規定の位置からずれないよう、スリ
ーブ素材（１）の内径よりも僅かに大きく設定される。
軸部材（２）の基端（上端）側には厚肉のフランジ部
（12）が一体形成されており、このフランジ部（12）を
上パンチ（６）にボルト（13）止めすることによって軸
部材（２）が上パンチ（６）に着脱可能に固定されてい
る。

【００１５】軸部材（２）の内径部に挿入されたコア部
材（３）は、上パンチ（６）の駆動機構とは別の駆動機
構（図示せず）によって軸方向に独立して駆動される。
コア部材（３）の外径寸法は、軸部材（２）への挿入時
に軸部材（２）との間の隙間が０か若しくはそれに近い
状態となるよう設定されており、そのためにコア部材
（３）を軸部材（２）の内径部に挿入すれば、軸部材
（２）先端部の弾性変形が阻止され、その外径寸法が一
定値に保持される。

【００１６】ダイス（５）の成形部（5a）は、スリーブ
素材（１）の外径寸法よりも小径に形成される。この時
の外径しめしろ（ダイスの内径とスリーブ素材の外径と
の差）は、後述の如くダイス成形部（5a）にスリーブ素
材（１）を圧入した際に、規定深さの動圧溝が形成され
る程度の十分な収縮量を確保すべく、当該溝深さやスリ
ーブ素材（１）の寸法、あるいはその材料特性等を考慮
して決定される。

【００１７】以上の装置において動圧溝は以下の手順で
形成される。先ず、図１に示すように、適当な供給装置
（図示せず）を用いて軸部材（２）の外周側にスリーブ
素材（１）をはめ込む。この時には、スリーブ素材
（１）の一端面を上パンチ（６）の位置決め面（6a）に
押し当てて成形部（８）との間で位置出しを行う。次
に、上パンチ（６）、軸部材（２）およびコア部材
（３）からなる加工ヘッド（15）を降下させ、図３に示
すように、ダイス（５）の成形部（5a）内にエジェクタ
（７）と当たるまでスリーブ素材（１）を圧入する。こ
れに伴い、スリーブ素材（１）は、上パンチ（６）及び
エジェクタ（７）によって上下方向で寸法決めされ、ダ
イス（５）から圧迫力を受けて圧縮されるので、スリー
ブ素材（１）の内径面が軸部材（２）の成形部（８）に
押付けられる。その結果、スリーブ素材（１）の内径面
に成形部（８）の凸部（8a）に対応した形状の溝が転写
され、同時に凹部（8b）によって所定径の軸受面が形成
される。

【００１８】次に図４に示すように、加工ヘッド（15）
を後退させると共に、これに連動してエジェクタ（７）
を上昇させ、スリーブ素材（１）をダイス（５）から押
し出す。次いで、図５に示すように、コア部材（３）を
スリット（９）の形成領域よりも上方まで後退させ、ス
リーブ素材（１）を軸部材（２）から抜き取る。上述の
ように軸部材（２）は弱い力で弾性的に縮径可能であ
り、抜き取りの際に生じる半径方向のごく弱い分力によ
っても容易に縮径するため、抜き取りに伴ってスリーブ
素材（１）の内径面に転写された動圧溝が崩れることも
ない。

【００１９】こうして取り出されたスリーブ素材（１）
を潤滑油や潤滑グリースの含浸工程に移送して潤滑油等
を含浸させることにより、流体軸受装置のスリーブが形
成される。

【００２０】このように本発明によれば、加工ヘッド
（15）の動作方向が一方向（本実施形態では上下方向）
のみで単純であり、回転機構や制御の必要な送り機構等
が不要となる。したがって、付属機構を簡素化すること
ができ、加工コストを安価に抑えつつ大量加工すること
ができる。

【００２１】また、従来方法のように転造によって隆起
部が生じることもないので、その除去加工が不要とな
る。したがって、除去加工用の設備を省略でき、加工時
間の短縮化も図ることができる。さらには、スリーブを
チャックすることなく加工できるため、チャックによる
スリーブの変形を防止することができる。

【００２２】なお、スリーブ素材（１）を軸部材（２）
から抜き取るために、上記の他に、図６に示すように軸
部材（２）をコイルバネ等の弾性部材（16）によって上
パンチ（６）に押付けるようにし、上パンチ（６）に軸
部材（２）のフランジ部（12）との接触面に開口する空
気通路（17）を設け、空気圧でフランジ部（12）を上昇
させてもよい。

【００２３】上記実施形態の軸部材（２）は、スリット
（９）を有するため、縮径可能であると同時に、弾性的
に拡径可能である。そのような縮・拡径可能な軸部材を
使用する場合は、軸部材の強制的な拡径によって、成形
に必要な圧迫力の全部又は一部を加えることも可能であ
る。

【００２４】以上の説明では、凸部（8a）による動圧溝
の成形と、凹部（8b）による軸受面の成形とを同時に行
う場合を例示したが、凸部（8a）のみで動圧溝を成形し
（この時、凹部（8b）はスリーブ素材の内径部に加圧し
ない）、その前工程又は後工程のサイジング等によって
軸受面を形成するようにしてもよい。

【００２５】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、機構を簡
素化して加工コストの低減および加工時間の短縮化を図
ることができる。また、チャックによるスリーブの変形
も生じることがなく、高品質のスリーブを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法の工程を示す縦断面図である。

【図２】（ａ）図は軸部材の側面図、（ｂ）図はその横
断面図である。

【図３】本発明方法の工程を示す縦断面図である。

【図４】本発明方法の工程を示す縦断面図である。

【図５】本発明方法の工程を示す縦断面図である。

【図６】本発明の他の実施形態を示す縦断面図である。

【図７】従来方法を示す断面図である。

【符号の説明】

１ スリーブ素材 ２ 軸部材（軸状内型） ３ コア部材 ５ ダイス（外型） ８ 成形部 8a 凸部 ９ スリット

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中空で且つ弾性的に縮径可能の軸部材の
   外周面に軸方向に傾斜した凹凸を有する成形部を形成
   し、軸部材の内径部にコア部材を挿入して軸部材を一定
   径に保持すると共に、軸部材の成形部にスリーブ素材を
   供給し、その状態でスリ−ブ素材に圧迫力を加えてスリ
   ーブ素材の内径部を上記成形部に加圧することにより、
   当該内径部に成形部の凸部に対応した形状の動圧溝を形
   成し、その後、コア部材を軸部材の内径部から抜いて軸
   部材を縮径可能としてから、スリーブ素材を軸部材から
   離型することを特徴とする動圧溝の形成方法。
2. 【請求項２】 弾性的に縮径可能であり、且つ外周面に
   軸方向に傾斜した凹凸を有する成形部を形成した中空の
   軸状内型と、軸状内型の内径部に挿入可能であり、軸状
   内型への挿入時にこれを一定径に保持するコア部材と、
   スリーブ素材の外表面を圧迫して所定形状に成形する外
   型とを具備し、 軸状内型の成形部に供給したスリーブ素材を、内径部に
   コア部材を挿入した軸状内型と共に外型に入れ、外型か
   らの圧迫力でスリーブ素材の内径部に軸状内型の成形部
   の凸部に対応した形状の動圧溝を形成した後、スリーブ
   素材を外型から取り出し、次いでコア部材を軸状内型の
   内径部から抜いて軸状内型を縮径可能としてから、スリ
   ーブ素材を軸状内型から離型するようにした動圧溝の形
   成装置。