JPH10328902A

JPH10328902A - 螺旋溝形成装置

Info

Publication number: JPH10328902A
Application number: JP13528097A
Authority: JP
Inventors: Michihiko Owa; 道彦大輪; Kazuo Shibuya; 一男渋谷; Toshiro Hayashi; 俊郎林; Takashi Suzuki; 孝鈴木
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1997-05-26
Filing date: 1997-05-26
Publication date: 1998-12-15

Abstract

(57)【要約】【課題】ワークに対して螺旋溝を直接切削により加工
することができる螺旋溝形成装置を提供すること。【解決手段】ワーク６２の中心軸Ｃに関してワーク６
２を回転する回転手段１１０と、刃物１３０を、回転す
るワーク６２に対して切り込んで螺旋溝２７０を形成す
るためにワーク６２の回転に同期して微小変位させる微
小変位刃物台１４１と、微小変位刃物台１４１を所定範
囲の角度内で回転して、ワーク６２に対する刃物１３０
の取付け角度を変更して設定する角度変更手段１６０
と、微小変位刃物台１４１とワーク６２の位置関係を第
１方向Ｘに変える第１移動操作手段１７０と、微小変位
刃物台１４１とワーク６２の位置関係を第１方向Ｘと直
交する第２方向Ｚに変える第２移動操作手段１８０と、
微小変位刃物台１４１とワーク６２の位置関係を、第２
方向Ｚと角度変更手段１６０により設定された角度だけ
傾けられた第３方向Ｙに沿って変える第３移動操作手段
１９０とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば流体潤滑軸
受等に用いるために動圧発生用の螺旋溝をワークに対し
て形成する螺旋溝形成装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば流体潤滑軸受は、軸とその軸を受
けるスリーブを有しており、例えばスリーブの内周面に
は螺旋溝を設ける。この螺旋溝は、流体潤滑軸受用の空
気や油等の流体物を案内して、所定の圧力を発生して軸
をスリーブに対してある隙間を持たせて回転できるよう
にするものである。従来この種の螺旋溝の形成は、特殊
な転造方法あるいはエッチング法により行われている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述した転
造方法やエッチング法では次のような問題がある。転造
方法では、特殊な転造工具を必要とし、しかも螺旋溝形
成の際に、ワーク側あるいは転造工具側を螺旋溝のねじ
れ角に合せた回転及び直進制御するが、広く使用されて
いるヘリングボーン（にしんの骨の意）型の螺旋溝等の
形成時には、上述の回転の反転動作等を要し、作業の高
速化には限界がある。又エッチング法では、多品種少量
生産には向かない。エッチング法では、曲面部分に精度
よく溝を付けるのは容易ではない。特にワークの内径部
分に溝を付けるのは難しい。エッチング法では、溝パタ
ーンのマスクを製作する必要があり、その製作及び変更
は手間や時間、費用等がかかる。転造加工では、溝深さ
等は工具により決まってしまい、高精度の溝加工には、
高精度の転造工具が必要である。又、溝深さを変える或
いは調整するのは、工具を機械的に調整する必要があり
容易でない。転造加工では、テーパー穴、テーパー軸に
は螺旋溝が形成できないか、特別な装置を用いなければ
ならず、著しく困難である。転造加工では、一筆書きの
溝パターン以外を実用的に製作するのは困難である。そ
こで本発明は上記課題を解消し、ワークに対して螺旋溝
を直接切削により加工することができる螺旋溝形成装置
を提供することを目的としている。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的は、本発明にあ
っては、ワークに対して螺旋溝を形成するための螺旋溝
形成装置であり、ワークの中心軸に関してワークを回転
する回転手段と、刃物を保持してこの刃物を、回転する
ワークに対して切り込んで螺旋溝を形成するためにワー
クの回転に同期して微小変位させる微小変位刃物台と、
微小変位刃物台を所定範囲の角度内で回転して、ワーク
に対する刃物の取付け角度を変更して設定する角度変更
手段と、微小変位刃物台とワークの位置関係を第１方向
に沿って変える第１移動操作手段と、微小変位刃物台と
ワークの位置関係を第１方向と直交する第２方向に沿っ
て変える第２移動操作手段と、微小変位刃物台とワーク
の位置関係を、第２方向と角度変更手段により設定され
た角度だけ傾けられた第３方向に沿って変える第３移動
操作手段と、を備えることを特徴とする螺旋溝形成装置
により、達成される。

【０００５】本発明では、ワークに対して螺旋溝を形成
する際に、回転手段は、ワークの中心軸に関してワーク
を回転するようになっている。微小変位刃物台は、刃物
を保持してこの刃物を、回転するワークに対して切り込
み方向及び離脱方向に螺旋溝を形成するために、微小変
位させることができる。角度変更手段は、微小変位刃物
台を、所定範囲の角度内で回転して、ワークに対する刃
物の取付け角度を変更して設定できる。第１移動操作手
段は、微小変位刃物台とワークの位置関係を第１方向に
沿って変えることができ、第２移動操作手段は、微小変
位刃物台とワークの位置関係を第１方向と直交する第２
方向に沿って変えることができ、第２方向と角度変更手
段により設定された角度だけ傾けられた第３方向に沿っ
て変えることができる。これにより、ワークの内周面あ
るいは外周面等に対して、微小変位刃物台に保持されて
いる刃物が、ワークに対して切り込んで螺旋溝を形成す
ることができる。この際に刃物取付け角度は角度変更手
段により変更できるので、ワークの螺旋溝を形成する面
の形状に応じて、ワークに対して螺旋溝を確実に形成す
ることができる。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に述
べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、
技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明
の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨
の記載がない限り、これらの形態に限られるものではな
い。

【０００７】図１は、本発明の螺旋溝形成装置の実施の
形態により作られた動圧発生用螺旋溝付きの流体潤滑軸
受を有するモータの一例を示している。ディスクＤは、
モータ１の軸２に対して着脱可能な形式の例えばハード
ディスクである。従ってこのディスクＤは、取り外し
て、別の同様のディスクＤを再び軸２に対してはめ込ん
で設定することができるものである。

【０００８】図２は、図１のモータ１の構造を示してい
る。このモータ１は、軸２を有する偏平型のスピンドル
モータである。モータ１は、ロータＲとステータＳを有
し、ステータＳのコイル３に対して所定のパターンで通
電することにより、ロータＲとこれに設定したディスク
Ｄ（ディスク型の情報記録媒体）を回転することができ
る。

【０００９】まずロータＲの構造について説明する。ロ
ータＲは、軸２、磁性ロータヨーク４、ロータマグネッ
ト５、ディスクＤをチャッキングするためのチャッキン
グマグネット６等を有している。磁性ロータヨーク４の
中心には穴４ａを有しており、この穴４ａには軸２が圧
入又は接着剤により固定されている。

【００１０】磁性ロータヨーク４の上面には、ディスク
Ｄをチャッキングした時にディスクＤを支える支持部７
を有している。この支持部７は、軸２を中心としてリン
グ状に上方に突出して形成されている。磁性ロータヨー
ク４の中心部分には凹部８が形成されている。この凹部
８の中には、チャッキングマグネット６が固定されてい
る。このチャッキングマグネット６はリング状であり、
軸２を中心として凹部８に接着等により固定されてい
る。チャッキングマグネット６はハードディスクのよう
なディスクＤを着脱可能に磁力で固定するマグネットで
ある。つまりディスクＤの中心の穴９に対して軸２の上
端部２ａをはめ込んだ状態で、チャッキングマグネット
６はディスクＤの金属部分を吸着することで、ディスク
Ｄは支持部７に支持されながら磁性ロータヨーク４に対
して着脱可能に固定できる。

【００１１】ロータマグネット５は、磁性ロータヨーク
４の内側に接着等により固定されている。このロータマ
グネット５は、例えばプラスチックマグネット等を用い
ることができ、このロータマグネット５の内面には、Ｎ
極とＳ極が交互に多極着磁されている。磁性ロータヨー
ク４は磁性を有する材料、例えば鉄等の金属で作られて
いる。磁性ロータヨーク４の凹部８の下面側には突起４
ｂがリング状に形成されている。

【００１２】次にステータＳについて説明する。ステー
タＳはベース２０、鉄芯２１、コイル３、スラスト受２
２を有している。鉄芯２１は、ベース２０に対して固定
されており、コイルを配置するスロットが軸２を中心と
して円周方向に複数個配置されている。コイル３は鉄芯
２１にそれぞれ巻かれている。これらの複数組のコイル
３は、ベース２０に配置された配線を通して外部の通電
用の制御部に接続されている。スラスト受２２は、ベー
ス２０のスリーブ６２を閉じる円盤状の部材である。ス
ラスト受２２は、軸２の下端面２ｄを回転可能に支持し
ている。ベース２０は、凹部２５を有しており、このリ
ング状の凹部２５には磁性ロータヨーク４の突起４ｂが
はめ込まれている。このように凹部２５と突起４ｂを設
けるのは、ロータＲが回転する際に、たとえ軸受部分の
油が飛散した場合でも凹部２５と突起４ｂによりラビリ
ンス構造となり、前記ラビリンスの外周部へ油が漏れな
くしている。

【００１３】次に、モータ１の軸受６０について説明す
る。図２に示す軸受６０は、上述した軸２とスリーブ６
２から構成されており、ラジアル軸受の機能を果たす。
図２の例では、スリーブ６２の内周面６４に螺旋溝が設
けてある。すなわち、スリーブ６２は、軸２の回転時に
おいて、軸２のラジアル方向の荷重を受けて空気や油な
どの流体をその螺旋溝に導き、動圧を発生させることに
より、軸２のラジアル方向の荷重を受け、回転する軸２
を支持することができる。この軸受６０の下には、別の
スラスト受２２が設けられており、このスラスト受２２
は、軸２の下端面２ｄを受けて、軸２の回転時における
スラスト方向の荷重を受ける。

【００１４】まずディスクＤが軸２に対してはめ込まれ
て、チャッキングマグネット６の磁気的吸引力によりデ
ィスクＤが支持部７に対してしっかりと固定される。次
に、ステータＳのコイル３に対して外部から所定の通電
パターンで給電することにより、コイル３に磁界が発生
し、その磁力線が鉄芯２１を通ってロータマグネット５
から磁性ロータヨーク４を通る磁力線と相互に作用す
る。これによりロータＲが軸２を中心としてステータＳ
に対して回転することから、ディスクＤはこのロータＲ
と一体になって連続回転できる。この時に、軸２は軸受
６０において円滑に回転されている。これにより、軸受
６０では例えば油による動圧が発生するので、この動圧
により軸２はベース２０に対して円滑にかつ安定して軸
振れをせずに回転できる。なお図２の例では、軸２の外
周面２ｃは特別な螺旋溝等は設けられていない外周面と
なっている。

【００１５】図３は、本発明の螺旋溝形成装置（螺旋溝
加工機ともいう）の好ましい実施の形態を示しており、
図４は、図３の微小変位刃物台１４１を示す上面図であ
り、図５は、この微小変位刃物台１４１の側面図であ
る。まず図３を参照すると、図３に示す螺旋溝形成装置
１００は、概略的には回転手段１１０、制御部１２０、
微小変位刃物台１４１、角度変更手段１６０、第１移動
操作手段１７０、第２移動操作手段１８０、そして第３
移動操作手段１９０等を有している。

【００１６】回転手段１１０は、主軸台１１１と、チャ
ック１１２及びＣ軸制御モータであるスピンドルモータ
Ｍ４等を有している。このスピンドルモータＭ４は、制
御部１２０の指令により動作するものである。主軸台１
１１はチャック１１２を備えており、チャック１１２
は、ワークであるスリーブ６２を着脱可能に保持するこ
とができる。スピンドルモータＭ４が作動すると、この
チャック１１２に取り付けられたスリーブ６２は、中心
軸Ｃ（Ｃ軸ともいう）を中心としてＳ方向に回転するよ
うになっている。なお、回転方向Ｓは、制御部１２０の
指令から、時計回りと反時計回りに任意に設定できる。
回転手段１１０の付近には、例えば、主軸台の後方か
ら、主軸台を貫通して棒状のワークを供給する自動ワー
ク供給機１１４あるいは個別のパーツ状ワークを供給す
るオートローダ１１５などが配置されており、この自動
ワーク供給機１１４あるいはオートローダ１１５は、制
御部１２０の指令に基づいて、チャック１１２に取り付
けられた加工済みのスリーブ６２を、新たに加工しよう
とするスリーブ６２に交換することができる。制御部１
２０は、例えば数値制御装置を用いることができ、この
制御部１２０は、好ましくは外部計算機のような外部指
令装置１２１に接続されている。この外部指令装置１２
１は、オペレータが制御部１２０に対して種々の指令信
号の変更や設定を行うことができるものである。

【００１７】次に、微小変位刃物台１４１について説明
する。図３の微小変位刃物台１４１は、切れ刃を有する
工具、例えば溝加工バイトのような刃物１３０を着脱可
能に保持することができ、この微小変位刃物台１４１
は、図３に示すように角度変更手段１６０のＹ軸スライ
ド１９１に設定されている。このＹ軸スライド１９１
は、図３のＹ軸制御モータＭ１によりＹ方向に移動して
位置決め可能である。図４と図５はこの微小変位刃物台
１４１を詳しく示しており、刃物１３０は取付け台１４
３のプレート１４４に対して、ネジ１４４ａ，１４４ｂ
等を用いて着脱可能に設定することができる。設定され
た刃物１３０の軸方向は、図４と図５の状態では、Ｙ軸
方向に平行であり、その先端付近には切れ刃１３０ａが
設定されている。

【００１８】取付け台１４３は、スライドガイド１４５
を介してベース１４６のベースプレート１４７に設定さ
れている。直動型のアクチュエータＭ２は、例えばピエ
ゾアクチュエータ等を用いることができ、このアクチュ
エータＭ２は、プレート１４４と刃物１３０を、スライ
ドガイド１４５を介して、Ｙ軸と直交する方向に微小距
離分移動して位置決めすることができる。ベースプレー
ト１４７は、ベース１４６のベースアングル１４８に固
定されている。ベースアングル１４８はＹ軸スライド１
９１に固定されている。ただし、この直動型のアクチュ
エータＭ２としては、ピエゾアクチュエータのような小
型の微小距離移動可能なアクチュエータに限らず、回転
型のモータ、ボールネジ及びナットを用いた通常用いら
れる送り装置を用いて、刃物１３０とプレート１４４を
Ｙ軸と直交する方向に微小距離移動するようにしても構
わない。刃物１３０のＹ軸と直交する方向の移動距離、
すなわち図６〜図９に示すようにスリーブ６２の内周面
６４に対して螺旋溝２７０を形成する場合の溝の深さの
制御が不要（言いかえれば溝深さが一定）である場合に
は、直動型のアクチュエータＭ２として電磁シリンダ
や、空気圧シリンダ、油圧シリンダ等のＯＮ・ＯＦＦ制
御型のアクチュエータを用いることは勿論可能である。
また、刃物１３０の移動方向には、切れ刃１３０ａとワ
ークであるスリーブ６２との相対的な位置関係から、Ｙ
軸と直交する方向からある角度分だけずらす場合もあ
る。

【００１９】上述した微小変位刃物台１４１は、本発明
の実施の形態の螺旋溝形成装置１００の一つ目の大きな
特徴であるが、螺旋溝形成装置１００の別の特徴は、図
３に示す角度変更手段１６０を備えていることである。
この角度変更手段１６０により、Ｙ軸（第３方向）の向
きを、中心ＲＣを中心として、Ｅ方向に角度変更するこ
とができる。すなわち、Ｙ軸に沿ったＹ軸スライド１９
１と、このＹ軸スライド１９１に設定されている微小変
位刃物台１４１は、中心ＲＣを中心として、Ｅ方向に、
例えば０°乃至９０°の角度の範囲で変更することがで
きる。

【００２０】このように微小変位刃物台１４１の角度の
変更は、例えば角度固定機構を持つロータリーテーブル
を用い、手動で行なうことができる。又、複雑な形状を
持つワークに螺旋溝を加工する、あるいはスリーブ内側
と端面といった複数ケ所に螺旋溝を加工する場合は、角
度変更モータＭ３を使用すればよい。この角度変更モー
タＭ３は、例えばウォームギア及びウォームホィールを
有する回転装置を用いることもできるし、平歯車や、プ
ーリとベルトを有する回転装置あるいはモータの軸にダ
イレクトに用いることなども勿論可能である。この角度
変更モータＭ３が作動すると、Ｙ方向制御モータＭ１と
このモータＭ１が取り付けられた本体１６１と、Ｙ軸ス
ライド１９１及び微小変位刃物台１４１が、Ｅ方向に沿
って例えば０°乃至９０°のような角度の範囲内で所定
の角度を変更することができる。このように微小変位刃
物台１４１のＹ軸方向を、回転手段１１０の中心軸Ｃに
対して変更するのは、ワークのどの位置に螺旋溝を形成
するかによって、刃物１３０がワークに対してどのよう
な向きで螺旋溝を加工する必要があるかを選択しなけれ
ばならないからである。

【００２１】Ｙ軸制御モータＭ１は、例えばボールネジ
とナットを用いてＹ軸スライド１９１をＹ軸方向に移動
して位置決めできる。角度変更手段１６０と、第３移動
操作手段１９０と、微小変位刃物台１４１は、第１移動
操作手段１７０により第１方向であるＸ軸方向に沿っ
て、移動して位置決め可能である。すなわち、第１移動
操作手段１７０のＸ軸スライド１７１には、上述した角
度変更手段１６０と第３移動操作手段１９０と、微小変
位刃物台１４１等が配置されており、角度変更手段１６
０と第３移動操作手段１９０と、微小変位刃物台１４１
等は、Ｘ軸制御モータＭの作動により、Ｘ軸（第１方
向）方向に沿って移動して位置決め可能である。

【００２２】このＸ軸スライド１７１と、角度変更手段
１６０と、第３移動操作手段１９０と、及び微小変位刃
物台１４１は、第２移動操作手段１８０により、第２方
向であるＺ軸方向に移動して位置決め可能である。すな
わち、第２移動操作手段１８０のＺ軸スライド１８１に
は、Ｘ軸スライド１７１が搭載されており、Ｚ軸制御モ
ータＭ５が作動することによりＸ軸スライド１７１が、
Ｚ軸に沿って移動して位置決め可能である。これによ
り、第３移動操作手段１９０と、微小変位刃物台１４１
は、角度変更手段１６０によりその設定角度が変更でき
るとともに、第１移動操作手段１７０と第２移動操作手
段１８０により、Ｘ軸及びＺ軸に沿って二次元的に大き
く移動して位置決め可能である。

【００２３】Ｘ軸スライド１７１には、刃物１３０Ａ，
１３０Ｂが着脱可能に配置されている。この刃物１３０
Ａは、例えばワークの外径部分や端面部分を加工するた
めのバイトであり、別の刃物１３０Ｂは、ワークの内径
部分を加工するバイトである。すでに微小変位刃物台１
４１に設定されている刃物１３０と、控えの刃物１３０
Ａ，１３０Ｂ等により、螺旋溝加工、内外径加工、端面
加工等をワークの着脱や刃物の着脱なしに行うことがで
きる。なお、モータＭ，Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４，Ｍ
５、自動ワーク供給機１１４等は、制御部１２０の指令
により統合的に制御できる。

【００２４】次に、図２に示す流体潤滑軸受６０のスリ
ーブ６２の内周面６４に対して、螺旋溝２７０を形成す
るための螺旋溝形成装置１００の動作例を、図６〜図９
を参照して説明する。図６〜図９は、スリーブ６２の内
周面６４に対して、螺旋溝２７０を形成する螺旋溝形成
装置１００の構造と、その螺旋溝形成の手順について示
している。図６（Ａ）、図７（Ａ）、図８（Ａ）及び図
９（Ａ）を参照すると、螺旋溝形成装置１００は、上述
したように回転手段１１０、制御部１２０、刃物１３
０、微小変位刃物台（刃物動作手段）１４１を有してい
る。回転手段１１０は、制御部１２０によりその動作が
制御されるようになっており、回転手段１１０は、ワー
クであるスリーブ６２を着脱可能に保持し、かつ中心軸
Ｃを中心としてＳ方向に回転する。

【００２５】微小変位刃物台１４１は、Ｙ軸制御モータ
Ｍ１、直動型のアクチュエータＭ２を有しており、Ｙ軸
スライド上に取り付けてあるＹ軸制御モータＭ１が制御
部１２０の指令により動作すると、刃物１３０は、回転
手段１１０によるスリーブ６２の回転と同期して、Ｙ軸
方向のＹ１方向又はＹ２方向に移動することができる。
アクチュエータＭ２が制御部１２０の指令により動作す
ると、回転手段１１０によりスリーブ６２が回転するの
と同期して、スリーブ６２の内周面６４に対して刃物１
３０の微小距離移動して切り込み動作を行ったり、刃物
１３０のスリーブ６２からの離脱動作を行う。この切り
込み動作はＸ１方向に行い、ワークからの離脱動作はＸ
２の方向に行うことで実施できる。

【００２６】図６（Ｂ）は、図６（Ａ）の螺旋溝形成装
置１００の状態におけるスリーブ６２の内周面６４に形
成された螺旋溝２７０を示しており、図７（Ｂ）は、図
７（Ａ）の螺旋溝形成装置１００の状態における螺旋溝
２７０の状態を示している。同様に図８（Ｂ）は、図８
（Ａ）の状態における螺旋溝２７０を示しており、図９
（Ｂ）は、図９（Ａ）における螺旋溝２７０の形成状態
を示している。

【００２７】図６（Ａ）、（Ｂ）を参照すると、まず回
転手段１１０がスリーブ６２を回転するとともに、微小
変位刃物台１４１のＹ軸制御モータＭ１とアクチュエー
タＭ２が、制御部１２０の指令により動作することで、
刃物１３０は、スリーブ６２の回転と同期して、Ｘ１方
向に移動するとともに、Ｙ１方向に進む。これにより、
図６（Ｂ）に示す螺旋溝２７０がＴ１方向に沿ってスリ
ーブ６２の内周面６４に形成される。

【００２８】図７（Ａ）に示すように、更にその切削動
作が進むと、図７（Ｂ）のように螺旋溝２７０が更にＴ
１方向に沿って形成されて、刃物１３０は第２方向へ移
動することにより、いったん内周面６４から離脱する。
そして、図８（Ａ）のように刃物１３０がＹ１方向に移
動していくと、図８（Ｂ）のように螺旋溝２７０の形成
方向は、内周面６４の外の位置で、矢印Ｔで示すように
切返し線Ａにおいて変わる。図９（Ａ）に示すように、
刃物１３０がＹ２の方向に後退していくと、図９（Ｂ）
のように螺旋溝２７０が、Ｔ２方向に形成されて、Ｔ１
方向の螺旋溝２７０の部分と接続点ＣＰで接続すること
ができる。このように、スリーブ６２が中心軸Ｃに沿っ
て回転し、このスリーブ６２の回転と同期して、刃物台
１３０がＹ１，Ｙ２の方向に移動しかつ刃物１３０が切
り込み方向Ｘ１方向に切り込み、そして加工後はＸ２の
方向に逃がすことにより、スリーブ６２の内周面６４に
は螺旋溝２７０を形成することができる。

【００２９】図６〜図９では、横方向で見てほぼＶ字型
の螺旋溝２７０を形成する例を示しているが、図１０〜
図１３では、その螺旋溝２７０の例を示している。図１
０〜図１３における螺旋溝２７０の例では、スリーブ６
２の内周面６４に対して、図１１の展開図で示すように
１２本の螺旋溝２７０が所定間隔ごとに切削加工されて
いる。図１０〜図１３に示すように、この場合には回転
手段１１０が３９０度回転して一周期の加工となるため
に、ワークであるスリーブ６２は３９０度×１２＝４６
８０度（１３回転）回転する必要がある。図３の中心軸
Ｃを中心とした回転手段１１０の回転数は例えば６００
ｒｐｍで制御でき、回転手段１１０の始動及び停止時に
は一回転ずつ要する機械の場合には、例えば１５×（１
／（６００／６０))＝１．５秒で加工することができ
る。

【００３０】図１２に示すように、刃物１３０は、ポイ
ントＰ１でスリーブ６２の内周面６４に対して切削を開
始し、ポイントＰ２で一旦離れ、ポイントＰ２からポイ
ントＰ３，Ｐ４では、刃物１３０は完全に内周面６４か
ら離れている。そして刃物１３０は、ポイントＰ４から
再び内周面６４を加工し始めて、ポイントＰ５で再び刃
物１３０は内周面６４から逃げる。刃物１３０はポイン
トＰ６，Ｐ７を経て、ポイントＰ７において再び内周面
６４を加工し始める。このポイントＰ７は、ポイントＰ
１のすぐ横の位置であって、３０度の位相差を有する位
置である。

【００３１】このような図１２に示す加工タイミングチ
ャートに従って、刃物１３０は内周面６４に対して、図
１１に示すような１２本の螺旋溝２７０を順次形成す
る。この例では、上述したように螺旋溝２７０の数は図
１３に示すように１２本であり、螺旋溝２７０の角度θ
は３０度であって、内周面６４の内径ＩＤは例えば４ｍ
ｍ、スリーブ６２の軸方向の長手寸法ＬＤは４ｍｍであ
る。

【００３２】次に、図１４〜図１７を参照して、別のス
リーブ６２の内周面６４に対して螺旋溝３７０を形成し
ている例を説明する。図１４〜図１７の螺旋溝３７０
は、ほぼＶ字型の螺旋溝となっており、所謂連続型の螺
旋溝である。これに対して、図１４〜図１７に示す螺旋
溝２７０は、それぞれの螺旋溝３７０，３７０は中間領
域２１０により、分けてある。すなわち上部分の螺旋溝
３７０と下部分の螺旋溝３７０は、中間領域２１０で不
連続になっており、不連続型であってしかもほぼＶ字型
の螺旋溝となっている。この場合の螺旋溝３７０の数は
図１７に示すように９本であり、螺旋溝３７０の角度θ
は３０度、スリーブ６２の内径ＩＤは４ｍｍであり、長
手寸法ＬＤは５ｍｍである。この場合の図１４に示す中
間領域２１０の幅Ｗ１は例えば１ｍｍであり、中間領域
２１０とスリーブ６２の上端あるいは下端までの幅Ｗ２
は、例えば２ｍｍである。

【００３３】図１４〜図１７に示す９本の、離散型のＶ
字型の螺旋溝、言い換えれば９本のハの字型の螺旋溝３
７０は、３２０度の角度で一周期であるために、加工の
際にはスリーブ６２は３２０度×９＝２８８０度（８回
転）の回転が必要である。図１６の中心軸Ｃにおける回
転手段１１０の回転数は例えば６００ｒｐｍで制御で
き、始動及び停止時に一回転ずつ要する機械の場合に
は、１０×（１／（６００／６０))＝１秒で加工でき
る。

【００３４】図１６に示すように、この螺旋溝３７０
は、ポイントＰ１１〜ポイントＰ１２において形成さ
れ、ポイントＰ１２からポイントＰ１３までは刃物１３
０はスリーブ６２の内周面６４からは逃がす。そして刃
物１３０はポイントＰ１４からポイントＰ１５までは螺
旋溝３７０を加工し、ポイントＰ１５からポイントＰ１
６まではやはり刃物１３０は逃がして加工せず、ポイン
トＰ１７からポイントＰ１８までは再び刃物１３０は内
周面６４に螺旋溝３７０を形成する。このような動作を
繰り返すことにより、図１５に示すような形状の螺旋溝
３７０が順次形成される。上述した加工例は、図２に示
すスリーブ６２の内周面６４に対して流体潤滑軸受用の
動圧発生用螺旋溝である。

【００３５】図１８は、そうではなく図２に示す軸２の
外周面２ｃに対してＶ字型の螺旋溝４７０を形成する例
を示している。使用する螺旋溝形成装置１００は、図６
〜図９に示す要領とほぼ同様にでき、複数の螺旋溝４７
０を外周面２ｃに沿って順次形成していくことができ
る。

【００３６】次に、図１９は、ワークである図２に示す
スラスト受２２の受け面２２ａに対して図２０に示すよ
うな螺旋溝５７０を形成していく例を示している。図１
９に示す溝形成装置１００の回転手段１１０の中心軸Ｃ
が、刃物１３０の切り込み方向であるＸ１，Ｘ２と平行
になっているのが特徴である。つまり、図２の角度変更
手段１６０により微小変位刃物台１４１の向きが図２と
図３の状態から９０°変更されている。回転手段１１０
が、このスラスト受２２を中心軸Ｃを中心に回転すると
ともに、微小変位刃物台１４１が所定の動作をすること
で、図１７に示すようにスラスト受２２の受け面２２ａ
には螺旋溝５７０を形成することができる。

【００３７】図２１は、軸２の下端面２ｄに対して図１
２に示すような螺旋溝６７０を形成する例を示してい
る。この場合においても回転手段１１０の中心線Ｃは、
刃物１３０を切り込んだり離脱する方向Ｘ１，Ｘ２に平
行になっている。つまり、図２の角度変更手段１６０の
モータＭ３が作動して微小変位刃物台１４１の向きが図
２と図３の状態から９０°変更されている。回転手段１
１０がこの軸２を中心軸Ｃを中心として回転するととも
に、微小変位刃物台１４１が刃物１３０の所定の動作を
行うことで、図２２に示す軸２の下端面に螺旋溝６７０
を形成することができる。

【００３８】図２３はワークであるスリーブの別の例を
示しており、図２０のスリーブ４６２の内周面４６４は
テーパー面になっている。又図２１の軸４０２の外周面
４０２ｃは、やはりテーパー面となっている。図２３あ
るいは図２４に示すようなテーパー状の内周面４６４や
外周面４０２ｃに対しては、テーパー角度θに合わせ
て、図２の角度変更手段１６０のモータＭ３が作動して
微小変位刃物台１４１の角度を変えることにより、図２
３のスリーブ４６２の内周面４６４に対して図６〜図９
の要領と同様にして螺旋溝を形成することができる。又
図２１のテーパー状の軸４０２に対しても、図１８と同
様の方式で、外周面に螺旋溝を形成することができる。

【００３９】本発明の実施の形態の螺旋溝形成装置は、
次のような特徴を有する。（１）円筒穴の内面、ストレート軸、テーパー穴、テー
パー軸、端面等に対して、螺旋溝を切削加工できる。（２）流体動圧軸受の製造に応用できる。（３）高速、かつ高精度な切削加工が可能である。（４）溝深さ、溝のねじれ角、溝割り出し角度、溝の長
さ、溝数等プログラムでき、容易に変更、調整して加工
できる。工具摩耗オフセット等も考慮できる。（５）微小変位刃物台を利用することにより、一本の溝
の中であっても、溝深さを変えることができる。（６）離散型、連続型など、溝形状を任意に設定して加
工できる。（７）刃物先端形状を変えることにより、溝断面形状を
変えることができる。（８）刃物先端形状の細い（ノーズＲの小さい）刃物を
用いれば、幅の狭い溝を多数加工することができる。（９）一度加工した溝から、わずかにずらしてもう一度
加工することにより、幅の太い溝を加工することができ
る。（１０）本発明の螺旋溝形成方法は、機械加工（旋削加
工）可能な材料すべてに利用できる。（１１）主軸を一方向に回転させ、刃物を加工する面と
平行に、主軸と同期して往復運動させ、必要に応じて刃
物台を微小変位させ、刃物を逃がす又は切り込むことに
より所定の溝を加工する。（１２）溝加工中に主軸を反転させる必要が無い。（１３）バー材供給機又は、オートローダ等と組み合わ
せる事により、連続無人運転が可能である。（１４）前加工及び仕上げ加工もワンチャックでできる
ため、高精度のスパイラルグルーブベアリングの製造が
自動でできる。また、必要に応じて、裏面加工ユニット
も組み合わせることができる。（１５）ローコストの油潤滑動圧溝付き軸受けから、ハ
イエンドの空気潤滑動圧溝付き軸受けの製造まで、対応
できる。（１６）刃物に関しては、従来の刃物製作技術で、十分
製作可能である。

【００４０】本発明の実施の形態の螺旋溝形成装置は、
ＮＣ（数値制御）精密自動旋盤に、主軸を回転制御及び
角度割り出しをできる軸（Ｃ軸）と、螺旋溝を加工する
ために必要な直動軸（Ｙ軸）及び、Ｙ軸上の刃物をＹ軸
と直交する方向に微小変位させる特殊刃物台を持つ。必
要に応じて、主軸後方から自動的にワークを供給するバ
ー材供給機または、パーツフィーダ、オートローダ等を
組み合わせて自動運転させることができる。数値制御装
置は、通常の旋削工程で必要な、Ｘ軸と、Ｚ軸の２軸同
時制御ができると共に、螺旋溝切削時、Ｃ軸及びＹ軸、
微小変位刃物台を同時制御できる。加工する製品の要求
精度によって、各軸の分解能や、制御方式（オープンル
ープ、セミクローズド、クローズド制御等）は決められ
る。数値制御装置は、自動ワーク供給機とのインターフ
ェース部も持ち合わせる。プログラミング部は、通常の
旋削工程用プログラミング部に加えて、手動で螺旋溝加
工用プログラムを組むことができる。さらに、必要パラ
メータを入力することにより、自動で螺旋溝加工部のプ
ログラムを生成する機構を内蔵することができる。必要
に応じてオペレータは外部計算機（コンピュータ等）か
ら直接数値制御することもできる。

【００４１】上述したように、本発明の実施の形態の螺
旋溝形成装置の特徴としては、Ｙ軸ユニットを内外径加
工、及び、テーパー角、端面加工に合わせて、およそ０
°乃至９０°取り付け位置を変えられる点にある。もう
一つの特徴は、Ｙ軸に取り付ける微小変位刃物台である
（図２）。

【００４２】実施の形態の装置の制御上の特徴は、Ｃ
軸、Ｙ軸及び刃物台微小変位機構を同時制御できる点で
ある。実施の形態の装置では、加工する溝数（条数）を
ｎ、機械の性能及び加工する溝のパラメータにより決ま
る自然数をｍ（１，２，３・・・）とすると、３６０×
｛１＋（ｍ／ｎ）｝°又は、３６０×｛１−（ｍ／
ｎ）｝°で１周期となり、必要な回転数（ｒｐｍではな
く、文字通り回転する数）は、それぞれ（ｎ＋ｍ）、
（ｎ−ｍ）回転となる。ただし、（ｎ−ｍ）≧１であ
る。１周期のうち、溝として、必要な部分を切り込む
（又は、不要部分を逃がす）等、微小変位刃物台を適宜
制御できる。

【００４３】本発明の螺旋溝形成装置は、円筒穴の内
側、シャフトの外周面等に螺旋溝（スパイラルグルー
ブ）を高精度かつ、高速に加工でき、転造でなく切削加
工のため、溝の形状、深さ等を精度よくかつ容易にコン
トロールできる。

【００４４】本発明の実施の形態の螺旋溝形成装置は、
空気又は油等の流体を媒体とした、溝付き動圧軸受の新
しい製造方法を実現できる。従来おもに転造により行わ
れている加工を切削加工とすることにより、刃物の位置
（オフセット等）を変えるだけで、溝深さ等を自由にコ
ントロールできるため、試作時はもちろん、量産時も容
易に安定して製品を加工できる。連続型螺旋溝、離散型
螺旋溝、及びそれらを複数組み合わせたもの等を容易に
加工できる。溝加工のサイクルタイムを大幅に短縮する
ことができる。下穴加工や仕上げ加工を同一の機械で、
ワンチャックで加工できるため、高精度の製品が作れ
る。刃物製作等、従来からの切削加工の技術、ノウハウ
等を上記溝付き動圧軸受の製造に生かせる。

【００４５】ところで本発明は上記実施の形態に限定さ
れない。本発明の螺旋溝形成装置は、ＮＣ装置による制
御のかわりに、カム等によりＣ軸とＹ軸を機械式に制御
することができ、微小変位刃物台は、Ｃ軸のエンコーダ
より角度信号を得て、独立に制御することができる。つ
まり、大量生産時は、数値制御する代わりに、各部分の
動作はカム等で機械式に同期を取っても、同様の加工が
できる。主軸側を固定して、刃物側を回転制御して、加
工する。この場合、微小変位刃物台は、刃物を回転半径
方向に制御する。実施態様では、櫛刃型刃物台を例示し
ているが、刃物台の形成などに特に限定されるものでは
ない。ワークを固定して、刃物台側を回転制御しても同
様の加工ができる。

【００４６】上述した実施の形態では、モータの軸２を
受ける軸受部に対して流体軸受を採用した場合に、この
流体潤滑軸受のスリーブ（ワーク）の内周面に対して螺
旋溝を形成する例等を示している。しかしこれに限ら
ず、回転する部分を軸受する必要がある機器に対して適
用できる流体潤滑軸受以外に、他の種類の螺旋溝を形成
する必要がある部位に対して、本発明の螺旋溝形成装置
は螺旋溝を形成することができる。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ワークに対して螺旋溝を直接切削により加工することが
でき、能率よく螺旋溝の形成ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の螺旋溝形成方法により作られた動圧発
生用螺旋溝付き流体潤滑軸受を有するモータの一例を示
す斜視図。

【図２】図１のモータの内部構造を示す断面図。

【図３】本発明の螺旋溝形成装置の好ましい実施の形態
を示す図。

【図４】図３の装置の微小変位刃物台を示す上面図。

【図５】図３の装置の微小変位刃物台を示す側面図。

【図６】本発明の螺旋溝形成装置の好ましい実施の形態
を示し、刃物がスリーブの内周面に対して螺旋溝を形成
し始めた状態を示す図。

【図７】刃物がいったんスリーブの内周面から離れた状
態を示す図。

【図８】再び刃物がスリーブの内周面に対して螺旋溝を
形成し始めようとしている状態を示す図。

【図９】内周面に対して螺旋溝を形成している状態を示
す図。

【図１０】スリーブに対する螺旋溝の形成例を示す図。

【図１１】図１０の螺旋溝を示すスリーブの展開図。

【図１２】図１１の螺旋溝の形成方法を説明する図。

【図１３】図１０〜図１２の螺旋溝の諸元を示す図。

【図１４】スリーブに対して形成される螺旋溝の別の例
を示す図。

【図１５】図１４の螺旋溝を示すスリーブの展開図。

【図１６】図１５の螺旋溝の形成例を示す図。

【図１７】図１４〜図１６の螺旋溝の諸元を示す図。

【図１８】本発明の螺旋溝形成装置の好ましい実施の形
態によりワークである軸の外周面に対して螺旋溝を形成
している状態を示す図。

【図１９】本発明の螺旋溝形成装置の好ましい実施の形
態によりワークであるスラスト受の受け面に対して螺旋
溝を形成する例を示す図。

【図２０】図１９のスラスト受と軸を示す斜視図。

【図２１】軸の下端面に対してスラスト受用の螺旋溝を
形成する例を示す図。

【図２２】図２１の軸を示す斜視図。

【図２３】ワークであるテーパー状のスリーブの例を示
す図。

【図２４】ワークであるテーパー状の軸の例を示す図。

【符号の説明】

６２・・・スリーブ（ワーク）、６４・・・スリーブの
内周面、１００・・・螺旋溝形成装置、１１０・・・回
転手段、１２０・・・制御部、１３０・・・刃物、１４
１・・・微小変位刃物台、１６０・・・角度変更手段、
２７０・・・螺旋溝、Ｃ・・・中心軸、Ｍ１・・・モー
タ、Ｍ２・・・アクチュエータ、Ｘ・・・第１方向、Ｚ
・・・第２方向、Ｙ・・・第３方向、Ｘ１・・・刃物の
切り込み方向、Ｘ２・・・刃物の離脱方向、Ｙ１，Ｙ２
・・・刃物の移動方向

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者鈴木孝東京都品川区北品川６丁目７番35号ソニー株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ワークに対して螺旋溝を形成するための
螺旋溝形成装置であり、ワークの中心軸に関してワークを回転する回転手段と、刃物を保持してこの刃物を、回転するワークに対して切
り込んで螺旋溝を形成するためにワークの回転に同期し
て微小変位させる微小変位刃物台と、微小変位刃物台を所定範囲の角度内で回転して、ワーク
に対する刃物の取付け角度を変更して設定する角度変更
手段と、微小変位刃物台とワークの位置関係を第１方向に沿って
変える第１移動操作手段と、微小変位刃物台とワークの位置関係を第１方向と直交す
る第２方向に沿って変える第２移動操作手段と、微小変位刃物台とワークの位置関係を、第２方向と角度
変更手段により設定された角度だけ傾けられた第３方向
に沿って変える第３移動操作手段と、を備えることを特
徴とする螺旋溝形成装置。
【請求項２】微小変位刃物台は、ベースと、刃物を着
脱自在に取り付ける取付け台と、この取付け台をベース
に対して微小変位させる直動型のアクチュエータとを備
える請求項１に記載の螺旋溝形成装置。
【請求項３】螺旋溝は流体潤滑軸受において流体を案
内し、ワークの中心軸と第２方向が平行であり、ワーク
の内周面に螺旋溝を形成する請求項１に記載の螺旋溝形
成装置。
【請求項４】螺旋溝は流体潤滑軸受において流体を案
内し、ワークの中心軸と第２方向が平行であり、軸状の
ワークの外周面に螺旋溝を形成する請求項１に記載の螺
旋溝形成装置。
【請求項５】螺旋溝は流体潤滑軸受において流体を案
内し、ワークの端面に螺旋溝を形成する請求項１に記載
の螺旋溝形成装置。
【請求項６】螺旋溝は流体潤滑軸受において流体を案
内し、ワークの内周面はテーパ状になっている請求項３
に記載の螺旋溝形成装置。
【請求項７】螺旋溝は流体潤滑軸受において流体を案
内し、ワークの外周面はテーパ状になっている請求項４
に記載の螺旋溝形成装置。