JPH10328902A - 螺旋溝形成装置 - Google Patents

螺旋溝形成装置

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JPH10328902A
JPH10328902A JP13528097A JP13528097A JPH10328902A JP H10328902 A JPH10328902 A JP H10328902A JP 13528097 A JP13528097 A JP 13528097A JP 13528097 A JP13528097 A JP 13528097A JP H10328902 A JPH10328902 A JP H10328902A
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JP
Japan
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spiral groove
work
tool rest
blade
displacement tool
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JP13528097A
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English (en)
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Michihiko Owa
道彦 大輪
Kazuo Shibuya
一男 渋谷
Toshiro Hayashi
俊郎 林
Takashi Suzuki
孝 鈴木
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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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 (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【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。
  2. 【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。
  3. 【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。
  4. 【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。
  5. 【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。
  6. 【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。
  7. 【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。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009521337A (ja) * 2005-12-27 2009-06-04 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー 断続切削高速工具サーボを使用する切削工具
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