JPH1193954A - 動圧発生用溝の加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 溝の加工効率を高くし、精度の高い動圧発生
用溝の加工装置を提供する。 【解決手段】 正転及び逆転が可能な主軸に取り付けた
円筒状のワークと、前記主軸の軸方向に平行に移動可能
なテーブルに取り付けた外筒と、該外筒の内径面に半径
方向すきまを介して嵌合するコアピンと、前記外筒に円
周方向の三カ所以上に等間隔に設けた半径方向の穴と、
該半径方向の穴に配設されたボールとを備え、前記コア
ピンに接触した複数のボールのラジアル方向外方端を結
ぶ円の直径はワークの内径面の直径より大きい動圧発生
用溝の加工装置を提供するものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、動圧軸受の動圧発
生用溝の加工装置に関し、さらに詳しくは動圧発生用溝
をボール転造により加工する動圧発生用溝の加工装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】図３は従来の動圧発生用溝の加工装置の
縦断面図である。図４は軸のＢ矢視図である。従来は、
円筒状のワーク２４をテーブル２５に固定し、図３及び
図４に示すように先端の１８０゜位置に２個の突起状の
刃先２２を設けた軸２１をワーク２４に対して軸方向に
移動かつ正逆（左右）回転させながら、ワーク内径面２
３に動圧発生用の溝を切削加工によって加工していた。

【０００３】しかしながら、ワーク内径面２３に軸受の
性能上必要な溝本数である６本の動圧発生用溝を加工す
るのに、ワーク２４を３回等間隔に回動位置決めして、
軸２１を３回軸方向に移動かつ正逆回転させる必要があ
る。

【０００４】従って、加工時間が多くかかり、また溝の
切削加工による切削屑が刃先にからまり、ワーク内径面
の溝加工個所以外の個所に傷を付ける可能性もある。ま
た、刃先が１８０゜位置の二ヶ所のため、二ヶ所の刃先
を結ぶ線と直角方向に軸２１が曲がりやすく、溝の周方
向のピッチにばらつきがでやすいという問題もあった。

【０００５】さらに、ワーク２４が回転する旋削工程と
軸２１が回動する溝加工が別々の工程であるために、ワ
ーク２４の旋削工程時と溝加工時とではワーク２４の軸
心が偏心し、溝加工後の溝周辺の盛り上がり除去加工が
旋盤上で加工できず、ワーク内径面２３への１個のボー
ル通しやワーク内径面２３のリーマ加工等で対処せざる
を得ないため、ワーク２４の内外径面の同軸度が悪くな
るという問題もあった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】請求項１記載の発明
は、溝の加工能率が高く、しかも精度の高い動圧発生用
溝の加工装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
正転及び逆転が可能な主軸に取り付けた円筒状のワーク
と、前記主軸の軸方向に平行に移動可能なテーブルに取
り付けた外筒と、該外筒の内径面に半径方向すきまを介
して嵌合するコアピンと、前記外筒に円周方向の三カ所
以上に等間隔に設けた半径方向の穴と、該半径方向の穴
に配設されたボールとを備え、前記コアピンに接触した
複数のボールのラジアル方向外方端を結ぶ円の直径はワ
ークの内径面の直径より大きい動圧発生用溝の加工装置
を提供するものである。

【０００８】コアピンの外周に３個以上のボールを有す
るので、加工能率が向上するとともに、溝を切削加工で
はなくボール転造で塑性加工するので、円筒状のワーク
の内径寸法が小さい場合でも、転造時には切削屑が生じ
ないので円筒状のワークの内径面に傷をつけることもな
い。

【０００９】また、ボールを３個以上円周方向に等間隔
に設けているので、加工時にコアピンの曲がりが生じに
くく、円周方向の溝ピッチがずれることもない。

【００１０】特に、コアピンの外周のボールの個数とし
ては、３個が好ましい。理由としては、３個のボールに
加わる負荷は等しいので、３個のボールによって加工さ
れた円筒状のワークの内径面の溝の深さは等しくなる。
しかし、ボールの個数が４個以上の場合には、各ボール
に加わる負荷が異なる可能性があるため、円筒状のワー
クの内径面に設けられた溝の深さがボールによって異な
ることも生じうるからである。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。図１は本発明の動圧発生用
溝の加工装置の縦断面図である。図２は図１のＡ−Ａ線
についての断面図である。円筒状のワークとして配設し
たスリーブ６は旋盤の主軸５に固定され、主軸５は正転
及び逆転が可能になっている。一方旋盤のバイト台１即
ち主軸５の軸方向に平行に移動可能なテーブルには、治
具９が取り付けられ、バイト台１の動きにより治具９が
軸方向に移動可能となっている。

【００１２】そして、旋盤の主軸５の正逆回転と治具９
を取り付けたバイト台１の軸方向移動とをＮＣ装置で制
御しながら、スリーブ内径面７に動圧発生用溝８を加工
するようになっている。

【００１３】治具９は、バイト台１に対して軸方向及び
半径方向に可動可能なコアピン４とコアピン４に半径方
向すきまを介し嵌合する外筒３と、外筒３の軸方向先端
部に図２に示すように円周方向に等間隔に三ヶ所に設け
た半径方向の穴１０にそれぞれ配設したボール２とを有
し、外筒３がバイト台１に取り付けられている。なお、
半径方向の穴１０は外筒３の軸心から半径方向外側へ伸
びる方向の穴であり、またボール２はスリーブ７より硬
く、またコアピン４はボール２と同じ位硬い。

【００１４】強磁性体のコアピン４に残留磁気を生じさ
せて、コアピン４が磁気によって強磁性体のボール２を
吸引してボール２を保持してもよく、また外筒３の半径
方向穴を凹球面にして、半径方向の穴のラジアル方向外
側の端の円の直径をボール２の直径より小さくして半径
方向の穴からボール２がラジアル方向外側に抜けないよ
うにしても良い。また、コアピン４のバイト台１側の端
部はコアピン４の先端部より大径のフランジ１５となっ
ており、フランジ１５の軸方向両側はすきまを介して外
筒３とバイト台１にそれぞれ対向している。また、フラ
ンジ１５の外径面はすきまを介してバイト台１と対向し
ており、コアピン４は外筒３に対して軸方向すきま分、
軸方向に移動可能であり、半径方向すきま分、半径方向
に移動可能である。

【００１５】スリーブ内径面７には動圧発生用溝８をボ
ール転造で加工するため、刃先で加工する場合と異なり
切削屑が生じないのでスリーブ内径面７を傷つける可能
性もない。また、ボール２が円周方向三ヶ所に等間隔に
配置されているので、コアピン４の曲がりが生じにく
く、溝の円周方向のピッチがずれることがない。

【００１６】なお、本発明の実施の形態ではボール２を
案内する外筒３にボール２を入れる半径方向の穴を三ヶ
所加工し、その穴の中にすきまを設けてボールを挿入し
ている。そのため、ボール２はその半径方向の穴の中で
自由に回転することができる。また、外筒３の内側には
コアピン４を入れており、コアピン４の外径面と外筒３
の内径面との間にはすきまを設けている。

【００１７】そして、コアピン４の直径と一方のボール
２の直径と他方のボール２の直径との総和、即ちコアピ
ン４に接触した複数のボール２のラジアル方向外方端を
結ぶ円であってコアピン４の軸心を中心とする円の直径
を、加工するスリーブの内径寸法より所定寸法だけ大き
くしている。この総和を大きくすると、動圧発生用溝の
溝深さを深くできる。

【００１８】なお、コアピン外径面と外筒３の内径面と
の間はすきまを設けているので、コアピン４はそのすき
ま分半径方向に自由に動くことができ、スリーブ内径面
７と外筒外径面の芯が合っていなくてもボールの半径方
向の位置はスリーブ内径面７によって自動的に調芯され
て、３個のボールで加工できる溝の深さは均一になる。
スリーブと外筒外径面の芯合わせを容易にするため、外
筒内径面の直径はコアピン外径面の直径に対して0.01mm
以上大きいことが好ましい。外筒内径面とコアピン外径
面との間のすきまは大きい方が外筒外径面とスリーブ内
径面７との芯合わせをそれほど必要としない。

【００１９】次に、本発明の加工装置により溝加工を行
うときの動作、即ち動圧発生用溝の加工方法について説
明する。例えば主軸５を所定の回転速度で正転させる。
治具９を主軸５方向に軸方向に移動させ、治具９の外筒
３をスリーブ内径面７に挿入する。ボール２はスリーブ
内径面７に接するが、外筒３を主軸５方向に軸方向に移
動し続ける。外筒３及びボール２はスリーブ６に対して
一方の方向にらせん運動し、スリーブ内径面７にはボー
ル２が圧接されて一方の方向のらせん状の溝８ａが転造
による塑性加工によって形成される。

【００２０】スリーブ６の軸方向長さの１／４位ボール
２が侵入した時に、主軸５の回転と外筒３の軸方向移動
を停止する。次に主軸５を初めの方向とは逆方向に所定
の回転速度で逆転させると同時に外筒３を主軸５方向に
移動すると、外筒３及びボール２はスリーブ６に対して
一方の方向とは逆方向にらせん運動を行って前進する。
スリーブ内径面７には、ボール２が圧接されて一方の方
向とは逆方向のらせん状の溝８ｂが転造による塑性加工
によって形成される。

【００２１】このような操作を二度行って、外筒３がス
リーブ６の軸方向の一端から他端まで前進するとスリー
ブ内径面７には軸方向に離れた二ヶ所にヘリングボーン
状の動圧発生用溝８が塑性加工される。

【００２２】加工する溝深さを変化させたい場合には、
コアピンの外径寸法を変化させるか、３個のボールの直
径寸法を変化させることにより行う。なお、３個のボー
ルの内１個又は２個のボールの寸法を変えるだけでもよ
い。このように１個又は２個のボールの寸法を変える
と、ボール寸法を５μｍ飛びに準備するだけでその中間
寸法の溝深さを得られる利点がある。バイト台１にはコ
アピン４、外筒３及びボール２を備えた治具の他に図示
されてはいないがバイトが取り付けられている。

【００２３】従って、旋盤上で溝加工する場合は、回動
可能な主軸に取り付けた丸棒から平面移動可能なバイト
台１に取り付けられたバイトによって旋削加工によって
スリーブ６を製造し、そのままのセットで治具９を軸方
向及び軸方向に対して直角方向の平面移動をしてスリー
ブ内径面７に溝加工ができ、さらに、そのままのセット
でバイトを平面移動して溝のボール転造で生じた盛り上
がり除去の切削加工を行えるので、能率が高くしかもス
リーブの内外径面の同軸度が維持できるため精度が高
い。

【００２４】さらに、必要に応じてバイト台にブラシを
設けておくとスリーブ内径面の洗浄のためのブラッシン
グ工程も付加することもできるので、加工能率は大幅に
向上する。

【００２５】なお、治具の先端に設けるボール数はスリ
ーブ内径寸法が１０mm以下の場合には３個が好ましく、
それ以上の場合には４個以上設けることもできる。ボー
ルは３個が好ましいのでスリーブ内径面に加工する溝本
数としては、６本、９本、１２本、１５本、１８本とい
った３の倍数が好ましい。また、工程検査で触針による
２点接触法でスリーブ６の内径寸法を測定する場合は、
スリーブ内径面の１８０゜位置に溝でない円筒面の部分
がくるように動圧発生用溝８は偶数本の６本、１２本、
１８本が好ましい。

【００２６】本発明の実施の形態では、ワークはスリー
ブ単体として説明したが、スリーブとハウジングが一体
となった円筒状のユニットであっても同様に取り扱うこ
とが可能である。また、本発明は旋盤ではなくて、専用
の装置を製作して使用しても良い。

【００２７】

【発明の効果】請求項１記載の発明は、円筒状のワーク
の作業工程の簡略化により、加工時間の短縮を図り、ま
た塑性加工による溝加工であるため、切削屑によって円
筒状のワークの内径面を傷つけることもなく、さらに３
個以上のボールを用いての溝加工であるため、溝の周方
向のピッチを一定にすることができ、円筒状のワークの
内径面に動圧発生用の溝を精度よく、しかも高能率に加
工できるというものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の動圧発生用溝の加工装置の縦
断面図である。

【図２】図２は、図１のＡ−Ａ線についての断面図であ
る。

【図３】図３は、従来の動圧発生用溝の加工装置の縦断
面図である。

【図４】図４は、軸のＢ矢視図である。

【符号の説明】

１ バイト台 ２ ボール ３ 外筒 ４ コアピン ５ 主軸 ６ スリーブ １０ 半径方向の穴

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 正転及び逆転が可能な主軸に取り付けた
   円筒状のワークと、前記主軸の軸方向に平行に移動可能
   なテーブルに取り付けた外筒と、該外筒の内径面に半径
   方向すきまを介して嵌合するコアピンと、前記外筒に円
   周方向の三カ所以上に等間隔に設けた半径方向の穴と、
   該半径方向の穴に配設されたボールとを備え、前記コア
   ピンに接触した複数のボールのラジアル方向外方端を結
   ぶ円の直径はワークの内径面の直径より大きい動圧発生
   用溝の加工装置。