JPS61127918A - 動圧軸受及びその製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 主業上坐肌且立立 この発明は、音響機器や情報機器などに用いられる動圧
軸受及びこの動圧軸受の軸の外周面に動圧発生用の溝を
形成する転造装置に関するものである。

皿米立技血 従来より音響回器や情報機器など高回転精度が要求され
る回転部に用いられる軸受として、第７図乃至第９図に
示すような勤王軸受が知られている。図中、（１）は軸
、（２）は受、（３）はへリングボーン溝、（４）はス
パイラル溝、（５）は円周溝付ヘリングボーン溝である
。

これらの動圧発生用の溝は、回転中、安定して潤滑流体
膜を形成するために、その形状、深さ、面粗度などが高
精度であることが必要とされている。

・　従来、この溝の加工は主にフォトエツチングによっ
て行なわれてきたが、フォトエツチングによる加工は、
工程が複雑であり、又、加工能率が極めて低いなどの理
由により、大量生産に対しては不向きであった。

この欠点を補う加工法として、塑性加工の一種である転
造加工による方法がある。

この転造加工による方法は、素材の両側に配置した所望
の溝形状と逆パターンの刻印部を持つ１対のダイスの間
で加圧創成するものである。

（パシよ゛　　る。

この転造加工により製造される動圧溝付軸は、現状では
、量産性が高く、又、溝の面粗度も良いのであるが、溝
の形状及び深さについては、第１０図に示す如く不均一
となり易く、このため、動圧の発生が不安定となり易か
った。

戸　占　１′°　　るための この発明は、転造装置を用いて、転造加工により動圧発
生溝を加工する場合、１ピッチに相当する円周長さにお
いて、任意に分割した軸方向面における溝部長さの和の
変動率即ちが０〜１０％となるような溝諸元を与えるも
のである。

皿 第１図は、動圧溝を加工した軸外周部の一部を平面展開
したものである。図中、（１０）は背部、（１１）は溝
部である。

転造装置によって溝の加工を行った場合、同一時間中に
加工される面は、Ａ−Ａ’　、Ｂ−Ｂ’、ｃ−ｃ’　、
−・Ｎ−Ｎ”といった軸方向面である。つまり、ある時
間では、Ａ−Ａ“面にダイスの背部がくい込んで溝を成
形し、押しのけられた材料が半径方向に盛り上がって背
を成形している。次の時間では、Ｂ−Ｂ’面で同様の加
工が起っている。

ここで、任意の加工面における加工面圧は、転造力が常
に一定である処から、同一時間中に加工される面の大き
さ、つまり同一時間中に加工される溝の大きさがその代
用値となる。例えば、Ａ−Ａ″面加工時の面圧はＡ−Ａ
’面においてダイス背部が（い込む大きさ、つまり、Ａ
−Ａ’面における溝部長さの和 （（ａ１〜ａ”Ｌ　）＋　（ａｇ〜ａ’ｚ　）　）が代
用値となる。同様にＢ−Ｂ“面では （（ｂ　１〜ｂ°五　）　　＋　　（ｂ２　〜ｂ’　２
　）　　＋　　（ｂ　３〜ｂ’ａ　　）　　）がｃ−ｃ
’　面では（Ｃ１〜ｃ＋１）が、以下、Ｎ　−Ｎ　’面
では［（ｎｌ　〜ｎ’１　）　＋　（ｎ２〜ｎ’２　）
　）が、夫々の加工面における加工面圧の代用値となる
。

このため、１ピッチに相当する円周長さ、例えば１つの
溝の始まりから次の溝の始まりまでの長さにおいて、任
意に分割された軸方向面夫々の溝部長さの和が等しくな
い場合、例えば（（ａ１〜ａ’１）＋　（３２〜ａ”２
））≠（（ｂ１〜ｂ”１）＋　（ｂ２〜ｂ’２）＋　（
ｂ３〜ｂ’ａ　）　）≠（ｃ１〜Ｃ”Ｉ）≠−・となっ
た場合には、加工面毎に加工面圧が変化することとなり
、加工された溝の形状及び深さは夫々の軸方向面で異な
るために均一となりえない。

しかし、１ピッチに相当する円周長さにおいて、任意に
分割された軸方向面夫々の溝部長さの和が等しい場合、
加工面毎の加工面圧も等しくなるため、加工された溝の
形状及び深さはどの位置においても均一となることにな
る。

ここで、１ピッチに相当する円周長さにおいて、任意に
分割された軸方面夫々の溝部長さの和を等しくとるため
には、溝諸元である、ピッチ：Ｐ（軸径：ｄ及び溝本数
：ｎで決まる）、溝角度：α、（溝幅：ｌｔ）／（背幅
：β２）：γ、軸受幅：Ｌを適当に選定すれば良いのみ
であるが、従来の動圧溝諸元は上記に示したような転造
加工における加工面圧は何ら考慮されてはおらず、主に
純粋に軸受の要求特性・仕様或いは経験上から概略を決
め、その後、計算や実験によって性能を確認して決定さ
れている。

これに対し、前記に示したように転造加工における加工
面圧が等しくなるように溝諸元を求める方法は以下のよ
うになる。

前述の溝諸元の中で、一般的には軸径：ｄは既に決定さ
れているとして除外すると、残り４項目のうち任意に項
目を従来通りに求め、他の項目について前記の条件を満
足するよう選択した後、計算等により軸受性能を確認し
て決定すればよい。

なお、実験によれば、任意に分割された軸方向面におけ
る溝部長さの和は、１ピッチに相当する円周長全面に渡
って等しくとる必要はなく、１ピフチに相当する円周長
さにおいて、任意に分割された軸方向面における溝部長
さの和の変動率即ち、 １ピッチ内での平均溝長さ が０〜１０％であれば、加工される溝の形状及び深さは
、はぼ均一となる。

第２図はダイスの変動率と加工される溝の溝深さ変化率
、即ち、 の関係を示すグラフで、このグ÷−ブは種々の変動率を
有するダイスで転造加工を行い、それによって加工され
る溝の溝深さ変化率を求める実験により得たもので、こ
のグラフより変動率が０〜１０％では加工される溝の溝
深さ変化率が小さく、加工される溝の形状が深さに与え
る影響は少ないが、変動率が１０％を超えると溝の溝深
さ変化率は急激に大きくなり、加工される溝の形状が深
さに与える影響が大きくなることが考察される。尚、実
験値が点線で示す理想値と若干具なるのは、ワークのス
プリングバックや転造装置の剛性等によるものである。

溝を転造形成する転造装置の実施例で、この転造装置は
ベース（２０）上に支持ダイス（２１）を固定して設け
、この支持ダイス（２１）と対向配置して適宜の駆動手
段によって摺動可能な摺動ダイス（２２）を設け、この
支持ダイス（２１）と摺動ダイス（２２）との間に転造
形成する軸部材の素材（２３）を一方のダイスで押圧し
て挟み込み、次に摺動ダイス（２２）を摺動して素材（
２３）の外周面に動圧溝を転造形成するものである。

そしてこの発明では、ダイス（２１）　　（２２）に１
ピッチに相当する円周長さ内の任意の位置における軸方
向の溝部長さの和の変動率即ち、＜１００ が０〜１０％を満たす溝形状（例えば、素材（２３）の
軸径１０ｔ１、溝本数１２本、溝角度３０°、（溝幅）
／（背＠）１のとき、軸受幅は９．４２＝−〜１１．５
２＋ｎにすればよい。）と逆パターンの刻印部を備えて
いる。

第１図はダイス（２１）　　（２２）の変動率がＯの状
態、即ち、溝（１１）を中心線を境界に夫々両側に軸方
向に幾何学的平行移動を行なわせると一本の溝となる状
態を示しており、１ピッチに相当する円周長さにおいて
任意に分割された軸方向面夫々の溝部長さの和は全て等
しい。

この発明による転造装置にあっては、加工される動圧溝
の形状及び深さが均一高精度で、かつ、溝面積度の良い
ものが得られる。

尚、使用する転造装置は、ダイスの数が１対以上で、か
つ、いずれのダイスにも所望する溝形状と逆パターンの
刻印部を持つものであれば良い。例えば、第４図及び第
５図はその一例で、第４図は上部ダイス（３１）と下部
ダイス（３２）との間に素材（３３）を一方のダイスで
加圧して挟み込み、上部ダイス（３１）と下部ダイス（
３２）とをそれぞれ反対する方向に摺動させて素材（３
０）の外周面に動圧溝を転造加工するものであり、また
、第５図は、定位置で回転する支持ロールダイス（４１
）とこの支持ロールダイス（４１）に対して移動し回転
できる摺動ロールダイス（４２）との中間位置に固定し
たワークレスト（４３）があり、素材（４４）はまずワ
ークレスト（４３）上に置かれ、次に摺動ロールダイス
（４２）が支持ロールダイス（４１）側に接近し、素材
（４４）を支持ロールダイス（４１）と摺動ロールダイ
ス（４２）との間に挟み込んで押圧回転して素材（４４
）の外周面に動圧溝を転造形成し、溝が一定深さに達す
ると摺動ロールダイス（４２）が後退して転造加工を完
了する。また上記説明ではへリングボーン溝について述
べたが、スパイラル溝、円周溝付ヘリングボーン溝にも
通用が可能であり、円周溝付ヘリングボーン溝の場合、
＄６図に示すように、ヘリングボーン溝における軸受幅
：Ｌの代わりに中央幅：Ｌｌ、円周溝＠：Ｌ２、外幅：
Ｌ３を考えることになる。また、溝部は１列だけでなく
複数列であっても良°い。

１ｊＩＢ乱展 この発明は、１ピッチに相当する円周長さにおいて、任
意に分割した軸方向面における溝部長さの和の変動率が
０〜１０％となるように溝諸元を選定することにより、
溝の形状及び深さが均一高精度で、かつ、溝面粗度の良
いものが量産加工できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は勤王溝を加工した軸外周部の一部を平面展開し
た図面、第２図はダイスの変動率と加工される溝の溝深
さ変化率との関係を示すグラフである。第３図はこの発
明の動圧軸受の軸の転造加工及び転造装置を示す説明図
、第４図及び第５図は他の転造装置の図面、第６図は円
周溝付ヘリングボーン溝を加工した軸外周部の一部を平
面展開した図面、第７図乃至第９図は各種の動圧軸受の
図面、第１０図は従来の転造加工の溝断面を示す図面で
ある。 （１０）−ｍ−背部、（１，１）　−溝部、（２１）　
　（２２）（３１）　　（３２）　　（４１）　　（４
２）−・ダイス、　（２３）（３３）　　（４４＞−・
−・素材。 第２図 Ｉ神〃 第４図 奪５図 第１０図 ＊７図 コ １１８図 １１ｇ９図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）軸と受とからなり、軸の外周面に少なくとも１個
   以上の動圧発生溝を有する動圧軸受に於いて、前記軸の
   溝を、１ピッチに相当する円周長さ内の任意の位置にお
   ける軸方向の溝部長さの和の変動率、即ち １ピッチ内での最大溝長さ−１ピッチ内での最小溝長さ
   ×１００ １ピッチ内での平均溝長さ が０〜１０％となるように溝諸元を選定させたことを特
   徴とする動圧軸受。
2. （２）軸と受とからなり、軸の外周面に少なくとも１個
   以上の動圧発生溝を有する動圧軸受の製造装置に於いて
   、ダイスの数が１対以上で、かつ、いずれのダイスにも
   所望する溝形状と逆パターンの刻印部を持つ転動装置か
   らなり、前記ダイスに１ピッチに相当する円周長さ内の
   任意の位置に於ける軸方向の加工部長さの和の変動率、
   即ち １ピッチ内での最大加工部長さ−１ピッチ内での最小加
   工部長さ×１００ １ピッチ内での平均加工部長さ が０〜１０％となる刻印部を備えたことを特徴とする動
   圧軸受の製造装置。