(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体軸受スリーブの内面に動圧溝を形成した後、当該流体軸受スリーブに挿入して内径を仕上げる流体軸受スリーブの内径仕上げ加工工具において、前記流体軸受スリーブに挿入するときのガイドとなるテーパ部と、前記流体軸受スリーブに対する芯出しを行う円形断面の調芯部と、外周面に複数の部分円筒面と複数の非円筒面を有するとともに当該部分円筒面と非円筒面の境界に軸方向に延びる前記流体軸受スリーブの内径を仕上げるための加工エッジを有する非円形断面の加工部とからなり、
前記加工部の少なくとも１つの部分円筒面に、軸方向に延びる溝を形成し、前記加工工具の回転方向の上流側に位置する前記溝の斜面と前記部分円筒面の境界に切り刃を形成したことを特徴とする流体軸受スリーブの内径仕上げ加工工具。
【請求項２】
前記切り刃の角度は前記加工エッジの角度よりも大きく形成したことを特徴とする請求項１に記載の流体軸受スリーブの内径仕上げ加工工具。
【請求項３】
耐摩耗性材料で外表面を被覆したことを特徴とする請求項１または２に記載の流体軸受スリーブの内径仕上げ加工工具。
【請求項４】
前記請求項１から３のいずれかに記載の加工工具の一端を保持するチャックを備えた加工ヘッドと、該加工ヘッドを前記チャックに保持した加工工具の軸方向に昇降させる昇降ユニットと、流体軸受スリーブを前記加工工具と同軸方向に保持するワークホルダと、該ワークホルダを前記チャックに保持した加工工具の軸方向と直交する２方向に移動させる移動ユニットと、前記ワークホルダに保持された流体軸受スリーブへの前記加工工具の挿入を許容する範囲内に前記ワークホルダの移動を規制するストッパとからなることを特徴とする流体軸受スリーブの内径仕上げ加工装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハードディスク装置等に適用される流体軸受スリーブの内径仕上げ加工工具およびそれを用いる加工装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ハードディスク装置等の回転体は固定軸に回転自在に支持された流体軸受スリーブに一体に設けられている。この流体軸受スリーブは、固定軸が嵌合する軸孔の内面に魚骨形の動圧溝が形成され、該動圧溝に潤滑油が注入されている。流体軸受スリーブが固定軸の回りに回転すると、動圧溝内の潤滑油が加圧されて当該スリーブが固定軸に対して非接触状態となり、高速回転が可能となる。
【０００３】
近年、ハードディスク装置の高容量化、高速化に伴い、流体軸受のスリーブの加工には、高精度化、低コスト化が要求されている。従来の流体軸受スリーブの加工は、まず、図５（Ａ）に示すように流体軸受スリーブ２５に軸穴２６を加工した後、その軸穴２６の内面に図５（Ｂ）に示す溝加工工具２７で図６（Ａ）に示すような２組の動圧溝２８を形成する。この溝加工工具２７は、外周面に複数の転造ボール２９を保持したホルダ３０を軸の先端に取り付けたものである。転造ボール２９の外接直径Ｄは流体軸受スリーブ２５の軸穴２６の内径より１０ミクロン程度大きく設定されている。この溝加工工具２７を流体軸受スリーブ２５の内面に挿入して押し込みながら回動させ、中間で反対方向に回動させて、第１の動圧溝２８の半数を形成し、続いて同様にして第２の動圧溝２８の半数を形成する。そして、次に、溝加工工具２７を引き抜きながら同様の操作を行って第２と第１の動圧溝２８のもう半数を形成すると、転造ボール２９の数の２倍の数の動圧溝２８が形成される。
【０００４】
このように形成された動圧溝２８は、流体軸受スリーブ２５の内面が転造ボール２９によって押圧されて塑性変形しているので、動圧溝２８の近傍には転造バリが生じている。このため、転造バリを除去するための内径仕上げ加工をする必要がある。従来の内径仕上げ加工は、図６（Ｂ）に示すような流体軸受スリーブ２５の内径より約１０ミクロン程度大きい鋼球３１を当該流体軸受スリーブ２５の軸穴２６に押し通すことで、転造バリを押し潰す方法が用いられていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の流体軸受スリーブ２５の内径仕上げ加工方法では、鋼球３１を流体軸受スリーブ２５の軸穴２６に押し込む際に、軸孔２６の開口縁Ａは中央部よりも鋼球３１から受ける加工力に対する抵抗力が弱いので、開口縁Ａの径は中央部の内径よりも約４ミクロン程度大きく仕上げられる。この程度の精度低下は一般装置に使用される流体軸受では全く問題はないが、近年におけるような高容量化、高速化が要求されるハードディスク装置では、長期の信頼性や高い回転精度を維持できないという問題があった。
【０００６】
本発明はかかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、特に高容量化、高速化が要求されるハードディスク装置の流体軸受スリーブに適した高精度で、かつ低コストの流体軸受スリーブの内径仕上げ加工工具およびそれを用いる加工装置を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明にかかる流体軸受スリーブの内径仕上げ加工工具は、流体軸受スリーブの内面に動圧溝を形成した後、当該流体軸受スリーブに挿入して内径を仕上げる流体軸受スリーブの内径仕上げ加工工具において、前記流体軸受スリーブに挿入するときのガイドとなるテーパ部と、前記流体軸受スリーブに対する芯出しを行う円形断面の調芯部と、外周面に複数の部分円筒面と複数の非円筒面を有するとともに当該部分円筒面と非円筒面の境界に軸方向に延びる前記流体軸受スリーブの内径を仕上げるための加工エッジを有する非円形断面の加工部とからなり、
前記加工部の少なくとも１つの部分円筒面に、軸方向に延びる溝を形成し、前記加工工具の回転方向の上流側に位置する前記溝の斜面と前記部分円筒面の境界に切り刃を形成した。
【０００８】
この発明の加工工具は、先端のテーパ部の案内で流体軸受スリーブに挿入され、円形断面の調芯部により流体軸受スリーブに対して調芯され、加工部の加工エッジによって動圧溝のバリが除去されて、高精度で、かつ低コストで仕上げ加工される。
【０００９】
また、溝の傾斜面と部分円筒面の境界の切り刃によって、流体軸受スリーブの動圧溝のバリがさらに確実に除去され、流体軸受スリーブはより高精度で、かつ低コストで仕上げ加工される。
【００１０】
耐摩耗性材料で外表面を被覆することが好ましい。この耐摩耗性材料により、加工中に、流体軸受スリーブの材料が加工工具に直接接触するのが防止され、加工精度が安定し、加工工具の寿命が向上する。
【００１１】
前記課題を解決するために、本発明にかかる流体軸受スリーブの内径仕上げ加工装置は、前記加工工具の一端を保持するチャックを備えた加工ヘッドと、該加工ヘッドを前記チャックに保持した加工工具の軸方向に昇降させる昇降ユニットと、流体軸受スリーブを前記加工工具と同軸方向に保持するワークホルダと、該ワークホルダを前記チャックに保持した加工工具の軸方向と直交する２方向に移動させる移動ユニットと、前記ワークホルダに保持された流体軸受スリーブへの前記加工工具の挿入を許容する範囲内に前記ワークホルダの移動を規制するストッパとからなる。
【００１２】
この発明の加工装置では、流体軸受スリーブに位置ずれがあったり、加工工具に偏心があっても、加工工具は先端のテーパ部を案内にして確実に流体軸受スリーブに進入するので、流体軸受スリーブの損傷や変形が防止される。また、流体軸受スリーブは加工工具により調芯され、かつ、そのときにスライドベアリングからなる移動ユニットで移動自在に支持されるので、加工装置の要因による内径仕上げ精度の低下が防止でき、高精度かつ低コストの流体軸受スリーブを安定して得ることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に従って説明する。
【００１４】
図１（Ａ）は、本発明の流体軸受スリーブの内径仕上げ加工工具１の第１実施形態を示す。この加工工具１は、先端からテーパ部２、調芯部３、加工部４、保持部５からなっている。テーパ部２は、流体軸受スリーブ（図６（Ａ）参照）に挿入するときのガイドとなる部分で、先端に向かって先細りになっている。調芯部３は、流体軸受スリーブに対する芯出しを行う部分で、前記テーパ部２の後端に連続する円形断面を有している。加工部４は、前記流体軸受スリーブの内径を仕上げる部分で、外周面に前記調芯部３と同径の複数（同実施形態では４つ）の部分円筒面６と、隣接する部分円筒面６の間に複数（同実施形態では４つ）の非円筒面７を有する。部分円筒面６の周方向長さの合計は、図１（Ｂ）に２点鎖線で示す外接円の５０％以下であると、良好な仕上がり精度が得られる。非円筒面７は、図１（Ｂ）に示すように、平面からなり、１点鎖線で示す円形断面部分から三日月形部分を研削加工で切除して形成される。部分円筒面６と該部分円筒面７に隣接する非円筒面７との境界は、軸方向に延びる加工エッジ８となっている。調芯部３と加工部４の部分円筒面６の径は、流体軸受スリーブの軸穴の径より約２ミクロン大きい径を有している。保持部５は、後述する加工装置のチャックに保持される部分である。
【００１５】
この加工工具１を使用して、流体軸受スリーブ２５の軸穴２６の内周面に形成した動圧溝２８のバリを除去するための内径仕上げ加工をするには、該加工工具１を矢印方向に回転させながら、テーパ部２から流体軸受スリーブ２５の軸穴２６に挿入する。挿入時に、加工工具１と流体軸受スリーブ２５の軸穴２６との間に芯ずれがあっても、先細りのテーパ部２の存在によって軸穴２６の縁が損傷するのが防止される。テーパ部２に続いて円形断面の調芯部３が流体軸受スリーブ２５の軸穴２６に進入すると、加工工具１が流体軸受スリーブ２５の軸穴２６に対して調芯される。次に、加工部４が流体軸受スリーブ２５の軸穴２６に進入すると、該加工部４の部分円筒面６と非円筒面７との境界の加工エッジ８によって動圧溝２８のバリが除去され、軸穴２６が仕上げ加工される。このとき、既に調芯部３によって加工工具１の調芯が完了しているので、加工工具１が多少偏心しながら回転しても、流体軸受スリーブ２５の軸穴２６の加工精度への影響は小さくなる。
【００１６】
図２（Ａ）は、前記第１実施形態の変形例による内径仕上げ加工工具９である。この加工工具９では、図２（Ｂ）に示すように、加工部４の非円円筒面１０が平面ではなく、略９０°の開き角度のＶ字形断面の溝からなり、放電加工によって形成されている。この加工工具９の調芯部３と加工部４の部分円筒面６の径は、流体軸受スリーブ２５の軸穴２６の径と同一径または約１ミクロン大きい径を有している。この変形例の加工工具９による加工は、前述した第１実施形態の加工工具１と同様であるので、説明を省略する。
【００１７】
図３（Ａ）は、本発明の流体軸受スリーブの内径仕上げ加工工具１１の第２実施形態を示す。この加工工具１１は、前記第１実施形態と同様に、先端からテーパ部２、調芯部３、加工部４、保持部５からなるが、加工部４の部分円筒面６に切り刃１２を設けた以外は、前記第１実施形態と実質的に同一であるので、対応する部分には同一符号を付して説明を省略する。部分円筒面６の切り刃１２は、４つの部分円筒面６のうちの少なくとも一つの部分円筒面６の長手方向に断面Ｖ字形の溝１３を形成することで、加工工具１１の回転方向の上流側に位置する溝１３の斜面と部分円筒面６の境目に形成されている。ここで、切り刃１２の角度ａは、部分円筒面６と非円筒面７の境面の加工エッジ８の角度ｂよりも大きく形成されている。この加工工具１１の調芯部３と加工部４の部分円筒面６の径は、流体軸受スリーブ２５の軸穴２６の径と同一径または約１ミクロン大きい径を有している。
【００１８】
この第２実施形態の加工工具１１による加工は、前述した第１実施形態の内径仕上げ加工工具１と同様であるが、切り刃１２を有する加工部４の作用のみが異なるので、その作用のみを説明し、他は省略する。すなわち、加工部４が流体軸受スリーブ２５の軸穴２６に進入すると、該加工部４の部分円筒面６と非円筒面７との境界の加工エッジ８と、部分円筒面６と溝１３の斜面との間の切り刃１２とによってによって動圧溝２８のバリが除去される。加工エッジ８は、角度が小さいのでバリを押し潰すように加工するが、切り刃１２は角度が大きいのでバリを切除する。この結果、軸穴２６が前述した第１実施形態よりも高精度に仕上げ加工される。
【００１９】
本発明の流体軸受スリーブの内径仕上げ加工工具の第３実施形態は、図示しないが、図１、図２、図３に示す前記第１，第２実施形態の加工工具１，９，１１の外表面に耐摩耗性コーティングを施したものである。耐摩耗性コーティングとしては、一般に切削加工やドリル加工で推奨されているものから選定できるが、具体的には、加工工具の材質が真鍮の場合にはダイヤモンドアライクカーボン（diamond−like  carbon：ＤＬＣ）が好適であり、ステンレス系の場合はチタンナイトライド（ＴｉＮ）が好適である。
【００２０】
この第３実施形態の加工工具による加工は、前述した第１実施形態の内径仕上げ加工工具１，９，１１と同様であるが、耐摩耗性コーティングの作用のみが異なるので、その作用のみを説明し、他は省略する。一般に加工時に流体軸受スリーブ２５の軸穴２６と接触する調芯部３および加工部４は、微視的に見ると、流体軸受スリーブ２５の動圧溝２８の近傍の材料が加工工具１．９．１１に凝着、離脱を繰り返しており、このことが加工精度が安定しなかったり、加工工具１，９，１１の寿命を短縮させる原因になっている。そこで、第３実施形態の加工工具では、加工工具１，９，１１の外表面に耐摩耗性コーティングを施すことで、流体軸受スリーブ２５の動圧溝２８の近傍の材料が加工工具１，９，１１に直接接触しないようにして、凝着や離脱を防止している。このため、この第３実施形態では、加工精度が安定し、加工工具１，９，１１の寿命が向上する。
【００２１】
図４は、前述した各実施形態の加工工具１，９，１１を使用する本発明の流体軸受スリーブ２５の軸穴２６の内径仕上げ加工装置を示す。ベース１４に立設されたカラム１５には、加工工具１，９，１１の一端を保持するチャック１６を備えた加工ヘッド１７が、モータ１８とボールねじ１９からなる昇降ユニット２０により、昇降可能に設けられている。また、ベース１４には、流体軸受スリーブ２５を保持するワークホルダ２１を前記チャック１６に保持した加工工具１，９，１１の軸方向と直交する２方向に移動させるスライドベアリングからなる移動ユニット２２が設けられている。この移動ユニット２２の周囲には、前記ワークホルダ２１に保持された流体軸受スリーブ２５への前記加工工具１，９，１１の挿入を許容する範囲内に前記ワークホルダ２１の移動を規制する環状のストッパ２３が配置されている。すなわち、ストッパ２３の調芯量Ｂは、加工工具１，９，１１のテーパ部２のテーパ量Ｃよりも小さく設定されている。また、加工工具１，９，１１の回転時の振れ量がストッパ２４の調芯量Ｂ以下になるように、加工工具１，９，１１はチャック１６に調整して固定されている。２４は、制御装置で、加工ヘッド１７と昇降ユニット２０を制御するもので、加工工具を回転，停止させ、加工ヘッド１７を上昇，下降させ、さらにその速度を調整する。
【００２２】
次に、前記構成からなる加工装置の動作を説明すると、ワークホルダ２１に別工程で既に軸穴２６と動圧溝２８が加工されている流体軸受スリーブ２５を装着し、加工ヘッド１７のチャック１６に加工工具１，９，１１を保持する。加工工具１．９，１１を回転させながら加工ヘッド１７を下降させ、流体軸受スリーブ２５に挿入する。このとき、流体軸受スリーブ２５に位置ずれがあったり、加工工具１，９，１１に偏心があっても、加工工具１，９，１１は先端のテーパ部２を案内にして確実に流体軸受スリーブ２５の軸穴２６に進入するので、流体軸受スリーブ２５の損傷や変形が防止される。次に、所定量だけ加工ヘッド１７を下降させることで、前述したように、流体軸受スリーブ２５の転造バリが除去され、仕上げ加工される。この加工中に加工工具１，９，１１に振れがあるときでも、その振れ量は、ストッパ２３の調芯量Ｂよりも小さいので、流体軸受スリーブ２５は調芯量Ｂの範囲内で自由に移動することができる。流体軸受スリーブ２５は加工工具１，９，１１により調芯され、かつ、そのときにスライドベアリングからなる移動ユニット２０で移動自在に支持されているので、加工装置の要因による内径仕上げ精度の低下が防止でき、高精度かつ低コストの流体軸受スリーブ２５を安定して得ることができる。
【００２３】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の流体軸受スリーブの内径仕上げ加工工具によれば、流体軸受スリーブに挿入するときのガイドとなるテーパ部と、流体軸受スリーブに対する芯出しを行う円形断面の調芯部と、外周面に複数の部分円筒面と複数の非円筒面を有するとともに当該部分円筒面と非円筒面の境界に軸方向に延びる流体軸受スリーブの内径を仕上げるための加工エッジを有する非円形断面の加工部とからなり、加工部の少なくとも１つの部分円筒面に、軸方向に延びる溝を形成し、加工工具の回転方向の上流側に位置する溝の斜面と部分円筒面の境界に切り刃を形成したので、先端のテーパ部の案内で流体軸受スリーブに挿入され、円形断面の調芯部により流体軸受スリーブに対して調芯され、加工部の加工エッジによって動圧溝のバリが除去されて、高精度で、かつ低コストで仕上げ加工される。
【００２４】
また、溝の傾斜面と部分円筒面の境界の切り刃によって、流体軸受スリーブの動圧溝のバリがさらに確実に除去され、流体軸受スリーブはより高精度で、かつ低コストで仕上げ加工される。
【００２５】
さらに、耐摩耗性材料で外表面を被覆したので、加工中に、流体軸受スリーブの材料が加工工具に直接接触するのが防止され、加工精度が安定し、加工工具の寿命が向上する。
【００２６】
また、本発明にかかる流体軸受スリーブの内径仕上げ加工装置によれば、加工工具の一端を保持するチャックを備えた加工ヘッドと、該加工ヘッドをチャックに保持した加工工具の軸方向に移動させる移動ユニットと、流体軸受スリーブを加工工具と同軸方向に保持するワークホルダと、該ワークホルダをチャックに保持した加工工具の軸方向と直交する２方向に移動させる移動ユニットと、ワークホルダに保持された流体軸受スリーブへの前記加工工具の挿入を許容する範囲内にワークホルダの移動を規制するストッパとからなるので、流体軸受スリーブに位置ずれがあったり、加工工具に偏心があっても、加工工具は先端のテーパ部を案内にして確実に流体軸受スリーブに進入し、流体軸受スリーブの損傷や変形が防止される。また、流体軸受スリーブは加工工具により調芯され、かつ、そのときにスライドベアリングからなる移動ユニットで移動自在に支持されるので、加工装置の要因による内径仕上げ精度の低下が防止でき、高精度かつ低コストの流体軸受スリーブを安定して得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  （Ａ）は、本発明の流体軸受スリーブの内径仕上げ加工工具の第１実施形態の正面図、（Ｂ）は（Ａ）のＩ−Ｉ線断面図。
【図２】  （Ａ）は、本発明の流体軸受スリーブの内径仕上げ加工工具の第１実施形態の変形例の正面図、（Ｂ）は（Ａ）のＩＩ−ＩＩ線断面図。
【図３】  （Ａ）は、本発明の流体軸受スリーブの内径仕上げ加工工具の第２実施形態の正面図、（Ｂ）は（Ａ）のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図。
【図４】  本発明の流体軸受スリーブの内径仕上げ加工装置の側面図。
【図５】  （Ａ）は流体加工軸受の動圧溝加工前の断面図、（Ｂ）は動圧溝加工工具の一部断面側面図。
【図６】  （Ａ）は流体加工軸受の動圧溝加工後の断面図、（Ｂ）は従来の内径仕上げ加工工具の側面図。
【符号の説明】
１  加工工具
２  テーパ部
３  調芯部
４  加工部
６  部分円筒
７  非円筒面
８  加工エッジ
９  加工工具
１０  非円筒面
１２  切り刃
１３  溝
１６  チャック
１７  加工ヘッド
２０  昇降ユニット
２１  ワークホルダ
２２  移動ユニット
２３  ストッパ
２５  流体軸受スリーブ
２８  動圧溝
【図１】
0004688347.tif 000002
【図２】
0004688347.tif 000003
【図３】
0004688347.tif 000004
【図４】
0004688347.tif 000005
【図５】
0004688347.tif 000006
【図６】
0004688347.tif 000007