(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円周状周面に所定形状の電極が形成された金型の周面に被加工物の円周状周面を対向させ、上記電極と上記被加工物との隙間に電解液を満たした状態で、上記電極と上記被加工物との間で通電を行わせて上記被加工物の円周状周面に上記電極に対応する動圧溝を形成する動圧溝加工装置において、上記電極と上記被加工物との調芯を行う調芯機構部を備え、上記調芯機構部は、上記金型の一部に設けられ、上記電極と同心状に配置された円錐状のテーパ部と、同一径を有する少なくとも３個の球体と、上記各球体を上記テーパ部の側面と上記被加工物の円周状周面とに当接させ、且つ、上記テーパ部の側面と上記被加工物の円周状周面との間隙を周方向に等しくするべく、それぞれ周方向の所定位置に保持する保持部材と、を備え、上記テーパ部と上記被加工物との間には上記各球体が介されており、上記各球体は、電気絶縁性を示すものであることを特徴とする動圧溝加工装置。
【請求項２】
上記調芯機構部は、上記金型の軸芯方向に少なくとも２個設けられていることを特徴とする請求項１記載の動圧溝加工装置。
【請求項３】
上記金型は柱状体であり、上記電極は上記柱状体の外表面に形成されているものであることを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の動圧溝加工装置。
【請求項４】
上記金型は円筒体であり、上記電極は上記円筒体の内表面に形成されているものであることを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の動圧溝加工装置。
【請求項５】
上記被加工物には、動圧溝が形成される一対の被加工面が軸芯方向に離れて設けられており、上記電極を一方の被加工面に対向させるとともに、上記テーパ部を他方の被加工面に対向させ、上記保持部材に保持された上記少なくとも３個の球体を上記テーパ部の側面と上記他方の被加工面とに当接させるように構成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の動圧溝加工装置。
【請求項６】
上記電極を上記一方の被加工面に対向させて溝加工を行う第１の工程と、上記第１の工程に対して反転状態で上記電極を上記他方の被加工面に対向させて溝加工を行う第２の工程とにより、上記一対の被加工面に対する溝加工を行うように構成されていることを特徴とする請求項５に記載の動圧溝加工装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スリーブの内周面やシャフト（軸体）の外周面等に動圧溝を形成する動圧溝加工装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば、ハードディスク等の記録媒体を回転駆動させるためのモータ等の回転機械には、流体を利用した動圧軸受が用いられることがあり、この動圧軸受部に設けられるスリーブの内周面やシャフトの外周面には所定形状の動圧溝が形成されている。
【０００３】
このような動圧溝を上記スリーブ等の軸受素材に形成する方法として、例えば、特開平１０−８６０２０号公報に開示されているような電解加工法が採用されることがある。
【０００４】
この電解加工法は、所定形状の電極を有する金型と軸受素材の被加工面とを所定の間隙を介して対向配置し、その間隙に所定の電解液を流しながら、上記金型の電極と軸受素材の被加工面との間で通電させることにより、上記電極の形状に対応する溝（動圧溝）を軸受素材の被加工面に形成するというものである。なお、上記スリーブの内周面に動圧溝を形成する場合には、この内周面に対向する外周面を有しこの外周面に所定形状の電極が形成された金型が用いられ、シャフトの外周面に動圧溝を形成する場合には、この外周面に対向する内周面を有しこの内周面に所定形状の電極が形成された金型が用いられる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のように軸受素材を加工する場合に、この軸受素材と金型との間の間隙が全周にわたって一定でないと、通電量が上記電極及び軸受素材の各部位によって異なることになり、その結果、形成する動圧溝の深さや幅にばらつきが生じるという問題が発生する。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたもので、主として上記動圧軸受部を構成する動圧溝を軸受素材に形成する場合に、形成する動圧溝の深さや幅にばらつきが発生するのを防止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に記載の発明は、円周状周面に所定形状の電極が形成された金型の周面に被加工物の円周状周面を対向させ、上記電極と上記被加工物との隙間に電解液を満たした状態で、上記電極と上記被加工物との間で通電を行わせて上記被加工物の円周状周面に上記電極に対応する動圧溝を形成する動圧溝加工装置において、上記電極と上記被加工物との調芯を行う調芯機構部を備え、上記調芯機構部は、上記金型の一部に設けられ、上記電極と同心状に配置された円錐状のテーパ部と、同一径を有する少なくとも３個の球体と、上記各球体を上記テーパ部の側面と上記被加工物の円周状周面とに当接させ、且つ、上記テーパ部の側面と上記被加工物の円周状周面との間隙を周方向に等しくするべく、それぞれ周方向の所定位置に保持する保持部材と、を備え、上記テーパ部と上記被加工物との間には上記各球体が介されており、上記各球体は、電気絶縁性を示すものであることを特徴とする。
【０００８】
この発明によれば、金型の一部に設けられた軸芯方向に向かう円錐状のテーパ部と、同一径を有する少なくとも３個の球体と、上記各球体を上記テーパ部の側面と上記被加工物の表面とに当接させるべく、それぞれ周方向の所定位置に保持する保持部材とを備える調芯機構部を設けたから、金型の円周状周面から上記被加工物の表面までの距離が等しくなり、被加工物の軸芯位置と電極の軸芯位置とが一致することになる。したがって、被加工物と金型とが全周にわたって一定の間隙を介して対向した状態で被加工物が加工されることになり、形成する溝の深さや幅にばらつきが発生するのを防止することができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の溝加工装置において、上記調芯機構部は、金型の軸芯方向に少なくとも２個以上設けられていることを特徴とする。この発明によれば、より確実に被加工物の軸芯位置を金型の軸芯位置に一致させることができる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２のいずれかに記載の溝加工装置において、上記金型は柱状体であり、上記電極は上記柱状体の外表面に形成されているものであることを特徴とする。この発明によれば、電極が柱状体とされた金型の外表面に形成するように構成されたものにおいて、上記第１又は第２発明の作用が得られる。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項１又は２のいずれかに記載の溝加工装置において、上記金型は円筒体であり、上記電極は上記円筒体の内表面に形成されているものであることを特徴とする。この発明によれば、電極が円筒体とされた金型の内表面に形成するように構成されたものにおいて、上記第１又は第２発明の作用が得られる。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の動圧溝加工装置において、上記被加工物には、動圧溝が形成される一対の被加工面が軸芯方向に離れて設けられており、上記電極を一方の被加工面に対向させるとともに、上記テーパ部を他方の被加工面に対向させ、上記保持部材に保持された上記少なくとも３個の球体を上記テーパ部の側面と上記他方の被加工面とに当接させるように構成されていることを特徴とする。この発明によれば、被加工物に一対の被加工面が軸芯方向に離れて設けられている場合には、電極を一方の被加工面に対向させるとともに、上記テーパ部を他方の被加工面に対向させ、上記保持部材に保持された上記少なくとも３個の球体を上記テーパ部の側面と上記他方の被加工面とに当接させるようにすれば、上記一対の被加工面に動圧溝を加工することができる。
【００１４】
その場合に、請求項６に記載の発明のように、上記電極を上記一方の被加工面に対向させて溝加工を行う第１の工程と、上記第１の工程に対して反転状態で上記電極を上記他方の被加工面に対向させて溝加工を行う第２の工程とにより、上記一対の被加工面に対する溝加工を行うようにしてもよい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本動圧溝加工装置１は、真鍮もしくはステンレス等からなるスリーブＳを加工する電解加工機１０と、この電解加工機１０に供給する電解液Ｌを貯留する電解液供給タンク５０と、この電解液供給タンク５０から電解液Ｌを汲み上げて電解加工機１０に供給する電解液供給ポンプ６０と、電解加工機１０から排出された電解液Ｌを一時的に貯留する電解液再生タンク７０とを備える。上記電解液Ｌは、例えば、硝酸ナトリウムＮａＮＯ3を３０重量％含有するものである。
【００１６】
図１に示すように、電解加工機１０は、固設された第１加工ユニット２０と、この第１加工ユニット２０の配設位置の上方に設けられた第２加工ユニット３０と、この第２加工ユニット３０を昇降駆動して第１加工ユニット２０に対して近接離反させる駆動手段としてのエアシリンダ１１と、第１、第２加工ユニット２０，３０及びエアシリンダ１１を支持する固定台１２とを有し、第２加工ユニット３０が第１加工ユニット２０に最も近接したときに、第１加工ユニット２０上に載置された円筒状のスリーブＳの軸芯位置と第１加工ユニット２０に設けられた金型電極としての円柱状の嵌合部材の軸芯位置とを一致させ（以下、調芯という）て、スリーブＳの内周面に、例えば深さ１０ミクロンのへリングボーン状の動圧溝を形成する。本発明の動圧溝加工装置１は、円筒状のスリーブＳの軸芯位置と円柱状の嵌合部材の軸芯位置とを調芯する機構に特徴がある。
【００１７】
第１加工ユニット２０は、電源８０の負端子８１と接続されている。また、第１加工ユニット２０には、電解液供給タンク５０に貯留された電解液Ｌが電解液供給ポンプ６０により供給されるようになっている。なお、電解液供給ポンプ６０により供給される電解液Ｌの一部は電解液供給タンク７０に戻されるとともに、第１加工ユニット２０から流出した電解液Ｌは、固形物除去フィルタ７１を介して不要物が除去された状態で電解液再生タンク７０に戻された後、フィルタ用ポンプ７２によりこの電解液再生タンク７０から汲み上げられフィルタ７３を介して電解液供給タンク５０に戻される。
【００１８】
第２加工ユニット３０は、電気伝導性を有する材質からなる円筒状の電極接続具３１を有し、この電極接続具３１はエアシリンダ１１のロッド１１ａ下端に取付部材３０１を介して取付けられている。電極接続具３１は、ＦＥＴ（Field Effect Transistor）等のスイッチ素子ＳＷを介して電源８０の正端子８２と接続されている。
【００１９】
図２に示すように、電極接続具３１の下端部には、中央部に孔を有する円盤状の第１プレート部材３２が取付けられている。このプレート部材３２は、電気伝導性を有する材質からなり、電極接続具３１を電源８０の正端子８２に接続することで、第２加工ユニット３０を下降させ電極接続具３１をスリーブＳ上端面に当接させたときに、上記スリーブＳが正極となるように構成されている。
【００２０】
第１プレート部材３２には、電解液Ｌを外部へ排出するための電解液排出路３２ａが設けられている。
【００２１】
電極接続具３１は、軸芯方向に延びる貫通孔３１ａを有し、この貫通孔３１ａの下側部分には、後述する調芯用押え部材３３が遊嵌されているとともに、貫通孔３１ａの上側部分がネジ部３１ｂとされ、このネジ部３１ｂに調整ネジ３４が螺合されている。調整ネジ３４と調芯用押え部材３３との間には、この調芯用押え部材３３を下方へ付勢するためのスプリング３５が介設されており、貫通孔３１ａに対する調整ネジ３１ｂの相対位置を調整することで、調芯用押え部材３３に作用する付勢力が調節されるようになっている。
【００２２】
第１加工ユニット２０は、固定台１２に固設されたベース部材２１と、このベース部材２１の周囲に取付けられた円筒状のカバー部材２２とを有し、このカバー部材２２とベース部材２１とにより凹部Ｈが形成されている。そして、この凹部Ｈに第１プレート部材３２の電解液排出路３２ａからの電解液Ｌが排出されるようになっている。また、カバー部材２２の適所には、電解液排出路２２ａが設けられており、この凹部Ｈに排出された電解液Ｌがこの電解液排出路２２ａを通って電解液再生タンク７０に排出されるようになっている。その際、ベース部材２１とカバー部材２２との隙間から外部へ電解液Ｌが漏出するのを防止すべく、シール手段としてのＯリング２３が設けられている。
【００２３】
ベース部材２１は、その上面中央部分において上方に突出する突出部２１ａを有し、この突出部２１ａに設けられた取付孔２１ａ’に後述する加工機構２４が取付けられている。
【００２４】
加工機構２４は、上記取付孔２１ａ’に嵌合固定される基部材２５と、この基部材２５の上面に設けられ、スリーブＳに内嵌する上記金型電極としての円柱状の嵌合部材２６とを有する。突出部２１ａの開口部分には、電気絶縁性の材質からなる基部カバー部材２８が取付けられており、嵌合部材２６の上部が、基部カバー部材２８の中央部に設けられた孔２８ａを介して突出部２１ａの開口部から突出するようになっている。そして、スリーブＳを加工する際には、この突出する上部にスリーブＳを嵌合し仮保持した状態で、第１加工ユニット２０の基部カバー部材２８上にセットされることになる。
【００２５】
ベース部材２１には、突出部２１ａの底部からさらに奥側へ延び、突出部２１ａの取付孔２１ａ’より小径の第１電解液供給路２１ｂと、この供給路２１ｂに略垂直に交差する第２電解液供給路２１ｃとが設けられており、電解液供給タンク５０から供給された電解液Ｌは、第２電解液供給路２１ｃを通って第１電解液供給路２１ｂに流入するようになっている。また、基部材２５には、複数の貫通孔２５ａが設けられているとともに、基部材２５の上面と基部カバー部材２８の孔２８ａの内周面との間には所定の間隙Ｐが形成され、第１電解液供給路２１ｂに流入した電解液Ｌは、上記貫通孔２５ａ及び間隙Ｐを介して、嵌合部材２６とスリーブＳとの間隙に供給されるようになっている。
【００２６】
電源８０の負端子８１は、第１加工ユニット２０の嵌合部材２６に接続されており、これにより、嵌合部材２６は負極となる。また、図３に示すように、スリーブＳに嵌合する嵌合部材２６の上部は、周面にへリングボーン状の電極が形成された電極形成部２６ａとされており、この電極形成部２６ａとスリーブＳの被加工面とが電解液Ｌを介して対向するようになっている。これにより、電源８０がＯＮされると、電極形成部２６ａとスリーブＳの被加工面との間で通電することになる。なお、本実施形態においては、上記電源８０は、１０（Ａ）の電流を電圧１０（Ｖ）で通電させるとともに、この通電時間は、上記スイッチ素子ＳＷにより１回の加工につき１〜３秒間に設定されている。なお、上記電流値、電圧値及び通電時間は、上記数値に限らず適宜変更可能である。
【００２７】
次に、本発明の特徴部分である調芯機構について説明する。
【００２８】
調芯用押え部材３３の下端部は、上側部分に比して小さい径とされているとともに、図４に示すように、横断面視で１２０度間隔で切欠き部３３ａが設けられている。また、この調芯用押え部材３３には後述のボール保持部材３６が嵌合固定され、このボール保持部材３６と上記調芯用押え部材３３との間に、電気絶縁性を有する材質で構成された球状の調芯用ボール部材３７が複数配設されている。
【００２９】
ボール保持部材３６は、後述の調芯部材２７が挿通する挿通孔３６ａと、調芯用ボール部材３７を径方向に逸脱しない程度に移動可能とする複数のボール保持穴部３６ｂと、各ボール保持穴部３６ｂ間に立設され、上記調芯用押え部材３３の切欠き部３３ａに嵌入する壁部３６ｃとを有する。
【００３０】
嵌合部材２６の上端面には、テーパ面２７ａを有するペン先形状の調芯部材２７が取付けられている。
【００３１】
次に、本発明の作用について説明する。
【００３２】
上記電極接続具３１が下降すると、調芯部材２７がボール保持部材３６の挿通孔３６ａに嵌合し、図５の鎖線で示すように、上記調芯用ボール部材３７は、調芯部材２７のテーパ面２７ａに当接する。そして、第２加工ユニット３０の降下に伴って、そのテーパ面２７ａにより調芯用ボール部材３７が径方向外側に押され、スリーブＳの内周面にも当接することになる。その後、その状態からさらに所定の長さだけ第２加工ユニット３０が降下することにより、調芯用ボール部材３７が、上記テーパ面２７ａ及びスリーブＳの内周面に所定の押付力で押し付けられて、スリーブＳと嵌合部材２６とが固定されることになる。
【００３３】
これにより、図６に示すように、調芯部材２７の軸芯位置Ｇから各調芯用ボール部材３７の中芯Ｏ1〜Ｏ3までの距離Ｒ1〜Ｒ3がすべて等しくなるから、スリーブＳの軸芯位置と嵌合部材２６の軸芯位置とが一致することになる。
【００３４】
以上の構成により、スリーブＳの内周面と嵌合部材２６の電極形成部２６ａとが、どの部位においても同一の間隙で対向した状態で動圧溝形成処理を行うことができる。その結果、動圧溝の深さや幅にばらつきが発生するのを防止することができる。また、スリーブＳをセットする際には、嵌合部材２６にスリーブＳを嵌めるだけであり、また、加工されたスリーブＳを取り出す際には、第２加工ユニットを元の上昇位置に戻すだけでよいから、スリーブＳの着脱が容易である。
【００３５】
また、調芯用ボール部材３７を電気絶縁性を有する材質で構成したから、調芯部材２７とスリーブＳの内周面との間で調芯用ボール部材３７を介して通電してしまうのを防止することができる。
【００３６】
なお、上記実施形態においては、テーパ面が嵌合部材２６に１箇所設けられているが、図７に示すように、スリーブＳの内周面の２つの部位に動圧溝を形成する場合には、嵌合部材２６に２つのテーパ面（第１、第２テーパ面２６Ａ，２６Ｂ）を設け、テーパ面２６ＡとスリーブＳの内周面とに調芯用ボール部材３７’を、テーパ面２６ＢとスリーブＳの内周面とに調芯用ボール部材３７”をそれぞれ押し付けて調芯を行うようにすれば、被加工面Ｓa，Ｓbが離間していても、どちらの部分においても一定の間隙で電極形成部２６ａ’，２６ａ”に対向配置させることができる。また、上記第１実施形態のように被加工面が１箇所であっても、このように軸芯方向に２箇所の調芯機構を設けることで、さらに高い精度で両軸芯を一致させることができる。
【００３７】
また、シャフトＢの周面に所定の動圧溝を形成する場合には、図８に示すように、円筒状の電極５０の内部にシャフトＢを嵌挿させ、シャフトＢと電極５０との間で通電させることになるが、この場合、電極５０の内周面にテーパ面５０ａを設け、上記第１実施形態と同様に、シャフトＢの外周面と上記電極５０のテーパ面５０ａに調芯用ボール部材６０を所定の押付力で押し付けるようにすれば、シャフトＢの軸芯位置と電極５０の軸芯位置とを一致させることができる。
【００３８】
さらに、本発明のようにスリーブＳやシャフトＢ等の円周面に動圧溝を形成する場合に限らず、被加工物の被加工面が例えば角周面のように、軸芯位置から見て均一な周面を有する被加工物であれば本発明は採用可能である。また、形成する溝は上記のような動圧溝に限らず、他種の溝であってもよい。
【００３９】
また、上記実施形態においては、各調芯用ボール部材６０を横断面視で１２０度間隔で配設しているが、これに限らず、図６に示すように、軸芯Ｇと各調芯用ボール部材６０の中芯Ｏ1〜Ｏ3とで構成される中芯角θ1〜θ3が、いずれも１８０°超えない角度となるように調芯用ボール部材６０を配設すればよい。
【００４０】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、金型の円周状周面から上記被加工物の表面までの距離が等しくなるように、被加工物の軸芯位置と電極の軸芯位置とを一致させたから、被加工物と金型とが全周にわたって一定の間隙を介して対向した状態で被加工物を加工することができ、形成する溝の深さや幅にばらつきが発生するのを防止することができる。
【００４１】
請求項２に記載の発明によれば、テーパ面と被加工物との間に球部材を介設してもこの部分では通電しないから、テーパ面と被加工物との間に無駄な通電が発生するのを回避することができる。
【００４２】
請求項３に記載の発明によれば、より確実に被加工物の軸芯位置を金型の軸芯位置に一致させることができる。
【００４３】
請求項４に記載の発明によれば、電極が柱状体とされた金型の外表面に形成するように構成されたものにおいて、上記第１〜第３発明の作用が得られる。
【００４４】
請求項５に記載の発明によれば、電極が円筒体とされた金型の内表面に形成するように構成されたものにおいて、上記第１〜第３発明の作用が得られる。
【００４５】
請求項６に記載の発明によれば、被加工物に一対の被加工面が軸芯方向に離れて設けられている場合には、電極を一方の被加工面に対向させるとともに、上記テーパ部を他方の被加工面に対向させ、上記保持部材に保持された上記少なくとも３個の球体を上記テーパ部の側面と上記他方の被加工面とに当接させるようにするようにしたから、上記一対の被加工面に動圧溝を加工することができる。
【００４６】
その場合に、請求項７に記載の発明のように、上記電極を上記一方の被加工面に対向させて溝加工を行う第１の工程と、上記第１の工程に対して反転状態で上記電極を上記他方の被加工面に対向させて溝加工を行う第２の工程を行うことで、上記一対の被加工面に動圧溝を加工することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る溝加工装置の一実施形態の全体構成図である。
【図２】  第１、第２加工ユニットの拡大断面図である。
【図３】  調芯部分の拡大断面図である。
【図４】  調芯部分の構造を示す説明図である。
【図５】  本発明の作用を示す説明図である。
【図６】  同じく本発明の作用を示す説明図である。
【図７】  調芯部分を２つ設けたときの断面図である。
【図８】  本発明の他の実施形態を示す調芯部分の概略図である。
【符号の説明】
１    溝加工装置
２０    第１加工ユニット
２６    嵌合部材
２６ａ    電極形成部
２７    調芯部材
２７ａ    テーパ面
３０    第２加工ユニット
３１    電極接続具
３３    調芯用押え部材
３３ａ    切欠き部
３６    ボール保持部材
３６ａ    挿通孔
３６ｂ    ボール保持穴部
３６ｃ    壁部
３７    調芯用ボール部材
Ｓ    スリーブ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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