(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端部によりスリーブの内周面にボールを挿入して下穴の仕上加工を行うピンと、前記ピンより延設され、前記ピンの軸に対して直角方向に放射状に複数個の転造ボールを有するガイド軸とを有し、前記スリーブまたは前記ガイド軸の少なくともいずれか一方に回転および回転軸方向の送りを与えることにより、仕上げ加工を行った前記スリーブの下穴の内周面に前記ガイド部を挿入して前記転造ボールにより動圧発生溝を加工する動圧発生溝加工装置。
【請求項２】
ボールおよびガイド軸の挿入負荷を計測するロードセルを有することを特徴とする請求項１記載の動圧発生溝加工装置。
【請求項３】
ガイド軸に同心状の凸部を設けたことを特徴とする請求項１または２記載の動圧発生溝加工装置。
【請求項４】
ピンと、前記ピンより延設され、前記ピンの軸に対して直角方向に放射状に複数個の転造ボールを有するガイド軸とを用い、スリーブの内周面に前記ピンの先端によりボールを挿入して下穴の仕上加工を行う工程と、前記スリーブまたは前記ガイド軸の少なくともいずれか一方に回転および回転軸方向の送りを与えることにより、仕上げ加工を行った前記スリーブの下穴の内周面に前記ガイド部を挿入して前記転造ボールにより動圧発生溝を加工する工程とを連続して行う動圧発生溝加工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、軸とスリーブを有し、スリーブの軸受内周面に動圧発生溝を有する流体軸受の動圧発生溝加工方法およびその加工装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、軸受応用機器の高性能化に伴い、流体軸受を用いた機器が増加している。この種の流体軸受は、図８に示すように内周面に動圧発生溝９が設けられたスリーブ４の内径に軸１０が回転自在に挿入され、軸１０とスリーブ４の隙間には潤滑剤が注入されており、軸１０またはスリーブ４のいずれか一方が回転することにより動圧発生溝９のポンピング作用で圧力を発生し、非接触で高精度に回転するものである。
【０００３】
従来のこの種の溝付の流体軸受の加工方法および装置について、以下図９から図１１に基づき説明する。従来、金属材料等からなるスリーブ４の内周面に動圧発生溝９を加工する方法としては、溝加工前工程と溝加工工程の二つの工程を要する。
従来の動圧発生溝の加工装置として図９に溝加工前工程を行う装置、図１０に溝加工工程を行う装置を示す。溝加工前工程においては、図９に示すとおりピン１によりスリーブ４中央に供給された硬質なボール５スリーブ４の穴２０に挿入することにより穴２０内周面６をなめらかにする。次に、溝加工工程においては、図１０に示すとおりガイド軸２またはスリーブ４のいずれか一方に回転速度Ｗの回転とともに相対的に速度Ｖの送りを与えることにより、ガイド軸２に組み込まれた硬質な転造ボール３Ａ、３Ｂによる塑性加工によりスリーブ４の内周面６に動圧発生溝９を形成する。図８に示すようなヘリングボーン形状の動圧発生溝９を加工するにあたっては、図１０において、スリーブ４の穴２０の中心軸方向略中央まで転造ボール３Ａ、３Ｂが進んだ時にガイド軸２の送り速度Ｖは変えずに回転方向を逆方向の回転に切り替えることにより形成することができる。
【０００４】
従来の動圧発生溝加工工程を図１１に示す。溝加工前工程は図１１の♯１から♯３の工程にあたる。♯１の工程においてスリーブ４をセットして、♯２の工程においてスリーブ４の穴２０の内周面ｂにボール５を挿入した後、♯３の工程においてスリーブ４を取出す。溝加工工程は図１１の♯４から♯６の工程にあたる。♯４の工程においてスリーブ４をセットして、♯５の工程において転造ボール３Ａ、３Ｂにより溝加工を行い、♯６の工程においてスリーブ４を取出す。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、機械部品加工の分野において、大量生産に使用される加工装置に対しては、加工タクトの短縮および加工コストの低減のために、加工工程を減少させることが要求されている。
本発明は、動圧発生溝を有する流体軸受の加工において、加工工程を減少させることを可能とする動圧発生溝加工方法およびその装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために本発明は、動圧発生溝加工装置においてピン部と転造ボール部を有している。
これにより。流体軸受のスリーブへボールを挿入して内周面の仕上げ加工を行う工程と動圧発生溝加工終了工程とを連続して行うことが可能となり、加工工程を減少させることができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、先端部によりスリーブの内周面にボールを挿入して下穴の仕上加工を行うピンと、前記ピンより延設され、前記ピンの軸に対して直角方向に放射状に複数個の転造ボールを有するガイド軸とを有し、前記スリーブまたは前記ガイド軸の少なくともいずれか一方に回転および回転軸方向の送りを与えることにより、仕上げ加工を行った前記スリーブの下穴の内周面に前記ガイド部を挿入して前記転造ボールにより動圧発生溝を加工する動圧発生溝加工装置であり、ボールの挿入と動圧発生溝加工を連続して行うことが可能となり加工工程の短縮ができるという作用を有する。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、ボールおよびガイド軸の挿入負荷を計測するロードセルを有することを特徴とする請求項１記載の動圧発生溝加工装置であり、ボールの挿入と動圧発生溝加工を連続して行うことが可能となると共に、ロードセルにより計測されたボール挿入時の負荷を演算変換することにより動圧発生溝加工前のスリーブの穴の内径を求めることができスリーブの部品精度管理が可能となる。また、ロードセルにより計測された動圧発生溝加工時の負荷を演算変換することによりガイド軸が回転する際の転造ボールにより形成される回転円の最大外径を求めることができ、転造ボールの摩耗を管理することができるという作用を有する。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、ガイド軸同心状の凸部を設けたことを特徴とする請求項１または２記載の動圧発生溝加工装置であり、ボールの挿入と動圧発生溝加工を連続して行うことが可能なると共に、ガイド軸中に設けた凸部により動圧発生溝加工後のばり取りが可能となる。また、凸部が動圧発生溝部に挿入される際の、ロードセルにより計測された負荷を演算変換することにより動圧発生溝深さを求めることができ、加工精度を管理することができるという作用を有する。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、ピンと、前記ピンより延設され、前記ピンの軸に対して直角方向に放射状に複数個の転造ボールを有するガイド軸とを用い、スリーブの内周面に前記ピンの先端によりボールを挿入して下穴の仕上加工を行う工程と、前記スリーブまたは前記ガイド軸の少なくともいずれか一方に回転および回転軸方向の送りを与えることにより、仕上げ加工を行った前記スリーブの下穴の内周面に前記ガイド部を挿入して前記転造ボールにより動圧発生溝を加工する工程とを連続して行う動圧発生溝加工方法であり、ボールの挿入と動圧発生溝加工を連続して行うことが可能となり加工工程の短縮ができるという作用を有する。
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
図１は本発明の第１の実施の形態における流体軸受の動圧発生溝加工装置の要部断面図である。
図１において、１はボール５をスリーブ４に挿入するためのピンであり、ガイド軸２に組み込まれた３Ａ、３Ｂはスリーブ４の内周面６に動圧発生溝を形成するための転造ボールである。ピン１はガイド軸２と同一軸上に構成されている。転造ボール３Ａ、３Ｂは硬球、セラミクス球等であり、スリーブ４に比べ硬い材料が選択されている。
【００１２】
以上のように構成された流体軸受の動圧発生溝加工装置について、図１を用いてその動作を説明する。図１において、ピン１によりスリーブ４の下穴２０の開口部に供給された硬質なボール５をスリーブ４の下穴２０に挿入することにより内周面６をなめらかにし、続いてガイド軸２またはスリーブ４のいずれか一方に回転速度Ｗの回転とともに相対的に速度Ｖの送りを与えることにより、ガイド軸２に組み込まれた硬質な転造ボール３Ａ、３Ｂによる塑性加工によりスリーブ４の下穴２０の内周面６に動圧発生溝が形成される。
【００１３】
図２は本発明の第２の実施形態における流体軸受の動圧発生溝加工装置の要部断面図を示し、図１に示す第１の実施形態と同じ構成部材には同じ符号を示し、その説明を省略する。
ここで、前記第１の実施形態と異なるのは、ロードセル７を、ガイド軸２に取付けた点である。
【００１４】
上記のように構成された流体軸受の動圧発生溝加工装置の動作において、第１の実施形態と異なる動作は、ロードセル７によりボール５がスリーブ４の下穴２０に挿入される時の負荷を計測し、その数値をコンピューター等により演算変換することにより動圧発生溝加工前のスリーブ４の下穴２０の内径Ｄを求めることができる点である。図３にボール５挿入時にロードセル７により計測された荷重とスリーブ４の下穴２０の内径Ｄとの関係のグラフを示す。スリーブ内径Ｄが大きくなるにつれてロードセル荷重が減少する関係がある。このことにより、スリーブの部品精度を管理することが可能となる。
【００１５】
また、もう一つ第１の実施形態と異なる点はロードセル７により動圧発生溝加工時の負荷を計測し、その数値をコンピューター等により演算変換することによりガイド軸２が回転する際のガイド軸２に組み込まれた転造ボールにより形成される回転円の最大外径Ｄ′を求めることができる点である。図４に動圧発生溝加工時にロードセル７により計測された荷重と転造ボールにより形成される最大外径Ｄ′との関係のグラフを示す。転造ボールにより形成された最大外径Ｄ′が小さくなるにつれてロードセル荷重が減少する関係がある。このことにより、転造ボールの摩耗を管理することが可能となる。
【００１６】
図５は本発明の第３の実施形態における流体軸受の動圧発生溝加工装置の要部断面図を示し、前記第１および第２の実施形態（図１および図２）と同じ構成部材には同じ符号を示し、その説明を省略する。
ここで、前記第１および第２の実施形態と異なるのは、ガイド軸２に同心状に凸部８を設けた点である。
【００１７】
上記のように構成された流体軸受の動圧発生溝加工装置の動作において、前記第１および第２の実施形態における動作と異なる動作は、ガイド軸２に組み込まれた転造ボール３Ａ、３Ｂによりスリーブ４の下穴２０の内周面６に動圧発生溝を形成した際に生じる加工ばりを凸部８によりばり取りを行う点である。
また、もう一つ第１および第２の実施形態と異なる点は、凸部８が点造ボール３Ａ、３Ｂにより形成された動圧発生溝部に挿入される時の負荷をロードセル７より計測し、その数値をコンピューター等により演算変換することにより、図８に示すスリーブ４の下穴２０の内周面６に形成された動圧発生溝の溝深さＨを求めることができる点である。図６に凸部８を動圧発生溝部挿入時にロードセル７により計測された荷重と動圧発生溝深さＨとの関係を表わすグラフを示す。動圧発生溝深さＨが大きくなるにつれてロードセル荷重が減少する関係がある。このことにより、動圧発生溝深さを管理することが可能となる。
【００１８】
図７に本発明の実施形態における加工工程を示す。♯１で示すスリーブセットの工程においてスリーブ４をセットして、♯２で示すボール挿入の工程においてスリーブ４の下穴２０にボール５を挿入し、続いて＃３で示す溝加工の工程において転造ボール３Ａ、３Ｂにより下穴２０の内周面６に溝加工を行い、次に♯４で示すばり取りの工程において凸部８によりばり取りを行う。これら一連の工程を、ガイド軸２とスリーブ４の一連の相対運動の中で連続的に行うものである。尚、♯４で示す工程のばり取りはなくてもよい。
【００１９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の動圧発生溝加工装置は、先端部にピンと、ガイド軸部に複数個の転造ボールを有しており、ボールの挿入による下穴加工と動圧発生溝加工を一連の動作で行うことが可能であり加工工程の短縮ができるという有利な結果が得られる。
【００２０】
また、ロードセルにより計測されたボール挿入時の負荷を演算変換することにより動圧発生溝加工前のスリーブの内径を求めることができスリーブの部品精度管理が可能となる。また、ロードセルにより計測された動圧発生溝加工時の負荷を演算変換することにより転造ボールにより形成される回転円の最大外径を求めることができ、転造ボールの摩耗を管理することができるという有利な結果が得られる。
【００２１】
更に、ガイド軸に設けた凸部により動圧発生溝加工後のばり取りが可能となるとともに、凸部が動圧発生溝部に挿入される際のロードセルにより計測された負荷を演算変換することにより動圧発生溝深さを求めることができ、加工精度を管理することができるという有利な結果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態における動圧発生溝加工装置の要部断面図
【図２】本発明の第２の実施形態における動圧発生溝加工装置の要部断面図
【図３】本発明の第２の実施形態におけるロードセル荷重とスリーブ下穴内径との関係を示すグラフ
【図４】本発明の第２の実施形態におけるロードセル荷重と転造ホールが形成する円の最大外径との関係を示すグラフ
【図５】本発明の第３の実施形態における動圧発生溝加工装置の要部断面図
【図６】本発明の第３の実施形態におけるロードセル荷重と動圧発生溝深さとの関係を示すグラフ
【図７】本発明の実施形態における動圧発生溝加工方法の加工工程の図
【図８】本発明に係わる流体軸受の断面図
【図９】従来の動圧発生溝加工装置の溝加工前工程における加工装置の要部断面図
【図１０】従来の動圧発生溝加工装置の溝加工工程における加工装置の要部断面図
【図１１】従来の動圧発生溝加工工程の図
【符号の説明】
１  ピン
２  ガイド軸
３Ａ，３Ｂ  転造ボール
４  スリーブ
５  ボール
６  内周面
７  ロードセル
８  凸部
９  動圧発生溝
１０  軸
【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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【図９】
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【図１０】
0003744082.tif 000011
【図１１】
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