(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
動圧型多孔質含油軸受の軸受本体となる円筒状の焼結金属素材の内周面に、軸方向に傾斜した動圧溝を有する軸受面を成形するためのコアロッドであって、
超硬合金からなり、上記軸受面における動圧溝の形成領域を成形するための第１領域、および動圧溝以外の領域を成形するための第２領域を有する成形部を、軸方向に離隔させて外周面の２箇所に備え、各成形部の第1領域が成形部間のコアロッドの外周面と同一径である動圧型多孔質含油軸受の軸受面成形用コアロッド。
【請求項２】
成形部がエッチング加工で形成されている請求項１記載の動圧型多孔質含油軸受の軸受面成形用コアロッド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、円筒状の焼結合金からなる軸受本体の内周面に、軸方向に傾斜した動圧溝を有する軸受面を成形するためのコアロッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
情報機器関連の小型スピンドルモータでは、回転性能のより一層の向上や低コスト化が求められており、そのための手段として、スピンドルの軸受を転がり軸受から多孔質含油軸受に置き換えることが検討されている。しかし、多孔質含油軸受は、真円軸受の一種であるため、軸の偏心が小さいところでは、不安定な振動が発生しやすく、回転速度の１／２の速度で振れ回るいわゆるホワールが発生しやすい。そこで、軸受面にへリングボーン型やスパイラル型の動圧溝を設け、軸の回転に伴う動圧作用によって軸受隙間に動圧油膜を形成して軸を浮上支持すると共に、不安定振動を防止することが従来より試みられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来、軸受面における動圧溝の成形方法として、軸受素材よりも硬質の複数個のボールを円周等間隔に配列保持した軸状の治具を黄銅やアルミ合金などの軟質金属からなる軸受素材の内周面に挿入し、治具の回転と送りによってボールに螺旋運動を与えながらボールを素材内周面に加圧して動圧溝を塑性加工する方法が知られているが（特許第2541208 号）、この方法では、成形時に動圧溝に隣接する領域で素材隆起が起こるので、これを旋盤やリーマで除去加工する必要があり（特開平8-232958号）、工数が増加する不具合がある。
【０００４】
本発明は、焼結金属からなる動圧型多孔質含油軸受の軸受面を少ない工数で精度よく成形することができ、かつ耐久性に優れ、しかも軸受面の形状に対応した成形部を容易に加工することのできるコアロッドを提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかる軸受面成形用コアロッドは、動圧型多孔質含油軸受の軸受本体となる円筒状の焼結金属素材の内周面に、軸方向に傾斜した動圧溝を有する軸受面を成形するためのコアロッドであって、超硬合金からなり、上記軸受面における動圧溝の形成領域を成形するための第１領域、および動圧溝以外の領域を成形するための第２領域を有する成形部を、軸方向に離隔させて外周面の２箇所に備え、各成形部の第1領域を成形部間のコアロッドの外周面と同一径としたものである。
【０００６】
このコアロッドの外径部に円筒状の焼結金属素材を供給し、焼結金属素材に圧迫力を加えると、その内周面がコアロッドの成形部に加圧され、塑性流動を起こして成形部に食い付く。これにより、成形部の形状が焼結金属素材の内周面に転写され、軸方向に傾斜した動圧溝をもつ軸受面が成形される。軸受面における動圧溝の形成領域は、成形部の第１領域によって、動圧溝以外の領域は成形部の第２領域によってそれぞれ同時に成形される。したがって、従来のような軸受面の後加工（素材隆起を除去するための加工）が不要となるので、工数の削減を図ることができ、しかも軸受面の成形精度を高くすることができる。軸受面の成形後は、圧迫力を除去することによる焼結金属素材のスプリングバックを利用することにより、動圧溝を崩すことなくコアロッドを焼結金属素材の内径部から離型することができる。
【０００７】
ところで、上記コアロッドの成形部は軸受面の成形時に素材から大きな力を受け、またコアロッドは繰り返し使用されるものである。従って、軸受面の成形精度を維持する上でも、コアロッドは耐荷重変形性、耐摩耗性に優れたものであることが望ましい。そこで、本発明では、コアロッドを耐荷重変形性、耐摩耗性に優れる超硬合金で形成することとした。軸側に動圧溝を形成したタイプの動圧型軸受では、動圧溝のエッチング加工を可能にし、加工性を高めるため、軸の素材としてＳＵＳ系材料（ＳＵＳ４２０Ｊ２等）を用いるのが一般的であるが、ＳＵＳ系材料では、本発明に要求される上記特性が得られない。
【０００８】
コアロッドを超硬合金で形成した場合、その成形部の加工方法が問題となる。すなわち、超硬合金は硬度が高いため、通常の機械加工では加工が困難で、また加工精度もでない。さらに、一般に超硬合金材には、耐腐食性を向上させるための添加材が含まれている場合が多く、エッチング加工ができない場合が多い。軸受面の成形用のコアロッドを超硬合金で形成した例もあるが、それは動圧溝を有しない軸受面（真円軸受）を成形するためのものである。
【０００９】
そこで本発明では、コアロッドを耐腐食性を向上させるための添加材を含まない超硬合金で形成し、その成形部をエッチング加工で加工することにより、成形部の加工性を高めることとした。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図１乃至図９に基いて説明する。
【００１１】
図１に本発明にかかる軸受面成形用コアロッド１を示す。
【００１２】
コアロッド１の外周面1aの２箇所には、動圧型多孔質含油軸受の軸受本体（２：図４参照）の内周面2aに軸受面2bを成形するための成形部1bが軸方向に離隔して形成される。この成形部1bは、図２に示すように、軸受面2bにおける動圧溝２b1の形成領域を成形する第１領域１b1と、軸受面2bにおける動圧溝２b1以外の領域、すなわち動圧溝２b1間の背の部分２b2および軸受面2bの軸方向中間部の環状平滑部２b3を成形する第２領域１b2（図１にクロスハッチングで示す）とで構成される。第１領域１b1は、軸受面2bの動圧溝パターンに対応させて形成され、図面ではいわゆるへリングボーン型の動圧溝２b1に対応させた場合を例示している。第２領域１b2は、第１領域１b1に対して所定量だけ凹み、その凹み量は動圧溝２b1の深さにほぼ等しく、例えば２〜４μｍである。動圧溝２b1の形状は、軸方向に対して傾斜したものである限り任意であり、スパイラル型等の他の傾斜溝とする場合には、第１領域１b1を当該溝形状に対応した形状に形成する。なお、図２では成形部1bの凹凸をかなり誇張して描いている。
【００１３】
コアロッド１は、耐荷重変形性、耐摩耗性に優れた超硬合金（例えばＫ２０クラス）で成形される。この超硬合金としては、後述するエッチング加工を可能にするため、耐腐食性を向上させる添加材を含まないもの、例えば東京タングステン株式会社製のＧ２０等が使用される。
【００１４】
上記成形部1bは以下の手順（エッチング加工）で形成することができる。
【００１５】
▲１▼図面をもとに軸受面2bのフォトマスクを製作する（フォトマスクの製作）。
【００１６】
▲２▼超硬合金製コアロッド１を脱脂し、これに市販のレジストをコーティングする（レジストコーティング）。
【００１７】
▲３▼レジストを乾燥後、フォトマスクを超硬合金製コアロッド１に巻き付け、しかる後紫外線を照射してフォトマスクにより遮光された第２領域１b1以外の部分（第１領域１b1に相当する）のレジストを硬化させる（焼付け）。
【００１８】
▲４▼現像液を用い、硬化していないレジスト、すなわち第２領域１b2に相当する部分のレジストを溶解して取り除く（現像）。
【００１９】
▲５▼苛性ソーダ等のエッチング液内に所定時間（通常１〜１０分）浸漬し、第２領域１b2の母材表面を溶解除去して第２領域１b2を形成する。この際、エッチング液に通電して電解エッチングとしてもよい（エッチング）。
【００２０】
▲６▼有機溶剤等を用いて残った硬化レジストを剥離し、第１領域１b1を現出させる（レジスト剥離）。
【００２１】
図５は、上記エッチング加工で製作したコアロッド１の軸方向での母線形状を示す。図５より、第２領域１b2の深さにばらつきがなく、従って軸方向に均等にエッチングされており、しかもエッチング部（第２領域１b2）と非エッチング部（第１領域１b1）の境界が鋭角に形成されていることが理解できる。
【００２２】
図６乃至図９は、エッチング加工で製作したコアロッド１の円周方向での形状（ａ〜ｄ、Ｘ〜Ｚ）を示す。図１に示すように、ａ〜ｄは、第１領域１b1を含む４つの円周方向の領域での形状を表す。また、Ｙはエッチングを施していない部分の形状（真円度）、ＸおよびＺはエッチングが施された部分の形状（真円度）をそれぞれ表す。円周方向の形状（ａ〜ｄ）および真円度（Ｘ〜Ｚ）はいずれもタリロンド（真円度測定器）で測定した。
【００２３】
図６乃至図９の円周方向の形状（ａ〜ｄ）より、第１領域１b1は円周方向に正確に等配（８等配）され、かつ第２領域１b2の深さのばらつきが少ないことが理解できる。また、ＸおよびＺとＹとの比較より、エッチング部と非エッチング部で真円度の差が少ないことも理解できる。従って、コアロッド１は円周方向で均等にエッチングされていると判断される。
【００２４】
なお、成形部1bの加工法としては、上記エッチング加工（電解エッチング加工も含む）に限らず、超硬合金に精密加工を行ない得る他の加工法、例えばレーザ加工や放電加工等を採用することもできる。
【００２５】
以上の手順で製作されたコアロッド１は、例えば図３に示す成形装置の軸受面成形型として使用される。軸受面の成形は、銅系や鉄系等を主成分とする金属粉を圧粉成形し、さらに焼成して得られた円筒状の焼結金属素材2'の内径部にコアロッド１を挿入し、これをダイ５に圧入した状態で、焼結金属素材2'を上下のパンチ６、７で軸方向両側から加圧することにより行われる。上パンチ６とコアロッド１を連動して降下させると、焼結金属素材2'に両パンチ６、７およびダイ５から圧迫力が付与され、この圧迫力によって焼結金属素材2'の上下端部が内径側に肉移動し、それぞれ対向する成形部1bに押付けられる。これにより、成形部1bの形状が焼結金属素材2'の内周面の上下端部に転写される。成形部1bの第１領域１b1で所定形状の動圧溝２b1が、第２領域１b2で背の部分２b2および平滑部２b3が同時成形される。
【００２６】
その後、上下のパンチ６、７およびコアロッド１を連動して上昇させ、成形した焼結金属素材2'をダイ５から抜き出す。焼結金属素材2'はダイ５から抜き出されると同時にスプリングバックし、その内径面が僅かに拡径するので、その後焼結金属素材2'をコアロッド１から引き抜いても動圧溝２b1が成形部1bの第１領域１b1と干渉して崩れることはない。
【００２７】
こうして得られた軸受本体２の内周面2aには、図４に示すように、中央部に環状の平滑部２b3を有し、その両側に相反する向きの動圧溝２b1を有する軸受面2bが軸方向２箇所に形成される。この軸受本体２を洗浄・乾燥した後、これに潤滑油や潤滑グリースを含浸させれば、内周面に動圧溝を有する動圧型焼結含油軸受が製造される。
【００２８】
【発明の効果】
以上のように、本発明にかかるコアロッドによれば、少ない工数で精度よく動圧溝を有する軸受面を成形することが可能となる。コアロッドを超硬合金製とすれば、耐摩耗性を向上させて耐久性を高め、また、耐荷重変形性を向上させて軸受面の成形精度を高めることができる。成形部をエッチング加工で成形すれば、軸受面の動圧溝パターンに対応する形状の成形部を容易に形成することができ、動圧溝パターンを変更する場合にも容易に対応可能となる。また、成形部の加工精度も高い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる動圧型多孔質含油軸受の軸受面成形用コアロッドの側面図である。
【図２】上記コアロッドの部分拡大側面図である。
【図３】上記コアロッドを使用したサイジング工程を示す断面図である。
【図４】上記コアロッドを用いて成形された軸受本体の断面図である。
【図５】成形部を有するコアロッドの軸方向での母線形状を示す図である。
【図６】成形部を有するコアロッドの円周方向での形状を示す図である。
【図７】成形部を有するコアロッドの円周方向での形状を示す図である。
【図８】成形部を有するコアロッドの円周方向での形状を示す図である。
【図９】成形部を有するコアロッドの円周方向での形状を示す図である。
【符号の説明】
１    コアロッド
1a    外周面
1b    成形部
１b1  第１領域
１b2  第２領域
２    軸受本体
2a    内周面
2b    軸受面
２b1  動圧溝
【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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