JP2005140289A - 動圧軸受装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 軸部材または軸受部材の素材に対するバリ取り加工を安価かつ高精度に行わせることを可能とする。
【解決手段】 潤滑流体の動圧を利用した動圧軸受装置に用いられる軸部材または軸受部材の素材を被加工物Ｗとして、その被加工物Ｗの被加工表面に対して適宜の隙間をおいて電極工具４５を対向するように配置し、これら被加工物Ｗと電極工具４５との隙間内に電解液を流動させながら通電を行うことによって、動圧発生用溝の溝加工またはバリ取り加工を電解加工により良好かつ効率的に行い、しかも清浄度を良好に維持させるように構成したもの。
【選択図】 図３

Description

本発明は、動圧軸受装置の軸部材または軸受部材の素材を被加工物として、その被加工物の被加工表面に生じたバリを除去するバリ取り加工を行うようにした動圧軸受装置の製造方法に関する。

近年、各種回転体を高速回転下においても安定して支持することができるように動圧軸受装置の開発が進められている。その動圧軸受装置では、軸受スリーブ（軸受部材）側に設けられた動圧面と、その軸受スリーブ部に対して相対回転可能に挿通された軸ブッシュ（軸部材）側に設けられた動圧面とが、ラジアル方向またはスラスト方向に対向配置されていることによってラジアルまたはスラストの動圧軸受部が構成されているとともに、その動圧軸受部を含む軸受空間内に、潤滑性オイルなどの動圧流体が充填されている。そして、回転側の部材が回転駆動された際に、適宜の動圧発生手段のポンビング力によって前記動圧流体に動圧力が発生し、その動圧流体の動圧力に基づいて、上述した軸受スリーブと軸ブッシュとが非接触で円滑に支持される構成になされている。

一方、このような動圧軸受装置において、動圧流体に動圧力を安定的に発生させるためには、軸部材または軸受部材の動圧面等の各表面を出来るだけ平滑な状態に仕上げておく必要がある。そのため従来より、それらの軸部材または軸受部材の各表面に生じているバリを除去するバリ取り加工が行われている。

そして、従来のバリ取り加工としては、
（１）針状の電極工具を電解用電極を被加工表面の近傍に配置して、電気化学的に金属表面を溶解させるようにした針状電解方法、
（２）化学薬品を用いた化学的研磨によって金属表面を溶解させる化学研磨方法、
（３）ブラシやヤスリなどを用いた機械的加工手段によって金属バリを除去する機械加工方法、
などが採用されている。

しかしながら、このような従来におけるバリ取り加工手段を用いたいずれの方法においても、加工時に微細な加工粉が発生してしまい、ミクロンオーダーのパーティクルやコンタミ物による汚染を問題とする動圧軸受装置においては、そのようなバリ取り加工時に発生した微細な加工粉によって、焼き付きによるロック状態などの問題を発生させてしまうおそれがある。

さらに、動圧軸受装置の動圧面等には、高精度な平滑面が要求されることから、それに適合した精度となるようにバリ取り加工を行うこととすると、加工設備が高価なものになってしまうとともに、バリ取り加工を行った部位の周辺の領域に対して寸法的な影響を与えて、動圧軸受装置の動圧特性を低下させてしまうおそれもある。

そこで本発明は、軸部材または軸受部材の素材に対するバリ取り加工を、安価かつ高精度にて行わせることができるようにした動圧軸受装置の製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明の請求項１にかかる動圧軸受装置の製造方法では、潤滑流体の動圧を利用した動圧軸受装置に用いられる軸部材または軸受部材の素材を被加工物として、その被加工物の被加工表面に対して適宜の隙間をおいて電極工具を対向するように配置し、これら被加工物と電極工具との隙間内に電解液を流動させながら通電を行うことによって、前記被加工物の被加工表面に生じているバリを電解加工により除去するようにしている。
このような構成を有する請求項１にかかる動圧軸受装置の製造方法によれば、被加工物の被加工表面が、簡易な電解加工によって短時間で高精度な表面に形成され、バリ取り加工が良好かつ効率的に行われるとともに、加工時においては、従来のような加工粉も発生することがないために清浄度が良好に維持されるようになっている。

また、本発明の請求項２にかかる動圧軸受装置の製造方法では、上記請求項１における被加工表面に生じているバリを包含する形状の連通孔パターンを貫通形成したマスキング部材を準備しておき、その連通孔パターンを有するマスキング部材を、前記被加工物の被加工表面に密着させた後に、前記マスキング部材と前記電極工具との間の隙間に前記電解液を供給することによって前記マスキング部材の連通孔パターンの内部に電解液を入り込ませて流動させるようにしている。
このような構成を有する請求項２にかかる動圧軸受装置の製造方法によれば、被加工物に対して供給された電解液が、当該被加工物に密着させられたマスキング部材の連通孔パターン内にのみ流動させられることとなり、バリ取り加工を行うべき部位の周囲の非加工表面に対するマスキング作用によって、当該非加工表面への電解加工が確実に阻止されるようになっている。また、被加工物と電極工具との間の隙間を広げることによって、電解液の流動性を向上させることが可能となり、マスキング部材の連通孔パターンに対応した形状が被加工物に対して高精度に形成されることによってバリ取り加工が良好に行われるようになっている。

さらに、本発明の請求項３にかかる電解加工方法では、潤滑流体の動圧を利用した動圧軸受装置に用いられる軸部材または軸受部材の素材を被加工物として、その被加工物の被加工表面に対して適宜の隙間をおいて電極工具を対向するように配置し、これら被加工物と電極工具との隙間内に電解液を流動させながら通電を行うことによって、動圧発生用溝の電解加工を行うと同時に、前記被加工物の被加工表面に生じているバリを電解加工により除去するようにしている。
このような構成を有する請求項３にかかる動圧軸受装置の製造方法によれば、被加工物の被加工表面が、簡易な電解加工によって短時間で高精度な表面に形成され、動圧発生用溝の溝加工およびバリ取り加工の双方が、同時に良好かつ効率的に行われるとともに、加工時においては、従来のような加工粉も発生することがなく、清浄度が良好に維持されるようになっている。

さらにまた、本発明の請求項４にかかる電解加工方法では、上記請求項３における動圧発生用溝の開口形状に対応した連通孔パターンと、被加工表面に生じているバリを包含する形状の連通孔パターンとを、同一のマスキング部材にそれぞれ貫通形成しておき、それらの連通孔パターンを有するマスキング部材を被加工物の被加工表面に密着させた後に、前記マスキング部材と前記電極工具との間の隙間に前記電解液を供給することによって前記マスキング部材の連通孔パターンの内部に電解液を入り込ませるように流動させることとしている。
このような構成を有する請求項４にかかる動圧軸受装置の製造方法によれば、被加工物に対して供給された電解液が、当該被加工物に密着させられたマスキング部材の連通孔パターン内にのみ流動させられることとなって、動圧発生用溝を形成すべき部位およびバリ取り加工すべき部位の周囲の非加工表面に対するマスキング作用によって、当該非加工表面への電解加工が確実に阻止されるようになっている。また、被加工物と電極工具との間の隙間を広げることによって、電解液の流動性を向上させることが可能となり、マスキング部材の連通孔パターンに対応した形状が被加工物に対して高精度に形成されることによって、動圧発生用溝の溝加工およびバリ取り加工の双方が良好に行われるようになっている。

また、本発明の請求項５にかかる動圧軸受装置の製造方法では、上記請求項２または請求項４におけるマスキング部材が、フッ素変性された可撓性を有する絶縁性部材を金属部材の少なくとも表面部分に設けられたものからなり、さらに本発明の請求項６にかかる動圧軸受装置の製造方法では、上記請求項２または請求項４におけるマスキング部材が、可撓性を有する絶縁性のプラスチック材料から形成されている。
このような構成を有する請求項５または請求項６にかかる動圧軸受装置の製造方法によれば、可撓性を有するマスキング部材が、被加工表面の動圧発生用溝を形成する部位またはバリ取り加工すべき部位の周囲の非加工表面に沿って撓むようにして確実に密着することとなり、その非加工表面に対するマスキング部材の良好な密着性によって電解加工が確実に防止され、当該非加工表面の形状が確実に確保されるとともに、加工すべき部位に対する電解加工が良好に行われるようになっている。

さらに、本発明の請求項７にかかる動圧軸受装置の製造方法では、上記請求項３における電極工具に設けられた電極面を、前記被加工表面に生じているバリを包含する円環形状をなすように形成しておき、当該円環状の電極面を動圧軸受装置の回転中心に対して略同心状となるように配置して電解加工を行うようにしている。
このような構成を有する請求項７にかかる動圧軸受装置の製造方法によれば、被加工物の被加工表面が、動圧軸受装置の回転中心と略同心状の円環形状をなすように電解加工されることから、その円環形状の加工面に沿って潤滑流体が周方向に略均一に流動することとなり、当該潤滑流体に発生する動圧も周方向に沿って略均一な状態に維持されるようになっている。

一方、本発明の請求項８にかかる動圧軸受装置の製造方法では、上記請求項１または請求項３における電解液として界面活性剤との混合液が用いられていることから、被加工物から溶出した電解生成物などの各種パーティクルが、電解液中の界面活性剤により分離しやすくなり電解液の円滑な流動が確保されるようになっている。

また、本発明の請求項９にかかる動圧軸受装置の製造方法では、上記請求項１または請求項３における電解液に超音波振動を与える超音波振動発生手段が設けられていることから、被加工物から溶出した電解生成物などの各種パーティクルが、電解液に付与された超音波振動によって円滑に流動されるようになっている。

さらに、請求項１０にかかる動圧軸受装置の製造方法では、上記請求項９における超音波振動用の通電を電解加工用の通電から独立して行い、また請求項１１にかかる電解加工方法では、上記請求項１０における超音波振動用の通電と電解加工用の通電とを、交互、またはそれらの各通電の少なくとも一部を重複して行うようにしていることから、電解加工の状況に応じて、電解加工用の通電と超音波振動用の通電とを適宜に切り替えることによって、常時、最良の加工状態が得られるようになっている。

さらにまた、本発明の請求項１２にかかる動圧軸受装置の製造方法では、上記請求項３における動圧発生用溝を形成している凹部の両側壁面を、底壁面から開口部に向かって連続的に拡大する方向に傾斜するテーパ面に形成するようにしている。
このような構成を有する請求項１２にかかる動圧軸受装置の製造方法によれば、動圧発生用溝の開口縁部の角部が面取り状態に形成されることとなり、回転の起動・停止時等に相手方の部材が角部に接触した場合でも、その面取りされた角部における接触摩耗が低減されて、動圧軸受装置の寿命の短縮化が防止されるようになっている。

以上述べたように、本発明にかかる動圧軸受装置の製造方法は、潤滑流体の動圧を利用した動圧軸受装置に用いられる軸部材または軸受部材の素材を被加工物として、その被加工物の被加工表面に対して適宜の隙間をおいて電極工具を対向するように配置し、これら被加工物と電極工具との隙間内に電解液を流動させながら通電を行うことによって、動圧発生用溝の溝加工またはバリ取り加工を電解加工により良好かつ効率的に行い、しかも清浄度を良好に維持させるように構成したものであるから、軸部材または軸受部材の素材に対するバリ取り加工または動圧発生用溝の溝加工を安価かつ高精度に行わせることができ、低廉かつ信頼性の高い動圧軸受装置を容易に得ることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明するが、それに先立って、まず本発明にかかる動圧軸受装置を採用した一例としてのハードディスク駆動装置（ＨＤＤ）用スピンドルモータの概要を説明しておくこととする。

図８に示されている軸回転型のＨＤＤ用スピンドルモータの全体は、固定部材としてのステータ組２０と、そのステータ組２０に対して図示上側から組み付けられた回転部材としてのロータ組３０とから構成されている。そのうちステータ組２０は、図示を省略した固定基台側にネジ止めされる固定フレーム２１を有している。この固定フレーム２１は、軽量化を図るためにアルミ系金属材料から形成されているが、当該固定フレーム２１の略中央部分に立設するようにして形成された環状の軸受ホルダー２２の内周面側には、中空円筒状に形成された動圧軸受部材としての軸受スリーブ２３が、圧入または焼嵌めによって上記軸受ホルダー２２に接合されている。この軸受スリーブ２３は、小径の孔加工等を容易化するために銅系材料、特に本実施形態ではリン青銅から形成されている。

また、前記軸受ホルダー２２の外周側取付面には、電磁鋼板の積層体からなるステータコア２４が嵌着されているとともに、そのステータコア２４に設けられた各突極部には、駆動コイル２５がそれぞれ巻回されている。

さらに、上記動圧軸受部材としての軸受スリーブ２３に設けられた中心孔内には、上述したロータ組３０を構成する回転軸３１が回転自在に挿入されている。すなわち、上述した軸受スリーブ２３の内周壁部に形成された動圧面は、上記回転軸３１の外周面に形成された動圧面に対して半径方向に近接して対向するように配置されており、それら両動圧面どうしの微少な対向隙間を含む軸受空間に、軸方向に適宜の間隔をあけて２箇所のラジアル動圧軸受部ＲＢ，ＲＢが構成されている。より詳細には、上記ラジアル動圧軸受部ＲＢにおける軸受スリーブ２３側の動圧面と、回転軸３１側の動圧面とは、数μｍの微少対向隙間を介して周状に対向配置されており、その微少対向隙間を含む軸受空間内に、潤滑オイルや磁性流体等の潤滑流体が軸線方向に連続するように注入されている。

さらにまた、上記軸受スリーブ２３および回転軸３１の両動圧面の少なくとも一方側には、例えばへリングボーン形状からなるラジアル動圧発生用溝が、軸線方向に２ブロックに分けられて環状に凹設されており、回転時に、当該ラジアル動圧発生用溝のポンピング作用により図示を省略した潤滑流体が加圧されて動圧を生じ、その潤滑流体の動圧によって、上記回転軸３１とともに後述する回転ハブ２２が、上記軸受スリーブ２３に対してラジアル方向に非接触状態で軸支持される構成になされている。

一方、上記回転軸３１とともにロータ組３０を構成している回転ハブ３２は、アルミ材やステンレス材等からなる略カップ状の部材から構成されており、当該回転ハブ３２の中心部分に貫通形成された接合穴３２ａが、上記回転軸３１の図示上端部分に対して圧入または焼嵌めによって一体的に接合されている。この回転ハブ３２は、図示を省略した磁気ディスク等の記録媒体ディスクを外周部に搭載する略円筒状の胴部３２ｂを有しているとともに、その胴部３２ｂから半径方向外方に張り出して記録媒体ディスクを軸線方向に支持するディスク載置部３２ｃを備えており、図示上方側から被せるように螺子止めされたクランパ（図示省略）による図示上方側からの押圧力によって、上記記録媒体ディスクの固定が行われるようになっている。

また、上記回転ハブ３２の胴部３２ｂの内周壁面側には、環状の磁性部材からなるヨーク３２ｄを介して環状駆動マグネット３２ｅが取り付けられている。この環状駆動マグネット３２ｅの内周面は、前述したステータコア２４における各突極部の外周側の端面に対して環状に近接対向するように配置されているとともに、当該環状駆動マグネット３２ｅの軸方向下端面は、上述した固定フレーム２１側に取り付けられた磁気吸引板２６と軸方向に対面する位置関係になされており、これら両部材３２ｅ，２６どうしの間の磁気的吸引力によって、上述した回転ハブ３２の全体が軸方向に磁気的に引き付けられ、安定的な回転状態が得られる構成になされている。

さらに、前記軸受スリーブ２３の図示下端側に設けられた開口部は、カバー２３ａにより閉塞されており、上述した各ラジアル動圧軸受部ＲＢ内の潤滑流体が外部に漏出しないように構成されている。

さらにまた、上記軸受スリーブ２３の図示上端面と、上述した回転ハブ３２の中心側部分における図示下端面とは、軸方向に近接した状態で対向するように配置されており、それら軸受スリーブ２３の図示上端面と、回転ハブ３２の図示下端面との間の対向隙間を含む軸受空間に、上述したラジアル軸受部ＲＢから連続するスラスト動圧軸受部ＳＢが設けられている。すなわち、上記対向領域を構成している両対向動圧面２３，３２の少なくとも一方側には、例えば図９に示されているようなへリングボーン形状、または図示を省略したスパイラル形状等をなすスラスト動圧発生用溝ＳＧが形成されており、そのスラスト動圧発生用溝ＳＧを含む軸方向対向部分がスラスト動圧軸受部ＳＢになされている。

このようなスラスト動圧軸受部ＳＢを構成している軸受スリーブ２３の図示上端面側の動圧面と、それに近接対向する回転ハブ３２の図示下端面側の動圧面とは、数μｍの微少隙間を介して軸方向に対向配置されているとともに、その微少隙間からなる軸受空間内に、オイルや磁性流体等の潤滑流体が、上述したラジアル動圧軸受部ＲＢから連続的に充填されていて、回転時に、上述したスラスト動圧発生用溝のポンピング作用によって上記潤滑流体が加圧されて動圧を生じ、その潤滑流体の動圧によって、前記回転軸３１および回転ハブ３２が、スラスト方向に浮上した非接触状態で軸支持される構成になされている。

さらに、上記動圧軸受部材としての軸受スリーブ２３の外周壁面によって、毛細管シール部ＳＳからなる流体シール部が画成されている。すなわち、この流体シール部としての毛細管シール部ＳＳは、前述したスラスト動圧軸受部ＳＢを含む軸受空間に対して半径方向外方側から連設されるように設けられており、上記軸受スリーブ２３の外周壁面と、その軸受スリーブ２３の外周壁面と半径方向に対向するように形成された抜け止め部材としてのカウンタープレート３４の内周壁面とにより、上記毛細管シール部ＳＳが画成されている。上記カウンタープレート３４は、上述した回転ハブ３２から軸方向に突出するように設けられたフランジ部３２ｆに固定されたリング状部材からなり、当該カウンタープレート３４の内周壁面と、上述した軸受スリーブ２３の外周壁面との間の隙間を、図示下方側の開口部に向かって連続的に拡大することによって、テーパ状のシール空間を画成している。そして、上述したスラスト動圧軸受部ＳＢ内の潤滑流体が、上記毛細管シール部ＳＳに至るまで連続的に充填されている。

またこのとき、上記軸受スリーブ２３の図示上端部分には、半径方向外方側に張り出すようにして抜止め鍔部２３ｂが設けられており、その抜止め鍔部２３ｂの一部が、上述したカウンタープレート３４の一部に対して軸方向に対向するように配置されている。そして、これら両部材２３ｂ，３４によって、前記回転ハブ３２が軸方向に抜け出すことを防止する構成になされている。

一方、上述した軸受スリーブ２３には、例えば図１０に示されているような潤滑流体の圧力調整用バイパス通路（循環孔）ＢＰが形成されることがある。この圧力調整用バイパス通路（循環孔）ＢＰを設ける理由を構造とともに説明すると、まず、上記軸受スリーブ２３と回転軸３１との微小隙間に配置された２箇所の各ラジアル動圧軸受部ＲＢには、前述したようなラジアル動圧発生用溝が形成されている。そのラジアル動圧発生用溝は、例えば略「く」の字状をなすように形成されたヘリングボーン状屈曲溝の環状集合体から形成されているが、その「く」の字状における中央部分の頂点部に相当する位置を中心として、基本的には軸方向に対称な溝形状をなすように構成されており、その対称的な溝形状を備えたラジアル動圧発生用溝によるポンピング作用は、軸方向に対称的にバランスした状態になされる。

従って、設計上では、上述した各ラジアル動圧軸受部ＲＢによるバランスしたポンピング作用力によって、潤滑流体が軸方向の一方側に押し込まれていくことはないが、実際の製造を行うにあたっては、上記各ラジアル動圧軸受部ＲＢにおける隙間寸法や、動圧発生溝の溝形状（溝長さ）等が、製造誤差などによって軸方向にアンバランスな形状に成形されてしまうことがあり、それによって各ラジアル動圧軸受部ＲＢにおけるポンピング作用力がアンバランス状態となってしまうことがある。

このようなことから、図１０に示されている実施形態においては、上記軸受スリーブ２３に対して、複数本の圧力調整用バイパス通路（循環孔）ＢＰが軸方向に貫通するように形成されている。この軸受スリーブ２３に設けられた複数本の圧力調整用バイパス通路ＢＰは、上述した各ラジアル動圧軸受部ＲＢを含む軸受空間とは別個に、上記軸受スリーブ２３を軸方向に貫通するように形成されており、上記軸受スリーブ２３の軸方向両端面にそれぞれ開口部ＢＰ１，ＢＰ２を有するように形成されている。そして、それらの両開口部ＢＰ１，ＢＰ２のうち、前記軸受スリーブ２３の図示上側端面に配置された開口部ＢＰ２は、回転ハブ体６２の図示下面と前記軸受スリーブ２３の図示上端面との対向隙間に形成されたスラスト動圧軸受部ＳＢと、そのスラスト動圧軸受部ＳＢと連続するように配置された図示上側のラジアル動圧軸受部ＲＢとの間の軸受空間内に開口するように配置されている。

すなわち、この圧力調整用バイパス通路ＢＰの図示上側の開口部ＢＰ２は、前述したスラスト動圧軸受部ＳＢよりも半径方向内側の部位において上記スラスト動圧軸受部ＳＢよりも軸方向間隔が大きく形成された拡大隙間部ＬＳに開口しており、このような拡大隙間部ＬＳが設けられていることによって、上記圧力調整用バイパス通路ＢＰと軸受空間との間に良好な連通状態が形成され、潤滑流体の流動が良好に行われるようになっている。このような圧力調整用バイパス通路ＢＰの両開口部ＢＰ１，ＢＰ２のうち、軸受スリーブ２３の図示下側端面に配置された開口部ＢＰ１は、当該軸受スリーブ２３の図示下端面と前記カバー５３ａとにより画成された軸方向外方側の空間に向かって開口するように配置されている。

一方、このような圧力調整用バイパス通路ＢＰは、ドリル等の長尺状工具を用いて切削加工されるが、その際、当該圧力調整用バイパス通路ＢＰの両端開口部ＢＰ１，ＢＰ２における周縁部分には、加工によるバリが端面から突起するように発生してしまうこととなる。そして本発明では、そのような加工バリを、図１、図２、図３および図４に示されているような電解加工装置を用いた電解加工方法によって迅速かつ良好に除去するようにしている。

すなわち、本実施形態におけるバリ取り加工は、上述した図９に示されているようなスラスト動圧発生用溝ＳＧの溝加工と同時に電解加工により行うようにしているが、そのような電解加工を行うにあたっては、例えば図１１に示されているように、軸受スリーブ２３（または回転ハブ３２）からなる被加工物Ｗに対し、まず転造工程を施してスラスト動圧発生用溝ＳＧを粗造しておき、その後に脱脂を行い、その後に、次に述べるような電解加工工程を施して、バリ取りの加工を行うと同時に、例えば１４μｍ〜２０μｍの溝深さを有するスラスト動圧発生用溝ＳＧを形成する。以下、このときの電解加工工程の実施形態を、電解加工装置の構造とともに説明する。

すなわちまず、図１、図２、図３および図４に示されているように、本体ベース部４１上に取り付けられたワーク支持治具４２の略中央部分には、ワーク装着用の凹部が設けられており、そのワーク装着用凹部内に、前述した被加工物としての軸受スリーブ２３または回転ハブ３２のいずれかの素材（以下、単に被加工物という。）Ｗが落とし込まれるようにして水平状態にて保持されている。本実施形態における上記被加工物Ｗとしては、例えばリン青銅材料からなる素材が採用されている。

そして、上記被加工物Ｗの図示上側の表面上には、特に図３に示されているような薄板円盤状の絶縁部材からなるマスキング部材４３が密着するように装着されている。このマスキング部材４３は、上記被加工物Ｗの外径よりやや大径をなす円板状部材から形成されており、当該マスキング部材４３の外周縁部分が、キャップ状部材４４によって上記ワーク支持治具４２側に対して図示下方向に押し付けられるようにして固定されている。

上記マスキング部材４３は、可撓性を有する絶縁性の部材から形成されているが、少なくとも表面部分に絶縁性材料が形成されていれば良く、例えばステンレス（ＳＵＳ）材等からな金属メタル部材の少なくとも表面部分に、フッ素変性された可撓性を有する絶縁性部材が１０μｍ〜３０μｍにわたってコーティングして設けられたものや、可撓性を有する絶縁性のプラスチック材料から形成されている。また、ステンレス鋼板（ＳＵＳ）に対して電着を施したものなども採用することができる。このようなマスキング部材４３の板厚は、例えば０．０５ｍｍ〜０．１ｍｍ程度の薄厚に設定されている。

そして、本実施形態におけるマスキング部材４３には、２種類の連通孔パターン４３ａおよび４３ｂが板厚方向に貫通するようにして形成されている。すなわち本実施形態においては、バリ取りの電解加工に使用するマスキング部材と、動圧発生用溝ＳＧの電解加工に使用するマスキング部材とを共通に用いる構成が採用されており、バリ取り加工と動圧発生用溝ＳＧの溝加工とを同時に電解加工にて行うようにしている。

より具体的には、それらの各連通孔パターン４３ａ，４３ｂのうちの連通孔パターン４３ａは、前述した圧力調整用バイパス通路ＢＰの両端開口部ＢＰ１，ＢＰ２の円形状を包含するように略円弧形状に形成されており、それらの各連通孔パターン４３ａ以外の部分、つまり圧力調整用バイパス通路ＢＰの開口部ＢＰ１，ＢＰ２の周囲に相当する非加工表面が、上述したマスキング部材４３の本体部により覆われてマスキング状態になされている。このようにしてマスキングが行われた圧力調整用バイパス通路ＢＰの開口部ＢＰ１，ＢＰ２の周囲の非加工表面では、電解加工が阻止される一方、連通孔パターン４３ａの内方側領域に位置する圧力調整用バイパス通路ＢＰの開口部ＢＰ１，ＢＰ２に対しては、電解加工によるバリ取り加工が行われることとなる。

一方、上記マスキング部材４３に設けられた他の連通孔パターン４３ｂは、前述したスラスト動圧発生用溝ＳＧに対応した形状をなして板厚方向に貫通するようにして形成されたものであって、その連通孔パターン４３ｂ以外の部分、つまり図５に示されているように、前記動圧発生用溝ＳＧの両開口縁部ＳＧａ，ＳＧａから図示水平方向に延出している凸部の外表面ＳＧｂ，ＳＧｂに相当する部分が、上述したマスキング部材４３によって覆われマスキングされている。このマスキングが行われた凸部の外表面ＳＧｂ，ＳＧｂでは電解加工が阻止されることとなる。

このように本実施形態においては、圧力調整用バイパス通路ＢＰの両端開口部ＢＰ１，ＢＰ２の円形状を包含する略円弧形状の連通孔パターン４３ａに加えて、動圧発生用溝ＳＧに対応した形状をなす連通孔パターン４３ｂを、同一の共通化したマスキング部材に対して貫通形成している。

再び図１に戻って、上述した被加工物Ｗおよびマスキング部材４３の直上位置には、中空の棒状部材からなる電極工具４５が、略鉛直方向に立設するように配置されている。この電極工具４５は、前述した本体ベース部４１の上方位置に延在している本体アーム部４６に固定または保持されており、特に図４に示されているように、上記電極工具４５の図示下端部分は、上記マスキング部材４３との間に、電解加工時において例えば１ｍｍ程度の隙間δを形成するように配置されている。また、上記電極工具４５に対しては、例えば５Ｖ〜４５Ｖ程度の出力電圧を有する直流電源の負極（−）が接続されているとともに、上記直流電源の正極（＋極）が、被加工物Ｗ側に接続されている。

さらに、上記電極工具４５の中心部分には、軸方向に沿って液通路４５ａが貫通形成されており、その液通路４５ａの図示上端側から、図示を省略した電解液供給手段（ポンプ）によって電解液が送給されるように構成されている。このときの電解液としては、例えば、ＮａＮｏ3 の１０〜３０重量％溶液が用いられており、上記電極工具４５の図示上側から送給された電解液が、上記液通路４５ａを通って図示下端側に設けられた出口部を通して、上述したマスキング部材４３および被加工物Ｗ上に落下するように供給される。中心部分に供給された電解液は、半径方向外方に向かって放射状に流動していき、図示を省略した受け皿に蓄えられるようになっている。なお、上述した電解液としては、３〜１０重量％のＫＯＨ、３〜１０重量％のＮaＯＨ、５〜１５重量％のＮa2Ｃo3などを用いてもよい。

このようにして、電極工具４５と、マスキング部材４３および被加工物Ｗとの間の隙間δ内に電解液を流動させつつ、上記電極工具４５と被加工物Ｗとの間に通電を行う。この場合、前記マスキング部材４３に設けられた連通孔パターン４３ａの内部側に電解液が流入していくこととなり、被加工物Ｗにおけるマスキング部材４３からの露出面上に電解液が接触しながら流動する。そして、その被加工物Ｗの電解液が接触した部位が、電気化学的に溶出していくことによって、当該被加工物Ｗの電解加工が行われる。

さらに、上述した電極工具４５の図示最上端部分には、超音波振動発生手段を構成している加振器４７が取り付けられている。本実施形態における加振器４７としては、加振幅を２０〜２２μｍに程度に増幅するホーン型のものが用いられており、上記電極工具４５を加振させることによって、上述した電解液に対して超音波振動を与えるように構成されている。

このとき本実施形態では、電解加工用の通電と、超音波振動用の通電とが独立して行われるように構成されており、実際の通電態様としては、図６に示されているように矩形状のパルス電流を用いて、電解加工用の通電Ｐａと、超音波振動用の通電Ｐｂとを交互に行ったり、図７に示されているように、比較的長幅の電解加工用の通電Ｃａと、超音波振動用の通電Ｃｂとを、一部重複するようにして行うようにしたりすることができる。どちらの方法においても、電解加工を行いながら超音波振動によって電解生成物等のパーティクルの除去を行うことができる。

さらに、上述した電解液としては、界面活性剤の混合液が用いられている。そして本実施形態における界面活性剤は、非イオン性活性剤のアルキルエーテル系のものが使用されており、０．０３％体積比以上の添加量になされている。

このように本実施形態では、被加工物Ｗとしての軸受スリーブ２３の素材における被加工表面が、簡易な電解加工によって短時間で高精度な表面に形成されることとなり、それよって前述したスラスト動圧発生用溝ＳＧの溝加工と、圧力調整用バイパス通路ＢＰの内部および開口部ＢＰ１，ＢＰ２の周縁部分に対するバリ取り加工の双方が、同時に良好かつ効率的に行われる。そして、その電解加工時には、従来のような加工粉も発生することはなく、清浄な環境が良好に維持されるようになっている。なお、このような電解加工によるバリ取り加工は、スラスト動圧発生用溝ＳＧの溝加工とは別個・独立に行うようにすることも可能である。

実際に、圧力調整用バイパス通路ＢＰの開口部ＢＰ１，ＢＰ２の周縁部分に対するバリ取り加工を、前述した電解加工装置を用いて行ってみたところ、例えば図１２に示されているように、電解加工前には突起状に成形されていた加工バリＡが、電解加工後においては、図１３に示されているようにほぼ完全な平滑面状をなすように取り除かれることが測定された。そして、そのときの電解加工は、極めて良好かつ迅速に行われることが確認された。

また、本実施形態では、被加工物Ｗに対して供給された電解液が、当該被加工物Ｗに密着させられたマスキング部材の連通孔パターン４３ａ，４３ｂの内部側のみにおいて流動させられることとなり、そのマスキング部材４３および被加工物Ｗと、電極工具４５との間の隙間を広げて電解液の流動性を高めるようにしても、スラスト動圧発生用溝ＳＧの形成部位およびバリ取り加工部位の周囲領域における非加工表面に対するマスキング作用によって、当該非加工表面への電解加工が確実に阻止されるようになっている。また、被加工物Ｗと電極工具との間の隙間を広げることによって、電解液の流動性を向上させることが可能となり、マスキング部材４３における連通孔パターン４３ａ，４３ｂに対応した形状が被加工物Ｗに対して高精度に形成されることによって、スラスト動圧発生用溝ＳＧの形成およびバリ取り加工の双方が良好に行われるようになっている。

特に、上述した実施形態では、マスキング部材４３が、絶縁性部材により形成されていることから、上記マスキング部材４３における連通孔パターン４３ａ，４３ｂ以外の部分に対する通電がほぼ完全に遮断されることとなり、バリ取り加工およびスラスト動圧発生用溝ＳＧの溝加工が一層高精度に形成されるようになっている。

さらに、上述した実施形態では、スラスト動圧発生用溝ＳＧの両開口縁部ＳＧａ，ＳＧａから図示水平方向に延出している凸部の外表面ＳＧｂ，ＳＧｂが、マスキング部材４３によって覆われてマスキングされているため、本実施形態のように被加工物Ｗとして高イオン化性を有するリン青銅を用いた場合であっても、電解加工が確実に阻止されることとなり、凸部の外表面ＳＧｂ，ＳＧｂの形状が良好に形成される。

そして本実施形態では、上述したマスキング部材４３が、可撓性を有する絶縁性のフッ素変性材料またはプラスチック材料から形成されていることから、バリ取り加工すべき部位の周囲の非加工表面、および上記スラスト動圧発生用溝ＳＧの開口縁部ＳＧａ，ＳＧａに連続している凸部の外表面ＳＧｂに対して、可撓性を有するマスキング部材４３が確実に密着することとなり、とりわけ上記スラスト動圧発生用溝ＳＧの開口縁部ＳＧａ，ＳＧａに対するマスキング部材４３の良好な密着性から、上記凸部の外表面ＳＧｂに対する電解加工が確実に防止され、スラスト動圧発生用溝ＳＧの開口縁部ＳＧａ，ＳＧａから底壁面側ＳＧｃに向かって延出する両側壁面ＳＧｄ，ＳＧｄに対する電解加工が確実に行われるようになっている。

この点をより具体的に説明すると、上述したスラスト動圧発生用溝ＳＧを形成している凹部の両側壁面ＳＧｄ，ＳＧｄを、該スラスト動圧発生用溝ＳＧの底壁面ＳＧｃ側から開口縁部ＳＧａ，ＳＧａ側に向かって開口部を拡大する方向に傾斜するテーパ面が良好に形成されるようになっており、上述したようなマスキング部材４３によって電解加工が確実に阻止される凸部の外表面ＳＧｂから連続するスラスト動圧発生用溝ＳＧの両側壁面ＳＧｄ，ＳＧｄが、電解加工によってテーパ面状をなすように形成されることによって、スラスト動圧発生用溝ＳＧの開口縁部ＳＧａ，ＳＧａの角部が、Ｒ状またはＣ状の面取り状態に形成されることとなる。そして、組み付け後におけるモータの回転の起動・停止時等において、相手方の部材が上述したスラスト動圧発生用溝ＳＧの開口縁部ＳＧａ，ＳＧａに接触した場合でも、その部位が面取りされていることから接触摩耗が低減されることとなり、その分、動圧軸受装置の寿命の短縮化が防止されるようになっている。

さらに、本実施形態では、電解液として、界面活性剤との混合液が用いられていることから、被加工物Ｗからの電解生成物などの各種パーティクルが、電解液中の界面活性剤に吸収されて円滑な流動が確保されるようになっている。

さらにまた本実施形態では、電解液に超音波振動を与える超音波振動発生手段４７が設けられていることから、被加工物Ｗから溶出した電解生成物などの各種パーティクルが、電解液に付与された超音波振動によって円滑に流動されるようになっている。

加えて本実施形態における動圧軸受装置の製造方法においては、電解加工用の通電と、超音波振動用の通電とを独立して行い、また電解加工用の通電Ｐａ，Ｃａと、超音波振動用の通電Ｐｂ，Ｃｂとを、交互、またはそれらの各通電の少なくとも一部を重複して行うようにしていることから、電解加工の状況に応じて、電解加工用の通電と超音波振動用の通電とを適宜に切り替えることによって、常時、最良の加工状態が得られるようになっている。

一方、図１４に示されている実施形態においては、前述した実施形態のようなマスキング部材は用いられておらず、電極工具５５に設けられた電極面５５ｂが、前述した被加工物Ｗとしての軸受スリーブ２３の素材に対して、マスキング部材を介在することなく、直接軸方向に対向する配置関係になされている。

すなわち、本実施形態で用いられている電極工具５５は、中空円筒状をなすように形成されていて、中空内部に電解液を送給する液通路５５ａが軸方向に貫通するように形成されているとともに、図示下端面に形成された電極面５５ｂが、円環形状をなすように形成されている。この円環形状の電極面５５ａは、被加工表面に生じている加工バリを包含する大きさをなすように形成されており、当該円環形状の電極面５５ａを、前述した動圧軸受装置の回転中心と略同心状となるように配置した状態で、上記液通路５５ａを通して電解液を送給しながら電解加工を行うようにしている。

このような構成を有する本実施形態によれば、被加工物Ｗのバリ取り加工を行う際に、当該被加工物Ｗ（軸受スリーブ２３の素材）の被加工表面が、図１５中の斜線領域Ｗ１で示されているように、動圧軸受装置の回転中心と略同心状の円環形状をなすように電解加工される。その結果、その円環形状をなす加工面Ｗ１に沿って潤滑流体が周方向に略均一に流動することになり、当該潤滑流体に発生する動圧も周方向に沿って略均一な状態に維持され、良好な動圧特性が維持されるようになっている。

以上、本発明者によってなされた発明の実施形態を具体的に説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能であることはいうまでもない。

例えば、上述した実施形態は、ハードディスク駆動用モータ（ＨＤＤ）の動圧軸受装置に対して本発明を適用したものであるが、その他の動圧軸受装置、更には、多種多様な被加工物Ｗへの電解加工方法に対しても同様に適用することができる。

また、上述した実施形態においては、マスキング部材４３を用いてスラスト動圧発生用溝ＳＧの溝加工と同時にバリ取り加工を行うようにしているが、マスキング部材を用いてバリ取り加工のみを行ってもよい。

さらに、上述した実施形態においては、マスキング部材４３は可撓性を有する絶縁性の部材から形成されているが、マスキング部材４３は必ずしも可撓性を有する必要はない。特に、バリ取り加工のように被加工部の加工精度が要求されない場合には、マスキング部材４３は可撓性を有していなくてもよい。従って、マスキング部材４３には、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ジュラコン、ウレタン、フッ素変性ウレタン、フッ素ゴム、ポリテトラフルオロエチレン、フッ素変性電着塗料、ＰＩ電着塗料等の絶縁性部材を可撓性の有無を考慮することなく用いることができる。

以上述べた本発明は、各種モータを始めとして多種多様な回転駆動装置に用いられる動圧軸受装置に対して広く採用することが可能である。

本発明を実施するための電解加工装置の一例の概略構造を表した正面断面説明図である。 図１に表した本発明を実施するための電解加工装置の概略構造を表した側面断面説明図である。 図１および図２に表した電解加工装置に用いられるマスキング部材の構造を表した平面説明図である。 図１乃至図３に表した電解加工装置の使用状態を表した装置要部の外観説明図である。 図１ないし４に表した電解加工装置における通電状態の一例を表した線図である。 図１ないし４に表した電解加工装置における通電状態の他の例を表した線図である。 被加工物Ｗとしての軸受スリーブの被加工面上にマスキング部材を装着した状態を表した部分拡大縦断面図である。 本発明の電解加工により製造された動圧軸受装置を有する装置例としてのハードディスク駆動用モータ（ＨＤＤ）の構造例を表した縦断面説明図である。 本発明の電解加工により製造されたスラスト動圧発生用溝ＳＧの形状の一例を表した平面説明図である。 本発明の電解加工によりスラスト動圧発生用溝ＳＧを製造する全工程の一例を表した工程説明図である。 動圧軸受装置の要部を拡大して表した縦断面説明図である。 図１１に表した動圧軸受装置の軸受スリーブの端面に生じている加工バリの形状を測定した結果の拡大線図である。 図１１に表した動圧軸受装置の軸受スリーブの端面に生じている加工バリを電解加工により除去した後の形状を測定した結果の拡大線図である。 マスキング部材を用いることなく電解加工を行うようにした実施形態における電極工具の電極面の部位を拡大して表した外観斜視説明図である。 図１４に表した実施形態にかかる電極工具を用いて電解加工を行った軸受スリーブの端面部分を表した平面説明図である。

符号の説明

２０ ステータ組
２３ 軸受スリーブ
３０ ロータ組
３１ 回転軸
３２ 回転ハブ
３４ カウンタープレート
ＳＧ スラストスラスト動圧発生用溝ＳＧ
ＳＢ スラスト動圧軸受部
ＢＰ 圧力調整用バイパス通路（潤滑流体の循環孔）
ＢＰ１，ＢＰ２ 開口部
４１ 本体ベース部
４２ ワーク支持治具
４３ マスキング部材
４３ａ，４３ｂ 連通孔パターン
４４ キャップ状部材
４５ 電極工具
４５ａ 液通路
４７ 加振器
Ｗ 被加工物

Claims (12)

1. 潤滑流体の動圧を利用した動圧軸受装置に用いられる軸部材または軸受部材の素材を被加工物として、その被加工物の被加工表面に生じているバリを除去するバリ取り加工を行うようにした動圧軸受装置の製造方法において、
   前記被加工物の被加工表面に対して、適宜の隙間をおいて電極工具を対向するように配置し、
   これら被加工物と電極工具との隙間内に電解液を流動させながら通電を行うことによって、前記被加工物の被加工表面に生じているバリを電解加工により除去するようにしたことを特徴とする動圧軸受装置の製造方法。
2. 前記被加工表面に生じているバリを包含する形状の連通孔パターンを貫通形成したマスキング部材を準備しておき、
   その連通孔パターンを有するマスキング部材を、前記被加工物の被加工表面に密着させた後、
   前記マスキング部材と前記電極工具との間の隙間に前記電解液を供給することによって前記マスキング部材の連通孔パターンの内部に電解液を入り込ませて流動させるようにしたことを特徴とする請求項１記載の動圧軸受装置の製造方法。
3. 潤滑流体の動圧を利用した動圧軸受装置に用いられる軸部材または軸受部材の素材を被加工物として、その被加工物の被加工表面に生じているバリを除去するバリ取り加工を行うとともに、当該被加工物の被加工表面に動圧発生用溝を形成する溝加工を行うようにした動圧軸受装置の製造方法において、
   前記被加工物の被加工表面に対して、適宜の隙間をおいて電極工具を対向するように配置し、
   これら被加工物と電極工具との隙間内に電解液を流動させながら通電を行うことによって、前記動圧発生用溝の溝加工を電解加工により行うと同時に、前記被加工物の被加工表面に生じているバリを電解加工により除去するようにしたことを特徴とする動圧軸受装置の製造方法。
4. 前記動圧発生用溝の開口形状に対応した連通孔パターンと、前記被加工表面に生じているバリを包含する形状の連通孔パターンとを、同一のマスキング部材にそれぞれ貫通形成しておき、
   それらの連通孔パターンを有するマスキング部材を、前記被加工物の被加工表面に密着させた後、
   前記マスキング部材と前記電極工具との間の隙間に前記電解液を供給することによって前記マスキング部材の連通孔パターンの内部に電解液を入り込ませて流動させるようにしたことを特徴とする請求項３記載の動圧軸受装置の製造方法。
5. 前記マスキング部材は、金属部材の少なくとも表面部分に、フッ素変性された可撓性を有する絶縁性部材が設けられた構成を有するものであることを特徴とする請求項２または請求項４記載の動圧軸受装置の製造方法。
6. 前記マスキング部材が、可撓性を有する絶縁性のプラスチック材料から形成されていることを特徴とする請求項２または請求項４記載の動圧軸受装置の製造方法。
7. 前記電極工具は、前記被加工物の被加工表面に対面配置される電極面を有し、
   その電極工具の電極面を、前記被加工表面に生じているバリを包含する円環形状に形成しておき、
   当該円環状の電極面を、前記動圧軸受装置の回転中心に対して略同心状となるように配置しつつ電解加工を行うようにしたことを特徴とする請求項１または請求項３記載の動圧軸受装置の製造方法。
8. 前記電解液として、界面活性剤との混合液が用いられていることを特徴とする請求項１または請求項３記載の動圧軸受装置の製造方法。
9. 前記電解液に超音波振動を与える超音波振動発生手段が設けられていることを特徴とする請求項１または請求項３記載の動圧軸受装置の製造方法。
10. 前記電解加工用の通電と、前記超音波振動用の通電とを、独立して行うようにしたことを特徴とする請求項９記載の動圧軸受装置の製造方法。
11. 前記電解加工用の通電と、前記超音波振動用の通電とを、交互、またはそれらの両通電の少なくとも一部を重複して行うようにしたことを特徴とする請求項１０記載の動圧軸受装置の製造方法。
12. 前記動圧発生用溝を形成している凹部の両側壁面を、底壁面から開口部に向かって連続的に拡大する方向に傾斜するテーパ面に形成するようにしたことを特徴とする請求項３記載の動圧軸受装置の製造方法。
    

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