JP2000337374A

JP2000337374A - 軸受装置

Info

Publication number: JP2000337374A
Application number: JP15235199A
Authority: JP
Inventors: Hideo Ozawa; 秀夫小沢
Original assignee: Oiles Industry Co Ltd
Current assignee: Oiles Industry Co Ltd
Priority date: 1999-05-31
Filing date: 1999-05-31
Publication date: 2000-12-05

Abstract

(57)【要約】【課題】静圧気体軸受への圧縮気体の供給が停止され
るか又は供給される圧縮気体圧が低くなっても、静圧気
体軸受の軸受面にかじりを発生させることなしに、しか
も、高速に移動する可動体を、発熱又は早期の摩耗等の
問題を生じさせることなしに、高精度に且つ移動振動な
しに可動に支持できる軸受装置を提供する。【解決手段】軸受装置１は、回転軸２を静圧気体軸受
３及び４と転がり軸受５及び６とで軸心Ａの周りでＲ方
向に回転自在に支持するようになっている。軸受装置１
では、回転軸２と転がり軸受５との間の軸受隙間３７の
距離δ１を、回転軸２と静圧気体軸受３との間の軸受隙
間２４の距離δ２よりも小さくしてなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、静圧気体軸受と転
がり軸受とを具備して、通常では、静圧気体軸受で可動
体を可動に支持し、静圧気体軸受への圧縮気体の供給が
停止される場合又は供給される圧縮気体圧が低く、静圧
気体軸受により可動体を所望に支持できないような場合
には、転がり軸受で可動体を可動に支持する軸受装置に
関する。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】光若しくは磁気ディス
ク等の検査装置又は鏡面加工する工作機械には、光若し
くは磁気ディスク又は工具等を高速で高精度に回転させ
るために通常スピンドルモータが用いられる。斯かるス
ピンドルモータには、スピンドル（回転軸）が高速で回
転しても摩擦抵抗、発熱が少なく、加えて、スピンドル
に回転振動を生じさせないような軸受が好ましく用いら
れる。

【０００３】静圧気体軸受は、スピンドルの周りに空気
膜を形成して、この空気膜を介してスピンドルを回転自
在に支持するものであるために、好ましく製造された静
圧気体軸受は、鋼球を具備した転がり軸受と比較して、
それが本来的に有するセンタリング機能と相俟って、高
速回転するスピンドルに回転振動を生じさせないで、低
摩擦、低発熱でもって当該スピンドルを回転支持でき
る。

【０００４】静圧気体軸受は、上述の通り、空気膜を介
してスピンドルを回転自在に支持するものであるため
に、静圧気体軸受への圧縮気体の供給が停止されるか又
は供給される圧縮気体圧が低くなると、所定の空気膜を
形成し得なくなる結果、空気膜を介してスピンドルを回
転自在に支持できなくなり、静圧気体軸受の静止した軸
受面と回転するスピンドルとの間に接触が生じ、静圧気
体軸受の軸受面又はスピンドルの外表面にかじりを生じ
る。特に、軸受面が多孔質焼結金属層の露出面からなる
多孔質静圧気体軸受では、多孔質焼結金属層が脆弱であ
るために、このかじりは、多孔質静圧気体軸受自体の破
壊等の重大な結果を招来する。

【０００５】更に、多孔質静圧気体軸受は、圧縮気体の
通路手段を施した裏金に多孔質焼結金属体を組み付けて
形成され、この多孔質焼結金属体の形成材料として、青
銅、アルミニウム合金、ステンレスを主体としたもの、
特に、青銅を主体としたものが多く用いられるが、この
ような形成材料を用いた多孔質静圧気体軸受では、多孔
質焼結金属体それ自体は一応好ましい通気性を有する
が、多孔質焼結金属体の寸法精度や表面粗さが十分でな
いので、多くの場合には、１０^−３ｍｍオーダの軸受表
面粗さを得るべく、更にその軸受表面に機械加工が施さ
れる。

【０００６】この機械加工は、主として旋盤およびフラ
イス加工や研削により行われるが、この旋盤およびフラ
イス加工や研削は多孔質焼結金属体の表面に目詰りを惹
起させ、その通気性（絞り特性）に大きく影響を与える
ことになる。特に、研削においては、多孔質焼結金属体
の表面に塑性流動を惹起させ、カエリやバリを生じさせ
る。

【０００７】また、多孔質焼結金属体の製造には、通
常、円筒状の裏金に円筒状の多孔質焼結金属体を圧入嵌
着する手段がとられるが、一見密に圧入嵌着されている
両者の接触部に微細な隙間が存在するために、多孔質焼
結金属体内の圧縮気体の本来の流通よりも、この隙間か
らの気体の漏洩が大きくなる場合がある。この隙間から
の気体の漏洩は、当然、多孔質静圧気体軸受としての負
荷容量の減少など性能の低下を来たすことになるので極
力これを防止することが好ましいのである。これに対処
するために、締め代を大きくして大きな圧入力で嵌着す
れば、この部分の隙間はほぼ完全に無くすことができる
が、逆に、裏金によってきわめて大きな絞りを受ける多
孔質焼結金属体の外表面側で焼結金属の塑性流動が生ず
る虞があり、したがって、裏金に嵌着後、圧縮気体の流
通が多孔質焼結金属体の嵌着面側で大きく阻害されると
いう問題が新たに生じる。

【０００８】一方、鋼球を具備した転がり軸受において
は、かじりによるその破壊等の問題は生じ難いが、２万
ｒｐｍ乃至５万ｒｐｍ、更には、１０万ｒｐｍ程度で回
転するスピンドルを回転自在に支持することは、発熱又
は早期の摩耗等の問題が生じ、加えて、鋼球の真球度等
を極めて高くしないと、ぶれ（振動）のないスピンドル
回転を得ることが極めて困難である。

【０００９】本発明は、前記諸点に鑑みてなされたもの
であって、その目的とするところは、静圧気体軸受への
圧縮気体の供給が停止されるか又は供給される圧縮気体
圧が低くなっても、静圧気体軸受の軸受面にかじりを発
生させることなしに、しかも、高速に移動する可動体
を、発熱又は早期の摩耗等の問題を生じさせることなし
に、高精度に且つ移動振動なしに可動に支持できる軸受
装置を提供することにある。

【００１０】本発明の他の目的とするところは、供給圧
縮気体の漏洩のない、しかも、好ましい通気性と平面度
を有した軸受表面でもって可動体を高精度に且つ移動振
動なしに可動に支持できる軸受装置を提供することにあ
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の第一の態様の軸
受装置は、可動体を静圧気体軸受と転がり軸受とで可動
に支持する軸受装置であって、可動体と転がり軸受との
間の軸受隙間の距離δ１を、可動体と静圧気体軸受との
間の軸受隙間の距離δ２よりも小さくしてなる。

【００１２】第一の態様の軸受装置によれば、転がり軸
受の軸受隙間の距離δ１の方が静圧気体軸受の軸受隙間
の距離δ２よりも小さいために、静圧気体軸受への圧縮
気体の供給が停止されるか又は供給される圧縮気体圧が
低くなって、所望の気体膜が静圧気体軸受側の軸受隙間
に生じなくなっても、転がり軸受によって可動体が可動
に支持されて、静圧気体軸受の軸受面への可動体の接触
を回避できる結果、静圧気体軸受の軸受面にかじりを発
生させることがなく、しかも、所望の気体膜が形成され
ている場合には、転がり軸受の軸受面への可動体の接触
を回避できるために、高速に移動する可動体を、発熱又
は早期の摩耗等の問題を生じさせることなしに高精度に
且つ移動振動なしに可動に支持できる。

【００１３】本発明の第二の態様の軸受装置では、第一
の態様の軸受装置において、静圧気体軸受は、距離δ２
の軸受隙間に噴出される圧縮気体を供給する手段を具備
している。

【００１４】本発明の第三の態様の軸受装置では、第一
又は第二の態様の軸受装置において、静圧気体軸受は、
裏金と、この裏金の少なくとも一方の面に一体に接合さ
れた多孔質焼結金属層とを具備した多孔質静圧気体軸受
からなり、多孔質焼結金属層の粒界には無機物質粒子が
含有されている。

【００１５】第三の態様の軸受装置によれば、多孔質焼
結金属層の粒界には無機物質粒子が含有されているの
で、多孔質焼結金属層の目詰りが抑制されて、理想的な
絞り構造となっており、而して、可動体と静圧気体軸受
との間の軸受隙間に所望の気体膜を形成できる。

【００１６】なお、本発明の軸受装置において、多孔質
静圧気体軸受の軸受面となる多孔質焼結金属層の露出表
面の粗さを１０^−３ｍｍ以下にして、可動体の移動振動
を極力少なくするように構成するとよい。

【００１７】本発明の第四の態様の軸受装置では、第三
の態様の軸受装置において、多孔質焼結金属層は、焼結
により裏金に一体に接合されている。

【００１８】第四の態様の軸受装置によれば、多孔質焼
結金属層が裏金に焼結によって一体化されているので、
この接合部からの圧縮気体の漏洩をなくし得、無駄なく
可動体と静圧気体軸受との間の軸受隙間に所望の気体膜
を形成できる。

【００１９】本発明の第五の態様の軸受装置では、第三
又は第四の態様の軸受装置において、多孔質焼結金属層
は、少なくとも錫、ニッケル、燐及び銅を含んでおり、
無機物質粒子は、黒鉛、窒化ホウ素、フッ化黒鉛、フッ
化カルシウム、酸化アルミニウム、酸化ケイ素及び炭化
ケイ素のうちの少なくとも一つからなる。

【００２０】本発明の第六の態様の軸受装置では、第三
から第五のいずれかの態様の軸受装置において、裏金
は、鉄及び鉄合金並びに銅及び銅合金よりなる群から選
ばれた金属からなる。

【００２１】本発明の第七の態様の軸受装置では、第三
から第六のいずれかの態様の軸受装置において、圧縮気
体を供給する手段は、外部からの圧縮気体を多孔質焼結
金属層に導くように裏金に設けられた通路手段を具備し
ている。

【００２２】本発明の第八の態様の軸受装置では、第三
から第七のいずれかの態様の軸受装置において、裏金
は、円筒状に形成されており、多孔質焼結金属層は、裏
金の円筒状内面に焼結されている。

【００２３】本発明の第九の態様の軸受装置では、第一
から第八のいずれかの態様の軸受装置において、可動体
は、回転軸であって、静圧気体軸受及び転がり軸受は、
回転軸に対してラジアル軸受として用いられている。

【００２４】本発明の第十の態様の軸受装置では、第一
から第八のいずれかの態様の軸受装置において、可動体
は、回転軸であって、静圧気体軸受及び転がり軸受は、
スラスト軸受として用いられている。

【００２５】なお、本発明の軸受装置は、第九及び第十
の態様のように、ラジアル軸受又はスラスト軸受として
用いられていてもよいが、ラジアル軸受及びスラスト軸
受の両方に動作するように構成してもよい。

【００２６】本発明の第十一の態様の軸受装置では、第
三から第七のいずれかの態様の軸受装置において、裏金
は平板状に形成されており、多孔質焼結金属層は、裏金
の平板状の一方の面に焼結されている。

【００２７】本発明の第十二の態様の軸受装置では、第
一から第七のいずれか又は第十一の態様の軸受装置にお
いて、可動体は、直動体であって、静圧気体軸受及び転
がり軸受は、直動軸受として用いられている。

【００２８】本発明の軸受装置は、第八から第十二の態
様のように、円筒状又は平板状であって、回転軸受又は
直動軸受であっても、更には、ラジアル又はスラスト軸
受として用いられてもよく、この場合、可動体として
は、回転軸であっても、直動体、すなわちいわゆるスラ
イダであってもよい。

【００２９】

【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態を、図に
示す好ましい例に基づいて更に詳細に説明する。なお、
本発明はこれら例に何等限定されないのである。

【００３０】図１及び図２において、本例の軸受装置１
は、可動体としての回転軸２を静圧気体軸受３及び４と
転がり軸受５及び６とで、回転軸２に対してラジアル軸
受として可動に、すなわち軸心Ａの周りでＲ方向に回転
自在に支持するようになっている。

【００３１】静圧気体軸受３と４と及び転がり軸受５と
６とは、夫々互いに同様に構成されて同様に動作するの
で、以下、静圧気体軸受３と転がり軸受５とについて詳
細に説明する。

【００３２】静圧気体軸受３は、鉄及び鉄合金並びに銅
及び銅合金よりなる群から選ばれた金属からなって、円
筒状に形成された裏金１１と、裏金１１の少なくとも一
方の面、本例では円筒状の内周面１２に焼結されて当該
内周面１２において裏金１１に一体に接合されている円
筒状の多孔質焼結金属層１３とを具備した多孔質静圧気
体軸受からなる。

【００３３】裏金１１には、外部からの圧縮気体を多孔
質焼結金属層１３に導く通路手段１５が設けられてお
り、通路手段１５は、裏金１１を貫通して当該裏金１１
に形成された導入孔１６と、内周面１２において裏金１
１に形成された複数の環状溝１７と、導入孔１６に連通
すると共に、環状溝１７を相互に連通させる導通溝１８
とを具備している。

【００３４】多孔質焼結金属層１３は、少なくとも錫、
ニッケル、燐及び銅を含んでおり、多孔質焼結金属層１
３の粒界に含有される無機物質粒子は、塑性変形をする
ことがない無機物質であるところの、黒鉛、窒化ホウ
素、フッ化黒鉛、フッ化カルシウム、酸化アルミニウ
ム、酸化ケイ素及び炭化ケイ素のうちの少なくとも一つ
からなる。このような無機物質が多孔質焼結金属層１３
の錫、ニッケル、燐及び銅に分散配合されていると、こ
のもの自体が機械加工によって塑性変形することがな
く、加えて、多孔質焼結金属層１３の素地の金属部分の
塑性変形を分断し軽減する働きがあるため、機械加工に
おける多孔質焼結金属層１３の目詰りを抑えることがで
きる。

【００３５】回転軸２は、その大径部２１の円筒状の外
表面２２と多孔質焼結金属層１３の円筒状の露出面であ
る内周面２３との間に距離δ２の環状の軸受隙間２４を
もって静圧気体軸受３を貫通して当該静圧気体軸受３に
挿着されており、静圧気体軸受３への所定圧の圧縮気体
の供給で、その大径部２１において静圧気体軸受３に対
して距離δ２の軸受隙間２４をもって軸心Ａの周りでＲ
方向に回転できるようになっている。

【００３６】転がり軸受５は、内輪３１と、外輪３２
と、内輪３１と外輪３２との間に配された多数の鋼球３
３とを具備している。回転軸２は、その小径部３４の円
筒状の外表面３５と内輪３１の円筒状の内周面３６との
間に距離δ１の環状の軸受隙間３７をもって転がり軸受
５を貫通して当該転がり軸受５に挿着されており、静圧
気体軸受３への所定圧の圧縮気体の供給で、その小径部
３４において転がり軸受５に対して距離δ１の軸受隙間
３７をもって軸心Ａの周りで回転できるようになってい
る。

【００３７】軸受装置１では、回転軸２と転がり軸受５
との間の軸受隙間３７の距離δ１を、回転軸２と静圧気
体軸受３との間の軸受隙間２４の距離δ２よりも小さく
してなる。

【００３８】以上の軸受装置１では、通路手段１５を含
む圧縮気体を供給する手段により距離δ２の軸受隙間２
４に圧縮気体が噴出されて、軸受隙間２４に所定圧の気
体膜が形成されると、回転軸２は、軸心Ａに関してセン
タリングされて、内周面２３及び３６のいずれにも接触
しないようにして、高速回転自在となるように支持され
る。一方、静圧気体軸受３への圧縮気体の供給が停止さ
れるか又は供給される圧縮気体圧が低くなり、軸受隙間
２４に所定圧の空気膜を形成し得なくなると、回転軸２
に対しての軸心Ａに関するセンタリングが行われなくな
り、回転軸２は、軸心Ａから偏心して回転されようとす
る。この偏心が一定以上になると、距離δ１が距離δ２
よりも小さいために、回転軸２は、内周面２３に当接す
ることなしに、その小径部３４で内周面３６に当接して
転がり軸受５により回転自在に支持されるようになる。

【００３９】このように軸受装置１では、転がり軸受５
の軸受隙間３７の距離δ１の方が静圧気体軸受３の軸受
隙間２４の距離δ２よりも小さいために、静圧気体軸受
３への圧縮気体の供給が停止されるか又は供給される圧
縮気体圧が低くなって、所望の気体膜が静圧気体軸受３
の軸受隙間２４に生じなくなっても、転がり軸受５によ
って回転軸２が回転自在に支持されて、静圧気体軸受３
の軸受面である内周面２３への回転軸２の接触を回避で
きる結果、静圧気体軸受３の内周面２３にかじりを発生
させることがなく、しかも、所望の気体膜が形成されて
いる場合には、転がり軸受５の軸受面である内周面３６
への回転軸２の接触を回避できるために、高速に回転す
る回転軸２を、発熱又は早期の摩耗等の問題を生じさせ
ることなしに高精度に且つ回転振動なしに回転自在に支
持できる。

【００４０】また、軸受装置１によれば、多孔質焼結金
属層１３の粒界には無機物質粒子が含有されているの
で、多孔質焼結金属層１３の目詰りが抑制されて、理想
的な絞り構造となっており、而して、回転軸２と静圧気
体軸受３との間の軸受隙間２４に所望の気体膜を形成で
き、加えて、多孔質焼結金属層１３が裏金１１に焼結に
よって一体化されているので、多孔質焼結金属層１３と
裏金１１との接合部３９からの圧縮気体の漏洩をなくし
得、無駄なく軸受隙間２４に所望の気体膜を形成でき
る。

【００４１】上記の軸受装置１は、回転軸２のラジアル
軸受として用いた例であるが、これに代えて、図３に示
すように、回転軸のスラスト軸受として用いてもよい。
図３に示す軸受装置４１は、円盤状のフランジ部４２及
び４３を有する回転軸４４を静圧気体軸受４５及び４６
と転がり軸受４７及び４８とで、回転軸４４のＲ方向の
回転において、スラスト方向、すなわち軸心Ａ方向に関
して回転自在に支持するようになっている。

【００４２】静圧気体軸受４５と４６と及び転がり軸受
４７と４８とは、互いに同様に構成されて同様に動作
し、静圧気体軸受４５は、静圧気体軸受３の裏金１１、
多孔質焼結金属層１３及び通路手段１５と同様の裏金５
１、多孔質焼結金属層５２及び通路手段５３を具備した
多孔質静圧気体軸受からなり、転がり軸受４７は、転が
り軸受５の内輪３１、外輪３２及び鋼球３３と同様の内
輪５５、外輪５６及び鋼球５７を具備しており、軸受装
置４１でも、軸受装置１と同様に、回転軸２のフランジ
部４２と転がり軸受４７の内輪５５との間の軸受隙間６
１の距離δ１を、回転軸２のフランジ部４３と静圧気体
軸受４５の多孔質焼結金属層５２との間の軸受隙間６２
の距離δ２よりも小さくしてなる。

【００４３】軸受装置４１では、軸受隙間６２に所定圧
の気体膜が形成されている場合には、回転軸４４は、静
圧気体軸受４５と４６との間で軸心Ａ方向に関してセン
タリングされて、静圧気体軸受４５及び転がり軸受４７
のいずれにも接触しないようにして、高速回転自在とな
るようにスラスト方向に関して支持され、軸受隙間６２
に所定圧の空気膜が形成されない場合には、静圧気体軸
受４５と４６との間で軸心Ａ方向に関して変位して回転
されようとし、この変位が一定以上になると、距離δ１
が距離δ２よりも小さいために、回転軸４４のフランジ
部４２は、例えば多孔質焼結金属層５２に当接する前
に、内輪５５に当接して転がり軸受４７によりスラスト
方向に関して回転自在に支持されるようになる。したが
って、軸受装置４１でも、軸受装置１と同様に、静圧気
体軸受４５にかじりを発生させることがなく、しかも、
高速に回転する回転軸４４を、発熱又は早期の摩耗等の
問題を生じさせることなしに高精度に且つ回転振動なし
にスラスト方向に関して回転自在に支持できる。

【００４４】以上は、可動体として回転軸３又は４４を
回転自在に支持する軸受装置の例であるが、図４から図
６に示すように可動体として直動体７１をＸ方向に直動
自在に支持する直動軸受として軸受装置７２を形成して
もよい。図４から図６に示す軸受装置７２は、基台７３
上に配された静圧気体軸受７４及び転がり軸受７５を具
備しており、静圧気体軸受７４は、平板状であるが、裏
金１１と同様に形成された裏金７６と、裏金７６の平板
状の一方の平坦な面７７に、多孔質焼結金属層１３と同
様にして焼結された多孔質焼結金属層７８とを具備した
多孔質静圧気体軸受からなっており、転がり軸受７５
は、Ｘ方向に転がり移動自在に基台７３上に配された複
数の鋼球８３を具備しており、裏金７６には、通路手段
７９として、裏金７６を貫通して当該裏金７６に形成さ
れた導入孔８０と、導入孔８０に連通すると共に、面７
７において裏金７６に形成された複数の直線溝８１と、
直線溝８１を相互に連通させる複数の導通溝８２とを具
備している。軸受装置７２では、直動体７１の下面８５
と転がり軸受７５の鋼球８３との間の軸受隙間８６の距
離δ１を、直動体７１の下面８５と静圧気体軸受７４の
多孔質焼結金属層７８の上面８７との間の軸受隙間８８
の距離δ２よりも小さくしてなる。

【００４５】図４から図６に示す軸受装置７２でも、軸
受隙間８８に所定圧の気体膜が形成されている場合に
は、直動体７１は、図４に示すように、多孔質焼結金属
層７８から距離δ２だけ浮き上がって、多孔質焼結金属
層７８及び鋼球８３のいずれにも接触しないようにし
て、Ｘ方向に高速直動自在となるように支持され、軸受
隙間８８に所定圧の空気膜が形成されない場合には、直
動体７１と多孔質焼結金属層７８との距離δ２が維持さ
れなくなり、直動体７１が多孔質焼結金属層７８に向か
って変位して、この変位が一定以上になると、距離δ１
が距離δ２よりも小さいために、直動体７１は、図６に
示すように、多孔質焼結金属層７８に当接する前に、鋼
球８３に当接して転がり軸受７５により軸受装置方向に
直動自在に支持されるようになる。したがって、軸受装
置７２でも、軸受装置１及び４１と同様に、静圧気体軸
受７４にかじりを発生させることがなく、しかも、高速
に移動、すなわち直動する直動体７１を、発熱又は早期
の摩耗等の問題を生じさせることなしに高精度に且つ振
動なしにＸ方向に直動自在に支持できる。

【００４６】以上において、多孔質焼結金属層１３、５
２又は７８は、例えば、重量比で錫４〜１０％、ニッケ
ル１０〜４０％、燐０．５〜４％、黒鉛３〜１０％及び
残部銅からなる混合粉末を加圧成形して円筒状又は平板
状の圧粉体を製造し、この圧粉体を、鉄、鉄合金、銅又
は銅合金などからなる円筒状又は平板状の裏金１１、５
１又は７６の内周面に挿入し又は平坦表面に載置し、こ
れを還元性雰囲気もしくは真空中で８００〜１１５０℃
の温度で２０〜６０分間焼結して形成する。焼結中、圧
粉体の内周面又は平坦表面を適宜の手段を用いて加圧し
て、圧粉体を裏金の内周面に又は平坦表面に押し付ける
とよい。圧粉体の製造においての圧粉圧力としては、２
〜７トン／ｃｍ^２程度が好ましい。

【００４７】こうして裏金１１、５１又は７６の一方の
面に焼結された多孔質焼結金属層１３、５２又は７８を
具備した軸受素材を得て、得られた軸受素材の多孔質焼
結金属層１３、５２又は７８の露出面を、その粗さが１
０^−３ｍｍ以下となるように、研削やラッピングにより
機械加工して、所望の多孔質静圧気体軸受を得る。

【００４８】得られた多孔質静圧気体軸受では、多孔質
焼結金属層１３、５２又は７８から噴出される気体の流
量が、機械加工前の軸受素材における流量の１／１０〜
１／３０程度になる。また、多孔質焼結金属層１３、５
２又は７８は、裏金１１、５１又は７６との間に相互に
金属成分の拡散を生じ強固に密着一体化し、その密着強
度も１０００ｋｇ／ｃｍ^２以上を示し、しかも、両者の
間には隙間はなく、この部分からの圧縮気体の漏れは皆
無であることが確認された。

【００４９】なお、多孔質焼結金属層１３、５２又は７
８のための上記形成成分の混合粉末に有機質結合剤水溶
液を添加し、均一に混合して原料粉末とし、該原料粉末
を圧延ロールに供給して原料粉末からなる圧延シートを
形成し、この圧延シートを所望の寸法に切断し、切断し
た圧延シートを裏金１１、５１又は７６の内周面に円筒
状にして挿入し又はそれ自体を裏金の平坦表面に載置
し、これを還元性雰囲気もしくは真空中で８７０〜１１
５０℃の温度で０．１〜５．０ｋｇｆ／ｃｍ^２の圧力下
で２０〜１２０分間焼結して、圧延シートの焼結と裏金
１１、５１又は７６への拡散接合とを同時に行わせて、
裏金１１、５１又は７６の一方の面に焼結された多孔質
焼結金属層１３、５２又は７８を具備した軸受素材を形
成し、こうして得られた軸受素材の多孔質焼結金属層１
３、５２又は７８の露出面を上記と同様にして機械加工
して、所望の多孔質静圧気体軸受を得るようにしてもよ
い。

【００５０】この例示の圧延シートの圧粉密度は、５．
４８〜６．７２ｇ／ｃｍ^３、その厚さ１．３８〜１．８
３ｍｍであって、焼結時間及び温度の設定により、得ら
れる多孔質焼結金属層１３、５２又は７８の密度および
多孔度は異なるが、概ね上述した条件で、焼結密度５．
１５〜６．１９ｇ／ｃｍ^３、多孔質度（含油率換算）２
１．１〜３４．１容積％であり、このように製造された
軸受素材でも、多孔質焼結金属層１３、５２又は７８
は、裏金１１、５１又は７６に拡散接合して一体化して
おり、接合部からの圧縮気体の漏洩は皆無であり、多孔
質静圧気体軸受として十分に満足して使用し得るもので
あることを確認した。

【００５１】なお、多孔質焼結金属層１３、５２又は７
８の両環状端面又は周囲９１及び９２から気体が逃げ
て、当該多孔質焼結金属層１３、５２又は７８からの気
体の吐出圧力が低下するのを防止するために、端面又は
周囲９１及び９２に接着剤等を塗り込んで封孔処理を行
うとよい。

【００５２】

【発明の効果】本発明によれば、静圧気体軸受への圧縮
気体の供給が停止されるか又は供給される圧縮気体圧が
低くなっても、静圧気体軸受の軸受面にかじりを発生さ
せることなしに、しかも、高速に移動する可動体を、発
熱又は早期の摩耗等の問題を生じさせることなしに、高
精度に且つ移動振動なしに可動に支持できる軸受装置を
提供することができる。

【００５３】また、本発明によれば、好ましい通気性と
平面度を有した軸受表面でもって可動体を高精度に且つ
移動振動なしに可動に支持できる軸受装置を提供するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の好ましい実施の形態の一例の断面図で
ある。

【図２】図１に示す静圧気体軸受の拡大断面図である。

【図３】本発明の好ましい実施の形態の他の例の断面図
である。

【図４】本発明の好ましい実施の形態の更に他の例の断
面図である。

【図５】図４に示す静圧気体軸受の拡大断面図である。

【図６】図４に示す例の動作説明図である。

【符号の説明】

１軸受装置２回転軸３、４静圧気体軸受５、６転がり軸受２４、３７軸受隙間 δ１、δ２距離

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】可動体を静圧気体軸受と転がり軸受とで
可動に支持する軸受装置であって、可動体と転がり軸受
との間の軸受隙間の距離δ１を、可動体と静圧気体軸受
との間の軸受隙間の距離δ２よりも小さくしてなる軸受
装置。
【請求項２】静圧気体軸受は、距離δ２の軸受隙間に
噴出される圧縮気体を供給する手段を具備している請求
項１に記載の軸受装置。
【請求項３】静圧気体軸受は、裏金と、この裏金の少
なくとも一方の面に一体に接合された多孔質焼結金属層
とを具備した多孔質静圧気体軸受からなり、多孔質焼結
金属層の粒界には無機物質粒子が含有されている請求項
１又は２に記載の軸受装置。
【請求項４】多孔質焼結金属層は、焼結により裏金に
一体に接合されている請求項３に記載の軸受装置。
【請求項５】多孔質焼結金属層は、少なくとも錫、ニ
ッケル、燐及び銅を含んでおり、無機物質粒子は、黒
鉛、窒化ホウ素、フッ化黒鉛、フッ化カルシウム、酸化
アルミニウム、酸化ケイ素及び炭化ケイ素のうちの少な
くとも一つからなる請求項３又は４に記載の軸受装置。
【請求項６】裏金は、鉄及び鉄合金並びに銅及び銅合
金よりなる群から選ばれた金属からなる請求項３から５
のいずれか一項に記載の軸受装置。
【請求項７】圧縮気体を供給する手段は、外部からの
圧縮気体を多孔質焼結金属層に導くように裏金に設けら
れた通路手段を具備している請求項３から６のいずれか
一項に記載の軸受装置。
【請求項８】裏金は、円筒状に形成されており、多孔
質焼結金属層は、裏金の円筒状内面に焼結されている請
求項３から７のいずれか一項に記載の軸受装置。
【請求項９】可動体は、回転軸であって、静圧気体軸
受及び転がり軸受は、回転軸に対してラジアル軸受とし
て用いられている請求項１から８のいずれか一項に記載
の軸受装置。
【請求項１０】可動体は、回転軸であって、静圧気体
軸受及び転がり軸受は、スラスト軸受として用いられて
いる請求項１から８のいずれか一項に記載の軸受装置。
【請求項１１】裏金は平板状に形成されており、多孔
質焼結金属層は、裏金の平板状の一方の面に焼結されて
いる請求項３から７のいずれか一項に記載の軸受装置。
【請求項１２】可動体は、直動体であって、静圧気体
軸受及び転がり軸受は、直動軸受として用いられている
請求項１から７のいずれか一項又は請求項１１に記載の
軸受装置。
【請求項１３】請求項１から１２のいずれか一項に記
載の軸受装置に用いられる可動体、静圧気体軸受又は転
がり軸受。