JP2005195105A

JP2005195105A - 静圧軸受け

Info

Publication number: JP2005195105A
Application number: JP2004002683A
Authority: JP
Inventors: Yoshibumi Takei; 義文武井; Ichiro Aoki; 一郎青木; Tomoyuki Hikita; 友幸引田; Hiroyuki Tsuto; 宏之津戸
Original assignee: Taiheiyo Cement Corp
Current assignee: Taiheiyo Cement Corp
Priority date: 2004-01-08
Filing date: 2004-01-08
Publication date: 2005-07-21

Abstract

【課題】移動体装置に使用される静圧軸受けは高速に且つ精密に動作することが求められており、使用される部材は軽量化と高剛性化が望まれている。本発明により、軽量で高剛性であり、高速移動が可能な移動体装置に使用される静圧軸受けを提供する。
【解決手段】ＳｉＣ−Ｓｉ複合材料からなるハニカム構造体を含み、かつ、該ハニカム構造体の上下にＳｉＣ−Ｓｉ複合材料からなる平板が接合されてなる部材をガイド軸として用いることを特徴とする静圧軸受け。さらに、前記複合材料のＳｉＣの含有率が40〜80体積％であることが好ましく、これにより、軽量で高剛性であり、高速移動が可能な移動体装置に使用される静圧軸受けが得られる。
【選択図】なし

Description

本発明は、静圧軸受けに関するものであって、特に、軽量で剛性の高いガイド軸用部材を構成部材として用いた静圧軸受けに関するものである。

近年、移動体装置に使用される静圧軸受けは高速に且つ精密に動作することが求められており、使用される部材は軽量化と高剛性化が望まれている。
このような要求に対して、高比剛性の構成材料を移動体装置の構成部分として用いることが開示されている（例えば、特許文献1参照）。
特開２００１−３４２０６９号公報

しかしながら、前記の移動体装置は、剛性は高いものの軽量でないため、高速に移動できないという課題があった。

したがって、本発明の目的は、軽量で高剛性であり、高速移動が可能な移動体装置に使用される静圧軸受けを提供することを目的としている。

本発明者らは、上記課題に鑑み鋭意研究した結果、金属Ｓｉマトリックス中にＳｉＣ強化材が複合されたＳｉＣ−Ｓｉ複合材料からなるハニカム構造体を含むガイド軸用部材を静圧軸受けの構成部材とすることで軽量化が可能なことと、高剛性であるため高速に動作に好適であることを見出して本発明を完成した。
即ち本発明の目的は、下記する手段により達成される。
（１）ＳｉＣ−Ｓｉ複合材料からなるハニカム構造体を含み、かつ、該ハニカム構造体の上下にＳｉＣ−Ｓｉ複合材料からなる平板が接合されてなる部材をガイド軸用部材として用いることを特徴とする静圧軸受け。
（２）前記複合材料のＳｉＣの含有率が40〜80体積％であることを特徴とする（１）に記載の静圧軸受け。

以下に詳細に説明する通り、本発明の静圧軸受けによれば、軽量で高剛性であるため、被搬送物の高速移動が可能であり、歪による位置決め精度の低下を防ぐ果がある。

以下、本発明の静圧軸受けについて、更に詳しく説明する。
上記で述べたように本発明の静圧軸受けは、ＳｉＣ−Ｓｉ複合材料からなるハニカム構造体を含み、かつ、該ハニカム構造体の上下にＳｉＣ−Ｓｉ複合材料からなる平板が接合されてなる部材をガイド軸用部材として用いることを特徴としている。（請求項１）

ここで、本発明でＳｉＣ−Ｓｉ複合材料からなるハニカム構造体を用いた理由は、従来の密充填のセラミックスでは重たくて高速移動ができないという課題を解決するためであって、内部にハニカム構造体による中空部を形成することにより軽量化が可能としたものである。また、ハニカム構造体は、単に同体積の空孔を形成した多孔体と比較して強度や剛性面で優れているという作用がある。
また、本発明でＳｉ金属マトリックス中にＳｉＣ強化材が複合されたＳｉＣ−Ｓｉ複合材料を用いた理由は、ＳｉＣ−Ｓｉ複合材料は、熱伝導率が約170W／mKと高く、均熱性・放熱性に優れており、熱歪による精度低下を防ぐ作用を持つからである。

次に、本発明の静圧軸受けは、前記複合材料のＳｉＣの含有率が40〜80体積％であることを特徴ととしている。（請求項２）
ここで、強化材であるＳｉＣの含有率を40〜80体積％に限定したのは、ＳｉＣ含有率が40体積％より少ないと場合では、ＳｉＣ−Ｓｉ複合材料の剛性が低下するため歪が発生しやすくなり好ましくないからである。また、ＳｉＣ含有率を80体積％以下とする理由は、これよりＳｉＣ含有率が多いと緻密なＳｉＣ−Ｓｉ複合材料が得られなくなるからである。

以下、本発明に係るガイド軸用部材を静圧軸受けの構成部材として用いた実施例により具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではない。
〔実施例〕
ＳｉＣ粉末100質量部にメチルセルロース10質量部、水20質量部を混練、押し出し成形しＳｉＣハニカムを作製した。
平均粒形100μmのＳｉＣ粉末100重量部とアクリルバインダー10質量部およびエタノール20質量部を混練した接合剤を、静圧軸受け形状に切り出した２枚の多孔質カーボン平板のハニカム構造体との接合面に塗布し、その２枚の塗布面の間に上記ＳｉＣハニカムを配置し、ハニカムサンドイッチ構造体を作製した。さらに別の２枚の多孔質カーボン板を、ハニカムサンドイッチ構造体側面にフェノール樹脂を用いて接合した。次に得られたハニカムサンドイッチ構造体を金属ＳｉとともにArガス雰囲気中で1600℃に加熱した。得られたＳｉＣハニカムサンドイッチ構造体を仕上げ加工してガイド軸用部材とした。
その結果、ＳｉＣ−Ｓｉ複合材料からなるハニカム構造体の両側にＳｉＣ−Ｓｉ複合材料からなる平板が配置され、それらの間にＳｉＣ強化材と金属Ｓｉとの複合材料による接合層を有し、この接合層によりＳｉＣ−Ｓｉ複合材料からなるハニカム構造体と両側にＳｉＣ−Ｓｉ複合材料からなる平板が強固に接合されたガイド軸用部材を得た。ここで、得られた複合材料の強化材ＳｉＣの含有率は、５０体積％であった。

次に、このようにして得られたガイド軸用部材のかさ密度を測定したところ、1.08g/cm³と軽量であった。また、得られたガイド軸用部材と同様な方法で得られた試料から400mm×400mm×H40mmの試験体を切り出し、4隅を固定し、中心部にφ50mmの棒で0.1MPaの荷重をかけるという「たわみ試験」を行った。その結果、たわみ量は2.5μmと小さく、高い剛性を示した。
次に、このようにして得られたガイド軸用部材から大きさ5mm×5mm×1mmの試験体を切り出し、レーザーフラッシュ法熱物性測定装置により熱伝導率を測定したところ、170W／mKと大きく、放熱性は十分であることが分かった。
したがって、本発明のガイド軸用部材を静圧軸受けの構成部材として用いれば、軽量で高剛性であるため、被搬送物の高速移動が可能であり、歪による位置決め精度の低下を防ぐ効果があることが分かった。

Claims

ＳｉＣ−Ｓｉ複合材料からなるハニカム構造体を含み、かつ、該ハニカム構造体の上下にＳｉＣ−Ｓｉ複合材料からなる平板が接合されてなる部材をガイド軸用部材として用いることを特徴とする静圧軸受け。
前記複合材料のＳｉＣの含有率が40〜80体積％であることを特徴とする請求項１記載の静圧軸受け。