JP4442012B2

JP4442012B2 - 多孔質静圧気体軸受及びその製造方法

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Publication number: JP4442012B2
Application number: JP2000301119A
Authority: JP
Inventors: 秀夫小沢; 耕一角田
Original assignee: Oiles Corp
Current assignee: Oiles Corp
Priority date: 2000-09-29
Filing date: 2000-09-29
Publication date: 2010-03-31
Anticipated expiration: 2020-09-29
Also published as: JP2002106564A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多孔質金属焼結体を用いた多孔質静圧気体軸受及びその製造方法に関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
多孔質静圧気体軸受は、すぐれた高速安定性と高い負荷容量とをもつものとして、従来から注目されており、種々研究もなされているが実用化に際してはいくつかの克服すべき問題がある。
【０００３】
多孔質静圧気体軸受に対して多孔質金属焼結体を用いる場合、供給される高圧気体が無駄に消費されないように、通常、軸受面以外に対しては封孔処理が施される。
【０００４】
斯かる封孔処理は、多孔質金属焼結体の表面にシリコーン樹脂等からなる封止剤を塗布して通常なされるが、塗布されて多孔質金属焼結体の表面に形成された封孔用の封止剤層は、高圧気体からの風圧を受けるためにある程度の厚みを必要とする結果、多孔質金属焼結体の寸法精度に影響を与えると共に、多孔質金属焼結体の表面から剥がれだす虞もある。
【０００５】
また、封止剤による封孔処理は、塗布後にその乾燥工程を必要とする上に、封止剤が流動して軸受面として形成された多孔質金属焼結体の他の表面に流れ出す虞もあり、作業時間がかかり煩雑な工程となり、更に、封止剤が多孔質金属焼結体の細孔内に染み込んで、必要な細孔をも封止してしまう虞もある。
【０００６】
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、シリコーン樹脂等からなる封止剤を用いないで封孔処理を行い得、而して、多孔質金属焼結体の寸法精度を所望に得られて、長期に亘って安定な封孔を維持でき、しかも、煩雑な工程をなくし得て封孔作業時間を大幅に短縮できて、必要なところのみの封孔を行い得る多孔質静圧気体軸受及びその製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の第一の態様の多孔質静圧気体軸受は、多孔質金属焼結体を具備しており、ここで、多孔質金属焼結体の軸受面は、無秩序に混在した、金属部分と無機質部分と多数の細孔の開口とを有しており、軸受面以外であって多孔質金属焼結体の外部に露出する面は、金属部分と、この金属部分の展延部とを有しており、外部に露出する面の少なくとも大部分の細孔の開口は、展延部で塞がれている。
【０００８】
第一の態様の多孔質静圧気体軸受によれば、軸受面以外であって多孔質金属焼結体の外部に露出する面の少なくとも大部分の細孔の開口が金属部分の展延部で塞がれているために、この露出する面からの気体の噴出をなくし得、供給される高圧気体の無駄な消費をなくし得ると共に、細孔の封孔が金属部分の展延部でなされているために、封止剤に比較して長期に亘って安定な封孔を維持できる上に、露出する面からの張り出しがなく、多孔質金属焼結体の寸法精度を所望に得られる。
【０００９】
なお、第一の態様の多孔質静圧気体軸受においては、外部に露出する面の細孔の開口は、展延部以外の金属部分でも塞がれており、これにより外部に露出する面は、細孔の開口がほとんど存在しないようにされている。
【００１０】
本発明では、その第二の態様の多孔質静圧気体軸受のように、軸受面は、更に、金属部分の展延部を有しており、斯かる軸受面の金属部分の展延部は、本発明の第三の態様の多孔質静圧気体軸受では、軸受面の多数の開口のうちの少なくとも一部の開口を絞っている。
【００１１】
第三の態様の多孔質静圧気体軸受によれば、展延部により軸受面の一部の細孔の開口が絞られているために、細孔が軸受面でそのまま大きく開口することに起因する自励振動（ニューマチックハンマー現象）を減少でき、安定な軸受機能を発揮できる。
【００１２】
本発明の第二の態様における軸受面の金属部分の展延部は、本発明の第四の態様の多孔質静圧気体軸受のように、軸受面の多数の開口のうちの一部の開口を塞いでいても、また、本発明の第五の態様の多孔質静圧気体軸受のように、無機質部分で分断されていてもよい。
【００１３】
多孔質金属焼結体は、本発明の第六の態様の多孔質静圧気体軸受では、円筒形状を有していると共に、外部に露出した環状の端面を有しており、本発明の第七の態様の多孔質静圧気体軸受では、円筒形状を有していると共に、ハウジング内に嵌装されており、外部に露出した環状の端面を有している。
【００１４】
第六の態様の多孔質静圧気体軸受によれば、多孔質金属焼結体の外周面又は内周面を軸受面とすることによりラジアル軸受を構成でき、第七の態様の多孔質静圧気体軸受によれば、ハウジングにより多孔質金属焼結体の外周面の封孔処理を行うことができ、多孔質金属焼結体の細孔の外周面での開口から無駄に気体が噴出することをなくし得る。
【００１５】
また、多孔質金属焼結体は、本発明の第八の態様の多孔質静圧気体軸受では、方形形状を有していると共に、外部に露出した矩形状の端面を有しており、本発明の第九の態様の多孔質静圧気体軸受では、方形形状を有していると共に、板状の裏金に固着されており、外部に露出した矩形状の端面を有している。
【００１６】
本発明による多孔質静圧気体軸受は、多孔質金属焼結体を裸で用いて多孔質金属焼結体そのものから構成してもよいが、上述の第七の態様のように、多孔質金属焼結体の外周面をハウジングで覆って、多孔質金属焼結体とハウジングとから構成してもよく、更には、第九の態様のように、多孔質金属焼結体を板状の裏金に固着して、斯かる板状の裏金と多孔質金属焼結体とから構成してもよく、この場合には、本発明の多孔質静圧気体軸受をスライダのような直動部材の軸受として用いることができる。
【００１７】
本発明の第十の態様の多孔質静圧気体軸受では、第一から第九のいずれかの態様の多孔質静圧気体軸受において、軸受面及び外部に露出する面の金属部分は、少なくとも錫、燐及び銅を含んでおり、軸受面の無機質部分は、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を含んでおり、本発明の第十一の態様の多孔質静圧気体軸受では、第十の態様の多孔質静圧気体軸受において、軸受面及び外部に露出する面の金属部分は、更に、ニッケル又はマンガンを含んでいる。
【００１８】
第十の態様の多孔質静圧気体軸受によれば、軸受面及び外部に露出する面の金属部分に展延性に優れた金属を含んでいるために好ましい展延部を提供でき、また、第十の態様の多孔質静圧気体軸受において、軸受面の無機質部分に、特に黒鉛、窒化ホウ素、フッ化黒鉛及びフッ化カルシウムの少なくとも一つを含んでいると、これらは固体潤滑材として機能するので、多孔質静圧気体軸受に支持される回転軸又はスライダの静止時又は始動時に相互に接触しても、これらに損傷が生じ難くフェールセーフな多孔質静圧気体軸受となる。
【００１９】
本発明の第一の態様の多孔質静圧気体軸受の製造方法は、金属粉末及び無機質粉末を含む円筒状圧粉部と、この円筒状圧粉部の両端面に配されていると共に、主として金属粉末を含む環状圧粉部とを一体的に有した圧粉体を準備する準備工程と、この圧粉体を焼結して円筒状の多孔質金属焼結体を作製する多孔質金属焼結体作製工程と、この多孔質金属焼結体に研削を施して、多孔質金属焼結体の円筒面に軸受面を形成し、多孔質金属焼結体の端面に外部に露出する面を形成する研削工程とを具備する。
【００２０】
斯かる第一の態様の製造方法によれば、多孔質金属焼結体に研削を施して、多孔質金属焼結体の端面に外部に露出する面を形成するために、主として金属粉末からなる端面において金属部分に研削により塑性変形を生じさせて、露出する面の細孔の開口を閉塞できる結果、シリコーン樹脂等からなる封止剤を用いないで封孔処理を行い得、而して、多孔質金属焼結体の寸法精度を所望に得られて、長期に亘って安定な封孔を維持でき、しかも、煩雑な工程をなくし得て封孔作業時間を大幅に短縮できて、必要なところのみの封孔を行い得る。
【００２１】
本発明の第二の態様の多孔質静圧気体軸受の製造方法は、主として金属粉末を含む厚肉円筒状圧粉体と、この厚肉円筒状圧粉体の内周面に配されていると共に、金属粉末及び無機質粉末を含む薄肉円筒状圧粉体とを有した組み合わせ圧粉体を準備する準備工程と、この組み合わせ圧粉体を焼結して、厚肉円筒状圧粉体と薄肉円筒状圧粉体とを一体化してなる円筒状の多孔質金属焼結体を作製する多孔質金属焼結体作製工程と、この多孔質金属焼結体に研削を施して、多孔質金属焼結体の円筒面に軸受面を形成し、多孔質金属焼結体の端面に外部に露出する面を形成する研削工程とを具備する。
【００２２】
第二の態様の製造方法によれば、多孔質金属焼結体に研削を施して、多孔質金属焼結体の端面に外部に露出する面を形成するために、主として金属粉末を含む厚肉円筒状圧粉体から大部分がなる端面において金属部分に研削により塑性変形を生じさせて、露出する面の細孔の開口を閉塞できる結果、上記の第一の態様の製造方法と同様な効果を生じさせることができる。
【００２３】
本発明の第三の態様の多孔質静圧気体軸受の製造方法は、金属粉末及び無機質粉末を含む軸受面用の圧粉体と、主として金属粉末を含む端面用の圧粉体とを準備する準備工程と、軸受面用の圧粉体を軸受面となるべき部位に配置し、端面用の圧粉体を軸受面以外であって外部に露出する面となる部位に配して、これらの組み合わせ体を作製する組み合わせ体作製工程と、この作製した組み合わせ体を焼結して、軸受面用の圧粉体と端面用の圧粉体とを一体化してなる多孔質金属焼結体を作製する多孔質金属焼結体作製工程と、多孔質金属焼結体に研削を施して、軸受面用の圧粉体で形成された部位に軸受面を形成し、端面用の圧粉体で形成された部位に外部に露出する面を形成する研削工程とを具備する。
【００２４】
第三の態様の製造方法によれば、多孔質金属焼結体に研削を施して、主として金属粉末を含む端面用の圧粉体で形成された部位に外部に露出する面を形成し、斯かる露出する面において金属部分に研削により塑性変形を生じさせて、当該露出する面の細孔の開口を閉塞する結果、上記の第一及び第二の態様の製造方法と同様な効果を生じさせることができる。
【００２５】
本発明の第四の態様の製造方法では、上記の製造方法において、金属粉末は、少なくとも錫、燐及び銅を含んでおり、無機質粉末は、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を含んでいる。
【００２６】
第四の態様の製造方法によれば、金属粉末からなる焼結部分が優れた展延性を呈するために、外部に露出する面では細孔の開口を確実に閉塞できる一方、軸受面では、金属粉末からなる焼結部分の優れた展延性に拘らず、金属粉末からなる焼結部分が塑性変形して細孔の開口を閉じようとしても、脆性な無機質部分で金属粉末からなる焼結部分の塑性流動が分断されて細孔の開口の閉塞が好ましく抑制され、而して、軸受面の形成後も、細孔の目詰まりが抑制された理想的な絞り構造となった細孔を有した多孔質静圧気体軸受を得ることができ、更に、無機質粉末として黒鉛、窒化ホウ素、フッ化黒鉛及びフッ化カルシウムのうちの少なくとも一つを含む場合は、これらが固体潤滑材として機能する結果、多孔質静圧気体軸受に支持される回転軸又はスライダの静止時又は始動時に相互に接触しても、これらに損傷が生じ難くフェールセーフな多孔質静圧気体軸受となる。
【００２７】
なお、本発明の第五の態様の製造方法のように、金属粉末が、更に、ニッケル又はマンガンを含んでいると、金属粉末からなる焼結部分の剛性を適宜増大し得る。
【００２８】
また本発明の第六の態様の製造方法のように、多孔質金属焼結体をハウジング内に嵌装、固着する嵌装工程を更に具備していてもよい。
【００２９】
第六の態様の製造方法によれば、ハウジングで補強されると共に、多孔質金属焼結体の一つの面をハウジングで封孔処理できる多孔質静圧気体軸受を製造できる。
【００３０】
多孔質金属焼結体を形成するための金属粉末は、その粒径が３０μｍから１５０μｍのものを、好ましくは４５μｍから７５μｍのものを用いるのが好ましく、同じく無機質粉末は、その粒径が３０μｍから３００μｍのものを、好ましくは４５μｍから１５０μｍのものを用いるのが好ましく、斯かる金属粉末及び無機質粉末を用いた多孔質金属焼結体の焼結密度及び多孔度は焼結時間及び焼結温度で異なるが、例えば、２トン／ｃｍ^２から７トン／ｃｍ^２の圧力を加えて圧粉体を形成し、この圧粉体を還元性雰囲気もしくは真空中で８００℃から１１５０℃の温度で２０分から６０分間焼結した場合には、概ね焼結密度は、５．１５ｇ／ｃｍ^３乃至６．１９ｇ／ｃｍ^３、多孔度は２１．１％乃至３４．１％（含油率換算）である。
【００３１】
本発明の方法において、多孔質金属焼結体に対する機械加工は、多くの場合、旋削加工後、研削加工が行われる。この研削加工における加工代は、概ね０．２ｍｍ以下の範囲で行われるのがよい。
【００３２】
以下、本発明及び本発明の実施の形態を、図面を参照してその好ましい例に基づいて説明する。なお、本発明はこれらの例に限定されないのである。
【００３３】
【発明の実施の形態】
図１から図４において、本例の多孔質静圧気体軸受１は、円筒状の多孔質金属焼結体２と、同じく円筒状であって、多孔質金属焼結体２が内部に嵌装された金属製の剛性のハウジング３とを具備している。
【００３４】
円筒形状を有した多孔質金属焼結体２において、ラジアル軸受面としての円筒状の内周面４は、無秩序に混在した、多数の細孔５の開口６と、金属部分７と、無機質部分８と、金属部分７の展延部９とを有しており、内周面４以外であって多孔質金属焼結体２の外部に露出する面、本例では環状の両端面１０及び１１は、金属部分１２と、金属部分１２の展延部１３とを有しており、両端面１０及び１１の細孔５の開口は、展延部１３で塞がれている。
【００３５】
内周面４における金属部分７の展延部９は、開口６を絞っているもの、開口６を塞いでいるもの及び無機質部分８で分断されているものからなる。
【００３６】
外部に露出する面として環状の両端面１０及び１１を有した多孔質金属焼結体２において、その円筒状の外周面２１には環状凹所２２が形成されており、ハウジング３の円筒状の内周面２３によって蓋された環状凹所２２は、多孔質金属焼結体２の細孔５へ気体、本例では高圧空気を供給する環状供給路２４を形成している。
【００３７】
ハウジング３は、環状供給路２４に連通すると共にねじが切られた貫通孔２５を具備しており、貫通孔２５に空気供給プラグが取付けられるようになっている。ハウジング３の内周面２３がぴったりと多孔質金属焼結体２の外周面２１に接触していることにより、外周面２１での多孔質金属焼結体２の細孔５の開口が封止されている。なお、外周面２１での封孔処理をより完全なものとするために、ハウジング３の内周面２３と多孔質金属焼結体２の外周面２１との間に、シリコーン樹脂等からなる封止剤を介在させてもよい。
【００３８】
本例では、内周面４並びに両端面１０及び１１の金属部分７及び１２は、錫、燐、ニッケル及び銅を含んでおり、内周面４の無機質部分８は、黒鉛を含んでいる。
【００３９】
以上の多孔質静圧気体軸受１において、貫通孔２５に供給された高圧空気は、環状供給路２４に供給され、環状供給路２４に供給された高圧空気は、多孔質金属焼結体２の細孔５を介して内周面４から噴出されて、内周面４に挿着された回転軸３１の外周面との間に高圧空気膜を形成し、而して、多孔質静圧気体軸受１は、斯かる回転軸３１をラジアル方向において回転自在に支持する。
【００４０】
多孔質静圧気体軸受１によれば、内周面４以外であって多孔質金属焼結体２の外部に露出する両端面１０及び１１の細孔５の開口が金属部分１２の展延部１３で塞がれているために、両端面１０及び１１からの空気の噴出をなくし得、供給される高圧空気の無駄な消費をなくし得ると共に、細孔５の封孔が金属部分１２の展延部１３でなされているために、封止剤に比較して長期に亘って安定な封孔を維持できる上に、両端面１０及び１１からの張り出しがなく、多孔質金属焼結体２の寸法精度を所望に得られる。
【００４１】
また多孔質静圧気体軸受１によれば、展延部９により内周面４の一部の細孔５の開口６が絞られているために、多くの細孔５が内周面４でそのまま大きく開口することに起因する自励振動（ニューマチックハンマー現象）をなくし得、安定な軸受機能を発揮でき、しかも、ハウジング３により多孔質金属焼結体２の外周面２１の封孔処理を行うことができ、多孔質金属焼結体２の細孔５の外周面２１での開口から無駄に気体が噴出することをなくし得る。
【００４２】
次に以上の多孔質静圧気体軸受１を製造する方法の一例を説明する。先ず、図５に示すような、円筒状の内周面２７を有した外型２８と、中子としての小径円柱部２９及び大径円柱部３０を有した下型２６とを準備すると共に、外型２８と下型２６とにより形成された円筒中空部３２に、例えば錫４％から１０％、ニッケル１０％から４０％、燐０．５％から４％及び残部銅からなる混合金属粉末であって、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等の無機質粉末を含まない混合金属粉末を入れて堆積させることにより、環状の薄い混合粉末層３３を形成し、混合粉末層３３の形成後、同じく円筒中空部３２に、重量比で錫４％から１０％、ニッケル１０％から４０％、燐０．５％から４％、黒鉛３％から１０％及び残部銅からなる金属粉末と、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少なくとも一つを含む無機質粉末との混合粉末を入れて堆積させることにより、円筒状の厚い混合粉末層３４を形成し、混合粉末層３４の形成後に、混合粉末層３３と同様な主として混合金属粉末の環状の薄い混合粉末層３５を同様にして形成する。
【００４３】
次に、図６に示すような小径円柱部２９が嵌入する円柱状の内部３６を有する円筒状の上型３７を準備すると共に、上型３７の内部３６に小径円柱部２９を嵌入すると共に上型３７を下型２６に向かって押圧しながら円筒中空部３２に挿入して、混合粉末層３３、３４及び３５に２トン／ｃｍ^２から７トン／ｃｍ^２の圧力を加えて、混合粉末層３４からなる円筒状圧粉部３８と、混合粉末層３３及び３５からなって、円筒状圧粉部３８の両端面に配された環状圧粉部３９及び４０とを一体的に有した圧粉体５２を成形し、成形後、型から取り出して圧粉体５２を得る。
【００４４】
こうして準備された圧粉体５２に機械加工を施して図７に示すような環状凹所２２を形成し、環状凹所２２が形成された圧粉体５２を、還元性雰囲気もしくは真空中で８００℃から１１５０℃の温度で２０分から６０分間焼結して、環状凹所２２を有した図７に示すような円筒状の多孔質金属焼結体２を作製する。
【００４５】
多孔質金属焼結体２の作製後、次に、多孔質金属焼結体２の円筒面である内周面４を旋削加工して、旋削加工後、続いて研削加工して内周面４を軸受面として形成し、多孔質金属焼結体２の環状の端面１０及び１１を、当該端面１０及び１１において十分な金属部分１２の展延部１３が生じるように適宜旋削加工して、旋削加工後、続いて研削加工して、端面１０及び１１を外部に露出する面として形成する。内周面４並びに端面１０及び１１の研削加工における加工代は、概ね０．２ｍｍ以下の範囲で行なうとよい。
【００４６】
これらの研削工程後、図８に示すように、多孔質金属焼結体２を、予めねじ切りされた貫通孔２５を有する円筒状のハウジング３内に嵌装、固着することにより、図１及び図２に示すような多孔質静圧気体軸受１を得ることができる。
【００４７】
以上の製造方法によれば、前述の特長をもった多孔質静圧気体軸受１を得ることができる上に、多孔質金属焼結体２に研削を施して、多孔質金属焼結体２の端面１０及び１１に外部に露出する面を形成するために、主として金属粉末からなる端面１０及び１１の金属部分１２に塑性変形を生じさせて、露出する端面１０及び１１の細孔５の開口を閉塞できる結果、シリコーン樹脂等からなる封止剤を用いないで封孔処理を行い得、而して、多孔質金属焼結体２の寸法精度を所望に得られて、長期に亘って安定な封孔を維持でき、しかも、煩雑な工程をなくし得て封孔作業時間を大幅に短縮できて、必要なところのみの封孔を行い得る。
【００４８】
また上記の製造方法によれば、金属部分７及び１２が優れた展延性を呈するために、端面１０及び１１では細孔５の開口を確実に閉塞できる一方、内周面４では、金属部分７の優れた展延性に拘らず、金属部分７が塑性変形して細孔５の開口６を閉じようとしても、脆性な無機質部分８で金属部分７の塑性流動が分断されて細孔５の開口６の閉塞が好ましく抑制され、而して、内周面４からなる軸受面の形成後も、細孔５の目詰まりが抑制された理想的な絞り構造となった細孔５を有した多孔質静圧気体軸受１を得ることができ、更に、無機質粉末として黒鉛、窒化ホウ素、フッ化黒鉛及びフッ化カルシウムのうちの少なくとも一つを含む場合には、これらが固体潤滑材として機能する結果、多孔質静圧気体軸受１に支持される回転軸３１の静止時又は始動時に相互に接触しても、これらに損傷が生じ難くフェールセーフな多孔質静圧気体軸受１となる。
【００４９】
更に上記の製造方法によれば、ハウジング３で補強されると共に、多孔質金属焼結体２の外周面２１をハウジング３で封孔処理できる多孔質静圧気体軸受１を製造できる。
【００５０】
多孔質静圧気体軸受１を次のようにして製造してもよい。即ち、図９に示すように、例えば錫４％から１０％、ニッケル１０％から４０％、燐０．５％から４％及び残部銅の主として金属粉末を含む厚肉円筒状圧粉体６１と、厚肉円筒状圧粉体６１の円筒状の内周面６２に密に配されていると共に、重量比で錫４％から１０％、ニッケル１０％から４０％、燐０．５％から４％、黒鉛３％から１０％及び残部銅からなる金属粉末及び無機質粉末を含む薄肉円筒状圧粉体６３とを有した組み合わせ圧粉体６４を準備する。
【００５１】
厚肉円筒状圧粉体６１及び薄肉円筒状圧粉体６３は、金属粉末並びに金属粉末と無機質粉末との混合粉末の夫々を型内に配置して２トン／ｃｍ^２から７トン／ｃｍ^２の圧力を加えて成形することにより作製され、組み合わせ圧粉体６４は、厚肉円筒状圧粉体６１の内部に薄肉円筒状圧粉体６３を嵌入することにより作製される。
【００５２】
次に、組み合わせ圧粉体６４の円筒状の外周面６５に、本例では図１０に示すように二条の環状凹所２２ａ及び２２ｂと、これら環状凹所２２ａ及び２２ｂを連通する連通溝６６とを機械加工により形成する。
【００５３】
こうして準備された環状凹所２２ａ及び２２ｂ並びに連通溝６６を有する組み合わせ圧粉体６４を上記と同様にして焼結して、厚肉円筒状圧粉体６１と薄肉円筒状圧粉体６３とを一体化し、図１０に示すような円筒状の多孔質金属焼結体２を作製し、多孔質金属焼結体２に上記と同様に旋削加工、研削加工を施して、多孔質金属焼結体２の円筒面４に軸受面を形成し、多孔質金属焼結体２の端面１０及び１１に外部に露出する面を形成する。研削工程後、図１１に示すように、多孔質金属焼結体２を、上記と同様に、予めねじ切りされた貫通孔２５を有する円筒状のハウジング３内に嵌装、固着することにより、図１及び図２に示すような多孔質静圧気体軸受１を得ることができる。
【００５４】
本例により製造された多孔質静圧気体軸受１は、環状凹所２２ａ及び２２ｂによる二条の環状供給路２４を有することになり、斯かる二条の環状供給路２４は、連通溝６６を介して貫通孔２５に連通されることになる。なお、環状凹所２２ａ及び２２ｂを互いに連通する連通溝６６を一個に限らず二個以上形成してもよい。
【００５５】
図９から図１１に示す製造方法によれば、多孔質金属焼結体２に研削加工を施して、多孔質金属焼結体２の端面１０及び１１に外部に露出する面を形成するために、主として金属粉末を含む厚肉円筒状圧粉体６１の焼結体から大部分がなる端面１０及び１１の金属部分１２に塑性変形を生じさせて、露出する面の細孔５の開口を閉塞できる結果、先の製造方法と同様な効果を生じさせることができる。
【００５６】
更に多孔質静圧気体軸受１を次のようにして製造してもよい。即ち、図１２に示すような、例えば錫、燐、ニッケル及び銅を含んだ金属粉末と黒鉛を含んだ無機質粉末とを含む軸受面用の円筒状の圧粉体４１と、例えば錫４％から１０％、ニッケル１０％から４０％、燐０．５％から４％及び残部銅からなる金属粉末を含む図１３に示すような端面用の環状の圧粉体４２二個とを準備する。
【００５７】
次に、図１４に示すように圧粉体４１の両端面に圧粉体４２を配置して、すなわち、圧粉体４１を軸受面となるべき部位に配置し、圧粉体４２を軸受面以外であって外部に露出する面となる部位に配して、これらの組み合わせ体４３を作製する。組み合わせ体４３の作製に際しては、適当な治具を用いて圧粉体４１の両端面に対して圧粉体４２がぴったりと接触して且つ互いの内周面が面一になるようにする。
【００５８】
作製した組み合わせ体４３を、還元性雰囲気もしくは真空中で８００℃から１１５０℃の温度で２０分から６０分間焼結して、圧粉体４１と圧粉体４２とを互いの当接面で一体化して、図１５に示すような外周面２１に環状凹所２２を有した一体物としての多孔質金属焼結体２を作製する。
【００５９】
多孔質金属焼結体２の作製後、次に、多孔質金属焼結体２の円筒状の内周面４を旋削加工して、旋削加工後、続いて研削加工して内周面４を軸受面として形成し、多孔質金属焼結体２の環状の端面１０及び１１を、当該端面１０及び１１において十分な金属部分１２の展延部１３が生じるように適宜旋削加工して、旋削加工後、続いて研削加工して、端面１０及び１１を外部に露出する面として形成する。内周面４並びに端面１０及び１１の研削加工における加工代は、概ね０．２ｍｍ以下の範囲で行なうとよい。
【００６０】
これらの研削工程後、図１６に示すように、多孔質金属焼結体２を、予めねじ切りされた貫通孔２５を有する円筒状のハウジング３内に嵌装、固着することにより、図１及び図２に示すような多孔質静圧気体軸受１を得ることができる。
【００６１】
以上の製造方法によれば、前述の特長をもった多孔質静圧気体軸受１を得ることができる上に、多孔質金属焼結体２に研削を施して、錫４％から１０％、ニッケル１０％から４０％、燐０．５％から４％及び残部銅からなる金属粉末を含む圧粉体４２で形成された部位に外部に露出する端面１０及び１１を形成し、斯かる端面１０及び１１において研削により金属部分１２に塑性変形を生じさせて、当該端面１０及び１１の細孔５の開口を閉塞する結果、上記と同様の効果を生じさせることができる。
【００６２】
なお、図１２から図１６に示す製造方法では、圧粉体４１の内径と等しい内径を有した二つの圧粉体４２を準備し、圧粉体４２を圧粉体４１の両端面に配置して組み合わせ体４３を作製したが、これに代えて、圧粉体４１の外径と等しい内径を有した二つの圧粉体４２を準備し、斯かる圧粉体４２を図１７に示すように圧粉体４１の両端面に隣接する外周面に配置して組み合わせ体５１を作製して、組み合わせ体５１を上記と同様に焼成して、多孔質静圧気体軸受１を製造してもよい。また更に、内外径の等しい圧粉体４１と圧粉体４２とを準備し、圧粉体４１の外周面に環状凹所２２と同等の凹所を機械加工により形成した後に、圧粉体４１の両端面に圧粉体４２を配置して組み合わせ体を作製して、この組み合わせ体を上記と同様に焼成して、多孔質静圧気体軸受１を製造してもよい。
【００６３】
上記の製造方法では、ハウジング３内に嵌装、固着する前に、軸受面４並びに端面１０及び１１の旋削、研削加工を行ったが、これに代えて、ハウジング３内に嵌装、固着後に軸受面４並びに端面１０及び１１の旋削、研削加工を行ってもよい。
【００６４】
また上記は円筒状の多孔質静圧気体軸受１を製造する方法であるが、これに代えて、方形形状の軸受面用及び端面用の圧粉体を準備し、端面用の圧粉体を軸受面用の圧粉体の端面に配してこれらの組み合わせ体を作成して、以後、上記と同様に焼成して方形形状の多孔質金属焼結体を作成し、この多孔質金属焼結体を方形形状の裏金に固着して、斯かる方形形状の多孔質金属焼結体の外部に露出する全面に研削を施して方形形状の多孔質静圧気体軸受１を製造するようにしてもよい。この場合、組み合わせ体の焼成と同時に、組み合わせ体の裏金への固着をこの焼成により行わせるようにしてもよい。
【００６５】
【発明の効果】
本発明によれば、シリコーン樹脂等からなる封止剤を用いないで封孔処理を行い得、而して、多孔質金属焼結体の寸法精度を所望に得られて、長期に亘って安定な封孔を維持でき、しかも、煩雑な工程をなくし得て封孔作業時間を大幅に短縮できて、必要なところのみの封孔を行い得る多孔質静圧気体軸受及びその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の好ましい例の斜視図である。
【図２】図１に示す例の断面図である。
【図３】図１に示す例の内周面の拡大断面説明図である。
【図４】図１に示す例の端面の拡大断面説明図である。
【図５】図１に示す例の製造方法の一例の説明図である。
【図６】図１に示す例の製造方法の一例の説明図である。
【図７】図１に示す例の製造方法の一例の説明図である。
【図８】図１に示す例の製造方法の一例の説明図である。
【図９】図１に示す例の製造方法の他の例の説明図である。
【図１０】図１に示す例の製造方法の他の例の説明図である。
【図１１】図１に示す例の製造方法の他の例の説明図である。
【図１２】図１に示す例の製造方法の更に他の例の説明図である。
【図１３】図１に示す例の製造方法の更に他の例の説明図である。
【図１４】図１に示す例の製造方法の更に他の例の説明図である。
【図１５】図１に示す例の製造方法の更に他の例の説明図である。
【図１６】図１に示す例の製造方法の更に他の例の説明図である。
【図１７】図１に示す例の製造方法の更に別の例の説明図である。
【符号の説明】
１多孔質静圧気体軸受
２多孔質金属焼結体
３ハウジング
４内周面
５細孔
６開口
７、１２金属部分
８無機質部分
９、１３展延部
１０、１１端面

Claims

多孔質金属焼結体を具備した多孔質静圧気体軸受であって、多孔質金属焼結体の軸受面は、無秩序に混在した、金属部分と無機質部分と多数の細孔の開口とを有しており、軸受面以外であって多孔質金属焼結体の外部に露出する面は、金属部分と、この金属部分の展延部とを有しており、外部に露出する面の少なくとも大部分の細孔の開口は、展延部で塞がれている多孔質静圧気体軸受。
軸受面は、更に、金属部分の展延部を有している請求項１に記載の多孔質静圧気体軸受。
軸受面の金属部分の展延部は、軸受面の多数の開口のうちの少なくとも一部の開口を絞っている請求項２に記載の多孔質静圧気体軸受。
軸受面の金属部分の展延部は、軸受面の多数の開口のうちの一部の開口を塞いでいる請求項２に記載の多孔質静圧気体軸受。
軸受面の金属部分の展延部は、無機質部分で分断されている請求項２から４のいずれか一項に記載の多孔質静圧気体軸受。
多孔質金属焼結体は、円筒形状を有していると共に、外部に露出した環状の端面を有している請求項１から５のいずれか一項に記載の多孔質静圧気体軸受。
多孔質金属焼結体は、円筒形状を有していると共に、ハウジング内に嵌装されており、外部に露出した環状の端面を有している請求項１から６のいずれか一項に記載の多孔質静圧気体軸受。
多孔質金属焼結体は、方形形状を有していると共に、外部に露出した矩形状の端面を有している請求項１から５のいずれか一項に記載の多孔質静圧気体軸受。
多孔質金属焼結体は、方形形状を有していると共に、板状の裏金に固着されており、外部に露出した矩形状の端面を有している請求項１から５及び請求項８のいずれか一項に記載の多孔質静圧気体軸受。
軸受面及び外部に露出する面の金属部分は、少なくとも錫、燐及び銅を含んでおり、軸受面の無機質部分は、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を含んでいる請求項１から９のいずれか一項に記載の多孔質静圧気体軸受。
軸受面及び外部に露出する面の金属部分は、更に、ニッケル又はマンガンを含んでいる請求項１０に記載の多孔質静圧気体軸受。
金属粉末及び無機質粉末を含む円筒状圧粉部と、この円筒状圧粉部の両端面に配されていると共に、主として金属粉末を含む環状圧粉部とを一体的に有した圧粉体を準備する準備工程と、この圧粉体を焼結して円筒状の多孔質金属焼結体を作製する多孔質金属焼結体作製工程と、この多孔質金属焼結体に研削を施して、多孔質金属焼結体の円筒面に軸受面を形成し、多孔質金属焼結体の端面に外部に露出する面を形成する研削工程とを具備する、多孔質静圧気体軸受の製造方法。
主として金属粉末を含む厚肉円筒状圧粉体と、この厚肉円筒状圧粉体の内周面に配されていると共に、金属粉末及び無機質粉末を含む薄肉円筒状圧粉体とを有した組み合わせ圧粉体を準備する準備工程と、この組み合わせ圧粉体を焼結して、厚肉円筒状圧粉体と薄肉円筒状圧粉体とを一体化してなる円筒状の多孔質金属焼結体を作製する多孔質金属焼結体作製工程と、この多孔質金属焼結体に研削を施して、多孔質金属焼結体の円筒面に軸受面を形成し、多孔質金属焼結体の端面に外部に露出する面を形成する研削工程とを具備する、多孔質静圧気体軸受の製造方法。
金属粉末及び無機質粉末を含む軸受面用の圧粉体と、主として金属粉末を含む端面用の圧粉体とを準備する準備工程と、軸受面用の圧粉体を軸受面となるべき部位に配置し、端面用の圧粉体を軸受面以外であって外部に露出する面となる部位に配して、これらの組み合わせ体を作製する組み合わせ体作製工程と、この作製した組み合わせ体を焼結して、軸受面用の圧粉体と端面用の圧粉体とを一体化してなる多孔質金属焼結体を作製する多孔質金属焼結体作製工程と、多孔質金属焼結体に研削を施して、軸受面用の圧粉体で形成された部位に軸受面を形成し、端面用の圧粉体で形成された部位に外部に露出する面を形成する研削工程とを具備する、多孔質静圧気体軸受の製造方法。
金属粉末は、少なくとも錫、燐及び銅を含んでおり、無機質粉末は、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を含んでいる請求項１２から１４のいずれか一項に記載の多孔質静圧気体軸受の製造方法。
金属粉末は、更に、ニッケル又はマンガンを含んでいる請求項１５に記載の多孔質静圧気体軸受の製造方法。
多孔質金属焼結体をハウジング内に嵌装、固着する嵌装工程を更に具備している請求項１２から１６のいずれか一項に記載の多孔質静圧気体軸受の製造方法。