JPH04219519A - 多孔質静圧気体軸受 - Google Patents
多孔質静圧気体軸受Info
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- JPH04219519A JPH04219519A JP8583691A JP8583691A JPH04219519A JP H04219519 A JPH04219519 A JP H04219519A JP 8583691 A JP8583691 A JP 8583691A JP 8583691 A JP8583691 A JP 8583691A JP H04219519 A JPH04219519 A JP H04219519A
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Landscapes
- Porous Artificial Stone Or Porous Ceramic Products (AREA)
- Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は多孔質セラミックスを使
用した静圧気体軸受けに関し、特に安定かつ高剛性な多
孔質気体軸受に関するものである。スライシングマシン
は、セラミックスの切断や溝入れ等に用いられる工作機
械であって、その砥石を回転させるスピンドルは加工物
に合った回転数で高速回転しかつ高剛性を得るため、工
場で容易に得られる最大給気圧力で運転される。本発明
の軸受は、このような安定した高速回転かつ高剛性が必
要なところの軸受として利用できる。
用した静圧気体軸受けに関し、特に安定かつ高剛性な多
孔質気体軸受に関するものである。スライシングマシン
は、セラミックスの切断や溝入れ等に用いられる工作機
械であって、その砥石を回転させるスピンドルは加工物
に合った回転数で高速回転しかつ高剛性を得るため、工
場で容易に得られる最大給気圧力で運転される。本発明
の軸受は、このような安定した高速回転かつ高剛性が必
要なところの軸受として利用できる。
【０００２】
【従来の技術】従来、軸受け面に多孔質体を配してこの
多孔質体を通して軸受け面の間隙に加圧気体を供給して
、軸受け面の空気層により軸構造体を保持する多孔質静
圧気体軸受けが知られている。
多孔質体を通して軸受け面の間隙に加圧気体を供給して
、軸受け面の空気層により軸構造体を保持する多孔質静
圧気体軸受けが知られている。
【０００３】この多孔質体の材料として、従来から多孔
質である焼結金属、カーボンやセラミックスが使用され
ている。このうち、多孔質の焼結金属または多孔質のカ
ーボンを使用した場合は、軸受け面の加工により軸受け
面に目つぶれが生じるため、膨大な工数のかかる再加工
をしなければ、安定で高剛性な静圧気体軸受けを得るこ
とができない問題があった。
質である焼結金属、カーボンやセラミックスが使用され
ている。このうち、多孔質の焼結金属または多孔質のカ
ーボンを使用した場合は、軸受け面の加工により軸受け
面に目つぶれが生じるため、膨大な工数のかかる再加工
をしなければ、安定で高剛性な静圧気体軸受けを得るこ
とができない問題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】その点、多孔質セラミ
ックスを使用した場合は上述した目つぶれの問題は発生
しない。しかしながら、例えば、日本機械学会論文集Ｃ
編５５巻５１１ 号「多孔質セラミックス静圧空気軸受
の負荷特性」に開示されているように、多孔質セラミッ
クスを使用した静圧気体軸受けでは、自励振動（ニュー
マチックハンマ）発生による不安定性を有しており、極
めて限定された条件下でしか安定せず、実際に高剛性で
安定な静圧気体軸受けを量産することができない問題が
あった。
ックスを使用した場合は上述した目つぶれの問題は発生
しない。しかしながら、例えば、日本機械学会論文集Ｃ
編５５巻５１１ 号「多孔質セラミックス静圧空気軸受
の負荷特性」に開示されているように、多孔質セラミッ
クスを使用した静圧気体軸受けでは、自励振動（ニュー
マチックハンマ）発生による不安定性を有しており、極
めて限定された条件下でしか安定せず、実際に高剛性で
安定な静圧気体軸受けを量産することができない問題が
あった。
【０００５】本発明の目的は上述した課題を解消して、
安定で高剛性な静圧気体軸受けを量産可能な構造有する
多孔質静圧気体軸受を提供しようとするものである。
安定で高剛性な静圧気体軸受けを量産可能な構造有する
多孔質静圧気体軸受を提供しようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の多孔質静圧気体
軸受けは、軸受け面に、通気率が７×１０−１５ ｍ２
以下の多孔質セラミックスを用いたことを特徴とするも
のである。
軸受けは、軸受け面に、通気率が７×１０−１５ ｍ２
以下の多孔質セラミックスを用いたことを特徴とするも
のである。
【０００７】
【作用】上述した構成において、軸受け面の多孔質セラ
ミックスの通気率を所定の値以下にすれば、後述する実
施例から明らかなように、多孔質セラミックスの他の特
性がどうであっても通常の使用において自励振動が発生
せず、安定で高剛性な多孔質静圧気体軸受を得ることが
できることを見いだしたことによる。なお、下限につい
ては特に規定するものではないが、１０−１７ ｍ２未
満では、剛性が小さく軸受として使用できなくなること
が多いので、下限は１０−１７ ｍ２までであると好ま
しい。
ミックスの通気率を所定の値以下にすれば、後述する実
施例から明らかなように、多孔質セラミックスの他の特
性がどうであっても通常の使用において自励振動が発生
せず、安定で高剛性な多孔質静圧気体軸受を得ることが
できることを見いだしたことによる。なお、下限につい
ては特に規定するものではないが、１０−１７ ｍ２未
満では、剛性が小さく軸受として使用できなくなること
が多いので、下限は１０−１７ ｍ２までであると好ま
しい。
【０００８】また、所定の通気率を有する多孔質セラミ
ックスを得るためには、粉末を調製し、成形、焼成して
焼結体を得る通常の製造法において、成形時の成形圧を
変化させるか、あるいは焼成時の焼成温度を変化させる
と、簡単に再現性良く所望の通気率を得ることができる
ことを見いだした。なお、本発明においては多孔質セラ
ミックスの通気率が７×１０−１５ ｍ２以下であれば
他の特性はどの様なものでも可能だが、この通気率を達
成するためには、多孔質セラミックスの通気率以外の特
性は通常以下の範囲にある。すなわち、平均細孔径：０
．５ 〜１０μｍ 、開気孔率：１０〜３０％ 、細孔
容積：０．０２〜０．０８ｃｃ／ｇ、吸水率：２ 〜８
％、成形密度：２ 〜５ｇ／ｃｃ の範囲にある。
ックスを得るためには、粉末を調製し、成形、焼成して
焼結体を得る通常の製造法において、成形時の成形圧を
変化させるか、あるいは焼成時の焼成温度を変化させる
と、簡単に再現性良く所望の通気率を得ることができる
ことを見いだした。なお、本発明においては多孔質セラ
ミックスの通気率が７×１０−１５ ｍ２以下であれば
他の特性はどの様なものでも可能だが、この通気率を達
成するためには、多孔質セラミックスの通気率以外の特
性は通常以下の範囲にある。すなわち、平均細孔径：０
．５ 〜１０μｍ 、開気孔率：１０〜３０％ 、細孔
容積：０．０２〜０．０８ｃｃ／ｇ、吸水率：２ 〜８
％、成形密度：２ 〜５ｇ／ｃｃ の範囲にある。
【０００９】
【実施例】図１は本発明の多孔質静圧気体軸受の一例の
構成を示す断面図である。図１において、１は所定の通
気率を有する多孔質セラミックス層、２は多孔質セラミ
ックス層１を介して空気等の気体を供給する気体供給部
、３は支持すべき軸構造体である。一般のスライシング
マシンの砥石スピンドルの軸受寸法は、ｄ＝２５〜６０
ｍｍ、Ｄ＝３０〜８０ｍｍ、ｌ＝２５〜６０ｍｍである
。上述した構造の多孔質静圧気体軸受による軸構造体３
の支持は、まず多孔質セラミックス層１の円筒形状の軸
受け面に５〜２０μｍの隙間を設けて軸構造体３を装着
した後、所定の圧力の気体を気体供給部２に供給した状
態で軸構造体３を回転することにより達成することがで
きる。
構成を示す断面図である。図１において、１は所定の通
気率を有する多孔質セラミックス層、２は多孔質セラミ
ックス層１を介して空気等の気体を供給する気体供給部
、３は支持すべき軸構造体である。一般のスライシング
マシンの砥石スピンドルの軸受寸法は、ｄ＝２５〜６０
ｍｍ、Ｄ＝３０〜８０ｍｍ、ｌ＝２５〜６０ｍｍである
。上述した構造の多孔質静圧気体軸受による軸構造体３
の支持は、まず多孔質セラミックス層１の円筒形状の軸
受け面に５〜２０μｍの隙間を設けて軸構造体３を装着
した後、所定の圧力の気体を気体供給部２に供給した状
態で軸構造体３を回転することにより達成することがで
きる。
【００１０】多孔質セラミックス層１は通常のセラミッ
クスの焼成方法、すなわち所定組成の粉末を調製し、調
製した粉末を成形し、成形後の成形体を焼成して得るこ
とができる。その際、後述するように成形時の成形圧を
変化させるか焼成時の焼成温度を変化させることにより
、所定の通気率を有する多孔質セラミックス層１を得る
ことができる。なお、多孔質セラミックス層１は均一な
気孔分布を有し加工しても目づまりしない材料から構成
されると好ましく、多孔質ジルコニア、多孔質アルミナ
、多孔質窒化アルミニウム、多孔質炭化ケイ素、多孔質
窒化ケイ素を使用すると好ましい。
クスの焼成方法、すなわち所定組成の粉末を調製し、調
製した粉末を成形し、成形後の成形体を焼成して得るこ
とができる。その際、後述するように成形時の成形圧を
変化させるか焼成時の焼成温度を変化させることにより
、所定の通気率を有する多孔質セラミックス層１を得る
ことができる。なお、多孔質セラミックス層１は均一な
気孔分布を有し加工しても目づまりしない材料から構成
されると好ましく、多孔質ジルコニア、多孔質アルミナ
、多孔質窒化アルミニウム、多孔質炭化ケイ素、多孔質
窒化ケイ素を使用すると好ましい。
【００１１】その一例として、図６に多孔質ジルコニア
に対する供給圧力と通気流量との関係を示す。試料の表
面研削に用いる砥石を変えても通気流量が変わらないこ
とから、多孔質ジルコニアが加工により目づまりを起こ
さないことがわかる。
に対する供給圧力と通気流量との関係を示す。試料の表
面研削に用いる砥石を変えても通気流量が変わらないこ
とから、多孔質ジルコニアが加工により目づまりを起こ
さないことがわかる。
【００１２】図２は実際の多孔質静圧気体軸受により軸
構造体を受け、自励振動が発生する限界を求めるのに使
用した装置を示す図である。各軸受部の寸法は、ｄ＝５
０〜６０ｍｍ、Ｄ＝５５〜７５ｍｍ、ｌ＝５０〜６０ｍ
ｍの範囲にある。図２に示す装置では、図１と同様の構
造の多孔質静圧気体軸受に、距離測定センサと加速度ピ
ックアップ４及びＦＦＴアナライザー５を設け、各回転
数で回転させた時の振動を計測し、回転数と同期しない
周波数成分が発生したときに自励振動が発生したものと
みなしている。
構造体を受け、自励振動が発生する限界を求めるのに使
用した装置を示す図である。各軸受部の寸法は、ｄ＝５
０〜６０ｍｍ、Ｄ＝５５〜７５ｍｍ、ｌ＝５０〜６０ｍ
ｍの範囲にある。図２に示す装置では、図１と同様の構
造の多孔質静圧気体軸受に、距離測定センサと加速度ピ
ックアップ４及びＦＦＴアナライザー５を設け、各回転
数で回転させた時の振動を計測し、回転数と同期しない
周波数成分が発生したときに自励振動が発生したものと
みなしている。
【００１３】なお、図１の気体供給部から供給する圧力
は７ｋｇｆ／ｃｍ２ Ｇとした。これは、給気圧が高い
方が軸受剛性が高くなることと、工場内で容易に供給で
きる最高圧力であるためである。実際に図２に示す装置
により、多孔質セラミックス層１の通気率を変えてその
際の自励振動の発生する回転数を求めたところ、図３に
示す結果を得た。
は７ｋｇｆ／ｃｍ２ Ｇとした。これは、給気圧が高い
方が軸受剛性が高くなることと、工場内で容易に供給で
きる最高圧力であるためである。実際に図２に示す装置
により、多孔質セラミックス層１の通気率を変えてその
際の自励振動の発生する回転数を求めたところ、図３に
示す結果を得た。
【００１４】図３から明らかなように、通気率が７×１
０−１５ ｍ２以下にしさえすれば、自励振動のない安
定した多孔質静圧気体軸受が得られることがわかる。ま
た、通気率が１０−１５ｍ２ 以下であれば、実験で確
認できた装置の最高回転数である３万回転まで安定なた
め、より一層安定な多孔質軸受が得られることがわかる
。一方、剛性は、通気率が７×１０−１５ ｍ２以下の
すべての条件で１５ ｋｇｆ／μｍ 以上であること
が実測された。
０−１５ ｍ２以下にしさえすれば、自励振動のない安
定した多孔質静圧気体軸受が得られることがわかる。ま
た、通気率が１０−１５ｍ２ 以下であれば、実験で確
認できた装置の最高回転数である３万回転まで安定なた
め、より一層安定な多孔質軸受が得られることがわかる
。一方、剛性は、通気率が７×１０−１５ ｍ２以下の
すべての条件で１５ ｋｇｆ／μｍ 以上であること
が実測された。
【００１５】また、多孔質セラミックス層１の製造時の
成形圧力及び焼成温度の影響を調べるため、同一組成の
セラミックスに対して成形時の成形圧力及び焼成温度を
変化させ、他の条件は同一として多孔質セラミックスを
製造し、その通気率を調べた。図４に成形時の成形圧力
を変化させたときの通気率の変化を、図５に焼成時の焼
成温度を変化させたときの通気率の変化をそれぞれ示す
。図４及び図５から明らかなように、成形圧力及び焼成
温度を変化させることにより、通気率を制御することが
でき、この方法が本発明の所定の通気率を有する多孔質
セラミックスを得るために最適であることがわかるが、
図示のように成形圧力と焼成温度は密接な関係にあるた
め、実際の通気率の制御にあたっては、これらの間の関
係をも考慮する必要があることがわかる。
成形圧力及び焼成温度の影響を調べるため、同一組成の
セラミックスに対して成形時の成形圧力及び焼成温度を
変化させ、他の条件は同一として多孔質セラミックスを
製造し、その通気率を調べた。図４に成形時の成形圧力
を変化させたときの通気率の変化を、図５に焼成時の焼
成温度を変化させたときの通気率の変化をそれぞれ示す
。図４及び図５から明らかなように、成形圧力及び焼成
温度を変化させることにより、通気率を制御することが
でき、この方法が本発明の所定の通気率を有する多孔質
セラミックスを得るために最適であることがわかるが、
図示のように成形圧力と焼成温度は密接な関係にあるた
め、実際の通気率の制御にあたっては、これらの間の関
係をも考慮する必要があることがわかる。
【００１６】
【発明の効果】以上詳細に説明したところから明らかな
ように、本発明によれば、多孔質靜圧気体軸受の多孔質
セラミックス層の通気率さえ７×１０−１５ ｍ２以下
に制御すれば、セラミックスを使用した靜圧気体軸受に
おいても自励振動のない安定かつ高剛性な軸受を得るこ
とができる。また、上述したセラミックス層の通気率の
制御には、成形圧力を変化させるか焼成温度を変化させ
ることにより、簡単に所定の通気率を有する多孔質セラ
ミックス層を得ることができる。
ように、本発明によれば、多孔質靜圧気体軸受の多孔質
セラミックス層の通気率さえ７×１０−１５ ｍ２以下
に制御すれば、セラミックスを使用した靜圧気体軸受に
おいても自励振動のない安定かつ高剛性な軸受を得るこ
とができる。また、上述したセラミックス層の通気率の
制御には、成形圧力を変化させるか焼成温度を変化させ
ることにより、簡単に所定の通気率を有する多孔質セラ
ミックス層を得ることができる。
【図１】本発明の多孔質靜圧気体軸受の一例の構成を示
す断面図である。
す断面図である。
【図２】本発明において自励振動の発生を調べる状態を
示す図である。
示す図である。
【図３】本発明における通気率と最高回転数との関係を
示すグラフである。
示すグラフである。
【図４】本発明における成形圧力と通気率との関係を示
すグラフである。
すグラフである。
【図５】本発明における焼成温度と通気率との関係を示
すグラフである。
すグラフである。
【図６】多孔質ジルコニアに対する供給圧力と通気流量
との関係を示すグラフである。
との関係を示すグラフである。
１ 多孔質セラミックス層
２ 気体供給部
３ 軸構造体
４ 距離測定センサおよび加速度ピックアップ５
ＦＦＴ アナライザー
ＦＦＴ アナライザー
Claims (2)
- 【請求項１】 軸受け面に、通気率が７×１０−１５
ｍ２以下の多孔質セラミックスを用いたことを特徴と
する多孔質静圧気体軸受。 - 【請求項２】 前記多孔質セラミックスの通気率が７
×１０−１５ ｍ２以下で１０−１７ ｍ２以上である
請求項１記載の多孔質静圧気体軸受。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8583691A JPH04219519A (ja) | 1990-11-29 | 1991-03-27 | 多孔質静圧気体軸受 |
| DE69124730T DE69124730T2 (de) | 1990-11-29 | 1991-11-28 | Poröses, gasstatisches Lager |
| EP91310992A EP0488715B1 (en) | 1990-11-29 | 1991-11-28 | A porous hydrostatic gas-bearing |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32576190 | 1990-11-29 | ||
| JP2-325761 | 1990-11-29 | ||
| JP8583691A JPH04219519A (ja) | 1990-11-29 | 1991-03-27 | 多孔質静圧気体軸受 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04219519A true JPH04219519A (ja) | 1992-08-10 |
Family
ID=26426844
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8583691A Pending JPH04219519A (ja) | 1990-11-29 | 1991-03-27 | 多孔質静圧気体軸受 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04219519A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10103354A (ja) * | 1996-09-27 | 1998-04-21 | Nippon Steel Corp | 静圧気体軸受け |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63186030A (ja) * | 1986-09-30 | 1988-08-01 | Canon Inc | 多孔質静圧気体軸受の製造方法 |
| JPH0289811A (ja) * | 1988-09-26 | 1990-03-29 | Ibiden Co Ltd | 静圧気体軸受 |
-
1991
- 1991-03-27 JP JP8583691A patent/JPH04219519A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63186030A (ja) * | 1986-09-30 | 1988-08-01 | Canon Inc | 多孔質静圧気体軸受の製造方法 |
| JPH0289811A (ja) * | 1988-09-26 | 1990-03-29 | Ibiden Co Ltd | 静圧気体軸受 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10103354A (ja) * | 1996-09-27 | 1998-04-21 | Nippon Steel Corp | 静圧気体軸受け |
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