JPH09177783A - 多孔質セラミックス静圧気体軸受とその製造方法 - Google Patents
多孔質セラミックス静圧気体軸受とその製造方法Info
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- JPH09177783A JPH09177783A JP35005095A JP35005095A JPH09177783A JP H09177783 A JPH09177783 A JP H09177783A JP 35005095 A JP35005095 A JP 35005095A JP 35005095 A JP35005095 A JP 35005095A JP H09177783 A JPH09177783 A JP H09177783A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 多孔質セラミックスと緻密質セラミックスか
らなる静圧気体軸受において、多孔質セラミックス軸受
面の気体封止部からの空気漏れがなく、且つ高精度の軸
受面加工を可能にする多孔質セラミックス静圧気体軸受
を提供する。 【解決手段】 多孔質セラミックス１と緻密質セラミッ
クス４からなる静圧気体軸受であって、軸受面に露出す
る多孔質セラミックス面に凹型加工部が設けられ、該凹
部にガラスが充填された気体吹き出し封止部２を有し、
且つ緻密セラミックス４に設けた多孔質セラミックス１
のはめ込み部に形成する隙間３にガラス充填が施された
ことを特徴とする静圧気体軸受である。さらには、多孔
質セラミックス気体吹出し封止部２に充填するガラス層
の厚さが０．１ｍｍ以上で、多孔質セラミックス１と緻
密セラミックス４の隙間３に充填するガラス層の厚さが
０．１ｍｍ以上であることを特徴とする静圧気体軸受で
ある。
らなる静圧気体軸受において、多孔質セラミックス軸受
面の気体封止部からの空気漏れがなく、且つ高精度の軸
受面加工を可能にする多孔質セラミックス静圧気体軸受
を提供する。 【解決手段】 多孔質セラミックス１と緻密質セラミッ
クス４からなる静圧気体軸受であって、軸受面に露出す
る多孔質セラミックス面に凹型加工部が設けられ、該凹
部にガラスが充填された気体吹き出し封止部２を有し、
且つ緻密セラミックス４に設けた多孔質セラミックス１
のはめ込み部に形成する隙間３にガラス充填が施された
ことを特徴とする静圧気体軸受である。さらには、多孔
質セラミックス気体吹出し封止部２に充填するガラス層
の厚さが０．１ｍｍ以上で、多孔質セラミックス１と緻
密セラミックス４の隙間３に充填するガラス層の厚さが
０．１ｍｍ以上であることを特徴とする静圧気体軸受で
ある。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、精密構造部材に適
用される多孔質セラミックス静圧気体軸受に関する。
用される多孔質セラミックス静圧気体軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術】軸受の負荷能力と剛性が高く、高速安定
性に優れている静圧気体軸受として、多孔質絞りを有す
る軸受が広く知られている。
性に優れている静圧気体軸受として、多孔質絞りを有す
る軸受が広く知られている。
【０００３】従来、多孔質絞りの材料として金属焼結体
あるいはセラミックス焼結体がある。多孔質金属焼結体
は、軸受面の加工時の塑性変形により、気体を噴出すべ
き孔が閉塞してしまう問題がある。
あるいはセラミックス焼結体がある。多孔質金属焼結体
は、軸受面の加工時の塑性変形により、気体を噴出すべ
き孔が閉塞してしまう問題がある。
【０００４】これに対して、多孔質セラミックス焼結体
（以後、多孔質セラミックス）は、金属にみられる塑性
変形がないため加工時の孔の閉塞がなく、高ヤング率の
ため高精度加工が可能である。
（以後、多孔質セラミックス）は、金属にみられる塑性
変形がないため加工時の孔の閉塞がなく、高ヤング率の
ため高精度加工が可能である。
【０００５】多孔質セラミックスを適用する際、軸受面
から効率よく気体を噴出させるために、不要部分からの
気体の噴出を防止する目的で、多孔質セラミックス表面
に、接着剤層、ガラスコート層、セラミックスコート
層、または金属層の覆膜層を形成させる例がある（特公
平６―１００２２６号公報）。
から効率よく気体を噴出させるために、不要部分からの
気体の噴出を防止する目的で、多孔質セラミックス表面
に、接着剤層、ガラスコート層、セラミックスコート
層、または金属層の覆膜層を形成させる例がある（特公
平６―１００２２６号公報）。
【０００６】しかしながら、この流体の噴出を防止する
多孔質セラミックス表面に塗布層を形成する方法は、以
下の課題がある。（１）塗布層厚さが薄いため多孔質セ
ラミックスの開気孔が埋めきれず、また気体圧力に耐え
られない、（２）気体漏れを引き起こす、（３）塗布後
加熱固化する際に、塗布剤に含まれる溶剤等の蒸発によ
る気孔が塗布層中に形成する、（４）接着剤層や金属層
は低ヤング率のため高精度加工が難しい。
多孔質セラミックス表面に塗布層を形成する方法は、以
下の課題がある。（１）塗布層厚さが薄いため多孔質セ
ラミックスの開気孔が埋めきれず、また気体圧力に耐え
られない、（２）気体漏れを引き起こす、（３）塗布後
加熱固化する際に、塗布剤に含まれる溶剤等の蒸発によ
る気孔が塗布層中に形成する、（４）接着剤層や金属層
は低ヤング率のため高精度加工が難しい。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、気体封止部
及び接着部からの空気漏れがなく、且つ高精度の軸受面
加工を可能にする多孔質セラミックス静圧気体軸受を提
供することにある。
及び接着部からの空気漏れがなく、且つ高精度の軸受面
加工を可能にする多孔質セラミックス静圧気体軸受を提
供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するために種々検討した結果、多孔質セラミック
スの表面に形成する開気孔径がサブミクロンのもので
も、気体吹き出しを完全に封止できる方法を考案した。
を解決するために種々検討した結果、多孔質セラミック
スの表面に形成する開気孔径がサブミクロンのもので
も、気体吹き出しを完全に封止できる方法を考案した。
【０００９】すなわち、多孔質セラミックスや緻密質セ
ラミックスに対して良好な濡れ性と同レベルの熱膨張率
そして高ヤング率を示すガラス材料に着目した。
ラミックスに対して良好な濡れ性と同レベルの熱膨張率
そして高ヤング率を示すガラス材料に着目した。
【００１０】一連の検討の結果、多孔質セラミックス表
面や多孔質セラミックスと緻密質セラミックスの隙間に
溶融ガラスを加圧充填させる方法により、これまでの課
題であった気体漏れがなく、高精度加工が可能であるこ
とを知見した。
面や多孔質セラミックスと緻密質セラミックスの隙間に
溶融ガラスを加圧充填させる方法により、これまでの課
題であった気体漏れがなく、高精度加工が可能であるこ
とを知見した。
【００１１】本発明は、多孔質セラミックス１と緻密質
セラミックス４からなる静圧気体軸受であって、軸受面
に露出する多孔質セラミックス面に凹型加工部が設けら
れ、該凹部にガラスが充填された気体吹き出し封止部２
を有し、且つ緻密セラミックス４に設けたはめ込み部と
該多孔質セラミックスとの間に形成する隙間３にガラス
充填が施され、この箇所の気体漏れがなく、かつ高精度
の軸受面加工を可能にしたことを特徴とする静圧気体軸
受である。
セラミックス４からなる静圧気体軸受であって、軸受面
に露出する多孔質セラミックス面に凹型加工部が設けら
れ、該凹部にガラスが充填された気体吹き出し封止部２
を有し、且つ緻密セラミックス４に設けたはめ込み部と
該多孔質セラミックスとの間に形成する隙間３にガラス
充填が施され、この箇所の気体漏れがなく、かつ高精度
の軸受面加工を可能にしたことを特徴とする静圧気体軸
受である。
【００１２】さらには、多孔質セラミックス気体吹出し
封止部２に充填するガラス層の厚さが０．１ｍｍ以上
で、多孔質セラミックス１と緻密セラミックス４の隙間
３に充填するガラス層の厚さが０．１ｍｍ以上であるこ
とを特徴とする静圧気体軸受である。
封止部２に充填するガラス層の厚さが０．１ｍｍ以上
で、多孔質セラミックス１と緻密セラミックス４の隙間
３に充填するガラス層の厚さが０．１ｍｍ以上であるこ
とを特徴とする静圧気体軸受である。
【００１３】なお、凹型加工を施した多孔質セラミック
ス気体吹出し封止部２と、緻密セラミックス４に設けた
多孔質セラミックス１のはめ込み部に形成する隙間３
に、溶融ガラスを１ｇ／ｃｍ2以上の加圧下で充填し、
固化後に高精度の軸受面加工を施す方法を提供する。
ス気体吹出し封止部２と、緻密セラミックス４に設けた
多孔質セラミックス１のはめ込み部に形成する隙間３
に、溶融ガラスを１ｇ／ｃｍ2以上の加圧下で充填し、
固化後に高精度の軸受面加工を施す方法を提供する。
【００１４】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について、図
面に基づいて説明する。まず最初に、ガラスの加圧充填
する箇所そしてその方法を具体的に説明する。
面に基づいて説明する。まず最初に、ガラスの加圧充填
する箇所そしてその方法を具体的に説明する。
【００１５】図１において、多孔質セラミックス１の気
体吹き出し封止部２は、通気流量を制御するためのもの
である。
体吹き出し封止部２は、通気流量を制御するためのもの
である。
【００１６】本発明では、あらかじめ凹形状に加工した
多孔質セラミックスのざぐり部に、溶融ガラスを加圧充
填し、固化後に、余分なガラスを平面研削あるいはラッ
プ加工により除去して気体吹き出し封止部とする。
多孔質セラミックスのざぐり部に、溶融ガラスを加圧充
填し、固化後に、余分なガラスを平面研削あるいはラッ
プ加工により除去して気体吹き出し封止部とする。
【００１７】封止部のガラスの厚さを０．１ｍｍ以上と
したのは、加える気体圧力に耐えるためである。
したのは、加える気体圧力に耐えるためである。
【００１８】次に、多孔質セラミックスは、精密部材の
静圧気体軸受に適用する際、単独で使用されることはま
れで、通常は高ヤング率の緻密質セラミックス４と組み
合わせて使用される。
静圧気体軸受に適用する際、単独で使用されることはま
れで、通常は高ヤング率の緻密質セラミックス４と組み
合わせて使用される。
【００１９】本発明では、緻密質セラミックス４に凹形
状を形成し、その凹部に多孔質セラミックス１を組み込
み、多孔質セラミックス１と緻密質セラミックス４との
隙間３に溶融ガラスを加圧充填させるものである。
状を形成し、その凹部に多孔質セラミックス１を組み込
み、多孔質セラミックス１と緻密質セラミックス４との
隙間３に溶融ガラスを加圧充填させるものである。
【００２０】固化した余分なガラスは軸受面に残留する
ため、気体封止部３と同じ要領で平面研削またはラップ
加工を施して除去する。
ため、気体封止部３と同じ要領で平面研削またはラップ
加工を施して除去する。
【００２１】この時、多孔質セラミックス１とガラス
２、３および緻密質セラミックス４を同一平面に仕上
げ、軸受面とする。
２、３および緻密質セラミックス４を同一平面に仕上
げ、軸受面とする。
【００２２】尚、はめ込み部隙間の寸法を０．１ｍｍ以
上としたのは、０．１ｍｍが溶融ガラスを均一に充填す
るのに必要な最低隙間であるためである。
上としたのは、０．１ｍｍが溶融ガラスを均一に充填す
るのに必要な最低隙間であるためである。
【００２３】以上の方法によれば、多孔質セラミックス
の気体封止部へのガラス充填と緻密質セラミックスへの
組み込みのためのガラス充填は同時に行うことができ
る。
の気体封止部へのガラス充填と緻密質セラミックスへの
組み込みのためのガラス充填は同時に行うことができ
る。
【００２４】本発明の特徴である溶融ガラスの加圧充填
は、多孔質セラミックスの表面に存在する開気孔を埋め
ること、密着による高接合力、さらにガラス中の気泡が
加圧により多孔質セラミックスの気孔を通り抜けて消失
できる、等において優れた効果を発揮する。
は、多孔質セラミックスの表面に存在する開気孔を埋め
ること、密着による高接合力、さらにガラス中の気泡が
加圧により多孔質セラミックスの気孔を通り抜けて消失
できる、等において優れた効果を発揮する。
【００２５】加圧力の１ｇ／ｃｍ2以上は、１ｇ／ｃｍ2
より小さい加圧力では前述した効果がない。
より小さい加圧力では前述した効果がない。
【００２６】加圧は、高温中で溶融ガラスを扱うことか
ら、おもりによってガラスを加圧充填することが望まし
い。
ら、おもりによってガラスを加圧充填することが望まし
い。
【００２７】使用するガラス材種は、多孔質セラミック
スと緻密質セラミックスの双方のヤング率と熱膨張係数
に近いものを選定する。
スと緻密質セラミックスの双方のヤング率と熱膨張係数
に近いものを選定する。
【００２８】ヤング率が近ければ、被平面研削性も似て
いる傾向があり、その結果高精度の平面度加工が可能な
ためである。
いる傾向があり、その結果高精度の平面度加工が可能な
ためである。
【００２９】熱膨張率の近い材料を選定するのは、加圧
充填の熱処理時に発生する熱応力を軽減化するためであ
る。さらに、多孔質セラミックスと緻密質セラミックス
は、アルミナ、炭化珪素、ジルコニア、窒化珪素のうち
どれでもよい。
充填の熱処理時に発生する熱応力を軽減化するためであ
る。さらに、多孔質セラミックスと緻密質セラミックス
は、アルミナ、炭化珪素、ジルコニア、窒化珪素のうち
どれでもよい。
【００３０】以上の作用により、多孔質セラミックスの
封止部や隙間部の封止接合において溶融ガラスの加圧充
填方法を適用し、形成したガラス部からの気体漏れはな
く、且つ高精度の軸受面を現出できた。
封止部や隙間部の封止接合において溶融ガラスの加圧充
填方法を適用し、形成したガラス部からの気体漏れはな
く、且つ高精度の軸受面を現出できた。
【００３１】
【実施例】以下に、本発明を実施例によってさらに具体
的に説明する。
的に説明する。
【００３２】多孔質セラミックス１および緻密質セラミ
ックス４はともに、アルミナセラミックスを用い、多孔
質セラミックスの気孔率は２０％、平均気孔径５μｍ、
緻密質セラミックスは相対密度９９．９％を用いた。
ックス４はともに、アルミナセラミックスを用い、多孔
質セラミックスの気孔率は２０％、平均気孔径５μｍ、
緻密質セラミックスは相対密度９９．９％を用いた。
【００３３】多孔質セラミックス１および緻密質セラミ
ックス４の外寸法は、それぞれ５０×５０×６tｍｍ、
７０×７０×２０tｍｍとした。
ックス４の外寸法は、それぞれ５０×５０×６tｍｍ、
７０×７０×２０tｍｍとした。
【００３４】図１に示す軸受面の気体封止部２と、多孔
質セラミックスと緻密質セラミックスが形成するはめ込
み隙間部３にガラスを圧入した。
質セラミックスと緻密質セラミックスが形成するはめ込
み隙間部３にガラスを圧入した。
【００３５】用いたガラスは、ヤング率７．３×１０3
ｋｇｆ／ｍｍ2、熱膨張率６．５×１０-6／℃のもの
で、気体封止部２のガラス層厚さは２ｍｍ、はめ込み隙
間部３のガラス層の厚さは１ｍｍとした。
ｋｇｆ／ｍｍ2、熱膨張率６．５×１０-6／℃のもの
で、気体封止部２のガラス層厚さは２ｍｍ、はめ込み隙
間部３のガラス層の厚さは１ｍｍとした。
【００３６】圧入に際しては、圧入箇所にガラスを配置
し、２０ｇ／ｃｍ2の加圧下で、大気中で９５０℃に加
熱した。
し、２０ｇ／ｃｍ2の加圧下で、大気中で９５０℃に加
熱した。
【００３７】固化後に、平面研削加工により余分なガラ
スを除去し、図１に示すような軸受面を仕上げた。
スを除去し、図１に示すような軸受面を仕上げた。
【００３８】実施例では、ガラス加圧充填と比較のた
め、エポキシ系接着剤充填や金属アルミニウム充填を行
った軸受も製作した。
め、エポキシ系接着剤充填や金属アルミニウム充填を行
った軸受も製作した。
【００３９】評価として、軸受の平面度と空気漏れを調
べた（表１）。ここで、はめ込み部からの空気漏れは、
０〜１０ｋｇ／ｃｍ2の供給圧力のもとで、部材全体に
石鹸水を塗布し、泡の発生有無により調査した。
べた（表１）。ここで、はめ込み部からの空気漏れは、
０〜１０ｋｇ／ｃｍ2の供給圧力のもとで、部材全体に
石鹸水を塗布し、泡の発生有無により調査した。
【００４０】表１より、ガラス加圧充填した軸受面の平
面度は０．５μｍであり、高精度加工が可能であった。
面度は０．５μｍであり、高精度加工が可能であった。
【００４１】これは、本願で使用するガラスのヤング率
が、多孔質セラミックスに近いためである。
が、多孔質セラミックスに近いためである。
【００４２】一方、比較のエポキシ系接着剤および金属
アルミニウム使用の場合、低ヤング率かつ延性材料のた
め、平面研削加工時に接着剤充填層の変形が著しく、高
精度の平面度加工ができなかった。
アルミニウム使用の場合、低ヤング率かつ延性材料のた
め、平面研削加工時に接着剤充填層の変形が著しく、高
精度の平面度加工ができなかった。
【００４３】はめ込み部からの空気漏れについては、ガ
ラスを加圧充填し封止した軸受部材は、１０ｋｇ／ｃｍ
2の供給圧力でも空気漏れがなかった。
ラスを加圧充填し封止した軸受部材は、１０ｋｇ／ｃｍ
2の供給圧力でも空気漏れがなかった。
【００４４】比較のエポキシ系接着剤や金属アルミニウ
ムを充填した部材では、充填層にミクロな気孔が形成し
たために、２〜３ｋｇ／ｃｍ2で空気漏れが認められ
た。
ムを充填した部材では、充填層にミクロな気孔が形成し
たために、２〜３ｋｇ／ｃｍ2で空気漏れが認められ
た。
【００４５】
【表１】
【００４６】
【発明の効果】本発明の多孔質セラミックス封止部や接
合部隙間等に溶融ガラスを加圧充填固化した静圧気体軸
受は、溶融ガラスがミクロサイズの隙間を充填でき、且
つ他の接着剤に比べ高ヤング率なので、気体漏れがな
く、高精度の軸受面加工を可能にする特徴を有する。
合部隙間等に溶融ガラスを加圧充填固化した静圧気体軸
受は、溶融ガラスがミクロサイズの隙間を充填でき、且
つ他の接着剤に比べ高ヤング率なので、気体漏れがな
く、高精度の軸受面加工を可能にする特徴を有する。
【図１】多孔質セラミックス静圧気体軸受装置の断面概
略図。
略図。
１ 多孔質セラミックス ２ 気体吹き出し封止部 ３ はめ込み隙間封止部 ４ 緻密質セラミックス ５ 給気孔
Claims (3)
- 【請求項１】 多孔質セラミックス１と緻密質セラミッ
クス４からなる静圧気体軸受であって、軸受面に露出す
る多孔質セラミックス面に凹型加工部が設けられ、該凹
部にガラスが充填された気体吹き出し封止部２を有し、
且つ緻密セラミックス４に設けたはめ込み部と該多孔質
セラミックス１との間に形成する隙間３にガラス充填が
施され、この箇所の気体漏れがなく、かつ高精度の軸受
面加工を可能にしたことを特徴とするセラミックス静圧
気体軸受。 - 【請求項２】 多孔質セラミックス気体吹出し封止部２
に充填するガラス層の厚さが０．１ｍｍ以上で、多孔質
セラミックス１と緻密セラミックス４の隙間３に充填す
るガラス層の厚さが０．１ｍｍ以上であることを特徴と
する請求項１記載のセラミックス静圧気体軸受。 - 【請求項３】 凹型加工を施した多孔質セラミックス気
体吹出し封止部２と、緻密セラミックス４に設けた多孔
質セラミックス１のはめ込み部に形成する隙間３に、溶
融ガラスを１ｇ／ｃｍ2以上の加圧下で充填し、固化後
に高精度の軸受面加工を施すことを特徴とするセラミッ
クス静圧気体軸受の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35005095A JPH09177783A (ja) | 1995-12-25 | 1995-12-25 | 多孔質セラミックス静圧気体軸受とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35005095A JPH09177783A (ja) | 1995-12-25 | 1995-12-25 | 多孔質セラミックス静圧気体軸受とその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09177783A true JPH09177783A (ja) | 1997-07-11 |
Family
ID=18407889
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35005095A Withdrawn JPH09177783A (ja) | 1995-12-25 | 1995-12-25 | 多孔質セラミックス静圧気体軸受とその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09177783A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0957275A3 (en) * | 1998-05-14 | 2000-12-06 | Asm Lithography B.V. | Gas bearing and lithographic apparatus including such a bearing |
| JP2006339188A (ja) * | 2005-05-31 | 2006-12-14 | Kokusai Electric Semiconductor Service Inc | 熱処理装置及び熱処理方法 |
| DE102008049050A1 (de) * | 2008-09-26 | 2010-04-08 | Siemens Aktiengesellschaft | Luftlager zum Lagern eines Körpers |
| JP2012117613A (ja) * | 2010-12-01 | 2012-06-21 | Canon Inc | 静圧気体軸受 |
| CN112983990A (zh) * | 2021-03-23 | 2021-06-18 | 哈尔滨工业大学 | 基于浇筑成型的静压气浮单元及加工方法 |
-
1995
- 1995-12-25 JP JP35005095A patent/JPH09177783A/ja not_active Withdrawn
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0957275A3 (en) * | 1998-05-14 | 2000-12-06 | Asm Lithography B.V. | Gas bearing and lithographic apparatus including such a bearing |
| JP2006339188A (ja) * | 2005-05-31 | 2006-12-14 | Kokusai Electric Semiconductor Service Inc | 熱処理装置及び熱処理方法 |
| JP4611118B2 (ja) * | 2005-05-31 | 2011-01-12 | 株式会社国際電気セミコンダクターサービス | 熱処理装置及び熱処理方法 |
| DE102008049050A1 (de) * | 2008-09-26 | 2010-04-08 | Siemens Aktiengesellschaft | Luftlager zum Lagern eines Körpers |
| US8073098B2 (en) | 2008-09-26 | 2011-12-06 | Siemens Aktiengesellschaft | Air bearing to support a body |
| JP2012117613A (ja) * | 2010-12-01 | 2012-06-21 | Canon Inc | 静圧気体軸受 |
| CN112983990A (zh) * | 2021-03-23 | 2021-06-18 | 哈尔滨工业大学 | 基于浇筑成型的静压气浮单元及加工方法 |
| CN112983990B (zh) * | 2021-03-23 | 2022-04-29 | 哈尔滨工业大学 | 基于浇筑成型的静压气浮单元及加工方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20030304 |