JPH11158511A - 多孔質静圧気体軸受用の軸受素材及びこれを用いた多孔質静圧気体軸受 - Google Patents
多孔質静圧気体軸受用の軸受素材及びこれを用いた多孔質静圧気体軸受Info
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Abstract
軸受として使用することができる通気性を保持し得る軸
受素材を提供すること。 【解決手段】 軸受素材は、裏金1と、裏金1の面に焼
成された多孔質焼結金属層2とを具備しており、多孔質
焼結金属層2の粒界には無機物質粒子が含有されてい
る。多孔質焼結金属層は、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、フッカ
黒鉛、フッカカルシウム、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。
Description
を具備した軸受素材及びこの軸受素材を用いた多孔質静
圧気体軸受に関する。
定性と高い負荷容量をもつものとして、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。
手段を施した裏金に多孔質焼結金属体を組み付けてなる
軸受素材が多く用いられ、この軸受素材における多孔質
焼結金属体の形成材料としては、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。
気体軸受に用いる軸受素材には、十分な通気性と10-3
mmオーダの表面粗さとが要求されるが、上記の軸受素
材を静圧気体軸受に用いる場合には、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、その表面に機械加工が施される。
イス加工や研削により行われるが、この旋盤およびフラ
イス加工や研削により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。
に、圧縮気体の供給手段を施した裏金に組付けられ、例
えば多孔質静圧ラジアル気体軸受の場合では、この組み
付けに際しては、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。
嵌着手段を採ることでもそれ程問題を生じないが、多孔
質静圧気体軸受においては、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。
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。
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。
た多孔質焼結金属層を具備した軸受素材は、機械加工を
施した後も多孔質静圧気体軸受として使用することがで
きる通気性を保持し得ることを見出したのである。
加工を施した後も良好に多孔質静圧気体軸受として使用
することができる通気性を保持し得る軸受素材を提供す
ることにある。
の意図しない漏洩のない軸受素材を提供することにあ
る。
材を用いた多孔質静圧気体軸受を提供することにある。
軸受用の軸受素材は、裏金と、この裏金の少なくとも一
方の面に焼結された多孔質焼結金属層とを具備してお
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。
金属層は、その組成物質が裏金の少なくとも一方の面に
おいて当該裏金に一体に接合されている。
なくとも錫、ニッケル、燐及び銅、更に、鉄又はマンガ
ンを含んでおり、無機物質粒子は、黒鉛、窒化ホウ素、
フッカ黒鉛、フッカカルシウム、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。
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。裏金が円筒状に形成されて多孔質静圧
気体ラジアル軸受を形成する場合には、多孔質焼結金属
層は、裏金の円筒状内面に焼結され、裏金が平板状に形
成されて多孔質静圧気体スラスト軸受を形成する場合に
は、多孔質焼結金属層は、裏金の平板状の一方の面に焼
結される。なお、本発明の多孔質静圧気体軸受は、直動
軸受、いわゆるスライダにも適用し得るのである。
受素材を用いたものであって、裏金には、圧縮気体を多
孔質焼結金属層に供給する手段が設けられている。
多孔質焼結金属層の露出表面の粗さは、10-3mm以下
である。
窒化ホウ素、フッカ黒鉛、フッカカルシウム、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。これらは、多くの金属材料のように塑
性変形をすることはなく、無機物質である。
錫、ニッケル、燐及び銅、更には、鉄又はマンガン等の
素地中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の
目詰りを抑えることができる。
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。
その内周面又は平坦表面に供給溝を形成しておく。圧粉
体の製造においての圧粉圧力としては、2〜7トン/c
m2程度が好ましい。
質焼結金属層を具備した軸受素材が得られる。得られた
軸受素材の多孔質焼結金属層の露出面を、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。機械加
工における加工代は、概ね10-1mmの範囲で行なうと
よい。
焼結金属層に機械加工における目詰りが約50%に抑え
られることが判明した。また、多孔質焼結金属層は、裏
金との間に相互に金属成分の拡散を生じ強固に密着一体
化していることが接合面の顕微鏡検査により確認され、
その密着強度も1000kg/cm2 以上を示すことが
確認された。そして、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も判明した。
分の混合粉末に、更に重量比で鉄0〜50%、マンガン
0〜25%及び残部銅からなる混合粉末を加え、これを
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870〜1150
℃の温度で0.1〜5.0kgf/cm2 の圧力下で2
0〜120分間焼結して、圧延シートの焼結と裏金への
拡散接合とを同時に行わせて、裏金の一方の面に焼結さ
れた多孔質焼結金属層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。
48〜6.72g/cm3 、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/
cm3 、多孔質度(含油率換算)21.1〜34.1容
積%であり、このように製造された軸受素材でも、多孔
質焼結金属層は、裏金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。
照して説明する。
金よりなる金属製の円筒状の裏金、2は裏金1の一方の
面である内周面に焼結された多孔質焼結金属層、3、4
及び5は裏金1に設けられた圧縮気体の供給手段で、3
は圧縮気体の供給孔、5は環状溝、4は環状溝5を相互
に連通する導通溝であり、6は多孔質焼結金属層2と裏
金1との接合部で、接合部6は完全に密着一体化してい
る。多孔質焼結金属層2は、上述のように、円筒状の圧
粉体又は圧延シートを裏金1に焼結して形成される。
状端面7及び8から気体が逃げ、当該層2の内周面9か
らの気体の吐出圧力が低下するので、端面7及び8に接
着剤等を塗り込んで封孔処理を行うとよい。
は裏金11の一方の面である一方の平坦表面に焼結され
た多孔質焼結金属層、13及び14は裏金11に設けら
れた圧縮気体の供給手段で、それぞれ圧縮気体の供給孔
及び供給溝であり、16は多孔質焼結金属層12と裏金
11との接合部で、この接合部は完全に密着一体化して
いる。この多孔質焼結金属層2も、上述のように、平板
状の圧粉体又は圧延シートを裏金1に焼成して形成され
る。本例においても、前記の封孔処理を行うと好まし
い。
は、多孔質焼結金属層の粒界には黒鉛等の無機物質粒子
が含有されているので、機械加工を施してもその表面の
目詰りが抑制されて理想的な絞り構造となる。また多孔
質焼結金属層が裏金に接合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もなく、給気圧に
よる焼結層の変形を極めて小さくすることができる。
ウ素、フッカ黒鉛等の滑り軸受の固体潤滑剤として機能
する成分が含まれている場合は、これらはすべり摩擦特
性に優れるので、軸の静止時あるいは始動時における両
者間の接触があっても部材の損耗が極めて少くて済む等
の利点がある。
圧気体軸受の断面図である。
静圧気体軸受の断面図である。
Claims (8)
- 【請求項1】 裏金と、この裏金の少なくとも一方の面
に焼結された多孔質焼結金属層とを具備しており、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
多孔質静圧気体軸受用の軸受素材。 - 【請求項2】 多孔質焼結金属層は、裏金に一体に接合
されている請求項1に記載の多孔質静圧気体軸受用の軸
受素材。 - 【請求項3】 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、フッカ黒鉛、フッカカルシウム、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1又は2に記載の多孔質静圧
気体軸受用の軸受素材。 - 【請求項4】 多孔質焼結金属層は、更に、鉄又はマン
ガンを含んでいる請求項3に記載の多孔質静圧気体軸受
用の軸受素材。 - 【請求項5】 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1から4
のいずれか一項に記載の多孔質静圧気体軸受用の軸受素
材。 - 【請求項6】 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1から5のいずれか一項に記載の多孔質静圧気体軸
受用の軸受素材。 - 【請求項7】 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1から5のいずれか一項に記載の多孔質静圧気
体軸受用の軸受素材。 - 【請求項8】 請求項1から7に記載の軸受素材を用い
た多孔質静圧気体軸受であって、裏金には、圧縮気体を
多孔質焼結金属層に供給する手段が設けられている多孔
質静圧気体軸受。
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