JPH11223213A - 気体軸受装置およびその加工方法 - Google Patents
気体軸受装置およびその加工方法Info
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- JPH11223213A JPH11223213A JP2573198A JP2573198A JPH11223213A JP H11223213 A JPH11223213 A JP H11223213A JP 2573198 A JP2573198 A JP 2573198A JP 2573198 A JP2573198 A JP 2573198A JP H11223213 A JPH11223213 A JP H11223213A
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- Japan
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- sleeve
- shaft
- electroless plating
- phosphor
- phosphorus
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 薄肉のスリーブの精度と表面硬度を高め、軸
との間の摺動を良くしてコスレや焼け付きの無い気体軸
受を得る。 【解決手段】 スリーブ１３に燐を１〜５％有するニッ
ケル燐系の無電解メッキを施し、軸１２に弗素樹脂の粉
３〜２０％と、燐７〜１５％を有する無電解メッキを施
し、軸１２にスリーブ１３を回転自在に構成する。
との間の摺動を良くしてコスレや焼け付きの無い気体軸
受を得る。 【解決手段】 スリーブ１３に燐を１〜５％有するニッ
ケル燐系の無電解メッキを施し、軸１２に弗素樹脂の粉
３〜２０％と、燐７〜１５％を有する無電解メッキを施
し、軸１２にスリーブ１３を回転自在に構成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】近年、レーザープリンター等
の民生機器に組み込まれる軸受装置は、高速化、高精度
化しており、ころがり軸受に代わって動圧型の気体軸受
装置が使われている。本発明は、これら気体軸受装置お
よびその加工方法に関するものである。
の民生機器に組み込まれる軸受装置は、高速化、高精度
化しており、ころがり軸受に代わって動圧型の気体軸受
装置が使われている。本発明は、これら気体軸受装置お
よびその加工方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】以下、図９〜図１０を参照しながら、従
来の気体軸受装置およびその加工方法について説明す
る。図９は従来の軸受装置の断面図である。１はフレー
ムで軸２が固定されている。軸２には動圧溝２Ｂがエッ
チング等により加工され、その後表面に硬質皮膜２Ａが
形成されている。３はスリーブであり、中央に軸受穴３
Ａを有し、スリーブ３の表面には硬質皮膜３Ｂが施され
ている。この硬質皮膜２Ａと、３Ｂは共にニッケルと燐
を主成分とする無電解メッキで形成されており、一般的
に燐の重量含有比率は７〜１５％であり、メッキ後に２
８０〜４００℃で約１時間加熱する事でメッキ皮膜自体
の硬度を高くしたものである。４は、スラスト板で、圧
力を調整するための小径の穴４Ａを有している。５はロ
ータカバー、６はロータ磁石、７はモータステータであ
る。
来の気体軸受装置およびその加工方法について説明す
る。図９は従来の軸受装置の断面図である。１はフレー
ムで軸２が固定されている。軸２には動圧溝２Ｂがエッ
チング等により加工され、その後表面に硬質皮膜２Ａが
形成されている。３はスリーブであり、中央に軸受穴３
Ａを有し、スリーブ３の表面には硬質皮膜３Ｂが施され
ている。この硬質皮膜２Ａと、３Ｂは共にニッケルと燐
を主成分とする無電解メッキで形成されており、一般的
に燐の重量含有比率は７〜１５％であり、メッキ後に２
８０〜４００℃で約１時間加熱する事でメッキ皮膜自体
の硬度を高くしたものである。４は、スラスト板で、圧
力を調整するための小径の穴４Ａを有している。５はロ
ータカバー、６はロータ磁石、７はモータステータであ
る。
【０００３】以上のように構成された気体軸受装置につ
いて、以下その動作について説明する。まず、図９にお
いて、モータステータ７に図示しない回路から電流が供
給されると、回転磁界が発生し、ロータ磁石６は、ロー
タカバー５、スリーブ３，スラスト板４と共に回転を始
める。スリーブ３と、軸２の材料は、例えば両方がアル
ミニウム等の軽量材料であり、かつ軸２とスリーブ３の
線膨張係数はほぼ同じである材料が選択され、軸２とス
リーブ３の表面にはいずれも硬質皮膜２Ａ，３Ｂが形成
され、焼け付きが生じ難くなっている。また、軸２とス
リーブ３の間の空隙にある空気等の気体は、スリーブ３
が回転する事により動圧溝２Ｂにより圧力が高められ、
スリーブ３は非接触で回転する。次に、この従来の気体
軸受装置の加工方法について図１０に従い説明する。ま
ずスリーブ３を図示しない旋盤等で切削加工し軸受穴３
Ａを加工する。次にスリーブ３に燐を７〜１５重量％含
むニッケル燐系の無電解メッキを施し、一方、軸２を研
削加工し、次に軸２の外周面に動圧発生溝を加工し、次
に軸２に燐を７〜１５重量％含むニッケル燐系の無電解
メッキを施す。尚この時メッキ層の充分な硬度を出すた
めにメッキとともに約２８０〜４００℃で１時間〜数時
間の加熱硬化処理を施す。そして、次に軸２とスリーブ
３を填め合わせて完了する。
いて、以下その動作について説明する。まず、図９にお
いて、モータステータ７に図示しない回路から電流が供
給されると、回転磁界が発生し、ロータ磁石６は、ロー
タカバー５、スリーブ３，スラスト板４と共に回転を始
める。スリーブ３と、軸２の材料は、例えば両方がアル
ミニウム等の軽量材料であり、かつ軸２とスリーブ３の
線膨張係数はほぼ同じである材料が選択され、軸２とス
リーブ３の表面にはいずれも硬質皮膜２Ａ，３Ｂが形成
され、焼け付きが生じ難くなっている。また、軸２とス
リーブ３の間の空隙にある空気等の気体は、スリーブ３
が回転する事により動圧溝２Ｂにより圧力が高められ、
スリーブ３は非接触で回転する。次に、この従来の気体
軸受装置の加工方法について図１０に従い説明する。ま
ずスリーブ３を図示しない旋盤等で切削加工し軸受穴３
Ａを加工する。次にスリーブ３に燐を７〜１５重量％含
むニッケル燐系の無電解メッキを施し、一方、軸２を研
削加工し、次に軸２の外周面に動圧発生溝を加工し、次
に軸２に燐を７〜１５重量％含むニッケル燐系の無電解
メッキを施す。尚この時メッキ層の充分な硬度を出すた
めにメッキとともに約２８０〜４００℃で１時間〜数時
間の加熱硬化処理を施す。そして、次に軸２とスリーブ
３を填め合わせて完了する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな構成では、次の様な問題点がある。まず、スリーブ
３が薄肉形状である時、２８０〜４００℃の加熱硬化処
理による熱歪みにより、軸受穴３Ａの真円度が数ミクロ
ンメータ狂いを生じ、軸２とコスレる事があった。ま
た、軸２の外周面とスリーブ３の軸受穴３Ａ内周面がニ
ッケル燐系の同材質のメッキであるために、同じ金属同
士は、凝着し易い性質を有するために、軸受の回転中に
焼け付きを生じるという欠点があった。
うな構成では、次の様な問題点がある。まず、スリーブ
３が薄肉形状である時、２８０〜４００℃の加熱硬化処
理による熱歪みにより、軸受穴３Ａの真円度が数ミクロ
ンメータ狂いを生じ、軸２とコスレる事があった。ま
た、軸２の外周面とスリーブ３の軸受穴３Ａ内周面がニ
ッケル燐系の同材質のメッキであるために、同じ金属同
士は、凝着し易い性質を有するために、軸受の回転中に
焼け付きを生じるという欠点があった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに本発明の気体軸受装置は、スリーブの軸受穴内周面
に燐を１〜５重量％有するニッケル燐系無電解メッキを
施し、軸の外周面にフッ素樹脂の粉を３〜２０重量％
と、燐を７〜１５重量％含む無電解メッキを施し、前記
軸の外周または、前記スリーブの軸受穴内周面に動圧溝
を有し、前記軸に前記スリーブを回転自在に構成し、前
記スリーブの端面に前記軸の端面が当接するようにスラ
スト板を設けたものである。
めに本発明の気体軸受装置は、スリーブの軸受穴内周面
に燐を１〜５重量％有するニッケル燐系無電解メッキを
施し、軸の外周面にフッ素樹脂の粉を３〜２０重量％
と、燐を７〜１５重量％含む無電解メッキを施し、前記
軸の外周または、前記スリーブの軸受穴内周面に動圧溝
を有し、前記軸に前記スリーブを回転自在に構成し、前
記スリーブの端面に前記軸の端面が当接するようにスラ
スト板を設けたものである。
【０００６】また、本発明の気体軸受装置の加工方法
は、スリーブの軸受穴内周面に動圧溝を加工し、ニッケ
ル燐系の無電解メッキを施し、メッキ後の前記軸受穴内
周面に、ローラバニッシュまたは、ボールバニッシュ加
工を施すものである。
は、スリーブの軸受穴内周面に動圧溝を加工し、ニッケ
ル燐系の無電解メッキを施し、メッキ後の前記軸受穴内
周面に、ローラバニッシュまたは、ボールバニッシュ加
工を施すものである。
【０００７】本発明は、上記した構成と加工方法によっ
て、スリーブの硬度が充分得られ、部品の精度に狂いを
生じる心配が無く、回転時にコスレや焼け付きを生じる
事が無い良好な気体軸受が構成できる。
て、スリーブの硬度が充分得られ、部品の精度に狂いを
生じる心配が無く、回転時にコスレや焼け付きを生じる
事が無い良好な気体軸受が構成できる。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下本発明の一実施形態の気体軸
受装置およびその加工方法について、図１〜図７を参照
しながら説明する。図１は本発明の一実施形態における
気体軸受装置の断面図である。図１において１１はフレ
ームで、軸１２が固定されている。軸１２の表面には潤
滑皮膜１２Ａが施され、軸受穴１３Ａを有し、硬質皮膜
１３Ｂを施したスリーブ１３が軸１２填め合わされてい
る。１４はスラスト板であり、圧力を調整するための小
径の調整穴１４Ａを有している。１５はロータカバー、
１６はロータ磁石、１７はモータステータである。
受装置およびその加工方法について、図１〜図７を参照
しながら説明する。図１は本発明の一実施形態における
気体軸受装置の断面図である。図１において１１はフレ
ームで、軸１２が固定されている。軸１２の表面には潤
滑皮膜１２Ａが施され、軸受穴１３Ａを有し、硬質皮膜
１３Ｂを施したスリーブ１３が軸１２填め合わされてい
る。１４はスラスト板であり、圧力を調整するための小
径の調整穴１４Ａを有している。１５はロータカバー、
１６はロータ磁石、１７はモータステータである。
【０００９】以上のように構成された気体軸受装置につ
いて、図１を用いてその動作を説明する。図１におい
て、モータステータ１７に図示しない電気回路により回
転磁界が与えられ、この磁界により、ロータ磁石１６
は、ロータカバー１５，スリーブ１３，スラスト板１４
と共に回転する。この回転により、動圧溝１３Ｃは軸１
２との間で気体を圧縮し、スリーブ１３は非接触回転を
行う。また、動圧溝１３Ｃは軸１２とスラスト板１４の
間の気体の圧力も高め、スラスト板１４を浮上させ、高
められた圧力の気体は調整穴１４Ａから適宜漏れを生じ
て、一定の圧力を維持する。
いて、図１を用いてその動作を説明する。図１におい
て、モータステータ１７に図示しない電気回路により回
転磁界が与えられ、この磁界により、ロータ磁石１６
は、ロータカバー１５，スリーブ１３，スラスト板１４
と共に回転する。この回転により、動圧溝１３Ｃは軸１
２との間で気体を圧縮し、スリーブ１３は非接触回転を
行う。また、動圧溝１３Ｃは軸１２とスラスト板１４の
間の気体の圧力も高め、スラスト板１４を浮上させ、高
められた圧力の気体は調整穴１４Ａから適宜漏れを生じ
て、一定の圧力を維持する。
【００１０】次に、本発明の一実施形態における気体軸
受装置の加工方法を説明する。図２および図３は、加工
工程図である。図２においてまず、スリーブ１３を切削
加工し、次にスリーブ１３の内周面に動圧溝１３Ｃを加
工し、次にスリーブ１３に燐を１〜５％含むニッケル燐
系の無電解メッキを施し、必要に応じ軸受穴１３Ａにボ
ールバニッシュ加工またはローラバニッシュ加工、また
は、バフ加工を施す。一方軸１２の外周面を、研削加工
機または旋盤等で切削または研削加工し、軸１２にＰＴ
ＦＥ（テフロン、即ち四弗化エチレン）等の弗素樹脂の
粉を３〜２０％と、燐を７〜１５％含むニッケル燐系無
電解メッキを施し、軸１２にスリーブ１３をはめ込んで
完成する。図３においては、スリーブ１３の軸受穴１３
Ａには動圧溝１３Ｃは加工せず、特公平４−１３０４５
号公報に記載されている様に、軸１２の外周面に対し、
第４図に示す鋼球３１Ａ，３１Ｂを用いて転造加工する
か、または、図示しない先細バイトによる切削加工、等
により、動圧溝を形成させ、ＰＴＦＥの粉を３〜２０％
と、燐を７〜１５％含むニッケル燐系無電解メッキを施
す。
受装置の加工方法を説明する。図２および図３は、加工
工程図である。図２においてまず、スリーブ１３を切削
加工し、次にスリーブ１３の内周面に動圧溝１３Ｃを加
工し、次にスリーブ１３に燐を１〜５％含むニッケル燐
系の無電解メッキを施し、必要に応じ軸受穴１３Ａにボ
ールバニッシュ加工またはローラバニッシュ加工、また
は、バフ加工を施す。一方軸１２の外周面を、研削加工
機または旋盤等で切削または研削加工し、軸１２にＰＴ
ＦＥ（テフロン、即ち四弗化エチレン）等の弗素樹脂の
粉を３〜２０％と、燐を７〜１５％含むニッケル燐系無
電解メッキを施し、軸１２にスリーブ１３をはめ込んで
完成する。図３においては、スリーブ１３の軸受穴１３
Ａには動圧溝１３Ｃは加工せず、特公平４−１３０４５
号公報に記載されている様に、軸１２の外周面に対し、
第４図に示す鋼球３１Ａ，３１Ｂを用いて転造加工する
か、または、図示しない先細バイトによる切削加工、等
により、動圧溝を形成させ、ＰＴＦＥの粉を３〜２０％
と、燐を７〜１５％含むニッケル燐系無電解メッキを施
す。
【００１１】次に、加工方法の詳細について図５〜図８
を用いて説明する。図５においてスリーブ１３は予め図
示しない旋盤等で軸受穴１３Ａが加工されており、次に
図示しない旋盤等のチャック１８に固定され、図中θの
正方向に回転させられながら、軸受穴１３Ａに対し、硬
質ボール１９Ａを有する溝加工ツール１９が図中Ｙ方向
に挿入され、次にθとは逆方向に回転しながら引き戻さ
れることにより、動圧溝１３Ｃは加工される。スリーブ
１３はその後ニッケル燐系の無電解メッキが施される
が、スリーブ１３はアルムニウム等の金属であり薄肉部
分を有するため加熱すると熱歪みを生じ、スリーブ１３
が軸１２とコスレる事があるため、燐を１〜５％含むニ
ッケル燐系の無電解メッキを施す。図６は、燐が１〜５
％の場合と、一般の７〜１５％の時のニッケル燐メッキ
における、メッキ後の加熱温度とメッキ層の表面硬度の
関係を示している。燐の含有量が１〜５％の場合はメッ
キ後の加熱硬化をしなくても必要充分な硬度が得られる
ため、加熱処理が不要か、または、１８０〜２３０℃で
充分である。図７は加熱温度とスリーブの円筒の歪み量
の関係を示している。加熱温度が２３０℃以下であれ
ば、歪み量は、０．５ミクロンメータ以下であり問題な
い。次にスリーブ１３は、メッキ後に軸受穴１３Ａの内
周面の表面粗さを良くする必要がある場合は、必要に応
じて、内周面にボールバニッシュ加工、ローラバニッシ
ュ加工、ラッピング加工等を行う。図８は、これらの１
つであるボールバニッシュ加工を示している。スリーブ
１３をスタンド２０に固定し、ボール２１を軸受穴１３
Ａに押しピン２２により押し通す。これにより、（表
１）に示すようにバニッシュ前に表面粗さが、０．５ミ
クロンで、表面硬度がビカース硬度で６００であったも
のが、表面粗さが０．２ミクロン、硬度は６５０に向上
する。図８のボールバニッシュ加工の代わりに図示しな
いローラバニッシュ加工を施した場合は、それ以上に向
上する。
を用いて説明する。図５においてスリーブ１３は予め図
示しない旋盤等で軸受穴１３Ａが加工されており、次に
図示しない旋盤等のチャック１８に固定され、図中θの
正方向に回転させられながら、軸受穴１３Ａに対し、硬
質ボール１９Ａを有する溝加工ツール１９が図中Ｙ方向
に挿入され、次にθとは逆方向に回転しながら引き戻さ
れることにより、動圧溝１３Ｃは加工される。スリーブ
１３はその後ニッケル燐系の無電解メッキが施される
が、スリーブ１３はアルムニウム等の金属であり薄肉部
分を有するため加熱すると熱歪みを生じ、スリーブ１３
が軸１２とコスレる事があるため、燐を１〜５％含むニ
ッケル燐系の無電解メッキを施す。図６は、燐が１〜５
％の場合と、一般の７〜１５％の時のニッケル燐メッキ
における、メッキ後の加熱温度とメッキ層の表面硬度の
関係を示している。燐の含有量が１〜５％の場合はメッ
キ後の加熱硬化をしなくても必要充分な硬度が得られる
ため、加熱処理が不要か、または、１８０〜２３０℃で
充分である。図７は加熱温度とスリーブの円筒の歪み量
の関係を示している。加熱温度が２３０℃以下であれ
ば、歪み量は、０．５ミクロンメータ以下であり問題な
い。次にスリーブ１３は、メッキ後に軸受穴１３Ａの内
周面の表面粗さを良くする必要がある場合は、必要に応
じて、内周面にボールバニッシュ加工、ローラバニッシ
ュ加工、ラッピング加工等を行う。図８は、これらの１
つであるボールバニッシュ加工を示している。スリーブ
１３をスタンド２０に固定し、ボール２１を軸受穴１３
Ａに押しピン２２により押し通す。これにより、（表
１）に示すようにバニッシュ前に表面粗さが、０．５ミ
クロンで、表面硬度がビカース硬度で６００であったも
のが、表面粗さが０．２ミクロン、硬度は６５０に向上
する。図８のボールバニッシュ加工の代わりに図示しな
いローラバニッシュ加工を施した場合は、それ以上に向
上する。
【００１２】
【表１】
【００１３】なお、軸１２とスリーブ１３はアルミニウ
ム以外の金属でも良く、軟鉄、真鍮、マグネシウム合金
等でも良い。
ム以外の金属でも良く、軟鉄、真鍮、マグネシウム合金
等でも良い。
【００１４】なお、メッキ層の主成分は、ニッケル、
燐、ＰＴＦＥ（テフロン）等の弗素樹脂、等であるが、
メッキ層の被着性、非腐食性、等を良好にするため、必
要に応じ、各種金属や、添加剤が含まれてもよい。
燐、ＰＴＦＥ（テフロン）等の弗素樹脂、等であるが、
メッキ層の被着性、非腐食性、等を良好にするため、必
要に応じ、各種金属や、添加剤が含まれてもよい。
【００１５】
【発明の効果】以上のように本発明の気体軸受装置およ
びその加工方法によれば、薄肉のスリーブの精度と表面
硬度が充分に得られ、軸とスリーブの間で摺動が良好で
コスレや焼け付きの無い良好な気体軸受が得られる。
びその加工方法によれば、薄肉のスリーブの精度と表面
硬度が充分に得られ、軸とスリーブの間で摺動が良好で
コスレや焼け付きの無い良好な気体軸受が得られる。
【図１】本発明の一実施形態における気体軸受装置の断
面図
面図
【図２】図１に示す気体軸受の第１の加工工程図
【図３】図１に示す気体軸受の第２の加工工程図
【図４】軸外周に動圧溝を形成する製造装置の断面図
【図５】スリーブの内周面に動圧溝を加工する装置の断
面図
面図
【図６】メッキ後の加熱温度と表面硬度の関係を示す図
【図７】加熱温度と歪み量の関係を示す図
【図８】スリーブ内周面のバニッシュ加工の説明図
【図９】従来の気体軸受装置の断面図
【図１０】従来の気体軸受装置の加工工程図
【符号の説明】 １２ 軸 １３ スリーブ １３Ａ 軸受穴 １２Ａ 潤滑被膜 １３Ｂ 硬質被膜 １３Ｃ 動圧溝
Claims (2)
- 【請求項１】 スリーブの軸受穴内周面に燐を１〜５重
量％有するニッケル燐系無電解メッキを施し、軸の外周
面に弗素樹脂の粉を３〜２０％重量と、燐を７〜１５重
量％含む無電解メッキを施し、前記軸の外周または、前
記スリーブの軸受穴内周面に動圧溝を有し、前記軸に前
記スリーブを回転自在に構成し、前記スリーブの端面に
前記軸の端面が当接するようにスラスト板を設けた気体
軸受装置。 - 【請求項２】 スリーブの軸受穴内周面に動圧溝を加工
し、ニッケル燐系の無電解メッキを施し、メッキ後の前
記軸受穴内周面に、ローラバニッシュまたは、ボールバ
ニッシュ加工を施す気体軸受装置の加工方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2573198A JPH11223213A (ja) | 1998-02-06 | 1998-02-06 | 気体軸受装置およびその加工方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2573198A JPH11223213A (ja) | 1998-02-06 | 1998-02-06 | 気体軸受装置およびその加工方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11223213A true JPH11223213A (ja) | 1999-08-17 |
Family
ID=12173966
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2573198A Pending JPH11223213A (ja) | 1998-02-06 | 1998-02-06 | 気体軸受装置およびその加工方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11223213A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001200838A (ja) * | 1999-11-09 | 2001-07-27 | Seiko Instruments Inc | 流体動圧軸受、流体動圧軸受装置、流体動圧軸受の製造方法、及び軸受表面加工方法 |
| JP2008536073A (ja) * | 2005-04-15 | 2008-09-04 | ジーエスアイ グループ リミテッド | ガスベアリングスピンドル |
| CN110360144A (zh) * | 2019-08-30 | 2019-10-22 | 势加透博洁净动力如皋有限公司 | 一种两级气悬浮离心式空压机轴承组件 |
-
1998
- 1998-02-06 JP JP2573198A patent/JPH11223213A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001200838A (ja) * | 1999-11-09 | 2001-07-27 | Seiko Instruments Inc | 流体動圧軸受、流体動圧軸受装置、流体動圧軸受の製造方法、及び軸受表面加工方法 |
| JP2008536073A (ja) * | 2005-04-15 | 2008-09-04 | ジーエスアイ グループ リミテッド | ガスベアリングスピンドル |
| CN110360144A (zh) * | 2019-08-30 | 2019-10-22 | 势加透博洁净动力如皋有限公司 | 一种两级气悬浮离心式空压机轴承组件 |
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