JPH11303870A - 多孔質気体軸受及びこれを用いたスピンドル装置 - Google Patents
多孔質気体軸受及びこれを用いたスピンドル装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 加工及び組込み時に軸受スリーブ表面に汚れ
や埃が発生することを抑止すると共に自励振動の発生を
防止することにある。 【解決手段】 主軸部材３と軸受隙間をもって対向する
軸受面９，１１を有し、かつ、黒鉛を主成分とする多孔
質の軸受スリーブ５を具備し、その軸受スリーブ５の給
気面１３，１４から供給される圧縮空気を軸受スリーブ
５内の気孔を通してその軸受面９，１１から軸受隙間へ
噴出させることにより、主軸部材３を軸受スリーブ５の
軸受面９，１１に対して非接触支持する多孔質気体軸受
であって、軸受スリーブ５の少なくとも軸受面９，１１
に、黒鉛粒子をガラス状カーボンで被覆した表面層１８
を形成する。
や埃が発生することを抑止すると共に自励振動の発生を
防止することにある。 【解決手段】 主軸部材３と軸受隙間をもって対向する
軸受面９，１１を有し、かつ、黒鉛を主成分とする多孔
質の軸受スリーブ５を具備し、その軸受スリーブ５の給
気面１３，１４から供給される圧縮空気を軸受スリーブ
５内の気孔を通してその軸受面９，１１から軸受隙間へ
噴出させることにより、主軸部材３を軸受スリーブ５の
軸受面９，１１に対して非接触支持する多孔質気体軸受
であって、軸受スリーブ５の少なくとも軸受面９，１１
に、黒鉛粒子をガラス状カーボンで被覆した表面層１８
を形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は多孔質気体軸受及び
これを用いたスピンドル装置に関し、詳しくは、穴加工
機、精密加工機、静電塗装機などに利用され、主軸を非
接触支持する多孔質気体軸受及びこれを用いたスピンド
ル装置に関する。
これを用いたスピンドル装置に関し、詳しくは、穴加工
機、精密加工機、静電塗装機などに利用され、主軸を非
接触支持する多孔質気体軸受及びこれを用いたスピンド
ル装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば、穴加工機、精密加工機、静電塗
装機などのスピンドル装置に利用される気体軸受は、主
軸の外径面と微小な軸受隙間をもって対向する軸受面を
有する軸受スリーブを具備し、その軸受スリーブの軸受
面に開口する給気ノズル又は給気スリットから圧縮空気
を軸受隙間に噴出させることにより主軸を非接触支持す
る。この軸受スリーブの材質としては、耐焼付性が良好
な点から黒鉛を使用する場合があった（実公平６−１３
３７７号公報）。
装機などのスピンドル装置に利用される気体軸受は、主
軸の外径面と微小な軸受隙間をもって対向する軸受面を
有する軸受スリーブを具備し、その軸受スリーブの軸受
面に開口する給気ノズル又は給気スリットから圧縮空気
を軸受隙間に噴出させることにより主軸を非接触支持す
る。この軸受スリーブの材質としては、耐焼付性が良好
な点から黒鉛を使用する場合があった（実公平６−１３
３７７号公報）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前述したよ
うに例えば軸受スリーブを組成する黒鉛は、積層構造を
持った結晶であって六方晶系に属する。そのため、黒鉛
を組成する六角層平面内の炭素原子はお互いに強い共役
二重結合で結ばれているが、六角層間は弱いファンデル
ワールス力で結ばれているのみであるため、外圧に対し
て容易にスリップしたりして剥離しやすい。
うに例えば軸受スリーブを組成する黒鉛は、積層構造を
持った結晶であって六方晶系に属する。そのため、黒鉛
を組成する六角層平面内の炭素原子はお互いに強い共役
二重結合で結ばれているが、六角層間は弱いファンデル
ワールス力で結ばれているのみであるため、外圧に対し
て容易にスリップしたりして剥離しやすい。
【０００４】このように軸受スリーブを組成する黒鉛が
剥離に対して弱いと、その軸受スリーブの加工及び組込
み時、軸受スリーブの表面からの剥離により汚れや埃が
発生しやすく、また、これら汚れや埃が非常に小さいも
のであるため、軸受スリーブを清掃してその表面から完
全に除去することが困難である。
剥離に対して弱いと、その軸受スリーブの加工及び組込
み時、軸受スリーブの表面からの剥離により汚れや埃が
発生しやすく、また、これら汚れや埃が非常に小さいも
のであるため、軸受スリーブを清掃してその表面から完
全に除去することが困難である。
【０００５】その結果、軸受スリーブをスピンドル装置
に組み込んだ状態でその軸受隙間に圧縮空気を供給する
と、前述した埃が排気に混入したり、作業者の手や軸受
ーブが組み込まれるハウジングに付着したりして、ディ
スクのマスタリング装置や検査装置などのようにクリー
ンルーム内で使用される装置への適用が問題となる可能
性があった。
に組み込んだ状態でその軸受隙間に圧縮空気を供給する
と、前述した埃が排気に混入したり、作業者の手や軸受
ーブが組み込まれるハウジングに付着したりして、ディ
スクのマスタリング装置や検査装置などのようにクリー
ンルーム内で使用される装置への適用が問題となる可能
性があった。
【０００６】また、通常、軸受スリーブを組成する黒鉛
は多孔質であることから、多孔質の黒鉛を利用した構造
の気体軸受もある。この気体軸受は、軸受スリーブの内
部で気孔がつながっていることから、圧縮空気を軸受ス
リーブ内の気孔を通し、その軸受面に噴出させるように
している。
は多孔質であることから、多孔質の黒鉛を利用した構造
の気体軸受もある。この気体軸受は、軸受スリーブの内
部で気孔がつながっていることから、圧縮空気を軸受ス
リーブ内の気孔を通し、その軸受面に噴出させるように
している。
【０００７】しかしながら、軸受スリーブの内部に存在
する気孔の大きさは拡大して見ると均一ではなく、気孔
の断面積もばらついている。従って、圧縮空気は軸受ス
リーブ内の気孔を通過する途中で受ける抵抗が強くなっ
たり弱くなったりして変化する。例えばある箇所で絞ら
れた後に大きな気孔で広がりエアポケットのような部分
もあり、このような部分があると、空気は圧縮性がある
ためにエアハンマと称される自励振動が発生する。特に
軸受スリーブの軸受面に気孔が多いと、自励振動が顕著
に発生し易くなり、黒鉛からなる軸受スリーブを使用し
た多孔質気体軸受を実用化するには、この自励振動を防
止することが必要であった。
する気孔の大きさは拡大して見ると均一ではなく、気孔
の断面積もばらついている。従って、圧縮空気は軸受ス
リーブ内の気孔を通過する途中で受ける抵抗が強くなっ
たり弱くなったりして変化する。例えばある箇所で絞ら
れた後に大きな気孔で広がりエアポケットのような部分
もあり、このような部分があると、空気は圧縮性がある
ためにエアハンマと称される自励振動が発生する。特に
軸受スリーブの軸受面に気孔が多いと、自励振動が顕著
に発生し易くなり、黒鉛からなる軸受スリーブを使用し
た多孔質気体軸受を実用化するには、この自励振動を防
止することが必要であった。
【０００８】そこで、本発明は前述の問題点に鑑みて提
案されたもので、その目的とするところは、加工及び組
込み時に軸受スリーブ表面に汚れや埃が発生することを
抑止すると共に自励振動の発生を防止することにある。
案されたもので、その目的とするところは、加工及び組
込み時に軸受スリーブ表面に汚れや埃が発生することを
抑止すると共に自励振動の発生を防止することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明に係る多孔質気体
軸受は、回転部材と軸受隙間をもって対向する軸受面を
有し、かつ、黒鉛を主成分とする多孔質の軸受部材を具
備し、軸受部材の給気面から供給される圧縮気体を軸受
部材内の気孔を通して軸受面から軸受隙間へ噴出させる
ことにより、回転部材を軸受部材の軸受面に対して非接
触支持する多孔質気体軸受であって、前記軸受部材の少
なくとも軸受面に、黒鉛粒子をガラス状カーボンで被覆
した表面層を形成したことを特徴とする。
軸受は、回転部材と軸受隙間をもって対向する軸受面を
有し、かつ、黒鉛を主成分とする多孔質の軸受部材を具
備し、軸受部材の給気面から供給される圧縮気体を軸受
部材内の気孔を通して軸受面から軸受隙間へ噴出させる
ことにより、回転部材を軸受部材の軸受面に対して非接
触支持する多孔質気体軸受であって、前記軸受部材の少
なくとも軸受面に、黒鉛粒子をガラス状カーボンで被覆
した表面層を形成したことを特徴とする。
【００１０】また、本発明に係るスピンドル装置は、主
軸部材と、主軸部材と軸受隙間をもって対向する軸受面
を有し、かつ、黒鉛を主成分とする多孔質の軸受部材
と、軸受部材が固定されて給気通路を形成したハウジン
グとを具備し、ハウジングの給気通路を通して軸受部材
の給気面から供給される圧縮気体を軸受部材内の気孔を
通して軸受面から軸受隙間へ噴出させることにより、主
軸部材を軸受部材の軸受面に対して非接触支持するスピ
ンドル装置であって、前記軸受部材の少なくとも軸受面
に、黒鉛粒子をガラス状カーボンで被覆した表面層を形
成したことを特徴とする。
軸部材と、主軸部材と軸受隙間をもって対向する軸受面
を有し、かつ、黒鉛を主成分とする多孔質の軸受部材
と、軸受部材が固定されて給気通路を形成したハウジン
グとを具備し、ハウジングの給気通路を通して軸受部材
の給気面から供給される圧縮気体を軸受部材内の気孔を
通して軸受面から軸受隙間へ噴出させることにより、主
軸部材を軸受部材の軸受面に対して非接触支持するスピ
ンドル装置であって、前記軸受部材の少なくとも軸受面
に、黒鉛粒子をガラス状カーボンで被覆した表面層を形
成したことを特徴とする。
【００１１】これにより、黒鉛粒子をガラス状カーボン
で被覆した表面層が形成された軸受面では気孔が小さく
なることから、圧縮気体が軸受面で絞られて軸受隙間に
噴出されるので、エアポケットのような部分が形成され
にくくなり、自励振動が発生しにくい。これに対して、
軸受部材の給気面では黒鉛粒子がそのままであるために
気孔が大きく、軸受として十分な圧縮気体が供給され
る。
で被覆した表面層が形成された軸受面では気孔が小さく
なることから、圧縮気体が軸受面で絞られて軸受隙間に
噴出されるので、エアポケットのような部分が形成され
にくくなり、自励振動が発生しにくい。これに対して、
軸受部材の給気面では黒鉛粒子がそのままであるために
気孔が大きく、軸受として十分な圧縮気体が供給され
る。
【００１２】尚、表面層は、高温加熱によりガラス状カ
ーボンとなり得る素材を軸受部材の少なくとも軸受面か
ら含浸させ、不活性雰囲気中での高温加熱処理により炭
素化することにより形成することが可能である。
ーボンとなり得る素材を軸受部材の少なくとも軸受面か
ら含浸させ、不活性雰囲気中での高温加熱処理により炭
素化することにより形成することが可能である。
【００１３】また、軸受部材の給気面及び軸受面を除く
他の表面に形成された表面層上をガラス状カーボン又は
接着剤などで被覆することが望ましい。これにより、軸
受部材の給気面及び軸受面以外の表面から圧縮気体が漏
れることなく、その軸受面から軸受隙間へ噴出されて圧
縮気体の有効利用が図れる。
他の表面に形成された表面層上をガラス状カーボン又は
接着剤などで被覆することが望ましい。これにより、軸
受部材の給気面及び軸受面以外の表面から圧縮気体が漏
れることなく、その軸受面から軸受隙間へ噴出されて圧
縮気体の有効利用が図れる。
【００１４】また、本発明に係る多孔質気体軸受は、回
転部材と軸受隙間をもって対向する軸受面を有し、か
つ、黒鉛を主成分とする多孔質の軸受部材を具備し、軸
受部材の給気面から供給される圧縮気体を軸受部材内の
気孔を通して軸受面から軸受隙間へ噴出させることによ
り、回転部材を軸受部材の軸受面に対して非接触支持す
る多孔質気体軸受であって、前記軸受部材をその給気面
側から部分的に切除して軸受面側に圧縮気体が通る薄肉
部を形成したことを特徴とする。このように圧縮気体を
薄肉部内の気孔を通して軸受面から噴出させれば、エア
ポケットのような部分の容積を減少させることができる
点で好適である。
転部材と軸受隙間をもって対向する軸受面を有し、か
つ、黒鉛を主成分とする多孔質の軸受部材を具備し、軸
受部材の給気面から供給される圧縮気体を軸受部材内の
気孔を通して軸受面から軸受隙間へ噴出させることによ
り、回転部材を軸受部材の軸受面に対して非接触支持す
る多孔質気体軸受であって、前記軸受部材をその給気面
側から部分的に切除して軸受面側に圧縮気体が通る薄肉
部を形成したことを特徴とする。このように圧縮気体を
薄肉部内の気孔を通して軸受面から噴出させれば、エア
ポケットのような部分の容積を減少させることができる
点で好適である。
【００１５】
【発明の実施の形態】本発明に係る多孔質気体軸受及び
スピンドル装置としての実施形態を以下に詳述する。
スピンドル装置としての実施形態を以下に詳述する。
【００１６】この実施形態は、図１に示すように回転軸
１及びスラスト板２からなる回転部材である主軸部材３
と、後述する給気通路７が形成された円筒状ハウジング
４と、ハウジング４に固定された軸受部材である軸受ス
リーブ５とで構成される。
１及びスラスト板２からなる回転部材である主軸部材３
と、後述する給気通路７が形成された円筒状ハウジング
４と、ハウジング４に固定された軸受部材である軸受ス
リーブ５とで構成される。
【００１７】主軸部材３を構成するスラスト板２は、回
転軸１の端面にネジ（図示せず）により一体的に固着さ
れている。また、ハウジング４には、一端が給気ホース
６と連通し、他端が軸受スリーブ５と接する内周面及び
端面にそれぞれ開口した給気通路７が形成され、かつ、
例えば圧縮空気を外部へ排出するための排気通路８が形
成されている。
転軸１の端面にネジ（図示せず）により一体的に固着さ
れている。また、ハウジング４には、一端が給気ホース
６と連通し、他端が軸受スリーブ５と接する内周面及び
端面にそれぞれ開口した給気通路７が形成され、かつ、
例えば圧縮空気を外部へ排出するための排気通路８が形
成されている。
【００１８】一方、軸受スリーブ５は、一対として、ハ
ウジング４の両端部に固定され、それぞれ、回転軸１と
微小なジャーナル軸受隙間をもって対向するジャーナル
軸受面９を有する筒状部１０と、スラスト板２と微小な
スラスト軸受隙間をもって対向するスラスト軸受面１１
を有するフランジ部１２とを一体的に形成したものであ
る。また、ハウジング４の給気通路７が開口する内周面
及び端面には、筒状部１０及びフランジ部１２の給気面
１３，１４が接する。尚、筒状部１０には排気孔１５が
形成され、その排気孔１５をフランジ部１２のチャンフ
ァ部２１に開口させることにより圧縮空気を排気するよ
うにしている。
ウジング４の両端部に固定され、それぞれ、回転軸１と
微小なジャーナル軸受隙間をもって対向するジャーナル
軸受面９を有する筒状部１０と、スラスト板２と微小な
スラスト軸受隙間をもって対向するスラスト軸受面１１
を有するフランジ部１２とを一体的に形成したものであ
る。また、ハウジング４の給気通路７が開口する内周面
及び端面には、筒状部１０及びフランジ部１２の給気面
１３，１４が接する。尚、筒状部１０には排気孔１５が
形成され、その排気孔１５をフランジ部１２のチャンフ
ァ部２１に開口させることにより圧縮空気を排気するよ
うにしている。
【００１９】この実施形態における軸受スリーブ５は、
耐焼付性が良好な黒鉛を主成分とする材質からなり、図
２の拡大図で示すように軸受スリーブ５のジャーナル軸
受面９及びスラスト軸受面１１（以下、単に軸受面と称
す）の黒鉛粒子１６をガラス状カーボン１７で被覆した
表面層１８を形成する。前述したガラス状カーボン１７
は結晶構造を有する黒鉛と異なり、非晶質であるため、
埃などの発生が少なく、高強度の性質を有する。
耐焼付性が良好な黒鉛を主成分とする材質からなり、図
２の拡大図で示すように軸受スリーブ５のジャーナル軸
受面９及びスラスト軸受面１１（以下、単に軸受面と称
す）の黒鉛粒子１６をガラス状カーボン１７で被覆した
表面層１８を形成する。前述したガラス状カーボン１７
は結晶構造を有する黒鉛と異なり、非晶質であるため、
埃などの発生が少なく、高強度の性質を有する。
【００２０】また、軸受スリーブ５の表面を形成するガ
ラス状カーボン１７が黒鉛粒子１６を被覆するため、軸
受面９，１１での気孔２０が小さくなり、軸受の減衰性
が高まって自励振動が発生しにくい。尚、軸受スリーブ
５は黒鉛を主成分とするが、その他に潤滑特性の向上の
ため、アンチモンや二硫化モリブデン等を混合させたも
のであってもよい。また、軸受スリーブ５の主成分は、
前述の黒鉛以外にも、炭素やセラミック等であっても可
能である。
ラス状カーボン１７が黒鉛粒子１６を被覆するため、軸
受面９，１１での気孔２０が小さくなり、軸受の減衰性
が高まって自励振動が発生しにくい。尚、軸受スリーブ
５は黒鉛を主成分とするが、その他に潤滑特性の向上の
ため、アンチモンや二硫化モリブデン等を混合させたも
のであってもよい。また、軸受スリーブ５の主成分は、
前述の黒鉛以外にも、炭素やセラミック等であっても可
能である。
【００２１】表面層１８から給気面１３，１４へ至るま
での深層部分１９については、黒鉛粒子１６をガラス状
カーボン１７で被覆する処理を施さずに黒鉛粒子１６の
ままとする。また、給気面１３，１４及び軸受面９，１
１を除く他の表面、即ち端面２６，２７には、軸受面
９，１１と同様に黒鉛粒子１６の表面にガラス状カーボ
ン１７を被覆した表面層１８を形成した後、更に、その
表面層１８上をガラス状カーボン又は接着剤などで被覆
する。
での深層部分１９については、黒鉛粒子１６をガラス状
カーボン１７で被覆する処理を施さずに黒鉛粒子１６の
ままとする。また、給気面１３，１４及び軸受面９，１
１を除く他の表面、即ち端面２６，２７には、軸受面
９，１１と同様に黒鉛粒子１６の表面にガラス状カーボ
ン１７を被覆した表面層１８を形成した後、更に、その
表面層１８上をガラス状カーボン又は接着剤などで被覆
する。
【００２２】この実施形態では、給気ホース６からハウ
ジング４の給気通路７へ供給される圧縮空気は、軸受ス
リーブ５の給気面１３，１４から軸受スリーブ５の内部
に入り、気孔２０を通って軸受隙間へ噴出される。ここ
で、黒鉛粒子１６をガラス状カーボン１７で被覆した表
面層１８が形成された軸受面９，１１では気孔２０が小
さくなっていることから、圧縮空気が軸受面９，１１で
絞られて軸受隙間へ噴出され、主軸部材３はラジアル方
向及びスラスト方向に回転自在に非接触支持される。
ジング４の給気通路７へ供給される圧縮空気は、軸受ス
リーブ５の給気面１３，１４から軸受スリーブ５の内部
に入り、気孔２０を通って軸受隙間へ噴出される。ここ
で、黒鉛粒子１６をガラス状カーボン１７で被覆した表
面層１８が形成された軸受面９，１１では気孔２０が小
さくなっていることから、圧縮空気が軸受面９，１１で
絞られて軸受隙間へ噴出され、主軸部材３はラジアル方
向及びスラスト方向に回転自在に非接触支持される。
【００２３】一方、軸受スリーブ５の給気面１３，１４
では黒鉛粒子１６の表面にガラス状カーボン１７を被覆
せずにその黒鉛粒子１６がそのままであるために気孔２
０が大きく、軸受として十分な圧縮空気が供給される。
また、軸受スリーブ５の給気面１３，１４及び軸受面
９，１１以外の端面２６，２７では、黒鉛粒子１６の表
面にガラス状カーボン１７を被覆した表面層１８を形成
し、更にその表面層１８上をガラス状カーボン又は接着
剤で被覆したことにより、圧縮空気が軸受面９，１１以
外の端面２６，２７から漏れることなく、その軸受面
９，１１で確実に絞られて軸受隙間へ噴出されるので、
圧縮空気の有効利用が図れる。
では黒鉛粒子１６の表面にガラス状カーボン１７を被覆
せずにその黒鉛粒子１６がそのままであるために気孔２
０が大きく、軸受として十分な圧縮空気が供給される。
また、軸受スリーブ５の給気面１３，１４及び軸受面
９，１１以外の端面２６，２７では、黒鉛粒子１６の表
面にガラス状カーボン１７を被覆した表面層１８を形成
し、更にその表面層１８上をガラス状カーボン又は接着
剤で被覆したことにより、圧縮空気が軸受面９，１１以
外の端面２６，２７から漏れることなく、その軸受面
９，１１で確実に絞られて軸受隙間へ噴出されるので、
圧縮空気の有効利用が図れる。
【００２４】本発明の実施形態の製作は、以下の要領で
もって行われる。まず、黒鉛を主成分とする材質からな
る軸受スリーブ５をハウジング４に焼嵌め等し得る所定
の寸法に加工し、この軸受スリーブ５の加工後、黒鉛粒
子１６をガラス状カーボン１７で被覆した表面層１８を
形成する。
もって行われる。まず、黒鉛を主成分とする材質からな
る軸受スリーブ５をハウジング４に焼嵌め等し得る所定
の寸法に加工し、この軸受スリーブ５の加工後、黒鉛粒
子１６をガラス状カーボン１７で被覆した表面層１８を
形成する。
【００２５】この表面層１８の形成は次の通りである。
フェノール、フラン樹脂やセルロース等のように高温加
熱によりガラス状カーボン１７となり得る所定の素材を
溶かして軸受スリーブ５の給気面１３，１４を除き他の
表面（軸受面９，１１及び端面２６，２７）から含浸さ
せる。その後、乾燥させた上で不活性雰囲気中にて約６
００℃以上の高温加熱処理により炭素化することによ
り、前述の素材をガラス状カーボン１７に熱硬化させ
る。これにより、図２に示すように軸受スリーブ５の少
なくとも軸受面９，１１の黒鉛粒子１６がガラス状カー
ボン１７で被覆された組織構造の表面層１８となる。
フェノール、フラン樹脂やセルロース等のように高温加
熱によりガラス状カーボン１７となり得る所定の素材を
溶かして軸受スリーブ５の給気面１３，１４を除き他の
表面（軸受面９，１１及び端面２６，２７）から含浸さ
せる。その後、乾燥させた上で不活性雰囲気中にて約６
００℃以上の高温加熱処理により炭素化することによ
り、前述の素材をガラス状カーボン１７に熱硬化させ
る。これにより、図２に示すように軸受スリーブ５の少
なくとも軸受面９，１１の黒鉛粒子１６がガラス状カー
ボン１７で被覆された組織構造の表面層１８となる。
【００２６】以上のようにして製作された軸受スリーブ
５をハウジング４に焼嵌めし、その軸受面９，１１の仕
上げ加工を行った上で回転軸１及びスラスト板２を組み
付けて最終的に完成させる。尚、この表面層１８は、例
えば、０．５〜１．０ｍｍ程度の深さまで形成すること
が望ましい。また、前述した軸受スリーブ５の軸受面
９，１１の仕上げ加工において、表面層１８を加工しろ
以上の深さまで形成しておくことにより、その仕上げ加
工後においても、軸受面９，１１に所望深さの表面層１
８が残存するようにしておく必要がある。
５をハウジング４に焼嵌めし、その軸受面９，１１の仕
上げ加工を行った上で回転軸１及びスラスト板２を組み
付けて最終的に完成させる。尚、この表面層１８は、例
えば、０．５〜１．０ｍｍ程度の深さまで形成すること
が望ましい。また、前述した軸受スリーブ５の軸受面
９，１１の仕上げ加工において、表面層１８を加工しろ
以上の深さまで形成しておくことにより、その仕上げ加
工後においても、軸受面９，１１に所望深さの表面層１
８が残存するようにしておく必要がある。
【００２７】次に、本発明の他の実施形態を図３に示し
て説明する。尚、この実施形態における軸受スリーブ５
の材質は、ガラス状カーボン１７を被覆せずに表面層１
８が形成されていない黒鉛粒子１６のままである。但
し、黒鉛粒子１６をガラス状カーボン１７で被覆した表
面層１８を形成した場合についても適用可能である。
て説明する。尚、この実施形態における軸受スリーブ５
の材質は、ガラス状カーボン１７を被覆せずに表面層１
８が形成されていない黒鉛粒子１６のままである。但
し、黒鉛粒子１６をガラス状カーボン１７で被覆した表
面層１８を形成した場合についても適用可能である。
【００２８】ここで、軸受スリーブ５の厚みが大きい
と、その内部に存在する気孔２０によりエアポケットの
ような部分が生じる可能性があり、また、気孔２０が同
じ断面積であったとしても、給気面１３，１４で絞られ
て軸受面９，１１でエアポケットのような作用を呈する
可能性がある。このことを考慮した場合、図３に示すよ
うなものが好適である。
と、その内部に存在する気孔２０によりエアポケットの
ような部分が生じる可能性があり、また、気孔２０が同
じ断面積であったとしても、給気面１３，１４で絞られ
て軸受面９，１１でエアポケットのような作用を呈する
可能性がある。このことを考慮した場合、図３に示すよ
うなものが好適である。
【００２９】この実施形態は、同図に示すように黒鉛を
主成分とする多孔質の軸受スリーブ５をその給気面１
３，１４側から部分的に切除して軸受面９，１１側に薄
肉部２２，２３を形成し、圧縮空気を薄肉部２２，２３
の気孔を通して軸受面９，１１から軸受隙間へ噴出させ
る構造としたものである。この場合、薄肉部２２，２３
ではその周りよりも通気抵抗が小さくなることから、圧
縮空気は、切除部２４，２５から導入されて薄肉部２
２，２３内の気孔を通り、軸受面９，１１から軸受隙間
へ噴出する。この薄肉部２２，２３ではエアポケットの
ような部分の容積が減少していることから、自励振動を
抑制することができる。
主成分とする多孔質の軸受スリーブ５をその給気面１
３，１４側から部分的に切除して軸受面９，１１側に薄
肉部２２，２３を形成し、圧縮空気を薄肉部２２，２３
の気孔を通して軸受面９，１１から軸受隙間へ噴出させ
る構造としたものである。この場合、薄肉部２２，２３
ではその周りよりも通気抵抗が小さくなることから、圧
縮空気は、切除部２４，２５から導入されて薄肉部２
２，２３内の気孔を通り、軸受面９，１１から軸受隙間
へ噴出する。この薄肉部２２，２３ではエアポケットの
ような部分の容積が減少していることから、自励振動を
抑制することができる。
【００３０】前述した切除部２４，２５が軸受スリーブ
５の端面２６，２７と近接していると、圧縮空気の圧力
が軸受スリーブ５の内部で高まらないうちに軸受スリー
ブ５の端面２６，２７から逃げてしまう虞があるため、
その切除部２４，２５を軸受スリーブ５の端面２６，２
７から１ｍｍ以上内側に配設することが望ましい。尚、
この軸受スリーブ５の端面２６，２７は、接着剤などに
より圧縮空気が外部へ漏れないように密封処理を施すこ
とが望ましい。
５の端面２６，２７と近接していると、圧縮空気の圧力
が軸受スリーブ５の内部で高まらないうちに軸受スリー
ブ５の端面２６，２７から逃げてしまう虞があるため、
その切除部２４，２５を軸受スリーブ５の端面２６，２
７から１ｍｍ以上内側に配設することが望ましい。尚、
この軸受スリーブ５の端面２６，２７は、接着剤などに
より圧縮空気が外部へ漏れないように密封処理を施すこ
とが望ましい。
【００３１】また、切除部２４，２５は、軸受スリーブ
５の円周方向に連続的に形成した環状凹溝としたり、或
いは非連続的に形成した凹穴とすることが可能である。
更に、切除部２４，２５の幅寸法については、軸受スリ
ーブ５の強度劣化などを考慮して可能な範囲で内側に広
く形成することが可能である。
５の円周方向に連続的に形成した環状凹溝としたり、或
いは非連続的に形成した凹穴とすることが可能である。
更に、切除部２４，２５の幅寸法については、軸受スリ
ーブ５の強度劣化などを考慮して可能な範囲で内側に広
く形成することが可能である。
【００３２】尚、前述の実施形態は、ハウジング４の両
端に二つの軸受スリーブ５を設け、これら軸受スリーブ
５により回転軸１の両端で非接触支持した場合である
が、これ以外にも一つの軸受スリーブ５により回転軸１
の全体を非接触支持する構造（図４参照）であっても適
用可能である。
端に二つの軸受スリーブ５を設け、これら軸受スリーブ
５により回転軸１の両端で非接触支持した場合である
が、これ以外にも一つの軸受スリーブ５により回転軸１
の全体を非接触支持する構造（図４参照）であっても適
用可能である。
【００３３】また、軸受スリーブを固定軸に装着すると
共に、その固定軸側に設けた給気通路から圧縮空気を軸
受スリーブを通してその軸受面に供給することによっ
て、円筒状の回転部材を軸受面に対して非接触支持する
構成のものにも適用することができる。
共に、その固定軸側に設けた給気通路から圧縮空気を軸
受スリーブを通してその軸受面に供給することによっ
て、円筒状の回転部材を軸受面に対して非接触支持する
構成のものにも適用することができる。
【００３４】
【発明の効果】本発明によれば、軸受部材の軸受面に、
黒鉛粒子をガラス状カーボンで被覆した表面層を形成し
たことから、軸受部材の加工及び組込み時、軸受部材の
表面に汚れや埃が発生することを抑止することが容易と
なり、ディスクのマスタリング装置や検査装置などのよ
うにクリーンルーム内で使用される装置への適用が実現
容易となる。また、軸受面での気孔を小さくすることが
できて、その軸受面で圧縮気体が絞られるため、自励振
動の発生を未然に防止することができて、気体軸受の剛
性を高めることができ、良好な減衰性能が得られる。
黒鉛粒子をガラス状カーボンで被覆した表面層を形成し
たことから、軸受部材の加工及び組込み時、軸受部材の
表面に汚れや埃が発生することを抑止することが容易と
なり、ディスクのマスタリング装置や検査装置などのよ
うにクリーンルーム内で使用される装置への適用が実現
容易となる。また、軸受面での気孔を小さくすることが
できて、その軸受面で圧縮気体が絞られるため、自励振
動の発生を未然に防止することができて、気体軸受の剛
性を高めることができ、良好な減衰性能が得られる。
【００３５】更に、給気面及び軸受面を除く他の表面に
形成された表面層上をガラス状カーボン又は接着剤など
で被覆することにより、軸受部材の給気面から供給され
た圧縮気体が軸受面以外の部分から漏れることなく、軸
受機能を十分に発揮させることができる。
形成された表面層上をガラス状カーボン又は接着剤など
で被覆することにより、軸受部材の給気面から供給され
た圧縮気体が軸受面以外の部分から漏れることなく、軸
受機能を十分に発揮させることができる。
【００３６】また、黒鉛を主成分とする多孔質の軸受部
材をその給気面側から部分的に切除して軸受面側に薄肉
部を形成し、圧縮気体を薄肉部内の気孔を通して軸受面
から噴出させるようにしたから、エアポケットのような
部分の容積を減少させることができ、自励振動を抑制す
ることが可能となる。
材をその給気面側から部分的に切除して軸受面側に薄肉
部を形成し、圧縮気体を薄肉部内の気孔を通して軸受面
から噴出させるようにしたから、エアポケットのような
部分の容積を減少させることができ、自励振動を抑制す
ることが可能となる。
【図１】本発明の実施形態を示す断面図
【図２】図１の軸受スリーブの軸受面近傍を示す要部拡
大断面図
大断面図
【図３】本発明の他の実施形態を示す断面図
【図４】一つの軸受スリーブにより回転軸の全体を非接
触支持する構造を示す断面図
触支持する構造を示す断面図
３ 回転部材（主軸部材） ４ ハウジング ５ 軸受スリーブ ７ 給気通路 ９，１１ 軸受面 １３，１４ 給気面 １６ 黒鉛粒子 １７ ガラス状カーボン １８ 表面層 ２２，２３ 薄肉部 ２６，２７ 給気面及び軸受面を除く他の表面
Claims (5)
- 【請求項１】 回転部材と軸受隙間をもって対向する軸
受面を有し、かつ、黒鉛を主成分とする多孔質の軸受部
材を具備し、軸受部材の給気面から供給される圧縮気体
を軸受部材内の気孔を通して軸受面から軸受隙間へ噴出
させることにより、回転部材を軸受部材の軸受面に対し
て非接触支持する多孔質気体軸受であって、前記軸受部
材の少なくとも軸受面に、黒鉛粒子をガラス状カーボン
で被覆した表面層を形成したことを特徴とする多孔質気
体軸受。 - 【請求項２】 主軸部材と、主軸部材と軸受隙間をもっ
て対向する軸受面を有し、かつ、黒鉛を主成分とする多
孔質の軸受部材と、軸受部材が固定されて給気通路を形
成したハウジングとを具備し、ハウジングの給気通路を
通して軸受部材の給気面から供給される圧縮気体を軸受
部材内の気孔を通して軸受面から軸受隙間へ噴出させる
ことにより、主軸部材を軸受部材の軸受面に対して非接
触支持するスピンドル装置であって、前記軸受部材の少
なくとも軸受面に、黒鉛粒子をガラス状カーボンで被覆
した表面層を形成したことを特徴とするスピンドル装
置。 - 【請求項３】 前記表面層は、高温加熱によりガラス状
カーボンとなり得る素材を軸受部材の少なくとも軸受面
から含浸させ、不活性雰囲気中での高温加熱処理により
炭素化することにより形成したことを特徴とする請求項
１記載の多孔質気体軸受。 - 【請求項４】 前記軸受部材の給気面及び軸受面を除く
他の表面に形成された表面層上をガラス状カーボン又は
接着剤などで被覆したことを特徴とする請求項１記載の
多孔質気体軸受。 - 【請求項５】 回転部材と軸受隙間をもって対向する軸
受面を有し、かつ、黒鉛を主成分とする多孔質の軸受部
材を具備し、軸受部材の給気面から供給される圧縮気体
を軸受部材内の気孔を通して軸受面から軸受隙間へ噴出
させることにより、回転部材を軸受部材の軸受面に対し
て非接触支持する多孔質気体軸受であって、前記軸受部
材をその給気面側から部分的に切除して軸受面側に圧縮
気体が通る薄肉部を形成したことを特徴とする多孔質気
体軸受。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10801098A JPH11303870A (ja) | 1998-04-17 | 1998-04-17 | 多孔質気体軸受及びこれを用いたスピンドル装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10801098A JPH11303870A (ja) | 1998-04-17 | 1998-04-17 | 多孔質気体軸受及びこれを用いたスピンドル装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11303870A true JPH11303870A (ja) | 1999-11-02 |
Family
ID=14473710
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10801098A Withdrawn JPH11303870A (ja) | 1998-04-17 | 1998-04-17 | 多孔質気体軸受及びこれを用いたスピンドル装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11303870A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE20311890U1 (de) * | 2003-08-01 | 2004-12-09 | Deublin Gmbh | Drehdurchführung für Minimalmengenschmierung |
| JP2007120527A (ja) * | 2005-10-25 | 2007-05-17 | Nsk Ltd | 多孔質気体軸受 |
| JP2009287120A (ja) * | 2002-08-28 | 2009-12-10 | Oiles Ind Co Ltd | 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 |
| KR200467865Y1 (ko) * | 2011-07-05 | 2013-07-15 | 엘엔케이 주식회사 | 다공질에어플레이트가 구비된 에어베어링 |
| US20190376556A1 (en) * | 2018-06-11 | 2019-12-12 | Trane International Inc. | Porous gas bearing |
| US10753392B2 (en) | 2018-06-11 | 2020-08-25 | Trane International Inc. | Porous gas bearing |
-
1998
- 1998-04-17 JP JP10801098A patent/JPH11303870A/ja not_active Withdrawn
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009287120A (ja) * | 2002-08-28 | 2009-12-10 | Oiles Ind Co Ltd | 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 |
| DE20311890U1 (de) * | 2003-08-01 | 2004-12-09 | Deublin Gmbh | Drehdurchführung für Minimalmengenschmierung |
| WO2005011910A1 (de) * | 2003-08-01 | 2005-02-10 | Deublin Gmbh | Drehdurchführung für minimalmengenschmierung |
| JP2007120527A (ja) * | 2005-10-25 | 2007-05-17 | Nsk Ltd | 多孔質気体軸受 |
| KR200467865Y1 (ko) * | 2011-07-05 | 2013-07-15 | 엘엔케이 주식회사 | 다공질에어플레이트가 구비된 에어베어링 |
| US20190376556A1 (en) * | 2018-06-11 | 2019-12-12 | Trane International Inc. | Porous gas bearing |
| US10753392B2 (en) | 2018-06-11 | 2020-08-25 | Trane International Inc. | Porous gas bearing |
| US10774873B2 (en) * | 2018-06-11 | 2020-09-15 | Trane International Inc. | Porous gas bearing |
| US11473621B2 (en) | 2018-06-11 | 2022-10-18 | Trane International Inc. | Porous gas bearing |
| US11867230B2 (en) | 2018-06-11 | 2024-01-09 | Trane International Inc. | Porous gas bearing |
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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: 20050705 |