JPH1162966A - 静圧軸受及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 軸受面の表層部の空孔のサイズ及び分布状態
を精度良く調整することが可能な静圧軸受及びその製造
方法を提供する。 【解決手段】 先ず、ブロンズ粉末を焼結して、多孔質
体からなる円筒状の母材部１０を形成する。次に、母材
部の内周面１４を切削して所定寸法に仕上げる。次に、
母材部の内周面１４に、前記ブロンズ粉末よりも粒径が
小さいブロンズ粉末を焼結して、母材部１０と比べて空
孔径が小さい多孔質体からなる表層部２０を形成する。
最後に、表層部２０の内周面２３を切削して軸受面を形
成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、静圧軸受及びその
製造方法に係り、特に、品質のバラツキが少なく、且
つ、高剛性を実現することが可能な静圧軸受及びその製
造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】高精度の加工を実現するため、高速・高
回転精度を備えたエアスピンドルが使用されている。ま
た、高案内精度を確保するために、静圧エアスライダが
使用されている。

【０００３】エアスピンドルには、当初、空気の噴出孔
をドリル加工により形成したオリフィス型の静圧軸受が
使用されていたが、近年、多数のオリフィスを容易に形
成することができることから、軸受部材として多孔質材
料を使用した静圧軸受が使用される様になっている。

【０００４】多孔質材料としては、仕上げ加工時の目詰
まりを避けるために、脆性材料が使用され、代表的に
は、多孔質カーボン、多孔質グラファイト及びセラミッ
クス等が使用されている。

【０００５】これらの静圧軸受では、多孔質材料の空孔
内に溜められた空気に起因する自励振動（ニューマチッ
クハンマ）の発生を防止する目的や、多孔質材料の粒径
及び空孔分布の不均一性を解消し、流量の最適化を図る
目的で、軸受面の表層部の空孔径を母材部分の空孔径と
比較して小さくする手段が講じられている。

【０００６】例えば、特開昭６３−８８３１７号公報に
は、多孔質グラファイトからなる静圧軸受の製作に当た
って、仕上加工後の軸受面に樹脂を塗布あるいは含浸さ
せた後、空気透過流量を測定しながら前記樹脂を溶剤を
用いて除去し、これによって空気透過流量を均一に分布
させる方法について記載されている。

【０００７】また、特開平２−２５６９１５号公報に
は、多孔質グラファイトからなる静圧軸受の製作に当た
って、仕上加工後の軸受をフェノール系の熱硬化性樹脂
に浸漬し、前記樹脂が表面から所定深さまで浸透したと
きに浸漬を終了し、その後、熱硬化処理を行って表層部
の比較的大きな空孔を前記樹脂で塞ぐことによって、軸
受面の封孔状態を調整する方法について記載されてい
る。

【０００８】しかしながら、前者の製造方法の場合、空
気透過流量を測定しながら樹脂を溶剤を用いて少しずつ
除去して空気透過流量の調整を行うので、その作業には
熟練と多くの時間を要し、生産性の面で問題が有る。ま
た、後者の製造方法の場合、樹脂の浸透深さの制御が容
易ではなく、均一な特性を備えた静圧軸受を安定的に製
造することが容易ではない。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上の様な
従来の静圧軸受の問題点に鑑み成されたもので、本発明
の目的は、静圧軸受において、軸受面の表層部の空孔の
サイズ及び分布状態を精度良く調整することが可能な静
圧軸受の構造及びその製造方法を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の静圧軸受は、多
孔質体からなる母材部と、前記母材部の表層に形成さ
れ、前記母材部と比べて空孔径が小さい多孔質体からな
り、その表面が軸受面となる表層部とを備え、前記表層
部は、前記母材部と同一の材料からなる粉末を焼結する
ことによって形成されていることを特徴とする。

【００１１】好ましくは、前記多孔質体は金属の多孔質
体である。更に、好ましくは、前記金属はブロンズであ
る。本発明の静圧軸受によれば、軸受面を構成する表層
部を焼結によって形成しているので、空孔径の調整及び
当該表層部の厚みの調整が比較的容易であり、均一な透
過特性を備えた表層部が得られる。

【００１２】なお、上記の構造を備えた静圧軸受は、例
えば、以下の方法で製造される。先ず、原料粉末を焼結
して、多孔質体からなる母材部を形成する。次に、前記
母材部の軸受面側に、前記原料粉末と同一の材料で且つ
前記原料粉末よりも粒径が小さい原料粉末を焼結して、
前記母材部と比べて空孔径が小さい多孔質体からなる表
層部を形成する。

【００１３】好ましくは、上記の構造を備えた静圧軸受
は、以下の方法で製造される。先ず、金属粉末を焼結し
て、多孔質体からなる母材部を形成する。次に、前記母
材部の軸受面側の表面を切削して所定寸法に仕上げる。
次に、前記母材部の軸受面側の表面に、前記金属粉末と
同一の材料で且つ前記金属粉末よりも粒径が小さい金属
粉末を焼結して、前記母材部と比べて空孔径が小さい多
孔質体からなる表層部を形成する。最後に、前記表層部
の表面を切削して軸受面を形成する。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。 （例１）図１（ａ）〜（ｄ）に、本発明に基づく静圧軸
受の製造方法の一例を示す。

【００１５】先ず、図１（ａ）に示す様に、ブロンズ粉
末を焼結して円筒形部材１０を作成する。円筒形部材１
０の外周面１３と両端部１１、１２は、仕上げ加工代を
残した寸法に加工する。円筒形の部材１の内周面１４
を、下記の目詰まりを伴わない加工方法を用いて、所定
の寸法に仕上げる。ブロンズ製多孔質体は、高回転精度
を有するエアスピンドル及び高案内精度を有するエアス
ライダからなる切削装置を用いて、ダイアモンドバイト
を用いて切削することにより、目詰まりを伴わない加工
を行うことができる。

【００１６】次に、以上の様な寸法に加工された円筒形
部材１０を、図１（ｂ）に示す様に、コア４０、ケーシ
ング３０及びベースプレート５０から構成される焼結用
ケースにセットする。コア４０と円筒形部材１０との間
に形成される隙間に、円筒形部材１０の作成に使用され
たものと比べて粒径の小さいブロンズ粉末を充填し、加
圧装置（図示せず）を用いてブロンズ粉末を圧縮する。
その後、圧縮されたブロンズ粉末２０の焼結を行う。

【００１７】焼結の終了後、焼結用ケース３０、４０、
５０を取り除くと、図１（ｃ）に示す様な、円筒形部材
１０の内周面に、それと同質の材料によって表層部２０
が圧着された複合構造の部材が得られる。

【００１８】最後に、図１（ｄ）に示す様に、この複合
構造の部材を最終形状に加工する。即ち、内周面２３、
及び両端部近傍を除く外周面１５を前述の目詰まりを伴
わない加工方法を用いて、所定の寸法に仕上げる。一
方、両端部１８、１９、及び両端部近傍の外周面１６、
１７は所定の寸法に加工した後、接着剤を塗布して気体
の透過を防止する。

【００１９】これによって、多孔質材料からなる母材部
１０の内周面に、前記母材部と同一の材料によって前記
母材部と比べて空孔径が小さい表層部２０が形成された
静圧軸受が形成される。なお、図１（ｄ）において、内
周面２３が軸受面になり、外周面１５の周囲にキャビテ
ィが形成される。このキャビティから、軸受の内部の空
孔を介して軸受間隙に加圧空気が供給される。

【００２０】（例２）図２に、本発明に基づく平板状
（円板状または角板状）のエアスライダ用静圧軸受の製
造方法の一例を示す。

【００２１】先ず、図２（ａ）に示す様に、ブロンズ粉
末を焼結して平板状部材６０を作成する。平板状部材６
０の下面６２及び外周面６４は、仕上げ加工代を残した
寸法に加工する。平板状部材６０の上面６１を、前述の
目詰まりを伴わない加工方法を用いて、所定の寸法に仕
上げる。

【００２２】次に、以上の様な寸法に加工された平板状
部材６０を、図２（ｂ）に示す様に、ケーシング８０及
びベースプレート９０から構成される焼結用ケースにセ
ットする。平板状部材６０の上面に、平板状部材６０の
作成に使用されたものと比べて粒径の小さいブロンズ粉
末を盛り付け、加圧装置（図示せず）を用いてブロンズ
粉末を圧縮する。その後、圧縮されたブロンズ粉末７０
の焼結を行う。

【００２３】焼結の終了後、焼結用ケース８０、９０を
取り除くと、平板状部材１０の上面に、それと同質の材
料によって表層部７０が圧着された複合構造の部材が得
られる。

【００２４】最後に、図２（ｃ）に示す様に、この複合
構造の部材を最終形状に加工する。即ち、上面７１及び
周縁部近傍を除く下面６３を前述の目詰まりを伴わない
加工方法を用いて、所定の寸法に仕上げる。一方、外周
面６５、及び周縁部近傍の下面７２は所定の寸法に加工
した後、接着剤を塗布して気体の透過を防止する。

【００２５】これによって、多孔質材料からなる母材部
６０の上面に、前記母材部と同一の材料によって前記母
材部と比べて空孔径が小さい表層部７０が形成されたエ
アスライダ用静圧軸受部材が形成される。なお、図２
（ｃ）において、上面７１が軸受面になり、下面６３の
下側にキャビティが形成される。このキャビティから、
静圧軸受部材の内部の空孔を介して軸受面に加圧空気が
供給される。

【００２６】以上の方法により製造される円筒形あるい
は平板状の静圧軸受は、軸受面を構成する微細な空孔を
備えた表層部の厚さを、機械加工によって精度良く加工
することが可能なので、気体の透過流量の分布が均一
で、且つ個々の透過流量のバラツキも少ない。

【００２７】

【発明の効果】本発明によれば、軸受面に母材部と比べ
て空孔径が小さい表層部を、精度良く形成することがで
きるので、自励振動を防止でき、剛性の高い静圧軸受を
得ることができる。更に、本発明によれば、母材部及び
表層部をともに金属の焼結体によって構成することがで
きるので、精度の良い機械加工を行うことができる。従
って、品質が安定した静圧軸受が得られる。

【００２８】また、従来の多孔質グラファイトと比較し
て強度が高い金属の焼結体を使用することにより、軸受
間隙の圧力の増加（例えば、１０ｋｇｆ／ｃｍ² ）を比
較的容易に実現することが可能になり、その結果、静圧
軸受の剛性を上げることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に基づく静圧軸受の製造方法の一例を示
す図、（ａ）〜（ｄ）は各工程における状態を表す。

【図２】本発明に基づく他の静圧軸受の製造方法の一例
を示す図、（ａ）〜（ｃ）は各工程における状態を表
す。

【符号の説明】

１０・・・円筒状部材（母材）、２０・・・表層部、３
０・・・ケーシング、４０・・・コア、５０・・・ベー
スプレート、６０・・・平板状部材（母材）、７０・・
・表層部、８０・・・ケーシング、９０・・・ベースプ
レート。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 多孔質体からなる母材部と、 前記母材部の表層に形成され、前記母材部と比べて空孔
   径が小さい多孔質体からなり、その表面が軸受面となる
   表層部とを備え、 前記表層部は、前記母材部と同一の材料からなる粉末を
   焼結することによって形成されていることを特徴とする
   静圧軸受。
2. 【請求項２】 前記多孔質体は金属の多孔質体であるこ
   とを特徴とする請求項１に記載の静圧軸受。
3. 【請求項３】 前記金属はブロンズであることを特徴と
   する請求項２に記載の静圧軸受。
4. 【請求項４】 静圧軸受の製造方法において、 原料粉末を焼結して、多孔質体からなる母材部を形成す
   る工程と、 前記母材部の軸受面側に、前記原料粉末と同一の材料で
   且つ前記原料粉末よりも粒径が小さい原料粉末を焼結し
   て、前記母材部と比べて空孔径が小さい多孔質体からな
   る表層部を形成する工程と、 を備えたことを特徴とする静圧軸受の製造方法。
5. 【請求項５】 前記原料粉末は金属粉末であることを特
   徴とする請求項４に記載の静圧軸受の製造方法。
6. 【請求項６】 静圧軸受の製造方法において、 金属粉末を焼結して、多孔質体からなる母材部を形成す
   る工程と、 前記母材部の軸受面側の表面を切削して所定寸法に仕上
   げる工程と、 前記母材部の軸受面側の表面に、前記金属粉末と同一の
   材料で且つ前記金属粉末よりも粒径が小さい金属粉末を
   焼結して、前記母材部と比べて空孔径が小さい多孔質体
   からなる表層部を形成する工程と、 前記表層部の表面を切削して軸受面を形成する工程と、 を備えたことを特徴とする静圧軸受の製造方法。
7. 【請求項７】 前記金属粉末はブロンズであることを特
   徴とする請求項６に記載の静圧軸受の製造方法。