JPS6388317A

JPS6388317A - 軸・軸受組立体

Info

Publication number: JPS6388317A
Application number: JP23003886A
Authority: JP
Inventors: Jiro Ota; 太田　二郎; Sadamu Tozawa; 戸沢　定
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1986-09-30
Filing date: 1986-09-30
Publication date: 1988-04-19

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の屈する分野］本発明は、軸受面に多孔質グラファイト等からなる多孔
質体を配しその多孔質体の開気孔から加圧気体を軸との
間の微小隙間に噴出し、気体膜を形成して軸を支持する
釉・軸受組立体の改良に関するものである。

［従来の技術］この種の軸・軸受組立体で所定の回転精度、負荷能力、
軸受剛性等の性能を得るためには、多孔質体に所定の圧
力で気体を供給した時に軸受面における単位面積あたり
に噴出する気体の流量すなわち気体透過流量が軸受面全
面にわたり均一であることが要求される。そのためには
、多孔質体の各粒径がほぼ均一でかつ各開気孔がほぼ均
一に分散していることが望ましい。従来、この多孔質体
としては多孔質グラファイト等がよく用いられている。

ところで、従来の多孔質グラファイトは各粒径が不均一
で開気孔の分布も一様でなく、また開気孔を連続させる
ために個々の開気孔の大きさも大きくしてあった。さら
に、多孔質グラファイト全体の体積に占める開気孔の体
積割合、すなわち気孔率も高くなっていた。その結果、
軸受面における気体透過流量が設計値に対して多くなり
、また分布も一様でなかった。このため、多孔質グラフ
ァイトを軸受部材として用いた軸・軸受組立体を製作す
るにあたっては、軸受面の仕上加工後に気体透過流量を
所定の値で均一に分布させる流量調整という作業を必要
としていた。

この流量調整作業とは切削や研削等の仕上加工後の多孔
質グラファイトの軸受面に樹脂等を塗布あるいは含浸さ
せた後、気体透過流量を測定しながら所定の値になるま
で樹脂等を溶剤により少量ずつ除去し、気体透過流量を
均一に分布させるものである。しかし、この流量調整作
業は作業者の経験や熟練度に顆る部分が多く、品質の安
定化が難しい。また、工数も多く必要とし、この種の軸
　。

受を多量に生産する上での障害となフていた。

そこで、多孔質の各粒径がほぼ均一で各開気孔がほぼ均
一に分散している多孔質グラファイトを軸受部材として
用いることにより、これらの従来例の欠点を除去するこ
とが考えられている。

［発明が解決しようとする問題点コところが、このような多孔質グラファイトは硬度が高く
、軸として従来の硬質クロムメッキ等の方法で表面に皮
膜を形成した軸を使用する場合には、回転中に供給圧力
の低下や過負荷等の異常により軸と軸受面とが接触し焼
き付きを起こしてしまうという欠点があった。

本発明は、上述の従来形における問題点に鑑み、硬度が
高い多孔質グラファイト等を軸受面に使用した場合にも
回転中に軸と軸受面が焼き付きを起こすことのない軸・
軸受組立体を提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段および作用］上記の目的
を達成するため、本発明は、軸受面に多孔質体を配し、
その多孔質体の開気孔から加圧気体を軸との間の微小隙
間に噴出し、気体膜を形成して軸を支持する軸・軸受組
立体において、軸受面と対向する軸の表面に窒化チタン
の皮膜がイオンプレーティングにより形成されているこ
とを特徴とする。

イオンプレーティングにより形成された窒化チタンの皮
膜は硬度が高く、また窒化チタンは自己潤滑性を有する
ので、軸と軸受面との焼き付きの発生が防止される。

［実施例の説明］以下、図面を用いて本発明の詳細な説明する。

第１図は、本発明の一実施例に係る軸・軸受組立体の縦
断面図である。この軸・軸受組立体は、多孔質ラジアル
静圧気体軸受と軸とからなる。同図において、１は軸、
２は軸１の表面にイオンプレーティングにより形成した
窒化チタンＴｉＮの皮膜である。３は多孔質体であり、
冷間等方加ニブレス（ＣＩＰ）で成形後焼成した各粒径
が均一で各開気孔が均一に分散している多孔質グラファ
イトからなフている。４はハウジング、５は給気孔、６
は給気室である。

給気孔５から加圧気体を供給すると、その気体は給気室
６から多孔質体３を通って軸受面３ａの開気孔から噴出
する。そして、軸１と軸受面３ａとの間の微小隙間に気
体膜を形成し、軸１を支持しながら排出される。

第１表は、本実施例の軸・軸受組立体と従来の軸・軸受
組立体とを比較したものである。ここでは、軸受部材で
ある多孔質グラファイトを透過する気体の透過流量、多
孔質体の厚みおよび気体供給圧力を比較項目とし比較し
ている。

第　　　１　　　表第１表に示すように、従来の釉・軸受組立体で多孔質グ
ラファイトの流量調整を行なわない場合には、気体透過
流量が５０〜２００　ｃｃ／ｍｉｎ／ｃｍ２とばらつき
が大きく、しかもばらつきの上限では設計値である５３
ｃｃ／ｍｉｎ／ｃｍ’に比較して透過流量が非常に多く
なっている。前述した手段で流量調整を行なうことによ
り気体透過流量は５０〜８０　ｃｃ／ｍｉｎ／ｃｍ”と
なり、設計値に近い値とすることができる。しかし、軸
受面面積が約３０００ｍ２の軸受ではこの流量調整作業
に約８時間を要している。一方、本実施例の軸・軸受組
立体では多孔質グラファイトの流量調整を行なわなくて
も所定の流量が得られている。

第３図（ａ）は従来の軸・軸受組立体で多孔質グラファ
イトの軸受面における気体透過流量の分布をモデル的に
表わした図、同図（ｂ）は本実施例の軸・軸受組立体で
多孔質グラファイトの軸受面における気体透過流量の分
布をモデル的に表わした図である。同図において、Ａ′
は従来の軸受に用いていた多孔質グラファイトの断面を
モデル的に表わした部分、Ａは本実施例で用いた多孔質
グラファイトの断面をモデル的に表わした部分、Ｂ’　
、Ｂはそれぞれの多孔質グラファイトの気体透過流量の
分布を示す線図、Ｃは気体が一定の圧力ｇで供給されて
いることを示す線図である。

従来の多孔質グラファイトＡ′は素材粒子に′の各粒径
が均一ではなく開気孔も不均一に分散しており、従って
気体透過流量の分布Ｂ′は均一ではない。これに対し、
本実施例の多孔質グラファイトＡの素材粒子にの各粒径
は均一で、開気孔がほぼ均一に分散しており、従って気
体透過流量の分布はほぼ均一となる。

このような多孔質グラファイトとして、例えば商品名セ
ラファイトなる多孔質グラファイトを用いることができ
る。

一方、第１図においてイオンプレーティングにより形成
した窒化チタンＴｉＮの皮膜２は同図に示す軸受の焼き
付きを防止する。つまり、本実施例による多孔質グラフ
ァイトは硬度が高く、軸１として従来の硬質クロムメッ
キ等の方法で成形した軸を使用する場合には、回転中に
供給圧力の低下や過負荷等の異常により軸１と軸受面３
ａが接触し焼き付きを起こしてしまう。イオンプレーテ
ィングにより形成した窒化チタンＴｉＮの皮膜は硬度が
高く、また窒化チタンＴｉＮが自己潤滑性をもつことか
ら焼き付きの発生を防止することができる。

従来例と本発明の実施例との比較を第２表に示す。

第　　　２　　　表 ○：焼きつかないＸ：焼きつく第１図において、軸受の軸受面３ａで形成される軸受穴
７と軸１は次のようにして加工する。まず、軸受穴７を
真円度および円筒度等が所定の形状精度となるように仕
上げ、その内径をｄ、とする。次に、軸受の最適隙間を
αとして、軸１をｄ、−２αより若干小さい外径寸法ｄ
、で所定の形状精度に仕上げる。この軸１にイオンプレ
ーティングにより皮膜２を外径寸法がｄｚ＝ｄ３−２α
となるまで形成する。この時、イオンプレーティングに
よれば皮膜２は軸１に対して均一な膜厚で形成すること
ができ、かつ皮膜の厚さもイオンプレーティングの処理
条件により容易に決定できる。このため軸１を切削ある
いは研削等により加工する際には、真円度および円筒度
等の形状精度がサブミクロンオーダーとなるように仕上
げ加工を行なってから、軸１が必要とする外径寸法ｄ２
までイオンプレーティングにより皮膜２を形成すれば良
い。

第２図は、本発明の第２の実施例に係る軸・軸受組立体
を示す。同図は多孔質スラスト・ラジアル静圧気体軸受
と軸の縦断面図である。２１は軸で、その表面には第１
図に示す軸１と同様の方法でイオンプレーティングによ
る窒化チタンＴｉＮ皮膜が形成されている。２２は軸２
１の両端に設けられたスラスト板、２３はスラスト板２
２のスラスト軸受面２５ａに対向する面に形成されたイ
オンプレーティングによるＴｉＮ皮膜、２４は円筒状の
ラジアル多孔質体、２５は円環状のスラスト多孔質体、
２６はハウジング、２７は給気孔、２８ａ、２８ｂは給
気室、２９は排気孔である。給気孔２７から供給された
加圧気体は給気室２８ａからラジアル多孔質体２４を通
り軸受面２４ａから軸２１との間の微小隙間に噴出し気
体膜を形成し、軸２１をラジアル方向に支持しながら排
気孔２９から排出される。一方、給気室２８ｂからスラ
スト多孔質体２５を通過した加圧気体は軸受面２５ａか
らスラスト板２２との間の微小隙間に噴出し気体膜を形
成して軸２１をスラスト板２２を介してスラスト方向に
支持しながら排出される。

ラジアル多孔質体２４およびスラスト多孔質体２５はＣ
ＩＰで成型後焼成した素材の粒径がほぼ均一でかつ開気
孔が均一分散された多孔質グラファイトからなっている
。

上記実施例によれば、軸受面に素材の粒径がほぼ均一で
かつ開気孔がほぼ均一に分散されてなる多孔質グラファ
イトを配しているので、作業者の経験や熟練度に多く影
響され作業時間や工数も多く必要としコストも高い流量
調整作業を省略することができ、安定した品質の軸・軸
受組立体を安価に製作できる効果がある。

［発明の効果］以上説明したように、本発明の軸・軸受組立体によれば
、軸の表面に窒化チタンＴｉＮの皮膜をイオンプレーテ
ィングにより形成することにより、以下の効果を生ずる
。

ｌ）回転中に、軸と硬度の高い多孔質グラファイトから
なる軸受面が接触した時の焼き付きを防止することがで
きる。

２）　軸と軸受穴の仕上げ加工は、切削や研削等による
形状精度の仕上げとイオンプレーティングによる寸法精
度の仕上げを別々に行なうことにより、従来の切削や研
削等による形状精度と寸法精度の同時仕上げに比較して
、仕上げ加工が容易になり製品の歩留まりが向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１の実施例を示すラジアル多孔質
静圧気体軸受の縦断面図、第２図は、本発明の第２の実施例を示すスラスト・ラジ
アル多孔質静圧気体軸受の縦断面図、第３図は、従来例
および本発明の軸受の軸受面における気体透過流量の分
布をモデル的に表わした図である。１：軸、　　　　　　２：ＴｉＮ皮膜、３：多孔質体、
　　　　４：ハウジング、５：給気孔、　　　　　６：
給気室、２１：軸、　　　　　　２２ニスラスト板、２３：Ｔｉ
Ｎ皮膜、　　２４ニラシアル多孔質体、２５ニスラスト
多孔質体、２６：ハウジング、　　２７：給気孔、２８ａ　、　２
８ｂ　：給気室、２９：排気孔。第１図第２図（０ン　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　（ｂ）第３図手続補正書（睦）昭和６２年９月１６日特許庁長官　小　川　邦　夫　殿１、事件の表示昭和６１年特許願第２３００３８号２、発明の名称軸・軸受組立体３、補正をする者事件との関係　　特許出願人住　所　東京都大田区下丸子３丁目３０番２号５、補正
の対象明細書の発明の詳細な説明の欄６、補正の内容１、明細書第６頁の第１表を別紙の通り訂正する。２、同書第７頁第２行の°“５３”を「３０±５」に訂
正する。３、同書第７頁第４行の５０″を「３０」に訂正する。別　　　紙第１表

Claims

【特許請求の範囲】

軸受面と軸との間の微小隙間に加圧気体を供給せしめる
ための開気孔を有する多孔質体が配された軸受面と、該
軸受面と対向しその表面に窒化チタンの皮膜がイオンプ
レーティングにより形成されている軸とからなることを
特徴とする軸・軸受組立体。