TWI690663B - 非接觸式流體軸承及其製造方法 - Google Patents

Abstract

一種非接觸式流體軸承及其製造方法，其將一流量控制件設置於一載體的一腔室，並使該腔室形成有一壓力室，該流量控制件的一密封層位於該流量控制件的一多孔質層與該壓力室之間，該密封層具有複數個微通孔，該微通孔連通該壓力室及該多孔質層的複數個孔隙，該載體之一殼體並顯露出該多孔質層的一表面，由於該密封層位於該壓力室中，且該表面顯露於該殼體，因此可對該多孔質層的該表面進行加工，以使該非接觸式流體軸承的厚度及平整度符合預定的標準值，且可避免該密封層脫離該流體軸承。

Description

非接觸式流體軸承及其製造方法

本發明是關於一種軸承及其製造方法，特別是一種非接觸式的流體軸承。

請參閱第1及2圖，其為美國專利US6342270 B1所揭露的一種製造多孔材料的靜壓軸承10的方法，其先將一基部1設置於一殼體3，再將一膠體設置於該基部1的一顯露表面11，之後再對該膠體進行烘烤，以形成密封該顯露表面11的一表面限制層2，最後，再以一砂輪研磨該表面限制層2，並在研磨製程中同時提供一氣體至該殼體3，以對該表面限制層2進行通氣量測試。

由於該表面限制層2受到通過該基部1的氣壓頂推，因此該表面限制層2容易由該基部1脫落，此外，由於在研磨製程中該砂輪是研磨顯露於該殼體3外的該表面限制層2，並在研磨製程中同時提供該氣體至該殼體3，因此當該表面限制層2不平均地分佈於該基部1的該顯露表面11時，將導致該砂輪研磨部分的該基部1及部分的該表面限制層2，使得該靜壓軸承10出氣不均，但卻仍達到預定的通氣量。

再者，在製造多批量的靜壓軸承10時，由於無法控制該膠體滲入不同基部1的滲入厚度，因此造成由該膠體所形成的該表面限制層2的厚度不一 的情形，因此當研磨不同基部1上的各該表面限制層2時，會造成各該靜壓軸承10輸出氣體的位置不同，若將複數個出氣位置不同的靜壓軸承10裝設於載台時，將發生氣槌振動現象。

本發明的一種非接觸式流體軸承主要目的是避免形成於一多孔質層的一密封層脫離該非接觸式流體軸承，並可藉由研磨該多孔質層的一表面，以使該非接觸式流體軸承或該多孔質層的厚度及平整度符合預定的標準值，且可避免先前技術因研磨該密封層而造成出氣不均的問題。

本發明之一種非接觸式流體軸承包含一載體及一流量控制件，該載體具有一殼體及一腔室，該腔室凹設於該殼體，該殼體具有一流體通孔，該流量控制件設置於該腔室中，並使該腔室形成有一壓力室，該流體通孔連通該壓力室，該流量控制件包含一多孔質層及一密封層，該密封層設置於該多孔質層的一第一表面，且該密封層位於該壓力室與該多孔質層之間，該密封層具有複數個微通孔，該些微通孔連通該壓力室及該多孔質層的複數個孔隙，該殼體顯露出該多孔質層的一第二表面。

由於該密封層位於該壓力室與該多孔質層之間，因此該密封層能受一流體壓力頂推而穩固地設置於該多孔質層的該第一表面，且由於該多孔質層的該第二表面顯露於該殼體，因此可藉由研磨該第二表面，使該非接觸式流體軸承的厚度、該流量控制件的厚度或該多孔質層的平整度符合預定的標準值。

1:基部

11:顯露表面

2:表面限制層

3:殼體

10:靜壓軸承

100:非接觸式流體軸承

110:載體

111:殼體

111a:底部

111b:環牆

111c:流體通孔

111d:頂面

111e:支持部

111f:安裝面

112:腔室

112a:壓力室

112b:開口

120:流量控制件

121:多孔質層

121a:第一表面

121b:第二表面

121c:孔隙

121d:第一區

121e:第二區

121f:側表面

122:密封層

122a:微通孔

122b:顯露表面

130:黏膠

200:流體供給裝置

第1圖：美國專利US6342270 B1之靜壓軸承的剖視圖。

第2圖：美國專利US6342270 B1之靜壓軸承的剖視圖。

第3圖：本發明之非接觸式流體軸承的分解立體圖。

第4圖：本發明之非接觸式流體軸承的立體圖。

第5圖：本發明之非接觸式流體軸承的載體的剖視圖。

第6圖：本發明之非接觸式流體軸承的流量控制件的剖視圖。

第7圖：本發明之非接觸式流體軸承的剖視圖。

第8圖：本發明之非接觸式流體軸承的剖視圖。

第9圖：本發明之非接觸式流體軸承的流量控制件的剖視圖。

第10圖：本發明之非接觸式流體軸承的剖視圖。

請參閱第3及4圖，本發明的一種非接觸式流體軸承100，其包含一載體110及一流量控制件120，該載體110具有一殼體111及一腔室112，該流量控制件120設置於該載體110的該腔室112，該殼體111具有一流體通孔111c，一流體供給裝置200藉由該流體通孔111c，將一流體傳輸到該非接觸式流體軸承100，該流體供給裝置200可選自於泵浦，但不以此為限，該流體可選自於氣體或液體。

該非接觸式流體軸承100的製造方法請參閱第5至8圖，首先，參閱第3及5圖，提供一載體110，該載體110具有一殼體111及一腔室112，該腔室112凹設於該殼體111，該殼體111具有一底部111a、一環牆111b及一流體通孔111c，該流體通孔111c連通該腔室112。

接著，請參閱第3及6圖，提供一流量控制件120，該流量控制件120包含一多孔質層121及一密封層122，該多孔質層121選自於金屬(如青銅)、陶瓷、石墨等材料，該多孔質層121具有複數個孔隙121c，該密封層122選自於不透氣材料(如膠、非金屬或金屬等材料)，該密封層122設置於該多孔質層121的一第一表面121a，該密封層122具有複數個微通孔122a，該些微通孔122a連通該多孔質層121的該些孔隙121c，此外，可依據需求在該密封層122的特定位置形成該些微通孔122a，該些微通孔122a的橫向截面形狀可選自於各種幾何圖案。

接著，請參閱第3至7圖，將該流量控制件120設置於該腔室112中，使該流量控制件120與該殼體111結合成一體，在本實施例中，該殼體111具有一支持部111e，該支持部111e位於該腔室112,該流量控制件120藉由設置於該密封層122與該支持部111e之間的一黏膠130與該殼體111結合，較佳地，該黏膠130也可以設置於該多孔質層121的一側表面121f與該環牆111b之間，以密封位於該側表面121f的孔隙121c。

請參閱第9圖，在不同的實施例中，該多孔質層121的該第一表面121a具有一第一區121d及一第二區121e，該密封層122設置於該第一區121d，並顯露出該第二區121e，請參閱第10圖，該多孔質層121以該第二區121e與該殼體111結合成一體，在本實施例中，該多孔質層121以該第一表面121a的該第二區121e結合於該支持部111e，較佳地，該黏膠130設置於該多孔質層121的該第二區121e與該支持部111e之間，該流量控制件120藉由該黏膠130結合於該支持部111e，且該黏膠130密封位於該第二區121e的該些孔隙121c。

請參閱第8及10圖，該密封層122位於該殼體111的該底部111a與該多孔質層121之間，使該腔室112形成有一壓力室112a，即該流量控制件120結合 於該殼體111並與該殼體111界定出該壓力室112a，該流體通孔111c連通該壓力室112a，且該些微通孔122a連通該壓力室112a及該多孔質層121的該些孔隙121c，以供一流體(圖未繪出)通過該流體通孔111c後，依序通過該壓力室112a、該些微通孔122a以及該多孔質層121的該些孔隙121c。

請參閱第4、8及10圖，由於該密封層122設置於該多孔質層121的該第一表面121a，該密封層122具有一顯露表面122b，該流量控制件120以該顯露表面122b朝向該殼體111的該底部111a，並結合於該腔室112，使得該密封層122位於該壓力室112a與該多孔質層121之間，即該密封層122位於該壓力室112a中，且該殼體111顯露出該多孔質層121的一第二表面121b，當一流體供給裝置200藉由該流體通孔111c將一流體傳輸到該壓力室112a時，該密封層122受該流體壓力頂推而能夠穩固地設置於該多孔質層121的該第一表面121a，因此不會脫離該非接觸式流體軸承100，此外，傳輸至該壓力室112a的該流體經由該些微通孔122a輸送至該多孔質層121，並經由該多孔質層121的該些孔隙121c輸送出該非接觸式流體軸承100，因此可準確地控制通過該些微通孔122a及該些孔隙121c的通氣量或通液量，使該非接觸式流體軸承100的出氣或出液能夠平均，請參閱第10圖，較佳地，該壓力室112a具有一開口112b，較佳地，該開口112b的一面積實質上與該顯露表面122b的一面積相同。

請參閱第7及8圖，當該非接觸式流體軸承100的厚度或該流量控制件120的厚度不符合預定的標準值時，可藉由一砂輪(圖未繪出)研磨顯露於該殼體111的該第二表面121b，以使該非接觸式流體軸承100的厚度或該流量控制件120的厚度符合預定的標準值(如第8圖所示)。

或者，當該流量控制件120不當地設置於該腔室112，而造成該流 量控制件120傾斜時，可藉由該砂輪研磨顯露於該殼體111的該第二表面121b，以平整化該多孔質層121的該第二表面121b，請參閱第7及8圖，較佳地，該多孔質層121的該第二表面121b實質上平行該底部111a的一安裝面111f，且使該多孔質層121的該第二表面121b實質上平齊該環牆111b的一頂面111d。

本發明藉由該密封層122位於該壓力室112a與該多孔質層121之間，因此當一流體被輸送至該壓力室112a時，會產生一流體壓力頂推該密封層122，使該密封層122能穩固地設置於該多孔質層121的該第一表面121a，而不會脫離該非接觸式流體軸承100，此外，可研磨顯露於該殼體111的該多孔質層121的該第二表面121b，以使該非接觸式流體軸承100的厚度、該流量控制件120的厚度或該多孔質層121的平整度符合預定的標準值。

本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準，任何熟知此項技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內所作之任何變化與修改，均屬於本發明之保護範圍。

100:非接觸式流體軸承

110:載體

111:殼體

111a:底部

111b:環牆

111c:流體通孔

111d:頂面

111e:支持部

111f:安裝面

112a:壓力室

120:流量控制件

121:多孔質層

121b:第二表面

122:密封層

130:黏膠

Claims (12)

1. 一種非接觸式流體軸承，包含：一載體，具有一殼體及一腔室，該腔室凹設於該殼體，該殼體具有一流體通孔；以及一流量控制件，設置於該腔室中，並使該腔室形成有一壓力室，該流體通孔連通該壓力室，該流量控制件包含一多孔質層及一密封層，該密封層設置於該多孔質層的一第一表面，該第一表面具有一第一區及一第二區，且該密封層設置於該第一區並顯露出該第二區，該密封層位於該壓力室與該多孔質層之間，該密封層具有複數個微通孔，該些微通孔連通該壓力室及該多孔質層的複數個孔隙，該殼體顯露出該多孔質層的一第二表面，且該多孔質層以該第一表面的該第二區與該殼體結合成一體。
2. 如申請專利範圍第1項所述之非接觸式流體軸承，其中該殼體具有一支持部，該支持部位於該腔室，該多孔質層以該第一表面的該第二區結合於該支持部。
3. 如申請專利範圍第2項所述之非接觸式流體軸承，其另包含一黏膠，該黏膠設置於該多孔質層的該第二區與該支持部之間，該流量控制件藉由該黏膠結合於該支持部，且該黏膠密封位於該第二區的該些孔隙。
4. 如申請專利範圍第1項所述之非接觸式流體軸承，其中該密封層具有一顯露表面，該顯露表面朝向該殼體的一底部，該壓力室具有一開口，該開口的一面積實質上與該顯露表面的一面積相同。
5. 如申請專利範圍第1項所述之非接觸式流體軸承，其中該殼體的一底部具有一安裝面，該安裝面實質上與該多孔質層的該第二表面平行。
6. 如申請專利範圍第1項所述之非接觸式流體軸承，其中該多孔質層的該第二表面實質上與該殼體的一環牆的一頂面平齊。
7. 一種非接觸式流體軸承的製造方法，包含：提供一載體，該載體具有一殼體及一腔室，該腔室凹設於該殼體，該殼體具有一流體通孔；提供一流量控制件，該流量控制件包含一多孔質層及一密封層，該密封層設置於該多孔質層的一第一表面，該第一表面具有一第一區及一第二區，該密封層設置於該第一區，並顯露出該第二區，該密封層具有複數個微通孔，該些微通孔連通該多孔質層的複數個孔隙；以及將該流量控制件設置於該腔室中，並使該腔室形成有一壓力室，且該密封層位於該壓力室與該多孔質層之間，該流體通孔與該些微通孔皆連通該壓力室，該多孔質層的一第二表面顯露於該殼體，該多孔質層以該第二區與該殼體結合成一體。
8. 如申請專利範圍第7項所述之非接觸式流體軸承的製造方法，其中該殼體具有一支持部，該支持部位於該腔室，該多孔質層以該第一表面的該第二區結合於該支持部。
9. 如申請專利範圍第7項所述之非接觸式流體軸承的製造方法，其中該密封層具有一顯露表面，該顯露表面朝向該殼體的一底部，該壓力室具有一開口，該開口的一面積實質上與該顯露表面的一面積相同。
10. 如申請專利範圍第9項所述之非接觸式流體軸承的製造方法，其中在該流量控制件設置於該載體的該腔室中之後，研磨顯露於該殼體的該第二表面。
11. 如申請專利範圍第10項所述之非接觸式流體軸承的製造方法，其中該底部具有一安裝面，該安裝面實質上與該多孔質層的該第二表面平行。
12. 如申請專利範圍第10項所述之非接觸式流體軸承的製造方法，其中該多孔質層的該第二表面實質上與該殼體的一環牆的一頂面平齊。

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