(57)【要約】【課題】芯金部材にリング部材を配置する際に損傷が発生することを可及的に阻止し、しかも内径寸法を高精度に矯正することを可能にする。【解決手段】熱処理装置２０は、円筒状のカラー部材２２と、前記カラー部材２２の内部に配置される芯金部材２４とを備え、前記カラー部材２２の内径は、リング部材１４の外径よりも大径に設定され、且つ芯金部材２４の外径は、前記リング部材１４の内径よりも小径に設定される。カラー部材２２及び芯金部材２４の軸方向の長さは、リング部材１４の軸方向の長さよりも長尺に設定されるとともに、前記芯金部材２４は、前記リング部材１４及び前記カラー部材２２よりも大きな熱膨張率を有する材料で構成される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状のリング部材の内周面に、波板形状のバンプフォイルと平板形状のトップフォイルとの順に配置されるフォイル式気体軸受を製造するためのフォイル式気体軸受の熱処理装置であって、
円筒状のカラー部材と、
前記カラー部材の内部に配置される芯金部材と、
を備え、
前記カラー部材の内径は、前記リング部材の外径よりも大径に設定され、且つ前記芯金部材の外径は、前記リング部材の内径よりも小径に設定され、
前記カラー部材及び前記芯金部材の軸方向の長さは、前記リング部材の軸方向の長さよりも長尺に設定されるとともに、
前記芯金部材は、少なくとも前記リング部材又は前記カラー部材よりも大きな熱膨張率を有する材料で構成されることを特徴とするフォイル式気体軸受の熱処理装置。
【請求項２】
請求項１記載の熱処理装置において、前記カラー部材は、前記リング部材よりも小さな熱膨張率を有する材料で構成されることを特徴とするフォイル式気体軸受の熱処理装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の熱処理装置において、前記芯金部材は、前記リング部材及び前記カラー部材よりも小さな熱容量に設定されることを特徴とするフォイル式気体軸受の熱処理装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の熱処理装置において、前記カラー部材の軸方向両端には、第１蓋部材及び第２蓋部材が配設されるとともに、
前記第１蓋部材及び前記第２蓋部材には、互いに軸方向に連通する孔部が形成されることを特徴とするフォイル式気体軸受の熱処理装置。
【請求項５】
請求項４記載の熱処理装置において、少なくとも前記第１蓋部材又は前記第２蓋部材には、前記カラー部材を内周側から保持する第１保持部と、
前記芯金を中心側から保持する第２保持部と、
が設けられることを特徴とするフォイル式気体軸受の熱処理装置。
【請求項６】
請求項５記載の熱処理装置において、前記第１蓋部材には、前記第１保持部及び前記第２保持部が設けられるとともに、
前記第２蓋部材には、前記第１保持部のみが設けられることを特徴とするフォイル式気体軸受の熱処理装置。
【請求項７】
請求項４〜６のいずれか１項に記載の熱処理装置において、前記蓋部材は、前記芯金部材よりも小さな熱膨張率を有する材料で構成されることを特徴とするフォイル式気体軸受の熱処理装置。
【請求項８】
円筒状のリング部材の内周面に、波板形状のバンプフォイルと平板形状のトップフォイルとの順に配置されるフォイル式気体軸受を製造するためのフォイル式気体軸受の熱処理方法であって、
前記リング部材の軸方向の長さよりも長尺な円筒状のカラー部材と、前記カラー部材の内部に配置され、前記リング部材の軸方向の長さよりも長尺な芯金部材との隙間に、少なくとも前記バンプフォイルが接合された前記隙間よりも肉薄な前記リング部材を配置させる工程と、
加熱処理することにより、少なくとも前記リング部材又は前記カラー部材よりも大きな熱膨張率を有する前記芯金部材の膨張作用下に、前記バンプフォイルを矯正する工程と、
冷却処理することにより、前記芯金部材を前記バンプフォイルから離間する方向に収縮させる工程と、
を有することを特徴とするフォイル式気体軸受の熱処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、筒状のリング部材の内周面に、波板形状のバンプフォイルと平板形状のトップフォイルとの順に配置されるフォイル式気体軸受を製造するためのフォイル式気体軸受の熱処理装置及びその熱処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、高速回転する回転軸を支持する軸受として、比較的簡単な構成で回転精度が得られることから、動圧型フォイル式気体軸受が採用されている。これは、回転軸と軸受の相対滑り運動によって潤滑流体膜に圧力（動圧）を発生させ、軸受荷重を支持する方式である。
【０００３】
この種の気体軸受において、軸受の内径精度が悪化することにより、製作工数が増大するとともに、回転軸の振動や騒音、発熱等が発生するという問題がある。これにより、回転軸の損傷や軸受の寿命低下が惹起される。
【０００４】
そこで、例えば、特許文献１に開示されているフォイル軸受の製造方法が知られている。この製造方法は、一枚乃至複数枚の可撓性の金属薄膜と、該金属薄膜の少なくとも一個所で前記金属薄膜に接合する金属薄膜支持部材と、該支持部材が取り付けられる外枠とからなるフォイル軸受を製造する方法において、回転軸よりも所定の軸受隙間相当分だけ大径の軸受面対応部を持つ基準棒を、前記可撓性の金属薄膜が前記回転軸を包囲する域内に挿入し、前記基準棒によって該基準棒の軸受面対応部を前記金属薄膜に圧接し、この状態を維持したまま熱処理炉内において加熱した後に冷却して、前記基準棒に圧接された前記金属薄膜の軸受面に前記基準棒の周面に沿った形状の軸受面を永久変形の形で転写して形成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６１−１０３０１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記の特許文献１では、基準棒を金属薄膜に圧接した状態で加熱処理しているが、この加熱処理中における前記基準棒や前記金属薄膜の熱膨張が考慮されていない。このため、冷却後に得られる軸受面の内径が変動するという問題がある。しかも、熱処理前に、回転軸受よりも大径な基準棒を金属薄膜内に挿入するため、前記金属薄膜に損傷や変形等が発生するおそれがある。
【０００７】
本発明はこの種の課題を解決するものであり、芯金部材にリング部材を配置する際に損傷が発生することを可及的に阻止し、しかも内径寸法を高精度に矯正することが可能なフォイル式気体軸受の熱処理装置及びその熱処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、円筒状のリング部材の内周面に、波板形状のバンプフォイルと平板形状のトップフォイルとの順に配置されるフォイル式気体軸受を製造するためのフォイル式気体軸受の熱処理装置に関するものである。
【０００９】
この熱処理装置は、円筒状のカラー部材と、前記カラー部材の内部に配置される芯金部材とを備え、前記カラー部材の内径は、前記リング部材の外径よりも大径に設定され、且つ前記芯金部材の外径は、前記リング部材の内径よりも小径に設定されている。
【００１０】
そして、カラー部材及び芯金部材の軸方向の長さは、リング部材の軸方向の長さよりも長尺に設定されるとともに、前記芯金部材は、少なくとも前記リング部材又は前記カラー部材よりも大きな熱膨張率を有する材料で構成されている。
【００１１】
また、カラー部材は、リング部材よりも小さな熱膨張率を有する材料で構成されることが好ましい。
【００１２】
さらに、芯金部材は、リング部材及びカラー部材よりも小さな熱容量に設定されることが好ましい。
【００１３】
さらにまた、カラー部材の軸方向両端には、第１蓋部材及び第２蓋部材が配設されるとともに、前記第１蓋部材及び前記第２蓋部材には、互いに軸方向に連通する孔部が形成されることが好ましい。
【００１４】
また、少なくとも第１蓋部材又は第２蓋部材には、カラー部材を内周側から保持する第１保持部と、芯金を中心側から保持する第２保持部とが設けられることが好ましい。
【００１５】
さらに、第１蓋部材には、第１保持部及び第２保持部が設けられるとともに、第２蓋部材には、前記第１保持部のみが設けられることが好ましい。
【００１６】
さらにまた、蓋部材は、芯金部材よりも小さな熱膨張率を有する材料で構成されることが好ましい。
【００１７】
また、本発明は、円筒状のリング部材の内周面に、波板形状のバンプフォイルと平板形状のトップフォイルとの順に配置されるフォイル式気体軸受を製造するためのフォイル式気体軸受の熱処理方法に関するものである。
【００１８】
この熱処理方法は、リング部材の軸方向の長さよりも長尺な円筒状のカラー部材と、前記カラー部材の内部に配置され、前記リング部材の軸方向の長さよりも長尺な芯金部材との隙間に、少なくともバンプフォイルが接合された前記隙間よりも肉薄な前記リング部材を配置させる工程と、加熱処理することにより、少なくとも前記リング部材又は前記カラー部材よりも大きな熱膨張率を有する前記芯金部材の膨張作用下に、前記バンプフォイルを矯正する工程と、冷却処理することにより、前記芯金部材を前記バンプフォイルから離間する方向に収縮させる工程とを有している。
【発明の効果】
【００１９】
本発明では、芯金部材は、少なくともリング部材又はカラー部材よりも大きな熱膨張率を有するため、常温時の前記芯金部材の外径を大きく設定する必要がない。従って、芯金部材にリング部材を配置する際に、例えば、バンプフォイルの損傷や変形を可及的に阻止することができる。
【００２０】
しかも、カラー部材及び芯金部材は、リング部材の軸方向の長さよりも長尺に設定されている。このため、リング部材全体、すなわち、バンプフォイル全体を容易且つ確実に矯正することが可能になり、内径寸法を高精度に矯正することができる。
【００２１】
さらに、本発明によれば、芯金部材を配置した後、加熱処理することにより、前記芯金部材が膨張してバンプフォイルを矯正することが可能になる。そして、冷却処理することにより、芯金部材が収縮してバンプフォイルから離間し、前記バンプフォイルの形状を良好に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施形態に係る熱処理方法が適用されるフォイル式気体軸受の断面説明図である。
【図２】本発明の実施形態に係る熱処理装置の要部分解斜視説明図である。
【図３】前記熱処理装置の断面説明図である。
【図４】前記熱処理方法において、芯金部材が配置された状態の説明図である。
【図５】前記熱処理方法における熱処理時の説明図である。
【図６】前記熱処理方法における冷却時の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１に示すように、本発明の実施形態に係る熱処理方法が適用されるフォイル式気体軸受１０は、回転軸１２を回転自在に支持するとともに、回転不能に固定される円筒状のリング部材１４を備える。リング部材１４の内周面１４ａには、波板形状のバンプフォイル１６と平板形状のトップフォイル１８との順に配置される。
【００２４】
バンプフォイル１６は、一枚又は複数枚で構成され、内周面１４ａに溶接される。トップフォイル１８は、平板を環状に湾曲させており、その一端１８ａが内周面１４ａに溶接される一方、その多端が自由端（フリー）となっている。なお、バンプフォイル１６は単一の板材で構成される際には、その一端１６ａが内周面１４ａに溶接される一方、その他端が自由端となっている。バンプフォイル１６及びトップフォイル１８は、例えば、厚さが０．１ｍｍ程度の金属薄板で構成される。
【００２５】
図２及び図３に示すように、本実施形態に係る熱処理装置２０は、円筒状のカラー部材２２と、前記カラー部材２２の内部に配置される芯金部材２４と、前記カラー部材２２の軸方向（矢印Ａ方向）両端に配設される第１蓋部材２６及び第２蓋部材２８とを備える。
【００２６】
カラー部材２２の内径Ｄ１は、リング部材１４の外径Ｄ２よりも大径に設定され、且つ芯金部材２４の外径Ｄ３は、前記リング部材１４の内径Ｄ４よりも小径に設定される。カラー部材２２及び芯金部材２４の軸方向（矢印Ａ方向）の長さは、リング部材１４の軸方向の長さよりも長尺に設定される。
【００２７】
芯金部材２４は、リング部材１４及びカラー部材２２（少なくともいずれか一方でもよい）よりも大きな熱膨張率を有する材料で構成される。カラー部材２２は、リング部材１４よりも小さな熱膨張率を有する材料で構成される。
【００２８】
芯金部材２４は、略円筒形状を有し、比較的大径な開口部３０が軸方向に貫通形成される。この芯金部材２４は、リング部材１４及びカラー部材２２よりも小さな（同一も含む）熱容量（熱マス）に設定される。
【００２９】
第１蓋部材２６は、略円盤状を有し、この第１蓋部材２６の中心に対して同一円周上に複数の第１孔部３２が設けられる。第１蓋部材２６の中央には、開口部３４が形成されるとともに、この開口部３４を周回して外側から第１保持部３６と第２保持部３８とが同心円上に設けられる。
【００３０】
第１保持部３６は、軸方向に突出する円環状突起部により構成されており、前記第１保持部３６は、カラー部材２２の内周面２２ａに当接して、このカラー部材２２を内周側から保持する。第２保持部３８は、同様に軸方向に突出する円環状突起部により構成されており、芯金部材２４の内周面２４ａに当接して、この芯金部材２４を中心側から保持する。
【００３１】
第２蓋部材２８は、略円盤状を有し、その中心に対して同一円周上に複数の第２孔部４０が設けられる。第２孔部４０は、第１孔部３２と互いに軸方向に同軸上に連通している。第２蓋部材２８の中央側には、開口部４２が形成されるとともに、この開口部４２を周回して第１保持部４４が形成される。第１保持部４４は、軸方向に突出する円環状突起部により構成される。第１保持部４４は、カラー部材２２の内周面２２ａに係合して、このカラー部材２２を内周側から保持する。
【００３２】
第２蓋部材２８には、第１蓋部材２６の第２保持部３８を設けていない。第１蓋部材２６及び第２蓋部材２８は、芯金部材２４よりも小さな熱膨張率を有する材料で構成される。
【００３３】
このように構成される熱処理装置２０の動作について、本実施形態に係る熱処理方法との関連で以下に説明する。
【００３４】
先ず、フォイル式気体軸受１０では、リング部材１４の内周面１４ａにバンプフォイル１６が溶接される。このバンプフォイル１６が溶接されたリング部材１４は、図４に示すように、芯金部材２４とカラー部材２２との間隙Ｓに配置される。
【００３５】
図４は、常温時を示しており、芯金部材２４の外径Ｄ３は、リング部材１４の内径Ｄ４よりも小径に設定されている。従って、リング部材１４内に芯金部材２４が配設される際に、前記リング部材１４、より具体的には、バンプフォイル１６が損傷したり変形したりすることを阻止できる。
【００３６】
次いで、図５に示すように、熱処理装置２０が、図示しない加熱手段を介して、所定温度、例えば、１０００℃前後の温度に加熱される。その際、芯金部材２４は、リング部材１４及びカラー部材２２よりも大きな熱膨張率を有している。このため、上記の加熱処理時には、芯金部材２４が径方向に対してリング部材１４及びカラー部材２２の径方向への膨張よりも大きく膨張する。
【００３７】
これにより、リング部材１４の内周面１４ａに溶接されているバンプフォイル１６は、径方向に大きく膨張する芯金部材２４の外周面に押圧されて矯正される。
【００３８】
さらに、上記の熱処理後に、熱処理装置２０が急速冷却（例えば、急速冷凍）される。従って、図６に示すように、熱膨張率の大きな芯金部材２４は、リング部材１４及びカラー部材２２よりも熱容量が小さく設定されるため、前記リング部材１４及びカラー部材２２に比べて大きく収縮する。このため、リング部材１４は、急速冷却時にバンプフォイル１６を芯金部材２４に押し付けて矯正させることがなく、前記バンプフォイル１６は、所望の形状に正確に維持される。
【００３９】
この場合、本実施形態では、芯金部材２４は、リング部材１４及びカラー部材２２（少なくとも一方でもよい）よりも大きな熱膨張率を有するため、常温時の前記芯金部材２４の内径を大きく設定する必要がない。従って、図４に示すように、芯金部材２４を配置する際に、リング部材１４の内周面１４ａに溶接されているバンプフォイル１６の損傷や変形を可及的に阻止することができるという効果が得られる。
【００４０】
しかも、カラー部材２２及び芯金部材２４は、リング部材１４の軸方向の長さよりも長尺に設定されている。このため、リング部材１４全体、すなわち、バンプフォイル１６全体を容易且つ確実に矯正することが可能になる。
【００４１】
さらに、カラー部材２２は、リング部材１４よりも小さな熱膨張率を有する材料で構成されている。これにより、加熱処理時に、リング部材１４の熱膨張をカラー部材２２により抑制することができ、芯金部材２４の軸心と前記リング部材１４の軸心がずれることを阻止することが可能になる。従って、バンプフォイル１６の成形作業がより高精度に遂行されるという利点がある。
【００４２】
その上、加熱処理過程の中で、最大温度時に芯金部材２４の熱膨張によりバンプフォイル１６が矯正されるため、最大温度での矯正量のみを考慮すればよく、熱処理作業が有効に簡素化される。
【００４３】
さらにまた、第１蓋部材２６と第２蓋部材２８とには、同軸上に複数の第１孔部３２と第２孔部４０とが形成されている。このため、加熱処理時に、第１孔部３２及び第２孔部４０が外気と連通し、バンプフォイル１６が酸化することを阻止することができる。
【００４４】
しかも、複数の第１孔部３２と第２孔部４０とは、同軸上に設けられている。従って、いずれかの第１孔部３２と第２孔部４０とにノックピン（図示せず）を挿入すれば、複数の熱処理装置２０を容易且つ高精度に積層することができ、作業性の向上が図られる。
【００４５】
また、第１蓋部材２６と第２蓋部材２８とには、それぞれカラー部材２２の内周面２２ａに係合する円環状の第１保持部３６、４４が設けられている。これにより、第１蓋部材２６と第２蓋部材２８とを介してカラー部材２２を正確且つ確実に位置決め保持することができる。
【００４６】
その際、第１蓋部材２６には、円環状の第２保持部３８が設けられ、この第２保持部３８は、芯金部材２４の内周面２４ａに係合して前記芯金部材２４の位置決めを行っている。このため、カラー部材２２と芯金部材２４との位置決めが高精度に遂行され、バンプフォイル１６の成形精度が一層向上するという効果がある。
【００４７】
ここで、第２蓋部材２８には、第２保持部が設けられていない。第１蓋部材２６と第２蓋部材２８とに、それぞれ第２保持部３８が設けられていると、これらにより芯金部材２４を高精度に位置決めしなければならず、前記第２保持部３８の加工精度が要求される。従って、第１蓋部材２６にのみ第２保持部３８を設けることにより、簡単且つ経済的な構成で、作業性及びバンプフォイル１６の成形精度の向上が図られる。
【００４８】
さらにまた、第１蓋部材２６及び第２蓋部材２８は、芯金部材２４よりも小さな熱膨張率を有する材料で構成されている。これにより、第１蓋部材２６及び第２蓋部材２８の熱膨張によって、第１保持部３６、４４や第２保持部３８の位置が変動し、芯金部材２４やカラー部材２２の位置決め精度に影響を及ぼすことを、確実に回避することができる。
【符号の説明】
【００４９】
１０…フォイル式気体軸受            １４…リング部材
１６…バンプフォイル                １８…トップフォイル
２０…熱処理装置                    ２２…カラー部材
２４…芯金部材                      ２６、２８…蓋部材
３２、４０…孔部                    ３６、３８、４４…保持部
【図１】
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【図２】
2010215980.tif 000004
【図３】
2010215980.tif 000005
【図４】
2010215980.tif 000006
【図５】
2010215980.tif 000007
【図６】
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