(57)【要約】【課題】軸受溝の深さのばらつきのない流体軸受およびその製造方法を提供すること。【解決手段】主ガイド部材３３には流体を流体軸受面３４に供給するための孔に、両端が開口している筒状部材３２が挿入されている。流体噴出口３０から加圧流体が流体軸受面に流出する。流体噴出口３０を含む近傍領域は軸受溝３１が形成されている。主ガイド部材３３と筒状部材３２は異種材料が用いられる。主ガイド部材３３と筒状部材３２の表面は陽極酸化処理がなされて薄膜が形成された構造となっている。主ガイド部材３３と筒状部材３２とが異種材料であることから、陽極酸化処理を行った場合、表面に形成される薄膜の膜厚が異なって形成される。陽極酸化処理により膜成長が速い材料をガイド部材１１に選択し、ガイド部材１１より遅い材料を筒状部材３２に選択する。【選択図】図３
2010180920.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の部材により第２の部材を回転自在または直線移動自在に支持し、前記第１の部材と前記第２の部材の双方または少なくともどちらか一方に流体噴出口を有し、該流体噴出口の周囲に軸受溝が設けられた流体軸受であって、
前記流体噴出口を有する第１の部材と第２の部材は、該流体噴出口を有する軸受溝部材と該流体噴出口を有しない軸受部材とを一体構成した部材であり、
前記軸受溝部材と前記軸受部材とは異なる材質のアルミニウムであり、
前記流体噴出口を有する第１の部材と第２の部材は、前記軸受溝部材と前記軸受部材とを一体構成した後に陽極酸化処理を用いて軸受溝を形成したことを特徴とする流体軸受構造。
【請求項２】
前記軸受溝部材と前記軸受部材とを一体構成する際に軸受面を形成する面を段差がない状態で一体構成することを特徴とする請求項１に記載の流体軸受構造。
【請求項３】
第１の部材により第２の部材を回転自在または直線移動自在に支持し、前記第１の部材と前記第２の部材の双方または少なくともどちらか一方に流体噴出口を有し、該流体噴出口の周囲に軸受溝が設けられた流体軸受の該軸受溝の作成方法であって、
前記第１の部材と前記第２の部材を、前記流体噴出口を有する軸受溝部材と前記流体噴出口を有しない軸受部材が異なる材質のアルミニウムで一体構成して形成するステップと、
前記軸受溝部材に前記流体噴出口を形成するステップと、
該第１の部材と該第２の部材を所定の陽極酸化処理条件の陽極酸化処理により軸受溝を形成するステップと、
または、前記軸受溝部材に前記流体噴出口を形成するステップと、
前記第１の部材と前記第２の部材を、前記軸受溝部材と前記軸受部材が異なる材質のアルミニウムで一体構成して形成するステップと、
前記第１の部材と前記第２の部材を所定の陽極酸化処理条件の陽極酸化処理により軸受溝を形成するステップと、
を有する流体軸受の軸受溝作成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
静圧流体軸受である空気軸受は、流体噴出口から数μｍの微小な隙間に圧縮空気を送り込んで、非接触の軸受を構成するものである。空気の噴出口の周囲に深さ数μｍの軸受溝があることで、軸受剛性が数倍になることが知られている。軸受溝の深さが浅すぎると軸受剛性が低下し、軸受溝の深さが深すぎると流体軸受の流体の流量が増加して微小振動が発生する。このように軸受溝の深さ方向の精度は空気軸受の性能に大きな影響を与えることから、高精度な加工が要求される。
【０００３】
流体軸受の軸受溝を作成する方法として、従来研削や切削のような除去加工が用いられている。さらに、レーザビームを投射し、所定幅、所定深さ、所定長さの溝を形成する方法が用いられている。
【０００４】
特許文献１には、軸の回転によって流体が流れることで圧力を発生させる動圧流体軸受の製造方法として、外周囲に溝加工刃を有する切削工具が軸受との相対的な回転関係を伴ってその軸孔内を移動することによって、動圧発生溝を形成するように構成し、切削部材の回転速度、溝加工用の刃の形状並びに本数を変更することで、さまざまな動圧発生溝を形成する方法が開示されている。
【０００５】
特許文献２には、動圧流体軸受の軸受表面間の距離を一定に保ち且つ動圧を発生させるために、少なくとも一方の軸受表面に動圧溝を切削により形成することが開示されている。また、特許文献２には、軸受部を形成する軸受表面を被覆し、動圧溝が形成される箇所をレーザビームなどの高エネルギービームにより照射し、所定幅、所定深さ、所定長さの溝を形成する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−１１３８３２号公報
【特許文献２】特開２００１−１５９４２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
流体軸受の軸受溝を切削加工により形成することは、溝の外輪縁部に盛り上がりが生じるために、これらを除去しなければならず、そのためのコストが増加する。また、溝の深さは１μｍオーダーで、これらの寸法及び位置的に正確に形成しなければならないため、溝を形成するための加工作業が困難である。また、軸受部を被覆しレーザビームなどの高エネルギービームを用いて溝加工を行う方法は、レーザ加工機を用いる必要がありコストアップの原因となる。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、軸受溝の深さのばらつきのない流体軸受およびその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本願の請求項１に係る発明は、第１の部材により第２の部材を回転自在または直線移動自在に支持し、前記第１の部材と前記第２の部材の双方または少なくともどちらか一方に流体噴出口を有し、該流体噴出口の周囲に軸受溝が設けられた流体軸受であって、前記流体噴出口を有する第１の部材と第２の部材は、該流体噴出口を有する軸受溝部材と該流体噴出口を有しない軸受部材とを一体構成した部材であり、前記軸受溝部材と前記軸受部材とは異なる材質のアルミニウムであり、前記流体噴出口を有する第１の部材と第２の部材は、前記軸受溝部材と前記軸受部材とを一体構成した後に陽極酸化処理を用いて軸受溝を形成したことを特徴とする流体軸受構造である。  
請求項２に係る発明は、前記軸受溝部材と前記軸受部材とを一体構成する際に軸受面を形成する面を段差がない状態で一体構成することを特徴とする請求項１に記載の流体軸受構造である。  
請求項３に係る発明は、第１の部材により第２の部材を回転自在または直線移動自在に支持し、前記第１の部材と前記第２の部材の双方または少なくともどちらか一方に流体噴出口を有し、該流体噴出口の周囲に軸受溝が設けられた流体軸受の該軸受溝の作成方法であって、前記第１の部材と前記第２の部材を、前記流体噴出口を有する軸受溝部材と前記流体噴出口を有しない軸受部材が異なる材質のアルミニウムで一体構成して形成するステップと、前記軸受溝部材に前記流体噴出口を形成するステップと、該第１の部材と該第２の部材を所定の陽極酸化処理条件の陽極酸化処理により軸受溝を形成するステップと、または、前記軸受溝部材に前記流体噴出口を形成するステップと、前記第１の部材と前記第２の部材を、前記軸受溝部材と前記軸受部材が異なる材質のアルミニウムで一体構成して形成するステップと、前記第１の部材と前記第２の部材を所定の陽極酸化処理条件の陽極酸化処理により軸受溝を形成するステップと、を有する流体軸受の軸受溝作成方法。
【発明の効果】
【００１０】
本発明により、軸受溝の深さのばらつきのない流体軸受およびその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】流体軸受を用いた直動スライドと回転部材の概略斜視図である。
【図２】流体軸受を用いた直動スライドや回転部材の流体軸受面に流体を供給するための流体噴出口が設けられていることを説明する図である。
【図３】直動スライドの断面の一部を示した図である。
【図４】アルミニウム部品の表面に微小な凹凸を作成する例を説明する図である。
【図５】アルミニウムの材質の差によって、陽極酸化処理（アルマイト処理）を行った時、それぞれの材質において形成される膜厚が異なることを説明する図である。
【図６】陽極酸化処理により軸受溝を形成することを説明する図である。
【図７】アルミニウムの材質によって膜厚の成長速度が異なることを説明するグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態を図面と共に説明する。  
図１（ａ）は、流体軸受を用いた直動スライドの概略斜視図である。スライド部材１０はガイド部材１１を囲むように形成され、スライド部材１０とガイド部材１１の対向面は流体軸受面（図示せず）とされ、スライド部材１０はガイド部材１１により支持されている。スライド部材１０またはガイド部材１１に圧縮空気などの加圧流体を噴出するための流体噴出口（図示せず）が設けられており、流体軸受面に流体軸受として動作させるために十分な圧力の流体を供給される。直動スライド型の流体軸受では、ガイド部材１１を固定し静止部材としスライド部材１０を移動可能な移動部材とする構造のもの、ガイド部材１１を移動可能な移動部材としスライド部材１０を固定し静止部材とする構造のものがある。なお、流体噴出口を、左右の流体軸受面ではガイド部材１１に、上下の流体軸受面ではスライド部材１０に配置することも可能である。
【００１３】
図１（ｂ）は、流体軸受を軸受に用いた回転部材の概略斜視図である。回転部材２０を構成する回転軸は、その一部に拡径された円板部２６を備えている。円板部２６の両端面及び周面と対向する面を備えた静止部材２１を有し、静止部材２１の内面と円板部２６の両端面及び周面が流体軸受面を構成し、この流体軸受によって回転部材２０は、静止部材２１によって支持されている。流体軸受面に十分な流体が供給されると、回転部材２０は静止部材２１により非接触状態で支持され回転可能となる。
【００１４】
図２は、図１に示される流体軸受を用いた直動スライドや回転部材の流体軸受面に流体を供給するための流体噴出口３０が設けられていることを説明する図である。図２に示されるように、流体噴出口３０の周辺領域には凹部として形成された軸受溝が形成されている。軸受溝３１は、図２（ａ）に示されるようにその領域内に１つの流体噴出口を有する構成、図２（ｂ）に示されるようにその領域内に複数の流体噴出口を有する構成がある。流体噴出口３０および軸受溝３１は、移動部材あるいは静止部材のいずれか一方の部材に配置される。このように軸受溝３１を設けることにより軸受剛性が高くなる。
【００１５】
図３は、図１（ａ）に示される直動スライドのＡＡ断面の一部である。ガイド部材１１は主ガイド部材３３と筒状部材３２から構成される。主ガイド部材３３には流体を流体軸受面３４に供給するための孔が設けられており、該孔に両端が開口している筒状部材３２が挿入されている。筒状部材３２に設けられている開口のうち、流体軸受面３４に対向している開口は、流体噴出口３０である。流体噴出口３０から加圧流体が流体軸受面に流出する。流体噴出口３０を含む近傍領域は軸受溝３１が形成されている。軸受溝３１を流体噴出口３０を含む近傍領域に設けることによって、軸受剛性が高まる。
【００１６】
主ガイド部材３３と筒状部材３２は異種材料が用いられる。主ガイド部材３３と筒状部材３２の表面は陽極酸化処理がなされて薄膜が形成された構造となっている。主ガイド部材３３と筒状部材３２とが異種材料であることから、陽極酸化処理を行った場合、表面に形成される薄膜の膜厚が異なって形成される。陽極酸化処理により膜成長が速い材料を主ガイド部材３３に選択し、主ガイド部材３３より陽極酸化膜の膜成長が遅い材料を筒状部材３２に選択する。
【００１７】
次に、図４と図５を用いて陽極酸化処理によりアルミ部品の表面に微小な凹凸を形成することを説明する。図４は、アルミニウム部品４０の表面に微小な凹凸を作成する例を示している。図４（ａ）はアルミニウム部品４０の表面の複数箇所に微小な凹凸を形成したことを示している。そして、その１つを拡大したものが図４（ｂ）に示されている。
【００１８】
図５は、アルミニウムの材質の差によって、陽極酸化処理（アルマイト処理）を行った時、それぞれの材質において形成される陽極酸化膜の膜厚が異なることを説明する図である。陽極酸化処理によってアルミニウムの母材表面に厚さ数μｍ〜数十μｍの薄膜が形成される。この膜厚は同じ条件で陽極酸化処理を行った場合、アルミニウムの材質によって異なる。
【００１９】
（ａ）はＡ＝Ｂであり、同材質により膜厚に差が生じない。（ｂ）Ａ＞Ｂであり、Ａのほうが付きやすい、（ｃ）はＡ＜Ｂであり、Ｂの方が付きやすい。また（ｄ）に示されるように、Ａには付かない。本発明において、膜厚の差が生じる異種金属を選択し軸受溝を陽極酸化処理（アルマイト処理）により形成することができる。
【００２０】
図６は、陽極酸化処理により軸受溝を形成することを説明している。図６（ａ）に示されるように、ガイド部材１１は、主ガイド部材３３と、主ガイド部材３３に設けられた孔に挿入された筒状部材３２とから構成される。これはは、主ガイド部材３３が流体噴出口を有しない軸受部材、筒状部材３２が流体噴出口を有する軸受溝部材の例である。筒状部材３２と主ガイド部材３３とは接着あるいは圧入により流体軸受面３４を構成する面が揃うように一体化される。
【００２１】
主ガイド部材３３としてアルミニウム合金Ａ７０７５を使用し、筒状部材３２としてアルミニウム合金Ａ２０２４を使用する。Ａ７０７５とＡ２０２４とに陽極酸化処理（アルマイト処理）を行った場合、図５（ｃ）に示されるように、Ａ２０２４に比べＡ７０７５の方が陽極酸化膜が付きやすい。Ａ２０２４は超ジュラルミン、Ａ７０７５は超超ジュラルミンと呼ばれる。Ａ２０２４は主にアルミニウムと銅の合金である。Ａ７０７５は主にアルミニウムと亜鉛、マグネシウムの合金である。
【００２２】
図６（ｂ）は主ガイド部材３３と筒状部材３２とを一体化して構成したガイド部材１１に陽極酸化処理（アルマイト処理）を行う。主ガイド部材３３と筒状部材３２とを異種材料にしたことにより、陽極酸化膜の膜厚を変えることができ、軸受溝３１を形成することができる。陽極酸化処理の膜厚は正確な管理が可能であり、軸受溝３１の要求される精度の深さの溝を形成することができる。
【００２３】
軸受溝３１の深さｄｅｐは、あらかじめ溝を作成したい材料の組み合わせで溝作成の陽極酸化処理の試験を行う。そして、軸受溝３１の深さｄｅｐが指定の深さとなる陽極酸化処理の条件を求める。陽極酸化膜の厚さは、陽極酸化処理の電圧や液に浸漬する時間、薬液の温度などの条件と陽極酸化膜の膜厚の関係とを事前に測定しておいたデータを元に管理することができる。
図７は、アルミニウムの材質によって膜厚の成長速度が異なることを説明するグラフである。あらかじめ軸受部材と軸受溝部材の陽極酸化膜の膜厚と陽極酸化処理の処理経過時間との関係を求めておく。このグラフを元に軸受溝の深さｄｅｐになる時間を求めることができる。
【００２４】
本発明により、流体軸受面に深さのばらつきのない軸受溝を形成することができ、軸受溝の加工工程も簡略化することができ、工数の削減ができ効率的な生産が可能となった。また、筒状部材に設けられる流体噴出口の数や口径を、軸受溝の深さや筒状部材の流体軸受面に面する面積に応じて変えることにより、軸受剛性の向上や流体の流れを整えることができる。
【符号の説明】
【００２５】
１０  スライド部材
１１  ガイド部材
２０  回転部材
２１  静止部材
２６  円板部
３０  流体噴出口
３１  軸受溝
３２  筒状部材
３３  主ガイド部材
３４  流体軸受面
４０  アルミニウム部品
ｄｅｐ  軸受溝の深さ
【図１】
2010180920.tif 000003
【図２】
2010180920.tif 000004
【図３】
2010180920.tif 000005
【図４】
2010180920.tif 000006
【図５】
2010180920.tif 000007
【図６】
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【図７】
2010180920.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成22年5月27日(2010.5.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本願の請求項１に係る発明は、第１の部材により第２の部材を回転自在または直線移動自在に支持し、前記第１の部材と前記第２の部材のどちらか一方に流体噴出口を有し、該流体噴出口の周囲に軸受溝が設けられた流体軸受構造であって、前記流体噴出口を有する第１の部材または前記流体噴出口を有する第２の部材は、該流体噴出口を有する軸受溝部材と該流体噴出口を有しない軸受部材とを一体構成した部材であり、前記軸受溝部材と前記軸受部材とは異なる材質のアルミニウムであり、前記軸受溝部材と前記軸受部材とを一体構成した後に陽極酸化処理を用いて形成した軸受溝を有することを特徴とする流体軸受構造である。  
請求項２に係る発明は、前記軸受溝部材と前記軸受部材とを一体構成する際に軸受面を形成する面を段差がない状態で一体構成することを特徴とする請求項１に記載の流体軸受構造である。  
請求項３に係る発明は、第１の部材により第２の部材を回転自在または直線移動自在に支持し、前記第１の部材と前記第２の部材のどちらか一方に流体噴出口を有し、該流体噴出口の周囲に軸受溝が設けられた流体軸受の該軸受溝の作成方法であって、前記流体噴出口を有する第１の部材または前記流体噴出口を有する第２の部材を、前記流体噴出口を有する軸受溝部材と前記流体噴出口を有しない軸受部材が異なる材質のアルミニウムで一体構成して形成するステップと、前記軸受溝部材に前記流体噴出口を形成するステップと、
前記第１の部材または前記第２の部材に所定の陽極酸化処理条件の陽極酸化処理により軸受溝を形成するステップと、または、前記軸受溝部材に前記流体噴出口を形成するステップと、前記第１の部材または前記第２の部材を、前記軸受溝部材と前記軸受部材が異なる材質のアルミニウムで一体構成して形成するステップと、前記第１の部材または前記第２の部材に所定の陽極酸化処理条件の陽極酸化処理により軸受溝を形成するステップと、
を有する流体軸受の軸受溝作成方法である。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の部材により第２の部材を回転自在または直線移動自在に支持し、前記第１の部材と前記第２の部材のどちらか一方に流体噴出口を有し、該流体噴出口の周囲に軸受溝が設けられた流体軸受構造であって、
前記流体噴出口を有する第１の部材または前記流体噴出口を有する第２の部材は、該流体噴出口を有する軸受溝部材と該流体噴出口を有しない軸受部材とを一体構成した部材であり、
前記軸受溝部材と前記軸受部材とは異なる材質のアルミニウムであり、
前記軸受溝部材と前記軸受部材とを一体構成した後に陽極酸化処理を用いて形成した軸受溝を有することを特徴とする流体軸受構造。
【請求項２】
前記軸受溝部材と前記軸受部材とを一体構成する際に軸受面を形成する面を段差がない状態で一体構成することを特徴とする請求項１に記載の流体軸受構造。
【請求項３】
第１の部材により第２の部材を回転自在または直線移動自在に支持し、前記第１の部材と前記第２の部材のどちらか一方に流体噴出口を有し、該流体噴出口の周囲に軸受溝が設けられた流体軸受の該軸受溝の作成方法であって、
前記流体噴出口を有する第１の部材または前記流体噴出口を有する第２の部材を、前記流体噴出口を有する軸受溝部材と前記流体噴出口を有しない軸受部材が異なる材質のアルミニウムで一体構成して形成するステップと、
前記軸受溝部材に前記流体噴出口を形成するステップと、
前記第１の部材または前記第２の部材に所定の陽極酸化処理条件の陽極酸化処理により軸受溝を形成するステップと、
または、前記軸受溝部材に前記流体噴出口を形成するステップと、
前記第１の部材または前記第２の部材を、前記軸受溝部材と前記軸受部材が異なる材質のアルミニウムで一体構成して形成するステップと、
前記第１の部材または前記第２の部材に所定の陽極酸化処理条件の陽極酸化処理により軸受溝を形成するステップと、
を有する流体軸受の軸受溝作成方法。