(57)【要約】  【課題】多孔質絞りタイプの静圧気体軸受において、軸受面が凹面状や凸面状に形成されている場合でも、圧縮気体を軸受面の全面から均一の圧力で噴出できるようにする。  【解決手段】静圧気体軸受１は、円筒室２０を有するバックメタル２と、バックメタル２の円筒室２０内に配置された多孔質焼結層３とを備える。バックメタル２は、円筒室２０の底面２１に形成された給気口２２と、バックメタル２の外周面２４から径方向内方に形成され、給気口２２と繋がる流路２３とを有する。多孔質焼結層３は、表面３１に軸受面３０が形成された円筒状部材であり、その内部に、円筒室２０の底面２１に対し垂直に形成され、バックメタル２の給気口２２と連通する第一流路３３と、軸受面３０に沿って円筒室２０の底面２１に対し平行に形成された第二流路３４と、円筒室２０の底面２１に対し平行に形成され、第二流路３４を第一流路３３に繋ぐ第三流路３５とを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に圧縮気体の給気口が形成されたバックメタルと、
前記バックメタルの表面に配置され、表面に軸受面が形成された多孔質焼結層と、を備え、
前記多孔質焼結層の内部には、
前記バックメタルの表面に形成された給気口に繋がる流路が形成されている
ことを特徴とする静圧気体軸受。
【請求項２】
請求項１に記載の静圧気体軸受であって、
前記軸受面は、凹面状あるいは凸面状に形成されており、
前記流路は、
前記バックメタルの表面に対して垂直に形成され、前記給気口と連通する第一流路と
前記軸受面に沿って前記バックメタルの表面に対して平行に形成され、前記第一流路と連通する第二流路と、を有する
ことを特徴とする静圧気体軸受。
【請求項３】
請求項２に記載の静圧気体軸受であって、
前記軸受面は、
凹球面状に形成されており、
前記バックメタル表面からの距離が前記軸受面内の位置に応じて異なる
ことを特徴とする静圧気体軸受。
【請求項４】
表面に給気口が形成されたバックメタルと、表面に軸受面を有し、前記バックメタル上に配置された多孔質焼結層と、を備える静圧気体軸受の製造方法であって、
金属粉体のプレス成形またはロール成形により作製された複数枚の金属粉体シートを前記バックメタル上に位置合せをして所定の順番で積み重ねた場合に、前記給気口に繋がる流路が前記複数の金属粉体シート内に形成されるように、少なくとも１枚の金属粉体シートに流路用孔を設け、
前記複数の金属粉体シートを前記バックメタル上に位置合せをして前記所定の順番で積み重ね焼結することにより、前記バックメタル上に前記給気口に繋がる流路が形成された多孔質焼結層を形成する
ことを特徴とする静圧気体軸受の製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載の静圧気体軸受の製造方法であって、
前記バックメタル上に形成された前記多孔質焼結層の表面を切削加工することにより、凹面状あるいは凸面状の前記軸受面を形成する
ことを特徴とする静圧気体軸受の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多孔質焼結層を備えた多孔質絞りタイプの静圧気体軸受に関し、特に多孔質絞りタイプの静圧気体軸受の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、軸受面の全面から給気することができる多孔質絞りタイプの静圧気体軸受が知られている。例えば、特許文献１には、表面に円形の凹部が形成されたバックメタルと、バックメタルの凹部に配された多孔質焼結層と、を備えた多孔質絞りタイプの静圧気体軸受が開示されている。
【０００３】
この多孔質絞りタイプの静圧気体軸受は、バックメタルの凹部の底面に形成され、圧縮気体の供給口として機能する複数の環状凹溝と、バックメタルの外周面から径方向内方に向けて形成され、各環状凹溝と連通する流路と、を有している。外部からバックメタルの流路に供給された圧縮気体は、複数の環状凹溝を介して多孔質焼結層の裏面に供給され、軸受面（多孔質焼結層の表面）の全面から噴出する。これにより、軸受面上に位置する支持対象を非接触で支持することができる。
【０００４】
一般に、特許文献１に記載のような多孔質絞りタイプの静圧気体軸受は、つぎのようにして作製される。まず、金属粉体を金型に入れて加工する。つぎに、この金属粉体を圧縮気体の給気口が形成されたバックメタル上に配置して焼結することにより、バックメタル上に多孔質焼結層を形成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１６１９６１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、特許文献１に記載のような多孔質絞りタイプの静圧気体軸受において、例えば球面軸受等の軸受面（多孔質焼結層の表面）が凹面状あるいは凸面状に形成された静圧気体軸受を実現する場合、つぎのような問題が生じる。すなわち、バックメタルから軸受面までの距離が軸受面内の位置に応じて異なってくるため、バックメタルの給気口から多孔質焼結層に供給された圧縮気体を軸受面の全面から均一の圧力で噴出することができない。また、静圧気体軸受の作製に際して、多孔質焼結層の形状・構造が金型の制約を受けてしまう。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、多孔質絞りタイプの静圧気体軸受において、軸受面が凹面状あるいは凸面状に形成されている場合でも、圧縮気体を軸受面の全面からより均一の圧力で噴出できるようにすることにある。また、このような多孔質絞りタイプの静圧気体軸受を作製することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の静圧気体軸受では、多孔質焼結層内に、バックメタルの表面に形成された給気口に繋がる流路を設けた。ここで、流路は、バックメタルの表面に対して垂直に形成され、バックメタルの表面に形成された給気口と連通する第一流路と、凹面状あるいは凸面状に形成された軸受面に沿ってバックメタルの表面に対して平行に形成され、第一流路と連通する第二流路と、を有するものが好ましい。
【０００９】
例えば、本発明の静圧気体軸受は、
表面に圧縮気体の給気口が形成されたバックメタルと、
前記バックメタルの表面に配置され、表面に軸受面が形成された多孔質焼結層と、を備え、
前記多孔質焼結層の内部には、
前記バックメタルの表面に形成された給気口に繋がる流路が形成されている。
【００１０】
また、本発明の静圧気体軸受の製造方法では、金属粉体のプレス成形またはロール成形することにより作製された複数枚の金属粉体シートを、表面に給気口が形成されたバックメタル上に、位置合せをして所定の順番で積み重ねた場合に、バックメタルの給気口に繋がる流路が複数の金属粉体シート内に形成されるように、少なくとも１枚の金属粉体シートに流路用孔を設ける。そして、これら複数の金属粉体シートをバックメタル上に位置合せをして所定の順番で積み重ね焼結することにより、バックメタル上にバックメタルの給気口に繋がる流路が形成された多孔質焼結層を形成する。ここで、バックメタル上に形成された多孔質焼結層の表面を切削加工することにより、軸受面を形成してもよい。
【００１１】
例えば、本発明の静圧気体軸受の製造方法は、
表面に給気口が形成されたバックメタルと、表面に軸受面を有し、前記バックメタル上に配置された多孔質焼結層と、を備える静圧気体軸受の製造方法であって、
金属粉体のプレス成形またはロール成形により作製された複数枚の金属粉体シートを前記バックメタル上に位置合せをして所定の順番で積み重ねた場合に、前記給気口に繋がる流路が前記複数の金属粉体シート内に形成されるように、少なくとも１枚の金属粉体シートに流路用孔を設け、
前記複数の金属粉体シートを前記バックメタル上に位置合せをして前記所定の順番で積み重ね焼結することにより、前記バックメタル上に前記給気口に繋がる流路が形成された多孔質焼結層を形成する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の静圧気体軸受によれば、多孔質焼結層内にバックメタルの給気口に繋がる流路を設けているので、バックメタルの給気口から供給された圧縮気体を多孔質焼結層内の流路を介して軸受面の全面に供給することができる。このため、軸受面を凹面状あるいは凸面状とした場合に、バックメタルの給気口からの距離に係らず、軸受面の全面から圧縮気体をより均一の圧力で噴出することができる。
【００１３】
また、本発明の静圧気体軸受の製造方法によれば、多孔質焼結層内に流路をバックメタルの表面に対して平行に形成するなど、金型成形では実現できない形状の流路を多孔質焼結層内に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１（Ａ）および図１（Ｂ）は、本発明の一実施の形態に係る静圧気体軸受１の上面図および正面図であり、図１（Ｃ）および図１（Ｄ）は、図１（Ｂ）に示す静圧気体軸受１のＡ−Ａ断面図およびＢ−Ｂ断面図である。
【図２】図２（Ａ）および図２（Ｂ）は、バックメタル２の上面図および正面図であり、図２（Ｃ）および図２（Ｄ）は、図２（Ｂ）に示すバックメタル２のＣ−Ｃ断面図およびＤ−Ｄ断面図である。
【図３】図３（Ａ）および図３（Ｂ）は、多孔質焼結層３の上面図および正面図であり、図３（Ｃ）および図３（Ｄ）は、図３（Ｂ）に示す多孔質焼結層３のＥ−Ｅ断面図およびＦ−Ｆ断面図である。
【図４】図４は、多孔質焼結層３の形成に用いられる金属粉体シート４−１〜４−８の概略図である。
【図５】図５は、本発明の一実施の形態に係る静圧気体軸受１の製造工程を説明するための図である。
【図６】図６は、静圧気体軸受１の第一の変形例１Ａを説明するための図であり、図１（Ｃ）に相当する図である。
【図７】図７は、静圧気体軸受１の第二の変形例１Ｂを説明するための図であり、図１（Ｃ）に相当する図である。
【図８】図８は、静圧気体軸受１の第三の変形例１Ｃの製造工程を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施の形態について説明する。
【００１６】
図１（Ａ）および図１（Ｂ）は、本実施の形態に係る静圧気体軸受１の上面図および正面図であり、図１（Ｃ）および図１（Ｄ）は、図１（Ｂ）に示す静圧気体軸受１のＡ−Ａ断面図およびＢ−Ｂ断面図である。
【００１７】
図示するように、本実施の形態に係る静圧気体軸受１は、円筒室２０を有するバックメタル２と、バックメタル２の円筒室２０内にバックメタル２と一体に接合された多孔質焼結層３と、を備える。
【００１８】
図２（Ａ）および図２（Ｂ）は、バックメタル２の上面図および正面図であり、図２（Ｃ）および図２（Ｄ）は、図２（Ｂ）に示すバックメタル２のＣ−Ｃ断面図およびＤ−Ｄ断面図である。
【００１９】
図示するように、バックメタル２は、円筒室２０の底面２１に形成された少なくとも一つの給気口２２と、バックメタル２の外周面２４から径方向内方に向けて形成され、給気口２２と繋がる流路２３と、を有している。
【００２０】
図３（Ａ）および図３（Ｂ）は、多孔質焼結層３の上面図および正面図であり、図３（Ｃ）および図３（Ｄ）は、図３（Ａ）に示す多孔質焼結層３のＥ−Ｅ断面図およびＦ−Ｆ断面図である。
【００２１】
図示するように、多孔質焼結層３は、表面３１に凹球面状の軸受面３０が形成された円筒状部材であり、多孔質焼結層３の内部には、バックメタル２の円筒室２０の底面２１に対して垂直に形成され、バックメタル２の給気口２２と連通する少なくとも一つの第一流路３３と、軸受面３０に沿ってバックメタル２の円筒室２０の底面２１に対して平行に形成され、軸受面３０に圧縮気体を供給する少なくとも一つの円弧状の第二流路３４と、バックメタル２の円筒室２０の底面２１に対して平行に形成され、第二流路３４のそれぞれをいずれかの第一流路３３に繋ぐ少なくとも一つの第三流路３５と、を有する。
【００２２】
この多孔質焼結層３は、単体金属粉体、合金粉体等の金属粉体のプレス成形またはロール成形により作製された金属粉体シート４−１〜４−８により構成される。
【００２３】
図４は、多孔質焼結層３の形成に用いられる金属粉体シート４−１〜４−８の概略図である。
【００２４】
図示するように、金属粉体シート４−１〜４−８は、バックメタル２の円筒室２０に収容可能な円板状部材であり、位置合せをして所定の順番（金属粉体シート４−１、４−２、４−３、…４−８の順）で積み重ねた場合に、上述の第一流路３３、第二流路３４、および第三流路３５が形成されるように、必要に応じて流路用孔４１、流路用円弧スリット４２、および流路用溝４３が形成されている。ここで、流路用孔４１は第一流路３３を形成し、流路用円弧スリット４２は第二流路３４を形成し、そして、流路用溝４３は第三流路３５を形成する。
【００２５】
なお、ここでは、各金属粉体シート４−１〜４−８の中央に孔４０を設けているが、この孔４０は省略してもよい。また、多孔質焼結層３を８枚の金属粉体シート４−１〜４−８により多孔質焼結層３を構成する場合を例示しているが、多孔質焼結層３は、複数枚の金属粉体シートで構成されるものであればよい。
【００２６】
上記構成の静圧気体軸受１において、バックメタル２の流路２３に供給された圧縮気体は、バックメタル２の給気口２２から多孔質焼結層３の第一流路３３に供給される。そして、多孔質焼結層３の第一流路３３に供給された圧縮気体は、第三流路３５を介して第二流路３４に供給され、第二流路３４から多孔質焼結層３内に侵入して、軸受面３０の全面から均一に噴出する。これにより、軸受面３０上に位置する球面部分を備えた支持対象（不図示）を非接触で支持する。
【００２７】
つぎに、上記構成の静圧気体軸受１の製造方法について説明する。
【００２８】
図５は、本発明の一実施の形態に係る静圧気体軸受１の製造工程を説明するための図である。
【００２９】
静圧気体軸受１の製造工程には、順次行われる以下の工程（積層工程Ｓ１、焼結工程Ｓ２、加工工程Ｓ３）が含まれている。
【００３０】
［積層工程Ｓ１］
単体金属粉体、合金粉体等の金属粉体のプレス成形またはロール成形により作製された金属粉体シート４−１〜４−８を、バックメタル２の円筒室２０内に、上述の第一流路３３、第二流路３４、および第三流路３５が形成されるように、位置合せをして所定の順番（金属粉体シート４−１、４−２、４−３、…４−８の順）で積層する。
【００３１】
［焼結工程Ｓ２］
バックメタル２の円筒室２０内に積層された金属粉体シート４−１〜４−８を加熱して焼結することにより、各金属粉体シート４−１〜４−８間ならびに各金属粉体シート４−１〜４−８とバックメタル２の円筒室２０との間を接合させ、に多孔質焼結層３を形成する。
【００３２】
［加工工程Ｓ３］
多孔質焼結層３の表面３１に切削加工を施すことにより、球面状の軸受面３０を形成する。以上により、静圧気体軸受１が完成する。
【００３３】
以上、本発明の一実施の形態について説明した。
【００３４】
本実施の形態では、多孔質焼結層３内に、バックメタル２の円筒室２０の底面２１に対して垂直に形成され、バックメタル２の円筒室２０の底面２１に形成された給気口２２と連通する第一流路３３を設けているので、バックメタル２の給気口２２から供給された圧縮気体を多孔質焼結層３内の第一流路３３を介して軸受面３０の全面に供給することができる。また、多孔質焼結層３内に、軸受面３０に沿ってバックメタル２の円筒室２０の底面２１に対して平行に形成された円弧状の第二流路３４と、バックメタル２の円筒室２０の底面２１に対して平行に形成され、第二流路３４を第一流路３３に繋ぐ第三流路３５と、を設けているので、軸受面３０の各領域について第一流路３３〜第三流路３５のうち最も近接する流路からの距離をより均一にすることができる。このため、図１に示すように、バックメタル２から軸受面３０までの距離が軸受面３０内の位置に応じて異なる場合でも、バックメタル２の給気口２２からの距離に係らず、軸受面２０の全面から圧縮気体をより均一の圧力で噴出することができる。
【００３５】
また、本実施の形態では、金属粉体シート４−１〜４−８をバックメタル２の円筒室２０内に位置合せをして所定の順番で積み重ねた場合に、第一流路３３〜第三流路３５が金属粉体シート４−１〜４−８内に形成されるように、金属粉体シート４−１〜４−８に、必要に応じて流路用孔４１、流路用円弧スリット４２、および流路用溝４３を設けている。そして、これらの金属粉体シート４−１〜４−８をバックメタル２の円筒室２０内に位置合せをして所定の順番で積み重ね焼結することにより、バックメタル２の円筒室２０内に多孔質焼結層３を形成している。このため、バックメタル２の円筒室２０の底面２１に対して平行な第二流路３４、第三流路３５を形成するなど、金型成形では実現できない形状の流路を多孔質焼結層３内に形成することができる。
【００３６】
また、本実施の形態では、バックメタル２の円筒室２０内に形成された多孔質焼結層３の表面３１を切削加工することにより球面状の軸受面３０を形成している。このため、金型成形にて軸受面３０を形成する場合と比べ、軸受面３０のサイズごとに金型を用意する必要がなく、コストを低減できる。
【００３７】
なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で数々の変形が可能である。
【００３８】
例えば、上記の実施の形態では、多孔質焼結層３の表面３１を切削加工することにより軸受面３０を形成している。しかし、本発明はこれに限定されない。金属粉体シート４−１〜４−８を、位置合せをして所定の順番で積み重ねた場合に、軸受面３０が形成されるように、金属粉体シート４−１〜４−８を予め加工しておいてもよい。
【００３９】
また、上記の実施の形態では、多孔質焼結層３の表面３１に凹球面状の軸受面３０を設けた場合を例にとり説明したが、本発明はこれに限定されない。軸受面３０は、凹面状、凸面状、および平面状のいずれであってもよい。例えば、図６に示す第一の変形例１Ａのように、多孔質焼結層３の表面３１に円錐面状の軸受面３０Ａを設けてもよい。あるいは、図７に示す第二の変形例１Ｂのように、多孔質焼結層３の表面３１に凸球面状の軸受面３０Ｂを形成してもよい。
【００４０】
また、上記の実施の形態では、金属粉体シート４−１〜４−８に必要に応じて流路用溝４３を形成し、金属粉体シート４−１〜４−８を位置合せをして所定の順番で積み重ねて上述の積層工程Ｓ１、焼結工程Ｓ２、加工工程３Ｓを実施することにより、金属粉体シート４−１〜４−８の厚みより小さい高さの第三流路３５を形成している。しかし、本発明はこれに限定されない。図８に示す第三の変形例１Ｃのように、流路用溝４３に代えて積み重ね方向に貫通した流路用スリット４３ａを、必要に応じて金属粉体シート４−１〜４−８に形成し、金属粉体シート４−１〜４−８を位置合せをして所定の順番で積み重ねて上述の積層工程Ｓ１、焼結工程Ｓ２、加工工程３Ｓを実施することにより、金属粉体シート４−１〜４−８の厚みと同じ高さの第三流路３５ａを形成してもよい。
【符号の説明】
【００４１】
１、１Ａ〜１Ｃ：静圧気体軸受、  ２：バックメタル、  ３：多孔質焼結層、  ４−１〜４−８：金属粉体シート、  ２０：バックメタル２の円筒室、  ２１：円筒室２０の底面、  ２２：バックメタル２の給気口、  ２３：バックメタル２の流路、  ２４：バックメタル２の外周面、  ３０、３０Ａ、３０Ｂ：軸受面、  ３１：多孔質焼結層３の表面、  ３３：多孔質焼結層３の第一流路、  ３４：多孔質焼結層３の第二流路、  ３５、３５ａ：多孔質焼結層３の第三流路、  ４０：金属粉体シート４−１〜４−８の孔、  ４１：金属粉体シート４−１〜４−８の流路用孔、  ４２：金属粉体シート４−１〜４−８の流路用円弧スリット、  ４３：金属粉体シート４−１〜４−８の流路用溝
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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