JP2001027240A - Static pressure porous bearing and manufacture thereof - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、静圧多孔質軸受及
びその製造方法に係り、特に、特性のバラツキが少な
く、強度にも優れた静圧多孔質軸受に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a hydrostatic porous bearing and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a hydrostatic porous bearing having less variation in characteristics and excellent strength.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年、高い機械加工精度が要求される
際、高速性及び回転精度に優れたエアスピンドル、ある
いは、高速性及び案内精度に優れたエアスライダなどが
使用されている。2. Description of the Related Art In recent years, when high machining accuracy is required, an air spindle excellent in high speed and rotational accuracy or an air slider excellent in high speed and guide accuracy is used.
【０００３】これらの静圧軸受として、当初、圧縮空気
の噴出孔をドリル加工によって形成した、いわゆるオリ
フィス型の静圧軸受が使用されていたが、近年、多孔質
材を用いた静圧多孔質軸受が使用される様に変わりつつ
ある。軸受面を多孔質材で構成することによって、無数
の細径のオリフィスを得ることができるので、優れた性
能を備えた静圧軸受を比較的容易に製作することが可能
になる。A so-called orifice type hydrostatic bearing, in which a compressed air ejection hole is formed by drilling, has been used as these static pressure bearings at first, but recently, a hydrostatic porous material using a porous material has been used. Bearings are changing to be used. By forming the bearing surface with a porous material, an infinite number of small diameter orifices can be obtained, so that a hydrostatic bearing having excellent performance can be relatively easily manufactured.
【０００４】この様な静圧多孔質軸受の素材に用いられ
る多孔質材としては、仕上げ加工の際の表面の目詰まり
を避けるべく、脆性材料が使用されている。代表的な脆
性材料として、カーボン、グラファイト、セラミックス
等がある。[0004] As a porous material used as a material for such a hydrostatic porous bearing, a brittle material is used in order to avoid clogging of the surface during finishing. Typical brittle materials include carbon, graphite, and ceramics.
【０００５】従来の静圧多孔質軸受は、上記のような脆
性材料やブロンズのような金属の粉末を固めたランダム
分布の連続ポアを有する多孔質材を用いていたため、連
続ポアの状態が一様でないとともに、所望の状態に制御
することが困難であり、特性にバラツキがある。また、
粉末を固めたものであるとともに、ランダム分布の連続
ポアであるため、内部抵抗が大きく、強度的にも劣る欠
点があった。The conventional hydrostatic porous bearing uses a porous material having a random distribution of continuous pores obtained by consolidating a brittle material as described above or a metal powder such as bronze. In addition, it is difficult to control to a desired state, and there are variations in characteristics. Also,
In addition to the hardened powder and the continuous pores with random distribution, there were drawbacks of high internal resistance and poor strength.
【０００６】さらにまた、従来の静圧多孔質軸受では、
最終絞り部の空気だまり内の空気の圧縮性に起因するニ
ューマチックハンマ（自励振動）の発生を防止するた
め、あるいは、使用される多孔質材の粒径及びポア（空
孔）分布の不均一性を排除して流量の最適化を図るた
め、軸受面側のポア径を、母材側のポア径よりも小さく
且つ薄くする手段が講じられている。Further, in the conventional hydrostatic porous bearing,
In order to prevent the generation of pneumatic hammer (self-excited vibration) due to the compressibility of the air in the air pool at the final constricted portion, or to prevent the particle size and pore (void) distribution of the porous material used. In order to optimize the flow rate while eliminating the uniformity, means for reducing the diameter of the pores on the bearing surface side to be smaller and smaller than the diameter of the pores on the base material side are taken.
【０００７】例えば、特開昭６３−８８３１７号公報に
は、多孔質グラファイトからなる軸受面に機械加工を施
した後、樹脂を含浸させ、次いで、軸受面からの空気の
透過流量を測定しながら溶剤を用いて樹脂を除去し、空
気の透過流量を設定する製造方法について記載されてい
る。For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-88317 discloses that a bearing surface made of porous graphite is machined, then impregnated with a resin, and then the flow rate of air from the bearing surface is measured. A production method is described in which the resin is removed using a solvent and the permeation flow rate of air is set.
【０００８】また、特開平２−２５６９１５号公報に
は、多孔質体を液状の熱硬化性樹脂中に浸漬し、表面か
ら所定深さまで前記樹脂が浸透したときに浸漬を終了
し、その後、前記樹脂を熱硬化させて、多孔質体の表面
に封孔された表面絞り層を形成する製造方法が記載され
ている。Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 2-256915 discloses that a porous body is immersed in a liquid thermosetting resin, the immersion is terminated when the resin has penetrated to a predetermined depth from the surface, and then the immersion is performed. A production method is disclosed in which a resin is thermally cured to form a sealed surface layer on the surface of a porous body.
【０００９】しかしながら、前者の製造方法に関して
は、樹脂の塗布量によって空気の透過流量の設定を行っ
ているので、樹脂の塗布あるいは一旦塗布した樹脂の除
去に時間と熟練が要求され、生産性の面で問題がある。
また、後者の製造方法に関しても、前記樹脂の浸透深さ
を一定に制御することが必ずしも容易ではなく、静圧多
孔質軸受の特性の均一性について問題が残っている。However, in the former manufacturing method, since the flow rate of air is set according to the amount of resin applied, time and skill are required to apply the resin or remove the resin once applied, and the productivity is increased. There is a problem in terms.
Also, with respect to the latter manufacturing method, it is not always easy to control the penetration depth of the resin to a constant value, and there remains a problem regarding the uniformity of the characteristics of the hydrostatic porous bearing.
【００１０】[0010]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の様な
従来の静圧多孔質軸受の問題点に鑑み成されたもので、
本発明の目的は、特性のバラツキが少ないとともに強度
的に優れた静圧多孔質軸受及びその製造方法を提供する
ことにある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the conventional hydrostatic porous bearing.
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a hydrostatic porous bearing having less variation in characteristics and excellent strength, and a method for manufacturing the same.
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】本発明の静圧多孔質軸受
は、軸受面から流体を噴出させてその静圧によって被支
持部材を支持する静圧多孔質軸受において、軸受面に対
して垂直方向に貫通する多数のハス状ポアを有する一方
向性多孔質金属からなる母材と、ランダム分布の連続ポ
アを有する多孔質材からなり、前記母材の表面を被覆
し、その表面が前記軸受面となる表面絞り層と、を備え
たことを特徴とする。A hydrostatic porous bearing according to the present invention is a hydrostatic porous bearing in which a fluid is jetted from a bearing surface to support a supported member by its static pressure. A base material made of a unidirectional porous metal having a large number of lotus-shaped pores penetrating in a direction, and a porous material having continuous pores of random distribution, covering the surface of the base material, and the surface of the base material is provided with the bearing And a surface drawing layer serving as a surface.
【００１２】本発明の静圧多孔質軸受によれば、前記母
材がハス状ポアであるため、流体の流れが円滑に行わ
れ、特性のバラツキが少ないとともに、強度的に優れて
いる。また、表面に被覆された前記表面絞り層の厚さ
を、適宜に設定することにより、軸受面から噴出される
流体の流量を精度良く設定することができる。According to the hydrostatic porous bearing of the present invention, since the base material is a lotus-shaped pore, the flow of the fluid is smooth, the variation in the characteristics is small, and the strength is excellent. In addition, by appropriately setting the thickness of the surface throttle layer coated on the surface, the flow rate of the fluid ejected from the bearing surface can be set with high accuracy.
【００１３】好ましくは、前記母材として、例えばブロ
ンズなどの、非鉄金属からなる一方向性多孔質材を使用
する。Preferably, a unidirectional porous material made of a non-ferrous metal, such as bronze, is used as the base material.
【００１４】好ましくは、前記表面絞り層として、例え
ば二硫化モリブデン、ボロンナイトライドまたはカーボ
ンなどの、固体潤滑材からなる多孔質材を使用する。Preferably, a porous material made of a solid lubricant such as molybdenum disulfide, boron nitride or carbon is used as the surface drawing layer.
【００１５】あるいは、前記表面絞り層として、例えば
セラミックスなどの、脆性材料からなる多孔質材を使用
することもできる。Alternatively, a porous material made of a brittle material such as ceramics can be used as the surface drawing layer.
【００１６】また、本発明の静圧多孔質軸受の製造方法
は、軸受面から流体を噴出させてその静圧によって被支
持部材を支持する静圧多孔質軸受の製造方法において、
軸受面に対して垂直方向に貫通する多数のハス状ポアを
有する一方向性多孔質金属からなる母材の表面を機械加
工によって仕上げ、この母材の表面に、ランダム分布の
連続ポアを有する多孔質材からなる表面絞り層を被覆
し、この表面絞り層の表層部分を機械加工で除去するこ
とによって軸受面を形成する、ことを特徴とする。The method of manufacturing a hydrostatic porous bearing according to the present invention is directed to a method of manufacturing a hydrostatic porous bearing for ejecting a fluid from a bearing surface and supporting a supported member by the static pressure.
The surface of a base material made of a unidirectional porous metal having a large number of lotus-like pores penetrating in a direction perpendicular to the bearing surface is finished by machining, and the surface of the base material has a pore having random distribution of continuous pores. The bearing surface is formed by coating a surface drawing layer made of a base material and removing a surface layer portion of the surface drawing layer by machining.
【００１７】本発明の静圧多孔質軸受の製造方法によれ
ば、前記母材の表面に被覆された前記表面絞り層の厚さ
を機械加工量の調節によって精密に調整することができ
るので、軸受面から噴出される流体の流量を目標とする
値に精度良く設定することができる。According to the method of manufacturing a hydrostatic porous bearing of the present invention, the thickness of the surface drawing layer coated on the surface of the base material can be precisely adjusted by adjusting the machining amount. The flow rate of the fluid ejected from the bearing surface can be accurately set to a target value.
【００１８】なお、前記母材として、例えばブロンズの
様な、非鉄金属からなる一方向性多孔質材を使用する場
合、好ましくは、前記母材の表面を単結晶ダイヤモンド
バイトを用いた切削によって仕上げる。これによって、
切削面に目詰まりを発生させることなく、母材の表面を
仕上げることができる。When a unidirectional porous material made of a non-ferrous metal such as bronze is used as the base material, preferably, the surface of the base material is finished by cutting using a single crystal diamond tool. . by this,
The surface of the base material can be finished without causing clogging on the cut surface.
【００１９】また、前記表面絞り層として、例えば二硫
化モリブデン、ボロンナイトライドまたはカーボンなど
の、固体潤滑材からなる多孔質材を使用する場合、好ま
しくは、この表面絞り層の表層部分に、研削、ラッピン
グまたは単結晶ダイヤモンドバイトを用いた切削などに
よって機械加工を施す。これによって、表面（軸受面）
に目詰まりを発生させることなく、前記表面絞り層を所
定の厚さに加工することができる。When a porous material made of a solid lubricant such as molybdenum disulfide, boron nitride or carbon is used as the surface drawing layer, preferably, the surface layer of the surface drawing layer is ground. , Or machined by cutting using a single crystal diamond tool. By this, the surface (bearing surface)
The surface drawing layer can be processed to a predetermined thickness without causing clogging.
【００２０】また、前記表面絞り層として、例えばセラ
ミックスなどの、脆性材料からなる多孔質材を使用する
場合、この表面絞り層の表層部分に、研削またはラッピ
ングなどによって機械加工を施す。これによって、表面
（軸受面）に目詰まりを発生させることなく、前記表面
絞り層を所定の厚さに加工することができる。When a porous material made of a brittle material such as ceramics is used as the surface drawing layer, the surface layer of the surface drawing layer is machined by grinding or lapping. Thereby, the surface drawing layer can be processed to a predetermined thickness without causing clogging on the surface (bearing surface).
【００２１】好ましくは、前記表面絞り層の表層部分の
機械加工の際、並行して前記母材を介して前記表面絞り
層の裏面側に圧縮気体を供給するとともに、前記表面絞
り層を介して噴出される当該圧縮気体の流量の測定を行
う。その測定結果に基づいて、前記表面絞り層の加工量
（切削量）の調節を行うことによって、軸受面から噴出
される流体の流量をより正確に設定することができる。Preferably, during the machining of the surface layer portion of the surface drawing layer, a compressed gas is supplied in parallel to the back side of the surface drawing layer via the base material, and is also supplied through the surface drawing layer. The flow rate of the compressed gas to be ejected is measured. By adjusting the processing amount (cutting amount) of the surface drawing layer based on the measurement result, the flow rate of the fluid ejected from the bearing surface can be set more accurately.
【００２２】[0022]
【発明の実施の形態】図１に本発明に基づく静圧多孔質
軸受要素（以下、単に静圧多孔質軸受という）の概要を
示す。静圧多孔質軸受１０は、軸受ケース３、母材１及
び表面絞り層２などから構成される。FIG. 1 shows an outline of a hydrostatic porous bearing element (hereinafter simply referred to as a hydrostatic porous bearing) according to the present invention. The hydrostatic porous bearing 10 includes a bearing case 3, a base material 1, a surface drawing layer 2, and the like.
【００２３】母材１は、ブロンズからなる一方向性多孔
質材の平板であり、軸受面に対して垂直方向に貫通する
多数のハス状ポア（一方向性の貫通型空孔）を有してい
る。母材１は、軸受ケース３の前面に取り付けられ、母
材１の裏面の周縁部において軸受ケース３の周壁に接着
されている。The base material 1 is a flat plate of a unidirectional porous material made of bronze, and has a large number of lotus-like pores (unidirectional through-holes) penetrating in a direction perpendicular to the bearing surface. ing. The base material 1 is attached to the front surface of the bearing case 3, and is adhered to the peripheral wall of the bearing case 3 at the periphery of the back surface of the base material 1.
【００２４】母材１の表面は、表面絞り層２によって覆
われている。この表面絞り層２は、二硫化モリブデンか
らなる多孔質体を、母材１の表面に焼付けたものであ
り、ランダム分布の連続ポアを有している。The surface of the base material 1 is covered with a surface drawing layer 2. The surface drawing layer 2 is obtained by baking a porous body made of molybdenum disulfide on the surface of the base material 1, and has continuous pores having a random distribution.
【００２５】母材１の裏面側と軸受ケース３との間に
は、圧縮空気が収容される空間部５が形成されている。
軸受ケース３には、上記の空間部５に圧縮空気を送り込
むための空気供給孔６が形成されている。この例では、
母材の直径は６５ｍｍ、母材の板厚は８ｍｍ、表面絞り
層２の厚さは０．１ｍｍである。A space 5 for accommodating compressed air is formed between the back surface of the base material 1 and the bearing case 3.
The bearing case 3 has an air supply hole 6 for sending compressed air into the space 5. In this example,
The diameter of the base material is 65 mm, the thickness of the base material is 8 mm, and the thickness of the surface drawing layer 2 is 0.1 mm.
【００２６】なお、母材１を構成する一方向性多孔質材
の製造方法については、例えば、特開平１０−８８２５
４号公報に記載されている。また、特願平１０−２２７
６２４号としても出願されている。即ち、等圧気体雰囲
気下における金属−ガス系状態図が共晶点を有する金属
を、加圧されたガス雰囲気下で溶融し、凝固させること
によってポーラス金属を製造することができる。凝固の
際、引き上げ法を用いることにより（あるいは温度勾配
を調整することなどにより）、凝固の速度及び方向性を
コントロールし、これによって、ポアの形態、方向性及
びサイズなどを制御することができる。The method for producing the unidirectional porous material constituting the base material 1 is described, for example, in Japanese Patent Laid-Open No. 10-8825.
No. 4 publication. In addition, Japanese Patent Application No. Hei 10-227
No. 624 has also been filed. That is, a porous metal can be produced by melting and solidifying a metal having a eutectic point in a metal-gas phase diagram under an equal-pressure gas atmosphere under a pressurized gas atmosphere. During solidification, the speed and directionality of solidification can be controlled by using a pulling method (or by adjusting a temperature gradient, etc.), thereby controlling the shape, directionality and size of the pore. .
【００２７】例えば、水素雰囲気を用いた場合、鉄、ニ
ッケル、アルミニウム、銅、マグネシウム、コバルト、
タングステン、マンガン、クロム、ベリリウム、チタ
ン、及びそれらの合金をポーラス化することができる。For example, when a hydrogen atmosphere is used, iron, nickel, aluminum, copper, magnesium, cobalt,
Tungsten, manganese, chromium, beryllium, titanium, and alloys thereof can be made porous.
【００２８】上記の製造方法によれば、ポアの形態、方
向性、サイズ及びポロシティ（空隙率）を人為的に制御
することが可能なので、特性が安定した一方向性多孔質
材を得ることができる。なお、そのための制御パラメー
タとして、溶融温度、凝固冷却速度、水素ガス圧力、不
活性ガスとの混合体積比、圧力などが用いられる。According to the above-mentioned manufacturing method, the shape, directionality, size and porosity (porosity) of the pores can be artificially controlled, so that a unidirectional porous material having stable characteristics can be obtained. it can. As control parameters therefor, a melting temperature, a solidification cooling rate, a hydrogen gas pressure, a mixing volume ratio with an inert gas, a pressure, and the like are used.
【００２９】静圧多孔質軸受の母材部分に、この様な一
方向性多孔質材を用いることによって、ポアの方向性が
無い従来の金属多孔質材あるいはカーボン多孔質材を用
いた場合と比較して、母材部分における圧力損失が減少
する。その結果、母材の背面側に形成された空間部内の
圧縮空気の圧力による母材の撓みが減少する。従って撓
みを防止するための機構が不要となり、静圧多孔質軸受
の構造を簡単にすることができる。By using such a unidirectional porous material for the base material portion of the hydrostatic porous bearing, a case where a conventional metal porous material or a carbon porous material having no pore directionality is used is used. In comparison, the pressure loss in the base metal part is reduced. As a result, the bending of the base material due to the pressure of the compressed air in the space formed on the back side of the base material is reduced. Therefore, a mechanism for preventing bending is not required, and the structure of the hydrostatic porous bearing can be simplified.
【００３０】次に、本発明に基づく静圧多孔質軸受の製
造方法の一例について説明する。Next, an example of a method for manufacturing a hydrostatic porous bearing according to the present invention will be described.
【００３１】図２に、本発明の製造方法において、母材
及び表面絞り層の切削加工の際に使用される切削装置の
概要を示す。FIG. 2 shows an outline of a cutting device used for cutting a base material and a surface drawing layer in the manufacturing method of the present invention.
【００３２】この切削装置は、工具１１として単結晶ダ
イヤモンドバイトを用いている。工具１１は、工具ホル
ダ１４を介して空気静圧主軸１５の先端に装着される。
工具ホルダ１４には、更に、工具１１の対角位置にダミ
ー１２が装着される。このダミー１２は、回転中に主軸
１５のバランスを確保するために使用される。This cutting device uses a single crystal diamond tool as the tool 11. The tool 11 is mounted on the tip of a hydrostatic spindle 15 via a tool holder 14.
Dummy 12 is further mounted on tool holder 14 at a diagonal position of tool 11. This dummy 12 is used to secure the balance of the spindle 15 during rotation.
【００３３】主軸１５は、静圧軸受（図示せず）を介し
てコラム３２に支持され、コラム３２の上に設けられた
Ｙ軸サーボモータ１６によって、Ｙ軸方向（図において
上下方向）の位置がフィードバック制御される。The main shaft 15 is supported by a column 32 via a hydrostatic bearing (not shown), and is moved by a Y-axis servomotor 16 provided on the column 32 in the Y-axis direction (vertical direction in the figure). Is feedback controlled.
【００３４】工具ホルダ１４の正面にはワーク取付台２
１が設けられ、ワーク取付台２１の前面にワーク１０が
保持される。ワーク取付台２１は、Ｘ軸テーブル２３の
上に固定され、Ｘ軸テーブル２３は、Ｚ軸テーブル２７
の上にエアスライダ２４（空気静圧案内）を介して摺動
可能に支持されている。更に、Ｚ軸テーブル２７は、ベ
ース３１の上にエアスライダ２８（空気静圧案内）を介
して摺動可能に支持されている。On the front of the tool holder 14, the work mount 2
1 is provided, and the work 10 is held on the front surface of the work mount 21. The work mount 21 is fixed on an X-axis table 23, and the X-axis table 23 is a Z-axis table 27.
Are slidably supported on the air slider 24 via an air slider 24 (static air pressure guide). Further, the Z-axis table 27 is slidably supported on the base 31 via an air slider 28 (static air pressure guide).
【００３５】Ｘ軸テーブル２３は、Ｚ軸テーブル２７の
上に設けられたＸ軸サーボモータ２５及び光学スケール
（図示せず）によって、Ｘ軸方向（図において紙面に対
し垂直方向）の位置がフィードバック制御される。同様
に、Ｚ軸テーブル２７は、ベース３１の上に設けられた
Ｚ軸サーボモータ２９及び光学スケール（図示せず）に
よって、Ｚ軸方向（主軸１５の軸方向、図において左右
方向）の位置がフィードバック制御される。各軸の動き
は、数値制御装置３３によって制御される。The position of the X-axis table 23 in the X-axis direction (perpendicular to the plane of the drawing in the figure) is fed back by an X-axis servomotor 25 and an optical scale (not shown) provided on the Z-axis table 27. Controlled. Similarly, the position of the Z-axis table 27 in the Z-axis direction (the axial direction of the main shaft 15, the horizontal direction in the drawing) is controlled by a Z-axis servomotor 29 and an optical scale (not shown) provided on the base 31. Feedback controlled. The movement of each axis is controlled by the numerical controller 33.
【００３６】本発明の製造方法を適用する場合、以上の
構成に加えて、ワーク取付台２１に保持されているワー
ク１０に対して、後述の様に、圧縮空気を送り込むため
の空気配管４１が設けられる。この空気配管４１は空気
供給源４２に接続され、空気配管４１の途中には流量計
４３が設けられている。When the manufacturing method of the present invention is applied, in addition to the above configuration, an air pipe 41 for feeding compressed air to the work 10 held on the work mount 21 is provided as described later. Provided. The air pipe 41 is connected to an air supply source 42, and a flow meter 43 is provided in the air pipe 41.
【００３７】次に、図２に示した切削装置を用いて、静
圧多孔質軸受を製作する工程について説明する。Next, a process for manufacturing a hydrostatic porous bearing using the cutting device shown in FIG. 2 will be described.
【００３８】先ず、ワーク１０として、図３に示す静圧
多孔質軸受の半製品状態のものを準備する。このワーク
１０は、軸受ケース３の前面に、母材１を構成するブロ
ンズ製の一方向多孔質材からなる板が取付けられたもの
である。母材１は、その裏面の周縁部において軸受ケー
ス３の周壁に接着されている。母材１の裏面側と軸受ケ
ース３との間には、圧縮空気が収容される空間部５が形
成されている。軸受ケース３には、上記の空間部５に圧
縮空気を送り込むための空気供給孔６が形成されてい
る。First, a semi-finished product of the hydrostatic porous bearing shown in FIG. 3 is prepared as the work 10. The work 10 has a plate made of a one-way porous material made of bronze which constitutes the base material 1 attached to the front surface of the bearing case 3. The base material 1 is adhered to the peripheral wall of the bearing case 3 at the peripheral edge of the back surface. A space 5 for accommodating compressed air is formed between the back side of the base material 1 and the bearing case 3. The bearing case 3 has an air supply hole 6 for sending compressed air into the space 5.
【００３９】先ず、図３に示したワーク１０を、母材１
側を前面にしてワーク取付台２１（図２）に取り付け
る。First, the workpiece 10 shown in FIG.
It is attached to the work mount 21 (FIG. 2) with the side facing forward.
【００４０】次に、主軸１５の駆動を開始する。ワーク
１０が工具１１と干渉しない様に、予め、Ｘ軸位置を定
めるとともに、Ｚ軸テーブル２７を所定ストローク送り
込んで切り込み量を定め、主軸１５の回転が定常値に達
した後、Ｘ軸テーブル２３を駆動してワーク１０の表面
の切削加工を行う。単結晶ダイヤモンドバイトからなる
工具１１を用いて切削することによって、ワーク１０の
前面に当たる母材１の表面を、目詰まりを伴わずに仕上
げることができる。Next, the driving of the spindle 15 is started. In order to prevent the workpiece 10 from interfering with the tool 11, the X-axis position is determined in advance, the Z-axis table 27 is fed by a predetermined stroke, the cutting amount is determined, and after the rotation of the spindle 15 reaches a steady value, the X-axis table 23 To cut the surface of the work 10. By cutting using the tool 11 made of a single-crystal diamond tool, the surface of the base material 1 that hits the front surface of the work 10 can be finished without clogging.
【００４１】次に、母材１の表面の仕上げ加工が終了し
たワーク１０を、一旦、切削装置から取り外す。切削装
置の外で、母材１の表面に、二硫化モリブデン（固体潤
滑材として機能する）をバインダと混練して塗布し、次
いで、これを焼き付けることによって、表面絞り層２
（加工前）を形成する。図４に、表面絞り層２が形成さ
れた後のワーク１０の状態を示す。Next, the work 10 on which the finishing of the surface of the base material 1 has been completed is once removed from the cutting device. Outside the cutting device, molybdenum disulfide (which functions as a solid lubricant) is kneaded and applied to the surface of the base material 1 with a binder, and then baked to form a surface drawing layer 2.
(Before processing) is formed. FIG. 4 shows a state of the work 10 after the surface drawing layer 2 is formed.
【００４２】次に、ワーク１０を、再び、切削装置のワ
ーク取付台２１に取り付ける。このとき、空気配管４１
を介して母材１の裏面側に圧縮空気を送り込みながら、
単結晶ダイヤモンドバイトからなる工具１１を用いて、
表面絞り層２の表層部の切削を行う。この切削の際、並
行して流量計４３によって圧縮空気の流量をモニター
し、次回の切り込み量、即ち表層部の除去量を決定す
る。Next, the work 10 is mounted again on the work mount 21 of the cutting device. At this time, the air pipe 41
While sending compressed air to the back side of the base material 1 through
Using a tool 11 consisting of a single crystal diamond tool,
The surface layer of the surface drawing layer 2 is cut. At the time of this cutting, the flow rate of the compressed air is monitored by the flow meter 43 in parallel, and the next cutting amount, that is, the removal amount of the surface layer portion is determined.
【００４３】なお、この場合の除去量を、Ｚ方向送り１
回当たり０．１μｍ以下に設定することも可能であり、
従って、圧縮空気の透過流量を正確に設定することがで
きる。これによって、特性が揃った静圧多孔質軸受を、
比較的容易に製作することができる。In this case, the removal amount in the Z direction feed 1
It is also possible to set it to 0.1 μm or less per time,
Therefore, the permeation flow rate of the compressed air can be set accurately. As a result, a hydrostatic porous bearing with uniform characteristics
It can be manufactured relatively easily.
【００４４】[0044]
【発明の効果】本発明の静圧多孔質軸受は、母材がハス
状ポアの一方向性多孔質金属からなるため、流体の流れ
が円滑であり、特性のバラツキが少ないとともに、強度
的にも優れている。さらに、ランダム分布の連続ポアを
有する多孔質材からなる表面絞り層の厚さを適宜に設定
することにより、軸受面からの噴出流量を適宜に設定す
ることができる。本発明の静圧多孔質軸受の製造方法に
よれば、より均一な特性を備えた静圧多孔質軸受を、比
較的容易に製作することが可能になる。According to the hydrostatic porous bearing of the present invention, since the base material is made of unidirectional porous metal having lotus-like pores, the flow of fluid is smooth, the dispersion of characteristics is small, and the strength is reduced. Is also excellent. Furthermore, by appropriately setting the thickness of the surface drawing layer made of a porous material having continuous pores with random distribution, the flow rate of the jet from the bearing surface can be set appropriately. According to the method for manufacturing a hydrostatic porous bearing of the present invention, a hydrostatic porous bearing having more uniform characteristics can be manufactured relatively easily.
【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]
【図１】本発明に基づく静圧多孔質軸受の概要を示す
図。FIG. 1 is a diagram showing an outline of a hydrostatic porous bearing according to the present invention.
【図２】本発明に基づく静圧多孔質軸受の製造方法にお
いて使用される切削装置の概略構成を示す図。FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of a cutting device used in a method of manufacturing a hydrostatic porous bearing according to the present invention.
【図３】本発明に基づく静圧多孔質軸受の製造方法にお
いて、予め準備されるワークの構成を示す図。FIG. 3 is a view showing a configuration of a work prepared in advance in the method of manufacturing a hydrostatic porous bearing according to the present invention.
【図４】本発明に基づく静圧多孔質軸受の製造方法にお
いて、ワークの表面に表面絞り層が形成された状態を示
す図。FIG. 4 is a diagram showing a state in which a surface drawing layer is formed on the surface of a work in the method of manufacturing a hydrostatic porous bearing according to the present invention.
１・・・母材、 ２・・・表面絞り層、 ３・・・軸受ケース、 ５・・・空間部、 ６・・・空気供給孔、 １０・・・静圧多孔質軸受（ワーク）、 １１・・・工具（単結晶ダイヤモンドバイト）、 １２・・・ダミー、 １４・・・工具ホルダ、 １５・・・主軸、 １６・・・Ｙ軸サーボモータ、 ２１・・・ワーク取付台、 ２３・・・Ｘ軸テーブル、 ２４・・・エアスライダ（空気静圧案内）、 ２５・・・Ｘ軸サーボモータ、 ２７・・・Ｚ軸テーブル、 ２８・・・エアスライダ（空気静圧案内）、 ２９・・・Ｚ軸サーボモータ、 ３１・・・ベース、 ３２・・・コラム、 ３３・・・数値制御装置、 ４１・・・空気配管、 ４２・・・空気供給源、 ４３・・・流量計。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Base material, 2 ... Surface drawing layer, 3 ... Bearing case, 5 ... Space part, 6 ... Air supply hole, 10 ... Static pressure porous bearing (work), 11: Tool (single crystal diamond tool), 12: Dummy, 14: Tool holder, 15: Spindle, 16: Y-axis servo motor, 21: Work mount, 23 ..X-axis table, 24 ... Air slider (static air pressure guide), 25 ... X-axis servo motor, 27 ... Z axis table, 28 ... Air slider (static air pressure guide), 29 ... Z-axis servo motor, 31 ... Base, 32 ... Column, 33 ... Numeric control device, 41 ... Air piping, 42 ... Air supply source, 43 ... Flow meter.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 福田 将彦 静岡県沼津市大岡2068の３ 東芝機械株式 会社沼津事業所内 Ｆターム(参考） 3J102 AA02 BA02 BA05 BA19 CA10 CA15 EA02 EA03 EA09 EA18 EA20 FA06 FA08 FA30 GA07 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Masahiko Fukuda 2068-3 Ooka, Numazu-shi, Shizuoka F-term in Numazu Works (reference) 3J102 AA02 BA02 BA05 BA19 CA10 CA15 EA02 EA03 EA09 EA18 EA20 FA06 FA08 FA30 GA07
Claims (13)
よって被支持部材を支持する静圧多孔質軸受において、 軸受面に対して垂直方向に貫通する多数のハス状ポアを
有する一方向性多孔質金属からなる母材と、 ランダム分布の連続ポアを有する多孔質材からなり、前
記母材の表面を被覆し、その表面が前記軸受面となる表
面絞り層と、 を備えたことを特徴とする静圧多孔質軸受。1. A static pressure porous bearing for supporting a member to be supported by a static pressure by ejecting a fluid from a bearing surface, the unidirectional direction having a large number of lotus-like pores penetrating in a direction perpendicular to the bearing surface. A base material made of a porous metal, and a surface drawing layer made of a porous material having continuous pores of random distribution, covering the surface of the base material, and having the surface serving as the bearing surface. Static pressure porous bearing.
多孔質材であることを特微とする請求項１に記載の静圧
多孔質軸受。2. The hydrostatic porous bearing according to claim 1, wherein the base material is a unidirectional porous material made of a non-ferrous metal.
特徴とする請求項２に記載の静圧多孔質軸受。3. The hydrostatic porous bearing according to claim 2, wherein the non-ferrous metal is bronze.
多孔質材であることを特徴とする請求項１から３のいず
れかに記載の静圧多孔質軸受。4. The hydrostatic porous bearing according to claim 1, wherein the surface drawing layer is a porous material made of a solid lubricant.
ボロンナイトライドまたはカーボンのいずれかからなる
多孔質材であることを特徴とする請求項４に記載の静圧
多孔質軸受。5. The method according to claim 1, wherein the surface drawing layer comprises molybdenum disulfide,
The hydrostatic porous bearing according to claim 4, wherein the hydrostatic bearing is a porous material made of either boron nitride or carbon.
孔質材であることを特徴とする請求項１から３のいずれ
かに記載の静圧多孔質軸受。6. The hydrostatic porous bearing according to claim 1, wherein the surface drawing layer is a porous material made of a brittle material.
る多孔質材であることを特徴とする請求項６に記載の静
圧多孔質軸受。7. The hydrostatic porous bearing according to claim 6, wherein the surface drawing layer is a porous material made of ceramics.
よって被支持部材を支持する静圧多孔質軸受の製造方法
において、 軸受面に対して垂直方向に貫通する多数のハス状ポアを
有する一方向性多孔質金属からなる母材の表面を機械加
工によって仕上げ、 この母材の表面に、ランダム分布の連続ポアを有する多
孔質材からなる表面絞り層を被覆し、 この表面絞り層の表層部分を機械加工で除去することに
よって軸受面を形成する、 ことを特徴とする静圧多孔質軸受の製造方法。8. A method of manufacturing a hydrostatic porous bearing in which a fluid is jetted from a bearing surface to support a supported member by its static pressure, the method comprising a plurality of lotus-shaped pores penetrating in a direction perpendicular to the bearing surface. The surface of the base material made of a unidirectional porous metal is finished by machining, and the surface of the base material is coated with a surface drawing layer made of a porous material having random distribution of continuous pores. A method for manufacturing a hydrostatic porous bearing, comprising forming a bearing surface by removing a portion by machining.
節することによって、前記軸受面から噴出される流体の
流量を設定することを特微とする請求項８に記載の静圧
多孔質軸受の製造方法。9. The hydrostatic porous material according to claim 8, wherein a flow rate of a fluid ejected from the bearing surface is set by adjusting a processing amount of a surface portion of the surface drawing layer. Manufacturing method of bearing.
性多孔質材であって、この母材の表面は、単結晶ダイヤ
モンドバイトを用いた切削によって仕上げられることを
特徴とする請求項９に記載の静圧多孔質軸受の製造方
法。10. The base material is a unidirectional porous material made of a non-ferrous metal, and the surface of the base material is finished by cutting using a single crystal diamond tool. 3. The method for producing a hydrostatic porous bearing according to item 1.
る多孔質材であって、この表面絞り層の表層部分は、研
削、ラッピングまたは単結晶ダイヤモンドバイトを用い
た切削のいずれかによって機械加工が施されることを特
徴とする請求項９に記載の静圧多孔質軸受の製造方法。11. The surface drawing layer is a porous material made of a solid lubricant, and a surface portion of the surface drawing layer is machined by any of grinding, lapping, or cutting using a single crystal diamond tool. The method for producing a hydrostatic porous bearing according to claim 9, wherein the method is applied.
多孔質材であって、この表面絞り層の表層部分は、研削
またはラッピングのいずれかによって機械加工が施され
ることを特徴とする請求項９に記載の静圧多孔質軸受の
製造方法。12. The surface drawing layer is a porous material made of a brittle material, and a surface portion of the surface drawing layer is machined by either grinding or lapping. Item 10. A method for producing a hydrostatic porous bearing according to item 9.
の際、並行して前記母材を介して前記表面絞り層の裏面
側に圧縮気体を供給するとともに、前記表面絞り層を介
して噴出される当該圧縮気体の流量を測定し、その測定
結果に基づいて、前記表面絞り層の表層部分の加工量の
調節を行うことを特徴とする請求項９から１２のいずれ
かに記載の静圧多孔質軸受の製造方法。13. At the time of machining the surface layer portion of the surface drawing layer, a compressed gas is supplied to the back side of the surface drawing layer through the base material in parallel, and the compressed gas is ejected through the surface drawing layer. The static pressure according to any one of claims 9 to 12, wherein a flow rate of the compressed gas is measured, and a processing amount of a surface layer portion of the surface drawing layer is adjusted based on the measurement result. Manufacturing method of porous bearing.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11197433A JP2001027240A (en) | 1999-07-12 | 1999-07-12 | Static pressure porous bearing and manufacture thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11197433A JP2001027240A (en) | 1999-07-12 | 1999-07-12 | Static pressure porous bearing and manufacture thereof |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001027240A true JP2001027240A (en) | 2001-01-30 |
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ID=16374442
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11197433A Pending JP2001027240A (en) | 1999-07-12 | 1999-07-12 | Static pressure porous bearing and manufacture thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001027240A (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7871200B2 (en) * | 2007-07-02 | 2011-01-18 | Industry-Academic Cooperation Foundation Gyeongsang National University | Aerostatic bearing spindle system using unidirectional porous metal |
| CN103899644A (en) * | 2014-03-12 | 2014-07-02 | 哈尔滨工程大学 | Stepped compound throttling gas floating guide rail |
| CN103899645A (en) * | 2014-03-12 | 2014-07-02 | 哈尔滨工程大学 | Stepped compound throttling static-pressure gas spherical bearing |
| JP2019190591A (en) * | 2018-04-26 | 2019-10-31 | 学校法人東京理科大学 | Porous static pressure air bearing and its process of manufacture |
| TWI690663B (en) * | 2018-11-09 | 2020-04-11 | 財團法人金屬工業研究發展中心 | Noncontact fluid bearing and manufacture method thereof |
| CN115962224A (en) * | 2022-12-29 | 2023-04-14 | 哈尔滨工业大学 | Gradient permeability porous aerostatic bearing |
-
1999
- 1999-07-12 JP JP11197433A patent/JP2001027240A/en active Pending
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| CN115962224A (en) * | 2022-12-29 | 2023-04-14 | 哈尔滨工业大学 | Gradient permeability porous aerostatic bearing |
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