JPH1162948A

JPH1162948A - 動圧空気軸受

Info

Publication number: JPH1162948A
Application number: JP22168297A
Authority: JP
Inventors: Natsuhiko Mori; 夏比古森
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 1997-08-18
Filing date: 1997-08-18
Publication date: 1999-03-05

Abstract

(57)【要約】【課題】低コストおよび高精度化を達成する。【解決手段】支持すべき軸の外周面と対向する軸受面
４を設けた焼結合金からなる軸受本体１の軸受面４に、
軸方向に傾斜した動圧溝５を形成して、軸と軸受本体１
との相対回転時に生じる空気の動圧作用で軸を浮上支持
するようにする。軸受本体１の軸受面４には封孔処理を
施す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、多孔質体からなる
焼結合金の内周面に動圧溝を形成することによって軸と
の間の相対運動で動圧を発生させ、この動圧作用によっ
て回転軸を支持するようにした動圧空気軸受に関する。

【０００２】

【従来の技術】動圧軸受は、軸が回転速度の１／２の速
度で振れ回るいわゆるホワールと呼ばれる不安定振動を
抑制することができるので、例えばレーザビームプリン
タのポリゴンミラーモータや磁気ディスクドライブ用の
スピンドルモータなどのように高速下で高回転精度が要
求される機器の軸受として好適である。

【０００３】この種の動圧軸受では、動圧発生用の動圧
溝を軸受面に形成する場合があり、その場合の動圧溝の
加工方法としては、軸の外周面にエッチング加工を施す
のが最も一般的な方法である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、エッチングは
精度の良い加工が可能であるという利点を有する一方
で、化学的な処理工程が多く生産コストが高いために量
産に向かないという欠点を有する。

【０００５】他の加工法としては、例えば特公平 5-316
81号公報に記載された方法がある。これは、内周面に予
め接着剤を施した金属製の外筒体を外型の内周面に嵌装
し、内型の外周面に動圧溝の形状に対応する突条を配列
して、この内型と外筒体との間の環状空間に溶融した合
成樹脂を注入し、樹脂の固化によって成形された内筒体
を外筒体に固着させて軸受を製造するものである。この
方法は、エッチング加工に比べれば量産に適している
が、金属製の外筒体の内周面に毎回接着剤を塗布する必
要があるなど、生産コストの低減に限界がある。また、
樹脂部分は薄肉になっているとはいえ、熱による変形が
金属に比べて大きいため、周囲温度の変化に伴って適正
な軸受隙間を確保するのが難しくなる。

【０００６】そこで、本発明では、低コストでかつ高精
度の動圧空気軸受の提供を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】以上の目的達成のため、
本発明では、焼結合金からなり、支持すべき軸の外周面
と軸受隙間を介して対向する軸受面と、軸受面に形成さ
れた傾斜状の動圧溝とを備え、軸との相対回転時に生じ
る軸受隙間内の空気の動圧作用で軸を浮上支持するよう
にした。

【０００８】この場合、少なくとも軸受面に封孔処理を
施した上で動圧溝を形成するのが望ましい。

【０００９】封孔処理は、ショットブラスト、サンドブ
ラスト、バレル研摩、タンブラー処理、回転サイジング
の何れかの方法によって、または、焼結合金の細孔内に
加熱硬化型、あるいは嫌気性硬化型の有機含浸剤を含浸
させることによって行なうことができる。

【００１０】また、動圧溝の形成後に少なくとも軸受面
を樹脂でコーティングしてもよい。

【００１１】この場合には、上述の封孔処理（ショット
ブラスト、サンドブラスト、バレル研摩、タンブラー処
理、回転サイジングの何れかを行い、あるいは、軸受本
体に加熱硬化型、あるいは嫌気性硬化型の有機含浸剤を
含浸させる）を施し、動圧溝を形成した後に少なくとも
軸受面を樹脂でコーティングするのが望ましい。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図１乃
至図３に基いて説明する。

【００１３】図１に示すように、軸受本体（１）は、焼
結合金で多孔質の円筒状に成形される。軸受本体（１）
の内周面には、図示しない軸の外周面と軸受隙間を介し
て対向する軸受面（４）が形成され、軸受面（４）に
は、軸方向に傾斜した、例えばへリングボーン型（スパ
イラル型でもよい）の動圧溝（５）が複数条設けられて
いる。この動圧溝（５）によって軸との相対回転時に軸
受隙間に動圧が発生し、その動圧作用で軸が軸受本体
（１）に対して浮上支持される。

【００１４】軸受面（４）には、軸方向に対して一方に
傾斜した複数の動圧溝（５）を円周方向に配列した第１
動圧発生領域（m1）と、第１領域（m1）から軸方向に離
隔し、軸方向に対して他方に傾斜した複数の動圧溝
（５）を円周方向に配列した第２動圧発生領域（m2）
と、第１領域（m1）と第２領域（m2）との間に位置する
環状の平滑部（ｎ）とが形成される。両領域（m1）（m
2）の動圧溝（５）は、その間の軸受面の一部領域（平
滑部ｎ）で区画されて非連続となっており、軸受幅方向
の中心線（Ｌ）を中心として対称に形成されている。な
お、動圧溝（５）の背の部分（６）と平滑部（ｎ）は連
続して形成される。

【００１５】以上のように、動圧溝（５）を軸方向に離
隔する２つの動圧発生領域（第１領域m1、第２領域m2）
のそれぞれに逆向きに形成したのは、軸と軸受本体（１）との間に相対回転が生じると、逆
向きに形成された動圧溝によって空気が平滑部（ｎ）に
集められるため、この部分での動圧が高まり、平滑部には動圧溝がないため、動圧溝を軸方向で連続
させた場合に比べて軸受剛性が高くなり、開孔のばらつきによる動圧発生の不均一性を避けるこ
とができるからである。

【００１６】以上の動圧溝（５）は、以下の手順で圧縮
成形することができる。すなわち、焼結後のサイジング
工程等において、コアロッド（サイジングピン）の外周
面に軸方向に傾斜した凹凸からなる成形部を成形し、こ
のコアロッドの外周面に、焼結して得た円筒状の多孔質
体（軸受本体素材）を供給し、多孔質体に圧迫力を加え
てその内径部をコアロッドの成形部に加圧し、当該内径
部にコアロッドの成形部に対応した形状の動圧溝を転写
するのである。動圧溝の形成後は、圧迫力を除去するこ
とによる多孔質体のスプリングバックを利用すれば、動
圧溝を崩すことなくコアロッドを多孔質体（軸受本体）
の内径部から離型することができる。

【００１７】その他にも、中空で且つ弾性的に縮径可能
の軸部材の外周面に同様の成形部を形成し、軸部材の内
径部にコア部材を挿入して軸部材を一定径に保持すると
共に、軸部材の成形部に多孔質体を供給し、その状態で
多孔質体に圧迫力を加えて多孔質体の内径部を成形部に
加圧することにより、当該内径部に成形部に対応した形
状の動圧溝を形成し、その後、コア部材を軸部材の内径
部から抜いて軸部材を縮径可能としてから、多孔質体を
軸部材から離型することによっても成形することができ
る。

【００１８】何れの方法であっても、従来からのサイジ
ング装置に若干の改良を施すだけで対応可能となるの
で、低コストに軸受本体（１）を製造することができ、
また、焼結合金であるから樹脂に比べて熱変形が小さ
く、高温下でも高精度を維持することができる。

【００１９】ところで、軸受本体（１）の軸受面には、
開孔部（軸受本体の多孔組織をなす細孔が外表面に開口
した部分）が存在するため、軸受の使用条件によっては
エアの逃げ量が多くなって動圧作用が不十分となる場合
も起こり得る。従って、そのような場合は、軸受本体
（１）の外表面、特に軸受面（４）に封孔処理を施し、
軸受面（４）での表面開孔率を10％以下、望ましくは５
％以下にするのが望ましい。

【００２０】封孔処理は、軸受本体（１）の外表面にシ
ョットブラスト、サンドブラスト、バレル研摩、タンブ
ラー処理、あるいは回転サイジングの何れかを施すこと
によって行なうことができ、これらの処理によって動圧
を高め、軸受本体（１）の剛性を向上させることが可能
となる。その他、軸受本体（１）に加熱硬化型、あるい
は嫌気性硬化型の有機含浸剤を含浸させて焼結合金の細
孔を封孔してもよく、その場合は空孔率をほぼ０％にす
ることができるので、上記封孔処理と同様に動圧や軸受
剛性の向上が図られる。動圧溝（５）は、これらの封孔
処理が終了した後で形成すればよい。

【００２１】また、図２に示すように、動圧溝（５）の
形成後に軸受本体（１）の少なくとも軸受面（４）をフ
ッ素樹脂等の潤滑性に富む樹脂（７）でコーティングし
てもよい（図２は、軸受面の断面を概念的に表すもの
で、各部の形状や寸法は実際のものとは異なる）。これ
により、軸受面（４）での表面開孔率がほぼ０％になる
ので、同様に動圧や軸受剛性を向上させることができ
る。また、起動停止時の摩擦摩耗特性を改善することが
できる。この樹脂コーティング前にコーティング予定部
位に予め上述の封孔処理（ショットブラスト等、あるい
は加熱硬化型等の有機含浸剤を含浸させる処理）を施し
ておくと、開孔部からの樹脂剤の逃げがなくなり、むら
のない良好なコーティング被膜（７）を得ることができ
る。

【００２２】

【実施例】実施例として、銅鉄系の粉末材料を所定の形
状に成形（フォーミング）し、これを焼結（シンタ
ー）、整形（サイジング）して円筒状の多孔質体を成形
し、これに嫌気性の有機含浸剤（日本ロックタイト社製
レジノール９０Ｃ）を含浸させた。含浸剤の含浸工程で
は、まず、ドライバキューム、ウェットバキュームを行
ない、その後、加圧、水洗浄、硬化、乾燥処理を行なっ
た。得られた多孔質体に、上述の２種類の動圧溝形成方
法のうち前段の方法（スプリングバックを利用する方
法）で動圧溝（５）を形成し、次にフッ素樹脂（日本ア
チソン社製エムラロン３５２）を軸受本体（１）の全表
面にコーティングした。樹脂コーティングは、フッ素樹
脂をハンドスプレー、タンブラーコート処理により多孔
質体の表面にコーティングした後、所定温度で所定時間
（エムラロン３５２の場合、１８０℃で１５分）乾燥す
ることにより行なった。なお、本実施例における軸受本
体（１）の内径寸法はφ１０、外径寸法はφ１５、軸方
向の幅寸法は１０mmとした。

【００２３】本実施例の軸受本体と特公平 5-31681号公
報に開示された軸受本体との内径面の寸法精度と形状精
度とを比較評価したところ、本発明品の方が寸法や形状
が高精度であることが確認できた（図３参照）。

【００２４】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、焼結合
金を利用して製造するので生産コストを安価に抑えるこ
とができ、しかも樹脂を利用したものに比べると熱変形
が少なく、高精度に仕上げることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる動圧空気軸受の断面図である。

【図２】軸受面の断面を概念的に示す図である。

【図３】本発明品と従来品との比較結果を示す図であ
る。

【符号の説明】

１軸受本体４軸受面５動圧溝７コーティング被膜

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】焼結合金からなり、支持すべき軸の外周
面と軸受隙間を介して対向する軸受面と、軸受面に形成
された傾斜状の動圧溝とを備え、軸との相対回転時に生
じる軸受隙間内の空気の動圧作用で軸を浮上支持するよ
うにした動圧空気軸受。
【請求項２】少なくとも軸受面に封孔処理を施した上
で動圧溝を形成した請求項１記載の動圧空気軸受。
【請求項３】封孔処理が、ショットブラスト、サンド
ブラスト、バレル研摩、タンブラー処理、あるいは回転
サイジングの何れかによってなされた請求項２記載の動
圧空気軸受。
【請求項４】封孔処理が、焼結合金の細孔内に加熱硬
化型、あるいは嫌気性硬化型の有機含浸剤を含浸させる
ことによってなされた請求項２記載の動圧空気軸受。
【請求項５】動圧溝の形成後に少なくとも軸受面を樹
脂でコーティングした請求項１記載の動圧空気軸受。
【請求項６】請求項３又は４記載の封孔処理を施し、
動圧溝を形成した後に少なくとも軸受面を樹脂でコーテ
ィングした動圧空気軸受。