JPH044319A - 多孔質静圧気体軸受の製造方法および気体流量調整装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、軸受面に多孔質体を配し、その多孔質体の通
気孔から加圧気体を軸との間の微小隙間に噴出し、気体
膜を形成して軸を支持する多孔質静圧気体軸受を製造す
る方法およびこの製造の際、前記多孔質体の気体流出量
を調整する装置に関する。

［従来の技術］ この種の軸受で所定の回転精度、負荷能力、軸受剛性等
の軸受性能を得るためには、多孔質体に所定の圧力で気
体を供給した時に軸受面における単位面積あたりに噴出
する気体の流量、すなわち気体通過流量か軸受面全面に
わたり均一であることか要求される。そのために、従来
は予め、所定の流量以下になるように軸受面に樹脂を含
浸させて孔を塞いだ後、気体通過流量を測定しなから、
溶剤により適宜樹脂を除去し、噴出流量が均一になるよ
うに調整していた。そしてこの方法においては、溶剤を
適量含ませた綿棒などで軸受面を擦り付けて樹脂を溶か
し、徐々に流量を回復させながら繰り返し調整を行なっ
ていた。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、従来例では調整作業が作業者の経験や勘
に頼っているために、調整方法が試行錯誤て行なわれる
結果、 ■作業工数が多くかかり、コスト増加の原因となる。

■手作業に頼っているため、標準化し難く、品質のばら
つきが大きい。

■自動化に不向きである。

等の不都合があった。

本発明は、上記従来技術の欠点に鑑みなされたものであ
って、作業工程を減少させて製造コストを低減し、作業
の標準化および品質の安定化を図ることができるととも
に、自動化が可能な、多孔質静圧気体軸受の製造方法お
よび気体流量調整装置を提供することを目的とする。

［ｉ１題を解決するための手段および作用コ木発明は、
樹脂を含浸させた軸受面に、均一に穴のあいたパターン
を介して溶剤を塗布することにより、気体軸受の気体通
過流量を所定の値で均に設定できるようにしたもので、
前記パターンとして開口率の異なるものを複数種類設け
るとともに、溶剤塗布に先立って軸受面の気体通過流量
を測定し、その流量の測定値に応じて前記パターンの選
択条件を演算し、この演算結果に応じて前記複数種類の
パターンのうち１つを選択し、溶剤塗布を行なうように
している。この溶剤塗布は、前記気体通過流量が所定の
値となるまで必要ならば複数回行なわれるが、本発明の
一つの態様において、２回目以降の溶剤塗布前のパター
ン選択は前記流量測定値の変化状態の基づいて行なわれ
る。

［実施例コ 第１図（ａ）は多孔質軸受を示す断面図、第１図（ｂ）
はその外観図である。図において、１はグラファイト多
孔質材、２は多孔質材１を保持および固定するハウシン
グ、３は給気室、４は圧縮空気の供給口である。

研摩加工などにより所定の精度に仕上げられた多孔質材
１の気体通過流量は、設計値よりも大きくなるように製
作されている。そのため、これを以下の手順にしたがっ
て設計値に合致させる。まず、樹脂を多孔質材１の微細
な開気孔に含浸させる。そして、軸受面の表面を覆う余
剰の樹脂は溶剤で拭き取り、第２図に示すように開気孔
５内に樹脂膜６ａを形成させ、この開気孔５を塞ぐ。こ
れにより、気体通過流量が設計値よりも小さくなる。次
に、第３図に示すように、所定の開口率を有するように
小孔７ａが均一に分布したパターン７を多孔質材１の軸
受面に対して平行て微小な隙間を持つように対向させて
配置する。さらに、多孔質材１に通気した状態て、パタ
ーン７を介して微量の溶剤を塗布させると、パターン７
の小孔７ａの位置に対応して多孔質材１に含浸された樹
脂が溶けて所定の気体通過流量が得られる。ここ法等が
ある。この溶剤塗布の際、多孔質軸受に加圧空気を給気
するか否かによって、開気孔５を開口（回復）させたり
、閉塞（目止め）させることがてきる。

気体通過流量の調整原理をわかりやすく説明するために
、第４図（ａ）　、　（ｂ）　、　（ｃ）　、　（ｄ）
に多孔質材の開気孔部を拡大しモデル化した断面図を示
す。

開気孔の回復 樹脂を含浸された開気孔５は樹脂膜６ｂによって塞がれ
ており、多孔質軸受に加圧空気を通気した状態において
樹脂膜６ｂには、第４図（ａ）に示すように、内部より
圧力が加わっている。この状態において、パターン７を
介して通過した溶剤は、軸受面上に到達後、開気孔５の
一部に侵入し、その開気孔５の樹脂膜６ｂを溶かす。そ
の結果、樹脂膜６ｂは、第４図（ｂ）の６０で示すよう
に、内部圧力によって破壊され、圧力気体が開気孔５よ
り流出する。これにより、開気孔５か開口（回復）する
。

開気孔の目止め 第４図（ｃ）に示すように、開気孔５の樹脂膜６ｄが溶
剤によって破壊されている場合、この樹脂膜を再生して
開気孔５を塞ぐことを目止めという。多孔質軸受に、無
給気状態において、パターン７を介して溶剤を噴射する
と、溶剤８は軸受面上に到達後、開気孔５の一部に侵入
し、その開気孔５の樹脂膜６ｄを溶かす。溶けた樹脂は
表面張力によって第４図（ｄ）に示すように再度完全な
樹脂膜６ｅに再生されて即時固化し、開気孔５を塞ぐ。

これらの回復および目止め処理によって開気孔を開いた
り、閉じたりするとともに、処理の際にパターンの開口
率を加減して溶剤が塗布される面積を変化させることで
、軸受部材の気体透過流量を均一に所定の値で設定する
ことができる。

次に、気体透過流量の実際の調整方法について詳細に説
明する。第５図は本発明に一実施例に係る流量調整装置
の構成を示すブロック図であり、第６図は第５図の装置
における流量調整方法を示すフローチャートである。第
５図において、１０１は圧縮空気の供給源であるコンプ
レッサ、１０２は気体透過流量を調整しようとする多孔
質軸受である。今、多孔質軸受１０２はコンプレッサ１
０１に接続されている。１０３は多孔質軸受１０２とコ
ンプレッサ１０１との間に接続されて多孔質軸受１０２
への空気供給を制御する三方電磁弁、１０４は多孔質軸
受１０２の表面に溶剤を塗布するためのスプレーガン、
１０５はスプレーガンに溶剤を供給するためのタンク、
１０６はスプレーガン１０４への空気併給を制御する電
磁弁、１０７はその電磁弁１０６を動作させるためのト
ライバである。電磁弁１０６は、スプレーカン１０４と
コンプレッサ１０１との間に接続されている。１０８は
多孔質静圧軸受１０２の軸受面１より流出する流量を検
出するための測定バット、１０９は測定バットより取り
込まれた検出流量を電気信号に換えるためのセンサであ
る。測定バット１０８の下端には、第８図に示すように
、ゴム製のＯリング１２０が配置され、軸受１０２の多
孔質体１の表面から噴出する空気は導孔１２１を経てセ
ンサ１０９へ導かれるようになっている。第５図におい
て、１１０はその電気信号をデジタル変換するためのＡ
／Ｄコンバータである。１１１はスプレーガン１０４よ
り噴射された溶剤の塗布面積を加減するためのパターン
を有する円板である。円板１１１は、第７図（ａ）に示
すように６分割されており、６分割された各部分に開口
率をそれぞれ１００％、５０％、２５％、１２％、６％
および３％に設定されたパターン７ｆ〜７ｋが形成され
ている。パターン７ｆは全体が１つの開口により構成さ
れている。パターン７（７ｇ〜７ｋ）は、それぞれ、第
７図（ｂ）に拡大して示すように、板厚Ｑ、ｌ　ｍｍ程
度のステンレス板にエツチングによって小孔７ａを等ピ
ッチに開けられたものよりなる。それぞれのパターン７
ｇ〜７には、第１表に示す仕様に合わせて製作されてい
る。

第１表 第５図において、１１２はパターン割出しを行なうため
のステッピングモータ、１１３はステッピングモータを
駆動させるためのドライバ、１１４はＣＰＵ、１１５は
メモリ、そして１１６は三方電磁弁１０３を駆動するた
めのドライバである。

次に、第５図の装置の動作を説明する。

多孔質軸受１０２に空気か供給された状態において、流
量検出パッド１０８を軸受面の調整部分に密着させ、気
体通過流量を検出する。検出された流量はセンサ１０９
によって電気信号に変換され、Ａ／Ｄコンバータ１１０
を介しＣＰｔ１ｌ１４に取り込まれる。ＣＰｔ１ｌ１４
は、回復か目止めのどちらの操作を行なうか判断し、電
磁弁１０３に命令を出して供給エアのオン、オフを制御
する。ＣＰＵ１１４は、次に、回復または目止めに用い
るべぎパターンを決定するための演算を行ない、演算結
果に応じた命令をステッピングモータ用ドライバ１１３
に出す。これにより、ステッピングモータ１１２が駆動
され、所定の開口率のパターン７が選択される。

次に、ＣＰＵ１１４の制御のもとに、軸受面の調整部に
対し一定の距離をとってスプレーガン１０４が配置され
る。そして、ＣＰＵＩ　１４よりドライバ１０７に命令
が出され、電磁弁１０６が一定時間オンすることによっ
て、スプレーガン１０４は空気が供給されてノズルより
溶剤を霧状に噴射する。噴射された溶剤はパターン７（
７ｆ〜７にのいずれか）を介して軸受面に塗布される。

次に、第６図のフローに基づき第５図のＣＰＵ１１４の
調整処理における動作を説明する。

新たな多孔質軸受１０２が、第５図に示すようにセット
されると、ＣＰＵ１１４は、繰返し数ｎをリセット（ｎ
＝０）　した（ステップ６００）後、以下の調整処理を
実行する。

まず、ドライバ１１６により電磁弁１０３を多孔質軸受
１０２側に切り換えてコンプレッサ１０１から軸受１０
２への給気をオンする（ステップ６０１）。センサ１０
９はこの給気オンにより孔質軸受１０２の軸受面から噴
出し検出パッド１０８に取り込まれる空気の流量を検出
する。Ａ／Ｄコンバータ１１０は、この検出流量をディ
ジタル値Ｑｎに変換する。ＣＰＵ１１４は、この検出流
量値Ｑｎを取り込み（ステップ６０２）、この検出流量
値Ｑｎが設計値（Ｑｓ　＝　Ｑｕ　−ＱＬ　）を満足す
るかどうを判定する（スナップ６０３６０４）。検出流
量値Ｑ。が設計下限値ＱＬを下回る場合は、流量を回復
させるため、第６図中で右側の流量回復ループに入る。

この回復ループては、まず、繰返し数ｎの判定を行ない
（ステップ６０５）、ｎ＝ｏならば所定の初期パターン
（例えばパターンｊ）を選択する（ステップ６０８）。

一方、ｎ≧１の場合には、今回の調整処理においてステ
ップ６０２で取り込んだ検出流量値Ｑ。と前回の調整処
理の際に取り込んだ検出流量値Ｑｎ−１との関係に基づ
き、パターンを選択する（ステップ６０６）。次いで、
ドライバ１０７を介して電磁弁１０６をオンさせ、コン
プレッサ１０１からの加圧空気をスプレーガン１０４へ
供給する。これにより、スプレーガン１０４から溶剤が
噴霧され多孔質軸受１０２の軸受は面に塗布される（ス
テップ６０７）。そして繰返し数ｎに１を加算した（ス
テップ６０９）後、ステップ６０１へ戻り、ステップ６
０２の流量検出以下、上述と同様の操作を繰返す。

前記ステップ６０３，６０４の判定において検出流量値
Ｑｎが設計値ＱＳ”ＱＵ−ＱＬの範囲を満足した場合は
この流量調整処理を修了する。しかし、万−設計の上限
値Ｑｕをオーバーした場合は、流量を設計上限値Ｑｕ以
下に下げるために開気孔５の樹脂１］１６ｄ（第４図（
Ｃ）　、　　（ｄ）　）を再生して開気孔５を塞ぐ、第
６図中ＮＯ左側の目止めループに入る（第６図中の左側
のループ）。

この目止めループでは、まず、前記回復ループのステッ
プ６０５におけると同様に、繰返し数ｎの判定を行なう
（ステップ６１０）。この時ｎ＝０ならば、その多孔質
軸受１０２は樹脂含浸により全部の開気孔５が塞がれて
おり、それ以上の目止めはできない筈であるから、エラ
ーとして動作をストップする（ステップ６１１）。ｎ≧
１の場合は、前記回復ループのステップ６０６における
と同様に、検出流量値ＱｎとＱｎ−＋の関係により所定
のパターンを選択する（ステップ６１２）。

次に、流量を下げるために、電磁弁１０３を制御し、多
孔質静圧軸受１０２の供給エアをストップする（ステッ
プ６１３）。さらに、２スプレーガン１０４より溶剤を
噴霧して軸受面に塗布させる（ステップ６１４）。続い
て、繰返し数ｎに１を加算した（ステップ６１６）後、
ステップ６０１へ戻って電磁弁１０３を制御して再度軸
受に空気を供給しくステップ６０１）、ステップ６０２
の流量検出を行なう。以下、上述と同様の処理を繰り返
す。

ここで、本発明におけるパターンの選択方法を説明する
。この選択方法は、検出流量および調整繰り返し数ｎ等
の条件に対応したパターン選択テーブルを複数用意して
メモリ１１５に記憶させておき、調整過程における判別
フローに基づき対応するテーブルを読み出して参照する
ことにより、パターンの選択を行なうものである。

ｉ）初期パターン選択 初期パターン選択は繰り返し数ｎ＝ｏを条件としＱｎの
値とメモリに設定した初期条件選択テーブルとの参照を
行ないパターンを選択する。

ｉｉ）パターン選択 前回の流量測定値Ｑｎ−＋　と今回の流量測定値Ｑｎの
関係から流量の変化形態に応じたパターン選択テーブル
をメモリに記憶しそのテーブルに基づいて次回のパター
ンを選択する。

ここで、流量調整を必要とする検出流量の変化形態は次
の４通っである。

ケースＡ：Ｑｎ＜ＱしてＱ　ｎ−＋　＜　Ｑ　Ｌの場合
ケースＢ：Ｑｎ＜ＱＬでＱ　。−＋　＞　Ｑ　ｕの場合
ケースＣ：Ｑｎ＞ＱＬでＱ　ｎ−＋　＜　Ｑ　Ｌの場合
ケースＤ：Ｑｎ＞ＱｕでＱｎ−＋＞Ｑｕの場合それぞれ
のケースに応じてパターン選択テーブルが用意されてい
る。また各テーブルの参照を容易にするために各ケース
に対応したテーブル参照係数Ｈな設定しである。テーブ
ル参照係数Ｈは、流量ＱＬ　、Ｑｕ　、Ｑｎ、Ｑｎ−＋
の関係に基づき各ケースごとの算定式により算出される
。・第９図のフローチャートをもとに第６図のフロチャ
ートにおける初期パターン選択ブロック（ステップ６０
８）およびパターン選択ブロック（ステップ６０６，６
１２）の処理を詳細に説明する。なお、第９図中、第６
図におけると同様の処理には同一のステップ番号を付し
である。また、ここでは説明を容易にするために設計値
流量Ｑｓ　（＝Ｑ＋、　〜Ｑｕ　）は４５〜５０ｃｃ／
ｃｍ２の範囲に設定されているものとする。

先ず、ケースＡの場合について説明する。第９図を参照
して、初期の目止め（樹脂含浸）を行なった後の多孔質
軸受１０２（第５図）の流量Ｑｎ＝ｏを測定しくステッ
プ６００〜６０２）、続いて、この測定流量値（検出流
量）が規定流量ＱＬ以下であるか否かを判別する（ステ
ップ６０３）。ここではＱｎ＝ｏ　＜ＱＬ　　（＝４５
）である。次に、繰返し数ｎの判別を行ない（ステップ
６０５）、ｎ＝ｏであるから初期条件選択ブロック（ス
テップ６０８）に進んで初期条件選択テーブルとの参照
を行ない、次の溶剤噴射に用いるメツシュを選択する。

このメツシュを介して溶剤を噴射（ステップ６０７）Ｌ
、た後、繰返し数ｎを１つ進める（ステップ６０９）。

次に、流量Ｑｎ８、を測定しくステップ６０２）、ステ
ップ６０３の判別でＱ　ｎ＝＋　＜　Ｑ　Ｌであるから
ステップ６０５に進む。さらに、ｎ＝１であるからｎ＞
Ｏである判別（ステップ６０５）に基づいてステップ９
０１以下のフィルター選択フローに進む。ここで、Ｑｎ
−＋　　（−Ｑｎ＝ｏ　）　＜４５であれば、ステップ
９０２において で定義される計算を行ない、Ｈの値を求める。

次にテーブル１をメモリから呼び出し、ステップ９０２
で求めたＨの値てテーブル１を参照し、次の溶剤噴射に
用いるへき゛メツシュのランク（今回のメツシュから変
化すべきランク）を決定する。

次に、初期の目止め（樹脂含浸）を行なった後、上記フ
ローに基づいて所定の流量を得るまでの過程を第１０図
をもとに具体的に説明する。

まず、繰り返し回数ｎ＝０における消量がＱ　ｎ＋＋Ｑ
　＝　２５　ｃｃ／ｃｍ２であると、初期選択条件より
１２％のメツシュが選択される（第９図ステップ６０８
）。このメツシュにより溶剤の噴射を行なった後、Ｑ　
ｎ＝１　＝　３２　ｃｃ／ｃｍ２が測定される。この時
、　Ｑｎ　＝　Ｑｎ＝＋　＝　３２　ｃｃ／ｃｍ２＜　
４５　ｃｃ／ｃｍ２、Ｑｎ−＋　　＝　Ｑｎ＝ｏ　＝　
２５　ｃｃ／ｃｍ２＜　４５　ｃｃ／ｃｍ２であるから
前記ケースＡに該当する。

したがって、ステップ９０２において計算式したがって
、式 を計算し、 を得る。このＨ＝０．３５をテーブル１で参照して「メ
ツシュ１ランクアツプ」を得る（ステップ９０３）。こ
こでメツシュのランクアップとは、第７図（ａ）に示し
たパターンの場合、開口率が大きくなる場合をランクア
ップ、開口率が小さくなる場合をランクダウンという。

今、メツシュ１２％に対する１ランクアツプであるから
メツシュ２５％が選択されることになる。

次に、この２５％のメツシュを用いて溶剤の噴射を行な
った後、Ｑ　ｎ＝２＝　４１　ｃｃ／　Ｃｍ２が測定さ
れる。この場合もＱ　ｎ−＋　　（＝　Ｑ　ｏｇ＋　）
　＜　４５　ｃｃ／ｃｍ２、Ｑｎ　＝　ＱＩ＋、２　＜
　４５　ｃｃ／ｃｍ２であるからケスＡに該当する。

を用いてＨＡ＝０．６９を得る。ＨＡ＝０．６９をテー
ブル１で参照して「同一メツシュ」　（同ランク）の指
令を得る（ステップ９０３）。これにより次回の溶剤噴
射は２５％のメツシュを用いて行なう。第１０図では第
３回目の測定値Ｑｎ＝３＝　４８　ｃｃ／　ｃｍ２を得
て調整は終了している。

第１１図は、ケースＡ１ケースＢ、ケースＣおよびケー
スＤのそれぞれの流量変化の状態を示す。

同図に示すように、ケースＡは所定流量の下限未満での
変化、ケースＢはＱの下限未満から上限を超える変化、
ケースＣはＱの上限超ての変化、ケースＤはＱの上限超
から下限未満への変化である。ケースＢ〜ＤはケースＡ
における流量調整が規定流量内へ収束しなかった場合の
修正に用いられる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、所定の開口率を
有するパターンを介し、溶剤を塗布させることにより所
定の気体通過流量が得られる。したがって、従来のよう
に繰り返し調整作業を行なう手間が省は製造コストが下
がる。また、作業の標準化が容易になり、品質が安定化
し、かつ自動化ができるなどの効果がある。さらに、開
口率が設計値より大きくなり過ぎた場合にはそのまま続
けて目止め処理を行なうことができるため、不良率の低
下や作業効率の向上に効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）および（ｂ）は、それぞれ多孔質軸受の断
面図および斜視図、 第２図は、樹脂を含浸した状態の多孔質材の拡大断面図
、 第３図は、溶剤塗布用パターンの一例を示す外観図、 第４図（ａ）〜（ｄ）は、本発明の多孔質開気孔の拡大
モデル説明図、 第５図は、本発明に係る流量調整装置の構成図、 第６図は、第５図の装置における流量調整を説明するた
めのフローチャート、 第７図（ａ）および（ｂ）は、それぞれ第５図の装置で
用いられるパターンが形成された円板の外観図および該
円板上のパターンの拡大図、第８図は、第５図の装置に
おける流量測定部の拡大図、 第９図は、第５図の装置におけるパターン選択を説明す
るためのフローチャート、 第１０図は、流量の調整過程を説明するためのグラフ、
そして 第１１図は、本発明の流量調整過程における様々の流量
変化形態を示す説明図である。 １・多孔質材 ５：開気孔 ６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅ　：樹脂膜７．７ｆ〜７
ｋ・パターン ７ａ、小孔 ８：溶剤 １０１：コンプレッサ １０２；多孔質軸受 １０４ニスプレーガン １０８：測定パッド １０９：センサ １１１：円板 １１２；パターン駆動モータ １１３：パターン駆動モータ用ドライバ１１４：ＣＰＵ
（制御装置） １１５：メモリ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）噴出流量を調整すべき多孔質材に樹脂を含浸させ
   て開気孔を塞ぎ、該多孔質材に対し所定の開口分布を有
   するパターンを介して前記樹脂を溶かすための溶剤を塗
   布することによって該多孔質静圧気体軸受の噴出流量を
   調整する多孔質静圧気体軸受の製造方法において、 前記パターンを複数種類設けるとともに、前記溶剤塗布
   に先立って該多孔質材の気体通過流量を測定し、該流量
   測定値に応じて前記複数種類のパターンのうちの１つを
   選択して前記溶剤を塗布するようにしたことを特徴とす
   る多孔質静圧気体軸受の製造方法。
2. （２）前記溶剤塗布を行なった後、前記流量測定を行な
   い、この流量値が所定の流量範囲に入らない場合は流量
   値の変化状態に基づいて前記パターンを選択し、さらに
   溶剤塗布を行なう請求項１記載の多孔質静圧気体軸受の
   製造方法。
3. （３）前記多孔質材に対し加圧気体を供給した状態で前
   記溶剤を塗布することによって前記開気孔を回復させる
   とともに、前記多孔質材に対し加圧気体を供給しない状
   態で前記溶剤を塗布することによって前記開気孔を目止
   めする請求項１記載の多孔質静圧気体軸受の製造方法。
4. （４）互いに異なる開口分布を有する複数種類のパター
   ンと、 樹脂を含浸させて開気孔を塞いだ多孔質材に対し前記樹
   脂を溶かすための溶剤を塗布する手段と、 多孔質材の気体通過流量を測定する流量測定手段と、 該測定値に応じて前記複数種類のパターンのうちの１つ
   を選択するパターン選択手段と、 選択されたパターンを前記溶剤塗布が該パターンを介し
   て行なわれるべく所定の溶剤塗布位置に移動させるパタ
   ーン駆動手段と を具備することを特徴とする多孔質軸受の気体流量調整
   装置。
5. （５）前記パターン選択手段は、パターン選択テーブル
   と、前記流量の測定値に応じてパターンの選択条件を演
   算し、該選択条件により前記パターン選択テーブルを参
   照してパターン選択指令を読出す制御装置を備え、前記
   パターン駆動手段は、該制御装置の指令に基づいてパタ
   ーンの割出しを行なう請求項４記載の気体流量調整装置
   。
6. （６）前記パターン選択テーブルは、前記パターンの選
   択条件に対応するパターン変化度合を記憶し、前記制御
   装置は該パターン変化度合の情報を前記指令として出力
   する請求項５記載の気体流量調整装置。