专利名称：流体轴承结构及流体轴承结构的轴承凹面作成方法
技术领域：
本发明涉及以非接触方式可旋转或可直线移动地支撑部件的流体轴承。
背景技术：
在作为静压流体轴承的空气轴承中，从流体喷出口向轴承面间的数μ m的微小间隙送入压缩空气。公知有，通过在空气的喷出口的周围形成槽状或凹窝状的深度数Pm的轴承凹面，从而轴承刚性变为数倍。若轴承凹面的深度过浅，则轴承刚性降低，若轴承凹面的深度过深，则流体轴承的流体的流量增加，产生微小振动。这样，由于轴承凹面的深度方向的精度对空气轴承的性能给予很大影响，因此要求高精度的加工。作为作成流体轴承的轴承凹面的方法，使用现有磨削或切削的除去加工。还有使用投射激光光束形成规定宽度、规定深度、规定长度的槽的方法。日本特开平10-113832号公开了通过利用轴的旋转使流体流动从而产生压力的动压流体轴承的制造方法。外周围具有槽加工刃的切削工具在与轴承部件相对地旋转的同时在设于轴承部件的贯通孔内移动，从而形成动压产生槽。通过变更切削工具的旋转速度、 槽加工用的刃的形状和根数，从而形成各种各样的动压产生槽。在日本特开2001-159426号中记载有为了使动压流体轴承的轴承面间的距离保持一定且产生动压，至少在一方的轴承面通过切削形成动压槽的内容。该文献公开了，在轴承面形成被覆，利用激光束等的高能量射线束照射在该被覆上，形成规定宽度、规定深度、 规定长度的槽。在利用切削加工形成流体轴承的轴承槽的方法中，由于在已形成的槽的外圈缘部产生隆起，必须将它们除去，因此费用增加。另外，槽的深度以Iym级设定，必须准确地形成这些尺寸和位置，因此，难以用机械加工形成这种槽。另外，对被覆层照射激光束等的高能量光线形成轴承槽的方法，需要激光加工机，制造成本上升。
发明内容
本发明是提供一种具有均勻深度的轴承凹面的流体轴承结构以及在轴承面形成这种轴承凹面的方法。本发明的流体轴承结构，具有第一部件、和由第一部件旋转自如或直线移动自如地支撑的第二部件，第一部件和第二部件具有相互对置的轴承面，在该轴承面的一方设有流体喷出口，在该流体喷出口周围设有凹面，具有设置流体喷出口的轴承面的第一部件和第二部件的至少一方通过将具有轴承面的轴承基座和具有流体喷出口并固定在轴承基座上的凹面形成部一体化而构成，轴承基座和凹面形成部用具有不同属性的不同的铝合金作成，在轴承基座和凹面形成部上具有利用阳极氧化处理形成的被覆膜，利用轴承基座上的被覆膜和凹面形成部上的被覆膜的厚度差，在流体喷出口的周围形成凹面。轴承基座和凹面形成部以该凹面形成部的端部与轴承基座的轴承面没有阶梯差的方式被一体化。
本发明的流体轴承的轴承凹面作成方法用于流体轴承结构，该流体轴承结构具有第一部件、和由该第一部件旋转自如或直线移动自如地支撑的第二部件，第一部件和第二部件具有相互对置的轴承面，在该轴承面的一方设有流体喷出口，在该流体喷出口周围设有轴承凹面。该方法包括以下步骤将第一部件和第二部件的至少一方通过将用不同材质的铝合金作成的具有轴承面的轴承基座和具有流体喷出口的凹面形成部一体化来形成的步骤；以及利用阳极氧化处理在轴承基座和凹面形成部上形成保护膜，利用轴承基座上的保护膜和凹面形成部上的保护膜的厚度差，在流体喷出口的周围形成轴承凹面的步骤。或者 ，本发明的流体轴承结构的轴承凹面作成方法也可以包括以下步骤将第一部件和第二部件的至少一方通过将用不同材质的铝合金作成的具有轴承面的轴承基座和凹面形成部一体化来形成的步骤；在凹面形成部上形成流体喷出口的步骤；以及利用阳极氧化处理在轴承基座和凹面形成部上形成保护膜，并利用轴承基座上的保护膜和凹面形成部上的保护膜的厚度差，在流体喷出口的周围形成轴承凹面的步骤。
图Ia及图Ib是作为本发明的直动流体轴承的直动滑块与旋转流体轴承的概略立体图。图2a及图2b是表示在使用了流体轴承的直动滑块或旋转流体轴承的流体轴承面设置的流体喷出口的图。图3是直动滑块的局部放大剖视图。图4a及图4b是说明在铝合金制部件的表面作成微小凹面的例子的图。图5a 图5d是说明在利用铝合金材质的差别进行阳极氧化处理(氧化铝膜处理)时在各个材质上形成的膜厚不同的图。图6a及图6b是说明利用阳极氧化处理形成轴承凹面的图。图7是说明根据铝合金的材质而膜厚的成长速度不同的曲线图。
具体实施例方式图Ia是表示作为本发明的直动流体轴承的直动滑块。滑块部件10包围引导部件 11地形成，滑块部件10与引导部件11的对置面为流体轴承面，滑块部件10由引导部件11 支撑。在滑块部件10或引导部件11上设置用于喷出压缩空气等的加压流体的流体喷出口。 为了作为流体轴承动作对流体轴承面供给充分的压力流体。直动滑块以如下方式被使用， 艮口、以引导部件11作为静止部件被固定并可移动地支撑滑块部件10的方式、和滑块部件10 作为静止部件被固定并可移动地支撑引导部件11的方式。另外，还可以将流体喷出口在左右的流体轴承面配置在引导部件11上、在上下的流体轴承面配置在滑块部件10上。图Ib表示本发明的旋转流体轴承。旋转部件20具备被扩径为旋转轴的圆板部 26。旋转部件20的圆板部26的两端面及周面、和与该两端面和周面对置的静止部件21的内面构成流体轴承面，对该流体轴承面间的间隙供给充分的流体，旋转部件20由静止部件 21并以非接触方式可旋转地支撑。图2a及图2b表示设置在图Ia及图Ib所示的直动滑块或旋转流体轴承的流体轴承面上的流体喷出口及轴承凹面的图。如图2a所示，轴承凹面31可以在各流体喷出口 30的周边形成为凹窝状，如图2b所示，还可以在多个流体喷出口 30的周边形成为槽状。换言之，如图2a或图2b所示，还可以在一个轴承凹面31的区域内形成一个流体喷出口或多个流体喷出口。流体喷出口 30和轴承凹面31设置在移动部件或静止部件的对置的流体轴承面的任一方。通过在流体轴承面设置轴承凹面31，提高轴承刚性。图 3表示沿图Ia中的直线A_A的直动滑块的局部截面。引导部件11由轴承基座 33、作为形成凹面的凹面形成部的筒状部32构成。在轴承基座33上设置用于对流体轴承面34间的间隙供给流体的贯通孔，在该贯通孔插入两端开口的筒状部32。筒状部32的与滑块部件10对置的开口构成流体喷出口 30。从流体喷出口 30对流体轴承面34间的间隙喷出加压流体。在流体喷出口 30的附近区域形成有轴承凹面31。通过将轴承凹面31以包围流体喷出口 30的方式设置在该流体喷出口 30的附近区域，从而提高轴承刚性。轴承基座33与筒状部32由属性不同的不同材料作成。在轴承基座33与筒状部 32的表面通过阳极氧化处理形成保护膜。由于轴承基座33与筒状部32由属性不同的不同材料作成，所以通过阳极氧化处理在轴承基座33上形成的保护膜的厚度与在筒状部32上形成的保护膜的厚度不同。对于轴承基座33采用由阳极氧化处理得到的保护膜的成长快的材料，对于筒状部32采用与轴承基座33的材料相比阳极氧化保护膜的成长比较慢的材料。接着，参照图4a及图4b和图5a 5d对通过阳极氧化处理在铝部件的表面形成微小凹面的情况进行说明。图4a及图4b表示在铝合金部件40的表面形成微小凹面的例子。图4a表示在铝合金部件40的表面的多个部位形成微小的凹面，图4b表示一个微小的凹面的放大图。图5a 5d表示利用铝合金性质的差别在两个铝合金上形成的由阳极氧化处理得到的保护膜厚度不同的情况。利用阳极氧化处理在铝合金的母材表面形成厚度为数μm 数十μm的保护膜。该保护膜的厚度在相同条件下进行阳极氧化处理的场合，因铝合金的材质而不同。在图5a所示的材料A与材料B相同的情况下，在材料A上形成的保护膜的厚度a 与在材料B上形成的保护膜的厚度b没有差别。图5b表示在材料A上形成的保护膜的厚度a比在材料B上形成的保护膜的厚度b大的情况。图5c表示在材料A上形成的保护膜的厚度a比在材料B上形成的保护膜的厚度b小的情况。图5d表示在材料A上没有形成保护膜的情况。根据本发明，选择所形成的保护膜的厚度产生差别的异种金属并利用阳极氧化处理形成轴承凹面。图6a及图6b表示利用阳极氧化处理形成轴承凹面的工序。如图6a所示，引导部件11由轴承基座33和插入到在轴承基座33上设置的贯通孔中的筒状部32构成。轴承基座33与筒状部32通过粘接或压入并以两者的上面平齐的方式被一体化。在本实施例中，作为轴承基座33的材料使用铝合金A7075，作为筒状部32的材料使用铝合金A2024。阳极氧化保护膜在铝合金A7075上比在铝合金A2024上快速地成长。 铝合金A2024称为超硬铝，铝合金A7075称为超超硬铝。铝合金A2024主要由铝和铜构成。 铝合金A7075主要由铝、锌、镁构成。如图6b所示，对将轴承基座33与筒状部32 —体化而构成的引导部件11进行阳极氧化处理。通过使轴承基座33与筒状部32为异种材料，从而能够改变阳极氧化膜的膜厚，能够形成轴承凹面31。阳极氧化处理的膜厚可以准确管理，能够形成轴承凹面31要求的精度的深度的凹面。为了得到轴承凹面31的规定的深度DEP，对用于作成槽的材料的组合进行阳极氧化处理的试验，求出轴承凹面31的深度为规定的深度DEP的阳极氧化处理的条件。阳极氧化膜的厚度能够根据用表示阳极氧化处理的电压或将材料浸渍在药液的时间、药液的温度等条件、和阳极氧化保护膜的厚度的关系的试验得到的数据进行管理。
图7是表示根据铝合金的种类而膜厚的成长速度不同的图形。预先求出在轴承基座上形成的阳极氧化保护膜的厚度与在凹面形成部上形成的阳极氧化保护膜的厚度的处理经过时间的关系。根据该图形能够求出轴承凹面的深度成为规定的深度DEP的时间tl。在上述的实施例中，作为形成凹面的凹面形成部的筒状部插入轴承基座的贯通孔中，在轴承面间形成喷出流体的流体喷出口。取而代之，也可以将不具有孔的凹面形成部插入到轴承基座的贯通孔中并在将两者一体化后通过开孔或穿孔形成流体喷出口。根据本发明，能够在流体轴承面上形成深度均勻的轴承凹面，还能够简化轴承凹面的加工工序，能够有效的生产。另外，能够根据轴承凹面的深度或凹面形成部的面对流体轴承面的面积改变流体喷出口的数量或口径，能够提高轴承刚性或调整流体的流动。
权利要求
1. 一种流体轴承结构，其特征在于，具有第一部件、和由上述第一部件旋转自如地支撑或直线移动自如地支撑的第二部件，上述第一部件和上述第二部件具有相互对置的轴承面，在该轴承面的一方设有流体喷出口，在该流体喷出口周围设有凹面，具有设置流体喷出口的轴承面的第一部件和第二部件的至少一方通过将具有轴承面的轴承基座和具有流体喷出口并固定在上述轴承基座上的凹面形成部一体化而构成，上述轴承基座和上述凹面形成部用具有不同属性的不同的铝合金作成，在上述轴承基座和上述凹面形成部上具有利用阳极氧化处理形成的被覆膜，利用上述轴承基座上的被覆膜和上述凹面形成部上的被覆膜的厚度差，在流体喷出口的周围形成凹
2.根据权利要求1所述的流体轴承结构，其特征在于，上述轴承基座和上述凹面形成部以该凹面形成部的端部与轴承基座的轴承面没有阶梯差的方式一体化。
3.一种流体轴承结构的轴承凹面作成方法，该流体轴承结构具有第一部件、和由该第一部件旋转自如地支撑或直线移动自如地支撑的第二部件，上述第一部件和上述第二部件具有相互对置的轴承面，在该轴承面的一方设有流体喷出口，在该流体喷出口周围设有轴承凹面，上述流体轴承结构的轴承凹面作成方法的特征在于，具备以下步骤将上述第一部件和上述第二部件的至少一方通过将用不同材质的铝合金作成的具有上述轴承面的轴承基座和具有上述流体喷出口的凹面形成部一体化来形成的步骤；以及利用阳极氧化处理在轴承基座和凹面形成部上形成保护膜，利用轴承基座上的保护膜和凹面形成部上的保护膜的厚度差，在上述流体喷出口的周围形成轴承凹面的步骤。
4.一种流体轴承结构的轴承凹面作成方法，该流体轴承结构具有第一部件、和由该第一部件旋转自如地支撑或直线移动自如地支撑的第二部件，上述第一部件和上述第二部件具有相互对置的轴承面，在该轴承面的一方设有流体喷出口，在该流体喷出口周围设有轴承凹面，上述流体轴承结构的轴承凹面作成方法的特征在于，具备以下步骤将上述第一部件和上述第二部件的至少一方通过将用不同材质的铝合金作成的具有上述轴承面的轴承基座和凹面形成部一体化来形成的步骤；在上述凹面形成部上形成上述流体喷出口的步骤；以及利用阳极氧化处理在轴承基座和凹面形成部上形成保护膜，并利用轴承基座上的保护膜和凹面形成部上的保护膜的厚度差，在上述流体喷出口的周围形成轴承凹面的步骤。
全文摘要
本发明提供轴承凹面深度均匀的流体轴承结构和流体轴承结构的轴承凹面的形成方法。在轴承基座上并将筒状部件插入贯通孔中、形成使加压流体向流体轴承面间喷出的流体喷出口。在流体喷出口的周围形成轴承凹面。轴承基座和筒状部由不同种类材料制造。在轴承基座和筒状部上通过阳极氧化处理形成薄膜。由于轴承基座和筒状部由不同种类材料制造，所以轴承基座上的保护膜的厚度与筒状部上的保护膜的厚度不同。轴承基座选择保护膜的成长速度快的材料，筒状部选择保护膜成长慢的材料。
文档编号F16C33/02GK102200169SQ20101014818
公开日2011年9月28日 申请日期2010年3月24日 优先权日2010年3月24日
发明者大木武, 羽村雅之, 蛯原建三 申请人:发那科株式会社