TWI546464B - 多孔質氣靜壓軸承之製作方法 - Google Patents

多孔質氣靜壓軸承之製作方法 Download PDF

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Description

多孔質氣靜壓軸承之製作方法
本發明是關於一種氣靜壓軸承，特別是關於一種多孔質氣靜壓軸承之製作方法。
請參閱第4圖，一種習知多孔質氣靜壓軸承300，其藉由一加壓系統(圖未繪出)將一工作流體通入該多孔質氣靜壓軸承300之孔隙中，使該多孔質氣靜壓軸承300與一平台(圖未繪出)之間的微小間隙中產生氣壓而氣浮於該平台上，由於該多孔質氣靜壓軸承300運作時與該平台之間的磨擦力極小，該多孔質氣靜壓軸承300可做為精密定位之元件。雖然該多孔質氣靜壓軸承300具有其多孔質材料的孔隙分布均勻的特性，可達成均勻氣壓薄膜分布的功效，但亦因該多孔質氣靜壓軸承300的透氣率已於多孔質材料製成時固定，而無法控制該多孔質氣靜壓軸承300之透氣率大小，導致該多孔質氣靜壓軸承300無法廣泛的應用。
本發明的主要目的在於藉由多孔質氣靜壓軸承的製作方法於多孔質材料上形成密封層，使得以本發明之方法製成之多孔質氣靜壓軸承不但具有多孔質材料孔隙均勻分布之功效，亦可藉由密封層達成節流之功效，而使多孔質氣靜壓軸承之透氣率可不受限於多孔質材料的特性，進而進行更廣泛之應用。
一種多孔質氣靜壓軸承之製作方法包含提供一載板，該載板具有一基板層及複數個多孔質凸出件，該些多孔質凸出件位於該基板層上，且相鄰之該多孔質凸出件之間形成有複數個凹槽，接著，形成一覆蓋層於該載板上，該覆蓋層覆蓋該些多孔質凸出件且填充於該些凹槽中，該覆蓋層具有一預移除層及一密封層，該密封層位於該預移除層及該基板層之間，最後，移除該覆蓋層之該預移除層以顯露各該多孔質凸出件及該密封層，且該密封層位於相鄰的兩個多孔質凸出件之間。
本發明藉由該些多孔質凸出件及該些凹槽的設置及將該覆蓋層之該密封層填充於該些凹槽中，以選擇性的密封該些多孔質凸出件之該孔隙，而達到節流之功效，使得以本發明之方法製成之多孔質氣靜壓軸承不但可具有空隙均勻分佈之功效，且其透氣率及出氣流量亦可藉由該些多孔質凸出件及該些凹槽的分布進行設計，使其能進行更廣泛的應用。
請參閱第1圖，為本發明之一較佳實施例，一種多孔質氣靜壓軸承之製作方法10包含「提供載板11」、「形成覆蓋層於載板上12」及「移除覆蓋層之預移除層13」。
請參閱第2A、2B、2C及2D圖，為本發明之第一實施例之流程圖，請參閱第1及2A圖，於「提供載板11」的步驟中，提供一載板100，該載板100具有一基板層110及複數個多孔質凸出件120，該些多孔質凸出件120位於該基板層110上，且相鄰之該多孔質凸出件120之間形成有複數個凹槽130，在本實施例中，該載板100之該基板層110亦為多孔質材料，且該載板100之該基板層110及該些多孔質凸出件120為一體成型，較佳的，是將一多孔質材料進行精密加工(如鑽石車削、銑削或車銑複合切削)而形成該些多孔質凸出件120及該些凹槽130，而該些多孔質凸出件120及該些凹槽130的位置分布關係則根據多孔質氣靜壓軸承之透氣率的需求而預先設計。
接著，請參閱第1及2B圖，於「形成覆蓋層於載板上12」的步驟中，形成一覆蓋層200於該載板100上，該覆蓋層200覆蓋該些多孔質凸出件120且填充於該些凹槽130中，請參閱第2B圖，在本實施例中，各該多孔質凸出件120具有一透氣部121及一預移除部122，該透氣部121設置於該基板層110，該預移除部122連接該透氣部121，該透氣部121位於該基板層110及該預移除部122之間，而該覆蓋層200具有一預移除層210及一密封層220，該密封層220位於該預移除層210及該基板層110之間，且該密封層220位於相鄰的兩個多孔質凸出件120的該透氣部121之間。
請參閱第2B圖，該基板層110具有一顯露表面111，各該多孔質凸出件120具有一表面123，該表面123與該顯露表面111之間具有一間距D，該覆蓋層200具有一厚度T，較佳的，該覆蓋層200之該厚度T不小於該間距D，以使該覆蓋層200可完全覆蓋該基板層110之該顯露表面111及各該多孔質凸出件120的側面。
請參閱第2B圖，該密封層220可選自於一膠體或一金屬薄膜，若該密封層220為該膠體，則將該膠體塗佈於該載板100上後進行「固化步驟」，於常溫、加溫或烘烤的環境下使該膠體固化成型，當該膠體固化後，該膠體密封其覆蓋之該載板100的孔隙。若該密封層220為該金屬薄膜時，則可選自以真空濺鍍、真空蒸鍍或離子佈植的方式將該金屬薄膜形成於該載板100上，且該金屬薄膜可為單層或多層金屬，相同地，該金屬薄膜亦密封其覆蓋之該載板100的孔隙，使其無法透氣。
請再參閱第2B圖，在本實施例中，由於該基板層110亦為多孔質材料，較佳的，該覆蓋層200為膠體，以膠體覆蓋該載板100並固化後，可使該覆蓋層200與該基板層110之間能具有穩定的結合強度。
請參閱第1及2C圖，最後，於「移除覆蓋層之預移除層13」的步驟中，移除該覆蓋層200之該預移除層210以顯露各該多孔質凸出件120及該密封層220，而移除之方法可為精密鑽石車削，但不在此限。請參閱第2C，由於於「形成覆蓋層於載板上12」的步驟中，該覆蓋層200可能滲透或沉積至該些多孔質凸出部之該表面123的孔隙中而密封孔隙，因此，較佳的，各該多孔質凸出件120之該預移除部122亦於移除覆蓋層之預移除層的步驟中同時被移除，而顯露該透氣部121的一透氣表面121a，使該載板100可透過該透氣部121之該透氣表面121a透氣。
請參閱第2D圖，是經由上述第一實施例之步驟加工後而得之多孔質氣靜壓軸承，其中該密封層220所填充之該些凹槽130為不透氣之部分，而顯露之各該多孔質凸出件120之該透氣表面121a為透氣部分，因此由該基板層110之另一面的氣隙通入氣體時，氣體僅會由該多孔質凸出件120之該透氣表面121a透出，而可藉由密封之該密封層220達成節流之功效，且由於該密封層220所密封之該些凹槽130及用以透氣之該些多孔質凸出件120是於製程初始進行設計，而使製成之多孔質氣靜壓軸承可達到所需之出氣流量及透氣率，使多孔質氣靜壓軸承能同時達成氣隙分布均勻及出氣流量可依需求進行設計的功效。
請參閱第3A、3B、3C及3D圖，為本發明之第二實施例之流程圖，其與第一實施例的差異在於該載板100之該基板層110及該些多孔質凸出件120為兩個獨立之元件，其中該基板層110可為一金屬基板，請參閱第3A圖，該基板層110具有一本體112及複數個通孔113，該本體112具有一上表面112a及一下表面112b，該上表面112a凹設有複數個容置槽112c，各該容置槽112c具有一槽底面112d，各該通孔113連通各該槽底面112d及該下表面112b而貫穿該本體112，較佳的，該金屬基板是根據需求以粉末冶金或切削加工形成該些容置槽112c及該些通孔113，因此，在本實施例中亦可根據多孔質氣靜壓軸承之透氣率的需求預先設計多孔質氣浮工作面的面積、位置或幾何型式。由於多孔質材料的成本較於金屬基板的成本為高，相較於第一實施例，本實施例以該金屬基板作為該基板層110可降低該多孔質氣靜壓軸承的製作成本，因此，本實施例特別適用於具有較少節流孔之多孔質氣靜壓軸承，可大幅地減少多孔質材料的使用而降低該多孔質氣靜壓軸承所需之製作成本，且亦同時可使該多孔質氣靜壓軸承具有多孔質材料之孔隙分布均勻之功效。
請參閱第3A圖，在本實施例中，各該多孔質凸出件120嵌入並設置於各該容置槽112c中，且各該多孔質凸出件120罩蓋各該通孔113，接著，請參閱第1及第3B圖，相同地，於「形成覆蓋層載板上」的步驟中，以塗佈一膠體或是鍍上一金屬薄膜的方式於該載板100上形成一覆蓋層200，在本實施例中，由於該基板層110亦為金屬材質，較佳的，該覆蓋層200為金屬薄膜，以金屬薄膜覆蓋該基板層110，可使該覆蓋層200與該基板層110之間能具有穩定的結合強度。最後，請參閱第1及3C圖，以精密鑽石車削移除該覆蓋層200之該預移除層210及各該多孔質凸出件120之該預移除部122，以顯露該覆蓋層200之該密封層220及各該透氣部121之該透氣表面121a。
請參閱第3D圖，是經由上述第二實施例之步驟加工後而得之多孔質氣靜壓軸承，其中該密封層220所填充之各該多孔質凸出件120的側面為不透氣之部分，而顯露之各該多孔質凸出件120之該透氣表面121a為透氣部分，因此由該本體112之該些通孔113通入氣體時，可藉由密封之該密封層220使得氣體僅由各該多孔質凸出件120之該透氣表面121a透氣，且由於該密封層220所填充之該些凹槽130及用以透氣之該些多孔質凸出件120可於製程初始藉由該本體112之該些容置槽112c的設置而決定，進而使製成之多孔質氣靜壓軸承達到所需之出氣流量及透氣率，使多孔質氣靜壓軸承能同時達成氣隙分布均勻及出氣流量可依需求設計的功效。
本發明藉由該些多孔質凸出件120及該些凹槽130的設置及將該覆蓋層200之該密封層220填充於該些凹槽130中，以選擇性的密封該些多孔質凸出件120之該孔隙，而達到節流之功效，使得以本發明之方法製成之多孔質氣靜壓軸承不但可具有空隙均勻分佈之功效，且其透氣率及出氣流量亦可藉由該些多孔質凸出件120及該些凹槽130的分布進行設計，使其能進行更廣泛的應用。
本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準，任何熟知此項技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內所作之任何變化與修改，均屬於本發明之保護範圍。
10‧‧‧多孔質氣靜壓軸承之製作方法
11‧‧‧提供載板
12‧‧‧形成覆蓋層於載板上
13‧‧‧移除覆蓋層之預移除層
100‧‧‧載板
110‧‧‧基板層
111‧‧‧顯露表面
112‧‧‧本體
112a‧‧‧上表面
112b‧‧‧下表面
112c‧‧‧容置槽
112d‧‧‧槽底面
113‧‧‧通孔
120‧‧‧多孔質凸出件
121‧‧‧透氣部
121a‧‧‧透氣表面
122‧‧‧預移除部
123‧‧‧表面
130‧‧‧凹槽
200‧‧‧覆蓋層
210‧‧‧預移除層
220‧‧‧密封層
300‧‧‧多孔質氣靜壓軸承
D‧‧‧間距
T‧‧‧厚度
第1圖：依據本發明之一實施例，一種多孔質氣靜壓軸承之製作方法的方塊流程圖。 第2A圖：依據本發明之第一實施例，一載板的側面剖視圖。 第2B圖：依據本發明之第一實施例，覆蓋一覆蓋於於該載板上的側面剖視圖。 第2C圖：依據本發明之第一實施例，移除該覆蓋層之一預移除層的側面剖視圖。 第2D圖：依據本發明之第一實施例，一多孔質氣靜壓軸承的側面剖視圖。 第3A圖：依據本發明之第二實施例，一載板的側面剖視圖。 第3B圖：依據本發明之第二實施例，覆蓋一覆蓋於於該載板上的側面剖視圖。 第3C圖：依據本發明之第二實施例，移除該覆蓋層之一預移除層的側面剖視圖。 第3D圖：依據本發明之第二實施例，一多孔質氣靜壓軸承的側面剖視圖。 第4圖：習知一種多孔質氣靜壓軸承的側面剖視圖。
10‧‧‧多孔質氣靜壓軸承之製作方法
11‧‧‧提供載板
12‧‧‧形成覆蓋層於載板上
13‧‧‧移除覆蓋層之預移除層

Claims (10)

  1. 一種多孔質氣靜壓軸承之製作方法，其包含：提供一載板，該載板具有一基板層及複數個多孔質凸出件，該些多孔質凸出件位於該基板層上，且相鄰之該多孔質凸出件之間形成有複數個凹槽，其中各該多孔質凸出件具有一透氣表面，該透氣表面用以供氣體透出；形成一覆蓋層於該載板上，該覆蓋層覆蓋該些多孔質凸出件且填充於該些凹槽中，該覆蓋層具有一預移除層及一密封層，該密封層位於該預移除層及該基板層之間；以及移除該覆蓋層之該預移除層以顯露各該多孔質凸出件之該透氣表面及該密封層，且該密封層位於相鄰的兩個多孔質凸出件之間之該些凹槽中，以密封該些凹槽。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之多孔質氣靜壓軸承之製作方法，其中各該多孔質凸出件具有一透氣部及一預移除部，該透氣部設置於該基板層，該預移除部連接該透氣部，該透氣部位於該基板層及該預移除部之間，且該密封層位於相鄰的兩個多孔質凸出件的該透氣部之間，其中於移除覆蓋層之預移除層的步驟中，各該多孔質凸出件之該預移除部亦同時被移除以顯露該透氣部的一透氣表面。
  3. 如申請專利範圍第1或2項所述之多孔質氣靜壓軸承之製作方法，其中該基板層具有一顯露表面，各該多孔質凸出件具有一表面，該表面與該顯露表面之間具有一間距，該覆蓋層具有一厚度，該覆蓋層之該厚度不小於該間距。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之多孔質氣靜壓軸承之製作方法，其中 該載板之該基板層為多孔質材料。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之多孔質氣靜壓軸承之製作方法，其中該載板之該基板層及該些多孔質凸出件為一體成型。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之多孔質氣靜壓軸承之製作方法，其中該基板層具有一本體及複數個通孔，各該通孔貫穿該本體，各該多孔質凸出件罩蓋各該通孔。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之多孔質氣靜壓軸承之製作方法，其中該基板層之該本體具有一上表面及一下表面，該上表面凹設有複數個容置槽，各該多孔質凸出件設置於各該容置槽中。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之多孔質氣靜壓軸承之製作方法，其中各該容置槽具有一槽底面，各該通孔連通各該槽底面及該下表面。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之多孔質氣靜壓軸承之製作方法，其中該覆蓋層為一膠體，且於形成覆蓋層於載板上的步驟後另包含有一固化步驟，以使該膠體固化成型。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之多孔質氣靜壓軸承之製作方法，其中該覆蓋層為一金屬薄膜，且該金屬薄膜可選自以真空濺鍍、真空蒸鍍或離子佈植的方式形成於該載板上。
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