JPH02278009A - 静圧気体軸受 - 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］ この発明は、エアスライド、エアスピンドル等の静圧気
体軸受に関し、詳しくは軸受すき間内の圧力を調節する
ための給気の絞り構造に関するものである。

〔従来の技術〕

従来の静圧気体軸受は、軸受すき間の給気孔にオリフィ
ス等を設けて給気を絞る構造をとっているが、軸受すき
間を適正な量に制御するのは、給気の供給圧を変化させ
てすき間内の圧力を１８１節する方法がとられている。

しかし、このように供給圧を変化させる方法では、圧送
ポンプの圧力変化特性のタイムラグのために、すき間内
の圧力を所要の圧力に変えるまでに時間がかかり、応答
性が悪いという欠点がある。

一方、実験室等においては、第４図に示すように、軸受
すき間２０に開口する給気孔２１に給気の絞り装置２２
を設け、この絞り装置２２により給気量を調節してすき
間内の圧力をｍ節するものが提案されている。

この絞り装置２２は、同図に示すように、軸受すき間２
０に開口する給気孔２１に、弁孔２３を有する絞り板２
５とその弁孔２３の開放量を変化させるピストン２６を
備えるアクチュエータ２４を設け、軸受すき間２０にそ
の間隔を検出するセンサ２７を設けて構成されており、
そのセンサ２７の信号によりアクチュエータ２４のピス
トン２６を伸縮させて弁孔２３の開放量を変化させ、給
気量を調節するようにしたものである０例えば、すき間
２０が適正な平衡状態より小さくなった場合、アクチュ
エータ２４が縮んで弁孔２３の開放量を大きくし、給気
量を増大してすき間２０内部の圧力を高め、すき間２０
を平衡状態に復帰させる。

しかし、上記構造の絞り装置においては、アクチュエー
タ２４やピストン２６の駆動機構のスペースが必要であ
り、また、センサ２７やその出力信号を増幅させるため
の増幅器２８が必要であるため、軸受を機械装置等に取
付ける場合に、軸受部分が太き（なり易い欠点がある。

また、センサ２７の信号を増幅器により増幅してアクチ
ュエータ２４に伝達するため、アクチュエータ２４の作
動に遅れが生じ、応答性が悪いという欠点もある。

そこで、この発明は、上記の欠点を解消し、コンパクト
で応答性に優れた静圧気体軸受を提供することを目的と
する。

〔課題を解決するための手段〕

上記の課題を解決するため、この発明は、軸受すき間に
開口する給気孔に給気の絞り装置を設け、この絞り装置
により給気量を！Ｊ１１１ｆｆして軸受すき間内の圧力
を制御する静圧気体軸受において、絞り装置を、気体の
挿通孔を備える絞り板と、上記挿通孔に間隔をあけて配
置されてその間隔を伸縮させるアクチュエータとから構
成し、絞り板を、機械的ひずみを電位差に変換する圧電
素子により、アクチエエータを、電位差を機械的ひずみ
に変換する圧電素子によりそれぞれ形成し、絞り板とア
クチュエータの相互の電極をリード線により接続したの
である。

〔作用〕

上記構造によれば、軸受すき間の大きさが平衡状態より
太き（なり、軸受すき間内の圧力が減少すると、その圧
力により絞り板がひずみ、絞り仮内部に電位差が発生す
る。この電位差はリード線を介してアクチュエータの電
極に伝わり、アクチュエータが挿通孔との間の間隔を小
さくするように変形する。このため、給気量が減少し、
軸受すき間内部の圧力がさらに低下して軸受すき間が平
衡状態に戻される。

逆に、軸受すき間内の圧力が上昇すると、上記とは逆の
作動によりアクチエエータが挿通孔との間の間隔を大き
くし、給気量を増大させて軸受すき間を一定に調節する
。

〔実施例］ 以下、この発明の実施例を添付図面に基づいて説明する
。

第１図及び第２図はエアスライドの静圧気体軸受に適用
した例を示している。

スライド部材１は、軸受すき間４を介してガイド部材２
に対し浮上支持されている。このスライド部材１には、
空気供給路６と、圧縮空気供給源と連結する空気吸入ロ
アが形成されている。また、スライド部材１には、周方
向に多数の空気供給路６と軸受すき間４を連通ずる給気
孔８が形成されており、この給気孔８は、ガイド部材２
の長さ方向に（紙面に向かう方向に）所定間隔をおいて
複数列形成されている。

上記各々の給気孔８には、給気量を絞る絞り装置３が設
けられている。この絞り装置３は第２図に示すように、
給気孔８の吐出口に取付けられ、中央に空気挿通孔１０
を有する絞り板１１と、給気孔８の内部に取付けたアク
チュエータ１′２とから構成されており、アクチエエー
タ１２の先端部は、絞り板１１内面の空気挿通孔１０に
わずかなすき間りを介して近接し、その先端部と空気挿
通孔１０との間で絞りすき間５を形成している。

上記絞り板１１は、機械的ひずみを電位差に変換する圧
電素子で形成されており、軸受すき間４内の圧力が変化
し、その圧力変化を受けて絞り板１１がひずむとその両
端部に電位差が発生するようになっている。

一方、アクチュエータ１２は、電位差を機械的ひずみに
変換する圧電素子で形成されており、電位差を受けると
機械的ひずみが生じて長さ方向に伸縮し、絞り板１１と
の間の絞りすき間５を変化させる。

上記アクチュエータ１２と絞り板１１は、相互の電極が
リード線　９により接続されており、連動して動作する
ようになっている。すなわち、絞り板１１の電極間に電
位差が生じると、その電位差がリード線９を介してアク
チュエータ１２に伝わってアクチュエータ１２の電極間
に電位差を生じさせ、アクチュエータ１２を変形させる
。この場合、絞り板１．１が軸受すき間４内の圧力上昇
によってひずむことにより生じる電位変化が、アクチュ
エータ１２が短くなる方向に、すなわち絞りすき間５を
拡大する方向に変形する電位変化と偏成するように設定
されている。

この実施例は上記のような構造で成っており、次に作用
を説明する。

空気吸入ロアがら空気供給路６に圧縮空気が導入される
と、その圧縮空気は、給気孔８内の絞りすき間５から絞
り板１１の挿通孔１０を通って軸受すき間４内に導入さ
れ、ガイド部材２に対してスライド部材１・を浮上支持
する。

いま、スライド部材１とガイド部材２の位置関係で決ま
る軸受すき間４が平衡状態から減少したとすると、軸受
すき間４内の流路抵抗が増大し、圧力は上昇する。この
ように軸受すき間４内の圧力が上昇すると、それを受け
て絞り板１１が機械的にひずみ、その両端部に電位差を
生じさせる。

この電位差がリード線９を介してアクチエエータ１２に
伝わると、アクチュエータ１２を形成する圧電素子は収
縮する方向にひずみ、絞り板１１とアクチュエータ１２
間の絞りすき間５が大きくなる。このため、軸受すき間
４内に圧縮空気が入り易くなってその内部の圧力がさら
に上昇し、すき間４が速やかに平衡状態に戻され、もと
の平衡状態の圧力に戻る。

一方、軸受すき間４が大きくなり、軸受すき間４内の圧
力が低下すると、絞り板１１．とアクチエエータ１２が
上記とは逆に動作して絞りすき間５が小さくなり、軸受
すき間４内に圧縮空気が入りにくくなって、軸受すき間
４内の圧力がさらに減少する。したがって、軸受すき間
４は速やかに平衡状態に戻され、もとの平衡状態の圧力
に戻る。

なお、図中１３は、樹脂又はセラミック層であり、この
ように絞り坂１１を樹脂等で覆うようにすれば、自励振
動を抑制できる利点がある。

第３図は他の実施例を示しており、この例ではアクチエ
エータ１２′を片持支持で取付けている。

このようにアクチエエータ１２′の端部を支持すればそ
の変位量を大きくとることができ、制御量を大きくでき
る利点がある。なお、上記アクチエエータは給気孔８′
内部に両端支持で取付けるようにしてもよい。

（発明の効果〕 以上のように、この発明は、給気の絞り装置を性質の異
なる圧電素子で形成し、軸受すき間内の圧力変化を一方
の圧電素子で検知すると共に、その圧電素子と連動して
、他方の圧電素子を変形させて給気の絞り量を変化させ
るようにしたので、従来のようにセンサやアンプ等を用
いる必要がなくなり、極めてコンパクトに軸受内に組み
込むことができる。

また、圧電素子のひずみと電位差の関係を利用している
ので、給気量の調節が瞬時にでき、応答特性に優れた静
圧気体軸受が得られるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例の縦断側面図、第２図は同上の要部を示
す縦断側面図、第３図は他の実施例を示す縦断側面図、
第４図は従来例を示す縦断側面図である。 １・・・・・・スライド部材、　　２・・・・・効゛イ
ド部材、３・・・・・・絞り装置、　　　４・曲・軸受
すき間、５・・・・・・絞りすき間、　　６・・曲空気
供給路、８．８′・・曲給気孔、　Ｓ・・・・−、ｌＪ
−ド線、１０．１０′・・・・・・空気挿通孔、１１．
１１′・・・・・・絞り板、 １２．１２′・・川・アクチュエータ。 第１図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）軸受すき間に開口する給気孔に給気の絞り装置を
   設け、この絞り装置により給気量を調節して上記すき間
   内の圧力を制御する静圧気体軸受において、上記絞り装
   置を、気体の挿通孔を備える絞り板と、上記挿通孔に間
   隔をあけて配置されてその間隔を伸縮させるアクチュエ
   ータとから構成し、上記絞り板を機械的ひずみを電位差
   に変換する圧電素子により、上記アクチュエータを電位
   差を機械的ひずみに変換する圧電素子によりそれぞれ形
   成し、上記絞り板とアクチュエータの相互の電極をリー
   ド線により接続したことを特徴とする静圧気体軸受。