JPH03249423A - 静圧気体軸受 - Google Patents

静圧気体軸受

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JPH03249423A
JPH03249423A JP4269090A JP4269090A JPH03249423A JP H03249423 A JPH03249423 A JP H03249423A JP 4269090 A JP4269090 A JP 4269090A JP 4269090 A JP4269090 A JP 4269090A JP H03249423 A JPH03249423 A JP H03249423A
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slit groove
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Mamoru Tanaka
守 田中
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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) 本発明の静圧気体軸受は、精密工作機械等の回転部分を
支承する場合に利用するもので、本発明は、この様な静
圧気体軸受の剛性向上を図るものである。
(従来の技術) 精密工作機械等に組み込まれ、高速で回転する回転軸等
の回転部材を、空気等の圧縮気体の力により支承する静
圧気体軸受が、従来から広く使用されている。
第9〜10図は、この様な従来から知られている静圧気
体軸受の1例として、特公昭45−37683号公報に
記載された静圧気体軸受を示している。
第9図に於いて1は、内周面を円筒状の軸受面2とした
軸受部材で、この軸受部材1の内側に回転軸3を挿通し
ている。上記軸受面2の上下左右4個所位置には、それ
ぞれ凹部4a、4b、5a、5bを形成し、各凹部4a
、4b、5a、5bに圧縮気体を送り込む事で、上記回
転軸3を軸受部材1の内側に、非接触状態で支承する様
にしている。
上記4個の凹部4a、4b、5a、5bの内、上下2個
所位置の凹部4a、4bは第一の制御絞り弁6を介して
、左右2個所位置の凹部5a、5bは第二の制御絞り弁
7を介して、それぞれコンプレッサ等の圧縮気体供給源
に通じさせている。
上記第一、第二の制御絞り弁6.7は、軸受面2と回転
軸3の外周面とが同心になる様に、上下の凹部4a、4
b、或は左右の凹部5a、5bに送る圧縮気体の量と圧
力とを調節する為のもので、例えば第10図に示す様に
構成されている。
第一(第二)の制御絞り弁6(7)を構成するハウジン
グ8の片面中央部に設けた第一ボート9と凹部4a (
5a)とは第一供給管10により、他面中央部に設けた
第二ボート11と凹部4b(5b)とは第二供給管12
により、それぞれ連通させている。又、上記ハウジング
8の中間部にはダイヤフラム15を設けて、このハウジ
ング8の内側を、第一ボート9側の第−室13と第一ボ
ート11側の第二室14とに分割し、これら第、第二両
室13.14に、圧縮気体供給源から圧縮気体を送り込
んでいる。
上記ハウジング8の内面で、第一、第二側ボート9.1
1の開口部を囲む位置は、全周に亙ってそれぞれ内方に
突出させ、上記ダイヤフラム15の両側には、第一、第
二側ボート9.11と第一、第二両室13.14との間
に、それぞれ第一、第二側絞り流路16.17を形成し
ている。
上述の様に構成される為、回転軸3の変位に基づいて、
この回転軸3の外周面と軸受面2とが同心でなくなった
場合、第一、第二の制御絞り弁6.7の作用により、凹
部4a、4b、5a、5bに送り込まれる圧縮空気の量
と圧力とが適当に調節され、上記回転軸3の外周面と軸
受面2とが同心になる。
例えば、第10図に於いて回転軸3が下方に変位した場
合、回転軸3の外周面と軸受面2との間の軸受隙間18
の寸法が、下側で小さく、上側で大きくなる。この寸法
変化に伴ない、下側の凹部4b (5b)内の圧力が高
く、上側の凹部4a(5a)内の圧力が低くなり、第二
供給管12により凹部4b (5b)と通じた第二ボー
ト11内の圧力が上昇し、第一供給管10により凹部4
a(5a)と通じた第一ボート9内の圧力が低下する。
この結果、第一、第二側ポート9.11を仕切るダイヤ
フラム15が上方に変位し、第二絞り流路17が広く、
第一絞り流路16が狭くなって、下側の凹部4b (5
b)内に送り込む圧縮気体の量と圧力とが犬ぎくなり、
上側の凹部4a(5a)内に送り込まれる圧縮気体の量
と圧力とが小さくなって、回転軸3が第10図で上方に
押され、この回転軸3の変位が解消される。
(発明が解決しようとする課題) ところが、上述の汀に構成され作用する、従来の静圧気
体軸受に1髪・では、次に述べる様な問題があった。
即ち、従来構造の場合、軸受隙間18に圧縮気体を供給
する為の凹部4a、4b、5a、5bが、大きな凹みで
あった為、これらの凹部4a。
4b、5a、5bに送り込んだ圧縮気体により、自助振
動が発生し易く、発生した場合には、静圧気体軸受を組
み込んだ工作機械等の運転を安定して行なえなくなって
しまう。
特に、軸受剛性を高める為、各凹部4a、4b、5a、
sbに供給する気体の圧力を上昇させると、上述の様な
自励振動が発生し易くなるので、軸受剛性を高めるのに
限度があった。
本発明の静圧気体軸受は、上述の様な問題を解決するも
のである。
(課題を解決する為の手段) 本発明の静圧気体軸受は、固定の軸受部材と、この軸受
部材に設けた軸受面と軸受隙間を介して対向する回転部
材と、上記軸受面に形成され、且つ供給口を通じて圧縮
気体の供給源に通しるスリット溝とから構成されている
そして、上記スリット溝の深さdは、軸受隙間寸法りの
3〜8倍とし、上記スリット溝の幅Wは、上記深さdの
1〜5倍としている。
(作  用) 上述の様に構成される本発明の静圧気体軸受の場合、回
転部材を支承する為の圧縮気体は、スリット溝を通じて
軸受隙間に送り込まれるが、スリット溝の形状が工夫さ
れている事により、自助振動が発生し難くなり、静圧気
体軸受を組み込んだ装置を安定した状態で運転する事が
出来、又、圧縮気体の圧力を高めて、軸受剛性を向上さ
せる事も可能となる。
(実施例) 次に、図示の実施例を説明しつつ、本発明を更に詳しく
説明する。
第1〜3図は本発明の第一実施例を示しており、第1図
は全体構成を示す断面図、第2図はスリット溝の形状を
示す、第1図のA矢視図、第3図は第2図のB−B断面
図である。
1は、内周面を円筒状の軸受面2とした軸受部材で、こ
の軸受部材1の内側に、外径が50〜150mm程度の
回転軸3を挿通している。上記軸受面2の上下左右4個
所位置には、それぞれスリット溝19a、19b、20
a、20bを形成し、各スリット溝19a、19b、2
0a、20bに圧縮気体を送り込む事で、上記回転軸3
を軸受部材1の内側に、非接触状態で支承する様にして
いる。
即ち、上記各スリット溝19a、19b、20a、20
b内に送り込まれた圧縮気体により、上記軸受面2と回
転軸3の外周面との間に、寸法がhの軸受隙間18を全
周に亙って形成し、回転軸3が軸受部材1の内側で、両
部材3.1同士が互いに接触する事なく回転する様にし
ている。
又、上記4個のスリット溝19a、19b、20a、2
0bの内、上下2個所位置のスリット溝19a、19b
は第一の制御絞り弁6を介して、左右2個所位置のスリ
ット溝20a、20bは第二の制御絞り弁7を介して、
それぞれコンプレッサ等の圧縮気体供給源に通しさせて
いる。
上記第一、第二の制御絞り弁6.7は、前述した従来構
造の場合と同様に、軸受面2と回転軸3の外周面とが同
心になる様に、上下のスリット溝19a、19b1或は
左右のスリット溝20a120bに送る圧縮気体の量を
調節する為のもので、前述した第10図に示す様に構成
されており、各制御絞り弁6.7の両端部にその一端を
接続された第一、第二供給管10.12の他端を、上記
各スリット溝19a、19b、20a、20bの中央部
に通じさせている。
各スリット溝19a、19b、20a、20bは、それ
ぞれ第2図に示す様にr田J字形に形成されている。
この様な各スリット溝19a、19b、20a、20b
の深さdは、前記軸受隙間18の寸法h(通常5〜20
μm)の3〜8倍(d=(3〜8)h)とし、上記スリ
ット溝の幅Wは、上記深さdの1〜5倍(w=(1〜5
)d)としている。
上述の様に構成される本発明の静圧気体軸受の場合、回
転軸3を支承する為の圧縮気体は、各スリット溝19a
、19b、20a、20bを通じて軸受隙間18に送り
込まれ、軸受部材1の内側に回転軸3を、非接触状態で
支承すると共に、回転軸3外周面の中心と軸受面2の中
心とがずれた場合には、第一、第二の両制御絞り弁6.
7の作用により、このずれを修正する。
更に、本発明の静圧気体軸受の場合、スリット溝19a
、19b、20a、20bの形状が、上述の様に工夫さ
れている事により、自助振動が発生し難くなり、静圧気
体軸受を組み込んだP!密工作機械等の装置を安定した
状態で運転する事が出来、又、気体の圧力を高めて、軸
受剛性を向上させる事も可能となる。この場合に於いて
、本発明の静圧気体軸受の場合、実用的な気体消費量(
例えば、1軸受当たりで5〜501. /min )で
、十分な軸受剛性を得る事が出来る。
尚、スリット溝19a、19b、20a、20bの形状
を、上述の様に定める理由は、次の通りである。
先ず、各スリット溝19a、19b、20a。
20bの深さdを軸受隙間18の寸法りの3〜8倍(d
=(3〜8)h)とした理由は、深さdを隙間寸法りの
3倍よりも小さくした場合(d〈3h)、各スリット溝
19a、19b、20a、20b内に送り込まれた圧縮
気体が、溝全体に互って広がりにくく、各スリット溝1
9a、19b、20a、20b内に存在する圧縮気体の
圧力が均一となり難い為、軸受剛性が低くなり、反対に
、深さdを隙間寸法りの8倍よりも大きくした場合(d
>8h)、各スリット溝19a、19b、20a、20
bの容積が大きくなって、自助振動が発生し易くなる為
である。
又、各スリット溝19a、19b、20a、20bの幅
Wを深さdの1〜5倍(w=(1〜5)d)とした理由
は次の通りである。即ち、幅Wを深さdよりも小さくし
た場合(wed)、スリット溝19a、19b、20a
、20bの加工作業が難しくなり、静圧気体軸受の製作
費が徒に高くなり、又、各スリット溝19a、19b、
20a、2Ob内の気体の圧力が全体に亙って均一化さ
れないので、軸受剛性が低くなる。反対に、幅Wを深さ
dの5倍よりも大きくした場合(W〉5d)、軸受面2
に形成するスリット溝の体積が大きくなって、自助振動
が発生し易くなる。尚、各スリット溝19a、19b、
20a、20bの断面形状は、矩形でも、或は円弧形で
も良い。
次に、第4図は本発明の第二実施例を示している。
前述の第一実施例が、スリット溝19a119b、20
a、20bの全体形状をr田1字形としていたのに対し
、本実施例の場合は、互いに平行な複数の分配溝部21
.21の中央部同士を、連結溝部22で連続させた形状
としている。
その他の構成と作用とに就いては、スリット溝の幅や深
さも含め、前述した第一実施例の場合と同様である。
次に、第5〜6図は本発明の第三実施例を示しており、
第5図は第6図のC−C断面図、第6図は第5図のD−
D断面図である。
前述した第一〜第二実施例が、本発明をラジアル軸受に
適用した実施例であフたのに対し、本実施例、及び後述
する第四実施例は、本発明をスラスト軸受に通用した実
施例である。
回転軸23の両端部にフランジ部24.24を固定した
回転部材25の周囲には、両フランジ部24.24に挟
まれる様にして、円輪状の軸受部材26が設けられてい
る。
そして、この軸受部材26の両側面に設けられた軸受面
28a、28bに、それぞれ第6図に示す様に、同心円
状の溝部と放射状の溝部とを組み合わせた、スリット溝
27a、27bを形成し、各スリット溝27a、27b
に圧縮気体を送り込む事により、各フランジ部24.2
4が軸受部材26と接触する事なく、回転軸23及びフ
ランジ部24.24が回転する様にしている。
又、軸受部材26の内側には、それぞれスリット溝27
a、27bの底部に通じる制御絞り弁29を設けて、各
スリット溝27a、27bに供給する圧縮気体の量を調
節し、各軸受面28a、28bと各フランジ部24.2
4の内面との間の軸受隙間30の寸法が、互いに同じに
なる様にしている。
上記各スリット溝27a、27bの幅や深さを前述した
範囲に規制する事は、第一〜第二実施例の場合と同様で
ある。
次に、第7〜8図は本発明の第四実施例を示している。
本実施例の場合、軸受部材26の軸受面284゜ a、28bに形成するスリット溝27a、27bを、1
本の円形溝部と、この円形溝部を横切って設けられた複
数の放射溝部とから構成している。
その他の構成と作用とに就いては、スリット溝の幅や深
さも含め、前述した第三実施例の場合と同様である。
(発明の効果) 本発明の静圧気体軸受は、以上に述べた通り構成され作
用する為、回転部材を支承する為の圧縮気体による自動
振動が発生し難く、静圧気体軸受を組み込んだ工作機械
等の運転を安定して行なえるだけでなく、実用的な気体
消費量で、十分に軸受剛性を高める事が出来る。
【図面の簡単な説明】
第1〜3図は本発明の第一実施例を示しており、第1図
は全体構成を示す断面図、第2図はスリット溝の形状を
示す、第1図のA矢視図、第3図は第2図のB−B断面
図、第4図は本発明の第二実施例を示す断面図、第5〜
6図は本発明の第三実施例を示しており、第5図は第6
図のC−C断面図、第6図は第5図のD−D断面図、第
7〜8図は本発明の第四実施例を示す、第5〜6図と同
様の図、第9図は従来の静圧気体軸受の1例を示す断面
図、第10図は制御絞り弁による制御回路を示す断面図
である。 1:軸受部材、2:軸受面、3:回転軸、4a、4b、
5a、5b:凹部、6.第一の制御絞り弁、7:第二の
制御絞り弁、8;ハウジング、9・第一ボート、10:
第一供給管、11:第二ボート、12:第二供給管、1
3:第−室、14:第二室、15.ダイヤフラム、16
:第一絞り流路、178第二絞り流路、18:軸受隙間
、19a、19b、20a、20bニスリツト溝、21
・分配溝部、22:連結溝部、23:回転軸、24 フ
ランジ部、25:回転部材、26:軸受部材、27a、
27bニスリツト溝、28a、28b、軸受面、29.
制御絞り弁、30:軸受隙間。 第 図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)固定の軸受部材と、この軸受部材に設けた軸受面
    と軸受隙間を介して対向する回転部材と、上記軸受面に
    形成され、且つ供給口を通じて圧縮気体の供給源に通じ
    るスリット溝とから成り、このスリット溝の深さdは、
    軸受隙間寸法hの3〜8倍であり、上記スリット溝の幅
    wは、上記深さdの1〜5倍である静圧気体軸受。
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