JPH0361704A - 流体軸受け装置及び流体軸受け装置を用いた流体圧シリンダ - 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〕 本発明は、流体軸受は装置、及び流体軸受は装置を用い
た流体圧シリンダに関する。

〔従来の技術及びその課題〕

従来より、各種の産業機械に流体圧シリンダが用いられ
ている。従来の流体圧シリンダにおいては、ピストンロ
ッドとシリンダカバーとの間に、Ｏリングのようなシー
ルのためのパツキンが不可欠である。

ところが、このパツキンは、流体圧シリンダの使用、す
なわちピストンロッドの移動によって摺動摩耗し、一定
の使用期間毎に、又は−定の総移動距離毎に交換しなけ
ればならなかった。つまり、従来の流体圧シリンダにお
いては、パンキンがあるために、パツキンの点検や交換
などのメンテナンスを欠かすことができなかった。

また、パツキンがあるために摺動抵抗が生じ、スティッ
クスリップ現象、又は流体圧シリンダの運転始動時にピ
ストンロッドが飛び出すいわゆる飛び出し現象などが発
生し、流体圧シリンダの動作の円滑性が損なわれていた
。

一方、従来より、軸部材の軸方向の移動を円滑に行うた
めに、軸部材に向けて噴出する圧縮空気又は圧油などに
よって軸部材を軸受部材から浮き上がらせて支持するよ
うにした流体軸受は装置が用いられている。

ところが、従来の流体軸受は装置は、それ単体のみで使
用することは可能であるが、他の流体圧機器に取り付け
て使用するには種々の問題がある。

すなわち、上述した従来の流体圧シリンダにこの従来の
流体軸受は装置を取り付けた場合には、流体圧シリンダ
のピストンの作動のために供給する圧縮空気が流体軸受
は装置に廻り込み、そのため軸部材（ピストンロッド）
と軸受部材との間隙部分の圧力が上昇してしまって浮力
Ｆが低下し、流体軸受は装置の本来の機能が発揮できず
に軸部材が軸受部材と接触してしまうという問題がある
。

そこで、上述の問題に鑑み、請求項１の発明は、流体圧
シリンダなどの流体圧機器に取り付けて使用することが
可能な流体軸受は装置を提供することを目的としている
。

請求項２の発明は、摺動部分のパツキンを無くすること
が可能で、摺動抵抗が極めて低く、メンテナンスが容易
な流体圧シリンダを提供することを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

請求項１の発明は、上述の課題を解決するため、内周面
に開口し圧流体が噴出するための多数の小穴が周方向に
多数個並んで設けられた環状の軸受部材と、前記軸受部
材の内周面にクリアランスを有することが可能に挿入さ
れた円柱状の軸部材とからなる流体軸受は装置において
、前記小穴の位置に対して軸方向に離れた少なくとも一
方側に、前記軸部材の外周面に臨む周方向の逃がし溝部
が設けられ、前記逃がし溝部に連通し当該逃がし溝部内
に流入する圧流体を外部へ排出するための連通路が設け
られて構成される。

請求項２の発明は、シリンダチューブと、前記シリンダ
チューブ内を移動するピストンと、前記ピストンに連結
されたピストンロッドと、前記シリンダチューブの両端
部を閉塞し前記軸部材が貫通するシリンダカバーとを有
する流体圧シリンダであって、前記ピストンロッドと前
記シリンダカバーとの間に請求項１の流体軸受は装置が
形成されてなることを特徴として構成される。

〔作　用〕

小穴から軸受部材の内周面側に向かって圧流体が噴出し
、これによって軸部材と軸受部材との間に流体による膜
が形成され、軸部材と軸受部材とは非接触状態となる。

外方から小穴に向かう圧流体は、逃がし溝部に流入し、
逃がし溝部から連通路を経て大気などに開放され、小穴
の部分の圧力は上昇せず、流体軸受は装置による浮力が
維持される。

流体圧シリンダは、ピストンロッドが流体軸受は装置に
よって支持されており、その部分の摺動抵抗はほとんど
零となり、円滑な作動がｉテわれる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説明する。

第１図は本発明に係る流体軸受は装Ｗ２を用いた流体圧
シリンダ１の断面正面図である。

第１図において、流体圧シリンダ１は、シリンダチュー
ブ１１、シリンダチューブ１１内をＢ動するピストン１
２、ピストン１２の両側に連結されたピストンロッド１
３、シリンダチューブ１１の両端部を閉塞しピストンロ
ッド１３がは通ずるシリンダカバー１４．１５を有して
いる。

シリンダカバー１４は、ピストンロッド１３の外径りよ
りも僅か大きい内径の内周面２１ａを有するカバ一部材
２１と、カバ一部材２１の外周の前方半分を覆ってポル
）２３．２３・・・により取り付けられて空気室３１を
形成するキャップ２２とからなる。したがって、ピスト
ンロッド１３は、カバ一部材２１の内周面２１ａにクリ
アランスを有することが可能に挿入されている。

カバ一部材２１には、外周面の２箇所に周方向の溝が形
成されて薄肉部３２．３２が設けられ、この薄肉部３２
には、薄肉部３２の内周面２１ａに開口し圧縮空気が噴
出するための多数の小穴３３．３３・・・が周方向に多
数個並んで設けられている。各小穴３３は、例えば直径
が０．３ｍｍ程度であり、各薄肉部３２の周方向に等角
度位置に８個設けられている。

さらに、カバ一部材２１には、小穴３３の位置よりも軸
方向の内側において、ピストンロッド１３の外周面に臨
む周方向の逃がし溝部３４、逃がし溝部３４に連通する
ボート３５、及び、シリンダ室１６に圧縮空気を供給す
るためのボート３６が設けられている。

キャップ２２には、空気室３１に圧縮空気を供給するた
めのボート３７が設けられている。

ピストン１２の外径は、シリンダチューブ１１の内周面
１１ａの内径よりも僅か小さく、且つ、ピストン１２の
外周面には、ラビリンズパッキンに相当する効果によっ
てシールを行うための多数の周溝４１，４１・・・が設
けられている。

なお、５１〜５３はパツキンである。

上述の流体圧シリンダ１においては、ピストンロッド１
３と両側のシリンダカバー１４．１５！：の間に、ピス
トンロッド１３を軸部材とし、シリンダカバー１４．１
５をそれぞれ軸受部材とする流体軸受は装置１１Ｆ２．
　２が形成されている。

つまり、流体圧シリンダ１は、ピストンロッド１３の両
側がそれぞれ流体軸受は装置２．２によて支持され、ピ
ストン１２はシリンダチューブ１１と接触しない構造と
なっている。

つまり、小穴３３がある部分のピストンロッド１３とカ
バ一部材２１との間のクリアランスＣＡ。

逃がし溝部３４よりも軸方向内側のピストンロッド１３
とカバ一部材２１との間のクリアランスＣＢ１及びピス
トン１２とシリンダチューブ１１との間のクリアランス
ＣＣとの関係は、 クリアランスＣＡ！−ｉクリアランスＣＢであり、 クリアランスＣＡ＜クリアランスＣＣ である。

次に、上述のように構成された流体圧シリンダｌについ
て、特に流体軸受は装置２の作用を中心にして説明する
。

ボート３７に適当な配管を行って圧縮空気を供給すると
、圧縮空気は空気室３１に流入するとともに小穴３３か
らピストンロッド１３に向けて噴出する。小穴３３から
の圧縮空気の噴出によって、内周面２１ａとピストンロ
ッド１３との間に薄いエアー膜が形成される。ピストン
ロッド１３は、エアー膜によって内周面２１ａから浮き
上がって非接触状態となる。また、ピストン１２とシリ
ンダチューブ１１との間も非接触状態である。この状態
では、ピストンロッド１３とシリンダカバー１４．１５
との間の摩擦抵抗は極めて低く、ピストン１２が軸方向
へ移動するための摺動抵抗はほとんど零である。

そこで、ボート３６から圧縮空気が供給されると、圧縮
空気はシリンダ室１６に流入してピストン１２を図の左
方向に駆動する。

このとき、シリンダ室１６の圧縮空気は、クリアランス
ＣＡを通って小穴３３の方へ廻り込もうとするが、それ
以前に逃がし溝部３４に流入するとともに、逃がし溝部
３４からボート３５を通って大気に放出され、小穴３３
の部分には至らない。

これによって、流体軸受は装Ｎ２による浮力Ｆが維持さ
れ、流体圧シリンダ１は円滑に作動する。

一般に、空気軸受は装置Ｆ２の浮力Ｆ（負荷荷重）は 浮力Ｆ＝ＫＸ　（Ｐｓ−Ｐａ）＝−・（ｔ）Ｐｓ・・・
空気室３１の圧力 Ｐａ・・・摺動部の圧力 Ｋ・・・軸受長さ及び軸部材の直径などに応じて定まる
定数 である。

つまり、浮力Ｆは、（Ｐｓ−Ｐａ）に比例する。

上述の流体軸受は装置２の場合では、圧力Ｐａは大気圧
にほぼ等しいが、もし仮に逃がし溝部３４が無い場合に
は、シリンダ室１６からの圧縮空気がクリアランスＣＡ
に流入して廻り込み、圧力Ｐａを上昇させ、これによっ
て（Ｐｓ−Ｐａ）が減少し、浮力Ｆが低下してしまう。

上述の実施例によると、逃がし溝部３４があるため、シ
リンダ室１６からの圧縮空気がクリアランスＣＡの部分
に流入することがなく、したがって流体軸受は装置２の
浮力Ｆが低下しない。

つまり、上述の流体軸受は装置２は、流体圧シリンダ１
などの流体圧機器に取り付けて使用することが可能とな
る。

また、上述の流体圧シリンダ１は、摺動部分のパツキン
が無いため、摺動抵抗が極めて低く、作動が円滑であり
、且つ、パツキンの点検や交換などが不要でメンテナン
スが容易である。

上述の実施例において、カバ一部材２１の２箇所に薄肉
部３２を形威し、それぞれの薄肉部３２に小穴３３．３
３・・・を設けたが、１箇所にのみ、又は３箇所以上に
薄肉部３２を設けてもよい。小穴３３の大きさ、個数は
増減することができ、形状も種々のものとすることがで
きる。逃がし溝部３４とボート３６とが軸方向の同じ位
置に設けられているので、シリンダカバー１４．１５の
長さ寸法を小さくできるが、例えば逃がし溝部３４を小
穴３３のもっと近くに設けるようにしてもよい。

逃がし溝部３４の形状、寸法、大きさ、個数などは、上
述した以外の種々のものとすることができる。ピストン
１２に摺動抵抗の少ないパツキンを装着することも可能
である。カバ一部材２１とキャップ２２とを一体的に形
成することも可能である。クリアランスＣＢをクリアラ
ンスＣＡよりも僅か大きくしてもよい。

上述の実施例においては、流体圧シリンダ１が両ロンド
型であるが、シリンダカバー１４をもっと長くし、片ロ
ツド型の流体圧シリンダとすることも可能である。流体
軸受は装ｆ２は、流体圧シリンダｌ以外の種々の流体圧
機器に利用することが可能である。

〔発明の効果］ 請求項１の発明によると、流体圧シリンダなどの流体圧
機器に取り付けて使用することが可能な流体軸受は装置
を提供することができる。

請求項２の発明によると、摺動部分のパツキンを無くす
ることが可能で、摺動抵抗が極めて低く、メンテナンス
が容易な流体圧シリンダを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る流体軸受は装置を用いた流体圧シ
リンダの断面正面図である。 １・・・流体圧シリンダ、２・・・流体軸受は装置、１
１・・・シリンダチューブ、１２・・・ピストン、１３
・・・ピストンロッド（軸部材）、１４．１５・・・シ
リンダカバー（軸受部材）、２１ａ・・・内周面、３３
・・・小穴、３４・・・逃がし溝部、３５・・・ボート
（連通路）、ＣＡ・・・クリアランス・

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）内周面に開口し圧流体が噴出するための多数の小
   穴が周方向に多数個並んで設けられた環状の軸受部材と
   、 前記軸受部材の内周面にクリアランスを有することが可
   能に挿入された円柱状の軸部材とからなる流体軸受け装
   置において、 前記小穴の位置に対して軸方向に離れた少なくとも一方
   側に、前記軸部材の外周面に臨む周方向の逃がし溝部が
   設けられ、 前記逃がし溝部に連通し当該逃がし溝部内に流入する圧
   流体を外部へ排出するための連通路が設けられ てなる流体軸受け装置。
2. （２）シリンダチューブと、前記シリンダチューブ内を
   移動するピストンと、前記ピストンに連結されたピスト
   ンロッドと、前記シリンダチューブの両端部を閉塞し前
   記軸部材が貫通するシリンダカバーとを有する流体圧シ
   リンダであって、 前記ピストンロッドと前記シリンダカバーとの間に請求
   項１の流体軸受け装置が形成されてなることを特徴とす
   る流体軸受け装置を用いた流体圧シリンダ