JPH0374628A - 静圧空気軸受 - Google Patents
静圧空気軸受Info
- Publication number
- JPH0374628A JPH0374628A JP20830689A JP20830689A JPH0374628A JP H0374628 A JPH0374628 A JP H0374628A JP 20830689 A JP20830689 A JP 20830689A JP 20830689 A JP20830689 A JP 20830689A JP H0374628 A JPH0374628 A JP H0374628A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- air
- pressure
- bearing
- vibrations
- air bearing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
［産業上の利用分野１
本発明は、工作機械、計測機器、電気機器等の高速回転
を伴うａＳＳの機械装置において、回転軸を支持するた
めに用いられる静圧空気軸受に関するものである。 ［従来の技術］ 従来のこの種の静圧空気軸受においては、空気の粘性が
小さいため振動減衰性が悪く、絞りから流出する圧力空
気の流動によって微小振動が発し易い、更に、高速回転
になるとこの微小振動が増幅されて所謂振れ廻り現象が
発生し、その結果、焼付きを起して軸の回転を停止して
しまうことがあり、極めて危険性が高い。 このような不安定性を起す原因は、第４図に示すように
動圧効果による荷重の方向と偏心方向上がずれる結果、
軸受圧力の合力Ｗが偏心方向の成分ｗｎとそれに直角な
虞分机とに分かれ、を分Ｗｔが励振力となって軸Ｓを振
り廻すと考えられている。 このことから、従来においても軸受への給気を利用して
安定化を図るために、第５図に示すように軸受本体１の
内面に安定化キャビティ２、給気口３を設けることが提
案されている。この構造のものは、安定化キャビティ２
が絞り４を通して周囲圧に連通しているため、これが位
相遅れ要素として作用し、動圧効果による振れ廻りの励
振力Ｗｔと反対方向の力を生じて減衰作用をなすことが
できる。
を伴うａＳＳの機械装置において、回転軸を支持するた
めに用いられる静圧空気軸受に関するものである。 ［従来の技術］ 従来のこの種の静圧空気軸受においては、空気の粘性が
小さいため振動減衰性が悪く、絞りから流出する圧力空
気の流動によって微小振動が発し易い、更に、高速回転
になるとこの微小振動が増幅されて所謂振れ廻り現象が
発生し、その結果、焼付きを起して軸の回転を停止して
しまうことがあり、極めて危険性が高い。 このような不安定性を起す原因は、第４図に示すように
動圧効果による荷重の方向と偏心方向上がずれる結果、
軸受圧力の合力Ｗが偏心方向の成分ｗｎとそれに直角な
虞分机とに分かれ、を分Ｗｔが励振力となって軸Ｓを振
り廻すと考えられている。 このことから、従来においても軸受への給気を利用して
安定化を図るために、第５図に示すように軸受本体１の
内面に安定化キャビティ２、給気口３を設けることが提
案されている。この構造のものは、安定化キャビティ２
が絞り４を通して周囲圧に連通しているため、これが位
相遅れ要素として作用し、動圧効果による振れ廻りの励
振力Ｗｔと反対方向の力を生じて減衰作用をなすことが
できる。
【発明が解決しようとする課題１
しかし、第５図に示すような安定化キャビティ２を設け
た従来の構造のものは、多数のキャビティを有するため
に軸受本体の剛性が弱くなり、また軸受空気消費流量が
多くなる等の問題点がある。 本発明の目的は、上述の問題点を解消し、軸の高速回転
時に生ずる固有振動・同期振動・振れ廻り現象等を防止
して、焼付きや回転停止等の事故発生を未然に防止する
と共に、軸受の剛性を高く保持できるようにした静圧空
気軸受を提供することにある。 ［課題を解決するための手段１ 上記の目的を達成するために、本発明に係る静圧空気軸
受においては２回転軸の周囲に圧力空気を流入させる給
気口を有する軸受本体に、軸回転中の固有振動・同期振
動・振れ廻り等の不安定振動を検出し、その信号に対応
して減衰方向に圧力波を付加する固有振動減衰手段を備
えたことを特徴とするものである。 〔作用〕 上記の構成を有する静圧空気軸受は、軸の高速回転時の
振れ廻り現象等が起る前に５振動減衰手段が振動検出信
号により自動的に作動し、軸受に対して強制的に減衰方
向に圧力波を付加して、回転の安定化を保持する。 ［実施例］ 本発明をＷｓ１図〜第３図に図示の実施例に基づいて詳
細に説明する。 第１図は本発明に係る静圧空気軸受の一実施例を示し、
１０は回転軸、１１は軸受本体を示している。この軸受
本体１１の周囲には適宜に等間隔に配列された多数の給
気口１２が貫通されており、これらの給気口１２はチエ
ツク弁１３を介して第１の圧力空気源１４に接続されて
いる。−方、軸受本体１１の外周面から給気口１２の途
中に開口する分岐口１５が設けられ、この分岐口１５は
切換弁１６を介して第２の圧力空気源１７に接続され、
分岐口１５、切換弁１６及び第２の圧力空気源１７によ
り振動減衰手段が構成されている。＄２の圧力空気源１
７は第１の圧力空気源１４よりも高い圧力を供給するよ
うに設定されており、また切換弁１６は高速で応答可能
なものが用いられている。なお、分岐口１５は給気口１
２の全部について設けるとは限らないので、その数は給
気口１２と同数でなくともよい。 次に、本実施例の動作を説明すると、通常の状態では第
１の圧力空気源１４から例えば５ｋｇ／ ｃ ｍ ２の
圧力空気が給気口１２から軸受内に流入して回転軸１０
が軸受間隙Ｘをもって回転している。この際に、第２の
圧力空気源１７は第１の圧力空気源１４よりも高い例え
ばｌ Ｏｋｇ／ Ｃｍ”の圧力空気を供給するように設
定されている。そこで、圧力空気の流動による微小振動
が発生した場合には、微小振動の発生と上昇を図示しな
い内蔵センサによって検知し、それが測定値を超えた時
には検知信号Ａによって切換弁１６を駆動してオン・オ
フすることにより、第２の圧力空気源１７から高圧の圧
力空気を瞬間的に流入させて閉１ヒする。このように、
高圧の空気圧力波をパルス状に付加することによって、
自動振動等の固有振動の上昇を抑えて振れ廻りの発生を
未然に防止する。 即ち、固有振動に対して第４図の励振力Ｗｔと反対の方
向に高圧のパルス状空気圧力波を加えて、振動を打ち消
すように作用させる。実際に制御するには１回転軸１０
の回転数、供給圧力、応答速度などのパラメータを利用
し１例えば現代制御理論を用いて回転軸ｌＯの回転状況
を把握し、パルス状空気圧力波を付加するタイミングを
予測し、適当なタイミングで付加手段を駆動するように
すれば確実な制御を行うことができる。 第２図は分岐口１５を給気口１２の途中に開口せず、給
気口１２と別の位置に設けた例を示し、その動作は第１
図のものと同様であるから、ここでは説明を省略する。 この場合も１分妓口１５は軸受本体１１の周囲に適当数
だけ適宜に配置すればよいので、その数は給気口１２と
同数になるとは限らない。 上述の実施例は振動減衰手段にして通常の供給圧力より
も高い圧力空気を利用した場合であるが５振動減衰手段
としてはパルス状空気圧力波を付加させるものであれば
よく、この他にも種々な手段を代替することができる０
例えば、第３図は振動減衰手段としてコントローラ１８
、電源１９を接続したピエゾ素子のような圧電素子２０
を用いた例を示している。この場合に、固有振動の上昇
をセンサにより検知し、その検知信号Ｂにより圧電素子
２０に駆動電圧を一定間隔でパルス状に印加して、給気
口１２の断面積を変化させることにより衝撃波である空
気圧力波を振動方向と逆方向に付加するのである。この
実施例において、圧電素子２０はバイモルフ形、積層形
等の種々な種類のものを用い得るし、また使用される圧
電素子２０の数や配置等は適当に選択することができる
。 【発明の効果】 以上説明したように本発明に係る静圧空気軸受は、固有
振動に対して高圧の圧力波を強制的に減衰方向に付加す
るように構成したので、高速回転時においても自動振動
等の固有振動を低く抑えて安定した回転を得ることが可
能である。また５高圧の圧力波が瞬間的に加わるので５
回転に追従した作用が得られ、確実な応答な得ることが
できる。更に、振れ廻り現象の発生を未然に防止できる
ため、長期の高速回転にも充分に耐えることが可能にな
る。しかも、従来例のような安定化生ヤビティを必要と
しないため、軸受の剛性を高く保持することができ、軸
受空気消費流量も小さくすることができる。また、軸受
間隙が極めて小さい場合には、特に効果的で高精度が保
持できる。
た従来の構造のものは、多数のキャビティを有するため
に軸受本体の剛性が弱くなり、また軸受空気消費流量が
多くなる等の問題点がある。 本発明の目的は、上述の問題点を解消し、軸の高速回転
時に生ずる固有振動・同期振動・振れ廻り現象等を防止
して、焼付きや回転停止等の事故発生を未然に防止する
と共に、軸受の剛性を高く保持できるようにした静圧空
気軸受を提供することにある。 ［課題を解決するための手段１ 上記の目的を達成するために、本発明に係る静圧空気軸
受においては２回転軸の周囲に圧力空気を流入させる給
気口を有する軸受本体に、軸回転中の固有振動・同期振
動・振れ廻り等の不安定振動を検出し、その信号に対応
して減衰方向に圧力波を付加する固有振動減衰手段を備
えたことを特徴とするものである。 〔作用〕 上記の構成を有する静圧空気軸受は、軸の高速回転時の
振れ廻り現象等が起る前に５振動減衰手段が振動検出信
号により自動的に作動し、軸受に対して強制的に減衰方
向に圧力波を付加して、回転の安定化を保持する。 ［実施例］ 本発明をＷｓ１図〜第３図に図示の実施例に基づいて詳
細に説明する。 第１図は本発明に係る静圧空気軸受の一実施例を示し、
１０は回転軸、１１は軸受本体を示している。この軸受
本体１１の周囲には適宜に等間隔に配列された多数の給
気口１２が貫通されており、これらの給気口１２はチエ
ツク弁１３を介して第１の圧力空気源１４に接続されて
いる。−方、軸受本体１１の外周面から給気口１２の途
中に開口する分岐口１５が設けられ、この分岐口１５は
切換弁１６を介して第２の圧力空気源１７に接続され、
分岐口１５、切換弁１６及び第２の圧力空気源１７によ
り振動減衰手段が構成されている。＄２の圧力空気源１
７は第１の圧力空気源１４よりも高い圧力を供給するよ
うに設定されており、また切換弁１６は高速で応答可能
なものが用いられている。なお、分岐口１５は給気口１
２の全部について設けるとは限らないので、その数は給
気口１２と同数でなくともよい。 次に、本実施例の動作を説明すると、通常の状態では第
１の圧力空気源１４から例えば５ｋｇ／ ｃ ｍ ２の
圧力空気が給気口１２から軸受内に流入して回転軸１０
が軸受間隙Ｘをもって回転している。この際に、第２の
圧力空気源１７は第１の圧力空気源１４よりも高い例え
ばｌ Ｏｋｇ／ Ｃｍ”の圧力空気を供給するように設
定されている。そこで、圧力空気の流動による微小振動
が発生した場合には、微小振動の発生と上昇を図示しな
い内蔵センサによって検知し、それが測定値を超えた時
には検知信号Ａによって切換弁１６を駆動してオン・オ
フすることにより、第２の圧力空気源１７から高圧の圧
力空気を瞬間的に流入させて閉１ヒする。このように、
高圧の空気圧力波をパルス状に付加することによって、
自動振動等の固有振動の上昇を抑えて振れ廻りの発生を
未然に防止する。 即ち、固有振動に対して第４図の励振力Ｗｔと反対の方
向に高圧のパルス状空気圧力波を加えて、振動を打ち消
すように作用させる。実際に制御するには１回転軸１０
の回転数、供給圧力、応答速度などのパラメータを利用
し１例えば現代制御理論を用いて回転軸ｌＯの回転状況
を把握し、パルス状空気圧力波を付加するタイミングを
予測し、適当なタイミングで付加手段を駆動するように
すれば確実な制御を行うことができる。 第２図は分岐口１５を給気口１２の途中に開口せず、給
気口１２と別の位置に設けた例を示し、その動作は第１
図のものと同様であるから、ここでは説明を省略する。 この場合も１分妓口１５は軸受本体１１の周囲に適当数
だけ適宜に配置すればよいので、その数は給気口１２と
同数になるとは限らない。 上述の実施例は振動減衰手段にして通常の供給圧力より
も高い圧力空気を利用した場合であるが５振動減衰手段
としてはパルス状空気圧力波を付加させるものであれば
よく、この他にも種々な手段を代替することができる０
例えば、第３図は振動減衰手段としてコントローラ１８
、電源１９を接続したピエゾ素子のような圧電素子２０
を用いた例を示している。この場合に、固有振動の上昇
をセンサにより検知し、その検知信号Ｂにより圧電素子
２０に駆動電圧を一定間隔でパルス状に印加して、給気
口１２の断面積を変化させることにより衝撃波である空
気圧力波を振動方向と逆方向に付加するのである。この
実施例において、圧電素子２０はバイモルフ形、積層形
等の種々な種類のものを用い得るし、また使用される圧
電素子２０の数や配置等は適当に選択することができる
。 【発明の効果】 以上説明したように本発明に係る静圧空気軸受は、固有
振動に対して高圧の圧力波を強制的に減衰方向に付加す
るように構成したので、高速回転時においても自動振動
等の固有振動を低く抑えて安定した回転を得ることが可
能である。また５高圧の圧力波が瞬間的に加わるので５
回転に追従した作用が得られ、確実な応答な得ることが
できる。更に、振れ廻り現象の発生を未然に防止できる
ため、長期の高速回転にも充分に耐えることが可能にな
る。しかも、従来例のような安定化生ヤビティを必要と
しないため、軸受の剛性を高く保持することができ、軸
受空気消費流量も小さくすることができる。また、軸受
間隙が極めて小さい場合には、特に効果的で高精度が保
持できる。
図面第１図〜第３図は本発明に係る静圧空気軸受の実施
例の断面図であり、第４図は作用説明図、ＷＩＪ５図は
従来例の断面図である。 符号ｌＯは回転軸、１１は軸受本体、１２は給気口、１
３はチエツク弁、１４は第１の圧力空気源、１５は分岐
口％ １Ｂは切換弁、１７は第２の圧力空気源、２０は
圧電素子である。 １１Ｌｔ 第３図 １ １に２図 第５図
例の断面図であり、第４図は作用説明図、ＷＩＪ５図は
従来例の断面図である。 符号ｌＯは回転軸、１１は軸受本体、１２は給気口、１
３はチエツク弁、１４は第１の圧力空気源、１５は分岐
口％ １Ｂは切換弁、１７は第２の圧力空気源、２０は
圧電素子である。 １１Ｌｔ 第３図 １ １に２図 第５図
Claims (1)
- １、回転軸の周囲に圧力空気を流入させる給気口を有す
る軸受本体に、軸回転中の固有振動・同期振動・振れ廻
り等の不安定振動を検出し、その信号に対応して減衰方
向に圧力波を付加する固有振動減衰手段を備えたことを
特徴とする静圧空気軸受。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20830689A JPH0374628A (ja) | 1989-08-11 | 1989-08-11 | 静圧空気軸受 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20830689A JPH0374628A (ja) | 1989-08-11 | 1989-08-11 | 静圧空気軸受 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0374628A true JPH0374628A (ja) | 1991-03-29 |
Family
ID=16554071
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20830689A Pending JPH0374628A (ja) | 1989-08-11 | 1989-08-11 | 静圧空気軸受 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0374628A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH068005A (ja) * | 1992-06-26 | 1994-01-18 | Okuma Mach Works Ltd | 主軸ユニット |
| US6609831B2 (en) * | 2001-01-27 | 2003-08-26 | Lindauer Dornier Gesellschaft Mbh | Method and arrangement for monitoring bearings rolling along a guide rail, especially bearings of a tenter chain of a tentering machine |
-
1989
- 1989-08-11 JP JP20830689A patent/JPH0374628A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH068005A (ja) * | 1992-06-26 | 1994-01-18 | Okuma Mach Works Ltd | 主軸ユニット |
| US6609831B2 (en) * | 2001-01-27 | 2003-08-26 | Lindauer Dornier Gesellschaft Mbh | Method and arrangement for monitoring bearings rolling along a guide rail, especially bearings of a tenter chain of a tentering machine |
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