JPH07217656A - 気体軸受スピンドル - Google Patents
気体軸受スピンドルInfo
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- JPH07217656A JPH07217656A JP6028874A JP2887494A JPH07217656A JP H07217656 A JPH07217656 A JP H07217656A JP 6028874 A JP6028874 A JP 6028874A JP 2887494 A JP2887494 A JP 2887494A JP H07217656 A JPH07217656 A JP H07217656A
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C32/00—Bearings not otherwise provided for
- F16C32/06—Bearings not otherwise provided for with moving member supported by a fluid cushion formed, at least to a large extent, otherwise than by movement of the shaft, e.g. hydrostatic air-cushion bearings
- F16C32/0603—Bearings not otherwise provided for with moving member supported by a fluid cushion formed, at least to a large extent, otherwise than by movement of the shaft, e.g. hydrostatic air-cushion bearings supported by a gas cushion, e.g. an air cushion
- F16C32/0614—Bearings not otherwise provided for with moving member supported by a fluid cushion formed, at least to a large extent, otherwise than by movement of the shaft, e.g. hydrostatic air-cushion bearings supported by a gas cushion, e.g. an air cushion the gas being supplied under pressure, e.g. aerostatic bearings
- F16C32/0622—Bearings not otherwise provided for with moving member supported by a fluid cushion formed, at least to a large extent, otherwise than by movement of the shaft, e.g. hydrostatic air-cushion bearings supported by a gas cushion, e.g. an air cushion the gas being supplied under pressure, e.g. aerostatic bearings via nozzles, restrictors
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C32/00—Bearings not otherwise provided for
- F16C32/06—Bearings not otherwise provided for with moving member supported by a fluid cushion formed, at least to a large extent, otherwise than by movement of the shaft, e.g. hydrostatic air-cushion bearings
- F16C32/0662—Details of hydrostatic bearings independent of fluid supply or direction of load
- F16C32/0677—Details of hydrostatic bearings independent of fluid supply or direction of load of elastic or yielding bearings or bearing supports
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 高速の使用回転数での軸・軸受系の剛性をあ
まり低下させることなく、固有振動数に一致する回転数
での回転軸の振れを抑える。 【構成】 気体軸受１の軸受本体２を囲むハウジング７
を設ける。このハウジング７内に、前記軸受本体１を支
持しかつこれらハウジング７と軸受本体２の間に密封空
間６を形成する弾性体（例えばＯリング）４ｂを設け
る。密封空間６には電気粘性流体５を封入する。また、
回転軸３の回転数に応じて電気粘性流体５に電圧を印加
する電圧印加制御手段１０を設ける。気体軸受１は、軸
受本体２がスリーブ状のジャーナル静圧軸受であって
も、またスラスト軸受であっても良い。
まり低下させることなく、固有振動数に一致する回転数
での回転軸の振れを抑える。 【構成】 気体軸受１の軸受本体２を囲むハウジング７
を設ける。このハウジング７内に、前記軸受本体１を支
持しかつこれらハウジング７と軸受本体２の間に密封空
間６を形成する弾性体（例えばＯリング）４ｂを設け
る。密封空間６には電気粘性流体５を封入する。また、
回転軸３の回転数に応じて電気粘性流体５に電圧を印加
する電圧印加制御手段１０を設ける。気体軸受１は、軸
受本体２がスリーブ状のジャーナル静圧軸受であって
も、またスラスト軸受であっても良い。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、高速回転する回転
軸、例えば固有振動数を超えて使用する研削用スピンド
ル等に応用される気体軸受スピンドルに関する。
軸、例えば固有振動数を超えて使用する研削用スピンド
ル等に応用される気体軸受スピンドルに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、高速回転する回転軸に対して、高
速回転時の発熱が小さいことや、非接触支持のため寿命
が長いことから、図５に示すような静圧気体軸受が使用
されている。この軸受５０は、ハウジング５１に固定さ
れたスリーブ状の軸受本体５２にノズル５３を設け、回
転軸５４と軸受本体５２間の隙間に圧縮空気を給気して
静圧で回転軸５４を支持するものである。給気は、ハウ
ジング５１の給気路５５から行う。
速回転時の発熱が小さいことや、非接触支持のため寿命
が長いことから、図５に示すような静圧気体軸受が使用
されている。この軸受５０は、ハウジング５１に固定さ
れたスリーブ状の軸受本体５２にノズル５３を設け、回
転軸５４と軸受本体５２間の隙間に圧縮空気を給気して
静圧で回転軸５４を支持するものである。給気は、ハウ
ジング５１の給気路５５から行う。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】この種の気体軸受で支
えられた回転軸５４の回転時のラジアル振れは、一般に
図６に示すようになり、軸受系の固有振動数に一致する
回転数ω0 （危険速度）で振れ量が大きくなる。特に、
回転軸５４に作用する不釣合量が大きいと、振れが大き
くなり、固有振動数に一致する回転数ω0 が乗り越えら
れない場合が生じるため、釣り合わせ作業に大変注意を
要する。また、工作機械のスピンドルでは、工具の取り
替え等の時に不釣合が生じると、その都度釣り合わせ作
業が必要になるため、上記気体軸受スピンドルは適用で
きる範囲が限られている。
えられた回転軸５４の回転時のラジアル振れは、一般に
図６に示すようになり、軸受系の固有振動数に一致する
回転数ω0 （危険速度）で振れ量が大きくなる。特に、
回転軸５４に作用する不釣合量が大きいと、振れが大き
くなり、固有振動数に一致する回転数ω0 が乗り越えら
れない場合が生じるため、釣り合わせ作業に大変注意を
要する。また、工作機械のスピンドルでは、工具の取り
替え等の時に不釣合が生じると、その都度釣り合わせ作
業が必要になるため、上記気体軸受スピンドルは適用で
きる範囲が限られている。
【０００４】この発明の目的は、高速の使用回転数での
軸・軸受系の剛性をあまり低下させることなく、固有振
動数に一致する回転速度での回転軸の振れを抑えること
のできる気体軸受スピンドルを提供することである。
軸・軸受系の剛性をあまり低下させることなく、固有振
動数に一致する回転速度での回転軸の振れを抑えること
のできる気体軸受スピンドルを提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この発明の気体軸受スピ
ンドルは、回転軸を支持した気体軸受を設け、この気体
軸受の軸受本体を囲むハウジングを設け、このハウジン
グ内に、前記軸受本体を支持しかつこれらハウジングと
軸受本体の間に密封空間を形成する弾性体を設け、前記
密封空間に電気粘性流体を封入したものである。また、
回転軸の回転数に応じて前記電気粘性流体に電圧を印加
する電圧印加制御手段を設ける。気体軸受はジャーナル
軸受であっても、スラスト軸受であっても良い。気体軸
受がスリーブ状の軸受本体を有するジャーナル気体軸受
である場合は、次の構成とすることが望ましい。すなわ
ち、前記弾性体は、ハウジングの円筒面状の内面と前記
軸受本体との間に介在したＯリングとする。このＯリン
グと同じくハウジングの円筒面状の内面と前記軸受本体
との間にシール部材を介在させ、これにより、ハウジン
グの給気孔と前記軸受本体の給気ノズルとの間に給気空
間を形成する。気体軸受が、回転軸のフランジ部を両面
から支持するスラスト気体軸受である場合は、次の構成
とできる。軸受本体は前記フランジ部の両面に各々対向
して開口する給気ノズルを有するものとする。前記弾性
体は、前記軸受本体の前記フランジ部と対向する面に対
する裏面側の幅面とこれら幅面に対面する前記ハウジン
グの内面との間に介在したＯリングとする。このＯリン
グと同じく軸受本体の前記幅面とハウジングの前記内面
との間にシール部材を介在させ、これによりハウジング
の給気孔と前記軸受本体の給気ノズルとの間に給気空間
を形成する。
ンドルは、回転軸を支持した気体軸受を設け、この気体
軸受の軸受本体を囲むハウジングを設け、このハウジン
グ内に、前記軸受本体を支持しかつこれらハウジングと
軸受本体の間に密封空間を形成する弾性体を設け、前記
密封空間に電気粘性流体を封入したものである。また、
回転軸の回転数に応じて前記電気粘性流体に電圧を印加
する電圧印加制御手段を設ける。気体軸受はジャーナル
軸受であっても、スラスト軸受であっても良い。気体軸
受がスリーブ状の軸受本体を有するジャーナル気体軸受
である場合は、次の構成とすることが望ましい。すなわ
ち、前記弾性体は、ハウジングの円筒面状の内面と前記
軸受本体との間に介在したＯリングとする。このＯリン
グと同じくハウジングの円筒面状の内面と前記軸受本体
との間にシール部材を介在させ、これにより、ハウジン
グの給気孔と前記軸受本体の給気ノズルとの間に給気空
間を形成する。気体軸受が、回転軸のフランジ部を両面
から支持するスラスト気体軸受である場合は、次の構成
とできる。軸受本体は前記フランジ部の両面に各々対向
して開口する給気ノズルを有するものとする。前記弾性
体は、前記軸受本体の前記フランジ部と対向する面に対
する裏面側の幅面とこれら幅面に対面する前記ハウジン
グの内面との間に介在したＯリングとする。このＯリン
グと同じく軸受本体の前記幅面とハウジングの前記内面
との間にシール部材を介在させ、これによりハウジング
の給気孔と前記軸受本体の給気ノズルとの間に給気空間
を形成する。
【０００６】
【作用】この構成によると、軸受本体は弾性体および電
気粘性流体を介してハウジングに支持される。電気粘性
流体は、電圧を印加しない状態では液体状態であって粘
性が低く、電圧を印加することで、固体状態近くまで粘
性を高めることができる。そのため振動系を考えると、
電気粘性流体に電圧を印加しない状態では、剛性が低く
て粘性が高い状態になり、電圧を印加すると剛性が高め
られる。一方、加振力が回転軸の不釣合で発生する場
合、軸・軸受系の固有振動数と回転数が等しいときに
は、軸受部の剛性が大きいほど不釣合による振れが大き
くなり、減衰係数が大きいほど振れは小さくなる。した
がって、回転軸を回転させ立ち上げる時に、固有振動数
に相当する回転数では電気粘性流体に電圧を印加せず、
使用回転数まで回転数が高められた時点で電圧を印加す
ることにより、使用回転数での軸・軸受系の剛性を大き
く低下させることなく、固有振動数相当の回転数での振
れを抑えることができる。なお、電気粘性流体の種類等
によっては、固有振動数に相当する回転数においても電
圧を印加し、振れが小さくなるような電圧を選定するこ
とも可能である。
気粘性流体を介してハウジングに支持される。電気粘性
流体は、電圧を印加しない状態では液体状態であって粘
性が低く、電圧を印加することで、固体状態近くまで粘
性を高めることができる。そのため振動系を考えると、
電気粘性流体に電圧を印加しない状態では、剛性が低く
て粘性が高い状態になり、電圧を印加すると剛性が高め
られる。一方、加振力が回転軸の不釣合で発生する場
合、軸・軸受系の固有振動数と回転数が等しいときに
は、軸受部の剛性が大きいほど不釣合による振れが大き
くなり、減衰係数が大きいほど振れは小さくなる。した
がって、回転軸を回転させ立ち上げる時に、固有振動数
に相当する回転数では電気粘性流体に電圧を印加せず、
使用回転数まで回転数が高められた時点で電圧を印加す
ることにより、使用回転数での軸・軸受系の剛性を大き
く低下させることなく、固有振動数相当の回転数での振
れを抑えることができる。なお、電気粘性流体の種類等
によっては、固有振動数に相当する回転数においても電
圧を印加し、振れが小さくなるような電圧を選定するこ
とも可能である。
【０００７】
【実施例】この発明の一実施例を図１および図２に基づ
いて説明する。気体軸受１は静圧ジャーナル軸受からな
り、スリーブ状の軸受本体２を有している。軸受本体２
は、内側に挿通された回転軸３の外径に対して、所定の
微小隙間（例えば数μｍ〜十数μｍ程度）を生じる内径
に形成され、内外面に貫通する給気ノズル２ｂが、軸方
向の両端付近に放射状に形成されている。
いて説明する。気体軸受１は静圧ジャーナル軸受からな
り、スリーブ状の軸受本体２を有している。軸受本体２
は、内側に挿通された回転軸３の外径に対して、所定の
微小隙間（例えば数μｍ〜十数μｍ程度）を生じる内径
に形成され、内外面に貫通する給気ノズル２ｂが、軸方
向の両端付近に放射状に形成されている。
【０００８】ハウジング７は、内面が円筒面状に形成さ
れ、その内側にＯリングからなる２個の弾性体４ｂ，４
ｂを介して、気体軸受１の軸受本体２を弾性的に支持し
ている。これら弾性体４ｂ，４ｂは、軸受本体２の両端
近傍で、かつ給気ノズル２ｂよりも中央側に各々配置さ
れ、ハウジング７と軸受本体２との間に円筒状の密封空
間６を形成している。
れ、その内側にＯリングからなる２個の弾性体４ｂ，４
ｂを介して、気体軸受１の軸受本体２を弾性的に支持し
ている。これら弾性体４ｂ，４ｂは、軸受本体２の両端
近傍で、かつ給気ノズル２ｂよりも中央側に各々配置さ
れ、ハウジング７と軸受本体２との間に円筒状の密封空
間６を形成している。
【０００９】また、ハウジング７と軸受本体２の間に
は、各給気ノズル２ｂよりも端部側に各々位置してＯリ
ング等からなる２個のシール部材４ａが設けられ、前記
各弾性体４ｂと各シール部材４ａとの間に、リング状の
通気空間８，８が形成されている。この通気空間８，８
に開通して、ハウジング７の周壁部に給気孔７ｂ，７ｂ
が設けられ、これら給気孔７ｂ，７ｂは軸方向の給気孔
７ａに連通している。この給気孔７ａから圧縮空気が給
気され、給気ノズル２ｂから吐出される。なお、シール
部材４ａは、軸受本体２を支持する弾性体として兼用さ
れるものであっても、あるいはシール専用のものであっ
ても良い。
は、各給気ノズル２ｂよりも端部側に各々位置してＯリ
ング等からなる２個のシール部材４ａが設けられ、前記
各弾性体４ｂと各シール部材４ａとの間に、リング状の
通気空間８，８が形成されている。この通気空間８，８
に開通して、ハウジング７の周壁部に給気孔７ｂ，７ｂ
が設けられ、これら給気孔７ｂ，７ｂは軸方向の給気孔
７ａに連通している。この給気孔７ａから圧縮空気が給
気され、給気ノズル２ｂから吐出される。なお、シール
部材４ａは、軸受本体２を支持する弾性体として兼用さ
れるものであっても、あるいはシール専用のものであっ
ても良い。
【００１０】ハウジング７と軸受本体２の間に形成され
た前記密封空間６には電気粘性流体５が封入される。電
気粘性流体５は、電圧を印加しない状態では液体状態で
あって粘性が低く、電圧を印加することで、固体状態近
くまで粘性を高めることができる流体である。電気粘性
流体５としては、例えば炭素粒子を含む非水系のもの
や、シリカゲルと吸水性のポリマーの粒子を含む水系の
もの等が使用できる。このうち、非水系のものが高温耐
久性等の面で好ましく、また液体状態から固体状態まで
電圧に応じて連続的に粘度が変えられるものが開発され
ている。
た前記密封空間６には電気粘性流体５が封入される。電
気粘性流体５は、電圧を印加しない状態では液体状態で
あって粘性が低く、電圧を印加することで、固体状態近
くまで粘性を高めることができる流体である。電気粘性
流体５としては、例えば炭素粒子を含む非水系のもの
や、シリカゲルと吸水性のポリマーの粒子を含む水系の
もの等が使用できる。このうち、非水系のものが高温耐
久性等の面で好ましく、また液体状態から固体状態まで
電圧に応じて連続的に粘度が変えられるものが開発され
ている。
【００１１】この電気粘性流体５に対して電圧を印加で
きるように、ハウジング７と軸受本体２の間に直流電源
９が接続されている。この電源９の回路に、電圧印加制
御手段１０で開閉される開閉スイッチ１１が設けてあ
る。電圧印加制御手段１０は、回転数検出手段１２で検
出される回転軸３の回転数に応じてスイッチ１１を開閉
制御するものであり、この軸受系の固有振動数に対応す
る回転数ではスイッチ１１を開とし、この回転数を超え
る所定回転数でスイッチ１１を閉とするように設定して
ある。
きるように、ハウジング７と軸受本体２の間に直流電源
９が接続されている。この電源９の回路に、電圧印加制
御手段１０で開閉される開閉スイッチ１１が設けてあ
る。電圧印加制御手段１０は、回転数検出手段１２で検
出される回転軸３の回転数に応じてスイッチ１１を開閉
制御するものであり、この軸受系の固有振動数に対応す
る回転数ではスイッチ１１を開とし、この回転数を超え
る所定回転数でスイッチ１１を閉とするように設定して
ある。
【００１２】上記構成の使用法および作用を説明する。
回転軸３を回転させ立ち上げる時は、固有振動数に相当
する回転数では電気粘性流体５に電圧を印加せず、使用
回転数まで回転数が高められた時点で電圧を印加する。
これにより、次のように使用回転数での軸・軸受系の剛
性を大きく低下させることなく、固有振動数相当の回転
数での振れを抑えることができる。
回転軸３を回転させ立ち上げる時は、固有振動数に相当
する回転数では電気粘性流体５に電圧を印加せず、使用
回転数まで回転数が高められた時点で電圧を印加する。
これにより、次のように使用回転数での軸・軸受系の剛
性を大きく低下させることなく、固有振動数相当の回転
数での振れを抑えることができる。
【００１３】この理由を説明する。この気体軸受１およ
び回転軸３の振動は、図２に示す質量ｍの質点２１、ば
ね定数ｋのばね２２、減衰係数ｃのダッシュポット２３
からなる振動系のモデル化が考えられる。質点２１に振
幅Ｆ、角振動数ωの加振力が作用するとき、質点２１の
運動方程式は、次のようになる。
び回転軸３の振動は、図２に示す質量ｍの質点２１、ば
ね定数ｋのばね２２、減衰係数ｃのダッシュポット２３
からなる振動系のモデル化が考えられる。質点２１に振
幅Ｆ、角振動数ωの加振力が作用するとき、質点２１の
運動方程式は、次のようになる。
【００１４】
【数１】
【００１５】したがって、固有振動数と回転数が等しい
場合（ω＝ω0 ）には、軸受部の剛性が、大きいほど不
釣合による振れまわりが大きくなる。また逆に減衰係数
ｃが大きいほど振れまわりは小さくなる。一方、研削ス
ピンドル等においては、研削時の使用回転数は、一般に
系の固有振動数以外の回転数が使用される。この時は、
加工物の寸法精度や形状精度を向上させるために、一般
に式において、外力Ｆに対して、主軸の変位ＸF をで
きるだけ小さくする事が望まれる。この為には、剛性ｋ
が大きい方が良い。
場合（ω＝ω0 ）には、軸受部の剛性が、大きいほど不
釣合による振れまわりが大きくなる。また逆に減衰係数
ｃが大きいほど振れまわりは小さくなる。一方、研削ス
ピンドル等においては、研削時の使用回転数は、一般に
系の固有振動数以外の回転数が使用される。この時は、
加工物の寸法精度や形状精度を向上させるために、一般
に式において、外力Ｆに対して、主軸の変位ＸF をで
きるだけ小さくする事が望まれる。この為には、剛性ｋ
が大きい方が良い。
【００１６】固有振動数に相当する回転数においては、
電気粘性流体５には電圧を掛けないため、支持されてい
る気体軸受１の系は、図５に示す気体軸受５０とハウジ
ング５１の構造よりも剛性ｋは低くく、減衰係数Ｃは高
くなっている。したがって、上記の式より、回転軸３
の振れは小さくなる。さらに回転が上がり、使用回転数
付近では、電気粘性流体５に電圧を印加し、高粘度とす
ると、軸受本体２の系の剛性ｋは高まり、式において
明らかなように、回転軸３の変位を小さく抑えることが
できる。
電気粘性流体５には電圧を掛けないため、支持されてい
る気体軸受１の系は、図５に示す気体軸受５０とハウジ
ング５１の構造よりも剛性ｋは低くく、減衰係数Ｃは高
くなっている。したがって、上記の式より、回転軸３
の振れは小さくなる。さらに回転が上がり、使用回転数
付近では、電気粘性流体５に電圧を印加し、高粘度とす
ると、軸受本体２の系の剛性ｋは高まり、式において
明らかなように、回転軸３の変位を小さく抑えることが
できる。
【００１７】したがって、使用回転数での軸・軸受系の
剛性を大きく低下させることなく、固有振動数の対応回
転数での振れを小さく抑えることができ、これにより気
体軸受の適用範囲を広げることができる。また、この気
体軸受スピンドルは、弾性体４ｂが軸受本体２の弾性的
な支持と電気粘性流体５を封入する空間６の密封とを兼
用するため、構成が簡単である。
剛性を大きく低下させることなく、固有振動数の対応回
転数での振れを小さく抑えることができ、これにより気
体軸受の適用範囲を広げることができる。また、この気
体軸受スピンドルは、弾性体４ｂが軸受本体２の弾性的
な支持と電気粘性流体５を封入する空間６の密封とを兼
用するため、構成が簡単である。
【００１８】なお、前記実施例では説明の簡単のため、
固有振動数に相当する回転数で電気粘性流体５に電圧を
印加しない例で説明したが、電気粘性流体５の種類等に
よっては、固有振動数に相当する回転数においても電圧
を印加し、振れの小さくなるような電圧を選定すること
も可能である。また、図５に示した従来の軸受に対し、
軸受本体２が弾性支持され、かつその減衰能力を最適な
ように設定し得るため、高速回転域でのホワール振動が
発生し難くなり、高速回転も可能となる。
固有振動数に相当する回転数で電気粘性流体５に電圧を
印加しない例で説明したが、電気粘性流体５の種類等に
よっては、固有振動数に相当する回転数においても電圧
を印加し、振れの小さくなるような電圧を選定すること
も可能である。また、図５に示した従来の軸受に対し、
軸受本体２が弾性支持され、かつその減衰能力を最適な
ように設定し得るため、高速回転域でのホワール振動が
発生し難くなり、高速回転も可能となる。
【００１９】図３および図４は、各々この発明をスラス
ト軸受に適用した各実施例を示す。図３の例では、気体
軸受３１の軸受本体３２は、回転軸３３の端部に設けら
れたフランジ３３ａの両面に軸受隙間を介して各々対面
する一対の分割本体３２Ａ，３２Ｂからなり、これら分
割本体３２Ａ，３２Ｂの周方向複数箇所に、給気ノズル
３２ｂが形成してある。各給気ノズル３２ｂは、分割本
体３２Ａ，３２Ｂの外側幅面に形成された環状溝３２ａ
に連通している。
ト軸受に適用した各実施例を示す。図３の例では、気体
軸受３１の軸受本体３２は、回転軸３３の端部に設けら
れたフランジ３３ａの両面に軸受隙間を介して各々対面
する一対の分割本体３２Ａ，３２Ｂからなり、これら分
割本体３２Ａ，３２Ｂの周方向複数箇所に、給気ノズル
３２ｂが形成してある。各給気ノズル３２ｂは、分割本
体３２Ａ，３２Ｂの外側幅面に形成された環状溝３２ａ
に連通している。
【００２０】ハウジング３７は、一対の分割ハウジング
３７Ａ，３７Ｂとリング状ハウジング３７Ｃとに分割さ
れ、軸受本体３２の全体を囲んでいる。リング状ハウジ
ング３７Ｃの内径部は、分割本体３２Ａ，３２Ｂの外径
面の対向側部分に形成された環状凹部間に介在する。こ
れらリング状ハウジング３７Ｃと分割本体３２Ａ，３２
Ｂとの対向面にＯリングからなる弾性体３４ａが設けら
れ、かつ両分割本体３２Ａ，３２Ｂの前記環状溝３２ａ
の外径部に分割ハウジング３７Ａ，３７Ｂと接するＯリ
ングからなる弾性体３４ｂが設けられている。これら弾
性体３４ａ，３４ｂにより、軸受本体３２がハウジング
３７に弾性的に支持され、かつ軸受本体３２とハウジン
グ３７の間に密封空間３６が形成される。この密封空間
３６に、前記実施例と同様な電気粘性流体５を封入して
ある。
３７Ａ，３７Ｂとリング状ハウジング３７Ｃとに分割さ
れ、軸受本体３２の全体を囲んでいる。リング状ハウジ
ング３７Ｃの内径部は、分割本体３２Ａ，３２Ｂの外径
面の対向側部分に形成された環状凹部間に介在する。こ
れらリング状ハウジング３７Ｃと分割本体３２Ａ，３２
Ｂとの対向面にＯリングからなる弾性体３４ａが設けら
れ、かつ両分割本体３２Ａ，３２Ｂの前記環状溝３２ａ
の外径部に分割ハウジング３７Ａ，３７Ｂと接するＯリ
ングからなる弾性体３４ｂが設けられている。これら弾
性体３４ａ，３４ｂにより、軸受本体３２がハウジング
３７に弾性的に支持され、かつ軸受本体３２とハウジン
グ３７の間に密封空間３６が形成される。この密封空間
３６に、前記実施例と同様な電気粘性流体５を封入して
ある。
【００２１】分割本体３２Ａ，３２Ｂの環状溝３２ａの
内径部には分割ハウジング３７Ａ，３７Ｂと接するＯリ
ングからなるシール部材３４ｃが設けられ、外周の弾性
体３４ｂとの間に環状の通気溝を形成している。この通
気溝に開通して、ハウジング３７内に給気経路３７ａ，
３７ｂが形成されている。また、リング状ハウジング３
７Ｃおよび分割本体３２Ａには、軸受隙間から外部に開
通する排気通路５３が形成されている。
内径部には分割ハウジング３７Ａ，３７Ｂと接するＯリ
ングからなるシール部材３４ｃが設けられ、外周の弾性
体３４ｂとの間に環状の通気溝を形成している。この通
気溝に開通して、ハウジング３７内に給気経路３７ａ，
３７ｂが形成されている。また、リング状ハウジング３
７Ｃおよび分割本体３２Ａには、軸受隙間から外部に開
通する排気通路５３が形成されている。
【００２２】ハウジング３７と軸受本体３２の間に、前
記実施例と同様に電気粘性流体５に対して電圧を印加す
る直流電源９を接続し、この電源９の回路に、電圧印加
制御手段１０で開閉される開閉スイッチ１１が設けてあ
る。電圧印加制御手段１０は、回転数検出手段１２で検
出される回転軸３３の回転数に応じてスイッチ１１を開
閉制御する。
記実施例と同様に電気粘性流体５に対して電圧を印加す
る直流電源９を接続し、この電源９の回路に、電圧印加
制御手段１０で開閉される開閉スイッチ１１が設けてあ
る。電圧印加制御手段１０は、回転数検出手段１２で検
出される回転軸３３の回転数に応じてスイッチ１１を開
閉制御する。
【００２３】この構成の気体軸受スピンドルの場合も、
ジャーナル軸受と同様に、回転立ち上げ時にハウジング
３７と軸受本体３２間の電圧を変化させることにより、
固有振動の対応回転数の通過時における振れを少なく
し、かつ使用回転数での剛性の低下を緩和させることが
できる。
ジャーナル軸受と同様に、回転立ち上げ時にハウジング
３７と軸受本体３２間の電圧を変化させることにより、
固有振動の対応回転数の通過時における振れを少なく
し、かつ使用回転数での剛性の低下を緩和させることが
できる。
【００２４】なお、給気ノズル３２ｂに連通する浅い環
状溝３２ａや、あるいはポケット（図示せず）を設けて
軸受剛性を高めた場合は、スラスト力が回転軸３３に加
わり、スラスト軸受隙間が小さくなって軸受隙間の圧力
が高くなると、エアハンマと呼ばれる不安定な自励振動
が発生し易くなる。このとき、スラスト力に応じて電気
粘性流体５に印加する電圧を変化させることにより、適
切な減衰を与え、エアハンマの発生を防止することがで
きる。
状溝３２ａや、あるいはポケット（図示せず）を設けて
軸受剛性を高めた場合は、スラスト力が回転軸３３に加
わり、スラスト軸受隙間が小さくなって軸受隙間の圧力
が高くなると、エアハンマと呼ばれる不安定な自励振動
が発生し易くなる。このとき、スラスト力に応じて電気
粘性流体５に印加する電圧を変化させることにより、適
切な減衰を与え、エアハンマの発生を防止することがで
きる。
【００２５】図４の例は、分割本体３２Ｂ側において、
軸受本体３２の環状溝３２ａの内径部に設けたシール部
材を、軸受本体３２の支持用のＯリングからなる弾性体
３４ｃ′とし、この弾性体３４ｃ′よりも内径側に形成
された密封空間３６′に電気粘性流体５を封入したもの
である。その他の構成効果は図３の例と同じである。
軸受本体３２の環状溝３２ａの内径部に設けたシール部
材を、軸受本体３２の支持用のＯリングからなる弾性体
３４ｃ′とし、この弾性体３４ｃ′よりも内径側に形成
された密封空間３６′に電気粘性流体５を封入したもの
である。その他の構成効果は図３の例と同じである。
【００２６】
【発明の効果】この発明の気体軸受スピンドルは、気体
軸受の軸受本体を弾性体と電気粘性流体とで支持するよ
うにし、回転軸の回転数に応じて前記電気粘性流体に電
圧を印加する電圧印加制御手段を設けたため、高速の使
用回転数での軸・軸受系の剛性をあまり低下させること
なく、軸受系の固有振動数に一致する回転速度での回転
軸の振れを抑えることができる。このため、気体軸受の
応用範囲を広げることができる。この効果は、気体軸受
がジャーナル軸受である場合も、スラスト軸受である場
合でも有効に得られる。これらジャーナル軸受やスラス
ト軸受である場合に、軸受本体を支持する弾性体をＯリ
ングとし、かつこのＯリングと同じくハウジングの内面
と前記軸受本体との間にシール部材を介在させ、これに
より、ハウジングの給気孔と前記軸受本体の給気ノズル
との間に給気空間を形成した場合は、軸受本体の弾性支
持および電気粘性流体の密封が簡単な構成で行え、しか
も簡単な構成でハウジングから軸受本体の給気ノズルへ
の給気経路が形成できる。
軸受の軸受本体を弾性体と電気粘性流体とで支持するよ
うにし、回転軸の回転数に応じて前記電気粘性流体に電
圧を印加する電圧印加制御手段を設けたため、高速の使
用回転数での軸・軸受系の剛性をあまり低下させること
なく、軸受系の固有振動数に一致する回転速度での回転
軸の振れを抑えることができる。このため、気体軸受の
応用範囲を広げることができる。この効果は、気体軸受
がジャーナル軸受である場合も、スラスト軸受である場
合でも有効に得られる。これらジャーナル軸受やスラス
ト軸受である場合に、軸受本体を支持する弾性体をＯリ
ングとし、かつこのＯリングと同じくハウジングの内面
と前記軸受本体との間にシール部材を介在させ、これに
より、ハウジングの給気孔と前記軸受本体の給気ノズル
との間に給気空間を形成した場合は、軸受本体の弾性支
持および電気粘性流体の密封が簡単な構成で行え、しか
も簡単な構成でハウジングから軸受本体の給気ノズルへ
の給気経路が形成できる。
【図１】この発明の一実施例にかかる気体軸受スピンド
ルの断面図と電気回路とを組み合わせた説明図である。
ルの断面図と電気回路とを組み合わせた説明図である。
【図２】その振動系をモデル化した説明図である。
【図３】この発明の他の実施例にかかる気体軸受スピン
ドルの断面図と電気回路とを組み合わせた説明図であ
る。
ドルの断面図と電気回路とを組み合わせた説明図であ
る。
【図４】この発明のさらに他の実施例にかかる気体軸受
スピンドルの断面図である。
スピンドルの断面図である。
【図５】従来例の断面図である。
【図６】その回転数と振れとの関係を示すグラフであ
る。
る。
１…気体軸受、２…軸受本体、２ｂ…給気ノズル、３…
回転軸、４ａ…シール部材、４ｂ…弾性体、５…電気粘
性流体、６…密封空間、７…ハウジング、７ａ，７ｂ…
給気孔、９…電源、１０…電圧印加制御手段、１１…ス
イッチ、１２…回転数検出手段、３２…軸受本体、３２
ｂ…給気ノズル、３３…回転軸、３３ａ…フランジ部、
３７…ハウジング
回転軸、４ａ…シール部材、４ｂ…弾性体、５…電気粘
性流体、６…密封空間、７…ハウジング、７ａ，７ｂ…
給気孔、９…電源、１０…電圧印加制御手段、１１…ス
イッチ、１２…回転数検出手段、３２…軸受本体、３２
ｂ…給気ノズル、３３…回転軸、３３ａ…フランジ部、
３７…ハウジング
Claims (3)
- 【請求項１】 回転軸を支持した気体軸受を設け、この
気体軸受の軸受本体を囲むハウジングを設け、このハウ
ジング内に、前記軸受本体を支持しかつこれらハウジン
グと軸受本体の間に密封空間を形成する弾性体を設け、
前記密封空間に電気粘性流体を封入し、前記回転軸の回
転数に応じて前記電気粘性流体に電圧を印加する電圧印
加制御手段を設けた気体軸受スピンドル。 - 【請求項２】 前記気体軸受がスリーブ状の軸受本体を
有するジャーナル気体軸受であり、軸受本体は給気ノズ
ルを有し、前記弾性体が、ハウジングの円筒面状の内面
と前記軸受本体との間に介在したＯリングであり、この
Ｏリングと同じくハウジングの円筒面状の内面と前記軸
受本体との間に介在したシール部材によってハウジング
の給気孔と前記軸受本体の給気ノズルとの間に給気空間
を形成した請求項１記載の気体軸受スピンドル。 - 【請求項３】 前記気体軸受が、回転軸のフランジ部を
両面から支持するスラスト気体軸受であり、軸受本体は
前記フランジ部の両面に各々対向して開口する給気ノズ
ルを有し、前記弾性体が前記軸受本体の前記フランジ部
と対向する面に対する裏面側の幅面とこれら幅面に対面
する前記ハウジングの内面との間に介在したＯリングで
あり、このＯリングと同じく軸受本体の前記幅面とハウ
ジングの前記内面との間に介在したシール部材によって
ハウジングの給気孔と前記軸受本体の給気ノズルとの間
に給気空間を形成した請求項１記載の気体軸受スピンド
ル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6028874A JPH07217656A (ja) | 1994-01-31 | 1994-01-31 | 気体軸受スピンドル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6028874A JPH07217656A (ja) | 1994-01-31 | 1994-01-31 | 気体軸受スピンドル |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07217656A true JPH07217656A (ja) | 1995-08-15 |
Family
ID=12260532
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6028874A Pending JPH07217656A (ja) | 1994-01-31 | 1994-01-31 | 気体軸受スピンドル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07217656A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011119727A (ja) * | 2009-12-02 | 2011-06-16 | Asml Netherlands Bv | リソグラフィ装置およびリソグラフィ装置用のシール装置 |
| CN108223581A (zh) * | 2018-03-12 | 2018-06-29 | 浙江工业大学 | 气体静压主轴节流孔孔径调节装置 |
| WO2019013367A1 (ko) * | 2017-07-12 | 2019-01-17 | 주식회사 알피에스 | 에어 베어링의 강성조절장치 |
| KR20190007172A (ko) * | 2017-07-12 | 2019-01-22 | 주식회사 알피에스 | 에어 베어링의 강성조절장치 |
| US11261912B2 (en) * | 2017-05-19 | 2022-03-01 | Bifröst Research And Development B.V. | Lubricated sliding bearing with adjustment of the properties of the lubricant in certain parts of the bearing gap |
-
1994
- 1994-01-31 JP JP6028874A patent/JPH07217656A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011119727A (ja) * | 2009-12-02 | 2011-06-16 | Asml Netherlands Bv | リソグラフィ装置およびリソグラフィ装置用のシール装置 |
| US11261912B2 (en) * | 2017-05-19 | 2022-03-01 | Bifröst Research And Development B.V. | Lubricated sliding bearing with adjustment of the properties of the lubricant in certain parts of the bearing gap |
| WO2019013367A1 (ko) * | 2017-07-12 | 2019-01-17 | 주식회사 알피에스 | 에어 베어링의 강성조절장치 |
| KR20190007172A (ko) * | 2017-07-12 | 2019-01-22 | 주식회사 알피에스 | 에어 베어링의 강성조절장치 |
| CN108223581A (zh) * | 2018-03-12 | 2018-06-29 | 浙江工业大学 | 气体静压主轴节流孔孔径调节装置 |
| CN108223581B (zh) * | 2018-03-12 | 2023-09-05 | 浙江工业大学 | 气体静压主轴节流孔孔径调节装置 |
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