JPH10318251A - 空気軸受 - Google Patents

空気軸受

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Publication number
JPH10318251A
JPH10318251A JP10126332A JP12633298A JPH10318251A JP H10318251 A JPH10318251 A JP H10318251A JP 10126332 A JP10126332 A JP 10126332A JP 12633298 A JP12633298 A JP 12633298A JP H10318251 A JPH10318251 A JP H10318251A
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JP
Japan
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shaft
air bearing
groove
stationary
bearing
Prior art date
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Ceased
Application number
JP10126332A
Other languages
English (en)
Inventor
Michael Clinton Tempest
クリントン テンペスト マイケル
Florin Dimofte
ディモフテ フローリン
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Westwind Air Bearings Ltd
Original Assignee
Westwind Air Bearings Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Westwind Air Bearings Ltd filed Critical Westwind Air Bearings Ltd
Publication of JPH10318251A publication Critical patent/JPH10318251A/ja
Ceased legal-status Critical Current

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    • 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
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/02—Parts of sliding-contact bearings
    • F16C33/04—Brasses; Bushes; Linings
    • F16C33/06—Sliding surface mainly made of metal
    • F16C33/10—Construction relative to lubrication
    • F16C33/1005—Construction relative to lubrication with gas, e.g. air, as lubricant
    • F16C33/101—Details of the bearing surface, e.g. means to generate pressure such as lobes or wedges
    • 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
    • F16C17/00—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement
    • F16C17/02—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for radial load only
    • F16C17/028—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for radial load only with fixed wedges to generate hydrodynamic pressure, e.g. multi-lobe bearings

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Mounting And Adjusting Of Optical Elements (AREA)
  • Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
  • Sliding-Contact Bearings (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 整合状態を極限的な精度レベルで達成するこ
とのできる改良された空力的な空気軸受を提供する。 【解決手段】 静止シャフト２と、この静止シャフトの
まわりを回転できるように取付けられる中空支持部材５
とを有して構成される。静止シャフトは実質的に平面と
なるように展開されたときに少なくとも３つの波のピー
ク４を有する連続した浅い正弦波３の形となる円周面を
有する。一つのピークはシャフト軸線に平行に長手方向
に延在する溝７を形成される。この溝は静止シャフト２
の底部に位置されるのが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は空気軸受に係わり、
特に改良された空力的軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術】住友、およびキャノンと住友との共同出
願であるそれぞれの欧州特許出願０７３２５１６Ａおよ
び０７３２５１７Ａを引用する。
【０００３】このうちの最初のものはステータおよびロ
ーター間の可変空隙を明確にしており、シャフトの６０
゜部分にわたって拡大される空隙に関して数学的関係が
開示されている。このらのうちの二番目のものはシャフ
トの周面に沿って平坦面を備えることで形成される空隙
を明確にしている。
【０００４】また、公報ＷＯ９４／２８３２３が引用さ
れ、これにおいては実質的に平坦面となるように展開し
た軸受面の形状が少なくとも３つの波のピークを有する
浅い正弦波で、一つの波のピークが軸受軸線の長手方向
に延在する溝を有してなる非円形（non-circular）軸受
内で回転可能な平円筒（plain cylindrical ）の水平シ
ャフトを含む空気軸受が記載され、請求されている。こ
の構造では、内側部材は外側静止部材の内部で回転す
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】多角形（ポリゴン）の
回転を伴う空力的スピンドルに応用することが最近要望
されている。空力的軸受の特徴はそれらが整合において
極限的な精度レベルを必要とすることであり、それ故に
シャフトの中心に光学部材を配し、光学部材の各側に空
力的軸受を取付けることを伴う従来技術の構造は問題を
与えている。これらの問題を解決するために、代替形状
において光学部材の位置が考えられた。多角形を担持す
るシャフトが中空に作られるならば、内側の静止部材は
外側部材がその静止部材のまわりを回転するように取付
けられることができる。二つの軸受面の整合状態は従来
形状におけるように保持され、光学部材は二つの軸受面
の間に基準的に位置される。
【０００６】したがって本発明の主目的は、改良された
空力的な空気軸受の性能を達成できる代替配置を提供す
ることである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、実質的
に平面に展開されたときに少なくとも３つの波のピーク
を有する連続した浅い正弦波の形をなし、一つのピーク
はシャフト軸線に平行に長手方向に延在する溝を担持す
るようになされた円周面を有する静止シャフトを含み、
またこの静止シャフトのまわりを回転できるように取付
けられた中空支持部材をさらに含む空気軸受が提供され
る。
【０００８】一般に中空支持部材は静止シャフトの前記
外側円筒面に面する正円筒面の形状とされる。
【０００９】各波のピークは中心軸線に平行にシャフト
の長手方向に延在した溝を担持するのが好ましい。
【００１０】シャフトが垂直以外の方向に配置されたと
きには、前記溝、すなわち二つ以上であるならばそれら
の溝の一つはシャフトのまわりの最下位置に配置される
のが好ましい。
【００１１】他の構造において、静止部材に対する回転
部材の軸線方向位置を制御するために磁気手段を備えて
軸受のシャフトは垂直に配置され得る。
【００１２】一般に、軸受の軸線は水平、垂直、または
それらの間のいずれかの角度位置に配置されることがで
きる。
【００１３】添付図面を参照して、本発明による空気軸
受の実施例が単なる例として説明される。
【００１４】
【発明の実施の形態】改良された空力的な空気軸受１
は、実質的に平面となるように展開されたときに少なく
とも３つの波のピーク４を有する連続した浅い正弦波３
の形をなす円周面を有する静止シャフト２を含む。
【００１５】静止シャフト２のまわりには中空の円形円
筒部材５が配置され、静止シャフト２の中心軸線６のま
わりを回転する他の回転部材を支持するようになされ
る。その内面は正円形円筒面とされ、これは真直線とな
るように転回されると静止シャフトに対して適当な空気
軸受空隙を形成するようになされる。
【００１６】下側のピーク４は溝７を有しており、溝７
は中心軸線６に平行に静止シャフト２の長手方向に延在
する。
【００１７】本発明による改良された空力的軸受は、８
００００ｒｐｍまでの運転速度の範囲内において、標準
的な空気潤滑軸受に比較してハーフスピードホワールす
なわち半速旋回流の不安定状態を排除する。
【００１８】この軸受は半速旋回流の発生を防止するだ
けでなく、シャフトおよび軸受の両方ともが円筒形であ
る従来の空気軸受と比較したときに、軸受の剛性を高め
る大きな利点を有する。
【００１９】静止シャフト２は静止されるので、溝７は
底部位置、すなわちシャフトのまわりの最下位置におけ
るピークに形成され、このことはシャフトの底部におけ
る圧力が大気圧に保持されることを保証する。溝は軸受
内部に半速旋回流が形成されることを防止する。
【００２０】最下位置とされる溝位置はまた、始動時に
シャフトの頂部すなわち主負荷支持位置に圧力が蓄積さ
れるのを抑制しないように保証する。この特徴はシャフ
トが垂直状態、すなわちシャフトの周面が最下位置を有
し得ない状態になれば当然ながら適用できない。しかし
ながらこれはシャフトが水平状態に配置されたときには
特に有用であり、またシャフトの配置傾斜が変化すると
きにも応用できる。
【００２１】この空気軸受は水平と垂直との間のいずれ
の角度位置でも配置できる。垂直状態では、静止部材に
対する回転部材の軸線方向位置を制御するために磁気手
段（図示せず）を使用できる。
【００２２】シャフトの典型的な寸法として、直径は１
０．１６〜２５．４ｍｍ（０．４〜１インチ）とされる
ことができ、特定例は２２．２３ｍｍ（０．８７５イン
チ）であるが、直径で１０１．６ｍｍ〜１２７ｍｍ（４
〜５インチ）までのシャフトが場合に応じて使用でき
る。一般に２２．２３ｍｍ（０．８７５インチ）の直径
のシャフトでは、シャフト間隙すなわち半径方向間隙が
０．００２５４ｍｍ（０．０００１インチ）の最小値と
０．００７６２ｍｍ（０．０００３インチ）の最大値と
の間で正弦波的に変化する一方、溝は典型的に幅が１．
５２４ｍｍ（０．０６インチ）幅で、深さが０．２５４
〜０．５０８ｍｍ（０．０１〜０．０２インチ）とされ
る。
【００２３】図２を参照すれば回転多角形ミラー装置
は、図１に示されるような正円筒形で、図１に示される
横断面形状（図２には図示されない）の静止シャフトに
担持されるように配置される内側軸受を有する回転中空
キャリヤ１を含む。回転キャリヤ１は高速電気モーター
８で駆動され、また複数（例えば３２個）の平坦なミラ
ー面１０を周面に有する。組立体全体がハウジング１１
内に収容され、ハウジングはモーター用の電力供給ケー
ブル１２と回転ミラー面１０に向けられるレーザービー
ムの入口および出口とされる開口９とを組合わされてい
る。
【００２４】非円形部材は内側でなく外側から仕上げる
ことができ、また荷重支持軸受がその全長にわたって支
持されることができる理由から、本発明がＷＯ９４／２
８３２３に示される構造よりも優れた作動的利点を有す
ることは認識されよう。
【００２５】さまざまな他の改良が特許請求の範囲の欄
に記載の範囲内でなし得る。シャフトは３個よりも多い
個数、例えば５個のピークを有することができ、各波の
ピークは中心軸線に平行してシャフトの長手方向に延在
する溝を有し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】軸受を通る図解的な軸線方向の横断面図。
【図２】横断面で示す回転多角形ミラー装置。
【符号の説明】
１ 空気軸受 ２ 静止シャフト ３ 正弦波 ４ 波のピーク ５ 円形円筒部材 ６ 中心軸線 ７ 溝 ８ 電気モーター ９ 開口 １０ ミラー面 １１ ハウジング １２ ケーブル

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 実質的に平面となるように展開されたと
    きに少なくとも３つの波のピークを有する連続した浅い
    正弦波の形をなし、一つのピークはシャフト軸線に平行
    に長手方向に延在する溝を担持するようになされた円周
    面を有する静止シャフトを含み、またこの静止シャフト
    のまわりを回転できるように取付けられた中空支持部材
    をさらに含む空気軸受。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載された空気軸受であっ
    て、前記中空支持部材が静止シャフトの前記円筒外面に
    面した正円筒形の内面を有する空気軸受。
  3. 【請求項３】 請求項１に記載された空気軸受であっ
    て、波のピークの各々がシャフト軸線に平行に長手方向
    に延在する溝を担持する空気軸受。
  4. 【請求項４】 請求項１に記載された空気軸受であっ
    て、前記シャフトが垂直以外の方向に配置され、溝がシ
    ャフトのまわりの最下位置に配置された空気軸受。
  5. 【請求項５】 請求項１に記載された空気軸受であっ
    て、静止部材に対する回転部材の軸線方向位置を制御す
    るために磁気手段によって軸受の軸線が配置された空気
    軸受。
  6. 【請求項６】 請求項１に記載された空気軸受であっ
    て、回転多角形（ポリゴン）ミラー装置と組合わされ、
    又はそれを担持する空気軸受。
JP10126332A 1997-05-08 1998-05-08 空気軸受 Ceased JPH10318251A (ja)

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GBGB9709347.0A GB9709347D0 (en) 1997-05-08 1997-05-08 An improved air bearing
GB9709347.0 1997-05-08

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JP (1) JPH10318251A (ja)
GB (1) GB9709347D0 (ja)

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US6024493A (en) 2000-02-15
GB9709347D0 (en) 1997-06-25

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