JPH11257346A - 滑り軸受 - Google Patents

滑り軸受

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JPH11257346A
JPH11257346A JP11016011A JP1601199A JPH11257346A JP H11257346 A JPH11257346 A JP H11257346A JP 11016011 A JP11016011 A JP 11016011A JP 1601199 A JP1601199 A JP 1601199A JP H11257346 A JPH11257346 A JP H11257346A
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JP
Japan
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bearing
bearing surface
sliding
nozzle
fluid flow
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Application number
JP11016011A
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Inventor
Michel Zosi
ゾジ ミシェル
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Rech Ind & Dev Sa co
Original Assignee
Rech Ind & Dev Sa co
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Filing date
Publication date
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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
    • 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
    • F16C29/00—Bearings for parts moving only linearly
    • F16C29/02—Sliding-contact bearings
    • F16C29/025—Hydrostatic or aerostatic
    • 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
    • F16C32/0681—Construction or mounting aspects of hydrostatic bearings, for exclusively rotary movement, related to the direction of load
    • F16C32/0696—Construction or mounting aspects of hydrostatic bearings, for exclusively rotary movement, related to the direction of load for both radial and axial load

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】摩擦及び磨耗のない滑り軸受を提供する。 【解決手段】可動物体と静止物体との、互いに滑動する
軸受表面間で滑り軸受に空気流が生成され、圧縮空気が
ノズルを通って軸受表面間に大気圧にまで膨張する。こ
の結果、軸受表面間に作用する圧縮力が減少し、運動物
体と静止物体との間に作用する圧縮力が生成される。可
動物体の軸受表面が静止物体の軸受表面に接触していな
い位置をとるとき、軸受表面と空気流とは、可動物体が
力の加わらない平衡状態にあるように互いに整合してい
る。明確に画成された平衡位置の確保のためには、軸受
表面間のいかなる可変化も反対の圧力比変化を引き起こ
すように、可動物体と静止物体との間の自由の程度を選
ぶことが好適である。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、滑り軸受方法又は
装着方法、及び滑り軸受に関し、対応する独立の請求の
範囲の前文に従ったものである。本発明による滑り軸受
は、回転シャフト又はスピンドルの装着のために、又は
並進的に動く物体の装着のために使用可能である。
【０００２】
【従来の技術】回転的又は直線的に動く機械部品は、滑
べるように（滑り軸受又は平軸受に）取り付けられる
か、或いは自由に回転するボール又はローラ（減摩軸受
又はころ軸受）に取り付けられる。滑り軸受は、ころ軸
受よりも機械的にはるかに単純であるが、摩擦問題又は
潤滑問題のためにその用途は特に限定されている。これ
らの問題は、互いに係合して相対的に動く軸受表面のサ
イズのために（ころ軸受のはるかに小さい、理論的には
点状の、又は直線状の軸受表面と比較した場合）、また
発生する滑り摩擦のために（ころ軸受の遙かに小さい転
がり摩擦と比較した場合）、滑り軸受で解決するのはよ
り困難である。従って長い間、従来技術によれば今まで
ころ軸受だけしか使えなかった用途にも滑り軸受が使え
るように滑り軸受特性を改善するための、例えばよりす
ぐれた潤滑剤又は改善された材料組合せの開発により構
成を設計することに対する要望があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】故に、本発明の課題
は、既知の滑り軸受と比較して特に摩擦又は潤滑と磨耗
とに関して特性を改善するような、滑り軸受方法と滑り
軸受とを提供することである。本発明による滑り軸受
は、例えば工作機械における工具スピンドル又は加工物
スピンドルの装着に関する用途で実質的に玉軸受を置き
換えることができる。
【０００４】
【課題を解決するための手段】当該課題は、本請求の範
囲に記載の滑り軸受方法及び該方法を用いた滑り軸受に
よって解決される。
【０００５】本発明は、流体動力学の法則の軸受技術へ
の適用に基づいている。本発明の滑り軸受においては、
直線的に又は回転的に動く物体とその運動物体が取り付
けられる静止物体との間に流体の流れ（好適には空気
流）を生成し、当該空気流によって軸受表面に作用する
流体動力学的な力を生成する。これらの可動物体と静止
物体の軸受表面は、その軸受表面に作用する流体動力学
的力の結果として滑り軸受によって吸収される外部荷重
の下でも、その可動物体が静止物体によってあらかじめ
決められた平衡位置に保持されるように設計されてお
り、当該位置で可動物体は非接触で準安定的状態で静止
物体からスロット状の間隔分だけ間隔をあけられてい
る。
【０００６】運動物体と静止物体との間の流体の流れ
は、運動物体を位置決めする力を生成する機能に加え
て、軸受冷却用の冷却剤の機能と共に潤滑剤の機能（極
めて低い摩擦を有する空気の場合）も実行する。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明の滑り軸受の原理と例示し
た実施形態とを、以下に付属の図面と関連して更に詳細
に説明する。
【０００８】図１は、シャフト１（回転子又は運動物
体）を通る軸線方向断面図であり、当該シャフトは受入
れ空間を形成する２個の部品２、２’を含む固定子内
に、本発明の滑り軸受の例示的実施形態を用いて取り付
けられている。シャフト１の軸受または装着のために、
当該シャフトに固着（例えばシャフト上に焼き嵌め）さ
れた軸受本体３が設けられており、当該本体はシャフト
と同軸的に配置された回転物体である。当該軸受本体３
は、固定子２内の対応する受容空間内に配置されてい
る。流体層を介して互いに滑動する滑り軸受の軸受表面
Ｌは、軸受本体３の面と固定子２の関連面（内面）上と
に対となって向き合うように配置されている。
【０００９】軸受表面Ｌは、回転子（軸受本体３）と固
定子２との両者の任意に選択された各軸受表面領域が、
実質的に相対する領域を有するように形成されており、
考慮すべき軸受表面領域の法線（当該領域の中心から垂
直方向の）とこれに対応する対向領域の法線とは同一線
上に配置されて、互いに反対方向に向いている。図１
は、本発明による滑り軸受の軸受表面Ｌに作られた当該
対称条件を、法線Ｎを有する軸受本体３上の領域Ｂと法
線Ｎ’を有する対向領域Ｂ’との一例を用いて示してい
る。これはまた、ノズル４、４’の一例を用いて示す、
穿孔を通して軸受空気が押し込まれるこれら穿孔の配置
に関しても適用される。
【００１０】軸受表面領域とこれに対向する領域との上
に流体動力学的に生成された力が平衡を乱す外力を補償
する場合には、軸受表面Ｌの当該ような対称配置の結果
として軸受表面領域とこれに対向する領域とに作用する
すべての力の和は、平衡位置ゼロに近くなる。
【００１１】軸線方向の軸受のために、図１に示す軸受
本体３は、半径方向に延びる部分３．１、すなわちシャ
フトを中心とする板状の部分を有し、また半径方向の軸
受のためには軸線方向に延びる部分３．２、すなわちシ
ャフト１を中心とする中空円筒状の部分を有する。両部
分に関しては実質的に前述の対称条件が満たされてい
る。
【００１２】固定子２もまた、軸受本体３と固定子２と
の間に流体（例えば空気）を押し込むためのノズル４と
して、また軸受本体３と固定子２との間に導入された空
気を外へ導くための排気ダクト５として働く孔を設けて
いる。これらのノズルは、軸受本体に配置することもで
きる。ノズルと排気ダクトとの相互に関する構成も前述
の対称条件に従う場合、すなわち、図１による実施形態
に示すように、軸受表面領域に配置された各ノズルとそ
の対向領域に配置された各排気ダクトとに関して、対応
するノズルと対応する排気ダクトとが存在する場合は有
利であることが判明している。
【００１３】シャフト１の回転中、ノズル４から軸受本
体の二つの部分３．１、３．２と固定子２との軸受表面
Ｌ間に圧縮空気が押し込まれて、該空気は軸受表面Ｌに
対して一方向的に軸受すきまをノズルから排気ダクトへ
と流れ、それによって所望の流体動力学的作用が発生さ
れる。この流体動力学的作用の結果、互いに滑動する軸
受表面の間に圧力比が発生し、これによって、固定子２
と軸受本体３との間の相互間隔が実質的に補償される位
置、すなわち回転子の考慮中のランダムな軸受表面領域
（例えばＢ）の固定子からの間隔が対応する対向領域
（例えばＢ’）の固定子２からの間隔と実質的に同じで
ある位置に軸受本体３を保持し、すなわち軸受本体３が
明確に定義された中心位置に関して適切な位置に留まる
ようになる。
【００１４】従って、換言すると、軸受本体３の軸受表
面Ｌと固定子２の軸受表面Ｌとが動作中に接触すること
はない。軸受本体３が回転中に克服しなければならない
唯一の抵抗は、軸受表面Ｌ間の空気流の抵抗であり、こ
れは固定された表面間の滑り摩擦と比較して、あるいは
液体潤滑層の内部摩擦と比較して事実上無視し得るもの
である。本発明による滑り軸受は事実上、摩擦がなく、
従って実質的に無損失の状態のみならず実質的に磨耗な
しの状態で動作することができる。これは、互いに滑動
する軸受表面の材料組合せが無関係であることを意味す
る。更に本発明の滑り軸受の特性は、実質的にその位置
に無関係であり、トルクにも無関係である。
【００１５】図２〜図４は、本発明の滑り軸受とそのパ
ラメータと境界条件との実験的に見いだされた関数の現
象を物理的に説明する試みを示す。
【００１６】図２、３はシステム内の圧力と力の比を示
しており、当該システムではノズル板ＰＤに構成されて
実質的に当該ノズル板ＰＤに垂直に位置決めされている
ノズルＤを通る、圧力Ｐ1を有する空気がノズル板ＰＤ
と対向板ＰＧとの間のスロット状の間隔内に押し込まれ
て、Ｐ1より低い圧力Ｐ0（例えば大気圧）に対して膨張
する。
【００１７】図２では、ノズル板ＰＤと対向板ＰＧとは
互いに接近しており、すなわちこれら２枚の板ＰＤ、Ｐ
Ｇ間のすきまの幅は非常に小さく、ゼロに近い。こうし
て圧力差にもかかわらず空気は、ノズルＤを通して殆ど
流れない。対向板ＰＧには当該対向板をノズル板から引
き離そうとする圧力差が作用する。対向板ＰＧに作用す
る力Ｋ1は、圧力差Ｐ1−Ｐ0に面積Ｆを乗じたものであ
り、この面積は、互いに基づく通路の関数として、最小
でもノズル開口部の断面積ＦDで、最大では対向板の面
積ＦPである。図２は静止状態を図示している。
【００１８】図３では、ノズル板ＰＤと対向板ＰＧは互
いに離れており（間隔ｄ）、従って空気はノズルＤから
出てこれらの板の間の間隔内に拡がる。これが動力学的
なシステムとなり、当該システム内では、ノズル板ＰＤ
と対向板ＰＧとの間の間隔内の全圧力はすべての方向に
一様に作用する静的成分と流れの方向に作用する動的流
れ成分とを含む。
【００１９】これらの板の間の流出空気量と間隔条件と
が、ノズルから出てくる空気が板の間で完全に拡がるこ
とができる（すなわち大気圧にまで）ように選択される
ならば、両板の間の全圧力は大気圧と同じになる。しか
しながら、動力学的圧力成分Ｐdynだけ減少した静的圧
力成分Ｐ2が大気圧よりも低い場合は、ノズル板に対し
て作用する力Ｋ2が対向板ＰＤに作用して、対向板ＰＧ
をノズル板ＰＤに対して「引きつける」ことになる。物
理学では上述の現象は流体力学的パラドックスとして知
られている。動作時には、ノズルに対向する領域は一方
向に高速度で移動するから、ここでは説明できない他の
現象や効果も影響を有している。板間の間隔ｄを連続的
に拡げることによって図２の静止状態から図３の動的状
態に移行すると、結果としてこれら板間の静的圧力がＰ
1からＰ2へ減少し、また対向板ＰＧに作用する圧縮力へ
の逆転がある（ノズル板から遠ざかるＫ1とノズル板の
方へ向かうＫ2）。最小の静的圧力（最大力Ｋ2）は、小
さくてもなお測定可能な間隔幅で達成されており、臨界
量又は実験された最小から最大までの間隔幅あるいは板
間隔ｄの範囲内で更に拡大していく間に、これより変化
することはない。
【００２０】テストは、５ミクロン未満の間隔又は滑り
軸受間隔を有する本発明の滑り軸受の場合、恐らくはス
ロットリング効果の結果として両板間に斥力を引き起こ
す圧力が発生することを示した。５ミクロンより大きい
間隔に関しては前述の作用の逆転が発生する。約１０ミ
クロンの間隔幅で、実験的に最適のパワー範囲が現れ
た。
【００２１】仮想的な移転（transfer）において図４
は、図１に示すような固定子２の二つの軸受表面の間で
動く軸受本体への適用を示している。固定子２には相対
する（共通線上で向き合う）二つの孔あるいはノズル４
があり、これらから軸受本体３と固定子２との間のスロ
ット状の空洞内に空気が押し込まれる。軸受本体と固定
子の詳細図の下にグラフを示す。このグラフは軸受本体
と固定子との間の想定される静的圧力分布を、互いに滑
動する二つの軸受表面間の間隔の関数として示してい
る。
【００２２】図４は、軸受本体３と固定子２との間の自
由の程度（degree of freedom）（間隔ｄ）が間隔ｄ
の２倍以下である場合に、軸受本体３（外力が存在しな
い場合）が、固定子軸受表面間に明確に画成された、力
の加わらない位置をとることを明らかにしており、間隔
ｄは静的圧力が当該間隔になお依存する領域内にあり、
有利にも可能な最大間隔の２倍である。しかしながら静
的圧力がもはや間隔に依存しない領域（図５に示すもの
より薄い軸受本体）におけるこれら二つの間隔の自由の
程度に関しては多数の力の加わらない位置が可能であ
り、すなわち軸受本体と固定子の軸受表面が一時的に互
いに平衡でない位置（例えば工具に加わる切削力に起因
する半径方向の変位による）も可能であると言うことが
分かる。スロットリング力によって生成される圧力の結
果として最小間隔幅（５ミクロン未満）が残存し、加工
に起因して平衡位置から偏位している最中、反対方向の
力として作用する。
【００２３】図１に示すように、本発明による滑り軸受
に関するテストは、流体として空気を使う場合に、軸受
本体３と固定子２と間の自由の程度が０．０２〜０．０
４ｍｍ（２×０．０１〜０．０２ｍｍ）のときに最適動
作を与えると言うことを示した。テストは、１０ミクロ
ン（２×０．００５ｍｍ）〜０．５ｍｍ（２×０．２５
ｍｍ）の自由の程度について行われた。テスト結果か
ら、略０．０１〜０．０２ｍｍまでの間隔幅の場合の静
的圧力Ｐ2は前記間隔幅に依存すると結論することがで
きる。
【００２４】軸受表面間の間隔の大きさに対する静的圧
力の（従って軸受表面に作用する力の依存性の）効果と
この効果の論理的な利用とが、本発明の滑り軸受方法を
可能にしている。当該効果の結果、自動調心システムが
得られ、当該システムでは軸受本体３がその平衡位置か
ら外れると直ぐに当該軸受本体に復元力が作用する。よ
り高い静止状態のためにその圧力比が間隔幅に依存しな
い超過圧力（エアー・クッション）が軸受表面間に発生
する類似のシステムは、自動調心作用を持たず、従って
本発明によって示されるように機能することはできな
い。
【００２５】図５は、図１による滑り軸受を軸線に対し
て横方向に（切断線Ｖ−Ｖで）切断した断面の詳細図を
示す。図５は、特に固定子の上部軸受表面Ｌの軸線方向
平面図であって、この上を板状の軸受本体部分３．１の
上部軸受面が滑動する。２個のノズル４と２個の排気ダ
クト５を見ることができる。これらのノズルから流出し
てくる空気の流体動力学的作用は、回転的に対称であっ
て空気中での内部摩擦損失の結果、ノズルからの間隔の
増加に従って一定の割合で減少すると基本的に想定する
ことができる。
【００２６】個々のノズルの効果を完全に利用したけれ
ば、これらのノズルの作用面（流体動力学的作用が無視
できるほど小さくはない、図５にノズル４を中心とする
一点鎖線の円で示した円形の表面）が全くあるいは殆ど
オーバーラップしないように配置しなくてはならない。
テストは、軸受本体と固定子との間の自由の程度が２×
０．０１〜０．０２ｍｍ、作動圧力が約１．５〜５ａｔ
ｍ（１．５〜５×１０ 5Ｐａ）で、且つテスト設定の隣
接ノズル間の間隔が約８０ｍｍ（最大１００ｍｍ）、ノ
ズル開口部直径が約０．５ｍｍの場合に良好な動作が達
成できることを示した。この実験値は、無視できないほ
どの流体動力学的作用が軸受の機能に寄与する円の直径
と解釈することができる。これはまた、軸受本体３の既
存の領域を最適且つ完全に利用するためには、排気ダク
ト５（ここでは溝）はノズルから約４０ｍｍより大きく
離すべきではないことを意味している。
【００２７】厳密に言えば図１の対称条件は、すべての
軸受表面に適用されるわけではなく、流体の流れが発生
する軸受表面領域に対して、従って流体動力学的作用円
が拡がる軸受表面領域に対してのみ、そして当該流体動
力学的作用がこれらの円すべてにおいて同じである場合
にのみ適用されるのである。更に一般的に言えば、運動
している本体の軸受表面及び流体の流れは、固定子に中
心合わせをしたその（中心）位置の、流れに曝されて動
いている本体には実質的に力が加わらない、すなわち平
衡状態にあるように、互いに整合しているべきである。
【００２８】上記の考察に関しては、考慮中の軸受に外
力（例えば半径方向の力）が作用していない状態を想定
している。本発明の軸受が例えば回転子の重量やシャフ
トに作用するアクティブな力といった外力をも吸収可能
であるためには、軸受本体３の流体動力学的にアクティ
ブな軸受表面、すなわち空気がオーバーフローする軸受
表面と、従って固定子２の受入れ空間とを、外乱力がそ
の流体動力学的に発生する力の僅かなパーセンテージを
示すにすぎない程に十分に大きく作っておくべきであ
る。言い換えれば高い荷重の軸受に関しては、より大き
な「軸受表面」が利用できるようにされ、すなわちより
大きな軸受本体／固定子対とされる。前述の寸法では最
大２５ｋｐの半径方向の力を吸収することが可能であ
る。カッタ・スピンドルに加わる２５〜２５０ポンドの
標準的な半径方向の偏位力と比較して、本発明のシステ
ムは外乱に対して極端に耐性がある。
【００２９】小さな外乱力を有する作業条件に関して
は、ノズルと排気ダクトとの対応する間隔について遙か
に小さな面積の軸受本体を有するシステムを使うことが
できる。
【００３０】図６は、図１の滑り軸受に対応する、本発
明の二つの滑り軸受を有するスピンドル駆動部の本質部
分を示す。各端部に配置されたマグネット・コア１１と
軸受本体３とを有する、電動式回転子１０の部品を見る
ことができる。また駆動用電気モータを補完するコイル
１２とノズル４のための支持部と膨張した空気のための
排気ライン５とを有する、軸受本体３を受ける固定子２
を見ることもできる。前記のようにマグネット・コア１
１とコイル１２とは共に回転子１０を駆動するための電
気駆動部を形成している。回転子と固定子との間の自由
の程度は、軸方向及び半径方向ともに２×０．０１５ｍ
ｍであり、ノズル４は約０．５ｍｍの開口部直径を有し
ている。これらのノズルを通して空気は、例えば４ａｔ
ｍ（４×１０5Ｐａ）の作動圧力から事実上大気圧へと
膨張する。スピンドルは、３０，０００〜４０，０００
ｒ．ｐ．ｍで回転する。所定の条件で、また最大２５ｋ
ｐ（２５０Ｎ）の半径方向に作用する外乱力の作用下
で、図示のスピンドルは外乱がない様に動作する。工具
スピンドルに作用する通常の半径方向の力は約０．５ｋ
ｐ（５Ｎ）である。再び、対称配置、特に軸受本体に相
対する向きに作用する対向ノズルとこれらのノズルから
等距離だけ間隔を開けた排気ダクトとを見ることができ
る。
【００３１】本発明による滑り軸受の空気消費量は比較
的小さい。使用する空気は、固体粒子を含んでいてはな
らないが特別な準備は不要である。
【００３２】図７、８は直線状のガイド２０内で動く本
体２１を示しており、当該直線状ガイド内の運動物体は
本発明の方法によって装着されている。図７は、本シス
テムの横断面図であって、再び軸受表面Ｌとノズル４と
排気ダクト５とを示しており、これらは前述の対称要件
を満たしている。図８は、当該システムの３次元表現で
ある。図１の滑り軸受とは異なり、ノズル４は静止物体
内ではなく運動物体内に配置されており、これは運動物
体の軸受表面と比較して固定子（直線状ガイド）の軸受
表面が遙かに長い延長部を有している点から見て適切で
ある。
【００３３】図７はまた、回転子２１と固定子２０とに
よって形成されるシステムと見ることもできる。図１の
軸受とは反対に、回転シャフトの端部に位置する軸受本
体は、１個の半径方向に延びる板状の部品だけを有して
おり、これに対して軸線方向に延びる中空の円筒型部分
の機能はシャフトによって代わって行われている。これ
までに述べてきたことにしたがえば、図１０の回転子
は、半径方向に働く軸受表面がより小さいので、半径方
向には図１のシャフトよりも小さい荷重しか加えられな
い。
【００３４】本発明の滑り軸受においては、可動物体１
／３と静止物体２との、互いに滑動する軸受表面Ｌ間
に、空気流が生成され、そこで圧縮空気はノズル４によ
って軸受表面Ｌ間で大気圧にまで膨張する。これらの空
気流の結果として軸受表面Ｌ間の静的圧力は減少し、そ
のために運動物体と静止物体との間に作用する圧縮力が
生成される。可動物体１／３の軸受表面Ｌが静止物体２
の軸受表面Ｌに接触していない位置をとるならば、軸受
表面Ｌと空気流とは、可動物体１／３が力のかからない
平衡状態にあるように互いに整合する。当該平衡位置を
明確に定義するためには軸受表面間の間隔のなんらかの
可能な変化がその圧力比に対して反対の作用する変化を
引き起こすように可動物体１／３と静止物体２との間の
自由の程度を選ぶことが好都合である。約０．０１〜
０．０２ｍｍの間隔が空気流に適している。圧縮力を増
加させるためには滑り軸受が外力を吸収できるように軸
受表面を大きくすることが好都合である。当該滑り軸受
は事実上、摩擦がなく、また磨耗もない。これは、回転
的あるいは直線的に動く機械部品の、例えば工作機械の
スピンドルの軸受に適している。
【図面の簡単な説明】
【図１】回転子が固定子に取り付けられる本発明の滑り
軸受の例示的実施形態の軸方向断面図である。
【図２】本発明による滑り軸受の動作原理を示す概略図
である。
【図３】本発明による滑り軸受の動作原理を示す概略図
である。
【図４】本発明による滑り軸受の動作原理を示す概略図
である。
【図５】図１の実施形態の軸受本体を貫ぬく軸線に対し
て横方向の断面図である（詳細には図１の切断線Ｖ−Ｖ
による）。
【図６】図１に従った本発明による滑り軸受の実施形態
を工作機械のスピンドルへ適用したものを示す、基本的
且つ詳細な図である。
【図７】本発明の方法によるリニアガイドに装着され
た、当該リニアガイド内で動く物体の例示的実施形態の
断面図である。
【図８】本発明の方法によるリニアガイドに装着され
た、当該リニアガイド内で動く物体の例示的実施形態の
３次元表現図である。
【符号の説明】
１…シャフト、２…固定子、３…軸受本体、４…ノズ
ル、５…排気ダクト、１０…電動式回転子、２０…リニ
アガイド、２１…本体。

Claims (19)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 静止物体内（２，２０）で回転的又は直
    線的に動き得る可動物体（１／３，２１）の滑り軸受方
    法であって、互いに対応する前記可動物体の軸受表面
    （Ｌ）と前記静止物体の軸受表面（Ｌ）とが、潤滑剤を
    用いて互いに滑動し合う滑り軸受を達成する方法におい
    て、 互いに滑動し合う前記軸受表面（Ｌ）間に流体の流れが
    生成され、 もって互いに滑動する前記軸受表面（Ｌ）間の静的圧力
    （Ｐ2）が減少されて前記静止物体と前記運動物体（１
    ／３，２１）との間に圧縮力が発生され、 前記運動物体（１／３，２１）が前記静止物体（２，２
    ０）と接触しない平衡位置に配置されると、前記運動物
    体に作用する全ての圧縮力がすぐに実質的に相互に打ち
    消し合い、該位置から偏位すると、すぐに反対の力が発
    生するように、前記流体の流れと前記軸受表面が互いに
    整合されていることを特徴とする方法。
  2. 【請求項２】 前記静止物体（２，２０）と前記運動物
    体（１／３，２１）との間の自由の程度は、前記静止物
    体の前記軸受表面（Ｌ）と該軸受表面で滑動する前記運
    動物体の前記軸受表面との間の間隔が、前記運動物体
    （１／３，２１）が平衡位置から偏位したときに前記軸
    受表面間の圧力比を変化させる程度に狭くなるように選
    択されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】 前記流体の流れが空気流であること、及
    び前記運動物体（１／３，２１）と前記静止物体（２，
    ２０）との間の自由の程度が、互いに滑動する軸受表面
    （Ｌ）間の平均間隔（ｄ）が０．００５〜０．０５ｍ
    ｍ、好適には０．０１〜０．０２ｍｍとなるように選択
    されることを特徴とする、請求項２に記載の方法。
  4. 【請求項４】 前記運動物体（１／３，２１）の前記軸
    受表面（Ｌ）は、 実質的に各軸受表面領域（Ｂ）が対応対向領域（Ｂ’）
    を有して、前記軸受表面領域（Ｂ）及び前記対応対向領
    域（Ｂ’）の法線（Ｎ及びＮ’）が同一線上にあって互
    いに反対の方向を向いているような形に形成されている
    こと、及び、 無負荷平衡位置における各軸受表面領域の流体の流れ
    が、前記対応対向領域の流体の流れと実質的に同じであ
    ること、を特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記
    載の方法。
  5. 【請求項５】 前記流体の流れを発生させるために空気
    がノズル（４）を通して少なくとも１．５ａｔｍ（１．
    ５×１０5Ｐａ）の圧力から大気圧にまで膨張すること
    と、及び、 前記ノズルの開口部直径が約０．５ｍｍであること、を
    特徴とする請求項３に記載の方法。
  6. 【請求項６】 前記流体の流れは、前記軸受表面領域と
    前記対向領域の両方に配置されたノズル（４）を通して
    空気が前記軸受表面（Ｌ）に実質的に垂直にこれら表面
    間に押し込まれて、互いに滑動する軸受表面間の間が通
    気ダクト（５）によって排気されて生成されることを特
    徴とする請求項４又は５の何れか１項に記載の方法。
  7. 【請求項７】 所定の作動圧力に対して、オーバフロー
    する軸受表面のサイズは外乱力と整合しており、前記外
    乱力が前記圧縮力（Ｋ2）の僅かな比率も示すことを特
    徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
  8. 【請求項８】 静止物体（２，２０）内で回転的又は直
    線的に動き得る物体（１／３，２１）を装着するため
    の、互いに対応する前記可動物体の軸受表面と前記静止
    物体の軸受表面（Ｌ）とが互いに滑動し合う滑り軸受に
    おいて、 前記滑り軸受が、前記可動物体が平衡位置に留まること
    ができるように、互いに滑動し合う前記軸受表面（Ｌ）
    間に流体の流れを発生させる手段を有していることを特
    徴とする滑り軸受。
  9. 【請求項９】 前記運動物体（１／３，２１）と前記静
    止物体（２，２０）との間の自由の程度は、互いに滑動
    する前記軸受表面（Ｌ）間の平均間隔（ｄ）が０．００
    ５〜０．０５ｍｍ、好適には０．０１〜０．０２ｍｍと
    なるようになっていることを特徴とする請求項８に記載
    の滑り軸受。
  10. 【請求項１０】 前記運動物体（１／３，２１）の前記
    軸受表面（Ｌ）は、各軸受表面領域（Ｂ）が対応対向領
    域（Ｂ’）を実質的に有しており、前記軸受表面領域
    （Ｂ）と前記対応対向領域（Ｂ’）との法線（Ｎ，
    Ｎ’）が同一線上にあって互いに反対の方向を向いてい
    るように設計されていること、及び、 前記流体の流れを発生させる手段が、無負荷平衡状態で
    の前記各軸受表面領域（Ｂ）の流体の流れが前記対向領
    域（Ｂ’）の流体の流れと実質的に同じになるように設
    計されていることを特徴とする請求項８又は９のいずれ
    か１項に記載の滑り軸受。
  11. 【請求項１１】 前記流体の流れを発生させる手段がノ
    ズル（４）及び排気ダクト（５）であって、前記軸受表
    面領域（Ｂ）の各ノズル（４）が前記対向領域（Ｂ’）
    の同じノズル（４）に対応していることを特徴とする請
    求項１０に記載の滑り軸受。
  12. 【請求項１２】 前記ノズル（４）が各々少なくとも８
    ０ｍｍの間隔をあけて前記軸受表面に配置されているこ
    とを特徴とする請求項１１に記載の滑り軸受。
  13. 【請求項１３】 前記軸受表面（Ｌ）を拡げて、もって
    前記可動物体（１／３，２１）に作用する圧縮力
    （Ｋ2）を増加させるために、軸受本体（３）が固定さ
    れ、該軸受本体に前記軸受表面（Ｌ）が配置されている
    ことを特徴とする、請求項８〜１２のいずれか１項に記
    載の滑り軸受。
  14. 【請求項１４】 前記運動物体が回転シャフト（１）で
    あり、該回転シャフトが前記軸受本体（３）として同軸
    的に配置された回転物体であることとを特徴とする請求
    項１３に記載の滑り軸受。
  15. 【請求項１５】 少なくとも１個の軸受本体（３）がシ
    ャフトの軸方向支持のために前記シャフト（１）から半
    径方向に拡がる板状の部分（３．１）を有し、且つ該シ
    ャフト（１）の半径方向支持のために軸方向に延びる中
    空の円筒状部分（３．２）を有していることを特徴とす
    る請求項１４に記載の滑り軸受。
  16. 【請求項１６】 前記ノズル（４）が、前記静止物体
    （２）の前記軸受表面（Ｌ）に配置されていることを特
    徴とする請求項１４又は１５のいずれか１項に記載の滑
    り軸受。
  17. 【請求項１７】 前記静止物体（２０）がリニアガイド
    であり、 前記運動物体（２１）が前記リニアガイド内を直線的に
    動き得ることとを特徴とする請求項８〜１３のいずれか
    １項に記載の滑り軸受。
  18. 【請求項１８】 前記ノズル（４）が可動軸受本体（２
    １）の軸受表面（Ｌ）に配置されていることを特徴とす
    る請求項１７に記載の滑り軸受。
  19. 【請求項１９】 請求項８〜１６のいずれか１項に記載
    の軸受の、工作機械に工具スピンドルを取り付けるため
    の使用。
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