JP2000145778A - 真空吸着機構付き静圧気体軸受装置 - Google Patents

真空吸着機構付き静圧気体軸受装置

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JP2000145778A
JP2000145778A JP10315109A JP31510998A JP2000145778A JP 2000145778 A JP2000145778 A JP 2000145778A JP 10315109 A JP10315109 A JP 10315109A JP 31510998 A JP31510998 A JP 31510998A JP 2000145778 A JP2000145778 A JP 2000145778A
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JP
Japan
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bearing
housing
rotating shaft
hydrostatic gas
clearance
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JP10315109A
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Teruhiko Fujisaki
輝彦 藤崎
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NSK Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】軸受スキマとラビリンススキマとの関係を調整
することにより、ハウジングと回転軸との金属接触を防
止した真空吸着機構付き静圧気体軸受装置を提供する。 【解決手段】回転軸1と、これを静圧気体軸受3,3を
介して支持するハウジング4とが金属製である真空吸着
機構付き静圧気体軸受装置において、真空吸引経路(吸
気孔14、吸引溝9、吸引孔12、真空吸引口13より
なる)と静圧気体軸受3から噴出した気体の排気経路
(排気溝8,10、排気孔11よりなる)とを隔てるラ
ビリンス部Rのラビリンススキマhlを、静圧気体軸受
3のラジアル軸受スキマhbより大きくした(hl>h
b)。回転軸1に対して、ハウジング4のラビリンス部
Rが金属接触する前に、自己潤滑性に富む静圧気体軸受
3の方が接触するから、焼付き・溶着が起こらない。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、真空吸着機構付き
静圧気体軸受装置の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】真空吸着機構付き静圧気体軸受装置は、
例えば磁気ディスク等の検査,測定に用いられる検査用
機器などに組み込まれて、被検査物(ワーク)を真空吸
着して保持しつつ回転させるのに使用される。
【0003】従来のこの種の装置としては、例えば 特
公平5−82907号公報に記載されたものがある。こ
のものは、図3に示すように、中空の金属製の回転軸1
が一対の静圧気体軸受3,3を介して金属製のハウジン
グ4に支持されている。その回転軸1の一方の端部がワ
ークWの保持側、他端は例えば回転用モータMを備えた
回転駆動側になっている。
【0004】ハウジング4の給気部Aから圧縮気体を供
給すると、静圧気体軸受3,3から圧縮気体が噴出して
回転軸1は非接触状態で浮上支持される。その噴出気体
は、一部がスラスト軸受すき間を流れてハウジング外へ
排出されるが、残部はハウジング4の静圧気体軸受3,
3に挟まれた中間部分に設けられている排気溝B,排気
穴Cからなる排気経路を経てハウジング外へ排出され
る。
【0005】こうして、非接触に浮上支持され、回転用
モータMで回転駆動される回転軸1の一端にワークWを
保持するために、回転軸1の中空穴1a内の空気を真空
ポンプで吸引する。そのため、ハウジング4の外周面に
真空ポンプを連結する真空吸引口Dが設けられ、吸引穴
Eを経てハウジング4の内周面に形成された吸引溝Fに
開通している。そして、この吸引溝Fと回転軸1の中空
穴1aとが、回転軸1に設けた径方向の複数個の連結穴
Gにより連通している。かくして、真空吸引口D,吸引
穴E,吸引溝F,連結穴Gで構成される吸引経路を経て
中空穴1a内の空気を真空ポンプで吸い出して負圧にす
ることにより、ワークWを吸着保持する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】前記吸引経路の吸引溝
Fは排気経路の排気溝B,Bの中間に位置している。そ
の関係で、静圧気体軸受3,3からの排気により真空吸
引性能が阻害されることがないように、排気溝Bと吸引
溝Fとの間(つまり吸引溝Fの両岸)に、ラビリンス部
Rを設けてある。そして、図4に拡大して示したよう
に、ラビリンス部Rのスキマhlの大きさを軸受スキマ
hbと同じかまたはそれ以下にしてある。
【0007】しかしながら、hb≧hlであるから、ラ
ビリンス部Rのスキマhlは非常に狭い。そのため、万
が一、装置の使用中に、静圧気体軸受3,3に供給しつ
つある圧縮気体が遮断されてしまったり、回転軸1に過
負荷が加わったような場合には、ラビリンス部Rのスキ
マhlが保てなくなって回転軸1とハウジング4とが金
属接触して溶着し、焼き付いてしまうおそれがある。
【0008】そこで本発明は、このような従来の真空吸
着機構付き静圧気体軸受装置の有する問題点を解決する
ためになされたものであり、その目的とするところは、
軸受スキマとラビリンススキマとの関係を調整すること
により、ハウジングと回転軸との金属接触を防止した真
空吸着機構付き静圧気体軸受装置を提供することにあ
る。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項1に係る本発明は、回転軸と、これを静圧
気体軸受を介して支持するハウジングとが金属製である
真空吸着機構付き静圧気体軸受装置において、真空吸引
経路と前記静圧気体軸受から噴出した気体の排気経路と
を隔てるラビリンス部のスキマhlを、前記静圧気体軸
受のラジアル軸受スキマhbより大きくした(hl>h
b)ことを特徴とする。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図1は、本発明の真空吸着機構付
き静圧気体軸受装置の一実施の形態の断面図である。先
ずその全体構成を説明すると、中空の金属製の回転軸1
が一対の静圧気体軸受3,3を介して金属製のハウジン
グ4に支持されている。回転軸1の両端にはフランジ2
がそれぞれボルトB1で着脱可能に取り付けてある。そ
の回転軸1の一方のフランジ端部(図では左端部)がワ
ークWの保持側である。反対側は図示しない回転用モー
タを備えた回転駆動部がボルトで接続されて、回転軸の
中空穴1aの開口が塞がれるようになっている。
【0011】ハウジング4は固定体で、円筒形または角
形等の外形を有し、内部に軸方向の貫通穴を備え、これ
に回転軸1が挿通されている。ハウジング4の両端部は
貫通穴の縁を円環状に切除して凹部が形成され、その凹
部の内周面にそれぞれ、静圧気体軸受のエレメントであ
る短円筒状の多孔質部材3,3が接着または焼きばめ等
の手段で嵌合され、軸方向に間隔をおいて固定されてい
る。この多孔質の静圧気体軸受3には自己潤滑性に優れ
たグラファイトを採用しており、内周面をラジアル軸受
面3R、外端面をスラスト軸受面3Sとして用いるよう
に、切削または研削加工で仕上げ加工されている。
【0012】これに対し、回転軸1の各フランジ2,2
の内側面が平面状のスラスト受面2S,2Sとされてお
り、前記スラスト軸受面3Sと僅かの軸受すき間を介し
て非接触に対向してスラスト軸受が構成される。一方、
静圧気体軸受3のラジアル軸受面3Rは、半径方向のラ
ジアル軸受スキマhbを介して回転軸1の外周面のラジ
アル受面1Rに対向しており、ラジアル受面1Rとラジ
アル軸受面3Rとでラジアル軸受が構成される。
【0013】そして、ハウジング4の外周面の給気部A
から各静圧気体軸受3,3の外周の環状の給気室6に連
通する給気孔7が設けられ、給気部Aから図外の加圧気
体供給源からの圧縮空気を送り込み、絞りとして機能す
る多孔質部材からなる静圧気体軸受3を介して各ラジア
ル及びスラスト軸受スキマに噴出させることにより流体
膜を形成して、回転軸1をハウジング4に対し非接触に
浮上支持するようになっている。
【0014】ハウジング4の両端の静圧気体軸受3,3
の間に位置する内周面には、軸方向に間隔をおいて3個
所の位置に、円周方向に連続する溝8,9,10が形成
されている。これらの溝のうち、静圧気体軸受3にそれ
ぞれ隣接する位置にある排気溝8,10には、半径方向
外側に連通する排気孔11を複数個設けてハウジング4
の外面に開口させている。また、中間位置の吸引溝9
は、半径方向の貫通孔である吸引孔12を設けてハウジ
ング4の外面に開口させた真空吸引口13に連通させ、
その真空吸引口13のねじ部に図示しない真空ポンプの
配管を接続するようにしてある。一方、中空の回転軸1
には、ハウジング4に設けた中間位置の吸引溝9に合わ
せて、半径方向に貫通する複数個の吸気孔14を設けて
いる。
【0015】以上の全体構成を有する本発明の真空吸着
機構付き静圧気体軸受装置における、ラジアル軸受スキ
マhbとラビリンススキマとの関係は次のようにしてあ
る。両排気溝8,10と吸引溝9との間(つまり吸引溝
9の両岸)に、ラビリンス部Rを設けてあり、そのラビ
リンス部Rのスキマhlの大きさは、図2に拡大して示
すように、ラジアル軸受スキマhbよりも大きい(hb
<hl)。これは、金属製の回転軸1と金属製のハウジ
ング4との金属同士での接触を回避することを意図した
もので、具体的には、ラビリンス部Rの内周面Rrを静
圧気体軸受3,3のラジアル軸受面3Rよりも片側2〜
6μmずつ拡げている。これにより、回転軸1がハウジ
ング4に接触しても、金属のラジアル受け面1Rとグラ
ファイト製静圧気体軸受3のラジアル軸受面3Rとの接
触となり、焼付きは起こらない。一般に、静圧気体軸受
3のラジアル軸受スキマhbの大きさは半径方向で5〜
20μmであり、本発明のラビリンススキマhlはこれ
より2〜6μm大きくするものである。
【0016】次に、静圧空気軸受装置の作用を説明す
る。ハウジング4の外周面に開口している給気部Aに接
続された図外の加圧気体供給源からの加圧気体が、給気
穴7から給気室6を経て各静圧気体軸受3,3にそれぞ
れ送られる。その加圧気体は、多孔質の静圧気体軸受3
の内部を通り、ラジアル軸受面3R及びスラスト軸受面
3Sに分かれてラジアル軸受スキマhbとスラスト軸受
スキマに噴出し、流体膜を形成して回転軸1をラジアル
方向及びスラスト方向に非接触で浮上支持する。
【0017】スラスト軸受面3Sから噴出した気体は、
回転軸のフランジ2との間のスキマから外部に排出され
る。また、ラジアル軸受面3Rから噴出した気体は、そ
の一部がスラスト軸受面3Sと回転軸のフランジ2との
間のスキマから外部に排出されるとともに、残部はハウ
ジング4の内径面に静圧気体軸受3に隣接して開口して
いる排気溝8,10から排気孔11を経て外部に排出さ
れる。
【0018】回転軸1のワーク保持側にはワークWが装
着され、真空吸着により固定して保持される。そのた
め、回転軸1の中空穴1a内の空気の吸引が行われる。
すなわち、真空吸引口13に接続された図示されない真
空ポンプを作動させ、中空穴1a内の空気を吸気孔14
からハウジング内面の吸引溝9,吸引孔12を経て吸引
する。この場合、吸引溝9とその両側に位置する排気溝
8,10との間にラビリンス部Rが介在しており、たと
え数μm程度スキマをひろげても、そのラビリンススキ
マhlを通過する気体流は極めて大きな抵抗を受ける。
しかも、静圧気体軸受3から噴出する気体圧力は、ラジ
アル軸受スキマhbから排気溝8,10へ流れる方がラ
ビリンススキマhlを越えて吸引溝9へ流れるよりも遙
に容易である。したがって静圧気体軸受3,3の排気が
真空ポンプ側に吸引されることは殆どなく、吸引能力ひ
いてはワークWの吸着力に支障はない。
【0019】かくして、ワークWを吸着し、ラジアル方
向及びスラスト方向に非接触で浮上支持された回転軸1
は、回転駆動部の図示されない回転用モータにより回転
駆動される。その回転中に静圧気体軸受3,3への圧縮
気体の供給が遮断されたり過負荷が加わって、ラジアル
軸受スキマhbが保てなくなった場合も、hb<hlで
あるからラビリンス部Rが回転軸1と金属接触する前
に、自己潤滑性に富むグラファイト製静圧気体軸受3,
3のラジアル軸受面3Rとラジアル受面1Rとの接触に
なり溶着は起こらない。回転軸1の接触原因を解除した
後は、再び通常の気体軸受の機能を発揮できる。
【0020】なお、上記の実施の形態では、静圧気体軸
受3の絞り形式として多孔質絞りを採用したものを説明
したが、これに限らず自成絞り,オリフィス絞り,表面
絞り等のいずれでも良い。また、回転軸1のラジアル受
面1Rに固体潤滑材で表面処理を施して潤滑性を持たせ
ても良い。
【0021】また、ラビリンスの配置数を2列としたも
のを示したが、2列以上でも良い。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1に係る本
発明によれば、ラビリンススキマhlの方をラジアル軸
受スキマhbより大きくしたため、回転軸と固定側であ
るハウジングとの接触による焼付きを防止できるという
効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態の断面図である。
【図2】図1のラビリンス部Rの拡大図である。
【図3】従来の真空吸着機構付き静圧気体軸受装置の断
面図である。
【図4】図3のラビリンス部Rの拡大図である。
【符号の説明】 1 回転軸 1a 中空穴 3 静圧気体軸受 4 ハウジング 8 排気溝 9 吸引溝 10 排気溝 11 排気孔 12 吸引孔 13 真空吸引口 14 吸引孔

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 回転軸と、これを静圧気体軸受を介して
    支持するハウジングとが金属製である真空吸着機構付き
    静圧気体軸受装置において、真空吸引経路と前記静圧気
    体軸受から噴出した気体の排気経路とを隔てるラビリン
    ス部のスキマhlを、前記静圧気体軸受のラジアル軸受
    スキマhbより大きくした(hl>hb)ことを特徴と
    する真空吸着機構付き静圧気体軸受装置。
JP10315109A 1998-11-05 1998-11-05 真空吸着機構付き静圧気体軸受装置 Pending JP2000145778A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002031137A (ja) * 2000-06-06 2002-01-31 Snecma Moteurs 多房性の流体静力学的流体ベアリングおよびその製造方法
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KR100871278B1 (ko) 2007-07-02 2008-11-28 경상대학교산학협력단 일방향성 다공질 금속을 이용한 정압 에어 베어링 스핀들시스템
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CN113007218A (zh) * 2021-01-14 2021-06-22 中国工程物理研究院机械制造工艺研究所 一种串联复合节流液体静压转台

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