JP2001107964A - 流体軸受 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 スラストプレートの倒れ込みによるかじりや
焼き付きを防ぐ。 【解決手段】 ロータ１１とスラストプレート１２から
なる回転体１０は、軸受ハウジング１との間の軸受隙間
に噴出される加圧気体の静圧によって非接触で支持され
る。スラストプレート１２のロータ側は、ロータ１１と
の締結部によって拘束されるため、遠心力による反ロー
タ側の膨張が大きくなってスラストプレート１２の倒れ
込みを生じる。そこで、スラストプレート１２の内径部
１２ａに段差１２ｂを設けて、反ロータ側の内径Ａ1 を
ロータ側の内径Ｂ1 より小さくすることでスラストプレ
ート１２の倒れ込みを防ぐ。
焼き付きを防ぐ。 【解決手段】 ロータ１１とスラストプレート１２から
なる回転体１０は、軸受ハウジング１との間の軸受隙間
に噴出される加圧気体の静圧によって非接触で支持され
る。スラストプレート１２のロータ側は、ロータ１１と
の締結部によって拘束されるため、遠心力による反ロー
タ側の膨張が大きくなってスラストプレート１２の倒れ
込みを生じる。そこで、スラストプレート１２の内径部
１２ａに段差１２ｂを設けて、反ロータ側の内径Ａ1 を
ロータ側の内径Ｂ1 より小さくすることでスラストプレ
ート１２の倒れ込みを防ぐ。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、軸受隙間の流体の
静圧または動圧によって、工作機械の回転主軸等の回転
体を非接触で支持する流体軸受に関するものである。
静圧または動圧によって、工作機械の回転主軸等の回転
体を非接触で支持する流体軸受に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】静圧気体軸受および動圧気体軸受等の気
体軸受を含む流体軸受は、摩擦抵抗が少ないために回転
軸等の可動部材が軽く滑らかにかつ高精度に動く。従っ
て、高精度を必要とする精密工作機械の高速回転主軸等
に広く利用されている。
体軸受を含む流体軸受は、摩擦抵抗が少ないために回転
軸等の可動部材が軽く滑らかにかつ高精度に動く。従っ
て、高精度を必要とする精密工作機械の高速回転主軸等
に広く利用されている。
【０００３】一般的に静圧気体軸受は、その軸受隙間に
気体を噴出する絞りを有し、その絞り方式は自成絞り型
や表面絞り型、多孔質絞り型等が知られている。軸受の
構造は、回転体の半径方向を支持するラジアル軸受部
と、軸方向を支持するスラスト軸受部からなり、それぞ
れ回転体のロータおよびスラストプレートと対向して軸
受隙間を構成し、そこに前述のいずれかの絞りから気体
を噴出し回転体を支持している。このような静圧気体軸
受の軸受隙間は、数μｍから十数μｍと極めて狭い。
気体を噴出する絞りを有し、その絞り方式は自成絞り型
や表面絞り型、多孔質絞り型等が知られている。軸受の
構造は、回転体の半径方向を支持するラジアル軸受部
と、軸方向を支持するスラスト軸受部からなり、それぞ
れ回転体のロータおよびスラストプレートと対向して軸
受隙間を構成し、そこに前述のいずれかの絞りから気体
を噴出し回転体を支持している。このような静圧気体軸
受の軸受隙間は、数μｍから十数μｍと極めて狭い。
【０００４】また、動圧気体軸受は、回転体のロータや
スラストプレートまたはこれらに対向する軸受面に深さ
数μｍないし数十μｍの螺旋状あるいはヘリングボーン
状の動圧発生溝を設け、ロータやスラストプレートと軸
受面の間の軸受隙間の空気を動圧発生溝に巻き込むこと
によって動圧を発生させ回転体を支持している。軸受隙
間は前述の静圧気体軸受と同様に数μｍから十数μｍと
極めて狭い。
スラストプレートまたはこれらに対向する軸受面に深さ
数μｍないし数十μｍの螺旋状あるいはヘリングボーン
状の動圧発生溝を設け、ロータやスラストプレートと軸
受面の間の軸受隙間の空気を動圧発生溝に巻き込むこと
によって動圧を発生させ回転体を支持している。軸受隙
間は前述の静圧気体軸受と同様に数μｍから十数μｍと
極めて狭い。
【０００５】なお、ロータとスラストプレートとは部分
的に一体であったり、ボルト等で締結されたりしてい
る。
的に一体であったり、ボルト等で締結されたりしてい
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の技術によれば、気体軸受が高速回転するとロータおよ
びスラストプレートが遠心力のため変形し、スラストプ
レートの倒れ込みのために軸受隙間が局部的に縮小し
て、かじりや焼き付き等のトラブルを生じる。すなわ
ち、回転する円筒状または円板状の部材は、外径が大き
いものほど外側への変位量は大きくなるため、ロータと
スラストプレートを比較するとロータよりもスラストプ
レートの方が大きく変位して、軸受隙間の間隙寸法が変
化する。
の技術によれば、気体軸受が高速回転するとロータおよ
びスラストプレートが遠心力のため変形し、スラストプ
レートの倒れ込みのために軸受隙間が局部的に縮小し
て、かじりや焼き付き等のトラブルを生じる。すなわ
ち、回転する円筒状または円板状の部材は、外径が大き
いものほど外側への変位量は大きくなるため、ロータと
スラストプレートを比較するとロータよりもスラストプ
レートの方が大きく変位して、軸受隙間の間隙寸法が変
化する。
【０００７】図９の（ａ）は、停止時と回転時のロータ
とスラストプレートの断面を模式的に示すもので、ロー
タとスラストプレートのように外径の違うものを締結し
て回転させると、スラストプレートがロータ側へ倒れ込
むことが分かっている。すなわち、より外側へ変位しよ
うとするスラストプレートに対して、ロータがその締結
部を拘束しているために、スラストプレートに引っ張ら
れたロータの締結部付近が外側へ膨らむ一方で、スラス
トプレートはロータ側に引っ張られるために、ロータ側
へ倒れ込んでくる。
とスラストプレートの断面を模式的に示すもので、ロー
タとスラストプレートのように外径の違うものを締結し
て回転させると、スラストプレートがロータ側へ倒れ込
むことが分かっている。すなわち、より外側へ変位しよ
うとするスラストプレートに対して、ロータがその締結
部を拘束しているために、スラストプレートに引っ張ら
れたロータの締結部付近が外側へ膨らむ一方で、スラス
トプレートはロータ側に引っ張られるために、ロータ側
へ倒れ込んでくる。
【０００８】回転体がこのように変形すると、ラジアル
軸受部やスラスト軸受部の軸受隙間が局部的に小さくな
り、軸受面が接触してかじりや焼き付き等のトラブルと
なり、変形量によっては回転しただけで接触して気体軸
受として機能しなくなってしまうということもあった。
軸受部やスラスト軸受部の軸受隙間が局部的に小さくな
り、軸受面が接触してかじりや焼き付き等のトラブルと
なり、変形量によっては回転しただけで接触して気体軸
受として機能しなくなってしまうということもあった。
【０００９】スラストプレートの倒れ込みを防ぐため
に、スラストプレートの反ロータ側にロータと同形状の
ものを取り付ける対策も容易に考えられるが、この部分
にはモータや治工具等を取り付けることが多く、これら
の形状は使用条件や使用目的で決定されるものであるた
め、その形状をスラストプレートの変形を抑えるのに最
適な形にすることは困難であった。
に、スラストプレートの反ロータ側にロータと同形状の
ものを取り付ける対策も容易に考えられるが、この部分
にはモータや治工具等を取り付けることが多く、これら
の形状は使用条件や使用目的で決定されるものであるた
め、その形状をスラストプレートの変形を抑えるのに最
適な形にすることは困難であった。
【００１０】一方、ロータの変形に関しては特開昭６３
−１７６８１７号公報、スラストプレートの変形に対し
ては特許番号第２７１１５８４等に記載されているよう
に、ロータやスラストプレートの変形量が大きい箇所に
対向する軸受部分、もしくはロータやスラストプレート
自身を変形後の形状に合わせて逃がす等の対策も知られ
ている。
−１７６８１７号公報、スラストプレートの変形に対し
ては特許番号第２７１１５８４等に記載されているよう
に、ロータやスラストプレートの変形量が大きい箇所に
対向する軸受部分、もしくはロータやスラストプレート
自身を変形後の形状に合わせて逃がす等の対策も知られ
ている。
【００１１】しかしながら、上記の方法では、回転によ
る変形後に最適な軸受隙間になるよう設計されるため、
回転体の停止時には必ずしも最適な軸受隙間とはなら
ず、気体軸受としての性能が起動時や低速回転時に著し
く低下するという未解決の課題があった。
る変形後に最適な軸受隙間になるよう設計されるため、
回転体の停止時には必ずしも最適な軸受隙間とはなら
ず、気体軸受としての性能が起動時や低速回転時に著し
く低下するという未解決の課題があった。
【００１２】本発明は上記従来の技術の有する未解決の
課題に鑑みてなされたものであり、起動時や低速回転時
の軸受性能を損なうことなく、高速回転時の遠心力によ
るスラストプレートの倒れ込みを効果的に防ぐことがで
きる流体軸受を提供することを目的とするものである。
課題に鑑みてなされたものであり、起動時や低速回転時
の軸受性能を損なうことなく、高速回転時の遠心力によ
るスラストプレートの倒れ込みを効果的に防ぐことがで
きる流体軸受を提供することを目的とするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め本発明による流体軸受は、ロータの端部にスラストプ
レートを有する回転体と、前記ロータに対向するラジア
ル軸受部と、前記スラストプレートに対向するスラスト
軸受部を備えており、前記スラストプレートの内径部の
前記ロータ側の内径を反ロータ側より大きくすることに
よって、前記スラストプレートの倒れ込みを防ぐように
構成されていることを特徴とする。
め本発明による流体軸受は、ロータの端部にスラストプ
レートを有する回転体と、前記ロータに対向するラジア
ル軸受部と、前記スラストプレートに対向するスラスト
軸受部を備えており、前記スラストプレートの内径部の
前記ロータ側の内径を反ロータ側より大きくすることに
よって、前記スラストプレートの倒れ込みを防ぐように
構成されていることを特徴とする。
【００１４】ロータの端部にスラストプレートを有する
回転体と、前記ロータに対向するラジアル軸受部と、前
記スラストプレートに対向するスラスト軸受部を備えて
おり、前記スラストプレートの外径部の前記ロータ側の
外径を反ロータ側より大きくすることによって、前記ス
ラストプレートの倒れ込みを防ぐように構成されている
ことを特徴とする流体軸受でもよい。
回転体と、前記ロータに対向するラジアル軸受部と、前
記スラストプレートに対向するスラスト軸受部を備えて
おり、前記スラストプレートの外径部の前記ロータ側の
外径を反ロータ側より大きくすることによって、前記ス
ラストプレートの倒れ込みを防ぐように構成されている
ことを特徴とする流体軸受でもよい。
【００１５】スラストプレートが、ロータの外径と同じ
外径を有する突出部を反ロータ側に備えていてもよい。
外径を有する突出部を反ロータ側に備えていてもよい。
【００１６】
【作用】回転体のスラストプレートのロータ側がロータ
によって拘束されているために、回転時の遠心力による
スラストプレートの変形（膨張）がロータ側より反ロー
タ側で大きくなり、このためにスラストプレートの倒れ
込みが生じる。そこで、スラストプレートの内径部の反
ロータ側の内径を小さくして、前記変形に対する拘束力
をロータ側と同等にすることで、スラストプレートの倒
れ込みを防止する。
によって拘束されているために、回転時の遠心力による
スラストプレートの変形（膨張）がロータ側より反ロー
タ側で大きくなり、このためにスラストプレートの倒れ
込みが生じる。そこで、スラストプレートの内径部の反
ロータ側の内径を小さくして、前記変形に対する拘束力
をロータ側と同等にすることで、スラストプレートの倒
れ込みを防止する。
【００１７】あるいは、スラストプレートの外径部の反
ロータ側の外径を小さくして、ロータ側の膨張量と等し
くなるように構成することで、スラストプレートの倒れ
込みを防止する。
ロータ側の外径を小さくして、ロータ側の膨張量と等し
くなるように構成することで、スラストプレートの倒れ
込みを防止する。
【００１８】また、スラストプレートの反ロータ側にロ
ータと同じ外径の突出部を設けることで、ロータ側と反
ロータ側の拘束力を同等にしてもよい。
ータと同じ外径の突出部を設けることで、ロータ側と反
ロータ側の拘束力を同等にしてもよい。
【００１９】軸受隙間の間隙寸法を高速回転時に合わせ
て設計しておく場合等に比べて、起動停止時や、低速回
転時の軸受性能が劣化するおそれがなく、常時良好な軸
受性能を維持し、しかもスラストプレートの倒れ込みに
よるかじりや焼き付き等のおそれのない高性能な流体軸
受を実現できる。
て設計しておく場合等に比べて、起動停止時や、低速回
転時の軸受性能が劣化するおそれがなく、常時良好な軸
受性能を維持し、しかもスラストプレートの倒れ込みに
よるかじりや焼き付き等のおそれのない高性能な流体軸
受を実現できる。
【００２０】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面に基づ
いて説明する。
いて説明する。
【００２１】図１は第１の実施の形態による静圧流体軸
受である流体軸受を示すもので、これは、円筒状の軸受
面を有するロータ１１と、その両端のそれぞれに、図示
しないボルト等によって締結された一対のスラストプレ
ート１２を有する回転体１０と、これを非接触で回転自
在に支持する支持部材である軸受ハウジング１からな
り、軸受ハウジング１は、回転体１０のロータ１１の軸
受面に対向する表面を有する一対の多孔体であるラジア
ル軸受パッド２を備えたラジアル軸受部と、各スラスト
プレート１２の軸受面に対向する表面を有する多孔体で
あるスラスト軸受パッド３を備えたスラスト軸受部を備
えている。ラジアル軸受パッド２およびスラスト軸受パ
ッド３は焼き嵌めや接着などによって軸受ハウジング１
に固着されている。
受である流体軸受を示すもので、これは、円筒状の軸受
面を有するロータ１１と、その両端のそれぞれに、図示
しないボルト等によって締結された一対のスラストプレ
ート１２を有する回転体１０と、これを非接触で回転自
在に支持する支持部材である軸受ハウジング１からな
り、軸受ハウジング１は、回転体１０のロータ１１の軸
受面に対向する表面を有する一対の多孔体であるラジア
ル軸受パッド２を備えたラジアル軸受部と、各スラスト
プレート１２の軸受面に対向する表面を有する多孔体で
あるスラスト軸受パッド３を備えたスラスト軸受部を備
えている。ラジアル軸受パッド２およびスラスト軸受パ
ッド３は焼き嵌めや接着などによって軸受ハウジング１
に固着されている。
【００２２】図示しない加圧気体供給源から供給される
流体である加圧気体は、軸受ハウジング１に設けられた
加圧気体供給孔１ａを経てラジアル軸受パッド２および
スラスト軸受パッド３に分配供給され、ロータ１１やス
ラストプレート１２の軸受面に向かって噴出された後、
スラストプレート１２の軸受面の外周および排気穴１ｂ
を経て排出される。回転体１０は、このように軸受隙間
に噴出される流体の静圧によって非接触で支持される。
流体である加圧気体は、軸受ハウジング１に設けられた
加圧気体供給孔１ａを経てラジアル軸受パッド２および
スラスト軸受パッド３に分配供給され、ロータ１１やス
ラストプレート１２の軸受面に向かって噴出された後、
スラストプレート１２の軸受面の外周および排気穴１ｂ
を経て排出される。回転体１０は、このように軸受隙間
に噴出される流体の静圧によって非接触で支持される。
【００２３】回転体１０が図示されていないモータ等に
よって回転されると、遠心力によりロータ１１およびス
ラストプレート１２は径方向へ膨張する。このとき、ス
ラストプレート１２のロータ側は外径の小さいロータ１
１に拘束されているため外径方向への変位量が小さくな
り、このためにスラストプレート１２の倒れ込みを生じ
る。
よって回転されると、遠心力によりロータ１１およびス
ラストプレート１２は径方向へ膨張する。このとき、ス
ラストプレート１２のロータ側は外径の小さいロータ１
１に拘束されているため外径方向への変位量が小さくな
り、このためにスラストプレート１２の倒れ込みを生じ
る。
【００２４】そこで、スラストプレート１２の内径部１
２ａに段差１２ｂを設けて、反ロータ側の内径部がロー
タ側の内径より小さくなるようにステップ状に縮小し、
スラストプレート１２の反ロータ側の遠心力による変位
を低減する。すなわち、条件により、反ロータ側の内径
部１２ａの内径φＡ1 、厚さＣ1 、ロータ側の内径φＢ
1 、厚さＣ2 の寸法を最適化することにより（φＡ1 は
ゼロでもよい）、ロータ１１によって拘束されたロータ
側の変位と反ロータ側の変位を同等にすれば、スラスト
プレート１２のロータ側への倒れ込みを防ぐことができ
る。
２ａに段差１２ｂを設けて、反ロータ側の内径部がロー
タ側の内径より小さくなるようにステップ状に縮小し、
スラストプレート１２の反ロータ側の遠心力による変位
を低減する。すなわち、条件により、反ロータ側の内径
部１２ａの内径φＡ1 、厚さＣ1 、ロータ側の内径φＢ
1 、厚さＣ2 の寸法を最適化することにより（φＡ1 は
ゼロでもよい）、ロータ１１によって拘束されたロータ
側の変位と反ロータ側の変位を同等にすれば、スラスト
プレート１２のロータ側への倒れ込みを防ぐことができ
る。
【００２５】本実施の形態によれば、遠心力によるスラ
ストプレートの変形量がロータ側と反ロータ側で不均一
になることに起因するスラストプレートの倒れ込みを防
ぎ、高速回転時の軸受のかじりや焼き付きを効果的に回
避することができる。
ストプレートの変形量がロータ側と反ロータ側で不均一
になることに起因するスラストプレートの倒れ込みを防
ぎ、高速回転時の軸受のかじりや焼き付きを効果的に回
避することができる。
【００２６】軸受隙間を高速回転時の変形に合わせて予
め大きくしておく場合に比べて、起動時や低速回転時等
においても良好な軸受性能を維持できるという特筆すべ
き長所がある。
め大きくしておく場合に比べて、起動時や低速回転時等
においても良好な軸受性能を維持できるという特筆すべ
き長所がある。
【００２７】図８に示すようにロータ１１１の両端に均
一な内径Ａ0 の内径部１１２ａを有するスラストプレー
ト１１２を締結し、軸受ハウジング１０１の軸受パッド
１０２，１０３によって非接触に支持する従来例では、
例えば、図９の（ａ）に示すように倒れ込み量が２．４
μｍであったものが、本実施の形態によれば、図９の
（ｂ）に示すように倒れ込み量０．６μｍまで低減でき
る。
一な内径Ａ0 の内径部１１２ａを有するスラストプレー
ト１１２を締結し、軸受ハウジング１０１の軸受パッド
１０２，１０３によって非接触に支持する従来例では、
例えば、図９の（ａ）に示すように倒れ込み量が２．４
μｍであったものが、本実施の形態によれば、図９の
（ｂ）に示すように倒れ込み量０．６μｍまで低減でき
る。
【００２８】なお、図７の（ａ）に示すように、スラス
トプレート１２にモータの回転部Ｍ 1 や治工具Ｔ1 等が
取り付けられていても、それを考慮した最適な寸法を取
ることにより、スラストプレート１２の倒れ込みを防ぐ
ことができる。
トプレート１２にモータの回転部Ｍ 1 や治工具Ｔ1 等が
取り付けられていても、それを考慮した最適な寸法を取
ることにより、スラストプレート１２の倒れ込みを防ぐ
ことができる。
【００２９】スラストプレートの内径等の寸法は有限要
素法などの解析技術を用いれば容易に決定できる。
素法などの解析技術を用いれば容易に決定できる。
【００３０】実験等によれば、スラストプレートの最大
内径φＢ1 と最小内径φＡ1 の差が３ｍｍ以上であると
良好な結果が得られることが判明している。
内径φＢ1 と最小内径φＡ1 の差が３ｍｍ以上であると
良好な結果が得られることが判明している。
【００３１】図２は第１の実施の形態の一変形例を示
す。これは、スラストプレート１２の内径部１２ｃをロ
ータ側から反ロータ側に向かってφＡ1 からテーパ状に
φＢ1まで縮小したもので、内径φＡ1 、φＢ1 および
スラストプレート１２の厚さＣ 3 を最適化することでス
ラストプレート１２の倒れ込みを防ぐ。
す。これは、スラストプレート１２の内径部１２ｃをロ
ータ側から反ロータ側に向かってφＡ1 からテーパ状に
φＢ1まで縮小したもので、内径φＡ1 、φＢ1 および
スラストプレート１２の厚さＣ 3 を最適化することでス
ラストプレート１２の倒れ込みを防ぐ。
【００３２】図３は第２の実施の形態による流体軸受を
示すもので、これは、円筒状の軸受面を有するロータ２
１と、その両端のそれぞれに、図示しないボルト等によ
って締結された一対のスラストプレート２２を備えた回
転体２０を有する。これを非接触で回転自在に支持する
軸受ハウジング１、ラジアル軸受パッド２、多孔体であ
るスラスト軸受パッド３等については第１の実施の形態
と同様であるので、同一符号で表わし説明は省略する。
示すもので、これは、円筒状の軸受面を有するロータ２
１と、その両端のそれぞれに、図示しないボルト等によ
って締結された一対のスラストプレート２２を備えた回
転体２０を有する。これを非接触で回転自在に支持する
軸受ハウジング１、ラジアル軸受パッド２、多孔体であ
るスラスト軸受パッド３等については第１の実施の形態
と同様であるので、同一符号で表わし説明は省略する。
【００３３】図示しない加圧気体供給源から供給される
加圧気体は、軸受ハウジング１に設けられた加圧気体供
給孔１ａを経てラジアル軸受パッド２およびスラスト軸
受パッド３に分配供給され、それぞれに対向する軸受面
に向かって噴出された後、スラスト軸受面の外周および
排気穴１ｂを経て排出される。
加圧気体は、軸受ハウジング１に設けられた加圧気体供
給孔１ａを経てラジアル軸受パッド２およびスラスト軸
受パッド３に分配供給され、それぞれに対向する軸受面
に向かって噴出された後、スラスト軸受面の外周および
排気穴１ｂを経て排出される。
【００３４】回転体２０が図示されていないモータ等に
よって回転されると、遠心力によりロータ２１およびス
ラストプレート２２は径方向へ膨張する。このとき、ス
ラストプレート２２のロータ側は外径の小さいロータ２
１に拘束されているため、ロータ側に倒れ込みを生じる
おそれがある。
よって回転されると、遠心力によりロータ２１およびス
ラストプレート２２は径方向へ膨張する。このとき、ス
ラストプレート２２のロータ側は外径の小さいロータ２
１に拘束されているため、ロータ側に倒れ込みを生じる
おそれがある。
【００３５】そこで、スラストプレート２２の外径部２
２ａの反ロータ側の外径がロータ側の外径より小さくな
るように段差２２ｂを設けてステップ状に縮小し、反ロ
ータ側の遠心力による外径方向の変位を低減する。すな
わち、条件により、スラストプレート２２の反ロータ側
の外径φＡ2 、厚さＤ1 、ロータ側の外径φＢ2 、厚さ
Ｄ2 の寸法を最適化することにより、遠心力によるロー
タ側と反ロータ側の変位を同等にすれば、スラストプレ
ート２２のロータ側への倒れ込みを防ぐことができる。
２ａの反ロータ側の外径がロータ側の外径より小さくな
るように段差２２ｂを設けてステップ状に縮小し、反ロ
ータ側の遠心力による外径方向の変位を低減する。すな
わち、条件により、スラストプレート２２の反ロータ側
の外径φＡ2 、厚さＤ1 、ロータ側の外径φＢ2 、厚さ
Ｄ2 の寸法を最適化することにより、遠心力によるロー
タ側と反ロータ側の変位を同等にすれば、スラストプレ
ート２２のロータ側への倒れ込みを防ぐことができる。
【００３６】本実施の形態によれば、遠心力によるスラ
ストプレートの変形量がロータ側と反ロータ側で不均一
になることに起因するスラストプレートの倒れ込みを防
ぎ、高速回転時の軸受のかじりや焼き付きを効果的に回
避することができる。
ストプレートの変形量がロータ側と反ロータ側で不均一
になることに起因するスラストプレートの倒れ込みを防
ぎ、高速回転時の軸受のかじりや焼き付きを効果的に回
避することができる。
【００３７】軸受隙間を高速回転時の変形に合わせて予
め大きくしておく場合に比べて、起動時や低速回転時等
においても良好な軸受性能を維持できるという特筆すべ
き長所がある。
め大きくしておく場合に比べて、起動時や低速回転時等
においても良好な軸受性能を維持できるという特筆すべ
き長所がある。
【００３８】なお、図７の（ｂ）に示すように、スラス
トプレート２２にモータの回転部Ｍ 2 や治工具Ｔ2 等が
取り付けられていても、それを考慮した最適な寸法を取
ることにより、スラストプレート２２の倒れ込みを防ぐ
ことができる。
トプレート２２にモータの回転部Ｍ 2 や治工具Ｔ2 等が
取り付けられていても、それを考慮した最適な寸法を取
ることにより、スラストプレート２２の倒れ込みを防ぐ
ことができる。
【００３９】スラストプレートの内径等の寸法は有限要
素法などの解析技術を用いれば容易に決定できる。
素法などの解析技術を用いれば容易に決定できる。
【００４０】実験等によれば、スラストプレートの最大
外径Ｂ2 と最小外径Ａ2 の差が３ｍｍ以上であると良好
な結果が得られることが判明している。
外径Ｂ2 と最小外径Ａ2 の差が３ｍｍ以上であると良好
な結果が得られることが判明している。
【００４１】図４は第２の実施の形態の一変形例を示
す。これは、スラストプレート２２の外径部２２ｃをロ
ータ側から反ロータ側に向かってφＡ2 からテーパ状に
φＢ2まで縮小したもので、外径φＡ2 、φＢ2 および
スラストプレート２２の厚さを最適化することでスラス
トプレート１２の倒れ込みを防ぐ。
す。これは、スラストプレート２２の外径部２２ｃをロ
ータ側から反ロータ側に向かってφＡ2 からテーパ状に
φＢ2まで縮小したもので、外径φＡ2 、φＢ2 および
スラストプレート２２の厚さを最適化することでスラス
トプレート１２の倒れ込みを防ぐ。
【００４２】図５は第３の実施の形態による流体軸受を
示すもので、これは、円筒状の軸受面を有するロータ３
１と、その両端のそれぞれに、図示しないボルト等によ
って締結された一対のスラストプレート３２を備えた回
転体３０を有する。これを非接触で回転自在に支持する
軸受ハウジング１、ラジアル軸受パッド２、スラスト軸
受パッド３等については第１の実施の形態と同様である
ので同一符号で表わし説明は省略する。
示すもので、これは、円筒状の軸受面を有するロータ３
１と、その両端のそれぞれに、図示しないボルト等によ
って締結された一対のスラストプレート３２を備えた回
転体３０を有する。これを非接触で回転自在に支持する
軸受ハウジング１、ラジアル軸受パッド２、スラスト軸
受パッド３等については第１の実施の形態と同様である
ので同一符号で表わし説明は省略する。
【００４３】図示しない加圧気体供給源から供給される
加圧気体は、軸受ハウジング１に設けられた加圧気体供
給孔１ａを経てラジアル軸受パッド２およびスラスト軸
受パッド３に分配供給され、それぞれに対向する軸受面
に向かって噴出された後、スラスト軸受面の外周および
排気穴１ｂを経て排出される。
加圧気体は、軸受ハウジング１に設けられた加圧気体供
給孔１ａを経てラジアル軸受パッド２およびスラスト軸
受パッド３に分配供給され、それぞれに対向する軸受面
に向かって噴出された後、スラスト軸受面の外周および
排気穴１ｂを経て排出される。
【００４４】回転体３０が図示されていないモータ等に
よって回転されると、遠心力によりロータ３１およびス
ラストプレート３２は径方向へ膨張する。このとき、ス
ラストプレート３２のロータ側は外径の小さいロータ３
１に拘束されているためスラストプレート３２の倒れ込
みを生じるおそれがある。
よって回転されると、遠心力によりロータ３１およびス
ラストプレート３２は径方向へ膨張する。このとき、ス
ラストプレート３２のロータ側は外径の小さいロータ３
１に拘束されているためスラストプレート３２の倒れ込
みを生じるおそれがある。
【００４５】そこで、スラストプレート３２の反ロータ
側にロータ３１と同じ外径の突出部３２ａを設けて、ス
ラストプレート３２の両側の拘束力を均等にする。すな
わち、条件により、スラストプレート３２の外径φＡ3
厚さＥ1 、突出部３２ａの外径φＢ2 、厚さＥ2 の寸法
を最適化することにより、スラストプレート３２のロー
タ側と反ロータ側の遠心力による変位を同等にすれば、
スラストプレート３２のロータ側への倒れ込みを防ぐこ
とができる。
側にロータ３１と同じ外径の突出部３２ａを設けて、ス
ラストプレート３２の両側の拘束力を均等にする。すな
わち、条件により、スラストプレート３２の外径φＡ3
厚さＥ1 、突出部３２ａの外径φＢ2 、厚さＥ2 の寸法
を最適化することにより、スラストプレート３２のロー
タ側と反ロータ側の遠心力による変位を同等にすれば、
スラストプレート３２のロータ側への倒れ込みを防ぐこ
とができる。
【００４６】本実施の形態によれば、遠心力によるスラ
ストプレートの変形量がロータ側と反ロータ側で不均一
になることに起因するスラストプレートの倒れ込みを防
ぎ、高速回転時の軸受のかじりや焼き付きを効果的に回
避することができる。
ストプレートの変形量がロータ側と反ロータ側で不均一
になることに起因するスラストプレートの倒れ込みを防
ぎ、高速回転時の軸受のかじりや焼き付きを効果的に回
避することができる。
【００４７】軸受隙間を高速回転時の変形に合わせて予
め大きくしておく場合に比べて、起動時や低速回転時等
においても良好な軸受性能を維持できるという特筆すべ
き長所がある。
め大きくしておく場合に比べて、起動時や低速回転時等
においても良好な軸受性能を維持できるという特筆すべ
き長所がある。
【００４８】なお、図７の（ｃ）に示すように、スラス
トプレート３２にモータの回転部Ｍ 3 や治工具Ｔ3 等が
取り付けられていても、それを考慮した最適な寸法を取
ることにより、スラストプレート３２の倒れ込みを防ぐ
ことができる。
トプレート３２にモータの回転部Ｍ 3 や治工具Ｔ3 等が
取り付けられていても、それを考慮した最適な寸法を取
ることにより、スラストプレート３２の倒れ込みを防ぐ
ことができる。
【００４９】スラストプレートの内径等の寸法は有限要
素法などの解析技術を用いれば容易に決定できる。
素法などの解析技術を用いれば容易に決定できる。
【００５０】実験等によれば、スラストプレートの突出
部の厚さＥ2 が、スラストプレートの厚さＥ1 の２０％
以上であると良好な結果が得られることが判明してい
る。
部の厚さＥ2 が、スラストプレートの厚さＥ1 の２０％
以上であると良好な結果が得られることが判明してい
る。
【００５１】図６は第３の実施の形態の一変形例を示
す。これは、スラストプレート３２の突出部３２ｂを外
径φＡ3 の端面に向かってテーパ状に縮小したもので、
突出部３２ｂの外径φＡ3 、厚さＥ2 、スラストプレー
ト３２の外径φＢ3 および厚さＥ1 を最適化することで
スラストプレート３２の倒れ込みを防ぐ。
す。これは、スラストプレート３２の突出部３２ｂを外
径φＡ3 の端面に向かってテーパ状に縮小したもので、
突出部３２ｂの外径φＡ3 、厚さＥ2 、スラストプレー
ト３２の外径φＢ3 および厚さＥ1 を最適化することで
スラストプレート３２の倒れ込みを防ぐ。
【００５２】なお、第１、第２、第３の実施の形態はい
ずれも、軸受面に気体を噴出する軸受パッドを用いた静
圧流体軸受であるが、軸受パッドを使用することなく軸
受面にヘリングボーン溝等の動圧発生溝を設けた動圧流
体軸受であっても、上記と同様にスラストプレートの内
径部や外径部の形状を変化させたり、スラストプレート
の端面にロータと同径の突出部を設ける等の手段を適用
し、遠心力によるスラストプレートの倒れ込みを防ぐこ
とができる。
ずれも、軸受面に気体を噴出する軸受パッドを用いた静
圧流体軸受であるが、軸受パッドを使用することなく軸
受面にヘリングボーン溝等の動圧発生溝を設けた動圧流
体軸受であっても、上記と同様にスラストプレートの内
径部や外径部の形状を変化させたり、スラストプレート
の端面にロータと同径の突出部を設ける等の手段を適用
し、遠心力によるスラストプレートの倒れ込みを防ぐこ
とができる。
【００５３】
【発明の効果】本発明は上述のように構成されているの
で、以下に記載するような効果を奏する。
で、以下に記載するような効果を奏する。
【００５４】高速回転時のスラストプレートの倒れ込み
を効果的に回避できる。これによって、低速回転時や起
動停止時における軸受性能の劣化を招くことなく、常時
良好な軸受性能を維持し、しかもスラストプレートの倒
れ込みによるかじりや焼き付き等のおそれのない高性能
な流体軸受を実現できる。
を効果的に回避できる。これによって、低速回転時や起
動停止時における軸受性能の劣化を招くことなく、常時
良好な軸受性能を維持し、しかもスラストプレートの倒
れ込みによるかじりや焼き付き等のおそれのない高性能
な流体軸受を実現できる。
【図１】第１の実施の形態による流体軸受を示す模式断
面図である。
面図である。
【図２】第１の実施の形態の一変形例を示す模式断面図
である。
である。
【図３】第２の実施の形態による流体軸受を示す模式断
面図である。
面図である。
【図４】第２の実施の形態の一変形例を示す模式断面図
である。
である。
【図５】第３の実施の形態による流体軸受を示す模式断
面図である。
面図である。
【図６】第３の実施の形態の一変形例を示す模式断面図
である。
である。
【図７】図１、図３、図５の流体軸受にそれぞれ治工具
とモータを取り付けた場合を示す図である。
とモータを取り付けた場合を示す図である。
【図８】一従来例による流体軸受を示す模式断面図であ
る。
る。
【図９】図８の装置と図１の装置におけるスラストプレ
ートの倒れ込みを比較する図である。
ートの倒れ込みを比較する図である。
１ 軸受ハウジング ２ ラジアル軸受パッド ３ スラスト軸受パッド １０，２０，３０ 回転体 １１，２１，３１ ロータ １２，２２，３２ スラストプレート １２ａ，１２ｃ 内径部 １２ｂ，２２ｂ 段差 ２２ａ，２２ｃ 外径部 ３２ａ，３２ｂ 突出部
フロントページの続き Ｆターム(参考） 3J011 AA20 BA02 BA06 BA08 CA02 JA02 KA02 KA03 LA01 LA05 MA12 PA03 RA01 3J102 AA02 BA03 BA19 CA34 CA35 EA02 EA06 EA18 GA07
Claims (13)
- 【請求項１】 ロータの端部にスラストプレートを有す
る回転体と、前記ロータに対向するラジアル軸受部と、
前記スラストプレートに対向するスラスト軸受部を備え
ており、前記スラストプレートの内径部の前記ロータ側
の内径を反ロータ側より大きくすることによって、前記
スラストプレートの倒れ込みを防ぐように構成されてい
ることを特徴とする流体軸受。 - 【請求項２】 スラストプレートの内径部に、ロータ側
の内径を反ロータ側より大きくするための段差が設けら
れていることを特徴とする請求項１記載の流体軸受。 - 【請求項３】 スラストプレートの内径部の内径が、ロ
ータ側から反ロータ側に向かってテーパ状に縮小してい
ることを特徴とする請求項１記載の流体軸受。 - 【請求項４】 ロータの端部にスラストプレートを有す
る回転体と、前記ロータに対向するラジアル軸受部と、
前記スラストプレートに対向するスラスト軸受部を備え
ており、前記スラストプレートの外径部の前記ロータ側
の外径を反ロータ側より大きくすることによって、前記
スラストプレートの倒れ込みを防ぐように構成されてい
ることを特徴とする流体軸受。 - 【請求項５】 スラストプレートの外径部に、ロータ側
の外径を反ロータ側より大きくするための段差が設けら
れていることを特徴とする請求項４記載の流体軸受。 - 【請求項６】 スラストプレートの外径部の外径が、ロ
ータ側から反ロータ側に向かってテーパ状に縮小してい
ることを特徴とする請求項４記載の流体軸受。 - 【請求項７】 スラストプレートが、ロータの外径と同
じ外径を有する突出部を反ロータ側に備えていることを
特徴とする請求項４記載の流体軸受。 - 【請求項８】 流体の静圧によって回転体を非接触で支
持する静圧流体軸受であることを特徴とする請求項１な
いし７いずれか１項記載の流体軸受。 - 【請求項９】 流体の動圧によって回転体を非接触で支
持する動圧流体軸受であることを特徴とする請求項１な
いし７いずれか１項記載の流体軸受。 - 【請求項１０】 一対のスラストプレートがロータの両
端に設けられていることを特徴とする請求項１ないし９
いずれか１項記載の流体軸受。 - 【請求項１１】 スラストプレートの最大内径と最小内
径の差が３ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１な
いし３いずれか１項記載の流体軸受。 - 【請求項１２】 スラストプレートの最大外径と最小外
径の差が３ｍｍ以上であることを特徴とする請求項４な
いし７いずれか１項記載の流体軸受。 - 【請求項１３】 スラストプレートの突出部の厚さが、
スラストプレートのの厚さの２０％以上であることを特
徴とする請求項７記載の流体軸受。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28624999A JP3652187B2 (ja) | 1999-10-07 | 1999-10-07 | 流体軸受 |
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Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28624999A JP3652187B2 (ja) | 1999-10-07 | 1999-10-07 | 流体軸受 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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| JP3652187B2 JP3652187B2 (ja) | 2005-05-25 |
Family
ID=17701926
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28624999A Expired - Fee Related JP3652187B2 (ja) | 1999-10-07 | 1999-10-07 | 流体軸受 |
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| Country | Link |
|---|---|
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| JP (1) | JP3652187B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007107703A (ja) * | 2005-10-17 | 2007-04-26 | Nsk Ltd | ハーフトロイダル型無段変速機 |
| JP2009074690A (ja) * | 2007-09-18 | 2009-04-09 | Man Diesel Se | スラストベアリング装置 |
| CN102817905A (zh) * | 2011-06-11 | 2012-12-12 | 邹高万 | 塑料滑块轴承 |
| JP2014149056A (ja) * | 2013-02-01 | 2014-08-21 | Oiles Ind Co Ltd | エアスピンドル用静圧気体軸受 |
| CN104533955A (zh) * | 2015-01-13 | 2015-04-22 | 江南大学 | 一种回水槽冷却的水润滑可倾瓦静压轴承结构 |
| KR20160040519A (ko) * | 2013-06-19 | 2016-04-14 | 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 | 내부 챔버 회전 모터, 대안적인 회전 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| BE1012894A3 (nl) * | 1999-09-14 | 2001-05-08 | Atlas Copco Airpower Nv | Gecombineerd radiaal-axiaal glijlager. |
| GB0304320D0 (en) * | 2003-02-26 | 2003-04-02 | Bladon Jets Ltd | Gas turbine engines |
| US10598222B2 (en) * | 2012-01-03 | 2020-03-24 | New Way Machine Components, Inc. | Air bearing for use as seal |
| ITFI20130092A1 (it) * | 2013-04-24 | 2014-10-25 | Nuovo Pignone Srl | "rotating machinery with adaptive bearing journals and methods of operating" |
| TW201504538A (zh) * | 2013-07-17 | 2015-02-01 | Metal Ind Res & Dev Ct | 流體靜壓軸承 |
| CA2834615C (en) * | 2013-08-28 | 2020-04-28 | Gedex Inc. | Single axis rotational gas bearing with feed-through |
| CN114198392B (zh) * | 2021-12-09 | 2023-12-05 | 中国船舶重工集团公司第七0三研究所 | 一种轴向固定径向可倾组合轴承 |
| CN115111266B (zh) * | 2022-06-24 | 2024-02-23 | 哈尔滨工业大学（威海） | 一种多嵌入点式多孔质气体静压轴承 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63176817A (ja) | 1987-01-14 | 1988-07-21 | Canon Inc | 流体軸受 |
| JP2561361B2 (ja) | 1990-04-16 | 1996-12-04 | キヤノン株式会社 | 直線駆動装置 |
-
1999
- 1999-10-07 JP JP28624999A patent/JP3652187B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2000
- 2000-09-27 US US09/669,834 patent/US6494620B1/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007107703A (ja) * | 2005-10-17 | 2007-04-26 | Nsk Ltd | ハーフトロイダル型無段変速機 |
| JP2009074690A (ja) * | 2007-09-18 | 2009-04-09 | Man Diesel Se | スラストベアリング装置 |
| KR101491587B1 (ko) * | 2007-09-18 | 2015-02-09 | 만 디젤 앤 터보 에스이 | 스러스트 베어링 장치 |
| CN102817905A (zh) * | 2011-06-11 | 2012-12-12 | 邹高万 | 塑料滑块轴承 |
| JP2014149056A (ja) * | 2013-02-01 | 2014-08-21 | Oiles Ind Co Ltd | エアスピンドル用静圧気体軸受 |
| KR20160040519A (ko) * | 2013-06-19 | 2016-04-14 | 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 | 내부 챔버 회전 모터, 대안적인 회전 |
| KR102188675B1 (ko) * | 2013-06-19 | 2020-12-08 | 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 | 내부 챔버 회전 모터, 대안적인 회전 |
| CN104533955A (zh) * | 2015-01-13 | 2015-04-22 | 江南大学 | 一种回水槽冷却的水润滑可倾瓦静压轴承结构 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3652187B2 (ja) | 2005-05-25 |
| US6494620B1 (en) | 2002-12-17 |
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