JP2003074555A - 静圧気体軸受 - Google Patents
静圧気体軸受Info
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- JP2003074555A JP2003074555A JP2001260744A JP2001260744A JP2003074555A JP 2003074555 A JP2003074555 A JP 2003074555A JP 2001260744 A JP2001260744 A JP 2001260744A JP 2001260744 A JP2001260744 A JP 2001260744A JP 2003074555 A JP2003074555 A JP 2003074555A
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- bearing
- gas
- slot
- shaft
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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
-
- 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
Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来の円形スロット絞り軸受に比較し、スロ
ット部の加工が容易で、軸受剛性および負荷容量が向上
し、気体流量を大幅に減少させることができる静圧気体
軸受を提供する。 【解決手段】 軸受部材２５の両端面に放射方向に向け
て多数のスロット２１を形成する。両端面にスロット側
板１６を固定して組み立てられた軸受ハウジング２２を
ケーシング２０に収容し、軸受ハウジング２２の内径よ
り僅かに小さい外径の軸１７を挿通する。気体供給口１
９より給気し、円周溝，給気導入通路を介して多数のス
ロット２１に気体を流入させる。軸１７と軸受ハウジン
グ２２の内周面の間のラジアル軸受隙間に気体が流入し
軸１７は回転可能に支持される。各スロットから軸に向
けて気体が供給されるため、軸受剛性，負荷容量が増加
し、軸受流量は減少する。
ット部の加工が容易で、軸受剛性および負荷容量が向上
し、気体流量を大幅に減少させることができる静圧気体
軸受を提供する。 【解決手段】 軸受部材２５の両端面に放射方向に向け
て多数のスロット２１を形成する。両端面にスロット側
板１６を固定して組み立てられた軸受ハウジング２２を
ケーシング２０に収容し、軸受ハウジング２２の内径よ
り僅かに小さい外径の軸１７を挿通する。気体供給口１
９より給気し、円周溝，給気導入通路を介して多数のス
ロット２１に気体を流入させる。軸１７と軸受ハウジン
グ２２の内周面の間のラジアル軸受隙間に気体が流入し
軸１７は回転可能に支持される。各スロットから軸に向
けて気体が供給されるため、軸受剛性，負荷容量が増加
し、軸受流量は減少する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は静圧気体軸受の構
造、さらに詳しくいえば、ハードディスクの検査用や超
精密加工用などのスピンドルの軸受として用いられる静
圧気体軸受に関する。
造、さらに詳しくいえば、ハードディスクの検査用や超
精密加工用などのスピンドルの軸受として用いられる静
圧気体軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術】静圧気体軸受は従来より給気絞り形気体
軸受が数多く実用化されている。この静圧気体軸受は給
気絞り形式によって分類されており、給気孔にポケット
を形成することにより負荷能力が優れているオリフィス
絞り，多数の給気孔により絞りを効かせる自成絞り，す
きまの非常に小さい静圧気体軸受を実現するために設け
られた表面絞りなどが存在する。これら絞り形式の１つ
としてスロット絞りがあり、その構成は自成絞りの給気
孔を軸受面内で円周方向に細長く引き延ばした形で、点
状給気から線状給気にしたものである。この軸受内に入
った気体はほぼ一様に軸方向の流れになるため、給気の
広がりがなく軸受剛性および負荷容量が高くなるという
特徴を有する。
軸受が数多く実用化されている。この静圧気体軸受は給
気絞り形式によって分類されており、給気孔にポケット
を形成することにより負荷能力が優れているオリフィス
絞り，多数の給気孔により絞りを効かせる自成絞り，す
きまの非常に小さい静圧気体軸受を実現するために設け
られた表面絞りなどが存在する。これら絞り形式の１つ
としてスロット絞りがあり、その構成は自成絞りの給気
孔を軸受面内で円周方向に細長く引き延ばした形で、点
状給気から線状給気にしたものである。この軸受内に入
った気体はほぼ一様に軸方向の流れになるため、給気の
広がりがなく軸受剛性および負荷容量が高くなるという
特徴を有する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】スロット絞りはこのよ
うな特徴を有することから、さらに剛性，負荷容量にお
いてその性能がまさるものとして円形スロット絞り気体
軸受が提案された。図１１は従来の円形スロット絞りの
２列給気気体軸受の一例を示す正面断面図およびＡ−
Ａ’断面図である。円筒形の軸受部材４４に軸４３が挿
通されている。この図は、挿通される軸４３の外周面と
軸受部材４４の内周面との隙間を強調して大きく書き、
軸４３を偏心させて記載したものである。軸受部材４４
には外部気体を両端面に導く給気導入通路４４ａが形成
されている。両端面にリング状のシム４１を挟み込み、
スロット側板４５を押し当てることにより軸受部材４４
の端面とスロット側板４５の間にスロット部隙間４２を
形成し全体として円形のスロット領域４６を形成してい
る。
うな特徴を有することから、さらに剛性，負荷容量にお
いてその性能がまさるものとして円形スロット絞り気体
軸受が提案された。図１１は従来の円形スロット絞りの
２列給気気体軸受の一例を示す正面断面図およびＡ−
Ａ’断面図である。円筒形の軸受部材４４に軸４３が挿
通されている。この図は、挿通される軸４３の外周面と
軸受部材４４の内周面との隙間を強調して大きく書き、
軸４３を偏心させて記載したものである。軸受部材４４
には外部気体を両端面に導く給気導入通路４４ａが形成
されている。両端面にリング状のシム４１を挟み込み、
スロット側板４５を押し当てることにより軸受部材４４
の端面とスロット側板４５の間にスロット部隙間４２を
形成し全体として円形のスロット領域４６を形成してい
る。
【０００４】このように上記円形スロット絞りを持つ気
体軸受は、そのスロット部隙間を得るために隙間に相当
する厚さを持ったシムを軸受部材間に挟み込む構造とな
っている。そのため、製作に際しては、研削によりスロ
ット部隙間の目づまりを防止するため、シムを挟まずに
軸受の内外周を研削した後、軸受を分解してシムを挟み
込み再度組み立てるという手順をとっている。したがっ
て、製作手順が煩雑になるという欠点があった。また、
円形スロット絞り軸受において高い剛性が得られる微小
軸受隙間領域で最適設計を行うためにスロット部の隙間
を極めて小さくする必要がある。しかしながら、シムを
薄く製作することに困難さが伴なっていた。さらに、円
形スロット絞りは円周方向に流れが発生するため、絞り
効果の一層の向上に限界があった。
体軸受は、そのスロット部隙間を得るために隙間に相当
する厚さを持ったシムを軸受部材間に挟み込む構造とな
っている。そのため、製作に際しては、研削によりスロ
ット部隙間の目づまりを防止するため、シムを挟まずに
軸受の内外周を研削した後、軸受を分解してシムを挟み
込み再度組み立てるという手順をとっている。したがっ
て、製作手順が煩雑になるという欠点があった。また、
円形スロット絞り軸受において高い剛性が得られる微小
軸受隙間領域で最適設計を行うためにスロット部の隙間
を極めて小さくする必要がある。しかしながら、シムを
薄く製作することに困難さが伴なっていた。さらに、円
形スロット絞りは円周方向に流れが発生するため、絞り
効果の一層の向上に限界があった。
【０００５】本発明の目的は、従来の円形スロット絞り
軸受に比較し、スロット部の加工が容易で、軸受剛性お
よび負荷容量が向上し、気体流量を大幅に減少させるこ
とができる静圧気体軸受を提供することにある。
軸受に比較し、スロット部の加工が容易で、軸受剛性お
よび負荷容量が向上し、気体流量を大幅に減少させるこ
とができる静圧気体軸受を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に本発明による静圧気体軸受は、軸との間に隙間を設
け、この部分に外部より加圧した気体を絞りを通して導
くことにより前記軸を回転可能に支持するスロット絞り
形の静圧気体軸受において、外部加圧気体の給気導入通
路を有し、端面に放射方向に溝を多数設けた円筒形の軸
受部材と、前記軸受部材の端面に側面を押し当てること
により前記軸受部材の間で多数の放射方向のスロットを
形成するスロット側板と、前記軸受部材を収容し、前記
給気導入通路に連接される給気口を有するケーシング部
材とからなり、前記軸受部材に挿通される前記軸の外周
面に対し多数の前記放射方向のスロットから気体を流入
させることにより流入気体の絞り効果を増大させた構成
とした。本発明は上記構成において、前記円筒形の軸受
部材の端面に放射方向に溝を多数設け、前記端面にスロ
ット側板を押し当てることにより、スロット絞りを構成
することができる。また、本発明は上記構成において前
記軸受部材の外周面に円周溝を設け、該円周溝の側壁に
前記給気導入通路を連結するとともに前記側壁からビス
止めにより前記スロット板を固定することができる。さ
らに本発明における前記放射方向の溝の深さは、数ミク
ロンから十数ミクロンに作ることができる。
に本発明による静圧気体軸受は、軸との間に隙間を設
け、この部分に外部より加圧した気体を絞りを通して導
くことにより前記軸を回転可能に支持するスロット絞り
形の静圧気体軸受において、外部加圧気体の給気導入通
路を有し、端面に放射方向に溝を多数設けた円筒形の軸
受部材と、前記軸受部材の端面に側面を押し当てること
により前記軸受部材の間で多数の放射方向のスロットを
形成するスロット側板と、前記軸受部材を収容し、前記
給気導入通路に連接される給気口を有するケーシング部
材とからなり、前記軸受部材に挿通される前記軸の外周
面に対し多数の前記放射方向のスロットから気体を流入
させることにより流入気体の絞り効果を増大させた構成
とした。本発明は上記構成において、前記円筒形の軸受
部材の端面に放射方向に溝を多数設け、前記端面にスロ
ット側板を押し当てることにより、スロット絞りを構成
することができる。また、本発明は上記構成において前
記軸受部材の外周面に円周溝を設け、該円周溝の側壁に
前記給気導入通路を連結するとともに前記側壁からビス
止めにより前記スロット板を固定することができる。さ
らに本発明における前記放射方向の溝の深さは、数ミク
ロンから十数ミクロンに作ることができる。
【０００７】
【作用】上記構成によれば、絞り効果が強くなるので、
円形スロットに比較し軸受剛性が向上し、最大剛性発揮
時の負荷容量も向上する。さらに気体の流量を大幅に減
少させることができるとともに絞り部分の加工も容易と
なる。
円形スロットに比較し軸受剛性が向上し、最大剛性発揮
時の負荷容量も向上する。さらに気体の流量を大幅に減
少させることができるとともに絞り部分の加工も容易と
なる。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳しく説明する。図１は本発明による静圧気
体軸受を２列給気で実施する形態を示す正面断面図およ
び側面図である。円筒形の軸受部材２は外周面の中央付
近に気体を流入させるための円周溝２ａが形成されてい
る。円周溝２ａの側壁にはスロット３に気体を導くため
の給気導入通路２ｃが多数設けられている。また、スロ
ット側板５を固定するための複数のネジ穴２ｂも設けら
れている。軸受部材２の両端面には図４（ａ）に示すよ
うに放射方向に多数の長方形スロット（深さは例えば５
μｍ）が形成されている。
施の形態を詳しく説明する。図１は本発明による静圧気
体軸受を２列給気で実施する形態を示す正面断面図およ
び側面図である。円筒形の軸受部材２は外周面の中央付
近に気体を流入させるための円周溝２ａが形成されてい
る。円周溝２ａの側壁にはスロット３に気体を導くため
の給気導入通路２ｃが多数設けられている。また、スロ
ット側板５を固定するための複数のネジ穴２ｂも設けら
れている。軸受部材２の両端面には図４（ａ）に示すよ
うに放射方向に多数の長方形スロット（深さは例えば５
μｍ）が形成されている。
【０００９】リング状のスロット側板５は、軸受部材２
の両端面に押し当てられネジ１５で螺合することにより
固定される。これにより軸受部材の両端面とスロット側
板５の間に多数の長方形スロットが形成される。このよ
うに組み立てられた軸受ハウジングは、円筒形のケーシ
ング６に固定される。円筒形のケーシング６には気体を
導入するための給気口７があり、この給気口７は軸受部
材２の円周溝２ａに連通させられる。スロット側板５の
外形寸法は、軸受部材２のそれに比較し僅かに小さくな
っており、ケーシング６の内周面とスロット側板５の外
周面との間にスラストスロット隙間１１が形成される。
の両端面に押し当てられネジ１５で螺合することにより
固定される。これにより軸受部材の両端面とスロット側
板５の間に多数の長方形スロットが形成される。このよ
うに組み立てられた軸受ハウジングは、円筒形のケーシ
ング６に固定される。円筒形のケーシング６には気体を
導入するための給気口７があり、この給気口７は軸受部
材２の円周溝２ａに連通させられる。スロット側板５の
外形寸法は、軸受部材２のそれに比較し僅かに小さくな
っており、ケーシング６の内周面とスロット側板５の外
周面との間にスラストスロット隙間１１が形成される。
【００１０】軸１の外径寸法は、軸受部材２の内径のそ
れに比較し僅かに小さく、それらの間にはラジアルスロ
ット隙間１２が形成され、軸１はスロットから吹き出し
た気体が軸受部材２の内周面の間に流入することにより
回転可能に支持される。軸１の両端面にはスラスト板４
がネジ１４により固定される。このとき、スラスト板４
とケーシング６およびスロット側板５との間にスラスト
軸受隙間１０が形成される。給気口７から流入した気体
は、図４（ｂ）に示すように円周溝２ａ，給気導入通路
２ｃを通り、多数の長方形スロットを経由してラジアル
スロット隙間１２に流入する。また、給気導入通路２ｃ
を通った気体の一部はスラストスロット隙間１１を経由
しスロット軸受隙間１０に流入する。
れに比較し僅かに小さく、それらの間にはラジアルスロ
ット隙間１２が形成され、軸１はスロットから吹き出し
た気体が軸受部材２の内周面の間に流入することにより
回転可能に支持される。軸１の両端面にはスラスト板４
がネジ１４により固定される。このとき、スラスト板４
とケーシング６およびスロット側板５との間にスラスト
軸受隙間１０が形成される。給気口７から流入した気体
は、図４（ｂ）に示すように円周溝２ａ，給気導入通路
２ｃを通り、多数の長方形スロットを経由してラジアル
スロット隙間１２に流入する。また、給気導入通路２ｃ
を通った気体の一部はスラストスロット隙間１１を経由
しスロット軸受隙間１０に流入する。
【００１１】図２および図３は、本発明による静圧気体
軸受の他の実施の形態を示す図で、それぞれ分解斜視図
および組み立て斜視図を示している。この実施の形態
は、図１とは軸の構成が異なっており、他の部分の構成
は同一である。軸受ハウジング２２は、軸受部材２５お
よびスロット側板１６を組み立てたもので、気体供給口
１９を有するケーシング２０の中に収容される。軸受ハ
ウジング２２の中央には軸１７が挿通される。
軸受の他の実施の形態を示す図で、それぞれ分解斜視図
および組み立て斜視図を示している。この実施の形態
は、図１とは軸の構成が異なっており、他の部分の構成
は同一である。軸受ハウジング２２は、軸受部材２５お
よびスロット側板１６を組み立てたもので、気体供給口
１９を有するケーシング２０の中に収容される。軸受ハ
ウジング２２の中央には軸１７が挿通される。
【００１２】図５は、スロット内の気体の流れを説明す
るための図である。例えば、図６に示すように下方向に
Ｗの荷重が軸に加えられると、軸の下面の隙間は小さく
なり、絞り効果により圧力が増大する。一方、軸の上面
のすきまは大きくなり、絞り効果により圧力が減少す
る。この結果、従来の円形スロットではスロット内に気
体の円周方向の流れが生じていたが、本発明によれば、
各長方形スロットから気体が供給されるため、円周方向
の流れはなくなる。この結果、絞り効果が強くなり、軸
受剛性が向上する。また、最大剛性発揮時の負荷容量が
向上するとともに流量が大幅に減少する。
るための図である。例えば、図６に示すように下方向に
Ｗの荷重が軸に加えられると、軸の下面の隙間は小さく
なり、絞り効果により圧力が増大する。一方、軸の上面
のすきまは大きくなり、絞り効果により圧力が減少す
る。この結果、従来の円形スロットではスロット内に気
体の円周方向の流れが生じていたが、本発明によれば、
各長方形スロットから気体が供給されるため、円周方向
の流れはなくなる。この結果、絞り効果が強くなり、軸
受剛性が向上する。また、最大剛性発揮時の負荷容量が
向上するとともに流量が大幅に減少する。
【００１３】図６は、円形スロットと長方形スロットの
軸受剛性とラジアルクリアランスの関係を示すグラフで
ある。このグラフは２列給気スロット絞りの構成であ
り、軸受部材の内径Ｄ＝５０ｍｍ，軸受ハウジングの幅
Ｌ＝５０ｍｍ，長方形スロット隙間の深さｈｓｌ＝５μ
ｍ，気体の圧力ｐｓ＝６．０３３ｋｇｆ／ｃｍ2 の場合
である。以下の図７および図８も同様である。縦軸は軸
受剛性ｋｓ（単位ｋｇｆ／μｍ），横軸はラジアルクリ
アランスＣｒ（単位μｍ）である。このグラフから分か
るように例えば、クリアランスＣｒが５．０μｍの位置
では、従来形の円形スロットでは軸受剛性ｋｓ＝１２．
９７８７ｋｇｆ／μｍに対し本発明では軸受剛性ｋｓ＝
１３．３５７８ｋｇｆ／μｍとなっている。このクリア
ランスでは約３％程度向上していることが分かる。
軸受剛性とラジアルクリアランスの関係を示すグラフで
ある。このグラフは２列給気スロット絞りの構成であ
り、軸受部材の内径Ｄ＝５０ｍｍ，軸受ハウジングの幅
Ｌ＝５０ｍｍ，長方形スロット隙間の深さｈｓｌ＝５μ
ｍ，気体の圧力ｐｓ＝６．０３３ｋｇｆ／ｃｍ2 の場合
である。以下の図７および図８も同様である。縦軸は軸
受剛性ｋｓ（単位ｋｇｆ／μｍ），横軸はラジアルクリ
アランスＣｒ（単位μｍ）である。このグラフから分か
るように例えば、クリアランスＣｒが５．０μｍの位置
では、従来形の円形スロットでは軸受剛性ｋｓ＝１２．
９７８７ｋｇｆ／μｍに対し本発明では軸受剛性ｋｓ＝
１３．３５７８ｋｇｆ／μｍとなっている。このクリア
ランスでは約３％程度向上していることが分かる。
【００１４】図７は、円形スロットと長方形スロットの
負荷容量とラジアルクリアランスの関係を示すグラフで
ある。縦軸は負荷容量Ｗ（単位ｋｇｆ），横軸はラジア
ルクリアランスＣｒ（単位μｍ）である。例えば、クリ
アランスＣｒが５．０μｍの位置では、従来形の円形ス
ロットでは負荷容量Ｗ＝１９．４６８１ｋｇｆに対し本
発明では負荷容量Ｗ＝２０．１６８６ｋｇｆとなってい
る。また、クリアランスＣｒが５．５μｍの位置では、
従来形の円形スロットでは負荷容量Ｗ＝２１．４８９９
ｋｇｆに対し本発明では負荷容量２２．０４０４ｋｇｆ
となっている。いずれのクリアランスの場合も約２．５
％程度向上している。
負荷容量とラジアルクリアランスの関係を示すグラフで
ある。縦軸は負荷容量Ｗ（単位ｋｇｆ），横軸はラジア
ルクリアランスＣｒ（単位μｍ）である。例えば、クリ
アランスＣｒが５．０μｍの位置では、従来形の円形ス
ロットでは負荷容量Ｗ＝１９．４６８１ｋｇｆに対し本
発明では負荷容量Ｗ＝２０．１６８６ｋｇｆとなってい
る。また、クリアランスＣｒが５．５μｍの位置では、
従来形の円形スロットでは負荷容量Ｗ＝２１．４８９９
ｋｇｆに対し本発明では負荷容量２２．０４０４ｋｇｆ
となっている。いずれのクリアランスの場合も約２．５
％程度向上している。
【００１５】図８は、円形スロットと長方形スロットの
軸受流量とラジアルクリアランスの関係を示すグラフで
ある。縦軸は軸受流量Ｑｖ（単位little／ｍｉｎ），横
軸はラジアルクリアランスＣｒ（単位μｍ）である。最
大軸受剛性発揮時の流量は円形スロットに比べて本発明
では約５８％となっており、減少している。例えば、ク
リアランスＣｒが５．５μｍの位置では、従来形の円形
スロットでは軸受流量Ｑｖ＝１．８６５８１little／ｍ
ｉｎであるのに対し本発明では軸受流量Ｑｖ＝１．０８
９８５little／ｍｉｎとなっている。
軸受流量とラジアルクリアランスの関係を示すグラフで
ある。縦軸は軸受流量Ｑｖ（単位little／ｍｉｎ），横
軸はラジアルクリアランスＣｒ（単位μｍ）である。最
大軸受剛性発揮時の流量は円形スロットに比べて本発明
では約５８％となっており、減少している。例えば、ク
リアランスＣｒが５．５μｍの位置では、従来形の円形
スロットでは軸受流量Ｑｖ＝１．８６５８１little／ｍ
ｉｎであるのに対し本発明では軸受流量Ｑｖ＝１．０８
９８５little／ｍｉｎとなっている。
【００１６】本発明の応用例としては超精密加工用スピ
ンドルに用いることができる。例えば、図９に示すよう
に軸受剛性ｋｓが大きくなる程、中心線平均粗さが小さ
くなることから、非球面加工機やポリゴンミラー加工機
のスピンドルとして有効である。また、検査装置用軸受
として用いることができる。軸受剛性が高いことからモ
ータや外部からの外乱に対し強く、回転精度（非同期成
分の振れ：ＮＲＲＯ）が向上する。ハードディスク検査
用スピンドルや真円度測定機用スピンドルモータとして
有効である。
ンドルに用いることができる。例えば、図９に示すよう
に軸受剛性ｋｓが大きくなる程、中心線平均粗さが小さ
くなることから、非球面加工機やポリゴンミラー加工機
のスピンドルとして有効である。また、検査装置用軸受
として用いることができる。軸受剛性が高いことからモ
ータや外部からの外乱に対し強く、回転精度（非同期成
分の振れ：ＮＲＲＯ）が向上する。ハードディスク検査
用スピンドルや真円度測定機用スピンドルモータとして
有効である。
【００１７】図１０は、超精密加工用スピンドルとして
用いたポリゴンミラー加工機などの工作機の概略図であ
る。駆動モータ３５にスピンドルケーシング３６が取り
付けられており、この中に本発明による静圧気体軸受を
用いた主軸３４が内蔵されている。工作物取付ベース３
３に工作物３２が装着され、ダイヤモンドバイト３１に
より工作物が切削される。上述のように軸受剛性が高い
ことから中心線平均粗さが小さくなり平面度の高い切削
ができる。
用いたポリゴンミラー加工機などの工作機の概略図であ
る。駆動モータ３５にスピンドルケーシング３６が取り
付けられており、この中に本発明による静圧気体軸受を
用いた主軸３４が内蔵されている。工作物取付ベース３
３に工作物３２が装着され、ダイヤモンドバイト３１に
より工作物が切削される。上述のように軸受剛性が高い
ことから中心線平均粗さが小さくなり平面度の高い切削
ができる。
【００１８】
【発明の効果】本発明は以上のように構成されているの
で、つぎのような種々の効果を得ることができる。 １．絞り効果が強くなるので軸受剛性が向上する。 ２．最大剛性発揮時の負荷容量が向上する。 ３．流量が大幅に減少する。したがって、圧縮空気を供
給するコンプレッサの小形化が図れ、本軸受を適用する
装置の小形化および運転動力の軽減化を図ることができ
る。 ４．絞りの加工が容易になる。 従来形では軸受面と同心の深さ数マイクロメータの窪み
を設けるためエッチング等の加工が不可欠であるが、長
方形スロットを放射状配置する場合は成形砥石を用い総
形平面研削で長方形溝を容易に加工することができる。
で、つぎのような種々の効果を得ることができる。 １．絞り効果が強くなるので軸受剛性が向上する。 ２．最大剛性発揮時の負荷容量が向上する。 ３．流量が大幅に減少する。したがって、圧縮空気を供
給するコンプレッサの小形化が図れ、本軸受を適用する
装置の小形化および運転動力の軽減化を図ることができ
る。 ４．絞りの加工が容易になる。 従来形では軸受面と同心の深さ数マイクロメータの窪み
を設けるためエッチング等の加工が不可欠であるが、長
方形スロットを放射状配置する場合は成形砥石を用い総
形平面研削で長方形溝を容易に加工することができる。
【図１】本発明による静圧気体軸受の実施の形態を示す
正面断面図および側面図である。
正面断面図および側面図である。
【図２】本発明による静圧気体軸受の他の実施の形態を
示す分解斜視図である。
示す分解斜視図である。
【図３】図２の組み立て斜視図である。
【図４】本発明のスロット形状および気体の流れを説明
するための図である。
するための図である。
【図５】スロット内の気体の流れを説明するための図で
ある。
ある。
【図６】円形スロットと長方形スロットの軸受剛性とラ
ジアルクリアランスの関係を示すグラフである。
ジアルクリアランスの関係を示すグラフである。
【図７】円形スロットと長方形スロットの負荷容量とラ
ジアルクリアランスの関係を示すグラフである。
ジアルクリアランスの関係を示すグラフである。
【図８】円形スロットと長方形スロットの軸受流量とラ
ジアルクリアランスの関係を示すグラフである。
ジアルクリアランスの関係を示すグラフである。
【図９】超精密加工用スピンドルに応用した場合の軸受
剛性と平面粗さの関係を示すグラフである。
剛性と平面粗さの関係を示すグラフである。
【図１０】超精密加工用スピンドルとして用いたポリゴ
ンミラー加工機などの概略図である。
ンミラー加工機などの概略図である。
【図１１】従来の円形スロット絞り気体軸受の一例を示
す正面断面図およびＡ−Ａ’断面図である。
す正面断面図およびＡ−Ａ’断面図である。
１，１７，４３ 軸
２ 軸受部材（ラジアルスロット部材）
３，２１ スロット
４ スラスト板
５，１６ スロット側板
６，２０ ケーシング
７ 給気口
８ 排気口
１０ スラスト軸受隙間
１１ スラストスロット隙間
１２ ラジアルスロット隙間
１３ ラジアル軸受隙間
１４，１５ ビス
１９ 気体供給口
２２ 軸受ハウジング
３１ ダイヤモンドバイト
３２ 工作物
３３ 工作物取付ベース
３４ 主軸
３５ 駆動モータ
３６ スピンドルケーシング
４１ シム
４２ スロット部隙間
フロントページの続き
(72)発明者 十合 晋一
東京都港区南麻布４−９−25
Ｆターム(参考） 3J102 AA02 BA03 CA09 EA02 EA14
EA17 GA07
Claims (4)
- 【請求項１】 軸との間に隙間を設け、この部分に外部
より加圧した気体を絞りを通して導くことにより前記軸
を回転可能に支持するスロット絞り形の静圧気体軸受に
おいて、外部気体の給気導入通路を有し、端面に放射方
向に溝を多数設けた円筒形の軸受部材と、 前記軸受部材の端面に側面を押し当てることにより前記
軸受部材の間で多数の放射方向のスロットを形成するス
ロット側板と、 前記軸受部材を収容し、前記給気導入通路に連接される
給気口を有するケーシング部材とからなり、 前記軸受部材に挿通される前記軸の外周面に対し多数の
前記放射方向のスロットから気体を流入させることによ
り流入気体の絞り効果を増大させたことを特徴とする静
圧気体軸受。 - 【請求項２】 前記円筒形の軸受部材の端面に放射方向
に溝を多数設け、前記端面にスロット側板を押し当てる
ことにより、スロット絞りを構成することを特徴とする
請求項１記載の静圧気体軸受。 - 【請求項３】 前記軸受部材の外周面に円周溝を設け、
該円周溝の側壁に前記給気導入通路を連結するとともに
前記側壁からビス止めにより前記スロット板を固定する
ことを特徴とする請求項１記載の静圧気体軸受。 - 【請求項４】 前記溝の深さは、数ミクロンから十数ミ
クロンであることを特徴とする請求項１記載の静圧気体
軸受。
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|---|---|---|---|
| JP2001260744A JP3779186B2 (ja) | 2001-08-30 | 2001-08-30 | 静圧気体軸受 |
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2002
- 2002-07-19 US US10/197,806 patent/US6729762B2/en not_active Expired - Fee Related
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