JP2005331039A - 多孔質静圧ジャーナル軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】製作時の材料費用及び加工費用を極力少なくし、多孔質静圧ジャーナル軸受１個当たりの製作コストを低くできる多孔質静圧ジャーナル軸受を提供する。
【解決手段】回転転２を非接触支持する多孔質静圧ジャーナル軸受３は、該軸受３の外側を構成し、圧縮空気を供給する気体通路６を有したハウジング１と、ハウジング１の内径面に嵌着固定された非多孔質円筒状部材３ｄと、非多孔質円筒状部材３ｄの内径面に円周方向に沿って等間隔に複数設けられ、軸方向に伸びるように穿設された矩形断面状の凹部３ｆと、非多孔質円筒状部材３ｄの外径面に凹部３ｆ同士を互いに連通させるようにリング状に設けた給気溝８と、非多孔質円筒状部材３ｄに設けた複数の凹部３ｆに嵌着固定された多孔質角柱状部材３ａと、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、モータ等の回転軸をラジアル方向に非接触で支持するための多孔質静圧ジャーナル軸受に関する。

従来、多孔質部材よりなる静圧軸受を用いて回転軸を支持する支持構造は、図４に示すようなものがある。
図４は第１従来技術を示す多孔質ジャーナル軸受と多孔質スラスト軸受により回転軸を支持する軸支持構造の側断面図である。
図４において、１はハウジング、２は回転軸、２ａはフランジ部、３は多孔質静圧ジャーナル軸受、４は多孔質静圧スラスト軸受、５は給気孔、６、７は気体通路、９、１０は排気通路、１１は排気孔である。
ハウジング１の給気孔５から導入された圧縮空気は気体通路６、７を通り、多孔質静圧ジャーナル軸受３および多孔質静圧スラスト軸受４へ供給される。ここで、多孔質静圧ジャーナル軸受３と回転軸２の外径面との隙間、および多孔質静圧スラスト軸受４とフランジ部２ａとの隙間において気体膜を形成し、回転軸２をラジアル方向およびスラスト方向に非接触で支持する。次いで、排気通路９、１０を経て、排気孔１１からハウジング１外へ排出される。
次に、図５は図４における多孔質静圧ジャーナル軸受の詳細を示す側断面図、図６は図５のＢ−Ｂ線に沿う正断面図である。
図５、６において、３ｂは多孔質静圧ジャーナル軸受３の多孔質円筒状部材、３ｄは非多孔質円筒状部材、３ｇは凹部、３ｈは給気室、３ｉはジャーナル軸受面、８は給気溝、２０は蓋材である。
また、図７は第１従来技術の多孔質静圧ジャーナル軸受に使用する多孔質部材の原材料の材料取りを示した平面図である。
図７において、１３は多孔質部材成形ブロック、１３ａは多孔質部材使用部分、１３ｂは多孔質部材未使用部分である。
多孔質静圧ジャーナル軸受３は、図６に示すように、非多孔質円筒状部材３ｄの内径面にある円筒状の凹部３ｇに多孔質円筒状部材３ｂを嵌合した後、蓋材２０を取り付けて接着あるいは溶接等により一体化する。一体化された非多孔質円筒状部材３ｄ、多孔質円筒状部材３ｂおよび蓋材２０は、その外径を所定寸法に切削加工してハウジング１の内径面に冷やし嵌め等により嵌合固着されている。上記のようにハウジング１に嵌合固着された多孔質静圧ジャーナル軸受３の内径面を所定寸法に研削加工してジャーナル軸受面３ｉを形成する。ここで、ハウジング１の給気孔５に圧縮空気を供給すると、気体通路６を通過してきた圧縮空気は、給気室３ｈを経て、給気溝８へ流入する。次いで、給気溝８内を円周状に広がり、多孔質円筒状部材３ｂへ供給される。なお、多孔質円筒状部材３ｂは軸方向に長い円筒形状をしており、図７に示すように、多孔質部材成形ブロック１３から円筒形状に切削加工される。
また、第２の従来の多孔質静圧ジャーナル軸受として、図８、図９に示すようなものがある。
図８は第２従来技術による多孔質静圧ジャーナル軸受の詳細を示す側断面図、図９は図８のＣ−Ｃ線に沿う正断面図である。
図８、９において、３ｃは多孔質静圧ジャーナル軸受３の多孔質リング状部材、３ｅは非多孔質リング状部材、３ｉはジャーナル軸受面、６は気体通路、８は給気溝である。
また、図１０は第２従来技術の多孔質静圧ジャーナル軸受に使用する多孔質部材の原材料の材料取りを示した平面図である。
図１０において、１４は多孔質部材成形ブロック、１４ａは多孔質部材使用部分、１４ｂは多孔質部材未使用部分である。
多孔質静圧ジャーナル軸受３は、非多孔質リング状部材３ｅを軸方向の両端に位置させて多孔質リング状部材３ｃと非多孔質リング状部材３ｅが交互に軸方向に配列され、予めネジ止め、接着、溶接等により一体化し、その外径を所定寸法に切削加工してハウジング１の内径面に冷やし嵌め等により嵌合固着されている。なお、個々の多孔質リング状部材３ｃと非多孔質リング状部材３ｅを順次ハウジング１の内径面に冷やし嵌め等により嵌合固着して多孔質静圧ジャーナル軸受３を形成してもよい。上記のようにハウジング１に嵌合固着された多孔質静圧ジャーナル軸受３の内径面を所定寸法に研削加工してジャーナル軸受面３ｉを形成する。ここで、ハウジング１の気体通路６を通過してきた圧縮空気は、給気溝８へ流入し、給気溝８内を円周状に広がり、多孔質リング状部材３ｃへ供給される。なお、多孔質リング状部材３ｃは軸方向に短いリング形状をしており、図１０に示すように、多孔質部材成形ブロック１４からリング形状に切削加工される。
特開２００１−２０８０６２号公報（第５頁、図１）

第１従来技術において、多孔質静圧ジャーナル軸受３を構成している多孔質円筒状部材３ｂは、図７に示すように、多孔質部材成形ブロック１３から多孔質部材使用部分１３ａの内側と外側の多孔質部材未使用部分１３ｂを切削加工し、軸方向に長い円筒形状に形成する。そのため、多孔質部材成形ブロック１３は体積の大きなものが必要となり、また、無駄になる多孔質部材未使用部分１３ｂが多いため、材料の歩留りが低い。その際、多孔質部材が高価であることから、材料費用が非常に高くなる。さらに、切削加工する多孔質部材未使用部分１３ｂが多いため、加工費用も高くなり、多孔質静圧ジャーナル軸受１個当たりの製作コストが高くなるという問題があった。このことは、同様に多孔質円筒状部材３ｂの内径、すなわち多孔質静圧ジャーナル軸受３の内径が大きくなると、その傾向はさらに大きくなる。
また、第２従来技術において、多孔質静圧ジャーナル軸受３を構成している多孔質リング状部材３ｃは、図１０に示すように、多孔質部材成形ブロック１４から多孔質部材使用部分１４ａの内側と外側の多孔質部材未使用部分１４ｂを切削加工し、軸方向に短いリング形状に形成する。ここで、第１従来技術における多孔質円筒状部材３ｂに比べて軸方向に短いため、必要とする多孔質部材成形ブロック１４の体積は、第１従来技術の場合に比べて小さなもので済む。しかし、無駄になる多孔質部材未使用部分１４ｂが多いため、材料の歩留りは依然低く、材料費用が非常に高くなる。さらに、切削加工する多孔質部材未使用部分１４ｂが多いため、加工費用も高くなる。すなわち、第２従来技術では第１従来技術に比べ、軸方向に短くなる分だけは材料費用および加工費用は少なくなるが、多孔質静圧ジャーナル軸受１個当たりの製作コストが高いという問題は残る。このことは同様に、多孔質リング状部材３ｃの内径、すなわち多孔質静圧ジャーナル軸受３の内径が大きくなると、その傾向はさらに大きくなる。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、材料費用および加工費用を極力少なくすることにより、多孔質静圧ジャーナル軸受１個当たりの製作コストを低くすることができる、多孔質静圧ジャーナル軸受を提供することを目的とする。

上記問題を解決するために、請求項１に記載の発明は、回転軸をラジアル方向に非接触で支持する多孔質静圧ジャーナル軸受において、前記軸受の外側を構成し、圧縮空気を供給する気体通路を有したハウジングと、前記ハウジングの内径面に嵌着固定された非多孔質円筒状部材と、前記非多孔質円筒状部材の内径面に円周方向に沿って等間隔に複数設けられ、軸方向に伸びるように穿設された矩形断面状の凹部と、前記非多孔質円筒状部材の外径面に前記凹部同士を互いに連通させるようにリング状に設けた給気溝と、前記非多孔質円筒状部材に設けた複数の凹部に嵌着固定された多孔質角柱状部材と、を有し、前記ハウジングに設けた給気孔から気体通路を介して前記多孔質角柱状部材に気体を供給することを特徴としている。

請求項１に記載の発明によると、多孔質静圧ジャーナル軸受を構成する多孔質部材を角柱形状とすることにより、わずかな削り代以外無駄なく多孔質部材成形ブロックを利用できるため、材料の歩留りが高く、材料費用が極めて少なくなる。
また、削り代すなわち切削加工する部分が少ないため、加工費用も極めて少なくなる。その結果、多孔質静圧ジャーナル軸受１個当たりの製作コストを低くすることができる。
さらに、多孔質静圧ジャーナル軸受の内径が大きくなるのに伴い、多孔質静圧ジャーナル軸受１個当たりの製作コストもさらに高くなるといったことをなくすことができる。

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。

図１は本発明の実施例を示す多孔質静圧ジャーナル軸受であって、（ａ）はその側断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿う正断面図、図２は図１における多孔質静圧ジャーナル軸受に使用する多孔質部材の原材料の材料取りを説明する図であって、（ａ）はその平面図、（ｂ）は（ａ）の側面図、図３は本実施例による多孔質静圧ジャーナル軸受であって、（ａ）は非多孔質円筒部材の側断面図、（ｂ）は（ａ）の非多孔質円筒部材に多孔質円筒部材を嵌合した後、多孔質円筒部材の内面を研削加工した状態を示す側断面図である。
図１において、１はハウジング、２は回転軸、３は多孔質静圧ジャーナル軸受、３ａは多孔質角柱状部材、３ｄは非多孔質円筒状部材、３ｆは凹部、３ｉはジャーナル軸受面、６は気体通路、８は給気溝である。また、図２において、１２は多孔質部材成形ブロック、１２ａは多孔質部材使用部分、１２ｂは多孔質部材未使用部分である。
本発明が従来技術と異なる点は、以下のとおりである。
すなわち、発明は、回転転２をラジアル方向に非接触で支持する多孔質静圧ジャーナル軸受３において、この軸受３の外側を構成し、圧縮空気を供給する気体通路６を有したハウジング１と、ハウジング１の内径面に嵌着固定された非多孔質円筒状部材３ｄと、非多孔質円筒状部材３ｄの内径面に円周方向に沿って等間隔に複数設けられ、軸方向に伸びるように穿設された矩形断面状の凹部３ｆと、非多孔質円筒状部材３ｄの外径面に凹部３ｆ同士を互いに連通させるようにリング状に設けた給気溝８と、非多孔質円筒状部材３ｄに設けた複数の凹部３ｆに嵌着固定された多孔質角柱状部材３ａと、を有し、ハウジング１に設けた給気孔から気体通路６を介して多孔質角柱状部材３ａに気体を供給することを特徴としている。
ここで、多孔質静圧ジャーナル軸受３を構成する多孔質角柱状部材３ａは図２に示すように、多孔質部材成形ブロック１２から多孔質部材使用部分１２ａの外側の多孔質部材未使用部分１２ｂを切削加工して角柱形状に形成される。また、非多孔質円筒状部材３ｄ内径面の凹部３ｆは図３（ａ）に示すように凹形状になっており、図３（ｂ）に示すごとく多孔質角柱状部材３ａを非多孔質円筒状部材３ｄの凹部３ｆに挿入し、ネジ止め、接着、溶接等により固定して形成する。その後、多孔質静圧ジャーナル軸受３は、その外径を所定寸法に切削加工してハウジング１の内径面に冷やし嵌め、Ｏリング支持等により固定する。最後に、上記のようにハウジング１に固定された多孔質静圧ジャーナル軸受３の内径面を所定寸法に研削加工してジャーナル軸受面３ｉを形成する。
なお、多孔質角柱状部材３ａの材料はブロンズ、カーボンまたはセラミックス等の多孔質部材とし、非多孔質円筒状部材３ｄの材料はハウジング１に固定する際に機械的強度が必要となるため、多孔質部材よりも硬度の高い鋼材等の非多孔質部材とする。

次に、本発明の多孔質静圧ジャーナル軸受の動作を説明する。ハウジング１の気体通路６を通過してきた圧縮空気は、給気溝８へ流入する。次いで、給気溝８を円周状に広がった圧縮空気は、多孔質角柱状部材３ａからジャーナル軸受面３ｉと回転軸２の外径面との隙間に導かれ、気体膜を形成して回転軸２をラジアル方向に非接触で支持する。

このように、多孔質静圧ジャーナル軸受３を構成する多孔質部材３ａを角柱形状とすることにより、わずかな削り代以外無駄なく多孔質部材成形ブロック１２を利用できるため、材料の歩留りが高く、材料費用が極めて少なくなる。また、削り代すなわち切削加工する部分が少ないため、加工費用も極めて少なくなる。その結果、多孔質静圧ジャーナル軸受１個当たりの製作コストを低くすることができる。さらに、多孔質静圧ジャーナル軸受３の内径が大きくなるのに伴い、多孔質静圧ジャーナル軸受１個当たりの製作コストもさらに高くなるといったことをなくすことができる。

高剛性である多孔質静圧軸受の価格が安ければ、ハードディスク検査装置、レーザスキャナ用ポリゴンミラー、真円度測定機など高精度な軸受を必要とする装置への適用が拡大する。

本発明の実施例を示す多孔質静圧ジャーナル軸受であって、（ａ）はその側断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿う正断面図 図１における多孔質静圧ジャーナル軸受に使用する多孔質部材の原材料の材料取りを説明する図であって、（ａ）はその平面図、（ｂ）は（ａ）の側面図 本実施例による多孔質静圧ジャーナル軸受であって、（ａ）は非多孔質円筒部材の側断面図、（ｂ）は（ａ）の非多孔質円筒部材に多孔質円筒部材を嵌合した後、多孔質円筒部材の内面を研削加工した状態を示す側断面図 第１従来技術を示す多孔質ジャーナル軸受と多孔質スラスト軸受により回転軸を支持する軸支持構造の側断面図 図４における多孔質静圧ジャーナル軸受の詳細を示す側断面図 図５のＢ−Ｂ線に沿う正断面図 第１従来技術の多孔質静圧ジャーナル軸受に使用する多孔質部材の原材料の材料取りを示した平面図 第２従来技術による多孔質静圧ジャーナル軸受の詳細を示す側断面図 図８のＣ−Ｃ線に沿う正断面図 第２従来技術の多孔質静圧ジャーナル軸受に使用する多孔質部材の原材料の材料取りを示した平面図

符号の説明

１ ハウジング
２ 回転軸
２ａ フランジ部
３ 多孔質静圧ジャーナル軸受
３ａ 多孔質角柱状部材
３ｂ 多孔質円筒状部材
３ｃ 多孔質リング状部材
３ｄ 非多孔質円筒状部材
３ｅ 非多孔質リング状部材
３ｆ、３ｇ 凹部
３ｈ 給気室
３ｉ ジャーナル軸受面
４ 多孔質静圧スラスト軸受
５ 給気孔
６、７ 気体通路
８ 給気溝
９、１０ 排気通路
１１ 排気孔
１２、１３、１４ 多孔質部材成形ブロック
１２ａ、１３ａ、１４ａ 多孔質部材使用部分
１２ｂ、１３ｂ、１４ｂ 多孔質部材未使用部分

Claims (1)

1. 回転軸をラジアル方向に非接触で支持する多孔質静圧ジャーナル軸受において、
   前記軸受の外側を構成し、圧縮空気を供給する気体通路を有したハウジングと、
   前記ハウジングの内径面に嵌着固定された非多孔質円筒状部材と、
   前記非多孔質円筒状部材の内径面に円周方向に沿って等間隔に複数設けられ、軸方向に伸びるように穿設された矩形断面状の凹部と、
   前記非多孔質円筒状部材の外径面に前記凹部同士を互いに連通させるようにリング状に設けた給気溝と、
   前記非多孔質円筒状部材に設けた複数の凹部に嵌着固定された多孔質角柱状部材と、
   を有し、前記ハウジングに設けた給気孔から気体通路を介して前記多孔質角柱状部材に気体を供給することを特徴とする多孔質静圧ジャーナル軸受。

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