JP2006083939A - 流体軸受構造及び軸受隙間の調整方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 流体軸受における軸受隙間の調整ができるようにする。
【解決手段】 板状部材１の平坦な面６における一端部辺に沿ってボルト挿通孔を設け、他端辺の端面にボルト挿通孔に合わせてタップ穴を設ける。ボルト挿通孔にボルト５を挿通しタップ穴と螺合させて、４枚の板状部材１で箱形の軸受１０を形成する。ボルト挿通孔の径はボルト５の径よりも大きくする。ボルト挿通孔に対するボルトの挿通位置を変えることによって、箱形に形成された軸受１０における内側の軸受面間の距離を調整できるようにする。板状部材１を連結固定するボルトのボルト挿通孔の位置を調整することにより、軸受ガイド２０と箱形の軸受１０の軸受隙間を調整できる。軸受を組み立てた後に軸受隙間を調整することができるので、流体軸受を構成する部品の加工が容易となり加工時間を短縮することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、流体軸受に関する、特に、超精密加工機等のナノオーダの位置決め精度を必要とする装置に使用される軸受に適した流体軸受に関する。

超精密加工機等のナノオーダの位置決め精度を必要とする装置では、可動部材の移動時における摩擦の影響をなくすために、空気軸受などの非接触の軸受が用いられている。空気軸受等の流体軸受では、軸受隙間が軸受剛性と関係しており、軸受隙間が狭い方が、軸受剛性が高くなる。高い軸受剛性を持たせ、かつ軸受が非接触の状態を保つには軸受隙間は数ミクロンにする必要がある。

従来、この軸受隙間をミクロンオーダで形成する方法としては、軸受を構成する個々の部品をミクロンオーダか、それ以下の寸法精度で加工し、組み立てて数ミクロンの軸受隙間を得るしか方法がなかった。

なお、空気軸受を使用したリニア移動装置において、リニアモータのコイルから発生する熱により、軸受隙間に変化が生じることにより、運動精度が低下することを防止するために、リニアモータのコイルを巻回するコア内に冷却管を通し、リニアモータを冷却して、熱による軸受隙間の変化を防止するようにした技術は知られている（特許文献１参照）。

特公平７−１０６０５３号公報

数ミクロンの軸受隙間を形成するために、従来の流体軸受の製造においては、数ミクロンの軸受隙間が得られるように、軸受を構成する部品を加工する必要がある。この部品の寸法精度がミクロンオーダとなることから、部品の機械加工が非常に難しく、軸受隙間を目標とする値にするために、部品の寸法の測定と加工の繰り返しを行わねばならず、機械加工のみでこの部品を加工することは、非常に時間を要している。そして、軸受を構成する各部品を加工した後は、その軸受隙間を調整することはできない。軸受隙間の調整が可能であれば、軸受を構成する部品の機械加工の負担を軽くすることができる。このように軸受隙間を調整できる流体軸受は、従来存在しない。

特許文献１に記載された発明も、空気軸受の軸受隙間の変化を防止することを目的、効果としているものであり、軸受隙間を調整できるものではない。
そこで、本発明は、軸受隙間を調整できる流体軸受構造及び軸受隙間調整方法を提供することにある。

本願請求項１に係る発明の流体軸受構造は、平坦な面とそれに直角な端面をもつ四角い板状部材の前記平坦な面に流体の吐出口を複数設けると共に一方の辺の近傍に該辺に沿って２以上のボルト挿通孔を設け、対向する他方の辺側の前記端面にボルト挿通孔に対応してタップ穴を設け、一方の板状部材のボルト挿通孔に該ボルト挿通孔の径より小さい径のボルトを挿通して他方の板状部材のタップ孔と螺合させて、４枚の前記板状部材をボルトで結合して箱型とし、箱の内面を流体軸受の軸受面とし、前記ボルト挿通孔に対するボルトの挿通位置を調整することにより、軸受隙間を調節できるようにしたものである。又、請求項２に係る発明は、前記ボルト挿通孔を長孔に形成し、前記ボルト挿通孔とボルトとの隙間の範囲で、箱の内面が構成する四角形の大きさを変えることで、軸受隙間を調節できるようにした。
又、請求項３に係る発明は、上述した請求項１又は請求項２に係る流体軸受構造において、前記ボルト挿通孔に対するボルトの挿通位置を調整して固定することによって、軸受ガイドとなる相手の部材との間の軸受隙間を調整する軸受隙間の調整方法である。

流体軸受を構成する板状部材を連結固定するボルトとそのボルト挿通孔の位置関係を調整することにより、軸受の軸受隙間を調整できるので、軸受を組み立てた後に軸受隙間を調整することができる。これにより、流体軸受を構成する部品の加工が容易となり加工時間を短縮することができる。

以下、本発明の一実施形態について、図面と共に説明する。
図１は、本実施形態の流体軸受の概要の説明図であり、図２は図１の上方からこの流体軸受を見た平面図である。符号２０は、流体軸受をガイドするための機械等に固定される軸受ガイドである。この軸受ガイド２０を包囲するように箱型の軸受１０が形成されている。軸受ガイド２０と軸受１０の間は、図２に示すように、軸受隙間ｄが形成されている。図１，図２では省略されているが、軸受隙間ｄに空気等の圧縮流体を噴射させて流体軸受を形成している。

図３は、この箱形の軸受を構成する平坦な面とそれに垂直な端面を備えた板状部材１の斜視図である。
板状部材１の平坦な面６には、その一端辺部にボルト挿通孔２がその端部の辺に沿って複数（この実施形態では３つ）形成されている。又、このボルト挿通孔２が形成された端部に対向する辺側の端面７には、ボルト挿通孔２と対応するようにタップ穴３が辺に沿って複数（この実施形態では３つ）形成されている。
又、板状部材１の平坦な面６には、複数（図３では４つを図示している）の流体吐出口４が設けられている。

この板状部材１を４枚組み合わせて、箱形の軸受１０を形成する。１つの板状部材１の端面７に他の板状部材１の平坦な面６を当接し、端面７に設けられたタップ穴３とボルト挿通孔２の位置を合わせ、ボルト５をボルト挿通孔２に通して、タップ穴と螺合させて２つの板状部材１を結合する。同様にして、４枚の板状部材１を結合し箱形の軸受１０を形成する。図４は、こうして形成された軸受１０の斜視図であり、箱形の内面が流体軸受面８を形成し、図１に示すように軸受ガイド２０がこの箱型の軸受１０内に挿入されるものである。

本発明においては、上述したボルト挿通孔２の径がボルトの径より大きく形成されている。
図６は、ボルト挿通孔２と該ボルト挿通孔２に挿入されタップ穴３と螺合したボルト５との位置関係を示す図である。又、図５は、図４に示す軸受１０を上方から見た平面図であり、図７は、この軸受１０のボルト５による結合部の拡大図である。この図７では、説明の都合上、一方の板状部材を１ａ、他方の板状部材を１ｂと表している。

図６（ａ）は、ボルト挿通孔２とボルト５の中心軸が一致するように板状部材１を位置決めしてボルト５で固定する状態を表しており、このような状態で４枚の板状部材１を結合したときの状態を図５（ａ）に示す。又、この図５（ａ）での結合部の拡大図を図７（ａ）に示す。

図５（ｂ）は、図６（ｂ）に示すボルト挿通孔２とボルト５の関係で各板状部材１を固定したときの状態を示す図である。図６（ｂ）に示すように、ボルト挿通孔２に対してボルト５が、板状部材１の平坦な面６の長手方向（ボルトで結合する側の辺に対して直角の辺の方向）の内側によった状態で板状部材１を固定し連結したものである。図７（ｂ）は、この図５（ｂ）でのボルト５による結合部の拡大図である。

図６（ａ）に示すようにボルト挿通孔２とボルト５の中心軸を合わせて固定したときの軸受１０の形状を示す図５（ａ）と、図６（ｂ）に示すようにボルト５をボルト挿通孔２内で板状部材１の長手方向内側にずらした位置で固定したときの図５（ｂ）に示す軸受１０の形状を比較し、一方の板状部材１の平坦な面６より、他方の板状部材１の端面７が外方向に突出している。この点、拡大図の図７（ａ）と図７（ｂ）に示すように、ボルトでの結合部での一方の板状部材１ａの端面７が他方の板状部材１ｂの平坦な面６よりδ１だけ外側に突出している。その結果、箱形の軸受の流体軸受面８を形成する内面で囲まれた領域は、図５（ａ）より図５（ｂ）の方が小さくなっている。

又、図６（ｃ）は、ボルト挿通孔２に対してボルト５が、板状部材の平坦な面６の長手方向外側によった状態で板状部材１を固定し連結したものである。このときの状態を図５（ｃ）、図７（ｃ）に示す。図７（ｃ）に示すように、一方の板状部材１ａの端面７が他方の板状部材１ｂの平坦な面６よりδ２だけ内側に位置することにより、箱形の軸受１０の軸受面８を形成する内面で囲まれた領域は図５（ａ）より図５（ｃ）の方が大きくなっている。

このように、ボルト５の径よりもボルト挿通孔２の径を大きくし、該ボルト５で板状部材１を結合連結して箱形の軸受１０を形成するとき、ボルト挿通孔２に挿通されるボルト５のボルト挿通孔２の位置関係を調整することによって、箱形の軸受１０の軸受面を形成する内面で囲まれた領域の大きさを変えて、軸受隙間の大きさを調整することができるものである。

図１、図２に示した例では、図５（ｃ）、図６（ｃ）、図７（ｃ）に示した状態で箱形の軸受１０を形成したものを示している。図２で示すように、軸受ガイド２０と軸受１０の軸受面における隙間ｄは、ボルト挿通孔２に挿通するボルト５の位置によって、調整できるものとなる。

上述した実施形態では、ボルト挿通孔２をボルト５の径より大きい径の孔としたが、この孔を長孔としてもよい。即ち、ボルトで結合する辺の方向にはボルト５の径と同じ長さで、板状部材１の平坦な面６の長手方向（ボルトで結合する側の辺に対して直角の辺の方向）は、ボルト５の径よりも長い距離を有する長孔のボルト挿通孔とする。そして、この長孔のボルト挿通孔に対するボルトが挿入されている位置を調整することによって軸受隙間を調整することができるようにする。

本発明の一実施形態である流体軸受の概要説明図である。 図１の上方から流体軸受を見た平面図である。 同実施形態を構成する板状部材の斜視図である。 同実施形態における板状部材をボルトで連結固定し箱形の軸受を形成したときの斜視図である。 同実施形態において、ボルトとボルト挿通孔に対するボルトの位置関係を変えて軸受隙間を調整したときの箱形の軸受を上方から見たときの平面図である。 同実施形態において、軸受隙間を調整するときのボルト挿通孔に対するボルトの位置関係を説明する説明図である。 同実施形態において、ボルト挿通孔に対するボルトの位置関係を変えたときのボルトによる結合部の拡大図である。

符号の説明

１ 板状部材
２ ボルト挿通孔
３ タップ穴
４ 流体吐出口
５ ボルト
６ 平坦な面
７ 端面
８ 流体軸受面
１０ 軸受
２０ 軸受ガイド

Claims (3)

1. 平坦な面とそれに直角な端面をもつ四角い板状部材の前記平坦な面に流体の吐出口を複数設けると共に、一方の辺の近傍に該辺に沿って２以上のボルト挿通孔を設け、対向する他方の辺側の前記端面にボルト挿通孔に対応してタップ穴を設け、一方の板状部材のボルト挿通孔に該ボルト挿通孔の径より小さい径のボルトを挿通して他方の板状部材のタップ孔と螺合させて、４枚の前記板状部材をボルトで結合して箱型とし、箱の内面を流体軸受の軸受面とし、前記ボルト挿通孔に対するボルトの挿通位置を調整することにより、軸受隙間を調節できるようにした流体軸受構造。
2. 前記ボルト挿通孔は長孔に形成されており、前記ボルト挿通孔とボルトとの隙間の範囲で、箱の内面が構成する四角形の大きさを変えることで、軸受隙間を調節できるようにした流体軸受構造。
3. 請求項１又は請求項２に記載の流体軸受構造において、前記ボルト挿通孔に対するボルトの挿通位置を調整して固定することによって、軸受ガイドとなる相手の部材との間の軸受隙間を調整することを特徴とする軸受隙間の調整方法。
   

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