JP2007078037A

JP2007078037A - 静圧スラスト軸受装置

Info

Publication number: JP2007078037A
Application number: JP2005264757A
Authority: JP
Inventors: Kenji Ogimoto; 健治荻本
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2005-09-13
Filing date: 2005-09-13
Publication date: 2007-03-29

Abstract

【課題】圧力溜りに起因する振動の発生がなく、軸部材の回転を高精度に維持することのできる静圧スラスト軸受装置を提供する。
【解決手段】中心部に圧力溜りとなる凹部１ｃが形成された軸部材１の対向面（１ｘ）と、軸受部材２側の対向面（２ｘ）との間に、給気孔２ａから圧縮性流体を供給することにより、この軸部材１を非接触に支承する静圧スラスト軸受装置において、軸部材１に、前記凹部１ｃから外周面１ｙに向かって連通する複数の貫通穴１ｄを設ける。以上の構成により、本発明の静圧スラスト軸受装置は、圧力溜りの高圧に起因する自励振動の発生が防止され、軸部材１の回転を高精度に維持することが可能になる。
【選択図】図１

Description

本発明は、工作機械等の回転軸支持に用いられる静圧スラスト軸受装置に関する。

例えば工作機械やスピンドル等には、高速で回転する回転軸の軸方向（スラストあるいはアキシャル方向）の荷重を高精度に負荷するために、軸部材の端面と軸受部材の軸受面との間に吐出した高圧の流体（気体）で軸部材を支承する静圧スラスト軸受装置が用いられている（特許文献１〜２等を参照）。

図２は、従来の静圧スラスト軸受装置を備える工作機械の構成を示す軸方向断面図であり、図中の符号１は軸部材、２はスラスト軸受部材、３はパイプ、４はラジアル軸受部材、５はハウジング、Ｃはコンプレッサ、Ｔはターンテーブル、Ｗはワークを示す。

この図に示す工作機械は、ターンテーブルＴ上に固定されて回転する被加工物（ワークＷ）に対して、研削あるいは旋削加工などを施すためのものであり、ターンテーブルＴに接続された軸１ａおよびスラスト板１ｂからなる軸部材１が、図示しないモータ等の駆動装置によって回転駆動されるよう構成されている。

軸部材１は、ラジアル軸受部材４からなるすべり軸受と、スラスト軸受部材２からなる静圧軸受（後述）により支承されており、軸部材１のスラスト板１ｂにおける下側端面１ｘの中央部（回転軸心近傍）には、静圧軸受の圧力溜りとなる略円柱状の凹部（非貫通穴）１ｃが形成されている。

また、スラスト板１ｂに対向して配置されたスラスト軸受部材２の内部には、その上側端面２ｘに向けて開口する複数の給気孔２ａ，２ａ，・・・を備える給気通路が形成されている。この給気通路には、コンプレッサＣに繋がるパイプ３が接続されており、このパイプ３を通じて供給された高圧空気が、端面２ｘとスラスト板１ｂの下側端面１ｘとの間に形成された軸受すきまＳに吐出されることにより、軸部材１を浮上（浮揚）して支持する静圧スラスト軸受として機能する。

なお、図３（ａ）のように、これらの給気孔２ａは、軸受部材２の上側端面２ｘにおいて、軸部材１の回転軸心と中心を同じくする円周上に周方向等配に配置されている。また、これらの給気孔２ａは、図３（ｂ）のように、端面２ｘに設けられた円周溝２ｙの底部に形成されることもある。
特開平８−４７６７号公報特開平８−６１３６９号公報

ところで、工作機械等に用いられる静圧スラスト軸受装置においては、その負荷容量を高めるために、軸受すきまに高圧の圧縮性流体（高圧空気等）が供給される。しかしながら、このような高圧の圧縮性流体を用いた静圧スラスト軸受は、軸受の中央部に生じた流体の高圧部の振動に起因して、ニューマチックハンマと呼ばれる自励振動が生じる場合があることが知られている。

また、前述のように、軸受対向面の一方に圧力溜りを設けて軸部材を浮上支持する静圧スラスト軸受においては、この圧力溜りを源とする振動が発生する場合があり、振動による回転精度の低下が懸念される。

本発明は、上記する課題に対処するためになされたものであり、圧力溜りに起因する振動の発生がなく、軸部材の回転を高精度に維持することのできる静圧スラスト軸受装置を提供することを目的としている。

前記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、軸部材と、この軸部材の端面に対向する平面を有する軸受部材とを備え、これら軸部材と軸受部材の対向面のいずれか一方の中心部に、圧力溜りとなる凹部が形成されているとともに、前記対向面の軸受部材側に設けられた給気孔から、これら対向面間に圧縮性流体を供給することにより、前記軸部材を非接触に支承する静圧スラスト軸受装置において、前記凹部からその部材における前記対向面以外の領域に向かって、複数の貫通穴が形成されていることを特徴とする。

本発明は、軸部材を非接触に支持する静圧スラスト軸受装置において、軸受対向面に形成された圧力溜り内の圧力を外部に開放する流路を設けることにより、所期の目的を達成しようとするものである。

すなわち、請求項１に記載の発明によれば、軸受対向面のいずれか一方の中心部に形成された凹部（圧力溜り）から、その部材における前記対向面以外の外面領域に向かって連通する貫通穴を設けることにより、この凹部内の圧力を低下させることができる。従って、本発明の静圧スラスト軸受装置は、圧力溜りに起因する自励振動の発生が防止され、軸部材の回転を高精度に維持することが可能になる。

なお、圧力溜り内の流体が放出されることから、この貫通穴は、軸部材の回転に影響を与える軸受対向面間に向けて開放することは避けなければならない。

また、前記貫通穴は、前記軸部材の回転軸に対して周方向等配となる位置に、放射状に形成することが好ましい（請求項２）。

これらの貫通穴が周方向に偏った位置に形成された場合、放出された流体の反動により軸部材が振れ回りを起こす可能性もある。従って、これらの貫通穴は、軸受対向面からなるべく離れた位置で、軸部材あるいは軸受部材の周面（外周面）に対して放射状にかつ周方向等配に設けることが望ましい。

以上のように、本発明の静圧スラスト軸受装置によれば、圧力溜りに起因する振動の発生が抑制され、軸部材の回転を高精度に保つことができる。

以下、図面を参照しつつこの発明を実施するための形態について説明する。
図１は、本発明の実施形態における静圧スラスト軸受装置の構造を示す軸方向断面図である。なお、この実施形態における静圧スラスト軸受装置も、工作機械等の回転軸支持に用いられるものであり、その全体構成は図２に示す従来例と同様のため、詳細な説明は省略する。また、従来例と同様の機能を有する構成部材には、同じ符号を付記する。

本実施形態における軸受装置も、ターンテーブル等（図示省略）に接続された軸１ａおよびスラスト板１ｂからなる軸部材１が、モータ等の駆動装置によって回転駆動されるよう構成されたものである。このスラスト板１ｂにおける下側端面１ｘの中央部（回転軸心近傍）には、従来例と同様、静圧軸受の圧力溜りとなる略円柱状の凹部（非貫通穴）１ｃが形成されている。

また、軸部材１のスラスト板１ｂに対向して配置されたスラスト軸受部材２の内部には、その上側端面２ｘに向けて開口する複数の給気孔２ａ，２ａ，・・・を備える給気通路が形成されており、パイプ３を通じて供給された高圧空気が、端面２ｘとスラスト板１ｂの下側端面１ｘとの間に形成された軸受すきまＳに吐出されることにより、軸部材１の軸方向（スラストあるいはアキシャル方向）の荷重を支承する静圧スラスト軸受として機能する。

本実施形態における静圧スラスト軸受装置の特徴は、スラスト板１ｂに、その内部に設けられた凹部（圧力溜り）１ｃから外周面１ｙに向かって連通する４本の貫通穴１ｄ，１ｄ，・・・が形成されている点である。また、これらの貫通穴１ｄは、軸部材１の回転軸心から放射状に、かつ、この回転軸に対して周方向等配の位置（すなわち９０°おきに）形成されている。

以上の構成により、凹部１ｃに滞留して高圧となった空気は、これら貫通穴１ｄを通じて大気中に開放され、圧力溜り内の圧力が低下する。従って、本実施形態における静圧スラスト軸受装置は、圧力溜りの高圧に起因する自励振動の発生が抑制され、軸部材１の回転を高精度に支持することが可能になる。

また、これら貫通穴１ｄが、軸部材１の回転軸に対して周方向等配となる位置に放射状に形成されていることから、貫通穴１ｄから放出された空気の反動による軸部材１の回転への影響を、最小限に留めることができる。

なお、軸部材１に設ける貫通穴１ｄの本数や形状は、本実施形態における例に限定されたものではない。しかしながら、貫通穴１ｄによる圧力の開放を確実なものとするためには、軸部材１に形成される貫通穴１ｄの開口面積の和（総断面積Ｓｏ）を、軸受部材２に設けられた給気孔２ａの開口面積の和（総断面積Ｓｐ）より大きく（Ｓｐ≦Ｓｏ）することが望ましい。この構成によって、高圧流体の流れがよりスムーズとなり、圧力溜りに起因する振動の発生をほぼ皆無とすることができる。

また、この実施形態においては、貫通穴１ｄをスラスト板１ｂの外周面１ｙに向かって設けた例を示したが、この貫通穴は軸受対向面を除くその他の外面領域に向かって形成しても良い。

また更に、スラスト板１ｂを用いず、軸部材１の軸１ａ本体内に凹部（圧力溜り）が設けられた静圧スラスト軸受装置や、軸受部材２側の端面２ｘに凹部（圧力溜り）が設けられた静圧スラスト軸受装置の場合も、軸受の対向面を除く領域に向かって、同様の貫通穴を形成すれば良い。

本発明の実施形態における静圧スラスト軸受装置の構造を示す軸方向断面図である。従来の静圧スラスト軸受装置を備える工作機械の構成を示す軸方向断面図である。（ａ）静圧スラスト軸受の軸受部材に形成される給気孔の形状例を示す、図２のＡ−Ａ線矢視端面図である。（ｂ）静圧スラスト軸受の軸受部材に形成される給気孔の別の形状例を示す図である。

符号の説明

１軸部材
１ａ軸１ｂスラスト板１ｃ凹部（圧力溜り）１ｄ貫通穴
１ｘ端面１ｙ外周面
２スラスト軸受部材
２ａ給気孔２ｘ端面２ｙ円周溝
３パイプ
４ラジアル軸受部材
５ハウジング
Ｃコンプレッサ
Ｓ軸受すきま
Ｔターンテーブル
Ｗワーク

Claims

軸部材と、この軸部材の端面に対向する平面を有する軸受部材とを備え、これら軸部材と軸受部材の対向面のいずれか一方の中心部に、圧力溜りとなる凹部が形成されているとともに、前記対向面の軸受部材側に設けられた給気孔から、これら対向面間に圧縮性流体を供給することにより、前記軸部材を非接触に支承する静圧スラスト軸受装置において、
前記凹部からその部材における前記対向面以外の領域に向かって、複数の貫通穴が形成されていることを特徴とする静圧スラスト軸受装置。
前記貫通穴が、前記軸部材の回転軸に対して周方向等配となる位置に、放射状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の静圧スラスト軸受装置。