JP2008298275A - Static pressure gas bearing and rotating device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、静圧気体軸受および回転装置に関し、特に、回転体を支持する静圧気体軸受、および、当該静圧気体軸受を備える回転装置に関する。 The present invention relates to a static pressure gas bearing and a rotating device, and particularly to a static pressure gas bearing that supports a rotating body and a rotating device including the static pressure gas bearing.
従来、回転体の支持に転がり軸受を使用してきた分野において、高速高精度回転・低騒音・低振動・長寿命などを実現するために、静圧気体軸受を採用する例が増えている。 In the field where a rolling bearing has been used for supporting a rotating body, there are increasing examples of adopting a static pressure gas bearing in order to realize high-speed and high-precision rotation, low noise, low vibration, long life, and the like.
たとえば、医療診断用撮像の分野におけるCTスキャナは、放射線源などを搭載して回転する回転軸を有している。1)走査時間の短縮のためにCTスキャナの速度を早くする、2)CTスキャナの静粛な動作を得る、3)接触部の磨耗部を排除して保守を減少させる、といった目的のために、CTスキャナの回転軸を静圧気体軸受によって支持する例がある(たとえば、特許文献1参照)。 For example, CT scanners in the field of medical diagnostic imaging have a rotating shaft that carries a radiation source and rotates. For purposes such as 1) increasing the speed of the CT scanner to reduce scan time, 2) obtaining quiet operation of the CT scanner, 3) eliminating wear on the contact area and reducing maintenance. There is an example in which a rotating shaft of a CT scanner is supported by a static pressure gas bearing (for example, see Patent Document 1).
特許文献1においては、上記目的で、回転軸は非回転部から複数の静圧気体軸受パッドによって支持される構造が示されている。ここでは、ラジアル軸受パッドは回転軸の外側の研磨された外周面を支持し、アキシアル軸受パッドは回転軸の手前側および反対側の平らな外周面を支持している。 Patent Document 1 shows a structure in which a rotating shaft is supported by a plurality of static pressure gas bearing pads from a non-rotating portion for the above purpose. Here, the radial bearing pad supports the polished outer peripheral surface of the outer side of the rotating shaft, and the axial bearing pad supports the flat outer peripheral surface on the front side and the opposite side of the rotating shaft.
ラジアル軸受パッドの背後(回転軸に対向する側と反対側)にはラジアルボールスタッドが設置され、ラジアル軸受パッドとボールスタッドの間にはスプリング要素がある。ラジアル軸受パッドは回転軸の外周近傍に配置されており、ラジアルボールスタッドによって所定位置に保持される。つまり、ラジアルボールスタッドは、背後からスプリング要素を介して回転軸の径方向に所望の張力まで締め付けられ、このラジアルボールスタッドの調整によってラジアル軸受パッドの径方向の位置が調整される。
特許文献1においては、ボールスタッドの調整方向は、回転軸の回転中心とボールスタッドの先端とを結ぶ直線の方向である。つまり、ボールスタッドがラジアル軸受パッドを移動させる方向は、回転軸の回転中心とボールスタッドの先端とを結ぶ方向に対して平行である。そのため、ボールスタッドの位置の調整量が、そのままその先に配置されるラジアル軸受パッドの回転軸に対する位置、つまり軸受隙間(ラジアル軸受パッドと回転軸との隙間)の量を決定する。 In Patent Document 1, the adjustment direction of the ball stud is a direction of a straight line connecting the rotation center of the rotation shaft and the tip of the ball stud. That is, the direction in which the ball stud moves the radial bearing pad is parallel to the direction connecting the rotation center of the rotating shaft and the tip of the ball stud. For this reason, the adjustment amount of the position of the ball stud determines the position of the radial bearing pad arranged ahead as it is relative to the rotating shaft, that is, the amount of the bearing gap (gap between the radial bearing pad and the rotating shaft).
ところが、この軸受隙間は小さいため(通常1mm以下)、軸受隙間の量を調整するためには、微細な量のボールスタッドの調整が必要となる。特に特許文献1で開示されている回転装置の使用状態、すなわち回転体の軸方向が略水平方向に配置された状態では、回転軸の下側に配置されたラジアル軸受パッドに回転軸の重量が直接掛かることになる。この状態で軸受隙間の量をパッド背後のボールスタッドの外周に付けたねじなどによって調整するのは大変難しく、理想の隙間に調整し難かった。 However, since this bearing gap is small (usually 1 mm or less), in order to adjust the amount of the bearing gap, a fine adjustment of the ball stud is required. In particular, in the use state of the rotating device disclosed in Patent Document 1, that is, in the state where the axial direction of the rotating body is arranged in a substantially horizontal direction, the radial bearing pad arranged below the rotating shaft has a weight of the rotating shaft. It will hang directly. In this state, it was very difficult to adjust the amount of the bearing gap with a screw attached to the outer periphery of the ball stud behind the pad, and it was difficult to adjust to the ideal gap.
それゆえに、この発明の主たる目的は、回転体とラジアル軸受パッドとの隙間調整を容易にする、静圧気体軸受および回転装置を提供することである。 Therefore, a main object of the present invention is to provide a static pressure gas bearing and a rotating device that facilitate adjustment of a gap between the rotating body and the radial bearing pad.
この発明に係る静圧気体軸受は、回転体を支持する静圧気体軸受であって、回転体を半径方向に支持するラジアル軸受パッドと、ラジアル軸受パッドを移動させる移動部材と、移動部材に対してラジアル軸受パッドを揺動可能に結合する結合部とを備える。そして、移動部材がラジアル軸受パッドを移動させる方向は、回転体の回転中心と結合部とを結ぶ方向に対して交差している。 A static pressure gas bearing according to the present invention is a static pressure gas bearing that supports a rotating body, a radial bearing pad that supports the rotating body in a radial direction, a moving member that moves the radial bearing pad, and a moving member And a coupling portion that couples the radial bearing pad in a swingable manner. The direction in which the moving member moves the radial bearing pad intersects the direction connecting the rotation center of the rotating body and the coupling portion.
この場合は、移動部材がラジアル軸受パッドを移動させる移動調整量に対して、回転体の回転中心と結合部との距離の変化する量、すなわち軸受隙間の変化量を小さくすることができる。つまり、軸受隙間の変化量に対してラジアル軸受パッドの移動調整量は大きいために、軸受隙間の微細な量の調整を精度よく行なうことができる。 In this case, the amount of change in the distance between the rotation center of the rotating body and the coupling portion, that is, the amount of change in the bearing gap can be reduced with respect to the movement adjustment amount by which the moving member moves the radial bearing pad. That is, since the movement adjustment amount of the radial bearing pad is large with respect to the change amount of the bearing gap, the fine adjustment of the bearing gap can be accurately performed.
移動部材がラジアル軸受パッドを移動させる方向が、回転体の回転中心と結合部とを結ぶ方向に対して直交する方向、またはその近傍であれば、軸受隙間の変化量に対するラジアル軸受パッドの移動調整量を一層大きくすることができるので好ましい。たとえば、移動部材がラジアル軸受パッドを移動させる方向と、回転体の回転中心と結合部とを結ぶ方向との成す角度が、90°±20°の範囲であれば好ましく、90°±10°の範囲であればより好ましい。軸受隙間(通常1mm以下)を調整するために、本構成では送りねじを使ってラジアル軸受パッドを移送されるが、送りねじのねじピッチ(隣接する二つのねじ山の間の距離)は通常1mm程度である。移動部材がラジアル軸受パッドを移動させる方向と、回転体の回転中心と結合部とを結ぶ方向との成す角度が、90°±20°の範囲の場合、軸受隙間の変化量に対するラジアル軸受パッドの移動調整量の比は5以上となる。そのため、送りねじ1回転でラジアル軸受隙間の移動調整量0.2mm未満となる、高精度な調整が可能となる。さらに、上記角度が90°±10°の範囲では、上記比を10以上にできるため、送りねじ1回転で上記移動調整量0.1mm未満と、より高精度な調整が可能となる。 If the direction in which the moving member moves the radial bearing pad is perpendicular to or near the direction connecting the rotation center of the rotating body and the coupling portion, the movement adjustment of the radial bearing pad with respect to the amount of change in the bearing gap This is preferable because the amount can be further increased. For example, the angle formed between the direction in which the moving member moves the radial bearing pad and the direction connecting the rotation center of the rotating body and the coupling portion is preferably in the range of 90 ° ± 20 °, preferably 90 ° ± 10 °. If it is a range, it is more preferable. In order to adjust the bearing clearance (usually 1mm or less), the radial bearing pad is transferred using a feed screw in this configuration, but the thread pitch of the feed screw (distance between two adjacent threads) is usually 1mm. Degree. When the angle between the direction in which the moving member moves the radial bearing pad and the direction connecting the rotation center of the rotating body and the coupling portion is in the range of 90 ° ± 20 °, the radial bearing pad The ratio of the movement adjustment amount is 5 or more. Therefore, it is possible to perform a highly accurate adjustment in which the movement adjustment amount of the radial bearing gap is less than 0.2 mm by one rotation of the feed screw. In addition, when the angle is in the range of 90 ° ± 10 °, the ratio can be set to 10 or more, so that the movement adjustment amount is less than 0.1 mm by one rotation of the feed screw, and a more accurate adjustment is possible.
軸受隙間の変化量に対してラジアル軸受パッドの移動調整量を大きくするには、移動部材がラジアル軸受パッドを移動させる方向と、回転体の回転中心と結合部とを結ぶ方向との成す角度が、ラジアル軸受パッドの移動に伴って変化する構成であればよい。このような構成であれば、ラジアル軸受パッドの移動方向は、直線状であってもよく、曲線状であってもよい。ただし、上記角度が常に90°であれば軸受隙間は変化できない。たとえば、回転体の曲率と同一の曲率を有する曲線に沿ってラジアル軸受パッドが移動する場合には、ラジアル軸受パッドが移動しても軸受隙間は変化しない。つまり、上記角度が常に90°となる構成は除かれるべきである。 In order to increase the movement adjustment amount of the radial bearing pad with respect to the amount of change in the bearing gap, the angle formed by the direction in which the moving member moves the radial bearing pad and the direction connecting the rotation center of the rotating body and the coupling portion is Any configuration that changes with the movement of the radial bearing pad may be used. With such a configuration, the moving direction of the radial bearing pad may be linear or curved. However, if the angle is always 90 °, the bearing gap cannot be changed. For example, when the radial bearing pad moves along a curve having the same curvature as that of the rotating body, the bearing gap does not change even if the radial bearing pad moves. That is, the configuration in which the angle is always 90 ° should be excluded.
上記静圧気体軸受において好ましくは、移動部材は、先端が球状のボールスタッドを含む。ラジアル軸受パッドの回転体と対向していない部分に、凹部が形成されている。結合部は、凹部にボールスタッドの先端が挿入されて構成されている。 In the static pressure gas bearing, preferably, the moving member includes a ball stud having a spherical tip. A concave portion is formed in a portion of the radial bearing pad that does not face the rotating body. The coupling portion is configured by inserting the tip of the ball stud into the recess.
この場合は、ラジアル軸受パッドと回転体とは、ボールスタッドの先端の球状体を介在させて結合されている。ラジアル軸受パッドは、ボールスタッドによって、移動部材に対して自由に傾き得るように支持されている。よって、ラジアル軸受パッドは、回転体のラジアル軸受パッドが対向している部分の形状に合わせて移動部材に対する傾きを変化させながら、回転体の周方向に移動することができる。 In this case, the radial bearing pad and the rotating body are coupled via a spherical body at the tip of the ball stud. The radial bearing pad is supported by a ball stud so as to be freely tiltable with respect to the moving member. Therefore, the radial bearing pad can move in the circumferential direction of the rotating body while changing the inclination with respect to the moving member in accordance with the shape of the portion of the rotating body facing the radial bearing pad.
また、結合部は、ラジアル軸受パッドを回転体の周方向にのみ揺動可能とするヒンジ部によって構成されていてもよい。この場合は、ラジアル軸受パッドと回転体とは、ヒンジ部を介在させて結合されている。ラジアル軸受パッドは、ヒンジ部によって、回転体の周方向において移動部材に対して自由に傾き得るように支持されている。よって、ラジアル軸受パッドは、回転体のラジアル軸受パッドが対向している部分の形状に合わせて移動部材に対する傾きを変化させながら、回転体の周方向に移動することができる。 Further, the coupling portion may be constituted by a hinge portion that allows the radial bearing pad to swing only in the circumferential direction of the rotating body. In this case, the radial bearing pad and the rotating body are coupled via a hinge portion. The radial bearing pad is supported by the hinge portion so as to be freely tiltable with respect to the moving member in the circumferential direction of the rotating body. Therefore, the radial bearing pad can move in the circumferential direction of the rotating body while changing the inclination with respect to the moving member in accordance with the shape of the portion of the rotating body facing the radial bearing pad.
結合部がヒンジ部によって構成されていれば、ラジアル軸受パッドが移動部材に対して傾き得る方向は、ヒンジ部の可動方向に限られる。ヒンジ部の可動方向を回転体の周方向に合わせるように配置すれば、回転体の軸方向にラジアル軸受パッドが傾くことを防止することができる。つまり、結合部がヒンジ部によって構成されていれば、回転体の軸方向へのラジアル軸受パッドの傾きを規制するためのストッパー板などを設ける必要はない。したがって、静圧気体軸受をより簡単な構成とすることができる。 If the coupling portion is constituted by a hinge portion, the direction in which the radial bearing pad can tilt with respect to the moving member is limited to the movable direction of the hinge portion. If the moving direction of the hinge portion is arranged so as to match the circumferential direction of the rotating body, the radial bearing pad can be prevented from being inclined in the axial direction of the rotating body. That is, if the coupling portion is constituted by a hinge portion, there is no need to provide a stopper plate or the like for regulating the inclination of the radial bearing pad in the axial direction of the rotating body. Therefore, the static pressure gas bearing can be configured more simply.
上記静圧気体軸受において好ましくは、移動部材は直動案内であって、直動案内の往復直進運動によりラジアル軸受パッドを移動させる。この場合は、移動部材は往復直進運動を行なう。そのため、ラジアル軸受パッドの移動方向と、回転体の回転中心と結合部とを結ぶ方向との成す角度は、ラジアル軸受パッドの移動に伴って変化する。そのため、ラジアル軸受パッドの移動に伴って、軸受隙間の量が変化する。軸受隙間の変化量に対してラジアル軸受パッドの移動調整量はより大きいために、ラジアル軸受パッドの移動によって、軸受隙間の微細な量の調整を行なうことができる。 In the static pressure gas bearing, preferably, the moving member is a linear motion guide, and the radial bearing pad is moved by a reciprocating linear motion of the linear motion guide. In this case, the moving member performs a reciprocating linear motion. Therefore, the angle formed by the moving direction of the radial bearing pad and the direction connecting the rotation center of the rotating body and the coupling portion changes with the movement of the radial bearing pad. Therefore, the amount of the bearing gap changes with the movement of the radial bearing pad. Since the movement adjustment amount of the radial bearing pad is larger than the change amount of the bearing gap, the fine adjustment of the bearing gap can be performed by moving the radial bearing pad.
この発明に係る回転装置は、回転体を備える。また回転装置は、回転体を半径方向に支持する、上記のいずれかの複数の静圧気体軸受を備える。この場合は、静圧気体軸受の移動部材がラジアル軸受パッドを移動させる移動調整量に対して、回転体の回転中心と結合部との距離の変化する量、すなわち軸受隙間の変化量を小さくすることができる。つまり、軸受隙間の変化量に対してラジアル軸受パッドの移動調整量はより大きいために、回転体の軸受隙間の微細な量の調整をより精度よく行なうことができる。 The rotating device according to the present invention includes a rotating body. Further, the rotating device includes any one of the plurality of static pressure gas bearings described above that supports the rotating body in the radial direction. In this case, the amount of change in the distance between the rotation center of the rotating body and the coupling portion, that is, the amount of change in the bearing gap is reduced with respect to the movement adjustment amount by which the moving member of the static pressure gas bearing moves the radial bearing pad. be able to. That is, since the movement adjustment amount of the radial bearing pad is larger than the change amount of the bearing gap, the fine amount of the bearing gap of the rotating body can be adjusted more accurately.
好ましくは、静圧気体軸受は、回転体の回転中心を通る鉛直な面に対して、対称となるように配置されている。この場合は、静圧気体軸受によって、回転体を半径方向により安定させて支持することができる。 Preferably, the static pressure gas bearing is arranged so as to be symmetric with respect to a vertical plane passing through the rotation center of the rotating body. In this case, the rotating body can be supported more stably in the radial direction by the static pressure gas bearing.
この発明の静圧気体軸受によれば、回転体とラジアル軸受パッドとの隙間調整を容易に行なうことができる。 According to the static pressure gas bearing of the present invention, it is possible to easily adjust the gap between the rotating body and the radial bearing pad.
以下、図面に基づいてこの発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において、同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰返さない。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and description thereof will not be repeated.
(実施の形態1)
図1は、この発明の実施の形態1の静圧気体軸受の構成を示す部分断面模式図である。図1に示すように、静圧気体軸受は、パッド軸受部3aにおいて回転軸の外周面2cを、回転軸の半径方向に支持する、ラジアル軸受パッド3を備える。パッド軸受部3aの外周面2cに対向する面は、外周面2cと同じまたは軸受隙間分だけ大きな曲率を有する。ラジアル軸受パッド3の、回転軸の外周面2cと対向するパッド軸受部3aが設けられている側と反対側には、凹部3cが形成されている。凹部3cは、球面形状に形成されている。なお、凹部3cはテーパ状の面を有するように形成されていてもよい。
(Embodiment 1)
1 is a partial cross-sectional schematic view showing the configuration of a static pressure gas bearing according to Embodiment 1 of the present invention. As shown in FIG. 1, the static pressure gas bearing includes a
パッド軸受部3aには、給気孔3gが複数個形成されている。給気孔3gは外周面2cに対向する側の端部に向けて絞られている。すなわち、給気孔3gは、給気孔3gの外部への開口部に近接するにつれて小径となるように形成されている。また、ラジアル軸受パッド3の内部には、複数の給気孔3gへ連通するように給気溝3fが形成されており、給気溝3fへ連通するように給気口3eが形成されている。圧縮空気は、外部の図示しない圧縮空気源から給気口3eに供給され、給気溝3fに導かれ、さらに給気孔3gの先端の絞られた開口部から回転軸の外周面2cに向けて噴出し、静圧気体ジャーナル軸受を形成している。
A plurality of
凹部3cには、ボールスタッド4の球状の先端部4aが挿入されており、結合部を形成している。ボールスタッド4の基部は、上板4bに固定されている。上板4bは、微動テーブル4c上に搭載固着されている。微動テーブル4cは、テーブルベース1b上に固着された、移動部材としての直動案内1c上に、直動案内1cに沿って移動可能なように組み込まれている。
A
上板4bには、ねじ端接合部材4dが取り付けられている。テーブルベース1b上には、その上部にねじ孔が形成されている送りねじ支柱5bが設置されている。上記ねじ孔には送りねじ5aが挿入されている。送りねじ5aがねじ孔に挿入されている量(送り量)は任意に調整可能である。送り量を調整され適当な位置に配置された送りねじ5aは、たとえば、固定部材としての送りねじ5aに螺合しているフランジナットが、送りねじ支柱5bに向かって締め付けられるなどの方法によって、その位置を固定される。
A screw
送りねじ5aの先端面は、ねじ端接合部材4dに接触している。この送りねじ5aを回転させ送り量を調整することにより、微動テーブル4cを往復直進運動させることができる。微動テーブル4cの往復直進運動によって上板4bが移動すると、上板4bに固定されているボールスタッド4も移動し、これに伴いラジアル軸受パッド3も移動する。ラジアル軸受パッド3の移動方向(すなわち、微動テーブル4cの移動方向)は、回転軸2の回転中心と、凹部3cにボールスタッド4の先端部4aが挿入されて形成されている結合部とを結ぶ方向に対して、交差している。ラジアル軸受パッド3は直線状に移動するために、ラジアル軸受パッド3の移動方向と、回転軸2の回転中心と結合部とを結ぶ方向との成す角度は、ラジアル軸受パッド3の移動に伴って変化する。
The front end surface of the
図2は、移動部材がラジアル軸受パッドを移動させる移動調整量に対する、軸受隙間の変化量を説明するための図である。図2を参照して、移動調整量と軸受隙間の変化量との関係を説明する。図2において、回転軸の回転中心をO、ボールスタッド先端位置をA、点Aにおける回転軸の接線をh、接線hに対して所定の角度θ傾いた線をiとする。またhに対する法線をX、線Xから角度θ傾いた線をYとし、線Yと線iとの交点をBとする。また、線Yと、点Oを中心とし点Oから点Aまでの距離rを半径とする円Zとの交点をCとする。 FIG. 2 is a diagram for explaining a change amount of the bearing gap with respect to a movement adjustment amount by which the moving member moves the radial bearing pad. With reference to FIG. 2, the relationship between the movement adjustment amount and the change amount of the bearing gap will be described. In FIG. 2, the rotation center of the rotation axis is O, the tip position of the ball stud is A, the tangent of the rotation axis at point A is h, and the line inclined at a predetermined angle θ with respect to the tangent h is i. A normal to h is X, a line inclined by an angle θ from the line X is Y, and an intersection of the line Y and the line i is B. Also, let C be the intersection of line Y and circle Z centered on point O and having a radius r from point O to point A.
ボールスタッド先端位置を点Aから点Bまで線iに沿って直進移動調整する場合を考える。ボールスタッド先端位置と点Oとの距離は、移動前はrであるのに対し、移動後は距離OBとなり、距離BC分だけ移動前後で短縮する。この距離BCの量だけ軸受隙間が変化することになる。このとき、移動調整量ABに対する距離BCの比は、BC/AB=r(1−cosθ)/rsinθとなる。 Consider a case where the ball stud tip position is adjusted to move straight along a line i from point A to point B. The distance between the ball stud tip position and the point O is r before the movement, but becomes a distance OB after the movement, and is shortened before and after the movement by the distance BC. The bearing gap changes by the amount of the distance BC. At this time, the ratio of the distance BC to the movement adjustment amount AB is BC / AB = r (1-cos θ) / rsin θ.
たとえば、θ=10°のときBC/AB=0.09である。またθ=20°のときBC/AB=0.18である。つまり、移動調整量ABに対し、軸受隙間の変化量BCは、大幅に小さくなっていることになる。 For example, when θ = 10 °, BC / AB = 0.09. When θ = 20 °, BC / AB = 0.18. That is, the change amount BC of the bearing gap is significantly smaller than the movement adjustment amount AB.
したがって、図1に示すように、ラジアル軸受パッド3が微動テーブル4cの往復直進運動に伴って移動するとき、ラジアル軸受パッド3は回転軸の径方向にも移動することになる。そして、ラジアル軸受パッド3の移動調整量に対する回転軸の径方向の移動量は、ラジアル軸受パッド3の移動調整量に基づいた所定の比率で縮小されていることになる。これによって、ラジアル軸受パッド3の、回転軸の径方向における微小な移動量の調整を容易に行なうことができる。つまり、軸受隙間の微細な量の調整をより精度よく行なうことができる。
Therefore, as shown in FIG. 1, when the
圧縮気体を回転軸の外周面2cに向けて噴出し静圧気体軸受を形成していることにより、回転軸を支持する力が発生する。このとき、ラジアル軸受パッド3には、上記回転軸を支持する力の反力(軸受反力)が負荷される。ラジアル軸受パッド3は、軸受反力によって、パッド軸受部3aがボールスタッド4の先端部4aに押し付けられた状態となる。また、ラジアル軸受パッド3は、球面形状の面(またはテーパ状の面)を有する凹部3cにボールスタッド4の球状の先端部4aが挿入されているために、直動案内1cに対して自由に傾き得るように支持されている。よって、ラジアル軸受パッド3は、微動テーブル4cの移動に伴って直線運動するとともに、ラジアル軸受パッド3が対向している回転体の外周面2cの形状に合わせて自動的に直動案内1cに対する傾き角度を調整しながら、回転軸の周方向に移動することができる。
By forming the static pressure gas bearing by ejecting compressed gas toward the outer
次に、上記の静圧気体軸受を備える回転装置について説明する。図3は、回転装置の構成を示す模式図である。図3に示すように、回転装置は、非回転部1と、回転体としての回転軸2とを備える。非回転部1の四隅には、テーブル支柱1aが設置されている。回転軸2を半径方向に支持する複数の静圧気体軸受は、傾いて設置されているテーブル支柱1a上に設置されたテーブルベース1b上に固着された直動案内1c上に、直動案内1cに沿って移動可能なように組み込まれている。
Next, a rotating device including the above-described static pressure gas bearing will be described. FIG. 3 is a schematic diagram showing the configuration of the rotating device. As shown in FIG. 3, the rotating device includes a non-rotating portion 1 and a
回転軸2は、図の手前側に突き出した突き出し部を含み、先端面2aおよび外周面2cは突き出し部を構成する。突き出し部は、回転軸2の軸方向に延在する、円筒形状を有する。突き出し部の基部は、フランジ状に形成された円環形状のフランジ部2bに固定されている。回転軸2は、突き出し部およびフランジ部2bによって構成されている。回転軸2に搭載物が搭載される場合には、突き出し部の先端面2aに搭載される。たとえば、CTスキャナとして回転装置が使用される場合、放射線源、放射線検出器、電源装置などが、突き出し部の先端面2aに搭載される。
The
回転軸2は、非回転部1に固定された、複数の静圧気体軸受によって支持されている。静圧気体軸受は、突き出し部の外周面2cにおいて、回転軸2を半径方向に支持している。図3に示すように、静圧気体軸受は、回転軸2の外周面2c上の5箇所に配置されており、回転軸2の下側に3個、上側に2個の静圧気体軸受が配置されている。このように、回転軸2および回転軸2への搭載物による重力が作用する方向に、より多くの静圧気体軸受を配置することにより、最小個数の静圧気体軸受によって効率よく回転軸2の荷重を支持することができる。なお、静圧気体軸受の配置を調整するだけでなく、たとえば給気孔3gの直径や個数など、静圧気体軸受の他の諸元を調整することによっても同様に、最小個数の静圧気体軸受によって効率よく回転軸2の荷重を支持できる効果を得ることができる。
The
また回転軸2は、フランジ部2bにおいて、複数のアキシアル軸受パッド6を備える静圧気体軸受によって、軸方向に支持されている。アキシアル軸受パッド6は、図3に示すフランジ部2bの手前側の面と、図示されていないフランジ部2bの反対面とにおいて、それぞれ複数、フランジ部2bに対向して設置されている。アキシアル軸受パッド6においても、既に説明したラジアル軸受パッド3と同様に、圧縮空気が供給され、供給された圧縮空気が回転軸2のフランジ部2bの両面に向けて噴出されて、静圧気体スラスト軸受を形成している。静圧気体スラスト軸受によって、回転軸2は軸方向に支持されている。このように、静圧気体軸受によって回転軸2は軸方向および半径方向において非接触支持されている。そのため、回転軸2の静粛な高速運転が可能である。また、非接触であるため、摩耗部もなく、メンテナンスフリーとなる。
The
回転軸2を半径方向に支持する静圧気体軸受では、移動部材としての直動案内1cがラジアル軸受パッド3を移動させる移動調整量に対して、回転軸2の回転中心とボールスタッド4との距離の変化する量、すなわち軸受隙間の変化量を小さくすることができる。つまり、軸受隙間の変化量に対してラジアル軸受パッド3の移動調整量はより大きいために、回転軸2の半径方向における軸受隙間の微細な量の調整を、より精度よく行なうことができる。
In the static pressure gas bearing that supports the
また、ラジアル軸受パッド3、13は、回転軸2の回転中心を通る鉛直な面(すなわち、重力の方向を通る面)に対して、対称となるように配置されている。ラジアル軸受パッド23、33も同様に、回転軸2の回転中心を通る鉛直な面に対して、対称となるように配置されている。上記鉛直な面は、図3では、図の上下方向の一点鎖線によって示されている。このように静圧気体軸受が配置されているために、回転軸2は半径方向に、より安定して支持されている。そのため、回転軸2は、回転運動中の回転中心のぶれを防止できるように、静圧期待軸受によって支持されている。
Further, the
なお、実施の形態1の構成においては、送りねじ5aはねじ端接合部材4dに接触し、送りねじ5aと微動テーブル4cとは常に一体で移動する構成となっているが、弾性部材を介在させる構造としてもよい。たとえば、送りねじ5aとねじ端接合部材4dとの間、または、ねじ支柱5bと微動テーブル4cとの間などに、ばねなどの弾性部材を介在させる構造とすることができる。このようにすれば、回転軸の回転に伴う振動を、微動テーブル4cの振動によって吸収し、回転装置の静粛な回転を実現することができる。
In the configuration of the first embodiment, the
(実施の形態2)
図4は、実施の形態2の静圧気体軸受の構成を示す部分断面模式図である。実施の形態2の静圧気体軸受と、上述した実施の形態1の静圧気体軸受とは、基本的に同様の構成を備えている。しかし、実施の形態2では、移動部材としての直動案内1cに対してラジアル軸受パッド3を結合する結合部の構成が、図4に示すような構成となっている点で実施の形態1とは異なっている。具体的には、結合部は、ヒンジ部7によって構成されている。ヒンジ部7は、ラジアル軸受パッド3を外周面2cの周方向にのみ移動可能とするように、配置されている。
(Embodiment 2)
FIG. 4 is a partial cross-sectional schematic diagram showing the configuration of the static pressure gas bearing of the second embodiment. The static pressure gas bearing of the second embodiment and the static pressure gas bearing of the first embodiment described above basically have the same configuration. However, the second embodiment is different from the first embodiment in that the configuration of the coupling portion that couples the
つまり、ラジアル軸受パッド3は、ヒンジ部7によって、回転体の周方向において直動案内1cに対して自由に傾き得るように支持されている。よって、ラジアル軸受パッド3は、ラジアル軸受パッド3が対向している回転体の外周面2cの形状に合わせて直動案内1cに対する傾きを変化させながら、回転体の周方向に移動することができる。
That is, the
結合部がヒンジ部7によって構成されていれば、ラジアル軸受パッド3が直動案内1cに対して傾き得る方向は、ヒンジ部7の可動方向に限られる。ヒンジ部7の可動方向を回転体の周方向に合わせるように配置すれば、回転体の軸方向にラジアル軸受パッド3が傾くことを防止することができる。つまり、回転体の軸方向へのラジアル軸受パッド3の傾きを規制するための部材(たとえば、ストッパー板など)を設ける必要はないため、静圧気体軸受をより簡単な構成とすることができる。
If the coupling portion is constituted by the hinge portion 7, the direction in which the
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。この発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time is to be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
1 非回転部、1a テーブル支柱、1b テーブルベース、1c 直動案内、2 回転軸、2a 先端面、2b フランジ部、2c 外周面、3,13,23,33 ラジアル軸受パッド、3a パッド軸受部、3c 凹部、3e 給気口、3f 給気溝、3g 給気孔、4 ボールスタッド、4a 先端、4b 上板、4c 微動テーブル、4d ねじ端接合部材、5a 送りねじ、5b ねじ支柱、6 アキシアル軸受パッド、7 ヒンジ部。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Non-rotating part, 1a Table support | pillar, 1b Table base, 1c Linear motion guide, 2 Rotating shaft, 2a Tip surface, 2b Flange part, 2c Outer peripheral surface, 3, 13, 23, 33 Radial bearing pad, 3a Pad bearing part, 3c recess, 3e air supply port, 3f air supply groove, 3g air supply hole, 4 ball stud, 4a tip, 4b upper plate, 4c fine movement table, 4d screw end joint member, 5a feed screw, 5b screw support, 6 axial bearing pad 7 Hinge part.
Claims (6)
前記回転体を半径方向に支持するラジアル軸受パッドと、
前記ラジアル軸受パッドを移動させる移動部材と、
前記移動部材に対して前記ラジアル軸受パッドを揺動可能に結合する結合部とを備え、
前記移動部材が前記ラジアル軸受パッドを移動させる方向は、前記回転体の回転中心と前記結合部とを結ぶ方向に対して交差している、静圧気体軸受。 A hydrostatic gas bearing for supporting a rotating body,
A radial bearing pad for supporting the rotating body in a radial direction;
A moving member for moving the radial bearing pad;
A coupling portion that pivotably couples the radial bearing pad to the moving member;
A static pressure gas bearing in which a direction in which the moving member moves the radial bearing pad intersects with a direction connecting the rotation center of the rotating body and the coupling portion.
前記ラジアル軸受パッドの前記回転体と対向していない部分に、凹部が形成されており、
前記結合部は、前記凹部に前記ボールスタッドの前記先端が挿入されて構成されている、請求項1に記載の静圧気体軸受。 The moving member includes a ball stud having a spherical tip,
A concave portion is formed in a portion of the radial bearing pad not facing the rotating body,
The static pressure gas bearing according to claim 1, wherein the coupling portion is configured by inserting the tip end of the ball stud into the concave portion.
前記直動案内の往復直進運動により前記ラジアル軸受パッドを移動させる、請求項1から請求項3のいずれかに記載の静圧気体軸受。 The moving member is a linear motion guide,
The static pressure gas bearing according to any one of claims 1 to 3, wherein the radial bearing pad is moved by a reciprocating linear motion of the linear motion guide.
前記回転体を半径方向に支持する、請求項1から請求項4のいずれかに記載の複数の静圧気体軸受とを備える、回転装置。 A rotating body,
A rotating device comprising a plurality of static pressure gas bearings according to claim 1, wherein the rotating body is supported in a radial direction.
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