JP2008542638A - 静圧式の支承装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、水平方向及び垂直方向の力を受け止めるための静圧式の支承装置であって、案内レール（２）及び該案内レール上に静圧式に支承された支持部材（１）を備えている形式のものに関し、本発明に基づき、案内レールの案内部分（３）の頭部側の案内面（６）と側方の案内面（８）との間の角度（α）は、３５度以上でかつ７５度以下であり、案内レールの固定部分（４）の固定面（７）と側方の足部面（９）との間の角度（γ）は１０度以上でかつ２５度以下である。

Description

本発明は、水平方向及び垂直方向の力を受け止めるための静圧式の支承装置に関する。

例えばドイツ連邦共和国特許出願公告第３８３１６７６Ｃ１号明細書に記載の静圧式（ハイドロスタティック式[hydrostatic]）の支承装置においては、支持部材を案内レール上に静圧式に支承してある。この場合に案内レールは、断面台形状の案内部分及び断面台形状の固定部分を有している。両方の構成部分（案内部分及び固定部分）は、互いに先細部分で、つまり断面台形の平行な対辺の短い方の辺（上辺）で互いに向き合わされている。案内部分の頭部側若しくは上側（断面台形の平行な対辺の長い方の辺若しくは底辺）の案内面と固定部分の固定面とは互いに相対して位置し、つまり互いに外側に向けられていてかつ互いに平行に配置されている。案内部分の側方の案内面は案内部分の上側の案内面に対して鋭角を成して配置されており、固定部分の側方の足部面（フット面）は固定部分の下側の固定面に対して鋭角を成して配置されている。案内部分の頭部側（上側）の案内面の両方の縦側（支承装置の長手方向つまり軸線方向に延びている側）若しくは両方の縁部は、案内部分の側方の各案内面に接続しており、この場合に側方の案内面と頭部側の案内面とは互いに所定の角度を成している。

案内レール上に静圧式に支承された支持部材は、２つの脚部及び、該両方の脚部を互いに結合するベース部分を有し、つまり２つの脚部と該両方の脚部を相互につなぐ１つのベース部分とによって形成されていて、ベース部分及び両方の脚部でもって案内レールを取り囲んでおり、両方の脚部及びベース部分は、案内レールに向けられた側（面）に設けられかつ案内レールと支持部材との間の静圧の形成のために液圧的に負荷されるようになっている各１つの圧力ポケットを備えている。圧力ポケットは、静圧の形成のために流体を供給されるようになっている。

前記形式の静圧式の支承装置（液体潤滑静圧軸受）は、ころ循環式の直動案内軸受（直線案内装置若しくはリニアガイド装置）に比べて小さい支持係数しか有していない。ころ循環式の直動案内装置においては、支持部材（移動体）と案内レール（軌道台）との間で伝達すべき、つまり受け止めるべき荷重は多数のころを介して伝達され、つまり受け止められ、ころは荷重を受けた状態で案内レール及び支持部材の軌道面に沿って転動するようになっている。

本発明の課題は請求項１の上位概念に記載の形式の静圧式の支承装置を改善して、該支承装置の支持力若しくは伝達力を高めることである。

前記課題を解決するために本発明に基づく構成では、案内部分の頭部側の案内面と側方の案内面との間の角度（α）は、３５°以上でかつ７５°以下であり、つまり３５°と７５°との間であり、かつ固定部分の固定面と側方の足部面との間の角度（γ）は１０°以上でかつ２５°以下であり、つまり１０°と２５°との間である。

案内レール及び支持部材の本発明に基づく前記幾何学形状により、支承装置の支持力は、ドイツ連邦共和国特許出願公告第３８３１６７６Ｃ１号明細書に記載の支承装置に比べて著しく高められている。つまり同じ静圧に対して、ドイツ連邦共和国特許出願公告第３８３１６７６Ｃ１号明細書に記載の支承装置に比べて高い支持係数を達成している。

本発明に基づく静圧式の支承装置は、ドイツ工業規格DIN 645-1に基づく標準成形レール案内装置の寸法と同じ寸法で形成されていてよい。ドイツ工業規格DIN 645では、案内レールと支持部材との接続寸法並びに、案内装置の外形寸法を規定してある。

本発明に基づく静圧式の支承装置の最適な構造及び支持力を達成するために、案内部分の頭部側（上方）の案内面と側方の案内面との間の角度（α）は、５５°である。

支持部材のベース部分に設けられた１つの圧力ポケットは、有利な実施態様では、案内レールに沿って該案内レールの長手方向（軸線方向）に配置された仕切りウエブ（仕切り用条片状部分若しくは仕切り用リブ状部分）によって複数のポケット部分に区切られている。この場合に仕切りウエブは該仕切りウエブの、案内レールに向いた側に、案内レールの案内部分の案内面への当接のための支持面を備えている。つまり仕切りウエブの、案内レールに向いた側の表面は案内面を成している。本願発明に基づくこのような構成により、静圧式の支承装置の非常時支承特性を保証している。案内部分の上方の案内面に対して垂直に過度に高い押圧力が作用すると、場合によっては案内レールと支持部材との間に設定された圧力クッション若しくは潤滑膜は圧縮され、その結果、仕切りウエブの案内面は案内レールに接触することになる。このような接触によって、案内レール上での支持部材の摺動運動を可能にしている。

有利な実施態様では支持部材は、１つの支持本体、及び該支持本体の両方の端面に配置された２つの頭部片を有しており、つまり１つの支持本体、及び該支持本体の両方の端面に配置された２つの頭部片から成っている。支持本体は圧力ポケット、及び該圧力ポケットに接続された圧力通路を備えており、該圧力通路は、液体の流過量の調節のために少なくとも１つの頭部片内に設けられた絞り若しくは流量弁に通じている。静圧式の支承装置の最適な調節のために３つの圧力ポケットの静圧を前記絞り若しくは流量弁によって正確に調節するようになっている。

有利な実施態様において支持部材は、さらに戻し通路を備えており、該戻し通路は両方の頭部片のうちの少なくとも１つの頭部片内に開口していて、戻すべき流体を前記頭部片内に設けられた１つの戻し部分若しくは戻し開口部へ導いて、排出するようになっている。液体若しくは油の戻しを改善するために吸引ポンプを設けてあってよく、吸引ポンプは例えば頭部片の戻し部分若しくは戻し開口部に接続されるようになっている。

本発明の別の実施態様では、支持部材は、該支持部材の各脚部とベース部分との間の角隅領域で案内レールに沿って形成された２つの戻し通路を備えている。つまり支持部材の各脚部とベース部分との間の角隅領域に戻し通路を、開いた溝として形成してあり、該溝は該溝の開いた側を案内レールによって画定（画成）されている。

本発明の有利な実施態様では、案内レールの案内部分は、該案内部分の側方の案内面と頭部側の案内面との間にある縁領域（稜領域）に、案内レールの縦方向（長手方向若しくは摺動案内方向）へ延びる面取り部を有しており、該面取り部は、支持部材の各脚部とベース部分との間の角隅領域の戻し通路を画定（画成）している。面取り部の幅は、戻し通路としての開いた溝の開口幅と合致するように規定されている。

支持部材は両方の脚部の自由な端部（ベース部分に固定されている側の端部と逆の側の端部）にそれぞれ１つの縦方向シール部（長手方向シール部）を備えており、該縦方向シール部は案内レールに接触している。縦方向シール部は有利には流体のための戻し通路を画定（画成）している。

さらに支持部材の頭部片は、支持本体に向いた端面に端面シール部（フロントシール部）を備えており、該端面シール部は案内レールを取り囲んでいて、案内レールの案内部分の側方の案内面及び頭部側の案内面に接触している。この場合にシール部は有利には、案内レールを取り囲むように延びる幅の狭い通路（狭幅通路）を画成しており、該通路は、横方向に延びていて頭部片の中央の戻し部分（戻し開口部若しくは戻し孔）に通じており、つまり支持本体の戻し通路から戻される液体を頭部片の中央の戻し部分内へ導くようになっている。

案内レールの断面台形状の案内部分と断面台形状の固定部分との間に移行部分（連結部分若しくは接続部分）を設けてあり、該移行部分は前記案内部分と固定部分とを互いに一体に結合している。移行部分の高さは本発明に基づく前記角度に依存して規定されるようになっている。

案内レールの移行部分の相対する側面は、案内レールの案内部分の側方の案内面と固定部分の側方の足部面とをつなぐ凹面状に湾曲された移行面（凹曲面）を成している。移行面は、支持部材の縦方向シール部のための接触面として形成されている。

次に本発明を図示の実施例に基づき詳細に説明する。図面に本発明に基づく静圧式の支承装置を示してあり：
図１は、支承装置の斜視図であり、
図２は、支承装置の別の方向から見た斜視図であり、この場合に支持本体及び案内レールはさらに横方向に断面して示してあり、
図３は、支承装置の端面図であり、
図４は、支持部材の支持本体の下側からの斜視図であり、
図５は、支承装置の縦方向の部分的な断面図である。

図１及び図２に斜視図で示す本発明に基づく静圧式の支承装置は、支持部材１を有しており、支持部材（支持構成要素若しくは移動体）は、案内レール２上に縦方向摺動可能に支承されている。案内レール（ガイドレール若しくは軌道台）２は２つの構成部分に区分けされ、つまり、断面台形状の案内部分３と断面台形状の固定部分４とに区分けされている。断面台形状の両方の構成部分３，４は先細部分で、つまり平行な対辺の短い方の辺（上辺）で互いに向き合わされていて、移行部分（連結部分）５によって互いに一体に結合されている。

案内部分３は案内レールの頭部側（ヘッド側）の案内面６を有している。固定部分４は足部側の固定面７を有しており、固定面（取り付け面若しくは据え付け面）は案内レール２の相対する側の案内面６に対して平行に形成されている。案内部分は、さらに頭部側の案内面６の両方の縦辺若しくは縁部に接続する側方の案内面８を有しており、該側方の案内面は頭部側の案内面６に対して所定の角度αを成している。固定部分４の側方の足部面９は固定面７に対して所定の角度γを成している。

図２に示してあるように、案内部分３の側方の案内面８と固定部分４の側方の足部面９とは互いに所定の角度βを成し、つまり所定の角度βで交差している。

支持部材１は、支持本体１０と該支持本体（ブロック）の両方の端面にそれぞれ配置された２つの頭部片１１から成っている。支持部材１は、２つの脚部１２及び、該両方の脚部を互いに結合する１つのベース部分１３によって形成されていて、該ベース部分及び前記両方の脚部１２でもって案内レール２を取り囲んでいる。

図２には支持本体１０は縦方向（摺動方向）に対して横方向に断面して示してあり、この場合に支持本体の両方の端面に取り付けられ頭部片（端部片）は省略してある。図２で明瞭に見て取れる圧力ポケット１４は、両方の脚部１２及びベース部分１３の、案内レール２に向けられた側に設けられていて、案内レール２と支持部材１との間の静圧（流体力学的圧力、つまりハイドロスタティックな圧力）の形成のために静圧式に負荷され、つまり液体を供給されるようになっている。

本発明に基づく静圧式の支承装置においては、案内部分３の側方の案内面８は、案内部分３の頭部側の案内面６に対して５５°の角度αを成して配置されている。このように両方の案内面間の本発明に基づく相互の角度によって、公知の静圧式の支承装置よりも明らかに高い支持特性若しくは支持力を達成している。前記両方の案内面間の角度αは少なくとも３５°と多くとも７５°との間であり、支持力にとって最適には５５°である。

固定部分４の側方の足部面９は、案内レールの足部側の固定面７に対して１０°と２５°との間の角度で傾斜して配置されている。角度α及び角度γの前記値では、案内レールの側方の案内面８と足部面９との間の角度βは４５°と１００°との間になる。支持部材１は、案内レール２の外側輪郭に適合された内側輪郭を有している。支持部材の両方の脚部１２の内側面は、案内レール２の角度βと同じ角度でベース部分１３の内側面に対して傾斜して配置されている。

図１には、頭部片１１に設けられた孔１５を示してあり、該孔内には通常の絞り若しくは流量弁（図示省略）を装着してある。孔（管路）１５は、支持本体１０内に設けられた圧力通路１６（図２）に連通しており、該圧力通路は圧力ポケット１４に接続されており、つまり圧力ポケットに通じている。圧力通路１６は流体、例えば液圧油で負荷され、つまり液圧油の供給を受けるようになっており、圧力ポケット４内の圧力は、前記絞り若しくは流量弁（図示省略）の調節によって正確に調整されるようになっていてよい。

支持部材１のベース部分１３に形成された圧力ポケット１４は、案内レール２の長手方向（縦方向若しくは摺動案内方向）に配置された仕切りウエブ（仕切り用条片状部分）１７によって複数のポケット部分に区切られている。区切られた各ポケット部分は、それぞれ固有の圧力通路１６に液圧的に接続され、つまり固有の圧力通路を介して液圧を供給されるようになっている。

ベース部分１３に形成されていて仕切りウエブ１７を備える圧力ポケット１４は、図４に明確に示してある。仕切りウエブ１７は該仕切りウエブの、案内レール２に向いている側に案内レール２の案内部分３の案内面への当接のための支持面１８を備えている。支持部材１に作用する荷重が、圧力ポケット内に形成された静圧を超えている場合には、支持部材１は支持面１８で案内レール２に接触している。支持面１８は、案内レール２上で支持部材１を摺動させ得るように形成されていて、過負荷防止手段として用いられ、つまり液体若しくは潤滑油の静圧が完全に消滅した場合のフェールセーフ装置としてみなされるものである。

液体は、静圧を生ぜしめた状態で圧力ポケットから流出する。流出した液体は戻し通路を介して外部の貯蔵タンクに戻されて、再び使用するために準備されるようになっている。

図３は戻し通路１９，２０を示している。該図面には支持本体１０を、案内レール２と一緒に示してある。両方の戻し通路１９は、案内レール２に沿って支持部材１のベース部分１３と脚部１２とによって形成（画定）された角隅領域に配置されている。戻し通路１９は、開いた溝として形成されていて、該溝の開いた側を案内レール２の面取り部２１によって画定されている。案内レール２の面取り部２１は、案内レール２の案内部分３の頭部側の案内面６と側方の案内面８との間にある縁領域（稜領域）に設けられている。

支持部材１はさらに２つの縦方向シール部２２を備えており、該縦方向シール部は両方の脚部１２の自由な端部に配置されていて、案内レール２に接触するようになっている。両方の縦方向シール部２２は図３に端面を示してある。縦方向シール部２２は案内レール２の接触面２３と接触するようになっている。接触面２３は、案内レール２の案内部分３と固定部分４との間の移行部分５の相対する側面に形成されている。接触面２３は、案内部分３の側方の案内面８と固定部分４の側方の足部面９とにつながっている。接触面２３は、平らな面、つまり平面として形成されていてよく、若しくは凹面状に湾曲され、つまり凹曲面として形成されていてよいものである。接触面２３は、案内部分３の側方の案内面８と固定部分４の側方の足部面９とをつなぐ移行面２４を形成している。縦方向シール部２２は、戻し通路２０を画定している。両方の脚部１２に形成された圧力ポケット１４から流出した液体は、戻し通路２０内に流入するようになっている。

図５は、本発明に基づく静圧式の支承装置の部分的な縦断面図である。図面に示してあるように、頭部片１１は端面シール部２５を備えており、該端面シール部は案内レール２を取り囲んでいて、案内レール２の案内部分３の頭部側の案内面６及び側方の案内面８に接触している。端面シール部２５はさらに通路２６を画成しており、該通路内には戻し通路１９，２０から戻される液体が流入するようになっている。つまり戻し通路から戻される液体は、通路２６を経て、頭部片１１に設けられた中央の戻し部分（戻し孔）２７に達するようになっている。中央の戻し部分２７には、貯蔵タンク内へ液体を戻すための管路（図示省略）を接続するようになっている。

支承装置の斜視図 支承装置の別の方向から見た斜視図 支承装置の端面図 支持部材の支持本体の斜視図 支承装置の縦方向の部分的な断面図

符号の説明

１ 支持部材、 ２ 案内レール、 ３ 案内部分、 ４ 固定部分、 ５ 移行部分、６ 案内面、 ７ 固定面、 ８ 案内面、 ９ 足部面、 １０ 支持本体、 １１ 頭部片、 １２ 脚部、 １３ ベース部分、 １４ 圧力ポケット、 １５ 孔、 １６ 圧力通路、 １７ 仕切りウエブ、 １８ 支持面、 １９，２０ 戻し通路、 ２１ 面取り部、 ２２ 縦方向シール部、 ２３ 接触面、 ２５ 端部シール部、 ２６ 通路、 ２７ 戻し部分

Claims (16)

1. 水平方向及び垂直方向の力を受け止めるための静圧式の支承装置であって、
   案内レール（２）を備えており、該案内レールは断面台形状の１つの案内部分（３）及び断面台形状の１つの固定部分（４）を有しており、該案内部分と固定部分とは、互いに先細部分で向き合わされており、前記案内部分（３）の頭部側の案内面（６）と前記固定部分（４）の固定面（７）とは互いに外側に向けられていてかつ互いに平行に配置されており、前記案内部分（３）の側方の案内面（８）は前記頭部側の案内面（６）に対して所定の角度（α）を成して配置されており、前記固定部分（４）の側方の足部面（９）は前記固定面（７）に対して所定の角度（γ）を成して配置されており、前記案内部分（３）の側方の案内面（８）と前記固定部分（４）の側方の足部面（９）とは互いに所定の角度（β）を成しており、
   前記案内レール上に静圧式に支承された支持部材（１）を備えており、該支持部材は２つの脚部（１２）及び、該両方の脚部を互いに結合する１つのベース部分（１３）によって形成されていて、該ベース部分及び前記両方の脚部（１２）でもって案内レール（２）を取り囲んでおり、前記脚部（１２）及びベース部分（１３）は、前記案内レール（２）に向けられた側に設けられかつ該案内レール（２）と前記支持部材（１）との間の静圧の形成のために静圧式に負荷されるようになっているそれぞれ少なくとも１つの圧力ポケット（１４）を備えている形式のものにおいて、
   案内部分（３）の頭部側の案内面（６）と側方の案内面（８）との間の角度（α）は、３５度以上でかつ７５度以下であり、固定部分（４）の固定面（７）と側方の足部面（９）との間の角度（γ）は１０度以上でかつ２５度以下であることを特徴とする、静圧式の支承装置。
2. 案内部分（３）の頭部側の案内面（６）と側方の案内面（８）との間の角度（α）は、５５度である請求項１に記載の支承装置。
3. 支持部材（１）のベース部分（１３）に設けられた圧力ポケット（１４）は、案内レール（２）に沿って配置された仕切りウエブ（１７）によって複数のポケット部分に区切られている請求項１に記載の支承装置。
4. 仕切りウエブ（１７）は該仕切りウエブの、案内レール（２）に向いた側に、案内レールの案内部分（３）の案内面（６）への当接のための支持面（１８）を備えている請求項３に記載の支承装置。
5. 支持部材（１）は、圧力ポケット（１４）を備えた１つの支持本体（１０）、及び該支持本体（１０）の両方の端面に配置された２つの頭部片（１１）から成っており、支持本体（１０）の前記圧力ポケット（１４）に圧力通路（１６）を接続してあり、該圧力通路は、液体の流過量の調節のために少なくとも１つの頭部片（１１）内に設けられた絞りに通じている請求項１に記載の支承装置。
6. 支持部材（１）は、さらに戻し通路（１９，２０）を備えており、該戻し通路は少なくとも１つの頭部片（１１）内に開口しており、前記戻し通路によって戻される液体は、前記頭部片（１１）内に設けられた戻し部分（２７）を介して排出されるようになっている請求項５に記載の支承装置。
7. 支持部材（１）は、案内レール（２）に沿って形成された２つの戻し通路（１９）を備えており、該戻し通路はそれぞれ支持部材（１）の各脚部（１２）とベース部分（１３）との間の角隅領域に配置されている請求項６に記載の支承装置。
8. 戻し通路（１９）は、開いた溝として形成されていて、該溝の開いた側を案内レール（２）によって画定されている請求項７に記載の支承装置。
9. 案内レール（２）の案内部分（３）は、該案内部分の側方の案内面（８）と頭部側の案内面（６）との間にある縁領域に、案内レール（２）の縦方向へ延びる面取り部（２１）を有しており、該面取り部は戻し通路（１９）を画定している請求項８に記載の支承装置。
10. 支持部材（１）は両方の脚部（１２）の自由な端部にそれぞれ１つの縦方向シール部（２２）を備えており、該縦方向シール部は案内レール（２）に接触している請求項１に記載の支承装置。
11. 縦方向シール部（２２）は戻し通路（２０）を画成している請求項１０に記載の支承装置。
12. 支持部材の頭部片（１１）は支持本体に向いた端面に端面シール部（２５）を備えており、該端面シール部は案内レール（２）を取り囲んでいる請求項５に記載の支承装置。
13. 端面シール部（２５）は支持本体と頭部片との間に通路（２６）を画成しており、該通路は支持本体の戻し通路（１９，２０）から液体を頭部片（１１）の中央の戻し部分（２７）内へ導くようになっている請求項１２に記載の支承装置。
14. 案内レールの断面台形状の案内部分（３）と断面台形状の固定部分（４）との間に移行部分（５）を設けてあり、該移行部分は前記案内部分（３）と固定部分（４）とを互いに一体に結合している請求項１に記載の支承装置。
15. 案内レールの移行部分（５）の相対する側面は、案内レールの案内部分（３）の側方の案内面（８）と固定部分（４）の側方の足部面（９）とをつなぐ凹面状に湾曲された移行面（２４）を成している請求項１４に記載の支承装置。
16. 移行面（２４）は、支持部材（１）の縦方向シール部（２２）のための接触面（２３）として形成されている請求項１４に記載の支承装置。

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