JP2013249915A - 流体軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高速回転時でも振動することが抑制される流体軸受装置を提供すること。
【解決手段】可動面部２２Ａとそれを保持する軸部２１との間に、可動面部２２Ａを可動面部２２Ａが対面する軸受面１２１ａと近接する方向に付勢する付勢部３を有する。付勢部３の付勢力が軸受面１２１ａ、１２１ｂと軸面２２ａ、２２ｂとの間の隙間を狭める方向に働き、圧力流体の付勢力が該隙間を拡げる方向に働くために、超高速回転でも安定して回転する。
【選択図】図１

Description

本発明は流体軸受装置に関する。

高速で回転する軸に砥石や工具を取り付け種々の加工に使用するリューター等の工作装置や、医科用、歯科用の器具（ハンドピース）などの回転機器に使用する軸受装置が知られている。このような回転機器では、駆動にモータを用いるものや、圧縮空気によりタービンを回転させるものがある。また、軸受にはボールベアリングのようなころがり軸受や、軸またはスリーブにヘリングボーン状やＶ字状に配置した動圧発生溝により、軸が回転する際に流体の圧力を発生させて軸を受ける動圧軸受、外部から圧縮空気を供給して軸を受ける静圧軸受などのすべり軸受がある。

一般に、砥石や工具を高速で回転させるほど研削や切削は容易となり、加工時の負荷を小さくでき、短時間で加工を終えることができる。このため高速で回転させるための考案がなされてきた。これまでの流体軸受装置は、モータによって駆動する主軸をエアーで支持する構造のもの（例えば、特許文献１参照）や圧縮空気でタービンを回転させ軸方向半径方向を静圧軸受で受けるという構造のもの（例えば、特許文献２参照）或いは流体で回転するタービンの半径方向を静圧軸受で受け軸方向を凸球面等と平面を接触させるという構造のもの（例えば、特許文献３参照）であった。

しかしながら、上記した従来の流体軸受装置は、構造が複雑であったり、寿命がきわめて短いものであったりするという問題がある。先端に小さな刃先や砥石を取り付け、高速で回転する機器を片手で保持し、目視で対象を確認しながら細かな加工を施す用途には、簡単な構造で小型軽量であるものが求められてきた。現在でも上記のような用途、具体的にはガラス細工、金属加工後のバリ取り、加工後の面取り、趣味の工作、医科や歯科の治療用などの用途にこのような回転機器の要望が強い。

そこで最近、簡便な構造で、高速回転にも耐える回転機器用の流体軸受装置が開発された（例えば、特許文献４参照）。

特開平１１−１１７９３９号公報 特開２００１−２０７０１号公報 特開平６−２９２６９０号公報 特開２０１１−１４０９８３号公報

上記の最近開発された流体軸受装置は、図１０に示すように、軸孔を区画する内周面に軸方向に所定幅の軸受面１２１ａを持つ軸孔部材１２１と、軸孔に回動自在に保持され軸受面１２１ａに対向する軸面１２２ａをもつ軸面部１２２と、軸受面１２１ａと軸面１２２ａの間に流体を供給する流体供給手段とを有し、軸受面１２１ａ及び軸面１２２ａはいずれも円錐台形の側周面状であり、流体供給手段は軸受面１２１ａ及び軸面１２２ａとの間に軸方向に流体を供給するものである。

図９に示す従来の流体軸受装置は、高速回転すると、回転軸２１が軸方向に振動することがある。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、高速回転時でも回転軸の振動が抑制され、より安定した回転が得られる流体軸受装置を提供することである。

上記の課題を解決するためになされた本発明の流体軸受装置は、高圧流体が導入される導入孔と前記導入孔から高圧流体を受ける高圧室とを持つハウジング部と、前記ハウジング部に保持され前記高圧室を隔て同軸上に位置する２個一対の遠心方向に延びる軸受面と各前記軸受面と同軸の軸孔とを持つ軸受面部と、を持つ軸受部材と、一対の前記軸孔と前記高圧室とに挿通された軸部と、前記軸部に保持され各前記軸受面と対面する遠心方向に延びる軸面を持つ２個一対の軸面部と、を持ち前記軸受部材に回転自在に保持される軸部材と、を具備する流体軸受装置であって、２個の前記軸受面部と２個の前記軸面部のうちの１個（可動面部と称する）は前記可動面部を保持する前記ハウジング部又は前記軸部に対して軸方向に摺動自在に保持され、前記可動面部とそれを保持する前記ハウジング部又は前記軸部との間には、前記可動面部を前記可動面部が対面する前記軸受面又は前記軸面と近接する方向に付勢する付勢部を有することを特徴とする。

本発明の流体軸受装置は高速回転時に安定した回転が維持される。安定した回転が維持される論理は明確ではないが次のように考えられる。本発明の流体軸受装置では、その付勢部によって可動面部が対面する軸受面又は軸面に近接する方向に付勢される。すなわち付勢部は軸受面とそれに対向する軸面との間隙を狭くする方行に付勢する。一方、高圧流体はその圧力で、軸受面とそれに対向する軸面との間隙を広げる方向に作用する。付勢部の付勢力と高圧流体の圧力は、互いに逆方向に作用するため、軸受面とそれに対向する軸面との間隙は、付勢部の付勢力と高圧流体の圧力とが釣り合う間隙に自動調節される。これにより安定した回転、特に安定した高速回転が可能となる。

上記の流体軸受装置において、前記軸受面は遠心方向に延びる面上であり、前記軸面は前記軸受面と型対称の遠心方向に延びる面状である。

また、前記軸受面は同心円状でかつ前記軸受面とその軸心を通る断面とで形成される中心から遠心方向に延びる線は直線又は屈曲線とすることができる。直線の場合は、円錐台形の側周面状とすることができる。屈曲線としては、“くの字”形状、“逆くの字”形状、“コの字”形状等とすることができる。前記軸面は前記軸受面と型対称の同心円状であるとよい。軸受面と軸面の数が多くなり、大きな荷重に耐えることができる。

また、前記付勢部の付勢力を調節する付勢力調節手段を有するとよい。付勢力調節手段は、付勢部の軸方向位置を調節するものとすることができる。付勢部の軸方向位置を最適とすることで、軸受面と軸面との間の隙間が高圧・高速回転時により最適となる隙間になる。これにより、高速回転時の振動が一層抑制される。

また、前記可動面部はスリーブを備えるとよい。スリーブを備えることで、可動面部と可動面部を保持するハウジング部又は軸部との間の気密性及び摺動性が保持される。スリーブは樹脂メタル製とすることが出来る。

また、前記可動面部は、前記軸面部の１個であるとよい。軸受部材と軸部材の製作が容易になり、軸受装置の組立ても容易になる。

また、他の前記軸面部は、前記軸部と一体的に形成されているとよい。軸受装置の組立てが一層容易になる。

高圧流体は液体でもガスでもよい。ガスであると、高速回転を実現でき、特に加工物が酸化を嫌うものである場合適切なガスを選択することにより、排気による影響を避けることができる。ガスは空気であってもよい。コンプレッサーなどにより簡便に圧力流体を発生させることができる。

軸受面とこれに対向する軸面とが、軸方向の断面上において軸部材の軸方向に対してなす角度は相等しいことが望ましい。このような構造により良好な軸受を形成できる。

軸受面の最小内径は、前記軸面の最大外径より小さいことが望ましい。このような構成により軸受面、軸面の面積を大きくすることができ、単位面積当たりの荷重を小さくできるので、小型でも大きな荷重に耐えられる軸受装置とすることができる。

付勢部によって可動面部は軸方向に付勢され、軸受面とそれに対向する軸面との間隙は、付勢部の付勢力と高圧流体の圧力とが釣り合う間隙に自動調節される。これにより安定した回転、特に安定した高速回転が可能となる。その結果、超高速回転まで回転数を上げることができる。

本発明の実施形態１に係る流体軸受装置の断面図である。 図１の付勢部３の平面図である。 図１の付勢部３の断面図である。 実施形態１に係る流体軸受装置の変形態様の流体軸受装置の断面図である。 実施形態１に係る流体軸受装置にタービン翼を設けた回転駆動装置の断面図である。 図５のＢ−Ｂ線断面図である。 図５の回転駆動装置を備える工作機械の模式図である。 本発明の実施形態２に係る流体軸受装置の断面図である。 本発明の実施形態３に係る流体軸受装置の断面図である。 従来の流体軸受装置の断面図である。

（実施形態１）
図１は本発明の実施形態１に係る流体軸受装置の断面図で、高圧流体が供給されている状態を示している。本実施形態の流体軸受装置は、高圧流体が導入される導入孔１１ａと導入孔１１ａから高圧流体を受ける高圧室１１ｂとを持つハウジング部１１を備えている。ハウジング部１１には高圧室１１ｂを隔て同軸上に位置する２個一対の円錐台形の側周面状の軸受面１２１ａ、１２１ｂと各軸受面１２１ａ、１２１ｂと同軸の軸孔１２２ａ、１２２ｂとが形成されている。この軸受面１２１ａ、１２１ｂと軸孔１２２ａ、１２２ｂとが形成されたハウジング部１１が軸受部材１である。

軸受部材１には、一対の軸孔１２２ａ、１２２ｂと高圧室１１ｂとに挿通された軸部２１と、軸部２１に保持され軸受面１２１ａ、１２１ｂと対面する円錐台形の側周面状の軸面２２ａ、２２ｂを持つ２個一対の軸面部２２Ａ、２２Ｂと、を持つ軸部材２が回転自在に保持されている。

２個の軸面部２２Ａ、２２Ｂのうちの１個（可動面部と称し、本実施形態では軸面部２２Ａ）は、軸部２１に対して軸方向に摺動自在に保持されている。軸面部２２Ｂは軸部２１に固定されているが、軸部２１と一体化されていてもよい。

可動面部２２Ａと軸部２１との間に、可動面部２２Ａを可動面部２２Ａが対面する軸受面１２１ａと近接する方向に、軸部２１に固定された軸面部２２Ｂを軸面部２２Ｂが対面する軸受面１２１ｂと近接する方向に、それぞれ付勢する付勢部３を備えている。

付勢部３は、図２、３に示すスプリングワッシャであり、軸部２１の後端部に螺合された付勢力調節手段４と可動面部２２Ａとの間に挿設されている。付勢部３は、スプリングワッシャの他に例えばコイルスプリング、ゴム、或いは伸縮性部材でもよい。

付勢力調節手段４は軸部２１と螺合するダブルナットである。一方のナット４ａが付勢力調節ナットで、他方のナット４ｂがナット４ａをロックするロックナットである。

ダブルナット４を軸部２１の先端側に螺合締結するとスプリングワッシャ３の付勢力が増大し、軸受面１２１ａ、１２１ｂと軸面２２ａ、２２ｂとの間の隙間が減少する。逆に、ダブルナット４を軸部２１の後端側に螺合締結するとスプリングワッシャ３の付勢力が減少し、軸受面１２１ａ、１２１ｂと軸面２２ａ、２２ｂとの間の隙間が増大する。したがって、ダブルナット（付勢力調節手段）４で付勢部３の付勢力を調節して、軸受面１２１ａ、１２１ｂと軸面２２ａ、２２ｂとの間の隙間を高圧・高速回転時に最適となる隙間に調節することができる。

スプリングワッシャ３の付勢力は、高圧流体が導入孔１１ａから導入されて高圧流体による軸受面１２１ａ、１２１ｂと軸面２２ａ、２２ｂとの間の隙間を拡げる力に拮抗することが好ましい。付勢力が強過ぎると、軸受面１２１ａ、１２１ｂと軸面２２ａ、２２ｂとの間の隙間が狭くなり過ぎ、軸受面１２１ａ、１２１ｂと軸面２２ａ、２２ｂとが接触する恐れがある。逆に、付勢力が弱過ぎると、軸受面１２１ａ、１２１ｂと軸面２２ａ、２２ｂとの間の隙間が広くなり過ぎ、高圧流体のロスが増大する。

次に、スプリングワッシャ３の作用について説明する。圧力流体の供給がない初期には、圧力流体の付勢力が作用しないので、スプリングワッシャ３の付勢力により軸面部（可動面部）２２Ａは先端側に、軸部２１に固定された軸面部２２Ｂは軸部２１と一緒に後端側に、それぞれ移動し、軸受面１２１ａ、１２１ｂと軸面２２ａ、２２ｂとが近接する。この状態で圧力流体が導入孔１１ａから導入されると、圧力流体は軸受面１２１ａと軸面２２ａとからなる狭小な空間ア及び軸受面１２１ｂと軸面２２ｂとからなる狭小な空間イに達する。空間アと空間イに達した圧力流体の付勢力により、スプリングワッシャ３の付勢力に抗して軸面部２２Ａは後端側に、軸面部２２Ｂは先端側に、それぞれ移動する。そして、圧力流体の付勢力とスプリングワッシャ３の付勢力とがバランスしたところで停止し、軸受面１２１ａ、１２１ｂと軸面２２ａ、２２ｂとの間の隙間が所定の隙間になる。次に、この状態から軸面部２を高速回転させると、振動すること無く超高速回転に至る。

本実施形態の流体軸受装置は、軸部２１に摺動自在に保持された軸面部（可動面部）２２Ａと軸部２１に固定されたダブルナット４との間に、可動面部２２Ａを可動面部２２Ａが対面する軸受面１２１ａと近接する方向に付勢し、軸面部２２Ｂを軸面部２２Ｂが対面する軸受面１２１ｂと近接する方向に付勢するスプリングワッシャ３を備えているので、上記のように圧力流体の供給がないときは、軸受面１２１ａ、１２１ｂと軸面２２ａ、２２ｂとが近接する。この状態から圧力流体の付勢力で軸受面１２１ａ、１２１ｂと軸面２２ａ、２２ｂとの間に隙間が形成されるので、隙間が全周に亘り均等になる。したがって、回転初期でも振動したり偏心回転したりすることがない。また、スプリングワッシャ３の付勢力が軸受面１２１ａ、１２１ｂと軸面２２ａ、２２ｂとの間の隙間を狭める方向に働き、圧力流体の付勢力が該隙間を拡げる方向に働くために、超高速回転でも安定して回転することが実験的に確認された。

軸面部（可動面部）２２Ａの軸部２１が挿通される軸孔に、スリーブ２５が取り付けられるとよい（図４参照）。スリーブ２５は、樹脂メタル製がよい。軸面部（可動面部）２２Ａの内周面と軸部２１の外周面との間の気密性が保持され、導入される圧力流体の圧力低下が抑制される。また、樹脂メタルは防錆作用があり、軸面部２２Ａの内周面と軸部２１の外周面への錆の発生が抑制され、可動面部２２Ａの可動性が保持される。

本実施形態の流体軸受装置を回転駆動装置に適用することができる。軸部２１にタービン翼５を設けた様子を図５、６に示す。図６は図５のＢ−Ｂ線断面図である。なお、図６はわかりやすくするために図５とは比例関係を変えてある。また、導入孔１１ａは、その延長が軸部２１の中心を通らないようずれて設けられている。タービン翼５は半径流タービン翼であり、タービン翼５と導入孔１１ａとの関係を図６のようにすれば、タービン翼５を回転させることができる。

最初、軸受面１２１ａ、１２１ｂと軸面２２ａ、２２ｂとがスプリングワッシャ３の付勢力で近接していたところに、圧力流体（圧縮空気）が導入孔１１ａから導入されると、圧縮空気は、先端側と後端側に分かれ、図５で軸受部材１と軸部材２が平行になって対向する高圧室１１ｂを通り、軸受部材１の軸受面１２１ａ、１２１ｂと軸部材２の軸面２２ａ、２２ｂとからなる狭小な空間イ、ロに達する。圧縮空気は、この断面上互いに平行な軸受面１２１ａ、１２１ｂと軸面２２ａ、２２ｂを半径方向で均等に分離するよう作用し、スプリングワッシャ３の付勢力に抗して軸受面１２１ａ、１２１ｂと軸面２２ａ、２２ｂとの間に均等な隙間を形成して、その隙間から外部へ排出される。隙間ができて圧縮空気が排出され出すと、圧縮空気によってタービン翼５が回転し出す。

各部品を図５、６のように配置することにより、軸受面１２１ａ、１２１ｂと軸面２２ａ、２２ｂの間で両面を分離する流体と、タービン翼５を回転させる流体とが、共通の導入孔１１ａを持つ回転駆動装置が得られる。このようにすることにより、タービン翼５を回転させるための専用の導入孔や排気口の加工を省略でき、回転駆動装置全体として配管の構造を簡単にでき小型化に寄与することができる。軸部２１はタービン翼５と共に回転するので、先端側に不図示のコレットチャック等を設け、工具や砥石などを取り付ければ、所定の用途を満たすことができる。

以上のように構成すれば、軸受装置を流体軸受としたため軸受部での発熱の心配がなく、さらに駆動に流体を使うため、モータを使うもののように駆動部の発熱の問題がない回転駆動装置を提供できる。

本構造は、排出された流体の経路を確保すれば、流体がオイルや水や不凍液などのような液体の場合にも適用できる。たとえば、魚用の水槽にポンプで水を循環させる場合、水槽内の経路に上記軸孔部材１を透明な樹脂で形成した本回転駆動装置を設置すれば、タービン８の回転を目視確認することにより、水の循環を確認でき、装飾にもなる。また、水力発電機への適用も可能である。

以上のような回転駆動装置を適用した工作装置の一例を図７に示した。コレットチャック２４に軸付きの砥石２５が装着され、内部に導入孔１１ａへの配管（不図示）を施し後端側に導入孔用配管２６が接続されている。

（実施形態２）
図８は本発明の実施形態２に係る流体軸受装置の断面図で、高圧流体が供給されている状態を示している。本実施形態の流体軸受装置は、高圧流体が導入される導入孔１１ａと導入孔１１ａから高圧流体を受ける高圧室１１ｂとを持つハウジング部１１と、ハウジング部１１に保持され高圧室１１ｂを隔て同軸上に位置する２個一対の円錐台形の側周面状の軸受面１２１ａ、１２１ｂと各軸受面１２１ａ、１２１ｂと同軸の軸孔１２２ａ、１２２ｂとを持つ軸受面部１２Ａ、１２Ｂと、を持つ軸受部材１を備えている。また、一対の軸孔１２２ａ、１２２ｂと高圧室１１ｂとに挿通された軸部２１と、軸部２１に保持され軸受面１２１ａ、１２１ｂと対面する円錐台形の側周面状の軸面２２ａ、２２ｂを持つ２個一対の軸面部２２Ａ、２２Ｂとを持ち、軸受部材１に回転自在に保持された軸部材２を備えている。２個の軸受面部１２Ａ、１２Ｂのうちの１個（可動面部と称し、本実施形態では軸受面部１２Ｂ）は、可動面部１２Ｂを保持するハウジング部１１に対して軸方向に摺動自在に保持されている。可動面部１２Ｂとそれを保持するハウジング部１１との間には、可動面部１２Ｂを可動面部１２Ｂが対面する軸面２２ｂと近接する方向に付勢する付勢部３が挿設されている。軸受部材１は保持台（不図示）に軸方向に移動自在に保持されている。

本実施形態の流体軸受装置では、軸受面部１２Ａはハウジング１１と一体化されている。また、軸面部２２Ｂは軸２１と一体化されており、組立性が良い。軸面部２２Ａは軸２１と別体で、組立の最後に軸２１に取り付けられ、固定ナット２３で固定される。

軸受面１２１ａ、１２１ｂと軸面２２ａ、２２ｂの傾斜角度は同一であり、本実施形態ではその角度は３０度である。小さな角度では軸方向の荷重を支える効果が薄れ、大きな角度では半径方向の荷重を支える効果が薄れるという関係がある。用途に応じて１０度から８０度の範囲で選択するのが好ましい。

導入孔１１ａから導入された高圧流体は高圧室１１ｂで先端側と後端側に分かれ、図８でハウジング１１と軸２１が平行になって対向する空間を通り、軸受面１２１ａと軸面２２ａとからなる狭小な空間ア及び軸受面１２１ｂと軸面２２ｂとからなる狭小な空間イに達する。このとき軸受面１２１ａと軸面２２ａ及び軸受面１２１ｂと軸面２２ｂの互いの中心がずれて一部が近接すれば、軸受面１２１ａと軸面２２ａ及び軸受面１２１ｂと軸面２２ｂとは、断面において曲率が異なるので、近接部分近傍の空間は楔状となり、圧力流体が導かれ、軸受面１２１ａと軸面２２ａ及び軸受面１２１ｂと軸面２２ｂを分離するよう作用する。結果として軸面部２の中心は軸受部材１の中心とほぼ一致する位置に付勢され、高圧流体の圧力は周方向に渡ってほぼ等しくなり、軸面部２が安定して保持される。したがって、軸面部２が回動していなくとも軸面部２は軸受部材１と非接触となるため手で軸面部２を回動させると、軸面部２は相当長く回転を続ける。

付勢部３は、板バネである。板バネの他に例えばコイルスプリングでもよい。付勢部３の付勢力は、高圧流体が導入孔１１ａから導入されて高圧流体による軸受面１２１ａ、１２１ｂと軸面２２ａ、２２ｂとの間の隙間を拡げる力に拮抗することが好ましい。付勢力が強過ぎると、軸受面１２１ａ、１２１ｂと軸面２２ａ、２２ｂとの間の隙間が狭くなり過ぎ、軸受面１２１ａ、１２１ｂと軸面２２ａ、２２ｂとが接触する恐れがある。逆に、付勢力が弱過ぎると、軸受面１２１ａ、１２１ｂと軸面２２ａ、２２ｂとの間の隙間が広くなり過ぎ、高圧流体のロスが増大する。

次に、付勢部３の作用について説明する。圧力流体の供給がない初期には、圧力流体の付勢力が作用しないので、付勢部３の付勢力により軸受面部１２Ａは後端側に、軸受面部１２Ｂは先端側に、それぞれ移動し、軸受面１２１ａ、１２１ｂと軸面２２ａ、２２ｂとが近接する。この状態から圧力流体を導入孔１１ａから導入すると、圧力流体は軸受面１２１ａと軸面２２ａとからなる狭小な空間ア及び軸受面１２１ｂと軸面２２ｂとからなる狭小な空間イに達する。空間アと空間イに達した圧力流体の付勢力により、付勢部３の付勢力に抗して軸受面部１２Ａは先端側に、軸受面部１２Ｂは後端側に、それぞれ移動する。そして、圧力流体の付勢力と付勢部３の付勢力とがバランスしたところで停止し、軸受面１２１ａ、１２１ｂと軸面２２ａ、２２ｂとの間の隙間が所定の隙間になる。次に、この状態から軸面部２を高速回転させると、振動すること無く超高速回転に至る。

本実施形態の流体軸受装置は、軸受面部（可動面部）１２Ｂとそれを保持するハウジング部１１との間には、可動面部１２Ｂを可動面部１２Ｂが対面する軸面２２ｂと近接する方向に付勢する付勢部３を有しているので、上記のように圧力流体の供給がないときは、軸受面１２１ａ、１２１ｂと軸面２２ａ、２２ｂとが近接する。この状態から圧力流体の付勢力で軸受面１２１ａ、１２１ｂと軸面２２ａ、２２ｂとの間の隙間が形成されるので、隙間が全周に亘り均等になる。したがって、回転初期でも振動したり偏心回転したりすることがない。また、付勢部３の付勢力が軸受面１２１ａ、１２１ｂと軸面２２ａ、２２ｂとの間の隙間を狭める方向に働き、圧力流体の付勢力が該隙間を拡げる方向に働くために、超高速回転でも安定して回転することが実験的に確認された。

なお、軸受面部１２Ｂのハウジング部１１と摺接する外周面に樹脂メタル製のスリーブを取り付けるとよい。軸受面部（可動面部）１２Ｂの外周面とハウジング部１１の内周面との間の気密性が保持され、導入される圧力流体の圧力低下が抑制される。また、樹脂メタルは防錆作用があり、軸受面部１２Ｂの外周面とハウジング部１１の内周面への錆の発生が抑制され、可動面部１２Ｂの可動性が保持される。

（実施形態３）
図９は本発明の実施形態３に係る流体軸受装置の断面図で、高圧流体が供給されている状態を示している。図９に示す本実施形態の流体軸受装置は、軸受面と軸面の数を増やして、大きな荷重に耐えられるようにしたものである。

本実施形態の流体軸受装置は、高圧流体が導入される導入孔１１Ａａと導入孔１１Ａａから高圧流体を受ける高圧室１１Ａｂとを持つハウジング部１１Ａを備えている。ハウジング部１１Ａには高圧室１１Ａｂを隔てて同軸上に位置する２個一対の遠心方向に延びる軸受面１２１Ａａ、１２１Ａｂと、各軸受面１２１Ａａ、１２１Ａｂと同軸の軸孔１２２Ａａ、１２２Ａｂと、が形成されている。この軸受面１２１Ａａ、１２１Ａｂと軸孔１２２Ａａ、１２２Ａｂとが形成されたハウジング部１１Ａが軸受部材１Ａである。

本実施形態では、軸受面１２１Ａａ、１２１Ａｂと軸孔１２２Ａａ、１２２Ａｂとがハウジング部１１Ａに形成され、軸受面１２１Ａａ、１２１Ａｂと軸孔１２２Ａａ、１２２Ａｂとをもつ軸受面部１２ＡＡ、１２ＡＢとが点線部でハウジング部１１Ａに一体化された構成をしている。

軸受面１２１Ａａ、１２１Ａｂは同心円状で且つ軸受面１２１Ａａ、１２１Ａｂとその軸心を通る断面とで形成される線は屈曲線である。したがって、軸受面１２１Ａａ、１２１Ａｂは円錐凸面となる。

軸受部材１Ａには、一対の軸孔１２２Ａａ、１２２Ａｂと高圧室１１Ａｂとに挿通された軸部２１と、軸部２１に保持され軸受面１２１Ａａ、１２１Ａｂと対面する軸面２２Ａａ、２２Ａｂをもつ２個一対の軸面部２２ＡＡ、２２ＡＢと、もつ軸部材２Ａが回転自在に保持されている。

軸面１２１Ａａ、１２１Ａｂは、軸受面１２１Ａａ、１２１Ａｂと型対称の同心円状をしている。したがって、軸受面１２１Ａａ、１２１Ａｂは円錐凹面となる。

２個の軸面部２２ＡＡ、２２ＡＢのうちの１個（可動部と称し、本実施形態では軸面部２２ＡＡ）は軸部２１に対して軸方向に摺動自在に保持されている。軸面部２２ＡＢは、軸部２１と一体化されているが、別体でもよい。軸面部（可動面部）２２ＡＡの軸部２１が挿通される軸孔にはスリーブ２５が取り付けられている。

可動面部２２ＡＡと軸部２１との間には、可動面部２２ＡＡを軸面２２Ａａが対面する軸受面１２１Ａａに近接する方向に、軸部２１に一体化された軸面部２２Ｂを軸面２２Ａｂが対面する軸受面１２１Ａｂと近接する方向に、それぞれ付勢する付勢部３を備えている。４は、実施形態１と同じ付勢力調整手段である。

実施形態１の流体軸受装置を用いた図５に示す回転駆動装置では、タービン翼５がハウジング１１の中にあり、軸受面１２１ａ、１２１ｂと軸面２２ａ、２２ｂの間で両面を分離する流体と、タービン翼５を回転させる流体とが、共通であった。そのため、圧力流体を供給しないと軸部材２を回転させることができず、軸部材２の芯振れ測定や位置合わせが難しかった。また、タービン翼５を回転させる圧力流体の排気抵抗が大きくなり、高速回転させることが容易でなかった。

本実施形態の流体軸受装置では、軸部材２Ａにタービン翼を取り付ける取り付け孔５が形成されているので、取り付け孔５にタービン翼の軸を取り付けることができる。この場合、タービン翼はハウジング１１Ａの外にあり、導入孔１１Ａａから導入される圧力流体と別の圧力流体でタービン翼が回転駆動される。したがって、圧力流体を導入孔１１Ａａから、導入してタービン翼を回転させない状態で軸部材２Ａの芯振れ測定等を行うことができる。また、タービン翼を回転駆動する圧力流体の排気抵抗が大きくならないので高速回転させることができる。

１、１Ａ・・・・・・・・・・・軸受部材
１１、１１Ａａ・・・・・・・ハウジング部
１１ａ、１１Ａａ・・・・導入孔
１１ｂ、１１Ａｂ・・・・高圧室
１２Ａ、１２ＡＡ・・・・・・軸受面部
１２１ａ、１２１Ａａ・・軸受面
１２２ａ、１２１Ａａ・・軸孔
１２Ｂ、１２ＡＢ・・・・・・軸受面部
１２１ｂ、１２１Ａｂ・・軸受面
１２２ｂ、１２２Ａｂ・・軸孔
２、２Ａ・・・・・・・・・軸部材
２１・・・・・・ ・軸部
２２Ａ、２２ＡＡ・・・・軸面部
２２ａ、２２Ａａ・・軸面
２２Ｂ、２２ＡＢ・・・・軸面部
２２ｂ、２２Ａｂ・・軸面
２５・・・・・・・・・・スリーブ
３・・・・・・・・・・・・付勢部
４・・・・・・・・・・・・付勢力調節手段

Claims (7)

1. 高圧流体が導入される導入孔と前記導入孔から高圧流体を受ける高圧室とを持つハウジング部と、前記ハウジング部に保持され前記高圧室を隔て同軸上に位置する２個一対の遠心方向に延びる軸受面と各前記軸受面と同軸の軸孔とを持つ軸受面部と、を持つ軸受部材と、
   一対の前記軸孔と前記高圧室とに挿通された軸部と、前記軸部に保持され各前記軸受面と対面する遠心方向に延びる軸面を持つ２個一対の軸面部と、を持ち前記軸受部材に回転自在に保持される軸部材と、
   を具備する流体軸受装置であって、
   ２個の前記軸受面部と２個の前記軸面部のうちの１個（可動面部と称する）は前記可動面部を保持する前記ハウジング部又は前記軸部に対して軸方向に摺動自在に保持され、
   前記可動面部とそれを保持する前記ハウジング部又は前記軸部との間には、前記可動面部を前記可動面部が対面する前記軸受面又は前記軸面と近接する方向に付勢する付勢部を有することを特徴とする流体軸受装置。
2. 前記軸受面は円錐台形の側周面状であり、前記軸面は前記軸受面と型対称の円錐台形の側周面状である請求項１記載の流体軸受装置。
3. 前記軸受面は同心円状でかつ前記軸受面とその軸心を通る断面とで形成される線は屈曲線であり、前記軸面は前記軸受面と型対称の同心円状である請求項１記載の流体軸受装置。
4. 前記付勢部の付勢力を調節する付勢力調節手段を有する請求項１〜３に記載の流体軸受装置。
5. 前記可動面部はスリーブを備える請求項１〜４に記載の流体軸受装置。
6. 前記可動面部は、前記軸面部の１個である請求項１〜５に記載の流体軸受装置。
7. 他の前記軸面部は、前記軸部と一体的に形成されている請求項６に記載の流体軸受装置。

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