JP2713406B2 - シャフト支持装置 - Google Patents
シャフト支持装置Info
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- JP2713406B2 JP2713406B2 JP62294271A JP29427187A JP2713406B2 JP 2713406 B2 JP2713406 B2 JP 2713406B2 JP 62294271 A JP62294271 A JP 62294271A JP 29427187 A JP29427187 A JP 29427187A JP 2713406 B2 JP2713406 B2 JP 2713406B2
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C39/00—Relieving load on bearings
- F16C39/04—Relieving load on bearings using hydraulic or pneumatic means
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C32/00—Bearings not otherwise provided for
- F16C32/06—Bearings not otherwise provided for with moving member supported by a fluid cushion formed, at least to a large extent, otherwise than by movement of the shaft, e.g. hydrostatic air-cushion bearings
- F16C32/0603—Bearings not otherwise provided for with moving member supported by a fluid cushion formed, at least to a large extent, otherwise than by movement of the shaft, e.g. hydrostatic air-cushion bearings supported by a gas cushion, e.g. an air cushion
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C32/00—Bearings not otherwise provided for
- F16C32/06—Bearings not otherwise provided for with moving member supported by a fluid cushion formed, at least to a large extent, otherwise than by movement of the shaft, e.g. hydrostatic air-cushion bearings
- F16C32/0681—Construction or mounting aspects of hydrostatic bearings, for exclusively rotary movement, related to the direction of load
- F16C32/0696—Construction or mounting aspects of hydrostatic bearings, for exclusively rotary movement, related to the direction of load for both radial and axial load
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C35/00—Rigid support of bearing units; Housings, e.g. caps, covers
- F16C35/08—Rigid support of bearing units; Housings, e.g. caps, covers for spindles
- F16C35/10—Rigid support of bearing units; Housings, e.g. caps, covers for spindles with sliding-contact bearings
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、軸受スリーブを設けた半径方向静的流体軸
受と軸線方向静的流体軸受とを具え、前記軸受スリーブ
にシャフトを回転自在に配置するシャフト支持装置に関
するものである。 米国特許第3493273号に記載の上述の種類のシャフト
支持装置においては、軸線方向流体軸受はシャフトのフ
ランジから軸線方向に指向する流体供給路を有する。一
方の側面からシャフトに側方荷重が加わる場合軸受スリ
ーブ内のシャフトの傾動は環状室の壁とこの環状室内の
ディスク状フランジとの間の半径方向流体空間に圧力が
増大することによって回避される。シャフト支持装置の
半径方向軸受能力は単に半径方向流体軸受によってのみ
もたらされる。しかし、軸線方向流体軸受のギャップ幅
は小さいため、シャフトの傾動に反作用する軸線方向流
体軸受のトルクは相当制限される。更に、半径方向流体
軸受の半径方向軸受能力がシャフト支持装置の総（また
は最大）半径方向軸受能力を決定する。 本発明の目的は、シャフトの縦方向に見ていかなる所
望領域でも相当大きな部分軸受能力が得られるシャフト
支持装置を得るにある。 この目的を達成するため、本発明シャフト支持装置
は、シャフトに配置したフランジ状補償部材とこの補償
部材を配置する環状室の壁との間の環状流体空間に第１
空間部分および第２空間部分を設け、これら空間部分は
互いにほぼ直径方向に対向する第１制限部により生じた
狭小部を介して区分し、これら区分された空間部分のう
ちの一方に位置して補償部材の周方向に存在する補償空
間を圧力源に接続し、圧力源により供給される圧力と、
半径方向に指向する補償部材の表面積との積にほぼ等し
い半径方向作用合力を補償部材に与える構成としたこと
を特徴とする。 軸線方向静的流体軸受を補償部材に一体にした本発明
によるシャフト支持装置の好適な実施例においては、軸
線方向静的流体軸受は、補償部材によって画定された半
径方向に延在する遷移領域に導かれる軸線方向に指向す
る流体供給路を有するものとして構成し、補償空間は前
記遷移領域および軸線方向指向流体供給路と前記遷移領
域との間に取付けた第２制限部を介して前記軸線方向指
向流体供給路に接続し、この遷移領域においては、補償
空間における圧力よりも高く、軸線方向指向流体供給路
における圧力よりも低い圧力が存在する構成とする。 シャフトに非対称な荷重が加わる用途に好適な本発明
によるシャフト支持装置の好適な実施例においては、シ
ャフトは、２個の端部の一方の端部に補償部材を設けた
ものとして構成する。 次に図面につき、本発明の好適な実施例を説明する。 第１乃至４図に示すシャフト支持装置は、中空のシャ
フト３を回転自在に支承する固定の金属製の軸受スリー
ブ１を有する。シャフト３は、半径方向に作用する静的
流体軸受により半径方向の支承を行い、この静的流体軸
受は、軸受スリーブ１の環状ダクト9,11に接続した２個
の流体供給路5,7と、軸受スリーブ１の環状ダクト15に
接続した流体ドレン13とを有する。用語「静的流体軸
受」はガスによる軸受作用および液体による軸受作用の
双方を意味するものとし、ガスまたは液体は圧力源から
供給する。以下に圧縮空気で作動する静的流体軸受を説
明する。リング19を軸受スリーブ１にボルト17により取
付け（第１図参照）、このリング19に圧縮空気の流入ダ
クト21を設け、この流入ダクト21は接続ダクト23を経て
流体供給路5,7に接続する。シャフト３を駆動するベル
トプーリ29をシャフト３の右端にねじ連結部25,27によ
り取付ける。シャフト３は、円形ディスクの一部の形状
をなしシャフトに一体に形成したフランジ31を設ける。
フランジ31は以下に詳細に説明するように補償部材31と
して作用する。金属製のリング33を軸受スリーブ１の左
端にボルト35により取付け（第４図参照）、更に他のリ
ング37（第１図参照）をリング33に挿通したボルト39に
より軸受スリーブのこの左端に取付ける。リング33,37
は軸受スリーブ１の左端面とともに、フランジ状の補償
部材31を配置した環状室を形成する。第１空間部分43お
よび第２空間部分45によりなる環状流体空間41は、リン
グ33の内面により構成される環状室の壁とフランジ状補
償部材31との間に位置する。第１空間部分43と第２空間
部分45は２個の制限部47,49により互いに区分され、こ
れら制限部はリング33の内面に設けた隆起部により構成
する。隆起形状の制限部47,49は互いにほぼ直径方向に
対向させ、リングの幅全体にわたり設ける（第３図の点
線47,49参照）。作用にあたり制限部47,49の位置で補償
部材31とリング33との間に約10μｍの半径方向のギャッ
プが存在する。空間部分45はいわゆる補償空間51を形成
し、この補償空間51を流体供給路53（第３図参照）に接
続する。流体供給路53は接続ダクト55および流入ダクト
57により図示しない圧力源に接続する。 シャフト支持装置には更に軸方向に作用する静的流体
軸受を設け、この軸方向作用静的流体軸受を補償部材31
に連結する。軸受スリーブ１には流入ダクト59を設け、
この流入ダクト59を接続ダクト61およびダクト63,65か
ら２個の環状ダクト67,69にそれぞれ接続する。ダクト6
7は軸受スリーブ１に形成し、ダクト69はリング37に形
成する。軸受スリーブ１の描く円に沿って互いに等間隔
に配列した軸線方向に指向する流体供給路71を環状ダク
ト67に接続し、これら流体供給路71を（第２の）制限部
73から補償部材31と軸受スリーブ１との間の軸線方向ギ
ャップに連通させる。リング37が描く円に沿って等間隔
に配列した軸線方向に指向する流体供給路75を環状ダク
トに接続し、これら流体供給路75を（第２の）制限部77
から補償部材31とリング37との間の軸線方向ギャップに
連通させる。補償空間51は流体供給路71,75に対して
（第２の）制限部73,77および補償部材31と軸受スリー
ブ１とリング37との間に生ずる軸線方向ギャップに位置
する遷移領域79を介して接続される。作動中、遷移領域
79の圧力は補償空間51の圧力よりも高く、流体供給路7
1,75の圧力よりも低い圧力となる。補償部材31と軸受ス
リーブ１との間の軸線方向ギャップを環状ダクト81に連
通し、この環状ダクト81を半径方向孔83によりシャフト
３の多数の軸線方向孔85のうちの１個に接続し、この軸
線方向孔では大気圧力が存在する。補償部材31とリング
37との間の軸線方向ギャップを補償部材31とリング37と
の間の環状の半径方向ギャップ87に連通する。この半径
方向ギャップ87にも大気圧が存在する。部分43はリング
33に形成した半径方向孔（図示せず）により大気に連通
する。シャフト３の左端にハブ89を設け、このハブ89に
例えば環状またはディスク状のワークピース（加工材）
を取付けることができる。このため、シャフト３にねじ
孔91を設け、ワークピースをボルトによりシャフト３に
ねじ付けることができるようにする。更にシャフト３に
は軸線方向孔93を設け、この軸線方向孔93に引張ボルト
95を挿通することができるようにし、この引張ボルトに
は円錐状のヘッド97を設け、このヘッド97には溝孔99を
設ける。引張ボルト95にはワークピースを取付けること
ができる軸線方向孔96（第２図参照）を設ける。引張ボ
ルト95はナットスリーブ101にねじ込み、このナットス
リーブ101は孔93に嵌合し、肩部103によりシャフト３に
圧着させる。ナットスリーブ101を回転することによっ
てワークピースを引張ボルト95にクランプして取付ける
ことができる。従って、上述の２つの方法によってワー
クピースをシャフト３に取付けることができる。 水平方向の中心線105を有するシャフト支持装置の構
成の場合、垂直方向の力がハブ89に加わり、この力は第
１図において紙面上に存在し、制限部47,49（第４図参
照）を結ぶ直径方向ラインに直交する。プーリ29の駆動
装置は、ベルトによりプーリに加わる合力がワークピー
スの重量によりハブ89に加わる力に平行となるように構
成するとよい。 米国特許第3493273号に記載のシャフト支持装置の場
合のように、補償空間51がないと、半径方向および軸線
方向の反作用力が半径方向流体軸受および軸線方向流体
軸受によって加わる。軸線方向流体軸受は、特に比較的
大きな反作用トルクを生ずる。本発明によるシャフト支
持装置は補償部材31を配置した補償空間51を設けてある
ため、シャフトの許容半径方向荷重を相当大きくするこ
とができる。補償部材31は付加的半径方向反作用力を生
ずるだけでなく、シャフト３の傾動を阻止するトルクを
生ずる。付加的半径方向（垂直）反作用力は補償空間51
に接続した圧力源により供給される補償空間51における
圧力と、補償部材31の突出した表面積との積にほぼ等し
い。補償部材31がシャフトの左端でハブ89から比較的僅
かな距離に位置するため、シャフト３の実効回動点から
荷重（ワークピースの重量）がシャフトに加わる点まで
の距離と実効回動点から補償部材31の反作用力がシャフ
ト３に加わる点までの距離との差は比較的小さい。更
に、この差は補償空間51における圧力上昇により補償す
ることができる。このため圧力レギュレータを圧力源と
補償空間51との間の接続部に配置することができる。こ
のような圧力レギュレータは荷重変動により生ずる補償
空間51の圧力変動に比例するセンサ信号により制御する
ことさえできる。このとき受動的にシステムの代わりに
能動的フィードバックシステムが得られる。流体供給路
67,69および補償空間51における圧力並びに（第２）制
限部73,77の寸法は、補償空間51の圧力よりも高く、流
体供給路の圧力よりも低い圧力が遷移領域79（第１およ
び２図参照）に存在するよう選択する。このようにして
補償空間51から大気に洩れるのをできるだけ回避するこ
とができる。（第１）制限部47,49の寸法は、部分43か
ら大気への洩れが容認できるものとなるような寸法（約
10μｍのギャップ）に選択する。図示の実施例の場合、
補償部材31とリング33との間には約300μｍの寸法の周
方向ギャップが存在する。このことは、シャフト３の傾
動を狭小ギャップにおける既知の圧力上昇によっては補
償されないことを意味する。即ち補償するには相当大き
な圧力上昇がないとだめであるからである。本発明によ
ればこの補償は補償部材31とこれに組合せた軸線方向流
体軸受とにより得る。 シャフト３には複数個の補償部材31を設け、各補償部
材に軸線方向流体軸受を組合せることができる。この軸
線方向流体軸受は補償部材から分離する。縦型のシャフ
ト支持装置の場合、例えばシャフトの端部に配置したデ
ィスクを別個の軸線方向作用圧力室に使用することがで
きる。図示の水平方向に指向するシャフトの場合補償部
材に加わる半径方向の補償全力（補償部材に加わる圧力
の水平方向成分は互いに相殺されるとともに、垂直方向
成分の合計が補償合力となる）はシャフト３に加わる荷
重力に平行かつ逆向きとする必要は必ずしもない。しか
し、荷重力に平行かつ逆向きの補償合力ができるだけ大
きくなるようシャフト支持装置を構成するのが好まし
い。シャフト支持装置はシャフト３に沿う異なる領域に
多数の補償部材31を配置した多重構成とすることができ
る。シャフト３に一体のフランジ状の補償部材の代わり
にシャフト３に着脱自在に取付けるリングを使用するこ
ともできる。 このように、本発明によるシャフト支持装置によれ
ば、補償部材を配置した補償空間を設け、この補償空間
にシャフトに加わる半径方向荷重に対向する半径方向反
作用力を発生させて、これを相殺し、シャフトの傾動を
阻止できるため、滑らかなシャフトの回転を保証するこ
とができ、またシャフトの許容半径方向荷重を相当大き
くすることができる。
受と軸線方向静的流体軸受とを具え、前記軸受スリーブ
にシャフトを回転自在に配置するシャフト支持装置に関
するものである。 米国特許第3493273号に記載の上述の種類のシャフト
支持装置においては、軸線方向流体軸受はシャフトのフ
ランジから軸線方向に指向する流体供給路を有する。一
方の側面からシャフトに側方荷重が加わる場合軸受スリ
ーブ内のシャフトの傾動は環状室の壁とこの環状室内の
ディスク状フランジとの間の半径方向流体空間に圧力が
増大することによって回避される。シャフト支持装置の
半径方向軸受能力は単に半径方向流体軸受によってのみ
もたらされる。しかし、軸線方向流体軸受のギャップ幅
は小さいため、シャフトの傾動に反作用する軸線方向流
体軸受のトルクは相当制限される。更に、半径方向流体
軸受の半径方向軸受能力がシャフト支持装置の総（また
は最大）半径方向軸受能力を決定する。 本発明の目的は、シャフトの縦方向に見ていかなる所
望領域でも相当大きな部分軸受能力が得られるシャフト
支持装置を得るにある。 この目的を達成するため、本発明シャフト支持装置
は、シャフトに配置したフランジ状補償部材とこの補償
部材を配置する環状室の壁との間の環状流体空間に第１
空間部分および第２空間部分を設け、これら空間部分は
互いにほぼ直径方向に対向する第１制限部により生じた
狭小部を介して区分し、これら区分された空間部分のう
ちの一方に位置して補償部材の周方向に存在する補償空
間を圧力源に接続し、圧力源により供給される圧力と、
半径方向に指向する補償部材の表面積との積にほぼ等し
い半径方向作用合力を補償部材に与える構成としたこと
を特徴とする。 軸線方向静的流体軸受を補償部材に一体にした本発明
によるシャフト支持装置の好適な実施例においては、軸
線方向静的流体軸受は、補償部材によって画定された半
径方向に延在する遷移領域に導かれる軸線方向に指向す
る流体供給路を有するものとして構成し、補償空間は前
記遷移領域および軸線方向指向流体供給路と前記遷移領
域との間に取付けた第２制限部を介して前記軸線方向指
向流体供給路に接続し、この遷移領域においては、補償
空間における圧力よりも高く、軸線方向指向流体供給路
における圧力よりも低い圧力が存在する構成とする。 シャフトに非対称な荷重が加わる用途に好適な本発明
によるシャフト支持装置の好適な実施例においては、シ
ャフトは、２個の端部の一方の端部に補償部材を設けた
ものとして構成する。 次に図面につき、本発明の好適な実施例を説明する。 第１乃至４図に示すシャフト支持装置は、中空のシャ
フト３を回転自在に支承する固定の金属製の軸受スリー
ブ１を有する。シャフト３は、半径方向に作用する静的
流体軸受により半径方向の支承を行い、この静的流体軸
受は、軸受スリーブ１の環状ダクト9,11に接続した２個
の流体供給路5,7と、軸受スリーブ１の環状ダクト15に
接続した流体ドレン13とを有する。用語「静的流体軸
受」はガスによる軸受作用および液体による軸受作用の
双方を意味するものとし、ガスまたは液体は圧力源から
供給する。以下に圧縮空気で作動する静的流体軸受を説
明する。リング19を軸受スリーブ１にボルト17により取
付け（第１図参照）、このリング19に圧縮空気の流入ダ
クト21を設け、この流入ダクト21は接続ダクト23を経て
流体供給路5,7に接続する。シャフト３を駆動するベル
トプーリ29をシャフト３の右端にねじ連結部25,27によ
り取付ける。シャフト３は、円形ディスクの一部の形状
をなしシャフトに一体に形成したフランジ31を設ける。
フランジ31は以下に詳細に説明するように補償部材31と
して作用する。金属製のリング33を軸受スリーブ１の左
端にボルト35により取付け（第４図参照）、更に他のリ
ング37（第１図参照）をリング33に挿通したボルト39に
より軸受スリーブのこの左端に取付ける。リング33,37
は軸受スリーブ１の左端面とともに、フランジ状の補償
部材31を配置した環状室を形成する。第１空間部分43お
よび第２空間部分45によりなる環状流体空間41は、リン
グ33の内面により構成される環状室の壁とフランジ状補
償部材31との間に位置する。第１空間部分43と第２空間
部分45は２個の制限部47,49により互いに区分され、こ
れら制限部はリング33の内面に設けた隆起部により構成
する。隆起形状の制限部47,49は互いにほぼ直径方向に
対向させ、リングの幅全体にわたり設ける（第３図の点
線47,49参照）。作用にあたり制限部47,49の位置で補償
部材31とリング33との間に約10μｍの半径方向のギャッ
プが存在する。空間部分45はいわゆる補償空間51を形成
し、この補償空間51を流体供給路53（第３図参照）に接
続する。流体供給路53は接続ダクト55および流入ダクト
57により図示しない圧力源に接続する。 シャフト支持装置には更に軸方向に作用する静的流体
軸受を設け、この軸方向作用静的流体軸受を補償部材31
に連結する。軸受スリーブ１には流入ダクト59を設け、
この流入ダクト59を接続ダクト61およびダクト63,65か
ら２個の環状ダクト67,69にそれぞれ接続する。ダクト6
7は軸受スリーブ１に形成し、ダクト69はリング37に形
成する。軸受スリーブ１の描く円に沿って互いに等間隔
に配列した軸線方向に指向する流体供給路71を環状ダク
ト67に接続し、これら流体供給路71を（第２の）制限部
73から補償部材31と軸受スリーブ１との間の軸線方向ギ
ャップに連通させる。リング37が描く円に沿って等間隔
に配列した軸線方向に指向する流体供給路75を環状ダク
トに接続し、これら流体供給路75を（第２の）制限部77
から補償部材31とリング37との間の軸線方向ギャップに
連通させる。補償空間51は流体供給路71,75に対して
（第２の）制限部73,77および補償部材31と軸受スリー
ブ１とリング37との間に生ずる軸線方向ギャップに位置
する遷移領域79を介して接続される。作動中、遷移領域
79の圧力は補償空間51の圧力よりも高く、流体供給路7
1,75の圧力よりも低い圧力となる。補償部材31と軸受ス
リーブ１との間の軸線方向ギャップを環状ダクト81に連
通し、この環状ダクト81を半径方向孔83によりシャフト
３の多数の軸線方向孔85のうちの１個に接続し、この軸
線方向孔では大気圧力が存在する。補償部材31とリング
37との間の軸線方向ギャップを補償部材31とリング37と
の間の環状の半径方向ギャップ87に連通する。この半径
方向ギャップ87にも大気圧が存在する。部分43はリング
33に形成した半径方向孔（図示せず）により大気に連通
する。シャフト３の左端にハブ89を設け、このハブ89に
例えば環状またはディスク状のワークピース（加工材）
を取付けることができる。このため、シャフト３にねじ
孔91を設け、ワークピースをボルトによりシャフト３に
ねじ付けることができるようにする。更にシャフト３に
は軸線方向孔93を設け、この軸線方向孔93に引張ボルト
95を挿通することができるようにし、この引張ボルトに
は円錐状のヘッド97を設け、このヘッド97には溝孔99を
設ける。引張ボルト95にはワークピースを取付けること
ができる軸線方向孔96（第２図参照）を設ける。引張ボ
ルト95はナットスリーブ101にねじ込み、このナットス
リーブ101は孔93に嵌合し、肩部103によりシャフト３に
圧着させる。ナットスリーブ101を回転することによっ
てワークピースを引張ボルト95にクランプして取付ける
ことができる。従って、上述の２つの方法によってワー
クピースをシャフト３に取付けることができる。 水平方向の中心線105を有するシャフト支持装置の構
成の場合、垂直方向の力がハブ89に加わり、この力は第
１図において紙面上に存在し、制限部47,49（第４図参
照）を結ぶ直径方向ラインに直交する。プーリ29の駆動
装置は、ベルトによりプーリに加わる合力がワークピー
スの重量によりハブ89に加わる力に平行となるように構
成するとよい。 米国特許第3493273号に記載のシャフト支持装置の場
合のように、補償空間51がないと、半径方向および軸線
方向の反作用力が半径方向流体軸受および軸線方向流体
軸受によって加わる。軸線方向流体軸受は、特に比較的
大きな反作用トルクを生ずる。本発明によるシャフト支
持装置は補償部材31を配置した補償空間51を設けてある
ため、シャフトの許容半径方向荷重を相当大きくするこ
とができる。補償部材31は付加的半径方向反作用力を生
ずるだけでなく、シャフト３の傾動を阻止するトルクを
生ずる。付加的半径方向（垂直）反作用力は補償空間51
に接続した圧力源により供給される補償空間51における
圧力と、補償部材31の突出した表面積との積にほぼ等し
い。補償部材31がシャフトの左端でハブ89から比較的僅
かな距離に位置するため、シャフト３の実効回動点から
荷重（ワークピースの重量）がシャフトに加わる点まで
の距離と実効回動点から補償部材31の反作用力がシャフ
ト３に加わる点までの距離との差は比較的小さい。更
に、この差は補償空間51における圧力上昇により補償す
ることができる。このため圧力レギュレータを圧力源と
補償空間51との間の接続部に配置することができる。こ
のような圧力レギュレータは荷重変動により生ずる補償
空間51の圧力変動に比例するセンサ信号により制御する
ことさえできる。このとき受動的にシステムの代わりに
能動的フィードバックシステムが得られる。流体供給路
67,69および補償空間51における圧力並びに（第２）制
限部73,77の寸法は、補償空間51の圧力よりも高く、流
体供給路の圧力よりも低い圧力が遷移領域79（第１およ
び２図参照）に存在するよう選択する。このようにして
補償空間51から大気に洩れるのをできるだけ回避するこ
とができる。（第１）制限部47,49の寸法は、部分43か
ら大気への洩れが容認できるものとなるような寸法（約
10μｍのギャップ）に選択する。図示の実施例の場合、
補償部材31とリング33との間には約300μｍの寸法の周
方向ギャップが存在する。このことは、シャフト３の傾
動を狭小ギャップにおける既知の圧力上昇によっては補
償されないことを意味する。即ち補償するには相当大き
な圧力上昇がないとだめであるからである。本発明によ
ればこの補償は補償部材31とこれに組合せた軸線方向流
体軸受とにより得る。 シャフト３には複数個の補償部材31を設け、各補償部
材に軸線方向流体軸受を組合せることができる。この軸
線方向流体軸受は補償部材から分離する。縦型のシャフ
ト支持装置の場合、例えばシャフトの端部に配置したデ
ィスクを別個の軸線方向作用圧力室に使用することがで
きる。図示の水平方向に指向するシャフトの場合補償部
材に加わる半径方向の補償全力（補償部材に加わる圧力
の水平方向成分は互いに相殺されるとともに、垂直方向
成分の合計が補償合力となる）はシャフト３に加わる荷
重力に平行かつ逆向きとする必要は必ずしもない。しか
し、荷重力に平行かつ逆向きの補償合力ができるだけ大
きくなるようシャフト支持装置を構成するのが好まし
い。シャフト支持装置はシャフト３に沿う異なる領域に
多数の補償部材31を配置した多重構成とすることができ
る。シャフト３に一体のフランジ状の補償部材の代わり
にシャフト３に着脱自在に取付けるリングを使用するこ
ともできる。 このように、本発明によるシャフト支持装置によれ
ば、補償部材を配置した補償空間を設け、この補償空間
にシャフトに加わる半径方向荷重に対向する半径方向反
作用力を発生させて、これを相殺し、シャフトの傾動を
阻止できるため、滑らかなシャフトの回転を保証するこ
とができ、またシャフトの許容半径方向荷重を相当大き
くすることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明によるシャフト支持装置の縦断面図、
第２図は、第１図に示すシャフト支持装置の側面図、
第３図は、第２図のIII−III線上の断面図、
第４図は、第３図のIV−IV線上の断面図である。
１……軸受スリーブ、３……シャフト
5,7,53,71,75……流体供給路
9,11……環状ダクト、13……流体ドレン
15……環状ダクト、17,35,39……ボルト
19,33,37……リング、21,57,59……流入ダクト
23,55,61……接続ダクト、25,27……ねじ連結部
29……ベルトプーリ、31……フランジ（補償部材）
41……環状流体空間、43,45……空間部分
47,49,73,77……制限部、51……補償空間
67,69,81……環状ダクト、79……遷移領域
83……半径方向孔、85,93,96……軸線方向孔
87……半径方向ギャップ、89……ハブ
91……ねじ孔、95……引張ボルト
97……ヘッド、99……溝孔
101……ナットスリーブ、103……肩部
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．軸受スリーブを設けた半径方向静的流体軸受と軸線
方向静的流体軸受とを具え、前記軸受スリーブにシャフ
トを回転自在に配置するシャフト支持装置において、 シャフトに配置したフランジ状補償部材とこの補償部材
を配置する環状室の壁との間の環状流体空間に第１空間
部分および第２空間部分を設け、これら空間部分は互い
にほぼ直径方向に対向する第１制限部により生じた狭小
部を介して区分し、これら区分された空間部分のうちの
一方に位置して補償部材の周方向に存在する補償空間を
圧力源に接続し、圧力源により供給される圧力と、半径
方向に指向する補償部材の表面積との積にほぼ等しい半
径方向作用合力を補償部材に与える構成としたことを特
徴とするシャフト支持装置。 ２．軸線方向静的流体軸受は、補償部材によって画定さ
れた半径方向に延在する遷移領域に導かれる軸線方向に
指向する流体供給路を有するものとして構成し、補償空
間は前記遷移領域および軸線方向指向流体供給路と前記
遷移領域との間に取付けた第２制限部を介して前記軸線
方向指向流体供給路に接続し、この遷移領域において
は、補償空間における圧力よりも高く、軸線方向指向流
体供給路における圧力よりも低い圧力が存在する構成と
したことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載のシ
ャフト支持装置。 ３．シャフトは、２個の端部の一方の端部に補償部材を
設けたものとして構成したことを特徴とする特許請求の
範囲第１または２項に記載のシャフト支持装置。
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
| NL8602973 | 1986-11-24 | ||
| NL8602973 | 1986-11-24 |
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