JP3361677B2 - 静圧軸受装置 - Google Patents

静圧軸受装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、静圧軸受装置に
関し、特に球面受け座による自己アライメント機能付き
の静圧軸受装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】大型機械、機器、構造物の回転軸など
を、その回転軸の周りに配置された複数個の個別の静圧
軸受パッドに支持する静圧軸受装置において、静圧ポケ
ットを有する静圧軸受パッドの各々が球面受け座により
軸受ベースより作動姿勢を変更可能に支持され、球面受
け座による自己アライメント機能を有する静圧軸受装置
は既に知られている。
【0003】この自己アライメント機能は、静圧軸受パ
ッドと回転軸との軸受間隙が平行間隙になるように、静
圧ポケットの圧力差による自己復元機能を利用して静圧
軸受パッドの作動姿勢を自動的に補償する機能であり、
球面受け座において互いに対向する静圧軸受パッド側の
半球状球面と軸受ベース側の半球状球面との摺動変位に
より首振り式に行われる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上述のような静圧軸受
装置では、軸受荷重が球面受け座の半球状の対向球面間
に作用するから、上述の自己アライメント動作は、その
軸受荷重に抗して行われることになり、軸受荷重が大き
いと、自己アライメント動作が円滑に行われない。
【0005】このことに鑑みて静圧軸受パッドと軸受ベ
ースとの間に油圧室を設け、油圧室に圧油を導入して荷
重担持力を静圧軸受パッドに与えることが考えられてい
る。しかし、この場合には静圧軸受パッドと軸受ベース
との間に油圧室を画定するための構成が必要になる。
【0006】また上述の自己アライメント動作が円滑に
行われるためには、球面受け座の半球状球面の防錆は、
勿論のこと、潤滑が行われることが要求されるが、従来
のものでは半球状球面が積極的に潤滑されず、自己アラ
イメント動作が円滑に行われることが保証されない。
【0007】この発明は、上述の如き問題点に着目して
なされたものであり、自己アライメント機能付き静圧軸
受装置本来の構造を有効に利用して、構造を複雑にする
ことなく球面受け座に作用する荷重を軽減すると共に球
面受け座を充分に潤滑する静圧軸受装置を提供すること
を目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、この発明の請求項1よる静圧軸受装置は、静圧ポ
ケットを有する静圧軸受パッドが凹部球面受け部材と凸
部球面受け部材とによる球面受け座により軸受ベースよ
り作動姿勢を変更可能に支持された自己アライメント機
能付き静圧軸受装置において、前記球面受け座において
互いに対向する半球状の球面間に、前記球面の中心軸線
と同心の少なくとも一つの周溝とこの周溝に連通した縦
溝で構成された油導入空間を設け、前記静圧軸受パッド
の静圧ポケットに圧油を供給する静圧ポケット用圧油供
給通路を前記静圧軸受パッド内に設けると共に前記静圧
ポケット用圧油供給通路に連通接続された荷重低減用圧
油通路を前記静圧軸受パッド内に設け、前記荷重低減用
圧油通路が前記凸部球面受け部材に設けられた開口部、
前記凹部球面受け部材に設けられた開口部を介して前記
油導入空間に連通接続されてなり、前記球面受け座の球
面中心が静圧軸受パッドの旋回中心と一致していること
を特徴とするものである。
【0009】この発明による静圧軸受装置では、球面受
け座の半球状の球面間の油導入空間に荷重低減用圧油通
路より圧油が供給され、この圧油によって荷重担持力が
球面受け座の球面間に作用し、球面受け座の球面間に作
用する軸受荷重が軽減され、しかもこの圧油により球面
受け座の潤滑が行われ、これと同時に球面受け座の球面
の有効面積の低減量が抑えられ、この球面の有効面積が
確保される。
【0010】また、静圧軸受装置では、始動時などにお
いて油圧制御装置により圧油通路に供給する圧油を一時
的に高くすることにより、球面受け座の球面間に作用す
る軸受荷重の軽減量を一時的に高めることができる。
【0011】圧油通路より油導入空間に静圧ポケット用
圧油が供給され、球面間に作用する荷重担持力が静圧ポ
ケットにおける静圧による軸受抗力に自動的に相応する
ようになり、球面受け座の球面間に作用する軸受荷重の
軽減が静圧ポケットにおける静圧による軸受抗力に応じ
て過不足なく行われる。
【0012】静圧軸受パッドの旋回中心と球面受け座の
球面中心とが一致していることから、支持荷重の移動を
伴うことなく自己アライメント動作(作動姿勢変更動
作)が行われる。
【0013】また請求項による発明は、請求項に記
載の静圧軸受装置において、前記静圧軸受パッドに前記
静圧ポケットより溢流する油を潤滑油として前記球面受
け座の側に導く油溝が形成されているものである。
【0014】この発明による静圧軸受装置では、静圧ポ
ケットより溢流した油が油溝によって球面受け座の側に
積極的に導かれる。
【0015】この請求項による発明は、請求項1また
は2記載の静圧軸受装置において、前記荷重低減用圧油
通路(47)に供給する圧油を一時的に高くする油圧制
御装置を有することを特徴とするものである。
【0016】発明による静圧軸受装置では、始動時など
において油圧制御装置により圧油通路に供給する圧油を
一時的に高くすることにより、球面受け座の球面間に作
用する軸受荷重の軽減量を一時的に高めることができ
る。
【0017】
【発明の実施の形態】以下にこの発明の実施の形態を図
面を用いて詳細に説明する。
【0018】図1はこの発明による静圧軸受装置をラジ
アル軸受として適用した場合の静圧軸受装置の配置例を
示している。図1において、Aは軸受対象の軸体を、B
は軸体Aを回転可能に支持する静圧軸受装置を各々示し
ている。この配置例では、静圧軸受装置Bは下側左右に
各々傾斜して配置されている。
【0019】図2〜図4はこの発明による静圧軸受装置
Bの一つの実施の形態を示している。静圧軸受装置B
は、軸受ベース1と、略半球面状の球面5を有し、軸受
ベース1上にボルト3によって固定された凹状球面受け
座部材7と、軸受対象の軸体(図示省略)の外径より少
し大きい外径による円弧状軸受面9および円弧状軸受面
9に形成された浅底の複数個の静圧ポケット11とを有
する静圧軸受パッド13と、球面5と整合する略半球面
状の球面17を有し、静圧軸受パッド13の底面にボル
ト15によって固定された凸状球面受け座部材19とを
有し、静圧軸受パッド13が凹状球面受け座部材7と凸
状球面受け座部材19とによる球面受け座21により軸
受ベース1より作動姿勢を変更可能に支持されている。
【0020】球面受け座20の球面中心Cは静圧軸受パ
ッド13の旋回中心と一致しており、球面5、17は各
々を球面中心Cを中心とする半径Rによる略半球面状に
なっている。
【0021】これにより支持荷重の移動を伴うことなく
静圧軸受パッド13の作動姿勢の変更が行われる。
【0022】軸受ベース1にはヨーク状の係合溝23を
有する廻り止め部材25が固定され、静圧軸受パッド1
3には係合溝23に係合する係合駒27がボルト29に
よって取り付けられており、係合溝23と係合駒27と
の係合によって静圧軸受パッド13の廻り止めがなされ
ている。なお、係合駒27の中心軸線は球面受け座21
の球面中心Cと整合する位置にあり、静圧軸受パッド1
3の運動を妨げないようになっている。
【0023】静圧軸受パッド13にはマニホールド部材
31と各静圧ポケット11毎の流量調整弁33とが取り
付けられおり、また静圧軸受パッド13とマニホールド
部材29には各流量調整弁33より各静圧軸受パッド1
3へ静圧ポケット用圧油を導く静圧ポケット用圧油通路
35が形成されている。
【0024】図5に示されているように、凹状球面受け
座部材7の球面5には、球面5の中心軸線Xと同心に二
つの周溝37と、二つの周溝37を互いに連絡して凹状
球面受け座部材7の底部開口部39に接続された複数個
の縦溝41とが彫設されており、周溝37と縦溝41に
より互いに対向する球面5、17間に油導入空間43が
構成されている。
【0025】凹状球面受け座部材7の底部開口部39
は、底部側を軸受ベース1により閉じられ、上側を凸状
球面受け座部材19の中心開口部45と連通し、静圧軸
受パッド13の底部により中心開口部45に開口した荷
重低減用圧油通路47より圧油を供給される。中心開口
部45、底部開口部39には荷重低減用圧油通路47よ
りの圧油が充満し、これらより縦溝41、周溝37に圧
油が充填供給される。円弧状軸受面9にはその外郭縁に
沿って油溝10、12が形成されている。また静圧軸受
パッド13の端面のうち、図1に示されている傾斜配置
において、上側になる端面には上側にて油溝10に連通
して静圧ポケット11より溢流して油溝10に溜まる油
を球面受け座21の側へ導く油溝14が形成されてい
る。
【0026】図1に示されている傾斜配置において、静
圧ポケット11より溢流して油溝10に溜まる油は、油
溝14を流れて静圧軸受パッド13の下底面側へ流れ、
更にこの下底面を伝わって球面受け座21の側へ流れ、
球面5と17との間に染み込むように流れ込む。これに
より球面受け座21の潤滑が行われ、併せて球面5、1
7の錆び付きが防止される。
【0027】図6はこの発明による静圧軸受装置の油圧
系を示している。この油圧系は一つの油圧ポンプなどに
よる油圧源49を有し、油圧源49が各静圧ポケット1
1毎に設けられた流量調整弁33に圧油を供給する。こ
れにより一つの油圧源49よりの圧油は、各静圧ポケッ
ト11毎の流量調整弁33により個別に流量を計量さ
れ、静圧ポケット用圧油として各静圧ポケット用圧油通
路35を通って各静圧ポケット11に適当量を供給され
る。なお、流量調整弁33は可変絞り弁に変更すること
が可能である。
【0028】荷重低減用圧油通路47は一つの静圧ポケ
ット11の静圧ポケット用圧油通路35より分岐して設
けられている。これにより油導入空間43には静圧ポケ
ット11に供給される静圧ポケット用圧油と同等の圧油
が供給される。なお、荷重低減用圧油通路47には流量
制限を行う絞り弁51が設けられている。
【0029】上述の如き構成によれば、縦溝41、周溝
37による球面受け座21の球面5、17間の油導入空
間43に荷重低減用圧油通路47より静圧ポケット用圧
油が供給され、この圧油によって荷重担持力が球面受け
座21の球面5、17間に作用する。
【0030】これにより球面受け座21の球面5、17
間に作用する軸受荷重が軽減され、しかもこの圧油によ
り球面受け座21の摺接面の潤滑が強制的に行われる。
これらのことにより、静圧軸受パッド13と回転軸との
軸受間隙が平行間隙になるように、静圧軸受パッド13
の作動姿勢を自動的に補償する自己アライメント動作
(ラジアル軸受の場合は静圧軸受パッド13の自己調心
動作)が軸受荷重の如何に拘らず、円滑に、適正に行わ
れる。
【0031】また油導入空間43に供給される圧油が静
圧ポケット用圧油であることにより、球面5、17間に
作用する荷重担持力が静圧ポケット11における静圧に
よる軸受抗力に自動的に相応するようになり、球面受け
座21の球面5、17間に作用する軸受荷重の軽減が静
圧ポケット11における静圧による軸受抗力に応じて過
不足なく行われるようになる。
【0032】また油導入空間43は縦溝41、周溝37
により与えられるから、油導入空間43が球面受け座2
1の球面5、17の有効面積を大きく低減することがな
く、球面5、17の有効面積が確保される。
【0033】なお、この場合の荷重軽減用の受圧面積は
大径側の周溝37の直径Dを直径とする円の面積により
決まり、荷重軽減の割合は大径側の周溝37の直径Dを
選定することにより任意の値に設定できる。
【0034】油導入空間43に供給する油圧は静圧ポケ
ット用圧油以外の専用油圧であっもよく、この場合に
は、図7に示されているように、荷重低減用圧油通路4
7が油圧源49に直接的に接続されればよい。なお、こ
の実施の形態では、流量調整弁に代えて可変絞り弁59
が使用されている。
【0035】また始動時などには、自己アライメント動
作がより一層的確に行われるよう、油導入空間43に供
給する荷重低減用圧油(ライン油圧)を通常時の油圧よ
り高い油圧にしてもよい。
【0036】この場合には、例えば、図8に示されてい
るように、高圧調圧弁53と、開閉弁55により接続さ
れた低圧調圧弁57とを用い、定常時(通常時)には開
閉弁55を開弁してライン油圧を低圧調圧弁57により
調圧し、始動時などには開閉弁55を閉弁してライン油
圧を高圧調圧弁53により調圧すればよい。
【0037】このように、始動時などにおいて荷重低減
用圧油通路47に供給する圧油を一時的に高くすること
により、球面受け座21の球面5、17間に作用する軸
受荷重の軽減量を一時的に高めることができ、例えば、
通常時の軸受荷重軽減割合が90%であれば、始動時に
は95%など、それ以上の割合に設定でき、更には10
0%以上にして球面受け座21の球面17を球面5より
浮き上がらすことも可能である。
【0038】また、このように球面受け座21の球面1
7が球面5より浮き上がることにより、球面5と17と
の間に潤滑油を充分に供給できるようになり、球面受け
座21の潤滑が確実に行われるようになる。
【0039】なお、この発明による静圧軸受装置は、ラ
ジアル軸受に限定されるものではなく、スラスト軸受、
リニアモーション軸受にも同様に適用されるものであ
る。以上に於ては、この発明を特定の実施の形態につい
て詳細に説明したが、この発明は、これらに限定される
ものではなく、この発明の範囲内にて種々の実施の形態
が可能であることは当業者にとって明らかであろう。
【0040】
【発明の効果】以上の説明から理解される如く、この請
求項1による静圧軸受装置によれば、球面受け座の半球
状の球面間の前記球面に、球面のの中心軸線と同心に設
けられた少なくとも一つの周溝により与えられる油導入
空間に圧油通路より圧油が供給され、この圧油によって
荷重担持力が球面受け座の球面間に作用するから、球面
受け座の球面間に作用する軸受荷重が軽減され、またこ
の圧油により球面受け座の潤滑が行われ、これらのこと
により自己アライメント動作が円滑に行われ、これと同
時に球面受け座の球面の有効面積の低減量が抑えられ、
円滑な自己アライメント動作と球面の有効面積の確保と
が両立する。
【0041】圧油通路より油導入空間に静圧ポケット用
圧油が供給され、球面間に作用する荷重担持力が静圧ポ
ケットにおける静圧による軸受抗力に自動的に相応する
ようになり、球面受け座の球面間に作用する軸受荷重の
軽減が静圧ポケットにおける静圧による軸受抗力に応じ
て過不足なく常に適切に行われる。
【0042】静圧軸受パッドの旋回中心と球面受け座の
球面中心とが一致していることから、自己アライメント
動作によって支持荷重の移動がなく、重量物でも常に良
好な静圧軸受を行う。
【0043】請求項による静圧軸受装置では、静圧ポ
ケットより溢流した油が油溝によって球面受け座の側に
積極的に導かれるから、球面受け座の潤滑が充分に行わ
れるようになり、また球面受け座の錆び付きが防止され
る。
【0044】請求項による静圧軸受装置では、始動時
などにおいて油圧制御装置により圧油通路に供給する圧
油が一時的に高められることにより、球面受け座の球面
間に作用する軸受荷重の軽減量が一時的に高められ、始
動時などにおいて自己アライメント動作がより一層的確
に行われるようになる。また、球面受け座の球面の間に
潤滑油を充分に供給できるようになり、球面受け座の潤
滑が確実に行われるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明による静圧軸受装置をラジアル軸受と
して適用した場合の静圧軸受装置の配置例を示す説明図
である。
【図2】この発明による静圧軸受装置の一つの実施の形
態を示す縦断面図である。
【図3】この発明による静圧軸受装置の一つの実施の形
態を示す平面図である。
【図4】この発明による静圧軸受装置の一つの実施の形
態を示す側面図である。
【図5】この発明による静圧軸受装置にて使用される球
面受け座の一つの実施の形態を示す斜視図である。
【図6】静圧軸受装置の油圧系を示す油圧回路図であ
る。
【図7】静圧軸受装置の油圧系を示す油圧回路図であ
る。
【図8】この発明による静圧軸受装置の油圧系の実施の
形態を示す油圧回路図である。
【符号の説明】
1 軸受ベース 3 ボルト 5 球面 7 凹状球面受け座部材 9 円弧状軸受面 10 油溝 11 静圧ポケット 13 静圧軸受パッド 14 油溝 17 球面 19 凸状球面受け座部材 21 球面受け座 23 係合溝 25 廻り止め部材 27 係合駒 29 ボルト 31 マニホールド部材 33 流量調整弁 35 静圧ポケット用圧油通路 37 周溝 39 底部開口部 41 縦溝 43 油導入空間 45 中心開口部 47 荷重低減用圧油通路 49 油圧源 51 絞り弁 53 高圧調圧弁 55 開閉弁 57 低圧調圧弁 59 可変絞り弁
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 本多 孝政 静岡県沼津市大岡2068の3 東芝機械株 式会社 沼津事業所内 (56)参考文献 特開 昭53−76249(JP,A) 特開 平4−252875(JP,A) 特開 平5−113173(JP,A) 実開 平3−59104(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F16C 32/06 F16C 23/04

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 静圧ポケット(11)を有する静圧軸受
    パッド(13)が凹部球面受け部材(7)と凸部球面受
    け部材(19)とによる球面受け座(21)により軸受
    ベース(1)より作動姿勢を変更可能に支持された自己
    アライメント機能付き静圧軸受装置において、前記球面受け座(21)において互いに対向する半球状
    の球面(5),(17)間に、前記球面(5)の中心軸
    線と同心の少なくとも一つの周溝(37)とこの周溝
    (37)に連通した縦溝(41)で構成された油導入空
    間(43)を設け、前記静圧軸受パッド(13)の静圧
    ポケット(11)に圧油を供給する静圧ポケット用圧油
    供給通路(35)を前記静圧軸受パッド(13)内に設
    けると共に前記静圧ポケット用圧油供給通路(35)に
    連通接続された荷重低減用圧油通路(47)を前記静圧
    軸受パッド(13)内に設け、前記荷重低減用圧油通路
    (47)が前記凸部球面受け部材(19)に設けられた
    開口部(45)、前記凹部球面受け部材(7)に設けら
    れた開口部(39)を介して前記油導入空間(43)に
    連通接続されてなり、前記球面受け座(21)の球面中
    心(C)が静圧軸受パッド(13)の旋回中心と一致し
    ていることを特徴とする静圧軸受装置。
  2. 【請求項2】 前記静圧軸受パッド(13)に前記静圧
    ポケット(11)より溢流する油を潤滑油として前記球
    面受け座(21)の側に導く油溝(10),(12)が
    形成されていることを特徴とする請求項1記載の静圧軸
    受装置。
  3. 【請求項3】 前記荷重低減用圧油通路(47)に供給
    する圧油を一時的に高くする油圧制御装置を有すること
    を特徴とする請求項1または2記載の静圧軸受装置。
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