JP6221349B2

JP6221349B2 - 可変絞り形静圧軸受

Info

Publication number: JP6221349B2
Application number: JP2013111938A
Authority: JP
Inventors: 匡俊新美; 若園　賀生; 賀生若園
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2013-05-28
Filing date: 2013-05-28
Publication date: 2017-11-01
Anticipated expiration: 2033-05-28
Also published as: JP2014231857A

Description

本発明は、ダイアフラム式可変絞りを備えた可変絞り形静圧軸受に関するものである。

ダイアフラム式可変絞りを備えた可変絞り形静圧軸受において、ダイアフラムの振動減衰性を大きくして静圧ポケットと可変絞りを含む流体回路の振動を減衰するために、ダイアフラムの可動方向と垂直な面の中央部に可変絞り部を備え、ダイアフラムの外周部とダイアフラム保持部材の間に狭い隙間のギャップを設けて、ギャップに差動流体を充満しておくことでダイアフラムの振動を抑制する技術がある。（特許文献１の図７）

特開平１０−１９６６５５号公報

特許文献１に記載の従来技術では、ダイアフラムの変位量は中央部が最大で周辺部は小さいため、振動抑制に寄与するダイアフラムの周辺部の変位量が小さく、十分な減衰性を付与することが困難な場合があった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、減衰性の大きなダイアフラム式可変絞りを備えた可変絞り形静圧軸受を提供する。

上記の課題を解決するため、請求項１に係る発明の特徴は、軸受面に設けられた静圧ポケットと、前記静圧ポケットに流体を供給する流体供給手段と、前記流体供給手段から前記静圧ポケットに至る流体の流路を形成する流体流路と、前記流体流路の途中に設けられ、流体の流量を絞って前記静圧ポケットに流入させる可変絞りを備え、
前記可変絞りは、流体貯留室と、中央部に突起部を備えた流体供給室と、前記流体供給室と前記流体貯留室の間を仕切り、自らの外周部が固定され、自らの厚さ方向と直交する面が前記突起部と所定の隙間を隔てて正対するダイアフラムと、前記突起部に前記静圧ポケットへ連通する流路を備え、前記ダイアフラムと前記突起部の隙間の開度により絞り量を調整する可変絞り形静圧軸受において、
前記ダイアフラムの前記突起部に正対する面の裏面に、凸部を備え、前記流体貯留室に前記凸部を摺動自在に収容し、前記凸部との間に液室を形成する凹部を備えることである。

さらに請求項１に係る発明の特徴は、前記凸部の外周と前記凹部の内周の間に絞りを構成することである。

請求項２に係る発明の特徴は、請求項１に係る発明において、前記凸部が前記ダイアフラムの中央部に配置されることである。

請求項1に係る発明によれば、ダイアフラムの凸部と流体貯留室の凹部の間に形成された液室は、ダイアフラムの厚さ方向のダイアフラムの運動を妨げる作用を持つ。このため、静圧ポケットと可変絞りを含む流体回路に振動が発生してダイアフラムがその厚さ方向に振動する場合に、ダイアフラムの振動を妨げるので、振動に対する減衰性の大きな可変絞り形静圧軸受を実現できる。また、凸部はダイアフラムの突起部に正対する面の裏面の所望の位置に配置できるので、所望の液室の振動防止特性を設定することが容易となる。

さらに請求項１に係る発明によれば、ダイアフラムの凸部の外周と流体貯留室の凹部の内周の間に絞りを備えているので、絞りによりダイアフラムの運動を妨げる作用が増大する。振動に対する減衰性のより大きな可変絞り形静圧軸受を実現できる。

請求項２に係る発明によれば、ダイアフラムの変位量は中央部が最大となるため、振動速度も中央部が最大となる。ダイアフラムの運動を妨げる作用は速度に比例するため、凸部が中央部に設けられことで、振動に対する減衰性のより大きな可変絞り形静圧軸受を実現できる。

本実施形態のスライドテーブル装置の全体構成を示す概略図である。図１のＡ−Ａ断面図である。図２のＢ部の詳細図でダイアフラムが中立位置にある図である。図２のＢ部の詳細図でダイアフラムが変位した位置にある図である。

以下、本発明の実施の形態を、本発明をテーブル送り装置に使用した事例で説明する。
図１に示すように、テーブル送り装置１はベース１０のスライド部にテーブル２を摺動自在に搭載し、テーブル２の両端の下部に１対の裏板５を取り付けることによりＸ軸方向のみに移動可能にした構造である。
図２に示すように、テーブル２のベース１０に対向する面に静圧ポケット２ａを下向きに２箇所、横向きに対向する１対の静圧ポケット２ｃを備えている。静圧ポケット２ａ、２ｃには可変絞り３が連通しており、可変絞り３には各々給油管路４が連通している。給油管路４にはポンプ１１（流体供給手段）が連結しており流体を供給する。
裏板５にも静圧ポケット５ａを上向きに備えており、静圧ポケット５ａには可変絞り３が連通しており、可変絞り３には各々給油管路４が連通している。

図３に可変絞り３の詳細を示す。可変絞り３は、流体供給室３１ａを備えた可変絞りベース３１と流体貯留室３２ａを備えたキャップ３２とが、流体供給室３１ａと流体貯留室３２ａが対向し、それらの間にダイアフラム３３の外周部を挟むように締結した構造である。可変絞りベース３１は、流体供給室３１ａの中央部に突起部３１ｂと吐出口３１ｃとを備えている。キャップ３２は流体貯留室３２ａの中央部に円筒形の穴３２ｂ（凹部）を備えている。ダイアフラム３３の流体貯留室３２ａ側の面３３ｂ（突起部に正対する面の裏面）の中央部には、凸部３３ａを備えており、凸部３３ａは穴３２ｂの内周に微小な隙間を備えて嵌合する。これにより、凸部３３ａと穴３２ｂにより液室６が構成される。
ダイアフラム３３が撓まないで中立位置にある場合は、突起部３１ｂとダイアフラム３３は隙間ｔ_２を備えて正対する。流体貯留室３２ａには流路３２ｃを経由して管路４が連通し、流体供給室３１ａには流路３１ｄと流路３２ｃを経由して管路４が連通し、吐出口３１ｃはテーブル２の流入路２ｂを経由して静圧ポケット２ａと連通している。

可変絞り形軸受の作動について、図３に基づき説明する。
管路４に流体が供給されると流路３２ｃを経由して流体貯留室３２ａに流体が充満し、さらに穴３２ｂと凸部３３ａの嵌合部の隙間（絞り）を経由して液室６にも流体が充満する。一方、流路３２ｃと流路３１ｄを経由して流体供給室３１ａに流体が充満し、さらに、流体供給室３１ａ内の流体はダイアフラム３３と突起部３１ｂの間の隙間と吐出口３１ｃを経由して静圧ポケット２ａに流量Ｑ_０で流入する。静圧ポケット２ａ内からは、静圧ポケット２ａとベース１０の間隔ｔ_１から流出する流量Ｑ_０の流体が流出する。
以上のことが、テーブル２の水平方向に設置された静圧ポケット２ｅと裏板５の静圧ポケット５ａ部においても同様に起きる。この結果として、ベース１０とテーブル２は静圧ポケット２ａ部で間隔ｔ_１を備えた状態で保持される。

この時、管路４に供給される流体の圧力をＰ_０とすると、流体貯留室３２ａと流体供給室３１ａ内の圧力はＰ_０となる。静圧ポケット２ａ内の圧力は、ダイアフラム３３と突起部３１ｂの間の隙間により絞られるため低下しＰ_１となる。このため図４に示すように、ダイアフラム３３は突起部３１ｂの方向に押される力を受け変位する。ダイアフラム３３と突起部３１ｂの間の隙間は、ダイアフラム３３の両面に作用する圧力Ｐ_０と吐出口３１ｃに作用する静圧ポケット２ａの圧力Ｐ_１により発生する力と、ダイアフラム３３の弾性回復力とが釣り合うｔ_２１となる。

この状態でテーブル２に下向きの負荷が加わると、テーブル２が下方に移動するため静圧ポケット２ａの間隔ｔ_１が狭くなり、隙間ｔ_１からの流体の流出量が減少し、静圧ポケット２ａ内の圧力が上昇するため、静圧ポケット２ａに連通する吐出口３１ｃの圧力も上昇する。そうすると、ダイアフラム３３の吐出口３１ｃに対向する面の受ける上向きの力が大きくなり、ダイアフラム３３は上方に移動し、ダイアフラム３３と突起部３１ｂの間の隙間ｔ_２が大きくなる。結果として、隙間ｔ_２と吐出口３１ｃを経由して静圧ポケット２ａに流入する流量が増加する。これにより、静圧ポケット２ａとベース１０の間隔ｔ_１から流出する流量を増加させる必要があるため、静圧ポケット２ａとベース１０の間隔ｔ_１の減少を防止する作用が働く。つまり、負荷に対する間隔ｔ_１の変動を少なくする（剛性を大きくする）作用が働く。

ここで、ダイアフラム３３が突起部３１ｂの方向に変位する時、凸部３３ａは穴３２ｂから抜け、液室６の体積が増加するので、穴３２ｂと凸部３３ａの嵌合部の隙間（絞り）を経由して流体が液室６に流入する。また、ダイアフラム３３が逆方向に変位する時は、穴３２ｂと凸部３３ａの嵌合部の隙間を経由して流体が液室６から流出する。このため、ダイアフラム３３は、嵌合部を流れる流体の粘性抵抗により変位速度が減速される力を受ける。

静圧ポケットと可変絞りを含む流体回路の振動が発生した場合にはダイアフラム３３が振動するが、その振動を防止するように粘性抵抗が作用する、すなわち、減衰性を備えた可変絞りとなる。本実施例によれば、ダイアフラム３３に減衰性を与える液室６がダイアフラム３３の最大変位が生じるダイアフラム３３の中央部に設けられているので、減衰性がより大きな可変絞り形静圧軸受を実現できる。

以上の実施例では、穴３２ｂと凸部３３ａの嵌合部の隙間を小さくした（絞りを備えた）構成について説明したが、ダイアフラム３３の変位量が小さい場合は、嵌合部の隙間が大きくてもよい。この場合、穴３２ｂの底面と凸部３３ａの上面の隙間をダイアフラム３３の最大変位量よりわずかに大きく設定することで、いわゆるスクイズフィルムダンパを構成することができ、これにより減衰性を与えることができる。

２：テーブル２ａ：静圧ポケット３：可変絞り４：管路６：液室１０：ベース３１：可変絞りベース３１ａ：流体供給室３１ｂ：突起部３２：キャップ３２ａ：流体貯留室３２ｂ：穴３３：ダイアフラム３３ａ：凸部

Claims

軸受面に設けられた静圧ポケットと、
前記静圧ポケットに流体を供給する流体供給手段と、
前記流体供給手段から前記静圧ポケットに至る流体の流路を形成する流体流路と、
前記流体流路の途中に設けられ、流体の流量を絞って前記静圧ポケットに流入させる可変絞りを備え、
前記可変絞りは、
流体貯留室と、
中央部に突起部を備えた流体供給室と、
前記流体供給室と前記流体貯留室の間を仕切り、自らの外周部が固定され、自らの厚さ方向と直交する面が前記突起部と所定の隙間を隔てて正対するダイアフラムと、
前記突起部に前記静圧ポケットへ連通する流路を備え、前記ダイアフラムと前記突起部の隙間の開度により絞り量を調整する可変絞り形静圧軸受において、
前記ダイアフラムの前記突起部に正対する面の裏面に、凸部を備え、
前記流体貯留室に前記凸部を摺動自在に収容し、前記凸部との間に液室を形成する凹部を備え、
前記凸部の外周と前記凹部の内周の間に絞りを構成する可変絞り形静圧軸受。
前記凸部が前記ダイアフラムの中央部に配置される請求項１に記載の可変絞り形静圧軸受。