JPH02212625A - 多孔質気体軸受 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、精密機械、超精密機械等用の回転運動や直線
運動が必要とされる機器の気体軸受として用いるのに好
適な多孔質気体軸受の改良に関する。

〔従来の技術］ 従来の多孔質気体軸受としては、例えば第　図に示すよ
うなものがある。これはハウジング１内に多孔質部材２
を配設して取付け、ハウジング１と多孔質部材２との間
に設げた背面キャビティ３に給気した気体が、多孔質部
材２内を浸透して多孔質部材２の表面の軸受面４から噴
出する構造になっている。この軸受面４に対し、対向部
材５が軸受すきま６を介して対向している。

そして軸受面４から軸受ずきま６に噴出された気体によ
り、軸受面４と対向部材５との間に気体膜が形成される
。

しかして、このような従来の多孔質気体軸受の場合、多
孔質部材２を浸透して軸受面４がら噴出する気体の流量
Ｑは、対向部材５がなくて軸受面４が大気圧に解放され
ている状態（以下この状態を解放状態という）では、軸
受面４の全面にわたって均一になる。

一方、軸受面から噴出される気体の圧力Ｐの分布は、対
向部材５があって気体軸受として作用する場合には第６
図に実線Ｐ１で示すよ・うに、軸受面４の中央部から端
部にいくにつれて次第に低下する。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、気体軸受で最高の剛性、負荷容量が得ら
れる軸受面４の理想的な圧力分布は、第６回に鎖線Ｐ２
で示すような長方形の圧力分布である。

上記の実線Ｐ１と鎖線Ｐ２との差は損失となる。

すなわち、従来の多孔質気体軸受の圧力分布は、軸受面
端部の損失が大きく、軸受の剛性、負荷容量が理想的な
ものに比べてかなり低いという問題点があった。

又、従来の多孔質気体軸受の圧力分布は、軸受面の端部
で圧力が著しく低下するため、軸受の領きに対する剛性
、負荷容量が低いという問題点があった。

そこで本発明は、上記従来の問題点に着目してなされた
ものであり、その目的とするとごろは、噴出気体の圧力
分布を軸受面全面にわたって均一化に近づけることによ
り、高剛性、高負荷容量で傾きに対しても抵抗力が大き
い多孔質気体軸受を提供することにある。

〔課題を解決するだめの手段］ 上記目的を達成するため、本発明の第一の発明は、ハウ
ジング内に多孔質部材を配設して取イ」け、前記ハウジ
ングと多孔質部材との間に設けた背面キャビティに給気
した気体が多孔質部材に設けた軸受面から噴出する多孔
質気体軸受において、前記多孔質部材の浸透率は軸受面
の端部側に位置する部分が軸受面の中央部側に位置する
部分よりも高い。

又、本発明の第二の発明は、ハウジング内に多孔質部材
を配設して取付け、前記ハウジングと多孔質部材との間
に設けた背面キャビティに給気した気体が多孔質部材に
設けた軸受面から噴出する多孔質気体軸受において、 前記背面キャビティは多孔質部材の背面の端部とハウジ
ングとの間に設け、前記多孔質部材の背面の中央部はハ
ウジングに接する接触面を有する。

〔作用〕

第一の発明にあっては、多孔質部（Ａの浸透率は軸受面
の端部側に位置する部分が軸受面の中央部側に位置する
部分よりも高いので、圧縮気体は中央部より端部の方を
より多く通過する。

又、第二の発明にあっては、多孔質部材の背面の端部と
ハウジングとの間に背面キャビティを設りたので、圧縮
気体は中央部より端部の方をより多く通過する。

そのため、いずれの場合も、解放状態では軸受面の端部
の気体流量の方が中央部より多くなり、その結果圧力分
布は軸受面の中央部と端部とで均一化に近づく。

これは、解放状態では軸受面の端部は中央部よりも気体
が多く流れていたのを、対向部材で流れをせきとめられ
ようとするために、端部は中央部よりも圧力が高くなろ
うとするためである。

これにより、従来より高剛性、高負荷容量で、傾きに対
しても抵抗力が大きい多孔質気体軸受が得られる。

［実施例〕 以下、本発明の実施例を図とともに説明する。

なお、従来と同一または相当部分には同一の符号を付し
である。

第１図は、本発明の第一の実施例を示すスラスト軸受で
ある。ハウジング１は非多孔質材からなり、その内部に
背面キャビティ３を設りると共に、段部ＩＡが形成しで
ある。この段部ＩＡに多孔質部材２を取付けて、背面キ
ャビティ３がハウジング１と多孔質部材２との間に介在
するようにしである。この場合の背面キャビティ３ば、
多孔質部材の背面２Ｂの大部分に臨ませてあり、ハウジ
ング１に設けた給気孔３ａで外部に通じている。この給
気孔３ａには、図示しない圧縮空気源が接続される。

ごの実施例の多孔質部材２は粉体粒子の焼結体であり、
その中央部分４Ａと端部４Ｂとで粉体粒子の大きさを変
え、密度分布を不均一にしである。

すなわち、中央部分４Ａの粉体粒子は細かくして密度を
高め、気体の浸透率を低くしである。一方、端部４Ｂの
粉体粒子は大きくして密度を低め、気体の浸透率を高く
しである。この密度勾配は、多孔質部材２の中央部分４
Ａから端部４Ｂにかけて直線的に変化させ、それによっ
て気体の浸透流量Ｑが中央部分４Ａから端部４Ｂに向か
って直線的に増大するようにしである。

次に作用を説明する。

給気孔３ａに送りこまれた圧縮空気は、背面キャビティ
３から多孔質部材２の背面２Ｂのほぼ全面に供給される
。供給された圧縮空気は、多孔質部材２の空孔内を浸透
して表面の軸受面４から噴出する。その解放状態での浸
透流量Ｑは、多孔質部材２内の密度勾配に対応して、中
央部分４Ａから端部４Ｂに向かゲで直線的に増大する。

そのため、対向部材５を設けて気体軸受として機能した
場合は、軸受面４から軸受すきま６に噴出された気体の
圧力Ｐの分布は、第１回に示すように、軸受面４の中央
部から端部にかけて均一化に近づけられる。すなわち、
軸受面４の端部付近で従来より高い圧力Ｐが得られる。

その結果、気体軸受として理想的な長方形の圧力分布に
近づき、高い剛性、負荷容量が得られる。又、対向部材
５と軸受面４との傾きに対しても、同じく高い剛性、負
荷容量が得られる。

第２図は本発明の第二の実施例を示ずスラスト軸受であ
る。

この実施例は、多孔質部材２の空気の浸透率を変化させ
るのに、多孔質部材の空孔を目詰まりさせるという手段
を用いた点が上記第一の実施例と異なっている。

すなわち、多孔質部材２の表面は、初め図に一点鎖線で
示すように凹面１０に形成しておく。この凹面１０に合
成樹脂を含浸させる。凹面１０から均一の深さの破線Ｌ
１で示す箇所まで含浸させる。この場合、合成樹脂は大
きな空孔には浸入するが、小さな空孔には浸入しない。

含浸した合成樹脂が硬化した後、凹面１０を実線り、の
線まで研削して、軸受面４を平面に形成する。これによ
り、軸受面４の中心部は合成樹脂が最も深く浸入し、端
部に向かって浸入深さが減り、周辺部は殆ど浸入してい
ない状態となる。かくして、多孔質部材２は、軸受面４
の中央部側に位置する部分は浸透率が低く、軸受面４の
端部側に位置する部分はど浸透率が高い。

この多孔質部材２で、上記第一の実施例と同様の作用、
効果が得られる。

第３図は本発明の第三の実施例を示すスラスト軸受であ
る。

この実施例は、背面キャビティ１３を多孔質部材２の背
面の端部とハウジング１との間に設けたもので、多孔質
部材２の背面中央部には圧縮空気を供給しない。

すなわち、円板状の多孔質部材２の背面において、その
円周端部に環状の背面キ中ビティ１３を形成しである。

多孔質部材２の背面の中央部は、ハウジング１の平面状
の内面１ａに接する接触面１４を有している。

給気孔３ａに送りこまれた圧縮空気は、環状の背面キャ
ビティ１３から多孔質部材２の背面の円周端部にのみ供
給される。供給された圧縮空気は、多孔質部材２を浸透
して軸受面４から噴出する。

その際、軸受面４の周端付近から噴出するものは多孔質
部材２の端部内を直線状に矢符号１５の方向に流れる。

これに対して、軸受面４の中央部から噴出するものは、
背面キャビティ１３から多孔質部材２の内部を斜めに矢
符号１６の方向に流れる。多孔質部材２の内部を長い距
離通過する圧縮空気は、それだけ強く絞られるから、軸
受面４からの噴出量が少なくなる。したがって、この場
合も第１図に示すと同じパターンの浸透流量Ｑ及び圧力
Ｐの分布が得られる。

第４図は第１図又は第２図に示すスラス）・軸受の断面
形状とほぼ同様の断面形状を有するラジアル軸受である
。

第５図は第３図に示ずスラスト軸受の断面形状とほぼ同
様の断面形状を有するラジアル軸受である。環状の多孔
質部材２の背面の両端部とハウジング１との間に背面キ
ャビティ１３がそれぞれ設けられ、また多孔質部材２の
背面の中央部はハウジング１に接する接触面１４を有す
る。圧縮空気は給気孔３ａから背面キャビティ１３にそ
れぞれ供給される。

第４図及び第５図に示されたラジアル軸受はいずれも、
第１図、第２図又は第３図に示すものの作用、効果とほ
ぼ同様の作用、効果が得られる。

なお、上記各実施例にあっては、多孔質部材２を浸透す
る圧縮空気の流量Ｑの増減パターンとして、第１図の如
く直線的に変化させた場合を説明したが、これに限らず
、曲線的又は段階的（ステンブ状）に変化さセでもよい
。

（発明の効果〕 以上説明したように、本発明によれば、多孔質部材の浸
透率は軸受面の端部側に位置する部分が軸受面の中央部
側に位置する部分よりも高い。又は多孔質部材の背面の
中央部はハウジングに接触させて気体の供給を遮断した
。そのため軸受面から噴出する気体の流量が軸受面の中
央部より端部のほうが多くなり、その結果噴出気体の圧
力分布が軸受面全面にわたって均一化に近づき、高剛性
高負荷容量で傾きに対しても抵抗力が大きい多孔質気体
軸受を提供できるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第一の実施例を流量及び圧カバターン
と共に示す縦断面図、第２図は本発明の第二の実施例を
示す縦断面図、第３図は本発明の第三の実施例を示す縦
断面図、第４図、第５図はそれぞれ本発明の更に他の実
施例としてラジアル軸受に適用した場合の縦断面図、第
６図は従来の多孔質気体軸受を流量及び圧カバターンと
共に示す縦断面図である。 】はハウジング、２ば多孔質部祠、３　１３は背面キャ
ビティ、４は軸受面、１４は接触面。 １　】 ρｄ　　１ｖ 第６図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ハウジング内に多孔質部材を配設して取付け、前
   記ハウジングと多孔質部材との間に設けた背面キャビテ
   ィに給気した気体が多孔質部材に設けた軸受面から噴出
   する多孔質気体軸受において、前記多孔質部材の浸透率
   は軸受面の端部側に位置する部分が軸受面の中央部側に
   位置する部分よりも高いことを特徴とする多孔質気体軸
   受。
2. （２）ハウジング内に多孔質部材を配設して取付け、前
   記ハウジングと多孔質部材との間に設けた背面キャビテ
   ィに給気した気体が多孔質部材に設けた軸受面から噴出
   する多孔質気体軸受において、前記背面キャビティは多
   孔質部材の背面の端部とハウジングとの間に設け、前記
   多孔質部材の背面の中央部はハウジングに接する接触面
   を有することを特徴とする多孔質気体軸受。