JPH03244827A

JPH03244827A - 静圧気体軸受

Info

Publication number: JPH03244827A
Application number: JP4077490A
Authority: JP
Inventors: Takashi Murai; 隆司村井; Norio Kamiya; 神谷　紀男
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 1990-02-21
Filing date: 1990-02-21
Publication date: 1991-10-31
Anticipated expiration: 2015-11-06
Also published as: JP3106474B2

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、静圧気体軸受の耐焼付性の改良に関する。

［従来の技術］静圧気体軸受は、絞りを通過させた圧縮気体を軸受すき
まへ導き、その圧力分布で負荷能力と軸受剛性を得るも
ので、高精度の軸受として精密機械等に利用される。

絞りの形式には、多孔質材を用いる多孔質形。

数個〜数十個の小穴が用いられる多数孔形、浅く細い溝
を利用する表面絞り形等の種類があり、性能上の要求に
より使い分けられる。例えば軸受すきまが小さく高精度
、高剛性をねらう場合には、多孔質形と表面絞り形が適
している。一方、加工の容易さ、大型軸受という点では
多数孔形が適している。また、相手部材が回転軸で、遠
心力による回転軸の膨張等が生して、回転時の軸受すき
まが静止時とは異なり変化する（変化の大きいものは１
００〜１４０μｍに及ぶ）場合には、多孔質絞りは使用
困難であり、多数孔形が用いられている。

従来の多数孔形の静圧気体軸受には、例えば特開昭６２
−１３７４１３号公報に示されるようなものがある。こ
のものは、軸受部材に設けた軸受面が相手部材に対向し
ており、その軸受面には給気源に通ずる通気孔が設けら
れている。そして、軸方向の小径の貫通孔を有するボル
トを絞り部材とし、通気孔のめねじに螺合することによ
り軸方向に移動可能なオリフィス絞りを形成している。

また、従来の多孔質形の静圧気体軸受には、例えば第４
図に示されるようなものがある。このものは、ハウジン
グｌの内面に多孔質材からなる軸受部材２を配設し、そ
の軸受面３が相手部材である回転軸４に軸受すきまＳを
介して対向している。

軸受部材２とハウジング１との間には円環状の給気キャ
ビティ５があり、ハウシング１に設けられた給気孔６を
介して図外の給気源に通じている。

そして、軸受の耐焼付性を改善するため、絞り部材であ
る多孔質材は優れた摺動性を有するカーボン又はグラフ
ァイトを圧粉した後に焼結して形成したものを用いてい
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし従来の静圧気体軸受にあっては、絞りにカーボン
又はグラファイトからなる多孔質部材を用いたものは、
材質自体の機械的強度が低いから大きさに限度があり、
小型の静圧気体軸受に限られる。一方、サイズが比較的
大きいものが形成できる多数孔形の静圧気体軸受は、ス
テンレス鋼。

機械構造用炭素鋼等にメツキを行ったものを使用するか
ら、軸受の焼付事故が多い、という問題点がある。

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、その目的とするところは、カーボン又はグ
ラファイトを用いながらしかも機械的強度を向上させる
ことにより、比較的サイズが大きく、しかも摺動性が良
好で焼付事故を防止できる静圧気体軸受を提供すること
にある。

〔課題を解決するための手段］上記目的を達成するため、本出願の発明は、軸受部材に
設けた軸受面は相手部材に対向し、前記軸受面には給気
源に通ずる通気孔が設けられ、前記通気孔に配設した絞
り部材を軸受部材に取付け、前記絞り部材は軸方向の貫
通孔を有する。しかして前記軸受部材は、カーボンから
なる多孔質体に樹脂が含浸されている。

前記軸受部材はグラファイトからなる多孔質体に樹脂が
含浸されているものとすることができる。

また、前記軸受部材はカーボンからなる多孔質体に金属
が含浸されているものとすることができる。

また、前記軸受部材はグラファイトからなる多孔質体に
金属が含浸されているものとすることができる。

また、前記軸受部材は金属とカーボンとからなる焼結体
で形成したものとすることができる。

また、前記軸受部材は金属とグラファイトとからなる焼
結体で形成したものとすることができる。

前記絞り部材は多孔性である。

〔作用〕

相手部材に軸受すきまを介して対向する軸受部材は、摺
動性のよいカーボンまたはグラファイトからなる多孔質
体で形成するとともに、溶けた樹脂又は金属を含浸させ
て固化し結合させている。

あるいは、金属とカーボン又はグラファイトとからなる
焼結体で形成されている。そのため、軸受部材の機械的
強度が従来のカーボンまたはグラファイトのみからなる
多孔質体で形成した場合に比し大幅に向上し、比較的大
きい静圧気体軸受を形成することが可能になった。

しかも摺動性のよい材料を含んでいるから、たとえ軸受
部材が相手部材に接触しても焼付を防止することができ
る。

また、上記の軸受部材に、軸方向の貫通孔を有する多孔
性の絞り部材を取付けている。この絞り部材の気体通過
抵抗は、多孔質部分の方が貫通孔より逼かに大きい。し
たがって、軸受すきまが大きいとき（例えば相手部材で
ある回転軸が無負荷で偏心がないとき）は、絞り部材に
供給された圧縮気体は抵抗の小さい貫通孔の方を通過し
、多孔質静圧気体軸受として機能する。これに対して軸
受すきまが変化して小さくなると（例えば回転軸が負荷
のため偏心したとき）、偏心側の軸受面圧が高くなって
給気圧力との差が減少するから、絞り部材の貫通孔の通
過抵抗と多孔質部分の通過抵抗とがほぼ等しくなり、圧
縮気体は多孔質部分をも通過し多孔質形静圧気体軸受と
しての機能が発揮される。

すなわち、従来の単なる多孔質形の絞りのみを用いた静
圧気体軸受とは異なり、軸受すきまの寸法が大小に変化
する場合も好適に機能できる。

（実施例〕以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。なお
、従来と同一または相当部分には同一符号を付しである
。

第１図は、本発明を大型の軸受に適用した第１の実施例
を示す縦断面図である。ハウジング１の内面に配設され
た軸受部材１２は、カーボン又はグラファイトを圧粉成
形した後に焼結してなる多孔質体に熔けた合成樹脂を含
浸し固化しである。

その軸受部材１２の内周面は円筒状の軸受面３とされ、
相手部材である回転軸４に軸受すきまＳを介して対向し
ている。軸受部材１２の外周面には円環状の給気キャビ
ティ５が設けられている。さらに給気キャビティ５から
軸受部材１２内を半径方向に貫通して軸受面３に開口す
る通気孔１３が、めねし１４を有して周等分に複数箇所
に設けられている。この通気孔１３は給気キャビティ５
からハウジング１に設けられた給気孔６を介して図外の
給気源に通じている。

上記の各通気孔１３には絞り部材１５が取付けられてい
る。絞り部材１５は、カーボン又はグラファイトを圧粉
成形した後に焼結してなる円筒形状の多孔質体で、軸心
部には回転軸４例の先端部が小径の絞り１７とされた軸
方向の貫通孔１８を備えている。また、第２図に示すよ
うに、円筒状の胴部１５ａのハウジング１側の一端部に
フランジ１５ｂを備えると共に胴部１５ａの外面に雄ね
じ１９が設けられており、この雄ねじ１９を軸受部材１
２のめねじ１４に螺合することにより、軸受部材１２に
固定されている。もっとも、絞り部材１５の固定手段と
しては上記のねじによるもの以外に、圧入や接着等を採
用してもよい。

絞り部材１５の多孔質体には樹脂含浸を施さず、通気性
が保たれている。しかして、この多孔質体部分の通気抵
抗ｒの大きさは、絞り１７の通気抵抗Ｒに比べて蟲かに
大きくなっている（ｒ）Ｒ）。

次に作用を述べる。

給気源から給気孔６に供給された圧縮気体は、給気キャ
ビティ５を経て各絞り部材１５の貫通孔１８に分配され
、絞り１７を通過して軸受すきまＳに噴出し、回転軸４
を軸受面３に対して非接触に支持する。回転軸４は無負
荷のときは軸受面３と同心であり、偏心率（＝変位量／
無負荷時の半径方向の軸受すきまＳの寸法）はほぼ零で
ある。

このとき、給気キャビティ５に供給された圧縮気体は、
通気抵抗のより小さい貫通孔１８から絞り１７を通過し
、通気抵抗の大きい多孔質体の部分は殆ど通らない。す
なわち絞り部材１５は大型の軸受に好適な多数孔形静圧
気体軸受として機能する。

いま、回転軸４が負荷のために偏心して軸受面３に接近
し、第１図の絞り１７側において軸受すきまＳの寸法が
極めて小さくなると（例えば１〜３μｍ程度）、接近し
た側の軸受面圧が高まり給気圧力ＰＡとの差が減少する
。その結果、通常の多数孔形静圧気体軸受ではその軸受
性能が低下する。しかしこの実施例にあっては、絞り１
７からの通気抵抗と絞り部材１５の多孔質部分の通気抵
抗とがほぼ等しくなり、圧縮気体は多孔質部分をも通過
して軸受すきまＳに供給される。すなわち、絞り部材１
５は軸受すきまの小さい場合に好適な多孔質形静圧気体
軸受としての機能を発揮し、軸受性能の低下が防止され
る。

また万一、回転軸４が軸受面３に接触しても、軸受部材
１２を構成しているカーボン又はグラファイトの潤滑性
により、焼付きは防止される。

上記実施例によれば、軸受部材１２はカーボン又はグラ
ファイトを圧粉成形し焼結して得られた多孔質体に、合
成樹脂を含浸して形成した。そのため機械的強度が高く
なり、焼付きが防止できると共に大型の静圧気体軸受に
適用できるという効果がある。また、絞り部材１５は樹
脂含浸しない多孔質体に絞り１７を設けたものであり、
軸受すきまＳの大小の変化に対応して多数花形または多
孔質形静圧気体軸受としての機能をそれぞれ発揮できる
という効果がある。

第３回には第２の実施例を示す。

これは、大型の内輪回転形円錐タイプ静圧気体軸受の例
である。間座２０に相対する内輪２１゜２１がボルトに
よって一体的に固着されて相手部材である回転軸４を構
成している。内輪２１の外周面は内側が小径の円すい面
２１Ａになっている。

この内輪２１．２１の外周を取りまいて、外輪である軸
受部材２２がブラケット３０に固定支持されている。軸
受部材２２はカーボンまたはグラファイトを圧粉成形し
た後に焼結してなる多孔質体に合成樹脂を含浸し固化し
たものである。その軸受部材２２の内周面は内側に小径
の円すい面の軸受面３とされ、相手部材である内輪２↓
の円すい面２１Ａに軸受すきまＳを介して対向している
。

軸受部材２２の外周面には円環状の給気キャビティ５が
設けられている。さらに、給気キャビティ５から軸受部
材２２内を斜め二方向に分岐して貫通し、円すい面の軸
受面３に開口する通気孔２３が、周等分に複数箇所に設
けられている。この通気孔２３は給気キャビティ５から
図外の給気孔を介して給気源に通している。

上記の各通気孔２３の軸受面３側の末端部には、絞り部
材２５が取付けられている。絞り部材２５は、カーボン
又はグラファイトを圧粉成形した後に焼結してなる円筒
形状の多孔質体で、軸心部には内輪２１例の先端部が小
径の絞り２７とされた軸方向の貫通孔２８を備えている
。

以上のように構成された第２の実施例にあっては、軸受
面３が円すい面とされており、短い軸方向寸法で十分の
スラスト兼ラジアルの負荷容量と剛性とが得られるとい
う利点がある。その他の作用効果については、上記第１
の実施例の場合と同様である。

なお、上記第１．第２の各実施例において、軸受部材１
２．２２はカーボン又はグラファイトを圧粉成形した後
に焼結してなる多孔質体に合成樹脂を含浸させて形成し
た場合を説明したが、合成樹脂に代えて亜鉛、銅、鉛等
の溶融金属を含浸させて固化したものでもよい。

また、軸受部材は金属とカーボン、又は金属とグラファ
イトをまぜて圧粉成形したものを焼結して形成すること
もできる。

また、軸回転タイプのジャーナル軸受及び内輪回転形円
錐タイプ静圧気体軸受のみではなく、軸固定タイプや内
輪固定外輪回転タイプの軸受にも適用可能である。その
場合は、軸受部材である内輪又は軸に軸受面が設けられ
、この軸受面には給気源に通しる通気孔が設けられ、通
気孔に配設した絞り部材が軸受部材に取付けられる。ま
た、スラスト軸受、直動の静圧気体軸受等にも適用でき
る。

また、絞り部材１５はカーボン又はグラファイトからな
る多孔質体に樹脂または金属を含浸して強度を強くして
もよい。この場合も、絞り部材１５は適度な通気性を有
する多孔性である。

また、絞り１７としては自戒絞り、オリフィス絞り１毛
細管絞り等がある。

また、給気キャビティ５については、上記各実施例はい
ずれも軸受部材１２．２２に設けた場合を述べたが、反
対側すなわち第１の実施例であればハウジング１、第２
の実施例であればブラケット３０に設けてもよい。

（発明の効果〕以上説明したように、本発明によれば、静圧気体軸受に
おける軸受部材をカーボン又はグラファイトとからなる
焼結体に樹脂または金属が含浸されているもの、あるい
は金属とカーボン又はグラファイトとからなる焼結体と
した。そのため、機械的強度を向上させることができて
軸受サイズに制限がなく、しかも摺動性が良好で焼付事
故を防止できる静圧気体軸受を提供できるという効果が
得られる。また、軸方向の貫通孔を有する絞り部材を多
孔性に形成したため、多数孔形と多孔質形との両方の特
性を兼用することができて、軸受すきまの広範囲の変動
にも自動的に追従する静圧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圓は本発明の第１の実施例の縦断面図、第２図はそ
の絞り部材の拡大継断面図、第３図は第２の実施例の縦
断面図、第４図は従来の多孔質形静圧気体軸受の一例を
示す縦断面図である。２．１２は軸受部材、３は軸受面、４は相手部材、１３
．２３は通気孔、１５．２５は絞り部材、１８．２８は
貫通孔。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）軸受部材に設けた軸受面は相手部材に対向し、前
記軸受面には給気源に通ずる通気孔が設けられ、前記通
気孔に配設した絞り部材を軸受部材に取付け、前記絞り
部材は軸方向の貫通孔を有する静圧気体軸受において、前記軸受部材はカーボンからなる多孔質体に樹脂が含浸
されていることを特徴とする静圧気体軸受。
（２）軸受部材に設けた軸受面は相手部材に対向し、前
記軸受面には給気源に通ずる通気孔が設けられ、前記通
気孔に配設した絞り部材を軸受部材に取付け、前記絞り
部材は軸方向の貫通孔を有する静圧気体軸受において、前記軸受部材はグラファイトからなる多孔質体に樹脂が
含浸されていることを特徴とする静圧気体軸受。
（３）軸受部材に設けた軸受面は相手部材に対向し、前
記軸受面には給気源に通ずる通気孔が設けられ、前記通
気孔に配設した絞り部材を軸受部材に取付け、前記絞り
部材は軸方向の貫通孔を有する静圧気体軸受において、前記軸受部材はカーボンからなる多孔質体に金属が含浸
されていることを特徴とする静圧気体軸受。
（４）軸受部材に設けた軸受面は相手部材に対向し、前
記軸受面には給気源に通ずる通気孔が設けられ、前記通
気孔に配設した絞り部材を軸受部材に取付け、前記絞り
部材は軸方向の貫通孔を有する静圧気体軸受において、前記軸受部材はグラファイトからなる多孔質体に金属が
含浸されていることを特徴とする静圧気体軸受。
（５）軸受部材に設けた軸受面は相手部材に対向し、前
記軸受面には給気源に通ずる通気孔が設けられ、前記通
気孔に配設した絞り部材を軸受部材に取付け、前記絞り
部材は軸方向の貫通孔を有する静圧気体軸受において、前記軸受部材は金属とカーボンとからなる焼結体である
ことを特徴とする静圧気体軸受。
（６）軸受部材に設けた軸受面は相手部材に対向し、前
記軸受面には給気源に通ずる通気孔が設けられ、前記通
気孔に配設した絞り部材を軸受部材に取付け、前記絞り
部材は軸方向の貫通孔を有する静圧気体軸受において、前記軸受部材は金属とグラファイトとからなる焼結体で
あることを特徴とする静圧気体軸受。
（７）絞り部材は多孔性である請求項（１）〜（６）の
いずれかに記載の静圧気体軸受。