JPH03244827A - 静圧気体軸受 - Google Patents

静圧気体軸受

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JPH03244827A
JPH03244827A JP4077490A JP4077490A JPH03244827A JP H03244827 A JPH03244827 A JP H03244827A JP 4077490 A JP4077490 A JP 4077490A JP 4077490 A JP4077490 A JP 4077490A JP H03244827 A JPH03244827 A JP H03244827A
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隆司 村井
Norio Kamiya
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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 (7)

    【特許請求の範囲】
  1. (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. (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. (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. (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. (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. (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. (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。
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