JPH04136322U - 空気軸受装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 切削工具の回転軸が変位した場合に、回転軸
と軸受部材との接触による焼き付きを確実に回避する。 【構成】 回転軸２５と軸受部材１８、１９との間の間
隙に加圧空気による空気層を形成し、該空気層によって
回転軸２５を回転自在に支持する空気軸受装置におい
て、加圧空気による支持力に抗して回転軸２５に偏倚荷
重が加わった場合に、回転軸２５の移動を拘束するため
軸受部材１８、１９の内径に比べ小なる内径を有する支
承部材３１、３２を備えることを特徴とする。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、加圧空気による空気層によって回転軸を非接触で支承する空気軸 受装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来から、軸受部材の外周部に加圧空気による空気層を形成し、この空気層に よって回転軸を回転自在に支持する空気軸受装置が提案されている。図４はその 一従来例を示し、同図において、１，２は端部ハウジングで、このうち端部ハウ ジング２には給気通路３および排気通路４が設けられている。５は端部ハウジン グ２の中心部に形成された排気室で、排気通路４に連通している。６，７，８， ９，１０はそれぞれ給気通路１１，１２，１３および排気通路１４，１５を備え たセグメントで、これらは端部ハウジング１，２間に設置されている。ここで、 給気通路１１，１３は給気通路３に連通し、給気通路１２は図示しない別系統の 給気通路に連通している。１６，１７は端部ハウジング１，セグメント６の内周 およびセグメント７，８の内周にそれぞれ気密的に設置されたコ字状断面のリン グ体からなる軸受部材で、これらの内壁および側壁には給気孔１６ａ，１６ｂお よび１７ａ，１７ｂが穿設されている。また、１８，１９は軸受部材１６，１７ 内の空気室で、これらがそれぞれ上記給気通路１１，１３に連通している。２０ はセグメント６，７の内周に設置されたリング状の給気孔２４及び排気孔２０ａ ，２０ｂを備えた軸受間座で、これには３本のリング溝２１，２２，２３が設け られ、リング溝２２にはロータ支持部材２０の内端に開口する給気孔２４が連設 されている。なお、リング溝２２および給気孔２４は給気通路１２に連通してい る。また、リング溝２１，２３は軸受間座２０内に開口する排気孔２０ａ，２０ ｂに連通し、さらに排気通路１４，１５に連通している。

【０００３】 一方、２５はスピンドルとしての回転軸で、端部ハウジング１，２およびセグ メント６〜１０の内部に回転自在に設けられ、一端は端部ハウジング１の外部に 突出し、他端は上記排気室５内に臨んでいる。２６は回転軸２５の中央部に設け た円板状のロータで、このロータ２６の外周に上記給気孔２４が臨んでいる。２ ７，２８はロータ２６の両側に設けた円板状の受板で、これらの受板２７，２８ の外側面には上記給気孔１６ｂ，１７ｂが臨んでいる。なお、Ａは端部ハウジン グ１，２およびセグメント６〜１０間の隙間や給気通路などを塞ぐシール材であ る。

【０００４】 次に動作について説明する。上記構成になる空気軸受装置では、給気通路３に 給気されていない場合（静止状態）には、回転軸２５は軸受部材１６，１７の内 周面の一部に支持される。一方、回転軸２５を回転駆動する場合には、上記給気 通路３から給気通路１１，１３を通じて空気室１８，１９に圧縮空気を供給する 。また、このときセグメント７に設けた別系統の給気通路１２からもリング溝２ ２内に圧縮空気を供給する。これにより、空気室１８，１９内の空気は給気孔１ ６ａ，１７ａからラジアル方向に噴出されて、この回転軸２５と軸受部材１６， １７との間の間隙に作られた加圧空気による空気層によって回転軸２５を回転自 在に支承する。つまり、回転軸２５は軸受部材１６，１７に対して非接触状態に てラジアル方向に支承される。このとき、給気孔２４から噴出される空気もロー タ２６の外周に吹き付けられ、このロータ２６を回転させる。さらに、各空気室 １８，１９内の空気は給気孔１６ｂ，１７ｂから受板２７，２８の各側面に吹き 付けられ、軸受部材１６，１７と各受板２７，２８との間に空気層を形成して、 これら相互の接触を防止しながら、回転軸２５のスラスト方向の偏倚を防止する ものである。

【０００５】 従って、かかる空気層に支承された状態で回転軸２５が回転付勢させることに より、図５（ａ）に示すように、回転軸２５はラジアル方向およびスラスト方向 において周辺との機械的接触が生じることがなく、接触抵抗零の状態で高能率回 転することになる。また、この場合において、軸受部材１６，１７および回転軸 ２５間、ロータ２６および軸受間座２０間、軸受部材１６，１７および受板２７ ，２８間に噴出された後の空気は、これらに連続する間隙を通って排気室５に集 められると共に、排気孔２０ａ，２０ｂを通して排気通路４から外へ排出され、 また端部ハウジング１の間隙から外へ排出される。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

従来の気体軸受装置は以上のように構成されているので、何らかの原因で、例 えば一部の給気孔１６ａ，１７ａからの空気噴出圧が低下したり、或はラジアル 方向の大きな力によって、回転軸２５の偏倚荷重Ｗが上記空気層による支持力を 超えた場合には、例えばその回転軸２５が回転中に、図５（ｂ）に示すように、 軸受部材１６に接触し、焼き付けを生じてしまうなどの問題点があった。

【０００７】 この考案は上記のような問題点に着目してなされたものであり、回転軸２５の 偏倚荷重が空気層による支持力を超えた場合でも、回転軸が軸受部材に接触する ことによる焼き付けを回避できる気体軸受装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

この考案にかかる気体軸受装置は、切削工具を先端部に固定した回転軸と該回 転軸の軸受部材との間の間隙に加圧空気による空気層を形成し、該空気層によっ て前記回転軸を回転自在に支持する空気軸受装置において、上記加圧空気による 支持力に抗して上記回転軸に偏倚荷重が加わった場合に当該回転軸の移動を拘束 するため、上記軸受部材の内径に比べ小なる内径を有する支承部材を備えること を特徴とする。

【０００９】

【作用】

この考案における支承部材は、偏倚荷重を受けて回転軸がラジアル方向に偏倚 した際に、前記支承部材の内径が前記回転軸と当接して回転軸の移動を拘束する ように作用する。

【００１０】

【実施例】

以下、この考案の一実施例を図について説明する。図１において、１，２は端 部ハウジングで、このうち端部ハウジング２には給気通路３および排気通路４が 設けられている。５は端部ハウジング２の中心部に形成された排気室で、排気通 路４に連通している。６，７，８，９，１０はそれぞれ給気通路１１，１２，１ ３および排気通路１４，１５を備えたセグメントで、これらは端部ハウジング１ ，２間に設置されている。ここで、給気通路１１，１３は給気通路３に連通し、 給気通路１２は図示しない別系統の給気通路に連通している。１６，１７は端部 ハウジング１，セグメント６の内周およびセグメント７，８の内周にそれぞれ気 密的に設置されたコ字状断面のリング体からなる軸受部材で、これらの内壁およ び側壁には給気孔１６ａ，１６ｂおよび１７ａ，１７ｂが穿設されている。また 、１８，１９は軸受部材１６，１７内の空気室で、これらがそれぞれ上記給気通 路１１，１３に連通している。２０はセグメント６，７の内周に設定されたリン グ状の軸受間座で、これには３本のリング溝２１，２２，２３が設けられ、リン グ溝２２には軸受間座２０の内端に開口する給気孔２４が連設されている。ここ で、リング溝２２および給気孔２４は給気通路１２に連通している。また、リン グ溝２１，２３はロータ支持部材２０内に開口する排気孔２０ａ，２０ｂに連通 し、さらに排気通路１４，１５に連通している。

【００１１】 さらに、２５はスピンドルとしての回転軸で、端部ハウジング１，２およびセ グメント６〜１０の内部に回転自在に設けられ、一端は端部ハウジング１の外部 に突出し、他端は上記排気室５内に臨んでいる。２６は回転軸２５の中央部に設 けられた円板状のロータで、このロータ２６の外周に上記給気孔２４が臨んでい る。２７，２８はロータ２６の両側に設けられた円板状の受板で、これらの受板 ２７，２８の外側面には上記給気孔１６ｂ，１７ｂが臨んでいる。なお、Ａは端 部ハウジング１，２およびセグメント６〜１０間の隙間や給気通路などを塞ぐシ ール材、３１，３２は端部ハウジング１，２に連設したリング状の支承部材であ り、これらに設けた透孔３１ａ，３２ａは各軸受部材１６，１７の内径よりも小 なる内径（例えば数ミクロン程度）を有している。そして、これらの透孔３１ａ ，３２ａ内に回転軸２５が挿通されている。

【００１２】 かかる構成になる気体軸受装置では、従来例と同じく、各軸受部材１６，１７ の空気室１８，１９から噴出される加圧空気で形成される空気層によって、回転 軸２５を接触抵抗を生じることなく回転支承することができる。従って、図５（ ａ）に示すように、上記空気層に支承された状態では、回転軸２５を高能率で回 転させることができる。

【００１３】 一方、一部の給気孔１６ａ，１７ａからの空気噴出圧の低下や回転軸２５に対 する不平衡荷重の印加などによって、図２に示すように、加圧空気による空気層 による支持力を超えた偏倚荷重Ｗが作用した場合には、上記回転軸２５が図示の ように偏倚して、例えば軸受部材１６の内周面側に接触しようとするが、支承部 材３１の透孔３１ａの内径に先に接触することとなり、回転軸２５と軸受部材１ ６との接触が回避される。このため、この軸受部材１６と回転軸２５との接触お よびこれに伴う回転軸の回転中の焼き付き、さらには軸受部材１６の破損を、未 然に防止できる。なお、この場合において、回転軸２５と支承部材３１との間で 焼き付きを生じることがあるが、この支承部材３１，３２は通常薄い板材からな り、各軸受部材１６，１７に対して着脱容易な構成としておけば、新しいものと 交換することで損傷による回転軸２５への傷害拡大を回避できる。また、回転軸 ２５の外周にも多少傷が付くが、軸受部材１６，１７に対向する部分には傷が付 かないため、性能劣化を招くことはない。

【００１４】 図３はこの考案の他の実施例を示す。これは各軸受部材１６，１７の側面に、 支承部材としてのボールベアリング４１，４２をそれぞれ取り付けたものであり 、このボールベアリング４１，４２の内径は各軸受部材１６，１７の内径よりも 小なる内径に設定されている。かかる構成になる気体軸受装置では、回転軸２５ が偏倚荷重を受けて大きく変位した場合にも、回転軸２５がこれらのボールベア リング４１，４２により支持されるので、回転軸２５，ボールベアリング４１， ４２および軸受部材１６，１７の相互間では大きな摩擦力が作用せず、これらの 部材を損傷するのを確実に防止できる。同様にして、受板２７，２８および各軸 受部材１６，１７間に支承部材（図示しない）やボールベアリングなどを介在す ることで、スラスト方向への回転軸２５の偏倚時においても受板２７，２８や軸 受部材１６，１７のスラスト方向の対向面が損傷するのを防止できる。

【００１５】

【考案の効果】

以上のようにこの考案によれば、前記軸受部材の内径に比べ小なる内径を有す る支承部材を備えたので、上記回転軸の偏倚荷重が上記加圧空気による空気層の 支持力に抗して働いた場合に、上記回転軸が支承部材と当接するため、上記回転 軸が上記軸受部材に直接接触するのを防止することができ、回転軸と軸受部材と の接触による焼き付きを確実に回避でき、軸受部材の寿命、さらには空気軸受装 置全体の寿命を長く保つことができるなどの効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案の一実施例による空気軸受装置を示す
断面図である。

【図２】図１における回転軸と軸受部材との関係を示す
説明図である。

【図３】この考案の他の実施例による空気軸受装置を示
す断面図である。

【図４】従来の空気軸受装置を示す断面図である。

【図５】図５（ａ）は図４における回転軸の正常位置を
示す説明図、図５（ｂ）は図４における回転軸の偏倚状
況を示す説明図である。

【符号の説明】

１６ 軸受部材 １７ 軸受部材 ２５ 回転軸 ３１ 支承部材 ３２ 支承部材

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 切削工具を先端部に固定した回転軸と該
   回転軸の軸受部材との間の間隙に加圧空気による空気層
   を形成し、該空気層によって前記回転軸を回転自在に支
   持する空気軸受装置において、上記加圧空気による支持
   力に抗して上記回転軸に偏倚荷重が加わった場合に当該
   回転軸の移動を拘束するため、上記軸受部材の内径に比
   べ小なる内径を有する支承部材を備えることを特徴とす
   る空気軸受装置。