JPH05240250A - 静圧流体軸受装置 - Google Patents
静圧流体軸受装置Info
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- JPH05240250A JPH05240250A JP7608392A JP7608392A JPH05240250A JP H05240250 A JPH05240250 A JP H05240250A JP 7608392 A JP7608392 A JP 7608392A JP 7608392 A JP7608392 A JP 7608392A JP H05240250 A JPH05240250 A JP H05240250A
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Landscapes
- Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
Abstract
(57)【要約】 (修正有)
【目的】 流体軸受であるが、衝撃や振動荷重による軸
の偏りに素早く対応して、金属接触を防止する装置を備
えた静圧流体軸受を実現する。 【構成】 回転軸20が固定ケース10内に挿入され、
回転軸20が圧縮空気によって回転自在に支持された静
圧流体軸受装置であって、回転軸20の周囲に対向する
ケース内周面、またはケース内周面に対向する回転軸2
0の周囲に、複数のストッパー用油溜り部30が円周方
向に間隔を開けて設けられ、油溜り部30は、所定の圧
力および所定の流量の油を供給する液圧ポンプ35に接
続されている。
の偏りに素早く対応して、金属接触を防止する装置を備
えた静圧流体軸受を実現する。 【構成】 回転軸20が固定ケース10内に挿入され、
回転軸20が圧縮空気によって回転自在に支持された静
圧流体軸受装置であって、回転軸20の周囲に対向する
ケース内周面、またはケース内周面に対向する回転軸2
0の周囲に、複数のストッパー用油溜り部30が円周方
向に間隔を開けて設けられ、油溜り部30は、所定の圧
力および所定の流量の油を供給する液圧ポンプ35に接
続されている。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、静圧流体軸受装置に関
する。より詳しくは、本発明は、高速スピンドルの採用
で従来に比べて大幅に生産性が向上できる分野、限定的
ではないが、例えばCVJ研削盤、CBN研削盤、MC
用高速スピンドル(非鉄合金切削用)、金型切削用MC
高速スピンドル等の軸径20〜60mmで毎分4〜10万
回転する工作機械用高速スピンドルに適した静圧流体軸
受装置に関する。
する。より詳しくは、本発明は、高速スピンドルの採用
で従来に比べて大幅に生産性が向上できる分野、限定的
ではないが、例えばCVJ研削盤、CBN研削盤、MC
用高速スピンドル(非鉄合金切削用)、金型切削用MC
高速スピンドル等の軸径20〜60mmで毎分4〜10万
回転する工作機械用高速スピンドルに適した静圧流体軸
受装置に関する。
【0002】
【従来の技術】上述のような毎分4〜10万回転で回転
するスピンドルにボールベアリングを使用したのでは、
寿命が短く(3〜12ヶ月)信頼性にも欠け、更に温度
上昇、騒音も相当程度大きく、この種の高速スピンドル
は積極的に広く使用されるに至っていない。
するスピンドルにボールベアリングを使用したのでは、
寿命が短く(3〜12ヶ月)信頼性にも欠け、更に温度
上昇、騒音も相当程度大きく、この種の高速スピンドル
は積極的に広く使用されるに至っていない。
【0003】これに対して、気体軸受は低摩擦高速回
転、高い回転精度、定常負荷に対する高い軸受剛性、広
い温度領域での運転、油のない清浄運転、放射能場での
運転等において、ころがり軸受に比べ極めて優れた特性
を有している。すなわち、気体軸受は高速領域におい
て、極めて損失も少なく、金属接触がないので寿命もほ
ぼ永久と考えてよい。
転、高い回転精度、定常負荷に対する高い軸受剛性、広
い温度領域での運転、油のない清浄運転、放射能場での
運転等において、ころがり軸受に比べ極めて優れた特性
を有している。すなわち、気体軸受は高速領域におい
て、極めて損失も少なく、金属接触がないので寿命もほ
ぼ永久と考えてよい。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、気体軸
受は高速回転中に瞬間的にでも大きな衝撃荷重がかかる
と、直ちに焼付きなどの破滅的な軸受の損傷を招くひ弱
な軸受の面があり、また気体の圧縮性に起因して軸の回
転振動、外部荷重の変動などと共振し、同様に破滅的な
軸受の損傷に至る気難しい軸受である。
受は高速回転中に瞬間的にでも大きな衝撃荷重がかかる
と、直ちに焼付きなどの破滅的な軸受の損傷を招くひ弱
な軸受の面があり、また気体の圧縮性に起因して軸の回
転振動、外部荷重の変動などと共振し、同様に破滅的な
軸受の損傷に至る気難しい軸受である。
【0005】磁気軸受の採用も考えられる手段の1つで
あるが、高価で且つ形状的にもかなり大きなものとなる
ので、且つ気体軸受と同様の欠陥を完全に逃れることは
できないので実用的でない。
あるが、高価で且つ形状的にもかなり大きなものとなる
ので、且つ気体軸受と同様の欠陥を完全に逃れることは
できないので実用的でない。
【0006】
【発明の目的】本発明は流体軸受であるが、衝撃や振動
荷重による軸の偏りに素早く対応して、金属接触を防止
する装置を備えた静圧流体軸受を実現することを目的と
する。
荷重による軸の偏りに素早く対応して、金属接触を防止
する装置を備えた静圧流体軸受を実現することを目的と
する。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明においては上記の
目的を、回転軸が固定ケース内に挿入され、該回転軸が
圧縮空気によって回転自在に支持された静圧流体軸受装
置において、前記回転軸の周囲に対向するケース内周
面、またはケース内周面に対向する回転軸の周囲に、複
数のストッパー用油溜り部が円周方向に間隔を開けて設
けられ、該油溜り部に、所定の圧力および所定の流量の
油を供給する液圧ポンプに接続されていることを特徴と
する静圧流体軸受装置により達成する。
目的を、回転軸が固定ケース内に挿入され、該回転軸が
圧縮空気によって回転自在に支持された静圧流体軸受装
置において、前記回転軸の周囲に対向するケース内周
面、またはケース内周面に対向する回転軸の周囲に、複
数のストッパー用油溜り部が円周方向に間隔を開けて設
けられ、該油溜り部に、所定の圧力および所定の流量の
油を供給する液圧ポンプに接続されていることを特徴と
する静圧流体軸受装置により達成する。
【0008】
【作用】本発明においては、気体軸受と同軸上に液体軸
受を設け、気体軸受が異常振動や過途応答遅れなどで金
属接触を起しそうになったとき、これを液体軸受により
防止させる機能を付与する。
受を設け、気体軸受が異常振動や過途応答遅れなどで金
属接触を起しそうになったとき、これを液体軸受により
防止させる機能を付与する。
【0009】液体軸受には、通常の油圧油より著しく粘
度の低い液体を使用し、且つ、供給流量も小さくする。
このようにすると、軸が正しく中心に位置しているとき
には、粘度の低い液体であるため、軸に実質的に作用す
るような圧力は発生せず、ほぼ気体軸受のみで支持され
ている。軸が中心を大きく外れると、隙間が縮まる側の
液体軸受ポケットの圧力が最大圧まで上り、この圧力上
昇により、軸が偏心し金属接触を起す以前にストッパー
の役割を果たすこととなる。なお、上述の如く、本発明
においては通常の液体軸受と異なり、著しく粘度の低い
液体を使用するので、高速回転においても軸受による大
きな粘性摩擦損失を伴うことはない。
度の低い液体を使用し、且つ、供給流量も小さくする。
このようにすると、軸が正しく中心に位置しているとき
には、粘度の低い液体であるため、軸に実質的に作用す
るような圧力は発生せず、ほぼ気体軸受のみで支持され
ている。軸が中心を大きく外れると、隙間が縮まる側の
液体軸受ポケットの圧力が最大圧まで上り、この圧力上
昇により、軸が偏心し金属接触を起す以前にストッパー
の役割を果たすこととなる。なお、上述の如く、本発明
においては通常の液体軸受と異なり、著しく粘度の低い
液体を使用するので、高速回転においても軸受による大
きな粘性摩擦損失を伴うことはない。
【0010】本発明の液体軸受は、好ましくは、円周上
に少なくとも3つのポケットをもち、それぞれのポケッ
トにはそれぞれ独立した(3台のポンプから)液の供給
を受けるようにして、ポケット相互間の液圧の干渉をな
くし隙間が著しく小さくなったポケットのみが急速に極
大圧になるようにしている。
に少なくとも3つのポケットをもち、それぞれのポケッ
トにはそれぞれ独立した(3台のポンプから)液の供給
を受けるようにして、ポケット相互間の液圧の干渉をな
くし隙間が著しく小さくなったポケットのみが急速に極
大圧になるようにしている。
【0011】圧力の最大として安全弁により210kg/
cm2 にセットすると、本発明として、例えば三連の小型
ギヤーポンプ等が使用可能となり、数十kgの金属接触防
止力が得られる。また、それぞれのポンプ流量は例えば
1l/分程度とすれば、その消費動力も特段の考慮を必
要としない。ポンプはさほど重要な機器ではないので、
ここでは数百回転の入力回転としておくと、低粘度、液
の汚れ、高圧に強いものとなる。
cm2 にセットすると、本発明として、例えば三連の小型
ギヤーポンプ等が使用可能となり、数十kgの金属接触防
止力が得られる。また、それぞれのポンプ流量は例えば
1l/分程度とすれば、その消費動力も特段の考慮を必
要としない。ポンプはさほど重要な機器ではないので、
ここでは数百回転の入力回転としておくと、低粘度、液
の汚れ、高圧に強いものとなる。
【0012】また、本発明の液体軸受を気体軸受の両外
側に設けると、気体軸受に対する防塵装置として有効で
ある。
側に設けると、気体軸受に対する防塵装置として有効で
ある。
【0013】本発明の液圧ストッパーは、ギャップセシ
ング部と衝突防止力発生部とから構成される。ギャップ
セシング部は、多数(例えば11個)の小穴が軸受内面
に開口しており、小穴はオリフスを介し供給ポンプP1
と接続されている。供給液は、圧力が中程度(例えば3
0kg/cm2 )で、流量が、1〜3l/分のそれぞれ独立
した小容量ポンプで供給し、正常なギャップ(20〜3
0μ)ではほぼ大気圧(3〜3kg/cm2 )となるように
する。
ング部と衝突防止力発生部とから構成される。ギャップ
セシング部は、多数(例えば11個)の小穴が軸受内面
に開口しており、小穴はオリフスを介し供給ポンプP1
と接続されている。供給液は、圧力が中程度(例えば3
0kg/cm2 )で、流量が、1〜3l/分のそれぞれ独立
した小容量ポンプで供給し、正常なギャップ(20〜3
0μ)ではほぼ大気圧(3〜3kg/cm2 )となるように
する。
【0014】ギャップが正常値に比べ異常に小さく(正
常値の1/3〜1/5に)なったときには、小穴の圧力
は急速に供給圧に近づく。この圧力は液圧導入バルブの
押し上げプランジャの背後に連通し、プランジャを介し
弁を押し上げ、液圧ストッパー部の油溜り部と液圧ポン
プP2とを連通させる。
常値の1/3〜1/5に)なったときには、小穴の圧力
は急速に供給圧に近づく。この圧力は液圧導入バルブの
押し上げプランジャの背後に連通し、プランジャを介し
弁を押し上げ、液圧ストッパー部の油溜り部と液圧ポン
プP2とを連通させる。
【0015】液圧ストッパー部は多数(例えば11個、
必ずしもギャップセシング部と同数である必要はない)
の油溜り部をもち、油溜り部は液圧導入バルブを介し
て、複数の液圧ストッパーの共通液圧ポンプP2に接続
されている。
必ずしもギャップセシング部と同数である必要はない)
の油溜り部をもち、油溜り部は液圧導入バルブを介し
て、複数の液圧ストッパーの共通液圧ポンプP2に接続
されている。
【0016】従って、軸が正常な位置から偏り、ある特
定のギャップセンサー小穴の圧力が高くなり、これによ
り液圧導入バルブの弁が開き、対応する方向の油溜り部
は高圧(例えば、140kg/cm2 )となり、軸をもとの
正常な位置に戻す方向へ大きな力(例えば、数百kg)が
発生する。
定のギャップセンサー小穴の圧力が高くなり、これによ
り液圧導入バルブの弁が開き、対応する方向の油溜り部
は高圧(例えば、140kg/cm2 )となり、軸をもとの
正常な位置に戻す方向へ大きな力(例えば、数百kg)が
発生する。
【0017】この場合にも、液体軸受を気体軸受の両外
側に設けると、気体軸受に対する防塵装置として有効で
ある。
側に設けると、気体軸受に対する防塵装置として有効で
ある。
【0018】
【実施例】以下、添付図面を参照して本発明の種々の実
施例を説明する。図1から図5は本発明に係る第一実施
例を示し、図1は断面図、図2は図1のA断面図、図3
は図1のB断面図、図4は図1のC断面図、図5は図1
のD断面図である。
施例を説明する。図1から図5は本発明に係る第一実施
例を示し、図1は断面図、図2は図1のA断面図、図3
は図1のB断面図、図4は図1のC断面図、図5は図1
のD断面図である。
【0019】本発明に係る静圧流体軸受装置は、符号1
0で示される円筒状をした固定ケース内に支持され、回
転軸20は固定ケースに設けられた気体軸受装置により
圧縮空気によって回転自在に支持されている。すなわ
ち、固定ケース10には図2に示すラジアル方向軸受お
よび図3に示すスラスト方向軸受が空気軸受により形成
されている。
0で示される円筒状をした固定ケース内に支持され、回
転軸20は固定ケースに設けられた気体軸受装置により
圧縮空気によって回転自在に支持されている。すなわ
ち、固定ケース10には図2に示すラジアル方向軸受お
よび図3に示すスラスト方向軸受が空気軸受により形成
されている。
【0020】固定ケース10には図1および図2に示す
ように、半径方向に空気通路11が形成されており、空
気通路11の半径方向内側は円周方向の溝12に到達し
ている。円周方向溝12から複数の絞り通路13を介し
て回転軸20の周囲に開口する複数のエアポケット部1
4に連通しており、これにより回転軸20のラジアル荷
重を支持する空気軸受が形成されている。
ように、半径方向に空気通路11が形成されており、空
気通路11の半径方向内側は円周方向の溝12に到達し
ている。円周方向溝12から複数の絞り通路13を介し
て回転軸20の周囲に開口する複数のエアポケット部1
4に連通しており、これにより回転軸20のラジアル荷
重を支持する空気軸受が形成されている。
【0021】また、図1および図3に示すように、固定
ケース10に半径方向に形成された空気通路15の内側
先端が絞り通路23を介して回転軸20に形成された円
板状部21の両側に開口する円筒状溝22とに連通して
おり、これにより円板状部21の両側からスラスト方向
荷重を受ける空気軸受が形成されている。
ケース10に半径方向に形成された空気通路15の内側
先端が絞り通路23を介して回転軸20に形成された円
板状部21の両側に開口する円筒状溝22とに連通して
おり、これにより円板状部21の両側からスラスト方向
荷重を受ける空気軸受が形成されている。
【0022】なお、上述したラジアル方向軸受は図1の
A断面部のみならず、図1に示したB断面の右隣にも同
様に形成されており、これにより回転軸20は両位置に
おいてラジアル支持され回転可能である。
A断面部のみならず、図1に示したB断面の右隣にも同
様に形成されており、これにより回転軸20は両位置に
おいてラジアル支持され回転可能である。
【0023】上述したスラスト方向軸受およびラジアル
方向軸受により回転軸20は回転可能に空気支持されて
おり、回転軸20の定常回転時においては非常に良好に
支持されるものであるが、回転軸20に突発的荷重が作
用したような場合に、上記構成のみであっては回転軸2
0が固定ケース10に接触して、前述したような種々の
問題を生じることがある。この対策として、本実施例に
おいては、回転軸20の周囲に対向するケース内周面に
ストッパー油溜り部30が設けられている。
方向軸受により回転軸20は回転可能に空気支持されて
おり、回転軸20の定常回転時においては非常に良好に
支持されるものであるが、回転軸20に突発的荷重が作
用したような場合に、上記構成のみであっては回転軸2
0が固定ケース10に接触して、前述したような種々の
問題を生じることがある。この対策として、本実施例に
おいては、回転軸20の周囲に対向するケース内周面に
ストッパー油溜り部30が設けられている。
【0024】ストッパー用油溜り部30は図4に示すよ
うに回転軸20の回りに周方向に複数個(図4において
は周方向に4つ)等配的に設けられており、これら油溜
り部30には所定の圧力および所定の流量の油がタンク
33から液圧ポンプ35により供給されるようになって
いる。
うに回転軸20の回りに周方向に複数個(図4において
は周方向に4つ)等配的に設けられており、これら油溜
り部30には所定の圧力および所定の流量の油がタンク
33から液圧ポンプ35により供給されるようになって
いる。
【0025】図示した実施例においては、図4に示すよ
うに液圧ポンプ35は四連液圧ポンプ35a〜35dと
なっており、1台の電動モータ40により四連液圧ポン
プ35が駆動されている。各液圧ポンプ35a〜35d
はそれぞれ別個のストッパー用油溜り部30に接続され
ており、且つ液圧ポンプ35a〜35dとストッパー用
油溜り部30との間にはそれぞれリリーフ弁36を設け
所定の設定圧力としている。
うに液圧ポンプ35は四連液圧ポンプ35a〜35dと
なっており、1台の電動モータ40により四連液圧ポン
プ35が駆動されている。各液圧ポンプ35a〜35d
はそれぞれ別個のストッパー用油溜り部30に接続され
ており、且つ液圧ポンプ35a〜35dとストッパー用
油溜り部30との間にはそれぞれリリーフ弁36を設け
所定の設定圧力としている。
【0026】更に、回転軸20に突設した第2の円板状
部25(図1)の両側に図5に示すようにドーナツ状の
浅溝を形成しそれぞれ回転軸20のスラスト方向の移動
を防止するスラスト液圧ストッパー用油溜り部45と
し、このスラスト液圧ストッパー用油溜り部45を液圧
ポンプ55に連通している。液圧ポンプ55は二連ポン
プ55a、55bからなり、電動モータ50によって駆
動されている。
部25(図1)の両側に図5に示すようにドーナツ状の
浅溝を形成しそれぞれ回転軸20のスラスト方向の移動
を防止するスラスト液圧ストッパー用油溜り部45と
し、このスラスト液圧ストッパー用油溜り部45を液圧
ポンプ55に連通している。液圧ポンプ55は二連ポン
プ55a、55bからなり、電動モータ50によって駆
動されている。
【0027】上述の構造からなる本発明の第一実施例に
おいては、定常状態においては気体軸受により回転軸2
0はスラスト方向およびラジアル方向に支持されてい
る。回転軸20にラジアル荷重が瞬間的に掛かり、回転
軸20と回転ケース内の間隙が定常状態から変化する
と、回転軸20の周囲の回転ケースに形成されたストッ
パー用油溜り部の圧力が高まり、回転軸はその高まった
圧力により隙間が開く方向に移動され、それにより回転
軸は定常位置となり、回転軸と回転ケースとの接触が防
止される。同様に回転軸20に急激にスラスト荷重が掛
かった場合には、回転軸20に設けられた円板状部25
の周囲に形成されたストッパー用油溜り部の圧力が上昇
し、この圧力上昇により回転軸は隙間が開く方向に上昇
した圧力により押し返され、これにより回転軸は定常位
置となる。
おいては、定常状態においては気体軸受により回転軸2
0はスラスト方向およびラジアル方向に支持されてい
る。回転軸20にラジアル荷重が瞬間的に掛かり、回転
軸20と回転ケース内の間隙が定常状態から変化する
と、回転軸20の周囲の回転ケースに形成されたストッ
パー用油溜り部の圧力が高まり、回転軸はその高まった
圧力により隙間が開く方向に移動され、それにより回転
軸は定常位置となり、回転軸と回転ケースとの接触が防
止される。同様に回転軸20に急激にスラスト荷重が掛
かった場合には、回転軸20に設けられた円板状部25
の周囲に形成されたストッパー用油溜り部の圧力が上昇
し、この圧力上昇により回転軸は隙間が開く方向に上昇
した圧力により押し返され、これにより回転軸は定常位
置となる。
【0028】上記実施例においては、気体軸受の外側に
設けた一対のストッパー用油溜り部30により気体軸受
部への防塵効果が奏される。また、上記ストッパー用油
溜り部30へは、供給される油の粘度は通常の軸受に用
いられる粘度よりも遥かに小さいもの(例えば、40℃
における動粘度が2〜10cst)とし、且つ供給され
る圧力流量も充分小さいものとすることにより、定常運
転時には、ストッパー用油溜り部30に供給された油に
より回転軸の回転が阻害されることがないようにしてい
る。
設けた一対のストッパー用油溜り部30により気体軸受
部への防塵効果が奏される。また、上記ストッパー用油
溜り部30へは、供給される油の粘度は通常の軸受に用
いられる粘度よりも遥かに小さいもの(例えば、40℃
における動粘度が2〜10cst)とし、且つ供給され
る圧力流量も充分小さいものとすることにより、定常運
転時には、ストッパー用油溜り部30に供給された油に
より回転軸の回転が阻害されることがないようにしてい
る。
【0029】また、図4を参照して説明したように、軸
の周囲に形成された複数のストッパー用油溜り部30に
それぞれ独立した液圧ポンプ35a〜35dを接続する
ことにより、仮に回転軸20が偏倚することにより一部
箇所の油溜り部30の圧力が上昇した場合にも、他の油
溜り部30の圧力が影響を受けることがなく、従って油
溜り部30のストッパー作用が確実に奏されることにな
る。
の周囲に形成された複数のストッパー用油溜り部30に
それぞれ独立した液圧ポンプ35a〜35dを接続する
ことにより、仮に回転軸20が偏倚することにより一部
箇所の油溜り部30の圧力が上昇した場合にも、他の油
溜り部30の圧力が影響を受けることがなく、従って油
溜り部30のストッパー作用が確実に奏されることにな
る。
【0030】なお、上述の実施例においては、回転軸2
0に対向する固定ケース10の内面にストッパー用油溜
り部を形成していたが、固定ケース10の内周面に対向
する回転軸20の周囲にストッパー用油溜り部(図示せ
ず)を形成してもよい。
0に対向する固定ケース10の内面にストッパー用油溜
り部を形成していたが、固定ケース10の内周面に対向
する回転軸20の周囲にストッパー用油溜り部(図示せ
ず)を形成してもよい。
【0031】また、上記実施例においては、液圧ポンプ
を4台用い、また、ストッパー用油溜り部の数は周方向
に4個設けていたが、ストッパー用油溜り部は円周方向
に3個以上設けていればよい。
を4台用い、また、ストッパー用油溜り部の数は周方向
に4個設けていたが、ストッパー用油溜り部は円周方向
に3個以上設けていればよい。
【0032】上記実施例においては、回転軸20の移動
により生じたストッパー用油溜り部の圧力上昇により回
転軸20を押し戻して正常状態としていたが、次に示す
実施例においては、回転軸の偏倚を油溜り部の圧力変化
により検出し、この検出により偏倚が検出された箇所に
重点的に軸を押し戻す油を供給するようにした例であ
る。
により生じたストッパー用油溜り部の圧力上昇により回
転軸20を押し戻して正常状態としていたが、次に示す
実施例においては、回転軸の偏倚を油溜り部の圧力変化
により検出し、この検出により偏倚が検出された箇所に
重点的に軸を押し戻す油を供給するようにした例であ
る。
【0033】この実施例を以下図6から図14を参照し
て説明する。図6は第二実施例の断面図であり、図7は
図1のI断面図であり、液圧ギャップセンサー部の詳細
を示しており、図8は図1のII矢視断面図であり、ラジ
アル荷重の液圧ストッパー部を示している。図9は図6
から図7に示した液圧ギャップセンサーおよび液圧スト
ッパー部の配管を示す回路図である。図10は図6の I
II断面図であり、スラスト荷重用の液圧ギャップセンサ
ー部を示し、図11はIV断面図であり、スラスト荷重用
の液圧ストッパー溜り部を示している。また、図13は
図6のV断面図であり、ラジアル荷重用の空気軸受部を
示しており、図14は、図6のVI断面図であり、スラス
ト荷重用の空気軸受を示している。
て説明する。図6は第二実施例の断面図であり、図7は
図1のI断面図であり、液圧ギャップセンサー部の詳細
を示しており、図8は図1のII矢視断面図であり、ラジ
アル荷重の液圧ストッパー部を示している。図9は図6
から図7に示した液圧ギャップセンサーおよび液圧スト
ッパー部の配管を示す回路図である。図10は図6の I
II断面図であり、スラスト荷重用の液圧ギャップセンサ
ー部を示し、図11はIV断面図であり、スラスト荷重用
の液圧ストッパー溜り部を示している。また、図13は
図6のV断面図であり、ラジアル荷重用の空気軸受部を
示しており、図14は、図6のVI断面図であり、スラス
ト荷重用の空気軸受を示している。
【0034】図6および図13に示すように、固定ケー
ス10には回転軸20が図13に示す空気軸受によりラ
ジアル荷重に対し支持され、また、図に示す空気軸受に
よりスラスト荷重に対して支持されて回転可能となって
いる。空気軸受は、前述した第一実施例と同様の構造で
あるので、同一の引用符号を付して、その詳細な説明は
省略する。
ス10には回転軸20が図13に示す空気軸受によりラ
ジアル荷重に対し支持され、また、図に示す空気軸受に
よりスラスト荷重に対して支持されて回転可能となって
いる。空気軸受は、前述した第一実施例と同様の構造で
あるので、同一の引用符号を付して、その詳細な説明は
省略する。
【0035】回転軸20の周囲には、ラジアル荷重によ
る回転軸の偏倚を検出し、回転軸を定常位置へ戻すため
の油溜り部が形成されている。
る回転軸の偏倚を検出し、回転軸を定常位置へ戻すため
の油溜り部が形成されている。
【0036】この実施例においては、油溜り部が偏倚を
検知するためのセンサー用油溜り部80と偏倚が検知さ
れた場合に、回転軸を定常位置に押し戻すためのストッ
パー用油溜り部30に分けられる。押し戻し用のストッ
パー用油溜り部30は図8に示すように、回転軸20の
回りに周方向に8つの油溜り部が形成されているが、こ
の油溜り部30の数は軸径が多くなる程、例えば10
個、12個と増加させることが好ましい。各油溜り部に
は後述するようにギャップセンサーによりギャップが減
少したことが検出されるとポンプ35(図9)から高圧
の油が供給されるようになっている。なお、ストッパー
用油溜り部30と回転軸20との間隙からの戻り油は図
8に破線で示す戻り通路を経てタンクへ戻入れされる。
検知するためのセンサー用油溜り部80と偏倚が検知さ
れた場合に、回転軸を定常位置に押し戻すためのストッ
パー用油溜り部30に分けられる。押し戻し用のストッ
パー用油溜り部30は図8に示すように、回転軸20の
回りに周方向に8つの油溜り部が形成されているが、こ
の油溜り部30の数は軸径が多くなる程、例えば10
個、12個と増加させることが好ましい。各油溜り部に
は後述するようにギャップセンサーによりギャップが減
少したことが検出されるとポンプ35(図9)から高圧
の油が供給されるようになっている。なお、ストッパー
用油溜り部30と回転軸20との間隙からの戻り油は図
8に破線で示す戻り通路を経てタンクへ戻入れされる。
【0037】なお、回転軸20と固定ケース10との隙
間は、正常状態で10〜30ミクロンであり、このよう
な正常ギャップでは0〜3kg/cm2 とほぼ大気圧となっ
ている。
間は、正常状態で10〜30ミクロンであり、このよう
な正常ギャップでは0〜3kg/cm2 とほぼ大気圧となっ
ている。
【0038】ギャップが小さくなった場合に、この液圧
ストッパー用油溜り部30に油を供給するための液圧ギ
ャップセンサーは図7に示すように、回転軸20の周囲
に複数のギャップセンサー用油溜り部80が形成されて
おり、この油溜り部80へは絞り81を介して油圧ポン
プ83からギャップセンサー用の20〜40kg/cm2の
圧力の油が1〜3l/分で供給されている。
ストッパー用油溜り部30に油を供給するための液圧ギ
ャップセンサーは図7に示すように、回転軸20の周囲
に複数のギャップセンサー用油溜り部80が形成されて
おり、この油溜り部80へは絞り81を介して油圧ポン
プ83からギャップセンサー用の20〜40kg/cm2の
圧力の油が1〜3l/分で供給されている。
【0039】このギャップセンサー用油溜り部80は、
この実施例においては回転軸20の回りに8個形成され
ているが、この個数は、前述の液圧ストッパー用油溜り
部と同様に回転軸20の軸径により適宜増減するもので
あり、軸径が大きくなれば、例えば10個、12個と増
加させるものである。また、回転軸20と固定ケース1
0間の隙間は、前述した液圧ストッパー部の油溜り部と
同様に10〜30ミクロン程度とし、0〜3kg/cm2 程
度のほぼ大気圧の圧力が正常ギャップで発生するように
している。
この実施例においては回転軸20の回りに8個形成され
ているが、この個数は、前述の液圧ストッパー用油溜り
部と同様に回転軸20の軸径により適宜増減するもので
あり、軸径が大きくなれば、例えば10個、12個と増
加させるものである。また、回転軸20と固定ケース1
0間の隙間は、前述した液圧ストッパー部の油溜り部と
同様に10〜30ミクロン程度とし、0〜3kg/cm2 程
度のほぼ大気圧の圧力が正常ギャップで発生するように
している。
【0040】各ギャップセンサー用油溜り部80から
は、ギャップ部の油を導き出すセンサー用導管87が導
かれている。センサー用導管87は、図9に示す液圧導
入バルブ90に導かれている。液圧導入バルブ90は筒
状をしており、その内部の一端部(図9において左側)
にはスプリング91とそのスプリング91により押し付
けられたボール92を具備したチェック弁室93が形成
されており、ボール92に対向してバルブ本体に摺動可
能にロッド95が設けられ、ロッド95の図9において
右側端面には前述したギャップセンサー用油溜り部80
からセンサー用導管87を経て圧力が導入されるように
なっている。
は、ギャップ部の油を導き出すセンサー用導管87が導
かれている。センサー用導管87は、図9に示す液圧導
入バルブ90に導かれている。液圧導入バルブ90は筒
状をしており、その内部の一端部(図9において左側)
にはスプリング91とそのスプリング91により押し付
けられたボール92を具備したチェック弁室93が形成
されており、ボール92に対向してバルブ本体に摺動可
能にロッド95が設けられ、ロッド95の図9において
右側端面には前述したギャップセンサー用油溜り部80
からセンサー用導管87を経て圧力が導入されるように
なっている。
【0041】また、前述したチェック弁が設けられてい
るチェック弁室93には、油圧ポンプ35からストッパ
ー用液圧が供給されている。また、ロッド95によりス
トッパー用ボール92が押し開かれたときに、油圧ポン
プ35から供給された液圧が前述した図8に示すストッ
パー用油溜り部30へ供給されるよう配管が接続されて
いる。なお、図7および図9においては、上記一連の部
品および配管が軸受本体と別体のように示されている
が、これらの部品は本発明に係る静圧流体軸受装置内に
組込んでいてもよく、また、これらを結ぶ配管は軸受本
体内に形成されていてもよい。ストッパー用液圧発生用
ポンプ35は、ダイイチ実施例のものと同様な低粘度の
油(例えば、40℃における動粘度が2〜10cst)
を吐き出し、吐き出し口の流量が1〜3l/分程度であ
り、この時のセット圧は140〜170kg/cm2 とする
ことが好ましい。
るチェック弁室93には、油圧ポンプ35からストッパ
ー用液圧が供給されている。また、ロッド95によりス
トッパー用ボール92が押し開かれたときに、油圧ポン
プ35から供給された液圧が前述した図8に示すストッ
パー用油溜り部30へ供給されるよう配管が接続されて
いる。なお、図7および図9においては、上記一連の部
品および配管が軸受本体と別体のように示されている
が、これらの部品は本発明に係る静圧流体軸受装置内に
組込んでいてもよく、また、これらを結ぶ配管は軸受本
体内に形成されていてもよい。ストッパー用液圧発生用
ポンプ35は、ダイイチ実施例のものと同様な低粘度の
油(例えば、40℃における動粘度が2〜10cst)
を吐き出し、吐き出し口の流量が1〜3l/分程度であ
り、この時のセット圧は140〜170kg/cm2 とする
ことが好ましい。
【0042】上記の構成は、回転軸20のラジアル荷重
を検出し、ストッパー用液圧を発生する装置であるが、
同様にスラスト荷重を検出し、ストッパー用液圧を発生
する装置がこの実施例においては設けられている。図1
1は回転軸20がスラスト方向に移動した場合にスラス
ト荷重による液圧の変化によってストッパー用液圧を発
生させるためのスラスト荷重用ストッパー用油溜り部2
2を示しており、また、図10は回転軸20のスラスト
方向移動によりギャップが変化した場合のギャップ圧力
の変化を検出するための機構を示している。図10にお
いてはポンプ97により1〜3l/分で20〜40kg/
cm2 の油が通路K1からギャップセンサーの油溜り部8
0′に供給され、油溜り部80′の一部の圧力が通路K
2から取り出され、液圧導入バルブ90′に導入され、
液圧導入バルブ90′は前述した図9の装置と同様の構
造をしており、ギャップセンサーにより圧力が増加した
ことが検出されると通路K3からストッパー用油溜り部
23に圧力が供給されるようになっている。
を検出し、ストッパー用液圧を発生する装置であるが、
同様にスラスト荷重を検出し、ストッパー用液圧を発生
する装置がこの実施例においては設けられている。図1
1は回転軸20がスラスト方向に移動した場合にスラス
ト荷重による液圧の変化によってストッパー用液圧を発
生させるためのスラスト荷重用ストッパー用油溜り部2
2を示しており、また、図10は回転軸20のスラスト
方向移動によりギャップが変化した場合のギャップ圧力
の変化を検出するための機構を示している。図10にお
いてはポンプ97により1〜3l/分で20〜40kg/
cm2 の油が通路K1からギャップセンサーの油溜り部8
0′に供給され、油溜り部80′の一部の圧力が通路K
2から取り出され、液圧導入バルブ90′に導入され、
液圧導入バルブ90′は前述した図9の装置と同様の構
造をしており、ギャップセンサーにより圧力が増加した
ことが検出されると通路K3からストッパー用油溜り部
23に圧力が供給されるようになっている。
【0043】
【発明の効果】本発明によれば、毎分4〜10万回転で
極めて損失の少ない、従って発熱もほとんどない、且つ
定常荷重に対しては剛性値10〜30kg/μの、ボール
ベアリングと同等かまたはそれより高い剛性を有する優
れた工作機械用スピンドルが提供される。
極めて損失の少ない、従って発熱もほとんどない、且つ
定常荷重に対しては剛性値10〜30kg/μの、ボール
ベアリングと同等かまたはそれより高い剛性を有する優
れた工作機械用スピンドルが提供される。
【0044】衝撃荷重に対しては、軸は10〜20μ程
度の偏心をするが、液圧式金属接触防止装置により焼き
付くことはなく、数十ないし数百m秒で正常な位置に復
帰する。
度の偏心をするが、液圧式金属接触防止装置により焼き
付くことはなく、数十ないし数百m秒で正常な位置に復
帰する。
【0045】かくして高速で、外部荷重に対しては剛性
の高い、且つ寿命について特段の憂慮の必要のない高生
産性工作機械用スピンドルが提供される。
の高い、且つ寿命について特段の憂慮の必要のない高生
産性工作機械用スピンドルが提供される。
【図1】本発明の第一実施例の断面図である。
【図2】図1のA断面図である。
【図3】図1のB断面図である。
【図4】図1のC断面図である。
【図5】図1のD断面図である。
【図6】本発明の第二実施例の断面図である。
【図7】図6のI断面図である。
【図8】図6のII断面図である。
【図9】図1に示す第二実施例の配管図である。
【図10】図1のIII 断面図である。
【図11】図6のIV断面図である。
【図12】図10および図11に示す装置の配管図であ
る。
る。
【図13】図6に示す装置のラジアル方向気体軸受を示
すV断面図である。
すV断面図である。
【図14】図6のVI断面図であり第二実施例のスラスト
方向の気体軸受を示す。
方向の気体軸受を示す。
10 固定ケース 20 回転軸 30 ストッパー用油溜り部 35 ポンプ
【手続補正書】
【提出日】平成4年4月23日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0011
【補正方法】変更
【補正内容】
【0011】 圧力の最大として安全弁により140〜
210kg/cm2 にセットすると、本発明として、例えば
三連の小型ギヤーポンプ等が使用可能となり、数十kgの
金属接触防止力が得られる。また、それぞれのポンプ流
量は例えば1l/分程度とすれば、その消費動力も特段
の考慮を必要としない。ポンプはさほど重要な機器では
ないので、ここでは数百回転の入力回転としておくと、
低粘度、液の汚れ、高圧に強いものとなる。
210kg/cm2 にセットすると、本発明として、例えば
三連の小型ギヤーポンプ等が使用可能となり、数十kgの
金属接触防止力が得られる。また、それぞれのポンプ流
量は例えば1l/分程度とすれば、その消費動力も特段
の考慮を必要としない。ポンプはさほど重要な機器では
ないので、ここでは数百回転の入力回転としておくと、
低粘度、液の汚れ、高圧に強いものとなる。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0041
【補正方法】変更
【補正内容】
【0041】 また、前述したチェック弁が設けられて
いるチェック弁室93には、油圧ポンプ35からストッ
パー用液圧が供給されている。また、ロッド95により
ストッパー用ボール92が押し開かれたときに、油圧ポ
ンプ35から供給された液圧が前述した図8に示すスト
ッパー用油溜り部30へ供給されるよう配管が接続され
ている。なお、図7および図9においては、上記一連の
部品および配管が軸受本体と別体のように示されている
が、これらの部品は本発明に係る静圧流体軸受装置内に
組込んでいてもよく、また、これらを結ぶ配管は軸受本
体内に形成されていてもよい。ストッパー用液圧発生用
ポンプ35は、第1図実施例のものと同様な低粘度の油
(例えば、40℃における動粘度が2〜10cst)を
吐き出し、吐き出し口の流量が1〜3l/分程度であ
り、この時のセット圧は140〜210kg/cm2 とする
ことが好ましい。
いるチェック弁室93には、油圧ポンプ35からストッ
パー用液圧が供給されている。また、ロッド95により
ストッパー用ボール92が押し開かれたときに、油圧ポ
ンプ35から供給された液圧が前述した図8に示すスト
ッパー用油溜り部30へ供給されるよう配管が接続され
ている。なお、図7および図9においては、上記一連の
部品および配管が軸受本体と別体のように示されている
が、これらの部品は本発明に係る静圧流体軸受装置内に
組込んでいてもよく、また、これらを結ぶ配管は軸受本
体内に形成されていてもよい。ストッパー用液圧発生用
ポンプ35は、第1図実施例のものと同様な低粘度の油
(例えば、40℃における動粘度が2〜10cst)を
吐き出し、吐き出し口の流量が1〜3l/分程度であ
り、この時のセット圧は140〜210kg/cm2 とする
ことが好ましい。
【手続補正3】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図12
【補正方法】変更
【補正内容】
【図12】
Claims (6)
- 【請求項1】 回転軸が固定ケース内に挿入され、該回
転軸が圧縮空気によって回転自在に支持された静圧流体
軸受装置において、前記回転軸の周囲に対向するケース
内周面、またはケース内周面に対向する回転軸の周囲
に、複数のストッパー用油溜り部が円周方向に間隔を開
けて設けられ、該油溜り部は、所定の圧力および所定の
流量の油を供給する液圧ポンプに接続されていることを
特徴とする静圧流体軸受装置。 - 【請求項2】 前記液圧ポンプが、油溜り部の個数に対
応する複数個の液圧ポンプからなり、各油溜り部に各々
別個の液圧ポンプによって油が供給されることを特徴と
する請求項1に記載の静圧流体軸受装置。 - 【請求項3】 前記ストッパー用油溜り部の近傍におい
て、回転軸の周囲に対向するケース内周面、またはケー
ス内周面に対向する回転軸の周囲に、複数のギャップセ
ンサー用油溜り部が円周方向に間隔を開けて設けられ、
該ギャップセンサー用油溜り部はギャップセンサー用液
圧を供給するギャップセンサー用液圧ポンプおよび液圧
導入弁の操作部に連通しており、該液圧導入弁は前記ス
トッパー用油溜り部と液圧ポンプとの間に設けられ、該
液圧導入弁は通常は閉じており前記操作部にギャップセ
ンサー用油溜り部から所定圧以上のギャップセンサー用
液圧が作用すると開いて前記ストッパー用油溜り部へ圧
油を供給するチェック弁を具備していることを特徴とす
る請求項1に記載の静圧流体軸受装置。 - 【請求項4】 回転軸から外周方向へ延在する第1円板
部および第2円板部、該第1円板部の両側面、または該
両側面に対向するケース両側面に設けられたスラスト空
気溜り部、前記第2円板部の両側面、または該両側面に
対向するケース両側面に設けられたスラストストッパー
用油溜り部およびスラストギャップセンサー用油溜り
部、該スラストギャップセンサー用油溜り部はスラスト
ギャップセンサー用液圧を供給するスラストギャップセ
ンサー用液圧ポンプおよびスラスト液圧導入弁の操作部
に連通しており、該スラスト液圧導入弁は前記スラスト
ストッパー用油溜り部とスラスト液圧ポンプとの間に設
けられ、該スラスト液圧導入弁は通常は閉じており前記
操作部にスラストギャップセンサー用油溜り部から所定
圧以上のスラストギャップセンサー用液圧が作用すると
開いて前記スラストストッパー用油溜り部へ圧油を供給
するチェック弁を具備していることを特徴とする請求項
1に記載の静圧流体軸受装置。 - 【請求項5】 前記複数のストッパー用油溜り部が軸方
向に一対あることを特徴とする請求項2に記載の静圧流
体軸受装置。 - 【請求項6】 複数のギャップセンサー用油溜り部、複
数の液圧導入弁、および、複数のストッパー用油溜り部
が軸方向に一対あることを特徴とする請求項3に記載の
静圧流体軸受装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7608392A JPH05240250A (ja) | 1992-02-26 | 1992-02-26 | 静圧流体軸受装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7608392A JPH05240250A (ja) | 1992-02-26 | 1992-02-26 | 静圧流体軸受装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05240250A true JPH05240250A (ja) | 1993-09-17 |
Family
ID=13594938
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7608392A Pending JPH05240250A (ja) | 1992-02-26 | 1992-02-26 | 静圧流体軸受装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH05240250A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002227794A (ja) * | 2001-02-02 | 2002-08-14 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 流体機械 |
WO2010038687A1 (ja) * | 2008-09-30 | 2010-04-08 | 富士フイルム株式会社 | 塗工用ロール装置、塗布装置及び塗膜フィルムの製造方法 |
JP2011226310A (ja) * | 2010-04-15 | 2011-11-10 | Torishima Pump Mfg Co Ltd | 横軸ポンプ |
JP4938014B2 (ja) * | 2005-08-13 | 2012-05-23 | シャフラー、テクノロジーズ、ゲゼルシャフト、ミット、ベシュレンクテル、ハフツング、ウント、コンパニー、コマンデイトゲゼルシャフト | 静圧異形レールガイド |
CN114251364A (zh) * | 2021-11-19 | 2022-03-29 | 青岛海尔空调电子有限公司 | 压缩机及用于压缩机轴承-转子系统的控制方法 |
-
1992
- 1992-02-26 JP JP7608392A patent/JPH05240250A/ja active Pending
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002227794A (ja) * | 2001-02-02 | 2002-08-14 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 流体機械 |
JP4628556B2 (ja) * | 2001-02-02 | 2011-02-09 | 株式会社Ihi | 流体機械 |
JP4938014B2 (ja) * | 2005-08-13 | 2012-05-23 | シャフラー、テクノロジーズ、ゲゼルシャフト、ミット、ベシュレンクテル、ハフツング、ウント、コンパニー、コマンデイトゲゼルシャフト | 静圧異形レールガイド |
WO2010038687A1 (ja) * | 2008-09-30 | 2010-04-08 | 富士フイルム株式会社 | 塗工用ロール装置、塗布装置及び塗膜フィルムの製造方法 |
JP2011226310A (ja) * | 2010-04-15 | 2011-11-10 | Torishima Pump Mfg Co Ltd | 横軸ポンプ |
CN114251364A (zh) * | 2021-11-19 | 2022-03-29 | 青岛海尔空调电子有限公司 | 压缩机及用于压缩机轴承-转子系统的控制方法 |
WO2023087709A1 (zh) * | 2021-11-19 | 2023-05-25 | 青岛海尔空调电子有限公司 | 压缩机及用于压缩机轴承-转子系统的控制方法 |
CN114251364B (zh) * | 2021-11-19 | 2023-11-24 | 青岛海尔空调电子有限公司 | 压缩机及用于压缩机轴承-转子系统的控制方法 |
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