JPH0545802B2 - - Google Patents

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JPH0545802B2
JPH0545802B2 JP61179773A JP17977386A JPH0545802B2 JP H0545802 B2 JPH0545802 B2 JP H0545802B2 JP 61179773 A JP61179773 A JP 61179773A JP 17977386 A JP17977386 A JP 17977386A JP H0545802 B2 JPH0545802 B2 JP H0545802B2
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bearing
air
bearing structure
air bearing
fixed
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Buruusu Baanabii Ansonii
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Rank Taylor Hobson Ltd
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Rank Taylor Hobson Ltd
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Publication date
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Publication of JPH0545802B2 publication Critical patent/JPH0545802B2/ja
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    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B5/00—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques
    • G01B5/0002—Arrangements for supporting, fixing or guiding the measuring instrument or the object to be measured
    • G01B5/0004—Supports
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q1/00—Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
    • B23Q1/25—Movable or adjustable work or tool supports
    • B23Q1/26—Movable or adjustable work or tool supports characterised by constructional features relating to the co-operation of relatively movable members; Means for preventing relative movement of such members
    • B23Q1/38—Movable or adjustable work or tool supports characterised by constructional features relating to the co-operation of relatively movable members; Means for preventing relative movement of such members using fluid bearings or fluid cushion supports
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
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    • B23Q1/522—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms with rotating pairs only, the rotating pairs being the first two elements of the mechanism a single rotating pair which is perpendicular to the working surface
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    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
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    • F16C17/26—Systems consisting of a plurality of sliding-contact bearings
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16C32/0603—Bearings not otherwise provided for with moving member supported by a fluid cushion formed, at least to a large extent, otherwise than by movement of the shaft, e.g. hydrostatic air-cushion bearings supported by a gas cushion, e.g. an air cushion
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、軸受構造に関するものであり、か
つ特定的には、しかしこれに限る訳ではないが、
計測装置、たとえば速度テーブル、角測定システ
ム、並びに真円度、真直度および表面組織を含む
輪郭誤差を測定する装置の回転ワークピース支持
テーブルのための軸受構造に応用可能である。
たとえば比較的高いロードを支持することが可
能であり、軸受によつて支持される部材の半径方
向、軸方向および角変位を実質的に防ぐという意
味で剛く、部材が自由に回転できるように低い摩
擦を与え、かつ振動減衰を与える計測装置の回転
ワークピース支持テーブルのための精密軸受が必
要とされている。従来、計測装置には、様々な形
の軸受が提案されている。たとえば、商業的に生
産されている１つの軸受構造では、ワークピース
支持テーブルの垂直に配設された軸は、半球形ド
ライスラスト軸受によつて底端部で、かつ軸の円
筒面を係合するドライパツドを備えるジヤーナル
によつて上方端部の近くで支持されている。この
ドライ軸受構造には、それが低ロードの軸受能力
のみ有し、かつ軸が、必要とされる精度を与える
ために所望されるより長くなければならないとい
う問題がある。
油圧軸受もまた提案されている。そのような軸
受の一例では、油は、軸上に設けられる円錐面と
周囲の固定支持部材との間の空間へ連続的にポン
プで注入される。このタイプの軸受は、高ロード
を支持することが可能であるが、かなりの量の付
属装置、たとえばポンプ、油用タンク、および関
連する配管を必要とするので非常に高価である。
また、空気軸受が用いられているが、これらは
不安定であり、そのため計測装置では、特にワー
クピース支持テーブルの回転軸に対してロードが
軸を外して置かれる場合に、高いコーニング誤差
が導入される。ここで、コーニング誤差とは、テ
ーブルが回転軸線に対して斜めに傾斜してしまう
現象をいう。
この発明に従つた軸受構造は、固定部材と、回
転部材と、第１空気軸受と、第２空気軸受と、導
管手段と、第３軸受とを備えている。回転部材
は、ワークピース支持部材が固定部材に対して鉛
直軸線の周りに回転し得るように、ワークピース
支持部材を支持する。第１空気軸受は、回転部材
と固定部材との間に位置し、回転部材が固定部材
に対して軸線方向に沿つて下方へ移動するのを抑
制する。第２空気軸受は、回転部材と固定部材と
の間に位置し、回転部材が固定部材に対して軸線
方向に沿つて上方へ移動するのを抑制する。導管
手段は、第１および第２の空気軸受に対して空気
を供給する。第３軸受は、回転部材と固定部材と
の間に位置し、回転部材が固定部材に対して半径
方向に移動するのを抑制する。
上述のような構成の軸受構造において、この発
明では、第３軸受がドライ低摩擦軸受であり、第
１空気軸受が第２空気軸受よりも高い剛性を有し
ていることを特徴とする。
計測装置においては、軸受構造は、かなり高い
荷重を支持することができるものでなければなら
ず、また、支持部材が半径方向、軸線方向および
角度方向にずれるのを防ぐように剛性を有してい
なければならない。しかも、ワークピース支持部
材が自由に回転し、しかも振動の減衰を実現する
ように低摩擦でなければならない。本件発明で
は、これらの要望は、第３軸受をドライ低摩擦軸
受にし、かつ、第１空気軸受を第２空気軸受より
も高い剛性を有するようにすることによつて、達
成されている。
この発明のさらに代わりの局面では、半径方向
に延びる軸受面および円筒軸受面を有する相対的
に回転自在な第１および第２部材を備える複合軸
受が提供され、ドライ摩擦軸受手段は円筒面間で
作用し、かつ空気軸受手段は軸方向面間で作用す
る。
この発明の好ましい実施例では、低い摩擦、高
い剛性、高レベルの安定性、および高レベルの振
動減衰を有する軸受構造は、比較的低コストで提
供される。
この発明を、添付の図面に関連して、例として
さらに説明する。
第１図に関して、特に真円度を測定するための
ものである計測装置は、その中にベンチ２を備
え、そのベンチ２は、第２図ないし第５図に関し
て詳細に説明する軸受によつてターンテーブル４
を支持するシヤーシ構造（示されず）である。タ
ーンテーブル４は、表面が測定されるべきワーク
ピースを支持するためのものである。柱６はま
た、ターンテーブル４に隣接するシヤーシ構造上
に支持される。往復台８は、垂直運動のため柱６
上に取付けられ、かつたとえば誘導性であつても
よい変換器（示されず）を支持し、その変換器に
スタイラス１０が接続される。第１図に示される
装置の動作において、ワークピースは、それがタ
ーンテーブル４の回転によつて、測定されるべき
ワークピースの表面と接触して位置決めされるス
タイラス１０に対して回転されるように、ターン
テーブル４上に装着される。代わりに、非接触変
換器が使用されてもよい。装置はまた、ワークピ
ースの特性、たとえば真円度に関する情報を提供
するために、変換器によつて出力される信号を処
理する信号処理手段（示されず）を含む。
その上にターンテーブル４が装着される軸受構
造は、第２図の断面図に示される。それは、概略
的に１６で示される装置のシヤーシに対して固定
される固定子１４によつて、垂直軸のまわりで回
転するように支持される回転子１２を備える。回
転子１２は、スピンドル１８、およびボルト２４
および２６によつてスピンドル１８に固定される
上方および下方デイスク２０，２２（その各々の
一方のみが第２図に示される）を備える。
固定子は、また第３図および第４図に示され
る、円筒ボア３０を有する部材２８を備え、そこ
にスピンドル１８が位置決めされる。環状リセス
３２は、上方端部近くでボア３０に形成され、か
つ３つのドライ摩擦軸受エレメント３４，３６お
よび３８を含み、そのエレメント３４，３６およ
び３８は、低い摩擦のプラスチツク材料、たとえ
ばポリテトラフルオロエチレン充填物を有するア
セタール共重合体から作られ、かつスピンドル１
８上に形成される環状肩部４０を係合し、スピン
ドルを半径方向運動に対して拘束する。エレメン
ト３４，３６および３８は、等角に間隔のあいた
位置に配設され、かつボルト４２によつて適所に
固定される。エレメント３８は、２つの薄い部分
３８ａを含み、その部分３８ａのため中心部分３
８ｂは半径方向に動くことができる。調節ねじ４
４および圧縮ばね４６は、エレメント３８の中心
部分３８ｂがスピンドル１８に対して圧搾される
力を調整するために、部材２８に配置される。エ
レメント３４，３６および３８は、スピンドル１
８を部材２８に対して回転させている間、スピン
ドル１８の半径方向位置を正確に規定する。
固定子１４は、部材２８の下方部分に固定され
かつそれを取囲むさらに他の部材４８を含む。環
状空気供給チヤンネル５０は、部材２８と４８と
の間で規定され、かつ部材４８に形成される半径
方向ボア５４を介して、空気供給管路に接続され
る。チヤンネル５０は、部材２８に形成されるめ
くら半径方向ボア５８および上向きボア６０を介
して、部材２８の上方の半径方向に延びる表面と
デイスク２０の下方の半径方向に延びる表面との
間の空間５６に接続され、部材２８の上方表面と
デイスク２０の下方表面との間の半径方向に延び
る空間に空気軸受を形成する。流量絞り６２はボ
ア６０に設けられる。めくらボア５８と連通する
下向きボア６４はまた、部材２８に形成され、部
材２８の下方の半径方向表面とデイスク２２の上
方表面との間の半径方向に延びるギヤツプ６６に
空気軸受を設ける。ボア６４は、流量絞り６８を
含み、かつボア６０に対してわずかに半径方向に
内部へ位置決めされ、そのため空間６６における
空気軸受の剛性は空間５６におけるより小さい。
空間５６および６６の幅は、好ましくは、10−15
ミクロンの範囲にあり、たとえば12ミクロンであ
り、そのため空気軸受は、回転子１２を、固定子
２８に対する軸方向運動に対して効果的にかつし
つかりと拘束する。下方軸受は、回転子の垂直振
動を防ぐ。
ギヤツプ５６および６６の空気は、半径方向に
内部にも半径方向に外部にも動くことがある。半
径方向に内部に動く空気は、スピンドル１８を介
して半径方向に延びる通路７０を介して、スピン
ドル１８の内部表面とスピンドル１８の内部に装
着される排気ブロツク７４との間に形成される環
状空間７２に排出される。空間７２は、ブロツク
７４の通路７８によつて、消音器を含む排気装置
７６に接続される。
部材２８および４８に固定される構造８２上に
装着される膨張可能なクランプ８０は、デイスク
２０を取囲み、かつ固定子１４に対して回転子１
２を締めるために、通路８４を介して、流体、た
とえば空気をデイスク２０に供給することによつ
て膨張されてもよい。
固定子１４の底部に固定されるハウジング８６
（第２図および第５図）は、直流電気モータを含
む。モータは、ハウジング８６で固定され、かつ
交互に配置されるＮ極およびＳ極を備える環状磁
石８８、ボルト９２によつて回転子１２のデイス
ク２２に固定される軸９０、および印刷回路の態
様で導体９６がその上に形成される絶縁デイスク
９４を備え、その導体９６は、モータの巻線を構
成する。導体９６の形状は、第６図に示される。
デイスク９４は、ボルト１０２によつて軸９０に
固定されるスピゴツト１００によつて、絶縁リン
グ９８間でしつかりと締められ、そのためデイス
ク９４は、軸９０に対して固定される。電力は、
ハウジング８６の内部に固定されるブラシ１０４
によつて、巻線９６に供給されてもよい。したが
つて、モータ軸９０は、スピンドル１８の延長部
分を形成し、それゆえにモータ軸９０はモータに
よつて直接駆動されてもよい。好ましくは、モー
タは、0.03から10rpmで回転するように配置され
る。
エアシール１０６は、回転子および固定子の
様々な部分間に設けられ。心出しリング１０８
は、デイスク２０とスピンドル１８との間に設け
られ、かつさらに他の心出しリング１１０は、軸
９０とデイスク２２との間に設けられる。多心電
気ケーブル１１２は、手段（示されず）によつて
ターンテーブルをセンタリングしかつレベリング
するよう電力および制御信号をターンテーブル４
に供給するために、回転子１２の中心および駆動
軸９０を介して延びる。電力および信号は、モー
タ軸９０の下方端部と協働するスリツプリング配
置（示されず）を介して、ケーブル１１２に供給
される。
図面の第２図ないし第６図に関して説明する構
造は、比較的安価であり、高ロードを支持するこ
とが可能であり、安定しており、かつよく減衰さ
れ、ならびにダイレクトモータドライブは、ベル
ト伝動が用いられるとき生じることがある所望さ
れない振動が避けられることを保証する。
この発明の範囲内で、様々な修正が可能であ
る。たとえば、好ましい実施例では、軸受は、垂
直軸のまわりで回転するよう装着されるが、軸受
は、たとえば水平軸のまわりで回転するように、
異なる姿勢で配置されることができる。ドライ摩
擦軸受は、それらが固定子の内部表面と回転子の
外部表面との間で作用するように設けられている
が、軸受は、この発明の範囲内で再設計されるこ
とができ、そのためドライ軸受は、固定子の外部
表面と回転子の内部表面との間で作用する。
さらに、図解される実施例では、空気軸受は、
半径方向に延びる平面間で形成されているが、発
明の範囲内で、円錐面間で空気軸受を形成するの
も可能であろう。しかしながら、空気軸受が平面
間で形成される図面に示される配置は、それが簡
単であり、かつ各軸受が、半径方向または軸方向
に拘束するという１つの機能のみ果たすために好
ましい。
実施例では、空気軸受は、スラスト軸受として
作用し、かつドライ摩擦軸受はジヤーナルであ
り、実施例は、高いスラスト力しかも低い半径方
向力を受ける応用のためのものであるが、この発
明は、低いスラスト力しかも高い半径方向力を受
けてもよい配置に応用されてもよく、その場合、
空気軸受は好ましくはジヤーナルとして形成さ
れ、かつドライ摩擦軸受はスラスト軸受として形
成される。
図面に示される配置の特定的な利点は、ターン
テーブルが、その幾何学的な位置の損失なく、静
止するようにされてもよいということである。こ
れは、先行技術の軸受で達成するのは困難であ
る。
【図面の簡単な説明】
第１図は、この発明が具体化される計測装置の
概略斜視図である。第２図は、この発明の好まし
い実施例に従つて、特許請求の範囲第１項記載の
装置に組込まれる軸受構造の断面図である。第３
図は、線−での断面図であるが、様々な部分
を省略している。第４図は、第２図および第３図
の装置の部分の斜視図である。第５図は、第２図
と類似であるが、電気モータを含む装置の部分を
より詳細に示す断面図である。第６図は、第５図
に示されるモータの巻線の部分を図解する。 図において２はベンチ、４はターンテーブル、
６は柱、８は往復台、１０はスタイラス、１２は
回転子、１４は固定子、１８はスピンドル、２０
および２２はデイスク、２４および２６はボル
ト、２８および４８は部材、３０は円筒ボア、３
２は環状リセス、３４，３６および３８はドライ
摩擦軸受、４０は環状肩部、４２および９２はボ
ルト、４４は調節ねじ、４６は圧縮ばね、５０は
空気供給チヤンネル、５２は空気供給管路、５４
は半径方向ボア、５６および６６はギヤツプ、５
８はめくら半径方向ボア、６０は上向きボア、６
４は下向きボア、６２および６８は流量絞り、７
０および７８は通路、７２は環状空間、７４は排
気ブロツク、７６は排気装置、８０はクランプ、
８６はハウジング、８８は磁石、９０は軸、９４
は絶縁デイスク、９６は導体、９８は絶縁リン
グ、１００はスピゴツト、１０４はブラシ、１０
６はエアシール、１０８および１１０は心出しリ
ング、１１２は電気ケーブルである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 固定部材１４と、 ワークピース支持部材４が前記固定部材１４に
    対して鉛直軸線の周りを回転し得るように、前記
    ワークピース支持部材４を支持する回転部材１２
    と、 前記回転部材１２と前記固定部材１４との間に
    位置し、前記回転部材１２が前記固定部材１４に
    対して軸線方向に沿つて下方へ移動するのを抑制
    する第１空気軸受５６と、 前記回転部材１２と前記固定部材１４との間に
    位置し、前記回転部材１２が前記固定部材１４に
    対して軸線方向に沿つて上方へ移動するのを抑制
    する第２空気軸受６６と、 前記第１および第２空気軸受５６，６６に対し
    て空気を供給するための導管手段５４と、 前記回転部材１２と前記固定部材１４との間に
    位置し、前記回転部材１２が前記固定部材１４に
    対して半径方向に移動するのを抑制する第３軸受
    ３４，３６，３８と、 を備えた軸受構造において、 前記第３軸受は、ドライ低摩擦軸受３４，３
    ６，３８であり、 前記第１空気軸受５６は、前記第２空気軸受６
    ６よりも高い剛性を有していることを特徴とす
    る、軸受構造。 ２ 前記各空気軸受５６，６６は、前記固定部材
    １４上で半径方向に延びている第１環状表面と、
    前記回転部材１２上で半径方向に延びている第２
    環状表面とを備え、前記２つの環状表面は互いに
    向合つており、その間に空間を形成するものであ
    り、前記空間は前記導管手段に接続されている、
    特許請求の範囲第１項に記載の軸受構造。 ３ 前記各空気軸受の環状表面は、前記軸線の周
    りに分散した複数の位置に複数の開口６０，６４
    を有しており、前記開口６０は前記導管手段に接
    続されて空気を前記空間に供給するものであり、
    前記第１空気軸受５６の前記表面内の前記開口６
    ０は、前記第２空気軸受の前記表面内の開口６４
    に対して半径方向に外方に位置している、特許請
    求の範囲第２項に記載の軸受構造。 ４ 前記第１空気軸受５６は、前記第２空気軸受
    ６６の上方に位置している、特許請求の範囲第１
    〜３項のいずれか１項に記載の軸受構造。 ５ 前記ドライ低摩擦軸受は、角度的に離れた所
    に位置する３個の軸受パツド３４，３６，３８を
    備えている、特許請求の範囲第１〜４項のいずれ
    か１項に記載の軸受構造。 ６ 前記パツドのうちの２個３４，３６は固定さ
    れており、３番目のパツド３８は半径方向に調節
    可能となつている、特許請求の範囲第５項に記載
    の軸受構造。 ７ 前記回転部材１２は、駆動手段によつて0.03
    〜10rpmの範囲の速度で回転され得るようになつ
    ている、特許請求の範囲第１〜６項のいずれか１
    項に記載の軸受構造。 ８ 前記軸受構造は、この軸受構造によつて回転
    可能に支持されるワークピース支持部材４と、前
    記ワークピース支持部材４上のワークピースの表
    面を感知する手段とを備える計測装置に使用され
    る、特許請求の範囲第１〜７項のいずれか１項に
    記載の軸受構造。
JP61179773A 1985-08-02 1986-07-29 軸受構造 Granted JPS6237515A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB8519460 1985-08-02
GB08519460A GB2178805A (en) 1985-08-02 1985-08-02 A bearing structure

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS6237515A JPS6237515A (ja) 1987-02-18
JPH0545802B2 true JPH0545802B2 (ja) 1993-07-12

Family

ID=10583222

Family Applications (1)

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JP61179773A Granted JPS6237515A (ja) 1985-08-02 1986-07-29 軸受構造

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