JPH06117437A - 静圧軸受用粒子モニタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 静圧軸受装置における粒子の蓄積をモニタで
きる簡便な構成のモニタを提供する。 【構成】 静圧軸受装置の軸受用静圧パッドとほぼ同じ
構成を有するとともにその軸受用静圧パッドに供給され
る流体が分岐して供給され、かつほぼ無負荷状態におか
れるモニタ用パッドを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、静圧軸受装置に蓄積す
る粒子のモニタ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の多孔質型空気静圧軸受装置を図５
に示す。１は軸受用多孔質型空気静圧パッド、２は可動
体、３はガイドあるいは固定台であり、このように構成
された静圧軸受によって、可動体２はガイドあるいは固
定台３に対して非接触に支持される。また４は圧力供給
源、５はエアフィルタ、６はレギュレータである。７は
装置全体の制御を司るコントローラである。

【０００３】ここで、多孔質型空気静圧パッド１に供給
されるエアはエアフィルタ５を通ることでクリーン度の
極めて高いものであらねばならないが、長時間使用のう
ちにフィルタ能力の劣化により、オイルミストを含む微
粒子が含まれるようになってしまう。また、多孔質型静
圧パッドに、加工製作時に用いた物質が混入し、長期使
用の後に、その混入物が溶け出すことがある。このよう
な微粒子が長期にわたり累積すると、多孔質型静圧パッ
ドはそれ自体でフィルタであるため、目づまりを起こし
てパッド負荷特性が悪化し、その状態で使用を継続する
と、最終的にはガイドや軸受面の損傷を引き起こし、装
置の軸受機能に悪影響を及ぼす。また、静圧パッドから
も微粒子が噴出して装置を覆う雰囲気のクリーン度をも
損なう。そこで、現在までは多孔質型空気静圧軸受装置
の保守方法として、エアフィルタ５のフィルタ能力が劣
化しないように、経験により得られた期間ごとにエアフ
ィルタのカートリッジを交換していた。また、装置の軸
受機能が悪化する事態に至った場合はすべての静圧パッ
ドを交換していた。

【０００４】また、多孔質型静圧パッドに、加工製作時
の混入物質に対してはなんら対策はとられていなかっ
た。

【０００５】さらに、軸受装置の軸受トラブル予防手段
としては、軸受に供給される空気圧をモニタし、それが
規定以下になると、システムを停止する構成が一般的で
あった。そして、パッド負荷特性の悪化により、軸受
面、ガイド面損傷に至った場合は、多大な時間と労力を
要して、面の修正を行わなければいけなかった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の保守方法には次のような不都合があった。す
なわち、第１に、装置内の軸受用静圧パッドに累積した
オイル分を含む微粒子量の評価が困難で、エアフィルタ
のカートリッジ交換時期が経験に基づくものとならざる
をえない。第２に、全静圧パッドを交換する事態に至っ
たとき、それにかかる手間や労力は非常に大きい。第３
に、圧力モニタによる軸受トラブル予防手段は軸受その
ものの劣化に対しては無力である。第４に、ガイドや軸
受面損傷の事態に至ったとき、その修正にかかる手間、
労力は非常に大きい。

【０００７】本発明の目的は、このような従来例の保守
方法における問題点に鑑み、静圧軸受装置における粒子
の蓄積をモニタできる簡便な構成のモニタを提供し、そ
れにより、軸受機能の特性劣化を認識し、エアフィルタ
のカートリッジ交換時期等の保守のための指針が得られ
るようにすることにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
本発明の静圧軸受用粒子モニタは、静圧軸受装置の軸受
用静圧パッドとほぼ同じ構成を有するとともにその軸受
用静圧パッドに供給される流体が分岐して供給され、か
つほぼ無負荷状態におかれるモニタ用パッドを備える。

【０００９】ここで、モニタ用パッドの累積粒子量ある
いはモニタ用パッドへの流体流量を測定し、その結果に
基いて軸受用静圧パッドの特性劣化を警告する旨の信号
を静圧軸受装置に出力する手段をさらに有するのが好ま
しい。

【００１０】また、他の態様においては、モニタ用パッ
ドを用いず、静圧軸受装置の静圧軸受への流体供給流量
を測定する手段と、その測定結果に基き静圧軸受の特性
劣化を警告する旨の信号を静圧軸受装置に出力する手段
とを具備する。

【００１１】

【作用】この構成において、モニタ用パッドは静圧軸受
装置の軸受用静圧パッドとほぼ同じ構成を有し、かつ軸
受用静圧パッドに供給される流体が分岐してモニタ用パ
ッドにも供給されるため、モニタ期間中、モニタ用パッ
ドには、軸受用静圧パッドとほぼ同様の条件で、流体等
に含まれる粒子が蓄積されてゆく。ただし、モニタ用パ
ッドはほぼ無負荷であるため、モニタ用パッドでは軸受
用静圧パッドよりも蓄積が早く、軸受用静圧パッドにお
ける将来の蓄積の様子を示すことになる。したがって、
モニタ用パッドにおける蓄積量を、直接的に、あるいは
モニタ用パッドへの流量に基き間接的に、調べることに
よって、軸受用静圧パッドの劣化の進行が予測され、そ
れに基き警告が発っせられる。これにより、静圧軸受装
置の保守の簡便化が図られる。

【００１２】

【実施例】以下、実施例に基づいて本発明を詳細に説明
する。図１は、本発明の一実施例に係わる粒子モニタを
付加した多孔質型空気静圧軸受装置を示す。図中、１は
軸受用多孔質型空気静圧パッド、２はパッド１が取り付
けられた可動体、３はパッド１を介して可動体２を案内
するガイドであり、これらにより静圧軸受が構成され
る。可動体２はガイド３に対して非接触に支持される。
４はパッド１にエアを供給するための圧力供給源、５は
圧力供給源からのエア供給路上に設けられたエアフィル
タ、６はエアフィルタ５からパッド１へのエア供給路上
に設けられたエア供給を調整するためのレギュレータ、
７は装置全体の制御を司るコントローラ、８はパッド１
の累積粒子量をモニタするための粒子モニタ用パッド、
９は粒子モニタ用パッドが浸漬される溶剤が入れられた
溶剤槽、１０は溶剤槽９内の粒子について分析を行う分
析装置である。粒子モニタ用パッド８には、エアフィル
タ５からパッド１へのエア供給路が分岐されて接続され
ている。粒子モニタ用パッド８は、軸受用パッド１に用
いているものと同じ材質の多孔質型空気静圧パッドであ
り、無負荷状態で用いられる。分析装置１０はコントロ
ーラ７に接続されており、分析結果がコントローラ７に
出力されるようになっている。

【００１３】図２は、このような多孔質型空気静圧パッ
ドの負荷流量特性を示すグラフである。無負荷状態のパ
ッドを流れるエア流量は、負荷状態（軸受使用状態）の
エア流量の２倍程度であり、また溶剤中のパッドのエア
流量は無負荷状態のものと変わらない。したがって無負
荷状態のパッドの粒子累積量も負荷状態の２倍程度にな
り、粒子モニタ用パッド８は軸受用パッド１に比べて時
間的に早く特性劣化が訪れると考えられる。

【００１４】そこで粒子モニタ用静圧パッド８を溶剤槽
９に浸し、溶剤にしみでた粒子について分析装置１０を
用いて定性、定量分析を行う。また問題となる粒子累積
量レベルは、すでに特性劣化に至った静圧パッドの粒子
累積量をあらかじめ測定しておけば得られる。この分析
を行うことで装置内の軸受用静圧パッドの特性をオンラ
インで予測することができ、微粒子の累積状態が問題と
なる前にコントローラ７に警告を与え、エアフィルタ５
のカートリッジの交換時期の指針を得ることができる。

【００１５】図４は、本発明の他の実施例に係る粒子モ
ニタを付加した多孔質型空気静圧軸受装置を示す。この
粒子モニタは、図３の負荷流量特性において１点鎖線で
示されるように、多孔質型静圧パッドは累積粒子による
目づまりで無負荷状態において△Ｑ流量が下がる点に注
目し、流量計１１を用いて粒子モニタ用静圧パッド８に
流れるエア流量をモニタし、△Ｑが問題となるレベルと
なった時、コントローラ７に警告を与えるようにしたも
のである。

【００１６】粒子モニタ用静圧パッド８は、上述と同様
に軸受用パッド１に用いているものと同じ材質、同じ製
作ロットの多孔質型空気静圧パッドを無負荷状態にして
取り付けたものであり、同一ロットであれば、パッド加
工時に混入する物質は、軸受用パッドも、モニタ用パッ
ドもほぼ同一であると考えられる。

【００１７】この場合も、図２に示すように、流量と、
パッドの負荷特性は対応しており、したがって、流量を
計測することでパッドが持つ負荷特性を把握することが
できる。また、同様に、無負荷状態のパッドを流れるエ
ア流量は、負荷状態（軸受使用状態）のエア流量の２倍
程度であるから、無負荷状態のパッドの粒子累積量も負
荷状態の２倍程度になり、粒子モニタ用パッドは軸受用
パッドに比べて時間的に早く特性劣化に至ると考えられ
る。さらに、加工時混入した物質も、粒子モニタ用パッ
ド８内の方が、軸受用パッド１内に比べ、早く溶け出す
ものと考えられる。

【００１８】そこで、粒子モニタ用静圧パッド８に供給
されるエア流量を計測すると、図３に示すように、粒子
の累積による負荷特性劣化がわかる。同図において、実
線は正常状態のパッドの負荷特性、一点鎖線は累積粒子
による目づまりで悪化した負荷特性を示す。同図に示す
ように、目づまりによる流量変化は、無負荷状態で△Ｑ
と一番大きいため、測定の感度の点からも無負荷状態の
パッド８における流量の測定が有効である。

【００１９】このように無負荷状態の粒子モニタ用パッ
ド８への供給流量を測定することによって粒子モニタ用
パッド８の負荷特性を把握することができ、軸受用パッ
ド１の負荷特性を予測できる。そして、その結果に基い
てコントローラ７に警告を与え、エアフィルタ５のカー
トリッジの交換時期の指針を得ることができる。あるい
は軸受装置としてシステムを停止することによって重大
な損傷を未然に防ぐことができる。

【００２０】なお、上述においては、粒子モニタ用パッ
ド８の累積粒子量は溶剤にしみ出させて分析を行った
が、近赤外線を用いた定量分析等で、直接パッド面を測
定しても構わない。

【００２１】また、粒子モニタ用静圧パッド８の負荷特
性測定を定期的に行うことで特性劣化を判断しても構わ
ない。

【００２２】また、粒子モニタ用パッド８を空気静圧軸
受装置以外の、油を含むあらゆる流体静圧軸受装置に適
用することも可能である。

【００２３】また、粒子モニタ用パッド８への供給流量
をモニタして軸受用パッドの負荷特性や内部状態を予測
する代わりに、直接、軸受用パッドへの供給流量をモニ
タして軸受用パッドの負荷特性や内部状態を把握しても
構わない。

【００２４】さらに、軸受用パッドを用いず、静圧軸受
が可動体あるいは固定台に組み込まれている静圧軸受装
置においても、静圧軸受の流量をモニタし、静圧軸受の
負荷特性を把握しても構わない。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、静
圧軸受装置の軸受用静圧パッドとほぼ同じ構成を有する
とともにその軸受用静圧パッドに供給される流体が分岐
して供給され、かつほぼ無負荷状態におかれるモニタ用
パッドを具備するため、オイル分を含めた累積微粒子に
よる軸受用静圧パッドの将来における劣化を事前に検出
することができる。そしてこれにより、静圧軸受装置の
保守の簡便化を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例に係わる粒子モニタを付加
した多孔質型空気静圧軸受装置を示すブロック図であ
る。

【図２】 多孔質型空気静圧パッドの負荷流量特性を示
すグラフである。

【図３】 多孔質型空気静圧軸受装置において累積粒子
による目づまりで流量ダウンを生じた負荷流量特性を示
すグラフである。

【図４】 本発明の他の実施例に係わる粒子モニタを付
加した多孔質型空気静圧軸受装置を示すブロック図であ
る。

【図５】 従来例に係る空気静圧軸受け装置を示すブロ
ック図である。

【符号の説明】

１：多孔質型静圧パッド、２：可動体、３：ガイド、
４：圧力供給源、５：エアフィルタ、６：レギュレー
タ、７：コントローラ、８：粒子モニタ用パッド、９：
溶剤槽、１０：分析装置、１１：流量計。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 空気静圧軸受装置の軸受用静圧パッドと
   ほぼ同じ構成を有するとともにその軸受用静圧パッドに
   供給されるエアが分岐して供給され、かつほぼ無負荷状
   態におかれるモニタ用パッドを具備することを特徴とす
   る空気静圧軸受用粒子モニタ。
2. 【請求項２】 モニタ用パッドの累積粒子量を測定し、
   その結果に基いて軸受用静圧パッドの特性劣化を警告す
   る旨の信号を空気静圧軸受装置に出力する手段を有する
   ことを特徴とする請求項１記載の空気静圧軸受用粒子モ
   ニタ。
3. 【請求項３】 モニタ用パッドへのエア流量を測定し、
   その結果に基いて軸受用静圧パッドの特性劣化を警告す
   る旨の信号を空気静圧軸受装置に出力する手段を有する
   ことを特徴とする請求項１記載の空気静圧軸受用粒子モ
   ニタ。
4. 【請求項４】 静圧軸受装置の軸受用静圧パッドとほぼ
   同じ構成を有するとともにその軸受用静圧パッドに供給
   される流体が分岐して供給され、かつほぼ無負荷状態に
   おかれるモニタ用パッドを具備することを特徴とする静
   圧軸受用粒子モニタ。
5. 【請求項５】 モニタ用パッドへの流体供給流量を測定
   し、その結果に基いて軸受用静圧パッドの特性劣化を警
   告する旨の信号を静圧軸受装置に出力する手段を有する
   ことを特徴とする請求項４記載の静圧軸受用粒子モニ
   タ。
6. 【請求項６】 静圧軸受装置の静圧軸受への流体供給流
   量を測定する手段と、その測定結果に基き静圧軸受の特
   性劣化を警告する旨の信号を静圧軸受装置に出力する手
   段とを具備することを特徴とする静圧軸受用粒子モニ
   タ。