JPH09177784A - 静圧軸受装置 - Google Patents

静圧軸受装置

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JPH09177784A
JPH09177784A JP7332334A JP33233495A JPH09177784A JP H09177784 A JPH09177784 A JP H09177784A JP 7332334 A JP7332334 A JP 7332334A JP 33233495 A JP33233495 A JP 33233495A JP H09177784 A JPH09177784 A JP H09177784A
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定治 羽山
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Hideki Hayashi
英樹 林
Takamasa Honda
孝政 本多
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 自己アライメント機能付き静圧軸受装置本来
の構造を有効に利用して、構造を複雑にすることなく球
面受け座に作用する荷重を軽減すると共に球面受け座を
充分に潤滑する静圧軸受装置を提供すること。 【解決手段】 静圧軸受パッド１３が球面受け座２１に
より軸受ベース１より作動姿勢を変更可能に支持された
自己アライメント機能付き静圧軸受装置において、球面
受け座２１において互いに対向する半球状の球面５、１
７間に油導入空間４３を設け、油導入空間４３に圧油通
路４７より圧油を供給する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、静圧軸受装置に
関し、特に球面受け座による自己アライメント機能付き
の静圧軸受装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】大型機械、機器、構造物の回転軸など
を、その回転軸の周りに配置された複数個の個別の静圧
軸受パッドに支持する静圧軸受装置において、静圧ポケ
ットを有する静圧軸受パッドの各々が球面受け座により
軸受ベースより作動姿勢を変更可能に支持され、球面受
け座による自己アライメント機能を有する静圧軸受装置
は既に知られている。
【０００３】この自己アライメント機能は、静圧軸受パ
ッドと回転軸との軸受間隙が平行間隙になるように、静
圧ポケットの圧力差による自己復元機能を利用して静圧
軸受パッドの作動姿勢を自動的に補償する機能であり、
球面受け座において互いに対向する静圧軸受パッド側の
半球状球面と軸受ベース側の半球状球面との摺動変位に
より首振り式に行われる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述のような静圧軸受
装置では、軸受荷重が球面受け座の半球状の対向球面間
に作用するから、上述の自己アライメント動作は、その
軸受荷重に抗して行われることになり、軸受荷重が大き
いと、自己アライメント動作が円滑に行われない。
【０００５】このことに鑑みて静圧軸受パッドと軸受ベ
ースとの間に油圧室を設け、油圧室に圧油を導入して荷
重担持力を静圧軸受パッドに与えることが考えられてい
る。しかし、この場合には静圧軸受パッドと軸受ベース
との間に油圧室を画定するための構成が必要になる。
【０００６】また上述の自己アライメント動作が円滑に
行われるためには、球面受け座の半球状球面の防錆は、
勿論のこと、潤滑が行われることが要求されるが、従来
のものでは半球状球面が積極的に潤滑されず、自己アラ
イメント動作が円滑に行われることが保証されない。
【０００７】この発明は、上述の如き問題点に着目して
なされたものであり、自己アライメント機能付き静圧軸
受装置本来の構造を有効に利用して、構造を複雑にする
ことなく球面受け座に作用する荷重を軽減すると共に球
面受け座を充分に潤滑する静圧軸受装置を提供すること
を目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、この発明の請求項１よる静圧軸受装置は、静圧ポ
ケットを有する静圧軸受パッドが球面受け座により軸受
ベースより作動姿勢を変更可能に支持された自己アライ
メント機能付き静圧軸受装置において、前記球面受け座
において互いに対向する半球状の球面間に設けられた油
導入空間と、前記油導入空間に圧油を供給する圧油通路
とを有している。
【０００９】この発明による静圧軸受装置では、球面受
け座の半球状の球面間の油導入空間に圧油通路より圧油
が供給され、この圧油によって荷重担持力が球面受け座
の球面間に作用し、球面受け座の球面間に作用する軸受
荷重が軽減され、しかもこの圧油により球面受け座の潤
滑が行われる。
【００１０】また請求項２による発明は、請求項１に記
載の静圧軸受装置において、前記油導入空間は、前記球
面に、これの中心軸線と同心に設けられた少なくとも一
つの周溝により与えられるものである。
【００１１】この発明による静圧軸受装置では、球面受
け座の球面の形成された周溝による油導入空間に圧油通
路より圧油が供給され、この圧油によって球面受け座の
球面間に作用する軸受荷重が軽減される共に球面受け座
の潤滑が行われ、これと同時に球面受け座の球面の有効
面積の低減量が抑えられ、この球面の有効面積が確保さ
れる。
【００１２】また請求項３による発明は、請求項１また
は２に記載の静圧軸受装置において、前記圧油通路は、
前記静圧軸受パッドの静圧ポケットに圧油を供給する静
圧ポケット用圧油供給通路と連通接続され、静圧ポケッ
ト用圧油を供給されるものである。
【００１３】この発明による静圧軸受装置では、圧油通
路より油導入空間に静圧ポケット用圧油が供給され、球
面間に作用する荷重担持力が静圧ポケットにおける静圧
による軸受抗力に自動的に相応するようになり、球面受
け座の球面間に作用する軸受荷重の軽減が静圧ポケット
における静圧による軸受抗力に応じて過不足なく行われ
る。
【００１４】また請求項４による発明は、請求項１〜３
の何れかに記載の静圧軸受装置において、前記球面受け
座の球面中心が前記静圧軸受パッドの旋回中心と一致し
ているものである。
【００１５】この発明による静圧軸受装置では、静圧軸
受パッドの旋回中心と球面受け座の球面中心とが一致し
ていることから、支持荷重の移動を伴うことなく自己ア
ライメント動作（作動姿勢変更動作）が行われる。
【００１６】また請求項５による発明は、請求項１〜４
の何れかに記載の静圧軸受装置において、前記静圧軸受
パッドに前記静圧ポケットより溢流する油を潤滑油とし
て前記球面受け座の側に導く油溝が形成されているもの
である。
【００１７】この発明による静圧軸受装置では、静圧ポ
ケットより溢流した油が油溝によって球面受け座の側に
積極的に導かれる。
【００１８】また請求項６による発明は、請求項１〜５
の何れかに記載の静圧軸受装置において、前記圧油通路
に供給する圧油を一時的に高くする油圧制御装置を有す
るものである。
【００１９】この発明による静圧軸受装置では、始動時
などにおいて油圧制御装置により圧油通路に供給する圧
油を一時的に高くすることにより、球面受け座の球面間
に作用する軸受荷重の軽減量を一時的に高めることがで
きる。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下にこの発明の実施の形態を図
面を用いて詳細に説明する。
【００２１】図１はこの発明による静圧軸受装置をラジ
アル軸受として適用した場合の静圧軸受装置の配置例を
示している。図１において、Ａは軸受対象の軸体を、Ｂ
は軸体Ａを回転可能に支持する静圧軸受装置を各々示し
ている。この配置例では、静圧軸受装置Ｂは下側左右に
各々傾斜して配置されている。
【００２２】図２〜図４はこの発明による静圧軸受装置
Ｂの一つの実施の形態を示している。静圧軸受装置Ｂ
は、軸受ベース１と、略半球面状の球面５を有し、軸受
ベース１上にボルト３によって固定された凹状球面受け
座部材７と、軸受対象の軸体（図示省略）の外径より少
し大きい外径による円弧状軸受面９および円弧状軸受面
９に形成された浅底の複数個の静圧ポケット１１とを有
する静圧軸受パッド１３と、球面５と整合する略半球面
状の球面１７を有し、静圧軸受パッド１３の底面にボル
ト１５によって固定された凸状球面受け座部材１９とを
有し、静圧軸受パッド１３が凹状球面受け座部材７と凸
状球面受け座部材１９とによる球面受け座２１により軸
受ベース１より作動姿勢を変更可能に支持されている。
【００２３】球面受け座２１の球面中心Ｃは静圧軸受パ
ッド１３の旋回中心と一致しており、球面５、１７は各
々を球面中心Ｃを中心とする半径Ｒによる略半球面状に
なっている。
【００２４】これにより支持荷重の移動を伴うことなく
静圧軸受パッド１３の作動姿勢の変更が行われる。
【００２５】軸受ベース１にはヨーク状の係合溝２３を
有する廻り止め部材２５が固定され、静圧軸受パッド１
３には係合溝２３に係合する係合駒２７がボルト２９に
よってとり取り付けられており、係合溝２３と係合駒２
７との係合によって静圧軸受パッド１３の廻り止めがな
されている。なお、係合駒２７の中心軸線は球面受け座
２１の球面中心Ｃと整合する位置にあり、静圧軸受パッ
ド１３の運動を妨げないようになっている。
【００２６】静圧軸受パッド１３にはマニホールド部材
３１と各静圧ポケット１１毎の流量調整弁３３とが取り
付けられおり、また静圧軸受パッド１３とマニホールド
部材２９には各流量調整弁３３より各静圧軸受パッド１
３へ静圧ポケット用圧油を導く静圧ポケット用圧油通路
３５が形成されている。
【００２７】図５に示されているように、凹状球面受け
座部材７の球面５には、球面５の中心軸線Ｘと同心に二
つの周溝３７と、二つの周溝３７を互いに連絡して凹状
球面受け座部材７の底部開口部３９に接続された複数個
の縦溝４１とが彫設されており、周溝３７と縦溝４１に
より互いに対向する球面５、１７間に油導入空間４３が
構成されている。
【００２８】凹状球面受け座部材７の底部開口部３９
は、底部側を軸受ベース１により閉じられ、上側を凸状
球面受け座部材１９の中心開口部４５と連通し、静圧軸
受パッド１３の底部により中心開口部４５に開口した荷
重低減用圧油通路４７より圧油を供給される。中心開口
部４５、底部開口部３９には荷重低減用圧油通路４７よ
りの圧油が充満し、これらより縦溝４１、周溝３７に圧
油が充填供給される。
【００２９】円弧状軸受面９にはその外郭縁に沿って油
溝１０、１２が形成されている。また静圧軸受パッド１
３の端面のうち、図１に示されている傾斜配置におい
て、上側になる端面には上側にて油溝１０に連通して静
圧ポケット１１より溢流して油溝１０に溜まる油を球面
受け座２１の側へ導く油溝１４が形成されている。
【００３０】図１に示されている傾斜配置において、静
圧ポケット１１より溢流して油溝１０に溜まる油は、油
溝１４を流れて静圧軸受パッド１３の下底面側へ流れ、
更にこの下底面を伝わって球面受け座２１の側へ流れ、
球面５と１７との間に染み込むように流れ込む。これに
より球面受け座２１の潤滑が行われ、併せて球面５、１
７の錆び付きが防止される。
【００３１】図６はこの発明による静圧軸受装置の油圧
系を示している。この油圧系は一つの油圧ポンプなどに
よる油圧源４９を有し、油圧源４９が各静圧ポケット１
１毎に設けられた流量調整弁３３に圧油を供給する。こ
れにより一つの油圧源４９よりの圧油は、各静圧ポケッ
ト１１毎の流量調整弁３３により個別に流量を計量さ
れ、静圧ポケット用圧油として各静圧ポケット用圧油通
路３５を通って各静圧ポケット１１に適当量を供給され
る。なお、流量調整弁３３は可変絞り弁に変更すること
が可能である。
【００３２】荷重低減用圧油通路４７は一つの静圧ポケ
ット１１の静圧ポケット用圧油通路３５より分岐して設
けられている。これにより油導入空間４３には静圧ポケ
ット１１に供給される静圧ポケット用圧油と同等の圧油
が供給される。なお、荷重低減用圧油通路４７には流量
制限を行う絞り弁５１が設けられている。
【００３３】上述の如き構成によれば、縦溝４１、周溝
３７による球面受け座２１の球面５、１７間の油導入空
間４３に荷重低減用圧油通路４７より静圧ポケット用圧
油が供給され、この圧油によって荷重担持力が球面受け
座２１の球面５、１７間に作用する。
【００３４】これにより球面受け座２１の球面５、１７
間に作用する軸受荷重が軽減され、しかもこの圧油によ
り球面受け座２１の摺接面の潤滑が強制的に行われる。
これらのことにより、静圧軸受パッド１３と回転軸との
軸受間隙が平行間隙になるように、静圧軸受パッド１３
の作動姿勢を自動的に補償する自己アライメント動作
（ラジアル軸受の場合は静圧軸受パッド１３の自己調心
動作）が軸受荷重の如何に拘らず、円滑に、適正に行わ
れる。
【００３５】また油導入空間４３に供給される圧油が静
圧ポケット用圧油であることにより、球面５、１７間に
作用する荷重担持力が静圧ポケット１１における静圧に
よる軸受抗力に自動的に相応するようになり、球面受け
座２１の球面５、１７間に作用する軸受荷重の軽減が静
圧ポケット１１における静圧による軸受抗力に応じて過
不足なく行われるようになる。
【００３６】また油導入空間４３は縦溝４１、周溝３７
により与えられるから、油導入空間４３が球面受け座２
１の球面５、１７の有効面積を大きく低減することがな
く、球面５、１７の有効面積が確保される。
【００３７】なお、この場合の荷重軽減用の受圧面積は
大径側の周溝３７の直径Ｄを直径とする円の面積により
決まり、荷重軽減の割合は大径側の周溝３７の直径Ｄを
選定することにより任意の値に設定できる。
【００３８】油導入空間４３に供給する油圧は静圧ポケ
ット用圧油以外の専用油圧であっもよく、この場合に
は、図７に示されているように、荷重低減用圧油通路４
７が油圧源４９に直接的に接続されればよい。なお、こ
の実施の形態では、流量調整弁に代えて可変絞り弁５９
が使用されている。
【００３９】また始動時などには、自己アライメント動
作がより一層的確に行われるよう、油導入空間４３に供
給する荷重低減用圧油（ライン油圧）を通常時の油圧よ
り高い油圧にしてもよい。
【００４０】この場合には、例えば、図８に示されてい
るように、高圧調圧弁５３と、開閉弁５５により接続さ
れた低圧調圧弁５７とを用い、定常時（通常時）には開
閉弁５５を開弁してライン油圧を低圧調圧弁５７により
調圧し、始動時などには開閉弁５５を閉弁してライン油
圧を高圧調圧弁５３により調圧すればよい。
【００４１】このように、始動時などにおいて荷重低減
用圧油通路４７に供給する圧油を一時的に高くすること
により、球面受け座２１の球面５、１７間に作用する軸
受荷重の軽減量を一時的に高めることができ、例えば、
通常時の軸受荷重軽減割合が９０％であれば、始動時に
は９５％など、それ以上の割合に設定でき、更には１０
０％以上にして球面受け座２１の球面１７を球面５より
浮き上がらすことも可能である。
【００４２】また、このように球面受け座２１の球面１
７が球面５より浮き上がることにより、球面５と１７と
の間に潤滑油を充分に供給できるようになり、球面受け
座２１の潤滑が確実に行われるようになる。
【００４３】なお、この発明による静圧軸受装置は、ラ
ジアル軸受に限定されるものではなく、スラスト軸受、
リニアモーション軸受にも同様に適用されるものであ
る。
【００４４】以上に於ては、この発明を特定の実施の形
態について詳細に説明したが、この発明は、これらに限
定されるものではなく、この発明の範囲内にて種々の実
施の形態が可能であることは当業者にとって明らかであ
ろう。
【００４５】
【発明の効果】以上の説明から理解される如く、この請
求項１による静圧軸受装置によれば、球面受け座の半球
状の球面間の油導入空間に圧油通路より圧油が供給さ
れ、この圧油によって荷重担持力が球面受け座の球面間
に作用するから、球面受け座の球面間に作用する軸受荷
重が軽減され、またこの圧油により球面受け座の潤滑が
行われ、これらのことにより自己アライメント動作が円
滑に行われる。
【００４６】請求項２による静圧軸受装置では、球面受
け座の球面の形成された周溝による油導入空間に圧油通
路より圧油が供給され、この圧油によって球面受け座の
球面間に作用する軸受荷重が軽減される共に球面受け座
の潤滑が行われ、これと同時に球面受け座の球面の有効
面積の低減量が抑えられ、円滑な自己アライメント動作
と球面の有効面積の確保とが両立する。
【００４７】請求項３による静圧軸受装置では、圧油通
路より油導入空間に静圧ポケット用圧油が供給され、球
面間に作用する荷重担持力が静圧ポケットにおける静圧
による軸受抗力に自動的に相応するようになり、球面受
け座の球面間に作用する軸受荷重の軽減が静圧ポケット
における静圧による軸受抗力に応じて過不足なく常に適
切に行われる。
【００４８】請求項４による静圧軸受装置では、静圧軸
受パッドの旋回中心と球面受け座の球面中心とが一致し
ていることから、自己アライメント動作によって支持荷
重の移動がなく、重量物でも常に良好な静圧軸受を行
う。
【００４９】請求項５による静圧軸受装置では、静圧ポ
ケットより溢流した油が油溝によって球面受け座の側に
積極的に導かれるから、球面受け座の潤滑が充分に行わ
れるようになり、また球面受け座の錆び付きが防止され
る。
【００５０】請求項６による静圧軸受装置では、始動時
などにおいて油圧制御装置により圧油通路に供給する圧
油が一時的に高められることにより、球面受け座の球面
間に作用する軸受荷重の軽減量が一時的に高められ、始
動時などにおいて自己アライメント動作がより一層的確
に行われるようになる。また、球面受け座の球面の間に
潤滑油を充分に供給できるようになり、球面受け座の潤
滑が確実に行われるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による静圧軸受装置をラジアル軸受と
して適用した場合の静圧軸受装置の配置例を示す説明図
である。
【図２】この発明による静圧軸受装置の一つの実施の形
態を示す縦断面図である。
【図３】この発明による静圧軸受装置の一つの実施の形
態を示す平面図である。
【図４】この発明による静圧軸受装置の一つの実施の形
態を示す側面図である。
【図５】この発明による静圧軸受装置にて使用される球
面受け座の一つの実施の形態を示す斜視図である。
【図６】この発明による静圧軸受装置の油圧系の一つの
実施の形態を示す油圧回路図である。
【図７】この発明による静圧軸受装置の油圧系の他の実
施の形態を示す油圧回路図である。
【図８】この発明による静圧軸受装置の油圧系の他の実
施の形態を示す油圧回路図である。
【符号の説明】
１ 軸受ベース ３ ボルト ５ 球面 ７ 凹状球面受け座部材 ９ 円弧状軸受面 １０ 油溝 １１ 静圧ポケット １３ 静圧軸受パッド １４ 油溝 １７ 球面 １９ 凸状球面受け座部材 ２１ 球面受け座 ２３ 係合溝 ２５ 廻り止め部材 ２７ 係合駒 ２９ ボルト ３１ マニホールド部材 ３３ 流量調整弁 ３５ 静圧ポケット用圧油通路 ３７ 周溝 ３９ 底部開口部 ４１ 縦溝 ４３ 油導入空間 ４５ 中心開口部 ４７ 荷重低減用圧油通路 ４９ 油圧源 ５１ 絞り弁 ５３ 高圧調圧弁 ５５ 開閉弁 ５７ 低圧調圧弁 ５９ 可変絞り弁
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 本多 孝政 静岡県沼津市大岡2068の３ 東芝機械株式 会社沼津事業所内

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 静圧ポケットを有する静圧軸受パッドが
    球面受け座により軸受ベースより作動姿勢を変更可能に
    支持された自己アライメント機能付き静圧軸受装置にお
    いて、 前記球面受け座において互いに対向する半球状の球面間
    に設けられた油導入空間と、前記油導入空間に圧油を供
    給する圧油通路とを有していることを特徴とする静圧軸
    受装置。
  2. 【請求項２】 前記油導入空間は、前記球面に、これの
    中心軸線と同心に設けられた少なくとも一つの周溝によ
    り与えられること特徴とする請求項１に記載の静圧軸受
    装置。
  3. 【請求項３】 前記圧油通路は、前記静圧軸受パッドの
    静圧ポケットに圧油を供給する静圧ポケット用圧油供給
    通路と連通接続され、静圧ポケット用圧油を供給される
    ことを特徴とする請求項１または２に記載の静圧軸受装
    置。
  4. 【請求項４】 前記球面受け座の球面中心が静圧軸受パ
    ッドの旋回中心と一致していることを特徴とする請求項
    １〜３の何れかに記載の静圧軸受装置。
  5. 【請求項５】 前記静圧軸受パッドに前記静圧ポケット
    より溢流する油を潤滑油として前記球面受け座の側に導
    く油溝が形成されていることを特徴とする請求項１〜４
    の何れかに記載の静圧軸受装置。
  6. 【請求項６】 前記圧油通路に供給する圧油を一時的に
    高くする油圧制御装置を有することを特徴とする請求項
    １〜５の何れかに記載の静圧軸受装置。
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