JPH1113764A - 静圧空気軸受 - Google Patents
静圧空気軸受Info
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- JPH1113764A JPH1113764A JP9165734A JP16573497A JPH1113764A JP H1113764 A JPH1113764 A JP H1113764A JP 9165734 A JP9165734 A JP 9165734A JP 16573497 A JP16573497 A JP 16573497A JP H1113764 A JPH1113764 A JP H1113764A
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C32/00—Bearings not otherwise provided for
- F16C32/06—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
- 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
- F16C32/0614—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 the gas being supplied under pressure, e.g. aerostatic bearings
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C32/00—Bearings not otherwise provided for
- F16C32/06—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
- F16C32/0681—Construction or mounting aspects of hydrostatic bearings, for exclusively rotary movement, related to the direction of load
- F16C32/0696—Construction or mounting aspects of hydrostatic bearings, for exclusively rotary movement, related to the direction of load for both radial and axial load
Abstract
(57)【要約】
【課題】 スラスト軸受絞り孔へ供給される圧縮空気の
圧力で軸受スリーブの変形や移動が生じず、また圧縮空
気が軸受スリーブとハウジングの接触面で漏れることの
ないものとする。 【解決手段】 ハウジング１の内径面に接して固定され
た軸受スリーブ２を備える静圧空気軸受スピンドルにお
いて、スラスト軸受絞り孔２２ａに連通し軸受スリーブ
２の内部を通って軸受スリーブ２の外径面に開口する給
気路２２ｂを設ける。軸受スリーブ２は、複数の微細な
スラスト軸受絞り孔２２ａを有するスラスト軸受面によ
り、静圧空気を介して主軸３を軸方向に支持する部品で
ある。
圧力で軸受スリーブの変形や移動が生じず、また圧縮空
気が軸受スリーブとハウジングの接触面で漏れることの
ないものとする。 【解決手段】 ハウジング１の内径面に接して固定され
た軸受スリーブ２を備える静圧空気軸受スピンドルにお
いて、スラスト軸受絞り孔２２ａに連通し軸受スリーブ
２の内部を通って軸受スリーブ２の外径面に開口する給
気路２２ｂを設ける。軸受スリーブ２は、複数の微細な
スラスト軸受絞り孔２２ａを有するスラスト軸受面によ
り、静圧空気を介して主軸３を軸方向に支持する部品で
ある。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、精密加工機や精
密検査装置に用いられる静圧空気軸受スピンドル等の静
圧空気軸受に関する。
密検査装置に用いられる静圧空気軸受スピンドル等の静
圧空気軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】静圧空気
軸受スピンドルは、主軸を軸受に対して非接触で支持す
るため、回転精度が高く、精密加工機や精密検査装置等
のワークスピンドルまたは工具スピンドル等に使用され
る。これら静圧空気軸受スピンドルは、何らかのトラブ
ルで軸と軸受が接触した場合の耐久性（耐焼き付き性）
を考慮して、構造材で形成したハウジング内部に空気軸
受に適した材料で形成した軸受スリーブを締まり嵌めに
より固定して、ハウジングアセンブル部品を構成するも
のが多い。このようなスピンドルでは次のような問題が
ある。一例を図４に示す。同図の例は、ハウジング１に
一対の軸受スリーブ２を締まり嵌めにより組み付けてハ
ウジングアセンブル部品とした構成である。空気軸受へ
の圧縮空気の供給は、ハウジングの給気孔１１から、孔
１２、ハウジングに形成された円周溝１３，１４を経
て、軸受スリーブ２に円周上に複数形成されたジャーナ
ル軸受給気孔２１およびスラスト軸受給気孔２２に供給
される。
軸受スピンドルは、主軸を軸受に対して非接触で支持す
るため、回転精度が高く、精密加工機や精密検査装置等
のワークスピンドルまたは工具スピンドル等に使用され
る。これら静圧空気軸受スピンドルは、何らかのトラブ
ルで軸と軸受が接触した場合の耐久性（耐焼き付き性）
を考慮して、構造材で形成したハウジング内部に空気軸
受に適した材料で形成した軸受スリーブを締まり嵌めに
より固定して、ハウジングアセンブル部品を構成するも
のが多い。このようなスピンドルでは次のような問題が
ある。一例を図４に示す。同図の例は、ハウジング１に
一対の軸受スリーブ２を締まり嵌めにより組み付けてハ
ウジングアセンブル部品とした構成である。空気軸受へ
の圧縮空気の供給は、ハウジングの給気孔１１から、孔
１２、ハウジングに形成された円周溝１３，１４を経
て、軸受スリーブ２に円周上に複数形成されたジャーナ
ル軸受給気孔２１およびスラスト軸受給気孔２２に供給
される。
【０００３】この構造は、ハウジング１と軸受スリーブ
２の接触面を密着させて圧縮空気のシール効果を持たせ
る構造である。ジャーナル軸受部分の接触面Ｂは、ハウ
ジング１と軸受スリーブ２の締まり嵌めにより面を密着
させることができ、良好なシール効果が得られる。とこ
ろが、スラスト軸受部分の接触面Ａでハウジング１と軸
受スリーブ２を密着させることは難しく（密着させる方
向に力が働かないためで、特に径が大きいものは接触面
の精度を出し難く密着は難しい）、円周溝１４部分のシ
ールが不十分になることがある。シールが不十分で圧縮
空気漏れが起こった場合、軸受空気消費流量の増大、軸
受負荷容量の減少につながり、軸受として性能上問題と
なる。また、この構造では、円周溝１４に圧縮空気が供
給されたとき、軸受スリーブ２のスラスト軸受部分の接
触面Ａに圧縮空気の圧力により軸方向の力（圧縮空気圧
×接触面Ａ上の円周溝面積）が発生する。この力は、軸
受スリーブ２のスラスト軸受部分を変形させる力、およ
びハウジング１からスリーブ２が抜ける方向の力として
働く。軸受スリーブ２のスラスト軸受部分の変形は、ス
ラスト軸受隙間を不均一にして軸受性能に影響を及ぼ
し、また円周溝１４部分のシール効果を落とすことにも
なる。さらに、シール不十分によりスラスト軸受部分側
の接触面Ａの全体に圧縮空気が漏れ出した場合、その圧
力により軸受スリーブ１の接触面Ａには前述の力よりさ
らに大きな軸方向の力（圧縮空気圧×接触面Ａの全体面
積）が働き、問題はより深刻になる。
２の接触面を密着させて圧縮空気のシール効果を持たせ
る構造である。ジャーナル軸受部分の接触面Ｂは、ハウ
ジング１と軸受スリーブ２の締まり嵌めにより面を密着
させることができ、良好なシール効果が得られる。とこ
ろが、スラスト軸受部分の接触面Ａでハウジング１と軸
受スリーブ２を密着させることは難しく（密着させる方
向に力が働かないためで、特に径が大きいものは接触面
の精度を出し難く密着は難しい）、円周溝１４部分のシ
ールが不十分になることがある。シールが不十分で圧縮
空気漏れが起こった場合、軸受空気消費流量の増大、軸
受負荷容量の減少につながり、軸受として性能上問題と
なる。また、この構造では、円周溝１４に圧縮空気が供
給されたとき、軸受スリーブ２のスラスト軸受部分の接
触面Ａに圧縮空気の圧力により軸方向の力（圧縮空気圧
×接触面Ａ上の円周溝面積）が発生する。この力は、軸
受スリーブ２のスラスト軸受部分を変形させる力、およ
びハウジング１からスリーブ２が抜ける方向の力として
働く。軸受スリーブ２のスラスト軸受部分の変形は、ス
ラスト軸受隙間を不均一にして軸受性能に影響を及ぼ
し、また円周溝１４部分のシール効果を落とすことにも
なる。さらに、シール不十分によりスラスト軸受部分側
の接触面Ａの全体に圧縮空気が漏れ出した場合、その圧
力により軸受スリーブ１の接触面Ａには前述の力よりさ
らに大きな軸方向の力（圧縮空気圧×接触面Ａの全体面
積）が働き、問題はより深刻になる。
【０００４】また、現在空気軸受の軸受スリーブの材料
としては、砲金、鉛青銅、ベリリウム銅等の銅系の合金
が多く使用されているが、これらの金属よりも耐焼き付
き性が優れた材料として黒鉛が注目され使用が広まって
いる。黒鉛のような強度と弾性率の低い材料を前記従来
例のような構造で軸受スリーブとして使用する場合に
は、前述した圧縮空気により軸受スリーブに働く力の影
響は金属の場合より大きなものとなる。圧縮空気により
軸受スリーブに働く軸方向の力で、軸受スリーブのスラ
スト軸受部分に変形が起こった場合、その変形は金属よ
り大きく、軸受性能への影響も大きいものとなる。
としては、砲金、鉛青銅、ベリリウム銅等の銅系の合金
が多く使用されているが、これらの金属よりも耐焼き付
き性が優れた材料として黒鉛が注目され使用が広まって
いる。黒鉛のような強度と弾性率の低い材料を前記従来
例のような構造で軸受スリーブとして使用する場合に
は、前述した圧縮空気により軸受スリーブに働く力の影
響は金属の場合より大きなものとなる。圧縮空気により
軸受スリーブに働く軸方向の力で、軸受スリーブのスラ
スト軸受部分に変形が起こった場合、その変形は金属よ
り大きく、軸受性能への影響も大きいものとなる。
【０００５】図４の例の黒鉛のスリーブを用いた場合、
黒鉛の強度と弾性率が低いことから、軸受スリーブ２と
ハウジング１の締まり嵌めで、ジャーナル軸受部の接触
面Ｂの面圧は、金属の場合ほど上げられない。すなわ
ち、締めしろが同じ場合には弾性率が低い黒鉛の方が金
属より面圧が低くなる。また、面圧を上げるために締め
しろを大きくとると、強度が低い黒鉛の方が金属よりも
小さい締めしろで破壊限界に達する。これらのことと、
黒鉛の摩擦係数が低いことにより、締まり嵌めによる軸
受スリーブ２の保持力が金属の場合に比べて低い。すな
わち、圧縮空気により軸受スリーブに働く軸方向の力
で、ハウジングから軸受スリーブが抜ける可能性が高く
なる。黒鉛を同図の従来例のような構造で軸受スリーブ
２として使用する場合は、前述の問題点に関して金属以
上の考慮が必要となる。しかし、軸受の径が大きい場合
は、スラスト軸受部側の接触面Ａでの圧縮空気のシール
が難しく、圧縮空気による影響が大きくなるので、従来
例のようなハウジングアセンブル部品の内部構造で、機
能を満足するスピンドルを設計することは事実上困難で
ある。
黒鉛の強度と弾性率が低いことから、軸受スリーブ２と
ハウジング１の締まり嵌めで、ジャーナル軸受部の接触
面Ｂの面圧は、金属の場合ほど上げられない。すなわ
ち、締めしろが同じ場合には弾性率が低い黒鉛の方が金
属より面圧が低くなる。また、面圧を上げるために締め
しろを大きくとると、強度が低い黒鉛の方が金属よりも
小さい締めしろで破壊限界に達する。これらのことと、
黒鉛の摩擦係数が低いことにより、締まり嵌めによる軸
受スリーブ２の保持力が金属の場合に比べて低い。すな
わち、圧縮空気により軸受スリーブに働く軸方向の力
で、ハウジングから軸受スリーブが抜ける可能性が高く
なる。黒鉛を同図の従来例のような構造で軸受スリーブ
２として使用する場合は、前述の問題点に関して金属以
上の考慮が必要となる。しかし、軸受の径が大きい場合
は、スラスト軸受部側の接触面Ａでの圧縮空気のシール
が難しく、圧縮空気による影響が大きくなるので、従来
例のようなハウジングアセンブル部品の内部構造で、機
能を満足するスピンドルを設計することは事実上困難で
ある。
【０００６】この発明は、上記課題を解消するものであ
り、スラスト軸受絞り孔へ供給される圧縮空気の圧力で
軸受スリーブの変形や移動が生じず、また圧縮空気が軸
受スリーブとハウジングの接触面で漏れることのない静
圧空気軸受を提供することを目的とする。この発明の他
の目的は、軸受スリーブの圧縮空気による変形防止を確
実にし、かつ耐焼き付き性の向上を図ることである。
り、スラスト軸受絞り孔へ供給される圧縮空気の圧力で
軸受スリーブの変形や移動が生じず、また圧縮空気が軸
受スリーブとハウジングの接触面で漏れることのない静
圧空気軸受を提供することを目的とする。この発明の他
の目的は、軸受スリーブの圧縮空気による変形防止を確
実にし、かつ耐焼き付き性の向上を図ることである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明の静圧空気軸受
は、ハウジングの内径面に接して固定された軸受スリー
ブを備え、この軸受スリーブに設けられて複数の微細な
絞り孔を有するスラスト軸受面により静圧空気を介して
主軸を軸方向に支持するものに適用される。この構成の
静圧空気軸受において、軸受スリーブの外径面から供給
され軸受スリーブの内部を通ってスラスト軸受絞り孔に
連通する給気路を設けたことを特徴とする。すなわち、
軸受スリーブ内の給気路は、軸受スリーブ端面に開口を
持たず、外径面のみに開口する。この構成によると、圧
縮空気は軸受スリーブの径方向のみから給気され、ハウ
ジングから軸受スリーブへ軸方向の給気がないため、軸
受スリーブに圧縮空気による軸方向の力が働かない。ま
た、ハウジングから給気される軸受スリーブ外径面は、
締まりばめによりハウジングに密着させることができる
ため、圧縮空気の径方向加圧力にかかわらず、良好なシ
ール効果を得ることができる。したがって、ハウジング
と軸受スリーブの間での圧縮空気漏れにより軸受スリー
ブに軸方向の力が働くこともない。すなわち、軸受スリ
ーブが圧縮空気による軸方向の力で変形や移動して軸受
性能を低下させることがない。なお、この構造は、主軸
径に関係なく適用できる。
は、ハウジングの内径面に接して固定された軸受スリー
ブを備え、この軸受スリーブに設けられて複数の微細な
絞り孔を有するスラスト軸受面により静圧空気を介して
主軸を軸方向に支持するものに適用される。この構成の
静圧空気軸受において、軸受スリーブの外径面から供給
され軸受スリーブの内部を通ってスラスト軸受絞り孔に
連通する給気路を設けたことを特徴とする。すなわち、
軸受スリーブ内の給気路は、軸受スリーブ端面に開口を
持たず、外径面のみに開口する。この構成によると、圧
縮空気は軸受スリーブの径方向のみから給気され、ハウ
ジングから軸受スリーブへ軸方向の給気がないため、軸
受スリーブに圧縮空気による軸方向の力が働かない。ま
た、ハウジングから給気される軸受スリーブ外径面は、
締まりばめによりハウジングに密着させることができる
ため、圧縮空気の径方向加圧力にかかわらず、良好なシ
ール効果を得ることができる。したがって、ハウジング
と軸受スリーブの間での圧縮空気漏れにより軸受スリー
ブに軸方向の力が働くこともない。すなわち、軸受スリ
ーブが圧縮空気による軸方向の力で変形や移動して軸受
性能を低下させることがない。なお、この構造は、主軸
径に関係なく適用できる。
【０００８】上記構成において、軸受スリーブ内部の給
気路が、半径方向の孔と軸方向の孔とから構成されるも
のとしても良い。また、軸受スリーブ内の給気路は、前
記の２方向の孔とする代わりに、軸受スリーブ外径面に
沿って設けられた溝と軸方向の孔とで構成しても良い。
この構成の場合、給気路の一部を溝加工で形成できるた
め、前記の２方向の孔で給気路を形成する場合に比べ
て、給気路の形成が簡単である。
気路が、半径方向の孔と軸方向の孔とから構成されるも
のとしても良い。また、軸受スリーブ内の給気路は、前
記の２方向の孔とする代わりに、軸受スリーブ外径面に
沿って設けられた溝と軸方向の孔とで構成しても良い。
この構成の場合、給気路の一部を溝加工で形成できるた
め、前記の２方向の孔で給気路を形成する場合に比べ
て、給気路の形成が簡単である。
【０００９】上記各構成の静圧空気軸受において、軸受
スリーブの内径面にジャーナル軸受面を設け、この軸受
面にジャーナル軸受絞り孔を開口させ、前記軸受スリー
ブ内のスラスト軸受への給気路を経由してジャーナル軸
受絞り孔に連通する給気路を設けても良い。この構成と
することにより、主軸のスラスト方向の支持と半径方向
の支持とが共に行える。
スリーブの内径面にジャーナル軸受面を設け、この軸受
面にジャーナル軸受絞り孔を開口させ、前記軸受スリー
ブ内のスラスト軸受への給気路を経由してジャーナル軸
受絞り孔に連通する給気路を設けても良い。この構成と
することにより、主軸のスラスト方向の支持と半径方向
の支持とが共に行える。
【００１０】さらに、前記各構成の静圧空気軸受におい
て、軸受スリーブの材質を黒鉛としても良い。このよう
に軸受スリーブの材質を黒鉛とした場合、耐焼き付き性
が優れたものとなるが、黒鉛の持つ強度と弾性率が低い
ことから、圧縮空気が軸受スリーブに及ぼす影響は金属
の場合よりも大きなものとなる。そのため、この発明の
前記の圧縮空気の圧力に対する変形防止効果が、このよ
うに黒鉛を材質とする場合に一層効果的となる。また、
前記いずれかの構成において、軸受スリーブがハウジン
グと端面で接触する接触面を持つものとしても良い。
て、軸受スリーブの材質を黒鉛としても良い。このよう
に軸受スリーブの材質を黒鉛とした場合、耐焼き付き性
が優れたものとなるが、黒鉛の持つ強度と弾性率が低い
ことから、圧縮空気が軸受スリーブに及ぼす影響は金属
の場合よりも大きなものとなる。そのため、この発明の
前記の圧縮空気の圧力に対する変形防止効果が、このよ
うに黒鉛を材質とする場合に一層効果的となる。また、
前記いずれかの構成において、軸受スリーブがハウジン
グと端面で接触する接触面を持つものとしても良い。
【００１１】
【発明の実施の形態】この発明の一実施形態を図１と共
に説明する。ハウジング１に一対の軸受スリーブ２，２
を締まり嵌めにより組み付け、ハウジングアセンブル部
品とする。各スリーブ２は、外側端部の外周に鍔部２ａ
を有するものであり、鍔部２ａはハウジング１の内径面
の開口縁に形成された座繰り状の大径孔部に嵌合する。
ハウジングアセンブル部品の軸受スリーブ２の内径面を
ジャーナル軸受の軸受面、両端面をスラスト軸受の軸受
面とし、これらハウジングアセンブル部品と主軸３と一
対のスラスト板４，４とを組合せて静圧空気軸受スピン
ドルにおける静圧空気軸受を構成する。軸受スリーブ２
に鍔部２ａを設ける構造にすることで、スラスト軸受が
過負荷を受けた場合も軸受スリーブ２の鍔部２ａがハウ
ジング１に形成された座繰り状の大径孔部に支持され、
軸受スリーブ２がハウジング１内に押し込まれることが
ない。一対のスラスト板４，４は、主軸３の両端面に各
々ボルト固定された円板状の部品であり、軸受スリーブ
２の端面からなる軸受面に空気層となる隙間を介して対
面する。主軸３は、軸受スリーブ２の内径面からなる軸
受面に軸受隙間を介して嵌合する。
に説明する。ハウジング１に一対の軸受スリーブ２，２
を締まり嵌めにより組み付け、ハウジングアセンブル部
品とする。各スリーブ２は、外側端部の外周に鍔部２ａ
を有するものであり、鍔部２ａはハウジング１の内径面
の開口縁に形成された座繰り状の大径孔部に嵌合する。
ハウジングアセンブル部品の軸受スリーブ２の内径面を
ジャーナル軸受の軸受面、両端面をスラスト軸受の軸受
面とし、これらハウジングアセンブル部品と主軸３と一
対のスラスト板４，４とを組合せて静圧空気軸受スピン
ドルにおける静圧空気軸受を構成する。軸受スリーブ２
に鍔部２ａを設ける構造にすることで、スラスト軸受が
過負荷を受けた場合も軸受スリーブ２の鍔部２ａがハウ
ジング１に形成された座繰り状の大径孔部に支持され、
軸受スリーブ２がハウジング１内に押し込まれることが
ない。一対のスラスト板４，４は、主軸３の両端面に各
々ボルト固定された円板状の部品であり、軸受スリーブ
２の端面からなる軸受面に空気層となる隙間を介して対
面する。主軸３は、軸受スリーブ２の内径面からなる軸
受面に軸受隙間を介して嵌合する。
【００１２】各軸受スリーブ２には、円周方向の複数箇
所に、径方向に貫通した複数のジャーナル軸受給気孔２
１を設け、この孔２１に交差するように、軸方向に貫通
したスラスト軸受給気孔２２を設ける。各孔２１，２２
の各軸受面に開口する部分は、各々ジャーナル軸受絞り
孔２１ａおよびスラスト軸受絞り孔２２ａに形成され
る。スラスト軸受給気孔２２の不要部分、つまりジャー
ナル軸受給気孔２１よりもスラスト軸受面から離れた部
分は、埋め栓３２を施してあり、これにより、孔２１か
ら分岐したスラスト軸受側の給気路２２ｂ、およびジャ
ーナル軸受側の給気路２１ｂが複数形成される。
所に、径方向に貫通した複数のジャーナル軸受給気孔２
１を設け、この孔２１に交差するように、軸方向に貫通
したスラスト軸受給気孔２２を設ける。各孔２１，２２
の各軸受面に開口する部分は、各々ジャーナル軸受絞り
孔２１ａおよびスラスト軸受絞り孔２２ａに形成され
る。スラスト軸受給気孔２２の不要部分、つまりジャー
ナル軸受給気孔２１よりもスラスト軸受面から離れた部
分は、埋め栓３２を施してあり、これにより、孔２１か
ら分岐したスラスト軸受側の給気路２２ｂ、およびジャ
ーナル軸受側の給気路２１ｂが複数形成される。
【００１３】ハウジング１には、軸受スリーブ２をハウ
ジング１に組み付けたときのジャーナル軸受給気孔２１
と軸方向の同一位置（孔２１と連通する内径面の位置）
に円周溝１３を設け、この円周溝１３を軸方向の孔１２
で圧縮空気の給気孔１１とつないで圧縮空気給気路を形
成する。孔１２の不要部分に埋め栓３１を施す。圧縮空
気は給気孔１１から供給され、孔１２および円周溝１３
を経て、円周上に複数配置された軸受給気孔２１，２２
に供給される。スラスト軸受給気孔２２を軸受スリーブ
２の内部でジャーナル軸受給気孔２１の途中から分岐す
る構造とすることで、図１の従来例における円周溝１４
を省いた。
ジング１に組み付けたときのジャーナル軸受給気孔２１
と軸方向の同一位置（孔２１と連通する内径面の位置）
に円周溝１３を設け、この円周溝１３を軸方向の孔１２
で圧縮空気の給気孔１１とつないで圧縮空気給気路を形
成する。孔１２の不要部分に埋め栓３１を施す。圧縮空
気は給気孔１１から供給され、孔１２および円周溝１３
を経て、円周上に複数配置された軸受給気孔２１，２２
に供給される。スラスト軸受給気孔２２を軸受スリーブ
２の内部でジャーナル軸受給気孔２１の途中から分岐す
る構造とすることで、図１の従来例における円周溝１４
を省いた。
【００１４】この構成によると、軸受スリーブ２のスラ
スト軸受部分のハウジング１との接触面Ａ（鍔部２ａの
ハウジング１との接触面）に軸受給気用の円周溝が必要
ないため、従来のように圧縮空気により軸受スリーブに
働く軸方向の力は発生しない。そのため、軸受スリーブ
２が圧縮空気の圧力で軸方向に変形することがなく、ス
ラスト軸受部の適正な軸受隙間が維持される。また、圧
縮空気のシールが必要な箇所は、軸受スリーブ２のジャ
ーナル軸受部分のハウジング接触面Ｂのみであり、この
内外径面の接触面Ｂでは締まり嵌めにより良好なシール
効果が得られるので、圧縮空気漏れもなく、軸受性能に
影響を及ぼすこともない。この構造は主軸３の径に関係
なく適用でき、特に、軸受スリーブ２に黒鉛を用いた場
合に有効である。軸受スリーブ２に黒鉛を用いた場合
は、耐焼き付き性が向上する。また、スピンドルの軸受
負荷容量を大きくしたい場合、軸受に供給する圧縮空気
圧によって軸受スリーブ２がハウジング１から抜けるな
どの心配がないので、軸受給気圧を上げることで対応す
ることも可能となる。そのため設計の自由度が広がる。
スト軸受部分のハウジング１との接触面Ａ（鍔部２ａの
ハウジング１との接触面）に軸受給気用の円周溝が必要
ないため、従来のように圧縮空気により軸受スリーブに
働く軸方向の力は発生しない。そのため、軸受スリーブ
２が圧縮空気の圧力で軸方向に変形することがなく、ス
ラスト軸受部の適正な軸受隙間が維持される。また、圧
縮空気のシールが必要な箇所は、軸受スリーブ２のジャ
ーナル軸受部分のハウジング接触面Ｂのみであり、この
内外径面の接触面Ｂでは締まり嵌めにより良好なシール
効果が得られるので、圧縮空気漏れもなく、軸受性能に
影響を及ぼすこともない。この構造は主軸３の径に関係
なく適用でき、特に、軸受スリーブ２に黒鉛を用いた場
合に有効である。軸受スリーブ２に黒鉛を用いた場合
は、耐焼き付き性が向上する。また、スピンドルの軸受
負荷容量を大きくしたい場合、軸受に供給する圧縮空気
圧によって軸受スリーブ２がハウジング１から抜けるな
どの心配がないので、軸受給気圧を上げることで対応す
ることも可能となる。そのため設計の自由度が広がる。
【００１５】この発明の第２の実施形態を図２に示す。
この実施形態では、互いに軸方向に分割された分割ハウ
ジング４１，４２のうち、第１の分割ハウジング４１に
軸受スリーブ４３を締まり嵌めにより組み付けて第１の
ハウジングアセンブル部品Ｐ１とする。同様に第２の分
割ハウジング４２と軸受スリーブ４４を締まり嵌めによ
り組み付けて第２のハウジングアセンブル部品Ｐ２とす
る。第１のハウジングアセンブル部品Ｐ１の軸受スリー
ブ４３にはスラスト軸受が、第２のハウジングアセンブ
ル部品Ｐ２にはスラスト軸受およびジャーナル軸受が形
成されている。
この実施形態では、互いに軸方向に分割された分割ハウ
ジング４１，４２のうち、第１の分割ハウジング４１に
軸受スリーブ４３を締まり嵌めにより組み付けて第１の
ハウジングアセンブル部品Ｐ１とする。同様に第２の分
割ハウジング４２と軸受スリーブ４４を締まり嵌めによ
り組み付けて第２のハウジングアセンブル部品Ｐ２とす
る。第１のハウジングアセンブル部品Ｐ１の軸受スリー
ブ４３にはスラスト軸受が、第２のハウジングアセンブ
ル部品Ｐ２にはスラスト軸受およびジャーナル軸受が形
成されている。
【００１６】第２のハウジングアセンブル部品Ｐ２側に
は、図１の実施形態と同様に、軸受スリーブ４４内に、
径方向に複数のジャーナル軸受給気孔６３と、この孔６
３に交差するよう軸方向にスラスト軸受給気孔６４を設
ける。各孔６３，６４の軸受面開口部は各々ジャーナル
軸受絞り孔６３ａおよびスラスト軸受絞り孔６４ａとな
る。孔６４の不要部分に埋め栓７２を施し、孔６３から
分岐した孔６４が複数形成される。圧縮空気は、圧縮空
気給気孔５１から軸方向の孔５２，５３およびハウジン
グ４２に形成した円周溝５６を経て複数の軸受給気孔６
３，６４に供給される。第２のハウジングアセンブル部
品Ｐ２側には、さらに、分割ハウジング４２の孔５３か
ら径方向の孔６６および内径面の円周溝６７を介して、
軸受スリーブ４４のジャーナル軸受給気孔６８に連通す
る給気路が形成されている。第１のハウジングアセンブ
ル部品Ｐ１側は、軸受スリーブ４３内に、径方向に複数
の孔６１と、この孔６１に交差するよう軸方向にスラス
ト軸受給気孔６２を設ける。孔６２の不要部分に埋め栓
７１を施し、孔６１から分岐した孔６２が複数形成され
る。孔６２の軸受面側の開口部は、スラスト軸受絞り孔
６２ａとなる。圧縮空気は、給気孔５１から孔５２、お
よびハウジング４１に形成した円周溝５５および孔６１
を経てスラスト軸受給気孔６２に供給される。
は、図１の実施形態と同様に、軸受スリーブ４４内に、
径方向に複数のジャーナル軸受給気孔６３と、この孔６
３に交差するよう軸方向にスラスト軸受給気孔６４を設
ける。各孔６３，６４の軸受面開口部は各々ジャーナル
軸受絞り孔６３ａおよびスラスト軸受絞り孔６４ａとな
る。孔６４の不要部分に埋め栓７２を施し、孔６３から
分岐した孔６４が複数形成される。圧縮空気は、圧縮空
気給気孔５１から軸方向の孔５２，５３およびハウジン
グ４２に形成した円周溝５６を経て複数の軸受給気孔６
３，６４に供給される。第２のハウジングアセンブル部
品Ｐ２側には、さらに、分割ハウジング４２の孔５３か
ら径方向の孔６６および内径面の円周溝６７を介して、
軸受スリーブ４４のジャーナル軸受給気孔６８に連通す
る給気路が形成されている。第１のハウジングアセンブ
ル部品Ｐ１側は、軸受スリーブ４３内に、径方向に複数
の孔６１と、この孔６１に交差するよう軸方向にスラス
ト軸受給気孔６２を設ける。孔６２の不要部分に埋め栓
７１を施し、孔６１から分岐した孔６２が複数形成され
る。孔６２の軸受面側の開口部は、スラスト軸受絞り孔
６２ａとなる。圧縮空気は、給気孔５１から孔５２、お
よびハウジング４１に形成した円周溝５５および孔６１
を経てスラスト軸受給気孔６２に供給される。
【００１７】第１，第２のハウジングアセンブル部品Ｐ
１，Ｐ２と、軸端にスラスト軸受を構成するフランジを
形成した主軸４５を組み合わせて、静圧空気軸受スピン
ドルの静圧空気軸受を構成する。このように構成した場
合も、第１，第２のハウジングアセンブル部品Ｐ１，Ｐ
２のいずれにおいても、軸受スリーブ４３，４４に圧縮
空気による軸方向の力は発生しない。また、第１の実施
形態と同様の効果が得られる。
１，Ｐ２と、軸端にスラスト軸受を構成するフランジを
形成した主軸４５を組み合わせて、静圧空気軸受スピン
ドルの静圧空気軸受を構成する。このように構成した場
合も、第１，第２のハウジングアセンブル部品Ｐ１，Ｐ
２のいずれにおいても、軸受スリーブ４３，４４に圧縮
空気による軸方向の力は発生しない。また、第１の実施
形態と同様の効果が得られる。
【００１８】図３は、図２と共に前述した静圧空気軸受
における第１のハウジングアセンブル部品Ｐ１のスラス
ト軸受給気路を、前記の例と異なる構成にしたものであ
る。この例では、軸受スリーブ４３内に円周溝７９と、
この円周溝７９に連通して軸方向に貫通する複数のスラ
スト軸受給気孔８２とを設けて、孔８２の不要部分に埋
め栓９１を施したものである。円周溝７９は、図２にお
けるハウジング側円周溝５５と軸受スリーブ側の径方向
孔６１を兼ねた役割を持つ。圧縮空気は、給気孔５１か
ら孔５２、孔５８、および円周溝７９を経て複数のスラ
スト軸受給気孔８２に供給される。この構成において
も、軸受スリーブ４３に圧縮空気による軸方向に力は発
生しない。
における第１のハウジングアセンブル部品Ｐ１のスラス
ト軸受給気路を、前記の例と異なる構成にしたものであ
る。この例では、軸受スリーブ４３内に円周溝７９と、
この円周溝７９に連通して軸方向に貫通する複数のスラ
スト軸受給気孔８２とを設けて、孔８２の不要部分に埋
め栓９１を施したものである。円周溝７９は、図２にお
けるハウジング側円周溝５５と軸受スリーブ側の径方向
孔６１を兼ねた役割を持つ。圧縮空気は、給気孔５１か
ら孔５２、孔５８、および円周溝７９を経て複数のスラ
スト軸受給気孔８２に供給される。この構成において
も、軸受スリーブ４３に圧縮空気による軸方向に力は発
生しない。
【００１９】
【発明の効果】この発明の静圧空気軸受は、スラスト軸
受絞り孔に連通する給気路を軸受スリーブの外径面から
空気供給されるものとしたため、圧縮空気により軸受ス
リーブを軸方向に加圧する力が発生せず、軸受スリーブ
の変形や移動による軸受性能の低下の問題がない。圧縮
空気のシールは、軸受スリーブとハウジングの締まり嵌
めにより容易に良好なシールが得られるので、圧縮空気
漏れもなく、その漏れにより軸受性能に影響を及ぼすこ
とがない。さらに、軸受スリーブの材質を黒鉛とした場
合でも、前記の圧縮空気圧力による軸受スリーブの変形
を防止する効果により、軸受性能は低下しない。したが
って、黒鉛の良好な耐き焼き付き性により信頼性の高い
静圧空気軸受を実現できる。
受絞り孔に連通する給気路を軸受スリーブの外径面から
空気供給されるものとしたため、圧縮空気により軸受ス
リーブを軸方向に加圧する力が発生せず、軸受スリーブ
の変形や移動による軸受性能の低下の問題がない。圧縮
空気のシールは、軸受スリーブとハウジングの締まり嵌
めにより容易に良好なシールが得られるので、圧縮空気
漏れもなく、その漏れにより軸受性能に影響を及ぼすこ
とがない。さらに、軸受スリーブの材質を黒鉛とした場
合でも、前記の圧縮空気圧力による軸受スリーブの変形
を防止する効果により、軸受性能は低下しない。したが
って、黒鉛の良好な耐き焼き付き性により信頼性の高い
静圧空気軸受を実現できる。
【図１】この発明の一実施形態にかかる静圧空気軸受の
断面図である。
断面図である。
【図２】この発明の第２の実施形態にかかる静圧空気軸
受の断面図である。
受の断面図である。
【図３】この発明の第３の実施形態にかかる静圧空気軸
受の断面図である。
受の断面図である。
【図４】従来例の断面図である。
１…ハウジング ２１ｂ，２２ｂ…給気
路 ２…軸受スリーブ ４１，４２…分割ハウ
ジング ３…主軸 ４３，４４…軸受スリ
ーブ ４…スラスト板 ４５…主軸 １１…給気孔 ６２ａ，６４ａ…ス
ラスト軸受絞り孔 ２１，２２…孔 ６３ａ…ジャーナル
軸受絞り孔 ２１ａ…ジャーナル軸受絞り孔 ７９…溝 ２２ａ…スラスト軸受絞り孔
路 ２…軸受スリーブ ４１，４２…分割ハウ
ジング ３…主軸 ４３，４４…軸受スリ
ーブ ４…スラスト板 ４５…主軸 １１…給気孔 ６２ａ，６４ａ…ス
ラスト軸受絞り孔 ２１，２２…孔 ６３ａ…ジャーナル
軸受絞り孔 ２１ａ…ジャーナル軸受絞り孔 ７９…溝 ２２ａ…スラスト軸受絞り孔
Claims (6)
- 【請求項１】 ハウジングの内径面に接して固定された
軸受スリーブを備え、この軸受スリーブに設けられて複
数の微細な絞り孔を有するスラスト軸受面により静圧空
気を介して主軸を軸方向に支持する静圧空気軸受におい
て、軸受スリーブの外径面から供給され軸受スリーブの
内部を通ってスラスト軸受絞り孔に連通する給気路を設
けたことを特徴する静圧空気軸受。 - 【請求項２】 軸受スリーブ内部の給気路が、半径方向
の孔と軸方向の孔とから構成される請求項１記載の静圧
空気軸受。 - 【請求項３】 軸受スリーブ内部の給気路が、この軸受
スリーブ外径面に沿って設けられた溝と軸方向の孔とか
ら構成される請求項１記載の静圧空気軸受。 - 【請求項４】 軸受スリーブの内径面にジャーナル軸受
面を設け、この軸受面に絞り孔を開口させ、前記軸受ス
リーブ内のスラスト軸受への給気路を経由してジャーナ
ル軸受絞り孔に連通する給気路を設けた請求項１ないし
請求項３に記載の静圧空気軸受。 - 【請求項５】 軸受スリーブの材質が黒鉛である請求項
１ないし請求項４のいずれかに記載の静圧空気軸受。 - 【請求項６】 軸受スリーブがハウジングと端面で接触
する接触面を持つ請求項１ないし請求項５のいずれかに
記載の静圧空気軸受。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9165734A JPH1113764A (ja) | 1997-06-23 | 1997-06-23 | 静圧空気軸受 |
| US09/100,109 US6019515A (en) | 1997-06-23 | 1998-06-19 | Externally pressurized gas bearing assembly |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9165734A JPH1113764A (ja) | 1997-06-23 | 1997-06-23 | 静圧空気軸受 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1113764A true JPH1113764A (ja) | 1999-01-22 |
Family
ID=15818071
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9165734A Pending JPH1113764A (ja) | 1997-06-23 | 1997-06-23 | 静圧空気軸受 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6019515A (ja) |
| JP (1) | JPH1113764A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101070898B1 (ko) * | 2004-07-26 | 2011-10-06 | 삼성테크윈 주식회사 | 베어링 케이스와 이를 이용한 베어링의 냉각 구조 |
| CN104533956A (zh) * | 2015-01-22 | 2015-04-22 | 哈尔滨工业大学 | 主动补偿式低涡流轴动式气浮轴承 |
| CN110388437A (zh) * | 2019-08-22 | 2019-10-29 | 江苏集萃精凯高端装备技术有限公司 | 一种可换向高刚度空气涡轮驱动回转轴系装置 |
Families Citing this family (25)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6439773B1 (en) * | 1909-11-09 | 2002-08-27 | Ntn Corporation | Externally pressurized gas bearing spindle assembly |
| WO1999035413A1 (de) * | 1998-01-06 | 1999-07-15 | Ulrich Raess | Hydrostatisches lager zur aufnahme axialer und radialer kräfte |
| GB9818097D0 (en) * | 1998-08-19 | 1998-10-14 | Corac Group Plc | Improvements in and relating to bearing assemblies |
| JP2001254738A (ja) * | 2000-03-10 | 2001-09-21 | Ntn Corp | 静圧気体軸受スピンドル |
| JP4146151B2 (ja) * | 2002-04-11 | 2008-09-03 | Ｎｔｎ株式会社 | 静圧気体軸受及びこれを用いたスピンドル装置 |
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| CN100396437C (zh) * | 2005-10-26 | 2008-06-25 | 广东工业大学 | 高速高刚度复合多支承气体静压轴承电主轴 |
| US8826771B2 (en) | 2010-09-14 | 2014-09-09 | Empire Technology Development Llc | Energy storage device |
| FR2965366B1 (fr) * | 2010-09-28 | 2013-05-17 | Socrate Ind | Unite de mesure de couple et/ou d'effort |
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| CN102518667A (zh) * | 2011-12-19 | 2012-06-27 | 西安威而信精密仪器有限公司 | 锥形气浮轴系 |
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| US8753014B2 (en) | 2012-01-03 | 2014-06-17 | New Way Machine Components, Inc. | Air bearing for use as a seal |
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| US10914195B2 (en) | 2016-04-18 | 2021-02-09 | General Electric Company | Rotary machine with gas bearings |
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| JPS5298848A (en) * | 1976-02-17 | 1977-08-19 | Toyoda Mach Works Ltd | Fluid bearing |
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1997
- 1997-06-23 JP JP9165734A patent/JPH1113764A/ja active Pending
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1998
- 1998-06-19 US US09/100,109 patent/US6019515A/en not_active Expired - Lifetime
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6019515A (en) | 2000-02-01 |
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