JPS5952292B2 - 圧力平衡型流体軸受システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ”５ 本発明は圧力平衡型軸受上に物体を支持するシス
テムに関する。

圧力平衡型の流体軸受のためのシステムの概要は本出願
人に係る米国特許第３９２１２８６号明細書に開示され
ており、その流体軸受システムはピストン・シリンダか
ら成る一対の流体軸受をテーブルの両側面に配置し、ガ
イドの役目を果すものである。

本発明の目的は、多数の流体軸受を使用してマスプロツ
クをその底面の多数点で流体圧にて支持し、マスプロツ
クを支持する支持表面とマスプロツク底面との間隔変動
に応じて支持用流体圧を調整し、それによつてマスプロ
ツクを支持表面に接触させることなくしかもマスプロツ
クの自由運動を実質上拘束することなく、マスプロツク
を床の支持表面に関して支持する圧力平衡型流体軸受シ
ステムを提供することである。

本発明は、物体（マスプロツク）底面の離れた多数の位
置にて複数の調整可能なピストン・シリンダ組立体を使
用してその物体を流体圧で支持すると共に支持すべき物
体のための外部の高さ感知手段をも使用してピストン・
シリンダ組立体の流体圧を調整することにより物体を拘
束せず安定的に支持する圧力平衡型流体軸受システムに
関する。

ピストン・シリンダ組立体は、高さ制御のため軸受へ供
給される流れを調整するように支持表面に関しての支持
された物体の偏差を感知する外部の高さ制御弁により制
御される。

図示の例においては、重量の物体が複数の圧力平衡型軸
受を使用して表面に関して支持され、これらの軸受は選
択されたセツトとなつて単一の外部の制御弁に一緒に接
続され、制御弁は各軸受セツトに対して自動的な高さ制
御を行なう。

軸受セツト内の個々の軸受間に共通の導管接続を用いる
ため、支持表面の不規則さに拘らず軸受セツト内の全て
の軸受が荷重を均等になうような対向流が生じうる。外
部の高さ制御弁は軸受セツト内の軸受へ供給される流体
の量を調整し、支持されている物体の高さの変化に応答
する。図示の例においては、支持されているマスプロツ
クは、プロツクを所望の高さにしかも２軸運動できるよ
うに適所に維持すべくプロツク上に３脚台形状に装着さ
れた３つの外部の制御弁を使用することにより制御され
る。

外部の高さ制御弁は定圧力源と一緒に使用する３方向弁
でもよく、又は定流量源と一緒に使用する２方向弁でも
よい。第１図を参照すると、１０はプロツクである。プ
ロツク１０は外部の力により例えば水平面内で左右両方
向に運動せしめられるマスプロツクである。このマスプ
ロツクは殆んど制限なしに支持床に関して動けるように
支持されねばならない。換言すれば、支持表面上に作用
する有効な力はマスプロツタに伝達されてはならないし
、マスプロツクに作用する有効な力は支持床に伝達され
てはならない。典型的なシステムにおいて、マスプロツ
クは縦横それぞれ３０フイート （約９ｍ）の正方形状
の板で、その重さは数１００トンである。

従つて、寸法は相当大きい。図示の実施例において、マ
スプロツク１０の下面には物理的に同じ構造の複数個の
圧力平衡型軸受が設けてある。

これらの圧力平衡型軸受は液圧ピストン・シリンダ組立
体であつて、マスプロツクの軸方向の運動を許容しつつ
支持床上の加圧された周辺のスケール付区域上にマスプ
ロツクを支持する。図示の実施例においては、矩形のプ
ロツタの各隅部に３つのこのような圧力平衡型軸受の組
立体が設けてあり、これらの軸受組立体は軸受セツトと
して配列されている。

各軸受セツトは、支持表面からのマスプロツタの高さを
感知しそして関連した軸受セツトの軸受への流れを制御
する別個の外部の制御弁により制御される。各セツト内
の軸受は後述するように対向流用に組合わされている。

例えば、流体軸受組立体１２，１３，１４，１５から成
る軸受セツトへ加圧流体を提供するために使用される第
１制御弁が設けてある。マスプロツク１０の反対側に設
けた制御弁１６は流体軸受組立体１７，１８，１９，２
０から成る流体軸受セツトを制御するために使用される
。軸受組立体２４，２５，２６，２７から成る流体軸受
セツトを制御するために使用する第３の外部の制御弁２
３も設けてある。図示のように、制御弁１１，１６，２
３は３脚台（３点支持）形状に配列されており、各制御
弁に対する軸受セツトは他の弁により制御される側に隣
接する少なくとも１つの軸受を含む。この配列は軸受セ
ツト間で過多でない荷重分配を提供する。ここで特に第
２図を参照すると、２つの軸受組立体が対応する外部の
制御弁に関連して詳細に示されており、これらの流体軸
受は実質上互に同じ構造のものであることを理解すべき
である。

第２図には簡略的に示してあるが、例えば第２図に示す
組立体１２，１３のような各個々の軸受組立体はシリン
ダ部材３０を含み、このシリンダ部材はマスプロツク１
０の底面に適当に取付けられており、しかも球状（たる
状）の外壁部３３と、例えばマスプロツクを支持すべき
床であるような支持表面３６の不規則さを補償するため
下記内部ピストン室３１の壁に関してピストンを軽く接
触保持させることのできるＯ−リングシール３４とを装
着する内部ピストン室３１を有する。室３１は適当な導
管３７を介して加圧流体源に通じており、この導管３７
はそれぞれの軸受セツトの内部ピストン室３１の全てに
通じる共通の導管である。

内部ピストン室への適当な接続が特定の軸受セツト内の
軸受の各内部室に対してなされている。各ピストン３２
を貫通してシリンダの外部表面３２Ａへ通じている通路
３８が設けてあり、表面３２Ａは床３６と対面する。

外部表面３２Ａは環状グルーブを具備し、このグルーブ
内にはシールリング４０と支持弾性０−リング４１とが
収容してあつて、シールリングの内側における表面４２
をシールされた区域にする。このシールリング配列は前
記の米国特許第３９２１２８６号明細書にも説明されて
いる。

それ故、室３１内の圧力はシールリング４０により限定
された室４２内にも存在し、このことが表面３２Ａと支
持床３６の表面との間に流体軸受表面を提供する。シー
ルリング４０は過剰な摩擦が存在しないようにテトラフ
ルオルエチレンの如き低摩擦材料で作つてある。シール
リングの内側の圧力はシリンダ内の圧力が変化したとき
に変化する。制御弁１１はマスプロツタ１０に関して支
持されたブラケツト５１上に適当な方法で支持されたハ
ウジング５０を含むものとして典型的に示されている。
この弁は内部スプール５２を有し、このスプールはハウ
ジング５０内に装着されておりそしてスプールの重量を
中和するために使用しかつスプールを下方へ押圧するバ
ネ５３を有する。スプールの下端は支持表面３６に係合
する滑動脚部５４を有する。図示のように、弁は圧力入
口孔５５、復帰孔５６及び出口孔５７を有する３方向弁
である。圧力は適当な調整器により得られる別個の定圧
源からくる。また、スプールは制御ランド縁部５２Ａと
ランド縁部５２Ｂとを有し、このランド縁部５２Ａは圧
力入口孔からの流れを制御し、ランド縁部５２Ｂは復帰
孔への流れを制御する。滑動脚部５４はマスプロツクに
所望の高さを与えるように調整される。

シリンダ内の圧力は、ピストンが対応するシリンダの底
部へ来ないように維持される。即ち、ピストンは全使用
期間中加圧流体に支持される。仮に、スプールがハウジ
ング５０に関して上方へ動かされるようにマスプロツク
が据付けられた場合、定圧力源から孔５５を通つて図示
の３方向弁へ入る流れは孔５７へ供給され（縁部５２Ａ
は図示の位置から僅かに持上がる）、かくして更に流体
が導管３７へ供給され、この軸受セツトの流体軸受の内
部室３１の圧力を更に高め、もつてマスプロツクを持上
げる。スプールは滑動脚部５４が表面３６に接した状態
で適所に維持され、弁ハウジング５０はかくして、ラン
ド縁部５２Ａが流れをしや断するまでマスプロツクと一
緒に持上がる。弁組立体は調整されそしてマスプロツク
が所望の高さにて支持されるような平衡に達する。仮に
プロツクが動きしかも脚部５４が例えば不規則さのため
に下降した場合、孔５７が復帰孔５６に通じ、もつて或
る量の流体が室３１から流出し、マスプロツクを下降さ
せる。

流体軸受が図示のように軸受セツトとして配置されたと
き、例えば流体軸受２４，２５，２６，２７により支持
されたマスプロツクの端部が下降した場合に軸受組立体
１５，２０が収縮してこの軸受セツトの他の軸受への逆
流を生じさせそして荷重を分配すべく圧力を増加させる
ように、流体軸受は荷重を全て分配する。

第３図に示すように、弁１１は、流体源からの圧力がラ
ンド縁部５２Ａによりしや断されそしてランド縁部５２
Ｂが復帰孔を閉じた状態に維持するようなデツド・バン
ド（Ｄｅａｄｂａｎｄ）を含む。

弁がこの位置にあるき、軸受セツト間に対向流が生じう
る。仮に、加圧流体のために定流量源が使用された場合
、２方向弁を用いることができる。

この場合、定流量なので、弁は図示のような外部の感知
脚部丁含みＪ背圧の量は表面に沿つての脚部の運動に応
答しての弁の開放に関係する。この弁は、３方向弁とし
て第３図に示したと同じ位置までマスプロツクが下降し
たときに閉じる。滑動脚部５４が動く表面は、マスプロ
ツクを支持する表面と同じ表面を感知する必要は必ずし
もない。

脚部は、所望するなら、別の基準表面に関しての感知位
置にあることができる。図示の実施例以外のピストン及
びシリンダの配列にすることができることを理解すでき
である。

例えば、内部ピストンを物体（例えばマスプロツク）に
取付け、外部のシリンダを支持床に係合させてもよい。
この場合、流体膜区域はシリンダ部材の底部に坦持され
たリングにより囲まれるであろう。以上のような構成の
ため、本発明のシステムは支持表面に近接した状態で重
量のマスプロツクを、支持表面に接触させることなく自
由状態で、支持することができるにれは感知手段による
支持流体圧の調整による）。

また、複数組の軸受組立体でマスプロツクを支持するか
ら、プロツクを任意所望位置で支持できる。もちろん、
支持表面に関するマスプロツクの運動能力を拘束しない
。更に、同一組内の軸受組立体には同一の大きさの流体
圧が作用するから支持が安定であり、又各組同志の流体
圧は互に独立しているから、マスプロツクの自由を制限
することもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に従つて制御される流体軸受上に支持さ
れた典型的なマスプロツクの平面図。 第２図は第１図の２−２線における部分破断断面図。第
３図は本発明に従つて感知する外部の高さ制御用の典型
的な制御弁の断面図である。１０：マスプロツク、１１
，１６，２３：制御弁、１２〜１５，１７〜２０，２４
，２７：流体軸受組立体、３０：シリンダ、３１：内部
ピストン室、３２：ピストン、３６：支持表面、５０：
ハウジング、５２：スプール。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ほぼ平坦な支持表面上で滑動できるように装着され
   かつ底表面を有するマスブロックを支持するための圧力
   平衡型液圧軸受システにおいて、前記底表面と支持表面
   との間に位置した複数個の軸受組立体を備え、該各軸受
   組立体がシリンダ部材と、該シリンダ部材内に装着され
   たピストン部材と、これらの２つの部材の一方（以下、
   第１部材という）に坦持され、流体層上での該第１部材
   と前記２つの表面の一方（以下、第１表面という）との
   間に相対滑動運動を許容すべく該第１表面上に滑動可能
   なシールされた閉じた区域を画定するシール手段とから
   成り、前記軸受組立体は、それぞれが複数個の軸受組立
   体から成る複数の組に分かれた配置されており、加圧流
   体により前記支持表面に関してマスブロックを支持する
   に充分な圧力を前記ピストン部材に作用させるべく前記
   各シリンダ部材の内部へ流体圧力を供給する手段と、前
   記閉じた区域が画定されている前記第１表面に対して流
   体圧力支持を提供すべく前記各シリンダ部材の内部から
   該区域へ通ずる通路を画定する手段と、前記底表面と支
   持表面との相対変位を感知しそれぞれが前記軸受組立体
   の各組と関連している複数個の感知手段とが設けられて
   おり、該各感知手段が前記関連する組の軸受組立体及び
   他の感知手段とは別個になつており、該各感知手段が、
   マスブロックと一緒に動く第１部分と、該底表面と支持
   表面との間の相対間隔の関数として関連するシリンダ部
   材の内部への圧力を調整し該支持表面に係合する第２部
   分とを有する圧力調整制御弁手段かな成り、前記組をな
   す軸受組立体が該組立体により形成した液圧軸受により
   マスブロックを支持するように配置されている圧力平衡
   型液圧軸受システム。 ２ 前記各組の軸受組立体を感知するための前記感知手
   段を通らずに各組の軸受組立体間の流体の流通を許容す
   る導管手段を設けて成る特許請求の範囲第１項に記載の
   圧力平衡型流体軸受システム。 ３ 前記軸受組立体の各組がマスブロックの一部分をそ
   れぞれ主として支持するように該組をなす軸受組立体が
   配置されており、各組の軸受組立体のうちの１つは、他
   の組により主として支持されたマスブロック部分に隣接
   して位置している特許請求の範囲第１項に記載の圧力平
   衡型流体軸受システム。 ４ 前記各感知手段の前記圧力調整制御弁手段が三脚台
   形状に配置されている特許請求の範囲第３項に記載の圧
   力平衡型流体軸受システム。