JPS62255613A - 複合軸受 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は永久磁石の反発力とスクイ、−ズ空気膜−力と
を組み合わせ、可動部を非接触に支持するようにした複
合軸受に関するものである。

〔従来の技術〕

従来の非接触軸受としては油潤滑のすべり軸受。

静圧空気軸受、動圧空気軸受、磁気軸受等がある。

油潤滑のすべり軸受は潤滑剤として油を使用するためこ
れらが軸受より漏れて汚染の原因となシ、したがって、
不純物をきらう環境や高度な清浄度を要求する雰囲気、
例えば分析装置の試料容器内や半導体集積回路製造装置
工場には不向きである。

油潤滑を要しない空気軸受のうち静圧空気軸受は圧縮空
気を供給するためのコンプレッサーを必要とし、コンプ
レッサの機絨部品の保守を必要とし。

かつ軸受までの空気配管は比較的側で、を想よりも太く
小形な機構装置には不向きである。またとンブレツサか
ら送り出される空気にはコンプレッサ内に摺動部品があ
るため塵埃を含むことが多く。

清浄雰囲気内では不向きであるか、あるいは新たなフィ
ルタ装置を要し、小形化が阻まれる。

圧縮空気を必要としない動圧空気軸受は軸の低回転時や
静止時には非接触支持機能を有しない。

さらに非接触軸受の１つとして磁気軸受があるが、永久
磁石のみでは完全な非接触支持は不可能であることは知
られており、理論的にも証せられている。そのためいず
れかの方向を前述の非接触軸受で支えるかまたは電磁石
を用いて支持力を制御し危ければ表ら力い。この場合電
磁石制御系は可動部の運動を検知する変位センサおよび
その信号の処理回路、コイル電流を与えるための電力増
幅器を必要とし、装置規模が大きくなり価格的にも高価
とならざるを得ない。

他の形式の非接舷軸受としてスクイーズ空気軸受がある
。これを文献の「潤滑第１８巻第１０号Ｐ７７３」に沿
って説明する。

スクイーズ軸受は第５図に示されるように振動体１と浮
上物体２間の微少な空気膜３に、振動体１の表面を高周
波の振動させた場合に正圧が発生する現象を利用したも
のである。これは気体が粘性を有するため、振動体１の
振動周波数が高いとすきまの空気膜３の周辺部の気体の
出入りは拘束され、あたかも密閉した圧縮性流体に高周
波の体積変化を起こさせたと同様となる。この場合には
振動体１の周波数が高いと、浮上物体２は慣性力のため
追従できずほとんど振動しなくなる。そしてボイルの法
則からも証せられるが、密閉した圧縮性流体の空気等に
高周波の体積変化を起こさせると、変位に対する圧力発
生が非線形となシ、平均的に正圧が得られる。そして第
５図で浮上物体２が非接触に振動体１上に支えられる。

スクイーズ空気軸受はこのように圧電材料の撮動子とそ
の駆動源である電力アンプが必要であるが、磁気軸受と
異なり、変位センサや制御回路を必要とせず、駆動電気
回路は比較的規模が小さく安価に構成し得る。軸受への
エネルギの供給は電線によって行い得るから、簡便で小
形にできるなどの利点を有している。なお、スクイーズ
空気膜３の厚みは１０μｍ以下のオーダであシ、軸受面
は平坦度９面粗さの点で精度高く工作する必要がある。

以上の原理を利用したスクィーズ空気軸受の従来例を第
６図に示す。４は振動子で円筒状であり、その内径内に
固定部５が入っている。この場合、固定部５は円周にわ
たって６個所膜けられている。

６は振動部で、７Ｆｉ振動面でかつ軸受面であシ。

８はロータ、９は軸受すきまでおる。振動子４の振動で
振動面７が高周波で駆動されると、軸受すきま９内にス
クイーズ空気膜が発生し、これによってロータ８が非接
触に支持される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しか１７．第６図に示した従来のスクィーズ空気軸受で
はラジアル方向とスラスト方向を同時にスクイーズ空気
膜によって支持しようとしているため、軸受面７および
これと対向するロータ８の面を円錐面とし１μｍオーダ
ですきまを保てるように円錐面を高精度に仕上げる必要
があり、かつ左右の円錐面の軸受の心出しの精度も厳し
く、製作費用が高くなる欠点があった。

〔問題点を解決するだめの手段〕

本発明に係る複合軸受は上述したような問題点を解決す
べくなされたもので、振動面が互いに対向する２つのボ
ルト締めランジュバン形振動子と。

永久磁石を有して前記２つの振動子間に介在された支柱
と、この支柱の周囲を取り囲むように前記２つの振動子
間に介在され、かつ前記支柱の永久磁石と反発するよう
に永久磁石が取付けられた可動部と、前記２つの振動子
と前記支柱とを一体的に結合する結合手段とを備え１前
記各振動子の振動面の振動によシ前記可動部と前記各振
動面との間の微少な隙間内にスクィーズ空気膜を形成し
、前記可動部を非接触に支持するようにしたものである
。

〔作用〕

本発明においてはスクィーズ空気膜力と永久磁石同士の
反発力とで可動部をスラスト方向とラジアル方向に非接
触支持する。

〔実施例〕

以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて詳細に説明
する。

第１図は本発明に係る複合軸受の断面図、第２図は同軸
受の分解斜視図、第３図は永久磁石の極性を示す図であ
る。とれらの図において、全体を符号１０で示す複合軸
受は、互いに振動面１３゜１４を平行に対向させて同軸
的に配置された２つのボルト締めランジュバン形振動子
１１．１２と。

外周面に筒状の永久磁石１６が取付けられ前記２つの振
動子１１．１２間に介在された筒状の支柱１５と、これ
らの振動子１１．１２と支柱１５とを一体的にかつ同軸
的に結合させる結合手段としてのボルト１７ｂよびナツ
ト１８と、前記２つの振動子ｊ１．１２間に介在されて
前記支柱１５を取シ囲み、かつ内周面に筒状の永久磁石
２０が配設された筒状の可動部１９等で概ね構成されて
いる。

前記一対のボルト締めランジュバン形振動子１１゜１２
は従来から超音波洗浄器等に使用されるもので、ボルト
締めされた上、下部材２３Ａ、２３Ｂによって圧電材料
２１．２２をそれぞれサンドイッチしており、中心には
前記ゲル）１７が挿通されるボルト挿通孔２４．２５が
それぞれ設けられている。

前記支柱１５の外周に設けられた永久磁石１６と可動部
１９の内周面に設けられ喪永久磁石２０と＃ｉ第３図に
示すように同伊が互いに対向して反発力が発生するよう
に配設されている。

前記可動部１９は前記支柱１５より高さが僅かに低く、
シたがって、２つの振動子１１．１２によっては挾持さ
れず、これら搗重す子１１．１２の振動面１３．１４と
の間に僅かな隙間３０．３１を保っている。

なお、３２．３３は可動部１９の前記振動面１３゜１４
とそれぞれ対向する面、３４．３５はリード線である。

とのような構成から々る複合軸受１０において、各振動
子１１．１２の圧電材料２１．２２にリード線３４．３
５を通じて交番電圧を印加し、振動面１３．１４をそれ
ぞれ振動させると、これら振動面１３．１４と可動部１
９との間の微少な隙間３０．３１内にはスクィーズ空気
膜力が発生し、これによって可動部１９をスラスト方向
に非接触に支持する。また、永久磁石１６と２０の反発
力により可動部１９をラジアル方向に非接触に支持する
。

ここで、スクイーズ空気膜を形成する振動面１３．１４
と可動部１９の対向面３２．３３とは平面であるため、
容易に高い加工精度を得ることができる。また、２つの
ボルト締めランジュバン形振動子１１．１２を支柱１５
を挾んで振動面１３．１４が平行になるように一体的に
結合することは比較的容易でおる。また、可動部１９の
両対向面３２．３３を高精度にかつその間隔を精度よく
平行に製作することも比較的容易である。

さらに、永久磁石１６．２０の反発力は１イ。ｔｌｌＸ
〜１／！關の間隔でも十分発生するものであるので。

この反発力の方向での部品の精度は高く要求されず、安
価に製作され得る。

加えて、ボルト締めランジュバン形振動子１１゜１２は
市場に安価で豊富に供給されておυ、入手しやすい上、
比較的低電力で大きな振幅を得ることができ性能がよい
という優れた特長を有している。

第４図は本発明の他の実施例を示す断面図である。この
実施例は各ボルト締めランジュバン形振動子１１．１２
の振動面にそれぞれヒータ４０゜４１を配設したもので
、他の構成は上記実施例と全く同様である。この場合、
各ヒータ４０，４１の表面が振動面１３．１４を構成す
る。スクイーズ空気軸受では振動面１３．１４と可動部
１９との間の隙間３０．３１内に水滴が生じ、可動部１
９が浮上しなくなる現象がちることが報告されている。

この点、本実施例ではヒータ４０，４１への通電によっ
て水滴の生成を防ぐため、可動部１９を安定にかつ確実
に浮上させることができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明に係る複合軸受は、スクィー
ズ空気膜の支持力と永久磁石の反発力とを用いて可動部
を非接触に支持するものであるから１寸法精度を高く要
求される部品の工作および組み立てが容易であり、安価
に非接触軸受を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る複合軸受の一実施例を示す断面図
、第２図は同軸受の分解斜視図、第３図は永久磁石の極
性を示す図、第４図は本発明の他の実施例を示す断面図
、第５図はスクイーズ空気軸受を説明するための図、第
６図はスクイーズ空気軸受の従来例を示す断面図である
。 １０・嗜曖◆複合軸受、１１．１２・・Φ９ボルト締め
う／ジュパ／形振動子、１３．１４・−拳・振動面、１
５・・−・支柱、１６，２θ・―１永久磁石ミ　１７１
・ｅボルト、１８・１ｅナツト、１９−−・・可動部、
２１．２２・・−・圧電材料、３０．３１・・・・隙間
、４０゜４１１１・−・ヒータ。 特許出願人　日本電信電話株式会社 代　理　人　山　川　政　樹（ほか１名）第２図 一一一一一一」 区域陛」

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）振動面が互いに対向する２つのボルト締めランジ
   ュバン形振動子と、永久磁石を有して前記２つの振動子
   間に介在された支柱と、この支柱の周囲を取り囲むよう
   に前記２つの振動子間に介在され、かつ前記支柱の永久
   磁石と反発するように永久磁石が取付けられた可動部と
   、前記２つの振動子と前記支柱とを一体的に結合する結
   合手段とを備え、前記各振動子の振動面の振動により前
   記可動部と前記各振動面との間の微少な隙間内にスクイ
   ーズ空気膜を形成し、前記可動部を非接触に支持するよ
   うにしたことを特徴とする複合軸受。
2. （２）ボルト締めランジュバン形振動子はその振動面に
   ヒータを備えていることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の複合軸受。