説明

可変絞り形静圧軸受

【課題】板ばねを用いた可変絞りの構成部材の加工精度が低くても、剛性のばらつきが小さく所望の剛性を容易に得られる可変絞り形静圧軸受を提供する。
【解決手段】流体供給室32aと、中央部に突起部31bを備えた流体貯留室31aと、流体供給室32aと流体貯留室31aの間を仕切る板ばね33により構成される可変絞り3により、静圧軸受のポケット2aに供給される流体の流量を絞る。ポケット2aから流体を排出する経路として、ポケット2aとベース10の間隔t以外に、ポケット2aの側面から流体を排出するための固定絞り2cを備える。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、板ばねを用いた絞りを備えたポケットに供給する流体の流量を増減させる可変絞り形静圧軸受に関するものである。
【背景技術】
【0002】
板ばねを用いて簡易な構成で可変絞りを実現できる可変絞り形制圧軸受がある。これは、図5に示すように、ポケット101への吐出口102に対向して配置した板ばね103の弾性回復力と、板ばね103の両面に作用する供給圧力と、吐出口102に作用するポケット101の圧力との釣り合いを利用して、吐出口102と板ばね103の隙間tを増減することによりポケット101に供給する流体の流量を増減させる可変絞りを備えている。(特許文献1)
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開昭50−89739号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
静圧軸受が所定の剛性を備えるためには、吐出口102に対する板ばね103の隙間tと板ばね103の弾性回復力の関係を所定の精度以内に設定する必要があり、この精度は絞りを通過する流量が大きければ許容値が大きくなる。
特許文献1に記載の従来技術では、絞りを通過する流量はポケットからの流出量と同じで、部材104とポケット101の間隔tにより決まる。間隔tを大きくしてポケット101からの流出量を多くすると軸受の剛性が低下する。このため、絞りを通過する流量を自由に大きくすることは不可能であり、吐出口102と板ばね103の位置関係を適正に設定するために高精度に絞りの構成部材を加工する必要がある。
【0005】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、吐出口102と板ばね103の位置関係の精度の許容値を大きく(絞りの構成部材の加工精度を低く)しても、剛性のばらつきが小さく所望の剛性を容易に得られる可変絞り形静圧軸受を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記の課題を解決するため、請求項1に係る発明の特徴は、部材に対して間隔を隔てて配置される軸受本体と、前記部材に対向して前記軸受本体に配置されるポケットと、流体を前記ポケットに供給するための流体供給口と、前記流体供給口から供給される流体の流量を絞って前記ポケットに流入させる可変絞りを備え、
前記可変絞りは、中央部に突起部を備えた流体貯留室と、前記流体供給口と連通する流体供給室と、前記流体供給室と前記流体貯留室の間を仕切ると共に外周部が固定され前記突起部と所定の隙間を隔てて対向する板ばねと、前記流体供給室と前記流体貯留室の間を連通する連結流路と、前記突起部に形成され前記ポケットに連通する流路を備える可変絞り形静圧軸受において、
前記ポケットに、そのポケット内に流入された前記流体の一部を前記ポケットの外に排出する絞りを備えることである。
【発明の効果】
【0007】
請求項1に係る発明によれば、可変絞りを通過する流量は部材と軸受本体の間隔から流出する流量と絞りから流出する流量の和となり、絞りを付加しない場合より流量が多くなり、軸受剛性のばらつきが小さくなる。供給口と板ばねの位置関係の精度が同一の場合は所望の軸受剛性により近い剛性を備えた可変絞り形静圧軸受を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】本実施形態の可変絞り形静圧軸受を使用したテーブル送り装置の全体構成を示す概略図である。
【図2】図1のA−A断面図である。
【図3】図2のB部の詳細図である。
【図4】可変絞り形静圧軸受の絞り段差誤差と軸受剛性図の関係を示すグラフである。
【図5】従来の可変絞り形静圧軸受を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、本発明の実施の形態を、本発明をテーブル送り装置に使用した事例で説明する。
図1に示すように、テーブル送り装置1はベース10(部材)のスライド部にテーブル2(軸受本体)を摺動自在に搭載し、テーブル2の両端の下部に1対の裏板5(軸受本体)を取り付けることによりX軸方向のみに移動可能にした構造である。
図2に示すように、テーブル2のベース10に対向する面にポケット2aを下向きに2箇所、横向きに対向する1対のポケット2eを備えている。ポケット2a、2eには可変絞り3が連通しており、可変絞り3には各々給油管路4が連通している。ポケット2aの外周には排出溝2dを備え、ポケット2a内部から排出溝2dに連通する固定絞り2cを備えている。ポケット2eの下部には排出溝5dを備え、ポケット2e内部から排出溝5dに連通する絞り2fを備えている。
裏板5にもポケット5aを上向きに備えており、ポケット5aには可変絞り3が連通しており、可変絞り3には各々給油管路4が連通している。ポケット5aの外周には排出溝5dを備え、ポケット5a内部から排出溝5dに連通する固定絞り5cを備えている。
【0010】
図3に可変絞り3の詳細を示す、可変絞り3は、流体貯留室31aを備えた可変絞りベース31と、流体供給室32aを設けたキャップ32を、合わせ面3aで流体貯留室31aと流体供給室32aが対向するように組合せている。合わせ面3aに外周部を固定した板ばね33を備えており、流体貯留室31aと流体供給室32aを板ばね33で区分する構造となっている。可変絞りベース31は、流体貯留室31aの中央部に合わせ面3aと所定の段差tを持った突起部31bと吐出口31cとを備えている。突起部31bと板ばね33は段差tから板ばね33のたわみを差し引いた隙間tを備えて対向している。
流体貯留室31aの側面には合わせ面3aに連通する流路31dを備え、キャップ32は、流体供給室32aから合わせ面3aに連通する流路32cを備え、流路32cと流路31dは連通している。流体供給室32aには流路32bを経由して管路4が連通し、吐出口31cはテーブル2の流入路2bを経由してポケット2aと連通している。
【0011】
可変絞り形軸受の作動について、図3に基づき説明する。
管路4に流体が供給されると流路32bを経由して流体供給室32aに流体が充満し、流路32cと流路31dを経由して流体貯留室31aに流体が充満し、さらに、流体貯留室31a内の流体は板ばね33と突起部31bの間の隙間tと吐出口31cを経由してポケット2aに流量Qで流入する。ポケット2a内からは、ポケット2aとベース10の間隔tから流出する流量Qとポケット2aの側面に設けられた固定絞り2cから流出する流量Qの流体が排出溝2dに流出する。板ばね33と突起部31bの間の隙間tにより流体の流量が絞られているため、ポケット2a内の圧力は流体供給室32a内の圧力より低くなっている。このとき、板ばね33の弾性回復力と、板ばね33の両面に作用する供給圧力と吐出口31cに作用するポケット2aの圧力により発生する力が釣り合い、流量はQ=Q+Qとなり安定した状態となっている。
以上のことが、テーブル2の水平方向に設置されたポケット2eと裏板5のポケット5a部においても同様に起きる。この結果として、ベース10とテーブル2はポケット2a部で間隔tを備えた状態で保持される。
【0012】
この状態でテーブル2に下向きの負荷が加わると、テーブル2が下方に移動するためポケット2aの間隔tが狭くなり、隙間tからの流体の流出量がQ−ΔQに減少するため、ポケット2a内の圧力が上昇し、ポケット2aに連通する吐出口31cの圧力も上昇する。そうすると、板ばね33の吐出口31cに対向する面の受ける上向きの力が大きくなり、板ばね33は上方に移動し、板ばね33と突起部31bの間の隙間tが大きくなる。結果として、隙間tと吐出口31cを経由してポケット2aに流入する流量がQ+ΔQに増加する。これにより、ポケット2a内の流体が固定絞り2cから流出する流量をQ+ΔQに増加させ、さらにポケット2aとベース10の間隔tから流出する流量の減少量を小さくするため、ポケット2aとベース10の間隔tの減少を防止する作用が働く。つまり、負荷に対する間隔tの変動を少なくする(剛性を大きくする)作用が働く。このときの、流量のつりあいは、Q+ΔQ=Q−ΔQ+Q+ΔQとなり、結果としてΔQ=−ΔQ+ΔQが成り立つ。
【0013】
ここで、板ばね33と突起部31bの間の隙間tの変動量をΔtとし、比例定数をCとすると、流量変化ΔQは式ΔQ=C・((t+Δt−t)で表わさられる。板ばね33と突起部31bの間の隙間tに誤差eが含まれる場合の流量変化ΔQ0eはΔQ0e=C・((t+e+Δt−(t+e))となる。誤差eの大きさが一定の場合、この誤差の影響はtとΔtが大きいほど相対的に小さくなる。つまり、流量Qが大きいほど絞り部の寸法誤差の影響が小さくなる。
【0014】
流量Qを大きくするためには、QとQを大きくすればよいが、ポケット2aとベース10の間隔tから流出する流量Qを増加させるため、間隔tを大きくすると、軸受の剛性が低下する。
本発明では、ポケットの側面に設けられた固定絞り2cから流出する流量Qを付加することで、ポケット2aとベース10の間隔tを適正値としたままで、合計の流量Qを大きくして、絞り部の板ばね33と突起部31bの間の隙間tの誤差すなわち、段差tの寸法誤差の影響を小さくできる。
この結果、図4に示すように、ポケット2aに固定絞り2cを設けた場合の特性曲線fは、設けない特性曲線gに比較して傾斜が緩やかとなり、段差tの誤差に対する軸受剛性の変化が小さな静圧軸受を実現できる。
【0015】
以上の説明では、直線運動のテーブル送りについて述べたが、回転軸に対して用いてもよい、この場合の部材は回転軸となる。
また、ポケットの側面に固定絞り2cを設けた例を述べたが、ポケットの壁面の一部を切り欠いて絞りを構成してもよい。また、固定絞り2cに換えて可変絞りとしてもよい。
【符号の説明】
【0016】
2:テーブル 2a:ポケット 2c:固定絞り 3:可変絞り 4:管路 31:可変絞りベース 31a:流体貯留室 31b:突起部 32:キャップ 32a:流体供給室 33:板ばね t:間隔

【特許請求の範囲】
【請求項1】
部材に対して間隔を隔てて配置される軸受本体と、前記部材に対向して前記軸受本体に配置されるポケットと、流体を前記ポケットに供給するための流体供給口と、前記流体供給口から供給される流体の流量を絞って前記ポケットに流入させる可変絞りを備え、
前記可変絞りは、中央部に突起部を備えた流体貯留室と、前記流体供給口と連通する流体供給室と、前記流体供給室と前記流体貯留室の間を仕切ると共に外周部が固定され前記突起部と所定の隙間を隔てて対向する板ばねと、前記流体供給室と前記流体貯留室の間を連通する連結流路と、前記突起部に形成され前記ポケットに連通する流路を備える可変絞り形静圧軸受において、
前記ポケットに、そのポケット内に流入された前記流体の一部を前記ポケットの外に排出する絞りを備える可変絞り形静圧軸受。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【公開番号】特開2013−87875(P2013−87875A)
【公開日】平成25年5月13日(2013.5.13)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−229414(P2011−229414)
【出願日】平成23年10月19日(2011.10.19)
【出願人】(000001247)株式会社ジェイテクト (7,053)
【Fターム(参考)】