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浮上・吸着力発生装置 コモンズ 実績あり

国内特許コード P06P004184
整理番号 NU-0060
掲載日 2007年3月2日
出願番号 特願2005-234235
公開番号 特開2007-046756
登録番号 特許第4195939号
出願日 平成17年8月12日(2005.8.12)
公開日 平成19年2月22日(2007.2.22)
登録日 平成20年10月10日(2008.10.10)
発明者
  • 社本 英二
  • 鈴木 教和
出願人
  • 学校法人名古屋大学
発明の名称 浮上・吸着力発生装置 コモンズ 実績あり
発明の概要

【課題】 コンプレッサ等の周辺装置と配管を用いることなく2つの部材の間に浮上力又は吸着力を発生させ、あるいは、さらにその力の強弱を自在に制御することができる装置を提供することを目的とする。
【解決手段】 この装置10は、第1の部材12と、第1の部材12と対向する第2の部材14と、第1の部材12と第2の部材14の少なくとも一方に設けられ、一方の部材の表面に進行波を発生させるアクチュエータ18a,18b・・とを備えている。そして、アクチュエータ18a,18b・・によって一方の部材に対して他方の部材の表面に進行波を発生させることで、第1の部材12の第2の部材14に対向する面12aに進行波を発生させて第1の部材12と第2の部材14との間に介在する流体に内側(又は外側)へ向かう力16を与えることで、第1の部材12と第2の部材14との間に浮上力又は吸着力を発生させる。
【選択図】 図1

従来技術、競合技術の概要


ほとんどの機械は2以上の部材が組合わされて構成されている。組合わされた2つの部材の一方を他方に対して相対運動(例えば、回転運動、スライド運動)させる場合に、両部材間に作用する摩擦力が大きいと、精密な位置決めや送り動作が困難となり、また、両部材の摺動面の磨耗や、摩擦熱による焼きつき等の問題が生じる。一方、相対運動が可能な2部材の一方を他方に対して所定の位置で位置決めした後に、両部材間に作用する摩擦力が小さすぎると、小さな外力によって両部材の位置関係が崩れてしまう。このため、摩擦力を極めて小さくして滑らかな移動や回転を実現する各種軸受、逆に摩擦力を大きくしてクランプする装置の開発が行われてきた。また、精密な機械要素では案内面の持つ幾何学的誤差や外力による誤差運動を補正する装置の開発が行われてきた。



2つの部材の間に作用する摩擦力を制御する装置としては、例えば、一方の部材(軸受)に対して他方の部材(軸)を非接触で支持し、2つの部材の間に作用する摩擦力を小さくする軸受装置が知られている。この種の軸受装置としては、静圧軸受装置(例えば、非特許文献1)、動圧軸受装置(例えば、非特許文献2)、スクイーズ膜軸受装置(例えば、非特許文献3)等が開発されている。
静圧軸受装置では、軸受(一方の部材)と軸(他方の部材)の隙間に圧縮した流体(例えば、空気、油等)を供給し、その圧力によって軸を非接触で支持する。この静圧軸受装置では、軸受と軸の隙間に圧縮した流体を供給するための周辺装置(例えば、コンプレッサ等)を必要とするため、装置が大掛かりで高価なものとなってしまう。また、移動するテーブル等に長い配管を設置する必要がある上、運動の妨げとなる場合もある。
動圧軸受装置では、軸受又は軸が運動する際に、その間に挟まれた流体が軸の回転につられて狭い隙間へと運ばれるくさび効果によって圧力が発生し、その圧力によって軸を非接触で支持する。この動圧軸受装置では、軸の回転速度が小さくなると、くさび効果によって発生する圧力が低下し、軸と軸受とが接触してしまう。
また、スクイーズ膜軸受装置では、圧縮性のある流体膜に支持方向の振動を与え、そのスクイーズ膜効果による圧力によって軸を非接触で支持する。このスクイーズ膜軸受装置では、スクイーズ膜効果によって得られる圧力が低いため、充分な負荷容量と剛性を得ることができない。
上述したことから明らかなように、従来の技術では、実用的に摩擦力が極めて小さな軸受を実現するためには、コンプレッサ等の周辺装置を用いて配管を設置しなければならず、さらに誤差運動を補正したり位置決め後のクランプを行うためには追加の装置を必要とするなどの問題があった。

【非特許文献1】青山藤詞郎、「静圧軸受-設計と応用」、工業調査会(1990)

【非特許文献2】十合晋一、「気体軸受-設計から製作まで」、共立出版株式会社(1984)

【非特許文献3】吉本成香、阿武芳郎、「圧電素子を用いた動圧形スクイーズ空気案内面」、トライポロジスト(1991年7月)、p.543-548

産業上の利用分野


本発明は、進行波を利用して2つの部材間に浮上力又は吸着力を発生させる技術に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
第1の部材と、
第1の部材と対向する第2の部材と、
第1の部材と第2の部材の少なくとも一方に設けられ、一方の部材に対して他方の部材の表面に進行波を発生させるアクチュエータと、を備え、
アクチュエータによって一方の部材に対して他方の部材の表面に、外部から第1の部材と第2の部材との間に流体を供給する方向の進行波、又は、第1の部材と第2の部材との間から外部に流体を排出する方向の進行波を発生させることで、第1の部材と第2の部材との間に浮上力又は吸着力を発生させることを特徴とする浮上・吸着力発生装置。

【請求項2】
第1の部材と第2の部材の少なくとも一方の部材の表面に外側から内側に向かって進行波を発生させることで第1の部材と第2の部材との間に浮上力を発生させることを特徴とする請求項1に記載の浮上・吸着力発生装置。

【請求項3】
第1の部材と第2の部材の中央部では、アクチュエータによって発生した進行波が吸収されることを特徴とする請求項2に記載の浮上・吸着力発生装置。

【請求項4】
第1の部材と第2の部材との間に発生する浮上力によって第1の部材に対して第2の部材を非接触で支持することを特徴とする請求項1~3のいずれかに記載の浮上・吸着力発生装置。

【請求項5】
第1の部材と第2の部材の少なくとも一方の部材の表面に内側から外側に向かって進行波を発生させることで第1の部材と第2の部材との間に吸着力を発生させることを特徴とする請求項1に記載の浮上・吸着力発生装置。

【請求項6】
第1の部材に対して第2の部材の表面に、外部から第1の部材と第2の部材との間に流体を供給する方向の進行波、又は、第1の部材と第2の部材との間から外部に流体を排出する方向の進行波を発生させることで、第1の部材と第2の部材との間に浮上力又は吸着力を発生させることを特徴とする浮上・吸着力発生方法。
産業区分
  • 機械要素
  • 固体素子
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2005234235thum.jpg
出願権利状態 権利存続中
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