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流体軸受及びそれを備えた非対称流体供給式流体軸受装置 コモンズ 新技術説明会

国内特許コード P100000612
整理番号 KT09-20
掲載日 2010年3月26日
出願番号 特願2009-252677
公開番号 特開2011-099459
登録番号 特許第5397810号
出願日 平成21年11月4日(2009.11.4)
公開日 平成23年5月19日(2011.5.19)
登録日 平成25年11月1日(2013.11.1)
発明者
  • 伊勢 智彦
出願人
  • 兵庫県
発明の名称 流体軸受及びそれを備えた非対称流体供給式流体軸受装置 コモンズ 新技術説明会
発明の概要

【課題】流体軸受の負荷容量を増大し、且つ軸受の作動に必要となる流体の流量を低減する。

【解決手段】軸50が挿通される軸受孔7と、流体軸受2の外周面に開口し、外部から流体が流入する流体流入孔9,10と、流体軸受2内で軸受孔7を外囲し、流体流入孔9,10に連通する流体流路11と、流体流路11を軸受孔7に連通させる流体絞り14,15と、を有し、流体流入孔9,10が複数設けられ、流体流路11が流体流入孔9,10に対応して複数の分割流体流路12,13に仕切られ、分割流体流路12,13にはそれぞれ少なくとも1つの流体絞り14,15が連通している。
【選択図】図2

従来技術、競合技術の概要


従来、回転機械の軸を低摩擦及び高精度で支持する軸受に、いわゆる流体軸受が用いられている(例えば、特許文献1及び非特許文献1参照)。流体軸受が適用される回転機械として、地中で人工的に弾性波を発生する精密制御定常震源装置等の振動発生装置、旋盤や研削盤等の精密工作機械、及び真円度を測定するための真円度測定器等がある。



図1(a),(b)は一般的な従来型の流体軸受装置を示す断面図である。図1(a),(b)に示す流体軸受装置101は円筒状の軸受本体102を備え、この軸受本体102の軸心部には軸線方向に延びる軸受孔107が形成されている。軸受本体102の外周面には単一の流体流入孔109が開口し、この流体流入孔109は軸受本体102内を周方向に延びる流体流路111に連通している。流体流路111には径方向内側へと延びる複数の流体絞り114が連通し、各流体絞り114は軸受孔107の内周面に開口している。軸受孔107には回転機械の回転軸150が挿通され、挿通された回転軸150の外周面と軸受孔107の内周面との間には軸受隙間108が設けられる。流体流入孔109には、例えば高圧ガスを供給するポンプ等の流体供給源135が接続される。



回転機械の運転中には、流体供給源135の動作により、高圧且つ定圧の流体が単一の流体流入孔109に供給される。流体流入孔109に供給された流体は、流体流路111及び流体絞り114を通じて軸受隙間108内に流出し、流出した流体の圧力によって回転軸150が支持される。



回転軸150の負荷が流体軸受装置101に作用すると、回転軸150は負荷の作用方向に偏心し、軸受隙間108の隙間寸法が負荷側と反負荷側とで変わる。他方、流体絞り114から流出する流体の圧力は軸受隙間108の隙間寸法に応じて変化し、隙間寸法が小さいときほど流体の圧力が大きくなる。よって、軸受本体102においては、負荷側の軸受面と反負荷側の軸受面との間に差圧が生じ、この差圧に応じて負荷容量が与えられる。



かかる流体軸受は、例えば転がり軸受などの機械式軸受に対し、本質的には軸受面における固体接触がないためフレーキングの心配がなく長寿命化が見込まれる点や、軸受摩擦が小さく発熱しにくい点で有利である。その反面、流体軸受の負荷容量は比較的小さく、また、軸受の作動に多量の流体を必要とする。

産業上の利用分野


本発明は、軸受隙間に供給する流体の圧力により軸の負荷を支持する流体軸受、及びそれを備えた流体軸受装置に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
軸受隙間に供給する流体の圧力で軸の負荷を支持する流体軸受であって、
軸受本体と、
前記軸受本体に形成され、前記軸が挿通される軸受孔と、
前記軸受本体の外周面に開口し、外部から流体が流入する流体流入孔と、
前記軸受本体内で前記軸受孔を外囲し、前記流体流入孔に連通する流体流路と、
前記流体流路を前記軸受孔に連通させる流体絞りと、を有し、
前記軸受本体は、軸線方向一側の第1軸受半体と、軸線方向他側の第2軸受半体とを組付けてなり、前記第1軸受半体の軸線方向他側の端面である第1端面が前記第2軸受半体の軸線方向一側の端面である第2端面と軸線方向に突き合わされ、前記第1端面に形成された溝が前記第2端面で閉鎖されることで、前記流体流入孔、前記流体流路及び前記流体絞りが形成され、
前記流体流入孔が2つ設けられ、前記第1端面及び前記第2端面のうちの一方に設けられて負荷側と反負荷側との境界部分に位置する仕切り部が前記溝のうち前記流体流路を構成する部分を分割することで前記流体流路が前記流体流入孔に対応して負荷側と反負荷側の2つの分割流体流路に仕切られ、前記分割流体流路にはそれぞれ少なくとも1つの前記流体絞りが連通していることを特徴とする流体軸受。
【請求項2】
前記溝のうち、前記流体絞りを構成する部分の深さが、前記流体流路を構成する部分の深さよりも浅い、請求項1に記載の流体軸受。
【請求項3】
軸受隙間に供給する流体の圧力で軸の負荷を支持する流体軸受と、
前記流体軸受に流体を供給する流体供給源と、
前記流体供給源から供給される流体の圧力を制御する制御装置と、を備え、
前記流体軸受が、
前記軸が挿通される軸受孔と、
前記流体軸受の外周面に開口し、外部から流体が流入する流体流入孔と、
前記流体軸受内で前記軸受孔を外囲し、前記流体流入孔に連通する流体流路と、
前記流体流路を前記軸受孔に連通させる流体絞りと、を有し、
前記流体流入孔が複数設けられ、前記流体流路が前記流体流入孔に対応して複数の分割流体流路に仕切られ、前記分割流体流路にはそれぞれ少なくとも1つの前記流体絞りが連通しており、
前記流体供給源が、負荷側の軸受隙間に供給される流体の圧力が反負荷側の軸受隙間に供給される流体の圧力よりも大きくなるように、前記流体軸受に設けられた複数の流体流入孔互いに異なる圧力の流体を供給可能に構成され
前記制御装置は、前記軸の軸線の前記軸受孔の軸線に対する偏心量に対する負荷容量を線形に変化させるべく、偏心量が大きくなるにしたがって負荷側と反負荷側との圧力差が大きくなるように且つ偏心量が所定の閾値を超える高偏心率領域においては偏心量に対する圧力差の変化率がより大きくなるようにして、前記複数の流体流入孔のそれぞれに供給する流体の圧力を制御することを特徴とする非対称流体供給式流体軸受装置。
【請求項4】
前記流体軸受が、前記軸受孔が形成される軸受本体を有し、
前記軸受本体は、軸線方向一側の第1軸受半体と、軸線方向他側の第2軸受半体とを組付けてなり、前記第1軸受半体の軸線方向他側の端面である第1端面が前記第2軸受半体の軸線方向一側の端面である第2端面と軸線方向に突き合わされ、前記第1端面に形成された溝が前記第2端面で閉鎖されることで、前記流体流入孔、前記流体流路及び前記流体絞りが形成され、
前記流体流入孔が2つ設けられ、前記第1端面及び前記第2端面のうちの一方に設けられて負荷側と反負荷側との境界部分に位置する仕切り部が前記溝のうち前記流体流路を構成する部分を分割することで前記流体流路が前記流体流入孔に対応して負荷側と反負荷側の2つの分割流体流路に仕切られる、請求項3に記載の非対称流体供給式流体軸受装置。
国際特許分類(IPC)
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JP2009252677thum.jpg
出願権利状態 登録
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