(57)【要約】相対的な力を加えた場合、キャリッジとレールの間の流体ギャップを維持する自己補償型静圧（加圧流体膜）直線軸受け。レール及び対合するキャリッジの幾何学的形状によって、軸受けは、過度の有害なキャリッジの変形を起こさずに、非常に高い剛性及び負荷容量を有することができる。キャリッジは、流体ギャップの変化に応答して、非常に高い程度で力を回復するために流体圧力を制御し、これを使用する軸受け溝及びランド部を含む。軸受けギャップから放出される流体が、軸受けキャリッジから即座に漏れないよう防止され、代わりに経路指示されて、給送元である源へと戻り、それによって軸受けキャリッジを密封し、潤滑液の扱いを単純化する。静圧軸受けは、コンパクトであり、従来の直線軸受けとボルト同士で適合可能であるように特に設計される。
2005537446.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自己補償型静圧軸受けであって、
軸受けレールと、
前記軸受けレール上での静圧支持運動のために装着されるように構築及び構成された軸受けキャリッジとを備え、前記軸受けキャリッジが、
前記軸受けレールに対向する表面に設けた複数の自己補償型軸受けパッドを含み、前記複数の補償型軸受けパッドは、相互に、及び加圧流体源と流体連絡するように構築及び構成され、さらに、
前記軸受けキャリッジの端部分に設けた端部密封構造を含み、前記端部密封構造の少なくとも１つの縁部が、前記軸受けレールと係合して、静圧流体が前記軸受けキャリッジと前記軸受けレール間から漏れるのを防止し、さらに、
前記軸受けキャリッジの側部分に設けられ、前記軸受けキャリッジの長さの少なくとも一部に延在する側部密封構造を含み、前記側部密封構造の少なくとも１つの縁部が、前記軸受けレールと係合して、静圧流体が前記軸受けキャリッジと前記軸受けレール間から漏れるのを防止し、さらに、
前記軸受けキャリッジの前記端部及び前記側部密封構造によって密封された部分の内部に設けた流体復帰システムを含み、前記流体復帰システムは、流体を前記加圧流体源に向かって経路指示するように構築及び構成されるものである静圧軸受け。
【請求項２】
前記軸受けレールが、静圧軸受けを支持するように構築及び構成された少なくとも１つのほぼ連続する支持表面を含む、請求項１に記載の静圧軸受け。
【請求項３】
前記端部密封構造がそれぞれ二重リップ付きシールを含む、請求項２に記載の静圧軸受け。
【請求項４】
前記側部密封構造が、前記端部密封構造と連続する、請求項３に記載の静圧軸受け。
【請求項５】
前記軸受けキャリッジが、中心部分及び着脱式に装着されたキーパ部分を備える、請求項４に記載の静圧軸受け。
【請求項６】
前記側部密封構造を前記キーパ部分上に設ける、請求項５に記載の静圧軸受け。
【請求項７】
前記流体復帰システムが、前記軸受けパッドと連絡する１つ又は複数の排液溝を備える、請求項６に記載の静圧軸受け。
【請求項８】
前記排液溝が、前記軸受けパッドから前記側部密封構造へと誘導された流体を受けるように、前記軸受けパッドと前記側部密封構造との間で位置決めされる、請求項７に記載の静圧軸受け。
【請求項９】
前記流体復帰システムがさらに、前記１つ又は複数の排液溝と連絡する少なくとも１つの溜めを備え、前記少なくとも１つの溜めが、経路指示されて加圧流体源へと戻る流体を保持するように構築及び構成される、請求項７に記載の静圧軸受け。
【請求項１０】
前記軸受けが、前記軸受けキャリッジの各端部に１つの端部密封構造及び１つの溜めを含む、請求項９に記載の静圧軸受け。
【請求項１１】
前記溜めが、前記軸受けキャリッジの端部の部分によって画定され、前記端部密封構造の前記二重リップ付きシールによって密封される、請求項１０に記載の静圧軸受け。
【請求項１２】
前記端部密封構造が、作動液ホースを受けるように構築及び構成された流体入口を含み、前記流体入口が、前記軸受けパッドと流体連絡する、請求項１１に記載の静圧軸受け。
【請求項１３】
前記端部密封構造が、作動液ホースを受けるように構築及び構成された流体出口を含み、前記流体出口が、前記溜めと流体連絡する、請求項１２に記載の静圧軸受け。
【請求項１４】
前記レール及び前記軸受けキャリッジが直線形状を有する、請求項１３に記載の静圧軸受け。
【請求項１５】
前記排液溝を前記軸受けキャリッジの隅部に設ける、請求項１４に記載の静圧軸受け。
【請求項１６】
前記軸受けレールがＴ字形の断面区域を有する、請求項１に記載の静圧軸受け。
【請求項１７】
さらに、前記軸受けキャリッジの上表面に設けた１つ又は複数の締め付け穴を備え、前記締め付け穴が、機械の構成要素を前記軸受けキャリッジに着脱式に装着できるように構築及び構成される、請求項１に記載の静圧軸受け。
【請求項１８】
請求項１に記載の１つ又は複数の静圧軸受けに装着する工作機械。
【請求項１９】
自己補償型静圧軸受けであって、
前記静圧軸受けを支持するように構築及び構成された少なくとも１つのほぼ連続した支持表面を含む軸受けレールと、
前記軸受けレール上に静圧支持された状態で運動するために装着されるように構築及び構成された軸受けキャリッジとを備え、前記軸受けキャリッジが、
前記軸受けレールに対向する表面に設けた複数の自己補償型軸受けパッドを含み、前記複数の自己補償型軸受けパッドが、相互に、及び加圧流体源と流体連絡するように構築及び構成され、さらに、
前記軸受けキャリッジの一部に設けた密封構造を含み、前記密封構造の少なくとも１つの隅部が、前記軸受けレールと係合して、前記軸受けキャリッジと前記軸受けレールの間から作動液が漏れることを防止し、さらに、
前記軸受けキャリッジの前記密封構造によって密封された部分に設けた流体復帰システムを含み、前記流体復帰システムが、前記加圧流体源へと流体を経路指示するように構築及び構成されるものである静圧軸受け。
【請求項２０】
前記密封構造が、連続的な側部及び端部密封部分を備える、請求項１９に記載の静圧軸受け。
【請求項２１】
前記端部密封構造が、二重リップ付きシールを備える、請求項２０に記載の静圧軸受け。
【請求項２２】
前記軸受けキャリッジが、中心部分及び着脱式に装着したキーパ部分を備える、請求項２１に記載の静圧軸受け。
【請求項２３】
前記側部密封部分を前記キーパ部分に設ける、請求項２２に記載の静圧軸受け。
【請求項２４】
前記流体復帰システムが、前記軸受けパッドと連絡する１つ又は複数の排液溝を備える、請求項２３に記載の静圧軸受け。
【請求項２５】
前記排液溝が、軸受けパッドから前記側部密封構造へと誘導された流体を受けるように、前記軸受けパッドと前記側部密封構造との間で位置決めされる、請求項２４に記載の静圧軸受け。
【請求項２６】
前記流体復帰システムがさらに、前記１つ又は複数の排液溝と連絡する少なくとも１つの溜めを備え、前記少なくとも１つの溜めが、経路指示されて加圧流体源へと戻る流体を保持するように構築及び構成される、請求項２５に記載の静圧軸受け。
【請求項２７】
前記軸受けキャリッジの各端部に１つの端部密封構造及び１つの溜めを設ける、請求項２６に記載の静圧軸受け。
【請求項２８】
前記溜めが、前記軸受けキャリッジの端部の部分によって画定され、前記端部密封構造の前記二重リップ付きシールによって密封される、請求項２７に記載の静圧軸受け。
【請求項２９】
前記端部密封構造が、作動液ホースを受けるように構築及び構成された流体入口を含み、前記流体入口が、前記軸受けパッドと流体連絡する、請求項２８に記載の静圧軸受け。
【請求項３０】
前記端部密封構造が、作動液ホースを受けるように構築及び構成された流体出口を含み、前記流体出口が、前記溜めと流体連絡する、請求項２９に記載の静圧軸受け。
【請求項３１】
前記レール及び前記軸受けキャリッジが直線形状を有する、請求項３０に記載の静圧軸受け。
【請求項３２】
前記排液溝を前記軸受けキャリッジの隅部に設ける、請求項３１に記載の静圧軸受け。
【請求項３３】
さらに、前記軸受けキャリッジの上表面に設けた１つ又は複数の締め付け穴を備え、前記締め付け穴が、機械の構成要素を前記軸受けキャリッジに着脱式に装着できるように構築及び構成される、請求項１９に記載の静圧軸受け。
【請求項３４】
前記軸受けレールがＴ字形の断面区域を有する、請求項１９に記載の静圧軸受け。
【請求項３５】
請求項１９に記載の１つ又は複数の静圧軸受けに装着する工作機械。
【請求項３６】
軸受けキャリッジであって、
加圧流体源から流体を受けるように構築及び構成され、前記軸受けキャリッジと、前記軸受けキャリッジを運動するために装着した構造との間に支持流体層を生成するように、軸受け溝と抵抗ランド部との集まりに流体を選択的に流す１つ又は複数の軸受けパッドと、
流体が前記軸受けキャリッジと、前記軸受けキャリッジを運動するために装着した構造との間のスペースから流出するのを防止し、流体を経路指示して、加圧流体源に戻すように構築及び構成された流体復帰システムとを備え、前記流体復帰システムが、
連続する端及び側部分を有する密封構造を備え、前記端部分が、前記軸受けキャリッジの端部を密封するように構築及び構成され、前記側部分が、前記軸受けキャリッジの側部の少なくとも一部に沿って延在して、前記側部を密封するように構築及び構成され、前記端部分が、二重リップ付きシールを含み、前記二重リップ付きシールの第１リップは、前記軸受けキャリッジを運動するために装着する構造と係合し、前記二重リップ付きシールの第２リップは、前記軸受けキャリッジに破片が入るのを防止し、さらに、
前記軸受けキャリッジの一部によって画定され、前記密封構造によって密封された溜め構造と、
加圧流体を前記軸受けパッドから前記溜め構造へと案内するように構築及び構成された排液溝とを備える軸受けキャリッジ。
【請求項３７】
前記排液溝が、前記軸受けパッドと前記密封構造の前記側部分との間にある、請求項３６に記載の軸受けキャリッジ。
【請求項３８】
前記軸受けキャリッジを運動するために装着する前記構造が、軸受けキャリッジのそれと相補的な形状を有する軸受けレールである、請求項３７に記載の軸受けキャリッジ。
【請求項３９】
軸受けレールが、Ｔ字形の断面区域を有する、請求項３８に記載の軸受けキャリッジ。
【請求項４０】
前記軸受けキャリッジが、中心部分及び着脱式に装着したキーパ部分を備える、請求項３９に記載の軸受けキャリッジ。
【請求項４１】
前記密封構造の前記側部分を前記キーパ部分に設けた溝で受ける、請求項４０に記載の軸受けキャリッジ。
【請求項４２】
前記密封構造の前記部分が、ほぼ上向きのＵ字形断面を有する、請求項４１に記載の軸受けキャリッジ。
【請求項４３】
前記密封構造の前記端部分が、流体入口及び出口を含み、前記流体入口が前記軸受けパッドと流体連絡し、前記流体出口が前記溜め構造と流体連絡する、請求項３６に記載の軸受けキャリッジ。
【請求項４４】
静圧軸受けであって、
軸受けレールと、
前記軸受けレール上での静圧支持運動のために装着されるように構築及び構成された軸受けキャリッジとを備え、前記軸受けキャリッジが、
前記軸受けレールに対向する表面に設けた１つ又は複数の軸受けパッドを含み、前記１つ又は複数の軸受けパッドが、加圧流体源と流体連絡するように構築及び構成され、さらに、
シール受け溝と、
連続する側及び端部分を有する密封構造とを含み、前記密封構造の少なくとも一部が、前記軸受けキャリッジの前記シール受け溝で受けるような構成であり、前記密封構造の端部分が二重リップ付きシールを含み、さらに、
前記１つ又は複数の軸受けパッドと流体連絡する複数の排液溝を含む流体復帰システムを含み、前記複数の排液溝の少なくとも一部が、前記軸受けパッドと前記密封構造の前記側部分との間で位置決めされる静圧軸受け。
【請求項４５】
前記軸受けキャリッジがさらに、前記複数の排液溝と連絡する１つ又は複数の溜めを備える、請求項４４に記載の静圧軸受け。
【請求項４６】
前記溜めを前記軸受けキャリッジの端部分に設ける、請求項４５に記載の静圧軸受け。
【請求項４７】
前記軸受けレールが直線形状を有する、請求項４４に記載の静圧軸受け。
【請求項４８】
前記軸受けレールがＴ字形の断面区域を有する、請求項４７に記載の静圧軸受け。
【請求項４９】
前記１つ又は複数の軸受けパッドが自己補償型軸受けパッドである、請求項４４に記載の静圧軸受け。
【請求項５０】
静圧軸受けキャリッジを密封する方法であって、
静圧流体が、前記軸受けキャリッジに設けた静圧軸受けパッドから、前記軸受けキャリッジの前記側部に設けた排液溝へと流入するようにすることと、
前記排液溝から流出する静圧流体を捕捉するように、前記軸受けキャリッジの前記側部に沿って密封構造を配置することによって、前記排液溝からの漏れを防止することと、
前記静圧軸受けキャリッジの一部として設けた溜め内に前記静圧流体を収集することと、
前記端部密封構造の第１部分を使用して、指定された出口を通る場合を除いて前記静圧流体が溜めを出ることを防止することと、
前記端部密封構造の第２部分を使用して、破片が前記軸受けキャリッジに入るのを防止することとを含む方法。
【請求項５１】
静圧軸受けパッドであって、
補償溝と、
前記静圧軸受けパッドが別の表面に対して負荷支持位置にある場合に、加圧流体の流れに抗するように構築及び構成された第１平面区域を、自身内に囲む隣接ポケット溝と、
前記補償溝と前記ポケット溝との間に挿入される第２平面区域とを備え、前記平面区域は、前記軸受けパッドが他方の表面に対して負荷支持位置にある場合に、前記補償溝から前記隣接ポケット溝への前記加圧流体の流れに抗するように構築及び構成され、
前記軸受けパッドが、前記補償溝と前記ポケット溝との間に溝を含まない静圧軸受けパッド。
【請求項５２】
さらに、前記補償溝の近傍に供給溝を備え、前記供給溝と前記補償溝とが、前記供給溝から前記補償溝へと加圧流体の流れに抗するように構築及び構成される第３平面区域によって分離される、請求項５１に記載の静圧軸受けパッド。
【請求項５３】
自己補償型静圧軸受けであって、
軸受けレールと、
前記軸受けレール上での静圧支持運動のために装着されるように構築及び構成された軸受けキャリッジとを備え、前記軸受けキャリッジが複数の軸受けパッドを含み、前記複数の軸受けパッドの１つが、
補償溝と、
前記軸受けパッドが前記軸受けレールに対して負荷支持位置にある場合に、加圧流体の流れに抗するように構築及び構成された第１平面区域を、自身内に囲む隣接ポケット溝と、
前記補償溝と前記ポケット溝との間に挿入される第２平面区域とを備え、前記平面区域は、前記軸受けパッドが他方の表面に対して負荷支持位置にある場合に、前記補償溝から前記隣接ポケット溝への前記加圧流体の流れに抗するように構築及び構成され、
前記複数の軸受けパッドの前記１つが、前記補償溝と前記ポケット溝との間に溝を含まず、さらに、
前記軸受けキャリッジの長さに沿って延在する排液溝を備え、前記排液溝が、前記複数の軸受けパッドから流れる流体を受けるように構築及び構成され、さらに、
側及び端部分を有する密封構造を備え、前記密封構造の前記側部分が、前記軸受けレールと密封状態で係合して、前記排液溝の流体が前記排液溝から流出するのを防止するように構築及び構成される静圧軸受け。
【請求項５４】
前記排液溝が、前記軸受けキャリッジの端部分に設けた溜めと流体連絡し、前記溜めが、油圧ユニットと連絡する流体入口及び出口を含む、請求項５３に記載の静圧軸受け。
【請求項５５】
溜めが、前記密封構造の前記端部分によって密封される、請求項５４に記載の静圧軸受け。
【請求項５６】
前記密封構造の前記端部分が二重リップ付きシールを含む、請求項５３に記載の静圧軸受け。
【請求項５７】
静圧軸受けであって、
ほぼＴ字形の断面区域を有する軸受けレールと、
前記軸受けレールと係合するように構築及び構成された軸受けキャリッジとを備え、前記軸受けキャリッジが、１つ又は複数の軸受けパッドを有し、前記１つ又は複数の軸受けパッドがそれぞれ、
第１溝と、
前記軸受けキャリッジが前記軸受けレールに対して負荷支持位置にある場合に、加圧流体の流れに抗するように構築及び構成された第１平面区域を自身内に囲む隣接ポケット溝と、
前記第１溝と前記ポケット溝との間に挿入する第２平面区域とを含み、前記平面区域は、前記軸受けパッドが他方の表面に対して負荷支持位置にある場合に、前記第１溝から前記隣接ポケット溝への加圧流体の流れに抗するように構築及び構成され、
前記軸受けキャリッジがさらに、前記１つ又は複数の軸受けパッドから流体を受け、前記流体を流体復帰へと誘導するように構築及び構成された排液溝を備え、
前記１つ又は複数の軸受けパッドが、前記第１溝と前記隣接ポケット溝との間に排液溝を含まない静圧軸受け。
【請求項５８】
前記静圧軸受けが自己補償型である、請求項５７に記載の静圧軸受け。
【請求項５９】
前記軸受けキャリッジがさらに、前記軸受けレールの一部と係合する分離可能なキーパ部分を備える、請求項５７に記載の静圧軸受け。
【請求項６０】
前記キーパ部分が、シール溝内に装着した密封構造を含む、請求項５９に記載の静圧軸受け。
【請求項６１】
前記排液溝を前記キーパ部分に設け、
前記キーパ部分の前記排液溝が、前記軸受けパッドと前記密封構造との間になるように配置される、請求項６０に記載の静圧軸受け。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は機械的軸受けに、特に線形運動案内用の静圧軸受けに関する。
【背景技術】
【０００２】
直線軸受けは通常、キャリッジと、キャリッジに滑動自在に装着されるレールとを含む。工作機械の可動部分などの構成要素は通常、キャリッジとともにレールに沿って滑動運動するために、キャリッジに着脱式に装着される。従来の直線軸受けは、キャリッジとレール間の摩擦を軽減するために転がり要素又はポリマ・ライニングを使用する。
【０００３】
静圧直線軸受けでは、潤滑液を高圧でキャリッジ及びレール内に給送し、したがってキャリッジがレールに沿って滑動するにつれ、キャリッジ及びレールに大きい負荷が加えられても、潤滑剤の薄膜がキャリッジとレールの間に維持される。潤滑液は、キャリッジ及びレールに設けた浅い空隙及び流路に流入する。キャリッジ及びレールのこのような空隙を、軸受けポケットと呼ぶことがある。
【０００４】
キャリッジとレールの間に流体薄膜を維持するために、軸受けに何らかの流体の流れ抵抗又は補償を設けなければならない。通常、毛細管、オリフィス、及び制御弁を使用して、必要な抵抗又は補償を提供する。静圧軸受けは、自己補償型でもよく、ここでは軸受けポケット中のランド部（つまり流体の流れが制限された平面区域）、又は他の軸受けポケット機構を使用して、必要な流れの抵抗又は補償を提供する。
【０００５】
静圧軸受けは、概ね剛性が非常に高く、負荷容量が大きく、摩擦が少なく、摩耗せず、減衰力が大きく、汚染に耐性があるので、多くの応用例で非常に望ましい。これらの利点すべてが、静圧軸受けを工作機械応用例で特に望ましいものとする。この応用例では、過度な振動がない非常に精密な動作を可能にするために、剛性及び減衰能力が高い直線軸受けが必要である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
それらの利点にかかわらず、静圧軸受けは、設置及び使用に幾つかの実際的問題があるので、工作機械産業では広く使用されてこなかった。例えば、典型的な補償器具、オリフィス及び制御弁は、しばしば工作機械に適切に設置するのが非常に困難であり、繊細で、高価であり、或いは妥当な使用寿命を提供するには汚染に対して脆弱すぎることがある。また、潤滑に使用する流体は、機械加工プロセスで使用する細片及び冷却剤で容易に汚染される。これらの理由から、転がり要素に基づく直線軸受けが、主に工作機械産業で使用されてきた。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様は、自己補償型静圧軸受けに関する。自己補償型静圧軸受けは、軸受けレールと、軸受けレール上での静圧支持運動のために装着されるように構築及び構成された軸受けキャリッジとを含む。軸受けキャリッジは、軸受けレールに対向する表面に設けた複数の自己補償型軸受けパッドを含む。軸受けパッドは、相互に、及び加圧流体源と流体連絡するように構築及び構成される。
【０００８】
軸受けキャリッジの端部分に、端部密封構造を設ける。端部密封構造の少なくとも１つの縁部が、軸受けレールと係合して、静圧流体が軸受けキャリッジと軸受けレール間から漏れるのを防止する。側部密封構造が、軸受けキャリッジの側部分に設けられ、軸受けキャリッジの長さの少なくとも一部に延在する。側部密封構造の少なくとも１つの縁部が、軸受けレールと係合して、静圧流体が軸受けキャリッジと軸受けレールの間から漏れるのを防止する。
【０００９】
軸受けは、軸受けキャリッジの端部及び側部密封構造によって密封された部分の内部に設けた流体復帰システムも含む。流体復帰システムは、流体を加圧流体源に向かって経路指示するように構築及び構成される。
【００１０】
本発明の別の態様は、自己補償型静圧軸受けに関する。軸受けは、静圧軸受けを支持するように構築及び構成された少なくとも１つのほぼ連続する支持表面を有する軸受けレールと、軸受けレール上での静圧支持運動のために装着されるように構築及び構成された軸受けキャリッジとを含む。
【００１１】
軸受けキャリッジは、軸受けレールに対向する表面上に設けた複数の自己補償型軸受けパッドを含む。軸受けパッドは、相互に、及び加圧流体源と流体連絡するように構築及び構成される。軸受けキャリッジの一部に密封構造を設ける。密封構造の少なくとも１つの縁部は、軸受けレールと係合して、軸受けキャリッジと軸受けレールとの間から静圧流体が漏れるのを防止する。軸受けキャリッジは、軸受けキャリッジの密封構造によって密封された部分の内部に設けた流体復帰システムも含む。流体復帰システムは、流体を加圧流体源に向かって経路指示するように構築及び構成される。
【００１２】
本発明の別の態様は、１つ又は複数の軸受けパッド及び流体復帰システムを備える軸受けキャリッジに関する。軸受けパッドは、加圧流体源から流体を受け取るように構築及び構成されて、軸受けキャリッジと、軸受けキャリッジが動作するために装着される構造との間に支持流体層を生成するように、流体が軸受け溝及び抵抗ランド部との集まりの上に選択的に流れるようにする。
【００１３】
流体復帰システムは、軸受けキャリッジと、軸受けキャリッジが動作するために装着される構造との間のスペースから流体が流出するのを防止し、流体を経路指示して加圧流体源へと戻すように構築及び構成される。流体復帰システムは、連続的な端及び側部分を有する密封構造を含む。端部分は、軸受けキャリッジの端部を密封するように構築及び構成されて、側部分は、軸受けキャリッジの側部の少なくとも一部に沿って延在し、側部を密封するように構築及び構成される。端部分は二重リップ付きシールを含む。二重リップ付きシールの第１リップは、軸受けキャリッジが動作するために装着される構造と係合し、二重リップ付きシールの第２リップは、破片が軸受けキャリッジに入ることを防止する。流体復帰システムは、軸受けキャリッジの一部によって画定され、密封構造によって密封された溜め構造、及び加圧流体を軸受けパッドから溜め構造へと案内するように構築及び構成された排液溝も含む。
【００１４】
本発明のさらなる態様は、工作機械又は静圧軸受けに装着されたその一部に関する。
【００１５】
本発明のさらに別の態様は、軸受けキャリッジに関する。軸受けキャリッジは、加圧流体源から流体を受け取り、軸受けキャリッジと、軸受けキャリッジが動作するために装着される構造との間に支持流体層を生成するように、流体が軸受け溝及び抵抗ランド部との集まりの上に選択的に流れるように構築及び構成された１つ又は複数の軸受けパッドを備える。
【００１６】
軸受けキャリッジは、軸受けキャリッジと、軸受けキャリッジが動作するために装着される構造との間のスペースから流体が流出するのを防止し、流体を経路指示して加圧流体源へと戻すように構築及び構成される流体復帰システムを含む。流体復帰システムは、連続的な端及び側部分を有する密封構造を含む。端部分は、軸受けキャリッジの端部を密封するように構築及び構成される。側部分は、軸受けキャリッジの側部の少なくとも一部に沿って延在し、側部を密封するように構築及び構成される。端部分は二重リップ付きシールを含む。二重リップ付きシールの第１リップは、軸受けキャリッジが動作するために装着される構造と係合し、二重リップ付きシールの第２リップは、破片が軸受けキャリッジに入ることを防止する。
【００１７】
軸受けキャリッジは、軸受けキャリッジの一部によって画定され、密封構造によって密封された溜め構造と、加圧流体を軸受けパッドから溜め構造へと案内するように構築及び構成された排液溝も含む。
【００１８】
本発明の別のさらなる態様は、静圧軸受けに関する。静圧軸受けは、軸受けレールと、軸受けレール上での静圧支持運動のよう装着されるように構築及び構成された軸受けキャリッジとを含む。軸受けキャリッジは、軸受けレールに対向する表面に設けた１つ又は複数の軸受けパッドを含む。軸受けパッドは、加圧流体源と流体連絡するように構築及び構成される。
【００１９】
軸受けキャリッジは、シール受け溝、及び連続的な把持及び側部分を有する密封構造も含む。密封構造の少なくとも一部は、シール受け溝で受けるような構成である。密封構造の端部分は二重リップ付きシールを含む。
【００２０】
流体復帰システムは軸受けキャリッジにも含まれる。流体復帰システムは、軸受けパッドと流体連絡する複数の排液溝を含む。複数の排液溝のうち少なくとも数本は、軸受けパッドと密封構造の側部分との間に配置される。
【００２１】
本発明のさらに別のさらなる態様は、静圧軸受けキャリッジを密封する方法に関する。方法は、静圧流体が、軸受けに設けた静圧軸受けパッドから軸受けキャリッジの側部に設けた排液溝へと流入するようにするか、流入できるようにすることを含む。方法は、排液溝から流出する静圧流体を捕捉するように、軸受けキャリッジの側部に沿って密封構造を配置することによって排液溝からの漏れを防止することと、静圧軸受けキャリッジの一部として設けた溜め内に静圧流体を収集することと、端部密封構造の第１部分を使用して、指定された出口を通る場合を除いて静圧流体が溜めを出ることを防止することと、端部密封構造の第２部分を使用して、破片が軸受けキャリッジに入るのを防止することとも含む。
【００２２】
本発明の追加の態様は、静圧軸受けパッドに関する。静圧軸受けパッドは、補償溝、自身内に第１平面区域を囲む隣接ポケット溝、及び補償溝と隣接ポケット溝との間に挿入される第２平面区域を備える。第１及び第２平面区域は、軸受けパッドが別の表面に対して負荷支持位置にある場合に、加圧流体の流れに抵抗するように構築及び構成される。軸受けパッドは、補償溝とポケット溝との間に溝を含まない。
【００２３】
本発明の他の追加的態様は、直前のパラグラフに記載されたような軸受けパッドを有する自己補償型静圧軸受けに関する。
【００２４】
本発明の以上及び他の態様、特徴及び利点について、以下で説明する。
【００２５】
本発明を、図面に関して説明し、ここでは図面全体で同様の数字は同様の機構を表す。
【実施例】
【００２６】
図１は、概ね１０で示された本発明による静圧直線軸受けの斜視図である。軸受け１０は、レール１４に沿って滑動し、静圧支持された状態で動作するために装着されたキャリッジ１２で構成される。動作方向を、図１の矢印Ｍで示す。
【００２７】
図１で示した実施例では、レール１４は「Ｔ字形」の断面を有する。キャリッジ１２は、中心部分１６、及びキャリッジ１２の中心部分１６に締め付けるかボルト締めされた２つのキーパ１８Ａ、１８Ｂを有する。或いは、キャリッジ１２は一体構造として作成してもよいが、２つの分離可能なキーパ１８Ａ、１８Ｂを使用すると、キャリッジ１２の作成が容易になり、特に仕上げ研磨が容易になる。キャリッジ１２を一体構造として作成した場合は、特殊な仕上げ研磨機器の使用が必要になることがある。
【００２８】
キャリッジ１２は、キャリッジのほぼ全長に延在する幾つかの排液溝１０６、１０８Ａ、１０８Ｂ、１１０Ａ、１１０Ｂ、１１２Ａ及び１１２Ｂも含む。排液溝１０６、１０８Ａ、１０８Ｂ、１１０Ａ、１１０Ｂ、１１２Ａ及び１１２Ｂについて、以下でさらに詳細に説明する。
【００２９】
キャリッジ１２及びレール１４は、本発明のこの実施例では直線の断面を有する。（本明細書で使用する「直線」の用語は、隣接する区画間に有意の曲率がない線区画で構成された任意の形状を指す。）直線断面形状は、その方が機械加工が容易であるので概ね好ましいが、本発明による静圧軸受けのキャリッジ及びレールは、所望の断面形状を有してよい。さらに一般的には、キャリッジ１２は、ほぼ任意の断面形状のレールと係合するように成形してよい。
【００３０】
図１で示すように、レール１４は、穿孔し、端ぐりした穴２０を含み、これは自身を工作機械床又は他の剛性構造に固定するために使用される。キャリッジ１２は、穿孔して、ねじを切った穴２２を含み、したがって隆起した表面２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃを、工作機械テーブル、又は線形運動案内が必要な他の構造の対合表面にしっかり締め付けることができる。（静圧軸受け１０の使用については、以下でさらに詳細に説明する。）
【００３１】
概して、キャリッジ１２及びレール１４の全体的サイズ及び形状、及びレール及びキャリッジ内の穴２０、２２の位置は、標準的な転がり要素の直線軸受けと「ボルト同士で」適合可能であり、それと同じサイズであるように選択することができる。このタイプの適合可能な構成を使用すると有利である。というのは、こうすると本発明による静圧軸受け１０が、既存の工作機械又はその設計における転がり要素タイプの直線軸受けを直接置換することができる。
【００３２】
図２は、キャリッジ１２の側面図である。キャリッジ１２は、キャリッジ１２の内表面に設けた幾つかの軸受けパッドによって静圧支持される。垂直軸受けパッド２６Ａ、２６Ｂ、２８Ａ、２８Ｂ及び水平軸受けパッド３０Ａ、３０Ｂの位置は、図１３から図１５のシャシ図にも図示され、これらの図に関して以下でさらに詳細に説明する。（軸受けパッドに関して使用される「垂直」及び「水平」という用語は、個々の軸受けパッドが抗する印加負荷の方向を指す。）軸受けパッド２６Ａ、２６Ｂ、２８Ａ、２８Ｂを通して加える流体の圧力が、軸受けキャリッジ１２を軸受けレール１４から小さい距離に維持する。通常、軸受けパッド２６Ａ、２６Ｂ、２８Ａ、２８Ｂ、３０Ａ、３０Ｂとレール１４間のクリアランスは、約０．００２５４ｍｍ（０．００１インチ）から約０．１２７ｍｍ（０．００５インチ）程度となる。
【００３３】
本明細書では、「流体」及び「静圧液体」という用語は、本発明による軸受け１０で使用できる任意の流体を指すよう、交換可能な状態で使用される。多くのこのような流体が当技術分野で知られている。例えば、炭化水素系オイル、シリコーン系オイル、水、水性組成、及び空気又は別の適切な気体である。工作機械の応用例では、幾つかの応用例で炭化水素系オイルが好ましい。このようなオイルは、腐食の問題を軽減するか、解消する傾向があり、比較的高い粘性も有し、これは軸受け１０の加圧に必要な軸受け流量及び関連する給送力を低下させるのに役立つ。
【００３４】
水性静圧液体も特定の利点を有し、本発明による静圧軸受け１０で働くこともできる。水性静圧液体の１つの利点は、機械加工用冷却剤（通常は水性組成）が静圧液体内に漏れるか、それと混合しても、深刻な汚染の問題にならないことである。水性静圧液体は、消耗品の汚染の危険性が低下するので、食品産業用に生産される軸受け１０にも使用することができる。また、水性流体は、概ね高い熱伝導性を有し、これによって給送プロセスで発生する熱を、はるかに容易に除去することができる。
【００３５】
図３は、垂直パッド２６Ａ及び２８Ａの略図であり、その基本的な幾何学的形状を示し、流体が軸受けパッド２６Ａ、２８Ａを通る経路を示す。垂直軸受けパッド２６Ｂは、パッド２６Ａに設計が類似し、したがって図示されていない。垂直軸受けパッド２８Ｂは、２８Ａと設計が同一であり、したがって図示されていない。以下の説明では、流体路は図示されていない軸受けパッド２６Ｂ、２８Ｂでも同じであると仮定する。しかし、当業者が認識するように、様々な垂直軸受けパッド２６Ａ、２６Ｂ、２８Ａ、２８Ｂの設計が同一である必要はない。
【００３６】
潤滑液は、ポンプ３２によって加圧され、上部及び下部軸受けパッド２６Ａ及び２８Ａに供給される。（本発明による軸受け１０の液体供給の詳細は、図１８に関して以下で説明する。）流体は、自身内で流体が自由に流れるのに十分な深さを有する供給溝３４にて、下部パッド２８Ａに入る。一部の流体は、レール１４から狭いギャップ距離にある漏れランド部３６Ａ及び３６Ｂを横切り、軸受けパッド２８Ａを出る。一部の流体は、レール１４から小さい距離にある補償ランド部４２も横切り、この狭いギャップは、流体が補償溝４４に入るにつれ、圧力低下を生成する。一部の流体は、補償溝４４から漏れ、ランド部４６Ａ及び４６Ｂを横切って、軸受けパッド２６Ａを出る。一部の流体は、補償溝４４から軸受けパッド２６Ａのポケット溝４８へと経路指示される。一部の流体は、ポケット溝４８から漏れ、ランド部５０Ａ、５０Ｂ及び５０Ｃを横切り、ここで軸受けパッド２６Ａを出る。流体は、ポケット溝４８内の流体圧力と等しい圧力で、レール１４と中心軸受けパッド５２間の狭いギャップ領域を自由に流れる。流体は、供給圧力でポンプ３２からパッド２６Ａの供給溝５４Ａ及び５４Ｂにも供給される。一部の流体は、ランド部５６Ａ、５６Ｂ、５６Ｃ及び５６Ｄを横切って漏れ、軸受けパッド２６Ａを出る。一部の流体は、供給溝５４Ａ及び５４Ｂからランド部５８Ａ及び５８Ｂを横切ってポケット溝４８へと至る。一部の流体は、供給溝５４Ａ及び５４Ｂから補償溝６０Ａ及び６０Ｂを横切って補償溝６２へと至る。一部の流体は、補償溝６２から漏れ、ランド部６４を横切って、軸受けパッド２６Ａを出る。一部の流体は、補償溝６２から軸受けパッド２８Ａへと経路指示され、そこでポケット溝４０に入る。一部の流体は、次にポケット溝４０からランド部６６Ａ、６６Ｂ及び６６Ｃを横切って流れ、ここで軸受けパッド２８Ａを出る。流体は、補償溝４４とポケット溝４０との間を流れることができるが、その流れはランド部６８によって大きく制約される。流体は、補償溝６２とポケット溝４８との間を流れることができるが、その流れはランド部７０によって大きく制約される。
【００３７】
溝５４Ａ、５４Ｂ、６２、４８、３４、４４及び４０は全て、これらの溝それぞれに均一な圧力を確保するために、パッド２８Ａ及び２６Ａとレール１４間のクリアランスの少なくとも約３倍である深さを有していなければならない。溝４８及び４０の場合は、ポケット区域全体にわたって負荷支持圧力を分散させるために、均一な圧力が望ましい。溝５４Ａ、５４Ｂ、６２、３４及び４４の場合は、個々の軸受け区域の圧力を十分に制御できるよう、隣接するランド部に適切な液圧抵抗を生成するために、均一な圧力が望ましい。
【００３８】
パッド２６Ａは、ランド部５２、５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃ、６０Ａ、６０Ｂ、５６Ａ、５６Ｂ、５６Ｃ、５６Ｄ、６４、５８Ａ、５８Ｂ及び７０が、全て同じ面にあって、レール１４に対して同じ狭いギャップ距離にあることが好ましいように作成する。パッド２８Ａは、ランド部６６Ａ、６６Ｂ、６６Ｃ、４２、４６Ａ、４６Ｂ、３６Ａ、３６Ｂ、３８、及び６８が、全ての同じ面にあって、レール１４に対して同じ狭いギャップ距離にあることが好ましいように作成する。
【００３９】
図４は、垂直軸受けパッド２６Ａ及び２８Ａ（相当する垂直軸受けパッド２６Ｂ及び２８Ｂと同一である）の流体回路図である。図３に関して上述した様々なランド部が、図４では回路抵抗器として図示されている。ランド部の抵抗値は、流体力学の当業者には計算することができ、流体の粘度、ランド部の長さ及び幅、及び各ランドとレール１４間のクリアランスに依存する。図４で示す流体回路は、各軸受け溝内の圧力を計算するために、回路分析の当業者によって解くことができる。次に、これらの圧力に、それに対応する軸受けの面積を掛けて、軸受けによって発生する全体的な垂直の力を出す。
【００４０】
レール１４に対するキャリッジ１２の垂直位置の変化に応じて軸受けの力がいかに変化するかを評価するために、ランド部の抵抗の計算に使用したキャリッジ１２とレール１４間の流体ギャップを変更し、新しい流体ギャップのデータで、上述した分析を繰り返す。この反復的分析を実行するために、コンピュータ・プログラムを使用することができた。静圧軸受け１０の特定の応用例に合わせて軸受けパッドの幾何学的形状を選択することができるが、軸受け１０を通る流体の流量を可能な限り小さくした状態で、垂直方向に非常に高い軸受けの剛性及び負荷容量を提供するために軸受けの溝とランド部の幾何学的形状を最適化することが好ましい。流体の流量を高くすると、通常は大きい給送力が必要になるからである。
【００４１】
溝５４Ａ、５４Ｂ、６２、４８、３４、４４及び４０は、図３では隅部を丸くした状態で図示されているが、軸受けの作動に重大な効果を与えずに、鋭利な直角の隅部又は別の幾何学的輪郭で作成することができる。隣接するランド部の液圧抵抗は、その全体的抵抗値の非常に小さいパーセンテージしか変化しないからである。
【００４２】
図３で図示し、上述したように、流体は、２カ所にあるパッド２８Ａとパッド２６Ａの間で補償溝４４からポケット溝４８へ、及び補償溝６２からポケット溝４０へと経路指示される。このような流体の移送は、キャリッジ１２及びキーパ１８Ａ内の穿孔穴を使用して達成するか、キャリッジ１２の外部にある剛性管を使用して達成することができる。同様に、流体は、外部の管を使用し、その後にキャリッジ１２及びキーパ１８Ａに穿孔した穴によって、供給圧力でポンプ３２から供給溝３４、５４Ａ及び５４Ｂへと経路指示することができる。
【００４３】
図５は、水平軸受けパッド３０Ａ及び３０Ｂの略図であり、その基本的な幾何学的形状を示し、流体が軸受けパッド３０Ａ、３０Ｂを通る経路を示す。潤滑液をポンプ３２で加圧して、上部及び下部軸受けパッド３０Ａ及び３０Ｂに供給する。（水平軸受けパッド３０Ａ、３０Ｂ及び垂直軸受けパッド２６Ａ、２６Ｂ、２８Ａ、２８Ｂに供給するために、同じポンプ３２を使用するか、２つの異なるポンプ３２を使用することができる。）流体は、自身内で流体が自由に流れることができるのに十分な深さである供給溝７２Ａにてパッド３０Ａに入る。一部の流体は、供給溝７２Ａから漏れて、レール１４から狭いギャップ距離にある漏れランド部７４Ａ及び７６Ａを横切り、軸受けパッド３０Ａを出る。一部の流体は、供給溝７２Ａから、ランド部７８ＡＡ及び８０ＡＡを横切ってポケット溝８２ＡＡへと流れる、一部はランド部７８ＡＢ及び８０ＡＢを横切ってポケット溝８２ＡＢへと流れる。一部の流体は、供給溝７２Ａから、補償ランド部８４ＡＡ、８６ＡＡ、８８ＡＡを横切って補償溝９０ＡＡへと流れる。補償溝９０ＡＡに入る流体の一部は、ポケット溝８２ＡＡへ、又はそこからランド部１００ＡＡを横切って漏れる。補償溝９０ＡＡに入る流体の残りは、軸受けパッド３０Ｂへと経路指示され、そこでポケット溝８２ＢＡに入り、ポケット溝８２ＢＡに均一な圧力を提供してから、ランド部９２ＢＡ、９４ＢＡ及び９６ＢＡを横切って漏れ、軸受けパッド３０Ｂを出る。軸受けパッド９８ＢＡの狭いクリアランスにある流体は、ポケット溝８２ＢＡ内の流体圧力に等しい圧力である。ポケット溝８２ＢＡが完全に軸受けパッド９８ＢＡを囲んでいるからである。流体は、供給圧力にてポンプ３２から軸受けパッド３０Ｂの供給溝７２Ｂにも供給される。供給溝７２Ｂに入る流体の一部は、ランド部７４Ｂ及び７６Ｂを横切って漏れ、軸受けパッド３０Ｂを出る。供給溝７２Ｂに入る流体の一部は、ランド部７８ＢＡ及び８０ＢＡを横切ってポケット溝８２ＢＡへと漏れ、一部はランド部７８ＢＢ及び８０ＢＢを横切ってポケット溝８２ＢＢへと漏れる。供給溝７２Ｂに入る流体の一部は、補償ランド部８４ＢＡ、８６ＢＡ及び８８ＢＡを横切って補償溝９０ＢＡへと漏れる。一部の流体は、補償溝９０ＢＡとポケット溝８２ＢＡの間でランド部１００ＢＡを横切ることができる。補償溝９０ＢＡに入る流体の残りは、パッド３０Ａへと経路指示され、そこでポケット溝８２ＡＡに入り、ランド部９２ＡＡ、９４ＡＡ及び９６ＡＡを横切って漏れ、軸受けパッド３０Ａを出る。軸受けパッド９８ＡＡの狭いギャップクリアランスにある流体は、ポケット溝８２ＡＡ内の流体圧力に等しい圧力である。ポケット溝８２ＡＡが完全に軸受けパッド９８ＡＡを囲んでいるからである。供給溝７２Ａに入る流体の一部は、補償ランド部８４ＡＢ、８６ＡＢ及び８８ＡＢを横切って補償溝９０ＡＢへと漏れる。一部の流体は、補償溝９０ＡＢとポケット溝８２ＡＢの間でランド部１００ＡＢを横切ることができる。補償溝９０ＡＢに入る流体の残りは、パッド３０Ｂへと経路指示され、ここでポケット溝８２ＢＢに入り、ランド部９２ＢＢ、９４ＢＢ及び９６ＢＢを横切って漏れ、軸受けパッド３０Ｂを出る。軸受けパッド９８ＢＢの狭いギャップクリアランスにある流体は、ポケット溝８２ＢＢ内の流体圧力と等しい圧力である。ポケット溝８２ＢＢが完全に軸受けパッド９８ＢＢを囲んでいるからである。供給溝７２Ｂに入る流体の一部は、補償ランド部８４ＢＢ、８６ＢＢ及び８８ＢＢを横切って補償溝９０ＢＢへと漏れる。一部の流体は、補償溝９０ＢＢとポケット溝８２ＢＢの間でランド部１００ＢＢを横切ることができる。補償溝９０ＢＢに入る流体の残りは、パッド３０Ａへと経路指示され、ここでポケット溝８２ＡＢに入り、ランド部９２ＡＢ、９４ＡＢ及び９６ＡＢを横切って漏れ、軸受けパッド３０Ａを出る。軸受けパッド９８ＡＢの狭いギャップクリアランスにある流体は、ポケット溝８２ＡＢ内の流体圧力と等しい圧力である。ポケット溝８２ＡＢが完全に軸受けパッド９８ＡＢを囲んでいるからである。
【００４４】
溝８２ＡＡ、８２ＡＢ、８２ＢＡ、８２ＢＢ、９０ＡＡ、９０ＡＢ、９０ＢＡ、９０ＢＢ、７２Ａ及び７２Ｂは全て、これらの溝それぞれに均一な圧力を確保するために、パッド３０Ａ及び３０Ｂとレール１４間のクリアランスの少なくとも３倍である深さを有していなければならない。溝８２ＡＡ、８２ＡＢ、８２ＢＡ及び８２ＢＢの場合は、ポケット区域全体にわたって負荷支持圧力を分散させるために、均一な圧力が望ましい。溝９０ＡＡ、９０ＡＢ、９０ＢＡ、９０ＢＢ、７２Ａ及び７２Ｂの場合は、個々の軸受け区域の圧力を十分に制御できるよう、隣接するランド部に適切な液圧抵抗を生成するために、均一な圧力が望ましい。
【００４５】
パッド３０Ａは、ランド部９８ＡＡ、９８ＡＢ、８４ＡＡ、８４ＡＢ、８６ＡＡ、８６ＡＢ、８８ＡＡ、８８ＡＢ、９２ＡＡ、９２ＡＢ、９４ＡＡ、９４ＡＢ、９６ＡＡ、９６ＡＢ、７８ＡＡ、７８ＡＢ、８０ＡＡ、８０ＡＢ、１００ＡＡ、１００ＡＢ、７４ＡＡ、７４ＡＢ、７６ＡＡ、７６ＡＢが、全て同じ面にあって、レール１４に対して同じ狭いギャップ距離にあることが好ましいように作成する。パッド３０Ｂは、ランド部９８ＢＡ、９８ＢＢ、８４ＢＡ、８４ＢＢ、８６ＢＡ、８６ＢＢ、８８ＢＡ、８８ＢＢ、９２ＢＡ、９２ＢＢ、９４ＢＡ、９４ＢＢ、９６ＢＡ、９６ＢＢ、７８ＢＡ、７８ＢＢ、８０ＢＡ、８０ＢＢ、１００ＢＡ、１００ＢＢ、７４ＢＡ、７４ＢＢ、７６ＢＡ、７６ＢＢが、全ての同じ面にあって、レール１４に対して同じ狭いギャップ距離にあることが好ましいように作成する。
【００４６】
図６は、水平軸受けパッド３０Ａの流体抵抗を示す略図である。図６で示した抵抗はそれぞれ、水平軸受けパッド５Ａのランド部の１つを表す。水平軸受けパッド３０Ａの抵抗値は、垂直軸受けパッド２６Ａ、２６Ｂ、２８Ａ、２８Ｂに関して上述した通りに計算することができる。
【００４７】
溝８２ＡＡ、８２ＡＢ、８２ＢＡ、８２ＢＢ、９０ＡＡ、９０ＡＢ、９０ＢＡ、９０ＢＢ、７２Ａ及び７２Ｂは、図５では隅部を丸くした状態で図示されているが、軸受けの作動に重大な効果を与えずに、鋭利な直角の隅部又は別の幾何学的輪郭で作成することができる。隣接するランド部の液圧抵抗は、その全体的抵抗値の非常に小さいパーセンテージしか変化しないからである。
【００４８】
図５で示したように、流体は、４カ所にあるパッド３０Ａとパッド３０Ｂの間で補償溝９０ＡＢからポケット溝８２ＢＢへ、補償溝９０ＡＡからポケット溝８２ＢＡへ、補償溝９０ＢＡからポケット溝８２ＡＡへ及び補償溝９０ＢＢからポケット溝８２ＡＢへと経路指示される。垂直軸受けパッド２６Ａ、２６Ｂ、２８Ａ、２８Ｂでの流体移送と同様に、このような流体の移送は、キャリッジ１２内の穿孔穴を使用して達成するか、キャリッジ１２の外部にある剛性管を使用して達成することができる。同様に、流体は、外部の管を使用し、その後にキャリッジ１２に穿孔した穴によって、供給圧力でポンプ３２から供給溝７２Ａ及び７２Ｂへと経路指示することができる。
【００４９】
図３及び図５で示し、上述した垂直及び水平軸受けパッドでは、ランド部５８Ａ、５８Ｂ、７０、３８、６８、７８ＡＡ、７８ＡＢ、７８ＢＡ、７８ＢＢ、８０ＡＡ、８０ＡＢ、８０ＢＡ、８０ＢＢ、１００ＡＡ、１００ＡＢ、１００ＢＡ及び１００ＢＢによって、隣接する補償溝、ポケット溝及び供給溝の間に漏れ路が可能になる。このような漏れ路は、軸受けの圧力応答を低下させ、したがってその剛性及び負荷担持能力を低下させる傾向がある。しかし、これらの流体漏れ路の効果を克服するこれより大きい要因は、ポケット溝４８、４０、８２ＡＡ、８２ＡＢ、８２ＢＡ及び８２ＢＢを、補償溝にさらに近くなるように配置し、したがってより広い区域に負荷を支持するポケット圧力を分布させる能力である。使用可能なパッドの区域をより良く使用することにより、静圧軸受け１０の軸受けパッドの構成は、より高い剛性及び負荷容量を提供する。
【００５０】
図７は、シール及び端部キャップを設置した状態の図１の静圧軸受けの別の斜視図である。図８は、図７の線８−８を通る断面図であり、図９は、図８の（点線で囲んだ）部分Ａの拡大図である。図７から図９は、端部キャップ１０２Ａ及び１０２Ｂをキャリッジ１２及びキーパ１８Ａ及び１８Ｂに取り付けた状態で、図１の静圧軸受けを示す。端部キャップ１０２Ａ及び１０２Ｂは、軸受けパッド２６Ａ、２６Ｂ、２８Ａ、２８Ｂ、３０Ａ及び３０Ｂから、さらに排液溝１０６、１０８Ａ、１０８Ｂ、１１０Ａ、１１０Ｂ、１１２Ａ及び１１２Ｂから流体が流入する溜め１０４Ａ及び１０４Ｂ（図８及び図９の図で見える）を含む。（上述したように、排液溝は、キャリッジ１２の隅部に設けられ、図１及び図２の図で見ることができる。）二重リップ付き端部シール１１４Ａ及び１１４Ｂを、端部キャップ１０２Ａ及び１０２Ｂに取り付ける。二重リップ付き端部シール１１４Ａ、１１４Ｂは、剛性プレート１１３Ａ、１１３Ｂに追加の剛性を提供するために、それに取り付ける。端部シール１１４Ａ及び１１４Ｂのリップ１１６は、レール１４と滑動状態で係合し、流体を溜め１０４Ａ及び１０４Ｂ内に捕捉する働きをして、流体が静圧軸受け１０から直接漏れるのをほぼ防止する。流体は、少なくとも１つの排液出口１１８Ａ及び／又は１１８Ｂを通して溜め１０４Ａ又は１０４Ｂから流出する。１つ又は複数の排液出口１１８Ａ、１１８Ｂに施栓してもよいが、少なくとも１つの排液出口１１８Ａ、１１８Ｂを使用して、流体をホース又は管アセンブリへと経路指示し、ここで流体は液体供給源へと戻る。
【００５１】
図１０は静圧軸受け１０の断面側面図であり、軸受けキャリッジ１２のキーパ部分１８Ａ及び１８Ｂ内にある受容体溝１２２Ａ及び１２２Ｂで受ける側部シール１２０Ａ及び１２０Ｂを示す。図１１は、図１０の部分Ｂの拡大断面図であり、側部シール１２０Ａ、１２０Ｂをさらに詳細に示す。側部シール１２０Ａ、１２０Ｂは、軸受けレール１４と滑動状態で係合して、流体を捕捉する働きをし、これによって捕捉した流体が排液溝１１２Ａ及び１１２Ｂを通って溜め１０４Ａ及び１０４Ｂへと経路指示され、流体が静圧軸受け１０から直接漏れるのを防止することができる。図１１で示すように、側部シール１２０Ａ、１２０Ｂは、概ねＵ字形の部分１２１を有し、これは排液溝１１２Ａ、１１２Ｂの頂部に向かって上方向に開放する。側部シール１２０Ａ、１２０Ｂは、側部シール１２０Ａ、１２０ＢのＵ字形部分１２１の一方の壁がキーパ１８Ａ、１８Ｂと接触し、Ｕ字形部分１２１の他方の壁が軸受けレール１４と接触するように、受容体溝１２２Ａ、１２２Ｂ内で位置決めされる。
【００５２】
図１３は、キーパ１８Ａ、１８Ｂを設置していない状態のキャリッジ１２の中心部分１６の下側の斜視図である。図１３は、垂直軸受けパッド２６Ａ、２６Ｂと水平軸受けパッド３０Ａ、３０Ｂの相対的位置及び範囲を示す。図１４及び図１５はキーパ１８Ａ及び１８Ｂの斜視図であり、キーパ１８Ａ及び１８Ｂ上の垂直軸受けパッド２８Ａ及び２８Ｂの位置及び範囲を示す。排液溝１０６、１０８Ａ、１０８Ｂ、１１０Ａ、１１０Ｂ、１１２Ａ及び１１２Ｂ及びシール受容体溝１２２Ａ、１２２Ｂの位置も図示されている。
【００５３】
軸受けキャリッジ１２の中心部分１６の各側は、個々の接続表面２２０Ａ及び２２０Ｂに設けた１組のねじ穴２２２を有する。キーパ１８Ａ及び１８Ｂには、１組の相補的な端ぐり貫通穴２２６を設ける。キーパ１８Ａ及び１８Ｂ及びキャリッジ１２の中心部分１６を組み立てたら、中心部分１６の係合表面２２０Ａ、２２０Ｂとキーパ１８Ａ、１８Ｂの係合表面２２４Ａ、２２４Ｂが図１０で示すように隣接するように、ボルトをキーパ１８Ａ、１８Ｂの穴２２６に、及びキャリッジ１２の中心部分１６のねじ穴２２２に挿入する。
【００５４】
図１３から図１５で示した軸受けパッドの溝及び他の表面機構は、フライス加工、放電加工、又は他の知られた技術で形成することができる。
【００５５】
図１６は、分離した状態の端部シール１１４Ａ、１１４Ｂ及び側部シール１２０Ａ、１２０Ｂを示した斜視図である。上述したように、端部シール１１４Ａ、１１４Ｂは、例えば鋼又はアルミのプレートなどの剛性プレート１１３Ａ、１１３Ｂに取り付けて、その剛性を向上させるように成形されたゴム材料で構築される。代替実施例では、端部シール１１４Ａ、１１４Ｂは、剛性プレート１１３Ａ、１１３Ｂに取り付けなくてもよい。
【００５６】
図１６の部分「Ｃ」の拡大シャシ図である図１７で最もよく示されるように、側部シール１２０Ａ、１２０Ｂを、端部シール１１４Ａ、１１４Ｂに形成した受け１１５と締まり嵌めするように、受け１１５に挿入する。１つの実施例では、側部シール１２０Ａ、１２０Ｂは、使用中に圧縮状態で維持できるように、必要よりわずかに長くしてよい。本発明の代替実施例では、側部シール１２０Ａ、１２０Ｂ及び端部シール１１４Ａ、１１４Ｂは、単体構造として成形又は鋳造するか、相互に接合するか、他の方法で相互に付着して一体構造を形成するようにすることができる。
【００５７】
上述した軸受けパッド２６Ａ、２６Ｂ、２８Ａ、２８Ｂ、３０Ａ、３０Ｂは、自己補償型静圧軸受け用に設計されている。しかし、密封構造（つまり端部シール１１４Ａ、１１４Ｂ及び側部シール１２０Ａ、１２０Ｂ）及び排液溝１０６、１０８Ａ、１０８Ｂ、１１０Ａ、１１０Ｂ、１１２Ａ及び１１２Ｂを含むキャリッジ１２及びレール１４の他の機構は、上述した特定の軸受けパッド２６Ａ、２６Ｂ、２８Ａ、２８Ｂ、３０Ａ、３０Ｂなしで使用してよいことが、当業者には認識される。例えば、本発明の代替実施例では、上述したものと同様の端部シール、側部シール及び排液溝の構成を有するキャリッジを、自己補償型ではない軸受けパッドとともに使用することができる。自己補償型ではない軸受けパッドは、当業者が容易に理解できるように、補償のために毛細管又は弁を使用することができる。
【００５８】
逆に、上述した自己補償型軸受けパッド２６Ａ、２６Ｂ、２８Ａ、２８Ｂ、３０Ａ、３０Ｂは、他のタイプの静圧で支持された器具で、及び本明細書で説明した他の機構がない他のタイプの静圧軸受けで使用することができる。
【００５９】
図１８は、２本のキャリッジ・レール１４に載った４つの軸受けキャリッジ１２を示す略斜視図である。概して、同じキャリッジ・レール１４上に幾つかの軸受けキャリッジ１２を設けることができ、その軸受けキャリッジ１２が相互に対して（例えば以下で説明するように、工作機械の床にボルト締めすることによって）位置を固定してある場合は、特にそうである。或いは、これより短い軸受けレール１４の区画を幾つか設け、軸受けキャリッジ１２ごとに１つの区画にすることができる。
【００６０】
図１８は、本発明による軸受け１０の作動液接続の詳細も示す。油圧ユニット２３０が、作動液を導管２３２に通して高圧で送出する。油圧ユニット２３０は、温度制御され、高圧で汚染粒子がそれほどなく、圧力の拍動が最低限の流体を送出するのに必要な構成要素を全て含む。例えば、油圧ユニット２３０は、溜め、ポンプ、電気モータ、フィルタ、圧力調整弁、圧力ゲージ、及び空気とオイルとの熱交換器などの熱排出システムを含む。
【００６１】
油圧ユニット２３０からの導管２３２は、１本の分岐が各軸受けキャリッジ１２に接続するように分岐する。導管２３２の分岐は、軸受けキャリッジ１２の端部シール１１４Ａ、１１４Ｂの流体入口１１９で受ける。（軸受け１０の構成に応じて、導管２３２はいずれかの端部シール１１４Ａ、１１４Ｂの流体入口１１９に接続することができる。未使用の流体入口１１９は、施栓するか省略してよい。）導管２３２の分岐と端部シールの流体入口１１９との接続は、従来通りの液体接続のうちいずれかの適切なタイプでよい。流体入口１１９から、内部通路網によって加圧流体が供給溝３４、５４Ａ、５４Ｂに分配される。使用されると、流体は溜め１０４Ａ、１０４Ｂに収集され、排液出口１１８Ａ、１１８Ｂに接続された復帰導管２３８、及び油圧ユニット２３２の復帰部分を介して復帰する。
【００６２】
図１２は、工作機械２００の側面図であり、本発明による静圧軸受け１０の典型的応用例を示す。工作機械テーブル６６は、２本のレール１４に載った４つの軸受けアセンブリ１０によって支持される。２つの軸受けアセンブリ１０しか図示されていないが、通常は、少なくとも４つを使用して、テーブル２０２に十分な縦揺れ及び偏揺れの安定性を提供する。静圧軸受け１０のレール１４は、楔２０６Ａ及び２０６Ｂを使用して、機械の床２０４に水平に締め付ける。レール１４は、レール１４に設けた端ぐり穴２０を通して機械の床２０４内にねじで固定した複数のボルト２０８を使用して、機械の床２０４に垂直に締め付ける。静圧軸受け１０のうち２つは、楔２１０（一方の楔２１０を図１２の図で示す）を使用して、テーブル２０２に水平に締め付ける。他の２つの静圧軸受け１０は、潤滑液で加圧することによって浮遊させて、整列させ、これによって静圧軸受け１０が水平に浮遊して、自己位置合わせ位置に入ることができる。楔で固定した２つの静圧軸受け１０を位置合わせしたら、これをテーブル２０２に固定するボルトを締め付ける。図１２は、楔２０６Ａ、２０６Ｂ及び２１０を使用するよう図示しているが、レール１４及び静圧軸受け１０を締め付ける多くの他の機構が可能であり、本発明の範囲に入る。
【００６３】
静圧軸受け１０は、幾つかの異なるタイプの工作機械に、及び線形運動案内が必要である他の任意の応用例に使用することができる。しかし、本発明による静圧軸受け１０は、旋盤で使用すると特に有利である。例えば、静圧軸受け１０は、ＨＡＲＤＩＮＧＥ，Ｉｎｃ．（米国ニューヨーク州Ｅｌｍｉｒａ）が製造するＱＵＥＳＴ（登録商標）旋盤に使用することができる。静圧軸受け１０は、研削盤、フライス盤、ボーリング盤、及び高い剛性と減衰の組合せが有利である他の工作機械でも有用である。
【００６４】
本発明による静圧軸受け１０は、特定の有利な性能特性を有する。例えば、本発明による静圧軸受け１０は通常、高い静的及び動的剛性を有する。静圧軸受け１０は、非常に低い摩擦でも作動することができる。図７から図１１に関して上述したシールのみが通常は、摩擦を発生する構成要素になるからである。キャリッジ１２が流体の層に載り、他の理由からも、静圧軸受け１０は、従来の転がり要素直線軸受けの力減衰能力の最大１０倍を有することができる。追加の利点は、基本的に無制限の並進（供給）速度、基本的に無制限の疲労寿命（キャリッジ１２とレール１４とが接触しないので、構成要素の摩擦が実質的にない）、静圧軸受け１０に装着した工作機械の位置決め精度に、ある時間にわたって実質的に変化がないこと、重い「粉砕」負荷を受けても（つまり、軸受け１０が移動範囲の端部で突然停止した場合に）静圧軸受け１０に実質的に損傷がないことを含む。さらに、静圧軸受け１０は、キャリッジ１２とレール１４との間で流体の流れが連続的に維持される場合は、自己洗浄式である。
【００６５】
工作機械に設置し、部品の生産に使用する場合、静圧軸受け１０の特徴は、特定の他の利点も引き出すことができる。例えば、静圧軸受け１０は、工具の寿命を延長することができる。また、表面の仕上げを向上させ、丸い部品の真円度を向上させた状態で、部品を生産することができる。静圧軸受け１０に装着した工作機械は、硬質旋削機能の改善、断続切断機能の改善、及び位置決め精度の改善も有する。上述した特長及び利点の幾つかは、以下の例から明白になる。
【００６６】
実施例１
本発明による静圧軸受け１０を、上述した設置手順を使用して、ＱＵＥＳＴ（登録商標）５１旋盤（米国ニューヨーク州Ｅｌｍｉｒａ、Ｈａｒｄｉｎｇｅ，Ｉｎｃ．）の作業運動を支持するように設置される。本発明による４つの静圧軸受け１０を設置して、Ｘ軸での運動を案内し、４つを設置して、Ｚ軸での運動を案内する。静圧軸受け１０に対応するために、旋盤を適応させる必要はないが、各静圧軸受け１０に油圧ホースを設ける。断続切断用に、周囲に４つのスロットをフライス加工した状態で、２インチ（５．０８ｃｍ）の丸いＡ２工具の鋼素材を準備した。次に、６０〜６２Ｒｃまで硬化させた。次に、その部品を、直径５／１６インチ（７．９３７５ｃｍ）の丸い立方晶窒化硼素（ＣＢＮ）インサートを４５０ＳＦＭ／０．００２ｉｐｒ／０．０３０ｄｏｃで５回通し、荒切りした。その後、５５°のＣＢＮインサートを５５０ＳＦＭ／０．００３ｉｐｒ／０．００５ｄｏｃで１回通して仕上げ加工し、次にＣＢＮの三角形のインサートでねじを切る。部品の表面仕上げは、一貫して５から６マイクロインチの範囲であり、静圧軸受けがない同等のＱＵＥＳＴ（登録商標）５１旋盤で機械加工した同一の部品と比較すると、約２倍改善した。また、断続旋回インサートの工具寿命は、静圧軸受けがない旋盤で使用するインサートの寿命と比較すると、３倍長かった。
【００６７】
本発明を特定の実施例に関して説明してきたが、これらの実施例は、限定するものではなく例示的なものとする。請求の範囲内で、本発明の修正及び変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】端部キャップ又はシールが設置されていない状態の本発明による静圧軸受けの斜視図である。
【図２】図１のキャリッジの側面図である。
【図３】図１のキャリッジの垂直軸受けパッドの略図である。
【図４】図３の軸受けパッドの抵抗を示す流体回路図である。
【図５】図１のキャリッジの水平軸受けパッドの略図である。
【図６】図５の軸受けパッドの抵抗を示す流体回路図である。
【図７】端部キャップ及びシールが設置された状態の図１の静圧軸受けの別の斜視図である。
【図８】図７の線８−８を通る断面図であり、静圧軸受けの溜め端部キャップ及び端部シールを示す。
【図９】図８で示した構造の一部の拡大断面図であり、端部キャップ及びシールをさらに詳細に示す。
【図１０】側部シールを示す図１のキャリッジの縦断面図である。
【図１１】図１０で示した構造の一部のさらに詳細な拡大断面図である。
【図１２】図１で示したタイプの幾つかの静圧軸受け上に支持された工作機械テーブルを示す側面図である。
【図１３】図１の軸受けキャリッジの下側を示す斜視図である。
【図１４】図１の軸受けキャリッジのキーパ部分の斜視図である。
【図１５】図１の軸受けキャリッジのキーパ部分の斜視図である。
【図１６】軸受けキャリッジ自体がなく、分離した状態の図１の軸受けキャリッジの側部及び端部シールの斜視図である。
【図１７】図１６で示した側部及び端部シールの一部の拡大斜視図であり、側部シールと端部シールの係合を示す。
【図１８】油圧ユニットに接続された本発明による幾つかの静圧軸受けの概略斜視図である。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【国際調査報告】
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