(57)【要約】  【課題】非接触で支持する回転体の回転トルクを低減できる静圧気体軸受およびこれを用いた回転装置を提供する。  【解決手段】エアシャフト１１の多孔質金属焼結層１１２の外周面（ラジアル軸受面）１１２１から、この外周面１１２１とプーリ２の内周面２２１との間のラジアル軸受隙間６０に、圧縮気体ｆが供給される。これにより、ラジアル軸受隙間６０内に高圧の気体膜が形成されて、プーリ２のラジアル方向が非接触で支持される。この際、圧縮気体ｆは、多孔質金属焼結層１１２の外周面１１２１に多数形成された細孔１１２２から、プーリ２のラジアル方向Ｒａに対してプーリ２の回転方向Ｒｏに傾く方向に噴出し、プーリ２のエアシャフト挿入用穴２２の内周面２２１にあたる。これにより、プーリ２の回転が促進される方向にプーリ２が付勢され、プーリ２の回転トルクが低減する。【選択図】図９
2015098876.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転体を非接触で支持する静圧気体軸受であって、
前記回転体の内周面、外周面あるいは端面を非接触で支持する軸受面と、
前記軸受面に形成された圧縮気体の噴出口と、を備え、
前記噴出口は、
前記圧縮気体の噴出方向が、前記回転体のラジアル方向に対して前記回転体の回転方向に傾く方向に向けられる
ことを特徴とする静圧気体軸受。
【請求項２】
請求項１に記載の静圧気体軸受であって、
前記噴出口は、前記圧縮気体の噴出方向が前記回転体のラジアル方向に対して前記回転体の回転方向に傾く方向に向けられた絞り孔である
ことを特徴とする静圧気体軸受。
【請求項３】
請求項２に記載の静圧気体軸受であって、
前記噴出口として機能する前記絞り孔が多数露出した表面を、前記軸受面として有する多孔質金属焼結層をさらに備え、
前記多孔質金属焼結層の前記表面は、機械加工されており、
前記多孔質金属焼結層の前記表面に多数露出する前記前記絞り孔は、
前記機械加工において前記多孔質金属焼結層の延性特性により変形して、当該前記絞り孔から噴出される圧縮気体の噴出方向が前記ラジアル方向に対して前記回転体の回転方向に傾いている
ことを特徴とする静圧気体軸受。
【請求項４】
請求項３に記載の静圧気体軸受であって、
前記機械加工は、砥石を用いた円筒研削加工であり、
前記絞り孔は、
前記円筒切削加工において前記多孔質金属焼結層の延性特性により変形して、当該絞り孔から噴出される前記圧縮気体の噴出方向が前記ラジアル方向に対して前記砥石の回転方向に傾いている
ことを特徴とする静圧気体軸受。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか一項に記載の静圧気体軸受を用いた回転装置であって、
前記静圧気体軸受により非接触で支持される回転体を備え、
前記回転体は、
前記静圧気体軸受の軸受面と対面する内周面、外周面あるいは端面に、当該軸受面に形成された噴出口から噴出された前記圧縮気体を受けるための溝が形成されている
ことを特徴する回転装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プーリ、ローラ等の回転体を非接触で支持する静圧気体軸受およびこれを用いた回転装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、プーリ、ローラ等の回転体内に挿入され、この回転体のラジアル荷重を非接触で支持する静圧気体軸受が記載されている。この静圧気体軸受は、円柱状のバックメタルと、バックメタルの外周面上に形成された多孔質金属焼結層と、を備えており、バックメタルの内部には、バックメタルの一方の端面から外周面に繋がる通気路が形成されている。そして、バックメタルの一方の端面に設けられた給気口に供給された圧縮気体を、この通気路を介して多孔質金属焼結層に供給し、多孔質金属焼結層の表面（軸受面）から回転体の内周面に向けてラジアル方向に噴出する。これにより、回転体のラジアル荷重を非接触で支持する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−６８３０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の静圧気体軸受は、回転体のラジアル荷重を非接触で支持するので、僅かな回転トルクで回転体を回転させることができる。したがって、特許文献１に記載の静圧気体軸受は、高速回転する回転体を支持するのに好適である。
【０００５】
しかしながら、このように僅かであったとしても、回転トルクの影響を無視できない場合がある。例えば、長い繊維を送る糸送り装置においては、静圧気体軸受により非接触で支持された複数のプーリが繊維の送り方向（糸送り方向）に配置されている。これらのプーリに繊維を糸掛する場合、個々のプーリの回転トルクは小さくても、糸送り装置には複数のプーリが使用されているため、複数のプーリの合算された回転トルクが、繊維に対する大きなテンションとなる。そして、繊維に加わるテンションは、大きくなるほど、高品質な極細繊維の作製を妨げる。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、非接触で支持する回転体の回転トルクを低減できる静圧気体軸受およびこれを用いた回転装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明では、軸受面に形成された噴出口から噴出される圧縮気体によって回転体を非接触で支持する静圧気体軸受において、圧縮気体の噴出方向がラジアル方向に対して回転体の回転方向に傾くように、噴出口を軸受面に形成した。
【０００８】
例えば、本発明は、回転体を非接触で支持する静圧気体軸受であって、
前記回転体の内周面、外周面あるいは端面を非接触で支持する軸受面と、
前記軸受面に形成された圧縮気体の噴出口と、を備え、
前記噴出口は、
前記圧縮気体の噴出方向が、前記回転体のラジアル方向に対して前記回転体の回転方向に傾く方向に向けられる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、軸受面に形成された噴出口の圧縮気体の噴出方向が回転体のラジアル方向に対して回転体の回転方向に傾いている。このため、軸受面に形成された噴出口から噴出される圧縮気体によって回転体を非接触で支持しつつ、回転体を回転方向に付勢することができ、したがって、回転体の回転トルクをより低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明の一実施の形態に係る回転装置４の外観図である。
【図２】図２は、本発明の一実施の形態に係る回転装置４の正面図である。
【図３】図３（Ａ）は、プーリ２の側面図であり、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）に示すプーリ２のＡ−Ａ断面図である。
【図４】図４は、エアシャフトユニット１の部品展開図である。
【図５】図５（Ａ）は、エアシャフト１１の正面図であり、図５（Ｂ）は、図５（Ａ）に示すエアシャフト１１のＢ−Ｂ断面図であり、図５（Ｃ）は、エアシャフト１１の左側面図であり、図５（Ｄ）は、図５（Ａ）に示すエアシャフト１１のＣ−Ｃ断面図である。
【図６】図６（Ａ）は、図５（Ｂ）に示すエアシャフト１１のＡ部拡大図であり、図６（Ｂ）は、図５（Ｄ）に示すエアシャフト１１のＢ部拡大図である。
【図７】図７（Ａ）は、スラストプレート１２の側面図であり、図７（Ｂ）は、図７（Ａ）に示すスラストプレート１２のＤ−Ｄ断面図である。
【図８】図８は、エアシャフト１１への給気中におけるプーリ２の支持状態を模式的に示した図である。
【図９】図９は、エアシャフト１１への給気中におけるプーリ２の支持状態を模式的に示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の一実施の形態について説明する。
【００１２】
図１および図２は、本実施の形態に係る回転装置４の外観図および正面図である。
【００１３】
図示するように、本実施の形態に係る回転装置４は、回転体であるプーリ２と、エアシャフトユニット１と、エアシャフトユニット１を支持する２台のシャフトホルダ３Ａ、３Ｂと、を備えている。
【００１４】
後述するように、エアシャフトユニット１は、プーリ２を回転可能に非接触支持する静圧気体軸受であるエアシャフト１１、スラストプレート１２、およびナット１３の組立体であり（図４参照）、プーリ２は、その軸心Ｏ方向に形成されたエアシャフト挿入用穴２２内にエアシャフト１１（多孔質金属焼結層１１２が形成されたラジアル軸受部１１４）が挿入された後、スラストプレート１２を介したエアシャフト１１（ロッド部１１５のネジ部１１５１）とナット１３との締め付けによりエアシャフトユニット１に非接触状態で回転可能に組み付けられる。
【００１５】
一方、２台のシャフトホルダ３Ａ、３Ｂは、例えば石定盤等の台座上に、エアシャフトユニット１の長さに応じた間隔で対向するように配置されて固定される。各シャフトホルダ３Ａ、３Ｂは、軸心Ｏが台座に対してほぼ平行に向けられたエアシャフトユニット１の端部（スラストプレート１２、エアシャフト１１のベース部１１３）を、プーリ２の最大径に応じた高さの位置で保持する。
【００１６】
各シャフトホルダ３Ａ、３Ｂは、それぞれ、例えば、台座にボルトで固定されるフランジ３５付き下側ブロック材３３と、下側ブロック材３３の上面３３１に載せられた上側ブロック材３２と、下側ブロック材３３の上面３３１と上側ブロック材３２の底面３２１との間隔ｔ１を調整するための２本のボルト３４と、を有している。下側ブロック材３３の上面３３１と上側ブロック材３２の底面３２１とにはそれぞれ断面半円形状の溝が厚さｔ２方向に形成されており、これらの溝が対向することにより所定の高さの位置にシャフト固定穴３１が形成されている。２本のボルト３４のそれぞれは、シャフト固定穴３１両側の位置において、上側ブロック材３２のボルト穴３２２を介して下側ブロック材３３のネジ穴３３２に締結されている。
【００１７】
対向配置された２台のシャフトホルダ３Ａ、３Ｂのシャフト固定穴３１にそれぞれエアシャフトユニット１の端部（スラストプレート１２、エアシャフト１１のベース部１１３）が挿入され、それぞれのシャフトホルダ３Ａ、３Ｂを２本のボルト３４が締め付けることによって、下側ブロック材３３と上側ブロック材３２との間隔ｔ１が狭まり、エアシャフトユニット１の両端部（スラストプレート１２、エアシャフト１１のベース部１１３）が固定される。これにより、エアシャフトユニット１に組み付けられたプーリ２は、所定の高さの位置で軸心Ｏ方向回りに非接触状態で回転可能に保持される。
【００１８】
なお、本実施の形態では、フランジ３５付き下側ブロック材３３と上側ブロック材３２との間隔ｔ１を２本のボルト３４で調整する２台のシャフトホルダ３Ａ、３Ｂを用いているが、エアシャフトユニット１の少なくとも一方の端部（スラストプレート１２およびエアシャフト１１のベース部１１３のいずれか）を保持可能であれば、どのような形態のシャフトホルダを用いてもよい。
【００１９】
つぎに、プーリ２およびエアシャフトユニット１の詳細を説明する。
【００２０】
図３（Ａ）は、プーリ２の側面図であり、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）に示すプーリ２のＡ−Ａ断面図である。
【００２１】
図示するように、支持対象の回転体であるプーリ２は、略円筒形状を有しており、その外周面２３には、周方向に繊維等の線材がかけられる。また、プーリ２には、その軸心Ｏが通過する位置に、一方の端面２５Ａから他方の端面２５Ｂに貫通したエアシャフト挿入用穴２２が形成されており、このエアシャフト挿入用穴２２内に、エアシャフト１１のラジアル軸受部１１４がスライド可能に挿入される。
【００２２】
プーリ２の両端面２５Ａ、２５Ｂには、エアシャフト挿入用穴２２を囲むボス２４Ａ、２４Ｂがそれぞれ形成されている。各ボス２４Ａ、２４Ｂの端面２４１Ａ、２４１Ｂは平坦に仕上げられている。回転装置４において、一方のボス２４Ａの端面２４１Ａは、僅かな間隔（スラスト軸受隙間）をおいて、エアシャフト１１の後述する段差面（スラスト軸受面）１１３２に対向し、他方のボス２４Ｂの端面２４１Ｂは、僅かな間隔（スラスト軸受隙間）をおいてスラストプレート１２の一方の端面（スラスト軸受面）１２１に対向する（図８参照）。
【００２３】
なお、図示するように、プーリ２の両端部には、外周面２３から径方向外方に張り出した環状のフランジ部２１が形成されていてもよい。
【００２４】
図４は、エアシャフトユニット１の部品展開図である。
【００２５】
図示するように、エアシャフトユニット１は、プーリ２のエアシャフト挿入用穴２２内に挿入され、プーリ２を軸心Ｏ回りに回転可能に非接触支持する静圧気体軸受であるエアシャフト１１と、エアシャフト１１からのプーリ２の抜け落ちを阻止するスラストプレート１２と、エアシャフト１１にスラストプレート１２を固定するナット１３と、を備えている。
【００２６】
図５（Ａ）は、エアシャフト１１の正面図であり、図５（Ｂ）は、図５（Ａ）に示すエアシャフト１１のＢ−Ｂ断面図であり、図５（Ｃ）は、エアシャフト１１の左側面図であり、図５（Ｄ）は、図５（Ａ）に示すエアシャフト１１のＣ−Ｃ断面図である。また、図６（Ａ）は、図５（Ｂ）に示すエアシャフト１１のＡ部拡大図であり、図６（Ｂ）は、図５（Ｄ）に示すエアシャフト１１のＢ部拡大図である。
【００２７】
図示するように、エアシャフト１１は、段付き円柱状のバックメタル１１１と、バックメタル１１１の中段部（ラジアル軸受部）１１４の外周面１１４２上に形成された多孔質金属焼結層１１２と、を備えている。
【００２８】
バックメタル１１１は、プーリ２のボス２４Ａ、２４Ｂの外径とほぼ同径のベース部１１３と、ベース部１１３よりも小径のラジアル軸受部１１４と、ラジアル軸受部１１４よりもさらに小径のロッド部１１５と、を一体的に備えている。
【００２９】
ベース部１１３には、一方の端面１１３１からベース部１１３の内部を通過してラジアル軸受部１１４の内部に至る通気路１１６が形成されている。一方の端面１１３１に形成されている通気路１１６の開口部（給気口）１１７は、ポンプの給気管４１を連結するためのカプラ４０（図２参照）をねじ込むネジ部１１８を有している。
【００３０】
ベース部１１３は、他方の端面１１３２が一方のシャフトホルダ３Ａのシャフト固定穴３１から他方のシャフトホルダ３Ｂ側に突き出す位置まで、一方のシャフトホルダ３Ａのシャフト固定穴３１内に挿入される（図２参照）。この状態で一方のシャフトホルダ３Ａの２本のボルト３４が締め付けられ、これにより、ベース部１１３は一方のシャフトホルダ３Ａのシャフト固定穴３１内に固定される。
【００３１】
ラジアル軸受部１１４は、ベース部１１３の他方の端面（スラスト軸受面として機能する段差面）１１３２に一体的に形成され、このラジアル軸受部１１４の外周面１１４２の全域に、通気性を有する多孔質金属焼結層１１２が形成されている。ラジアル軸受部１１４の外周面１１４２には、多孔質金属焼結層１１２との境界部に位置する複数の環状溝１１４３が周方向に形成されており、各環状溝１１４３の溝底には、それぞれ、通気路１１６に繋がる孔１１４４が形成されている。これにより、給気口１１７に連結されたポンプの給気管４１からの給気が開始されると、ポンプから送られてきた圧縮気体が、通気路１１６および孔１１４４を介して、ラジアル軸受部１１４の外周面１１４２に位置する周方向の各環状溝１１４３に供給される。そして、多孔質金属焼結層１１２内の細孔１１２２を通過して、ラジアル軸受面として機能する多孔質金属焼結層１１２の外周面１１２１から噴出する。
【００３２】
なお、ラジアル軸受部１１４の外周面１１４２に位置する環状溝１１４３の本数およびレイアウトは、多孔質金属焼結層１１２の外周面１１２１全域から圧縮気体が均一に噴出するように適宜定めればよい。例えば、ラジアル軸受部１１４の長さ（多孔質金属焼結層１１２の幅）ｔ４等に応じた本数の環状溝１１４３を、多孔質金属焼結層１１２の軸心Ｏ方向にほぼ等間隔で配置してもよい。また、ラジアル軸受部１１４の中央位置（ラジアル軸受部１１４の一方の端からｔ４／２だけ内側の位置）からベース部１１３側およびロッド部１１５側に離れた位置等、ラジアル軸受隙間６０全体の圧力を高く維持可能な位置に環状溝１１４３を形成してもよい。
【００３３】
多孔質金属焼結層１１２は、図６（Ｂ）に示すように、外周面１１２１に多数露出した細孔１１２２のそれぞれから噴出する圧縮気体の噴出方向ｂが、プーリ２のラジアル方向Ｒａに対してプーリ２の回転方向Ｒｏに傾くように作製されている。具体的には、砥石およびエアシャフト１１それぞれの回転方向を一方向に固定して、多孔質金属焼結層１１２の外周面１１２１の全面を円筒研削加工する。これにより、多孔質金属焼結層１１２の外周面１１２１に多数露出する細孔１１２２が、多孔質金属焼結層１１２の延性特性により変形し、細孔１１２２の開口部が、プーリ２のラジアル方向Ｒａに対してほぼ同程度傾いた方向に向けられている。これにより、これらの細孔１１２２から噴出する圧縮気体の噴出方向ｂを、プーリ２のラジアル方向Ｒａに対してプーリ２の回転方向Ｒｏと同一方向に傾かせることができる。
【００３４】
多孔質金属焼結層１１２が形成されたラジアル軸受部１１４は、プーリ２のエアシャフト挿入用穴２２内に挿入される。多孔質金属焼結層１１２を含めたラジアル軸受部１１４の外径Ｒ１は、プーリ２のエアシャフト挿入用穴２２の内径ｒ１（図３参照）よりも所定の寸法だけ小さく設計されている。このため、ラジアル軸受部１１４がプーリ２のエアシャフト挿入用穴２２内に挿入されると、このエアシャフト挿入用穴２２の内周面２２１と多孔質金属焼結層１１２の外周面１１２１との間にラジアル軸受隙間６０が形成される（図８参照）。そして、ポンプからエアシャフト１１への給気開始後、多孔質金属焼結層１１２の外周面１１２１に多数露出した細孔１１２２から噴出する圧縮気体により、このラジアル軸受隙間６０に高圧の気体膜が形成される。この気体膜の圧力によってラジアル荷重が支えられる。
【００３５】
また、多孔質金属焼結層１１２の外周面１１２１に多数露出した細孔１１２２から、圧縮気体が、プーリ２のラジアル方向Ｒａに対してプーリ２の回転方向Ｒｏに傾く方向に噴出して、プーリ２のエアシャフト挿入用穴２２の内周面２２１にあたる（図９参照）。例えば、プーリ２のエアシャフト挿入用穴２２の内周面２２１には、その中心軸Ｏ周りに旋回する方向の圧縮気体が吹き付けられる。その結果、プーリ２の回転が促進される方向にプーリ２が付勢されて、プーリ２の回転トルクが低減する。
【００３６】
ラジアル軸受部１１４の長さ（段差面１１３２、１１４１間の距離）ｔ４は、プーリ２のボス２４Ａ、２４Ｂの端面２４１Ａ、２４１Ｂ間の距離（プーリ２の長さ）ｔ３よりも所定の寸法だけ大きく設計されている。このため、ポンプからエアシャフト１１への給気開始後、ラジアル軸受部１１４に挿入されたプーリ２の一方のボス２４Ａの端面２４１Ａと、ベース部１１３の他方の端面（ラジアル軸受部１１４およびベース部１１３の外径差により形成され、スラスト軸受面として機能する段差面）１１３２との間には、ラジアル軸受隙間６０と繋がるスラスト軸受隙間６１ａが形成される。同様に、プーリ２の他方のボス２４Ｂの端面２４１Ｂと、ラジアル軸受部１１４の端面（ラジアル軸受部１１４およびロッド部１１５の外径差により形成された段差面）１１４１に接触し、スラスト軸受面として機能する後述のスラストプレート１２の一方の端面１２１との間にも、ラジアル軸受隙間６０と繋がるスラスト軸受隙間６１ｂが形成される（図８参照）。なお、自励振動発生防止のため、ラジアル軸受部１１４の端面１１４１のエッジ部１１４１１がだれないように仕上げることによって、スラストプレート１２の組み付け精度を向上させることが好ましい。
【００３７】
ロッド部１１５は、ラジアル軸受部１１４の端面１１４１に連続して形成されており、後述するスラストプレート１２のシャフト挿入用穴１２３内に挿入される。また、このロッド部１１５の先端には、ナット１３と螺合するネジ部１１５１が形成されている。
【００３８】
図７（Ａ）は、スラストプレート１２の側面図であり、図７（Ｂ）は、図７（Ａ）に示すスラストプレート１２のＤ−Ｄ断面図である。
【００３９】
図示するように、スラストプレート１２は、エアシャフト１１のベース部１１３の外径とほぼ同じ外径の円筒形状であり、軸心Ｏが通過する位置に、一方の端面１２１から他方の端面１２２に貫通するシャフト挿入用穴１２３が形成されている。このシャフト挿入用穴１２３には、エアシャフト１１のロッド部１１５が挿入される。
【００４０】
さて、上記構成を有するエアシャフトユニット１は、以下のように組み立てられる。
【００４１】
まず、エアシャフトユニット１にプーリ２が組み付けられる。
【００４２】
具体的には、ラジアル軸受部１１４の多孔質金属焼結層１１２の外周面１１２１に多数露出した細孔１１２２のそれぞれから噴出する圧縮気体の噴出方向ｂがプーリ２のラジアル方向Ｒａに対してプーリ２の回転方向Ｒｏに傾くように（つまり、プーリ２の回転を促進する方向に圧縮気体を噴出する向きに細孔１１２２を向けるように）、エアシャフト１１を、プーリ２のエアシャフト挿入用穴２２に、プーリ２の回転方向Ｒｏに応じた方向から挿入する。
【００４３】
ついで、プーリ２が挿入されたエアシャフト１１をスラストプレート１２のシャフト挿入用穴１２３にさらに挿入する。それから、ロッド部１１５の先端に形成されたネジ部１１５１にナット１３を締結して、スラストプレート１２の一方の端面１２１がラジアル軸受部１１４およびロッド部１１５の外径差により形成される段差面（ラジアル軸受部１１４の端面）１１４１に接触した位置において、スラストプレート１２を固定する。
【００４４】
その後、このようにしてプーリ２が組み付けられたエアシャフトユニット１の軸心Ｏを台座に対してほぼ平行に向けた状態で、その両端（スラストプレート１２、エアシャフト１１のベース部１１３）を、所定の間隔で対向配置された２台のシャフトホルダ３Ａ、３Ｂに固定する（図２参照）。
【００４５】
具体的には、エアシャフト１１のベース部１１３の他方の端面（スラスト軸受面として機能する段差面）１１３２が一方のシャフトホルダ３Ａのシャフト固定穴３１から他方のシャフトホルダ３Ｂ側に突き出すように、エアシャフト１１のベース部１１３を一方のシャフトホルダ３Ａのシャフト固定穴３１内に挿入する。また、スラストプレート１２の一方の端面（スラスト軸受面として機能する端面）１２１が他方のシャフトホルダ３Ｂのシャフト固定穴３１から一方のシャフトホルダ３Ａ側に突き出すように、スラストプレート１２を他方のシャフトホルダ３Ｂのシャフト固定穴３１内に挿入する。それから、各シャフトホルダ３Ａ、３Ｂの２本のボルト３４の締め付けにより、エアシャフト１１のベース部１１３およびスラストプレート１２を各シャフトホルダ３Ａ、３Ｂのシャフト固定穴３１内に固定する。
【００４６】
上述したように、ラジアル軸受部１１４の長さｔ４は、プーリ２の長さｔ３よりも所定の寸法だけ長いため、プーリ２の一方のボス２４Ａの端面２４１Ａとベース部１１３の他方の端面（スラスト軸受面）１１３２との間にスラスト軸受隙間６１ａが形成され、プーリ２の他方のボス２４Ｂの端面２４１Ｂとスラストプレート１２の一方の端面（スラスト軸受面）１２１との間にスラスト軸受隙間６１ｂが形成される。これらのスラスト軸受隙間６１ａ、６１ｂ内には、ラジアル軸受隙間６０から排気された圧縮気体が流入し、高圧の気体膜が形成される。この気体膜の圧力によってスラスト荷重が支えられる。
【００４７】
ここで、ラジアル軸受部１１４の長さｔ４は、自励振動を発生しない程度にプーリ２両側のスラスト軸受隙間６１ａ、６１ｂの厚さｓ１（図８参照）がラジアル軸受隙間６０の厚さｓ２よりも大きくなるように設定されている。ここで、自励振動を発生しない程度の厚さｓ１のスラスト軸受隙間６１ａ、６１ｂとは、スラスト方向に無負荷状態のプーリ２において発生する程度の僅かな移動により、プーリ２が一方のスラスト軸受面１１３２、１２１側に僅かに近づいても、他方のスラスト軸受面１２１、１１３２側へ急激に押し戻されない程度に広いスラスト軸受隙間６１ａ、６１ｂのことである。例えば、プーリ２のボス２４Ａ、２４Ｂの外径が約２２ｍｍ、ラジアル軸受隙間６０の厚さが約９〜１０μｍの場合、スラスト軸受隙間６１ａ、６１ｂの厚さｓ１が約２２．５〜３７μｍとなるようにラジアル軸受部１１４の長さｔ４を設定し、さらに開放流量５２０ＮＬ／ｈｒ以下の範囲で給気圧０．５Ｍｐａの圧縮気体の流量調整を行うことによって、自励振動の発生が防止される。
【００４８】
つぎに、エアシャフト１１への給気中におけるプーリ２の支持状態について説明する。
【００４９】
図８および図９は、エアシャフト１１への給気中におけるプーリ２の支持状態を模式的に示した図である。
【００５０】
図８に示すように、プーリ２を組み付けた状態（図２の状態）の回転装置４において、ポンプの給気管（不図示）をエアシャフト１１の給気口１１７に連結し、ポンプからの圧縮気体ｆの供給を開始すると、この圧縮気体ｆは、エアシャフト１１の通気路１１６および孔１１４４を介して、ラジアル軸受部１１４の外周面１１４２に位置する各環状溝１１４３に供給され、多孔質金属焼結層１１２の外周面（ラジアル軸受面）１１２１からラジアル軸受隙間６０内に噴出する。これにより、ラジアル軸受隙間６０内に高圧の気体膜が形成され、その圧力によってラジアル荷重が支えられる。
【００５１】
ここで、圧縮気体ｆは、図９に示すように、多孔質金属焼結層１１２の外周面（ラジアル軸受面）１１２１に多数露出した細孔１１２２から、プーリ２のラジアル方向Ｒａに対してプーリ２の回転方向Ｒｏに傾く方向に噴出して、プーリ２のエアシャフト挿入用穴２２の内周面２２１にあたる。その結果、プーリ２の回転が促進される方向にプーリ２が付勢されて、プーリ２の回転トルクが低減する。
【００５２】
さて、図８に示すように、ラジアル軸受隙間６０内の圧縮気体ｆは、多孔質金属焼結層１１２の外周面（ラジアル軸受面）１１２１に沿って、スラストプレート１２の一方の端面（スラスト軸受面）１２１側およびベース部１１３の他方の端面（スラスト軸受面）１１３２側に向かって流れてゆき、プーリ２の一方のボス２４Ａの端面２４１Ａとベース部１１３のスラスト軸受面１１３２との間のスラスト軸受隙間６１ａ、および、プーリ２の他方のボス２４Ｂの端面２４１Ｂとスラストプレート１２の一方の端面（スラスト軸受面）１２１との間のスラスト軸受隙間６１ｂに流入する。
【００５３】
スラスト軸受隙間６１ａ、６１ｂに流入した圧縮気体ｆ１は、各ボス２４Ａ、２４Ｂの外周に向かって放射状に流れてゆき、最終的に外部（大気圧）に放出される。各スラスト軸受隙間６１ａ、６１ｂ内の圧力は、ラジアル軸受隙間６０から排気された圧縮気体ｆ１が流入するプーリ２の内周側において高くなっており、ボス２４Ａ、２４Ｂの外周に向かうにしたがって徐々に減少する。このため、スラスト軸受隙間６１ａ、６１ｂ内には平均圧力の高い気体膜が形成されていることとなり、その圧力によってスラスト荷重が支えられる。
【００５４】
ここで、スラスト軸受隙間６１ａ、６１ｂの厚さｓ１が小さい場合、プーリ２が軸心Ｏに沿って僅かに移動すると、一方のスラスト軸受隙間６１ａ、６１ｂが狭くなり、他方のスラスト軸受隙間６１ｂ、６１ａが厚くなるため、スラスト軸受隙間６１ａ、６１ｂ内の圧力分布が変化し、自励振動が発生する可能性がある。具体的には、狭くなったスラスト軸受隙間６１ａ、６１ｂ内では、抵抗の増加によって圧力が上昇し、広くなったスラスト軸受隙間６１ｂ、６１ａ内では、抵抗の減少により圧力が減少するため、プーリ２は、一方のスラスト軸受面１１３２、１２１に僅かに近付いただけで他方のスラスト軸受面１２１、１１３２側に押し戻されるように軸心Ｏに沿って移動する。これが繰り返される。
【００５５】
本実施の形態においては、プーリ２が一方のスラスト軸受面１１３２、１２１側に僅かに移動しても、他方のスラスト軸受面１２１、１１３２側へ急激に押し戻されない程度に余裕のある厚さｓ１のスラスト軸受隙間６１ａ、６１ｂを設けているため、自励振動の発生を抑止することができる。
【００５６】
以上、本発明の一実施の形態について説明した。
【００５７】
本実施の形態によれば、プーリ２の内周面２２１に対向する多孔質金属焼結層１１２からラジアル軸受隙間６０に圧縮気体が供給されて、ラジアル軸受隙間６０内に高圧の気体膜が形成され、このラジアル軸受隙間６０内の気体膜の圧力によりプーリ２のラジアル荷重が非接触で支持される。これにより、プーリ２を高速回転させることができる。
【００５８】
ここで、圧縮気体は、多孔質金属焼結層１１２の外周面（ラジアル軸受面）１１２１に多数露出した細孔１１２２から、プーリ２のラジアル方向Ｒａに対してプーリ２の回転方向Ｒｏに傾く方向に噴出して、プーリ２のエアシャフト挿入用穴２２の内周面２２１にあたる。これにより、プーリ２の回転が促進される方向にプーリ２が付勢され、プーリ２の回転トルクを低減することができる。
【００５９】
また、例えば仕上げ工程において、砥石およびエアシャフト１１それぞれの回転方向を一方向に固定して、多孔質金属焼結層１１２の外周面１１２１の全面を円筒研削加工することにより、多孔質金属焼結層１１２の外周面１１２１の形状精度を確保するとともに、多孔質金属焼結層１１２の外周面１１２１に多数露出する細孔１１２２を、これらの細孔１１２２から噴出する圧縮気体の噴出方向ｂがプーリ２のラジアル方向Ｒａ対してプーリ２の回転方向Ｒｏと同一方向に傾けることが可能となる。このため、特別な工程を追加することなく、プーリ２の回転方向Ｒｏと同一方向に傾いた細孔１１２２を有する多孔質金属焼結層１１２を作製できるので、製造コストの増加を防止することができる。
【００６０】
また、多孔質金属焼結層１１２からラジアル軸受隙間６０に供給された圧縮気体ｆがその圧力を保ったまま排気され、プーリ２の両面側のスラスト軸受隙間６１ａ、６１ｂに導入されて、スラスト軸受隙間６１ａ、６１ｂ内に高圧の気体膜が形成されるため、これらのスラスト軸受隙間６１ａ、６１ｂ内の気体膜の圧力によりプーリ２のスラスト荷重が非接触で支持される。これにより、プーリ２をより安定的に高速回転させることができる。
【００６１】
また、ラジアル軸受隙間６０から排気される圧縮気体ｆ１をスラスト軸受隙間６１ａ、６１ｂ内の気体膜の形成に利用しているため、ラジアル軸受隙間６０からの圧縮気体を排気するための排気用溝や排気孔を、エアシャフトユニット１およびプーリ２のいずれにも形成する必要がない。したがって、回転装置４の構造を簡略化することができる。
【００６２】
さらに、スラスト軸受隙間６１ａ、６１ｂに圧縮気体を噴出する多孔質金属焼結層をエアシャフト１１に別途設ける必要もないため、回転装置４の構造をより簡略化することができるとともに、回転装置４の製造コストの低減を図ることができる。
【００６３】
また、エアシャフトユニット１がその両端部で保持されているため、長尺なプーリ２を保持するためにエアシャフト１１を長尺化させても、エアシャフト１１の、自重による撓みを抑制することができる。このため、僅かなラジアル軸受隙間６０をおいて対向する、プーリ２のエアシャフト挿入用穴２２の内周面２２１と多孔質金属焼結層１１２の外周面（ラジアル軸受面）１１２１との接触を防止することができる。このため、支持対象のプーリ２を軸心Ｏ方向に長くしても、このプーリ２を安定に非接触支持することができる。
【００６４】
また、本実施の形態では、スラスト軸受隙間６１ａ、６１ｂの厚さｓ１を、自励振動を生じない程度に大きくしているため、自励振動の発生を防止することができる。このため、高速回転するプーリ２をより安定に非接触支持することができる。
【００６５】
なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で数々の変形が可能である。
【００６６】
例えば、上記の実施の形態において、プーリ２のエアシャフト挿入用穴２２の内周面２２１に、軸方向に沿って微細な溝を形成してもよい。このようにすることにより、多孔質金属焼結層１１２の外周面１１２１に多数露出した細孔１１２２から、プーリ２のラジアル方向Ｒａに対してプーリ２の回転方向Ｒｏに傾く方向に噴出した圧縮気体を、プーリ２のエアシャフト挿入用穴２２の内周面２２１でより効率よく受けることができる。これにより、プーリ２の回転トルクをより低減することができる。
【００６７】
また、上記の実施形態では、多孔質金属焼結層１１２の外周面１１２１の全面を円筒研削加工することにより、図６（Ｂ）に示すように、外周面１１２１に多数露出した細孔１１２２のそれぞれから噴出する圧縮気体の噴出方向ｂが、プーリ２のラジアル方向Ｒａに対してプーリ２の回転方向Ｒｏに傾くようにしている。しかし、本発明はこれに限定されない。多孔質金属焼結層１１２の外周面１１２１の全面に対して、旋盤、フライス、研削等のその他の機械加工を施すことにより、外周面１１２１に多数露出した細孔１１２２のそれぞれから噴出する圧縮気体の噴出方向ｂが、プーリ２のラジアル方向Ｒａに対してプーリ２の回転方向Ｒｏに傾くようにしてもよい。
【００６８】
また、上記の実施の形態では、多孔質金属焼結層１１２の外周面１１２１をラジアル軸受面としているが、本発明はこれに限定されない。ラジアル軸受面は、圧縮気体の噴出口から噴出される圧縮気体の噴出方向ｂが、プーリ２のラジアル方向Ｒａに対してプーリ２の回転方向Ｒｏに傾いているものであればよく、自成絞り、オリフィス絞り等によって圧縮気体の噴出口（絞り孔）が複数形成されたものでよい。絞り孔は、レーザ加工、電子ビーム加工等の物理的加工、エッチング等の化学的加工、あるいはプレス、押込み加工等の塑性加工等の様々な加工法により形成することができる。この場合、エアシャフト１１に多孔質金属焼結層１１２を設ける必要はない。
【００６９】
また、上記の実施の形態では、プーリ２を非接触で支持する場合を例にとり説明したが、本発明は、ローラ等のその他の回転体を非接触で支持する回転装置に広く適用できる。また、上記の実施の形態では、円柱状の静圧気体軸受の外周面に設けられたラジアル軸受面により、この静圧気体軸受が挿入された円筒状の回転体の内周面を非接触で支持する場合を例にとり説明したが、本発明はこれに限定されない。本発明は、円筒状の静圧気体軸受の内周面に設けられたラジアル軸受面により、この静圧気体軸受に挿入された円柱状あるいは円筒状の回転体の外周面を非接触で支持する回転装置にも適用できる。また、平板状の静圧気体軸受の表面に設けられたスラスト軸受面により、端面がこの静圧気体軸受と対向する位置に配置された円柱状あるいは円筒状の回転体のこの端面を非接触で支持する回転装置にも適用できる。
【符号の説明】
【００７０】
１：エアシャフトユニット、  ２：プーリ、  ３Ａ、３Ｂ：シャフトホルダ、  ４：回転装置、  １１：エアシャフト、  １２：スラストプレート、  １３：ナット、  ２１：フランジ部、  ２２：エアシャフト挿入用穴、  ２３：プーリの外周面、  ２４Ａ，２４Ｂ：ボス、  ２５Ａ，２５Ｂ：プーリの端面、  ３１：シャフト固定穴、  ３２：上側ブロック材、  ３３：下側ブロック材、  ３４：ボルト、  ３５：フランジ、  ６０：ラジアル軸受隙間、  ６０：ラジアル軸受け隙間、  ６１ａ、６１ｂ：スラスト軸受隙間、  １１１：バックメタル、  １１２：多孔質金属焼結層、  １１３：ベース部、  １１４：ラジアル軸受部、  １１５：ロッド部、  １１６：通気路、  １１７：給気口、  １１８：ネジ部、  １２１：スラストプレートの端面（スラスト軸受面）、  １２２：スラストプレートの端面、  １２３：シャフト挿入用穴、  ２２１：プーリの内周面、  ２４１Ａ，２４１Ｂ：ボスの端面、  ３２１：上側ブロック材の底面、  ３２２：上側ブロック材３２のボルト穴、  ３３１：下側ブロック材の上面、  ３３２：下側ブロック材３３のネジ穴、  １１２１：多孔質金属焼結層の外周面（ラジアル軸受面）、  １１２２：多孔質金属焼結層の細孔、  １１３１：ベース部の端面、  １１３２：ベース部の端面（段差面、スラスト軸受面）、  １１４１：ラジアル軸受部の端面（段差面）、  １１４２：ラジアル軸受部の外周面、  １１４３：環状溝、  １１４４：孔、  １１５１：ネジ部
【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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