(57)【要約】【課題】可変絞りの構成部材の寸法精度に影響されることなく、静圧ポケットと可変絞りを含む流体回路の振動を減衰することができる所望の減衰性能を持つ静圧流体軸受装置を提供する。【解決手段】可変絞り３は、ハウジング３０と、ハウジング３０の内部において、流体流路３２ｃを経由して流体が充填される流体貯留室３２ａと、流体貯留室３２ａに対向して配置され、中央に突起部３１ｂを有し、突起部３１ｂに静圧ポケット２ａへ連通する流路を備えた流体供給室３１ａと、ハウジング３０に外周部が把持されて流体供給室３１ａと流体貯留室３２ａとの間を仕切るとともに、一方の面が突起部３１ｂと所定の隙間を隔てて対向するダイアフラム３３と、流体貯留室３２ａを形成するダイアフラム３３の他方の面に対向して配置された第１樹脂部材４１と、流体供給室３１ａを形成する突起部３１ｂの周囲の凹部３１ｅに配置された第２樹脂部材４２とを備える。【選択図】図３
2015224695.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
案内面または軸受面の一方に設けた静圧ポケットと、前記静圧ポケットに流体を供給する流体供給手段と、前記流体供給手段から前記静圧ポケットに至る流体の通路を形成する流体流路と、前記流体流路の途中に設けられ、流体の流量を絞って前記静圧ポケットに流入させる可変絞りを備え、
前記可変絞りは、ハウジングと、前記ハウジングの内部において、前記流体流路を経由して流体が充填される流体貯留室と、前記流体貯留室に対向して配置され、中央に突起部を有し、前記突起部に前記静圧ポケットへ連通する流路を備えた流体供給室と、前記ハウジングに外周部が把持されて前記流体供給室と前記流体貯留室との間を仕切るとともに、一方の面が前記突起部と所定の隙間を隔てて対向するダイアフラムと、前記流体貯留室を形成する前記ダイアフラムの他方の面に対向して配置された第１樹脂部材と、前記流体供給室を形成する前記突起部の周囲の凹部に配置された第２樹脂部材とを備えることを特徴とする静圧流体軸受装置。
【請求項２】
請求項１に記載の静圧流体軸受装置であって、
前記流体貯留室および前記流体供給室は、それぞれ前記第１樹脂部材および前記第２樹脂部材の背面側に凹設された空間を有していることを特徴とする静圧流体軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可変絞り手段を有する静圧流体軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
静圧流体軸受装置は、案内面または軸受面の一方に静圧ポケットを設け、ポンプから加圧された流体を静圧ポケットに供給することにより、案内面と軸受面の間に所定の厚さの流体膜を形成し、軸受面を非接触に支持して、高精度に運動させるとともに、摩擦を低減する軸受装置である。この流体膜は動的に形成された後、排出流路へ排出されることを繰り返すことにより維持されている。静圧軸受に加わる負荷により流体膜に外乱力が作用すると、軸受剛性の維持に必要な厚さの流体膜が形成されず、軸受剛性が低下する。このため、静圧流体軸受装置は、ポンプから静圧ポケットに供給する流路途中に可変絞りを設け、適切に減圧することにより供給圧力を調整して、負荷に対する案内面と軸受面の間の隙間の変動を小さくするように、すなわち軸受剛性が高くなるようにしている。このとき、可変絞りと静圧軸受が連成し、静圧ポケットと可変絞りを含む流体回路に振動が発生することが知られている。この振動は可変絞り、静圧軸受および配管を含む系の自励振動によるものと考えられる。
【０００３】
例えば、特許文献１には、ダイアフラムの振動減衰性を大きくして、静圧ポケットと可変絞りを含む流体回路の振動を減衰させる静圧流体軸受装置が開示されている。この静圧流体軸受装置は、ダイアフラムの可動方向と垂直な面の中央部に可変絞り部を備え、ダイアフラムの外周部とダイアフラム保持部材の間に隙間の狭いギャップを設けて、ギャップに差動流体を充填しておくことでダイアフラムの振動を抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−１９６６５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記の静圧流体軸受装置では、所望の減衰性能を備えるために、ダイアフラムとダイアフラム保持部材の間のギャップの距離が所定の精度を備える必要がある。このため、可変絞りの構成部材の寸法精度を高精度に管理する必要があり、各部材の加工に手間がかかるという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、可変絞りの構成部材の寸法精度に影響されることなく、静圧ポケットと可変絞りを含む流体回路の振動を減衰させる所望の減衰性能を備える静圧流体軸受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】
請求項１に係わる発明は、案内面または軸受面の一方に設けた静圧ポケットと、前記静圧ポケットに流体を供給する流体供給手段と、前記流体供給手段から前記静圧ポケットに至る流体の通路を形成する流体流路と、前記流体流路の途中に設けられ、流体の流量を絞って前記静圧ポケットに流入させる可変絞りを備え、前記可変絞りは、ハウジングと、前記ハウジングの内部において、前記流体流路を経由して流体が充填される流体貯留室と、前記流体貯留室に対向して配置され、中央に突起部を有し、前記突起部に前記静圧ポケットへ連通する流路を備えた流体供給室と、前記ハウジングに外周部が把持されて前記流体供給室と前記流体貯留室との間を仕切るとともに、一方の面が前記突起部と所定の隙間を隔てて対向するダイアフラムと、前記流体貯留室を形成する前記ダイアフラムの他方の面に対向して配置された第１樹脂部材と、前記流体供給室を形成する前記突起部の周囲の凹部に配置された第２樹脂部材とを備えることを特徴とする。
【０００８】
上記のように構成した請求項１の発明によれば、静圧流体軸受装置は、静圧軸受に負荷が加わると、静圧ポケットと可変絞りを含む流体回路により、負荷に対する案内面と軸受面の間の隙間の変動を小さくするように、すなわち軸受剛性が高くなるように動作する。上記動作中において、静圧ポケットと可変絞りを含む流体回路に振動が発生した場合、ダイアフラムの振動に起因する圧力の変動により、流体の充填された流体供給室および流体貯留室を形成する第１樹脂部材および第２樹脂部材が圧縮、膨張する。この第１樹脂部材および第２樹脂部材は、圧縮、膨張することにより、振動を抑制するダンパとして機能するので、流体供給室および流体貯留室の圧力の変動を吸収して流体回路の振動を減衰させることができる。
【０００９】
請求項２に係わる発明は、請求項１に記載の静圧流体軸受装置であって、前記流体貯留室および前記流体供給室は、それぞれ前記第１樹脂部材および前記第２樹脂部材の背面側に凹設された空間を有していることを特徴とする。
【００１０】
上記のように構成した請求項２の発明によれば、静圧ポケットと可変絞りを含む流体回路に振動が発生した場合、ダイアフラムの振動に起因する圧力の変動により、流体の充填された流体供給室および流体貯留室を形成する第１樹脂部材および第２樹脂部材が圧縮、膨張する。このとき、流体貯留室および流体供給室は、それぞれ第１樹脂部材および第２樹脂部材の背面側に凹設された空間を有しているので、第１樹脂部材および第２樹脂部材の圧縮、膨張に伴い、ダイアフラムと同様に全体の形状を撓ませて弾性変形させることができる。第１樹脂部材および第２樹脂部材が、全体の形状を撓ませて弾性変形することにより、第１樹脂部材および第２樹脂部材の変位の範囲を大きくすることができる。これにより、第１樹脂部材および第２樹脂部材による制振効果の調整が容易にできるので、所望の減衰性能を備えることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、可変絞りの構成部材の寸法精度に影響されることなく、静圧ポケットと可変絞りを含む流体回路の振動を減衰させる所望の減衰性能を備える静圧流体軸受装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態に係る静圧流体軸受装置が適用されたスライドテーブル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のダイアフラム式可変絞りの断面図である。
【図４】本発明の他の実施形態のダイアフラム式可変絞りの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態を図面にしたがって説明する。図１は、本発明の実施形態に係る静圧流体軸受装置が適用されたスライドテーブル装置の全体構成を示す概略図であり、図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。また、図３は、図２に示されたダイアフラム式可変絞りの断面図である。
【００１４】
図１に示すように、テーブル送り装置１は、ベース１０のスライド部にテーブル２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を取り付けることによりＸ軸方向のみに移動可能としている。
【００１５】
図２に示すように、テーブル２のベース１０に対向する軸受面に、静圧ポケット２ａを下向きに２箇所、横向きに対向する一対の静圧ポケット２ｃを備えている。また、この静圧ポケット２ａ，２ｃに流体を供給する流体供給手段であるポンプ１１と、ポンプ１１から静圧ポケット２ａ，２ｃに至る流体の通路を形成する流体流路である管路４と、管路４の途中に設けられ、流体の流量を絞って静圧ポケット２ａ，２ｃに流入させる可変絞り３を備えている。
【００１６】
静圧ポケット２ａ，２ｃは可変絞り３と連通しており、可変絞り３は管路４と連通している。裏板５にも静圧ポケット５ａが上向きに備えられている。静圧ポケット５ａは可変絞り３と連通しており、可変絞り３は管路４と連通している。
【００１７】
図３に示すように、可変絞り３は、ハウジング３０を構成する可変絞りベース３１とキャップ３２とを対向して配置し、それらの間にダイアフラム３３の外周部を挟むようにして締結した構造である。
【００１８】
キャップ３２は、有底円筒状に形成され、周囲の壁部と、上側の面と、下側のダイアフラム３３により流体貯留室３２ａを形成している。流体貯留室３２ａは管路４を経由して流体が充填される。
【００１９】
可変絞りベース３１は、有底円筒状に形成され、中央部に突起部３１ｂを有し、突起部３１ｂは、静圧ポケット５ａへ連通する吐出口３１ｃを備えている。可変絞りベース３１は、周囲の壁部と、上側のダイアフラム３３と、下側の突起部３１ｂと、突起部３１ｂの周囲に形成された凹部３１ｅにより流体供給室３１ａを形成している。流体供給室３１ａも流体貯留室３２ａと同様に、管路４および流路３２ｃ、流路３１ｄを経由して流体が充填される。
【００２０】
ダイアフラム３３は、円板状に形成された厚さ０．４ｍｍ程度の鋼材等からなる弾性部材であり、ハウジング３０に外周部が把持されて流体供給室３１ａと流体貯留室３２ａとの間を仕切っている。また、ダイアフラム３３は、一方の面が突起部３１ｂと所定の隙間ｔ２を隔てて対向している。
【００２１】
流体貯留室３２ａには、ダイアフラム３３の他方の面に対向して厚さ４ｍｍ程度の円板状の第１樹脂部材４１が配置されている。また、流体供給室３１ａには、突起部３１ｂの周囲の凹部３１ｅの底面に、厚さ４ｍｍ程度の円環状の第２樹脂部材４２が配置されている。この第１樹脂部材４１および第２樹脂部材４２は、例えば、ＮＢＲ（ニトリルゴム）とＰＶＣ（塩化ビニル）とブレンドした樹脂材からなる耐油性を備えた弾性部材である。
【００２２】
次に本発明の実施形態の静圧流体軸受装置の動作について説明する。
図３に示すように、管路４に流体が供給されると、流路３２ｃを経由して流体貯留室３２ａに流体が充填される。一方、流路３２ｃと流路３１ｄを経由して流体供給室３１ａに流体が充填され、さらに、流体供給室３１ａ内の流体は、ダイアフラム３３と突起部３１ｂの間の隙間と吐出口３１ｃを経由して静圧ポケット２ａに流量Ｑ０で流入する。
【００２３】
静圧ポケット２ａ内からは、静圧ポケット２ａとベース１０との間の隙間ｔ１から流出する流量Ｑ０の流体が流出する。以上のことが、テーブル２の水平方向に設置された静圧ポケット２ｃと裏板５の静圧ポケット５ａ部においても同様におこなわれる。この結果、ベース１０とテーブル２は、静圧ポケット２ａとベース１０との間の隙間ｔ１の状態で支持されている。
【００２４】
このとき、管路４に供給される流体の圧力をＰ０とすると、流体貯留室３２ａと流体供給室３１ａ内の圧力はＰ０となる。静圧ポケット２ａ内の圧力は、ダイアフラム３３と突起部３１ｂの間の隙間により絞られるため、低下してＰ１となる。
【００２５】
このため、ダイアフラム３３は、突起部３１ｂの方向に押される力を受けて、下向きに撓んだ形状に弾性変形（変位）する。このようにして形成されたダイアフラム３３と突起部３１ｂとの間の隙間ｔ２は、ダイアフラム３３の両面に作用する圧力Ｐ０と吐出口３１ｃに作用する静圧ポケット２ａの圧力Ｐ１により発生する力と、ダイアフラム３３の弾性変形の復元力とが釣り合う位置となる。
【００２６】
この状態でテーブル２に対し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、静圧ポケット２ａとベース１０との間の隙間ｔ１が小さくなり、隙間ｔ１からの流体の流出量が減少して静圧ポケット２ａ内の圧力が上昇する。
【００２７】
このため、静圧ポケット２ａに連通する吐出口３１ｃの圧力も上昇する。吐出口３１ｃの圧力の上昇により、吐出口３１ｃに対向して配置されたダイアフラム３３の面の受ける上向きの力が大きくなる。これにより、ダイアフラム３３は上方に変位して、ダイアフラム３３と突起部３１ｂとの間の隙間ｔ２を大きくする。
【００２８】
この結果、隙間ｔ２と吐出口３１ｃを経由して静圧ポケット２ａに流入する流量が増加して、静圧ポケット２ａとベース１０との間の隙間ｔ１から流出する流量が増加する。この隙間ｔ１から流出する流量の増加は、隙間ｔ１が小さくなるのを防ぐとともに、負荷に対する隙間ｔ１の変動が少なくなるように作用する。すなわち、軸受剛性が高くなるように作用する。
【００２９】
ここで、ダイアフラム３３が突起部３１ｂの方向に変位すると、流体が充填された流体供給室３１ａおよび流体貯留室３２ａの圧力が変動するので、ダイアフラム３３は、変位速度が減速される力を受ける。
【００３０】
また、静圧ポケット２ａと可変絞り３を含む流体回路に振動が発生した場合、ダイアフラム３３の振動に起因する圧力の変動により、流体の充填された流体供給室３１ａおよび流体貯留室３２ａを形成する第１樹脂部材４１および第２樹脂部材４２が圧縮、膨張する。この第１樹脂部材４１および第２樹脂部材４２は、圧縮、膨張することにより、振動を抑制するダンパとして機能するので、流体供給室３１ａおよび流体貯留室３２ａの圧力の変動を吸収して減衰することができる。
【００３１】
流体供給室３１ａおよび流体貯留室３２ａの室内に第１樹脂部材４１および第２樹脂部材４２を配置するのみの簡単な構成であるので、可変絞り３の構成部材の寸法精度に影響されることなく、静圧ポケット２ａと可変絞り３を含む流体回路の振動を減衰させる所望の減衰性能を備えることができる。
【００３２】
他の実施形態として、図４に示す可変絞り３を備える静圧流体軸受装置がある。この流体貯留室３２ａおよび流体供給室３１ａは、第１樹脂部材４１および第２樹脂部材４２の背面側に凹設された空間４３，４４を有している。この空間４３，４４は密閉された空間であり、空間４３，４４には空気が充填されている。
【００３３】
上記の実施形態によれば、静圧ポケット２ａと可変絞り３を含む流体回路に振動が発生した場合、ダイアフラム３３の振動に起因する圧力の変動により、第１樹脂部材４１および第２樹脂部材４２が圧縮、膨張される。
【００３４】
このとき、流体貯留室３２ａおよび流体供給室３１ａは、それぞれ第１樹脂部材４１および第２樹脂部材４２の背面側に空間４３，４４を有しているので、第１樹脂部材４１および第２樹脂部材４２の圧縮、膨張に伴い、ダイアフラム３３と同様に全体の形状を撓ませて弾性変形させることができる。
【００３５】
第１樹脂部材４１および第２樹脂部材４２が、全体の形状を撓ませて弾性変形することにより、第１樹脂部材４１および第２樹脂部材４２の変位の範囲を大きくすることができる。これにより、第１樹脂部材４１および第２樹脂部材４２による制振効果の調整が容易にできるので、所望の減衰性能を備えることができる。
【００３６】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で適宜変更することが可能である。例えば、本実施形態では、樹脂部材を流体貯留室および流体供給室の双方に配置した構成としているが、どちらか一方にのみに配置した構成としてもよい。
【００３７】
また、本実施形態では、キャップ内の流体貯留室に樹脂部材を配置しているが、樹脂部材からなるキャップに流体貯留室を形成してもよい。キャップ全体が圧縮、膨張されることにより、流体貯留室の圧力の変動を吸収して減衰することができる。なお、キャップ全体を樹脂にする場合は、アクリルや塩化ビニル等の強度を有する部材が好適である。
【００３８】
さらに、本実施形態では、直動テーブルの静圧案内面に適用しているが、スピンドル等の回転軸を支持する静圧軸受に適用してもよい。回転軸の場合、対向する軸受面に配置することで、外乱負荷に対し、高い軸受剛性を持たせることができる。その他、ジャーナル軸受、スラスト軸受、静圧ネジにも適用することができる。
【符号の説明】
【００３９】
１  テーブル送り装置、  ２  テーブル、  ２ａ  静圧ポケット、  ２ｃ  静圧ポケット
３  可変絞り、  ４  管路、  ５  裏板、  ５ａ  静圧ポケット、  １０  ベース、
３０  ハウジング、  ３１  可変絞りベース、  ３１ａ  流体供給室  ３１ｂ  突起部、
３１ｃ  吐出口、  ３１ｄ  流路、  ３１ｅ  凹部、  ３２  キャップ、
３２ａ  流体貯留室、  ３２ｃ  流路、  ３３  ダイアフラム、
４１  第１樹脂部材、  ４２  第２樹脂部材、  ４３  空間、  ４４  空間
【図１】
2015224695.tif 000003
【図２】
2015224695.tif 000004
【図３】
2015224695.tif 000005
【図４】
2015224695.tif 000006