(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
部材に対して間隔を隔てて配置される軸受本体と、
前記部材に対向して前記軸受本体に配置されるポケットと、
流体を前記ポケットに供給するための流体供給口と、
前記流体供給口から供給される流体の流量を絞って前記ポケットに流入させる可変絞りを備え、
前記可変絞りは、
可変絞り本体と、
前記可変絞り本体の内部空間に移動可能に収納され、かつ前記可変絞り本体内部を前記流体供給口に連通する第1室と前記ポケットに連通する第２室とに仕切る可動物体を備え
前記可動物体は、
前記第1室に対向する端面である第１端面と、前記第２室に対向し前記可動物体の移動方向に垂直な端面である第２端面を備えると共に、前記第1室と前記第２室を連通する第1流路を備え、かつ前記第２端面の、前記第１端面の図心を前記可動物体の移動方向で前記第２端面に投影した点を中心とする円の周方向に等分な部位に、少なくも３個の窪みと、前記窪みと前記第1室を連通する固定絞りを備え、
前記第２室の前記可動物体の移動方向と垂直な壁面には、
前記点に対向する部位に前記ポケットに連通する第２流路を備え、かつ前記第２流路から所定の半径だけ外周に環状の溝からなる流体貯留溝と、前記流体貯留溝の外周でかつ前記窪みと対向しない部位に排出溝を備え、さらに前記排出溝に連通する排出流路を備え、
前記第1流路の前記第２端面における開口は、前記流体貯留溝に対向する部位に配置され、
前記第１端面の前記可動物体の移動方向と垂直な面への投影面積は、前記第２流路と前記流体貯留溝と前記窪みの前記可動物体の移動方向と垂直な面への投影面積の合計より小さい
可変絞り形静圧軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可動物体を用いた可変絞りを備えた可変絞り形静圧軸受に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
流体供給室と静圧軸受のポケットへの流入路を固定絞りを備えた可動物体で区分し、流体供給室に可動物体に対向するように配置した開口を備え、ポケット流入路の圧力に対応して可動物体と開口の隙間が変動することで、ポケット流入路の圧力に対応した所定の絞り比を設定する可変絞りを用いた可変絞り形静圧軸受がある。（特許文献１）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２８６０３７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２に記載の従来技術では、可動物体の側面にポケットを備えて、可動物体に作用する加重が変化したり、可動物体が移動する際のガイド部との接触を防止しているが、可動物体の傾きを防止することはできない。開口から流出する流量は、ポケット流入路の圧力が同一であっても、開口に対する可動物体の傾きに応じて変動する。このため、ポケット流入路の圧力が同一であっても、可動物体の傾き度合いにより絞り比が変動する。すなわち、ポケット流入路の圧力に対応する所定の絞り比に設定できない恐れがある。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、可動物体の傾きを防止して、ポケット流入路の圧力に対応する所定の絞り比に確実に設定可能な可変絞り形静圧軸受を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するため、請求項１に係る発明の特徴は、部材に対して間隔を隔てて配置される軸受本体と、
前記部材に対向して前記軸受本体に配置されるポケットと、
流体を前記ポケットに供給するための流体供給口と、
前記流体供給口から供給される流体の流量を絞って前記ポケットに流入させる可変絞りを備え、
前記可変絞りは、
可変絞り本体と、
前記可変絞り本体の内部空間に移動可能に収納され、かつ前記可変絞り本体内部を前記流体供給口に連通する第1室と前記ポケットに連通する第２室とに仕切る可動物体を備え
前記可動物体は、
前記第1室に対向する端面である第１端面と、前記第２室に対向し前記可動物体の移動方向に垂直な端面である第２端面を備えると共に、前記第1室と前記第２室を連通する第1流路を備え、かつ前記第２端面の、前記第１端面の図心を前記可動物体の移動方向で前記第２端面に投影した点を中心とする円の周方向に等分な部位に、少なくも３個の窪みと、前記窪みと前記第1室を連通する固定絞りを備え、
前記第２室の前記可動物体の移動方向と垂直な壁面には、
前記点に対向する部位に前記ポケットに連通する第２流路を備え、かつ前記第２流路から所定の半径だけ外周に環状の溝からなる流体貯留溝と、前記流体貯留溝の外周でかつ前記窪みと対向しない部位に排出溝を備え、さらに前記排出溝に連通する排出流路を備え、
前記第1流路の前記第２端面における開口は、前記流体貯留溝に対向する部位に配置され、
前記第１端面の前記可動物体の移動方向と垂直な面への投影面積は、前記第２流路と前記流体貯留溝と前記窪みの前記可動物体の移動方向と垂直な面への投影面積の合計より小さいことである。
【発明の効果】
【０００７】
請求項1に係る発明によれば、第1室内の流体圧力により第１端面に作用する力と、流体貯留溝および第２流路内の流体圧力により第２端面に作用する力の合力の、第２端面における作用点は第２流路に対向する位置にある。窪みが第２流路に対向する位置を中心とする円の周方向に等分な部位に配置されているので、窪み内の流体圧力による力の第２端面における作用点は合力の作用点を取り囲むように配置されている。窪み内の圧力は第２端面と第２室の壁面との隙間が大きくなれば小さくなり、その隙間が小さくなれば大きくなるため、可動物体の移動方向に対して可動物体が傾斜するのを防止する力が働く。このため、可動物体の第２端面と第２室の壁面は常に並行な状態を保ち、その隙間が第２流路に作用する流体圧力に応じ増減するので、流体貯留溝から第２流路に流出する流体の流量は第２流路に作用する流体圧力に応じた所定の流量となる。すなわち、可動物体に作用する加重が変化したり、可動物体が移動しても可動物体が傾くことが無く、ポケット内の圧力に対応する絞り比の変化の度合いが一定となる可変絞り形静圧軸受を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本実施形態の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１のＢ部の詳細図（図５のＥ−Ｅ断面図）である。
【図４】図３のＣ−Ｃ断面図である。
【図５】図３のＤ−Ｄ断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態を、本発明をテーブル送り装置に使用した事例で説明する。
図１に示すように、テーブル送り装置１はベース１０（部材）のスライド部にテーブル２（軸受本体）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（軸受本体）を取り付けることによりＸ軸方向のみに移動可能にした構造である。
図２に示すように、テーブル２のベース１０に対向する面にポケット２ａを下向きに２箇所、横向きに対向する１対のポケット２ｃを備えている。ポケット２ａ、２ｃには可変絞り３が連通しており、可変絞り３には各々給油管路４が連通している。ポケット２ａの外周には排出溝２ｂを備えている。
裏板５にもポケット５ａを上向きに備えており、ポケット５ａには可変絞り３が連通しており、可変絞り３には各々給油管路４が連通している。ポケット５ａの外周には排出溝５ｂを備えている。
【００１０】
図３に可変絞り３の詳細を示す、可変絞り３は、中空円筒を備えた可変絞りベース３１（可変絞り本体を構成）と可変絞りベース３１より小径の中空円筒を備えたキャップ３３（可変絞り本体を構成）を、中空円筒が対向するようにボルト３４で結合し、その内部空間に、可動物体３２を円筒の軸線方向に移動可能に収納して構成されている。可変絞りベース３１の中空円筒の壁面３１ａには、図４に示すように、その中心にテーブル２のポケット流入路２ｃに連通する流出口３１ｂ（第２流路）を備え、流出口３１ｂの外周に内側から順に円環状の流体貯留溝３１ｃ、第１排出溝３１ｄ、第２排出溝３１ｅを同心円となるように備えている。さらに、第１排出溝３１ｄと第２排出溝３１ｅからテーブル２の排出流路２ｄを経由して排出溝２ｂに連通する排出流路３１ｆと、排出流路３１ｆと連通しキャップ３３の取付け面に開口を持つ排出流路３１ｇを備えている。
【００１１】
可動物体３２は、径の異なる２段の円筒を同心に重ねた形状で、大径円筒部の端面３２ｅと大径円筒部と小径円筒部の段差の端面である端面３２ｆと小径円筒部の端面３２ｇと大径円筒部の外周面３２ｈと小径円筒部の外周面３２ｉから構成され、端面３２ｅが可変絞りベース３１の壁面３１ａと対向するように配置される。第１排出溝３１ｄと第２排出溝３１ｅの間の壁面３１ａと対向する端面３２ｅの部位には、図５に示すように、窪み３２ａ１、３２ａ２、３２ａ３が円周方向で３等分の位置に配置され、窪み３２ａ１、３２ａ２、３２ａ３と端面３２ｆに連通し固定絞り３２ｂを持つ流路３２ｃを備えている。さらに、端面３２ｅの流体貯留溝３１ｃに対向する部位と外周面３２ｉの端面３２ｆに近い部位に連通する流路３２ｄ（第１流路）を備えている。
キャップ３３は可変絞りベース３１との組合せ面３３ａと中空円筒の内周面３３ｂを備えると共に、内周面３３ｂと流路３１ｇを連通する排出流路３３ｃと、管路４と組合せ面３３ａを連通する流路３３ｄを備えている。
【００１２】
端面３２ｆの面積は、流出口３１ｂと流体貯留溝３１ｃと窪み３２ａ１、３２ａ２、３２ａ３の面積の合計より小さくなるように設定されている。
可動物体３２の移動方向における、可変絞りベース３１の中空円筒とキャップ３３の中空円筒の深さと、可動物体３２の円筒部の厚さ寸法は、可動物体３２が円筒の軸方向へ所定の距離だけ移動できる値を備えている。
以上の構成から、図３に示すように、可変絞りベース３１の中空円筒部とキャップ３３の中空円筒部からなる内部空間は、可動物体３２の端面３２ｆと外周面３２ｉで区分される流体供給室３ａ（第１室）と、端面３２ｅで区分される流体排出室３ｂ（第２室）と、端面３２ｇで区分される流体排出室３ｃに分割される。
【００１３】
可変絞り形軸受の作動について、図３に基づき説明する。
管路４に流体が供給されると流体供給室３ａに流体が充満し、可動物体３２の流路３２ｄを経由して円環状の流体貯留溝３１ｃに流体が流入すると共に、流路３２ｃと固定絞り３２ｂを経由して減圧された流体が窪み３２ａ１、３２ａ２、３２ａ３に流入する。流体貯留溝３１ｃ内の流体は可変絞りベース３１の壁面３１ａと可動物体３２の端面３２ｅの隙間により絞られて、一部は流出口３１ｂを経由してポケット２ａに流入すると共に、残りの流体は第１排出溝３１ｄに流入し、排出流路３１ｆとテーブル２の排出流路２ｄを経由して排出溝２ｂに排出される。
窪み３２ａ１、３２ａ２、３２ａ３内の流体は、窪み３２ａ１、３２ａ２、３２ａ３の外周の端面３２ｅと可変絞りベース３１の壁面３１ａとの隙間を経由して、第１排出溝３１ｄと第２排出溝３１ｅに流入し、排出流路３１ｆとテーブル２の排出流路２ｄを経由して排出溝２ｂに排出される。可動物体３２の大径円筒部の外周面３２ｈと可変絞りベース３１の中空円筒部の対向する隙間から漏洩する流体は第２排出溝３１ｅに排出され、可動物体３２の小径円筒部の外周面３２ｉとキャップ３３の内周面３３ｂの対向する隙間から漏洩する流体は流体排出室３ｃ、排出流路３３ｃ、排出流路３１ｇ、排出流路２ｄを経由して排出溝２ｂに排出される。
【００１４】
ここで、流体供給室３ａに供給される流体の圧力をＰ０とすると、円環状の流体貯留溝３１ｃ内の圧力はＰ０となる。固定絞り３２ｂと窪み３２ａ１、３２ａ２、３２ａ３と壁面３１ａは静圧軸受を構成しており、窪み３２ａ１、３２ａ２、３２ａ３内部の圧力Ｐ１は端面３２ｅと壁面３１ａの隙間ｔ２の間隔に応じてＰ０を超えない範囲で変動する。流出口３１ｂとポケット２ａ内の圧力は端面３２ｅと壁面３１ａの隙間により絞られるため圧力が低下しＰ２となる。流出口３１ｂとポケット２ａ内の圧力Ｐ２はポケット２ａとベース１０の隙間ｔ３の間隔に応じてＰ０を超えない範囲で変動する。流体排出室３ｂと流体排出室３ｃの圧力は大気圧である。
これにより、ポケット２ａとベース１０は、この両者間に働く負荷に釣り合うポケット２ａ内の圧力Ｐ２を発生させる間隔ｔ３を保って保持される。以上のことが、テーブル２の水平方向に設置されたポケット２ｅと裏板５のポケット５ａ部においても同様に起きる。この結果として、ベース１０とテーブル２はポケット２ａ部で間隔ｔ３を備えた状態で保持される。
【００１５】
この状態でテーブル２に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ポケット２ａの間隔ｔ３が狭くなり、隙間ｔ３からの流体の流出量が減少し、ポケット２ａ内の圧力が上昇するため、ポケット２ａに連通する流出口３１ｂの圧力も上昇する。そうすると、端面３２ｅの流出口３１ｂに対向する面の受ける上向きの力が大きくなり、可動物体３２は流体供給室３ａ方向へ並行に移動し、端面３２ｅと壁面３１ａの間の隙間ｔ１が大きくなる。結果として、隙間ｔ１と流出口３１ｂを経由してポケット２ａに流入する流量が増加する。これにより、ポケット２ａとベース１０の間隔ｔ３から流出する流量を増加させる必要があるため、ポケット２ａとベース１０の間隔ｔ３の減少を防止する作用が働く。つまり、負荷に対する間隔ｔ３の変動を少なくする（剛性を大きくする）作用が働く。
【００１６】
ここで可動物体３２に作用する力の釣り合いは以下のようになる。
圧力Ｐ０により可動物体３２の流体供給室３ａ側の端面３２ｆに作用する力Ｆ１と、圧力Ｐ０により可動物体３２の流体貯留溝３１ｃに対向する面に作用する力Ｆ２と、圧力Ｐ２により流出口３１ｂに対向する面に作用する力Ｆ３と、圧力Ｐ１により窪み３２ａ１、３２ａ２、３２ａ３に作用する力Ｆ４１、Ｆ４２、Ｆ４３と、可動物体３２の自重（圧力に比較し可動物体３２の自重は小さいので無視することが可能、以下の説明では可動物体３２の自重は無視する）が釣り合っている。すなわち、Ｆ１＝Ｆ２＋Ｆ３＋Ｆ４１＋Ｆ４２＋Ｆ４３となる。
【００１７】
Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３の合力を集中荷重とすると、端面３２ｅ上での作用点は端面３２ｅの円筒の中心である点Ｐ（端面３２ｆの図心の端面３２ｅへの投影点と、流体貯留溝３１ｃに対向する端面３２ｅの図心と、流出口３１ｂに対向する端面３２ｅの図心と一致する）となり、壁面３１ａの方向に作用する力Ｆ０はＦ０＝Ｆ１−Ｆ２−Ｆ３である。窪み３２ａ１、３２ａ２、３２ａ３は力Ｆ０の作用点を取り囲む位置に配置されており、窪み３２ａ１、３２ａ２、３２ａ３内の圧力Ｐ１は端面３２ｅと壁面３１ａの隙間が大きければ低下し、狭ければ上昇する。このため、窪み３２ａ１、３２ａ２、３２ａ３と壁面３１ａの隙間の広さをｔ２１、ｔ２１、ｔ２１とし、端面３２ｅと壁面３１ａが傾斜して、ｔ２１＜ｔ２１＜ｔ２１となる場合、各々の窪みに作用する力はＦ４１＞Ｆ４２＞Ｆ４３となり傾斜を防止する力が作用し、端面３２ｅと壁面３１ａが平行な時はＦ４１＝Ｆ４２＝Ｆ４３となり安定する。
以上より、可動物体３２の移動方向の軸線に対して可動物体３２を傾斜させる力が作用してもその力を打ち消し、可動物体３２の端面３２ｅを壁面３１ａに対して常に並行に保持する作用を備えている。
【００１８】
本発明によれば、可動物体３２の端面３２ｅと壁面３１ａを並行に保つ力を常に受けるので、可動物体３２に作用する加重が変化したり、可動物体３２が移動しても傾斜することがない。このため、その絞り比は端面３２ｅと壁面３１ａの隙間ｔ１の大きさに対応した所定の値となる。すなわち、ポケット２ａ内の圧力に対応する所定の絞り比に設定する可変絞り形静圧軸受を提供できる。
【００１９】
以上の説明では、直線運動のテーブル送りについて述べたが、回転軸に対して用いてもよい、この場合の部材は回転軸となる。
また、流路３２ｄと第１排出溝３１ｄからの排出流路に絞りを設けてもよい。
可動物体３２の移動軸に対する回転を拘束しないで窪３２ａ１、３２ａ２、３２ａ３みに対向する壁面３１ａを円環状とした例を示したが、可動物体３２の移動軸に対する回転を拘束して、窪み３２ａ１、３２ａ２、３２ａ３に対向する壁面を円周方向で非連続としてもよい。
可動物体３２を円筒形状とした例を示したが、他の形状でもよい。
【符号の説明】
【００２０】
２：テーブル  ２ａ：ポケット    ３：可変絞り  ３ａ：流体供給室  ３ｂ、３ｃ：流体排出室  ４：管路  ３１：可変絞りベース  ３１ａ：壁面  ３１ｂ：流出口  ３１ｃ：流体貯留溝  ３１ｄ：第１排出溝  ３１ｅ：第２排出溝  ３１ｆ，３１ｇ：排出流路  ３２：可動物体  ３２ａ１、３２ａ２、３２ａ３：窪み  ３２ｂ：固定絞り  ３２ｄ：流路  ３３：キャップ  ｔ１：隙間          
【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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