(57)【要約】【課題】  被支持部材と多孔質部との隙間における気体圧力を高圧にすることができると共に気体の圧縮性等に起因する自励振動を抑制することのできる多孔質静圧気体軸受及びこれを具備した多孔質静圧気体軸受装置を提供すること。【解決手段】  多孔質静圧気体軸受装置１は、裏金部２、裏金部２に固着されていると共に被支持部材３を支持するように圧縮気体４を噴出する多孔質部５、裏金部２及び多孔質部５間に配設されていると共に多孔質部５に圧縮気体４を供給する気体供給室６並びに気体供給室６に送り込むべき圧縮気体４の流路としての連通孔２３を絞っている絞り部７を夫々具備している複数の多孔質静圧気体軸受８と、被支持部材３を複数の多孔質静圧気体軸受８を介してＸ方向に移動自在に保持する保持台９とを具備している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
裏金部と、この裏金部に固着されていると共に被支持部材を支持するように圧縮気体を噴出する多孔質部と、裏金部及び多孔質部間に配設されていると共に多孔質部に圧縮気体を供給する気体供給室と、気体供給室に送り込むべき圧縮気体の流路を絞っている絞り部とを具備している多孔質静圧気体軸受。
【請求項２】
絞り部は、多孔質部の被支持部材側に配される開口部で流動させ得る圧縮気体の流量よりも少ない流量しか圧縮気体を流動させることができないようになっている請求項１に記載の多孔質静圧気体軸受。
【請求項３】
多孔質部の被支持部材側に配される開口部は、当該開口部よりも気体供給室側に配されている多孔質内部を流動する圧縮気体の流量よりも少ない流量しか圧縮気体を流動させることができないようになっている請求項１又は２に記載の多孔質静圧気体軸受。
【請求項４】
絞り部は、気体供給室に連通した連通孔を形成している連通孔形成部と、この連通孔形成部に配設されたオリフィスとを具備している請求項１から３のいずれか一項に記載の多孔質静圧気体軸受。
【請求項５】
多孔質部は、裏金部の一方の面に焼結された多孔質焼結金属層を具備している請求項１から４のいずれか一項に記載の多孔質静圧気体軸受。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項に記載の少なくとも一つの多孔質静圧気体軸受と、被支持部材を多孔質静圧気体軸受を介して移動自在に保持する保持台とを具備している多孔質静圧気体軸受装置。
【請求項７】
多孔質静圧気体軸受の裏金部は、保持台に対して不動となるように保持台に嵌合されるようになっている請求項６に記載の多孔質静圧気体軸受装置。
【請求項８】
多孔質静圧気体軸受は、円盤状パッドからなる請求項６又は７に記載の多孔質静圧気体軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、支持されるべき被支持部材を圧縮気体によって支持する多孔質静圧気体軸受及び多孔質静圧気体軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
【特許文献１】特開２００３−１７６８２１号公報
【０００３】
この種の多孔質静圧気体軸受としては、例えば、鍔部を有した回転軸からなる被支持部材との間に圧縮気体を噴出する多孔質部と、この多孔質部が固設されたハウジングと、多孔質部及びハウジング間に設けられていると共に多孔質層に圧縮気体を供給する気体供給室と、ハウジングに設けられていると共に気体供給室に圧縮気体を送り込む給気孔とを具備している多孔質静圧気体軸受が特許文献１において提案されている。斯かる多孔質静圧気体軸受においては、被支持部材と多孔質部との隙間における圧縮気体の気体圧力は、多孔質部のみにおける圧縮気体の流動を調整することにより設定されているものと考えられる。また、斯かる多孔質静圧気体軸受においては、被支持部材と多孔質部との隙間における気体圧力は、被支持部材に自励振動が生じさせない範囲内で高圧とされることが好ましい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、斯かる多孔質静圧気体軸受では、多孔質部のみにおける流動を調整することにより被支持部材と多孔質部との隙間における気体圧力を設定していると考えられるために、被支持部材と多孔質層との隙間に供給される圧縮気体の供給遅れを前記隙間における気体圧力に対して独立して設定し難く、而して、被支持部材と多孔質層との隙間における気体圧力を高圧にすると共に気体の圧縮性等に起因する自励振動を抑制することが困難である。
【０００５】
また、斯かる多孔質静圧気体軸受では、被支持部材の被支持面に対向する多孔質層の支持面に窪みが形成されている場合があり、このような場合には、被支持部材と多孔質層との隙間における気体圧力を維持するためにより多くの圧縮気体が必要とされることから、気体の圧縮性等に起因する自励振動を抑制することが更に困難となる虞がある。
【０００６】
本発明は、前記諸点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、被支持部材と多孔質部との隙間における気体圧力を高圧にすることができると共に気体の圧縮性等に起因する自励振動を抑制することのできる多孔質静圧気体軸受及びこれを具備した多孔質静圧気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】
本発明の第一の態様の多孔質静圧気体軸受は、裏金部と、この裏金部に固着されていると共に被支持部材を支持するように圧縮気体を噴出する多孔質部と、裏金部及び多孔質部間に配設されていると共に多孔質部に圧縮気体を供給する気体供給室と、気体供給室に送り込むべき圧縮気体の流路を絞っている絞り部とを具備している。
【０００８】
第一の態様の多孔質静圧気体軸受によれば、特に、多孔質部と気体供給室に送り込むべき圧縮気体の流路を絞っている絞り部とを具備しているために、多孔質部における圧縮気体の流動と絞り部における圧縮気体の流動とを別々に調整することができ、被支持部材と多孔質部との隙間に供給される圧縮気体の気体圧力と当該隙間に対する圧縮気体の供給遅れとを夫々独立して設定し得、而して、被支持部材と多孔質部との隙間における気体圧力を高圧にすることができると共に気体の圧縮性等に起因する自励振動を抑制することができる。
【０００９】
本発明の第二の態様の多孔質静圧気体軸受では、第一の態様の多孔質静圧気体軸受において、絞り部は、多孔質部の被支持部材側に配される開口部で流動させ得る圧縮気体の流量よりも少ない流量しか圧縮気体を流動させることができないようになっている。
【００１０】
第二の態様の多孔質静圧気体軸受によれば、上述の構成を具備しているために、被支持部材と多孔質部との隙間幅が予め設定した設定幅と等しい場合には、被支持部材と多孔質部との隙間に対する圧縮気体の供給を主に多孔質部で制御し得て被支持部材を高圧をもって支持することができ、被支持部材が外力等により多孔質部に対して相対的に変位された際に被支持部材と多孔質部との隙間幅が設定幅よりも広くなった場合には、被支持部材と多孔質部との隙間に対する圧縮気体の供給を主に絞り部で制御し得て被支持部材を低圧をもって支持し得る結果、被支持部材の多孔質部に対する過度の離反を抑えることができ、また、被支持部材が外力等により多孔質部に対して相対的に変位された際に被支持部材と多孔質部との隙間幅が設定幅よりも狭くなった場合には、被支持部材と多孔質部との隙間に対する圧縮気体の供給を主に多孔質部で制御し得て被支持部材を高圧をもって支持し得る結果、被支持部材の多孔質部に対する過度の接近を抑えることができる。
【００１１】
本発明の第三の態様の多孔質静圧気体軸受では、第一又は第二の態様の多孔質静圧気体軸受において、多孔質部の被支持部材側に配される開口部は、当該開口部よりも気体供給室側に配されている多孔質内部を流動する圧縮気体の流量よりも少ない流量しか圧縮気体を流動させることができないようになっている。
【００１２】
本発明の第四の態様の多孔質静圧気体軸受では、第一から第三のいずれかの態様の多孔質静圧気体軸受において、絞り部は、気体供給室に連通した連通孔を形成している連通孔形成部と、この連通孔形成部に配設されたオリフィスとを具備している。
【００１３】
第四の態様の多孔質静圧軸受よれば、上述の構成を具備しているために、オリフィスの径を変更することにより絞り部における圧縮気体の流動を簡単に調整し得る。
【００１４】
本発明の第五の態様の多孔質静圧気体軸受では、第一から第四のいずれかの態様の多孔質静圧気体軸受において、多孔質部は、裏金部の一方の面に焼結された多孔質焼結金属層を具備している。
【００１５】
本発明の第一の態様の多孔質静圧気体軸受装置は、第一から第五のいずれかの態様の少なくとも一つの多孔質静圧気体軸受と、被支持部材を多孔質静圧気体軸受を介して移動自在に保持する保持台とを具備している。
【００１６】
本発明の第二の態様の多孔質静圧気体軸受装置では、第一の態様の多孔質静圧気体軸受装置において、多孔質静圧気体軸受の裏金部は、保持台に対して不動となるように保持台に嵌合されるようになっている。
【００１７】
本発明の第三の態様の多孔質静圧気体軸受装置では、第一から第三のいずれかの態様の多孔質静圧気体軸受装置において、多孔質静圧気体軸受は、円盤状パッドからなる。
【００１８】
尚、本発明の多孔質静圧気体軸受は、直動方向に関して被支持部材を軸受するように構成されていてもよく、また、スラスト方向に関して被支持部材を軸受するように構成されていてもよい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、被支持部材と多孔質部との隙間における気体圧力を高圧にすることができると共に気体の圧縮性等に起因する自励振動を抑制することのできる多孔質静圧気体軸受及びこれを具備した多孔質静圧気体軸受装置を提供し得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
次に、本発明の実施の形態の例を、図に示す好ましい例に基づいて更に詳細に説明する。尚、本発明はこれら例に何等限定されないのである。
【実施例】
【００２１】
図１から図５において、本例の多孔質静圧気体軸受装置１は、裏金部２、裏金部２に固着されていると共に被支持部材３を支持するように圧縮気体４を噴出する多孔質部５、裏金部２及び多孔質部５間に配設されていると共に多孔質部５に圧縮気体４を供給する気体供給室６並びに気体供給室６に送り込むべき圧縮気体４の流路としての連通孔２３を絞っている絞り部７を夫々具備している複数の多孔質静圧気体軸受８と、被支持部材３を複数の多孔質静圧気体軸受８を介してＸ方向に移動自在（直動自在）に保持する保持台９とを具備している。
【００２２】
複数の多孔質静圧気体軸受８は、本例ではＸ方向に関して被支持部材３を圧縮気体４により直動軸受する円盤状パッドとして夫々同様に構成されており、夫々互いに所定の間隔をもって保持台９に配設されている。また、複数の多孔質静圧気体軸受８には、圧縮気体供給ポンプ等からなる圧縮気体供給源（図示せず）から圧縮気体４、例えば０．５ＭＰａ程度の気体圧力を有した圧縮気体４が供給されるようになっている。
【００２３】
被支持部材３は、本例では図１に示すようにＸ方向に移動される矩形部材からなる。
【００２４】
平板状の裏金部２は、特に図２に示すように保持台９に対して不動となるように保持台９に着脱自在に嵌合されているステンレス鋼製の円盤状体１１を具備している。円盤状体１１の一方の面１２は、多孔質部５に対して凹状の環状凹部２０を有しており、環状凹部２０は、多孔質部５と協動して気体供給室６を規定している。円盤状体１１は、例えば６０ｍｍ程度の径と２０ｍｍ程度の厚さとを有していてもよい。
【００２５】
円盤状体１１を形成するステンレス鋼には、オーステナイト系ステンレス鋼、マルテンサイト系ステンレス鋼或いはフェライト系ステンレス鋼が用いられていてもよく、好ましくは、クロム（Ｃｒ）含有量の少ないマルテンサイト系ステンレス鋼或いはフェライト系ステンレス鋼が用いられる。円盤状体１１の他方の面３２には、保持台９に嵌合されるための窪み３３が形成されている。
【００２６】
多孔質部５は、円盤状体１１の面１２に固着、本例では焼結されている多孔質焼結金属層１３を具備している。
【００２７】
多孔質焼結金属層１３の被支持部材３側の平坦な面は、被支持部材３の被支持面１４に対面する支持面１５として構成されている。多孔質焼結金属層１３の気体供給室６側の平坦な面２１は、円盤状体１１の面１２に固着されていると共に環状凹部２０と協動して環状溝２２を規定している。支持面１５は、被支持面１４と協働して隙間１６を形成するようになっている。多孔質焼結金属層１３は、例えば４重量％以上１０重量％以下の錫と、１０重量％以上４０重量％以下のニッケルと、０．１重量％以上０．５重量％未満の燐と、２重量％以上１０重量％以下の無機物質とを有していると共に残部が銅からなっている。
【００２８】
多孔質焼結金属層１３は、図５に示すように、多孔質焼結金属層１３の各孔１３ａの支持面１５側における開口部１７に展延された金属層からなる展延部１８を具備しており、展延部１８は、開口部１７を絞っている。多孔質部５の被支持部材３側に配される開口部１７は、当該開口部１７よりも気体供給室６側に配されている多孔質内部１９を流動する圧縮気体４の流量よりも少ない流量しか圧縮気体４を流動させることができないように形成されている。
【００２９】
多孔質焼結金属層１３の直径Ｒが５０ｍｍであってその厚みＴが２０ｍｍの場合に、開口部１７は、気体供給室６に供給される圧縮気体４の気体圧力が例えば０．５ＭＰａ程度であって被支持部材３を支持していない場合には、開口部１７の全体から流出し得る圧縮気体４の流量（すべての開口部１７から噴出されようとする圧縮気体４の流量）が３．０Ｎｌ／ｍｉｎ程度となるように形成されており、また、多孔質内部１９は、気体供給室６に供給される圧縮気体４の気体圧力が例えば０．５ＭＰａ程度であって被支持部材３を支持していなく、かつ、開口部１７が絞られていない場合には、当該開口部１７の全体から流出し得る圧縮気体４の流量が３０Ｎｌ／ｍｉｎとなるように形成されている。
【００３０】
気体供給室６は、裏金部２の環状凹部２０と多孔質部５の面２１とによって規定されている一つの環状溝２２を具備しており、環状溝２２は、多孔質焼結金属層１３の各孔１３ａに連通しており、当該各孔１３ａに絞り部７から送り込まれる圧縮気体４を供給するようになっている。環状溝２２は、例えば円盤状体１１が６０ｍｍ程度の径を有している場合には、２ｍｍ程度の開口幅、５６ｍｍ程度の外径及び５２ｍｍ程度の内径を有している。尚、気体供給室６の容積は、絞り部７及び開口部１７における圧縮気体４に対する流動抵抗力や当該圧縮気体４の流量、流速等に基づいて設定され得る。
【００３１】
絞り部７は、気体供給室６に連通している流路としての連通孔２３を形成している連通孔形成部２４と、連通孔形成部２４に配設されたオリフィス２５とを具備している。
【００３２】
連通孔形成部２４は、一端で圧縮気体供給源に接続されている管状体２６と、管状体２６の他端に接続されていると共に円盤状体１１の一部からなる連通孔規定部２７とを具備している。略円柱状空間からなる連通孔２３は、管状体２６と連通孔規定部２７とによって規定されてなる。
【００３３】
オリフィス２５は、連通孔規定部２７に配設されている略環状又は略円筒状のオリフィス本体２８と、オリフィス本体２８に規定されてなる絞り通路２９とを具備している。
【００３４】
オリフィス本体２８は、本例では略環状又は略円筒状であり、絞り通路２９は、本例ではオリフィス本体２８の内周面３０によって規定されている略円盤状又は略円柱状の空間からなる。
【００３５】
オリフィス本体２８は、本例では円盤状体１１の一部が削り出されることにより円盤状体１１と一体的に形成されているが、例えば、円盤状体１１に嵌合されるようになっていてもよく、また、円盤状体１１にねじ等により着脱自在に固着されるようになっていてもよい。また、オリフィス本体２８は、本例では連通孔規定部２７に配設されているが、例えば、管状体２６に配設されていてもよく、このようにオリフィス本体２８の配置を適宜設定することによりオリフィス本体２８よりも環状溝２２側における連通孔２３の一部を気体供給室６の一部として構成し得る。
【００３６】
尚、オリフィス本体２８の圧縮気体供給源側における端面は、絞り通路２９に流入される圧縮気体４の乱流の発生を防止すべく上流側に向かって凹状になっていてもよく、また、また、オリフィス本体２８の気体供給室６側における端面は、絞り通路２９から流出される圧縮気体４の乱流の発生を防止すべく下流側に向かって凹状となっていてもよい。
【００３７】
絞り通路２９は、連通孔２３の径よりも小さな径を有している。絞り通路２９の径は、例えば０．２ｍｍ程度から０．５ｍｍ程度であってもよく、また、０．２ｍｍ程度であってもよい。尚、絞り通路２９の径は、上記の径に限定されず、連通孔２３を流動し得る圧縮気体４の流量（Ｎｌ／ｍｉｎ）よりも少ない流量（Ｎｌ／ｍｉｎ）の圧縮気体４しか流動させることができない程度の径を有していればよく、望ましくは、連通孔２３における前記流量及び開口部１７の全体を流動し得る圧縮気体４の流量よりも少ない流量の圧縮気体４しか流動させることができない程度の径を有していればよい。
【００３８】
以上の絞り部７は、当該絞り部７を流動し得る圧縮気体４の流量が開口部１７を流動し得る圧縮気体４の流量よりも少なくなるように形成されている。多孔質焼結金属層１３の直径Ｒが５０ｍｍであってその厚みＴが２０ｍｍの場合に、絞り部７は、例えば、圧縮気体供給源から供給される圧縮気体４の気体圧力が０．５ＭＰａ程度である場合には、絞り通路２９を流動し得る圧縮気体４の流量が１．５Ｎｌ／ｍｉｎ程度となるように形成される。
【００３９】
絞り部７及び開口部１７は、同等の圧力を有した圧縮気体４が夫々供給される場合であって多孔質静圧気体軸受８が被支持部材３を支持していない場合に、絞り部７を流動し得る圧縮気体４の流量と開口部１７を流動し得る圧縮気体４の流量との流量比率が一対二程度となるように、夫々形成されていてもよい。
【００４０】
保持台９は、被支持部材３の下面及び下面に連接している両側面に対面する断面コ字状の面３１と、面３１から突出していると共に円盤状体１１の窪み３３に着脱自在に嵌合している突部３４とを具備している。斯かる保持台９は、突部３４が窪み３３に嵌合することにより多孔質静圧気体軸受８を保持台９に対して不動としており、多孔質静圧気体軸受８を介して被支持部材３をＸ方向に移動自在に保持している。
【００４１】
尚、多孔質部５の開口部１７における圧縮気体４の流動と絞り部７における圧縮気体４の流動とは、例えば、気体流量計や気体圧力計による計測結果に基づいて夫々設定し得る。
【００４２】
以上の多孔質静圧気体軸受装置１によれば、裏金部２と、裏金部２に固着されていると共に被支持部材３を支持するように圧縮気体４を噴出する多孔質部５と、裏金部２及び多孔質部５間に配設されていると共に多孔質部５に圧縮気体４を供給する気体供給室６と、気体供給室６に送り込むべき圧縮気体４の流路を絞っている絞り部７とを具備している多孔質静圧気体軸受８を具備しているために、多孔質部５における圧縮気体４の流動と絞り部７における圧縮気体４の流動とを別々に調整することができ、被支持部材３と多孔質部５との隙間１６に供給される圧縮気体４の気体圧力と当該隙間１６に対する圧縮気体４の供給遅れとを夫々独立して設定し得、而して、被支持部材３と多孔質部５との隙間１６における気体圧力を高圧にすることができると共に気体の圧縮性等に起因する自励振動を抑制することができ、換言すれば、隙間１６における気体圧力を高圧にすることができると共に、気体の圧縮性等に起因する自励振動の発生を低減させ得、仮に気体の圧縮性等に起因する自励振動が発生してしまった場合にも当該自励振動を速やかに制振し得る。
【００４３】
多孔質静圧気体軸受装置１によれば、多孔質静圧気体軸受８が、絞り部７は、多孔質部５の被支持部材３側に配される開口部１７で流動させ得る圧縮気体４の流量よりも少ない流量しか圧縮気体４を流動させることができないようになっているために、被支持部材３と多孔質部５との隙間１６の幅（隙間幅）が予め設定した隙間１６の幅（設定幅）と等しい場合には、被支持部材３と多孔質部５との隙間１６に対する圧縮気体４の供給を主に多孔質部５で制御し得て被支持部材３を高圧をもって支持することができ、被支持部材３が外力等により多孔質部５に対して相対的に変位された際に被支持部材３と多孔質部５との隙間幅が設定幅よりも広くなった場合には、被支持部材３と多孔質部５との隙間１６に対する圧縮気体４の供給を主に絞り部７で制御し得て被支持部材３を低圧をもって支持し得る結果、被支持部材３の多孔質部５に対する過度の離反を抑えることができ、また、被支持部材３が外力等により多孔質部５に対して相対的に変位された際に被支持部材３と多孔質部５との隙間幅が設定幅よりも狭くなった場合には、被支持部材３と多孔質部５との隙間１６に対する圧縮気体４の供給を主に多孔質部５で制御し得て被支持部材３を高圧をもって支持し得る結果、被支持部材３の多孔質部５に対する過度の接近を抑えることができる。
【００４４】
多孔質静圧気体軸受装置１によれば、多孔質静圧気体軸受８の絞り部７が、気体供給室６に連通した流路としての連通孔２３を形成している連通孔形成部２４と、連通孔形成部２４に配設されたオリフィス２５とを具備しているために、オリフィス２５の径を変更することにより絞り部７における圧縮気体４の流動を簡単に調整し得る。
【００４５】
尚、多孔質静圧気体軸受８は、一つの環状溝２２を有した気体供給室６を具備しているが、これに代えて、例えば、円盤状パッドからなる多孔質静圧気体軸受８の径方向において夫々互いに隣接していると共に夫々互いに連通している複数の環状溝を有した気体供給室を具備していてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の実施の形態の例の場合の説明図である。
【図２】図１に示す例の一部拡大断面説明図である。
【図３】図１に示す例の主に多孔質静圧気体軸受の平面拡大説明図である。
【図４】図１に示す例の主に多孔質静圧気体軸受の一部拡大説明図である。
【図５】図１に示す例の主に多孔質部の一部拡大説明図である。
【符号の説明】
【００４７】
１  多孔質静圧気体軸受装置
２  裏金部
３  被支持部材
４  圧縮気体
５  多孔質部
６  気体供給室
７  絞り部
８  多孔質静圧気体軸受
９  保持台
【図１】
2005240980.tif 000003
【図２】
2005240980.tif 000004
【図３】
2005240980.tif 000005
【図４】
2005240980.tif 000006
【図５】
2005240980.tif 000007