(57)【要約】【課題】空気の出入りの拘束力を強め浮上体の浮上剛性を向上させるスクイーズ空気軸受およびスクイーズ膜発生方法を提供することを目的とする。【解決手段】振動子４と、振動子４の一方の片端に取り付けられた振動体１と、振動子４の振動体１と反対の片端に取り付けられたテーブル６とを有する可動体７と、可動部７の下部に固定部５を備えたスクイーズ空気軸受けにおいて、前記テーブル６の全周に取り付けられ前記振動体１を囲むガイド８と、前記振動体１と前記ガイド８の全周に取り付けられた空気遮蔽膜９を用いて、前記振動体１と前記固定体７間の空気の出入りの拘束力を強め浮上体の浮上剛性を向上させる。【選択図】図１
2007100822.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動子と前記振動子が取り付けられた振動体と、前記振動子に取り付けられたテーブルと、前記振動体に対面する固定体により構成されるスクイーズ空気軸受において、
前記振動体の周囲に前記テーブルに取り付けられたガイドを有することを特徴とするスクイーズ空気軸受。
【請求項２】
前記振動体と前記ガイドの間に、空気遮蔽膜を備えたこと特徴とする請求項１記載のスクイーズ空気軸受。
【請求項３】
振動子と前記振動子が取り付けられた振動体と、前記振動子に取り付けられたテーブルと、前記振動体に対面する固定体により構成されるスクイーズ膜発生方法において、
スクイーズ膜が安定状態では、前記振動体はガイド端面より上方で振動することを特徴とするスクイーズ空気軸受のスクイーズ膜発生方法。
【請求項４】
振動子と前記振動子が取り付けられた振動体と、前記振動子に取り付けられたテーブルと、前記振動体に対面する固定体により構成されるスクイーズ膜発生方法において、
スクイーズ膜発生開始時には、前記振動体がガイド端面よりも下方で振動し、前記振動体が十分浮上した後に、前記振動体の振動位置が前記ガイド端面よりも下方から上方へに移動させることを特徴とするスクイーズ空気軸受のスクイーズ膜発生方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボットや工作機などに使用する軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
スクイーズ空気軸受は図５に示されるように、振動体１と浮上体２間の微小な空気膜３に、振動体１を振動方向１０に示した方向に高周波の振動をさせた場合に、正圧すなわちまわりの空気圧よりも高い圧力が発生する現象（スクイーズ膜の発生）を利用した空気軸受である。空気は粘性を有するため、振動体１の振動周波数が高いと、すきま内の空気の出入りが拘束され、あたかも密閉した圧縮性流体に高周波の体積変化を起こさせたと同様となる。この場合には振動体１の周波数が高いため、浮上体２は自己の持つ応答周波数よりも高い周波数で振動されるために追従できずほとんど振動しなくなる。そしてボイルの法則からも証せられるが、密閉した圧縮性流体の空気等に高周波の体積変化を起こさせると、変位に対する圧力発生が非線形となり、時間平均的に正圧が得られ、浮上体２が非接触に支えられる。
従来のスクイーズ空気軸受は上述の機能を実現するために、振動子により振動体を単独で振動させることで行っている (例えば、非特許文献１  参照) 。また、固定部材全面にある振動子により振動体を振動させることで、移動体と振動体の間にスクイーズ膜を発生せているものもある（例えば、特許文献１  参照）。
図６において、４は振動子、１は振動子４の一方の片端に取り付けられた振動体、６は振動子４に振動体１と反対の片端に取り付けられたテーブル６、７は振動体１とテーブル６および振動子４より構成される可動部、５は固定部である。この振動体１を振動子４により固定部５に対して振動させ、可動部７を浮上させている。
また、図７においては、固定部５上に振動子４が取り付けられ、さらに振動子４上に振動体１が取り付けられている場合もある。この場合、振動体１を振動子４を用いて可動部７に対して振動させ、可動部７を浮上させている。
このように、従来のスクイーズ空気軸受のスクイーズ膜の発生は振動子により振動体を振動させることのみでスクイーズ膜を発生するのである。
【非特許文献１】吉本成香、阿武芳郎「圧電素子を用いた動圧形スクイーズ空気案内面」精密工学会誌、Ｖｏｌ５８、３（１９９２）
【特許文献１】特許２６６９６４６号公報（２−３頁  図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来のスクイーズ空気軸受は、振動体と浮上体とは単純な平面同士が面しているだけであり、振動体の振動時に振動体の振動方向と垂直方向の端面より空気が逃げやすく、空気の出入りの拘束力が弱いため浮上体の浮上剛性が小さいという問題があった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、振動体の周囲にテーブルに取り付けられたガイドを有することで、空気の出入りの拘束力を強め浮上体の浮上剛性を向上させるスクイーズ空気軸受およびスクイーズ膜発生方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したものである。
請求項１に記載の発明は、振動子と前記振動子が取り付けられた振動体と、前記振動子に取り付けられたテーブルと、前記振動体に対面する固定体により構成されるスクイーズ空気軸受において、前記振動体の周囲に前記テーブルに取り付けられたガイドを有するものである。
請求項２に記載の発明は、前記振動体と前記ガイドの間に、空気遮蔽膜備えたものである。
請求項３に記載の発明は、振動子と前記振動子が取り付けられた振動体と、前記振動子に取り付けられたテーブルと、前記振動体に対面する固定体により構成されるスクイーズ膜発生方法において、スクイーズ膜が安定状態では、前記振動体はガイド端面より上方で振動するものである。
請求項４に記載の発明は、振動子と前記振動子が取り付けられた振動体と、前記振動子に取り付けられたテーブルと、前記振動体に対面する固定体により構成されるスクイーズ膜発生方法において、スクイーズ膜発生開始時には、前記振動体がガイド端面よりも下方で振動し、前記振動体が十分浮上した後に、前記振動体の振動位置が前記ガイド端面よりも下方から上方へに移動させるものである。
【発明の効果】
【０００５】
請求項１に記載の発明によると、振動体の周囲にテーブルに取り付けられたガイドを有するので、振動体と固定体間での空気の出入りを妨げることで、空気の出入りの拘束力を強め、可動体の浮上剛性を向上させることができる。
請求項２に記載の発明によると、振動体とガイドの間に柔軟な空気遮蔽膜が備えられているので、振動体とガイド間での空気の出入りを防ぐことで拘束力を強め、可動体の浮上剛性を向上させることができる。
請求項３に記載の発明によると、スクイーズ膜が安定状態では、振動体はガイド端面より上方で振動するため、振動体と固定体間での空気の出入りを妨げることで、空気の出入りの拘束力を強め、可動体の浮上剛性を向上させることができる。
請求項４に記載の発明によると、スクイーズ膜発生開始時には、振動体がガイド端面よりも下方で振動し、可動体が十分浮上した後に振動体の振動がガイド端面の下方の振動から上方の振動へ次第に移動させるるため、容易にスクイーズ膜を発生させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
【実施例１】
【０００７】
図１および図２は、本発明の第１実施例を示すスクイーズ空気軸受の断面図と上面図である。図において、４は振動子、１は振動子４の一方の片端に取り付けられた振動体、６は振動子４に振動体１と反対の片端に取り付けられたテーブル、８はテーブル６の一部もしくは全周に取り付けられ振動体１を囲むガイド、９は振動体１とガイド８間の全周に取り付けられた空気遮蔽膜、７は振動体１、テーブル６、ガイド８、空気遮蔽膜９および振動子４より構成される可動部、５は固定部である。振動子４としては、例えば圧電素子等が用いられる。振動体１の形状は図では円形となっているが、円形に拘る必要は無い。また、空気遮蔽膜９としては、応答周波数が低く、伸縮性のある柔軟な素材で機密性があればよく、例えばゴムなどの高分子膜などが用いられる。さらに、振動体１とガイド８間で機密性を持たせることが可能であれば、空気遮蔽膜９の代わりに潤滑油などでもよい。
【０００８】
本発明が非特許文献１および特許文献１と異なる部分は、テーブル６に取り付けられたガイド８により振動体１を囲むことにより、振動体１を振動させたときに、振動体１と固定体５のすきま内の空気の出入を妨げることで、空気の出入りの拘束力を強め、スクイーズ膜の効果を高め可動部７の浮上剛性を向上させるものである。
【０００９】
次に、第１実施例を示したスクイーズ空気軸受の動作について説明する。
図３は第１実施例を示したスクイーズ空気軸受の安定状態における動作図である。空気膜３に対し、振動子４を収縮し振動体１がガイド端面８１の十分上方にある状態（図３(イ)）から、振動子４を伸長し振動体１がガイド端面８１を下限とする下方にある状態（図３(ロ)）を、固定部５に対し振動方向１０の方向へ高周波の振動をすることで、振動体１と固定部５の間にスクイーズ膜を発生させている。このように振動体１がガイド端面８１より上部で振動することで、振動体１が上方から下方に移動し空気膜３に体積変化を起こさせる際では、ガイド８があるため振動体１の側面より空気が逃げることを妨げ、空気の下方への圧縮力を高めることが出来る。また振動子４が下方から上方に移動する際は、ガイド８があるため振動体１の側面より空気が流入することを妨げ、圧縮力の減少を少なく出来る。このことで、スクイーズ膜の発生効果が高まる。また、振動体１とガイド８間に空気遮蔽膜９を設けることで、振動体１とガイド８間から空気の出入を防ぐことで、空気の出入の拘束力を強め、スクイーズ膜の発生効果が高まり、可動部７の浮上剛性は、ガイド８を設けていないものに対して１．５倍に向上する。
【００１０】
次に、スクイーズ空気軸受のスクイーズ膜の発生開始方法について説明する。
スクイーズ膜の発生開始時には、振動子４を伸長し振動体１はガイド端面８１よりも十分下方にある状態（図４（イ））から、振動子４を収縮し振動体１がガイド端面８１を上限とする上方にある状態（図４(ロ)）を、固定部５に対し振動方向１０の方向へ高速に繰り返し振動することで行うことでスクイーズ膜を発生させる。次に、図５(ハ)に示すようにガイド端面８１が固定部５から十分浮上させた後に、次第に振動体１の振動を上方へと移動し、最終的には図３に示す、振動体１がガイド端面８１より上部で振動する安定状態へと移行する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１実施例を示すスクイーズ空気軸受の断面図
【図２】本発明の第１実施例を示すスクイーズ空気軸受の上面図
【図３】本発明の第１実施例を示すスクイーズ空気軸受の安定状態における動作図
【図４】本発明の第１実施例を示すスクイーズ空気軸受の発生開始時における動作図
【図５】従来技術によるスクイーズ空気軸受の断面図
【図６】従来技術によるスクイーズ空気軸受の断面図
【図７】従来技術によるスクイーズ空気軸受の断面図
【符号の説明】
【００１２】
１    移動体
２    浮上体
３    空気膜
４    振動子
５    固定部
６    テーブル
７    可動部
８    ガイド
８１  ガイド端面
９    空気遮蔽膜
１０  振動方向
【図１】
2007100822.tif 000003
【図２】
2007100822.tif 000004
【図３】
2007100822.tif 000005
【図４】
2007100822.tif 000006
【図５】
2007100822.tif 000007
【図６】
2007100822.tif 000008
【図７】
2007100822.tif 000009