(57)【要約】【課題】隙間調整機構などの装置を設けることなく、ダイアフラムと弁座との隙間を所定の隙間に設定できるダイアフラム式可変絞り装置およびその製造方法を提供する。【解決手段】第1開口部２１が形成された第1ハウジング１１と、第1開口部２１と対向するように第２開口部２２が形成された第２ハウジング１２と、第1開口部２１の周縁部に形成された第1挟持部３２と、第２開口部２２の周縁部に形成された第２挟持部３３と、第1開口部２１と第２開口部２２との間に設けられ、第1挟持部２１と第２挟持部２２により周縁が挟持されたダイアフラム１３と、第１開口部２１に連通する流体導入路４１と、第1開口部２１に設けられた弁座４５と、ダイアフラム１３との弁座４５との隙間４３に応じた流体を排出する流体供給通路と、を備え、第１ハウジング１１の第1挟持部３２と弁座４５は別体となっており、第1挟持部３２は弁座４５に取り付け又は取り外しが可能とした。【選択図】図１
2012072886.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第1開口部が形成された第1ハウジングと、
前記第1開口部と対向するように第２開口部が形成された第２ハウジングと、
前記第1開口部の周縁部に形成された第1挟持部と、
前記第２開口部の周縁部に形成された第２挟持部と、
前記第1開口部と前記第２開口部との間に設けられ、前記第1挟持部と前記第２挟持部により周縁が挟持されたダイアフラムと、
前記第１開口部に連通する流体導入路と、
前記第1開口部に設けられた弁座と、
前記ダイアフラムとの前記弁座との隙間に応じた流体を排出する流体供給通路と、
を備え、
前記第１ハウジングの前記第1挟持部と前記弁座は別体となっており、
前記第1挟持部は前記弁座に取り付け又は取り外しが可能であることを特徴とするダイアフラム式可変絞り装置。
【請求項２】
第1開口部が形成された第1ハウジングと、
前記第1開口部と対向するように第２開口部が形成された第２ハウジングと、
前記第1開口部の周縁部に形成された第1挟持部と、
前記第２開口部の周縁部に形成された第２挟持部と、
前記第1開口部と前記第２開口部との間に設けられ、前記第1挟持部と前記第２挟持部により周縁が挟持されたダイアフラムと、
前記第１開口部に連通する流体導入路と、
前記第1開口部に設けられた弁座と、
前記ダイアフラムとの前記弁座との隙間に応じた流体を排出する流体供給通路と、
を備え、
前記第１ハウジングの前記第1挟持部と前記弁座は別体となっており、
前記第1挟持部は前記弁座に取り付け又は取り外しが可能なダイアフラム式可変絞り装置の製造方法であって、
前記第1挟持部と前記弁座を取り付け、
前記弁座の高さと前記第１挟持部の高さが同じとなるように共加工した後、
前記第１挟持部を取り外し、前記弁座を所定の高さに加工することを特徴とするダイアフラム式可変絞り装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダイアフラム式可変絞り装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、静圧流体軸受の流体流量調整装置として、ダイアフラム式可変絞り装置が使用されている。例えば、主軸を支持する静圧流体軸受においては、主軸と軸受面との間に所定の厚さの流体膜を形成して主軸を支持する構造になっており、主軸の外周面に対応して複数の静圧ポケットが設けられている。この複数の静圧ポケットには、軸受の負荷状態に応じた加圧流体がそれぞれ供給され、各静圧ポケットの内圧を制御することにより、主軸に負荷が加わった場合であっても主軸の変位を防止している。この静圧ポケットの内圧の制御にはダイアフラム式可変絞り装置が一般に用いられ、静圧ポケットに供給される加圧流体の供給圧力と静圧ポケット内の内圧との差に応じてダイアフラムが変形することで、ダイアフラムと弁座との隙間（絞り）が変化し、静圧ポケットに供給する加圧流体の流量を制御するようになっている。
【０００３】
この種の静圧軸受のダイアフラム式可変絞り装置には、例えば特許文献１（特に、図１１）に記載されたものがある。このダイアフラム式可変絞り装置は、ダイアフラムと弁座との隙間調整を容易にするため、ダイアフラム上部にダイアフラムの剛性を調整するスプリングからなる隙間調整機構を設けている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１−２３８７１５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、ダイヤフラムに隙間調整機構を設けると、ダイアフラムと弁座との隙間調整が容易となるが、装置が大型化し、構造が複雑となり、コスト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、隙間調整機構などの装置を設けることなく、ダイアフラムと弁座との隙間を所定の隙間に設定できるダイアフラム式可変絞り装置およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記問題点を解決するために提供される請求項１に記載の発明は、第1開口部が形成された第1ハウジングと、前記第1開口部と対向するように第２開口部が形成された第２ハウジングと、前記第1開口部の周縁部に形成された第1挟持部と、前記第２開口部の周縁部に形成された第２挟持部と、前記第1開口部と前記第２開口部との間に設けられ、前記第1挟持部と前記第２挟持部により周縁が挟持されたダイアフラムと、前記第１開口部に連通する流体導入路と、前記第1開口部に設けられた弁座と、前記ダイアフラムとの前記弁座との隙間に応じた流体を排出する流体供給通路と、を備え、前記第１ハウジングの前記第1挟持部と前記弁座は別体となっており、前記第1挟持部は前記弁座に取り付け又は取り外しが可能であることを特徴とするダイアフラム式可変絞り装置である。
【０００８】
上記ダイアフラム式可変絞り装置によれば、第１ハウジングの第1挟持部と弁座が別体であり、第1挟持部は弁座に取り付け又は取り外しが可能であるため、取り付けた第1挟持部と弁座との高低差により、ダイアフラムとの弁座との隙間を形成することができる。したがって、高さの異なる第1挟持部と弁座を組み合わせることにより、ダイアフラムとの弁座との隙間を調整することができる。隙間調整機構などの装置を設けることなく、簡単な構造でありながら、ダイアフラムと弁座との隙間を所定の隙間に設定できるため、コストを低くすることができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、第1開口部が形成された第1ハウジングと、前記第1開口部と対向するように第２開口部が形成された第２ハウジングと、前記第1開口部の周縁部に形成された第1挟持部と、前記第２開口部の周縁部に形成された第２挟持部と、前記第1開口部と前記第２開口部との間に設けられ、前記第1挟持部と前記第２挟持部により周縁が挟持されたダイアフラムと、前記第１開口部に連通する流体導入路と、前記第1開口部に設けられた弁座と、前記ダイアフラムとの前記弁座との隙間に応じた流体を排出する流体供給通路と、を備え、前記第１ハウジングの前記第1挟持部と前記弁座は別体となっており、前記第1挟持部は前記弁座に取り付け又は取り外しが可能なダイアフラム式可変絞り装置の製造方法であって、前記第1挟持部と前記弁座を取り付け、前記弁座の高さと前記第１挟持部の高さが同じとなるように共加工した後、前記第１挟持部を取り外し、前記弁座を所定の高さに加工することを特徴とするダイアフラム式可変絞り装置の製造方法である。
【００１０】
請求項２に記載の発明によれば、第１ハウジングの第1挟持部と弁座が別体となっており、第1挟持部は弁座に取り付け又は取り外しが可能であり、取り付けた第1挟持部と弁座との高低差により、ダイアフラムとの弁座との隙間を形成することができるダイアフラム式可変絞り装置を製造することができる。最初に、弁座に第１挟持部を嵌め込み、第１ハウジングを組み立てて治具に固定する。そして、研削加工により、弁座と第１挟持部の高さが等しくなるように共加工した後、加工基準が変わらぬように治具から第１挟持部を取り外し、弁座のみ固定した状態とする。次に、弁座を所定量の追い加工した後、第１ハウジングを再度組み立てると、弁座の高さが第１挟持部の高さより、追い加工した分低くなった弁座を得ることができる。第１挟持部と弁座は、研削加工により高精度に加工されるとともに、同じ加工基準にて加工されているため、この高低差は、高精度なものとすることができる。このように加工された第１ハウジングと、第２ハウジング及びダイアフラムを組み付けることにより、高精度な隙間を持つ、ダイアフラム式可変絞り装置を作ることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、隙間調整機構などの装置を設けることなく、ダイアフラムと弁座との隙間を所定の隙間に設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態のダイアフラム式可変絞り装置の断面図。
【図２】本発明の実施形態のダイアフラム式可変絞り装置の製造方法の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態のダイアフラム式可変絞り装置１について、図面を参照しつつ説明する。図１は、本実施形態に係るダイアフラム式可変絞り装置１の断面図であり、図２は、図１の実施形態のダイアフラム式可変絞り装置１の製造方法の説明図である。
【００１４】
以下、本実施形態の詳細について説明する。
図１に示すように、本実施形態のダイアフラム式可変絞り装置１は、第１ハウジング１１、第２ハウジング１２、ダイアフラム板１３から構成されている。第１ハウジング１１は、略円筒形状の第２ハウジング１２に嵌め込まれた構造となっている。
【００１５】
第１ハウジング１１は、弁座４５を有する柱部材３４と第１挟持部材３１の２つの部材からなり、この２つの部材を互いに接合した構成となっている。柱部材３４は、円盤状の底部３６と中央に立設された柱部３５を有し、柱頂部は平坦に形成され、弁座４５となっており、柱内部には、弁座４５から柱底部までを貫通する流体供給通路３７が形成されている。第１ハウジング１１の側面部には、流体供給装置（図示せず）と連通する流体導入口４１が設けられ、底面部には静圧ポケット５０と連通する流体排出口４２が設けられている。
【００１６】
第１挟持部材３１は、略円盤状であり、円盤状の底部３９と外周に立設された隔壁４０を有し、底部３９と隔壁４０により第１開口部２１が形成されている。第１開口部２１の隔壁４０の端部は第１挟持部３２となってる。円盤状の底部中央には、柱部材３４の柱部３５が挿通される挿通孔３８が穿設されている。
【００１７】
柱部材３４の柱部３５に、第１挟持部材３１の挿通孔３８を嵌め込み、第１ハウジング１１を組み立てると、柱部材３４の弁座４５の高さが、第１挟持部材３１の第１挟持部３２の高さより、わずかに低くなるようになっている。
【００１８】
第２ハウジング１２は、第１ハウジング１１より一回り大きな略円筒形状であり、円盤状の底部２３と外周面の隔壁２４により第２開口部２２が形成されている。外周面の隔壁２４の内側には凸部２５が形成され、第２挟持部３３となっている。第２ハウジング１２の上面部には、流体供給装置と連通する流体導入口４６が設けられいる。
【００１９】
ダイアフラム板１３は、鋼等からなる円盤形状の弾性部材であり、中央に平坦な弁体部１４を有し、周縁に支持部を有している。第２ハウジング１２に第１ハウジング１１が嵌め込まれることにより、第１ハウジング１１と第２ハウジング１２の間に配置されたダイアフラム板１３は、第１ハウジング１１の第１挟持部３２と第２ハウジング１２の第２挟持部３２に挟持され、可撓可能に支持される。
【００２０】
第１ハウジング１１の第１開口部２１を覆うダイアフラム板１３により、第１ハウジング１１内に第１圧力室４４が形成される。第１圧力室４４は、流体導入口４１と流体排出口４２に連通している。ダイアフラム板１３の弁体部１４と、柱部３５の弁座４５が対向して配置されることにより、ダイアフラム板１３の弁体部１４と弁座４５との間に隙間４３が形成される。また、第２ハウジング１２の第２開口部２２を覆うダイアフラム板１３により、第２ハウジング１２内に第２圧力室４７が形成される。
【００２１】
上記のように構成されるダイアフラム式可変絞り装置１の動作を説明する。
流体供給装置から供給された加圧流体は、流路を通り、第１ハウジング１１の側面部の流体導入口４１から流入し、第１圧力室４４に充填されるとともに、第２ハウジング１２の上面部の流体導入口４６から流入し、第２圧力室４７に充填される。加圧流体は第１圧力室４４のダイアフラム板１３の弁体部１４と弁座４５との隙間４３を通ることにより、流量が調整され、弁座４５の流体供給通路３７を経由して流体排出口４２へ流出する。さらに、加圧流体は流体排出口４２に連通する静圧ポケット５０内に供給され、軸受面に流体膜を形成し、かかる負荷が支持される。
【００２２】
流体が第１圧力室４４と第２圧力室４７に供給されることにより、定常状態では静圧ポケット５０に供給される加圧流体の供給圧力と静圧ポケット５０内の内圧は平衡状態となり、ダイアフラム板１３は静止しているが、軸受の負荷が高くなると、供給圧力と静圧ポケット５０内の内圧との差が小さくなり、ダイアフラム板１３を押し上げる。押し上げられたダイアフラム板１３の弁体部１４と弁座４５との隙間４３は大きくなり、流量を大きくする。
【００２３】
軸受の負荷が低くなると、静圧ポケット５０に供給される加圧流体の供給圧力と静圧ポケット５０内の内圧との差が大きくなり、ダイアフラム板１３を初期状態（図１の状態）へと戻す。初期状態へと戻ったダイアフラム板１３の弁体部１４と弁座４５との隙間４３は小さくなり、流量を小さくする。
【００２４】
このように、静圧ポケット５０に供給される加圧流体の供給圧力と静圧ポケット５０内の内圧との差に応じてダイアフラム板１３が変形することで、ダイアフラム板１３と弁座４５との隙間４３が変化する。軸受の最大負荷状態において、ダイアフラム板１３の弁体部１４と弁座４５との隙間４３は最大となり、軸受の無負荷状態において、静圧ポケット５０に供給される加圧流体の供給圧力と静圧ポケット５０内の内圧との差はなく、ダイアフラム板１３は初期状態となり、ダイアフラム板１３の弁体部１４と弁座４５との隙間４３は最小となる。
【００２５】
ダイアフラム板１３の初期状態において最小となる隙間４３は、柱部材３４に第１挟持部材３１を嵌め込み組み立てられた状態おける第１ハウジング１１の第1挟持部３２と弁座４５との高低差により形成されており、その精度は第1挟持部３２と弁座４５の加工精度によるものとなっている。
【００２６】
上記のように構成されるダイアフラム式可変絞り装置１の製造方法を説明する。
最初に、未加工状態の柱部材３４の柱部３５に、未加工状態の第１挟持部材３１の挿通孔３８を嵌め込み、第１ハウジング１１を組み立てる。この時の未加工状態の部材において、第１ハウジング１１の柱部材３４の弁座４５の高さと、第１挟持部材３１の第１挟持部３２の高さは、概ね等しくなるように形成しているが、精度は高くない。
【００２７】
次に、平面研削盤１００の治具１０２に組み立てた第１ハウジング１１を固定する。そして、図２（ａ）に示すように、研削加工により、第１ハウジング１１の柱部材３４の柱頂部の弁座４５と、第１挟持部材３１の第１挟持部３２の高さが等しく所定の高さとなるように、トラバース研削にて共加工する。加工完了後、治具１０２に第１ハウジング１１を固定したまま、加工基準が変わらないように静かに第１挟持部材３１を取り外し、柱部材３４のみ固定した状態とする。
【００２８】
次に、図２（ｂ）に示すように、第１ハウジング１１の柱部材３４の柱頂部の弁座４５を所定量の追い加工をする。追い加工完了後、柱部材３４の柱部３５に、第１挟持部材３１の挿通孔３８を嵌め込み、第１ハウジング１１を再度組み立てると、柱部材３４の弁座４５の高さが第１挟持部材３１の第１挟持部３２の高さより、追い加工した分低くなった弁座４５を得ることができる。第１挟持部３２と弁座４５は、研削加工により高精度に加工されるとともに、同じ加工基準にて加工されているため、この高低差は、高精度なものとすることができる。このように加工された第１ハウジング１１に、第２ハウジング１２及びダイアフラム板１３を組み付けることにより、高精度な隙間４３を持つ、ダイアフラム式可変絞り装置１を作ることができる。
【００２９】
本実施形態では、第１ハウジング１１を１セットのみの加工としているが、複数セットの第１ハウジング１１を同時に加工してもよい。１セットあたりの加工時間が短縮されることにより、製造コストを抑えることができる。
【００３０】
本実施形態では、第１圧力室４４と第２圧力室４７を設け、それぞれに加圧流体を供給しており、定常状態では圧力室の圧力が平衡されるようにしているが、第１圧力室４４のみの構成としてもよい。
【００３１】
また、本実施形態では、第１挟持部材３１と柱部材３４を共加工した後、治具１０２から第１挟持部材３１を取り外し、柱部材３４を追い加工しているが、第１挟持部材３１と柱部材３４を共加工した後、治具１０２から柱部材３４を取り外しできる構成として、共加工した後、第１挟持部３２を追い加工してもよい。同じ加工基準にて加工されるため、この高低差は、高精度なものとすることができる。
【符号の説明】
【００３２】
１：ダイアフラム式可変絞り装置、１１：第１ハウジング、  １２：第２ハウジング、
１３：ダイアフラム板、  １４：弁体部、  ２１：第１開口部、  ２２：第２開口部、
２３：底部、  ２４：隔壁、  ２５：凸部、  ３１：第１挟持部材、  
３２：第１挟持部、  ３３：第２挟持部、  ３４：柱部材、  ３５：柱部、  
３６：底部、  ３７：流体供給通路、３８：挿通孔、  ３９：底部、  ４０：隔壁、  
４１：流体導入口、  ４２：流体排出口、  ４３：隙間、  
４４：第１圧力室、  ４５：弁座、  ４６：流体導入口、  ４７：第２圧力室、
５０：静圧ポケット、  ５１：案内面、  
５２：軸受面、  
５３：軸受本体、  ５４：負荷軸、  
１００：平面研削盤、  １０１：砥石、  １０２：治具
【図１】
2012072886.tif 000003
【図２】
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