JP2602345Y2 - 静圧軸受装置 - Google Patents

静圧軸受装置

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JP2602345Y2 JP1991028363U JP2836391U JP2602345Y2 JP 2602345 Y2 JP2602345 Y2 JP 2602345Y2 JP 1991028363 U JP1991028363 U JP 1991028363U JP 2836391 U JP2836391 U JP 2836391U JP 2602345 Y2 JP2602345 Y2 JP 2602345Y2
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Description

【考案の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本考案は、機械要素における軸受
けの中で、空気圧や水圧、油圧で保持される静圧軸受装
置の構造にするものである。
【0002】
【従来の技術】従来より、空気圧や水圧、油圧で保持さ
れる静圧軸受装置は、摩擦や摩耗が無く滑らかな特性が
得られることが知られている。
【0003】例えば、図6に示すエアースライドは、ガ
イド軸2上で摺動体1を移動可能に支持してなり、両者
の隙間に摺動体1より空気を噴出させるようになってい
た。また、上記摺動体1は4枚のベース板をボルトで固
定したものであり、そのうちの1枚を図7、図8に示す
ように、ベース板20には複数のポケット21が形成さ
れており、このポケット21には空気導通孔24からの
空気を噴出する絞り穴22、および田の字状の溝からな
る表面絞り23が形成され、また、互いのベース板20
をボルトで締結するためのボルト孔25を有していた。
【0004】一般に静圧にて支持するためには複数個の
ポケット21を形成し、これらの内圧を一定に保つ必要
があるが、空気導通孔24とポケット21の間に絞り穴
22が形成されているため、外力により1つのポケット
21内の圧力低下が起こっても空気導通孔24側の圧力
低下は小量に抑えられる。したがって、他のポケット2
1の圧力低下も抑えられ、静圧による支持は継続するこ
ととなる。そのため、安定した支持をするためには、ポ
ケット21の数量はできるだけ多く、また絞り穴22や
表面絞り23の形状はバランス良く揃っているものが良
い。
【0005】また、このベース板20は、アルミナなど
のセラミックスで一体的に形成されており、ポケット2
1の形状を製作する場合は、表面絞り23の深さは数1
0μm程度と小さいことから、フライス加工やエッチン
グ、ブラスト加工(砥粒噴射による加工)等により行っ
ていた。なお、絞り穴22は直径数100μm程度と小
さく、直接加工は難しいため、絞り穴22を形成したチ
ップを別に作成し、接着剤で固着する方法をとってい
た。
【0006】
【考案が解決しようとする課題】ところが、上記のよう
な従来の静圧軸受装置では次の課題があった。 1)ポケット21の加工をエッチングやブラスト加工等
で行うと、±20μm程度の精度が限界であり、表面絞
り23の形状を数μmの精度でバランス良く形成するこ
とはできなかった。そのため、偏荷重が加わったときの
部分剛性のバラツキが大きく、全体の剛性もこれに応じ
て低下してしまうという問題点があった。
【0007】2)また、ポケット21の加工をフライス
加工にて行う場合は、非常に多くの工数がかかり、静圧
軸受装置全体のコスト高の主要因となっていた。さら
に、この場合でも加工精度は±5μm程度が限界であ
り、部分剛性のバラツキが大きかった。
【0008】3)さらに、静圧軸受装置の製造工程にお
いて、ポケット21を含むベース板20全体は一体加工
とし、絞り穴22は別加工して接着する方法であるた
め、多くの工程数を要しコスト高の要因であった。 4)ポケット21に一ヵ所でも加工不良が発生すると、
ベース板20全体が不良となってしまい、歩留りが悪い
ものであった。
【0009】
【課題を解決するための手段】そこで、本考案は上記課
題に鑑み、空気導通孔を備えたベース板上に、絞り穴と
これに連通する表面絞りを有し、これら絞り穴及び/又
は表面絞りをプレス成形法にて形成したセラミックスか
らなる複数のポケット部材を、各ポケット部材の絞り穴
が前記空気導通孔とそれぞれ連通するように接合し、上
記空気導通孔に供給した流体を絞り穴からガイド軸へ向
けて噴出することにより静圧流体層を形成して静圧軸受
装置を構成したものである。
【0010】
【作用】本考案によれば、絞り穴とこれに連通する表面
絞りを備えたポケット部材をセラミックスによりプレス
成形法にて別体で製造するようにしたことから、量産化
を計ることが容易でコストを低減できるとともに、絞り
穴および表面絞りの形状が標準化され形状の精度を高め
ることができ、かつポケット部材の数を多くすることが
容易となるため、静圧軸受装置の剛性特性の向上や部分
剛性のバラツキを抑えることができる。
【0011】
【実施例】以下、本考案実施例を図によって説明する。
本考案の一実施例であるエアースライドは、図6に示す
ように、ガイド軸2とこのガイド軸2上で支持された摺
動体1からなり、この摺動体1より両者の隙間に空気を
噴出するようになっている。
【0012】上記摺動体1は4枚のベース板から構成さ
れるが、このベース板のみの斜視図を図1に示す。この
ベース板10は、ポケット部材11とベース板本体15
からなり、ポケット部材11には、絞りノズル12およ
び表面絞り13が形成されている。また、ベース板本体
15には、空気導通孔16および他のベース板10と締
結するためのボルト孔17が形成されている。さらに、
図2に断面を示すように、ポケット部材11はベース板
本体15に接着され、空気導通孔16と絞りノズル12
が連通するように構成されており、この空気導通孔16
から供給した空気を絞り穴12より噴出するようになっ
ている。
【0013】また、他の実施例を図3(A)に示すよう
に、ベース板本体15のポケット部材11を取り付ける
部分に凹部18を形成しておいて、この凹部18中にポ
ケット部材11を接着すれば、位置決めを容易にするこ
とができる。
【0014】さらに、他の実施例を図3(B)に示すよ
うに、ベース板本体15の空気導通孔16を溝状として
おき、各ポケット部材11に形成したフランジ14の端
面同士を合わせて、上記空気導通孔16を覆うように接
着する構造とすることもできる。この構造とすれば、ベ
ース板本体15の製造が容易である。
【0015】なお、上記ポケット部材11の材質は、ア
ルミナ、ジルコニアなどのさまざまなセラミックスから
なり、セラミック原料粉末をプレス成形法によって成形
し、このとき金型の形状によって絞り穴12や表面絞り
13を形成すれば、容易にかつ高精度に製造できる。ま
た、ベース板本体15についてもセラミックスとするこ
とが望ましく、比較的大型品であるから鋳込み成形を行
うが、形状が簡単であるため製造が容易である。
【0016】このように、ポケット部材11を別体とし
て製造することにより、製造が容易であり、かつ高精度
とすることができるとともに、歩留りも向上できる。
【0017】また、以上の実施例では図6に示す直線方
向のエアースライドについて示したが、回転方向のエア
ベアリングであっても同様の構造とすることができる。
例えば図4に示すように、絞り穴12、表面絞り13を
備えたポケット部材11を扇形に形成し、各ポケット部
材11を隣接させて円弧状に並べることによって回転軸
のスラスト方向の静圧軸受を構成することができる。ま
た、図5に示すように、絞り穴12、表面絞り13を備
えたポケット部材11を曲面状(瓦形状)に形成し、各
ポケット部材11を隣接させて円筒状に並べることによ
って、回転軸のラジアル方向の静圧軸受を構成すること
もできる。
【0018】実験例 ここで、本考案の静圧軸受装置として図1、図2に示す
ベース板10を試作し、エアースライドを組み立てた。
また、比較例として図7、図8に示すベース板20を用
いた従来のエアースライドを用意し、性能を比較する実
験を行った。いずれも、ガイド軸、摺動体はアルミナセ
ラミックスで形成し、ガイド軸断面の大きさは60×6
0mm、摺動体の幅は150mmで、供給空気圧を4k
g/cm2 としたときの摺動体上面における、各部分の
剛性の大きさを測定した。
【0019】表1はブラスト加工にてポケットの加工を
行ったエアースライド(比較例1)の部分剛性表、表2
はフライス加工でポケットの加工を行ったエアースライ
ド(比較例2)の部分剛性表である。これらの結果よ
り、比較例1は、剛性のバラツキ(±2σ)が1.2k
g/μm以上と大きく、剛性値自体も中央で5.96k
g/μmと低かった。また、比較例2でも、剛性のバラ
ツキ(±2σ)は0.5kg/μm以上あり、剛性値自
体も中央で6.26kg/μmと低かった。
【0020】これに対し、本考案のエアースライドにお
ける部分剛性表は表3に示すように、剛性のバラツキ
(±2σ)が0.4kg/μm以下と小さく、剛性値も
中央で9.66kg/μmと高かった。
【0021】
【表1】比較例1
【0022】
【表2】比較例2
【0023】
【表3】本考案実施例
【0024】次に、本考案と比較例について製造工程を
比較した。まず、比較例の製造工程は以下に示すよう
に、多くの工程が必要であり、工数(時間)も長くかか
ることがわかる。特に8.のラップ加工や、9.のポケ
ット溝入れ加工の工数が大きいウェイトをしめている。
尚、工数は全加工費を一人当たりの時間経費で割った値
である。
【0025】比較例 1.セラミック原料の調合 0.48時間 2.部材の大枠成形(ラバープレス、鋳込み成形等) 1.21 3.乾燥 0.21 4.生切削(不要な所を予め切削加工)(穴開け、溝入れ) 1.88 5.焼成 1.55 6.絞り穴チップやナットブッシュの接着・硬化 2.22 7.研削加工(±5μm程度の精度まで成形) 1.32 8.ラップ加工(±1μm以下の精度まで手加工) 3.24 9.ポケット溝入れ加工(ダイヤモンドフライス加工) 4.22 10.スライド組立 1.56 11.計測、ラップ調整 2.45 合計 30.34
【0026】次に本考案の加工の工程とその工数は以下
の通りである。上記の一体加工の例と比べると工数が1
/3以下と、大幅に改善されたことがわかる。
【0027】本考案 1.セラミック原料の調合 0.48時間 2.部材の大枠成形(鋳込み成形) 0.44 3.乾燥 0.18 4.絞りノズルのプレス成形 0.08 5.焼成 1.65 6.ナットブッシュの接着・硬化 1.68 7.研削加工(±5μm程度の精度まで成形) 0.44 8.絞りノズルの研削・ラップ・取付 0.34 9.スライド組立 1.56 10.計測、ラップ調整 2.45 合計 9.30
【0028】叙上のように、本考案によれば、静圧軸受
装置の摺動体を構成する、空気導通孔を備えたベース板
上に、絞り穴とこれに連通する表面絞りを有し、これら
絞り穴及び/又は表面絞りをプレス成形法にて形成した
セラミックスからなる複数のポケット部材を、各ポケッ
ト部材の絞りが前記各空気導通孔とそれぞれ連通するよ
うに接合し、上記空気導通孔に供給した流体を絞り穴か
らガイド軸へ向けて噴出するようにしたことから、複雑
な構造をとる絞り穴および表面絞りを容易に、かつ高精
度に加工することができ、ポケット数を多くすることが
できる。そのため、静圧軸受装置の基本特性である剛性
が1.5倍以上となり部分的な剛性も安定することか
ら、負荷の大きい用途についても対応できることとな
り、超精密な測定機や加工機に使用される。また、製造
工程が短くなることから、コストを低減し、精度の高い
ものを安定して供給することが可能となるなど、多くの
効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本考案の静圧軸受装置の一実施例であるエアー
スライドを構成するベース板のみの斜視図である。
【図2】図1中のX−X線断面図である。
【図3】(A)(B)はそれぞれ、図2に相当する本考
案の他の実施例を示す断面図である。
【図4】本考案の他の実施例であるエアーベアリングの
スラスト方向軸受を示す概略図である。
【図5】本考案の他の実施例であるエアーベアリングの
ラジアル方向軸受を示す概略図である。
【図6】静圧軸受装置の一例であるエアースライドを示
す斜視図である。
【図7】従来のエアースライドを構成するベース板のみ
の斜視図である。
【図8】図7中のY−Y線断面図である。
【符号の説明】
1 摺動体 2 ガイド軸 10 ベース板 11 ポケット部材 12 絞り穴 13 表面絞り 15 ベース板本体 16 空気導通孔

Claims (1)

    (57)【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】空気導通孔を備えたベース板上に、絞り穴
    とこれに連通する表面絞りを有し、これら絞り穴及び/
    又は表面絞りをプレス成形法にて形成したセラミックス
    からなる複数のポケット部材を、各ポケット部材の絞り
    穴が前記空気導通孔とそれぞれ連通するように接合して
    なり、上記空気導通孔に供給した流体を上記絞り穴から
    ガイド軸へ向けて噴出するようにしたことを特徴とする
    静圧軸受装置。
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