JP4629256B2

JP4629256B2 - Variable throttle hydrostatic bearing

Info

Publication number: JP4629256B2
Application number: JP2001090178A
Authority: JP
Inventors: 成香吉本
Original assignee: Tokyo University of Science
Current assignee: Tokyo University of Science
Priority date: 2001-03-27
Filing date: 2001-03-27
Publication date: 2011-02-09
Anticipated expiration: 2021-03-27
Also published as: JP2002286037A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は可変絞り形静圧軸受に係り、特に複数個の絞りを備えた可変絞り形静圧軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
従来より可変絞り形静圧軸受として種々の技術が提案されている。例えば、特許第１８８８５５５号公報では、二段の絞りのうちの二段めの絞りを可動物体に形成した技術が提案されているが、その概略は以下の通りである。図１４に示すように、この二段階の絞りのうちの二段目の絞りを可動物体に形成した軸受は、流体供給口８０、一段目固定絞り８２、二段目固定絞り８４及び流体排出口８６とを備えて構成されている。流体供給口８０より入った流体は、一段目固定絞り８２を通り、下部ポケット部８８に流入する。その後、流体は二方向に分かれて、流体の一つは、二段目固定絞り８４を通り、上部ポケット部９０に入り、その後、負荷軸９２と軸受本体９４の上面との隙間９６を通り外部に排出される。流体の他の一つは、二段目固定絞り８４の下部を通り、流体排出口８６より排出される。このような軸受構造にすることにより、次のような圧力補償作用を得ることができる。
【０００３】
今、ある釣合いの状態から負荷軸９２の負荷が増加すると、負荷軸９２は、図１４において下方に変位する。すると負荷軸９２の下部側の隙間９６が狭くなり、この隙間９６を通過する流体流量が減少するため、負荷軸９２の下部側に位置する上部ポケット部９０内の圧力が上昇する。この圧力の増加により可動物体は下方に押しやられる。逆に負荷軸９２の上部側に位置する上部ポケット部９０内の圧力は低下する。上記のように上部ポケット部９０内の圧力が上昇し、可動物体に加わる流体力の釣合いにより、可動物体は、下方に変位する。これにより二段目固定絞り８４の下部と流体排出口８６の入口との間隙は狭くなって、排出流量が少なくなる。これによって一段目固定絞り８２の下部ポケット８８内圧力が増加し、下部ポケット８８からの流体は、可動物体からなる二段目固定絞り８４を通り、上部ポケット部９０に流れて、その圧力を高めて負荷軸９２の変位を防止する。
【０００４】
しかしながら、上記のような可動物体を用いた絞り軸受では、二段目絞りが可動物体に形成されているため、負荷軸からの加重が変化したり可動物体が移動したりする際に、可動物体が軸受本体に接触したり衝突したりしてしまう。このため、接触や衝突による摩擦や衝撃等により、可動物体や軸受け本体に損傷や磨耗を生じたり、可動物体のスムーズな動作を妨げるという問題が生じていた。
【０００５】
本発明は、上記問題点を解消するために成されたものであって、絞りが形成された可動物体と軸受本体内壁との衝突や接触による可動物体及び軸受本体内壁の損傷や磨耗等を抑制し、可動物体のスムーズな動作を確保することの可能な可変絞り形静圧軸受を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解消するために、本発明の可変絞り形静圧軸受は、流体を供給するための流体供給口、前記流体供給口から供給された流体の流量を絞って内部に流入させる第１の固定絞り、及び流入した流体を排出するための流体排出口を備え、負荷軸に対して間隔を隔てて配置される軸受本体と、前記軸受本体内部に移動可能に収納され、かつ前記軸受本体内部を負荷軸側の第１の部屋と、前記第１の固定絞り及び前記流体排出口に連通された第２の部屋とに区画すると共に、第１の部屋と第２の部屋とを連通して第１の部屋から第２の部屋に流入する流体及び第２の部屋から第１の部屋に流入する流体の少なくとも一方の流量を絞る第２の固定絞り、及び一端が第２の部屋に開口しかつ他端が前記軸受本体の内壁との接触部に開口して前記軸受本体の内壁方向への流体の流量を絞り前記軸受本体の内壁との間に流体膜を形成する第３の固定絞りが形成された可動物体とを含んで構成されている。
【０００７】
本発明によれば、負荷軸が変位した場合に、第１の部屋の流体圧が上昇し可動物体は第１の固定絞り側に変位する。この変位により第２の部屋の流体圧が上昇し第１の固定絞りから流入した流体が第２の固定絞りを通って第１の部屋に流入しその圧力を高めて負荷軸の変位を防止すると共に、第１の固定絞りから流入した流体は可動物体に形成された第３の固定絞りを通って軸受本体の内壁と可動物体の対向部との間に形成される隙間に流出して該隙間に流体膜を形成するので、負荷軸の変動等により可動物体が変位する際の可動物体と軸受本体との衝突や摩擦による可動物体及び軸受本体の内壁の損傷や磨耗を抑制し、可動物体のスムーズな動作を確保することができる。
【０００８】
なお、本発明は、第１の固定絞り及び第２の固定絞りの少なくとも一方を多孔質物体に形成された多孔による絞りとすることができる。
【０００９】
また、本発明は、第１の固定絞り及び第２の固定絞りの少なくとも一方を毛細管孔による絞りとすることもできる。
【００１０】
また、本発明は、第１の固定絞りを毛細管孔による絞りとし、第２の固定絞りを多孔質物体に形成された多孔による絞りとすることもできる。
【００１１】
さらに、第１の固定絞りを多孔質物体に形成された多孔による絞りとし、第２の固定絞りを毛細管孔による絞りとすることもできる。
【００１２】
また、本発明は、第１の固定絞りをオリフィス効果による絞りとすることもできる。
【００１３】
また、本発明は、請求項１乃至請求項６のいづれか１項に記載の可変絞り形静圧軸受をスラスト軸受として可変絞り形静圧スラスト軸受を構成することもできる。
【００１４】
また、本発明は、請求項７に記載の可変絞り形静圧スラスト軸受を複数個使用することによりジャーナル軸受としての可変絞り形静圧ジャーナル軸受を構成することもできる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下本発明の可変絞り形静圧軸受の実施の形態について、図面を参照ながら説明する。
［第１の実施の形態］
図１、図２に示すように、本実施の形態の可変絞り形静圧軸受１２はスラスト軸受を構成し、軸受本体上部１０Ａ、軸受本体下部１０Ｂ、および可動物体１４により構成される。
【００１６】
図１、図３に示すように、可変絞り形静圧軸受１２の軸受本体上部１０Ａには、中央部を貫通する絞り可動部２２、負荷軸１６側に上部ポケット２０、及び上部ポケット２０と反対側に下部ポケット２４が形成されている。負荷軸１６と可変絞り形静圧軸受１２とは隙間１８をおいて配設され、負荷軸１６には隙間１８を介して上部ポケット２０側が当接されている。また、軸受本体上部１０Ａには上部ポケット２０と軸受本体上部１０Ａの側面とを連通する通路４６が形成され、通路４６の軸受本体上部１０Ａの側面出口には、圧力計２６が設置されている。
【００１７】
可動物体１４は、隙間３２を介して絞り可動部２２に嵌合されており、絞り可動部２２内を上下に移動する。可動物体１４の、負荷軸１６側には上部ポケット３４が形成されており、上部ポケット３４、上部ポケット２０、及び可動部２２によって第１の部屋が形成されている。可動物体１４のヨーク部１４Ａの外周には、プレート２８と接合された円筒磁石３０が付設されている。可動物体１４の外周側面の４箇所の等間隔位置には側部ポケット３６が形成されている。可動物体１４の軸受本体下部１０Ｂ側の中央部の１箇所から、各々の側部ポケット３６に連通するように第３の固定絞り３８が穿孔されている。また、可動物体１４には、可動物体１４の上下面を連通した第２の固定絞り４０が２箇所に穿孔されている。
【００１８】
軸受本体下部１０Ｂには、軸受本体上部１０Ａと接している側の中央部に凸部５４が形成されており、凸部５４の外側には環状ポケット５６が形成されており、環状ポケット５６にはボイスコイル５８が設置されている。円筒磁石３０は凸部５４とボイスコイル５８の間に挿通されており、可動物体１４は凸部５４の上部で隙間２２を介して浮動状態にある。ボイスコイル５８は制御装置６０と接続され、制御装置６０は負荷軸１６の位置を検出するための位置センサ６２と接続されている。凸部５４の先端部には下部ポケット４８が形成されており、凸部５４の反対側の面には流体供給口４２が形成されている。毛細管孔からなる第１の固定絞り５０は、下部ポケット４８と流体供給口４２とを連通するように穿孔されている。第１の固定絞り５０の流体流出側には、可動物体１４と下部ポケット４８とにより第２の部屋が形成されている。軸受本体下部１０Ｂには、さらに、軸受本体下部１０Ｂの外周面と環状ポケット５６の底部とを連通する流体排出路６６、及び流体排出路６６の出口と反対側の外周面と流体供給口４２とを連通する流路６４が形成されている。
【００１９】
次に、本実施の形態の可変絞り形静圧軸受の動作について説明する。
【００２０】
図３に示すように、流体供給路４２より入った流体は、第１の固定絞り５０を通り、下部ポケット部４８に入る。その後、流体は以下の三方向に分かれる。流体の一つ目の流れ方向は、可動物体１４に形成された第２の固定絞り４０を通り、上部ポケット３４に流出し、絞り可動部２２を経て上部ポケット２０に入り、その後、隙間１８を通って軸受の外部に排出される。流体の二つ目の流れ方向は、可動物体１４の下部の隙間６８を通り、環状ポケット５６に入り、流体排出路６６より排出される。流体の三つ目の流れ方向は、第３の固定絞り３８を通って側部ポケット３６に流出し、軸受本体上部１０Ａの内壁と可動物体１４との間の隙間３２に流出し、その後、環状ポケット４８へと流れて、流体排出路６６より排出される。
【００２１】
今、ある釣合いの状態から負荷軸１６の負荷が増加すると、負荷軸１６は、図３に示す状態から下方に変位する。すると隙間１８が狭くなり、この隙間１８を通過する流体流量が減少するため、第１の部屋内の圧力が上昇する。この圧力の増加により可動物体１４は下方に押しやられる。
【００２２】
下方に押しやられる際に可動物体１４は、絞り可動部２２を下方向に移動するが、浮動状態にある可動物体のバランスが崩れるため、軸受本体上部１０Ａの内側壁面に接触したり衝突したりしながら下方向へ移動する。可動物体１４が下方に押しやられると、可動物体１４の下部の隙間６８と凸部５４との間隙は狭くなって、流体の排出流量が少なくなる。これによって第２の部屋内の圧力が増加し、第１の固定絞り５０から流出した流体の多くは第３の固定絞り３８及び第２の固定絞り４０に流入する。第２の固定絞り４０に流入した流体は、上部ポケット部２０に流出し、第１の部屋内の圧力を高めて負荷軸１６の変位を防止する。
【００２３】
第３の固定絞り３８に流入した流体は、側部ポケット３６に流出し、隙間３２に流入する。隙間３２に流入した流体は、軸受本体上部１０Ａの内壁と可動物体１４との間に流体膜を形成し、可動物体１４が軸受本体上部１０Ａの内壁面に接触したり衝突したりする際の緩衝材となり、軸受本体上部１０Ａ及び可動物体１４が磨耗、損傷するのを抑制し、可動物体１４のスムーズな動作を確保する。
【００２４】
上述のように、複数個の絞りからなる、理論的には荷重が変化しても負荷軸と軸受との隙間が変化しない無限大剛性軸受に、第３の固定絞り３８を設けることにより、可動物体１４と軸受本体上部１０Ａの内壁面との間に流体が流し込まれて流体の膜が形成され、負荷軸からの加重が変化したり第２の固定絞りが移動したりする際の軸受本体上部１０Ａへの接触による損傷や摩耗等を抑制することができる。
【００２５】
図４（Ａ）に、第３の固定絞り３８を形成した場合と形成しない場合とで、軸受の負荷容量Ｗと横方向の負荷容量Ｗｆとの関係を比較したグラフを示す。このグラフから、第３の固定絞り３８を形成した場合には、軸受の負荷容量に比例して横方向の負荷容量も増加するという線形的な関係が得られ、第３の固定絞り３８を形成しない場合には、軸受の負荷容量が増加しても横方向の負荷容量はほとんど変化しない関係があることが分かる。この結果からも、第３の固定絞り３８を形成することによって可動物体１４及び軸受本体上部１０Ａの内壁面の損傷や摩耗等を抑制できることがわかる。
【００２６】
また、図４（Ｂ）は、第３の固定絞り３８の毛細管径を変化させた場合の、軸受の負荷容量Ｗと横方向の負荷容量Ｗｆとの関係を示すグラフである。毛細管径が０．１０ｍｍの場合にもっとも軸受の負荷容量Ｗに対する横方向の負荷容量Ｗｆが大きくなり、毛細管径が０．２０ｍｍの場合には横方向の負荷容量Ｗｆは毛細管径が０．１０ｍｍの場合の約半分となる。そして、毛細管径が０．３０ｍｍ以上の場合には、横方向の負荷容量Ｗｆは毛細管径が０．１０ｍｍの場合と比較して極端に低い値となることがわかる。したがって、第３の固定絞り３８の毛細管径は、０．１０ｍｍ〜０．２０ｍｍであることが好ましい。
【００２７】
なお、図４（Ｃ）は、負荷軸１６と軸受本体１０との隙間１８＝ｈ２、及び第１の固定絞り５０と可動物体１４との隙間６８＝ｈ１と軸受の負荷容量Ｗとの関係を示すグラフである。ここで、「Ｐｓ」は流体供給口４２からの流体圧を示しているが、ｈ１、ｈ２ともにＰｓの影響をほとんど受けずに軸受の負荷容量に対して特定の値を取ることがわかる。
【００２８】
また、本発明の可変絞り形静圧軸受は、上述の実施の形態の可変絞り形静圧軸受とは異なる構成の可変絞り形静圧軸受とすることもできる。別の構成を有する可変絞り形静圧軸受を第２の実施の形態として図面を参照ながら説明する。なお、第１の実施の形態の可変絞り形静圧軸受と同一の部分に付いては同一の符号を付して説明する。
【００２９】
［第２の実施の形態］
図５に示すように、可変絞り形静圧軸受１２の軸受本体１０には、流体供給口４２及び流体排出路６６とが形成されており、第１の固定絞り５０が形成された物体５０Ａと可動物体１４とが内蔵されている。固定物体５０Ａには、流体流出側に下部ポケット４６が形成されており、上下面を貫通するように第１の固定絞り５０が形成されている。可動物体１４には、流体の流出側に上部ポケット２０が形成されており、上下面を貫通するように毛細管孔による第２の固定絞り４０が形成されている。また、可動物体１４の外周側面の４箇所の等間隔位置には側部ポケット３６が形成されており、可動物体１４の流体流入側から側部ポケット３６を連通するように第３の固定絞り３８が形成されている。負荷軸１６と可変絞り形静圧軸受１２とは隙間１８をおいて配設され、負荷軸１６には隙間１８を介して上部ポケット２０側が当接されている。
【００３０】
本実施の形態の可変絞り形静圧軸受の動作は、前述した第１の実施の形態の可変絞り形静圧軸受と同様であるため説明を省略する。
【００３１】
本実施の形態においても、軸受本体１０の内部壁面と可動物体１４との間の隙間３２には第３の固定絞り３８から流出した流体によって流体の膜が形成されているため、可動物体１４が変位する際の軸受本体１０の内部壁面への衝突や接触の緩衝材となり、可動物体１４及び軸受本体１０の内壁の損傷や摩耗等を抑制することができる。
。
【００３２】
なお、前述の２つの実施の形態では、スラスト軸受の例について説明したが、本発明は、ジャーナル軸受に適用することもできる。即ち、ジャーナル軸受についても同様して第２の固定絞りに流路を設けることにより、第２の固定絞りと軸受本体内側壁面との間に流体が流し込まれて流体の膜が形成され、可動物体からなる第２の固定絞りの移動の際の軸受本体への接触による損傷や摩耗等を軽減することができる。第２の実施の形態の可変絞り形静圧軸受をジャーナル軸受に適用した例の概略を図６に示す。
【００３３】
また、前述の２つの実施の形態では、第１の固定絞り及び第２の固定絞りとして毛細管孔による絞りを用いたが、第１の固定絞り及び第２の固定絞りとして多孔質物体に形成された多孔による絞りを用いることもできる。また、第１の固定絞りとして毛細管孔による絞りを用い第２の固定絞りとして多孔質物体に形成された多孔による絞りを用いることも、利用する絞りを逆にして第１の固定絞りとして多孔質物体に形成された多孔による絞りを用い第２の固定絞りとして毛細管孔による絞りを用いることもできる。第２の実施の形態の可変絞り形静圧軸受に上記の絞りを用いた例の概略図を図７〜図１２に示す。
【００３４】
図７は、第１の固定絞り及び第２の固定絞りに多孔質物体に形成された多孔による絞りを用いたスラスト軸受の例であり、図８は、第１の固定絞り及び第２の固定絞りに多孔質物体に形成された多孔による絞りを用いたジャーナル軸受の例であり、図９は、第１の固定絞りに毛細管孔による絞りを用い、第２の固定絞りに多孔質物体に形成された多孔による絞りを用いたスラスト軸受の例であり、図１０は、第１の固定絞りに毛細管孔による絞りを用い、第２の固定絞りに多孔質物体に形成された多孔による絞りを用いたジャーナル軸受の例であり、図１１は、第１の固定絞りに多孔質物体に形成された多孔による絞りを用い、第２の固定絞りに毛細管孔による絞りを用いたスラスト軸受の例であり、図１２は、第１の固定絞りに多孔質物体に形成された多孔による絞りを用い、第２の固定絞りに毛細管孔による絞りを用いたジャーナル軸受の例である。
【００３５】
なお、図１３に示すように、前述の実施の形態のスラスト軸受を複数個使用してジャーナル軸受を構成することもできる。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、負荷軸が変位した場合に、第１の部屋の流体圧が上昇し可動物体は第１の固定絞り側に変位する。この変位により第２の部屋の流体圧が上昇し第１の固定絞りから流入した流体が第２の固定絞りを通って第１の部屋に流入しその圧力を高めて負荷軸の変位を防止すると共に、第１の固定絞りから流入した流体は可動物体に形成された第３の固定絞りを通って軸受本体の内壁と可動物体の対向部との間に形成される隙間に流出して該隙間に流体膜を形成するので、負荷軸の変動等により可動物体が変位する際の可動物体と軸受本体との衝突や摩擦による可動物体及び軸受本体内壁の損傷や磨耗を抑制し、可動物体のスムーズな動作を確保することができる、という効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の形態の可変絞り形静圧軸受の断面図である。
【図２】第１実施の形態の可変絞り形静圧軸受の概略構成図である。
【図３】第１実施の形態の可動物体とその周囲の断面拡大図である。
【図４】（Ａ）は第３の固定絞りを形成した場合と形成しない場合とで軸受の負荷容量と横方向の負荷容量との関係を比較した図であり、（Ｂ）は第３の固定絞りの毛細管径の変化に対応した軸受の負荷容量と横方向の負荷容量との関係を比較した図であり、（Ｃ）は負荷軸と軸受の隙間（ｈ２）および第１の固定絞りと可動物体の隙間（ｈ１）と軸受の負荷容量との関係を示すグラフである。
【図５】第２の形態の可変絞り形静圧軸受の概略断面図である。
【図６】第２の形態の可変絞り形静圧軸受をジャーナル軸受に適用した場合の概略断面図である。隙間
【図７】第２の形態の可変絞り形静圧軸受をスラスト軸受に適用した場合の他の例の概略断面図である。
【図８】第２の形態の可変絞り形静圧軸受をジャーナル軸受に適用した場合の他の例の概略断面図である。
【図９】第２の形態の可変絞り形静圧軸受をスラスト軸受に適用した場合の他の例の概略断面図である。
【図１０】第２の形態の可変絞り形静圧軸受をジャーナル軸受に適用した場合の他の例の概略断面図である。
【図１１】第２の形態の可変絞り形静圧軸受をスラスト軸受に適用した場合の他の例の概略断面図である。
【図１２】第２の形態の可変絞り形静圧軸受をジャーナル軸受に適用した場合の他の例の概略断面図である。
【図１３】第２の形態の可変絞り形静圧軸受を複数個用いてジャーナル軸受を構成したものの概略断面図である。
【図１４】従来の可変絞り形静圧軸受の例である。
【符号の説明】
１０軸受本体
１２可変絞り形静圧軸受
１４可動物体
１６負荷軸
１８隙間
２０上部ポケット
２２絞り可動部
２４下部ポケット
２６圧力計
３２隙間
３４上部ポケット
３６側部ポケット
３８第３の固定絞り
４０第２の固定絞り
４２流体供給口
４６通路
４８下部ポケット
５０第１の固定絞り
５４凸部
５６環状ポケット
６４流路
６６流体排出路
６８隙間[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a variable throttle hydrostatic bearing, and more particularly to a variable throttle hydrostatic bearing having a plurality of throttles.
[0002]
[Prior art and problems to be solved by the invention]
Conventionally, various techniques have been proposed as variable throttle hydrostatic bearings. For example, Japanese Patent No. 1888555 proposes a technique in which a second stage of the two stages of diaphragms is formed on a movable object, and the outline thereof is as follows. As shown in FIG. 14, the bearing in which the second stage of the two stage throttles is formed on a movable object includes a fluid supply port 80, a first stage fixed throttle 82, a second stage fixed throttle 84, and a fluid discharge port. 86. The fluid entered from the fluid supply port 80 passes through the first-stage fixed throttle 82 and flows into the lower pocket portion 88. Thereafter, the fluid is divided into two directions, and one of the fluids passes through the second-stage fixed throttle 84 and enters the upper pocket 90, and then passes through the gap 96 between the load shaft 92 and the upper surface of the bearing body 94 to the outside. To be discharged. The other fluid passes through the lower part of the second stage fixed throttle 84 and is discharged from the fluid discharge port 86. By adopting such a bearing structure, the following pressure compensation action can be obtained.
[0003]
Now, when the load of the load shaft 92 increases from a certain balanced state, the load shaft 92 is displaced downward in FIG. Then, the gap 96 on the lower side of the load shaft 92 is narrowed, and the flow rate of the fluid passing through the gap 96 is reduced, so that the pressure in the upper pocket portion 90 located on the lower side of the load shaft 92 increases. This increase in pressure pushes the movable object downward. Conversely, the pressure in the upper pocket portion 90 located on the upper side of the load shaft 92 decreases. As described above, the pressure in the upper pocket 90 increases, and the movable object is displaced downward by the balance of the fluid force applied to the movable object. As a result, the gap between the lower portion of the second stage fixed throttle 84 and the inlet of the fluid discharge port 86 is narrowed, and the discharge flow rate is reduced. As a result, the pressure in the lower pocket 88 of the first stage fixed throttle 82 is increased, and the fluid from the lower pocket 88 flows through the second stage fixed throttle 84 made of a movable object and flows into the upper pocket portion 90 to increase the pressure. Thus, the displacement of the load shaft 92 is prevented.
[0004]
However, in the aperture bearing using the movable object as described above, since the second stage aperture is formed on the movable object, when the load from the load shaft changes or the movable object moves, the movable object Will contact or collide with the bearing body. For this reason, there has been a problem that the movable object or the bearing body is damaged or worn by friction or impact due to contact or collision, or that the smooth operation of the movable object is hindered.
[0005]
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and suppresses damage and wear of the movable object and the inner wall of the bearing body due to collision and contact between the movable object formed with the throttle and the inner wall of the bearing body. Another object of the present invention is to provide a variable throttle hydrostatic bearing capable of ensuring a smooth operation of a movable object.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, a variable throttle hydrostatic bearing according to the present invention includes a fluid supply port for supplying a fluid, a first flow rate of a fluid supplied from the fluid supply port, and the flow rate of the fluid supplied to the inside. A fixed throttle and a fluid discharge port for discharging the fluid that has flowed in, a bearing body disposed at a distance from the load shaft, and movably accommodated within the bearing body, and the bearing body The interior is partitioned into a first chamber on the load shaft side and a second chamber communicated with the first fixed throttle and the fluid discharge port, and the first chamber and the second chamber communicate with each other. A second fixed throttle for reducing the flow rate of at least one of the fluid flowing into the second chamber from the first chamber and the fluid flowing into the first chamber from the second chamber, and one end opened to the second chamber And the other end opens to a contact portion with the inner wall of the bearing body, and Third fixed stop that form a fluid film between the inner wall of the bearing body for the aperture of the flow rate of fluid to the inner wall direction of the bearing main body is configured to include a movable object formed.
[0007]
According to the present invention, when the load shaft is displaced, the fluid pressure in the first chamber increases and the movable object is displaced toward the first fixed throttle. Due to this displacement, the fluid pressure in the second chamber rises, and the fluid flowing in from the first fixed throttle flows into the first chamber through the second fixed throttle and increases the pressure to prevent displacement of the load shaft. At the same time, the fluid flowing in from the first fixed throttle flows through the third fixed throttle formed in the movable object and flows out into the gap formed between the inner wall of the bearing body and the opposed part of the movable object. Since a fluid film is formed on the inner surface of the movable body and the inner wall of the bearing body due to collision and friction between the movable body and the bearing body when the movable object is displaced due to fluctuations in the load axis, etc. Smooth operation can be ensured.
[0008]
In the present invention, at least one of the first fixed throttle and the second fixed throttle can be a throttle by a porous formed in a porous object.
[0009]
In the present invention, at least one of the first fixed throttle and the second fixed throttle may be a throttle formed by a capillary hole.
[0010]
In the present invention, the first fixed throttle may be a throttle by a capillary hole, and the second fixed throttle may be a throttle by a porous formed in a porous object.
[0011]
Furthermore, the first fixed throttle may be a throttle by a porous formed in a porous object, and the second fixed throttle may be a throttle by a capillary hole.
[0012]
In the present invention, the first fixed throttle can also be a throttle by the orifice effect.
[0013]
In the present invention, the variable throttle hydrostatic thrust bearing can be configured by using the variable throttle hydrostatic bearing according to any one of claims 1 to 6 as a thrust bearing.
[0014]
In the present invention, a variable throttle hydrostatic journal bearing can be configured as a journal bearing by using a plurality of variable throttle hydrostatic thrust bearings according to claim 7.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the variable throttle hydrostatic bearing of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[First Embodiment]
As shown in FIGS. 1 and 2, the variable throttle hydrostatic bearing 12 of the present embodiment constitutes a thrust bearing, and comprises a bearing body upper part 10 A, a bearing body lower part 10 B, and a movable object 14.
[0016]
As shown in FIGS. 1 and 3, the bearing body upper portion 10 A of the variable throttle hydrostatic bearing 12 includes a throttle movable portion 22 that penetrates the center portion, an upper pocket 20 on the load shaft 16 side, and an opposite to the upper pocket 20. A lower pocket 24 is formed on the side. The load shaft 16 and the variable throttle hydrostatic bearing 12 are disposed with a gap 18 therebetween, and the upper pocket 20 side is in contact with the load shaft 16 through the gap 18. A passage 46 is formed in the bearing body upper portion 10A so as to communicate the upper pocket 20 and the side surface of the bearing body upper portion 10A. A pressure gauge 26 is installed at a side surface outlet of the bearing body upper portion 10A of the passage 46.
[0017]
The movable object 14 is fitted to the diaphragm movable unit 22 via the gap 32 and moves up and down in the diaphragm movable unit 22. An upper pocket 34 is formed on the load shaft 16 side of the movable object 14, and a first chamber is formed by the upper pocket 34, the upper pocket 20, and the movable portion 22. A cylindrical magnet 30 joined to the plate 28 is attached to the outer periphery of the yoke portion 14 A of the movable object 14. Side pockets 36 are formed at four equally spaced positions on the outer peripheral side surface of the movable object 14. A third fixed throttle 38 is perforated so as to communicate with each side pocket 36 from one central portion of the movable object 14 on the bearing body lower part 10B side. The movable object 14 is perforated at two locations with a second fixed aperture 40 communicating with the upper and lower surfaces of the movable object 14.
[0018]
The bearing body lower part 10B is formed with a convex part 54 at the center part on the side in contact with the bearing main body upper part 10A, and an annular pocket 56 is formed outside the convex part 54. A voice coil 58 is installed. The cylindrical magnet 30 is inserted between the convex portion 54 and the voice coil 58, and the movable object 14 is in a floating state via the gap 22 above the convex portion 54. The voice coil 58 is connected to a control device 60, and the control device 60 is connected to a position sensor 62 for detecting the position of the load shaft 16. A lower pocket 48 is formed at the tip of the convex portion 54, and a fluid supply port 42 is formed on the opposite surface of the convex portion 54. The first fixed throttle 50 made of a capillary hole is perforated so as to communicate the lower pocket 48 and the fluid supply port 42. A second chamber is formed by the movable object 14 and the lower pocket 48 on the fluid outflow side of the first fixed throttle 50. The bearing body lower part 10B further includes a fluid discharge path 66 that communicates the outer peripheral surface of the bearing body lower part 10B and the bottom part of the annular pocket 56, an outer peripheral surface opposite to the outlet of the fluid discharge path 66, and a fluid supply port 42. The flow path 64 which connects is formed.
[0019]
Next, the operation of the variable throttle hydrostatic bearing of the present embodiment will be described.
[0020]
As shown in FIG. 3, the fluid entering from the fluid supply path 42 passes through the first fixed throttle 50 and enters the lower pocket portion 48. Thereafter, the fluid is divided into the following three directions. The first flow direction of the fluid passes through the second fixed throttle 40 formed in the movable object 14, flows out into the upper pocket 34, enters the upper pocket 20 through the throttle movable part 22, and then enters the gap 18. It is discharged outside the bearing through. The second flow direction of the fluid passes through the gap 68 under the movable object 14, enters the annular pocket 56, and is discharged from the fluid discharge path 66. The third flow direction of the fluid flows out to the side pocket 36 through the third fixed restrictor 38, flows out to the gap 32 between the inner wall of the bearing body upper part 10 A and the movable object 14, and then annularly It flows into the pocket 48 and is discharged from the fluid discharge path 66.
[0021]
Now, when the load of the load shaft 16 increases from a certain balanced state, the load shaft 16 is displaced downward from the state shown in FIG. Then, the gap 18 becomes narrower, and the flow rate of the fluid passing through the gap 18 decreases, so that the pressure in the first chamber increases. Due to this increase in pressure, the movable object 14 is pushed downward.
[0022]
When the movable object 14 is pushed downward, the movable object 14 moves downward in the diaphragm movable part 22, but the balance of the movable object in the floating state is lost, so that it contacts or collides with the inner wall surface of the upper bearing body 10 A. While moving down. When the movable object 14 is pushed downward, the gap between the lower gap 68 and the convex portion 54 of the movable object 14 becomes narrow, and the fluid discharge flow rate decreases. As a result, the pressure in the second chamber increases, and most of the fluid flowing out from the first fixed throttle 50 flows into the third fixed throttle 38 and the second fixed throttle 40. The fluid that has flowed into the second fixed throttle 40 flows out into the upper pocket portion 20 and increases the pressure in the first chamber to prevent the load shaft 16 from being displaced.
[0023]
The fluid that has flowed into the third fixed throttle 38 flows into the side pocket 36 and flows into the gap 32. The fluid that has flowed into the gap 32 forms a fluid film between the inner wall of the bearing body upper portion 10A and the movable object 14, and a buffer when the movable object 14 contacts or collides with the inner wall surface of the bearing body upper portion 10A. It becomes a material, suppresses wear and damage of the bearing body upper part 10A and the movable object 14, and ensures a smooth operation of the movable object 14.
[0024]
As described above, the third fixed throttle 38 is provided on an infinitely rigid bearing composed of a plurality of throttles, which theoretically does not change the gap between the load shaft and the bearing even when the load changes. The fluid flows between the object 14 and the inner wall surface of the bearing body upper part 10A to form a fluid film, and the bearing body upper part when the load from the load shaft changes or the second fixed throttle moves. Damage or wear due to contact with 10A can be suppressed.
[0025]
FIG. 4A shows a graph comparing the relationship between the load capacity W of the bearing and the load capacity Wf in the lateral direction when the third fixed throttle 38 is formed and when it is not formed. From this graph, when the third fixed throttle 38 is formed, a linear relationship is obtained in which the lateral load capacity increases in proportion to the load capacity of the bearing, and the third fixed throttle 38 is formed. If not, it can be seen that the load capacity in the lateral direction hardly changes even if the load capacity of the bearing increases. Also from this result, it can be seen that by forming the third fixed throttle 38, damage and wear of the inner surface of the movable object 14 and the upper portion 10A of the bearing body can be suppressed.
[0026]
FIG. 4B is a graph showing the relationship between the load capacity W of the bearing and the load capacity Wf in the lateral direction when the capillary diameter of the third fixed throttle 38 is changed. When the capillary diameter is 0.10 mm, the load capacity Wf in the lateral direction with respect to the load capacity W of the bearing is the largest, and when the capillary diameter is 0.20 mm, the load capacity Wf in the lateral direction has a capillary diameter of 0.10 mm. About half of the case. And when a capillary diameter is 0.30 mm or more, it turns out that the load capacity Wf of a horizontal direction becomes an extremely low value compared with the case where a capillary diameter is 0.10 mm. Therefore, the capillary diameter of the third fixed diaphragm 38 is preferably 0.10 mm to 0.20 mm.
[0027]
FIG. 4C shows the relationship between the clearance 18 between the load shaft 16 and the bearing body 10 = h2 and the clearance 68 = h1 between the first fixed throttle 50 and the movable object 14 and the load capacity W of the bearing. It is a graph to show. Here, “Ps” indicates the fluid pressure from the fluid supply port 42, but it can be seen that both h1 and h2 are not affected by Ps and take a specific value with respect to the load capacity of the bearing.
[0028]
Moreover, the variable throttle hydrostatic bearing of the present invention can be a variable throttle hydrostatic bearing having a configuration different from that of the variable throttle hydrostatic bearing of the above-described embodiment. A variable throttle hydrostatic bearing having another configuration will be described as a second embodiment with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected and demonstrated about the same part as the variable throttle type hydrostatic bearing of 1st Embodiment.
[0029]
[Second Embodiment]
As shown in FIG. 5, a fluid supply port 42 and a fluid discharge path 66 are formed in the bearing body 10 of the variable throttle hydrostatic bearing 12, and an object 50 A in which the first fixed throttle 50 is formed. A movable object 14 is built in. In the fixed object 50A, a lower pocket 46 is formed on the fluid outflow side, and a first fixed throttle 50 is formed so as to penetrate the upper and lower surfaces. The movable object 14 has an upper pocket 20 formed on the fluid outflow side, and a second fixed throttle 40 formed by a capillary hole so as to penetrate the upper and lower surfaces. Further, side pockets 36 are formed at four equally spaced positions on the outer peripheral side surface of the movable object 14, and a third fixed throttle 38 is formed so as to communicate with the side pocket 36 from the fluid inflow side of the movable object 14. Is formed. The load shaft 16 and the variable throttle hydrostatic bearing 12 are disposed with a gap 18 therebetween, and the upper pocket 20 side is in contact with the load shaft 16 through the gap 18.
[0030]
Since the operation of the variable throttle hydrostatic bearing of the present embodiment is the same as that of the variable throttle hydrostatic bearing of the first embodiment described above, description thereof is omitted.
[0031]
Also in the present embodiment, since the fluid film is formed by the fluid flowing out from the third fixed throttle 38 in the gap 32 between the inner wall surface of the bearing body 10 and the movable object 14, the movable object 14 It becomes a shock absorbing material for collision and contact with the inner wall surface of the bearing body 10 at the time of displacement, and damage and wear of the movable object 14 and the inner wall of the bearing body 10 can be suppressed.
.
[0032]
In the two embodiments described above, examples of thrust bearings have been described, but the present invention can also be applied to journal bearings. That is, for the journal bearing as well, by providing a flow path in the second fixed throttle, a fluid is flowed between the second fixed throttle and the inner wall surface of the bearing body to form a fluid film. It is possible to reduce damage, wear, etc. due to contact with the bearing main body when the second fixed throttle made of is moved. FIG. 6 shows an outline of an example in which the variable throttle hydrostatic bearing of the second embodiment is applied to a journal bearing.
[0033]
In the above-described two embodiments, the capillary aperture is used as the first fixed throttle and the second fixed throttle. However, the first fixed throttle and the second fixed throttle are formed on the porous object. It is also possible to use a narrowed aperture. In addition, it is also possible to use a capillary aperture as a first fixed aperture and a porous aperture formed in a porous object as a second fixed aperture. It is also possible to use a restriction by a capillary hole as a second fixed restriction by using a restriction by a porous formed in the object. Schematic diagrams of examples in which the throttle is used in the variable throttle hydrostatic bearing of the second embodiment are shown in FIGS.
[0034]
FIG. 7 is an example of a thrust bearing that uses a porous diaphragm formed in a porous object in the first fixed throttle and the second fixed throttle, and FIG. 8 shows the first fixed throttle and the second fixed throttle. FIG. 9 shows an example of a journal bearing using a porous aperture formed in a porous body in the aperture, and FIG. 9 shows a case where a capillary aperture is used for the first fixed aperture and a porous object is formed in the second fixed aperture. FIG. 10 shows an example of a thrust bearing using a porous aperture, and FIG. 10 uses a capillary aperture for the first fixed aperture, and uses the aperture formed in the porous object for the second fixed aperture. FIG. 11 is an example of a thrust bearing using a porous diaphragm formed in a porous body for the first fixed throttle and a capillary diaphragm aperture for the second fixed throttle. FIG. 12 shows a porous object in the first fixed throttle. Using the aperture by the formed porous, it is an example of a journal bearing using the aperture by capillary hole to the second fixed throttle.
[0035]
As shown in FIG. 13, a journal bearing can be configured by using a plurality of the thrust bearings of the above-described embodiment.
[0036]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, when the load shaft is displaced, the fluid pressure in the first chamber is increased and the movable object is displaced toward the first fixed throttle. Due to this displacement, the fluid pressure in the second chamber rises, and the fluid flowing in from the first fixed throttle flows into the first chamber through the second fixed throttle and increases the pressure to prevent displacement of the load shaft. At the same time, the fluid flowing in from the first fixed throttle flows through the third fixed throttle formed in the movable object and flows out into the gap formed between the inner wall of the bearing body and the opposed part of the movable object. Since a fluid film is formed on the surface of the movable body, the movable body and the inner wall of the bearing body are prevented from being damaged or worn due to collision or friction between the movable body and the bearing body when the movable body is displaced due to fluctuations in the load axis, etc. The effect that a proper operation can be secured is obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view of a variable throttle hydrostatic bearing according to a first embodiment.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a variable throttle hydrostatic bearing of the first embodiment.
FIG. 3 is an enlarged sectional view of a movable object and its surroundings according to the first embodiment.
4A is a diagram comparing the relationship between the load capacity of the bearing and the load capacity in the lateral direction when the third fixed aperture is formed and when it is not formed, and FIG. It is the figure which compared the relationship between the load capacity | capacitance of a bearing corresponding to the change of the capillary diameter of a fixed throttle, and the load capacity of a horizontal direction, (C) is the clearance gap (h2) of a load shaft and a bearing, and the 1st fixed throttle. It is a graph which shows the relationship between the clearance gap (h1) of a movable object, and the load capacity of a bearing.
FIG. 5 is a schematic sectional view of a variable throttle hydrostatic bearing according to a second embodiment.
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view when the variable throttle hydrostatic bearing of the second embodiment is applied to a journal bearing. FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of another example when the variable throttle hydrostatic bearing of the second embodiment is applied to a thrust bearing.
FIG. 8 is a schematic sectional view of another example in which the variable throttle hydrostatic bearing of the second embodiment is applied to a journal bearing.
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view of another example when the variable throttle hydrostatic bearing of the second embodiment is applied to a thrust bearing.
FIG. 10 is a schematic sectional view of another example when the variable throttle hydrostatic bearing of the second embodiment is applied to a journal bearing.
FIG. 11 is a schematic sectional view of another example when the variable throttle hydrostatic bearing of the second embodiment is applied to a thrust bearing.
FIG. 12 is a schematic sectional view of another example when the variable throttle hydrostatic bearing of the second embodiment is applied to a journal bearing.
FIG. 13 is a schematic sectional view of a journal bearing constituted by using a plurality of variable throttle hydrostatic bearings of a second embodiment.
FIG. 14 is an example of a conventional variable throttle hydrostatic bearing.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Bearing main body 12 Variable throttle-type hydrostatic bearing 14 Movable object 16 Load shaft 18 Clearance 20 Upper pocket 22 Restriction movable part 24 Lower pocket 26 Pressure gauge 32 Clearance 34 Upper pocket 36 Side pocket 38 Third fixed restriction 40 Second Fixed throttle 42 Fluid supply port 46 Passage 48 Lower pocket 50 First fixed throttle 54 Protrusion 56 Annular pocket 64 Channel 66 Fluid discharge channel 68 Clearance

Claims

流体を供給するための流体供給口、前記流体供給口から供給された流体の流量を絞って内部に流入させる第１の固定絞り、及び流入した流体を排出するための流体排出口を備え、負荷軸に対して間隔を隔てて配置される軸受本体と、
前記軸受本体内部に移動可能に収納され、かつ前記軸受本体内部を負荷軸側の第１の部屋と、前記第１の固定絞り及び前記流体排出口に連通された第２の部屋とに区画すると共に、第１の部屋と第２の部屋とを連通して第１の部屋から第２の部屋に流入する流体及び第２の部屋から第１の部屋に流入する流体の少なくとも一方の流量を絞る第２の固定絞り、及び一端が第２の部屋に開口しかつ他端が前記軸受本体の内壁との対向部に開口して前記軸受本体の内壁方向への流体の流量を絞り前記軸受本体の内壁との間に流体膜を形成する第３の固定絞り、が形成された可動物体と、
を備えた可変絞り形静圧軸受。A fluid supply port for supplying a fluid, a first fixed throttle for restricting the flow rate of the fluid supplied from the fluid supply port to flow into the inside, and a fluid discharge port for discharging the fluid that has flowed in, A bearing body disposed at a distance from the shaft;
The bearing body is movably accommodated in the bearing body, and the bearing body is partitioned into a first chamber on the load shaft side and a second chamber communicated with the first fixed throttle and the fluid discharge port. In addition, the flow rate of at least one of the fluid flowing from the first chamber to the second chamber and the fluid flowing from the second chamber to the first chamber is reduced by communicating the first chamber and the second chamber. second fixed throttle, and the bearing body, one end of Ri down the flow of fluid to the inner wall direction of the opening to the bearing body portion facing the inner wall of the second of said opening vital other end bearing body in the room a movable object which third fixed stop that form a fluid film, is formed between the inner wall,
Variable throttle hydrostatic bearing with

前記第１の固定絞り及び前記第２の固定絞りの少なくとも一方が多孔質物体に形成された多孔による絞りであることを特徴とする請求項１に記載の可変絞り形静圧軸受。 2. The variable throttle hydrostatic bearing according to claim 1, wherein at least one of the first fixed throttle and the second fixed throttle is a porous throttle formed in a porous body.

前記第１の固定絞り及び前記第２の固定絞りの少なくとも一方が毛細管孔による絞りであることを特徴とする請求項１に記載の可変絞り形静圧軸受。 2. The variable throttle hydrostatic bearing according to claim 1, wherein at least one of the first fixed throttle and the second fixed throttle is a throttle formed by a capillary hole.

前記第１の固定絞りが毛細管孔による絞りであり、前記第２の固定絞りが多孔質物体に形成された多孔による絞りであることを特徴とする請求項１に記載の可変絞り形静圧軸受。 2. The variable throttle hydrostatic bearing according to claim 1, wherein the first fixed throttle is a throttle by a capillary hole, and the second fixed throttle is a throttle by a porous formed in a porous object. .

前記第１の固定絞りが多孔質物体に形成された多孔による絞りであり、前記第２の固定絞りが毛細管孔による絞りであることを特徴とする請求項１に記載の可変絞り形静圧軸受。 2. The variable throttle hydrostatic bearing according to claim 1, wherein the first fixed throttle is a throttle by a porous formed in a porous object, and the second fixed throttle is a throttle by a capillary hole. .

前記第１の固定絞りをオリフィス効果による絞りとすることを特徴とする請求項１に記載の可変絞り形静圧軸受。 2. The variable throttle hydrostatic bearing according to claim 1, wherein the first fixed throttle is a throttle based on an orifice effect.

請求項１乃至請求項６のいづれか１項に記載の可変絞り形静圧軸受をスラスト軸受とした可変絞り形静圧軸受。 7. A variable throttle hydrostatic bearing in which the variable throttle hydrostatic bearing according to any one of claims 1 to 6 is a thrust bearing.

請求項７に記載の可変絞り形静圧軸受を複数個使用することによりジャーナル軸受を構成する可変絞り形静圧軸受。 A variable throttle hydrostatic bearing that constitutes a journal bearing by using a plurality of variable throttle hydrostatic bearings according to claim 7.