JPH08219159A - 静圧気体軸受 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】複数の多孔質部材からなるラジアル軸受および
多孔質部材からなるスラスト軸受を一体に形成すること
により、良好な同軸度が確保でき、組立て及び調整が容
易な静圧気体軸受を提供する。 【構成】ハウジング１の内径面１ｂに少なくとも二個の
Ｏリング３を介してスリーブ２０を弾性支持し、スリー
ブ２０の内径面には軸方向に離れた複数箇所に円筒状の
多孔質部材からなるラジアル軸受４とドーナツ板状の多
孔質部材からなるスラスト軸受１２とを実質的に一体に
設け、各軸受４，１２には軸受すきまを介して軸５が嵌
合して対向し、給気孔６，２５，３０から各軸受４，１
２を介して軸受すきまに圧縮気体を噴出する構成とし
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、高周速化されたター
ボ機器の主軸や回転テーブル等に用いられる高速回転型
の静圧気体軸受の改良に関し、複数の軸受を一体化した
ことにより高い加工精度を確保してかじり等の不具合を
なくすると共に、組立て・調整を簡素化したものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の高速回転型の静圧気体軸
受としては、例えば図２に示すようなものがある。この
ものは、ハウジング１の内径面に、軸方向に間隔をおい
てそれぞれ独立した二個のスリーブ２が、それぞれ二個
づつのＯリング３を介して弾性支持され、各スリーブ２
毎に内径面に円筒状の多孔質部材からなるラジアル軸受
４が固定して取り付けられている。それらのラジアル軸
受４に図示されない僅かの軸受すきまを介して中空の軸
５が嵌合して対向している。各ラジアル軸受４には、ハ
ウジング１に設けられた給気孔６からスリーブ２を経て
圧縮気体が供給されラジアル軸受４の表面から軸受すき
まに噴出して軸５が支持される。噴出した圧縮気体は、
軸５に設けた排気孔７を抜けて軸５の軸心に設けた中空
軸孔５ａから外部へ排出される。

【０００３】軸５のスラスト方向の拘束は、一方のラジ
アル軸受４の近くにラジアル軸受４とは別体に独立して
配設した一対のスラスト軸受１２による。すなわち、軸
５の一端側部をハウジング１の軸方向外側に突出させ、
そこにフランジ状の鍔部１０を径方向に突設し、その左
右の平面部がスラスト受面１１，１１とされている。各
スラスト受面１１にそれぞれ図示されない僅かの軸受す
きまを介して対向させた一対のスラスト軸受１２，１２
が各々のスラスト軸受ケース１３に固定支持され、軸方
向内側の軸受ケース１３はハウジング１に固定され、軸
方向外側の軸受ケース１３は間座５０を介して軸方向内
側の軸受ケース１３に固定される。これらのスラスト軸
受１２も図示されてはいないが静圧気体軸受であり、ス
ラスト軸受ケース１３に設けられた給気孔から圧縮気体
を供給する。

【０００４】各スリーブ２をハウジング１にそれぞれ弾
性支持するＯリング３は、軸５が高速回転した場合の振
れ回りを吸収するものである。スラスト軸受ケース１３
の方は、Ｏリングを介さずに直接にハウジング１に取り
付けてある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の静圧気体軸受は、ラジアル軸受とスラスト軸受とが
全く別体の独立した部品から構成されている上、更に複
数のラジアル軸受同志および複数のスラスト軸受同志も
又それぞれ独立した別体の部品から構成されているた
め、これら各軸受同志をハウジングに個別に組み込んで
良好な同軸度をもつ静圧気体軸受を組み立てることは非
常に困難であり、例えばラジアル軸受の軸方向に間隔を
おいて組み付けた複数の多孔質部材のどちらかの軸受面
が軸の受面と接触を起こし易いという問題点がある。特
に高速回転ではその可能性が高い。そうした接触を防止
するには、組み込んだラジアル軸受面同士のずれを調整
しなければならないが、微妙な調整は至難の技であり、
ある程度調整できたとしても、わずかなずれが原因で運
転中に接触を起すことも多い。こうした問題は、スラス
ト軸受についても同様に発生している。

【０００６】そこでこの発明は、そのような従来の問題
点に着目してなされたものであり、軸方向に間隔をおい
て配置した複数の多孔質部材からなるラジアル軸受およ
びスラスト軸受を実質的に一体のものとして形成するこ
とにより、良好な同軸度が確保でき、組立て及び調整が
容易な静圧気体軸受を提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明の静圧気体軸受
は、ハウジングの内径面に少なくとも二個のＯリングを
介してスリーブを弾性支持し、該スリーブの内径面には
複数箇の円筒状の多孔質部材からなるラジアル軸受とド
ーナツ板状の多孔質部材からなるスラスト軸受とをそれ
ぞれ軸方向に離して取付け、前記ラジアル軸受及びスラ
スト軸受に軸受すきまを介して軸が対向し、前記スリー
ブに設けた給気孔からラジアル軸受及びスラスト軸受を
介して軸受すきまに圧縮気体を噴出することを特徴とす
るものである。

【０００８】

【作用】軸方向に離れた複数個所に配設する多孔質部材
からなるラジアル軸受４およびスラスト軸受１２を、実
質的に一個の共通のスリーブと一体化したため、スリー
ブに取り付けた状態でそれらのうちの複数の軸受を同時
加工できる。これにより、軸受面の同軸度が確保され、
軸受の組立て及び調整が簡単にでき、かつ軸受面と軸と
の接触事故も防止できる。

【０００９】Ｏリングは、スリーブをハウジングに弾性
支持して軸が高速回転した場合のスリーブの振れ回りを
吸収する。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図１は本発明の一実施例の断面図である。なお従
来と同一又は相当部分には同一の符号を付している。ハ
ウジング１の内径面１ｂに、実質的に一個の円筒とされ
たスリーブ２０が、スリーブ２０の外径面の両端部に設
けた溝にそれぞれ配設した二個のＯリング３，３を介し
て弾性支持されている。そのスリーブ２０は、四個の同
一外径のスリーブ部材２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ
を一体に接合して形成したもので、内面に複数（この実
施例では二個）のラジアル軸受４と一対のスラスト軸受
１２とが組み込まれて取付けられている。そして、ハウ
ジング１の軸心部に、中空の軸５が、それらのラジアル
軸受４及びスラスト軸受１２に図示されない僅かの軸受
すきまを介して支持され回転自在に嵌合して対向してい
る。

【００１１】より詳細に説明すると、ハウジング１の胴
部にハウジング外面１ａから内径面１ｂに貫通する一本
の給気孔６が形成されている。スリーブ２０の外径面２
０ａはハウジング１の内径面１ｂより小径で、両面間に
二個のＯリング３，３で封じられた環状の空間からなる
給気室２１が設けられている。スリーブ２０の構成部材
である円筒状のスリーブ部材２０Ａには、内径面の軸方
向両端部に中央部より大径の環状凹部２２が設けられ、
その環状凹部２２内に二個のラジアル軸受４を構成する
円筒状の多孔質部材がそれぞれ固定して取り付けられて
いる。一個のスリーブ部材２０Ａに軸方向に離して固着
された二つのラジアル軸受４，４は、その軸受面４ａを
同時加工して同軸度が確保されている。

【００１２】各ラジアル軸受４の外径面には浅い周溝が
給気室２４として形成され、両給気室２１，２４を連通
させる給気孔２５がスリーブ部材２０Ａを半径方向に貫
通してそれぞれ設けられている。一方、軸５には二個の
ラジアル軸受４，４の間の位置に、軸外面から軸５の軸
心に設けた中空軸孔５ａに連通する排気孔７が設けら
れ、ラジアル軸受４の軸受面から噴出した圧縮気体をそ
の排気孔７から排気するようになっている。

【００１３】軸５をスラスト方向に拘束する一対のスラ
スト軸受１２は、いずれも一方のラジアル軸受４から軸
方向に離れて配設され、軸５の一端側部に突設したフラ
ンジ状の鍔部１０の平面状のスラスト受面１１，１１を
挟持する一対のドーナツ板状の多孔質部材よりなるが、
ラジアル軸受４を装着したスリーブ２０Ａに一体化して
装着している点が従来とは異なる。

【００１４】すなわち、一方のスラスト軸受１２は環状
のスリーブ部材２０Ｂの内径面に設けた凹部に嵌合して
取付けられている。このスリーブ部材２０Ｂをスリーブ
部材２０Ａ（ラジアル軸受４が装着されている）の一端
面に固着し、軸５をラジアル軸受４に嵌合して対向す
る。続いて軸５の鍔部１０の厚さに一対のスラスト軸受
すきまを加えた厚さの環状のスリーブ部材２０Ｃをスリ
ーブ部材２０Ｂの端面に固着し、更にそのスリーブ部材
２０Ｃの端面に他のスリーブ部材２０Ｄを固着する。こ
のスリーブ部材２０Ｄには前記スリーブ部材２０Ｂとは
勝手違いに設けた凹部に他方のスラスト軸受１２が嵌合
固着され、一方のスラスト軸受と他方のスラスト軸受は
軸方向に離れている。なお、スリーブ部材２０Ｂ，２０
Ｄには、外径面からスラスト軸受１２に至る半径方向の
給気孔３０がそれぞれに設けてある。また、軸５の鍔部
１０には、スラスト軸受１２の平面状の軸受面１２ａか
ら噴出した圧縮気体を排気する排気孔３１が、半径方向
及び軸方向にそれぞれ設けられ、この排気孔３１は中空
軸孔５ａに連通させてある。

【００１５】各スリーブ部材２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，
２０Ｄの互の固着手段としては、ねじ止め，接着，溶接
等のいずれでも良く、スリーブ２０は剛体となってい
る。こうして、スラスト軸受の軸受面１２ａが軸の鍔部
１０のスラスト受面１１に軸受すきまを介して対向する
スラスト軸受１２が、ラジアル軸受４と一体化して形成
され、軸５をラジアル方向およびスラスト方向に支持す
る静圧軸受ブロックが形成される。この静圧軸受ブロッ
クをハウジング１の内径面内に挿入した後にハウジング
１の一端に蓋３２を取り付けて固定することにより静圧
気体軸受が完成する。

【００１６】次ぎに作用を述べる。スリーブ部材２０Ａ
の内径面の二箇所の環状凹部２２に、それぞれラジアル
軸受４，４を組み付けて、それら二つのラジアル軸受
４，４の内径面であるラジアル軸受面４ａを同時加工し
て、両ラジアル軸受面４ａ，４ａの同軸度を確保する。
両方のラジアル軸受４，４とスリーブ部材２０Ａとは一
体であるから、この同時加工は容易であり、所定の同軸
度が確保できる。したがって、ラジアル軸受４に軸５を
嵌合した後の調整も容易になり、軸５の回転中にいずれ
かのラジアル軸受のラジアル軸受面４ａが軸５に接触す
るようなおそれはない。

【００１７】また、この実施例によれば、二個のラジア
ル軸受４と一対のスラスト軸受１２とを実質的に一体の
スリーブ２０に一体的に固定して取り付けたブロックを
ハウジング１に装着して組み立てるので、各軸受の組立
および調整が至って簡単にできる。組み立てた静圧気体
軸受を作動させるときは、ハウジング１の給気孔６から
圧縮空気を供給する。その圧縮空気は給気室２１，給気
孔２５，給気室２４を経てラジアル軸受４内に入り、そ
こを通ってラジアル軸受の内周面のラジアル軸受４面４
ａから均一に噴出する。これにより、ラジアル軸受すき
まに圧力の高い空気層が形成されて、軸５はラジアル軸
受面４ａに非接触に浮上支持される。ラジアル軸受面４
ａから噴出した圧縮空気はラジアル軸受すきまに空気膜
を形成して軸５をラジアル方向に支持しながら排気孔７
から中空軸孔５ａを経て大気中へ流出する。

【００１８】また、給気室２１内の圧縮空気は、スリー
ブ２０の給気孔３０を経てスラスト軸受１２にも供給さ
れる。スラスト軸受１２の軸受面１２ａから噴出した圧
縮空気は、軸５の鍔部１０の左右のスラスト受面１１と
の間の図示されない軸受すきまに、圧力の高い空気層を
形成する。これにより、軸５は、スラスト方向にも非接
触に支持される。その後、圧縮気体は鍔部１０に設けた
排気孔３１から中空軸孔５ａを経て大気中へ流出する。

【００１９】こうして、ラジアル軸受４及びスラスト軸
受１２により非接触に支持された軸５が高速回転した場
合も、軸の振れ回りはスリーブ２０をハウジング１に弾
性支持しているＯリング３，３３により吸収され、した
がって軸受面と軸との接触が生じることもなく、安定し
た回転が保証される。なお、上記の実施例では、スリー
ブ２０の軸方向の両端面に設けた周みぞにもＯリング３
３，３３を装着して、スリーブ２０をハウジングのスラ
スト方向にも弾性支持しているが、このスラスト方向の
支持用Ｏリング３３はなくても良い。

【００２０】また、スラスト軸受１２を一個として垂直
に配設した軸５の重力を支持するようにしても良い。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、ハウジングの内径面にＯリングを介して弾性支持し
た一個のスリーブの内径面に、多孔質部材からなる複数
個のラジアル軸受との多孔質部材からなるスラスト軸受
とを一体に取り付けたため、各軸受が実質的に一体部品
となり、その組立及び調整作業も簡素化されるという効
果を奏する。

【００２２】また、加工時に複数のラジアル軸受面を同
時加工することができて容易に同軸度が確保されるか
ら、軸受作動中に二つの軸受面のいずれかが軸と接触す
る不具合が発生しないという効果が得られる。更に、軸
の高速回転においても、スラスト軸受とラジアル軸受と
が一体となった部材の軸振れがＯリングを介して吸収さ
れ、軸受面と軸との接触が防止される。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例の断面図である。

【図２】従来の静圧気体軸受の断面図である。

【符号の説明】

１ ハウジング ３ Ｏリング ４ ラジアル軸受 ５ 軸 ６ 給気孔 １２ スラスト軸受 ２０ スリーブ ２０Ａ スリーブ部材 ２０Ｂ スリーブ部材 ２０Ｃ スリーブ部材 ２０Ｄ スリーブ部材 ２５ 給気孔 ３０ 給気孔

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ハウジングの内径面に少なくとも二個の
   Ｏリングを介してスリーブを弾性支持し、該スリーブの
   内径面には複数箇の円筒状の多孔質部材からなるラジア
   ル軸受とドーナツ板状の多孔質部材からなるスラスト軸
   受とをそれぞれ軸方向に離して取付け、前記ラジアル軸
   受及びスラスト軸受に軸受すきまを介して軸が対向し、
   前記スリーブに設けた給気孔からラジアル軸受及びスラ
   スト軸受を介して軸受すきまに圧縮気体を噴出する静圧
   気体軸受。