WO2023042480A1 - 静圧気体軸受を構成する気体絞り構造および静圧気体軸受 - Google Patents

静圧気体軸受を構成する気体絞り構造および静圧気体軸受 Download PDF

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WO2023042480A1
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pocket hole
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static pressure
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彰彦 伊藤
博嗣 冨田
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オイレス工業株式会社
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C32/00—Bearings not otherwise provided for
    • F16C32/06—Bearings not otherwise provided for with moving member supported by a fluid cushion formed, at least to a large extent, otherwise than by movement of the shaft, e.g. hydrostatic air-cushion bearings

Definitions

  • the present invention relates to a gas throttle structure and a static pressure gas bearing that constitute a static pressure gas bearing.
  • the part called the throttle that acts as a resistance to the gas flow is between the object to be supported and the hydrostatic gas bearing. It is provided in front of the gap (bearing clearance) between them.
  • an orifice throttle using an orifice is known as one of the gas throttle structures that constitute such a static pressure gas bearing (for example, Patent Document 1).
  • the gas that flows in from the inflow passage is throttled once by the orifice, flows into a space called a pocket between the orifice and the bearing clearance, flows from the pocket into the bearing clearance, and rotates the shaft. Support.
  • the static pressure gas bearing ejects gas substantially perpendicularly to the bearing surface of the static pressure gas bearing facing the object to be supported. It was not possible to move the supporting object. Therefore, in order to move the object to be supported while supporting it in a non-contact state, gas is jetted obliquely to the bearing surface to support the object not only in a non-contact manner, but also to move the object along the bearing surface. Although it is conceivable to move it by pressing, it is difficult to directly form an aperture diagonally with respect to the bearing surface by drilling while maintaining the machining accuracy of the micron order.
  • the invention according to claim 1 is a gas throttling structure that constitutes a static pressure gas bearing that supports an object to be supported in a non-contact state by forming it on a single base material and ejecting gas, wherein the gas is A gas channel portion communicating with an air supply source to be supplied, and a pocket hole portion communicating with an outlet end of the gas channel portion and having a jet port end facing the support object, wherein the jet port of the pocket hole portion A part of the pocket hole portion and a part of the gas channel portion overlap when viewed from the end side, and the central axis of the gas channel portion and the pocket when viewed from the ejection port end side of the pocket hole portion.
  • the problem described above is solved by eccentrically aligning the central axis of the hole portion.
  • the invention according to claim 2 is a static pressure gas bearing that supports an object to be supported in a non-contact state by forming a single base material and ejecting gas, wherein the gas is ejected according to claim 1.
  • the gas throttle structure described above is provided, and the jet end of the pocket hole portion of the gas throttle structure is flush with the bearing surface facing the support object, thereby further solving the above-described problems. .
  • the invention according to claim 3 is a static pressure gas bearing that supports an object to be supported in a non-contact state by forming a single base material and ejecting gas, wherein the gas is ejected according to claim 1.
  • a plurality of the gas restricting structures described above are arranged, and the ejection port end of the pocket hole portion of the gas restricting structure is flush with the bearing surface facing the support object, and one of the adjacently arranged gas restricting structures so that the movement direction of the object to be supported by the gas ejected from the pocket hole portion of the adjacent gas throttle structure is opposite to the movement direction of the object to be supported by the gas ejected from the other pocket hole portion of the adjacently arranged gas throttle structure.
  • the above-described problems can be further solved by arranging the gas throttling structure adjacently.
  • the invention according to claim 4 is a static pressure gas bearing which is formed of a single base material and which supports an object to be supported in a non-contact state by ejecting gas, wherein the gas is ejected according to claim 1.
  • the gas throttling structure described above is disposed in plurality, and the ejection port end of the pocket hole portion of the gas throttling structure is flush with the bearing surface facing the support object, and the gas is ejected from the gas throttling structure.
  • a part of the pocket hole portion and a part of the gas passage portion overlap when viewed from the ejection port end side of the pocket hole portion.
  • the gas channel portion is eccentric when viewed from the ejection port end side of the pocket hole portion.
  • the overlapped portion of the pocket hole portion and the pocket hole portion becomes the aperture, not only can the area of the aperture be easily reduced compared to the case where the aperture is manufactured by drilling, but also the central axis of the gas flow path portion and the aperture and the central axis of the pocket hole portion are eccentric to each other when viewed from the ejection port end side of the pocket hole portion, gas can be jetted obliquely from the ejection port end of the pocket hole portion.
  • the static pressure gas bearing of the invention according to claim 2, it has the gas throttling structure according to claim 1 for ejecting gas, and the ejection port end of the pocket hole portion of the gas throttling structure faces the support object.
  • the overlapping portion of the gas flow path portion and the pocket hole portion becomes a throttle when viewed from the side of the bearing surface flush with the ejection port end of the pocket hole portion.
  • the area of the throttle be easily reduced compared to the case where it is manufactured by opening, but also the central axis of the gas passage portion, the central axis of the throttle, and the central axis of the pocket hole are aligned when viewed from the bearing surface side.
  • the gas Since the gas is eccentric to each other and ejected from the ejection port end of the pocket hole portion obliquely to the bearing surface, it not only supports the object to be supported in a non-contact state, but also supports the object to be supported along the bearing surface. can be moved by That is, it is possible to increase the rigidity while reducing the air consumption flow rate by reducing the area of the throttle, and to move the support object along the bearing surface while supporting it in a non-contact state.
  • a plurality of the gas throttle structures according to claim 1 for ejecting gas are arranged, and the ejection port end of the pocket hole portion of the gas throttle structure is connected to the support object.
  • the overlapping portion of the gas flow path portion and the pocket hole portion becomes a throttle when viewed from the bearing surface side flush with the ejection port end of the pocket hole portion.
  • the gas throttling structure is arranged adjacent to the static pressure gas bearing so as to be opposite to the moving direction of the supported object by the gas ejected from the other pocket hole portion of the gas throttling structure arranged adjacently. Since the movement of the object to be supported is canceled, the object to be supported can be supported at a fixed position with respect to the hydrostatic gas bearing in a non-contact state. In other words, the area of the throttle can be reduced to reduce the air consumption flow rate and increase the rigidity, and the object to be supported can be supported at a fixed position and in a non-contact state with respect to the hydrostatic gas bearing.
  • a plurality of gas throttle structures according to claim 1 for ejecting gas are arranged, and the ejection port end of the pocket hole portion of the gas throttle structure is connected to the support object.
  • the overlapping portion of the gas flow path portion and the pocket hole portion becomes a throttle when viewed from the bearing surface side flush with the ejection port end of the pocket hole portion.
  • the gas throttle structure is designed so that the sum of the ejection direction vectors in which the gas is ejected from the gas throttle structure becomes 0.
  • the object to be supported can be supported at a fixed position and in a non-contact state with respect to the static pressure gas bearings.
  • the area of the throttle can be reduced to reduce the air consumption flow rate and increase the rigidity, and the object to be supported can be supported at a fixed position and in a non-contact state with respect to the hydrostatic gas bearing.
  • FIG. 1 is a perspective view of a static pressure gas bearing that is an embodiment of the present invention
  • FIG. FIG. 2 is a side view of FIG. 1; IIIA-IIIA cross-sectional view of FIG. 2 showing the cross-sectional structure of the static pressure gas bearing.
  • IIIB enlarged view of FIG. 3A.
  • FIG. 3B is an enlarged view of a main part of the gas throttling member shown in FIG. 3A viewed from IVA; IVB enlarged view of FIG. 4A.
  • Sectional drawing which shows the 1st modification of the hydrostatic gas bearing of this invention.
  • FIG. 4 is a side development view showing a second modification of the static pressure gas bearing of the present invention;
  • the present invention relates to a gas restricting structure that constitutes a static pressure gas bearing that supports an object to be supported in a non-contact state by forming it on a single base material and ejecting gas, the gas restricting structure comprising an air supply source that supplies gas. and a pocket hole portion whose outlet end communicates with the outlet end of the gas channel portion and faces the object to be supported.
  • a part of the gas channel portion overlaps a part of the gas channel portion, and the central axis of the gas channel portion and the central axis of the pocket hole portion are eccentric when viewed from the ejection port end side of the pocket hole portion.
  • Any specific embodiment may be used as long as the gas is obliquely ejected from the ejection port end of the pocket hole portion while reducing the area.
  • the gas in the present invention may be any gas, preferably air.
  • the gas throttle structure of the present invention may be made of any material such as resin, metal, ceramics, etc., as long as it is formed on a single base material.
  • single base material as used herein may be formed of one type of material, or may be a member in which a plurality of types of materials are closely laminated to prevent gas from leaking between layers.
  • the cross-sectional shape of the gas channel portion and the cross-sectional shape of the pocket hole portion of the gas throttle structure of the present invention may be any shape as long as the throttle is formed when viewed from the ejection port end side of the pocket hole portion.
  • the diaphragm may have any shape.
  • the pocket hole portion is preferably equal to or less than the cross-sectional area of the gas channel portion, but the cross-sectional area of the pocket hole portion may be larger than the cross-sectional area of the gas channel portion.
  • the depth of the pocket hole portion of the gas throttling structure of the present invention may be any depth as long as self-excited vibration (pneumatic hammer) does not occur.
  • the static pressure gas bearing into which the gas throttle structure of the present invention is incorporated may be a thrust bearing that supports the axial load of the rotor, which is the object to be supported, or the radial load of the rotor, which is the object to be supported. It may be a journal bearing that supports a directional load, or a guide (slider) that supports the object while allowing linear motion.
  • the object supported by the hydrostatic gas bearing and its motion direction are not particularly limited.
  • FIG. 1 is a perspective view of a static pressure gas bearing that is an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a side view of FIG. 1
  • FIG. 3B is an enlarged view of IIIB of FIG. 3A
  • FIG. 4A is an enlarged view of a main portion of the gas throttling member shown in FIG. 3A viewed from IVA
  • FIG. 4B is an enlarged view of IVB of FIG. 4A. .
  • the static pressure gas bearing 100 is a hollow cylindrical bearing made of a single resin. It is supported in a non-contact state with a bearing clearance h. That is, the static pressure gas bearing 100 in this embodiment is a journal bearing that supports the radial load of the collar C. As shown in FIG.
  • a female screw hole 110 is formed in one end face of the static pressure gas bearing 100 as shown in FIG. The other end surface of the hydrostatic gas bearing 100 is closed.
  • the distal end of the female threaded hole 110 communicates with a cylindrical gas storage region 120 extending in the longitudinal direction.
  • a joint J connected to an air pipe T connected to an air supply source (not shown) is screwed into the female threaded hole 110 .
  • the static pressure gas bearing 100 is formed with eight gas introduction paths 130 radially extending from the gas storage region 120 .
  • the gas introduction path 130 communicates with a gas throttling structure 140 that ejects compressed air G that supports the collar C in a non-contact state.
  • the gas throttling structure 140 is composed of a gas channel portion 141 and a pocket hole portion 142, as shown in FIG. 3B.
  • the gas channel portion 141 has a rectangular shape in plan view, and communicates with the gas introduction channel 130 as shown in FIG. 3A. That is, the gas flow path portion 141 communicates with the air supply source via the gas introduction path 130 .
  • the pocket hole portion 142 has a rectangular shape in plan view as shown in FIGS. 4A and 4B. It communicates with outlet end 141a.
  • the spout end 142b of the pocket hole portion 142 is flush with the bearing surface 100A of the hydrostatic gas bearing 100 and faces the collar C. As shown in FIG.
  • the central axis Ac of the gas channel portion 141 and the central axis Ap of the pocket hole portion 142 of the gas throttle structure 140 are arranged on both sides of the straight line Lr, respectively, as shown in FIG. 4B.
  • a portion of the gas flow path portion 141 and a portion of the pocket hole portion 142 overlap each other, and this overlapped portion serves as a throttle 143 . That is, when viewed from the bearing surface 100A side, the central axis Ac of the gas flow path portion 141, the central axis Ar of the throttle 143, and the central axis Ap of the pocket hole portion 142 are eccentric to each other.
  • the gas restriction structures 140 adjacent in the circumferential direction are positioned on a straight line Lr in which the central axis Ar of the restriction 143 is perpendicular to the central axis of the static pressure gas bearing 100 in a side view. are doing.
  • the central axes Ac of the gas passage portions 141 of the gas throttle structures 140 adjacent in the circumferential direction and the central axes Ap of the pocket hole portions 142 of the gas throttle structures 140 adjacent in the circumferential direction are placed across the straight line Lr. are placed in Circumferentially adjacent gas throttling structures 140 have adjacent pocket hole portions 142 as shown in FIG. 4A.
  • Compressed air G supplied from an air supply source passes through an air pipe T and flows through a joint J into the gas storage area 120 of the static pressure gas bearing 100 . Then, as shown in FIG. 3A , the compressed air G flows through the gas introduction path 130 and enters the gas throttle structure 140 .
  • the compressed air G that has flowed into the gas throttle structure 140 is throttled by the throttle 143 and flows into the pocket hole portion 142 with increased pressure, and then flows from the pocket hole portion 142 into the bearing clearance h.
  • the central axis Ac of the gas flow path portion 141, the central axis Ar of the throttle 143, and the central axis Ap of the pocket hole portion 142 are eccentric to each other when viewed from the bearing surface 100A side, the ejection port of the pocket hole portion 142 Compressed air G ejected from the end 142b is ejected from the gas flow path portion 141 toward the pocket hole portion 142, that is, at an angle to the bearing surface 100A, as shown in FIGS. 3B and 4A.
  • a part of the pocket hole part 142 and a part of the gas flow path part 141 overlap when viewed from the ejection port end 142b side of the pocket hole part 142. Since the center axis Ac of the gas flow path portion 141 and the center axis Ap of the pocket hole portion 142 are eccentric when viewed from the ejection port end 142b side of the pocket hole portion 142, when the aperture 143 is produced by drilling, Not only can the area of the throttle 143 be easily reduced in comparison, but also the compressed air G can be obliquely jetted from the jet port end 142b of the pocket hole portion 142.
  • a plurality of the gas throttle structures 140 are arranged, and the compressed air G1 ejected from one of the pocket hole portions 142 of the gas throttle structures 140 arranged adjacent to each other in the circumferential direction
  • the movement direction D1 of the collar C which is the object to be supported, is opposite to the movement direction D2 of the object to be supported by the compressed air G2 ejected from the other pocket hole portion 142 of the gas throttle structure 140 adjacent in the circumferential direction.
  • the gas throttle structure 140 is arranged adjacently, so that the collar C can be supported at a fixed position with respect to the hydrostatic gas bearing 100 in a non-contact state.
  • the static pressure gas bearing 100 has eight gas throttling structures 140 equally spaced in the circumferential direction and two in the longitudinal direction.
  • any arrangement may be used depending on the shape of the bearing and the object to be supported.
  • a plurality of gas restricting structures 140 are arranged, and the collar C, which is an object to be supported by the compressed air G1 ejected from one of the pocket hole portions 142 of the gas restricting structures 140 arranged adjacent to each other in the circumferential direction, is supported.
  • the gas restricting structure 140 is arranged such that the moving direction D1 is opposite to the moving direction D2 of the object to be supported by the compressed air G2 ejected from the other pocket hole portion 142 of the gas restricting structure 140 which is arranged adjacently in the circumferential direction.
  • the arrangement of the gas throttling structure in the static pressure gas bearing is not limited to this.
  • a plurality of gas throttling structures may be arranged, and the gas throttling structures may be arranged such that the sum of ejection direction vectors in which gas is ejected from the gas throttling structures is zero.
  • the static pressure gas bearing 100 has eight gas throttle structures 140, but the number of gas throttle structures constituting the static pressure gas bearing is not limited to this. Any number may be used according to the shape of the bearing and the object to be supported.
  • FIG. 5A which is a cross-sectional view showing a static pressure gas bearing that is a first modified example of the present invention, only one gas throttle structure 140 may be provided.
  • the central axis of , the central axis of the aperture, and the central axis of the pocket hole portion are eccentric to each other, and the gas ejected from the ejection port end of the pocket hole portion is ejected obliquely to the bearing surface.
  • the object to be supported can be supported in a non-contact state, and the object to be supported can be moved along the bearing surface. That is, it is possible to increase the rigidity while reducing the air consumption flow rate by reducing the area of the throttle, and to move the support object along the bearing surface while supporting it in a non-contact state.
  • the gas throttle structure 140 adjacent in the circumferential direction is located on the straight line Lr in which the central axis Ar of the throttle 143 is perpendicular to the central axis of the static pressure gas bearing 100 in plan view.
  • the central axis Ar of the throttle 143 may not be positioned on the straight line Lr perpendicular to the central axis of the static pressure gas bearing 100 in plan view.
  • the pocket hole portions 142 are adjacent to each other in the circumferentially adjacent gas throttle structures 140, but FIG. , the gas channel portion 141 and the pocket hole portion 142 may be adjacent in the circumferentially adjacent gas restriction structures 140 .
  • the gas ejected from the ejection port end of each pocket hole portion is ejected obliquely with respect to the bearing surface.
  • the object to be supported can be moved along the bearing surface.
  • Reference Signs List 100 static pressure gas bearing 100A: bearing surface 110: female screw hole 120: gas storage area 130: gas introduction path 140: gas restriction structure 141: gas channel portion 141a ... Outlet end 142 ... Pocket hole portion 142a ... Injection port end 142b ... Jet port end 143 ... Restriction J: Joint T: Air pipe C: Collar (object to be supported) h: bearing clearance G: compressed air (gas) Ac ⁇ Central axis of gas passage Ar ⁇ Central axis of throttle Ap ⁇ Central axis of pocket hole

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Abstract

絞りの面積を小さくしつつポケット孔部分の噴出口端から斜めに気体を噴出する静圧気体軸受を構成する気体絞り構造および静圧気体軸受を提供すること。 単一の基材に形成されてカラーＣを非接触状態で支持する圧縮空気Ｇを噴出する静圧気体軸受１００に用いる気体絞り構造１４０であって、圧縮空気Ｇを供給する給気源と連通する気体流路部分１４１と、この気体流路部分１４１の出口端１４１ａに連通する噴出端１４２ｂがカラーＣと対向するポケット孔部分１４２とを備え、ポケット孔部分１４２の噴出口端１４２ｂ側から観てポケット孔部分１４２の一部と気体流路部分１４１の一部とが、重複し、ポケット孔部分１４２の噴出口端１４２ｂ側から観て気体流路部分１４１の中心軸Ａｃとポケット孔部分１４２の中心軸Ａｐとが偏心している。

Description

静圧気体軸受を構成する気体絞り構造および静圧気体軸受
　本発明は、静圧気体軸受を構成する気体絞り構造および静圧気体軸受に関する。
　軸受外から軸受内に導入した加圧流体の圧力を利用して支持対象物を支持する静圧気体軸受において、絞りと呼ばれる気体流の抵抗となる部分が支持対象物と静圧気体軸受との間の隙間（軸受すきま）の手前に設けられている。
　静圧気体軸受に絞りを設けることで、軸受すきまが小さくなると軸受すきま内全体に満たされている気体（気体膜）の圧力が上昇し、軸受すきまが大きくなると軸受すきま内の気体膜の圧力が低下するため、静圧気体軸受に加わる負荷荷重と軸受すきま内の気体膜の圧力が釣り合う位置で支持対象物を静圧気体軸受から浮き上がった状態で保持することができる。
　このような静圧気体軸受を構成する気体絞り構造の１つとして、従来、オリフィスを利用したオリフィス絞りが知られている（例えば、特許文献１）。
　オリフィス絞りを用いた静圧気体軸受は、流入路から流入する気体がオリフィスで一度絞られてポケットと呼ばれるオリフィスと軸受すきまとの間の空間に流入し、ポケットから軸受すきまに流入し、軸を支持している。
特開２００５－２８２６３５号公報（特に、図１）
　上述したような静圧気体軸受では、一般に、絞りの面積が小さければ小さいほど、消費流量が少なくなると共に軸受としての剛性（軸受すきまの変動に対する負荷容量（軸受内圧力の総和）の変動）が大きくなり、好ましい。
　さらに近年、装置全体の小型化に伴って軸受の小型化が進んでいることから、相対的に絞りも小型化する必要がある。
　しかしながら、絞りは切削工具やレーザー等による孔開け加工によって作製され、工具径やレーザー径の微細化には限界があることから、孔開け加工による絞りの小型化は難しく、静圧気体軸受の性能向上には更なる改善の余地がある。
　また、静圧気体軸受は、一般に、支持対象物と対向する静圧気体軸受の軸受面に対して略垂直に気体を噴出するため、支持対象物を非接触状態で支持することしかできず、支持対象物を移動させることができなかった。
　そこで、支持対象物を非接触状態で支持しつつ移動させるために、軸受面に対して斜めに気体を噴出して、支持対象物を非接触支持だけでなく、支持対象物を軸受面に沿って移動させることも考えられるが、ミクロンオーダーの加工精度を保ったまま孔開け加工で軸受面に対して斜めに絞りを直接形成することは難しい。
　そこで、本発明は、前述したような従来技術の問題を解決するものであって、すなわち、本発明の目的は、絞りの面積を小さくしつつポケット孔部分の噴出口端から斜めに気体を噴出する静圧気体軸受を構成する気体絞り構造および静圧気体軸受を提供することである。
　請求項１に係る発明は、単一の基材に形成して気体を噴出することによって支持対象物を非接触状態で支持する静圧気体軸受を構成する気体絞り構造であって、前記気体を供給する給気源と連通する気体流路部分と、該気体流路部分の出口端に連通する噴出口端が前記支持対象物と対向するポケット孔部分とを備え、前記ポケット孔部分の噴出口端側から観て前記ポケット孔部分の一部と前記気体流路部分の一部とが、重複し、前記ポケット孔部分の噴出口端側から観て前記気体流路部分の中心軸と前記ポケット孔部分の中心軸とが偏心していることにより、前述した課題を解決するものである。
　請求項２に係る発明は、単一の基材で形成して気体を噴出することによって支持対象物を非接触状態で支持する静圧気体軸受であって、前記気体を噴出する請求項１に記載の気体絞り構造を有し、前記気体絞り構造のポケット孔部分の噴出口端が、前記支持対象物と対向する軸受面と面一であることにより、前述した課題をさらに解決するものである。
　請求項３に係る発明は、単一の基材で形成して気体を噴出することによって支持対象物を非接触状態で支持する静圧気体軸受であって、前記気体を噴出する請求項１に記載の気体絞り構造が、複数配置され、前記気体絞り構造のポケット孔部分の噴出口端が、前記支持対象物と対向する軸受面と面一であり、隣接配置された前記気体絞り構造の一方のポケット孔部分から噴出した気体による前記支持対象物の移動方向が、隣接配置された前記気体絞り構造の他方のポケット孔部分から噴出した気体による前記支持対象物の移動方向と逆方向となるように、前記気体絞り構造が隣接配置されていることにより、前述した課題をさらに解決するものである。
　請求項４に係る発明は、単一の基材で形成して気体を噴出することによって支持対象物を非接触状態で支持する静圧気体軸受であって、前記気体を噴出する請求項１に記載の気体絞り構造が、複数配置され、前記気体絞り構造のポケット孔部分の噴出口端が、前記支持対象物と対向する軸受面と面一であり、前記気体絞り構造から前記気体の噴出される噴出方向ベクトルの総和が０となるように、前記気体絞り構造が配置されていることにより、前述した課題をさらに解決するものである。
　請求項１に係る発明の静圧気体軸受を構成する気体絞り構造によれば、ポケット孔部分の噴出口端側から観てポケット孔部分の一部と気体流路部分の一部とが、重複し、ポケット孔部分の噴出口端側から観て気体流路部分の中心軸とポケット孔部分の中心軸とが偏心していることにより、ポケット孔部分の噴出口端側から観て気体流路部分とポケット孔部分との重複した部分が絞りとなるため、絞りを孔開け加工で作製する場合に比べて容易に絞りの面積を小さくすることができるだけでなく、気体流路部分の中心軸と絞りの中心軸とポケット孔部分の中心軸とがポケット孔部分の噴出口端側から観て互いに偏心するため、ポケット孔部分の噴出口端から斜めに気体を噴出することができる。
　請求項２に係る発明の静圧気体軸受によれば、気体を噴出する請求項１に記載の気体絞り構造を有し、気体絞り構造のポケット孔部分の噴出口端が、支持対象物と対向する軸受面と面一であることにより、ポケット孔部分の噴出口端と面一の軸受面側から観て気体流路部分とポケット孔部分との重複した部分が絞りとなるため、絞りを孔開け加工により作製する場合に比べて容易に絞りの面積を小さくすることができるだけでなく、気体流路部分の中心軸と絞りの中心軸とポケット孔部分の中心軸とが軸受面側から観て互いに偏心し、ポケット孔部分の噴出口端から噴出する気体が軸受面に対して斜めに噴出されるため、支持対象物を非接触状態で支持するだけでなく、支持対象物を軸受面に沿って移動させることができる。
　すなわち、絞りの面積を小さくして空気の消費流量を減らしつつ剛性を高めると共に、支持対象物を非接触状態で支持しつつ軸受面に沿って移動させることができる。
　請求項３に係る発明の静圧気体軸受によれば、気体を噴出する請求項１に記載の気体絞り構造が、複数配置され、気体絞り構造のポケット孔部分の噴出口端が、支持対象物と対向する軸受面と面一であることにより、ポケット孔部分の噴出口端と面一の軸受面側から観て気体流路部分とポケット孔部分との重複した部分が絞りとなるため、絞りを孔開け加工により作製する場合に比べて容易に絞りの面積を小さくすることができるだけでなく、隣接配置された気体絞り構造の一方のポケット孔部分から噴出した気体による支持対象物の移動方向が、隣接配置された気体絞り構造の他方のポケット孔部分から噴出した気体による支持対象物の移動方向と逆方向となるように、気体絞り構造が隣接配置されていることにより、静圧気体軸受に対する支持対象物の移動が打ち消されるため、支持対象物を静圧気体軸受に対して定位置で非接触状態で支持することができる。
　すなわち、絞りの面積を小さくして空気の消費流量を減らしつつ剛性を高めると共に、支持対象物を静圧気体軸受に対して定位置で非接触状態で支持することができる。
　請求項４に係る発明の静圧気体軸受によれば、気体を噴出する請求項１に記載の気体絞り構造が、複数配置され、気体絞り構造のポケット孔部分の噴出口端が、支持対象物と対向する軸受面と面一であることにより、ポケット孔部分の噴出口端と面一の軸受面側から観て気体流路部分とポケット孔部分との重複した部分が絞りとなるため、絞りを孔開け加工により作製する場合に比べて容易に絞りの面積を小さくすることができるだけでなく、気体絞り構造から気体の噴出される噴出方向ベクトルの総和が０となるように、気体絞り構造が配置されている静圧気体軸受に対する支持対象物の移動が打ち消されるため、支持対象物を静圧気体軸受に対して定位置で非接触状態で支持することができる。
　すなわち、絞りの面積を小さくして空気の消費流量を減らしつつ剛性を高めると共に、支持対象物を静圧気体軸受に対して定位置で非接触状態で支持することができる。
本発明の一実施例である静圧気体軸受の斜視図。 図１の側面図。 静圧気体軸受の断面構造を示す図２のＩＩＩＡ－ＩＩＩＡ断面図。 図３ＡのＩＩＩＢ拡大図。 図３Ａに示す気体絞り部材のＩＶＡから見た要部拡大図。 図４ＡのＩＶＢ拡大図。 本発明の静圧気体軸受の第１変形例を示す断面図。 本発明の静圧気体軸受の第２変形例を示す側面展開図。
　本発明は、単一の基材に形成して気体を噴出することによって支持対象物を非接触状態で支持する静圧気体軸受を構成する気体絞り構造であって、気体を供給する給気源と連通する気体流路部分と、この気体流路部分の出口端に連通する噴出口端が支持対象物と対向するポケット孔部分とを備え、ポケット孔部分の噴出口端側から観てポケット孔部分の一部と気体流路部分の一部とが、重複し、ポケット孔部分の噴出口端側から観て気体流路部分の中心軸とポケット孔部分の中心軸とが偏心し、絞りの面積を小さくしつつポケット孔部分の噴出口端から斜めに気体を噴出するものであれば、その具体的な実施態様は、如何なるものであっても構わない。
　例えば、本発明における気体は、如何なる気体であってもよいが、空気であることが好ましい。
　例えば、本発明の気体絞り構造は、単一の基材に形成されていれば、その材料は樹脂や金属、セラミックス等、いかなるものであってもよい。
　なお、ここでいう「単一の基材」とは、１種類の材料により形成されていてもよいし、複数種類の材料を密着積層させて各層間で気体が漏れないようにした部材であってもよいことはいうまでもない。
　例えば、本発明の気体絞り構造の気体流路部分の断面形状およびポケット孔部分の断面形状は、ポケット孔部分の噴出口端側から観て絞りが形成されれば、如何なる形状であってもよい。
　なお、絞りの形状についても如何なる形状であってもよい。
　また、本発明の気体絞り構造の気体流路部分の断面積とポケット孔部分の断面積との大小関係も、ポケット孔部分の噴出口端側から観て絞りが形成されれば、ポケット孔部分の断面積が気体流路部分の断面積以下であることが好ましいが、ポケット孔部分の断面積が気体流路部分の断面積より大きくてもよい。
　例えば、本発明の気体絞り構造のポケット孔部分の深さは、自励振動（ニューマチックハンマー）が発生しない程度の深さであれば、如何なる深さであってもよい。
　例えば、本発明の気体絞り構造が組み込まれる静圧気体軸受は、支持対象物である回転体の軸方向の荷重を支持するスラスト軸受であってもよいし、支持対象物である回転体の半径方向の荷重を支持するジャーナル軸受であってもよいし、支持対象物の直線運動を許容しつつ支持する案内（スライダー）であってもよい。
　すなわち、静圧気体軸受による支持対象物およびその運動方向は、特に限定されるものではない。
　以下、図１乃至図４Ｂに基づいて、本発明の一実施例である気体絞り構造を備えた静圧気体軸受１００を説明する。
　図１は本発明の一実施例である静圧気体軸受の斜視図であり、図２は図１の側面図であり、図３Ａは静圧気体軸受の断面構造を示す図１のＩＩＩＡ－ＩＩＩＡ断面図であり、図３Ｂは図３ＡのＩＩＩＢ拡大図であり、図４Ａは図３Ａに示す気体絞り部材のＩＶＡから見た要部拡大図であり、図４Ｂは図４ＡのＩＶＢ拡大図である。
　静圧気体軸受１００は、図１および図２に示すように、単一の樹脂で形成された中空円柱状の軸受であり、支持対象物である円筒状のカラーＣを圧縮空気（気体）により軸受すきまｈだけ離間して非接触状態で支持している。
　すなわち、本実施例における静圧気体軸受１００は、カラーＣの半径方向の荷重を支持するジャーナル軸受である。
　この静圧気体軸受１００の一方の端面には、図２に示すように、雌ねじ孔１１０が形成されている。
　なお、静圧気体軸受１００の他方の端面は、閉塞されている。
　雌ねじ孔１１０の先端は、長手方向に延びる円柱状の気体貯留領域１２０と連通している。
　また、この雌ねじ孔１１０には、図１および図２に示すように、不図示の給気源と接続された空気配管Ｔと接続される継手Ｊが螺入されている。
　次に、図３Ａに示すように、静圧気体軸受１００には、気体貯留領域１２０から放射状に延びる８本の気体導入路１３０が形成されている。
　気体導入路１３０は、カラーＣを非接触状態で支持する圧縮空気Ｇを噴出する気体絞り構造１４０と連通している。
　気体絞り構造１４０は、本実施例では８つ配置されている。
　そして、この気体絞り構造１４０は、図３Ｂに示すように、気体流路部分１４１とポケット孔部分１４２とから構成されている。
　気体流路部分１４１は、図４Ａおよび図４Ｂに示すように、平面視で矩形状となっており、図３Ａに示すように、気体導入路１３０と連通している。
　すなわち、気体流路部分１４１は、気体導入路１３０を介して給気源と連通している。
　ポケット孔部分１４２は、図４Ａおよび図４Ｂに示すように、平面視で矩形状となっており、ポケット孔部分１４２の注入口端１４２ａは、図３Ｂに示すように、気体流路部分１４１の出口端１４１ａと連通している。
　また、ポケット孔部分１４２の噴出口端１４２ｂは、静圧気体軸受１００の軸受面１００Ａと面一になっており、カラーＣと対向している。
　気体絞り構造１４０の気体流路部分１４１の中心軸Ａｃとポケット孔部分１４２の中心軸Ａｐとは、図４Ｂに示すように、直線Ｌｒの両側にそれぞれ配置されている。
　そして、軸受面１００Ａ側から観て、気体流路部分１４１の一部とポケット孔部分１４２の一部とは、重複しており、この重複した部分が絞り１４３となっている。
　すなわち、軸受面１００Ａ側から観て、気体流路部分１４１の中心軸Ａｃと、絞り１４３の中心軸Ａｒと、ポケット孔部分１４２の中心軸Ａｐとが互いに偏心している。
　周方向に隣接する気体絞り構造１４０は、図２、図４Ａおよび図４Ｂに示すように、絞り１４３の中心軸Ａｒが静圧気体軸受１００の中心軸と側面視で直行する直線Ｌｒ上に位置している。
　そして、周方向に隣接する気体絞り構造１４０の気体流路部分１４１の中心軸Ａｃ同士及び周方向に隣接する気体絞り構造１４０のポケット孔部分１４２の中心軸Ａｐ同士は、それぞれ、直線Ｌｒを挟んで配置されている。
　また、周方向に隣接する気体絞り構造１４０は、図４Ａに示すように、ポケット孔部分１４２同士が隣接している。
　次に、上述した静圧気体軸受１００における圧縮空気Ｇの流動について、図２、図３Ａおよび図４Ａに基づいて説明する。
　給気源から供給された圧縮空気Ｇは、空気配管Ｔを通り、継手Ｊを介して静圧気体軸受１００の気体貯留領域１２０に流入する。
　そして、図３Ａに示すように、圧縮空気Ｇは、気体導入路１３０を流れ、気体絞り構造１４０に流入する。
　気体絞り構造１４０に流入した圧縮空気Ｇは、絞り１４３で絞られて、圧力が高まった状態でポケット孔部分１４２に流入し、ポケット孔部分１４２から軸受すきまｈ内に流入する。
　ここで、気体流路部分１４１の中心軸Ａｃと絞り１４３の中心軸Ａｒとポケット孔部分１４２の中心軸Ａｐとが軸受面１００Ａ側から観て互いに偏心しているため、ポケット孔部分１４２の噴出口端１４２ｂから噴出する圧縮空気Ｇは、図３Ｂおよび図４Ａに示すように、気体流路部分１４１からポケット孔部分１４２に向けて、すなわち、軸受面１００Ａに対して斜めに噴出される。
　そして、周方向に隣接する気体絞り構造１４０の気体流路部分１４１およびポケット孔部分１４２の直線Ｌｒに対する配置関係が異なるため、図４Ａに示すように、周方向に隣接する気体絞り構造１４０から噴出される圧縮空気の向き（Ｇ１、Ｇ２）は互いに逆向きになっている。
　以上説明した本実施例の気体絞り構造１４０によれば、ポケット孔部分１４２の噴出口端１４２ｂ側から観てポケット孔部分１４２の一部と気体流路部分１４１の一部とが、重複し、ポケット孔部分１４２の噴出口端１４２ｂ側から観て気体流路部分１４１の中心軸Ａｃとポケット孔部分１４２の中心軸Ａｐとが偏心していることにより、絞り１４３を孔開け加工で作製する場合に比べて容易に絞り１４３の面積を小さくすることができるだけでなく、ポケット孔部分１４２の噴出口端１４２ｂから斜めに圧縮空気Ｇを噴出することができる。
　また、本実施例の静圧気体軸受１００によれば、気体絞り構造１４０が、複数配置され、周方向に隣接配置された気体絞り構造１４０の一方のポケット孔部分１４２から噴出した圧縮空気Ｇ１による支持対象物であるカラーＣの移動方向Ｄ１が、周方向に隣接配置された気体絞り構造１４０の他方のポケット孔部分１４２から噴出し圧縮空気Ｇ２による支持対象物の移動方向Ｄ２と逆方向となるように、気体絞り構造１４０が隣接配置されていることにより、カラーＣを静圧気体軸受１００に対して定位置で非接触状態で支持することができる。
＜変形例＞
　以上、本発明の一実施例である静圧気体軸受１００について説明したが、本発明の静圧気体軸受は、上述した実施例の静圧気体軸受１００に限定されるものではない。
　例えば、本実施例において、静圧気体軸受１００は、気体絞り構造１４０が周方向に等間隔に８個、長手方向に２箇所に形成されていたが、気体絞り構造の配置箇所については、これに限定されるものではなく、軸受形状や支持対象物に応じて如何なる配置であってもよい。
　例えば、本実施例において、気体絞り構造１４０が、複数配置され、周方向に隣接配置された気体絞り構造１４０の一方のポケット孔部分１４２から噴出した圧縮空気Ｇ１による支持対象物であるカラーＣの移動方向Ｄ１が、周方向に隣接配置された気体絞り構造１４０の他方のポケット孔部分１４２から噴出し圧縮空気Ｇ２による支持対象物の移動方向Ｄ２と逆方向となるように、気体絞り構造１４０が隣接配置されていたが、静圧気体軸受における気体絞り構造の配置はこれに限定されるものではない。
　具体的には、気体絞り構造が、複数配置され、気体絞り構造から気体の噴出される噴出方向ベクトルの総和が０となるように、気体絞り構造が配置されていてもよい。
　このように気体絞り構造が配置されていることにより、気体絞り構造が配置されている静圧気体軸受に対する支持対象物の移動が打ち消されるため、支持対象物を静圧気体軸受に対して定位置で非接触状態で支持することができる。
　すなわち、絞りの面積を小さくして空気の消費流量を減らしつつ剛性を高めると共に、支持対象物を静圧気体軸受に対して定位置で非接触状態で支持することができる。
　例えば、本実施例において、静圧気体軸受１００は、８個の気体絞り構造１４０を有していたが、静圧気体軸受を構成する気体絞り構造の個数はこれに限定されるものではなく、軸受形状や支持対象物に応じて如何なる個数であってもよい。
　例えば、本発明の第１変形例である静圧気体軸受を示す断面図である図５Ａに示すように、気体絞り構造１４０を１個のみ有していてもよく、この場合、気体流路部分の中心軸と絞りの中心軸とポケット孔部分の中心軸とが軸受面側から観て互いに偏心し、ポケット孔部分の噴出口端から噴出する気体が軸受面に対して斜めに噴出されるため、支持対象物を非接触状態で支持するだけでなく、支持対象物を軸受面に沿って移動させることができる。
　すなわち、絞りの面積を小さくして空気の消費流量を減らしつつ剛性を高めると共に、支持対象物を非接触状態で支持しつつ軸受面に沿って移動させることができる。
　例えば、本実施例において、周方向に隣接する気体絞り構造１４０は絞り１４３の中心軸Ａｒが静圧気体軸受１００の中心軸と平面視で直行する直線Ｌｒ上に位置していたが、周方向に隣接する気体絞り構造１４０は絞り１４３の中心軸Ａｒが静圧気体軸受１００の中心軸と平面視で直行する直線Ｌｒ上に位置していなくてもよい。
　また、軸受面側から観て、気体流路部分の一部とポケット孔部分の一部とが重複していれば、気体流路部分の中心軸およびポケット孔部分の中心軸と直線Ｌｒとの配置関係は如何なるものであってもよい。
　例えば、本実施例において、周方向に隣接する気体絞り構造１４０においてポケット孔部分１４２同士が隣接していたが、本発明の第２変形例である静圧気体軸受を示す断面図である図５Ｂに示すように、周方向に隣接する気体絞り構造１４０において気体流路部分１４１とポケット孔部分１４２とが隣接してもよい。
　この場合も、気体絞り構造１４０を１つ備えた静圧気体軸受と同様に、各ポケット孔部分の噴出口端から噴出する気体が軸受面に対して斜めに噴出されるため、支持対象物を非接触状態で支持するだけでなく、支持対象物を軸受面に沿って移動させることができる。
１００　　・・・　静圧気体軸受
１００Ａ　・・・　軸受面
１１０　　・・・　雌ねじ孔
１２０　　・・・　気体貯留領域
１３０　　・・・　気体導入路
１４０　　・・・　気体絞り構造
１４１　　・・・　気体流路部分
１４１ａ　・・・　出口端
１４２　　・・・　ポケット孔部分
１４２ａ　・・・　注入口端
１４２ｂ　・・・　噴出口端
１４３　　・・・　絞り

　Ｊ　　　・・・　継手
　Ｔ　　　・・・　空気配管
　Ｃ　　　・・・　カラー（支持対象物）
　ｈ　　　・・・　軸受すきま
　Ｇ　　　・・・　圧縮空気（気体）
　Ａｃ　　・・・　気体流路部分の中心軸
　Ａｒ　　・・・　絞りの中心軸
　Ａｐ　　・・・　ポケット孔部分の中心軸

Claims (4)

  1. 　単一の基材に形成して気体を噴出することによって支持対象物を非接触状態で支持する静圧気体軸受を構成する気体絞り構造であって、
    　前記気体を供給する給気源と連通する気体流路部分と、該気体流路部分の出口端に連通する噴出口端が前記支持対象物と対向するポケット孔部分とを備え、
    　前記ポケット孔部分の噴出口端側から観て前記ポケット孔部分の一部と前記気体流路部分の一部とが、重複し、
    　前記ポケット孔部分の噴出口端側から観て前記気体流路部分の中心軸と前記ポケット孔部分の中心軸とが偏心していることを特徴とする気体絞り構造。
  2. 　単一の基材で形成して気体を噴出することによって支持対象物を非接触状態で支持する静圧気体軸受であって、
    　前記気体を噴出する請求項１に記載の気体絞り構造を有し、
    　前記気体絞り構造のポケット孔部分の噴出口端が、前記支持対象物と対向する軸受面と面一であることを特徴とする静圧気体軸受。
  3. 　単一の基材で形成して気体を噴出することによって支持対象物を非接触状態で支持する静圧気体軸受であって、
    　前記気体を噴出する請求項１に記載の気体絞り構造が、複数配置され、
    　前記気体絞り構造のポケット孔部分の噴出口端が、前記支持対象物と対向する軸受面と面一であり、
    　隣接配置された前記気体絞り構造の一方のポケット孔部分から噴出した気体による前記支持対象物の移動方向が、隣接配置された前記気体絞り構造の他方のポケット孔部分から噴出した気体による前記支持対象物の移動方向と逆方向となるように、前記気体絞り構造が隣接配置されていることを特徴とする静圧気体軸受。
  4. 　単一の基材で形成して気体を噴出することによって支持対象物を非接触状態で支持する静圧気体軸受であって、
    　前記気体を噴出する請求項１に記載の気体絞り構造が、複数配置され、
    　前記気体絞り構造のポケット孔部分の噴出口端が、前記支持対象物と対向する軸受面と面一であり、
    　前記気体絞り構造から前記気体の噴出される噴出方向ベクトルの総和が０となるように、前記気体絞り構造が配置されていることを特徴とする静圧気体軸受。
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