特許 6394370 可変絞り形静圧軸受

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6394370

(24)【登録日】2018年9月7日

(45)【発行日】2018年9月26日

(54)【発明の名称】可変絞り形静圧軸受

(51)【国際特許分類】

   F16C 32/06 20060101AFI20180913BHJP

【ＦＩ】

   F16C32/06 A

【請求項の数】5

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2014-260917(P2014-260917)

(22)【出願日】2014年12月24日

(65)【公開番号】特開2016-121726(P2016-121726A)

(43)【公開日】2016年7月7日

【審査請求日】2017年11月9日

(73)【特許権者】

【識別番号】000001247

【氏名又は名称】株式会社ジェイテクト

(72)【発明者】

【氏名】橋本 高明

【審査官】 尾形 元

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１４−２３１８５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５６−１２６５４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−２３００２２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１６Ｃ ３２／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

軸受面に設けられた静圧ポケットと、
前記静圧ポケットに流体を供給する流体供給手段と、
前記流体供給手段から前記静圧ポケットに至る流体の流路を形成する流体流路と、
前記流体流路の途中に設けられ、流体の流量を絞って前記静圧ポケットに流入させる可変絞りを備え、
前記可変絞りは、
流体貯留室と、
中央部に突起部を備えた流体供給室と、
前記流体供給室と前記流体貯留室の間を仕切り、自らの厚さ方向と直交する面が前記突起部と所定の隙間を隔てて正対するダイアフラムと、
前記突起部に前記静圧ポケットへ連通する流路を備え、前記ダイアフラムと前記突起部の隙間の開度により絞り量を調整する可変絞り形静圧軸受において、
前記ダイアフラムの前記突起部に正対する面の裏面に一端が接するピストンと、
前記ピストンを摺動自在に収容し、前記ピストンと共に流体室を構成するシリンダと、
前記ピストンの他端を押圧し、前記シリンダ内に収容される弾性部材を備える可変絞り形静圧軸受。

【請求項2】

前記シリンダは、一端が閉じられ、前記ピストンと前記シリンダ内径との隙間を介して流体室内の流体が出入りする請求項１に記載の可変絞り形静圧軸受。

【請求項3】

前記ピストンの周面は、小径部の両端に大径部を備える請求項１または請求項２に記載の可変絞り形静圧軸受。

【請求項4】

前記ピストンの一端は、前記ピストンの大径部の断面積より小さな面積を有する請求項１ないし請求項３のいずれか1項に記載の可変絞り形静圧軸受。

【請求項5】

前記ダイアフラムの前記突起部に対向しない部位に、前記流体供給室と前記流体貯留室の間を連結する流路を備える請求項１ないし請求項４のいずれか1項に記載の可変絞り形静圧軸受。

【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を備えた可変絞り形静圧軸受に関するものである。

【背景技術】

【0002】

ダイアフラム式可変絞りを備えた可変絞り形静圧軸受において、ダイアフラムの振動減衰性を大きくして静圧ポケットと可変絞りを含む流体回路の振動を減衰するために、ダイアフラムの可動方向と垂直な面の中央部に可変絞り部を備え、ダイアフラムの外周部とダイアフラム保持部材の間に狭い隙間のギャップを設けて、ギャップに作動流体を充満しておくことでダイアフラムの振動を抑制する技術がある。（特許文献１の図７）

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平１０−１９６６５５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ダイアフラムの変位量は中央部が最大で周辺部は小さいため、特許文献１に記載の従来技術では、振動抑制に寄与するダイアフラムの周辺部の変位量が小さく、十分な減衰性を付与することが困難な場合があった。

【0005】

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、所望の位置に減衰機構を配置することで所望の減衰性を容易に実現できるダイアフラム式可変絞りを備えた可変絞り形静圧軸受を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記の課題を解決するため、請求項１に係る発明の特徴は、軸受面に設けられた静圧ポケットと、前記静圧ポケットに流体を供給する流体供給手段と、前記流体供給手段から前記静圧ポケットに至る流体の流路を形成する流体流路と、前記流体流路の途中に設けられ、流体の流量を絞って前記静圧ポケットに流入させる可変絞りを備え、前記可変絞りは、流体貯留室と、中央部に突起部を備えた流体供給室と、前記流体供給室と前記流体貯留室の間を仕切り、自らの厚さ方向と直交する面が前記突起部と所定の隙間を隔てて正対するダイアフラムと、前記突起部に前記静圧ポケットへ連通する流路を備え、前記ダイアフラムと前記突起部の隙間の開度により絞り量を調整する可変絞り形静圧軸受において、前記ダイアフラムの前記突起部に正対する面の裏面に一端が接するピストンと、前記ピストンを摺動自在に収容し、前記ピストンと共に流体室を構成するシリンダと、前記ピストンの他端を押圧し、前記シリンダ内に収容される弾性部材を備えることである。

【0007】

請求項２に係る発明の特徴は、請求項１に係る発明において、前記シリンダは、一端が閉じられ、前記ピストンと前記シリンダ内径との隙間を介して流体室内の流体が出入りすることである。

【0008】

請求項３に係る発明の特徴は、請求項１または請求項２に係る発明において、前記ピストンの周面は、小径部の両端に大径部を備えることである。

【0009】

請求項４に係る発明の特徴は、請求項１ないし請求項３のいずれか1項に係る発明において、前記ピストンの一端は、前記ピストンの大径部の断面積より小さな面積を有することである。

【0010】

請求項５に係る発明の特徴は、請求項１ないし請求項３のいずれか1項に係る発明において、前記ダイアフラムの前記突起部に対向しない部位に、前記流体供給室と前記流体貯留室の間を連結する流路を備えることである。

【0011】

請求項1、２に係る発明によれば、流体室から流出する流体の粘性抵抗により、ダイアフラムが突起部から離れる方向のダイアフラムの運動を妨げる作用を持つ。このため、静圧ポケットと可変絞りを含む流体回路に振動が発生してダイアフラムがその厚さ方向に振動する場合に、ダイアフラムの振動を妨げ減衰性を付与する。ピストンはダイアフラムと分離しているため、ダイアフラムの突起部に正対する面の裏面の所望の位置に配置できるので、所望の減衰特性を設定することが容易な可変絞り形静圧軸受を実現できる。

【0012】

請求項３に係る発明によれば、ピストンの大径部の軸方向長さの総和と、大径部の端部の間の最大軸方向距離を個別に設定できる。ピストンの大径部の軸方向長さの総和は粘性抵抗の大きさに影響し、大径部の端部の間の最大軸方向距離はピストンの傾きに影響する。両者を個別に設定できるので、過大なピストンの傾きを防止し、粘性抵抗を最適に設定できる可変絞り形静圧軸受を実現できる。

【0013】

請求項４に係る発明によれば、ピストンとダイアフラムの接触部の面積を小さくできるので、接触面圧を大きくでき、接触部に流体膜が生じるのを防止できる。流体膜は抵抗力の応答を悪くし減衰性を低下させるので、流体膜の防止は減衰性の向上となる。よって、減衰性のより大きな可変絞り形静圧軸受を実現できる。

【0014】

請求項５に係る発明によれば、ダイアフラムに流体供給室と流体貯留室の間を連結する流路を備えるので、外部に流路を備える必要がない。可変絞りの構造が簡単になり、低コストで可変絞り形静圧軸受を実現できる。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、所望の位置に減衰機構を配置することで所望の減衰性を容易に実現できるダイアフラム式可変絞りを備えた可変絞り形静圧軸受を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本実施形態のスライドテーブル装置の全体構成を示す概略図である。

【図2】図１のＡ−Ａ断面図である。

【図3】図２のＢ部の可変絞りの詳細図である。

【図4】ピストン部の詳細図である。

【図5】変形態様の可変絞りの詳細図である。

【図6】図５のＣ矢視図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明の実施の形態を、本発明をテーブル送り装置に使用した事例で説明する。
図１に示すように、テーブル送り装置１はベース１０のスライド部にテーブル２を摺動自在に搭載し、テーブル２の両端の下部に１対の裏板５を取り付けることによりＸ軸方向のみに移動可能にした構造である。
図２に示すように、テーブル２のベース１０に対向する軸受面に静圧ポケット２ａを下向きに２箇所、横向きに対向する１対の静圧ポケット２ｃを備えている。静圧ポケット２ａ、２ｃには可変絞り３が連通しており、可変絞り３には各々給油管路４が連通している。給油管路４にはポンプ１１（流体供給手段）が連結しており流体を供給する。
裏板５にも静圧ポケット５ａを上向きに備えており、静圧ポケット５ａには可変絞り３が連通しており、可変絞り３には各々給油管路４が連通している。

【0018】

図３に可変絞り３の詳細を示す。可変絞り３は、流体供給室３１ａを備えた可変絞りベース３１と流体貯留室３２ａを備えたキャップ３２とが、流体供給室３１ａと流体貯留室３２ａが対向し、それらの間にダイアフラム３３の外周部を挟むように締結した構造である。可変絞りベース３１は、流体供給室３１ａの中央部に突起部３１ｂと吐出口３１ｃとを備えている。キャップ３２は流体貯留室３２ａの中央部に円筒形の止まり穴であるシリンダ３２ｂを備えている。シリンダ３２ｂの内部にピストン３４が摺動自在に収容されている。ピストン３４とシリンダ３２ｂにより構成される流体室３２ｃの内部にコイルばね３５が、ピストン３４をダイアフラム３３の方向へ押圧するように圧縮されて配置されている。この押圧力により、ピストン３４はダイアフラム３３に押付けられている。
ダイアフラム３３が中立位置にある場合は、突起部３１ｂとダイアフラム３３は隙間ｔ_２を備えて正対する。流体貯留室３２ａにはキャップ３２に形成した流路３２ｄを経由して給油管路４が連通し、流体供給室３１ａには可変絞りベース３１に形成した流路３１ｄと前記流路３２ｄを経由して給油管路４が連通し、吐出口３１ｃはテーブル２の流入路２ｂを経由して静圧ポケット２ａと連通している。

【0019】

ピストン３４の詳細について、図４に基づき説明する。
ピストン３４は、小径部３４ｂと小径部３４ｂの両端に配置された大径部３４ａで構成される周面と、ダイアフラム３３に接触する端部３４ｃを備え、大径部３４ａの径はＤ２である。小径部３４ｂの径は大径部３４ａの８０％程度で、端部３４ｃの径は大径部３４ａの径Ｄ２の５０％以下に設定されている。大径部３４ａの長さはＬ１とＬ２で、小径部３４ｂの長さはＬ３である。

【0020】

可変絞り形静圧軸受の作動について、図３に基づき説明する。
管路４に流体が供給されると流路３２ｄを経由して流体貯留室３２ａに流体が充満し、さらにシリンダ３２ｂとピストン３４の嵌合部の隙間（絞り）を経由して流体室３２ｃにも流体が充満する。一方、流路３２ｄと流路３１ｄを経由して流体供給室３１ａに流体が充満し、さらに、流体供給室３１ａ内の流体はダイアフラム３３と突起部３１ｂの間の隙間と吐出口３１ｃを経由して静圧ポケット２ａに流入する。静圧ポケット２ａ内からは、静圧ポケット２ａとベース１０の間隔ｔ_１から流体が流出する。
以上のことが、テーブル２の水平方向に設置された静圧ポケット２ｃと裏板５の静圧ポケット５ａ部においても同様に起きる。この結果として、ベース１０とテーブル２は静圧ポケット２ａ部で間隔ｔ_１を備えた状態で保持される。

【0021】

ここで、ダイアフラム３３が突起部３１ｂから離れる方向に変位する時、ダイアフラム３３がピストン３４を押し、ピストン３４はシリンダ３２ｂに押込まれ、流体室３２ｃの体積が減少するので、ピストン３４とシリンダ３２ｂの嵌合部の隙間（絞り）を経由して流体が流体室３２ｃから流出する。このため、ピストン３４は、嵌合部を流れる流体の粘性抵抗により変位速度が減速される力を受け、その力はダイアフラム３３に伝わり、ダイアフラム３３の変位速度も減速される。
これにより、静圧ポケットと可変絞りを含む流体回路の振動が発生した場合にはダイアフラム３３が振動しようとするが、その振動を防止するようにピストン３４に粘性抵抗が作用する、すなわち、減衰性を備えた可変絞りとなる。

【0022】

一方、ダイアフラム３３が突起部３１ｂに近づく方向に変位する時は、ピストン３４に作用する減速力はダイアフラム３３に伝わらない。すなわち、ダイアフラム３３の変位速度は減速されない。
減衰の効果を大きくするためには、ダイアフラム３３が突起部３１ｂから離れる方向に変位する時には、常にダイアフラム３３とピストン３４が接触して、減衰の作用する時間を最大にすることが効果的である。そのためには、ダイアフラム３３が突起部３１ｂに近づく方向に変位する時にも、ダイアフラム３３に遅れることなくピストン３４が変位する必要がある。これには、ピストン３４とコイルばね３５により構成される振動系の振動周期をダイアフラム３３の振動周期より小さくすることや、ダイアフラム３３の振動の最大加速度よりもピストン３４の加速度が大きくなるようにピストン３４の質量とコイルばね３５の押付け力を設定すればよい。

【0023】

さらに、本実施例では、図４に示すように、ピストン３４の中央に大径部Ｄ２の８０％程度の径を有する小径部３４ｂを設け、その両端に絞り効果を生じる大径部３４ａを配置することで、所望の絞り特性を実現するとともに、ピストン３４の動作の安定性を向上している。絞り特性は、シリンダ３２ｂの内径Ｄ１とピストン３４の大径部３４ａの外径Ｄ２の差である隙間の大きさＤ１−Ｄ２と大径部３４ａの長さの和Ｌ１＋Ｌ２により決定される。一方、シリンダ３２ｂに対してピストン３４が傾くと、大径部３４ａの両端部がシリンダ３２ｂの内壁に接触する。傾きが大きいと、ピストンがシリンダに食い込みスムースな運動ができなくなる。傾きの度合いは、大径部３４ａの両端部の距離Ｌが大きいほど小さくなる。適正な絞り特性を実現できる大径部３４ａの長さＬ１＋Ｌ２と、ピストンの傾きの許容値で決まるＬ＝Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３となるようにＬ３の値を設定することで、所望の絞り特性の実現と、ピストン３４の動作の安定性を両立できる。

【0024】

また、ピストン３４のダイアフラム３３に接触する端部３４ｃの径は大径部３４ａの径Ｄ２の５０％以下に設定されている。これにより、ピストン３４とダイアフラム３３の接触部の面圧が高くなり、接触部に油膜が生じにくくなる。油膜が存在するとピストン３４からダイアフラム３３へ伝わる力が減少して減衰効果が低下するので、端部３４ｃの径を小さくすることは、減衰効果を低下させないために有効である。

【0025】

以上の実施例では、流体供給室３１ａへの流体の供給を流路３１ｄを経由して行ったが、図５に示すように、ダイアフラム３３０の突起部３１０ｂに対向しない部位に流路３３０ａを設け、流体貯留室３２０ａから流路３３０ａを経由して流体供給室３１０ａへ流体を供給してもよい。図６に示すように、流路３３０ａは複数を円周上等分に配置するとよい。こうすることで、可変絞りベース３１０ａの流路を廃止でき、構造が簡単になる。
また、コイルばね３５によりピストン３４を押圧したが、ゴムや空気ばねなどの他の弾性部材を用いてもよい。
なお、図５、図６の符号３１０、３１０ａ、３１０ｂ、３２０、３２０ａ、３２０ｄ、３３０は、それぞれ図３の符号３１、３１ａ、３１ｂ、３２、３２ａ、３２ｄ、３３に対応する。

【符号の説明】

【0026】

２：テーブル ２ａ：静圧ポケット ３：可変絞り ４：給油管路 １０：ベース ３１：可変絞りベース ３１ａ：流体供給室 ３１ｂ：突起部 ３２：キャップ ３２ａ：流体貯留室 ３２ｂ：シリンダ ３２ｃ：流体室 ３３：ダイアフラム ３４：ピストン ３５：コイルばね

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】