特許 6841500 水静圧支持装置

(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】6841500

(24)【登録日】2021年2月22日

(45)【発行日】2021年3月10日

(54)【発明の名称】水静圧支持装置

(51)【国際特許分類】

   F16C 32/06 20060101AFI20210301BHJP

   C02F 1/66 20060101ALI20210301BHJP

   B01D 61/00 20060101ALI20210301BHJP

   C02F 1/44 20060101ALI20210301BHJP

   C02F 1/42 20060101ALI20210301BHJP

   C02F 1/20 20060101ALI20210301BHJP

   B01F 3/04 20060101ALI20210301BHJP

   C02F 1/68 20060101ALI20210301BHJP

   B01D 19/00 20060101ALI20210301BHJP

   B23B 19/02 20060101ALI20210301BHJP

【ＦＩ】

   F16C32/06 Z

   C02F1/66 510G

   C02F1/66 521B

   C02F1/66 530B

   C02F1/66 530C

   C02F1/66 530G

   B01D61/00

   C02F1/44 H

   C02F1/42 A

   C02F1/20 A

   B01F3/04 A

   C02F1/68 510G

   C02F1/68 520B

   C02F1/68 530A

   C02F1/68 540Z

   B01D19/00 H

   B01D19/00 101

   B23B19/02 B

【請求項の数】3

【全頁数】7

(21)【出願番号】特願2017-27116(P2017-27116)

(22)【出願日】2017年2月16日

(65)【公開番号】特開2018-132143(P2018-132143A)

(43)【公開日】2018年8月23日

【審査請求日】2019年11月27日

(73)【特許権者】

【識別番号】000150604

【氏名又は名称】株式会社ナガセインテグレックス

(74)【代理人】

【識別番号】100105957

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100068755

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 博宣

(72)【発明者】

【氏名】西川 尚宏

(72)【発明者】

【氏名】板津 武志

(72)【発明者】

【氏名】宇野 剛

【審査官】 日下部 由泰

(56)【参考文献】

【文献】 特開平３−１９９７１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−２７８６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−４７５８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５９−１２１２９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−１３６０７７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１６Ｃ ３２／００−３２／０６

Ｂ０１Ｄ １９／００，６１／００

Ｂ０１Ｆ ３／０４

Ｂ２３Ｂ １９／０２

Ｃ０２Ｆ １／２０， １／４２， １／４４， １／６６， １／６８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

静圧軸受に供される水よりなる静圧媒体の性状を難酸化性にするための性状調整手段を設けた水静圧支持装置において、
前記性状調整手段は、静圧媒体をペーハー調整するためのペーハー調整装置と、前記静圧媒体に対して水素を混入させるための水素混入装置を備えた水静圧支持装置。

【請求項2】

前記ペーハー調整装置の上流側に、静圧媒体を純水化するための純水化装置を設けた請求項１に記載の水静圧支持装置。

【請求項3】

前記水素混入装置の上流側に、静圧媒体から脱気するための脱気装置を設けた請求項１または２に記載の水静圧支持装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、水を静圧媒体として用いて静圧支持状態を形成するようにした水静圧支持装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

水を静圧媒体として、軸受に用いることは、低コスト化を図ることができるとともに、油ミストが生じたり、油流出汚染が生じたりすることがないため、環境汚染を改善することができる。また、水は油よりも粘性が低いために、低抵抗及び低振動などの摺動特性を得ることができるばかりでなく、発熱の問題も少なくなる。このため、省エネルギーを達成できるだけではなく、高精度加工が可能になる。

【0003】

水を静圧媒体として用いた装置が、例えば、特許文献１〜３の従来技術に開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００８−１４２７８２号公報

【特許文献2】特開２００８−１４９４３４号公報

【特許文献3】特開２０１２−１７７３８５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

静圧媒体として水を用いる場合、摺動面や配管内の錆の問題を回避することができず、特に摺動面の錆は移動体の位置精度や移動抵抗などに大きな影響を与える。
このため、特許文献１〜３においては、摺動面を構成する部材として、セラミックを用いている。ところが、セラミックは、成形に手間がかかる。

【0006】

また、静圧媒体として、水を用いると、バクテリアの増殖やスケールの発生などを抑えることが困難で、この場合も前記のような精度確保上の問題や、移動抵抗などの問題が生じる。

【0007】

本発明の目的は、静圧媒体として、水を有効に使用できる水静圧支持装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記の目的を達成するために、本発明の静圧軸受においては、静圧軸受に供される水よりなる静圧媒体の性状を難酸化性にするための性状調整手段を設けたことを特徴とする。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、静圧媒体としての低粘性の水により、回転軸などの摺動体を低抵抗で受承できて、高効率で高精度な静圧支持を実現できる。また、静圧媒体が難酸化性であるため、静圧軸受などを構成する部材として、鋳鉄や低膨張合金などのように、加工が容易で、高精度を確保できる部材を用いることができる。静圧媒体が難酸化性であるため、静圧軸受を構成する部材の酸化を抑制でき、さらに、バクテリアの増殖を抑制できるとともに、スケールの生成を抑制できる。従って、静圧軸受などにおいて酸化による錆を抑制できるとともに、潤滑水の粘性が高くなったり、スケールのつまりなどによる摺動部の摺動特性が低下したりすることを回避することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】実施形態の水静圧支持装置を示す模式図。

【図2】ペーハー調整装置を示す模式図。

【図3】脱気装置を示す模式図。

【図4】水素混入装置を示す模式図。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下に、本発明を具体化した水静圧支持装置の実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、モータ１１はモータ軸である回転軸１２を回転可能に支持する静圧軸受１３を有している。この回転軸１２及び静圧軸受１３には切削加工により所要形状が付与されるとともに、メッキが施された鋳鉄や低膨張合金が用いられている。

【0012】

潤滑水タンク２１には、静圧媒体としての潤滑水１００が貯留されている。この潤滑水１００には、純水化された水が用いられる。この潤滑水１００は、ポンプ２２により送給配管２３を介して静圧軸受１３に供給されて、その静圧軸受１３と回転軸１２との間の潤滑に供せられる。静圧軸受１３からの戻りの潤滑水１００はドレン配管２４を介して潤滑水タンク２１に回収される。従って、潤滑水１００は、潤滑水タンク２１と静圧軸受１３の部分との間において循環される。

【0013】

性状調整手段を構成する性状調整ユニット３１の内部に設けられた水が通る内部配管３２には、上流側から順に、純水化装置３３，ペーハー調整装置３４，脱気装置３５及び水素混入装置３６が接続されている。前記水素混入装置３６は、供給配管３７を介して前記潤滑水タンク２１の入口側に接続されている。前記純水化装置３３は、流量調整バルブ５１を有する回収配管３８を介して潤滑水タンク２１の出口側に接続されている。回収配管３８には、切換バルブ３９が接続され、その切換バルブ３９には水源４０が水源配管４１を介して接続されている。水源４０は、例えば水道水の供給源である。切換バルブ３９の切換えにより、回収配管３８が潤滑水タンク２１側または水源４０側に切換えられる。

【0014】

そして、水素混入装置３６からの潤滑水１００が供給配管３７を介して潤滑水タンク２１に供給される。また、切換バルブ３９の一方の切換え状態において、潤滑水タンク２１からの潤滑水１００が流量調整バルブ５１によって流量が調整されながら回収配管３８を介して純水化装置３３に回収される。なお、前記流量調整は、流量が過大にならないように絞られる。さらに、切換バルブ３９の他方の切換え状態において、水源４０からの原水が純水化装置３３に導入される。

【0015】

前記純水化装置３３は、濾過膜（図示しない）を備え、回収配管３８を介して導入される潤滑水タンク２１からの潤滑水１００または水源４０からの原水が純水に近付くように濾過して前記ペーハー調整装置３４の前処理段階として水を純水化処理する。前記濾過膜としては、例えば、ＲＯ膜（逆浸透膜）が用いられる。また、純水化装置３３として、イオン交換樹脂を用いたイオン交換器が用いられてもよい。

【0016】

図１及び図２に示すように、ペーハー調整装置３４は、純水化装置３３から内部配管３２を介して導入された純水化水のペーハーを調整してその純水化水に難酸化性を付与し、その純水化水をアルカリ性にする。すなわち、ペーハー調整装置３４は、図２に示すように、純水化水を貯留する調整タンク４５と、その調整タンク４５内の純水化水にペーハー調整液を注入して調整液を難酸化性にするための注入器４３とを有している。ペーハー調整液としては、アルカリ性の溶液が用いられ、例えば、炭酸カリウムが用いられる。

【0017】

図１及び図３に示すように、脱気装置３５は、水素混入装置３６における水素混入の前段階処理として気体分を除去して水に対して難酸化性を付与するためのものであって、ペーハー調整装置３４から内部配管３２を介して導入された調整済み水を脱気処理する。

【0018】

この脱気装置３５には、図３に示すように、内部配管３２に一部に、気体を透過させるが、液体の透過を阻止する合成樹脂よりなる筒状の脱気膜４４が設けられている。この脱気膜４４を包囲するように真空チャンバー５２が設けられている。そして、脱気膜４４の内側を通過する前記調整済み水から気体分が脱気膜４４を介して真空チャンバー５２内に移動されて、調整済み水が脱気される。この脱気は、水素混入装置３６における処理の前段階処理である。なお、真空チャンバー５２内の気圧は、図示しない真空ポンプにより真空に近い状態に維持される。

【0019】

図１及び図４に示すように、水素混入装置３６は、脱気装置３５から内部配管３２を介して導入された気体除去済水内に水素を混入させて、空気が混入されることを抑制して、その気体除去済水に難酸化性を付与する。すなわち、この水素混入装置３６は、図４に示すように、前記気体除去済水が一時的に貯留される混入タンク４６と、水素ガスを充填した水素ボンベ４７と、水素ボンベ４７と混入タンク４６との間に接続され、開閉バルブ４８を有するガス配管４９とを備えている。そして、開閉バルブ４８が開放された状態で、水素ボンベ４７からの水素ガスが混入タンク４６内の気体除去済水内に混入される。

【0020】

次に、以上のように構成された本実施形態の水静圧支持装置の作用について説明する。
潤滑水タンク２１から回収された潤滑水１００及び水源４０からの原水は、純水化装置３３において濾過されて、純水化された後に、ペーハー調整装置３４においてペーハー調整される。そして、そのペーハー調整された水は、脱気装置３５において脱気される。その脱気された気体除去済水には、水素混入装置３６において水素が混入される。

【0021】

そして、水素が混入された水は、潤滑水タンク２１に送られて、その潤滑水タンク２１において一時的に貯留され、さらに、その潤滑水タンク２１から潤滑水１００として静圧軸受１３に供給され、その静圧軸受１３の部分において潤滑に供される。静圧軸受１３からドレン配管２４を介して戻されたドレン水は、潤滑水タンク２１内に戻される。従って、潤滑水１００は、潤滑水タンク２１と静圧軸受１３の部分との間において循環される。

【0022】

また、潤滑水タンク２１内の潤滑水１００の一部は、流量調整バルブ５１を介して性状調整ユニット３１に戻される。従って、性状調整ユニット３１に戻された潤滑水１００は純水化され、前記のようにペーハー調整され、脱気され、水素が混入されて、潤滑水タンク２１に戻される。以上のように、潤滑水タンク２１内の潤滑水１００は潤滑水タンク２１と性状調整ユニット３１との間において循環される。このため、潤滑水１００が潤滑水タンク２１と静圧軸受１３の部分との間の循環にともなって劣化したとしても、潤滑水タンク２１と性状調整ユニット３１との間の循環において再生される。また、潤滑水１００の量が減少した場合は、水源４０から性状調整ユニット３１内に水が補充されて、前記と同様にして純水化、ペーハー調整、脱気、水素混入されて潤滑水１００が生成され、潤滑水タンク２１内に貯留される。

【0023】

従って、本実施形態においては、以下の効果がある。
（１）水によって静圧軸受１３の静圧媒体が構成されるため、低粘性の水により、回転軸１２を低抵抗で受承できて、高効率で高精度な静圧支持を実現できる。

【0024】

（２）性状調整ユニット３１内において、ペーハー調整装置３４により、潤滑水１００のペーハーが難酸化性のアルカリ性に調整されるため、静圧軸受１３において、静圧軸受１３を構成する部材や配管などの酸化を抑制でき、さらにバクテリアの増殖を抑制できるとともに、スケールの生成を抑制できる。従って、静圧軸受１３や回転軸１２などの酸化による錆を抑制できるとともに、潤滑水１００の粘性が高くなったり、スケールのつまりなどによる摺動部の摺動特性が低下したりすることを回避することが可能になる。また、前記部材の酸化を抑制できるため、静圧軸受１３などを構成する部材として、鋳鉄や低膨張合金などのように、加工が容易で、高精度を確保できる部材を用いることができる。従って、静圧軸受１３を有する工作機械などにおいて、ワークに対する高精度加工を実現できる。また、静圧軸受１３の部材などの酸化を抑制できるため、静圧軸受１３の部材などの耐久性を向上できる。

【0025】

（３）ペーハー調整装置３４の上流側の前処理段階において、純水化装置３３により水の純水化が行われるため、ペーハー調整装置３４によるペーハー調整が効果的に行われる。

【0026】

（４）性状調整ユニット３１内において、脱気装置３５により、潤滑水１００が脱気されて、難酸化性が付与されるため、静圧軸受１３において、静圧軸受１３を構成する部材の酸化を抑制できる。また、脱気により、前記と同様に、バクテリアの増殖を抑制できるとともに、スケールの生成を抑制できる。従って、静圧軸受１３などの酸化による錆を抑制できるとともに、潤滑水１００の粘性が高くなったり、スケールのつまりなどによって摺動部の摺動特性が低下したりすることを回避することが可能になる。

【0027】

（５）性状調整ユニット３１内において、水素混入装置３６により、潤滑水１００に水素が混入されて難酸化性が付与されるため、静圧軸受１３などの部分における部材の酸化を抑制できる。従って、静圧軸受１３などを構成する部材として、鋳鉄などのように、加工が容易で、高精度を確保できる部材を用いることができる。また、静圧軸受１３を有する工作機械などにおいて、ワークに対する高精度加工を実現できる。さらに、静圧軸受１３などの部材の酸化を抑制できるため、静圧軸受１３などの部材の耐久性を向上できる。

【0028】

（６）水素混入装置３６の上流側において、脱気装置３５により脱気が行われるため、水素混入装置３６における水素混入が円滑に行われる。また、脱気装置３５により脱気が行われるため、静圧軸受１３内において、その静圧軸受１３を構成する部材の摺動によって潤滑水１００に対してせん断力が働いても、潤滑水１００から空気が分離することを防止できる。従って、前記部材の摺動によって潤滑水１００に乱流が生じることを防止でき、このため、静圧軸受部分の振動を抑制できて、高精度加工を達成できる。

【0029】

（変更例）
本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、以下のような態様で具体化することも可能である。

【0030】

・性状調整ユニット３１において、純水化装置３３及び水素混入装置３６のうちの少なくともひとつの装置を省略すること。
・静圧軸受１３において、潤滑水１００と接する部分に電気防錆電極を設けること。この電気防錆電極は、陽極に潤滑水１００が接するようにする。この陽極は、イオン化しにくい白金などの金属を用いることが好ましい。

【符号の説明】

【0031】

１３…静圧軸受、３１…性状調整ユニット、３３…純水化装置、３４…ペーハー調整装置、３５…脱気装置、３６…水素混入装置。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】