【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、2物体間に加圧流
体を供給して、非接触状態にて一方が他方を支持する静
圧軸受に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の静圧軸受は、例えば作動油として
液体を用いた回転軸の場合、図2に示すように、筒状の
軸受本体の22の内面に複数の静圧ポケット25a〜2
5dを成形し、各静圧ポケット25a〜25dには潤滑油
の供給部24a〜24dが設けてあり、タンク29内の
潤滑油30をポンプ31により昇圧し、配管系37を介
して、各供給部24a〜24dから静圧ポケット25a
〜25dへ供給し軸受本体22に挿通される回転軸23
が回転自由に支持されている。供給された潤滑油は静圧
ポケットの成形されていない部分に成形された排出口2
6a〜26dから軸受本体22と外筒23の間に設けら
れた回収路27を通って下部に集められ、解放口28か
ら回収パイプ38を通してタンク30へ戻る。
【0003】このような、潤滑油により支持された静圧
軸受は、固体接触が無いため、回転精度が良好で、寿命
も長く、また供給圧力を高くすることにより、支持剛性
を大きくできるが、粘性が大きいため、高速回転では摩
擦抵抗が大きくなり、消費動力が増え、また発熱も大き
くなって好ましくない。そのため、高速回転では、潤滑
油の代わりに粘性の低い圧縮空気が用いられる。しか
し、圧縮空気を用いた静圧軸受は剛性が小さく大きな荷
重を支持することが出来ない。
【0004】したがって、一定の運転条件すなわち、計
測器や、ドリリングマシン、研削盤などの主軸などにそ
の使用範囲が限られており、マシニングセンタなどのよ
うに、回転速度範囲が低速回転から高速回転まで、軸受
に加わる負荷も、軽荷重から高荷重まで加わるような条
件下では使用が難しかった。
【0005】このような、制約条件すなわち流体軸受に
おける高速回転時の摩擦抵抗を減らし静圧軸受の使用範
囲を広げようとする試みの例として、特開2000−3
46072が挙げられる。これは図3に示すように、作
動流体として粘度の異なる複数種の液体を、選択的に供
給する供給機構を備えた静圧軸受装置である。これは図
3に示すように、供給口44a〜44dに連通する管路
57にさ三方弁53が設けてあり、タンク49内の水5
0をポンプ51により昇圧して、この三方弁53の一方
の供給口に送られる。さらにタンク59には潤滑油が入
れられており、ポンプ61により昇圧して三方弁53の
もう一方の供給口へ送られる。そして三方弁53を切り
替えて、静圧軸受の静圧ポケット45a〜45dへ供給
する作動流体を選択することができる。
【0006】静圧ポケット45a〜45dに供給された
作動流体は、静圧ポケット45a〜45d外に設けられ
た、排出口46a〜46dを通して回収され、配管系5
4の途中に設けられた三方弁63を経由して、それぞれ
のタンク49、59へ戻る。
【0007】このような構成とすることにより、粘度の
異なる複数種類の液体を切り替えて使用することがで
き、回転数範囲と支持の高剛性化か計ることが出来る。
すなわち高速回転では、粘度の低い液体を用い摩擦抵抗
を減少させ、消費動力を軽減し、低速回転では粘度の高
い液体を用いて、支持剛性を高くできる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
たような従来技術では、2種の液体の混合が発生する。
この混合した液体を分離するため、例えば水と潤滑油を
用いた場合、水の供給系52に油分吸着性フィルタ55
などの油分を分離する装置が必要になる。また、潤滑油
タンク59にはドレンバルブ70を設けて、比重の重い
水を分離回収する必要がある。さらに、潤滑油の数だけ
タンクとポンプがひつようになり、装置が複雑化し高価
になったり、メインテナンスに手間が掛かるなどの問題
がある。潤滑油は粘度が高いため、完全に静圧軸受部か
ら除くことが不可能で、狭いランド部に残る可能性があ
り、初期の性能を発揮することが難しいなどの問題もあ
る。そこで、本発目では、もっと簡便な装置で、高速回
転において摩擦抵抗が小さく、低速回転でも支持剛性を
大きくできる静圧軸受を実現することを目的としてい
る。
【0009】
【課題を解決するための手段】2種以上の作動流体を切
り替えて使用可能な静圧軸受に置いて、圧力流体とし
て、高速回転では圧縮空気を、高支持剛性が必要な低速
回転の場合では水を使用する。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態を
図面に基づき詳細に説明する。図1において、筒状の軸
受本体2の内面に複数の静圧ポケット5a〜5dを成形
し、各静圧ポケット5a〜5dには圧縮流体の供給部4a
〜4dが設けてある。圧縮空気はコンプレッサ14によ
り空気が圧縮され、アキュムレータ15を介して、三方
弁13の一方の供給口に送られる。一方タンク9内の水
10をポンプ11により昇圧し、配管系12を通って三
方弁13の他方の供給口に送られる。
【0011】したがって、例えば高速回転数の場合、摩
擦抵抗を減らすため、粘度の低い圧縮空気を送るように
三方弁13を設定して、各供給部4a〜4dから静圧ポ
ケット5a〜5dへ供給し軸受本体2に挿通される回転軸
1を回転自由に支持する。供給された圧縮空気は静圧ポ
ケットの成形されていない部分に成形された排出口6a
〜6dから軸受本体2と外筒3の間に設けられた回収路
7を外筒の上部に設けられた解放口8aから、空気中へ
散逸する。
【0012】また、、例えば支持剛性を高くしたい場
合、粘度の高い水をポンプ11により昇圧して送るよう
に三方弁13を切り替え、圧縮空気と同様の経路で各供
給部4a〜4dから静圧ポケット5a〜5dへ供給し、軸
受本体2に挿通される回転軸1を回転自由に支持する。
供給された水は静圧ポケットの成形されていない部分に
成形された排出口6a〜6dから軸受本体2と外筒3の
間に設けられた回収路7に入り、重力により下部へ集ま
るので、外筒3の下部に設けられた解放口8bから、排
水管18を経由してタンク9へ戻る。
【0013】液体として水を用いるのは、他の低粘度流
体、例えばガソリンなどに比較し、危険が火災などの危
険が少なく扱いが容易で、また潤滑油に比べ粘度が比較
的低く、潤滑油のように気泡を混入することがない。ま
た水から圧縮空気に切り替えた場合、水は蒸発するた
め、例えば、水から圧縮空気へ切り替えた時、初めに加
熱した圧縮空気を送ることにより、完全に静圧軸受部か
ら水を除去できるなどの効果が有るためである。
【0013】
【発明の効果】作動流体として、圧縮空気と水とを切り
替えて使用することにより、簡便な装置で、高速回転で
低摩擦、低速域では軸受剛性の高い、使用領域の広い静
圧軸受を実現できる効果がある。なお、本例では回転型
の静圧軸受について説明しているが、直動型に付いても
同様の効果がある。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a hydrostatic bearing for supplying a pressurized fluid between two objects and supporting one in the non-contact state. 2. Description of the Related Art In a conventional hydrostatic bearing, for example, in the case of a rotary shaft using liquid as hydraulic oil, as shown in FIG. 2, a plurality of hydrostatic pockets are formed on the inner surface of a cylindrical bearing body 22. 25a-2
5d is formed, and lubricating oil supply sections 24a to 24d are provided in each of the static pressure pockets 25a to 25d. The lubricating oil 30 in the tank 29 is pressurized by the pump 31 and supplied to each supply via a piping system 37. Static pressure pocket 25a from parts 24a to 24d
Rotating shaft 23 supplied to the bearing body 22
Are rotatably supported. The supplied lubricating oil is discharged into the unformed part of the static pressure pocket 2
From 6a to 26d, the water is collected at a lower portion through a recovery path 27 provided between the bearing body 22 and the outer cylinder 23, and returns to the tank 30 through the recovery pipe 38 from the opening 28. [0003] Such a hydrostatic bearing supported by a lubricating oil has no solid contact, has good rotational accuracy, has a long life, and can increase supporting rigidity by increasing supply pressure. Since the viscosity is large, frictional resistance is increased at high speed rotation, power consumption is increased, and heat generation is also increased. Therefore, in high-speed rotation, compressed air having low viscosity is used instead of lubricating oil. However, a hydrostatic bearing using compressed air has low rigidity and cannot support a large load. [0004] Therefore, the operating range is limited to certain operating conditions, that is, the main shaft of a measuring instrument, a drilling machine, a grinding machine, or the like, and the rotation speed range is from low speed to high speed as in a machining center. However, it has been difficult to use the bearing under a condition in which the load is applied from a light load to a high load. As an example of such a constraint, that is, an attempt to reduce the frictional resistance of a fluid bearing during high-speed rotation and to expand the range of use of a hydrostatic bearing, Japanese Patent Laid-Open No. 2000-32000
46072. As shown in FIG. 3, this is a hydrostatic bearing device including a supply mechanism for selectively supplying a plurality of types of liquids having different viscosities as working fluids. As shown in FIG. 3, a three-way valve 53 is provided in a pipe 57 communicating with the supply ports 44a to 44d, and the water 5 in the tank 49 is provided.
0 is increased in pressure by a pump 51 and sent to one supply port of the three-way valve 53. Further, the tank 59 is filled with lubricating oil, and the pressure is increased by the pump 61 and sent to the other supply port of the three-way valve 53. By switching the three-way valve 53, the working fluid to be supplied to the static pressure pockets 45a to 45d of the static pressure bearing can be selected. [0006] The working fluid supplied to the static pressure pockets 45a to 45d is recovered through outlets 46a to 46d provided outside the static pressure pockets 45a to 45d.
It returns to the respective tanks 49 and 59 via the three-way valve 63 provided in the middle of 4. With this configuration, a plurality of types of liquids having different viscosities can be switched and used, and the range of the number of rotations and the rigidity of the support can be measured.
That is, in high-speed rotation, a low-viscosity liquid is used to reduce frictional resistance and power consumption is reduced, and in low-speed rotation, a high-viscosity liquid is used to increase supporting rigidity. [0008] However, in the above-described prior art, two kinds of liquids are mixed.
In order to separate the mixed liquid, for example, when water and lubricating oil are used, an oil adsorbing filter 55
For example, a device for separating oil components is required. Further, it is necessary to provide a drain valve 70 in the lubricating oil tank 59 to separate and collect water having a high specific gravity. Further, the number of tanks and pumps is reduced by the number of lubricating oils, which causes problems such as complicated and expensive devices, and troublesome maintenance. Since the lubricating oil has a high viscosity, it cannot be completely removed from the hydrostatic bearing portion, and may remain in a narrow land portion, and it is difficult to exhibit the initial performance. In view of the above, an object of the present invention is to realize a hydrostatic bearing that can reduce friction resistance at high speed rotation and increase supporting rigidity at low speed rotation with a simpler device. [0009] At least two kinds of working fluids are placed on a hydrostatic bearing which can be used by switching between them. As a pressure fluid, compressed air is used at high speeds, and low speed rotations requiring high support rigidity are required. In case of using water. Preferred embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In FIG. 1, a plurality of static pressure pockets 5a to 5d are formed on the inner surface of a cylindrical bearing body 2, and a supply portion 4a of compressed fluid is provided in each of the static pressure pockets 5a to 5d.
To 4d. The compressed air is compressed by the compressor 14 and sent to one supply port of the three-way valve 13 via the accumulator 15. On the other hand, water 10 in the tank 9 is pressurized by the pump 11 and sent to the other supply port of the three-way valve 13 through the piping system 12. Therefore, in the case of a high-speed rotation, for example, in order to reduce frictional resistance, the three-way valve 13 is set so as to send compressed air having a low viscosity, and the three-way valve 13 is supplied from each of the supply parts 4a to 4d to the static pressure pockets 5a to 5d. The rotating shaft 1 that is inserted into the bearing body 2 is rotatably supported. The supplied compressed air is supplied to an outlet 6a formed in an unformed portion of the static pressure pocket.
6d, the recovery path 7 provided between the bearing body 2 and the outer cylinder 3 is dissipated into the air from an opening 8a provided at the upper part of the outer cylinder. Further, for example, when it is desired to increase the supporting rigidity, the three-way valve 13 is switched so that high-viscosity water is pumped up by the pump 11 and sent from each of the supply units 4a to 4d along the same route as the compressed air. The rotary shaft 1 is supplied to the pockets 5a to 5d and inserted into the bearing body 2 to freely rotate.
The supplied water enters the recovery path 7 provided between the bearing main body 2 and the outer cylinder 3 from the discharge ports 6a to 6d formed in the unformed part of the static pressure pocket, and collects at the lower part by gravity. It returns to the tank 9 via the drainage pipe 18 from the release port 8b provided in the lower part of the outer cylinder 3. The use of water as a liquid is less dangerous than fire with other low-viscosity fluids, such as gasoline, and is easier to handle. No air bubbles are mixed in. Also, when switching from water to compressed air, water evaporates.For example, when switching from water to compressed air, water can be completely removed from the hydrostatic bearing by sending compressed air heated first. This is because there is an effect. According to the present invention, by switching between compressed air and water as a working fluid, it is a simple device, high speed rotation, low friction, high bearing rigidity in a low speed range, and a wide range of static pressure. There is an effect that a bearing can be realized. In this example, a rotary type hydrostatic bearing is described, but the same effect can be obtained with a direct acting type.
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態の静圧軸受の構成を示す図で
ある。
【図2】従来の静圧軸受の構成を示す図である。
【図3】従来の複数の液体を用いる静圧軸受の構成を示
す図である。
【符号の説明】
1、21,41 回転軸 11,3
1,51,61 ポンプ
2、22,42 軸受本体 13,5
3,63 三方弁
3 外筒 14 コン
プレッサー
4、24,44 供給部 15 アキ
ュムレータ
5、25,45 静圧ポケット
6,26,46 排出口
8 解放口BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a hydrostatic bearing according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a conventional hydrostatic bearing. FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a conventional hydrostatic bearing using a plurality of liquids. [Description of reference numerals] 1, 21, 41 Rotation axis 11, 3
1,51,61 Pump 2,22,42 Bearing body 13,5
3, 63 Three-way valve 3 Outer cylinder 14 Compressor 4, 24, 44 Supply unit 15 Accumulator 5, 25, 45 Static pressure pocket 6, 26, 46 Discharge port 8 Release port
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フロントページの続き
Fターム(参考) 3J102 AA02 BA03 BA17 CA09 CA36
EA02 EA03 EA06 EA09 EA30
GA07
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Continuation of front page
F term (reference) 3J102 AA02 BA03 BA17 CA09 CA36
EA02 EA03 EA06 EA09 EA30
GA07