(57)【要約】【課題】静圧流体軸受装置（１）は、ラジアル側及びスラスト側の隙間を容易に調整することが望まれる。【解決手段】鍔部（２１）とテーパ外周部（２０）を有するスピンドル（２）を非接触で支持する静圧流体軸受装置は、外周にねじ溝（３３）を形成し鍔部の一方の面を非接触で支持する第１スラスト軸受部（３）と、外周に第１スラスト軸受部のねじ溝よりも大きなねじピッチ（Ｐ２）のねじ溝（４３）を形成し鍔部の他方の面を非接触で支持する第２スラスト軸受部（４）と、テーパ外周部を非接触で支持するラジアル軸受部（５）と、ラジアル軸受部を固定し、第１スラスト軸受部のねじ溝に螺合する第１ねじ溝（６３）と第２スラスト軸受部のねじ溝に螺合する第２ねじ溝（６４）が内周にそれぞれ形成されているハウジング（６）と、第１スラスト軸受部に対する第２スラスト軸受部の回転を規制する回転規制部（９）と、を備える。【選択図】図１
2020148300.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鍔形状の鍔部と、一端側から他端側に向って外径が漸増するテーパ形状のテーパ外周部と、が外周に形成されているスピンドルを支持する静圧流体軸受装置において、
外周にねじ溝が形成されて、前記鍔部の外径よりも小さい内径の内孔の中に前記スピンドルの軸部が隙間をあけて貫通し、前記他端側の面と前記鍔部の前記一端側の面の間の隙間に流体が供給されて前記スピンドルの前記一端側のスラスト荷重を支持する第１スラスト軸受部と、
外周に前記第１スラスト軸受部のねじ溝よりも大きなねじピッチのねじ溝が形成されて、前記鍔部の外径よりも小さい内径の内孔の中に前記スピンドルの軸部が隙間をあけて貫通し、前記一端側の面と前記鍔部の前記他端側の面の間の隙間に前記流体が供給されて前記スピンドルの前記他端側のスラスト荷重を支持する第２スラスト軸受部と、
前記一端側から前記他端側に向って内径が漸増するテーパ形状のテーパ内周部が内周に形成されている内孔に前記テーパ外周部が隙間をあけて貫通し、前記テーパ外周部と前記テーパ内周部の間の隙間に流体が供給されて前記スピンドルのラジアル荷重を支持するラジアル軸受部と、
前記スピンドル、前記第１スラスト軸受部、前記第２スラスト軸受部および前記ラジアル軸受部を収容し、前記ラジアル軸受部を固定し、前記第１スラスト軸受部のねじ溝に螺合する第１ねじ溝と前記第２スラスト軸受部のねじ溝に螺合する第２ねじ溝とが内周にそれぞれ形成されているハウジングと、
前記第１スラスト軸受部に対する前記第２スラスト軸受部の回転を規制する回転規制部と、を備える静圧流体軸受装置。
【請求項２】
前記一端側は、前記スピンドルの先端側であり、前記他端側は、前記スピンドルの基端側である、請求項１の静圧流体軸受装置。
【請求項３】
前記テーパ外周部を前記スピンドルの外周に２つ以上形成し、
前記ラジアル軸受部を２つ以上備える、請求項１の静圧流体軸受装置。
【請求項４】
前記テーパ外周部のテーパ比と前記テーパ内周部のテーパ比は、それぞれ１／５０〜１／１０である、請求項１に記載の静圧流体軸受装置。
【請求項５】
前記第１スラスト軸受部または前記第２スラスト軸受部のうちの少なくとも一方を回転させるスラスト軸受部回転駆動装置を備える、請求項１の静圧流体軸受装置。
【請求項６】
前記テーパ外周部と前記テーパ内周部の間の距離と、第１スラスト軸受部の前記他端側の面と前記鍔部の前記一端側の面の間の距離と、第２スラスト軸受部の前記一端側の面と前記鍔部の前記他端側の面の間の距離と、が同じである、請求項１の静圧流体軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スピンドルを低速から高速まで回転させる際に、スピンドルを流体によって非接触で支持する静圧流体軸受装置に関する。特に本発明は、工作機械のスピンドルを低速から高速まで回転させる際に、スピンドルを流体によって非接触で支持する静圧流体軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
静圧流体軸受装置は、回転するスピンドルを流体によって非接触で支持する。スピンドルに掛かるスラスト荷重とラジアル荷重の負荷を支持する静圧流体軸受装置は、例えば、特許文献１および特許文献２に開示されている。
【０００３】
特許文献１の静圧流体軸受は、回転軸に鍔部とテーパ部とが形成されている。テーパ部は、鍔部の両側に形成されている。スラスト荷重は、鍔部の両側に配置されているスラスト荷重ブッシュから供給される流体によって支持されている。ラジアル荷重は、各テーパ部にそれぞれ対面するラジアル荷重ブッシュから供給される流体によって支持されている。スラスト荷重ブッシュは、スラスト隙間調整ライナを挟んでハウジングに収容されている。ラジアル荷重ブッシュは、ラジアル隙間調整ライナを挟んでスラスト荷重ブッシュに収容されている。回転軸は、ラジアル荷重ブッシュに収容されている。鍔部とスラスト荷重ブッシュの間の隙間の距離は、スラスト隙間調整ライナの大きさによって決まる。テーパ部とラジアル荷重ブッシュの間の隙間の距離は、ラジアル隙間調整ライナの大きさによって決まる。スラスト隙間調整ライナおよびラジアル隙間調整ライナは、装置を組み立てる際にそれぞれ必要な大きさのものが適宜選択されている。
【０００４】
特許文献２の静圧型流体軸受装置は、主軸のテーパ外周部に対面する可動スリーブから供給される流体によって主軸のラジアル荷重を支持している。可動スリーブは、主軸の軸方向に移動することができる。テーパ外周部と可動スリーブの間の隙間の距離は、可動スリーブを移動させることで可変することができる。主軸のラジアル荷重が大きい場合に主軸の剛性を一時的に高めるために、テーパ外周部と可動スリーブの間の隙間の距離を短くする。主軸のラジアル荷重が小さい場合に主軸の発熱を抑えるために、テーパ外周部と可動スリーブの間の隙間の距離を長くする。主軸のスラスト荷重は、流体によって支持されている。流体は、主軸のスラスト受圧フランジの一方の側に固定されているブッシュと他方の側に固定されている位置決め部材のそれぞれから供給されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実開昭６２−１１２３１９号公報
【特許文献２】特開平０８−０２８５６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１の静圧流体軸受は、鍔部とスラスト荷重ブッシュとの間の隙間の距離、およびテーパ部とラジアル荷重ブッシュとの間の隙間の距離を調整する際に、装置を分解して各隙間調整ライナを交換しなければならない。
【０００７】
特許文献２の静圧型流体軸受装置は、スラスト受圧フランジとブッシュとの間の隙間の距離を調整する機構、および、スラスト受圧フランジと位置決め部材との間の隙間の距離を調整する機構を有していない。
【０００８】
静圧流体軸受装置は、スラスト側の隙間の距離およびラジアル側の隙間の距離の両方を容易に調整可能なことが望まれる。特に静圧流体軸受装置は、スピンドルに掛かる負荷が大きくかつスピンドルの回転速度が遅い場合に両方の隙間の距離を小さくして剛性を高くし、スピンドルに掛かる負荷が小さくかつスピンドルの回転速度が速い場合に両方の隙間の距離を大きくして摩擦熱を小さくすることが望まれる。また静圧流体軸受装置は、スピンドルと一緒に、例えば工作機械の加工ヘッドに搭載されるため、小型でかつ簡単な構成であることが望まれる。
【０００９】
そこで、本発明は、上記課題に鑑みて、スラスト荷重側の隙間の距離およびラジアル荷重側の隙間の距離の両方を容易に調整可能にし、小型でかつ構成が簡単な静圧流体軸受装置を提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の静圧流体軸受装置は、鍔形状の鍔部と、一端側から他端側に向って外径が漸増するテーパ形状のテーパ外周部と、が外周に形成されているスピンドルを支持する静圧流体軸受装置において、外周にねじ溝が形成されて、前記鍔部の外径よりも小さい内径の内孔の中に前記スピンドルの軸部が隙間をあけて貫通し、前記他端側の面と前記鍔部の前記一端側の面の間の隙間に流体が供給されて前記スピンドルの前記一端側のスラスト荷重を支持する第１スラスト軸受部と、外周に前記第１スラスト軸受部のねじ溝よりも大きなねじピッチのねじ溝が形成されて、前記鍔部の外径よりも小さい内径の内孔の中に前記スピンドルの軸部が隙間をあけて貫通し、前記一端側の面と前記鍔部の前記他端側の面の間の隙間に前記流体が供給されて前記スピンドルの前記他端側のスラスト荷重を支持する第２スラスト軸受部と、前記一端側から前記他端側に向って内径が漸増するテーパ形状のテーパ内周部が内周に形成されている内孔に前記テーパ外周部が隙間をあけて貫通し、前記テーパ外周部と前記テーパ内周部の間の隙間に流体が供給されて前記スピンドルのラジアル荷重を支持するラジアル軸受部と、前記スピンドル、前記第１スラスト軸受部、前記第２スラスト軸受部および前記ラジアル軸受部を収容し、前記ラジアル軸受部を固定し、前記第１スラスト軸受部のねじ溝に螺合する第１ねじ溝と前記第２スラスト軸受部のねじ溝に螺合する第２ねじ溝とが内周にそれぞれ形成されているハウジングと、前記第１スラスト軸受部に対する前記第２スラスト軸受部の回転を規制する回転規制部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の静圧流体軸受装置は、小型でかつ簡単な構成でありながら、スラスト荷重側の隙間の距離およびラジアル荷重側の隙間の距離の両方を容易に調整可能にする。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る静圧流体軸受装置の概略を示し、スラスト荷重側の隙間の距離およびラジアル荷重側の隙間の距離が大きいときの正面断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る静圧流体軸受装置の概略を示し、スラスト荷重側の隙間の距離およびラジアル荷重側の隙間の距離が小さいときの正面断面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る静圧流体軸受装置の概略を示し、スラスト荷重側の隙間の距離およびラジアル荷重側の隙間の距離が大きいときの正面断面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る静圧流体軸受装置の概略を示し、スラスト荷重側の隙間の距離およびラジアル荷重側の隙間の距離が小さいときの正面断面図である。
【図５】本発明の第３の実施形態に係る静圧流体軸受装置の概略を示し、スラスト荷重側の隙間の距離およびラジアル荷重側の隙間の距離が大きいときの正面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図を用いて本発明の実施の形態に係る静圧流体軸受装置について詳細に説明する。図１は、スラスト荷重側の隙間の距離およびラジアル荷重側の隙間の距離が大きいときの本発明の第１の実施形態に係る静圧流体軸受装置の概略を示す正面断面図である。図２は、スラスト荷重側の隙間の距離およびラジアル荷重側の隙間の距離が小さいときの本発明の第１の実施形態に係る静圧流体軸受装置の概略を示す正面断面図である。図３は、スラスト荷重側の隙間の距離およびラジアル荷重側の隙間の距離が大きいときの本発明の第２の実施形態に係る静圧流体軸受装置の概略を示す正面断面図である。図４は、スラスト荷重側の隙間の距離およびラジアル荷重側の隙間の距離が小さいときの本発明の第２の実施形態に係る静圧流体軸受装置の概略を示す正面断面図である。図５は、スラスト荷重側の隙間の距離およびラジアル荷重側の隙間の距離が大きいときの本発明の第３の実施形態に係る静圧流体軸受装置の概略を示す正面断面図である。なお、各図に示されている構成部材およびそれらの間の空間は、寸法および形状が説明のために一部強調されて示されている。図１、図２および図５は、スピンドルの一端側をスピンドルの先端側とし、スピンドルの他端側をスピンドルの基端側とする場合の例を示す。図３および図４は、スピンドルの一端側をスピンドルの基端側とし、スピンドルの他端側をスピンドルの先端側とする場合の例を示す。スピンドルの前進は、スピンドルが先端側に向って移動する場合を示す。スピンドルの後退は、スピンドルが基端側に向って移動する場合を示す。
【００１４】
スピンドル２は、ハウジング６の中で軸周りに回転しかつハウジング６の中で軸方向に前後に移動する。スピンドル２は、先端側に工具７が取り付けられている。工具７は、スピンドル２と一緒に回転しかつスピンドル２と一緒に前後に移動する。スピンドル２は、基端側にスピンドル回転駆動装置８の回転ロッド８０が接続されている。スピンドル回転駆動装置８は、スピンドル２を回転させる。スピンドル回転駆動装置８は、電動式モータに限定されず、エアスピンドルなど各種方式の回転駆動装置を採用することができる。
【００１５】
スピンドル２は、例えば、基端側に回転ロッド８０を挿入する取り付け穴２４が形成されている。スピンドル２は、取り付け穴２４の内周にキー部材２５を備えている。回転ロッド８０は、取り付け穴に挿入する部分の外周にスピンドル２の軸方向にキー部材２５を案内する案内溝８１が形成されている。キー部材２５と案内溝８１は、一方でスピンドル２が回転ロッド８０に対して相対的に軸方向に前後に移動することを許容し、他方でスピンドル２が回転ロッド８０に対して相対的に回転することを規制している。スピンドル２は、回転ロッド８０に対して軸方向に前後に移動できる。スピンドル２は、回転ロッド８０と一緒に回転できる。
【００１６】
スピンドル２は、外周の一部に鍔部２１が形成されている。例えば図１の第１の実施の形態に示すように、スピンドル２は、胴部の外周に鍔形状の鍔部２１が形成されている。
【００１７】
スピンドル２は、外周の一部にテーパ外周部２０が形成されている。スピンドル２は、例えば、先端側の外周に先端側から基端側に向って外径が漸増するテーパ形状のテーパ外周部２０が形成されている。テーパ外周部２０は、外径が最小の部分を上面とし、外径が最大の部分を下面とする円錐台の形状に形成されている。テーパ外周部２０のテーパ比Ｔは、下面の外径ｄ２と上面の外径ｄ１の差を高さｈで除算して求められる（Ｔ＝（ｄ２−ｄ１）／ｈ）。テーパ外周部２０のテーパ比Ｔは、１／５０〜１／１０であるとよい。
【００１８】
静圧流体軸受装置１は、ハウジング６の中でスピンドル２を支持する。静圧流体軸受装置１は、主に第１スラスト軸受部３と第２スラスト軸受部４によって、スピンドル２のスラスト方向の荷重を非接触で静圧軸受けする。静圧流体軸受装置１は、主にラジアル軸受部５によってスピンドル２のラジアル方向の荷重を非接触で静圧軸受けする。
【００１９】
第１スラスト軸受部３は、ハウジング６の中に収容されている。第１スラスト軸受部３は、円筒形状または円環形状である。第１スラスト軸受部３は、スピンドル２の鍔部２１の外径よりも小さい内径の内孔の中に隙間をあけてスピンドル２の軸部が貫通する。第１スラスト軸受部３の基端側の面３０は、鍔部２１の先端側の面２２に隙間Ｓ１をあけて対面する。第１スラスト軸受部３の基端側の面３０と鍔部２１の先端側の面２２は、平行している。第１スラスト軸受部３の基端側の面３０と鍔部２１の先端側の面２２の間の隙間Ｓ１の距離は、第１スラスト軸受部３の基端側の面３０と鍔部２１の先端側の面２２の両方に対して垂直な方向の距離である。
【００２０】
第１スラスト軸受部３は、例えば図１に示すように、内孔の先端側に鍔部２１の外径よりも小さい内径の小内径部３５が形成されて、内孔の基端側に鍔部２１の外径よりも大きな内径の大内径部３６が形成されてもよい。このとき第１スラスト軸受部３の基端側の面３０は、内孔の小内径部３５と内孔の大内径部３６の間の段差で形成される面である。
【００２１】
第１スラスト軸受部３の基端側の面３０は、鍔部２１の先端側の面２２に向って流体を噴出する少なくとも１つの流体噴出口３１が形成されている。流体噴出口３１は、第１スラスト軸受部３の中に形成されている流体供給配管３２に接続されている。流体供給配管３２は、例えば、第１スラスト軸受部３の外周に形成されている円環形状の溝など、必要な形状の配管を必要に応じて組み合わせて形成されている。流体供給配管３２は、ハウジング６の外周に開口する流体供給口６１に接続されている。流体供給口６１は、図示省略される流体供給装置に接続されている。流体供給装置は、流体を供給する。流体は、例えば、エアであるとよい。
【００２２】
第１スラスト軸受部は、内孔の大内径部３６の中の流体をハウジング６の外に排出するための流体排出配管３８を形成してもよい。流体排出配管３８は、ハウジング６の外周面に開口する流体排出口６５に接続されている。
【００２３】
第１スラスト軸受部３は、外周の一部にねじ溝３３が形成されている。第１スラスト軸受部３のねじ溝３３は、ハウジング６の内周の一部に形成されている第１ねじ溝６３に螺合する。
【００２４】
第１スラスト軸受部３は、例えば図１に示すように、内孔の基端側に大内径部３６が形成されている。大内径部３６は、第２スラスト軸受部４の一部を挿入する。第１スラスト軸受部３は、内孔の大内径部３６に案内溝３４が形成されている。案内溝３４は、第２スラスト軸受部４のキー部材４４をスピンドル２の軸方向に案内する。キー部材４４と案内溝３４は、後述される回転規制部９の一例である。
【００２５】
第２スラスト軸受部４は、ハウジング６の中に収容されている。第２スラスト軸受部４は、円筒形状または円環形状である。第２スラスト軸受部４は、スピンドル２の鍔部２１の外径よりも小さい内径の内孔の中に隙間をあけてスピンドル２の軸部が貫通する。第２スラスト軸受部４の先端側の面４０は、鍔部２１の基端側の面２３に隙間Ｓ２をあけて対面する。第２スラスト軸受部４の先端側の面４０と鍔部２１の基端側の面２３は、平行している。第２スラスト軸受部４の先端側の面４０と鍔部２１の基端側の面２３の間の隙間Ｓ２の距離は、第２スラスト軸受部４の先端側の面４０と鍔部２１の基端側の面２３の両方に対して垂直な方向の距離である。
【００２６】
第２スラスト軸受部４は、例えば図１に示すように、外周の先端側に小外径部４５が形成されて、外周の基端側に小外径部４５よりも大きな外径の大外径部４６が形成されてもよい。小外径部４５は、第１スラスト軸受部３の内孔の大内径部３６に挿入される。このとき第２スラスト軸受部４の先端側の面４０は、小外径部４５の先端側の面である。
【００２７】
第２スラスト軸受部４の先端側の面４０は、鍔部２１の基端側の面２３に向って流体を噴出する少なくとも１つの流体噴出口４１が形成されている。流体噴出口４１は、第２スラスト軸受部４の中に形成されている流体供給配管５２に接続されている。流体供給配管４２は、例えば第２スラスト軸受部４の外周に形成されている円環形状の溝など、必要な形状の配管を必要に応じて組み合せて形成されている。流体供給配管４２は、ハウジング６の外周に開口する流体供給口６２に接続されている。流体供給口６２は、流体供給口６１と同じあるいは異なる図示省略の流体供給装置に接続されている。
【００２８】
第２スラスト軸受部４は、外周の一部にねじ溝４３が形成されている。第２スラスト軸受部４は、例えば図１に示すように、大外径部４６の外周の一部にねじ溝４３が形成されている。第２スラスト軸受部４のねじ溝４３は、ハウジング６の内周の一部に形成されている第２ねじ溝６４に螺合する。
【００２９】
第２スラスト軸受部４は、例えば図１に示すように、外周の先端側に小外径部４５が形成されている。小外径部４５は、第１スラスト軸受部の内孔に挿入される。第２スラスト軸受部４は、外周の小外径部４５に、第１スラスト軸受部３の案内溝３４にスピンドル２の軸方向に案内されるキー部材４４が固定されている。キー部材４４と案内溝３４は、回転規制部９の一例である。回転規制部９は、第２スラスト軸受部４に対して相対的に第１スラスト軸受部３がスピンドル２の軸方向に前後に移動することを許容し、第２スラスト軸受部４に対して相対的に第１スラスト軸受部３が回転することを規制することができれば各種方法および各種機構を採用することができる。第１スラスト軸受部３は、第２スラスト軸受部４に対してスピンドル２の軸方向に前後に移動できる。第１スラスト軸受部３は、第２スラスト軸受部４と一緒に回転できる。
【００３０】
第２スラスト軸受部４は、外周の一部に歯形４７が形成されている。第２スラスト軸受部４の歯形４７は、スラスト軸受部回転駆動装置１０の駆動軸の歯形に歯合する。スラスト軸受部回転駆動装置１０は、第２スラスト軸受部４を回転させる。回転する第２スラスト軸受部４は、回転規制部９によって第１スラスト軸受部３を回転させる。
【００３１】
スラスト軸受部回転駆動装置１０は、後述される図５に示すように歯形３７を外周の一部に形成した第１スラスト軸受部３を歯車等の回転伝動部を介して回転させてもよい。第１スラスト軸受部３は、回転規制部９によって第２スラスト軸受部４を回転させてもよい。スラスト軸受部回転駆動装置１０は、電動式モータに限定されず、流体式モータや人力による回転駆動機構部などの各種方式の回転駆動装置を採用することができる。スラスト軸受部回転駆動装置１０は、制御部１１によって制御されてもよい。
【００３２】
ラジアル軸受部５は、ハウジング６の中に固定されている。ラジアル軸受部５は、円筒形状または円環形状である。ラジアル軸受部５は、内孔の中に隙間Ｓ３をあけてスピンドル２のテーパ外周部２０を貫通させる。ラジアル軸受部５の内孔は、内周に先端側から基端側に向って内径が漸増するテーパ形状のテーパ内周部５０が形成されている。テーパ内周部５０は、スピンドル２のテーパ外周部２０に対面する。ラジアル軸受部５のテーパ内周部５０とスピンドル２のテーパ外周部２０は、平行している。ラジアル軸受部５のテーパ内周部５０とスピンドル２のテーパ外周部２０の間の隙間Ｓ３の距離は、ラジアル軸受部５のテーパ内周部５０とスピンドル２のテーパ外周部２０の両方に対して垂直な方向の距離である。テーパ内周部５０のテーパ比は、テーパ外周部２０のテーパ比Ｔと同じであるとよい。
【００３３】
ラジアル軸受部５のテーパ内周部５０は、テーパ外周部２０に向って流体を噴出する少なくとも１つの流体噴出口５１が形成されている。流体噴出口５１は、ラジアル軸受部５の中に形成されている流体供給配管５２に接続されている。流体供給配管５２は、例えば円環形状の配管など、必要な形状の配管を必要に応じて組み合わせて形成されている。流体供給配管５２は、ハウジング６の外周に開口する流体供給口６０に接続されている。流体供給口６０は、流体供給口６１および流体供給口６２と同じあるいは異なる図示省略の流体供給装置に接続されている。
【００３４】
ハウジング６は、例えば、円筒形状である。ハウジング６は、内孔にスピンドル２、第１スラスト軸受部３、第２スラスト軸受部４、およびラジアル軸受部５を収容する。ハウジング６は、内部の流体供給配管３２、４２、５２に外部から流体を供給するための流体供給口６０、６１、６２が外周に形成されている。流体供給口６０、６１、６２は、図示省略されている流体供給装置に接続されている。ハウジング６は、内部の流体を外部に排出するための流体排出口６５、６６が外周に形成されている。流体排出口６５は、例えば図１に示すように、流体排出配管３８に接続するようにしてもよい。流体排出配管３８は、第１スラスト軸受部３を貫通するように形成されている。ハウジング６は、適宜に流体排出口を外周に形成するとよい。
【００３５】
ハウジング６は、内周の一部に第１ねじ溝６３と第２ねじ溝６４が形成されている。第１ねじ溝６３は、第１スラスト軸受部３のねじ溝３３に螺合する。第１ねじ溝６３と第１スラスト軸受部３のねじ溝３３は、同じねじピッチＰ１である。第２ねじ溝６４は、第２スラスト軸受部４のねじ溝４３に螺合する。第２ねじ溝６４と第２スラスト軸受部４のねじ溝４３は、同じねじピッチＰ２である。
【００３６】
図１および図２に示す第１の実施の形態における静圧流体軸受装置１は、スピンドル２の一端側を先端側とし、スピンドルの他端側を基端側としている。スピンドル２のテーパ外周部２０のテーパ形状は、先端側から基端側に向って外径が漸増している。第１スラスト軸受部３の基端側の面３０は、鍔部２１の先端側の面２２に対向している。第２スラスト軸受部４の先端側の面４０は、鍔部２１の基端側の面２３に対向している。第２ねじ溝６４のねじピッチＰ２は、第１ねじ溝のねじピッチＰ１よりも大きく形成されている（Ｐ２＞Ｐ１）。
【００３７】
第２スラスト軸受部４は、スラスト軸受部回転駆動装置１０によって所定の回転方向に所定の回転数Ｒだけ回転し、先端側に向って所定の距離Ｌ２（＝Ｐ２・Ｒ）を前進する。第１スラスト軸受部３は、回転規制部９によって第２スラスト軸受部４と同じ回転方向に同じ回転数Ｒだけ回転し、先端側に向って所定の距離Ｌ１（＝Ｐ１・Ｒ）を前進する。第２スラスト軸受部４が前進する距離Ｌ２は、第１スラスト軸受部３が前進する距離Ｌ１よりも大きい（Ｌ２＞Ｌ１）。
【００３８】
第１スラスト軸受部３の基端側の面３０と鍔部２１の先端側の面２２の間の隙間Ｓ１第２スラスト軸受部４が前進した距離Ｌ２から第１スラスト軸受部３が前進した距離Ｌ１を差し引いた距離の２分の１の距離ΔＬ（＝（Ｌ２−Ｌ１）／２＝Ｒ・（Ｐ２−Ｐ１）／２）だけ小さくなる。また、第２スラスト軸受部４の先端側の面４０と鍔部２１の基端側の面２３の間の隙間Ｓ２も前述の距離ΔＬだけ小さくなる。静圧流体軸受装置１は、隙間Ｓ１と隙間Ｓ２が小さくなるとスラスト荷重に対する大きな剛性を得ることができる。
【００３９】
スピンドル２は、第１スラスト軸受部３と第２スラスト軸受部４によって非接触で支持されているので、第１スラスト軸受部３と第２スラスト軸受部４と一緒に前進する。スピンドル２は、第１スラスト軸受部３が前進した距離Ｌ１に前述の距離ΔＬを加えた距離Ｌ３（＝Ｌ１＋ΔＬ）あるいは第２スラスト軸受部４が前進した距離Ｌ２から前述の距離ΔＬを減じた距離Ｌ３（＝Ｌ２−ΔＬ）だけ前進する。ラジアル軸受部５のテーパ内周部５０とスピンドル２のテーパ外周部２０は、スピンドル２が前進する方向に対してどちらも傾いている。テーパ内周部５０とテーパ外周部２０の間の隙間Ｓ３は、テーパ外周部２０のテーパ比Ｔとスピンドル２が前進する距離Ｌ３に基づき算出される距離だけ小さくなる。一般的に隙間Ｓ１と隙間Ｓ２と隙間Ｓ３の大きさは、同じであることが好まれる。スピンドル２を前進させたあとの隙間Ｓ３は、隙間Ｓ１と隙間Ｓ２と同じように前述の距離ΔＬだけ小さくなるようにするとよい。静圧流体軸受装置１は、隙間Ｓ３が小さくなるとラジアル荷重に対する大きな剛性を得ることができる。
【００４０】
隙間Ｓ１と隙間Ｓ２と隙間Ｓ３は、同じ距離であるとよい。スピンドル２を移動させた際の隙間Ｓ１と隙間Ｓ２と隙間Ｓ３は、それぞれ同じ距離ΔＬだけ増減するようにするとよい。第１ねじ溝６３のねじピッチＰ１と第２ねじ溝６４のねじピッチＰ２は、スピンドル２を移動させた際に隙間Ｓ１と隙間Ｓ２と隙間Ｓ３の距離がそれぞれ同じ距離ΔＬだけ増減するように形成されるとよい。このときの第１ねじ溝６３のねじピッチＰ１と第２ねじ溝６４のねじピッチＰ２の関係は、以下の式（１）の通りである。
【数１】
2020148300.tif 000003
【００４１】
例えば、テーパ比Ｔ＝１／５０、第１ねじ溝６３のねじピッチＰ１＝１．０００（ｍｍ）であれば、第２ねじ溝６４のねじピッチＰ２は、１．０２０（ｍｍ）である。また例えば、テーパ比Ｔ＝１／１０、第１ねじ溝６３のねじピッチＰ１＝１．０００（ｍｍ）であれば、第２ねじ溝６４のねじピッチＰ２は、１．１０５（ｍｍ）である。
【００４２】
図３および図４に示す第２の実施の形態のように、静圧流体軸受装置１は、スピンドル１０２の一端側を基端側とし、スピンドル２の他端側を先端側としてもよい。スピンドル１０２のテーパ外周部１２０のテーパ形状は、基端側から先端側に向って外径が漸増している。ラジアル軸受部１０５のテーパ内周部１５０のテーパ形状は、基端側から先端側に向って外径が漸増している。第１スラスト軸受部１０３の先端側の面１３０は、鍔部１２１の基端側の面１２３に対向している。第１スラスト軸受部１０３は、外周の一部にねじ溝１３３が形成されている。第２スラスト軸受部１０４の基端側の面１４０は、鍔部１２１の先端側の面１２２に対向している。第２スラスト軸受部１０４は、外周の一部にねじ溝１４３が形成されている。ハウジング６は、内周の一部に第１ねじ溝１６３と第２ねじ溝１６４が形成されている。第２スラスト軸受部１０４のねじ溝１４３に螺合する第２ねじ溝１６４のねじピッチＰ１０２は、第１スラスト軸受部１０３のねじ溝１３３に螺合する第１ねじ溝１６３のねじピッチＰ１０１よりも大きく形成されている（Ｐ１０２＞Ｐ１０１）。
【００４３】
第１スラスト軸受部１０３と第２スラスト軸受部１０４は、所定の回転方向に所定の回転数ｒだけ回転し、基端側に向って後退する。第２スラスト軸受部１０４が後退する距離Ｌ１０２（＝ｒ・Ｐ１０２）は、第１スラスト軸受部１０３が後退する距離Ｌ１０１（＝ｒ・Ｐ１０１）よりも大きい（Ｌ１０２＞Ｌ１０１）。スピンドル１０２は、第１スラスト軸受部１０３と第２スラスト軸受部１０４によって非接触で支持されているので、第１スラスト軸受部１０３と第２スラスト軸受部１０４と一緒に後退する。スピンドル１０２は、第１スラスト軸受部１０３が後退する距離Ｌ１０１と第２スラスト軸受部１０４が後退する距離Ｌ１０２に基づき算出される距離Ｌ１０３（＝Ｌ１０１＋（（Ｌ１０２−Ｌ１０１）／２）＝Ｌ１０２−（（Ｌ１０２−Ｌ１０１）／２））だけ後退する。その他、前述の実施形態と同様の構成は、説明を省略する。
【００４４】
本発明の静圧流体軸受装置１は、小型でかつ構成が簡単でありながら、スラスト荷重側の隙間Ｓ１、Ｓ２の距離およびラジアル荷重側の隙間Ｓ３の距離の両方を容易に調整可能である。したがって、本発明の静圧流体軸受装置１は、多種多様な加工に対応して、一方で、加工負荷が小さくかつスピンドル２が高速回転している場合において、高速回転によって軸受から発生する大きな摩擦熱を下げるためにスピンドル２を移動させて各隙間Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３の距離をそれぞれ大きくし、他方で、加工負荷が大きくかつスピンドル２が低速回転している場合において、高い加工負荷に抗する大きな剛性を保持するためにスピンドル２を移動させて各隙間Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３の距離をそれぞれ小さくすることを容易に切り換えることができる。
【００４５】
また図５に示す第３の実施の形態のように、本発明の静圧流体軸受装置１は、スピンドル２にテーパ外周部２０，２０を２つ以上形成し、それぞれのテーパ外周部を非接触で支持するラジアル軸受部５，５を２つ以上備えてもよい。２つ以上のラジアル軸受部５，５のそれぞれの隙間Ｓ３，Ｓ３は、同じ距離であるとよい。２つ以上のラジアル軸受部５，５は、さらに大きなラジアル荷重を支持することを可能にする。その他、前述の実施形態と同様の構成は、説明を省略する。
【００４６】
以上説明した本発明は、この発明の精神および必須の特徴的事項から逸脱することなく他のいろいろな形態で実施することができる。したがって、本明細書に記載した実施例は例示的なものであり、これに限定して解釈されるべきものではない。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明は、スピンドルの静圧流体軸受装置に利用することができる。
【符号の説明】
【００４８】
１      静圧流体軸受装置
２      スピンドル
３      第１スラスト軸受部
４      第２スラスト軸受部
５      ラジアル軸受部
６      ハウジング
７      工具
８      スピンドル回転駆動装置
９      回転規制部
１０    スラスト軸受部回転駆動装置
１１    制御部
２０    テーパ外周部
２１    鍔部
２２    先端側の面
２３    基端側の面
２４    取り付け穴
２５    キー部材
３０    基端側の面
３１    流体噴出口
３２    流体供給配管
３３    ねじ溝
３４    案内溝
３５    小内径部
３６    大内径部
３７    歯形
３８    流体排出配管
４０    先端側の面
４１    流体噴出口
４２    流体供給配管
４３    ねじ溝
４４    キー部材
４５    小外径部
４６    大外径部
４７    歯形
５０    テーパ内周部
５１    流体噴出口
５２    流体供給配管
６０    流体供給口
６１    流体供給口
６２    流体供給口
６３    第１ねじ溝
６４    第２ねじ溝
６５    流体排出口
６６    流体排出口
８０    回転ロッド
８１    案内溝
Ｓ１    隙間
Ｓ２    隙間
Ｓ３    隙間
Ｌ１    距離
Ｌ２    距離
Ｌ３    距離
Ｐ１    ねじピッチ
Ｐ２    ねじピッチ
【図１】
2020148300.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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