(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングに静圧気体軸受を介して回転可能に支持された回転軸を備え、上記回転軸は、回転工具が該回転工具の軸部端部において回転一体に取り付けられる一端部を有し、気体供給源からの気体の供給を受けて上記静圧気体軸受を作動させるスピンドルにおいて、
上記ハウジングにおける回転軸一端部の近傍部位に設けられ、該近傍部位を覆いかつ回転軸の一端部周りに環状の隙間を形成するカバーと、
上記静圧気体軸受から排出される気体を上記カバー内に導入する気体通路とを備えている
ことを特徴とするスピンドル。
【請求項２】
請求項１記載のスピンドルにおいて、
カバーは、第１のカバーであり、
上記第１カバーに重なった状態に設けられ、回転工具の軸部が挿通可能な開口部を有するとともに、第１カバー及び回転軸一端部間の隙間から吐出される気体を吸引する吸気手段に接続可能な排気口を有する第２カバーを備えている
ことを特徴とするスピンドル。
【請求項３】
ハウジングに静圧気体軸受を介して回転可能に支持された回転軸を備え、上記回転軸は、回転工具が該回転工具の軸部端部において回転一体に取り付けられる一端部を有し、気体供給源からの気体の供給を受けて上記静圧気体軸受を作動させるスピンドルにおいて、
上記ハウジングにおける回転軸一端部の近傍部位に設けられ、該近傍部位を覆いかつ回転軸一端部に取り付けられた回転工具の軸部周りに環状の隙間を形成するカバーと、
上記静圧気体軸受から排出される気体を上記カバー内に導入する気体通路とを備えている
ことを特徴とするスピンドル。
【請求項４】
請求項３記載のスピンドルにおいて、
カバーは、第１のカバーであり、
上記第１カバーに重なった状態に設けられ、回転工具の軸部が挿通可能な開口部を有する一方、第１カバー及び回転工具軸部間の隙間から吐出される気体を吸引する吸気手段に接続可能な排気口を有する第２カバーを備えている
ことを特徴とするスピンドル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、静圧気体軸受を備えたスピンドルに関し、特に、静圧気体軸受からの排気を活用する対策に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のスピンドルは、例えば特開平８−１１００２号公報に記載されているように、外部から供給された圧縮気体を、ハウジング内の給気通路を経由して静圧気体軸受に導入し、そこで気体膜を形成させることで回転軸を回転可能に支持するものであり、高速回転が可能でかつ振れが極めて小さいことから、例えばプリント基板の孔明け加工等のような精密工作に用いられている。
【０００３】
ところで、上記公報のものでは、静圧気体軸受から排出された気体をハウジングの外部に直接に排出する第１の排気通路とは別に、上記気体を回転軸先端のチャックに導く第２の排気通路が設けられている。そして、チャックが閉じているときには第１の排気通路を経由して排気する一方、チャックが開いているときには第２の排気通路を経由して排気するようになされており、このことで、上記チャックを開いているときに該チャック内に異物が侵入するのを未然に防止できるようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のスピンドルでは、チャックを閉じているときには、静圧気体軸受から排出された気体は第１の排気通路を経由してそのまま外部に排出されるようになっており、したがって、静圧気体軸受からの排気を十分に活用しているとはいい難い。
【０００５】
本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、静圧気体軸受を備えたスピンドルにおいて、その構造に改良を加えることで、静圧気体軸受からの排気を有効に活用できるようにすることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明では、静圧気体軸受を備えたスピンドルが高速回転で使用されるものであることから、ドリル等の回転工具が加工時に過熱して寿命が短くなり易いという事情に着目し、上記回転工具の冷却に静圧気体軸受からの排気を活用してその長寿命化を図るようにした。
【０００７】
具体的には、請求項１の発明では、ハウジングに静圧気体軸受を介して回転可能に支持された回転軸を備え、この回転軸は、回転工具が該回転工具の軸部端部において回転一体に取り付けられる一端部を有し、気体供給源からの気体の供給を受けて上記静圧気体軸受を作動させるスピンドルが前提である。
【０００８】
そして、上記ハウジングにおける回転軸一端部の近傍部位に設けられ、該近傍部位を覆いかつ回転軸の一端部周りに環状の隙間を形成するカバーと、上記静圧気体軸受から排出される気体を上記カバー内に導入する気体通路とを備えるようにした。
【０００９】
上記の構成において、スピンドルの静圧気体軸受から排出される気体は、気体通路を経由して、ハウジングにおける回転軸一端部の近傍部位に設けられたカバー内に導入される。そして、カバー内の気体は、回転軸の一端部周りの環状の隙間から外部に吐出される。このとき、上記隙間から吐出される気体により回転軸の一端部が冷却されるので、そのことで、上記回転軸の一端部に取り付けられている回転工具も結果的に冷却されることになる。
【００１０】
請求項２の発明では、上記請求項１の発明において、カバーを第１のカバーとした上で、上記第１カバーに重なった状態に設けられていて、回転工具の軸部が挿通可能な開口部を有するとともに、第１カバー及び回転軸一端部間の隙間から吐出される気体を吸引する吸気手段に接続可能な排気口を有する第２カバーを備えるようにした。
【００１１】
上記の構成において、第１カバーと、回転軸の一端部との間の環状の隙間から吐出される気体は、第２カバー内に導入されて該第２カバーの排気口から吸引手段により外部に排出される。これにより、上記環状隙間からの気体の吐出は円滑化されるので、その分だけ回転工具に対する冷却作用は高くなる。また、上記気体の吐出に起因する粉塵の周囲への飛散が防止されるようにもなる。
【００１２】
請求項３の発明では、上記請求項１の発明の場合と同じ前提に立ち、ハウジングにおける回転軸一端部の近傍部位に設けられ、該近傍部位を覆いかつ回転軸一端部に取り付けられた回転工具の軸部周りに環状の隙間を形成するカバーと、静圧気体軸受から排出される気体を上記カバー内に導入する気体通路とを備えるようにした。
【００１３】
上記の構成において、スピンドルの静圧気体軸受から排出される気体は、気体通路を経由して、ハウジングにおける回転軸一端部の近傍部位に設けられたカバー内に導入される。そして、カバー内の気体は、回転軸の一端部に取り付けられた回転工具の軸部周りの環状の隙間から外部に吐出される。このとき、上記隙間から吐出される気体により回転工具の軸部自体が冷却されるので、上記請求項１の発明の場合よりも、回転工具に対する冷却作用は高くなる。また、上記気体は回転工具の軸部周りから吐出されるので、回転工具による加工に伴って発生する切粉等の粉塵の除去も行われる。
【００１４】
請求項４の発明では、上記請求項３の発明において、カバーを第１のカバーであるとした上で、上記第１カバーに重なった状態に設けられていて、回転工具の軸部が挿通可能な開口部を有するとともに、第１カバー及び回転工具軸部間の隙間から吐出される気体を吸引する吸気手段に接続可能な排気口を有する第２カバーを備えるようにした。
【００１５】
上記の構成において、第１カバー及び回転軸一端部間の隙間から吐出される気体は、第２カバー内に導入されて該第２カバーの排気口から吸引手段により外部に排出される。これにより、上記隙間からの気体の吐出は円滑化されるので、その分だけ回転工具に対する冷却作用は高くなる。また、上記気体の吐出により除去される粉塵は気体と共に吸引手段により吸引されるので、粉塵の周囲への飛散は防止される。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１７】
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係るスピンドルＡの全体構成を示し、このスピンドルＡは、プリント基板の孔明け加工等に使用される。
【００１８】
上記スピンドルＡは、図１の上下方向に延びるように配置された略円筒状をなすハウジング１と、そのハウジング１内に静圧気体軸受としてのスラストエア軸受２及びラジアルエア軸受３，３を介して回転可能に支持された回転軸４と、ハウジング１及び回転軸４間に配置されていて、該回転軸４を回転駆動する電動モータ５とを備えている。
【００１９】
上記スラストエア軸受２は、ハウジング１の上部に配置されていて、回転軸４に回転一体に設けられた円盤状のスラストカラー６と、このスラストカラー６を所定間隔をおいて軸方向に挟む状態に設けられた上下１対の軸受フランジ７，８とを有する。各軸受フランジ７，８には、該各フランジ７，８を軸方向に貫通するように設けられた複数の給気孔７ａ，７ａ，…，８ａ，８ａ，…が周方向に所定ピッチ間隔で配置されている。また、上側フランジ７の上面には、該フランジ７の各給気孔７ａ，７ａ，…に連通する第１環状路９が設けられている。
【００２０】
一方、上記ラジアルエア軸受３，３は、スラストエア軸受２の下方に上下２段に設けられていて、各々、相対する回転軸４の部分に所定のクリアランスをおいて外嵌合された状態でハウジング１に固定された軸受スリーブ１０を有する。そして、各軸受スリーブ１０には、各々、該各スリーブ１０を半径方向に貫通するように設けられた複数の給気孔１０ａ，１０ａ，…が周方向に所定ピッチ間隔で配置されている。尚、上側ラジアルエア軸受３の軸受スリーブ１０の上端開口縁には、スラストエア軸受２の下側フランジ８が一体に設けられている。
【００２１】
上記電動モータ５は、上下両ラジアルエア軸受３，３の間に配置されていて、回転軸４に所定のクリアランスをおいて外嵌合された状態でハウジング１に固定された電磁コイルからなるステータ５ａと、このステータ５ａの内周側に配置されていて、回転軸４の外周側に回転一体に設けられた永久磁石からなるロータ５ｂとを有する。
【００２２】
上記ハウジング１の上端部には、気体供給源としての給気装置Ｆと接続可能に設けられていて該給気装置Ｆからの気体の供給を受ける給気口１ａと、この給気口１ａからスラストエア軸受２及びラジアルエア軸受３，３に供給された後に該スラストエア軸受２及びラジアルエア軸受３，３から排出されたエアをハウジング１の外部に排出するための排気口１ｂとが設けられている。
【００２３】
また、ハウジング１内には、スラストエア軸受２の下側フランジ８の各給気孔８ａ，８ａ，…及び上側ラジアルエア軸受３の軸受スリーブ１０の各給気孔１０ａ，１０ａ，…にそれぞれ連通する第２環状路１１と、下側ラジアルエア軸受３の軸受スリーブ１０の各給気孔１０ａ，１０ａ，…に連通する第３環状路１２とが設けられているとともに、上記給気口１ａを第１環状路９に、また第２及び第３環状路１１，１２にそれぞれ連通する第１及び第２給気通路１３，１４が形成されている。一方、上記排気口１ｂには、スラストエア軸受２及びラジアルエア軸受３，３から排出されたエアを導くための排気通路１５が連通している。
【００２４】
上記回転軸４の下端部には、回転工具としてのドリルｔをその軸部基端側において保持するチャック４ａが設けられている。一方、ハウジング１の上端には、エアの供給を受けて上記チャック４ａの開閉を行なう開閉機構部１６が設けられている。この開閉機構部１６は、ハウジング１の上端面に開口部を下向きにした状態で接合されたシリンダ１７と、このシリンダ１７内に上下方向に摺動可能に嵌挿されたピストン１８と、このピストン１８の下面側に下方に向かって突出した状態に一体に設けられたロッド１９と、このロッド１９とハウジング１との間に介装されていて、該ロッド１９を上方に向かって常に押圧付勢する圧縮コイルばね２０とを有する。そして、上記シリンダ１７の底部中央に設けられた給気口１７ａにエアが供給されると、ピストン１８が圧縮コイルばね２０の付勢力に抗してロッド１９を押し下げ、このことで、上記チャック４ａを開くようになっている。
【００２５】
また、上記ハウジング１の電動モータ５の外周側には、該モータ５の作動に伴う発熱を抑える環状の水冷ジャケット２１が形成されており、ハウジング１の吸水口２２ａに供給された水を該ジャケット２１に導入した後に排水口２２ｂから排出するようになされている。
【００２６】
そして、本実施形態では、上記ハウジング１の下端部に該下端部を覆うようにかつ回転軸４の下端部周りに環状の隙間２３ａを形成するように設けられた第１カバー２３と、上記スラストエア軸受２及びラジアルエア軸受３，３から排気口１ｂに排出されるエアを上記第１カバー２３内に導入する気体通路としてのエア通路２４とを備えている。さらに、上記第１カバー２３に重なるように設けられていて、ドリルｔの軸部が挿通可能な開口部２５ａを有するとともに、第１カバー２３から吐出されるエアを吸引する吸気手段としての排塵ブロワＳに接続可能な排気口２５ｂを有する第２カバーを備えている。
【００２７】
具体的には、上記第１カバー２３は、ハウジング１と同じ外径を有しかつハウジング１からの回転軸４の突出寸法と同じ高さ寸法を有する有底筒状をなしていて、その側周壁の上端面においてハウジング１の下端面に気密状に接合されている。そして、その底壁中央には回転軸４よりも大径の開口部が設けられていて、その開口縁と回転軸４との間に半径方向に所定のクリアランスをおいた状態で上記隙間２３ａが形成されている。また、第１カバー２３の側周壁には、上記エア通路２４の下流端を接続するための導入口２３ｂが設けられている。
【００２８】
一方、上記第２カバー２５も第１カバー２３の場合と略同じ大きさの有底筒状をなしていて、その側周壁の上端面において第１カバー２３の底壁に気密状に接合されている。そして、底壁中央に上記開口部２５ａが設けられている一方、側周壁に上記排気口２５ｂが設けられている。
【００２９】
ここで、上記のように構成されたスピンドルＡの作動について説明する。
【００３０】
上記スピンドルＡのスラストエア軸受２及びラジアルエア軸受３，３から排出されるエアは、エア通路２４を経由して第１カバー２３内に導入される。そして、第１カバー２３内のエアは、回転軸４の先端部周りの環状の隙間２３ａから外部に吐出される。このとき、上記隙間２３ａから吐出されるエアにより回転軸４の下端部が冷却されるので、そのことで、回転軸４に取り付けられているドリルｔも結果的に冷却されることになる。
【００３１】
次いで、上記第１カバー２３から吐出されるエアは、第２カバー２５内に導入されて該第２カバー２５の排気口２５ｂから排塵ブロワＳにより外部に排出される。これにより、上記隙間２３ａからのエアの吐出は円滑化されるので、その分だけドリルｔに対する冷却作用は高くなる。また、第１カバー２３からのエアの吐出に起因する粉塵としての切粉の周囲への飛散が防止されるようにもなる。
【００３２】
したがって、本実施形態によれば、スラストエア軸受２及びラジアルエア軸受３，３を備えたスピンドルＡにおいて、ハウジング１の下端部に該下端部を覆うようにかつ回転軸４の下端部周りに環状の隙間２３ａを形成するように設けられた第１カバー２３と、上記エア軸受２，３から排出されるエアを上記第１カバー２３内に導入するエア通路２４とを備えるようにしたので、上記エア軸受２，３から排気されるエアを利用してドリルｔを冷却することができ、ドリルｔの長寿命化を図ることができる。
【００３３】
さらに、上記第１カバー２３に第２カバー２５を重ねるように設け、その第２カバー２５内のエアを排塵ブロワＳで吸引するようにしたので、第１カバー２３及び回転軸４間の隙間２３ａからのエアの吐出を円滑化してドリルｔに対する冷却作用を高めることができるとともに、上記エアの吐出に起因する切粉の周囲への飛散を防止することができる。
【００３４】
尚、上記実施形態１では、ドリルｔが取り付けられた場合について説明しているが、その他の回転工具を取り付けるようにしてもよい。
【００３５】
また、上記実施形態１では、エア軸受２，３から排出されるエアの全てを第１カバー２３内に導入させるようにしているが、その導入量は回転工具に対する冷却効果に応じて適宜設定することができる。
【００３６】
さらに、上記実施形態１では、第１及び第２の２つのカバー２３，２５を設けるようにしているが、例えば第１カバー２３のみで十分な冷却効果が得られる場合等には、第２カバー２５を省略してもよい。
【００３７】
（実施形態２）
図２は、本発明の実施形態２に係るスピンドルＡの全体構成を示しており、上記実施形態１の場合と同じ部分には同じ符号を付して示している。
【００３８】
本実施形態では、第１カバー２３は、回転軸４の下端部に取り付けられたドリルｔの軸部周りに環状の隙間２３ａを形成するように設けられている。つまり、第１カバー２３は、上記実施形態１の場合よりも高さ寸法が大きくなされている。そして、その底壁中央にはドリルｔの軸部よりも大径の開口部が設けられていて、その開口縁とドリルｔの軸部との間に半径方向に所定のクリアランスをおいた状態で上記隙間２３ａが形成されている。尚、その他の部分は実施形態１の場合と同じであるので説明は省略する。
【００３９】
次に、上記のように構成されたスピンドルＡの作動について説明する。
【００４０】
上記スピンドルＡのスラストエア軸受２及びラジアルエア軸受３，３から排出されるエアは、エア通路２４を経由して第１カバー２３内に導入される。そして、第１カバー２３内のエアは、ドリルｔの軸部周りの環状の隙間２３ａから外部に吐出される。このとき、上記隙間２３ａから吐出されるエアによりドリルｔの軸部自体が冷却されるので、上記実施形態１の場合よりも、ドリルｔに対する冷却作用は高くなる。また、上記エアはドリルｔの軸部周りから吐出されるので、ドリルｔによる加工に伴って発生する切粉の除去も行われる。
【００４１】
上記隙間２３ａから吐出されるエアは、第２カバー２５内に導入されて該第２カバー２５の排気口２５ｂから排塵ブロワＳにより外部に排出される。これにより、上記エアの吐出は円滑化されるので、その分だけドリルｔに対する冷却作用は高くなる。また、上記エアの吐出により除去される切粉は該エアと共に排塵ブロワＳにより吸引されるので、切粉の周囲への飛散は防止される。
【００４２】
したがって、本実施形態によれば、第１カバー２３を、回転軸４の下端部のみならずドリルｔの軸部をも覆うようにし、該軸部との間の隙間２３ａからエアを吐出させるようにしたので、上記実施形態１の場合よりも効率よくドリルｔを冷却することができるのみならず、該ドリルｔによる加工に伴って発生する切粉の除去を行なうこともできる。
【００４３】
さらに、上記第１カバー２３に第２カバー２５を重ねるように設け、その第２カバー２５内のエアを排塵ブロワＳで吸引するようにしたので、第１カバー２３及びドリルｔ間の隙間２３ａからのエアの吐出を円滑化してドリルｔに対する冷却作用を高めることができるとともに、除去される切粉が周囲に飛散するのを防止することができる。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、ハウジングに静圧気体軸受を介して回転可能に支持された回転軸を備え、この回転軸の一端部に回転工具がその軸部端部において回転一体に取り付けられるスピンドルにおいて、上記ハウジングにおける回転軸一端部の近傍部位に設けられ、該部位を覆いかつ回転軸の一端部周りに環状の隙間を形成するカバーと、上記静圧気体軸受から排出される気体を上記カバー内に導入する気体通路とを備えることで、上記静圧気体軸受からの排気を利用して回転工具を冷却することができ、回転工具の長寿命化を図ることができる。
【００４５】
請求項２の発明によれば、上記カバーを第１のカバーとした上で、上記第１カバーに重なった状態に設けられ、回転工具の軸部が挿通可能な開口部を有するとともに、第１カバー及び回転軸一端部間の隙間から吐出される気体を吸引する吸気手段に接続可能な排気口を有する第２カバーを備えることで、回転工具に対する冷却効果をさらに高くすることができるとともに、上記隙間からの気体の吐出に起因する粉塵の周囲への飛散を防止することができる
請求項３の発明によれば、上記スピンドルにおいて、ハウジングにおける回転軸一端部の近傍部位に設けられ、該部位を覆いかつ回転軸一端部に取り付けられた回転工具の軸部周りに環状の隙間を形成するカバーと、静圧気体軸受から排出される気体を上記カバー内に導入する気体通路とを備えることとしたので、上記請求項１の発明の場合よりも効率よく回転工具を冷却することができるのみならず、該回転工具による加工に伴って発生する切粉等の粉塵を除去することができる。
【００４６】
請求項４の発明によれば、上記カバーを第１のカバーとした上で、上記第１カバーに重なった状態に設けられ、回転工具の軸部が挿通可能な開口部を有するとともに、第１カバー及び回転工具軸部間の隙間から吐出される気体を吸引する吸気手段に接続可能な排気口を有する第２カバーを備えることとしたので、回転工具に対する冷却効果をさらに高くすることができるとともに、上記気体の吐出により除去される粉塵の周囲への飛散を防止することができる
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施形態１に係るスピンドルの全体構成を示す縦断面図である。
【図２】  本発明の実施形態２に係るスピンドルの全体構成を示す図１相当図である。
【符号の説明】
１  ハウジング
２  スラストエア軸受（静圧気体軸受）
３  ラジアルエア軸受（静圧気体軸受）
４  回転軸
２３  第１カバー
２３ａ  隙間
２４  エア通路（気体通路）
２５  第２カバー
２５ａ  開口部
２５ｂ  排気口
Ａ  スピンドル
ｔ  ドリル（回転工具）
Ｆ  給気装置（気体供給源）
Ｓ  排塵ブロワ（給気手段）
【図１】
0003719785.tif 000002
【図２】
0003719785.tif 000003