(57)【要約】【課題】  負荷能力が大きく、回転軸の先端部の伸びの少ない高精度の静圧軸受スピンドルを提供すること。【解決手段】  一対のスラスト軸受５，６は、ハウジング鍔部８より後方側（反負荷側）であって、一対のラジアル軸受３，４より後方側（反負荷側）に配置してある。さらに、スラスト軸受５，６は、回転軸１に形成した回転軸鍔部１ｂの両サイドで軸方向の荷重を支持する構造となっている。さらに、好適には、ハウジング２の材質の熱膨張係数は、回転軸１の材質の熱膨張係数より、大きく設定してある。【選択図】  図１
2006266457.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸を静圧軸受によりハウジングに対して非接触状態で回転自在に支持する静圧軸受スピンドルにおいて、
スピンドル略全体を固定するように、前記ハウジングに形成したハウジング鍔部と、
当該ハウジング鍔部より、反負荷側に配置した静圧軸受のスラスト軸受と、
を具備することを特徴する静圧軸受スピンドル。
【請求項２】
前記スラスト軸受より、負荷側に配置した静圧軸受のラジアル軸受を、更に具備することを特徴する請求項１に記載の静圧軸受スピンドル。
【請求項３】
前記スラスト軸受は、前記回転軸に設けた回転軸鍔部の両側で負荷を支持するように構成してあることを特徴する請求項２に記載の静圧軸受スピンドル。
【請求項４】
前記ハウジングの材質の熱膨張係数は、前記回転軸の材質の熱膨張係数より、大きく設定してあることを特徴する請求項３に記載の静圧軸受スピンドル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加工機械や精密測定器等に使用され、静圧軸受で回転軸を支持する静圧軸受スピンドルの改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
加工機や精密測定器では、加工精度や測定精度を向上させるため回転精度の優れている静圧軸受スピンドルが使用されることが多い。
【０００３】
図２は、従来例に係り、加工機用の静圧空気軸受スピンドル（エアスピンドル）の断面図である。
【０００４】
ハウジング２に、回転軸１が回転自在に支持してあり、その先端部１ａは、ワーク固定部になっている。
【０００５】
また、ハウジング２には、空気軸受である一対のラジアル軸受３，４と一対のスラスト軸受５，６が形成してあり、供給路（図示略）を介して高圧エアーを供給するようになっている。
【０００６】
これにより、高圧エアーが供給されると、回転軸１は、ハウジング２に対して非接触状態で回転自在に支持されるようになっている。
【０００７】
さらに、符号７は、内蔵モータであり、回転軸１をダイレクトに駆動するように構成してある。ハウジング２には、ハウジング鍔部８が設けてあり、このハウジング鍔部８により、スピンドル全体を装置の架台９に固定するように構成してある。
【０００８】
さらに、一対のスラスト軸受５，６は、一対のラジアル軸受３，４より、前方側（負荷側）に配置してある。
【０００９】
さらに、スラスト軸受５，６は、回転軸１に形成した回転軸鍔部１ｂの両サイドで軸方向の荷重を支持する構造となっている。
【００１０】
ところで、加工機では、回転精度とともに、軸先端部の伸びが加工精度に、大きな影響を与える。
【００１１】
静圧空気軸受スピンドル（エアスピンドル）でも、内蔵モータ７の発熱、及び、空気軸受部（ラジアル軸受３，４とスラスト軸受５，６）の粘性抵抗による発熱により、回転軸１やハウジング２が温度上昇し、その結果、その先端部１ａの位置が変化（熱膨張）する。
【００１２】
回転軸１は、スラスト軸受５，６を基点に前後に伸びるので、先端部１ａの伸びをできるだけ小さくするため、スラスト軸受５，６を前方側（負荷側）に配置している。
【００１３】
また、温度上昇を出来るだけ低くするため、内蔵モータ７を冷却し、さらに必要であれば、空気軸受部も冷却することがある。
【００１４】
さらに、先端部１ａの位置を安定させるため、ならし運転を行って、スピンドルの温度が安定してから、加工を開始する場合もある。
【特許文献１】特開平９−１９２９０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、先端部１ａの伸びを少なくするため、スラスト軸受５，６を前側（負荷側）に配置すると、ラジアル軸受３，４と負荷の加わる作用点の距離が大きくなり、ラジアル軸受３，４に加わるモーメントが大きくなり、その結果、スピンドルの負荷能力が小さくなるといったことがある。
【００１６】
また、冷却により先端部１ａの伸びを抑えるために、冷却する場合は、冷却媒体の循環装置や温度制御装置が必要になり、装置のコストが高くなる。
【００１７】
さらに、ならし運転をすることにより、先端部１ａの位置の変化は少なくなるが、機械の稼働率が下がるといったことがある。
【００１８】
本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたものであって、負荷能力が大きく、回転軸の先端部の伸びの少ない高精度の静圧軸受スピンドルを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記の目的を達成するため、本発明の請求項１に係る静圧軸受スピンドルは、回転軸を静圧軸受によりハウジングに対して非接触状態で回転自在に支持する静圧軸受スピンドルにおいて、
スピンドル略全体を固定するように、前記ハウジングに形成したハウジング鍔部と、
当該ハウジング鍔部より、反負荷側に配置した静圧軸受のスラスト軸受と、
を具備することを特徴する。
【００２０】
本発明の請求項２に係る静圧軸受スピンドルは、前記スラスト軸受より、負荷側に配置した静圧軸受のラジアル軸受を、更に具備することを特徴する。
【００２１】
本発明の請求項３に係る静圧軸受スピンドルは、前記スラスト軸受は、前記回転軸に設けた回転軸鍔部の両側で負荷を支持するように構成してあることを特徴する。
【００２２】
本発明の請求項４に係る静圧軸受スピンドルは、前記ハウジングの材質の熱膨張係数は、前記回転軸の材質の熱膨張係数より、大きく設定してあることを特徴する。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、ハウジング鍔部より、反負荷側に配置した静圧軸受のスラスト軸受を具備することから、回転軸は、スラスト軸受を基点に前方側（負荷側）に伸び、ハウジングは、ハウジング鍔部を基点に後方側（反負荷側）に伸びる。よって、両者の伸びは、その伸び方向が互いに反対であるため、互いにキャンセルされる。
【００２４】
さらに、ラジアル軸受は、回転軸の前方側（負荷側）に配置されるので、モーメントが小さくなり、負荷容量を大きくできる。
【００２５】
また、ハウジングと回転軸の温度上昇に伴う伸びが逆の方向となるので、それぞれ異なる材質にして、熱膨張率の選定によって、回転軸の先端部の伸びを極めて小さくすることが可能である。
【００２６】
従って、負荷能力が大きく、回転軸の先端部の伸びの少ない高精度のスピンドルになる。
【００２７】
よって、ならし運転も不要になり、機械の稼働率も向上する。また、ハウジングと回転軸の熱膨張係数の選定よっては、冷却装置も不要となり、装置全体が安価になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の実施の形態に係る静圧軸受スピンドルを図面を参照しつつ説明する。
【００２９】
図１は、本発明の実施の形態に係り、加工機用の静圧空気軸受スピンドル（エアスピンドル）の断面図である。
【００３０】
ハウジング２に、回転軸１が回転自在に支持してあり、その先端部１ａは、ワーク固定部になっている。
【００３１】
また、ハウジング２には、空気軸受である一対のラジアル軸受３，４と一対のスラスト軸受５，６が形成してあり、供給路１０を介して高圧エアーを供給するようになっている。これにより、高圧エアーが供給されると、回転軸１は、ハウジング２に対して非接触状態で回転自在に支持されるようになっている。さらに、符号７は、内蔵モータであり、回転軸１をダイレクトに駆動するように構成してある。ハウジング２には、ハウジング鍔部８が設けてあり、このハウジング鍔部８により、スピンドル全体を装置の架台９に固定するように構成してある。
【００３２】
さて、本実施の形態では、一対のスラスト軸受５，６は、ハウジング鍔部８より後方側（反負荷側）であって、一対のラジアル軸受３，４より後方側（反負荷側）に配置してある。
【００３３】
さらに、スラスト軸受５，６は、回転軸１に形成した回転軸鍔部１ｂの両サイドで軸方向の荷重を支持する構造となっている。
【００３４】
さらに、好適には、ハウジング２の材質の熱膨張係数は、回転軸１の材質の熱膨張係数より、大きく設定してある。
【００３５】
以上から、本実施の形態では、ラジアル軸受３，４は、スラスト軸受５，６より、前方側（負荷側）に配置されているので、従来よりも負荷の加わる作用点に近づき、モーメントが小さくなり、より大きな負荷を受けることができ、負荷容量を大きくできる。
【００３６】
また、内蔵モータ７により回転軸１を回転させると、内蔵モータ７が発熱する。高速回転になると、空気軸受部（ラジアル軸受３，４とスラスト軸受５，６）も空気との粘性摩擦により発熱し、ハウジング２と回転軸１の温度が上昇して、回転軸１とハウジング２は、前後方向に伸びる。
【００３７】
回転軸１は、スラスト軸受５，６の間の回転軸鍔部１ｂを基点に前後方向に伸びる一方、ハウジング２は、ハウジング鍔部８を基点に前後方向に伸びる。
【００３８】
スラスト軸受５，６の位置は、ハウジング２の伸びによって後方側（反負荷側）に移動する一方、回転軸２の先端部１ａは、スラスト軸受５，６が後方側（反負荷側）に移動した位置を基点に伸びることになる。
【００３９】
従って、回転軸１の先端部１ａの位置は、回転軸１の伸びから、ハウジング２の伸びを差し引いた距離だけ移動することになり、その結果、回転軸１の先端部１ａの伸び量を、極めて小さくすることができる。
【００４０】
また、スラスト軸受５，６から回転軸１の先端部１ａまでの長さは、ハウジング鍔部８からスラスト軸受５，６までの長さより長いので、好適には、ハウジング２の熱膨張率を回転軸１の熱膨張率大きくすることにより、ハウジング２の伸びを回転軸１の伸びに近づけることができ、回転軸１の先端部１ａの伸び量を、極めて小さくすることができる。
【００４１】
以上から、本実施の形態では、負荷能力が大きく、回転軸１の先端部１ａの伸びの少ない高精度のスピンドルになる。よって、ならし運転も不要になり、機械の稼働率も向上する。また、ハウジング２と回転軸１の熱膨張係数の選定よっては、冷却装置も不要となり、装置全体が安価になる。
【００４２】
次に、図１及び表１を参照して、特に好ましい形態を示す。
【００４３】
【表１】
2006266457.tif 000003
図１に示すように、回転軸鍔部１ｂとハウジング鍔部８との間の距離をＡ部とし、回転軸鍔部１ｂと回転軸１の先端部１ａとの間の距離をＢ部とする。
【００４４】
材質、線膨張係数、予想温度上昇、Ａ部寸法、Ｂ部寸法を表１のように設定してある場合には、スラスト軸受５，６は、ハウジング鍔部８より、後方側（反負荷側）に配置してあることから、温度上昇時、回転軸１（Ｂ部）は、スラスト軸受５，６を基点に前方側（負荷側）に伸びる一方、ハウジング２（Ａ部）は、ハウジング鍔部８を基点に後方側（反負荷側）に伸びる。よって、両者の伸びは、その伸び方向が互いに反対であるため、互いにキャンセルされ、回転軸１の先端部１ａの伸び量を極めて小さくすることができ、高精度にすることができる。
【００４５】
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されず、種々変形可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の実施の形態に係り、加工機用の静圧空気軸受スピンドル（エアスピンドル）の断面図である。
【図２】従来例に係り、加工機用の静圧空気軸受スピンドル（エアスピンドル）の断面図である。
【符号の説明】
【００４７】
１  回転軸
１ａ  先端部
１ｂ  回転軸鍔部
２  ハウジング
３，４  ラジアル軸受
５，６  スラスト軸受
７  内蔵モータ
８  ハウジング鍔部
９  架台
１０  供給路
【図１】
2006266457.tif 000004
【図２】
2006266457.tif 000005