(57)【要約】【課題】  エネルギー損失が小さいことにより効率を向上させた、安価な静圧気体軸受スピンドルを提供する。【解決手段】  静圧気体軸受スピンドル１は、気体を噴出するためのノズル６２と、ノズル６２から噴出された気体を複数の回転翼で受けることにより回転する主軸２と、主軸２を軸支する静圧気体軸受３、４とを備えている。回転翼は、主軸２の回転の向きに対して前方に形成された第１の面と、後方に形成された第２の面とを含んでいる。第１の面は、主軸２の外周側に形成された前方平面部と、主軸２の内周側に、回転軸の回転の向きに対して凸状に形成された前方曲面部とを有している。前方平面部の外周側端部とノズル６２の出口とが最も接近した状態において、気体の噴出方向と前方平面部とが実質的に平行になるように構成されている。第２の面は、主軸２の回転の向きに対して凸状に形成された後方曲面部を有している。【選択図】        図１
2006300024.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体を噴出するためのノズルと、
前記ノズルから噴出された前記気体を複数の回転翼で受けることにより回転する回転軸と、
前記回転軸を支持用気体により回転自在に軸支する静圧気体軸受とを備え、
前記回転翼は、
前記回転軸の回転の向きに対して前方に形成された第１の面と、
前記回転軸の回転の向きに対して後方に形成された第２の面とを含み、
前記第１の面は、
前記回転軸の外周側に形成された前方平面部と、
前記回転軸の内周側に、前記回転軸の回転の向きに対して凸状に形成された前方曲面部とを有し、
前記前方平面部の外周側端部と前記ノズルの出口とが最も接近した状態において、前記ノズルからの前記気体の噴出方向と前記前方平面部とが実質的に平行になるように構成され、
前記第２の面は、前記回転軸の回転の向きに対して凸状に形成された後方曲面部を有している、静圧気体軸受スピンドル。
【請求項２】
前記前方曲面部および前記後方曲面部は円柱面形状を有しており、
前記前方曲面部および前記後方曲面部における円柱面の中心軸は、前記回転軸において前記回転翼が形成された部分である回転翼部の外周と内周との間の中央よりも外周側に位置している、請求項１に記載の静圧気体軸受スピンドル。
【請求項３】
前記回転翼の前記前方曲面部の内周側端部における接線の方向と前記回転軸の回転方向とは実質的に平行になるように前記回転翼の形状が決定されている、請求項１または２に記載の静圧気体軸受スピンドル。
【請求項４】
前記回転軸の軸方向における、前記ノズルの出口の高さと前記回転翼の高さとは実質的に等しくなるように構成され、
前記回転翼と前記回転翼に隣接する部材とは、微小な隙間を介して対向するように配置されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の静圧気体軸受スピンドル。
【請求項５】
前記回転軸の軸方向における前記回転翼の高さと、前記回転軸の軸方向に垂直な断面における前記後方曲面部の弦の長さとの比の値は、０．６５以上０．９以下である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の静圧気体軸受スピンドル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は静圧気体軸受スピンドルに関し、より特定的には、気体を噴出するためのノズルと、ノズルから噴出された気体を複数の回転翼で受けることにより回転する回転軸と、回転軸を支持用気体により回転自在に軸支する静圧気体軸受とを備えた静圧気体軸受スピンドルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
主軸が静圧気体軸受により軸支され、かつ圧縮空気などの気体を吹き付けることにより主軸を回転させる静圧気体軸受スピンドルは、精密工作機械や静電塗装機などの多くの分野において使用されている。この静圧気体軸受スピンドルにおいては、省エネルギー化などの観点から効率の向上が求められている。
【０００３】
従来の代表的な静圧気体軸受スピンドルにおいては、主軸に複数の凹部が形成され、この凹部に圧縮空気が吹き付けられることにより、主軸が回転する構成となっている。このとき、凹部に吹き付けられた空気の流れに乱れが生じることによりエネルギーの損失が生じ、効率が低下する。従って、静圧気体軸受スピンドルの効率を向上させるためには空気の流れの乱れを抑制し、エネルギー損失を小さくする必要がある。
【０００４】
これに対し、主軸に形成された凹部に対してノズルがオフセットして配置されたスピンドル装置が提案されている。これにより圧縮空気の流れの乱れが抑制され、エネルギー損失を小さくすることができる（たとえば特許文献１参照）。また、上記凹部に代えて外周部にタービン羽根が形成され、気体が吹き付けられることにより回転する円盤状のタービン羽根車が提案されている。このタービン羽根車の回転の向きに対して、タービン羽根の前方の面は後方の面よりも小さい曲率半径を有し、かつ内周側は外周側よりも小さい曲率半径を有している。これにより、回転トルクの高いタービン羽根車が提供される（たとえば特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００１−２０７０１号公報
【特許文献２】特開２００４−２３２６３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に開示されたスピンドル装置の構成によれば、圧縮空気の流れの乱れは抑制されるが、凹部に吹き付けられた空気が凹部から排出される際の抵抗が大きく、スピンドルの効率の向上は十分とまではいえない。また、特許文献２に開示されたタービン羽根車によれば、タービン羽根に吹き付けられた圧縮空気がタービン羽根から排出する際の抵抗を低減することができるため、このタービン羽根車を備えた主軸を使用することにより、スピンドルの効率が向上する可能性がある。しかし、回転軸方向に垂直なタービン翼の断面形状が少なくとも４つの曲率半径の異なる曲線で囲まれた複雑な形状となるため、製造コストの上昇は不可避となる。スピンドルの価格競争力を考慮すると、製造コストの上昇は大きな問題となる。なお、特許文献２においてはタービン翼を安価に製造する方法として、タービン翼の所望の断面形状を有する長い輪郭体を作製し、その後切断する方法が開示されている。しかし、複雑な断面形状の部材を成形する必要があることに変わりなく、また、切断した部材を軸に精度良く組み付けるという手間のかかる工程が必要となるため、製造コストの上昇は避けられないものと考えられる。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、エネルギー損失が小さいことにより効率を向上させた、安価な静圧気体軸受スピンドルを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に従った静圧気体軸受スピンドルは、気体を噴出するためのノズルと、ノズルから噴出された気体を複数の回転翼で受けることにより回転する回転軸と、回転軸を支持用気体により回転自在に軸支する静圧気体軸受とを備えている。回転翼は、回転軸の回転の向きに対して前方に形成された第１の面と、回転軸の回転の向きに対して後方に形成された第２の面とを含んでいる。第１の面は、回転軸の外周側に形成された前方平面部と、回転軸の内周側に、回転軸の回転の向きに対して凸状に形成された前方曲面部とを有している。そして、前方平面部の外周側端部とノズルの出口とが最も接近した状態において、ノズルからの気体の噴出方向と前方平面部とが実質的に平行になるように構成されている。一方、第２の面は、回転軸の回転の向きに対して凸状に形成された後方曲面部を有している。
【０００８】
ノズルから噴出された気体が回転翼に吹き付けられる際に、回転翼の回転方向に対して前方の面の外周部が回転の向きに対して凸状の曲面形状であれば、直線的に噴出された気体の流れが当該前方の面の曲面部に衝突する。そのため、気体の流れに乱れが生じて気体がスムーズに流入しない。その結果、エネルギー損失が生じ、静圧気体軸受スピンドルの効率が低下する。これに対し、本発明の静圧気体軸受スピンドルは、回転翼において回転軸の回転の向きに対して前方に形成された第１の面がその外周部において前方平面部を有しており、前方平面部の外周側端部とノズルの出口とが最も接近した状態において、ノズルからの気体の噴出方向と前方平面部とが実質的に平行になるように構成されている。そのため、回転翼の前方において、気体の流れに乱れが生じにくく、気体がスムーズに流入する。その結果、エネルギー損失が抑制され、静圧気体軸受スピンドルの効率が向上する。
【０００９】
なお、主軸の回転方向に対して後方側のノズルの壁面における気体の噴出方向の下流側端部と前方平面部の外周側端部とが最も接近した位置において、前方平面部に対してノズルからの気体の噴流が２０度以内の角度で直接衝突するように静圧気体軸受スピンドルが構成されていれば、ノズルからの気体の噴出方向と前方平面部とは実質的に平行であるとみなすことができる。
【００１０】
上記静圧気体軸受スピンドルにおいて好ましくは、前方曲面部および後方曲面部は円柱面形状を有している。前方曲面部および後方曲面部における円柱面の中心軸は、回転軸において回転翼が形成された部分である回転翼部の外周と内周との間の中央よりも外周側に位置している。
【００１１】
これにより、回転翼の厚さが最大となる位置が回転翼部の外周と内周との間の中央よりも外周側となり、回転翼の厚さはその位置から内周側に向かって薄くなる。このため、気体の流路の断面積が回転翼部の内周側に向かうにつれて小さくなるのを抑制し、エネルギー損失の少ない回転翼部とすることができる。さらに、前方曲面部および後方曲面部を円柱面形状とすることで、回転翼部の成形が容易となり、製造コストを低減することができる。具体的には、一体の素材から機械加工により容易に製造することが可能となる。その結果、効率の高い静圧気体軸受スピンドルを安価に提供することができる。
【００１２】
上記静圧気体軸受スピンドルにおいて好ましくは、回転翼の前方曲面部の内周側端部における接線の方向と回転軸の回転方向とは実質的に平行になるように回転翼の形状が決定されている。
【００１３】
これにより、回転翼２４による気体の流れの向きの変化が大きくなる。その結果、回転軸に大きな回転トルクが与えられて効率の高い静圧気体軸受スピンドルを提供することができる。
【００１４】
なお、回転翼の前方曲面部の内周側端部における接線の方向と回転軸の回転方向とのなす角が１０度以下であれば、実質的に平行であるとみなすことができる。
【００１５】
上記静圧気体軸受スピンドルにおいて好ましくは、回転軸の軸方向における、ノズルの出口の高さと回転翼の高さとは実質的に等しくなるように構成され、回転翼と回転翼に隣接する部材とは、微小な隙間を介して対向するように配置されている。
【００１６】
これにより、ノズルから噴出された気体が流れに乱れを生じることなく回転軸の回転に寄与するため、エネルギー損失が抑制され、効率の高い静圧気体軸受スピンドルを提供することができる。
【００１７】
なお、ノズルの出口の高さと回転翼の高さとの差がノズルの出口の高さの２０％以下であれば、高さは実質的に等しいとみなすことができる。また、回転翼と回転翼に隣接する部材との隙間は、原則として小さいほど好ましく１ｍｍ以下、より好ましくは０．５ｍｍ以下であれば微小な隙間であるとみなすことができる。ただし、回転翼および回転翼に隣接する部材の外形精度や回転軸の回転精度等により必要な隙間の下限が決定され、たとえば０．１ｍｍ以上必要である。
【００１８】
上記静圧気体軸受スピンドルにおいて好ましくは、回転軸の軸方向における回転翼の高さと、回転軸の軸方向に垂直な断面における後方曲面部の弦の長さとの比の値は、０．６５以上０．９以下である。
【００１９】
回転翼の弦長に対して回転翼の高さが小さい場合、回転翼の軸方向の両端面に対向して配置される部材の壁面（固定側および回転側の壁面）と気体との摩擦が大きくなり、エネルギー損失が大きくなるため、静圧気体軸受スピンドルの効率は低下する。一方、回転翼の弦長に対して回転翼の高さが大きい場合、回転翼の高さ方向に気体の流れが発生してエネルギー損失が大きくなるため、静圧気体軸受スピンドルの効率は低下する。発明者は上記静圧気体軸受スピンドルの効率に関して鋭意検討した結果、回転軸の軸方向における回転翼の高さと、回転軸の軸方向に垂直な断面における後方曲面部の弦の長さとの比の値を０．６５以上０．９以下とすることで、回転翼部におけるエネルギー損失を小さくし、静圧気体軸受スピンドルの効率を向上させることが可能となることを見出した。さらに、回転翼の高さが大きくなると回転翼の質量が大きくなり、回転軸の質量と軸受剛性とで定まるスピンドルの固有振動数が低下するため、より好ましくは０．６５以上０．８以下であることを見出した。従って、回転軸の軸方向における回転翼の高さと、回転軸の軸方向に垂直な断面における後方曲面部の弦の長さとの比の値を上述の範囲とすることにより、回転翼部におけるエネルギー損失が抑制されて効率の高い静圧気体軸受スピンドルを提供することができる。
【発明の効果】
【００２０】
以上の説明から明らかなように、本発明の静圧気体軸受スピンドルによれば、エネルギー損失が小さいことにより効率が向上した、安価な静圧気体軸受スピンドルを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の一実施の形態における静圧気体軸受スピンドルついて図に基づいて説明する。図１は、本実施の形態における静圧気体軸受スピンドルの構成を示す概略断面図である。また、図２は図１の線分ＩＩ−ＩＩに沿う概略断面図である。また、図３は、図２のノズルの出口付近を拡大して示す概略部分断面図である。また、図４は図３の破線ＩＶで囲まれた領域を拡大して示すの概略斜視図である。図１〜４を参照して、本実施の形態における静圧気体軸受スピンドルについて説明する。
【００２２】
図１を参照して、本実施の形態の静圧気体軸受スピンドル１は軸部２１と、軸部２１の一方の端部に設けられたスラスト板部２２とを有する回転軸としての主軸２と、主軸２の外周面を囲む第１のハウジング７と、主軸２のスラスト板部２２を有する側の端面を閉じる第２のハウジング８とを備えている。主軸２と第１のハウジング７および第２のハウジング８との間には、軸部２１を半径方向（ラジアル方向）に軸支する静圧気体ジャーナル軸受３と、スラスト板部２２を軸方向（アキシアル方向）に軸支する静圧気体スラスト軸受４とが配置されている。さらに、静圧気体軸受スピンドル１は支持用気体供給部５を備えており、支持用気体供給口５０から供給された空気などの支持用気体が支持用気体供給路５２および給気絞り５１を通じて静圧気体ジャーナル軸受３および静圧気体スラスト軸受４に供給される構成となっている。主軸２と第１のハウジング７および第２のハウジング８との間の隙間においては、供給された支持用気体により気体膜が形成されて、主軸２は第１のハウジング７および第２のハウジング８に対して回転自在に軸支されている。
【００２３】
図１に示すように、静圧気体軸受スピンドル１はスラスト板部２２に形成された回転翼部２３に向けて圧縮空気などの駆動用気体を供給可能に配置された駆動用気体供給部６と、駆動用気体供給部６から回転翼部２３に供給された駆動用気体を静圧気体軸受スピンドル１の外部に排出できるように配置された排気部９とを備えている。駆動用気体供給部６は、図示しないエアコンプレッサなどの駆動用気体供給源に連結された駆動用気体供給口６０と、駆動用気体供給口６０に一端において連結され、回転翼部２３に向けて形成されている給気路６１と、給気路６１の他端に回転翼部２３に対向するように配置されたノズル６２とを有している。また、図２に示すようにスラスト板部２２の回転翼部２３には複数の回転翼２４がスラスト板部２２の外周に沿って配置されている。また、図１に示すように、排気部９は回転翼部２３の内周側に配置される排気空間９１と、排気空間９１と静圧気体軸受スピンドル１の外部とを連結する排気通路９２とを有している。
【００２４】
次に、図１および図２を参照して、本実施の形態の静圧気体軸受スピンドル１の動作について説明する。
【００２５】
図１を参照して、図示しないエアコンプレッサなどの駆動用気体供給源から供給された駆動用気体は、駆動用気体供給部６の駆動用気体供給口６０から給気路６１を通じてノズル６２に供給される。図２を参照して、ノズル６２に供給された駆動用気体は、長方形形状を有するノズル出口６２Ａからスラスト板部２２の回転翼部２３に向けて、スラスト板部２２の接線方向とほぼ平行な方向である駆動用気体噴出方向６８に沿って噴出される。回転翼部２３の回転翼２４は噴出された駆動用気体を第２の面としての後方曲面部２６において受ける。ここで、後方曲面部（第２の面）２６は回転翼２４において主軸２の回転方向である主軸回転方向６９対して後方に、主軸回転方向６９に対して凸状に形成された面である。噴出された駆動用気体は後方曲面部２６の外周側に到達し、後方曲面部２６に沿って流れることで向きを変えられ、排気空間９１に到達する。このとき回転翼２４には駆動用気体に与えた力の反力が作用し、スラスト板部２２は回転トルクを与えられる。これにより、主軸２は主軸回転方向６９に沿って回転する。
【００２６】
図１を参照して、排気空間９１に到達した駆動用気体は、排気通路９２を通じて排気部出口９３から静圧気体軸受スピンドル１の外部へと排出される。
【００２７】
次に、図３および図４を参照して回転翼２４について詳細に説明する。図３に示すように、回転翼２４は主軸回転方向６９に対して前方に形成された第１の面２５と、主軸回転方向６９に対して後方に形成された第２の面２６とを含んでいる。そして、第１の面２５は、スラスト板部２２の外周側に形成された前方平面部２５Ａと、スラスト板部２２の内周側に、主軸回転方向６９に対して凸状に形成された前方曲面部２５Ｂとを有している。前方平面部２５Ａの外周側端部２５Ａ１とノズル出口６２Ａとが最も接近した状態において、駆動用気体噴出方向６８と前方平面部２５Ａとは実質的に平行になるように構成されている。より詳細に説明すると、好ましくは主軸回転方向６９に対して後方側の壁面であるノズル後方壁面６２Ｂを含む面上に前方平面部外周側端部２５Ａ１が位置するとき、ノズル後方壁面６２Ｂと前方平面部２５Ａとは同一平面上に位置するか、ノズルから噴出する気体が直接、前方平面部２５Ａに衝突する方向にわずかに傾斜するように構成されている。
【００２８】
この前方平面部２５Ａが第１の面２５に形成されておらず、第１の面２５が前方曲面部２５Ｂのみで構成されている場合、スラスト板部２２の回転により回転翼２４の外周側端部がノズル出口６２Ａに接近すると、ノズル６２から駆動用気体噴出方向６８の向きに直線的に噴出された駆動用気体の流れは、第１の面２５の外周側の曲面部に衝突することにより乱される。そのため、駆動用気体が回転翼部２３にスムーズに流入することができず、エネルギー損失が生じて静圧気体軸受スピンドル１の効率が低下する。
【００２９】
これに対し、本実施の形態の回転翼２４の第１の面２５には外周側に前方平面部２５Ａが形成されているため、スラスト板部２２の回転により前方平面部外周側端部２５Ａ１がノズル出口６２Ａに接近しても駆動用気体が回転翼部２３にスムーズに流入することができる。その結果、エネルギー損失が抑制されて静圧気体軸受スピンドル１の効率が向上している。
【００３０】
一方、回転翼２４の第２の面２６は、主軸回転方向６９に対して凸状に形成された後方曲面部２６Ｂを有している。さらに、好ましくは、後方曲面部２６Ｂは前方曲面部２５Ｂの曲率半径Ｒ１よりも大きな曲率半径Ｒ２を有している。これにより、全体として湾曲し、両端で薄くなる断面形状の回転翼が形成されるので、ノズルから噴出する気体をスムーズに流すことができ、エネルギー損失を低減することができる。
【００３１】
さらに、本実施の形態の回転翼２４における第１の面２５および第２の面２６はスラスト板部２２の平面部２２Ａに対して垂直に形成されており、かつ前方曲面部２５Ｂおよび後方曲面部２６Ｂは円柱面形状を有している。これにより、回転翼部２３の成形が容易となり、製造コストを低減することができる。具体的には、一体の素材から機械加工により容易に製造することが可能となる。特に、回転翼２４の側面形状を円柱面および平面のみで構成することにより、回転翼部２３の成形がさらに容易となり、製造コストをさらに低減することができる。
【００３２】
そして、スラスト板部２２の回転により移動する前方曲面部２５Ｂにおける円柱面の中心軸の軌跡（前方曲面部中心軸軌跡２９）および後方曲面部２６Ｂにおける円柱面の中心軸の軌跡（後方曲面部中心軸軌跡２８）は、回転翼部２３の外周と内周との間の中央（回転翼部中央線２７）よりも外周側に位置している。これにより、回転翼２４の厚さが最大となる位置が回転翼部中央線２７よりも外周側となり、回転翼２４の厚さはその位置から内周側に向かって薄くなる。そのため、気体の流路の断面積が回転翼部２３の内周側に向かうにつれて小さくなるのを抑制し、エネルギー損失の少ない回転翼部２３とすることができる。
【００３３】
さらに、本実施の形態の回転翼２４の前方曲面部２５Ｂの内周側端部２５Ｂ１における接線２５Ｃの方向と主軸回転方向６９とは実質的に平行になるように回転翼２４の形状が決定されている。これにより、ノズル６２から噴出された駆動用気体の回転翼２４による流れの向きの変化が大きくなるため、スラスト板部２２に大きな回転トルクが与えられて効率の高い静圧気体軸受スピンドル１を得ることができる。
【００３４】
さらに、図４に示すように、本実施の形態における回転翼の高さ２４Ｈと、後方曲面部２６の弦の長さ２６Ｃとの比の値は、０．６５以上０．９以下である。これにより、上記比の値が最適化されて回転翼部２３におけるエネルギー損失が小さくなり、静圧気体軸受スピンドル１の効率が向上している。さらに、回転翼の高さ２４Ｈが大きくなると回転翼２４の質量が大きくなり、主軸２の質量と軸受剛性で定まる静圧気体軸受スピンドル１の固有振動数が低下するため、より好ましくは０．６５以上０．８以下とされる。
【００３５】
さらに図４に示すように、本実施の形態の主軸２の軸方向における、ノズル出口の高さ６２Ｈと回転翼の高さ２４Ｈとは実質的に等しくなるように構成されている。そして、回転翼２４と回転翼２４に隣接する部材（たとえば第１のハウジング７、第２のハウジング８など）とは、微小な隙間を介して対向するように配置されている。すなわち、回転翼２４に隣接する部材は回転翼２４に微小な隙間をもって沿うように形成されている。これにより、駆動用気体を回転翼２４に対して効率よく吹き付けることが可能となり、かつ回転翼部２３における回転翼の高さ２４Ｈ方向への流れの乱れが抑制される。そのため、回転翼部２３におけるエネルギー損失が小さくなり、静圧気体軸受スピンドル１の効率が向上している。
【実施例１】
【００３６】
以下、本発明の実施例１について説明する。上述の実施の形態において説明した本発明の静圧気体軸受スピンドルを作製し、回転翼部に入力される圧縮空気の単位時間あたりの流量とそれにより得られる主軸回転速度との関係を調査する実験を行なった。
【００３７】
図５は上述の実施例１における実験の結果を示す図である。図５において、横軸は回転翼部に入力される圧縮空気の単位時間あたりの流量であるタービン入力流量（Ｌ／分）を示しており、縦軸はそれにより得られた主軸の回転速度（回転／分）を示している。また、図中の実線は本発明の実施例である静圧気体軸受スピンドルの実験結果を示しており、破線は従来の静圧気体軸受スピンドルの実験結果を比較例として示している。
【００３８】
図５を参照して、実施例および比較例の両者ともにタービン入力流量が増加すると主軸回転速度が大きくなっている。そして、実施例および比較例の両者の実験を行なったタービン入力量約２００〜６００Ｌ／分のすべての領域において、実施例の静圧気体軸受スピンドルの主軸回転速度は比較例の静圧気体軸受スピンドルの主軸回転速度を４０％〜１００％程度上回っている。このことから、本発明の静圧気体軸受スピンドルは従来の静圧気体軸受スピンドルと比較して、効率が大幅に改善していることが確認される。
【実施例２】
【００３９】
以下、本発明の実施例２について説明する。上述の実施の形態において説明した本発明の静圧気体軸受スピンドルを作製し、供給されるエネルギーおよび負荷が一定の条件の下で、回転翼の高さと回転翼の弦長（後方曲面部の弦長）との比が静圧気体軸受スピンドルの効率に及ぼす影響を調査する実験を行なった。なお、ノズルの出口の形状は、断面積一定の長方形で、ノズルの出口の高さと回転翼の高さとの比が０．９となるように回転翼の高さに合わせて変化させた。
【００４０】
図６は実施例２における実験の結果を示す図である。図６において、横軸は回転翼高さと回転翼の弦長との比、すなわち回転翼高さを回転翼の弦長で除した値を示している。縦軸は主軸回転速度である。上述のように、供給されるエネルギーおよび負荷が一定の条件の下で実験を行なっているので、主軸回転速度が高いほど、静圧気体軸受スピンドルの効率が高いことを示している。
【００４１】
図６を参照して、回転翼高さと回転翼の弦長との比が０．６５未満では主軸回転速度は低下しており、０．６５以上で向上している。さらに、０．６５以上では主軸回転速度はほぼ一定であるが、０．９以上では低下する傾向にある。このことから、回転翼高さと回転翼の弦長との比が０．６５以上０．９以下の範囲で静圧気体軸受スピンドルの効率が高いことが分かる。なお、回転翼の高さが大きくなると回転翼の質量が大きくなり、主軸の質量と軸受剛性で決まる静圧気体軸受スピンドルの固有振動数が低下するため、０．６５以上０．８以下の範囲が特に望ましい。
【００４２】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明の静圧気体軸受スピンドルは、気体を噴出するためのノズルと、ノズルから噴出された気体を複数の回転翼で受けることにより回転する回転軸と、回転軸を支持用気体により回転自在に軸支する静圧気体軸受とを備えた静圧気体軸受スピンドルに特に有利に適用され得る。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】静圧気体軸受スピンドルの構成を示す概略断面図である。
【図２】図１の線分ＩＩ−ＩＩに沿う概略断面図である。
【図３】図２のノズルの出口付近を拡大して示す概略部分断面図である。
【図４】図３の破線ＩＶで囲まれた領域を拡大して示すの概略斜視図である。
【図５】実施例１における実験の結果を示す図である。
【図６】実施例２における実験の結果を示す図である。
【符号の説明】
【００４５】
１  静圧気体軸受スピンドル、２  主軸、３  静圧気体ジャーナル軸受、４  静圧気体スラスト軸受、５  支持用気体供給部、６  駆動用気体供給部、７  第１のハウジング、８  第２のハウジング、９  排気部、２１  軸部、２２  スラスト板部、２２Ａ  スラスト板部平面部、２３  回転翼部、２４  回転翼、２４Ｈ  回転翼の高さ、２５  第１の面、２５Ａ  前方平面部、２５Ａ１  前方平面部外周側端部、２５Ｂ  前方曲面部、２５Ｂ１  前方曲面部内周側端部、２５Ｃ  接線、２６  第２の面（後方曲面部）、２６Ｂ  後方曲面部、２７  回転翼部中央線、２８  後方曲面部中心軸軌跡、２９  前方曲面部中心軸軌跡、５０  支持用気体供給口、５１  給気絞り、５２  支持用気体供給路、６０  駆動用気体供給口、６１  給気路、６２  ノズル、６２Ａ  ノズル出口、６２Ｂ  ノズル後方壁面、６８  駆動用気体噴出方向、６９  主軸回転方向、９１  排気空間、９２  排気通路、９３  排気部出口。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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