(57)【要約】【課題】支承する回転軸（スピンドルを含む）を高速回転しても、回転軸の半径方向及び軸方向の振れを抑制することができる軸受機構及びこの軸受機構を備えて加工精度を高めることのできるエアースピンドルを提供すること。【解決手段】回転軸２の外周側に嵌合する軸受１、１を組み合わせて軸受１、１に予圧を付与し、半径方向及び軸方向の荷重を支承する軸受機構であって、回転軸２の外周に嵌合して回転軸２の回転時に遠心力を発生させるとともに、この遠心力を軸方向の力に変換し予圧として軸受１、１に付与する予圧付与器２０を備えたことを特徴とする。【選択図】図１
2006052779.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸の外周側に嵌合する軸受を複数組み合わせて前記軸受に予圧を付与し、半径方向及び軸方向の荷重を支承する軸受機構であって、前記回転軸の外周側に嵌合して前記回転軸の回転時に遠心力を発生させるとともに、この遠心力を軸方向の力に変換し予圧として前記軸受に付与する予圧付与器を備えたことを特徴とする軸受機構。
【請求項２】
前記予圧付与器は、前記回転軸の外周側に嵌合して前記回転軸の軸方向に分離可能な分離押圧体を具備し、前記分離押圧体の間に、その中心から放射状に配置された複数の収容室を形成し、前記収容室内のそれぞれに、前記回転軸の半径方向に沿って移動可能な移動体を収容していることを特徴とする請求項１記載の軸受機構。
【請求項３】
前記軸受は、外輪と内輪の間に複数の転動体を転動可能に設けて半径方向及び軸方向の荷重を支承可能な転がり軸受からなり、外輪内周面の前記転動体と非接触な部分に冷却及び潤滑用のオイルエアの供給口と排出口を臨設し、前記オイルエア供給口の前記転動体に対するオイルエア噴射方向を前記回転体の回転を助長する方向に形成し、前記オイルエア排出口の断面積を前記オイルエア供給口の断面積の約十倍以上に設定したことを特徴とする請求項１又は２記載の軸受機構。    
【請求項４】
前記軸受の外輪を、軸受ハウジングの一部で兼用したことを特徴とする請求項１、２又は３記載の軸受機構。      
【請求項５】
請求項１、２、３又は４記載の軸受機構を備えたエアースピンドルであって、前記回転軸の外周側に嵌合して前記回転軸を回転させるエアータービンを具備し、前記エアータービンのタービン室に供給された加圧空気を排出する空気排出口の断面積を、前記エアータービンのタービン室に加圧空気を供給する空気供給口の断面積の約数十倍以上に設定したことを特徴とするエアースピンドル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マシニングセンタのような精密工作機械やその他の産業機械に使用される軸受機構及び前記軸受機構を備えたエアースピンドルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の軸受機構には、例えば図１０に示すような、回転軸の支持剛性を高めるために軸受に予圧を付与するものが知られており、この軸受機構を備えたエアースピンドルには、例えば図１１に示すようなものが知られている。
【０００３】
図１０に示す軸受機構は、アンギュラ玉軸受のような転がり軸受１を２個正面組合わせとして回転軸２を回転可能に支承するとともに、軸受ハウジング３a、３ｂ内に収容保持するときに、転がり軸受１、１の内輪１a、１aと外輪１ｂ、１ｂの間に転動可能に保持された複数の転動体１ｃ〜１ｃを半径方向（ラジアル方向）と軸方向（アキシャル方向）とに押圧するように組み立てられる。すなわち、転がり軸受１、１を軸受ハウジング３a、３ｂ内に収容保持するときに、内輪１a、１a、外輪１ｂ、１ｂ、転動体１ｃ〜１ｃを弾性変形させるように組み込むことで予圧を付与し、転がり軸受１、１が回転軸２による半径方向及び軸方向の荷重をガタツキなく支承するようにしている。１ｄは転動体１ｃ〜１ｃを保持する保持器である。
【０００４】
図１１に示すエアースピンドルは、回転軸としてのスピンドル５の外周側に先端側から基端側へ向けて転がり軸受１、１、タービンロータ６及び転がり軸受１、１を順次嵌合するとともに、これらをハウジング７a、７ｂ内に収容保持し、スピンドル５の基端側にワッシャ８を介して締付けボルト９を螺合することによって転がり軸受１〜１に予圧を付与していた。  
スピンドル５の先端側にはスリーブ５ａが形成され、このスリーブ５ａには工具取付け用のコレットチャック１０１及びチャックナット１０２が取付けられている。
そして、空気供給口１０３から加圧空気（圧縮空気）をエアータービン１０６のタービン室１０５に供給し、エアータービン１０６の羽根１０７に衝突してタービンロータ６を回転させ、スピンドル５を高速回転させる。
また、冷却及び潤滑用のオイルエアをオイルエア入口１０８から供給し、軸受ハウジング３a、３ｂ内の転がり軸受１、１及びエアータービン１０６を冷却及び潤滑する。
１０９、１０９は、転がり軸受１，１、１，１の外輪をハウジング７ａ、７ｂに固定する固定具で、外周に形成されたネジ部がハウジング７ａ、７ｂの対応部分に形成されたネジ部に螺合する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、図１０、図１１に示した軸受機構、エアースピンドルでは、２個、４個の転がり軸受１，１、１〜１を正面組合わせに組み立てて予圧を付与していただけなので、工作物の加工速度を上げるために回転軸２、スピンドル５の回転速度を高くしたり、加工精度を高めるために軸径を大きくすると、これに伴って、発熱量が多くなり、この発熱により予圧荷重が変動して加工精度を向上させることが難しいという問題点があった。
また、回転速度の高速化に伴う発熱量を抑制するためにオイルエアの供給は有効であるが、オイルエア排出口の断面積がオイルエア供給口１０８の断面積に比してそれ程大きく形成されていなかったので、転がり軸受１の転動体１ｃ〜１ｃへのオイルエアの供給が不十分となり、所定の冷却効果が得られないという問題点があった。
【０００６】
本発明は、上述の問題点を鑑みなされたもので、支承する回転軸を高速回転（例えば１分間に１０万から２０万回転）しても回転軸の半径方向及び軸方向の振れを抑制することができる軸受機構を提供すること、及び前記軸受機構を備えて工作物の加工精度等を高めることのできるエアースピンドルを提供することを目的とし、つぎのような知見に基づいてなされたものである。
すなわち、半径方向及び軸方向の荷重を支承する軸受を複数組み合わせた軸受機構において、支承する回転軸の剛性を大きくするとともに精度を高めるために軸径を大きくすると発熱量が多くなり、この発熱によって精度が低下するという問題を解決するために、軸受に付与する予圧を種々変化させて実験した結果、支承する回転軸の回転速度に応じて増加する予圧を、軸受に対して軸方向から付与するように制御することによって、工作物の加工精度を従来より高めることができるという知見が得られた。
また、軸受やエアータービンの冷却効果を高めるために、オイルエア供給口とオイルエア排出口の断面積を種々変化させて実験した結果、オイルエア排出口の断面積をオイルエア供給口の断面積の約十倍以上に設定したときに冷却効果を高めることができるという知見が得られた。    
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１記載の発明は、回転軸の外周側に嵌合する軸受を複数組み合わせて前記軸受に予圧を付与し、半径方向及び軸方向の荷重を支承する軸受機構であって、前記回転軸の外周側に嵌合して前記回転軸の回転時に遠心力を発生させるとともに、この遠心力を軸方向の力に変換し予圧として前記軸受に付与する予圧付与器を備えたことを特徴とする。
【０００８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記予圧付与器は、前記回転軸の外周側に嵌合して前記回転軸の軸方向に分離可能な分離押圧体を具備し、前記分離押圧体の間に、その中心から放射状に配置された複数の収容室を形成し、前記収容室内のそれぞれに、前記回転軸の半径方向に沿って移動可能な移動体を収容していることを特徴とする。
【０００９】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記軸受は、外輪と内輪の間に複数の転動体を転動可能に設けて半径方向及び軸方向の荷重を支承可能な転がり軸受からなり、外輪内周面の前記転動体と非接触な部分に冷却及び潤滑用のオイルエアの供給口と排出口を臨設し、前記オイルエア供給口の前記転動体に対するオイルエア噴射方向を前記回転体の回転を助長する方向に形成し、前記オイルエア排出口の断面積を前記オイルエア供給口の断面積の約十倍以上に設定したことを特徴とする。
【００１０】
請求項４記載の発明は、請求項１、２又は３記載の発明において、前記軸受の外輪を、軸受ハウジングの一部で兼用したことを特徴とする。
【００１１】
請求項５記載の発明は、請求項１、２、３又は４記載の軸受機構を備えたエアースピンドルであって、前記回転軸の外周側に嵌合して前記回転軸を回転させるエアータービンを具備し、前記エアータービンのタービン室に供給された加圧空気を排出する空気排出口の断面積を、前記エアータービンのタービン室に加圧空気を供給する空気供給口の断面積の約数十倍以上に設定したことを特徴とする。  
【発明の効果】
【００１２】
請求項１記載の発明は、軸受を複数組み合わせて軸受に予圧を付与し、半径方向及び軸方向の荷重を支承する軸受機構において、回転軸の外周側に予圧付与器を嵌合し、この予圧付与器により、回転軸の回転時に遠心力を発生させるとともに、この遠心力を軸方向の力に変換し予圧として軸受に付与する構成としたので、回転軸の回転速度が高くなるのに応じて軸受に対して軸方向に付与する予圧が増加するように予圧制御できる。このため、支承する回転軸の軸径を大きくして支持剛性を高めると共に回転速度を高くしても、回転軸の半径方向及び軸方向の振れを従来例より抑制して精度を高めることができる。  
【００１３】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、予圧付与器を、複数の収容室が形成された分離押圧体と、収容室内に半径方向に移動可能に収容された移動体とで構成したので、予圧付与器の構成を簡単にすることができる。
【００１４】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、軸受を転がり軸受とし、転動体に対して回転軸の回転を助長する方向にオイルエアを噴射する構成としたので、オイルエアを冷却及び潤滑用のみでなく、回転軸の高速回転に寄与させることができる。さらに、オイルエア排出口の断面積をオイルエア供給口の断面積の約十倍以上に設定したので、軸受の転動体に対するオイルエアの供給を十分にして冷却効果を向上させることができる。
【００１５】
請求項４記載の発明は、請求項１、２又は３記載の発明において、軸受の外輪を軸受ハウジングの一部で兼用する構成としたので、部品数を少なくして組立精度を高め、精度の向上を図ることができる。
【００１６】
請求項５記載の発明は、請求項１、２、３又は４記載の軸受機構を備えたエアースピンドルであって、回転軸を回転させるエアータービンを具備し、エアータービンのタービン室に供給された加圧空気を排出する空気排出口の断面積を、タービン室に加圧空気を供給する空気供給口の断面積の約数十倍以上に設定したので、エアータービンの羽根に対する加圧空気の供給を十分にして、回転軸（スピンドル）の回転速度の高速化を図ることができる。
【実施例】
【００１７】
図1は本発明による軸受機構の一実施例を示すもので、図1において、１、１はアンギュラ玉軸受のような転がり軸受、２は回転軸、２０は予圧付与器、３０は軸受けハウジングである。
【００１８】
転がり軸受１、１は、回転軸２と軸受ハウジング３０の間に配設されて回転軸２を回転可能に支承するとともに、予圧付与器２０を介在して正面組み合わせに配置され、軸受ハウジング３０内に組み込むことによって所定の予圧が付与されている。
転がり軸受１は、回転軸２の外周側に嵌合する内輪１aと、軸受ハウジング３０の内側に形成された嵌合段部に嵌合する外輪１ｂと、内輪１aと外輪１ｂの間に所定の接触角をもって転動可能に装着された複数の転動体１ｃと、これらの転動体１ｃを保持する保持器１ｄとを具備している。
【００１９】
予圧付与器２０は、図５にも示すように、ほぼ中空円盤状に形成されて中心軸Ｏに沿った軸方向に分離可能に重ね合わせられた分離押圧体２１、２１と、この分離押圧体２１、２１の重ね合わせ部分で両者に跨って形成された１２個の収容室２２〜２２のそれぞれに収容された移動体２３とで形成されている。
収容室２２〜２２は、分離押圧体２１、２１の当接する対向面のそれぞれに中心軸Ｏから半径方向へ放射状に形成された２２ａ〜２２ａ、２２ａ〜２２ａを向かい合わせに重ね合わせることによって、円筒の両端面を外側へ膨出する半球面とした閉塞空間に形成されている。
移動体２３は球体状に形成され、収容室２２内で半径方向に移動可能な大きさに形成されている。
【００２０】
軸受ハウジング３０は、中間ハウジング３１と、その両側に位置するカバーハウジング３２、３３とで形成され、これらを貫通する複数本の締付ボルト３５に対応するナット３６を螺合することによって一体に連結されている。
【００２１】
中間ハウジング３１とカバーハウジング３２が当接する境界部分には、冷却及び潤滑用のオイルエアを転動体１ｃに供給するための通路３７と排出するための通路３８が形成され、ている。
供給側の通路３７は、途中から内側へ向けて断面積が小さくなるようにテーパー状に形成され、外側端がオイルエア入口３９となり、内側端が外輪１ｂに形成されたオイルエア供給路４１に連通している。オイルエア供給路４１は、外輪１ｂの内周面が転動体１ｃと非接触な部分で開口してオイルエア供給口４２となり、転動体１ｃに対して回転軸２の回転を助長する方向にオイルエアを噴射するように形成されている。
排出側の通路３８は、外側端がオイルエア出口４３となり、内側端が外輪１ｂに形成されたオイルエア供給路４５に連通し、外輪１ｂの内周面が転動体１ｃと非接触な部分で開口してオイルエア排出口４６となり、その断面積がオイルエア供給口４２の断面積の数十倍に設定されている。
【００２２】
中間ハウジング３１とカバーハウジング３３が当接する部分にも、同様にしてオイルエアの供給通路３７，排出通路３８が形成され、供給通路３７，排出通路３８の外側がオイルエア入口３９，オイルエア出口４３となり、内側が外輪１ｂのオイルエア供給路４１，オイルエア排出路４５に連通し、それぞれオイルエア供給口４１，オイルエア排出口４６として、外輪１ｂの内周面が転動体１ｃと非接触な部分で開口している。
【００２３】
つぎに図１に示した実施例の作用について説明する。
（１）回転軸２がモータやエアータービンによって回転すると、これに伴って回転軸２の外周側に嵌合している予圧付与器２０が回転する。
予圧付与器２０の回転で、収容室２２〜２２内の移動体２３〜２３も回転し、図１に矢印で示すような遠心力を発生させ、この遠心力が分離押圧体２１、２１を分離する方向に作用して、転がり軸受１、１の内輪１a、１aに対して、同図に矢印で示すような軸方向の力を付与する。この力が転がり軸受１、１に対して軸方向から付与する予圧として作用し、回転軸２の回転速度が高くなる程強くなる。したがって、支持剛性を大きくするために回転軸２の軸径を大きくして回転軸２の回転速度を高くしても、回転軸２の半径方向及び軸方向の振れを小さく抑制して精度を高めることができる。
【００２４】
（２）転がり軸受１の冷却及び潤滑のために、オイルエア入口３９、３９から入力したオイルエアがオイルエア通路３７、３７及びオイルエア供給路４１、４１を経、オイルエアの供給口４２、４２から転がり軸受１、１の転動体１ｃ、１ｃに噴射されるが、その転動体１ｃ、１ｃに対する噴射方向が回転軸２の回転を助長する方向に形成されているので、オイルエアを回転軸２の高速化にも寄与させることができる。
また、オイルエア排出口４６の断面積がオイルエア供給口４２の断面積の数十倍に設定されているので、転がり軸受１、１に対するオイルエアの供給量を増やして冷却及び潤滑の効果を高めることができる。
【００２５】
前記実施例では、予圧付与器を、収容室２２〜２２が形成された分離押圧体２１、２１と、収容室２２〜２２内に移動可能に収容された移動体２３〜２３とで形成した場合について説明したが、本発明はこれに限るものでなく、回転軸の外周側に嵌合して回転軸の回転時に遠心力を発生させるとともに、この遠心力を軸方向の力に変換し予圧として軸受に付与するものであればよい。例えば図２に示すような予圧付与器２０aとした場合についても利用することができる。
【００２６】
図２に示す予圧付与器２０a、は、回転軸２の外周側に嵌合し、軸方向に分離可能に重ね合わせて形成されたほぼ中空円盤状の分離押圧体２１a、２１aと、この分離押圧体２１a、２１aの重ね合う対向面に形成された４個の収容凹部２５〜２５に一部分が収容された作動体２６〜２６とで形成されている。
【００２７】
収容凹部２５の対向する側面には枢支孔２７、２７が形成されている。
作動体２６は水平部２６aと垂直部２６ｂを連結した略Ｌ字状に形成され、水平部２６aの先端側には枢支孔２７、２７に回動可能に枢支される枢支軸２８、２８が突設している。
【００２８】
つぎに、図２に示した実施例の作用について説明する。  
回転軸２が回転すると、これに伴って、回転軸２の外周側に嵌合している分離押圧体２１a、２１aが回転する。この分離押圧体２１a、２１aの回転で作動体２６〜２６も回転して遠心力を発生させる。この遠心力が、作動体２６〜２６を枢支軸２８、２８を支点として図２に矢印で示す方向に回すように作用し、この作動体２６〜２６に作用する力は分離押圧体２１a、２１aを分離する方向に働き、転がり軸受１、１の内輪１a、１aに対して矢印で示す軸方向の力を付与する。このため、図１の場合と同様に、回転軸２の半径方向及び軸方向の振れを小さく抑制して精度を高めることができる。
【００２９】
図３及び図４は本発明による軸受機構を備えたエアースピンドルの一実施例を示すもので、これらの図において、５は回転軸の一例としてのスピンドル、１０、１０は転がり軸受、２０は予圧付与器、５０、６０〜６０はエアータービン、７０はハウジングである。
【００３０】
スピンドル５は略円筒状に形成され、その外周側中間部には拡径のフランジ部５ｂが突設している。
スピンドル５の外周側には、先端側からフランジ部５ｂ側へ向けて転がり軸受１０の内輪１０a、予圧付与器２０の中空部が順次嵌合し、フランジ部５ｂ側から基端側へ向けてエアータービン５０のタービンロータ５１、エアータービン６０〜６０のタービンロータ６１〜６１、転がり軸受１０の内輪１０aが順次嵌合している。
【００３１】
ハウジング７０は、スピンドル５の大部分と、転がり軸受１０、予圧付与器２０、エアータービン５０、エアータービン６０〜６０及び転がり軸受１０とを収容保持するもので、スピンドル５の先端側から基端側へ向けて順次配置された軸受ハウジング７１、兼用ハウジング７２、タービンハウジング７３〜７３、軸受けハウジング７５、７６及びテーパーシャンク７７からなり、図５、図６に示すような軸受ハウジング７１に形成された取付孔８１〜８１から取付ボルト（図示省略）を装着し、この取付ボトルの先端部を兼用ハウジング７２、タービンハウジング７３〜７３に形成された図７、図８に示すような貫通孔８２〜８２、８３〜８３を経、軸受けハウジング７５、７６の貫通孔（図示省略）を介してテーパーシャンク７７の取付孔（図示省略）に螺合することにより、一体に連結される。
そして、スピンドル５の基端側にワッシャ８を介して締付ボルト９aを螺合することにより、転がり軸受１０、１０の内輪１０a、１０aを介して転動体１０ｃ、１０ｃに予圧を付与している。
【００３２】
軸受ハウジング７１は、図５及び図６にも示すように、下面側（先端側）をテーパー状にしたほぼ中空円盤状に形成され、上面（基端側の面）の中央部に形成された段部には、転がり軸受１０の内輪１０a、転動体１０ｃ〜１０ｃ及び保持器１０ｄが収容されている。軸受ハウジング７１の一部は転がり軸受１０の外輪を兼用し、軸受ハウジング７１の上面には、オイルエアの供給路と排出路を形成するための凹部８５、８６が形成されている。
【００３３】
兼用ハウジング７２は、図７にも示すような平面視が正方形のほぼ直方体状に形成され、上部には、上面側に開口してタービンロータ５１を回転可能に収容するタービン室５２が形成され、下部には下面側に開口した兼用室５３が形成されている。タービン室５２の側壁には、加圧空気の供給路５５と連通する空気供給口５６が形成されるとともに、空気排出路形成用の凹部５７が形成され、この凹部５７によって形成される空気排出口の断面積は空気供給口５６の断面積の数十倍に設定されている。
タービン室５２と兼用室５３は円筒状の連通孔５８で連通し、この連通孔５８にはタービンロータ５１の突出部が回転可能に嵌合し、タービンロータ５１の外周面には、複数の羽根５９〜５９が突設している。
兼用室５３は、予圧付与器２０を収容する室と、転がり軸受１０を収容する室の一部とを兼用するもので、その先端側の壁面には、軸受ハウジング７１との重合時に凹部８５の開口側と重なってオイルエアの供給路となる凹部８７が形成され、この凹部８５、８７で形成されたオイルエア供給路の兼用室５３への開口部分がオイルエア供給口８８なる。凹部８５、８７は、オイルエア供給口８８から転動体１０ｃに対して噴射するオイルエアの噴射方向がスピンドル５の回転を助長する方向となるように形成されている。
オイルエア供給口８８の断面積は凹部８６の内側開口部に形成されるオイルエア排出口８９の断面積の十数倍に設定されている。
【００３４】
タービンハウジング７３は、図８にも示すように、平面視が正方形で高さが兼用ハウジング７２より低いほぼ直方体状に形成され、上部には上面側に開口してタービンロータ６１を回転可能に収容するタービン室６２が形成され、このタービン室６２の下面側の一部には、上下に貫通してタービンロータ６１の突出部を回転可能に嵌合する貫通孔６３が形成され、エアータービン６０の外周面には複数の羽根６９〜６９が突設されている。
タービン室６２の側壁には、加圧空気の供給路６５と連通する空気供給口６６が形成されるとともに、空気排出路形成用の凹部６７が形成され、この凹部６７によって形成される空気排出口の断面積は、空気供給口６６の断面積の数十倍に設定されている。    
【００３５】
軸受けハウジング７５、７６の重合する境界部分には、軸受ハウジング７１と兼用ハウジング７２の重合する境界部分に形成されたオイルエアの供給路と排出路を形成するための凹部８５、８６、８７と同様の凹部（図示省略）が形成されるとともに、凹部８５、８７によって形成されたオイルエア供給口８８と同様のオイルエア供給口が形成され、このオイルエア供給口の断面積は、オイルエア排出口（オイルエア排出口８９に対応する排出口）の断面積の数十倍に設定されている。
【００３６】
スピンドル５の先端側には、スリーブ５aが形成され、このスリーブ５aには、工具取付け用のコレットチャック１０１及びチャックナット１０２が取り付けられている。
テーパーシャンク７７の基端側にはプルスタット９０が連結され、テーパーシャンク７７とプルスタット９０はマシニングセンタなどの精密工作機械の主軸に連結される。
【００３７】
つぎに、図３〜図８に示した実施例の作用を図９を併用して説明する。
（１）加圧空気の供給路５５、６５〜６５から供給された加圧空気を空気供給口５６、６６〜６６からエアータービン５０、６０〜６０のタービン室５２、６２〜６２内に導き、羽根５９〜５９、６９〜６９に噴射させてタービンロータ５１、６１〜６１を回転させると、これに伴いスピンドル５が回転する。
このとき、加圧空気をタービン室５２、６２〜６２内へ噴射する空気供給口５６、６６〜６６の断面積を、空気排出口（空気排出路５７、６７〜６７）のタービン室５２、６２〜６２内への開口部）の断面積の数十倍に設定しているので、エアータービン５０、６０〜６０の羽根５９、６９〜６９にして供給する加圧空気の供給量を十分にしてスピンドル５の回転速度の高速化を図ることができる。
【００３８】
（２）スピンドル５の回転に伴って予圧付与器２０も回転し、予圧付与器２０の回転で収容室２２〜２２内の移動体２３も回転し、図９に矢印で示すような遠心力を発生させ、この遠心力が分離押圧体２１、２１を分離する方向に作用する。このために、先端側の転がり軸受１０の内輪１０aに対しては、図９に矢印で示すような軸方向で先端側へ向かう力が予圧として直接的に付与され、基端側の転がり軸受１０の内輪１０aに対しては、図９に矢印で示すような軸方向で基端側へ向かう力が、スピンドル５のフランジ部５ｂ、タービンロータ５１、６１〜６１を介して予圧として付与される。
このため、図１に示した実施例と同様に、スピンドル５の回転速度が高くなるほど予圧付与器２０から転がり軸受１０、１０に付与される予圧が強くなり、スピンドル５の軸径を大きくしてスピンドル５の回転速度を高くしても、スピンドル５の半径方向及び軸方向の振れを小さく抑制して加工精度を高めることができる。
【００３９】
（３）先端側の転がり軸受１０について、冷却及び潤滑のためにオイルエアがオイルエア供給口８８から転がり軸受１０の転動体１０ｃに噴射されるが、その転動体１０ｃに対する噴射方向がスピンドル５の回転を助長する方向に形成されているので、オイルエアをスピンドル５の高速化にも寄与させることができる。
基端側の転がり軸受１０についても同様に作用する。
また、先端側の転がり軸受１０について、オイルエア排出口８９の断面積がオイルエア供給口８８の断面積の数十倍に設定されているので、転がり軸受１０に対するオイルエア供給量を増やして冷却及び潤滑の効果を高めることができる。
基端側の転がり軸受１０についても、同様に作用する。
【００４０】
図３〜図９に示した実施例では予圧付与器として図１の予圧付与器２０を用いた場合について説明したが、本発明はこれに限るものでなく、例えば図２の予圧付与器２０aを用いた場合についても利用することができる。
【００４１】
前記実施例では、冷却及び潤滑の効果をより高めるために、オイルエア排出口の断面積をオイルエア供給口の断面積の数十倍以上に設定した場合について説明したが、本発明はこれに限るものでなく、十数倍又は数倍以上に設定した場合についても利用することができる。
【００４２】
前記実施例では、エアータービンの羽根に対する加圧空気の供給を十分にして回転軸（スピンドル）の回転速度を高速化するために、エアータービンの空気排出口の断面積の数十倍以上に設定した場合について説明したが、本発明はこれに限るものでなく、十数倍又は数倍以上に設定した場合についても利用することができる。
【００４３】
前記実施例では、転がり軸受を２個組み合わせた軸受機構と、この軸受機構を備えたエアースピンドルについて説明したが、本発明はこれに限るものでなく、３個以上の軸受を組み合わせた軸受機構と、この軸受機構を備えたエアースピンドルにも利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明による軸受機構の一実施例を示す断面図である。
【図２】図１の予圧付与器の他の実施例を示す図で、（a）は平面図、（ｂ）は（a）のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】本発明によるエアースピンドルの一実施例を示す断面図である。
【図４】図３に示したエアースピンドルの一部を断面で表した斜視図である。
【図５】図３及び図４中の転がり軸受１０と軸受ハウジング７１を組み合わせた図で、（a）は平面図、（ｂ）は正面図である。
【図６】図３及び図４中の転がり軸受１０、軸受ハウジング７１、予圧付与器２０を表す部分の要部分解斜視図である。
【図７】図３及び図４中のエアータービン５０を示す図で、（a）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は斜視図である。
【図８】図３及び図４中のエアータービン６０を示す図で、（a）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は斜視図である。
【図９】図３の一部を拡大した部分拡大断面図である。
【図１０】従来の軸受機構を示す断面図である。
【図１１】従来のエアースピンドルを示す断面図である。
【符号の説明】
【００４５】
１、１０…転がり軸受
１a、１０a…内輪
１ｂ…  外輪        
１ｃ、１０ｃ…転動体
２…回転軸
５…スピンドル（回転軸の一例）
２０、２０ａ…予圧付与器
２１…分離押圧体
２２…収容室
２３…移動体
３０、７１、７５、７６…軸受ハウジング
４２、８８…オイルエア供給口
４６、８９…オイルエア排出口
５０、６０…エアータービン
５１、６１…タービンロータ
５２、６２…タービン室
５６、６６…空気供給口
５７、５７…空気排出路
５９、６９…羽根
７０…ハウジング
７２…兼用ハウジング
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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