(57)【要約】【課題】  流体のエネルギーによって回転させられるスピンドルの流出ポートを簡単に製造することができ、しかもスピンドルの回転性能を簡単に変更、調整することができるスピンドル装置を提供する。【解決手段】  その中央内部に形成されて軸方向に伸びる流体流路２１と、流体流路２１に連通した流入ポート６と、流体流路２１に連通した流出ポート７とを有するスピンドル２と、流体流路２１に連通しスピンドル２を支持するスラスト静圧軸受４およびジャーナル静圧軸受５とを具備するスピンドル装置の、流出ポート７を、流体流路２１からスピンドル２の外周に連通する穿孔内に、曲がり形状の通路２６を有するプラグ部品２５を挿入して形成し、スピンドル２の流出ポート７を簡単に製造する。【選択図】        図１
2008069942.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中央内部に軸方向に伸びるように形成した流体流路と、前記流体流路に連通し流体を当該流体流路に流入させる流入ポートと、前記流体流路に連通し流体を当該流体流路から流出させる流出ポートとを有するスピンドルと、
前記流体流路から流出させる流体の圧力、又は前記スピンドルの外側から供給した流体の圧力で前記スピンドルを支持するスラスト静圧軸受およびジャーナル静圧軸受とを具備し、
前記流出ポートは、前記流体流路から前記スピンドルの外周に連通する穿孔と、前記穿孔内に固定された曲がり形状の通路を有するプラグ部品とにより形成されたことを特徴とするスピンドル装置。
【請求項２】
前記プラグ部品の前記曲がり形状を、流体が流れたときに角運動量が変化する形状としたことを特徴とする請求項１に記載のスピンドル装置。
【請求項３】
前記プラグ部品は、軸方向に伸びる第１の通路と、前記第１の通路に対し略直角に伸びる第２の通路とを有して、前記曲がり形状の通路を形成したことを特徴とする請求項１に記載のスピンドル装置。
【請求項４】
前記プラグ部品を、前記第２の通路が任意の方向に向くように前記穿孔内に固定できる構成としたことを特徴とする請求項３に記載のスピンドル装置。
【請求項５】
前記プラグ部品を、前記穿孔内に螺合または嵌合により固定したことを特徴とする請求項４に記載のスピンドル装置。
【請求項６】
前記穿孔を複数個設けて、前記穿孔の各々に前記プラグ部品を固定する構成としたことを特徴とする請求項１に記載のスピンドル装置。
【請求項７】
中央内部に軸方向に伸びるように形成し中間部において互いに分離した第１の流体流路および第２の流体流路と、前記第１の流体流路および前記第２の流体流路の各々に独立に連通した第１の流入ポートおよび第２の流入ポートと、前記第１の流体流路および前記第２の流体流路の各々に独立に連通した第１の流出ポートおよび第２の流出ポートとを有するスピンドルと、
加圧流体の圧力で前記スピンドルを支持するスラスト静圧軸受およびジャーナル静圧軸受とを具備し、
前記第１の流出ポートおよび前記第２の流出ポートの各々は、前記第１の流体流路および前記第２の流体流路の各々から前記スピンドルの外周に連通する穿孔と、前記穿孔内に固定された曲がり形状の通路を有するプラグ部品とにより形成されたことを特徴とするスピンドル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ、工作機械、医療用機器等に用いるためのスピンドル装置に関し、特に流体のエネルギーを利用したモータ機能と静圧軸受機能を一体化したスピンドル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な工作機械のスピンドル装置の多くは、転がり軸受で支持され、スピンドル装置とは別に設けられた電気駆動モータの回転運動をベルトやプーリのような伝達要素を介して伝達している。このような構成のスピンドル装置を精密な工作機械システムに用いられる場合には、以下のような問題が発生する。
第１に、転がり軸受における摩擦や機械的なガタによって高精度の回転運動の実現が難しいだけでなく、超精密加工において要求される高速回転時には転がり軸受の焼き付きが発生しやすくなる。したがって、静圧軸受によってスピンドルを支持する方式にする必要がある。
第２に、スピンドルの高速回転時にはベルトやプーリのような伝達要素で発生する振動がスピンドルに伝わり、スピンドル自体の振動を引き起こすので、ビルトインモータを取り付けるか、あるいはスピンドル自体にタービンを取付け、これに流体を吹き付ける方式により、ベルト等の機械的な伝達要素を必要としない方式にする必要がある。
第３に、スピンドルが工作機械に用いられる場合、加工中に工具と被削材間で発生する摩擦熱がスピンドルに伝わり、スピンドルの熱膨張を引き起こし、これによって加工誤差が発生するので、スピンドル装置を冷却する必要がある。
これらに対処するスピンドル装置として、本発明者は先に特許文献１に示すモータ一体型スピンドル装置を提案した。
【特許文献１】特開２００３−１９１１４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述したように、高精度加工を行う工作機械に用いられるスピンドル装置として、静圧軸受による安定した高精度の支持機能、流体のエネルギーによってスピンドルに回転動作を発生させるモータ機能、および冷却機能を備えていることが必要になる。
特許文献１におけるスピンドル装置は、流体のエネルギーによってスピンドルに回転動作を発生させるモータ機能および冷却機能を備えており、これらの課題を解決するものである。しかし、このスピンドル装置はスピンドル構造によって決まる一義的な回転しかできない。また、スピンドル装置における流体の流出ポートの製造が困難であった。
【０００４】
本発明は上記にかかる点を鑑みてなされたもので、流体で支持し回転させ冷却することにより、スピンドルに高精度支持機能、モータ機能および冷却機能を備えるとともに、スピンドルの流出ポートを簡単に製造することができ、しかもスピンドルの回転性能を簡単に変更、調整することができるスピンドル装置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】
【０００５】
請求項１記載の本発明のスピンドル装置は、中央内部に軸方向に伸びるように形成した流体流路と、前記流体流路に連通し流体を当該流体流路に流入させる流入ポートと、前記流体流路に連通し流体を当該流体流路から流出させる流出ポートとを有するスピンドルと、前記流体流路から流出させる流体の圧力、又は前記スピンドルの外側から供給した流体の圧力で前記スピンドルを支持するスラスト静圧軸受およびジャーナル静圧軸受とを具備し、前記流出ポートは、前記流体流路から前記スピンドルの外周に連通する穿孔と、前記穿孔内に固定された曲がり形状の通路を有するプラグ部品とにより形成されたことを特徴とする。
請求項２記載の本発明は、請求項１に記載のスピンドル装置において、前記プラグ部品の前記曲がり形状を、流体が流れたときに角運動量が変化する形状としたことを特徴とする。
請求項３記載の本発明は、請求項１に記載のスピンドル装置において、前記プラグ部品は、軸方向に伸びる第１の通路と、前記第１の通路に対し略直角に伸びる第２の通路とを有して、前記曲がり形状の通路を形成したことを特徴とする。
請求項４記載の本発明は、請求項３に記載のスピンドル装置において、前記プラグ部品を、前記第２の通路が任意の方向に向くように前記穿孔内に固定できる構成としたことを特徴とする。
請求項５記載の本発明は、請求項４に記載のスピンドル装置において、前記プラグ部品を、前記穿孔内に螺合または嵌合により固定したことを特徴とする。
請求項６記載の本発明は、請求項１に記載のスピンドル装置において、前記穿孔を複数個設けて、前記穿孔の各々に前記プラグ部品を固定する構成としたことを特徴とする。
請求項７記載の本発明のスピンドル装置は、中央内部に軸方向に伸びるように形成し中間部において互いに分離した第１の流体流路および第２の流体流路と、前記第１の流体流路および前記第２の流体流路の各々に独立に連通した第１の流入ポートおよび第２の流入ポートと、前記第１の流体流路および前記第２の流体流路の各々に独立に連通した第１の流出ポートおよび第２の流出ポートとを有するスピンドルと、加圧流体の圧力で前記スピンドルを支持するスラスト静圧軸受およびジャーナル静圧軸受とを具備し、前記第１の流出ポートおよび前記第２の流出ポートの各々は、前記第１の流体流路および前記第２の流体流路の各々から前記スピンドルの外周に連通する穿孔と、前記穿孔内に固定された曲がり形状の通路を有するプラグ部品とにより形成されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、流体のエネルギーによってスピンドルに回転動作を発生させ静圧軸受で安定させることにより、高精度支持機能、モータ機能および冷却機能を備えるとともに、スピンドルの流出ポートを簡単に製造することができる。
また、スピンドルの外周に連通する穿孔内に挿入された曲がり形状の通路を有するプラグ部品の挿入角度を変えることにより、スピンドルの回転性能を簡単に変更、調整することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明の第１の実施の形態によるスピンドル装置は、中央内部に軸方向に伸びるように形成した流体流路と、流体流路に連通し流体を当該流体流路に流入させる流入ポートと、流体流路に連通し流体を当該流体流路から流出させる流出ポートとを有するスピンドルと、流体流路から流出させる流体の圧力、又は前記スピンドルの外側から供給した流体の圧力でスピンドルを支持するスラスト静圧軸受およびジャーナル静圧軸受とを具備し、流出ポートは、流体流路からスピンドルの外周に連通する穿孔と、穿孔内に固定された曲がり形状の通路を有するプラグ部品とにより形成されたものである。本実施の形態によれば、流体のエネルギーによって、スピンドルに高精度支持機能、モータ機能および冷却機能を備えさせることができるとともに、穿孔内に曲がり形状の通路を有するプラグ部品を固定することにより、スピンドルの流出ポートを簡単に製造することができる。そして、スピンドルの外周に連通する穿孔内に固定される曲がり形状の通路を有するプラグ部品の挿入角度を変えることにより、スピンドルの回転性能を簡単に変更、調整することが可能となる。
本発明の第２の実施の形態は、第１の実施の形態によるスピンドル装置において、プラグ部品の曲がり形状を、流体が流れたときに角運動量が変化する形状としたものである。本実施の形態によれば、流出ポートに流体を流すことにより、スピンドルをプラグ部品の曲がり形状に応じた方向に回転させることができる。
本発明の第３の実施の形態は、第１の実施の形態によるスピンドル装置において、プラグ部品は、軸方向に伸びる第１の通路と、第１の通路の先端部において第１の通路に対し略直角に伸びる第２の通路とを有して、曲がり形状の通路を形成したものである。本実施の形態によれば、簡単な構成および方法で、曲がり形状の通路を有するプラグ部品を製造することができる。
本発明の第４の実施の形態は、第３の実施の形態によるスピンドル装置において、プラグ部品を、その第２の通路が任意の方向に向くように穿孔内に固定できる構成としたものである。本実施の形態によれば、プラグ部品の固定角度、即ち第２の通路の向きを変えて固定することができるので、流出ポートから流出される流体の流出方向を任意の方向に設定することができる。これにより、スピンドルの回転方向、回転数および回転角、さらにはスラスト方向の変位量を任意に制御することができる。
本発明の第５の実施の形態は、第４の実施の形態によるスピンドル装置において、プラグ部品を、穿孔内に螺合または嵌合により固定したものである。本実施の形態によれば、プラグ部品から流体を流出させる方向を、即ち第２の通路の向きを、任意の方向に固定することが容易に確実にできる。
本発明の第６の実施の形態は、第１の実施の形態によるスピンドル装置において、穿孔を複数個設けて、穿孔の各々にプラグ部品を固定する構成としたものである。本実施の形態によれば、スピンドルの回転方向、回転数および回転角を精密にかつ容易に制御することができる。
本発明の第７の実施の形態によるスピンドル装置は、中央内部に軸方向に伸びるように形成し中間部において互いに分離した第１の流体流路および第２の流体流路と、第１の流体流路および第２の流体流路の各々に独立に連通した第１の流入ポートおよび第２の流入ポートと、第１の流体流路および第２の流体流路の各々に独立に連通した第１の流出ポートおよび第２の流出ポートとを有するスピンドルと、加圧流体の圧力でスピンドルを支持するスラスト静圧軸受およびジャーナル静圧軸受とを具備し、第１の流出ポートおよび第２の流出ポートの各々は、第１の流体流路および第２の流体流路の各々からスピンドルの外周に連通する穿孔と、穿孔内に固定された曲がり形状の通路を有するプラグ部品とにより形成されたものである。本実施の形態によれば、スピンドルを回転させる流出ポートを簡単に製造することができる。また、正逆いずれの回転方向にも回転させることが可能であるとともに、回転数や回転角を精密に制御することが可能であるスピンドル装置を得ることができる。
【実施例１】
【０００８】
以下、本発明の一実施例によるスピンドル装置を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施例１におけるスピンドル装置の構成を示す断面図である。
本実施例におけるスピンドル装置では、モータ部１が組み込まれたスピンドル２、ジャーナル静圧軸受３およびスラスト静圧軸受４が、ケーシング５に支持されている。そして、スピンドル２に、その中央内部に軸方向に伸びる穴を穿って流体流路２１を形成し、流体流路２１の端部をプラグ２７で止栓している。
モータ部１は、外部のポンプあるいはコンプレッサー（図示せず）から供給される水などの流体をスピンドル２の流体流路２１内に流入させる流入ポート６、および流体をスピンドル２の流体流路２１内から外部へ流出させる流出ポート７から構成される。
流出ポート７は、流入ポート６の両側に一対設けられており、流入ポート６から流入した流体の経路は、スピンドル２内で軸方向に伸びる流体流路２１に沿って２つに分岐され、流出ポート７から流出する。
【０００９】
流出ポート７の一例を図２に示す。図２は、図１におけるスピンドル２のＸ−Ｘ線断面図である。
スピンドル２には、その中央内部に形成されている流体流路２１からスピンドル２の外周に連通する、複数（図２（ａ）では３個）の穿孔２２，２３，２４が形成されている。
これらの穿孔２２，２３，２４は、スピンドル２の外周から中心に向かって径方向にドリル加工などにより、スピンドル２の反対側に突き抜けないように穿孔させて形成する。なお、穿孔２２，２３，２４は必ずしも複数である必要はなく１箇所に形成してもよいが、スピンドル２の回転数を高くするためには複数箇所設けることが好ましい。この穿孔２２，２３，２４の各々に、図２（ｂ）に示すプラグ部品２５が嵌合または螺合により挿入される。この嵌合または螺合によるプラグ部品２５の固定は、第２の通路２５２の向きを任意に設定することが容易で、かつ確実なものであるので、望ましい方法である。
プラグ部品２５の内部には、プラグ部品２５の軸方向に伸びる第１の通路２５１と、第１の通路２５１の先端部において第１の通路２５１に対し略直角に伸びる第２の通路２５２とが形成されており、これらの第１の通路２５１および第２の通路２５２により、プラグ部品２５に曲がり形状の通路２６を形成する。これにより、簡単な構成および方法で、曲がり形状を有するプラグ部品２５を製造することができる。
第１の通路２５１および第２の通路２５２は、例えば、次のようにして作成される。まず、プラグ部品２５に対して第１の通路２５１となるための軸方向に貫通する透孔を形成し、次にプラグ部品２５の側壁からこの透孔に連通し、かつ、略直角方向に第２の通路２５２となるための透孔を形成する。最後にプラグ部品２５の先端に伸びている第１の通路２５１中に栓２５３を挿入して第１の通路２５１の先端部を封鎖する。このように、曲がり形状の通路２６を有するプラグ部品２５を製造する場合、一方の貫通透孔に栓を挿入して製造する製法は、より実用的な方法である。
なお、曲がり形状の通路２６が曲がる角度や形状は、特に直角や直線状である必要はなく、曲がり形状の通路２６内に流体が流れたときに流体の角運動量が変化する形状であればよく、例えば、滑らかな曲線に沿っていても構わない。
【００１０】
完成した流出ポート７の一例を図３に示す。図３は、図１におけるスピンドル装置の流出ポートの内部構造を示す断面図であり、図３（ａ）は、流出ポート７から流体を反時計方向に流出させてスピンドル２に対して時計方向に回転するトルクを与える例、図３（ｂ）は、流出ポート７から流体を時計方向に流出させてスピンドル２に対して反時計方向に回転するトルクを与える例である。
このように、スピンドル２を回転させる複数の流出ポート７を、スピンドル２に形成した穿孔２２，２３，２４のそれぞれにプラグ部品２５を挿入するだけで、簡単に製造することができる。
また、スピンドル２に形成された穿孔２２，２３，２４に挿入するそれぞれのプラグ部品２５の、曲がり形状の通路２６の向きによりスピンドル２の回転方向を任意に設定することができる。
このように、図３（ａ）のように曲がり形状の通路２６（の第２の通路２５２）の向きを反時計方向にすれば、矢印Ａに示すように時計方向に回転する。また図３（ｂ）のように曲がり形状の通路２６（の第２の通路２５２）の向きを時計方向にすれば、矢印Ｂに示すように反時計方向に回転する。
【００１１】
一方、図１において、流出ポート７のスピンドル軸方向外側に、流体流路２１から流出させる流体の圧力でスピンドル２を支持するスラスト静圧軸受４が形成される。スラスト静圧軸受４は、スピンドル２の側壁を一部径方向に延長させ、その延長部にリセス、およびこのリセスに連通してリセスより小径の貫通孔を形成して構成される。そして、スラスト静圧軸受４に供給される水などの流体の量を制御することにより、スピンドル２の軸方向の位置を制御しながら、スピンドル２をスラスト方向に支持する。
また、流出ポート７のスピンドル軸方向のさらに外側に、流体流路２１から流出させる流体の圧力でスピンドル２を支持するジャーナル静圧軸受３が形成される。ジャーナル静圧軸受３は、スピンドル２の側壁からリセス、およびこのリセスに連通してリセスより小径の貫通孔を形成して構成される。そして、ジャーナル静圧軸受３に供給される水などの流体の量を制御することにより、スピンドル２のジャーナル方向の位置を制御しながら、スピンドル２をジャーナル方向に支持する。  
【００１２】
次に動作を説明する。
流入ポート６から流入した流体は、スピンドル２の中央内部の流体流路２１で、二方向に分岐し、さらに、流出ポート７近辺で、２つに分岐して、一方の流体が曲がり形状の通路２６からスピンドル２の外部に流出する。このとき、流体は曲がり形状の通路２６の、第１の通路２５１から第２の通路２５２に曲がって流出するので、流体の角運動量が変化し、これに伴ってスピンドル２を回転させるトルクが発生し、モータとして機能する。このモータ機能は、曲がり形状の通路２６から流体が流出するたびにトルクを発生させることができる。
すなわち、スピンドル２の回転数および回転角は、曲がり形状の通路２６の数および流体の流量により調整することができる。また、曲がり形状の通路２６の、第２の通路２５２の方向によりスピンドル２の回転方向、または回転数および回転方向を精密に調整することができる。このように、穿孔を複数個設けて、各々の穿孔にプラグ部品を挿入して固定する構成とすれば、スピンドルの回転方向、回転数および回転角を精密にかつ容易に制御することができる。また、流出ポート７に流体を流すことにより、スピンドル２をプラグ部品２５の曲がり形状に応じた方向に回転させることができる。
また、流出ポート７近辺で分岐した他方の流体は、スラスト静圧軸受４付近でさらに２つに分岐し、一方は、スラスト静圧軸受４に供給されて、スピンドル２をスラスト方向に支持し、スピンドル２の外部に流出する。また他方は、ジャーナル静圧軸受３に供給されて、スピンドル２をジャーナル方向に支持し、スピンドル２の外部に流出する。
【００１３】
このように、本実施例のスピンドル装置では、流体のエネルギーによって、スピンドル２に高精度支持機能、モータ機能および冷却機能を備えさせることができるとともに、曲がり形状の通路２６を有するプラグ部品２５を穿孔２２，２３，２４に固定することにより、スピンドル２に流出ポート７を簡単に製造することができる。また、スピンドル２の回転数や回転方向を簡単に変更、調整することができる。
なお、スピンドル２に供給される流体は、水が最適であるが、空気や油などその他の流体を使用することができる。また、流体はスピンドル２の外周および内部を流れるため、流体の温度を制御することにより、スピンドル２の温度変化を一定にすることができる。したがって、スピンドル２の熱膨張を最小限にすることが可能になり、熱膨張によって発生する加工誤差をなくすことができる。
【実施例２】
【００１４】
図４は、本発明の実施例２におけるスピンドル装置の流出ポートの断面図である。
本実施例のスピンドル装置の構成は、実施例１におけるスピンドル装置の流出ポート７の構成が異なるのみであり、それ以外は図１で説明した実施例１と同一である。したがって、異なる部分の構成と動作について説明し、他の説明は省略する。
本実施例における流出ポート７は、流出ポート７から流体を流出させてスピンドル２に回転するトルクを与え、またスラスト方向に移動力を与える例である。
本実施例においては、スピンドル２の中央内部に形成されている流体流路２１からスピンドル２の外周に連通して互いに９０度の位置に４箇所の穿孔１１，１２，１３，１４が形成される。そして、その４つの穿孔１１，１２，１３，１４中の、対角方向の２つの穿孔１１，１３には、プラグ部品２５の曲がり形状の通路２６による流体流出方向がスピンドル２の外周方向に反時計方向に向くように、それぞれプラグ部品２５が嵌合または螺合により挿入され、固定されている。なお、プラグ部品２５の設置は、４箇所に限らず任意の数の箇所に設置してもよいことは勿論である。
この構成においては、スピンドル２は、図４の矢印Ａに示すように時計方向に回転する。このときの回転数は、スピンドル２に回転トルクを与えるプラグ部品２５が２箇所であるので、プラグ部品２５の曲がり形状の通路２６による流体の流量が実施例１と同量であれば、回転数は小さくなる。
【００１５】
一方、残りの２つの対角方向における穿孔１２，１４には、プラグ部品２８の曲がり形状の通路２９による流体流出方向がスピンドル２の軸方向に向くように、即ち図４では紙面に対して手前側の垂直方向に向くように、それぞれプラグ部品２８が嵌合または螺合により挿入され、固定されている。
この場合、プラグ部品２８の曲がり形状の通路２９による流体流出方向が紙面に対して手前側の垂直方向に向いているので、スピンドル２は回転と同時に、スラスト方向、すなわち、軸方向に対する変位力が働いて、紙面に対して奥側へ微小距離だけ移動する。この移動量は、曲がり形状の通路２９からの流体の流量により制御することができる。また、曲がり形状の通路２９の方向をスピンドル２の軸方向からずらすことによっても制御することができる。
この微小距離の移動は次のような場合に有効である。例えば、スピンドル２の先端にワークピースが設けられて、このワークピースを外部から工具により加工する際に、工具がワークピースに接触したときに、スピンドル２が押されて軸方向に微かに移動することがある。このスピンドル２の軸方向の微かな移動を、上記の変位力による微小距離の移動で補正することができる。
このように、本実施例のスピンドル装置では、曲がり形状の通路を有するプラグ部品の数、および曲がり形状の通路の第２の通路の向きを任意に設定し、プラグ部品を穿孔内に固定することにより、スピンドル２の回転方向、回転数および回転角、さらにはスラスト方向の変位量を任意に制御することができる。
【実施例３】
【００１６】
図５は、本発明の実施例３におけるスピンドル装置の構成を示す断面図である。図５において、図１と同一部分には同一符号を付して説明を省略する。
本実施例のスピンドル装置は、モータ部１が組み込まれたスピンドル２の流体流路３１，３２が中間部において２つに分割されて、２つのモータ部１を備えた構成である。そして、スピンドル２は、一対のジャーナル静圧軸受４１，４２、および一対のスラスト静圧軸受５１，５２により、ケーシング５に支持されている。
すなわち、スピンドル２の中央内部に、隔壁４０で分離されて軸方向に伸びる一対の穴を穿って、流体流路３１，３２が形成されており、スピンドル２の両端部には鍔部３０，３９が形成されている。
そして、スピンドル２の流体流路３１に連通して、外部のポンプ（図示省略）から供給される水などの流体をスピンドル２の流体流路３１内に流入させる流入ポート３５、および流体をスピンドル２の流体流路３１内から外部へ流出させる流出ポート３６が形成されている。
流出ポート３６は、流入ポート３５に対して流体流路３１の外側、すなわち、スピンドル２の端部側（図示の左側）に形成した鍔部３９内に、流体流路３１に連通して形成されている。
流入ポート３５から流入した流体は、スピンドル２内で軸方向に伸びる流体流路３１に沿って流れ、流出ポート３６から流出する。
流出ポート３６は、実施例１における流出ポート７と同様にスピンドル２に形成された穿孔２２内に曲がり形状の通路２６を有するプラグ部品２５を挿入して構成され、その断面は例えば、図３（ａ）のように流体を反時計方向に流出させてスピンドル２に対して矢印Ａのように時計方向に回転するトルクを与えるように形成されている。
なお、本実施例では鍔部３９の径が大きいので、段付き形状の穿孔２２の上端にプラグ部品２５を挿入し固定する構成としている。この構成であれば、大径の鍔部３９に流出ポート３６を容易に製造することができる。
【００１７】
同様に、スピンドル２の流体流路３２に連通して、外部のポンプから供給される水などの流体をスピンドル２の流体流路３２内に流入させる流入ポート３７、および流体をスピンドル２の流体流路３２内から外部へ流出させる流出ポート３８が形成されている。流出ポート３８は、流入ポート３７に対して流体流路３２の外側、すなわち、スピンドル２の端部側（図示の右側）に形成した鍔部３０内に、流体流路３２に連通して形成されている。流入ポート３７から流入した流体は、スピンドル２内で軸方向に伸びる流体流路３２に沿って流れ、流出ポート３８から流出する。
流出ポート３８は、実施例１における流出ポート７と同様にスピンドル２に形成された穿孔２２内に曲がり形状の通路２６を有するプラグ部品２５を挿入して構成され、その断面は、例えば図３（ｂ）のように流体を時計方向に流出させてスピンドル２に対して矢印Ｂのように反時計方向に回転するトルクを与えるように形成されている。
【００１８】
流入ポート３５と流出ポート３６の中間位置および流入ポート３７と流出ポート３８の中間位置に、それぞれ、スラスト静圧軸受５１，５２が形成される。スラスト静圧軸受５１，５２は、外部のポンプから供給される水などの流体の量を制御することにより、スピンドル２の軸方向の位置を制御しながらスラスト方向に支持する。供給された流体は排出口７５，７６から排出される。
流入ポート３５と流出ポート３６の中間位置および流入ポート３７と流出ポート３８の中間位置には、さらに、ジャーナル静圧軸受４１，４２が形成される。ジャーナル静圧軸受４１，４２は、スラスト静圧軸受５１，５２と同様に、外部のポンプから供給される水などの流体の量を制御することにより、スピンドル２の軸方向の位置を制御しながらジャーナル方向に支持する。供給された流体は排出口７５，７６から排出される。
スピンドル２の一端部にはスピンドル２の回転数または回転角を検出するロータリエンコーダ８０が設けられており、検出された回転数または回転角に応じて、ポンプからの流体の流量を制御することを可能としている。スピンドル２の他端部には、ワークピース８１を保持するワークホルダ８２が設けられている。
【００１９】
次に動作を説明する。
スピンドル２を時計方向に回転させたい場合は、流入ポート３７への流体の供給を行わず、流入ポート３５へのみ流体の供給を行う。流入ポート３５へ供給された流体は、スピンドル２内で軸方向に伸びる流体流路３１に沿って流れて、流出ポート３６から流出する。流出ポート３６は、図３（ａ）のように流体を反時計方向に流出させて、スピンドル２に対して矢印Ａのように時計方向に回転するトルクを与えるので、スピンドル２は流入ポート３５に供給されている流体の流量に応じた回転数で時計方向に回転する。
スピンドル２の回転数を減少させたい場合には、ポンプからの流体流量を調整して流入ポート３５に供給されている流体の流量を減少させればよい。あるいは、ポンプから流入ポート３７にも流体を供給することにより、スピンドル２の回転数を減少させることができる。
すなわち、流入ポート３７にも流体を供給すると、流入ポート３７に供給された流体は、スピンドル２内で軸方向に伸びる流体流路３２に沿って流れて流出ポート３８から流出する。流出ポート３８は、図３（ｂ）のように流体を時計方向に流出させて、スピンドル２に対して矢印Ｂのように反時計方向に回転するトルクを与えるので、スピンドル２には流入ポート３７に供給されている流体の流量に応じた回転数で反時計方向に回転させるトルクが発生する。したがって、時計方向に回転しているスピンドル２は、この反時計方向に作用するトルクの影響を受けて回転数が減少する。
スピンドル２の回転を停止させたい場合には、ポンプから流入ポート３５に供給されている流体の流量を０（零）にするか、流入ポート３５，３７に供給する流体の流量を同一にすればよい。
スピンドル２を反時計方向に回転させたい場合は、流入ポート３５へ流体の供給を行わず、流入ポート３７のみに流体の供給を行ったり、流入ポート３５に供給されている流体の流量よりも流入ポート３７に供給する流体の流量を大きくしたりすればよい。
【００２０】
このように、スピンドル２はポンプから流体流路３１，３２の各々に供給される流体により、互いに逆方向に回転しようとする。この結果、スピンドル２は、流体流路３１，３２の各々に供給される流体により得られる角運動量の差に応じて、回転方向および回転数が変化して回転する。
例えば、流体流路３１側で発生する角運動量をω１、流体流路３２側で発生する角運動量をω２とし、ω１の絶対値│ω１│がω２の絶対値│ω２│より大きいとすると、スピンドル２の回転は│ω１│−│ω２│の差の大きさで定まる回転数で、ω１による方向に回転する。
【００２１】
スピンドル２の回転方向および回転数は、ロータリエンコーダ８０が検出したスピンドル２の回転方向および回転数をポンプにフィードバックし、ポンプから流体流路３１に供給する流体の流量と流体流路３２に供給する流体の流量とを制御することにより、所定の回転方向および回転数に制御することができる。
また、スピンドル２の回転角を制御することもできる。すなわち、ロータリエンコーダ８０でスピンドル２の回転角を検出してコントローラにフィードバックし、ポンプを直接制御するか，あるいはサーボ弁等の各種制御弁を使用して、スピンドルに供給する流体の流量を制御することにより、所定の回転角に到達したときに流体流路３１および流体流路３２に供給する流体の流量を０（零）にすると、スピンドル２はそのときの位置で回転を停止する。また、回転角が目標値をオーバした場合には，逆回転させる方向に流体を流すことによって、スピンドル２を所定の回転角の位置に制御することができる。
【００２２】
このように、本実施例のスピンドル装置によれば、スピンドル２は、正逆いずれの回転方向にも回転可能であるとともに、回転角や回転数の制御が可能であるので、割り出し動作や回転途中で止めるなどの操作も簡単に行うことができる。
なお、本実施例では、スピンドル２の外部から供給する流体の圧力でスピンドル２を軸支する構成のスピンドル装置としたが、実施例１と同様に、スピンドル２内部の流体流路３１，３２から流出させる流体の圧力でスピンドル２を軸支する構成であってもよい。換言すれば、スラスト静圧軸受およびジャーナル静圧軸受は加圧流体の圧力でスピンドルを支持する構成であればよい。そして、スピンドル内部の流体流路から流出させる流体の圧力でスピンドルを軸支する構成であれば、スピンドルへ流体を供給する系統の構成が簡略化される。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
本発明にかかるスピンドル装置は、流出ポートを簡単に製造することができる、スピンドルの回転性能を簡単に変更、調整することができるなどの効果を有し、モータ、工作機械、医療用機器等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施例１におけるスピンドル装置の構成を示す断面図
【図２】図１におけるスピンドル装置のＸ―Ｘ線断面図
【図３】図１におけるスピンドル装置の流出ポートの内部構造を示す断面図
【図４】本発明の実施例２におけるスピンドル装置の流出ポートの断面図
【図５】本発明の実施例３におけるスピンドル装置の構成を示す断面図
【符号の説明】
【００２５】
１    モータ部
２    スピンドル
３    ジャーナル静圧軸受
４    スラスト静圧軸受
５    ケーシング
６    流入ポート
７    流出ポート
１１，１２，１３，１４  穿孔
２１  流体流路
２２，２３，２４  穿孔
２５，２８  プラグ部品
２６，２９  曲がり形状の通路
２７  プラグ
３０，３９  鍔部
３１，３２  流体流路
３５，３７  流入ポート
３６，３８  流出ポート
４１，４２  ジャーナル静圧軸受
５１，５２  スラスト静圧軸受
４０  隔壁
７５，７６  排出口
８０  ロータリエンコーダ
８１  ワークピース
８２  ワークホルダ
２５１  第１の通路
２５２  第２の通路
２５３  栓
【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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