(57)【要約】【課題】排気される空気による主軸の負荷側先端部およびモータロータ部への負荷を極力小さくし、回転振れ精度の高い静圧空気軸受スピンドルを提供する。【解決手段】主軸２を支持する静圧空気ジャーナル軸受３、４および静圧空気スラスト軸受５、６と、当該静圧空気軸受の排気を主軸２の外部に導く第１排気通路１３、第２排気通路１４を備えた静圧空気軸受スピンドルにおいて、静圧空気スラスト軸受６の負荷側に第２排気通路１４の排気を外部に導く第３排気通路１６を設け、負荷側の静圧空気スラスト軸受６とスラスト板２ａの間に設けた負荷側隙間１９を微小とし、スリーブ１０の負荷側先端部１０ａを突出したラビリンス形状に形成しており、スリーブ１０の負荷側の端部には静圧空気ジャーナル軸受３の反負荷側との間に設けた反負荷側隙間２０を微小とし、ハウジング１には、第１排気通路１３の排気を外部に導く第４排気通路１７を設けている。【選択図】    図１
2004190793.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングに収納された主軸と、前記主軸のラジアル方向を支持する静圧空気ジャーナル軸受と、前記主軸のスラスト方向を支持する静圧空気スラスト軸受と、前記静圧空気ジャーナル軸受に設けられ、前記静圧空気ジャーナル軸受の排気を前記主軸の外部に導くための第１排気通路と、前記主軸の一端に設けたスラスト板に設けられ、前記静圧空気スラスト軸受の排気を前記主軸の外部に導くための第２排気通路と、前記主軸の他端に取り付けたモータロータと、前記ハウジングにスリーブを介して取り付けたモータステータを備えた静圧空気軸受スピンドルにおいて、
前記静圧空気スラスト軸受の負荷側は、前記第２排気通路の出口側に対向するように前記第２排気通路の排気を前記主軸の外部に導くための第３排気通路が設けられてあり、
前記負荷側の静圧空気スラスト軸受と前記スラスト板の間に設けた負荷側隙間を微小としてあり、
前記スリーブの負荷側先端部は、該負荷側先端部の内径を前記主軸のラジアル方向の軸受面の外径より小さくすると共に、突出したラビリンス形状に形成されており、
前記スリーブの負荷側の端部は、前記静圧空気ジャーナル軸受の反負荷側との間に設けた反負荷側隙間を微小としてあり、
前記ハウジングは、前記反負荷側隙間と連通するように設けられ、前記第１排気通路の排気を前記主軸の外部に導くための第４排気通路が設けられたことを特徴とする静圧空気軸受スピンドル。
【請求項２】
前記第３排気通路は、前記静圧空気スラスト軸受の断面を略Ｌ字状に切り欠いた形状を有するものであることを特徴とする請求項１記載の静圧空気軸受スピンドル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、精密加工機などの高精度回転スピンドルに適し、主軸と軸受間の軸受隙間に圧縮空気を供給することによって主軸を非接触状態で支持する静圧空気軸受スピンドルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、主軸と軸受間に設けた微小な軸受隙間に給気ノズルから圧縮空気を供給することにより、主軸を非接触支持する構成の静圧空気軸受スピンドルは、図２に示すようになっている。なお、図２は従来の静圧空気軸受スピンドルの上半分を示した側断面図である。
図において、１はハウジング、２は主軸、２ａはスラスト板、２ｂは主軸のラジアル方向の軸受面、２ｃは負荷側先端部、３は反負荷側の静圧空気ジャーナル軸受、４は負荷側の静圧空気ジャーナル軸受、５は反負荷側の静圧空気スラスト軸受、６は負荷側の静圧空気スラスト軸受、７はスペーサ、８は圧縮空気供給路、９はモータ、９ａはモータロータ、９ｂはモータステータ、１０はスリーブ、１０ａは負荷側先端部、１１、１２は給気ノズル、１３は第１排気通路、１４は第２排気通路、１９は静圧空気スラスト軸受６とスラスト板２ａ間の負荷側隙間、２０はスリーブ１０とジャーナル軸受部２ｂ間の反負荷側隙間、２１はハウジング蓋部、２２は排気孔である。
静圧空気軸受スピンドルは、基本的にはハウジング１内に収納した主軸２と、主軸２のラジアル方向を支持する２個の静圧空気ジャーナル軸受３、４と、主軸２の一端に設けたスラスト板２ａの径方向に設けてなるスペーサ７の両側を挟み込むように配置され、主軸２のスラスト方向を支持する両面対向形の静圧空気スラスト軸受５、６とで構成されている。各静圧空気ジャーナル軸受３、４と静圧空気スラスト軸受５、６には、ハウジング１に設けた圧縮空気供給路８と連通する給気ノズル１１、１２が設けられ、軸受隙間に対し圧縮空気を供給することにより、主軸２をラジアル方向およびスラスト方向に対し、非接触で支持する。圧縮空気供給路８に供給された圧縮空気は、負荷側では第2排気通路１４から負荷側隙間１９へ向かって主軸２の外部に排気されると共に、反負荷側では第１排気通路１３から反負荷側隙間２０を経由してモータロータ９ａとモータステータ９ｂ間の隙間、排気孔２２へ向かって外部に排気される。また、主軸２の後端部に取り付けられたモータロータ９ａと、スリーブ１０を介してハウジング１に取り付けられたモータステータ９ｂによりモータ９が構成されており、主軸２はモータ９によって、直接駆動される(例えば、特許文献１参照)。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１４０４２５９号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来技術では、給気した圧縮空気を排気する際、高圧の空気が静圧空気ジャ−ナル軸受３、４と軸受面２ｂ間および静圧空気スラスト軸受５、６とスラスト板２ａ間における夫々の狭い軸受関間を経由して、主軸２の負荷側先端部２ｃおよびモータロータ部９ａを通過するため、主軸２の負荷側先端部２ｃおよびモータロータ部９ａに空気の流れによる負荷が加わり、回転振れ精度が低下し、軸受性能を充分に発揮できず劣化させるという問題があった。その結果、主軸に負荷を取り付けて加工などを行う場合、加工精度に影響を及ぼすという問題が生じた。
そのため、主軸２の軸受性能を充分に発揮すらために、主軸２の負荷側先端部２ｃおよびモータロータ部９ａへの負荷を減らすことを前提として、空気排気通路を広げて、軸受隙間の圧力が上がらないようにする必要があった。
本発明は上記問題を解決するためになされたものであり、排気される空気による主軸の負荷側先端部およびモータロータ部への負荷を極力小さくすることができ、回転振れ精度の高い静圧空気軸受スピンドルを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するため、本発明はハウジングに収納された主軸と、前記主軸のラジアル方向を支持する静圧空気ジャーナル軸受と、前記主軸のスラスト方向を支持する静圧空気スラスト軸受と、前記静圧空気ジャーナル軸受に設けられ、前記静圧空気ジャーナル軸受の排気を前記主軸の外部に導くための第１排気通路と、前記主軸の一端に設けたスラスト板に設けられ、前記静圧空気スラスト軸受の排気を前記主軸の外部に導くための第２排気通路と、前記主軸の他端に取り付けたモータロータと、前記ハウジングにスリーブを介して取り付けたモータステータを備えた静圧空気軸受スピンドルにおいて、前記静圧空気スラスト軸受の負荷側は、前記第２排気通路の出口側に対向するように前記第２排気通路の排気を前記主軸の外部に導くための第３排気通路が設けられてあり、前記負荷側の静圧空気スラスト軸受と前記スラスト板の間に設けた負荷側隙間を微小としてあり、前記スリーブの負荷側先端部は該負荷側先端部の内径を前記主軸のラジアル方向の軸受面の外径より小さくすると共に突出したラビリンス形状に形成されており、前記スリーブの負荷側の端部は前記静圧空気ジャーナル軸受の反負荷側との間に設けた反負荷側隙間を微小としてあり、前記ハウジングは、前記反負荷側隙間と連通するように設けられ、前記第１排気通路の排気を前記主軸の外部に導くための第４排気通路が設けられたものである。
また、請求項２の発明は、請求項１記載の静圧空気軸受スピンドルにおいて、前記第３排気通路は、前記静圧空気スラスト軸受の断面を略Ｌ字状に切り欠いた形状を有したものである。
上記手段により、本静圧空気軸受スピンドルは、主軸の負荷側先端部およびモータロータ部へ到達する空気が減少し、主軸の負荷側先端部およびモータロータ部への負荷が大幅に軽減されるため、回転振れ精度が著しく向上する。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図に基づいて説明する。
図１は本発明の実施例による静圧空気軸受スピンドルの上半分を示した側断面図である。なお、本発明の構成要素が従来技術と同じものについては同一符号を付して説明を省略し、異なる点にのみ説明する。
図において、１６は第３排気通路、１７は第４排気通路である。
本発明が従来技術と異なる点は以下のとおりである。
すなわち、静圧空気スラスト軸受６の負荷側は、第２排気通路１４の出口側に対向するように第２排気通路１４の排気を主軸２の外部に導くための第３排気通路１６が設けられており、負荷側の静圧空気スラスト軸受６とスラスト板２ａの間に設けた負荷側隙間１９を微小としたものとなっている。
また、スリーブ１０の負荷側先端部１０ａは、該負荷側先端部１０ａの内径を主軸のラジアル方向の軸受面２ｂの外径より小さくすると共に突出したラビリンス形状に形成されており、スリーブ１０の負荷側の端部は静圧空気ジャーナル軸受３の反負荷側との間に設けた反負荷側隙間２０を微小としたものとなっている。
さらに、ハウジング１は、反負荷側隙間２０と連通するように設けられ、第１排気通路１３の排気を主軸２の外部に導くための第４排気通路１７が設けられている。
さらにまた、第３排気通路１６は、静圧空気スラスト軸受６の断面を略Ｌ字状に切り欠いた形状に形成されている。
【０００７】
次に動作を説明する。
圧縮空気供給路８に供給された圧縮空気は、主軸２の一方の負荷側では負荷側隙間１９が第３排気通路１６に比べて微小のため、負荷側隙間１９を通過する空気は極めて少なく、大部分が第２排気通路１４から、第３排気通路１６という経路で主軸２の外部に排気される。主軸２の他方の反負荷側では反負荷側隙間２０が微小のため反負荷側隙間２０を通過する空気は極めて少なくなり、大部分が第１排気通路１３から、第４排気通路１７という経路で主軸２の外部に排気される。そのため、排気される空気による主軸２の負荷側先端部２ｃおよびモータロータ部９ａへの負荷が極力小さくなり、回転振れ精度の高い静圧空気軸受スピンドルを提供することができる。
【０００８】
したがって、ハウジング１に収納された主軸２と、主軸２のラジアル方向を支持する静圧空気ジャーナル軸受３、４と、主軸２のスラスト方向を支持する静圧空気スラスト軸受５、６と、静圧空気ジャーナル軸受３、４に設けられ、静圧空気ジャーナル軸受３、４の排気を主軸２の外部に導くための第１排気通路１３と、主軸２の一端に設けたスラスト板２ａに設けられ、静圧空気スラスト軸受５、６の排気を主軸２の外部に導くための第２排気通路１４と、主軸２の他端に取り付けたモータロータ９ａと、ハウジング１にスリーブ１０を介して取り付けたモータステータ９ｂを備えた静圧空気軸受スピンドルにおいて、静圧空気スラスト軸受６の負荷側は、第２排気通路１４の出口側に対向するように第２排気通路１４の排気を主軸２の外部に導くための第３排気通路１６が設けられており、負荷側の静圧空気スラスト軸受６とスラスト板２ａの間に設けた負荷側隙間１９を微小としてあり、また、スリーブ１０の負荷側先端部１０ａは、該負荷側先端部１０ａの内径を主軸のラジアル方向の軸受面２ｂの外径より小さくすると共に突出したラビリンス形状に形成されており、スリーブ１０の負荷側の端部は静圧空気ジャーナル軸受３の反負荷側との間に設けた反負荷側隙間２０を微小としてあり、さらに、ハウジング１は、反負荷側隙間２０と連通するように設けられ、第１排気通路１３の排気を主軸２の外部に導くための第４排気通路１７が設けられているので、主軸２の負荷側先端部２ｃおよびモータロータ部９ａへ到達する空気を減少させ、主軸２の負荷側先端部２ｃおよびモータロータ部９ａへの負荷が大幅に軽減することができる、回転振れ精度の高い静圧空気軸受スピンドルを提供することができる。
また、第３排気通路１６は、静圧空気スラスト軸受６の断面を略Ｌ字状に切り欠いた形状に形成しているので、第２排気通路１４からの排気の吸い込みを容易にし、主軸２の外部に排気をスムーズにする効果がある。
【０００９】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、ハウジングに収納された主軸と、主軸のラジアル方向を支持する静圧空気ジャーナル軸受と、主軸のスラスト方向を支持する静圧空気スラスト軸受と、静圧空気ジャーナル軸受に設けられ、静圧空気ジャーナル軸受の排気を主軸の外部に導くための第１排気通路と、主軸の一端に設けたスラスト板に設けられ、静圧空気スラスト軸受の排気を主軸の外部に導くための第２排気通路と、主軸の他端に取り付けたモータロータと、ハウジングにスリーブを介して取り付けたモータステータを備えた静圧空気軸受スピンドルにおいて、静圧空気スラスト軸受の負荷側は、第２排気通路の出口側に対向するように第２排気通路の排気を主軸の外部に導くための第３排気通路が設けられており、負荷側の静圧空気スラスト軸受とスラスト板の間に設けた負荷側隙間を微小としてあり、また、スリーブの負荷側先端部は、該負荷側先端部の内径を主軸のラジアル方向の軸受面の外径より小さくすると共に突出したラビリンス形状に形成されており、スリーブの負荷側の端部は静圧空気ジャーナル軸受の反負荷側との間に設けた反負荷側隙間を微小としてあり、さらに、ハウジングは、反負荷側隙間と連通するように設けられ、第１排気通路の排気を主軸の外部に導くための第４排気通路が設けられているため、主軸の負荷側先端部およびモータロータ部へ到達する空気を減少させ、主軸の負荷側先端部およびモータロータ部への負荷が大幅に軽減することができる、回転振れ精度の高い静圧空気軸受スピンドルを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例による静圧空気軸受スピンドルの上半分を示した側断面図である。
【図２】従来の静圧空気軸受スピンドルの上半分を示した側断面図である。
【符号の説明】
１  ハウジング
２  主軸
２ａ  スラスト板
２ｂ  軸受面
２ｃ  負荷側先端部
３  静圧空気ジャーナル軸受（反負荷側）
４  静圧空気ジャーナル軸受（負荷側）
５  静圧空気スラスト軸受（反負荷側）
６  静圧空気スラスト軸受（負荷側）
７  スペーサ
８  圧縮空気供給路
９  モータ
９ａ  モータロータ
９ｂ  モータステータ
１０  スリーブ
１０ａ  スリーブ負荷側先端
１１、１２  給気ノズル
１３  第１排気通路
１４  第２排気通路
１６  第３排気通路
１７  第４排気通路
１９  負荷側隙間
２０  反負荷側隙間
２１  ハウジング蓋部
２２  排気孔
【図１】
2004190793.tif 000003
【図２】
2004190793.tif 000004