(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定部材と、回転部材と、これら固定部材と回転部材との間に潤滑液が導入される軸受隙間を形成すると共に、上記回転部材の回転に伴って該軸受隙間に高圧の流体潤滑膜を形成し、上記回転部材を固定部材に対して回転自在に支承する動圧軸受と、上記回転部材の回転中心とは変位した位置で該回転部材に設けられた遠心分離室と、上記固定部材に設けられた潤滑液の固定側供給路と、上記回転部材に設けられると共に上記遠心分離室に対して上記潤滑液を導く導入流路と、上記回転部材に設けられると共に、一端は上記動圧軸受の軸受隙間を介して固定側供給路に対向し、他端は上記導入流路と連通する潤滑液の受け入れ口と、上記遠心分離室から回転部材の半径方向外側へ向けて延びる排出通路と、この排出通路よりも内径側において上記遠心分離室と接続され、かかる遠心分離室から動圧軸受の軸受隙間に対して潤滑液を供給する供給流路と、を備え、
上記受け入れ口には、上記固定側供給路から供給される潤滑液と上記動圧軸受の軸受隙間を流動した潤滑液とが流入することを特徴とする動圧軸受装置。
【請求項２】
上記回転部材は回転軸及び該回転軸に固定されたスラスト円板とからなり、かかるスラスト円板が固定部材と相まってスラスト動圧軸受を構成する一方、上記遠心分離室はスラスト円板に設けられていることを特徴とする請求項１記載の動圧軸受装置。
【請求項３】
上記遠心分離室と排出通路との間には、かかる排出通路に流入する潤滑液の流量を調整する絞り部を設けたことを特徴とする請求項１記載の動圧軸受装置。
【請求項４】
上記供給流路には潤滑液の吸蔵体を設けたことを特徴とする請求項１記載の動圧軸受装置。
【請求項５】
上記動圧軸受の軸受隙間では、上記回転部材の回転に伴い、上記供給流路内の潤滑液を軸受隙間に吸引する方向へ該潤滑液が加圧されることを特徴とする請求項１記載の動圧軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、固定部材と回転部材との相対的な回転により、両部材の間の軸受隙間に高圧の流体潤滑膜を形成し、両部材を非接触に保持しながら該回転部材の回転を支承する動圧軸受装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の動圧軸受装置としては、特開平６−２４１２２２号公報、特開平６−２４９２３６号公報、特開平７−１９２３６号公報等に開示されたものが知られている。かかる動圧軸受装置は、工作機械の主軸頭等に固定されるハウジングと、駆動手段に連結されて回転する主軸と、所定の軸受隙間を介して対向する回転側部材及び固定側部材から構成されると共に上記主軸をハウジングに対して回転自在に支承するラジアル動圧軸受及びスラスト動圧軸受とを備えており、各動圧軸受の回転側部材には深さ１０〜１５μｍ程度の動圧発生用溝が所定のパターンで形成されている。
【０００３】
このように構成された動圧軸受装置においては、上記主軸の回転に伴って動圧軸受の軸受隙間に介在する潤滑液が加圧され、主軸は高圧の流体潤滑膜によって浮揚状態となり、その状態のままで回転を支承される。このため、主軸の回転に対しては極僅かな回転抵抗しか作用せず、しかも回転時における振動も殆ど発生しないことから、該主軸に対して毎分１万回転以上の高速回転を与えて使用することも可能といった優れた特質を有している。
【０００４】
その一方、かかる動圧軸受装置では主軸の回転に伴って潤滑液を加圧していることから、各動圧軸受の回転側部材と固定側部材との軸受隙間が過大であると、該軸受隙間において潤滑液の圧力を十分に高めることができず、主軸の外部荷重に対する負荷能力及び剛性が低下してしまう。このため、前述した従来の軸受装置では軸受隙間を数μｍ程度に設定し、主軸の低速回転においても潤滑液を十分に加圧できるようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、かかる動圧軸受装置では各動圧軸受の回転側部材と固定側部材との軸受隙間が極めて小さいことから、この軸受隙間に供給する潤滑液に塵芥等の異物が混入している場合には該異物が軸受隙間に引っ掛かってしまい、上記回転側部材に固定された主軸の回転が不能となったり、回転側部材又は固定側部材に形成された動圧発生用溝が傷ついてしまうといった問題点があった。このため、従来の動圧軸受装置では潤滑液中に混入された異物を濾過フィルターで濾し取り、かかる後に潤滑液を軸受隙間に供給するようにしていた（特開平１１−１０１２２６号公報）。
【０００６】
しかし、幅１０μｍ程度の軸受隙間に引っ掛かる異物を取り除く濾過フィルタはその網目が極めて細かいものとなってしまうことから、目詰まりが発生し易く、軸受隙間に対して単位時間当たりに十分な量の潤滑液を供給するためには、定期的に濾過フィルタの目詰まりを清掃しなければならなかった。このため、かかる動圧軸受装置を工作機械の主軸に用いる場合等には、所定時間毎に被加工物の加工を中断して濾過フィルタの清掃を実施しなければならず、単位時間当たりの加工効率を悪化させる一因となっていた。
【０００７】
本発明はこのような問題点に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、濾過フィルタを用いることなく潤滑液中から異物を除去し、かかる異物が除去された清浄な潤滑液を軸受隙間に対して連続的に供給することが可能な動圧軸受装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の動圧軸受装置は、固定部材と、回転部材と、これら固定部材と回転部材との間に潤滑液が導入される軸受隙間を形成すると共に、上記回転部材の回転に伴って該軸受隙間に高圧の流体潤滑膜を形成し、上記回転部材を固定部材に対して回転自在に支承する動圧軸受と、上記回転部材の回転中心とは変位した位置で該回転部材に設けられた遠心分離室と、この遠心分離室に対して上記潤滑液を導く導入流路と、上記遠心分離室から回転部材の半径方向外側へ向けて延びる排出通路と、この排出通路よりも内径側において上記遠心分離室と接続され、かかる遠心分離室から動圧軸受の軸受隙間に対して潤滑液を供給する供給流路とから構成されることを特徴とするものである。
【０００９】
このような技術的手段によれば、潤滑液は動圧軸受の軸受隙間に供給される以前に、回転部材に設けられた遠心分離室に導入されるが、かかる遠心分離室は回転部材の回転中心とは変位した位置に設けられていることから、回転部材の回転中には遠心分離室内の潤滑液に対して遠心力が作用することになる。このため、遠心分離室に導入された潤滑液に異物が混入しているような場合、かかる異物は作用する遠心力の差によって遠心分離室内で潤滑液から分離され、遠心分離室から回転部材の半径方向外側へ延びる排出通路を経て外部へ排出される。一方、遠心力によって異物が分離された潤滑液は、排出通路よりも内径側において上記遠心分離室と接続された供給流路を経て動圧軸受の軸受隙間に供給される。これにより、遠心分離室に供給される潤滑液に異物が混入しているような場合であっても、動圧軸受の軸受隙間に対しては異物を除去した清浄な潤滑液を供給することができ、軸受隙間に異物が引っ掛かってしまうといったトラブルを回避することが可能となる。このため、一旦は動圧軸受から排出され、粉塵等の異物が混じってしまった潤滑液であっても、これを潤滑液として最循環させて使用することが可能となる。
【００１０】
また、本発明は単に潤滑液中から粉塵等の異物を除去するのみでなく、例えば水と油等の如く、互いに不溶性の２つの液体が混じった潤滑液をその比重差を利用して分離し、比重の軽い液体のみを潤滑液として利用することもできる。
【００１１】
このように構成される本発明の動圧軸受装置では、遠心分離室内の潤滑液に対してより大きな遠心力が作用する方が該潤滑液中の異物の除去を効果的に行なうことができ、かかる観点からすれば、上記遠心分離室は回転部材の回転中心からより離れた位置に設けられるのが好ましい。例えば、回転軸にスラスト円板を固定し、このスラスト円板と固定部材とでスラスト動圧軸受を構成する場合には、このスラスト円板に対して遠心分離室を設けるのが好ましい。
【００１２】
また、遠心分離室において潤滑液中から異物を効果的に除去するためには、潤滑液が遠心分離室内にある程度の時間は滞留することが必要であり、この時間が余りに短いと異物の除去能力が低下し、異物を含んだ潤滑液が動圧軸受の軸受隙間に供給されてしまう。従って、かかる観点からすれば、上記遠心分離室と排出通路との間には、かかる排出通路に流入する潤滑液の流量を調整する絞り部を設け、遠心分離室内における潤滑液の滞留時間を調整するのが好ましい。
【００１３】
更に、本発明では回転部材が停止すると遠心分離室内の潤滑液に対して遠心分離作用が働かず、回転部材の起動時に動圧軸受の軸受隙間に遠心分離室から潤滑液が吸引されると、かかる潤滑液中に分散した異物が一緒に吸引されてしまう懸念がある。このため、回転部材の停止後も、異物が除去された清浄な潤滑液を供給流路内に保持し得るよう、かかる供給流路内には潤滑液を吸収する吸蔵体を設けるのが好ましい。このように構成すれば、回転部材の起動時には、遠心分離室内の潤滑液に対して十分な遠心分離作用が働く迄の間、吸蔵体に保持された清浄な潤滑液を軸受隙間に供給することが可能となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて本発明の動圧軸受装置を詳細に説明する。
図１は本発明の第１実施例を示すものであり、工作機械等に用いられるスピンドル装置の軸受部に本発明を適用したものである。このスピンドル装置は、モータ１によって高速回転するスピンドル主軸２をラジアル動圧軸受３及びスラスト動圧軸受４を介してハウジング５に支承したものであり、かかるラジアル動圧軸受３及びスラスト動圧軸受４の潤滑流体としては水等の液体が用いられている。尚、図１ではスピンドル主軸２の回転中心を一点鎖線で示し、回転中心から右半分は省略して描いてある。
【００１５】
上記ハウジング５に対してスピンドル主軸２の回転を支承しているラジアル動圧軸受３は、かかるスピンドル主軸２の外周面に固定された軸受スリーブ６と、上記ハウジング５から突出する固定部材としてのリング部７とから構成されており、上記軸受スリーブ６の外周面とリング部７の内周面との間には所定の軸受隙間（例えば５〜１５μｍ）が形成されている。上記リング部７の内周面と対向する軸受スリーブ６の外周面には動圧溝８が形成されており、スピンドル主軸２が回転すると、かかる動圧溝８によってリング部７と軸受スリーブ６の隙間、すなわちラジアル動圧軸受３の軸受隙間に介在する潤滑液が加圧され、かかる軸受隙間に高圧の流体潤滑膜が形成されるようになっている。これにより、スピンドル主軸２はリング部７に対して非接触の状態でその回転を支承されることとなる。ここで、かかる動圧溝８は、スピンドル主軸２の回転に伴い、軸受隙間内の潤滑液を軸受スリーブ６の長手方向の中央へ加圧する向きに形成されている。
【００１６】
一方、上記スラスト動圧軸受４はラジアル動圧軸受３を挟むようにして一対設けられており、これらスラスト動圧軸受４，４によってスピンドル主軸２の軸方向への移動が規制されている。このスラスト動圧軸軸受４は、上記軸受スリーブ６を挟むようにしてスピンドル主軸２に固定された一対のスラスト円板９，９と、ハウジング５側のリング部７とから構成されており、これらスラスト円板９とリング部７の軸方向の端面との間にはラジアル動圧軸受３の軸受隙間と連通する所定の軸受隙間が形成されている。上記スラスト円板９と対向するリング部７の軸方向端面にはスパイラル状の動圧溝１０が形成されており、スピンドル主軸２が回転すると、かかる動圧溝１０によってリング部７とスラスト円板９の隙間、すなわちスラスト動圧軸受４の軸受隙間に介在する潤滑液が加圧され、かかる軸受隙間に高圧の流体潤滑膜が形成されるようになっている。その結果、スピンドル主軸２は上記リング部７を挟んで設けられた一対のスラスト動圧軸受４，４によってその軸方向の移動が規制されることとなる。
【００１７】
図２は上記リング部７に形成された動圧溝を示すものである。かかる動圧溝１０は、スピンドル主軸２の回転に伴って軸受隙間の潤滑液を半径方向の内側に向けて加圧する所謂ポンプインパータンのスパイラル溝１０ａと、スピンドル主軸２の回転に伴って軸受隙間の潤滑液を半径方向の外側に向けて加圧する所謂ポンプアウトパータンのスパイラル溝１０ｂとから構成されており、潤滑液はこれらスパイラル溝１０，１０ｂの境界部でスラスト円板９に開設された供給流路１１から軸受隙間に供給される。従って、供給流路１１からスラスト動圧軸受４の軸受隙間に導かれた潤滑液の一部は、ポンプインパターンのスパイラル溝１０ａによって半径方向内側に送られた後にラジアル動圧軸受３の軸受隙間に流入し、また、他の潤滑液はポンプアウトパターンのスパイラル溝１０ｂによって半径方向外側に送られ、スラスト円板９の外周縁から排出される。このため、スピンドル主軸２の回転中はスラスト動圧軸受４の軸受隙間に対して外部から粉塵等が侵入する心配がなく、また、両軸端をスラスト動圧軸受４によって塞がれたラジアル動圧軸受３の軸受隙間に対しても粉塵が侵入する心配がない。尚、図１中の白抜き矢印はスラスト動圧軸受４及びラジアル動圧軸受３の軸受隙間における潤滑液の流動方向を示したものであり、また、図２中の矢線はリング部７に対するスラスト円板９の回転方向を示している。
【００１８】
この実施例のスピンドル装置において、ラジアル動圧軸受３及びスラスト動圧軸受４の軸受隙間に対する潤滑液の供給は各スラスト円板９に設けられた遠心分離室１２を介して行われる。すなわち、潤滑液はスピンドル主軸２に設けられた導入流路１３からスラスト円板９の遠心分離室１２に導かれた後、前述の供給流路１１を介してスラスト動圧軸受４の軸受隙間に供給される。ハウジング５には上記リング部７を半径方向へ貫通するようにして固定側供給路１４が開設れさており、潤滑液はこの固定側供給路１４からスピンドル装置に供給される。この固定側供給路１４はラジアル動圧軸受３の軸受隙間に連通している。また、スピンドル主軸２に固定された軸受スリーブ６には上記固定側供給路１４に対向する受け入れ口１５が設けられており、かかる受け入れ口１５がスピンドル主軸２に設けられた導入流路１３と連通している。上記固定側供給路１４はハウジング５のリング部７に対して１カ所のみ開設されているが、この受け入れ口１５は軸受スリーブ６の円周方向を数等分する位置に複数設けられており、スピンドル主軸２の回転中であっても、いずれかの受け入れ口１５から潤滑液を導入流路１３へ送り込めるようになっている。固定側供給路１４から送りまれた潤滑液はラジアル動圧軸受３の軸受隙間を介して受け入れ口１５に流入するが、前述の如く、ラジアル動圧軸受３の軸受隙間では潤滑液が軸受スリーブ６の長手方向の中央、すなわち受け入れ口１５の開設された位置へ向けて加圧されているので、固定側供給路１４からラジアル動圧軸受３の軸受隙間に噴出した潤滑液は該軸受隙間内で拡散することができず、その殆どが受け入れ口１５に入り込むことになる。また、スラスト動圧軸受４の軸受隙間からラジアル動圧軸受３の軸受隙間へ流動してきた潤滑液も、同様の理由から軸受スリーブ６の受け入れ口１５へ流入する。
【００１９】
図３は上記ラジアル動圧軸受３及びスラスト動圧軸受４の軸受隙間における圧力勾配を示すものである。ラジアル動圧軸受３の軸受隙間においては、軸受スリーブ６の長手方向の中央において最も圧力が高く（ΔＰ2 ）、またスラスト動圧軸受４の軸受隙間においては、スラスト円板９の外周縁において最も圧力が高い（ΔＰ1 ）。従って、固定側供給路１４から供給した潤滑液がラジアル動圧軸受３の軸受隙間を通り越して受け入れ口１５に流入するためには、固定側供給路１４における潤滑液の供給圧力Ｐ1 がラジアル動圧軸受３における最高圧力ΔＰ2 よりも小さくなければならない。これにより、ラジアル動圧軸受３及びスラスト動圧軸受４の軸受隙間には前述した潤滑液の流れが発生し、総ての潤滑液を遠心分離室１２を介して軸受隙間に供給することが可能となる。
【００２０】
このようにしてスピンドル主軸２の導入流路１３に送り込まれた潤滑液は、スラスト円板９に設けられた遠心分離室１２へ供給される。図４はこの遠心分離室１２の詳細を示すものである。遠心分離室１２はスラスト円板９の円周方向の数カ所に設けられており、導入流路１３から導かれた潤滑液が一時的に貯留される。遠心分離室１２からスラスト円板９の半径方向外側に向けて排出流路１６が設けられており、この排出流路１６はスラスト円板９の外周面に開口している。遠心分離室１２には上記排出流路１６に向けてテーパ状の絞り部１７が形成されており、この絞り部１７の存在により、導入流路１３から遠心分離室１２に導かれた潤滑液が該遠心分離室１２内に一時的に滞留するようになっている。また、スラスト動圧軸受４の軸受隙間に対して潤滑液を供給する供給流路１１は導入流路１３を挟んで排出流路１６と反対側の位置、すなわちスラスト円板９の半径方向内側において遠心分離室１２に連通している。
【００２１】
モータ１によってスピンドル主軸２に回転が与えられると、上記遠心分離室１２内の潤滑液には遠心力が作用し、かかる潤滑液は排出流路１６から排出されることから、スピンドル主軸２の回転中は、図４中に矢線Ａで示されるように、潤滑液は導入流路１３から遠心分離室１２に吸引される。このとき、導入流路１３から排出流路１６へ至る流路に何の流路抵抗もなければ、潤滑液は遠心分離室１２を即座に通過して排出流路１６へ流入してしまう。しかし、前述の如く遠心分離室１２に絞り部１７を設けると、遠心分離室１２に流入した潤滑液の流速は該遠心分離室１２内で遅くなり、かかる遠心分離室１２をゆっくりした速度で通過することになる。このため、潤滑液は遠心分離室１２内において十分な遠心力の作用を受ける。仮に潤滑液中に金属粉等の異物が混入していた場合、かかる異物の比重は潤滑液の比重よりも大きいことから、異物に作用する遠心力は潤滑液に作用する遠心力よりも大きくなり、かかる異物は潤滑液中を該潤滑液の流速よりも速い速度で移動することになる。従って、回転中の遠心分離室１２内ではスラスト円板９の半径方向の外側、すなわち排出流路１６に近い位置に異物が集まり、スラスト円板９の半径方向の内側、すなわち供給流路１１に近い位置では異物が除去された清浄な潤滑液が存在することになる。つまり、潤滑液中の異物に対して遠心分離作用が働き、導入流路１３から遠心分離室１２に供給された潤滑液が、異物が混入した潤滑液と異物混入のない清浄な潤滑液とに分離されるのである。そして、異物が多く混入する潤滑液は図４中に矢線Ｂで示されるように、排出流路１６を介して遠心分離室１２から排出され、かかる潤滑液はスラスト動圧軸受４の軸受隙間から排出された潤滑液と一緒になり、ハウジング５の固定排出路１８を介して装置外へ送り出される。一方、異物が除去された清浄な潤滑液は矢線Ｃで示されるように供給流路１１に吸引され、スラスト動圧軸受４の軸受隙間に供給される。
【００２２】
異物が除去された清浄な潤滑液をどの程度の量だけ供給することができるか否かは、潤滑液の総流量、絞り部の断面積、遠心分離室の容量、遠心分離室に対する供給流路の接続位置、スピンドル主軸の回転数、遠心分離室の半径方向位置等により決定される。動圧軸受で使用される潤滑液の流量は潤滑液の総流量に比べて非常に少ないため、この流量を満足するよう種々のパラメータを決定すれば良いことになる。
【００２３】
これにより、本実施例のスピンドル装置では、粉塵等の異物が混ざった潤滑液をハウジング５の固定側供給路１４から供給しても、遠心分離作用によって異物を除去した清浄な潤滑液のみをスラスト動圧軸受４及びラジアル動圧軸受３の軸受隙間に対して供給することができるので、かかる異物を濾し採る濾過フィルタを設けずとも、該異物が軸受隙間に噛み込まれてしまうといったトラブルを回避することが可能となる。
【００２４】
工作機械のスピンドル装置のスピンドル主軸を動圧軸受で支承した場合、動圧軸受から排出された潤滑液にはワークの切削粉等の異物が混じってしまっている可能性があるが、前述した本実施例のスピンドル装置ではこの潤滑液を回収し、何ら濾過フィルタを通すことになくそのまま潤滑液として再供給して、かかる工作機械の運転を継続することができ、潤滑液の消費量を著しく減らして運転コストの低減化を図ることが可能となる。また、濾過フィルタを用いることなく潤滑液の再使用を可能としているので、かかる濾過フィルタの清掃のために運転を中断する必要もなく、スピンドル装置の運転効率も高めることができる。
【００２５】
一方、スピンドル主軸２の停止中は遠心分離室１２内の潤滑液に対して遠心分離作用が働かないことから、異物を含んだ潤滑液が供給流路１１に流入してしまう可能性があるが、本実施例では該可能性を排除するため、遠心分離室１２内の供給流路１１の入口に潤滑液を吸収して保持する吸蔵体１９を設け、スピンドル主軸２の回転中に清浄化された潤滑液がこの吸蔵体１９に含まれるように構成した。上記吸蔵体１９としては、高吸水性繊維からなる布地や、多孔質の樹脂、セラミクス、金属等を用いることができる。
【００２６】
そして、このような吸蔵体１９を遠心分離室１２内に設けた構成によれば、スピンドル主軸２の回転中に清浄化された潤滑液が上記吸蔵体１９に吸収・保持されるので、スピンドル主軸２の回転を一旦停止した後の起動時であっても、かかる吸蔵体１９に含まれている清浄な潤滑液をスラスト動圧軸受４の軸受隙間に供給しながらスピンドル主軸２の起動を行うことができる。
【００２７】
次に、図５は本発明の第２実施例を示すものであり、カスケードポンプの羽根車の軸受部に本発明を適用したものである。このカスケードポンプは、ハウジング３０内に収容された羽根車３１を回転させ、かかるハウジング３０内に形成された作用通路３２において液体にポンプ作用を行なうように構成されており、小型化のために羽根車３１を駆動するモータ３３がハウジング３０及び羽根車３１と一体に設けられている。すなわち、モータロータ３３ａは羽根車３１に対して直接固定される一方、上記羽根車３１を収容するハウジング３０にはモータステータ３３ｂが固定され、これらモータロータ３３ａ及びモータステータ３３ｂから構成される駆動モータ３３によって羽根車３１が直接回転駆動されるようになっている。尚、図５では羽根車３１の回転中心を一点鎖線で示し、かかる回転中心よりも下側を省略して描いている。
【００２８】
上記羽根車３１の外周には円周方向に沿って複数の作用溝３４が配列されている。この作用溝３４は羽根車３１の側面と外周面とが交わる一方の角部に対して形成されており、羽根車３１の角部を扇状に切り欠くようにして形成されている。一方、上記作用通路３２は羽根車３１の作用溝３４の形成領域を収容するようにして形成されており、かかる作用通路３２の断面が羽根車３１の作用溝３４の外側を広く囲んでいる。
【００２９】
図６は上記ハウジング１内に形成した作用通路３２と上記羽根車３１との関係を示す断面図である。作用通路３２は羽根車３１の外周の８割程度を取り巻くようにして設けられており、その一端には液体を作用通路３２に導く吸い込み通路３５が、他端にはポンプ作用を受けた液体を送り出す吐き出し通路３６が接続されている。また、吸い込み通路３５と吐き出し通路３６との間には隔壁３７が形成されており、この隔壁３７は羽根車３１の外周面と極僅かな隙間（例えば、２０μｍ程度）を介して対向している。これにより、作用通路３２の吸い込み側と吐き出し側は離隔されており、吐き出し通路３６側の液体が吸い込み通路３５側へ戻ってしまうのを防止している。
【００３０】
作用通路３２内の液体が羽根車３１の側面から回転中心へ向けて漏れ出すのを防止するため、作用通路３２よりも内径側においては、羽根車３１とハウジング３０が極僅かな隙間を介して対向している。本実施例ではこの隙間を軸受隙間として、羽根車３１の側面とハウジング３０との間でスラスト動圧軸受３８を構成している。また、モータロータ３３ａが設けられた羽根車３１の裏面もハウジング３０と僅かな隙間を介して対向しており、かかる隙間を軸受隙間とするスラスト動圧軸受３９を構成している。その結果、羽根車３１は一対のスラスト動圧軸受３８，３９によってその軸方向の移動が規制されることとなる。
【００３１】
第１実施例と同様、羽根車３１の両側面に形成された動圧溝は、かかる羽根車３１の回転に伴って軸受隙間の潤滑液を半径方向の内側に向けて加圧する所謂ポンプインパータンのスパイラル溝と、羽根車３１の回転に伴って軸受隙間の潤滑液を半径方向の外側に向けて加圧する所謂ポンプアウトパータンのスパイラル溝とから構成されており、潤滑液はこれらスパイラル溝の境界部で羽根車に開設された供給流路４０から軸受隙間に供給される。従って、供給流路４０からスラスト動圧軸受３８，３９の軸受隙間に導かれた潤滑液の一部は、ポンプインパターンのスパイラル溝によって半径方向内側に送られ、後述するラジアル動圧軸受の軸受隙間に流入する。また、他の潤滑液はポンプアウトパターンのスパイラル溝によって半径方向外側に送られ、羽根車３１の外周縁から作用通路３２内へ排出される。このため、羽根車３１の回転中はスラスト動圧軸受３８，３９の軸受隙間に対して作用通路３２から粉塵等が侵入する心配がない。
【００３２】
また、羽根車３１の内周面はハウジング３０と僅かな隙間を介して対向しており、かかる隙間を軸受隙間とするラジアル動圧軸受４１を構成している。ハウジング３０には該軸受隙間の潤滑流体を加圧する動圧溝が形成されており、羽根車３１が回転を開始すると、かかる軸受隙間に高圧の流体潤滑膜が形成され、羽根車３１の回転がハウジング３０に対して非接触の状態で支承される。ここで、かかる動圧溝は、羽根車３１の回転に伴い、軸受隙間内の潤滑液を羽根車３１の軸方向（幅方向）の中央へ加圧する向きに形成されている。尚、図５中の白抜き矢印はスラスト動圧軸受３８，３９及びラジアル動圧軸受４１の軸受隙間における潤滑液の流動方向を示したものである。
【００３３】
上記スラスト動圧軸受３８，３９及びラジアル動圧軸受４１のいずれにおいても、潤滑液としては作用通路３２内でポンプ作用を受ける液体がそのまま使用される。ハウジング３０には作用通路３２から潤滑液を抜き取る固定側供給路４２が形成されており、潤滑液はこの固定側供給路４２から羽根車３１に供給される。この固定側供給路４２はラジアル動圧軸受４１の軸受隙間に連通している。また、羽根車３１には上記固定側供給路４２に対向する導入流路４３が設けられており、かかる導入流路４３は羽根車３１内に設けられた遠心分離室４４へ連通している。固定側供給路４２から送りまれた潤滑液はラジアル動圧軸受４１の軸受隙間を介して導入流路４３に流入するが、前述の如く、ラジアル動圧軸受４１の軸受隙間では潤滑液が羽根車３１の軸方向の中央、すなわち導入流路４３の開設された位置へ向けて加圧されているので、固定側供給路４２からラジアル動圧軸受４１の軸受隙間に噴出した潤滑液は該軸受隙間内で拡散することができず、その殆どが導入流路４３に入り込むことになる。また、スラスト動圧軸受３８，３９の軸受隙間からラジアル動圧軸受４１の軸受隙間へ流動してきた潤滑液も、同様の理由から羽根３１車の導入流路４３へ流入する。
【００３４】
このようにして羽根車３１の導入流路４３に送り込まれた潤滑液は、該羽根車３１に設けられた遠心分離室４４へ供給される。図７はこの遠心分離室４４を示すものである。遠心分離室４４は羽根車３１の円周方向の数カ所に設けられており、導入流路４３から導かれた潤滑液が一時的に貯留される。遠心分離室４４から羽根車３１の半径方向外側に向けて排出流路４５が設けられており、この排出流路４５は羽根車３１の外周面で作用通路３２に開口している。遠心分離室４４には上記排出流路４５に向けてテーパ状の絞り部４６が形成されており、この絞り部４６の存在により、導入流路４３から遠心分離室４４に導かれた潤滑液が該遠心分離室４４内に一時的に滞留するようになっている。また、スラスト動圧軸受３８，３９の軸受隙間に対して潤滑液を供給する供給流路４０は排出流路４５よりも導入流路４３に近接した位置、すなわち羽根車３１の半径方向内側において遠心分離室４４に連通している。
【００３５】
モータ３３によって羽根車３１に回転が与えられると、供給流路４０内の潤滑液はスラスト動圧軸受３８，３９の軸受隙間に吸引され、遠心分離室４４内の潤滑液は供給流路４０に吸い込まれる。上記遠心分離室４４は羽根車３１の回転中心から変位した位置に存在するので、かかる羽根車３１が回転すると、遠心分離室４４内の潤滑液に対しては遠心力が作用することになる。仮に砥粒を含む研削液等のスラリーの圧送にこのカスケードポンプを用いた場合、かかる砥粒の比重は潤滑液となる研削液の比重よりも大きいことから、砥粒に作用する遠心力は研削液に作用する遠心力よりも大きくなり、回転中の遠心分離室４４内では羽根車３１の半径方向の外側、すなわち排出流路４５に近い位置に砥粒が集まり、羽根車３１の半径方向の内側、すなわち供給流路４３に近い位置では砥粒が除去された清浄な研削液が存在することになる。つまり、研削液中の砥粒に対して遠心分離作用が働き、導入流路４３から遠心分離室４４に供給された研削液が、砥粒が混入した研削液と砥粒混入のない清浄な研削液とに分離されるのである。そして、砥粒が多く混入する研削液は排出流路４５を介して遠心分離室４４から排出され、作用通路３２へ戻される。一方、砥粒が除去された清浄な研削液は供給流路４０に吸引され、スラスト動圧軸受３８，３９の軸受隙間に供給される。
【００３６】
これにより、本実施例のカスケードポンプでは、砥粒が混ざった研削液をハウジング３０の固定側供給路４２から供給しても、遠心分離作用によって砥粒を除去した清浄な研削液のみを潤滑液としてスラスト動圧軸受３８，３９及びラジアル動圧軸受４１の軸受隙間に対して供給することができるので、かかる砥粒を濾し採る濾過フィルタを設けずとも、該砥粒が軸受隙間に噛み込まれてしまうといったトラブルを回避することが可能となる。
【００３７】
尚、この第２実施例のカスケードポンプにあっても、羽根車３１を一旦停止させた後の再起動時のことを考慮するのであれば、上記遠心分離室４４内の供給流路４０の入口に潤滑液を吸収して保持する吸蔵体４７を設け、羽根車３１の回転中に清浄化された潤滑液がこの吸蔵体４７に含まれるように構成するのが好ましい。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明の動圧軸受装置によれば、軸受隙間に対する潤滑液の供給が遠心分離室を介して行われていることから、かかる遠心分離室に供給される潤滑液に異物が混入しているような場合であっても、遠心分離作用によって潤滑液中から異物を除去し、清浄な潤滑液のみを軸受隙間へ供給することができるので、かかる軸受隙間に異物が引っ掛かってしまうといったトラブルを回避することが可能となり、濾過フィルタを用いることなく潤滑液中から異物を除去し、かかる異物が除去された清浄な潤滑液を軸受隙間に対して連続的に供給することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明をスピンドル装置に適用した第１実施例を示す断面図である。
【図２】  第１実施例に係るスラスト動圧軸受の動圧溝を示す図である。
【図３】  第１実施例に係るラジアル動圧軸受及びスラスト動圧軸受の軸受隙間における圧力分布を示す図である。
【図４】  第１実施例に係る遠心分離室を示す拡大断面図である。
【図５】  本発明をカスケードポンプに適用した第２実施例を示す断面図である。
【図６】  第２実施例に係るカスケードポンプの羽根車と作用通路との関係を示す断面図である。
【図７】  第２実施例に係る遠心分離室を示す拡大断面図である。
【符号の説明】
２…スピンドル主軸（回転部材）、３…ラジアル動圧軸受、４…スラスト動圧軸受、５…ハウジング（固定部材）、１１…供給流路、１２…遠心分離室、１３…導入流路、１６…排出流路
【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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