(57)【要約】【解決手段】気体軸受スピンドル用の気体軸受アセンブリ。気体軸受アセンブリは、ハウジング部（１１）と、ハウジング部内に配置されるとともにハウジング部に対して弾性的に取り付けられる内側ラジアル軸受部（１０）と、を備える。内側ラジアル軸受部は、軸受面を有する内殻軸受部（１２）と、内殻軸受部とハウジング部との間に配置される中間スリーブ部（１４）と、を有する。内殻軸受部（１２）と中間スリーブ部（１４）との間に、液体クーラント流路（７）が設けられる。気体軸受アセンブリは、ハウジング部（１１）と内側軸受部（１０）の両方に受け入れられ、相対回転に抗してハウジング部と内側軸受部とを結合する抗回転プラグ（６０１、９０１）をさらに備える。【選択図】図７Ａ
2015501910.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体軸受スピンドル用の気体軸受アセンブリであって、
ハウジング部と、該ハウジング部内に配置されるとともに該ハウジング部に対して弾性的に取り付けられる内側ラジアル軸受部と、を備え、
前記内側ラジアル軸受部は、軸受面を有する内殻軸受部と、該内殻軸受部と前記ハウジング部との間に配置される中間スリーブ部と、を有し、
前記内殻軸受部と前記中間スリーブ部との間に液体クーラント流路が設けられ、
前記ハウジング部と前記内側軸受部の両方に受け入れられ、相対回転に抗して前記ハウジング部と前記内側軸受部とを結合する抗回転プラグをさらに備える、気体軸受アセンブリ。
【請求項２】
前記抗回転プラグと、前記ハウジング部および前記内側軸受部のうち少なくとも一方と、の間に弾性部材が設けられ、前記抗回転プラグによって形成される前記ハウジング部と前記内側軸受部との間の結合に弾性が存在することを特徴とする請求項１に記載の気体軸受アセンブリ。
【請求項３】
前記抗回転プラグと、前記ハウジング部および前記内側軸受部のうち少なくとも一方と、の間に設けられる前記弾性部材は、前記抗回転プラグに支持されるＯリングを備えることを特徴とする請求項２に記載の気体軸受アセンブリ。
【請求項４】
前記Ｏリングがシールとして機能することを特徴とする請求項３に記載の気体軸受アセンブリ。
【請求項５】
前記抗回転プラグは、前記軸受アセンブリ内の流体供給経路の一部である貫通穴を有することを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の気体軸受アセンブリ。
【請求項６】
前記抗回転プラグと、前記ハウジング部および前記内側軸受部と、の間に一組の弾性部材が設けられ、前記弾性部材の一方は前記抗回転プラグと前記ハウジング部との間に設けられ、前記弾性部材の他方は前記抗回転プラグと前記内側軸受部との間に設けられることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の気体軸受アセンブリ。
【請求項７】
径方向に向かい合う一組の抗回転プラグを備える請求項１ないし６のいずれかに記載の気体軸受アセンブリ。
【請求項８】
前記抗回転プラグが前記軸受面に対して軸方向中心に設けられることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の気体軸受アセンブリ。
【請求項９】
前記抗回転プラグが前記クーラント流路と軸方向に位置合わせされることを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の気体軸受アセンブリ。
【請求項１０】
前記抗回転プラグは、前記ハウジング部および／または前記内側軸受部の中に押し込まれることを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載の気体軸受アセンブリ。
【請求項１１】
前記抗回転プラグは、スピンドル本体部の内径に受け入れられる前記ハウジング部によって、抗回転プラグの頭部が内径の壁に接触した状態で適切な位置に保持されることを特徴とする請求項１０に記載の気体軸受アセンブリ。
【請求項１２】
一方が前記クーラント流路への入口として機能し、もう一方が前記クーラント流路の出口として機能する一組の抗回転プラグがあることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれかに記載の気体軸受アセンブリ。
【請求項１３】
前記抗回転プラグは、前記ハウジング部から前記内側軸受部の中に径方向に延びることを特徴とする請求項１ないし１２のいずれかに記載の気体軸受アセンブリ。
【請求項１４】
前記抗回転プラグは、前記ハウジング部から前記内側軸受部の中に軸方向に延びることを特徴とする請求項１ないし１２のいずれかに記載の気体軸受アセンブリ。
【請求項１５】
請求項１ないし１４のいずれかに記載の気体軸受アセンブリと、前記軸受アセンブリ内に軸支されるシャフトと、を備える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、気体軸受スピンドル、および気体軸受スピンドル用の気体軸受アセンブリに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばＰＣＢ（プリント回路基板）穴開けにおける高速穴開け（ドリリング）用途での使用に適した気体軸受スピンドルが特に関心の対象である。ＰＣＢ穴開けマシンでは、広範囲の異なる直径に対して、およびこれに対応して広範囲の異なる速度で穴を開けることができるマシンが望ましい。このため、例えばスケールの一端では１５，０００〜２０，０００ｒｐｍの速度で直径６．３ｍｍの穴を開け、スケールの他端では２００，０００ｒｐｍまたは３００，０００ｒｐｍの速度で０．１ｍｍ〜０．２ｍｍの穴を開けることが可能であるマシンを提供することが望ましい。さらに、このような穴は高精度で穴開けされる必要があり、一般にプリント回路基板では良好な品質の穴を設ける必要となる。
【０００３】
全てではないがほとんどの速度において、穴を開けるときのデバイス内の径方向および／または軸方向の振動が、開けられる穴の品質を低下させる傾向がある。このような振動を減衰させるための減衰材を設けると、この問題を減らすのに大いに役立ちうる。
【０００４】
加えて、この減衰により軸受ガスフィルム内のハーフスピードの回転の発生を抑制することによって、シャフトはかなり大きなトップスピードを実現することができる。（ハーフスピードの回転は、超臨界の気体静力学軸受システムにおいて生じる良く理解されている共振条件である。この出現の結果、通常、ガスフィルムの不安定な性質のためにスピンドルが故障する。これは、軸受ガスフィルムの臨界速度の約２倍で発生する。）
【０００５】
減衰を提供する既存の方法の一つは、弾性のあるＯリング上にスピンドルの軸受を取り付けることである。この場合、原理的に、軸受は設定された制約の範囲でシャフト運動とともにＯリング上を径方向および軸方向に動くことができる。このため、穴開け過程中に発生する振動エネルギーを、シャフトに良好な減衰を与えるＯリング材料の連続的な変形によって吸収することができる。しかしながら、この技術をＰＣＢスピンドルに適用する際の欠点は、非常に小さい穴を開けるためには高速が必要であり、ガスフィルムの剪断に起因して軸受内部にかなりの熱が発生することである。この問題を解決する手法の一つは、過熱を防止し空気フィルムギャップの熱膨張を制御するために、冷却（例えば水冷）を行うことである。
【０００６】
しかしながら、これには問題がないわけではない。適切な場所で冷却を行いながら減衰効果を維持する必要がある。
【０００７】
出願人は、ハウジング部に対してＯリング内で内側軸受部が支持され、内側軸受部が内部クーラント流路を事実上有している、この機能の少なくとも一部を提供するスピンドルを開発した。これは、中間部と内殻軸受部とを有し、その間に設けられたクーラント流路を有する内側軸受部のおかげである。このようなスピンドルが図２に示されており、以下でさらに詳細に説明される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、一部の状況では、この設計を用いると、極度の負荷下でまたは故障モードにおいて、内側軸受部がハウジング部に対して回転し、クーラント供給経路および／またはガス供給経路の完全性を破壊して軸受スピンドルの壊滅的な故障に至るおそれがあるという問題が生じる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、スピンドル内の望ましい減衰を取り除くことなく、スピンドルの故障から保護され冷却を行うことができる装置の提供を目的とする。
【００１０】
本発明の一態様によると、気体軸受スピンドル用の気体軸受アセンブリが提供される。気体軸受アセンブリは、ハウジング部と、ハウジング部内に配置されるとともにハウジング部に対して弾性的に取り付けられる内側ラジアル軸受部と、を備える。内側ラジアル軸受部は、軸受面を有する内殻軸受部と、内殻軸受部とハウジング部との間に配置される中間スリーブ部と、を有する。内殻軸受部と中間スリーブ部との間に、液体クーラント流路が設けられる。気体軸受アセンブリは、ハウジング部と内側軸受部の両方に受け入れられ、相対回転に抗してハウジング部と内側軸受部とを結合する抗回転プラグをさらに備える。選択的に、抗回転プラグと、ハウジング部および前記内側軸受部のうち少なくとも一方と、の間に弾性部材が設けられ、抗回転プラグによって形成されるハウジング部と内側軸受部との間の結合に弾性が存在する。
【００１１】
このような構成は、ハウジング部と内側ラジアル軸受部の間の弾性取付の有効性を損なうことなく、軸受部品間の望ましくない回転を防止するのに役立ちうる。少なくとも一部の状況では、プラグとハウジング部／内側軸受部との間に弾性部材を設けることなく、弾性取付の有効性を維持することができる。
【００１２】
抗回転プラグと、ハウジング部および内側軸受部のうち少なくとも一方と、の間に設けられる弾性部材は、抗回転プラグに支持されるＯリングを備えてもよい。
【００１３】
Ｏリングがシールとして機能してもよい。これは、軸受アセンブリ内に設けられた気体および／またはクーラントの漏れに対するシールであってもよい。
【００１４】
抗回転プラグは、ハウジング部から内側軸受部内まで径方向に延びてもよい。抗回転プラグは、ハウジング部から内側軸受部内まで軸方向に延びてもよい。
【００１５】
現時点で好適な実施形態では、抗回転プラグはブランクプラグである。代替形態では、抗回転プラグは略軸方向である貫通孔を有してもよい。貫通孔は、軸受アセンブリ内の流体供給経路の一部であってもよい。貫通孔は、クーラント流路にクーラントを供給するためのクーラント供給部の一部を形成してもよい。貫通孔は、軸受面にガスを供給するためのガス供給部の一部を形成してもよい。
【００１６】
抗回転プラグと、ハウジング部および内側軸受部と、の間に一組の弾性部材が設けられてもよい。弾性部材の一方は抗回転プラグとハウジング部との間に設けられ、弾性部材の他方は抗回転プラグと内側軸受部との間に設けられてもよい。
【００１７】
このような場合、弾性部材は両方ともシールとして機能し、カップリング内に弾性を提供する。しかしながら、一部のケースでは、弾性部材の一方またはそれぞれが、これらの機能のうち一つのみを提供してもよい。そのため、例えば、プラグおよびハウジング部と、これら二つの間に設けられる弾性部材との間に、シールとして機能するための固定接続が存在してもよい。プラグと内側軸受部の間に設けられた弾性部材がカップリング内に弾性を提供する。
【００１８】
シールとして機能する一組の弾性部材が存在する場合、第１の弾性部材はガス漏れを封止するために設けられ、第２の弾性部材はクーラント漏れを封止するために設けられてもよい。
【００１９】
このため、一方のシールは、クーラント供給経路の完全性がプラグによって損なわれないことを保障し、他方のシールは、ガス供給経路の完全性がプラグによって損なわれないことを保障する。
【００２０】
径方向に向かい合う一組の抗回転プラグが設けられてもよい。
【００２１】
抗回転プラグが軸受面に対して軸方向中心に設けられてもよい。抗回転プラグがクーラント流路と軸方向に位置合わせされてもよい。抗回転プラグが軸受面に対して軸対称に設けられてもよい。
【００２２】
抗回転プラグは、ハウジング部および／または内側軸受部の中に押し込まれてもよい。抗回転プラグは、スピンドル本体部の内径に受け入れられるハウジング部によって、抗回転プラグの頭部が内径の壁に接触した状態で適切な位置に保持されてもよい。
【００２３】
液体クーラント流路が部分的に中間スリーブ部の表面によって画成されてもよい。液体クーラント流路が部分的に内殻軸受部の表面によって画成されてもよい。
【００２４】
内側ラジアル軸受部とハウジング部の間に、少なくとも一つの弾性減衰部材が設けられてもよい。このような部材は、内側ラジアル軸受部とハウジング部の間の弾性取付を提供するか、少なくともそれを容易にすることができる。
【００２５】
内側ラジアル軸受部を囲むように、少なくとも一つの弾性減衰部材が配置されてもよい。少なくとも一つの弾性減衰部材が中間スリーブ部上に配置されてもよい。
【００２６】
ハウジング部と内側ラジアル軸受部の間に配置され、内側ラジアル軸受部を包囲する一組の弾性減衰部材が存在することが好ましい。弾性減衰部材は、互いに軸方向に離間して配置されてもよい。弾性減衰部材は、内側ラジアル軸受部の両側を向いてそれぞれ配置されてもよい。弾性減衰部材の組が中間スリーブ部上に配置されてもよい。
【００２７】
ハウジング部と内側ラジアル軸受部の間に、少なくとも一つの減衰リングが配置されてもよい。少なくとも一つの減衰Ｏリングは、ハウジング部と内側ラジアル軸受部の間の弾性取付を提供するか、または少なくともこれに貢献してもよい
【００２８】
内側ラジアル軸受部を包囲するように、少なくとも一つの減衰Ｏリングが配置されてもよい。少なくとも一つの減衰Ｏリングは、内側ラジアル軸受部の軸と略平行に、好ましくは略同一の軸で配置されてもよい。少なくとも一つの減衰Ｏリングが中間スリーブ部上に配置されてもよい。
【００２９】
ハウジング部と内側ラジアル軸受部の間に配置され、内側ラジアル軸受部を包囲する一組の減衰Ｏリングが存在することが好ましい。減衰Ｏリングは、互いに軸方向に離間して配置されてもよい。減衰Ｏリングは、内側ラジアル軸受部の両側を向いてそれぞれ配置されてもよい。減衰Ｏリングの組が中間スリーブ部上に配置されてもよい。
【００３０】
内殻軸受部は略環状であってもよい。中間部は略環状であってもよい。
【００３１】
内殻軸受部が中間部の内部に精密に嵌められてもよい。これは締まり嵌めであってもよい。
【００３２】
ハウジング部は、内側ラジアル軸受部が配置される内径を有していてもよい。内側ラジアル軸受部は、内径の壁に面する外曲面と、内側ラジアル軸受部の外曲面と内径との間に設けられる隙間と、を有している。内側ラジアル軸受部の外曲面は、中間部の外曲面であってもよい。少なくとも一つの弾性減衰部材によって隙間が維持されてもよい。
【００３３】
内径は円筒形の内径であってもよい。内側ラジアル軸受部の外曲面は円筒面であってもよい。
【００３４】
内殻軸受部と中間スリーブ部の間に設けられる液体クーラント流路は、内側ラジアル軸受部の外曲面にある出口を有していてもよい。
【００３５】
内殻軸受部と中間スリーブ部の間に設けられる液体クーラント流路は、内側ラジアル軸受部の外曲面にある入口を有していてもよい。
【００３６】
気体軸受アセンブリは、内殻軸受部と中間スリーブ部の間に設けられる液体クーラント流路への入口または流路からの出口の周りに配置される、少なくとも一つの補助Ｏリングを備えてもよい。一組の補助Ｏリングであってもよく、一方は液体クーラント流路への入口の周りに配置され、他方は液体クーラント流路からの出口の周りに配置される。各補助Ｏリングは、中間スリーブ部上に配置されてもよい。各補助Ｏリングは、気体軸受アセンブリの軸を横切る主軸を持つように配置されてもよい。各補助Ｏリングの主軸は、気体軸受アセンブリの半径に沿った向きであってもよい。
【００３７】
同様に、内側軸受部、具体的には中間部の外曲面の内径の周りに補助Ｏリングが設けられてもよく、これは抗回転プラグを受け入れるために設けられる。
【００３８】
抗回転プラグが貫通孔を有し、クーラント流路に供給するためのクーラント供給部の一部として構成されている代替例では、補助Ｏリングが省略され、内側軸受部、特に中間部を封止するプラグ上に設けられるＯリングで機能的に置き換えられてもよい。このようなプラグが二つあってもよく、一方はクーラント入口用であり、他方はクーラント出口用である。
【００３９】
一般に、ハウジング部と内側ラジアル軸受部の間の封止を有効にするために、封止手段が設けられてもよい。ハウジング部と内側ラジアル軸受部の間の封止を有効にするために、Ｏリングおよび／または補助リングが設けられてもよい。
【００４０】
内殻軸受部と中間スリーブ部の間に、封止手段が設けられてもよい。内殻軸受部と中間スリーブ部の間に封止Ｏリングが設けられてもよい。
【００４１】
典型的に、軸受面はガスを供給するための少なくとも一連のガス開口を備えており、軸受面と軸受アセンブリ内に配置されたシャフトとの間にガス膜を形成する。
【００４２】
各ガス出口はジェットを備えていてもよい。
【００４３】
軸方向に間隔の空いたシール（例えば封止Ｏリング）の各組が、各一連のガス開口のために内側ラジアル軸受部内に設けられてもよい。一方のシールはガス開口の一方の側に配置され、もう一方のシールはガス開口の他方の側に配置される。
【００４４】
軸受アセンブリは、互いに軸方向に離間した二連のガス開口を備えてもよく、液体クーラント流路は二連のガス開口の間を軸方向に延びる。
【００４５】
シール（例えば上述したＯリング）は、軸受アセンブリを通り各一連のガス出口に至るガス経路、および軸受アセンブリを通り液体クーラント流路に至る液体経路を提供するための封止を提供することができる。
【００４６】
液体クーラント流路は環状流路であってもよい。これは、軸受アセンブリの主軸と一致する軸を有していてもよい。
【００４７】
気体軸受アセンブリは、アキシャル軸受部を備えていてもよい。気体軸受アセンブリは第２液体クーラント流路を備えていてもよい。この流路は、アキシャル軸受部の領域に設けられており、内殻軸受部と中間スリーブ部の間に設けられた液体クーラント流路と流体連通している。第２液体クーラント流路は環状流路であってもよい。
【００４８】
気体軸受アセンブリは、ハウジング部を内側ラジアル軸受部に電気的に接続するための弾性電気接触要素を備えていてもよい。
【００４９】
接触要素は、内側ラジアル軸受部の弾性取付に顕著な影響を与えないように構成されるべきである一方、穴開けおよび他の機械加工過程でしばしば使用される電気工具接触技術での使用のために、軸受アセンブリを通る電気経路を提供する。
【００５０】
このような接触要素の第一候補はカーボンフィラメントブラシである。しかしながら、カーボンフィラメントブラシは、摩耗および／またはメンテナンスのために、フィラメントが失われる傾向があり、Ｏリングシール内に捕らわれて水漏れを引き起こしうるため、このようなブラシは望ましくないことが分かっている。したがって、好適には、弾性的な電気接触要素は圧縮ばねを含む。
【００５１】
一部の状況では、内殻軸受部は互いに締まり嵌めされた二つの部品で形成されてもよい。
【００５２】
気体軸受アセンブリは、気体静力学的な気体軸受アセンブリであってもよい。
【００５３】
本発明の別の態様によると、上で定義したような気体軸受アセンブリと、軸受アセンブリ内に軸支されたシャフトと、を備える気体軸受スピンドルが提供される。
【００５４】
添付の図面を参照して、例示のみを目的として、本発明の実施形態について以下で説明する。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の理解に役立つ第１穴開けスピンドルの一部を模式的に示す図である。
【図２】本発明の理解に役立つ第２穴開けスピンドルを模式的に示す図である。
【図３】図２に示すスピンドルの軸受アセンブリを模式的に示す図である。
【図４】図４Ａ、４Ｂは、図３に示す軸受アセンブリの中間スリーブと、スリーブ内に設けられるＯリング溝とを模式的に示す図である。
【図５】図５Ａ、５Ｂは、弾性電気接触要素を備える、図３に示す軸受アセンブリの改良形態を模式的に示す図である。
【図６】図６Ａ、６Ｂは、本発明を具現化する第３穴開けスピンドルの一部を模式的に示す図である。
【図７】図７Ａ、７Ｂは、本発明を具現化する第４穴開けスピンドルの一部を模式的に示す図である。
【図８】図８Ａ、８Ｂは、本発明を具現化する第５穴開けスピンドルの一部を模式的に示す図である。
【図９】図９Ａ、９Ｂは、本発明を具現化する別の改良軸受アセンブリの一部を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００５６】
図１は、多くの点で従来の技術である高速ＰＣＢ穴開けスピンドルの一部を模式的に示す図である。ＰＣＢ穴開けスピンドルは空気軸受スピンドルであり、スピンドルの本体部２内に収容された二つのラジアル空気軸受アセンブリを備えている。工具ホルダー４を支持するシャフト３は、ラジアル空気軸受１内に軸支される。本体部２に対してシャフト４を回転駆動するために、本体部２内に配置されるステータ５１とシャフト４内に置かれた巻線５２とで構成されるモータ５が設けられる。工具、この例ではＰＣＢ材料に穴を開ける穴開け工具を保持するための工具ホルダー４が配置される。工具ホルダー４から離れたシャフト３の端部に設けられるスラストランナー（thrust runner）３１上で動作するアキシャル空気軸受装置６が設けられる。
【００５７】
図１の穴開けスピンドルについて説明した程度のことは従来技術である。したがって、簡潔さのために、穴開けスピンドル一般的な構造と動作についての詳細な説明は本明細書から省略する。駆動される工具を保持する工具ホルダーとともに、適切な空気軸受とモータドライブとを備える空自軸受スピンドルを設けることは、十分に確立された技術であることが理解されよう。
【００５８】
本出願は、主に、そのようなスピンドルに設けられる軸受１、６のいくつかの態様の構造および機能に関連する。
【００５９】
図１に示すスピンドルのラジアル空気軸受アセンブリ１にはそれぞれ、二つの主部品がある。第１の主部品は、内殻（inner shell）軸受部１２に取り付けられる外側軸受ハウジング部１１である。外側軸受ハウジング部１１と内殻軸受部１２は、略環状の部品である。このため、内殻軸受部１２は、外側軸受ハウジング部１１の内径に取り付けられる。しかしながら、内殻軸受部１２の外曲面と、外側軸受部１１の内径の内曲面との間には、かなりの隙間が設けられる。
【００６０】
内殻軸受部１２は、一組のＯリング１３を介して外側軸受ハウジング部１１に取り付けられる。Ｏリングの一方は軸受アセンブリ１の一端を向いて設けられ、Ｏリング１３の他方は軸受アセンブリ１の他端を向いて設けられる。これらのＯリング１３は、外側軸受ハウジング部１１内で内殻軸受部１２を弾性的に支持する役割をする。
【００６１】
上述したこれらの二つの部品１、１２の間の隙間とＯリング１３の弾性特性とのために、内殻軸受部１２は、外側軸受ハウジング部１１に対して、軸方向および径方向の両方でいくらかの運動自由度を有している。
【００６２】
このような動きが生じるとき、当然ながらＯリング１３が変形する。この構成は、図１のスピンドル内に設けられた両方の軸受アセンブリ１に当てはまる。
【００６３】
スピンドルの動作中にシャフト３が振動する傾向があるとき、内殻軸受部１２がＯリング１３上で動き、Ｏリング１３はこの振動エネルギーを吸収することができ、シャフト３の振動を減衰する。この減衰は、良好な穴開け性能に通じる。本明細書の導入部で示唆したように、このような減衰を利用する既存のシステムが存在する。
【００６４】
しかしながら、本スピンドルでは、軸受アセンブリ１の内部に環状の水冷流路７が設けられており、クーラント、この場合は特に水が適切な流路を介してクーラント流路７に供給されるようになっており、軸受アセンブリ１、具体的には内殻軸受部１２を冷却している。
【００６５】
最初は、このような構成が軸受アセンブリ１の性能を改善し、ひいてはスピンドル全体の性能を改善するとみなされるであろう。
【００６６】
しかしながら、このような流路内にクーラントを供給すると、軸受アセンブリ１の減衰性能に極めて有害な影響をもたらすことが分かっている。その理由は、環状クーラント流路７が一度水で満たされると、内殻軸受部１２から外側軸受ハウジング部１１までのエネルギーの中実な伝達器として環状クーラント流路が作用し、Ｏリング１３の減衰の効果を劇的に減じてしまうからである。さらに、軸受内部の水圧が大きくなるほど、達成される全体の減衰が小さくなる。
【００６７】
したがって、図１に示すスピンドルの構成は一見魅力的にみえるが、現実はむしろ異なっている。
【００６８】
図２ないし４は、図１の装置で見られるように減衰に顕著な悪影響を与えることなく冷却を実現できる、出願人の既存の改良済みの装置に関する。
【００６９】
図２は、本発明の理解に役立つＰＣＢ穴開けスピンドルを示す。このＰＣＢ穴開けスピンドルは、例えば約２００，０００ｒｐｍ〜３００，０００ｒｐｍの高速穴開けに使用可能であるが、１５，０００ｒｐｍ〜２０，０００ｒｐｍなどの比較的低速でも使用可能である。
【００７０】
図２に示すスピンドルの設計および構造の多くは従来技術であり、図１に関して上述したものと同様である。
【００７１】
したがって、ここでも、スピンドルは、スピンドル本体２の内部に取り付けられた一組のラジアル空気軸受アセンブリ１を備えている。工具ホルダー４を支持するシャフト３は、ラジアル空気軸受１内に軸支される。ここでも、シャフトを回転駆動し、スピンドルの主本体２に対して工具ホルダー４と支持された工具とを回転駆動するために、モータ５が設けられる。この例では工具ホルダー４と同じシャフト３の端部に設けられたスラストランナー３１に作用する、アキシャル軸受装置６が設けられる。
【００７２】
図２に示す本スピンドル内のラジアル空気軸受アセンブリ１は、図１に示すスピンドル内のものとは異なる。工具ホルダー４と同一のスピンドル領域内に配置される前部軸受アセンブリ１は、スピンドルの他端に設けられている後部軸受アセンブリ１と同一ではないが、類似している。
【００７３】
前部軸受アセンブリ１のさらなる詳細を図３に示す。前部軸受アセンブリ１については、図２、３、４を参照して以下でさらに詳細に説明する。
【００７４】
図２に示すスピンドルの前部軸受アセンブリ１には、その内部に内殻軸受部１２が取り付けられる外側軸受ハウジング部１１がある。しかしながら、この例では、内殻軸受部１２と外側軸受ハウジング部１１との間に中間スリーブ部１４が設けられている。内殻軸受部１２と中間スリーブ部１４とは、ともに内側軸受部１０を構成するとみなすことができる。
【００７５】
この場合、外側軸受ハウジング部１１も略環状であり、内部に内側軸受部１０が設けられる内径を有している。さらに、図２のスピンドル内の内殻軸受部１２は略環状であり、中間スリーブ部１４も略環状である。中間スリーブ部１４は、内殻軸受部１２上に締まり嵌めされる。
【００７６】
内側軸受部１０は、図１のスピンドルにおいて内殻軸受部１２が外側軸受ハウジング部１１内に取り付けられるのと類似の方法で、外側軸受ハウジング部１１内に弾性的に取り付けられる。したがって、内側軸受部１０はＯリング１３を介して外側軸受ハウジング部１１内に取り付けられ、内側軸受部１０の外曲壁と外側軸受ハウジング部１１の内径の内曲壁との間には隙間が存在する。
【００７７】
このデバイスでは、内側軸受部１０内に、環状溝７の形のクーラント流路７が設けられている。具体的には、このクーラント流路７は、内殻軸受部１２と中間スリーブ部１４との間に設けられる。クーラント流路７は、内殻軸受部１２の表面と中間スリーブ部１４の表面とで画成される。したがって、あらゆる意図および目的において、クーラント流路７と外側軸受ハウジング部１１の間に存在する中間スリーブ部１４によって、クーラント流路が外側軸受ハウジング部１１から遮断されている。これは、使用時にクーラント流路内に供給されるクーラントと、外側軸受ハウジング部１１の内径の表面との間に、直接的な接触または機械的と言える接触がないことを意味する。
【００７８】
しかしながら、当然なことに、内側軸受部１０内に設けられた環状クーラント流路７に水を出し入れしなければならない。そのため、クーラント流路７の入口７１は、外側軸受ハウジング部１１内に設けられる供給ポート１１ａと一致しており、クーラント流路７の出口７２は、外側軸受ハウジング部１１内の排出ポート１１ｂと一致している。入口ポート１１ａを通してクーラント流路内に水が供給され、流路７の周りを流れ、その後出口７２を通して流路７から排出ポート１１ｂへと流出する。
【００７９】
クーラント流路７は、内側軸受部１０を一周して延びることに注意すべきである。本デバイスでは、流路７への入口７１が出口７２とは径方向反対側にある。したがって、クーラントが入口７１に流入し、二つの経路に分かれて軸受アセンブリの両側の周りを流れ、その後、出口７２で合流して内側軸受部１０から出る。
【００８０】
外側軸受ハウジング部１１内の前部ラジアル軸受アセンブリ１内に第２クーラント流路７３が設けられる。この第２クーラント流路７３は、アキシャル軸受装置６を冷却するために設けられる。アキシャル軸受装置６のアキシャル軸受プレート６１は、前部ラジアル軸受アセンブリ１の外側軸受ハウジング部１１に当接し、第２クーラント流路７３は、アキシャル軸受プレート６１に対面しこれに当接する外側軸受ハウジング部１１の表面の環状溝として形成される。
【００８１】
第２クーラント流路７３は、外側軸受ハウジング部１１内を軸方向に走る供給流路７４を介して第１クーラント流路７と流体連通しており、排出ポート１１ｂを第２クーラント流路７３に接続する。使用時に、まず最初に内側軸受部１０内に設けられた第１クーラント流路７に流入しその中を流れる水は、その後内側軸受部１０から流出し、供給流路７４を介して第２クーラント流路７３に流入する。
【００８２】
図４Ａおよび４Ｂは、前部ラジアル軸受アセンブリ１の中間スリーブ１４を模式的に示す。詳細には、図４Ａおよび４Ｂはクーラント流路７の入口７１と出口７２を示す。入口および出口７２を囲んで、それぞれＯリング７１ｂ、７２ｂ（図３参照）を収容するＯリング溝７１ａ、７２ａがある。これらのＯリング７１ｂ、７２ｂは、図３から分かるように、対面する外側軸受ハウジング部１１の内径の壁に対する入口７１および出口７２の周りのシールとして機能する。
【００８３】
上述したように、内側軸受部１０の各端部に設けられたＯリング１３は、外側軸受ハウジング部１１に対する内側軸受部１０の弾性取付を提供し、必要な減衰を提供する。入口７１および出口７２の周りに設けられたＯリング７１ｂ、７２ｂは、入口ポート１１ａと入口７１の間、および出口７２と排出ポート１１ｂの間に、この弾性取付を破壊することなくシールを提供する必要がある。これは、その領域で中間スリーブ１４の表面と外側軸受ハウジング部１１の内径との間に適切な隙間を確保し、適切なＯリング７１ｂ、７２ｂを選択することによって実現することができる。
【００８４】
ここで、中間スリーブ１４が環状であり略円筒形の外面を有している一方、環の厚さはスリーブ１４の軸長に沿って一定ではないことに注意する。詳細には、スリーブ１４は、入口７１および出口７２が中に形成される中央バンドでは外形が大きくなっている。したがって、スリーブ１４の外曲面は段付きである。図３から分かるように、この結果、軸受アセンブリ１の中央領域、すなわち入口７１と出口７２の領域では、スリーブ１４と外側軸受ハウジング部１１との間の隙間は小さくなる。
【００８５】
入口７１および出口７２の周りのＯリング７１ｂ、７２ｂは中間スリーブ部１４の外面に配置され、Ｏリングの軸が軸受アセンブリの半径に略沿った向きとされる一方で、メインの減衰Ｏリング１３は、内側軸受部１０および中間スリーブ部１４を包囲し、その主軸が軸受アセンブリ１の軸と略同一になるような向きとされることに注意すべきである。
【００８６】
当然、ラジアル軸受アセンブリ１は空気軸受アセンブリであることが思い出されよう。このため、空気軸受内に空気を供給するための空気供給経路を封止する必要があるとともに、冷却のために軸受アセンブリを通る適切な水路の封止も必要である。
【００８７】
この点において、軸受アセンブリ１の両端に設けられた減衰Ｏリング１３と、入口７１および出口７２の周りに設けられた封止Ｏリング７１ｂ、７２ｂも、空気軸受への適切な空気供給流路を設けるための封止機能を提供する。
【００８８】
図３から分かるように、軸受アセンブリは、内殻軸受部１２の軸受面１２ａに設けられた二連のジェット８を備えている。動作時、ジェット８は、空気軸受内に空気を供給し軸受面１２ａとシャフト３の間に必要なガスフィルムを形成する。二連のジェット８は互いに軸方向に離間して配置され、クーラント流路７とクーラント流路７の入口７１および出口７２が、二連のジェットの間に軸方向に配置されることに注意すべきである。
【００８９】
内殻軸受部１２と中間スリーブ部１４の間、二連のジェットの両端に、さらなる封止Ｏリング１２ｂが設けられる。Ｏリング１２ｂはそれぞれ、ジェット８に向かう空気供給用のシールを提供する。ここでも、これらの封止Ｏリング１２ｂは、軸受アセンブリ１の主軸と略同一である軸を持つような向きにされる。
【００９０】
上記の説明は、工具ホルダー４によって占められるスピンドルの領域内にある前部ラジアル軸受アセンブリ１に関するものである。しかしながら、上記の説明は、ほとんどの点において後部ラジアル軸受アセンブリ１にも等しく適用することができる。具体的には、後部ラジアル軸受アセンブリは、外側軸受ハウジング部１１内に配置される中間スリーブ部１４によって囲まれた内殻軸受部１２と同様の構成を有している。ここでも、中間スリーブ部１４と内殻軸受部１２の間には、クーラント流路７が設けられる。本デバイスにおける二つのラジアル軸受アセンブリ１の主な違いは、アキシャル軸受装置６と近接していないため、後部軸受アセンブリ１は第２クーラント流路７３を備えてないという事実のみである。
【００９１】
二つのラジアル軸受アセンブリ１を組み合わせて、軸受の水冷を行う一方、スピンドルの動作時にも依然として振動減衰を提供することができる。
【００９２】
上記の説明は、ＰＣＢ穴開け用途における現在のアイデアを使用する観点で記載されているが、このアイデアは他の機械加工用途向けの軸受にも使用できることに注意すべきである。このような機械加工用途は、上述したタイプの高速を使用しても使用しなくてもよいし、また、上述したような広範囲にわたる動作速度の機械の動作を伴っても伴わなくてもよい。
【００９３】
ＰＣＢ穴開けおよび他の機械加工過程では、ワークピース、例えばＰＣＢピースとドリル先端（または他の工具）が最初に接触する正確な点を検出するための工具接触検出システムが機械に設けられることが多い。一般に、これらの工具接触システムは電気的な検出を利用しており、工具がワークピースに接触するときに生じる電気回路に基づき動作する。一般に、このような検出システムが機能するには、機械加工スピンドル、詳細には軸受アセンブリを通る導電経路が存在する必要がある。
【００９４】
ほとんどの従来の軸受アセンブリでは、スピンドルおよび軸受アセンブリの製造に起因する、スピンドルを通る導電経路が予め作られている。
【００９５】
しかしながら、図２に示すスピンドル内に設けられる図３に示すタイプの軸受アセンブリでは、外側軸受ハウジング部１１と内側軸受部１０の間、より具体的には外側軸受ハウジング部１１と中間スリーブ部１４の間に弾性Ｏリング取付１３を設けることによって、この導電経路が破壊されてしまう。
【００９６】
図５Ａおよび５Ｂは、図３に示す軸受アセンブリの改良形態を模式的に示す。この改良形態は、軸受アセンブリを通り全体として穴開けスピンドルを通るこの導電経路を修復する目的で設計されている。
【００９７】
図５Ａは、ほとんど全ての点において図３に示す軸受アセンブリと同一である第１改良軸受アセンブリを示す。しかしながら、図５Ａは、図３とは異なる断面に沿って描かれており、外側軸受ハウジング部１１に取り付けられ瞬間接着剤を用いて適切な位置で封止されるアキシャルグラブねじ５０２によって適切な位置に掛止されるカーボンブラシ５０１を設けるように改良されている。カーボンブラシ５０１は、銅製のホルダーに捕らわれた複数のカーボンブラシフィラメントまたはファイバーを備える。カーボンフィラメントは柔軟であり、外側軸受ハウジング部１１と内側軸受部１０の間の弾性取付に不利に干渉することはない。さらに、カーボンフィラメントは良好な電気的接触を提供する。
【００９８】
しかしながら、使用中および／またはメンテナンス中に、一つまたは複数のフィラメントがブラシから抜ける傾向があることが分かっている。このようにフィラメントが抜けると、メンテナンスなどのためにアセンブリを分解する場合は特に、アセンブリ内のＯリングシールの一つにフィラメントが捕らわれることがある。このような捕らわれたフィラメントは、その影響を受けるＯリングにより提供されるシールと干渉するので、水漏れを引き起こす傾向がある。
【００９９】
図５Ｂは、図３に示す軸受アセンブリの現在の好適な改良形態を示している。ここでも、外側軸受ハウジング部１１を内側軸受部１０に電気的に接続するために、弾性電気接触要素が設けられる。しかしながら、この場合は、外側軸受ハウジング部１１内にらせん圧縮ばね５０３が設けられる。ばね５０３は、外側軸受ハウジング部１１内の径方向の穴の中に設けられ、内側軸受部１０に対して負荷が与えられる。詳細には、掛止グラブねじ５０４によって中間スリーブ部１４に対して負荷が与えられる。このグラブねじは、瞬間接着剤によって適切な位置で封止される。こうして、らせん圧縮ばね５３が軸受アセンブリを通る電気的接続を回復し、図５Ａに示した軸受アセンブリの第１改良形態に含まれるカーボンファイバーブラシに関連する問題を生じさせない。代替として、内側軸受部上にばねを取り付けるように、構成を逆にしてもよい。さらに、必要とみなされる場合、二つ以上のこのような接触要素が設けられてもよい。
【０１００】
上述した設計の潜在的に有用な面については、以下が確認されている。
【０１０１】
異常な負荷の下で外側軸受ハウジング部に対して内側軸受部１０が回転できるように内側軸受部１０と外側軸受ハウジング部１１が構成される場合、スピンドルが故障（例えばクラッシュまたはジャム）した場合に生じる損傷のリスクおよび／または程度を減じることができる。アセンブリ内のＯリングは、通常使用時に内側軸受部１０と外側軸受ハウジング部１１の回転に対して抵抗する。しかしながら、極度の負荷の下では、わずかに回転することで損傷を減じてもよい。
【０１０２】
内側軸受部１０（内殻１２および／または中間スリーブ１４）に対して損傷が生じたときの軸受アセンブリの構造のために、軸受の残りの部分が損傷を受けていない場合にこれらを交換してもよい。こうすると、軸受アセンブリの全体を交換するのに比べて明らかに安く済む。
【０１０３】
外側軸受ハウジング部１１に対して内側軸受部１０が回転する能力が、上述した穴開けスピンドルの潜在的な利点である一方、実用的には、この相対回転が生じるという事実はいくつかの状況では問題があることが判明している。具体的には、このような相対回転が生じる場合、内側軸受部内にクーラントを供給するクーラント供給経路の完全性が破壊されることがあり、その結果、クーラントが軸受内に漏れることがある。さらに、空気軸受への空気供給が遮断された場合、相対回転が生じると空気供給経路内の圧力がなくなり、空気供給経路および軸受の他の経路内に水が進入して軸受および／またはスピンドルの壊滅的な損傷を生じさせるおそれがある。そのため、出願人は、この問題を減じるか取り除くことを目的としつつ、軸受の性能、具体的には軸受の弾性減衰特性を損なわない、さらに改良された穴開けスピンドルを開発しようと努めてきた。
【０１０４】
図６Ａおよび６Ｂは、図２に示したものと同様の第３のＰＣＢ穴開けスピンドルの一部を模式的に示す。図６Ａおよび６Ｂに示すスピンドルの説明は省略するが、これらの態様は、文脈が許さない場合を除いて上述したスピンドルおよび軸受と同じであるか、または少なくとも同じであってよい。図７Ａ、７Ｂ、８Ａ、８Ｂに示すスピンドルについても、同じことが当てはまる。
【０１０５】
図６Ａは、ＰＣＢ穴開けスピンドルの正面部のその軸に沿った断面図であり、図６Ｂはスピンドルのその軸を横切る断面図である。
【０１０６】
上述したように、図６Ａおよび６Ｂに示す第３穴開けスピンドルの構造および動作は、図２に示したもの、および図２ないし５Ａ、５Ｂに関連して上述したものと同様である。しかしながら、この穴開けスピンドルでは、わずかに異なるが重要であるラジアル空気軸受アセンブリが使用されている。
【０１０７】
図６Ａおよび６Ｂは、スピンドルのラジアル空気軸受アセンブリ１の一つを示しているが、図２に示したスピンドルのように、実際には二つのラジアル空気軸受アセンブリが存在する。本ケースの対象となる特徴の点から言うと、第３ＰＣＢ穴開けスピンドル内に設けられるこれら二つのラジアル空気軸受アセンブリ１は互いに同一である。
【０１０８】
ＰＣＢ穴開けスピンドルは、その中にシャフト３が軸支される各ラジアル空気軸受アセンブリ１が内部に設けられるスピンドル本体部２を備える。
【０１０９】
各ラジアル空気軸受アセンブリ１は、その中に内側軸受部１０が取り付けられる外側軸受部１１を備え、内側軸受部と外側軸受部の間には減衰Ｏリング１３が設けられる。ここでも、内側軸受部１０は、内殻軸受部１２と中間スリーブ部１４とを備えている。さらに、内殻軸受部１２と中間スリーブ部１４の間には、冷却流路７が画成される。クーラント流路７内への入口７１が設けられ、クーラント流路７からの出口７２も設けられる。上述したスピンドルと同様に、この入口７１と出口７２は中間スリーブ部１４の外曲面に設けられ、それぞれＯリング溝７１ａ、７２ａ内に着座するＯリング７１ｂ、７２ｂによって出口と入口が囲まれている。そのため、これら全ての点において、このラジアル空気軸受アセンブリは、図２、３、４Ａ、４Ｂに図示しこれらを参照して説明したものと同じである。
【０１１０】
しかしながら、本実施形態では、外側軸受部１１と内側軸受部１０の間の相対回転に抵抗するために、抗回転プラグまたはピン６０１が設けられている。プラグ６０１は、図６Ｂでは元の位置に、図６Ａではスピンドルとは別に示されている。
【０１１１】
図６Ｂから最も良く分かるように、プラグ６０１は、外側軸受部１１の適切な穴の中に受け入れられ、内側軸受部１０内に突出する。具体的には、プラグ６０１の端部が内側軸受部１０内の穴の中（少なくともこの実施形態では、中間スリーブ部１４の中）に受け入れられる。
【０１１２】
プラグ６０１は、外側軸受部１１および内側軸受部１０に押し込まれる。中間スリーブ部１４内に受け入れられた端で、プラグ６０１の周りにＯリング６０２が設けられる。プラグ６０１と内側軸受部１０とは、Ｏリング６０２の弾性材料を介してのみ接触する。他方、プラグ６０１と外側軸受部１１の間には、直接的な金属間接触が存在する。
【０１１３】
Ｏリング６０２は、プラグ６０１と内側軸受部１０の間に弾性を提供する。これは、プラグによって提供される、外側軸受部１１と内側軸受部の間の結合が弾性的であることを保障する。これは、実用的な観点で内側軸受部１０と外側軸受部１１の間の相対回転をプラグ６０１が防止する役割を果たしつつ、外側軸受部１１内で内側軸受部１０の弾性取付が破壊されないことを意味する。さらに、プラグ６０１上のＯリング６０２は、クーラント流路７内のクーラントがプラグ６０１を超えて漏れないようにするシールとして機能する。
【０１１４】
プラグ６０１は外側軸受部１１と内側軸受部１０内に押し込まれる一方、スピンドルの本体部２の穴の中に収容されているラジアル空気軸受アセンブリ１によって適所に保持されている。当然ながら、他の実施形態では、プラグ６０１が他の手段によって保持されてもよい。
【０１１５】
図６Ａ、６Ｂの設計を用いると、中間スリーブ部１４の外曲面を（減衰Ｏリング１３と同様に）取り囲む追加のＯリング１３ａが、プラグ６０１が設けられている場所の両側に軸方向に設けられる。これらの追加Ｏリング１３ａは、内側軸受部１０内のジェットと８への空気経路を封止するために設けられる。
【０１１６】
中間スリーブ部１４の曲面を囲むこれら追加のＯリング１３ａを（各Ｏリングのリング軸が軸受と同軸になるように）設けると、軸受が固くなるという欠点を有することがある。この場合、外側軸受部１１に対してＯリング内に内側軸受部１０を取り付けることによる所望の減衰効果が損なわれることになる。軸受が固くなりすぎると、所望の程度の振動が吸収されなくなる。そのため、図６Ａ、６Ｂに示すスピンドルは、内側軸受部１０と外側軸受部１１の間の望ましくない相対回転を防止するのに役立つが、軸受の全体的な減衰性能は最適値よりも小さくなることがある。
【０１１７】
図７Ａおよび７Ｂは、図６Ａ、６Ｂに示したものと同様であるが、減衰性能の改善に役立つように改良された第４のＰＣＢ穴開けスピンドルを示す。
【０１１８】
図７Ａ、７Ｂに示す穴開けスピンドルでは、プラグ６０１は二つのＯリング６０２、６０２ａを保持している。これらのＯリング６０２の一方は、プラグ６０１の端部を向いて設けられ、中間スリーブ部１４に対して接触しこれを封止する。別のＯリング６０２ａがプラグ６０１の周りに設けられる。しかしながら、このＯリング６０２ａは、プラグ６０１の頭部にさらに近接して設けられる。さらに、この第２のＯリング６０２ａは、外側軸受部１１と接触しこれを封止する。これは、プラグ６０１を設けることで損なわれないジェット８への封止された空気経路が存在することを意味する。このことは、図７Ａを考慮することによって最も良く理解できる。
【０１１９】
図７Ａ、７Ｂに示す穴開けスピンドルでは、図６Ａに示したスピンドルに備えられているＯリング１３ａの第２ペアを省くことができる。このため、図６Ａのスピンドル内にＯリング１３ａを設けたことに起因する軸受の減衰特性への悪影響を回避することができる。
【０１２０】
図７Ａでは、プラグ６０１はスピンドル内の元に位置に示されていることに注意する。さらに、図７Ａに示す断面は、図６Ａに示した断面とは異なることに注意する。図７Ａの断面は、プラグが元の位置に見えるような線に沿った断面であるのに対し、図６Ａの断面は、クーラント流路７内の入口７１および出口７２が見えるような線に沿った断面である。そのため、これらの断面は互いに９０度の角度をなす。
【０１２１】
プラグ６０１上に設けられた第２のＯリング６０２ａは、プラグ６０１と外側軸受部１１の間にシールが存在することを意味するが、これら二つの部品の間に弾性結合が存在することを必ずしも意味しない。プラグ６０１の頭部と、Ｏリング６０２ａを有さないシャンクの残りの部分は、依然として外側軸受部１１と密接に接触している。すなわち、外側軸受部１１と内側軸受部１０の間の抗回転結合における所望の弾性は、内側軸受部１０と接触するＯリング６０２によって提供され、第２のＯリング６０２ａはこれに関してほとんどまたは全く影響がない。
【０１２２】
図６Ａ、６Ｂに示すした実施形態および図７Ａ、７Ｂに示した実施形態の両方で、プラグ６０１は、軸受アセンブリ１に沿って軸方向中央に、かつ軸受の軸受面に沿って軸方向中央に設けられている。さらに、プラグ６０１はクーラント流路７と整列している。プラグ６０１は、クーラント流路７の入口および出口とは別に設けられ、これらから間隔を開けて配置されている。本実施形態では、プラグ６０１は、入口７１および出口７２のそれぞれと９０度の間隔が開けられている。
【０１２３】
図８Ａ、８Ｂは、図６Ａ、６Ｂ、７Ａ、７Ｂで上述したものの代替的な構成を有する第５の穴開けスピンドルを示す。
【０１２４】
ここでも、内側軸受部１０が外側軸受部１１に対して回転するのを防止するための部材が存在する。しかしながら、この場合、この目的のために二つのプラグ８０１が設けられ、その機能は、クーラント流路７に入口および出口を設けることに統合される。図８Ａ、８Ｂに示すスピンドルにおいて図８Ｂから最も良く分かるように、上述したスピンドルの入口７１および出口７２、具体的にはその周囲のＯリング７１ｂ、７２ｂがプラグ８０１で置き換えられる。各プラグ８０１は、貫通穴または内径８０３を有している。これらの内径はプラグ８０１を通り軸方向に延びる。一部のケースでは、外側端部（すなわち、クーラント流路７から遠い方）が空であってもよい。貫通穴または内径８０３はそれぞれ外側軸受部１１内の適切な供給経路と接続しており、クーラント流路７へまたはクーラント流路７からクーラントを供給する。
【０１２５】
各プラグ８０１は、一組のＯリング８０２、８０２ａを有している。第１のＯリング８０２はプラグ８０１の端部を向いて設けられ、両方のＯリングが内側軸受部１０とプラグ８０１の間を封止するとともに弾性結合を提供する。第２のＯリング８０２ａは、プラグ８０１と外側軸受部１１の間を封止する。
【０１２６】
こうして、二つのＯリング８０２、８０２ａは、ジェット８への空気供給経路の完全性をプラグ８０１が破ることを防止するシールを提供し、第１のＯリング８０２は、内側軸受部１０内でクーラント流路７の完全性を保障するシールを提供する。ここでも、プラグ８０１は、外側軸受部１１と内側軸受部１０の間の相対回転に対する抵抗を提供することができ、プラグ８０１と中間スリーブ部１４の間の結合における弾性は、スピンドルの全体的な減衰特性が破壊されないようにするのに役立つ。
【０１２７】
図８Ａ、８Ｂに示す構成は、図７Ａ、７Ｂに示した構成よりも固いスピンドルにつながりやすいことに注意する。このため、現在では、図７Ａ、７Ｂに示した構成の方が好ましい。なぜなら、使用される部品点数は多いが、多くの状況では、図７Ａ、７Ｂの構成を用いた方がスピンドルに良好な減衰特性を与えるのが容易であるためである。
【０１２８】
一部の状況では、例えば本質的により固い構成が許容されるかまたは軽減される状況では、図８Ａ、８Ｂの構成が好ましいこともある。
【０１２９】
図６Ａないし８Ｂに示した第３、第４、第５の穴開けスピンドルは、それぞれ、ラジアル抗回転プラグまたはピンを有する軸受アセンブリを備えるスピンドルの例である。すなわち、抗回転プラグは、内側軸受部１０から外側軸受部１１内へと径方向に延びる。
【０１３０】
図９Ａ、９Ｂは、アキシャル抗回転プラグまたはピン９０１を用いて内側軸受部１０と外側軸受部１１の間の相対回転に抵抗するように構成された改良軸受アセンブリを示す。図９Ａは、プラグ９０１を通過しない軸受アセンブリを通る一つの直径に沿った等角断面図であり、図９Ｂは、プラグ９０１を通過する別の直径に沿った単純な断面図である。
【０１３１】
図９Ａ、９Ｂの改良軸受アセンブリは、図３に示したものと同様である。唯一の顕著な相違点は、外側軸受部１１の一部としてのエンドカバー９０４と、６つのアキシャル抗回転プラグ９０１（図９Ａにはそのうちの３つのみが示され、図９Ｂにはそのうちの４つのみが示されている）と、６つの対応するＯリング９０２（図９Ｂにはそのうちの２つのみが示され、図９Ａでは省略されている）が設けられることである。
【０１３２】
理解されるように、図２に示したタイプのスピンドルでは、二つのこのような改良軸受アセンブリを使用してもよい。図３の軸受アセンブリと共通である図９Ａ、９Ｂの軸受アセンブリの態様の詳細な説明は、簡略のために省略し、同一の参照符号を用いて参照される。
【０１３３】
外側軸受部１１の残りの部分に、エンドカバー９０４が（ねじ９０５を介して）取り付けられる。エンドカバー９０４は、外側軸受部１１の主内径の径方向内側に延び、内側軸受部１０の端部、具体的には中間部１４および内殻軸受部１２の端部に対して少なくとも部分的に突出する。
【０１３４】
エンドカバー９０４の内周縁９０４ａは、複数の（この場合は６つの）スロット９０４ｂを画成する。これらのスロットはそれぞれ、抗回転プラグ９０１の一つを受け入れる。各プラグ９０１の一端がスロット９０４ｂ内に受け入れられる一方、他端は、内側軸受部１０（この実施形態では具体的に内殻軸受部１２）の内径９０６の中に受け入れられる。
【０１３５】
本実施形態では、プラグ９０１とスロット９０４ｂの間に位置するように、各プラグ９０１によってＯリング９０２が支持される。しかしながら、少なくとも一部の状況では、軸受アセンブリの弾性性能を破壊することなく、これらのＯリング９０２を省略できることが分かっている。この理由は、Ｏリング９０２が無い場合にプラグ１０１とエンドカバー９０４の間に点接触しか生じないような構成であり、特定の条件下では満足する動作のためにアセンブリ内で十分な弾性が確保できる場合もあるからである。
【０１３６】
厳密に調整された開口／内径とは対照的にエンドカバー９０４にスロット９０４ｂを設けると、機械加工、組立および弾性性能（特に、Ｏリング９０２が省略される場合）に役立ちうる。より一般的には、内側軸受部１０および外側軸受部１１の一方にプラグ９０１が取り付けられ、Ｏリングを用いてまたは用いずに、他方のスロット内にプラグ９０１が受け入れられてもよい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
2015501910.tif 000015
【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【国際調査報告】
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2015501910.tif 000019