(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
周方向に沿って外周に複数のタービンブレード部が形成される、回転自在に支持された主軸と、
前記タービンブレード部に向けて圧縮気体を供給するノズルと、を備え、
前記タービンブレード部は、
前記ノズルから供給された前記圧縮気体が前記主軸の回転の向きに流れる往路と、
前記往路を通過した前記圧縮気体を受ける圧力受け面と、
前記圧力受け面で反転された前記圧縮気体が前記回転の向きと反対の向きに流れる復路と、
前記往路と前記復路とを仕切る仕切り壁と、を備え、
前記タービンブレード部は、前記主軸の軸方向に複数列配置され、
前記主軸を回転自在に支持するハウジングの内周面に、一方の列の前記タービンブレード部と他方の列の前記タービンブレード部を跨ぐバイパス路が、前記主軸の軸線に対して予め定められた角度で傾斜して形成され、
前記ノズルから一方の列の前記タービンブレード部に供給された前記圧縮気体が、一方の列の前記タービンブレード部から前記バイパス路を介して他方の列の前記タービンブレード部に流れ、他方の列の前記タービンブレード部から排出されること
を特徴とするスピンドル装置。
【請求項２】
前記軸方向に互いに隣接する前記タービンブレード部は、前記周方向に位相差を設けて配置される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】
前記バイパス路は、一方の列の前記タービンブレード部から送り込まれる前記圧縮気体が前記バイパス路の内壁面に当たることで、その反力によって前記主軸を回転させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のスピンドル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主軸に圧縮空気を吹き付けて回転駆動される、エアタービン方式のスピンドル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
静圧軸受けを用いた従来のスピンドル装置として、主軸の周囲に複数のタービンブレード部を設け、このタービンブレード部に圧縮空気を吹き付けて主軸を回転させるエアタービン方式のものが知られている。このスピンドル装置は、タービンブレード部に吹き付けられた圧縮空気がタービンブレード部内で分流することにより、エネルギ損失が生じる。特許文献１は、エネルギ損失の低減を図ることで、高いタービン効率を得ることのできるスピンドル装置を提案している。
【０００３】
図１１は、特許文献１に提案されているスピンドル装置１００の要部を示している。このスピンドル装置１００は、ノズル部材１０１に設けられたノズル１０２から、図示しない主軸の外周部に設けられたタービン部１０３のタービンブレード部１０４に向けて圧縮空気が吐出される。
タービンブレード部１０４は、タービン部１０３の外周部に、周方向に複数が並べて設けられている。各タービンブレード部１０４は、タービン部１０３の周方向に一定長にわたって連続する溝状で、両側の側面１０５ａ、１０５ｂと、側面１０５ａ、１０５ｂの一端側に設けられた半円状の圧力受け面１０６と、底面１０７と、を有している。底面１０７は、周方向に沿ってタービン１０３の外周面から圧力受け面１０６と連続する部分に向けて徐々に溝が深くなるように形成されている。この底面１０７は、圧力受け面１０６がノズル１０２と対向した際にノズル１０２の向きと概ね平行となる平坦面になっている。
特許文献１のスピンドル装置１００は、ノズル１０２をタービンブレード部１０４の幅方向の中心に対して軸方向に偏心した位置に設けている。このようにすること（以下、オフセットという）により、タービンブレード部１０４内での圧縮空気の流れは、図１１に破線で示すように、Ｕ字状の単一流れとなる。従って、分流に伴うエネルギ損失を回避することができ、効率よく主軸に回転動力を与えることが可能となる、と特許文献１は述べている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２０７０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ノズル１０２をタービンブレード部１０４に対してオフセットする特許文献１の提案は、エネルギ損失低減に効果を有する。ところが、本発明者等の検討によれば、側面１０５ａに沿って流れた圧縮空気は、圧力受け面１０６で反転した後（これを復路という）には、破線のように側面１０５ｂに沿って流れるだけでなく、反転前（これを往路という）の圧縮空気の流れに向かって流れる成分がある。したがって、往路を流れる圧縮空気と復路を流れる圧縮空気とが干渉し、エネルギ損失が生じるという技術的課題がある。また、ノズル１０２内を流れてきた圧縮空気は、ノズル１０２内よりも圧力の低い大気に吐出されることにより体積が膨張し、ノズル１０２内よりも拡がって流れることによっても、干渉が生じる。特に、小型のスピンドル装置１００は、往路を流れる圧縮空気と復路を流れる圧縮空気との干渉が顕著となる。
本発明は、このような技術的課題に基づいてなされたもので、往路を流れる圧縮空気と復路を流れる圧縮空気との干渉を回避し、エネルギ損失をより低減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】
【０００６】
本発明のスピンドル装置は、周方向に沿って外周に複数のタービンブレード部が形成される、回転自在に支持された主軸と、タービンブレード部に向けて圧縮気体を供給するノズルと、を備えることを前提としている。本発明のスピンドル装置は、タービンブレード部に特徴がある。タービンブレード部は、ノズルから供給された圧縮気体が主軸の回転の向きに流れる往路と、往路を通過した圧縮気体を受ける圧力受け面と、圧力受け面で反転された圧縮気体が主軸の回転の向きと反対の向きに流れる復路とを備えるが、本発明は往路と復路とを仕切る仕切り壁を設けたことを特徴とし、さらに、タービンブレード部が、主軸の軸方向に複数列配置され、主軸を回転自在に支持するハウジングの内周面に、一方の列のタービンブレード部と他方の列のタービンブレード部を跨ぐバイパス路が、主軸の軸線に対して予め定められた角度で傾斜して形成され、ノズルから一方の列のタービンブレード部に供給された圧縮空気が、一方の列のタービンブレード部からバイパス路を介して他方の列のタービンブレード部に流れ、他方の列のタービンブレード部から排出されることを特徴とする。
本発明のスピンドル装置によれば、往路と復路とが仕切り壁により仕切られているので、往路を流れる圧縮気体と復路を流れる圧縮気体とが干渉することを回避することができる。
【０００７】
本発明のスピンドル装置は、軸方向に互いに隣接するタービンブレード部を、周方向に位相差を設けて配置することが好ましい。
【０００８】
また、バイパス路は、一方の列のタービンブレード部から送り込まれる圧縮気体がバイパス路の内壁面に当たることで、その反力によって主軸を回転させることができる。
このようなスピンドル装置においても、軸方向に互いに隣接するタービンブレード部を、周方向に位相差を設けて配置することが好ましい。また、当該スピンドル装置において、軸方向に互いに隣接するタービンブレード部に対して圧縮気体を供給するノズルを、周方向に位相差を設けて配置することが好ましい。主軸が圧縮気体から受ける衝撃が小さくなるために、主軸が回転することによる振動を低減できる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、タービンブレード部の往路を流れる圧縮気体と復路を流れる圧縮気体との干渉を回避できるので、エネルギ損失をより低減し、高効率なスピンドル装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
＜第１実施形態＞
以下、添付する図１〜３に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
本実施の形態によるスピンドル装置１１は、ハウジング２０の内部に主軸３０が回転自在に保持されたものである。主軸３０は、静圧空気軸受けからなるジャーナル軸受け部でラジアル方向に、またスラスト軸受け部でスラスト方向に、ハウジング２０に非接触で支持される。
【００１１】
ハウジング２０は、軸収容部２１、タービン収容部２２及び閉塞部２３という３つの部材で構成されている。この３つの部材はいずれも円筒状をなしている。
タービン収容部２２の一方端に軸収容部２１が配設され、タービン収容部２２の他方端に閉塞部２３が配設され、軸収容部２１及び閉塞部２３に主軸３０の軸部３１が収容され、タービン収容部２２に主軸３０のタービン部３２が収容される。
【００１２】
軸収容部２１の内周面には第１軸受けスリーブ４０が、また、閉塞部２３の内周面には第２軸受けスリーブ５０が固定されている。この第１軸受けスリーブ４０の内周面に、主軸３０の軸部３１の外周面と微小なジャーナル軸受けすきまを介して対向する第１ジャーナル軸受け面４１が形成され、第２軸受けスリーブ５０の内周面に、主軸３０の軸部３１の外周面と微小なジャーナル軸受けすきまを介して対向する第２ジャーナル軸受け面５１が形成される。第１軸受けスリーブ４０のタービン収容部２２側の端部には外径側に延びる第１フランジ部４２が形成され、第２軸受けスリーブ５０のタービン収容部２２側の端部には外径側に延びる第２フランジ部５２が形成される。この第１フランジ部４２の端面に、タービン部３２の一方の端面と微小なスラスト軸受けすきまを介して対向する第１スラスト軸受け面４３が形成される。また、第２フランジ部５２の端面に、タービン部３２の他方の端面と微小なスラスト軸受けすきまを介して対向する第２スラスト軸受け面５３が形成される。上記第１及び第２ジャーナル軸受け面４１、５１と、第１及び第２スラスト軸受け面４３、５３とには、それぞれの複数箇所に微細な軸受けノズル４４、５４が開口している。軸受けノズル４４、５４には、図示しない給気経路を介して給気源（いずれも図示省略）から圧縮気体、典型的には圧縮空気が供給される。そうすると、ジャーナル軸受けすきま及び両スラスト軸受けすきまに圧縮空気が導入され、それぞれの軸受けすきまに、主軸３０の軸部３１をラジアル方向で非接触支持するジャーナル軸受け部、及び主軸３０のタービン部３２をスラスト両方向で非接触支持するスラスト軸受け部が構成される。
【００１３】
主軸３０は、圧縮気体を吹き付けて駆動される。つまり、主軸３０のタービン部３２の外周面に複数のタービンブレード部３３が周方向に沿って設けられている。そして、タービン部３２の外周側のタービン収容部２２に、タービンブレード部３３に対向して複数のタービンノズル２２２が設けられている。
各タービンノズル２２２からタービンブレード部３３に圧縮空気を噴出させ主軸３０を回転させる。タービンノズル２２２は、断面円形のタービン部３２の接線方向へ向けて設けられており、圧縮空気はタービンブレード部３３に対して当該接線方向に供給される。各タービンノズル２２２への圧縮空気の供給は、図示しない給気源に接続される閉塞部２３の供給路２３１とタービン収容部２２の供給路２２１を介して行われる。
【００１４】
各タービンブレード部３３は、タービン部３２の外周部に一定長にわたって連続する溝状あるいは凹部状に形成されており、主軸の軸方向（幅方向）に間隔を隔てて形成された一対の側面３３２、３３２と、側面３３２、３３２の一端部に設けられてほぼ半円形状に立設する圧力受け面３３３と、底面３３４とを有している。圧力受け面３３３の表面は、円弧面をなしている。また、底面３３４は、平坦面で、タービン部３２の外周面に連続する位置から、圧力受け面３３３との連続部分にかけて、凹部が徐々に深くなるように形成されている。この底面３３４は、圧力受け面３３３がタービンノズル２２２と対向した際にタービンノズル２２２の向きと概ね平行となる。
【００１５】
スピンドル装置１１は、各タービンブレード部３３に、一対の側面３３２、３３２間にこれら側面３３２、３３２と平行な仕切り壁３３１を設けているところに特徴がある。往路３３５と復路３３６とを仕切るこの仕切り壁３３１は、タービンブレード部３３の幅方向（厚さ方向）の中心に位置し、タービン部３２の外周部の円周方向に延設されている。仕切り壁３３１の圧力受け面３３３側の端部と圧力受け面３３３との間には、供給される圧縮気体が通過する所定の間隙が形成されている。このようにして、タービンブレード部３３には、側面３３２、３３２と、圧力受け面３３３と、底面３３４とにより、略Ｕ字状の空気流路が形成され、前記の間隙は、圧縮空気が反転される反転路として機能する。
【００１６】
スピンドル装置１１は、タービンノズル２２２がタービンブレード部３３に対して軸方向にオフセットして仕切り壁３３１の一方の側に設けられている。タービンノズル２２２をタービンブレード部３３に対してオフセットすることにより、タービンブレード部３３に供給された圧縮気体は、図３に点線で示されるように、圧力受け面３３３で反転されてＵ字状の流れを形成する。より具体的には、タービンノズル２２２から供給された圧縮気体は、側面３３２と仕切り壁３３１との間に形成された往路３３５を流れた後、圧力受け面３３３で反転される。圧力受け面３３３で反転された圧縮気体は、側面３３２と仕切り壁３３１との間に形成された復路３３６を通過した後に、排気路２２３に流入される。このように、タービンノズル２２２から供給された圧縮空気は、往路３３５内を主軸３０の回転の向きに流れ、圧力受け面３３３で反転された後に、主軸３０の回転の向きと反対の向きに流れる。排気路２２３に流入した圧縮空気は、閉塞部２３の排気路２３２を通って、ハウジング２０の系外に排出される。
【００１７】
以上のように、スピンドル装置１１は、タービンブレード部３３内に形成される圧縮空気の往路３３５と復路３３６とを仕切り壁３３１により仕切っているので、往路３３５を流れる圧縮空気と復路３３６を流れる圧縮空気との干渉を回避することができる。したがって、往路３３５に供給された圧縮空気は無駄なく圧力受け面３３３に導かれるので、圧縮空気が持つエネルギが効率よく主軸３０の回転に寄与する。
また、圧縮空気が圧力受け面３３３で反転されることにより主軸３０を回転させる力（以下、反転力という）は、往路３３５の側面３３２に沿って流れる程度が大きいほど、大きくなる。スピンドル装置１１は、仕切り壁３３１により、往路３３５が区画されているので、タービンノズル２２２から吐出された後に膨張した圧縮空気は、仕切り壁３３１により動きが制限されるため、往路３３５の側面３３２に沿って流れる傾向が強い。したがって、スピンドル装置１１は、強い反転力を得る上で有利である。
以上より、スピンドル装置１１は、供給される圧縮空気の条件が一定であれば、主軸３０の回転速度を速くすることができ、または、同一の回転速度を得るために必要な圧縮空気の量を低減できる。
【００１８】
タービンブレード部３３は、仕切り壁３３１に該当する部分を除いて切削加工することにより、形成される。したがって、第１実施形態によるスピンドル装置１１は、仕切り壁３３１を設けない従来のスピンドル装置１００に比べて、仕切り壁３３１が残っている分だけ、主軸３０の慣性モーメントを大きくできる。よって、スピンドル装置１１は、スピンドル装置１００よりも回転変動を抑制することができる。また、スピンドル装置１１は従来のスピンドル装置１００に比べて、タービンブレード部３３の切削加工量が少ないため、加工誤差によって各タービンブレード部３３に生じる重量のアンバランスを低減することができる。そのために、主軸３０の回転に伴う振動低減に有利である。１０００００ｒｐｍを超える高速回転されるスピンドル装置であって、装着される工具の径が微小であると、少しの振動が生じても、工具が破損し、あるいは極端な摩耗が生じる。したがって、振動低減は、高速回転されるスピンドル装置にとって重要な課題である。
【００１９】
また、スピンドル装置１１の排気路２２３は、タービン収容部２２の一端面の所定位置を削り込むことにより設けられている。この削り込みは、前記一端面から軸方向に復路３３６の１／２程度の位置まで設けられている。つまり、復路３３６は、幅方向の１／２程度は排気路２２３に開口しているが、１／２程度はタービン収容部２２の内周面に覆われている。このように排気路２２３を、復路３３６の一部に開口する狭いものとすることにより、反転力を強くすることができることを知見した。一方、特許文献１のように往路の周囲が広く開放されていると、往路からの圧縮空気の抜けが良すぎるために、反転力が弱くなる。復路３３６が排気路２２３に開口する範囲は、幅方向の１／３以下、さらには１／４以下にすることが好ましい。なお、供給される圧縮空気の量に応じて、削り込みにより形成される排気路２２３の周方向の長さを調整することが望ましい。
【００２０】
＜第２実施形態＞
図４に第２実施形態によるスピンドル装置１２を示す。
スピンドル装置１２は、タービン部３２の外周部にタービンブレード部３３（３３ａ、３３ｂ）を軸方向に２列設け、これに対応してタービンブレード部３３ａ、３３ｂに圧縮空気を供給するタービンノズル２２２ａ、２２２ｂを２列設けたものである。なお、タービンブレード部３３ａ、３３ｂ及びタービンノズル２２２ａ、２２２ｂの双方を２列設けた以外の構成は、図１〜図３に示したスピンドル装置１１と基本的に同じであり、スピンドル装置１１と同一の部材には同一の符号を付している。また、ここでは２列の例を示しているが、３列以上の複数列とすることもできる。
【００２１】
タービンブレード部３３ａ、３３ｂとタービンノズル２２２ａ、２２２ｂとの各々を２列以上の複数列設けることにより、主軸３０に対してより多くの圧縮空気を供給できるため、主軸３０をより高速回転することができる。
また、スピンドル装置１２においてもスピンドル装置１１（図１〜図３）と同様に、タービンノズル２２２ａ、２２２ｂを対応するタービンブレード部３３ａ、３３ｂに対してそれぞれ軸方向にオフセットし、さらに各タービンブレード部３３ａ、３３ｂに仕切り壁３３１を設けることにより、タービンブレード部３３ａ、３３ｂ内での圧縮空気のエネルギ損失を軽減することができる。
【００２２】
スピンドル装置１２において、一方の列のタービンノズル２２２ａは対応するタービンブレード部３３ａに対してオフセットして設けられている。また、同様に、他方の列のタービンノズル２２２ｂは、対応するタービンブレード部３３ｂにオフセットして設けられている。ここで、スピンドル装置１２は、一方の列のタービンノズル２２２ａと他方の列のタービンノズル２２２ｂとを、対称となるように配置している。一方の列のタービンノズル２２２ａからの圧縮空気が対応するタービンブレード部３３ａに供給されると、タービン部３２には、図中左向きの力が作用する。また、他方の列のタービンノズル２２２ｂからの圧縮空気が対応するタービンブレード部３３ｂに供給されると、タービン部３２には、図中右向きの力が作用する。このように、一方の列のタービンノズル２２２ａと他方の列のタービンノズル２２２ｂとを対称の位置に配置することにより、供給された圧縮空気によりタービン部３２（主軸３０）に作用する力を相殺できる。したがって、スピンドル装置１２は、バランスよく主軸３０を回転させることができるので、振動を低減できる。
【００２３】
＜第３実施形態＞
図５に第３実施形態によるスピンドル装置１３を示す。
スピンドル装置１３は、タービンブレード部３３とタービンノズル２２２の双方を２列設けているところは第２実施形態によるスピンドル装置１２と同様であるが、一方の列に属するタービンブレード部３３ａと、他方の列に属するタービンブレード部３３ｂとの間に位相差（phase difference）を周方向に設けている。それ以外の構成は、第２実施形態によるスピンドル装置１２と同様であるため、スピンドル装置１２（１１）と同一の部材には同一の符号を付している。
【００２４】
一方の列に属するタービンブレード部３３ａと、他方の列に属するタービンブレード部３３ｂとの間に、周方向に位相差を設けることにより、以下の効果を得ることができる。すなわち、タービンブレード部３３に位相差のない図４に示したスピンドル装置１２の場合、軸方向に並んで設けられた２つのタービンノズル２２２ａ、２２２ｂから吐出された圧縮空気は、各々、対応するタービンブレード部３３ａの圧力受け面３３３、タービンブレード部３３ｂの圧力受け面３３３に同時に衝突する。これに対して、位相差を設けたスピンドル装置１３は、軸方向に並んで設けられた２つのタービンノズル２２２ａ、２２２ｂから吐出された圧縮空気は、各々対応するタービンブレード部３３ａの圧力受け面３３３、タービンブレード部３３ｂの圧力受け面３３３に、同時には衝突しない。したがって、位相差を設けて一方の列に属するタービンブレード部３３ａと、他方の列に属するタービンブレード部３３ｂとを配置した、スピンドル装置１３の方が、主軸３０に生ずる圧力の変動が小さくなり、トルク変動が抑えられる。そのために、一方の列に属するタービンブレード部３３ａと、他方の列に属するタービンブレード部３３ｂとの間に、周方向に位相差を設けると、主軸３０の回転に伴う振動の低減に有利である。
【００２５】
なお、位相差をどの程度にするかは任意であるが、タービンブレード部３３（３３ａ、３３ｂ）が設けられる間隔の４０〜６０％程度の位相差を設けることが、振動を低減する上で好ましい。例えば、タービンブレード部３３（３３ａ、３３ｂ）が、タービン部３２の周囲に３０°（中心角）間隔で設けられている場合には、タービンブレード部３３ａとタービンブレード部３３ｂとを、１２〜１８°ずらして設けることが好ましい。最も好ましくは、タービンブレード部３３（３３ａ、３３ｂ）が設けられる間隔の５０％の位相差を設ける。
【００２６】
＜第４実施形態＞
図６に、第４実施形態によるスピンドル装置１４を示す。
第４実施形態によるスピンドル装置１４は、図４に示すようにタービンブレード部３３ａ、３３ｂを同位相とするが、図６に示すように、タービンブレード部３３ａとタービンブレード部３３ｂとにそれぞれ対応するタービンノズル２２２ａとタービンノズル２２２ｂとの間に、周方向に位相差を設けたものである。なお、タービンノズル２２２ａとタービンノズル２２２ｂとは、連通路２２５により繋がっている。
【００２７】
タービンブレード部３３に位相差を設ける代わりに、第４実施形態のようにタービンノズル２２２ａ、２２２ｂに位相差を設けることによっても、第３実施形態と同様に、主軸３０の回転に伴う振動を低減できる。
【００２８】
＜第５実施形態＞
図７に、第５実施形態によるスピンドル装置１５を示す。
スピンドル装置１５は、タービンノズル２２２ａ、２２２ｂを、タービン部２２の両端側に配置した。そうすることにより、スピンドル装置１５は、タービンブレード部３３ａの復路３３６、タービンブレード部３３ｂの復路３３６の双方を、タービン部２２の中心側に配置することができる。したがって、スピンドル装置１５は、第２〜第４実施形態のスピンドル装置１２〜１４が２つの排気路２２３ａ、２２３ｂを独立して設けていたのに対し、排気路２２３ａ、２２３ｂをまとめて１つの排気路２２４とすることができる。よって、第５実施形態によるスピンドル装置１５は、タービン部２２の構造をスピンドル装置１２〜１４に比べて簡易にすることができる。
なお、第１実施形態から第５実施形態は、本願発明における参考例である。
【００２９】
＜第６実施形態＞
図８に、第６実施形態によるスピンドル装置１６を示す。
スピンドル装置１６は、第３実施形態によるスピンドル装置１３に対し、タービンブレード部３３を２列設け、一方の列に属するタービンブレード部３３ａと、他方の列に属するタービンブレード部３３ｂとの間に位相差（phase difference）を周方向に設けている点は同様であるが、タービンノズル２２２は一方の列のタービンブレード部３３ａのみに設け、一方の列のタービンブレード部３３ａに供給した圧縮空気を、タービン収容部２２に設けたバイパス路２２６を介して他方の列のタービンブレード部３３ｂに送り込み、この他方の列のタービンブレード部３３ｂから排気する点が異なる。それ以外の構成は、第２実施形態によるスピンドル装置１２と同様であるため、スピンドル装置１２（１１）と同一の部材には同一の符号を付している。
【００３０】
タービン収容部２２及び閉塞部２３には、主軸３０の軸線の方向に延びる供給路２２７、２３７が形成されている。図９に示すように、供給路２２７、２３７は、円周方向の３箇所に等間隔で設けられており、供給路２２７と供給路２３７は、互いに連通している。供給路２３７には、外部の図示しない給気源から圧縮空気が送り込まれる。供給路２２７の先端は、主軸３３の軸線と直交する方向に延びるタービンノズル２２２に連通している。タービンノズル２２２の先端はタービン収容部２２の内周面において一方の列のタービンブレード部３３ａに向け開口している。タービンノズル２２２は、タービン収容部２２の周方向に均等に間隔をあけて３箇所に設けられている。
これらタービンノズル２２２は、一方の列のタービンブレード部３３ａにおいて、仕切り壁３３１に対し、他方の列のタービンブレード３３ｂに近接する側とは反対側にオフセットして設けられている。
【００３１】
閉塞部２３及びタービン収容部２２には、主軸３０の軸線の方向に延びる排気路２２８が形成されている。排気口２２８もまた、タービン収容部２２の周方向に均等に間隔をあけて３箇所に設けられている。排気路２２８は、他方の列のタービンブレード部３３ａにおいて、仕切り壁３３１に対し、一方の列のタービンブレード３３ａに近接する側とは反対側にオフセットして設けられている。
【００３２】
また、タービン収容部２２には、内周側に開口した溝状のバイパス路２２６が形成されている。バイパス路２２６は、タービン収容部２２の周方向に間隔を隔てて等間隔で複数が形成されている。ここで、バイパス路２２６と、タービンブレード部３３ａ、３３ｂとの設置間隔は同一とされている。
さらに、図１０に示すように、このバイパス路２２６は、一方の列のタービンブレード部３３ａと、他方の列のタービンブレード部３３ｂに跨るように形成されている。バイパス路２２６の一方の列のタービンブレード部３３ａ側の端部２２６ａは、一方の列のタービンブレード部３３ａにおいて、仕切り壁３３１に対し、他方の列のタービンブレード３３ｂに近接する側にオフセットした位置に対向している。バイパス路２２６の他方の列のタービンブレード部３３ｂ側の端部２２６ｂは、他方の列のタービンブレード部３３ｂにおいて、仕切り壁３３１に対し、一方の列のタービンブレード３３ａに近接する側にオフセットした位置に対向している。
このバイパス路２２６は、主軸３０の軸線に対して、予め定められた角度θをなして形成されている。つまり、バイパス路２２６は、主軸３０の軸線に対して平行ではない。この角度θは、一方の列のタービンブレード部３３ａと、他方の列のタービンブレード部３３ｂとの周方向の位相差にほぼ対応した角度に設定されている。
【００３３】
このようなスピンドル装置１６においては、外部の給気源から供給される圧縮空気は、供給路２２７、２３７を通ってタービンノズル２２２から一方の列のタービンブレード部３３ａに供給される。一方の列のタービンブレード部３３ａにおいては、仕切り壁３３１の一方の側から圧力受け面３３３に向けて圧縮空気が流れ、圧力受け面３３３においてその流れの向きが反転し、仕切り壁３３１の他方の側に流れる。そして、圧縮空気は、バイパス路２２６の端部２２６ａからバイパス路２２６を介し、他方の列のタービンブレード部３３ｂに供給される。他方の列のタービンブレード部３３ｂにおいては、仕切り壁３３１の一方の側から圧力受け面３３３に向けて圧縮空気が流れ、圧力受け面３３３においてその流れの向きが反転し、仕切り壁３３１の他方の側に流れる。そして、圧縮空気は、排気路２２８から、外部に排出される。
【００３４】
このようなスピンドル装置１６においては、タービンノズル２２２から吹き出した圧縮空気を、一方の列のタービンブレード部３３ａの圧力受け面３３３だけでなく、バイパス路２２６を介して他方の列のタービンブレード部３３ｂの圧力受け面３３３にも吹き付けることができる。これにより、より効率の良い主軸３０の駆動が行える。このとき、バイパス路２２６は傾斜しているため、他方の列のタービンブレード３３ｂの圧力受け面３３３に圧縮空気を吹き付けて回転力を生じさせることができる。
加えて、バイパス路２２６の端部２２６ａに対しては、一方の列のタービンブレード部３３ａの圧力受け面３３３で反転した圧縮空気が当たり、その反力をも主軸３０の駆動力とすることができる。
【００３５】
以上、第１〜第６実施形態を説明したが、本発明はこの形態に限定されるものでなく、往路と復路とを仕切る仕切り壁を設けるという本発明の趣旨を逸脱しない限り本発明の範疇に含まれる。また、本発明のスピンドル装置の用途は限定されず、工作機械、塗装機械、歯科用ハンドピースなど、エアタービン方式のスピンドル装置が用いられる装置に広く適用することができる。さらに、スピンドル装置は、主軸３０の外表面に、ＤＬＣ（Diamond Like Carbon）膜を耐摩耗性向上のために形成することができる。この場合、ＤＬＣ膜を形成しない箇所を主軸３０の周囲に等間隔で設け、主軸３０の金属地肌の光反射率とＤＬＣ膜の光反射率の違いを用いて、回転数を検知するセンサとしての機能をもたせることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明による第１実施形態のスピンドル装置を示す部分断面図である。
【図２】図１のＸ−Ｘ矢視断面図である。
【図３】図１のタービンブレード部近傍の拡大平面図である。
【図４】本発明による第２実施形態のスピンドル装置を示す部分断面図である。
【図５】本発明による第３実施形態のスピンドル装置を示す部分断面図である。
【図６】本発明による第４実施形態のスピンドル装置を示す横断面図である。
【図７】本発明による第５実施形態のスピンドル装置を示す部分断面図である。
【図８】本発明による第６実施形態のスピンドル装置を示す部分断面図である。
【図９】図８のＹ−Ｙ矢視断面図である。
【図１０】図８のタービンブレード部近傍の拡大図である。
【図１１】従来のスピンドル装置を示す部分断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１１，１２，１３，１４，１５、１６…スピンドル装置、
２０…ハウジング、２１…軸収容部、２２…タービン収容部、２２１、２２７、２３１、２３７…供給路、２２２…タービンノズル、２２３，２２４…排気路、２２５…連通路、２２６…バイパス路、２３…閉塞部、２３２…排気路、
３０…主軸、３１…軸部、３２…タービン部、３３，３３ａ，３３ｂ…タービンブレード部、３３１…仕切り壁、３３２…側面、３３３…圧力受け面、３３４…底面、
４０…第１軸受けスリーブ、４１…第１ジャーナル軸受け面、４２…第１フランジ部、４３…第１スラスト軸受け面、４４…第１軸受けノズル、
５０…第２軸受けスリーブ、５１…第２ジャーナル軸受け面、５２…第２フランジ部、５３…第２スラスト軸受け面、５４…第２軸受けノズル
【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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