(57)【要約】      （修正有）【課題】簡単な構成で、供給動力を低く抑えることが可能な空気軸受と、スピンドルユニットを安定して支持することができて供給動力を低く抑えることが可能なスピンドル装置とを提供する。【解決手段】スピンドルユニット１０を支持する空気軸受４０、５０を備えるスピンドル装置１００であって、空気軸受４０、５０は、軸線Ｌに沿って延設され、第１側面と、第２側面と、第１側面と第２側面との間に配置される少なくとも３つの空気案内通路ユニットとを備える中空本体４１、５１を備える。各空気案内通路ユニットは、放射状に延設される複数の空気案内穴を備える。いかなる２つの隣接する空気案内通路ユニット間の軸線方向距離も、３ｍｍ以上１０ｍｍ以下とする。各空気案内穴の最小径は０．１ｍｍ以下である。【選択図】図３
0003158709.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
スピンドルユニットと、該スピンドルユニットに袖状に設けられたハウジングと、前記スピンドルユニットと前記ハウジングとの間に配置されたモータと、該モータの側面に隣接する空気軸受とを備えるスピンドル装置に用いられる該空気軸受であって、
軸線に沿って延設され、前記スピンドルユニットを支持するための内周面と、該内周面の一端と直角をなすように接続される第１側面と、該第１側面に対向し、かつ前記内周面の他端と直角をなすように接続される第２側面と、前記第１側面と前記第２側面との間に、軸線方向に配置される少なくとも３つの空気案内通路ユニットと、該空気案内通路ユニットと流体が通過可能に各々連通する複数の連結穴とを備える中空本体を備え、前記空気案内通路ユニットの各々は、前記内周面から外側に向かって放射状に延設される複数の空気案内穴を備え、いかなる２つの隣接する前記空気案内通路ユニット間の軸線方向距離も、３ｍｍ以上１０ｍｍ以下であり、前記空気案内穴の各々は、最小径が０．１ｍｍ以下に形成されることを特徴とする空気軸受。
【請求項２】
前記第１側面と、前記空気案内通路ユニットのうち該第１側面に最も近い空気案内通路ユニットとの距離は、前記本体の前記スピンドルユニットを支持する部分の軸線方向高さの８分の１以上、５分の１以下に形成され、
前記第２側面と、前記空気案内通路ユニットのうち該第２側面に最も近い空気案内通路ユニットとの距離は、前記本体の前記スピンドルユニットを支持する部分の軸線方向高さの８分の１以上、５分の１以下に形成されることを特徴とする請求項１に記載の空気軸受。
【請求項３】
さらに、前記空気案内穴の各々に固定される複数の空気案内ノズルを備え、該空気案内ノズルの各々には、貫通穴が形成されるとともに、該空気案内ノズルの各々は、前記貫通穴を介して、大径部と、前記軸線に最も近い端部に配置される截頭円錐部と、前記大径部と前記截頭円錐部との間に接続され、前記大径部の径より小さい０．１ｍｍ以下の径を有する小径部とを備えることを特徴とする請求項２に記載の空気軸受。
【請求項４】
軸線に沿って延設され、前端と、後端と、中間部とを備えるスピンドルユニットと、
該スピンドルユニットに袖状に設けられたハウジングと、
該スピンドルユニットの前記前端と前記ハウジングとの間に配置される前方空気軸受と、
前記スピンドルユニットの前記後端と前記ハウジングとの間に配置される後方空気軸受とを備え、
前記前方及び後方空気軸受の各々は、軸線に沿って延設され、前記スピンドルユニットを支持するための内周面と、該内周面の一端と直角をなすように接続される第１側面と、該第１側面に対向し、かつ前記内周面の他端と直角をなすように接続される第２側面と、前記第１側面と前記第２側面との間に、軸線方向に配置される少なくとも３つの空気案内通路ユニットと、該空気案内通路ユニットと流体が通過可能に各々連通する複数の連結穴とを備える中空本体を備え、前記空気案内通路ユニットの各々は、前記内周面から外側に向かって放射状に延設される複数の空気案内穴を備え、いかなる２つの隣接する前記空気案内通路ユニットの軸線方向距離も、３ｍｍ以上１０ｍｍ以下であり、前記空気案内穴の各々は、最小径が０．１ｍｍ以下に形成されることを特徴とするスピンドル装置。
【請求項５】
前記前方及び後方空気軸受の各々において、
前記第１側面と、前記空気案内通路ユニットのうち該第１側面に最も近い空気案内通路ユニットとの距離は、前記本体の前記スピンドルユニットを支持する部分の軸線方向高さの８分の１以上、５分の１以下に形成され、
前記第２側面と、前記空気案内通路ユニットのうち該第２側面に最も近い空気案内通路ユニットとの距離は、前記本体の前記スピンドルユニットを支持する部分の軸線方向高さの８分の１以上、５分の１以下に形成される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】
前記前方及び後方空気軸受の各々は、さらに、前記空気案内穴の各々に固定される複数の空気案内ノズルを備え、該空気案内ノズルの各々には、貫通穴が形成されるとともに、該空気案内ノズルの各々は、前記貫通穴を介して、大径部と、前記軸線に最も近い端部に配置される截頭円錐部と、前記大径部と前記截頭円錐部との間に接続され、前記大径部の径より小さい０．１ｍｍ以下の径を有する小径部とを備えることを特徴とする請求項５に記載のスピンドル装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、加工機に関し、特に、空気軸受とスピンドル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１及び図２は、従来のスピンドル装置の一例として、特許文献１に開示される装置をを示し、このスピンドル装置は、シャフト１と、ハウジング２と、シャフト１とハウジング２との間に配置されたモータ３と、モータ３の前方に配置された前方空気軸受４と、モータ３の後方に配置された後方空気軸受５とを備える。
【０００３】
前方及び後方空気軸受４、５の各々は、２つの凹部４０１、５０１と、各々対応する凹部４０１、５０１の端部の輪郭を形成する壁４０３、５０３を貫通する複数の貫通穴４０２、５０２とを備える。これらの貫通穴４０２、５０２の存在によって、スピンドル装置は、所要圧力空気、すなわち供給動力を低減することができるという特徴を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】台湾特許第Ｉ２３０６４２号公報
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、前方空気軸受４の凹部４０１間の距離又は後方空気軸受５の凹部５０１間の距離を、壁４０３の貫通穴４０２間の距離又は壁５０３の貫通穴５０２間の距離よりも長くし過ぎると、シャフト１を支持する力の分配が不均一となり、シャフト１が回転している間のシャフト１の安定性に悪影響を及ぼすという問題があった。
【０００６】
そこで、本考案は、上記従来の技術における問題点に鑑みてなされたものであって、簡単な構成で、供給動力を低く抑えることが可能な空気軸受を提供することを目的とする。
【０００７】
また、本考案は、スピンドルユニットを安定して支持することができるとともに、供給動力を低く抑えることが可能な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】
【０００８】
上記目的を達成するため、本考案は、スピンドルユニットと、該スピンドルユニットに袖状に設けられたハウジングと、前記スピンドルユニットと前記ハウジングとの間に配置されたモータと、該モータの側面に隣接する空気軸受とを備えるスピンドル装置に用いられる該空気軸受であって、軸線に沿って延設され、前記スピンドルユニットを支持するための内周面と、該内周面の一端と直角をなすように接続される第１側面と、該第１側面に対向し、かつ前記内周面の他端と直角をなすように接続される第２側面と、前記第１側面と前記第２側面との間に、軸線方向に配置される少なくとも３つの空気案内通路ユニットと、該空気案内通路ユニットと流体が通過可能に各々連通する複数の連結穴とを備える中空本体を備え、前記空気案内通路ユニットの各々は、前記内周面から外側に向かって放射状に延設される複数の空気案内穴を備え、いかなる２つの隣接する前記空気案内通路ユニット間の軸線方向距離も、３ｍｍ以上１０ｍｍ以下であり、前記空気案内穴の各々は、最小径が０．１ｍｍ以下に形成されることを特徴とする。
【０００９】
そして、本考案によれば、２つの隣接する前記空気案内通路ユニット間の軸線方向距離をすべて３ｍｍ以上１０ｍｍ以下とし、空気案内穴の各々の最小径を０．１ｍｍ以下に形成したため、簡単な構成で、供給動力を低く抑えることが可能な空気軸受を提供することができる。
【００１０】
上記空気軸受において、前記第１側面と、前記空気案内通路ユニットのうち該第１側面に最も近い空気案内通路ユニットとの距離を、前記本体の前記スピンドルユニットを支持する部分の軸線方向高さの８分の１以上、５分の１以下に形成し、前記第２側面と、前記空気案内通路ユニットのうち該第２側面に最も近い空気案内通路ユニットとの距離を、前記本体の前記スピンドルユニットを支持する部分の軸線方向高さの８分の１以上、５分の１以下に形成することができる。
【００１１】
また、上記空気軸受に、さらに、前記空気案内穴の各々に固定される複数の空気案内ノズルを設け、該空気案内ノズルの各々に、貫通穴を形成するとともに、該空気案内ノズルの各々を、前記貫通穴を介して、大径部と、前記軸線に最も近い端部に配置される截頭円錐部と、前記大径部と前記截頭円錐部との間に接続され、前記大径部の径より小さい０．１ｍｍ以下の径を有する小径部とを備えるように構成することができる。
【００１２】
さらに、本発明は、スピンドル装置であって、軸線に沿って延設され、前端と、後端と、中間部とを備えるスピンドルユニットと、該スピンドルユニットに袖状に設けられたハウジングと、該スピンドルユニットの前記前端と前記ハウジングとの間に配置される前方空気軸受と、前記スピンドルユニットの前記後端と前記ハウジングとの間に配置される後方空気軸受とを備え、前記前方及び後方空気軸受の各々は、軸線に沿って延設され、前記スピンドルユニットを支持するための内周面と、該内周面の一端と直角をなすように接続される第１側面と、該第１側面に対向し、かつ前記内周面の他端と直角をなすように接続される第２側面と、前記第１側面と前記第２側面との間に、軸線方向に配置される少なくとも３つの空気案内通路ユニットと、該空気案内通路ユニットと流体が通過可能に各々連通する複数の連結穴とを備える中空本体を備え、前記空気案内通路ユニットの各々は、前記内周面から外側に向かって放射状に延設される複数の空気案内穴を備え、いかなる２つの隣接する前記空気案内通路ユニットの軸線方向距離も、３ｍｍ以上１０ｍｍ以下であり、前記空気案内穴の各々は、最小径が０．１ｍｍ以下に形成されることを特徴とする。
【００１３】
本発明によれば、２つの隣接する前記空気案内通路ユニット間の軸線方向距離をすべて３ｍｍ以上１０ｍｍ以下とし、空気案内穴の各々の最小径を０．１ｍｍ以下に形成したため、スピンドルユニットを安定して支持することができるとともに、供給動力を低く抑えることが可能なスピンドル装置を提供することができる。
【００１４】
上記スピンドル装置の前記前方及び後方空気軸受の各々において、前記第１側面と、前記空気案内通路ユニットのうち該第１側面に最も近い空気案内通路ユニットとの距離を、前記本体の前記スピンドルユニットを支持する部分の軸線方向高さの８分の１以上、５分の１以下に形成し、前記第２側面と、前記空気案内通路ユニットのうち該第２側面に最も近い空気案内通路ユニットとの距離を、前記本体の前記スピンドルユニットを支持する部分の軸線方向高さの８分の１以上、５分の１以下に形成することができる。
【００１５】
また、上記スピンドル装置の前記前方及び後方空気軸受の各々は、さらに、前記空気案内穴の各々に固定される複数の空気案内ノズルを備え、該空気案内ノズルの各々には、貫通穴が形成されるとともに、該空気案内ノズルの各々は、前記貫通穴を介して、大径部と、前記軸線に最も近い端部に配置される截頭円錐部と、前記大径部と前記截頭円錐部との間に接続され、前記大径部の径より小さい０．１ｍｍ以下の径を有する小径部とを備えることができる。
【考案の効果】
【００１６】
以上のように、本考案によれば、簡単な構成で、供給動力を低く抑えることが可能な空気軸受、及びスピンドルユニットを安定して支持することができるとともに、供給動力を低く抑えることが可能なスピンドル装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】特許文献１に記載の従来のスピンドル装置を示す部分断面斜視図である。
【図２】図１に記載のスピンドル装置の破断、部分断面斜視図である。
【図３】本考案にかかるスピンドル装置の一実施の形態を示す断面図である。
【図４】図３に記載のスピンドル装置の前方空気軸受を示す断面図である。
【図５】図３に記載のスピンドル装置の後方空気軸受を示す断面図である。
【図６】前方又は後方軸受を示す概略破断断面図である。
【図７】改良した前方及び後方空気軸受を示す概略断面図である。
【考案を実施するための形態】
【００１８】
次に、本考案を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。尚、以下の説明全体において、類似の構成要素及び構造に対して同一の参照番号を付している。
【００１９】
図３は、本考案にかかるスピンドル装置の一実施の形態を示し、このスピンドル装置１００は、スピンドルユニット１０と、スピンドルユニット１０に袖状に設けられたハウジング２０と、スピンドルユニット１０とハウジング２０との間に配置されたモータ３０と、モータ３０の前方に設けられた前方空気軸受４０と、モータ３０の後方に設けられた後方空気軸受５０と、後方空気軸受５０の後方に設けられたスラスト空気軸受６０と、スラスト空気軸受６０の後方に設けられた頭座ユニット７０とを備える。
【００２０】
スピンドルユニット１０は、軸線Ｌに沿って延設され、前端１１と、後端１２と、前端１１と後端１２との間に配置された中間部１３と、後端１２から外側に放射状に延設された位置決めディスク１４とを備える。
【００２１】
ハウジング２０は、軸線方向に延設された空気案内通路２１を備える。また、モータ３０は、スピンドルユニット１０を駆動して回転させるため、スピンドルユニット１０の中間部１３とハウジング２０との間に配置される。
【００２２】
さらに、前方空気軸受４０は、スピンドルユニット１０の前端１１とハウジング２０との間に配置され、図４及び図６に示すように、中空本体（以下、「本体」という）４１と、本体４１に固定された複数の空気案内ノズル４２とを備える。
【００２３】
本体４１は、軸線Ｌに沿って延設され、スピンドルユニット１０の前端１１を支持するための内周面４１６と、内周面４１６の一端と直角をなすように接続される第１側面４１１と、第１側面４１１に対向し、かつ内周面４１６の他端と直角をなすように接続される第２側面４１２と、第１側面４１１と第２側面４１２との間に軸線方向に等間隔に配置される複数の空気案内通路ユニット４１３と、空気案内通路ユニット４１３と流体が通過可能に連通する、軸線方向に延設された複数の連結穴４１４とを備える。尚、第２側面４１２は、モータ３０に隣接している。
【００２４】
本実施の形態においては、３つの空気案内通路ユニット４１３と、等角度間隔で配置される１０の連結穴４１４とを設けている。各空気案内通路ユニット４１３は、等角度間隔で配置され、かつ内周面４１６から外側に向かって放射状に延設される１０の空気案内穴４１５を備える。
【００２５】
隣接するいかなる２つの空気案内通路ユニット４１３の間の軸線方向の距離ｄも、３ｍｍ以上１０ｍｍ以下である。また、第１側面４１１と、この第１側面４１１に最も近い空気案内通路ユニット４１３との距離Ｄ、又は第２側面４１２と、この第２側面４１２に最も近い空気案内通路ユニット４１３との距離Ｄは、本体４１のスピンドルユニット１０を支持する部分の軸線方向高さＨ１の８分の１以上、５分の１以下に形成される。
【００２６】
空気案内ノズル４２は、本体４１の空気案内穴４１５の各々に固定される。各空気案内ノズル４２には、貫通穴４２１が形成されるとともに、各空気案内ノズル４２は、貫通穴４２１を介して、大径部４２２と、貫通穴４２１の軸線Ｌに最も近い端部に配置される截頭円錐部４２３と、大径部４２２と截頭円錐部４２３との間に接続され、大径部４２２の径より小さい０．１ｍｍ以下の径を有する小径部４２４とを備える。
【００２７】
図３に戻り、後方空気軸受５０は、スピンドルユニット１０の後端１２とハウジング２０との間に配置され、図５に示すように、中空本体（以下、「本体」という）５１と、本体５１内に固定された複数の空気案内ノズル５２とを備える。
【００２８】
本体５１は、軸線Ｌに沿って延設され、スピンドルユニット１０の後端１２を支持するための内周面５１６と、内周面５１６の一端と直角をなすように接続される第１側面５１１と、第１側面５１１に対向し、かつ内周面５１６の他端と直角をなすように接続される第２側面５１２と、第１側面５１１と第２側面５１２との間に、軸線方向に配置される複数の空気案内通路ユニット５１３と、空気案内通路ユニット５１３と流体が通過可能に連通する、軸線方向に延設された複数の連結穴５１４とを備える。尚、第２側面５１２は、モータ３０に隣接している。
【００２９】
本実施の形態においては、３つの空気案内通路ユニット５１３と、等角度間隔で配置される１０の連結穴５１４とを設けている。各空気案内通路ユニット５１３は、等角度間隔で配置され、かつ内周面５１６から外側に向かって放射状に延設される１０の空気案内穴５１５を備える。
【００３０】
隣接するいかなる２つの空気案内通路ユニット５１３の間の軸線方向の距離ｄも、３ｍｍ以上１０ｍｍ以下である。また、第１側面５１１と、この第１側面５１１に最も近い空気案内通路ユニット５１３との距離Ｄ、又は第２側面５１２と、この第２側面５１２に最も近い空気案内通路ユニット５１３との距離Ｄは、本体５１のスピンドルユニット１０を支持する部分の軸線方向高さＨ２の８分の１以上、５分の１以下に形成される。
【００３１】
空気案内ノズル５２は、本体５１の空気案内穴５１５の各々に固定される。図６に示すように、各空気案内ノズル５２には、貫通穴５２１が形成されるとともに、各空気案内ノズル５２は、貫通穴５２１を介して、大径部５２２と、貫通穴５２１の軸線Ｌに最も近い端部に配置される截頭円錐部５２３と、大径部５２２と截頭円錐部５２３との間に接続され、大径部５２２の径より小さい０．１ｍｍ以下の径を有する小径部５２４とを備える。
【００３２】
図４及び図５に示すように、前方及び後方空気軸受４０、５０の各々の３つの空気案内通路ユニット４１３、５１３は、必ずしも等間隔に配置する必要はなく、空気案内ノズル４２、５２は、必ずしも設ける必要はない。空気案内ノズル４２、５２を省く場合には、小径部４２４、５２４（図６参照）は、各々空気案内穴４１５、５１５の一部となる。
【００３３】
図３に戻り、スラスト空気軸受６０は、位置決めディスク１４の後側に配置され、空気案内通路２１と流体が通過可能に連通する案内穴６１が形成される。
【００３４】
頭座ユニット７０は、スラスト空気軸受６０内に流すための圧縮空気を案内する２つの空気流入路７１を備える。圧縮空気の一部は、空気流入路７１から、空気案内通路２１を介して前方及び後方空気軸受４０、５０に流入する。
【００３５】
前方及び後方空気軸受４０、５０の各々において、隣接するいずれの２つの空気案内通路ユニット４１３、５１３（図４及び図５参照）間の距離も適切な距離範囲にあるため、スピンドルユニット１０に対する支持力を均一に分布させることができ、それによって、スピンドルユニット１０が回転している際のスピンドルユニット１０の安定性を高めることができる。
【００３６】
さらに、小径部４２４、５２４（図６参照）の径が十分に小さいため、圧縮空気の所要量を大幅に低減し、消費動力を低く抑えることができる。
【００３７】
図７は、前方及び後方空気軸受４０、５０の改変例を示す。改変された前方及び後方空気軸受４０、５０の各々の空気案内通路ユニット４１３、５１３の数は、４つに増加している。
【符号の説明】
【００３８】
１０  スピンドルユニット
１１  前端
１２  後端
１３  中間部
１４  位置決めディスク
２０  ハウジング
２１  空気案内通路
３０  モータ
４０  前方空気軸受
４１  中空本体
４１１  第１側面
４１２  第２側面
４１３  空気案内通路ユニット
４１４  連結穴
４１５  空気案内穴
４１６  内周面
４２  空気案内ノズル
４２１  貫通穴
４２２  大径部
４２３  截頭円錐部
４２４  小径部
５０  後方空気軸受
５１  中空本体
５１１  第１側面
５１２  第２側面
５１３  空気案内通路ユニット
５１４  連結穴
５１５  空気案内穴
５１６  内周面
５２  空気案内ノズル
５２１  貫通穴
５２２  大径部
５２３  截頭円錐部
５２４  小径部
６０  スラスト空気軸受
６１  案内穴
７０  頭座ユニット
７１  空気流入路
【図１】
0003158709.tif 000003
【図２】
0003158709.tif 000004
【図３】
0003158709.tif 000005
【図４】
0003158709.tif 000006
【図５】
0003158709.tif 000007
【図６】
0003158709.tif 000008
【図７】
0003158709.tif 000009