(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
主軸の外周に設けられた複数の凹部に、この凹部と対向するハウジングの部位に配設された複数のタービンノズルから圧縮空気を吹き付けて主軸を回転させるエアタービンスピンドルにおいて、
前記タービンノズルとは逆向きで複数のブレーキノズルを主軸に設け、そのブレーキノズルと連通するブレーキ給気口を前記ハウジングに設けたことを特徴とするエアタービンスピンドル。
【請求項２】
前記主軸の外径面とジャーナル軸受隙間をもって対向するジャーナル軸受面と、主軸のスラスト板の端面にスラスト軸受隙間をもって対向するスラスト軸受面とにそれぞれ開口した複数の軸受ノズルを有するハウジングを具備し、各軸受ノズルから軸受隙間に圧縮空気を流入させて主軸を非接触支持することを特徴とする請求項１に記載のエアタービンスピンドル。
【請求項３】
前記ブレーキノズルを主軸に設けた凹部の近傍に配置したことを特徴とする請求項１又は２に記載のエアタービンスピンドル。
【請求項４】
前記ブレーキノズルに対向する部位に、そのブレーキノズルから噴出される圧縮空気の吹き付け力を受ける面を形成したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のエアタービンスピンドル。
【請求項５】
前記主軸に圧力室を設け、その圧力室を介してブレーキノズルとブレーキ給気口とを連通させたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のエアタービンスピンドル。
【請求項６】
前記圧力室を主軸のスラスト板に設け、そのスラスト板の両端面にそれぞれ形成されたスラスト軸受部のうち、前記圧力室がブレーキ給気口に連通する側と反対側に位置するスラスト軸受部の負荷容量を増大させる手段、あるいは、ブレーキ用圧縮空気によって主軸が受ける軸方向力を低減する手段のうち少なくともいずれか一方を設けたことを特徴とする請求項５に記載のエアタービンスピンドル。
【請求項７】
前記ブレーキ用圧縮空気によって主軸が受ける軸方向力を低減する手段は、前記圧力室がブレーキ給気口と連通する側に位置するスラスト軸受部とブレーキ給気口との間に設けられた大気開放用の排気通路であることを特徴とする請求項６に記載のエアタービンスピンドル。
【請求項８】
前記圧力室と、ハウジングのブレーキ給気口との間に、圧力室からの圧縮空気の漏れを防止するシール機構を設けたことを特徴とする請求項５乃至７のいずれかに記載のエアタービンスピンドル。
【請求項９】
前記シール機構は、前記主軸とハウジング間に形成された隙間シールであることを特徴とする請求項８に記載のエアタービンスピンドル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はエアタービンスピンドルに関し、例えば、穴加工機、精密加工機、静電塗装機などに組み込まれ、主軸を静圧空気軸受で非接触支持するエアタービンスピンドルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１１及び図１２は、静圧空気軸受で主軸を支持した構造を有する従来のスピンドルの一例を示す。このスピンドルは、エアタービン駆動方式、すなわち、主軸１のスラスト板２ｂの外周に設けられた複数の凹部３に、それら凹部３と対向する部位に配設されたタービンノズル４から圧縮空気を吹き付けることにより主軸１を回転させる方式のものである。
【０００３】
主軸１は、軸部２ａとその端部に設けられたスラスト板２ｂとからなり、後述のジャーナル軸受部及びスラスト軸受部によりハウジング８に対して回転自在に支持されている。ハウジング８は、ほぼ円筒状の第１ハウジング部８ａと、その端部に一体に結合された円形蓋状の第２ハウジング部８ｂと、前記第１ハウジング部８ａの内径に固着された軸受スリーブ９と、前記第２ハウジング部８ｂの内端面に固着された軸受板１８とで構成されている。
【０００４】
第１ハウジング部８ａの内径には、焼嵌め、圧入又は接着などの適宜の手段により軸受スリーブ９が固定されている。この軸受スリーブ９には、主軸１の軸部２ａの外径面と微小なジャーナル軸受隙間１０を介して対向するジャーナル軸受面１１を有するジャーナル軸受部１２が形成され、スラスト板２ｂの端面と微小なスラスト軸受隙間１３を介して対向するスラスト軸受面１４を有するスラスト軸受部１５が形成されている。また、軸受スリーブ９には、ジャーナル軸受面１１及びスラスト軸受面１４に開口した複数の微細な軸受ノズル１６，１７が配設されている。
【０００５】
第２ハウジング部８ｂの内端面には、焼嵌め、圧入又は接着などの適宜の手段により軸受板１８が固着されている。この軸受板１８には、スラスト板２ｂの端面と微小なスラスト軸受隙間１９を介して対向するスラスト軸受面２０を有するスラスト軸受部２１が形成されている。また、軸受板１８には、スラスト軸受面２０に開口した複数の微細な軸受ノズル２２が配設されている。
【０００６】
また、第１ハウジング部８ａの端部内径には、焼嵌め、圧入又は接着などの適宜の手段により固定リング２３が固着されている。この固定リング２３には、スラスト板２ｂの各凹部３と対向する部位で複数のタービンノズル４が貫通形成されている。各タービンノズル４は、固定リング２３の外周に沿ってほぼ接線方向に開口し、第１ハウジング部８ａに形成された環状溝６を介してタービン給気口５と連通している。また、固定リング２３には、正回転中の主軸１にブレーキ力を付与するためのブレーキノズル２４が設けられ、そのブレーキノズル２４は、給気通路２５を介して第２ハウジング部８ｂに形成されたブレーキ給気口２６と連通している。
【０００７】
軸受スリーブ９及び軸受板１８の各軸受ノズル１６，１７，２２からジャーナル軸受隙間１０及びスラスト軸受隙間１３，１９に流入する圧縮空気によって、主軸１のラジアル方向及びスラスト方向の変位が規制される。ジャーナル軸受隙間１０及びスラスト軸受隙間１３，１９に流入した圧縮空気は、主軸１の軸部２ａの端部から直接にハウジング外部へ排出されると共に固定リング２３の凹陥部２７を介して排気口２８からも排出される。
【０００８】
主軸１の正回転時には、タービン給気口５から供給された圧縮空気は、環状溝６を経由して固定リング２３のタービンノズル４からスラスト板２ｂの凹部３に向かって噴出される。凹部３は、タービンノズル４と対向する位置で、そのタービンノズル４が開口するほぼ接線方向と直角をなす半径方向の壁面７を有する。噴出された圧縮空気は、凹部３の半径方向の壁面７に吹き付けられて主軸１に回転力を付与し、排気口２８からハウジング外部へ排出される。
【０００９】
主軸１のブレーキ時には、ブレーキ給気口２６から供給される圧縮空気が、給気通路２５を経由してブレーキノズル２４から正回転中のスラスト板２ｂの凹部３に向かって噴出される。この噴出された圧縮空気は、凹部３の半径方向の壁面７と直交する壁面２９に吹き付けられて主軸１にブレーキ力を付与し、排気口２８からハウジング外部へ排出される。なお、この時、主軸１を正回転させる圧縮空気の供給は遮断されている。
【００１０】
図１３及び図１４は、従来のエアタービンスピンドルの他例を示す。このエアタービンスピンドルの基本構成は、図１１及び図１２のスピンドルと同一であるため、同一部分には同一参照符号を付して重複説明は省略する。
【００１１】
このエアタービンスピンドルは、スラスト板２ｂの外周に正回転用凹部３とブレーキ用凹部３０とを軸方向二列に並設し、固定リング２３の凹部３と対向する部位にほぼ接線方向に開口したタービンノズル４を設け、固定リング２３の凹部３０と対向する部位に、前記タービンノズル４と反対向きでほぼ接線方向に開口したブレーキノズル３１を設けている。
【００１２】
主軸１の正回転時には、タービン給気口５から供給された圧縮空気は、環状溝６を経由して固定リング２３のタービンノズル４からスラスト板２ｂの凹部３に向かって噴出される。この噴出された圧縮空気は、凹部３の半径方向の壁面７に吹き付けられて主軸１に回転力を付与し、排気口２８からハウジング外部へ排出される。
【００１３】
主軸１のブレーキ時には、主軸１を正回転させる圧縮空気は遮断された状態で、ブレーキ給気口３２から供給される圧縮空気が、環状溝３３を経由してブレーキノズル３１から正回転中のスラスト板２ｂの凹部３０に向かって噴出される。この噴出された圧縮空気は、凹部３０の半径方向の壁面３４に吹き付けられて主軸１にブレーキ力を付与し、排気口２８からハウジング外部へ排出される。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述した図１１及び図１２のエアタービンスピンドルでは、主軸１の正回転用として固定リング２３に設けた凹部３を、ブレーキ時にも利用している。すなわち、ブレーキノズル２４から噴出された圧縮空気が凹部３の半径方向の壁面７と直交する壁面２９に吹き付けられる。このとき、圧縮空気の噴出方向と、その圧縮空気が吹き付けられる壁面２９とのなす角度が小さいため、ブレーキ性能を発揮させる上で効率が悪いという問題があった。
【００１５】
また、固定リング２３では、ブレーキノズル２４をタービンノズル４と同一面内で形成しなければならない構造上、ブレーキノズル２４をタービンノズル４と干渉しない位置に設ける必要があり、ブレーキノズル数を十分に確保することが困難であった。これら問題点のため、前記エアタービンスピンドルでは、強いブレーキ力を付与することが困難であった。
【００１６】
これに対して、図１３及び図１４に示すエアタービンスピンドルでは、スラスト板２ｂの外周に正回転用凹部３とブレーキ用凹部３０とを並設し、タービンノズル４とブレーキノズル３１とから供給される圧縮空気をそれぞれの凹部３と３０に別々に噴出する構造としているため、ブレーキ性能を発揮させる上で効率がよく、ブレーキノズル３１を配置する上でタービンノズル４との干渉を考慮する必要もないので、強いブレーキ力を付与することができる。
【００１７】
しかしながら、このエアタービンスピンドルでは、スラスト板２ｂに設けたブレーキ用凹部３０の半径方向の壁面３４が、正回転用凹部３の半径方向の壁面７と反対方向に向いた構造となっているため、主軸１の正回転時、ブレーキ用凹部３０の半径方向の壁面３４が抵抗となって正回転時の効率を低下させることになるという問題がある。
【００１８】
そこで、本発明は前記問題点に鑑みて提案されたもので、その目的とするところは、主軸の正回転時の効率を低下させることなく、強いブレーキ力を確保することができるエアタービンスピンドルを提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するための技術的手段として、本発明は、主軸の外周に設けられた複数の凹部に、この凹部と対向するハウジングの部位に配設された複数のタービンノズルから圧縮空気を吹き付けて主軸を回転させるエアタービンスピンドルにおいて、前記タービンノズルとは逆向きで複数のブレーキノズルを主軸に設け、そのブレーキノズルと連通するブレーキ給気口を前記ハウジングに設けたことを特徴とする。
【００２０】
本発明では、ブレーキノズルを主軸に設け、その主軸外周のブレーキノズルから正回転と逆方向に圧縮空気を噴出することによりブレーキ性能を発揮させる。これにより、ブレーキノズルを配置する上でタービンノズルとの干渉を考慮する必要もないので、強いブレーキ力を付与することができ、また、回転する主軸に凹部を設けた構造のものと比較して、主軸の正回転時の抵抗が小さい構造を実現できる。
【００２１】
本発明は、前記主軸の外径面とジャーナル軸受隙間をもって対向するジャーナル軸受面と、主軸のスラスト板の端面にスラスト軸受隙間をもって対向するスラスト軸受面とにそれぞれ開口した複数の軸受ノズルを有するハウジングを具備し、各軸受ノズルから軸受隙間に圧縮空気を流入させて主軸を非接触支持する静圧空気軸受に適用可能である。
【００２２】
なお、本発明では、▲１▼ブレーキノズルを主軸に設けた凹部の近傍に配置した構造、▲２▼ブレーキノズルに対向する部位に、そのブレーキノズルから噴出される圧縮空気の吹き付け力を受ける面、例えば固定翼の端面を含むような凹凸を形成した構造、▲３▼主軸に圧力室を設け、その圧力室を介してブレーキノズルとブレーキ給気口とを連通させた構造、▲４▼圧力室を主軸のスラスト板に設け、そのスラスト板の両端面にそれぞれ形成されたスラスト軸受部のうち、前記圧力室がブレーキ給気口に連通する側と反対側に位置するスラスト軸受部の負荷容量を増大させる手段を設けた構造、あるいは、ブレーキ用圧縮空気によって主軸が受ける軸方向力を低減する手段を設けた構造、さらにはその両手段を設けた構造とすることが望ましく、前記▲３▼▲４▼において、主軸の圧力室と、軸受ハウジングのブレーキ給気口との間に、圧力室からの圧縮空気の漏れを防止するシール機構を設けた構造や、シール機構が主軸とハウジング間に形成された隙間シールである構造とすることが好ましい。また、前記▲４▼において、主軸が受ける軸方向力を低減する手段しては、前記圧力室がブレーキ給気口と連通する側に位置するスラスト軸受部とブレーキ給気口との間に大気開放用の排気通路を設ける構造が好適である。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本発明に係るエアタービンスピンドルの実施形態を以下に詳述する。
【００２４】
図１及び図２（ａ）（ｂ）は、静圧空気軸受で主軸を支持した構造を有する本発明の第１の実施形態を示す。この第１の実施形態のエアタービンスピンドルは、主軸４１のスラスト板４２ｂの外周に設けられた複数の凹部４３に、それら凹部４３と対向する部位に配設されたタービンノズル４４から圧縮空気を吹き付けることにより主軸４１を回転させるものである。
【００２５】
主軸４１は、軸部４２ａとその端部に設けられたスラスト板４２ｂとからなり、後述のジャーナル軸受部及びスラスト軸受部によりハウジング４８に対して回転自在に支持されている。ハウジング４８は、ほぼ円筒状の第１ハウジング部４８ａと、その第１ハウジング部４８ａの端部に一体に結合された円形蓋状の第２ハウジング部４８ｂと、前記第１ハウジング部４８ａの内径に固着された軸受スリーブ４９と、前記第２ハウジング部４８ｂの内端面に固着された軸受板５８とで構成されている。
【００２６】
第１ハウジング部４８ａの内径には、焼嵌め、圧入又は接着などの適宜の手段により軸受スリーブ４９が固定されている。この軸受スリーブ４９には、主軸４１の軸部４２ａの外径面と微小なジャーナル軸受隙間５０を介して対向するジャーナル軸受面５１を有するジャーナル軸受部５２が形成され、スラスト板４２ｂの端面と微小なスラスト軸受隙間５３を介して対向するスラスト軸受面５４を有するスラスト軸受部５５が形成されている。また、軸受スリーブ４９には、ジャーナル軸受面５１及びスラスト軸受面５４に開口した複数の微細な軸受ノズル５６，５７が配設されている。
【００２７】
第２ハウジング部４８ｂの内端面には、焼嵌め、圧入又は接着などの適宜の手段により軸受板５８が固着されている。この軸受板５８には、スラスト板４２ｂの端面と微小なスラスト軸受隙間５９を介して対向するスラスト軸受面６０を有するスラスト軸受部６１が形成されている。また、軸受板５８には、スラスト軸受面６０に開口した複数の微細な軸受ノズル６２が配設されている。
【００２８】
また、第１ハウジング部４８ａの端部内径には、焼嵌め、圧入又は接着などの適宜の手段により固定リング６３が固着されている。この固定リング６３には、スラスト板４２ｂの各凹部４３と対向する部位で複数のタービンノズル４４が貫通形成されている。このタービンノズル４４は、固定リング６３の外周に沿ってほぼ接線方向に開口し、第１ハウジング部４８ａに形成された環状溝４６を介してタービン給気口４５と連通している。
【００２９】
一方、スラスト板４２ｂの端面には、圧力室となる環状溝６４が形成され、この環状溝６４からスラスト板４２ｂの外周方向で前記タービンノズル４４と反対向きに、正回転中の主軸４１にブレーキ力を付与するための複数のブレーキノズル６５が貫通形成されている。そのブレーキノズル６５は、スラスト板４２ｂの外周に沿ってほぼ接線方向に開口し、環状溝６４を介して第２ハウジング部４８ｂに形成されたブレーキ給気口６６と連通している。また、前述した固定リング６３には、ブレーキノズル６５と対向する部位に、ブレーキ効果を高めるための固定翼６７が配設されている。この固定翼６７は、前記ブレーキノズル６５と対向する位置で、そのブレーキノズル６５が開口するほぼ接線方向と直角をなす端面６９を有する。
【００３０】
ここで、環状溝６４の両側には、環状溝６４からの圧縮空気の漏れを防止するシール機構として、微小な隙間からなる隙間シール６８が形成され、その隙間の流路抵抗によって環状溝６４の内部が高圧に保持される。この隙間シール６８は、スラスト軸受面６０と同時加工で形成できるので、そのスラスト軸受面６０と同一面に形成することが望ましい。また、隙間シール６８は非接触なので、エアタービンスピンドルの場合、高速、高精度などの特性を低下させることなく、特に好適なシール構造である。
【００３１】
軸受スリーブ４９及び軸受板５８の各軸受ノズル５６，５７，６２からジャーナル軸受隙間５０及びスラスト軸受隙間５３，５９に流入する圧縮空気によって、主軸４１のラジアル方向及びスラスト方向の変位が規制される。ジャーナル軸受隙間５０及びスラスト軸受隙間５３，５９に流入した圧縮空気は、軸部４２ａの端部から直接にハウジング外部へ排出されると共に排気口５８からも排出される。
【００３２】
主軸４１の正回転時には、タービン給気口４５から供給された圧縮空気は、環状溝４６を経由して固定リング６３のタービンノズル４４からスラスト板４２ｂの凹部４３に向かって噴出される。凹部４３は、タービンノズル４４と対向する位置で、そのタービンノズル４４が開口するほぼ接線方向と直角をなす半径方向の壁面４７を有する。噴出された圧縮空気は、凹部４３の半径方向の壁面４７に吹き付けられて主軸４１に回転力を付与し、排気口５８からハウジング外部へ排出される。
【００３３】
一方、主軸４１のブレーキ時には、ブレーキ給気口６６から供給される圧縮空気が、環状溝６４を経由してブレーキノズル６５から正回転と逆方向に噴出されて主軸４１にブレーキ力を付与する。その噴出された圧縮空気は、固定リング６３の固定翼６７の端面６９に吹き付けられてさらにブレーキ効果が高められ、固定リング６３の円周溝７０及び排気穴７１を経由して排気口５８からハウジング外部へ排出される。なお、この時、主軸４１を正回転させる圧縮空気の供給は遮断されている。
【００３４】
この第１の実施形態では、正回転用として必要なタービンノズル数に合わせて、空間効率上、同数の排気穴７１、排気口５８及びブレーキ用として同数の固定翼６７が設けられ、ブレーキノズル６５は、十分な性能が得られる範囲で固定翼６７の数と互いに素であるように設定され、これにより、振動の抑制などの効果を発揮する。また、この実施形態では、スラスト板４２ｂの一方の端面側からブレーキ用の圧縮空気を供給するようにしているが、本発明はこれに限定されることなく、スラスト板４２ｂの他方の端面側、又は軸部４２ａの外周面側から供給する構造も可能である。この第１の実施形態のエアタービンスピンドルは、短時間での加減速が要求される静電塗装用などの用途に適している。
【００３５】
図３及び図４（ａ）（ｂ）は、本発明の第２の実施形態を示し、その基本構成は、前述した第１の実施形態〔図１及び図２（ａ）（ｂ）〕と同一であるため、同一部分には同一参照符号を付して重複説明は省略する。第１の実施形態と相違する点は、固定翼６７がない点のみである。このように固定翼６７がなくても、主軸４１のブレーキ時、ブレーキ給気口６６から供給される圧縮空気が、環状溝６４を経由してブレーキノズル６５から正回転と逆方向に噴出されて主軸４１にブレーキ力が付与される。
【００３６】
図５及び図６は本発明の第３の実施形態を示し、第１の実施形態と同一部分には同一参照符号を付して重複説明は省略する。この第３の実施形態では、主軸４１のスラスト板４２ｂの端面にその端面側に開口する圧力室７２を設け、この圧力室７２から主軸４１の軸部４２ａの外周方向でタービンノズル４４と反対向きに、正回転中の主軸４１にブレーキ力を付与するための複数のブレーキノズル７３が貫通形成されている。ブレーキノズル７３は、圧力室７２を介して第２ハウジング部４８ｂに形成されたブレーキ給気口７４と連通している。第１、第２の実施形態の場合と同様、前記圧力室７２の周囲には微小な隙間からなる隙間シール６８が形成され、圧力室７２の内部が高圧に保持される。
【００３７】
主軸４１のブレーキ時には、ブレーキ給気口７４から供給される圧縮空気が、圧力室７２を経由してブレーキノズル７３から正回転と逆方向に噴出されて主軸４１にブレーキ力を付与する。その噴出された圧縮空気は、軸受スリーブ４９に設けられた排気口７６を経由して第１ハウジング部４８ａの排気口５８からハウジング外部へ排出される。なお、この時、主軸４１を正回転させる圧縮空気の供給は遮断されている。
【００３８】
この第３の実施形態では、ブレーキ用の固定翼６７が設けられていないが、軸受スリーブ４９のブレーキノズル７３と対向する部位に、ブレーキノズル７３から噴出される圧縮空気の吹き付け力を受ける面を形成した構造、例えば第１の実施形態における固定翼６７と同一の機能を発揮するような凹凸を設けるようにしてもよい。また、ブレーキノズル７３を形成する位置は、第３の実施形態以外、例えば、主軸４１の軸方向中央など任意の位置であってもよい。
【００３９】
図７及び図８は本発明の第４の実施形態を示し、第３の実施形態と同一部分には同一参照符号を付して重複説明は省略する。この第４の実施形態のスピンドルは、ブレーキ用圧縮空気を主軸４１にその半径方向から供給する構造を具備する。すなわち、主軸４１の内部に圧力室７７を設け、この圧力室７７から主軸４１の軸部４２ａの外周方向でタービンノズル４４と反対向きに、正回転中の主軸４１にブレーキ力を付与するための複数のブレーキノズル７３が貫通形成されている。
【００４０】
主軸４１には前記圧力室７７と連通するブレーキ給気穴７８を開口させると共に、軸受スリーブ４９の内径面には環状溝７９を形成する。ブレーキノズル７３は、圧力室７７、ブレーキ給気穴７８及び環状溝７９を介して第１ハウジング部４８ａのブレーキ給気口８０と連通している。ブレーキ給気口８０を形成する位置は、半径方向であれば主軸４１の軸部４２ａの任意位置でよい。第１〜第３の実施形態の場合と同様、前記環状溝７９の両側には微小な隙間からなる隙間シール８１が形成され、圧力室７７の内部が高圧に保持される。
【００４１】
主軸４１のブレーキ時には、ブレーキ給気口８０から供給された圧縮空気は、環状溝７９、ブレーキ給気穴７８を経由して圧力室７７に導入され、ブレーキノズル７３から正回転と逆方向に噴出されて主軸４１にブレーキ力を付与する。その噴出された圧縮空気は、軸受スリーブ４９の排気口７６を経由して第１ハウジング部４８ａの排気口５８からハウジング外部へ排出される。なお、この時、主軸４１を正回転させる圧縮空気の供給は遮断されている。
【００４２】
なお、前述した第１〜第３の実施形態では、軸方向からブレーキ用の圧縮空気を供給する構造としていることから、その圧縮空気により主軸４１が軸方向力を受けることがある。エアタービンスピンドルの仕様上、この軸方向力による影響が無視できないような場合には、第４の実施形態のように半径方向からブレーキ用の圧縮空気を供給する構造が好適である。
【００４３】
また、第１〜第３の実施形態の場合であっても、ブレーキ用の圧縮空気が供給されるスラスト軸受部６１と反対側に位置するスラスト軸受部５５を負荷容量の大きい設計とすることにより、軸方向力に対抗してスラスト軸受部５５での接触、摩耗などの影響を抑制することができる。このスラスト軸受部５５の負荷容量を大きくする設計としては、例えば、▲１▼スラスト軸受部６１に比べてスラスト軸受部５５の面積を大きくする、▲２▼軸受ノズル５７の内径を大きくする、▲３▼軸受ノズル５７の個数を多くする、▲４▼スラスト軸受部５５のスラスト軸受面５４のみに軸受ノズル５７を相互に連通する浅い溝を設ける等の手段がある。
【００４４】
さらに、軸方向力を小さくすることによってもスラスト軸受部５５での接触、摩耗などの影響を抑制することができる。軸方向力を小さくする設計としては、環状溝６４がブレーキ給気口６６と連通する側に位置するスラスト軸受部６１とブレーキ給気口６６との間に大気開放用の排気通路を設ける構造とすることができる。
【００４５】
具体的には、主軸４１が受ける軸方向力を小さくする手段を第１の実施形態（図１参照）のエアタービンスピンドルに設けた場合を図９に示す。図１と同一部分には同一参照符号を付して重複説明は省略する。なお、この軸方向力を小さくする手段は、図３および図４（ａ）（ｂ）に示す第２の実施形態、図５および図６に示す第３の実施形態にも同様に設けることが可能である。
【００４６】
図９に示すエアタービンスピンドルにおいて、スラスト軸受部６１のスラスト軸受隙間５９に開口する排気用円周溝８２とこの円周溝８２に連通する排気口８３とからなる大気開放用の排気通路８４を第２ハウジング部４８ｂに設ける。この大気開放用の排気通路８４は、スラスト軸受部６１と隙間シール６８との間、スラスト軸受部６１の軸受ノズル６２とブレーキ給気口６６との間に配設する必要がある。
【００４７】
主軸４１のブレーキ時には、ブレーキ給気口６６から圧縮空気が環状溝６４に流入し、隙間シール６８により環状溝６４の内部が高圧になる。この環状溝６４の内外周両側に形成された隙間シール６８の外周側から漏れ出した少量の空気は、排気口５８からハウジング外部へ排出される。一方、前記隙間シール６８の内周側から漏れ出した少量の空気は、円周溝８２を経て排気口８３からハウジング外部へ排出される。
【００４８】
ここで、図１に示す第１の実施形態のように大気開放用の排気通路８４がない場合には、隙間シール６８の内周側から漏れ出した少量の空気がスラスト軸受部６１との間に溜まるために、図１０（ａ）に示すような圧力分布となる。一方、図９に示すように大気開放用の排気通路８４がある場合には、隙間シール６８の内周側から漏れ出した少量の空気がスラスト軸受部６１との間に溜まることなく、円周溝８２を経て排気口８３から外部へ排出されるので、図１０（ｂ）に示すような圧力分布となる。
【００４９】
同図（ａ）（ｂ）に示す斜線部分は、圧縮空気により主軸４１が受ける軸方向力に相当するものである。すなわち、スラスト軸受部６１と隙間シール６８との間に大気開放用の排気通路８４を設けることにより、ブレーキ用として供給される圧縮空気により主軸４１が受ける軸方向力を小さくすることができるので、スラスト軸受部５５での接触、摩耗などの影響を抑制することができる。
【００５０】
【発明の効果】
本発明によれば、ブレーキノズルを主軸に設け、その主軸外周のブレーキノズルから正回転と逆方向に圧縮空気を噴出することによりブレーキ性能を発揮させる。これにより、ブレーキノズルを配置する上でタービンノズルとの干渉を考慮する必要もないので、主軸の正回転時の効率を低下させることなく、強いブレーキ力を確保することができ、また、回転する主軸に凹部を設けた構造のものと比較して、主軸の正回転時の抵抗が小さい構造を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るエアタービンスピンドルの第１の実施形態を示す断面図である。
【図２】（ａ）は図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
（ｂ）は図１のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態を示す断面図である。
【図４】（ａ）は図３のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。
（ｂ）は図３のＤ−Ｄ線に沿う断面図である。
【図５】本発明の第３の実施形態を示す断面図である。
【図６】図５のＥ−Ｅ線に沿う断面図である。
【図７】本発明の第４の実施形態を示す断面図である。
【図８】図７のＦ−Ｆ線に沿う断面図である。
【図９】図１の第１の実施形態に主軸４１が受ける軸方向力を小さくする手段を設けたエアタービンスピンドルを示す断面図である。
【図１０】（ａ）は図１に示す第１の実施形態で、軸受ノズル出口圧とブレーキ給気圧による圧力分布を示す説明図である。
（ｂ）は図９のエアタービンスピンドルで、軸受ノズル出口圧とブレーキ給気圧による圧力分布を示す説明図である。
【図１１】従来のエアタービンスピンドルの一例を示す断面図である。
【図１２】図１１のＧ−Ｇ線に沿う断面図である。
【図１３】従来のエアタービンスピンドルの他例を示す断面図である。
【図１４】（ａ）は図１３のＨ−Ｈ線に沿う断面図である。
（ｂ）は図１３のＩ−Ｉ線に沿う断面図である。
【符号の説明】
４１  主軸
４２ｂ  スラスト板
４３  凹部
４４  タービンノズル
４８  ハウジング
５０  ジャーナル軸受隙間
５３  スラスト軸受隙間
５４  スラスト軸受面
５５  スラスト軸受部
５６  軸受ノズル
５７  軸受ノズル
５９  スラスト軸受隙間
６０  スラスト軸受面
６１  スラスト軸受部
６２  軸受ノズル
６４  圧力室（環状溝）
６５  ブレーキノズル
６６  ブレーキ給気口
６８  隙間シール
８４  大気開放用の排気通路
【図１】
0003762200.tif 000002
【図２】
0003762200.tif 000003
【図３】
0003762200.tif 000004
【図４】
0003762200.tif 000005
【図５】
0003762200.tif 000006
【図６】
0003762200.tif 000007
【図７】
0003762200.tif 000008
【図８】
0003762200.tif 000009
【図９】
0003762200.tif 000010
【図１０】
0003762200.tif 000011
【図１１】
0003762200.tif 000012
【図１２】
0003762200.tif 000013
【図１３】
0003762200.tif 000014
【図１４】
0003762200.tif 000015