ШПИНДЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННУЮ ЗАЯВКУ
Эта заявка основана на патентных заявках Японии № 2012-265927, поданных Патентным ведомством Японии 5 декабря 2012, полное содержание которой включено здесь ссылкой.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ПОЛЕЗНАЯ МОДЕЛЬ
Вариант выполнения этого раскрытия относится к шпиндельному устройству.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
JP 09-257037 (патентный документ 2) раскрывает наиболее близкий аналог к заявленной полезной модели, выбранный в качестве прототипа. Патентный документ 2 раскрывает шпиндельное устройство, содержащее: корпус; главный вал, расположенный в корпусе, нагрузку, устанавливаемую на главный вал; двигатель, расположенный на ненагруженной стороне главного вала в корпусе для приведения во вращение главного вала; диск, прикрепленный к главному валу; воздушный подшипник, который поддерживает главный вал бесконтактным образом, воздушный подшипник содержит радиальное подающее отверстие, выполненное с возможностью подачи сжатого воздуха к главному валу в радиальном направлении, и подающее отверстие упора, выполненное с возможностью подачи сжатого воздуха к диску от ненагруженной стороны вдоль направления упора.
Недостатком данного устройства является недостаточно надежное размещение подшипниковых элементов в направлении упора.
Задача варианта выполнения раскрытия заключается в обеспечении шпиндельного устройства, которое содержит подшипник под статическим давлением с более надежным размещением относительных положений подшипниковых элементов в направлении упора, а также с улучшенным свойством сборки участка радиально-упорного подшипника. Еще одной задачей варианта выполнения раскрытия является обеспечение шпиндельного устройства, которое содержит подшипник под статическим давлением с высокой жесткостью.
СУЩНОСТЬ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Шпиндельное устройство согласно аспекту раскрытия содержит:
корпус; главный вал, расположенный в корпусе, при этом нагрузка установлена на главный вал; двигатель, расположенный на ненагруженной стороне главного вала в корпусе, для приведения во вращение главного вала; диск, прикрепленный к главному валу; первый опорный элемент, который поддерживает главный вал бесконтактным образом, содержит радиальное подающее отверстие, выполненное с возможностью подачи сжатого воздуха к главному валу в радиальном направлении, первое подающее отверстие упора, выполненное с возможностью подачи сжатого воздуха к диску от ненагруженной стороны вдоль направления упора; и первый подшипниковый элемент, расположенный на внешнем периферийном участке первого опорного элемента в корпусе; второй опорный элемент, расположенный на нагруженной стороне диска, указанный второй опорный элемент содержит второй подшипниковый элемент, расположенный на его внешнем периферийном участке; и прокладочный элемент, расположенный между первым подшипниковым элементом и вторым подшипниковым элементом.
Это шпиндельное устройство увеличивает надежность размещения относительных положений подшипниковых элементов в направлении упора, обладает улучшенными свойствами сборки участка радиально-упорного подшипника, а также увеличивает жесткость подшипника под статическим давлением.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг.1 представляет собой аксиальный вид в поперечном сечении, иллюстрирующий полную конфигурацию шпиндельного устройства согласно варианту выполнения;
Фиг.2А представляет собой аксиальный вид в поперечном сечении первого опорного элемента нагруженной стороны участка радиально-упорного подшипника шпиндельного устройства, и Фиг. 2B представляет собой вид сбоку справа вышеупомянутого опорного элемента;
Фиг. 3 представляет собой вид в перспективе первого опорного элемента шпиндельного устройства;
Фиг. 4а представляет собой половину аксиального вида в поперечном сечении, иллюстрирующую первый опорный элемент и первый подшипниковый элемент на участке радиально-упорного подшипника на нагруженной стороне шпиндельного устройства, и Фиг. 4B представляет собой вид сбоку справа вышеупомянутого опорного элемента;
Фиг. 5А представляет собой аксиальный вид в поперечном сечении, иллюстрирующий часть прокладочного участка радиально-упорного подшипника на нагруженной стороне шпиндельного устройства, и Фиг. 5B представляет собой вид сбоку справа вышеупомянутой части; и
Фиг. 6 представляет собой аксиальный вид в поперечном сечении, иллюстрирующий полную конфигурацию типичного шпиндельного устройства, которая является сравнительным примером по отношению к этому шпиндельному устройству.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
В следующем далее подробном описании, в целях объяснения, многочисленные специальные детали изложены для того, чтобы обеспечивать полное понимание раскрытого варианта выполнения. Будет ясно, однако, что один или более вариантов выполнения могут быть осуществлены на практике без этих специальных деталей. В других примерах схематически показаны хорошо известные конструкции и устройства для того, чтобы упростить чертеж.
Далее, один вариант выполнения будет описан со ссылкой на сопровождающие чертежи.
<ПОЛНАЯ СХЕМАТИЧЕСКАЯ КОНФИГУРАЦИЯ>
Сперва, полная конфигурация шпиндельного устройства согласно этому варианту выполнения будет описана на Фиг. 1. Как проиллюстрировано на Фиг. 1, шпиндельное устройство 1 содержит главный вал 3, двигатель 4, участок 5 радиального подшипника на ненагруженной стороне, участок 6 радиально-упорного подшипника на нагруженной стороне и проход 7 для воздушного потока.
Главный вал (шпиндель) 3 заключен в корпус 2, имеющий приблизительно цилиндрическую форму. Двигатель 4 расположен на ненагруженной стороне (левая сторона на Фиг. 1) в корпусе 2 и приводит в движение с возможностью вращения главный вал 3.
Участок 5 радиального подшипника на ненагруженной стороне поддерживает бесконтактным образом ненагруженную сторону главного вала 3 в радиальном направлении сжатым воздухом. Участок 6 радиально-упорного подшипника на нагруженной стороне поддерживает бесконтактным образом нагруженную сторону главного вала 3 (правая сторона на Фиг. 1) в радиальном направлении и в направлении упора сжатым воздухом. Проход 7 для воздушного потока проходит вдоль направления упора. Проход 7 для воздушного потока подает сжатый воздух в участок 5 радиального подшипника и участок 6 радиально-упорного подшипника.
Проход 7 для воздушного потока проходит через внутреннюю область корпуса 2 в направлении упора (в направлении вправо-влево на Фиг. 1). На ненагруженной стороне прохода 7 для воздушного потока в корпусе 2 расположен впуск 7а воздуха. Проход 7 для воздушного потока на нагруженной стороне проходит через первый подшипниковый элемент 17 (а именно, участок 17b в форме круглой пластины, описанный ниже) участка 6 радиально-упорного подшипника и второй подшипниковый элемент 18. Проход 7 для воздушного потока достигает конца нагруженной стороны в корпусе 2. Впуск 7а воздуха соединен с источником подачи воздуха (не показан), таким как компрессор. Сжатый воздух, поданный от источника подачи входящего воздуха, вводится в проход 7 для воздушного потока.
Двигатель 4 содержит магнитный ротор 4а, цилиндрический статор 4b и выходной вал 4с двигателя. Магнитный ротор 4а крепится к ненагруженной стороне главного вала 3. Статор 4b расположен так, чтобы окружать магнитный ротор 4а внутри корпуса 2.
Выходной вал 4с двигателя соединен с главным валом 3. Главный вал 3 имеет конец нагруженной стороны, который проходит наружу в направлении оси от участка 6 радиально-упорного подшипника. На конце проходящей нагруженной стороны главного вала 3 устанавливается нагрузка, например, инструмент. В примере, проиллюстрированном на Фиг. 1, лезвие 9 установлено на главном валу 3 посредством фланца 8. Лезвие 9 содержит, например, режущую кромку 9а с покрытием из аморфного алмаза. Лезвие 9 вращается в соответствии с вращательным движением главного вала 3 двигателем 4. Шпиндельное устройство 1 используется, например, в процессе нарезания для нарезания полупроводниковой пластины на полупроводниковые кристаллы.
Участок 5 радиального подшипника содержит цилиндрический элемент 11 и подшипниковый элемент 12. Цилиндрический элемент 11 (втулка) расположен на ненагруженной стороне главного вала 3 в прямой цилиндрической форме. Подшипниковый элемент 12 расположен в корпусе 2. Подшипниковый элемент 12 имеет внутреннюю периферийную сторону, прикрепленную к внешнему периферийному участку цилиндрического элемента 11. Цилиндрический элемент 11 содержит радиальные подающие отверстия 13 и 14. Радиальное подающее отверстие 13 подает сжатый воздух от радиального направления к главному валу 3. Радиальное подающее отверстие 14 размещено на нагруженной стороне относительно радиального подающего отверстия 13. Множество радиальных подающих отверстий 13 и множество радиальных подающих отверстий 14 расположены вдоль окружного направления цилиндрического элемента 11 (радиально расположенного от центра главного вала 3).
Подшипниковый элемент 12 содержит множество радиальных проходов 30. Радиальные проходы 30 сообщаются с проходом 7 для воздушного потока. Дополнительно, радиальные проходы 30 сообщаются с радиальными подающими отверстиями 13 и 14 в радиальном направлении. Радиальные проходы 30 направляют сжатый воздух, введенный из прохода 7 для воздушного потока, в радиальные подающие отверстия 13 и 14. Сжатый воздух, введенный в радиальные подающие отверстия 13 и 14, подается к главному валу 3 от радиального направления. Сжатый воздух поддерживает бесконтактным образом ненагруженную сторону главного вала 3 в радиальном направлении. Внутри радиальных подающих отверстий 13 и 14, расположен ограничитель (отверстие), который не показан. Этот ограничитель управляет скоростью потока сжатого воздуха, подаваемого к главному валу 3.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ УЧАСТКА РАДИАЛЬНО-УПОРНОГО ПОДШИПНИКА
Участок 6 радиально-упорного подшипника содержит первый опорный элемент 15, второй опорный элемент 16, первый подшипниковый элемент 17 и второй подшипниковый элемент 18. Первый опорный элемент 15 и второй опорный элемент 16 расположены на внешнем периферийном участке главного вала 3 на нагруженной стороне. Первый подшипниковый элемент 17 расположен в корпусе 2. На внутренней периферийной стороне первого подшипникового элемента 17 закреплен внешний периферийный участок первого опорного элемента 15. То есть, первый подшипниковый элемент 17 расположен на внешнем периферийном участке первого опорного элемента 15. Второй подшипниковый элемент 18 расположен в корпусе 2. На внутренней периферийной стороне второго подшипникового элемента 18 закреплен внешний периферийный участок второго опорного элемента 16. То есть, второй подшипниковый элемент 18 расположен на внешнем периферийном участке второго опорного элемента 16.
<ПЕРВЫЙ ОПОРНЫЙ ЭЛЕМЕНТ И ПЕРВЫЙ ПОДШИПНИКОВЫЙ ЭЛЕМЕНТ>
Первый опорный элемент 15 проиллюстрирован на Фиг. 2А, 2B и 3. Первый опорный элемент 15 содержит втулку 19 и упор 20. Втулка 19 размещена на внешнем периферийном участке главного вала 3 и имеет прямую цилиндрическую форму. Упор 20 расположен на нагруженной стороне втулки 19. Упор 20 имеет приблизительно круглую форму пластины. Упор 20 расположен коаксиально с втулкой 19. Упор 20 и втулка 19 образованы как одно целое.
Втулка 19 содержит первое радиальное подающее отверстие 21 и второе радиальное подающее отверстие 22. Первое радиальное подающее отверстие 21 подает сжатый воздух к главному валу 3 от радиального направления. Второе радиальное подающее отверстие 22 размещено на нагруженной стороне относительно первого радиального подающего отверстия 21. Множество первых радиальных подающих отверстий 21 и множество вторых радиальных подающих отверстий 22 расположены вдоль окружного направления втулки 19 (радиально расположенного от центра главного вала 3).
Упор 20 имеет больший внешний диаметр, чем втулка 19. Кольцевая углубленная канавка 25 расположена в периферийном крайнем участке на поверхности на ненагруженной стороне упора 20. Упор 20 содержит множество первых подающих отверстий 23 упора. Сжатый воздух подается к диску 10, прикрепленному к главному валу 3, из первых подающих отверстий 23 упора. Сжатый воздух подается от ненагруженной стороны вдоль направления упора. Первые подающие отверстия 23 упора расположены во множестве положений вдоль окружного направления упора 20. Первые подающие отверстия 23 упора размещены на нагруженной стороне относительно второго радиального подающего отверстия 22 в направлении оси. Первые подающие отверстия 23 упора сообщаются с углубленной канавкой 25.
Первый подшипниковый элемент 17 проиллюстрирован на Фиг. 4А, 4B и 1. Первый подшипниковый элемент 17 содержит прямой цилиндрический участок 17а и участок 17b в форме круглой пластины. Прямой цилиндрический участок 17а окружает внешний периферийный участок втулки 19. Участок 17b в форме круглой пластины окружает внешний периферийный участок упора 20. Участок 17b в форме круглой пластины интегрирован с нагруженной стороной прямого цилиндрического участка 17а. Участок 17b в форме круглой пластины имеет приблизительно круглую форму (в варианте круглой формы пластины) с бóльшим внешним диаметром чем, у прямого цилиндрического участка 17а. Нижний участок участка 17b в форме круглой пластины горизонтально срезается.
Прямой цилиндрический участок 17а содержит радиальный проход 31. Радиальный проход 31 сообщается с проходом 7 для воздушного потока, а также сообщается с первым радиальным подающим отверстием 21. Дополнительно, участок 17b в форме круглой пластины содержит радиальный проход 32 упора. Радиальный проход 32 упора сообщается с проходом 7 для воздушного потока с помощью потокового прохода 41 упора. Радиальный проход 32 упора также сообщается с первым подающим отверстием 23 упора с помощью второго радиального подающего отверстия 22 и углубленной канавки 25.
Радиальный проход 31 направляет сжатый воздух, который вводится из прохода 7 для воздушного потока, в первое радиальное подающее отверстие 21. Радиальный проход 32 упора вводит сжатый воздух, который вводится из прохода 7 для воздушного потока, в радиальном направлении. Введенный сжатый воздух разветвляется в радиальном направлении и в направлении упора. Один сжатый воздух после разветвления вводится во второе радиальное подающее отверстие 22 и. Второе радиальное подающее отверстие 22 сообщается с радиальным проходом 32 упора в радиальном направлении. Другой сжатый воздух после разветвления вводится в первое подающее отверстие 23 упора. Первое подающее отверстие 23 упора сообщается с радиальным проходом 32 упора в радиальном направлении.
Сжатый воздух, введенный в первое радиальное подающее отверстие 21 и второе радиальное подающее отверстие 22, подается к главному валу 3 от радиального направления. Сжатый воздух поддерживает бесконтактным образом нагруженную сторону главного вала 3 в радиальном направлении. Здесь, ограничитель (не показан) расположен внутри первого радиального подающего отверстия 21 и второго радиального подающего отверстия 22. Ограничители управляют скоростью потока сжатого воздуха, поданного к главному валу 3. Сжатый воздух, введенный в первое подающее отверстие 23 упора, подается к диску 10, прикрепленному к нагруженной стороне главного вала 3. Этот сжатый воздух подается от ненагруженной стороны вдоль направления упора. Этот сжатый воздух поддерживает бесконтактным образом нагруженную сторону главного вала 3 в направлении упора.
Первый подшипниковый элемент 17 содержит проход 35 для хладагента. Проход 35 для хладагента расположен между (например, в срединном участке) первым радиальным подающим отверстием 21 и радиальным проходом 32 упора. То есть, положение прохода 35 для хладагента в направлении упора находится между первым радиальным подающим отверстием 21 и радиальным проходом 32 упора (например, в срединном участке). Проход 35 для хладагента обеспечивает поток охлаждающей воды, циркулирующей между проходом 35 для хладагента и источником подачи охлаждающей воды (не показан). Эта охлаждающая вода может охлаждать периферийную область первого подшипникового элемента 17.
<ВТОРОЙ ОПОРНЫЙ ЭЛЕМЕНТ И ВТОРОЙ ПОДШИПНИКОВЫЙ ЭЛЕМЕНТ>
Второй опорный элемент 16 проиллюстрирован на Фиг. 1. Второй опорный элемент 16 расположен на внешнем периферийном участке главного вала 3 на нагруженной стороне диска 10. Второй опорный элемент 16 имеет приблизительно круглую форму пластины с приблизительно таким же внешним диаметром, что и у упора 20. Второй опорный элемент 16 включает в себя вторые подающие отверстия 24 упора. Сжатый воздух подается к диску 10 через вторые подающие отверстия 24 упора. Сжатый воздух подается от нагруженной стороны в направлении упора. Вторые подающие отверстия 24 упора расположены во множестве положений в окружном направлении второго опорного элемента 16. Сжатый воздух, введенный во вторые подающие отверстия 24 упора, подается к диску 10, прикрепленному к нагруженной стороне главного вала 3. Сжатый воздух подается от нагруженной стороны вдоль направления упора. Сжатый воздух поддерживает бесконтактным образом нагруженную сторону главного вала 3 в направлении упора.
Второй подшипниковый элемент 18 расположен так, чтобы окружить внешний периферийный участок второго опорного элемента 16. Второй подшипниковый элемент 18 имеет приблизительно круглую форму пластины с приблизительно таким же внешним диаметром, что и участок 17b в форме круглой пластины первого подшипникового элемента 17. Второй подшипниковый элемент 18 включает в себя поворотный проход 34. Поворотный проход 34 сообщается с проходом 7 для воздушного потока в радиальном направлении через потоковый проход 41 упора (смотри Фиг. 4а). Дополнительно, поворотный проход 34 сообщается со вторым подающим отверстием 24 упора в направлении упора.
Прокладочный элемент 26 проиллюстрирован на Фиг. 5А, 5B и 1. Прокладочный элемент 26 расположен между участком 17b в форме круглой пластины первого подшипникового элемента 17 и вторым подшипниковым элементом 18. Прокладочный элемент 26 имеет приблизительно дискообразную форму или приблизительно плоскую форму пластины. Прокладочный элемент 26 имеет приблизительно такой же размер толщины в направлении оси, что и размер толщины в направлении оси диска 10. Прокладочный элемент 26 содержит сквозное отверстие 33, проходящее через прокладочный элемент 26 в направлении упора. Сквозное отверстие 33 сообщается с проходом 7 для воздушного потока через потоковый проход 41 упора (смотри Фиг. 4а). Сквозное отверстие 33 направляет сжатый воздух, который вводится из прохода 7 для воздушного потока и потокового прохода 41 упора в направлении упора, в поворотный проход 34. Сжатый воздух вводится через поворотный проход 34 в радиальном направлении. В дальнейшем, сжатый воздух поворачивается в направлении упора по направлению к ненагруженной стороне и направляется во второе подающее отверстие 24 упора. Сжатый воздух, введенный во второе подающее отверстие 24 упора, подается к диску 10, установленному на главном валу 3. Этот сжатый воздух подается от нагруженной стороны вдоль направления упора. Этот сжатый воздух поддерживает бесконтактным образом нагруженную сторону главного вала 3 в направлении упора.
<ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫЙ ЭФФЕКТ ВАРИАНТА ВЫПОЛНЕНИЯ>
Как описано выше, в шпиндельном устройстве 1 этого варианта выполнения двигатель 4 расположен на ненагруженной стороне в корпусе 2. Передача движущей силы двигателя 4 главному валу 3 вращает главный вал 3. Это обеспечивает возможность движущей силе двигателя 4 вращать нагрузку (лезвие 9 в этом примере), соединенную с нагруженной стороной главного вала 3.
При этом, главный вал 3 поддерживается бесконтактным образом тем, что называется подшипник под статическим давлением. То есть, нагруженная сторона главного вала 3 поддерживается участком 6 радиально-упорного подшипника на нагруженной стороне. Главный вал 3 в радиальном направлении поддерживается сжатым воздухом, поданным из первого радиального подающего отверстия 21 и второго радиального подающего отверстия 22 к главному валу 3. Главный вал 3 поддерживается в направлении упора сжатым воздухом, поданным из первого подающего отверстия 23 упора и второго подающего отверстия 24 упора к диску 10, прикрепленному к главному валу 3.
Здесь, в этом варианте выполнения первое радиальное подающее отверстие 21 и второе радиальное подающее отверстие 22, и первое подающее отверстие 23 упора расположены с одним общим элементом. Эти подающие отверстия 21-23 расположены на первом опорном элементе 15 во внешнем периферийном участке главного вала 3. Соответственно, по сравнению со случаем, когда два радиальных подающих отверстия 21 и 22 и первое подающее отверстие 23 упора расположены с соответственными другими элементами, это уменьшает расстояние в направлении упора между нагрузкой (лезвием 9 в этом примере), которая соединена с нагруженной стороной, и радиальным подающим отверстием. Далее, этот преимущественный эффект будет описан дополнительно подробно с использованием сравнительного примера.
СРАВНИТЕЛЬНЫЙ ПРИМЕР
В этом варианте выполнения первое радиальное подающее отверстие 21 и второе радиальное подающее отверстие 22, и первое подающее отверстие 23 упора расположены в первом опорном элементе 15. Для сравнения, сравнительный пример, который содержит радиальное подающее отверстие и подающее отверстие упора в других элементах, будут описаны со ссылкой на Фиг. 6. Те же самые ссылочные позиции обозначают соответствующие или идентичные элементы на всех Фиг. 1 и 6, и в связи с этим, такие элементы будут исключены или упрощены.
Фиг. 6 иллюстрирует шпиндельное устройство 1А согласно этому сравнительному примеру. Шпиндельное устройство 1А включает в себя участок 6А радиально-упорного подшипника, который поддерживает бесконтактным образом нагруженную сторону главного вала 3. На участке 6А радиально-упорного подшипника первое радиальное подающее отверстие 21А и второе радиальное подающее отверстие 22А расположены во втулке 19A первого опорного элемента 15А.
С другой стороны, участок 6А радиально-упорного подшипника содержит упор 27. Маленький участок 19а отверстия расположен между упором 27 и втулкой 19А. То есть, втулка 19А и упор 27 расположены отдельно друг от друга. Этот упор 27 содержит первое подающее отверстие 23А упора.
Касательно выше описанной конструкции в этом сравнительном примере, первый подшипниковый элемент 17А включает в себя радиальный проход 31А, который сообщается с первым радиальным подающим отверстием 21А в радиальном направлении. Первый подшипниковый элемент 17А дополнительно включает в себя радиальный проход 36, ориентированный в радиальном направлении, который сообщается со вторым радиальным подающим отверстием 22А в радиальном направлении. Подобным образом, упор 27 содержит радиальный проход 37, ориентированный в направлении упора, который сообщается с первым подающим отверстием 23А упора в направлении упора. В результате, расстояния L1 и L2 в направлении упора от нагрузки (лезвия 9) до первого радиального подающего отверстия 21А и второго радиального подающего отверстия 22А становится больше, чем в этом варианте выполнения.
<ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫЙ ЭФФЕКТ УМЕНЬШЕНИЯ РАССТОЯНИЯ В НАПРАВЛЕНИИ УПОРА В ЭТОМ ВАРИАНТЕ ВЫПОЛНЕНИЯ>
По сравнению с вышеприведенным сравнительным примером в этом варианте выполнения первое радиальное подающее отверстие 21 и второе радиальное подающее отверстие 22, и первое подающее отверстие 23 упора расположены в одном общем элементе. То есть, эти подающие отверстия 21-23 расположены на первом опорном элементе 15 на внешнем периферийном участке главного вала 3. А именно, первый опорный элемент 15 содержит втулку 19, имеющую прямую цилиндрическую форму, и упор 20, имеющий приблизительно круглую форму, на нагруженной стороне относительно втулки 19. Первое радиальное подающее отверстие 21 и второе радиальное подающее отверстие 22 расположены во втулке 19. Первое подающее отверстие 23 упора расположено в упоре 20.
Первое радиальное подающее отверстие 21 на ненагруженной стороне сообщается с радиальным проходом 31 в первом подшипниковом элементе 17 в радиальном направлении. Сжатый воздух, введенный внутрь корпуса 2, вводится из прохода 7 для воздушного потока через радиальный проход 31 в первое радиальное подающее отверстие 21. Введенный сжатый воздух подается к главному валу 3 от радиального направления.
С другой стороны, второе радиальное подающее отверстие 22 на нагруженной стороне и первое подающее отверстие 23 упора в упоре 20 сообщаются с общим радиальным проходом 32 упора, расположенным в первом подшипниковом элементе 17. Сжатый воздух, введенный внутрь корпуса 2, вводится в радиальный проход 32 упора из прохода 7 для воздушного потока, и далее разветвляется в радиальном направлении и в направлении упора. Сжатый воздух, разветвленный в радиальном направлении, вводится во второе радиальное подающее отверстие 22 в сообщении с радиальным проходом 32 упора в радиальном направлении. Введенный сжатый воздух, подобным образом, подается к главному валу 3 от радиального направления. Сжатый воздух, разветвленный в направлении упора, вводится в первое радиальное подающее отверстие 23 в сообщении с радиальным проходом 32 упора в направлении упора. Введенный сжатый воздух подается к диску 10 от направления упора.
Как описано выше, образование потока сжатого воздуха в этом варианте выполнения уменьшает, как проиллюстрировано на Фиг. 1, расстояния L1' и L2' в направлении упора от нагрузки (лезвия 9) до первого радиального подающего отверстия 21 и второго радиального подающего отверстия 22.
В особенности, один общий радиальный проход 32 упора разветвляет сжатый воздушный поток в радиальном направлении и в направлении упора и направляет эти потоки в подающие отверстия. Это достоверно уменьшает соответственные расстояния L1' и L2' в направлении упора по сравнению с расстояниями L1 и L2 в направлении упора в сравнительном примере с использованием различных проходов. В результате, это уменьшает поддерживающие расстояния (расстояния от радиальных подающих отверстий до нагрузки) от первого радиального подающего отверстия 21 и второго радиального подающего отверстия 22 до нагрузки (лезвия 9). Это увеличивает жесткость участка 6 радиально-упорного подшипника на нагруженной стороне, как подшипника под статическим давлением. Соответственно, это улучшает вращательную стабильность главного вала 3. Это уменьшает вибрацию и шум во время вращения главного вала 3.
В выше описанной конфигурации между скрепленными первым опорным элементом 15 и вращательным главным валом 3 может быть создано тепло. В особенности, в первом опорном элементе 15 участок (например, втулка 19, которая имеет большое расстояние до главного вала 3), проходящий в направлении упора, стремится удерживать тепло.
В связи с этим, в этом варианте выполнения проход 35 для хладагента расположен в особенности в первом подшипниковом элементе 17 на внешней периферийной стороне втулки 19. То есть, проход 35 для хладагента расположен в срединном участке между радиальным проходом 31 и радиальным проходом 32 упора первого подшипникового элемента 17. Соответственно, охлаждающая вода, протекающая через проход 35 для хладагента, обеспечивает возможность сравнительно равномерного охлаждения стороны (ненагруженной стороны) радиального прохода 31 и стороны (нагруженной стороны) радиального прохода 32 упора в проходе 35. В результате, это обеспечивает возможность равномерного охлаждения втулки 19 на внутренней периферийной стороне первого подшипникового элемента 17 в пределах широкой области в направлении упора.
В этом варианте выполнения, в особенности, второй подшипниковый элемент 18 расположен на нагруженной стороне корпуса 2. Второй опорный элемент 16 расположен на внутренней периферийной стороне второго подшипникового элемента 18. Дополнительно, прокладочный элемент 26 расположен между вторым подшипниковым элементом 18 и первым подшипниковым элементом 17. Этот прокладочный элемент 26 обеспечивает возможность надежного размещения относительных положений первого подшипникового элемента 17 и второго подшипникового элемента 18 в направлении упора. Дополнительно, прокладочный элемент 26 обеспечивает структуру участка 6 радиально-упорного подшипника (подшипникового элемента), который разделен на первый подшипниковый элемент 17 и второй подшипниковый элемент 18. Это улучшает свойство сборки участка 6 радиально-упорного подшипника.
В связи с этим, выше описанный вариант выполнения может быть объединен любым образом, признанным пригодным.
Несмотря на то, что не приведено для примера, различные преобразования могут быть выполнены с этим вариантом выполнения в пределах объема охраны раскрытия.
Дополнительно, это шпиндельное устройство может быть продолжением первого-пятого шпиндельных устройств. Первое шпиндельное устройство содержит корпус; двигатель, расположенный на ненагруженной стороне корпуса; главный вал с диском, приводимым в движение с возможностью вращения двигателем, и первый опорный элемент, который содержит: радиальное подающее отверстие, выполненное с возможностью подачи сжатого воздуха к главному валу от радиального направления; и первое подающее отверстие упора, выполненное с возможностью подачи сжатого воздуха к диску от ненагруженной стороны вдоль направления упора и поддержки главного вала бесконтактным образом.
Во втором шпиндельном устройстве согласно первому шпиндельному устройству первый опорный элемент дополнительно содержит: втулку, размещенную на внешнем периферийном участке главного вала; и упор, расположенный на нагруженной стороне втулки. Радиальное подающее отверстие содержит: первое радиальное подающее отверстие; и второе радиальное подающее отверстие на нагруженной стороне по отношению к первому радиальному подающему отверстию во втулке. Первое подающее отверстие упора расположено на участке участка упора в положении направления оси на нагруженной стороне по отношению ко второму радиальному подающему отверстию.
Третье шпиндельное устройство согласно второму шпиндельному устройству дополнительно содержит первый подшипниковый элемент, расположенный на корпусе. Первый подшипниковый элемент имеет внутреннюю периферийную сторону, прикрепленную к внешнему периферийному участку первого опорного элемента. Корпус содержит проход для воздушного потока, который проходит через корпус в направлении упора, чтобы обеспечить возможность протекания сжатого воздуха. Первый подшипниковый элемент содержит: радиальный проход в сообщении с проходом для воздушного потока и первым радиальным подающим отверстием; и радиальный проход упора в сообщении с проходом для воздушного потока, вторым радиальным подающим отверстием и первым подающим отверстием упора.
В четвертом шпиндельном устройстве согласно третьему шпиндельному устройству первый подшипниковый элемент содержит: проход для хладагента в срединном участке между радиальным проходом и радиальным проходом упора в направлении упора.
Пятое шпиндельное устройство согласно любому из второго-четвертого шпиндельного устройства дополнительно содержит второй опорный элемент, второй подшипниковый элемент и прокладочный элемент. Второй опорный элемент расположен на внешнем периферийном участке главного вала на нагруженной стороне диска. Второй опорный элемент содержит второе подающее отверстие упора, выполненное с возможностью подачи сжатого воздуха к диску от нагруженной стороны вдоль направления упора. Второй подшипниковый элемент содержит поворотный проход в сообщении с проходом для воздушного потока и вторым подающим отверстием упора. Второй подшипниковый элемент расположен на корпусе. Второй подшипниковый элемент имеет внутреннюю периферийную сторону, прикрепленную к внешнему периферийному участку второго опорного элемента. Прокладочный элемент расположен между первым подшипниковым элементом и вторым подшипниковым элементом. Прокладочный элемент содержит сквозное отверстие в сообщении с поворотным проходом.
Первое-пятое шпиндельные устройства увеличивают жесткость в отношении подшипника под статическим давлением.
Вышеупомянутое подробное описание представлено в целях иллюстрации и описания. Многие преобразования и изменения возможны в свете выше отмеченных идей. Оно не предполагается исчерпывающим или ограничивающим сущность, описанную здесь, точной раскрытой формой. Несмотря на то, что сущность описана на языке, характерном для конструктивных признаков и/или методологических действий, должно быть понятно, что сущность, определенная в приложенной формуле полезной модели, необязательно ограничена специальными признаками или действиями, описанными выше. Точнее, специальные признаки и действия, описанные выше, раскрыты в качестве примерных форм осуществления формулы полезной модели, приложенной к описанию.