JP2001173407A - Air turbine driving spindle device - Google Patents

Air turbine driving spindle device

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JP2001173407A
JP2001173407A JP35941099A JP35941099A JP2001173407A JP 2001173407 A JP2001173407 A JP 2001173407A JP 35941099 A JP35941099 A JP 35941099A JP 35941099 A JP35941099 A JP 35941099A JP 2001173407 A JP2001173407 A JP 2001173407A
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Japan
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main shaft
air
spindle device
pressure chamber
air turbine
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JP35941099A
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Japanese (ja)
Inventor
Shoji Fujii
章二 藤井
Yoshio Fujikawa
芳夫 藤川
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NTN Corp
Original Assignee
NTN Corp
NTN Toyo Bearing Co Ltd
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05BSPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B5/00Electrostatic spraying apparatus; Spraying apparatus with means for charging the spray electrically; Apparatus for spraying liquids or other fluent materials by other electric means
    • B05B5/025Discharge apparatus, e.g. electrostatic spray guns
    • B05B5/04Discharge apparatus, e.g. electrostatic spray guns characterised by having rotary outlet or deflecting elements, i.e. spraying being also effected by centrifugal forces
    • B05B5/0415Driving means; Parts thereof, e.g. turbine, shaft, bearings

Landscapes

  • Braking Arrangements (AREA)
  • Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a strong brake force with a simple structure and a low cost while avoiding reduction of a turbine efficiency. SOLUTION: A brake mechanism 21 is disposed on an air turbine driving spindle device provided with a journal bearing part 4 and thrust bearing parts 5a, 5b, for rotating a main spindle 3 by jetting compressed air to a plurality of recessed parts 11 disposed on an outer periphery of the main spindle 3. The brake device 21 is composed of a pressure chamber 23 faced to a thrust board 3b end surface of the main spindle 3, and a braking air feeding part 22 for supplying air to the pressure chamber 23. When air is supplied from the braking air feeding part 22 to the pressure chamber 23, the main spindle 3 is displaced in the axial direction by air pressure of the pressure chamber 23, and is brought into contact with a bearing sleeve 6. As a result, a braking force is applied to the main spindle 3.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、主軸に圧縮空気を
吹き付けて回転動力を与えるエアタービン駆動スピンド
ル装置に関する。この装置は、穴加工機、精密加工機、
静電塗装機等のスピンドル装置として利用することがで
きる。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an air turbine drive spindle device for supplying rotary power by blowing compressed air to a main shaft. This machine is a drilling machine, precision machine,
It can be used as a spindle device for an electrostatic coating machine or the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】図9および図10は、静圧空気軸受を用い
た従来のエアタービン駆動スピンドル装置を例示してい
る。このスピンドル装置は、主軸30に設けられたスラス
ト板30bの外周に複数の凹部110 を設けると共に、凹部
110 に対向する位置で接線方向に開口した複数のタービ
ンノズル120 を設けた駆動用エアタービンを具備し、タ
ービン給気口140 から円周方向のタービン給気通路150
を介して供給した圧縮空気を、タービンノズル120 から
凹部110 の半径方向の壁面110aに吹き付けて主軸30を回
転させるものである。主軸30に回転動力を与えた空気
は、排気口160a、160bからハウジング20外に排出され
る。
2. Description of the Related Art FIGS. 9 and 10 illustrate a conventional air turbine drive spindle device using a hydrostatic air bearing. In this spindle device, a plurality of recesses 110 are provided on the outer periphery of a thrust plate 30b provided on the main shaft 30, and
A driving air turbine provided with a plurality of turbine nozzles 120 tangentially opened at a position facing the air turbine 110, and a turbine air supply passage 150 extending in a circumferential direction from a turbine air inlet 140.
The compressed air supplied through the nozzle is blown from the turbine nozzle 120 to the radial wall surface 110a of the recess 110 to rotate the main shaft 30. The air that has given the rotational power to the main shaft 30 is discharged out of the housing 20 through the exhaust ports 160a and 160b.

【0003】主軸30は、ジャーナル軸受部40およびスラ
スト軸受部50a、50bにより、ラジアルおよびスラスト
の二方向でハウジング20に対して回転自在に支持され
る。ここでの両軸受部40、50a・50bは、微小なジャー
ナル軸受すきまおよびスラスト軸受すきまに導入した圧
縮空気の静圧で主軸30を非接触支持する静圧空気軸受で
ある。
The main shaft 30 is rotatably supported on the housing 20 in two directions, radial and thrust, by a journal bearing 40 and thrust bearings 50a and 50b. The two bearing portions 40, 50a and 50b are static pressure air bearings that support the main shaft 30 in a non-contact manner by the static pressure of the compressed air introduced into the small journal bearing clearance and the thrust bearing clearance.

【0004】この種のエアタービン駆動スピンドル装置
の用途等によっては、主軸の急制動が必要となる場合が
あり、その場合、上記スピンドル装置にはブレーキ機構
が付加される。図9および図10に示すブレーキ機構は、
タービンノズル120 と逆向きに傾斜させたブレーキノズ
ル220 を具備するもので、このブレーキノズル220 から
凹部110 の底110bに空気を噴出することにより、主軸30
に制動力が付与される(この時、タービンノズル120 か
らの給気は遮断されている)。
Depending on the application of this type of air turbine drive spindle device, etc., sudden braking of the main shaft may be required. In this case, a brake mechanism is added to the spindle device. The brake mechanism shown in FIG. 9 and FIG.
It has a brake nozzle 220 that is inclined in the opposite direction to the turbine nozzle 120. By blowing air from the brake nozzle 220 to the bottom 110b of the recess 110, the spindle 30
(At this time, the supply of air from the turbine nozzle 120 is shut off).

【0005】図11および図12は、ブレーキ機構の他例
で、新たに制動用エアタービンを付加し、これを駆動用
エアタービンと並設したものである。スラスト板30bの
外周には複列の凹部110 、210 が並設され、そのうちの
一方の列の凹部110 (駆動用凹部)とこれに対向するタ
ービンノズル120 とで主軸30を駆動する駆動用エアター
ビンが構成される。他方の列の凹部210 (制動用凹部)
は、その円周方向の向きを駆動用凹部110 と逆にしてお
り、この制動用凹部210 と、これに対向するブレーキノ
ズル220 とで制動用エアタービンが構成される。正回転
時には、制動用エアタービンへの給気を遮断した状態
で、給気口140 から円周方向の給気通路150を介してタ
ービンノズル120 に圧縮空気を供給し、これを駆動用凹
部110 に吹き付けて主軸30を正回転させる。制動時に
は、駆動用エアタービンへの給気を遮断した状態で、吸
気口240 から円周方向の給気通路250 を介してブレーキ
ノズル220 に圧縮空気を供給し、これを制動用凹部210
に吹き付けて主軸30に逆回転方向の制動力を与える。使
用済み空気は排気口160 からハウジング20外に排出され
る。
FIG. 11 and FIG. 12 show another example of a brake mechanism, in which a braking air turbine is newly added, and this is provided in parallel with a driving air turbine. A plurality of rows of recesses 110 and 210 are provided side by side on the outer periphery of the thrust plate 30b, and one of the rows of recesses 110 (drive recesses) and the turbine nozzle 120 opposed thereto drive air for driving the main shaft 30. A turbine is configured. The other row of recesses 210 (braking recess)
Has a circumferential direction opposite to that of the driving concave portion 110, and the braking concave portion 210 and the brake nozzle 220 opposed thereto constitute a braking air turbine. At the time of forward rotation, with the air supply to the braking air turbine shut off, compressed air is supplied from the air supply port 140 to the turbine nozzle 120 via the circumferential air supply passage 150, and the compressed air is supplied to the drive recess 110. To rotate the main shaft 30 forward. During braking, compressed air is supplied from the intake port 240 to the brake nozzle 220 through the circumferential air supply passage 250 while the air supply to the driving air turbine is shut off, and the compressed air is supplied to the braking recess 210.
To apply a braking force to the main shaft 30 in the reverse rotation direction. The used air is exhausted out of the housing 20 through the exhaust port 160.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】図9および図10の構成
では、主軸駆動用の凹部110 を制動用にも供用している
ので、制動力への変換効率が悪い。また、ブレーキノズ
ル220 を正回転用のタービンノズル120 と干渉しないよ
う配置しなければならず、ブレーキノズル220 の数を十
分に確保することができない。これらの理由から、強力
な制動力を得ることは難しい。
In the constructions shown in FIGS. 9 and 10, the concave portion 110 for driving the spindle is also used for braking, so that the efficiency of conversion into braking force is low. Further, the brake nozzles 220 must be arranged so as not to interfere with the turbine nozzle 120 for normal rotation, and the number of the brake nozzles 220 cannot be sufficiently secured. For these reasons, it is difficult to obtain a strong braking force.

【0007】これに対し、図11および図12の構成では、
駆動用エアタービンの他に専用の制動用エアタービンを
具備しているので強い制動力を確保することができる。
しかしながら、駆動用エアタービンと制動用エアタービ
ンを軸方向に並設した構造であるため、主軸全長が長
く、慣性モーメントが増して加減速時に不利となる。ま
た、主軸30の正回転時には逆向きに形成された制動用凹
部210 で空気抵抗を生じるため、駆動効率が低下する。
さらには、制動用エアタービンを別途製作することによ
るコストアップも懸念される。
On the other hand, in the configuration shown in FIGS. 11 and 12,
Since a dedicated braking air turbine is provided in addition to the driving air turbine, a strong braking force can be secured.
However, since the driving air turbine and the braking air turbine are arranged side by side in the axial direction, the overall length of the main shaft is long, and the moment of inertia increases, which is disadvantageous during acceleration and deceleration. In addition, when the main shaft 30 rotates forward, air resistance is generated in the braking recess 210 formed in the opposite direction, so that the driving efficiency is reduced.
Further, there is a concern that the cost may be increased by separately manufacturing the braking air turbine.

【0008】そこで、本発明は、タービン効率の低下を
回避しつつ、強い制動力を簡易な構造で低コストに得る
ことのできるエアタービン駆動スピンドル装置の提供を
目的とする。
Accordingly, an object of the present invention is to provide an air turbine drive spindle device capable of obtaining a strong braking force with a simple structure at low cost while avoiding a decrease in turbine efficiency.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記の通り、エアタービ
ン駆動スピンドル装置は、主軸と、主軸を固定部材に対
して半径方向で支持するジャーナル軸受部と、主軸を固
定部材に対してスラスト両方向で支持するスラスト軸受
部とを有し、主軸の外周に設けられた複数の凹部に圧縮
空気を吹き付けて主軸に回転動力を付与するものであ
る。本発明では、このスピンドル装置に、空気圧で上記
主軸を軸方向に変位させて固定部材に接触させることに
より、制動力を発生するブレーキ機構を付加した。
As described above, the air turbine drive spindle device includes a main shaft, a journal bearing portion for supporting the main shaft in a radial direction with respect to a fixed member, and a main shaft in a thrust direction with respect to the fixed member. And a thrust bearing portion for supporting the main shaft, and blowing compressed air to a plurality of concave portions provided on the outer periphery of the main shaft to apply rotational power to the main shaft. According to the present invention, a brake mechanism that generates a braking force by adding the spindle device to the fixed member by displacing the spindle in the axial direction by air pressure is added to the spindle device.

【0010】このように主軸と固定部材との接触で制動
力を得る構造とすれば、図11および図12に示すブレーキ
用エアタービンを省略することができ、回転抵抗の低減
によるタービン効率の改善や軸方向寸法の小型化、ある
いは製造コストの低減による低コスト化等が達成され
る。エアタービンは、電動機などに比べて主軸に付加さ
れる質量が小さく、その慣性モーメントもごく小さいた
め、制動トルクが小さくてもよい。従って、弱い力で主
軸を固定部材に押しつけてもごく短時間のうちに確実に
主軸を停止させることができる。また、この場合の空気
量は主軸を軸方向に変位させ得る程度で足りるので、従
来のようにブレーキノズルから空気を吹き付ける場合に
比べ、空気使用量を削減することができる。
With such a structure that a braking force is obtained by contact between the main shaft and the fixed member, the brake air turbine shown in FIGS. 11 and 12 can be omitted, and the turbine efficiency can be improved by reducing the rotational resistance. And a reduction in the size in the axial direction and a reduction in cost due to a reduction in manufacturing cost are achieved. An air turbine has a small mass added to a main shaft and a very small moment of inertia as compared with an electric motor or the like, so that a braking torque may be small. Therefore, even if the main shaft is pressed against the fixing member with a weak force, the main shaft can be reliably stopped in a very short time. Further, in this case, the amount of air is sufficient to displace the main shaft in the axial direction, so that the amount of air used can be reduced as compared with the conventional case where air is blown from the brake nozzle.

【0011】ブレーキ機構は、例えば軸方向で主軸に面
する圧力室と、この圧力室に空気を供給する制動用給気
部とで構成される。圧力室に制動用給気部から空気を供
給することで圧力室が高圧となるため、主軸に軸方向の
押し込み力が作用し、主軸が軸方向に変位する。この場
合、圧力室を非接触シールでシールし、この非接触シー
ルの流路抵抗で空気の漏れを防止、あるいは抑制すれ
ば、圧力室内の圧力が高まるので、より効率よく主軸に
制動力を付与することができる。
The brake mechanism comprises, for example, a pressure chamber facing the main shaft in the axial direction, and a braking air supply unit for supplying air to the pressure chamber. Since the pressure chamber becomes high pressure by supplying air from the braking air supply unit to the pressure chamber, an axial pushing force acts on the main shaft, and the main shaft is displaced in the axial direction. In this case, the pressure chamber is sealed with a non-contact seal, and if the leakage of air is prevented or suppressed by the flow resistance of the non-contact seal, the pressure in the pressure chamber increases, so that the braking force is more efficiently applied to the main shaft. can do.

【0012】また、圧力室は主軸の中心軸に対して軸対
称な形状に形成するのが望ましい。これにより空気圧に
よる主軸の押し込み力が軸方向のみに作用し、主軸の軸
方向変位を安定して行うことができる。
It is desirable that the pressure chamber is formed in a shape symmetrical with respect to the central axis of the main shaft. Thereby, the pushing force of the main shaft by air pressure acts only in the axial direction, and the axial displacement of the main shaft can be performed stably.

【0013】なお、圧力室は、固定部材、あるいは主軸
の何れに設けてもよく、双方に設けてもよい。
The pressure chamber may be provided on either the fixed member or the main shaft, or may be provided on both.

【0014】ブレーキ機構による制動時の主軸変位方向
に対して反対側のスラスト軸受部の排気を、外部(スピ
ンドル装置の外部)に導く排気通路を設け、ブレーキ機
構による制動時にこの排気通路を遮断すると、主軸変位
方向に対して反対側のスラスト軸受部の軸受反力が増加
し、圧力室による主軸の押し付け力と同じ方向に作用す
るので、さらに強力な制動力を得ることができる。
When an exhaust passage is provided to guide the exhaust of the thrust bearing opposite to the main shaft displacement direction during braking by the brake mechanism to the outside (outside of the spindle device), the exhaust passage is shut off during braking by the brake mechanism. Since the bearing reaction force of the thrust bearing portion on the opposite side to the main shaft displacement direction increases and acts in the same direction as the pressing force of the main shaft by the pressure chamber, a stronger braking force can be obtained.

【0015】軸受部のうち、少なくともスラスト軸受部
は、例えばスラスト軸受隙間に導入した空気の静圧で主
軸を支持する静圧空気軸受で構成することができる。こ
の場合、スラスト軸受部への給気系(給気源や配管等)
の一部をブレーキ機構への給気用に利用することがで
き、既設給気系の有効活用が可能となる。なお、スラス
ト軸受部は、主軸をスラスト両方向で支持するため、主
軸を挟む軸方向両側(主軸の軸方向変位側と反変位側)
にそれぞれ配置される。
Among the bearings, at least the thrust bearing can be constituted, for example, by a static pressure air bearing which supports the main shaft by the static pressure of air introduced into the thrust bearing gap. In this case, the air supply system to the thrust bearing (air supply source, piping, etc.)
Can be used for air supply to the brake mechanism, and the existing air supply system can be effectively used. The thrust bearings support the main shaft in both thrust directions, so both sides in the axial direction sandwiching the main shaft (the axial displacement side and the non-displacement side of the main shaft)
Respectively.

【0016】スラスト軸受部を静圧空気軸受で構成した
場合、圧力室をシールする非接触シールをスラスト軸受
隙間で構成すれば、高精度のシール装置が簡単に得られ
る。これは、例えば圧力室の主軸変位側の部分を、主軸
の主軸反変位側(主軸の変位方向に対して反対側)に配
置されたスラスト軸受部のスラスト軸受隙間に開口させ
ることによって実現できる。
When the thrust bearing is constituted by a static pressure air bearing, a high-precision sealing device can be easily obtained if the non-contact seal for sealing the pressure chamber is constituted by the thrust bearing gap. This can be realized, for example, by opening a portion of the pressure chamber on the main shaft displacement side to a thrust bearing gap of a thrust bearing portion arranged on the main shaft counter-displacement side (opposite to the main shaft displacement direction).

【0017】スラスト軸受部を静圧空気軸受で構成した
場合、制動時に、主軸変位側のスラスト軸受部への給気
を遮断するようにすれば、制動時の主軸の押し込み力に
対する抵抗力(軸受反力)が消失するため、さらに強力
な制動力が得られる。
In the case where the thrust bearing is constituted by a static pressure air bearing, if the supply of air to the thrust bearing on the main shaft displacement side is interrupted during braking, a resistance to the pushing force of the main shaft during braking (bearing). Since the reaction force) disappears, a stronger braking force can be obtained.

【0018】また、制動時に主軸が固定部材に接触する
までの当該主軸の軸方向変位量を、主軸変位側のスラス
ト軸受隙間の幅よりも小さくすれば、スラスト軸受面と
相手部材との接触を回避することができ、両者の接触に
よるスラスト軸受面の精度低下等を防止することができ
る。これは、例えば制動時の主軸と固定部材との接触部
をスラスト軸受面よりも突出させて設けることによって
実現できる。
Also, if the axial displacement of the main shaft until the main shaft contacts the fixed member during braking is smaller than the width of the thrust bearing gap on the main shaft displacement side, the contact between the thrust bearing surface and the mating member can be reduced. Thus, it is possible to prevent a decrease in the accuracy of the thrust bearing surface due to the contact between the two. This can be realized, for example, by providing a contact portion between the main shaft and the fixed member at the time of braking so as to protrude from the thrust bearing surface.

【0019】主軸と固定部材との接触部間に黒鉛を介在
させておけば、黒鉛の自己潤滑作用により、両者の摩耗
が減少するため、耐久性の向上等を図ることができる。
If graphite is interposed between the contact portion between the main shaft and the fixing member, the wear of both will be reduced by the self-lubricating action of graphite, so that the durability can be improved.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図1〜
図8に基づいて説明する。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG.
A description will be given based on FIG.

【0021】図1に示すように、本発明にかかるエアタ
ービン駆動スピンドル装置1は、ハウジング2の内周部
に、軸部3a、およびその先端に圧入または一体形成した
スラスト板3bからなる主軸3を挿入し、この主軸3を軸
受部、例えば静圧空気軸受からなるジャーナル軸受部
4、および一対のスラスト軸受部5a、5bでラジアル方向
およびスラスト両方向から回転自在に非接触支持する構
造である。軸受部4、5a・5bは、静圧空気軸受以外の他
の軸受構造とすることもできる。
As shown in FIG. 1, an air turbine drive spindle device 1 according to the present invention has a main shaft 3 composed of a shaft portion 3a on an inner peripheral portion of a housing 2 and a thrust plate 3b press-fitted or integrally formed at the tip thereof. And the main shaft 3 is rotatably supported in a non-contact manner in both a radial direction and a thrust direction by a bearing portion, for example, a journal bearing portion 4 composed of a hydrostatic air bearing and a pair of thrust bearing portions 5a and 5b. The bearing portions 4, 5a and 5b may have a bearing structure other than the hydrostatic air bearing.

【0022】ハウジング2は、円筒状のハウジング本体
2aと、その一端開口部を閉塞する閉塞部材2bとで構成さ
れる。ハウジング本体2aは大径部2a1および小径部2a2
からなり、小径部2a2の内径側に主軸3の軸部3aが、大
径部2a1の内径側に主軸3のスラスト板3bがそれぞれ収
容される。閉塞部材2bは、スラスト板3bとの対向位置に
あり、この位置でハウジング本体2aの大径部2a1の開口
部を閉塞する。
The housing 2 is a cylindrical housing body.
2a and a closing member 2b for closing one end of the opening. The housing body 2a has a large diameter portion 2a1 and a small diameter portion 2a2.
The shaft portion 3a of the main shaft 3 is accommodated on the inner diameter side of the small diameter portion 2a2, and the thrust plate 3b of the main shaft 3 is accommodated on the inner diameter side of the large diameter portion 2a1. The closing member 2b is located at a position facing the thrust plate 3b, and closes the opening of the large diameter portion 2a1 of the housing body 2a at this position.

【0023】ハウジング本体2aの内周面には軸受スリー
ブ6が固定される。この軸受スリーブ6の内周面に主軸
3の軸部3a外周面と微小なジャーナル軸受すきまCjを介
して対向するジャーナル軸受面4a1が形成される。軸受
スリーブ6の一端部には外径側に延びるフランジ部6aが
形成され、このフランジ部6aの端面にスラスト板3bの一
方の端面と微小な第一スラスト軸受すきまCsaを介して
対向する第一スラスト軸受面5a1が形成される。
A bearing sleeve 6 is fixed to the inner peripheral surface of the housing body 2a. A journal bearing surface 4a1 is formed on the inner peripheral surface of the bearing sleeve 6 so as to face the outer peripheral surface of the shaft portion 3a of the main shaft 3 via a small journal bearing clearance Cj. A flange 6a is formed at one end of the bearing sleeve 6 and extends outwardly. The first end of the flange 6a opposes one end of the thrust plate 3b via a small first thrust bearing clearance Csa. A thrust bearing surface 5a1 is formed.

【0024】閉塞部材2bの中心部には、スラスト板3bと
対向して軸受部材7が装着され、この軸受部材7の端面
にスラスト板3bの他方の端面と微小な第二スラスト軸受
すきまCsbを介して対向する第二スラスト軸受面5b1が
形成される。上記ジャーナル軸受面4a1と、第一および
第二スラスト軸受面5a1、5b1とには、それぞれの複数
箇所に微細な軸受ノズル9a、9bが開口しており、図示し
ない給気通路を介して給気源(何れも図示省略)から各
軸受ノズル9a、9bに圧縮空気を供給すると、ジャーナル
軸受すきまCj、および両スラスト軸受すきまCsa、Csb
に圧縮空気が導入され、それぞれの軸受すきまCj、Csa
・Csbに主軸3の軸部3aをラジアル方向で非接触支持す
るジャーナル軸受部4、および主軸3のスラスト板3bを
スラスト両方向で非接触支持する第一スラスト軸受部5a
および第二スラスト軸受部5bが構成される。
A bearing member 7 is mounted at the center of the closing member 2b so as to face the thrust plate 3b, and the other end surface of the thrust plate 3b and a minute second thrust bearing clearance Csb are provided on the end surface of the bearing member 7. A second thrust bearing surface 5b1 opposed to the second thrust bearing surface 5b1 is formed. On the journal bearing surface 4a1 and the first and second thrust bearing surfaces 5a1 and 5b1, fine bearing nozzles 9a and 9b are opened at a plurality of respective positions, and air is supplied through a supply passage (not shown). When compressed air is supplied to the bearing nozzles 9a and 9b from a source (both not shown), the journal bearing clearance Cj and both thrust bearing clearances Csa and Csb are provided.
Compressed air is introduced into the bearings and the respective bearing clearances Cj and Csa
A journal bearing portion 4 for supporting the shaft portion 3a of the main shaft 3 in a non-contact manner in Csb in a radial direction, and a first thrust bearing portion 5a for supporting a thrust plate 3b of the main shaft 3 in a non-contacting manner in both thrust directions.
And a second thrust bearing portion 5b.

【0025】主軸3は、図9〜図12に示す従来のスピン
ドル装置と同様のエアタービン駆動で駆動され、図2に
示すように、主軸3のスラスト板3bの外周に複数の凹部
11を設けると共に、凹部11に対向する位置に複数のター
ビンノズル12を配し、圧縮空気を各タービンノズル12か
らスラスト板3bの凹部11に吹き付けて主軸3を矢印P方
向に正回転させる。主軸3に回転力を与えた空気は、排
気口16よりハウジング2外に排気される。
The main shaft 3 is driven by the same air turbine drive as the conventional spindle device shown in FIGS. 9 to 12, and a plurality of recesses are formed on the outer periphery of a thrust plate 3b of the main shaft 3 as shown in FIG.
A plurality of turbine nozzles 12 are arranged at positions facing the recesses 11, and compressed air is blown from each turbine nozzle 12 to the recesses 11 of the thrust plate 3 b to rotate the main shaft 3 in the arrow P direction in the forward direction. The air that has given the rotational force to the main shaft 3 is exhausted from the housing 2 through the exhaust port 16.

【0026】本実施形態において、タービンノズル12
は、ハウジング本体2aの大径部2a1内周面に固定した環
状のノズル部材13に、スラスト板3bの接線方向へ向けて
設けられる。各タービンノズル12への圧縮空気の供給
は、図示しない給気源に接続した給気口14から、ノズル
部材13と対向させて大径部2a1の内周面に設けた環状溝
15を介して行われる。環状溝15は、ノズル部材13の外周
面に設けてもよい。
In this embodiment, the turbine nozzle 12
Is provided in the annular nozzle member 13 fixed to the inner peripheral surface of the large-diameter portion 2a1 of the housing body 2a in the tangential direction of the thrust plate 3b. Compressed air is supplied to each turbine nozzle 12 from an air supply port 14 connected to an air supply source (not shown) through an annular groove provided on the inner peripheral surface of the large-diameter portion 2a1 so as to face the nozzle member 13.
Done through fifteen. The annular groove 15 may be provided on the outer peripheral surface of the nozzle member 13.

【0027】各凹部11には、略半径方向に延びる断面円
弧状の受圧面11aと、受圧面11aの内径端から主軸3の
逆回転方向に延びる平坦な底部11bとが設けられる。
Each recess 11 is provided with a pressure-receiving surface 11a extending in a substantially radial direction and having an arc-shaped cross section, and a flat bottom portion 11b extending from the inner diameter end of the pressure-receiving surface 11a in the reverse rotation direction of the main shaft 3.

【0028】本発明にかかるエアータービン駆動スピン
ドル装置は、空気圧で主軸3を軸方向の一方側(例えば
図面右側)に変位させて固定部材に接触させることによ
り、主軸3に制動力を付与するブレーキ機構21を具備す
る。「固定部材」は非回転の部材を意味し、図1におい
ては、ハウジング本体2a、閉塞部材2b、軸受スリーブ
6、軸受部材7、およびノズル部材13がそれぞれ固定部
材となる。本発明は、主軸3を空気圧で軸方向に変位さ
せ、上記何れかの固定部材に主軸3を接触させることに
より、その摩擦で制動力を得る構造である。
In the air turbine drive spindle device according to the present invention, a brake for applying a braking force to the main shaft 3 by displacing the main shaft 3 to one side (for example, the right side in the drawing) in the axial direction and contacting the fixed member by air pressure. A mechanism 21 is provided. “Fixed member” means a non-rotating member. In FIG. 1, the housing main body 2a, the closing member 2b, the bearing sleeve 6, the bearing member 7, and the nozzle member 13 are respectively fixed members. The present invention has a structure in which the main shaft 3 is displaced in the axial direction by pneumatic pressure, and the main shaft 3 is brought into contact with any of the above-mentioned fixing members, thereby obtaining a braking force by the friction.

【0029】図1のブレーキ機構21は、主軸3のスラス
ト板3bを軸受スリーブ6のフランジ部6aに接触させて制
動力を得る例で、図示しない給気源からの圧縮空気を供
給する制動用給気部22と、主軸3の一部、例えばスラス
ト板3bと軸方向で面し、制動用給気部22からの圧縮空気
を導入する圧力室23とを具備する。図1に示す圧力室23
は、その主軸変位側(図面右側)の部分を主軸3の主軸
反変位側(図面左側)に配置された第二スラスト軸受部
5bの第二スラスト軸受隙間Csbに開口させたもので、こ
れは、例えばスラスト板3bの外周縁部と対向する閉塞部
材2bの端面に、主軸3と同軸の環状溝を凹設することに
より構成される。制動用給気部22への給気系(給気源や
配管等)は、その一部を各軸受部4、5a、5bへの給気系
と供用することができ、これより既設給気系の有効活用
が図られる。
A brake mechanism 21 shown in FIG. 1 is an example in which a thrust plate 3b of a main shaft 3 is brought into contact with a flange portion 6a of a bearing sleeve 6 to obtain a braking force. The braking mechanism 21 supplies compressed air from an air supply source (not shown). An air supply unit 22 and a pressure chamber 23 that faces a part of the main shaft 3, for example, the thrust plate 3 b in the axial direction, and that introduces compressed air from the braking air supply unit 22. Pressure chamber 23 shown in FIG.
Is a second thrust bearing portion whose part on the main shaft displacement side (right side in the drawing) is arranged on the side opposite to the main shaft 3 of the main shaft 3 (left side in the drawing).
An opening is formed in the second thrust bearing gap Csb of 5b, for example, by forming an annular groove coaxial with the main shaft 3 in the end face of the closing member 2b facing the outer peripheral edge of the thrust plate 3b. Is done. A part of the air supply system (air supply source, piping, etc.) to the brake air supply unit 22 can be used as the air supply system to each bearing unit 4, 5a, 5b. The system can be used effectively.

【0030】圧力室23の内径側や外径側は、狭隘な非接
触シール24(隙間シール24)でシールされる。この隙間
シール24の流路抵抗により、圧力室23からのエア漏れが
防止または抑制されるので、圧力室23の内圧が高まり、
主軸3に作用する押し込み力を増強することができる。
本実施形態のように圧力室23の主軸変位側を第二スラス
ト軸受隙間Csbに開口させた場合、圧力室23の内径側お
よび外径側の第二スラスト軸受隙間Csbがそのまま隙間
シール24として機能する。一般にスラスト軸受隙間Csb
は高精度に加工されるので、かかる構造であれば、簡単
に高精度の隙間シール24を得ることができる。もちろん
特に問題がなければ、スラスト軸受隙間Csbとは別に設
けた非接触シールで圧力室23をシールしても構わない。
The inner and outer diameter sides of the pressure chamber 23 are sealed by a narrow non-contact seal 24 (gap seal 24). The flow path resistance of the gap seal 24 prevents or suppresses air leakage from the pressure chamber 23, so that the internal pressure of the pressure chamber 23 increases,
The pushing force acting on the main shaft 3 can be increased.
When the main shaft displacement side of the pressure chamber 23 is opened to the second thrust bearing gap Csb as in the present embodiment, the second thrust bearing gap Csb on the inner diameter side and the outer diameter side of the pressure chamber 23 functions as the gap seal 24 as it is. I do. Generally, the thrust bearing clearance Csb
Is processed with high accuracy, and with such a structure, the high-precision gap seal 24 can be easily obtained. Of course, if there is no particular problem, the pressure chamber 23 may be sealed with a non-contact seal provided separately from the thrust bearing gap Csb.

【0031】制動用給気部22から圧力室23に圧縮空気が
供給され、圧力室23が高圧になると、その空気圧でスラ
スト板3bに図面右側への押し込み力が作用する。この押
し込み力F(圧力室23の内圧と圧力室23の主軸変位側へ
の投影面積との積)が主軸変位側の第一スラスト軸受部
5aで生じる軸方向の軸受反力fよりも大きいと(F>
f)、主軸3が図面右側に変位する。圧力室23は上記の
通り主軸3と同軸の軸対称形状、例えば環状であり、こ
こに入った圧縮空気は円周方向の全周で均一な圧力を生
じるので、主軸3の傾き等を生じることなく主軸3を安
定して軸方向に変位させることができる。通常、静圧空
気軸受、特にジャーナル軸受部4の軸受面4a1は軸方向
の案内精度が高いため、本発明のように主軸3を軸方向
に変位させた場合でも片当りによる振動や偏摩耗等の発
生は回避される。
Compressed air is supplied from the braking air supply section 22 to the pressure chamber 23, and when the pressure chamber 23 becomes high pressure, the air pressure exerts a pushing force on the thrust plate 3b to the right in the drawing. This pushing force F (the product of the internal pressure of the pressure chamber 23 and the projected area of the pressure chamber 23 on the main shaft displacement side) is the first thrust bearing portion on the main shaft displacement side.
If it is larger than the axial bearing reaction force f generated in 5a (F>
f) The main shaft 3 is displaced to the right in the drawing. As described above, the pressure chamber 23 has an axially symmetric shape coaxial with the main shaft 3, for example, an annular shape, and the compressed air entering the same generates a uniform pressure over the entire circumference in the circumferential direction. And the main shaft 3 can be displaced in the axial direction stably. Normally, the static pressure air bearing, especially the bearing surface 4a1 of the journal bearing part 4 has high guide accuracy in the axial direction. Therefore, even when the main shaft 3 is displaced in the axial direction as in the present invention, vibration due to one-sided contact, uneven wear, etc. Is avoided.

【0032】主軸3の軸方向変位により、スラスト板3b
が軸受スリーブ6のフランジ部6a端面、すなわち第一ス
ラスト軸受面5a1に接触すると、両者間の摩擦で主軸3
に制動力が付与される。主軸3に作用する制動力は押し
込み力Fにほぼ比例するので、制動用給気部22の給気圧
力を調整することにより制動力をコントロールすること
ができる。制動に使用した空気は、各軸受部4、5a、5b
からの排気と共に、例えば排気口16から排気される。
The axial displacement of the main shaft 3 causes the thrust plate 3b
Comes into contact with the end surface of the flange portion 6a of the bearing sleeve 6, that is, the first thrust bearing surface 5a1, the friction between the two causes the main shaft 3 to move.
Is given a braking force. Since the braking force acting on the main shaft 3 is substantially proportional to the pushing force F, the braking force can be controlled by adjusting the supply pressure of the braking supply unit 22. The air used for braking is applied to each bearing part 4, 5a, 5b
For example, the air is exhausted from the exhaust port 16 together with the exhaust from the exhaust port.

【0033】このように本発明では、主軸3と軸受スリ
ーブ6のフランジ部6aとの接触による摩擦で制動力を得
ているので、図11および図12に示す従来品のような制動
用エアタービンは不要となる。従って、回転抵抗の低減
によるタービン効率の改善や軸方向寸法の小型化、ある
いは製造コストの低減による低コスト化等を達成するこ
とができる。エアタービンは、電動機などに比べて主軸
3に付加される質量が小さく、その慣性モーメントもご
く小さいため、弱い力で主軸3を軸受スリーブ6に押し
つけてもごく短時間のうちに確実に主軸3を停止させる
ことができる。従って、図9および図10に示す従来品に
比べて高い制動力が得られる。また、この場合の使用空
気量は、主軸3を軸方向に変位させ、隙間シール24の漏
れを補える程度でよいので、従来のようにブレーキノズ
ル220 から凹部210 に空気を吹き付ける場合に比べ、制
動時の空気使用量を削減することができる。
As described above, in the present invention, since the braking force is obtained by the friction caused by the contact between the main shaft 3 and the flange portion 6a of the bearing sleeve 6, a braking air turbine such as the conventional one shown in FIGS. Becomes unnecessary. Therefore, it is possible to achieve an improvement in turbine efficiency by reducing rotation resistance, a reduction in size in the axial direction, a reduction in manufacturing cost, and the like. An air turbine has a small mass added to the main shaft 3 and a very small moment of inertia as compared with an electric motor or the like. Therefore, even if the main shaft 3 is pressed against the bearing sleeve 6 with a small force, the main shaft 3 can be reliably formed in a short time. Can be stopped. Therefore, a higher braking force can be obtained as compared with the conventional products shown in FIGS. Further, the amount of air used in this case is sufficient to displace the main shaft 3 in the axial direction and compensate for the leakage of the gap seal 24. The air consumption at the time can be reduced.

【0034】本実施形態では、制動時の主軸3と軸受ス
リーブ6との接触部が主軸変位側の第一スラスト軸受隙
間5a1内にあるので、両者の接触で生じた摩耗粉等は、
第一スラスト軸受部5aからの排気と共に、排気口16から
迅速に排気される。そのため、摩耗粉等が軸受隙間に残
留することはなく、軸受機能が長期間安定して維持され
る。接触部をスラスト軸受隙間内に配置するだけでな
く、これをスラスト軸受隙間5a1の近傍(排気流が作用
する部分)に配置しても同様の効果が得られる。
In the present embodiment, since the contact portion between the main shaft 3 and the bearing sleeve 6 during braking is located in the first thrust bearing gap 5a1 on the main shaft displacement side, wear powder and the like generated by the contact between the two are reduced.
The exhaust gas is quickly exhausted from the exhaust port 16 together with the exhaust gas from the first thrust bearing portion 5a. Therefore, wear powder and the like do not remain in the bearing gap, and the bearing function is stably maintained for a long time. Similar effects can be obtained not only by arranging the contact portion in the thrust bearing gap, but also by arranging it in the vicinity of the thrust bearing gap 5a1 (portion where the exhaust flow acts).

【0035】軸受スリーブ6を黒鉛材料で形成しておけ
ば、その自己潤滑性によって軸受スリーブ6およびスラ
スト板3bの接触面での摩耗を抑制して耐久性を向上させ
ることができる。黒鉛材料でする他、軸受スリーブ6の
フランジ部6a端面に適当な表面処理(例えば黒鉛被膜の
形成)を施してその耐久性向上を図ることもできる。も
ちろんスラスト板3b側に同様の処理を行ってもよい。さ
らなる耐久性向上のため、黒鉛材料との接触面(本実施
形態ではスラスト板3bの端面)を高硬度の金属材料で形
成しておくのが望ましい。
If the bearing sleeve 6 is made of a graphite material, its self-lubricating property can suppress wear on the contact surface between the bearing sleeve 6 and the thrust plate 3b, thereby improving durability. In addition to the graphite material, the end surface of the flange 6a of the bearing sleeve 6 may be subjected to an appropriate surface treatment (for example, formation of a graphite coating) to improve its durability. Of course, the same processing may be performed on the thrust plate 3b side. In order to further improve the durability, it is desirable that the contact surface with the graphite material (the end surface of the thrust plate 3b in the present embodiment) is formed of a metal material having high hardness.

【0036】以下、本発明の他の実施形態を説明する。
なお、以下において特に説明しない限り、各図の構成お
よび作用は図1および図2の構成と同様であるので、共
通する部材には同一の参照番号を付与して重複説明を省
略する。
Hereinafter, another embodiment of the present invention will be described.
Unless otherwise described below, the configuration and operation of each drawing are the same as those of FIGS. 1 and 2, and thus common members will be assigned the same reference numerals and redundant description will be omitted.

【0037】図3は、主軸3を図1とは逆方向に変位さ
せ、スラスト板3bを軸受部材7の端面に接触させて主軸
3に制動力を付与する実施形態である。この場合、制動
用給気部22および圧力室23は、例えばスラスト板3bに対
向するハウジング大径部2a1の端面に設けられ、圧力室
23は、軸受スリーブ6の外径側で主軸3と同軸の環状溝
状に形成される。この圧力室23に制動用給気部22から圧
縮空気を供給すると、主軸3が図面左方に軸方向変位
し、そのスラスト板3bが軸受部材7の端面と接触するた
め、主軸3に制動力が付与される。上記と同様の観点か
ら、軸受部材7を黒鉛材料で形成したり、軸受部材7端
面に上記表面処理を施しておくのが望ましい。
FIG. 3 shows an embodiment in which the main shaft 3 is displaced in a direction opposite to that of FIG. 1, and the thrust plate 3b is brought into contact with the end face of the bearing member 7 to apply a braking force to the main shaft 3. In this case, the braking air supply section 22 and the pressure chamber 23 are provided, for example, on the end face of the housing large diameter section 2a1 facing the thrust plate 3b,
23 is formed in an annular groove shape coaxial with the main shaft 3 on the outer diameter side of the bearing sleeve 6. When compressed air is supplied from the braking air supply unit 22 to the pressure chamber 23, the main shaft 3 is axially displaced to the left in the drawing, and the thrust plate 3b comes into contact with the end surface of the bearing member 7, so that the braking force is applied to the main shaft 3. Is given. From a viewpoint similar to the above, it is desirable that the bearing member 7 be formed of a graphite material or that the surface treatment be performed on the end surface of the bearing member 7.

【0038】図4は、図1および図2の構成において、
圧力室23を主軸3のスラスト板3bに設けた実施形態であ
る(制動用給気部22は、図1と同様に閉塞部材2bに設け
られる)。制動用給気部22から圧力室23に圧縮空気を供
給すると、スラスト板3bが図面右側の押し込み力を受け
て軸方向に変位し、軸受スリーブ6のフランジ部6aに接
触して主軸3に制動力が付与される。圧力室23は図示の
ようにスラスト板3bのみに設ける他、スラスト板3bと閉
塞部材2bの双方に形成してもよい。この構成は、図3に
示すように主軸3を軸方向反対側(図面左側)に変位さ
せる場合にも同様に適用することができる。
FIG. 4 shows the configuration of FIG. 1 and FIG.
In this embodiment, the pressure chamber 23 is provided on the thrust plate 3b of the main shaft 3 (the braking air supply unit 22 is provided on the closing member 2b as in FIG. 1). When compressed air is supplied from the braking air supply unit 22 to the pressure chamber 23, the thrust plate 3b is displaced in the axial direction by receiving a pushing force on the right side in the drawing, and contacts the flange 6a of the bearing sleeve 6 to control the main shaft 3. Power is applied. The pressure chamber 23 may be provided only on the thrust plate 3b as shown in the drawing, or may be formed on both the thrust plate 3b and the closing member 2b. This configuration can be similarly applied to a case where the main shaft 3 is displaced to the opposite side in the axial direction (left side in the drawing) as shown in FIG.

【0039】図5は、図1および図2の構成において、
圧力室23を環状溝ではなく、主軸3と同軸の円筒状空間
とした実施形態である。この場合、軸受部材7は圧力室
23の外径側にリング状に配置される。図3と同様に圧力
室23をハウジング本体2a側に設けて主軸3を軸方向反対
側に変位させてもよく、また、図4と同様に圧力室23を
主軸3側に設けてもよい。
FIG. 5 shows the configuration of FIG. 1 and FIG.
In this embodiment, the pressure chamber 23 is not an annular groove but a cylindrical space coaxial with the main shaft 3. In this case, the bearing member 7 is a pressure chamber
It is arranged in a ring shape on the outer diameter side of 23. As in FIG. 3, the pressure chamber 23 may be provided on the housing body 2a side to displace the main shaft 3 in the opposite axial direction, or the pressure chamber 23 may be provided on the main shaft 3 side as in FIG.

【0040】図6は、図1および図2の構成において、
主軸変位側の第一スラスト軸受部5aへの給気を、ジャー
ナル軸受部4、および主軸反変位側の第二スラスト軸受
部5bへの給気と独立して行うもので、例えば給気口25a
および環状溝25bを有する専用の給気経路25を介して第
一スラスト軸受部5aへの給気を行う。この場合、制動時
に給気経路25への給気のみを遮断すれば、上記押し込み
力Fに抵抗する軸受反力fが発生しないので、より高い
制動力を得ることができる。この構成は、図3と同様に
圧力室23をハウジング本体2a側に設けて主軸3を軸方向
反対側に変位させる場合や、図4と同様に圧力室23を主
軸3側に設ける場合にも同様に適用することができる。
FIG. 6 shows the configuration of FIG. 1 and FIG.
The supply of air to the first thrust bearing portion 5a on the main shaft displacement side is performed independently of the supply of air to the journal bearing portion 4 and the second thrust bearing portion 5b on the side opposite to the main shaft.
In addition, air is supplied to the first thrust bearing portion 5a through a dedicated air supply path 25 having an annular groove 25b. In this case, if only the air supply to the air supply path 25 is interrupted during braking, a bearing reaction force f that resists the pushing force F is not generated, so that a higher braking force can be obtained. This configuration is applicable to the case where the pressure chamber 23 is provided on the housing body 2a side and the main shaft 3 is displaced to the opposite side in the axial direction as in FIG. 3, or the case where the pressure chamber 23 is provided on the main shaft 3 side as in FIG. The same can be applied.

【0041】図7は、図1および図2の構成において、
第二スラスト軸受部5bからの排気を独立の排気通路26を
介して行うようにしたものである。排気通路26は、例え
ば軸芯部に設けられた軸方向排気口26a、軸方向排気口
26aに連通する半径方向排気口26b、圧力室23の近傍の
閉塞部材2b端面に設けられ、半径方向排気口26bに連通
する環状溝26cとで構成される。この排気通路26に図示
しない切替弁を設け、排気通路26を遮断状態と大気開放
状態との間で切替可能としておく。主軸3の正回転時は
切替弁を大気開放にして第二スラスト軸受部5bを機能さ
せ、一方、制動時には切替弁を遮断に切換えて排気通路
26を遮断する。これにより、制動時には、第二スラスト
軸受隙間Csbおよび第二スラスト軸受部5bの内径側部分
が高圧の空気溜りとなるので、上記押し込み力Fが増大
し、さらに強力な制動力を得ることができる。また、小
さな制動力で十分な場合は、圧力室23を省略することも
可能である。この構成は、図3〜図6に示す何れの実施
形態にも同様に適用することができる。
FIG. 7 shows the configuration of FIG. 1 and FIG.
The exhaust from the second thrust bearing portion 5b is performed via an independent exhaust passage 26. The exhaust passage 26 includes, for example, an axial exhaust port 26a provided in an axial core portion, and an axial exhaust port.
A radial exhaust port 26b communicating with the radial exhaust port 26b and an annular groove 26c provided on the end face of the closing member 2b near the pressure chamber 23 and communicating with the radial exhaust port 26b. A switching valve (not shown) is provided in the exhaust passage 26 so that the exhaust passage 26 can be switched between a shut-off state and an open-to-atmosphere state. At the time of forward rotation of the main shaft 3, the switching valve is opened to the atmosphere to allow the second thrust bearing portion 5b to function.
Cut off 26. Thereby, at the time of braking, since the second thrust bearing gap Csb and the inner diameter side portion of the second thrust bearing portion 5b become a high-pressure air reservoir, the pushing force F increases, and a stronger braking force can be obtained. . When a small braking force is sufficient, the pressure chamber 23 can be omitted. This configuration can be similarly applied to any of the embodiments shown in FIGS.

【0042】図8は、図1および図2の構成において
(但しエアタービン駆動部の図示は省略)、制動時に主
軸3が上記固定部材に接触するまでの主軸3の軸方向変
位量を、主軸変位側のスラスト軸受隙間Csaの幅よりも
小さくしたものである。これは、例えば図示のように制
動時に主軸3のスラスト板3bと接触するリング状の接触
部材27を主軸変位側の第一スラスト軸受面5a1よりも突
出させて配置することにより構成される。制動時には、
スラスト板3bが固定部材としての接触部材27の端面27a
(接触面)と接触する一方で、第一スラスト軸受面5a1
とは非接触となるため、第一スラスト軸受面5a1の摩耗
等を防止して耐久性の向上を図ることができる。接触部
材27の接触面27aは、第一スラスト軸受面5a1よりも突
出した位置にあれば足り、これを満たす限り、例えば接
触部材27をハウジング本体2aと一体成形したり、あるい
は接触面27aを軸受スリーブ6のフランジ部6a端面に配
置することもできる。接触部材27を黒鉛で形成したり、
接触面27aに適当な表面処理を施すことにより、接触面
27aの耐久性をさらに向上させることができる。この実
施形態は、図3〜図7に示す何れの実施形態にも適用可
能である。
FIG. 8 shows the amount of axial displacement of the main shaft 3 until the main shaft 3 contacts the fixed member during braking in the configuration of FIGS. 1 and 2 (however, the illustration of the air turbine drive unit is omitted). This is smaller than the width of the thrust bearing gap Csa on the displacement side. This is configured by, for example, arranging a ring-shaped contact member 27 that comes into contact with the thrust plate 3b of the main shaft 3 at the time of braking so as to protrude from the first thrust bearing surface 5a1 on the main shaft displacement side, as shown in the figure. When braking,
The thrust plate 3b is an end surface 27a of the contact member 27 as a fixing member.
(Contact surface) while contacting the first thrust bearing surface 5a1
Therefore, the first thrust bearing surface 5a1 can be prevented from being worn, and the durability can be improved. It is sufficient that the contact surface 27a of the contact member 27 is located at a position protruding from the first thrust bearing surface 5a1, and as long as the contact surface 27a satisfies this condition, for example, the contact member 27 is integrally formed with the housing body 2a, or It can be arranged on the end face of the flange portion 6a of the sleeve 6. The contact member 27 is made of graphite,
By applying an appropriate surface treatment to the contact surface 27a, the contact surface
The durability of 27a can be further improved. This embodiment is applicable to any of the embodiments shown in FIGS.

【0043】[0043]

【発明の効果】本発明によれば、ブレーキ用エアタービ
ンを省略することができるので、回転抵抗の低減による
タービン効率の改善や軸方向寸法の小型化、あるいは製
造コストの低減による低コスト化等が達成される。ま
た、十分な制動力が簡単な構造で得られ、かつ空気使用
量も少ないので、コスト低減効果が高い。
According to the present invention, the air turbine for the brake can be omitted, so that the turbine efficiency can be improved by reducing the rotational resistance, the axial dimension can be reduced, or the manufacturing cost can be reduced. Is achieved. In addition, since a sufficient braking force can be obtained with a simple structure and the amount of air used is small, the cost reduction effect is high.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明にかかるエアタービン駆動スピンドル装
置の断面図である。
FIG. 1 is a sectional view of an air turbine drive spindle device according to the present invention.

【図2】図1中のA−A線での断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along line AA in FIG.

【図3】本発明の他の実施形態を示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing another embodiment of the present invention.

【図4】本発明の他の実施形態を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing another embodiment of the present invention.

【図5】本発明の他の実施形態を示す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view showing another embodiment of the present invention.

【図6】本発明の他の実施形態を示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view showing another embodiment of the present invention.

【図7】本発明の他の実施形態を示す断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view showing another embodiment of the present invention.

【図8】本発明の他の実施形態を示す断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view showing another embodiment of the present invention.

【図9】従来のエアタービン駆動スピンドル装置の縦断
面図である。
FIG. 9 is a longitudinal sectional view of a conventional air turbine drive spindle device.

【図10】従来装置の横断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view of a conventional device.

【図11】従来装置の縦断面図である。FIG. 11 is a longitudinal sectional view of a conventional device.

【図12】(A)図は図11中のAーA断面図、(B)図は
同図中のB−B断面図である。
12A is a sectional view taken along line AA in FIG. 11, and FIG. 12B is a sectional view taken along line BB in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 エアタービン駆動スピンドル装置 2 ハウジング 2a ハウジング本体 2b 閉塞部材 3 主軸 3b スラスト板 4 ジャーナル軸受部 4a1 ジャーナル軸受面 Cj ジャーナル軸受隙間 5a 第一スラスト軸受部 5a1 第一スラスト軸受面 Csa 第一スラスト軸受隙間 5b スラスト軸受部 5b1 第二スラスト軸受面 Cs2 第二スラスト軸受隙間 6 軸受スリーブ 7 軸受部材 11 凹部 21 ブレーキ機構 22 制動用給気部 23 圧力室 24 シール装置 Reference Signs List 1 air turbine drive spindle device 2 housing 2a housing body 2b closing member 3 main shaft 3b thrust plate 4 journal bearing 4a1 journal bearing surface Cj journal bearing gap 5a first thrust bearing 5a1 first thrust bearing surface Csa first thrust bearing gap 5b Thrust bearing part 5b1 Second thrust bearing surface Cs2 Second thrust bearing gap 6 Bearing sleeve 7 Bearing member 11 Recess 21 Brake mechanism 22 Braking air supply unit 23 Pressure chamber 24 Sealing device

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Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 主軸と、主軸を固定部材に対して半径方
向で支持するジャーナル軸受部と、主軸を固定部材に対
してスラスト両方向で支持するスラスト軸受部とを有
し、主軸の外周に設けられた複数の凹部に圧縮空気を吹
き付けて主軸に回転動力を付与するエアタービン駆動ス
ピンドル装置において、 空気圧で上記主軸を軸方向に変位させて固定部材に接触
させることにより、制動力を発生するブレーキ機構を備
えることを特徴とするエアタービン駆動スピンドル装
置。
1. A main shaft, a journal bearing portion for supporting the main shaft in a radial direction with respect to a fixed member, and a thrust bearing portion for supporting the main shaft in both thrust directions with respect to the fixed member, provided on an outer periphery of the main shaft. An air turbine drive spindle device for applying rotational power to a main shaft by blowing compressed air to a plurality of recesses provided, wherein a brake that generates a braking force by displacing the main shaft in the axial direction by air pressure and contacting the fixed member. An air turbine drive spindle device comprising a mechanism.
【請求項2】 上記ブレーキ機構が、軸方向で主軸に面
する圧力室と、この圧力室に空気を供給する制動用給気
部とを備える請求項1記載のエアタービン駆動スピンド
ル装置。
2. The air turbine drive spindle device according to claim 1, wherein the brake mechanism includes a pressure chamber facing the main shaft in the axial direction, and a braking air supply unit that supplies air to the pressure chamber.
【請求項3】 上記圧力室を非接触シールでシールした
請求項2記載のエアタービン駆動スピンドル装置。
3. The air turbine drive spindle device according to claim 2, wherein said pressure chamber is sealed with a non-contact seal.
【請求項4】 圧力室の形状が、主軸の中心軸に対して
軸対称である請求項2または3記載のエアタービン駆動
スピンドル装置。
4. The air turbine drive spindle device according to claim 2, wherein the shape of the pressure chamber is axially symmetric with respect to the center axis of the main shaft.
【請求項5】 圧力室を固定部材および主軸の何れか一
方、または双方に設けた請求項4記載のエアタービン駆
動スピンドル装置。
5. The air turbine drive spindle device according to claim 4, wherein the pressure chamber is provided on one or both of the fixed member and the main shaft.
【請求項6】 少なくとも上記スラスト軸受部が、スラ
スト軸受隙間に導入した空気の静圧で主軸を支持する静
圧空気軸受である請求項1〜5何れか記載のエアタービ
ン駆動スピンドル装置。
6. The air turbine driving spindle device according to claim 1, wherein at least the thrust bearing portion is a static pressure air bearing that supports the main shaft with a static pressure of air introduced into the thrust bearing gap.
【請求項7】 主軸の変位方向に対して反対側のスラス
ト軸受部の排気を外部に導く排気通路を設け、ブレーキ
機構による制動時に、前記排気通路を遮断するようにし
た請求項1〜6記載のエアタービン駆動スピンドル装
置。
7. An exhaust passage for guiding exhaust of a thrust bearing portion on a side opposite to a displacement direction of a main shaft to an outside, wherein the exhaust passage is shut off during braking by a brake mechanism. Air turbine drive spindle device.
【請求項8】 請求項3に記載の非接触シールを請求項
6に記載のスラスト軸受隙間で構成したエアタービン駆
動スピンドル装置。
8. An air turbine drive spindle device comprising the non-contact seal according to claim 3 with the thrust bearing gap according to claim 6.
【請求項9】 制動時に、主軸変位側のスラスト軸受部
への給気を遮断するようにした請求項6記載のエアター
ビン駆動スピンドル装置。
9. The air turbine drive spindle device according to claim 6, wherein air supply to the thrust bearing portion on the main shaft displacement side is shut off during braking.
【請求項10】 制動時に主軸が固定部材に接触するま
での当該主軸の軸方向変位量を、主軸変位側のスラスト
軸受隙間の幅よりも小さくした請求項6記載のエアター
ビン駆動スピンドル装置。
10. The air turbine drive spindle device according to claim 6, wherein the amount of axial displacement of the main shaft until the main shaft contacts the fixed member during braking is smaller than the width of the thrust bearing gap on the main shaft displacement side.
【請求項11】 固定部材と主軸との接触部間に黒鉛を
介在させた請求項1〜10何れか記載のエアタービン駆
動スピンドル装置。
11. The air turbine drive spindle device according to claim 1, wherein graphite is interposed between a contact portion of the fixed member and the main shaft.
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