JP2007010057A

JP2007010057A - 静圧気体軸受スピンドル

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Publication number: JP2007010057A
Application number: JP2005192129A
Authority: JP
Inventors: Teruyoshi Horiuchi; 照悦堀内
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2005-06-30
Filing date: 2005-06-30
Publication date: 2007-01-18
Anticipated expiration: 2025-06-30
Also published as: JP4657029B2

Abstract

【課題】加工液などの軸受すき間およびシールすき間への侵入を抑制するとともに、排気手段への加工液などの吸入をも抑制した静圧気体軸受スピンドルを提供する。
【解決手段】静圧気体軸受スピンドル１は、両端面に開口を有する貫通路１２が形成された中空の回転軸１０と、回転軸１０の側面１０Ｃおよび一方の端面１０Ａを取り囲むハウジング２０とを備えている。ハウジング２０には、回転軸１０の一方の端面１０Ａが露出する排気室１３が形成されている。ハウジング２０には、一端において排気室１３に排気室側開口を有し、他端においてハウジング２０の外壁に外壁側開口を有する排気路１４が形成されている。排気路１４は、排気室１３の内部を減圧するための排気手段に連結されている。
【選択図】図１

Description

本発明は静圧気体軸受スピンドルに関し、より特定的には、貫通路が形成された回転軸を備えた静圧気体軸受スピンドルに関するものである。

精密加工装置、精密検査装置などに用いられる静圧気体軸受スピンドルにおいては、回転軸の端部に開口を有する貫通路が形成され、当該貫通路内が真空ポンプなどにより減圧されることにより、被加工物などを回転軸の端部に吸着可能とした真空チャック機構が採用される場合がある。

真空チャック機構は、たとえば回転軸の端面と回転軸の側面とを連通する貫通路と、回転軸または回転軸の外周面に対向するハウジングの内壁に設けられて当該貫通路に連通した円環状の溝と、当該溝に連通するようにハウジングに形成され、かつ真空ポンプなどに連結された排気路により構成されている。これにより、真空ポンプなどにより貫通路を減圧することで、被処理物を回転軸の端面に吸着させることができる。また、このとき、貫通路から排気路を通って真空ポンプに至る排気経路は、回転軸の側面とハウジングの側壁との隙間と交差するが、回転軸の側面とハウジングの側壁との隙間の軸方向に垂直な断面における断面積を排気経路の排気方向に垂直な断面における断面積に対して十分小さくすることにより、貫通路を十分減圧することができる（たとえば特許文献１参照）。

ここで、前述の減圧された排気経路には回転軸の端面に形成された開口から異物が吸入されるおそれがある。特に、精密旋盤や精密研削盤などの加工機に使用される静圧気体軸受スピンドルの場合、研削液や切削液など（以下、加工液）の飛沫が飛散する環境で使用される場合が多い。このような場合、加工機の運転中に被加工物の切り屑を含んだ加工液が排気経路に吸入される場合がある。特許文献１に開示された静圧気体軸受スピンドルの構成では、排気経路が回転軸の側面とハウジングとの隙間に交差しているため、交差部分に隣接する静圧気体軸受の軸受すき間や、回転軸とハウジングとの隙間が狭くなった部分であるシールすき間に加工液が侵入し、回転軸の焼付き等の不具合が生じるおそれがある。また、加工液が真空ポンプなどの排気手段に吸入されて、当該排気手段に不具合が発生するおそれもある。

これに対し、回転軸の側面に設けられる貫通路の開口を静圧気体軸受から離れた位置に形成した静圧気体軸受スピンドルが提案されている。これにより、加工液の軸受すき間への侵入が抑制される（たとえば特許文献２参照）。
特開２０００−１４５７７８号公報特開平８−１６６０２０号公報

しかし、特許文献２に開示された静圧気体軸受スピンドルの構成では、加工液の軸受すき間への侵入は抑制されるものの、排気経路が回転軸の側面とハウジングの側壁との隙間に交差していることに変わりはないため、回転軸の側面に設けられる貫通路の開口に隣接するシールすき間への加工液の侵入は抑制されない。また、加工液の排気手段への吸入の問題も依然として有している。

そこで、本発明の目的は、加工液などの軸受すき間およびシールすき間への侵入を抑制するとともに、排気手段への加工液などの吸入をも抑制した真空チャック機構を有する静圧気体軸受スピンドルを提供することである。

本発明に従った静圧気体軸受スピンドルは、両端面に開口を有する貫通路が形成された中空の回転軸と、回転軸の側面および一方の端面を取り囲むハウジングとを備えている。ハウジングには、回転軸の当該一方の端面が露出する排気室が形成されている。当該一方の端面に対向する排気室の内壁と当該一方の端面との間隔が、排気室に隣接する領域での回転軸の側面と側面に対向するハウジングの側壁との間隔よりも大きくなるように、ハウジングおよび回転軸が構成されている。ハウジングには、一端において排気室に排気室側開口を有し、他端においてハウジングの外壁に外壁側開口を有する排気路が形成されている。排気路は、排気室の内部を減圧するための排気手段に連結されている。

前述のように、従来の真空チャック機構が採用された静圧気体軸受スピンドルにおいては、回転軸の端面および側面に開口を有する貫通路が形成されており、真空チャック機構の排気経路が回転軸の側面とハウジングの側壁との隙間に交差している。そのため、被加工物などを吸着するために回転軸の端面に形成された開口から加工液などが真空チャック機構の貫通路内に吸入された場合、当該加工液などは回転軸の側面に形成された開口から回転軸の側面とハウジングの側壁との隙間を越えて、排気経路内を移動する。このとき、当該加工液が回転軸の側面やそれに対向するハウジングの側壁に付着する場合がある。その結果、付着した加工液などが軸受すき間やシールすき間に侵入するおそれが生ずる。

これに対し、本発明の静圧気体軸受スピンドルによれば、回転軸の両端面に開口を有する貫通路が形成されており、真空チャック機構の排気経路が回転軸の側面とハウジングの側壁との隙間に交差していない。そのため、ハウジングによって閉じられた側である回転軸の一方の端面とは反対側である他方の端面に、被加工物などを吸着するために形成された貫通路の開口から加工液などが真空チャック機構の貫通路内に吸入された場合、当該加工液などは回転軸の上記一方の端面に形成された貫通路の開口を通って、回転軸の側面とハウジングの側壁との隙間を越えることなく、排気経路内を移動する。その結果、当該加工液が回転軸の側面やそれに対向するハウジングの側壁に付着することを回避することが可能となり、加工液などが軸受すき間やシールすき間に侵入することを抑制することができる。

さらに、本発明の静圧気体軸受スピンドルのハウジングには、回転軸の上記一方の端面が露出するように（端面に面するように）排気室が形成されている。そのため、貫通路に入った加工液は、上記一方の端面に形成された貫通路の開口を通ってこの排気室に溜まる。その結果、加工液などが軸受すき間やシールすき間に侵入することを一層抑制することができるとともに、排気手段への加工液などの吸入をも抑制することができる。

さらに、上記一方の端面に対向する排気室の内壁と上記一方の端面との間隔が、排気室に隣接する領域での回転軸の側面と側面に対向するハウジングの側壁との間隔（シールすき間）よりも大きくなるように、ハウジングおよび回転軸が構成されている。そのため、排気室の内部を減圧することにより、回転軸の貫通路の内部を十分に減圧することができる。

上記静圧気体軸受スピンドルにおいて好ましくは、ハウジングには、排気室とハウジングの外部とを連通する排液路がさらに形成されている。そして、排液路には排液路を遮断可能な開閉弁が設置されている。

これにより、排気室に溜まった加工液を排気室から排液路を通して静圧気体軸受スピンドルの外部に排出することができる。また、排液路には開閉弁が設置されているため、排気手段が動作している状態においては、開閉弁を閉じておくことにより、排気室および貫通路を十分に減圧して真空チャック機構の機能を発揮させることができる。一方、排気手段が動作していない状態においては、開閉弁を開けることにより、排気室に溜まった加工液を排液路を通して静圧気体軸受スピンドルの外部に排出することができる。

上記静圧気体軸受スピンドルにおいて好ましくは、排液路と排気室との連結部である排液路開口は、排気室において回転軸の中心軸から最も遠い領域を含むように形成されている。

これにより、排液路開口が排気室の内壁において鉛直方向で最も下になるように静圧気体軸受スピンドルを設置することによって、排液路開口から加工液などをスムーズに排出することができる。さらに、このように設置することにより、貫通路の開口から加工液などが溜まる領域までの距離を大きくすることができるため、排気室に溜めることが可能な加工液などの量を多くすることができる。

上記静圧気体軸受スピンドルにおいて好ましくは、排気室に隣接する回転軸の側面とハウジングの側壁とが対向する領域であるシールすき間の一部分には、当該一部分に隣接する部分よりも回転軸の側面とハウジングの側壁との間隔が広い円環状の溝である円周溝が形成されている。さらに、ハウジングには、円周溝と排気室とを連通する排液孔がさらに形成されている。

これにより、排気室からシールすき間に加工液などが侵入した場合でも、当該加工液などは円周溝に溜まり、排液孔を通って排気室に戻る。その結果、加工液などがシールすき間をさらに逆流することを防止し、シールすき間の焼付きを回避するとともに、ハウジング内部に配置されたモータなどの損傷を回避することができる。

上記静圧気体軸受スピンドルにおいて好ましくは、貫通路の排気室側の開口である排気室側貫通路開口から排気室に排出される気体の流れる方向に、排気室側貫通路開口を排気室の内壁に向けて投影した場合において、排気室側貫通路開口の上記内壁に投影された領域が、排気室側開口とは重ならないように、回転軸とハウジングとは構成されている。

これにより、回転軸の貫通路に侵入した加工液などが直線的に排気室および排気路を通過して真空ポンプなどの排気手段に到達することを回避することができる。その結果、侵入した加工液などを吸入することによる真空ポンプなどの排気手段の不具合の発生を抑制することができる。

以上の説明から明らかなように、本発明の静圧気体軸受スピンドルによれば、加工液などの軸受すき間およびシールすき間への侵入を抑制するとともに、排気手段への加工液などの吸入をも抑制した静圧気体軸受スピンドルを提供することができる。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付しその説明は繰返さない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の一実施の形態である実施の形態１の静圧気体軸受スピンドルの構成を示す概略断面図である。また、図２は、図１の領域α付近を拡大して示した概略部分断面図である。図１および図２を参照して、実施の形態１の静圧気体軸受スピンドルの構成について説明する。

図１を参照して、実施の形態１の静圧気体軸受スピンドル１は、両端面に開口を有する貫通路１２が形成された中空の回転軸１０と、回転軸１０の側面１０Ｃおよび一方の端面１０Ａを取り囲むハウジング２０とを備えている。回転軸１０の軸方向に垂直な断面における断面形状は円環状となっている。ハウジング２０には、回転軸１０の一方の端面１０Ａを露出する（端面１０Ａに面するように）排気室１３が形成されている。図２を参照して、一方の端面１０Ａに対向する排気室１３の内壁である第１の内壁１３Ａと一方の端面１０Ａとの間隔が、排気室１３に隣接する領域での回転軸１０の側面１０Ｃと回転軸１０の側面１０Ｃに対向するハウジング２０の側壁２０Ｃとの間隔（シールすき間１９の間隔）よりも大きくなるように、ハウジング２０および回転軸１０が構成されている。さらに、ハウジング２０には、一端において排気室１３に排気室側開口１４Ａを有し、他端においてハウジング２０の外壁２０Ｄに外壁側開口１４Ｂを有する排気路１４が形成されている。排気路１４は、継ぎ手などの排気管１６を介して排気室１３の内部を減圧するための排気手段（図示しない）に連結されている。

図１を参照して、回転軸１０とハウジング２０との間には、回転軸１０を軸に垂直な方向（ラジアル方向）に軸支する静圧気体ジャーナル軸受３１と、回転軸１０を軸方向（アキシアル方向）に軸支する静圧気体スラスト軸受３２とが配置されている。さらに、静圧気体軸受スピンドル１は軸受用気体供給部３４を備えており、軸受用気体供給部３４はハウジング２０に形成された軸受用気体供給路３３に連結されている。このような構成により、静圧気体軸受スピンドル１においては、図示しないエアコンプレッサなどの軸受用気体供給源から軸受用気体供給部３４に供給された空気などの軸受用気体が軸受用気体供給路３３からジャーナル給気絞り３１Ａおよびスラスト給気絞り３２Ａを通じて静圧気体ジャーナル軸受３１および静圧気体スラスト軸受３２に供給される。これにより、回転軸１０とハウジング２０との間の隙間において、供給された軸受用気体により気体膜が形成されて、回転軸１０はハウジング２０に対して回転自在に軸支されている。回転軸１０には回転軸１０の側面１０Ｃの一部を取り囲むようにモータロータ４２が設置されており、さらにハウジング２０にはモータロータ４２の外周面を囲むようにモータステータ４１が設置されている。このモータステータ４１およびモータロータ４２はモータ４０（ビルトインモータ）を構成している。これにより、回転軸１０はモータ４０の動力によってハウジング２０に対して相対的に回転可能に構成されている。

さらに、図２を参照して、ハウジング２０には、排気室１３とハウジング２０の外部とを連通する排液路１５がさらに形成され、排液路１５には排液管１７が連結されている。これにより、静圧気体軸受スピンドル１は排気室１３に溜まった加工液などを排液路１５から排液管１７を介して静圧気体軸受スピンドル１の外部に排出可能な構成となっている。そして、排液路１５には排液管１７の内部に配置された排液路１５を遮断可能な開閉弁１８が設置されている。なお、開閉弁１８は、排液路１５の入り口から排液管１７の出口までの任意の位置に設けることができる。

次に、図１および図２を参照して、実施の形態１の静圧気体軸受スピンドル１の動作について説明する。図１を参照して、モータ４０のモータステータ４１に図示しない電源から電力が供給されることにより、モータロータ４２を軸回りに回転させる駆動力が発生する。これにより、ハウジング２０に対して回転自在に軸支されている回転軸１０はモータロータ４２とともにハウジング２０に対して相対的に回転する。さらに、図１および図２を参照して、排気管１６を介して排気路１４に連結された真空ポンプなどの排気手段（図示しない）が動作することにより排気室１３の内部が減圧され、それにより貫通路１２の内部も減圧される。このとき、貫通路１２の内部が減圧されていることから、回転軸１０の一方の端面１０Ａとは反対側に位置する他方の端面１０Ｂに形成された貫通路１２の開口であるチャッキング部１１に被加工物などを接触させることにより、被加工物などが保持される。このようにして、静圧気体軸受スピンドル１の真空チャック機構は機能する。

なお、回転軸１０の中心軸に垂直な断面におけるシールすき間１９の断面積は貫通路１２の断面積よりも小さくなっている。これにより、排気室１３の内部を減圧することで、貫通路１２の内部が十分に減圧される。ここで、実施の形態１の静圧気体軸受スピンドルにおいては、シールすき間１９における回転軸１０の外径を可能な範囲で小さくすることが好ましい。たとえば、シールすき間１９における回転軸１０の外径を、静圧気体ジャーナル軸受３１を構成する部分における回転軸１０の外径よりも小さくすることが好ましい。これにより、シールすき間１９の幅を大きくしても、回転軸１０の中心軸に垂直な断面におけるシールすき間１９の断面積を小さくすることができるため、貫通路１２の内部が十分に減圧される。そして、シールすき間１９の幅を大きくすることで、静圧気体軸受スピンドル１の製造が容易になるとともに、回転軸１０の振れによるハウジング２０との接触を抑制することができる。

ここで、たとえばチャッキング部１１において被加工物を保持しつつ、静圧気体軸受スピンドル１で被加工物を回転させながら研削加工を実施する場合において、被加工物の着脱などの際に、切り屑である研削屑を含んだ加工液としての研削液がチャッキング部１１から貫通路１２の内部に侵入するおそれがある。貫通路１２の内部に侵入した研削液は、貫通路１２を排気室１３に向けて移動し、排気室１３に到達する。このとき、図１および図２において回転軸１０が水平になるように静圧気体軸受スピンドル１が設置されている場合、排気室１３に到達した研削液は排気室１３の側壁である排気室側壁１３Ｃが底になるように排気室１３内の鉛直方向において最も下に位置する領域に溜まる。

このように、研削液が貫通路１２に侵入してから排気室１３に溜まるまでの経路において、研削液は回転軸１０の側面１０Ｃとハウジング２０の側壁２０Ｃとの隙間を通過しない。すなわち、真空チャック機構の排気経路が回転軸１０の側面１０Ｃとハウジング２０の側壁２０Ｃとの隙間に交差していない。その結果、実施の形態１の静圧気体軸受スピンドル１においては、研削液が静圧気体ジャーナル軸受３１および静圧気体スラスト軸受３２の軸受すき間に侵入する可能性が極めて低くなっており、かつ回転軸１０の側面１０Ｃとハウジング２０の側壁２０Ｃとの間隔が狭くなった部分であるシールすき間１９に侵入する可能性も抑制されている。その結果、研削液の侵入による静圧気体軸受やシールすき間の焼付きの発生が抑制されるとともに、ハウジング２０の内部に配置されたモータ４０などの不具合の発生が抑制される。

さらに、排気室１３の内部に溜まった研削液は排液路１５から排液管１７を通じて静圧気体軸受スピンドル１の外部に排出することができる。より詳細に説明すると、研削などの加工が行われており、排気室１３および貫通路１２の内部が減圧されている状態では、開閉弁１８は閉じられている。そのため、排液路１５によって排気室１３および貫通路１２の内部の減圧は阻害されない。そして、加工作業が終了し、排気室１３および貫通路１２の内部の減圧状態が解消された後で、開閉弁１８は開放される。これにより、排気室１３の内部に溜まった研削液などを排液路１５から排液管１７を通じて静圧気体軸受スピンドル１の外部に排出することができる。なお、排気室１３の外部に面した壁の少なくとも一部を、塩化ビニール、アクリル樹脂、ガラスなどの、加工液によって侵されない透明な材料で構成してもよい。このようにすると、排気室に侵入した加工液の量を容易に確認することができるので、適切な時期に開閉弁１８を操作して排気室１３に溜まった加工液を排出することができる。

さらに、図１および図２に示すように、実施の形態１の静圧気体軸受スピンドル１においては、回転軸１０の一方の端部１０Ａは排気室１３に突出している。別の観点から説明すると、回転軸１０の一方の端面１０Ａと当該一方の端面１０Ａに対向する排気室１３の第１の内壁１３Ａとの距離は、第１の内壁と排気室１３の当該第１の内壁に対向する内壁である第２の内壁１３Ｂとの距離よりも小さくなるように実施の形態１の静圧気体軸受スピンドル１は構成されている。これにより、排気室１３に入った研削液がシールすき間１９に侵入しにくくなっている。その結果、軸受すき間やシールすき間１９の焼付きおよびモータ４０などの不具合の発生が一層抑制されている。

なお、実施の形態１の静圧気体軸受スピンドル１においては、シールすき間１９の外周を取り囲むように黒鉛、フッ素樹脂、セラミックスなどの摺動性の良好な素材からなるスリーブが配置されていてもよい。さらに、回転軸１０の側面１０Ｃの表面における、ハウジング２０の側壁２０Ｃに対向する部分を、硬質クロムめっき、ニッケルめっき、セラミックス、焼入れ鋼などの耐摩耗性に優れた材料で構成してもよい。これにより、回転軸１０の側面１０Ｃとハウジング２０の側壁２０Ｃとが接触した場合でも、傷がつきにくく、シールすき間１９の焼付きを一層抑制することができる。

（実施の形態２）
図３は、本発明の一実施の形態である実施の形態２の静圧気体軸受スピンドルの構成を説明するための概略部分断面図である。図１および図３を参照して、本発明の実施の形態２の静圧気体軸受スピンドルの構成を説明する。

実施の形態２の静圧気体軸受スピンドル１と、上述した実施の形態１の静圧気体軸受スピンドル１とは基本的に同様の構成を有している。しかし、実施の形態２では、図１の領域α付近が図３に示すような構成となっている点で実施の形態１とは異なっている。

具体的には、図３を参照して実施の形態２の静圧気体軸受スピンドル１は、排気室１３に隣接する回転軸１０の側面１０Ｃとハウジング２０の側壁２０Ｃとが対向する領域であるシールすき間１９の一部分には、当該一部分に隣接する部分よりも回転軸１０の側面１０Ｃとハウジング２０の側壁２０Ｃとの間隔が広い円環状の溝である円周溝１９Ａが形成されている。そして、ハウジング２０には、円周溝１９Ａと排気室１３とを連通する排液孔１９Ｂがさらに形成されている。

次に、実施の形態２の静圧気体軸受スピンドル１の動作について説明する。実施の形態２の静圧気体軸受スピンドル１と、上述した実施の形態１の静圧気体軸受スピンドル１とは基本的に同様に動作する。しかし、実施の形態２の静圧気体軸受スピンドル１は上述のように円周溝１９Ａおよび排液孔１９Ｂを有しているため、排気室１３からシールすき間１９の排気室側部分１９Ｄに加工液などが侵入した場合でも、当該加工液などは円周溝１９Ａに溜まり、排液孔１９Ｂを通って排気室１３に戻る。その結果、加工液などがシールすき間１９をさらに逆流してシールすき間１９のハウジング内部側部分１９Ｃに到達することを防止し、シールすき間１９の焼付きを回避するとともに、ハウジング２０内部に配置されたモータ４０などの損傷を回避することができる。

なお、円周溝１９Ａは図３に示すようにハウジング２０側が凹となるように形成されていてもよいし、ハウジング２０側および回転軸１０側の両側が凹となるように形成されていてもよい。また、排液孔１９Ｂは円周溝１９Ａのハウジング２０側の凹部の底面において回転軸１０から最も遠い領域を含む位置で円周溝１９Ａに連通していることが好ましい。これにより、当該連通している部分が円周溝１９Ａにおいて鉛直方向で最も下になるように静圧気体軸受スピンドル１を設置することで、シールすき間１９の排気室側部分１９Ｄに侵入した加工液などが円周溝１９Ａおよび、排液孔１９Ｂを通ってスムーズに排気室１３に戻るようにすることができる。

（実施の形態３）
図４は、本発明の一実施の形態である実施の形態３の静圧気体軸受スピンドルの構成を説明するための概略部分断面図である。図１および図４を参照して、本発明の実施の形態３の静圧気体軸受スピンドルの構成を説明する。

実施の形態３の静圧気体軸受スピンドル１と、上述した実施の形態２の静圧気体軸受スピンドル１とは基本的に同様の構成を有している。しかし、実施の形態３では、図１の領域α付近が図４に示すような構成となっている点で実施の形態２とは異なっている。

具体的には、実施の形態３の静圧気体軸受スピンドル１においては、排液路１５と排気室１３との連結部である排液路開口１５Ａは、排気室１３において回転軸１０の中心軸から最も遠い領域を含むように形成されている。さらに、実施の形態３の静圧気体軸受スピンドル１では貫通路１２の排気室１３側の開口である排気室側貫通路開口１２Ａから排気室１３に排出される気体の流れる方向に、排気室側貫通路開口１２Ａを排気室１３の第１の内壁１３Ａに向けて投影した場合において、排気室側貫通路開口１２Ａの上記第１の内壁１３Ａに投影された領域が、排気路１４の排気室側開口１４Ａとは重ならないように、回転軸１０とハウジング２０とは構成されている。

次に、実施の形態３の静圧気体軸受スピンドル１の動作について説明する。実施の形態３の静圧気体軸受スピンドル１と、上述した実施の形態２の静圧気体軸受スピンドル１とは基本的に同様に動作する。しかし、実施の形態３の静圧気体軸受スピンドル１では、上述のように、排液路開口１５Ａが、排気室１３において回転軸１０の中心軸から最も遠い領域を含むように形成されているため、排液路開口１５Ａが排気室１３の内壁において鉛直方向で最も下になるように静圧気体軸受スピンドル１を設置することによって、排液路開口１５Ａから加工液などをスムーズに排出することができる。さらに、このように設置することにより、排気室側貫通路開口１２Ａから加工液などが溜まる領域までの距離を大きくすることができるため、排気室１３に溜めることが可能な加工液などの量を多くすることができる。

さらに、実施の形態３の静圧気体軸受スピンドル１では、上述のように、排気室側貫通路開口１２Ａから排気室１３に排出される気体の流れる方向に、排気室側貫通路開口１２Ａを排気室１３の第１の内壁１３Ａに向けて投影した場合において、排気室側貫通路開口１２Ａの上記第１の内壁１３Ａに投影された領域が、排気路１４の排気室側開口１４Ａとは重ならないように、回転軸１０とハウジング２０とは構成されている。すなわち、貫通路１２から排気室１３を通って排気路１４に至る排気経路が排気室１３において屈曲している。そのため、回転軸１０の貫通路１２に侵入した加工液などが直線的に排気室１３および排気路１４を通過して真空ポンプなどの排気手段に到達することを回避することができる。その結果、侵入した加工液など吸入することによる真空ポンプなどの排気手段の不具合の発生を抑制することができる。

なお、排気路１４の排気室側開口１４Ａは排気室１３の第１の内壁１３Ａに形成してもよいが、図４に示すように排気室側壁１３Ｃに形成することが好ましい。これにより、貫通路１２に侵入した加工液などが直線的に排気室１３および排気路１４を通過して真空ポンプなどの排気手段に到達することを回避し易くなる。

また、排液路開口１５Ａについても、図４に示すように排気室側壁１３Ｃに設けることができる。これにより、排液路開口１５Ａが排気室１３の排気室側壁１３Ｃにおいて鉛直方向で最も下になるように静圧気体軸受スピンドル１を設置することで、加工液の排出を一層スムーズに行なうことが可能となる。このとき、排気路１４の排気室側開口１４Ａと排液路１５の排液路開口１５Ａとが対向するように静圧気体軸受スピンドル１を構成してもよい。これにより、排気室に溜まった加工液の液面から排気室側開口１４Ａまでの距離を大きくすることができる。その結果、排気室に溜まった加工液の排気手段への吸入を抑制することができる。

さらに、排液路開口１５Ａを排気室側壁１３Ｃに設けた場合、回転軸１０の中心軸および排気室側壁１３Ｃにおける中心軸からの距離が最も大きい領域に含まれる点を含む断面において、排気室側壁１３Ｃと回転軸１０の中心軸との距離は回転軸１０の中心軸からの距離が最も大きい領域に向けて徐々に距離が大きくなるように回転軸１０およびハウジング２０が構成されていることが好ましい。これにより、加工液の排出を一層スムーズに行なうことが可能となる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の静圧気体軸受スピンドルは、被加工物などを回転軸の端部に吸着可能とする真空チャック機構が採用された静圧気体軸受スピンドルに特に有利に適用され得る。

実施の形態１の静圧気体軸受スピンドルの構成を示す概略断面図である。図１の領域α付近を拡大して示した概略部分断面図である。実施の形態２の静圧気体軸受スピンドルの構成を説明するための概略部分断面図である。実施の形態３の静圧気体軸受スピンドルの構成を説明するための概略部分断面図である。

符号の説明

１静圧気体軸受スピンドル、１０回転軸、１０Ａ一方の端面、１０Ｂ他方の端面、１０Ｃ回転軸の側面、１１チャッキング部、１２貫通路、１２Ａ排気室側貫通路開口、１３排気室、１３Ａ第１の内壁、１３Ｂ第２の内壁、１３Ｃ排気室側壁、１４排気路、１４Ａ排気室側開口、１４Ｂ外壁側開口、１５排液路、１５Ａ排液路開口、１６排気管、１７排液管、１８開閉弁、１９シールすき間、１９Ａ円周溝、１９Ｂ排液孔、１９Ｃハウジング内部側部分、１９Ｄ排気室側部分、２０ハウジング、２０Ｃ側壁、２０Ｄ外壁、３１静圧気体ジャーナル軸受、３１Ａジャーナル給気絞り、３２静圧気体スラスト軸受、３２Ａスラスト給気絞り、３３軸受用気体供給路、３４軸受用気体供給部、４０モータ、４１モータステータ、４２モータロータ。

Claims

両端面に開口を有する貫通路が形成された中空の回転軸と、
前記回転軸の側面および一方の端面を取り囲むハウジングとを備え、
前記ハウジングには、前記回転軸の前記一方の端面が露出する排気室が形成され、
前記一方の端面に対向する前記排気室の内壁と前記一方の端面との間隔が、前記排気室に隣接する領域での前記回転軸の側面と前記側面に対向する前記ハウジングの側壁との間隔よりも大きくなるように、前記ハウジングおよび前記回転軸が構成されており、
前記ハウジングには、一端において前記排気室に排気室側開口を有し、他端において前記ハウジングの外壁に外壁側開口を有する排気路が形成されており、
前記排気路は、前記排気室の内部を減圧するための排気手段に連結されている、静圧気体軸受スピンドル。
前記ハウジングには、前記排気室と前記ハウジングの外部とを連通する排液路がさらに形成され、
前記排液路には前記排液路を遮断可能な開閉弁が設置されている、請求項１に記載の静圧気体軸受スピンドル。
前記排液路と前記排気室との連結部である排液路開口は、前記排気室において前記回転軸の中心軸から最も遠い領域を含むように形成されている、請求項２に記載の静圧気体軸受スピンドル。
前記排気室に隣接する前記回転軸の側面と前記ハウジングの側壁とが対向する領域であるシールすき間の一部分には、前記一部分に隣接する部分よりも前記回転軸の側面と前記ハウジングの側壁との間隔が広い円環状の溝である円周溝が形成されており、
前記ハウジングには、前記円周溝と前記排気室とを連通する排液孔がさらに形成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の静圧気体軸受スピンドル。
前記貫通路の排気室側の開口である排気室側貫通路開口から前記排気室に排出される気体の流れる方向に、前記排気室側貫通路開口を前記排気室の内壁に向けて投影した場合において、前記排気室側貫通路開口の前記内壁に投影された領域が、前記排気室側開口とは重ならないように、前記回転軸と前記ハウジングとは構成されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の静圧気体軸受スピンドル。