JP2009068542A - Spindle device - Google Patents
Spindle device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2009068542A JP2009068542A JP2007235433A JP2007235433A JP2009068542A JP 2009068542 A JP2009068542 A JP 2009068542A JP 2007235433 A JP2007235433 A JP 2007235433A JP 2007235433 A JP2007235433 A JP 2007235433A JP 2009068542 A JP2009068542 A JP 2009068542A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- air
- spindle
- static pressure
- pressure gas
- bearing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
Abstract
Description
本発明は、静圧気体軸受によって回転自在に支持されたスピンドルを電動モータによって回転駆動し、スピンドルの回転力を精密な計測器や加工機などに伝達するのに好適なスピンドル装置に関する。 The present invention relates to a spindle device suitable for rotating a spindle rotatably supported by a static pressure gas bearing by an electric motor and transmitting the rotational force of the spindle to a precision measuring instrument or processing machine.
スピンドル装置は、切削、研削などの工具を回転駆動する工作機械の一要素として、あるいは磁気ディスクなどを回転駆動する検査機械の一要素として用いられている。この種のスピンドル装置は、円筒状のハウジングに、回転軸であるスピンドル(スピンドルシャフト)が静圧気体軸受を介して支持され、スピンドルには電動モータのモータ回転軸が連結され、電動モータの駆動によってスピンドルが回転駆動されるようになっている。この際、静圧気体軸受は、エアの供給を受けてスピンドルとの間に隙間を形成し、スピンドルを非接触で回転自在に支持し、スピンドルが高速で回転できるようになっている。 The spindle device is used as an element of a machine tool that rotationally drives a tool such as cutting and grinding, or as an element of an inspection machine that rotationally drives a magnetic disk or the like. In this type of spindle device, a spindle (spindle shaft), which is a rotating shaft, is supported by a cylindrical housing via a static pressure gas bearing, and a motor rotating shaft of an electric motor is connected to the spindle to drive the electric motor. Thus, the spindle is driven to rotate. At this time, the static pressure gas bearing is supplied with air to form a gap with the spindle, and supports the spindle in a non-contact manner so that the spindle can rotate at high speed.
一方、精密加工機、精密測定器等に使用されるスピンドル装置は、高い剛性が要求される。そのため、スピンドル装置の静圧気体軸受として、空気軸受の中で最も剛性の高い多孔質空気軸受が採用されている。 On the other hand, high rigidity is required for a spindle device used for precision processing machines, precision measuring instruments, and the like. Therefore, the most rigid porous air bearing among the air bearings is adopted as the static pressure gas bearing of the spindle device.
しかし、静圧気体軸受として、空気軸受を用いた場合、エアの圧縮性に起因するエアハンマーと呼ばれる自励振動が発生することがある。特に、空気軸受に多孔質空気軸受を用いた場合、多孔質自体が空気溜りとなり、エアハンマーがより発生し易くなる。 However, when an air bearing is used as the static pressure gas bearing, self-excited vibration called an air hammer may occur due to air compressibility. In particular, when a porous air bearing is used as the air bearing, the porous itself becomes an air reservoir, and an air hammer is more easily generated.
そこで、この発明の目的は、エアの圧縮性に起因するエアハンマーの発生を確実に抑制することが出来るスピンドル装置を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a spindle device that can reliably suppress the generation of an air hammer due to air compressibility.
前記目的を達成するために、本発明は、筒状のハウジングに、スピンドルが静圧気体軸受を介して回転自在に支持され、前記ハウジングに電動モータが並設され、前記スピンドルの長手方向一端側に、前記電動モータのモータ回転軸が連結され、前記ハウジングには、給気口から導入したエアを前記静圧気体軸受を介して排気口から排出するエア通路が形成されてなるスピンドル装置において、前記静圧気体軸受は、前記スピンドルからラジアル方向の荷重を受けるラジアル軸受と前記スピンドルのフランジからスラスト方向の荷重を受けるスラスト軸受とが一体化されて構成され、前記静圧気体軸受には、前記静圧気体軸受と前記スピンドルとの間隙に生じるエアを貯留するポケットと、前記ポケットに貯留したエアを前記エア通路に導くエア排出路と、前記エア排出路を通過するエアの流量を調整する絞りが形成されてなることを特徴とするものである。 In order to achieve the above object, according to the present invention, a spindle is rotatably supported by a cylindrical housing via a static pressure gas bearing, and an electric motor is provided in parallel in the housing, and one end side in the longitudinal direction of the spindle. In addition, in the spindle device, the motor rotating shaft of the electric motor is connected, and the housing is formed with an air passage for discharging the air introduced from the air supply port from the exhaust port through the static pressure gas bearing. The static pressure gas bearing is configured by integrating a radial bearing that receives a radial load from the spindle and a thrust bearing that receives a thrust load from a flange of the spindle. A pocket for storing air generated in a gap between the hydrostatic gas bearing and the spindle, and the air stored in the pocket is guided to the air passage. And A discharge passage, is characterized in that the aperture to adjust the flow rate of air is formed passing through the air discharge channel.
係る構成によれば、軸受隙間を流れるエアや静圧気体軸受を通過したエアがポケットに導入されると、ポケットは、導入したエアを貯留し、貯留したエアをエア排出路に排出するバッファとして機能し、軸受隙間のエアの圧力を高めることができ、結果として、剛性を高めることができる。また、ポケットに導入されたエアがエア排出路を流れる過程で、絞りによってその流量が制御される。その際、絞りによるエアの減衰作用が高まり、エアの圧縮性に起因するエアハンマー(自励振動)が発生するのを確実に抑制することができる。 According to such a configuration, when air flowing through the bearing gap or air passing through the static pressure gas bearing is introduced into the pocket, the pocket stores the introduced air and serves as a buffer for discharging the stored air to the air discharge path. It can function and can increase the pressure of air in the bearing gap, and as a result, the rigidity can be increased. Further, the flow rate is controlled by the throttle in the process in which the air introduced into the pocket flows through the air discharge path. At that time, the air attenuation action by the throttle is enhanced, and the occurrence of an air hammer (self-excited vibration) due to the compressibility of the air can be reliably suppressed.
前記スピンドル装置を構成するに際しては、以下の要素を付加することができる。好適には、前記ポケットは、前記静圧気体軸受のスラスト受面に形成されてなる。 In configuring the spindle device, the following elements can be added. Preferably, the pocket is formed on a thrust receiving surface of the hydrostatic gas bearing.
係る構成によれば、ポケットは、静圧気体軸受のスラスト受面に相対向して形成されているので、軸受隙間を流れるエアや静圧気体軸受を通過したエアのうち静圧気体軸受のスラスト受面を流れるエアをポケットに円滑に導くことができる。 According to such a configuration, since the pocket is formed opposite to the thrust receiving surface of the static pressure gas bearing, the thrust of the static pressure gas bearing out of the air flowing through the bearing gap and the air passing through the static pressure gas bearing. Air flowing on the receiving surface can be smoothly guided to the pocket.
好適には、前記スピンドルの長手方向両端側にはそれぞれフランジが形成され、前記各フランジに隣接して前記スピンドル外周には静圧気体軸受がそれぞれ配設されてなる。 Preferably, flanges are formed on both ends of the spindle in the longitudinal direction, and static pressure gas bearings are disposed on the outer periphery of the spindle adjacent to the flanges.
係る構成によれば、各フランジに隣接して静圧気体軸受をそれぞれ配設することで、各静圧気体軸受でスピンドルを円滑に支持することができる。 According to such a configuration, the static pressure gas bearing is disposed adjacent to each flange, so that the spindle can be smoothly supported by each static pressure gas bearing.
好適には、前記各静圧気体軸受には、前記ポケットとエア排出路及び絞りが形成され、前記各静圧気体軸受のポケットは、前記各静圧気体軸受のスラスト受面に形成されてなる。 Preferably, each of the static pressure gas bearings is formed with the pocket, an air discharge path and a throttle, and the pocket of each of the static pressure gas bearings is formed on a thrust receiving surface of each of the static pressure gas bearings. .
係る構成によれば、ポケットとエア排出路及び絞りは、固定部材としての各静圧気体軸受に形成され、エア排出路がエア通路に連通されているので、エアの排出を円滑にすることができる。また、各静圧気体軸受のポケットは、各静圧気体軸受のスラスト受面に相対向して形成されているので、軸受隙間を流れるエアや各静圧気体軸受を通過したエアのうち静圧気体軸受のスラスト受面を流れるエアをポケットに円滑に導くことができる。 According to such a configuration, the pocket, the air discharge path, and the throttle are formed in each static pressure gas bearing as a fixing member, and the air discharge path communicates with the air passage, so that air can be discharged smoothly. it can. Moreover, since the pocket of each static pressure gas bearing is formed opposite to the thrust receiving surface of each static pressure gas bearing, the static pressure of the air flowing through the bearing gap and the air passing through each static pressure gas bearing Air flowing on the thrust receiving surface of the gas bearing can be smoothly guided to the pocket.
好適には、前記静圧気体軸受は、多孔質空気軸受で構成されてなる。これによって、エアの通気性を高めることができる。 Suitably, the said static pressure gas bearing is comprised with the porous air bearing. Thereby, air permeability can be improved.
本発明によれば、エアハンマーの発生を確実に抑制することができ、高剛性なスピンドル装置を実現できる。 According to the present invention, generation of an air hammer can be reliably suppressed, and a highly rigid spindle device can be realized.
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図1は、本発明の一実施例を示すスピンドル装置の断面図である。図1において、スピンドル装置10は、ほぼ円筒状に形成された金属製(ステンレス製)ハウジング12を備えており、ハウジング12内には円筒状のスピンドル(スピンドルシャフト)14が回転軸として回転自在に収納されている。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view of a spindle apparatus showing an embodiment of the present invention. In FIG. 1, a
スピンドル14の長手方向両端部には円筒状のフランジ16、18が配置されており、各フランジ16、18はスピンドル14の長手方向両端部にそれぞれボルト(図示せず)を介して連結されている。フランジ16、18には、スピンドル14の貫通孔20に連なる貫通孔22、24がそれぞれ形成されており、貫通孔20または貫通孔22は、例えば、チャック機構として機能し、貫通孔20または貫通孔22には、切削、研磨などの工具、あるいは磁気ディスクなどが連結されるようになっている。なお、フランジ16、18は、スピンドル14の長手方向両端部に一体に形成することもできる。
ハウジング12とスピンドル14との間には、静圧気体軸受として、一対の多孔質空気軸受26、28がスピンドル14の長手方向(軸方向)に沿って配置されている。多孔質空気軸受26、28は、スピンドル14からラジアル荷重(ラジアル方向の荷重)を受けるラジアル軸受と、スピンドル14からスラスト荷重を受けるスラスト軸受(スラスト方向の荷重)とが一体化されて構成されている。多孔質空気軸受26、28のうちスピンドル14外周との対向面は、ラジアル荷重を受けるラジアル受面26a、28aとして構成され、多孔質軸受26、28のうちフランジ16、18との対向面は、スラスト荷重を受けるスラスト受面26b、28bとして構成されている。
A pair of
また、ハウジング12には、多孔質空気軸受26、28にエアを供給するためのエア通路30、そして供給したエアを排気するためのエア通路32が形成されており、エア通路30の給気口34にはエア供給源からのエアが供給されるようになっている。給気口34に導入されたエアは、エア通路30を介して多孔質空気軸受26、28に供給され、多孔質空気軸受26、28を通過したエアは、エア通路32を介して排気口36から排出されるようになっている。エア供給源からのエアがエア通路30と多孔質空気軸受26、28およびエア通路32を介して排気口36から排気される過程では、エアの一部がスピンドル14外周と各多孔質空気軸受26、28との間の軸受隙間から排出されるとともに、多孔質空気軸受26とフランジ16との軸受隙間および多孔質空気軸受28とフランジ18との間の軸受隙間から排出される。
The
この際、多孔質空気軸受26、28は、ハウジング12に支持された状態で、スピンドル14との対向面が、ラジアル荷重を受けるラジアル受面26a、28aとして機能し、フランジ16、18との対向面が、スラスト荷重を受けるスラスト受面26b、28bとして機能し、スピンドル14とフランジ16、18を非接触状態で回転自在に支持することができる。
At this time, the
一方、ハウジング12には、ハウジング12に隣接して電動モータ38が並設されており、電動モータ38は円筒状のモータブラケット40内に収納されて固定されている。モータブラケット40は、その長手方向一端部がハウジング12に連結され、長手方向他端部がカバー42によって閉塞されている。
On the other hand, an
電動モータ38は、モータ回転軸44、ロータ46、ステータ48を備え、モータ回転軸44の長手方向(軸方向)一端側がフランジ18にボルト(図示せず)を介して連結され、モータ回転軸44の外周にはロータ46が圧入されて固定されている。ロータ46の外側には回転磁界を発生するステータ48が配置されており、ステータ48は、モータブラケット40内壁面に固定されている。この電動モータ38は、ロータ46の回転に伴う回転力をモータ回転軸44を介してフランジ18に伝達し、スピンドル14を回転駆動するようになっている。
The
上記構成によるスピンドル装置10において、エア供給源からのエアを多孔質空気軸受26、28に供給し、多孔質空気軸受26、28でスピンドル14とフランジ16、18を非接触状態で回転自在に支持するとともに、電動モータ38でスピンドル14を回転駆動するに際して、エア供給源からのエアがエア通路30と多孔質空気軸受26、28およびエア通路32を介して排気口36から排気される過程で、フランジ16と多孔質空気軸受26との交差部やフランジ18と多孔質空気軸受18との交差部に、多孔質空気軸受16、18の面取り等に伴う微小ポケットが形成されていると、エアの圧縮性に起因するエアハンマー(自励振動)が発生することがある。エアハンマーが発生すると、高い給気圧力では使用できず、高い剛性が得られなくなる。
In the
そこで、本実施例においては、多孔質空気軸受26、28を通過したエアを外部に速やかに排出するために、スピンドル装置10の固定部材、例えば、ハウジング12や多孔質空気軸受26、28のうち多孔質空気軸受26、28に、図2に示すように、軸受隙間に排出されたエアや多孔質空気軸受26、28を通過したエアを導入して貯留するポケット50、52と、ポケット50、52に貯留したエアをエア通路32に導くエア排出路54、56と、エア排出路54、56を通過するエアの流量を調整する絞り58、60を設けることとしている。
Therefore, in the present embodiment, in order to quickly discharge the air that has passed through the
この際、各ポケット50、52は、多孔質空気軸受26、28のスラスト受面26b、28bに形成されている。すなわち、各多孔質空気軸受26、28のポケット50、52は、軸受隙間に排出されたエアや多孔質空気軸受26、28を通過したエアのうち多孔質空気軸受26、28のスラスト受面26b、28bを流れるエアを導入して貯留し、貯留したエアをエア排出路54、56に排出するバッファとして機能し、エアが軸受隙間や多孔質空気軸受26、28を通過する過程で、軸受隙間のエアの圧力を高めることができ、結果として、剛性を高めることができる。
At this time, the
一方、軸受隙間を流れるエアや多孔質空気軸受26、28を通過したエアのうちスラスト受面26b、28bを流れるエアがポケット50、52に導入されると、このエアは、ポケット50、52を介してエア排出路54、56を流れる過程で、絞り58、60によってその流量が制御される。その際、絞り58、60によるエアの減衰作用が高まり、エアの圧縮性に起因するエアハンマー(自励振動)が発生するのを確実に抑制することができる。
On the other hand, when the air flowing through the bearing clearance and the air passing through the
本実施例によれば、軸受隙間を流れるエアや多孔質空気軸受26、28を通過したエアのうちスラスト受面26b、28bを流れるエアをポケット50、52に導入して貯留し、貯留したエアをエア排出路54、56に排出するようにしたため、軸受隙間のエアの圧力を高めることができ、結果として、剛性を高めることができる。
According to the present embodiment, the air flowing through the
また、本実施例によれば、ポケット50、52に導入されたエアがエア排出路54、56を流れる過程で、絞り58、60によってその流量を制御するようにしたため、絞り58、60によるエアの減衰作用が高まり、エアの圧縮性に起因するエアハンマー(自励振動)が発生するのを確実に抑制することができる。
In addition, according to the present embodiment, the flow rate is controlled by the
さらに、本実施例によれば、ポケット50、52とエア排出路54、56及び絞り58、60を、固定部材としての多孔質空気軸受26、28に形成し、エア排出路54、56をエア通路32に連通させるようにしたため、エアの排出を円滑にすることができる。
Further, according to this embodiment, the
10 スピンドル装置、12 ハウジング、14 スピンドル、16、18 フランジ、26、28 多孔質空気軸受、30、32 エア通路、38 電動モータ、44 モータ回転軸、46 ロータ、48 ステータ、50、52 ポケット、54、56 エア排出路 、58、60 絞り
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記静圧気体軸受は、前記スピンドルからラジアル方向の荷重を受けるラジアル軸受と前記スピンドルのフランジからスラスト方向の荷重を受けるスラスト軸受とが一体化されて構成され、前記静圧気体軸受には、前記静圧気体軸受と前記スピンドルとの間隙に生じるエアを貯留するポケットと、前記ポケットに貯留したエアを前記エア通路に導くエア排出路と、前記エア排出路を通過するエアの流量を調整する絞りが形成されてなる、ことを特徴とするスピンドル装置。 A spindle is rotatably supported by a cylindrical housing via a static pressure gas bearing, an electric motor is arranged in parallel with the housing, and a motor rotation shaft of the electric motor is connected to one end side in the longitudinal direction of the spindle. In the spindle device in which the housing is formed with an air passage for discharging air introduced from the air supply port from the exhaust port through the static pressure gas bearing,
The static pressure gas bearing is configured by integrating a radial bearing that receives a radial load from the spindle and a thrust bearing that receives a thrust load from a flange of the spindle. A pocket for storing air generated in a gap between the static pressure gas bearing and the spindle, an air discharge path for guiding the air stored in the pocket to the air passage, and a throttle for adjusting a flow rate of air passing through the air discharge path A spindle device characterized in that is formed.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007235433A JP2009068542A (en) | 2007-09-11 | 2007-09-11 | Spindle device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007235433A JP2009068542A (en) | 2007-09-11 | 2007-09-11 | Spindle device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009068542A true JP2009068542A (en) | 2009-04-02 |
Family
ID=40605035
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007235433A Pending JP2009068542A (en) | 2007-09-11 | 2007-09-11 | Spindle device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2009068542A (en) |
-
2007
- 2007-09-11 JP JP2007235433A patent/JP2009068542A/en active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN107979208B (en) | Electric motor | |
JP4347395B2 (en) | Spindle driven by ejecting drive fluid from rotor side | |
JP4146151B2 (en) | Hydrostatic gas bearing and spindle device using the same | |
WO2016194594A1 (en) | Spindle | |
JP5614555B2 (en) | Spindle device | |
JP2009068547A (en) | Spindle device | |
JP2009068546A (en) | Spindle device | |
JP5112975B2 (en) | Spindle device | |
JP2009068545A (en) | Spindle device | |
JP2009068544A (en) | Spindle device | |
JP2009068542A (en) | Spindle device | |
JP2009068543A (en) | Spindle device | |
JP2009068541A (en) | Spindle device | |
JP2009066680A (en) | Spindle device | |
JP4989140B2 (en) | Air spindle drive | |
JP5045456B2 (en) | Spindle device | |
JP2021027719A (en) | Motor with fan | |
CN111727326B (en) | Spindle device | |
JP2008025604A (en) | Driving device for air spindle | |
WO2019160049A1 (en) | Spindle device | |
KR100836228B1 (en) | Apparatus for the micro spindle | |
CN111727325B (en) | Spindle device | |
CN111727327B (en) | Spindle device | |
JP4929968B2 (en) | Hydrostatic gas bearing mechanism, shaft rotating device and spindle motor using the same | |
JP2007078037A (en) | Hydrostatic thrust bearing device |