JP3488084B2 - Liquid dynamic pressure spindle device - Google Patents

Liquid dynamic pressure spindle device

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JP3488084B2
JP3488084B2 JP14072598A JP14072598A JP3488084B2 JP 3488084 B2 JP3488084 B2 JP 3488084B2 JP 14072598 A JP14072598 A JP 14072598A JP 14072598 A JP14072598 A JP 14072598A JP 3488084 B2 JP3488084 B2 JP 3488084B2
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dynamic pressure
bearing
spindle
main shaft
liquid
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正和 上杉
正浩 角振
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THK Co Ltd
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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、砥石等の被回転体
を装着したスピンドル主軸の回転を動圧軸受によって支
承するスピンドル装置に係り、特に、かかる動圧軸受の
潤滑流体としてクーラント液等の液体を用いた液体動圧
スピンドル装置の改良に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a spindle device for supporting the rotation of a spindle main shaft on which a rotating body such as a grindstone is mounted by means of a dynamic pressure bearing, and in particular, as a lubricating fluid for such a dynamic pressure bearing, a coolant liquid or the like is used. The present invention relates to improvement of a liquid dynamic pressure spindle device using a liquid.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、この種の動圧スピンドル装置とし
ては、特開平6−241222号公報、特開平6−24
9236号公報、特開平7−19236号公報等に開示
されたものが知られている。かかる動圧スピンドル装置
は、工作機械の主軸頭等に固定されるハウジングと、駆
動手段に連結されて回転するスピンドル主軸と、所定の
軸受隙間を介して対向する回転側部材及び固定側部材か
ら構成されると共に上記スピンドル主軸をハウジングに
対して回転自在に支承するラジアル動圧軸受及びスラス
ト動圧軸受とを備えており、各動圧軸受の回転側部材に
は深さ10〜15μm程度の動圧発生用溝が所定のパタ
ーンで形成されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a dynamic pressure spindle device of this type, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 6-241222 and 6-24 are available.
Those disclosed in Japanese Patent No. 9236, Japanese Patent Laid-Open No. 7-19236, etc. are known. Such a dynamic pressure spindle device is composed of a housing fixed to a spindle head of a machine tool, a spindle main shaft which is connected to a drive means and rotates, and a rotary side member and a fixed side member which face each other through a predetermined bearing gap. And a radial dynamic pressure bearing and a thrust dynamic pressure bearing that rotatably support the spindle main shaft with respect to the housing, and the dynamic pressure of a depth of about 10 to 15 μm is applied to the rotary side member of each dynamic pressure bearing. Generation grooves are formed in a predetermined pattern.

【0003】このように構成された動圧軸受装置におい
ては、上記スピンドル主軸の回転に伴って動圧軸受の軸
受隙間に介在する潤滑流体が加圧され、スピンドル主軸
は高圧の流体潤滑膜によって浮揚状態となり、その状態
のままで回転を支承される。このため、スピンドル主軸
の回転に対しては極僅かな回転抵抗しか作用せず、しか
も回転時における振動も殆ど発生しないことから、該ス
ピンドル主軸に対して毎分1万回転以上の高速回転を与
えて使用することも可能といった優れた特質を有してい
る。
In the hydrodynamic bearing device thus constructed, the lubricating fluid present in the bearing gap of the hydrodynamic bearing is pressurized as the spindle spindle rotates, and the spindle spindle is levitated by the high-pressure fluid lubricating film. It will be in a state, and rotation will be supported in that state. For this reason, only a slight amount of rotational resistance acts on the rotation of the spindle spindle, and vibration during rotation hardly occurs. Therefore, high-speed rotation of 10,000 rpm or more is applied to the spindle spindle. It also has the excellent characteristics that it can be used as well.

【0004】また、かかる動圧スピンドル装置ではスピ
ンドル主軸の回転に伴って潤滑流体を加圧していること
から、各動圧軸受の回転側部材と固定側部材との軸受隙
間が過大であると、該軸受隙間において潤滑流体の圧力
を十分に高めることができず、スピンドル主軸の外部荷
重に対する負荷能力及び剛性が低下してしまう。このた
め、前述した従来の動圧スピンドル装置では軸受隙間を
数μm程度に設定し、主軸の低速回転においても潤滑流
体を十分に加圧できるようにしている。
Further, in such a dynamic pressure spindle device, since the lubricating fluid is pressurized with the rotation of the spindle main shaft, if the bearing gap between the rotary side member and the fixed side member of each dynamic pressure bearing is too large, The pressure of the lubricating fluid cannot be sufficiently increased in the bearing gap, and the load capacity and rigidity of the spindle main shaft against an external load will be reduced. Therefore, in the above-described conventional dynamic pressure spindle device, the bearing gap is set to about several μm so that the lubricating fluid can be sufficiently pressurized even when the main shaft rotates at a low speed.

【0005】更に、各動圧軸受の軸受隙間で加圧される
潤滑流体としては、空気等の気体の他に水や工作機械用
のクーラント液等の液体を用いることが可能であるが、
気体の圧縮性に比較して液体のそれの方が小さいことか
ら、液体を潤滑流体として用いた場合の方がスピンドル
主軸の荷重に対する負荷能力及び剛性は向上することと
なる。従って、工作機械の主軸頭等、重荷重が作用する
用途にこの動圧スピンドル装置を使用する場合を想定す
ると、潤滑流体に液体を用いた場合の方がワークの加工
中におけるスピンドル主軸の変位を抑えることができ、
かかるワークの加工精度の向上を期待することができ
る。
Further, as the lubricating fluid which is pressurized in the bearing gap of each dynamic pressure bearing, water or liquid such as coolant for machine tools can be used in addition to gas such as air.
Since the liquid is smaller than the compressibility of the gas, the load capacity and the rigidity against the load of the spindle are improved when the liquid is used as the lubricating fluid. Therefore, assuming that this dynamic pressure spindle device is used for applications where heavy loads act, such as the spindle head of a machine tool, the displacement of the spindle spindle during machining of a workpiece is better when a liquid is used as the lubricating fluid. Can be suppressed,
It can be expected that the machining accuracy of such a work is improved.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかし、このように構
成された従来の動圧スピンドル装置では、上記スピンド
ル主軸をハウジングに対して非接触で支承している構造
上、各動圧軸受の軸受隙間がハウジング外の雰囲気と連
通されており、潤滑流体として液体を用いた場合には、
軸受隙間で加圧された潤滑流体がハウジング外へ漏れ出
してしまい、動圧スピンドル装置の周辺を汚してしまう
といった問題点があった。このため、従来の動圧スピン
ドル装置は、例えばクリーンルーム内における使用等、
潤滑流体の漏出による汚染を嫌う環境下では使用するこ
とができなかった。
However, in the conventional dynamic pressure spindle device having such a structure, the bearing gap of each dynamic pressure bearing is provided because the spindle main shaft is supported in the housing in a non-contact manner. Is in communication with the atmosphere outside the housing, and when liquid is used as the lubricating fluid,
There is a problem that the lubricating fluid pressurized in the bearing gap leaks to the outside of the housing and stains the periphery of the dynamic pressure spindle device. Therefore, the conventional dynamic pressure spindle device can be used, for example, in a clean room.
It could not be used in an environment where contamination due to leakage of the lubricating fluid is disliked.

【0007】また、潤滑流体が各動圧軸受の軸受隙間か
らハウジング外へ漏出してしまうので、このスピンドル
装置の運転には多量の潤滑流体が必要であり、潤滑流体
の供給等のメンテナンス上からも運転コストが嵩むとい
った欠点もあった。漏出した潤滑流体を回収して再度軸
受隙間へ供給することも不可能ではないが、一旦漏出し
てしまった潤滑流体には塵芥やワークの切削粉等が混じ
っている可能性が高く、回収した潤滑流体をそのまま軸
受隙間に供給したのでは、これら異物が幅数μmの軸受
隙間に引っ掛かってしまい、スピンドル主軸の円滑な回
転が阻害される懸念が高い。従って、漏出した潤滑流体
を再度軸受隙間へ供給するのであれば、目の細かいフィ
ルタを用いて潤滑流体中から異物を丁寧に濾しとる必要
があり、装置が複雑化する他、フィルタを定期的に洗浄
しなければならないといった問題点があった。
Further, since the lubricating fluid leaks out of the housing through the bearing gap of each dynamic pressure bearing, a large amount of lubricating fluid is required for the operation of this spindle device, which is necessary for maintenance such as supply of lubricating fluid. However, it also had the drawback of increasing operating costs. It is not impossible to collect the leaked lubricating fluid and supply it to the bearing gap again, but it is highly possible that the once leaked lubricating fluid contains dust and cutting powder of the work. If the lubricating fluid is supplied to the bearing gap as it is, these foreign matters are caught in the bearing gap having a width of several μm, and there is a high possibility that the smooth rotation of the spindle shaft will be hindered. Therefore, if the leaked lubricating fluid is to be supplied to the bearing gap again, it is necessary to carefully filter the foreign matter out of the lubricating fluid using a fine mesh filter, which complicates the device and regularly filters. There was a problem that it had to be washed.

【0008】一方、このような潤滑流体の漏出を防止す
るためには、スピンドル主軸に摺接するシール部材をハ
ウジングに装着して、かかるスピンドル主軸とハウジン
グとの隙間を密封すればよいのだが、前述の如くこの動
圧スピンドル装置ではスピンドル主軸が極めて高い回転
数で回転することから、そのようなシール部材を設けた
場合には該スピンドル主軸が摩擦熱で膨張してしまい、
ワークの加工精度が悪化してしまうといった問題点があ
った。
On the other hand, in order to prevent such leakage of the lubricating fluid, it is sufficient to mount a seal member in sliding contact with the spindle main shaft on the housing and seal the gap between the spindle main shaft and the housing. As described above, in this dynamic pressure spindle device, since the spindle main shaft rotates at an extremely high rotational speed, when such a seal member is provided, the spindle main shaft expands due to friction heat,
There was a problem that the processing accuracy of the work deteriorates.

【0009】本発明はこのような問題点に鑑みなされた
ものであり、その目的とするところは、潤滑流体として
液体を用いた場合であっても、スピンドル主軸とハウジ
ングとの隙間から潤滑流体が漏出することがなく、少量
の潤滑流体を循環させながらスピンドル主軸の運転を行
うことが可能な液体動圧スピンドル装置を提供すること
にある。
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to prevent the lubricating fluid from flowing through the gap between the spindle main shaft and the housing even when a liquid is used as the lubricating fluid. It is an object of the present invention to provide a liquid dynamic spindle device capable of operating a spindle main shaft while circulating a small amount of lubricating fluid without leaking.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の液体動圧スピンドル装置は、ハウジング
と、このハウジングに支承されるジャーナル部を有する
と共に、一端には被回転体が装着されるクイル部を、他
端には駆動手段の連結部を備えたスピンドル主軸と、上
記ハウジングに固定されると共にスピンドル主軸のジャ
ーナル部と所定の軸受隙間を介して対向し、かかるジャ
ーナル部と相俟ってラジアル動圧軸受を構成する軸受リ
ングと、上記スピンドル主軸のジャーナル部をその軸方
向から挟むようにして設けられると共に、上記軸受リン
グの軸方向の端面と所定の軸受隙間を介して対向し、か
かる軸受リングと相俟ってスラスト動圧軸受を構成する
一対のスラスト板と、上記ラジアル動圧軸受の軸受隙間
に対して潤滑液を供給する供給流路と、上記ラジアル動
圧軸受の軸受隙間に供給された潤滑液をスラスト動圧軸
受の軸受隙間を介して回収する回収流路と、各スラスト
板と上記ハウジングが形成する隙間に対して加圧された
密封用気体を供給し、スラスト動圧軸受の軸受隙間から
流出する潤滑液を上記回収流路に導く潤滑液密封手段と
から構成されることを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, the liquid dynamic pressure spindle device of the present invention has a housing and a journal portion supported by the housing, and has a rotatable body mounted at one end thereof. The quill portion is fixed to the above-mentioned housing with a spindle main shaft having a connecting portion for driving means at the other end, and opposes the journal portion of the spindle main shaft with a predetermined bearing gap. A bearing ring that composes a radial dynamic pressure bearing, and is provided so as to sandwich the journal portion of the spindle main shaft from its axial direction, and faces the axial end surface of the bearing ring through a predetermined bearing gap, Together with such a bearing ring, a pair of thrust plates forming a thrust dynamic pressure bearing and a lubricating liquid are supplied to the bearing gap of the radial dynamic pressure bearing. A supply flow path for recovering the lubricating liquid supplied to the bearing clearance of the radial dynamic pressure bearing through the bearing clearance of the thrust dynamic pressure bearing, and a clearance formed between each thrust plate and the housing. And a lubricating liquid sealing means for supplying the lubricating liquid flowing out from the bearing gap of the thrust dynamic pressure bearing to the recovery passage.

【0011】このような技術的手段によれば、上記ラジ
アル動圧軸受の軸受隙間、すなわち上記軸受リングとス
ピンドル主軸のジャーナル部との間の隙間は、スラスト
動圧軸受の軸受隙間、すなわち上記軸受リングとスラス
ト板との間の隙間に連通しているので、スピンドル主軸
が回転を開始すると、上記供給流路からラジアル動圧軸
受の軸受隙間に供給された潤滑液は加圧されてスラスト
動圧軸受の軸受隙間へ流動し、かかる軸受隙間から排出
されて上記回収流路へと流れ込む。
According to the above technical means, the bearing gap of the radial dynamic pressure bearing, that is, the gap between the bearing ring and the journal portion of the spindle main shaft is the bearing gap of the thrust dynamic pressure bearing, that is, the bearing. Since it communicates with the clearance between the ring and the thrust plate, when the spindle main shaft starts rotating, the lubricating fluid supplied from the supply flow path to the bearing clearance of the radial dynamic pressure bearing is pressurized and thrust dynamic pressure is increased. It flows into the bearing gap of the bearing, is discharged from the bearing gap, and flows into the recovery channel.

【0012】このとき、スラスト動圧軸受の軸受隙間か
ら排出される潤滑液は回収流路ばかりでなく、スラスト
板とハウジングとの隙間にも流入しようとするが、本発
明の動圧スピンドル装置では上記潤滑液密封手段がこの
隙間に対して加圧された密封用気体を供給しているの
で、スラスト動圧軸受の軸受隙間から排出された潤滑液
がスラスト板とハウジングとの隙間に入り込むことはな
く、かかる軸受隙間から排出れさる全ての潤滑液を上記
回収流路に流入させることができる。
At this time, the lubricating liquid discharged from the bearing gap of the thrust dynamic pressure bearing tries to flow into not only the recovery flow passage but also the gap between the thrust plate and the housing. However, in the dynamic pressure spindle device of the present invention. Since the lubricating liquid sealing means supplies the pressurized sealing gas to this gap, the lubricating liquid discharged from the bearing gap of the thrust dynamic pressure bearing does not enter the gap between the thrust plate and the housing. Instead, all the lubricating liquid discharged from the bearing gap can flow into the recovery passage.

【0013】従って、このスピンドル装置では潤滑液が
ハウジングの外部に漏れ出すことがなく、外部に対して
密閉された流路内で潤滑液を循環させながらスピンドル
主軸の連続運転を行うことができるものである。また、
潤滑液がハウジングの外部に対して漏出せず、その結果
として塵芥等の異物が潤滑液中に混入することがないの
で、常に清浄な潤滑液をラジアル動圧軸受及びスラスト
動圧軸受の軸受隙間に供給することができ、軸受隙間に
異物が噛み込んでスピンドル主軸の回転が不良になると
いったトラブルを避けることができる他、潤滑液から異
物を濾しとるフィルターも不要となり、装置構成の簡略
化及びメインテナンスの手間の軽減化を図ることができ
るものである。
Therefore, in this spindle device, the lubricating liquid does not leak to the outside of the housing, and the spindle main shaft can be continuously operated while circulating the lubricating liquid in the passage closed to the outside. Is. Also,
Since the lubricating liquid does not leak to the outside of the housing, and as a result foreign matter such as dust does not enter the lubricating liquid, always keep clean lubricating liquid in the bearing gaps of the radial dynamic pressure bearing and thrust dynamic pressure bearing. It is possible to prevent the trouble that foreign matter is caught in the bearing gap and the rotation of the spindle of the spindle becomes defective, and a filter for filtering the foreign matter from the lubricating liquid is not necessary, which simplifies the device configuration and It is possible to reduce the maintenance work.

【0014】このような本発明において、上記スピンド
ル主軸の回転を支承しているラジアル動圧軸受及びスラ
スト動圧軸受では該スピンドル主軸の回転に伴って軸受
隙間に介在する潤滑液が加圧され、該軸受隙間に高圧の
流体潤滑膜が形成されるので、スピンドル主軸の回転起
動時には未だ十分に高圧の流体潤滑膜が形成されておら
ず、上記軸受リングとスピンドル主軸のジャーナル部、
軸受リングとスラスト板とが固体接触を生じ、軸受リン
グやスラスト板を破損してしまう懸念がある。特にスピ
トンドル主軸を鉛直方向に合致させて使用する場合に
は、スピンドル主軸の自重がスラスト板に集中するの
で、かかる固体接触が生じ易く、スピンドル主軸の起動
が困難になり易い。従って、かかる観点からすれば、ス
ピンドル主軸の起動時にも上記密封用気体をスラスト板
とハウジングとの隙間に供給し、かかる密封用気体の静
圧をスラスト板に対して作用させるのが好ましい。この
ように構成すれば、各動圧軸受の軸受隙間に未だ十分な
高圧流体潤滑膜が発生していない状態であっても、スラ
スト板とハウジング、スラスト板と軸受リングの固体接
触を効果的に防止することができ、しかも本来的に備え
ている潤滑液密封手段を活用して静圧を付与しているの
で、別途新たな加圧装置を追加する必要がない点で非常
に効率的である。
In the present invention as described above, in the radial dynamic pressure bearing and the thrust dynamic pressure bearing that support the rotation of the spindle main shaft, the lubricating liquid present in the bearing gap is pressurized as the spindle main shaft rotates, Since the high-pressure fluid lubrication film is formed in the bearing gap, the high-pressure fluid lubrication film is not yet formed when the spindle main shaft starts rotating, and the bearing ring and the journal portion of the spindle main shaft are
There is a concern that the bearing ring and the thrust plate may come into solid contact with each other and damage the bearing ring and the thrust plate. In particular, when the spit spindle spindle is used in a vertically aligned manner, the weight of the spindle spindle is concentrated on the thrust plate, so such solid contact is likely to occur and the spindle spindle is difficult to start. Therefore, from this point of view, it is preferable that the sealing gas is supplied to the gap between the thrust plate and the housing even when the spindle main shaft is started, and the static pressure of the sealing gas acts on the thrust plate. With this structure, even if a sufficient high-pressure fluid lubrication film is not yet formed in the bearing gap of each dynamic pressure bearing, the solid contact between the thrust plate and the housing and the thrust plate and the bearing ring can be effectively performed. It is possible to prevent it, and since the static pressure is applied by utilizing the inherent lubricating liquid sealing means, it is very efficient in that there is no need to add a new pressurizing device. .

【0015】また、本発明のスピンドル主軸を回転させ
るための駆動手段としては電動モータ等を使用すること
ができるが、この種のスピンドル装置は発熱によってス
ピンドル主軸の軸長が変化するのを嫌うため、かかる駆
動手段の発熱がスピンドル主軸に伝達されるのを積極的
に防止する必要がある。従って、かかる観点からすれ
ば、上記潤滑液密封手段によって加圧された密封用気体
をモータハウジング等の内部に導入し、かかる密封用気
体によって駆動手段の冷却を行うのが好ましい。
Although an electric motor or the like can be used as the drive means for rotating the spindle main shaft of the present invention, this type of spindle device is reluctant to change the axial length of the spindle main shaft due to heat generation. It is necessary to positively prevent the heat generated by the driving means from being transmitted to the spindle main shaft. Therefore, from this point of view, it is preferable that the sealing gas pressurized by the lubricating liquid sealing means is introduced into the motor housing or the like, and the driving means is cooled by the sealing gas.

【0016】更に、本発明の液体動圧スピンドル装置に
おいては、スラスト板とハウジングとの隙間に密封用気
体が供給されているので、スラスト動圧軸受の軸受隙間
から排出された潤滑液は密封用気体と共に回収流路に流
入することとなる。このため、回収した潤滑液を供給流
路から再度ラジアル動圧軸受の軸受隙間に供給するので
あれば、回収された密封用気体と潤滑液とを分離するリ
ザーバタンクを設けるのが好ましい。また、各動圧軸受
の軸受隙間では剪断摩擦熱によって潤滑液が加熱されて
しまうが、このようにリザーバタンクを設ければ、かか
るタンク内で潤滑液の冷却を行うことも可能となり、各
動圧軸受の昇温ひいてはスピンドル主軸の熱膨張を抑え
ることも可能となる。
Further, in the liquid dynamic pressure spindle device of the present invention, since the sealing gas is supplied to the gap between the thrust plate and the housing, the lubricating liquid discharged from the bearing gap of the thrust dynamic pressure bearing is sealed. It will flow into the recovery channel together with the gas. Therefore, if the recovered lubricating liquid is to be supplied from the supply passage to the bearing gap of the radial dynamic pressure bearing again, it is preferable to provide a reservoir tank for separating the recovered sealing gas and the lubricating liquid. In addition, although the lubricating liquid is heated by the shear friction heat in the bearing gap of each dynamic pressure bearing, if the reservoir tank is provided in this way, it is possible to cool the lubricating liquid in such a tank. It is also possible to suppress the temperature rise of the pressure bearings and consequently the thermal expansion of the spindle.

【0017】一方、このような動圧軸受ではスピンドル
主軸が停止していると潤滑液が数μm幅の軸受隙間内に
滞留してしまうことから、長時間スピンドル主軸を停止
している場合にはスピンドル主軸と軸受リング、スラス
ト板とが固着してしまい、スピンドル主軸の起動が不能
となってしまう懸念がある。特に潤滑液としてクーラン
ト液等の揮発性の液体を用いる場合には、この懸念が大
きい。従って、かかる観点からすれば、上記供給流路に
供給される潤滑液を加圧しておき、スピンドル主軸の停
止時においても潤滑液が各動圧軸受の軸受隙間を停滞す
ることなく流動するように構成するのが好ましい。ただ
し、この場合、潤滑液の加圧力が上記潤滑液密封手段に
よる密封用気体の加圧力を上回ってしまうと、かかる潤
滑液がスラスト板とハウジングの隙間から漏出してしま
うことになるので、潤滑液の漏出を防止するという本発
明の目的からすれば、密封用気体の加圧力を潤滑液の加
圧力よりも高めに設定することが必要である。
On the other hand, in such a dynamic pressure bearing, when the spindle main spindle is stopped, the lubricating liquid stays in the bearing gap having a width of several μm. Therefore, when the spindle main spindle is stopped for a long time, There is a concern that the spindle main shaft will be stuck to the bearing ring and the thrust plate, making it impossible to start the spindle main shaft. This is especially a concern when a volatile liquid such as a coolant is used as the lubricating liquid. Therefore, from this point of view, the lubricating liquid supplied to the supply passage is pressurized so that the lubricating liquid flows without stagnation in the bearing gap of each dynamic pressure bearing even when the spindle main shaft is stopped. It is preferable to configure. However, in this case, if the applied pressure of the lubricating liquid exceeds the applied pressure of the sealing gas by the lubricating liquid sealing means, the lubricating liquid will leak from the gap between the thrust plate and the housing. For the purpose of the present invention of preventing leakage of the liquid, it is necessary to set the pressure of the sealing gas higher than the pressure of the lubricating liquid.

【0018】また、スピンドル主軸の停止中におけるス
ピンドル主軸と軸受リングの固着を防止する他の手段と
しては、スラスト板とハウジングとの隙間に供給された
密封用気体を上記回収流路に向けて噴出させ、かかる回
収流路の入口近傍におけるスラスト動圧軸受の軸受隙間
を負圧に保つように構成してもよい。このように構成す
れば、密封用気体の噴出に伴って回収流路の入り口近傍
におけるスラスト動圧軸受の軸受隙間が負圧となるの
で、ラジアル動圧軸受及びスラスト動圧軸受の軸受隙間
に介在する潤滑液は回収流路の入り口に向けて吸引され
ることとなり、かかる軸受隙間内での潤滑液の滞留を防
止することができる。従って、スピンドル主軸の停止中
においても潤滑液密封手段によって密封用気体を加圧し
ておくことにより、各動圧軸受の軸受隙間では常に潤滑
液が流動することとなるので、スピンドル主軸の固着を
防止することができるものである。
As another means for preventing the spindle spindle and the bearing ring from sticking to each other while the spindle spindle is stopped, the sealing gas supplied to the gap between the thrust plate and the housing is ejected toward the recovery passage. Then, the bearing gap of the thrust dynamic pressure bearing in the vicinity of the inlet of the recovery passage may be kept at a negative pressure. With this structure, the bearing gap of the thrust dynamic pressure bearing near the inlet of the recovery passageway becomes negative pressure due to the ejection of the sealing gas, so that the bearing gap between the radial dynamic pressure bearing and the thrust dynamic pressure bearing is interposed. The lubricating liquid is sucked toward the inlet of the recovery passage, and it is possible to prevent the lubricating liquid from staying in the bearing gap. Therefore, even if the spindle main shaft is stopped, the sealing liquid is pressurized by the lubricating liquid sealing means, so that the lubricating liquid always flows in the bearing gap of each dynamic pressure bearing, so that the spindle main shaft is prevented from sticking. Is what you can do.

【0019】更に、スピンドル主軸が常時回転していれ
ば、前述したスピンドル主軸の固着といった問題は生じ
ることがないので、駆動手段の停止中もスピンドル主軸
を低速で回転させるように構成すれば、前述したスピン
ドル主軸の固着といった問題点は回避することができ
る。本発明では潤滑液の漏出を完全に防止するため、ス
ピンドル主軸の停止中、すなわち駆動手段の休止中であ
っても加圧された密封用気体が供給されているので、こ
の密封用気体を利用することにより、スピンドル主軸を
常時回転させておくことが可能である。すなわち、スピ
ンドル主軸にタービンロータを装着すると共に、加圧さ
れた密封用気体をこのタービンロータに対して吹きつ
け、駆動手段の休止中もスピンドル主軸を低速で継続的
に回転させ、これによってスピンドル主軸の固着を防止
することができる。
Further, if the spindle main spindle is constantly rotating, the above-mentioned problem of sticking of the spindle main spindle does not occur. Therefore, if the spindle main spindle is rotated at a low speed even when the driving means is stopped, the above-mentioned problem can be solved. It is possible to avoid the problem that the spindle spindle is stuck. In the present invention, in order to completely prevent the leakage of the lubricating liquid, the pressurized sealing gas is supplied even when the spindle main shaft is stopped, that is, even when the drive means is stopped. By doing so, it is possible to constantly rotate the spindle main shaft. That is, a turbine rotor is mounted on the spindle main shaft, and pressurized sealing gas is blown against the turbine rotor to continuously rotate the spindle main shaft at a low speed even when the drive means is not operating. Can be prevented.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】以下、添付図面に基づいて本発明
の液体動圧スピンドル装置を詳細に説明する。図1は本
発明を適用した液体動圧スピンドル装置を示すものであ
る。同図において、符号1は軸端にクイル軸(図示せ
ず)を介して砥石が装着されるスピンドル主軸、符号2
は該スピンドル主軸1を支承するハウジング本体、符号
3は上記スピンドル主軸1を駆動するモータ、符号4は
上記モータ3をハウジング本体2に固定するためのモー
タハウジング、符号5はこのモータハウジング4とは反
対側の部位において上記ハウジング本体2に固定された
エンドハウジングであり、上記モータハウジング4に形
成されたフランジ部40を介してこのスピンドル装置全
体が工作機械の主軸頭等に固定されるようになってい
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The liquid dynamic pressure spindle device of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 shows a liquid dynamic pressure spindle device to which the present invention is applied. In the figure, reference numeral 1 is a spindle main shaft on which a grindstone is mounted via a quill shaft (not shown) at the shaft end, and reference numeral 2
Is a housing main body that supports the spindle main shaft 1, reference numeral 3 is a motor that drives the spindle main shaft 1, reference numeral 4 is a motor housing for fixing the motor 3 to the housing main body 2, and reference numeral 5 is the motor housing 4. It is an end housing fixed to the housing main body 2 at a site on the opposite side, and the entire spindle device is fixed to a spindle head or the like of a machine tool via a flange portion 40 formed on the motor housing 4. ing.

【0021】上記スピンドル主軸1は、後述するラジア
ル動圧軸受6及びスラスト動圧軸受7によってその回転
を支承されており、かかるラジアル動圧軸受6の内輪と
してのジャーナル部10と、上記クイル軸の取付け孔1
1を有する先端部12と、上記モータ3を貫通すると共
に該モータのロータ31が固定される連結部13とから
構成されている。
The spindle main shaft 1 is rotatably supported by a radial dynamic pressure bearing 6 and a thrust dynamic pressure bearing 7 which will be described later. The journal portion 10 as an inner ring of the radial dynamic pressure bearing 6 and the quill shaft are supported. Mounting hole 1
1 and a connecting portion 13 which penetrates the motor 3 and to which a rotor 31 of the motor is fixed.

【0022】スピンドル主軸1を駆動するモータ3は上
記モータハウジング4内に収容されており、スピンドル
主軸1の連結部に固定されたロータ31と、モータハウ
ジング4に固定されたステータ32とから構成されてお
り、モータハウジング4に取り付けられたコネクタ41
を介してモータ駆動信号が外部から上記ステータ32に
入力されるようになっている。また、このモータ3で発
生した熱がスピンドル主軸1に流入して該スピンドル主
軸1が膨張するのを極力防止するため、上記モータハウ
ジング4にはウォータジャケット42が設けられてい
る。
The motor 3 for driving the spindle main shaft 1 is housed in the motor housing 4 and is composed of a rotor 31 fixed to the connecting portion of the spindle main shaft 1 and a stator 32 fixed to the motor housing 4. Connector 41 attached to the motor housing 4
A motor drive signal is externally input to the stator 32 via the. A water jacket 42 is provided in the motor housing 4 in order to prevent heat generated by the motor 3 from flowing into the spindle main shaft 1 and expanding the spindle main shaft 1 as much as possible.

【0023】上記ハウジング本体2に対してスピンドル
主軸1の回転を支承しているラジアル動圧軸受6は、図
2に示すように、かかるスピンドル主軸1のジャーナル
部10に固定されたスリーブ61と、このスリーブ61
の外側に遊嵌すると共に上記ハウジング本体2に固定さ
れた軸受リング62とから構成されており、上記スリー
ブ61の外周面と軸受リング62の内周面との間には所
定の軸受隙間(例えば5〜15μm)が形成されてい
る。上記軸受リング62の内周面と対向するスリーブ6
1の外周面には、図3に示すように、ヘリングボーン状
の動圧発生用溝63が深さ約15μmで形成されてお
り、スピンドル主軸1が回転すると、かかる動圧発生用
溝63によって軸受リング62とスリーブ61の軸受隙
間、すなわちラジアル動圧軸受6の軸受隙間に介在する
潤滑流体が加圧され、かかる軸受隙間に高圧の流体潤滑
膜が形成されるようになっている。これにより、スピン
ドル主軸1は軸受リング62に対して非接触の状態でそ
の回転を支承されることとなる。尚、この実施例では動
圧発生用溝63が形成されたスリーブ61をスピンドル
主軸1のジャーナル部10に嵌合させたが、かかるジャ
ーナル部10の外周面に直接動圧発生用溝63を形成
し、上記スリーブ61を省略してもラジアル動圧軸受6
を構成することもできる。
As shown in FIG. 2, the radial dynamic pressure bearing 6 which supports the rotation of the spindle main shaft 1 with respect to the housing body 2 has a sleeve 61 fixed to the journal portion 10 of the spindle main shaft 1, as shown in FIG. This sleeve 61
A bearing ring 62 that is loosely fitted to the outside of the housing and fixed to the housing body 2, and a predetermined bearing gap (for example, between the outer peripheral surface of the sleeve 61 and the inner peripheral surface of the bearing ring 62). 5 to 15 μm) are formed. Sleeve 6 facing the inner peripheral surface of the bearing ring 62
As shown in FIG. 3, a herringbone-shaped dynamic pressure generating groove 63 having a depth of about 15 μm is formed on the outer peripheral surface of No. 1, and when the spindle main shaft 1 rotates, the dynamic pressure generating groove 63 is formed. The lubricating fluid present in the bearing gap between the bearing ring 62 and the sleeve 61, that is, the bearing gap of the radial dynamic pressure bearing 6 is pressurized, and a high-pressure fluid lubrication film is formed in the bearing gap. As a result, the spindle main shaft 1 is rotatably supported on the bearing ring 62 in a non-contact state. In this embodiment, the sleeve 61 in which the dynamic pressure generating groove 63 is formed is fitted to the journal portion 10 of the spindle main shaft 1, but the dynamic pressure generating groove 63 is directly formed on the outer peripheral surface of the journal portion 10. However, even if the sleeve 61 is omitted, the radial dynamic pressure bearing 6
Can also be configured.

【0024】一方、上記スラスト動圧軸受7はラジアル
動圧軸受6を挟むようにして一対設けられており、これ
らスラスト動圧軸受7,7によってスピンドル主軸1の
軸方向への移動が規制されている。このスラスト動圧軸
軸受7は、図2に示すように、スピンドル主軸1のジャ
ーナル部10及び上記スリーブ61を挟むようにして該
スピンドル主軸1に固定された一対のスラスト板71,
71と、前述の軸受リング62とから構成されており、
これらスラスト板71,71と軸受リング62の軸方向
の端面との間にはラジアル動圧軸受6の軸受隙間と連通
する所定の軸受隙間が形成されている。上記軸受リング
62の軸方向端面と対向するスラスト板71の一面に
は、図4に示すように、スパイラル状の動圧発生用溝7
2が深さ約15μmで形成されており、スピンドル主軸
1が回転すると、かかる動圧発生用溝72によって軸受
リング62とスラスト板71の軸受隙間、すなわちスラ
スト動圧軸受7の軸受隙間に介在する潤滑流体が加圧さ
れ、かかる軸受隙間に高圧の流体潤滑膜が形成されるよ
うになっている。その結果、スピンドル主軸1は上記軸
受リング62を挟んで設けられた一対のスラスト動圧軸
受7によってその軸方向の移動が規制されることとな
る。
On the other hand, a pair of thrust dynamic pressure bearings 7 are provided so as to sandwich the radial dynamic pressure bearing 6, and the axial movement of the spindle main shaft 1 is restricted by these thrust dynamic pressure bearings 7, 7. As shown in FIG. 2, the thrust dynamic pressure shaft bearing 7 includes a pair of thrust plates 71 fixed to the spindle main shaft 1 so as to sandwich the journal portion 10 of the spindle main shaft 1 and the sleeve 61.
71 and the above-mentioned bearing ring 62,
A predetermined bearing gap that communicates with the bearing gap of the radial dynamic pressure bearing 6 is formed between the thrust plates 71, 71 and the axial end surface of the bearing ring 62. As shown in FIG. 4, a spiral dynamic pressure generating groove 7 is formed on one surface of the thrust plate 71 facing the axial end surface of the bearing ring 62.
2 is formed with a depth of about 15 μm, and when the spindle main shaft 1 rotates, the groove 72 for generating dynamic pressure intervenes in the bearing gap between the bearing ring 62 and the thrust plate 71, that is, the bearing gap of the thrust dynamic pressure bearing 7. The lubricating fluid is pressurized and a high-pressure fluid lubricating film is formed in the bearing gap. As a result, the spindle main shaft 1 is restricted from moving in the axial direction by the pair of thrust dynamic pressure bearings 7 provided so as to sandwich the bearing ring 62.

【0025】このスピンドル装置ではラジアル動圧軸受
6及びスラスト動圧軸受7の各潤滑流体として、水や機
械加工用クーラント液等の液体を使用しており、かかる
潤滑液は軸受リング62を半径方向に貫通するようにし
て形成された供給流路64から上記ラジアル動圧軸受6
の軸受隙間に供給されるようになっている。かかる供給
流路64は軸受リング62の円周方向の数カ所に開設さ
れると共に、ハウジング本体2の内周面に形成された円
周溝65と連通しており、ハウジング本体2に形成され
た潤滑液供給ポート20に潤滑液を供給すると、かかる
潤滑液が上記円周溝65を介して各供給流路64に流れ
込み、ラジアル動圧軸受6の軸受隙間に入り込むように
なっている。また、上記供給流路64は軸受リング62
を軸方向について二等分する位置に開設されており、上
記スリーブ61に形成されたヘリングボーン状の動圧発
生用溝63の中央に対向して開設されている。
In this spindle device, liquid such as water or a coolant for machining is used as the lubricating fluid for the radial dynamic pressure bearing 6 and the thrust dynamic pressure bearing 7, and the lubricating fluid is applied to the bearing ring 62 in the radial direction. From the supply flow path 64 formed so as to penetrate into the radial dynamic pressure bearing 6
It is designed to be supplied to the bearing clearance of. The supply passage 64 is formed at several places in the circumferential direction of the bearing ring 62 and communicates with the circumferential groove 65 formed on the inner peripheral surface of the housing body 2, and the lubrication formed on the housing body 2 is performed. When the lubricating liquid is supplied to the liquid supply port 20, the lubricating liquid flows into each of the supply passages 64 through the circumferential groove 65 and enters the bearing gap of the radial dynamic pressure bearing 6. Further, the supply channel 64 is formed by the bearing ring 62.
Is formed at a position bisected in the axial direction, facing the center of the herringbone-shaped dynamic pressure generating groove 63 formed in the sleeve 61.

【0026】ここで、上記スリーブ61に形成されたヘ
リングボーン状の動圧発生用溝63は、図3中に矢線で
示す方向へスピンドル主軸1が回転すると、かかる回転
に伴って軸受隙間の潤滑液をスリーブ61の軸方向の両
端に向けて加圧する所謂ポンプアウト型に形成されてい
る。また、スラスト板71に形成されたスパイラル状の
動圧発生用溝72は、図4中に矢線で示す方向へスピン
ドル主軸1が回転すると、かかる回転に伴って軸受隙間
の潤滑液をスラスト板71の内径から外径へ向けて加圧
する所謂ポンプアウト型に形成されている。
Here, the herringbone-shaped dynamic pressure generating groove 63 formed in the sleeve 61, when the spindle main shaft 1 rotates in the direction shown by the arrow in FIG. It is formed as a so-called pump-out type that pressurizes the lubricating liquid toward both ends of the sleeve 61 in the axial direction. Further, the spiral dynamic pressure generating groove 72 formed in the thrust plate 71 is provided when the spindle main shaft 1 rotates in the direction shown by the arrow in FIG. It is formed as a so-called pump-out type in which pressure is applied from the inner diameter to the outer diameter of 71.

【0027】従って、このスピンドル装置では上記スピ
ンドル主軸1が回転を開始すると、ラジアル動圧軸受6
の軸受隙間に存在する潤滑液が軸受リング62の両端に
配置されたスラスト板71に向けて自ずから流動するの
で、これに伴ってかかる軸受隙間には上記供給流路64
から潤滑液が自然に流入してくる。また、ラジアル動圧
軸受6の軸受隙間はスラスト動圧軸受7の軸受隙間と連
通していることから、ラジアル動圧軸受6の軸受隙間で
加圧された潤滑液はスラスト動圧軸受7の軸受隙間へと
流れ込み、スピンドル主軸1の回転に伴ってスラスト板
71の内径から外径へと流動する。つまり、このスピン
ドル装置においては、スピンドル主軸1が回転すると、
潤滑液が供給流路64からラジアル動圧軸受6の軸受隙
間に吸引されると共にスラスト動圧軸受7の外径側から
排出され、潤滑液を自己循環させることができるもので
ある。
Therefore, in this spindle device, when the spindle main shaft 1 starts to rotate, the radial dynamic pressure bearing 6
Since the lubricating liquid existing in the bearing gap of the bearing flows naturally toward the thrust plates 71 arranged at both ends of the bearing ring 62, the supply passage 64 is formed in the bearing gap.
The lubricating liquid flows in naturally from the. Further, since the bearing gap of the radial dynamic pressure bearing 6 communicates with the bearing gap of the thrust dynamic pressure bearing 7, the lubricating liquid pressurized in the bearing gap of the radial dynamic pressure bearing 6 is the bearing of the thrust dynamic pressure bearing 7. It flows into the gap and flows from the inner diameter of the thrust plate 71 to the outer diameter as the spindle 1 rotates. That is, in this spindle device, when the spindle main shaft 1 rotates,
The lubricating liquid is sucked from the supply passage 64 into the bearing gap of the radial dynamic pressure bearing 6 and is discharged from the outer diameter side of the thrust dynamic pressure bearing 7 so that the lubricating liquid can be self-circulated.

【0028】一方、このようにしてスラスト動圧軸受7
の軸受隙間から排出された潤滑液を回収して再度供給流
路64から各動圧軸受6,7に供給するために、本実施
例のスピンドル装置では上記ハウジング本体2及びエン
ドハウジング5に各スラスト板71に対応した潤滑液の
回収流路21,50を形成しており、各スラスト動圧軸
受7の軸受隙間から排出された潤滑液はこの回収流路2
1,50に流れ込むようになっている。
On the other hand, in this way, the thrust dynamic pressure bearing 7
In order to collect the lubricating liquid discharged from the bearing gap of the above and to supply it again to each of the dynamic pressure bearings 6 and 7 from the supply passage 64, in the spindle device of the present embodiment, each thrust is provided to the housing body 2 and the end housing 5. The recovery passages 21 and 50 for the lubricating liquid corresponding to the plate 71 are formed, and the lubricating fluid discharged from the bearing gaps of the thrust dynamic pressure bearings 7 is collected in the recovery passages 2.
It flows into 1,50.

【0029】もっとも、スラスト板71はスピンドル主
軸1と共に回転しており、各スラスト板71が収容され
たモータハウジング4及びエンドハウジング5と各スラ
スト板71の外周面との間には隙間が形成されているこ
とから、何ら対策を施さない場合にはスラスト板71と
軸受リング62との隙間(スラスト動圧軸受7の軸受隙
間)から排出された潤滑液がスラスト板71の外周に回
り込み、潤滑液の一部が上記回収流路21,50に流れ
込むことなくスピンドル装置外に漏れ出してしまう。
However, the thrust plate 71 is rotating together with the spindle main shaft 1, and a gap is formed between the motor housing 4 and the end housing 5 in which each thrust plate 71 is housed and the outer peripheral surface of each thrust plate 71. Therefore, if no measures are taken, the lubricating liquid discharged from the gap between the thrust plate 71 and the bearing ring 62 (the bearing gap of the thrust dynamic pressure bearing 7) flows around the outer periphery of the thrust plate 71, A part of the gas leaks out of the spindle device without flowing into the recovery flow paths 21 and 50.

【0030】そこで、本実施例のスピンドル装置ではス
ラスト動圧軸受7を構成している各スラスト板71の背
面側に加圧された潤滑液密封用の気体(例えば、空気
等)を作用させ、潤滑液が回収流路21,50に流れ込
むことなくエンドハウジング5外あるいはモータハウジ
ング4内に漏れ出すのを防止している。すなわち、図1
に示すように、モータハウジング4には該モータハウジ
ング4内に加圧された密封用気体を導入するための吸気
流路43を形成し、モータハウジング4内の空間を加圧
することで密封用気体がスラスト板71とモータハウジ
ング4との隙間に流入するように構成している。一方、
エンドハウジング5にはスラスト板71の背面側に密封
用気体を導入するための吸気流路51を形成し、やはり
加圧された密封用気体がスラスト板71とエンドハウジ
ング5との隙間に流入するように構成している。また、
上記密封用気体は図示外のコンプレッサによって加圧さ
れて各吸気流路43,51に送り込まれるが、スピンド
ル主軸1の停止中における潤滑液の漏出を防止するた
め、かかる停止中も吸気流路43,51に対して送風さ
れている。
Therefore, in the spindle device of the present embodiment, a pressurized lubricating liquid sealing gas (for example, air) is applied to the back surface side of each thrust plate 71 constituting the thrust dynamic pressure bearing 7, The lubricating liquid is prevented from leaking out of the end housing 5 or the motor housing 4 without flowing into the recovery passages 21 and 50. That is, FIG.
As shown in FIG. 3, the motor housing 4 is formed with an intake passage 43 for introducing the pressurized sealing gas into the motor housing 4, and the space in the motor housing 4 is pressurized to seal the sealing gas. Is configured to flow into the gap between the thrust plate 71 and the motor housing 4. on the other hand,
An intake passage 51 for introducing a sealing gas is formed on the rear surface side of the thrust plate 71 in the end housing 5, and the pressurized sealing gas also flows into the gap between the thrust plate 71 and the end housing 5. Is configured as follows. Also,
The sealing gas is pressurized by a compressor (not shown) and sent into the intake passages 43 and 51. However, in order to prevent the leakage of the lubricating liquid during the suspension of the spindle main shaft 1, the intake passage 43 is prevented. , 51 is blown.

【0031】これにより、本実施例では各スラスト板7
1の背面側が密封用気体によって高圧となっているの
で、スラスト動圧軸受7の軸受隙間から排出された潤滑
液がスラスト板71の背面側に回り込むことがなく、該
軸受隙間から排出された全ての潤滑液が回収流路21,
50に流入することとなる。その結果、密封用気体を作
用させている間は供給流路64から各動圧軸受6,7に
供給した潤滑液の全量を回収流路21,50に回収する
ことができ、潤滑液がスピンドル装置の外部に漏れ出す
のを防止することができるものである。
As a result, in this embodiment, each thrust plate 7
Since the back side of No. 1 has a high pressure due to the sealing gas, the lubricating liquid discharged from the bearing gap of the thrust dynamic pressure bearing 7 does not go around to the back side of the thrust plate 71, and all the lubricant discharged from the bearing gap. The lubricating fluid of the recovery channel 21,
It will flow into 50. As a result, while the sealing gas is operating, the entire amount of the lubricating liquid supplied from the supply passage 64 to the dynamic pressure bearings 6 and 7 can be collected in the collecting passages 21 and 50, and the lubricating liquid It is possible to prevent leakage to the outside of the device.

【0032】また、このようにモータハウジング4内に
密封用気体を通風させることにより、かかるモータハウ
ジング4内の温度を低下させることができ、スピンドル
主軸1の熱膨張をさけることができる点でも有益であ
る。
By passing the sealing gas through the motor housing 4 in this manner, the temperature inside the motor housing 4 can be lowered and the thermal expansion of the spindle main shaft 1 can be avoided. Is.

【0033】更に、このスピンドル装置はスピンドル主
軸1の先端部12を鉛直下方に向けた使用を想定してい
るが、前述の如くエンドハウジング5の吸気流路51か
らスラスト板71の背面に対して加圧された密封用気体
を作用させると、該スラスト板71とエンドハウジング
5との間に密封用気体の静圧が作用するので、スピンド
ル主軸1が自重に抗して下方から上方へ僅かに持ち上げ
られた状態となり、各動圧軸受6,7の軸受隙間に高圧
の流体潤滑膜が形成されていない状態であっても、スム
ーズにスピンドル主軸1の回転起動を行うことができる
といった利点もある。
Further, although this spindle device is assumed to be used with the tip portion 12 of the spindle main shaft 1 directed vertically downward, as described above, from the intake passage 51 of the end housing 5 to the rear surface of the thrust plate 71. When the pressurized sealing gas acts, the static pressure of the sealing gas acts between the thrust plate 71 and the end housing 5, so that the spindle main shaft 1 slightly resists its own weight and moves upward from below. There is also an advantage that the spindle main shaft 1 can be smoothly started to rotate even in the lifted state, even when the high-pressure fluid lubrication film is not formed in the bearing gaps of the dynamic pressure bearings 6 and 7. .

【0034】図5は上記回収流路21,50から回収さ
れた潤滑液を再度供給流路64に供給するための系統図
を示すものである。前述の如く各スラスト板71の背面
側には高圧の密封用気体が作用していることから、かか
る密封用気体もスラスト板71の周囲を流動して上記回
収流路21,50に流れ込むこととなり、スラスト動圧
軸受7の軸受隙間から排出された潤滑液は密封用気体と
共に回収流路21,50に流動する。従って、かかる潤
滑液を再度動圧軸受6,7の軸受隙間に供給するに当た
っては、潤滑液を密封用気体と分離することが必要とな
る。このため、本実施例では回収流路21,50を通し
てスピンドル装置Mから排出された潤滑液及び密封用気
体を一旦リザーバタンク8に導入し、かかるリザーバタ
ンク8内に潤滑液80を貯留することでで該潤滑液80
と密封用気体の分離を行っている。また、回収した潤滑
液は各動圧軸受6,7で発生した剪断摩擦熱で高温にな
っていることから、かかるリザーバタンク8内には潤滑
液80の冷却機81を取り付け、温度の低下した潤滑液
を再度スピンドル装置Mに供給することで各動圧軸受
6,7の昇温、ひいてはスピンドル主軸1の昇温を防止
している。尚、リザーバタンク80内の圧力が急に高く
なった場合に、回収した潤滑液等が回収流路内を逆流す
るのを防止すべく、かかる回収流路には一方向弁82を
設けた。
FIG. 5 is a system diagram for supplying the lubricating fluid recovered from the recovery channels 21 and 50 to the supply channel 64 again. As described above, since the high-pressure sealing gas acts on the back side of each thrust plate 71, the sealing gas also flows around the thrust plate 71 and flows into the recovery passages 21 and 50. The lubricating liquid discharged from the bearing gap of the thrust dynamic pressure bearing 7 flows into the recovery passages 21 and 50 together with the sealing gas. Therefore, when supplying the lubricating liquid again to the bearing gaps of the dynamic pressure bearings 6 and 7, it is necessary to separate the lubricating liquid from the sealing gas. Therefore, in the present embodiment, the lubricating liquid and the sealing gas discharged from the spindle device M through the recovery passages 21 and 50 are once introduced into the reservoir tank 8 and the lubricating liquid 80 is stored in the reservoir tank 8. And the lubricating liquid 80
And the sealing gas is separated. Further, since the recovered lubricating liquid is at a high temperature due to the shear friction heat generated in each of the dynamic pressure bearings 6 and 7, a cooling device 81 for the lubricating liquid 80 is installed in the reservoir tank 8 to lower the temperature. By supplying the lubricating liquid to the spindle device M again, the temperature rise of the dynamic pressure bearings 6, 7 and the temperature rise of the spindle main shaft 1 are prevented. A one-way valve 82 is provided in the recovery passageway in order to prevent the recovered lubricating fluid or the like from flowing backward in the recovery passageway when the pressure in the reservoir tank 80 suddenly rises.

【0035】既に説明したように、本実施例のスピンド
ル装置ではスピンドル主軸1が回転を開始すると、潤滑
液が供給流路64からラジアル動圧軸受6の軸受隙間に
対して自然に吸引されると共にスラスト動圧軸受7の軸
受隙間から排出されるので、上記リザーバタンク8から
供給流路64に潤滑液を送り込むに当たって、かかる潤
滑液をポンプ等で加圧する必要は一切ない。しかし、ス
ピンドル主軸1の回転が停止すると潤滑液の自然循環も
停止してしまうので、停止時間が長い場合には潤滑液の
揮発あるいは蒸発等によりスピンドル主軸1側のスリー
ブ61またはスラスト板71とハウジング本体2側の軸
受リング62とが固着してしまい、スピンドル主軸1の
回転起動が不能になってしまう懸念もある。
As described above, in the spindle device of this embodiment, when the spindle main shaft 1 starts rotating, the lubricating liquid is naturally sucked from the supply passage 64 into the bearing gap of the radial dynamic pressure bearing 6 and at the same time. Since it is discharged from the bearing gap of the thrust dynamic pressure bearing 7, it is not necessary to pressurize the lubricating liquid with a pump or the like when sending the lubricating liquid from the reservoir tank 8 to the supply passage 64. However, when the rotation of the spindle main shaft 1 is stopped, the natural circulation of the lubricating liquid is also stopped. Therefore, when the stopping time is long, the sleeve 61 or the thrust plate 71 and the housing on the spindle main shaft 1 side and the housing due to the evaporation or evaporation of the lubricating liquid. There is also a concern that the bearing ring 62 on the main body 2 side will be fixed and the spindle main shaft 1 will not be able to start rotating.

【0036】そこで、この実施例のスピンドル装置では
リザーバタンク80を外気に対して密閉すると共に、図
示外のコンプレッサで加圧された空気等の気体(潤滑液
加圧用気体)をリザーバタンク80内に導入し、かかる
潤滑液加圧用気体で潤滑液を加圧してラジアル動圧軸受
6の軸受隙間に供給している。これにより、スピンドル
主軸1の回転が停止している状態であっても、潤滑液は
ラジアル動圧軸受6及びスラスト動圧軸受7の軸受隙間
を流動することとなり、前述したスラスト板71等の固
着の問題を回避することができる。また、加圧した潤滑
液を各動圧軸受6,7の軸受隙間に供給することによ
り、スピンドル主軸1の回転時には一層高圧の流体潤滑
膜が軸受隙間に形成されることとなり、スピンドル主軸
1の負荷能力の向上をも図ることができる。もっとも、
リザーバタンク80内での潤滑液の加圧力がコンプレッ
サによる密封用気体の加圧力を上回ってしまうと、潤滑
液がスラスト板71の背面側に回り込んでしまい、潤滑
液がスピンドル装置外に漏出してしまうことから、潤滑
液の加圧力はコンプレッサによる密封用気体の加圧力よ
り小さくなければならない。尚、リザーバタンク80内
の圧力を調整すべく、かかるリザーバタンク80には圧
力調整弁83が設けられている。
Therefore, in the spindle device of this embodiment, the reservoir tank 80 is hermetically sealed against the outside air, and a gas such as air pressurized by a compressor (not shown) (lubricating liquid pressurizing gas) is stored in the reservoir tank 80. The lubricating liquid is introduced and pressurized with the lubricating liquid pressurizing gas to be supplied to the bearing gap of the radial dynamic pressure bearing 6. As a result, even when the rotation of the spindle main shaft 1 is stopped, the lubricating liquid flows in the bearing gap between the radial dynamic pressure bearing 6 and the thrust dynamic pressure bearing 7, and the thrust plate 71 and the like are fixed. The problem of can be avoided. Further, by supplying the pressurized lubricating liquid to the bearing gaps of the respective dynamic pressure bearings 6 and 7, a higher-pressure fluid lubrication film is formed in the bearing gaps when the spindle main shaft 1 rotates, so that the spindle main shaft 1 It is also possible to improve the load capacity. However,
When the pressure of the lubricating liquid in the reservoir tank 80 exceeds the pressure of the sealing gas by the compressor, the lubricating liquid wraps around to the back side of the thrust plate 71, and the lubricating liquid leaks out of the spindle device. Therefore, the pressure of the lubricating liquid must be smaller than the pressure of the sealing gas by the compressor. A pressure adjusting valve 83 is provided in the reservoir tank 80 in order to adjust the pressure in the reservoir tank 80.

【0037】また、本実施例のスピンドル装置ではスピ
ンドル主軸1の停止中における潤滑液の流動を促進する
ため、上記密封用気体を回収流路21,50に噴出さ
せ、これによってスラスト板71の外周側におけるスラ
スト動圧軸受7の軸受隙間を減圧している。具体的に
は、図6に示すように、軸受リング62と対向するスラ
スト板71の外周側の端部に環状の切り欠き溝72を設
けて、スラスト動圧軸受7の軸受隙間から排出された潤
滑液が溜まる貯留室73を形成する一方、かかる貯留室
73と回収流路50の間にはスラスト板71と軸受リン
グ62とが極僅かな隙間で対向する絞り部74を形成し
た。これにより、スラスト板71の背面側に加圧された
密封用気体を作用させると、密封用気体が高速で回収流
路50に噴出することから、上記貯留室73内の潤滑液
が絞り部74を介して回収流路50に吸引され、かかる
貯留室73が減圧されることとなる。その結果、スピン
ドル主軸1が停止している状態であっても、コンプレッ
サで密封用気体をスラスト板71の背面側に作用させて
さえいれば、スラスト動圧軸受7の軸受隙間に介在する
潤滑液は減圧された貯留室73へと流動することとな
り、供給流路64からラジアル動圧軸受6の軸受隙間に
供給された潤滑液を回収流路50へと循環させることが
できるものである。
Further, in the spindle device of the present embodiment, in order to promote the flow of the lubricating liquid while the spindle main shaft 1 is stopped, the sealing gas is jetted into the recovery passages 21 and 50, whereby the outer periphery of the thrust plate 71 is ejected. The bearing clearance of the thrust dynamic pressure bearing 7 on the side is reduced. Specifically, as shown in FIG. 6, an annular cutout groove 72 is provided at the outer peripheral end of the thrust plate 71 facing the bearing ring 62, and the thrust dynamic pressure bearing 7 is discharged from the bearing gap. While forming the storage chamber 73 in which the lubricating liquid is stored, the throttle plate 74 in which the thrust plate 71 and the bearing ring 62 face each other with a very small gap is formed between the storage chamber 73 and the recovery passageway 50. As a result, when the pressurized sealing gas is applied to the back surface side of the thrust plate 71, the sealing gas is jetted into the recovery passageway 50 at high speed, so that the lubricating liquid in the storage chamber 73 is squeezed. It is sucked into the recovery passageway 50 via the, and the storage chamber 73 is depressurized. As a result, even if the spindle main shaft 1 is stopped, as long as the sealing gas acts on the back surface side of the thrust plate 71 by the compressor, the lubricating liquid intervening in the bearing gap of the thrust dynamic pressure bearing 7 Will flow into the decompressed storage chamber 73, and the lubricating liquid supplied from the supply passage 64 to the bearing gap of the radial dynamic pressure bearing 6 can be circulated to the recovery passage 50.

【0038】図7は密封用気体を利用して潤滑液を循環
させるための他の例を示すものである。この例では、上
記回収流路50の途中に減圧室75を設けると共に、ス
ラスト板71の背面側に導入される加圧された密封用気
体の一部を上記減圧室75に導くための分岐管路76を
形成し、密封用気体を上記減圧室75から回収流路50
に噴出させるように構成した。また、スラスト板71の
外周側には図6と同様に潤滑液の貯留室73を形成し
た。これにより、上記分岐管路76を介して密封用気体
を減圧室75に噴出すると、加圧された密封用気体が減
圧室75から高速で回収流路50に流れ込むのに伴って
該減圧室75内が減圧され、貯留室73内の潤滑液が減
圧室75へ吸引されることとなる。その結果、図6に示
した例と同様に、密封用気体をスラスト板71の背面側
に作用させてさえいれば、スピンドル主軸1が停止して
いる状態であっても、供給流路64からラジアル動圧軸
受6及びスラスト動圧軸受7の軸受隙間に供給された潤
滑液を回収流路50へと循環させることができるもので
ある。
FIG. 7 shows another example for circulating the lubricating liquid using the sealing gas. In this example, a decompression chamber 75 is provided in the middle of the recovery passageway 50, and a branch pipe for guiding a part of the pressurized sealing gas introduced on the back side of the thrust plate 71 to the decompression chamber 75. A passage 76 is formed, and the sealing gas is collected from the decompression chamber 75 and the collection passage 50
It was configured to be ejected. Further, a lubricating liquid storage chamber 73 is formed on the outer peripheral side of the thrust plate 71 as in FIG. As a result, when the sealing gas is jetted into the decompression chamber 75 via the branch pipe line 76, the decompression chamber 75 is pressurized as the pressurized sealing gas flows into the recovery passageway 50 at high speed. The inside is depressurized, and the lubricating liquid in the storage chamber 73 is sucked into the depressurization chamber 75. As a result, similar to the example shown in FIG. 6, as long as the sealing gas is made to act on the rear surface side of the thrust plate 71, even if the spindle main shaft 1 is stopped, The lubricating liquid supplied to the bearing gaps of the radial dynamic pressure bearing 6 and the thrust dynamic pressure bearing 7 can be circulated to the recovery passageway 50.

【0039】尚、このように加圧された密封用気体を利
用して動圧軸受6,7内における潤滑液の循環を図る場
合、供給流路64に送り込む潤滑液は必ずしもポンプ等
によって加圧されている必要はない。
When the lubricating gas is circulated in the dynamic pressure bearings 6 and 7 by utilizing the sealing gas pressurized in this way, the lubricating liquid sent to the supply passage 64 is not necessarily pressurized by a pump or the like. It does not have to be.

【0040】また、本実施例のスピンドル装置ではスピ
ンドル主軸1の停止中、すなわちモータ3の停止中にお
いてもコンプレッサが上記密封用気体を供給しているこ
とから、かかる密封用気体を利用してモータ3の停止中
にスピンドル主軸1を低速で回転させておくことも可能
である。すなわち、図1に示すように、スピンドル主軸
1の連結部13側の端部にはタービンロータ14を装着
しておき、モータハウジング4に取り付けられたノズル
44から密封用気体をタービンロータ14に吹き込むよ
うに構成しておく。このように構成すれば、モータ3が
スピンドル主軸1に対して何ら駆動力を与えていない状
態であっても、常時供給されている密封用気体によって
タービンロータ14がスピンドル主軸1を低速で回転さ
せるので、スリーブ61と軸受リング62、スラスト板
71と軸受リング62が固着するのを防止することがで
き、しかも潤滑液の漏出を防止するための密封用気体を
利用しているので、新たな駆動源を何ら必要としない点
において非常に省力的である。また、潤滑液としてクー
ラント液等の粘性の大きな液体を用いた場合には、ター
ビンロータ14によってスピンドル主軸1に15〜30
rpm程度の回転数を与えることにより、ラジアル動圧
軸受6及びスラスト動圧軸受7の軸受隙間に十分に高圧
の流体潤滑膜が得られ、スラスト板71と軸受リング6
2が固体接触を生じるといった不具合もない。
In the spindle device of this embodiment, the compressor supplies the sealing gas even when the spindle main shaft 1 is stopped, that is, when the motor 3 is stopped. It is also possible to rotate the spindle main shaft 1 at a low speed while the 3 is stopped. That is, as shown in FIG. 1, the turbine rotor 14 is attached to the end of the spindle main shaft 1 on the side of the connecting portion 13, and a sealing gas is blown into the turbine rotor 14 from a nozzle 44 attached to the motor housing 4. To be configured. According to this structure, even when the motor 3 does not apply any driving force to the spindle main shaft 1, the turbine rotor 14 rotates the spindle main shaft 1 at a low speed by the constantly supplied sealing gas. Therefore, the sleeve 61 and the bearing ring 62 and the thrust plate 71 and the bearing ring 62 can be prevented from sticking to each other, and the sealing gas is used to prevent the leakage of the lubricating liquid. It is very labor-saving in that it requires no source. When a liquid having a large viscosity such as a coolant liquid is used as the lubricating liquid, the turbine rotor 14 causes the spindle main shaft 1 to have a viscosity of 15 to 30.
By giving a rotation speed of about rpm, a sufficiently high-pressure fluid lubrication film can be obtained in the bearing gap between the radial dynamic pressure bearing 6 and the thrust dynamic pressure bearing 7, and the thrust plate 71 and the bearing ring 6 can be obtained.
There is no problem that 2 causes solid contact.

【0041】図8乃至図13はラジアル動圧軸受6及び
スラスト動圧軸受7の動圧発生用溝63,72のパター
ンの他の例を示すものである。図3に示したラジアル動
圧軸受6の動圧発生用溝63はその端部がスリーブ61
の軸方向の両端面に開放されていなかったが、図8に示
すラジアル動圧軸受6の動圧発生用溝63aではその端
部がスリーブ61の軸方向の両端面に開放して形成され
ている。また、図4に示したスラスト動圧軸受7の動圧
発生用溝72もその端部はスラスト板71の外周縁に開
放されていなかったが、図9に示すスラスト動圧軸受7
の動圧発生用溝72aはその端部がスラスト板71の外
周縁に開放されている。このため、これら図8及び図9
に示す動圧発生用溝63a,72aをスリーブ61及び
スラスト板71に形成した場合には、スピンドル主軸1
が回転した際の各動圧軸受6,7の軸受隙間における潤
滑液の流量が増大し、図3及び図4に示す動圧発生用溝
63,72と比較してスピンドル主軸1の冷却効果を高
めることが可能となる。但し、潤滑液の流量が増大する
分だけ軸受隙間における潤滑膜の圧力は低下し、スピン
ドル主軸1の負荷能力は若干低下することとなる。
8 to 13 show another example of the patterns of the dynamic pressure generating grooves 63 and 72 of the radial dynamic pressure bearing 6 and the thrust dynamic pressure bearing 7. The end portion of the dynamic pressure generating groove 63 of the radial dynamic pressure bearing 6 shown in FIG.
8 is not open to both axial end faces, but the dynamic pressure generating groove 63a of the radial dynamic pressure bearing 6 shown in FIG. There is. Further, the end portion of the dynamic pressure generating groove 72 of the thrust dynamic pressure bearing 7 shown in FIG. 4 is not opened to the outer peripheral edge of the thrust plate 71, but the thrust dynamic pressure bearing 7 shown in FIG.
The dynamic pressure generating groove 72a has an end open to the outer peripheral edge of the thrust plate 71. Therefore, these FIG. 8 and FIG.
When the dynamic pressure generating grooves 63a and 72a shown in FIG. 2 are formed in the sleeve 61 and the thrust plate 71, the spindle main shaft 1
The flow rate of the lubricating liquid in the bearing gaps of the respective dynamic pressure bearings 6 and 7 increases when the bearing rotates, and the cooling effect of the spindle main shaft 1 is improved as compared with the dynamic pressure generating grooves 63 and 72 shown in FIGS. 3 and 4. It is possible to raise it. However, as the flow rate of the lubricating liquid increases, the pressure of the lubricating film in the bearing gap decreases, and the load capacity of the spindle spindle 1 decreases slightly.

【0042】一方、図10及び図11に示すラジアル動
圧軸受6及びスラスト動圧軸受7の動圧発生用溝63
b,72bでは、スリーブ61の軸方向の両端面あるい
はスラスト板の外周縁に開放されている溝と開放されて
いない溝とを一定の割合で形成した。これにより、スピ
ンドル主軸1の回転中における潤滑液の流量を増やしつ
つ、スピンドル主軸1の負荷能力が低下するのを抑える
ことが可能となる。
On the other hand, the dynamic pressure generating groove 63 of the radial dynamic pressure bearing 6 and the thrust dynamic pressure bearing 7 shown in FIGS. 10 and 11.
In b and 72b, a groove that is opened and a groove that is not opened are formed at a constant ratio on both axial end surfaces of the sleeve 61 or on the outer peripheral edge of the thrust plate. As a result, it is possible to suppress a decrease in the load capacity of the spindle main shaft 1 while increasing the flow rate of the lubricating liquid during the rotation of the spindle main shaft 1.

【0043】また、図12に示すラジアル動圧軸受6の
動圧発生用溝63cでは、スピンドル主軸1が矢線方向
へ回転した際に、潤滑液をスリーブ61の軸方向の両端
面に向けて加圧する所謂ポンプアウト型の溝63dと、
スリーブ61の軸方向の中央に向けて潤滑液を加圧する
所謂ポンプイン型の溝63eとを並べて形成した。ま
た、図13に示すスラスト動圧軸受7の動圧発生用溝7
2cでも、潤滑液をスラスト板71の外周縁に向けて加
圧する所謂ポンプアウト型の溝72dと、スラスト板7
1の内周縁に向けて潤滑液を加圧する所謂ポンプイン型
の溝72eとを並べて形成した。これにより、各動圧軸
受6,7の軸受隙間に介在する潤滑液はポンプアウト型
の溝63d,72dとポンプイン型の溝63e,72e
との境界部に向けて加圧されることとなるので、かかる
境界部では十分に高い圧力の流体潤滑膜が形成されるこ
ととなり、スピンドル主軸1の負荷能力の向上を図るこ
とができるものである。但し、供給流路64からラジア
ル動圧軸受6の軸受隙間に供給された潤滑液をスラスト
動圧軸受7の軸受隙間に向けて流動させるという本実施
例のスピンドル装置の構成からすれば、スリーブ61に
形成されたポンプアウト型の溝63dの軸方向長さL1
はポンプイン型の溝72dの軸方向長さL2よりも長く
なければならない。また、潤滑液をスラスト動圧軸受7
の軸受隙間から回収流路21,50に向けて排出すると
いう本実施例のスピンドル装置の構成からすれば、スラ
スト板71に形成されたポンプアウト型の溝72dの半
径方向長さR1はポンプイン型の溝72eの半径方向長
さR2よりも長くなければならない。
Further, in the dynamic pressure generating groove 63c of the radial dynamic pressure bearing 6 shown in FIG. 12, when the spindle main shaft 1 rotates in the arrow direction, the lubricating liquid is directed toward both axial end faces of the sleeve 61. A so-called pump-out type groove 63d for pressurizing,
A so-called pump-in type groove 63e that pressurizes the lubricating liquid toward the center of the sleeve 61 in the axial direction is formed side by side. Further, the dynamic pressure generating groove 7 of the thrust dynamic pressure bearing 7 shown in FIG.
Also in 2c, a so-called pump-out type groove 72d that pressurizes the lubricating liquid toward the outer peripheral edge of the thrust plate 71 and the thrust plate 7
A groove 72e of a so-called pump-in type that pressurizes the lubricating liquid toward the inner peripheral edge of No. 1 was formed side by side. As a result, the lubricating liquid intervening in the bearing gaps of the dynamic pressure bearings 6 and 7 is pump-out type grooves 63d and 72d and pump-in type grooves 63e and 72e.
Since the pressure is applied toward the boundary portion with, the fluid lubricating film having a sufficiently high pressure is formed at the boundary portion, and the load capacity of the spindle spindle 1 can be improved. is there. However, according to the configuration of the spindle device of the present embodiment in which the lubricating liquid supplied from the supply passage 64 to the bearing gap of the radial dynamic pressure bearing 6 flows toward the bearing gap of the thrust dynamic pressure bearing 7, the sleeve 61 is provided. Axial length L1 of the pump-out type groove 63d formed in the
Must be longer than the axial length L2 of the pump-in type groove 72d. In addition, the lubricant is applied to the thrust dynamic pressure bearing 7
According to the configuration of the spindle device of the present embodiment that discharges from the bearing gap of the pump toward the recovery passages 21 and 50, the radial length R1 of the pump-out type groove 72d formed in the thrust plate 71 is the pump-in. It must be longer than the radial length R2 of the mold groove 72e.

【0044】また、この実施例のスピンドル装置におい
ては動圧軸受によって支承されたスピンドル主軸1が著
しく高速(例えば、50,000rpm)で回転し、ス
ピンドル主軸1の重量の不釣り合いから極僅かな振動が
該スピンドル主軸1に対して作用しても、各動圧軸受
6,7においてスリーブ61と軸受リング62、あるい
はスラスト板71と軸受リング62が接触してしまい、
スピンドル主軸1の円滑な回転が損なわれてしまう。こ
のため、本実施例では図1に示すようにスピンドル主軸
1の両端部近傍に一対のバランスリング9を装着し、ス
ピンドル主軸1の重量バランスを厳密に調整することで
回転時の振動を防止している。このバランスリング9
は、図14に示すように、スピンドル主軸1に嵌合する
と共に円周方向に沿って所定の間隔で複数のねじ穴91
が加工されたリング本体92と、このリング本体92の
ねじ穴91に対して螺合する複数のバランスねじ93と
から構成されており、各ねじ穴91に螺合させるバラン
スねじ93の重さを調整することでスピンドル主軸1の
バランス調整を行うことができるようになっている。ま
た、バランスねじ93の重さの調整は該バランスねじ9
3の長さを削ること等により容易に行うことができる。
Further, in the spindle device of this embodiment, the spindle main shaft 1 supported by the dynamic pressure bearing rotates at a remarkably high speed (for example, 50,000 rpm), and due to the imbalance of the weight of the spindle main shaft 1, a slight vibration occurs. Even when acting on the spindle main shaft 1, the sleeve 61 and the bearing ring 62 or the thrust plate 71 and the bearing ring 62 come into contact with each other in the dynamic pressure bearings 6 and 7,
Smooth rotation of the spindle main shaft 1 is impaired. For this reason, in this embodiment, as shown in FIG. 1, a pair of balance rings 9 are mounted near both ends of the spindle main shaft 1 and the weight balance of the spindle main shaft 1 is strictly adjusted to prevent vibration during rotation. ing. This balance ring 9
As shown in FIG. 14, the plurality of screw holes 91 are fitted to the spindle main shaft 1 and arranged at predetermined intervals along the circumferential direction.
Is formed, and a plurality of balance screws 93 screwed into the screw holes 91 of the ring body 92, and the weight of the balance screw 93 screwed into each screw hole 91 is By adjusting the balance, the spindle main shaft 1 can be adjusted in balance. The weight of the balance screw 93 can be adjusted by adjusting the balance screw 9
This can be easily performed by cutting the length of 3.

【0045】従って、本実施例では機械的に計測したス
ピンドル主軸1の重量バランスに基づき、バランスリン
グ9の円周上に複数螺合したバランスねじ93のうちか
ら、該当する箇所のねじ93を取り出して削る、あるい
は長いバランスねじ93に交換するといった作業を行え
ば、スピンドル主軸1の重量バランスの最適化を容易に
行うことができ、かかるスピンドル主軸1を振動なく高
速で回転させることができるものである。
Therefore, in the present embodiment, based on the mechanically measured weight balance of the spindle spindle 1, the screw 93 at the corresponding position is taken out of the balance screws 93 screwed on the circumference of the balance ring 9. If the work such as grinding or replacing with a long balance screw 93 is performed, the weight balance of the spindle spindle 1 can be easily optimized, and the spindle spindle 1 can be rotated at high speed without vibration. is there.

【0046】[0046]

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明の液体
動圧スピンドル装置によれば、液体を潤滑流体とした動
圧軸受によってスピンドル主軸の回転を支承すると共
に、スラスト板とハウジングとの隙間に対して加圧され
た密封用気体を作用させることにより、かかる隙間から
潤滑液がハウジング外へ漏出すのを防止することができ
るので、外部に対して密閉された流路内で潤滑液を循環
させながらスピンドル主軸の連続運転を行うことが可能
となり、常に清浄な潤滑液をラジアル動圧軸受及びスラ
スト動圧軸受の軸受隙間に供給し得ると共に、軸受隙間
に異物が噛み込んでスピンドル主軸の回転が不良になる
といったトラブルを避けることが可能となる。
As explained above, according to the liquid dynamic pressure spindle device of the present invention, the rotation of the spindle main shaft is supported by the dynamic pressure bearing using the liquid as the lubricating fluid, and the gap between the thrust plate and the housing is provided. It is possible to prevent the lubricating liquid from leaking to the outside of the housing from the gap by operating the pressurized sealing gas against the lubricating liquid. It is possible to continuously operate the spindle spindle while circulating it, and it is possible to always supply clean lubricating liquid to the bearing clearances of the radial dynamic pressure bearing and thrust dynamic pressure bearing. It is possible to avoid troubles such as poor rotation.

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

【図1】 本発明の液体動圧スピンドル装置の実施例を
示す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of a liquid dynamic pressure spindle device of the present invention.

【図2】 実施例に係るスピンドル装置の軸受部の拡大
図である。
FIG. 2 is an enlarged view of a bearing portion of the spindle device according to the embodiment.

【図3】 実施例に係るラジアル動圧軸受の動圧発生用
溝を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a dynamic pressure generating groove of the radial dynamic pressure bearing according to the embodiment.

【図4】 実施例に係るスラスト動圧軸受の動圧発生用
溝を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a dynamic pressure generating groove of the thrust dynamic pressure bearing according to the embodiment.

【図5】 潤滑液の循環路を示す系統図である。FIG. 5 is a system diagram showing a circulation path of a lubricating liquid.

【図6】 密封用気体を利用して潤滑液を循環させるた
めの実施例を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing an embodiment for circulating a lubricating liquid using a sealing gas.

【図7】 密封用気体を利用して潤滑液を循環させるた
めの他の例を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing another example for circulating a lubricating liquid using a sealing gas.

【図8】 ラジアル動圧軸受の動圧発生用溝の第2実施
例を示す図である。
FIG. 8 is a view showing a second embodiment of the dynamic pressure generating groove of the radial dynamic pressure bearing.

【図9】 スラスト動圧軸受の動圧発生用溝の第2実施
例を示す図である。
FIG. 9 is a view showing a second embodiment of the dynamic pressure generating groove of the thrust dynamic pressure bearing.

【図10】 ラジアル動圧軸受の動圧発生用溝の第3実
施例を示す図である。
FIG. 10 is a view showing a third embodiment of the dynamic pressure generating groove of the radial dynamic pressure bearing.

【図11】 スラスト動圧軸受の動圧発生用溝の第3実
施例を示す図である。
FIG. 11 is a view showing a third embodiment of the dynamic pressure generating groove of the thrust dynamic pressure bearing.

【図12】 ラジアル動圧軸受の動圧発生用溝の第4実
施例を示す図である。
FIG. 12 is a view showing a fourth embodiment of the dynamic pressure generating groove of the radial dynamic pressure bearing.

【図13】 スラスト動圧軸受の動圧発生用溝の第4実
施例を示す図である。
FIG. 13 is a view showing a fourth embodiment of the dynamic pressure generating groove of the thrust dynamic pressure bearing.

【図14】 スピンドル主軸に装着されたパランスリン
グを示す分解斜視図である。
FIG. 14 is an exploded perspective view showing a balance ring mounted on a spindle main shaft.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…スピンドル主軸、2…ハウジング本体、3…モータ
(駆動手段)、8…リザーバタンク、9…バランスリン
グ、14…タービンロータ、62…軸受リング、64…
供給流路、21,50…回収流路、71…スラスト板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Spindle main shaft, 2 ... Housing body, 3 ... Motor (driving means), 8 ... Reservoir tank, 9 ... Balance ring, 14 ... Turbine rotor, 62 ... Bearing ring, 64 ...
Supply channel 21, 51 ... Recovery channel 71 ... Thrust plate

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平10−96417(JP,A) 特開 平6−249236(JP,A) 特開 平7−217748(JP,A) 特開 平3−121294(JP,A) 実開 昭55−168761(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F16C 17/00 - 17/26 F16C 33/00 - 33/28 F16C 33/74 B23Q 1/00 B23B 19/02 B24B 41/04 Continuation of the front page (56) Reference JP-A-10-96417 (JP, A) JP-A-6-249236 (JP, A) JP-A-7-217748 (JP, A) JP-A-3-121294 (JP , A) Actual Development Sho 55-168761 (JP, U) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) F16C 17/00-17/26 F16C 33/00-33/28 F16C 33/74 B23Q 1/00 B23B 19/02 B24B 41/04

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 ハウジングと、このハウジングに支承さ
れるジャーナル部を有すると共に、一端には被回転体が
装着されるクイル部を、他端には駆動手段の連結部を備
えたスピンドル主軸と、上記ハウジングに固定されると
共にスピンドル主軸のジャーナル部と所定の軸受隙間を
介して対向し、かかるジャーナル部と相俟ってラジアル
動圧軸受を構成する軸受リングと、上記スピンドル主軸
のジャーナル部をその軸方向から挟むようにして設けら
れると共に、上記軸受リングの軸方向の端面と所定の軸
受隙間を介して対向し、かかる軸受リングと相俟ってス
ラスト動圧軸受を構成する一対のスラスト板と、上記ラ
ジアル動圧軸受の軸受隙間に対して潤滑液を供給する供
給流路と、上記ラジアル動圧軸受の軸受隙間に供給され
た潤滑液をスラスト動圧軸受の軸受隙間を介して回収す
る回収流路と、各スラスト板と上記ハウジングが形成す
る隙間に対して加圧された密封用気体を供給し、スラス
ト動圧軸受の軸受隙間から流出する潤滑液を上記回収流
路に導く潤滑液密封手段とから構成されることを特徴と
する液体動圧スピンドル装置。
1. A spindle main shaft having a housing, a journal portion supported by the housing, a quill portion on which a rotated body is mounted, and a spindle main shaft having a connecting portion for driving means at the other end, A bearing ring that is fixed to the housing and faces the journal portion of the spindle main shaft through a predetermined bearing gap, and that forms a radial dynamic pressure bearing together with the journal portion, and the journal portion of the spindle main shaft. A pair of thrust plates that are provided so as to be sandwiched from the axial direction, and that face the axial end surface of the bearing ring with a predetermined bearing gap, and that form a thrust dynamic pressure bearing together with the bearing ring; A supply channel for supplying the lubricating liquid to the bearing gap of the radial dynamic pressure bearing and the thrust of the lubricating liquid supplied to the bearing gap of the radial dynamic pressure bearing. A pressurized sealing gas is supplied to the recovery flow path for recovery through the bearing gap of the dynamic pressure bearing and the gap formed by each thrust plate and the housing, and flows out from the bearing gap of the thrust dynamic pressure bearing. A liquid dynamic pressure spindle device comprising a lubricating liquid sealing means for guiding the lubricating liquid to the recovery passage.
【請求項2】 請求項1記載の液体動圧スピンドル装置
において、上記スピンドル主軸の起動時に、上記スラス
ト板とハウジングとの間に供給された密封用気体が該ス
ラスト板に対して静圧を作用させることを特徴とする液
体動圧スピンドル装置。
2. The liquid dynamic spindle device according to claim 1, wherein the sealing gas supplied between the thrust plate and the housing exerts a static pressure on the thrust plate when the spindle is started. A liquid dynamic pressure spindle device characterized by:
【請求項3】 請求項1記載の液体動圧スピンドル装置
において、上記スラスト板とハウジングとの間に供給さ
れた密封用気体が上記駆動手段の冷却を行うことを特徴
とする液体動圧スピンドル装置。
3. The liquid dynamic pressure spindle device according to claim 1, wherein the sealing gas supplied between the thrust plate and the housing cools the drive means. .
【請求項4】 請求項1記載の液体動圧スピンドル装置
において、上記回収流路から上記密封用気体と共に排出
された潤滑液を該密封用気体と分離し、再度上記供給流
路へ送り込むリザーバタンクを設けたことを特徴とする
液体動圧スピンドル装置。
4. The liquid dynamic spindle device according to claim 1, wherein the lubricating liquid discharged together with the sealing gas from the recovery passageway is separated from the sealing gas and sent again to the supply passageway. A liquid dynamic pressure spindle device comprising:
【請求項5】 請求項1記載の液体動圧スピンドル装置
において、上記供給流路に供給される潤滑液が加圧され
ていることを特徴とする液体動圧スピンドル装置。
5. The liquid dynamic spindle device according to claim 1, wherein the lubricating liquid supplied to the supply passage is pressurized.
【請求項6】 請求項1記載の液体動圧スピンドル装置
において、上記密封用気体を回収流路に噴出させ、かか
る回収流路の入口近傍のスラスト動圧軸受の軸受隙間を
負圧に保つことを特徴とする液体動圧スピンドル装置。
6. The liquid dynamic pressure spindle device according to claim 1, wherein the sealing gas is jetted into a recovery passage, and a bearing gap of a thrust dynamic pressure bearing near the inlet of the recovery passage is maintained at a negative pressure. A liquid dynamic pressure spindle device.
【請求項7】 請求項1記載の液体動圧スピンドル装置
において、上記スピンドル主軸にタービンロータを装着
し、加圧された密封用気体を上記タービンロータに対し
て吹き付けるように構成したことを特徴とする液体動圧
スピンドル装置。
7. The liquid dynamic pressure spindle device according to claim 1, wherein a turbine rotor is mounted on the spindle main shaft, and a pressurized sealing gas is blown to the turbine rotor. Liquid dynamic pressure spindle device.
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