JPH0276604A - 非接触形スピンドル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は軸部が非接触で回転および軸方向移動が可能な
スピンドル装置に関し、特に測定器や超精密加工機の回
転形芯押し台その他各種機械加工装置の主軸等に有用な
非接触形スピンドルに関する。

〔従来技術］ 従来から回転軸を流体の静圧を利用して非接触で支持す
る静圧スピンドルが知られている。従来の静圧スピンド
ルの一例としては、ハウジングの両端内周部に空気軸受
部を形成してラジアル方向に軸を浮上支持すると共に軸
にフランジを形成し、このフランジの端面をハウジング
の装部ではさむようにしてこの間に加圧空気を導入し、
軸方向支持をして非接触状態で支持したものがある。こ
のものは単に軸を回転可能に支持するものであり、軸方
向の押付は力を付与するため静圧支持のまま軸方向に移
動させる場合は、軸端に別途ピストン・シリンダ装置を
付加するか、ハウジング自体を軸方向にスライドさせて
いた。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述した従来の静圧軸受スピンドルは回転支持のみであ
って、この部分では無摩擦、高精度の支持が得られるも
のの、軸方向の移動を得るために回転軸に通常のピスト
ン・シリンダ装置を取り付けると、ピストンのシール部
分（ピストン軸−シリンダ端部間、ピストン−シリンダ
内壁間）ですべり接触があり、この部分の摩擦のため静
圧スピンドルの非接触機能が損なわれることになる。セ
ンタ装置に限ってみると、デッドセンタはセンタ受部先
端で摩擦が生じるのでセンタ受部に潤滑剤をきらさない
ようにしなければならず、回転センタでは回転支持部分
でのころがり摩擦および回転精度、軸芯精度の点で問題
がある。

本発明は、軸の回転支持部分および軸方向移動機構部の
両方を非接触構造とし、長寿命かつ高精度で、発熱等の
問題もなく、全体もコンパクトに構成し得る非接触形ス
ピンドルを提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明による非接触形スピンドルは、シリンダと、該シ
リンダの内面に遊嵌するピストンと、該ピストンから延
びるピストン軸とを有し、前記シリンダの少なくとも一
方の端部の内周部に、前記ピストン軸を非接触で支持す
る静圧流体軸受部が設けられ、前記ピストンの外面と前
記シリンダの内面との間及び前記シリンダと前記静圧流
体軸受部との間に微少隙間による非接触シール部が形成
され、前記シリンダ室の少なくとも一方に流体圧を付与
し前記ピストン軸を軸方向に移動させる流体供給口が設
けられて成るものである。

〔作用〕

本発明においてはピストン軸がそのままスピンドル軸と
なり、シリンダがスピンドルハウジングを兼ねる。シリ
ンダに絞り形あるいは多孔質形の静圧軸受を設けてピス
トン軸全体の非接触回転支持とし、ピストンの入るシリ
ンダの内周壁とピストン外周部の間の隙間およびシリン
ダ室から流体軸受部に至る部分の隙間を非接触シール部
とする。

シリンダ室に設けた押付は圧供給口、戻し圧供給口から
の給排圧によりピストン軸を軸方向に移動させる。ある
いはシリンダ室の一方にのみ流体圧力供給口を設けた場
合は適当なばね手段によってピストン軸を戻し動作させ
る。流体圧によるピストン軸の移動力は、ピストンとシ
リンダの接触摩擦がないためシリンダへの供給圧力×ピ
ストン投影面積で求まるので、圧力管理のみで正確なピ
ストン軸の移動力、押付は力のコントロールが可能とな
る。

〔実施例〕

次に、本発明を実施例について図面を参照して説明する
。

図示の実施例は回転形芯押し台として構成した例である
０両端が開口したシリンダｌにピストン軸２が貫通して
設けられ、ピストン軸２の中途部に形成されたピストン
３がシリンダ室４内に収納されている。シリンダ１には
ピストン両側のシリンダ室４に連通ずるように押付は圧
給気孔５および戻し圧給気孔６が形成されている。シリ
ンダ１の両端内周部には、第１図の実施例では、絞り形
の空気軸受７．８が設けられ、該軸受のノズル７ａ。

８ａから圧縮空気がピストン軸外周に噴出することによ
りピストン軸２はシリンダ１に対して回転可能に浮上支
持される。

ピストン軸２の浮上支持の状態でピストン３の外周部と
シリンダ室４の内周部との間にはわずかな隙間１０が形
成され、またシリンダ室４を軸方向に画成しているシリ
ンダ室端壁９の内周部とピストン軸２との間にはわずか
な隙間１１が形成され、これによってピストン軸２及び
ピストン３により非接触シールされたシリンダ室４が形
成され、ピストン３はシリンダ１に対して半径方向に完
全に非接触状態に保持される。ピストン軸先端にはセン
タ１２が装着されている。

この非接触スピンドルのセンタに対向させて例えば一般
の静圧軸受をもつ駆動側静圧スピンドル（図示省略）を
同芯状に離隔配置し、この間にワーク１３を取り付けて
加工、測定等がなされる。

この取り付けの動作はシリンダ１の戻し圧給気孔６に空
気圧を供給してピストン３を後方（センタ１２と反対側
）へ後退させ、ワーク１３を挿入した後、押付は圧給気
孔５がら空気圧を供給してピストン３したがってセンタ
１２を前進させてワーク１３を支持する。センタ１２の
ワーク押付は力は押付は圧締気孔５が開口するシリンダ
室４の圧力と戻し圧締気孔６が開口するシリンダ室の圧
力差にピストンの受圧面積を掛けたものであり、通常加
圧状態では戻し圧締気孔６が開口するシリンダ室４の圧
力は大気圧とされているので押付は圧締気孔５に供給す
る空気の圧力を調整することにより行われる。反対側の
前記駆動側静圧スピンドルの回転駆動によりワーク１３
及びセンタ１２を介してピストン軸２およびピストン３
は完全に非接触で回転する。この際ピストン軸２の軸方
向押付は力による摩擦力は伴わない、なお加圧側シリン
ダ室４の空気圧はシリンダ室端壁９とピストン軸２との
隙間１１から一部漏出するが、隙間は小さくされている
ので、その漏れは小さく問題とならない。漏出した空気
は空気軸受７，８の間の排気孔１４から排出される。

第２図に示す本発明の第２の実施例では、空気軸受７．
８を多孔質形として構成し、またピストン３の移動端で
ピストン端面とシリンダ室端壁９とが金属接触しないよ
うにピストンの両端面に接してピストン軸外周に０リン
グ１６．１７を設けである。多孔質材１日の内周から噴
出する空気圧によりピストン軸２が浮上支持されること
は第１図の実施例と同しである。ピストン３とシリンダ
室４の内周部との間およびピストン軸２とシリンダ室端
壁内周部との間にわずかな隙間１０．１１が確保され、
この部分がピストン軸の軸方向移動時の非接触シール部
となる。

第１図、第２図に示す実施例ではシリンダ室４をシリン
ダｌの中央におき、その両側にそれぞれ静圧空気軸受部
を設けてピストン軸２の両端を静圧支持するようにした
が、シリンダ室をシリンダ１の片端部（後端）に形成し
、他方の片端部側（先端側）に一対の静圧流体軸受部を
形成してもよい。また第３図に示すように押付は圧締気
孔５および戻し圧締気孔６をもつシリンダ室４をシリン
ダｌの後端部に形成し、その先方に軸方向に巾の広い１
体の静圧流体軸受部１９を形成し、ピストン３からシリ
ンダ先端側へ延びるピストン軸２をこの１つの静圧流体
軸受部１９で静圧支持するようにしてもよい。さらに他
の変形例として、第４図に示すように、押付は圧締気孔
５のみを有するシリンダ室４をシリンダ後端部に形成し
、ピストン３をはさんで該押付は圧締気孔の反対側のシ
リンダ室４ａに戻しばね２０を設け、ピストン軸２した
がってセンタ１２の押出移動を、戻しばね２０のばね力
に抗して、押付は圧締気孔５からの空気圧力でもたらし
、センタ１２の後退移動時は押付は圧締気孔５の空気圧
を減圧ないし解放して戻しばね２０により後退移動させ
るようにすることもできる。第３図、第４図の場合もピ
ストン３とシリンダ室４の内周部との間には微少の隙間
が形成され非接触状態とされていることは勿論である。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、シリンダから回転可能な
ピストン軸を延出せしめ、前記シリンダの内周部に、前
記ピストン軸を非接触で支持する流体軸受部を設け、さ
らにピストン外周部とシリンダ室内周部との間に微少隙
間による非接触シール部を形成し、前記シリンダ室に供
給される流体圧により前記ピストン軸を軸方向に移動可
能とし、このピストン軸をスピンドル軸としたので、無
摩擦、高精度、長寿命という静圧軸受の特長を損なうこ
となく軸方向移動、軸方向押付は力をもたらすことがで
きる。センタ装置として用いた場合の軸方向押付は力は
シリンダ給気圧力とピストン投影面積の積で正しく求め
られるので、シリンダ室への給排気の圧力管理のみで極
めて正確な押付は圧コントロールが可能となる。また本
発明においてはスピンドル軸そのものがピストンとなっ
ているので装置全体をコンパクトに構成でき、部品数の
減少、信幀性の向上環がもたらされる。スピンドル軸端
から内部に塵芥が浸入することも防止される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例に係る非接触形スピンドルの
縦断面図、第２図は本発明の他の実施例の部分的な縦断
面図、第３図及び第４図は本発明のさらに他の実施例を
示す縦断面図である。 １・・・シリンダ、２・・・ピストン軸、３・・・ピス
トン、４・・・シリンダ室、５・・・押付は圧締気孔、
６・・・戻し圧締気孔、７．８・・・空気軸受、９・・
・シリンダ室端壁、１０．１１・・・隙間、１９・・・
静圧流体軸受部、２０・・・戻しばね。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. シリンダと、該シリンダの内面に遊嵌するピストンと、
   該ピストンから延びるピストン軸とを有し、前記シリン
   ダの少なくとも一方の端部の内周部に、前記ピストン軸
   を非接触で支持する静圧流体軸受部が設けられ、前記ピ
   ストンの外面と前記シリンダの内面との間及び前記シリ
   ンダと前記静圧流体軸受部との間に微少隙間による非接
   触シール部が形成され、前記シリンダ室の少なくとも一
   方に流体圧を付与し前記ピストン軸を軸方向に移動させ
   る流体供給口が設けられていることを特徴とする非接触
   形スピンドル。