JPH0726650B2 - 静圧気体軸受スピンドル - Google Patents

静圧気体軸受スピンドル

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JPH0726650B2
JPH0726650B2 JP1012875A JP1287589A JPH0726650B2 JP H0726650 B2 JPH0726650 B2 JP H0726650B2 JP 1012875 A JP1012875 A JP 1012875A JP 1287589 A JP1287589 A JP 1287589A JP H0726650 B2 JPH0726650 B2 JP H0726650B2
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bearing sleeve
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    • F16C32/06Bearings not otherwise provided for with moving member supported by a fluid cushion formed, at least to a large extent, otherwise than by movement of the shaft, e.g. hydrostatic air-cushion bearings
    • F16C32/0681Construction or mounting aspects of hydrostatic bearings, for exclusively rotary movement, related to the direction of load
    • F16C32/0696Construction or mounting aspects of hydrostatic bearings, for exclusively rotary movement, related to the direction of load for both radial and axial load
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、静圧気体軸受により主軸を非接触で支持す
る静圧気体軸受スピンドルに関する。
〔従来の技術〕
静圧気体軸受スピンドルは、各種工作機械、工業用ロボ
ットの腕等に用いられ、非接触式で高速回転が可能であ
り、また潤滑油による汚染が無い等種々の利点を有す
る。
第5図に示すように、かゝる従来の静圧気体軸受スピン
ドル100は、一般に半径方向の荷重及びモーメント荷重
を支持するために2つ以上のジャーナル軸受が静圧気体
軸受として用いられる。第5図は上記ジャーナル軸受と
して4つの軸受スリーブ20′が主軸20に対して嵌合さ
れ、ハウジング30に設けられている。圧縮気体としての
給気は、入口110から分流111、112、113、114に分流さ
れ図示のそれぞれの部位に供給される。このとき分流11
3は給気通路50、円周方向環状溝70、絞り孔71を介して
ジャーナル軸受の隙間80間にそれぞれ供給される。軸受
スリーブ20′のそれぞれの両端から流出する排気は、排
気孔90から外部へ排出されるか、あるいは主軸20の両端
から直接排出される。40はハウジング円筒部、120は分
流114のための環状溝、130は主軸フランジ、140は主軸2
0のスラストを支持するため、駆動部側のハウジング3
0″を主ハウジング30へ連結するためのボルトである。
主軸フランジ130は分流112と114の対向する給気圧で同
様に静圧軸受として支持されている。なお、給気通路50
及び排気孔90は通常ドリル等により機械加工により穿設
される。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、かゝる従来の静圧気体軸受スピンドル
を、例えば工作機械等の移動台に取付けて高速で精密な
位置決めをする場合などでは、軸受スピンドルは極力小
型、軽量でなければならない。
ところが、圧縮気体源からの給気は、入口110から絞り
孔71までの途中経路における圧力損失を極力小さくする
ことによって良好な軸受性能を得るため、絞り孔71まで
の給気流路断面積を十分な大きさのものとして確保する
必要がある。これは、絞り孔71からの静圧気体として一
定の圧力と一定給気量が必要なためである。第6図は第
5図の線VI〜VIから見た断面である。
従って、第5図に示したような従来の給気通路の形式で
は、ハウジング内での給気通路50に対して一定以上の断
面積のものが必要となり、このためハウジング30のジャ
ーナル軸受部分の肉厚が大きくなって、小形・軽量化が
困難である。
さらに、上記形式の給排気構造では、特に排気孔90等か
ら異物、金属破片等が侵入し易く、この場合は軸受の焼
付き等の原因となる。これは、排気孔からの排気を大気
圧に近づけて排気させるため周方向に相当数の排気孔を
設ける必要があるからである。
この発明は、かゝる従来の静圧軸受スピンドルの問題点
を解決し、ハウジング内に設けられた大径の給気流路、
排気路を小断面積で数条のものに置き代え、環状溝を省
略することによってハウジング径を極力小さく、全体を
コンパクト化した静圧気体軸受スピンドルを提供するこ
とを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
そこで、この発明では上記課題を解決するための手段と
して、工作機械等の回転軸などに用いられる主軸と、静
圧気体軸受としてこれを非接触で支持する少なくとも1
つの軸受スリーブと、主軸と軸受スリーブの内面間に形
成される複数のジャーナル軸受面と、前記軸受スリーブ
を収納するハウジングとを備え、前記軸受スリーブは圧
縮気体供給源からの圧縮給気を円周方向へ導く環状角
溝、この環状溝へ導通し軸受スリーブの外周面に設けら
れ各ジャーナル軸受面へ給気絞り孔を介して圧縮給気を
導く少なくとも3以上の軸方向給気角溝、及び各ジャー
ナル軸受面からの排気を外部へ導く軸方向排気角溝とか
ら成り、前記軸方向給気溝及び排気角溝に対してはそれ
ぞれ適宜間隔で給気絞り孔、排気孔を複数個設けて成る
静圧気体軸受スピンドルの構成を採用したのである。
前記軸方向給気溝及び排気溝は、その列数を互に隣接し
て対応する数設け、また環状溝は軸受スリーブの一端に
形成するようにしてもよい。
〔作用〕
上記のように構成したこの発明では、給気導入口から送
り込まれる圧縮給気は給気通路内で分流されて少なくと
も3以上の軸方向給気角溝に分流され、さらに給気溝に
設けられた複数個の給気絞り孔からジャーナル軸受面に
噴出される。ジャーナル軸受面は軸受スリーブと主軸の
間に形成されたわずかな隙間を有し、これに送り込まれ
る圧縮給気により主軸はその回転中軸受スリーブに対し
て非接触で支持される。従って回転時の金属間の摩擦損
失が最小限になる。
ジャーナル軸受面に送り込まれた給気はその軸受面を通
り排気孔の方へ移動し、軸方向排気角溝に集められてほ
ゞ主軸の軸方向に沿って排出される。このため排気口か
ら反対方向に異物が逆流することがなくなる。
上記のように給排気が送られるように構成されているた
め、軸方向角溝はその断面形状をほゞ長方形とすること
ができ、このため断面積の大きな給排気路が確保され、
しかもこれら給排気孔は従来のようにハウジングに設け
られているのではなく、軸受スリーブ自体に設けられて
いるからハウジングの断面積も小さくなり、従って静圧
気体軸受スピンドル全体が小型・軽量化されることにな
る。
〔実施例〕
以下この発明の好ましい実施例について添付図を参照し
て説明する。
第1図に示すように、この実施例の静圧気体軸受スピン
ドル1は、工作機械等の回転軸に用いられる主軸2をハ
ウジング3内に挿通軸支している。主軸2はハウジング
3の主ハウジング4内に設けられた軸受スリーブ6に嵌
挿されており、この軸受スリーブ6の外周面上には後述
する軸方向給気角溝5、軸方向排気角溝10等が設けられ
ている。11は給気導入口である。
第2図は第1図の線II−IIから見た断面図であり、主ハ
ウジング4内に軸受スリーブ6、主軸2の大径部2′が
嵌合しているのが分る。
第3図は上記第1図、第2図に示した軸受スリーブ6の
拡大斜視図である。その軸方向に沿って前記軸方向給気
角溝5、同排気角溝10がそれぞれ互に隣接して複数個設
けられている。そしてこれらの角溝5、10には圧縮給
気、排気をするための給気絞り孔7、排気孔9が適当数
(図示ではそれぞれ4ケ所ずつ)設けられている。給気
絞り孔7から供給される圧縮給気は、第1図に示すよう
に主軸2の大径部2′と軸受スリーブ6との間にわずか
な隙間を形成されているジャーナル軸受8に送り込ま
れ、これにより静圧軸受の役目を果たしている。このジ
ャーナル軸受8は通常は複数ケ所主軸の必要幅に応じて
設けられる。
この実施例では、軸受スリーブ6の右端付近には圧縮気
体供給源からの圧縮給気を円周方向へ導く環状角溝12が
設けられている。従って、この環状角溝12によって各列
の軸方向給気角溝5へバランスしてそれぞれ給気が分配
される。なお、給気絞り孔は自成絞り、オリフィス絞
り、毛細管絞り、多孔絞りなどのいずれの形式のもので
あってもよい。
上記のように、軸方向給気角溝へ送られた圧縮給気は、
給気絞り孔7からジャーナル軸受面8へ送られ、排気溝
9を介して軸方向排気角溝10より排気される。
また、軸受スリーブ6の右端に接してフランジ部13が設
けられている。このフランジ部13は主軸2に固定され、
主軸2のスラスト支持をするために設けられている。
フランジ部13によるスラスト支持のため、主ハウジング
4に対してスラスト受け部材3aを内装しているカプラー
3′がボルト14により接合されている。このカプラー
3′内には、第1図に示すように、圧縮給気をフランジ
部13の右側へ導くための給気通路が設けられており、フ
ランジ部13の左側の給気絞り孔7′とこれに対向して設
けたものスラスト受け部材3aの給気絞り孔7″によりス
ラスト方向の静圧気体軸受の役目を行なっている。
上記のように構成したこの実施例の作用について次に説
明する。
給気導入口11から送り込まれる圧縮給気は給気通路を介
して分流111、112、113、114に分流されてそれぞれの給
気絞り孔7、7′、7″へ導かれる。この時軸方向給気
角溝5は軸受スリーブ6の外周面に形成されているか
ら、従来のようにこの軸受スリーブ6の外側主ハウジン
グに給気通路を設ける必要がない。従って主ハウジング
4の断面積が小さくなり、このため静圧気体軸受スピン
ドルが小型・軽量化される。
軸受スリーブ6の給気絞り孔7から送り込まれた圧縮給
気により主軸2は、回転中軸受スリーブ6とは非接触で
回転され、その排気は軸方向排気角溝10から排出される
ことは前述した通りである。
第4図は前記第1実施例と若干構成の異なるもう1つの
実施例の縦断面図である。この実施例では、圧縮給気の
給気導入口11を主軸に平行に設けたこと、主軸の大径部
2′の右側端がやゝ離れていること、従って軸方向給気
角溝5が若干長くなり、又排気路が左側の短い部分と右
上部に独立に設けたもの(排気口13″)から成ること等
の点で構成が異なるが、作用については第一実施例とほ
ゞ同じである。
〔効果〕
以上詳細に説明したように、この発明では圧縮給気、排
気のための通路として軸方向給気角溝、軸方向排気角
溝、及び環状角溝を円筒状の軸受スリーブにそれぞれ設
けるようにしたから、従来のように給・排気路を主ハウ
ジングに設ける必要がない。又、軸方向角溝は複数個設
けられ、かつ断面形状をほゞ長方形とすることができる
から、断面積の大きな給気通路を容易に確保できる。
又、円周方向の環状溝よりも左側の主ハウジングは給・
排気角溝をシールできれば十分であるから肉厚を薄くで
きる。従って、小型、軽量でかつ良好な軸受性能を有す
る静圧気体軸受スピンドルが得られる。
また、排気角溝は主としてスピンドル端から軸方向へ流
出させるように構成したから、軸受ごとに排気孔を周方
向に多数個設ける従来の形式のものに比較して軸受隙間
に異物が侵入し難い。さらに、軸受スリーブが一体であ
るため、加工、組立が容易で時間の短縮化、コストの低
下を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、この発明による静圧気体軸受スピンドルの第
一実施例の縦断面図、第2図は第1図の線II−IIから見
た断面図、第3図は軸受スリーブの拡大斜視図、第4図
は第二実施例の縦断面図、第5図は従来例の縦断面図、
第6図は第5図の線VI−VIから見た断面図である。 1……静圧気体軸受スピンドル、 2……主軸、2′……大径部、 3……ハウジング、4……主ハウジング、 5……軸方向給気角溝、6……軸受スリーブ、 7、7′、7″……給気絞り孔、 8……ジャーナル軸受、9……排気孔、 10……軸方向排気角溝、11……給気導入口、 111、112、113、114……分流、 12……環状角溝、13……フランジ部、 14……ボルト。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】工作機械等の回転軸に用いられる主軸と、
    静圧気体軸受としてこれを非接触で支持する少なくとも
    1つの軸受スリーブと、主軸と軸受スリーブの内面間に
    形成される複数のジャーナル軸受面と、前記スリーブを
    収納するハウジングとを備え、前記軸受スリーブは圧縮
    気体供給源からの圧縮給気を円周方向へ導く環状の角
    溝、この環状へ導通し軸受スリーブの外周面に設けられ
    各ジャーナル軸受面へ給気絞り孔を介して圧縮給気を導
    く少なくとも3以上の軸方向給気角溝、及び各ジャーナ
    ル軸受面からの排気を外部へ導く少なくとも1以上の軸
    方向排気角溝とから成り、前記軸方向給気角溝及び排気
    角溝に対してはそれぞれ適宜間隔で給気絞り孔、排気孔
    を複数設けて成る静圧気体軸受スピンドル。
  2. 【請求項2】前記軸方向給気角溝及び排気角溝の列数を
    互に隣接して対応する数設け、前記環状角溝を前記軸受
    スリーブの一端に形成したことを特徴とする請求項
    (1)に記載の静圧気体軸受スピンドル。
JP1012875A 1989-01-20 1989-01-20 静圧気体軸受スピンドル Expired - Lifetime JPH0726650B2 (ja)

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