JPH10100002A - エアスピンドル - Google Patents

エアスピンドル

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JPH10100002A
JPH10100002A JP25569196A JP25569196A JPH10100002A JP H10100002 A JPH10100002 A JP H10100002A JP 25569196 A JP25569196 A JP 25569196A JP 25569196 A JP25569196 A JP 25569196A JP H10100002 A JPH10100002 A JP H10100002A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
air
rotating shaft
spindle
air bearing
bearing
Prior art date
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Pending
Application number
JP25569196A
Other languages
English (en)
Inventor
Takero Makino
武朗 牧野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority to JP25569196A priority Critical patent/JPH10100002A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 低速から高速まで十分な主軸剛性を実現でき
る工作機械用のエアスピンドルを提供することを目的と
する。 【解決手段】 回転軸1を空気軸受3a,3bにより半
径方向に拘束し、該空気軸受3a,3bから圧縮空気を
噴出して、前記回転軸1を非接触状態で保持するエアス
ピンドルにおいて、上記回転軸1の外周に上記回転軸1
と同心で、且つ、隙間を隔てた円筒部1aを設けて当該
回転軸1と結合し、上記回転軸1と前記円筒部1aとの
隙間にこれらと隙間を隔てて円筒状をなす前記空気軸受
3a,3bを配し、且つ、上記空気軸受3a,3bの内
外周両面に圧縮空気を吹き出す手段を設けたことを特徴
とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、工作機械に用いら
れるエアスピンドルに関する。
【0002】
【従来の技術】従来のエアスピンドルの構造例を図3に
示す。同図に示すように、回転軸01はラジアル空気軸
受03a,03bにより半径方向の位置を拘束され、ス
ラストカラー05が回転軸01に組み込まれスラストプ
レート04及びハウジング02の端部に挟まれてスラス
ト軸受構造を構成し、軸方向の位置が拘束されている。
【0003】ハウジング02は二つ割りになっておりス
ラストカラー05を取り付ける前にラジアル空気軸受0
3a,03bを挿入後、基準座029を治具に取り付け
て一体に組み上げられる。ラジアル空気軸受03a,0
3bには回転軸01に向けて給気孔012a,012
b,012c,012dが設けられ、これら給気孔01
2a〜012dから高圧の空気が回転軸01に向かって
噴出し、回転軸01と各軸受03a,03bとを非接触
に保っている。
【0004】一方、スラスト軸受部分には給気孔08,
09が設けられ、これら給気孔08,09から高圧の空
気がスラストカラー05に向かって噴出し、スラストカ
ラー05とスラスト軸受構造とを非接触に保っている。
更に、高圧の空気は給気孔06からエアスピンドル内部
に導入され、円周溝07、供給管010を介して各給気
孔へ分配される。ハウジング02とスラストプレート0
4との間の円周溝07の周囲にはO−リング025,0
26が配置されており、高圧空気の漏れを防いでいる。
【0005】ハウジング02には随所に排気孔015,
016,017,018が設けられると共に回転軸01
には連通孔014a,014bが設けられ、供給された
高圧空気が内部で閉塞しないように配慮され、これによ
り、内部の冷却効率が高められる。回転軸01の先端部
近傍には供給管から分岐してシールガス供給部013が
設けられ、回転軸先端部から軸受側へのダストや切削油
の侵入を防いでいる。
【0006】一方、回転軸01の他端には回転子019
がスペーサ020a,020bとナット024により固
定され、また、この回転子019に対して一定間隙とな
るように静止極021が電動機ハウジング022を介し
てスラストプレート04に固定されている。電動機ハウ
ジング022は、スラストプレート04との間で同心状
態を保って直結されている。電動機ハウジング022の
他端には電動機端部蓋023があり、排気口028が設
けられている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】エアスピンドルを高速
で用いる場合には、回転軸01と軸受03a,03bと
の隙間で発生する発熱による熱変形と、回転軸01の遠
心膨張に配慮する必要がある。通常、高速のエアスピン
ドルにおいても軸受隙間は低線膨張材の利用や強制冷却
の手段が講じられる。
【0008】しかし、更に高速のスピンドルを考えた場
合、遠心膨張のオーダーがこの隙間相当となり、これを
コントロールすることは困難であり、予め遠心膨張を考
慮した大きめの隙間設計を行ったとしても、低回転時の
剛性が不足し、使用範囲が限られてしまう欠点があっ
た。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の請求項1に係るエアスピンドルは、回転軸を空気軸
受により半径方向に拘束し、該空気軸受から圧縮空気を
噴出して、前記回転軸を非接触状態で保持するエアスピ
ンドルにおいて、上記回転軸の外周に上記回転軸と同心
で、且つ、隙間を隔てた円筒部を設けて当該回転軸と結
合し、上記回転軸と前記円筒部との隙間にこれらと隙間
を隔てて円筒状をなす前記空気軸受を配し、且つ、上記
空気軸受の内外周両面に圧縮空気を吹き出す手段を設け
たことを特徴とする。
【0010】上記課題を解決する本発明の請求項2に係
るエアスピンドルは、請求項1において、前記回転軸の
低速回転時において、前記円筒部と前記空気軸受との隙
間に、前記空気軸受の外周面から圧縮空気を吹き出すこ
とにより、当該空気軸受としての作用を発揮することを
特徴とする。
【0011】上記課題を解決する本発明の請求項3に係
るエアスピンドルは、請求項1において、前記回転軸の
高速回転時において、前記回転軸と前記空気軸受との隙
間に、前記空気軸受の内周面から圧縮空気を吹き出すこ
とにより、当該空気軸受としての作用を発揮することを
特徴とする。
【0012】
【発明の実施の形態】本発明の一実施例を図1に示す。
同図に示すように、回転軸1はラジアル空気軸受3a,
3bにより半径方向の位置を拘束され、スラストカラー
5が回転軸1に組み込まれスラストプレート4及びハウ
ジング2の端部に挟まれてスラスト軸受構造を構成し、
軸方向の位置が拘束されている。ハウジング2は二つ割
りになっておりスラストカラー5を取り付ける前にラジ
アル空気軸受3a,3bを挿入後、基準座29を治具に
取り付けて一体に組み上げられる。
【0013】回転軸1の外周にはこの回転軸1と同心
で、且つ、隙間を隔てた円筒部1aが設けられると共に
この円筒部1aは回転軸1に直結されている。ラジアル
空気軸受3a,3bは、回転軸1と円筒部1aとの間に
挿入されて存在する円筒状のものであり、その外周面に
は円筒部1aに向けて給気孔11a,11b,11cが
設けられると共にその内周面には回転軸1に向けて給気
孔12a,12b,12c,12dが設けられている。
【0014】従って、これら給気孔11a〜11c,1
2a〜12dから高圧の空気が回転軸1及び円筒部1a
に向かって噴出し、回転軸1,円筒部1aと各軸受3
a,3bとを非接触に保っている。一方、スラスト軸受
部分には給気孔8,9が設けられ、これら給気孔8,9
から高圧の空気がスラストカラー5に向かって噴出し、
スラストカラー5とスラスト軸受構造とを非接触に保っ
ている。
【0015】本実施例では、高圧の空気は給気孔6から
エアスピンドル内部に導入され、円周溝7、供給管10
を介して各給気孔へ分配される。ハウジング2とスラス
トプレート4との間の円周溝7の周囲にはO−リング2
5,26が配置されており、高圧空気の漏れを防いでい
る。
【0016】ハウジング2には随所に排気孔15,1
6,17,18が設けられると共に回転軸1には連通孔
14a,14bが設けられ、供給された高圧空気が内部
で閉塞しないように配慮され、これにより、内部の冷却
効率が高められる。回転軸1の先端部近傍には供給管か
ら分岐してシールガス供給部13が設けられ、回転軸先
端部から軸受側へのダストや切削油の侵入を防いでい
る。
【0017】一方、回転軸1の他端には回転子19がス
ペーサ20a,20bとナット24により固定され、ま
た、この回転子19に対して一定間隙となるように静止
極21が電動機ハウジング22を介してスラストプレー
ト4に固定されている。電動機ハウジング22は、スラ
ストプレート4との間で同心状態を保って直結されてい
る。電動機ハウジング22の他端には電動機端部蓋23
があり、排気口28が設けられている。
【0018】上記構成を有する本実施例のエアスピンド
ルは、図2に示すように、回転軸1と円筒部1aとの間
に空気軸受3aが挿入されており、給気孔11a〜11
d,12a〜12dから供給管10を介して高圧空気が
空気軸受3aと回転軸1及び円筒部1aの各々との隙間
に供給され非接触を保っている。ここで、回転軸1と空
気軸受3aとの隙間は、円筒部1aと空気軸受3aとの
隙間より大きく設定されている。
【0019】これは、静止時から低速状態までは、空気
軸受3aが円筒部1aに対して空気軸受として十分に作
用するように小さく設計したものである。更に、低速状
態では空気軸受3aが回転軸1に対して空気軸受として
十分に作用しないものの、高速状態に至って回転軸1が
遠心膨張した場合に空気軸受として十分な隙間を保てる
程度に大きく設計したものである。
【0020】従って、回転が上昇すると、回転軸1及び
円筒部1aは外形線27で示すように遠心膨張し、円筒
部1aと空気軸受3aとの隙間は大きくなり空気軸受と
しての作用は弱まり、逆に、回転軸1と空気軸受3aと
の隙間は小さくなり空気軸受としての作用が十分に効き
始める。
【0021】更に、回転軸1の遠心膨張は円筒部1aの
結合のため一様でないことが予想されるので、高速回転
時に主として作用する空気軸受3aの内側、つまり、回
転軸1に向かい会う側に設けられる給気孔12a〜12
dは、図2に示すように、軸方向で給気孔の径を変化さ
せて最適な給気条件を与える工夫により、主軸剛性を安
定化している。
【0022】
【発明の効果】以上、実施例に基づいて具体的に説明し
たように、本発明では、低速から高速まで十分な主軸剛
性を実現できる工作機械用のエアスピンドルを提供する
ことが出来ると共に従来にない高速主軸を提供すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係るエアスピンドルの縦断
面図である。
【図2】本発明の作用を説明する空気軸受の拡大図であ
る。
【図3】従来のエアスピンドルの縦断面図である。
【符号の説明】
1 回転軸 1a 回転軸の円筒部 2 ハウジング 3a,3b ラジアル空気軸受 4 スラストプレート 5 スラストカラー 6 空気供給孔 7 円周溝 8,9 給気孔 10 給気管 11a〜11d,12a〜12d 給気孔 13 シールガス供給部 14a,14b 連通孔 15,18 排気孔 19 回転子 20a,20b スペーサ 21 静止極 22 電動機ハウジング 23 電動機端部蓋 24 ナット 25,26 O−リング 28 排気口 29 基準座

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 回転軸を空気軸受により半径方向に拘束
    し、該空気軸受から圧縮空気を噴出して、前記回転軸を
    非接触状態で保持するエアスピンドルにおいて、上記回
    転軸の外周に上記回転軸と同心で、且つ、隙間を隔てた
    円筒部を設けて当該回転軸と結合し、上記回転軸と前記
    円筒部との隙間にこれらと隙間を隔てて円筒状をなす前
    記空気軸受を配し、且つ、上記空気軸受の内外周両面に
    圧縮空気を吹き出す手段を設けたことを特徴とするエア
    スピンドル。
  2. 【請求項2】 前記回転軸の低速回転時において、前記
    円筒部と前記空気軸受との隙間に、前記空気軸受の外周
    面から圧縮空気を吹き出すことにより、当該空気軸受と
    しての作用を発揮することを特徴とする請求項1記載の
    エアスピンドル。
  3. 【請求項3】 前記回転軸の高速回転時において、前記
    回転軸と前記空気軸受との隙間に、前記空気軸受の内周
    面から圧縮空気を吹き出すことにより、当該空気軸受と
    しての作用を発揮することを特徴とする請求項1記載の
    エアスピンドル。
JP25569196A 1996-09-27 1996-09-27 エアスピンドル Pending JPH10100002A (ja)

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JP25569196A JPH10100002A (ja) 1996-09-27 1996-09-27 エアスピンドル

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JPH10100002A true JPH10100002A (ja) 1998-04-21

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JP (1) JPH10100002A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006336826A (ja) * 2005-06-06 2006-12-14 Ntn Corp 静圧気体軸受スピンドル
CN105436528A (zh) * 2014-09-15 2016-03-30 北京海普瑞森科技发展有限公司 一种立式空气静压主轴

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Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20030318