JPS61279401A - Main spindle device - Google Patents

Main spindle device

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JPS61279401A
JPS61279401A JP11954185A JP11954185A JPS61279401A JP S61279401 A JPS61279401 A JP S61279401A JP 11954185 A JP11954185 A JP 11954185A JP 11954185 A JP11954185 A JP 11954185A JP S61279401 A JPS61279401 A JP S61279401A
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JP
Japan
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bearing
main shaft
radial
radial metal
air
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Shiro Murai
史朗 村井
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Nippei Toyama Corp
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Nippei Toyama Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To enable a single main spindle to perform cutting over a wide range from heavy cutting to light cutting and high speed cutting, by organically combining a rolling bearing and a static pressure pneumatic bearing and using both of the bearings to selectively display their function in accordance with a use. CONSTITUTION:A main spindle 2, holding a tool 56 in the front end part is rotatably supported by a ball bearing 4, roller bearing 5, sleeves 6, 7 and radial metals 8, 9. The main spindle, being supported by static pressure, is rotated at a high speed by supplying pressurized air 55 from charge air holes 29, 38. A main spindle device, stopping a charge of air from the holes 29, 38, presses forward the radial metal 9 by supplying air from a charge air hole 45, and the spindle 2, being set in a condition that it is supported by a rolling bearing, is enabled to perform heavy cutting.

Description

【発明の詳細な説明】 発明の技術分野 本発明は、例えば工作機械の主軸装置に関し、特に転が
り軸受けおよび静圧軸受けの組み合わせによる複合型の
主軸用軸受けに係る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Technical Field of the Invention The present invention relates to, for example, a main spindle device for a machine tool, and more particularly to a composite type main spindle bearing that is a combination of a rolling bearing and a hydrostatic bearing.

従来技術 周知のように、転がり軸受けでは、剛性、および負荷容
量が大きいものの、その回転速度に限界がある。一方、
静圧空気軸受けでは、超高速回転が高い回転精度のもと
に、比較的容易に達成できるが、その反面、剛性、およ
び付加容量は、転がり軸受けに比較して小さくなってい
る。したがって、これらの転がり軸受けおよび静圧軸受
けを複合的に組み合わせることによって、それらの利点
が同時に得られることになる。
As is well known in the prior art, although rolling bearings have high rigidity and high load capacity, there is a limit to their rotational speed. on the other hand,
Hydrostatic air bearings can relatively easily achieve ultra-high rotational speeds with high rotational accuracy, but on the other hand, their rigidity and additional capacity are smaller than those of rolling bearings. Therefore, by combining these rolling bearings and hydrostatic bearings in a composite manner, their advantages can be obtained at the same time.

例えば特公昭58−37081号の発明は、工作機械の
主軸の支持手段として、転がり軸受けおよび静圧流体軸
受けを組み合わせる手段を開示している。
For example, the invention of Japanese Patent Publication No. 58-37081 discloses a means for combining a rolling bearing and a hydrostatic fluid bearing as means for supporting the main shaft of a machine tool.

上記の発明では、上記利点が生かされているものの、転
がり軸受けと静圧空気軸受けの切り換えは、ラジアル荷
重の大きさによって受動的に行われる。したがって、静
圧空気軸受けへは、常に加圧空気が供給されていなけれ
ばならず、その給気部分に非接触のシールが要求される
ため、給気効率が問題となる。
In the above invention, although the above advantages are utilized, switching between the rolling bearing and the hydrostatic air bearing is performed passively depending on the magnitude of the radial load. Therefore, pressurized air must always be supplied to the hydrostatic air bearing, and a non-contact seal is required at the air supply portion, so air supply efficiency becomes an issue.

また上記発明では、ラジアルメタル荷重の大きさによっ
て、滑り軸受けとして作用する領域があり、その対策と
して、軸、および軸受は内径部にセラミックスなどの特
殊な部材が必要となる。しかし、そのような特殊な部材
が用いられるとしても、滑り摩耗対策が完全なものと言
えない、この理由から、滑りのない状態が望まれている
Further, in the above invention, depending on the magnitude of the radial metal load, there is a region that acts as a sliding bearing, and as a countermeasure for this, special members such as ceramics are required for the inner diameter portion of the shaft and the bearing. However, even if such a special member is used, the countermeasure against sliding wear cannot be completely achieved.For this reason, a state without slipping is desired.

発明の目的 したがって、本発明の目的は、この種の工作機械の主軸
の軸受は手段として、転がり軸受けおよび静圧空気軸受
けを有機的に組み合わせ、これらの両方の軸受けの機能
を用途に応じて任意に選択できるようにすることにより
、主軸の使用範囲を拡大し、単一の主軸で一般の重切削
から、例えば軽切削や小径工具による高速切削までの広
範囲の切削を可能とすることである。
Purpose of the Invention Therefore, the purpose of the present invention is to organically combine a rolling bearing and a hydrostatic air bearing as a means for the main spindle bearing of this type of machine tool, so that the functions of both of these bearings can be freely adjusted depending on the application. By making it possible to select between the two types, the scope of use of the spindle can be expanded, and a wide range of cutting can be performed with a single spindle, from general heavy cutting to light cutting and high-speed cutting with small diameter tools.

発明の解決手段 そこで、本発明は、ハウジングの内部で、転がり軸受け
、ラジアルメタル、および主軸を同心的に組み合わせる
とともに、上記ラジアルメタルを主軸の軸線方向、つま
りスラスト方向に変位させることにより、主軸とスラス
トメタルとの一体的な回転、または主軸とラジアルメタ
ルとの相対的な回転のいずれかを択一的に選択できるよ
うにしている。
SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, the present invention concentrically combines a rolling bearing, a radial metal, and a main shaft inside a housing, and displaces the radial metal in the axial direction of the main shaft, that is, in the thrust direction. Either integral rotation with the thrust metal or relative rotation between the main shaft and the radial metal can be selected.

ラジアルメタルが主軸と一体的に回転するとき、転がり
軸受けは、軸受けとして、機能できる状態に選択される
。またラジアルメタルが主軸に対し静圧軸受は空間を形
成、静圧軸受けとして機能しているとき、このラジアル
メタルおよび転がり軸受けは、ハウジングの内部で固定
されており、主軸は、ラジアルメタルからの加圧流体に
よる静圧を受けて、静圧軸受けの状態で回転できる状態
になる。
When the radial metal rotates integrally with the main shaft, the rolling bearing is selected so that it can function as a bearing. In addition, the radial metal forms a space with respect to the main shaft, and when it functions as a static pressure bearing, the radial metal and rolling bearing are fixed inside the housing, and the main shaft receives the load from the radial metal. It receives static pressure from the pressurized fluid and becomes rotatable in a static pressure bearing state.

このような両軸受けの選択的な切り換えは、上記ラジア
ルメタルをスラスト方向に変位させることによって行わ
れる。ラジアルメタルが主軸と一体的に回転するとき、
それらは、互いにテーパー面ではまり合うことによって
、主軸をハウジングの内部で正確に芯出し状態として結
合する。このラジアルメタルの変位手段は、好ましい実
施例によると、このラジアルメタルをハウジングの内部
で、ピストンとし作用させ、外部からの圧力流体によっ
て駆動している。したがって、転がり軸受け、あるいは
静圧軸受けの選択は、外部から圧力流体の切り換えのみ
によって、主軸の負荷と無関係に、しかも積極的に行え
る。このようにして、この主軸装置は、重切削から高速
軽切削までの広い範囲での使用を可能とする。
Such selective switching between both bearings is performed by displacing the radial metal in the thrust direction. When the radial metal rotates integrally with the main shaft,
By fitting into each other with tapered surfaces, they connect the main shaft in a precisely centered manner inside the housing. According to a preferred embodiment, the radial metal displacement means is configured such that the radial metal acts as a piston inside the housing and is driven by pressure fluid from the outside. Therefore, selection of a rolling bearing or a hydrostatic bearing can be made positively, independently of the load on the main shaft, simply by switching the pressure fluid from the outside. In this way, this spindle device can be used in a wide range of applications, from heavy cutting to high-speed light cutting.

実施例の構成 第1図ないし第3図は、本発明の工作機械の主軸装置1
を示している。この実施例の主軸装置1は、−例として
主軸2をその前端部および後端部でそれぞれ2点支持の
状態として保持している。
Embodiment FIGS. 1 to 3 show a main spindle device 1 of a machine tool according to the present invention.
It shows. The main spindle device 1 of this embodiment, for example, holds the main spindle 2 in a two-point supported state at its front end and rear end.

すなわちこの主軸2は、筒状でシリンダ兼用の前後のハ
ウジング3の内部で、前端側で2つのアンギュラ型の玉
軸受け4、また後端側で2つの円筒型のころ軸受け5、
それらの内部で同心的に組み合わされたスリーブ6.7
および第一のラジアルメタル8、第二のラジアルメタル
9によって回転自在に支持されている。
In other words, this main shaft 2 has two angular ball bearings 4 on the front end side, two cylindrical roller bearings 5 on the rear end side, inside the front and rear housings 3 which are cylindrical and double as cylinders.
Sleeves 6.7 concentrically assembled inside them
It is rotatably supported by a first radial metal 8 and a second radial metal 9.

前端側のスリーブ6および第一のラジアルメタル8は、
互いにはまり合った状態で組み合わされており、それぞ
れ対応の玉軸受け4の内部にはまっている。また後端側
の第二のラジアルメタル9は、シリンダ兼用のハウジン
グ3の内部でピストンを兼用しており、前後のころ軸受
け5の内部にはまり、その外周のスリーブ7にはまり合
っている。なお前後のころ軸受け5は、ハウジング3の
内部にはめこまれたカラー10によって一定の間隔を保
持している。
The sleeve 6 and the first radial metal 8 on the front end side are
They are assembled in a state where they fit into each other, and each is fitted inside a corresponding ball bearing 4. The second radial metal 9 on the rear end side also serves as a piston inside the housing 3 which also serves as a cylinder, and fits inside the front and rear roller bearings 5 and into the sleeve 7 on the outer periphery thereof. Note that the front and rear roller bearings 5 are maintained at a constant distance by a collar 10 fitted inside the housing 3.

そして、上記ハウジング3の開口面は、前端側、および
後端側を1単位として、それぞれベアリング押え兼用の
カバー11.12.13.14によってふさがれており
、それらによりハウジング3の内部で圧力室15.16
をそれぞれ形成している。前端側のスリーブ6およびラ
ジアルメタル8は、それらの端面に固定されたガスケッ
トなどの密閉材17.18によりカバー11.12の内
周面に接し、その部分を閉塞できる状態になっている。
The opening surface of the housing 3 is blocked by covers 11, 12, 13, and 14, which also serve as bearing holders, with the front end side and the rear end side as one unit. 15.16
are formed respectively. The sleeve 6 and the radial metal 8 on the front end side are in contact with the inner circumferential surface of the cover 11.12 by a sealing material 17.18 such as a gasket fixed to their end surfaces, so that the portion can be closed.

同様に、後端側のカバー13.14は、圧力室16を閉
じるために、0リングなどの密閉材19.20によって
このラジアルメタル9と一体的なフランジ21の周面に
、またはラジアルメタル9の後端面に直接密閉状態で接
触できる状態になっている。なお、このフランジ21は
、軸受は押さえ22を介しラジアルメタル9の前端面に
固定されている。
Similarly, in order to close the pressure chamber 16, the cover 13.14 on the rear end side is attached to the peripheral surface of the flange 21 integral with this radial metal 9 by means of a sealing member 19.20 such as an O-ring, or to the radial metal 9. It is in a state where it can be directly contacted with the rear end surface in a sealed state. The bearing of this flange 21 is fixed to the front end surface of the radial metal 9 via a retainer 22.

また上記ラジアルメタル8.9は、その内周面の全部、
またはその一部で、互いに異なる向きの第一のテーパー
面23、第二のテーパー面24をそれぞれ形成し、それ
らを主軸2の外周面に形成された第一のテーパー面25
、第二のテーパー面26に対向させている。これらのテ
ーパー面23.24.25.26、および後端のラジア
ルメタル9の内周面と、これに対応する主軸2の外周面
とでそれぞれ隙間、すなわち静圧軸受は空間27.28
を形成している。
In addition, the entire inner circumferential surface of the radial metal 8.9 is
or a part thereof, forming a first tapered surface 23 and a second tapered surface 24 in mutually different directions, and connecting them to a first tapered surface 25 formed on the outer circumferential surface of the main shaft 2.
, and are opposed to the second tapered surface 26. There are gaps between these tapered surfaces 23, 24, 25, 26, the inner peripheral surface of the radial metal 9 at the rear end, and the corresponding outer peripheral surface of the main shaft 2, that is, spaces 27, 28 for the hydrostatic bearing.
is formed.

さらに、前方側のハウジング3は、内部に通じる静圧軸
受は用の給気孔29を形成しているが、この給気孔29
は、スリーブ6の連通孔30、ラジアルメタル8の環状
溝31、および複数の連通路32を経て、テーパー面2
3の内周に沿って均一に形成された多数のノズル33に
達している。
Furthermore, the housing 3 on the front side forms an air supply hole 29 for the static pressure bearing that communicates with the inside;
The tapered surface 2 passes through the communication hole 30 of the sleeve 6, the annular groove 31 of the radial metal 8, and the plurality of communication passages 32.
A large number of nozzles 33 are uniformly formed along the inner circumference of the nozzle 3.

これらのノズル33は、ラジアルメタル8の半径方向に
沿って中心に向かって形成されている。また上記給気孔
29は、ハウジング3の内部空間つまり圧力室15から
、スリーブ6の連通孔34を経て、スラストメタル35
のノズル36に達している。このスラストメタル35は
、スリーブ6の内部に固定されており、そのノズル36
は、テーパー面25の底部に形成されたフランジ状部分
のスラスト面37に対向している。同様に、後端側のハ
ウジング3の給気孔38は、カラー10、スリーブ7お
よびラジアルメタル9の連通孔39.40、環状溝41
および連通路42を介し、ラジアルメタル9の内周面に
形成された多数のノズル43に達している。なお、上記
連通路32.42は、ともに排気孔46.47によって
外気に通じている。
These nozzles 33 are formed along the radial direction of the radial metal 8 toward the center. The air supply hole 29 is connected to the thrust metal 35 from the internal space of the housing 3, that is, the pressure chamber 15, through the communication hole 34 of the sleeve 6.
has reached the nozzle 36. This thrust metal 35 is fixed inside the sleeve 6, and its nozzle 36
is opposed to a thrust surface 37 of a flange-like portion formed at the bottom of the tapered surface 25. Similarly, the air supply hole 38 of the housing 3 on the rear end side is connected to the collar 10, the sleeve 7, the communication hole 39, 40 of the radial metal 9, and the annular groove 41.
It reaches a large number of nozzles 43 formed on the inner circumferential surface of the radial metal 9 via communication passages 42 . Note that both of the communication passages 32 and 42 communicate with the outside air through exhaust holes 46 and 47.

さらに前記ラジアルメタル9は、カバー14との間で圧
力室44を形成しているが、この圧力室44は、ラジア
ルメタル9を前端側に移動させるための駆動装置として
、カバー14に形成された給気孔45によって加圧流体
源に接続できるようになっている。
Furthermore, the radial metal 9 forms a pressure chamber 44 with the cover 14, and this pressure chamber 44 is formed in the cover 14 as a drive device for moving the radial metal 9 toward the front end side. Air supply holes 45 allow connection to a source of pressurized fluid.

ちなみに、上記実施例では、主軸2がタービン方式によ
って駆動されるようになっている。すなわち、前後のハ
ウジング3の間で主軸2を囲むようにケーシング48が
設けられており、その内部にノズル体49が取り付けら
れている。高圧の駆動流体50は、ケーシング48の供
給孔51から供給溝53を経てノズル体49のノズル5
3から主軸2の外周面に形成された2列のブレード54
に対し接線方向に噴射される。これによって、主軸2は
、所定の方向に高速で回転できるようになっている。
Incidentally, in the above embodiment, the main shaft 2 is driven by a turbine system. That is, a casing 48 is provided between the front and rear housings 3 so as to surround the main shaft 2, and a nozzle body 49 is attached inside the casing 48. The high-pressure driving fluid 50 passes from the supply hole 51 of the casing 48 through the supply groove 53 to the nozzle 5 of the nozzle body 49.
3 to 2 rows of blades 54 formed on the outer peripheral surface of the main shaft 2
is injected tangentially to the This allows the main shaft 2 to rotate at high speed in a predetermined direction.

実施例の作用 第1図は、主軸2を静圧空気軸受けによって支持した状
態を示している。もちろん、この主軸2は、その先端部
分で、工具56を保持している。
Function of the Embodiment FIG. 1 shows a state in which the main shaft 2 is supported by a hydrostatic air bearing. Of course, the main shaft 2 holds the tool 56 at its tip.

主軸2の前端部分の支持は、ラジアルメタル8のテーパ
ー面23と、これに対向する主軸2のテーパー面25と
の間の静圧軸受は空間27で加圧空気55による静圧に
よって行われる。この加圧空気55は、給気孔29から
供給され、連通孔30、環状溝31および連通路32を
経て、それぞれのノズル33から静圧軸受は空間27に
噴射される。
The front end portion of the main shaft 2 is supported by static pressure generated by pressurized air 55 in a space 27 between the tapered surface 23 of the radial metal 8 and the opposite tapered surface 25 of the main shaft 2 in a static pressure bearing. This pressurized air 55 is supplied from the air supply hole 29 , passes through the communication hole 30 , the annular groove 31 and the communication path 32 , and is injected into the hydrostatic bearing space 27 from each nozzle 33 .

このノズル33は、第3図に示すように、ラジアル方向
の分力の他、スラスト方向の分力をも同時に発生させて
いる。また、加圧空気55は、連通孔34を経て、ノズ
ル36からスラスト面37に向けて噴射されるため、こ
こでの圧力空気55は、上記テーパー面25でのスラス
ト方向の分力とつりあうだけの静圧力を発生させている
。この結果、主軸2は、ラジアル方向およびスラスト方
向の静圧力を受けて、スリーブ6.7およびラジアルメ
タル8.9の内部で、非接触の状態で静圧的に支持され
ることになる。なお、ノズル33.36から流入した加
圧空気55の一部は、第3図に示すように、スラストメ
タル35に半径方向に形成された溝57から、主軸2の
隙間を通って、外部へ放出される。この状態で、主軸2
は、ノズル53からの駆動流体50を受けて高速で回転
し、その先端の工具56によって、ワークなどに主とし
て必要な軽切削を行える状態にある。
As shown in FIG. 3, this nozzle 33 simultaneously generates a component force in the thrust direction as well as a component force in the radial direction. Moreover, since the pressurized air 55 is injected from the nozzle 36 toward the thrust surface 37 through the communication hole 34, the pressurized air 55 here is only balanced with the component force in the thrust direction on the tapered surface 25. This generates static pressure. As a result, the main shaft 2 receives static pressure in the radial direction and the thrust direction, and is statically supported inside the sleeve 6.7 and the radial metal 8.9 in a non-contact state. Note that, as shown in FIG. 3, a portion of the pressurized air 55 flowing in from the nozzles 33 and 36 passes through the groove 57 formed in the radial direction in the thrust metal 35, passes through the gap in the main shaft 2, and exits to the outside. released. In this state, spindle 2
receives the driving fluid 50 from the nozzle 53 and rotates at high speed, and is in a state where the tool 56 at its tip can perform light cutting, which is mainly necessary for a workpiece or the like.

一方、主軸2の後部の支持は、同様に、静圧軸受は空間
28の部分で、ノズル43からの加圧空気55によって
静圧的に行われる。
On the other hand, the rear part of the main shaft 2 is similarly supported by a hydrostatic bearing in the space 28 using pressurized air 55 from the nozzle 43.

このとき、圧力室15.16の内部圧力が加圧空気55
の圧力とほぼ等しくなるまで高められる。
At this time, the internal pressure of the pressure chambers 15 and 16 increases with the pressurized air 55.
The pressure is increased until it becomes approximately equal to the pressure of

この圧力によって、前後の密閉材17.18は、カバー
11.12の内周面に接することによって、加圧空気5
5を圧力室15の内部で密閉しながら拘速することにな
る。なおこの加圧空気55の一部は、排気孔46から大
気に排出される。
Due to this pressure, the front and rear sealing members 17.18 are brought into contact with the inner peripheral surface of the cover 11.12, and the pressurized air 5.
5 is confined inside the pressure chamber 15 while being hermetically sealed. Note that a portion of this pressurized air 55 is exhausted to the atmosphere from the exhaust hole 46.

同様に、圧力室16の内部の加圧空気55は、スリーブ
7およびラジアルメタル9をピストンとして、後方に移
動させ、そのラジアルメタル9の後端面を0リングなど
の密閉材20に押し当て、またフランジ21をカバー1
3の密閉材19に押し当てることによって、圧力室16
の内部を密閉状態としている。もちろん、この状態でも
、加圧空気55の一部は、排気孔47を経て外部に排出
される。
Similarly, the pressurized air 55 inside the pressure chamber 16 moves the sleeve 7 and the radial metal 9 rearward as pistons, presses the rear end surface of the radial metal 9 against a sealing member 20 such as an O-ring, and Cover flange 21 1
By pressing against the sealing material 19 of No. 3, the pressure chamber 16 is closed.
The interior is sealed. Of course, even in this state, a portion of the pressurized air 55 is exhausted to the outside through the exhaust hole 47.

このような静圧空気軸受けの支持状態は、給気孔29.
38の部分から加圧空気55を供給することによって積
極的に設定できる。この状態では、高速回転で、しかも
高い回転精度のもとに、軽切削が可能となる。
This support state of the static pressure air bearing is due to the air supply hole 29.
It can be positively set by supplying pressurized air 55 from the section 38. In this state, light cutting is possible at high speed and with high rotation accuracy.

次に、転がり軸受けの支持状態は、給気孔29.38か
ら加圧空気55の供給を停止するとともに、給気孔45
から加圧空気55を供給することによって任意に選択さ
れる。すなわち、まず、給気孔29.38からの給気が
止まると、静圧空気軸受けの状態が解除される。その後
に、給気孔45から加圧空気55が供給される。この加
圧空気55は、加圧室44の内部に入り、ラジアルメタ
ル9を前方方向に押し、このラジアルメタル9、スリー
ブ7、フランジ21および軸受は押さえ22をころ軸受
け5の内輪とともに前進方向に移動させる。この移動過
程で、ラジアルメタル9のテーパー面24が主軸2のテ
ーパー面26に接し、主軸2をラジアルメタル9の内部
で芯合わせ状態で保持し、さらに主軸2を前端側へ移動
させるとともに前端側でも、テーパー面23.25の相
互のはまり合いによって、芯出し状態となり、玉軸受け
4、°スリーブ6およびラジアルメタル8によってハウ
ジング3の内部で、転がり軸受は支持の状態に設定され
る。なお、後方のラジアルメタル9は、テーパー・面2
4の部分でのみ主軸2に接し、そのテーパー面26以外
の部分では、主軸2の外周面に接触せず、前方側でのテ
ーパー面23.25の接触を確保している。
Next, the supporting state of the rolling bearing is changed by stopping the supply of pressurized air 55 from the air supply hole 29.38 and
is arbitrarily selected by supplying pressurized air 55 from . That is, first, when the air supply from the air supply holes 29, 38 stops, the state of the static air bearing is released. After that, pressurized air 55 is supplied from the air supply hole 45 . This pressurized air 55 enters the inside of the pressurizing chamber 44 and pushes the radial metal 9 in the forward direction, and the radial metal 9, sleeve 7, flange 21 and bearing move the presser 22 in the forward direction together with the inner ring of the roller bearing 5. move it. During this movement process, the tapered surface 24 of the radial metal 9 comes into contact with the tapered surface 26 of the main shaft 2, holding the main shaft 2 in an aligned state inside the radial metal 9, and further moves the main shaft 2 toward the front end side. However, due to the mutual engagement of the tapered surfaces 23, 25, a centering condition is achieved, and the rolling bearing is set in a supported condition inside the housing 3 by the ball bearing 4, the degree sleeve 6 and the radial metal 8. Note that the rear radial metal 9 has a tapered surface 2.
The main shaft 2 is contacted only at the portion 4, and the other portions other than the tapered surface 26 do not contact the outer circumferential surface of the main shaft 2, ensuring contact between the tapered surfaces 23 and 25 on the front side.

なお、この状態では、圧力室15.16の内部圧力が大
気と同じ値になっているため、すべての密閉材17.1
8.19.20は、カバー11.12またはラジアルメ
タル9およびフランジ21の開口面から離れている。し
かも、主軸2が回転すると、密閉材17.18は、その
遠心力を受けて、取り付は部分と同一平面上で平坦な形
状に変形し、その部分を解放状態とする。このようにし
て、主軸2がスリーブ6.7およびラジアルメタル8.
9と同心的に組み合わせられ、しかも摩擦的にはまり合
って一体化することによって、前後のハウジング3の内
部で、玉軸受け4およびころ軸5によって転がり対偶の
状態で支持されることになる。
In addition, in this state, since the internal pressure of the pressure chamber 15.16 is the same value as the atmosphere, all the sealing materials 17.1
8.19.20 is remote from the opening surface of the cover 11.12 or the radial metal 9 and the flange 21. Furthermore, when the main shaft 2 rotates, the sealing material 17, 18 receives the centrifugal force and deforms into a flat shape on the same plane as the attachment part, thereby releasing the part. In this way, the main shaft 2 is connected to the sleeve 6.7 and the radial metal 8.
By being concentrically combined with 9 and frictionally fitted and integrated, they are supported by the ball bearings 4 and roller shafts 5 in a rolling pair within the front and rear housings 3.

なおこの転がり軸受は支持の状態では、主軸2に加えら
れる後方への推力は、圧力室44の圧力、すなわち加圧
空気55の圧力によって支持されることになる。主軸2
にこの圧力以上の推力が作用すると、主軸2のスラスト
面37がスラストメタル35の対向面に接触し、スリー
ブ6を介して、後方の玉軸受け4によって支持されるこ
とになる6発明の変形例 上記実施例は、工作機械を対象としているが、本発明は
、他の主軸装置にも応用できる。
Note that when this rolling bearing is in a supported state, the rearward thrust applied to the main shaft 2 is supported by the pressure of the pressure chamber 44, that is, the pressure of the pressurized air 55. Main shaft 2
When a thrust force greater than this pressure acts on the main shaft 2, the thrust surface 37 of the main shaft 2 comes into contact with the opposing surface of the thrust metal 35, and is supported by the rear ball bearing 4 via the sleeve 6.6 Modification of the invention Although the above embodiments are directed to machine tools, the present invention can also be applied to other spindle devices.

ピストン兼用のラジアルメタル9、およびシリンダー室
としての圧力室44は、主軸2の後方側に限らず、前方
側にも、あるいは前方側にのみ形成することもできる。
The radial metal 9 that also serves as a piston and the pressure chamber 44 as a cylinder chamber are not limited to the rear side of the main shaft 2, but can also be formed on the front side or only on the front side.

したがって、テーパー23.24.25.26の傾斜方
向は、実施例のものと、逆の関係に設定されることもあ
る。
Therefore, the inclination directions of the tapers 23, 24, 25, and 26 may be set in a relationship opposite to that of the embodiment.

もちろん、タービン方式の駆動手段は、1例に過ぎない
から、駆動源は、電動モータに代えたり、あるいは外部
の回転力をベルト、歯車などの他の駆動手段で導く形式
のものでもよい。
Of course, the turbine-type drive means is just one example, and the drive source may be an electric motor, or may be of a type in which external rotational force is guided by other drive means such as a belt or gears.

発明の効果 本発明では、下記のような特有の効果が得られる。Effect of the invention The present invention provides the following unique effects.

まず、転がり軸受は支持の状態では、転がり軸受けの内
輪側にはめ込まれた静圧空気軸受は用のラジアルメタル
がチルバー・面のはまり合いによって主軸と一体化しな
がら回転するため、滑り軸受けとして作用する領域がな
くなり、したがって従来のような摩擦抵抗や、摩耗部分
がなくなる。
First, when a rolling bearing is supported, the radial metal of the hydrostatic air bearing fitted into the inner ring of the rolling bearing rotates while being integrated with the main shaft due to the fit of the chill bar and surface, so it acts as a sliding bearing. There is no area and therefore no frictional resistance or wear parts as in the past.

次に、転がり軸受けの状態と静圧空気軸受けの状態が使
用目的に応じて積極的に行われ、しかもそれぞれの機能
が完全に独立して作用するため、静圧空気軸受は支持の
状態での加圧空気の供給時に非接触シールの必要がなく
なり、必要な部分が完全な密閉状態に設定できる。した
がって、静圧空気軸受けの状態での無駄な加圧空気の放
出がなくなる。
Next, the rolling bearing condition and the hydrostatic air bearing condition are actively adjusted depending on the purpose of use, and each function works completely independently, so the hydrostatic air bearing is in the supported condition. There is no need for non-contact seals when supplying pressurized air, and the necessary parts can be set to a completely sealed state. Therefore, wasteful release of pressurized air in a static air bearing state is eliminated.

さらに、静圧空気軸受は支持の状態では、完全な密閉が
可能となるため、転がり軸受けの潤滑にグリースが用い
られても排気の影響は受けない。
Furthermore, since the hydrostatic air bearing can be completely sealed in the supported state, it will not be affected by exhaust gas even if grease is used to lubricate the rolling bearing.

また静圧空気軸受けの軸受は部への加圧空気の給気がそ
のグリースなどの存在にかかわらず、容易に行える。
Further, in the case of a hydrostatic air bearing, pressurized air can be easily supplied to the bearing regardless of the presence of grease or the like.

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

第1図は本発明の工作機械の主軸装置の断面図、第2図
はノズル部分の断面図、第3図はテーパー面での分力の
関係を示す一部の断面図である。 l・・工作機械の主軸装置、2・・主軸、3・・ハウジ
ング、4・・玉軸受け、5・・ころ軸受け、6.7・・
スリーブ、8・・第一のラジアルメタル、9・・・第二
のラジアルメタル、11.12.13.14・・カバー
、15.16.44・・圧力室、17.18.19.2
0・・密閉材、23.25・・第一のテーパー面、24
.26・・第二のテーパー面、27.28・・静圧軸受
は空間、29.38.45・・給気孔、33.43・・
ノズル、35・・スラストメタル、36・・ノズル、3
7・・スラスト面、46.47・・排気孔、55・・加
圧空気。
FIG. 1 is a sectional view of the spindle device of a machine tool according to the present invention, FIG. 2 is a sectional view of a nozzle portion, and FIG. 3 is a partial sectional view showing the relationship of component forces on a tapered surface. l... Main spindle device of machine tool, 2... Main spindle, 3... Housing, 4... Ball bearing, 5... Roller bearing, 6.7...
Sleeve, 8..First radial metal, 9..Second radial metal, 11.12.13.14..Cover, 15.16.44..Pressure chamber, 17.18.19.2
0...Sealing material, 23.25...First tapered surface, 24
.. 26...Second tapered surface, 27.28...Static pressure bearing is space, 29.38.45...Air supply hole, 33.43...
Nozzle, 35... Thrust metal, 36... Nozzle, 3
7. Thrust surface, 46.47. Exhaust hole, 55. Pressurized air.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] ハウジング内の転がり軸受けを介して回転自在に支持し
た筒状の第一のラジアルメタルと、ハウジング内の転が
り軸受けを介して回転かつ摺動可能に支持された筒状の
第二のラジアルメタルと、この第二のラジアルメタルを
摺動させる駆動装置と、前記第一および第二のラジアル
メタルに挿入された主軸と、前記第一および第二のラジ
アルメタルの内周面およびぞれに対向した主軸にそれぞ
れ第一および第二のテーパー面を形成した主軸装置に於
て、前記駆動装置により第二のラジアルメタルを摺動さ
せて前記主軸と前記両テーパー面とを衝合し、両ラジア
ルメタルを介して主軸を前記転がり軸受けにより支持し
、一方前記第二のラジアルメタルの後退により主軸と前
記両テーパー面との間に隙間を形成させて、前記主軸を
加圧空気により静圧的に支持することを特徴とする主軸
装置。
a cylindrical first radial metal rotatably supported via a rolling bearing within the housing; a cylindrical second radial metal rotatably and slidably supported via a rolling bearing within the housing; A drive device that slides this second radial metal, a main shaft inserted into the first and second radial metals, and a main shaft facing the inner peripheral surfaces of the first and second radial metals, respectively. In a spindle device in which first and second tapered surfaces are respectively formed, the second radial metal is slid by the drive device to abut the main spindle and both tapered surfaces, and the two radial metals are brought into contact with each other. The main shaft is supported by the rolling bearing through the second radial metal, while a gap is formed between the main shaft and both tapered surfaces by the retreat of the second radial metal, and the main shaft is statically supported by pressurized air. A spindle device characterized by:
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2003111352A (en) * 2001-09-26 2003-04-11 Dainippon Screen Mfg Co Ltd Board treatment apparatus

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JP2003111352A (en) * 2001-09-26 2003-04-11 Dainippon Screen Mfg Co Ltd Board treatment apparatus
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