静圧気体軸受スピンドル
【課題】 運転が終了した後においても静圧気体軸受への加工液などの異物の侵入を防止可能な静圧気体軸受スピンドルを提供する。
【解決手段】 静圧気体軸受スピンドル１は、静圧気体ジャーナル軸受３１および静圧気体スラスト軸受３２と静圧気体軸受スピンドル１の外部とを連通する連通路７０と、静圧気体ジャーナル軸受３１および静圧気体スラスト軸受３２への異物の流入を防止するために連通路７０にシール用気体を供給するためのシール用気体供給部５０と、連通路７０とシール用気体供給部５０とを繋ぐシール用気体流路５１とを含んでいる。連通路７０には、シール用気体流路５１との連結部である第１の連結部と連通路７０における静圧気体軸受スピンドル１の外部への開口である連通路開口との間に液溜め部が形成されている。
【解決手段】 静圧気体軸受スピンドル１は、静圧気体ジャーナル軸受３１および静圧気体スラスト軸受３２と静圧気体軸受スピンドル１の外部とを連通する連通路７０と、静圧気体ジャーナル軸受３１および静圧気体スラスト軸受３２への異物の流入を防止するために連通路７０にシール用気体を供給するためのシール用気体供給部５０と、連通路７０とシール用気体供給部５０とを繋ぐシール用気体流路５１とを含んでいる。連通路７０には、シール用気体流路５１との連結部である第１の連結部と連通路７０における静圧気体軸受スピンドル１の外部への開口である連通路開口との間に液溜め部が形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は静圧気体軸受スピンドルに関し、より特定的には、静圧気体軸受への異物の流入を防止するためのシール用気体供給部を備えた静圧気体軸受スピンドルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
工作機械などの加工機に使用される静圧気体軸受スピンドルは、研削液や切削液など（以下、加工液）の飛沫が飛散する環境で使用される場合が多い。このような場合、加工機の運転中に被加工物の切り屑を含んだ加工液が静圧気体軸受の軸受すき間に侵入し、静圧気体軸受の焼付き等の不具合が生じるおそれがある。
【０００３】
これに対し、圧縮空気を用いたシール機構を設けた静圧気体軸受スピンドルが提案されている。これにより、静圧気体軸受スピンドルの運転中、すなわちシール機構および静圧気体軸受に圧縮空気が供給されている間においては、加工液の静圧気体軸受への侵入は防止される（たとえば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２０００−４６０５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、静圧気体軸受スピンドルの運転が終了し、シール機構および静圧気体軸受への圧縮空気の供給が停止した場合、静圧気体軸受スピンドルに付着した加工液が毛細管現象により静圧気体軸受に侵入するおそれがある。さらに、静圧気体軸受スピンドルの運転により温度が上昇したスピンドル内部の気体が、運転停止後に冷却されることにより収縮して、スピンドル内部はスピンドル外部に対して負圧となる。そのため、静圧気体軸受スピンドルに付着した加工液が空気とともにスピンドル内部の静圧気体軸受に浸入するおそれもある。このようにして加工液が静圧気体軸受に侵入した場合、静圧気体軸受スピンドルの運転を再開すると、静圧気体軸受の焼付き等の不具合が生じるおそれがある。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、運転が終了した後においても静圧気体軸受への加工液などの異物の侵入を防止可能な静圧気体軸受スピンドルを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に従った静圧気体軸受スピンドルは、静圧気体軸受を備えた静圧気体軸受スピンドルであって、静圧気体軸受と静圧気体軸受スピンドルの外部とを連通する連通路と、静圧気体軸受への異物の流入を防止するために連通路にシール用気体を供給するためのシール用気体供給部と、連通路とシール用気体供給部とを繋ぐシール用気体流路とを含んでいる。連通路には、シール用気体流路との連結部である第１の連結部と連通路における静圧気体軸受スピンドルの外部への開口である連通路開口との間に液溜め部が形成されている。
【０００７】
本発明の静圧気体軸受スピンドルによれば、静圧気体軸受スピンドルの運転中においては、シール用気体供給部からシール用気体流路を通って連通路にシール用気体が供給されることにより、静圧気体軸受への異物の流入が防止される。一方、静圧気体軸受スピンドルの運転が終了し、連通路へのシール用気体の供給が停止された場合においては、毛細管現象、静圧気体軸受スピンドル内部の負圧などに起因して連通路開口から加工液などの異物が侵入するおそれがある。しかし、加工液などの異物が侵入した場合であっても、侵入した加工液などの異物は液溜め部に捕捉されて溜まる。そのため、液溜め部よりも静圧気体軸受側（シール用気体の排出方向における上流側）には加工液などの異物はほとんど侵入せず、わずかに侵入した場合でも表面張力により液溜め部付近に保持され、静圧気体軸受への侵入は抑制される。その結果、運転が終了した後においても静圧気体軸受への加工液などの異物の侵入を防止可能な静圧気体軸受スピンドルを提供することができる。
【０００８】
ここで、連通路とはたとえば回転部と当該回転部を取り囲むように隣接するハウジングとを含む静圧気体軸受スピンドルにおいては、回転部とハウジングとの隙間であって、静圧気体軸受と静圧気体軸受スピンドルの外部とを連通する通路である。
【０００９】
上記静圧気体軸受スピンドルにおいて好ましくは、液溜め部と静圧気体軸受スピンドルの外部とを繋ぐ液体排出路をさらに備えている。これにより、液溜め部に溜まった加工液などの異物は、静圧気体軸受スピンドルの運転が再開され、連通路にシール用気体の供給されることにより、液体排出路を通って静圧気体軸受スピンドルの外部へと排出される。その結果、液溜め部に溜まった加工液などの異物を取り除く作業を別途行なう必要がなくなり、静圧気体軸受スピンドルの保全が容易となる。
【００１０】
上記静圧気体軸受スピンドルにおいて好ましくは、液体排出路の気体の流れに垂直な断面の断面積は、液溜め部よりも連通路開口側における連通路の気体の流れに垂直な断面の断面積よりも小さい。
【００１１】
これにより、液体排出路を通って静圧気体軸受スピンドルの外部に排出されるシール用気体の量を抑制することができる。その結果、液体排出路を設けることによるシール性能への影響を小さくすることができる。
【００１２】
上記静圧気体軸受スピンドルにおいて好ましくは、液溜め部には、連通路におけるシール用気体の排出方向での上流側に位置する連通路との接続部である上流側接続開口と、排出方向における下流側に位置する連通路との接続部である下流側接続開口とが形成されている。下流側接続開口は、上流側接続開口から液溜め部に供給されるシール用気体の供給方向に沿った方向から見て、上流側接続開口と平面的に重ならない位置に配置されている。
【００１３】
これにより、下流側接続開口から液溜め部に侵入した加工液などの異物は上流側接続開口に直接侵入しにくくなるため、液溜め部に捕捉されやすくなる。その結果、液溜め部に侵入した加工液の静圧気体軸受への侵入は一層抑制される。
【００１４】
上記静圧気体軸受スピンドルにおいて好ましくは、連通路において、静圧気体軸受と第１の連結部との間に連結され、連通路と外部とを繋ぐ圧力調整用排出路をさらに備えている。連通路と圧力調整用排出路との連結部である第２の連結部と第１の連結部との間における気体の流れに対する抵抗は、圧力調整用排出路における気体の流れに対する抵抗よりも大きくなるように、連通路および圧力調整用排出路が構成されている。
【００１５】
連通路におけるシール用気体の圧力が上昇すると、静圧気体軸受の外周部の圧力が上がり、静圧気体軸受の軸受すき間の圧力分布に影響を与え、回転部の回転の定常位置の変化、剛性の低下（回転部の回転振れ精度の低下）などの不具合を生じるおそれがある。特に、シール性能を向上させる目的で、圧縮空気などのシール用気体の供給圧力を上昇させた場合、連通路の幅を小さくした場合などにおいてこのような不具合が生じやすい。これに対し、連通路および圧力調整用排出路が上述のように構成されることで、シール用気体の圧力を上げた場合でも、静圧気体軸受の周囲はスピンドル外部の圧力とほぼ等しい圧力に保たれる。その結果、シール用気体が静圧気体軸受の軸受すき間の圧力分布に影響を与えることによる不具合の発生を抑制することができる。
【００１６】
上記静圧気体軸受スピンドルにおいて好ましくは、連通路と圧力調整用排出路との連結部である第２の連結部と第１の連結部との間における気体の流れに対する抵抗は、液溜め部と第１の連結部との間における気体の流れに対する抵抗よりも大きくなるように連通路が構成されている。
【００１７】
これにより、シール性能の確保に必要なシール用気体が気体の流れに対する抵抗の小さい経路を通って連通路開口から噴出されるとともに、過剰なシール用気体が気体の流れに対する抵抗の大きい経路を通って静圧気体軸受スピンドルの外部へと排出される。その結果、圧力調整用排出路を設けることによるシール性能の低下を回避することができる。
【発明の効果】
【００１８】
以上の説明から明らかなように、本発明の静圧気体軸受スピンドルによれば、運転が終了した後においても静圧気体軸受への加工液などの異物の侵入を防止可能な静圧気体軸受スピンドルを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付しその説明は繰返さない。
【００２０】
（実施の形態１）
図１は、本発明の一実施の形態である実施の形態１の静圧気体軸受スピンドルの構成を示す概略断面図である。また、図２は、図１の領域ＩＩ付近を拡大して示した概略部分断面図である。図１および図２を参照して、実施の形態１の静圧気体軸受スピンドルの構成について説明する。
【００２１】
図１を参照して、実施の形態１の静圧気体軸受スピンドル１は、回転部１０と、回転部１０を取り囲むように形成されたハウジング部２０とを備えている。回転部１０とハウジング部２０との間には、回転部１０を軸に垂直な方向（ラジアル方向）に軸支する静圧気体ジャーナル軸受３１と、回転部１０を軸方向（アキシアル方向）に軸支する静圧気体スラスト軸受３２とが配置されている。さらに、静圧気体軸受スピンドル１は軸受用気体供給部４０を備えており、図示しないエアコンプレッサなどの軸受用気体供給源から軸受用気体供給部４０に供給された空気などの軸受用気体が軸受用気体供給路３３からジャーナル給気絞り３１Ａおよびスラスト給気絞り３２Ａを通じて静圧気体ジャーナル軸受３１および静圧気体スラスト軸受３２に供給される構成となっている。これにより、回転部１０とハウジング部２０との間の隙間において、供給された軸受用気体により気体膜が形成されて、回転部１０はハウジング部２０に対して回転自在に軸支されている。回転部１０にはモータの回転子６０が配置されており、回転部１０はモータの動力により回転可能に構成されている。
【００２２】
さらに、静圧気体軸受スピンドル１は静圧気体ジャーナル軸受３１および静圧気体スラスト軸受３２と静圧気体軸受スピンドル１の外部とを連通する連通路７０と、静圧気体軸受部への異物の流入を防止するために連通路７０にシール用気体を供給するためのシール用気体供給部５０と、連通路７０とシール用気体供給部５０とを繋ぐシール用気体流路５１とを含んでいる。
【００２３】
図２を参照して、連通路７０には、シール用気体流路５１との連結部である第１の連結部７１と連通路７０における静圧気体軸受スピンドル１の外部への開口である連通路開口７２との間に液溜め部７３が形成されている。ここで、連通路７０は、静圧気体軸受スピンドル１の外部から、連通路開口７２、連通路開口７２と液溜め部７３とを繋ぐ第１のシール隙間７７、液溜め部７３、液溜め部７３と第１の連結部７１とを繋ぐ第２のシール隙間７８、第１の連結部７１、第１の連結部７１と静圧気体軸受部とを繋ぐ第３のシール隙間７９を経て静圧気体軸受部に至るように形成されている。また、回転部１０の軸方向に垂直な断面は円形である。そして、連通路７０および液溜め部７３は回転部１０に沿うように形成されており、軸方向に垂直な断面は円環状の形状となっている。
【００２４】
さらに、静圧気体軸受スピンドル１は液溜め部７３と静圧気体軸受スピンドル１の外部とを繋ぐ液体排出路９０を備えている。そして、液体排出路９０の気体の流れの方向に垂直な断面の断面積は、液溜め部７３よりも連通路開口７２側における連通路７０（第１のシール隙間７７）の気体の流れの方向に垂直な断面の断面積よりも小さい。さらに、液体排出路９０と第１のシール隙間７７の、気体の流れの方向に垂直な断面の断面積の和は、第２のシール隙間７８の気体の流れの方向に垂直な断面の断面積よりも小さい。
【００２５】
さらに、液溜め部７３には、連通路７０におけるシール用気体の排出方向での上流側に位置する連通路７０との接続部である上流側接続開口７４と、排出方向における下流側に位置する連通路７０との接続部である下流側接続開口７５とが形成されている。下流側接続開口７５は、上流側接続開口７４から液溜め部７３に供給されるシール用気体の供給方向７６に沿った方向から見て、上流側接続開口７４と平面的に重ならない位置に配置されている。別の観点から説明すると、連通路７０は液溜め部７３において屈曲している。
【００２６】
次に、図１および図２を参照して、実施の形態１の静圧気体軸受スピンドル１の動作について説明する。図１を参照して、モータの回転子６０を有するモータに図示しない電源から電力が供給されることにより、回転駆動力が発生する。これにより、ハウジング部２０に対して回転自在に軸支されている回転部１０は、ハウジング部２０に対して相対的に回転する。
【００２７】
このとき、図示しないエアコンプレッサなどのシール用気体供給源からシール用気体がシール用気体供給部５０に供給される。シール用気体供給部５０に供給されたシール用気体はシール用気体流路５１を通り、図２に示すように第１の連結部７１において連通路７０に到達する。そして、シール用気体は第２のシール隙間７８、液溜め部７３および第１のシール隙間７７を通って連通路開口７２から静圧気体軸受スピンドル１の外部に向けて噴出する。これにより、静圧気体軸受スピンドル１の運転中においては、加工液の飛沫が飛散する環境で使用される場合であっても、加工液の連通路７０への侵入は防止される。
【００２８】
一方、静圧気体軸受スピンドル１の運転が終了し、シール用気体の噴出が停止した状態においては、運転により温度が上昇していた静圧気体軸受スピンドル１の温度が低下することにより連通路７０内部の気体の温度が低下して収縮し、静圧気体軸受スピンドル１の外部に対して連通路７０の内部が負圧状態となる。その結果、連通路開口７２の周辺に付着している切り屑を含んだ加工液が連通路７０の内部に侵入するおそれがある。また、毛細管現象によっても、加工液が連通路７０の内部に侵入するおそれがある。しかし、静圧気体軸受スピンドル１においては、連通路７０において、第１の連結部７１と連通路開口７２との間に液溜め部７３が形成されているため、連通路開口７２から第１のシール隙間７７を通って侵入した加工液は液溜め部７３において捕捉される。そのため、加工液は第２のシール隙間７８へはほとんど侵入しない。また、加工液が第２のシール隙間７８にわずかに侵入した場合であっても、加工液は表面張力により第２のシール隙間７８に保持される。以上の結果、静圧気体軸受スピンドル１においては、連通路７０に侵入した加工液の静圧気体ジャーナル軸受３１および静圧気体スラスト軸受３２への侵入が抑制されている。
【００２９】
さらに、前述のように実施の形態１の静圧気体軸受スピンドル１は、液溜め部７３と静圧気体軸受スピンドル１の外部とを繋ぐ液体排出路９０を備えている。そのため、静圧気体軸受スピンドル１の運転が再開され、シール用気体が連通路７０に供給されると、液溜め部７３に溜まった加工液は、液体排出路９０を通って静圧気体軸受スピンドル１の外部へと排出される。その結果、液溜め部７３に溜まった加工液を取り除く作業を別途行なう必要がなく、静圧気体軸受スピンドル１の保全（メンテナンス）が容易となっている。ここで、液体排出路９０は少なくとも１個形成されていればよいが、加工液を効率よく排出するためには複数個形成されていることがより好ましい。また、複数個形成される場合においては、液体排出路９０は、排出された液体が周囲に悪影響を生じず、かつ加工液の飛散液滴やミストが液体排出路９０に侵入しにくい位置に配置されることが望ましい。さらに、加工液の侵入を防止するために、液体排出路９０の出口付近（出口に隣接する位置）に焼結金属や多孔性樹脂などの多孔質部材を配置してもよい。
【００３０】
さらに、前述のように液体排出路９０の気体の流れに垂直な断面の断面積は、第１のシール隙間７７の気体の流れの方向に垂直な断面の断面積よりも小さい。そのため、液体排出路９０を通って静圧気体軸受スピンドル１の外部に排出されるシール用気体の量が抑制されている。その結果、液体排出路９０を設けることによるシール性能への影響は小さくなっている。また、液体排出路９０と第１のシール隙間７７の、気体の流れの方向に垂直な断面の断面積の和は、第２のシール隙間７８の気体の流れの方向に垂直な断面の断面積よりも小さい。そのため、第２のシール隙間７８の気体の流れに対する抵抗は、第２のシール隙間７８よりも下流部分の抵抗より小さくなり、液溜め部７３のシール用気体の圧力は比較的高く維持される。その結果、シール用気体は第１のシール隙間７７から高速で噴出して、さらに良好なシール性能を実現できる。
【００３１】
なお、液体排出路９０における気体の流れに対する抵抗が、第１のシール隙間７７における気体の流れに対する抵抗よりも大きくなるように連通路７０および液体排出路９０を構成してもよい。これにより、液体排出路９０を通って静圧気体軸受スピンドル１の外部に排出されるシール用気体の量が抑制される。その結果、液体排出路９０を設けることによるシール性能への影響は小さくなる。ここで、液体排出路９０における気体の流れに対する抵抗を第１のシール隙間７７における気体の流れに対する抵抗よりも大きくするためには、たとえば液体排出路９０の気体の流れの方向に垂直な断面の断面積を第１のシール隙間７７の気体の流れの方向に垂直な断面の断面積よりも小さくする、液体排出路９０の長さを第１のシール隙間７７の気体の流れの方向における長さよりも長くする、などの対策を採用することができる。
【００３２】
さらに、前述のように下流側接続開口７５は、シール用気体の供給方向７６に沿った方向から見て、上流側接続開口７４と平面的に重ならない位置に配置されている。別の観点から説明すると、連通路７０は液溜め部７３において屈曲している。そのため、下流側接続開口７５から液溜め部７３に侵入した加工液は上流側接続開口７４に直接侵入しにくくなっており、液溜め部７３に捕捉されやすくなっている。その結果、連通路７０に侵入した加工液の静圧気体ジャーナル軸受３１および静圧気体スラスト軸受３２への侵入は一層抑制されている。
【００３３】
なお、図２に示すように静圧気体軸受スピンドル１において、ハウジング部２０が複数の部材から構成されており、当該部材同士の隙間を含む間隙によって液溜め部７３と静圧気体ジャーナル軸受３１または／および静圧気体スラスト軸受３２とが連通している場合、当該隙間の少なくとも一箇所にＯリング１００を配置することが好ましい。これにより、加工液が当該間隙を通じて液溜め部７３から静圧気体ジャーナル軸受３１または／および静圧気体スラスト軸受３２へと侵入することを防止することができる。
【００３４】
（実施の形態２）
図３は、本発明の一実施の形態である実施の形態２の静圧気体軸受スピンドルの構成を説明するための概略部分断面図である。図１および図３を参照して、本発明の実施の形態２の静圧気体軸受スピンドルの構成を説明する。
【００３５】
実施の形態２の静圧気体軸受スピンドル１と、上述した実施の形態１の静圧気体軸受スピンドル１とは基本的に同様の構成を有している。しかし、実施の形態２では、図１の領域ＩＩＩの部分において、図３に示すような構成を有している点で実施の形態１とは異なっている。
【００３６】
具体的には、図３を参照して実施の形態２の静圧気体軸受スピンドル１は、連通路７０において、静圧気体ジャーナル軸受３１および静圧気体スラスト軸受３２と第１の連結部７１とを繋ぐ第３のシール隙間７９に連結され、連通路７０と静圧気体軸受スピンドル１の外部とを繋ぐ圧力調整用排出路８０をさらに備えている点で、実施の形態１の静圧気体軸受スピンドル１とは異なっている。すなわち、圧力調整用排出路８０は排出通路８１を有しており、排出通路８１の一端は第２の連結部８２において連通路７０の第３のシール隙間７９に連結されている。さらに、排出通路８１の他端は静圧気体軸受スピンドル１の外部への開口８３を有する排気通路８４に連結されている。
【００３７】
さらに、連通路７０と圧力調整用排出路８０との連結部である第２の連結部８２と第１の連結部７１との間の第３のシール隙間７９における気体の流れに対する抵抗は、液溜め部７３と第１の連結部７１とを繋ぐ第２のシール隙間７８における気体の流れに対する抵抗よりも大きくなるように連通路７０が構成されている。
【００３８】
次に、図１および図３を参照して、実施の形態２の静圧気体軸受スピンドル１の動作について説明する。実施の形態２の静圧気体軸受スピンドル１は実施の形態１の静圧気体軸受スピンドル１と同様に動作し、かつシール用気体の噴出により加工液の連通路７０への侵入も同様に防止されている。さらに、静圧気体軸受スピンドル１の運転停止後における加工液の連通路７０への侵入防止についても同様である。
【００３９】
ここで、前述のように実施の形態２の静圧気体軸受スピンドル１は、連通路７０において、第３のシール隙間７９に連結され、連通路７０と静圧気体軸受スピンドル１の外部とを繋ぐ圧力調整用排出路８０をさらに備えている。そして、第２の連結部８２と第１の連結部７１との間の第３のシール隙間７９における気体の流れに対する抵抗は、圧力調整用排出路８０における気体の流れに対する抵抗よりも大きくなるように、連通路７０および圧力調整用排出路８０が構成されている。そのため、連通路７０に供給されたシール用気体は、第３のシール隙間７９によって静圧気体軸受側への流出を制限され、流出したシール用気体は圧力調整用排出路８０を通じて外部に放出されるため、静圧気体軸受の軸受すき間周辺の圧力は、ほぼスピンドル外部の大気圧に維持される。その結果、シール用気体が静圧気体ジャーナル軸受３１および静圧気体スラスト軸受３２の軸受すき間の圧力分布に影響を与えることによる不具合の発生を抑制することができる。
【００４０】
さらに、前述のように第３のシール隙間７９における気体の流れに対する抵抗は、第２のシール隙間７８における気体の流れに対する抵抗よりも大きくなるように連通路７０が構成されている。そのため、シール性能の確保に必要なシール用気体が気体の流れに対する抵抗の小さい第２のシール隙間７８を通じて連通路開口７２から静圧気体軸受スピンドル１の外部に噴出するとともに、過剰なシール用気体が気体の流れに対する抵抗の大きい第３のシール隙間７９を通じて圧力調整用排出路８０に至り、外部への開口８３から静圧気体軸受スピンドル１の外部へと排出される。その結果、圧力調整用排出路８０を設けることによるシール性能の低下を回避することができる。
【００４１】
ここで、第３のシール隙間７９における気体の流れに対する抵抗が大きいほど、静圧気体軸受の性能への影響による不具合の発生を抑制し、かつシール性能を向上させることが可能になる。そのため、回転部１０との接触が生じない範囲で、第３のシール隙間７９における気体の流れに対する抵抗が最も大きくなるように、連通路７０の構成を決定することができる。第３のシール隙間７９における気体の流れに対する抵抗を第２のシール隙間７８における気体の流れに対する抵抗よりも大きくするためには、たとえば第３のシール隙間７９の気体の流れに垂直な断面の断面積を第２のシール隙間７８の気体の流れに垂直な断面の断面積よりも小さくする、第３のシール隙間７９気体の流れの長さを第２のシール隙間７８の気体の流れにおける長さよりも長くする、などの対策を採用することができる。
【００４２】
また、連通路７０と圧力調整用排出路８０との連結部である第２の連結部８２と第１の連結部７１との間における連通路７０（第３のシール隙間７９）の気体の流れに垂直な断面の断面積は、液溜め部７３と第１の連結部７１との間における連通路７０（第２のシール隙間７８）の気体の流れの方向に垂直な断面の断面積よりも小さくなるように、連通路７０を構成してもよい。
【００４３】
通常、第３のシール隙間７９および第２のシール隙間７８においては、気体の流れの方向の長さなどの他の要素に比べて、気体の流れの方向に垂直な断面の断面積は気体の流れに対する抵抗に及ぼす影響が大きい。そのため、上述のような連通路７０の構成により、第３のシール隙間７９における気体の流れに対する抵抗を、第２のシール隙間７８における気体の流れに対する抵抗よりも大きくなるように連通路７０を構成することができる。その結果、圧力調整用排出路８０を設けることによるシール性能の低下を回避することができる。
【００４４】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明の静圧気体軸受スピンドルは、静圧気体軸受への異物の流入を防止するためのシール用気体供給部を備えた静圧気体軸受スピンドルに特に有利に適用され得る。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】実施の形態１の静圧気体軸受スピンドルの構成を示す概略断面図である。
【図２】図１の領域ＩＩ付近を拡大して示した概略部分断面図である。
【図３】実施の形態２の静圧気体軸受スピンドルの構成を説明するための概略部分断面図である。
【符号の説明】
【００４７】
１ 静圧気体軸受スピンドル、１０ 回転部、２０ ハウジング部、３１ 静圧気体ジャーナル軸受、３２ 静圧気体スラスト軸受、３３ 軸受用気体供給路、４０ 軸受用気体供給部、５０ シール用気体供給部、５１ シール用気体流路、６０ モータの回転子、７０ 連通路、７１ 第１の連結部、７２ 連通路開口、７３ 液溜め部、７４ 上流側接続開口、７５ 下流側接続開口、７６ シール用気体の供給方向、７７ 第１のシール隙間、７８ 第２のシール隙間、７９ 第３のシール隙間、８０ 圧力調整用排出路、８１ 排出通路、８２ 第２の連結部、８３ 外部への開口、８４ 排気通路、９０ 液体排出路、１００ Ｏリング。
【技術分野】
【０００１】
本発明は静圧気体軸受スピンドルに関し、より特定的には、静圧気体軸受への異物の流入を防止するためのシール用気体供給部を備えた静圧気体軸受スピンドルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
工作機械などの加工機に使用される静圧気体軸受スピンドルは、研削液や切削液など（以下、加工液）の飛沫が飛散する環境で使用される場合が多い。このような場合、加工機の運転中に被加工物の切り屑を含んだ加工液が静圧気体軸受の軸受すき間に侵入し、静圧気体軸受の焼付き等の不具合が生じるおそれがある。
【０００３】
これに対し、圧縮空気を用いたシール機構を設けた静圧気体軸受スピンドルが提案されている。これにより、静圧気体軸受スピンドルの運転中、すなわちシール機構および静圧気体軸受に圧縮空気が供給されている間においては、加工液の静圧気体軸受への侵入は防止される（たとえば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２０００−４６０５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、静圧気体軸受スピンドルの運転が終了し、シール機構および静圧気体軸受への圧縮空気の供給が停止した場合、静圧気体軸受スピンドルに付着した加工液が毛細管現象により静圧気体軸受に侵入するおそれがある。さらに、静圧気体軸受スピンドルの運転により温度が上昇したスピンドル内部の気体が、運転停止後に冷却されることにより収縮して、スピンドル内部はスピンドル外部に対して負圧となる。そのため、静圧気体軸受スピンドルに付着した加工液が空気とともにスピンドル内部の静圧気体軸受に浸入するおそれもある。このようにして加工液が静圧気体軸受に侵入した場合、静圧気体軸受スピンドルの運転を再開すると、静圧気体軸受の焼付き等の不具合が生じるおそれがある。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、運転が終了した後においても静圧気体軸受への加工液などの異物の侵入を防止可能な静圧気体軸受スピンドルを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に従った静圧気体軸受スピンドルは、静圧気体軸受を備えた静圧気体軸受スピンドルであって、静圧気体軸受と静圧気体軸受スピンドルの外部とを連通する連通路と、静圧気体軸受への異物の流入を防止するために連通路にシール用気体を供給するためのシール用気体供給部と、連通路とシール用気体供給部とを繋ぐシール用気体流路とを含んでいる。連通路には、シール用気体流路との連結部である第１の連結部と連通路における静圧気体軸受スピンドルの外部への開口である連通路開口との間に液溜め部が形成されている。
【０００７】
本発明の静圧気体軸受スピンドルによれば、静圧気体軸受スピンドルの運転中においては、シール用気体供給部からシール用気体流路を通って連通路にシール用気体が供給されることにより、静圧気体軸受への異物の流入が防止される。一方、静圧気体軸受スピンドルの運転が終了し、連通路へのシール用気体の供給が停止された場合においては、毛細管現象、静圧気体軸受スピンドル内部の負圧などに起因して連通路開口から加工液などの異物が侵入するおそれがある。しかし、加工液などの異物が侵入した場合であっても、侵入した加工液などの異物は液溜め部に捕捉されて溜まる。そのため、液溜め部よりも静圧気体軸受側（シール用気体の排出方向における上流側）には加工液などの異物はほとんど侵入せず、わずかに侵入した場合でも表面張力により液溜め部付近に保持され、静圧気体軸受への侵入は抑制される。その結果、運転が終了した後においても静圧気体軸受への加工液などの異物の侵入を防止可能な静圧気体軸受スピンドルを提供することができる。
【０００８】
ここで、連通路とはたとえば回転部と当該回転部を取り囲むように隣接するハウジングとを含む静圧気体軸受スピンドルにおいては、回転部とハウジングとの隙間であって、静圧気体軸受と静圧気体軸受スピンドルの外部とを連通する通路である。
【０００９】
上記静圧気体軸受スピンドルにおいて好ましくは、液溜め部と静圧気体軸受スピンドルの外部とを繋ぐ液体排出路をさらに備えている。これにより、液溜め部に溜まった加工液などの異物は、静圧気体軸受スピンドルの運転が再開され、連通路にシール用気体の供給されることにより、液体排出路を通って静圧気体軸受スピンドルの外部へと排出される。その結果、液溜め部に溜まった加工液などの異物を取り除く作業を別途行なう必要がなくなり、静圧気体軸受スピンドルの保全が容易となる。
【００１０】
上記静圧気体軸受スピンドルにおいて好ましくは、液体排出路の気体の流れに垂直な断面の断面積は、液溜め部よりも連通路開口側における連通路の気体の流れに垂直な断面の断面積よりも小さい。
【００１１】
これにより、液体排出路を通って静圧気体軸受スピンドルの外部に排出されるシール用気体の量を抑制することができる。その結果、液体排出路を設けることによるシール性能への影響を小さくすることができる。
【００１２】
上記静圧気体軸受スピンドルにおいて好ましくは、液溜め部には、連通路におけるシール用気体の排出方向での上流側に位置する連通路との接続部である上流側接続開口と、排出方向における下流側に位置する連通路との接続部である下流側接続開口とが形成されている。下流側接続開口は、上流側接続開口から液溜め部に供給されるシール用気体の供給方向に沿った方向から見て、上流側接続開口と平面的に重ならない位置に配置されている。
【００１３】
これにより、下流側接続開口から液溜め部に侵入した加工液などの異物は上流側接続開口に直接侵入しにくくなるため、液溜め部に捕捉されやすくなる。その結果、液溜め部に侵入した加工液の静圧気体軸受への侵入は一層抑制される。
【００１４】
上記静圧気体軸受スピンドルにおいて好ましくは、連通路において、静圧気体軸受と第１の連結部との間に連結され、連通路と外部とを繋ぐ圧力調整用排出路をさらに備えている。連通路と圧力調整用排出路との連結部である第２の連結部と第１の連結部との間における気体の流れに対する抵抗は、圧力調整用排出路における気体の流れに対する抵抗よりも大きくなるように、連通路および圧力調整用排出路が構成されている。
【００１５】
連通路におけるシール用気体の圧力が上昇すると、静圧気体軸受の外周部の圧力が上がり、静圧気体軸受の軸受すき間の圧力分布に影響を与え、回転部の回転の定常位置の変化、剛性の低下（回転部の回転振れ精度の低下）などの不具合を生じるおそれがある。特に、シール性能を向上させる目的で、圧縮空気などのシール用気体の供給圧力を上昇させた場合、連通路の幅を小さくした場合などにおいてこのような不具合が生じやすい。これに対し、連通路および圧力調整用排出路が上述のように構成されることで、シール用気体の圧力を上げた場合でも、静圧気体軸受の周囲はスピンドル外部の圧力とほぼ等しい圧力に保たれる。その結果、シール用気体が静圧気体軸受の軸受すき間の圧力分布に影響を与えることによる不具合の発生を抑制することができる。
【００１６】
上記静圧気体軸受スピンドルにおいて好ましくは、連通路と圧力調整用排出路との連結部である第２の連結部と第１の連結部との間における気体の流れに対する抵抗は、液溜め部と第１の連結部との間における気体の流れに対する抵抗よりも大きくなるように連通路が構成されている。
【００１７】
これにより、シール性能の確保に必要なシール用気体が気体の流れに対する抵抗の小さい経路を通って連通路開口から噴出されるとともに、過剰なシール用気体が気体の流れに対する抵抗の大きい経路を通って静圧気体軸受スピンドルの外部へと排出される。その結果、圧力調整用排出路を設けることによるシール性能の低下を回避することができる。
【発明の効果】
【００１８】
以上の説明から明らかなように、本発明の静圧気体軸受スピンドルによれば、運転が終了した後においても静圧気体軸受への加工液などの異物の侵入を防止可能な静圧気体軸受スピンドルを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付しその説明は繰返さない。
【００２０】
（実施の形態１）
図１は、本発明の一実施の形態である実施の形態１の静圧気体軸受スピンドルの構成を示す概略断面図である。また、図２は、図１の領域ＩＩ付近を拡大して示した概略部分断面図である。図１および図２を参照して、実施の形態１の静圧気体軸受スピンドルの構成について説明する。
【００２１】
図１を参照して、実施の形態１の静圧気体軸受スピンドル１は、回転部１０と、回転部１０を取り囲むように形成されたハウジング部２０とを備えている。回転部１０とハウジング部２０との間には、回転部１０を軸に垂直な方向（ラジアル方向）に軸支する静圧気体ジャーナル軸受３１と、回転部１０を軸方向（アキシアル方向）に軸支する静圧気体スラスト軸受３２とが配置されている。さらに、静圧気体軸受スピンドル１は軸受用気体供給部４０を備えており、図示しないエアコンプレッサなどの軸受用気体供給源から軸受用気体供給部４０に供給された空気などの軸受用気体が軸受用気体供給路３３からジャーナル給気絞り３１Ａおよびスラスト給気絞り３２Ａを通じて静圧気体ジャーナル軸受３１および静圧気体スラスト軸受３２に供給される構成となっている。これにより、回転部１０とハウジング部２０との間の隙間において、供給された軸受用気体により気体膜が形成されて、回転部１０はハウジング部２０に対して回転自在に軸支されている。回転部１０にはモータの回転子６０が配置されており、回転部１０はモータの動力により回転可能に構成されている。
【００２２】
さらに、静圧気体軸受スピンドル１は静圧気体ジャーナル軸受３１および静圧気体スラスト軸受３２と静圧気体軸受スピンドル１の外部とを連通する連通路７０と、静圧気体軸受部への異物の流入を防止するために連通路７０にシール用気体を供給するためのシール用気体供給部５０と、連通路７０とシール用気体供給部５０とを繋ぐシール用気体流路５１とを含んでいる。
【００２３】
図２を参照して、連通路７０には、シール用気体流路５１との連結部である第１の連結部７１と連通路７０における静圧気体軸受スピンドル１の外部への開口である連通路開口７２との間に液溜め部７３が形成されている。ここで、連通路７０は、静圧気体軸受スピンドル１の外部から、連通路開口７２、連通路開口７２と液溜め部７３とを繋ぐ第１のシール隙間７７、液溜め部７３、液溜め部７３と第１の連結部７１とを繋ぐ第２のシール隙間７８、第１の連結部７１、第１の連結部７１と静圧気体軸受部とを繋ぐ第３のシール隙間７９を経て静圧気体軸受部に至るように形成されている。また、回転部１０の軸方向に垂直な断面は円形である。そして、連通路７０および液溜め部７３は回転部１０に沿うように形成されており、軸方向に垂直な断面は円環状の形状となっている。
【００２４】
さらに、静圧気体軸受スピンドル１は液溜め部７３と静圧気体軸受スピンドル１の外部とを繋ぐ液体排出路９０を備えている。そして、液体排出路９０の気体の流れの方向に垂直な断面の断面積は、液溜め部７３よりも連通路開口７２側における連通路７０（第１のシール隙間７７）の気体の流れの方向に垂直な断面の断面積よりも小さい。さらに、液体排出路９０と第１のシール隙間７７の、気体の流れの方向に垂直な断面の断面積の和は、第２のシール隙間７８の気体の流れの方向に垂直な断面の断面積よりも小さい。
【００２５】
さらに、液溜め部７３には、連通路７０におけるシール用気体の排出方向での上流側に位置する連通路７０との接続部である上流側接続開口７４と、排出方向における下流側に位置する連通路７０との接続部である下流側接続開口７５とが形成されている。下流側接続開口７５は、上流側接続開口７４から液溜め部７３に供給されるシール用気体の供給方向７６に沿った方向から見て、上流側接続開口７４と平面的に重ならない位置に配置されている。別の観点から説明すると、連通路７０は液溜め部７３において屈曲している。
【００２６】
次に、図１および図２を参照して、実施の形態１の静圧気体軸受スピンドル１の動作について説明する。図１を参照して、モータの回転子６０を有するモータに図示しない電源から電力が供給されることにより、回転駆動力が発生する。これにより、ハウジング部２０に対して回転自在に軸支されている回転部１０は、ハウジング部２０に対して相対的に回転する。
【００２７】
このとき、図示しないエアコンプレッサなどのシール用気体供給源からシール用気体がシール用気体供給部５０に供給される。シール用気体供給部５０に供給されたシール用気体はシール用気体流路５１を通り、図２に示すように第１の連結部７１において連通路７０に到達する。そして、シール用気体は第２のシール隙間７８、液溜め部７３および第１のシール隙間７７を通って連通路開口７２から静圧気体軸受スピンドル１の外部に向けて噴出する。これにより、静圧気体軸受スピンドル１の運転中においては、加工液の飛沫が飛散する環境で使用される場合であっても、加工液の連通路７０への侵入は防止される。
【００２８】
一方、静圧気体軸受スピンドル１の運転が終了し、シール用気体の噴出が停止した状態においては、運転により温度が上昇していた静圧気体軸受スピンドル１の温度が低下することにより連通路７０内部の気体の温度が低下して収縮し、静圧気体軸受スピンドル１の外部に対して連通路７０の内部が負圧状態となる。その結果、連通路開口７２の周辺に付着している切り屑を含んだ加工液が連通路７０の内部に侵入するおそれがある。また、毛細管現象によっても、加工液が連通路７０の内部に侵入するおそれがある。しかし、静圧気体軸受スピンドル１においては、連通路７０において、第１の連結部７１と連通路開口７２との間に液溜め部７３が形成されているため、連通路開口７２から第１のシール隙間７７を通って侵入した加工液は液溜め部７３において捕捉される。そのため、加工液は第２のシール隙間７８へはほとんど侵入しない。また、加工液が第２のシール隙間７８にわずかに侵入した場合であっても、加工液は表面張力により第２のシール隙間７８に保持される。以上の結果、静圧気体軸受スピンドル１においては、連通路７０に侵入した加工液の静圧気体ジャーナル軸受３１および静圧気体スラスト軸受３２への侵入が抑制されている。
【００２９】
さらに、前述のように実施の形態１の静圧気体軸受スピンドル１は、液溜め部７３と静圧気体軸受スピンドル１の外部とを繋ぐ液体排出路９０を備えている。そのため、静圧気体軸受スピンドル１の運転が再開され、シール用気体が連通路７０に供給されると、液溜め部７３に溜まった加工液は、液体排出路９０を通って静圧気体軸受スピンドル１の外部へと排出される。その結果、液溜め部７３に溜まった加工液を取り除く作業を別途行なう必要がなく、静圧気体軸受スピンドル１の保全（メンテナンス）が容易となっている。ここで、液体排出路９０は少なくとも１個形成されていればよいが、加工液を効率よく排出するためには複数個形成されていることがより好ましい。また、複数個形成される場合においては、液体排出路９０は、排出された液体が周囲に悪影響を生じず、かつ加工液の飛散液滴やミストが液体排出路９０に侵入しにくい位置に配置されることが望ましい。さらに、加工液の侵入を防止するために、液体排出路９０の出口付近（出口に隣接する位置）に焼結金属や多孔性樹脂などの多孔質部材を配置してもよい。
【００３０】
さらに、前述のように液体排出路９０の気体の流れに垂直な断面の断面積は、第１のシール隙間７７の気体の流れの方向に垂直な断面の断面積よりも小さい。そのため、液体排出路９０を通って静圧気体軸受スピンドル１の外部に排出されるシール用気体の量が抑制されている。その結果、液体排出路９０を設けることによるシール性能への影響は小さくなっている。また、液体排出路９０と第１のシール隙間７７の、気体の流れの方向に垂直な断面の断面積の和は、第２のシール隙間７８の気体の流れの方向に垂直な断面の断面積よりも小さい。そのため、第２のシール隙間７８の気体の流れに対する抵抗は、第２のシール隙間７８よりも下流部分の抵抗より小さくなり、液溜め部７３のシール用気体の圧力は比較的高く維持される。その結果、シール用気体は第１のシール隙間７７から高速で噴出して、さらに良好なシール性能を実現できる。
【００３１】
なお、液体排出路９０における気体の流れに対する抵抗が、第１のシール隙間７７における気体の流れに対する抵抗よりも大きくなるように連通路７０および液体排出路９０を構成してもよい。これにより、液体排出路９０を通って静圧気体軸受スピンドル１の外部に排出されるシール用気体の量が抑制される。その結果、液体排出路９０を設けることによるシール性能への影響は小さくなる。ここで、液体排出路９０における気体の流れに対する抵抗を第１のシール隙間７７における気体の流れに対する抵抗よりも大きくするためには、たとえば液体排出路９０の気体の流れの方向に垂直な断面の断面積を第１のシール隙間７７の気体の流れの方向に垂直な断面の断面積よりも小さくする、液体排出路９０の長さを第１のシール隙間７７の気体の流れの方向における長さよりも長くする、などの対策を採用することができる。
【００３２】
さらに、前述のように下流側接続開口７５は、シール用気体の供給方向７６に沿った方向から見て、上流側接続開口７４と平面的に重ならない位置に配置されている。別の観点から説明すると、連通路７０は液溜め部７３において屈曲している。そのため、下流側接続開口７５から液溜め部７３に侵入した加工液は上流側接続開口７４に直接侵入しにくくなっており、液溜め部７３に捕捉されやすくなっている。その結果、連通路７０に侵入した加工液の静圧気体ジャーナル軸受３１および静圧気体スラスト軸受３２への侵入は一層抑制されている。
【００３３】
なお、図２に示すように静圧気体軸受スピンドル１において、ハウジング部２０が複数の部材から構成されており、当該部材同士の隙間を含む間隙によって液溜め部７３と静圧気体ジャーナル軸受３１または／および静圧気体スラスト軸受３２とが連通している場合、当該隙間の少なくとも一箇所にＯリング１００を配置することが好ましい。これにより、加工液が当該間隙を通じて液溜め部７３から静圧気体ジャーナル軸受３１または／および静圧気体スラスト軸受３２へと侵入することを防止することができる。
【００３４】
（実施の形態２）
図３は、本発明の一実施の形態である実施の形態２の静圧気体軸受スピンドルの構成を説明するための概略部分断面図である。図１および図３を参照して、本発明の実施の形態２の静圧気体軸受スピンドルの構成を説明する。
【００３５】
実施の形態２の静圧気体軸受スピンドル１と、上述した実施の形態１の静圧気体軸受スピンドル１とは基本的に同様の構成を有している。しかし、実施の形態２では、図１の領域ＩＩＩの部分において、図３に示すような構成を有している点で実施の形態１とは異なっている。
【００３６】
具体的には、図３を参照して実施の形態２の静圧気体軸受スピンドル１は、連通路７０において、静圧気体ジャーナル軸受３１および静圧気体スラスト軸受３２と第１の連結部７１とを繋ぐ第３のシール隙間７９に連結され、連通路７０と静圧気体軸受スピンドル１の外部とを繋ぐ圧力調整用排出路８０をさらに備えている点で、実施の形態１の静圧気体軸受スピンドル１とは異なっている。すなわち、圧力調整用排出路８０は排出通路８１を有しており、排出通路８１の一端は第２の連結部８２において連通路７０の第３のシール隙間７９に連結されている。さらに、排出通路８１の他端は静圧気体軸受スピンドル１の外部への開口８３を有する排気通路８４に連結されている。
【００３７】
さらに、連通路７０と圧力調整用排出路８０との連結部である第２の連結部８２と第１の連結部７１との間の第３のシール隙間７９における気体の流れに対する抵抗は、液溜め部７３と第１の連結部７１とを繋ぐ第２のシール隙間７８における気体の流れに対する抵抗よりも大きくなるように連通路７０が構成されている。
【００３８】
次に、図１および図３を参照して、実施の形態２の静圧気体軸受スピンドル１の動作について説明する。実施の形態２の静圧気体軸受スピンドル１は実施の形態１の静圧気体軸受スピンドル１と同様に動作し、かつシール用気体の噴出により加工液の連通路７０への侵入も同様に防止されている。さらに、静圧気体軸受スピンドル１の運転停止後における加工液の連通路７０への侵入防止についても同様である。
【００３９】
ここで、前述のように実施の形態２の静圧気体軸受スピンドル１は、連通路７０において、第３のシール隙間７９に連結され、連通路７０と静圧気体軸受スピンドル１の外部とを繋ぐ圧力調整用排出路８０をさらに備えている。そして、第２の連結部８２と第１の連結部７１との間の第３のシール隙間７９における気体の流れに対する抵抗は、圧力調整用排出路８０における気体の流れに対する抵抗よりも大きくなるように、連通路７０および圧力調整用排出路８０が構成されている。そのため、連通路７０に供給されたシール用気体は、第３のシール隙間７９によって静圧気体軸受側への流出を制限され、流出したシール用気体は圧力調整用排出路８０を通じて外部に放出されるため、静圧気体軸受の軸受すき間周辺の圧力は、ほぼスピンドル外部の大気圧に維持される。その結果、シール用気体が静圧気体ジャーナル軸受３１および静圧気体スラスト軸受３２の軸受すき間の圧力分布に影響を与えることによる不具合の発生を抑制することができる。
【００４０】
さらに、前述のように第３のシール隙間７９における気体の流れに対する抵抗は、第２のシール隙間７８における気体の流れに対する抵抗よりも大きくなるように連通路７０が構成されている。そのため、シール性能の確保に必要なシール用気体が気体の流れに対する抵抗の小さい第２のシール隙間７８を通じて連通路開口７２から静圧気体軸受スピンドル１の外部に噴出するとともに、過剰なシール用気体が気体の流れに対する抵抗の大きい第３のシール隙間７９を通じて圧力調整用排出路８０に至り、外部への開口８３から静圧気体軸受スピンドル１の外部へと排出される。その結果、圧力調整用排出路８０を設けることによるシール性能の低下を回避することができる。
【００４１】
ここで、第３のシール隙間７９における気体の流れに対する抵抗が大きいほど、静圧気体軸受の性能への影響による不具合の発生を抑制し、かつシール性能を向上させることが可能になる。そのため、回転部１０との接触が生じない範囲で、第３のシール隙間７９における気体の流れに対する抵抗が最も大きくなるように、連通路７０の構成を決定することができる。第３のシール隙間７９における気体の流れに対する抵抗を第２のシール隙間７８における気体の流れに対する抵抗よりも大きくするためには、たとえば第３のシール隙間７９の気体の流れに垂直な断面の断面積を第２のシール隙間７８の気体の流れに垂直な断面の断面積よりも小さくする、第３のシール隙間７９気体の流れの長さを第２のシール隙間７８の気体の流れにおける長さよりも長くする、などの対策を採用することができる。
【００４２】
また、連通路７０と圧力調整用排出路８０との連結部である第２の連結部８２と第１の連結部７１との間における連通路７０（第３のシール隙間７９）の気体の流れに垂直な断面の断面積は、液溜め部７３と第１の連結部７１との間における連通路７０（第２のシール隙間７８）の気体の流れの方向に垂直な断面の断面積よりも小さくなるように、連通路７０を構成してもよい。
【００４３】
通常、第３のシール隙間７９および第２のシール隙間７８においては、気体の流れの方向の長さなどの他の要素に比べて、気体の流れの方向に垂直な断面の断面積は気体の流れに対する抵抗に及ぼす影響が大きい。そのため、上述のような連通路７０の構成により、第３のシール隙間７９における気体の流れに対する抵抗を、第２のシール隙間７８における気体の流れに対する抵抗よりも大きくなるように連通路７０を構成することができる。その結果、圧力調整用排出路８０を設けることによるシール性能の低下を回避することができる。
【００４４】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明の静圧気体軸受スピンドルは、静圧気体軸受への異物の流入を防止するためのシール用気体供給部を備えた静圧気体軸受スピンドルに特に有利に適用され得る。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】実施の形態１の静圧気体軸受スピンドルの構成を示す概略断面図である。
【図２】図１の領域ＩＩ付近を拡大して示した概略部分断面図である。
【図３】実施の形態２の静圧気体軸受スピンドルの構成を説明するための概略部分断面図である。
【符号の説明】
【００４７】
１ 静圧気体軸受スピンドル、１０ 回転部、２０ ハウジング部、３１ 静圧気体ジャーナル軸受、３２ 静圧気体スラスト軸受、３３ 軸受用気体供給路、４０ 軸受用気体供給部、５０ シール用気体供給部、５１ シール用気体流路、６０ モータの回転子、７０ 連通路、７１ 第１の連結部、７２ 連通路開口、７３ 液溜め部、７４ 上流側接続開口、７５ 下流側接続開口、７６ シール用気体の供給方向、７７ 第１のシール隙間、７８ 第２のシール隙間、７９ 第３のシール隙間、８０ 圧力調整用排出路、８１ 排出通路、８２ 第２の連結部、８３ 外部への開口、８４ 排気通路、９０ 液体排出路、１００ Ｏリング。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静圧気体軸受を備えた静圧気体軸受スピンドルであって、
前記静圧気体軸受と前記静圧気体軸受スピンドルの外部とを連通する連通路と、
前記静圧気体軸受への異物の流入を防止するために前記連通路にシール用気体を供給するためのシール用気体供給部と、
前記連通路と前記シール用気体供給部とを繋ぐシール用気体流路とを含み、
前記連通路には、前記シール用気体流路との連結部である第１の連結部と前記連通路における前記静圧気体軸受スピンドルの外部への開口である連通路開口との間に液溜め部が形成されている、静圧気体軸受スピンドル。
【請求項２】
前記液溜め部と前記静圧気体軸受スピンドルの外部とを繋ぐ液体排出路をさらに備えた、請求項１に記載の静圧気体軸受スピンドル。
【請求項３】
前記液体排出路の気体の流れに垂直な断面の断面積は、前記液溜め部よりも前記連通路開口側における前記連通路の気体の流れに垂直な断面の断面積よりも小さい、請求項１または２に記載の静圧気体軸受スピンドル。
【請求項４】
前記液溜め部には、
前記連通路における前記シール用気体の排出方向での上流側に位置する前記連通路との接続部である上流側接続開口と、
前記排出方向における下流側に位置する前記連通路との接続部である下流側接続開口とが形成され、
前記下流側接続開口は、前記上流側接続開口から前記液溜め部に供給される前記シール用気体の供給方向に沿った方向から見て、前記上流側接続開口と平面的に重ならない位置に配置されている、請求項１〜３のいずれかに記載の静圧気体軸受スピンドル。
【請求項５】
前記連通路において、前記静圧気体軸受と前記第１の連結部との間に連結され、前記連通路と外部とを繋ぐ圧力調整用排出路をさらに備え、
前記連通路と前記圧力調整用排出路との連結部である第２の連結部と前記第１の連結部との間における気体の流れに対する抵抗は、前記圧力調整用排出路における気体の流れに対する抵抗よりも大きくなるように、前記連通路および前記圧力調整用排出路が構成されている、請求項１〜４のいずれかに記載の静圧気体軸受スピンドル。
【請求項６】
前記第２の連結部と前記第１の連結部との間における気体の流れに対する抵抗は、前記液溜め部と前記第１の連結部との間における気体の流れに対する抵抗よりも大きくなるように前記連通路が構成されている、請求項５に記載の静圧気体軸受スピンドル。
【請求項１】
静圧気体軸受を備えた静圧気体軸受スピンドルであって、
前記静圧気体軸受と前記静圧気体軸受スピンドルの外部とを連通する連通路と、
前記静圧気体軸受への異物の流入を防止するために前記連通路にシール用気体を供給するためのシール用気体供給部と、
前記連通路と前記シール用気体供給部とを繋ぐシール用気体流路とを含み、
前記連通路には、前記シール用気体流路との連結部である第１の連結部と前記連通路における前記静圧気体軸受スピンドルの外部への開口である連通路開口との間に液溜め部が形成されている、静圧気体軸受スピンドル。
【請求項２】
前記液溜め部と前記静圧気体軸受スピンドルの外部とを繋ぐ液体排出路をさらに備えた、請求項１に記載の静圧気体軸受スピンドル。
【請求項３】
前記液体排出路の気体の流れに垂直な断面の断面積は、前記液溜め部よりも前記連通路開口側における前記連通路の気体の流れに垂直な断面の断面積よりも小さい、請求項１または２に記載の静圧気体軸受スピンドル。
【請求項４】
前記液溜め部には、
前記連通路における前記シール用気体の排出方向での上流側に位置する前記連通路との接続部である上流側接続開口と、
前記排出方向における下流側に位置する前記連通路との接続部である下流側接続開口とが形成され、
前記下流側接続開口は、前記上流側接続開口から前記液溜め部に供給される前記シール用気体の供給方向に沿った方向から見て、前記上流側接続開口と平面的に重ならない位置に配置されている、請求項１〜３のいずれかに記載の静圧気体軸受スピンドル。
【請求項５】
前記連通路において、前記静圧気体軸受と前記第１の連結部との間に連結され、前記連通路と外部とを繋ぐ圧力調整用排出路をさらに備え、
前記連通路と前記圧力調整用排出路との連結部である第２の連結部と前記第１の連結部との間における気体の流れに対する抵抗は、前記圧力調整用排出路における気体の流れに対する抵抗よりも大きくなるように、前記連通路および前記圧力調整用排出路が構成されている、請求項１〜４のいずれかに記載の静圧気体軸受スピンドル。
【請求項６】
前記第２の連結部と前記第１の連結部との間における気体の流れに対する抵抗は、前記液溜め部と前記第１の連結部との間における気体の流れに対する抵抗よりも大きくなるように前記連通路が構成されている、請求項５に記載の静圧気体軸受スピンドル。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００６−３３６８２６（Ｐ２００６−３３６８２６Ａ）
【公開日】平成１８年１２月１４日（２００６．１２．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１６５６１４（Ｐ２００５−１６５６１４）
【出願日】平成１７年６月６日（２００５．６．６）
【出願人】（０００１０２６９２）ＮＴＮ株式会社 (9,006)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１２月１４日（２００６．１２．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年６月６日（２００５．６．６）
【出願人】（０００１０２６９２）ＮＴＮ株式会社 (9,006)
【Ｆターム（参考）】
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