JP2002005163A

JP2002005163A - 非接触軸受スピンドル装置

Info

Publication number: JP2002005163A
Application number: JP2000180888A
Authority: JP
Inventors: Nobuyuki Suzuki; 伸幸鈴木
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2000-06-16
Filing date: 2000-06-16
Publication date: 2002-01-09

Abstract

(57)【要約】【課題】主軸のタッチダウン時の保護が行え、かつそ
の保護用の摺動材に主軸が熱膨張によって接触すること
を防止できるものとする。【解決手段】ラジアル型の静圧磁気複合軸受６，７に
より主軸４を支持する。主軸４にラジアル隙間を介して
近接する摺動材４１をハウジング５に設ける。摺動材４
１のラジルア隙間ｄ３を、静圧磁気複合軸受６，７を構
成する軸受面６Ａ，７Ａの軸受隙間ｄ以下に設定する。
摺動材５１と主軸４の間に冷却気体を供給する給気孔５
１を摺動材４１に設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、高速切削加工装
置や研削加工装置等に装備される静圧磁気複合軸受スピ
ンドル装置等の非接触軸受スピンドル装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】高能率で高精度な加工を行うためには、
高速回転が可能であって、高回転精度を有し、静剛性・
動剛性が高いスピンドル装置が必要となる。この要求に
対して本出願人は、静圧気体軸受と磁気軸受とを複合化
したハイブリッド型の非接触軸受を提案した（特願平１
０−０９７５０５号など）。これによれば、静圧気体軸
受の優れた動剛性および回転精度と、磁気軸受の優れた
静剛性という両軸受の特長を生かしたコンパクトな軸受
とできる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】静圧磁気複合軸受は非
接触軸受であるが、過大な負荷が作用した場合などに、
主軸が軸受面に接触する恐れがある。このような主軸の
接触、いわゆるタッチダウンに対して、従来の磁気軸受
スピンドルでは、転がり軸受からなる保護軸受が使用さ
れている。しかし、静圧磁気複合軸受は、磁気軸受部に
静圧気体軸受を形成したものであるため、軸受部の主軸
と磁気軸受ステータ間の隙間が、例えば数十ミクロン以
下と狭く、磁気軸受スピンドルで通常使用されている転
がり軸受からなる保護軸受が使用できない。また、その
静圧気体軸受面が磁気軸受の電磁石を形成することか
ら、静圧気体軸受面の材質は潤滑性のない磁性金属に限
られる。そのため、スピンドルに過大な負荷が印加され
た場合には、主軸と軸受面との接触によって、軸受部に
悪影響を及ぼす恐れがある。

【０００４】このようなタッチダウン時の保護を目的と
して、本出願人は、摺動材を静圧磁気複合軸受スピンド
ル装置に設けることを提案した（特願平１１−７１５０
２号）。しかし、摺動材と主軸の間の微小な隙間（軸受
隙間以下）を介して主軸が高速回転すると、軸受内にお
ける空気摩擦熱により主軸が膨張し、摺動材に接触して
しまう恐れがある。このような課題は、静圧磁気複合軸
受を用いる場合に限らず、静圧気体軸受など、微小隙間
を介して主軸を支持する非接触軸受を用いるスピンドル
装置一般に生じる。また、上記提案例は、ラジアル軸受
への対策であり、スラスト軸受部の保護については考慮
されていなかった。

【０００５】この発明の目的は、軸受隙間が微小な非接
触軸受を用いながら、主軸タッチダウ時における軸受や
主軸への影響が防止でき、またその影響防止用の摺動材
に主軸が熱膨張によって接触することを防止できる非接
触軸受スピンドル装置を提供することである。この発明
の他の目的は、スラスト型の非接触軸受におけるタッチ
ダウン時の耐摩耗性，摺動特性を向上させることであ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明の非接触軸受ス
ピンドル装置は、主軸をラジアル形式の非接触軸受で支
持したスピンドル装置において、主軸にラジアル隙間を
介して近接する摺動材を、上記非接触軸受の設置された
ハウジングに設け、この摺動材のラジアル隙間を、上記
非接触軸受のラジアル軸受隙間以下に設定し、上記摺動
材の上記ラジアル隙間に冷却気体を供給する冷却気体供
給手段を設けたことを特徴とする。この構成によると、
主軸に過大な負荷が印加し、タッチダウン、つまり主軸
と静止側の部材との間に機械的接触があった場合にも、
その機械的接触は摺動材と主軸との接触に止まる。摺動
材は、例えばカーボンまたは黒鉛など、摩擦係数の小さ
い材質が使用でき、そのためスピンドル装置は、タッチ
ダウンによっても、主軸にも、軸受面や摺動材にも損傷
が生じない。摺動材と主軸との隙間は微小隙間となる
が、摺動材と主軸間のラジアル隙間に冷却気体を供給す
る冷却気体供給手段を設けたため、微小隙間内における
空気摩擦熱による主軸の熱膨張が抑制できる。このた
め、主軸が熱膨張して摺動材に接触することが回避され
る。

【０００７】上記冷却気体供給手段は、上記摺動材の内
周面に開口する給気孔と、この給気孔に冷却気体を供給
する冷却気体供給路とを有するものであっても良い。こ
のように摺動材の内周面に開口する給気孔を設けること
で、簡単な構成で摺動材と主軸間の微小な隙間に効率的
に冷却気体を供給することができる。このように給気孔
を設ける場合に、上記摺動材の内周面を、上記給気孔か
ら吐出する気体による静圧で主軸を支持する静圧気体軸
受面としても良い。摺動材の内周面を静圧気体軸受面と
すると、摺動材と主軸との正確な心合わせがなされてい
なくても、静圧による自動調心作用が得られる。そのた
め、摺動材を交換した場合に、取付誤差による微小な偏
心で主軸との微小隙間が局部的に小さくなりすぎること
がなく、摺動材の交換が実際的に可能になる。

【０００８】この発明において、上記非接触軸受は、静
圧気体軸受と磁気軸受とが複合化されたラジアル型の静
圧磁気複合軸受であり、上記摺動材のラジアル隙間を、
上記静圧磁気複合軸受を構成する静圧気体軸受および磁
気軸受のラジアル軸受隙間以下に設定したものであって
も良い。静圧磁気複合軸受は、静圧気体軸受の優れた動
剛性および回転精度と、磁気軸受の優れた静剛性という
両軸受の特長を生かしたコンパクトな軸受とできるが、
その反面、静圧気体軸受の軸受面と主軸間の隙間が微小
となる。そのため、摺動材と主軸の隙間がそれ以上に微
小となり、上記の空気摩擦熱による主軸の熱膨張による
接触の問題が生じ易いが、上記のように冷却気体供給手
段を設けて主軸を冷却することにより、主軸の膨張によ
る接触を防止できる。上記非接触軸受が静圧気体軸受で
ある場合も、静圧磁気複合軸受と同様に摺動材と主軸の
隙間を非常に小さくする必要があるが、冷却気体供給手
段を設けて主軸を冷却することにより、主軸の膨張によ
る接触を防止できる。

【０００９】この発明の非接触軸受スピンドル装置は、
上記主軸に形成された鍔に対面して主軸を非接触で支持
するスラスト型の非接触軸受を設け、このスラスト型の
非接触軸受における軸受面およびこの軸受面に対面する
主軸の鍔面のいずれか一方の面に、モリブデンまたはカ
ーボンの溶射層を設け、上記軸受面および主軸鍔面の他
方の面にセラミックスの溶射層を施しても良い。スラス
ト型の非接触軸受を設けた場合、ラジアル型の非接触軸
受の使用とあいまって、主軸の運転時の支持が完全に非
接触で行える。この場合に、上記のように軸受面および
主軸鍔面に上記材質の溶射層を設けることで、スラスト
方向のタッチダウン時の耐摩耗性，摺動特性を向上させ
ることができる。スラスト軸受部に関しては、ラジアル
軸受と同様にして並列に摺動材を置くことは困難であ
る。本来の軸受面積を減らすこと無く摺動材を置くため
には、主軸の鍔部の径を大きくすることになるが、固有
振動数は著しく低下することになる。しかし、上記のよ
うに軸受面に溶射層を設けることにより、鍔径を大きく
することなく、タッチダウン時の保護が行える。

【００１０】

【発明の実施の形態】この発明の一実施形態を図１ない
し図４と共に説明する。この非接触軸受スピンドル装置
１は、主軸４を、ハウジング５に設置された複数のラジ
アル型の非接触軸受である静圧磁気複合軸受６，７と、
スラスト型の非接触軸受である静圧磁気複合軸受８，９
とで支持し、スピンドル駆動源１０を設けた静圧磁気複
合軸受スピンドル装置である。スピンドル駆動源１０
は、ハウジング５に内蔵のモータであって、主軸４に一
体に設けられたロータ２１と、ハウジング５に設置され
たステータ２２とで構成され、ビルトインモータ形式の
スピンドル装置１を構成する。主軸４の先端には、工具
１１を取付けるチャック１２が設けられている。各軸受
６〜９とスピンドル駆動源１０の配置は、この例では、
主軸４の前部（工具側部）および後部をラジアル型の静
圧磁気複合軸受６，７で支持し、その中間をスラスト型
の静圧磁気複合軸受８，９で支持し、後端にスピンドル
駆動源１０を配置した構成としてある。

【００１１】この構成のスピンドル装置１において、主
軸４に内径面がラジアル隙間を介して近接する摺動材４
１をハウジング５に設置してある。摺動材４１は、ラジ
アル型静圧磁気複合軸受６，７の並びよりも主軸４の前
端側および後端側に各々配置してある。各摺動材４１
は、リング状の部材であって、ハウジング５に設けられ
た摺動材嵌合部に嵌合状態に取付けられている。摺動材
４１の内径面４１ａは円筒面状とされ、この内径面４１
ａと主軸４の外径面との間のラジアル隙間ｄ３（図３）
は、ラジアル型の各静圧磁気複合軸受６，７を構成する
静圧気体軸受６Ａ，７Ａおよび磁気軸受６Ｂ，７Ｂのラ
ジアル軸受隙間ｄ以下（図３）に設定してある。摺動材
４１の材質は、カーボンまたは黒鉛であって、硬さがシ
ェア硬度で５０以上、曲げ強さが４００Kgf/cm²以上、
圧縮強さが７００Kgf/cm²以上で、かつ熱膨張係数が５
×１０^-6以下としてある。

【００１２】摺動材４１には、ラジアル隙間ｄ３に冷却
気体を供給する冷却気体供給手段５０が設けられてい
る。図３において、冷却気体供給手段５０は、摺動材４
１の内周面に開口する給気孔５１と、この給気孔５１に
冷却気体を供給する冷却気体供給路５２とを有し、冷却
気体供給源５３に接続されている。摺動材４１の内周面
４１ａは、給気孔５１から吐出される気体による静圧で
主軸４を支持する静圧気体軸受面とされている。給気孔
５１は、摺動材４１の円周方向複数箇所に設けられてい
る。これら各給気孔５１は、一つの冷却気体供給路５２
から分岐されている。冷却気体供給源５３は、空気等の
冷却気体を供給するものであり、ポンプまたはブロワー
等が用いられる。冷却気体供給源５３は、静圧磁気複合
軸受６，７に作動気体を供給する静圧軸受用気体供給源
を兼ねるものであっても、静圧軸受用気体供給源とは別
に設けられたものであっても良い。

【００１３】図１の各静圧磁気複合軸受６〜９の構成を
説明する。ラジアル型の各静圧磁気複合軸受６，７は、
互いに同じ構成のものであり、片方の軸受６につき、図
２に横断面を示すと共に、図３に縦断面を拡大して示
す。静圧磁気複合軸受６，７は、各々静圧気体軸受６
Ａ，７Ａと磁気軸受６Ｂ，７Ｂとを複合化させたもので
ある。この明細書で言う複合化とは、静圧および磁気の
両形式の軸受を共通部分が生じるように組み合わせるこ
とを意味し、例えば、静圧気体軸受面と磁気軸受面とに
共通部分（ラジアル軸受では軸方向の重なり部分）を生
じさせるか、あるいは両形式の軸受に少なくとも一部の
部品が共通化されるものであれば良い。

【００１４】この実施形態では、図３に示すように、磁
気軸受６Ｂ，７Ｂの電磁石のコア２３に、静圧気体軸受
６Ａ，７Ａの絞り２４ａを設けることで、コア２３で静
圧気体軸受面の一部を構成している。コア２３は、軸方
向に離れた一対の主コア部２３ａ，２３ａと、これら主
コア部２３ａ，２３ａを連結した連結コア部２３ｂと、
両主コア部２３ａ，２３ａの主軸側端から対向して延び
る延出部２３ｃ，２３ｃとで、縦断面がＣ字状に形成さ
れている。主コア部２３ａと延出部２３ｃの内径側面
は、主軸４と所定の磁気ギャップを形成する円筒面とさ
れている。磁気軸受６Ｂ，７Ｂは、このコア２３の連結
コア部２３ｂにコイル２５を巻装したものである。コイ
ル２５は、樹脂材等の非磁性体２６に埋め込まれてい
る。

【００１５】静圧気体軸受６Ａ，７Ａは、コア２３およ
び非磁性体２６の内径側面で形成されて主軸４との間に
軸受隙間ｄを形成する静圧磁気受面６Ａａ，７Ａａと、
コア２３の各主コア部２３ａ，２３ａに設けられて静圧
軸受面６Ａａ，７Ａａに開口する絞り２４ａとで構成さ
れる。絞り２４ａは、各主コア部２３ａの外径側面に開
口した給気孔２４の先端に設けられている。図２に階段
断面を示すように、コア２３は、主軸４の回りの円周方
向複数箇所（同図の例では４箇所）に配置されてハウジ
ング５に固定されている。円周方向に隣合うコア２３間
の隙間は、樹脂材等の非磁性体２７で埋められている。
この非磁性体２７は、コイル２５の周囲の非磁性体２６
（図４）と一体のものであっても良い。これら非磁性体
２６，２７と、コア２３とで、前記静圧磁気軸受面６Ａ
ａ，７Ａａが構成される。

【００１６】磁気軸受６Ｂ，７Ｂは、主軸４とコア２３
との磁気ギャップの変位を検出する変位検出手段２８を
有している。この変位検出手段２８は、変位量を直接に
検出するものであっても良いが、この例では、静圧軸受
隙間ｄの静圧（気体の圧力）を検出することで、その圧
力検出値を変位量に換算して磁気ギャップの変位を検出
するものとしてある。具体的には、変位検出手段２８
は、静圧軸受隙間ｄに先端が開口した圧力検出用の通気
路２８ａと、この通気路２８ａに連通したセンサ２８ｂ
とで構成される。センサ２８ｂは、図１のようにコア２
３から軸方向に離れた位置に配置されている。通気路２
８ａは、細孔またはパイプで形成されていて、静圧軸受
隙間ｄにはコア２３の延出部２３ｃ，２３ｃ間における
非磁性体２６の部分で開口している。図２は、図面を見
易くするために絞り２４ａと通気路２８ａの開口位置を
周方向にずらせて図示してあるが、実際は互いに周方向
の同じ位置とされている。

【００１７】図４は、スラスト型の静圧磁気複合軸受
８，９の拡大図である。この一対の軸受８，９は、主軸
４に設けられた鍔部４ａの両面に対向してハウジング５
内に設置されたものであり、互いに一つの両面式スラス
ト型静圧気体軸受３０を構成する。両側の静圧磁気複合
軸受８，９は、互いに同じ構成のものである。これら静
圧磁気複合軸受８，９は、各々静圧気体軸受８Ａ，９Ａ
と磁気軸受８Ｂ，９Ｂとを複合化させたものである。こ
の実施形態では、磁気軸受８Ｂ，９Ｂの電磁石のコア３
３に、静圧気体軸受８Ａ，９Ａの絞り３４ａを設けるこ
とで、軸受構成部品の共通化と共に、軸受面の一部が軸
方向に重なるようにしてある。コア３３は、スピンドル
鍔部４ａの対向面に開き部３３ｄが生じるように、縦断
面形状がＣ字状に形成され、その内部にコイル３５が収
められている。開き部３３ｄは非磁性体で埋められてい
る。コア３３は、図示の例では断面Ｌ字状の内周コア部
３３ａと外周コア部３３ｂとの組立構成としてあるが、
一体物であっても良い。コア３３には軸方向に間座２９
が隣接している。

【００１８】スラスト型の静圧気体軸受８Ａ，９Ａは、
コア３３の側面で形成されてスピンドル鍔部４ａとの間
に軸受隙間ｄ２を形成する静圧軸受面８Ａａ，９Ａａ
と、コア３３に設けられて静圧軸受面８Ａａ，９Ａａに
開口する絞り３４ａとで構成される。絞り３４ａは、コ
ア３３の外径側面に開口した給気孔３４の先端に設けら
れている。

【００１９】スラスト型の静圧磁気複合軸受８，９にお
ける軸受面８Ａａ，９Ａａには、モリブデンまたはカー
ボンの溶射層６１を施し、主軸４の鍔面にはセラミック
スの溶射層６２を施してある。なお、溶射層６１，６２
の材質は、上記と互いに逆に、軸受面の溶射層６１をセ
ラミックス、主軸鍔面の溶射層６２モリブデンまたはカ
ーボンとしても良い。

【００２０】スラスト型の磁気軸受８Ｂ，９Ｂは、図１
に示すように、スピンドル鍔部４ａとコア３３との磁気
ギャップの変位を検出する変位検出手段３８を有してい
る。この変位検出手段３８も、変位量を直接に検出する
ものであっても良いが、この例では、静圧軸受隙間ｄ２
の静圧を検出することで、その圧力検出値を変位量に換
算して磁気ギャップの変位を検出するものとしてある。
具体的には、変位検出手段３８は、静圧軸受隙間ｄ２に
先端が開口した圧力検出用の通気路３８ａと、この通気
路３８ａに連通したセンサ３８ｂとで構成される。

【００２１】図１の各静圧磁気複合軸受６〜９における
静圧気体軸受６Ａ〜９Ａの給気孔２４，３４には、ハウ
ジング５内に設けられた給気孔４０の給気入口４０ａか
ら、圧縮空気またはその他の圧縮気体が供給される。

【００２２】この構成のスピンドル装置１によると、主
軸４に近接する摺動材４１を設け、そのラジアル隙間ｄ
３（図３）を、各ラジアル型静圧磁気複合軸受６，７の
静圧気体軸受面６Ａａ，７Ａａのラジアル隙間ｄ以下に
したため、主軸４に過大な負荷が印加し、主軸４と静止
側の部材との間に機械的接触があった場合にも、その機
械的接触は摺動材４１と主軸４との接触に止まる。ま
た、摺動材４１はカーボンまたは黒鉛であるため、摩擦
係数が小さい。そのためスピンドル装置１は、前記接触
によっても、主軸４にも、また軸受面６Ａａ，７Ａａや
摺動材４１にも損傷が生じない。

【００２３】磁気軸受６Ｂ，７Ｂのコア２３で静圧気体
軸受面６Ａａ，７Ａａを形成したため、軸受構成が簡素
化されるが、静圧気体軸受面６Ａａ，７Ａａの材質は潤
滑性のない磁性金属に限られ、主軸４との接触回避が重
要となる。そのため、摺動材４１で主軸４を受けること
による損傷防止が効果的である。また摺動材４１を静圧
磁気複合軸受６，７の並びよりも主軸端部側に配置した
ため、主軸４が過大なラジアル負荷で傾きを生じた場合
でも、摺動材４１で主軸４を確実に受け、主軸４が軸受
面６Ａａ，７Ａａに接触することが防止される。摺動材
４１は、硬さがシェア硬度で５０以上、曲げ強さが４０
０Kgf/cm²以上、圧縮強さが７００Kgf/cm²以上で、か
つ熱膨張係数が５×１０^-6以下であるが、このような硬
さ、曲げ強さ、および圧縮強さを持つ材質とすること
で、主軸４の接触が生じた場合の摺動材４１の損傷が防
止される。また摺動材４１の熱膨張係数を上記の範囲と
することで、静圧磁気複合軸受６，７の磁気軸受６Ｂ，
７Ｂのコア２３に一般に用いられる軟磁性金属に対して
熱膨張係数が同等以下となり、摺動材４１の熱膨張に伴
う内径の増大がコア２３と同等以下となる。そのため、
温度上昇時に主軸４に過大なラジアル負荷が作用して
も、確実に摺動材４１で受けることができる。カーボン
および黒鉛は、上記の各材質上の要求を満足するものと
できる。

【００２４】また、摺動材４１と主軸４との隙間ｄ３は
微小隙間となるが、この隙間に冷却気体供給手段５０で
冷却気体を供給するようにしたため、微小隙間内におけ
る空気摩擦熱による主軸４の熱膨張が抑制できる。この
ため、主軸４が熱膨張して摺動材４１に接触することが
回避される。冷却気体供給手段５０は、摺動材４１の内
周面４１ａに開口する給気孔５１で構成したため、簡単
な構成で摺動材４１と主軸４間の微小な隙間に効率的に
冷却気体を供給することができる。また、摺動材４１の
内周面４１ａを静圧気体軸受面としたため、摺動材４１
と主軸４との正確な心合わせがなされていなくても、静
圧による自動調心作用が得られる。そのため、摺動材４
１を交換した場合に、取付誤差による微小な偏心で主軸
４との微小隙間が局部的に小さくなりすぎることがな
く、摺動材４１の交換が実際的に可能になる。

【００２５】スラスト型の静圧磁気複合軸受８，９に
は、軸受面にモリブデンまたはカーボンの溶射層６１を
施し、主軸鍔面にセラミックスの溶射層６２を施したた
め、スラスト方向のタッチダウン時にはこれらの溶射層
６１，６２が接することになり、その滑りによって保護
が行える。また、溶射層６１，６２を施したものである
ため、タッチダウン保護用の摺動材を静圧磁気複合軸受
８，９と並べて設ける場合と異なり、主軸鍔径を大きく
することなく、タッチダウン時の保護が行える。

【００２６】なお、上記実施形態では、摺動材４１に設
ける冷却気体供給手段５０は、摺動材４１の内周面４１
ａに開口する給気孔５１で構成したが、冷却気体供給手
段５０は、例えば図５に示すように、摺動材４１の外部
から摺動材４１と主軸４の隙間に向けて冷却気体を供給
するノズル５１Ａを用いたものでであっても良い。

【００２７】図６は、この発明の他の実施形態にかかる
静圧磁気複合軸受スピンドル装置１Ａを示す。同図の例
において、図１の実施形態と対応する部分には同一の符
号を付してある。この実施形態では、主軸４を支持した
前後のラジアル型の静圧磁気複合軸受６，７の中間にス
ピンドル駆動装置１０を配置し、後方の静圧磁気複合軸
受７よりも端部側にスラスト型の静圧磁気複合軸受８，
９が配置してある。摺動材４１は、これらの静圧磁気複
合軸受６〜９の並びよりも前端側および後端側に位置し
てハウジング５に設けられている。また、この実施形態
では、静圧磁気複合軸受６〜９の変位検出手段４３，４
４は、渦電流センサ等の磁気的に主軸４の変位を検出す
るものが使用されている。この実施形態における各静圧
磁気複合軸受６〜９の具体的構成は、図１の例とは異な
るが、いずれも静圧気体軸受６Ａ〜９Ａと磁気軸受６Ｂ
〜９Ｂを複合化させ、また磁気軸受６Ｂ〜９Ｂの電磁石
コア２３，３３で静圧気体軸受面の一部を構成したもの
である。この実施形態における摺動材４１のラジアル隙
間と各ラジアル型静圧磁気複合軸受６，７のラジアル隙
間との関係、および摺動材４１の材質は、図１の実施形
態と同じである。また、摺動材４１には、前記各実施形
態と同様に冷却気体供給手段５０が設けられている。こ
の冷却気体供給手段５０は、摺動材４１の内周面に開口
する給気孔５１およびこの給気孔５１へ給気する給気経
路（図示せず）を備える。

【００２８】上記実施形態では、ラジアル形式の静圧磁
気複合軸受６，７を備える静圧磁気複合軸受スピンドル
装置の場合につき説明したが、この発明は、静圧気体軸
受スピンドル装置にも適用することができる。例えば、
図１〜図４に示す第１の実施形態において、静圧磁気複
合軸受６，７に代えて、図７に示すように静圧気体軸受
６６を設け、静圧気体軸受スピンドル装置としても良
い。その場合に、スラスト形式の静圧磁気複合軸受８，
９（図１）の代わりに、スラスト形式の静圧気体軸受
（図示せず）を設けても良い。

【００２９】

【発明の効果】この発明の非接触軸受スピンドル装置
は、主軸をラジアル形式の非接触軸受で支持したスピン
ドル装置において、主軸にラジアル隙間を介して近接す
る摺動材を、上記非接触軸受の設置されたハウジングに
設け、この摺動材のラジアル隙間を、上記非接触軸受の
ラジアル軸受隙間以下に設定し、上記摺動材の上記ラジ
アル隙間に冷却気体を供給する冷却気体供給手段を設け
たため、軸受隙間が微小な非接触軸受を用いながら、主
軸タッチダウ時における軸受や主軸への影響が防止で
き、またその影響防止用の摺動材に主軸が熱膨張によっ
て接触することを防止できる。上記冷却気体供給手段
が、上記摺動材の内周面に開口する給気孔と、この給気
孔に冷却気体を供給する冷却気体供給路とを有するもの
である場合は、簡単な構成で摺動材と主軸間の微小な隙
間に効率的に冷却気体を供給できる。この場合に、上記
摺動材の内周面を静圧気体軸受面とした場合は、静圧気
体による調心作用ため、摺動材の取付け精度の厳さが幾
分緩和され、摺動材の交換が可能となる。非接触軸受が
静圧磁気複合軸受である場合は、静圧気体軸受の優れた
動剛性および回転精度と、磁気軸受の優れた静剛性とい
う両軸受の特長を生かしたコンパクトな軸受となり、種
々の性能に優れたコンパクトなスピンドル装置になる。
上記主軸に形成された鍔に対面して主軸を非接触で支持
するスラスト型の非接触軸受を設け、このスラスト型の
非接触軸受における軸受面およびこの軸受面に対面する
主軸の鍔面のいずれか一方の面に、モリブデンまたはカ
ーボンの溶射層を設け、上記軸受面および主軸鍔面の他
方の面にセラミックスの溶射層を施した場合は、スラス
ト型の非接触軸受におけるタッチダウン時の耐摩耗性，
摺動特性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態にかかるスピンドル装置
の縦断側面図である。

【図２】同スピンドル装置の横断正面図である。

【図３】ラジアル型の静圧磁気複合軸受の拡大断面図で
ある。

【図４】スラスト型の静圧磁気複合軸受の拡大断面図で
ある。

【図５】この発明の他の実施形態にかかるスピンドル装
置の部分断面図である。

【図６】この発明のさらに他の実施形態にかかるスピン
ドル装置の断面図である。

【図７】この発明のさらに他の実施形態にかかるスピン
ドル装置の断面図である。

【符号の説明】

１…スピンドル装置４…主軸５…ハウジング６〜９…静圧磁気複合軸受６Ａ〜９Ａ…静圧気体軸受６Ｂ〜９Ｂ…磁気軸受６Ａａ，７Ａａ…静圧気体軸受面１０…スピンドル駆動源４１…摺動材４１ａ…内周面５０…冷却気体供給手段５１…給気孔５２…給気経路５３…冷却気体供給源ｄ…軸受のラジアル隙間ｄ３…摺動材のラジアル隙間

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】主軸をラジアル形式の非接触軸受で支持
したスピンドル装置において、主軸にラジアル隙間を介
して近接する摺動材を、上記非接触軸受の設置されたハ
ウジングに設け、この摺動材のラジアル隙間を、上記非
接触軸受のラジアル軸受隙間以下に設定し、上記摺動材
の上記ラジアル隙間に冷却気体を供給する冷却気体供給
手段を設けたことを特徴とする非接触軸受スピンドル装
置。
【請求項２】上記冷却気体供給手段は、上記摺動材の
内周面に開口する給気孔と、この給気孔に冷却気体を供
給する冷却気体供給路とを有するものである請求項１記
載の非接触軸受スピンドル装置。
【請求項３】上記摺動材の内周面を、上記給気孔から
吐出する気体による静圧で主軸を支持する静圧気体軸受
面とした請求項２記載の非接触軸受スピンドル装置。
【請求項４】上記非接触軸受は、静圧気体軸受と磁気
軸受とが複合化されたラジアル型の静圧磁気複合軸受で
あり、上記摺動材のラジアル隙間を、上記静圧磁気複合
軸受を構成する静圧気体軸受および磁気軸受のラジアル
軸受隙間以下に設定した請求項１ないし請求項３のいず
れかに記載の非接触軸受スピンドル装置。
【請求項５】上記非接触軸受が静圧気体軸受である請
求項１ないし請求項３のいずれかに記載の非接触軸受ス
ピンドル装置。
【請求項６】上記主軸に形成された鍔に対面して主軸
を非接触で支持するスラスト型の非接触軸受を設け、こ
のスラスト型の非接触軸受における軸受面およびこの軸
受面に対面する主軸の鍔面のいずれか一方の面に、モリ
ブデンまたはカーボンの溶射層を設け、上記軸受面およ
び主軸鍔面の他方の面にセラミックスの溶射層を施した
請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の非接触軸受
スピンドル装置。