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JP3719785B2 - spindle - Google Patents
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、静圧気体軸受を備えたスピンドルに関し、特に、静圧気体軸受からの排気を活用する対策に関する。
【0002】
【従来の技術】
この種のスピンドルは、例えば特開平8−11002号公報に記載されているように、外部から供給された圧縮気体を、ハウジング内の給気通路を経由して静圧気体軸受に導入し、そこで気体膜を形成させることで回転軸を回転可能に支持するものであり、高速回転が可能でかつ振れが極めて小さいことから、例えばプリント基板の孔明け加工等のような精密工作に用いられている。
【0003】
ところで、上記公報のものでは、静圧気体軸受から排出された気体をハウジングの外部に直接に排出する第1の排気通路とは別に、上記気体を回転軸先端のチャックに導く第2の排気通路が設けられている。そして、チャックが閉じているときには第1の排気通路を経由して排気する一方、チャックが開いているときには第2の排気通路を経由して排気するようになされており、このことで、上記チャックを開いているときに該チャック内に異物が侵入するのを未然に防止できるようになっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のスピンドルでは、チャックを閉じているときには、静圧気体軸受から排出された気体は第1の排気通路を経由してそのまま外部に排出されるようになっており、したがって、静圧気体軸受からの排気を十分に活用しているとはいい難い。
【0005】
本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、静圧気体軸受を備えたスピンドルにおいて、その構造に改良を加えることで、静圧気体軸受からの排気を有効に活用できるようにすることにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明では、静圧気体軸受を備えたスピンドルが高速回転で使用されるものであることから、ドリル等の回転工具が加工時に過熱して寿命が短くなり易いという事情に着目し、上記回転工具の冷却に静圧気体軸受からの排気を活用してその長寿命化を図るようにした。
【0007】
具体的には、請求項1の発明では、ハウジングに静圧気体軸受を介して回転可能に支持され回転軸を備え、この回転軸は、回転工具が該回転工具の軸部端部において回転一体に取り付けられる一端部を有し、気体供給源からの気体の供給を受けて上記静圧気体軸受を作動させるスピンドルが前提である。
【0008】
そして、上記ハウジングにおける回転軸一端部の近傍部位設けられ、近傍部位を覆かつ回転軸の一端部周りに環状の隙間を形成するカバーと、上記静圧気体軸受から排出される気体を上記カバー内に導入する気体通路とを備えるようにした。
【0009】
上記の構成において、スピンドルの静圧気体軸受から排出される気体は、気体通路を経由してハウジングにおける回転軸一端部の近傍部位に設けられたカバー内に導入される。そして、カバー内の気体は、回転軸の一端部周りの環状の隙間から外部に吐出される。このとき、上記隙間から吐出される気体により回転軸の一端部が冷却されるので、そのことで、上記回転軸の一端部に取り付けられている回転工具も結果的に冷却されることになる。
【0010】
請求項2の発明では、上記請求項1の発明において、カバーを第1のカバーとした上で、上記第1カバーに重なった状態に設けられていて、回転工具の軸部が挿通可能な開口部を有するとともに、第1カバー及び回転軸一端部間の隙間から吐出される気体を吸引する吸気手段に接続可能な排気口を有する第2カバーを備えるようにした。
【0011】
上記の構成において、第1カバーと、回転軸の一端部との間の環状の隙間から吐出される気体は、第2カバー内に導入されて該第2カバーの排気口から吸引手段により外部に排出される。これにより、上記環状隙間からの気体の吐出は円滑化されるので、その分だけ回転工具に対する冷却作用は高くなる。また、上記気体の吐出に起因する粉塵の周囲への飛散が防止されるようにもなる。
【0012】
請求項3の発明では、上記請求項1の発明の場合と同じ前提に立ち、ハウジングにおける回転軸一端部の近傍部位設けられ、近傍部位を覆かつ回転軸一端部に取り付けられた回転工具の軸部周りに環状の隙間を形成するカバーと、静圧気体軸受から排出される気体を上記カバー内に導入する気体通路とを備えるようにした。
【0013】
上記の構成において、スピンドルの静圧気体軸受から排出される気体は、気体通路を経由してハウジングにおける回転軸一端部の近傍部位に設けられたカバー内に導入される。そして、カバー内の気体は、回転軸の一端部に取り付けられた回転工具の軸部周りの環状の隙間から外部に吐出される。このとき、上記隙間から吐出される気体により回転工具の軸部自体が冷却されるので、上記請求項1の発明の場合よりも、回転工具に対する冷却作用は高くなる。また、上記気体は回転工具の軸部周りから吐出されるので、回転工具による加工に伴って発生する切粉等の粉塵の除去も行われる。
【0014】
請求項4の発明では、上記請求項3の発明において、カバーを第1のカバーであるとした上で、上記第1カバーに重なった状態に設けられていて、回転工具の軸部が挿通可能な開口部を有するとともに、第1カバー及び回転工具軸部間の隙間から吐出される気体を吸引する吸気手段に接続可能な排気口を有する第2カバーを備えるようにした。
【0015】
上記の構成において、第1カバー及び回転軸一端部間の隙間から吐出される気体は、第2カバー内に導入されて該第2カバーの排気口から吸引手段により外部に排出される。これにより、上記隙間からの気体の吐出は円滑化されるので、その分だけ回転工具に対する冷却作用は高くなる。また、上記気体の吐出により除去される粉塵は気体と共に吸引手段により吸引されるので、粉塵の周囲への飛散は防止される。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【0017】
(実施形態1)
図1は、本発明の実施形態1に係るスピンドルAの全体構成を示し、このスピンドルAは、プリント基板の孔明け加工等に使用される。
【0018】
上記スピンドルAは、図1の上下方向に延びるように配置された略円筒状をなすハウジング1と、そのハウジング1内に静圧気体軸受としてのスラストエア軸受2及びラジアルエア軸受3,3を介して回転可能に支持された回転軸4と、ハウジング1及び回転軸4間に配置されていて、該回転軸4を回転駆動する電動モータ5とを備えている。
【0019】
上記スラストエア軸受2は、ハウジング1の上部に配置されていて、回転軸4に回転一体に設けられた円盤状のスラストカラー6と、このスラストカラー6を所定間隔をおいて軸方向に挟む状態に設けられた上下1対の軸受フランジ7,8とを有する。各軸受フランジ7,8には、該各フランジ7,8を軸方向に貫通するように設けられた複数の給気孔7a,7a,…,8a,8a,…が周方向に所定ピッチ間隔で配置されている。また、上側フランジ7の上面には、該フランジ7の各給気孔7a,7a,…に連通する第1環状路9が設けられている。
【0020】
一方、上記ラジアルエア軸受3,3は、スラストエア軸受2の下方に上下2段に設けられていて、各々、相対する回転軸4の部分に所定のクリアランスをおいて外嵌合された状態でハウジング1に固定された軸受スリーブ10を有する。そして、各軸受スリーブ10には、各々、該各スリーブ10を半径方向に貫通するように設けられた複数の給気孔10a,10a,…が周方向に所定ピッチ間隔で配置されている。尚、上側ラジアルエア軸受3の軸受スリーブ10の上端開口縁には、スラストエア軸受2の下側フランジ8が一体に設けられている。
【0021】
上記電動モータ5は、上下両ラジアルエア軸受3,3の間に配置されていて、回転軸4に所定のクリアランスをおいて外嵌合された状態でハウジング1に固定された電磁コイルからなるステータ5aと、このステータ5aの内周側に配置されていて、回転軸4の外周側に回転一体に設けられた永久磁石からなるロータ5bとを有する。
【0022】
上記ハウジング1の上端部には、気体供給源としての給気装置Fと接続可能に設けられていて該給気装置Fからの気体の供給を受ける給気口1aと、この給気口1aからスラストエア軸受2及びラジアルエア軸受3,3に供給された後に該スラストエア軸受2及びラジアルエア軸受3,3から排出されたエアをハウジング1の外部に排出するための排気口1bとが設けられている。
【0023】
また、ハウジング1内には、スラストエア軸受2の下側フランジ8の各給気孔8a,8a,…及び上側ラジアルエア軸受3の軸受スリーブ10の各給気孔10a,10a,…にそれぞれ連通する第2環状路11と、下側ラジアルエア軸受3の軸受スリーブ10の各給気孔10a,10a,…に連通する第3環状路12とが設けられているとともに、上記給気口1aを第1環状路9に、また第2及び第3環状路11,12にそれぞれ連通する第1及び第2給気通路13,14が形成されている。一方、上記排気口1bには、スラストエア軸受2及びラジアルエア軸受3,3から排出されたエアを導くための排気通路15が連通している。
【0024】
上記回転軸4の下端部には、回転工具としてのドリルtをその軸部基端側において保持するチャック4aが設けられている。一方、ハウジング1の上端には、エアの供給を受けて上記チャック4aの開閉を行なう開閉機構部16が設けられている。この開閉機構部16は、ハウジング1の上端面に開口部を下向きにした状態で接合されたシリンダ17と、このシリンダ17内に上下方向に摺動可能に嵌挿されたピストン18と、このピストン18の下面側に下方に向かって突出した状態に一体に設けられたロッド19と、このロッド19とハウジング1との間に介装されていて、該ロッド19を上方に向かって常に押圧付勢する圧縮コイルばね20とを有する。そして、上記シリンダ17の底部中央に設けられた給気口17aにエアが供給されると、ピストン18が圧縮コイルばね20の付勢力に抗してロッド19を押し下げ、このことで、上記チャック4aを開くようになっている。
【0025】
また、上記ハウジング1の電動モータ5の外周側には、該モータ5の作動に伴う発熱を抑える環状の水冷ジャケット21が形成されており、ハウジング1の吸水口22aに供給された水を該ジャケット21に導入した後に排水口22bから排出するようになされている。
【0026】
そして、本実施形態では、上記ハウジング1の下端部に該下端部を覆うようにかつ回転軸4の下端部周りに環状の隙間23aを形成するように設けられた第1カバー23と、上記スラストエア軸受2及びラジアルエア軸受3,3から排気口1bに排出されるエアを上記第1カバー23内に導入する気体通路としてのエア通路24とを備えている。さらに、上記第1カバー23に重なるように設けられていて、ドリルtの軸部が挿通可能な開口部25aを有するとともに、第1カバー23から吐出されるエアを吸引する吸気手段としての排塵ブロワSに接続可能な排気口25bを有する第2カバーを備えている。
【0027】
具体的には、上記第1カバー23は、ハウジング1と同じ外径を有しかつハウジング1からの回転軸4の突出寸法と同じ高さ寸法を有する有底筒状をなしていて、その側周壁の上端面においてハウジング1の下端面に気密状に接合されている。そして、その底壁中央には回転軸4よりも大径の開口部が設けられていて、その開口縁と回転軸4との間に半径方向に所定のクリアランスをおいた状態で上記隙間23aが形成されている。また、第1カバー23の側周壁には、上記エア通路24の下流端を接続するための導入口23bが設けられている。
【0028】
一方、上記第2カバー25も第1カバー23の場合と略同じ大きさの有底筒状をなしていて、その側周壁の上端面において第1カバー23の底壁に気密状に接合されている。そして、底壁中央に上記開口部25aが設けられている一方、側周壁に上記排気口25bが設けられている。
【0029】
ここで、上記のように構成されたスピンドルAの作動について説明する。
【0030】
上記スピンドルAのスラストエア軸受2及びラジアルエア軸受3,3から排出されるエアは、エア通路24を経由して第1カバー23内に導入される。そして、第1カバー23内のエアは、回転軸4の先端部周りの環状の隙間23aから外部に吐出される。このとき、上記隙間23aから吐出されるエアにより回転軸4の下端部が冷却されるので、そのことで、回転軸4に取り付けられているドリルtも結果的に冷却されることになる。
【0031】
次いで、上記第1カバー23から吐出されるエアは、第2カバー25内に導入されて該第2カバー25の排気口25bから排塵ブロワSにより外部に排出される。これにより、上記隙間23aからのエアの吐出は円滑化されるので、その分だけドリルtに対する冷却作用は高くなる。また、第1カバー23からのエアの吐出に起因する粉塵としての切粉の周囲への飛散が防止されるようにもなる。
【0032】
したがって、本実施形態によれば、スラストエア軸受2及びラジアルエア軸受3,3を備えたスピンドルAにおいて、ハウジング1の下端部に該下端部を覆うようにかつ回転軸4の下端部周りに環状の隙間23aを形成するように設けられた第1カバー23と、上記エア軸受2,3から排出されるエアを上記第1カバー23内に導入するエア通路24とを備えるようにしたので、上記エア軸受2,3から排気されるエアを利用してドリルtを冷却することができ、ドリルtの長寿命化を図ることができる。
【0033】
さらに、上記第1カバー23に第2カバー25を重ねるように設け、その第2カバー25内のエアを排塵ブロワSで吸引するようにしたので、第1カバー23及び回転軸4間の隙間23aからのエアの吐出を円滑化してドリルtに対する冷却作用を高めることができるとともに、上記エアの吐出に起因する切粉の周囲への飛散を防止することができる。
【0034】
尚、上記実施形態1では、ドリルtが取り付けられた場合について説明しているが、その他の回転工具を取り付けるようにしてもよい。
【0035】
また、上記実施形態1では、エア軸受2,3から排出されるエアの全てを第1カバー23内に導入させるようにしているが、その導入量は回転工具に対する冷却効果に応じて適宜設定することができる。
【0036】
さらに、上記実施形態1では、第1及び第2の2つのカバー23,25を設けるようにしているが、例えば第1カバー23のみで十分な冷却効果が得られる場合等には、第2カバー25を省略してもよい。
【0037】
(実施形態2)
図2は、本発明の実施形態2に係るスピンドルAの全体構成を示しており、上記実施形態1の場合と同じ部分には同じ符号を付して示している。
【0038】
本実施形態では、第1カバー23は、回転軸4の下端部に取り付けられたドリルtの軸部周りに環状の隙間23aを形成するように設けられている。つまり、第1カバー23は、上記実施形態1の場合よりも高さ寸法が大きくなされている。そして、その底壁中央にはドリルtの軸部よりも大径の開口部が設けられていて、その開口縁とドリルtの軸部との間に半径方向に所定のクリアランスをおいた状態で上記隙間23aが形成されている。尚、その他の部分は実施形態1の場合と同じであるので説明は省略する。
【0039】
次に、上記のように構成されたスピンドルAの作動について説明する。
【0040】
上記スピンドルAのスラストエア軸受2及びラジアルエア軸受3,3から排出されるエアは、エア通路24を経由して第1カバー23内に導入される。そして、第1カバー23内のエアは、ドリルtの軸部周りの環状の隙間23aから外部に吐出される。このとき、上記隙間23aから吐出されるエアによりドリルtの軸部自体が冷却されるので、上記実施形態1の場合よりも、ドリルtに対する冷却作用は高くなる。また、上記エアはドリルtの軸部周りから吐出されるので、ドリルtによる加工に伴って発生する切粉の除去も行われる。
【0041】
上記隙間23aから吐出されるエアは、第2カバー25内に導入されて該第2カバー25の排気口25bから排塵ブロワSにより外部に排出される。これにより、上記エアの吐出は円滑化されるので、その分だけドリルtに対する冷却作用は高くなる。また、上記エアの吐出により除去される切粉は該エアと共に排塵ブロワSにより吸引されるので、切粉の周囲への飛散は防止される。
【0042】
したがって、本実施形態によれば、第1カバー23を、回転軸の下端部のみならずドリルtの軸部をも覆うようにし、該軸部との間の隙間23aからエアを吐出させるようにしたので、上記実施形態1の場合よりも効率よくドリルtを冷却することができるのみならず、該ドリルtによる加工に伴って発生する切粉の除去を行なうこともできる。
【0043】
さらに、上記第1カバー23に第2カバー25を重ねるように設け、その第2カバー25内のエアを排塵ブロワSで吸引するようにしたので、第1カバー23及びドリルt間の隙間23aからのエアの吐出を円滑化してドリルtに対する冷却作用を高めることができるとともに、除去される切粉が周囲に飛散するのを防止することができる。
【0044】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項1の発明によれば、ハウジングに静圧気体軸受を介して回転可能に支持され回転軸を備え、この回転軸の一端部に回転工具がその軸部端部において回転一体に取り付けられるスピンドルにおいて、上記ハウジングにおける回転軸一端部の近傍部位設けられ、部位を覆かつ回転軸の一端部周りに環状の隙間を形成するカバーと、上記静圧気体軸受から排出される気体を上記カバー内に導入する気体通路とを備えることで、上記静圧気体軸受からの排気を利用して回転工具を冷却することができ、回転工具の長寿命化を図ることができる。
【0045】
請求項2の発明によれば、上記カバーを第1のカバーとした上で、上記第1カバーに重なった状態に設けられ、回転工具の軸部が挿通可能な開口部を有するとともに、第1カバー及び回転軸一端部間の隙間から吐出される気体を吸引する吸気手段に接続可能な排気口を有する第2カバーを備えることで、回転工具に対する冷却効果をさらに高くすることができるとともに、上記隙間からの気体の吐出に起因する粉塵の周囲への飛散を防止することができる
請求項3の発明によれば、上記スピンドルにおいて、ハウジングにおける回転軸一端部の近傍部位設けられ、部位を覆かつ回転軸一端部に取り付けられた回転工具の軸部周りに環状の隙間を形成するカバーと、静圧気体軸受から排出される気体を上記カバー内に導入する気体通路とを備えることとしたので、上記請求項1の発明の場合よりも効率よく回転工具を冷却することができるのみならず、該回転工具による加工に伴って発生する切粉等の粉塵を除去することができる。
【0046】
請求項4の発明によれば、上記カバーを第1のカバーとした上で、上記第1カバーに重なった状態に設けられ、回転工具の軸部が挿通可能な開口部を有するとともに、第1カバー及び回転工具軸部間の隙間から吐出される気体を吸引する吸気手段に接続可能な排気口を有する第2カバーを備えることとしたので、回転工具に対する冷却効果をさらに高くすることができるとともに、上記気体の吐出により除去される粉塵の周囲への飛散を防止することができる
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施形態1に係るスピンドルの全体構成を示す縦断面図である。
【図2】 本発明の実施形態2に係るスピンドルの全体構成を示す図1相当図である。
【符号の説明】
1 ハウジング
2 スラストエア軸受(静圧気体軸受)
3 ラジアルエア軸受(静圧気体軸受)
4 回転軸
23 第1カバー
23a 隙間
24 エア通路(気体通路)
25 第2カバー
25a 開口部
25b 排気口
A スピンドル
t ドリル(回転工具)
F 給気装置(気体供給源)
S 排塵ブロワ(給気手段)
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a spindle provided with a static pressure gas bearing, and more particularly, to a measure for utilizing exhaust from a static pressure gas bearing.
[0002]
[Prior art]
This type of spindle introduces compressed gas supplied from the outside to a static pressure gas bearing through an air supply passage in the housing, as described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-111002. The rotating shaft is rotatably supported by forming a gas film, and since it can rotate at high speed and has very little vibration, it is used for precision work such as drilling of printed circuit boards. .
[0003]
By the way, in the above publication, a second exhaust passage for guiding the gas to the chuck at the tip of the rotary shaft separately from the first exhaust passage for exhausting the gas discharged from the static pressure gas bearing directly to the outside of the housing. Is provided. When the chuck is closed, exhaust is performed via the first exhaust passage, while when the chuck is open, exhaust is performed via the second exhaust passage. It is possible to prevent foreign matter from entering the chuck when the is opened.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional spindle, when the chuck is closed, the gas discharged from the static pressure gas bearing is discharged to the outside as it is through the first exhaust passage. It is difficult to say that exhaust from gas bearings is fully utilized.
[0005]
The present invention has been made in view of such a point, and the main object of the present invention is to effectively exhaust the static pressure gas bearing by improving the structure of the spindle having the static pressure gas bearing. It is to be able to utilize.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, in the present invention, since a spindle equipped with a static pressure gas bearing is used at high speed rotation, a rotary tool such as a drill is overheated during processing and its life is likely to be shortened. Focusing on the situation, the exhaust from the static pressure gas bearing is utilized for cooling the rotary tool to extend its life.
[0007]
Specifically, according to the first aspect of the present invention, the rotary shaft is rotatably supported by the housing via the static pressure gas bearing, and the rotary tool rotates at the shaft end portion of the rotary tool. has one end portion attached together, by being supplied with gas from the gas supply source to operate the externally pressurized gas bearing away spindle is premised.
[0008]
Then, provided near the site of the rotating shaft end of the housing, and Luca bar to form an annular gap around the one end portion of the and rotary shaft portion near has covered, it is discharged from the externally pressurized gas bearing And a gas passage for introducing gas into the cover.
[0009]
In the above configuration, the gas discharged from the static pressure gas bearing of the spindle is introduced into a cover provided in the vicinity of one end of the rotary shaft in the housing via the gas passage. And the gas in a cover is discharged outside from the annular clearance around the one end part of a rotating shaft. At this time, one end of the rotating shaft is cooled by the gas discharged from the gap, and as a result, the rotating tool attached to the one end of the rotating shaft is also cooled.
[0010]
In the invention of claim 2, in the invention of the claim 1, on which the cover has a first cover, provided in a state above the Tsu Do heavy in the first cover, the shaft portion of the rotary tool can be inserted And a second cover having an exhaust port connectable to an intake means for sucking gas discharged from a gap between the first cover and one end of the rotating shaft.
[0011]
In the above-described configuration, the gas discharged from the annular gap between the first cover and one end of the rotating shaft is introduced into the second cover and is discharged to the outside from the exhaust port of the second cover by the suction means. Discharged. Thereby, since the discharge of the gas from the annular gap is smoothed, the cooling effect on the rotary tool is increased accordingly. In addition, scattering of dust around the gas due to the discharge of the gas can be prevented.
[0012]
Rotation in the invention of claim 3, standing on the same assumption as in the invention described in claim 1, provided in the vicinity portion of the rotary shaft one end of the housing, which is attached to and rotating shaft end portion has covered the site near and Luca bar to form an annular gap around the shaft portion of the tool, the gas discharged from the externally pressurized gas bearing and the like and a gas passage for introducing into the cover.
[0013]
In the above configuration, the gas discharged from the static pressure gas bearing of the spindle is introduced into a cover provided in the vicinity of one end of the rotary shaft in the housing via the gas passage. And the gas in a cover is discharged outside from the cyclic | annular clearance gap around the axial part of the rotary tool attached to the one end part of a rotating shaft. At this time, since the shaft part itself of the rotary tool is cooled by the gas discharged from the gap, the cooling action on the rotary tool is higher than in the case of the invention of claim 1. Moreover, since the said gas is discharged from the surroundings of the axial part of a rotary tool, removal of dusts, such as a chip generated with the process by a rotary tool, is also performed.
[0014]
In the invention of claim 4, in the invention of the third aspect, after the cover is a first cover, provided in a state above the Tsu Do heavy in the first cover, the shaft portion of the rotary tool A second cover having an insertable opening and an exhaust port connectable to an intake means for sucking gas discharged from a gap between the first cover and the rotary tool shaft is provided.
[0015]
In the above configuration, the gas discharged from the gap between the first cover and one end of the rotating shaft is introduced into the second cover and discharged to the outside from the exhaust port of the second cover by the suction means. Thereby, since the discharge of the gas from the said clearance gap is smoothed, the cooling effect | action with respect to a rotary tool becomes high by that much. Moreover, since the dust removed by the gas discharge is sucked together with the gas by the suction means, the dust is prevented from being scattered around.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0017]
(Embodiment 1)
FIG. 1 shows an overall configuration of a spindle A according to Embodiment 1 of the present invention, and this spindle A is used for drilling a printed circuit board.
[0018]
The spindle A includes a substantially cylindrical housing 1 arranged so as to extend in the vertical direction in FIG. 1, a thrust air bearing 2 as a static pressure gas bearing, and radial air bearings 3 and 3 in the housing 1. The rotating shaft 4 is rotatably supported, and the electric motor 5 is disposed between the housing 1 and the rotating shaft 4 and rotationally drives the rotating shaft 4.
[0019]
The thrust air bearing 2 is disposed in the upper part of the housing 1 and is a state in which a disc-shaped thrust collar 6 provided integrally with the rotating shaft 4 and the thrust collar 6 are sandwiched in the axial direction at a predetermined interval. And a pair of upper and lower bearing flanges 7 and 8. A plurality of air supply holes 7 a, 7 a,..., 8 a, 8 a, etc. provided so as to penetrate the flanges 7, 8 in the axial direction are arranged at predetermined pitch intervals in the circumferential direction. Has been. A first annular passage 9 is provided on the upper surface of the upper flange 7 so as to communicate with the air supply holes 7a, 7a,.
[0020]
On the other hand, the radial air bearings 3, 3 are provided in two upper and lower stages below the thrust air bearing 2, and are respectively fitted in the portions of the rotating shaft 4 facing each other with a predetermined clearance. A bearing sleeve 10 is fixed to the housing 1. In each bearing sleeve 10, a plurality of air supply holes 10a, 10a,... Provided so as to penetrate each sleeve 10 in the radial direction are arranged at predetermined pitch intervals in the circumferential direction. A lower flange 8 of the thrust air bearing 2 is integrally provided at the upper opening edge of the bearing sleeve 10 of the upper radial air bearing 3.
[0021]
The electric motor 5 is disposed between the upper and lower radial air bearings 3 and 3 and is a stator comprising an electromagnetic coil fixed to the housing 1 in a state of being externally fitted to the rotary shaft 4 with a predetermined clearance. 5a and a rotor 5b which is disposed on the inner peripheral side of the stator 5a and is made of a permanent magnet which is provided on the outer peripheral side of the rotating shaft 4 so as to rotate together.
[0022]
The upper end of the housing 1 is provided so as to be connectable to an air supply device F as a gas supply source and receives an air supply from the air supply device F, and from the air supply port 1a. An exhaust port 1b is provided for discharging the air that has been supplied to the thrust air bearing 2 and the radial air bearings 3 and 3 from the thrust air bearing 2 and the radial air bearings 3 and 3 to the outside of the housing 1. ing.
[0023]
Further, the housing 1 communicates with the air supply holes 8a, 8a,... Of the lower flange 8 of the thrust air bearing 2 and the air supply holes 10a, 10a,... Of the bearing sleeve 10 of the upper radial air bearing 3, respectively. A second annular passage 11 and a third annular passage 12 communicating with the air supply holes 10a, 10a,... Of the bearing sleeve 10 of the lower radial air bearing 3 are provided, and the air supply port 1a is connected to the first annular passage 11a. First and second air supply passages 13 and 14 are formed in the passage 9 and communicate with the second and third annular passages 11 and 12, respectively. On the other hand, an exhaust passage 15 for guiding the air discharged from the thrust air bearing 2 and the radial air bearings 3 and 3 communicates with the exhaust port 1b.
[0024]
A chuck 4 a that holds a drill t as a rotary tool on the base end side of the shaft is provided at the lower end of the rotating shaft 4. On the other hand, at the upper end of the housing 1, an opening / closing mechanism 16 that opens and closes the chuck 4 a when supplied with air is provided. The opening / closing mechanism 16 includes a cylinder 17 joined to the upper end surface of the housing 1 with an opening facing downward, a piston 18 slidably inserted into the cylinder 17 in the vertical direction, and the piston A rod 19 integrally provided so as to protrude downward on the lower surface side of 18, and is interposed between the rod 19 and the housing 1, and always urges the rod 19 upward. And a compression coil spring 20 is provided. When air is supplied to the air supply port 17a provided at the center of the bottom of the cylinder 17, the piston 18 pushes down the rod 19 against the urging force of the compression coil spring 20, thereby the chuck 4a. To open.
[0025]
An annular water-cooling jacket 21 is formed on the outer peripheral side of the electric motor 5 of the housing 1 to suppress heat generated by the operation of the motor 5, and water supplied to the water inlet 22 a of the housing 1 is supplied to the jacket 1. 21 is discharged from the drain port 22b.
[0026]
In the present embodiment, the first cover 23 provided to cover the lower end portion of the housing 1 so as to cover the lower end portion and to form an annular gap 23a around the lower end portion of the rotary shaft 4, and the thrust An air passage 24 is provided as a gas passage through which air discharged from the air bearing 2 and the radial air bearings 3 and 3 to the exhaust port 1 b is introduced into the first cover 23. Furthermore, the dust cover is provided so as to overlap the first cover 23, has an opening 25 a through which the shaft portion of the drill t can be inserted, and dust exhaust as an intake means for sucking air discharged from the first cover 23. A second cover having an exhaust port 25b connectable to the blower S is provided.
[0027]
Specifically, the first cover 23 has a bottomed cylindrical shape having the same outer diameter as the housing 1 and the same height as the projecting dimension of the rotary shaft 4 from the housing 1, The upper end surface of the peripheral wall is joined to the lower end surface of the housing 1 in an airtight manner. An opening having a diameter larger than that of the rotating shaft 4 is provided at the center of the bottom wall, and the gap 23a is formed with a predetermined clearance in the radial direction between the opening edge and the rotating shaft 4. Is formed. An inlet 23 b for connecting the downstream end of the air passage 24 is provided on the side peripheral wall of the first cover 23.
[0028]
On the other hand, the second cover 25 also has a bottomed cylindrical shape that is substantially the same size as the first cover 23 and is airtightly joined to the bottom wall of the first cover 23 at the upper end surface of the side peripheral wall thereof. Yes. The opening 25a is provided in the center of the bottom wall, and the exhaust port 25b is provided in the side peripheral wall.
[0029]
Here, the operation of the spindle A configured as described above will be described.
[0030]
Air discharged from the thrust air bearing 2 and the radial air bearings 3 and 3 of the spindle A is introduced into the first cover 23 via the air passage 24. And the air in the 1st cover 23 is discharged outside from the annular clearance 23a around the front-end | tip part of the rotating shaft 4. FIG. At this time, since the lower end portion of the rotating shaft 4 is cooled by the air discharged from the gap 23a, the drill t attached to the rotating shaft 4 is also cooled as a result.
[0031]
Next, the air discharged from the first cover 23 is introduced into the second cover 25 and discharged to the outside from the exhaust port 25 b of the second cover 25 by the dust blower S. Thereby, since the discharge of air from the gap 23a is smoothed, the cooling effect on the drill t is increased accordingly. In addition, scattering of chips as dust resulting from the discharge of air from the first cover 23 is prevented.
[0032]
Therefore, according to the present embodiment, in the spindle A having the thrust air bearing 2 and the radial air bearings 3 and 3, the lower end portion of the housing 1 is covered with the lower end portion and is annular around the lower end portion of the rotating shaft 4. The first cover 23 provided so as to form the gap 23a and the air passage 24 for introducing the air discharged from the air bearings 2 and 3 into the first cover 23 are provided. The drill t can be cooled using the air exhausted from the air bearings 2 and 3, and the life of the drill t can be extended.
[0033]
Further, since the second cover 25 is provided so as to overlap the first cover 23 and the air in the second cover 25 is sucked by the dust blower S, the gap between the first cover 23 and the rotary shaft 4 is provided. The discharge of air from 23a can be facilitated to enhance the cooling effect on the drill t, and scattering of chips around the discharge of the air can be prevented.
[0034]
In addition, although the said Embodiment 1 demonstrated the case where the drill t was attached, you may make it attach another rotary tool.
[0035]
In the first embodiment, all of the air discharged from the air bearings 2 and 3 is introduced into the first cover 23, but the amount of introduction is appropriately set according to the cooling effect on the rotary tool. be able to.
[0036]
Furthermore, in the first embodiment, the first and second covers 23 and 25 are provided. However, for example, when a sufficient cooling effect can be obtained only by the first cover 23, the second cover is provided. 25 may be omitted.
[0037]
(Embodiment 2)
FIG. 2 shows the overall configuration of the spindle A according to the second embodiment of the present invention, and the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals.
[0038]
In the present embodiment, the first cover 23 is provided so as to form an annular gap 23 a around the shaft portion of the drill t attached to the lower end portion of the rotating shaft 4. That is, the height dimension of the first cover 23 is larger than that in the first embodiment. An opening having a diameter larger than that of the shaft portion of the drill t is provided in the center of the bottom wall, and a predetermined clearance is provided between the opening edge and the shaft portion of the drill t in the radial direction. The gap 23a is formed. Since other parts are the same as those in the first embodiment, description thereof is omitted.
[0039]
Next, the operation of the spindle A configured as described above will be described.
[0040]
Air discharged from the thrust air bearing 2 and the radial air bearings 3 and 3 of the spindle A is introduced into the first cover 23 via the air passage 24. And the air in the 1st cover 23 is discharged outside from the cyclic | annular clearance gap 23a around the axial part of the drill t. At this time, since the shaft portion of the drill t is cooled by the air discharged from the gap 23a, the cooling effect on the drill t is higher than that in the first embodiment. Moreover, since the said air is discharged from the axial part periphery of the drill t, the removal of the chip generated accompanying the process by the drill t is also performed.
[0041]
The air discharged from the gap 23a is introduced into the second cover 25 and discharged to the outside from the exhaust port 25b of the second cover 25 by the dust blower S. Thereby, since the discharge of the air is smoothed, the cooling effect on the drill t is increased accordingly. Further, since the chips removed by the air discharge are sucked by the dust blower S together with the air, the chips are prevented from being scattered around.
[0042]
Therefore, according to the present embodiment, the first cover 23 covers not only the lower end portion of the rotary shaft 4 but also the shaft portion of the drill t, and air is discharged from the gap 23a between the first cover 23 and the shaft portion. Therefore, not only can the drill t be cooled more efficiently than in the case of the first embodiment, but also the chips generated with the machining by the drill t can be removed.
[0043]
Further, since the second cover 25 is provided so as to overlap the first cover 23, and the air in the second cover 25 is sucked by the dust blower S, the gap 23a between the first cover 23 and the drill t is provided. As a result, the air can be smoothly discharged and the cooling effect on the drill t can be enhanced, and the removed chips can be prevented from being scattered around.
[0044]
【The invention's effect】
As described above, according to the first aspect of the present invention, the housing is provided with the rotary shaft rotatably supported via the static pressure gas bearing, and the rotary tool is attached to one end of the rotary shaft. in spindle attached to rotate integrally with the provided near the site of the rotating shaft end of the housing, and a cover forming an annular gap around the one end portion of the not and the rotary shaft covering the site, the externally pressurized gas bearing the gas discharged from it and a gas passage for introducing into the cover, it is possible to cool the rotary tool utilizing exhaust from the externally pressurized gas bearing, possible to extend the life of the rotary tool Can do.
[0045]
According to the invention of claim 2, after the aforementioned cover and the first cover is provided in a state above the Tsu Do heavy in the first cover, with the shaft portion of the rotary tool having an insertion opening capable, by providing the second cover having a possible outlet connected to the intake means for sucking the gas discharged from the gap between the first cover and the rotating shaft end portion, it is possible to further enhance the cooling effect on the rotating tool According to the invention of claim 3, the spindle is provided in the vicinity of one end of the rotating shaft in the housing, and the dust can be prevented from being scattered around due to gas discharge from the gap. a cover forming an annular gap around the shaft portion of the rotary tool attached to have and the rotation shaft one end covering the site, and the gas passage a gas discharged from the externally pressurized gas bearing is introduced into the cover Since it was decided to include the not only can be cooled efficiently rotary tool than the invention described in claim 1, removing the dust such as chips generated with the processing by the rotary tool Can do.
[0046]
According to the invention of claim 4, after the above covering the first cover, provided in a state above the Tsu Do heavy in the first cover, with the shaft portion of the rotary tool having an insertion opening capable, since it was decided to include a second cover having a possible outlet connected to the intake means for sucking the gas discharged from the gap between the first cover and the rotating tool shaft, it is possible to further enhance the cooling effect on the rotating tool In addition, it is possible to prevent the dust removed by the gas discharge from being scattered to the surroundings. [Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an overall configuration of a spindle according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 2 is a view corresponding to FIG. 1 showing an overall configuration of a spindle according to Embodiment 2 of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Housing 2 Thrust air bearing (hydrostatic gas bearing)
3 Radial air bearing (hydrostatic gas bearing)
4 Rotating shaft 23 First cover 23a Clearance 24 Air passage (gas passage)
25 Second cover 25a Opening 25b Exhaust port A Spindle t Drill (Rotary tool)
F Air supply device (gas supply source)
S Dust exhaust blower (air supply means)

Claims (4)

ハウジングに静圧気体軸受を介して回転可能に支持され回転軸を備え、上記回転軸は、回転工具が該回転工具の軸部端部において回転一体に取り付けられる一端部を有し、気体供給源からの気体の供給を受けて上記静圧気体軸受を作動させるスピンドルにおいて、
上記ハウジングにおける回転軸一端部の近傍部位設けられ、近傍部位を覆かつ回転軸の一端部周りに環状の隙間を形成するカバーと、
上記静圧気体軸受から排出される気体を上記カバー内に導入する気体通路とを備えている
ことを特徴とするスピンドル。
A rotary shaft supported rotatably on the housing via a hydrostatic gas bearing, the rotary shaft having an end portion to which the rotary tool is integrally attached at the shaft end portion of the rotary tool; in supplied with gas from the source to operate the externally pressurized gas bearing away spindles,
Provided near the site of the rotating shaft end of the housing, and Luca bar to form an annular gap around the one end portion of the and rotary shaft portion near yet covered,
A spindle comprising: a gas passage that introduces gas discharged from the static pressure gas bearing into the cover.
請求項1記載のスピンドルにおいて、
カバーは、第1のカバーであり、
上記第1カバーに重なった状態に設けられ、回転工具の軸部が挿通可能な開口部を有するとともに、第1カバー及び回転軸一端部間の隙間から吐出される気体を吸引する吸気手段に接続可能な排気口を有する第2カバーを備えている
ことを特徴とするスピンドル。
The spindle according to claim 1, wherein
The cover is a first cover;
Provided state Tsu Do heavy in the first cover, with the shaft portion of the rotary tool having an insertion opening capable, inlet means for sucking the gas discharged from the gap between the first cover and the rotating shaft end portion And a second cover having an exhaust port connectable to the spindle.
ハウジングに静圧気体軸受を介して回転可能に支持され回転軸を備え、上記回転軸は、回転工具が該回転工具の軸部端部において回転一体に取り付けられる一端部を有し、気体供給源からの気体の供給を受けて上記静圧気体軸受を作動させるスピンドルにおいて、
上記ハウジングにおける回転軸一端部の近傍部位設けられ、近傍部位を覆かつ回転軸一端部に取り付けられた回転工具の軸部周りに環状の隙間を形成するカバーと、
上記静圧気体軸受から排出される気体を上記カバー内に導入する気体通路とを備えている
ことを特徴とするスピンドル。
A rotary shaft supported rotatably on the housing via a hydrostatic gas bearing, the rotary shaft having an end portion to which the rotary tool is integrally attached at the shaft end portion of the rotary tool; in supplied with gas from the source to operate the externally pressurized gas bearing away spindles,
Provided near the site of the rotating shaft end of the housing, and Luca bar to form an annular gap around the shaft portion of the rotary tool attached to have and the rotation shaft one end covering the portion near,
A spindle comprising: a gas passage that introduces gas discharged from the static pressure gas bearing into the cover.
請求項3記載のスピンドルにおいて、
カバーは、第1のカバーであり、
上記第1カバーに重なった状態に設けられ、回転工具の軸部が挿通可能な開口部を有する一方、第1カバー及び回転工具軸部間の隙間から吐出される気体を吸引する吸気手段に接続可能な排気口を有する第2カバーを備えている
ことを特徴とするスピンドル。
The spindle according to claim 3, wherein
The cover is a first cover;
Provided state Tsu Do heavy in the first cover, while the shaft portion of the rotary tool having an insertion opening capable, inlet means for sucking the gas discharged from the gap between the first cover and the rotating tool shaft And a second cover having an exhaust port connectable to the spindle.
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