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JP4811657B2 - Spindle device - Google Patents
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Description

本発明は、モータ、工作機械、医療用機器等に用いるためのスピンドル装置に関し、特に流体のエネルギーを利用したモータ機能と静圧軸受機能を一体化したスピンドル装置に関する。   The present invention relates to a spindle device for use in a motor, a machine tool, a medical device, and the like, and more particularly, to a spindle device in which a motor function using fluid energy and a hydrostatic bearing function are integrated.

一般的な工作機械のスピンドル装置の多くは、転がり軸受で支持され、スピンドル装置とは別に設けられた電気駆動モータの回転運動をベルトやプーリのような伝達要素を介して伝達している。このような構成のスピンドル装置を精密な工作機械システムに用いられる場合には、以下のような問題が発生する。
第1に、転がり軸受における摩擦や機械的なガタによって高精度の回転運動の実現が難しいだけでなく、超精密加工において要求される高速回転時には転がり軸受の焼き付きが発生しやすくなる。したがって、静圧軸受によってスピンドルを支持する方式にする必要がある。
第2に、スピンドルの高速回転時にはベルトやプーリのような伝達要素で発生する振動がスピンドルに伝わり、スピンドル自体の振動を引き起こすので、ビルトインモータを取り付けるか、あるいはスピンドル自体にタービンを取付け、これに流体を吹き付ける方式により、ベルト等の機械的な伝達要素を必要としない方式にする必要がある。
第3に、スピンドルが工作機械に用いられる場合、加工中に工具と被削材間で発生する摩擦熱がスピンドルに伝わり、スピンドルの熱膨張を引き起こし、これによって加工誤差が発生するので、スピンドル装置を冷却する必要がある。
これらに対処するスピンドル装置として、本発明者は先に特許文献1に示すモータ一体型スピンドル装置を提案した。
特開2003−191142号公報
Many spindle devices of general machine tools are supported by rolling bearings, and transmit the rotational motion of an electric drive motor provided separately from the spindle device via a transmission element such as a belt or a pulley. When the spindle device having such a configuration is used in a precise machine tool system, the following problems occur.
First, it is difficult not only to realize high-precision rotational movement due to friction and mechanical play in the rolling bearing, but also to cause seizure of the rolling bearing during high-speed rotation required in ultra-precision machining. Therefore, it is necessary to adopt a system in which the spindle is supported by the hydrostatic bearing.
Second, when the spindle rotates at high speed, vibrations generated by transmission elements such as belts and pulleys are transmitted to the spindle, causing the spindle itself to vibrate, so either install a built-in motor or install a turbine on the spindle itself. It is necessary to adopt a system that does not require a mechanical transmission element such as a belt by a method of spraying fluid.
Third, when the spindle is used in a machine tool, frictional heat generated between the tool and the work material during machining is transferred to the spindle, causing thermal expansion of the spindle, which causes machining errors, so that the spindle device Need to be cooled.
As a spindle device for dealing with these problems, the present inventor has previously proposed a motor-integrated spindle device disclosed in Patent Document 1.
JP 2003-191142 A

上述したように、高精度加工を行う工作機械に用いられるスピンドル装置として、静圧軸受による安定した高精度の支持機能、流体のエネルギーによってスピンドルに回転動作を発生させるモータ機能、および冷却機能を備えていることが必要になる。
特許文献1におけるスピンドル装置は、流体のエネルギーによってスピンドルに回転動作を発生させるモータ機能および冷却機能を備えており、これらの課題を解決するものである。しかし、このスピンドル装置はスピンドル構造によって決まる一義的な回転しかできない。また、スピンドル装置における流体の流出ポートの製造が困難であった。
As described above, the spindle device used in a machine tool that performs high-precision machining has a stable and high-precision support function using a hydrostatic bearing, a motor function that generates rotational movement of the spindle by fluid energy, and a cooling function. It will be necessary.
The spindle device in Patent Document 1 has a motor function and a cooling function for causing the spindle to rotate by the energy of fluid, and solves these problems. However, this spindle device can only perform a unique rotation determined by the spindle structure. In addition, it is difficult to manufacture a fluid outflow port in the spindle device.

本発明は上記にかかる点を鑑みてなされたもので、流体で支持し回転させ冷却することにより、スピンドルに高精度支持機能、モータ機能および冷却機能を備えるとともに、スピンドルの流出ポートを簡単に製造することができ、しかもスピンドルの回転性能を簡単に変更、調整することができるスピンドル装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above points, and by supporting and rotating with a fluid and cooling, the spindle has a high-precision support function, a motor function and a cooling function, and easily manufactures the outflow port of the spindle. Another object of the present invention is to provide a spindle device that can be easily changed and adjusted.

請求項1記載の本発明のスピンドル装置は、中央内部に軸方向に伸びるように形成した流体流路と、前記流体流路に連通し流体を当該流体流路に流入させる流入ポートと、前記流体流路に連通し流体を当該流体流路から流出させる流出ポートとを有するスピンドルと、前記流体流路から流出させる流体の圧力、又は前記スピンドルの外側から供給した流体の圧力で前記スピンドルを支持するスラスト静圧軸受およびジャーナル静圧軸受とを具備し、前記流出ポートは、前記流体流路から前記スピンドルの外周に連通する穿孔と、前記穿孔内に固定された曲がり形状の通路を有するプラグ部品とにより形成され、前記プラグ部品は、軸方向に伸びる第1の通路と、前記第1の通路に対し略直角に伸びる第2の通路とを有して、前記曲がり形状の通路を形成し、前記プラグ部品を、前記第2の通路が任意の方向に向くように前記穿孔内に固定できる構成としたことを特徴とする。
請求項2記載の本発明は、請求項1に記載のスピンドル装置において、前記プラグ部品の前記曲がり形状を、流体が流れたときに角運動量が変化する形状としたことを特徴とする。
請求項3記載の本発明は、請求項1に記載のスピンドル装置において、前記プラグ部品を、前記穿孔内に螺合または嵌合により固定したことを特徴とする。
請求項4記載の本発明は、請求項1に記載のスピンドル装置において、前記穿孔を複数個設けて、前記穿孔の各々に前記プラグ部品を固定する構成としたことを特徴とする。
請求項5記載の本発明のスピンドル装置は、中央内部に軸方向に伸びるように形成し中間部において互いに分離した第1の流体流路および第2の流体流路と、前記第1の流体流路および前記第2の流体流路の各々に独立に連通した第1の流入ポートおよび第2の流入ポートと、前記第1の流体流路および前記第2の流体流路の各々に独立に連通した第1の流出ポートおよび第2の流出ポートとを有するスピンドルと、加圧流体の圧力で前記スピンドルを支持するスラスト静圧軸受およびジャーナル静圧軸受とを具備し、前記第1の流出ポートおよび前記第2の流出ポートの各々は、前記第1の流体流路および前記第2の流体流路の各々から前記スピンドルの外周に連通する穿孔と、前記穿孔内に固定された曲がり形状の通路を有するプラグ部品とにより形成され、前記プラグ部品は、軸方向に伸びる第1の通路と、前記第1の通路に対し略直角に伸びる第2の通路とを有して、前記曲がり形状の通路を形成し、前記プラグ部品を、前記第2の通路が任意の方向に向くように前記穿孔内に固定できる構成としたことを特徴とする。
The spindle device of the present invention according to claim 1 is a fluid flow path formed so as to extend in an axial direction inside a center, an inflow port communicating with the fluid flow path and allowing fluid to flow into the fluid flow path, and the fluid The spindle is supported by a spindle having an outflow port that communicates with the flow path and allows the fluid to flow out of the fluid flow path, and the pressure of the fluid that flows out of the fluid flow path or the pressure of the fluid supplied from the outside of the spindle. A plug component having a thrust hydrostatic bearing and a journal hydrostatic bearing, wherein the outflow port has a perforation communicating with the outer periphery of the spindle from the fluid flow path, and a curved passage fixed in the perforation; is formed by the plug part, has a first passage extending in an axial direction and a second passage extending substantially perpendicular to said first passage, said curved shape Road is formed, said plug part, said second passage is characterized by being configured to be fixed within the borehole so as to face in any direction.
According to a second aspect of the present invention, in the spindle device according to the first aspect, the bent shape of the plug part is a shape whose angular momentum changes when a fluid flows.
According to a third aspect of the invention, in the spindle device according to claim 1, said plug part, characterized by being fixed by screwing or fit within the borehole.
According to a fourth aspect of the present invention, in the spindle device according to the first aspect, a plurality of the perforations are provided, and the plug component is fixed to each of the perforations.
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the spindle device according to the present invention, wherein the first fluid flow path and the second fluid flow path formed so as to extend in the axial direction inside the center and separated from each other at the intermediate portion; A first inflow port and a second inflow port independently communicating with each of the channel and the second fluid flow path, and independently communicating with each of the first fluid flow path and the second fluid flow path. A spindle having a first outlet port and a second outlet port, and a thrust hydrostatic bearing and a journal hydrostatic bearing that support the spindle with a pressure of pressurized fluid, the first outlet port and Each of the second outflow ports includes a perforation communicating with the outer periphery of the spindle from each of the first fluid flow path and the second fluid flow path, and a curved passage fixed in the perforation. Plug part with Is formed by the said plug part, it has a first passage extending in an axial direction and a second passage extending substantially at right angles to the first passage, and a passage of said curved shape, The plug part may be configured to be fixed in the perforation so that the second passage is directed in an arbitrary direction .

本発明によれば、流体のエネルギーによってスピンドルに回転動作を発生させ静圧軸受で安定させることにより、高精度支持機能、モータ機能および冷却機能を備えるとともに、スピンドルの流出ポートを簡単に製造することができる。
また、スピンドルの外周に連通する穿孔内に挿入された曲がり形状の通路を有するプラグ部品の挿入角度を変えることにより、スピンドルの回転性能を簡単に変更、調整することができる。
According to the present invention, by rotating the spindle with the energy of the fluid and stabilizing it with a hydrostatic bearing, it has a high-precision support function, a motor function and a cooling function, and can easily manufacture the outflow port of the spindle. Can do.
In addition, the rotational performance of the spindle can be easily changed and adjusted by changing the insertion angle of the plug part having a curved passage inserted into the perforation communicating with the outer periphery of the spindle.

本発明の第1の実施の形態によるスピンドル装置は、中央内部に軸方向に伸びるように形成した流体流路と、流体流路に連通し流体を当該流体流路に流入させる流入ポートと、流体流路に連通し流体を当該流体流路から流出させる流出ポートとを有するスピンドルと、流体流路から流出させる流体の圧力、又は前記スピンドルの外側から供給した流体の圧力でスピンドルを支持するスラスト静圧軸受およびジャーナル静圧軸受とを具備し、流出ポートは、流体流路からスピンドルの外周に連通する穿孔と、穿孔内に固定された曲がり形状の通路を有するプラグ部品とにより形成され、プラグ部品は、軸方向に伸びる第1の通路と、第1の通路に対し略直角に伸びる第2の通路とを有して、曲がり形状の通路を形成し、プラグ部品を、第2の通路が任意の方向に向くように穿孔内に固定できる構成としたものである。本実施の形態によれば、流体のエネルギーによって、スピンドルに高精度支持機能、モータ機能および冷却機能を備えさせることができるとともに、穿孔内に曲がり形状の通路を有するプラグ部品を固定することにより、スピンドルの流出ポートを簡単に製造することができる。そして、スピンドルの外周に連通する穿孔内に固定される曲がり形状の通路を有するプラグ部品の挿入角度を変えることにより、スピンドルの回転性能を簡単に変更、調整することが可能となる。また、簡単な構成および方法で、曲がり形状の通路を有するプラグ部品を製造することができる。また、プラグ部品の固定角度、即ち第2の通路の向きを変えて固定することができるので、流出ポートから流出される流体の流出方向を任意の方向に設定することができる。これにより、スピンドルの回転方向、回転数および回転角、さらにはスラスト方向の変位量を任意に制御することができる。
本発明の第2の実施の形態は、第1の実施の形態によるスピンドル装置において、プラグ部品の曲がり形状を、流体が流れたときに角運動量が変化する形状としたものである。本実施の形態によれば、流出ポートに流体を流すことにより、スピンドルをプラグ部品の曲がり形状に応じた方向に回転させることができる。
本発明の第3の実施の形態は、第1の実施の形態によるスピンドル装置において、プラグ部品を、穿孔内に螺合または嵌合により固定したものである。本実施の形態によれば、プラグ部品から流体を流出させる方向を、即ち第2の通路の向きを、任意の方向に固定することが容易に確実にできる。
本発明の第4の実施の形態は、第1の実施の形態によるスピンドル装置において、穿孔を複数個設けて、穿孔の各々にプラグ部品を固定する構成としたものである。本実施の形態によれば、スピンドルの回転方向、回転数および回転角を精密にかつ容易に制御することができる。
本発明の第5の実施の形態によるスピンドル装置は、中央内部に軸方向に伸びるように形成し中間部において互いに分離した第1の流体流路および第2の流体流路と、第1の流体流路および第2の流体流路の各々に独立に連通した第1の流入ポートおよび第2の流入ポートと、第1の流体流路および第2の流体流路の各々に独立に連通した第1の流出ポートおよび第2の流出ポートとを有するスピンドルと、加圧流体の圧力でスピンドルを支持するスラスト静圧軸受およびジャーナル静圧軸受とを具備し、第1の流出ポートおよび第2の流出ポートの各々は、第1の流体流路および第2の流体流路の各々からスピンドルの外周に連通する穿孔と、穿孔内に固定された曲がり形状の通路を有するプラグ部品とにより形成され、プラグ部品は、軸方向に伸びる第1の通路と、第1の通路に対し略直角に伸びる第2の通路とを有して、曲がり形状の通路を形成し、プラグ部品を、第2の通路が任意の方向に向くように穿孔内に固定できる構成としたものである。本実施の形態によれば、スピンドルを回転させる流出ポートを簡単に製造することができる。また、正逆いずれの回転方向にも回転させることが可能であるとともに、回転数や回転角を精密に制御することが可能であるスピンドル装置を得ることができる。また、簡単な構成および方法で、曲がり形状の通路を有するプラグ部品を製造することができる。また、プラグ部品の固定角度、即ち第2の通路の向きを変えて固定することができるので、流出ポートから流出される流体の流出方向を任意の方向に設定することができる。これにより、スピンドルの回転方向、回転数および回転角、さらにはスラスト方向の変位量を任意に制御することができる。
The spindle device according to the first embodiment of the present invention includes a fluid channel formed in the center so as to extend in the axial direction, an inflow port communicating with the fluid channel and allowing fluid to flow into the fluid channel, A spindle having an outflow port that communicates with the flow path and allows the fluid to flow out of the fluid flow path; and a thrust static that supports the spindle with the pressure of the fluid that flows out of the fluid flow path or the pressure of the fluid supplied from outside the spindle. ; and a pressure bearing and journal hydrostatic bearing, the outlet port is formed by a plug part having a perforated communicating from the fluid flow path to the outer periphery of the spindle, a passage of a fixed curved shape in the borehole, the plug component Has a first passage extending in the axial direction and a second passage extending substantially perpendicular to the first passage to form a curved passage, and the plug part is connected to the second passage. There is obtained a configuration which can be fixed in the borehole so as to face in any direction. According to the present embodiment, the spindle can be provided with a high-precision support function, a motor function, and a cooling function by fluid energy, and by fixing a plug component having a curved passage in the perforation, The outflow port of the spindle can be easily manufactured. The rotational performance of the spindle can be easily changed and adjusted by changing the insertion angle of the plug part having a curved passage fixed in the perforation communicating with the outer periphery of the spindle. In addition, a plug component having a curved passage can be manufactured with a simple configuration and method. Further, since the plug component can be fixed by changing the fixing angle, that is, the direction of the second passage, the outflow direction of the fluid flowing out from the outflow port can be set to an arbitrary direction. As a result, the rotational direction, rotational speed and rotational angle of the spindle, and further the amount of displacement in the thrust direction can be controlled arbitrarily.
In the spindle device according to the first embodiment, the second embodiment of the present invention is such that the bent shape of the plug component is a shape in which the angular momentum changes when a fluid flows. According to the present embodiment, the spindle can be rotated in a direction corresponding to the bent shape of the plug component by flowing a fluid through the outflow port.
According to a third embodiment of the present invention, in the spindle device according to the first embodiment, a plug component is fixed in a bore by screwing or fitting. According to the present embodiment, it is possible to easily and reliably fix the direction in which the fluid flows out from the plug component, that is, the direction of the second passage in an arbitrary direction.
In the fourth embodiment of the present invention, the spindle device according to the first embodiment has a configuration in which a plurality of perforations are provided and a plug component is fixed to each of the perforations. According to the present embodiment, the rotation direction, rotation speed, and rotation angle of the spindle can be precisely and easily controlled.
A spindle device according to a fifth embodiment of the present invention includes a first fluid channel and a second fluid channel formed so as to extend in an axial direction inside a center and separated from each other at an intermediate portion, and a first fluid A first inflow port and a second inflow port independently communicating with each of the flow path and the second fluid flow path, and a first inflow independently communicating with each of the first fluid flow path and the second fluid flow path. A spindle having one outflow port and a second outflow port, and a thrust hydrostatic bearing and a journal hydrostatic bearing that support the spindle with the pressure of pressurized fluid, the first outflow port and the second outflow port each port is formed with perforations communicating from each of the first fluid flow path and the second fluid flow path to the outer periphery of the spindle, by a plug part having a passage that fixed bending shape within the borehole, the plug Parts are axes A first passage extending in a direction and a second passage extending substantially at right angles to the first passage to form a curved passage, and the plug portion can be disposed in any direction. It is configured to be fixed in the perforation so as to face . According to the present embodiment, the outflow port for rotating the spindle can be easily manufactured. In addition, it is possible to obtain a spindle device that can be rotated in both forward and reverse rotation directions and that can precisely control the rotation speed and the rotation angle. In addition, a plug component having a curved passage can be manufactured with a simple configuration and method. Further, since the plug component can be fixed by changing the fixing angle, that is, the direction of the second passage, the outflow direction of the fluid flowing out from the outflow port can be set to an arbitrary direction. As a result, the rotational direction, rotational speed and rotational angle of the spindle, and further the amount of displacement in the thrust direction can be controlled arbitrarily.

以下、本発明の一実施例によるスピンドル装置を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明の実施例1におけるスピンドル装置の構成を示す断面図である。
本実施例におけるスピンドル装置では、モータ部1が組み込まれたスピンドル2、ジャーナル静圧軸受3およびスラスト静圧軸受4が、ケーシング5に支持されている。そして、スピンドル2に、その中央内部に軸方向に伸びる穴を穿って流体流路21を形成し、流体流路21の端部をプラグ27で止栓している。
モータ部1は、外部のポンプあるいはコンプレッサー(図示せず)から供給される水などの流体をスピンドル2の流体流路21内に流入させる流入ポート6、および流体をスピンドル2の流体流路21内から外部へ流出させる流出ポート7から構成される。
流出ポート7は、流入ポート6の両側に一対設けられており、流入ポート6から流入した流体の経路は、スピンドル2内で軸方向に伸びる流体流路21に沿って2つに分岐され、流出ポート7から流出する。
Hereinafter, a spindle apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a spindle device in Embodiment 1 of the present invention.
In the spindle device in the present embodiment, a spindle 2 in which a motor unit 1 is incorporated, a journal hydrostatic bearing 3 and a thrust hydrostatic bearing 4 are supported by a casing 5. A hole extending in the axial direction is formed in the spindle 2 in the center of the spindle 2 to form a fluid channel 21, and an end of the fluid channel 21 is plugged with a plug 27.
The motor unit 1 includes an inflow port 6 through which a fluid such as water supplied from an external pump or a compressor (not shown) flows into the fluid flow path 21 of the spindle 2, and a fluid within the fluid flow path 21 of the spindle 2. Outflow port 7 for flowing out from the outside.
A pair of outflow ports 7 are provided on both sides of the inflow port 6, and the path of the fluid flowing in from the inflow port 6 is branched into two along the fluid flow path 21 extending in the axial direction in the spindle 2. Out of port 7.

流出ポート7の一例を図2に示す。図2は、図1におけるスピンドル2のX−X線断面図である。
スピンドル2には、その中央内部に形成されている流体流路21からスピンドル2の外周に連通する、複数(図2(a)では3個)の穿孔22,23,24が形成されている。
これらの穿孔22,23,24は、スピンドル2の外周から中心に向かって径方向にドリル加工などにより、スピンドル2の反対側に突き抜けないように穿孔させて形成する。なお、穿孔22,23,24は必ずしも複数である必要はなく1箇所に形成してもよいが、スピンドル2の回転数を高くするためには複数箇所設けることが好ましい。この穿孔22,23,24の各々に、図2(b)に示すプラグ部品25が嵌合または螺合により挿入される。この嵌合または螺合によるプラグ部品25の固定は、第2の通路252の向きを任意に設定することが容易で、かつ確実なものであるので、望ましい方法である。
プラグ部品25の内部には、プラグ部品25の軸方向に伸びる第1の通路251と、第1の通路251の先端部において第1の通路251に対し略直角に伸びる第2の通路252とが形成されており、これらの第1の通路251および第2の通路252により、プラグ部品25に曲がり形状の通路26を形成する。これにより、簡単な構成および方法で、曲がり形状を有するプラグ部品25を製造することができる。
第1の通路251および第2の通路252は、例えば、次のようにして作成される。まず、プラグ部品25に対して第1の通路251となるための軸方向に貫通する透孔を形成し、次にプラグ部品25の側壁からこの透孔に連通し、かつ、略直角方向に第2の通路252となるための透孔を形成する。最後にプラグ部品25の先端に伸びている第1の通路251中に栓253を挿入して第1の通路251の先端部を封鎖する。このように、曲がり形状の通路26を有するプラグ部品25を製造する場合、一方の貫通透孔に栓を挿入して製造する製法は、より実用的な方法である。
なお、曲がり形状の通路26が曲がる角度や形状は、特に直角や直線状である必要はなく、曲がり形状の通路26内に流体が流れたときに流体の角運動量が変化する形状であればよく、例えば、滑らかな曲線に沿っていても構わない。
An example of the outflow port 7 is shown in FIG. FIG. 2 is a cross-sectional view of the spindle 2 in FIG.
The spindle 2 is formed with a plurality of (three in FIG. 2A) perforations 22, 23, and 24 communicating with the outer periphery of the spindle 2 from a fluid flow path 21 formed in the center thereof.
These perforations 22, 23, and 24 are formed by drilling in the radial direction from the outer periphery of the spindle 2 toward the center so as not to penetrate the opposite side of the spindle 2. The perforations 22, 23, and 24 do not necessarily have to be plural, and may be formed at one place. However, in order to increase the rotational speed of the spindle 2, it is preferable to provide plural places. A plug component 25 shown in FIG. 2B is inserted into each of the perforations 22, 23, 24 by fitting or screwing. The fixing of the plug part 25 by this fitting or screwing is a desirable method because it is easy and reliable to arbitrarily set the direction of the second passage 252.
Inside the plug part 25, there are a first passage 251 extending in the axial direction of the plug part 25 and a second passage 252 extending substantially at right angles to the first passage 251 at the tip of the first passage 251. The first passage 251 and the second passage 252 form a bent passage 26 in the plug part 25. Thereby, the plug component 25 having a bent shape can be manufactured with a simple configuration and method.
For example, the first passage 251 and the second passage 252 are created as follows. First, a through hole penetrating in the axial direction for forming the first passage 251 with respect to the plug part 25 is formed, and then, the side wall of the plug part 25 communicates with the through hole and is substantially perpendicular to the first through hole. A through-hole for forming the second passage 252 is formed. Finally, the plug 253 is inserted into the first passage 251 extending to the tip of the plug part 25 to seal the tip of the first passage 251. Thus, when manufacturing the plug component 25 having the curved passage 26, a manufacturing method in which a plug is inserted into one through-hole is a more practical method.
The angle and shape of the bent passage 26 to be bent need not be a right angle or a straight line as long as the angular momentum of the fluid changes when the fluid flows in the bent passage 26. For example, it may be along a smooth curve.

完成した流出ポート7の一例を図3に示す。図3は、図1におけるスピンドル装置の流出ポートの内部構造を示す断面図であり、図3(a)は、流出ポート7から流体を反時計方向に流出させてスピンドル2に対して時計方向に回転するトルクを与える例、図3(b)は、流出ポート7から流体を時計方向に流出させてスピンドル2に対して反時計方向に回転するトルクを与える例である。
このように、スピンドル2を回転させる複数の流出ポート7を、スピンドル2に形成した穿孔22,23,24のそれぞれにプラグ部品25を挿入するだけで、簡単に製造することができる。
また、スピンドル2に形成された穿孔22,23,24に挿入するそれぞれのプラグ部品25の、曲がり形状の通路26の向きによりスピンドル2の回転方向を任意に設定することができる。
このように、図3(a)のように曲がり形状の通路26(の第2の通路252)の向きを反時計方向にすれば、矢印Aに示すように時計方向に回転する。また図3(b)のように曲がり形状の通路26(の第2の通路252)の向きを時計方向にすれば、矢印Bに示すように反時計方向に回転する。
An example of the completed outflow port 7 is shown in FIG. 3 is a cross-sectional view showing the internal structure of the outflow port of the spindle device in FIG. 1, and FIG. 3 (a) shows the fluid flowing out of the outflow port 7 counterclockwise and clockwise with respect to the spindle 2. FIG. FIG. 3B shows an example in which a rotating torque is applied, and FIG. 3B is an example in which a fluid flows out from the outflow port 7 in the clockwise direction and torque that rotates counterclockwise with respect to the spindle 2 is applied.
Thus, the plurality of outflow ports 7 for rotating the spindle 2 can be easily manufactured by simply inserting the plug parts 25 into the perforations 22, 23, 24 formed in the spindle 2.
Further, the rotation direction of the spindle 2 can be arbitrarily set by the direction of the curved passage 26 of each plug part 25 inserted into the perforations 22, 23, 24 formed in the spindle 2.
In this way, when the direction of the curved passage 26 (the second passage 252) is made counterclockwise as shown in FIG. 3A, it rotates clockwise as shown by an arrow A. If the direction of the curved passage 26 (the second passage 252) is clockwise as shown in FIG. 3B, it rotates counterclockwise as shown by an arrow B.

一方、図1において、流出ポート7のスピンドル軸方向外側に、流体流路21から流出させる流体の圧力でスピンドル2を支持するスラスト静圧軸受4が形成される。スラスト静圧軸受4は、スピンドル2の側壁を一部径方向に延長させ、その延長部にリセス、およびこのリセスに連通してリセスより小径の貫通孔を形成して構成される。そして、スラスト静圧軸受4に供給される水などの流体の量を制御することにより、スピンドル2の軸方向の位置を制御しながら、スピンドル2をスラスト方向に支持する。
また、流出ポート7のスピンドル軸方向のさらに外側に、流体流路21から流出させる流体の圧力でスピンドル2を支持するジャーナル静圧軸受3が形成される。ジャーナル静圧軸受3は、スピンドル2の側壁からリセス、およびこのリセスに連通してリセスより小径の貫通孔を形成して構成される。そして、ジャーナル静圧軸受3に供給される水などの流体の量を制御することにより、スピンドル2のジャーナル方向の位置を制御しながら、スピンドル2をジャーナル方向に支持する。
On the other hand, in FIG. 1, a thrust hydrostatic bearing 4 that supports the spindle 2 with the pressure of the fluid that flows out from the fluid flow path 21 is formed outside the outflow port 7 in the spindle axial direction. The thrust hydrostatic bearing 4 is configured by extending a part of the side wall of the spindle 2 in the radial direction, and forming a recess in the extension, and a through hole having a smaller diameter than the recess in communication with the recess. The spindle 2 is supported in the thrust direction while controlling the axial position of the spindle 2 by controlling the amount of fluid such as water supplied to the thrust hydrostatic bearing 4.
Further, a journal hydrostatic bearing 3 that supports the spindle 2 with the pressure of the fluid that flows out from the fluid flow path 21 is formed further outside in the spindle axial direction of the outflow port 7. The journal hydrostatic bearing 3 is formed by forming a recess from the side wall of the spindle 2 and a through hole having a smaller diameter than the recess in communication with the recess. Then, by controlling the amount of fluid such as water supplied to the journal hydrostatic bearing 3, the spindle 2 is supported in the journal direction while controlling the position of the spindle 2 in the journal direction.

次に動作を説明する。
流入ポート6から流入した流体は、スピンドル2の中央内部の流体流路21で、二方向に分岐し、さらに、流出ポート7近辺で、2つに分岐して、一方の流体が曲がり形状の通路26からスピンドル2の外部に流出する。このとき、流体は曲がり形状の通路26の、第1の通路251から第2の通路252に曲がって流出するので、流体の角運動量が変化し、これに伴ってスピンドル2を回転させるトルクが発生し、モータとして機能する。このモータ機能は、曲がり形状の通路26から流体が流出するたびにトルクを発生させることができる。
すなわち、スピンドル2の回転数および回転角は、曲がり形状の通路26の数および流体の流量により調整することができる。また、曲がり形状の通路26の、第2の通路252の方向によりスピンドル2の回転方向、または回転数および回転方向を精密に調整することができる。このように、穿孔を複数個設けて、各々の穿孔にプラグ部品を挿入して固定する構成とすれば、スピンドルの回転方向、回転数および回転角を精密にかつ容易に制御することができる。また、流出ポート7に流体を流すことにより、スピンドル2をプラグ部品25の曲がり形状に応じた方向に回転させることができる。
また、流出ポート7近辺で分岐した他方の流体は、スラスト静圧軸受4付近でさらに2つに分岐し、一方は、スラスト静圧軸受4に供給されて、スピンドル2をスラスト方向に支持し、スピンドル2の外部に流出する。また他方は、ジャーナル静圧軸受3に供給されて、スピンドル2をジャーナル方向に支持し、スピンドル2の外部に流出する。
Next, the operation will be described.
The fluid flowing in from the inflow port 6 is branched in two directions in the fluid flow path 21 in the center of the spindle 2, and further branched in two in the vicinity of the outflow port 7, and one of the fluids is a curved path. 26 flows out of the spindle 2. At this time, since the fluid bends and flows out from the first passage 251 to the second passage 252 in the curved passage 26, the angular momentum of the fluid changes, and accordingly, a torque for rotating the spindle 2 is generated. And function as a motor. This motor function can generate torque each time fluid flows out of the curved passage 26.
That is, the rotation speed and rotation angle of the spindle 2 can be adjusted by the number of the curved passages 26 and the fluid flow rate. Further, the rotation direction of the spindle 2, or the rotation speed and the rotation direction can be precisely adjusted by the direction of the second passage 252 of the curved passage 26. As described above, when a plurality of perforations are provided and a plug part is inserted and fixed in each perforation, the rotation direction, the number of rotations, and the rotation angle of the spindle can be precisely and easily controlled. Further, by flowing a fluid through the outflow port 7, the spindle 2 can be rotated in a direction corresponding to the bent shape of the plug part 25.
The other fluid branched near the outflow port 7 is further branched into two near the thrust hydrostatic bearing 4, and one is supplied to the thrust hydrostatic bearing 4 to support the spindle 2 in the thrust direction. It flows out of the spindle 2. The other is supplied to the journal hydrostatic bearing 3 to support the spindle 2 in the journal direction and to flow out of the spindle 2.

このように、本実施例のスピンドル装置では、流体のエネルギーによって、スピンドル2に高精度支持機能、モータ機能および冷却機能を備えさせることができるとともに、曲がり形状の通路26を有するプラグ部品25を穿孔22,23,24に固定することにより、スピンドル2に流出ポート7を簡単に製造することができる。また、スピンドル2の回転数や回転方向を簡単に変更、調整することができる。
なお、スピンドル2に供給される流体は、水が最適であるが、空気や油などその他の流体を使用することができる。また、流体はスピンドル2の外周および内部を流れるため、流体の温度を制御することにより、スピンドル2の温度変化を一定にすることができる。したがって、スピンドル2の熱膨張を最小限にすることが可能になり、熱膨張によって発生する加工誤差をなくすことができる。
As described above, in the spindle device of this embodiment, the spindle 2 can be provided with a high-precision support function, a motor function, and a cooling function by the energy of the fluid, and the plug part 25 having the curved passage 26 is drilled. By fixing to 22, 23, 24, the outflow port 7 can be easily manufactured in the spindle 2. Further, the rotation speed and rotation direction of the spindle 2 can be easily changed and adjusted.
The fluid supplied to the spindle 2 is optimally water, but other fluids such as air and oil can be used. Further, since the fluid flows on the outer periphery and the inside of the spindle 2, the temperature change of the spindle 2 can be made constant by controlling the temperature of the fluid. Therefore, the thermal expansion of the spindle 2 can be minimized, and processing errors caused by the thermal expansion can be eliminated.

図4は、本発明の実施例2におけるスピンドル装置の流出ポートの断面図である。
本実施例のスピンドル装置の構成は、実施例1におけるスピンドル装置の流出ポート7の構成が異なるのみであり、それ以外は図1で説明した実施例1と同一である。したがって、異なる部分の構成と動作について説明し、他の説明は省略する。
本実施例における流出ポート7は、流出ポート7から流体を流出させてスピンドル2に回転するトルクを与え、またスラスト方向に移動力を与える例である。
本実施例においては、スピンドル2の中央内部に形成されている流体流路21からスピンドル2の外周に連通して互いに90度の位置に4箇所の穿孔11,12,13,14が形成される。そして、その4つの穿孔11,12,13,14中の、対角方向の2つの穿孔11,13には、プラグ部品25の曲がり形状の通路26による流体流出方向がスピンドル2の外周方向に反時計方向に向くように、それぞれプラグ部品25が嵌合または螺合により挿入され、固定されている。なお、プラグ部品25の設置は、4箇所に限らず任意の数の箇所に設置してもよいことは勿論である。
この構成においては、スピンドル2は、図4の矢印Aに示すように時計方向に回転する。このときの回転数は、スピンドル2に回転トルクを与えるプラグ部品25が2箇所であるので、プラグ部品25の曲がり形状の通路26による流体の流量が実施例1と同量であれば、回転数は小さくなる。
FIG. 4 is a cross-sectional view of the outflow port of the spindle device according to the second embodiment of the present invention.
The configuration of the spindle device of the present embodiment is the same as that of the first embodiment described with reference to FIG. 1 except that the configuration of the outflow port 7 of the spindle device in the first embodiment is different. Therefore, the configuration and operation of different parts will be described, and other descriptions will be omitted.
The outflow port 7 in the present embodiment is an example in which a fluid flows out from the outflow port 7 to give a rotating torque to the spindle 2 and a moving force in the thrust direction.
In this embodiment, four perforations 11, 12, 13, and 14 are formed at 90 degrees from each other through the fluid flow path 21 formed in the center of the spindle 2 to the outer periphery of the spindle 2. . In the two perforations 11, 13 in the four perforations 11, 12, 13, 14, the fluid outflow direction by the curved passage 26 of the plug part 25 is opposite to the outer peripheral direction of the spindle 2. Plug parts 25 are respectively inserted and fixed by fitting or screwing so as to face clockwise. Needless to say, the plug parts 25 may be installed in any number of places, not limited to four places.
In this configuration, the spindle 2 rotates clockwise as indicated by an arrow A in FIG. The number of rotations at this time is two at the plug parts 25 that give rotational torque to the spindle 2. Becomes smaller.

一方、残りの2つの対角方向における穿孔12,14には、プラグ部品28の曲がり形状の通路29による流体流出方向がスピンドル2の軸方向に向くように、即ち図4では紙面に対して手前側の垂直方向に向くように、それぞれプラグ部品28が嵌合または螺合により挿入され、固定されている。
この場合、プラグ部品28の曲がり形状の通路29による流体流出方向が紙面に対して手前側の垂直方向に向いているので、スピンドル2は回転と同時に、スラスト方向、すなわち、軸方向に対する変位力が働いて、紙面に対して奥側へ微小距離だけ移動する。この移動量は、曲がり形状の通路29からの流体の流量により制御することができる。また、曲がり形状の通路29の方向をスピンドル2の軸方向からずらすことによっても制御することができる。
この微小距離の移動は次のような場合に有効である。例えば、スピンドル2の先端にワークピースが設けられて、このワークピースを外部から工具により加工する際に、工具がワークピースに接触したときに、スピンドル2が押されて軸方向に微かに移動することがある。このスピンドル2の軸方向の微かな移動を、上記の変位力による微小距離の移動で補正することができる。
このように、本実施例のスピンドル装置では、曲がり形状の通路を有するプラグ部品の数、および曲がり形状の通路の第2の通路の向きを任意に設定し、プラグ部品を穿孔内に固定することにより、スピンドル2の回転方向、回転数および回転角、さらにはスラスト方向の変位量を任意に制御することができる。
On the other hand, the other two perforations 12 and 14 in the diagonal direction are arranged so that the fluid outflow direction by the curved passage 29 of the plug part 28 is directed to the axial direction of the spindle 2, that is, in FIG. Plug parts 28 are inserted and fixed by fitting or screwing so as to face in the vertical direction of the side.
In this case, since the fluid outflow direction by the curved passage 29 of the plug part 28 is oriented in the vertical direction on the front side with respect to the paper surface, the displacement force in the thrust direction, that is, the axial direction is simultaneously applied to the spindle 2. Work and move a small distance to the back side of the page. This amount of movement can be controlled by the flow rate of the fluid from the curved passage 29. Further, it can be controlled by shifting the direction of the curved passage 29 from the axial direction of the spindle 2.
This movement of a minute distance is effective in the following cases. For example, when a workpiece is provided at the tip of the spindle 2 and the workpiece is processed by a tool from the outside, when the tool contacts the workpiece, the spindle 2 is pushed and slightly moves in the axial direction. Sometimes. The slight movement of the spindle 2 in the axial direction can be corrected by the movement of a minute distance by the displacement force.
As described above, in the spindle device of the present embodiment, the number of plug parts having a curved path and the direction of the second path of the curved path are arbitrarily set, and the plug part is fixed in the perforation. Thus, the rotational direction, rotational speed and rotational angle of the spindle 2 and further the displacement amount in the thrust direction can be arbitrarily controlled.

図5は、本発明の実施例3におけるスピンドル装置の構成を示す断面図である。図5において、図1と同一部分には同一符号を付して説明を省略する。
本実施例のスピンドル装置は、モータ部1が組み込まれたスピンドル2の流体流路31,32が中間部において2つに分割されて、2つのモータ部1を備えた構成である。そして、スピンドル2は、一対のジャーナル静圧軸受41,42、および一対のスラスト静圧軸受51,52により、ケーシング5に支持されている。
すなわち、スピンドル2の中央内部に、隔壁40で分離されて軸方向に伸びる一対の穴を穿って、流体流路31,32が形成されており、スピンドル2の両端部には鍔部30,39が形成されている。
そして、スピンドル2の流体流路31に連通して、外部のポンプ(図示省略)から供給される水などの流体をスピンドル2の流体流路31内に流入させる流入ポート35、および流体をスピンドル2の流体流路31内から外部へ流出させる流出ポート36が形成されている。
流出ポート36は、流入ポート35に対して流体流路31の外側、すなわち、スピンドル2の端部側(図示の左側)に形成した鍔部39内に、流体流路31に連通して形成されている。
流入ポート35から流入した流体は、スピンドル2内で軸方向に伸びる流体流路31に沿って流れ、流出ポート36から流出する。
流出ポート36は、実施例1における流出ポート7と同様にスピンドル2に形成された穿孔22内に曲がり形状の通路26を有するプラグ部品25を挿入して構成され、その断面は例えば、図3(a)のように流体を反時計方向に流出させてスピンドル2に対して矢印Aのように時計方向に回転するトルクを与えるように形成されている。
なお、本実施例では鍔部39の径が大きいので、段付き形状の穿孔22の上端にプラグ部品25を挿入し固定する構成としている。この構成であれば、大径の鍔部39に流出ポート36を容易に製造することができる。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing the configuration of the spindle device according to the third embodiment of the present invention. In FIG. 5, the same parts as those in FIG.
The spindle device according to the present embodiment has a configuration in which the fluid flow paths 31 and 32 of the spindle 2 in which the motor unit 1 is incorporated are divided into two at the intermediate portion and the two motor units 1 are provided. The spindle 2 is supported on the casing 5 by a pair of journal hydrostatic bearings 41 and 42 and a pair of thrust hydrostatic bearings 51 and 52.
That is, a pair of holes that are separated by the partition wall 40 and extend in the axial direction are formed in the center of the spindle 2 to form fluid flow paths 31 and 32, and flanges 30 and 39 are formed at both ends of the spindle 2. Is formed.
An inflow port 35 communicates with the fluid flow path 31 of the spindle 2 to allow a fluid such as water supplied from an external pump (not shown) to flow into the fluid flow path 31 of the spindle 2, and the fluid is supplied to the spindle 2. An outflow port 36 for flowing out from the fluid flow path 31 to the outside is formed.
The outflow port 36 is formed in communication with the fluid flow path 31 in the flange 39 formed outside the fluid flow path 31 with respect to the inflow port 35, that is, on the end side (left side in the drawing) of the spindle 2. ing.
The fluid flowing in from the inflow port 35 flows along the fluid flow path 31 extending in the axial direction in the spindle 2 and flows out from the outflow port 36.
The outflow port 36 is configured by inserting a plug part 25 having a curved passage 26 into a perforation 22 formed in the spindle 2 in the same manner as the outflow port 7 in the first embodiment. As shown in a), the fluid is made to flow counterclockwise to give a torque that rotates clockwise as indicated by an arrow A to the spindle 2.
In addition, since the diameter of the collar part 39 is large in a present Example, it is set as the structure which inserts and fixes the plug component 25 to the upper end of the step-shaped perforation 22. FIG. If it is this structure, the outflow port 36 can be easily manufactured in the large diameter collar part 39. FIG.

同様に、スピンドル2の流体流路32に連通して、外部のポンプから供給される水などの流体をスピンドル2の流体流路32内に流入させる流入ポート37、および流体をスピンドル2の流体流路32内から外部へ流出させる流出ポート38が形成されている。流出ポート38は、流入ポート37に対して流体流路32の外側、すなわち、スピンドル2の端部側(図示の右側)に形成した鍔部30内に、流体流路32に連通して形成されている。流入ポート37から流入した流体は、スピンドル2内で軸方向に伸びる流体流路32に沿って流れ、流出ポート38から流出する。
流出ポート38は、実施例1における流出ポート7と同様にスピンドル2に形成された穿孔22内に曲がり形状の通路26を有するプラグ部品25を挿入して構成され、その断面は、例えば図3(b)のように流体を時計方向に流出させてスピンドル2に対して矢印Bのように反時計方向に回転するトルクを与えるように形成されている。
Similarly, an inflow port 37 that communicates with the fluid flow path 32 of the spindle 2 and allows a fluid such as water supplied from an external pump to flow into the fluid flow path 32 of the spindle 2, and the fluid flow of the spindle 2. An outflow port 38 is formed to flow out of the passage 32 to the outside. The outflow port 38 is formed in communication with the fluid flow path 32 in the flange 30 formed outside the fluid flow path 32 with respect to the inflow port 37, that is, on the end side (right side in the drawing) of the spindle 2. ing. The fluid flowing in from the inflow port 37 flows along the fluid flow path 32 extending in the axial direction in the spindle 2 and flows out from the outflow port 38.
The outflow port 38 is configured by inserting a plug part 25 having a curved passage 26 into a perforation 22 formed in the spindle 2 in the same manner as the outflow port 7 in the first embodiment. As shown in b), the fluid is made to flow clockwise, and a torque is applied to the spindle 2 to rotate counterclockwise as indicated by arrow B.

流入ポート35と流出ポート36の中間位置および流入ポート37と流出ポート38の中間位置に、それぞれ、スラスト静圧軸受51,52が形成される。スラスト静圧軸受51,52は、外部のポンプから供給される水などの流体の量を制御することにより、スピンドル2の軸方向の位置を制御しながらスラスト方向に支持する。供給された流体は排出口75,76から排出される。
流入ポート35と流出ポート36の中間位置および流入ポート37と流出ポート38の中間位置には、さらに、ジャーナル静圧軸受41,42が形成される。ジャーナル静圧軸受41,42は、スラスト静圧軸受51,52と同様に、外部のポンプから供給される水などの流体の量を制御することにより、スピンドル2の軸方向の位置を制御しながらジャーナル方向に支持する。供給された流体は排出口75,76から排出される。
スピンドル2の一端部にはスピンドル2の回転数または回転角を検出するロータリエンコーダ80が設けられており、検出された回転数または回転角に応じて、ポンプからの流体の流量を制御することを可能としている。スピンドル2の他端部には、ワークピース81を保持するワークホルダ82が設けられている。
Thrust hydrostatic bearings 51 and 52 are formed at an intermediate position between the inflow port 35 and the outflow port 36 and at an intermediate position between the inflow port 37 and the outflow port 38, respectively. The thrust hydrostatic bearings 51 and 52 are supported in the thrust direction while controlling the axial position of the spindle 2 by controlling the amount of fluid such as water supplied from an external pump. The supplied fluid is discharged from the discharge ports 75 and 76.
Journal hydrostatic bearings 41 and 42 are further formed at an intermediate position between the inflow port 35 and the outflow port 36 and an intermediate position between the inflow port 37 and the outflow port 38. The journal hydrostatic bearings 41 and 42, similarly to the thrust hydrostatic bearings 51 and 52, control the position of the spindle 2 in the axial direction by controlling the amount of fluid such as water supplied from an external pump. Support in the journal direction. The supplied fluid is discharged from the discharge ports 75 and 76.
A rotary encoder 80 for detecting the rotation speed or rotation angle of the spindle 2 is provided at one end of the spindle 2, and the flow rate of the fluid from the pump is controlled according to the detected rotation speed or rotation angle. It is possible. A work holder 82 that holds a work piece 81 is provided at the other end of the spindle 2.

次に動作を説明する。
スピンドル2を時計方向に回転させたい場合は、流入ポート37への流体の供給を行わず、流入ポート35へのみ流体の供給を行う。流入ポート35へ供給された流体は、スピンドル2内で軸方向に伸びる流体流路31に沿って流れて、流出ポート36から流出する。流出ポート36は、図3(a)のように流体を反時計方向に流出させて、スピンドル2に対して矢印Aのように時計方向に回転するトルクを与えるので、スピンドル2は流入ポート35に供給されている流体の流量に応じた回転数で時計方向に回転する。
スピンドル2の回転数を減少させたい場合には、ポンプからの流体流量を調整して流入ポート35に供給されている流体の流量を減少させればよい。あるいは、ポンプから流入ポート37にも流体を供給することにより、スピンドル2の回転数を減少させることができる。
すなわち、流入ポート37にも流体を供給すると、流入ポート37に供給された流体は、スピンドル2内で軸方向に伸びる流体流路32に沿って流れて流出ポート38から流出する。流出ポート38は、図3(b)のように流体を時計方向に流出させて、スピンドル2に対して矢印Bのように反時計方向に回転するトルクを与えるので、スピンドル2には流入ポート37に供給されている流体の流量に応じた回転数で反時計方向に回転させるトルクが発生する。したがって、時計方向に回転しているスピンドル2は、この反時計方向に作用するトルクの影響を受けて回転数が減少する。
スピンドル2の回転を停止させたい場合には、ポンプから流入ポート35に供給されている流体の流量を0(零)にするか、流入ポート35,37に供給する流体の流量を同一にすればよい。
スピンドル2を反時計方向に回転させたい場合は、流入ポート35へ流体の供給を行わず、流入ポート37のみに流体の供給を行ったり、流入ポート35に供給されている流体の流量よりも流入ポート37に供給する流体の流量を大きくしたりすればよい。
Next, the operation will be described.
When it is desired to rotate the spindle 2 in the clockwise direction, the fluid is supplied only to the inflow port 35 without supplying the fluid to the inflow port 37. The fluid supplied to the inflow port 35 flows along the fluid flow path 31 extending in the axial direction in the spindle 2 and flows out from the outflow port 36. The outflow port 36 causes the fluid to flow out counterclockwise as shown in FIG. 3A, and gives the spindle 2 a torque that rotates clockwise as indicated by the arrow A. It rotates in the clockwise direction at a rotational speed corresponding to the flow rate of the fluid being supplied.
When it is desired to reduce the rotational speed of the spindle 2, the flow rate of the fluid supplied to the inflow port 35 may be reduced by adjusting the fluid flow rate from the pump. Alternatively, the number of rotations of the spindle 2 can be reduced by supplying fluid from the pump to the inflow port 37.
That is, when a fluid is also supplied to the inflow port 37, the fluid supplied to the inflow port 37 flows along the fluid flow path 32 extending in the axial direction in the spindle 2 and flows out from the outflow port 38. The outflow port 38 causes the fluid to flow out clockwise as shown in FIG. 3B, and gives the spindle 2 a torque that rotates counterclockwise as indicated by an arrow B. Torque is generated to rotate counterclockwise at a rotational speed corresponding to the flow rate of the fluid supplied to. Therefore, the rotational speed of the spindle 2 rotating in the clockwise direction is reduced under the influence of the torque acting in the counterclockwise direction.
In order to stop the rotation of the spindle 2, the flow rate of the fluid supplied from the pump to the inflow port 35 is set to 0 (zero) or the flow rate of the fluid supplied to the inflow ports 35 and 37 is made the same. Good.
When the spindle 2 is to be rotated in the counterclockwise direction, the fluid is not supplied to the inflow port 35, but the fluid is supplied only to the inflow port 37, or the flow rate of the fluid supplied to the inflow port 35 is increased. The flow rate of the fluid supplied to the port 37 may be increased.

このように、スピンドル2はポンプから流体流路31,32の各々に供給される流体により、互いに逆方向に回転しようとする。この結果、スピンドル2は、流体流路31,32の各々に供給される流体により得られる角運動量の差に応じて、回転方向および回転数が変化して回転する。
例えば、流体流路31側で発生する角運動量をω1、流体流路32側で発生する角運動量をω2とし、ω1の絶対値│ω1│がω2の絶対値│ω2│より大きいとすると、スピンドル2の回転は│ω1│−│ω2│の差の大きさで定まる回転数で、ω1による方向に回転する。
Thus, the spindle 2 tends to rotate in the opposite directions by the fluid supplied from the pump to each of the fluid flow paths 31 and 32. As a result, the spindle 2 rotates with the rotation direction and the number of rotations changed according to the difference in angular momentum obtained by the fluid supplied to each of the fluid flow paths 31 and 32.
For example, if the angular momentum generated on the fluid flow path 31 side is ω1, the angular momentum generated on the fluid flow path 32 side is ω2, and the absolute value | ω1 | of ω1 is greater than the absolute value | ω2 | The rotation of 2 rotates at a rotational speed determined by the magnitude of the difference of | ω1 | − | ω2 | and rotates in the direction of ω1.

スピンドル2の回転方向および回転数は、ロータリエンコーダ80が検出したスピンドル2の回転方向および回転数をポンプにフィードバックし、ポンプから流体流路31に供給する流体の流量と流体流路32に供給する流体の流量とを制御することにより、所定の回転方向および回転数に制御することができる。
また、スピンドル2の回転角を制御することもできる。すなわち、ロータリエンコーダ80でスピンドル2の回転角を検出してコントローラにフィードバックし、ポンプを直接制御するか,あるいはサーボ弁等の各種制御弁を使用して、スピンドルに供給する流体の流量を制御することにより、所定の回転角に到達したときに流体流路31および流体流路32に供給する流体の流量を0(零)にすると、スピンドル2はそのときの位置で回転を停止する。また、回転角が目標値をオーバした場合には,逆回転させる方向に流体を流すことによって、スピンドル2を所定の回転角の位置に制御することができる。
The rotational direction and the rotational speed of the spindle 2 feed back the rotational direction and the rotational speed of the spindle 2 detected by the rotary encoder 80 to the pump, and supply the fluid flow rate to the fluid flow path 31 and the fluid flow path 32. By controlling the flow rate of the fluid, it is possible to control to a predetermined rotational direction and rotational speed.
Also, the rotation angle of the spindle 2 can be controlled. That is, the rotary encoder 80 detects the rotation angle of the spindle 2 and feeds it back to the controller to directly control the pump, or to control the flow rate of the fluid supplied to the spindle using various control valves such as a servo valve. Thus, when the flow rate of the fluid supplied to the fluid flow path 31 and the fluid flow path 32 is set to 0 (zero) when the predetermined rotation angle is reached, the spindle 2 stops rotating at the position at that time. When the rotation angle exceeds the target value, the spindle 2 can be controlled to a predetermined rotation angle position by flowing a fluid in the reverse rotation direction.

このように、本実施例のスピンドル装置によれば、スピンドル2は、正逆いずれの回転方向にも回転可能であるとともに、回転角や回転数の制御が可能であるので、割り出し動作や回転途中で止めるなどの操作も簡単に行うことができる。
なお、本実施例では、スピンドル2の外部から供給する流体の圧力でスピンドル2を軸支する構成のスピンドル装置としたが、実施例1と同様に、スピンドル2内部の流体流路31,32から流出させる流体の圧力でスピンドル2を軸支する構成であってもよい。換言すれば、スラスト静圧軸受およびジャーナル静圧軸受は加圧流体の圧力でスピンドルを支持する構成であればよい。そして、スピンドル内部の流体流路から流出させる流体の圧力でスピンドルを軸支する構成であれば、スピンドルへ流体を供給する系統の構成が簡略化される。
As described above, according to the spindle device of the present embodiment, the spindle 2 can be rotated in either the forward or reverse rotation direction, and the rotation angle and the number of rotations can be controlled. You can easily perform operations such as stopping with.
In the present embodiment, the spindle device is configured to pivotally support the spindle 2 with the pressure of the fluid supplied from the outside of the spindle 2, but from the fluid flow paths 31 and 32 inside the spindle 2 as in the first embodiment. The spindle 2 may be supported by the pressure of the fluid to be discharged. In other words, the thrust hydrostatic bearing and the journal hydrostatic bearing may be configured to support the spindle with the pressure of the pressurized fluid. And if it is the structure which supports a spindle with the pressure of the fluid which flows out out of the fluid flow path inside a spindle, the structure of the system | strain which supplies the fluid to a spindle will be simplified.

本発明にかかるスピンドル装置は、流出ポートを簡単に製造することができる、スピンドルの回転性能を簡単に変更、調整することができるなどの効果を有し、モータ、工作機械、医療用機器等として有用である。   The spindle device according to the present invention has effects such that the outflow port can be easily manufactured, and the rotational performance of the spindle can be easily changed and adjusted. As a motor, a machine tool, a medical device, etc. Useful.

本発明の実施例1におけるスピンドル装置の構成を示す断面図Sectional drawing which shows the structure of the spindle apparatus in Example 1 of this invention. 図1におけるスピンドル装置のX―X線断面図XX sectional view of the spindle device in FIG. 図1におけるスピンドル装置の流出ポートの内部構造を示す断面図Sectional drawing which shows the internal structure of the outflow port of the spindle apparatus in FIG. 本発明の実施例2におけるスピンドル装置の流出ポートの断面図Sectional drawing of the outflow port of the spindle apparatus in Example 2 of this invention 本発明の実施例3におけるスピンドル装置の構成を示す断面図Sectional drawing which shows the structure of the spindle apparatus in Example 3 of this invention.

1 モータ部
2 スピンドル
3 ジャーナル静圧軸受
4 スラスト静圧軸受
5 ケーシング
6 流入ポート
7 流出ポート
11,12,13,14 穿孔
21 流体流路
22,23,24 穿孔
25,28 プラグ部品
26,29 曲がり形状の通路
27 プラグ
30,39 鍔部
31,32 流体流路
35,37 流入ポート
36,38 流出ポート
41,42 ジャーナル静圧軸受
51,52 スラスト静圧軸受
40 隔壁
75,76 排出口
80 ロータリエンコーダ
81 ワークピース
82 ワークホルダ
251 第1の通路
252 第2の通路
253 栓
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Motor part 2 Spindle 3 Journal hydrostatic bearing 4 Thrust hydrostatic bearing 5 Casing 6 Inflow port 7 Outflow port 11, 12, 13, 14 Perforation 21 Fluid flow path 22,23,24 Perforation 25,28 Plug part 26,29 Bending Shaped passage 27 Plug 30, 39 Gutter 31, 32 Fluid flow path 35, 37 Inflow port 36, 38 Outflow port 41, 42 Journal hydrostatic bearing 51, 52 Thrust hydrostatic bearing 40 Bulkhead 75, 76 Discharge port 80 Rotary encoder 81 Workpiece 82 Workholder 251 First passage 252 Second passage 253 Plug

Claims (5)

中央内部に軸方向に伸びるように形成した流体流路と、前記流体流路に連通し流体を当該流体流路に流入させる流入ポートと、前記流体流路に連通し流体を当該流体流路から流出させる流出ポートとを有するスピンドルと、
前記流体流路から流出させる流体の圧力、又は前記スピンドルの外側から供給した流体の圧力で前記スピンドルを支持するスラスト静圧軸受およびジャーナル静圧軸受とを具備し、
前記流出ポートは、前記流体流路から前記スピンドルの外周に連通する穿孔と、前記穿孔内に固定された曲がり形状の通路を有するプラグ部品とにより形成され
前記プラグ部品は、軸方向に伸びる第1の通路と、前記第1の通路に対し略直角に伸びる第2の通路とを有して、前記曲がり形状の通路を形成し、
前記プラグ部品を、前記第2の通路が任意の方向に向くように前記穿孔内に固定できる構成としたことを特徴とするスピンドル装置。
A fluid channel formed in the center so as to extend in the axial direction; an inflow port that communicates with the fluid channel; allows fluid to flow into the fluid channel; and communicates with the fluid channel from the fluid channel. A spindle having an outlet port for draining;
A thrust hydrostatic bearing and a journal hydrostatic bearing that support the spindle with the pressure of the fluid flowing out of the fluid flow path or the pressure of the fluid supplied from the outside of the spindle,
The outflow port is formed by a perforation communicating from the fluid flow path to the outer periphery of the spindle, and a plug part having a curved passage fixed in the perforation ,
The plug part has a first passage extending in an axial direction and a second passage extending substantially perpendicular to the first passage, and forms the curved passage.
A spindle apparatus characterized in that the plug part can be fixed in the perforation so that the second passage is oriented in an arbitrary direction .
前記プラグ部品の前記曲がり形状を、流体が流れたときに角運動量が変化する形状としたことを特徴とする請求項1に記載のスピンドル装置。   2. The spindle device according to claim 1, wherein the bent shape of the plug part is a shape in which an angular momentum changes when a fluid flows. 3. 前記プラグ部品を、前記穿孔内に螺合または嵌合により固定したことを特徴とする請求項1に記載のスピンドル装置。 The spindle device according to claim 1 , wherein the plug part is fixed in the perforation by screwing or fitting. 前記穿孔を複数個設けて、前記穿孔の各々に前記プラグ部品を固定する構成としたことを特徴とする請求項1に記載のスピンドル装置。   The spindle device according to claim 1, wherein a plurality of the perforations are provided, and the plug component is fixed to each of the perforations. 中央内部に軸方向に伸びるように形成し中間部において互いに分離した第1の流体流路および第2の流体流路と、前記第1の流体流路および前記第2の流体流路の各々に独立に連通した第1の流入ポートおよび第2の流入ポートと、前記第1の流体流路および前記第2の流体流路の各々に独立に連通した第1の流出ポートおよび第2の流出ポートとを有するスピンドルと、
加圧流体の圧力で前記スピンドルを支持するスラスト静圧軸受およびジャーナル静圧軸受とを具備し、
前記第1の流出ポートおよび前記第2の流出ポートの各々は、前記第1の流体流路および前記第2の流体流路の各々から前記スピンドルの外周に連通する穿孔と、前記穿孔内に固定された曲がり形状の通路を有するプラグ部品とにより形成され
前記プラグ部品は、軸方向に伸びる第1の通路と、前記第1の通路に対し略直角に伸びる第2の通路とを有して、前記曲がり形状の通路を形成し、
前記プラグ部品を、前記第2の通路が任意の方向に向くように前記穿孔内に固定できる構成としたことを特徴とするスピンドル装置。
In each of the first fluid channel and the second fluid channel formed in the center so as to extend in the axial direction and separated from each other in the middle portion, the first fluid channel and the second fluid channel A first inflow port and a second outflow port which are independently communicated with each other, and a first outflow port and a second outflow port which are independently communicated with each of the first fluid channel and the second fluid channel. A spindle having
A thrust hydrostatic bearing and a journal hydrostatic bearing that support the spindle with the pressure of a pressurized fluid;
Each of the first outflow port and the second outflow port is a perforation communicating with the outer periphery of the spindle from each of the first fluid flow path and the second fluid flow path, and is fixed in the perforation. Formed by a plug part having a bent-shaped passage ,
The plug part has a first passage extending in an axial direction and a second passage extending substantially perpendicular to the first passage, and forms the curved passage.
A spindle apparatus characterized in that the plug part can be fixed in the perforation so that the second passage is oriented in an arbitrary direction .
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