JPH09329143A - 主軸装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 すべり軸受から漏洩する流体の装置外部への
流出および装置内部への異物の侵入を防いだうえで、製
作コストの低減および主軸の剛性向上を図る。 【解決手段】 主軸２と、ハウジング３と、主軸２を非
接触状態でラジアル方向に支持する油軸受４を備え、主
軸２の油軸受４と相対する部位よりも軸端２ａ寄りの部
位に、主軸２の軸端２ａ側を向く端面１１ａおよび油軸
受４側を向く端面１１ｂを有する環状突起部１１を主軸
２と同心状に設けると共に、ハウジング３に、圧縮気体
供給源Ｐから供給される圧縮空気を環状突起部１１の端
面１１ａ，１１ｂに軸方向に吹き付ける軸端側噴射口１
２Ａおよび油軸受側噴射口１２Ｂを設けて、空気スラス
ト軸受１０を形成し、主軸２とハウジング３との間に、
空気スラスト軸受１０から主軸２の軸端２ａおよび油軸
受４に向けて圧縮空気を流出させる軸端側流出路６Ａお
よび油軸受側流出路６Ｂを設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主軸をすべり軸受
により非接触状態でラジアル方向に支持した主軸装置、
例えば、工作機械に用いられる主軸装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来、上記した主軸装置としては、例え
ば、図６に示すものがあり、図６に示すように、この主
軸装置１０１は、主軸１０２と、この主軸１０２を収容
するハウジング１０３と、ハウジング１０３に設けられ
て主軸１０２を非接触状態でラジアル方向に支持するす
べり軸受１０４を備えている。

【０００３】この主軸装置１０１では、ハウジング１０
３における主軸１０２の一端側（図示左端側）に位置す
る小径部１０２ａと対向する部位に、複数の環状溝１０
３ａを設けて、複数の環状溝１０３ａと主軸１０２との
間でラビリンスシール１０５を形成すると共に、ハウジ
ング１０３にラビリンスシール１０５と外部との連通孔
１０３ｂを設けることにより、このラビリンスシール１
０５に入り込んだすべり軸受１０４からの潤滑油や主軸
１０２の一端側からの異物をハウジング１０３の外部に
設けた図外の回収部に連通孔１０３ｂを介して流出させ
るようにしている。この場合、複数の環状溝１０３ａと
ともにラビリンスシール１０５を形成する主軸１０２の
連通孔１０３ｂと対向する部位には、主軸１０２の一端
側から他端側に向けて直径が漸次大きくなる第１テーパ
部１０２ｂおよびこの第１テーパ部１０２ｂと傾斜方向
を逆にした第２テーパ１０２ｃが設けてあり、遠心力を
受ける潤滑油や異物が連通孔１０３ｂに移動しやすくし
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記した従
来の主軸装置１０１では、すべり軸受１０４の潤滑油が
装置外部に漏洩したり、主軸１０２の一端側から異物が
装置内部に侵入したりするのを確実に阻止しようとする
と、主軸１０２およびハウジング１０３のラビリンスシ
ール構成部分をいずれも複雑な形状にする必要があり、
その分だけ製作コストが高くなってしまうという問題が
ある。

【０００５】加えて、主軸１０２およびハウジング１０
３のラビリンスシール構成部分を複雑化した場合には、
主軸１０２の軸端部としての小径部１０２ａの長さ（す
べり軸受１０４から軸端までの距離）を設計の都合上長
くせざるを得ないことから、主軸の剛性が低下してしま
うという問題を有しており、これらの問題を解決するこ
とが従来の課題であった。

【０００６】

【発明の目的】本発明は、上記した従来の課題に着目し
てなされたもので、すべり軸受から漏洩する流体（すべ
り軸受が油軸受である場合には油）の装置外部への流出
および異物の装置内部への侵入を確実に防止したうえ
で、製作コストの低減および主軸の剛性向上を実現する
主軸装置を提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係わ
る発明は、主軸と、前記主軸を収容するハウジングと、
前記ハウジングに設けられて前記主軸を非接触状態でラ
ジアル方向に支持するすべり軸受を備えた主軸装置にお
いて、前記主軸のすべり軸受と相対する部位よりも軸端
寄りの部位に、前記主軸を圧縮気体により非接触状態で
スラスト方向に支持する気体スラスト軸受を設け、前記
気体スラスト軸受から主軸とハウジングとの間を通して
当該主軸の軸端および前記すべり軸受に向けて圧縮気体
を流出させる構成としたことを特徴としており、この主
軸装置の構成を従来の課題を解決するための手段として
いる。

【０００８】また、本発明の請求項２に係わる発明は、
主軸と、前記主軸を収容するハウジングと、前記ハウジ
ングに設けられて前記主軸を非接触状態でラジアル方向
に支持するすべり軸受を備えた主軸装置において、前記
主軸のすべり軸受と相対する部位よりも軸端寄りの部位
に、前記主軸の軸端側を向く軸端側受圧面および前記す
べり軸受側を向く軸受側受圧面を有する受圧部を前記主
軸と同心状に設けると共に、前記ハウジングに、圧縮気
体供給源から供給される圧縮気体を前記受圧部の軸端側
受圧面および軸受側受圧面に対して軸方向に吹き付ける
軸端側噴射口およびすべり軸受側噴射口を設けて、前記
主軸を圧縮気体により非接触状態でスラスト方向に支持
する気体スラスト軸受を形成し、前記主軸とハウジング
との間に、前記気体スラスト軸受から主軸の軸端および
前記すべり軸受に向けて圧縮気体をそれぞれ流出させる
軸端側流出路およびすべり軸受側流出路を設けた構成と
したことを特徴としており、この主軸装置の構成を従来
の課題を解決するための手段としている。

【０００９】さらに、本発明の請求項３に係わる主軸装
置は、すべり軸受側流出路をハウジングに設けた圧縮気
体回収路と連通させた構成とし、本発明の請求項４に係
わる主軸装置は、ハウジングに気体スラスト軸受から圧
縮気体を外部に排出する排出路を設けた構成とし、本発
明の請求項５に係わる主軸装置は、受圧部を主軸と同心
状に形成した環状をなす突起部とし、軸端側受圧面およ
び軸受側受圧面を前記主軸に対して直交する前記突起部
の両端面とした構成とし、本発明の請求項６に係わる主
軸装置は、ハウジングの前記軸端側受圧面および軸受側
受圧面と相対する対向面に、軸端側噴射口およびすべり
軸受側噴射口から噴出する圧縮気体を主軸の円周方向に
流す環状溝をそれぞれ設けた構成としている。

【００１０】さらにまた、本発明の請求項７に係わる主
軸装置において、ハウジングの軸端側噴射口およびすべ
り軸受側噴射口よりも主軸に近い部位に、受圧部の軸端
側受圧面および軸受側受圧面に対して圧縮気体供給源か
ら供給される圧縮気体を軸方向に吹き付ける軸端側補助
噴射口およびすべり軸受側補助噴射口を設け、前記軸端
側補助噴射口およびすべり軸受側補助噴射口から噴出す
る圧縮気体の圧力を前記軸端側噴射口およびすべり軸受
側噴射口から噴出する圧縮気体の圧力よりも低くした構
成とし、本発明の請求項８に係わる主軸装置では、軸端
側補助噴射口およびすべり軸受側補助噴射口の各々の口
径を軸端側噴射口およびすべり軸受側噴射口の各々の口
径よりも小さくして、前記軸端側補助噴射口およびすべ
り軸受側補助噴射口から噴出する圧縮気体の圧力を前記
軸端側噴射口およびすべり軸受側噴射口から噴出する圧
縮気体の圧力よりも低くした構成とし、本発明の請求項
９に係わる主軸装置では、ハウジングの前記軸端側受圧
面および軸受側受圧面と相対する対向面に、軸端側補助
噴射口およびすべり軸受側補助噴射口から噴出する圧縮
気体を円周方向に流す環状補助溝をそれぞれ設け、前記
環状補助溝と受圧部との間の空間容積を、軸端側噴射口
およびすべり軸受側噴射口から噴出する圧縮気体を主軸
の円周方向に流す環状溝と受圧部との間の空間容積より
も広くして、前記軸端側補助噴射口およびすべり軸受側
補助噴射口から噴出する圧縮気体の圧力を前記軸端側噴
射口およびすべり軸受側噴射口から噴出する圧縮気体の
圧力よりも低くした構成としている。

【００１１】さらにまた、本発明の請求項１０に係わる
主軸装置は、ハウジングの前記軸端側受圧面および軸受
側受圧面と相対する対向面に、環状溝および環状補助溝
の間にそれぞれ位置して気体スラスト軸受の外部に圧縮
気体を排出する環状排出溝を設けた構成としている。

【００１２】

【発明の作用】本発明の請求項１に係わる主軸装置にお
いて、気体スラスト軸受から主軸とハウジングとの間を
通してすべり軸受に向けて流れる圧縮気体は、すべり軸
受から漏洩する流体（すべり軸受が油軸受である場合に
は油）が主軸の軸端側へ流れるのを妨げ、一方、気体ス
ラスト軸受から主軸とハウジングとの間を通して主軸の
軸端に向けて流れる圧縮気体は、主軸の軸端から異物が
侵入するのを妨げることから、すべり軸受から漏洩する
流体の装置外部への流出および異物の装置内部への侵入
が確実に阻止されることとなる。

【００１３】つまり、気体スラスト軸受がシール機能を
合せ持つことから、シール構造が簡単なものとなるう
え、スラスト軸受およびラビリンスシールなどのシール
機構を個々に設ける場合と比較して、すべり軸受から軸
端までの距離が短くなり、したがって、製作コストの低
減および主軸剛性の向上が図られることとなる。

【００１４】本発明の請求項２に係わる主軸装置におい
て、圧縮気体供給源から供給された圧縮気体は、気体ス
ラスト軸受の軸端側噴射口およびすべり軸受側噴射口を
介して受圧部の軸端側受圧面および軸受側受圧面に対し
て軸方向（軸方向の成分をもっていれば、斜めでも可）
にそれぞれ吹き付けられ、主軸をスラスト方向に支持し
つつ軸受側流出路およびすべり軸端側流出路を通して主
軸の軸端およびすべり軸受に向けて流れるので、請求項
１に係わる主軸装置と同様に、すべり軸受から漏洩する
流体の装置外部への流出および異物の装置内部への侵入
が確実に阻止されることとなり、この際、シール構造が
簡単なものとなるのに加えて、すべり軸受から軸端まで
の距離が短くなって、製作コストの低減および主軸剛性
の向上が図られることとなる。

【００１５】本発明の請求項３に係わる主軸装置におい
て、気体スラスト軸受からすべり軸受側流出路を通して
すべり軸受に向けて流れる圧縮気体は、すべり軸受から
漏洩する流体が主軸の軸端側へ流れるのを妨げつつ、こ
のすべり軸受から漏洩した流体とともに圧縮気体回収路
に流れ込むので、すべり軸受から漏洩する流体が主軸と
ハウジングとの間から装置外部へ流出することがより一
層確実に阻止されることとなり、本発明の請求項４に係
わる主軸装置では、軸端側噴射口およびすべり軸受側噴
射口を介して供給された圧縮気体が、排出路を通して気
体スラスト軸受から外部（遠心方向）に排出されるの
で、軸受機能に支障を来さずに気体スラスト軸受におけ
る圧力の上昇のし過ぎが回避されることとなる。

【００１６】本発明の請求項５に係わる主軸装置では、
主軸に対して直交する受圧部としての突起部の両端面に
対して、軸端側噴射口およびすべり軸受側噴射口から圧
縮気体が軸方向に吹き付けられると、受圧部において方
向が逆向きで大きさが同じ軸方向速度成分が効率よく生
じることとなって、主軸は軸方向にがたつきなく支持さ
れることとなり、本発明の請求項６に係わる主軸装置に
おいて、軸端側噴射口およびすべり軸受側噴射口から噴
出した圧縮気体は、環状溝に沿って主軸の円周方向に流
れることから、受圧部の軸端側受圧面および軸受側受圧
面と、ハウジングにおける軸端側受圧面および軸受側受
圧面に相対する対向面との間の圧力分布が円周方向に均
一となり、その結果、主軸は気体スラスト軸受に対して
傾くことなく支持されることとなる。

【００１７】本発明の請求項７に係わる主軸装置では、
軸端側噴射口およびすべり軸受側噴射口から圧縮気体を
受圧部の軸端側受圧面および軸受側受圧面に吹き付ける
と、主軸はスラスト方向に支持されることとなり、この
状態で、軸端側補助噴射口およびすべり軸受側補助噴射
口から上記圧縮気体よりも低圧の圧縮気体を受圧部の軸
端側受圧面および軸受側受圧面に吹き付けると、軸端側
補助噴射口およびすべり軸受側補助噴射口が軸端側噴射
口およびすべり軸受側噴射口よりも主軸に近い部位に位
置している関係上、低圧の圧縮気体は、軸受側流出路お
よびすべり軸端側流出路を通して主軸の軸端およびすべ
り軸受に向けて流れて、すべり軸受から漏洩する流体の
装置外部への流出および異物の装置内部への侵入を阻止
することとなり、このように、軸端側噴射口およびすべ
り軸受側噴射口から噴出する圧縮気体を軸受用として用
い、軸端側補助噴射口およびすべり軸受側補助噴射口か
ら噴出する圧縮気体をシール用として用いることによ
り、スラスト軸受機能およびシール機能がいずれも充実
したものとなる。

【００１８】本発明の請求項８に係わる主軸装置では、
軸端側補助噴射口およびすべり軸受側補助噴射口から噴
出する圧縮気体の圧力が簡単に下がることとなり、本発
明の請求項９に係わる主軸装置では、軸端側補助噴射口
およびすべり軸受側補助噴射口から噴出する圧縮気体の
圧力が簡単に下がるうえ、環状補助溝と受圧部との間の
空間容積が環状溝と受圧部との間の空間容積よりも広い
分だけ、圧縮気体の流量が増すこととなり、シール機能
がさらに向上することとなる。

【００１９】本発明の請求項１０に係わる主軸装置で
は、環状排出溝で仕切られた環状溝側の圧力および環状
補助溝側の圧力が互いに影響を及ぼし合わないため、ス
ラスト軸受機能およびシール機能がいずれも向上するこ
ととなる。

【００２０】

【発明の効果】本発明の請求項１および２に係わる主軸
装置では、上記した構成としたため、シール構造を複雑
にしなくても、また、すべり軸受から軸端までの距離を
長くしなくても、すべり軸受から漏洩する流体の装置外
部への流出および異物の装置内部への侵入を確実に防ぐ
ことができるので、製作コストの低減および主軸剛性の
向上を実現することが可能であるという非常に優れた効
果がもたらされる。

【００２１】また、本発明の請求項３に係わる主軸装置
では、請求項１および２に係わる主軸装置と同様の効果
が得られるのに加えて、気体スラスト軸受からすべり軸
受に向けて流れる圧縮気体が、このすべり軸受から漏洩
する流体とともに圧縮気体回収路に流れ込むので、すべ
り軸受から漏洩する流体の装置外部への流出をより一層
確実に防ぐことが可能であり、本発明の請求項４に係わ
る主軸装置では、圧縮気体が排出路を通して気体スラス
ト軸受から外部に排出されるため、スラスト軸受機能に
影響を及ぼすことなく気体スラスト軸受の圧力が必要以
上に高くなるのを抑えることができるという非常に優れ
た効果がもたらされる。

【００２２】さらに、本発明の請求項５に係わる主軸装
置では、受圧部に大きさな軸方向速度成分を付与するこ
とができるので、主軸を軸方向にがたつきなく支持する
ことが可能であり、本発明の請求項６に係わる主軸装置
では、受圧部の軸端側受圧面および軸受側受圧面と、ハ
ウジングにおける軸端側受圧面および軸受側受圧面に相
対する対向面との間の圧力分布を円周方向に均一にする
ことができるため、主軸を気体スラスト軸受に対して傾
くことなく支持することが可能であるという非常に優れ
た効果がもたらされる。

【００２３】さらにまた、本発明の請求項７に係わる主
軸装置では、請求項１および２に係わる主軸装置と同様
の効果が得られるうえ、軸端側噴射口およびすべり軸受
側噴射口から噴出する圧縮気体が主軸をスラスト方向に
支持し、そして、軸端側補助噴射口およびすべり軸受側
補助噴射口から噴出する圧縮気体がすべり軸受から漏洩
する流体の装置外部への流出および異物の装置内部への
侵入を防ぐので、スラスト軸受機能およびシール機能を
いずれも向上させることが可能であるという非常に優れ
た効果がもたらされる。

【００２４】さらにまた、本発明の請求項８に係わる主
軸装置では、簡単な構造で軸端側補助噴射口およびすべ
り軸受側補助噴射口から噴出する圧縮気体の圧力を下げ
ることができ、本発明の請求項９に係わる主軸装置で
は、請求項８に係わる主軸装置と同じ効果が得られるう
え、すべり軸受から漏洩する流体の装置外部への流出お
よび異物の装置内部への侵入を防ぐ圧縮気体の流量を増
やせることから、シール機能のより一層の向上を実現で
き、本発明の請求項１０に係わる主軸装置では、環状排
出溝で仕切られた環状溝側の圧力および環状補助溝側の
圧力が互いに干渉し合うのを防ぐことができるので、ス
ラスト軸受機能およびシール機能をいずれも向上させる
ことが可能であるという非常に優れた効果がもたらされ
る。

【００２５】

【実施例】以下、本発明を図面に基づいて説明する。

【００２６】［第１実施例］図１は本発明の請求項１〜
６に係わる主軸装置の一実施例を示している。

【００２７】図１に示すように、この主軸装置１は、主
軸２と、この主軸２を収容するハウジング３と、ハウジ
ング３に設けられて主軸２を非接触状態でラジアル方向
に支持する油軸受（すべり軸受）４を備えていると共
に、主軸２の油軸受４と相対する部位よりも軸端２ａ寄
りの部位（図示左端寄りの部位）に、空気スラスト軸受
（気体スラスト軸受）１０を備えている。

【００２８】この空気スラスト軸受１０は、主軸２に同
心状に設けられて軸端側受圧面および軸受側受圧面とし
ての端面１１ａ，１１ｂを当該主軸２に直交させた環状
突起部（受圧部）１１と、ハウジング３に設けられて圧
縮気体供給源Ｐと供給路５Ａ，５Ｂを介して各々連通し
かつ環状突起部１１の両端面１１ａ，１１ｂとそれぞれ
対向する軸端側噴射口１２Ａおよび油軸受側噴射口１２
Ｂと、ハウジング３における環状突起部１１の両端面１
１ａ，１１ｂに相対する対向面３ａ，３ｂに円周方向に
沿ってそれぞれ設けられかつ軸端側噴射口１２Ａおよび
油軸受側噴射口１２Ｂと連通する環状溝１３Ａ，１３Ｂ
を具備しており、供給路５Ａ，５Ｂを介して供給される
圧縮空気（圧縮気体）を軸端側噴射口１２Ａおよび油軸
受側噴射口１２Ｂから環状突起部１１の両端面１１ａ，
１１ｂに対して軸方向に吹き付けると共に、環状溝１３
Ａ，１３Ｂに沿って主軸２の円周方向に流して、主軸２
を圧縮空気により非接触状態でスラスト方向に支持する
ようになっている。

【００２９】この場合、主軸２とハウジング３との間に
は、空気スラスト軸受１０から主軸２の軸端２ａおよび
油軸受４に向けて圧縮空気をそれぞれ流出させる軸端側
流出路６Ａおよび油軸受側流出路６Ｂが設けてあると共
に、油軸受４と空気スラスト軸受１０との間には、油軸
受側流出路６Ｂおよび図外の圧縮空気回収部の双方と連
通しかつ油軸受４の潤滑油および空気スラスト軸受１０
の圧縮空気よりも低圧に保たれた圧縮空気回収路７が設
けてあり、一方、ハウジング３における空気スラスト軸
受１０の遠心方向に位置する部位には、空気スラスト軸
受１０に供給された圧縮空気を装置外部に排出する排出
路８が設けてある。

【００３０】この主軸装置１において、圧縮気体供給源
Ｐから供給路５Ａ，５Ｂを介して供給された圧縮空気
が、空気スラスト軸受１０の軸端側噴射口１２Ａおよび
油軸受側噴射口１２Ｂから環状突起部１１の両端面１１
ａ，１１ｂに対して軸方向に吹き付けられると共に、環
状溝１３Ａ，１３Ｂに沿って主軸２の円周方向に流れる
と、環状突起部１１において方向が逆向きで大きさが同
じ軸方向速度成分が生じるので、すなわち、環状突起部
１１が両側から押圧されるので、主軸２はこの空気スラ
スト軸受１０によりスラスト方向に支持されることとな
る。

【００３１】このとき、環状突起部１１の両端面１１
ａ，１１ｂは、主軸２に対して直交しているので、環状
突起部１１に圧縮空気が軸方向に吹き付けられると、大
きな軸方向速度成分が効率よく生じることとなって、主
軸２は軸方向にがたつきなく支持されることとなり、ま
た、軸端側噴射口１２Ａおよび油軸受側噴射口１２Ｂか
ら噴出した圧縮空気は、環状溝１３Ａ，１３Ｂに沿って
主軸２の円周方向に流れるため、環状突起部１１の両端
面１１ａ，１１ｂと、ハウジング３におけるこれらの端
面１１ａ，１１ｂに相対する対向面３ａ，３ｂとの間の
圧力分布が円周方向に均一となることから、主軸２は空
気スラスト軸受１０に対して傾くことなく支持されるこ
ととなる。

【００３２】そして、環状溝１３Ａ，１３Ｂに沿って主
軸２の円周方向に流れた圧縮空気は、ハウジング３と環
状突起部１１との間の僅かな隙間を通って空気スラスト
軸受１０の遠心方向および中心方向に流れ、遠心方向に
流れた圧縮空気は、排出路８を通して装置外部に排出さ
れるので、軸受機能に支障を来さずに空気スラスト軸受
１０の圧力が必要以上に高くなるのが抑えられることと
なる。

【００３３】一方、中心方向に流れた圧縮空気は、軸端
側流出路６Ａおよび油軸受側流出路６Ｂを通して主軸２
の軸端２ａおよび油軸受４に向けて流れ、主軸２の軸端
２ａに向けて流れた圧縮空気が異物の装置内部への侵入
を妨げ、油軸受４に向けて流れた圧縮空気が油軸受４か
ら漏洩する潤滑油の装置外部への流出を妨げることか
ら、異物の装置内部への侵入および油軸受４から漏洩す
る潤滑油の装置外部への流出が確実に阻止されることと
なり、この際、空気スラスト軸受１０から油軸受側流出
路６Ｂを通して油軸受４に向けて流れる圧縮空気は、油
軸受４からの潤滑油が主軸２の軸端２ａ側へ流れるのを
妨げつつ、この潤滑油とともに圧縮空気回収路７に流れ
込むので、潤滑油の装置外部への流出がより一層確実に
阻止されることとなる。

【００３４】したがって、上記主軸装置１では、空気ス
ラスト軸受１０が軸受機能とともにシール機能を合せ持
っているため、シール構造が極めて簡単なものとなるう
え、従来のようにスラスト軸受およびラビリンスシール
などのシール機構を個別に設ける場合と比べて、油軸受
４から主軸２の軸端２ａまでの距離が短くなり、その結
果、製作コストの低減および主軸剛性の大幅な向上が図
られることとなる。

【００３５】［第２実施例］図２は本発明の請求項１〜
７に係わる主軸装置の一実施例を示している。

【００３６】図２に示すように、この実施例に係わる主
軸装置２１が第１実施例における主軸装置１と相違する
ところは、ハウジング３の軸端側噴射口１２Ａおよび油
軸受側噴射口１２Ｂよりも主軸２に近い部位に、圧縮気
体供給源Ｐと供給路２５Ａ，２５Ｂを介して各々連通し
て環状突起部１１の両端面１１ａ，１１ｂに対して圧縮
気体供給源Ｐから供給される圧縮空気を軸方向に吹き付
ける軸端側補助噴射口２２Ａおよび油軸受側補助噴射口
２２Ｂを設けると共に、ハウジング３の対向面３ａ，３
ｂに、軸端側補助噴射口２２Ａおよび油軸受側補助噴射
口２２Ｂから噴出する圧縮空気を円周方向に流す環状補
助溝２３Ａ，２３Ｂをそれぞれ設けて、空気スラスト軸
受２０を構成し、軸端側補助噴射口２２Ａおよび油軸受
側補助噴射口２２Ｂから噴出する圧縮空気の圧力を軸端
側噴射口１２Ａおよび油軸受側噴射口１２Ｂから噴出す
る圧縮空気の圧力よりも低く設定した点にあり、他の構
成は第１実施例における主軸装置１と同じである。

【００３７】この主軸装置２１では、圧縮気体供給源Ｐ
から供給路５Ａ，５Ｂを介して供給された圧縮空気が、
空気スラスト軸受２０の軸端側噴射口１２Ａおよび油軸
受側噴射口１２Ｂから環状突起部１１の両端面１１ａ，
１１ｂに対して軸方向に吹き付けられると共に、環状溝
１３Ａ，１３Ｂに沿って主軸２の円周方向に流れると、
主軸２は空気スラスト軸受２０によりスラスト方向に支
持されることとなる。

【００３８】この間、軸端側補助噴射口２２Ａおよび油
軸受側補助噴射口２２Ｂから上記圧縮空気よりも低圧と
した圧縮空気が、環状突起部１１の両端面１１ａ，１１
ｂに対して軸方向に吹き付けられると共に、環状補助溝
２３Ａ，２３Ｂに沿って主軸２の円周方向に流れると、
軸端側補助噴射口２２Ａおよび油軸受側補助噴射口２２
Ｂが軸端側噴射口１２Ａおよび油軸受側噴射口１２Ｂよ
りも主軸２に近い部位に位置しているため、低圧の圧縮
空気は、ハウジング３と環状突起部１１との間の僅かな
隙間を通って空気スラスト軸受２０の中心方向に流れ
て、軸端側流出路６Ａおよび油軸受側流出路６Ｂを通し
て主軸２の軸端２ａおよび油軸受４に向けて流れること
から、異物の装置内部への侵入および油軸受４から漏洩
する潤滑油の装置外部への流出が確実に阻止されること
となる。

【００３９】つまり、この主軸装置２１では、第１実施
例における主軸装置１と同様に、空気スラスト軸受２０
が軸受機能とともにシール機能を合せ持っていることか
ら、製作コストの低減および主軸剛性の飛躍的な向上が
図られることとなるうえ、上記のように、軸端側噴射口
１２Ａおよび油軸受側噴射口１２Ｂから噴出する圧縮空
気を軸受用として用い、軸端側補助噴射口２２Ａおよび
油軸受側補助噴射口２２Ｂから噴出する圧縮気体をシー
ル用として用いるので、スラスト軸受機能およびシール
機能がいずれも効率のよいものとなる。

【００４０】［第３実施例］図３は本発明の請求項１〜
８に係わる主軸装置の一実施例を示している。

【００４１】図３に示すように、この実施例に係わる主
軸装置３１では、空気スラスト軸受３０を構成する軸端
側補助噴射口３２Ａおよび油軸受側補助噴射口３２Ｂの
各々の口径を軸端側噴射口１２Ａおよび油軸受側噴射口
１２Ｂの各々の口径よりも小さくして、軸端側補助噴射
口３２Ａおよび油軸受側補助噴射口３２Ｂから噴出する
圧縮空気の圧力を軸端側噴射口１２Ａおよび油軸受側噴
射口１２Ｂから噴出する圧縮空気の圧力よりも低くする
ようにしており、他の構成は第２実施例における主軸装
置２１と同じである。

【００４２】つまり、この主軸装置３１では、第２実施
例における主軸装置２１と同じく、製作コストの上昇お
よび主軸２の剛性低下を招くことなく、異物の装置内部
への侵入および油軸受４から漏洩する潤滑油の装置外部
への流出が確実に阻止されるうえ、簡単な構造で軸端側
補助噴射口３２Ａおよび油軸受側補助噴射口３２Ｂから
噴出する圧縮空気の圧力を下げることが可能となる。

【００４３】［第４実施例］図４は本発明の請求項１〜
７，９に係わる主軸装置の一実施例を示しており、図４
に示すように、この主軸装置４１では、空気スラスト軸
受４０を構成する環状補助溝２３Ａ，２３Ｂと環状突起
部１１との間の空間容積Ｓ２を、環状溝１３Ａ，１３Ｂ
と環状突起部１１との間の空間容積Ｓ１よりも広くし
て、軸端側補助噴射口２２Ａおよび油軸受側補助噴射口
２２Ｂから噴出する圧縮空気の圧力を軸端側噴射口１２
Ａおよび油軸受側噴射口１２Ｂから噴出する圧縮空気の
圧力よりも低くしており、他の構成は、第２実施例によ
る主軸装置２１と同じである。

【００４４】したがって、この主軸装置４１では、第２
実施例における主軸装置２１と同じく、異物の装置内部
への侵入および油軸受４から漏洩する潤滑油の装置外部
への流出を確実に阻止したうえで、製作コストの低減お
よび主軸剛性の著しい向上が図られるうえ、環状補助溝
２３Ａ，２３Ｂと環状突起部１１との間の空間容積Ｓ２
が環状溝１３Ａ，１３Ｂと環状突起部１１との間の空間
容積Ｓ１よりも広い分、圧縮空気の流量が増すこととな
り、シール機能がさらに向上することとなる。

【００４５】［第５実施例］図５は本発明の請求項１〜
７，１０に係わる主軸装置の一実施例を示しており、図
５に示すように、この主軸装置５１が第２実施例におけ
る主軸装置２１と異なるところは、空気スラスト軸受５
０を構成するハウジング３の対向面３ａ，３ｂに、環状
溝１３Ａ，１３Ｂおよび環状補助溝２３Ａ，２３Ｂの間
にそれぞれ位置してハウジング３の外部と連通する環状
排出溝９Ａ，９Ｂを設けた点にあり、他の構成は、第２
実施例による主軸装置２１と同じである。

【００４６】この主軸装置５１において、第２実施例に
おける主軸装置２１と同様に、製作コストの上昇および
主軸２の剛性低下を招かずに、異物の装置内部への侵入
および油軸受４から漏洩する潤滑油の装置外部への流出
が確実に阻止され、加えて、環状排出溝９Ａ，９Ｂで仕
切られた環状溝１３Ａ，１３Ｂ側の圧力および環状補助
溝２３Ａ，２３Ｂ側の圧力が互いに影響を及ぼし合わな
いことから、スラスト軸受機能およびシール機能がいず
れも格段に向上することとなる。

【００４７】本発明に係わる主軸装置の詳細な構成は、
上記した第１〜第５実施例に限定されるものではなく、
他の構成として、例えば、受圧部としての環状突起部１
１の端面（軸端側受圧面および軸受側受圧面）をテーパ
面としてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる主軸装置の第１実施例を示す断
面説明図（ａ）および図１（ａ）におけるＡ−Ａ線位置
での断面説明図（ｂ）である。

【図２】本発明に係わる主軸装置の第２実施例を示す断
面説明図である。

【図３】本発明に係わる主軸装置の第３実施例を示す断
面説明図である。

【図４】本発明に係わる主軸装置の第４実施例を示す断
面説明図である。

【図５】本発明に係わる主軸装置の第５実施例を示す断
面説明図である。

【図６】従来の主軸装置を示す断面説明図である。

【符号の説明】

１，２１，３１，４１，５１， 主軸装置 ２ 主軸 ２ａ 軸端 ３ ハウジング ３ａ，３ｂ 対向面 ４ 油軸受（すべり軸受） ６Ａ 軸端側流出路 ６Ｂ 油軸受側流出路（すべり軸受側流出路） ７ 圧縮気体回収路 ８ 排出路 ９Ａ，９Ｂ 環状排出溝 １０，２０，３０，４０，５０ 空気スラスト軸受（気
体スラスト軸受） １１ 環状突起部 １１ａ 端面（軸端側受圧面） １１ｂ 端面（軸受側受圧面） １２Ａ 軸端側噴射口 １２Ｂ 油軸受側噴射口（すべり軸受側噴射口） １３Ａ，１３Ｂ 環状溝 ２２Ａ 軸端側補助噴射口 ２２Ｂ 油軸受側補助噴射口（すべり軸受側補助噴射
口） ２３Ａ，２３Ｂ環状補助溝 Ｐ 圧縮気体供給源 Ｓ１，Ｓ２ 空間容積

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大和田 優 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 (72)発明者 大 谷 利 一 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 (72)発明者 宮 原 克 敏 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 (72)発明者 太 田 稔 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 (72)発明者 和久田 学 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 主軸と、前記主軸を収容するハウジング
   と、前記ハウジングに設けられて前記主軸を非接触状態
   でラジアル方向に支持するすべり軸受を備えた主軸装置
   において、前記主軸のすべり軸受と相対する部位よりも
   軸端寄りの部位に、前記主軸を圧縮気体により非接触状
   態でスラスト方向に支持する気体スラスト軸受を設け、
   前記気体スラスト軸受から主軸とハウジングとの間を通
   して当該主軸の軸端および前記すべり軸受に向けて圧縮
   気体を流出させることを特徴とする主軸装置。
2. 【請求項２】 主軸と、前記主軸を収容するハウジング
   と、前記ハウジングに設けられて前記主軸を非接触状態
   でラジアル方向に支持するすべり軸受を備えた主軸装置
   において、前記主軸のすべり軸受と相対する部位よりも
   軸端寄りの部位に、前記主軸の軸端側を向く軸端側受圧
   面および前記すべり軸受側を向く軸受側受圧面を有する
   受圧部を前記主軸と同心状に設けると共に、前記ハウジ
   ングに、圧縮気体供給源から供給される圧縮気体を前記
   受圧部の軸端側受圧面および軸受側受圧面に対して軸方
   向に吹き付ける軸端側噴射口およびすべり軸受側噴射口
   を設けて、前記主軸を圧縮気体により非接触状態でスラ
   スト方向に支持する気体スラスト軸受を形成し、前記主
   軸とハウジングとの間に、前記気体スラスト軸受から主
   軸の軸端および前記すべり軸受に向けて圧縮気体をそれ
   ぞれ流出させる軸端側流出路およびすべり軸受側流出路
   を設けたことを特徴とする主軸装置。
3. 【請求項３】 すべり軸受側流出路をハウジングに設け
   た圧縮気体回収路と連通させた請求項２に記載の主軸装
   置。
4. 【請求項４】 ハウジングに気体スラスト軸受から圧縮
   気体を外部に排出する排出路を設けた請求項２または３
   に記載の主軸装置。
5. 【請求項５】 受圧部を主軸と同心状に形成した環状を
   なす突起部とし、軸端側受圧面および軸受側受圧面を前
   記主軸に対して直交する前記突起部の両端面とした請求
   項２ないし４のいずれかに記載の主軸装置。
6. 【請求項６】 ハウジングの前記軸端側受圧面および軸
   受側受圧面と相対する対向面に、軸端側噴射口およびす
   べり軸受側噴射口から噴出する圧縮気体を主軸の円周方
   向に流す環状溝をそれぞれ設けた請求項２ないし５のい
   ずれかに記載の主軸装置。
7. 【請求項７】 ハウジングの軸端側噴射口およびすべり
   軸受側噴射口よりも主軸に近い部位に、受圧部の軸端側
   受圧面および軸受側受圧面に対して圧縮気体供給源から
   供給される圧縮気体を軸方向に吹き付ける軸端側補助噴
   射口およびすべり軸受側補助噴射口を設け、前記軸端側
   補助噴射口およびすべり軸受側補助噴射口から噴出する
   圧縮気体の圧力を前記軸端側噴射口およびすべり軸受側
   噴射口から噴出する圧縮気体の圧力よりも低くした請求
   項２ないし６のいずれかに記載の主軸装置。
8. 【請求項８】 軸端側補助噴射口およびすべり軸受側補
   助噴射口の各々の口径を軸端側噴射口およびすべり軸受
   側噴射口の各々の口径よりも小さくして、前記軸端側補
   助噴射口およびすべり軸受側補助噴射口から噴出する圧
   縮気体の圧力を前記軸端側噴射口およびすべり軸受側噴
   射口から噴出する圧縮気体の圧力よりも低くした請求項
   ７に記載の主軸装置。
9. 【請求項９】 ハウジングの前記軸端側受圧面および軸
   受側受圧面と相対する対向面に、軸端側補助噴射口およ
   びすべり軸受側補助噴射口から噴出する圧縮気体を円周
   方向に流す環状補助溝をそれぞれ設け、前記環状補助溝
   と受圧部との間の空間容積を、軸端側噴射口およびすべ
   り軸受側噴射口から噴出する圧縮気体を主軸の円周方向
   に流す環状溝と受圧部との間の空間容積よりも広くし
   て、前記軸端側補助噴射口およびすべり軸受側補助噴射
   口から噴出する圧縮気体の圧力を前記軸端側噴射口およ
   びすべり軸受側噴射口から噴出する圧縮気体の圧力より
   も低くした請求項７に記載の主軸装置。
10. 【請求項１０】 ハウジングの前記軸端側受圧面および
    軸受側受圧面と相対する対向面に、環状溝および環状補
    助溝の間にそれぞれ位置して気体スラスト軸受の外部に
    圧縮気体を排出する環状排出溝を設けた請求項９に記載
    の主軸装置。