JPS60249724A - 静圧気体軸受装置 - Google Patents
静圧気体軸受装置Info
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- JPS60249724A JPS60249724A JP59104269A JP10426984A JPS60249724A JP S60249724 A JPS60249724 A JP S60249724A JP 59104269 A JP59104269 A JP 59104269A JP 10426984 A JP10426984 A JP 10426984A JP S60249724 A JPS60249724 A JP S60249724A
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C32/00—Bearings not otherwise provided for
- F16C32/06—Bearings not otherwise provided for with moving member supported by a fluid cushion formed, at least to a large extent, otherwise than by movement of the shaft, e.g. hydrostatic air-cushion bearings
- F16C32/0603—Bearings not otherwise provided for with moving member supported by a fluid cushion formed, at least to a large extent, otherwise than by movement of the shaft, e.g. hydrostatic air-cushion bearings supported by a gas cushion, e.g. an air cushion
-
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- F16C32/0622—Bearings not otherwise provided for with moving member supported by a fluid cushion formed, at least to a large extent, otherwise than by movement of the shaft, e.g. hydrostatic air-cushion bearings supported by a gas cushion, e.g. an air cushion the gas being supplied under pressure, e.g. aerostatic bearings via nozzles, restrictors
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- F16C32/0681—Construction or mounting aspects of hydrostatic bearings, for exclusively rotary movement, related to the direction of load
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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- F16C39/00—Relieving load on bearings
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- Constituent Portions Of Griding Lathes, Driving, Sensing And Control (AREA)
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- Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
イ１発明の目的
産１上衆別ｌ至肚
この発明は、極小内径研削用高速スピンドル、小径ドリ
リング用高速スピンドル等に利用され、加圧気体を回転
軸とハウジングとの間に送り込み、これによって回転軸
を支持するようにした静圧気体軸受装置に関するもので
ある。
リング用高速スピンドル等に利用され、加圧気体を回転
軸とハウジングとの間に送り込み、これによって回転軸
を支持するようにした静圧気体軸受装置に関するもので
ある。
従来夏技逝
第８図及び第９図は静圧気体軸受装置の従来例を示す。
第８図はエア・タービン駆動型の静圧気体軸受装置、第
９図はモータ駆動型の静圧気体軸受装置であり、ハウジ
ング（１）内に貫通配置した回転軸（２）をラジアル軸
受（３）及びスラスト軸受（４）にて回転自在に支持し
、当該回転軸（２）を羽根車（５）とエア・ノズル（６
）とからなるエア・タービン（７）、或いはステータ（
８）とロータ（９）とからなるモータ（１０）により回
転駆動させる構造になっている。
９図はモータ駆動型の静圧気体軸受装置であり、ハウジ
ング（１）内に貫通配置した回転軸（２）をラジアル軸
受（３）及びスラスト軸受（４）にて回転自在に支持し
、当該回転軸（２）を羽根車（５）とエア・ノズル（６
）とからなるエア・タービン（７）、或いはステータ（
８）とロータ（９）とからなるモータ（１０）により回
転駆動させる構造になっている。
前記ラジアル軸受（３）は、ハウジング（１）或いは当
該ハウジング（１）に圧入嵌合されたステータ（８）の
内径の軸方同数箇所に設けた多数のノズル孔（１１）と
、当該各ノズル孔（１１）に圧縮空気を供給する為のハ
ウジング（１）に形成された給気通路（１２）及び該給
気通路（１２）から分岐する給気孔（１３）からなって
おり、給気道路（１２）に供給された圧縮空気を給気孔
（ｉ３）及びノズル孔（１１）を介して回転軸（２）の
外径面に噴射させることにより、ハウジング（１）に対
して回転軸（２）をラジアル方向に静圧支持している。
該ハウジング（１）に圧入嵌合されたステータ（８）の
内径の軸方同数箇所に設けた多数のノズル孔（１１）と
、当該各ノズル孔（１１）に圧縮空気を供給する為のハ
ウジング（１）に形成された給気通路（１２）及び該給
気通路（１２）から分岐する給気孔（１３）からなって
おり、給気道路（１２）に供給された圧縮空気を給気孔
（ｉ３）及びノズル孔（１１）を介して回転軸（２）の
外径面に噴射させることにより、ハウジング（１）に対
して回転軸（２）をラジアル方向に静圧支持している。
また、スラスト軸受（４）は、回転軸（２）に設けられ
たフランジ（２ａ）の両端面に開口するようにハウジン
グ（１）及び該ハウジング（１）の端面にスペーサ（４
３）を介して取付けたスラスト板（１５）に設けた複数
のノズル孔（１４）と、当該各ノズル孔（１４）に圧縮
空気を供給する為のハウジング（１）の給気通路（１２
）及び該給気通路り１２）から分岐する給気孔（１６）
からなっており、給気通路（１２）に供給された圧縮空
気を給気孔（１６）及びノズル孔（１４）を介して回転
軸（２）のフランジ（２ａ）両端面に噴射させることに
より、ハウジング（１）に対して回転軸（２）をスラス
ト方向に静圧支持している。
たフランジ（２ａ）の両端面に開口するようにハウジン
グ（１）及び該ハウジング（１）の端面にスペーサ（４
３）を介して取付けたスラスト板（１５）に設けた複数
のノズル孔（１４）と、当該各ノズル孔（１４）に圧縮
空気を供給する為のハウジング（１）の給気通路（１２
）及び該給気通路り１２）から分岐する給気孔（１６）
からなっており、給気通路（１２）に供給された圧縮空
気を給気孔（１６）及びノズル孔（１４）を介して回転
軸（２）のフランジ（２ａ）両端面に噴射させることに
より、ハウジング（１）に対して回転軸（２）をスラス
ト方向に静圧支持している。
発１Ｄヒ解ｒ已。を立ヱ郵（灸団」１包ところで、この
種の静圧気体軸受装置に於いて高速化を考えると、回転
軸（２）に設けられたフランジ（２ａ）が空気抵抗等に
よる摩擦損失として大きく影響を及ぼす為、できるだけ
回転軸（２）のフランジ（２ａ）の径を小さくしたい。
種の静圧気体軸受装置に於いて高速化を考えると、回転
軸（２）に設けられたフランジ（２ａ）が空気抵抗等に
よる摩擦損失として大きく影響を及ぼす為、できるだけ
回転軸（２）のフランジ（２ａ）の径を小さくしたい。
しかし、回転軸（２）のフランジ（２ａ）の両側にノズ
ル孔（１４）を配置する形式のスラスト軸受（４）を採
用する従来の静圧気体軸受装置では、フランジ（２ａ）
は必須の構成であり、したがってスラスト軸受（４）の
径を小さくすることができず、高速化に対して摩擦損失
が大きく通さない。また、従来の静圧気体軸受装置では
、スラスト軸受（４）の軸受スキマをスペーサ（４３）
により設定している為、スペーサ（４３）の寸法精度を
厳しく規定する必要があり、製作が極めて困難である。
ル孔（１４）を配置する形式のスラスト軸受（４）を採
用する従来の静圧気体軸受装置では、フランジ（２ａ）
は必須の構成であり、したがってスラスト軸受（４）の
径を小さくすることができず、高速化に対して摩擦損失
が大きく通さない。また、従来の静圧気体軸受装置では
、スラスト軸受（４）の軸受スキマをスペーサ（４３）
により設定している為、スペーサ（４３）の寸法精度を
厳しく規定する必要があり、製作が極めて困難である。
口８発明の構成
° た の 一段。
この・発明は、回転軸をラジアル静圧気体軸受及びスラ
スト静圧気体軸受を介してハウジング回転自在に支持さ
せた静圧気体軸受装置に於いて、前記スラスト静圧気体
軸受を前記回転軸の軸に設け、かつ、回転軸を軸方向に
磁気吸引させるようにしたものである。
スト静圧気体軸受を介してハウジング回転自在に支持さ
せた静圧気体軸受装置に於いて、前記スラスト静圧気体
軸受を前記回転軸の軸に設け、かつ、回転軸を軸方向に
磁気吸引させるようにしたものである。
実施班
第１図はこの発明をエア・タービン駆動型の静圧気体軸
受装置に適用した実施例で、図面に於いて、（１７）は
ハウジング、（１８）はハウジング（１７）内に貫通配
置された回転軸、（１９）は回転軸（１８）を回転駆動
させるエア・タービン、（２０）はラジアル軸受、（２
１）はスラスト軸受である。
受装置に適用した実施例で、図面に於いて、（１７）は
ハウジング、（１８）はハウジング（１７）内に貫通配
置された回転軸、（１９）は回転軸（１８）を回転駆動
させるエア・タービン、（２０）はラジアル軸受、（２
１）はスラスト軸受である。
ハウジング（１７）には、一端面にスラスト板（２２）
及びスラスト押え板（２３）を取付けてあり、更に、コ
ンプレン号（図示せず）から圧縮空気が供給される給気
通路（２４）を軸方向に形成しである。
及びスラスト押え板（２３）を取付けてあり、更に、コ
ンプレン号（図示せず）から圧縮空気が供給される給気
通路（２４）を軸方向に形成しである。
エア・タービン（１９）は、回転軸（１８）の中央部（
１８ａ ）に羽根（２５）を取付けて形成した羽根車（
２６）と、当該羽根車（２６）の接線方向に圧縮空気を
吐出する複数のノズル孔（２７）を内径側に有する給気
通路（２８）をハウジング（１７）の半径方向に形成し
たエトノズル（２９）とで構成されている。
１８ａ ）に羽根（２５）を取付けて形成した羽根車（
２６）と、当該羽根車（２６）の接線方向に圧縮空気を
吐出する複数のノズル孔（２７）を内径側に有する給気
通路（２８）をハウジング（１７）の半径方向に形成し
たエトノズル（２９）とで構成されている。
ラジアル軸受（２０）は、ハウジング（１７）内径の軸
方同数箇所に設けた多数のノズル孔（３ｏ）と当該各ノ
ズル孔（３０）に圧縮空気を供給する為のハウジング（
１７）に設けられた給気通路（２４）及び該給気通路（
２４）の軸方同数箇所から分岐する給気孔（３１）から
なっている。
方同数箇所に設けた多数のノズル孔（３ｏ）と当該各ノ
ズル孔（３０）に圧縮空気を供給する為のハウジング（
１７）に設けられた給気通路（２４）及び該給気通路（
２４）の軸方同数箇所から分岐する給気孔（３１）から
なっている。
スラスト軸受（２１）は、回転軸（１８）の端面中央に
埋設した永久磁石（３２）と、該永久磁石（３２）と対
向してスラスト板（２２）中央に埋設した前記永久磁石
（３２）と異極の端部が対向する永久磁石（３３）と、
スラスト板（２２）の永久磁石（３３）の周囲に設けた
軸方向に延びる多数のノズル孔（３４）と、該ノズル孔
（３４）に圧縮空気を供給する為のハウジング（１７）
の給気通路（２４）及び該給気通路（２４）から分岐す
る給気孔（３６）並びにノズル孔（３４）の背面に周方
向に設けた環状溝（３５）からなっている。
埋設した永久磁石（３２）と、該永久磁石（３２）と対
向してスラスト板（２２）中央に埋設した前記永久磁石
（３２）と異極の端部が対向する永久磁石（３３）と、
スラスト板（２２）の永久磁石（３３）の周囲に設けた
軸方向に延びる多数のノズル孔（３４）と、該ノズル孔
（３４）に圧縮空気を供給する為のハウジング（１７）
の給気通路（２４）及び該給気通路（２４）から分岐す
る給気孔（３６）並びにノズル孔（３４）の背面に周方
向に設けた環状溝（３５）からなっている。
上記構造の静圧気体軸受は、使用時、コンプレッサから
給気道路（２４）へ圧縮空気を供給すると共に、エア・
タービン（１９）のエア・ノズル（２９）の給気通路（
２８）に供給された圧縮空気をノズル孔（２７）を介し
て羽根車（２６）の接線方向に向けて噴出させることに
より羽根車（２６）及び回転軸（１８）を回転させる。
給気道路（２４）へ圧縮空気を供給すると共に、エア・
タービン（１９）のエア・ノズル（２９）の給気通路（
２８）に供給された圧縮空気をノズル孔（２７）を介し
て羽根車（２６）の接線方向に向けて噴出させることに
より羽根車（２６）及び回転軸（１８）を回転させる。
すると給気道路（２４）に供給された圧縮空気は各給気
孔（３１）へ流れ込み、各ノズル孔（３０）から回転輪
（１８）の外径面に噴出してハウジング（１７）と回転
軸（１８）との間にラジアル軸受（２０）を構成し、ハ
ウジング（１７）に対して回転軸（１８）をラジアル方
向に静圧支持している。また、給気通路（２４）に供給
された圧縮空気は給気孔（３６）にも流れ込み、環状溝
（３５）を介してノズル孔（３４）から回転軸（１８）
の端面に噴出し、この圧縮空気による反発力と回転軸（
１８）及びスラスト板（２２）に対向埋設した永久磁石
（３２） （３３）による吸引力とのバランスによりハ
ウジング（１７）と回転軸（１８）との間にスラスト軸
受（２１）を構成し、ハウジング（１７）に対して回転
軸（１８）をスラスト方向に静圧支持している。
孔（３１）へ流れ込み、各ノズル孔（３０）から回転輪
（１８）の外径面に噴出してハウジング（１７）と回転
軸（１８）との間にラジアル軸受（２０）を構成し、ハ
ウジング（１７）に対して回転軸（１８）をラジアル方
向に静圧支持している。また、給気通路（２４）に供給
された圧縮空気は給気孔（３６）にも流れ込み、環状溝
（３５）を介してノズル孔（３４）から回転軸（１８）
の端面に噴出し、この圧縮空気による反発力と回転軸（
１８）及びスラスト板（２２）に対向埋設した永久磁石
（３２） （３３）による吸引力とのバランスによりハ
ウジング（１７）と回転軸（１８）との間にスラスト軸
受（２１）を構成し、ハウジング（１７）に対して回転
軸（１８）をスラスト方向に静圧支持している。
前述の実施例に於いて、スラスト軸受（２１）は、回転
軸（１８）の端面とスラスト板（２２）とに永久磁石（
３２） （３３）を対向埋設して回転軸（１８）を軸方
向に吸引するようにしているが、この例に限らず、第２
図に示すように、回転軸（１８）を磁性材料で製作し、
この回転軸（１８）の端面に対向してスラスト板（２２
）に永久磁石（３３）を埋設して回転軸（１８）を吸引
することも可能であり、また、第３図に示すように、ス
ラスト板（２２）を磁性材料で製作し、回転軸（１８）
の端面に永久磁石（３２）を埋設して回転軸（１８）を
吸引することも可能であり、更に、回転軸（１８）及び
スラトス板（２２）を異極に磁化して磁石を用いず回転
軸（１８）を吸引することも可能である。
軸（１８）の端面とスラスト板（２２）とに永久磁石（
３２） （３３）を対向埋設して回転軸（１８）を軸方
向に吸引するようにしているが、この例に限らず、第２
図に示すように、回転軸（１８）を磁性材料で製作し、
この回転軸（１８）の端面に対向してスラスト板（２２
）に永久磁石（３３）を埋設して回転軸（１８）を吸引
することも可能であり、また、第３図に示すように、ス
ラスト板（２２）を磁性材料で製作し、回転軸（１８）
の端面に永久磁石（３２）を埋設して回転軸（１８）を
吸引することも可能であり、更に、回転軸（１８）及び
スラトス板（２２）を異極に磁化して磁石を用いず回転
軸（１８）を吸引することも可能である。
また、この発明では回転軸（１日）が抜は出さないよう
に、例えば第４図及び第５図に示す如く、抜は出し防止
用ピン（３７）及び押え板（３８）をハウジング（１７
）に夫々設けてもよいし、軸受面にごみが付着しないよ
うに、例えば第６図に示す如く、スラスト板（２２）の
面より永久磁石を深く埋設させてスラスト板（２２）に
ごみ付着防止用ポケット（３９）を設けてもよい。
に、例えば第４図及び第５図に示す如く、抜は出し防止
用ピン（３７）及び押え板（３８）をハウジング（１７
）に夫々設けてもよいし、軸受面にごみが付着しないよ
うに、例えば第６図に示す如く、スラスト板（２２）の
面より永久磁石を深く埋設させてスラスト板（２２）に
ごみ付着防止用ポケット（３９）を設けてもよい。
尚、以上説明はエアータービン駆動型の静圧気体軸受装
置について述べたが、この発明はこれに限らず、例えば
第７図に示すようにモータ駆動型の静圧気体軸受装置に
も同様に適用し得ることが可能である。第７図の第１図
乃至第５図と同一符号は同一物を示し、相違するのはハ
ウジング（１７）に圧入嵌合したステータ（４０）と回
転軸（１８）に固定したロータ（４１）とからなるモー
タ（４２）で回転軸（１８）を回転駆動する点である。
置について述べたが、この発明はこれに限らず、例えば
第７図に示すようにモータ駆動型の静圧気体軸受装置に
も同様に適用し得ることが可能である。第７図の第１図
乃至第５図と同一符号は同一物を示し、相違するのはハ
ウジング（１７）に圧入嵌合したステータ（４０）と回
転軸（１８）に固定したロータ（４１）とからなるモー
タ（４２）で回転軸（１８）を回転駆動する点である。
ハ０発明の効果
この発明によれば、回転軸にフランジを設けなくても当
該回転軸をハウジングに対してスラスト方向に静圧支持
することができるから、フランジのアンバランスによる
悪影響がなくなって摩擦損失を大幅に減少し、かつ、軸
長が短くできて軸受系の共振周波数を上げることが可能
となる為、高速限界回転数を上げることができる。また
、軸中心に永久磁石を異極同士または磁石と磁性体とを
配して吸引させることにより心作用が生じる為、回転軸
を常に中心位置に保持しようとする機能が働き、動的回
転精度が向上する。更に、静圧ノズルによる反発力と磁
石による吸引力とのバランスにより軸受スキマを設定で
きるから、寸法精度の要求が緩和でき、製作が極めて容
易となる。
該回転軸をハウジングに対してスラスト方向に静圧支持
することができるから、フランジのアンバランスによる
悪影響がなくなって摩擦損失を大幅に減少し、かつ、軸
長が短くできて軸受系の共振周波数を上げることが可能
となる為、高速限界回転数を上げることができる。また
、軸中心に永久磁石を異極同士または磁石と磁性体とを
配して吸引させることにより心作用が生じる為、回転軸
を常に中心位置に保持しようとする機能が働き、動的回
転精度が向上する。更に、静圧ノズルによる反発力と磁
石による吸引力とのバランスにより軸受スキマを設定で
きるから、寸法精度の要求が緩和でき、製作が極めて容
易となる。
第１図はこの発明の静圧気体軸受装置の実施例を示す断
面図、第２図乃至第７図はこの発明の他の実施例を示す
断面図、第８図及び第９図は従来の静圧気体軸受装置を
示す断面図である。 （１７） −ハウジング、（１８） −回転軸、（１９
）−・−エア・タービン、（２０）、−ラジアル軸受、
（２１）・−スラスト軸受、（２２） −スラスト板、
（２４） −・給気通路、（２６）・−・羽根車、（２
９） −−−エア・ノズル、（３０）・−ノズル孔、（
３１） −給気孔、（３２） （３３）−永久磁石、（
３４） −ノズル孔、（３５）・−環状溝、（３６）
一連通孔、（３７）−・抜は出し防止用ピン、（３８）
−抜は出し防止用押え板、（３９）−・−ごみ付着防
止用ポケット、（４０） −・ステータ、（４１） −
ロータ、（４２） −モータ。 ＩＪＩＩ図 ＩＩｊ図 第２ｇＪ Ｔ＠３図 １１４図 酊５図 第６図
面図、第２図乃至第７図はこの発明の他の実施例を示す
断面図、第８図及び第９図は従来の静圧気体軸受装置を
示す断面図である。 （１７） −ハウジング、（１８） −回転軸、（１９
）−・−エア・タービン、（２０）、−ラジアル軸受、
（２１）・−スラスト軸受、（２２） −スラスト板、
（２４） −・給気通路、（２６）・−・羽根車、（２
９） −−−エア・ノズル、（３０）・−ノズル孔、（
３１） −給気孔、（３２） （３３）−永久磁石、（
３４） −ノズル孔、（３５）・−環状溝、（３６）
一連通孔、（３７）−・抜は出し防止用ピン、（３８）
−抜は出し防止用押え板、（３９）−・−ごみ付着防
止用ポケット、（４０） −・ステータ、（４１） −
ロータ、（４２） −モータ。 ＩＪＩＩ図 ＩＩｊ図 第２ｇＪ Ｔ＠３図 １１４図 酊５図 第６図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （１１回転軸をラジアル静圧気体軸受及びストラス静圧
気体軸受を介してハウジングに回転自在に支持させた静
圧気体軸受装置に於いて、前記スラスト静圧気体軸受を
前記回転軸の軸端に設け、かつ、回転軸を軸方向に磁気
吸引させたことを特徴とする静圧気体軸受装置。 （２） 回転軸を軸方向に磁気吸引させる為に、回転軸
及びスラスト板に異極の磁石を対向して埋設したことを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載の静圧気体軸受装
置。 （３）回転軸を軸方向に磁気膜４＋させる為に、回転軸
及びスラスト板を磁性材料で製作し７、この回転軸或い
はスラスト板の一方に磁石を埋設し、たことを特徴とす
る特許請求の範囲第１項記載の静圧気体軸受装置。 （４） 回転軸を軸方向に磁気吸引させる為に、回転軸
及びスラスト板を異極に磁化したことを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載の静圧気体軸受装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59104269A JPS60249724A (ja) | 1984-05-22 | 1984-05-22 | 静圧気体軸受装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59104269A JPS60249724A (ja) | 1984-05-22 | 1984-05-22 | 静圧気体軸受装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60249724A true JPS60249724A (ja) | 1985-12-10 |
Family
ID=14376202
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59104269A Pending JPS60249724A (ja) | 1984-05-22 | 1984-05-22 | 静圧気体軸受装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60249724A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013231471A (ja) * | 2012-04-27 | 2013-11-14 | Seikow Chemical Engineering & Machinery Ltd | 流体移送装置 |
| CN105149621A (zh) * | 2015-09-01 | 2015-12-16 | 上海大学 | 磁悬浮与人字槽动静压气体混合轴承支承的电主轴 |
| CN108496018A (zh) * | 2015-11-25 | 2018-09-04 | 日本精工株式会社 | 主轴装置 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPS496336A (ja) * | 1972-05-10 | 1974-01-21 | ||
| JPS4993747A (ja) * | 1972-10-04 | 1974-09-06 | ||
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-
1984
- 1984-05-22 JP JP59104269A patent/JPS60249724A/ja active Pending
Patent Citations (3)
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| EP3382223A4 (en) * | 2015-11-25 | 2018-11-07 | NSK Ltd. | Spindle device |
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