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JPH09295238A - Air spindle - Google Patents

Air spindle

Info

Publication number
JPH09295238A
JPH09295238A JP13274596A JP13274596A JPH09295238A JP H09295238 A JPH09295238 A JP H09295238A JP 13274596 A JP13274596 A JP 13274596A JP 13274596 A JP13274596 A JP 13274596A JP H09295238 A JPH09295238 A JP H09295238A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
air
turbine
rotor
rotating shaft
hollow portion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP13274596A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tsutomu Sato
勉 佐藤
Satoshi Hiyama
聡 檜山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Pentax Corp
Original Assignee
Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd filed Critical Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Priority to JP13274596A priority Critical patent/JPH09295238A/en
Publication of JPH09295238A publication Critical patent/JPH09295238A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Auxiliary Devices For Machine Tools (AREA)
  • Mounting Of Bearings Or Others (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】簡易な構造で、冷却効率が高いエアースピンド
ルを提供すること。 【解決手段】エアースピンドル1は、ローター2と、ハ
ウジング6とを有している。ローター2は、タービン3
と、中空の回転軸4と、連結部材51と、工具5とで構
成されている。ハウジング6は、タービン室71を画成
するハウジング本体7と、静圧パッド9を介して回転軸
4を回転可能に支持する支持部材8とで構成されてい
る。ハウジング本体7には、タービン室71に連通する
空気供給口72および空気排出口73が形成されてい
る。回転軸4の中空部41は、その基端が、タービン3
に形成された貫通孔32を介してタービン室71に連通
し、その先端が、連結部材51の内腔52および工具5
に形成された貫通孔53を介して、大気に開放してい
る。
(57) [Abstract] [PROBLEMS] To provide an air spindle having a simple structure and high cooling efficiency. An air spindle 1 has a rotor 2 and a housing 6. Rotor 2 is turbine 3
And a hollow rotating shaft 4, a connecting member 51, and a tool 5. The housing 6 includes a housing body 7 that defines a turbine chamber 71, and a support member 8 that rotatably supports the rotating shaft 4 via a static pressure pad 9. An air supply port 72 and an air discharge port 73 communicating with the turbine chamber 71 are formed in the housing body 7. The hollow portion 41 of the rotary shaft 4 has a base end that is the turbine 3
Is communicated with the turbine chamber 71 through a through hole 32 formed in the inner wall of the connecting member 51 and the tool 52.
It is open to the atmosphere through the through hole 53 formed in the.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、冷却機能を備えた
エアースピンドルに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an air spindle having a cooling function.

【0002】[0002]

【従来の技術】加圧空気を噴射してタービンを回転さ
せ、これによりローターおよびその端部に設置された切
削工具を回転させる構造のエアースピンドルが知られて
いる。
2. Description of the Related Art There is known an air spindle having a structure in which a turbine is rotated by injecting pressurized air to thereby rotate a rotor and a cutting tool installed at an end of the rotor.

【0003】この従来のエアースピンドルの構造を図3
に示す。同図に示すように、従来のエアースピンドル1
00は、タービン室101内に収納されたタービン10
3と、該タービン103に一端が連結された回転軸10
4と、該回転軸104の他端に連結された工具(切削・
研削工具)105とからなるローター102と、該ロー
ター102のタービン103および回転軸104の部分
を収納するハウジング106とを有し、ハウジング10
6に形成された空気供給口107から供給された加圧空
気(圧縮空気)をタービン103の羽根に高速で衝突さ
せることによりタービン103を回転駆動し、これによ
りローター102を回転させるものである。
The structure of this conventional air spindle is shown in FIG.
Shown in As shown in the figure, the conventional air spindle 1
00 is the turbine 10 housed in the turbine chamber 101.
3 and a rotating shaft 10 whose one end is connected to the turbine 103
4 and a tool (cutting / cutting) connected to the other end of the rotary shaft 104.
Grinding tool) 105 and a housing 106 that houses the turbine 103 and the rotating shaft 104 of the rotor 102.
The compressed air (compressed air) supplied from the air supply port 107 formed at 6 collides with the blades of the turbine 103 at high speed to rotationally drive the turbine 103 and thereby rotate the rotor 102.

【0004】この場合、回転軸104の外周には、静圧
パッド109が設置されており、回転軸104と静圧パ
ッド109とのわずかな間隙に空気を供給して薄い空気
層110を形成し、この空気層110が空気軸受けの作
用を生じるようになっている。
In this case, a static pressure pad 109 is installed on the outer circumference of the rotary shaft 104, and air is supplied to a slight gap between the rotary shaft 104 and the static pressure pad 109 to form a thin air layer 110. The air layer 110 acts as an air bearing.

【0005】このようなエアースピンドル100では、
ローター102の高速回転により回転軸104と静圧パ
ッド109との間に摩擦熱(空気の剪断熱)が発生す
る。この摩擦熱により回転軸104の温度が上昇する
と、回転軸104が膨張し、工具105による加工位置
がずれて加工精度が低下したり、場合によっては、回転
軸104の熱膨張によりローター102の回転が阻害さ
れたりすることがある。そのため、回転軸104を冷却
する機構が設けられている。
In such an air spindle 100,
Due to the high speed rotation of the rotor 102, frictional heat (air shearing insulation) is generated between the rotating shaft 104 and the static pressure pad 109. When the temperature of the rotary shaft 104 rises due to this frictional heat, the rotary shaft 104 expands, the machining position of the tool 105 shifts, and the machining accuracy decreases. In some cases, thermal expansion of the rotary shaft 104 causes the rotor 102 to rotate. May be disturbed. Therefore, a mechanism for cooling the rotating shaft 104 is provided.

【0006】この回転軸冷却機構は、主に、静圧パッド
109およびそれを支持する支持部材108の外周部の
全周を囲むように設置された外筒(エアージャケット)
111で構成され、この外筒111に形成された冷却用
空気供給口112から空気を外筒内に供給し、支持部材
108等を冷却した後、同じく外筒111に形成された
冷却用空気排出口113から排出するように構成されて
いる。
This rotary shaft cooling mechanism is mainly an outer cylinder (air jacket) installed so as to surround the entire circumference of the outer peripheral portion of the static pressure pad 109 and the supporting member 108 supporting it.
Air is supplied from the cooling air supply port 112 formed in the outer cylinder 111 into the outer cylinder to cool the support member 108 and the like, and then the cooling air exhaust formed in the outer cylinder 111 as well. It is configured to discharge from the outlet 113.

【0007】しかしながら、このような回転軸冷却機構
には、次のような欠点がある。まず第1に、タービン1
03を回転するための空気の供給系とは別個に、回転軸
冷却用の空気の供給系を設置しなければならず、構造の
複雑化、装置の大型化を招く。
However, such a rotating shaft cooling mechanism has the following drawbacks. First of all, turbine 1
It is necessary to install an air supply system for cooling the rotating shaft separately from the air supply system for rotating 03, which leads to a complicated structure and an increase in size of the apparatus.

【0008】第2に、この回転軸冷却機構は、回転軸1
04をその外側から冷却するものであるが、回転軸10
4に冷却用空気を直接接触させて冷却するのではなく、
支持部材108および静圧パッド109を介して冷却す
るため、冷却効率が低い。
Secondly, this rotary shaft cooling mechanism is provided with the rotary shaft 1
04 is cooled from the outside, but the rotating shaft 10
Instead of directly contacting 4 with cooling air,
Since cooling is performed via the support member 108 and the static pressure pad 109, the cooling efficiency is low.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、簡易
な構造で、冷却効率が高いエアースピンドルを提供する
ことにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an air spindle having a simple structure and high cooling efficiency.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】このような目的は、下記
(1)〜(7)の本発明により達成される。
This and other objects are achieved by the present invention which is defined below as (1) to (7).

【0011】(1) タービンと該タービンに連結され
た回転軸とを有するローターと、前記タービンを収納す
るタービン室を画成し、該タービン室に連通する空気供
給口および空気排出口が形成されたハウジングとを有
し、前記空気供給口より前記タービン室に供給される空
気により前記タービンを回転駆動し、前記ローターを回
転するエアースピンドルであって、タービン回転用の空
気の一部を利用して前記回転軸を冷却する冷却機構を備
えたことを特徴とするエアースピンドル。
(1) A rotor having a turbine and a rotating shaft connected to the turbine, and a turbine chamber for accommodating the turbine are defined, and an air supply port and an air discharge port communicating with the turbine chamber are formed. An air spindle for rotating the rotor by rotating the turbine by the air supplied to the turbine chamber from the air supply port, and utilizing a part of the air for rotating the turbine. An air spindle comprising a cooling mechanism for cooling the rotating shaft.

【0012】(2) タービンと該タービンに連結され
た中空の回転軸とを有するローターと、前記タービンを
収納するタービン室を画成し、該タービン室に連通する
空気供給口および空気排出口が形成されたハウジングと
を有し、前記空気供給口より前記タービン室に供給され
る空気により前記タービンを回転駆動し、前記ローター
を回転するエアースピンドルであって、タービン回転用
の空気の一部を前記回転軸の中空部に供給して前記回転
軸をその内側から冷却するよう構成した冷却機構を備え
たことを特徴とするエアースピンドル。
(2) A rotor having a turbine and a hollow rotating shaft connected to the turbine, a turbine chamber for accommodating the turbine, and an air supply port and an air discharge port communicating with the turbine chamber are defined. An air spindle that has a formed housing, rotates the turbine by the air supplied to the turbine chamber from the air supply port, and rotates the rotor. An air spindle comprising a cooling mechanism configured to supply the hollow portion of the rotating shaft to cool the rotating shaft from the inside.

【0013】(3) 前記回転軸の中空部の空気流入側
は、前記タービン室に連通している上記(2)に記載の
エアースピンドル。
(3) The air spindle according to the above (2), wherein an air inflow side of a hollow portion of the rotating shaft communicates with the turbine chamber.

【0014】(4) 前記回転軸の中空部の空気流出側
は、大気に開放している上記(2)または(3)に記載
のエアースピンドル。
(4) The air spindle according to (2) or (3), wherein the air outflow side of the hollow portion of the rotating shaft is open to the atmosphere.

【0015】(5) 前記回転軸の中空部の空気流入側
は、前記タービン室に連通し、前記回転軸の中空部の空
気流出側は、大気に開放し、前記タービン室と大気との
圧力差により前記中空部に空気が流通する上記(2)に
記載のエアースピンドル。
(5) The air inflow side of the hollow portion of the rotating shaft communicates with the turbine chamber, and the air outflow side of the hollow portion of the rotating shaft is open to the atmosphere, and the pressure between the turbine chamber and the atmosphere is increased. The air spindle according to (2) above, wherein air flows through the hollow portion due to a difference.

【0016】(6) 前記回転軸の中空部は、軸方向に
沿ってその内径が連続的または段階的に変化する部分を
有する上記(2)ないし(5)のいずれかに記載のエア
ースピンドル。
(6) The air spindle according to any one of (2) to (5), wherein the hollow portion of the rotary shaft has a portion whose inner diameter changes continuously or stepwise along the axial direction.

【0017】(7) 前記ローターの前記タービンと反
対側の端部に工具が設置されている上記(1)ないし
(6)のいずれかに記載のエアースピンドル。
(7) The air spindle according to any one of the above (1) to (6), wherein a tool is installed at an end of the rotor opposite to the turbine.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】以下、本発明のエアースピンドル
を添付図面に示す好適実施例について詳細に説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Preferred embodiments of the air spindle of the present invention shown in the accompanying drawings will be described in detail below.

【0019】図1は、本発明のエアースピンドルの第1
実施例を示す縦断面図である。なお、図1中の上側を
「基端」、下側を「先端」として説明する。
FIG. 1 shows a first air spindle according to the present invention.
It is a longitudinal section showing an example. Note that the upper side in FIG. 1 will be described as a “base end” and the lower side will be described as a “distal end”.

【0020】図1に示すように、本発明のエアースピン
ドル1は、ローター2と、ハウジング6と、ローター2
の少なくとも回転軸4を冷却する冷却機構とを有してい
る。以下、これらの構成について詳述する。
As shown in FIG. 1, the air spindle 1 of the present invention includes a rotor 2, a housing 6, and a rotor 2.
And a cooling mechanism for cooling at least the rotating shaft 4. Hereinafter, these configurations will be described in detail.

【0021】ローター2は、外周部に複数の羽根(翼)
31が放射状に形成されたタービン3と、このタービン
3の先端側に連結された中空の回転軸4と、回転軸4の
先端側に連結部材51を介して連結された工具(付属
物)5とで構成されている。
The rotor 2 has a plurality of blades on its outer periphery.
A turbine 3 in which 31 is radially formed, a hollow rotary shaft 4 connected to the tip side of the turbine 3, and a tool (accessory) 5 connected to the tip side of the rotary shaft 4 via a connecting member 51 It consists of and.

【0022】タービン3の中心部には、タービン3の先
端から基端まで貫通する貫通孔32が形成されており、
この貫通孔32は、回転軸4の中空部41と連通してい
る。従って、回転軸4の中空部41の基端(空気流入
側)は、貫通孔32を介して、後述するタービン室71
に連通している。
A through hole 32 is formed in the center of the turbine 3 so as to penetrate from the tip to the base of the turbine 3.
The through hole 32 communicates with the hollow portion 41 of the rotary shaft 4. Therefore, the base end (air inflow side) of the hollow portion 41 of the rotating shaft 4 is provided with the turbine chamber 71, which will be described later, via the through hole 32.
Is in communication with.

【0023】連結部材51は、リング状をなしており、
また、工具5の中心部には、工具5の先端から基端まで
貫通する貫通孔53が形成されている。従って、中空部
41の先端(空気流出側)は、連結部材51の内腔52
および貫通孔53を介して、大気に開放している。
The connecting member 51 has a ring shape,
Further, at the center of the tool 5, a through hole 53 that penetrates from the tip to the base end of the tool 5 is formed. Therefore, the distal end (air outflow side) of the hollow portion 41 has the inner cavity 52 of the connecting member 51.
And to the atmosphere via the through hole 53.

【0024】以上のような貫通孔32、中空部41、内
腔52および貫通孔53により、回転軸4を冷却するた
めの空気の流路(冷却機構)が構成される。
The through hole 32, the hollow portion 41, the inner cavity 52 and the through hole 53 as described above constitute an air flow path (cooling mechanism) for cooling the rotating shaft 4.

【0025】図1に示すように、回転軸4の中空部41
は、軸方向に沿ってその内径が連続的または段階的に変
化している。すなわち、少なくとも1つの段差部42を
有している。これにより、中空部41を流れる冷却用空
気との接触面積(冷却面積)が増大するとともに、空気
の流れ(特に、流れの状態や流速)に変化が生じ、より
高い冷却効率が得られる。
As shown in FIG. 1, the hollow portion 41 of the rotary shaft 4
Has its inner diameter continuously or stepwise changed along the axial direction. That is, it has at least one step portion 42. As a result, the contact area (cooling area) with the cooling air flowing through the hollow portion 41 increases, and the flow of air (particularly the flow state and flow velocity) changes, resulting in higher cooling efficiency.

【0026】なお、工具5は、切削、研削、研磨加工を
行うための工具であって、その先端部には、切削を行う
ためのバイト、切削を行うための砥石、研磨加工を行う
ための研磨パッドが装着されておりこの実施例では砥石
54が装着されている。
The tool 5 is a tool for cutting, grinding, and polishing, and its tip has a cutting tool for cutting, a grindstone for cutting, and polishing. A polishing pad is mounted, and in this embodiment, a grindstone 54 is mounted.

【0027】ハウジング6は、ハウジング本体7と、こ
のハウジング本体7の先端側に連結された筒状の支持部
材8とで構成されている。
The housing 6 is composed of a housing body 7 and a tubular support member 8 connected to the tip side of the housing body 7.

【0028】ハウジング本体7は、タービン7を収納す
るタービン室71を画成するもので、その先端側外周部
には、タービン室71に連通する空気供給口72が形成
されている。また、ハウジング本体7の基端部は、その
外径および内径が漸減するテーパ管状をなしており、こ
の部分の基端(頂部)には、タービン室71に連通する
空気排出口73が形成されている。
The housing body 7 defines a turbine chamber 71 in which the turbine 7 is housed, and an air supply port 72 communicating with the turbine chamber 71 is formed in the outer peripheral portion on the tip end side. The base end of the housing body 7 has a tapered tubular shape whose outer diameter and inner diameter gradually decrease, and an air discharge port 73 communicating with the turbine chamber 71 is formed at the base end (top) of this portion. ing.

【0029】空気供給口72は、その途中でハウジング
本体7の基端方向へ向けて屈曲し、タービン3の羽根
(翼)31の位置に臨んでいる。この空気供給口72に
は、空気供給源から加圧空気を移送するチューブ(いず
れも図示せず)が接続される。
The air supply port 72 is bent toward the base end of the housing body 7 in the middle of the air supply port 72 and faces the blades (blades) 31 of the turbine 3. To the air supply port 72, a tube (not shown) for transferring the pressurized air from the air supply source is connected.

【0030】支持部材8は、静圧パッド9を介してロー
ター2の回転軸4を回転可能に支持する部材である。支
持部材8の内側には、筒状の静圧パッド9が固定的に支
持されており、静圧パッド9の内側には、回転軸4が挿
入されている。
The support member 8 is a member that rotatably supports the rotary shaft 4 of the rotor 2 via a static pressure pad 9. A tubular static pressure pad 9 is fixedly supported inside the support member 8, and the rotary shaft 4 is inserted inside the static pressure pad 9.

【0031】この場合、回転軸4の外周面と静圧パッド
9の内周面との間には、わずかな間隙が形成され、支持
部材8および静圧パッド9を貫通して形成された管81
より空気を供給することにより、この間隙に薄い空気層
91が形成される。この空気層91が空気軸受けの作用
を生じ、回転軸4の円滑な回転が確保される。なお、回
転軸4の外周面と静圧パッド9の内周面との間に供給さ
れた空気は、支持部材8に形成された排気口82より排
気される。
In this case, a slight gap is formed between the outer peripheral surface of the rotary shaft 4 and the inner peripheral surface of the static pressure pad 9, and a pipe formed through the support member 8 and the static pressure pad 9. 81
By supplying more air, a thin air layer 91 is formed in this gap. This air layer 91 acts as an air bearing, and smooth rotation of the rotary shaft 4 is ensured. The air supplied between the outer peripheral surface of the rotary shaft 4 and the inner peripheral surface of the static pressure pad 9 is exhausted from an exhaust port 82 formed in the support member 8.

【0032】次に、エアースピンドル1の作用について
説明する。図1中の空気の流れを示す矢印で示すよう
に、空気供給口72より加圧空気(圧縮空気)を供給す
ると、この空気は、タービン3の羽根31に衝突してタ
ービン3を回転させ、これにより、ローター2が例えば
10000〜20000rpmで高速回転する。そして、
ローター2の先端部に設置された砥石54の回転によ
り、所定の被加工物に対し、切削、研削または研磨加工
がなされる。
Next, the operation of the air spindle 1 will be described. When pressurized air (compressed air) is supplied from the air supply port 72 as indicated by an arrow indicating the flow of air in FIG. 1, this air collides with the blades 31 of the turbine 3 to rotate the turbine 3, As a result, the rotor 2 rotates at high speed, for example, 10,000 to 20,000 rpm. And
By rotating the grindstone 54 installed at the tip of the rotor 2, a predetermined work piece is cut, ground or polished.

【0033】タービン3の羽根31に衝突した空気は、
タービン室71に導入された後、空気排出口73より排
出される。
The air that has collided with the blades 31 of the turbine 3 is
After being introduced into the turbine chamber 71, it is discharged from the air discharge port 73.

【0034】一方、管81を介して、回転軸4の外周面
と静圧パッド9の内周面との間の間隙に空気が供給さ
れ、この間隙に薄い空気層91が形成される。この空気
層91が空気軸受けの作用を生じ、回転軸4は、円滑に
回転する。この間隙には、回転軸4の高速回転により空
気層91の摩擦熱(剪断熱)が生じ、回転軸4の温度が
上昇する。そのため、後述するようにして回転軸4を冷
却する。
On the other hand, air is supplied to the gap between the outer peripheral surface of the rotary shaft 4 and the inner peripheral surface of the static pressure pad 9 through the pipe 81, and a thin air layer 91 is formed in this gap. The air layer 91 acts as an air bearing, and the rotary shaft 4 rotates smoothly. Friction heat (shear insulation) of the air layer 91 is generated in the gap due to the high speed rotation of the rotating shaft 4, and the temperature of the rotating shaft 4 rises. Therefore, the rotating shaft 4 is cooled as described later.

【0035】タービン室71内では、空気供給口72よ
り供給される空気により、その圧力が大気圧を超える圧
力(例えば、2〜6気圧程度)となる。このタービン室
71内の圧力と大気圧との圧力差により、タービン室7
1内に導入された空気の一部は、図1中の矢印で示すよ
うに、タービン3の中心部に形成された貫通孔32内に
流入し、さらに回転軸4の中空部41を先端方向へ向か
って流れ、その後、内腔52および貫通孔53を通過し
て大気へ放出される。
In the turbine chamber 71, the pressure of the air supplied from the air supply port 72 exceeds the atmospheric pressure (for example, about 2 to 6 atmospheric pressure). Due to the pressure difference between the pressure in the turbine chamber 71 and the atmospheric pressure, the turbine chamber 7
As shown by the arrow in FIG. 1, a part of the air introduced into the turbine 1 flows into the through hole 32 formed in the central portion of the turbine 3, and further the hollow portion 41 of the rotary shaft 4 is moved in the distal direction. Flow toward and then pass through lumen 52 and through hole 53 and are released to the atmosphere.

【0036】このような空気の流通により、回転軸4
は、その内側から直接冷却される。このように、回転軸
4を直接冷却すること、さらには、回転軸4は中空管状
をなし、熱容量の低い薄肉の壁部を有していることか
ら、図3に示す従来のエアースピンドル100に比べ、
冷却効率が高い。特に、タービン室71では、断熱膨張
が生じ、空気の温度が低下している(例えば、大気に比
べ5〜10℃程度低い)ため、中空部41を流れる空気
も同様に低温であり、よって、極めて高い冷却効果が得
られる。
Due to such air circulation, the rotating shaft 4
Are cooled directly from the inside. As described above, since the rotary shaft 4 is directly cooled, and further, the rotary shaft 4 has a hollow tubular shape and has a thin wall portion having a low heat capacity, the conventional air spindle 100 shown in FIG. compared,
High cooling efficiency. In particular, in the turbine chamber 71, adiabatic expansion occurs and the temperature of the air is lowered (for example, about 5 to 10 ° C. lower than the atmosphere), so the air flowing through the hollow portion 41 is also at a low temperature, and An extremely high cooling effect can be obtained.

【0037】また、エアースピンドル1では、従来のエ
アースピンドル100のように、タービン3の回転駆動
用の空気供給系の他に、回転軸4の冷却のための空気供
給系を別途設ける必要がなく、よって、その構成が簡素
であり、装置を小型化することができる。
Further, in the air spindle 1, unlike the conventional air spindle 100, it is not necessary to separately provide an air supply system for cooling the rotary shaft 4 in addition to the air supply system for rotationally driving the turbine 3. Therefore, the configuration is simple and the device can be downsized.

【0038】図2は、本発明のエアースピンドルの第2
実施例を示す縦断面図である。以下、この第2実施例に
ついて、前記第1実施例との相違点を中心に説明する。
なお、図2中の上側を「基端」、下側を「先端」として
説明する。
FIG. 2 shows a second air spindle according to the present invention.
It is a longitudinal section showing an example. Hereinafter, the second embodiment will be described focusing on the differences from the first embodiment.
Note that the upper side in FIG. 2 will be described as a “base end” and the lower side will be described as a “tip”.

【0039】図2に示すエアースピンドル10は、ロー
ター12と、ハウジング16と、ローター12の少なく
とも回転軸4を冷却する冷却機構とを有している。
The air spindle 10 shown in FIG. 2 has a rotor 12, a housing 16, and a cooling mechanism for cooling at least the rotating shaft 4 of the rotor 12.

【0040】ローター12を構成するタービン3、回転
軸4、連結部材51および工具(付属物)5は、それぞ
れ、中実であること、すなわち、貫通孔32、中空部4
1、内腔52および貫通孔53を有さない以外は、前記
第1実施例と同様である。
The turbine 3, the rotating shaft 4, the connecting member 51, and the tool (accessory) 5 that form the rotor 12 are solid, that is, the through hole 32 and the hollow portion 4.
1, except that the inner cavity 52 and the through hole 53 are not provided.

【0041】ハウジング16を構成するハウジング本体
7には、空気供給口72の途中から分岐した分岐路75
が形成されている。この分岐路75は、後述する冷却室
18に連通している。
In the housing body 7 which constitutes the housing 16, a branch path 75 branched from the middle of the air supply port 72 is provided.
Are formed. The branch path 75 communicates with a cooling chamber 18 described later.

【0042】また、支持部材8の外周には、冷却機構と
して、支持部材8の外周部の全周を囲むように外筒(エ
アージャケット)17が形成されている。この外筒17
の内側には、支持部材8との間に冷却室18が形成され
ている。また、外筒17には、冷却室18に連通する冷
却用空気排出口19が形成されている。
An outer cylinder (air jacket) 17 is formed on the outer periphery of the support member 8 as a cooling mechanism so as to surround the entire outer periphery of the support member 8. This outer cylinder 17
A cooling chamber 18 is formed between the support member 8 and the inside of the cooling chamber 18. Further, the outer cylinder 17 is formed with a cooling air discharge port 19 communicating with the cooling chamber 18.

【0043】次に、エアースピンドル10の作用につい
て説明する。前述したように、空気軸受けを形成しつ
つ、空気供給口72より加圧空気(圧縮空気)を供給す
ると、この空気は、タービン3の羽根31に衝突してタ
ービン3を回転させ、前述したように、ローター12を
高速回転し、さらに、タービン室71を経て空気排出口
73より排出される。
Next, the operation of the air spindle 10 will be described. As described above, when pressurized air (compressed air) is supplied from the air supply port 72 while forming the air bearing, this air collides with the blades 31 of the turbine 3 to rotate the turbine 3 and, as described above, Then, the rotor 12 is rotated at a high speed, and the rotor 12 is further discharged from the air discharge port 73 through the turbine chamber 71.

【0044】一方、空気供給口72より供給された加圧
空気(圧縮空気)の一部は、図2中の矢印で示すよう
に、分岐路75を経て冷却室18に供給され、冷却室1
8を流れる間に、支持部材8および静圧パッド9を介し
て回転軸4をその外側から冷却する。冷却に供された空
気は、冷却用空気排出口19から排出される。
On the other hand, a part of the compressed air (compressed air) supplied from the air supply port 72 is supplied to the cooling chamber 18 via the branch passage 75 as shown by the arrow in FIG.
While flowing through 8, the rotating shaft 4 is cooled from the outside through the support member 8 and the static pressure pad 9. The air used for cooling is discharged from the cooling air discharge port 19.

【0045】このエアースピンドル10では、従来のエ
アースピンドル100のように、タービン3の回転駆動
用の空気供給系の他に、回転軸4の冷却のための空気供
給系を別途設ける必要がなく、よって、その構成が簡素
であり、装置を小型化することができる。
In the air spindle 10, unlike the conventional air spindle 100, it is not necessary to separately provide an air supply system for cooling the rotary shaft 4 in addition to the air supply system for rotationally driving the turbine 3. Therefore, the configuration is simple and the device can be downsized.

【0046】以上、本発明のエアースピンドルを図示の
各実施例に基づいて説明したが、本発明は、これらに限
定されるものではなく、本発明の各構成要素は、それぞ
れ、同様の機能を生じる他の構成に置換することができ
る。
The air spindle of the present invention has been described above based on the illustrated embodiments, but the present invention is not limited to these, and each component of the present invention has a similar function. It can be replaced with other configurations that occur.

【0047】[0047]

【発明の効果】以上述べたように、本発明のエアースピ
ンドルによれば、冷却のための空気供給系を別途設ける
必要がなく、よって、構造が簡易であり、装置の小型化
にも寄与する。
As described above, according to the air spindle of the present invention, it is not necessary to separately provide an air supply system for cooling, so that the structure is simple and it contributes to downsizing of the apparatus. .

【0048】また、本発明のエアースピンドルによれ
ば、冷却効率が高く、よって、回転軸の熱膨張による、
加工位置のずれやローターの回転の阻害等の悪影響を有
効に防止することができる。
Further, according to the air spindle of the present invention, the cooling efficiency is high and, therefore, due to the thermal expansion of the rotary shaft,
It is possible to effectively prevent adverse effects such as deviation of the processing position and obstruction of rotation of the rotor.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明のエアースピンドルの第1実施例を示す
縦断面図である。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a first embodiment of an air spindle of the present invention.

【図2】本発明のエアースピンドルの第2実施例を示す
縦断面図である。
FIG. 2 is a vertical sectional view showing a second embodiment of the air spindle of the present invention.

【図3】従来のエアースピンドルの構成を示す縦断面図
である。
FIG. 3 is a vertical sectional view showing the structure of a conventional air spindle.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 エアースピンドル 2 ローター 20 中心軸 3 タービン 31 羽根 32 貫通孔 4 回転軸 41 中空部 42 段差部 5 工具 51 連結部材 52 内腔 53 貫通孔 54 砥石 6 ハウジング 7 ハウジング本体 71 タービン室 72 空気供給口 73 空気排出口 75 分岐路 8 支持部材 81 管 82 排気口 9 静圧パッド 91 空気層 10 エアースピンドル 12 ローター 16 ハウジング 17 外筒 18 冷却室 19 冷却用空気排出口 100 エアースピンドル 101 タービン室 102 ローター 103 タービン 104 回転軸 105 工具 106 ハウジング 107 空気供給口 108 支持部材 109 静圧パッド 110 空気層 111 外筒 112 冷却用空気供給口 113 冷却用空気排出口 1 Air Spindle 2 Rotor 20 Central Axis 3 Turbine 31 Blade 32 Through Hole 4 Rotating Axis 41 Hollow 42 Step 5 Tool 51 Connecting Member 52 Inner Lumen 53 Through Hole 54 Grinding Stone 6 Housing 7 Housing Main Body 71 Turbine Chamber 72 Air Supply Port 73 Air discharge port 75 Branch path 8 Support member 81 Pipe 82 Exhaust port 9 Static pressure pad 91 Air layer 10 Air spindle 12 Rotor 16 Housing 17 Outer cylinder 18 Cooling chamber 19 Cooling air discharge port 100 Air spindle 101 Turbine chamber 102 Rotor 103 Turbine 104 rotary shaft 105 tool 106 housing 107 air supply port 108 support member 109 static pressure pad 110 air layer 111 outer cylinder 112 cooling air supply port 113 cooling air discharge port

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 タービンと該タービンに連結された回転
軸とを有するローターと、前記タービンを収納するター
ビン室を画成し、該タービン室に連通する空気供給口お
よび空気排出口が形成されたハウジングとを有し、前記
空気供給口より前記タービン室に供給される空気により
前記タービンを回転駆動し、前記ローターを回転するエ
アースピンドルであって、 タービン回転用の空気の一部を利用して前記回転軸を冷
却する冷却機構を備えたことを特徴とするエアースピン
ドル。
1. A rotor having a turbine and a rotating shaft connected to the turbine, and a turbine chamber for accommodating the turbine are defined, and an air supply port and an air discharge port communicating with the turbine chamber are formed. An air spindle that has a housing, rotates the turbine by the air supplied to the turbine chamber from the air supply port, and rotates the rotor, utilizing a part of the air for rotating the turbine. An air spindle comprising a cooling mechanism for cooling the rotating shaft.
【請求項2】 タービンと該タービンに連結された中空
の回転軸とを有するローターと、前記タービンを収納す
るタービン室を画成し、該タービン室に連通する空気供
給口および空気排出口が形成されたハウジングとを有
し、前記空気供給口より前記タービン室に供給される空
気により前記タービンを回転駆動し、前記ローターを回
転するエアースピンドルであって、 タービン回転用の空気の一部を前記回転軸の中空部に供
給して前記回転軸をその内側から冷却するよう構成した
冷却機構を備えたことを特徴とするエアースピンドル。
2. A rotor having a turbine and a hollow rotating shaft connected to the turbine, and a turbine chamber for accommodating the turbine are defined, and an air supply port and an air discharge port communicating with the turbine chamber are formed. An air spindle for rotating the rotor by rotating the turbine by the air supplied to the turbine chamber from the air supply port, wherein a part of the air for rotating the turbine is An air spindle, comprising a cooling mechanism configured to supply the hollow portion of the rotary shaft to cool the rotary shaft from the inside thereof.
【請求項3】 前記回転軸の中空部の空気流入側は、前
記タービン室に連通している請求項2に記載のエアース
ピンドル。
3. The air spindle according to claim 2, wherein an air inflow side of the hollow portion of the rotary shaft is communicated with the turbine chamber.
【請求項4】 前記回転軸の中空部の空気流出側は、大
気に開放している請求項2または3に記載のエアースピ
ンドル。
4. The air spindle according to claim 2, wherein the air outlet side of the hollow portion of the rotary shaft is open to the atmosphere.
【請求項5】 前記回転軸の中空部の空気流入側は、前
記タービン室に連通し、前記回転軸の中空部の空気流出
側は、大気に開放し、前記タービン室と大気との圧力差
により前記中空部に空気が流通する請求項2に記載のエ
アースピンドル。
5. An air inflow side of the hollow portion of the rotating shaft communicates with the turbine chamber, and an air outflow side of the hollow portion of the rotating shaft is open to the atmosphere, and a pressure difference between the turbine chamber and the atmosphere is formed. The air spindle according to claim 2, wherein air circulates in the hollow portion by means of.
【請求項6】 前記回転軸の中空部は、軸方向に沿って
その内径が連続的または段階的に変化する部分を有する
請求項2ないし5のいずれかに記載のエアースピンド
ル。
6. The air spindle according to claim 2, wherein the hollow portion of the rotary shaft has a portion whose inner diameter changes continuously or stepwise along the axial direction.
【請求項7】 前記ローターの前記タービンと反対側の
端部に工具が設置されている請求項1ないし6のいずれ
かに記載のエアースピンドル。
7. The air spindle according to claim 1, wherein a tool is installed at an end of the rotor opposite to the turbine.
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