[发明专利]具有转子喷射驱动用流体的主轴装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种由流体(比如空气)转动地驱动的主轴装置(spindledevice)，更具体地涉及由从转子喷射流体进行驱动的主轴装置。

背景技术

在用于镗孔和切削的超精密机床中，由于需要高精度并且为了减少发热，静压空气轴承空气涡轮转轴(static-pressure air bearing air turbine spindle)用于这种超精密机床的转轴。空气涡轮转轴通过从喷嘴喷射增压流体而旋转，其中，喷嘴设置在相对于设置在作为旋转体的转子上的多个叶片的转轴的非旋转侧上。

一般而言，与利用电动机作为驱动源的主轴装置相比，这种空气涡轮转轴能以更高的精度且较小振动地以更高的速度旋转转轴，由于发热较少，因此还可以减少转轴的拉伸(即，沿轴向的热膨胀)。

在板条(lathing)的情况下，其中，工件固定在空气涡轮转轴的转子上，加工载荷施加在工件上，设置在作为驱动源的转子上的叶片的形式有时看起来在工件的表面上。比如，在平面或球面板条中，以对应于叶片数量的大约几十纳米的光线形状形成的形式有时看起来在工件的表面上。

叶片的形式出现在工件上的现象是由叶片上和空气涡轮转轴的喷嘴上的流体的周期性冲击所引起。为了消除流体的该周期性冲击，JP2003-191142A中公开了一种将流体从配置在定子内的转子内部喷射进空间以旋转地驱动转子的技术。

在背景技术中说明的相关技术中，转子喷射用于在转轴内旋转驱动的流体，并将流体通过设置在转轴内的出口排出到转轴之外。因此，当喷嘴横穿出口时，从转子喷射的流体的流动改变，流体流动的变化引起的冲击影响到转子。

另外，由于供给到流体轴承的流体通过与用于获得驱动力的流体的相同路径供给，因此当转轴的每分钟转数波动时，轴承压力变化。由于这些原因，背景技术中所述的转轴难以实现精确旋转。

发明内容

本发明提供一种能够获得精确旋转以及较好低噪音(quietness)的主轴装置。

本发明的主轴装置由驱动用流体驱动。该主轴装置包括：定子，其具有用于引入驱动用流体的至少一个进口；转子，其具有布置在定子之外并设置有用于喷射驱动用流体的喷嘴的至少一个凸缘；以及静压流体轴承，其用于相对于定子旋转地支承转子。定子具有第一内部路径，用于将从进口引入的驱动用流体引导至转子，转子具有与定子的第一内部路径连通第二内部路径，用于将驱动用流体引导至喷嘴，由此从定子的进口引入的驱动用流体穿过第一和第二内部路径从转子的喷嘴喷出以旋转转子。

该喷嘴可具有节流阀部件。

定子的第一内部路径的出口和转子的第二内部路径的进口可布置成沿转子的转动轴的方向互相错开，转子的与第一内部路径的出口相对向的表面可沿转子的转动轴的方向平滑地形成。

用于排出流体轴承的流体的排出空间可设置在定子的第一内部路径和转子的第二内部路径的接合处的附近，具有与流体轴承相同间隙的密封表面设置在排出空间和接合处之间。

从喷嘴喷射的驱动用流体被引导以相对于与转子的转动轴正交的平面形成一角度，或相对于转子的凸缘的正切方向形成一角度。

转子具有两个凸缘，每个凸缘都设置有用于喷射驱动用流体的喷嘴。

这种情况下，设置在两个凸缘之一上的喷嘴可布置成喷射驱动用流体以顺时针旋转转子，设置在两个凸缘的另一个上的喷嘴可布置成喷射驱动用流体以逆时针旋转转子，该主轴装置还可包括有选择地向两个凸缘的喷嘴供给驱动用流体的设备。

根据本发明，提供一种能够消除由于转子的旋转而产生的周期性的影响以实现精确旋转以及较好低噪音的主轴装置。

附图说明

图1是示出根据本发明的第一实施例的主轴装置的内部结构的示图；

图2a和2b是示出根据本发明的第一实施例的转子的内部结构和主轴装置内驱动用流体的流动的示图；

图3a和3b是示出根据本发明的第一实施例的主轴装置内的流体喷射方向和转子旋转的方向的示图；

图4是示出根据本发明的第一实施例的主轴装置中的结构的示图，其中作为取决于旋转角的驱动用流体的喷射液的流动没有发生变化；

图5是部分地示出根据本发明的第一实施例的设置在主轴装置内的定子和转子中的驱动用流体路径的结构的示图；

图6a-6d是示出根据本发明的第一实施例的主轴装置内的从定子开始的驱动用流体出口和贯穿转子内的内部路径的相对位置的示图；