特許 6804294 空気静圧軸受装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6804294

(24)【登録日】2020年12月4日

(45)【発行日】2020年12月23日

(54)【発明の名称】空気静圧軸受装置

(51)【国際特許分類】

   F16C 32/06 20060101AFI20201214BHJP

【ＦＩ】

   F16C32/06 Z

【請求項の数】11

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2016-256821(P2016-256821)

(22)【出願日】2016年12月28日

(65)【公開番号】特開2018-109429(P2018-109429A)

(43)【公開日】2018年7月12日

【審査請求日】2019年11月12日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003458

【氏名又は名称】芝浦機械株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100104433

【弁理士】

【氏名又は名称】宮園 博一

(72)【発明者】

【氏名】秋山 貴信

【審査官】 中島 亮

(56)【参考文献】

【文献】 実開平０４−０４７９３７（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開平０１−２２８７４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−１５６６６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１２５８６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−２５４７３７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１６Ｃ ３２／００−３２／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

主軸を含む回転体と、
前記主軸を囲むように、前記主軸の半径方向外側に配置される軸受本体部とを備え、
前記軸受本体部は、前記主軸の軸方向から前記軸受本体部と前記回転体との間に空気を供給するためのアキシャル絞り孔と、前記主軸の半径方向から前記軸受本体部と前記回転体との間に空気を供給するためのラジアル絞り孔とを有する複数の第１空気通路と、前記ラジアル絞り孔を有さずに、前記アキシャル絞り孔を有する複数の第２空気通路とを含み、
前記アキシャル絞り孔は、前記主軸の周方向において、第１間隔で設けられており、
前記ラジアル絞り孔は、前記主軸の周方向において、前記第１間隔とは異なる第２間隔で設けられている、空気静圧軸受装置。

【請求項2】

前記アキシャル絞り孔は、前記主軸の全周に前記第１間隔で均等に設けられており、
前記ラジアル絞り孔は、前記主軸の全周に前記第１間隔よりも大きい前記第２間隔で均等に設けられている、請求項１に記載の空気静圧軸受装置。

【請求項3】

前記第１空気通路および前記第２空気通路は、前記主軸の周方向に１つずつ交互に配置されている、請求項１または２に記載の空気静圧軸受装置。

【請求項4】

互いに隣接する前記第１空気通路および前記第２空気通路は、全体として等間隔で配置されている、請求項３に記載の空気静圧軸受装置。

【請求項5】

前記第１空気通路は、前記主軸の軸方向の一方側に空気を供給するための前記アキシャル絞り孔および前記ラジアル絞り孔を有する一方側第１空気通路と、前記主軸の軸方向の他方側に空気を供給するための前記アキシャル絞り孔および前記ラジアル絞り孔を有する他方側第１空気通路とを有し、
前記一方側第１空気通路および前記他方側第１空気通路に別個に空気を供給可能な空気供給部をさらに備える、請求項１〜４のいずれか１項に記載の空気静圧軸受装置。

【請求項6】

前記回転体は、前記主軸の軸方向の一方端部に設けられ、前記一方側第１空気通路から、前記軸受本体部との間に空気が供給される第１回転面と、前記主軸の軸方向の他方端部に設けられ、前記他方側第１空気通路から、前記軸受本体部との間に空気が供給される第２回転面とを含み、
前記空気供給部による前記一方側第１空気通路への空気の供給が停止されるとともに、前記空気供給部による前記他方側第１空気通路への空気の供給が継続されることにより、前記第１回転面が、前記軸受本体部に密着して、クランプされるように構成されている、請求項５に記載の空気静圧軸受装置。

【請求項7】

前記主軸は、円筒形状を有し、
前記回転体は、前記第１回転面側において前記軸受本体部の軸受面側から前記主軸の円筒内面側に空気を通すための第１通気空間を含む、請求項６に記載の空気静圧軸受装置。

【請求項8】

前記軸受本体部が固定的に取り付けられ、前記回転体が回転可能に取り付けられる筺体部をさらに備え、
前記筺体部は、前記第２回転面よりも前記軸方向の他方側の位置に、前記第１通気空間からの空気を排気する排気孔を含む、請求項７に記載の空気静圧軸受装置。

【請求項9】

前記第１通気空間は、前記主軸の前記第１回転面側の一方端部近傍に形成されている、請求項７または８に記載の空気静圧軸受装置。

【請求項10】

前記回転体は、前記軸受本体部の前記第２回転面側から前記主軸の円筒内面側に空気を通すための第２通気空間を含み、
前記第２通気空間は、前記主軸の前記第１通気空間とは反対側の他方端部近傍に形成されている、請求項７〜９のいずれか１項に記載の空気静圧軸受装置。

【請求項11】

前記回転体は、前記第１回転面を有する平板形状の第１回転テーブルと、前記第２回転面を有する平板形状の第２回転テーブルとを含む、請求項６〜１０のいずれか１項に記載の空気静圧軸受装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、空気静圧軸受装置に関し、特に、アキシャル絞り孔およびラジアル絞り孔を有する軸受本体部を備える空気静圧軸受装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、アキシャル絞り孔およびラジアル絞り孔を有する軸受本体部を備える空気静圧軸受装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

【0003】

上記特許文献１には、シャフト（主軸）を含むロータ（回転体）と、空気軸受（軸受本体部）とを備える装置が開示されている。空気軸受は、シャフトを囲むように、シャフトの半径方向外側に配置されている。また、空気軸受は、シャフトの軸方向（アキシャル方向）から、空気軸受と回転体との間に空気を供給するための通路と、シャフトの半径方向（ラジアル方向）から、空気軸受と回転体との間に空気を供給するための通路とを、別々に同数ずつ有している。

【0004】

ここで、空気軸受は、軸受剛性が機械的性能に大きく影響する。軸受剛性は、少なくとも、シャフト（主軸）の軸方向の空気圧、および、シャフトの半径方向の空気圧の大きさ、絞り径および軸受隙間に影響される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】実開平５−１０８２４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、上記特許文献１では、シャフトの軸方向（アキシャル方向）から空気を供給するための通路と、シャフトの半径方向（ラジアル方向）から空気を供給するための通路とが同数であるため、アキシャル方向の空気圧をラジアル方向の空気圧よりも大きくして、大きな軸受剛性が得られる空気圧にすることは困難であるという問題点がある。また、空気軸受が、シャフトの軸方向から空気を供給する通路と、シャフトの半径方向から空気を供給する通路とを別々に有しているため、装置構成（通路構造）が複雑化しているという問題点がある。

【0007】

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、容易に大きな軸受剛性が得られるとともに、装置構成（通路構造）を簡素化すること可能な空気静圧軸受装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

この発明の一の局面による空気静圧軸受装置は、主軸を含む回転体と、主軸を囲むように、主軸の半径方向外側に配置される軸受本体部とを備え、軸受本体部は、主軸の軸方向から、軸受本体部と回転体との間に空気を供給するためのアキシャル絞り孔と、主軸の半径方向から、軸受本体部と回転体との間に空気を供給するためのラジアル絞り孔とを有する複数の第１空気通路と、ラジアル絞り孔を有さずに、アキシャル絞り孔を有する複数の第２空気通路とを含み、アキシャル絞り孔は、主軸の周方向において、第１間隔で設けられており、ラジアル絞り孔は、主軸の周方向において、第１間隔とは異なる第２間隔で設けられている。

【0009】

この発明の一の局面による空気静圧軸受装置では、上記のように、軸受本体部に、主軸の軸方向から、軸受本体部と回転体との間に空気を供給するためのアキシャル絞り孔と、主軸の半径方向から、軸受本体部と回転体との間に空気を供給するためのラジアル絞り孔とを有する複数の第１空気通路と、ラジアル絞り孔を有さずに、アキシャル絞り孔を有する複数の第２空気通路とを設ける。これにより、第１空気通路に、アキシャル絞り孔とラジアル絞り孔とを一体的に設けることができるので、少なくとも一部の空気通路を共通化することができる。このため、装置構成（通路構造）を簡素化することができる。また、軸受本体部に、ラジアル絞り孔よりもアキシャル絞り孔が多く設けられるので、容易に大きな軸受剛性が得られる。したがって、空気静圧軸受装置は、容易に大きな軸受剛性が得られるとともに、装置構成（通路構造）を簡素化することができる。

【0010】

上記一の局面による表示装置において、好ましくは、アキシャル絞り孔は、主軸の全周に第１間隔で均等に設けられており、ラジアル絞り孔は、主軸の全周に第１間隔よりも大きい第２間隔で均等に設けられている。このように構成すれば、アキシャル絞り孔およびラジアル絞り孔が主軸の周方向にバランスよく配置されるので、主軸と軸受本体部との間に空気をバランスよく供給することができる。その結果、主軸の回転をより安定させることができる。

【0011】

上記一の局面による表示装置において、好ましくは、第１空気通路および第２空気通路は、主軸の周方向に１つずつ交互に配置されている。このように構成すれば、アキシャル絞り孔およびラジアル絞り孔を主軸の周方向に、よりバランスよく配置することができるので、主軸の回転を一層安定させることができる。

【0012】

この場合、好ましくは、互いに隣接する第１空気通路および第２空気通路は、全体として等間隔で配置されている。このように構成すれば、主軸の周方向における空気の流れを、主軸の中心軸線に対して回転対称にすることができるので、主軸の回転をより一層安定させることができる。

【0013】

上記一の局面による表示装置において、好ましくは、第１空気通路は、主軸の軸方向の一方側に空気を供給するためのアキシャル絞り孔およびラジアル絞り孔を有する一方側第１空気通路と、主軸の軸方向の他方側に空気を供給するためのアキシャル絞り孔およびラジアル絞り孔を有する他方側第１空気通路とを有し、一方側第１空気通路および他方側第１空気通路に別個に空気を供給可能な空気供給部をさらに備える。このように構成すれば、一方側第１空気通路と、他方側第１空気通路とにより軸方向の両側にバランスよく空気を供給することができる。その結果、主軸の回転をより安定させることができる。

【0014】

この場合、好ましくは、回転体は、主軸の軸方向の一方端部に設けられ、一方側第１空気通路から、軸受本体部との間に空気が供給される第１回転面と、主軸の軸方向の他方端部に設けられ、他方側第１空気通路から、軸受本体部との間に空気が供給される第２回転面とを含み、空気供給部による一方側第１空気通路への空気の供給が停止されるとともに、空気供給部による他方側第１空気通路への空気の供給が継続されることにより、第１回転面が、軸受本体部に密着して、クランプされるように構成されている。このように構成すれば、空気供給部が、一方側第１空気通路への空気の供給を停止して、第１回転面を軸受本体部にクランプさせた状態で、他方側第１空気通路への空気の供給を行うことができる。これにより、クランプ状態でも、軸受本体部と主軸との間でラジアル方向およびアキシャル方向他方側への空気を供給し続けることができる。その結果、第１回転面を強力にクランプしつつ、軸受本体部と主軸とのかじり（摩擦）を抑制することができる。

【0015】

上記第１回転面が軸受本体部に密着してクランプされる構成において、好ましくは、主軸は、円筒形状を有し、回転体は、第１回転面側において軸受本体部の軸受面側から主軸の円筒内面側に空気を通すための第１通気空間（軸受空間、つまり、主軸の内側と外側との間において空気の通過を可能にする空間）を含む。このように構成すれば、第１通気空間により、他方側第１空気通路側からクランプされている第１回転面側（空気が供給されない状態の一方側第１空気通路側）に空気を流れやすくすることができるので、軸受本体部と主軸とのかじり（摩擦）をより抑制することができる。

【0016】

上記主軸が第１通気空間を含む構成において、好ましくは、軸受本体部が固定的に取り付けられ、回転体が回転可能に取り付けられる筺体部をさらに備え、筺体部は、第２回転面よりも軸方向の他方側の位置に、第１通気空間からの空気を排気する排気孔を含む。ここで、たとえば、一方側第１空気通路と他方側第１空気通路との間に排気孔を設けて、一方側第１空気通路への空気供給を停止（クランプ）させた場合には、他方側第１空気通路からの空気は、第１通気空間をほとんど通ることなく、外に排出されてしまう。このため、主軸と軸受本体部との間の広い範囲に他方側第１空気通路からの空気が供給されず、かじりが生じやすくなってしまう。そこで、上記のように構成することにより、他方側第１空気通路からの空気を第１通気空間に導くことができるとともに、排気孔を介して第１通気空間からの空気を排気することができるので、他方側第１空気通路側からの空気を、クランプされている第１回転面側（空気が供給されない状態の一方側第１空気通路側）に、より流れやすくすることができる。その結果、軸受本体部と主軸とのかじり（摩擦）を一層抑制することができる。

【0017】

上記主軸が第１通気空間を含む構成において、好ましくは、第１通気空間は、主軸の第１回転面側の一方端部近傍に形成されている。このように構成すれば、他方側第１空気通路側からのラジアル方向の圧力を発生させる空気を主軸の第１回転面側の一方端部近傍まで導くことができるので、クランプの際にラジアル方向の位置ずれが発生するのを抑制し、軸受本体部と主軸とのかじり（摩擦）をより一層抑制することができる。

【0018】

上記回転体が第１通気空間を含む構成において、好ましくは、回転体は、軸受本体部の第２回転面側から主軸の円筒内面側に空気を通すための第２通気空間を含み、第２通気空間は、主軸の第１通気空間とは反対側の他方端部近傍に形成されている。このように構成すれば、第１通気空間および第２通気空間の２つにより主軸の軸方向の両端部近傍から、それぞれ、主軸の内側に空気を通気することができるので、主軸の円筒外側面の全体に効果的に空気を広げることができる。その結果、クランプの際にラジアル方向の位置ずれが発生するのをより抑制し、軸受本体部と主軸とのかじり（摩擦）をさらに抑制することができる。

【0019】

上記第１回転面が軸受本体部に密着してクランプされる構成において、好ましくは、回転体は、第１回転面を有する平板形状の第１回転テーブルと、第２回転面を有する平板形状の第２回転テーブルとを含む。このように構成すれば、第１回転テーブル、第２回転テーブルおよび主軸により、回転体が軸受本体部から軸方向の空気および半径方向の空気を効果的に受けることができる。

【発明の効果】

【0020】

本発明によれば、上記のように、容易に大きな軸受剛性が得られるとともに、装置構成（通路構造）を簡素化すること可能な空気静圧軸受装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】本発明の第１実施形態による空気静圧軸受装置の全体構成を示した断面図である。

【図2】本発明の第１実施形態による空気静圧軸受装置の軸受ブッシュを示した断面図である。

【図3】本発明の第１実施形態による空気静圧軸受装置の軸受ブッシュをＡ１方向側から見た図である。

【図4】本発明の第１実施形態による空気静圧軸受装置の軸受ブッシュをＡ２方向側から見た図である。

【図5】本発明の第２実施形態による空気静圧軸受装置の全体構成を示した断面図である。

【図6】本発明の第２実施形態による空気静圧軸受装置の空気の流れについて説明するための図である。

【図7】本発明の第２実施形態による空気静圧軸受装置のクランプ状態の空気の流れについて説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

【0023】

（第１実施形態）
図１〜図４を参照して、本発明の第１実施形態による空気静圧軸受装置１００の構成について説明する。

【0024】

（空気静圧軸受装置の構成）
本発明の第１実施形態による空気静圧軸受装置１００は、図１に示すように、筺体部１と、軸受ブッシュ２と、空気供給部３ａおよび３ｂ、回転体４と、モータ５と、エンコーダ６とを備えている。回転体４は、主軸４０と、第１回転テーブル４１と、第２回転テーブル４２とを含んでいる。なお、以下の説明において、主軸４０の軸方向（アキシャル方向）をＡ方向（上下方向、Ａ１方向が上方向、Ａ２方向が下方向）とし、主軸４０の半径方向（ラジアル方向）をＢ方向とし、主軸４０の周方向をＣ方向として説明する。なお、軸受ブッシュ２は、特許請求の範囲の「軸受本体部」の一例である。

【0025】

空気静圧軸受装置１００は、たとえば、回転体４を高速回転させることが可能であり、旋盤やフライス盤の軸受部に利用される。また、空気静圧軸受装置１００は、所定角度ずつ回転体４を回転させることが可能であり、回転体４上に設置された工作物の加工を行う際の工作物を設置する回転台として利用される。

【0026】

（筺体部の構成）
筺体部１は、設置用筺体部（ベース部）１０と、空気供給用筺体部１１とを含んでいる。また、筺体部１は、概して、主軸４０の中心軸線αに対して回転させることにより得られる回転体形状を有している。

【0027】

設置用筺体部１０は、空気静圧軸受装置１００の各構成を支持する部分であり、設置面に対してボルトなどにより設置される部分（部材）である。また、設置用筺体部１０は、内側（Ｂ２方向側）の円筒形状の部分１１０と、円筒形状の部分１１０の一端（Ａ２方向側端部）から外側（Ｂ１方向側）に延びる平坦な部分（設置される部分）１１１とから構成されている。また、設置用筺体部１０には、空気供給用筺体部１１と、モータ５と、エンコーダ６とが取り付けられている。

【0028】

空気供給用筺体部１１は、円筒形状を有している。また、空気供給用筺体部１１は、金属により形成されている。また、空気供給用筺体部１１は、ボルトなどにより、設置用筺体部１０に対して固定される。また、空気供給用筺体部１１は、Ｂ方向において、空気静圧軸受装置１００の中で外周側面を構成している。

【0029】

空気供給用筺体部１１は、外表面から内表面に貫通し、軸受ブッシュ２に空気を供給するための経路である空気通路１１ａ、１１ｂを有している。空気通路１１ａ、１１ｂは、共に、Ｂ方向に延びている。また、空気通路１１ａ、１１ｂは、互いにＡ方向に所定間隔を隔てて２列で設けられている。空気通路１１ａは、空気通路１１ｂのＡ１方向側に配置されている。また、空気通路１１ａ、１１ｂは、それぞれ、Ｃ方向に等間隔で２４個（１５度ピッチで全周に）ずつ設けられている。

【0030】

（軸受ブッシュ）
軸受ブッシュ２は、円筒形状を有している。また、軸受ブッシュ２は、金属により形成されている。また、軸受ブッシュ２は、焼嵌めおよび冷し嵌めにより（空気供給用筺体部１１を加熱し、軸受ブッシュ２を冷却した状態で）、空気供給用筺体部１１の内側に嵌め込まれている。つまり、軸受ブッシュ２は、空気供給用筺体部１１に対して固定的に取り付けられている。また、軸受ブッシュ２は、主軸４０を囲むように主軸４０のＢ１方向側（半径方向の外側）に配置されている。

【0031】

軸受ブッシュ２は、アキシャル絞り孔と、ラジアル絞り孔とを有する複数の第１空気通路と、ラジアル絞り孔を有さずに、アキシャル絞り孔とを有する複数の第２空気通路２３を含んでいる。第１空気通路は、一方側第１空気通路２０と、他方側第１空気通路２１とを含んでいる。また、図２に示すように、軸受ブッシュ２は、Ａ１方向側に位置する空気供給面１２０と、Ａ２方向側に位置する空気供給面１２１と、Ｂ２方向側に位置する空気供給面１２２とを有している。空気供給面１２０には、後述するアキシャル絞り孔２０ａおよび２２ａのＡ１方向側端部が接続されている。また、空気供給面１２１には、後述するアキシャル絞り孔２１ａおよび２３ａのＡ２方向側端部が接続されている。また、空気供給面１２２には、後述するラジアル絞り孔２０ｂおよび２１ｂの内側（Ｂ２方向側）端部が接続されている。

【0032】

図１に示すように、一方側第１空気通路２０および第２空気通路２２は、軸受ブッシュ２のＡ１方向側に設けられている。他方側第１空気通路２１および第２空気通路２３は、軸受ブッシュ２のＡ２方向側に設けられている。

【0033】

図３に示すように、一方側第１空気通路２０と他方側第１空気通路２１とは、Ａ方向から見て、互いに重なる位置に配置されている。つまり、一方側第１空気通路２０と他方側第１空気通路２１とは、周方向（Ｃ方向）の位置が一致している。また、第２空気通路２２および２３は、Ａ方向から見て、互いに重なる位置に配置されている。つまり、第２空気通路２２および２３は、周方向（Ｃ方向）の位置が一致している。

【0034】

一方側第１空気通路２０および第２空気通路２２は、主軸４０の周方向（Ｃ方向）に１つずつ交互に配置されている。互いに隣接する一方側第１空気通路２０および第２空気通路２２は、等間隔（１５度ピッチ間隔）で配置されている。

【0035】

他方側第１空気通路２１および第２空気通路２３は、図４に示すように、主軸４０の周方向（Ｃ方向）に１つずつ交互に配置されている。また、互いに隣接する他方側第１空気通路２１および第２空気通路２３は、等間隔（１５度ピッチ間隔）で配置されている。

【0036】

一方側第１空気通路２０は、図１に示すように、主軸４０の軸方向から、軸受ブッシュ２と回転体４（第１回転テーブル４１）との間で、かつ、主軸４０の軸方向の一方側（Ａ１方向側）に、空気を供給するためのアキシャル絞り孔２０ａおよびラジアル絞り孔２０ｂを有している。アキシャル絞り孔２０ａは、Ａ１方向に向けて空気を供給（吐出）可能なように、Ａ方向に延びている。ラジアル絞り孔２０ｂは、Ｂ２方向に向けて空気を供給（吐出）可能なように、Ｂ方向に延びている。アキシャル絞り孔２０ａは、図２に示すように、空気供給面１２０から空気を供給（吐出）するように構成されている。ラジアル絞り孔２０ｂは、空気供給面１２２から空気を供給（吐出）するように構成されている。

【0037】

アキシャル絞り孔２０ａおよびラジアル絞り孔２０ｂは、共に、自成絞り孔である。自成絞り孔とは、空気軸受部材に直接形成された小径の絞り孔を意味する。なお、アキシャル絞り孔２０ａおよびラジアル絞り孔２０ｂは、自成絞り孔以外のオリフィス絞り孔などの他の絞り孔であってもよい。オリフィス絞り孔は、空気軸受部材に形成された絞り孔にオリフィスを装着することにより、形成される小径の絞り孔を意味する。

【0038】

アキシャル絞り孔２０ａは、図１に示すように、軸受ブッシュ２のＡ１方向側の面と、第１回転テーブル４１（後述する空気被供給面４１ａ）との間に空気を供給するための孔である。また、ラジアル絞り孔２０ｂは、軸受ブッシュ２の内側面（Ｂ２方向側の面）と、主軸４０との間に空気を供給するための孔である。なお、空気被供給面４１ａは、特許請求の範囲の「第１回転面」の一例である。

【0039】

他方側第１空気通路２１は、主軸４０の軸方向から、軸受ブッシュ２と回転体４（第２回転テーブル４２）との間で、かつ、主軸４０の軸方向の他方側（Ａ２方向側）に、空気を供給するためのアキシャル絞り孔２１ａおよびラジアル絞り孔２１ｂを有している。アキシャル絞り孔２１ａは、Ａ２方向に向けて空気を供給（吐出）可能なように、Ａ方向に延びている。ラジアル絞り孔２１ｂは、Ｂ２方向に向けて空気を供給（吐出）可能なように、Ｂ方向に延びている。アキシャル絞り孔２１ａは、図２に示すように、空気供給面１２１から空気を供給（吐出）するように構成されている。ラジアル絞り孔２１ｂは、空気供給面１２２から空気を供給（吐出）するように構成されている。アキシャル絞り孔２１ａおよびラジアル絞り孔２１ｂは、共に、自成絞り孔である。

【0040】

アキシャル絞り孔２１ａは、図１に示すように、軸受ブッシュ２のＡ２方向側の面と、第２回転テーブル４２（後述する空気被供給面４２ａ）との間に空気を供給するための孔である。また、ラジアル絞り孔２０ｂは、軸受ブッシュ２の内側面（Ｂ２方向側の面）と、主軸４０との間に空気を供給するための孔である。なお、空気被供給面４２ａは、特許請求の範囲の「第２回転面」の一例である。

【0041】

第２空気通路２２は、ラジアル絞り孔を有さずに、軸受ブッシュ２と第１回転テーブル４１との間に空気を供給するアキシャル絞り孔２２ａを有している。アキシャル絞り孔２２ａは、空気供給面１２０から空気を供給（吐出）するように構成されている。アキシャル絞り孔２２ａは、図１に示すように、Ａ１方向に向けて空気を供給（吐出）可能なように、Ａ方向に延びている。アキシャル絞り孔２２ａは、自成絞り孔である。

【0042】

また、第２空気通路２３は、ラジアル絞り孔を有さずに、軸受ブッシュ２と第２回転テーブル４２との間に空気を供給するアキシャル絞り孔２３ａを有している。アキシャル絞り孔２３ａは、Ａ２方向に向けて空気を供給（吐出）可能なように、Ａ方向に延びている。アキシャル絞り孔２３ａは、空気供給面１２１から空気を供給（吐出）するように構成されている。アキシャル絞り孔２３ａは、自成絞り孔である。

【0043】

Ａ１方向側のアキシャル絞り孔２０ａおよび２２ａは、図３に示すように、主軸４０のＡ１方向側の全周に、それぞれ、１５度ピッチ間隔で均等に設けられている。詳細には、Ａ１方向側のアキシャル絞り孔２０ａおよび２２ａは、主軸４０の全周に、１５度ピッチ間隔で１つずつ交互に設けられている。

【0044】

Ａ２方向側のアキシャル絞り孔２１ａおよび２３ａは、図４に示すように、主軸４０のＡ２方向側の全周に、それぞれ、１５度ピッチ間隔で均等に設けられている。詳細には、Ａ２方向側のアキシャル絞り孔２１ａおよび２３ａは、主軸４０の全周に、１５度ピッチ間隔で１つずつ交互に設けられている。

【0045】

Ａ１方向側のラジアル絞り孔２０ｂは、図３に示すように、Ａ１方向側のアキシャル絞り孔２０ａおよび２２ａの設けられる間隔（１５度ピッチ間隔）よりも大きい３０度ピッチ間隔で、主軸４０の全周に均等に設けられている。

【0046】

Ａ２方向側のラジアル絞り孔２１ｂは、図４に示すように、Ａ２方向側のアキシャル絞り孔２１ａおよび２３ａの設けられる間隔（１５度ピッチ間隔）よりも大きい３０度ピッチ間隔で、主軸４０の全周に均等に設けられている。

【0047】

（空気供給部）
空気供給部３ａは、図１に示すように、軸受ブッシュ２のＢ方向の外側から、空気供給用筺体部１１のＡ１方向側の空気通路１１ａを介して一方側第１空気通路２０および第２空気通路２２に空気を供給可能に構成されている。

【0048】

空気供給部３ｂは、空気供給部３ａのＡ２方向側に配置されている。また、空気供給部３ｂは、軸受ブッシュ２のＢ方向の外側から、空気供給用筺体部１１のＡ２方向側の空気通路１１ｂを介して他方側第１空気通路２１および第２空気通路２３に空気を供給可能に構成されている。

【0049】

また、空気供給部３ａおよび空気供給部３ｂは、別個に、軸受ブッシュ２に空気を供給し、および、空気の供給を停止することが可能に構成されている。

【0050】

軸受ブッシュ２の第１回転テーブル４１側（Ａ１方向側）の面は、ラップ仕上げされている。

【0051】

（回転体）
回転体４は、図１に示すように、軸受ブッシュ２の一方側第１空気通路２０、他方側第１空気通路２１および第２空気通路２２、２３を通して供給される空気（空気圧）によって、自重が保持されて、空気静圧軸受装置１００の他の構成から離間した位置（浮いた状態）で保持されるように構成されている。

【0052】

主軸４０は、円筒形状を有している。主軸４０の内側には、筺体部１の設置用筺体部（ベース部）１０の円筒形状の部分１１１が配置されている。なお、主軸４０は、筺体部１とは、接触することがないように所定間隔離間して配置されている。

【0053】

第１回転テーブル４１は、主軸４０のＡ１方向側に設けられている。また、第１回転テーブル４１は、円形の平板形状を有している。また、第１回転テーブル４１は、主軸側（Ａ２方向側）の空気被供給面４１ａと、主軸側とは逆側（Ａ１方向側）の設置面４１ｂとを有している。空気被供給面４１ａは、一方側第１空気通路２０および第２空気通路２２から、軸受ブッシュ２との間に空気が供給される面である。空気被供給面４１ａは、軸受ブッシュ２のラップ仕上げされている空気供給面１２０に対向して配置されている。設置面４１ｂは、たとえば、工作物などが設置される面である。

【0054】

第２回転テーブル４２は、主軸４０の他方端部（Ａ２方向側の端部）に設けられている。また、第２回転テーブル４２は、第１回転テーブル４１よりも外径が小さい円環状を有している。また、第２回転テーブル４２は、空気被供給面４２ａを有している。空気被供給面４２ａは、主軸４０の他方端部（Ａ２方向側の端部）に設けられ、他方側第１空気通路２１および第２空気通路２３から、軸受ブッシュ２との間に空気が供給される面である。また、空気被供給面４２ａは、軸受ブッシュ２の空気供給面１２１に対向して配置されている。

【0055】

空気被供給面４１ａは、ラップ仕上げされている。空気供給部３ａによる一方側第１空気通路２０および第２空気通路２２への空気の供給が停止されるとともに、空気供給部３ｂによる他方側第１空気通路２１および第２空気通路２３への空気の供給が継続されることにより、空気被供給面４１ａ（第１回転テーブル４１）が、軸受ブッシュ２（のＡ１方向側の面）に密着して、クランプされる（第１回転テーブル４１が軸受ブッシュ２に対して密着して固定される）ように構成されている。

【0056】

（モータおよびエンコーダ）
モータ５は、図１に示すように、筺体部１の設置用筺体部１０および主軸４０の内側に配置されている。すなわち、モータ５は、主軸系の内側に組み込まれるいわゆるビルトインモータである。また、モータ５は、ステータ５０と、ロータ５１とを含んでいる。ステータ５０は、筺体部１の設置用筺体部１０の内面に取り付けられている。また、ロータ５１は、第１回転テーブル４１に接続されており、回転により第１回転テーブル４１に中心軸線α回りのトルクを付与するように構成されている。

【0057】

エンコーダ６は、ロータ５１の回転角度を取得可能に構成されている。空気静圧軸受装置１００には、モータ５の駆動を制御する駆動制御部（図示せず）が設けられており、駆動制御部は、エンコーダ６の取得値に基づいて、モータ５の駆動（回転体４の回転）を制御するように構成されている。

【0058】

（第１実施形態の効果）
第１実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

【0059】

第１実施形態では、上記のように、軸受ブッシュ２に、主軸４０の軸方向から、軸受ブッシュ２と回転体４との間に空気を供給するためのアキシャル絞り孔２０ａ、２１ａと、主軸４０の半径方向から、軸受ブッシュ２と回転体４との間に空気を供給するためのラジアル絞り孔２０ｂ、２１ｂとを有する複数の第１空気通路（２０、２１）と、ラジアル絞り孔を有さずに、アキシャル絞り孔２２ａ、２３ａを有する複数の第２空気通路２２、２３とを設ける。これにより、第１空気通路（２０、２１）に、アキシャル絞り孔２０ａ、２１ａとラジアル絞り孔２０ｂ、２１ｂとを一体的に設けることができるので、少なくとも一部の空気通路を共通化することができる。このため、装置構成（通路構造）を簡素化することができる。また、軸受ブッシュ２に、ラジアル絞り孔２０ｂ、２１ｂよりもアキシャル絞り孔２０ａ、２１ａ、２２ａ、２３ａが多く設けられるので、容易に大きな軸受剛性が得られる。したがって、空気静圧軸受装置１００は、容易に大きな軸受剛性が得られるとともに、装置構成（通路構造）を簡素化することができる。

【0060】

また、第１実施形態では、上記のように、アキシャル絞り孔２０ａ、２１ａ、２２ａ、２３ａを、主軸４０の全周に第１間隔で均等に設け、ラジアル絞り孔２０ｂ、２１ｂを、主軸４０の全周に第１間隔（１５度ピッチ間隔）よりも大きい第２間隔（３０度ピッチ間隔）で均等に設ける。これにより、アキシャル絞り孔２０ａ、２１ａ、２２ａ、２３ａおよびラジアル絞り孔２０ｂ、２１ｂが主軸４０の周方向にバランスよく配置されるので、主軸４０と軸受ブッシュ２との間に空気をバランスよく供給することができる。その結果、主軸４０の回転をより安定させることができる。

【0061】

また、第１実施形態では、上記のように、第１空気通路（２０、２１）および第２空気通路２２、２３を、主軸４０の周方向に１つずつ交互に配置する。これにより、アキシャル絞り孔２０ａ、２１ａ、２２ａ、２３ａおよびラジアル絞り孔２０ｂ、２１ｂを主軸４０の周方向によりバランスよく配置することができるので、主軸４０の回転を一層安定させることができる。

【0062】

また、第１実施形態では、上記のように、互いに隣接する第１空気通路（２０、２１）および第２空気通路２２、２３を、全体として等間隔で配置する。これにより、主軸４０の周方向における空気の流れを、主軸４０の中心軸線αに対して回転対称にすることができるので、主軸４０の回転をより一層安定させることができる。

【0063】

また、第１実施形態では、上記のように、第１空気通路（２０、２１）に、主軸４０の軸方向の一方側に空気を供給するためのアキシャル絞り孔２０ａおよびラジアル絞り孔２０ｂを有する一方側第１空気通路２０と、主軸４０の軸方向の他方側に空気を供給するためのアキシャル絞り孔２１ａおよびラジアル絞り孔２１ｂを有する他方側第１空気通路２１とを設け、一方側第１空気通路２０および他方側第１空気通路２１に別個に空気を供給可能な空気供給部３ａ、３ｂを設ける。これにより、一方側第１空気通路２０と、他方側第１空気通路２１とにより軸方向の両側にバランスよく空気を供給することができる。その結果、主軸４０の回転をより安定させることができる。

【0064】

また、第１実施形態では、上記のように、回転体４に、主軸４０の軸方向の一方端部に設けられ、一方側第１空気通路２０から、軸受ブッシュ２との間に空気が供給される空気被供給面４１ａと、主軸４０の軸方向の他方端部に設けられ、他方側第１空気通路２１から、軸受ブッシュ２との間に空気が供給される空気被供給面４２ａとを設け、空気供給部３ａによる一方側第１空気通路２０への空気の供給が停止されるとともに、空気供給部３ｂによる他方側第１空気通路２１への空気の供給が継続されることにより、空気被供給面４１ａを、軸受ブッシュ２に密着して、クランプされるように構成する。これにより、空気供給部３ａが、一方側第１空気通路２０への空気の供給を停止して、空気被供給面４１ａを軸受ブッシュ２にクランプさせた状態で、空気供給部３ｂが、他方側第１空気通路２１への空気の供給を行うことができる。これにより、クランプ状態でも、軸受ブッシュ２と主軸４０との間でラジアル方向およびアキシャル方向他方側への空気を供給し続けることができる。その結果、空気被供給面４１ａを強力にクランプしつつ、軸受ブッシュ２と主軸４０とのかじり（摩擦）を抑制することができる。

【0065】

また、第１実施形態では、上記のように、回転体４に、空気被供給面４１ａを有する平板形状の第１回転テーブル４１と、空気被供給面４２ａを有する平板形状の第２回転テーブル４２とを設ける。これにより、第１回転テーブル４１、第２回転テーブル４２および主軸４０により、回転体４が軸受ブッシュ２から軸方向の空気および半径方向の空気を効果的に受けることができる。

【0066】

（第２実施形態）
次に、図５〜図７を参照して、第２実施形態の空気静圧軸受装置２００について説明する。この第２実施形態では、上記第１実施形態の構成に加えて、回転体４に第１通気空間（軸受空間）４３ａおよび第２通気空間（軸受空間）４３ｂを設け、筺体部１に排気孔１０ａを設けた例について説明する。

【0067】

図５に示すように、第２実施形態による空気静圧軸受装置２００では、回転体４は、第１通気空間４３ａおよび第２通気空間４３ｂを含んでいる。また、筺体部１の設置用筺体部１０は、排気孔１０ａを含んでいる。

【0068】

第１通気空間４３ａは、主軸４０の一方（Ａ１方向）側端部近傍に形成されている。第１通気空間４３ａは、主軸４０のＡ１方向側端部近傍において、回転体４の半径方向外側（Ｂ１方向側）と、半径方向内側（Ｂ２方向側）とを貫通している。第１通気空間４３ａは、空気被供給面４１ａ側において軸受ブッシュ２の軸受面側（Ａ１方向側の面）から主軸４０の円筒内面４０ａ側に空気を通す機能を有している。第１通気空間４３ａは、空気被供給面４１ａに沿って延びている。

【0069】

第２通気空間４３ｂは、主軸４０の第１通気空間４３ａとは反対側（Ａ２方向）の端部近傍に形成されている。第２通気空間４３ｂは、主軸４０のＡ２方向側端部近傍において、回転体４の半径方向外側（Ｂ１方向側）と、半径方向内側（Ｂ２方向側）とを貫通している。第２通気空間４３ｂは、空気被供給面４１ａとは反対の空気被供給面４２ａ側において、軸受ブッシュ２の軸受面側（Ａ２方向側の面）から主軸４０の円筒内面４０ａ側に空気を通す機能を有している。第２通気空間４３ｂａは、空気被供給面４２ａに沿って延びている。

【0070】

図６に示すように、主軸４０の円筒内面４０ａと、円筒内面４０ａの内側に位置する筺体部１との間には、主軸４０と筺体部１とがＢ方向に接触することがないように、隙間Ｔ１が設けられている。また、第２回転テーブル４２のＡ２方向側の面と、筺体部１との間には、第２回転テーブル４２と筺体部１とがＡ方向に接触することがないように、隙間Ｔ２が設けられている。隙間Ｔ１のＡ２方向側端部と、隙間Ｔ２のＢ２方向側の端部とは、空気が通過可能なように繋がっている。

【0071】

排気孔１０ａは、隙間Ｔ２から空気を受け取ることが可能なように、隙間Ｔ２に一端が繋がっている。 排気孔１０ａは、空気被供給面４２ａよりも軸方向（Ａ方向）の他方側（Ａ２方向側）の位置に設けられている。具体的には、排気孔１０ａは、第２回転テーブル４２のＡ２方向側から筺体部１（設置用筺体部１０）の外周面側に排気可能なように繋がっている。

【0072】

（クランプ状態での空気の排出）
次に、図７を参照して、クランプ状態での空気の排出について説明する。クランプ状態とは、空気供給部３ａからの空気の供給を停止するとともに、空気供給部３ｂのみから空気供給を行い、第１回転テーブル４１が軸受ブッシュ２に密着して固定している状態をいう。この状態では、第１回転テーブル４１と軸受ブッシュ２との間を空気が通過することはほとんどない。

【0073】

ラジアル絞り孔２１ｂから出た空気は、主に、第１通気空間４３ａ、隙間Ｔ１およびＴ２を通り、排気孔１０ａから排出される。

【0074】

第２回転テーブル４２のＢ１方向側の面と、筺体部１との間には、第２回転テーブル４２と筺体部１とがＢ方向に接触することがないように、隙間Ｔ３が設けられている。隙間Ｔ２のＢ１方向側端部と、隙間Ｔ３のＡ２方向側の端部とは、空気が通過可能なように繋がっている。アキシャル絞り孔２１ａから出た空気は、主に、第２通気空間４３ｂ、隙間Ｔ３およびＴ２を通り、排気孔１０ａから排出される。

【0075】

第２実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。

【0076】

（第２実施形態の効果）
第２実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

【0077】

第２実施形態では、上記のように、主軸４０を、円筒形状に形成し、回転体４に、空気被供給面４１ａ側において軸受ブッシュ２の軸受面側から主軸４０の円筒内面側に空気を通すための第１通気空間４３ａを設ける。これにより、第１通気空間４３ａにより、他方側第１空気通路２１側からクランプされている空気被供給面４１ａ側（空気が供給されない状態の一方側第１空気通路２０側）に空気を流れやすくすることができるので、軸受ブッシュ２と主軸４０とのかじり（摩擦）をより抑制することができる。

【0078】

また、第２実施形態では、上記のように、軸受ブッシュ２が固定的に取り付けられ、回転体４が回転可能に取り付けられる筺体部１を設け、筺体部１に、空気被供給面４２ａよりも軸方向の他方側の位置に、第１通気空間４３ａからの空気を排気する排気孔１０ａを設ける。ここで、たとえば、一方側第１空気通路２０と他方側第１空気通路２１との間に排気孔を設けて、一方側第１空気通路２０への空気供給を停止（クランプ）させた場合には、他方側第１空気通路２１からの空気は、第１通気空間４３ａをほとんど通ることなく、排気孔から外に排出されてしまう。このため、主軸４０と軸受ブッシュ２との間の広い範囲に他方側第１空気通路２１からの空気が供給されず、かじりが生じやすくなってしまう。そこで、上記のように構成することにより、他方側第１空気通路２１からの空気を第１通気空間４３ａに効果的に導くことができるとともに、排気孔１０ａを介して第１通気空間４３ａからの空気を排気することができるので、他方側第１空気通路２１側からの空気を、クランプされている空気被供給面４１ａ側（空気が供給されない状態の一方側第１空気通路２０側）に、より流れやすくすることができる。その結果、軸受ブッシュ２と主軸４０とのかじり（摩擦）を一層抑制することができる。

【0079】

また、第２実施形態では、上記のように、第１通気空間４３ａを、主軸４０の空気被供給面４１ａ側の一方端部近傍に形成する。これにより、他方側第１空気通路２１側からのラジアル方向の圧力を発生させる空気を主軸４０の空気被供給面４１ａ側の一方端部近傍まで導くことができるので、クランプの際にラジアル方向の位置ずれが発生するのを抑制し、軸受ブッシュ２と主軸４０とのかじり（摩擦）をより一層抑制することができる。

【0080】

また、第２実施形態では、上記のように、回転体４に、軸受ブッシュ２の空気被供給面４２ａ側から主軸４０の円筒内面側に空気を通すための第２通気空間４３ｂを設け、第２通気空間４３ｂを、主軸４０の第１通気空間４３ａとは反対側（Ａ２方向側）の他方端部近傍に形成する。これにより、第１通気空間４３ａおよび第２通気空間４３ｂの２つにより主軸４０の軸方向（Ａ方向）の両端部近傍から、それぞれ、主軸４０の内側に空気を通気することができるので、主軸４０の円筒外側面の全体に効果的に空気を広げることができる。その結果、クランプの際にラジアル方向の位置ずれが発生するのをより抑制し、軸受ブッシュ２と主軸４０とのかじり（摩擦）をさらに抑制することができる。

【0081】

（変形例）
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。

【0082】

たとえば、上記第１および第２実施形態では、主軸が上下方向に延びるように、空気静圧軸受装置を配置した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、主軸が水平方向または斜め方向に延びるように、空気静圧軸受装置を配置してもよい。

【0083】

また、上記第１および第２実施形態では、半径方向に一方側第１空気通路（他方側第１空気通路）と、第２空気通路とを１つずつ交互に配置してもよい例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、たとえば、半径方向に、一方側第１空気通路、一方側第１空気通路、第２空気通路の順に（繰り返しにより）交互に配置してもよい。

【0084】

また、上記第１および第２実施形態では、３０度ピッチ間隔でラジアル絞り孔を配置した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、たとえば、４５度ピッチ間隔でラジアル絞り孔を配置してもよい。

【0085】

また、上記第１および第２実施形態では、１５度ピッチ間隔でアキシャル絞り孔を配置した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、たとえば、１０度ピッチ間隔でラジアル絞り孔を配置してもよい。

【符号の説明】

【0086】

１ 筺体部
２ 軸受ブッシュ（軸受本体部）
３ａ、３ｂ 空気供給部
４ 回転体
１０ａ 排気孔
２０ａ、２１ａ、２２ａ、２３ａ アキシャル絞り孔
２０ｂ、２１ｂ ラジアル絞り孔
２０ 一方側第１空気通路
２１ 他方側第１空気通路
２２、２３ 第２空気通路
４０ 主軸
４０ａ 円筒内面
４１ 第１回転テーブル
４１ａ 空気被供給面（第１回転面）
４２ 第２回転テーブル
４２ａ 空気被供給面（第２回転面）
４３ａ 第１通気空間
４３ｂ 第２通気空間
１００、２００ 空気静圧軸受装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】