CN203390211U - 主轴装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种主轴装置，其提高了静压轴承的刚性。主轴装置（1）具有：外壳（2）；设于外壳（2）的负载侧的相反侧的马达（4）；主轴（3），其具有盘（10），并由马达（4）旋转驱动；以及第一支承部件（15），其设于主轴（3）的负载侧，第一支承部件（15）以非接触的方式支承主轴（3），并具备从径向方向对主轴（3）供给压缩空气的第一径向供给口（21）和第二径向供给口（22）、以及沿着推力方向从负载侧的相反侧对盘（10）供给压缩空气的第一推力供给口（23）。

Description

主轴装置

技术领域

本实用新型公开的实施方式涉及主轴装置。 

背景技术

在专利文献1中，记载了如下的主轴装置：该主轴由沿径向方向排出空气的多孔质径向轴承、以及沿推力方向排出空气的多孔质推力轴承支承，且该主轴由在外壳的负载侧的相反侧配置的电动马达旋转驱动。 

专利文献1：日本特开2009-68543号公报 

然而，在专利文献1所记载的主轴装置中，径向轴承及推力轴承相互作为单独部件分离配置，因此从连结于主轴的负载侧的负载至上述两个部位的轴承之间的推力方向距离大，导致作为静压轴承的刚性的降低。 

实用新型内容

本实用新型正是鉴于上述问题点而完成的，其目的在于，提供能够提高作为静压轴承的刚性的主轴装置。 

为了解决上述壳体，根据本实用新型的一个观点，应用如下的主轴装置，该主轴装置具有：外壳；设于所述外壳的负载侧的相反侧的马达；主轴，其具有盘，并由所述马达旋转驱动；以及第一支承部件，其以非接触的方式支承所述主轴，并具备从径向方向对所述主轴供给压缩空气的径向供给口、以及沿着推力方向从负载侧的相反侧对所述盘供给压缩空气的第一推力供给口。 

此外，在所述主轴装置中，所述第一支承部件具备：位于所述主轴的外周部的轴套部；和设于所述轴套部的负载侧的推力部，在所述径向供给口中，第一径向供给口和第二径向供给口设于所述轴套部，所述第二径向供给口位于比所述第一径向供给口靠负载侧的位置，所述第一推力供给口以轴向位置比所述第二径向供给口的轴向位置靠负载侧的方式设于所述推力部。 

此外，在所述主轴装置中，所述主轴装置还具有第一轴承部件，所述第一轴承部件设于所述外壳，并且所述第一支承部件的外周部固定在该第一轴承部件的内周侧，所述外壳具备沿推力方向贯通并使压缩空气流通的空气流通路，所述第一轴承部件具备：径向通路，其与所述空气流通路和所述第一径向供给口连通；和径向·推力通路，其与所述空气流通路、所述第二径向供给口及所述第一推力供给口连通。 

此外，在所述主轴装置中，所述第一轴承部件在推力方向上的、所述径向通路与所述径向·推力通路的中间部具备冷却液通路。 

此外，在所述主轴装置中，所述主轴装置还具有：第二支承部件，其设于所述主轴的在所述盘的负载侧的外周部，并具备沿推力方向从负载侧对所述盘供给压缩空气的第二推力供给口；第二轴承部件，其具备与所述空气流通路和所述第二推力供给口连通的转向通路，并且，该第二轴承部件设于所述外壳且所述第二支承部件的外周部固定在该第二轴承部件的内周侧；以及间隔部件，其夹设配置于所述第一轴承部件和所述第二轴承部件之间，并具备与所述转向通路连通的贯通孔。 

根据本实用新型的主轴装置，能够提高作为静压轴承的刚性。 

附图说明

图1是示出实施方式的主轴装置的整体结构的轴向剖视图。 

图2是示出主轴装置的负载侧径向·推力轴承部的第一支承部件的轴向剖视图和右侧视图。 

图3是第一支承部件的立体图。 

图4是示出负载侧径向·推力轴承部的第一支承部件及第一轴承部件的轴向半剖视图和右侧视图。 

图5是示出负载侧径向·推力轴承部的间隔部的一部分的轴向剖视图和右侧视图。 

图6是示出比较例的主轴装置的整体结构的轴向剖视图。 

标号说明 

1：主轴装置； 

2：外壳； 

3：主轴； 

4：马达； 

5：负载侧的相反侧的径向轴承部； 

6：负载侧径向·推力轴承部； 

7：空气流通路； 

9：刀具（负载）； 

10：盘； 

15：第一支承部件； 

16：第二支承部件； 

17：第一轴承部件； 

18：第二轴承部件； 

19：轴套部； 

20：推力部； 

21：第一供给口； 

22：第二供给口； 

23：第一推力供给口； 

24：第二推力供给口； 

25：凹槽； 

26：间隔部件； 

31：径向通路； 

32：径向·推力通路； 

33：贯通孔； 

34：转向通路； 

35：冷却液通路。 

具体实施方式

以下，参照图示对一个实施方式进行说明。 

<整体概要结构> 

首先，使用图1对本实施方式的主轴装置的整体结构进行说明。如图1所示，主轴装置1具备：主轴（spindle）3，其收纳于大致圆筒状的外壳2内；马达4，其设 置于外壳2的负载侧的相反侧（图1的左侧）并旋转驱动主轴3；负载侧的相反侧的径向轴承部5，其利用压缩空气在径向方向以非接触的方式支承主轴3的负载侧的相反侧；负载侧径向·推力轴承部6，其利用压缩空气在径向方向和推力方向以非接触的方式支承主轴3的负载侧（图1的右侧）；以及空气流通路7，其向径向轴承部5和径向·推力轴承部6供给压缩空气。 

空气流通路7以沿推力方向（图1中的左右方向）贯通外壳2内的方式进行设置。在空气流通路7的负载侧的相反侧位置处的外壳2设有空气入口7a。空气流通路7的负载侧贯通径向·推力轴承部6的第一轴承部件17（详细地讲为圆板部17b。后面叙述）以及第二轴承部件18，直到外壳2的负载侧末端。在空气入口7a连接有未图示的压缩机等空气供给源，从空气供给源供给来的压缩空气被导入空气流通路7。 

马达4具备：固定于主轴3的负载侧的相反侧的磁铁转子4a；以包围磁铁转子4a的方式设于外壳2的内侧的筒状的定子4b；以及马达输出轴4c。而且，在马达输出轴4c连结有上述主轴3。主轴3的负载侧端部从径向·推力轴承6向轴向外方伸出。在主轴3的该伸出的负载侧端部，经由凸缘8安装有例如工具等适当的负载（在本例中为刀具9）。刀具9具有例如蒸镀了非晶金刚石的刀刃9a，并且利用马达4对主轴3的旋转驱动而进行旋转。由此，该主轴装置1应用在例如将半导体晶片切割成半导体芯片的切割工序中。 

径向轴承部5具备：设于主轴3的负载侧的相反侧的直圆筒形状的筒状部件11（轴套）；和轴承部件12，其设于外壳2，并且筒状部件11的外周部固定于该轴承部件12的内周侧。筒状部件11具有：从径向方向向主轴3供给压缩空气的径向供给口13；和位于比径向供给口13靠负载侧的径向供给口14。径向供给口13、14沿着筒状部件11的周向分别设有多个。 

轴承部件12具有径向通路30、30，该径向通路30、30与空气流通路7连通并且在径向分别与径向供给口13、14连通。径向通路30、30将从空气流通路7导入的压缩空气导入径向供给口13、14。被导入径向供给口13、14的压缩空气从径向方向被供给于主轴3，且在径向方向以非接触的方式支承主轴3的负载侧的相反侧。而且，在径向供给口13、14的内侧设有控制朝向主轴3供给的压缩空气的流量的未图示的节流部（节流孔）。 

<径向·推力轴承部的详细情况> 

径向·推力轴承部6具备：第一支承部件15和第二支承部件16，它们设于主轴3的负载侧的外周部；第一轴承部件17，其设于外壳2，并且第一支承部件15的外周部固定在该第一轴承部件17的内周侧；以及第二轴承部件18，其设于外壳2，并且第二支承部件16的外周部固定在该第二轴承部件18的内周侧。 

<第一支承部件及第一轴承部件> 

如图2的（a）、图2的（b）及图3所示，第一支承部件15由位于主轴3的外周部的直圆筒形状的轴套部19、和在轴套部19的负载侧以相同轴心一体设置的大致圆板形状的推力部20构成。 

轴套部19具有：从径向方向向主轴3供给压缩空气的第一径向供给口21；和位于比第一径向供给口21靠负载侧的第二径向供给口22。第一及第二径向供给口21、22分别沿着轴套部19的周向设有多个。 

推力部20构成为直径比上述轴套部19的直径大。在推力部20的负载侧的相反侧的面的周缘部设有环状的凹槽25。在推力部20的周向多个部位具备第一推力供给口23，该第一推力供给口23用于沿推力方向从负载侧的相反侧对固定于主轴3的盘10供给压缩空气。各第一推力供给口23以轴向位置比上述第二径向供给口22的轴向位置靠负载侧的方式设于推力部20，并与上述凹槽25连通。 

如图4的（a）、图4的（b）及上述图1所示，第一轴承部件17由包围轴套部19的外周部的直圆筒形状部17a和包围推力部20的外周部的圆板部17b构成，圆板部17b一体设置于直圆筒形状部17a的负载侧。圆板部17b是直径比直圆筒形状部17a的直径大的圆形状，并形成为其下部被水平地切口的异形的圆板。 

此时，在直圆筒形状部17a设有径向通路31，该径向通路31与空气流通路7连通并与上述第一径向供给口21连通。另外，在圆板部17b设有径向·推力通路32，该径向·推力通路32经由推力流路41与空气流通路7连通，并且经由上述第二径向供给口22和凹槽25与上述第一推力供给口23连通。 

径向通路31将从空气流通路7导入的压缩空气导入上述第一径向供给口21。径向·推力通路32将从空气流通路7导入的压缩空气沿径向方向导入并使其分流。而且，分流后的一方的压缩空气被导入在径向方向与径向·推力通路32连通的第二径向供给口22，分流后的另一方的压缩空气被导入在推力方向与径向·推力通路32连通的第一推力供给口23。 

被导入上述第一及第二径向供给口21、22的压缩空气从径向方向被供给于主轴3，并在径向方向以非接触的方式支承主轴3的负载侧。而且，在第一及第二径向供给口21、22的内侧设有控制朝向主轴3供给的压缩空气的流量的未图示的节流部。被导入上述第一推力供给口23的压缩空气沿着推力方向从负载侧的相反侧被供给于在主轴3的负载侧固定的盘10，并在推力方向以非接触的方式支承主轴3的负载侧。 

而且，在第一轴承部件17中的推力方向上的径向通路21与径向·推力通路32的中间部具备冷却液通路35。冷却液通路35使在其与未图示的冷却液供给源之间循环的冷却液流过，能够对第一轴承部17的周围区域进行冷却。 

<第二支承部件及第二轴承部件> 

如图1所示，第二支承部件16设于主轴3的在盘10的负载侧的外周部，并具备直径与上述推力部20的直径大致相同的大致圆板形状。在该第二支承部件16的周向多个部位具备第二推力供给口24，该第二推力供给口24用于沿推力方向从负载侧对盘10供给压缩空气。被导入这些第二推力供给口24的压缩空气沿推力方向从负载侧被供给于在主轴3的负载侧固定的上述盘10，并在推力方向以非接触的方式支承主轴3的负载侧。 

第二轴承部件18具备包围第二支承部件16的外周部的、直径与第一轴承部件17的圆板部17b的直径大致相同的大致圆板形状。在第二轴承部件18具备转向通路34，该转向通路34经由推力流路41（参照图4）与空气流通路7在径向方向连通，并且与上述第二推力供给口24在推力方向连通。 

此时，如图5的（a）、图5的（b）及上述图1所示，在第一轴承部件17的上述圆板部17b和第二轴承部件18之间，夹设配置有大致圆板状或大致平板状的间隔部件26。间隔部件26具备与盘10的轴向厚度尺寸大致相同的轴向厚度尺寸。另外，在间隔部件26具备推力方向的贯通孔33，该贯通孔33经由上述推力流路41（参照图4）与空气流通路7连通。贯通孔33将从空气流通路7及推力流路41沿推力方向导入的压缩空气导入上述转向通路34。而且，上述转向通路34将来自上述贯通孔33的压缩空气沿径向方向导入后，使该导入的压缩空气向朝着负载侧的相反侧的推力方向转向，然后导入上述第二推力供给口24。被导入第二推力供给口24的压缩空气通过沿推力方向从负载侧被供给至主轴3的盘10，从而在推力方向以非接触的方式支承主轴3的负载侧。 

<实施方式的效果> 

如以上说明的那样，在本实施方式的主轴装置1中，在外壳2的负载侧的相反侧设有马达4，通过将驱动力传递至主轴3，使主轴3旋转。由此，能够利用马达4的驱动力使与主轴3的负载侧连结的适当的负载（在本例中为刀具9）旋转。此时，主轴3由所谓的静压轴承非接触地支承。即，在支承主轴3的负载侧的负载侧径向·推力轴承部6中，通过从第一及第二径向供给口21、22向主轴3供给压缩空气来进行主轴3的径向方向的支承。另外，通过从第一及第二推力供给孔23、24向固定于主轴3的盘10供给压缩空气来进行主轴3的推力方向的支承。 

这里，在本实施方式中，上述第一及第二径向供给口21、22和第一推力供给口23设于位于主轴3的外周部的共用的一个第一支承部件15。由此，与将这两个径向供给口21、22和第一推力供给口23分别设于单独的部件的情况相比，能够减小从连结于上述负载侧的负载（在本例中为刀具9）至上述径向供给口之间的推力方向距离。以下，利用比较例对该效果更详细地进行说明。 

<比较例> 

这里，利用图6对如下比较例进行说明：将分别设于两个部位的轴向位置的上述径向供给口21、22、和设于一个部位的轴向位置的上述第一推力供给口23分别设于单独的部件。对与图1相同的部分标以相同的标号，并省略或简化说明。 

在图6中，在该比较例的主轴装置1A中，在非接触地支承主轴3的负载侧的径向·推力轴承部6中，在第一支承部件15的轴套部19设有上述径向供给口21、22。另一方面，在隔着小口部19a而与轴套部19呈分体设置的推力部27，设有上述第一推力供给口23。 

利用上述这样的结构，在该比较例中，在第一轴承部17，除了在径向方向与第一径向供给口21连通的径向通路31之外，还设有在径向方向与第二径向供给口22连通的专用的径向通路36。同样地，在推力部27设有在推力方向与第一推力供给口23连通的专用的径向通路37。其结果为，从上述负载（刀具9）至上述两个部位的轴向位置的径向供给口21、22之间的推力方向距离L1、L2比较大。 

<实施方式的推力方向距离降低效果> 

相对于如上所述的比较例，在本实施方式中，上述第一及第二径向供给口21、22和第一推力供给口23设于位于主轴3的外周部的共用的一个第一支承部件15。具 体地讲，第一支承部件15具备直圆筒形状的轴套部19和位于其负载侧的大致圆板形状的推力部20。在两个部位的轴向位置设置的上述第一及第二径向供给口21、22配置于上述轴套部19，并且设于一个部位的轴向位置的上述第一推力供给口23配置于上述推力部20。 

而且，在设于负载侧的相反侧的轴向位置的上述第一径向供给口21，沿径向方向连通有设于第一轴承部件17的径向通路31。被导入外壳2内的压缩空气从空气流通路7经由上述径向通路31被导入上述第一径向供给口21，并从径向方向被供给至主轴3。另一方面，在负载侧的轴向位置设置的上述第二径向供给口22和设于推力部20的上述第一推力供给口23，连通有设于第一轴承部件17的共用的径向·推力通路32。被导入外壳2内的压缩空气在从空气流通路7被导入径向·推力通路32后，向径向方向和推力方向分流。向径向方向分流的压缩空气被导入沿径向方向与径向·推力通路32连通的上述第二径向供给口22，与上述同样地，从径向方向被供给至主轴3。向推力方向分流的压缩空气被导入沿推力方向与径向·推力通路32连通的上述第一推力供给口23，并从推力方向被供给至盘10。 

通过形成如上所述的结构及压缩空气的流动结构，在本实施方式中，如图1所示，能够减小从上述负载（刀具9）至上述两个部位的轴向位置的第一及第二径向供给口21、22之间的推力方向距离L1＇、L2＇。特别地，通过使在共用的一个径向·推力通路32的压缩空气的流动向径向方向和推力方向分流后导入供给口，能够分别可靠地使上述推力方向距离L1＇、L2＇比在使用单独的通路的上述比较例中的推力方向距离L1＇、L2＇小。其结果为，能够缩短从上述第一及第二径向供给口21、22至上述负载（刀具9）的支承跨距，提高作为静压轴承的刚性。因此，能够提高主轴3的旋转稳定性，能够降低旋转时的振动和噪音。 

另外，在如上所述地旋转支承主轴3时，在固定侧即第一支承部件15和旋转的主轴3之间产生热。特别地，第一支承部件15中的、在推力方向上与主轴3面对的距离长的轴套部19有容易产生热的倾向。因此，在本实施方式中，特别地，在第一轴承部件17中的成为位于上述轴套部19的外周侧位置的区域的、径向通路31和径向·推力通路32的中间部设有冷却液通路35。由此，利用流过该冷却液通路35的冷却液，能够比较均等地冷却该通路35的径向通路31侧（换言之为负载侧的相反侧）和径向·推力通路32侧（换言之为负载侧）。其结果为，对位于该第一轴承部件17 的内周侧的轴套部19，能够以遍及推力方向的广阔区域的方式，无遗漏地进行冷却。 

另外，在本实施方式中，特别地，在外壳2的负载侧设有第二轴承部件18，在其内周侧设有第二支承部件16。此时，在第二轴承部件18和第一轴承部件17之间，夹设配置有间隔部件26。由此，能够可靠地进行该第一轴承部件17和第二轴承部件18的沿着推力方向的相对位置的定位，并且通过将轴承部件形成为轴承部件17、18的分割结构，能够提高组装性。 

另外，除了上述已经说明的以外，也可以适当组合利用上述实施方式的方法。 

此外，虽未逐一举例示出，但上述实施方式在不脱离其主旨的范围内，可以施加各种变更来实施。 

Claims (5)

1.一种主轴装置，其特征在于， 

所述主轴装置具备： 

外壳； 

马达，其设于所述外壳的负载侧的相反侧； 

主轴，其具有盘，并由所述马达旋转驱动；以及 

第一支承部件，其以非接触的方式支承所述主轴，该第一支承部件具备：从径向方向对所述主轴供给压缩空气的径向供给口；以及沿着推力方向从负载侧的相反侧对所述盘供给压缩空气的第一推力供给口。 

2.根据权利要求1所述的主轴装置，其特征在于， 

所述第一支承部件具备： 

位于所述主轴的外周部的轴套部；和 

设于所述轴套部的负载侧的推力部， 

在所述径向供给口中，第一径向供给口和第二径向供给口设于所述轴套部，所述第二径向供给口位于比所述第一径向供给口靠负载侧的位置， 

所述第一推力供给口以轴向位置比所述第二径向供给口的轴向位置靠负载侧的方式设于所述推力部。 

3.根据权利要求2所述的主轴装置，其特征在于， 

所述主轴装置还具有第一轴承部件，所述第一轴承部件设于所述外壳，并且所述第一支承部件的外周部固定在该第一轴承部件的内周侧， 

所述外壳具备沿推力方向贯通并使压缩空气流通的空气流通路， 

所述第一轴承部件具备： 

径向通路，其与所述空气流通路和所述第一径向供给口连通；和 

径向·推力通路，其与所述空气流通路、所述第二径向供给口及所述第一推力供给口连通。 

4.根据权利要求3所述的主轴装置，其特征在于， 

所述第一轴承部件在推力方向上的、所述径向通路与所述径向·推力通路的中间部具备冷却液通路。 

5.根据权利要求3或4所述的主轴装置，其特征在于， 

所述主轴装置还具有： 

第二支承部件，其设于所述主轴的在所述盘的负载侧的外周部，并具备沿推力方向从负载侧对所述盘供给压缩空气的第二推力供给口； 

第二轴承部件，其具备与所述空气流通路和所述第二推力供给口连通的转向通路，并且，该第二轴承部件设于所述外壳且所述第二支承部件的外周部固定在该第二轴承部件的内周侧；以及 

间隔部件，其夹设配置于所述第一轴承部件和所述第二轴承部件之间，并具备与所述转向通路连通的贯通孔。 

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