JP2000348429A - 多孔質静圧気体軸受を用いたワーク載置台 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 供給高圧気体の利用効率を上げることができ
て軸受隙間に気体膜を所望に形成でき、しかも、ワーク
をしっかりと保持できるワーク載置台を提供すること。 【解決手段】 ワーク載置台１は、一端面２に磁気ディ
スク３が載置されると共に、他端面４でスピンドルモー
タ５のスピンドル軸が連結されるようになっている回転
テーブル６と、回転テーブル６を、軸受隙間７をもって
囲繞して軸心Ａの周りにＲ方向に回転自在に支持した多
孔質静圧気体軸受８と、多孔質静圧気体軸受８を介して
軸受隙間７に高圧気体を供給する高圧気体供給手段９
と、回転テーブル６の一端面２に載置された磁気ディス
ク３を真空吸引する吸引手段１０とを具備している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光ディスク又は磁
気ディスク等の情報記憶ディスクの製造又は検査装置に
用いて好適であって、製造又は検査装置において、製造
又は検査される情報記憶ディスクを回転させるワーク載
置台に関する。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】光ディスク又は磁気デ
ィスク等の情報記憶ディスク（以下、ディスクという）
の製造又は検査装置には、ディスクを高速で高精度に回
転させるために、スピンドルモータと、スピンドルモー
タのスピンドル（回転軸）によって回転されるようにな
っていると共に、ワークとしてのディスクが載置される
回転テーブルを具備したワーク載置台とが通常用いられ
る。斯かるワーク載置台には、軸受部に潤滑油及び給油
が必要なく、しかも、スピンドルモータにより回転テー
ブルが高速で回転されても、摩擦抵抗、発熱が少なく、
加えて、回転テーブルに回転振動を生じさせないような
静圧気体軸受が好ましく用いられる。

【０００３】静圧気体軸受は、回転テーブルとの間に気
体膜を形成して、この気体膜を介して回転テーブルを回
転自在に支持するものであるために、好ましく製造され
た静圧気体軸受は、それが本来的に有するセンタリング
機能と相俟って、高速回転する回転テーブルに回転振動
を生じさせないで、低摩擦、低発熱でもって当該回転テ
ーブルを回転支持できる。

【０００４】静圧気体軸受の一つとして、多孔質焼結金
属体からなる多孔質体を具備した多孔質静圧気体軸受が
用いられるが、この多孔質静圧気体軸受では、供給され
る高圧気体の利用効率を上げるためには、多孔質体にお
いて、軸受面となる面からのみ、気体膜を形成すべく高
圧気体を噴出することが要求される。

【０００５】ところで、真空吸着してワークを回転テー
ブルに保持するようになっているワーク載置台では、回
転テーブル等に空気吸引、排出通路を設ける必要がある
が、この排出通路は、多孔質静圧気体軸受を具備したワ
ーク載置台では、多孔質体を横切って又は通って形成せ
ざるを得ない場合があり、斯かる場合には、供給される
高圧気体が、気体膜の形成に寄与することなしに、排出
通路を介してそのまま排出される虞があり、供給される
高圧気体の利用効率が極めて悪くなり、これを補うため
に更に高圧の高圧気体を必要とする上に、排出通路が横
切る又は通る近傍で気体膜が所望に形成されない場合も
生じ、回転テーブルを均等な支持力で回転自在に支持で
きなくなる虞もある。

【０００６】一方、多孔質体を構成する多孔質焼結金属
体の形成材料として、青銅、アルミニウム合金、ステン
レスを主体としたもの、特に、青銅を主体としたものが
多く用いられるが、このような形成材料を用いた多孔質
体では、多孔質焼結金属体それ自体は一応好ましい通気
性を有するが、多孔質焼結金属体の寸法精度や表面粗さ
が十分でないので、多くの場合には、１０^−３ｍｍオー
ダの軸受表面粗さを得るべく、更にその軸受表面に機械
加工が施される。

【０００７】この機械加工は、主として旋盤およびフラ
イス加工や研削により行われるが、この旋盤およびフラ
イス加工や研削は多孔質焼結金属体の表面に目詰りを惹
起させ、その通気性（絞り特性）に大きく影響を与える
ことになる。特に、研削においては、多孔質焼結金属体
の表面に塑性流動を惹起させ、カエリやバリを生じさせ
る。

【０００８】本発明は、前記諸点に鑑みてなされたもの
であって、その目的とするところは、供給高圧気体の利
用効率を上げることができて軸受隙間に気体膜を所望に
形成でき、しかも、ワークをしっかりと保持できるワー
ク載置台を提供することにある。

【０００９】本発明の他の目的とするところは、好まし
い通気性と平面度を有した軸受表面でもって、ワークを
高精度に且つ振動なしに回転できるワーク載置台を提供
することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の第一の態様のワ
ーク載置台は、一端面にワークが載置されると共に、他
端面でスピンドルモータのスピンドル軸が連結されるよ
うになった回転テーブルと、この回転テーブルを、軸受
隙間をもって囲繞して回転自在に支持した多孔質静圧気
体軸受と、多孔質静圧気体軸受を介して軸受隙間に高圧
気体を供給する高圧気体供給手段と、回転テーブルの一
端面に載置されたワークを真空吸引する吸引手段とを具
備しており、回転テーブルは、外周面に環状の凹所が形
成されている円柱状の本体部と、本体部の両端面に一体
的に形成された鍔部とを具備しており、多孔質静圧気体
軸受は、回転テーブルの両鍔部との間で回転テーブルの
本体部を、軸受隙間をもって囲繞していると共に、その
両端面で回転テーブルの両鍔部との間で軸受隙間をもっ
て配された円筒状の多孔質体を具備しており、吸引手段
は、ワークが載置される一端面となる回転テーブルの一
方の鍔部の一端面に、一端が開口して、他端が回転テー
ブルの本体部の凹所に開口した吸引通路と、回転テーブ
ルの本体部の凹所で一端が開口した排出通路を内部に有
しており、多孔質体を貫通して当該多孔質体に密に挿着
された吸引こまとを具備している。

【００１１】第一の態様のワーク載置台によれば、吸引
こまが多孔質体を貫通して当該多孔質体に密に挿着され
ており、吸引こまの内部の排出通路が、その一端で本体
部の凹所で開口しているために、吸引こまが貫通する部
位で多孔質体の表面孔が封止される結果、この部位で、
高圧気体供給手段からの高圧気体が噴出されて排出通路
を介して無駄に排出されることがなく、而して、供給高
圧気体の利用効率を上げることができて、その他の部位
で気体膜を所望に形成でき、加えて、凹所を介して吸引
通路の空気を効率よく吸引できて、而して、ワークをし
っかりと保持できる。

【００１２】本発明の第二の態様のワーク載置台では、
第一の態様のワーク載置台において、高圧気体供給手段
は、多孔質体の外周面に形成された環状凹所で規定され
た通路を具備している。

【００１３】本発明の第三の態様のワーク載置台では、
第一又は第二の態様のワーク載置台において、多孔質静
圧気体軸受は、多孔質体を囲繞した円筒状のハウジング
を具備しており、吸引こまは、ハウジングをも貫通して
当該ハウジングに密に挿着されている。

【００１４】第三の態様のワーク載置台によれば、多孔
質体がハウジングによって囲繞され、しかも、吸引こま
がハウジングをも貫通して当該ハウジングに密に挿着さ
れているために、ハウジングによって囲繞される多孔質
体の部位からの高圧気体の無駄な漏出がなく、供給高圧
気体を効率よく利用できる。

【００１５】本発明の第四の態様のワーク載置台では、
第三の態様のワーク載置台において、高圧気体供給手段
は、ハウジングを貫通して当該ハウジングに形成された
貫通孔を具備している。

【００１６】本発明の第五の態様のワーク載置台では、
第一から第三のいずれかの態様のワーク載置台におい
て、多孔質体は、粒界に無機物質粒子が含有されている
多孔質焼結金属体からなる。

【００１７】第五の態様のワーク載置台によれば、多孔
質体を構成する多孔質焼結金属体の粒界には無機物質粒
子が含有されているので、多孔質焼結金属体、すなわち
多孔質体の目詰りが抑制されて、理想的な絞り構造とな
っており、而して、軸受隙間に所望の気体膜を形成でき
る。

【００１８】なお、本発明のワーク載置台において、多
孔質静圧気体軸受の軸受面となる多孔質焼結金属体の露
出表面の粗さを１０^−３ｍｍ以下にして、回転テーブル
の回転振動を極力少なくするように構成するとよい。

【００１９】本発明の第六の態様のワーク載置台では、
第五の態様のワーク載置台において、多孔質焼結金属体
は、少なくとも錫、ニッケル、燐及び銅を含んでおり、
無機物質粒子は、黒鉛、窒化ホウ素、フッ化黒鉛、フッ
化カルシウム、酸化アルミニウム、酸化ケイ素及び炭化
ケイ素のうちの少なくとも一つからなる。

【００２０】なお、本発明における多孔質静圧気体軸受
は、以上の多孔質焼結金属体が焼結により一体に接合さ
れていると共に、鉄及び鉄合金並びに銅及び銅合金等か
らなる裏金を具備して構成されていてもよい。この場
合、高圧気体供給手段の通路を裏金に形成してもよい。

【００２１】本発明の第七の態様のワーク載置台では、
第一から第六のいずれかの態様のワーク載置台におい
て、ワークは、光ディスク又は磁気ディスク等の情報記
憶ディスクである。

【００２２】本発明のワーク載置台に載置されるワーク
としては、第七の態様のように情報記憶ディスクが好ま
しいのであるが、これに限定されず、その他の高速回
転、例えば２万ｒｐｍ乃至５万ｒｐｍ、更には、１０万
ｒｐｍ程度の高速、高精度の回転が必要であるワークで
あってもよい。そして、以上の態様のワーク載置台は、
第七の態様のように、情報記憶ディスクの製造又は検査
装置に用いられるのが好ましいのであるが、その他の製
造又は検査装置に用いられてもよい。

【００２３】

【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態を、図に
示す好ましい例に基づいて更に詳細に説明する。なお、
本発明はこれら例に何等限定されないのである。

【００２４】図１から図３において、本例のワーク載置
台１は、一端面２にワーク、例えば本例では情報記憶デ
ィスクとしての磁気ディスク３（図４参照）が載置され
ると共に、他端面４でスピンドルモータ５（図４参照）
のスピンドル軸（図示せず）が連結されるようになって
いる回転テーブル６と、回転テーブル６を、軸受隙間７
をもって囲繞して軸心Ａの周りにＲ方向に回転自在に支
持した多孔質静圧気体軸受８と、多孔質静圧気体軸受８
を介して軸受隙間７に高圧気体を供給する高圧気体供給
手段９と、回転テーブル６の一端面２に載置された磁気
ディスク３を真空吸引する吸引手段１０とを具備してい
る。

【００２５】回転テーブル６は、円筒状の外周面１５に
環状の凹所１６が形成されている円柱状の本体部１７
と、本体部１７の両端面に一体的に形成された円盤状の
鍔部１８及び１９とを具備している。凹所１６は、軸心
Ａ方向において、本体部１７の外周面１５のほぼ中央に
位置している。鍔部１８の一端面２には、載置される磁
気ディスク３の位置決め用の凹所２０が形成されてい
る。

【００２６】多孔質静圧気体軸受８は、回転テーブル６
の両鍔部１８及び１９との間で回転テーブル６の本体部
１７を、円筒状の内周面２１で、本体部１７の外周面１
５との間で軸受隙間７をもって囲繞していると共に、環
状の両端面２３及び２４で、鍔部１８及び１９の夫々の
環状の側面２５及び２６との間で軸受隙間７をもって配
された円筒状の多孔質体２７と、多孔質体２７を囲繞し
た円筒状のハウジング２８とを具備している。

【００２７】多孔質体２７は、粒界に無機物質粒子が含
有されている多孔質焼結金属体からなり、この多孔質焼
結金属体は、少なくとも錫、ニッケル、燐及び銅を含ん
でおり、無機物質粒子は、塑性変形をすることがない無
機物質であるところの、黒鉛、窒化ホウ素、フッ化黒
鉛、フッ化カルシウム、酸化アルミニウム、酸化ケイ素
及び炭化ケイ素のうちの少なくとも一つからなる。この
ような無機物質が多孔質体２７を構成する多孔質焼結金
属体の錫、ニッケル、燐及び銅に分散配合されている
と、このもの自体が機械加工によって塑性変形すること
がなく、加えて、多孔質焼結金属体の素地の金属部分の
塑性変形を分断し軽減する働きがあるため、機械加工に
おける多孔質焼結金属体、すなわち多孔質体２７の目詰
りを抑えることができる。多孔質体２７は、焼結又は接
着剤等によりハウジング２８の円筒状の内周面２９に固
着されている。

【００２８】高圧気体供給手段９は、多孔質体２７の外
周面３１に形成された環状凹所３２及びハウジング２８
の内周面２９で規定された通路３３と、通路３３に連通
されており、ハウジング２８を貫通して当該ハウジング
２８に形成された貫通孔３４とを具備している。貫通孔
３４には、当該貫通孔３４に形成されたねじに導管（図
示せず）の一端が螺合されるようになっており、導管の
他端は、圧縮ポンプ等の高圧気体源に連結されている。
高圧気体供給手段９は、高圧気体源の作動で、気体流れ
Ｂで示すように、貫通孔３４及び通路３３を介して多孔
質体２７に高圧気体を供給して、この高圧気体は、多孔
質体２７の孔を通って内周面２１、両端面２３及び２４
から軸受隙間７に噴出され、軸受隙間７に気体膜を形成
するようになっている。

【００２９】吸引手段１０は、磁気ディスク３が載置さ
れる一端面２となる回転テーブル６の一方の鍔部１８の
一端面２に、一端４１が開口して、他端４２が本体部１
７の凹所１６に開口した吸引通路４３と、凹所１６で一
端４４が開口した排出通路５６を内部に有しており、多
孔質体２７、通路３３及びハウジング２８を貫通して当
該多孔質体２７及びハウジング２８に密に挿着された吸
引こま４５とを具備している。

【００３０】吸引通路４３は、軸心Ａに沿って伸びて回
転テーブル６の中央に形成された縦通路５１と、縦通路
５１に連通し且つ縦通路５１から径方向放射方向に伸び
て本体部１７に形成された横通路５２とからなり、縦通
路５１の一端４１において鍔部１８の一端面２に開口し
ており、横通路５２の他端４２において凹所１６に開口
している。なお、縦通路５１及び横通路５２のうちの少
なくとも一方は、一本に限らず複数本形成されていても
よい。

【００３１】吸引こま４５は、多孔質体２７及びハウジ
ング２８に密に接触して嵌装された本体５５と、本体５
５を貫通して形成された排出通路５６とを具備してお
り、排出通路５６の一端が凹所１６に位置している。本
体５５の膨大部５８のねじに導管（図示せず）の一端が
螺合されるようになっており、導管の他端は、吸引ポン
プ等の吸引源に連結されている。

【００３２】吸引手段１０は、空気流Ｃで示すように、
吸引源の作動で導管、排出通路５６、凹所１６及び横通
路５２を介して縦通路５１の空気を吸引して、一端面２
に載置された磁気ディスク３を吸引して当該磁気ディス
ク３を一端面２に保持させるようになっている。

【００３３】ワーク載置台１は、図３に示すような磁気
ディスク３の検査装置６１に用いられる。検査装置６１
は、検査ヘッド６２、検査ヘッド６２を移動させるポジ
ショニング機構６３、回転テーブル６を回転させるスピ
ンドルモータ５、ポジショニング機構６３及びスピンド
ルモータ５を制御する制御機構６４等を具備している。

【００３４】以上のワーク載置台１では、スピンドルモ
ータ５の作動で回転テーブル６が回転され、この回転さ
れる回転テーブル６は、高圧気体供給手段９により供給
される高圧気体でもって軸受隙間７に生起される気体膜
により軸心Ａに関してセンタリングされて、内周面２１
並びに側面２３及び２４のいずれにも接触しないように
して、多孔質静圧気体軸受８に高速回転可能に支持され
る一方、磁気ディスク３は、吸引手段１０により吸引さ
れて、回転テーブル６の一端面２に保持される。なお、
軸受隙間７に供給された高圧気体は、軸受隙間７の両環
状端部７１及び７２から外部に排出される。

【００３５】そして、ワーク載置台１では、吸引こま４
５が多孔質体２７を貫通して当該多孔質体２７に密に挿
着されており、排出通路５６が、その一端４４で本体部
１７の凹所１６で開口しているために、吸引こま４５が
貫通する部位で多孔質体２７の表面孔が封止される結
果、この部位で、高圧気体供給手段９からの高圧気体が
排出通路５６を介して無駄に排出されることがなく、而
して、供給高圧気体の利用効率を上げることができて、
その他の部位で気体膜を所望に形成でき、加えて、凹所
１６を介して吸引通路４３の空気を効率よく吸引でき
て、而して、磁気ディスク３をしっかりと保持できる。

【００３６】また、ワーク載置台１では、多孔質体２７
がハウジング２８によって囲繞され、しかも、吸引こま
４５がハウジング２８をも貫通して当該ハウジング２８
に密に挿着されているために、ハウジング２８によって
囲繞される多孔質体２７の部位からの高圧気体の無駄な
漏出がなく、供給高圧気体を効率よく利用でき、更に、
多孔質体２７を構成する多孔質焼結金属体の粒界には無
機物質粒子が含有されているので、多孔質焼結金属体、
すなわち多孔質体２７の目詰りが抑制されて、理想的な
絞り構造となっており、而して、軸受隙間７に所望の気
体膜を形成できる。

【００３７】以上において、多孔質体２７を構成する多
孔質焼結金属体は、例えば、重量比で錫４〜１０％、ニ
ッケル１０〜４０％、燐０．５〜４％、黒鉛３〜１０％
及び残部銅からなる混合粉末を加圧成形して、凹所３２
となる凹所を有する円筒状の圧粉体を製造し、これを還
元性雰囲気もしくは真空中で８００〜１１５０℃の温度
で２０〜６０分間焼結して形成する。焼結中、圧粉体を
加圧するとよい。圧粉体の製造においての圧粉圧力とし
ては、２〜７トン／ｃｍ^２程度が好ましい。こうして焼
結して得られた多孔質焼結金属体素材の露出面を、その
粗さが１０^−３ｍｍ以下となるように、研削やラッピン
グにより機械加工して、所望の多孔質体２７を得る。

【００３８】得られた多孔質体２７では、これから噴出
される気体の流量が、機械加工前の多孔質焼結金属体素
材における流量の１／１０〜１／３０程度になる。

【００３９】なお、多孔質体２７のための上記形成成分
の混合粉末に有機質結合剤水溶液を添加し、均一に混合
して原料粉末とし、該原料粉末を圧延ロールに供給して
原料粉末からなる圧延シートを形成し、この圧延シート
を所望の寸法に切断し、切断した圧延シートを円筒状に
し、これを還元性雰囲気もしくは真空中で８７０〜１１
５０℃の温度で０．１〜５．０ｋｇｆ／ｃｍ^２の圧力下
で２０〜１２０分間焼結して、多孔質焼結金属体素材を
形成し、こうして得られた多孔質焼結金属体素材の露出
面を上記と同様にして機械加工して、所望の多孔質体２
７を得るようにしてもよい。なお、凹所３２は、露出面
の機械加工と同時に形成するとよい。

【００４０】この例示の圧延シートの圧粉密度は、５．
４８〜６．７２ｇ／ｃｍ^３であって、焼結時間及び温度
の設定により、得られる多孔質体２７の密度および多孔
度は異なるが、概ね上述した条件で、焼結密度５．１５
〜６．１９ｇ／ｃｍ^３、多孔質度（含油率換算）１１．
１〜３４．１容積％であり、このように製造された多孔
質体２７は、多孔質静圧気体軸受８に満足して使用し得
るものであることを確認した。

【００４１】

【発明の効果】本発明によれば、供給高圧気体の利用効
率を上げることができて軸受隙間に気体膜を所望に形成
でき、しかも、ワークをしっかりと保持できるワーク載
置台を提供することができる。

【００４２】また、本発明によれば、好ましい通気性と
平面度を有した軸受表面でもって、ワークを高精度に且
つ振動なしに回転できるワーク載置台を提供することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の好ましい実施の形態の一例の側面断面
図である。

【図２】図１に示す例の平面断面図である。

【図３】図１に示す例の斜視図である。

【図４】図１に示す例を検査装置に用いた説明図であ
る。

【符号の説明】

１ ワーク載置台 ６ 回転テーブル ７ 軸受隙間 ８ 多孔質静圧気体軸受 ９ 高圧気体供給手段 １０ 吸引手段 １６ 凹所 １７ 本体部 １８、１９ 鍔部 ２７ 多孔質体 ４３ 吸引通路 ４５ 吸引こま ５６ 排出通路

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一端面にワークが載置されると共に、他
   端面でスピンドルモータのスピンドル軸が連結されるよ
   うになった回転テーブルと、この回転テーブルを、軸受
   隙間をもって囲繞して回転自在に支持した多孔質静圧気
   体軸受と、多孔質静圧気体軸受を介して軸受隙間に高圧
   気体を供給する高圧気体供給手段と、回転テーブルの一
   端面に載置されたワークを真空吸引する吸引手段とを具
   備しており、回転テーブルは、外周面に環状の凹所が形
   成されている円柱状の本体部と、本体部の両端面に一体
   的に形成された鍔部とを具備しており、多孔質静圧気体
   軸受は、回転テーブルの両鍔部との間で回転テーブルの
   本体部を、軸受隙間をもって囲繞していると共に、その
   両端面で回転テーブルの両鍔部との間で軸受隙間をもっ
   て配された円筒状の多孔質体を具備しており、吸引手段
   は、ワークが載置される一端面となる回転テーブルの一
   方の鍔部の一端面に、一端が開口して、他端が回転テー
   ブルの本体部の凹所に開口した吸引通路と、回転テーブ
   ルの本体部の凹所で一端が開口した排出通路を内部に有
   しており、多孔質体を貫通して当該多孔質体に密に挿着
   された吸引こまとを具備しているワーク載置台。
2. 【請求項２】 高圧気体供給手段は、多孔質体の外周面
   に形成された環状凹所で規定された通路を具備している
   請求項１に記載のワーク載置台。
3. 【請求項３】 多孔質静圧気体軸受は、多孔質体を囲繞
   した円筒状のハウジングを具備しており、吸引こまは、
   ハウジングをも貫通して当該ハウジングに密に挿着され
   ている請求項１又は２に記載のワーク載置台。
4. 【請求項４】 高圧気体供給手段は、ハウジングを貫通
   して当該ハウジングに形成された貫通孔を具備している
   請求項３に記載のワーク載置台。
5. 【請求項５】 多孔質体は、粒界に無機物質粒子が含有
   されている多孔質焼結金属体からなる請求項１から４の
   いずれか一項に記載のワーク載置台。
6. 【請求項６】 多孔質焼結金属体は、少なくとも錫、ニ
   ッケル、燐及び銅を含んでおり、無機物質粒子は、黒
   鉛、窒化ホウ素、フッ化黒鉛、フッ化カルシウム、酸化
   アルミニウム、酸化ケイ素及び炭化ケイ素のうちの少な
   くとも一つからなる請求項５に記載のワーク載置台。
7. 【請求項７】 ワークは、光ディスク又は磁気ディスク
   等の情報記憶ディスクである請求項１から６のいずれか
   一項に記載のワーク載置台。
8. 【請求項８】 請求項１から７のいずれか一項に記載の
   ワーク載置台に用いられる回転テーブル、多孔質静圧気
   体軸受、高圧気体供給手段、吸引手段、多孔質体、吸引
   こま。
9. 【請求項９】 請求項１から７のいずれか一項に記載の
   ワーク載置台を具備した光ディスク又は磁気ディスク等
   の情報記憶ディスクの製造又は検査装置。