JP2001140884A - 静圧気体軸受スピンドル - Google Patents
静圧気体軸受スピンドルInfo
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- F16C32/00—Bearings not otherwise provided for
- F16C32/06—Bearings not otherwise provided for with moving member supported by a fluid cushion formed, at least to a large extent, otherwise than by movement of the shaft, e.g. hydrostatic air-cushion bearings
- F16C32/0603—Bearings not otherwise provided for with moving member supported by a fluid cushion formed, at least to a large extent, otherwise than by movement of the shaft, e.g. hydrostatic air-cushion bearings supported by a gas cushion, e.g. an air cushion
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F16C32/00—Bearings not otherwise provided for
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- F16C32/064—Bearings not otherwise provided for with moving member supported by a fluid cushion formed, at least to a large extent, otherwise than by movement of the shaft, e.g. hydrostatic air-cushion bearings supported by a liquid cushion, e.g. oil cushion the liquid being supplied under pressure
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- F16C2300/40—Application independent of particular apparatuses related to environment, i.e. operating conditions
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 回転軸が軸受ハウジング内に圧縮気体によっ
て非接触で支持される静圧気体軸受スピンドルで、軸受
排気の外部への漏れが十分に少なく、特に真空中で使用
して好適な静圧気体軸受スピンドルを提供する。 【解決手段】 軸受ハウジング３内に軸受隙間７を介し
て回転軸１を設け、この軸受隙間７に圧縮気体を導入し
て、軸受ハウジング３に対して回転軸１を非接触で支持
する静圧気体軸受スピンドルにおいて、回転軸１の内部
に、軸受隙間７から排出される気体を吸引する排気吸引
手段を設け、圧縮気体の真空室への漏れ出しを非接触で
十分に少なくした。さらに、回転軸１に圧縮気体の導入
により負圧を発生させる負圧発生器１９を内蔵させ、ハ
ウジング３の外部から軸受隙間７に至る経路中のシール
隙間１７と軸受隙間７の中間に吸引溝１８を設け、負圧
発生器１９の負圧部と上記吸引溝１８とを接続する吸引
通路２６を回転軸１中に設けた。
て非接触で支持される静圧気体軸受スピンドルで、軸受
排気の外部への漏れが十分に少なく、特に真空中で使用
して好適な静圧気体軸受スピンドルを提供する。 【解決手段】 軸受ハウジング３内に軸受隙間７を介し
て回転軸１を設け、この軸受隙間７に圧縮気体を導入し
て、軸受ハウジング３に対して回転軸１を非接触で支持
する静圧気体軸受スピンドルにおいて、回転軸１の内部
に、軸受隙間７から排出される気体を吸引する排気吸引
手段を設け、圧縮気体の真空室への漏れ出しを非接触で
十分に少なくした。さらに、回転軸１に圧縮気体の導入
により負圧を発生させる負圧発生器１９を内蔵させ、ハ
ウジング３の外部から軸受隙間７に至る経路中のシール
隙間１７と軸受隙間７の中間に吸引溝１８を設け、負圧
発生器１９の負圧部と上記吸引溝１８とを接続する吸引
通路２６を回転軸１中に設けた。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、真空または減圧
雰囲気等の特殊な雰囲気中で高精度な回転運動を実現す
る静圧気体軸受スピンドルに関する。
雰囲気等の特殊な雰囲気中で高精度な回転運動を実現す
る静圧気体軸受スピンドルに関する。
【０００２】
【従来の技術】静圧気体軸受スピンドルは、ハウジング
内に軸受隙間を介して回転軸を設け、この軸受隙間に圧
縮気体を導入して、ハウジングに対して回転軸を非接触
で支持する装置である。従って、静圧気体軸受スピンド
ルは、高い回転精度と耐久性が得られるため、高精度の
加工等に用いられている。
内に軸受隙間を介して回転軸を設け、この軸受隙間に圧
縮気体を導入して、ハウジングに対して回転軸を非接触
で支持する装置である。従って、静圧気体軸受スピンド
ルは、高い回転精度と耐久性が得られるため、高精度の
加工等に用いられている。
【０００３】特に、光ディスクの原盤加工においては、
より高精度、高密度を達成するために、真空雰囲気中に
おいて加工をすることが求められてきており、そのよう
な場合、静圧気体軸受スピンドルを真空雰囲気内に配置
することになるため、軸受隙間に導入される気体が、真
空雰囲気に漏洩する量を十分少なくするように対策をと
る必要がある。
より高精度、高密度を達成するために、真空雰囲気中に
おいて加工をすることが求められてきており、そのよう
な場合、静圧気体軸受スピンドルを真空雰囲気内に配置
することになるため、軸受隙間に導入される気体が、真
空雰囲気に漏洩する量を十分少なくするように対策をと
る必要がある。
【０００４】ところで、従来、真空または減圧雰囲気で
高精度な回転運動を実現するために、静圧気体軸受の軸
受排気が真空室内に過度に流出するのを防止する、非接
触シール装置を設けた静庄気体軸受スピンドルが提案さ
れている（特開昭６３−１７４８０２号公報）。
高精度な回転運動を実現するために、静圧気体軸受の軸
受排気が真空室内に過度に流出するのを防止する、非接
触シール装置を設けた静庄気体軸受スピンドルが提案さ
れている（特開昭６３−１７４８０２号公報）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】この従来の静圧気体軸
受スピンドルは、軸受ハウジングの端部内面に複数段の
排気溝を設け、この複数段の排気溝に排気ポンプを接続
して、軸受隙間から軸受ハウジング外部に漏出する気体
を吸引するようにしている。
受スピンドルは、軸受ハウジングの端部内面に複数段の
排気溝を設け、この複数段の排気溝に排気ポンプを接続
して、軸受隙間から軸受ハウジング外部に漏出する気体
を吸引するようにしている。
【０００６】しかしながら、この従来の静圧気体軸受ス
ピンドルで真空室の真空到達度を高めようとすると、真
空室外の複数の排気ポンプで気体を吸引することが必要
となる。このため、排気ポンプの台数に応じて運転費用
が増大する上、排気ポンプを設置するスペースが必要と
なる問題があった。また、静圧気体軸受スピンドルと排
気ポンプを接続するチューブも排気ポンプの台数に応じ
て必要となり、静圧気体軸受スピンドルを直動テーブル
などに搭載して位置決めをする際には、チューブの本数
が増えることによって、テーブル移動時のチューブの抵
抗も増大するため、位置決め精度が低下するという問題
もある。
ピンドルで真空室の真空到達度を高めようとすると、真
空室外の複数の排気ポンプで気体を吸引することが必要
となる。このため、排気ポンプの台数に応じて運転費用
が増大する上、排気ポンプを設置するスペースが必要と
なる問題があった。また、静圧気体軸受スピンドルと排
気ポンプを接続するチューブも排気ポンプの台数に応じ
て必要となり、静圧気体軸受スピンドルを直動テーブル
などに搭載して位置決めをする際には、チューブの本数
が増えることによって、テーブル移動時のチューブの抵
抗も増大するため、位置決め精度が低下するという問題
もある。
【０００７】そこで、この発明の課題は、上記静圧気体
軸受スピンドルの問題点を解決し、外部の排気ポンプが
不要でコンパクトな真空または減圧雰囲気で高精度な回
転運動を実現することにある。
軸受スピンドルの問題点を解決し、外部の排気ポンプが
不要でコンパクトな真空または減圧雰囲気で高精度な回
転運動を実現することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この発明は、上記の課題
を解決するために、ハウジング内に軸受隙間を介して回
転軸を設け、この軸受隙間に圧縮気体を導入して、ハウ
ジングに対して回転軸を非接触で支持する静圧気体軸受
スピンドルにおいて、上記回転軸の内部に、軸受隙間か
ら排出される気体を吸引する排気吸引手段を設けたもの
である。
を解決するために、ハウジング内に軸受隙間を介して回
転軸を設け、この軸受隙間に圧縮気体を導入して、ハウ
ジングに対して回転軸を非接触で支持する静圧気体軸受
スピンドルにおいて、上記回転軸の内部に、軸受隙間か
ら排出される気体を吸引する排気吸引手段を設けたもの
である。
【０００９】上記軸受隙間からハウジングの外部に向か
って漏れ出す圧縮気体は、回転軸の内部に設けた排気吸
引手段によって吸引されるため、真空室への漏れ出しが
非接触で、許容限度内に抑えられる。
って漏れ出す圧縮気体は、回転軸の内部に設けた排気吸
引手段によって吸引されるため、真空室への漏れ出しが
非接触で、許容限度内に抑えられる。
【００１０】上記排気吸引手段としては、圧縮気体の導
入による負圧部を発生させる負圧発生器を使用すること
ができる。
入による負圧部を発生させる負圧発生器を使用すること
ができる。
【００１１】そして、上記回転軸に内蔵した排気吸引手
段の負圧発生器の給気通路と排気通路を、それぞれ軸受
隙間に導入する圧縮気体の軸受給気通路と、軸受排気通
路に連通させることにより、回転軸に内蔵した負圧発生
器の給気と排気に特別な配管が不要になるため、よりコ
ンパクトで、高精度、真空中で使用可能な静圧気体軸受
スピンドルが得られる。
段の負圧発生器の給気通路と排気通路を、それぞれ軸受
隙間に導入する圧縮気体の軸受給気通路と、軸受排気通
路に連通させることにより、回転軸に内蔵した負圧発生
器の給気と排気に特別な配管が不要になるため、よりコ
ンパクトで、高精度、真空中で使用可能な静圧気体軸受
スピンドルが得られる。
【００１２】なお、上記負圧発生器の負圧は、軸受隙間
からの排気を吸引できる圧力であればよい。
からの排気を吸引できる圧力であればよい。
【００１３】上記のように、回転軸に内蔵した負圧発生
器で軸受排気を吸引することにより、軸受排気が真空室
に漏れ出すことを抑える構造にした場合、負圧発生器に
供給する圧縮気体がハウジングの給気通路から回転軸に
流入する際に、気体の流速が大きいと気体の流れに乱れ
が生じて回転軸に振動が生じ、その振動が大きい場合に
は静圧気体軸受スピンドルの特徴である高い回転精度が
劣化してしまうおそれがある。
器で軸受排気を吸引することにより、軸受排気が真空室
に漏れ出すことを抑える構造にした場合、負圧発生器に
供給する圧縮気体がハウジングの給気通路から回転軸に
流入する際に、気体の流速が大きいと気体の流れに乱れ
が生じて回転軸に振動が生じ、その振動が大きい場合に
は静圧気体軸受スピンドルの特徴である高い回転精度が
劣化してしまうおそれがある。
【００１４】この回転軸の振動は、次の構造により抑え
ることができる。
ることができる。
【００１５】即ち、ハウジング内に軸受隙間を介して回
転軸を設け、この軸受隙間に圧縮気体を導入して、ハウ
ジングに対して回転軸を非接触で支持する複数の軸受を
有する静圧気体軸受スピンドルにおいて、上記ハウジン
グの外部から上記軸受隙間に至る経路中のハウジングと
回転軸の間に微小なシール隙間を設け、このシール隙間
と軸受隙間の中間に吸引溝を設け、上記回転軸に圧縮気
体の導入により負圧部を発生させる負圧発生器を内蔵さ
せ、この負圧発生器の負圧部と上記吸引溝とを接続する
吸引通路を回転軸内に設け、回転軸内の負圧発生器に圧
縮気体を供給する通路であってハウジングから回転軸に
圧縮気体が流入する部分を軸受と軸受の中間に設けるこ
とにより、回転軸の振動を抑制することができる。
転軸を設け、この軸受隙間に圧縮気体を導入して、ハウ
ジングに対して回転軸を非接触で支持する複数の軸受を
有する静圧気体軸受スピンドルにおいて、上記ハウジン
グの外部から上記軸受隙間に至る経路中のハウジングと
回転軸の間に微小なシール隙間を設け、このシール隙間
と軸受隙間の中間に吸引溝を設け、上記回転軸に圧縮気
体の導入により負圧部を発生させる負圧発生器を内蔵さ
せ、この負圧発生器の負圧部と上記吸引溝とを接続する
吸引通路を回転軸内に設け、回転軸内の負圧発生器に圧
縮気体を供給する通路であってハウジングから回転軸に
圧縮気体が流入する部分を軸受と軸受の中間に設けるこ
とにより、回転軸の振動を抑制することができる。
【００１６】この回転軸の振動抑制手段の作用は、軸受
で支持された軸に外力が働く場合を単純化した図５のモ
デルによって説明することができる。
で支持された軸に外力が働く場合を単純化した図５のモ
デルによって説明することができる。
【００１７】図５のモデルにおいて、軸受はばねで表さ
れ、その軸受剛性（ばね定数）はＫ、軸受間距離は２Ｌ
とする。
れ、その軸受剛性（ばね定数）はＫ、軸受間距離は２Ｌ
とする。
【００１８】そして、外力ＦＡ のみがＡ点に加わった
ときのＡ点の変位Ｘａは、 Ｘａ＝５ＦＡ ／２Ｋ で表される。
ときのＡ点の変位Ｘａは、 Ｘａ＝５ＦＡ ／２Ｋ で表される。
【００１９】一方、外力ＦｃのみがＣ点に加わったとき
のＡ点の変位Ｘａは、 Ｘａ＝−３ＦＣ ／２Ｋ で表される。
のＡ点の変位Ｘａは、 Ｘａ＝−３ＦＣ ／２Ｋ で表される。
【００２０】これに対し、外力ＦＢ のみがＢ点に加わ
ったときのＡ点の変位Ｘａは、 Ｘａ＝ＦＢ ／２Ｋ で表される。
ったときのＡ点の変位Ｘａは、 Ｘａ＝ＦＢ ／２Ｋ で表される。
【００２１】ここで、ＦＡ ＝ＦＢ ＝ＦＣ ＝Ｆとす
ると、外力ＦＢ がＢ点に加わったときのＡ点の変位Ｘ
ａが最も小さくなることが分かる。
ると、外力ＦＢ がＢ点に加わったときのＡ点の変位Ｘ
ａが最も小さくなることが分かる。
【００２２】つまり、軸受で支持された軸に外力が働く
場合には、その軸受支持位置と外力作用点との関係によ
り、軸の先端の変位が大きく異なる。
場合には、その軸受支持位置と外力作用点との関係によ
り、軸の先端の変位が大きく異なる。
【００２３】静圧気体軸受スピンドルを高精度な加工等
に用いるときは、通常、軸先端にワークを取付けること
になるため、軸先端部の振動による軸変位を抑えること
が重要である。
に用いるときは、通常、軸先端にワークを取付けること
になるため、軸先端部の振動による軸変位を抑えること
が重要である。
【００２４】このため、前記負圧発生器に圧縮気体を供
給する場合に、その給気通路位置を図１のとおり、２個
のジャーナル軸受の間に配置することで軸先端部の振動
を効果的に抑えることができるのである。
給する場合に、その給気通路位置を図１のとおり、２個
のジャーナル軸受の間に配置することで軸先端部の振動
を効果的に抑えることができるのである。
【００２５】また、図４に示すように、ジャーナル軸受
とスラスト軸受の間に給気通路を設けた場合でも、スラ
スト軸受の角度剛性が十分であれば、図１の場合と同様
に回転軸の振動を抑えることができる。
とスラスト軸受の間に給気通路を設けた場合でも、スラ
スト軸受の角度剛性が十分であれば、図１の場合と同様
に回転軸の振動を抑えることができる。
【００２６】さらに、回転軸内の負圧発生器に圧縮気体
を供給する通路であって、ハウジングから回転軸に圧縮
気体が流入する部分を非接触シールで囲むことで、ハウ
ジングから回転軸に圧縮気体が流入する部分における負
圧発生器に供給されない漏れ流量を低減し、気体の流速
を小さくすることで気体の流れに乱れが生じるのを防
ぎ、回転軸の振動を抑えることができる。
を供給する通路であって、ハウジングから回転軸に圧縮
気体が流入する部分を非接触シールで囲むことで、ハウ
ジングから回転軸に圧縮気体が流入する部分における負
圧発生器に供給されない漏れ流量を低減し、気体の流速
を小さくすることで気体の流れに乱れが生じるのを防
ぎ、回転軸の振動を抑えることができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】この発明にかかる静圧気体軸受ス
ピンドルの第１の実施形態を図１〜図３に示す。
ピンドルの第１の実施形態を図１〜図３に示す。
【００２８】静圧気体軸受スピンドルは、回転軸１をモ
ータ２で高精度に回転させるために、軸受ハウジング３
内の回転軸１を非接触で支持するものである。
ータ２で高精度に回転させるために、軸受ハウジング３
内の回転軸１を非接触で支持するものである。
【００２９】軸受ハウジング３内には、回転軸１の表面
に圧縮気体を噴出して、回転軸１を静圧支持するための
ジャーナル気体軸受部４ａとスラスト気体軸受部４ｂが
設置されている。
に圧縮気体を噴出して、回転軸１を静圧支持するための
ジャーナル気体軸受部４ａとスラスト気体軸受部４ｂが
設置されている。
【００３０】回転軸１は、軸部５と軸部５の上端のスラ
スト板６とからなる。
スト板６とからなる。
【００３１】気体軸受部４ａ、４ｂは、軸部５の外周面
およびスラスト板６の両端面に、それぞれ微小な軸受隙
間７を介して対向するように設けられている。
およびスラスト板６の両端面に、それぞれ微小な軸受隙
間７を介して対向するように設けられている。
【００３２】気体軸受部４ａ、４ｂには、軸受隙間７に
圧縮気体を供給する絞り穴８が設けられている。この絞
り穴８には、軸受給気口９から軸受給気通路１０を経て
圧縮気体が流入するようになっている。
圧縮気体を供給する絞り穴８が設けられている。この絞
り穴８には、軸受給気口９から軸受給気通路１０を経て
圧縮気体が流入するようになっている。
【００３３】上記絞り穴８から軸受隙間７に供給された
圧縮気体は、排気通路１１、２１ｂから排気空間１２を
経てベローズ継手１３から排出される。このベローズ継
手１３は、軸受給気チューブやモータケーブル、回転角
度検出器のケーブル等を真空室外に導く通路を兼ねてい
る。
圧縮気体は、排気通路１１、２１ｂから排気空間１２を
経てベローズ継手１３から排出される。このベローズ継
手１３は、軸受給気チューブやモータケーブル、回転角
度検出器のケーブル等を真空室外に導く通路を兼ねてい
る。
【００３４】モータロータ２ａは、回転軸１に一体に取
付けられ、回転角度検出器１４から得られる信号によっ
て、回転部を精密に回転駆動するようになっている。ま
た、スラスト板６には、ワークを固定するためのターン
テーブル１５が取付けられている。
付けられ、回転角度検出器１４から得られる信号によっ
て、回転部を精密に回転駆動するようになっている。ま
た、スラスト板６には、ワークを固定するためのターン
テーブル１５が取付けられている。
【００３５】気密ケース１６は、軸受ハウジング３に周
囲の真空雰囲気に対して気密に取付けられている。
囲の真空雰囲気に対して気密に取付けられている。
【００３６】ターンテーブル１５側の外部から軸受隙間
７に至る経路中で、最も外部に位置する絞り穴８の外部
側には、微小な非接触シール隙間１７が形成されてい
る。このシール隙間１７に対面するスラスト板６の上端
面で、スラスト気体軸受部４ｂの内径側には、環状に吸
引溝１８が設置され、軸受隙間７から漏れ出した軸受排
気が後述する回転軸１に内蔵された負圧発生器１９によ
って吸引される。
７に至る経路中で、最も外部に位置する絞り穴８の外部
側には、微小な非接触シール隙間１７が形成されてい
る。このシール隙間１７に対面するスラスト板６の上端
面で、スラスト気体軸受部４ｂの内径側には、環状に吸
引溝１８が設置され、軸受隙間７から漏れ出した軸受排
気が後述する回転軸１に内蔵された負圧発生器１９によ
って吸引される。
【００３７】図２は、負圧発生器１９の拡大図である。
負圧発生器１９は、回転軸１内に埋め込まれるケース２
４に、Ｏリングを介してノズル２２とディフューザ２３
を嵌合した構造であり、ケース２４の端部には、消音フ
ィルタ２５が設置されている。
負圧発生器１９は、回転軸１内に埋め込まれるケース２
４に、Ｏリングを介してノズル２２とディフューザ２３
を嵌合した構造であり、ケース２４の端部には、消音フ
ィルタ２５が設置されている。
【００３８】軸受給気口９から軸受給気通路１０に供給
された圧縮気体の一部は、図３に示すように、２個のジ
ャーナル気体軸受部４ａの間にある非接触シール部材２
７の負圧発生器用給気通路２０ａに流入し、軸受隙間と
同程度の微小隙間による非接触シール部２８（隙間数μ
ｍ〜数百μｍ）を介して負圧発生器用給気通路２０ｂを
通って負圧発生器１９のノズル２２に供給されるように
なっている。
された圧縮気体の一部は、図３に示すように、２個のジ
ャーナル気体軸受部４ａの間にある非接触シール部材２
７の負圧発生器用給気通路２０ａに流入し、軸受隙間と
同程度の微小隙間による非接触シール部２８（隙間数μ
ｍ〜数百μｍ）を介して負圧発生器用給気通路２０ｂを
通って負圧発生器１９のノズル２２に供給されるように
なっている。
【００３９】そして、図２に示すノズル２２からディフ
ューザ２３に向かって圧力気体が噴出されると、ノズル
２２の噴出口の周囲に負圧部が発生する。この負圧部
は、図１に示す吸引通路２６を介して上記吸引溝１８に
接続されており、吸引溝１８から軸受排気を吸引し、排
気通路２１ａ、２１ｂを通って排気空間１２に排出する
ようになっている。
ューザ２３に向かって圧力気体が噴出されると、ノズル
２２の噴出口の周囲に負圧部が発生する。この負圧部
は、図１に示す吸引通路２６を介して上記吸引溝１８に
接続されており、吸引溝１８から軸受排気を吸引し、排
気通路２１ａ、２１ｂを通って排気空間１２に排出する
ようになっている。
【００４０】この実施形態では、負圧発生器１９に圧縮
気体を供給するハウジング側通路２０ａが２個のジャー
ナル気体軸受部４ａの中間に設けられているため、圧縮
気体が軸受ハウジング３に設けた非接触シール部材２７
の給気通路２０ａから回転軸１に流入する際に、気体の
流れに乱れが生じた場合であっても、回転軸１の振動を
抑えることができ、静圧気体軸受スピンドルの特徴であ
る高い回転精度を劣化させることはない。
気体を供給するハウジング側通路２０ａが２個のジャー
ナル気体軸受部４ａの中間に設けられているため、圧縮
気体が軸受ハウジング３に設けた非接触シール部材２７
の給気通路２０ａから回転軸１に流入する際に、気体の
流れに乱れが生じた場合であっても、回転軸１の振動を
抑えることができ、静圧気体軸受スピンドルの特徴であ
る高い回転精度を劣化させることはない。
【００４１】なお、非接触シール部材２７は、軸受材に
用いられる潤滑性に優れた材料である黒鉛にすること
で、接触した場合の耐久性を向上させることができる。
また、非接触シール部２８を構成する回転側および固定
側のシール面のうち、少なくとも一方を摺動特性に優れ
た材料である二硫化モリブデンやＰＴＦＥとするか、ま
たは、これらを含む被膜を表面に設けることでも、接触
した場合の耐久性を向上させることができる。
用いられる潤滑性に優れた材料である黒鉛にすること
で、接触した場合の耐久性を向上させることができる。
また、非接触シール部２８を構成する回転側および固定
側のシール面のうち、少なくとも一方を摺動特性に優れ
た材料である二硫化モリブデンやＰＴＦＥとするか、ま
たは、これらを含む被膜を表面に設けることでも、接触
した場合の耐久性を向上させることができる。
【００４２】負圧発生器用給気通路２０ａに流入し、回
転軸１に向けて噴出される圧縮気体は、非接触シール部
２８によって囲まれているため、そのほとんどが負圧発
生器用給気通路２０ｂに流入する。このため、負圧発生
器１９に供給されない無駄な流量が消費されるのを防ぐ
ことができ、気体の流速を小さくすることで気体の流れ
に乱れが生じるのを防ぎ、回転軸１の振動を抑えること
ができる。
転軸１に向けて噴出される圧縮気体は、非接触シール部
２８によって囲まれているため、そのほとんどが負圧発
生器用給気通路２０ｂに流入する。このため、負圧発生
器１９に供給されない無駄な流量が消費されるのを防ぐ
ことができ、気体の流速を小さくすることで気体の流れ
に乱れが生じるのを防ぎ、回転軸１の振動を抑えること
ができる。
【００４３】負庄発生器用給気通路２０ａに流入した圧
縮気体の一部は非接触シール部２８を通過する。この通
過した気体は、非接触シール部２８とジャーナル気体軸
受部４ａの中間に排気通路２１ｂが設けられているため
に、ジャーナル気体軸受部４ａの軸受隙間７に流入する
ことはなく、排気通路２１ｂを通過して排気空間１２に
流入する。このため、気体軸受の性能に影響を及ぼすこ
とはなく、静圧気体軸受スピンドルの特徴である高い回
転精度を維持できる。
縮気体の一部は非接触シール部２８を通過する。この通
過した気体は、非接触シール部２８とジャーナル気体軸
受部４ａの中間に排気通路２１ｂが設けられているため
に、ジャーナル気体軸受部４ａの軸受隙間７に流入する
ことはなく、排気通路２１ｂを通過して排気空間１２に
流入する。このため、気体軸受の性能に影響を及ぼすこ
とはなく、静圧気体軸受スピンドルの特徴である高い回
転精度を維持できる。
【００４４】この発明にかかる静圧気体軸受スピンドル
の第２の実施形態を図４に示す。
の第２の実施形態を図４に示す。
【００４５】軸受給気口から軸受給気通路に供給された
圧縮気体の一部は、ジャーナル気体軸受部４ａとスラス
ト気体軸受部４ｂの間にある非接触シール部材２９の負
圧発生器用給気通路３０ａに流入し、軸受隙間と同程度
の微小隙間による非接触シール部３１を介して負圧発生
器用給気通路３０ｂを通って負圧発生器３２のノズルに
供給されるようになっている。
圧縮気体の一部は、ジャーナル気体軸受部４ａとスラス
ト気体軸受部４ｂの間にある非接触シール部材２９の負
圧発生器用給気通路３０ａに流入し、軸受隙間と同程度
の微小隙間による非接触シール部３１を介して負圧発生
器用給気通路３０ｂを通って負圧発生器３２のノズルに
供給されるようになっている。
【００４６】この実施形態では、負圧発生器３２に圧縮
気体を供給するハウジング側通路３０ａがジャーナル気
体軸受部４ａとスラスト気体軸受部４ｂの間に設置され
ているが、スラスト気体軸受部４ｂの角度剛性が圧縮気
体による外力で回転軸が変位するのを抑えるのに十分で
あれば、第１の実施形態と同様に回転軸の振動を抑える
ことができる。
気体を供給するハウジング側通路３０ａがジャーナル気
体軸受部４ａとスラスト気体軸受部４ｂの間に設置され
ているが、スラスト気体軸受部４ｂの角度剛性が圧縮気
体による外力で回転軸が変位するのを抑えるのに十分で
あれば、第１の実施形態と同様に回転軸の振動を抑える
ことができる。
【００４７】また、軸受と負圧発生器給気通路の位置関
係が図１、図４以外の配置であっても、回転軸内の負圧
発生器に圧縮気体を供給する通路であってハウジングか
ら回転軸に圧縮気体が流入する部分が軸受と軸受の中間
に設けられていれば、前述の実施形態と同様に回転軸の
振動を抑えることが可能である。
係が図１、図４以外の配置であっても、回転軸内の負圧
発生器に圧縮気体を供給する通路であってハウジングか
ら回転軸に圧縮気体が流入する部分が軸受と軸受の中間
に設けられていれば、前述の実施形態と同様に回転軸の
振動を抑えることが可能である。
【００４８】つまり、この発明は、回転軸内の負圧発生
器に圧縮気体を供給する通路であって、ハウジングから
回転軸に圧縮気体が流入する部分が軸受と軸受（軸受が
ジャーナル気体軸受であるか、スラスト気体軸受である
かを問わないし、ラジアル方向とアキシアル方向の両方
向を支持可能な円錐型軸受、球面軸受であっても構わな
い）の中間に設けられたものを含むものである。
器に圧縮気体を供給する通路であって、ハウジングから
回転軸に圧縮気体が流入する部分が軸受と軸受（軸受が
ジャーナル気体軸受であるか、スラスト気体軸受である
かを問わないし、ラジアル方向とアキシアル方向の両方
向を支持可能な円錐型軸受、球面軸受であっても構わな
い）の中間に設けられたものを含むものである。
【００４９】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、軸受
隙間からハウジングの外部に向かって漏れ出す圧縮気体
を、回転軸自体に設けた排気吸引手段によって吸引する
ことができるため、真空室への漏れ出しを非接触で十分
に少なくすることができる。
隙間からハウジングの外部に向かって漏れ出す圧縮気体
を、回転軸自体に設けた排気吸引手段によって吸引する
ことができるため、真空室への漏れ出しを非接触で十分
に少なくすることができる。
【００５０】また、回転軸に内蔵した排気吸引手段の負
圧発生器の給気通路と排気通路を、それぞれ軸受隙間に
導入する圧縮気体の軸受給気通路と、軸受排気通路に連
通させることにより、回転軸に内蔵した負圧発生器の給
気と排気に特別な配管が不要になるため、よりコンパク
トで、高精度、真空中で使用可能な静圧気体軸受スピン
ドルを得ることができる。
圧発生器の給気通路と排気通路を、それぞれ軸受隙間に
導入する圧縮気体の軸受給気通路と、軸受排気通路に連
通させることにより、回転軸に内蔵した負圧発生器の給
気と排気に特別な配管が不要になるため、よりコンパク
トで、高精度、真空中で使用可能な静圧気体軸受スピン
ドルを得ることができる。
【００５１】さらに、ハウジング内に軸受隙間を介して
回転軸を設け、この軸受隙間に圧縮気体を導入して、ハ
ウジングに対して回転軸を非接触で支持する複数の軸受
を有する静圧気体軸受スピンドルにおいて、上記ハウジ
ングの外部から上記軸受隙間に至る経路中のハウジング
と回転軸の間に、微小なシール隙間を設け、このシール
隙間と軸受隙間の中間に吸引溝を設け、上記回転軸に圧
縮気体の導入により負圧部を発生させる負圧発生器を内
蔵させ、この負圧発生器の負圧部と上記吸引溝とを接続
する吸引通路を回転軸中に設け、回転軸内の負圧発生器
に圧縮気体を供給する通路であってハウジングから回転
軸に圧縮気体が流入する部分を軸受と軸受の中間に設け
たことで、圧縮気体がハウジングの給気通路から回転軸
に流入する際に、気体の流れに乱れが生じてた場合であ
っても回転軸の先端にあるターンテーブルの振動を抑え
ることができる。この結果、静圧気体軸受スピンドルの
特徴である高い回転精度を劣化させることはなく、高精
度な加工等に用いることができる。
回転軸を設け、この軸受隙間に圧縮気体を導入して、ハ
ウジングに対して回転軸を非接触で支持する複数の軸受
を有する静圧気体軸受スピンドルにおいて、上記ハウジ
ングの外部から上記軸受隙間に至る経路中のハウジング
と回転軸の間に、微小なシール隙間を設け、このシール
隙間と軸受隙間の中間に吸引溝を設け、上記回転軸に圧
縮気体の導入により負圧部を発生させる負圧発生器を内
蔵させ、この負圧発生器の負圧部と上記吸引溝とを接続
する吸引通路を回転軸中に設け、回転軸内の負圧発生器
に圧縮気体を供給する通路であってハウジングから回転
軸に圧縮気体が流入する部分を軸受と軸受の中間に設け
たことで、圧縮気体がハウジングの給気通路から回転軸
に流入する際に、気体の流れに乱れが生じてた場合であ
っても回転軸の先端にあるターンテーブルの振動を抑え
ることができる。この結果、静圧気体軸受スピンドルの
特徴である高い回転精度を劣化させることはなく、高精
度な加工等に用いることができる。
【００５２】また、回転軸内の負圧発生器に圧縮気体を
供給する通路であって、ハウジングから回転軸に圧縮気
体が流入する部分を非接触シールで囲むことで、ハウジ
ングから回転軸に圧縮気体が流入する部分における負圧
発生器に供給されない漏れ流量を低減し、気体の流速を
小さくすることで気体の流れに乱れが生じるのを防ぎ、
回転軸の振動を抑えることができる。
供給する通路であって、ハウジングから回転軸に圧縮気
体が流入する部分を非接触シールで囲むことで、ハウジ
ングから回転軸に圧縮気体が流入する部分における負圧
発生器に供給されない漏れ流量を低減し、気体の流速を
小さくすることで気体の流れに乱れが生じるのを防ぎ、
回転軸の振動を抑えることができる。
【図１】この発明に係る静圧気体軸受装置の第１の実施
形態を示す断面図
形態を示す断面図
【図２】負圧発生器の拡大断面図
【図３】この発明に係る静圧気体軸受装置の第１の実施
形態を示す別の断面図
形態を示す別の断面図
【図４】この発明に係る静圧気体軸受装置の第２の実施
形態を示す断面図
形態を示す断面図
【図５】軸受に支持された軸に外力が働いた場合のモデ
ル図
ル図
１ 回転軸 ２ モータ ３ 軸受ハウジング ４ａ ジャーナル気体軸受部 ４ｂ スラスト気体軸受部 ５ 軸部 ６ スラスト板 ７ 軸受隙間 ８ 絞り穴 ９ 軸受給気口 １０ 軸受給気通路 １１ 排気通路 １２ 排気空間 １３ 真空用ベローズ継手 １４ 回転角度検出器 １５ ターンテーブル １６ 気密ケース １７ シール隙間 １８ 吸引溝 １９ 負圧発生器 ２０ａ、２０ｂ 負圧発生器用給気通路 ２１ａ、２０ｂ 排気通路 ２２ ノズル ２３ ディフューザ ２４ ケース ２５ 消音フィルタ ２６ 吸引通路 ２７ 非接触シール部材 ２８ 非接触シール部 ２９ 非接触シール部材 ３０ａ、３０ｂ 負圧発生器給気通路 ３１ 非接触シール部 ３２ 負圧発生器
Claims (7)
- 【請求項１】 ハウジング内に軸受隙間を介して回転軸
を設け、上記軸受隙間に圧縮気体を導入して、ハウジン
グに対して回転軸を非接触で支持する静圧気体軸受スピ
ンドルにおいて、上記回転軸の内部に、軸受隙間から排
出される気体を吸引する排気吸引手段を設けたことを特
徴とする静圧気体軸受スピンドル。 - 【請求項２】 上記排気吸引手段が、圧縮気体の導入に
より負圧を発生させる負圧発生器からなる請求項１記載
の静圧気体軸受スピンドル。 - 【請求項３】 上記軸受隙間に導入する圧縮気体の軸受
給気通路と、回転軸内の負圧発生器の給気通路とを連通
させることを特徴とする請求項２記載の静圧気体軸受ス
ピンドル。 - 【請求項４】 回転軸を非接触で支持する複数の軸受を
有し、上記ハウジングの外部から上記軸受隙間に至る経
路中のハウジングと回転軸の間に微小なシール隙間を設
け、このシール隙間と軸受隙間の中間に吸引溝を設け、
上記回転軸に圧縮気体の導入により負圧を発生させる負
圧発生器を内蔵させ、この負圧発生器の負圧部と上記吸
引溝とを接続する吸引通路を回転軸内に設け、回転軸内
の負圧発生器に圧縮気体を供給する通路であって、ハウ
ジングから回転軸に圧縮気体が流入する部分が軸受と軸
受の中間に設けられていることを特徴とする請求項２記
載の静圧気体軸受スピンドル。 - 【請求項５】 ハウジングから回転軸に圧縮気体が流入
する部分が非接触シールで囲まれていることを特徴とす
る請求項２〜４のいずれかに記載の静圧気体軸受スピン
ドル。 - 【請求項６】 ハウジングから回転軸に圧縮気体が流入
する部分が非接触シールで囲まれており、非接触シール
を構成する回転側および固定側のシール面のうち、少な
くとも一方を摺動特性に優れた材料で構成したことを特
徴とする請求項５に記載の静圧気体軸受スピンドル。 - 【請求項７】 ハウジングから回転軸に圧縮気体が流入
する部分と軸受の中間に、気体を排出する通路を設けた
ことを特徴とする請求項２〜６のいずれかの項に記載の
静圧気体軸受スピンドル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000258964A JP2001140884A (ja) | 1999-09-02 | 2000-08-29 | 静圧気体軸受スピンドル |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11-249008 | 1999-09-02 | ||
| JP24900899 | 1999-09-02 | ||
| JP2000258964A JP2001140884A (ja) | 1999-09-02 | 2000-08-29 | 静圧気体軸受スピンドル |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001140884A true JP2001140884A (ja) | 2001-05-22 |
Family
ID=26539055
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000258964A Pending JP2001140884A (ja) | 1999-09-02 | 2000-08-29 | 静圧気体軸受スピンドル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001140884A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002349545A (ja) * | 2001-05-30 | 2002-12-04 | Smc Corp | 非接触式ガイドローラ |
| CN101832333A (zh) * | 2010-04-06 | 2010-09-15 | 哈尔滨量具刃具集团有限责任公司 | 防冲击密珠静压比例控制混合支承 |
| CN101549461B (zh) * | 2008-03-31 | 2011-01-05 | 杭州机床集团有限公司 | 机床圆工作台复合式旋转支承装置 |
| CN103358199A (zh) * | 2013-07-31 | 2013-10-23 | 无锡市吉尔多轴承机械有限公司 | 一种磨床高精度旋转工作台 |
| CN107725592A (zh) * | 2017-09-30 | 2018-02-23 | 中国工程物理研究院机械制造工艺研究所 | 一种环形狭缝节流的气浮转台 |
| US20210324912A1 (en) * | 2018-07-23 | 2021-10-21 | DWFritz Automation, Inc. | Planar rotary air bearing stage |
| CN117212338A (zh) * | 2023-11-07 | 2023-12-12 | 无锡星微科技有限公司杭州分公司 | 一种高承载精密气浮转台 |
-
2000
- 2000-08-29 JP JP2000258964A patent/JP2001140884A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002349545A (ja) * | 2001-05-30 | 2002-12-04 | Smc Corp | 非接触式ガイドローラ |
| CN101549461B (zh) * | 2008-03-31 | 2011-01-05 | 杭州机床集团有限公司 | 机床圆工作台复合式旋转支承装置 |
| CN101832333A (zh) * | 2010-04-06 | 2010-09-15 | 哈尔滨量具刃具集团有限责任公司 | 防冲击密珠静压比例控制混合支承 |
| CN103358199A (zh) * | 2013-07-31 | 2013-10-23 | 无锡市吉尔多轴承机械有限公司 | 一种磨床高精度旋转工作台 |
| CN107725592A (zh) * | 2017-09-30 | 2018-02-23 | 中国工程物理研究院机械制造工艺研究所 | 一种环形狭缝节流的气浮转台 |
| US20210324912A1 (en) * | 2018-07-23 | 2021-10-21 | DWFritz Automation, Inc. | Planar rotary air bearing stage |
| CN117212338A (zh) * | 2023-11-07 | 2023-12-12 | 无锡星微科技有限公司杭州分公司 | 一种高承载精密气浮转台 |
| CN117212338B (zh) * | 2023-11-07 | 2024-02-06 | 无锡星微科技有限公司杭州分公司 | 一种高承载精密气浮转台 |
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