JP2521446Y2

JP2521446Y2 - エンコ−ダ一体型エアスピンドル装置

Info

Publication number: JP2521446Y2
Application number: JP1990003687U
Authority: JP
Inventors: 浩一岡田
Original assignee: エヌティエヌ株式会社
Priority date: 1990-01-18
Filing date: 1990-01-18
Publication date: 1996-12-25
Anticipated expiration: 2005-01-18
Also published as: JPH0394422U

Description

【考案の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本考案はエンコーダ一体型エアスピンドル装置に関す
るものであり、詳細には、FDD装置や光ディスク装置等
の製造、検査工程で、静圧空気軸受によって回転自在に
支持されたスピンドルに高精度の位置決め、割出し機能
を与えるためのエンコーダ付きエアスピンドル装置の改
良に関するものである。

〔従来の技術〕 FDD装置やVTR装置あるいは光ディスク装置等の電子機
器において、スピンドルの位置決めならびに回転角の制
御手段としてエンコーダを組込んだ静圧空気軸受（エア
ベアリング）が使用されている。第５図は光ディスク装
置の検査工程で使用されているエアベアリングの一例を
示す概略縦断面図である。同図において（１）はエアベ
アリング装置、（２）はエアベアリング装置（１）によ
って回転可能に支持されたスピンドル、（３）はスピン
ドル（２）の上端に装着された光ディスク、（４）
（４）は光ディスク（３）の回転面の下方に設けられた
記録・再生用のピックアップである。スピンドル（２）
は、その上端に装着された光ディスク（３）の所定の位
置に必要な情報を書込み、また、光ディスク（３）の所
定の位置から必要な情報を読取ることができるように、
ピックアップ（４）（４）と光ディスク（３）との間に
高い位置決め精度を保持させる必要がある。このため、
スピンドル（２）の下端部に、回転角および位置決め精
度の制御手段として第４図に示すような別体構造のエン
コーダ（５）を取付けている。

第４図において、（１）はエアベアリング装置、
（２）はこのエアベアリング装置（１）によって回転可
能に支持されたスピンドル、（５）はスピンドル（２）
の下端に別体の装置として後付けされた光学式エンコー
ダ、（６）はエアベアリング装置（１）内に設けられた
エア供給溝、（７）はエアベアリング装置（５）の下端
ハウジング内に配置されたモータ用ステータ、（８）は
エンコーダ（５）の上方でモータ用ステータ（７）と対
向状態でスピンドル（２）に固着されたモータ用ロータ
を示す。エア供給溝（６）の上端と下端には、スラスト
軸受部として第１のエアノズル（6a）（6a）がフランジ
（2a）と対向状態で開口しており、また、エアスピンド
ル（２）の胴部（2b）との対向面には、ラジアル軸受部
として第２のエアノズル（6b）（6b）が開口している。
光学式エンコーダ（５）は、前記スピンドル（２）の細
径下端部に対向配置されたステータ（5a）と、前記ステ
ータ（5a）と対向状態でエアスピンドル（２）の細径下
端部にネジ止め固着されたガラス板製のロータ（5b）か
ら構成されている。

また、エンコーダ（５）は、図示は省略するが、発光
ダイオードから投射されたレーザーをロータ（5b）のス
リット（10）を通してフォトトランジスタに導き、発生
した出力を電圧比較器によって矩形波信号に変換してロ
ジック回路に入力し、演算処理によってスピンドル
（２）の角回転速度又は角回転量を0.01μｍオーダの高
精度で読み取るものである。

〔考案が解決しようとする課題〕

上記光学式エンコーダ（５）の構成部材として使用さ
れているロータ（5b）は、特に高分解能が要求される場
合ガラス板から製造されることが多いが、その分解能は
スピンドル（２）への取付精度によって大きな影響を受
ける。ところで、従来のエンコーダ用ロータ（5b）は、
スピンドル（２）と別個の部品として製作した後、ネジ
止め等の固着手段を利用してスピンドル（２）の下端部
に取付けていた。従って、上記光学式エンコーダ（５）
の分解能を高い水準に維持するためには、組立に際して
スピンドル（２）へのロータ（5b）の取付け精度つま
り、前記スリット（10）とエンコーダ（５）の投受光経
路との位置決め精度が低下しないように注意する必要が
あった。このため、ロータ（5b）の取付作業を熟練者が
行なう場合にも長い作業時間が必要となり、組立作業の
能率が大幅に低下する。また、このように注意深く組立
作業を行なっても組立後、時間の経過と共に締着用のネ
ジが緩む場合があり、エンコーダ用ロータ（5b）に傾き
や位置ずれが発生する危険性がある。この結果、エンコ
ーダ（５）の分解能を好適な水準に維持することが困難
となる。

また、ロータ（5b）がガラス製であるため、機械的強
度に乏しく、回転数の上限も制限されていた。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題の解決手段として本考案は、静圧空気軸受に
よって回転可能に支持されたスピンドルの周側面または
側端面に、エンコーダのスリットを刻設し、かつ、この
スリットと対向状態で前記静圧空気軸受の本体にエンコ
ーダのステータを固着したことを特徴とするエンコーダ
一体型エアスピンドル装置を提供するものである。

すなわち、請求項１の考案は、ラジアル軸受部とスラ
スト軸受部を有する静圧空気軸受によってスピンドルを
回転可能に支持したエアスピンドル装置であって、ラジ
アル軸受部を構成するエアノズルとエアノズルの間のス
ピンドルの周側面にエッチングにより円周方向に等ピッ
チで刻設された多数のスリットと、このスリットと対向
状態で前記静圧空気軸受の本体に固着したステータとで
構成される光学式エンコーダを具備したことを特徴とす
るエンコーダ一体型エアスピンドル装置である。

請求項２の考案は、スラスト軸受部とラジアル軸受部
を有する静圧空気軸受によってスピンドルを回転可能に
支持したエアスピンドル装置であって、スラスト軸受部
を構成するスピンドルのフランジの端面にエッチングに
より放射状に等ピッチで刻設された多数のスリットと、
このスリットと対向状態で前記静圧空気軸受の本体に固
着したステータとで構成される光学式エンコーダを具備
したことを特徴とするエンコーダ一体型エアスピンドル
装置である。

ここに、スリットとは光学式エンコーダのエンコーダ
格子を意味し、透過孔のみならず凹凸、明暗によるもの
をも含むものとする。光学式エンコーダとして回折光干
渉型のものを採用することができる（請求項３。

〔作用〕

エンコーダのスリットを、静圧空気軸受（ベアリン
グ）によって回転可能に支持されたスピンドルと一体構
造に形成することによって、エンコーダとスピンドルと
の間に位置ずれや傾きが発生しない分解能の高いエンコ
ーダ一体型エアスピンドル装置を得る。

〔実施例１〕第１図は本考案の第１の具体例を示すエンコーダ組込
み型エアスピンドル装置の縦断面図、第２図は回折光干
渉方式リニアエンコーダの概略斜視図である。

尚、以下の記述において、従来技術を示す第４図乃至
第５図と同一の構成部材は、同一の参照番号で表示し、
重複する事項に関しては説明を省略する。

第１図に示すように静圧空気軸受〔エアベアリング
（１）〕内に、スピンドル（２）を回転可能に支持する
と共に、このスピンドル（２）の周側面（2b）に、光学
式エンコーダ（５）投受光経路と対向状態で多数のスリ
ット（10）（10）…を整列刻設する。

光学式エンコーダ（５）は、下記の例示によって限定
的に解釈されるものではないが、例えば第２図に示すよ
うに、レーザー光を発射する半導体レーザー（９）と受
光素子（11）との間に、反射鏡（13a）（13b）（13c）
およびハーフミラー（14）からなる投受光経路を設ける
ことによって、回折光干渉方式のステータ（5a）を具え
たクローズドループ制御装置に構成されている。

スリット（10）（10）…の刻設手段は下記の例示説明
によって限定解釈されるものではないが、例えば下記の
加工順序に従って形成する。先ず、エンコーダ（５）の
投受光経路と対向するスピンドル（２）の周側面（2b）
に感光剤を塗布し、この状態でエアベアリング装置
（１）を仮組みする。予め調整作業を完了したモータ
（７）（８）と光学式エンコーダ（５）をスリット（1
0）（10）…の形成治具として用意し、モータ（７）
（８）をスピンドル（２）の下端に、また、光学式エン
コーダ（５）をエアベアリング装置（１）の胴部に取付
ける。この後、前記調整済みモータの起動を介してスピ
ンドル（２）を定速で回転させ、光学式エンコーダのス
テータ（5a）の取付け穴からパルス変調されたレーザー
光を照射し、スピンドル（２）の周側面に塗布された感
光剤を露光する。最後に仮組みされたエアベアリング装
置（１）を分解し、現像およびエッチング加工を施すこ
とによってスピンドル（２）の周側面（2b）にスリット
（10）（10）…を刻設する。スリット（10）の刻設が終
った段階で、エアベアリング装置（１）内にスピンドル
（２）を回転可能に嵌装支持すると共に、上記スリット
（10）（10）…と対向状態でエアスピンドル装置（１）
の側胴部に光学式エンコーダ（５）のステータ部分（5
a）を組み込むことによって、エンコーダ一体型エアベ
アリング装置（15）が完成する。

〔実施例２〕第３図は本考案の第２の具体例を示すエンコーダ組込
み型エアベアリング装置の縦断面図である。第３図に示
すエンコーダ一体型エアスピンドル装置（15）では、ス
ピンドル（２）の下端フランジ（2a）の下面に光学式エ
ンコーダ（５）の投受光経路と対向状態でスリット（1
0）（10）…を刻設する。スリット（10）（10）…の刻
設手段および作業順序は実施例１と略同様であるが、別
法として上記光学式エンコーダ（５）のステータ（5a）
の代りに下端フランジ（2a）への露光装置として光ディ
スクマスタリング装置（図示省略）を使用することも可
能である。

〔考案の効果〕

本考案によれば、スリットをエアベアリングに支持さ
れたスピンドルの静圧軸受間の周側面にエッチング技術
により直接刻設することによって、エンコーダ用のロー
タを必要としない、エンコーダ一体型エアスピンドル装
置が形成される。したがって、軸受すきまが一定した静
圧軸受間に光学式エンコーダを設けたことにより安定し
た出力が得られると共に精度を高くでき、また、スピン
ドル装置全体の軸方向寸法を短くできてコンパクトな装
置が実現し、エッチング技術により高分解能のスリット
を刻印したので高精度の回転角度検出ができる。また、
従来不可避であったエンコーダ用ロータの位置調整が全
く不必要となり、組立工数の節減に大きな効果が発揮さ
れる。また、スリットとスピンドルとが一体となってい
るため、機械的な強度が大きいだけでなく、スリットと
エンコーダのステータとの相対的な位置が狂うおそれが
なく、長期間に亘って高精度の位置決め、割出し機能を
保持することができると共に、高速回転が可能である。

請求項２に係る考案は、スリットをスラスト静圧軸受
の真反対側フランジ面に放射状にエッチングにより刻印
したので、上述の請求項１に係る考案同様、安定した出
力が得られ、精度を高くすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の第１の具体例を示すエンコーダ組込み
型エアスピンドル装置の縦断面図、第２図は回折光干渉
方式リニアエンコーダの概略斜視図である。第３図は本
考案の第２の具体例を示すエンコーダ組込み型エアスピ
ンドル装置の縦断面図である。第４図は従来のエンコー
ダ組込式エアスピンドル装置の縦断面図、第５図は光デ
ィスク装置の検査工程で使用されているエアベアリング
装置の概略縦断面図である。（１）……静圧空気軸受（エアベアリング）、（２）…
…スピンドル、（５）……エンコーダ、（5a）……エン
コーダのステータ、（10）……スリット。

Claims

(57)【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】ラジアル軸受部とスラスト軸受部を有する
静圧空気軸受によってスピンドルを回転可能に支持した
エアスピンドル装置であって、ラジアル軸受部を構成す
るエアノズルとエアノズルの間のスピンドルの周側面に
エッチングにより円周方向に等ピッチで刻設された多数
のスリットと、このスリットと対向状態で前記静圧空気
軸受の本体に固着したステータとで構成される光学式エ
ンコーダを具備したことを特徴とするエンコーダ一体型
エアスピンドル装置。
【請求項２】スラスト軸受部とラジアル軸受部を有する
静圧空気軸受によってスピンドルを回転可能に支持した
エアスピンドル装置であって、スラスト軸受部を構成す
るスピンドルのフランジの端面にエッチングにより放射
状に等ピッチで刻設された多数のスリットと、このスリ
ットと対向状態で前記静圧空気軸受の本体に固着したス
テータとで構成される光学式エンコーダを具備したこと
を特徴とするエンコーダ一体型エアスピンドル装置。
【請求項３】前記光学式エンコーダが回折光干渉型であ
ることを特徴とする請求項１又は２のエンコーダ一体型
エアスピンドル装置。