JP2525841Y2 - Drive structure of air spindle - Google Patents

Drive structure of air spindle

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JP2525841Y2
JP2525841Y2 JP12341689U JP12341689U JP2525841Y2 JP 2525841 Y2 JP2525841 Y2 JP 2525841Y2 JP 12341689 U JP12341689 U JP 12341689U JP 12341689 U JP12341689 U JP 12341689U JP 2525841 Y2 JP2525841 Y2 JP 2525841Y2
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spindle
pulley
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motor
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高之 加藤
真次 高田
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Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は非球面レンズの高精度測定に使用する回転テ
ーブルなど、低負荷で高精度の回転を行なうためのエア
ースピンドルの駆動構造に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a driving structure of an air spindle for performing high-precision rotation with a low load, such as a rotary table used for high-precision measurement of an aspherical lens.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

スピンドルを静圧流体によって回転自在に軸支してな
るエアースピンドルは、低負荷、高精度の回転を行なう
ためのものとして、精密測定装置等の分野で広く用いら
れている。
2. Description of the Related Art An air spindle having a spindle rotatably supported by a static pressure fluid is widely used in the field of precision measuring devices and the like for performing low-load, high-precision rotation.

このエアースピンドルにおいて、スピンドルを駆動さ
せる方法としては、モータのシャフトを直接スピンドル
に取り付けるダイレクトドライブ方式や、スピンドルに
取り付けたプーリとモータシャフトに取り付けたプーリ
間にベルトを渡して駆動させるベルトドライブ方式があ
った。
In this air spindle, as a method of driving the spindle, a direct drive system in which a motor shaft is directly mounted on a spindle, or a belt drive system in which a belt is driven by passing a belt between a pulley mounted on a spindle and a pulley mounted on a motor shaft. there were.

〔従来技術の課題〕[Problems of the prior art]

ところが、上記ダイレクトドライブ方式の駆動構造で
は、モータの振動、発熱、振れなどが直接スピンドルに
伝わって、スピンドルがラジアル方向、スラスト方向に
振れてしまうため、高い回転精度が得られなかった。
However, in the drive structure of the direct drive system described above, vibration, heat generation, run-out, and the like of the motor are directly transmitted to the spindle, and the spindle swings in the radial direction and the thrust direction, so that high rotational accuracy cannot be obtained.

また、ベルトドライブ方式であっても、ベルト、プー
リ等を介して、前記したモータの悪影響が伝わりやす
く、スピンドルの回転精度を高いものとできなかった。
Further, even in the case of the belt drive system, the adverse effect of the motor is easily transmitted via a belt, a pulley, and the like, and the rotation accuracy of the spindle cannot be increased.

このように、従来の駆動構造では、エアースピンドル
が本来持っている高い回転精度を得られないという問題
点があった。
As described above, the conventional drive structure has a problem that the high rotational accuracy inherent in the air spindle cannot be obtained.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

上記に鑑みて本考案は、エアースピンドルにおいて、
スピンドルと同心位置にプーリを備え、該プーリと前記
スピンドルのいずれか一方にはロッドを取付け、他方に
は2個のローラをその回転軸がプーリのラジアル方向と
なるように互いに平行に取付け、これらのローラ間に前
記ロッドを挾み込んでスピンドルとプーリを連結し、該
プーリをモータで駆動するようにしたものである。
In view of the above, the present invention relates to an air spindle,
A pulley is provided at a position concentric with the spindle, a rod is attached to one of the pulley and the spindle, and two rollers are attached to the other in parallel with each other so that the rotation axis is in the radial direction of the pulley. The spindle and the pulley are connected by sandwiching the rod between the rollers, and the pulley is driven by a motor.

〔作用〕[Action]

本考案のエアースピンドルの駆動構造によれば、モー
タによって駆動されるプーリとスピンドルとは固着され
ておらず、ロッドとこれを挟む2つのローラによって連
結されており、ロッドは2つのローラ間でスラスト方向
(回転軸方向)に可動である。しかも、上記2つのロー
ラはその回転軸がプーリのラジアル方向(半径方向)と
なるように互いに平行に取付けてあり、このローラ間に
保持されたロッドはラジアル方向にも可動となるため、
モータの振動などはこの部分で吸収され、スピンドルに
伝わりにくくすることができる。
According to the air spindle drive structure of the present invention, the pulley driven by the motor and the spindle are not fixed, but are connected by a rod and two rollers sandwiching the rod, and the rod is thrust between the two rollers. It is movable in the direction (rotation axis direction). Moreover, the two rollers are mounted in parallel with each other such that their rotation axes are in the radial direction (radial direction) of the pulley, and the rod held between the rollers is movable in the radial direction.
The vibrations of the motor and the like are absorbed in this portion, and can be hardly transmitted to the spindle.

〔実施例〕〔Example〕

以下本考案実施例を図によって説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図に示すエアースピンドル装置は、アルミナなど
のセラミックスからなるスピンドル1を同じくセラミッ
クスからなる軸受2で支持し、これらスピンドル1と軸
受2の間の隙間にチューブTより供給した空気等の流体
を噴出させて静圧流体でスピンドル1を回転自在に軸支
するようになっている。この軸受2は取付板3に支持さ
れ、該取付板3は中間板4を介してベース5上に支持さ
れている。また、前記スピンドル1はカップリング11に
よって中間板4に取付けられたエンコーダ12と連結さ
れ、高分解の回転を可能としている。
The air spindle device shown in FIG. 1 supports a spindle 1 made of ceramics such as alumina by a bearing 2 also made of ceramics, and supplies a fluid such as air supplied from a tube T to a gap between the spindle 1 and the bearing 2. The spindle 1 is ejected and rotatably supported by the static pressure fluid. The bearing 2 is supported by a mounting plate 3, which is supported on a base 5 via an intermediate plate 4. The spindle 1 is connected to an encoder 12 attached to the intermediate plate 4 by a coupling 11 to enable high-resolution rotation.

さらに、スピンドル1の下側の同心位置にプーリ6が
中間板4上で回転自在に支承され、該プーリ6はその両
側に配置された駆動用プーリ9,10とベルト7によって連
結され、この駆動用プーリ9に直結したモータ8によっ
て、前記プーリ6に回転駆動力を与えられるようになっ
ている。
Further, a pulley 6 is rotatably supported on the intermediate plate 4 at a lower concentric position on the spindle 1, and the pulley 6 is connected to driving pulleys 9 and 10 disposed on both sides thereof by a belt 7. A rotational driving force is applied to the pulley 6 by a motor 8 directly connected to the pulley 9.

また、第2図に示すように、前記スピンドル1の下面
にはロッド13が取付けられ、一方プーリ6の上面には2
個のローラ14、15をその回転軸がプーリ6のラジアル方
向となるように互いに平行に並べて、それぞれベアリン
グ等によって回転可能に取付けられ、一方のローラ14は
プーリ6上に固定されているが、他方のローラ15はバネ
16等の弾性材によって弾性的に取り付けられている。そ
してこれらのローラ14,15間に前記ロッド13を挾み込む
ことによってスピンドル1とプーリ6は連結されてい
る。
2, a rod 13 is attached to the lower surface of the spindle 1, while a rod 13 is attached to the upper surface of the pulley 6.
The rollers 14 and 15 are arranged in parallel with each other such that their rotation axes are in the radial direction of the pulley 6, and are rotatably mounted by bearings or the like, and one roller 14 is fixed on the pulley 6, The other roller 15 is a spring
It is elastically attached by an elastic material such as 16. The spindle 1 and the pulley 6 are connected by sandwiching the rod 13 between these rollers 14 and 15.

次に第1図に示した駆動構造の作動を説明する。ま
ず、モータ8によって駆動用プーリ9を回転させると、
ベルト7によってプーリ6が回転し、第2図に示すよう
にプーリ6が矢印方向に駆動すると、ローラ14、ロッド
13によって駆動力がスピンドル1に伝わって、スピンド
ル1を回転させることができる。このとき、ローラ15が
弾性的に取付けられているためロッド13は常に固定され
たローラ14に押し付けられた状態となり、回転位置決め
を正確に行なうことができる。
Next, the operation of the drive structure shown in FIG. 1 will be described. First, when the driving pulley 9 is rotated by the motor 8,
When the pulley 6 is rotated by the belt 7 and is driven in the direction of the arrow as shown in FIG.
By 13, the driving force is transmitted to the spindle 1, and the spindle 1 can be rotated. At this time, since the roller 15 is elastically attached, the rod 13 is always pressed against the fixed roller 14, so that the rotational positioning can be accurately performed.

また、2つのローラ14,15はその回転軸がプーリのラ
ジアル方向となるように互いに平行に取付けてあるた
め、このローラ14,5間に保持されたロッド13はスピンド
ル1のスラスト方向およびラジアル方向には可動な状態
となっていることから、プーリ6に伝わったモータ8の
振動はこの部分で吸収され、スピンドル1にスラスト方
向、ラジアル方向の振動が伝わることはない。さらにロ
ーラ14,15とロッド13は点接触であることからモータ
8、ベルト7、プーリ6などの熱がスピンドル1に伝わ
りにくく、熱膨張による影響も少なくできる。
Since the two rollers 14 and 15 are mounted in parallel with each other so that their rotation axes are in the radial direction of the pulley, the rod 13 held between the rollers 14 and 5 is moved in the thrust direction and the radial direction of the spindle 1. In this state, the vibration of the motor 8 transmitted to the pulley 6 is absorbed by this portion, and the vibration in the thrust direction and the radial direction is not transmitted to the spindle 1. Further, since the rollers 14, 15 and the rod 13 are in point contact, the heat of the motor 8, the belt 7, the pulley 6, and the like is not easily transmitted to the spindle 1, and the influence of thermal expansion can be reduced.

なお、上記実施例ではスピンドル1にロッド13を、プ
ーリ6にローラ14,15を取り付けているが、逆にスピン
ドル1にローラ14,15を、プーリ6にロッド13を取付け
てもよい。また、ロッド13およびローラ14,15を対称な
位置に複数個設けることもできる。
In the above embodiment, the rod 13 is attached to the spindle 1 and the rollers 14 and 15 are attached to the pulley 6. However, the rollers 14 and 15 may be attached to the spindle 1 and the rod 13 may be attached to the pulley 6. Further, a plurality of rods 13 and rollers 14, 15 may be provided at symmetrical positions.

さらに、上記ロッド13、ローラ14,15は金属材でも良
いが、耐摩耗性、高精度の点からアルミナなどのセラミ
ックスで形成したものが優れている。
Further, the rod 13 and the rollers 14 and 15 may be made of a metal material, but those made of ceramics such as alumina are excellent in terms of wear resistance and high accuracy.

次に第1図に示す本考案の駆動装置をもったエアース
ピンドル装置を試作し、比較例として従来のダイレクト
ドライブ方式のエアースピンドル装置と共に、回転精度
を測定する実験を行なった。測定方法は、回転体である
スピンドル1の回転中心に配置した真球の表面を非接触
式の変位計で測定してリサージュ円を描き、このリサー
ジュ円と真円とを比較することによってラジアル方向の
振れを調べた。
Next, an air spindle device having the drive device of the present invention shown in FIG. 1 was prototyped, and an experiment for measuring the rotational accuracy was performed together with a conventional direct drive air spindle device as a comparative example. The measurement method is as follows. The surface of a true sphere arranged at the center of rotation of the spindle 1, which is a rotating body, is measured with a non-contact type displacement meter, and a Lissajous circle is drawn. Was checked.

その結果、比較例のリサージュ円を第3図に、本考案
のリサージュ円を第4図にそれぞれ変位を拡大して示す
ように、本考案の駆動構造を持ったエアースピンドル装
置は回転精度に優れていることがわかる。ちなみに、比
較例のリサージュ円では真円に対する最大変位量が約1
μmであるのに対し、本考案のリサージュ円では真円に
対する最大変位量が0.05μm以下と、エアースピンドル
本来の回転精度であり、モータによる悪影響はほぼ完全
に取り除けていることがわかる。
As a result, the displacement of the Lissajous circle of the comparative example is shown in FIG. 3 and the displacement of the Lissajous circle of the present invention is shown in FIG. 4, and the air spindle device having the drive structure of the present invention has excellent rotation accuracy. You can see that it is. Incidentally, in the Lissajous circle of the comparative example, the maximum displacement amount with respect to the perfect circle is about 1
In contrast, in the Lissajous circle of the present invention, the maximum displacement with respect to a perfect circle is 0.05 μm or less, which is the original rotation accuracy of the air spindle, and it can be seen that the adverse effect of the motor is almost completely eliminated.

〔考案の効果〕[Effect of the invention]

叙上のように本考案によれば、エアースピンドルにお
いて、スピンドルと同心位置に、モータによって駆動さ
れるプーリを備え、該プーリと前記スピンドルのいずれ
か一方にはロッドを取付け、他方には2個のローラをラ
ジアル方向に取付け、これらのローラ間に前記ロッドを
挾み込んで、スピンドルとプーリを連結したことによっ
て、スピンドルの回転位置決めは正確に行え、かつモー
タの振動、発熱等の影響がスピンドルに伝わらず高精度
な回転が可能となり、より高精度の精密測定に応用でき
るなどの効果を奏する。
As described above, according to the present invention, an air spindle is provided with a pulley driven by a motor at a position concentric with the spindle, and a rod is attached to one of the pulley and the spindle and two to the other. By attaching the rollers in the radial direction, sandwiching the rod between these rollers, and connecting the spindle and the pulley, the rotation of the spindle can be accurately positioned, and the influence of motor vibration, heat generation, etc. Thus, high-precision rotation can be performed without being transmitted, and there is an effect that the present invention can be applied to higher-precision precision measurement.

【図面の簡単な説明】 第1図は本考案の駆動構造を用いたエアースピンドル装
置の一部破断側面図、第2図は第1図中のX−X線断面
図である。 第3図は、従来の駆動構造によるスピンドルのラジアル
方向の振れを示すリサージュ円、第4図は同じく本考案
のリサージュ円である。 1……スピンドル、2……軸受 6……プーリ、8……モータ 13……ロッド、14,15……ローラ
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a partially cutaway side view of an air spindle device using the drive structure of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view taken along line XX in FIG. FIG. 3 is a Lissajous circle showing radial deflection of a spindle by a conventional drive structure, and FIG. 4 is a Lissajous circle of the present invention. 1 ... Spindle, 2 ... Bearing 6 ... Pulley, 8 ... Motor 13 ... Rod, 14,15 ... Roller

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】(57) [Scope of request for utility model registration] 【請求項1】静圧流体によってスピンドルを回転自在に
軸支したエアースピンドルにおいて、前記スピンドルと
同心位置にモータにより駆動されるプーリを備え、該プ
ーリと前記スピンドルのいずれか一方にはロッドを取付
け、他方には2個のローラをその回転軸がプーリのラジ
アル方向となるように互いに平行に取付け、これらのロ
ーラの間に前記ロッドを挟み込んで、前記スピンドルと
プーリを連結したことを特徴とするエアースピンドルの
駆動構造。
1. An air spindle having a spindle rotatably supported by a hydrostatic fluid, comprising a pulley driven by a motor at a position concentric with the spindle, and a rod attached to one of the pulley and the spindle. On the other hand, two rollers are mounted in parallel with each other such that the rotation axis thereof is in the radial direction of the pulley, and the rod is sandwiched between these rollers to connect the spindle and the pulley. Drive structure of air spindle.
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