JP3346061B2 - 吸着機構付スピンドル装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えばＭＲヘッド用
検査機などのような検査用機器に好適に使用できる吸着
機構付スピンドル装置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、磁気ディスク等の検査，測定に用
いられる吸着機構付スピンドル装置としては、図３に示
すように、中空回転軸１であるスピンドルが、軸方向に
間隔をおいて配設された一対の静圧気体軸受２，２を介
して円筒状のハウジング３に支持されており、中空回転
軸１の一方の開口端４がワーク吸着面とされている。前
記一対の静圧気体軸受２，２の中間に挟まれた軸受中間
部３Ａのハウジング内径面３ａと中空回転軸１との間の
すき間ｄｃは静圧気体軸受２のラジアル軸受すき間ｄＡ
と同等以下の大きさ（ｄＡ≧ｄｃ）となるように形成さ
れている。そして、軸受中間部３Ａのハウジング内径面
３ａには、軸方向の少なくとも三箇所に、円周方向に連
続する溝６，７，７が形成されると共に、そのうちの中
間の溝６とハウジング外面３ｂとを連通する真空排気孔
８及び両側の溝７，７とハウジング外面３ｂとをそれぞ
れ連通する複数本の排気孔９，９とがハウジング胴部を
半径方向に貫通して設けられている。一方、中空回転軸
１には前記中間位置の溝６に対向する位置から中空孔１
Ａに連通する吸気孔１１を設けてある。

【０００３】軸受中間部３Ａにおける真空排気孔８は、
中空回転軸１の中空孔１Ａから真空ポンプで吸い出され
る空気の真空排気通路である。また、その両側の排気孔
９，９は、ハウジング外面３ｂに開口する圧縮空気供給
路１２を経て静圧気体軸受２，２に供給される圧縮空気
の排気通路とされている。中空回転軸１の開口端４の吸
着面に磁気ディスクをあてて中空孔１Ａ内の空気を真空
ポンプで排気し、磁気ディスクを吸着保持する。静圧気
体軸受２，２に圧縮空気供給路１２から供給した圧縮空
気をラジアル軸受面２ａ，２ａからラジアル軸受すき間
ｄＡに噴出させ、中空回転軸１の回転を非接触に支持す
る。ラジアル軸受すき間ｄＡに噴出した圧縮空気は、ハ
ウジング内径面３ａに開口している圧縮空気排気用の溝
７，７及び静圧気体軸受２，２の軸方向外側端からハウ
ジングの外部に排出される。そして、中空回転軸１を内
蔵のモータＭで回転駆動する。

【０００４】なお、中空回転軸１の吸着面に磁気ディス
クを吸着保持し、図示しないブラシで電気ノイズを取り
ながら所定の加工や検査を行うため、回転軸は後端の接
地用ボールＢを介して接地できるようになっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の吸着機構付
スピンドル装置では、一対の静圧気体軸受２，２の間に
挟まれた軸受中間部３Ａのハウジング内径面３ａ（排気
孔形成部分）と中空回転軸１との間のすき間ｄｃが、静
圧気体軸受２のラジアル軸受すき間ｄＡと同等以下の大
きさとされている。これは、排気孔８，９，９が形成さ
れたハウジング内径面３ａと中空回転軸１との間のすき
間ｄｃの方が静圧気体軸受のラジアル軸受すき間ｄＡよ
り大きいと、静圧気体軸受２のラジアル軸受面２ａから
ラジアル軸受すき間ｄＡに噴出した圧縮空気の排気が、
すき間の大きい部分へより容易に進入し、圧縮空気の排
気孔９，９のみでなく真空排気孔８を経てより多く排出
されることとなり、その結果真空ポンプの負圧が変動し
て磁気ディスクを安定に保持することが難しくなるため
である。

【０００６】しかしながら、従来装置にあっては、ハウ
ジング３の排気孔形成部分と静圧気体軸受２，２とは別
部品を組付けたものであり、排気孔８，９，９を有する
軸受中間部３Ａの両側のハウジング内径面３ａの両端部
に環状の凹所を設けて、例えば多孔質焼結金属製の環状
体からなる静圧気体軸受２，２をその凹所に接着または
しまりばめ等の手段で組み付けることにより製作されて
いる。そのため、両部品の内径（すなわち両部品それぞ
れと回転軸との間のすき間の大きさｄＡ，ｄｃ）を十分
の精度で管理して製作することは容易でないという問題
点がある。

【０００７】そこでこの発明は、上記従来の問題点に着
目してなされたもので、一対の静圧気体軸受とその間に
位置する排気孔形成部分とを同一の部材で一体に構成す
ることにより、一対の静圧気体軸受のラジアル軸受面及
びその中間位置の排気孔形成部分と回転軸との間に形成
されるすき間の相対的大きさの関係を精密に管理及び規
制して製作することが容易な吸着機構付スピンドル装置
を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明は、一端にワー
ク吸着口を有する中空回転軸と、この中空回転軸を該中
空回転軸の軸方向に間隔をおいて配置された一対の静圧
気体軸受を介して支持するハウジングとを備え、前記一
対の静圧気体軸受間に位置する前記ハウジングの内径面
に前記静圧気体軸受からの気体を排気する一対の排気部
を設けると共に該一対の排気部間に真空排気部を設け、
この真空排気部と対向する前記中空回転軸の外径面に前
記ワーク吸着口に連通する吸気部を設けた吸着機構付ス
ピンドル装置において、前記一対の静圧気体軸受間に位
置する前記ハウジングの軸受中間部を中央部に連続孔の
目潰し部を有する多孔質円筒体により前記一対の静圧気
体軸受と一体に形成し、前記排気部および前記真空排気
部を前記目潰し部の内径面に形成し、かつ前記軸受中間
部と前記中空回転軸との間に形成されるすき間を前記静
圧気体軸受と前記中空回転軸との間に形成されるラジア
ル軸受すき間と同等以下の大きさにしたことを特徴とす
る。

【０００９】

【作用】一対の静圧気体軸受とその間に挟まれた軸受中
間部とが単一の円筒軸受部材で構成してあるから、その
円筒軸受部材の内径面を同一の加工機械による同一工程
で加工できる。したがって、一対の静圧気体軸受の軸受
面とこれに隣接する軸受中間部内径面との寸法の調整が
同時に、均一にそして容易にできる。

【００１０】一対の静圧気体軸受のラジアル軸受すき間
及び軸受中間部と回転軸との間のすき間寸法は、前記単
一の円筒軸受部材の加工精度のみで決定され、組立によ
る誤差は生じない。

【００１１】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面を参照して説
明する。なお、従来と同一または相当部分には同一の符
号を付してある。図１はこの発明の一実施例の全体断面
図、図２はその要部の拡大断面図である。全体は軸方向
に三つの部分に分かれており、図の右端が静圧空気軸受
部２１、中間がモータ部２２、左端がエンコーダ部２３
である。エンコーダ部２３の構成は省略している。

【００１２】先ず全体の構成を説明すると、静圧空気軸
受部２１のハウジング３は、モータ部２２のハウジング
２４にボルトＢ₂₄で一体に連結されている。そのハウジ
ング３の内径面３ａに、円筒状の軸受部材２６が固定さ
れ、この円筒状の軸受部材２６の内周に中空回転軸１が
配設されている。軸受部材２６は、図２に示すように一
対の静圧気体軸受２，２とその間に挟まれた軸受中間部
３Ａとを単一の円筒状に構成したものである。具体的に
は、例えば一個の多孔質焼結金属製の円筒体を用いてお
り、軸方向の両端部に静圧気体軸受２，２を設けてその
内径面にラジアル軸受面２ａが形成されている。また、
静圧気体軸受２，２の外端面にスラスト軸受面２ｓが形
成されている。一対の静圧気体軸受２に挟まれた軸受中
間部３Ａは、例えば合成樹脂液を含浸・硬化させること
により多孔質材の連続孔が目つぶしされている。軸受部
材２６の内径面は同一工程で旋削加工により形成される
ので、ラジアル軸受面２ａの内径寸法と軸受中間部３Ａ
の内径面２６ａの内径寸法とは、同一の大きさでも、微
妙な差を設けた大きでも任意に設定できる。換言すれ
ば、静圧気体軸受２，２のラジアル軸受面２ａと中空回
転軸１との間のラジアル軸受すき間ｄＡと、軸受中間部
３Ａの内径面２６ａと中空回転軸１との間のすき間ｄｃ
との大きさの関係を、容易に（ｄＡ≧ｄｃ）とすること
が可能である。

【００１３】軸受部材２６の軸受中間部３Ａの内径面２
６ａには軸方向の少なくとも三箇所に、ラジアル軸受す
きまｄＡより大きいすきまの環状の中空部としての溝
６，７，７が形成されると共に、そのうちの中間の溝６
とハウジング３の外面３ｂとを連通する真空排気孔８及
び両側の溝７，７とハウジング３の外面３ｂとをそれぞ
れ連通する複数本の排気孔９，９とが軸受部材２６及び
ハウジング３の胴部を半径方向に貫通して設けられてい
る。もっとも、前記溝６，７，７は中空回転軸１の外面
側に設けても良い。

【００１４】また、軸受部材２６の静圧気体軸受２の外
径面にも円周方向に連続する溝２Ａが形成され、その溝
２Ａはハウジング３の胴部を半径方向に貫通してハウジ
ング外面３ｂに開口する圧縮空気供給路１２と連通して
いる。もっとも前記溝２Ａを気体軸受２ではなくハウジ
ング３の内径面３ａの方に設けても良い。中空回転軸１
は中空軸１Ｂと中空軸１Ｂの両軸端に取り付けたフラン
ジ状の鍔部３１，３２を有している。そのうちのモータ
部２２側に面した鍔部３２には、モータ部２２およびエ
ンコーダ部２３の軸心を貫通して延びる延長軸３３がボ
ルトＢ₃₃で着脱可能に固定して延設されている。他方の
鍔部３１は、中空回転軸１の中空孔１Ａの開口端４を通
じてワークの吸着保持を行うようになっている。

【００１５】中空回転軸１の各鍔部３１，３２の内側面
は平面状のスラスト受面３１Ｓ，３２Ｓとされており、
静圧気体軸受２のスラスト軸受面２Ｓと僅かの軸受すき
間を介して非接触に対向してスラスト軸受が構成され
る。そして、各静圧気体軸受２の外周の環状の溝２Ａに
図外の加圧気体供給源からの圧縮空気を圧縮空気供給路
１２を経て送り込み、絞りとして機能する多孔質の静圧
気体軸受２を介して各ラジアル及びスラスト軸受すき間
に空気を噴出させることにより流体膜を形成して、ハウ
ジング３の内面に嵌着した軸受部材２６で中空回転軸１
を非接触に浮上支持するようになっている。

【００１６】モータ部２２には、ブラシレスＤＣモータ
Ｍが内蔵されている。すなわち、モータハウジング２４
の内径面にモータステータ３５がアマチュアコイルを有
して固定されている。一方、このステータにエアギャッ
プを介して対向する磁石からなるロータ３７の方は延長
軸３３の外径面に固定して取り付けられている。このモ
ータ部２２のモータハウジング２４には、図の左端側の
端面に導電性材料からなる蓋３８がボルトＢ₃₈で固定さ
れている。その蓋３８の中心の貫通孔３９に延長軸３３
が挿通されている。

【００１７】エンコーダ部２３には、図示しないが、中
空回転軸１の回転位置センサとしての例えば完全非接触
型ロータリエンコーダが内蔵されている。このエンコー
ダ部２３のハウジング４０の端部には例えば合成樹脂等
の非導電性材料からなる蓋４１が取り付けられている。
延長軸３３の末端に配置した金属ボールＢからなる接触
子は蓋４１の外に露出させている。この金属ボールＢに
図示しない板バネの力で導電部材が押しつけられる。

【００１８】次ぎに作用を述べる。以上のように、一対
の静圧気体軸受２，２とその間に挟まれた軸受中間部３
Ａとを単一の円筒状の軸受部材２６で構成してあるか
ら、その軸受部材２６の内径面は同一の加工機械により
同一工程で加工できる。したがって、静圧気体軸受２の
ラジアル軸受面２ａとこれに隣接する軸受中間部３Ａの
内径面２６ａとの寸法の調整が容易にできる。しかも単
一部材である軸受部材２６をハウジング３の内面３ａに
嵌合して組み立てればよいので組立による誤差は生じな
い。そのため、ラジアル軸受すき間ｄＡと、軸方向両端
の中空部（溝７，７）の間であって軸受中間部３Ａの内
径面２６ａと中空回転軸１との間のすき間ｄｃとの大き
さの関係を確実に（ｄＡ≧ｄｃ）とすることが可能であ
る。

【００１９】中空回転軸１の中空孔１Ａの先端の開口端
４に図示しない磁気ディスクを装着して図示しない真空
ポンプを作動させ、中空孔１Ａ内の空気を中空孔１Ａの
吸気孔１１，溝６，真空排気孔８を経て吸引することに
より、磁気ディスクを吸着保持する。次いで、ブラシレ
スモータＭを始動させて中空回転軸１とともに磁気ディ
スクを一定回転速度で回転させ、その回転状態の磁気デ
ィスクに磁気抵抗素子を応用した図示しないＭＲヘッド
を接近させて各種の検査を行う。

【００２０】この回転始動に際して、静圧空気軸受２の
作用は次の通りである。ハウジング３の外面３ｂに開口
している圧縮空気供給路１２に接続された図外の加圧気
体供給源からの加圧気体が、溝２Ａを経て軸受部材２６
の多孔質部材からなる各静圧気体軸受２にそれぞれ送ら
れる。その加圧気体は、多孔質部材の内部を通りながら
所定の圧力・流量に絞られて、ラジアル軸受面２ａ及び
スラスト軸受面２Ｓに分かれてラジアル軸受すきまとス
ラスト軸受すきまとに均一な圧力，流量で噴出し、流体
膜を形成して中空回転軸１をラジアル方向及びスラスト
方向に非接触支持する。この場合、スラスト軸受すきま
には静圧気体軸受２，２の外端面のスラスト軸受面２Ｓ
から直接に圧力気体が噴出されるから、設計値に近いス
ラスト軸受剛性と負荷容量が得られる。

【００２１】スラスト軸受面２Ｓから噴出した気体は、
中空回転軸１の鍔部３１，３２との間のすき間の外周部
から外部に排出される。また、ラジアル軸受面２ａから
噴出した気体は、軸受部材２６の軸受中間部３Ａの内径
面２６ａにおいて静圧気体軸受２に近い溝７，７を経て
排気孔９，９から外部に排出される。この場合、ラジア
ル軸受すきまの寸法ｄＡと、軸方向両端の中空部（溝
７，７）の間であって軸受中間部３Ａと中空回転軸１と
の間のすき間ｄｃとの関係がｄＡ≧ｄｃであり、且つそ
のすき間ｄｃの両端位置に溝７，７が隣接するから、ラ
ジアル軸受面２ａから噴出して溝７，７を経て排出され
る圧力気体は、負圧が作用している溝６の方に流れる量
が少ない。このため、溝６に連通する吸気孔１１，真空
排気孔８の負圧が変動することも少なく、真空吸着圧は
ほぼ一定に保持される。

【００２２】なお、この実施例の場合、中空回転軸１の
回転は、エンコーダ部２３に内蔵の図外のロータリエン
コーダの検出信号をブラシレスモータＭの図示しない制
御装置にフィードバックすることにより制御され、磁気
ディスクの正確な回転を確保しているが、本発明はロー
タリエンコーダのような回転センサを有しないものにも
適用できる。

【００２３】また、上記実施例ではワークの吸着機構と
して真空方式を用いたものを説明したが、ワークを真空
チャックする代わりにピストン機構等を利用して中空回
転軸１にチャックする加圧吸着機構を用いたものであっ
ても良い。その場合には、上記実施例における真空排気
孔８に代えて圧縮空気供給孔が使用される。さらに、一
対の静圧気体軸受をオリフィス絞りとしても良い。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、この発明の吸着機
構付スピンドル装置によれば、軸方向に間隔をおいてハ
ウジング内に設けられた一対の静圧気体軸受と、これら
の静圧気体軸受を介して前記ハウジングに支持された中
空回転軸と、前記一対の静圧気体軸受間に前記中空回転
軸の外径面と対向する内径面を有する軸受中間部とを備
え、前記中空回転軸に形成された吸気孔を介して前記中
空回転軸のワーク吸着用開口端に連通する環状の真空吸
着用溝を前記軸受中間部の内径面中央部に形成すると共
に、前記静圧気体軸受の内径面から噴出する気体を排気
するための環状の排気用溝を前記軸受中間部の内径面両
端部に形成した吸着機構付スピンドル装置において、前
記一対の静圧気体軸受と前記軸受中間部とを単一の円筒
状軸受部材で構成したため、軸受中間部と中空回転軸と
の間のすき間寸法を静圧気体軸受のラジアル軸受すきま
の寸法と同等以下の大きさに正確にかつ容易に形成でき
ると共に組立による誤差もなくなり、その結果静圧気体
軸受の作動気体が吸着機構の方に漏れ出る量が抑制で
き、被吸着体を安定に保持することができるという効果
を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例の全体断面図である。

【図２】図１に示したものの要部の拡大断面図である。

【図３】従来の吸着機構付スピンドル装置の全体断面図
である。

【符号の説明】

１ 中空回転軸 １Ａ 中空孔 ２ 静圧気体軸受 ３ ハウジング ３Ａ 軸受中間部 ４ 開口端 ２６ 軸受部材

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F16C 32/00 - 32/06

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一端にワーク吸着口を有する中空回転軸
   と、この中空回転軸を該中空回転軸の軸方向に間隔をお
   いて配置された一対の静圧気体軸受を介して支持するハ
   ウジングとを備え、前記一対の静圧気体軸受間に位置す
   る前記ハウジングの内径面に前記静圧気体軸受からの気
   体を排気する一対の排気部を設けると共に該一対の排気
   部間に真空排気部を設け、この真空排気部と対向する前
   記中空回転軸の外径面に前記ワーク吸着口に連通する吸
   気部を設けた吸着機構付スピンドル装置において、 前記一対の静圧気体軸受間に位置する前記ハウジングの
   軸受中間部を中央部に連続孔の目潰し部を有する多孔質
   円筒体により前記一対の静圧気体軸受と一体に形成し、
   前記排気部および前記真空排気部を前記目潰し部の内径
   面に形成し、かつ前記軸受中間部と前記中空回転軸との
   間に形成されるすき間を前記静圧気体軸受と前記中空回
   転軸との間に形成されるラジアル軸受すき間と同等以下
   の大きさにしたことを特徴とする吸着機構付スピンドル
   装置。
2. 【請求項２】 前記目潰し部は、前記多孔質円筒体の中
   央部に樹脂を含浸させて形成されていることを特徴とす
   る請求項１記載の吸着機構付スピンドル装置。