JP4143216B2 - エアスピンドル - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エアスピンドルに関し、特に、その回転軸駆動用のビルトインモータを冷却する構造に関する技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、この種エアスピンドルとして、例えば特開昭５８―５０３１７号、特開平９―２５７０３７号、特開平９―２５７０３８号の各公報等に示されるように、静圧型のラジアル軸受及びスラスト軸受に加圧エアを供給し、これらラジアル軸受及びスラスト軸受から排出されたエアを集めてモータに導入するエア導入通路をハウジングに設けるとともに、このモータ通過後のエアを外部に排出する排気口をモータハウジングに開口させ、さらに、モータハウジングにウォータジャケットを設けることで、モータを外部からの水と静圧型軸受の排出エアとの双方を利用して冷却するようにしたものは知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来のエアスピンドルのように、モータを冷却するために水を用いた場合、ウォータジャケットが設けられるモータハウジングの構造が複雑になるばかりでなく、運転中は常に水が必要でランニングコストが上昇するという問題がある。しかも、断水時にはエアスピンドル自体の運転を停止せねばならず、そのための安全システムを具備しておく必要がある。
【０００４】
そこで、かかる問題を解決するために、上記の如きモータハウジングへのウォータジャケットの設置をなくし、モータを軸受からの排出エアのみにより冷却するようにすることが考えられる。
【０００５】
しかし、その場合、以下に説明する問題がある。すなわち、上記構造のエアスピンドルにおいては、モータを冷却したエア中にゴミ等が含まれているので、例えばエアスピンドルをクリーンルーム中で使用するときには、その排気口に排気配管を接続して排出エアがそのままハウジング外に排出されないようにする必要がある。
【０００６】
ところが、上記従来のものでは、軸受に供給される加圧エアの給気口は軸受ハウジングに設けられているのに対し、エアの排気口は、モータの冷却のためにモータハウジングに開口されているので、給気口への給気配管と排気口への排気配管とをそれぞれエアスピンドルの離れた箇所に接続する必要があり、その両配管の接続構造が複雑で、その接続作業や取回し、メンテナンスが面倒になる。特に、軸受ハウジングとモータハウジングとの境界部分に取付フランジを設け、その取付フランジにてエアスピンドルを取付板等に取付固定するようにした場合、上記２種類の配管を取付板等の両側に分けて配置せねばならず、上記問題が顕著となる。
【０００７】
本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、軸受からモータに導入された後にモータから排出されるエアの経路を改良することにより、モータ冷却後のエアの排気口に排気配管を接続する場合に、その排気配管と、軸受に供給される加圧エアの給気口に対する給気配管との接続構造を簡単にし、配管の接続作業や取回し、メンテナンスを容易化しようとすることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的の達成のため、この発明では、モータの冷却に供されたエアを排出するための排気口を、軸受に加圧エアに供給するための給気口とハウジングにおいて近い部分に配置し、モータからその排気口までを接続するエア排出通路を設けて、モータからのエアをエア排出通路を介して排気口に流すようにした。
【０００９】
具体的には、請求項１の発明では、ハウジング内に、回転軸をエアの静圧により浮動状態で回転可能にかつ軸方向に移動不能に支持するラジアル軸受及びスラスト軸受と、上記回転軸を回転駆動するモータとが設けられたエアスピンドルを前提とする。
【００１０】
そして、上記ラジアル軸受及びスラスト軸受に給気口から加圧エアを供給する加圧エア供給通路と、上記ラジアル軸受及びスラスト軸受から排出されたエアの少なくとも一部を上記モータに冷却のために導入するエア導入通路と、上記モータの冷却に供されたエアを排気口に排出するエア排出通路とを設け、上記ハウジングは、ラジアル軸受及びスラスト軸受を有する軸受ハウジングと、モータを内有するモータハウジングとを備えたものとし、上記軸受ハウジングのモータハウジングとの接合部に、エアスピンドルを取り付けるための取付フランジ部が形成され、上記給気口及び排気口を、上記取付フランジ部に対しモータハウジングと反対側の上記軸受ハウジングの外周において互いに並ぶように配置する。
【００１１】
上記の構成により、加圧エアは給気口から加圧エア供給通路を通ってラジアル軸受及びスラスト軸受に供給され、そのエアの静圧により回転軸が浮動状態で支持される。この各軸受から排出されたエアの少なくとも一部はエア導入通路によりモータに導入され、その導入エアによりモータが冷却される。この後、モータを冷却したエアはエア排出通路を経て排気口に流れ、この排気口から排出される。
【００１２】
この排気口と上記給気口とは、軸受ハウジングのモータハウジングとの接合部に形成されている取付フランジ部に対し、そのモータハウジングと反対側の軸受ハウジングの外周において互いに並ぶように配置されているので、この排気口に排気配管を接続する場合、その排気配管は、給気口に接続される給気配管に対し略近い位置にまとめられて配置されることとなり、取付フランジ部にてエアスピンドルが取付板等に取付固定されていても、上記２種類の配管を取付フランジ部が取り付けられる取付板等の両側に分けて配置する必要はなくなり、いずれも同じ軸受ハウジング側で取り付けることができる。その結果、エアスピンドルをクリーンルームで使用するときでも、両配管の接続構造を簡単にして、それら配管の接続作業や取回し、メンテナンスを容易化することができる。しかも、上記給気口及び排気口が共に軸受ハウジングに設けられているので、給気口から各軸受までの距離を短縮でき、給気口及び排気口のさらに望ましい位置が得られる。
【００１３】
請求項２の発明では、上記ハウジングに、軸受から排出されてエア導入通路に導入されないエアを吸引して排出するエア吸引口を設ける。このエア吸引口に吸引配管を接続すれば、軸受からエア導入通路に流入しないエアがあっても、そのエアはそのままハウジング外に放出されなくなり、例えばクリーンルームへのエアによるゴミの放出を防止できる。
【００１４】
請求項３の発明では、上記エア導入通路及びエア排出通路は、ハウジングの壁部内に設ける。この構造により、エアスピンドルのハウジング自体にエア導入通路及びエア排出通路を形成でき、その通路の形成のための配管が不要で、配管継手の省略等による構造の簡単化、ハウジング自体の冷却性の向上、外観見映えの向上を図ることができる。しかも、通路の長さを短くできるので、そのエアの圧力損失を低減することができ、加圧エア供給源の負荷を下げて省エネルギー効果を得ることができる。
【００１５】
請求項４の発明では、回転軸をエアの静圧により浮動状態で回転可能にかつ軸方向に移動不能に支持するラジアル軸受及びスラスト軸受が設けられた軸受ハウジングと、この軸受ハウジングに接合され、上記回転軸を回転駆動するモータが設けられたモータハウジングとを備えたエアスピンドルを前提とする。
【００１６】
そして、上記軸受ハウジングのモータハウジングとの接合部に、エアスピンドルを取り付けるための取付フランジ部が形成され、この取付フランジ部に対しモータハウジングと反対側の上記軸受ハウジングに給気口及び排気口が設けられ、少なくともこの軸受ハウジングの壁部内に、上記給気口からラジアル軸受及びスラスト軸受に加圧エアとして供給された後に排出されたエアの少なくとも一部を上記モータハウジング内に導入するエア導入通路と、モータハウジング内のエアを上記排気口に排出するエア排出通路とが設けられている構成とする。
【００１７】
この発明の構成でも、軸受ハウジングの給気口からラジアル軸受及びスラスト軸受に供給された加圧エアが各軸受から排出されると、このエアの少なくとも一部がエア導入通路によりモータハウジング内に導入されてモータを冷却するとともに、このモータハウジング内からエアがエア排出通路を経て排気口に流れる。
【００１８】
上記給気口及び排気口はいずれも取付フランジ部に対しモータハウジングと反対側の軸受ハウジングに設けられているので、この排気口に排気配管を接続するとき、その排気配管は給気口への給気配管に対し、同じ軸受ハウジングにまとめられて配置される。このことで、軸受ハウジングのモータハウジングとの接合部の取付フランジ部においてエアスピンドルが取付板等に取付固定されていても、２種類の配管を取付板等の両側に分けて配置する必要はなくて、いずれも同じ軸受ハウジング側で取り付けることができる。よって、上記請求項１の発明と同様に、クリーンルームでの使用でも、両配管の接続構造を簡単にして配管の接続作業や取回し等を容易化できる。
【００１９】
請求項５の発明では、上記ハウジングに外部エア給気口が設けられ、ハウジングの壁部内に、上記外部エア給気口に供給されたエアをモータに導入する外部エア導入通路が設けられているものとする。このことで、ハウジングの外部エア給気口に供給されたエアはハウジングの壁部内の外部エア導入通路を経てモータに導入され、このエアによってモータをさらに有効に冷却することができる。尚、このモータの冷却に供されたエアは、上記軸受からのエアと共にエア排出通路を経て排気口に流れ、そこからハウジング外に排出される。
【００２０】
請求項６の発明では、上記ハウジングに外部エア給気口が設けられ、ハウジングの壁部内ないし回転軸内に、上記外部エア給気口に供給されたエアをモータに導入する外部エア導入通路が設けられている。この場合、ハウジングの外部エア給気口に供給されたエアは、ハウジングの壁部内ないし回転軸内の外部エア導入通路を経てモータに導入され、このエアによってモータがさらに冷却される。尚、この冷却に供されたエアについても、上記軸受からのエアと共にエア排出通路を経て排気口に流れてハウジング外に排出される。
【００２１】
請求項７の発明では、上記モータに対応するハウジング外周に冷却フィンを設ける。こうすると、モータをハウジングのフィンによって外部からさらに効果的に冷却することができる。
【００２２】
請求項８の発明では、上記モータに導入されるエアの少なくとも一部は、モータのステータに向かうように構成されているものとする。このことで、モータにおいて発熱の大きいステータを導入エアにより集中して冷却することができ、モータの冷却効率を高めることができる。
【００２３】
請求項９の発明では、上記エアスピンドルは、クリーンルームで用いられるものとする。従って、上記本発明の効果が有効に発揮される最適なエアスピンドルが得られる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）
図１及び図２は本発明の実施形態１に係るエアスピンドルＡを示し、このエアスピンドルＡは、クリーンルーム内のクリーン雰囲気中で磁気ディスクを回転させてその記憶領域の物理的な欠陥やソフト的な記憶性能等の良否を検査するために使用される。
【００２５】
図１及び図２において、１はエアスピンドルＡのハウジングで、このハウジング１は、上側に位置する例えばアルミニウム製等の円筒状の軸受ハウジング２と、中間に位置する円筒状のアルミニウム等からなるモータハウジング３と、下側に位置する有底円筒状のエンコーダハウジング４とに分割され、これら軸受ハウジング２、モータハウジング３及びエンコーダハウジング４は同心状にかつ気密状に接合されて一体化されている。
【００２６】
上記ハウジング１内には回転軸６が配置収容されている。この回転軸６は、軸受ハウジング２内にその大半部を占めるように位置する大径の支持部６ａと、この支持部６ａの下端に同心に連続し、軸受ハウジング２内の下端部に位置する円板状のスラストカラー６ｂと、このスラストカラー６ｂの下端部に同心に連続し、モータハウジング３内に位置する中径のモータ結合部６ｃと、このモータ結合部６ｃの下端に同心に連続し、エンコーダハウジング４内に位置する小径のエンコーダ結合部６ｄとからなる。上記支持部６ａの上端部には、軸受ハウジング２の上端から突出する連結部材７が回転一体に取付固定され、この連結部材７にはエア駆動タイプのディスクチャック（図示せず）が連結固定されており、このディスクチャックにより磁気ディスクを保持して回転させるようになっている。
【００２７】
一方、回転軸６のエンコーダ結合部６ｄの下端部はエンコーダハウジング４の底壁中心部の孔部４ａを貫通してハウジング１外に突出し、その突出部には平行板ばね８，８の先端部に取付固定したアースパッド９が常時接触し、平行板ばね８，８の基端部はモータハウジング３に取り付けた支持部３ａに固定されており、このことで、浮動状態にある回転軸６をその下端部にてハウジング１に電気的に接続してアースすることにより、磁気ディスクに発生する静電気を回転軸６を介してハウジング１に逃がすようにしている。
【００２８】
上記軸受ハウジング２の外周下端部にはエアスピンドルＡを図外の取付板等に取付固定するための取付フランジ部２ａが一体形成されている。この軸受ハウジング２内には回転軸６をエアの静圧により浮動状態で回転可能にかつ軸方向に移動不能に支持する上下２つのラジアル軸受１１，１１と１つのスラスト軸受２２とが設けられている。すなわち、軸受ハウジング２内には上側及び下側軸受ブッシュ１２，２３が上下に並んで嵌挿固定されている。上側軸受ブッシュ１２は、回転軸６の支持部６ａに対応するように軸受ハウジング２内の上側大半部に配置される円筒状のもので、その下端部には上記回転軸６のスラストカラー６ｂと同径のフランジ１２ａが一体に形成され、このフランジ１２ａの下面は回転軸６のスラストカラー６ｂ上面に僅かな隙間をあけて対向している。上側軸受ブッシュ１２の内径は回転軸６の支持部６ａよりも僅かに大径に設定されており、この上側軸受ブッシュ１２の内部に回転軸６の支持部６ａが回転可能に嵌挿されている。
【００２９】
軸受ハウジング２の内周面には上側軸受ブッシュ１２が嵌挿された部分の上端部に環状溝からなる第１給気溝１３が、また下端部に同様の第２給気溝１４がそれぞれ形成されている。また、軸受ハウジング２の外周上端部には、加圧エア供給源に接続される給気配管（いずれも図示せず）の下流端部が接続可能な給気口１５が形成され、この給気口１５は、軸受ハウジング２の壁部内に設けた加圧エア供給通路１６を介して上記第１及び第２給気溝１３，１４に連通されている。一方、上側軸受ブッシュ１２には、上記軸受ハウジング２内周面の各第１給気溝１３と対応する部分に、半径方向に貫通する複数の第１エアノズル孔１７，１７，…（１つのみ図示する）が、また第２給気溝１４と対応する部分に同様の複数の第２エアノズル孔１８，１８，…（１つのみ図示する）がそれぞれ周方向に等間隔をあけて形成され、この各ノズル孔１７，１８における軸受ブッシュ１２の内周側部分は細径に絞られてノズル部とされている。また、回転軸６の支持部６ａ外周面には、上記軸受ハウジング２内周面の第１及び第２給気溝１３，１４にそれぞれ軸方向に対応して第１及び第２環状溝１９，２０が形成されている。そして、加圧エア供給源からの加圧エアを給気配管及び給気口１５を介して加圧エア供給通路１６に供給し、その加圧エア供給通路１６内の加圧エアの一部を上下の第１及び第２給気溝１３，１４に送って、その各給気溝１３，１４からそれぞれ上側軸受ブッシュ１２のノズル孔１７，１８を経て回転軸６の支持部６ａ外周の第１及び第２環状溝１９，２０ないしその周辺部に噴出させることで、そのエア圧（静圧）により回転軸６を支持部６ａの上下２箇所にて上側軸受ブッシュ１２（軸受ハウジング２）に接触しない浮動状態で回転可能に支持するようになっている。
【００３０】
一方、上記下側軸受ブッシュ２３は、上側軸受ブッシュ１２の下側に回転軸６のスラストカラー６ｂを挟むように配置される略円板状のもので、その上端部に上記回転軸６のスラストカラー６ｂ（上側軸受ブッシュ１２のフランジ１２ａ）と同径のフランジ２３ａを有し、このフランジ２３ａの上面はスラストカラー６ｂ下面に僅かな隙間をあけて対向している。上記上側軸受ブッシュ１２のフランジ１２ａ上面には上記軸受ハウジング２の第２給気溝１４に連通する環状溝からなる上側給気溝２４が形成されている。また、このフランジ１２ａには上記上側給気溝２４の底面からフランジ１２ａ下面まで上下方向に貫通する複数の上側エアノズル孔２５，２５，…が周方向に等間隔をあけて形成されている。また、下側軸受ブッシュ２３のフランジ２３ａ下面には上記軸受ハウジング２の壁部内の加圧エア供給通路１６に常時連通する環状溝からなる下側給気溝２６が形成され、また、フランジ２３ａには上記下側給気溝２６の底面からフランジ２３ａ上面まで上下方向に貫通する複数の下側エアノズル孔２７，２７，…が周方向に等間隔をあけて形成され、これら上下の各エアノズル孔２５，２７は径方向及び周方向に対応して配置されている。そして、上記給気口１５から加圧エア供給通路１６に供給された加圧エアの残りを上側及び下側軸受ブッシュ１２，２３のフランジ１２ａ，２３ａにおける上下の給気溝２４，２６に送って、その各給気溝２４，２６からそれぞれエアノズル孔２５，２７を経て回転軸６のスラストカラー６ｂの上下面に噴出させることで、そのエア圧（静圧）により回転軸６を上側及び下側軸受ブッシュ１２，２３（軸受ハウジング２）に接触しない浮動状態で上下方向（軸方向）に移動不能に支持するようになっている。
【００３１】
尚、上記軸受ハウジング２の内周面には上記第１及び第２給気溝１３，１４間の中央部に各給気溝１３，１４よりも溝幅の広い第３給気溝２９が形成されている。また、軸受ハウジング２の外周部には上記給気口１５の斜め下側に、上記加圧エア供給源からの別の給気配管（この配管には加圧エアの供給又は供給停止を切り換えるための開閉切換弁が配置される）が接続可能なチャック給気口３０が形成され、このチャック給気口３０は、軸受ハウジング２の壁部内に設けたチャック給気通路３１を介して上記第３給気溝２９に連通されている。上側軸受ブッシュ１２には、上記軸受ハウジング２内周面の第３給気溝２９と対応する部分に、半径方向に貫通する複数のエア孔３２，３２，…（１つのみ図示する）が周方向に等間隔をあけて形成されている。回転軸６の支持部６ａ外周面には、上記軸受ハウジング２内周面の第３給気溝２９に軸方向に対応して第３環状溝３３が形成され、また、支持部６ａの中心には上端面（ディスクチャック側）から穿設した所定深さの中心穴３４が形成され、この中心穴３４の底部（下端部）と上記第３環状溝３３とは回転軸６の支持部６ａに周方向に配置した複数の連通路３５，３５，…により連通されている。そして、上記中心穴３４はディスクチャックのチャック機構に接続されており、加圧エア供給源からの加圧エアをチャック給気口３０、チャック給気通路３１、第３給気溝２９、エア孔３２及び中心穴３４を介してディスクチャックのチャック機構に供給することで、そのディスクチャックによる磁気ディスクの例えばチャッキング又はその解除を行うようになっている。
【００３２】
上記モータハウジング３内の空間はモータ室３７とされ、このモータ室３７には、回転軸６を駆動してディスクチャック及び磁気ディスクと共に所定回転数（例えば２００００ｒｐｍ）で回転させるためのモータ３８が装着されている。このモータ３８は、モータハウジング３の内周壁に取付固定されたステータ３９（固定電極）と、このステータ３９の内側にある回転軸６のモータ結合部６ｃにステータ３９に対向して取付固定された永久磁石からなるロータ４０とで構成されている。また、モータハウジング３の外周には放熱用の冷却フィン３ｂが形成されており、この冷却フィン３ｂによりモータハウジング３の熱を外部に放出してモータ３８を冷却するようにしている。
【００３３】
また、上記エンコーダハウジング４内には回転軸６の回転数等を検出するためのロータリエンコーダ４１が収容されている。
【００３４】
さらに、図１に示す如く、上記軸受ハウジング２及びモータハウジング３の各壁部内には、各ラジアル軸受１１及びスラスト軸受２２から排出されたエアの大半部を上記モータハウジング３内のモータ室３７におけるモータ３８に冷却のために導入する少なくとも１つのエア導入通路４３が設けられている。すなわち、上記回転軸６の支持部６ａ外周面には、上記第１及び第３環状溝１９，３３間の部分に第３環状溝３３と略同じ溝幅の第４環状溝４４が、また第２及び第３環状溝２０，３３間の部分に同様の第５環状溝４５がそれぞれ形成されている。また、軸受ハウジング２の内周面には、上記回転軸６外周面の第４及び第５環状溝４４，４５と対応する位置（第１及び第２給気溝１３，１４間の位置）にそれぞれ第１及び第２排気溝４６，４７が形成されている。さらに、図１に示すように、上側軸受ブッシュ１２には複数の第１排気孔４８，４８，…が上記回転軸６外周面の第４環状溝４４ないしその周辺部を上記軸受ハウジング２内周面の第１排気溝４６に連通するように、また複数の第２排気孔４９，４９，…が第５環状溝４５ないしその周辺部を第２排気溝４７に連通するようにそれぞれ周方向に所定の間隔をあけて貫通形成されている。そして、上記エア導入通路４３は軸受ハウジング２の壁部内ないしモータハウジング３の壁部内を上下方向に延びていて、その一端側（上流端側）に上記第１及び第２排気溝４６，４７が接続され、エア導入通路４３の他端部（下流端部）はモータハウジング３の内面上端部に、導入エアがモータ３８のステータ３９に向かった後にモータ室３７の中心部に進むように開口されている。
【００３５】
また、上記上側軸受ブッシュ１２の下端部には上記各エアノズル孔２５，２７よりも半径方向内側に上下方向に延びる複数の第３排気孔５０，５０，…が半径方向に間隔をあけて形成され、この各第３排気孔５０の下端部は回転軸６のスラストカラー６ｂに対向するフランジ１２ａ下面に開口し、また上端部は上記第２排気孔４９に連通されている。さらにまた、上記軸受ハウジング２において回転軸６のスラストカラー６ｂ外周縁部の上下両側にはそれぞれエア導入通路４３の途中部に連通する上下の連通部５１，５２が形成されており、図３に模式的に示すように、上側のラジアル軸受１１において、回転軸６の第１環状溝１９に供給された後のエアのうち下側に向かったエアＡ２を第４環状溝４４から第１排気孔４８ないし第１排気溝４６を経て、また下側のラジアル軸受１１において、回転軸６の第２環状溝２０に供給された後のエアのうち上側に向かったエアＡ３を第５環状溝４５から第２排気孔４９ないし第２排気溝４７を経てそれぞれエア導入通路４３に流す。一方、上記下側のラジアル軸受１１において、回転軸６の第２環状溝２０に供給された後に下側に向かったエアＡ４と、スラスト軸受２２において、上側エアノズル２５からスラストカラー６ｂの上面に供給された後のエアのうち半径方向内側に向かったエアＡ５とを合流させて、第３排気孔５０及びそれに連通する第２排気溝４７を経てエア導入通路４３に流す。また、スラスト軸受２２において、上記上側エアノズル２５からスラストカラー６ｂの上面に供給された後に半径方向外側に向かったエアＡ６を上側連通部５１により、また下側エアノズル２７からスラストカラー６ｂの下面に供給された後のエアのうち半径方向外側に向かったエアＡ７を下側連通部５２によりそれぞれエア導入通路４３に流す。そして、これらのエアＡ２〜Ａ７をエア導入通路４３によりモータ室３７にモータ３８のステータ３９に向かうように導入するようにしている。尚、上記下側エアノズル２７からスラストカラー６ｂの下面に供給された後に半径方向内側に向かったエアＡ８はそのまま直接にモータ室３７に導入する。
【００３６】
また、上記軸受ハウジング２の外周には上記チャック給気口３０の斜め下側にエア吸引口５４が形成され、このエア吸引口５４は、図示しない通路により回転軸６において支持部６ａの上端周囲部分（ディスチャックの取付部分近傍）に連通されている。そして、エア吸引口５４には図外の吸引配管が接続可能とされており、このエア吸引口５４により、ラジアル軸受１１から排出されて上記エア導入通路４３に導入されないエア、すなわち上側ラジアル軸受１１において、回転軸６の第１環状溝１９に供給された後に上側（ディスクチャック側）に向かったエアＡ１（図３参照）を吸引してハウジング１外に排出するようにしている。
【００３７】
図１に示すように、上記軸受ハウジング２及びモータハウジング３の各壁部内には、上記モータハウジング３内のモータ室３７に導入されてモータ３８の冷却に供されたエアを軸受ハウジング２外周の排気口５６に排出する１つのエア排出通路５７が設けられている。上記排気口５６は、軸受ハウジング２の外周において上記給気口１５の下側にそれと近接して、詳しくは給気口１５との間に上記エア吸引口５４及びチャック給気口３０をそれぞれ介在させてそれらが軸受ハウジング２外周で周方向及び軸方向（上下方向）にずれながら螺旋状に並ぶように配置されている。また、排気口５６には図外の排気配管が接続可能とされている。
【００３８】
そして、上記エア排出通路５７は、上記エア導入通路４３と異なる位置において軸受ハウジング２の壁部内ないしモータハウジング３の壁部内を上下方向に延びていて、その一端部は（上流端部）は、モータハウジング３の内面上端部に開口されている一方、他端部（下流端部）は上記排気口５６に接続されており、モータハウジング３内のモータ室３７のエアをエア排出通路５７を介して排気口５６に流し、この排気口５６からハウジング１外の排気配管に排出するようになっている。
【００３９】
尚、図１及び図２中、５９は通路等の形成のために孔開け加工した後に孔の一部を塞ぐためのプラグである。
【００４０】
したがって、この実施形態においては、エアスピンドルＡの運転時、加圧エア供給源からの加圧エアが給気配管により軸受ハウジング２の給気口１５に供給され、この加圧エアの一部は加圧エア供給通路１６を経て上下のラジアル軸受１１，１１における第１及び第２給気溝１３，１４に送られ、その各給気溝１３，１４からそれぞれ上側軸受ブッシュ１２のノズル孔１７，１８を経て回転軸６の支持部６ａ外周の第１及び第２環状溝１９，２０ないしその周辺部に噴出する。このエアの噴出に伴うエア圧（静圧）により、回転軸６が支持部６ａの上下２箇所にて上側軸受ブッシュ１２（軸受ハウジング２）に接触しない浮動状態で回転可能に支持される。一方、上記給気口１５から加圧エア供給通路１６に供給された加圧エアの残りはスラスト軸受２２に供給され、上下の軸受ブッシュ１２，２３のフランジ１２ａ，２３ａにおける上下の給気溝２４，２６に送られて、その各給気溝２４，２６からそれぞれエアノズル孔２５，２７を経て回転軸６のスラストカラー６ｂの上下面に噴出し、そのエア圧（静圧）により回転軸６が上側及び下側軸受ブッシュ１２，２３（軸受ハウジング２）に接触しない浮動状態で上下方向（軸方向）に移動不能に支持される。
【００４１】
そして、このように回転軸６がハウジング１に対し浮動した状態でモータ３８により回転駆動され、回転軸６と一体のディスクチャックも回転し、このディスクチャックに保持された磁気ディスクの記憶領域の物理的な欠陥やソフト的な記憶性能等の良否が検査される。尚、上記回転の前後にディスクチャックにより磁気ディスクをチャック又はチャック解除するときには、加圧エア供給源からの加圧エアがチャック給気口３０、チャック給気通路３１、第３給気溝２９、エア孔３２、連通路３５及び中心穴３４を介してディスクチャックのチャック機構に供給されて、そのディスクチャックによる磁気ディスクのチャッキング又はその解除が行われる。
【００４２】
そして、上記各ラジアル軸受１１及びスラスト軸受２２に静圧形成のために使用された後のエアは各軸受１１，２２から排出されるが、その大半部はエア導入通路４３に流入してモータハウジング３内のモータ室３７にモータ３８の冷却のために導入される。具体的には、上側ラジアル軸受１１において回転軸６の第１環状溝１９の下側に向かったエアＡ２は第４環状溝４４から第１排気孔４８ないし第１排気溝４６を経て、また下側ラジアル軸受１１において回転軸６の第２環状溝２０の上側に向かったエアＡ３は第５環状溝４５から第２排気孔４９ないし第２排気溝４７を経てそれぞれエア導入通路４３に流入する。一方、下側ラジアル軸受１１において回転軸６の第２環状溝２０の下側に向かったエアＡ４と、スラスト軸受２２において上側エアノズル２５から半径方向内側に向かったエアＡ５とは合流した後に第３排気孔５０ないし第２排気溝４７を経てそれぞれエア導入通路４３に流入する。また、スラスト軸受２２において上側エアノズル２５から半径方向外側に向かったエアＡ６は上側連通部５１により、また下側エアノズルから半径方向外側に向かったエアＡ７は下側連通部５２によりそれぞれエア導入通路４３に流入する。これらエアＡ２〜Ａ７はエア導入通路４３によりモータ室３７にモータ３８のステータ３９に向かうように導入される。また、スラスト軸受２２の下側エアノズル２７から半径方向内側に向かったエアＡ８は直接にモータ室３７に導入される。このようなエアＡ２〜Ａ８の導入によりモータ室３７のモータ３８が冷却される。
【００４３】
その際、上記エア導入通路４３からモータ３８に導入されるエアＡ２〜Ａ７が、モータ室３７に導入された後に最初にモータ３８のステータ３９に向かうので、モータ３８において発熱の大きいステータ３９を導入エアにより集中して冷却して、モータ３８の冷却効率を高めることができる。しかも、モータハウジング３外周に冷却フィン３ｂが設けられているので、モータ３８をハウジング１外部からも効果的に冷却することができる。
【００４４】
尚、上側ラジアル軸受１１において回転軸６の第１環状溝１９の上側（ディスクチャック側）に向かったエアＡ１はエア吸引口５４に吸引されてハウジング１外の吸引配管に排出される。
【００４５】
さらに、上記モータハウジング３内のモータ室３７に導入されたエアＡ２〜Ａ８は、そのモータ３８の冷却後にモータ室３７からエア排出通路５７を経て軸受ハウジング２外周の排気口５６に流出し、この排気口５６からハウジング１外の排気配管に排出される。
【００４６】
この実施形態の場合、上記排気口５６と給気口１５とは軸受ハウジング２の外周において互いに近接して配置されているので、給気口１５に接続される給気配管と、排気口５６に接続される排気配管とを略近い位置にまとめて配置でき、クリーンルームでの使用でも両配管の接続構造を簡単にして、それら配管の接続作業や取回し、メンテナンスを容易化することができる。特に、回転軸６が上下方向に向くようにエアスピンドルＡが立てて配置され、その軸受ハウジング２の下端部に取付フランジ部２ａが設けられていて該取付フランジ部２ａにてエアスピンドルＡが取付板等に取付固定される取付構造であっても、給気口１５及び排気口５６は作業のし易い、取付板等の上側に位置することとなり、それら給気口１５及び排気口５６に対する配管の接続作業がさらに有利となる。
【００４７】
また、上記の如く、上記上側ラジアル軸受１１からエア導入通路４３に流入しないエアＡ１がエア吸引口５４に吸引されて吸引配管に排出されるので、そのエアＡ１がそのままハウジング１外に放出されるのを防ぐことができる。すなわち、軸受１１，２２に供給されたエアは全て、ハウジング１外に漏れ出ることなく排気口５６及びエア吸引口５４により排出されるので、クリーンルームへのエアによるゴミの放出を確実に防止することができる。
【００４８】
尚、上記実施形態では、エア導入通路４３及びエア排出通路５７を、ハウジング１の壁部内に設けているが、それら通路を、ハウジング１外に位置する配管により設けることもできる。しかし、構造の簡単化や外観見映えの向上等を図ることができる点で、上記実施形態のように、エア導入通路４３及びエア排出通路５７は、ハウジング１の壁部内に設けるのが好ましい。
【００４９】
さらに、上記実施形態では、エア導入通路４３の下流端開口及びエア排出通路５７の上流端開口をいずれもモータハウジング３内面の上端部に開口させているが、図１で仮想線にて示すように、これらエア導入通路４３又はエア排出通路５７のいずれか一方を延ばしてモータハウジング３内面の下端部に開口させることもできる。こうすると、モータ室３７においてモータ３８の全体に亘って均等にエアを通過させることができ、モータ３８の冷却効果をさらに高めることができる。また、モータ３８のステータ３９やロータ４０の表面にフィン等の凹凸部を形成することで、それらの表面積の増加によって放熱性を高めたり、或いはエアの撹拌を行ったりするようにしてもよい。
【００５０】
（実施形態２）
図４は本発明の実施形態２を示し（尚、以下の実施形態２及び３では、図１〜図３と同じ部分については同じ符号を付してその詳細な説明は省略する）、軸受１１，２２を通過した後のエアとは別系統でモータ３８に対し外部から冷却エアを供給して冷却するようにしたものである。
【００５１】
すなわち、この実施形態では、回転軸６中心の中心穴３４が回転軸６のモータ結合部６ｃ下端、つまりモータハウジング３の下端部付近まで延び、この中心穴３４のうち、上記実施形態１のように第３環状溝３３に対応する部分までが内径の大きい大径部３４ａとされ、それよりも下側（奥側）の部分は内径の小さい小径部３４ｂとされている。この小径部３４ｂの上端にはプラグ５９が嵌装固定されていて、中心穴３４はプラグ５９により大径部３４ａ及び小径部３４ｂの２つに気密状に区画されており、上記大径部３４ａは上記実施形態１と同様に、ディスクチャックのチャッキング又はその解除を行うためのエア通路とされている。一方、回転軸６のモータ結合部６ｃ下端には上記中心穴３４の小径部３４ｂ下端とモータ室３７とを連通する連通孔６１が貫通形成されている。
【００５２】
また、軸受ハウジング２の内周面には上記第３給気溝２９と第２排気溝４７との間に第４給気溝６２が形成されている。また、軸受ハウジング２の外周部には例えば上記排気口５６の周方向側方に、上記加圧エア供給源から給気口１５への加圧エアの圧力よりも低圧のエアを供給する別の給気配管（この配管にはエア圧を下げるための減圧弁が設けられる）が接続可能な外部エア給気口６３が形成され、この外部エア給気口６３は、軸受ハウジング２の壁部内に設けた外部エア給気通路６４を介して上記第４給気溝６２に連通されている。上側軸受ブッシュ１２には、上記軸受ハウジング２内周面の第４給気溝６２と対応する部分に、半径方向に貫通するエア孔６５，６５，…（１つのみ図示する）が周方向に等間隔をあけて形成されている。また、回転軸６の支持部６ａ外周には、上記軸受ハウジング２内周面の第４給気溝６２に軸方向に対応して第６環状溝６６が形成され、この第６環状溝６６と中心穴３４の小径部３４ｂ上端とは回転軸６の支持部６ａに周方向に配置した連通路６７，６７，…により連通されている。そして、上記外部エア給気通路６４、第４給気溝６２、エア孔６５、第６環状溝６６、連通路６７、中心穴３４の小径部３４ｂ及び連通孔６１により、軸受ハウジング２の壁部内ないし回転軸６内に亘る外部エア導入通路６８が構成され、この外部エア導入通路６８により、外部エア給気口６３に供給された、軸受に供されないエアをもモータ室３７に導入して、その外部エアと各軸受１１，２２から排出されたエアとの双方によってモータ３８を冷却するようにしている。
【００５３】
尚、モータ３８の冷却に供されたエアを排気口５６に排出するエア排出通路５７を含めた他の構成は上記実施形態１と同様である。
【００５４】
したがって、この実施形態においては、軸受ハウジング２の外部エア給気口６３に供給された外部エアは、軸受ハウジング２の壁部内ないし回転軸６内の外部エア導入通路６８を経てモータ室３７に導入される。このことで、その外部エアと軸受１１，２２から排出されたエアとの双方によってモータ３８が冷却されることとなり、モータ３８をさらに効果的に冷却することができる。尚、この冷却に供されたエアは、いずれも上記実施形態１と同様に、エア排出通路５７を経て排気口５６に流れ、そこからハウジング１外に排出される。
【００５５】
（実施形態３）
図５は実施形態３を示し、上記外部エアの供給経路を変えたものである。この実施形態では、上記実施形態２と同様に、軸受ハウジング２の外周に外部エア給気口６３が設けられている。また、実施形態２とは異なり、軸受ハウジング２の壁部内に上記エア排出通路５７と同様の構造でもって外部エア導入通路６８が形成され、この外部エア導入通路６８の下流端はモータハウジング３の内周面上端に開口しており、外部エア給気口６３に供給されたエアを軸受ハウジング２の壁部内の外部エア導入通路６８を介してモータ室３７に導入するようにしている。その他は実施形態１と同様の構成である。従って、この実施形態でも上記実施形態２と同様の作用効果を奏することができる。
【００５６】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によると、ハウジング内に、給気口から供給された加圧エアによる静圧により回転軸を支持するラジアル軸受及びスラスト軸受と、回転軸を回転駆動するモータとが設けられたエアスピンドルにおいて、ラジアル軸受及びスラスト軸受から排出されたエアの少なくとも一部をエア導入通路によりモータに導入するとともに、このモータ冷却後のエアをエア排出通路により排気口に流すようにし、ハウジングは、ラジアル軸受及びスラスト軸受を有する軸受ハウジングと、モータを内有するモータハウジングとを備えていて、その軸受ハウジングのモータハウジングとの接合部に、エアスピンドルを取り付けるための取付フランジ部を形成し、この取付フランジ部に対しモータハウジングと反対側の軸受ハウジング外周において排気口を給気口と互いに並ぶように配置したことにより、排気口に排気配管を接続する場合、その排気配管を給気口への給気配管と略近い位置にまとめて配置することができ、軸受ハウジングの取付フランジ部にてエアスピンドルが取付板等に取付固定される構造であっても、２種類の配管を取付板等の両側に分けて配置する必要がなく、たとえエアスピンドルをクリーンルームで使用する場合でも、両配管の接続構造を簡単にして配管の接続作業や取回し、メンテナンスの容易化を図ることができるとともに、給気口から各軸受までの距離の短縮化を図ることができる。
【００５７】
請求項２の発明によると、ハウジングに、軸受から排出されてエア導入通路に導入されないエアを吸引して排出するエア吸引口を設けたことにより、軸受からエア導入通路に流入しないエアがそのままハウジング外に放出されるのを防止でき、例えばクリーンルームへのエアによるゴミの放出をさらに有効に防止できる。
【００５８】
請求項３の発明によると、エア導入通路及びエア排出通路をハウジングの壁部内に設けたことにより、エアスピンドルのハウジング自体にエア導入通路及びエア排出通路を形成でき、構造の簡単化、ハウジング自体の冷却性の向上、外観見映えの向上を図るとともに、エアの圧力損失を下げて省エネルギー化を図ることができる。
【００５９】
請求項４の発明によると、ラジアル軸受及びスラスト軸受が設けられた軸受ハウジングと、モータが設けられたモータハウジングとを備えたエアスピンドルにおいて、軸受ハウジングのモータハウジングとの接合部に、エアスピンドルを取り付けるための取付フランジ部を形成し、この取付フランジ部に対しモータハウジングと反対側の軸受ハウジングに給気口及び排気口を設け、少なくとも軸受ハウジングの壁部内に、上記給気口から軸受に加圧エアとして供給された後に排出されたエアの少なくとも一部をモータハウジング内に導入するエア導入通路と、モータハウジング内のエアを上記排気口に排出するエア排出通路とを設けたことにより、排気口に排気配管を接続するとき、その排気配管を給気口に接続される給気配管に対し、同じ軸受ハウジングにまとめて配置でき、軸受ハウジングの取付フランジ部にてエアスピンドルが取付板等に取付固定される構造でも、２種類の配管を取付板等の両側に分けて配置する必要がなく、上記請求項１の発明と同様に、クリーンルームでの使用でも両配管の接続構造の簡単化、配管の接続作業や取回しの容易化等を図ることができる。
【００６０】
請求項５の発明では、ハウジングに外部エア給気口を設け、このハウジングの壁部内に、上記外部エア給気口に供給されたエアをモータに導入する外部エア導入通路を設けた。また、請求項６の発明では、ハウジングの壁部内ないし回転軸内に、上記外部エア給気口に供給されたエアをモータに導入する外部エア導入通路を設けた。従って、これらの発明によると、外部エアによってモータをさらに有効に冷却することができる。
【００６１】
請求項７の発明によると、モータに対応するハウジング外周に冷却フィンを設けたことにより、モータをハウジング外からさらに効果的に冷却することができる。
【００６２】
請求項８の発明によると、上記モータへの導入エアの少なくとも一部は、モータのステータに向かうようにしたことにより、モータにおいて発熱の大きいステータを導入エアにより集中して冷却でき、モータの冷却効率を高めることができる。
【００６３】
請求項９の発明によると、エアスピンドルはクリーンルームで用いられるものとしたことにより、本発明の効果が有効に発揮される最適なエアスピンドルが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態１に係るエアスピンドルにおいて軸受からの排出エアによるモータの冷却構造を示す断面図である。
【図２】 エアスピンドルにおいて軸受に対する加圧エアの供給構造を示す断面図である。
【図３】 軸受から排出されるエアの経路を模式的に示す概略説明図である。
【図４】 本発明の実施形態２に係るエアスピンドルにおいて外部からの冷却エアをモータに導入する構造を示す断面図である。
【図５】 本発明の実施形態３を示す図４相当図である。
【符号の説明】
Ａ エアスピンドル
１ ハウジング
２ 軸受ハウジング
３ モータハウジング
３ｂ 冷却フィン
６ 回転軸
６ａ 支持部
６ｂ スラストカラー
１１ ラジアル軸受
１２，２３ 軸受ブッシュ
１５ 給気口
１６ 加圧エア供給通路
２２ スラスト軸受
３４ 中心穴
３７ モータ室
３８ モータ
３９ ステータ
４０ ロータ
４３ エア導入通路
５４ エア吸引口
５６ 排気口
５７ エア排出通路
６３ 外部エア給気口
６８ 外部エア導入通路

Claims (9)

1. ハウジング内に、回転軸をエアの静圧により浮動状態で回転可能にかつ軸方向に移動不能に支持するラジアル軸受及びスラスト軸受と、上記回転軸を回転駆動するモータとが設けられたエアスピンドルにおいて、
   上記ラジアル軸受及びスラスト軸受に給気口から加圧エアを供給する加圧エア供給通路と、
   上記ラジアル軸受及びスラスト軸受から排出されたエアの少なくとも一部を上記モータに冷却のために導入するエア導入通路と、
   上記モータの冷却に供されたエアを排気口に排出するエア排出通路とが設けられ、
   上記ハウジングは、ラジアル軸受及びスラスト軸受を有する軸受ハウジングと、モータを内有するモータハウジングとを備え、
   上記軸受ハウジングのモータハウジングとの接合部に、エアスピンドルを取り付けるための取付フランジ部が形成され、
   上記給気口及び排気口は、上記取付フランジ部に対しモータハウジングと反対側の上記軸受ハウジングの外周において互いに並ぶように配置されていることを特徴とするエアスピンドル。
2. 請求項１のエアスピンドルにおいて、
   ハウジングに、軸受から排出されてエア導入通路に導入されないエアを吸引して排出するエア吸引口が設けられていることを特徴とするエアスピンドル。
3. 請求項１又は２のエアスピンドルにおいて、
   エア導入通路及びエア排出通路は、ハウジングの壁部内に設けられていることを特徴とするエアスピンドル。
4. 回転軸をエアの静圧により浮動状態で回転可能にかつ軸方向に移動不能に支持するラジアル軸受及びスラスト軸受が設けられた軸受ハウジングと、
   上記軸受ハウジングに接合され、上記回転軸を回転駆動するモータが設けられたモータハウジングとを備えたエアスピンドルにおいて、
   上記軸受ハウジングのモータハウジングとの接合部に、エアスピンドルを取り付けるための取付フランジ部が形成され、
   上記取付フランジ部に対しモータハウジングと反対側の軸受ハウジングに給気口及び排気口が設けられ、
   少なくとも上記軸受ハウジングの壁部内に、上記給気口からラジアル軸受及びスラスト軸受に加圧エアとして供給された後に排出されたエアの少なくとも一部を上記モータハウジング内に導入するエア導入通路と、モータハウジング内のエアを上記排気口に排出するエア排出通路とが設けられていることを特徴とするエアスピンドル。
5. 請求項１〜４のいずれか１つのエアスピンドルにおいて、
   ハウジングに外部エア給気口が設けられ、
   ハウジングの壁部内に、上記外部エア給気口に供給されたエアをモータに導入する外部エア導入通路が設けられていることを特徴とするエアスピンドル。
6. 請求項１〜４のいずれか１つのエアスピンドルにおいて、
   ハウジングに外部エア給気口が設けられ、
   ハウジングの壁部内ないし回転軸内に、上記外部エア給気口に供給されたエアをモータに導入する外部エア導入通路が設けられていることを特徴とするエアスピンドル。
7. 請求項１〜６のいずれか１つのエアスピンドルにおいて、
   モータに対応するハウジング外周に冷却フィンが設けられていることを特徴とするエアスピンドル。
8. 請求項１〜７のいずれか１つのエアスピンドルにおいて、
   モータに導入されるエアの少なくとも一部は、モータのステータに向かうように構成されていることを特徴とするエアスピンドル。
9. クリーンルームで用いられることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つのエアスピンドル。

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