JP5196397B2 - 静圧気体軸受スピンドル - Google Patents

Description

本発明は、静圧気体軸受スピンドルに関し、特に、回転部に対象物を吸着固定する吸着機構を備える、静圧気体軸受スピンドルに関する。

静圧気体軸受スピンドルでは、回転部と固定部との間の微小なすき間に加圧気体が供給されて構成される静圧気体軸受を介して、回転部が固定部に対して非接触の状態で支持される。そのため、軸受における摩擦損失が小さく、回転部が高速で回転する場合の発熱も少ない。また、精度の高い滑らかな回転運動が可能であり、正常な運転状態である限り、材料の疲労や摩耗が生じない。このような特徴を生かして、静圧気体軸受スピンドルは、高精度スピンドルや高速スピンドルとして広く使用されている。

精密加工装置、精密検査装置などに用いられる静圧気体軸受スピンドルにおいては、被加工物、被検査物または工具などの対象物を回転部に固定する、対象物固定手段を備える場合がある。特に、精密加工装置に用いられる場合、切削または研削を行なうために、回転部の回転軸方向の端部に被加工物を吸着固定する、吸着機構が必要になる。

吸着機構とは、真空チャック機構とも称され、対象物を吸着固定する回転部の表面（ワークチャック面）に連通する通路である真空吸気通路を、真空発生機、たとえば真空ポンプなどを用いて排気することにより、真空吸気通路の内部に負圧を発生させ、対象物（ワーク）を吸着する機構である。従来の吸着機構を備える静圧気体軸受スピンドルは、たとえば特許文献１に開示されている。

また、吸着機構を備える静圧気体軸受スピンドルが精密加工装置に搭載され、回転部に吸着固定されたワークの切削や研削を行なう場合、ワークと刃物との間の摩擦を軽減するため、また摩擦熱によるワークの加熱を抑制するため、加工液が用いられる場合がある。この場合、静圧気体軸受内部への加工液の浸入を防ぐシール機構が必要になる。さらにこのシール機構では、固定部は回転部に対し非接触でなくてはならない。つまり、シール機構は、回転部と固定部との間に設けられた微小なシール隙間を含む構成とされる。従来のシール機構を備える静圧気体軸受スピンドルは、たとえば特許文献２に開示されている。
特開２０００−１４５７７８号公報 特開平８−１６６０２０号公報

特許文献２で提案されている静圧気体軸受スピンドルでは、静圧気体軸受への加工液の浸入が抑制される。しかしながら、真空吸気通路の内部を減圧するときワークチャック面側から空気とともに真空吸気通路内に吸い込まれる加工液の、シール隙間への浸入を抑制することはできない。シール隙間は数μｍ〜十数μｍ程度の微小な隙間であるため、シール隙間へ加工液が浸入すると、シール隙間の損傷、または静圧気体軸受の損傷が発生するおそれがある。

本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、吸着機構を備える静圧気体軸受スピンドルにおいて、シール隙間への加工液の浸入を抑制することができる、静圧気体軸受スピンドルを提供することである。

本発明の一の局面に係る静圧気体軸受スピンドルは、貫通孔の形成された回転部を備える。また、静圧気体軸受を介して回転部を回転可能に支持する固定部を備える。また、貫通孔の内部を減圧して、貫通孔の一方の端部が開口する回転部の表面に対象物を吸着固定する、吸着機構を備える。固定部の外壁には、貫通孔の内部の圧力を変化させるための気体が流通する、通気口が形成されている。回転部と固定部との間には、通気口と静圧気体軸受とを隔てるシール隙間が形成されている。また、通気口とシール隙間とが連通する通路に設けられており、貫通孔の内部を通気口側へ流れる液体のシール隙間への浸入を抑制する、液流抑制部をさらに備える。回転部は、貫通孔が通気口側へ開口する他方の端部において貫通孔の径が拡大されている、拡径端部を含み、液流抑制部は拡径端部を含む。

本発明の他の局面に係る静圧気体軸受スピンドルは、貫通孔の形成された回転部を備える。また、静圧気体軸受を介して回転部を回転可能に支持する固定部を備える。また、貫通孔の内部を減圧して、貫通孔の一方の端部が開口する回転部の表面に対象物を吸着固定する、吸着機構を備える。固定部の外壁には、貫通孔の内部の圧力を変化させるための気体が流通する、通気口が形成されている。回転部と固定部との間には、通気口と静圧気体軸受とを隔てるシール隙間が形成されている。また、通気口とシール隙間とが連通する通路に設けられており、貫通孔の内部を通気口側へ流れる液体のシール隙間への浸入を抑制する、液流抑制部をさらに備える。液流抑制部は、回転部の径が拡大されている鍔部を含む。

また、シール隙間に加圧気体を供給する加圧気体供給機構をさらに備え、加圧気体の少なくとも一部はシール隙間から通気口へ向かう方向へ流れるものであってもよい。

また、回転部は、貫通孔の径が通気口へ向かって縮小している縮径部を含んでもよい。
また、液体を一時的に溜める液溜め部をさらに備えてもよい。

また、液溜め部を構成する壁面の少なくとも一部は、透明な材質により形成されていてもよい。

また、液溜め部を構成する壁面の少なくとも一部は、着脱可能に形成されていてもよい。

また、液溜め部から液体を排出するための配管をさらに備えてもよい。

本発明の静圧気体軸受スピンドルによると、貫通孔の内部の圧力を変化させるための気体が流通する通気口とシール隙間とが連通する通路に、液流抑制部が設けられている。液流抑制部は、貫通孔の内部を通気口側へ流れる液体のシール隙間への浸入を抑制する機能を有している。よって、貫通孔の内部を減圧するとき、貫通孔の内部に加工液などの液体が空気とともに吸い込まれても、液体のシール隙間への浸入は抑制される。また、シール隙間は通気口と静圧気体軸受とを隔てるものであるから、静圧気体軸受への液体の浸入も抑制される。

そのため、対象物の加工時に発生する切粉などの異物が加工液に含まれていても、異物がシール隙間や静圧気体軸受へ入り込むことを抑制することができる。したがって、シール隙間や静圧気体軸受において固定部と回転部との間にかじりなどの損傷が発生することを抑制することができ、シール隙間および静圧気体軸受の損傷を抑制することができる。その結果、静圧気体軸受スピンドルの性能の劣化を抑制することができ、また、メンテナンスの必要性を軽減することができる。

以下、図面に基づいてこの発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において、同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰返さない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１の静圧気体軸受スピンドルの構成を示す断面模式図である。図２は、図１に示す領域ＩＩ付近を拡大して示す断面図である。図１に示すように、静圧気体軸受スピンドルは、回転軸１とハウジング２とを備える。回転軸１は、静圧気体軸受スピンドルの回転部に含まれる。ハウジング２の内部には、中空円筒形状の軸受スリーブ３が設置されている。ハウジング２は、軸受スリーブ３の外周側面を取り囲んで設けられている。軸受スリーブ３は、たとえば焼嵌めによって、ハウジング２へ固定することができる。

軸受スリーブ３の内周側面と、当該内周側面と対向する回転軸１の円筒形状の外周側面とは、回転軸１の回転中心軸に平行な円筒形状のジャーナル軸受面を含む。軸受スリーブ３のジャーナル軸受面と、回転軸１のジャーナル軸受面と、軸受スリーブ３と回転軸１との間のジャーナル軸受隙間とは、回転軸１を少なくとも半径方向に支持する、静圧気体ジャーナル軸受１５を構成する。

回転軸１は、ハウジング２の内部に設置された複数の円板形状のスラスト板４を含む。スラスト板４は、軸受スリーブ３と対向する側の軸方向の表面において、回転軸１の回転中心軸に垂直な円環形状のスラスト軸受面を含む。また軸受スリーブ３は、スラスト板４と対向する端面において、スラスト軸受面を含む。軸受スリーブ３のスラスト軸受面と、スラスト板４のスラスト軸受面と、軸受スリーブ３とスラスト板４との間のスラスト軸受隙間とは、回転軸１を少なくとも軸方向に支持する、一対の静圧気体スラスト軸受１６を構成する。

軸受スリーブ３およびハウジング２の内部には、支持用気体供給路が形成されている。支持用気体供給路は、ハウジング２の外部において、支持用気体供給口２３に連結されている。圧縮空気などの支持用気体は、図示しないエアコンプレッサなどの支持用気体供給源から、支持用気体供給口２３に供給される。支持用気体は、支持用気体供給路とジャーナル軸受給気絞りとを経由してジャーナル軸受隙間に供給され、また支持用気体供給路とスラスト軸受給気絞りとを経由してスラスト軸受隙間に供給される。

ジャーナル軸受隙間およびスラスト軸受隙間から流出する支持用気体は、ハウジング２および軸受スリーブ３の内部に形成された排気路と、排気口２９とを経由して、ハウジング２の外部に排出される。

ハウジング２およびハウジング９の内部には、他の給気路が形成されている。圧縮空気などの圧縮気体は、他の給気口２４と他の給気路とを経由して、スラスト軸受隙間と隙間１８とを連通する通路に供給される。この圧縮気体の一部は、隙間１９，１８を通って静圧気体軸受スピンドルの外部へ噴出され、異物が隙間１８，１９，１７を通ってスラスト軸受隙間およびジャーナル軸受隙間に入り込むことを防止している。

ハウジング２，５，７，９，１０、軸受スリーブ３、隔壁６は、静圧気体軸受スピンドルにおいて回転運動しない部分である、固定部に含まれる。固定部は、ジャーナル軸受隙間とスラスト軸受隙間とに供給された支持用気体の圧力によって、回転軸１を非接触の状態で回転可能に支持する。つまり、静圧気体ジャーナル軸受１５と静圧気体スラスト軸受１６とは静圧気体軸受を構成し、固定部は、静圧気体軸受を介して、固定部に対して回転部を回転可能に非接触に軸支する。

ハウジング５の内部には、モータロータとモータステータとを含むモータ部１２が設置されている。ハウジング５の内部において、回転軸１の外周側面にはモータロータが設置され、モータロータの外周面にはモータステータが設置され、回転軸１を含む回転部は、モータステータに電力を供給することによって、回転駆動される。回転を制御するために、回転角度を検出するエンコーダ１３を、隔壁６によってハウジング５と仕切られたハウジング７内部に備える場合もある。

回転軸１の内部には、回転軸１の回転中心において軸方向に回転軸１を貫通する、貫通孔２８が形成されている。貫通孔２８は、回転軸１の表面の一部であるワークチャック面３０に連通し、ワークチャック面３０の一部に開口３０ａを形成する。つまり、貫通孔２８は、ワークチャック面３０において一方の端部が開口している。

回転軸１の軸方向におけるワークチャック面３０に対して反対側の軸端面には、アダプタ１１が固定されている。貫通孔２８は、回転軸１の回転中心軸に沿って形成されている。図２に示すように、貫通孔２８の、ワークチャック面３０に開口する一方の端部とは異なる端部である他方の端部は、アダプタ１１の表面に連通し開口しており、アダプタ１１の表面の一部に開口１１ｂを形成する。アダプタ１１は、回転軸１の回転によって、回転軸１とともに回転運動する回転部材である。回転部材としてのアダプタ１１は、静圧気体軸受スピンドルにおいて回転運動を行なう部分である、回転部に含まれる。

アダプタ１１の内部では、貫通孔２８の壁面は略円錐面の形状を成すテーパ面１１ａを形成し、貫通孔２８の径は、開口１１ｂに向かって漸次拡大されている。貫通孔２８は、他方の端部においてアダプタ１１に形成された開口１１ｂを含み、開口１１ｂにおいて貫通孔２８は径が拡大されている。つまり、アダプタ１１を含む回転部は、貫通孔２８の径が他方の端部において拡大されている、拡径端部を含む。

回転部は、貫通孔２８の端部に含まれる開口１１ｂがカバー８に対向するように、配置されている。カバー８は、固定部に含まれ、固定部の外壁の一部を構成している。カバー８は、ローレットノブ１４によってハウジング７に固定されている。ハウジング７とカバー８との間にＯリングなどのシール部材を配置することにより、ハウジング７とカバー８との間には隙間が形成されず密閉される。

開口１１ｂを含むアダプタ１１の一部は、アダプタ１１と対向するカバー８の表面に形成された、凹部８ａの内部に配置されている。凹部８ａは、たとえばザグリ加工によって形成することができる。アダプタ１１の表面から凹部８ａの底面８ｂまでの距離が、アダプタ１１の表面から凹部８ａの側面８ｃまでの距離よりも小さくなるように、アダプタ１１は配置されている。

カバー８には、通気口２６が形成されている。開口１１ｂが通気口２６と対向するように、アダプタ１１は配置されている。つまり回転部は、貫通孔２８の他方の端部が通気口２６側へ向かい、通気口２６と対向する位置で開口するように配置されている。通気口２６と、固定部の外側に配置された通気口２６に連結する配管３６とを通じて、気体が流通する。この気体の流通によって、貫通孔２８の内部の圧力が変化する。つまり、配管３６を負圧源に連結し、負圧源を動作させると、貫通孔２８の内部の流体は通気口２６を経由して配管３６へ向かって流れ、その結果、貫通孔２８の内部は減圧される。

アダプタ１１の径方向外側には、アダプタ１１、ハウジング７およびカバー８によって囲まれた、空間が形成されている。貫通孔２８の内部を減圧すると、当該空間の内部も減圧される。当該空間の下部は、液体を一時的に溜めることのできる、液溜め部３１として機能する。カバー８には、液溜め部３１と連結する位置に排液口２７が形成されており、排液口２７には液溜め部３１から液体を排出するための配管３７が連結されている。

図２に示すように、回転軸１の静圧気体軸受を構成しない外周側面と、回転軸１に近接するように形成されたハウジング７の内周面との間には、シール隙間２０，２１が形成されている。シール隙間２０，２１は、数μｍ〜十数μｍ程度の微小な隙間である。シール隙間２０，２１は、通気口２６と静圧気体軸受との間を連通する通路に形成されており、通気口２６と静圧気体軸受とを隔てる（すなわち、通気口２６と静圧気体軸受との間を仕切り、流体の流れを遮る）ように、形成されている。

ハウジング７には、回転軸１の軸方向においてシール隙間２０とシール隙間２１との間に位置するように、円周溝２２が形成されている。ハウジング７の内部に形成された加圧気体供給路は、円周溝２２と、加圧気体供給口２５とを連通している。加圧気体供給口２５には、ハウジング７の外部に設けられた配管２５ａが連結されている。配管２５ａには図示しない正圧源が接続されており、上記正圧源から供給されるたとえば圧縮空気などの加圧気体は、加圧気体供給口２５を経由して、円周溝２２へ達するように流れる。

この加圧気体の少なくとも一部は、円周溝２２からシール隙間２１を通って、加圧気体噴出部３２へ向かって流れる。そして、加圧気体噴出部３２において、アダプタ１１の径方向外側の液溜め部３１を含む空間へ向かって噴出し、噴流を形成する。シール隙間２１はシール隙間２０よりも隙間が大きくなるように設定されているため、円周溝２２に供給された加圧気体の大部分はシール隙間２１へ向かって流れる。つまり、正圧源から配管２５ａ、加圧気体供給口２５を経由して円周溝２２に至る系統は、シール隙間２１に加圧気体を供給する加圧気体供給機構として機能する。正圧源を動作させることによって、シール隙間２１に加圧気体が供給される。シール隙間２１に供給される加圧気体の少なくとも一部は、シール隙間２１から、加圧気体噴出部３２へ向かう方向、すなわち通気口２６へ向かう方向へ流れる。

上記の構成からなる静圧気体軸受スピンドルにおいては、配管３６に接続された負圧源、たとえば真空ポンプなどの真空発生機を動作させ、貫通孔２８の内部の気体を通気口２６および配管３６を経て排気することにより、貫通孔２８の内部を減圧することができる。貫通孔２８の内部を減圧した状態で、精密加工装置によって加工される被加工物などの対象物（ワーク）を、ワークチャック面３０に接触させることによって、ワークチャック面３０に対象物を吸着固定させることができる。つまり、負圧源から配管３６、通気口２６、貫通孔２８を経由してワークチャック面３０の開口３０ａに至る系統は、吸着機構に含まれる。

ワークチャック面３０に対象物を吸着固定させた状態で回転部を回転させると、対象物も回転部とともに回転する。回転運動している被加工物としての対象物に切削工具や研削工具を接触させることにより、回転部に吸着固定された対象物の切削加工や研削加工を行なうことができる。

このとき、対象物と工具との間の摩擦を軽減するため、また摩擦熱が発生して対象物または工具が加熱されることを抑制するために、対象物と工具との接触位置に加工液が供給される場合がある。貫通孔２８の内部が減圧されているので、供給された加工液の一部は、空気などの静圧気体軸受スピンドル周辺に存在する気体とともに貫通孔２８の内部に吸い込まれ、貫通孔２８の内部を開口１１ｂ側（すなわち、通気口２６側）へ流れる。

回転軸１が回転しており遠心力が発生しているために、加工液は、貫通孔２８の内部を、壁面に沿って流れる。そのため加工液は、アダプタ１１の内部では、テーパ面１１ａに沿って回転部の径方向外側へ流れる。開口１１ｂに到達した加工液は、遠心力によって、開口１１ｂから回転部の径方向外側へ飛散する。飛散した加工液の液滴が固定部の壁面に衝突すると、液滴は重力に従い壁面に沿って下方へ移動し、液溜め部３１に回収され、一時的に液溜め部３１に溜められる。液溜め部３１に溜められた加工液は、最終的には排液口２７および配管３７を通って、外部へ排出される。

ここで、回転部は、貫通孔２８の径が開口１１ｂにおいて拡大されている、拡径端部を含む。貫通孔２８の内部を流れる加工液は遠心力によって回転部の径方向外側へ導かれているために、加工液は開口１１ｂから飛散するとき回転部の径方向外側へ向かって飛ばされやすくなっている。その結果、加工液の液滴は、回転部と対向する固定部の壁面である内周側面を構成する壁面に、衝突しやすくなっている。また、アダプタ１１の開口１１ｂを含む部分はカバー８に形成された凹部８ａの内部に配置されているために、開口１１ｂから飛散した加工液の液滴は、凹部８ａの底面８ｂまたは側面８ｃなどの、固定部の壁面に衝突しやすくなっている。

固定部の壁面に衝突し液溜め部３１に回収された加工液は、シール隙間２１へ浸入しない。したがって、上記拡径端部と、凹部８ａの内部へのアダプタ１１の配置とは、液流抑制部に含まれる。液流抑制部は、通気口２６とシール隙間２１とが連通する通路に設けられている。液流抑制部を備えることにより、加工液のシール隙間２０，２１への浸入を抑制することができる。また、加圧気体供給機構がさらに備えられており、加圧気体の少なくとも一部がシール隙間２１から通気口２６へ向かう方向へ流れるために、シール隙間２１への加工液の浸入をさらに抑制することができる。加えて、加圧気体が加圧気体噴出部３２から噴出することにより、シール隙間２１へ浸入する可能性のある加圧気体噴出部３２近傍の壁面に付着した加工液を吹き飛ばして清掃し除去する（フラッシングする）機能を有し、シール隙間２１への加工液の浸入を一層抑制することができる。

以上説明したように、実施の形態１の静圧気体軸受スピンドルでは、貫通孔２８の内部の圧力を変化させるための気体が流通する通気口２６とシール隙間２１とが連通する通路に、液流抑制部が設けられている。液流抑制部は、貫通孔２８の内部を通気口２６側へ流れる加工液のシール隙間２１への浸入を抑制する機能を有している。よって、貫通孔２８の内部を減圧するとき、貫通孔２８の内部に加工液が気体とともに吸い込まれても、加工液のシール隙間２１への浸入は抑制される。また、加圧気体供給機構を経由して供給される加圧気体の作用によって、加工液のシール隙間２１への浸入はさらに抑制される。シール隙間２１は通気口２６と静圧気体軸受とを隔てるものであるから、静圧気体軸受への加工液の浸入も抑制される。

そのため、対象物の加工時に発生する切粉などの異物が加工液に含まれていても、異物がシール隙間２１や静圧気体軸受へ入り込むことを抑制することができる。したがって、シール隙間２１や静圧気体軸受において固定部と回転部との間にかじりなどの損傷が発生することを抑制することができ、シール隙間２１および静圧気体軸受の損傷を抑制することができる。

貫通孔２８の内部に吸い込まれた加工液は液溜め部３１に一時的に溜められる構造となっており、また液溜め部３１に溜められた加工液は排液口２７および配管３７を経由して排出される。この構造によっても、静圧気体軸受スピンドルの内部の空間に加工液が充満してシール隙間２１へ向かって流れることが抑制されており、加工液のシール隙間２１への浸入が抑制されている。

また、液溜め部３１を構成する固定部の壁面、たとえばカバー８の少なくとも一部を、透明な材質により形成することができる。たとえば、アクリル樹脂などの透明な樹脂や、ガラスなどによって、カバー８の一部を形成することができる。このようにすれば、静圧気体軸受スピンドルの運転中に、液溜め部３１への加工液の溜まり具合など、液溜め部３１を含む空間の状況を外部から目視確認することができるので、静圧気体軸受スピンドルのメンテナンスが容易となる。

液溜め部３１を含む空間を構成するカバー８のハウジング７への固定に、ローレットノブ１４を使用することによって、工具を使用しなくてもカバー８を取り外すことが可能となる。つまり、液溜め部３１を構成する壁面の少なくとも一部が着脱可能に形成されていることにより、液溜め部３１内部の定期的な清掃を容易にしている。これにより、静圧気体軸受スピンドルのメンテナンスの容易性をさらに向上させることができる。

（実施の形態２）
図３は、実施の形態２の静圧気体軸受スピンドルの構成を示す部分断面模式図である。図４は、図３に示す領域ＩＶ付近を拡大して示す断面図である。実施の形態２の静圧気体軸受スピンドルでは、アダプタ１１の構成が図３および図４に示すような構成となっている点で、実施の形態１とは異なっている。

図３および図４に示すように、アダプタ１１は、開口１１ｂがカバー８に形成された通気口２６に対向するように、配置されている。貫通孔２８の径は、開口１１ｂにおいて拡大されている。貫通孔２８の径が開口１１ｂに向かって急拡大されるように、カバー８と対向するアダプタ１１の表面には、凹部１１ｃが形成されている。また、アダプタ１１には、外周側面の径が拡大され、大径となっている、フランジ状の鍔部１１ｄが形成されている。

貫通孔２８の内部を通気口２６へ向かって流れる加工液は、遠心力によって貫通孔２８の壁面に沿って流れる。そのため加工液は、凹部１１ｃの内部では径方向外側へ流れる。開口１１ｂに到達した加工液は、鍔部１１ｄを伝ってさらにアダプタの径方向外側へ流れ、鍔部１１ｄの縁部分であるアダプタ１１の最大外径部から、回転部の径方向外側へ飛散する。

貫通孔２８の内部を流れる加工液が遠心力によって鍔部１１ｄを伝って回転部の径方向外側へ導かれているために、加工液は回転部の径方向外側へ向かって飛ばされやすくなっている。その結果、加工液の液滴は、回転部と対向する固定部の壁面である内周側面を構成する壁面に、衝突しやすくなっている。つまり、鍔部１１ｄを備えることによって加工液のシール隙間２０，２１への浸入を抑制することができる。

また、図４に示すように、ハウジング７の一部が、アダプタ１１の外周側面を覆うように、回転中心軸に沿って鍔部１１ｄに向かって突起しており、リング状の障壁部７ａが形成されている。加工液がシール隙間２１へ浸入するには、障壁部７ａと鍔部１１ｄとの間を通って浸入する必要があるが、障壁部７ａと鍔部１１ｄとの間は微小な隙間となっており、加工液は浸入しにくい構造となっている。障壁部７ａと半径方向に対向するアダプタ１１の一部には、円周溝１１ｅが形成されている。障壁部７ａと鍔部１１ｄとの間の微小な隙間に加工液が浸入したとしても、円周溝１１ｅにおいて加工液は捕捉されるので、シール隙間２１への加工液の浸入は抑制される。さらに障壁部７ａにはテーパ部７ｂが形成されており、回転によって発生する遠心力によって加工液は液溜め部３１に向かって流れていきやすい構造となっている。なお、鍔部１１ｄと障壁部７ａとの間の隙間は、加圧気体が空間に向かって噴出する、加圧気体噴出部３２を形成する。

このような障壁部７ａとアダプタ１１との構造によって、加工液のシール隙間２１への浸入を抑制することができる。つまり、アダプタ１１に鍔部１１ｄが形成されていることにより、加工液を遠心力により回転の径方向外側へ導いて、加工液を壁面に衝突させ液溜め部３１で捕捉しやすくなっている。また、鍔部１１ｄと障壁部７ａとが微小な隙間を形成するため、当該隙間への加工液の浸入を抑制している。つまり、鍔部１１ｄは、加工液のシール隙間２１への浸入を抑制する、液流抑制部に含まれる。したがって、実施の形態２の静圧気体軸受スピンドルでは、シール隙間２１および静圧気体軸受の損傷を抑制することができる。

なお、鍔部１１ｄは、図４に示すように、アダプタ１１の開口１１ｂが形成された面を含むように形成されれば、回転部の径方向外側への加工液の飛散を促進できるので好ましい。しかし、アダプタ１１の外周側面の径を拡大した形状に形成され、ハウジング７（たとえば障壁部７ａ）との間に微小な隙間を形成するような構造とすれば、鍔部１１ｄは加工液のシール隙間２１への浸入を防止する、液流抑制部としての機能を発揮することができる。鍔部１１ｄの形状は円板形状に限られるものではなく、たとえば多角板形状に形成されても構わない。

（実施の形態３）
図５は、実施の形態３の静圧気体軸受スピンドルの構成を示す部分断面模式図である。実施の形態３の静圧気体軸受スピンドルでは、貫通孔２８の構成が図５に示すような構成となっている点で、実施の形態１とは異なっている。

具体的には、図５に示すように、アダプタ１１は、その表面に形成された開口１１ｂが、通気口２６と対向するように、配置されている。回転軸１はその内部に、貫通孔２８の径が相対的に大きい大径部２８ａと、通気口２６に向かって貫通孔２８の径が縮小する縮径部２８ｂと、相対的に径の小さい小径部２８ｃを含む。貫通孔２８の径が通気口２６へ向かって縮小しているために、貫通孔２８内部を通気口２６側へ流れる加工液は、大径部２８ａから縮径部２８ｂへは流れにくくなっている。よって、通気口２６と対向するアダプタ１１の表面に形成された開口１１ｂへ加工液が到達し、開口１１ｂから飛散することを抑制することができるので、加工液のシール隙間２１への浸入を抑制できることになる。

つまり、縮径部２８ｂは、加工液のシール隙間２１への浸入を抑制する、液流抑制部に含まれる。したがって、実施の形態３の静圧気体軸受スピンドルでは、シール隙間２１および静圧気体軸受の損傷を抑制することができる。

（実施の形態４）
図６は、実施の形態４の静圧気体軸受スピンドルの構成を示す部分断面模式図である。実施の形態４の静圧気体軸受スピンドルでは、貫通孔２８の構成が図６に示すような構成となっている点で、実施の形態１とは異なっている。

縮径部２８ｂで貫通孔が漸次縮小する構造であった実施の形態３と異なり、図６に示す実施の形態４では、回転軸１の内部において貫通孔２８の径が相対的に大きい大径部２８ａが形成されており、アダプタ１１の内部において貫通孔２８の径が相対的に小さい小径部２８ｃが形成されている。回転軸１とアダプタ１１との継目において、貫通孔２８は急縮小している。そのため、加工液は大径部２８ａから小径部２８ｃへは流れにくくなっている。

実施の形態４では、大径部２８ａと小径部２８ｃとの組合せによって、貫通孔２８の径が縮小する縮径部を形成している。実施の形態４においても、縮径部は、開口１１ｂへ加工液が到達し、開口１１ｂから飛散することを抑制する。つまり、縮径部は、加工液のシール隙間２１への浸入を抑制する、液流抑制部に含まれる。したがって、実施の形態４の静圧気体軸受スピンドルでは、シール隙間２１および静圧気体軸受の損傷を抑制することができる。

（実施の形態５）
これまでの実施の形態では、通気口とシール隙間とが連通する通路に設けられた液流抑制部について説明したが、以下では、ハウジングの外部における配管の構成例について説明する。図７は、実施の形態５の配管の構成を示す模式図である。図７では、圧縮エアを供給することにより真空を発生させる、エジェクタ方式の真空発生機３４を使用した、配管の構成例を示す。

図７に示すように、切替バルブ３３は、供給された加圧気体としての圧縮エアの流れる方向を、加圧気体供給口２５、または真空発生機３４方向に切り替える機能を有している。また、ハウジングの外部には補助タンク３５が設けられており、補助タンク３５は、液溜め部３１と同様に、加工液を一時的に溜める機能を有する。つまり、通気口２６を通って配管３６内に流入する加工液と、液溜め部３１から排液口２７を通って配管３７内を流れる加工液とは、ドレン４３として補助タンク３５に溜められる。加工液がハウジングの内部に留らずに、外部へ流出して補助タンク３５において回収されることによっても、ハウジングの内部の空間に加工液が充満してシール隙間２１へ向かって流れることが抑制されており、加工液のシール隙間２１への浸入を抑制する効果が得られる。

切替バルブ３３を真空発生機３４方向に切り替えると、真空発生機３４では、供給された圧縮空気によって真空を発生させる。これにより、貫通孔２８内の気体は通気口２６、配管３６、補助タンク３５を経由して排気され、図１に示す開口３０ａを覆うように対象物をワークチャック面３０に接触させることでワークチャック面３０への対象物の吸着固定を可能としている。

ワークチャック面３０より気体と共に吸い込まれた加工液は、アダプタ１１のテーパ面１１ａに沿い、回転軸１が回転することにより発生する遠心力により外周方向に飛ばされる。飛ばされた加工液は重力により液溜め部３１の下方に達し、配管３７を通り補助タンク３５の底部に溜まる。排液口２７と配管３７とは、真空発生機３４に連結されている配管と、補助タンク３５内部の空間を介在させて繋がっているので、加工液は補助タンク３５の底部に溜まり、真空発生機３４に達することはない。

次に切替バルブ３３を加圧気体供給口２５方向に切り替えると、真空発生機３４への圧縮空気の供給が止まり、真空の発生も停止する。同時に圧縮空気は、円周溝２２に流れ込み、シール隙間２１を通り加圧気体噴出部３２より噴き出す。これによりシール隙間２１に浸入する可能性のある加工液を吹き飛ばすことができる。

（実施の形態６）
図８は、実施の形態６の配管の構成を示す模式図である。実施の形態６では、図７に示す真空発生機３４が真空ポンプ３８に置き換えられている点で、実施の形態５と異なっている。この場合、図７の切替バルブ３３に替えて、ＯＮ―ＯＦＦバルブ３９が用いられる。ただし、図８に示す系統において、真空ポンプ３８ではなくエジェクタ式の真空発生機３４を使用してもよい。

実施の形態５と同様に、加工液は配管３７を通り補助タンク３５の底部に溜まる。実施の形態６の配管構成では、円周溝２２を通じてシール隙間２１へ加圧気体の供給を行なう場合、真空ポンプ３８を停止させなくてもよい。つまり、真空ポンプ３８を作動させたまま、ＯＮ―ＯＦＦバルブ３９を開放して、加圧気体供給口２５より圧縮空気を供給することができる。

供給された圧縮空気は、円周溝２２よりシール隙間２１を通り、加圧気体噴出部３２より噴き出す。これによりシール隙間２１に浸入する可能性のある加工液を吹き飛ばすことができる。また、加圧気体供給口２５を経由して供給される加圧気体の流量が真空ポンプ３８の排気能力の流量に近くなったとき、ハウジング内部の液溜め部３１を含む空間内の真空度（圧力）が大気圧力と近くなる。そのため、図１に示すワークチャック面３０への対象物の吸着固定が解除されるので、ワークチャック面３０から対象物を取り外すことができる。なお、ＯＮ−ＯＦＦバルブ３９に替えて流量調節弁を用いれば、加圧気体の流量をより精密に制御することができることは言うまでもない。

（実施の形態７）
図９は、実施の形態７の配管の構成を示す模式図である。実施の形態７では、貫通孔２８の内部に付着している加工液を加圧気体により清掃することができる機能を有している点で、実施の形態６と異なっている。

図９に示すように、図８に示す通気口２６に連結された配管３６および排液口２７に連結された配管３７に相当する系統は、通気口兼排液口４０に連結された一本の配管４１により構成されている。カバー８には、アダプタ１１に形成された開口１１ｂ（図２参照）と対向する位置に、加圧気体供給口４２が形成されている。開口１１ｂは通気口兼排液口４０と対向する位置に形成されていないが、貫通孔２８と通気口兼排液口４０とは、液溜め部３１を含むハウジング内部の空間を介在させて連通している。つまり、貫通孔２８の開口１１ｂは、貫通孔２８の内部の圧力を変化させるための気体が流通する通気口の側へ、開口しているといえる。

ＯＮ―ＯＦＦバルブ３９を開放することにより、加圧気体供給口２５を通してシール隙間２１に加圧気体（フラッシングエア）が供給され、同時に加圧気体供給口４２を通して貫通孔２８の内部に加圧気体を供給する。これにより、シール隙間２１に浸入する可能性のある加工液を吹き飛ばすことができると同時に、貫通孔２８内に残った加工液をも吹き飛ばすことができる。

また、加圧気体供給口２５，４２を経由して供給される加圧気体の流量が真空ポンプ３８の排気能力の流量に近くなったとき、ハウジング内部の液溜め部３１を含む空間内の真空度（圧力）が大気圧力と近くなる。そのため、図１に示すワークチャック面３０への対象物の吸着固定が解除されるので、ワークチャック面３０から対象物を取り外すことができる。

（実施の形態８）
図１０は、実施の形態８の配管の構成を示す模式図である。実施の形態８では、貫通孔２８の内部および配管３６の内部に付着している加工液を加圧気体により清掃することができる機能を有している点で、実施の形態７と異なっている。

図１０に示すように、加圧気体（フラッシングエア）を供給する系統は２系統に分岐しており、一方の系統はＯＮ−ＯＦＦバルブ３９ａが設けられ加圧気体供給口２５へ至る。他方の系統は、ＯＮ−ＯＦＦバルブ３９ｂが設けられ、配管３６へ連結されている。ＯＮ―ＯＦＦバルブ３９ａを開放することにより、加圧気体供給口２５を通してシール隙間２１に加圧気体が供給される。またＯＮ―ＯＦＦバルブ３９ｂを開放することにより、配管３６の内部に加圧気体が供給され、配管３６の内部、また貫通孔２８の内部に残った加工液を吹き飛ばし、配管３６および貫通孔２８の内部を清掃することができる。

実施の形態８では、貫通孔２８の内部を減圧させる系統（すなわち通気口２６と配管３６とを含む系統）と、液溜め部３１に溜められた液体を排出させる系統（すなわち排液口２７と配管３７とを含む系統）とは、別の系統とされている。よって、液溜め部３１の内部に液体が溜まっていても、通気口２６および配管３６を経由して貫通孔２８の内部の気体は排気されるために、貫通孔２８の真空度へ与える影響は小さい。

また、実施の形態８では、加圧気体を供給する系統が２系統に分岐しているために、シール隙間２１への加工液の浸入を抑制するための加圧気体の供給と、配管３６および貫通孔２８の内部に残った加工液の清掃とを、別個独立に制御することができる。

以上のように本発明の実施の形態について説明を行なったが、各実施の形態の構成を適宜組合せてもよい。また、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。この発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

実施の形態１の静圧気体軸受スピンドルの構成を示す断面模式図である。 図１に示す領域ＩＩ付近を拡大して示す断面図である。 実施の形態２の静圧気体軸受スピンドルの構成を示す部分断面模式図である。 図３に示す領域ＩＶ付近を拡大して示す断面図である。 実施の形態３の静圧気体軸受スピンドルの構成を示す部分断面模式図である。 実施の形態４の静圧気体軸受スピンドルの構成を示す部分断面模式図である。 実施の形態５の配管の構成を示す模式図である。 実施の形態６の配管の構成を示す模式図である。 実施の形態７の配管の構成を示す模式図である。 実施の形態８の配管の構成を示す模式図である。

符号の説明

１ 回転軸、２，５，７，９，１０ ハウジング、３ 軸受スリーブ、４ スラスト板、６ 隔壁、７ａ 障壁部、７ｂ テーパ部、８ カバー、８ａ 凹部、８ｂ 底面、８ｃ 側面、１１ アダプタ、１１ａ テーパ面、１１ｂ 開口、１１ｃ 凹部、１１ｄ 鍔部、１１ｅ 円周溝、１２ モータ部、１３ エンコーダ、１４ ローレットノブ、１５ 静圧気体ジャーナル軸受、１６ 静圧気体スラスト軸受、１７，１８，１９ 隙間、２０，２１ シール隙間、２２ 円周溝、２３ 支持用気体供給口、２４ 他の給気口、２５ 加圧気体供給口、２５ａ 配管、２６ 通気口、２７ 排液口、２８ 貫通孔、２８ａ 大径部、２８ｂ 縮径部、２８ｃ 小径部、２９ 排気口、３０ ワークチャック面、３０ａ 開口、３１ 液溜め部、３２ 加圧気体噴出部、３３ 切替バルブ、３４ 真空発生機、３５ 補助タンク、３６，３７ 配管、３８ 真空ポンプ、３９，３９ａ，３９ｂ ＯＮ−ＯＦＦバルブ、４０ 通気口兼排液口、４１ 配管、４２ 加圧気体供給口、４３ ドレン。

Claims (9)

1. 貫通孔の形成された回転部と、
   静圧気体軸受を介して前記回転部を回転可能に支持する固定部と、
   前記貫通孔の内部を減圧して、前記貫通孔の一方の端部が開口する前記回転部の表面に対象物を吸着固定する、吸着機構とを備え、
   前記固定部の外壁には、前記貫通孔の前記内部の圧力を変化させるための気体が流通する、通気口が形成されており、
   前記回転部と前記固定部との間には、前記通気口と前記静圧気体軸受とを隔てるシール隙間が形成されており、
   前記通気口と前記シール隙間とが連通する通路に設けられており、前記貫通孔の前記内部を通気口側へ流れる液体の前記シール隙間への浸入を抑制する、液流抑制部をさらに備え、
   前記回転部は、前記貫通孔が前記通気口側へ開口する他方の端部において前記貫通孔の径が拡大されている、拡径端部を含み、
   前記液流抑制部は、前記拡径端部を含む、静圧気体軸受スピンドル。
2. 貫通孔の形成された回転部と、
   静圧気体軸受を介して前記回転部を回転可能に支持する固定部と、
   前記貫通孔の内部を減圧して、前記貫通孔の一方の端部が開口する前記回転部の表面に対象物を吸着固定する、吸着機構とを備え、
   前記固定部の外壁には、前記貫通孔の前記内部の圧力を変化させるための気体が流通する、通気口が形成されており、
   前記回転部と前記固定部との間には、前記通気口と前記静圧気体軸受とを隔てるシール隙間が形成されており、
   前記通気口と前記シール隙間とが連通する通路に設けられており、前記貫通孔の前記内部を通気口側へ流れる液体の前記シール隙間への浸入を抑制する、液流抑制部をさらに備え、
   前記液流抑制部は、前記回転部の径が拡大されている鍔部を含む、静圧気体軸受スピンドル。
3. 前記シール隙間に加圧気体を供給する加圧気体供給機構をさらに備え、
   前記加圧気体の少なくとも一部は前記シール隙間から前記通気口へ向かう方向へ流れる、請求項１または請求項２に記載の静圧気体軸受スピンドル。
4. 前記加圧気体供給機構は、前記加圧気体の流量を調整する弁を含む、請求項３に記載の静圧気体軸受スピンドル。
5. 前記回転部は、前記貫通孔の径が前記通気口へ向かって縮小している縮径部を含む、請求項１から請求項４のいずれかに記載の静圧気体軸受スピンドル。
6. 前記液体を一時的に溜める液溜め部をさらに備える、請求項１から請求項５のいずれかに記載の静圧気体軸受スピンドル。
7. 前記液溜め部を構成する壁面の少なくとも一部は、透明な材質により形成されている、請求項６に記載の静圧気体軸受スピンドル。
8. 前記液溜め部を構成する壁面の少なくとも一部は、着脱可能に形成されている、請求項６または請求項７に記載の静圧気体軸受スピンドル。
9. 前記液溜め部から前記液体を排出するための配管をさらに備える、請求項６から請求項８のいずれかに記載の静圧気体軸受スピンドル。

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