JPH1052003A - 静圧気体軸受付スピンドル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】板ばねを導電手段として用いた従来の静圧気体
軸受付スピンドルにあっては、導電手段である板ばね
が振動して回転精度を悪化させることがある、板ばね
と回転軸との接触部分が摩耗し易く、交換頻度が多くな
ると同時に発塵源ともなる。 そこで、本発明は、この
ような従来の問題点に着目してなされたものであり、高
速回転においても振動したり摩耗したりすることのない
導電手段を備えた静圧気体軸受付スピンドルを提供する
を提供する。 【解決手段】回転軸１０が静圧気体軸受を介してハウジ
ング５に支持され、回転軸１０の一方の端部から他方の
端部を経てハウジング外部と導通せしめる導電手段４６
を備えた静圧気体軸受付スピンドルにおいて、導電手段
４６は導電性半固体である導電性グリース４８を備えて
いる構成とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば磁気ディス
クや磁気ヘッド用の検査装置に好適に使用できる静圧気
体軸受付スピンドルの改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の検査装置では、スピンドル装置
の回転軸の真空吸着面に磁気ディスク等の被検査体を吸
着保持して回転させながら所定の加工や検査を施す。そ
のとき、回転軸に静電気が蓄積されると電気ノイズの原
因になる。また、検査の種類により、被検査体にバイア
ス電流を流すことが必要である。そこで、一般に、回転
軸とスピンドル装置の外部とを、導電材（導電手段）を
介して導通させるようにしている。

【０００３】従来、磁気ディスクや磁気ヘッド等の検査
装置に用いられるスピンドル装置としては、例えば特開
平８−６１３６７号公報に開示されたものがある。この
ものは、ハウジングに中空の回転軸が静圧気体軸受を介
して支持され、その回転軸の一方の端部が被検査体を吸
着して保持する真空吸着面になっている。回転軸の他方
の端部は前記ハウジングの一端に固定された蓋に対向し
ている。その蓋には、導電手段として導電性の弾性部材
である板ばねが取り付けられている。その板ばねの一端
は回転軸の他方の端部に当接して押圧するとともに、他
端は蓋の外に突き出して導電端子を形成し、外部との導
通が行われるようになっている。導電手段として板ばね
を採用したため、一般的な真空吸着スピンドル装置にお
ける導電手段である複雑で高価な回転継手を必要としな
い利点がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、板ばね
を導電手段として用いた従来の静圧気体軸受付スピンド
ルにあっては、例えば被検査体の磁気ディスクを保持し
て高速で回転させると、 導電手段である板ばねが振動して肝心の回転精度を悪
化させることがある、 板ばねと回転軸との接触部分が摩耗し易く、交換頻度
が多くなると同時にこの種の検査で避けなければならな
い発塵源ともなる、という問題点がある。

【０００５】そこで、本発明は、このような従来の問題
点に着目してなされたものであり、高速回転においても
振動したり摩耗したりすることのない導電手段を備えた
静圧気体軸受付スピンドルを提供することを目的とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明に係る静圧気体軸受付スピンドルは、回転軸
が静圧気体軸受を介してハウジングに支持され、回転軸
の一方の端部から他方の端部を経てハウジング外部と導
通せしめる導電手段を備えた静圧気体軸受付スピンドル
において、前記導電手段は導電性液体と導電性半固体と
のどちらかを備えているものとした。

【０００７】本発明に係る静圧気体軸受付スピンドルの
導電手段は、導電性液体か導電性半固体のいずれかを備
えており、その導電性液体または導電性半固体を介して
回転軸がハウジング外部と導通する。そのため、回転軸
が高速回転しても導電手段が振動することはなく、常時
安定した回転精度が確保される。また、導電手段が摩耗
することもなく、長寿命である。さらに、導電手段から
の発塵も極めて少なく、正確な検査が行える。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図１は、本発明に係る静圧気体軸
受付スピンドルの一実施形態例の断面図である。先ず構
成を説明すると、全体は軸方向に三つの部分に分かれて
おり、図の左端が静圧気体軸受部１、中間がモータ部
２、右端がエンコーダ部３である。

【０００９】前記静圧気体軸受部１のハウジング５Ａ
は、外面に取付けフランジ６が形成されている。そのハ
ウジング５Ａの内側に、回転軸１０が回転自在に支持さ
れている。回転軸１０は軸部が貫通孔１０ａを有する中
空の円筒形で、その両軸端にフランジ状の鍔部１１，１
２がそれぞれボルトＢで着脱可能にネジ止めされてい
る。モータ部２側に面した鍔部１２には、モータ部２お
よびエンコーダ部３の軸心を貫通して延びる軸１０Ａが
延設されて回転軸１０の延長部を形成している。他方の
鍔部１１は、ハウジング５の端面から突出して設けら
れ、中心に前記中空の孔１０ａに連通する貫通孔１３を
有して開口し、ワーク吸着保持部１５を構成している。

【００１０】ハウジング５Ａの内周面の両端部は円環状
に切除され、その内周面には、静圧気体軸受を構成する
２個の短円筒状の多孔質部材１６，１６が接着またはし
まりばめ等の手段で軸方向に間隔をおいて固定されてい
る。この実施形態の多孔質部材１６は多孔質グラファイ
ト等よりなり、内周面をラジアル軸受面１６Ｒ、外端面
をスラスト軸受面１６Ｓとして用いるように、切削また
は研削加工で仕上げ加工されている。これに対し、回転
軸１０の各鍔部１１，１２の内側面が平面状のスラスト
受面１１Ｓ，１２Ｓとされており、前記スラスト軸受面
１６Ｓ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。

【００１１】一方、多孔質部材１６のラジアル軸受面１
６Ｒは、半径方向のラジアル軸受すきまを介して回転軸
１０の外周面のラジアル受面１０Ｒに対向しており、ラ
ジアル受面１０Ｒとラジアル軸受面１６Ｒとでラジアル
軸受が構成される。

【００１２】そして、ハウジング５Ａには外周面から各
多孔質部材１６，１６の外周の環状の給気室１７に連通
させて給気孔１８が設けられ、図外の加圧気体供給源か
らの圧縮空気を送り込み、絞りとして機能する多孔質部
材１６を介して各ラジアル及びスラスト軸受すき間に噴
出させることにより流体膜を形成して、回転軸１０をハ
ウジング５Ａに対し非接触に浮上支持するようになって
いる。

【００１３】ハウジング５Ａの両端の多孔質部材１６，
１６の間に位置する内周面には、軸方向に間隔をおいて
３個所の位置に、円周方向に連続する溝２０，２１，２
２が形成されている。これらの溝のうち多孔質部材１６
に隣接する位置にある溝２０，２２には半径方向外側に
連通する排気孔２３を設けてハウジング外面に開口させ
ている。また、中間位置の溝２１には、少なくとも一個
の吸気路２４を半径方向外側に設けてハウジング５Ａの
外面に開口させ、その開口端のねじ部に図示しない真空
ポンプの配管（磁気ディスクを真空チャックする代わり
に、ピストン等を利用して回転軸１０にチャックする場
合には、圧縮空気供給配管）を接続するようにしてあ
る。一方、中空の回転軸１０には、ハウジング５Ａに設
けた前記中間位置の溝２１に合わせて、半径方向に貫通
する複数個の吸気孔２５を設けてある。

【００１４】前記モータ部２では、そのハウジング５Ｂ
が前記静圧気体軸受部１のハウジング５Ａに、図示しな
いボルトで同軸に固定して取り付けられており、ブラシ
レスＤＣモータ３０が内蔵されている。すなわち、ハウ
ジング５Ｂの内径面にモータステータ３１がアマチュア
コイル３２を有して固定されている。一方、このステー
タ３１にエアギャップを介して対向するロータ３３の方
は、マグネットを備えて回転軸１０の延長部１０Ａの外
径面に固定して取り付けられている。このモータ部２の
ハウジング５Ｂの図で右端側の貫通孔３４に、回転軸の
延長部１０Ａが挿通されている。

【００１５】前記エンコーダ部３では、そのハウジング
５Ｃが前記モータ部２のハウジング５Ｂに図示しないボ
ルトでで同軸に固定して取り付けられており、回転軸１
０の回転位置センサとしての例えば非接触型ロータリエ
ンコーダ４０が内蔵されている。すなわち、回転軸１０
の延長部１０Ａの外径面に、円板状のスリット板４１を
一体回転可能に取り付け、このスリット板４１と固定イ
ンデックス４２とをギャップを介して図外の投受光素子
で挟むように配設されている。

【００１６】このエンコーダ部３のハウジング５Ｃの端
部には、例えば塩化ビニール樹脂等の非導電性材料から
なる蓋４５がボルトで取り付けられている。ちなみに、
この蓋４５以外の構成部品であるハウジング５（ハウジ
ング５Ａ，５Ｂ，５Ｃ），回転軸１０，その延長部１０
Ａと鍔部１１，１２等は導電材料の金属製である。しか
して、ハウジング５と回転軸１０（延長部１０Ａ，鍔部
１１，１２を含む）とは非接触であり、両者５，１０を
連結する唯一の部材である蓋４５は絶縁材製であること
から、両者５，１０は通常非導通である。

【００１７】前記回転軸１０の延長部１０Ａの末端に
は、回転軸１０をハウジング５の外部と導通せしめる導
電手段４６が配設されている。以下、導電手段４６につ
いて詳しく説明すると、回転軸の延長部１０Ａの端末に
すき間を介して被せて取り付ける回転部導通部材５０
と、この回転部導通部材５０に接続されて蓋４５の外部
に突出し導電端子を形成する端子部材５１とを備えてい
る。

【００１８】この実施形態における回転部導通部材５０
は、金属製のグリースケース４７と、そのグリースケー
ス４７と回転軸１０との間のすき間に充填される導電性
グリース４８と、グリースケース４７の開口端に装着し
てグリース４８の洩れを防止するためのグリースシール
用玉軸受４９とを備えている。導電性グリース４８は、
半固体であるグリースに銀粉，銅粉，炭素粉等の導電性
微粒子のいずれかを混練したものである。また、端子部
材５１は、蓋４５に固着され内周に雌ねじが形成された
スリーブ材５２と、このスリーブ材５２に螺合させる予
圧荷重用ねじ５３と、そのねじ５３をロックするための
ナット５４とを備えている。

【００１９】回転部導通部材５０を取り付けるには、グ
リースシール用玉軸受４９を回転軸の延長部１０Ａの端
末から装入して、延長部１０Ａに設けた係止段部１０ｂ
に突き当てて玉軸受４９の内輪を回転軸１０にすきまば
めで嵌合する。次いで、予め所定量の導電性グリース４
８を入れたグリースケース４７を延長部１０Ａの端末か
ら挿入して先のグリースシール用玉軸受４９の外輪にす
きまばめで嵌合する。これにより、導電性グリース４８
が回転軸の延長部１０Ａの外径面及び端面とグリースケ
ース４７の内径面及び底面との間のすき間に充填される
と共に、グリースシール用玉軸受４９により洩れ止めさ
れる。その後、端子部材５１の予圧荷重用ねじ５３をス
リーブ材５２に螺合させて締めつけ、ねじ先端をグリー
スケース４７の後端面に押しつけてグリースシール用玉
軸受４９に予圧を負荷し、ナット５４でロックする。ナ
ット５４の後端は蓋４５の外部に突出して導電端子にな
っている。

【００２０】グリースケース４７は軸心が予圧荷重用ね
じ５３によって点接触で支持され、回転軸１０の回転に
伴って回転する玉軸受４９の振動は、玉軸受１０の外輪
及びグリースケース４７の振れ回り等によって吸収され
て回転軸１０には伝わらない。

【００２１】次ぎに作用を述べる。ＭＲヘッド用検査機
として使用する場合について説明すると、回転軸１０の
先端のワーク吸着保持部１５に図示しない磁気ディスク
を装着して図外の真空ポンプを作動させ、貫通孔１０ａ
内の空気を吸気孔２５，溝２１，吸気路２４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。

【００２２】次いで、ブラシレスモータ３０を始動さ
せ、回転軸１０とともに磁気ディスクを一定回転速度で
回転させる。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。このＭＲヘッドによる磁気ディスクの検査
時には磁気ディスクの電位が必要である。そこで、スピ
ンドル装置末端の導電手段４６を構成している端子部材
５１をＭＲヘッドに導電し、ＭＲヘッドとワーク吸着保
持部１５に保持されている磁気ディスクとを回転軸１０
を介して同電位にしている。なお、これに対して、端子
部材５１をＭＲヘッドに導電しない検査の場合は、スピ
ンドル装置末端に短絡用部材を予めセットしておき、ハ
ウジング５と回転軸１０に取り付けた磁気ディスクとを
同電位にする。こうして、回転軸１０に取り付けた磁気
ディスクの電位を自由に設定することができ、種々の検
査に使用可能である。

【００２３】静圧気体軸受部１の作用は次の通りであ
る。ハウジング５Ａの外周面に開口している給気孔１８
に接続された図外の加圧気体供給源からの加圧気体が、
給気孔１８から給気室１７を経て各多孔質部材１６，１
６にそれぞれ送られる。その加圧気体は、多孔質部材１
６の内部を通り、ラジアル軸受面１６Ｒ及びスラスト軸
受面１６Ｓ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
して回転軸１０をラジアル方向及びスラスト方向に非接
触に支持する。この場合、スラスト軸受すきまには多孔
質部材１６，１６の軸方向外側の端面のスラスト軸受面
１６Ｓから直接に圧力気体が噴出される。

【００２４】スラスト軸受面１６Ｓから噴出した気体
は、回転軸の鍔部１１との間のすき間から外部に排出さ
れる。また、ラジアル軸受面１６Ｒから噴出した気体
は、その一部がスラスト軸受面１６Ｓと回転軸の鍔部１
１との間のすき間から外部に排出されるとともに、残部
はハウジング５Ａの中間内径面の多孔質部材１６に隣接
している溝２０，２２を経て排気孔２３から外部に排出
される。

【００２５】なお、この実施形態の場合、回転軸１０の
回転は、ロータリエンコーダ４０の検出信号をブラシレ
スモータ３０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、本発明は必ずしも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。

【００２６】また、上記実施形態の多孔質部材１６は、
空孔を有するグラファイト素材からなる芯部の外周表層
に、例えばフェノール樹脂を含浸して目づまりさせるこ
とにより素材空孔を調整してなる表面絞り層を備えてい
るものでも良い。

【００２７】また、多孔質部材１６の外周に設けた給気
室１７は、ハウジング５Ａの方に設けるようにしても良
い。また、ハウジング５Ａの内周面に設けた溝２０，２
１，２２を回転軸１０の方に設けても良く、あるいはハ
ウジング５Ａの内周面と回転軸１０の外周面とに分けて
設けても良い。

【００２８】また、上記実施形態の静圧気体軸受は、多
孔質部材を用いた場合を示したが、その他のタイプ、例
えばオリフィス絞りや自成絞りを備えた多数孔形の静圧
気体軸受とか、または表面絞り形の静圧気体軸受を使用
することもできる。

【００２９】図２に、本発明に係る静圧気体軸受付スピ
ンドルの他の実施形態を示す。但し、静圧気体軸受部１
及びモータ部２の構成は図１と同一のため省略し、後端
部にあるエンコーダ部３のみを図示している。

【００３０】この実施形態にあっては、導電手段４６が
上記第１の実施形態のものと異なっている。すなわち、
導電手段４６は、回転軸の延長部１０Ａの端末に周囲に
回転部導通部材６０と、この回転部導通部材６０に接続
されて蓋４５の外部に突出し導電端子を形成する端子部
材６１とを備えており、前記回転部導通部材６０はカッ
プ状の金属製のシールケース６２にスペーサ７１と導電
性磁性流体シール６３とが交互に複数個づつ内蔵されて
いる。

【００３１】導電性磁性流体シール６３は、円環状の永
久磁石６４を２枚の円環状のポールピース６５で挟持し
てなる磁気回路形成部材６６を構成し、ポールピース６
５の内径面と回転軸の延長部１０Ａの外径面との間にす
き間を介在させて磁気回路を形成すると共に、その磁気
回路の各すき間に導電性液体である導電性磁性流体６７
を注入して磁力で保持したものである。導電性磁性流体
６７は、例えば低揮発性の有機溶媒と、これと親和性の
ある界面活性剤と強磁性体微粒子と導電性付与物質（例
えば有機酸第四級ホスホニウム塩）とを混合した組成物
である。また、端子部材６１は、シールケース６２の後
端面に一体に立設したねじ６８と、これに螺合するナッ
ト６９とを備えている。そのねじ６８を蓋４５に設けた
貫通孔７０に通してナット６９を締めつけ、回転部導通
部材６０を固定する。ナット６９の後端は蓋４５の外部
に突出して導電端子になる。

【００３２】こうして、導電性磁性流体６７を介して回
転軸の延長部１０Ａの外径面とシールケース６２とが導
通可能に連結される。なお、シールケース６２の側面及
び各磁気回路形成部材６７の間に介装したスペーサ７１
には、背圧防止用の径方向の貫通孔７２が連通して形成
され、シールケース６２内の背圧の発生を防止して導電
性磁性流体６７の保持の安定化を図っている。

【００３３】この実施形態の静圧気体軸受付スピンドル
における導電手段４６の作用効果は、上記第１実施形態
の場合と同様である。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の静圧気体
軸受付スピンドルによれば、静圧気体軸受を介してハウ
ジングに支持された回転軸の一方の端部から他方の端部
を経てハウジング外部と導通せしめる導電手段として、
導電性液体と導電性半固体とのどちらかを備えているも
のを用いたため、回転時の導電手段の振動が少なく安定
しており、且つ摩耗がなく長寿命で低発塵の静圧気体軸
受付スピンドルを提供できるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の断面図である。

【図２】本発明の他の実施形態の断面図である（図１の
一部を省略している）。

【符号の説明】

１ 静圧気体軸受部 ５ ハウジング １０ 回転軸 １６ 多孔質部材 ４６ 導電手段 ４８ 導電性半固体 ６７ 導電性液体

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転軸が静圧気体軸受を介してハウジン
   グに支持され、前記回転軸の一方の端部から他方の端部
   を経てハウジング外部と導通せしめる導電手段を備えた
   静圧気体軸受付スピンドルにおいて、前記導電手段は導
   電性液体と導電性半固体とのどちらかを備えていること
   を特徴とする静圧気体軸受付スピンドル。