JPS6124817A

JPS6124817A - 静圧気体軸受装置

Info

Publication number: JPS6124817A
Application number: JP14447184A
Authority: JP
Inventors: Takatoshi Ono; 小野　喬利
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 1984-07-13
Filing date: 1984-07-13
Publication date: 1986-02-03

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、半導体ウェハーのダイシング加工。

フェライト製磁気ヘッドの溝付は加工等に用いられるダ
イサー、スライサー或は半導体ウェハーの研削加工に用
いられるグラインダ等の精密加工装置の静圧気体軸受装
置に関する。詳細には、前記精密加工装置の工具スピン
ドルを圧力気体にょって浮遊支持するラジアル軸受及び
スラスト軸受から成る静圧気体軸受装置の排気構造の改
良に係るものである。

（従来波ｆ４）ダイサー、スライサー等と称される精密加工装置は、ダ
イヤモンド砥粒、立方晶窒化硼素砥粒等の超砥粒を結合
することによって形成された極薄の回転ブレードを備え
、該回転ブレードを例えば３０．００Ｏｒｐｍの高速で
回転駆動し得るよう構成されたものである。回転ブレー
ドをこのような高速で円滑に回転させるために、回転ブ
レードの軸即ち工具スピンドルは摩擦抵抗の小さい静圧
気体軸受装置で浮遊支持されている。静圧気体軸受装置
は、工具スピンドルを軸受部材との間に形成される気体
の簿膜によって浮遊支持するものであって、気体の薄膜
を安定して形成することが必要である。

そのために、気体を安定して供給することは勿論、気体
を安定して排出することが必要である。気体を排出する
構造として、在来種々のものが開発されている。例えば
、精密加工装置の靜圧気体軸受装置において、回転ブレ
ード側にも排気し得るように構成することによって、軸
受装置に切削屑。

切削液等が侵入することを防止するようにした静圧気体
軸受装置が、特開昭５８−６８５１６号公報に記載され
ている。これを第１２・図に基いて説明すると、精密加
工装置において、一端にステーター１３とローター１２
から成る高周波モータｙを設け、他端に回転ブレード°
Ｂを設けた工具スピンドル１をラジアル軸受ノズル３２
を有するラジアル軸受部２，３とスラスト軸受ノズル４
４，７２を有するスラスト軸受部４，５，７．８によっ
て浮遊支持する静圧気体軸受装置であって、ラジアル軸
受ノズル３２及びスラスト軸受ノズル４４　、７２から
夫々の軸受間隙に供給された圧力気体は、大部分は排気
孔３３に集められ、高周波モータＭに導かれて該モータ
を冷却した後に排気口１０から外部に排出される。又、
一部のものは、工具スピンドル１とスラストプレート５
及びカバーベース８との間隙を通過して回転ブレードＢ
側に矢印Ｆの如く排出される。この排出された気体によ
って、軸受装置に切削屑、切削液等が侵入することを防
止しようとするものである。

又、既に本件出願人が別途出願中のものであるが、前記
特開昭５８−６８５１６号公報に記載されたものにおけ
る静圧気体軸受装置のスラスト方向の動圧剛性を教養す
るために、回転ブレード側への排気を円滑に行い得るよ
うに構成した静圧気体軸受装置が開発されている。これ
を、第１３図に基いて説明すると、工具スピンドル１を
ラジアル方向に浮遊支持するラジアル軸受部２，３と工
具スピンドル１をスラスト方向に浮遊支持するスラスト
軸受部とから成る静圧気体軸受装置において、スラスト
軸受部が、工具スピンドル１に固定されたスラストプレ
ート５と、スラストプレート５の外周に間隙をもって配
設され、かつ内周部に軸方向に伸びる四部６２を同一円
周上に複数個有するスラストカラー６と、内周部及び−
側面に開口部４７゜４８．７５．７６を有する貫通孔４
６．７４を複数個有し、かつ前記−側面の開口部４７．
７５が前記スラストカラー６の四部６２と連接するよう
にスラストプレート５及びスラストカラー６の前後に設
けられると共に、工具スピンドル１と間隙をもって設け
られた第１スラストベアリング４及び第２スラストベア
リング７とから成り、かつ前記スラスト軸受部と前記ラ
ジアル軸受部とが隣接して設けられているものである。

なお、１１はシールリングである。この静圧気体軸受装
置において、工具スピンドル１のラジアル方向の浮遊支
持は、次のように行われる。即ち、圧力気体が気体導入
孔３１及びラジアル軸受ノズル３２を介して工具スピン
ドルｌとスリーブ２との間隙に供給される。その後、前
記間隙からの排気が矢印Ｆの如く、第１スラストベアリ
ング４と工具スピンドル１との間隙２貫通孔４６．四部
６２１貫通孔７４゜第２スラストベアリング７と工具ス
ピンドル１との間隙を順次介して回転ブレード側へ排出
される。

従って、工具スピンドル１は、ラジアル方向に安定して
浮遊支持される。なお、工具スピンドル１と第１及び第
２のスラストベアリング４．７との夫々の間１１１！　
＋４　、排気の流量を適正にするよう設定されているう又、工具スピンドル１のスラスト方向の浮遊支持は、次
のよう、に行われる。即ち、圧力気体が気体導入孔３１
．環状の四部４１及び圧力気体供給孔４３を介して第１
スラストベアリング４のスラスト軸受ノズル４４に供給
されると共に、更に貫通孔６１．圧力気体供給孔７１を
介して第２スラストベアリング７のスラスト軸受ノズル
７２に供給される。各スラスト軸受ノズル４４．７２か
ら供給された圧力気体は、スラストプレート５と第１及
び第２のスラストベアリング１，７０間隙から排気され
る。該排気は、第１及び第２のスラストベアリング４．
７と工具スピンドル１との間隙に排出されるものと、ス
ラストプレート５とスラストカラー６との間隙に排出さ
れるものとがある。

後者は、四部６２１貫通孔７４を介し前者に合流し、第
２スラストベアリング７と工具スピンドル１との間隙を
介して外部へ円滑に排出される。従って、スラスト軸受
部の排気は円滑に排出されるので、工具スピンドル１け
スラスト方向に安定して浮遊支持される。なお、スラス
トカラー６に設けられた凹部６２は、スラストプレート
５とスラストカラー６との間隙に排出された排気が滞溜
することがないように設定されている。

以上のように、本件出願人が別途出願中の静圧気体軸受
装置は、工具スピンドル１と第１及び第２のスラストベ
アリング４，７との間隙及びスラストカラーの軸方向の
凹部６２を適正に設定することによって安定した排気を
行い、スラスト方向の動圧剛性の改善を図るものである
（例えば１．０に９ｆ／μｍ以上）。

又、工具スピンドル１と第２スラヌトベアリング７との
間隙を通して回転ブレード側にも排気が排出されること
から、軸受装置に切削屑、切削液等が侵入することを防
止し得るものである。

前記従来の静圧気体軸受装置は、いずれも工具スヒント
ルトカハーヘース或１ｄ第２スラストベアリングとの間
に間隙を設け、該間隙を通して軸受装置からの排気を排
出することによって、軸受装置への切削屑、切削液等の
侵入防止を図ったものである。しかし表から、軸受装置
からの排気によっては切削屑、切削液等の侵入を充分に
防止することができなかった。そのため、前記工具スピ
／ドルとカバーベース或は第２２ラストベアリングとの
間の間隙に切削屑、切削液等が侵入し、安定した排気が
継続して行われ難く、静圧気体軸受装置の性能を低下さ
せるという問題点を生じていた。

（発明の目的）本発明の目的は、前記問題点を解消すべく、軸受部の排
気を工具スピンドルから離れた位置で行い、切削屑、切
削液等の軸受部への侵入を防止し得る静圧気体軸受装置
を提供することにある。

（発明の構成）本発明は、工具スピンドルから離れた位置に排気口を形
成するシール部材をスラスト軸受部の外側に設け、かつ
工具スピンドルに固定したことを特徴とする静圧気体軸
受装置であって、シール部材が工具スピンドルと共に回
転することによシ生じる牛径方向の空気の流れと、軸受
部からの排気の流れとによって、切削屑、切削液等を飛
散させ、前記排気口への侵入を防止することができるも
のである。

即ち、本発明の構成は、工具スピンドルをラジアル方向に浮遊支持するラジアル
軸受部と、該ラジアル軸受部に隣接して設けた工具スピ
ンドルをスラスト方向に浮遊支持するスラスト軸受部と
から成る静圧気体軸受装置において、工具スピンドルか
ら離れた位置に排気口を形成するシール部材をスラスト
軸受部の外側に設け、かつ工具スピンドルに固定、した
ことを特徴とする静圧気体軸受装置である。

（実施例）本発明を実施例によってより詳細に説明する。

実施例は、シール部材を工具スピンドルのスラストプレ
ートに固定したことを特徴とした静圧空気軸受装置であ
って、第１図乃至第９図に基いて説明する。

第１図は、本発明の実施例の要部断面図、第２図はシー
ル部材の平面図、第３図は第２図のＵ−■線に沿った断
面図、第４図はスラストカラーの平面図、第５図は第４
図のＮ−１７線に沿った断面図、第６図は第１スラスト
ベアリングの平面図。

第７図は第６図のＭ−Ｍ線に沿った断面図、第８図は第
２スラストベアリングの平面図、第９図は第８図の■−
■線に沿った断面図、第１０図は第６図のスラスト軸受
ノズル付近の拡大断面図、第１１図は第１Ｏ図に対応し
た従来例の拡大断面図である。

第１図において、１は、工具スピンドルで、第１２図に
示す従来例と同様に一端に回転ブレードを他端に高周波
モータを備えたものである。２は、ラジアル軸受部のス
リーブで、空気導入孔３１によって供給される圧力空気
を工具スピンドル１との間隙に供給するラジアル軸受ノ
ズル３２を有している。３は、ラジアル軸受ハウジング
である。

５は、スラストプレートで、工具スピンドル１に固定さ
れている。６は、スラストカラーで、スラストプレート
５の外周に間隙をもって配設され、かつ第４図及び第５
図にも示す如く内周部に軸方向に伸びる四部６２及び軸
方向の貫通孔６１を夫々複数個有している。４は、第１
スラストベ了りングで、第６図及び第７図にも示す如く
スラスト軸受ノズル４４を取り付ける圧力空気供給孔４
３及び内周部と一側面に開口する貫通孔４６を夫々複数
個有すると共に、第７図にも示す如く他側面に前記空気
供給孔４３に連通ずる貫通孔４２を有する環状の凹部４
１が設けられている。７は、第２スラストベアリングで
、第８図及び第９図にも示す如くスラスト軸受ノズル７
２を取り付ける圧力空気供給孔７１及び内周部と一側面
に開口する貫通孔７４を夫々複数個有すると共に、第９
図にも示す如く他側面に断面り状の環状突出部であるシ
ール補助部材７３が設けられている。８は、スラスト軸
受部を構成する第１及び第２のスラストベアリング４．
７及びスラストカラー６等をラジアル軸受部のハウジン
グ３に一体結合するだめの押えリングである。９は、シ
ール部材であって、工具スピンドル１に嵌合するボス部
９１と外周端縁部９３が傾斜面であるシール部９２とか
ら成る。

第１スラストベアリング４は、−側面の環状の凹部４１
が空気導入孔３１と連接し、他側面の圧力空気供給孔４
３及び貫通孔４６がスラストカラー６の貫通孔６１及び
四部６２と夫々連接し、しかも工具スピンドル１と間隙
をもって配設されている。又、第２スラストベアリング
７は、−側面の圧力供給孔７１及び貫通孔７４がスラス
トカラー６の貫通孔６１及び凹部６，２と夫々連接し、
しかもシール部材９のボス部９１と間隙をもって配設さ
れている。更に、シール部材９は、スラストプレート５
に取り付けられ、かつ第２スラストペアリ／グアのシー
ル補助部材７３及び押えリング８と間隙をもって配設さ
れている。

なお、１１はシールリングで圧力空気の給気と排気とを
仕切るためのものである。

本実施例は前記のよう彦構成であって、工具スピンドル
１のラジアル方向の浮遊支持は、次のように行われる。

即ち、圧力空気が空気導入孔３１及びラジアル軸受ノズ
ル３２を介して工具スピンドル１とスリーブ２との間隙
に供給され、その後、前記間隙からの排気が、矢印の如
く第１スラストベアリング４と工具スピンドル１との間
隙９貫通孔４６．凹部６２２貫通孔７４．第２スラスト
ベアリング７とシール部材９のボス部９１との間隙、第
２スラストベアリング７のシール補助部材７３とシール
部材９との間隙、シール部材９の外周端縁部９３と押え
リング８との間隙を順次弁して外部へ円滑に排出され、
るので、工具スピンドルｌはラジアル方向に安定して浮
遊支持される。

又、工具スピンドル１のスラスト方向の浮遊支持は、次
のように行われる。

即ち、圧力空気が空気導入孔３１．環状の四部４１及び
圧力空気供給孔４３を介して第１スラストベアリング４
のスラスト軸受ノズル４４に供給されると共に、史に貫
通孔６１．圧力空気供給孔７１を介して第２スラストベ
アリング７のスラスト軸受ノズル７２に供給される。各
スラスト軸受ノズル４４．７２から供給された圧力空気
は、スラストプレート５と第１及び第２のスラストベア
リング４．７の間隙から排気される。該排気は、第１及
び第２のスラストベアリング４．７と工具スピンドル１
との間隙に排出されるものと、スラストプレート５とス
ラストカラー６との間隙に排出されるものとがある。後
者は、四部６２１貫通孔７４を介し前者に合流し、第２
スラストベアリング７と工具スピンドル１との間隙を介
して外部へ円滑に排出される。従って、スラスト軸受部
の排気は円滑に排出されるので、工具スピンドル１はス
ラスト方向に安定して浮遊支持される。

次に、シール部材の作用について説明する。

軸受部からの排気の排出口である、シール部材９と押え
リング８との間１１において、軸受部からの排気が回転
ブレードＢ方向に吹き出されておシ、又シール部材９が
工具スピンドル１と一体的に高速回転することによって
半径方向の空気の流れを生じている。従って、切削加工
中において、切削屑、切削液等が前記間隙に飛散しても
、これらは前記空気の流れによって押し出され前記間隙
内に侵入することが防止される。更に、シール部材９の
ゾール部９２に付着しても、前記間隙が工具スピンドル
ｌから離れているので、シール部材９によって生じる遠
心力による作用も加わり、前記間隙に侵入することなく
、外方に飛散される。

なお、万一切削屑、切削液等がシール部材９の外周＠縁
部９３に付着したとしても、外周端縁部９３が傾斜面で
あるので、前記外周端縁部９の外側部と内側部に作用す
る遠心力の差によって、内側部への侵入が防止される。

以上のように、本実施例のものは、軸受部からの排気の
排出口であるシール部材９と押えリング８との間隙が、
切削屑、切削液等によって閉塞されたり、或は、前記間
隙を通して侵入することがないので、軸受部からの排気
の排出が安定して行われ静圧空気軸受装置としての性能
の低下を防止することができた。

なお、本実施例の静圧空気軸受＠置では、スラスト方向
の動圧剛性を１．０に９ｆ／μｍ以上とすることができ
た。

又、スラスト軸受ノズル４４のノズル孔４４′が臨み、
かつスラストベアリングの表面に形成された環状溝の断
面形状が、従来は第１１図に示す如く矩形状であったが
、第１０図に示す如く鈍角の頂角θを有する逆三角形と
することが好ましく、これによってスラスト方向の動圧
剛性を大幅に改善することができる〇（発明の効果）本発明は、工具スピンドルから離れた位置に排気口を形
成するシール部材をスラスト軸受部の外側に設け、かつ
、工具スピンドルに固定しているので、ソール部材の回
転によシ生じる半径方向の空気の流れ及び遠心力が排気
の流れに加えられることによって、例えば、精密加工装
置の工具スピンドルに適用した場合には、回転ブレード
側から飛散する切削屑、切削液等が前記排気口に侵入す
ることを防止し得る。従って、安定した排気が維持され
、静圧気体軸受装置としての性能、例えばスラスト方向
の動圧剛性の低下を防止することができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例の要部断面図、第２図はシー
ル部材の平面図、第３図は第２図の■−■線に沿った断
面図、第４図はスラストカラーの平面図、第５図は第４
図のＮ−１１１’線に沿った断面図、第６図は第１スラ
ストベアリングの平面図。第７図は第６図のＭ−Ｍ線に沿った断面図、第８図は第
２スラストベアリングの平面図、第９図は第８図の■−
■線に沿った断面図、第１０図は第６図のスラスト軸受
ノズル付近の拡大断面図、第１１図は第１０図に対応し
た従来例の拡大断面図。第１２図は従来例の断面図、第１３図は他の従来例の要
部断面図である。１・・・工具スピンドル、゛２・・・ラジアル軸受スリーブ、３・・・ラジアル軸受ハウジング、４・・・第１スラストベアリング、５・・・スラストプレート、６・・・スラストカラー、
７・・・第２スラストベアリング、８・・・押えリング、゛　　９・・・シール部材、３２
・・・ラジアル軸受ノズル、４４　、７２・・スラスト軸受ノズル。第ご図　　　第３図第４図　　　第５図第６図　　　第７図第９図　　　　第６図第１０図　　　　第１１図

Claims

【特許請求の範囲】

工具スピンドルをラジアル方向に浮遊支持するラジアル
軸受部と、該ラジアル軸受部に隣接して設けた工具スピ
ンドルをスラスト方向に浮遊支持するスラスト軸受部と
から成る静圧気体軸受装置において、工具スピンドルか
ら離れた位置に排気口を形成するシール部材をスラスト
軸受部の外側に設け、かつ工具スピンドルに固定したこ
とを特徴とする静圧気体軸受装置。