JPS629805A

JPS629805A - 空気軸受型回転継手

Info

Publication number: JPS629805A
Application number: JP14472385A
Authority: JP
Inventors: Kenji Morita; 健二森田; Takeji Shiokawa; 武次塩川; Yoichi Kawakubo; 川久保　洋一
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1985-07-03
Filing date: 1985-07-03
Publication date: 1987-01-17

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】〔発明の利用分野〕本発明は回転継手に係わり、特に高精度かつ高回転速度
で回転する軸に真空通路等を設ける場合に好適な空気軸
受型の回転継手に関する・〔発明の背景〕旋盤のような加工機械を用いて薄板（例えば磁気ディス
ク用ＡΩ基板）の表面を切削加工する場合、その薄板の
保持には真空の吸引力を利用した保持法が最も一般的に
用いられている。いわゆる真空チャックである。この場
合、加工機械の主軸に穴を設け、この穴に何らかの方法
で真空通路を気密性良く接続しなければならない。

従来、このような回転軸への真空通路を接続方法として
、回転継手（ロータリジヨイント）を用いている。この
回転継手は、日本シールオールに、に、の型録に見られ
るように、回転軸側となるスリーブインサートに固定側
（真空ポンプ側）に接続されるフローティングシートが
適当なバネ圧で押付けられて接触しており、ここで真空
の気導性を高めるようになっている。スリーブ組立はボ
ールベアリングで支持されるため、回転軸が特に高回転
速度の場合は振動が大きくなり、この振動が真空チャッ
クにも伝達するので、高精度の表面切削加工を行なうに
支障をきたす場合がある。また、スリーブインサートと
フローテングシートが常に接触しているので、この接触
面に傷が入ると真空の気密性が低下するという問題があ
る。

一方、上述した接触式（摺動式）の回転継手に代わって
、磁性流体シールを用いた真空通路の接触装置が、提案
されている（特開昭５９−５３１３７）。

この方法は、磁性流体で真空の気密性を保たせるように
したものであり、前述の摺動式の回転継手より振動が少
ないという利点がある。しかし、磁性流体が高価である
ことや多少の消耗があり（場合によっては補給する必要
がある）、また、磁性流体の粘性抵抗によって多少の回
転抵抗を伴なうという問題がある。

さらに、東芝機械に、に、は、非接触回転継手を用いて
いる（機械技術ＶａＱ、３２．Ｎｎ８）が、その機構の
詳細は不明である。

〔発明の目的〕本発明の目的は、回転軸に完全に非接触状態で真空通路
が接続できる空気軸受型の回転継手を提供することであ
る。よって、この回転継手を薄板の表面加工を行なう加
工機械に適用すれば特に高精度の表面切削加工が可能と
なる。

〔発明の概要〕

空気軸受は、軸受と軸との間に空気膜を介在させること
により、軸受と軸とは完全に非接触状態となる。したが
って、この軸受は従来のボールベアリング型の軸受のよ
うな振動、騒音等の問題もなく、また、軸が高回転速度
であっても発熱がなく、高精度の軸受として各方面で実
用化が進んでいる。

回転する軸に真空を導入する回転継手に、この空気軸受
が応用できれば、完全非接触という利点を−生かして、
高精度の回転継手が生まれる可能性がある。

本発明の空気軸受型回転継手は、外部から供給する圧縮
空気で軸と回転継手とは完全に非接触状態になる。非接
触状態であることは、軸と継手との間にはあるすきまが
あることであるから、この状態で真空通路を設げｒ、；
、ｌ：、当然その気密性は悪い。そこで、供給された圧
縮空気が軸を浮上させた後、その大部分の空気を継手外
へ放出させるようにすれば、実用上問題ない程度の気密
性を保つことが可能であることが実験的に確認できた。

この構造を応用して回転継手を考案した。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図より説明する。

第１図は本発明の空気軸受型回転継手（以下単に継手と
言う）５０の全体構成を示す断面図である。

この継手５０は、基本的にはハウニング２および軸受５
で構成されている。以下この継手５０の構成について詳
述する。

給気口１より入った圧縮空気２００は、ハウジング２内
に設けられた穴３および穴４を通って、さらに軸受５内
に設けられたノズル６より噴出する。こうして軸１００
は軸受５とは非接触状態となる。つまり、軸１００は圧
縮空気２００によって静圧支持されることになる。いわ
ゆる空気軸受である。さて、やや広いすきま間隔ａであ
るすき゛ま７に充満した圧縮空気２００は、一部分継手
５０の外へ逃げるが、大部分は軸受５およびハウジング
２に設けられた排気口８を通って継手５゜の外へ放出さ
れることになる。さらに、残りの一部分の圧縮空気２０
０はａよりはやや狭いすきま間隔すであるすきま９を通
り、穴１０を通って外部へ逃げることになる。

以上が本継手５０の構成であるが、この継手５０を効率
良く作動させるには、ノズル６は複数個（例えば円周上
６０°おきに６ケ所ｘ２＝１２個）設けるのが好ましい
。また、排気口８も同様に複数個（例えば円周上９０°
おきに４ケ所×２＝８個）設けるのが好ましい、すきま
７およびすきま９の間隔ａ、ｂは、ａ　）　ｂの関係と
なっており、本実施例ではａ＝１５μｍｌ　ｂ＝５μｍ
としている。

さて、上述した本発明継手５０を回転する軸１００へ真
空導入する目的で使用する。この場合接続口１１を別に
設けられた真空ポンプにパイプで接続すれば、軸１００
内の穴１０１は真空状態になる。軸１００とは旋盤のよ
うな加工機械の主軸であり、その一端に設けられた真空
チャックで被加工物である薄板を吸着する。

本発明の継手５０の特徴は、すきま７およびすきま９の
値ａ、ｂをａ　＞　ｂの関係としていることであり、さ
らに排気口８を設けて大部分の圧縮空気２００を外部へ
逃がしていることである。それでも多少の圧縮空気２０
０は、すきま９を通って穴１０に入り、真空ポンプで吸
引される。この流量が穴１０１内の真空の程度に関係し
てくることになる。圧縮空気２００の給気圧Ｐ＝５ｋｇ
ｆ／ｃｄとして、ａ＝１５μｍ、ｂ＝５μｍ、　Ｑ＝１
０ｇ＋の例では、回転する軸１００内の穴１０１の中は
、約１０ｔｏｒｒの真空度が得られている。

上記した例で得られた１０ｔｏｒｒの真空度は、薄板を
保持するには十分の吸引力を有しており、実用上問題が
ない。さらにｂを小さくすることや、すきま９の軸方向
長さＱを大きくすることで、より高い真空度を得ること
が可能である。

実用上のことを考慮すると、軸受５は、軸１００とは異
質の材料でつくられていることが好ましく。

例えば、軸受メタルとして多用されている砲金。

あるいは弗素系の合成樹脂等である。こうすることによ
って、すきま９が狭少となって、万−軸１００と軸受５
が接触することがあっても、軸受５や軸１００が互いに
損傷を受けることがなく、実用上さしつかえない真空度
の気密状態を維持できることになる。

第２図は第１図に示した本発明の継手５０を、磁気ディ
スク用旋盤に適用した一実施例を示したものであり、全
体の構成を示す概略図である。被加工物である磁気ディ
スク用ＡＱ基板３０は真空チャック３１に吸着され、モ
ータ３２によって、例えば、２０００ｒｐ＠程度の高回
転速度で回転させ、ダイヤモンド工具３３によってその
表面を切削加工される。このＡＱ基板３０の表面は、表
面粗さＲ１，６が０．１　　μｍ以下の高精度表面が要
求されている現状であるから、この旋盤の軸受３４は空
気軸受型の回転スピンドルを用いる等して、振動の少な
い高精度回転を行なうようにしているのが普通である。

さて、この旋盤の主軸１００には穴１０１が設けてあり
、主軸１００の左端に本発明の継手５０を適用している
。真空はこの継手５０より導入され、真空チャック３１
に伝わりＡＱ基板３０を吸着する。第３図に真空チャッ
クの一例を断面図で示したが、被加工物であるＡＱ基板
３０が、真空チャック３１に吸着される状況がほぼ理解
できると思われる。

第２図に示した実施例では、本発明の継手５０を主軸１
００の端部（左端）に設ける例を示したが、この継手５
０を軸受３４内に組み込むことももちろん可能である。

特に、この軸受３４が空気軸受型であれば、その実現は
容易となり、旋盤としての全体構成がよりスマートにな
る。

以上に示した本実施例によれば、回転軸非接触状態で真
空通路が接続できることになる。非接触であるから、回
転軸が高回転速度であっても振動がほとんど発生しない
、また回転抵抗も無視できる程小さい等の利点があり、
この回転軸に保持された薄板は高精度の表面切削加工を
受けることが可能となる。さらに、接触部がないから、
長期的に使用しても殆んどメインテナンスフリーである
。

また、この回転継手は加工機械の回転軸を支持する主軸
受内に組み込むことも可能であり、その場合、加工機械
の小型化、スマート化に効果がある。

〔発明の効果〕

本発明の回転継手によれば、回転軸に完全に非接触で真
空通路が接続できるので、従来のような接触型の回転継
手を用いた場合に比べ、回転軸の振動が発生しない、回
転抵抗がない（小さい）、発熱がない、騒音がない等の
大きなメリットが生まれる。よって薄板の高精度表面切
削加工が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例になる空気軸受型回転継手の
全体構成を示す断面図、第２図は本継手を磁気ディスク
用旋盤に適用した概略図、第３図は真空チャックの一例
を示す断面図である。１・・・給気口、２・・・ハウジング、３・・・穴、４
・・・穴、５・・・軸受、６・・・ノズル、７・・・す
きま、８・・・排気口、９・・・すきま、１０・・・穴
、１１・・・接続口、３ｏ・・・磁気ディスクＡｆｉ基
板、３１・・・真空チャック、３２・・・モータ、３３
・・・ダイヤモンド工具、３４・・・軸受、５０・・・
空気軸受型回転継手、１００・・・回転軸、１０１・・
・穴、２００・・・圧縮空気。

Claims

【特許請求の範囲】１、１部より供給された圧縮空気で軸を静圧支持する空
気軸受をなし、該空気軸受のラジアルすきまを相対的に
大小関係にあるように段付構造とし、相対的に大きいラ
ジアルすきまからは大部分の圧縮空気を軸受外へ放出さ
せる排気口を設けて、相対的に小さいラジアルすきまへ
入る圧縮空気の量を規制したことを特徴とする空気軸受
型回転継手。２、該空気軸受の相対的に小さいラジアルすきま間に接
続口を設けて、真空路等を回転軸に接続できることを可
能としたことを特徴とする第１項記載の空気軸受型回転
継手。