JPH0582907B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、真空吸着機構付き静圧気体軸受ス
ピンドルに関し、とくにスピンドルの軸端に取り
付けられる回転継手に代えて、静圧気体軸受のハ
ウジングと中空軸とに回転継手と同等の機構を設
けたものである。

〔従来の技術〕

従来、この種のスピンドルは、スピンドル軸の
真空吸着側とは反対側の軸部に吸気穴が設けられ
ており、この軸部に回転継手を介して真空ポンプ
の配管を接続している。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の真空吸着機構付き静圧気体軸受スピンド
ルは、スピンドル軸の真空吸着側とは反対側の軸
端に回転継手が接続されているため、スピンドル
の軸方向長さが長くなるだけでなく、回転継手の
シールの摩擦抵抗が加わるため大きなトルクが必
要となるほか、回転継手の部品代の分だけ高価と
なり、さらにスピンドルの軸端に回転継手以外の
部品を取り付けることができないという問題があ
る。

この発明は、回転継手としての機構を静圧気体
軸受のハウジングと中空軸とに設けることによつ
て、上記の諸問題を解決するものである。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明のスピンドルは、ハウジングに軸方向
に間隔をおいて嵌着された一対の静圧形気体軸受
によつて、軸方向の一端が開口する中空軸を半径
方向に支持し、中空軸の開口端を被測定物もしく
は被加工物に対する真空吸着面としている。

一対の気体軸受相互間の軸方向の少なくとも３
個所には、ハウジングの内径面と中空軸の外径面
との少なくとも一方に円周方向に連続する溝を形
成している。

軸方向両端の溝の間の部分は、ハウジングと中
空軸との間のすき間が気体軸受のラジアル軸受す
き間と同等もしくはそれよりも小さい個所を有し
ている。

ハウジングには、これらの溝のうち、中間位置
に選定した適当数の溝とハウジングの外面とを連
通する少なくとも１個の排気穴を設け、軸方向両
端の溝とハウジングの外面とを連通する複数個の
排気穴を設けている。

また、中空軸には、中間位置の溝と中空軸の内
面とを連通する複数個の吸気穴を設けている。

上記のハウジングの中間位置に設けられた排気
穴は、中空軸の吸気穴から吸出される空気の排出
通路であり、軸方向両端の排気穴はハウジングの
給気穴から気体軸受に供給される気体の排出通路
になつている。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例について、図面を参照
して説明する。

第１図は、この発明の第１実施例を示す縦断面
図である。

同図において、中空軸１０は、大径部１１、中
径部１２および小径部１３を備え、大径部１１は
軸方向の一方の端側を開口端１１ａとする中空状
に成形され、この開口端１１ａが被測定物もしく
は被加工物４０に対する真空吸着面となつてい
る。

この中空軸１０は、ハウジング２０の軸方向に
間隔をおいて嵌着された一対の多孔質体からなる
気体軸受１６，１８によつて大径部１１の軸方向
両端部が半径方向に支持されており、ハウジング
２０の給気穴２１から供給される空気等の気体
が、気体軸受１６，１８の気体室１７，１９を経
て中空軸１０の大径部１１と気体軸受１６，１８
との間のラジアル軸受すき間に送入される構成に
なつている。

上記の中空軸１０は、大径部１１の中径部１２
側の端面に取り付けられた円盤状のロータ３６
と、これに対向するハウジング２０の側壁に取り
付けられた円盤状のステータ３８とによつて回転
駆動するようにしてある。

上記の静圧形気体軸受スピンドルにおいて、一
対の気体軸受１６，１８相互間を隔てるハウジン
グ２０の中間部２２の内径面は、気体軸受１６，
１８のラジアル軸受面と同一面であり、この中間
部２２の内径面には軸方向にほぼ等しい間隔をお
いて３個所の位置に、円周方向に連続する溝２
３，２４，２５が形成されている。

これらの溝２３，２４，２５のうち軸方向両端
側、すなわち一対の気体軸受１６，１８に隣接す
る位置にある溝２３，２５には、半径方向外側に
複数個の排気穴３３，３５を設けてハウジング２
０の外面に開口させている。また中間位置の溝２
４には、少なくとも１個の排気穴３４を半径方向
外側に設けてハウジング２０の外面に開口させ
て、この中間位置の排気穴３４の開口端に設けら
れたねじ部５０に、図示しない真空ポンプの配管
を接続するようにしてある。

また、中空軸１０の大径部１１には、ハウジン
グ２０に設けた中間位置の溝２４の軸方向位置と
同一位置に、半径方向に貫通する複数個の吸気穴
１５を対向させて設けている。

上記のように構成することにより、ハウジング
２０の吸気穴２１から気体軸受１６，１８を介し
てラジアル軸受すき間に送入された気体は、その
一部が気体軸受１６，１８の軸方向外側の中空軸
１０との間のすき間から外部に排出され、気体軸
受１６，１８の軸方向内側に入つた気体は、ハウ
ジング２０の中間部２２に設けられた両端位置の
溝２３，２５を経て、この溝２３，２５に連通す
る排気穴３３，３５から外部に排出される。

また、中空軸１０の大径部１１の開口端１１ａ
を被測定物４０で閉塞したときに、大径部１１の
内部から吸出される空気は、大径部１１の吸気穴
１５から流出して吸気穴１５と同一位置で対向し
ているハウジング２０の中間部２２に設けられた
中間位置の溝２４に入り、この溝２４連通してい
る排気穴３４を経て図示しない真空ポンプにより
外部に排出される。

ハウジング２０の中間部２２の内径面と中空軸
１０の大径部１１との間のすき間は、気体軸受１
６，１８のラジアル軸受すき間（一般に、半径方
向片側で５〜20μｍ）と同一寸法であるから、こ
のような微小のすき間を気体が流れる抵抗は極め
て大きい。しかも、この種のスピンドルにおい
て、気体軸受１６，１８に送入する軸受用気体の
圧力は中空軸１０の大径部１１内から吸引される
空気の圧力よりも高いから、ラジアル軸受すき間
から前記すき間を通り排気穴３３，３５に通ずる
溝２３，２５へ流出する軸受用気体の圧力差に比
べ、溝２３，２５から排気穴３４に通ずる溝２４
に吸引される空気の圧力差の方がはるかに小さ
い。

従つて、ハウジング２０の中間部２２の中間位
置に設けた溝２４から両端位置の溝２３，２５に
至る間のすき間に真空ポンプによる負圧が作用し
ていても、気体軸受１６，１８から流出した軸受
用気体は、溝２３，２５を越えて前記すき間を溝
２４までは流れにくく、排気穴３４へ吸引される
量は僅少なものとなる。このため、ハウジング２
０の中間部２２に設けられた排気穴３４の負圧が
変動することも少なく、中空軸１０の大径部１１
内の真空圧をほぼ一定に保持することができる。

上記のように、中空軸１０が一対の気体軸受１
６，１８に支持されて回転しているときにおいて
も、中空軸１０の大径部１１の吸気穴１５から吸
出される空気は軸受用気体をほとんど吸引するこ
となく、ハウジング２０の中間部２２に設けられ
た中間位置の溝２４とこの溝２４に連通する排気
穴３４とによつて外部に排出され、ハウジング２
０と中空軸１０との間に従来の回転継手を用いた
真空吸着機構に代わり、これと同等の真空吸着機
構が設けられたことになり、回転する中空軸に回
転継手を用いることなく所望の真空圧を形成する
ことが可能となるから、中空軸１０の真空吸着側
とは反対側の軸端である小径部１３に、必要に応
じて回転継手以外の各種部品を取り付けて、種々
の用途に利用することが可能となる。

この実施例では、中空軸１０の小径部１３の軸
方向端面に凸状球面を形成して、電気ノイズ取り
用のブラシ４２を摺接させている。このようにす
ると、ブラシ４２が中空軸１０の小径部１３に点
接触するから、ブラシ４２の摩耗を少なくするこ
とができる。

また、この実施例では、中空軸１０の小径部１
３の外周面に、被測定物４０の角度読取り装置用
のエンコーダ４４を取り付けている。

第２図は、この発明の第２実施例であり、中空
軸１０の小径部１３に、取外し自在のカツプリン
グ４５を介してユニツト化されたエンコーダ４６
の軸を同一中心軸線上に取り付けた場合を示す。

上記以外の構成は、前記第１図の実施例と同一
であるから、主要部品に同一符号を付すに留め、
繰り返しての説明は省略する。

第３図は、この発明の第３実施例である。

この実施例においては、ハウジング２０の中間
部２２の内径面の直径を、気体軸受１６，１８の
ラジアル軸受面の直径よりも小さくして、ハウジ
ング２０の中間部２２の内径面と中空軸１０の大
径部１１との間のすき間を、気体軸受１６，１８
のラジアル軸受すき間よりも小さくしている。

スピンドルの回転駆動機構は、中空軸１０の中
径部１２の周面に円筒状のロータ３６を取り付
け、これに対向するハウジング２０の周壁に円筒
状のステータ３８を取り付けている。

また、中空軸１０の小径部１３の軸方向端面に
ボール４３を嵌合して取付け、このボール４３に
電気ノイズ取り用のブラシ４２を摺接させてい
る。

上記以外の構成は、前記第１図の実施例と同一
であるか、主要部分に同一符号を付すに留め、繰
り返しての説明は省略する。

この実施例によると、ハウジング２０の中間部
２２と中間軸１０の大径部１１との間のすき間を
流れる気体の抵抗が前記第１及び第２実施例の場
合よりも更に大きくなるため、気体軸受１６，１
８からラジアル軸受すき間に送入された気体が、
ハウジング２０の中間部２２に設けられた両端位
置の溝２３，２５よりも軸方向内側に吸出される
のをほぼ完全に阻止することができるから、中空
軸１０の大径部１１内の真空圧の保持がより効果
的となる。

また、一対の気体軸受１６，１８の間の個所に
は、ハウジング２０の内径面と中空軸１０の外径
面との少なくとも一方に、軸方向の少なくとも３
個所に円周方向に連続する溝２３，２４，２５を
設けても良い。

また、円周方向に連続する溝２３，２４，２５
のうちの２個所はハウジング２０の内径面と中空
軸１０の外径面とのいずれか一方に設け、他の少
なくとも１個所の円周方向に連続する溝２３，２
４，２５は他方に設けても良い。

前記各実施例において、一対の気体軸受１６，
１８の間に設ける溝と排気穴とは、ハウジングの
中間部２２の軸方向長さに応じて３個所よりも多
数の個所に設けることもできる。このようにした
場合、溝の配置個所が奇数であるときは、中間位
置に１個もしくは奇数個の溝を選定して、この溝
に少なくとも１個の排気穴を設け、中間位置の溝
以外の溝にそれぞれ複数個の排気穴を設けてもよ
く、また溝の配置個所が偶数であるときは、中間
位置に２個もしくは偶数個の溝を選定して、この
溝に少なくとも１個の排気穴を設け、中間位置の
溝以外の溝にそれぞれ複数個の排気穴を設けるよ
うにしてもよい。

また、上記の場合における中空軸の大径部の吸
気穴については、ハウジングの中間位置に選定さ
れた適当数の溝と連通する位置にそれぞれ設ける
ものとする。

また、前記実施例の静圧形気体軸受は、多孔質
体を用いた場合について説明したが、多孔質体以
外のもの、たとえばオリフイス形のものを使用す
ることもできる。

なお、この発明のスピンドルは、種々の物品の
測定用として、また磁気デイスク、非球面レンズ
等の加工用として使用することができる。

前記各実施例において、中空軸１０の小径部１
３の軸端に取付ける部品としては、プーリ、駆動
軸等のスピンドルの回転駆動部を取り付けること
もできる。

〔発明の効果〕

以上、説明したように、この発明によれば、真
空吸着機構付き静圧気体軸受スピンドルのハウジ
ングと中空軸とに回転継手と同等の機構を設けて
いるから、従来の回転継手が不要となり、スピン
ドルの軸方向長さを短縮することができるだけで
なく、漏気防止用のシールを必要としないため、
回転時のトルクも小さくなる。

また、この発明によれば、従来のこの種のスピ
ンドルに比べて回転継手の価格だけ安価となるほ
か、軸端に各種の部品を必要に応じて取り付ける
ことができるから、広範の用途に利用することが
可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１実施例を示す縦断面
図、第２図はこの発明の第２実施例を示す縦断面
図、第３図はこの発明の第３実施例を示す縦断面
図である。 図中、１０は中空軸、１１ａは中空軸の開口
端、１５は中空軸の吸気穴、１６，１８は静圧形
気体軸受、２０はハウジング、２１はハウジング
の給気穴、２２はハウジングの中間部、２３，２
４，２５は溝、３３，３４，３５はハウジングの
排気穴である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ハウジングに軸方向に間隔をおいて嵌着され
   た一対の静圧形気体軸受によつて、軸方向一端の
   開口端を真空吸着面とする中空軸が半径方向に支
   持されたスピンドルにおいて、前記一対の気体軸
   受の間の個所にはハウジングの内径面と中空軸の
   外径面との少なくとも一方に、軸方向の少なくと
   も３個所に、円周方向に連続する溝を形成し、軸
   方向両端の溝の間の部分は、ハウジングと中空軸
   との間のすき間が気体軸受のラジアル軸受すき間
   と同等もしくはそれよりも小さい個所を有し、前
   記ハウジングにはこれらの溝のうち中間位置に選
   定した適当数の溝とハウジングの外面とを連通す
   る少なくとも１個の排気穴とし、前記軸方向両端
   の溝とハウジングの外面とを連通する複数の排気
   穴とを設けるとともに、中空軸には中間位置の溝
   と中空軸の内面とを連通する複数個の吸気穴を設
   け、ハウジングの中間位置の排気穴を、中空軸の
   吸気穴から吸出される空気の排気通路と、ハウジ
   ングの軸方向両端の排気穴を、ハウジングの給気
   穴から気体軸受に供給される気体の排出通路とし
   たことを特徴とする真空吸着機構付き静圧気体軸
   受スピンドル。 ２ 中空軸の開口端とは反対側の軸端面に、電気
   ノイズ取り用のブラシが摺接して配設されている
   特許請求の範囲第１項記載の真空吸着機構付き静
   圧気体軸受スピンドル。 ３ 中空軸の開口端とは反対側の軸端部に、角度
   読取り装置のエンコーダが着脱自在に取り付けら
   れている特許請求の範囲第１項記載の真空吸着機
   構付き静圧気体軸受スピンドル。