(57)【要約】【課題】スピンドル回転数の回転数の標準域（10000rpm〜60000rpm）と共に、高速域（例えば70000rpm〜100000rpm）においてもスピンドルの上下運動を抑制し、スピンドルのカジリ現象を防止することができるスピンドルアセンブリを提供する。【解決手段】スピンドル（４８）を低速で回転させる際には、スピンドル（４８）の非回転時にスピンドル（４８）の軸心がベアリングシャフトの中心に対して偏心量Ｘμmで下方に偏心するように圧縮エアが供給され、スピンドル（４８）を所定の回転数を越える高速で回転させる際には、スピンドル（４８）の非回転時にスピンドル（４８）の中心がベアリングシャフトの中心に対して偏心量Ｘμmよりも大きい偏心量Ｙμmで下方に偏心するように、スピンドルアセンブリの複数のエア噴射領域から圧縮エアが噴出される。【選択図】図２
2010216586.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エア供給路を有するハウジングと、該ハウジング内に収容された円筒状ベアリングシャフトと、該ベアリングシャフト内に挿入されたスピンドルとを具備し、該ベアリングシャフトにはスピンドル軸線方向に間隔をおいて複数個のエア噴射領域が配置されており、該エア噴射領域の各々において該ベアリングシャフトにはその外周面からその内周面まで延びる貫通噴射孔が周方向に間隔をおいて複数個形成され、外部の圧縮エア源から該エア供給路及び該貫通噴射孔を介して該スピンドルと該円筒状ベアリングシャフトの内壁との間に圧縮エアが供給され、該スピンドルを圧縮エアにより回転可能に支持するスピンドルアセンブリにおいて、
該スピンドルを所定の回転数以下の低速で回転させる際には、該スピンドルの非回転時に該スピンドルの回転軸心が該ベアリングシャフトの中心に対して偏心量Ｘμmで下方に偏心するように圧縮エアが供給され、
該スピンドルを該所定の回転数を越える高速で回転させる際には、該スピンドルの非回転時に該スピンドルの回転軸心が該ベアリングシャフトの中心に対して偏心量Ｘμmよりも大きい偏心量Ｙμmで下方に偏心するように圧縮エアが供給される、
ことを特徴とするスピンドルアセンブリ。
【請求項２】
該複数個のエア噴射領域は、該スピンドルの非回転時に該スピンドルの回転軸心が該ベアリングシャフトの中心に対して該偏心量Ｘμmで下方に偏心するように圧縮エアを供給するための第一のエア噴射領域と、該スピンドルの非回転時に該スピンドルの回転軸心が該ベアリングシャフトの中心に対して該偏心量Ｙμmで下方に偏心するように圧縮エアを供給するための第二のエア噴射領域とを含み、
該スピンドルを該所定の回転数以下の低速で回転させる際には、該第一のエア噴射領域のみに圧縮エアが供給され、
該スピンドルを該所定の回転数を越える高速で回転させる際には、該第二のエア噴射領域のみに圧縮エアが供給される、
ことを特徴とする請求項１に記載のスピンドルアセンブリ。
【請求項３】
該第一のエア噴射領域の１個と該第二のエア噴射領域の１個とは軸線方向に近接して配設されて対をなし、該第一のエア噴射領域及び該第二のエア噴射領域対が軸線方向に間隔をおいて複数対配設されている、
ことを特徴とする請求項２に記載のスピンドルアセンブリ。
【請求項４】
該第一のエア噴射領域においては、周方向に等角度間隔をおいて複数個の貫通噴射孔が配置されており、
該第二のエア噴射領域においては、該スピンドルの回転軸心よりも上方側の貫通噴射孔の個数が、該スピンドルの回転軸心よりも下方側の貫通噴射孔の個数よりも多く配置されている
ことを特徴とする、請求項２又は３に記載のスピンドルアセンブリ。
【請求項５】
該第一のエア噴射領域及び該第二のエア噴射領域はそれぞれ別個の該エア供給路に連通されており、該エア供給路の各々は夫々別個の連通制御弁を介して圧縮エア源に接続されている、
ことを特徴とする、請求項２から４までのいずれかに記載のスピンドルアセンブリ。
【請求項６】
該ベアリングシャフトを回転させるベアリングシャフト回転手段を有しており、
該エア噴射領域の各々に配設されている該貫通噴射孔は、周方向に間隔をおいて複数個の共用貫通噴射孔と該共用貫通噴射孔間に位置する少なくとも１個の高速用貫通噴射孔とを含み、
該スピンドルを所定の回転数以下の低速で回転させる際には、該ベアリングシャフト回転手段によって該ベアリングシャフトが、該共用貫通噴射孔は該エア供給路に連通するが該高速用貫通噴射孔は該エア供給路に連通されない、標準仕様位置に回転され、
該スピンドルを所定の回転数を越える高速で回転させる際には、該ベアリングシャフト回転手段によって該ベアリングシャフトが、該高速用貫通噴射孔が該スピンドルの回転軸心よりも上方に位置し且つ該共用貫通噴射孔と共に該高速用貫通噴射孔が該エア供給路に連通される、高速仕様位置に回転される、ことを特徴とする請求項１記載のスピンドルアセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スピンドルが高速回転可能に支持されるスピンドルアセンブリに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、半導体ウェーハをダイシングするための切削装置においては、高速回転するスピンドルを支持するための機構として、エア層を介してスピンドルを支持する所謂エアベアリング方式が採用されている。かかるエアベアリング方式を採用したスピンドルアセンブリとして、下記特許文献１には、エア供給路を有するハウジングと、ハウジング内に収容された円筒状ベアリングシャフトと、ベアリングシャフト内に挿入されたスピンドルとを具備し、ベアリングシャフトにはスピンドル軸線方向に間隔をおいて複数個のエア噴射領域が配置されており、エア噴射領域の各々においてベアリングシャフトにはその外周面からその内周面まで延びる貫通噴射孔が周方向に間隔をおいて複数個形成され、外部の圧縮エア源からエア供給路及び貫通噴射孔を介してスピンドルと円筒状ベアリングシャフトの内壁との間に圧縮エアが供給され、スピンドルを圧縮エアにより回転可能に支持するスピンドルアセンブリが開示されている。
【０００３】
複数のエア噴射領域から噴出される圧縮エアによってスピンドルとベアリングシャフトとの隙間にはエアー層が形成される。スピンドルが回転していない時には、スピンドル自体の自重による沈み込みにより、円筒状のベアリングシャフトの中心に対してスピンドル回転軸心が下方へ偏心している。スピンドルが回転すると回転により生じたエア密度差により浮力が発生しスピンドルが上方へ移動し、自重による偏心と回転による浮力が釣り合うように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３４０２４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年においては、従来のスピンドル回転数の範囲（10000rpm〜60000rpm）よりも更に高速域（70000rpm〜100000rpm）でスピンドルを回転させた切削加工が要望されている。切削ブレードを高速で回転させて加工を行うことで、従来の回転数で加工の際と比較して半導体ウェーハの加工品質が向上する傾向があるためである。然るに、スピンドルの回転数が所定の回転数を越えると、回転により生じたエア密度差による浮力も増し、従来品のスピンドルアセンブリの自重による偏心と回転による浮力の釣り合いが崩れてしまい、スピンドルが上方へ過剰に移動する。スピンドルが上方へ過剰に移動するとスピンドルより下方側のエア密度が下がるため、スピンドルの沈み込みが発生し、その結果スピンドルの上下運動が生じることになる。そして、スピンドルの上下運動が大きくなると、スピンドルがベアリングシャフトの内壁に接触し、カジリ現象が発生する虞がある。
【０００６】
本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術的課題は、スピンドル回転数の回転数の標準域（10000rpm〜60000rpm）と共に、高速域（例えば70000rpm〜100000rpm）においてもスピンドルの上下運動をある程度抑制することができスピンドルのカジリ現象を防止することができる、新規且つ改良されたスピンドルアセンブリを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、上記技術的課題を達成するスピンドルアセンブリとして、エア供給路を有するハウジングと、ハウジング内に収容された円筒状ベアリングシャフトと、ベアリングシャフト内に挿入されたスピンドルとを具備し、ベアリングシャフトにはスピンドル軸線方向に間隔をおいて複数個のエア噴射領域が配置されており、エア噴射領域の各々においてベアリングシャフトにはその外周面からその内周面まで延びる貫通噴射孔が周方向に間隔をおいて複数個形成され、外部の圧縮エア源からエア供給路及び貫通噴射孔を介してスピンドルと円筒状ベアリングシャフトの内壁との間に圧縮エアが供給され、スピンドルを圧縮エアにより回転可能に支持するスピンドルアセンブリにおいて、
スピンドルを所定の回転数以下の低速で回転させる際には、スピンドルの非回転時にスピンドルの軸心がベアリングシャフトの中心に対して偏心量Ｘμmで下方に偏心するように圧縮エアが供給され、
スピンドルを所定の回転数を越える高速で回転させる際には、スピンドルの非回転時にスピンドルの回転軸心がベアリングシャフトの中心に対して偏心量Ｘμmよりも大きい偏心量Ｙμmで下方に偏心するように圧縮エアが供給される、
ことを特徴とするスピンドルアセンブリが提供される。
【０００８】
好ましくは、複数個のエア噴射領域は、スピンドルの非回転時にスピンドルの回転軸心がベアリングシャフトの中心に対して偏心量Ｘμmで下方に偏心するように圧縮エアを供給するための第一のエア噴射領域と、スピンドルの非回転時にスピンドルの回転軸心がベアリングシャフトの中心に対して偏心量Ｙμmで下方に偏心するように圧縮エアを供給するための第二のエア噴射領域とを含み、スピンドルを所定の回転数以下の低速で回転させる際には、第一のエア噴射領域のみに圧縮エアが供給され、スピンドルを所定の回転数を越える高速で回転させる際には、第二のエア噴射領域のみに圧縮エアが供給される、ことが好適である。第一のエア噴射領域の１個と第二のエア噴射領域の１個とは軸線方向に近接して配設されて対をなし、第一のエア噴射領域及び第二のエア噴射領域対が軸線方向に間隔をおいて複数対配設されているのが好ましい。更に、第一のエア噴射領域においては、周方向に等角度間隔をおいて複数個の貫通噴射孔が配置されており、第二のエア噴射領域においては、スピンドルの回転軸心よりも上方側の貫通噴射孔の個数が、スピンドルの回転軸心よりも下方側の貫通噴射孔の個数よりも多く配置されていることが好ましい。第一のエア噴射領域及び第二のエア噴射領域はそれぞれ別個のエア供給路に連通されており、エア供給路の各々は夫々別個の連通制御弁手段を介して圧縮エア源に接続されていることが好適である。
【０００９】
更に、ベアリングシャフトを回転させるベアリングシャフト回転手段を有しており、
エア噴射領域の各々に配設されている貫通噴射孔は、周方向に間隔をおいて複数個の共用貫通噴射孔と共用貫通噴射孔間に位置する少なくとも１個の高速用貫通噴射孔とを含み、
スピンドルを所定の回転数以下の低速で回転させる際には、ベアリングシャフト回転手段によってベアリングシャフトが共用貫通噴射孔はエア供給路に連通するが高速用貫通噴射孔はエア供給路に連通されない、標準仕様位置に回転され、
スピンドルを所定の回転数を越える高速で回転させる際には、ベアリングシャフト回転手段によってベアリングシャフトが高速用貫通噴射孔がスピンドルの回転中心軸線よりも上方に位置し且つ共用貫通噴射孔と共に高速用貫通噴射孔がエア供給路に連通される高速仕様位置に回転される、ことが好適である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のスピンドルアセンブリにおいては、スピンドルを所定の回転数よりも低速で回転させる際には、スピンドルの非回転時にスピンドルの軸心がベアリングシャフトの中心に対して偏心量Ｘμmで下方に偏心するように標準仕様で圧縮エアが供給され、回転に伴って発生する浮力を抑制することができる。その一方で、スピンドルを所定の回転数よりも高速で回転させる際には、スピンドルの非回転時にスピンドルの回転軸心がベアリングシャフトの中心に対して偏心量Ｘμmよりも大きい偏心量Ｙμmの偏心量で下方に偏心する高速仕様で圧縮エアが供給されるので、高速回転に伴い増大した浮力を抑制することができる。このように所定の回転数の前後で２様式のエア噴射様式を使い分けることで、スピンドルの回転軸心とベアリングシャフトの中心との偏心を抑制し、回転に伴うスピンドルの上下運動を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明を適用するのに適した切削装置の要部斜視図。
【図２】本発明実施例１の縦断面図。
【図３】非回転時における図２のＡ−Ａ線断面図。
【図４】非回転時における図２のＢ−Ｂ線断面図。
【図５】本発明実施例１の要部断面図。
【図６】本発明実施例２の縦断面図。
【図７】図６のＡ−Ａ線断面図（高速仕様位置)。
【図８】図６のＡ−Ａ線断面図（標準仕様位置）。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明に係るスピンドルアセンブリを具備した切削装置２の要部斜視図を示している。図１に示す切削装置２は、切削対象の被加工物を上面に保持するチャックテーブル４と、被加工物を切削する切削手段６と、チャックテーブル４をＸ軸方向に駆動するＸ軸送り手段８と、切削手段６をＹ軸方向に駆動するＹ軸送り手段１０と、切削手段６をＺ軸方向に駆動するＺ軸送り手段１２とを備えている。切削手段６は、スピンドルアセンブリ１４と、このスピンドルアセンブリ１４に工具装着部１８を介して取り付けられる加工工具である切削ブレード１６とを備えている。
【００１３】
Ｘ軸送り手段８は、Ｘ軸方向の軸心を有するボールネジ２０と、ボールネジ２０に平行に配設された一対のガイドレール２２と、ボールネジ２０の一端に連結されたモータ２４と、図示しない内部のナットがボールネジ２０に螺合すると共に下部がガイドレール２２に摺接するスライド部２８と、スライド部２６に固定されチャックテーブル４を所望角度回転させるパルスモータを内部に備えた回転駆動部２８とから構成される。モータ２４に駆動されてボールネジ２０が回動するのに伴い、スライド部２６がガイドレール２２上をＸ軸方向に摺動し、これに伴いチャックテーブル４もＸ軸方向に移動する構成となっている。
【００１４】
Ｙ軸送り手段１０は、Ｙ軸方向の軸心を有するボールネジ３０と、ボールネジ３０に平行に配設された一対のガイドレール３２と、ボールネジ３０の一端に連結されたパルスモータ３４と、図示しない内部のナットがボールネジ３０に螺合すると共に下部がガイドレール３２に摺接するスライド部３６とから構成される。パルスモータ３４に駆動されてボールネジ３０が回動するのに伴い、スライド部３６がガイドレール３２上をＹ軸方向に摺動し、これに伴い切削手段６もＹ軸方向に移動する構成となっている。
【００１５】
Ｚ軸送り手段１２は、Ｚ軸方向の軸心を有するボールネジ４０と、ボールネジ４０に平行に配設された一対のガイドレール４２と、ボールネジ４０の一端に連結されたパルスモータ４４と、図示しない内部のナットがボールネジ４０に螺合すると共に側部がガイドレール４２に摺接し切削手段６を支持する支持部４６とから構成される。パルスモータ４４に駆動されてボールネジ４０が回動するのに伴い支持部４６がガイドレール４２にガイドされてＺ軸方向に昇降し、これに伴い切削手段６もＺ軸方向に昇降する構成となっている。
【００１６】
続いて、本発明の第一の実施形態であるスピンドルアセンブリ１４について図２乃至図５を参照して詳細を説明する。スピンドルアセンブリ１４には、切削ブレード１６が装着されるブレードマウント１８と、ブレードマウント１８が連結されスピンドル回転軸線が水平方向に位置づけられるスピンドル４８と、スピンドル４８を回転駆動する駆動源４９と、スピンドル４８をスラスト方向にエアー層を介して支持するスラストベアリングシャフト５０（以降、ベアリングシャフト５０とする）と、スピンドルをラジアル方向にエアー層を介して支持する円筒状のラジアルベアリングシャフト５２（以降、ベアリングシャフト５２とする）と、ベアリングシャフト５０とベアリングシャフト５２を包囲するハウジング５４と、ベアリングシャフト５０及びベアリングシャフト５２にエアーを供給するエアー供給路５６と連通制御弁５８と、から構成されている。
【００１７】
ベアリングシャフト５２及びベアリングシャフト５０は円筒状のハウジング５４内に焼きばめ等で圧入されて配設され、ベアリングシャフト５２の内周部にスピンドル４８が挿入されている。スピンドル４８の前端部はハウジング５４から突出しており、かかる前端部には切削ブレード１６がブレードマウント１８を介して装着されている。スピンドル４８の後端部にはモータ等で構成された駆動源４９が連結されている。上記エアー供給路５６は、ハウジング５４に配設されている。
【００１８】
ベアリングシャフト５２には、図５（ベアリングシャフト５２を抜き出して示した図）に図示するように、軸線方向に間隔をおいて複数個（図示の場合は８個）のエア噴射領域６８が配設されている。エア噴射領域６８の各々においてベアリングシャフト５２には、図２乃至図４に図示するように、ベアリングシャフト５２の外周面から内周面まで延びる複数個の貫通穴６２が形成されている。貫通穴６２の各々にはオリフィスピン６４が挿入されている。オリフィスピン６４の各々に形成されている貫通オリフィス孔は圧縮エアを噴射するための貫通噴射孔６６を構成する。貫通オリフィス孔即ち貫通噴射孔６６の開口径は例えば０．１５mmである。
【００１９】
図示のスピンドルアセンブリ１４においては、複数のエア噴射領域６８の半数は、図３に図示するように、スピンドル４８の周方向に等角度間隔で形成された複数個の貫通噴射孔６６からなる第一のエア噴射領域６８aで構成されている。また、残りのエア噴射領域６８は、図４に示すように、スピンドル回転軸心よりも上方側の貫通噴射孔６６の個数が、スピンドル回転軸心よりも下方側の貫通噴射孔６６の個数よりも多く形成された第二のエア噴射領域６８bで構成されている。図５に示すようにベアリングシャフト５２には、第一のエア噴射領域６８aと第二のエア噴射領域６８bが対をなして軸線方向に間隔をおいて形成されている。
【００２０】
ハウジング５４には、圧縮エア源５７からの圧縮エアが供給される２個のエア供給路５６a、５６bが形成されている。エア供給路５６a、５６bは、スピンドル軸線方向に平行に延在して形成された軸方向供給路７０a及び７０ｂと、軸方向供給路７０aから複数の第一のエア噴射領域６８aへ分岐する分岐路７２aと、軸方向供給路７０bから複数の第二のエア噴射領域６８bへ分岐する分岐路７２bと、各エア噴射領域６８に形成された貫通噴射孔６６全てに連通した環状エア供給路７４と、で構成されている。環状エア供給路７４は、ハウジング５４の内壁面に形成された環状溝であり、各エア噴射領域６８の外周を囲繞している。また、外部の圧縮エア供給源５８からスピンドルアセンブリ１４内のエア供給路５６a、５６bまでは配管５３で連結されている。
【００２１】
図２に戻って説明を続けると、エアー供給路５６a、５６bと圧縮エア源５７を連結している配管５３には、連通制御弁５８a、５８bが配設されており、連通制御弁５８a、５８bは電磁弁等の切り替えバルブで構成されている。制御手段６０により各連通制御弁５８a、５８bの開閉が制御される。連通制御弁５８aのみが開いている場合、一方のエア供給路５６aのみに圧縮エアが供給され連結されている複数の第一のエア噴射領域６８aにエアーが供給されスピンドル４８は支持される（以降、標準様式と称する）。また、連通制御弁５８bのみが開いている場合、エア供給路５６bに圧縮エアが供給され、連結されている複数の第二のエア噴射領域６８bにエアーが供給され、第二のエア噴射領域６８bでスピンドル４８が支持される（以降、高速様式と称する）。
【００２２】
更に、ハウジング５４の内壁面には軸線方向に間隔をおいて周方向に連続して延在する複数個の環状排気溝７６が形成されている。これらの環状排気溝７６は上記エア噴射領域６８に対して軸線方向に変位されている。各環状排気溝７６はハウジング５４に形成されている排気路（図示していない）を介して大気に連通している。圧縮エア供給源５８から、軸方向供給路７０a,７０b、分岐路７２a,７２b、環状エア供給路７４、貫通穴６２を介し貫通噴射孔６６から圧縮エアが噴射され、ベアリングシャフト５２の内壁とスピンドル４８の間を流れ環状排気溝７６、排気路を介して圧縮エアはスピンドルアセンブリ１４の外部へ排気される。貫通噴射孔６６から噴射される圧縮エアにより図３および図４に示すように、スピンドル４８とベアリングシャフト５２の内壁との間にエアー層７６が形成され、スピンドル４８は回転可能に支持される。
【００２３】
スピンドル４８は図２に図示するように、一体的に形成されたスラストプレート７８を有している。このスラストプレート７８を挟んでスラストベアリングシャフト５０が形成されている。
スラストベアリングシャフト５０には、軸方向にスラストプレート７８に向かって伸長する軸方向貫通穴８２がスピンドル４８の周方向に間隔をおいて複数形成されている。各軸方向貫通穴８２中には所定の開口径を有するオリフィスピン８４が挿入されている。また、ハウジング５４には半径方向に伸長する２本の分岐路８６と、各分岐路８６に連通した環状供給路８９が形成されている。各環状供給路８９には軸方向貫通穴８２が連通している。さらにハウジング５４には、ベアリングシャフト５２用のエア供給路５６a及び５６bとは別経路で圧縮エア源５７から圧縮エアが供給されるスラストベアリングシャフト５０用のエア供給路８８が形成されている。エア供給路８８は前述の複数の分岐路８６に連通しており、エア供給路８８からの圧縮エアは、分岐路８６、環状供給路８９、軸方向貫通穴８２及びオリフィスピン８４を介してスラストプレート７８の両側に供給され、エアー層が形成されスピンドル４８のスラスト方向が支持される。
【００２４】
続いて、上述のように構成されたスピンドルアセンブリ１４の作動について説明する。切削時においては、切削ブレード１６を装着されたスピンドル４８がベアリングシャフト５２との隙間に形成されるエアー層７６及びベアリングシャフト５０との隙間に形成されるエアー層によって支持され、モータ４９により高速回転され切削が行われる。所定の回転数（例えば60000rpm）以下の従来標準的に使用されている回転数（10000rpm〜60000rpm）でスピンドル４８を回転させて加工を行う場合には、制御手段６０により連通制御弁５８aが開に連通制御弁５８bが閉に制御される。その結果、複数の第一のエア噴射領域６８aから圧縮エアが噴射され、図３（非回転時における断面図）に図示するように、スピンドル４８の自重により若干沈み込み、スピンドル４８は、スピンドル４８の回転軸心Ｏ1がベアリングシャフト５２の中心Ｏ2よりも偏心量Ｘμmで下方に偏心した位置でエア層７６により支持される（標準様式）。スピンドル４８の回転が開始されると、スピンドル４８が回転に伴って発生する浮力によりわずかに上昇し、スピンドル４８の回転軸心Ｏ1とベアリングシャフト５２の中心Ｏ2が実質上合致する（即ち偏心量が実質上ゼロ乃至極めて小さい値になる）。
【００２５】
一方、所定の回転数（例えば60000rpm）を越える高速でスピンドル４８を回転させて加工を行う場合には、制御手段６０により連通制御弁５８ｂが開に連通制御弁５８aが閉に制御される。その結果、複数の第二のエア噴射領域６８bから圧縮エアが噴射され、図４（非回転時における断面図）に図示するようにスピンドル軸心よりも上方側の貫通噴射孔６６の個数が、スピンドル軸心よりも下方側の貫通噴射孔６６の個数よりも多く形成されているため、スピンドルに圧縮エアが供給されると、スピンドル４８は、スピンドル４８の回転軸心Ｏ1がベアリングシャフト５２の中心Ｏ2よりも偏心量Ｘμmよりも大きい偏心量Ｙμmで下方に偏心した位置で支持される（高速仕様）。そのため、回転が開始されると、所定回転数（例えば60000rpｍ）を越える高速回転により生じたエア密度差により浮力も増し、その結果生じるスピンドル４８の比較的大きい上昇と釣り合い、スピンドル４８の回転軸心Ｏ1とベアリングシャフト５２の中心Ｏ2が実質上合致する（即ち偏心量が実質上ゼロ乃至極めて小さい値になる）。このように、連通制御弁５８の開閉を切り替えることによって標準仕様及び高速仕様の２様式のエア噴射領域を使い分けることで、高速回転の際でもスピンドル４８の回転軸心Ｏ1とベアリングシャフト５２の中心Ｏ2とを可及的に一致させることができるので、結果としてスピンドルの上下運動の発生を抑制することができる。
【００２６】
次いで、本発明の第二の実施形態であるスピンドルアセンブリ９０について図６乃至図８を参照して詳細を説明する。第一の実施形態と同一の部材に関しては第一の実施形態と同一の番号で示し説明は省略する。第二の実施形態であるスピンドルアセンブリ９０には、切削ブレード１６が装着されるブレードマウント１８と、ブレードマウント１８が連結されスピンドル回転軸線が水平方向に位置づけられるスピンドル４８と、スピンドル４８を回転駆動する駆動源４９と、スピンドル４８をスラスト方向にエアー層を介して支持するスラストベアリングシャフト５０と、スピンドル４８をラジアル方向にエアー層を介して支持する円筒状のラジアルベアリングシャフト９２（以降、ベアリングシャフト９２とする）と、ベアリングシャフト５０とベアリングシャフト９２を包囲するハウジング９１と、ベアリングシャフト５０及びベアリングシャフト９２にエアーを供給するエアー供給路９４とベアリングシャフト回転手段９５と、から構成されている。
【００２７】
図６及び図７に図示するように、ベアリングシャフト回転手段９５は駆動歯車９７と、ベアリングシャフト９２の軸線方向中央箇所に被嵌された被駆動歯車部９６とから構成されている。ハウジング９１の内周壁はダイヤモンドライクカーボン膜でコーティングされており、被駆動歯車９６に対応する箇所に案内口が形成されている。駆動歯車９７はハウジング９１の案内口から露出した被駆動歯車９６に噛み合うように配設されている。ベアリングシャフト９２はカーボンで形成されており、駆動歯車９７が回転することにより被駆動歯車９６が回転し、その結果、ベアリングシャフト９２が回転される。また、ベアリングシャフト９２の外周壁とハウジング９１の内壁との間に、ベアリングシャフト９２を囲繞して環状のＯリング１０４が、ベアリングシャフト９２の軸線方向両端及び被駆動歯車９６との境界部に配設されている。Ｏリング１０４はベアリングシャフト９２の回転による摩擦を低減し、更にベアリングシャフト９２とハウジング９１の隙間から圧縮エアが漏れるのを防いでいる。
【００２８】
ベアリングシャフト９２には、軸線方向中央箇所に装着された被駆動歯車９６の両側に、間隔をおいてそれぞれ２個（合計４個）のエア噴射領域９８が形成されている。エア噴射領域９８の各々においては、周方向に間隔をおいて複数個の共用貫通噴射孔１００（図７及び図８では斜線で示す）と、共用貫通噴射孔１００間に位置する少なくとも１個の高速用貫通噴射孔１０２から構成されている。本実施形態においては、共用貫通噴射孔１００は等角度間隔をおいて８個(１００a、１００b、１００c、１００d、１００e、１００f、１００g、１００h)形成され、高速用貫通噴射孔１０２は共用貫通噴射孔１００hと１００a及び１００aと１００bの間に１０２a及び１０２bの２個形成されている。共用貫通噴射孔１００及び高速用貫通噴射孔１０２のそれぞれは、第一の実施形態における貫通噴射孔６６と同様にオリフィスピンに形成されている。
【００２９】
さらに、ハウジング９１には圧縮エア源５７から圧縮エアをベアリングシャフト９２に形成されたエア噴射領域９８に供給するエア供給路９４が形成されている。エア供給路９４は、図６に示すようにスピンドル軸線方向に平行に延在して形成された軸方向供給路１０６と、軸方向供給路１０６から各エア噴射領域９８に連通する分岐路１０８とを含む。図７に図示するように、高速用貫通噴射孔１０２a及び１０２bがスピンドル軸心よりも上方で且つ軸心を通る鉛直線に対してそれぞれが線対称に位置づけられる位置である高速仕様位置に位置付けられている場合に、ベアリングシャフト９２には、共用貫通噴射孔１００ｈ、１０２a、１００a、１０２b、１００bから１００fまでを覆う周方向供給路１１０と、共用貫通噴射孔１００ｇのみに連通する分岐供給路１１２がそれぞれのエア噴射領域９８毎に形成されている。周方向供給路１１０と分岐供給路１１２は分岐路１０８に連通されている。
【００３０】
駆動歯車９７が回転駆動しベアリングシャフト９２が９０°回転されると、図８に図示するように、高速用噴射孔１０２a、１０２b間に形成された共用貫通噴射孔１００aが分岐供給路１１２に、共用貫通噴射孔１００b〜１００hは周方向供給路１１０に連通される。高速用噴射孔１０２a、１０２bは周方向供給路１１０及び分岐供給路１１２に連通しない領域に位置づけられ、結果として共用貫通噴射孔１０２a〜１０２hにのみ圧縮エアが供給される。かかるベアリングシャフト９２の位置が標準仕様位置である。
【００３１】
上述のように構成されたスピンドルアセンブリ９０の作動について説明する。所定の回転数（例えば60000rpm）以下の従来標準的に使用されている回転数（10000rpm〜60000rpm）でスピンドル４８を回転させて加工を行う場合には、制御手段６０により駆動歯車９７が駆動されベアリングシャフト９２は標準仕様位置に位置付けられる。その結果、共有貫通噴射孔１０２a〜１０２hから圧縮エアが噴射され、図８に非回転時における断面図に図示するように、スピンドル４８の自重により若干沈み込み、スピンドルは、スピンドル４８の回転軸心Ｏ１がベアリングシャフト５２の中心Ｏ2よりもＸμm下方に偏心した位置でエア層７６により支持される。その後スピンドル４８の回転が開始されると、スピンドル４８が回転に伴って発生する浮力により上昇し、スピンドル４８の回転軸心Ｏ1とベアリングシャフト９２の中心Ｏ2が実質上合致する（即ち偏心量が実質上ゼロ乃至極めて小さい値になる）。
【００３２】
一方、所定の回転数（例えば60000rpm）を越えた高速でスピンドル４８を回転させて加工を行う場合には、制御手段６０によりベアリングシャフト９２が高速仕様位置に位置づけられる。
その結果、共用貫通噴射孔１００a〜１００h及び高速用貫通噴射孔１０２a、１０２bから圧縮エアが噴射され、図７にスピンドル４８の非回転時における断面図に図示するように、スピンドル回転軸心よりも上方側の貫通噴射孔の個数が、スピンドル軸心よりも下方側の貫通噴射孔の個数よりも多く形成されているため、スピンドル４８の回転軸心Ｏ1がベアリングシャフト９２の中心Ｏ2よりもＸμmよりも大きいＹμm下方に偏心した位置でエア層１１４により支持される。図８の標準仕様位置と比較して、スピンドル４８の回転軸心Ｏ１とベアリングシャフト９２の中心Ｏ2の偏心量が大きくなる。そのため、回転が開始されると、所定回転数（例えば60000rpｍ）を越えた高速回転により生じたエア密度差により浮力も増すことによるスピンドル４８の上昇と釣り合い、スピンドル４８の回転軸心Ｏ1とベアリングシャフト９２の中心Ｏ2が実質上合致する（即ち偏心量が実質上ゼロ乃至極めて小さい値になる）。このように、駆動歯車９７及び被駆動歯車部９６によってベアリングシャフト９２を回転させて、標準仕様位置と高速仕様位置とを使い分けることで、高速回転においてもスピンドル４８の回転軸心Ｏ1とベアリングシャフト９２の中心Ｏ2とを可及的に一致させることができるので、スピンドルの上下運動の発生を抑制することができる。
【００３３】
本実施形態では標準仕様及び高速仕様の２様式の構成を示したが、スピンドル回転数の変動範囲が大きい場合や更に任意の回転数における偏心量を実質上皆無にすることが望まれる場合においては、更に３以上の様式に設定することもできる。
【符号の説明】
【００３４】
２            切削装置
１４、９０    スピンドルアセンブリ
１６          切削ブレード
４８          スピンドル
５０          スラストベアリングシャフト
５２、９２    ラジアルベアリングシャフト
５４、９１    ハウジング
５６、９４    エア供給路
５８          連通制御弁
６０          制御手段
６６          貫通噴射孔
６８a          第一のエア噴射領域
６８b          第二のエア噴射領域
７６、１１４  エア層
９５          ベアリングシャフト回転手段
１００        共用貫通噴射孔
１０２        高速用貫通噴射孔
Ｏ1            スピンドル回転軸心
Ｏ2            ベアリングシャフト中心
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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