(57)【要約】【課題】回転部材の振動を抑制することができる静圧気体軸受スピンドル装置を提供する。【解決手段】静圧気体軸受スピンドル装置３０は、回転部材１と、スラスト軸受スリーブ部５と、ジャーナル軸受スリーブ部４とを有する。回転部材１は、中心軸１８の周りに回転可能である。スラスト軸受スリーブ部５は、回転部材１をスラスト方向に支持するものである。ジャーナル軸受スリーブ部４は、回転部材１をラジアル方向に支持するものである。スラスト軸受スリーブ部５には、回転部材１との軸受隙間に気体を供給可能な第１の給気孔２１が形成されている。ジャーナル軸受スリーブ部４には、回転部材１との軸受隙間に気体を供給可能な第２の給気孔２４が形成されている。第１の給気孔２１は回転部材１の半径方向と交差する方向に延びていることおよび第２の給気孔２４は中心軸１８と交差する方向に延びていることの少なくともいずれかを満たす。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心軸の周りに回転可能な回転部材と、
前記回転部材をスラスト方向に支持するスラスト軸受スリーブ部と、
前記回転部材をラジアル方向に支持するジャーナル軸受スリーブ部とを備え、
前記スラスト軸受スリーブ部には、前記回転部材との軸受隙間に気体を供給可能な第１の給気孔が形成されており、
前記ジャーナル軸受スリーブ部には、前記回転部材との軸受隙間に気体を供給可能な第２の給気孔が形成されており、
前記第１の給気孔は前記回転部材の半径方向と交差する方向に延びていることおよび前記第２の給気孔は前記中心軸と交差する方向に延びていることの少なくともいずれかを満たす、静圧気体軸受スピンドル装置。
【請求項２】
前記スラスト軸受スリーブ部は、互いに対向する第１のスラスト軸受スリーブ部と第２のスラスト軸受スリーブ部とを含み、
前記第１の給気孔は、前記第１のスラスト軸受スリーブ部に形成されている第３の給気孔および前記第２のスラスト軸受スリーブ部に形成されている第４の給気孔を含む、請求項１に記載の静圧気体軸受スピンドル装置。
【請求項３】
前記第３の給気孔および前記第４の給気孔の各々は、前記半径方向に延びている、請求項２に記載の静圧気体軸受スピンドル装置。
【請求項４】
前記第３の給気孔は前記半径方向に対して一方側の角度を有する方向に延びており、前記第４の給気孔は前記半径方向に対して他方側の角度を有する方向に延びている、請求項２に記載の静圧気体軸受スピンドル装置。
【請求項５】
前記第３の給気孔および前記第４の給気孔の各々は前記半径方向に対して同じ側の角度を有する方向に延びており、
前記第３の給気孔が延びる方向は前記第４の給気孔が延びる方向と交差する、請求項２に記載の静圧気体軸受スピンドル装置。
【請求項６】
前記第３の給気孔および前記第４の給気孔の少なくとも一方は、前記半径方向に対して一方側の角度を有する方向に形成された第５の給気孔と、前記半径方向に対して他方側の角度を有する方向に形成された第６の給気孔とを含む、請求項２に記載の静圧気体軸受スピンドル装置。
【請求項７】
前記第３の給気孔および前記第４の給気孔の少なくとも一方は、前記半径方向と平行な方向に延びており、かつ前記中心軸を通らないようにオフセットされている、請求項２に記載の静圧気体軸受スピンドル装置。
【請求項８】
前記ジャーナル軸受スリーブ部は、第１のジャーナル軸受スリーブ部と第２のジャーナル軸受スリーブ部とを含み、
前記第２の給気孔は、前記第１のジャーナル軸受スリーブ部に形成された第７の給気孔および前記第２のジャーナル軸受スリーブ部に形成された第８の給気孔を含む、請求項１〜７のいずれか１項に記載の静圧気体軸受スピンドル装置。
【請求項９】
前記第７の給気孔および前記第８の給気孔の各々は、前記中心軸の方向と平行な方向に延びている、請求項８に記載の静圧気体軸受スピンドル装置。
【請求項１０】
前記第７の給気孔は前記中心軸の方向に対して一方側の角度を有する方向に延びており、前記第８の給気孔は前記中心軸の方向に対して他方側の角度を有する方向に延びている、請求項８に記載の静圧気体軸受スピンドル装置。
【請求項１１】
前記第７の給気孔および前記第８の給気孔の各々は、前記中心軸の方向に対して一方側の角度を有する方向に形成された第９の給気孔と、前記中心軸の方向に対して他方側の角度を有する方向に形成された第１０の給気孔とを含む、請求項８に記載の静圧気体軸受スピンドル装置。
【請求項１２】
前記スラスト軸受スリーブ部を収容可能な収容部をさらに備え、
前記収容部には前記スラスト軸受スリーブ部を囲み、前記第１の給気孔と前記半径方向に連接する環状溝が形成されている、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の静圧気体軸受スピンドル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静圧気体軸受スピンドル装置に関し、特に、回転可能な回転部材を有する静圧気体軸受スピンドル装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
精密加工装置、精密検査装置やマスタリング装置などに用いられる静圧気体軸受スピンドルでは、年々精度の要求が厳しくなってきており、近年ではナノレベルの振動でさえ抑制するように求められている。背景には、ますます加速する記録メディアの高密度、小型で高解像度が要求される非球面レンズの需要の増大およびシリコンウエハの薄膜加工技術の向上などが挙げられる。
【０００３】
特に精密加工分野では、加工対象物の大型化や加工時間の短縮に伴い、静圧気体軸受スピンドルにかかる負荷が増しているため、当該負荷に耐える剛性を有する静圧気体軸受スピンドルが求められている。
【０００４】
静圧気体軸受スピンドルの剛性を向上させるためには、軸受部の径や長さを拡大し、軸受面積を大きくとれば良い。しかしながら、軸受部を大型化すると重量が増し、扱いやすさにも悪影響を及ぼすため、出来る限り同サイズで剛性を向上させることが望ましい。そこで考えられることは、軸受に供給する気体の供給圧力を高圧にすることであるが、剛性が向上する反面、高圧力による部品の変形や、部品が押し出されて分解に至ってしまう不具合が危惧される。さらに、高圧力による部品の変形は、回転時の振動の原因にもなる。
【０００５】
そこで、たとえば特開２０００−１９９５２２号公報（特許文献１）に記載のように、軸受部に多孔質部材を使用した静圧軸受パッドが提案されている。特開２０００−１９９５２２号公報に開示された静圧軸受パッドでは、本体に多孔質部材がはめ込まれており、多孔質部材の下側端面には給気口から供給された気体を全体に行き渡らせるための給気キャビティが形成されている。供給された気体は、多孔質部材を軸方向に押し出す力を発生させる。多孔質部材は本体に接着され、さらにボルト固定を併用することで、多孔質部材が押し出されて分解してしまうことを防いでいる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−１９９５２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特開２０００−１９９５２２号公報に記載の構成では、給気口から供給された気体の圧力により、多孔質部材が変形しやすくなる。また、接着剤の劣化や、接着不良があった場合には、ボルトを中心として多孔質部材の変形が大きくなることが考えられる。多孔質部材の変形によって、回転部材の振動が発生する場合があった。
【０００８】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、回転部材の振動を抑制することができる静圧気体軸受スピンドル装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る静圧気体軸受スピンドル装置は、回転部材と、スラスト軸受スリーブ部と、ジャーナル軸受スリーブ部とを有する。回転部材は、中心軸の周りに回転可能である。スラスト軸受スリーブ部は、回転部材をスラスト方向に支持するものである。ジャーナル軸受スリーブ部は、回転部材をラジアル方向に支持するものである。スラスト軸受スリーブ部には、回転部材との軸受隙間に気体を供給可能な第１の給気孔が形成されている。ジャーナル軸受スリーブ部には、回転部材との軸受隙間に気体を供給可能な第２の給気孔が形成されている。第１の給気孔は回転部材の半径方向と交差する方向に延びていることおよび第２の給気孔は中心軸と交差する方向に延びていることの少なくともいずれかを満たす。ここで、第１の給気孔および第２の給気孔は底を有する孔であっても構わない。
【００１０】
上記の静圧気体軸受スピンドル装置において好ましくは、スラスト軸受スリーブ部は、互いに対向する第１のスラスト軸受スリーブ部と第２のスラスト軸受スリーブ部とを含む。第１の給気孔は、第１のスラスト軸受スリーブ部に形成された第３の給気孔および第２のスラスト軸受スリーブ部に形成された第４の給気孔を含む。
【００１１】
上記の静圧気体軸受スピンドル装置において好ましくは、第３の給気孔および第４の給気孔の各々は半径方向に延びている。
【００１２】
上記の静圧気体軸受スピンドル装置において好ましくは、第３の給気孔は半径方向に対して正の角度を有する方向に延びている。第４の給気孔は半径方向に対して他方側の角度を有する方向に延びている。
【００１３】
上記の静圧気体軸受スピンドル装置において好ましくは、第３の給気孔および第４の給気孔の各々は半径方向に対して一方側の角度を有する方向に延びている。第３の給気孔が延びる方向は第４の給気孔が延びる方向と交差する。
【００１４】
上記の静圧気体軸受スピンドル装置において好ましくは、第３の給気孔および第４の給気孔の少なくとも一方は、半径方向に対して一方側の角度を有する方向に形成された第５の給気孔と、半径方向に対して他方側の角度を有する方向に形成された第６の給気孔とを含む。
【００１５】
上記の静圧気体軸受スピンドル装置において好ましくは、第３の給気孔および第４の給気孔の少なくとも一方は、半径方向と平行な方向に延びており、かつ中心軸を通らないようにオフセットされている。
【００１６】
上記の静圧気体軸受スピンドル装置において好ましくは、ジャーナル軸受スリーブ部は、第１のジャーナル軸受スリーブ部と第２のジャーナル軸受スリーブ部とを含む。第２の給気孔は、第１のジャーナル軸受スリーブ部に形成された第７の給気孔および第２のジャーナル軸受スリーブ部に形成された第８の給気孔を含む。
【００１７】
上記の静圧気体軸受スピンドル装置において好ましくは、第７の給気孔および第８の給気孔は中心軸の方向と平行な方向に延びている。
【００１８】
上記の静圧気体軸受スピンドル装置において好ましくは、第７の給気孔は中心軸の方向に対して一方側の角度を有する方向に延びており、第８の給気孔は中心軸の方向に対して他方側の角度を有する方向に延びている。
【００１９】
上記の静圧気体軸受スピンドル装置において好ましくは、第７の給気孔および第８の給気孔の各々は、中心軸の方向に対して一方側の角度を有する方向に形成された第９の給気孔と、中心軸の方向に対して他方側の角度を有する方向に形成された第１０の給気孔とを含む。
【００２０】
上記の静圧気体軸受スピンドル装置において好ましくは、スラスト軸受スリーブ部を収容可能な収容部をさらに有する。収容部にはスラスト軸受スリーブ部を囲み、第１の給気孔と半径方向に連接する環状溝が形成されている。
【発明の効果】
【００２１】
以上説明したように、本発明の静圧気体軸受スピンドル装置によれば、スラスト軸受スリーブ部に形成されている第１の給気孔は回転部材の半径方向と交差する方向に延びていることおよびジャーナル軸受スリーブ部に形成されている第２の給気孔は回転部材の中心軸方向と交差する方向に延びていることの少なくともいずれかを満たす。それゆえ、スラスト軸受スリーブ部の第１の給気孔の形状に沿って形成される凸凹部は、半径方向と交差する方向に形成されていることおよびジャーナル軸受スリーブ部の第２の給気孔の形状に沿って形成される凸凹部は、中心軸と交差する方向に形成されていることの少なくともいずれかを満たす。それゆえ、回転部材が回転する場合に回転部材は凸凹部を乗り越えることが容易になる。結果として、回転部材の振動を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施の形態における静圧気体軸受スピンドル装置の構成を示す概略断面図である。
【図２】本発明の一実施の形態における静圧気体軸受スピンドル装置の変形例の構成を示す概略断面図である。
【図３】本発明の一実施の形態におけるハウジングおよびスラスト軸受スリーブ部の構成を示す概略分解断面図である。
【図４】本発明の一実施の形態におけるハウジング、スラスト軸受スリーブ部およびジャーナル軸受スリーブ部の構成を示す概略分解断面図である。
【図５】本発明の一実施の形態におけるスラスト軸受スリーブ部に形成された第１の給気穴の形状を示すための、図１の線分Ａ−Ａにおける断面模式図（ａ）および図１の線分Ｂ−Ｂにおける断面模式図（ｂ）である。
【図６】本発明の一実施の形態におけるスラスト軸受スリーブ部に形成された第１の給気穴の形状を示すための、図１の線分Ａ−Ａにおける断面模式図（ａ）および図１の線分Ｂ−Ｂにおける断面模式図（ｂ）である。
【図７】本発明の一実施の形態におけるスラスト軸受スリーブ部に形成された第１の給気穴の形状を示すための、図１の線分Ａ−Ａにおける断面模式図（ａ）および図１の線分Ｂ−Ｂにおける断面模式図（ｂ）である。
【図８】本発明の一実施の形態におけるスラスト軸受スリーブ部に形成された第１の給気穴の形状を示すための、図１の線分Ａ−Ａにおける断面模式図（ａ）および図１の線分Ｂ−Ｂにおける断面模式図（ｂ）である。
【図９】本発明の一実施の形態におけるスラスト軸受スリーブ部に形成された第１の給気穴の形状を示すための、図１の線分Ａ−Ａにおける断面模式図（ａ）および図１の線分Ｂ−Ｂにおける断面模式図（ｂ）である。
【図１０】本発明の一実施の形態におけるジャーナル軸受スリーブ部に形成された第２の給気孔の形状を示す概略正面図である。
【図１１】本発明の一実施の形態におけるジャーナル軸受スリーブ部に形成された第２の給気孔の形状を示す概略正面図である。
【図１２】本発明の一実施の形態におけるジャーナル軸受スリーブ部に形成された第２の給気孔の形状を示す概略正面図である。
【図１３】本発明の一実施の形態におけるジャーナル軸受スリーブ部に形成された第２の給気孔の形状を示す概略正面図である。
【図１４】本発明の一実施の形態におけるジャーナル軸受スリーブ部に形成された第２の給気孔の形状を示す概略正面図である。
【図１５】本発明の一実施の形態におけるジャーナル軸受スリーブ部に形成された第２の給気孔の形状を示す概略正面図である。
【図１６】スラスト軸受スリーブ部に形成された第１の給気穴の形状を示すための、図１の線分Ａ−Ａにおける断面模式図（ａ）および図１の線分Ｂ−Ｂにおける断面模式図（ｂ）である。
【図１７】ジャーナル軸受スリーブ部に形成された第２の給気孔の形状を示す概略正面図である。
【図１８】回転部材とジャーナル軸受スリーブ部との関係を概略的に示す模式図である。
【図１９】本発明の一実施の形態における回転部材とジャーナル軸受スリーブ部との関係を概略的に示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の一実施の形態について図に基づいて説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付しその説明は繰返さない。
【００２４】
図１を参照して、本発明の一実施の形態における静圧気体軸受スピンドル装置３０の構成について説明する。
【００２５】
本実施の形態の静圧気体軸受スピンドル装置３０は、回転部材１と、スラスト軸受スリーブ部５と、ジャーナル軸受スリーブ部４とを主に有している。回転部材１は、円筒形状もしくは円柱形状を有している。回転部材１は、仮想の中心軸１８を中心として回転可能に構成されている。回転部材１は、回転部材１の軸と中心軸が一致し、円盤状の形状を有するスラスト板６を含んでいる。
【００２６】
スラスト軸受スリーブ部５は、回転部材１をスラスト方向に支持するためのものである。スラスト軸受スリーブ部５には、回転部材１の一部であるスラスト板６との軸受隙間１３に気体を供給するために第１の給気孔２１が形成されている。スラスト軸受スリーブ部５は、たとえば多孔質部材からなる。本実施の形態におけるスラスト軸受スリーブ部５は、第１のスラスト軸受スリーブ部５ａと第２のスラスト軸受スリーブ部５ｂとを有している。第１のスラスト軸受スリーブ部５ａはスラスト板６の上面との間に軸受隙間１３を隔てて設けられ、第２のスラスト軸受スリーブ部５ｂはスラスト板６の下面との間に軸受隙間１３を隔てて設けられている。第１の給気孔２１に対して供給された気体が多孔質部材で絞られ、当該軸受隙間１３に供給されることにより、スラスト軸受スリーブ部５は、回転部材１を中心軸１８方向（スラスト方向）に非接触で支持するスラスト軸受として機能するように構成されている。
【００２７】
ジャーナル軸受スリーブ部４は、回転部材１をラジアル（半径）方向に支持するためのものである。ジャーナル軸受スリーブ部４には、回転部材１との軸受隙間１２に気体を供給するために第２の給気孔２４が形成されている。ジャーナル軸受スリーブ部４単体で観察すると、ジャーナル軸受スリーブ部４に形成された第２の給気孔２４は細長い溝形状を有している給気溝である。しかしながら、後述する第２のハウジング２をジャーナル軸受スリーブ部４に勘合することにより、当該給気溝は気体を供給するための給気孔としての機能を有することになる。ジャーナル軸受スリーブ部４は、たとえば多孔質部材からなる。本実施の形態におけるジャーナル軸受スリーブ部４は、第１のジャーナル軸受スリーブ部４ａと第２のジャーナル軸受スリーブ部４ｂとを有している。第１のジャーナル軸受スリーブ部４ａおよび第２のジャーナル軸受スリーブ部４ｂは回転部材１との間に軸受隙間１２を隔てて設けられている。第２の給気孔２４に対して供給された気体が多孔質部材で絞られ、当該軸受隙間１２に供給されることにより、ジャーナル軸受スリーブ部４は、回転部材１を半径方向に非接触で支持するジャーナル軸受として機能するように構成されている。なお、本実施の形態において、ジャーナル軸受スリーブ部４および第２のスラスト軸受スリーブ部５ｂは一体として形成されているが、別体であっても構わない。
【００２８】
当該気体は、第２のハウジング２の外周面に開口するように形成された給気口１６から供給され、給気管路２０を通って、第１の給気孔２１および第２の給気孔２４へと到達する。その後、当該気体は、第２のハウジング２の外周面に開口するように形成された排気口１７から排気される。
【００２９】
第１のハウジング３は、第１のスラスト軸受スリーブ部５ａの外周を取り囲んで、当該第１のスラスト軸受スリーブ部５ａを保持している。また、第２のハウジング２は、第２のスラスト軸受スリーブ部５ｂおよびジャーナル軸受スリーブ部４の外周を取り囲んで、当該第２のスラスト軸受スリーブ部５ｂおよび当該ジャーナル軸受スリーブ部４を保持している。第１のハウジング３および第２のハウジング２の間にはスペーサ７が配置されている。
【００３０】
また、ジャーナル軸受スリーブ部４に対してスラスト板６とは反対側に、回転部材１を中心軸１８周りに回転駆動するためのモータ１０が配置されている。モータ１０はモータカバー８で覆われている。モータカバー８の外側にはエンコーダ１１が配置されている。また、ジャーナル軸受スリーブ部４に対してエンコーダ１１とは反対側にワーク搭載面１４を有するテーブル９が配置されている。
【００３１】
なお、スラスト軸受スリーブ部５およびジャーナル軸受スリーブ部４は、多孔質部材以外の材料であっても構わない。たとえば、図２に示すように、多孔質部材以外の材料が形成されているスラスト軸受スリーブ部５およびジャーナル軸受スリーブ部４に自成しぼり構造のノズル２５が形成されていてもよい。
【００３２】
図２を参照して、ジャーナル軸受スリーブ部４には、気体を軸受隙間１２に供給可能なノズル２５が形成されている。ノズル２５は、回転部材１を取り囲むように複数列形成されている。また、ノズル２５はそれぞれの列あたり複数個配置されている。なお、ノズル２５は第２の給気孔２４と連接して形成されている。
【００３３】
またスラスト軸受スリーブ部５には、気体を軸受隙間１３に供給可能なノズル２５が形成されている。ノズル２５は、スラスト板６の上面と第１のスラスト軸受スリーブ部５ａとの間の軸受隙間１３およびスラスト板６の下面と第２のスラスト軸受スリーブ部５ｂとの間の軸受隙間１３との間に気体を供給できるように、スラスト板６の周方向に沿った方向に複数個形成されている。そしてノズル２５は、スラスト板６を上下から挟むように配置されている。なお、ノズル２５は第１の給気孔２１と連接して形成されている。
【００３４】
ジャーナル軸受スリーブ部４に形成されているノズル２５は、第２の給気孔２４を介して、図示しない軸受用気体供給部に接続されている。また、スラスト軸受スリーブ部５に形成されているノズル２５は、第１の給気孔２１を介して、図示しない軸受用気体供給部に接続されている。
【００３５】
図３を参照して、収容部としての第１のハウジング３と第１のスラスト軸受スリーブ部５ａとの固定方法について説明する。第１のハウジング３の下部端面３ｂと第１のスラスト軸受スリーブ部５ａの上部端面５ｔとは接着剤によって接着されている。接着ではなく、密着させるのみでも構わないが、部品同士の密着性をより安定させるためには接着するのが望ましい。一方、第１のハウジング３の側部端面３ｓと第１のスラスト軸受スリーブ部５ａの側部端面５ｓとは焼き嵌めにて固定されている。第１のハウジング３は第１のスラスト軸受スリーブ部５ａを収容可能である。なお、焼き嵌めとは、しまり嵌めを指す。
【００３６】
図４を参照して、収容部としての第２のハウジング２と第２のスラスト軸受スリーブ部５ｂおよびジャーナル軸受スリーブ部４との固定方法について説明する。第２のハウジング２の上部端面２ｔと第２のスラスト軸受スリーブ部５ｂの下部端面５ｖとは接着剤によって接着されている。接着ではなく、密着させるのみでも構わないが、部品同士の密着性をより安定させるためには接着するのが望ましい。一方、第２のハウジング２の側部端面２ｓと第２のスラスト軸受スリーブ部５ｂの側部端面５ｕおよびジャーナル軸受スリーブ部４の側部端面４ｕとは焼き嵌めにて固定されている。第２のハウジング２は第２のスラスト軸受スリーブ部５ｂおよびジャーナル軸受スリーブ部４を収容可能である。
【００３７】
第１のハウジング３には給気管路２０および環状溝１９が形成されている。環状溝１９はスラスト軸受スリーブ部５の外周面を囲うように第２のハウジング２および第１のハウジング３の側部端面に露出して形成されている。給気管路２０は、スラスト軸受スリーブ部５に形成されている第１の給気孔２１と環状溝１９を介して回転部材１の半径方向に連接する。つまり、第１のハウジング３および第２のハウジング２にはスラスト軸受スリーブ部５を囲み、第１の給気孔２１と半径方向に連接する環状溝１９が形成されている。
【００３８】
本実施の形態の静圧気体軸受スピンドル装置３０において、第２のハウジング２および第１のハウジング３には、スラスト軸受スリーブ部５の外周面を囲うように環状溝１９が形成されており、環状溝１９を介してスラスト軸受スリーブ部５に形成されている第１の給気孔２１に気体が供給される。気体はスラスト軸受スリーブ部５の外周側の複数の位置から中心軸１８に向かって供給されるため、気体がスラスト軸受スリーブ部５を中心軸１８に押し出す力が相殺される。また、気体はスラスト軸受スリーブ部５をスラスト軸受スリーブ部５の外周面から中心軸に向かって半径方向に押し出し、スラスト軸受スリーブ部５を中心軸方向に沿った方向に押し出さない。それゆえ、スラスト軸受スリーブ部５が回転部材１の中心軸方向に押し出されたり、スラスト軸受スリーブ部５が中心軸方向に沿って反ることを抑制することができる。
【００３９】
また、本実施の形態の静圧気体軸受スピンドル装置３０において、第１のハウジング３の下部端面３ｂと第１のスラスト軸受スリーブ部５ａの上部端面５ｔとの固定および第２のハウジング２の上部端面２ｔと第２のスラスト軸受スリーブ部５ｂの下部端面５ｖとの固定は接着剤により行われ、ジャーナル軸受スリーブ部４の側部端面４ｕと第２のハウジング２の側部端面２ｓとの固定および第２のスラスト軸受スリーブ部５ｂの側部端面５ｕと第２のハウジング２の側部端面２ｓとの固定は焼き嵌めにより行われている。これにより、第１のハウジング３と第１のスラスト軸受スリーブ部５ａとが強固に固定され、かつ第２のハウジング２と第２のスラスト軸受スリーブ部５ｂおよびジャーナル軸受スリーブ部４とが強固に固定される。それゆえ、スラスト軸受スリーブ部５が回転部材１の中心軸方向に押し出されたり、スラスト軸受スリーブ部５が中心軸方向に沿って反ることをさらに抑制することができる。
【００４０】
なお、本実施の形態では、スラスト軸受スリーブ部５およびジャーナル軸受スリーブ部４が第２のハウジング２および第１のハウジング３に対して焼は嵌めによって固定される例を挙げて説明したが本発明はこの固定方向に限定されない。たとえば、スラスト軸受スリーブ部５およびジャーナル軸受スリーブ部４は、第２のハウジング２および第１のハウジング３に対して中間嵌めや隙間嵌めを用いて固定されてもよい。なお、焼き嵌めとは、しまり嵌めを指す。
【００４１】
図５〜図９および図１６を参照して、スラスト軸受スリーブ部５に形成されている第１の給気孔２１の形状について説明する。
【００４２】
図５（ａ）に示すように、第１のスラスト軸受スリーブ部５ａには第３の給気孔２１ａが形成されている。また、図５（ｂ）に示すように、第２のスラスト軸受スリーブ部５ｂには第４の給気孔２１ｂが形成されている。これにより、スラスト板６の上部と第１のスラスト軸受スリーブ部５ａとの間の軸受隙間およびスラスト板６の下部と第２のスラスト軸受スリーブ部５ｂとの間の軸受隙間の両方に対して気体を供給することができる。
【００４３】
第３の給気孔２１ａは、第１のスラスト軸受スリーブ部５ａの外周面から内周面に向かって延びるように形成されている。また、第４の給気孔２１ｂは、第２のスラスト軸受スリーブ部５ｂの外周面から内周面に向かって延びるように形成されている。第３の給気孔２１ａおよび第４の給気孔２１ｂの各々は、中心軸１８を法線とした平面内に複数形成されている。また、第３の給気孔２１ａおよび第４の給気孔２１ｂの各々は、回転部材１の半径方向と交差する方向に延びている。言い換えれば、第３の給気孔２１ａおよび第４の給気孔２１ｂの各々は、中心軸を通過しない方向に延びている。
【００４４】
なお、第１のスラスト軸受スリーブ部５ａに形成された第３の給気孔２１ａは、第１のハウジング３に形成された環状溝１９ａと中心軸１８を法線とした平面内において連接している。また、第２のスラスト軸受スリーブ部５ｂに形成された第４の給気孔２１ｂは、第２のハウジング２に形成された環状溝１９ｂと中心軸１８を法線とした平面内において連接している。
【００４５】
図６（ａ）を参照して、第３の給気孔２１ａと、第３の給気孔２１ａの第１のスラスト軸受スリーブ部５ａの外周面における開口部および中心軸を結ぶ方向（以降、半径方向とも称す）との角度を角度θａとする。図６（ｂ）を参照して、第４の給気孔２１ｂと、第４の給気孔２１ｂの第２のスラスト軸受スリーブ部５ｂの外周面における開口部および中心軸を結ぶ直線との角度を角度θｂとする。図６（ａ）および図６（ｂ）に示すように、角度θａと角度θｂとは、半径方向に対して同じ側の角度を有しており（つまり角度の正負が同じ）で絶対値の大きさは異なっている。この場合、第３の給気孔２１ａが延びる方向は、第４の給気孔２１ｂが延びる方向と交差する。
【００４６】
半径方向の直線と第１の給気孔２１との成す角度に関して、図７（ａ）に示すように第３の給気孔２１ａが当該半径方向から反時計回りの方向に位置する場合、当該角度θａをたとえば一方側の角度（正の角度）とし、図７（ｂ）に示すように第４の給気孔２１ｂが当該半径方向から時計回りの方向に位置する場合、当該角度θｂをたとえば他方側の角度（負の角度）とする。なお、第１の給気孔２１が半径方向から反時計回りの方向に位置する場合を他方側の角度（負の角度）とし、第１の給気孔２１が半径方向から時計回りの方向に位置する場合を一方側の角度（正の角度）としてもよい。図７（ａ）および図７（ｂ）に示すように、第３の給気孔２１ａは半径方向に対してたとえば一方側の角度（正の角度）を有する方向に延びており、第４の給気孔２１ｂは半径方向に対してたとえば他方側の角度（負の角度）を有する方向に延びていても構わない。
【００４７】
図８に示すように、第３の給気孔２１ａは半径方向に対して一方側の角度（正の角度）に延びる方向に形成された第５の給気孔２１ｃと半径方向に対して他方側の角度（負の角度）に延びる方向に形成された第６の給気孔２１ｄとを有していてもよい。また第４の給気孔２１ｂは半径方向に対して一方側の角度（正の角度）に延びる方向に形成された第５の給気孔２１ｃと半径方向に対して他方側の角度（負の角度）に延びる方向に形成された第６の給気孔２１ｄとを有していてもよい。
【００４８】
図９に示すように、第３の給気孔２１ａおよび第４の給気孔２１ｂの少なくとも一方は、半径方向と平行な方向に延びており、かつ中心軸を通らないように中心軸からオフセットされていても構わない。好ましくは、第３の給気孔２１ａおよび第４の給気孔２１ｂの各々は、半径方向と平行な方向に延びており、かつ中心軸を通らないように中心軸からオフセットされている。
【００４９】
図１６に示すように、第３の給気孔２１ａおよび第４の給気孔２１ｂの各々は、半径方向に延びるように形成されていても構わない。具体的には、第３の給気孔２１ａおよび第４の給気孔２１ｂの各々は中心軸１８を法線とする面内において中心軸１８に向かって延びている。また、第１の給気孔２１は、半径方向に延びる給気孔および半径方向と交差する方向に延びる給気孔を含んでいても構わない。
【００５０】
図５〜図９に記載の第３の給気孔２１ａおよび第４の給気孔２１ｂの各々は半径方向に交差する方向に延びている。そのため、図５〜図９に記載の構造を有する静圧気体軸受スピンドル装置は、図１６に記載の構造を有する静圧気体軸受スピンドル装置よりもスラスト軸受面積における給気孔が占める面積の割合が大きい。結果として、図５〜図９に記載の構造を有する静圧気体軸受スピンドル装置において軸受隙間１３へ供給される軸受気体は、図１６に記載の構造を有する静圧気体軸受スピンドル装置において軸受隙間１３へ供給される軸受気体よりも均一になる。
【００５１】
図１０〜図１５および図１７を参照して、ジャーナル軸受スリーブ部４に形成されている第２の給気孔２４の形状について説明する。
【００５２】
図１０に示すように、本実施の形態のジャーナル軸受スリーブ部４は、第１のジャーナル軸受スリーブ部４ａと第２のジャーナル軸受スリーブ部４ｂとを有している。第１のジャーナル軸受スリーブ部４ａには第７の給気孔２４ａが形成されており、第２のジャーナル軸受スリーブ部４ｂには第８の給気孔２４ｂが形成されている。第７の給気孔２４ａおよび第８の給気孔２４ｂの各々は、回転部材１の中心軸１８と交差する方向に延びて形成されている。
【００５３】
第２の給気孔２４が中心軸１８に対して反時計回りの方向に位置している場合、第２の給気孔２４と中心軸１８方向に延びる直線との角度を一方側の角度（正の角度）とし、第２の給気孔２４が中心軸１８に対して時計回りの方向に位置している場合、第２の給気孔２４と中心軸１８方向に延びる直線との角度を他方側の角度（負の角度）とする。なお、一方側の角度（正の角度）と他方側の角度（負の角度）とは反対であっても構わない。図１０の場合、第７の給気孔２４ａの形成方向および第８の給気孔２４ｂの形成方向は同じ方向である。言い換えれば、第７の給気孔２４ａの形成方向と中心軸１８方向とが成す角度θａと、第８の給気孔２４ｂの形成方向と中心軸１８方向とが成す角度θｂとは、角度の向き（正または負）が同じであり角度の絶対値の大きさも同じである。
【００５４】
図１１に示すように、第７の給気孔２４ａは中心軸１８の方向に対して一方側の角度（正の角度）を有する方向に延びており、第８の給気孔２４ｂは中心軸１８の方向に対して他方側の角度（負の角度）を有する方向に延びていても構わない。
【００５５】
図１２に示すように、第７の給気孔２４ａは中心軸１８方向に対して一方側の角度（正の角度）に延びる方向に形成された第９の給気孔２４ｃと中心軸１８方向に対して他方側の角度（負の角度）に延びる方向に形成された第１０の給気孔２４ｄとを有していてもよい。また第８の給気孔２４ｂは中心軸１８方向に対して一方側の角度（正の角度）に延びる方向に形成された第９の給気孔２４ｃと中心軸１８方向に対して他方側の角度（負の角度）に延びる方向に形成された第１０の給気孔２４ｄとを有していてもよい。図１２において、第９の給気孔２４ｃと第１０の給気孔２４ｄとは、各々の中間位置付近で交差するように形成されている。
【００５６】
図１３および図１４に示すように、第９の給気孔２４ｃと第１０の給気孔２４ｄとは、各々の端部において接続するように形成されていてもよい。図１４に示すように、第９の給気孔２４ｃの形状と第１０の給気孔２４ｄの形状は同じであってもよい。図１３に示すように、第１０の給気孔２４ｄの形状は、中心軸に対して第９の給気孔２４ｃの形状と線対称となるように形成されてもよい。また図１５に示すように、第９の給気孔２４ｃと第１０の給気孔２４ｄとは接続されていなくともよい。
【００５７】
図１７に示すように、第７の給気孔２４ａおよび第８の給気孔２４ｂの各々は、中心軸の方向と平行な方向に延びていても構わない。また、第２の給気孔２４は、中心軸の方向と平行な方向に延びる給気孔および中心軸と交差する方向に延びる給気孔を含んでいても構わない。
【００５８】
図１０〜図１５に記載の第７の給気孔２４ａおよび第８の給気孔２４ｂの各々は中心軸と交差する方向に延びている。そのため、図１０〜図１５に記載の構造を有する静圧気体軸受スピンドル装置は、図１７に記載の構造を有する静圧気体軸受スピンドル装置よりもジャーナル軸受面積における給気孔が占める面積の割合が大きい。結果として、図１０〜図１５に記載の構造を有する静圧気体軸受スピンドル装置において軸受隙間１２へ供給される軸受気体は、図１７に記載の構造を有する静圧気体軸受スピンドル装置において軸受隙間１２へ供給される軸受気体よりも均一になる。
【００５９】
次に、本実施の形態の静圧気体軸受スピンドル装置の作用効果について比較例と対比して説明する。
【００６０】
図１６（ａ）および図１６（ｂ）を参照して、比較例の静圧気体軸受スピンドル装置３０の構成について説明する。比較例の静圧気体軸受スピンドル装置３０では、第１のスラスト軸受スリーブ部５ａに形成されている第３の給気孔２１ａは、第１のスラスト軸受スリーブ部５ａの外周面から中心軸に向かう方向に延びて形成されており、第２のスラスト軸受スリーブ部５ｂに形成されている第４の給気孔２１ｂは、第２のスラスト軸受スリーブ部５ｂの外周面から中心軸に向かう方向に延びて形成されている。また、図１７に示すように、比較例の静圧気体軸受スピンドル装置３０では、第１のジャーナル軸受スリーブ部４ａに形成された第７の給気孔２４ａおよび第２のジャーナル軸受スリーブ部４ｂに形成された第８の給気孔２４ｂの各々は、中心軸１８と平行な方向に延びるように形成されている。
【００６１】
比較例に係る静圧気体軸受スピンドル装置３０の場合、スラスト軸受スリーブ部５の軸受面が、第１の給気孔２１に供給される気体の圧力によって、第１の給気孔２１の形状に沿って変形する。同様に、ジャーナル軸受スリーブ部４の軸受面が、第２の給気孔２４に供給される気体の圧力によって、第２の給気孔２４の形状に沿って変形する。図１８を参照して、たとえばジャーナル軸受スリーブ部４の軸受面４ｄは、第２の給気孔２４の形状に沿って変形し、ジャーナル軸受スリーブ部４の軸受面４ｄには凹部４ｃが形成される。回転部材１には中心軸１８に沿って形成されたミクロな形状誤差１ｃが存在する。回転部材１が回転方向Ｒに移動すると、回転部材１の形状誤差１ｃが当該凹部４ｃを乗り越えるときに回転部材１が回転方向Ｒと垂直な方向（半径方向）に移動する。より詳細には、まず回転部材１の形状誤差１ｃが軸受面の凹部４ｃの頂上に位置する。その後、回転部材１が回転方向Ｒに沿って移動すると、形状誤差１ｃが凹部４ｃの頂上から２つの凹部４ｃに挟まれた平坦部４ｅへ落ち込む。つまり、回転部材１は回転方向Ｒと垂直な方向（半径方向）に移動する。その後、形状誤差１ｃが平坦部４ｅから凹部４ｃへ登る。つまり、回転部材１は回転方向Ｒと垂直な方向（半径方向）に移動する。以上のように、回転部材１が回転方向Ｒに移動するにつれて、回転部材１は回転方向Ｒに移動しながら回転部材１の半径方向に沿って振動する（図１８における振動ｖを参照）。
【００６２】
本実施の形態に係る静圧気体軸受スピンドル装置３０の場合も同様に、ジャーナル軸受スリーブ部４の軸受面４ｄは、第２の給気孔２４の形状に沿って変形する。図１９を参照して、本実施の形態に係るジャーナル軸受スリーブ部４に形成された第２の給気孔２４は、回転部材１の中心軸１８と交差する方向に延びている。それゆえ、第２の給気孔２４の形状に沿って形成された凹部４ｃは、中心軸１８と交差する方向に延びている。つまり、当該凹部４ｃは、中心軸１８と垂直な回転方向Ｒの成分を有するように、中心軸１８に対して斜めに形成されている。
【００６３】
当該凹部４ｃは中心軸に対して斜めに形成されているため、回転部材１の形状誤差１ｃは、２つの凹部４ｃの間に存在する平坦部４ｅの間に落ち込まず、凹部４ｃと交差するように凹部４ｃの上に位置する。それゆえ、回転部材１が回転方向Ｒに移動する場合において、回転部材１の半径方向の振動の変位が比較例の場合よりも小さくなる。また、比較例に係る凹部４ｃは回転方向Ｒと垂直方向に延びるように形成されているのに対して、実施の形態に係る凹部４ｃは回転方向Ｒの成分を有するように形成されている。それゆえ、回転部材１の形状誤差１ｃが中心軸１８方向に形成されていない場合においても、実施例に係る回転部材１は、比較例に係る回転部材１よりも凹部４ｃを乗り越えやすい。結果として、本実施の形態に係る静圧気体軸受スピンドル装置３０は、回転部材１の振動を抑制することができる。
【００６４】
同様に、回転部材１が回転するにしたがって、回転部材１の一部であるスラスト板６は回転部材１の中心軸１８方向に沿って振動する。本実施の形態の静圧気体軸受スピンドル装置３０によれば、スラスト軸受スリーブ部５に形成されている第１の給気孔２１は、回転部材１の半径方向と交差する方向に延びている。つまり、実施の形態に係る凹部４ｃは回転方向Ｒの成分を有するように形成されている。それゆえ、実施例に係るスラスト板６は、比較例に係るスラスト板６よりも凹部４ｃを乗り越えやすい。結果として、本実施の形態に係る静圧気体軸受スピンドル装置３０は、スラスト板６の振動を抑制することができる。
【００６５】
今回開示された各実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることを意図される。
【符号の説明】
【００６６】
１  回転部材、１ｃ  形状誤差、２  第２のハウジング、３  第１のハウジング、４  ジャーナル軸受スリーブ部、４ａ  第１のジャーナル軸受スリーブ部、４ｂ  第２のジャーナル軸受スリーブ部、４ｃ  凹部、４ｄ  軸受面、４ｅ  平坦部、５  スラスト軸受スリーブ部、５ａ  第１のスラスト軸受スリーブ部、５ｂ  第２のスラスト軸受スリーブ部、６  スラスト板、７  スペーサ―、８  モータカバー、９  テーブル、１０  モータ、１１  エンコーダ、１２，１３  軸受隙間、１４  ワーク搭載面、１６  給気口、１７  排気口、１８  中心軸、１９  環状溝、２０  給気管路、２１  第１の給気孔、２１ａ  第３の給気孔、２１ｂ  第４の給気孔、２１ｃ  第５の給気孔、２１ｄ  第６の給気孔、２４  第２の給気孔、２４ａ  第７の給気孔、２４ｂ  第８の給気孔、２４ｃ  第９の給気孔、２４ｄ  第１０の給気孔、２５  ノズル、Ｒ  回転方向、３０  静圧気体軸受スピンドル装置。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
2014047827.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
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