(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータの回転駆動力を、当該モータの回転部材から静圧気体軸受に支持された被回転部材に伝達する静圧気体軸受の駆動装置であって、前記回転部材に偏心して設けた伝達部と前記被回転部材に偏心して設けた被伝達部との何れか一方の回転部材の軸心を中心とした円周方向の両側には他方が位置し、前記伝達部と被伝達部との何れか一方に弾性支持された介在部材に設けた凸球面部が他方に回転方向先方側で点接触し、回転方向手前側では伝達部と被伝達部との何れか一方に設けた凸球面が他方に点接触することを特徴とする静圧気体軸受の駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種の精密装置等に利用される静圧気体軸受に支持された被回転部材にモータの回転駆動力を伝達する駆動装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
このような精密装置等に静圧気体軸受を利用した場合に、当該静圧気体軸受に支持された被回転部材にモータの回転駆動力を伝達する駆動装置としては、例えば図４に示すようなものがある。この装置では、従来既存の多孔質部材を用いたラジアル軸受部材Ａで被回転部材Ｂを非接触に支持する静圧気体軸受装置Ｃが構成されていると共に、当該被回転部材Ｂのモータ側端面には被伝達部材Ｄが取付けられ、それに軸心を一致させて円筒状の連結部Ｅが突設されている。一方、モータＭの回転部材Ｆの端面にも同様の伝達部材Ｇが取付けられ、それに軸心を一致させて円筒状の連結部Ｈが突出されている。そして、前記被伝達部材Ｄの連結部Ｅと、伝達部材Ｇの連結部Ｈとの間に、既存の板バネ式カップリングＮを介装して両者を連結する。このカップリングＮは、前記各連結部Ｅ，Ｈに被嵌されてそれに固定される二つのフランジ部材Ｊ，Ｋ間に複数枚の板バネＬを介在させ、それら板バネＬの弾性力で、一方のフランジ部材Ｊに伝達された回転駆動力を他方のフランジ部材Ｋに伝達する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の静圧気体軸受の駆動装置では、回転部材と被回転部材との連結部が線接触或いは面接触し、しかも半径方向への振動を吸収する要素がなく、また軸方向の振動の吸収も十分ではないために、モータの回転駆動力と共にモータの回転部材の回転に伴う微小振動も被回転部材に伝達されてしまい、本来、被回転部材の安定回転のために設けられた静圧気体軸受の回転精度そのものにも支障が生じてしまう虞れがあった。
【０００４】
本発明は、これらの諸問題に鑑みて開発されたものであり、被回転部材に振動が伝わりにくい静圧気体軸受の駆動装置を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の静圧気体軸受の駆動装置は、モータの回転駆動力を、当該モータの回転部材から静圧気体軸受に支持された被回転部材に伝達する静圧気体軸受の駆動装置であって、前記回転部材に偏心して設けた伝達部と前記被回転部材に偏心して設けた被伝達部との何れか一方の回転部材の軸心を中心とした円周方向の両側には他方が位置し、前記伝達部と被伝達部との何れか一方に弾性支持された介在部材に設けた凸球面部が他方に回転方向先方側で点接触し、回転方向手前側では伝達部と被伝達部との何れか一方に設けた凸球面が他方に点接触することを特徴とするものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明の静圧気体軸受の駆動装置では、例えば従来と同様に多孔質部材からなる軸受部材を用いるなどして、軸部材等の被回転部材を非接触状態で支持する静圧気体軸受を構成する。そして、この被回転部材のモータ側端部には、例えば当該被回転部材の回転軸心に対して偏心した位置に被伝達部材を取付けて被伝達部を構成する。一方、モータの回転部材にも、例えば当該回転部材の回転軸心に対して偏心した位置に伝達部材を取付けて伝達部を構成する。そして、例えばこのうちモータの回転部材に設けられた伝達部材に、凸球面部を有する介在部材を弾性支持し、この介在部材の凸球面部を、前記被回転部材に設けられた被伝達部に回転方向先方側で点接触させる。この介在部材には例えばボール等が使用され、これを回転可能に保持しながら、前記被伝達部材にバネで押圧するようにして弾性支持するなどが挙げられる。また、この介在部材は、被伝達部材に弾性支持され、その凸球面部が伝達部材に、回転方向先方側で点接触するようにしてもよい。回転方向手前側では伝達部と被伝達部との何れか一方に設けた凸球面が他方に点接触する。このように構成された駆動装置で、モータを回転させるとその回転駆動力は、前記回転部材に偏心して設けられた伝達部から凸球面による点接触位置を通じて前記被回転部材の被伝達部を回転させ、当該モータの回転駆動力は被回転部材に伝達される。このとき、回転部材と被回転部材とは弾性支持された介在部材の凸球面部によって点接触しており、また回転方向手前側でも点接触しているから伝達部の被伝達部への微小移動によってモータの回転に伴う微振動は被回転部材側への伝達過程において吸収或いは減衰されるため、前記被回転部材を非接触に支持する静圧気体軸受そのものの回転精度が低下することはない。
【０００７】
【実施例】
以下に、本発明の静圧気体軸受装置の第１実施例を図１，図２を用いて説明する。この実施例では、前述のような多孔質部材を円筒状に形成して二つの軸受部材１を構成することで、例えばそれらの各外周面から圧縮気体が供給されると、その内周面と軸方向外側の各端面とから当該圧縮気体が噴出されるように当該内周面と各端面とに気体噴出部２ａ，２ｂを設ける。また、軸受部材１の外周面のうちの軸方向中央部の円周溝を除く箇所と、後述のように軸線方向に併設される二つの軸受部材１のうち、互いに内側となる端面とには目つぶし加工が施されている。そして、これらの各軸受部材１を、ハウジング３の内孔３ａの両開口端部から当該内孔３ａ内に夫々嵌挿し、各軸受部材１の前記内側端部を、当該ハウジング３の内孔３ａより小径に当該ハウジング３の軸方向中間部に一体に形成されたストッパ部３ｂに当接させる。一方、例えば、被回転部材４を構成する中空軸部材の一方の端部に、当該被回転部材４の軸方向中間部より大径にフランジ部５ａを一体に形成し、当該中空軸部材の他方の端部から、前記軸受部材１の内周面内に中空軸部材を差込み、然る後、当該ハウジング３の内孔３ａから突出した中空軸部材の他方の端部に、当該被回転部材４の軸方向中間部の外形より大径の被回転部材４を構成するフランジ部５ｂを取付け、これにより、各軸受部材１の外側端面と当該端面に対向する被回転部材４のフランジ部５ａ，５ｂの端面との間に夫々所定寸法のスラスト軸受隙間７が形成される。そして、このようにして構成された静圧気体軸受装置１０では、ハウジング３に形成された給気口９から前記各軸受部材１の外周面の円周溝に圧縮気体が供給されて、前記各軸受部材１の内周面及び外側端面に設けられた気体噴出部２ａ，２ｂから圧縮気体が噴出し、そのうちの内周面気体噴出部２ａから噴出された気体圧力によって当該軸受部材１の内周面と被回転部材４の外周面との間に所定寸法のラジアル軸受隙間８が形成され、当該被回転部材４をラジアル方向に支持すると共に、各軸受部材１の外側端面の気体噴出部２ｂから噴出された圧縮気体の圧力が両フランジ部５ａ，５ｂ，即ち被回転部材４をスラスト方向に支持する。従って、回転される被回転部材４のラジアル荷重及びモーメントは前記ラジアル軸受隙間８内の気体圧力で受けられ、被回転部材４のスラスト荷重は前記スラスト軸受隙間７内の気体圧力で受けられる。
【０００８】
一方、前記被回転部材４の一方の端部に設けられたフランジ部５ａの外側端面のうち、被回転部材４の回転軸心から偏心した箇所には被伝達部１１を構成する長方形平板状の連結部材が取付けられ、この被伝達部１１は連結部材から後述のモータＭ側に突出する板状の突出部１２を有してＴ字状である。
また、前記静圧気体軸受装置１０のハウジング３には、接続用フランジ部１３ａを有する円筒状の固定部材１３を介してモータＭの外側シェル１４が連結固定され、モータＭの回転部材１５の回転軸心と前記被回転部材４の回転軸心とは同心である。そして、このモータＭの回転部材１５は、その回転方向が図２に示す矢印方向に設定されている。
【０００９】
そして、この回転部材１５の静圧気体軸受装置１０側，即ち前記被回転部材４側の端面のうち、回転部材１５の回転軸心から前記突出部１２と同等の半径位置に相当する箇所には、当該回転部材１５と被回転部材４とを連結するための伝達部１６が取付けられている。この伝達部１６は、図１，図２に明示するように、回転部材１５に前記突出部１２と同等の半径位置で取付けられた取付部材１９を有している。この取付部材１９は突出部１２に円周方向に対向する球収納凹部１７と可動球体収納凹部１８とを備えたコ字状であり、このうち前記球収納凹部１７は前記回転部材１５の回転方向手前側の軸方向突部１９ａに設けられ、可動球体収納凹部１８は回転部材１５の回転方向先方側の軸方向突部１９ｂに設けられている。従って、被伝達部１１の回転部材１５の軸心を中心とした円周方向両側には伝達部１６が位置している。更に球収納凹部１７には球２０が収納され、可動球体収納凹部１８にはスプリング２２と介在部材２１としての可動球体とが収納され、球２０は前記突部１９ａに対して転がり運動可能で伝達部１６の一部を構成している。これにより、図２に示すように、回転部材１５の回転軸心及び被回転部材４の回転軸心を中心とした円周上で、前記被伝達部１１の突出部１２の回転方向手前側の平面状の端面には球２０の凸球面が転がり接触可能に点接触し、突出部１２の回転方向先方側の平面状の端面には可動球体２１の凸球面部が転がり接触可能に点接触され、しかも可動球体２１は回転部材１５側の伝達部１６に弾性支持されているから、突出部１２とは球２０，球体２１に対して半径方向両側及び軸方向両側に移動可能となっている。
【００１０】
この状態でモータＭの回転部材１５が同図の矢印方向に回転すると、回転部材１５の回転軸心から偏心した球２０の凸球面が前記突出部１２の一方の端面を押し回し、モータＭの回転駆動力は被回転部材４に伝達される。このとき、球２０，球体２１は突出部１２に点接触しており、しかも可動球体２１がスプリング２２で突出部１２に押付けられるようにして弾性支持されているために、回転部材１５の微振動が突出部１２に伝達されようとすると伝達部１６の被伝達部に対する微小の移動により当該微振動は吸収或いは減衰されるから、回転部材１５の微振動は実質的に被回転部材４に殆ど伝達されない。従って、この被回転部材４の回転運動を支持している静圧気体軸受装置１０の精度が低下することはなく、これにより被回転部材４の安定回転が確保される。
【００１１】
次に、本発明の静圧気体軸受の駆動装置の第２実施例を図３を用いて説明する。この実施例は、前記図１，図２に示す第１実施例の伝達部１６を変更したものであり、その他の構成については当該第１実施例とほぼ同様であるために、それらには同等の符号を附してその詳細な説明を省略する。
この実施例では、前記第１実施例と同様に、回転部材１５の被回転部材４側端面のうち、前記突出部１２と同等の半径位置に相当する箇所に、伝達部１６の取付け部材１９が取付けられているが、この取付け部材１９は図３に示すように被回転部材４側に突出した二つの突部１９ａ，１９ｂを有するコ字状に形成されている。そして、この取付け部材１９の二つの突部１９ａ，１９ｂの夫々のうち、前記回転部材１５の回転軸心から前記突出部１２と同等の半径位置に相当し且つその円周方向に対向する位置には、夫々ネジ穴２３，２４が形成されている。そして、球２０を固定保持した球保持部材２５の外周面に雄ねじを形成し、前記回転部材１５の回転方向手前側に相当する取付け部材１９の突部１９ａに形成されたネジ穴２３に当該球保持部材２５を螺合して固定している。また、前記可動球体収納凹部１８内に収納された前記スプリング２２によって前記可動球体２１を可動保持した可動球体保持部材２６の外周面に雄ねじを形成し、前記回転部材１５の回転方向先方側に相当する伝達部１６の突部１９ｂに形成されたネジ穴２４に当該可動球体保持部材２６を螺合して固定している。従って、可動球体保持部材２６，球保持部材２５及び球２０は伝達部１６の一部を構成している。これにより、前記第１実施例と同様に、回転部材１５の回転軸心及びこれと同心の被回転部材４の回転軸心を中心とした円周上で、前記被回転部材４の回転方向手前側に相当する突出部１２の一方の端面には球２０の凸球面がすべり接触可能に点接触し、回転方向先方側に相当する突出部１２の他方の端面には可動球体２１の凸球面部が転がり接触可能に点接触され、しかも可動球体２１は伝達部１６に弾性支持されているから、突出部１２は球２０及び球体２１に対して軸方向両側及び半径方向両側に移動可能となっている。
【００１２】
この状態から回転部材を回転させたときの本実施例の作用は、前記第１実施例のそれとほぼ同様であるから、その詳細な説明を省略する。また、本実施例では、前記球２０が球保持部材２５に、可動球体２１が可動球体保持部材２６に夫々独立して保持されているため、球２０と突出部１２との点接触位置及び可動球体２１と突出部１２との点接触位置の調整や、可動球体２１と突出部１２との点接触圧力，即ちスプリング２２によって両者間に発生する弾性力を調整したりする作業がし易くなる。
【００１３】
なお、前記実施例では球体の凸球面を用いて回転駆動力の伝達部位を点接触させたが、この回転駆動力の伝達部位を点接触させる構造には、例えば半球体の凸球面を用いることなども可能である。また、前記凸球面を有する介在部材は半球体でもよい。
また、半径方向手前側の凸球面及び介在部材の凸球面部は被伝達部の突出部１２に転がり接触してもよいし滑り接触してもよい。
【００１４】
また、前記突出部１２を伝達部の構成要素とし、取付部材１９を被伝達部の構成要素としてもよい。
また、前記伝達部１６と被伝達部１１とを含む回転駆動力の伝達構造は一か所だけではなく、円周方向の複数か所に設けてもよい。
また、回転方向手前側では被伝達部１１に設けた凸球面が伝達部１６に点接触してもよい。
【００１５】
また、前記軸受部材は、前述のような多孔質絞り軸受だけでなく、オリフィス絞り軸受や自成絞り軸受，表面絞り軸受等を使用することも可能である。
【００１６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の静圧気体軸受の駆動装置によれば、伝達部の被伝達部に対する微小移動によってモータの微小振動が吸収或いは減衰されてしまうから、被回転部材には殆どモータの微小振動は伝達されず、静圧気体軸受の精度そのものが低下することもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の静圧気体軸受の駆動装置の第１実施例を示す一部断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａの一部断面図である。
【図３】本発明の静圧気体軸受の駆動装置の他の実施例を示す一部断面図である。
【図４】従来の静圧気体軸受の駆動装置を示す一部断面図である。
【符号の説明】
１は軸受部材
２ａ，２ｂは気体噴出部
３はハウジング
４は被回転部材
１０は静圧気体軸受装置
１１は被伝達部
１２は突出部
１５は回転部材
１６は伝達部
１９は取付け部材
２０は球
２１は介在部材
２２はスプリング
２５は球保持部材
２６は可動球体保持部材
【図１】
0003572729.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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