JP2000018248A - 軸受装置および軸受装置用シール機構 - Google Patents
軸受装置および軸受装置用シール機構Info
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- F16C33/72—Sealings
- F16C33/74—Sealings of sliding-contact bearings
- F16C33/741—Sealings of sliding-contact bearings by means of a fluid
- F16C33/748—Sealings of sliding-contact bearings by means of a fluid flowing to or from the sealing gap, e.g. vacuum seals with differential exhaust
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C32/00—Bearings not otherwise provided for
- F16C32/06—Bearings not otherwise provided for with moving member supported by a fluid cushion formed, at least to a large extent, otherwise than by movement of the shaft, e.g. hydrostatic air-cushion bearings
- F16C32/0603—Bearings not otherwise provided for with moving member supported by a fluid cushion formed, at least to a large extent, otherwise than by movement of the shaft, e.g. hydrostatic air-cushion bearings supported by a gas cushion, e.g. an air cushion
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- F16C32/06—Bearings not otherwise provided for with moving member supported by a fluid cushion formed, at least to a large extent, otherwise than by movement of the shaft, e.g. hydrostatic air-cushion bearings
- F16C32/0681—Construction or mounting aspects of hydrostatic bearings, for exclusively rotary movement, related to the direction of load
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- F16C2300/00—Application independent of particular apparatuses
- F16C2300/40—Application independent of particular apparatuses related to environment, i.e. operating conditions
- F16C2300/62—Application independent of particular apparatuses related to environment, i.e. operating conditions low pressure, e.g. elements operating under vacuum conditions
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
- Sealing Using Fluids, Sealing Without Contact, And Removal Of Oil (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 軸受装置のシール機構には磁性流体シールや
オーリング（Ｏリング）によるものがあるが、軸受装置
が高速回転すると磁性流体が飛散したり、磁性流体やＯ
リングの劣化、発熱してしまう。 【解決手段】 軸受装置Ａは真空チャンバ50に取り付け
られている。そして、外筒10の中空部が真空チャンバ50
に連通している。外筒10の内周と回転軸20の外周との間
には、回転軸20のラジアル荷重を支持する軸受部が、環
状溝21や給気ポート11等で形成されている。そして、回
転軸20の外周と外筒10の内周との隙間の、軸受部よりも
回転軸20出力端側の部分にある気体を強制排気する強制
排気手段が環状溝25や強制排気ポート15で形成されてい
る。
オーリング（Ｏリング）によるものがあるが、軸受装置
が高速回転すると磁性流体が飛散したり、磁性流体やＯ
リングの劣化、発熱してしまう。 【解決手段】 軸受装置Ａは真空チャンバ50に取り付け
られている。そして、外筒10の中空部が真空チャンバ50
に連通している。外筒10の内周と回転軸20の外周との間
には、回転軸20のラジアル荷重を支持する軸受部が、環
状溝21や給気ポート11等で形成されている。そして、回
転軸20の外周と外筒10の内周との隙間の、軸受部よりも
回転軸20出力端側の部分にある気体を強制排気する強制
排気手段が環状溝25や強制排気ポート15で形成されてい
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この出願に係る発明は、軸受
装置とそのシール機構に関し、特に、真空チャンバやク
リーンルームなどの室において物を回転させるときに使
用される軸受装置とそのシール機構に関する。
装置とそのシール機構に関し、特に、真空チャンバやク
リーンルームなどの室において物を回転させるときに使
用される軸受装置とそのシール機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】室の内部で物を回転させようとするとき
に軸受装置が使われる場合がある。例えば真空チャンバ
内で磁気ディスク検査をするような場合である。磁気デ
ィスクは、コンピュータの周辺装置である磁気ディスク
ドライバの主要部品であるが、上記の検査においては、
軸受装置で支持される回転軸の出力端側にハブを介して
この磁気ディスクを取付け、これを回転させながら読み
取り状態の検査や傷の検査等を行う。このとき、真空チ
ャンバ内の真空度を維持するために、回転軸の外周とこ
の回転軸を収容する外筒の内周との隙間をシールする必
要がある。このシールとしては、例えば磁性流体シール
やオーリング（Ｏリング）などが用いられてきた。
に軸受装置が使われる場合がある。例えば真空チャンバ
内で磁気ディスク検査をするような場合である。磁気デ
ィスクは、コンピュータの周辺装置である磁気ディスク
ドライバの主要部品であるが、上記の検査においては、
軸受装置で支持される回転軸の出力端側にハブを介して
この磁気ディスクを取付け、これを回転させながら読み
取り状態の検査や傷の検査等を行う。このとき、真空チ
ャンバ内の真空度を維持するために、回転軸の外周とこ
の回転軸を収容する外筒の内周との隙間をシールする必
要がある。このシールとしては、例えば磁性流体シール
やオーリング（Ｏリング）などが用いられてきた。
【０００３】また、例えば、磁気ディスクをクリーンル
ーム内で検査する場合もある。この場合も軸受装置で支
持される回転軸の出力端側にハブを介して磁気ディスク
を取付け、これを回転させながら種々の検査を行う。ク
リーンルーム内の清浄度を維持するため、このときの軸
受装置およびシールとしては発塵の少ないものが選択さ
れる。
ーム内で検査する場合もある。この場合も軸受装置で支
持される回転軸の出力端側にハブを介して磁気ディスク
を取付け、これを回転させながら種々の検査を行う。ク
リーンルーム内の清浄度を維持するため、このときの軸
受装置およびシールとしては発塵の少ないものが選択さ
れる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】近年、磁気ディスクは
より高い回転数での使用に耐えるものが要求されてお
り、これに伴い真空チャンバやクリーンルームでの検査
時にも、より高い回転数での検査が要求されている。し
かし、回転軸を高速回転させることにより、次のような
問題が生ずる。
より高い回転数での使用に耐えるものが要求されてお
り、これに伴い真空チャンバやクリーンルームでの検査
時にも、より高い回転数での検査が要求されている。し
かし、回転軸を高速回転させることにより、次のような
問題が生ずる。
【０００５】すなわち、例えば磁性流体シールの磁性流
体は回転軸の高速回転化に伴い、より大きな遠心力を受
けることになる。従って、例えば回転軸の回転数が1000
0rpmの状態では磁力によって磁界ループに保持されてい
た磁性流体が、15000rpmになると飛散してしまうことが
ある。また、高速回転化によって磁性流体内での滑りが
大きくなり、摩擦熱が大きくなって磁性流体が高温化
し、磁性流体の構成成分である油の粘性の低下、その他
の性能劣化、ひいては油の沸騰による蒸発などが生じる
ことも考えられる。このことは、シール性能の低下、真
空チャンバ内の真空環境の劣化、クリーンルーム内の清
浄度の低下の原因となる。また、磁性流体の発熱は回転
軸の温度上昇の原因となって回転軸を熱膨張させ、回転
軸の位置精度を低下させることにもなる。
体は回転軸の高速回転化に伴い、より大きな遠心力を受
けることになる。従って、例えば回転軸の回転数が1000
0rpmの状態では磁力によって磁界ループに保持されてい
た磁性流体が、15000rpmになると飛散してしまうことが
ある。また、高速回転化によって磁性流体内での滑りが
大きくなり、摩擦熱が大きくなって磁性流体が高温化
し、磁性流体の構成成分である油の粘性の低下、その他
の性能劣化、ひいては油の沸騰による蒸発などが生じる
ことも考えられる。このことは、シール性能の低下、真
空チャンバ内の真空環境の劣化、クリーンルーム内の清
浄度の低下の原因となる。また、磁性流体の発熱は回転
軸の温度上昇の原因となって回転軸を熱膨張させ、回転
軸の位置精度を低下させることにもなる。
【０００６】また、オーリングを用いたシールも、回転
軸の高速回転化に伴い接触面でより大きな滑りや摩擦が
発生することになり、シール性能の劣化、塵の発生、回
転軸の熱膨張を引き起こすことが考えられる。
軸の高速回転化に伴い接触面でより大きな滑りや摩擦が
発生することになり、シール性能の劣化、塵の発生、回
転軸の熱膨張を引き起こすことが考えられる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、この出願発明に係る軸受装置は、外筒と、該外筒の
内周と該外筒内を回転する回転軸の外周との間に形成さ
れ、該回転軸のラジアル荷重を支持する軸受部と、該回
転軸の外周と該外筒の内周との隙間の、該軸受部よりも
該回転軸出力端側の部分にある気体を強制排気する強制
排気手段とを具備している（請求項１）。該強制排気手
段は、該回転軸の外周 又は／及び 該外筒の内周の、該
軸受部よりも該回転軸出力端側の部分に形成された環状
溝と、該外筒に形成され該環状溝に開口する強制排気ポ
ートと、該強制排気ポートに接続された真空排気装置と
を有するものでもよい（請求項２）。
に、この出願発明に係る軸受装置は、外筒と、該外筒の
内周と該外筒内を回転する回転軸の外周との間に形成さ
れ、該回転軸のラジアル荷重を支持する軸受部と、該回
転軸の外周と該外筒の内周との隙間の、該軸受部よりも
該回転軸出力端側の部分にある気体を強制排気する強制
排気手段とを具備している（請求項１）。該強制排気手
段は、該回転軸の外周 又は／及び 該外筒の内周の、該
軸受部よりも該回転軸出力端側の部分に形成された環状
溝と、該外筒に形成され該環状溝に開口する強制排気ポ
ートと、該強制排気ポートに接続された真空排気装置と
を有するものでもよい（請求項２）。
【０００８】このように構成された軸受装置を、外筒の
中空部が室に連通するように取り付けると、軸受部に存
する気体は室へ流れる前に強制排気手段によって排出さ
れる。よって、軸受部に存する気体が室へ流入すること
がない。すなわち、シール性能を発揮する。しかも、シ
ール性能を発揮する部分を非接触で構成できるので、回
転軸が高速回転しても部材の劣化が起こらないし、回転
軸に摩擦熱を発生させることもない。また、軸受部で塵
が発生しても、室に流入することなく強制排気手段によ
って排出される。
中空部が室に連通するように取り付けると、軸受部に存
する気体は室へ流れる前に強制排気手段によって排出さ
れる。よって、軸受部に存する気体が室へ流入すること
がない。すなわち、シール性能を発揮する。しかも、シ
ール性能を発揮する部分を非接触で構成できるので、回
転軸が高速回転しても部材の劣化が起こらないし、回転
軸に摩擦熱を発生させることもない。また、軸受部で塵
が発生しても、室に流入することなく強制排気手段によ
って排出される。
【０００９】上記軸受装置において、該軸受部をエア軸
受で構成してもよい（請求項３）。軸受部がエア軸受で
構成されていると、回転軸と外筒との隙間が小さいの
で、その隙間で大きな圧力降下が得られ、強制排気手段
の負担を小さくできる。
受で構成してもよい（請求項３）。軸受部がエア軸受で
構成されていると、回転軸と外筒との隙間が小さいの
で、その隙間で大きな圧力降下が得られ、強制排気手段
の負担を小さくできる。
【００１０】上記軸受装置は、該外筒の中空部が室に連
通するように取り付けられていてもよい（請求項４）。
この場合、該室が真空チャンバであり、該強制排気手段
は該真空チャンバの真空度よりも高い真空度によって強
制排気するようにしてもよい（請求項５）し、該室がク
リーンルームであってもよい（請求項６）。
通するように取り付けられていてもよい（請求項４）。
この場合、該室が真空チャンバであり、該強制排気手段
は該真空チャンバの真空度よりも高い真空度によって強
制排気するようにしてもよい（請求項５）し、該室がク
リーンルームであってもよい（請求項６）。
【００１１】また、上記課題を解決するために、この出
願発明に係る軸受装置用シール機構は、外筒と、該外筒
の内周と該外筒内を回転する回転軸の外周との間に形成
され該回転軸のラジアル荷重を支持する軸受部とを備え
た軸受装置の、該回転軸の外周と該外筒の内周との隙間
をシールする軸受装置用シール機構であって、該回転軸
の外周 又は／及び 該外筒の内周の、該軸受部よりも該
回転軸出力端側の部分に形成された環状溝と、該外筒に
形成され該環状溝に開口する強制排気ポートと、該強制
排気ポートを介して該環状溝にある気体を強制排気する
真空排気装置とを具備する（請求項７）。このように構
成すると、軸受部に存する気体は環状溝、強制排気ポー
トを経て真空排気装置によって排出される。よって、軸
受装置を室に取り付けると、軸受部に存する気体が室へ
流入することがない。すなわち、シール性能を発揮す
る。しかも、非接触のシール機構を構成できるので、回
転軸が高速回転しても部材の劣化が起こらないし、回転
軸に摩擦熱を発生させることもない。また、軸受部で塵
が発生しても、それを室に流入させることなく強制的に
排出できる。
願発明に係る軸受装置用シール機構は、外筒と、該外筒
の内周と該外筒内を回転する回転軸の外周との間に形成
され該回転軸のラジアル荷重を支持する軸受部とを備え
た軸受装置の、該回転軸の外周と該外筒の内周との隙間
をシールする軸受装置用シール機構であって、該回転軸
の外周 又は／及び 該外筒の内周の、該軸受部よりも該
回転軸出力端側の部分に形成された環状溝と、該外筒に
形成され該環状溝に開口する強制排気ポートと、該強制
排気ポートを介して該環状溝にある気体を強制排気する
真空排気装置とを具備する（請求項７）。このように構
成すると、軸受部に存する気体は環状溝、強制排気ポー
トを経て真空排気装置によって排出される。よって、軸
受装置を室に取り付けると、軸受部に存する気体が室へ
流入することがない。すなわち、シール性能を発揮す
る。しかも、非接触のシール機構を構成できるので、回
転軸が高速回転しても部材の劣化が起こらないし、回転
軸に摩擦熱を発生させることもない。また、軸受部で塵
が発生しても、それを室に流入させることなく強制的に
排出できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】この出願発明に係る軸受装置およ
び軸受装置用シール機構の一実施形態を、図面を参照し
ながら説明する。まず図１により、シール機構を有する
軸受装置Ａの概略構成を説明する。図１は、真空チャン
バ50内で磁気ディスク43を検査するための装置構成の一
部を示す断面図である。この装置で磁気ディスク43を15
000〜20000rpmで回転させて検査を行うものである。本
実施形態では、真空チャンバ50内の真空度は10-2トル(T
orr)である。磁気ディスク43を回転させる駆動力は、回
転軸20の入力端近くに結合されたモータ30によって発生
する。
び軸受装置用シール機構の一実施形態を、図面を参照し
ながら説明する。まず図１により、シール機構を有する
軸受装置Ａの概略構成を説明する。図１は、真空チャン
バ50内で磁気ディスク43を検査するための装置構成の一
部を示す断面図である。この装置で磁気ディスク43を15
000〜20000rpmで回転させて検査を行うものである。本
実施形態では、真空チャンバ50内の真空度は10-2トル(T
orr)である。磁気ディスク43を回転させる駆動力は、回
転軸20の入力端近くに結合されたモータ30によって発生
する。
【００１３】軸受装置Ａは、外筒10を有している。この
外筒10内には回転軸20が回動可能に設けられている。な
お、図１では理解の容易化のために、外筒10の内周と回
転軸20の外周との隙間を誇張して大きく描いているが、
この隙間は数ミクロンである。このようにこの隙間を極
めて小さくできるのは、後述するように回転軸20をエア
軸受で支持しているからである。図中のＯで示される一
点鎖線は、回転軸20の回転中心である。外筒10は２つの
筒部材10a,10bを組み合わせて構成されている。外側の
筒部材10aの上下端にはそれぞれフランジ部f1,f2が形成
されている。フランジ部f1は、真空チャンバ50の壁部51
にボルトb1により固定され、これにより外筒10の中空部
が真空チャンバ50に連通している。また、モータケーシ
ング60がスペーサ70を介してボルトb2によってフランジ
部f2に固定されている。モータケーシング60の内壁には
ステータ30aが固定されている。そして回転軸20の外周
の、ステータ30aに対応する位置には、ロータ30bが固定
されている。モータ30は、ステータ30aとロータ30bによ
って構成されている。このモータ30によって、回転軸20
が回転し、回転軸20の出力端に回転テーブル41とハブ42
を介して取り付けられた磁気ディスク43が回転する。
外筒10内には回転軸20が回動可能に設けられている。な
お、図１では理解の容易化のために、外筒10の内周と回
転軸20の外周との隙間を誇張して大きく描いているが、
この隙間は数ミクロンである。このようにこの隙間を極
めて小さくできるのは、後述するように回転軸20をエア
軸受で支持しているからである。図中のＯで示される一
点鎖線は、回転軸20の回転中心である。外筒10は２つの
筒部材10a,10bを組み合わせて構成されている。外側の
筒部材10aの上下端にはそれぞれフランジ部f1,f2が形成
されている。フランジ部f1は、真空チャンバ50の壁部51
にボルトb1により固定され、これにより外筒10の中空部
が真空チャンバ50に連通している。また、モータケーシ
ング60がスペーサ70を介してボルトb2によってフランジ
部f2に固定されている。モータケーシング60の内壁には
ステータ30aが固定されている。そして回転軸20の外周
の、ステータ30aに対応する位置には、ロータ30bが固定
されている。モータ30は、ステータ30aとロータ30bによ
って構成されている。このモータ30によって、回転軸20
が回転し、回転軸20の出力端に回転テーブル41とハブ42
を介して取り付けられた磁気ディスク43が回転する。
【００１４】回転軸20の中間部には半径方向に突出した
大径部26が形成されている。大径部26には上下両面か
ら、圧縮空気供給装置（図示せず）からの圧縮空気が孔
12aを介して作用している。これにより回転軸20のスラ
スト荷重が支持されている。つまり、ここでスラスト軸
受部が形成されている。
大径部26が形成されている。大径部26には上下両面か
ら、圧縮空気供給装置（図示せず）からの圧縮空気が孔
12aを介して作用している。これにより回転軸20のスラ
スト荷重が支持されている。つまり、ここでスラスト軸
受部が形成されている。
【００１５】なお、回転軸20の下端近傍に取り付けられ
たディスクd は、回転軸20の回転数を検出するためのエ
ンコーダを構成するコード板である。
たディスクd は、回転軸20の回転数を検出するためのエ
ンコーダを構成するコード板である。
【００１６】外筒10には給気ポート11,12、自然排気ポ
ート13,14、強制排気ポート15が、また、回転軸20の外
周にはこれらのポート11〜15に対応して複数の環状溝21
〜25が形成されている。
ート13,14、強制排気ポート15が、また、回転軸20の外
周にはこれらのポート11〜15に対応して複数の環状溝21
〜25が形成されている。
【００１７】外筒10には２つの給気ポート11,12が形成
されているが、これらの給気ポート11,12には、外部に
設けられた圧縮空気供給装置（図示せず）から約５気圧
の圧縮空気が供給されている。給気ポート11,12は筒部
材10aに形成された孔11a,12aから、筒部材10aの内周に
形成された環状溝11b,12bを介して、筒部材10bに放射状
に複数形成された孔11c,12cに分岐している。なお、図
１の断面においては孔11c,12cはそれぞれ一つづつしか
表れていない。孔11c,12cは回転軸20の外周に形成され
た環状溝21,22に開口している。
されているが、これらの給気ポート11,12には、外部に
設けられた圧縮空気供給装置（図示せず）から約５気圧
の圧縮空気が供給されている。給気ポート11,12は筒部
材10aに形成された孔11a,12aから、筒部材10aの内周に
形成された環状溝11b,12bを介して、筒部材10bに放射状
に複数形成された孔11c,12cに分岐している。なお、図
１の断面においては孔11c,12cはそれぞれ一つづつしか
表れていない。孔11c,12cは回転軸20の外周に形成され
た環状溝21,22に開口している。
【００１８】また、外筒10には２つの自然排気ポート1
3,14が形成されている。自然排気ポート13,14は筒部材1
0aに形成された孔13a,14aから、筒部材10aの内周に形成
された環状溝13b,14bを介して、筒部材10bに放射状に複
数形成された孔13c,14cに分岐している。なお、図１の
断面においては、孔13cは一つだけ、孔14cは二つだけし
か表れていない。孔13c,14cは回転軸20の外周に形成さ
れた環状溝23,24に開口しており、環状溝23,24の空気を
大気圧に開放している。
3,14が形成されている。自然排気ポート13,14は筒部材1
0aに形成された孔13a,14aから、筒部材10aの内周に形成
された環状溝13b,14bを介して、筒部材10bに放射状に複
数形成された孔13c,14cに分岐している。なお、図１の
断面においては、孔13cは一つだけ、孔14cは二つだけし
か表れていない。孔13c,14cは回転軸20の外周に形成さ
れた環状溝23,24に開口しており、環状溝23,24の空気を
大気圧に開放している。
【００１９】さらに、外筒10には強制排気ポート15が形
成されている。強制排気ポート15は、外部に設けられた
真空排気装置ｖに接続されている。この真空排気装置ｖ
は真空ポンプなどにより構成されたものであるが、真空
チャンバ50の真空度（10-2トル(Torr)）よりもさらに高
い真空度である10-3トル(Torr)の真空度を発生させるも
のである。強制排気ポート15は筒部材10aに形成された
孔15aから、筒部材１０ａ内周に形成された環状溝１５
ｂを介して、筒部材10bに放射状に複数形成された孔15c
に分岐している。なお、図１の断面においては孔15cは
一つしか表れていない。孔15cは回転軸20の外周に形成
された環状溝25に開口している。
成されている。強制排気ポート15は、外部に設けられた
真空排気装置ｖに接続されている。この真空排気装置ｖ
は真空ポンプなどにより構成されたものであるが、真空
チャンバ50の真空度（10-2トル(Torr)）よりもさらに高
い真空度である10-3トル(Torr)の真空度を発生させるも
のである。強制排気ポート15は筒部材10aに形成された
孔15aから、筒部材１０ａ内周に形成された環状溝１５
ｂを介して、筒部材10bに放射状に複数形成された孔15c
に分岐している。なお、図１の断面においては孔15cは
一つしか表れていない。孔15cは回転軸20の外周に形成
された環状溝25に開口している。
【００２０】次に、軸受装置Ａの作用を説明する。前述
したように、給気ポート11,12には圧縮空気供給装置か
ら約５気圧の圧縮空気が供給されている。給気ポート1
1,12に供給されたこの圧縮空気は、環状溝21,22を介し
て回転軸20に円周方向均一に作用し、15000〜20000rpm
で回転する回転軸20のラジアル荷重を支持する。すなわ
ち、給気ポート11,12、環状溝21,22および圧縮空気供給
装置（図示せず）によって、軸方向２カ所にエア軸受の
軸受部（ラジアル軸受部）が形成されているのである。
そして、環状溝21,22に送り込まれた空気は、回転軸20
の外周と外筒10の内周との隙間を伝って環状溝23,24に
達し、自然排気ポート13,14を介して大気に放出され
る。給気ポート11,12から環状溝21,22に送り込まれた空
気の大部分は、この自然排気ポート13,14から外部に排
出される。
したように、給気ポート11,12には圧縮空気供給装置か
ら約５気圧の圧縮空気が供給されている。給気ポート1
1,12に供給されたこの圧縮空気は、環状溝21,22を介し
て回転軸20に円周方向均一に作用し、15000〜20000rpm
で回転する回転軸20のラジアル荷重を支持する。すなわ
ち、給気ポート11,12、環状溝21,22および圧縮空気供給
装置（図示せず）によって、軸方向２カ所にエア軸受の
軸受部（ラジアル軸受部）が形成されているのである。
そして、環状溝21,22に送り込まれた空気は、回転軸20
の外周と外筒10の内周との隙間を伝って環状溝23,24に
達し、自然排気ポート13,14を介して大気に放出され
る。給気ポート11,12から環状溝21,22に送り込まれた空
気の大部分は、この自然排気ポート13,14から外部に排
出される。
【００２１】一方、前述したように、強制排気ポート15
は真空排気装置ｖに接続されており、この真空排気装置
ｖによって強制排気ポート15の空気は10-3トル(Torr)の
真空度で排気される。真空排気装置ｖによる排気力は環
状溝25を介して回転軸20に円周方向均一に作用する。こ
こでは、強制排気ポート15、環状溝25および真空排気装
置ｖによって強制排気手段が構成されている。後述する
ように、この強制排気ポート15、環状溝25および真空排
気装置ｖによる構成は、シール機構としても機能する。
は真空排気装置ｖに接続されており、この真空排気装置
ｖによって強制排気ポート15の空気は10-3トル(Torr)の
真空度で排気される。真空排気装置ｖによる排気力は環
状溝25を介して回転軸20に円周方向均一に作用する。こ
こでは、強制排気ポート15、環状溝25および真空排気装
置ｖによって強制排気手段が構成されている。後述する
ように、この強制排気ポート15、環状溝25および真空排
気装置ｖによる構成は、シール機構としても機能する。
【００２２】環状溝25の空気はこのようにして強制排気
されるのであるが、その排気流量は微量である。なぜな
ら、給気ポート11,12からの圧縮空気の大部分が自然排
気ポート13,14から排出されるからであり、また、回転
軸20の外周と外筒10の内周との隙間はわずか数ミクロン
の微小な隙間であるため、環状溝23から環状溝25までの
間で生ずる圧力降下が大きいからである。このように排
気流量が微量ですむため、真空排気装置ｖの負担は小さ
い。また、環状溝23側からはほとんど空気が流れ込まな
いため、環状溝25は10-3トル(Torr)に近い高い真空度に
維持される。この真空度は真空チャンバ50の真空度（10
-2トル(Torr)）よりも高いので、回転軸20の外周と外筒
10の内周との隙間の、環状溝25よりも回転軸20の出力端
側の部分にある空気は、必ず真空チャンバ50から環状溝
25へ向かう方向に流れ、その逆方向に流れることはな
い。すなわち、環状溝25、強制排気ポート15および真空
排気装置ｖによって、回転軸20の外周と外筒10の内周と
の隙間をシールするシール機構が構成されている。この
シール機構は、環状溝21,22等で構成される２つの軸受
部のうちの、回転軸20の出力端に近い方のものよりもさ
らに出力端側に形成されている。
されるのであるが、その排気流量は微量である。なぜな
ら、給気ポート11,12からの圧縮空気の大部分が自然排
気ポート13,14から排出されるからであり、また、回転
軸20の外周と外筒10の内周との隙間はわずか数ミクロン
の微小な隙間であるため、環状溝23から環状溝25までの
間で生ずる圧力降下が大きいからである。このように排
気流量が微量ですむため、真空排気装置ｖの負担は小さ
い。また、環状溝23側からはほとんど空気が流れ込まな
いため、環状溝25は10-3トル(Torr)に近い高い真空度に
維持される。この真空度は真空チャンバ50の真空度（10
-2トル(Torr)）よりも高いので、回転軸20の外周と外筒
10の内周との隙間の、環状溝25よりも回転軸20の出力端
側の部分にある空気は、必ず真空チャンバ50から環状溝
25へ向かう方向に流れ、その逆方向に流れることはな
い。すなわち、環状溝25、強制排気ポート15および真空
排気装置ｖによって、回転軸20の外周と外筒10の内周と
の隙間をシールするシール機構が構成されている。この
シール機構は、環状溝21,22等で構成される２つの軸受
部のうちの、回転軸20の出力端に近い方のものよりもさ
らに出力端側に形成されている。
【００２３】このようにして構成されたシール機構は、
非接触式であり、滑りや摩擦を生ずる部分が全くない。
よって、回転軸20が高速で回転しても発熱や劣化が生す
ることがない。よって、特別に冷却装置などを設ける必
要もない。つまり、冷却装置を設けなくてもシール性能
は低下しない。また、回転軸20を熱膨張させることもな
いので回転軸20の位置精度を低下させることもない。
非接触式であり、滑りや摩擦を生ずる部分が全くない。
よって、回転軸20が高速で回転しても発熱や劣化が生す
ることがない。よって、特別に冷却装置などを設ける必
要もない。つまり、冷却装置を設けなくてもシール性能
は低下しない。また、回転軸20を熱膨張させることもな
いので回転軸20の位置精度を低下させることもない。
【００２４】また、このシール機構は非接触式であるた
め、発塵がない。また、給気ポート11,12から圧縮空気
に混じって入りこんだ塵が、環状溝25まで流れ込んだと
しても、強制排気ポート15から外部へ排出される。この
ため、真空チャンバ50側へ塵を流入させることがない。
め、発塵がない。また、給気ポート11,12から圧縮空気
に混じって入りこんだ塵が、環状溝25まで流れ込んだと
しても、強制排気ポート15から外部へ排出される。この
ため、真空チャンバ50側へ塵を流入させることがない。
【００２５】このような、室側に塵を送ることがないと
いう作用により、この軸受装置Ａがクリーンルーム等、
真空チャンバ以外の室に取り付けても有効であることが
わかる。すなわち、図１では軸受装置Ａを真空チャンバ
50に取り付けているが、真空チャンバではなく、それ以
外の室、例えばクリーンルームに取り付けることもで
き、この場合は、回転軸20が高速で回転しても、クリー
ンルームの清浄度を低下させることがない。
いう作用により、この軸受装置Ａがクリーンルーム等、
真空チャンバ以外の室に取り付けても有効であることが
わかる。すなわち、図１では軸受装置Ａを真空チャンバ
50に取り付けているが、真空チャンバではなく、それ以
外の室、例えばクリーンルームに取り付けることもで
き、この場合は、回転軸20が高速で回転しても、クリー
ンルームの清浄度を低下させることがない。
【００２６】なお、図１の実施形態では、軸受部を構成
する環状溝21とシール機構を構成する環状溝25の間に環
状溝23が形成され、この環状溝23等により自然排気がな
されているが、自然排気をなすための環状溝23、自然排
気ポート13は必ずしも必要なものではなく、これらを省
略してもよい。これらを省略した場合であっても、回転
軸20の外周と外筒10の内周との隙間はわずかであり、環
状溝21と環状溝25との間で十分な圧力降下が起こる。よ
って、真空排気装置ｖの排気流量は小さくてすむ。すな
わち、真空排気装置ｖの負担が小さくてすむ。
する環状溝21とシール機構を構成する環状溝25の間に環
状溝23が形成され、この環状溝23等により自然排気がな
されているが、自然排気をなすための環状溝23、自然排
気ポート13は必ずしも必要なものではなく、これらを省
略してもよい。これらを省略した場合であっても、回転
軸20の外周と外筒10の内周との隙間はわずかであり、環
状溝21と環状溝25との間で十分な圧力降下が起こる。よ
って、真空排気装置ｖの排気流量は小さくてすむ。すな
わち、真空排気装置ｖの負担が小さくてすむ。
【００２７】また、図１の実施形態では、軸受部（ラジ
アル軸受部）が軸方向２箇所に形成された例を示した
が、軸受部が１カ所のみに、あるいは、３カ所以上に形
成されていてもよい。その場合でも、最も回転軸の出力
端に近い軸受部よりもさらに出力端側にシール機構が形
成されていればよい。
アル軸受部）が軸方向２箇所に形成された例を示した
が、軸受部が１カ所のみに、あるいは、３カ所以上に形
成されていてもよい。その場合でも、最も回転軸の出力
端に近い軸受部よりもさらに出力端側にシール機構が形
成されていればよい。
【００２８】図２は、本願発明に係る軸受装置および軸
受装置用シール機構のもう一つの実施形態を示す一部縦
断面図である。この図は、強制排気ポート15とこれに対
応する環状溝16の部分のみを示しているが、この図に示
されない他の部分は、図１に示した構成と同様である。
受装置用シール機構のもう一つの実施形態を示す一部縦
断面図である。この図は、強制排気ポート15とこれに対
応する環状溝16の部分のみを示しているが、この図に示
されない他の部分は、図１に示した構成と同様である。
【００２９】図２からわかるように、この実施形態にお
いては、強制排気ポート15に対応する環状溝16を、回転
軸20の外周ではなく外筒10の内周に形成している。この
ように構成しても、環状溝16の作用は図１の環状溝25の
作用と同様であり、従って、本実施形態における軸受装
置および軸受装置用シール機構は、図１の軸受装置およ
び軸受装置用シール機構と同様に作用する。
いては、強制排気ポート15に対応する環状溝16を、回転
軸20の外周ではなく外筒10の内周に形成している。この
ように構成しても、環状溝16の作用は図１の環状溝25の
作用と同様であり、従って、本実施形態における軸受装
置および軸受装置用シール機構は、図１の軸受装置およ
び軸受装置用シール機構と同様に作用する。
【００３０】図３は、本願発明に係る軸受装置および軸
受装置用シール機構のさらにもう一つの実施形態を示す
一部縦断面図である。この図も、強制排気ポート15とこ
れに対応する環状溝25,16の部分のみを示しているが、
この図に示されない他の部分は、図１に示した構成と同
様である。
受装置用シール機構のさらにもう一つの実施形態を示す
一部縦断面図である。この図も、強制排気ポート15とこ
れに対応する環状溝25,16の部分のみを示しているが、
この図に示されない他の部分は、図１に示した構成と同
様である。
【００３１】図３からわかるように、この実施形態にお
いては、強制排気ポート15に対応する環状溝25,16を、
回転軸20の外周と外筒10の内周との両方に形成してい
る。このように構成しても、環状溝25,16の作用は図１
の環状溝25の作用と同様であり、従って、本実施形態に
おける軸受装置および軸受装置用シール機構は、図１の
軸受装置および軸受装置用シール機構と同様に作用す
る。
いては、強制排気ポート15に対応する環状溝25,16を、
回転軸20の外周と外筒10の内周との両方に形成してい
る。このように構成しても、環状溝25,16の作用は図１
の環状溝25の作用と同様であり、従って、本実施形態に
おける軸受装置および軸受装置用シール機構は、図１の
軸受装置および軸受装置用シール機構と同様に作用す
る。
【００３２】以上、図１〜図３に従って、本願発明に係
る軸受装置および軸受装置用シール機構の実施形態を説
明した。上記実施形態では、回転軸20のラジアル荷重を
支持する軸受部として、エア軸受で構成されるものを示
したが、エア軸受以外の構成の軸受を採用することもで
きる。例えば、軸受部を転がり軸受で構成してもよい。
また、上記実施形態では、軸受装置Ａを真空チャンバま
たはクリーンルームに取り付ける形態を示したが、それ
以外の室に取り付けても、軸受装置のシール性や低発塵
性は変わらないので、有効である。
る軸受装置および軸受装置用シール機構の実施形態を説
明した。上記実施形態では、回転軸20のラジアル荷重を
支持する軸受部として、エア軸受で構成されるものを示
したが、エア軸受以外の構成の軸受を採用することもで
きる。例えば、軸受部を転がり軸受で構成してもよい。
また、上記実施形態では、軸受装置Ａを真空チャンバま
たはクリーンルームに取り付ける形態を示したが、それ
以外の室に取り付けても、軸受装置のシール性や低発塵
性は変わらないので、有効である。
【００３３】
【発明の効果】本発明は、以上説明したような形態で実
施され、以下に記載されるような効果を奏する。
施され、以下に記載されるような効果を奏する。
【００３４】（１）回転軸が高速回転しても発熱や部材
の劣化が起こらないので、シール性能が低下しない。
の劣化が起こらないので、シール性能が低下しない。
【００３５】（２）回転軸が高速回転しても回転軸の熱
膨張を招くことがなく、回転軸の位置精度が低下しな
い。
膨張を招くことがなく、回転軸の位置精度が低下しな
い。
【００３６】（３）発塵性を極めて小さくできる。
【００３７】（４）軸受装置の軸受部がエア軸受で構成
されていると、回転軸と外筒との隙間が小さく、その隙
間で大きな圧力降下が得られ、強制排気手段の負担を小
さくできる。
されていると、回転軸と外筒との隙間が小さく、その隙
間で大きな圧力降下が得られ、強制排気手段の負担を小
さくできる。
【図１】真空チャンバ内で磁気ディスクを検査するため
の装置構成の一部を示す断面図であり、本願発明に係る
軸受装置および軸受装置用シール機構の一実施形態を示
す図である。
の装置構成の一部を示す断面図であり、本願発明に係る
軸受装置および軸受装置用シール機構の一実施形態を示
す図である。
【図２】本願発明に係る軸受装置および軸受装置用シー
ル機構のもう一つの実施形態を示す一部縦断面図であ
る。
ル機構のもう一つの実施形態を示す一部縦断面図であ
る。
【図３】本願発明に係る軸受装置および軸受装置用シー
ル機構のさらにもう一つの実施形態を示す一部縦断面図
である。
ル機構のさらにもう一つの実施形態を示す一部縦断面図
である。
Ａ 軸受装置 10 外筒 10a 筒部材 10b 筒部材 f1,f2 フランジ部 11 給気ポート 11a 孔 11b 環状溝 11c 孔 12 給気ポート 12a 孔 12b 環状溝 12c 孔 13 自然排気ポート 13a 孔 13b 環状溝 13c 孔 14 自然排気ポート 14a 孔 14b 環状溝 14c 孔 15 強制排気ポート 15a 孔 15b 環状溝 15c 孔 16 環状溝 20 回転軸 21 環状溝 22 環状溝 23 環状溝 24 環状溝 25 環状溝 26 大径部 30 モータ 30a ステータ 30b ロータ 41 回転テーブル 42 ハブ 43 磁気ディスク 50 真空チャンバ 51 壁部 60 モータケーシング 70 スペーサ b1,b2 ボルト d ディスク ｖ 真空排気装置
Claims (7)
- 【請求項１】 外筒と、該外筒の内周と該外筒内を回転
する回転軸の外周との間に形成され、該回転軸のラジア
ル荷重を支持する軸受部と、 該回転軸の外周と該外筒の内周との隙間の、該軸受部よ
りも該回転軸出力端側の部分にある気体を強制排気する
強制排気手段とを具備する軸受装置。 - 【請求項２】 該強制排気手段が、該回転軸の外周 又
は／及び 該外筒の内周の、該軸受部よりも該回転軸出
力端側の部分に形成された環状溝と、該外筒に形成され
該環状溝に開口する強制排気ポートと、該強制排気ポー
トに接続された真空排気装置とを有する、請求項１記載
の軸受装置。 - 【請求項３】 該軸受部がエア軸受で構成された、請求
項１又は２記載の軸受装置。 - 【請求項４】 該外筒の中空部が室に連通するように取
り付けられた、請求項１〜３のいずれか１項に記載の軸
受装置。 - 【請求項５】 該室が真空チャンバであり、該強制排気
手段は該真空チャンバの真空度よりも高い真空度によっ
て強制排気する、請求項４記載の軸受装置。 - 【請求項６】 該室がクリーンルームである、請求項４
記載の軸受装置。 - 【請求項７】 外筒と、該外筒の内周と該外筒内を回転
する回転軸の外周との間に形成され該回転軸のラジアル
荷重を支持する軸受部とを備えた軸受装置の、該回転軸
の外周と該外筒の内周との隙間をシールする軸受装置用
シール機構であって、 該回転軸の外周 又は／及び 該外筒の内周の、該軸受部
よりも該回転軸出力端側の部分に形成された環状溝と、
該外筒に形成され該環状溝に開口する強制排気ポート
と、該強制排気ポートを介して該環状溝にある気体を強
制排気する真空排気装置とを具備する軸受装置用シール
機構。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10189212A JP2000018248A (ja) | 1998-07-03 | 1998-07-03 | 軸受装置および軸受装置用シール機構 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10189212A JP2000018248A (ja) | 1998-07-03 | 1998-07-03 | 軸受装置および軸受装置用シール機構 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000018248A true JP2000018248A (ja) | 2000-01-18 |
Family
ID=16237433
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10189212A Pending JP2000018248A (ja) | 1998-07-03 | 1998-07-03 | 軸受装置および軸受装置用シール機構 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000018248A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010190351A (ja) * | 2009-02-19 | 2010-09-02 | Ihi Corp | 静圧気体軸受装置 |
| JP2011247837A (ja) * | 2010-05-31 | 2011-12-08 | Ihi Corp | 縦型バランス計測装置 |
| JP2012037014A (ja) * | 2010-08-11 | 2012-02-23 | Ntn Corp | 静圧気体軸受スピンドル |
| JP2012127376A (ja) * | 2010-12-13 | 2012-07-05 | Ulvac Japan Ltd | 真空装置 |
| JP2013002590A (ja) * | 2011-06-20 | 2013-01-07 | Ulvac Japan Ltd | 真空装置 |
| WO2015107845A1 (ja) * | 2014-01-14 | 2015-07-23 | 日本精工株式会社 | 回転機構、工作機械及び半導体製造装置 |
| CN108045624A (zh) * | 2017-12-01 | 2018-05-18 | 武汉佰力博科技有限公司 | 一种旋转式真空密封*** |
| US10788076B2 (en) | 2014-01-14 | 2020-09-29 | Nsk Ltd. | Rotation mechanism, machine tool, and semiconductor manufacturing device |
| CN112692795A (zh) * | 2020-12-28 | 2021-04-23 | 江苏集萃精凯高端装备技术有限公司 | 一种配备高真空度吸盘的精密气浮转台 |
-
1998
- 1998-07-03 JP JP10189212A patent/JP2000018248A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010190351A (ja) * | 2009-02-19 | 2010-09-02 | Ihi Corp | 静圧気体軸受装置 |
| JP2011247837A (ja) * | 2010-05-31 | 2011-12-08 | Ihi Corp | 縦型バランス計測装置 |
| JP2012037014A (ja) * | 2010-08-11 | 2012-02-23 | Ntn Corp | 静圧気体軸受スピンドル |
| JP2012127376A (ja) * | 2010-12-13 | 2012-07-05 | Ulvac Japan Ltd | 真空装置 |
| JP2013002590A (ja) * | 2011-06-20 | 2013-01-07 | Ulvac Japan Ltd | 真空装置 |
| WO2015107845A1 (ja) * | 2014-01-14 | 2015-07-23 | 日本精工株式会社 | 回転機構、工作機械及び半導体製造装置 |
| US10788076B2 (en) | 2014-01-14 | 2020-09-29 | Nsk Ltd. | Rotation mechanism, machine tool, and semiconductor manufacturing device |
| CN108045624A (zh) * | 2017-12-01 | 2018-05-18 | 武汉佰力博科技有限公司 | 一种旋转式真空密封*** |
| CN112692795A (zh) * | 2020-12-28 | 2021-04-23 | 江苏集萃精凯高端装备技术有限公司 | 一种配备高真空度吸盘的精密气浮转台 |
| CN112692795B (zh) * | 2020-12-28 | 2024-05-31 | 江苏集萃精凯高端装备技术有限公司 | 一种配备高真空度吸盘的精密气浮转台 |
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