JP2005022032A - 主軸装置及び両頭研削装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、主軸を軸受部により回転可能に支持して被加工物の加工を行う主軸装置及び両頭研削装置に関し、主軸の危険速度を十分に高めて、高速回転する主軸により被加工物を高精度に加工することを目的とする。
【解決手段】第1のハウジング15a内に配設された軸受本体27aに、第1及び第2のラジアル静圧軸受部30a,32aを配設し、第1のハウジング15aに対して着脱可能に配設された第2のハウジング16a内に第3のラジアル静圧軸受部38aを配設して、第1乃至3のラジアル静圧軸受部30a,32a,38aにより主軸12aを回転可能に支持する。
【選択図】 図2
【解決手段】第1のハウジング15a内に配設された軸受本体27aに、第1及び第2のラジアル静圧軸受部30a,32aを配設し、第1のハウジング15aに対して着脱可能に配設された第2のハウジング16a内に第3のラジアル静圧軸受部38aを配設して、第1乃至3のラジアル静圧軸受部30a,32a,38aにより主軸12aを回転可能に支持する。
【選択図】 図2
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は主軸装置及び両頭研削装置に係り、特に主軸を軸受部により回転可能に支持して被加工物の加工を行う主軸装置及び両頭研削装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に従来の主軸装置では、主軸を回転可能に支持する軸受部として静圧媒体を用いた静圧軸受部が適用されている。静圧軸受部には、静圧媒体として液体又は空気が加圧された状態で供給され、この静圧媒体の圧力により主軸は回転可能に支持される。このような静圧軸受部は、ハウジング内に設けられた軸受本体に配設されており、主軸の延在方向から主軸を回転可能に支持するスラスト静圧軸受部と、主軸の延在方向と直交する面方向から主軸を回転可能に支持するラジアル静圧軸受部とにより構成されている。また、主軸とハウジングとの間には、主軸を回転駆動させるためのビルトインモータが配設されている。砥石が配設される側の主軸の端部とビルトインモータとの間に配設された主軸は、2つのラジアル静圧軸受部により回転可能に支持されている。また、スラスト静圧軸受部は、2つのラジアル静圧軸受部の間に配設されたフランジと対向する軸受本体に配設されている。
【0003】
このような主軸装置は、工作機械や研削装置等に適用されており、被加工物を高精度に加工するため、主軸を安定して高速回転させることが必要とされている。そのため、従来の主軸装置では、主軸の外径を大きくして、主軸の剛性及び危険速度を高め、主軸を高速回転させて被加工物の加工を行なっていた(例えば、特許文献1参照。)。このような主軸装置は、高精度に被加工物の加工ができるため、一対の砥石により被加工物の両面を加工する両頭研削装置に用いられている。なお、ここでの危険速度とは、主軸の回転数が主軸の持つ固有振動数と一致する速度のことであり、この危険速度が高い場合には、主軸を安定して高速回転させることができる。
【0004】
【特許文献1】
特開平5−257037号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、砥石が配設される側の主軸の端部とビルトインモータとの間に設けられた2つラジアル静圧部だけでは、高速回転する主軸を安定して支持することが難しく、主軸の危険速度を十分に高めることができないため、被加工物を精度良く加工することができないという問題があった。
【0006】
そこで本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、主軸の危険速度を十分に高めて、高速回転する主軸により被加工物を高精度に加工することのできる主軸装置及び両頭研削装置を提供することを目的とする。
【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本発明では、次に述べる各手段を講じたことを特徴とするものである。
【0008】
請求項1記載の発明では、第1の軸受本体に配設され、主軸を回転可能に支持するラジアル静圧軸受部を有した主軸装置において、前記第1の軸受本体の外部に前記ラジアル静圧軸受部とは別にラジアル軸受部を設け、該ラジアル軸受部により前記主軸を回転可能に支持する構成としたことを特徴とする主軸装置により、解決できる。
【0009】
上記発明によれば、第1の軸受本体に配設されたラジアル静圧軸受部と、ラジアル静圧軸受部の配設された位置から離れた第1の軸受本体の外部に設けられたラジアル軸受部とにより主軸を回転可能に支持するため、従来の第1の軸受本体に配設されたラジアル静圧軸受部のみで主軸を回転可能に支持する場合と比較して、高速回転する主軸を安定して支持することができる。
【0010】
請求項2記載の発明では、前記ラジアル静圧軸受部は、2つ設けられており、前記主軸は、前記2つのラジアル静圧軸受部と1つの前記ラジアル軸受部とにより回転可能に支持されることを特徴とする請求項1に記載の主軸装置により、解決できる。
【0011】
上記発明によれば、主軸は2つのラジアル静圧軸受部と1つの前記ラジアル軸受部との3点で支持されるため、従来の2つのラジアル静圧軸受部により主軸を支持する場合と比較して、高速回転する主軸を安定して支持することができる。
【0012】
請求項3記載の発明では、前記ラジアル軸受部は、前記第1の軸受本体とは別体とされた第2の軸受本体に配設されていることを特徴とする請求項1または2に記載の主軸装置により、解決できる。
【0013】
上記発明によれば、第2の軸受本体は第1の軸受本体に対して別体に形成されているため、第1の軸受本体に対する第2の軸受本体の取り付け位置を調整することができるため、ラジアル静圧軸受部及びラジアル軸受部が1つの軸受本体に配設された場合と比較して、容易に第1及び第2の軸受本体内に主軸を収納することができる。また、同一の軸受本体にラジアル静圧軸受部とラジアル軸受部とを配設する場合と比較して、容易にラジアル静圧軸受部とラジアル軸受部とを配設することができる。
【0014】
請求項4記載の発明では、前記第2の軸受本体の内部には、前記主軸を回転駆動させる駆動用モータが配設されており、前記ラジアル軸受部は、前記駆動用モータに近接した前記ラジアル静圧軸受部と該ラジアル軸受部との間の前記主軸の延在方向に前記駆動用モータを挟むような位置に設けられていることを特徴とする請求項3に記載の主軸装置により、解決できる。
【0015】
上記発明によれば、ラジアル静圧軸受部から離れた位置にラジアル軸受部を配設して、ラジアル静圧軸受部とラジアル軸受部とにより主軸全体を支持するため、主軸が高速回転された際、主軸を安定して支持することができる。
【0016】
請求項5記載の発明では、前記ラジアル軸受部には、静圧媒体を利用した静圧軸受部を用いることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の主軸装置により、解決できる。
【0017】
上記発明によれば、ラジアル軸受部には、静圧軸受部を用いることにより、主軸の荷重が大きい場合でも、高速回転する主軸を回転可能に支持することができる。
【0018】
請求項6記載の発明では、請求項1乃至5のいずれか1項に記載の主軸装置を備えたことを特徴とする両頭研削装置により、解決できる。
【0019】
上記発明によれば、請求項1乃至5のいずれか1項に記載の主軸装置を両頭研削装置に具備することにより、高速回転する主軸により被加工物を高精度に加工することができる。
【0020】
【発明の実施の形態】
次に、図面に基づいて本発明の実施例を説明する。
【0021】
本実施例の主軸装置11a,11bは、研削装置の中の1つである両頭研削装置10に適用することができる。始めに、図1を参照して、主軸装置11a,11bを適用した両頭研削装置10の構成について説明し、主軸装置11a,11bについては図2を用いて詳述する。図1は、本発明の主軸装置を適用した両頭研削装置の概略図であり、図2は、本実施例の主軸装置の概略図である。なお、図1乃至2に示したX,X方向はスラスト方向を示しており、Y,Y方向はX,X方向に直交する面方向であるラジアル方向を示している。また、図2において図1と同一構成部分に関しては同一の符号を付す。両頭研削装置10は、大略すると主軸装置11a,11bとワーク保持装置18とにより構成されている。
【0022】
主軸装置11a,11bは、被加工物であるワーク23の研削位置を挟んで同一構成のものが対向するよう2台配設されている。よって、図1に関しては、同図中上部に位置する主軸装置11aには符号aを添記し、図中下部に位置する主軸装置11bには符号bを添記して、主に符号aを添記した側の主軸装置11aについて説明する。
【0023】
図1に示すように、主軸装置11aは、大略すると主軸12aと、砥石13aと、第1のハウジング15aと、第2のハウジング16aとにより構成されている。主軸12aは、第1のハウジング15aと第2のハウジング16aとの内部に配設されている。なお、第2のハウジング16aは、請求項3に記載の第2の軸受本体のことである。ワーク23と対向する側の主軸12aの端部には、ワーク23を研削加工するための砥石13aが一体に配設されている。主軸12aと砥石13aとは、第2のハウジング16a内に配設された後述するビルトインモータ35aにより一体にラジアル方向(Y,Y方向)に回転される。また、主軸12aと砥石13aとは、図示していない移動装置によりスラスト方向(X,X方向)に移動される。
【0024】
ワーク保持装置18は、大略するとワーク保持器フレーム19と、複数のV溝付きローラ21と、駆動源22とにより構成されている。ワーク保持器フレーム19には、ワーク23を回転支持するための複数のV溝付きローラ21と、駆動源22とが形成されており、V溝付きローラ21により支持されたワーク23は、駆動源22によりラジアル方向(Y,Y方向)に回転される。両頭研削装置10による加工は、回転するワーク23に向かって回転移動する一対の砥石13a,13bの研削動作面14a,14bがワーク23の両面と接触することにより行われる。
【0025】
次に、図2を参照して、本発明の実施例である主軸装置11aの構成について説明する。主軸装置11aは、大略すると第1のハウジング15aと、軸受本体27aと、主軸12aと、砥石13aと、第2のハウジング16aと、ビルトインモータ35aと、スラスト静圧軸受部29aと、第1乃至3のラジアル静圧軸受部30a,32a,38aとにより構成されている。
【0026】
主軸12aは、大略すると第1の回転軸体25aと、フランジ26aと、第2の回転軸体34aとにより構成されている。第1の回転軸体25aの一方の端部には砥石13aが一体に配設されており、他方の端部には第2の回転軸体34aが一体に配設されている。また、第2の回転軸体34aの外径は、第1の回転軸体25aの外径よりも小さくなるように構成されている。このように第2の回転軸体34aの外径を第1の回転軸体25aの外径よりも小さくなるように構成することにより、第1のハウジング15aに第2のハウジング16aを接続する際、第1のハウジング15a内に配設された主軸12aを第2のハウジング16a内に収納し易くすることができる。
【0027】
第1の回転軸体25aには、フランジ26aが一体に配設されている。第1の回転軸体25aと、フランジ26aと、第2の回転軸体34aとは一体に配設されている。第1のハウジング15aは、円筒形の形状をしており、第1のハウジング15a内には第1の回転軸体31aが第1のハウジング15aを貫通するように配設されている。第1のハウジング15aと第1の回転軸体25aとの間には、軸受本体27aが配設されている。この軸受本体27aは、請求項1に記載の第1の軸受本体のことである。
【0028】
砥石13a側の第1の回転軸体25aの端部と対向する軸受本体27aには、第1のラジアル静圧軸受部30aが配設されている。第2のラジアル静圧軸受部32aは、第1のラジアル静圧軸受部30aとの間にフランジ26aを挟むことのできる位置で、かつ第1の回転軸体25aと対向する軸受本体27aに配設されている。第1及び第2のラジアル静圧軸受部30a,32aは、加圧状態で供給された静圧媒体を導入して、この静圧媒体の圧力により主軸12aをY,Y方向に回転可能に支持するためのものである。なお、第1及び第2のラジアル静圧軸受部30a,32aは、請求項1に記載のラジアル静圧軸受部のことである。
【0029】
第1のラジアル静圧軸受部30aの砥石13a側には、シール部材31aが配設されており、第2のラジアル静圧軸受部32aの図2中右側には、シール部材33aが配設されている。シール部材31a,33aは、第1又は第2のラジアル静圧軸受部30a,32aに供給された静圧媒体が外部に漏れることを防止するためのものである。フランジ26aと対向する軸受本体27aには、スラスト静圧軸受部29aが配設されている。スラスト静圧軸受部29aは、加圧状態で供給された静圧媒体を導入して、この静圧媒体の圧力により主軸12aをX,X方向から回転可能に支持するためのものである。
【0030】
第2のハウジング16aは、円筒形の形状をしており、第1のハウジング15aとは別体に構成されている。第2のハウジング16a内には、第2の回転軸体34aが第2のハウジング16aを貫通するように配設されている。なお、この第2のハウジング16aは、請求項3に記載の第2の軸受本体のことである。このように、第2のハウジング16aを第1のハウジング15aとは別体な構成とすることにより、主軸装置11aの組み立て時において、主軸12aが配設された第1のハウジング15aに第2のハウジング16aを取り付ける際、第2のハウジング16aの取り付け位置を調整することができる。
【0031】
これにより、第2のハウジング16a内に第2の回転軸体34aを精度良く収納することができ、主軸装置11aの組み立て精度を向上させることができる。また、第2のハウジング16a内に配設された後述する第3のラジアル静圧軸受部38aと第1乃至2のラジアル静圧軸受部30a,32aとを同一ハウジング内に配設することは技術的に困難であるが、第1乃至2のラジアル静圧軸受部30a,32aを軸受本体27aに配設して、第3のラジアル静圧軸受部38aを第2のハウジング16aに配設することで、主軸12aを支持する3つの第1乃至3ラジアル静圧軸受部30a,32a,38aを容易に設けることができる。
【0032】
第2のハウジング16aと第2の回転軸体34aとの間には、空間Aが形成されている。空間Aに位置する第2の回転軸体34aには、ロータ36aが第2の回転軸体34aと一体に配設されている。また、ロータ36aと対向する第2のハウジング16aの面には、ステータ37aが配設されている。駆動用モータであるビルトインモータ35aは、このロータ36aとステータ37aとにより構成されており、このビルトインモータ35aにより主軸12aはラジアル方向(Y,Y方向)に回転駆動させられる。第3のラジアル静圧軸受部38aは、第2の回転軸体34aの端部と対向する第2のハウジング16aに配設されている。この第3のラジアル静圧軸受部38aを設けることにより、ビルトインモータ35aは、スラスト方向(X,X方向)において、第2のラジアル静圧軸受部32aと第3のラジアル静圧軸受部38aとの間の位置に挟まれる。なお、第3のラジアル静圧軸受部38aは、請求項1に記載のラジアル軸受部のことである。
【0033】
このように第3のラジアル静圧軸受部38aを第2のラジアル静圧軸受部32aから離れた主軸12aの端部に配設することで、互いに離間した第1乃至3のラジアル静圧軸受部30a,32a,38aにより高速回転する主軸12aを安定して支持することができ、主軸12aの危険速度を高めることができる。また、従来の主軸装置のように、高速回転する主軸12aで被加工物の加工を行う際、主軸12aの剛性を高める必要が無いので、簡単な構成の主軸12aを用いることができる。さらに、軸受部に静圧媒体を用いた第1乃至3のラジアル静圧軸受部30a,32a,38aを適用することにより、主軸12aの荷重が大きい場合でも、高速回転する主軸12aを安定して支持することができ、主軸12aの危険速度を高めることができる。
【0034】
次に、本発明者が行った従来の主軸装置と本実施例の主軸装置11aとの主軸の危険速度の算出を行った結果について説明する。なお、従来の主軸装置には、第1及び第2のラジアル静圧軸受部30a,32aの2つのラジアル静圧軸受部により主軸12aが支持された構成の装置を用い、主軸は同一の主軸12aを適用した。
【0035】
危険速度の算出を行った結果、従来の主軸装置の主軸12aの危険速度は7454rpmであり、本実施例の主軸装置11aの主軸12aの危険速度は26560rpmであった。この危険速度の算出結果から、従来の2つの第1及び第2のラジアル静圧軸受部30a,32aで主軸12aを支持する場合と比較して、本実施例の3つの第1乃至3のラジアル静圧軸受部30a,32a,38aで主軸12aを支持する場合の方が主軸12aの危険速度を高めることができ、主軸12aを高速回転させて被加工物の加工を行うことができることが分かった。
【0036】
また、第3のラジアル静圧軸受部38aの両側には、第3のラジアル静圧軸受部38aに供給された静圧媒体の漏れを防ぐためのシール部材41a,42aが配設されている。このように、第3のラジアル静圧軸受部38aの両側にシール部材36,37を配設することにより、静圧媒体が主軸装置10の外部又は空間A内に漏れることを防ぐことができ、ビルトインモータ35aの破損を防止することができる。
【0037】
このような両頭研削装置10が加工するワーク23には、シリコンウエハやガラスディスク等があり、シリコンウエハ上には微細なパターンが形成されるため高精度の加工が要求される。本実施例に示した主軸装置11a,11bを両頭研削装置10に適用することにより、主軸12a,12bを高速回転させてワーク23の両面を精度良く加工することができる。
【0038】
以上、本発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。なお、静圧媒体には、水や油等の液体又は空気を用いることができる。また、上記実施例では請求項1に記載のラジアル軸受部として、静圧媒体を用いた第3のラジアル静圧軸受部38aを用いたが、第3のラジアル静圧軸受部38aの代わりにボールベアリング等の接触型ベアリング機構を設けても良い。また、静圧媒体を用いたラジアル静圧軸受部を3つ以上設けても良い。
【0039】
【発明の効果】
請求項1記載の発明によれば、第1の軸受本体に配設されたラジアル静圧軸受部と、ラジアル静圧軸受部の配設された位置から離れた第1の軸受本体の外部に設けられたラジアル軸受部とにより主軸を回転可能に支持するため、従来の第1の軸受本体に配設されたラジアル静圧軸受部のみで主軸を回転可能に支持する場合と比較して、高速回転する主軸を安定して支持することができる。
【0040】
請求項2記載の発明によれば、主軸は2つのラジアル静圧軸受部と1つの前記ラジアル軸受部との3点で支持されるため、従来の2つのラジアル静圧軸受部により主軸を支持する場合と比較して、高速回転する主軸を安定して支持することができる。
【0041】
請求項3記載の発明によれば、第1の軸受本体に対する第2の軸受本体の取り付け位置の調整が可能なため、ラジアル静圧軸受部及びラジアル軸受部が1つの軸受本体に配設された場合と比較して、容易に第1及び第2の軸受本体内に主軸を収納することができる。
【0042】
請求項4記載の発明によれば、ラジアル静圧軸受部から離れた位置にラジアル軸受部を配設して、ラジアル静圧軸受部とラジアル軸受部とにより主軸全体を支持するため、主軸が高速回転された際、主軸を安定して支持することができる。
【0043】
請求項5記載の発明によれば、ラジアル軸受部には、静圧軸受部を用いることにより、主軸の荷重が大きい場合でも、高速回転する主軸を回転可能に支持することができる。
【0044】
請求項6記載の発明によれば、請求項1乃至5のいずれか1項に記載の主軸装置を両頭研削装置に具備することにより、高速回転する主軸により被加工物を高精度に加工することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の主軸装置を適用した両頭研削装置の概略図である。
【図2】本実施例の主軸装置の概略図である。
【符号の説明】
10 両頭研削装置
11a、11b 主軸装置
12a、12b 主軸
13a、13b 砥石
14a、14b 研削動作面
15a、15b 第1のハウジング
16a、16b 第2のハウジング
18 ワーク保持装置
19 ワーク保持器フレーム
21 V溝付きローラ
22 駆動源
23 ワーク
25a 第1の回転軸体
26a フランジ
27a 軸受本体
29a スラスト静圧軸受部
30a 第1のラジアル静圧軸受部
31a、33a、41a、42a シール部材
32a 第2のラジアル静圧軸受部
34a 第2の回転軸体
35a ビルトンモータ
36a ロータ
37a ステータ
38a 第3のラジアル静圧軸受部
A 空間
【発明の属する技術分野】
本発明は主軸装置及び両頭研削装置に係り、特に主軸を軸受部により回転可能に支持して被加工物の加工を行う主軸装置及び両頭研削装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に従来の主軸装置では、主軸を回転可能に支持する軸受部として静圧媒体を用いた静圧軸受部が適用されている。静圧軸受部には、静圧媒体として液体又は空気が加圧された状態で供給され、この静圧媒体の圧力により主軸は回転可能に支持される。このような静圧軸受部は、ハウジング内に設けられた軸受本体に配設されており、主軸の延在方向から主軸を回転可能に支持するスラスト静圧軸受部と、主軸の延在方向と直交する面方向から主軸を回転可能に支持するラジアル静圧軸受部とにより構成されている。また、主軸とハウジングとの間には、主軸を回転駆動させるためのビルトインモータが配設されている。砥石が配設される側の主軸の端部とビルトインモータとの間に配設された主軸は、2つのラジアル静圧軸受部により回転可能に支持されている。また、スラスト静圧軸受部は、2つのラジアル静圧軸受部の間に配設されたフランジと対向する軸受本体に配設されている。
【0003】
このような主軸装置は、工作機械や研削装置等に適用されており、被加工物を高精度に加工するため、主軸を安定して高速回転させることが必要とされている。そのため、従来の主軸装置では、主軸の外径を大きくして、主軸の剛性及び危険速度を高め、主軸を高速回転させて被加工物の加工を行なっていた(例えば、特許文献1参照。)。このような主軸装置は、高精度に被加工物の加工ができるため、一対の砥石により被加工物の両面を加工する両頭研削装置に用いられている。なお、ここでの危険速度とは、主軸の回転数が主軸の持つ固有振動数と一致する速度のことであり、この危険速度が高い場合には、主軸を安定して高速回転させることができる。
【0004】
【特許文献1】
特開平5−257037号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、砥石が配設される側の主軸の端部とビルトインモータとの間に設けられた2つラジアル静圧部だけでは、高速回転する主軸を安定して支持することが難しく、主軸の危険速度を十分に高めることができないため、被加工物を精度良く加工することができないという問題があった。
【0006】
そこで本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、主軸の危険速度を十分に高めて、高速回転する主軸により被加工物を高精度に加工することのできる主軸装置及び両頭研削装置を提供することを目的とする。
【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本発明では、次に述べる各手段を講じたことを特徴とするものである。
【0008】
請求項1記載の発明では、第1の軸受本体に配設され、主軸を回転可能に支持するラジアル静圧軸受部を有した主軸装置において、前記第1の軸受本体の外部に前記ラジアル静圧軸受部とは別にラジアル軸受部を設け、該ラジアル軸受部により前記主軸を回転可能に支持する構成としたことを特徴とする主軸装置により、解決できる。
【0009】
上記発明によれば、第1の軸受本体に配設されたラジアル静圧軸受部と、ラジアル静圧軸受部の配設された位置から離れた第1の軸受本体の外部に設けられたラジアル軸受部とにより主軸を回転可能に支持するため、従来の第1の軸受本体に配設されたラジアル静圧軸受部のみで主軸を回転可能に支持する場合と比較して、高速回転する主軸を安定して支持することができる。
【0010】
請求項2記載の発明では、前記ラジアル静圧軸受部は、2つ設けられており、前記主軸は、前記2つのラジアル静圧軸受部と1つの前記ラジアル軸受部とにより回転可能に支持されることを特徴とする請求項1に記載の主軸装置により、解決できる。
【0011】
上記発明によれば、主軸は2つのラジアル静圧軸受部と1つの前記ラジアル軸受部との3点で支持されるため、従来の2つのラジアル静圧軸受部により主軸を支持する場合と比較して、高速回転する主軸を安定して支持することができる。
【0012】
請求項3記載の発明では、前記ラジアル軸受部は、前記第1の軸受本体とは別体とされた第2の軸受本体に配設されていることを特徴とする請求項1または2に記載の主軸装置により、解決できる。
【0013】
上記発明によれば、第2の軸受本体は第1の軸受本体に対して別体に形成されているため、第1の軸受本体に対する第2の軸受本体の取り付け位置を調整することができるため、ラジアル静圧軸受部及びラジアル軸受部が1つの軸受本体に配設された場合と比較して、容易に第1及び第2の軸受本体内に主軸を収納することができる。また、同一の軸受本体にラジアル静圧軸受部とラジアル軸受部とを配設する場合と比較して、容易にラジアル静圧軸受部とラジアル軸受部とを配設することができる。
【0014】
請求項4記載の発明では、前記第2の軸受本体の内部には、前記主軸を回転駆動させる駆動用モータが配設されており、前記ラジアル軸受部は、前記駆動用モータに近接した前記ラジアル静圧軸受部と該ラジアル軸受部との間の前記主軸の延在方向に前記駆動用モータを挟むような位置に設けられていることを特徴とする請求項3に記載の主軸装置により、解決できる。
【0015】
上記発明によれば、ラジアル静圧軸受部から離れた位置にラジアル軸受部を配設して、ラジアル静圧軸受部とラジアル軸受部とにより主軸全体を支持するため、主軸が高速回転された際、主軸を安定して支持することができる。
【0016】
請求項5記載の発明では、前記ラジアル軸受部には、静圧媒体を利用した静圧軸受部を用いることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の主軸装置により、解決できる。
【0017】
上記発明によれば、ラジアル軸受部には、静圧軸受部を用いることにより、主軸の荷重が大きい場合でも、高速回転する主軸を回転可能に支持することができる。
【0018】
請求項6記載の発明では、請求項1乃至5のいずれか1項に記載の主軸装置を備えたことを特徴とする両頭研削装置により、解決できる。
【0019】
上記発明によれば、請求項1乃至5のいずれか1項に記載の主軸装置を両頭研削装置に具備することにより、高速回転する主軸により被加工物を高精度に加工することができる。
【0020】
【発明の実施の形態】
次に、図面に基づいて本発明の実施例を説明する。
【0021】
本実施例の主軸装置11a,11bは、研削装置の中の1つである両頭研削装置10に適用することができる。始めに、図1を参照して、主軸装置11a,11bを適用した両頭研削装置10の構成について説明し、主軸装置11a,11bについては図2を用いて詳述する。図1は、本発明の主軸装置を適用した両頭研削装置の概略図であり、図2は、本実施例の主軸装置の概略図である。なお、図1乃至2に示したX,X方向はスラスト方向を示しており、Y,Y方向はX,X方向に直交する面方向であるラジアル方向を示している。また、図2において図1と同一構成部分に関しては同一の符号を付す。両頭研削装置10は、大略すると主軸装置11a,11bとワーク保持装置18とにより構成されている。
【0022】
主軸装置11a,11bは、被加工物であるワーク23の研削位置を挟んで同一構成のものが対向するよう2台配設されている。よって、図1に関しては、同図中上部に位置する主軸装置11aには符号aを添記し、図中下部に位置する主軸装置11bには符号bを添記して、主に符号aを添記した側の主軸装置11aについて説明する。
【0023】
図1に示すように、主軸装置11aは、大略すると主軸12aと、砥石13aと、第1のハウジング15aと、第2のハウジング16aとにより構成されている。主軸12aは、第1のハウジング15aと第2のハウジング16aとの内部に配設されている。なお、第2のハウジング16aは、請求項3に記載の第2の軸受本体のことである。ワーク23と対向する側の主軸12aの端部には、ワーク23を研削加工するための砥石13aが一体に配設されている。主軸12aと砥石13aとは、第2のハウジング16a内に配設された後述するビルトインモータ35aにより一体にラジアル方向(Y,Y方向)に回転される。また、主軸12aと砥石13aとは、図示していない移動装置によりスラスト方向(X,X方向)に移動される。
【0024】
ワーク保持装置18は、大略するとワーク保持器フレーム19と、複数のV溝付きローラ21と、駆動源22とにより構成されている。ワーク保持器フレーム19には、ワーク23を回転支持するための複数のV溝付きローラ21と、駆動源22とが形成されており、V溝付きローラ21により支持されたワーク23は、駆動源22によりラジアル方向(Y,Y方向)に回転される。両頭研削装置10による加工は、回転するワーク23に向かって回転移動する一対の砥石13a,13bの研削動作面14a,14bがワーク23の両面と接触することにより行われる。
【0025】
次に、図2を参照して、本発明の実施例である主軸装置11aの構成について説明する。主軸装置11aは、大略すると第1のハウジング15aと、軸受本体27aと、主軸12aと、砥石13aと、第2のハウジング16aと、ビルトインモータ35aと、スラスト静圧軸受部29aと、第1乃至3のラジアル静圧軸受部30a,32a,38aとにより構成されている。
【0026】
主軸12aは、大略すると第1の回転軸体25aと、フランジ26aと、第2の回転軸体34aとにより構成されている。第1の回転軸体25aの一方の端部には砥石13aが一体に配設されており、他方の端部には第2の回転軸体34aが一体に配設されている。また、第2の回転軸体34aの外径は、第1の回転軸体25aの外径よりも小さくなるように構成されている。このように第2の回転軸体34aの外径を第1の回転軸体25aの外径よりも小さくなるように構成することにより、第1のハウジング15aに第2のハウジング16aを接続する際、第1のハウジング15a内に配設された主軸12aを第2のハウジング16a内に収納し易くすることができる。
【0027】
第1の回転軸体25aには、フランジ26aが一体に配設されている。第1の回転軸体25aと、フランジ26aと、第2の回転軸体34aとは一体に配設されている。第1のハウジング15aは、円筒形の形状をしており、第1のハウジング15a内には第1の回転軸体31aが第1のハウジング15aを貫通するように配設されている。第1のハウジング15aと第1の回転軸体25aとの間には、軸受本体27aが配設されている。この軸受本体27aは、請求項1に記載の第1の軸受本体のことである。
【0028】
砥石13a側の第1の回転軸体25aの端部と対向する軸受本体27aには、第1のラジアル静圧軸受部30aが配設されている。第2のラジアル静圧軸受部32aは、第1のラジアル静圧軸受部30aとの間にフランジ26aを挟むことのできる位置で、かつ第1の回転軸体25aと対向する軸受本体27aに配設されている。第1及び第2のラジアル静圧軸受部30a,32aは、加圧状態で供給された静圧媒体を導入して、この静圧媒体の圧力により主軸12aをY,Y方向に回転可能に支持するためのものである。なお、第1及び第2のラジアル静圧軸受部30a,32aは、請求項1に記載のラジアル静圧軸受部のことである。
【0029】
第1のラジアル静圧軸受部30aの砥石13a側には、シール部材31aが配設されており、第2のラジアル静圧軸受部32aの図2中右側には、シール部材33aが配設されている。シール部材31a,33aは、第1又は第2のラジアル静圧軸受部30a,32aに供給された静圧媒体が外部に漏れることを防止するためのものである。フランジ26aと対向する軸受本体27aには、スラスト静圧軸受部29aが配設されている。スラスト静圧軸受部29aは、加圧状態で供給された静圧媒体を導入して、この静圧媒体の圧力により主軸12aをX,X方向から回転可能に支持するためのものである。
【0030】
第2のハウジング16aは、円筒形の形状をしており、第1のハウジング15aとは別体に構成されている。第2のハウジング16a内には、第2の回転軸体34aが第2のハウジング16aを貫通するように配設されている。なお、この第2のハウジング16aは、請求項3に記載の第2の軸受本体のことである。このように、第2のハウジング16aを第1のハウジング15aとは別体な構成とすることにより、主軸装置11aの組み立て時において、主軸12aが配設された第1のハウジング15aに第2のハウジング16aを取り付ける際、第2のハウジング16aの取り付け位置を調整することができる。
【0031】
これにより、第2のハウジング16a内に第2の回転軸体34aを精度良く収納することができ、主軸装置11aの組み立て精度を向上させることができる。また、第2のハウジング16a内に配設された後述する第3のラジアル静圧軸受部38aと第1乃至2のラジアル静圧軸受部30a,32aとを同一ハウジング内に配設することは技術的に困難であるが、第1乃至2のラジアル静圧軸受部30a,32aを軸受本体27aに配設して、第3のラジアル静圧軸受部38aを第2のハウジング16aに配設することで、主軸12aを支持する3つの第1乃至3ラジアル静圧軸受部30a,32a,38aを容易に設けることができる。
【0032】
第2のハウジング16aと第2の回転軸体34aとの間には、空間Aが形成されている。空間Aに位置する第2の回転軸体34aには、ロータ36aが第2の回転軸体34aと一体に配設されている。また、ロータ36aと対向する第2のハウジング16aの面には、ステータ37aが配設されている。駆動用モータであるビルトインモータ35aは、このロータ36aとステータ37aとにより構成されており、このビルトインモータ35aにより主軸12aはラジアル方向(Y,Y方向)に回転駆動させられる。第3のラジアル静圧軸受部38aは、第2の回転軸体34aの端部と対向する第2のハウジング16aに配設されている。この第3のラジアル静圧軸受部38aを設けることにより、ビルトインモータ35aは、スラスト方向(X,X方向)において、第2のラジアル静圧軸受部32aと第3のラジアル静圧軸受部38aとの間の位置に挟まれる。なお、第3のラジアル静圧軸受部38aは、請求項1に記載のラジアル軸受部のことである。
【0033】
このように第3のラジアル静圧軸受部38aを第2のラジアル静圧軸受部32aから離れた主軸12aの端部に配設することで、互いに離間した第1乃至3のラジアル静圧軸受部30a,32a,38aにより高速回転する主軸12aを安定して支持することができ、主軸12aの危険速度を高めることができる。また、従来の主軸装置のように、高速回転する主軸12aで被加工物の加工を行う際、主軸12aの剛性を高める必要が無いので、簡単な構成の主軸12aを用いることができる。さらに、軸受部に静圧媒体を用いた第1乃至3のラジアル静圧軸受部30a,32a,38aを適用することにより、主軸12aの荷重が大きい場合でも、高速回転する主軸12aを安定して支持することができ、主軸12aの危険速度を高めることができる。
【0034】
次に、本発明者が行った従来の主軸装置と本実施例の主軸装置11aとの主軸の危険速度の算出を行った結果について説明する。なお、従来の主軸装置には、第1及び第2のラジアル静圧軸受部30a,32aの2つのラジアル静圧軸受部により主軸12aが支持された構成の装置を用い、主軸は同一の主軸12aを適用した。
【0035】
危険速度の算出を行った結果、従来の主軸装置の主軸12aの危険速度は7454rpmであり、本実施例の主軸装置11aの主軸12aの危険速度は26560rpmであった。この危険速度の算出結果から、従来の2つの第1及び第2のラジアル静圧軸受部30a,32aで主軸12aを支持する場合と比較して、本実施例の3つの第1乃至3のラジアル静圧軸受部30a,32a,38aで主軸12aを支持する場合の方が主軸12aの危険速度を高めることができ、主軸12aを高速回転させて被加工物の加工を行うことができることが分かった。
【0036】
また、第3のラジアル静圧軸受部38aの両側には、第3のラジアル静圧軸受部38aに供給された静圧媒体の漏れを防ぐためのシール部材41a,42aが配設されている。このように、第3のラジアル静圧軸受部38aの両側にシール部材36,37を配設することにより、静圧媒体が主軸装置10の外部又は空間A内に漏れることを防ぐことができ、ビルトインモータ35aの破損を防止することができる。
【0037】
このような両頭研削装置10が加工するワーク23には、シリコンウエハやガラスディスク等があり、シリコンウエハ上には微細なパターンが形成されるため高精度の加工が要求される。本実施例に示した主軸装置11a,11bを両頭研削装置10に適用することにより、主軸12a,12bを高速回転させてワーク23の両面を精度良く加工することができる。
【0038】
以上、本発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。なお、静圧媒体には、水や油等の液体又は空気を用いることができる。また、上記実施例では請求項1に記載のラジアル軸受部として、静圧媒体を用いた第3のラジアル静圧軸受部38aを用いたが、第3のラジアル静圧軸受部38aの代わりにボールベアリング等の接触型ベアリング機構を設けても良い。また、静圧媒体を用いたラジアル静圧軸受部を3つ以上設けても良い。
【0039】
【発明の効果】
請求項1記載の発明によれば、第1の軸受本体に配設されたラジアル静圧軸受部と、ラジアル静圧軸受部の配設された位置から離れた第1の軸受本体の外部に設けられたラジアル軸受部とにより主軸を回転可能に支持するため、従来の第1の軸受本体に配設されたラジアル静圧軸受部のみで主軸を回転可能に支持する場合と比較して、高速回転する主軸を安定して支持することができる。
【0040】
請求項2記載の発明によれば、主軸は2つのラジアル静圧軸受部と1つの前記ラジアル軸受部との3点で支持されるため、従来の2つのラジアル静圧軸受部により主軸を支持する場合と比較して、高速回転する主軸を安定して支持することができる。
【0041】
請求項3記載の発明によれば、第1の軸受本体に対する第2の軸受本体の取り付け位置の調整が可能なため、ラジアル静圧軸受部及びラジアル軸受部が1つの軸受本体に配設された場合と比較して、容易に第1及び第2の軸受本体内に主軸を収納することができる。
【0042】
請求項4記載の発明によれば、ラジアル静圧軸受部から離れた位置にラジアル軸受部を配設して、ラジアル静圧軸受部とラジアル軸受部とにより主軸全体を支持するため、主軸が高速回転された際、主軸を安定して支持することができる。
【0043】
請求項5記載の発明によれば、ラジアル軸受部には、静圧軸受部を用いることにより、主軸の荷重が大きい場合でも、高速回転する主軸を回転可能に支持することができる。
【0044】
請求項6記載の発明によれば、請求項1乃至5のいずれか1項に記載の主軸装置を両頭研削装置に具備することにより、高速回転する主軸により被加工物を高精度に加工することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の主軸装置を適用した両頭研削装置の概略図である。
【図2】本実施例の主軸装置の概略図である。
【符号の説明】
10 両頭研削装置
11a、11b 主軸装置
12a、12b 主軸
13a、13b 砥石
14a、14b 研削動作面
15a、15b 第1のハウジング
16a、16b 第2のハウジング
18 ワーク保持装置
19 ワーク保持器フレーム
21 V溝付きローラ
22 駆動源
23 ワーク
25a 第1の回転軸体
26a フランジ
27a 軸受本体
29a スラスト静圧軸受部
30a 第1のラジアル静圧軸受部
31a、33a、41a、42a シール部材
32a 第2のラジアル静圧軸受部
34a 第2の回転軸体
35a ビルトンモータ
36a ロータ
37a ステータ
38a 第3のラジアル静圧軸受部
A 空間
Claims (6)
- 第1の軸受本体に配設され、主軸を回転可能に支持するラジアル静圧軸受部を有した主軸装置において、
前記第1の軸受本体の外部に前記ラジアル静圧軸受部とは別にラジアル軸受部を設け、該ラジアル軸受部により前記主軸を回転可能に支持する構成としたことを特徴とする主軸装置。 - 前記ラジアル静圧軸受部は、2つ設けられており、
前記主軸は、前記2つのラジアル静圧軸受部と1つの前記ラジアル軸受部とにより回転可能に支持されることを特徴とする請求項1に記載の主軸装置。 - 前記ラジアル軸受部は、前記第1の軸受本体とは別体とされた第2の軸受本体に配設されていることを特徴とする請求項1または2に記載の主軸装置。
- 前記第2の軸受本体の内部には、前記主軸を回転駆動させる駆動用モータが配設されており、
前記ラジアル軸受部は、前記駆動用モータに近接した前記ラジアル静圧軸受部と該ラジアル軸受部との間の前記主軸の延在方向に前記駆動用モータを挟むような位置に設けられていることを特徴とする請求項3に記載の主軸装置。 - 前記ラジアル軸受部には、静圧媒体を利用した静圧軸受部を用いることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の主軸装置。
- 請求項1乃至5のいずれか1項に記載の主軸装置を備えたことを特徴とする両頭研削装置。
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JP2003190343A JP2005022032A (ja) | 2003-07-02 | 2003-07-02 | 主軸装置及び両頭研削装置 |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2009248267A (ja) * | 2008-04-09 | 2009-10-29 | Disco Abrasive Syst Ltd | 研削装置 |
JP2011212780A (ja) * | 2010-03-31 | 2011-10-27 | Honda Motor Co Ltd | 研削装置 |
-
2003
- 2003-07-02 JP JP2003190343A patent/JP2005022032A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2009248267A (ja) * | 2008-04-09 | 2009-10-29 | Disco Abrasive Syst Ltd | 研削装置 |
JP2011212780A (ja) * | 2010-03-31 | 2011-10-27 | Honda Motor Co Ltd | 研削装置 |
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