JPS58142025A - スピンドル装置 - Google Patents

スピンドル装置

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JPS58142025A
JPS58142025A JP57020681A JP2068182A JPS58142025A JP S58142025 A JPS58142025 A JP S58142025A JP 57020681 A JP57020681 A JP 57020681A JP 2068182 A JP2068182 A JP 2068182A JP S58142025 A JPS58142025 A JP S58142025A
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住谷 充夫
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、高速かつ高精度にスピンドルを回転させるこ
とのできるスピンドル装置に関する。
〔発明の技術的背景〕
近時、半導体レーザを応用してレーザプリンタが開発さ
れている。このレーザプリンタにおいては、原稿などの
情報が多面体制によシ高#夏かつ高密度の電気信号に変
換されている。この丸めに高反射率の金属多面体制と高
精度のスピンドル装置が必要である。とくに、スピンド
ル製電は、(1)回転中K11l滑油などで多面体制を
汚染しない、(舖)寿命が長い、(l#)起動時及び定
常回転中の摩擦トルク損失が少ない、(iv)運搬が容
易である等の性能が要求される。そこで、従来において
はこれらの要求を満足するスピンドル装置として、スピ
ンドルを動圧気体軸受とにより軸支し、駆動用の電動機
によ#)回転駆動するものがある。
〔背景技術の問題点〕
上記動圧気体軸受として、ヘリングボーン型やが、これ
らは加工が重態には容易でないといり久点をもっている
。また、上記磁気軸受として無制御型かつ反発型の永久
磁気軸受が用いられているが、これは単体で静的つシ合
いがむずかしく、動的な力が加わると作用力が一定のベ
クトルを持九ず向きによって剛性が異なるので、安定性
が悪く剛性が弱い。これに対して、永久磁石とコイルと
を組合せ九制御型の磁気軸受は、安定性及び剛性は良好
であるが、周辺機器を必要とするので、スピンドル装置
が複雑となシ経済的でない。さらに、駆動装置として、
誘導電動機や一般の直流電動機が用いられているが、誘
導電動機は付属品が多く、費用が高くつく欠点と発熱が
大きいという欠点をもち、一方、一般の直流電動機は速
度安定化が困難である。
〔発明の目的〕
本発明は、回転摩擦トルクの小さい、高速、高精度かつ
島寿命のスピンドル装置を提供することを目的とする。
〔発明の概要〕 スピンドルを1個の吸引臘の磁気スラスト軸受及び豪数
個の全局型の動圧気体ジャーナル軸受によp軸支し、駆
動装置によ)スピンドルを高速回転するようにし丸もの
である。
〔発明の実施例〕
以下、本発明を図面を参照して実施例に基づいて詳述す
る。
第1図は、本実施例のスピンドル装置を示している0円
筒状の筐体(1)の底部には、円板状の端板(2)が取
付けられている。この筐体(1)の底部内周壁には、円
筒状の磁気軸受ハウジング(3)が嵌合され端板(2)
Kよ)固定されている。この磁気軸受ハウジング(3)
の内周面には、筐体(11の細心(4)と同軸に円筒状
の磁気軸受固定子(5)が固定されている。この磁気軸
受固定子(5)K近接した上部における軟体(1)の内
周間には円筒部(6)が突設されている。この円筒部(
6)の内周面には、細心(4)と同軸の全相へ声lの動
圧気体ジャーナル軸受(力が固定されている。
さらに、筐体(1)の上端部には、円筒状の軸受取付台
(8)が饋合一定されている。この軸受取付台(8)の
内周面には、全WJ型の@2の動圧気体ジャーナル軸受
(9)が、細心(4)と同軸になるように固定されてい
る。上記第1及び第2の動圧気体ジャーナル軸受(7)
、(91間の筐体(1)の内周面には、直流電動機から
なる駆動装置Qlの一部をなす複数の磁極ao、ctυ
が軸心(4)のまわりに等配されている。この駆動装置
11(IIには、直流ブラシEiス・・トレス方式が採
用され、特別な巻線方式を用いることにより、巻線の実
質有効導体数を少なくし、第2図に示すように1ttI
L密度を低く押えて回転数を高精度で制御できるように
設計された直流電動機を用いることが好ましい。また、
軸受取付台(8)と駆動装置翰との間には、駆動装置a
0制御用のPC板Iが軸受取付台(8)に取付けられて
いる。しかして、第1及び第2の動圧気体ジャーナル軸
受(力、(9)、磁極任υ、(lυ及び磁気軸受固定子
(5)により註繞される空間には、スピンドルαjが細
心(4)と同軸になるように挿入されている。このスピ
ンドルα謙の下端部には、円筒状の磁気軸受回転子Iが
環装されている。上記磁気軸受固定子(5)と磁気軸受
回転子Iとは、合わさって磁気スラスト軸受(15を構
成している。第3図は、磁気ス2スF軸受(ハ)の要部
を示すもので、磁気軸受固定子(5)も磁気軸受回転子
Iも、坐り方向に磁化し九例えばフェライトなどからな
る円筒状のSfiとN極とからなる2対の永久磁石がS
極とN極とが交互になるように積層されている。(上記
永久磁石の対の数はスピンドル0の重量に応じて設定さ
れる。)そうして、スピンドル(14を挿入して、磁気
軸受固定子(5)と磁気軸受回転子Iとが対向し友とき
、互に対向する面が異極になるように組合わされている
。したがって、これら永久磁石間の磁力線は第3図中の
破線で示すようなループ状を呈し、互に半径方向の吸引
力が作用し、スピンドル0は、端板(2)に対して浮上
する。また、磁気軸受固定子(5)と磁気軸受回転子I
との軸受クリアランスは、数百μmである。さらに、ス
ピンドル装置磁l1au、aυに対向する部分には、M
AIIJJ装置(1呻の一部をなす電機子αQが環装さ
れている。ここで、駆動鋏置翰の磁気中心と磁気スラス
ト軸受(2)との磁気中心は軸心(4)上にあるように
設定されている。また、スピンドルα罎の@l及び$2
の動圧気体ジャーナル軸受(力、(9)に対向する部分
は、軸受クリアランスが、数μm−10数μmになるよ
うに軸心に平行な複数の溝Q訃・・が等配されている。
これらの溝は、横断面が円弧状をなすように、切削加工
されたものである。さらに、スピンドル0は、軸受取付
台(8)上に固定された軸受部への塵埃侵入防止用のダ
ストカバー(樽に設けられ九円孔0より一部が突出し、
この突出した部分の最下部に、多面体−座(至)が固定
されている。そうして、この多面体−座@と多面体鏡取
付台Qυとの間に偏光器用の多面体鋭@が挟着され、と
めねじ(至)により挟圧固定されている。
上述のように構成されたスピンドル装置の作動について
述べると、まず駆動装置a1によりスピンドル0を回転
起動した場合、スピンドルα覆は、磁気スラスト軸受(
1!19によυ軸方向□に浮上しているので、初期起動
トルクは、動圧気体ジャーナル軸受のすべり摩擦力だけ
で50g−4以下となり、摩擦トルク損失がきわめて小
さくなる。tた、スピンドル輪の軸方向に外力が作用し
た場合でも、磁気スラスト軸受(1mの半径方向に作用
する磁力が軸方向に作用する振動により歪められること
により発生する磁気エネルギの変化によシ、スピンドル
03は常に一定位置に復元する力を受け、軸方向の振動
の影響を解消することができる。しかして、スピンドル
ttSの回転数がある回転数に達すると、溝Q7)・・
・に空気が巻き込まれ、圧力気体膜が形成されることに
より、スピンドル0は非接触で安定回転することができ
る。このときのスピンドル0のふれまわシは適切なバラ
ンス修正によってIQ’ rpmで0.5μm以下とな
る。また、定常回転時の負荷トルクは3W(ただし、1
0’rpm)と微量であるので、駆動装置の発熱が極微
である。また、本実施例の動圧気体ジャーナル軸受は全
周型であるので、ティルティングパッド屋に比べ安価に
製作できる。また、本実施例のスピンドル装置は無潤滑
状總で使用するので、多聞体制(2)を汚す虞は全くな
い、さらに、本実施例の動圧気体ジャーナル軸受は、そ
の溝αD・・が、前述したように、断面が円弧状で、か
つ軸線に平行に形成されているので、回転方向を正、逆
いずれでも選択できる利点を有する。
なお、上記実施例においては、動圧気体ジャーナル軸受
を用い九が、本発明はこれに@定されるものでなく、全
周型のへリングミーン瀝の動圧気体ジャーナル軸受でも
よい。また、上記実施例は、偏光器用のスピンドル装置
についてのものであるが、とくに、これのみに限定され
るものでない。
さらに、スピンドル(13における駆動装置員の取付位
置は任意位置に設定することができる。
〔発明の効果〕
本発明のスピンドル装置によれば、スピンドルを吸引型
の磁気スラスト軸受及び全周型の動圧気体ジャーナル軸
受によシ軸支したもので、スピンドルの回転起動時の摩
擦トルクが小さく、かつ高速回転時にきわめて安定した
回転を続けることができる。のみならず、はぼ同一性能
を有する在来のスピンドル装置に比べ、構造が比較的簡
単で安価に製造できる利点を有する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例のスピンドル装置の断面図、
第2図は第1図のスピンドル装置で用いられる駆動装置
の特性図、第3図及びsg4図はそれぞれ第1図のスピ
ンドル装置の磁気スラスト軸受及び動圧気体ジャーナル
軸受の説明図である。 (5):磁気軸受固定子、 (力、 (9) :動圧気体ジャーナル軸受、QI:駆
動装置、    Uニスピンドル、(I4:磁気軸受回
転子、崗:磁気スラスト軸受。 代理人 弁理士  則 近 惠 佑 (ほか1名)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)スピンドルと、このスピンドルを軸方向に浮上さ
    せる吸引型の磁気スラスト軸受と、上記スピンドルを回
    転させる駆動装置と、上記スピンドルの(ロ)転による
    気体の動的圧力によシ上記スピンドルを半極方向に軸支
    する全wJ渥の動圧気体ジャーナル軸受とを具備するこ
    とを特徴とするスピンドル装置。
  2. (2)磁気スラスト軸受はスピンドルに環装された回転
    子とこの回転子に対置される円筒状の固定子とを備え、
    上記固定子及び上記回転子はそれぞれ半極方向に磁化さ
    れた少なくとも一対″の互に異極同志の永久磁石の積層
    により形成され、かつ上記固定子と上記回転子との互に
    対向する永久磁石は互に異極同志であることを特徴とす
    る特許請求の範囲第1項記載のスピンドル装置。
JP57020681A 1982-02-13 1982-02-13 スピンドル装置 Granted JPS58142025A (ja)

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