JP2003278751A - Spindle device - Google Patents

Spindle device

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JP2003278751A
JP2003278751A JP2002077847A JP2002077847A JP2003278751A JP 2003278751 A JP2003278751 A JP 2003278751A JP 2002077847 A JP2002077847 A JP 2002077847A JP 2002077847 A JP2002077847 A JP 2002077847A JP 2003278751 A JP2003278751 A JP 2003278751A
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JP
Japan
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bearing
foil
housing
spindle device
elastic body
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Application number
JP2002077847A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoshio Fujikawa
芳夫 藤川
Hidehiko Nishijima
秀彦 西島
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NTN Corp
Original Assignee
NTN Corp
NTN Toyo Bearing Co Ltd
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a spindle device wherein allowance of unbalance is improved, weigh the device is saved on, and of maintainability is improved. <P>SOLUTION: This spindle device is furnished with a rotation axis 1 having a head mounting part 1a on which an atomizing head 11 is mounted and a radial bearing 4 and a thrust bearing 5 to support the rotation axis 1 against a housing 2 free to rotate. The radial bearing 4 and the thrust bearing 5 are made into foil bearings. These foil bearings have bearing foils 23, 56 respectively having bearing surfaces to face the rotation axis 1 and elastic bodies 22, 53 to support the bearing foils 23, 56. The elastic bodies 22, 53 are, for example, made into an aggregate of metal fine lines. The radial bearing 4 and the thrust bearing 5 are respectively utilized with bearing housings 21, 51 and detachably mounted on a main body bearing housing 10. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、霧化ヘッドが回
転軸に取付けられるスピンドル装置、例えば、遠心力に
より液体を微粒子化する回転式アトマイザに用いられる
高速のスピンドル装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a spindle device in which an atomizing head is attached to a rotary shaft, for example, a high speed spindle device used in a rotary atomizer for atomizing a liquid by centrifugal force.

【0002】[0002]

【従来の技術】高速回転する円板状の噴霧ヘッドに液体
を供給し、遠心力によって微粒子化する回転式アトマイ
ザが、塗料を微粒子化する回転霧化式静電塗装機や、粉
末製造装置、スプレードライヤ等に使用されている。上
記粉末製造装置は、溶融金属等を不活性ガス雰囲気で微
粒子化して急冷することにより微粒子を得る装置であ
る。上記スプレードライヤは、食品や薬品の溶液を熱風
中で微粒子化して粉末を製造するものである。以下、回
転霧化式静電塗装機を例として説明する。回転霧化静電
塗装機では、先端に霧化ヘッドを取付けた回転軸を高速
で回転させ、霧化ヘッドに塗料を供給して遠心力によっ
て塗料を微粒子化する。回転軸を支持する軸受は、当初
は転がり軸受が使用されたが、溶剤雰囲気中での高速回
転に伴う寿命の問題と、漏れた潤滑油による塗料の汚染
の問題を解決するため、空気軸受を使用するものが提案
され、実用化されている。
2. Description of the Related Art A rotary atomizer, which supplies liquid to a disk-shaped spraying head that rotates at high speed and atomizes the liquid by centrifugal force, is a rotary atomizing electrostatic coating machine that atomizes paint, a powder manufacturing apparatus, It is used in spray dryers. The powder production apparatus is an apparatus for obtaining fine particles by atomizing molten metal or the like in an inert gas atmosphere and quenching. The spray dryer is for producing a powder by atomizing a solution of food or medicine in hot air. Hereinafter, the rotary atomization type electrostatic coating machine will be described as an example. In a rotary atomizing electrostatic coating machine, a rotating shaft having an atomizing head attached to its tip is rotated at high speed, and the paint is supplied to the atomizing head to atomize the paint by centrifugal force. Initially, rolling bearings were used as the bearings that support the rotating shaft.However, in order to solve the problems of life due to high speed rotation in solvent atmosphere and the problem of paint contamination due to leaked lubricating oil, air bearings have been used. The one to be used has been proposed and put into practical use.

【0003】空気軸受を用いた静電塗装用スピンドル装
置の各例を、図6,図7に示す。図6の例は、加圧した
空気を外部から供給する静圧空気軸受を応用した例(特
開平9−173913)である。ハウジング61の内部
孔61aには、回転軸67および回転軸後端部に設けら
れた回転力発生用のタービンロータ68が、軸受隙間6
6を介して挿入されている。上記回転軸67の周囲と給
気ノズル64との間でラジアル空気軸受69が形成さ
れ、上記ロータ68と給気ノズル65との間でスラスト
空気軸受70がそれぞれ形成される。そして、給気ノズ
ル64,65から圧縮空気が軸受隙間に供給されると、
その空気の圧力により回転軸67およびロータ68が浮
上支持され、ハウジング61に対して非接触状態とな
り、ラジアル空気軸受69およびスラスト空気軸受70
からなる静圧空気軸受の機能が発揮される。一方、 回転
軸67後端のロータ68の周囲には、 複数のタービンブ
レード79が配置され、ハウジング61にはそのタービ
ンブレード79に圧縮空気を、ほぼ接線方向に吹き出す
圧縮空気噴出孔80が形成されている。また、この噴出
孔80にコンプレッサ81が連結されている。この構造
では、コンプレッサ81から噴出孔80を通してタービ
ンブレード79に圧縮空気が吹き付けられると、タービ
ンブレード79に回転力が与えられ、その結果、浮上支
持された回転軸67を高速度で回転させる。上記回転軸
67の前端部に塗料噴霧ヘッド73が取り付けられる。
噴射ノズル77から噴射された塗料は、噴霧ヘッド73
が高速回転することにより流出孔78を通ってカップ状
の案内板74の内周面に導入され、遠心力によって霧状
となりながら周囲に吹き飛ばされる。この場合、噴霧ヘ
ッド73が帯電状態にあると、その内周面を流れる間に
塗料が負の電荷に帯電し、接地した被塗装物に静電力に
よって吸着される。
Examples of spindle devices for electrostatic coating using air bearings are shown in FIGS. The example of FIG. 6 is an example (Japanese Patent Laid-Open No. 9-173913) to which a hydrostatic air bearing that supplies pressurized air from the outside is applied. In the inner hole 61a of the housing 61, a rotating shaft 67 and a turbine rotor 68 for generating a rotating force, which is provided at a rear end portion of the rotating shaft, are installed in the bearing gap 6a.
It is inserted through 6. A radial air bearing 69 is formed between the periphery of the rotary shaft 67 and the air supply nozzle 64, and a thrust air bearing 70 is formed between the rotor 68 and the air supply nozzle 65. When compressed air is supplied from the air supply nozzles 64 and 65 to the bearing gap,
The rotating shaft 67 and the rotor 68 are levitationally supported by the pressure of the air, and are brought into a non-contact state with the housing 61, and the radial air bearing 69 and the thrust air bearing 70.
The function of the static pressure air bearing consisting of is demonstrated. On the other hand, a plurality of turbine blades 79 are arranged around the rotor 68 at the rear end of the rotating shaft 67, and a compressed air ejection hole 80 for blowing out compressed air to the turbine blades 79 is formed in the housing 61 in a substantially tangential direction. ing. Further, a compressor 81 is connected to the ejection hole 80. In this structure, when compressed air is blown from the compressor 81 to the turbine blade 79 through the ejection hole 80, a rotational force is applied to the turbine blade 79, and as a result, the levitationally supported rotating shaft 67 is rotated at a high speed. A paint spraying head 73 is attached to the front end of the rotary shaft 67.
The paint sprayed from the spray nozzle 77 is the spray head 73.
Is rotated at a high speed to be introduced into the inner peripheral surface of the cup-shaped guide plate 74 through the outflow hole 78, and is blown to the surroundings while being atomized by centrifugal force. In this case, when the spray head 73 is in a charged state, the coating material is charged with a negative charge while flowing through the inner peripheral surface thereof, and is attracted to the grounded object by electrostatic force.

【0004】図7は、ラジアル空気軸受としてティルテ
イングパッド型動圧空気ジャーナル軸受を利用した例を
示す(特開昭56−16775)。図8は、そのティル
テイングパッド型動圧空気ジャーナル軸受の断面図であ
る。図7のスピンドルは、ほぼ中空円筒状の前部ハウジ
ング102および後部ハウジング103を具え、これら
ハウジングはボルト104で結合される。回転軸108
は前部ハウジング102に挿入され、その前端部に塗料
噴霧ヘッド109がナット110によって取付けられ
る。前部ハウジング102には2個のティルテイングパ
ッド空気軸受122,123が設けられ、回転軸108
を支持する。ティルテイングパッド空気軸受は、図8に
断面を示すように、回転軸の中空円筒部108aの外周
面とわずかな隙間を隔てて配置された3個のパッド12
4,125,126を具える。これらのパッドは、それ
ぞれ支持ピン127,128,129によって揺動可能
に支持される。支持ピン127は板ばね部136aを持
つ支持アームを介して固定されており、パッド124は
回転軸中空円筒部108aに対して板ばね部136aの
力で押し付けられる。回転軸108が回転すると、周囲
の空気が回転軸中空円筒部108aとパッド124,1
25,126との隙間に引き込まれ、いわゆる動圧効果
によって圧力が発生する。パッド124,125,12
6が揺動可能で、さらにパッド124が半径方向に弾性
支持されていることにより、不釣合や空力的不安定現象
による回転軸108の振れ回りを効果的に抑制し、高速
回転時にも安定して回転軸108を支持することができ
る。
FIG. 7 shows an example in which a tilting pad type dynamic air journal bearing is used as a radial air bearing (Japanese Patent Laid-Open No. 56-16775). FIG. 8 is a sectional view of the tilting pad type dynamic pressure air journal bearing. The spindle of FIG. 7 comprises a substantially hollow cylindrical front housing 102 and a rear housing 103, which are connected by bolts 104. Rotating shaft 108
Is inserted into the front housing 102, and a paint spraying head 109 is attached to the front end of the front housing 102 by a nut 110. The front housing 102 is provided with two tilting pad air bearings 122 and 123, and
Support. The tilting pad air bearing has three pads 12 arranged with a slight clearance from the outer peripheral surface of the hollow cylindrical portion 108a of the rotating shaft, as shown in the cross section of FIG.
It is equipped with 4,125,126. These pads are swingably supported by support pins 127, 128 and 129, respectively. The support pin 127 is fixed via a support arm having a leaf spring portion 136a, and the pad 124 is pressed against the rotary shaft hollow cylindrical portion 108a by the force of the leaf spring portion 136a. When the rotary shaft 108 rotates, ambient air causes the rotary shaft hollow cylindrical portion 108a and the pads 124, 1
25, 126 is drawn into the gap and a pressure is generated by the so-called dynamic pressure effect. Pads 124, 125, 12
Since 6 is swingable and the pad 124 is elastically supported in the radial direction, whirling of the rotating shaft 108 due to imbalance and aerodynamic instability is effectively suppressed, and stable even at high speed rotation. The rotating shaft 108 can be supported.

【0005】回転軸108の軸方向の支持は、この例で
も静圧空気軸受を用いている。図7の回転軸108の軸
部分108cに一対のディスク状ランナ139,14
0、およびタービン翼車142が固定されている。ラン
ナ139,140の間には圧縮空気の流出孔151,1
52が設けられた環状板144が、わずかな隙間を隔て
て配置され、静圧空気スラスト軸受を構成する。圧縮空
気の噴出ノズル157から、 圧縮空気をタービン翼車1
42に向けて噴出させることによって、回転軸108を
回転させる。静電塗装機の場合は高電圧を印加するの
で、スピンドルの絶縁を確保するために、エアタービン
で駆動されることが多いが、他の用途の回転式アトマイ
ザでは、回転駆動手段として、電動モータを用いるもの
もある。
For the axial support of the rotary shaft 108, a hydrostatic air bearing is used in this example as well. A pair of disc-shaped runners 139, 14 are attached to the shaft portion 108c of the rotating shaft 108 of FIG.
0 and the turbine impeller 142 are fixed. Compressed air outflow holes 151, 1 are provided between the runners 139, 140.
The annular plates 144 provided with 52 are arranged with a slight gap therebetween to form a hydrostatic air thrust bearing. From the jet nozzle 157 of compressed air, compressed air is supplied to the turbine impeller 1
The rotary shaft 108 is rotated by ejecting the rotary shaft 108 toward 42. In the case of an electrostatic coating machine, a high voltage is applied, so it is often driven by an air turbine in order to ensure the insulation of the spindle.However, in rotary atomizers for other applications, an electric motor is used as the rotation drive means. Some use.

【0006】図7の例を示す公開特許公報(特開昭56
−163775)において、「発明の詳細な説明」の中
に、「フォイル軸受も高速回転する回転軸に対して使用
するのに適しており、従ってティルテイングパッド空気
軸受122,123に代えてフォイル軸受を使用するこ
ともできる。 」という旨の記述がある。これ以上の具体
的な内容は全く開示されていない。
[0006] Japanese Patent Laid-Open Publication No. Sho 56-56, which shows an example of FIG.
163775), in the "Detailed Description of the Invention", "Foil bearings are also suitable for use on rotating shafts that rotate at high speeds, and therefore foil bearings are used instead of the tilting pad air bearings 122, 123. Can also be used. " No further specific details are disclosed.

【0007】フォイル軸受は、軸受面を可撓性のある薄
い金属板で構成し、回転軸の回転に伴う動圧効果によっ
て金属板と回転軸の間に圧力を発生させ、回転軸を非接
触で支持する動圧空気軸受の一種である。フォイル軸受
には従来から様々な形式が提案されている。それらの
内、主なものを図9(A)〜(C))に示す。図9
(A)のフォイル軸受は、回転可能な支持ローラ201
を3箇所に設け、エンドレス環状のフォイル203に張
力を与えて回転軸202が静止しているときは、回転軸
202の外周3箇所でフォイル203が接触するように
したものである。この主のフォイル軸受を開示した特開
昭54−87343によれば、回転軸の回転数が上昇
し、十分な圧力が発生するまではフォイルが回転軸とと
もに回転するので、起動停止時の摩擦、摩耗が発生せ
ず、長寿命とされている。
In the foil bearing, the bearing surface is made of a flexible thin metal plate, and a pressure is generated between the metal plate and the rotary shaft due to the dynamic pressure effect accompanying the rotation of the rotary shaft, so that the rotary shaft does not contact. It is a type of dynamic pressure air bearing supported by. Various types of foil bearings have been conventionally proposed. Among them, the main ones are shown in FIGS. 9 (A) to (C). Figure 9
The foil bearing of (A) is a rotatable support roller 201.
Are provided at three locations, and when the rotary shaft 202 is stationary by applying tension to the endless annular foil 203, the foil 203 comes into contact with the outer circumference of the rotary shaft 202 at three locations. According to Japanese Patent Laid-Open No. 54-87343, which discloses the main foil bearing, the foil rotates together with the rotating shaft until the rotational speed of the rotating shaft increases and sufficient pressure is generated. It has no wear and has a long life.

【0008】図9(B)のフォイル軸受は、軸受面が多
数の薄板303からなり、回転軸(図示せず)の外周の
多数の位置で動圧効果による圧力が発生する。図9
(C)のフォイル軸受はトップフォイル405が、隙間
Aを介して回転軸401の周囲をほぼ一周しており、バ
ンプフォイルがハウジング402とトップフォイル40
5の間にあって、トップフォイル405を支持する。フ
ォイル軸受は、その構造上熱変形や組付け誤差を許容で
きるため、ガスタービンやコンプレッサ等のターボ機械
に多く応用されている。
In the foil bearing shown in FIG. 9B, the bearing surface is made up of a large number of thin plates 303, and pressure is generated by a dynamic pressure effect at a large number of positions on the outer circumference of a rotary shaft (not shown). Figure 9
In the foil bearing of (C), the top foil 405 makes almost one round around the rotary shaft 401 with a gap A, and the bump foil includes the housing 402 and the top foil 40.
5, supporting the top foil 405. Foil bearings are widely applied to turbomachines such as gas turbines and compressors because their structure allows for thermal deformation and assembly error.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】回転式アトマイザで
は、霧化ヘッドの交換が頻繁に必要になるが、霧化ヘッ
ドと回転軸の取付け部の摩耗や噴霧ヘッドの変形によ
り、不釣合が大きくなりがちである。また、処理する液
体が不均一に付着したり、その状態で固化した場合に
も、不釣合が大きくなる。このため、回転式アトマイザ
用スピンドルは、大きな不釣合に耐えて高速で回転しな
くてはならない。さらに、粘度の高い液体を処理した
り、粒子の直径を小さくするためには、スピンドルを高
速化する必要があるが、図6や図7等に示す従来のスピ
ンドルでは、不釣合による加振力に耐えられず、回転軸
と軸受面が接触して回転不能となる場合がある。
In the rotary atomizer, it is necessary to frequently replace the atomizing head, but the imbalance tends to increase due to wear of the attachment portion of the atomizing head and the rotary shaft and deformation of the atomizing head. Is. Further, the imbalance becomes large when the liquid to be treated is nonuniformly adhered or is solidified in that state. For this reason, the rotary atomizer spindle must endure a large imbalance and rotate at high speed. Further, in order to process a highly viscous liquid or to reduce the diameter of particles, it is necessary to increase the speed of the spindle. However, in the conventional spindle shown in FIG. 6 and FIG. It may not be able to withstand, and the rotating shaft and the bearing surface may come into contact with each other and become unable to rotate.

【0010】静電塗装機の場合には、最近、スピンドル
を含む塗装へッドを多関節ロボットに取付けて、塗装作
業を行なう場合が増えている。この場合、スピンドルが
重いと大型のロボットが必要になり、設置面積や費用の
点で問題が生じる。このためスピンドル装置の軽量化が
必要である。静圧空気軸受の軸受隙間は、軸受を構成す
る各部品の寸法差で決まるので、非常に精度の高い加工
が必要である。そのため部品の剛性を上げて加工時の変
形を極力小さくする必要がある。さらに軸受への給気通
路をハウジング内に設ける必要がある。このような理由
で部品の肉厚を薄くして軽量化を図ることが困難であ
る。上記の回転軸と軸受面の接触による回転不能の他、
処理される液体がスピンドル内部に侵入して回転不能に
なる場合がある.これらの場合、従来のスピンドル装置
では、回転不能となった回転軸を装置からはずし、メー
カーに返却して修理しなくてはならない。このため修理
に多大な費用と時間を要している。また修理中にライン
を稼動させるために予備のスピンドルを準備する必要も
あり、この点でも費用を要している。
In the case of an electrostatic coating machine, recently, a coating head including a spindle is often mounted on an articulated robot to perform coating work. In this case, if the spindle is heavy, a large robot is required, which causes a problem in terms of installation area and cost. Therefore, it is necessary to reduce the weight of the spindle device. Since the bearing gap of the hydrostatic air bearing is determined by the dimensional difference of each component forming the bearing, it is necessary to perform machining with extremely high accuracy. Therefore, it is necessary to increase the rigidity of the parts and minimize the deformation during processing. Furthermore, it is necessary to provide an air supply passage to the bearing inside the housing. For these reasons, it is difficult to reduce the wall thickness of the parts to reduce the weight. In addition to the impossibility of rotation due to the contact between the rotating shaft and bearing surface,
The liquid to be processed may enter the spindle and become unrotatable. In these cases, in the conventional spindle device, the non-rotatable rotary shaft must be removed from the device and returned to the manufacturer for repair. Therefore, the repair requires a great deal of expense and time. In addition, it is necessary to prepare a spare spindle to operate the line during repair, which is also expensive in this respect.

【0011】図7に示したティルテイングパッド軸受を
使用したスピンドルの場合には、所定の浮上特性を得る
ためには、軸受パッドの軸受面の曲率半径は、回転軸の
外径に対して数〜10μm 程度大きくする必要があり、
さらに軸受パッドが部分円弧であるために、加工は静圧
軸受よりさらに困難である。また、スラスト軸受が静圧
空気軸受なので、ハウジングに固定されたスラスト軸受
面(環状板144の両面)に対して、回転軸に固定した
ランナ139,140が微細なスラスト軸受隙間を保っ
て所定の位置に配置されるように、ラジアル軸受のパッ
ドの位置を調整する必要がある。このように加工、組立
調整が非常に困難であり、量産性に欠けるため、このタ
イプは実際の塗装ラインで使用されるには至らなかっ
た。
In the case of the spindle using the tilting pad bearing shown in FIG. 7, in order to obtain a predetermined floating characteristic, the radius of curvature of the bearing surface of the bearing pad is several degrees with respect to the outer diameter of the rotating shaft. It is necessary to increase it by about 10 μm,
In addition, the bearing pads are partially arcuate, making them more difficult to machine than hydrostatic bearings. Further, since the thrust bearing is a hydrostatic air bearing, the runners 139 and 140 fixed to the rotary shaft maintain a predetermined thrust bearing clearance with respect to the thrust bearing surface (both sides of the annular plate 144) fixed to the housing. It is necessary to adjust the position of the pads of the radial bearing so that they are placed in position. As described above, processing and assembling adjustment are extremely difficult and mass productivity is poor, so this type has not been used in an actual painting line.

【0012】この発明の目的は、許容不釣り合い量の向
上、および装置の軽量化が図れるスピンドル装置を提供
することである。この発明の他の目的は、保守性の向上
にある。
An object of the present invention is to provide a spindle device capable of improving the allowable unbalance amount and reducing the weight of the device. Another object of the present invention is to improve maintainability.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】この発明のスピンドル装
置は、霧化ヘッドが取り付けられるヘッド取付部を持つ
回転軸と、 ハウジングに対して上記回転軸を回転自在に
支持するラジアル軸受およびスラスト軸受を備えたスピ
ンドル装置において、上記ラジアル軸受およびスラスト
軸受を、それぞれ上記回転軸に対向する軸受面を持つ軸
受フォイルと、上記ハウジングと軸受フォイルの間にあ
って軸受フォイルを弾性的に支持する弾性体とを有する
フォイル軸受としたことを特徴とする。このように軸受
フォイルが弾性体で支持されたフォイル軸受は、回転軸
が振れ回ると、それに応じて軸受フォイルが動き、軸受
フォイルと弾性体、弾性体とハウジングの間で相対運動
が生じる。この時の摩擦力が回転軸の振れ回りに対する
減衰力として作用する。したがって、静圧空気軸受のよ
うな、軸受隙間の空気の粘性による減衰力と比べて、非
常に大きな減衰力が得られる。このような作用を持つフ
ォイル軸受を、回転軸の支持のためのラジアル軸受およ
びスラスト軸受の両方に用いたため、許容不釣り合い量
の向上が得られる。このため、霧化ヘッドが変形した
り、処理液体またはその固化物が片寄って付着したよう
な場合でも、正常に回転できる。また、ラジアル軸受お
よびスラスト軸受をフォイル軸受とすると、各軸受面が
変形することができるため、多少の形状誤差や組付け誤
差を吸収することができ、部品精度も緩和できる。これ
により、製造コストを低減できるだけでなく、部品を薄
肉化してスピンドル装置を軽量化、小型化することがで
きる。
A spindle device according to the present invention comprises a rotary shaft having a head mounting portion to which an atomizing head is mounted, a radial bearing and a thrust bearing for rotatably supporting the rotary shaft with respect to a housing. In a provided spindle device, each of the radial bearing and the thrust bearing has a bearing foil having a bearing surface facing the rotation shaft, and an elastic body elastically supporting the bearing foil between the housing and the bearing foil. It is characterized by using a foil bearing. In the foil bearing in which the bearing foil is thus supported by the elastic body, when the rotating shaft swings, the bearing foil moves accordingly, and relative movement occurs between the bearing foil and the elastic body and between the elastic body and the housing. The frictional force at this time acts as a damping force against the whirling of the rotating shaft. Therefore, a very large damping force can be obtained as compared with the damping force due to the viscosity of the air in the bearing gap as in a static pressure air bearing. Since the foil bearing having such an action is used for both the radial bearing and the thrust bearing for supporting the rotating shaft, the allowable unbalance amount can be improved. For this reason, even if the atomizing head is deformed or the treatment liquid or its solidified substance is attached on one side, it can rotate normally. Further, when the radial bearing and the thrust bearing are foil bearings, each bearing surface can be deformed, so that some shape errors and assembly errors can be absorbed, and part precision can be relaxed. As a result, not only the manufacturing cost can be reduced, but also the parts can be thinned to reduce the weight and size of the spindle device.

【0014】このスピンドル装置は、例えば、上記ラジ
アル軸受を複数備え、上記回転軸がスラスト板を有し、
上記スラスト軸受として、上記スラスト板の両面にそれ
ぞれ対面する一対のスラスト軸受を備えたものとされ
る。
This spindle device includes, for example, a plurality of the radial bearings, the rotary shaft has a thrust plate,
As the thrust bearing, a pair of thrust bearings facing each other on both sides of the thrust plate are provided.

【0015】この発明のスピンドル装置において、上記
ラジアル軸受およびスラスト軸受となるフォイル軸受の
少なくとも一つを、上記フォイル軸受を構成する弾性体
が、金属細線の集合体からなるものとしてもよい。弾性
体を金属細線で構成した場合は、金属細線同士も摩擦す
るため、弾性体を金属薄板で構成した場合よりも、さら
に大きい減衰力が発生する。
In the spindle device according to the present invention, at least one of the radial bearing and the foil bearing serving as the thrust bearing may be configured such that the elastic body forming the foil bearing is formed of an assembly of fine metal wires. When the elastic body is composed of thin metal wires, the thin metal wires also rub against each other, so that a larger damping force is generated than when the elastic body is composed of a thin metal plate.

【0016】上記フォイル軸受からなるラジアル軸受
は、軸受フォイルと弾性体とを互い結合し、上記弾性体
を弾性変形させた状態で上記ハウジングの内径面に組み
込み、弾性体および軸受フォイルを弾性体の弾性復元力
によって上記ハウジングの内径面に固定したものであっ
ても良い。このように弾性体の弾性復元力によって固定
する構造とした場合、摩擦力で固定されることになるた
め、回転軸と軸受フォイルとが高速回転中に接触して過
大なトルクが生じた場合には、軸受フォイルと弾性体が
回転軸と共に回転し、回転軸の損傷を小さく抑えること
ができる。
In the radial bearing composed of the foil bearing, the bearing foil and the elastic body are coupled to each other, and the elastic body is elastically deformed and incorporated into the inner diameter surface of the housing, and the elastic body and the bearing foil are formed of the elastic body. It may be fixed to the inner diameter surface of the housing by elastic restoring force. When the structure is fixed by the elastic restoring force of the elastic body as described above, it is fixed by the frictional force. Therefore, when the rotating shaft and the bearing foil come into contact with each other during high-speed rotation and excessive torque is generated. The bearing foil and the elastic body rotate together with the rotating shaft, and damage to the rotating shaft can be suppressed to a small level.

【0017】この発明のスピンドル装置は、上記ラジア
ル軸受を複数備え、上記ハウジングを、個々のラジアル
軸受の弾性体および軸受フォイルを支持する軸受ハウジ
ングと、この軸受ハウジングが着脱自在に取付けられる
本体ハウジングとに分割したものであっても良い。すな
わち、個々のラジアル軸受を、フォイル軸受と軸受ハウ
ジングとで構成される軸受ユニットとする。このよう
に、各ラジアル軸受を、個別にユニット化してハウジン
グ本体に取付けるようにすると、軸受損傷時に、軸受ユ
ニットごと着脱できて、修理が簡単である。分割構造と
した場合、組付け精度上の問題が生じるが、フォイル軸
受は多少の組付け誤差が吸収できるため、このような分
割化が実現できる。
A spindle device according to the present invention comprises a plurality of the radial bearings, a housing for supporting the elastic body of each radial bearing and a bearing foil, and a main body housing to which the bearing housing is detachably mounted. It may be divided into. That is, each radial bearing is a bearing unit including a foil bearing and a bearing housing. Thus, if each radial bearing is individually unitized and attached to the housing body, the bearing unit can be attached and detached when the bearing is damaged, and the repair is easy. In the case of the split structure, there is a problem in assembling accuracy, but since the foil bearing can absorb some assembling error, such splitting can be realized.

【0018】このようにユニット化する場合に、本体ハ
ウジングを、さらに外部ケースと、この外部ケースに着
脱可能に取付けられて複数のラジアル軸受の軸受ハウジ
ングが着脱可能に取付けられる分割ハウジングとに分割
されたものとしても良い。これにより、修理が一層簡単
になる。
In the case of unitizing in this way, the main body housing is further divided into an outer case and a split housing detachably attached to the outer case and bearing housings of a plurality of radial bearings are detachably attached. It may be good. This makes repairs easier.

【0019】この発明のスピンドル装置は、霧化ヘッド
が取り付けられるヘッド取付部を持つ回転軸と、 ハウジ
ングに対して上記回転軸を回転自在に支持するラジアル
軸受とを備えたスピンドル装置において、上記ラジアル
軸受を、上記回転軸に対向する軸受面を持つ軸受フォイ
ル、および上記ハウジングと軸受フォイルの間にあって
軸受フォイルを弾性的に支持する弾性体を有するフォイ
ル軸受とし、上記弾性体を金属細線の集合体としたもの
であっても良い。
The spindle device of the present invention is a spindle device comprising a rotary shaft having a head mounting portion to which an atomizing head is mounted, and a radial bearing rotatably supporting the rotary shaft with respect to a housing. The bearing is a bearing foil having a bearing surface facing the rotating shaft, and a foil bearing having an elastic body that elastically supports the bearing foil between the housing and the bearing foil, and the elastic body is an assembly of thin metal wires. It may be

【0020】また、この発明のスピンドル装置は、回転
式アトマイザ用のスピンドル装置であって、上記霧化ヘ
ッドが遠心力により液体を微粒子化するものであり、上
記回転軸が中空軸であり、この回転軸内に、上記霧化ヘ
ッドへ霧化用の液体を供給するノズルが挿通され、上記
回転軸の外周にタービンブレードが設けられ、このター
ビンブレードに圧縮気体を吹き付けるタービンノズルが
上記ハウジングに設けられたものであっても良い。回転
式アトマイザ用のスピンドル装置では、霧化ヘッドの取
付部の摩耗,変形や、処理液体の付着による不釣り合で
加振力が生じる問題が大きく、許容不釣り合い量の向上
が強く求められる。この発明の上記各構成のものであれ
ば、このような要望にも応じることができる。
The spindle device of the present invention is a spindle device for a rotary atomizer, wherein the atomizing head atomizes the liquid by centrifugal force, and the rotary shaft is a hollow shaft. A nozzle for supplying a liquid for atomization to the atomizing head is inserted into the rotary shaft, a turbine blade is provided on the outer periphery of the rotary shaft, and a turbine nozzle for blowing a compressed gas to the turbine blade is provided in the housing. It may be the one that was given. In a spindle device for a rotary atomizer, there is a large problem that a vibrating force is generated due to wear and deformation of the mounting portion of the atomizing head and imbalance due to adhesion of the processing liquid, and improvement of the allowable imbalance amount is strongly demanded. The above-mentioned configurations of the present invention can meet such demands.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】この発明の一実施形態を図面と共
に説明する。この実施形態は静電塗装用の回転アトマイ
ザスピンドル装置に適用した例である。図1において、
このスピンドル装置は、回転軸1をハウジング2に対し
て、ラジアル軸受4およびスラスト軸受5により回転自
在に支持し、ラジアル軸受4およびスラスト軸受5をフ
ォイル軸受としたものである。このスピンドル装置は、
回転軸1を回転させる駆動機構19を備えている。回転
軸1は中空軸であり、中空部に塗料の噴射ノズル12が
配置されている。回転軸1の先端部には、霧化ヘッド取
付部1aが形成され、霧化ヘッド11が着脱可能に固定
されている。回転軸1の後端部には円板状のスラスト板
3が設けられる。スラスト板3の外周面には、等間隔に
多数の凹部が設けられ、隣合う凹部の間でタービンブレ
ード18が形成されている。このタービンブレード18
とハウジング10に設けられたタービンノズル7とで、
上記駆動機構19が構成される。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. This embodiment is an example applied to a rotary atomizer spindle device for electrostatic coating. In FIG.
In this spindle device, a rotary shaft 1 is rotatably supported by a radial bearing 4 and a thrust bearing 5 with respect to a housing 2, and the radial bearing 4 and the thrust bearing 5 are foil bearings. This spindle device
A drive mechanism 19 for rotating the rotary shaft 1 is provided. The rotary shaft 1 is a hollow shaft, and a paint injection nozzle 12 is arranged in the hollow portion. An atomizing head mounting portion 1a is formed at the tip of the rotary shaft 1, and the atomizing head 11 is detachably fixed. A disk-shaped thrust plate 3 is provided at the rear end of the rotary shaft 1. A large number of recesses are provided on the outer peripheral surface of the thrust plate 3 at equal intervals, and turbine blades 18 are formed between adjacent recesses. This turbine blade 18
And the turbine nozzle 7 provided in the housing 10,
The drive mechanism 19 is configured.

【0022】回転軸1は、軸方向に並ぶ2個のラジアル
軸受4、およびスラスト板3の両面にそれぞれ対向する
2個のスラスト軸受5によって支持される。ハウジング
2は、個々のラジアル軸受4およびスラスト軸受5毎に
設けた軸受ハウジング21,51と、これらの軸受ハウ
ジング21,51が着脱自在に取付けられる本体ハウジ
ング10とに分割されている。本体ハウジング10は、
さらに外部ケース10Aと、この外部ケース10Aに着
脱可能に取付けられた前後の分割ハウジング14,15
とに分割されている。2個のラジアル軸受4および、ス
ラスト軸受5の一方は、前部分割ハウジング14に固定
される。他方のスラスト軸受5は、後部分割ハウジング
15に固定される。前部分割ハウジング14と後部分割
ハウジング15は、スペーサ16を介して、ボルト(図
示せず)により一体に固定される。
The rotary shaft 1 is supported by two radial bearings 4 lined up in the axial direction and two thrust bearings 5 facing each other on both sides of the thrust plate 3. The housing 2 is divided into a bearing housing 21, 51 provided for each of the radial bearing 4 and the thrust bearing 5, and a main body housing 10 to which the bearing housing 21, 51 is detachably attached. The body housing 10 is
Further, the external case 10A and the front and rear split housings 14 and 15 detachably attached to the external case 10A.
It is divided into and. One of the two radial bearings 4 and the thrust bearing 5 is fixed to the front split housing 14. The other thrust bearing 5 is fixed to the rear split housing 15. The front split housing 14 and the rear split housing 15 are integrally fixed by a bolt (not shown) via a spacer 16.

【0023】スペーサ16の内周側に、ノズルスリーブ
6が固定されている。ノズルスリーブ6の内周はスラス
ト板3の外周と向き合っており、ほぼ接線方向に向かっ
てタービンノズル7が設けられている。タービンノズル
7は、ノズルスリーブ6の外周およびスペーサ16の内
周に設けた円環状の給気通路8および給気通路9を介し
て、圧縮空気源( 図示せず) に接続される。圧縮空気源
から圧縮空気を供給すると、圧縮空気はタービンノズル
7からほぼ接線方向に噴出してスラスト板3の外周のタ
ービンブレード18に衝突して回転軸1を回転させる駆
動力を発生する。その後、圧縮空気は、外部ケース10
Aに設けた排気通路(図示せず)を通って外部に流出す
る。
The nozzle sleeve 6 is fixed to the inner peripheral side of the spacer 16. The inner circumference of the nozzle sleeve 6 faces the outer circumference of the thrust plate 3, and the turbine nozzle 7 is provided substantially tangentially. The turbine nozzle 7 is connected to a compressed air source (not shown) via an annular air supply passage 8 and an air supply passage 9 provided on the outer circumference of the nozzle sleeve 6 and the inner circumference of the spacer 16. When the compressed air is supplied from the compressed air source, the compressed air is ejected from the turbine nozzle 7 in a substantially tangential direction and collides with the turbine blade 18 on the outer periphery of the thrust plate 3 to generate a driving force for rotating the rotary shaft 1. Then, the compressed air is transferred to the outer case 10
It flows out through the exhaust passage (not shown) provided in A.

【0024】スラスト板3の外周部に、回転マークフラ
ンジ17が設けてある。回転センサ13は回転マークフ
ランジ17に対向し、回転マークフランジ17に設けら
れた回転マークを検出して、回転数を検出する。回転マ
ークは、着色、着磁、表面形状の凹凸などの方法で設け
ることができる。回転センサ13は、マークに応じて光
電スイッチ、磁気センサ、電磁ピックアップ、変位計な
どを使用することができる。高速で回転するので、非接
触センサが望ましい。
A rotation mark flange 17 is provided on the outer peripheral portion of the thrust plate 3. The rotation sensor 13 faces the rotation mark flange 17, detects a rotation mark provided on the rotation mark flange 17, and detects the number of rotations. The rotation mark can be provided by a method such as coloring, magnetization, and unevenness of the surface shape. As the rotation sensor 13, a photoelectric switch, a magnetic sensor, an electromagnetic pickup, a displacement meter, or the like can be used according to the mark. Non-contact sensors are desirable because they rotate at high speeds.

【0025】ラジアル軸受4の構成を図2に示す。軸受
ハウジング21の内径側に、弾性体22および軸受フォ
イル23が配置してあり、軸受フォイル23の内周面は
回転軸1の外周面と対向する。軸受ハウジング21は円
筒状の部材である。弾性体22は金属薄板を波板状に曲
げたもの、いわゆるバンプフォイルであり、軸受ハウジ
ング21と軸受フォイル23の間にあって、軸受フォイ
ル23を弾性的に支持する。軸受フォイル23および弾
性体22は、矩形のリボン状に形成されたものであり、
それぞれの一端を重ね合わせて、溶接またはかしめ等の
方法により一体に結合される。この一体に結合した軸受
フォイル23および弾性体22を円筒状に丸めて軸受ハ
ウジング21に入れる。軸受フォイル23および弾性体
22は、それ自体の弾性復元力で生じる摩擦力により、
軸受ハウジング21の内径面に固定される。回転軸1が
図2の矢印の方向に回転すると、周囲の空気が軸受フォ
イル23と回転軸1の間に引き込まれて圧力を発生し、
回転軸1は軸受フォイル23に対して非接触で支持され
る。このラジアル軸受4と軸受ハウジング21とによ
り、軸受ユニット4Aが構成される。
The structure of the radial bearing 4 is shown in FIG. The elastic body 22 and the bearing foil 23 are arranged on the inner diameter side of the bearing housing 21, and the inner peripheral surface of the bearing foil 23 faces the outer peripheral surface of the rotary shaft 1. The bearing housing 21 is a cylindrical member. The elastic body 22 is a so-called bump foil obtained by bending a thin metal plate into a corrugated plate shape, and is between the bearing housing 21 and the bearing foil 23, and elastically supports the bearing foil 23. The bearing foil 23 and the elastic body 22 are formed in a rectangular ribbon shape,
The respective ends are overlapped and joined together by a method such as welding or caulking. The bearing foil 23 and the elastic body 22 which are integrally connected are rolled into a cylindrical shape and placed in the bearing housing 21. The bearing foil 23 and the elastic body 22 are, due to the frictional force generated by the elastic restoring force of themselves,
It is fixed to the inner diameter surface of the bearing housing 21. When the rotary shaft 1 rotates in the direction of the arrow in FIG. 2, ambient air is drawn between the bearing foil 23 and the rotary shaft 1 to generate pressure,
The rotary shaft 1 is supported in non-contact with the bearing foil 23. The radial bearing 4 and the bearing housing 21 constitute a bearing unit 4A.

【0026】図3はラジアル軸受4の別の構成例を示
す。軸受ハウジング21の内径側に、弾性体32および
軸受フォイル33が配置され、軸受フォイル33の内周
面は回転軸1の外周面と対向する。回転軸1が図3の矢
印の方向に回転すると、図2の例と同様に作用し、回転
軸1を非接触で支持する。弾性体32は、金属細線の集
合体であり、金属細線を編んだものを所定の形状に成形
して製作されている。例えば、弾性体32は長方形状に
成形されている。この長方形状の弾性体32とリボン状
の軸受フォイル33とは、一端を溶接またはかしめ等の
方法によって一体に固定し、円筒状に丸めて軸受ハウジ
ング21内に入れる。弾性体32および軸受フォイル3
3は、これら弾性体32および軸受フォイル33の弾性
復元力で生じる摩擦力により、軸受ハウジング21の内
径面に固定される。弾性体32は、上記のように長方形
状として丸める代わりに、円筒状に成形し、軸受ハウジ
ング21の内径面に圧入しても良い。このラジアル軸受
4と軸受ハウジング21とにより、軸受ユニット4Aが
構成される。
FIG. 3 shows another structural example of the radial bearing 4. The elastic body 32 and the bearing foil 33 are arranged on the inner diameter side of the bearing housing 21, and the inner peripheral surface of the bearing foil 33 faces the outer peripheral surface of the rotary shaft 1. When the rotary shaft 1 rotates in the direction of the arrow in FIG. 3, the rotary shaft 1 operates in the same manner as in the example of FIG. 2 and supports the rotary shaft 1 in a non-contact manner. The elastic body 32 is an assembly of fine metal wires, and is manufactured by knitting fine metal wires into a predetermined shape. For example, the elastic body 32 is formed in a rectangular shape. The rectangular elastic body 32 and the ribbon-shaped bearing foil 33 are integrally fixed at one end by a method such as welding or caulking, and are rolled into a cylindrical shape and placed in the bearing housing 21. Elastic body 32 and bearing foil 3
3 is fixed to the inner diameter surface of the bearing housing 21 by the frictional force generated by the elastic restoring force of the elastic body 32 and the bearing foil 33. Instead of rounding the elastic body 32 into a rectangular shape as described above, the elastic body 32 may be formed into a cylindrical shape and press-fitted into the inner diameter surface of the bearing housing 21. The radial bearing 4 and the bearing housing 21 constitute a bearing unit 4A.

【0027】図2または図3のように構成されたラジア
ル軸受4は、軸受ユニット4Aの状態で、前部分割ハウ
ジング14の内径面に形成された軸受嵌合部に挿入さ
れ、止めねじ29によって着脱可能な状態に固定され
る。
The radial bearing 4 constructed as shown in FIG. 2 or 3 is inserted into the bearing fitting portion formed on the inner diameter surface of the front split housing 14 in the state of the bearing unit 4A, and is set by the set screw 29. It is fixed in a detachable state.

【0028】図4は、ラジアル軸受4の別の固定構造を
示す。この場合、前部分割ハウジング14の内径面に軸
方向溝42を設け、溝42の内部に、先端に凸部44を
持つ板ばね43が固定してある。軸受ハウジング21の
外周に、円周溝46を設け、凸部44が円周溝46に係
合することによって、ラジアル軸受4が前部分割ハウジ
ング14に固定される。
FIG. 4 shows another fixing structure of the radial bearing 4. In this case, an axial groove 42 is provided on the inner diameter surface of the front split housing 14, and a leaf spring 43 having a convex portion 44 at the tip is fixed inside the groove 42. A circumferential groove 46 is provided on the outer circumference of the bearing housing 21, and the convex portion 44 engages with the circumferential groove 46, whereby the radial bearing 4 is fixed to the front split housing 14.

【0029】図1のスラスト軸受5の構成を図5に示
す。スラスト軸受5は、軸受フォイル56および弾性体
53を有する。弾性体53は、金属細線を編んだものを
リング状に成形したものであり、周方向等間隔に凸部5
4を有する。弾性体53は、軸受ハウジング51の溝5
2に組込まれる。軸受フォイル56は、円弧状に形成さ
れた複数枚の分割軸受フォイル56aを円環状に並べた
ものであり、各分割軸受フォイル56aは、リング状の
フォイルベース55に溶接またはろう付けによって固定
される。フォイルベース55には、弾性体53の各凸部
54に対応する複数の穴55aが円周方向に並べて設け
られ、軸受フォイル56は、この穴から突出した凸部5
4によって弾性的に支持される。これら軸受ハウジング
51、弾性体53、軸受フォイル56の固定されたフォ
イルベース55を重ね合わせ、ねじ57で一体に固定す
ることにより、スラスト軸受5の軸受ユニット5Aを構
成する。軸受フォイル56は、図1における回転軸1の
スラスト板3の端面に対向する。
The structure of the thrust bearing 5 of FIG. 1 is shown in FIG. The thrust bearing 5 has a bearing foil 56 and an elastic body 53. The elastic body 53 is formed by knitting fine metal wires into a ring shape, and has convex portions 5 at equal intervals in the circumferential direction.
Have 4. The elastic body 53 is the groove 5 of the bearing housing 51.
Incorporated in 2. The bearing foil 56 is formed by arranging a plurality of divided bearing foils 56a formed in an arc shape in an annular shape, and each divided bearing foil 56a is fixed to a ring-shaped foil base 55 by welding or brazing. . The foil base 55 is provided with a plurality of holes 55a corresponding to the respective convex portions 54 of the elastic body 53 arranged side by side in the circumferential direction, and the bearing foil 56 has the convex portions 5 protruding from the holes.
It is elastically supported by 4. The bearing housing 51, the elastic body 53, and the foil base 55 to which the bearing foil 56 is fixed are overlapped with each other, and are integrally fixed with the screw 57 to form the bearing unit 5A of the thrust bearing 5. The bearing foil 56 faces the end surface of the thrust plate 3 of the rotary shaft 1 in FIG.

【0030】図5では弾性体53を金属細線で構成した
例を示したが、図2のラジアル軸受と同様に、スラスト
軸受5においても、金属薄板を波型に成形した弾性体を
使用することもできる。
FIG. 5 shows an example in which the elastic body 53 is composed of fine metal wires. However, similarly to the radial bearing of FIG. 2, the thrust bearing 5 should also be made of a corrugated elastic body of a thin metal plate. You can also

【0031】このように構成した一対のスラスト軸受5
は、それぞれ軸受ユニット5Aの状態で、前部分割ハウ
ジング14および後部ハウジング15に、ねじ等の固定
手段によって着脱可能に固定される。回転軸1が回転す
ると、ラジアル軸受4と同様の作用で空気の圧力が発生
し、回転軸1を軸方向に非接触で支持する。
A pair of thrust bearings 5 thus constructed
Are detachably fixed to the front split housing 14 and the rear housing 15 by fixing means such as screws in the state of the bearing unit 5A. When the rotating shaft 1 rotates, air pressure is generated by the same action as the radial bearing 4, and the rotating shaft 1 is supported in the axial direction in a non-contact manner.

【0032】この構成のスピンドル装置の作用を説明す
る。回転軸1が振れ回ると、ラジアル軸受4およびスラ
スト軸受5の軸受フォイル23,33,56および弾性
体22,32,53が変形し、軸受フォイル23,3
3,56と弾性体22,32,53の間、弾性体22,
32,53と軸受ハウジング21,51の間の摩擦によ
って大きな減衰力が発生する。このため、回転軸1の不
釣合が大きい場合でも高速まで安定して回転させること
ができる。弾性体32,53を金属細線の集合体で構成
した場合は、金属細線同士も摩擦するので、弾性体を金
属薄板で構成した場合よりさらに大きい減衰力を発生す
る。
The operation of the spindle device having this structure will be described. When the rotating shaft 1 swings around, the bearing foils 23, 33 and 56 of the radial bearing 4 and the thrust bearing 5 and the elastic bodies 22, 32 and 53 are deformed, and the bearing foils 23 and 3 are deformed.
3, 56 and the elastic body 22, 32, 53, the elastic body 22,
A large damping force is generated by the friction between the bearings 32 and 53 and the bearing housings 21 and 51. Therefore, even when the rotational shaft 1 is largely unbalanced, it can be stably rotated at a high speed. When the elastic bodies 32 and 53 are composed of an assembly of thin metal wires, the thin metal wires also rub against each other, so that a larger damping force is generated than when the elastic body is composed of a thin metal plate.

【0033】上記のようにラジアル軸受4およびスラス
ト軸受5を共にフォイル軸受で構成すると、各軸受面は
変形できるので、多少の形状誤差や組付け誤差は吸収す
ることができる。したがって、従来の静電塗装用スピン
ドルに比較して、大幅に加工精度および組付け精度を緩
和することができる。また、各軸受4,5をユニット化
し、軸受ユニット4A,5Aとしてハウジング2に個別
に組付けることが可能になる。加工時の変形防止のため
に部品を厚肉にする必要も無く、かつ静圧気体軸受にお
けるような軸受給気通路も必要ないので、スピンドル装
置を構成する各部の肉厚を薄くして軽量化、小型化を図
ることが可能になる。
When both the radial bearing 4 and the thrust bearing 5 are foil bearings as described above, the respective bearing surfaces can be deformed, so that some form errors and assembly errors can be absorbed. Therefore, as compared with the conventional electrostatic coating spindle, the processing accuracy and the assembly accuracy can be significantly eased. Further, it becomes possible to form the bearings 4 and 5 as a unit and individually assemble them into the housing 2 as the bearing units 4A and 5A. The parts do not need to be thick to prevent deformation during processing, and the bearing air supply passages used in hydrostatic gas bearings are not necessary, so the parts that make up the spindle device can be made thinner and lighter. It is possible to reduce the size.

【0034】ラジアル軸受4は軸受ハウジング21と弾
性体22,32および軸受フォイル23,33を一体化
した軸受ユニット4Aを、またスラスト軸受5は軸受ハ
ウジング51,弾性体53,および軸受フォイル56を
一体化した軸受ユニット5Aを、それぞれハウジング本
体10の所定の位置に着脱可能な方法で固定したので、
処理する液体の侵入等の事故によって軸受4,5が使用
不能になった場合に、容易に軸受ユニット4A,5Aの
みを交換して、使用可能な状態に修復することができ
る。なお、回転軸1は、軸受ユニット4A,5Aの交換
の後、付着した液体を除去、洗浄することによって使用
可能である。このため、現場での修復が可能であり、従
来のスピンドルのように、メーカーに返却する必要はな
く、保守費用を低減できる。
The radial bearing 4 is a bearing unit 4A in which the bearing housing 21, the elastic bodies 22 and 32 and the bearing foils 23 and 33 are integrated, and the thrust bearing 5 is a bearing housing 51, an elastic body 53 and a bearing foil 56 are integrated. Since the respective bearing units 5A are fixed to the housing main body 10 at predetermined positions in a detachable manner,
When the bearings 4 and 5 become unusable due to an accident such as invasion of the liquid to be treated, it is possible to easily replace only the bearing units 4A and 5A and restore the usable state. The rotating shaft 1 can be used by removing and cleaning the adhered liquid after replacing the bearing units 4A and 5A. Therefore, it can be repaired in the field, and unlike conventional spindles, there is no need to return it to the manufacturer, and maintenance costs can be reduced.

【0035】このスピンドル装置において、不釣合によ
る負荷は半径方向に作用するので、不釣合による損傷は、
主としてラジアル軸受4の軸受面で発生する。この実
施形態では、ラジアル軸受4の弾性体22,32および
軸受フォイル23,33は、摩擦力によって軸受ハウジ
ング21に固定されているので、回転軸1が回転中に軸
受フォイルフォイル23,33と接触して、摩擦力より
大きいトルクが作用した場合には、軸受ハウジング21
の中で回転軸1とともに回転する。そのため、回転軸1
の損傷を小さく抑えることができる。
In this spindle device, since the unbalanced load acts in the radial direction, the unbalanced damage is
It mainly occurs on the bearing surface of the radial bearing 4. In this embodiment, since the elastic bodies 22 and 32 and the bearing foils 23 and 33 of the radial bearing 4 are fixed to the bearing housing 21 by frictional force, the rotating shaft 1 contacts the bearing foil foils 23 and 33 during rotation. Then, when a torque larger than the frictional force acts, the bearing housing 21
It rotates with the rotating shaft 1 in the inside. Therefore, the rotating shaft 1
It is possible to reduce the damage of.

【0036】軸受フォイル23,33の回転軸1または
スラスト板3に対向する軸受面は、静止時には回転軸1
またはスラスト板3と接触しており、回転開始後も十分
な動圧効果が発生する回転速度に到達するまでは接触し
ながら回転する。この時の摺動面の摩耗を抑制するため
に、回転軸1および軸受フォイル23,33は、熱処理
して耐摩耗性を高めたり、摺動面に耐摩耗性の被膜、ま
たは潤滑性被膜(図示せず)を施すことが好ましい。耐
摩耗性の被膜としては、ニッケルめっき、クロムめっ
き、窒化チタン被膜、非晶質カーボン被膜等が採用でき
る。潤滑性被膜としては、二硫化モリブデンや黒鉛等の
固体潤滑剤を分散しためっきや、樹脂コーティング等を
採用できる。
The bearing surfaces of the bearing foils 23 and 33 facing the rotary shaft 1 or the thrust plate 3 are fixed to the rotary shaft 1 when stationary.
Alternatively, it is in contact with the thrust plate 3 and continues to rotate even after the start of rotation until it reaches a rotation speed at which a sufficient dynamic pressure effect is generated. In order to suppress the wear of the sliding surface at this time, the rotating shaft 1 and the bearing foils 23 and 33 are heat-treated to increase the wear resistance, or the sliding surface has a wear-resistant coating or a lubricating coating ( It is preferable to apply (not shown). As the abrasion resistant coating, nickel plating, chromium plating, titanium nitride coating, amorphous carbon coating, etc. can be adopted. As the lubricous film, plating in which a solid lubricant such as molybdenum disulfide or graphite is dispersed, resin coating, or the like can be adopted.

【0037】なお、上記実施形態は、静電塗装用の回転
アトマイザスピンドル装置に適用した場合につき説明し
たが、この発明は、回転軸に霧化ヘッドが取り付けられ
るスピンドル装置に一般に適用することができる。
The above embodiment has been described for the case of being applied to a rotary atomizer spindle device for electrostatic coating, but the present invention can be generally applied to a spindle device in which an atomizing head is attached to a rotary shaft. .

【0038】[0038]

【発明の効果】この発明のスピンドル装置は、霧化ヘッ
ドが取り付けられるヘッド取付部を持つ回転軸と、 ハウ
ジングに対して上記回転軸を回転自在に支持するラジア
ル軸受およびスラスト軸受を備えたスピンドル装置にお
いて、上記ラジアル軸受およびスラスト軸受を、それぞ
れ上記回転軸に対向する軸受面を持つ軸受フォイルと、
上記ハウジングと軸受フォイルの間にあって軸受フォイ
ルを弾性的に支持する弾性体とを有するフォイル軸受と
したため、許容不釣り合い量が大きく、霧化ヘッドが変
形したり、処理液体またはその固化物が片寄って付着し
たような場合でも、正常に回転できる。また、部品精度
を緩和できるので、製造コストを低減できるだけでな
く、部品を薄肉化してスピンドル装置を軽量化、小型化
することができる。ラジアル軸受を個別にユニット化し
てハウジングに着脱可能に取付けるようにした場合は、
軸受損傷時の修理が容易である。ラジアル軸受の弾性体
および軸受フォイルをハウジングに対して弾性復元力で
固定する構造にした場合は、回転軸と軸受フォイルが高
速回転中に接触して過大なトルクが生じた場合に、軸受
フォイルと弾性体が回転軸と共に回転できて、回転軸の
損傷を緩和することができる。
The spindle device of the present invention includes a rotary shaft having a head mounting portion to which an atomizing head is mounted, and a radial bearing and a thrust bearing for rotatably supporting the rotary shaft with respect to a housing. In the above, the radial bearing and the thrust bearing are respectively a bearing foil having a bearing surface facing the rotating shaft,
Since the foil bearing has the elastic body for elastically supporting the bearing foil between the housing and the bearing foil, the allowable unbalance amount is large, the atomizing head is deformed, and the treated liquid or its solidified material is deviated. Even if it sticks, it can rotate normally. Further, since the accuracy of the parts can be relaxed, not only the manufacturing cost can be reduced, but also the parts can be thinned to reduce the weight and size of the spindle device. If the radial bearings are individually unitized and detachably attached to the housing,
It is easy to repair when the bearing is damaged. When the elastic body of the radial bearing and the bearing foil are fixed to the housing by elastic restoring force, when the rotating shaft and the bearing foil come into contact with each other during high-speed rotation and excessive torque is generated, The elastic body can rotate with the rotating shaft, and damage to the rotating shaft can be mitigated.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】この発明の一実施形態にかかるスピンドル装置
の断面図である。
FIG. 1 is a sectional view of a spindle device according to an embodiment of the present invention.

【図2】同スピンドル装置におけるラジアル軸受の横断
面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view of a radial bearing in the spindle device.

【図3】同ラジアル軸受の変形例の横断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of a modified example of the radial bearing.

【図4】同ラジアル軸受の取付構造の変形例を示す縦断
面図である。
FIG. 4 is a vertical cross-sectional view showing a modified example of the mounting structure of the radial bearing.

【図5】同スピンドル装置におけるスラスト軸受の分解
斜視図である。
FIG. 5 is an exploded perspective view of a thrust bearing in the spindle device.

【図6】従来例の断面図である。FIG. 6 is a sectional view of a conventional example.

【図7】他の従来例の断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view of another conventional example.

【図8】図7のVIII-VIII 線断面図である。8 is a sectional view taken along line VIII-VIII of FIG.

【図9】(A)〜(C)は各々従来のフォイル軸受の各
種の例を示す断面図である。
9A to 9C are cross-sectional views showing various examples of conventional foil bearings.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…回転軸 1a…霧化ヘッド取付部 2…ハウジング 3…スラスト板 4…ラジアル軸受 4A…軸受ユニット 5…スラスト軸受 5A…軸受ユニット 10…本体ハウジング 10A…外部ケース 11…霧化ヘッド 12…噴射ノズル 14,15…分割ハウジング 18…タービンブレード 19…駆動機構 21…ハウジング 22…弾性体 23…軸受フォイル 32…弾性体 33…軸受フォイル 51…軸受ハウジング 53…弾性体 56…軸受フォイル 1 ... Rotation axis 1a ... Atomizing head mounting part 2 ... Housing 3 ... Thrust plate 4 ... Radial bearing 4A ... Bearing unit 5 ... Thrust bearing 5A ... Bearing unit 10 ... Main body housing 10A ... External case 11 ... Atomizing head 12 ... Injection nozzle 14, 15 ... Split housing 18 ... Turbine blade 19 ... Drive mechanism 21 ... Housing 22 ... Elastic body 23 ... Bearing foil 32 ... Elastic body 33 ... Bearing foil 51 ... Bearing housing 53 ... Elastic body 56 ... Bearing foil

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Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 霧化ヘッドが取り付けられるヘッド取付
部を持つ回転軸と、ハウジングに対して上記回転軸を回
転自在に支持するラジアル軸受およびスラスト軸受を備
えたスピンドル装置において、上記ラジアル軸受および
スラスト軸受を、それぞれ上記回転軸に対向する軸受面
を持つ軸受フォイルと、上記ハウジングと軸受フォイル
の間にあって軸受フォイルを弾性的に支持する弾性体と
を有するフォイル軸受としたことを特徴とするスピンド
ル装置。
1. A spindle device comprising a rotary shaft having a head mounting portion to which an atomizing head is mounted, and a radial bearing and a thrust bearing for rotatably supporting the rotary shaft with respect to a housing, wherein the radial bearing and the thrust are provided. A spindle device characterized in that the bearing is a foil bearing having a bearing foil each having a bearing surface facing the rotating shaft, and an elastic body between the housing and the bearing foil for elastically supporting the bearing foil. .
【請求項2】 上記ラジアル軸受を複数備え、上記回転
軸がスラスト板を有し、上記スラスト軸受として、上記
スラスト板の両面にそれぞれ対面する一対のスラスト軸
受を備えた請求項1に記載のスピンドル装置。
2. The spindle according to claim 1, wherein a plurality of the radial bearings are provided, the rotary shaft has a thrust plate, and the thrust bearings include a pair of thrust bearings facing each other on both sides of the thrust plate. apparatus.
【請求項3】 上記ラジアル軸受およびスラスト軸受と
なるフォイル軸受の少なくとも一つを、上記フォイル軸
受を構成する弾性体が、金属細線の集合体からなるもの
とした請求項1または請求項2に記載のスピンドル装
置。
3. The foil bearing according to claim 1, wherein at least one of the radial bearing and the foil bearing serving as a thrust bearing has an elastic body constituting the foil bearing made of an assembly of fine metal wires. Spindle device.
【請求項4】 上記ラジアル軸受の軸受フォイルと弾性
体とを互い結合し、上記弾性体を弾性変形させた状態で
上記ハウジングの内径面に組み込み、弾性体および軸受
フォイルを弾性体の弾性復元力によって上記ハウジング
の内径面に固定した請求項1ないし請求項3のいずれか
に記載のスピンドル装置。
4. A bearing foil and an elastic body of the radial bearing are coupled to each other, and the elastic body is elastically deformed and incorporated into an inner diameter surface of the housing, and the elastic body and the bearing foil are elastically restored by the elastic body. The spindle device according to any one of claims 1 to 3, which is fixed to an inner diameter surface of the housing by means of.
【請求項5】 上記ラジアル軸受を複数備え、上記ハウ
ジングを、個々のラジアル軸受の弾性体および軸受フォ
イルを支持する軸受ハウジングと、この軸受ハウジング
が着脱自在に取付けられる本体ハウジングとに分割した
請求項1ないし請求項4のいずれかに記載のスピンドル
装置。
5. A plurality of the radial bearings are provided, and the housing is divided into a bearing housing for supporting elastic bodies and bearing foils of each radial bearing, and a main body housing to which the bearing housing is detachably mounted. The spindle device according to any one of claims 1 to 4.
【請求項6】 上記本体ハウジングを、外部ケースと、
この外部ケースに着脱可能に取付けられて複数のラジア
ル軸受の軸受ハウジングが着脱可能に取付けられる分割
ハウジングとに分割した請求項5に記載のスピンドル装
置。
6. The main body housing, an outer case,
The spindle device according to claim 5, wherein the outer housing is detachably mounted and a plurality of radial bearing bearing housings are split into split housings.
【請求項7】 霧化ヘッドが取り付けられるヘッド取付
部を持つ回転軸と、ハウジングに対して上記回転軸を回
転自在に支持するラジアル軸受とを備えたスピンドル装
置において、上記ラジアル軸受を、上記回転軸に対向す
る軸受面を持つ軸受フォイル、および上記ハウジングと
軸受フォイルの間にあって軸受フォイルを弾性的に支持
する弾性体とでなるフォイル軸受とし、上記弾性体を金
属細線の集合体からなるものとしたことを特徴とするス
ピンドル装置。
7. A spindle device comprising: a rotary shaft having a head mounting portion to which an atomizing head is mounted; and a radial bearing rotatably supporting the rotary shaft with respect to a housing. A foil bearing comprising a bearing foil having a bearing surface facing the shaft, and an elastic body between the housing and the bearing foil for elastically supporting the bearing foil, wherein the elastic body comprises an assembly of fine metal wires. A spindle device characterized by the above.
【請求項8】 回転式アトマイザ用のスピンドル装置で
あって、上記霧化ヘッドが遠心力により液体を微粒子化
するものであり、上記回転軸が中空軸であり、この回転
軸内に、霧化ヘッドへ霧化用の液体を供給するノズルが
挿通され、上記回転軸の外周にタービンブレードが設け
られ、このタービンブレードに圧縮気体を吹き付けるタ
ービンノズルが上記ハウジングに設けられた請求項1な
いし請求項6のいずれかに記載のスピンドル装置。
8. A spindle device for a rotary atomizer, wherein the atomizing head atomizes liquid by centrifugal force, the rotary shaft is a hollow shaft, and the atomizing is performed in the rotary shaft. A nozzle for supplying a liquid for atomization to the head is inserted, a turbine blade is provided on the outer periphery of the rotating shaft, and a turbine nozzle for blowing a compressed gas to the turbine blade is provided in the housing. 6. The spindle device according to any one of 6.
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