JP2006152833A - 静圧気体軸受スピンドル - Google Patents

Abstract

【課題】 回転軸本体の慣性モーメントを小さくして、加減速時間の短縮化を図ると同時に、ワーク固定部のワーク着脱時の耐磨耗性を向上して、その摩耗や変形を確実に防止すること。
【解決手段】 回転軸本体３は、着脱可能な別体部品から構成してある筒状のワーク固定部２０を有している。ワーク固定部２０には、塗料拡散用のカップ１１を固定するためのネジ部２１と合せテーパー部２２とが形成してある。ワーク固定部２０には、カップ１１を固定する際の回り止めとして、Ｄカット部２３やピン穴２４が形成してある。ワーク固定部２０には、回転軸本体３に装着するためのネジ部２５が設けてある。回転軸本体３は、ワーク固定部２０のみが鉄系金属（鉄、ステンレス等）から形成してあり、それ以外の部分が非鉄系金属（軽合金のアルミニウム等）から形成してある。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ハウジング内の空気軸受に高圧エアーを導入して、回転軸本体を回転自在に支持すると共に、タービン羽根に高圧エアーを供給して、回転軸本体を高速回転する静圧気体軸受スピンドルに関する。

静圧気体軸受スピンドルは、例えば、特許文献１に開示してあるように、回転軸本体（主軸）を高圧気体の圧力により非接触状態で支持するため、他の軸受形式に比べて摩擦損失が小さく、高速スピンドルに適しており、従来、塗装機、研削盤、小径穴明機などのスピンドルに使用されている。

図４は、回転霧化型静電塗装機のスピンドルに適用した従来例に係る静圧気体軸受スピンドルの縦断面図である。

筒状のハウジング１内には、一対のリング状の空気軸受用内輪２，２を介して、回転軸本体３が収納してある。ハウジング１の両側には、一対のリング状のフロントカバー４とリアカバー５とが取付けてある。

ハウジング１には、軸受エアー給気口７ａから導入した高圧エアーを空気軸受用内輪２，２に供給する軸受エアー供給路７が軸方向に延在して形成してある。これにより、高圧エアーが供給されると、空気軸受用内輪２，２は、夫々、回転軸本体３と共に、ハウジング１の内周面に非接触で支持される。

回転軸本体３の略中央部には、多数のタービン羽根８が形成してある。ハウジング１には、タービンエアー給気口９ａから導入した高圧エアーをタービン羽根８に供給するタービンエアー供給路９が軸方向に延在して形成してある。これにより、高圧エアーが供給されると、回転軸本体３は、非接触状態で支持された空気軸受用内輪２，２と共に、高速回転される。なお、符号９ｂは、タービンエアー排気口を示している。

回転軸本体３の先端部のワーク固定部１０には、塗料拡散用のカップ１１が着脱自在に装着してあり、図示しない塗料供給管が回転軸本体３の内部を通挿して、その先端部からカップ１１に塗料を供給するようになっている。

このような塗装機用スピンドルでは、空気軸受用内輪２，２に高圧エアーを導入して、回転軸本体３を空気軸受用内輪２，２と共に回転自在に支持する一方、タービン羽根８に高圧エアーを供給して、回転軸本体３をカップ１１と共に高速回転する。

このような状態で、カップ１１に塗料供給管（図示略）を通して塗料を供給すると、カップ１１の遠心力によって、塗料が微細化して、塗装が行なわれる。
特開平６−３１２３０３号公報

ところで、上記図４に示した静圧気体軸受スピンドルでは、回転軸本体３は、その全体が鉄系金属から形成してある。このような場合、回転時の慣性モーメントが比較的大きく、このため、使用回転数への立ち上げ時間や、使用回転数から停止までの立ち下げ時間が長くなり、回転と停止を繰り返すスピンドルの作業において非稼動時間が長くなる問題を有している。

即ち、頻繁に色換え(洗浄)が行なわれる自動車生産ライン等に使用する場合、回転速度の変化が多くなるので、加減速時間の短縮が生産性向上の課題となっている。

また、特許文献１では、回転軸本体（主軸）は、その大部分が鉄系金属から形成してあり、その一部、即ち、スラスト板（エアータービン部）のみがアルミニウム合金等の軽金属により形成してある。これにより、回転軸本体（主軸）の回転時の慣性モーメントを小さくして、回転の立ち上げと立ち下げ時間を減少することができる。

しかしながら、スラスト板（エアータービン部）のみがアルミニウム合金等の軽金属から形成してあると、充分な軽量化ができなかった。

さらに、回転軸本体の全体を、軽金属（例えばアルミニウム）から形成することも考えられる。これにより、慣性モーメントは、小さくなるが、反面、ワーク固定部の耐久性（磨耗、変形）に問題がある。

また、このように、回転軸本体の全体を軽金属にしてしまうと、ワーク固定部に装着されるワークの頻繁な着脱作業により、磨耗したり、着脱時のトルクにより変形してしまう虞れがある。

本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたものであって、回転軸本体の慣性モーメントを小さくして、加減速時間の短縮化を図ると同時に、ワーク固定部のワーク着脱時の耐磨耗性を向上して、その摩耗や変形を確実に防止することができる、静圧気体軸受スピンドルを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明の請求項１に係る静圧気体軸受スピンドルは、ハウジングと、
供給された高圧エアーにより、当該ハウジングに対して非接触で回転自在に支持される空気軸受と、
当該空気軸受により回転自在に支持されて、タービン羽根に供給された高圧エアーにより高速回転する回転軸本体と、を具備する静圧気体軸受スピンドルにおいて、
前記回転軸本体に着脱可能な別体部品から構成してあるワーク固定部を有することを特徴とする。

本発明の請求項２に係る静圧気体軸受スピンドルは、前記回転軸本体は、前記ワーク固定部のみが鉄系金属から形成してあり、それ以外の部分が非鉄系金属から形成してあることを特徴とする。

本発明の請求項３に係る静圧気体軸受スピンドルは、回転霧化型静電塗装機に適用されることを特徴とする。

本発明によれば、回転軸本体は、そのワーク固定部が着脱可能な別体部品から構成してあることから、ワーク固定部のみの交換が可能となり、メンテナンス性を向上することができる。

また、本発明によれば、回転軸本体は、ワーク固定部のみが鉄系金属（例えば、鉄、ステンレス等）から形成してあり、それ以外の部分が非鉄系金属（例えば、アルミニウム等）から形成してあることから、回転軸本体の慣性モーメントを小さくして、加減速時間の短縮化を図ると同時に、ワーク固定部のみが鉄系金属から形成してあることから、ワーク固定部のワーク着脱時の耐磨耗性を向上して、その摩耗や変形を確実に防止することができ、耐久性を向上することができる。

さらに、本発明によれば、静圧気体軸受スピンドルは、回転霧化型静電塗装機に適用されることから、頻繁に色換え(洗浄)が行なわれる自動車生産ライン等に使用する場合、回転速度の変化が頻繁であったとしても、加減速時間を短縮できるので、生産性を向上することができる。

以下、本発明の実施の形態に係る静圧気体軸受スピンドルを図面を参照しつつ説明する。

図１は、回転霧化型静電塗装機のスピンドルに適用した、本発明の実施の形態に係る静圧気体軸受スピンドルの縦断面図である。

筒状のハウジング１内には、一対のリング状の空気軸受用内輪２，２を介して、回転軸本体３が収納してある。ハウジング１の両側には、一対のリング状のフロントカバー４とリアカバー５とが取付けてある。

ハウジング１には、軸受エアー給気口７ａから導入した高圧エアーを空気軸受用内輪２，２に供給する軸受エアー供給路７が軸方向に延在して形成してある。これにより、高圧エアーが供給されると、空気軸受用内輪２，２は、夫々、回転軸本体３と共に、ハウジング１の内周面に非接触で支持される。

回転軸本体３の略中央部には、多数のタービン羽根８が形成してある。ハウジング１には、タービンエアー給気口９ａから導入した高圧エアーをタービン羽根８に供給するタービンエアー供給路９が軸方向に延在して形成してある。これにより、高圧エアーが供給されると、回転軸本体３は、非接触状態で支持された空気軸受用内輪２，２と共に、高速回転される。なお、符号９ｂは、タービンエアー排気口を示している。

回転軸本体３の先端部のワーク固定部２０には、塗料拡散用のカップ１１が着脱自在に装着してあり、図示しない塗料供給管が回転軸本体３の内部を通挿して、その先端部からカップ１１に塗料を供給するようになっている。

このような塗装機用スピンドルでは、空気軸受用内輪２，２に高圧エアーを導入して、回転軸本体３を空気軸受用内輪２，２と共に回転自在に支持する一方、タービン羽根８に高圧エアーを供給して、回転軸本体３をカップ１１と共に高速回転する。このような状態で、カップ１１に塗料供給管（図示略）を通して塗料を供給すると、カップ１１の遠心力によって、塗料が微細化して、塗装が行なわれる。

さて、本実施の形態では、回転軸本体３は、着脱可能な別体部品から構成してある筒状のワーク固定部２０を有している。

ワーク固定部２０には、塗料拡散用のカップ１１（ワーク）を固定するためのネジ部２１と合せテーパー部２２とが形成してある。

また、ワーク固定部２０には、塗料拡散用のカップ１１（ワーク）を固定する際の回り止めとして、Ｄカット部２３やピン穴２４が形成してある。

さらに、ワーク固定部２０には、回転軸本体３に装着するためのネジ部２５が設けてある。なお、ワーク固定部２０と回転軸本体３とは、ネジ部２５により締結すると共に、接着剤の併用も効果的である。

さらに、本実施の形態によれば、回転軸本体３は、ワーク固定部２０のみが鉄系金属（例えば、鉄、ステンレス等）から形成してあり、それ以外の部分が非鉄系金属（例えば、軽合金のアルミニウム等）から形成してあることから、回転軸本体３の慣性モーメントを小さくして、加減速時間の短縮化を図ると同時に、ワーク固定部２０のみが鉄系金属から形成してあることから、ワーク固定部２０のワーク着脱時の耐磨耗性を向上して、その摩耗や変形を確実に防止することができ、耐久性を向上することができる。なお、ワーク固定部２０は、鉄系金属に代えて、セラミック等から形成してあってもよい。

さらに、本実施の形態によれば、静圧気体軸受スピンドルを、回転霧化型静電塗装機に適用して、頻繁に色換え(洗浄)が行なわれる自動車生産ライン等に使用する場合、回転速度の変化が頻繁であったとしても、加減速時間を短縮できるので、生産性を向上することができる。

静電塗装機の場合、回転軸本体３に作用するトルクは、大きく２種類あり、
１）ワーク着脱時のトルクで、これは作業者が行なうことが多く、比較的大きいトルクとなる。例えば、作業半径×５０〜１００Ｎ程度である。
２）エアータービンによる駆動トルクであるが、これは小さいものである。例えば、大きさにもよるが、１０Ｎ・ｃｍ以下程度である。

また、本実施の形態によると、上記（１）の力は、強度の高い鉄系金属部又はセラミック部（ワーク固定部２０）で受持ち、強度の低い軽合金部には作用しないので、変形、磨耗等の発生はない。さらに、（２）のエアータービンによるトルクは非常に小さいため、回転軸本体３の締結力に影響が発生することはない。

また、好適には、鉄系金属部又はセラミック部（ワーク固定部２０）には、硬度向上や耐磨耗性向上のための処理(焼入れ、硬質クロムめっき等)を行う一方、軽合金部には、気体軸受内輪２の焼付き防止のための処理(硬質クロムめっき、アルマイト処理等)を行う。

さらに、エアータービンのトルクは、小さいため、ワーク固定部２０の締結に、焼嵌め等のしまりばめも充分適用できる。これらの例を以下に示す。

図２は、本発明の実施の形態の第１変形例に係る静圧気体軸受スピンドルの部分断面図である。

本変形例では、回転軸本体３の端縁３ａの内周側に、ワーク固定部２０が「しまりばめ」嵌合により、固定してある。

図３は、本発明の実施の形態の第２変形例に係る静圧気体軸受スピンドルの部分断面図である。

本変形例では、回転軸本体３の端縁３ａの外周側に、ワーク固定部２０の嵌合端部２０ａが形成してあり、この嵌合端部２０ａが回転軸本体３の端縁３ａの外周側に「しまりばめ」嵌合により、固定してある。

なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されず、種々変形可能である。

回転霧化型静電塗装機のスピンドルに適用した、本発明の実施の形態に係る静圧気体軸受スピンドルの縦断面図である。 本発明の実施の形態の第１変形例に係る静圧気体軸受スピンドルの部分断面図である。 本発明の実施の形態の第２変形例に係る静圧気体軸受スピンドルの部分断面図である。 回転霧化型静電塗装機のスピンドルに適用した従来例に係る静圧気体軸受スピンドルの縦断面図である。

符号の説明

１ ハウジング
２ 空気軸受用内輪
３ 回転軸本体
３ａ 端縁
４ フロントカバー
５ リアカバー
７ 軸受エアー供給路
７ａ 軸受エアー給気口
８ タービン羽根
９ タービンエアー供給路
９ａ タービンエアー給気口
９ｂ タービンエアー排気口
１０ ワーク固定部
１１ 塗料拡散用のカップ
２０ ワーク固定部
２０ａ 端縁
２１ ネジ部
２２ 合せテーパー部
２３ Ｄカット部
２４ ピン穴
２５ ネジ部

Claims (3)

1. ハウジングと、
   供給された高圧エアーにより、当該ハウジングに対して非接触で回転自在に支持される空気軸受と、
   当該空気軸受により回転自在に支持されて、タービン羽根に供給された高圧エアーにより高速回転する回転軸本体と、を具備する静圧気体軸受スピンドルにおいて、
   前記回転軸本体に着脱可能な別体部品から構成してあるワーク固定部を有することを特徴とする静圧気体軸受スピンドル。
2. 前記回転軸本体は、前記ワーク固定部のみが鉄系金属から形成してあり、それ以外の部分が非鉄系金属から形成してあることを特徴とする請求項１に記載の静圧気体軸受スピンドル。
3. 回転霧化型静電塗装機に適用されることを特徴とする請求項２に記載の静圧気体軸受スピンドル。

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