JP2008020001A - スピンドル装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】少ない流量の気流でも高速回転で回転駆動可能なスピンドル装置を提供する。
【解決手段】スピンドル装置は、ハウジング1と、気体軸受により回転自在に支持された回転軸2と、回転軸2に同心に取り付けられたタービン羽根車7と、気流を噴出する複数のタービン用気流噴出口8と、を備えている。ハウジング1にはその周方向に連続する環状空間11が設けられており、エアタービン用給気路10を通った気流が導入口13から環状空間11内に導入され、環状空間11内を周方向に移動し、導出口14から導出されてタービン用気流噴出口8へと至るようになっている。そして、タービン羽根車7の周囲に形成された複数の羽根7aにタービン用気流噴出口8から気流が吹き付けられることにより、回転軸2が回転駆動される。複数の導出口14が周方向に等配に配されており、導入口13は隣接する2つの導出口14,14の間の周方向中間位置に配されている。
【選択図】図2
【解決手段】スピンドル装置は、ハウジング1と、気体軸受により回転自在に支持された回転軸2と、回転軸2に同心に取り付けられたタービン羽根車7と、気流を噴出する複数のタービン用気流噴出口8と、を備えている。ハウジング1にはその周方向に連続する環状空間11が設けられており、エアタービン用給気路10を通った気流が導入口13から環状空間11内に導入され、環状空間11内を周方向に移動し、導出口14から導出されてタービン用気流噴出口8へと至るようになっている。そして、タービン羽根車7の周囲に形成された複数の羽根7aにタービン用気流噴出口8から気流が吹き付けられることにより、回転軸2が回転駆動される。複数の導出口14が周方向に等配に配されており、導入口13は隣接する2つの導出口14,14の間の周方向中間位置に配されている。
【選択図】図2
Description
本発明はスピンドル装置に関する。
従来のスピンドル装置としては、例えば図5,6に示すようなものがあげられる。図5は軸線を含む平面で破断した断面図であり、図6は軸線に直交する平面で破断した断面図である。
このスピンドル装置は、筒状のハウジング101と、このハウジング101に挿通された回転軸102と、からなり、回転軸102はラジアル軸受104とスラスト軸受105とによってハウジング101に回転自在に支持されている。なお、ラジアル軸受104及びスラスト軸受105は、気体軸受である。
このスピンドル装置は、筒状のハウジング101と、このハウジング101に挿通された回転軸102と、からなり、回転軸102はラジアル軸受104とスラスト軸受105とによってハウジング101に回転自在に支持されている。なお、ラジアル軸受104及びスラスト軸受105は、気体軸受である。
回転軸102にはタービン羽根車107が取り付けられており、ハウジング101の内周面に設けられた複数のタービン用気流噴出口108から、タービン羽根車107の周囲に形成された複数の羽根107aに気流が吹き付けられることにより、回転軸102が回転駆動されるようになっている。
この時、気流は以下のような経路を通って、羽根107aに吹き付けられる。すなわち、ハウジング101内に形成された給気路110を通った気流は、ハウジング101内に設けられた環状空間111に導入される。この環状空間111は、ハウジング101の周方向に連続する環状の空間であり、この環状空間111を形成する壁面に導入口113が設けられていて、この導入口113から環状空間111に気流が導入される。
この時、気流は以下のような経路を通って、羽根107aに吹き付けられる。すなわち、ハウジング101内に形成された給気路110を通った気流は、ハウジング101内に設けられた環状空間111に導入される。この環状空間111は、ハウジング101の周方向に連続する環状の空間であり、この環状空間111を形成する壁面に導入口113が設けられていて、この導入口113から環状空間111に気流が導入される。
環状空間111内に導入された気流は環状空間111内を周方向に移動し、前記壁面に設けられた導出口114から導出されてタービン用気流噴出口108へと至り、タービン用気流噴出口108から羽根107aに吹き付けられるようになっている。
特開平11−270560号公報
上記のような従来のスピンドル装置においては、複数のタービン用気流噴出口108に対応する各導出口114は、前記壁面に周方向に等配に配されていたが、導入口113の形成位置については特段の管理はなされていなかった。つまり、隣接する導出口114に対してどの程度の周方向距離をおいて導入口113を配するかという点については、特段の管理はなされていなかった。そのため、導入口113と隣接する導出口114との間の距離は、各導入口113(又は各導出口114)によってまちまちであった。
例えば、図6の例においては、3つの導出口114が等配に配されており、1つの導出口114Aの周方向両側にそれぞれ導入口113A,113Bが配されているが、導出口114Aと導入口113Aとの間の周方向距離と、導出口114Aと導入口113Bとの間のそれとは、同一ではない。
すると、導出口114Aに近い方の導入口113Aから導入された気流が、主に導出口114Aに流れ、遠い方の導入口113Aから導入された気流は、導出口114Aにはあまり流れないという現象が生じるため、気流の流れの不均衡が生じることとなる。また、このような不均衡によって、タービン用気流噴出口108から噴出する気流が乱流となりやすい。その結果、回転軸102を高速で回転させるためには、気流の流量を多くする必要が生じるため、効率が悪いという不都合があった。
すると、導出口114Aに近い方の導入口113Aから導入された気流が、主に導出口114Aに流れ、遠い方の導入口113Aから導入された気流は、導出口114Aにはあまり流れないという現象が生じるため、気流の流れの不均衡が生じることとなる。また、このような不均衡によって、タービン用気流噴出口108から噴出する気流が乱流となりやすい。その結果、回転軸102を高速で回転させるためには、気流の流量を多くする必要が生じるため、効率が悪いという不都合があった。
そこで、本発明は上記のような従来技術が有する問題点を解決し、少ない流量の気流でも高速回転で回転駆動可能なスピンドル装置を提供することを課題とする。
前記課題を解決するため、本発明は次のような構成からなる。すなわち、第一の発明に係るスピンドル装置は、筒状のハウジングと、該ハウジングに挿通され軸受により回転自在に支持された回転軸と、該回転軸に同心に取り付けられたタービン羽根車と、前記ハウジングの内周面に設けられ前記タービン羽根車を回転させるための気流を噴出する複数のタービン用気流噴出口と、を備え、前記タービン羽根車の周囲に形成された複数の羽根に前記タービン用気流噴出口から気流が吹き付けられることにより前記回転軸が回転駆動されるスピンドル装置において、前記ハウジングにはその周方向に連続する環状空間が設けられており、前記ハウジング内に形成された給気路を通った前記気流が、前記環状空間を形成する壁面に設けられた導入口から前記環状空間内に導入され、前記環状空間内を周方向に移動し、前記壁面に設けられた導出口から導出されて前記タービン用気流噴出口へと至るようになっているとともに、複数の前記タービン用気流噴出口に対応する前記各導出口は、前記壁面に周方向に等配に配されており、前記導入口は隣接する2つの前記導出口の間の周方向中間位置に配されていることを特徴とする。
このような構成であれば、導入口と隣接する導出口との間の周方向距離が、2つの導出口において同一であるので、導入口から導入された気流は両導出口に均等に流れることとなって、気流の流れの不均衡が生じにくい。また、気流の流れの不均衡が生じにくいので、タービン用気流噴出口から噴出する気流が乱流となりにくい。その結果、少ない流量の気流で回転軸を高速で安定的に回転させることが可能であり、効率が高い。
また、第二の発明に係るスピンドル装置は、筒状のハウジングと、該ハウジングに挿通され軸受により回転自在に支持された回転軸と、該回転軸に同心に取り付けられたタービン羽根車と、前記ハウジングの内周面に設けられ前記タービン羽根車を回転させるための気流を噴出する複数のタービン用気流噴出口と、を備え、前記タービン羽根車の周囲に形成された複数の羽根に前記タービン用気流噴出口から気流が吹き付けられることにより前記回転軸が回転駆動されるスピンドル装置において、前記ハウジングにはその周方向に連続する環状空間が設けられており、前記ハウジング内に形成された給気路を通った前記気流が、前記環状空間を形成する壁面に設けられた導入口から前記環状空間内に導入され、前記環状空間内を周方向に移動し、前記壁面に設けられた導出口から導出されて前記タービン用気流噴出口へと至るようになっているとともに、複数の前記タービン用気流噴出口に対応する前記各導出口は、前記壁面に周方向に等配に配され、前記導出口の周方向両側にそれぞれ前記導入口が周方向等距離をおいて配されていることを特徴とする。
このような構成であれば、導出口と隣接する導入口との間の周方向距離が、2つの導入口において同一であるので、両導入口から導入された気流は導出口に均等に流れ込むこととなって、気流の流れの不均衡が生じにくい。また、気流の流れの不均衡が生じにくいので、タービン用気流噴出口から噴出する気流が乱流となりにくい。その結果、少ない流量の気流で回転軸を高速で安定的に回転させることが可能であり、効率が高い。
これらのスピンドル装置においては、回転軸を回転自在に支持する前記軸受を気体軸受とすることが好ましい。また、これらのスピンドル装置は、静電塗装機に組み込んで使用することが好適である。
本発明のスピンドル装置は、少ない流量の気流でも高速回転で安定的に回転駆動可能である。
本発明に係るスピンドル装置の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
〔第一実施形態〕
図1及び図2は、第一実施形態のスピンドル装置の構造を示す断面図であり、図1は軸線を含む平面で破断した断面図、図2は軸線に直交する平面で破断した断面図である。
第一実施形態のスピンドル装置は、静電塗装機用途に好適なエアスピンドル装置であって、略筒状のハウジング1と、このハウジング1に挿通された回転軸2と、からなり、回転軸2はラジアル軸受とスラスト軸受とによってハウジング1の内側に回転自在に支持されている。
〔第一実施形態〕
図1及び図2は、第一実施形態のスピンドル装置の構造を示す断面図であり、図1は軸線を含む平面で破断した断面図、図2は軸線に直交する平面で破断した断面図である。
第一実施形態のスピンドル装置は、静電塗装機用途に好適なエアスピンドル装置であって、略筒状のハウジング1と、このハウジング1に挿通された回転軸2と、からなり、回転軸2はラジアル軸受とスラスト軸受とによってハウジング1の内側に回転自在に支持されている。
ここで、ラジアル軸受について説明する。ハウジング1の内周面には円筒状の多孔質部材4,4が軸方向に並んで取り付けられており、この多孔質部材4の内周面が回転軸2の外周面に対向している。そして、多孔質部材4の内周面から回転軸2の外周面に圧縮空気等による気流を吹き付けることにより気体軸受が形成され、回転軸2のラジアル方向の動きはこの気体軸受により規制されるので、回転軸2は外周面が多孔質部材4の内周面に接触することなく回転自在に支持される。
次に、スラスト軸受について説明する。回転軸2は、その端部近傍に、軸方向に対して直角をなす方向に突出するフランジ部6を有している。このフランジ部6は、軸方向に対して直角をなす平面を有していればよく、回転軸2の外周面から突出する板状部でもよいし、回転軸2よりも大径な円筒部でもよい(図1には板状部の場合を示してある)。ハウジング1の内周面には、フランジ部6を挟んで2つの多孔質部材5,5が軸方向に並んで取り付けられており、多孔質部材5,5の軸方向端面がフランジ部6の両平面6a,6aに対向している。
そして、多孔質部材5,5の端面からフランジ部6の両平面6a,6aに圧縮空気等による気流を吹き付けることにより気体軸受が形成され、回転軸2のスラスト方向の動きはこの気体軸受により規制されるので、フランジ部6の両平面6a,6aが多孔質部材5,5の端面に接触することなく回転軸2が回転自在に支持される。なお、ラジアル軸受及びスラスト軸受は、気体軸受が好ましいが、転がり軸受でも差し支えない。
また、回転軸2の端部にはタービン羽根車7が同心に取り付けられており、ハウジング1の内周面に設けられた複数のタービン用気流噴出口8から、タービン羽根車7の周囲に形成された複数の羽根7aに気流が吹き付けられることにより、回転軸2が回転駆動されるようになっている。
次に、このスピンドル装置の動作について説明する。ハウジング1内に形成された軸受用給気路20に圧縮空気等による気流を供給すると、この気流は軸受用給気路20を通って多孔質部材4,4の外周面側に達する。そして、気流は多孔質部材4,4中を通って、多孔質部材4,4の内周面から噴出し、回転軸2の外周面に吹き付けられるとともに、多孔質部材5,5の端面から噴出し、フランジ部6の両平面6a,6aに吹き付けられる。すなわち、気流がラジアル軸受及びスラスト軸受に供給される。これにより、回転軸2の外周面と多孔質部材4,4の内周面とが非接触状態となり、回転軸2が浮上支持される。さらに、フランジ部6の両平面6a,6aと多孔質部材5,5の端面が非接触状態となり、回転軸2のスラスト方向の動きが規制された状態で、回転軸2が浮上支持される。
このような気体軸受への気流の供給と同時に又は遅れて、エアタービン用給気路10に圧縮空気等による気流を供給すると、回転軸2の端部に形成されたタービン羽根車7の羽根7aに気流が吹き付けられるため、回転軸2が高速で回転駆動される。この状態で、回転軸2の内部に挿通された塗料フィードチューブ(図示せず)に塗料を供給すると、ベルカップ(図示せず)から被塗装物へ塗料が噴霧される。
この時、気流は以下のような経路を通って、羽根7aに吹き付けられる。すなわち、ハウジング1内に形成されたエアタービン用給気路10を通った気流は、ハウジング1内に設けられた環状空間11に導入される。この環状空間11は、ハウジング1の周方向に連続する環状の空間であり、この環状空間11を形成する壁面に導入口13が設けられていて、この導入口13から環状空間11に気流が導入される。
環状空間11内に導入された気流は環状空間11内を周方向に移動し、前記壁面に設けられた導出口14から導出されてタービン用気流噴出口8へと至り、タービン用気流噴出口8から羽根7aに吹き付けられるようになっている。したがって、設けられている導出口14の数は、タービン用気流噴出口8と同数となる(図2の例では3個)。さらに、複数の導出口14は、周方向に等配に配されている。そして、図2から分かるように、導入口13は、隣接する2つの導出口14,14の間の周方向中間位置に配されている。
このような構成であれば、導入口13と隣接する導出口14との間の周方向距離が、2つの導出口14において同一であるので、導入口13から導入された気流は両導出口14に均等に流れることとなって、気流の流れの不均衡が生じにくい。また、気流の流れの不均衡が生じにくいので、タービン用気流噴出口8から噴出する気流が乱流となりにくい。その結果、少ない流量の気流で回転軸2を高速で安定的に回転させることが可能であり、効率が高い。
なお、導入口13の数は特に限定されるものではなく、1個でもよいし複数でもよいが、通常は導出口14と同数程度とする。複数の導入口13を設けた場合は、そのうち1つが、隣接する2つの導出口14,14の間の周方向中間位置に配されていればよいが、図3に示すように全ての導入口13が上記構成を満たしていることが最も好ましい。
また、導入口13及び導出口14の開口の断面積は、同じか又は導入口13の方を大きくすることが好ましい。そうすれば、タービン用気流噴出口8から噴出する気流が乱流となりにくい。
また、導入口13及び導出口14の開口の断面積は、同じか又は導入口13の方を大きくすることが好ましい。そうすれば、タービン用気流噴出口8から噴出する気流が乱流となりにくい。
〔第二実施形態〕
図4は、第二実施形態のスピンドル装置の構造を示す断面図(軸線に直交する平面で破断した断面図)である。第二実施形態のスピンドル装置の構成及び作用は、第一実施形態とほぼ同様であるので、異なる部分のみ説明し、同様の部分の説明は省略する。なお、図4においては、図1,2と同一又は相当する部分には、図1,2と同一の符号を付してある。
図4は、第二実施形態のスピンドル装置の構造を示す断面図(軸線に直交する平面で破断した断面図)である。第二実施形態のスピンドル装置の構成及び作用は、第一実施形態とほぼ同様であるので、異なる部分のみ説明し、同様の部分の説明は省略する。なお、図4においては、図1,2と同一又は相当する部分には、図1,2と同一の符号を付してある。
図4から分かるように、3つの導出口14のうち1つの導出口14の周方向両側に、それぞれ導入口13,13が周方向等距離をおいて配されている。
このような構成であれば、導出口14と隣接する導入口13との間の周方向距離が、2つの導入口13において同一であるので、2つの導入口13から導入された気流が中間位置の導出口14に均等に流れ込むこととなって、気流の流れの不均衡が生じにくい。また、気流の流れの不均衡が生じにくいので、タービン用気流噴出口8から噴出する気流が乱流となりにくい。その結果、少ない流量の気流で回転軸2を高速で安定的に回転させることが可能であり、効率が高い。
このような構成であれば、導出口14と隣接する導入口13との間の周方向距離が、2つの導入口13において同一であるので、2つの導入口13から導入された気流が中間位置の導出口14に均等に流れ込むこととなって、気流の流れの不均衡が生じにくい。また、気流の流れの不均衡が生じにくいので、タービン用気流噴出口8から噴出する気流が乱流となりにくい。その結果、少ない流量の気流で回転軸2を高速で安定的に回転させることが可能であり、効率が高い。
なお、複数の導出口14のうち1つに対して、2つの導入口13,13が周方向等距離をおいて配されていればよいが、全ての導出口14に対して上記構成を適用することが最も好ましい。すなわち、図4のように導出口14が3つ設けられている場合には、導入口13は合計6つ設けることが好ましい。
ここで、図4のような本実施形態のスピンドル装置について回転試験を行った。0.39MPaの圧縮空気を用いて回転駆動したところ、回転軸の回転速度は約60万min-1であった。図5,6のような従来のスピンドル装置について同様の条件で回転試験を行ったところ、回転軸の回転速度は約6万min-1で、本実施形態のスピンドル装置は従来のスピンドル装置の約10倍の回転速度で回転可能であることが分かった。
1 ハウジング
2 回転軸
4 多孔質部材
5 多孔質部材
7 タービン羽根車
7a 羽根
8 タービン用気流噴出口
10 エアタービン用給気路
11 環状空間
13 導入口
14 導出口
2 回転軸
4 多孔質部材
5 多孔質部材
7 タービン羽根車
7a 羽根
8 タービン用気流噴出口
10 エアタービン用給気路
11 環状空間
13 導入口
14 導出口
Claims (4)
- 筒状のハウジングと、該ハウジングに挿通され軸受により回転自在に支持された回転軸と、該回転軸に同心に取り付けられたタービン羽根車と、前記ハウジングの内周面に設けられ前記タービン羽根車を回転させるための気流を噴出する複数のタービン用気流噴出口と、を備え、前記タービン羽根車の周囲に形成された複数の羽根に前記タービン用気流噴出口から気流が吹き付けられることにより前記回転軸が回転駆動されるスピンドル装置において、
前記ハウジングにはその周方向に連続する環状空間が設けられており、前記ハウジング内に形成された給気路を通った前記気流が、前記環状空間を形成する壁面に設けられた導入口から前記環状空間内に導入され、前記環状空間内を周方向に移動し、前記壁面に設けられた導出口から導出されて前記タービン用気流噴出口へと至るようになっているとともに、
複数の前記タービン用気流噴出口に対応する前記各導出口は、前記壁面に周方向に等配に配されており、前記導入口は隣接する2つの前記導出口の間の周方向中間位置に配されていることを特徴とするスピンドル装置。 - 筒状のハウジングと、該ハウジングに挿通され軸受により回転自在に支持された回転軸と、該回転軸に同心に取り付けられたタービン羽根車と、前記ハウジングの内周面に設けられ前記タービン羽根車を回転させるための気流を噴出する複数のタービン用気流噴出口と、を備え、前記タービン羽根車の周囲に形成された複数の羽根に前記タービン用気流噴出口から気流が吹き付けられることにより前記回転軸が回転駆動されるスピンドル装置において、
前記ハウジングにはその周方向に連続する環状空間が設けられており、前記ハウジング内に形成された給気路を通った前記気流が、前記環状空間を形成する壁面に設けられた導入口から前記環状空間内に導入され、前記環状空間内を周方向に移動し、前記壁面に設けられた導出口から導出されて前記タービン用気流噴出口へと至るようになっているとともに、
複数の前記タービン用気流噴出口に対応する前記各導出口は、前記壁面に周方向に等配に配され、前記導出口の周方向両側にそれぞれ前記導入口が周方向等距離をおいて配されていることを特徴とするスピンドル装置。 - 前記軸受が気体軸受であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のスピンドル装置。
- 静電塗装機に組み込まれることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載のスピンドル装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006192918A JP2008020001A (ja) | 2006-07-13 | 2006-07-13 | スピンドル装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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Family
ID=39076102
Family Applications (1)
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---|---|---|---|
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Country Status (1)
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JP (1) | JP2008020001A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100807325B1 (ko) * | 2005-04-25 | 2008-02-28 | 주식회사 케이엠더블유 | 하이 파워용 무선 주파수 필터 |
KR100813831B1 (ko) * | 2002-04-12 | 2008-03-17 | 삼성에스디아이 주식회사 | 전극롤 권취용 맨드릴 |
JP2013108411A (ja) * | 2011-11-18 | 2013-06-06 | Nsk Ltd | 静圧気体軸受スピンドル及びそれを備えた静電塗装装置 |
-
2006
- 2006-07-13 JP JP2006192918A patent/JP2008020001A/ja active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR100807325B1 (ko) * | 2005-04-25 | 2008-02-28 | 주식회사 케이엠더블유 | 하이 파워용 무선 주파수 필터 |
JP2013108411A (ja) * | 2011-11-18 | 2013-06-06 | Nsk Ltd | 静圧気体軸受スピンドル及びそれを備えた静電塗装装置 |
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