JP2015025561A - 気体軸受スピンドル - Google Patents

Abstract

【課題】羽根車に吹き付けた気体の排気路のスペースを確保し、羽根車の回転軸方向の力を受ける軸受の支持剛性を大きくする。【解決手段】気体軸受スピンドル１が、回転軸１１、ラジアル／スラスト軸受４０、羽根車１２、羽根１２ａにあたり排出された排気を直接受ける羽根車排気路２２、ハウジング２０、羽根車１２のラジアル／スラスト軸受４０と向かい合う対向面１２ｂに向かって気体を供給する対向面給気路を備える。対向面給気路は、ハウジング２０において、羽根車排気路２２よりも外周側に設けられた外周側給気路２１と、外周側給気路２１およびラジアル／スラスト軸受４０に接続し、ハウジング２０において、羽根車１２から見て羽根車排気路２２よりも遠方に設けられた遠方給気路２１ｂと、遠方給気路２１ｂおよび対向面１２ｂに向かい合う絞り４４ｃに接続し、ラジアル／スラスト軸受４０に設けられたラジアル軸受内給気路４２ａとを有する。【選択図】図２

Description

本発明は、気体軸受スピンドルに関する。

従来より、羽根車に空気を吹き付けて回転させる気体軸受スピンドルが知られている。羽根車は回転軸の端部に固定されており、羽根車の回転に伴って回転軸も回転する（例えば、特許文献１、２を参照）。

回転軸は、気体軸受であるラジアル軸受により支持されている。ここで、羽根車の前方および後方にも、気体軸受であるスラスト軸受を配置し、羽根車を支持することがある。なお、スラスト軸受およびラジアル軸受として気体軸受を用いているので、気体軸受スピンドルには、これらの軸受と羽根車との間のすき間に気体を供給する給気路が設けられている。また、気体軸受スピンドルには、羽根車に吹き付けた空気を排気するための排気路も設けられている（例えば、特許文献１を参照）。

特開２００７−１７０５３４号公報 特開２００７−５７０６９号公報 特開平１０−１１５３２０号公報 特開２００２−２９５４７０号公報 特開２００６−３０００２４号公報 特開２００３−３０１８４１号公報 特開２００２−３９１８１号公報

ここで、羽根車の前方に配置されたスラスト軸受と羽根車との間のすき間に気体を供給するスラスト前側給気路（給気路の一種である）は、羽根車に吹き付けた空気を排気するための排気路と、回転軸の長手方向上の位置が一致してしまうことがある。

かかる場合には、排気路のスペースを削減して、スラスト前側給気路のスペースを確保しなければならない。しかし、排気路のスペースの削減は、排気量の低下ひいては羽根車の回転速度の低下を招くため、好ましいことではない。よって、スラスト前側給気路のスペースの確保を最小限にしなければならない。しかし、スラスト前側給気路のスペースの確保を最小限とすれば、スラスト軸受の支持剛性が小さくなり、羽根車の高速回転に耐えることができない。

そこで、本発明は、羽根車に吹き付けた気体の排気路のスペースを確保しながら、羽根車の回転軸方向の力を受ける軸受の支持剛性を大きくすることを課題とする。

本発明にかかる気体軸受スピンドルは、回転軸と、前記回転軸を支持するラジアル軸受と、前記回転軸の一端側に固定された羽根車と、前記羽根車が有する羽根にあたり排出された排気を直接受ける羽根車排気路と、前記ラジアル軸受を保持するハウジングと、前記羽根車の前記ラジアル軸受と向かい合う対向面に向かって気体を供給する対向面給気路と、を備え、前記対向面給気路は、前記ハウジングにおいて、前記羽根車排気路よりも外周側に設けられた外周側給気路と、前記外周側給気路および前記ラジアル軸受に接続し、前記ハウジングにおいて、前記羽根車から見て前記羽根車排気路よりも遠方に設けられた遠方給気路と、前記遠方給気路および前記対向面に向かい合う絞りに接続し、前記ラジアル軸受に設けられたラジアル軸受内給気路とを有するように構成される。

上記のように構成された気体軸受スピンドルによれば、回転軸が有る。ラジアル軸受が、前記回転軸を支持する。羽根車が、前記回転軸の一端側に固定されている。羽根車排気路が、前記羽根車が有する羽根にあたり排出された排気を直接受ける。ハウジングが、前記ラジアル軸受を保持する。対向面給気路が、前記羽根車の前記ラジアル軸受と向かい合う対向面に向かって気体を供給する。前記対向面給気路は、前記ハウジングにおいて、前記羽根車排気路よりも外周側に設けられた外周側給気路と、前記外周側給気路および前記ラジアル軸受に接続し、前記ハウジングにおいて、前記羽根車から見て前記羽根車排気路よりも遠方に設けられた遠方給気路と、前記遠方給気路および前記対向面に向かい合う絞りに接続し、前記ラジアル軸受に設けられたラジアル軸受内給気路とを有する。

なお、本発明にかかる気体軸受スピンドルは、前記ラジアル軸受内給気路が、前記遠方給気路に接続し、前記回転軸の長手方向に延伸する延伸給気路を有し、前記対向面給気路が、さらに、前記延伸給気路および前記遠方給気路に接続し、前記回転軸を取り巻く環状給気路を有するようにしてもよい。

なお、本発明にかかる気体軸受スピンドルは、前記ラジアル軸受には、前記対向面と前記ラジアル軸受との間の気体を、前記羽根車排気路に排気する対向面排気路が設けられているようにしてもよい。

なお、本発明にかかる気体軸受スピンドルは、前記回転軸を支持し、前記ラジアル軸受よりも前記羽根車から遠い側に配置された遠方ラジアル軸受を備え、前記ラジアル軸受は、前記羽根車から見て前記羽根車排気路よりも遠方に延在しているようにしてもよい。

なお、本発明にかかる気体軸受スピンドルは、前記遠方給気路から、前記遠方ラジアル軸受に気体を供給する遠方ラジアル軸受用給気路が分岐しているようにしてもよい。

本発明の実施形態にかかる気体軸受スピンドル１の正面断面図である。 本発明の実施形態にかかる気体軸受スピンドル１の駆動用の給排気および軸受用の給排気の流れを示す図である。 図１のIII−III断面図である。 本発明の実施形態の変形例にかかる気体軸受スピンドル１の正面断面図である。 本発明の実施形態の変形例にかかる気体軸受スピンドル１の駆動用の給排気および軸受用の給排気の流れを示す図である。 図４のVI−VI断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の実施形態にかかる気体軸受スピンドル１の正面断面図である。図２は、本発明の実施形態にかかる気体軸受スピンドル１の駆動用の給排気および軸受用の給排気の流れを示す図である。図３は、図１のIII−III断面図である。

気体軸受スピンドル１は、回転体１０、ハウンジング２０、遠方ラジアル軸受３０、ラジアル／スラスト軸受４０、スラスト軸受５０、羽根車カバー６０を備える。気体軸受スピンドル１は、例えば、静電塗装装置に用いられる。ただし、この用途は単なる一例であり、気体軸受スピンドル１の用途を静電塗装装置に限定するものではない。以後、気体軸受スピンドル１を静電塗装装置に用いた例について説明する。

回転体１０は、回転軸１１、羽根車１２、空洞１４、工具取付部１６を有する。

回転軸１１は、その内部に空洞１４を有し、回転軸１１の長手方向に延伸する直線Ａ−Ａを回転中心として回転する回転軸である。

羽根車１２は、回転軸１１の一端側（図１においては左端側）に固定された羽根車である。羽根車１２は、羽根１２ａ、対向面１２ｂを有する。羽根１２ａには、図示省略したエアコンプレッサから駆動用給気路６２を介して流入した気体があたる（図２参照）。羽根１２ａに気体があたることにより、羽根車１２が回転する。対向面１２ｂは、羽根車１２の面であり、ラジアル／スラスト軸受４０と向かい合う面である。なお、気体は、例えば空気である。

空洞１４は、回転軸１１の内部に設けられた、回転軸１１を貫通する空洞である。電極（図示省略）により帯電された静電塗装用の塗料が、空洞１４の内部を経由して、回転軸１１の後方（図１においては左端側）から先端（図１においては右端側）に至る。

工具取付部１６は、図示省略した工具（例えば、塗料を霧状にするための回転霧化頭）を回転軸１１に取り付けるための部分である。なお、工具が、回転軸１１の他端側（図１においては右端側）に固定された被回転体、すなわち回転軸１１の回転にともなって回転する物体である。

ハウンジング２０は、遠方ラジアル軸受３０およびラジアル／スラスト軸受４０を保持する。ハウンジング２０は、外周側給気路２１、遠方ラジアル軸受用給気路２１ａ、遠方給気路２１ｂ、羽根車排気路２２、ラジアル軸受間排気路２３、排気導出路２４を有する。

なお、外周側給気路２１、遠方給気路２１ｂ、ラジアル軸受内給気路（延伸給気路）４２ａおよび環状給気路２８が、対向面１２ｂに向かって気体を供給する対向面給気路を構成する。なお、気体は、例えば空気である。

外周側給気路２１は、ハウジング２０において、羽根車排気路２２よりも外周側に設けられている。外周側給気路２１は、回転軸１１の長手方向（Ａ−Ａ方向）と平行に設けられている。

遠方ラジアル軸受用給気路２１ａは、遠方ラジアル軸受３０に気体を供給する給気路であり、遠方給気路２１ｂから分岐している。

遠方給気路２１ｂは、外周側給気路２１およびラジアル／スラスト軸受４０に接続する給気路である。遠方給気路２１ｂは、ハウジング２０に設けられ、羽根車１２から見て羽根車排気路２２よりも遠方に設けられている。

羽根車排気路２２は、羽根車１２が有する羽根１２ａにあたって、羽根車１２から排出された排気を直接受ける排気路である。羽根車１２が有する羽根１２ａには、上述のように、気体があたるが、この気体が羽根車１２から排出されたものを排気という。

なお、羽根車排気路２２および排気導出路２４が、羽根車１２が有する羽根１２ａにあてた気体を排出する駆動気体用排気路を構成する。

ラジアル軸受間排気路２３は、駆動気体用排気路に接続されている排気路である。ラジアル軸受間排気路２３は、遠方ラジアル軸受３０およびラジアル／スラスト軸受４０と回転軸１１との間の気体（すなわち、遠方ラジアル軸受３０および回転軸１１の間の気体と、ラジアル／スラスト軸受４０および回転軸１１の間の気体）を、遠方ラジアル軸受３０およびラジアル／スラスト軸受４０の間から排気する。ラジアル軸受間排気路２３は、羽根車排気路２２に接続されている。

排気導出路２４は、羽根車排気路２２からの排気をハウジング２０の外部に導く排気路である。

環状給気路２８は、ハウジング２０に設けられている。

遠方ラジアル軸受３０は、内筒３１、外筒３２、前方リング（弾性部材）３４ａ、後方リング（弾性部材）３４ｂ、リング（弾性部材）３４ｃ、前方絞り３８ａ、後方絞り３８ｂを有する。遠方ラジアル軸受３０は、回転軸１１を支持する。

内筒３１は、例えば焼結材（黒鉛など）からなり、回転軸１１を包囲する筒状部材である。なお、回転軸１１は、内筒３１の内部において、回転することができる。

外筒３２は、例えば金属からなり、内筒３１を包囲する筒状部材である。内筒３１が、外筒３２に焼きばめなどにより固定されている。

遠方ラジアル軸受３０は、前方リング３４ａ、後方リング３４ｂおよびリング３４ｃを介して、ハウジング２０により保持されている。前方リング３４ａ、後方リング３４ｂおよびリング３４ｃは、外筒３２とハウンジグ２０との間に配置されている。なお、前方リング３４ａ、後方リング３４ｂおよびリング３４ｃは、弾性部材かつ環状部材である。

前方リング３４ａは、遠方ラジアル軸受３０の前方（図１においては右側）に配置され、外筒３２を包囲している。後方リング３４ｂは、遠方ラジアル軸受３０の後方（図１においては左側）に配置され、外筒３２を包囲している。リング３４ｃは、遠方ラジアル軸受３０の前方端面に接している。

前方絞り３８ａは、遠方ラジアル軸受３０の前方（図１においては右側）に設けられ、遠方ラジアル軸受用給気路２１ａから供給された気体を、内筒３１と回転軸１１との間に導入する。

後方絞り３８ｂは、遠方ラジアル軸受３０の後方（図１においては左側）に設けられ、遠方ラジアル軸受用給気路２１ａから供給された気体を、内筒３１と回転軸１１との間に導入する。

前方絞り３８ａおよび後方絞り３８ｂによって内筒３１と回転軸１１との間に導入された気体により、内筒３１と回転軸１１との間に気体潤滑が実現する。

ラジアル／スラスト軸受４０は、筒状部４１、ラジアル軸受内給気路４２ａ、前方絞り４４ａ、後方絞り４４ｂ、羽根車側絞り４４ｃ、対向面排気路４６を有する。ラジアル／スラスト軸受４０は、回転軸１１を支持する。ラジアル／スラスト軸受４０は、遠方ラジアル軸受３０とは回転軸１１の長手方向（Ａ−Ａ方向）の位置が異なる。

本実施形態においては、回転軸１１の羽根車１２から遠い側（図１においては右側）に、遠方ラジアル軸受３０が配置され、回転軸１１の羽根車１２から近い側（図１においては左側）に、ラジアル／スラスト軸受４０が配置されている。すなわち、遠方ラジアル軸受３０は、ラジアル／スラスト軸受４０よりも、羽根車１２から遠い側に配置されている。

ラジアル／スラスト軸受４０は、羽根車１２から見て、羽根車排気路２２よりも遠方に延在している。例えば、本実施形態においては、ラジアル／スラスト軸受４０は、羽根車排気路２２よりも、羽根車１２から見て、Ｘだけ突き出ている（遠方に延在している）。

筒状部４１は、回転軸１１を包囲する筒状部材である。なお、回転軸１１は、筒状部４１の内部において、回転することができる。筒状部４１は、ハウジング２０により包囲されている。ラジアル／スラスト軸受４０は、ハウジング２０に固定されている。例えば、ラジアル／スラスト軸受４０の筒状部４１をハウジング２０に焼ばめすることで、ラジアル／スラスト軸受４０をハウジング２０に固定することができる。

ただし、焼ばめに限らず、例えば、ラジアル／スラスト軸受４０の筒状部４１をハウジング２０に圧入または接着しても、ラジアル／スラスト軸受４０をハウジング２０に固定することができる。

なお、回転軸１１の長手方向（Ａ−Ａ方向）における、ラジアル／スラスト軸受４０（の筒状部４１）の長さＸ１（ただし、ラジアル軸受として機能しないほど回転軸１１から離れている部分を除く）と、遠方ラジアル軸受３０（の内筒３１）の長さとの比は、例えば、５０：５０とすることが好ましい。

回転軸１１の長手方向（Ａ−Ａ方向）における、ラジアル／スラスト軸受４０の長さに対する遠方ラジアル軸受３０の長さの比（すなわち、回転軸１１の長手方向（Ａ−Ａ方向）における、（遠方ラジアル軸受３０の長さ）／（ラジアル／スラスト軸受４０の長さ））を大きくした場合（例えば、７０／３０）、回転体１０の１次共振速度が低下する。このため、１次共振速度の約２倍の回転速度で生じる自励振動（ホワール現象）が、気体軸受スピンドル１を使用する際の回転軸１１の回転速度（例えば、90krpm以下）において発生してしまうおそれがある。

そこで、気体軸受スピンドル１を使用する際（例えば、回転霧化頭により塗料を霧状にする際）の回転軸１１の回転速度においてホワール現象が発生しない程度に、回転軸１１の長手方向（Ａ−Ａ方向）における、ラジアル／スラスト軸受４０の長さに対する遠方ラジアル軸受３０の長さの比を、小さくすることが好ましい（例えば、上記のように、５０／５０とする）。

ラジアル軸受内給気路（延伸給気路）４２ａは、ラジアル／スラスト軸受４０の内部に設けられた給気路である。ラジアル軸受内給気路４２ａは、（環状給気路２８を介して）遠方給気路２１ｂと、対向面１２ｂに向かい合う羽根車側絞り４４ｃとに接続している。

ラジアル軸受内給気路は、延伸給気路４２ａを有する。延伸給気路４２ａは、遠方給気路２１ｂに（環状給気路２８を介して）接続し、ラジアル／スラスト軸受４０内を回転軸１１の長手方向（Ａ−Ａ方向）に延伸している（図１参照）。環状給気路２８は、延伸給気路４２ａおよび遠方給気路２１ｂに接続し、回転軸１１を取り巻いている（図３参照）。なお、図３において、延伸給気路４２ａは、環状給気路２８よりも回転軸１１に近い部分に配置されていることになる（図示省略）。

前方絞り４４ａは、ラジアル／スラスト軸受４０の前方（図１においては右側）に設けられ、ラジアル軸受内給気路４２ａおよび環状給気路２８から供給された気体を、筒状部４１と回転軸１１との間に導入する。

後方絞り４４ｂは、ラジアル／スラスト軸受４０の後方（図１においては左側）に設けられ、ラジアル軸受内給気路４２ａおよび環状給気路２８から供給された気体を、筒状部４１と回転軸１１との間に導入する。

前方絞り４４ａおよび後方絞り４４ｂにより、筒状部４１と回転軸１１との間に導入された気体により、筒状部４１と回転軸１１との間に気体潤滑が実現する。これにより、ラジアル／スラスト軸受４０は、回転軸１１を支える軸受として機能する。

羽根車側絞り４４ｃは、対向面１２ｂと向かい合うラジアル／スラスト軸受４０の面に開口し、ラジアル軸受内給気路４２ａおよび環状給気路２８から供給された気体を、対向面１２ｂとラジアル／スラスト軸受４０との間に導入する。

羽根車側絞り４４ｃによって筒状部４１と対向面１２ｂとの間に導入された気体により、筒状部４１と対向面１２ｂとの間に気体潤滑が実現する。これにより、ラジアル／スラスト軸受４０は、羽根車１２の回転軸方向（Ａ−Ａ方向）の力を受ける軸受としても機能する。

対向面排気路４６は、筒状部４１に設けられ、対向面１２ｂとラジアル／スラスト軸受４０との間の気体を、羽根車排気路２２に排気する排気路である。

スラスト軸受５０は、羽根車１２の後方（図１においては左側）に配置され、羽根車１２の回転軸方向（Ａ−Ａ方向）の力を受ける軸受である。スラスト軸受５０は、絞り５４ａ、５４ｂを有する。

絞り５４ａ、５４ｂは、スラスト軸受５０と羽根車１２との間に気体を導入する。絞り５４ａ、５４ｂによってスラスト軸受５０と羽根車１２との間に導入された気体により、スラスト軸受５０と羽根車１２との間に気体潤滑が実現する。

羽根車カバー６０は、軸受用給気路６１、ラジアル軸受に向かう給気路６１ａ、スラスト軸受に向かう給気路６１ｂ、駆動用給気路６２、駆動用排気路６４を有する。

軸受用給気路６１は、図示省略したエアコンプレッサから気体を受け、遠方ラジアル軸受３０、ラジアル／スラスト軸受４０およびスラスト軸受５０に向けて、気体を供給する給気路である。軸受用給気路６１は、回転軸１１の長手方向（Ａ−Ａ方向）と平行に設けられている。軸受用給気路６１は、ラジアル軸受に向かう給気路６１ａとスラスト軸受に向かう給気路６１ｂとに分岐する。なお、気体は、例えば空気である。

ラジアル軸受に向かう給気路６１ａは、外周側給気路２１に接続し、外周側給気路２１に気体を供給する給気路である。

スラスト軸受に向かう給気路６１ｂは、絞り５４ａおよび絞り５４ｂに接続し、スラスト軸受５０と羽根車１２との間に気体を供給する給気路である。

駆動用給気路６２は、図示省略したエアコンプレッサから気体を受け、羽根車１２の羽根１２ａに導く給気路である。

駆動用排気路６４は、排気導出路２４からの排気を受け、外部に排出する排気路である。

次に、本発明の実施形態の動作を説明する。

まず、気体が、図示省略したエアコンプレッサから、駆動用給気路６２に与えられる。気体は、駆動用給気路６２により、羽根車１２の羽根１２ａにあたる。羽根１２ａに気体があたることにより、羽根車１２が回転する。羽根車１２の回転にともない、回転軸１１が回転する。回転軸１１の回転にともない、回転軸１１の工具取付部１６に取り付けられた工具（例えば、回転霧化頭）が回転する。

一方、静電塗装用の塗料が、空洞１４の内部を経由して、回転軸１１の後方（図１においては左端側）から先端（図１においては右端側）に至る。

これにより、回転軸１１の先端に至った塗料が、回転霧化頭により微粒化し霧状となる。

なお、羽根車１２が有する羽根１２ａにあたった気体は、羽根車１２から排出され、排気となる。この排気は、羽根車排気路２２に導かれる。羽根車排気路２２からの排気は、排気導出路２４により、ハウジング２０の外部（ここでは、駆動用排気路６４）に導かれる。駆動用排気路６４は、排気導出路２４からの排気を受け、外部に排出する。

また、気体が、図示省略したエアコンプレッサから、軸受用給気路６１に与えられる。軸受用給気路６１に与えられた気体は、ラジアル軸受に向かう給気路６１ａおよびスラスト軸受に向かう給気路６１ｂに分岐する。

気体は、スラスト軸受に向かう給気路６１ｂを経由して、絞り５４ａおよび絞り５４ｂから、スラスト軸受５０と羽根車１２との間に導入される。この気体により、スラスト軸受５０と羽根車１２との間に気体潤滑が実現し、しかもスラスト軸受５０が、羽根車１２の回転軸方向（Ａ−Ａ方向）の力を受ける軸受として機能する。

気体は、ラジアル軸受に向かう給気路６１ａを経由して、さらに、外周側給気路２１に与えられる。外周側給気路２１に与えられた気体は、遠方ラジアル軸受用給気路２１ａおよび遠方給気路２１ｂに分岐する。

遠方ラジアル軸受用給気路２１ａに与えられた気体は、絞り３８ａ、３８ｂから、内筒３１と回転軸１１との間に導入される。この気体により、内筒３１と回転軸１１との間に気体潤滑が実現し、しかも遠方ラジアル軸受３０が、回転軸１１を支持する軸受として機能する。

さらに、遠方ラジアル軸受３０は、いずれも弾性部材である前方リング３４ａ、後方リング３４ｂおよびリング３４ｃを介して、ハウジング２０により保持されている。このような弾性部材による支持により、回転軸１１が振れ回りを生じた場合にも、それに応じて内筒３１の姿勢（Ａ−Ａ方向に対する傾き）が変化する。これにより、遠方ラジアル軸受３０と回転軸１１との接触による焼き付きを回避し得る。

一方、遠方給気路２１ｂに与えられた気体は、ラジアル軸受内給気路４２ａを経由して、前方絞り４４ａおよび後方絞り４４ｂから、筒状部４１と回転軸１１との間に導入される。この気体により、筒状部４１と回転軸１１との間に気体潤滑が実現し、しかもラジアル／スラスト軸受４０が、回転軸１１を支持する軸受として機能する。

また、遠方給気路２１ｂに与えられた気体は、ラジアル軸受内給気路４２ａおよび環状給気路２８を経由して、羽根車側絞り４４ｃから、対向面１２ｂとラジアル／スラスト軸受４０との間に導入される。この気体により、対向面１２ｂとラジアル／スラスト軸受４０との間に気体潤滑が実現し、しかもラジアル／スラスト軸受４０が、羽根車１２の回転軸方向（Ａ−Ａ方向）の力を受ける軸受としても機能する。

さらに、ラジアル／スラスト軸受４０は、ハウジング２０に焼ばめ等により固定されている。これにより、ラジアル／スラスト軸受４０の支持剛性が大きくなる。

対向面１２ｂとラジアル／スラスト軸受４０との間の気体は、筒状部４１に設けられた対向面排気路４６により、羽根車排気路２２へと排気される（羽根車排気路２２へ直接排気される気体もある）。

遠方ラジアル軸受３０（の内筒３１）および回転軸１１の間の気体と、ラジアル／スラスト軸受４０（の筒状部４１）および回転軸１１の間の気体とは、遠方ラジアル軸受３０およびラジアル／スラスト軸受４０の間から、ラジアル軸受間排気路２３を経由して、羽根車排気路２２へと排気される。

本発明の実施形態によれば、遠方給気路２１ｂが羽根車１２から見て羽根車排気路２２よりも遠方に設けられている。このため、羽根車排気路２２のスペースを削減することなく、遠方給気路２１ｂ（ひいては対向面給気路）のスペースを確保することができる。図３を参照して、羽根車排気路２２は分断されていない連続した環状であり、羽根車排気路２２のスペースは充分に確保できている。

しかも、環状給気路２８（図３参照）をハウンジング２０に設けたことで、環状給気路２８に接続するラジアル軸受内給気路（延伸給気路）４２ａおよび羽根車側絞り４４ｃを多数設けることができる（例えば、図３を参照して、８個）。羽根車側絞り４４ｃを多数設けても、特に羽根車排気路２２のスペースを削減する必要は無い。よって、羽根車側絞り４４ｃを多数設けることで、羽根車１２の回転軸１１方向（Ａ−Ａ方向）の力を受ける軸受（ラジアル／スラスト軸受４０）の支持剛性を充分に大きくすることができる。

さらに、対向面１２ｂとラジアル／スラスト軸受４０との間の気体を、筒状部４１に対向面排気路４６を設けることにより、羽根車排気路２２に排気できる。

しかも、回転軸１１を支持する軸受が、ラジアル／スラスト軸受４０と遠方ラジアル軸受３０との二つある場合に、ラジアル／スラスト軸受４０が、羽根車排気路２２よりも、羽根車１２から見て、Ｘだけ突き出ている（遠方に延在している）。このため、遠方給気路２１ｂを羽根車１２から見て羽根車排気路２２よりも遠方に設けるためには、ラジアル／スラスト軸受４０のＸだけ突き出した部分から、単に回転軸１１の長手方向（Ａ−Ａ方向）に垂直な方向に遠方給気路２１ｂを設ければよいので、遠方給気路２１ｂを容易に設けることができる。

また、本発明の実施形態によれば、弾性部材（前方リング３４ａ、後方リング３４ｂおよびリング３４ｃ）を介してハウジング２０により保持された遠方ラジアル軸受３０により、遠方ラジアル軸受３０と回転軸１１との焼き付きを回避しながら、ハウジング２０に焼ばめ等により固定されたラジアル／スラスト軸受４０により、支持剛性を大きくすることができる。

しかも、ラジアル軸受と回転軸１１との焼き付きは、回転軸１１の振れ回りが発生した場合に起こり得る。ここで、回転軸１１の振れ回りは、回転軸１１の先端（図１においては右端）に取り付けられた工具（図示省略）により生じる。そこで、回転軸１１の振れ回りによる、回転中心Ａ−Ａからの変位は、工具に近い程（すなわち、羽根車１２から遠い程）大きくなる。

ここで、本発明の実施形態によれば、回転軸１１の羽根車１２から遠い側に、遠方ラジアル軸受３０（弾性支持）を配置して、比較的大きな回転軸１１の回転中心Ａ−Ａからの変位に対応できるようにしている。さらに、回転軸１１の羽根車１２から近い側に、ラジアル／スラスト軸受４０（固定支持）を配置して、支持剛性を大きくするようにしている（回転軸１１の回転中心Ａ−Ａからの変位は小さいので、比較的対応の必要性が薄い）。

さらに、本発明の実施形態によれば、気体軸受である遠方ラジアル軸受３０およびラジアル／スラスト軸受４０と、回転軸１１との間のすき間に供給された気体が、遠方ラジアル軸受３０およびラジアル／スラスト軸受４０の間から、ラジアル軸受間排気路２３を経由して、羽根車排気路２２へと排気される。このため、遠方ラジアル軸受３０およびラジアル／スラスト軸受４０と、回転軸１１との間のすき間に供給された気体が、回転軸１１の先端へ排気されることを抑制できる。

なお、本発明の実施形態にかかる気体軸受スピンドル１には、色々な変形例が考えられる。例えば、変形例として、気体軸受スピンドル１が、羽根車カバー６０を備えないで、ハウンジング２０が羽根車１２をカバーするようにし、さらに、塗装機ボディ７０を備えるようにすることが考えられる。

図４は、本発明の実施形態の変形例にかかる気体軸受スピンドル１の正面断面図である。図５は、本発明の実施形態の変形例にかかる気体軸受スピンドル１の駆動用の給排気および軸受用の給排気の流れを示す図である。図６は、図４のVI−VI断面図である。

本発明の実施形態の変形例にかかる気体軸受スピンドル１は、回転体１０、ハウンジング２０、遠方ラジアル軸受３０、ラジアル／スラスト軸受４０、スラスト軸受５０、塗装機ボディ７０を備える。回転体１０、遠方ラジアル軸受３０、ラジアル／スラスト軸受４０およびスラスト軸受５０は、本発明の実施形態と同様であり、説明を省略する。

ハウンジング２０は、羽根車１２およびスラスト軸受５０をカバーする。ハウンジング２０の外周側給気路２１からは、スラスト軸受に向かう給気路２１ｃが分岐している。スラスト軸受に向かう給気路２１ｃは、絞り５４ａおよび絞り５４ｂに接続し、スラスト軸受５０と羽根車１２との間に気体を供給する給気路である。また、ハウンジング２０は、駆動用給気路２６を有する。駆動用給気路２６は、駆動用給気路７２から気体を受け、羽根車１２の羽根１２ａに導く給気路である。

塗装機ボディ７０は、軸受用給気路７１、駆動用給気路７２、駆動用排気路７４を有する。

軸受用給気路７１は、図示省略したエアコンプレッサから気体を受け、遠方ラジアル軸受３０、ラジアル／スラスト軸受４０およびスラスト軸受５０に向けて、気体を供給する給気路である。軸受用給気路７１は、回転軸１１の長手方向（Ａ−Ａ方向）と平行に設けられている。軸受用給気路７１には、外周側給気路２１が接続する。なお、気体は、例えば空気である。

駆動用給気路７２は、図示省略したエアコンプレッサから気体を受け、駆動用給気路２６を介して、羽根車１２の羽根１２ａに導く給気路である。

駆動用排気路７４は、排気導出路２４からの排気を受け、外部に排出する排気路である。

本発明の実施形態の変形例にかかる気体軸受スピンドル１の動作は、本発明の実施形態と同様であり説明を省略する。本発明の実施形態の変形例にかかる気体軸受スピンドル１によっても、本発明の実施形態と同様な効果を奏する。

１ 気体軸受スピンドル

１０ 回転体
１１ 回転軸
１２ 羽根車
１２ａ 羽根
１２ｂ 対向面
１４ 空洞
１６ 工具取付部

２０ ハウンジング
２１ 外周側給気路
２１ａ 遠方ラジアル軸受用給気路
２１ｂ 遠方給気路
２１ｃ スラスト軸受に向かう給気路
２２ 羽根車排気路
２３ ラジアル軸受間排気路
２４ 排気導出路
２６ 駆動用給気路
２８ 環状給気路

３０ 遠方ラジアル軸受
３１ 内筒
３２ 外筒
３４ａ 前方リング（弾性部材）
３４ｂ 後方リング（弾性部材）
３４ｃ リング（弾性部材）
３８ａ 前方絞り
３８ｂ 後方絞り

４０ ラジアル／スラスト軸受
４１ 筒状部
４２ａ ラジアル軸受内給気路（延伸給気路）
４４ａ 前方絞り
４４ｂ 後方絞り
４４ｃ 羽根車側絞り
４６ 対向面排気路

５０ スラスト軸受
５４ａ、５４ｂ 絞り

６０ 羽根車カバー
６１ 軸受用給気路
６１ａ ラジアル軸受に向かう給気路
６１ｂ スラスト軸受に向かう給気路
６２ 駆動用給気路
６４ 駆動用排気路

７０ 塗装機ボディ
７１ 軸受用給気路
７２ 駆動用給気路
７４ 駆動用排気路

Claims (6)

1. 回転軸と、
   前記回転軸を支持するラジアル軸受と、
   前記回転軸の一端側に固定された羽根車と、
   前記羽根車が有する羽根にあたり排出された排気を受けて外部に排気する排気路と、
   前記ラジアル軸受を保持するハウジングと、
   前記羽根車の前記ラジアル軸受と向かい合う対向面に向かって気体を供給する対向面給気路と、
   を備え、
   前記対向面給気路は、
   前記ハウジングにおいて、前記排気路のうち前記排気を直接受ける羽根車排気路よりも外周側に設けられた外周側給気路と、
   前記外周側給気路および前記ラジアル軸受に接続する接続給気路と、
   前記接続給気路および前記対向面に向かい合う絞りに接続し、前記ラジアル軸受に設けられたラジアル軸受内給気路と、
   を有し、
   前記接続給気路が、前記ハウジングにおいて、前記羽根車から見て前記排気路よりも遠方にのみ設けられている、
   気体軸受スピンドル。
2. 請求項１に記載の気体軸受スピンドルであって、
   前記ラジアル軸受内給気路が、
   前記遠方給気路に接続し、前記回転軸の長手方向に延伸する延伸給気路を有し、
   前記対向面給気路が、さらに、
   前記延伸給気路および前記遠方給気路に接続し、前記回転軸を取り巻く環状給気路を有する気体軸受スピンドル。
3. 請求項１に記載の気体軸受スピンドルであって、
   前記ラジアル軸受には、
   前記対向面と前記ラジアル軸受との間の気体を、前記羽根車排気路に排気する対向面排気路が設けられている、
   気体軸受スピンドル。
4. 請求項１に記載の気体軸受スピンドルであって、
   前記回転軸を支持し、前記ラジアル軸受よりも前記羽根車から遠い側に配置された遠方ラジアル軸受を備え、
   前記ラジアル軸受は、前記羽根車から見て前記羽根車排気路よりも遠方に延在している、
   気体軸受スピンドル。
5. 請求項４に記載の気体軸受スピンドルであって、
   前記遠方給気路から、前記遠方ラジアル軸受に気体を供給する遠方ラジアル軸受用給気路が分岐している、
   気体軸受スピンドル。
6. 請求項１に記載の気体軸受スピンドルであって、
   前記ラジアル軸受は、
   前記羽根車と向かい合うスラスト部分と、
   前記スラスト部分よりも直径が小さく、前記羽根車から見て前記スラスト部分よりも遠いラジアル部分とを有し、
   前記ラジアル軸受内給気路は、前記スラスト部分および前記ラジアル部分に設けられている、
   気体軸受スピンドル。

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