JP2018021625A - エアタービン駆動スピンドル - Google Patents

Abstract

【課題】回転軸を安定して高速回転させることができるエアタービン駆動スピンドルを提供する。【解決手段】エアタービン駆動スピンドル２００は、回転軸１と、軸受部２と、ダンパリング５０と、カバー部材５と、少なくとも１つ以上のＯリング２４とを備える。軸受部２は、回転軸１の外周面の少なくとも一部を取り囲む。ダンパリング５０は、軸受部２の外周側に空隙４４を介して配置されている。カバー部材５は、ダンパリング５０の外周側に空隙４３を介して配置されるとともに、回転軸１、軸受部２、およびダンパリング５０を収容する。少なくとも１つ以上のＯリング２４は、空隙４３および空隙４４のそれぞれに配置されている。【選択図】図２

Description

この発明は、精密加工機や静電塗装装置などに適用されるエアタービン駆動スピンドルに関する。

従来、精密加工機や静電塗装装置に用いられるエアタービン駆動スピンドルが知られている。たとえば、特開平９−７２３３８号公報は、回転軸を回転可能に支持する軸受部材がハウジング内に保持されているスピンドルを開示している。特開平９−７２３３８号公報では、ハウジングに対して軸受部材がＯリングを介して支持されている。このようなＯリングは、通常、ゴムなどの弾性体によって構成されている。Ｏリングは、スピンドルの回転軸が高速回転することにより発生する振動を吸収し、スピンドルの動作を安定させるといった機能を有する。

特開平９−７２３３８号公報

ここで、スピンドルが使用される静電塗装装置などは、溶剤雰囲気中で使用されるため、上述したＯリングについて耐溶剤性に優れた材料を用いる必要がある。このような耐溶剤性に優れた材料としては、パーフロロエラストマーが知られている。パーフロロエラストマーは、耐溶剤性に優れているが、Ｏリングに一般的に用いられるゴム材料に比べて硬度が高い。その結果、パーフロロエラストマー製のＯリングは、外力に対する変形量が一般的なＯリングに比べて小さい。このため、回転軸の回転に起因する振動をＯリングにより十分に吸収することができず、結果的にスピンドルの回転軸を安定して高速回転させることができない場合があった。

また、パーフロロエラストマーに限らず、スピンドルの使用環境に応じてＯリングの材料を適宜選択することが考えられる。このような場合に、材料の選択の自由度を高める観点から、一般的なＯリングの材料よりも高硬度の材料からなるＯリングを用いた場合でも十分に回転軸の回転による振動を吸収でき、回転軸を安定して高速回転させることができるスピンドルが求められている。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の目的は、回転軸を安定して高速回転させることができるエアタービン駆動スピンドルを提供することである。

本発明に係るエアタービン駆動スピンドルは、回転軸と、軸受部と、支持部材と、カバー部材と、少なくとも１つ以上のＯリングとを備える。軸受部は、回転軸の外周面の少なくとも一部を取り囲む。支持部材は、軸受部の外周側に第１の空隙を介して配置されている。カバー部材は、支持部材の外周側に第２の空隙を介して配置されるとともに、回転軸、軸受部、および支持部材を収容する。少なくとも１つ以上のＯリングは、第１の空隙および第２の空隙のそれぞれに配置されている。

本発明によれば、回転軸を安定して高速回転させることができるエアタービン駆動スピンドルを得ることができる。

本実施の形態に係るエアタービン駆動スピンドルの断面模式図である。 本実施の形態に係るエアタービン駆動スピンドルにおける部分断面模式図である。 本実施の形態に係るダンパリングの全体構成を示す概略図である。 本実施の形態に係る第１の溝および第２の溝を示す断面模式図である。 図４に示す本実施の形態に係る第２の溝の拡大断面模式図である。 参考例に係るエアタービン駆動スピンドルが有する第１の溝および第２の溝において軸受用気体が供給されていない場合の断面模式図である。 図６に示す参考例に係る第２の溝の拡大断面模式図である。 参考例に係るエアタービン駆動スピンドルが有する第１の溝および第２の溝において軸受用気体が供給されている場合の断面模式図である。 図８に示す参考例に係る第２の溝の拡大断面模式図である。 第１の変形例に係るダンパリングを備えたエアタービン駆動スピンドルにおける部分断面模式図である。 第１の変形例に係るダンパリングの全体構成を示す概略図である。 第２の変形例に係るエアタービン駆動スピンドルが有する第１の溝および第２の溝を示す断面模式図である。 図１２に示す第２の変形例に係るエアタービン駆動スピンドルが有する第２の溝の拡大断面模式図である。 第３の変形例に係るエアタービン駆動スピンドルが有する第１の溝および第２の溝を示す断面模式図である。 図１４に示す第３の変形例に係るエアタービン駆動スピンドルが有する第２の溝の拡大断面模式図である。 第４の変形例に係るエアタービン駆動スピンドルが有する第１の溝および第２の溝を示す断面模式図である。 図１６に示す第４の変形例に係るエアタービン駆動スピンドルが有する第２の溝の拡大断面模式図である。 第５の変形例に係るエアタービン駆動スピンドルにおける部分断面模式図である。 第６の変形例に係るエアタービン駆動スピンドルにおける部分断面模式図である。 参考例に係るエアタービン駆動スピンドルの断面模式図である。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付しその説明は繰り返さない。

（本願実施の形態）
＜エアタービン駆動スピンドルの構成＞
図１および図２を参照しながら、本実施の形態に係るエアタービン駆動スピンドル２００の構成について説明する。図１は、本実施の形態に係るエアタービン駆動スピンドル２００の断面模式図である。図２は、本実施の形態に係るエアタービン駆動スピンドル２００における部分断面模式図である。

エアタービン駆動スピンドル２００は、回転軸１と、回転軸１をラジアル方向に支持するジャーナル軸受７と、回転軸１をスラスト方向（軸方向）に支持するスラスト軸受８と、回転軸１をジャーナル軸受７およびスラスト軸受８を介して回転可能に支持する軸受部２と、軸受部２の外周側に位置するダンパリング５０と、ダンパリング５０の外周側に位置するカバー部材５と、軸受部２とダンパリング５０との間およびダンパリング５０とカバー部材５との間に配置された複数のＯリング２４となどを含む。

カバー部材５には、スラスト方向において回転軸１を覆うようにノズル板６が固定して設けられている。カバー部材５は、軸受部２に含まれるハウジング３の外周面３ａの少なくとも一部を取り囲む。ノズル板６には、駆動用気体供給部（図示せず）が設けられている。ジャーナル軸受７およびスラスト軸受８は、たとえば静圧気体軸受として構成されている。

回転軸１は、円筒形状を有する軸部１ｂと、軸部１ｂに対してラジアル方向に延びるように形成されているスラスト板部１ｃとを含む。スラスト板部１ｃは、軸部１ｂのスラスト方向における一方の端部に結合されている。以下、スラスト方向においてスラスト板部１ｃが設けられている側を「後側」、軸部１ｂのスラスト方向において後側と反対側を「前側」という。

軸部１ｂおよびスラスト板部１ｃには、スラスト方向に延びる貫通孔１７が形成されている。エアタービン駆動スピンドル２００が静電塗装機用に構成されている場合には、回転軸１の前側の端部に円錐形のカップ８０が取り付けられる。貫通孔１７の内部にはカップ８０に塗料を供給するための塗料供給管４５が配置される。スラスト板部１ｃには、回転翼１５および回転翼１５の内周側に配置される被回転検出部（図示せず）が形成されている。

回転軸１は、軸部１ｂの一部が軸受部２に収容されている。軸受部２は、ハウジング３と軸受スリーブ４とを含む。なお、ハウジング３は、「ハウジング部材」の一実施形態に対応する。軸受スリーブ４は、「軸受部材」の一実施形態に対応する。軸受スリーブ４は、回転軸１の軸部１ｂの外周面１ａおよびスラスト板部１ｃの前側の平面の各一部に面しており、軸部１ｂの一部を囲むように形成されている。ハウジング３は、ラジアル方向において軸受スリーブ４よりも外周側に配置され、軸受スリーブ４に固定されている。ハウジング３は、軸受スリーブ４の外周側から、軸部１ｂの外周面１ａの少なくとも一部を取り囲む。

回転軸１のスラスト板部１ｃは、ラジアル方向において外周側に位置する領域が回転中心軸側（中央側）に位置する領域（厚肉部）よりもスラスト方向における厚みが薄い薄肉部を有している。厚肉部は、貫通孔１７を囲むように形成されている。薄肉部は、厚肉部を囲むように形成されている。

回転翼１５は、スラスト板部１ｃの薄肉部上において、後側に位置する面からスラスト方向に延びるように形成されている。回転軸１は、回転翼１５が駆動用気体供給部から噴出された気体（駆動用気体ともいう）を受けることにより回転可能に設けられている。複数の回転翼１５は、回転軸１の回転方向に互いに間隔を隔てて設けられている。好ましくは、複数の回転翼１５において隣り合う回転翼１５は等間隔に設けられている。複数の回転翼１５は、スラスト板部１ｃの外周に沿って配置されている。複数の回転翼１５のスラスト方向に垂直な断面形状は任意の形状であればよい。たとえば、当該断面形状は、回転方向において前方に位置して回転方向に凸状に形成されている前方曲面部と、回転方向において後方に位置して回転方向に凸状に形成されている後方曲面部とを有している。

スラスト板部１ｃにおいて、薄肉部と厚肉部との境界領域は、スラスト方向における厚みがゆるやかに変化するように設けられている。つまり、スラスト板部１ｃの後側に位置する面は、薄肉部と厚肉部との間に曲面を有している。回転翼１５における後側に位置する部分と厚肉部における後側に位置する部分とは、ラジアル方向に延びる同一面上に形成されている。

スラスト板部１ｃの厚肉部において後側の面上には、被回転検出部（図示せず）が形成されている。被回転検出部は、回転軸１の回転を光学的に検出するための任意の構成を採用できるが、たとえば、回転方向において分割される複数の領域ごとに異なる反射率となるように表面処理が施されていてもよい。具体的には、厚肉部において後側に位置する面のうち、回転軸１の回転方向における半分の領域が他の半分の領域よりもレーザ光などの光が照射されたときに反射光の強度が高くなるように設けられている。

供給部１００は、たとえば、エアコンプレッサであり、供給口９から気体（軸受用気体ともいう）を供給（噴出）する。カバー部材５、ダンパリング５０、ハウジング３、および軸受スリーブ４には、ラジアル方向の一部に軸受用供給路１０が形成されている。軸受用供給路１０は、カバー部材５とダンパリング５０との間に形成された空隙４３、およびダンパリング５０とハウジング３との間に形成された空隙４４のそれぞれと連通穴部２５を介して連通している。供給部１００によって供給口９から供給された軸受用気体は、軸受用供給路１０を経由して空隙４３および空隙４４のそれぞれへと流れ込む。軸受用気体は、たとえば圧縮空気である。なお、空隙４４は、「第１の空隙」の一実施形態に対応する。空隙４３は、「第２の空隙」の一実施形態に対応する。

軸部１ｂと軸受スリーブ４との間には、空隙４１が形成されている。スラスト板部１ｃと軸受スリーブ４との間には、空隙４２が形成されている。軸受用供給路１０は、空隙４１および空隙４２のそれぞれと連通している。軸受用供給路１０において空隙４１および空隙４２と連通されている部分の孔径は供給口９の孔径よりも小さいことによりいわゆる絞りが形成されている。供給部１００から軸受用気体が供給されると、軸受用供給路１０および空隙４１〜４４に軸受用気体が充填する。

ジャーナル軸受７は、供給部１００から軸受用供給路１０に供給された軸受用気体が空隙４１に供給されることにより構成される。スラスト軸受８は、供給部１００から軸受用供給路１０に供給された軸受用気体が空隙４２に供給されることによる押圧力と、磁石１６の吸引力とにより構成される。

ハウジング３には、スラスト板部１ｃとスラスト方向において対向する領域に磁石１６が配置されている。磁石１６はスラスト板部１ｃに対して磁気力を印加する。磁石１６は、たとえば永久磁石である。磁石１６はスラスト板部１ｃを磁気力により吸引する。磁石１６は、たとえば回転翼１５が形成されているスラスト板部１ｃの薄肉部とスラスト方向において対向するように設けられている。磁石１６は、スラスト方向から見たときの平面形状がたとえば円環形状である。

カバー部材５は、スラスト方向においてノズル板６と固定されている。ノズル板６は、回転軸１において軸受部２およびカバー部材５に収容されていない部分（スラスト板部１ｃのラジアル方向における外周端面およびスラスト板部１ｃの後側に位置する面）を囲むように形成されている。

ノズル板６は、回転軸１よりも後側に配置されている。ノズル板６の内部には、駆動用給気路１３および駆動用給気ノズル１４が形成されている。駆動用給気路１３は、その一方端がノズル板６の内周面上の駆動用気体給気口１２と連通し、他方端が駆動用給気ノズル１４に連通している。駆動用給気路１３および駆動用給気ノズル１４は、回転翼１５に駆動用気体を供給させるための流通路である。駆動用気体は、たとえば圧縮空気である。駆動用気体給気口１２から駆動用気体を供給する駆動用気体供給部（図示せず）は、供給部１００と兼用するようにしてもよいし、供給部１００とは異なるものであってもよい。

駆動用給気ノズル１４は、回転翼１５に対し、ラジアル方向において回転軸１の外周側から内周側に向かって駆動用気体を噴出可能である。駆動用給気路１３および駆動用給気ノズル１４は、回転方向において互いに間隔を隔てて複数形成されていてもよい。つまり、駆動用給気路１３および駆動用給気ノズル１４は、回転方向に任意の間隔を隔てて設けられている回転翼１５に対して、同一の回転方向に同時に駆動用気体を供給可能であってもよい。

ノズル板６には、貫通孔１７よりもラジアル方向の外周側に回転センサ挿入口１８が形成されている。回転センサ挿入口１８は、スラスト板部１ｃに設置された被回転検出部とスラスト方向において対向するように形成されている。回転センサ挿入口１８は、被回転検出部に対してレーザ光などの光を照射し、反射光を得るための回転センサを配置するために形成されている。このような構成を備えることにより、エアタービン駆動スピンドル２００では回転軸１の回転数を光学的に測定することができる。

排気孔１１は、ノズル板６において、駆動用給気路１３および駆動用給気ノズル１４よりもラジアル方向における中央側に形成されている。排気孔１１は、排気空間２０からノズル板６の外部に連通するように形成されている。

軸受用供給路１０は、連通穴部２５を含む。第１の溝３１および第２の溝３２は、ダンパリング５０の外周側（カバー部材５側）の面に、スラスト方向において連通穴部２５を挟むように配置されている。第３の溝３３および第４の溝３４は、ダンパリング５０の内周側（軸受部２側）の面に、スラスト方向において連通穴部２５を挟むように配置されている。連通穴部２５は、空隙４３，４４と連通しているため、供給部１００によって供給口９から供給された軸受用気体が、連通穴部２５を介して空隙４３，４４へと流れ込む。

具体的には、供給部１００によって供給口９から供給された軸受用気体は、軸受用供給路１０を通過してやがて連通穴部２５に到達する。軸受用気体の一部は、連通穴部２５を介して空隙４３へと流れ込み、第１の溝３１および第２の溝３２へと到達する。第１の溝３１および第２の溝３２へと到達した軸受用気体は、第１の溝３１および第２の溝３２のそれぞれに係合するＯリング２４を圧力の低い方向（軸受用供給路１０から離れる方向）に押し出す。第１の溝３１および第２の溝３２のそれぞれに係合するＯリング２４は、軸受用気体によって押し出されることで、ダンパリング５０の第１の溝３１および第２の溝３２の内周面とカバー部材５の内周面５ａとに密着し、軸受用気体の流路を遮断する。

また、軸受用気体の一部は、連通穴部２５を介して空隙４４へと流れ込み、第３の溝３３および第４の溝３４へと到達する。第３の溝３３および第４の溝３４へと到達した軸受用気体は、第３の溝３３および第４の溝３４のそれぞれに係合するＯリング２４を圧力の低い方向（軸受用供給路１０から離れる方向）に押し出す。第３の溝３３および第４の溝３４のそれぞれに係合するＯリング２４は、軸受用気体によって押し出されることで、ダンパリング５０の第３の溝３３および第４の溝３４の内周面とハウジング３の外周面３ａとに密着し、軸受用気体の流路を遮断する。

このように、供給部１００から供給された軸受用気体は、Ｏリング２４の存在によって空隙４３内および空隙４４内で滞留し、外部に漏れない。つまり、Ｏリング２４は、シール（密封）性能を有する。

＜ダンパリングの形状＞
ダンパリング５０は、ラジアル方向における軸受部２の外周側において軸受部２を取り囲むように、ハウジング３の外周面３ａに沿って周方向に設けられている。エアタービン駆動スピンドル２００は、ダンパリング５０を備えることにより、ラジアル方向に複数段階に分けてＯリング２４を配置させることができる。なお、ダンパリング５０は、「支持部材」の一実施形態に対応する。

図３を参照しながら、本実施の形態に係るダンパリング５０の形状について説明する。図３は、本実施の形態に係るダンパリング５０の全体構成を示す概略図である。図３に示すように、ダンパリング５０は、中空の環状部材であり、基礎部分５５には、軸受用供給路１０を構成し、かつ連通穴部２５にも対応する穴５６が複数形成されている。

図１〜図３に示すように、ダンパリング５０の基礎部分５５には、ラジアル方向における軸受部２側（内周側）の面およびカバー部材５側（外周側）の面のそれぞれに、少なくとも１つ以上の溝が形成されている。本実施の形態においては、エアタービン駆動スピンドル９００の重心２９よりも後側、すなわち基礎部分５５０の連通穴部２５（穴５６）よりも後側における外周側の面に第１の溝３１が形成される。さらに、当該後側における内周側の面に第３の溝３３が形成されている。また、エアタービン駆動スピンドル９００の重心２９よりも前側、すなわち基礎部分５５０の連通穴部２５（穴５６）よりも前側における外周側の面に第２の溝３２が形成される。さらに、当該前側における内周側の面に第４の溝３４が形成されている。

各溝３１〜３４は、回転軸１の回転中心軸の周りを周回するようにダンパリング５０の表面に形成された環状溝である。図１および図２に示すように、各溝３１〜３４のそれぞれには、Ｏリング２４が係合される。

第１の溝３１および第２の溝３２のそれぞれに係合されたＯリング２４は、その断面の直径が第１の溝３１および第２の溝３２のそれぞれの深さよりも長く、かつカバー部材５の内周面５ａと接触する。これにより、第１の溝３１および第２の溝３２のそれぞれに係合されたＯリング２４によって、ダンパリング５０と、カバー部材５との間に空隙４３が形成される。ダンパリング５０と、カバー部材５とは、空隙４３の存在によって直接接触しない。

第３の溝３３および第４の溝３４のそれぞれに係合されたＯリング２４は、その断面の直径が第３の溝３３および第４の溝３４のそれぞれの深さよりも長く、かつハウジング３の外周面３ａと接触する。これにより、第３の溝３３および第４の溝３４のそれぞれに係合されたＯリング２４によって、ダンパリング５０と、ハウジング３との間に空隙４４が形成される。ダンパリング５０と、ハウジング３とは、空隙４４の存在によって直接接触しない。

第３の溝３３および第４の溝３４のそれぞれに係合されたＯリング２４によって、軸受ユニット（回転軸１および軸受部２など）が、ダンパリング５０を介してカバー部材５に対して保持される。

Ｏリング２４は、弾力性を有する部材である。エアタービン駆動スピンドル２００が作動すると、カップ８０が装着された回転軸１の先端側での振れ回りにより振動が発生する。各溝３１〜３４のそれぞれに係合するＯリング２４に振動が伝わると、その弾力性から、Ｏリングが変形する。Ｏリング２４は、変形することで振動を吸収することができる。このように、Ｏリング２４は、減衰性能を有する。

ダンパリング５０を構成する材料としては、ステンレスなどの金属が用いられる。
＜溝の形状＞
次に、図４および図５を参照しながら、本実施の形態に係るエアタービン駆動スピンドル２００が有する各溝３１〜３４の形状について具体的に説明する。図４は、本実施の形態に係る第１の溝３１および第２の溝３２を示す断面模式図である。図５は、図４に示す本実施の形態に係る第２の溝３２の拡大断面模式図である。なお、図４および図５は、第１の溝３１および第２の溝３２の形状を説明するための模式図であり、説明を簡略化するためダンパリング５０の基礎部分５５の厚みおよび溝間の距離は、実際と異なる。

また、ここでは、図４および図５を参照しながら、第２の溝３２の形状について説明するが、第１の溝３１も同様の形状を有し、同様の作用効果を生じる。また、第３の溝３３および第４の溝３４も、第１の溝３１および第２の溝３２と同様の形状を有し、同様の作用効果を生じる。具体的には、図２に示すように、第３の溝３３の形状は、第１の溝３１の形状をダンパリング５０の内周側に反転させたものと同じであり、第４の溝３４の形状は、第２の溝３２の形状をダンパリング５０の内周側に反転させたものと同じである。

図４および図５に示すように、第２の溝３２は、第１の側壁３２ａと、第２の側壁３２ｂと、底部３２ｃ（底面）と、面取部３２ｄとを含む。連通穴部２５（具体的には軸受用供給路１０と空隙４３との交差部Ｐ）から第１の側壁３２ａまでの距離Ｌ１は、連通穴部２５から第２の側壁３２ｂまでの距離Ｌ２よりも長い。換言すれば、供給部１００によって供給された軸受用気体の流れ（図５の矢印α参照）の下流側の側壁が第１の側壁３２ａとなり、軸受用気体の流れの上流側の側壁が第２の側壁３２ｂとなる。

底部３２ｃから第１の側壁３２ａの上端（頂部３２ｅ）までの高さＨ５は、底部３２ｃから第２の側壁３２ｂの上端までの高さＨ４よりも低い。このように、高さＨ５を高さＨ４よりも低くするために、本実施形態では、第１の側壁３２ａの上側に連なる面取部３２ｄが形成される。図４および図５の例では、面取部３２ｄはテーパ面である。テーパ面が形成されることにより、空間Ａが形成される。

図５に示す距離Ｈ２は、ラジアル方向において、Ｏリング２４が他部品（ダンパリング５０の基礎部分５５）と接触していない範囲（距離）を示す。換言すると、距離Ｈ２は、第１の側壁３２ａのうち、カバー部材５の内周面５ａと最も近い箇所（つまり、頂部３２ｅ）からカバー部材５の内周面５ａまでの距離でもある。距離Ｈ３は、底部３２ｃからカバー部材５の内周面５ａまでの距離を示す。

＜エアタービン駆動スピンドルの動作＞
次に、本実施の形態に係るエアタービン駆動スピンドル２００の動作について説明する。

エアタービン駆動スピンドル２００が動作すると、駆動用気体は、駆動用気体給気口１２から駆動用給気路１３を通じて駆動用給気ノズル１４に供給される。駆動用給気ノズル１４に供給された駆動用気体は、回転軸１のスラスト板部１ｃの回転翼１５に向けて、スラスト板部１ｃの接線方向（回転方向）とほぼ平行な方向に沿って噴出される。回転翼１５は噴出された駆動用気体を後方曲面部において受ける。このとき、回転翼１５に噴出された駆動用気体は後方曲面部の外周側に到達し、後方曲面部に沿って流れることで向きを変えられ、排気空間２０を経由して排気孔１１から外部に排気される。回転翼１５には駆動用気体に与えた力の反力が作用し、回転軸１のスラスト板部１ｃは回転トルクを与えられる。これにより、回転軸１は回転方向に沿って回転する。回転軸１の回転数は、たとえば数万ｒｐｍ以上とすることができる。このため、エアタービン駆動スピンドル２００は、たとえば静電塗装機用スピンドルに好適である。

（参考例）
以下、本実施の形態に係るエアタービン駆動スピンドル２００が奏する作用効果を説明することを前提として、参考例に係るエアタービン駆動スピンドル９００の構成について説明する。図２０は、参考例に係るエアタービン駆動スピンドル９００の断面模式図である。なお、以下では、参考例に係るエアタービン駆動スピンドル９００について、本実施の形態に係るエアタービン駆動スピンドル２００と異なる構成および動作のみ説明する。

図２０に示すように、ハウジング３の外周面３ａには、第１の溝６１と、第２の溝６２とが形成されている。第１の溝６１および第２の溝６２は、回転軸１の回転中心軸の周りを周回するようにハウジング３の外周面３ａに形成された環状溝である。第１の溝６１は、回転軸１のスラスト方向において、エアタービン駆動スピンドル９００の重心２９よりも後側に配置される。第２の溝６２は、回転軸１のスラスト方向において、重心２９よりも前側に配置される。

第１の溝６１および第２の溝６２のそれぞれには、Ｏリング２４が係合される。第１の溝６１および第２の溝６２のそれぞれに係合されたＯリング２４は、その断面の直径が第１の溝６１および第２の溝６２のそれぞれの深さよりも長く、かつカバー部材５の内周面５ａと接触する。これにより、第１の溝６１および第２の溝６２のそれぞれに係合されたＯリング２４によって、ハウジング３と、カバー部材５との間に空隙６７が形成される。ハウジング３と、カバー部材５とは、空隙６７の存在によって直接接触しない。

第１の溝６１および第２の溝６２のそれぞれに係合されたＯリング２４によって、軸受ユニット（回転軸１および軸受部２など）が、カバー部材５に対して保持される。

上記のような構成を備える参考例に係るエアタービン駆動スピンドル９００においては、回転軸１が回転することによって発生した振動が、軸受スリーブ４、ハウジング３、およびＯリング２４の順に伝わる。このとき、回転軸１からの振動は、ゴム材料を含むＯリング２４の弾性力によって減衰する。このため、回転軸１の回転によって発生する振動がラジアル方向に伝わったとしても、回転軸からの振動は、Ｏリング２４の弾力性によって減衰する。その結果、ハウジング３の外周面３ａとカバー部材５の内周面５ａとが極力接触しないため、回転軸１を安定して高速回転させることができる。

ここで、エアタービン駆動スピンドル９００は、溶剤雰囲気中で使用されるため、Ｏリング２４について耐溶剤性に優れた材料を用いることが好ましい。このような耐溶剤性に優れた材料としては、パーフロロエラストマーが知られている。パーフロロエラストマーは、耐溶剤性に優れているが、Ｏリング２４に一般的に用いられるフッ素ゴムおよびニトリルゴムなどのゴム材料に比べて硬度が高い。このため、Ｏリング２４の材料にパーフロロエラストマーを用いた場合、参考例に係るエアタービン駆動スピンドル９００のような構成では、回転軸１の回転に起因する振動をＯリング２４により十分に吸収することができない場合がある。

そこで、上述した本実施の形態に係るエアタービン駆動スピンドル２００においては、回転軸１からの振動が複数段階に亘って減衰するように、ダンパリング５０によってラジアル方向にＯリング２４が複数段階に分けて配置されている。

＜作用効果＞
図１および図２に示すように、上記のような構成を備える本実施の形態に係るエアタービン駆動スピンドル２００においては、軸受部２を介して伝わる回転軸１からの振動は、まずハウジング３の外周側の面とダンパリング５０の内周側の面との間に位置する空隙４４に配置されたＯリング２４の弾力性によって減衰し、次に、ダンパリング５０を伝わることで減衰し、さらに、ダンパリング５０の外周側の面とカバー部材５の内周側の面との間に位置する空隙４３に配置されたＯリング２４の弾力性によって減衰する。このように、回転軸１からの振動が複数段階に亘って減衰するため、エアタービン駆動スピンドル２００は、回転軸１を安定して高速回転させることができる。

その結果、Ｏリング２４の材料として、フッ素ゴムおよびニトリルゴムなどのゴム材料はもちろんのこと、ゴム材料に比べて硬度が高いが耐溶剤性に優れているパーフロロエラストマーを用いた場合でも、エアタービン駆動スピンドル２００は、回転軸１を安定して高速回転させることができる。

図１および図２に示すように、連通穴部２５を挟み込むように配置された各溝３１〜３４のそれぞれに係合するＯリング２４によって連通穴部２５から供給される駆動用気体を遮断することができる。

なお、ダンパリング５０を構成する材料としては、より縦弾性係数の小さい材料を用いてもよい。ダンパリング５０を構成する材料に縦弾性係数の小さい材料を含めた場合、ダンパリング５０における外力に対する変形量を大きくすることができ、ダンパリング５０がひずみ易くなる。よって、ダンパリング５０を構成する材料としては、ステンレスよりも縦弾性係数の小さい金属であるアルミニウムが用いられる方が好ましい。さらに、ダンパリング５０を構成する材料としては、ステンレスおよびアルミニウムなどの金属よりも縦弾性係数の小さい樹脂が用いられる方が好ましい。ダンパリング５０を構成する材料に樹脂を含めた場合、ダンパリング５０を構成する材料に金属を含めた場合よりもダンパリング５０がひずみ易くなるため、ダンパリング５０によって、回転軸１からの振動をより減衰させることができる。

また、ダンパリング５０のスラスト方向における厚みを、できる限り薄くしてもよい。たとえば、ダンパリング５０の基礎部分５５の厚みを、各溝３１〜３４を形成できる最小限の厚みにしてもよい。このようにすれば、ダンパリング５０における外力に対する変形量を大きくすることができ、ダンパリング５０がひずみ易くなるため、ダンパリング５０によって、回転軸１からの振動をより減衰させることができる。

供給部１００から軸受用供給路１０に供給された軸受用気体は、連通穴部２５を介して、矢印αの向き（図５参照）で空隙４３に供給される。空隙４３に軸受用気体が供給されると、図４および図５に示すように、Ｏリング２４は、軸受用気体（圧縮空気）の影響により圧力の低い方向（連通穴部２５から離れる方向）に押し出される。Ｏリング２４が、圧力の低い方向に押し出されると、Ｏリング２４は、第１の側壁３２ａに押しつけられる（圧接される）ことにより変形する。そうすると、Ｏリング２４の一部分２４ａが、当該一部分２４ａの表面が拘束されることなく弾性力を有した状態で空間Ａに移動する。

つまり、Ｏリング２４が第１の側壁３２ａに圧接された状態であっても、第１の側壁３２ａの高さＨ５が高さＨ４よりも相対的に低くなっているので、Ｏリング２４の一部分２４ａの表面が拘束されることなく比較的自由に変形できる。よって、Ｏリング２４が第１の側壁３２ａに圧接された状態であっても、Ｏリング２４の一部分２４ａの体積を十分に大きくできる。したがって、軸受用気体が、空隙４３に供給されても一部分２４ａの存在によりＯリング２４の弾性ストロークが確保されるため、Ｏリング２４の減衰性能が確保される。

ここで、図６〜図９を参照しながら、参考例に係るエアタービン駆動スピンドル９００において、ハウジング３とカバー部材５との間に形成された空隙６７に軸受用気体が供給された場合について説明する。図６は、参考例に係るエアタービン駆動スピンドルが有する第１の溝６１および第２の溝６２において軸受用気体が供給されていない場合の断面模式図である。図７は、図６に示す参考例に係る第２の溝６２の拡大断面模式図である。図８は、参考例に係るエアタービン駆動スピンドルが有する第１の溝６１および第２の溝６２において軸受用気体が供給されている場合の断面模式図である。図９は、図８に示す参考例に係る第２の溝６２の拡大断面模式図である。なお、図６〜図９においては、説明を簡略化するためハウジング３の厚みおよび溝間の距離は、実際と異なる。また、図７および図９に示す距離Ｈ１は、Ｏリング２４が外径方向で他部品（ハウジング３）と接触していない範囲を示す。この範囲は、Ｏリング２４が弾性力を有する範囲である。

図７に示すように、Ｏリング２４が係合されている第２の溝６２の双方の側壁６２ａ、６２ｂの高さは同じである。したがって、供給部１００から空隙４３に軸受用気体が供給されたときには、本実施形態に係るエアタービン駆動スピンドル２００と比較して、図７および図９に示すように、距離Ｈ１の減少量が大きい。距離Ｈ１の減少量は、「空隙４３に軸受用気体が供給されていないときの距離Ｈ１（図７参照）」と「空隙４３に軸受用気体が供給されたときの距離Ｈ１（図９参照）」との差分である。このように、距離Ｈ１の減少量が大きいことから、図９に示す軸受用気体が供給された場合の距離Ｈ１は小さくなり、その結果、Ｏリング２４の弾性ストロークが小さくなる。したがって、参考例のエアタービン駆動スピンドル９００では、供給部１００から軸受用気体が供給されると、軸受用気体が供給されない場合よりも減衰性能が劣化する。

これに対し、本実施形態のエアタービン駆動スピンドル２００は、図５に示すように、第１の側壁３２ａの高さＨ５は、第２の側壁３２ｂの高さＨ４よりも低い。したがって、供給部１００から軸受用気体が供給されたときには、図５に示すように、参考例のエアタービン駆動スピンドル９００と比較して、Ｏリング２４の弾性ストロークを構成する一部分２４ａの大きさに対応する距離Ｈ２を距離Ｈ１（図９参照）よりも大きくすることができる。つまり、距離Ｈ２の減少量を低減させることができる。ここで、距離Ｈ２の減少量とは、「空隙４３に軸受用気体が供給されていないときの距離Ｈ２」と「空隙４３に軸受用気体が供給されたときの距離Ｈ２」との差分である。これにより、Ｏリング２４の弾性ストロークの低減量を削減できることから、軸受用気体が供給された場合において、エアタービン駆動スピンドル２００の減衰性能の劣化を抑制できる。

また、第１の側壁３２ａの高さＨ５は、Ｏリング２４の断面の半径とすることが好ましい。これにより、供給部１００から軸受用気体が供給されたときに、エアタービン駆動スピンドル２００の減衰性能の劣化を抑制できるとともに、Ｏリング２４が第２の溝３２から逸脱しないようにすることができる。

（変形例）
以上、本発明における主な実施の形態を説明してきたが、本発明は、上記の実施の形態に限られず、種々の変形、応用が可能である。以下、本発明に適用可能な上記の実施の形態の変形例について説明する。

＜第１の変形例に係るダンパリング＞
図１０および図１１を参照しながら、第１の変形例に係るエアタービン駆動スピンドル３００について説明する。図１０は、第１の変形例に係るダンパリング１５０を備えたエアタービン駆動スピンドル３００における部分断面模式図である。図１１は、第１の変形例に係るダンパリング１５０の全体構成を示す概略図である。なお、第１の変形例に係るエアタービン駆動スピンドル３００は、以下で説明する構成以外の構成について、本実施の形態に係るエアタービン駆動スピンドル２００が備える構成と同様の構成を備える。

図１および図２に示すように、本実施の形態に係るエアタービン駆動スピンドル２００は、ダンパリング５０に、第１の溝３１、第２の溝３２、第３の溝３３、および第４の溝３４といった４つの溝が形成されており、各溝３１〜３４のそれぞれにＯリング２４が係合するように構成されていた。しかし、ラジアル方向にＯリング２４が複数段階に分けて配置される構成であれば、溝の数およびＯリング２４の数は、４つに限らず、その他の数であってもよい。

たとえば、図１０および図１１に示すように、変形例に係るダンパリング１５０には、第１の溝３１、第２の溝３２、第３の溝３３、および第４の溝３４に加えて、さらに、第５の溝３５、第６の溝３６、第７の溝３７、および第８の溝３８といった４つの溝が形成され、各溝３１〜３８のそれぞれにＯリング２４が係合する。なお、溝３１〜３４は、「ダンパ用溝」の一実施形態に対応する。溝３５〜３８は、「シール用溝」の一実施形態に対応する。

具体的には、ダンパリング１５０に含まれる基礎部分５５０の連通穴部２５（穴５６）よりも後側における外周側（カバー部材５側）の面に第１の溝３１および第５の溝３５が形成され、当該後側における内周側（軸受部２側）の面に第３の溝３３および第７の溝３７が形成されている。ダンパリング１５０に含まれる基礎部分５５０の連通穴部２５（穴５６）よりも前側における外周側（カバー部材５側）の面に第２の溝３２および第６の溝３６が形成され、当該前側における内周側（軸受部２側）の面に第４の溝３４および第８の溝３８が形成されている。

第５の溝３５および第６の溝３６は、ダンパリング１５０の外周側の面において、スラスト方向に連通穴部２５を挟むように配置されている。さらに、第１の溝３１および第２の溝３２は、ダンパリング１５０の外周側の面において、スラスト方向に第５の溝３５および第６の溝３６を挟むように配置されている。

第７の溝３７および第８の溝３８は、ダンパリング１５０の内周側の面において、連通穴部２５を挟むように配置されている。さらに、第３の溝３３および第４の溝３４は、ダンパリング１５０の内周側の面において、第７の溝３７および第８の溝３８を挟むように配置されている。

各溝３５〜３８は、各溝３１〜３４と同様に、回転軸１の回転中心軸の周りを周回するようにダンパリング１５０の表面に形成された環状溝である。図１０に示すように、各溝３５〜３８のそれぞれには、各溝３１〜３４のそれぞれと同様に、Ｏリング２４が係合される。

第５の溝３５および第６の溝３６のそれぞれに係合されたＯリング２４は、その断面の直径が第５の溝３５および第６の溝３６の深さよりも長く、かつカバー部材５の内周面５ａと接触する。これにより、第５の溝３５および第６の溝３６のそれぞれに係合されたＯリング２４によって、ダンパリング１５０と、カバー部材５との間に空隙４３が形成される。ダンパリング１５０と、カバー部材５とは、空隙４３の存在によって直接接触しない。

第７の溝３７および第８の溝３８のそれぞれに係合されたＯリング２４は、その断面の直径が第７の溝３７および第８の溝３８の深さよりも長く、かつハウジング３の外周面３ａと接触する。これにより、第７の溝３７および第８の溝３８のそれぞれに係合されたＯリング２４によって、ダンパリング１５０と、ハウジング３との間に空隙４４が形成される。ダンパリング１５０と、ハウジング３とは、空隙４４存在によって直接接触しない。

このように、ダンパリング１５０に形成される溝の数を増やし、かつ各溝にＯリング２４を係合させると、軸受部２を介して伝わる回転軸１からの振動を多くのＯリング２４の弾性力によって減衰させることができる。

さらに、図１１に示すように、ダンパリング１５０の基礎部分５５０には、スラスト方向における前側の端部に切れ込み５３が形成されている。また、ダンパリング５０の基礎部分５５０には、スラスト方向における後側の端部に切れ込み５４が形成されている。

このように、ダンパリング１５０におけるスラスト方向の端部に切れ込み５３，５４が入っているため、ダンパリング１５０における外力に対する変形量を大きくすることができ、ダンパリング１５０がひずみ易くなる。よって、回転軸１からの振動をより減衰させることができる。なお、第１の変形例に係るダンパリング１５０に限らず、本実施の形態に係るダンパリング５０においても、スラスト方向の端部に切れ込み５３，５４が入っていてもよい。

ここで、本実施の形態に係るダンパリング５０においては、各溝３１〜３４のそれぞれに係合するＯリング２４に、減衰性能およびシール性能の役割を持たせるものであった。しかし、変形例に係るダンパリング１５０においては、連通穴部２５に近い側に形成された各溝３５〜３８のそれぞれに係合するＯリング２４に、減衰性能およびシール性能の役割を持たせる一方で、各溝３１〜３４のそれぞれに係合するＯリング２４には減衰性能を主な特性として持たせてもよい。

具体的には、供給部１００によって供給口９から供給された軸受用気体の一部は、連通穴部２５を介して空隙４３へと流れ込み、第５の溝３５および第６の溝３６へと到達する。第５の溝３５および第６の溝３６へと到達した軸受用気体は、第５の溝３５および第６の溝３６のそれぞれに係合するＯリング２４を圧力の低い方向（軸受用供給路１０から離れる方向）に押し出す。第５の溝３５および第６の溝３６のそれぞれに係合するＯリング２４は、軸受用気体によって押し出されることで、ダンパリング１５０の外周面とカバー部材５の内周面５ａとに密着し、軸受用気体の流路を遮断する。このような第５の溝３５および第６の溝３６のシール性能によって、第５の溝３５および第６の溝３６よりも連通穴部２５に遠い側に形成された第１の溝３１および第２の溝３２には、軸受用気体が到達しない。このため、第１の溝３１および第２の溝３２に係合されたＯリング２４は、減衰性能を主な特性として持つことになる。

一方、供給部１００によって供給口９から供給された軸受用気体の一部は、連通穴部２５を介して空隙４４へと流れ込み、第７の溝３７および第８の溝３８へと到達する。第７の溝３７および第８の溝３８へと到達した軸受用気体は、第７の溝３７および第８の溝３８のそれぞれに係合するＯリング２４を圧力の低い方向（軸受用供給路１０から離れる方向）に押し出す。第７の溝３７および第８の溝３８のそれぞれに係合するＯリング２４は、軸受用気体によって押し出されることで、ダンパリング１５０の内周面と軸受部２の外周面３ａとに密着し、軸受用気体の流路を遮断する。このような第７の溝３７および第８の溝３８のシール性能によって、第７の溝３７および第８の溝３８よりも連通穴部２５に遠い側に形成された第３の溝３３および第４の溝３４には、軸受用気体が到達しない。このため、第３の溝３３および第４の溝３４に係合されたＯリング２４は、減衰性能を主な特性として持つことになる。

このように、連通穴部２５に近い側に形成されたシール用の溝３５〜３８のそれぞれに係合するＯリング２４によって連通穴部２５から供給される軸受用気体を遮断することができる一方で、連通穴部２５から遠い側に形成されたダンパ用の溝３１〜３４のそれぞれに係合するＯリング２４によって回転軸１からの振動を減衰することができる。

連通穴部２５に近い側に形成された溝３５〜３８は、重心２９に近い位置に形成されるため、回転軸１が回転すると、溝３５〜３８のそれぞれに係合するＯリング２４を中心としたすりこぎ運動により振動が発生する。一方、連通穴部２５に遠い側に形成された溝３１〜３４は、溝３５〜３８よりも重心２９から遠い位置に形成されるため、溝３１〜３４のそれぞれに係合するＯリング２４には、溝３５〜３８のそれぞれに係合するＯリング２４よりも大きなすりこぎ運動による振動が発生する。溝３１〜３４のそれぞれに係合するＯリング２４には、軸受用気体の流動によって減衰性能が低下することがないため、このすりこぎ運動による振動を十分に吸収することができる。

このように、連通穴部２５に近い側に形成された溝３５〜３８のそれぞれに係合するＯリング２４と、連通穴部２５に遠い側に形成された溝３１〜３４のそれぞれに係合するＯリング２４とで、シール用およびダンパ用といった役割を分けることで、それぞれのＯリング２４の性能を発揮させることができる。

なお、図４および図５を参照しながら説明した本実施の形態に係るダンパリング５０に形成された溝３１〜３４の形状は、主にシール用の溝に適用されると効果的であるため、変形例に係るダンパリング１５０に形成された溝３５〜３８の形状に適用させればよい。この場合、変形例に係るダンパリング１５０に形成された溝３１〜３４の形状には、必ずしもダンパリング５０に形成された溝３１〜３４の形状を適用しなくてもよい。

なお、ラジアル方向にＯリング２４が複数段階に分けて配置される構成であれば、溝の数およびＯリング２４の数は、上述したものに限らない。たとえば、ダンパリングの外周側にＯリング２４が係合する溝が１つ形成され、ダンパリングの内周側にＯリング２４が係合する溝が複数形成されていてもよい。あるいは、ダンパリングの外周側にＯリング２４が係合する溝が複数形成され、ダンパリングの内周側にＯリング２４が係合する溝が１つ形成されていてもよい。ダンパリングにおける軸受部２側の面およびカバー部材５側の面のそれぞれに、Ｏリング２４が係合する溝が少なくとも１つ以上形成されていればよい。

＜Ｏリングの材料＞
連通穴部２５に近い側に形成された溝３５〜３８のそれぞれに係合するＯリング２４と、連通穴部２５に遠い側に形成された溝３１〜３４のそれぞれに係合するＯリング２４とで、材料が異なるようにしてもよい。これにより、材料の選択の自由度が向上する。

たとえば、シール用として設置される溝３５〜３８のそれぞれに係合するＯリング２４は、外部との間に溝３１〜３４のそれぞれに係合するＯリング２４が設置されているため、極力、外気に触れることがない。このため、溝３５〜３８のそれぞれに係合するＯリング２４については、外気に含まれる溶剤を考慮した耐溶剤性を持たせる必要はなく、溝３５〜３８のそれぞれに係合するＯリング２４よりも硬度が低くて弾力性のある材料を用いてもよい。

たとえば、溝３５〜３８のそれぞれに係合するＯリング２４には、パーフロロエラストマーよりも硬度の低いフッ素ゴムまたはニトリルゴムなどのゴム材料を用いてもよい。一方、溝３１〜３４のそれぞれに係合するＯリング２４は外気に触れる場合があるため、溝３１〜３４のそれぞれに係合するＯリング２４には、パーフロロエラストマーのような耐溶剤性に優れた材料を用いる方が好ましい。

このように、連通穴部２５に近い側に形成された溝３５〜３８のそれぞれに係合するＯリング２４と、連通穴部２５に遠い側に形成された溝３１〜３４のそれぞれに係合するＯリング２４とで、材料を異ならせることができるため、Ｏリング２４に用いる材料の選択肢の幅を広げることができる。

＜つぶし代＞
Ｏリング２４のつぶし代の設計について説明する。つぶし代とは、Ｏリング２４を溝に装着させた状態で圧縮させた場合におけるＯリング２４の圧縮距離のことである。たとえば、非圧縮状態におけるＯリング２４の断面の直径をＤ、圧縮状態におけるＯリング２４の断面の直径（たとえば、図５に示すＨ３）をＨとすると、つぶし代Ｘは、ＤからＨを減算した値で表される。

Ｏリング２４のつぶし代については、ＪＩＳ規格およびメーカの仕様などにより規定値が設定されている。たとえば、Ｏリング２４の断面の直径がＤ＝２ｍｍである場合には、つぶし代の規定値の下限はＸ＝０．３ｍｍに設定されている。

ここで、変形例に係るダンパリング１５０の場合、連通穴部２５に遠い側に形成された溝３１〜３４のそれぞれに係合するＯリング２４は、シール性能を持たせることが必須ではないため、つぶし代を、規定値よりも小さくしてもよい。

たとえば、つぶし代は、Ｘ＝０．３ｍｍ未満としてもよい。また、つぶし代は、Ｘ＝０ｍｍであってもよい。この場合、溝に係合するＯリング２４は、圧縮することなく上側に位置する面に接触することになる。たとえば、第１の溝３１に係合するＯリング２４は、圧縮することなく、カバー部材５の内周面５ａに接触することになる。さらに、つぶし代は、Ｘ＝０ｍｍ未満、すなわちマイナスであってもよい。この場合、溝に係合するＯリング２４は、圧縮することなく、かつ上側に位置する面に接触することもない。たとえば、第１の溝３１に係合するＯリング２４は、圧縮することなく、かつカバー部材５の内周面５ａに接触することもない。

ただし、つぶし代をＸ＝０ｍｍ未満とした場合、Ｏリング２４の断面の直径Ｄは、係合する溝の深さよりも長い方が好ましい。つまり、Ｏリング２４が溝に係合した状態では、Ｏリング２４が少なくとも溝から突出している方が好ましい。Ｏリング２４が溝から突出しないと、回転軸１からの振動が伝わったときにＯリング２４によって上手く振動を減衰させることができないためである。

このように、連通穴部２５に遠い側に形成された溝３１〜３４のそれぞれに係合するＯリング２４のつぶし代を規定値よりも短い０．３ｍｍ未満にすることにより、Ｏリング２４がダンパリング１５０および軸受部２を固定する力を抑制することができる。よって、溝３１〜３４のそれぞれに係合するＯリング２４の弾力性によって回転軸１からの振動をより減衰させることができる。

＜第２の変形例に係る溝＞
図１２および図１３を参照しながら、第２の変形例に係るエアタービン駆動スピンドルについて説明する。図１２は、第２の変形例に係るエアタービン駆動スピンドルが有する第１の溝３３１および第２の溝３４１を示す断面模式図である。図１３は、図１２に示す第２の変形例に係るエアタービン駆動スピンドルが有する第２の溝３４１の拡大断面模式図である。なお、ここでは、図１２および図１３を参照しながら、第２の溝３４１について説明するが、第１の溝３３１も同様の形状を有し、同様の作用効果を生じる。また、第３の溝３３および第４の溝３４も、第２の変形例に係る第１の溝３３１および第２の溝３４１と同様の形状を有し、同様の作用効果を生じてもよい。なお、第２の変形例に係るエアタービン駆動スピンドルは、以下で説明する構成以外の構成について、本実施の形態係るエアタービン駆動スピンドル２００が備える構成と同様の構成を備える。

図１２および図１３に示すように、第２の溝３４１は、第１の側壁３４１ａと、第２の側壁３４１ｂと、底部３４１ｃ（底面）と、切欠部３４１ｄとを含む。図１１および図１２に示す第２の溝３４１と、図１および図２に示す第２の溝３４とが異なる点は、第２の溝３４は面取部３４ｄを含むのに対し、第２の溝３４１は切欠部（段部）３４１ｄを含む点である。このように、第２の溝３４１は、第１の側壁３４１ａの上側に連なる切欠部３４１ｄを含む。この切欠部３４１ｄが形成されることにより、第１の側壁３４１ａの高さＨ５は、第２の側壁３４１ｂの高さＨ４よりも低くなる。また、切欠部３４１ｄが形成されることにより、頂部３４１ｅが形成される。頂部３４１ｅからカバー部材５の内周面５ａまでの距離を距離Ｈ２とする。

このような構成であっても、空隙４３に軸受用気体が供給されたときに、Ｏリング２４の一部分２４ａが、当該一部分２４ａの表面が拘束されることなく弾性力を有した状態で移動する空間Ｂを形成できる。したがって、第２の変形例に係るエアタービン駆動スピンドルは、本実施の形態に係るエアタービン駆動スピンドル２００と同様の効果を奏する。

＜第３の変形例に係る溝＞
図１４および図１５を参照しながら、第３の変形例に係るエアタービン駆動スピンドルについて説明する。図１４は、第３の変形例に係るエアタービン駆動スピンドルが有する第１の溝３３２および第２の溝３４２を示す断面模式図である。図１５は、図１４に示す第３の変形例に係るエアタービン駆動スピンドルが有する第２の溝３４２の拡大断面模式図である。なお、ここでは、図１４および図１５を参照しながら、第２の溝３４２について説明するが、第１の溝３３２も同様の形状を有し、同様の作用効果を生じる。また、第３の溝３３および第４の溝３４も、第３の変形例に係る第１の溝３３２および第２の溝３４２と同様の形状を有し、同様の作用効果を生じてもよい。なお、第３の変形例に係るエアタービン駆動スピンドルは、以下で説明する構成以外の構成について、本実施の形態係るエアタービン駆動スピンドル２００が備える構成と同様の構成を備える。

図１４および図１５に示すように、第２の溝３４２は、第１の側壁３４２ａと、第２の側壁３４２ｂと、底部３４２ｃ（底面）とを含む。以下では、ダンパリング５０における基本部分５５の外周面のうち、第１の側壁３４２ａの近傍の領域を第１領域３ｂとし、第２の側壁３４２ｂの近傍の領域を第２領域３ｃとする。第２の変形例では、第１領域３ｂと底部３４２ｃとの最短距離Ｐ１は、第２領域３ｃと底部３４２ｃとの最短距離Ｐ２よりも短い。Ｐ１＝Ｈ５であり、Ｐ２＝Ｈ４となる。また、頂部３４２ｅからカバー部材５の内周面５ａまでの距離を距離Ｈ２とする。第１の側壁３４２ａの高さＨ５は、第２の側壁３４２ｂの高さＨ４よりも低くなる。

このような構成であっても、空隙４３に軸受用気体が供給されたときに、Ｏリング２４の一部分２４ａが、当該一部分２４ａの表面が拘束されず弾性力を有した状態で移動する空間Ｃを形成できる。したがって、第３の変形例に係るエアタービン駆動スピンドルは、本実施の形態に係るエアタービン駆動スピンドル２００と同様の効果を奏する。

＜第４の変形例に係る溝＞
図１６および図１７を参照しながら、第４の変形例に係るエアタービン駆動スピンドルについて説明する。図１６は、第４の変形例に係るエアタービン駆動スピンドルが有する第１の溝３３３および第２の溝３４３を示す断面模式図である。図１７は、図１６に示す第４の変形例に係るエアタービン駆動スピンドルが有する第２の溝３４３の拡大断面模式図である。なお、ここでは、図１６および図１７を参照しながら、第２の溝３４３について説明するが、第１の溝３３３も同様の形状を有し、同様の作用効果を生じる。また、第３の溝３３および第４の溝３４も、第４の変形例に係る第１の溝３３３および第２の溝３４３と同様の形状を有し、同様の作用効果を生じてもよい。なお、第４の変形例に係るエアタービン駆動スピンドルは、以下で説明する構成以外の構成について、本実施の形態係るエアタービン駆動スピンドル２００が備える構成と同様の構成を備える。

図１６および図１７に示すように、第２の溝３４３は、第１の側壁３４３ａと、第２の側壁３４３ｂと、底部３４３ｃ（底面）と、面取部３４３ｄとを含む。本実施形態の面取部３４ｄは、テーパ面（平面）であるとしたが、第３の変形例の面取部３４３ｄは、図１６に示すように曲面状の形状を有する。この面取部３４３ｄは、外側に膨らんだ形状であることが好ましい。面取部３４３ｄが形成されることにより、頂部３４３ｅが形成される。頂部３４３ｅからカバー部材５の内周面５ａまでの距離を距離Ｈ２とする。

このような構成であっても、空隙４３に軸受用気体が供給されたときに、Ｏリング２４の一部分２４ａが、当該一部分２４ａの表面が拘束されず弾性力を有した状態で移動する空間Ｄを形成できる。したがって、第４の変形例に係るエアタービン駆動スピンドルは、本実施の形態に係るエアタービン駆動スピンドル２００と同様の効果を奏する。なお、面取部３４３ｄは、回転軸１方向にへこんだ形状であってもよい。

なお、上述した変形例１〜３に係る溝の形状は、主にシール用の溝に適用されると効果的であるため、変形例に係るダンパリング１５０に形成された溝３５〜３８の形状に適用させてもよい。この場合、変形例に係るダンパリング１５０に形成された溝３１〜３４の形状には、変形例１〜３に係る溝の形状を適用しなくてもよい。

＜距離Ｈ２の範囲などについて＞
次に、図５、図１３、図１５、および図１７に示した距離Ｈ２の好ましい範囲について説明する。エアタービン駆動スピンドル２００が、たとえば、静電塗装機用に用いられるサイズである場合には、距離Ｈ２は、０．５ｍｍ≦Ｈ２≦（Ｈ３）／２とすることが好ましい。距離Ｈ２の値をこのような範囲内の値とすることで、エアタービン駆動スピンドル２００を安定して作動させることができる。

また、第１の側壁３２ａの高さＨ５は、Ｏリング２４の断面の半径以上としてもよい。これにより、供給部１００から軸受用気体が供給されたときに、エアタービン駆動スピンドル２００の減衰性能を維持できるとともに、Ｏリング２４が第２の溝３２から逸脱しないようにすることができる。

＜溝の形成箇所について＞
上述した実施例においては、ハウジング３の外周側に配置されたダンパリング５０，１５０において、ラジアル方向に複数段階に分けてＯリング２４を配置させる複数の溝が形成されていた。しかし、図１８および図１９に示すように、ラジアル方向に複数段階に分けてＯリング２４を配置させる複数の溝は、ダンパリングに形成されているものに限らない。

図１８は、第５の変形例に係るエアタービン駆動スピンドル４００における部分断面模式図である。なお、第５の変形例に係るエアタービン駆動スピンドル４００は、以下で説明する構成以外の構成について、本実施の形態係るエアタービン駆動スピンドル２００が備える構成と同様の構成を備える。

図１８に示すように、ダンパリング２５０の基礎部分６５０には、溝が形成されていない。その一方で、カバー部材４０５のラジアル方向におけるダンパリング２５０側（内周側）の面に、第１の溝１３１および第２の溝１３２が形成されている。さらに、ハウジング４０３のラジアル方向におけるダンパリング２５０側（外周側）の面に、第３の溝１３３および第４の溝１３４が形成されている。第１の溝１３１、第２の溝１３２、第３の溝１３３、および第４の溝１３４のそれぞれには、Ｏリング２４が係合される。

また、図１９は、第６の変形例に係るエアタービン駆動スピンドル５００における部分断面模式図である。なお、第６の変形例に係るエアタービン駆動スピンドル５００は、以下で説明する構成以外の構成について、本実施の形態係るエアタービン駆動スピンドル２００が備える構成と同様の構成を備える。

図１９に示すように、ダンパリング２５０の基礎部分６５０には、溝が形成されていない。その一方で、カバー部材５０５のラジアル方向におけるダンパリング２５０側（内周側）の面に、第１の溝１３１、第２の溝１３２、第５の溝１３５、および第６の溝１３６が形成されている。そして、第５の溝１３５および第６の溝１３６は、スラスト方向において連通穴部２５を挟むように配置され、さらに、第１の溝１３１および第２の溝１３２は、スラスト方向において第５の溝１３５および第６の溝１３６を挟むように配置されている。第５の溝１３５および第６の溝１３６のそれぞれには、シール用のＯリング２４が係合され、第１の溝１３１および第２の溝１３２のそれぞれダンパ用のＯリング２４が係合される。さらに、ハウジング５０３のラジアル方向におけるダンパリング２５０側（外周側）の面に、第３の溝１３３、第４の溝１３４、第７の溝１３７、第８の溝１３８が形成されている。そして、第７の溝１３７および第８の溝１３８は、スラスト方向において連通穴部２５を挟むように配置され、さらに、第３の溝１３３および第４の溝１３４は、スラスト方向において第７の溝１３７および第８の溝１３８を挟むように配置されている。第７の溝１３７および第８の溝１３８のそれぞれには、シール用のＯリング２４が係合され、第３の溝１３３および第４の溝１３４のそれぞれには、ダンパ用のＯリング２４が係合される。

なお、図１８および図１９に示す、第１の溝１３１、第２の溝１３２、第３の溝１３３、第４の溝１３４、第５の溝１３５、第６の溝１３６、第７の溝１３７、および第８の溝１３８のそれぞれは、上述した、本実施の形態に係る溝、第２の変形例に係る溝、第３の変形例に係る溝、および第４の変形例に係る溝のいずれかにおいて例示した溝と同じ形状を有していてもよい。たとえば、第２の溝１３２は、図５に示す本実施の形態に係る第２の溝３２、図１３に示す第２の変形例に係る第２の溝３４１、図１５に示す第３の変形例に係る第２の溝３４２、図１７に示す第４の変形例に係る第２の溝３４３のいずれかと同じ形状を有していてもよい。

さらに、ダンパリングのラジアル方向におけるハウジング側（内周側）の面、ダンパリングのラジアル方向におけるカバー部材側（外周側）の面、ハウジングのラジアル方向におけるダンパリング２５０側（外周側）の面、およびカバー部材のラジアル方向におけるダンパリング側（内周側）の面のいずれか２以上の面に、Ｏリング２４が係合する溝が形成されていてもよい。

このように、ラジアル方向に複数段階に分けてＯリング２４を配置させる複数の溝は、ダンパリングとは異なる構成（たとえば、ハウジングおよびカバー部材など）に形成されてもよい。このように構成しても、ハウジングの外周側の面とダンパリングの内周側の面との間の空隙にＯリング２４が配置されるとともに、ダンパリングの外周側の面とカバー部材の内周側の面との間の空隙にＯリング２４が配置されることになる。

上述した実施例においては、ダンパリング５０，１５０において、ラジアル方向に２段階に分けてＯリング２４を配置させる複数の溝が形成されていた。しかし、ダンパリング５０，１５０において、ラジアル方向に３段階以上に分けてＯリング２４を配置させる複数の溝が形成されていてもよい。

たとえば、エアタービン駆動スピンドルは、ラジアル方向において複数のダンパリングを重ねて配置してもよい。そして、複数のダンパリング間において形成された空隙にＯリング２４を配置してもよい。このようにすれば、軸受部２を介して伝わる回転軸１からの振動は、まずハウジング３と第１のダンパリングとの間の空隙に配置されたＯリング２４の弾力性によって減衰し、次に、第１のダンパリングを伝わることで減衰し、次に、第１のダンパリングと第２のダンパリングとの間の空隙に配置されたＯリング２４の弾力性によって減衰し、次に、第２のダンパリングを伝わることで減衰し、さらに、第２のダンパリングとカバー部材５との間の空隙に配置されたＯリング２４の弾力性によって減衰する。これにより、より回転軸を安定して高速回転させることができる。

また、上述した第１のダンパリングと第２のダンパリングとは、一体的に一つの部材として構成されていてもよい。たとえば、複数のダンパリングが片持ち梁のように一体的に１つの部材として構成され、各ダンパリング間に位置する空隙にＯリングが配置されてもよい。

＜切れ込みについて＞
上述した実施例においては、ダンパリング１５０におけるスラスト方向の両側の端部に切れ込み５３，５４が形成されていた。しかし、ダンパリングにおけるスラスト方向の一方の端部のみに切れ込みが形成されていてもよい。あるいは、切れ込みが形成されていないものであってもよい。なお、ダンパリングにおける外力に対する変形量を大きくすることができる点からすると、ダンパリングにおけるスラスト方向の両側の端部に切れ込み５３，５４が形成されている方が好ましい。

以上のように本発明の実施の形態について説明を行ったが、上述の実施の形態を様々に変形することも可能である。また、本発明の範囲は上述の実施の形態に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むことが意図される。

本発明は、静電塗装装置などに用いられるエアタービン駆動スピンドルに特に有利に適用される。

１ 回転軸、２ 軸受部、３ ハウジング、４ 軸受スリーブ、５ カバー部材、６ ノズル板、７ ジャーナル軸受、８ スラスト軸受、９ 供給口、１０ 軸受気体供給路、１１ 排気孔、１２ 駆動用気体給気口、１３ 駆動用給気路、１４ 駆動用給気ノズル、１５ 回転翼、１６ 磁石、１７ 貫通孔、１８ 回転センサ挿入口、２０ 排気空間、２４ Ｏリング、２５ 連通穴部、３１ 第１の溝、３２ 第２の溝、３３ 第３の溝、３４ 第４の溝、５０ ダンパリング、５３，５４ 切れ込み、５５ 基礎部分、５６ 穴、８０ カップ、１００ 供給部。

Claims (10)

1. 回転軸と、
   前記回転軸の外周面の少なくとも一部を取り囲む軸受部と、
   前記軸受部の外周側に第１の空隙を介して配置された支持部材と、
   前記支持部材の外周側に第２の空隙を介して配置されるとともに、前記回転軸、前記軸受部、および前記支持部材を収容するカバー部材と、
   前記第１の空隙および前記第２の空隙のそれぞれに配置された少なくとも１つ以上のＯリングとを備える、エアタービン駆動スピンドル。
2. 前記軸受部、前記支持部材、および前記カバー部材の少なくともいずれか１つにおいて前記第１の空隙または前記第２の空隙に面する表面には、前記Ｏリングを係合させる少なくとも１つ以上の溝が形成されている、請求項１に記載のエアタービン駆動スピンドル。
3. 前記軸受部は、前記回転軸側に配置された軸受部材と、前記支持部材側に配置されたハウジング部材とを含む、請求項１または請求項２に記載のエアタービン駆動スピンドル。
4. 前記カバー部材および前記支持部材の少なくともいずれか一方に、前記第１の空隙および前記第２の空隙に連なる連通穴部が形成され、
   前記連通穴部に気体を供給する供給部をさらに備え、
   前記１つ以上のＯリングは、前記回転軸のスラスト方向において前記連通穴部を挟むように前記第１の空隙および前記第２の空隙に配置された複数のシール用Ｏリングを含む、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のエアタービン駆動スピンドル。
5. 前記１つ以上のＯリングは、前記回転軸のスラスト方向において前記複数のシール用Ｏリングを挟むように配置された複数のダンパ用Ｏリングを含む、請求項４に記載のエアタービン駆動スピンドル。
6. 前記複数のシール用Ｏリングを構成する材料は、前記複数のダンパ用Ｏリングを構成する材料と異なる、請求項５に記載のエアタービン駆動スピンドル。
7. 前記複数のダンパ用Ｏリングのつぶし代は０．３ｍｍ未満である、請求項５または請求項６に記載のエアタービン駆動スピンドル。
8. 前記支持部材を構成する材料には、金属が含まれる、請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載のエアタービン駆動スピンドル。
9. 前記支持部材を構成する材料には、樹脂が含まれる、請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載のエアタービン駆動スピンドル。
10. 前記支持部材は前記軸受部を取り囲むように形成された環状部材であり、
    前記支持部材における前記回転軸のスラスト方向での端部には、切れ込みが形成されている、請求項１〜請求項９のいずれか１項に記載のエアタービン駆動スピンドル。

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