JP2588403B2 - 回転体の取付け構造 - Google Patents

回転体の取付け構造

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Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 本発明は、一般に回転自在なシャフト（以下、回転シ
ャフトという）に物体をしっかりと正確に位置決めする
ための取付け構造に関し、特に、高速度回転体を取り付
けるのに適したテーパ面取付け構造に関する。例えば、
回転ベルを関連した回転シャフトに取り付けるために、
本発明の取付け構造を回転噴霧塗装器に使用することが
できる。このような回転噴霧塗装器の例は、米国特許第
4,423,840号及び第4,555,058号に開示されている。両特
許はともに本出願人の譲渡人が所有しており、以下これ
らを参照して説明する。
研削車のような低速回転体を取り付けるには、研削車
を回転シャフトにしっかりと正確に位置決めするため
に、回転シャフトに形成された協働するテーパ面に係合
するテーパ壁をもつ内孔を研削車に設けるのが普通であ
る。このような取付け構造は、米国特許第2,518,226号
及び第3,827,193号に開示されている。これらの各特許
では、研削車のテーパ内孔に中央配置の環状凹部分が設
けられており、この結果内孔の間隔をへだてたテーパ端
部分のみが関連した取付けシャフトの協働するテーパ面
に接触する。このような構造は、通常毎分1800回転又は
3600回転のような電気モータの同期速度で回転する研削
車のような比較的低速度の回転体を取付けるのに適した
取付け構造を提供することはわかっている。
しかしながら、比較的高速度の回転体を取り付けるに
は、回転質量を正確に釣り合わせることが極めて重要で
ある。適当な釣り合いを達成するには、関連した回転シ
ャフトに対して回転体をしっかりと正確に位置決めしな
ければならない。例えば、米国特許第4,423,840号及び
第4,555,058号に開示された型式の回転噴霧塗装器装置
では、適当な釣り合いを達成するために、回転ベルを回
転シャフトに正確に位置決めすることが極めて重要であ
る。回転噴霧塗装器では、回転シャフトは通常毎分10,0
00回転乃至40,000回転強の速度で作動し空気タービン等
によって駆動される。回転ベルとシャフトとの適切な整
合の重要性を、次の例にとって説明することができる。
例えば、毎分40,000回転で回転する0.114kg（0.25ポン
ド）の物体では、物体とシャフトとの間の0.03mm（0.00
1インチ）の不整合により、回転体の質量中心の面で2.6
kg（5.68ポンド）の力が生じる。少なくとも、この不均
衡によりタービン又はスピンドル軸受装置に重大な歪が
発生する。
従来、回転ベルとこれに関連した取付けシャフトとの
正確な整合を達成するために、シャフトと回転ベルのテ
ーパ内孔とに完全に合うテーパ面を採用していた。しか
しながら、このような取付け構造ではいくつかの問題点
があることがわかった。例えば、雄型テーパ面と雌型テ
ーパ面とが実質的に完全に接触するので、回転ベルに損
傷を及ぼすことなく回転ベルをシャフトから取り外すこ
とが非常に難しいことがわかった。この状態は、テーパ
面間の電解腐食によりしばしば更に悪くなる。また、こ
れらの対面するテーパ面が正常な製造公差により、実際
にはこれらの面の全長に沿って互いに完全に接触してい
ないので、このことによりテーパ面をへだてる領域がで
き、回転噴霧塗装器の場合には、そこに塗料が侵入して
部品間の部分的な結合を引き起こすことがある。更に組
立中に、対面するテーパ面の間にほこり粒子が入り込ん
で、回転ベルの整合を妨害することもあり得る。
本発明の概要 本発明は、物体を回転シャフトにこれとともに回転す
るように取り付けるための独特な手段に関する。特に、
本発明の取付け構造は、物体をシャフトの軸線に対して
正確に位置決めかつ整合させなければならない場合、例
えば物体とシャフトを比較的高速度で回転させなければ
ならないときに、特に有利である。例えば、回転噴霧塗
装器の回転ベルは通常毎分10,000回転乃至40,000回転の
速度で回転するので、本発明は上記回転噴霧ベルを取り
付けるのに特に有用であることがわかっている。
更に詳細には、本発明の取付け構造は、回転噴霧塗装
器の回転シャフトとなる回転自在シャフトを備えてい
る。シャフト部材は、１つの軸線を有し回転駆動装置に
連結されるようになっている。更に、シャフト部材には
第１のテーパ取付け部分が設けられている。シャフトに
これと一緒に回転するように固着されることになった回
転ベルのような物体には、第１のテーパ取付け部分に係
合する第２のテーパ取付け部分を有する内孔が設けられ
ている。第２のテーパ取付け部分は第１のテーパ取付け
部分と協働し、シャフト部材に対して物体を正確に整合
させる。
本発明によれば、第１のテーパ取付け部分と第２のテ
ーパ取付け部分のうちの一方は、軸線方向に間隔をへだ
てた複数の全体的に環状の溝を備えており、その溝の間
にテーパ付きランド部分が構成されている。第１のテー
パ取付け部分と第２のテーパ取付け部分のうちの他方
は、上記テーパ付きランド部分に係合可能で、シャフト
に物体をしっかりと正確に位置決めするためのテーパ面
を構成している。シャフト部材に物体を保持するための
手段を設けるのがよい。
上述したように、軸線方向に間隔をへだてた複数の全
体的に感情の溝を、シャフト部材のテーパ取付け部分あ
るいは物体の内孔に設けられたテーパ取付け部分に設け
るのがよい。本発明の好ましい実施例では、各溝が所定
の距離だけ一様に間隔をへだてており、各溝の幅が介在
するランド面部分の幅とほぼ等しい。上記溝は、連結し
てない個々の溝を備えていてもよいし或いは、協働して
らせん溝を形成していてもよい。
更に、溝を備えたテーパ取付け部分を、溝の形成され
てないテーパ取付け部分を形成する材料より実質的に柔
らかい材料で形成するのが望ましいことがわかった。例
えば、硬い材料として鋼があり、柔らかい材料としてア
ルミニウムがある。これにより、溝を形成したテーパ取
付け部分を必要に応じて僅かに変形させ、更に確実に接
触させて協働する他のテーパ部分と更に正確に整合させ
ることができることがわかった。
実施例 本発明の実施例は、回転噴霧ベルが通常毎分10,000回
転乃至40,000回転の高速度で回転する回転噴霧塗装器に
使用される。このタイプの回転噴霧器では、塗料が高速
回転するベルの内表面に供給され、遠心力によって小さ
い粒子で吹き出される。ベルの表面は通常30kv乃至100k
vの高電圧に荷電されていて、塗料粒子を静電的に帯電
させる。霧化した帯電塗料粒子は、反対に荷電された物
体に向けられかつこれによって引き付けられてその物体
を塗装する。
第１図を参照すると、ロボットアーム（図示せず）の
ような支持部材に取り付けるための非導電性取付アーム
14を備えた外側ハウジング12を有する回転噴霧塗装器10
が示されている。可撓性導管16がハウジング12の後端に
連結されており、複数本の塗料ホース、空気ホース及び
１つの電気ケーブルを収容している。必要であれば、複
数のねじ22によってハウジング12に取り付けられた前面
プレート20に円形パターンを構成するものとして示した
複数の孔18から出る空気によって、塗装器から差し向け
られる塗料流を形作ることができる。回転シャフト24が
前面プレート20を貫通して外側へ延びており、この回転
シャフト24にはテーパ部分26及びねじ部分28が設けられ
ている。回転噴霧ベル30がこれと協働する内側テーパ部
分32を備え、ワッシャ34、安全ばねクリップ36及びナッ
ト部材38によってシャフト24に固着されるようになって
いる。
第２図を参照すると、第１図に示した回転噴霧ベルの
組立状態の断面図が示されている。このような回転噴霧
ベルでは、塗料は管40を通して回転噴霧ベル30の第１の
円錐面42に供給され、その第１の円錐面42から円周方向
に間隔をへだてた複数の穴44を通過して第２の円錐面46
を均一に被覆する。塗料は第２の円錐面46から放出面48
へ向かって移動し、この放出面48から遠心力によって吹
き出される。図示したように、回転噴霧ベル30はワッシ
ャ34、Ｃ形安全ばねクリップ36及びナット部材38によっ
てシャフト24に保持されている。
第２図に示すように、回転噴霧ベル30のテーパ部分32
には間隔をへだてた複数の溝58が設けられている。複数
の溝58は小径終端ランド部分60から大径終端ランド部分
62までテーパ部分26及び32の接合部に沿って延びてい
る。
第３図を参照すると、本発明の実施例では、間隔をへ
だてた複数の溝58は製造上の都合により他の形状が使用
されることもあるが通常は三角形であり、内孔に沿って
距離Ｗだけ延びている。第３図では、溝58の幅A1は、介
在するランド面部分68の幅A2にほぼ等しい。かくして、
長さＷに沿う回転体即ちベルと取付けシャフトとの接触
面積は約50％だけ減少される。テーパ部分26は通常は鋼
製であるが、回転ベルのテーパ部分32はアルミニウムの
ような柔らかい材料で製造されている。後述するよう
に、これによりランド面部分68を組立中個々に変形させ
て、シャフトの外形に一致させることができる。
第４図を参照すると、第３図に示した実施例の変形例
が示されている。第４図では、回転噴霧ベル30aの内側
テーパ部分32aが、協働して連続らせん溝を構成する間
隔をへだてた個々の溝58aを備えている。個々の溝58aの
幅B1は、介在するランド部分68aの幅B2とほぼ等しい。
終端ランド部分60a及び62aが、らせん溝の両端に設けら
れている。溝58a及びランド部分68aは単一溝によって構
成されているけれども、第３図に示す溝58及びランド部
分68と同じように機能し同じ利点を提供する。
第５図には、回転体の内孔ではなくてシャフトに溝が
設けられた本発明のもう１つの変形例が示されている。
第５図では、シャフト24aのテーパ部分26aは、幅がC1で
その幅C1とほぼ等しい幅C2のランド面部分78によって分
離された複数の個々の溝74を備えている。第５図は溝を
別々の溝74によって形成されているものとして示してい
るけれども、溝74は協働して単一のらせん溝を形成する
ことができることは明らかである。以上説明したよう
に、終端ランド部分80及び82は一連の溝74の両端に設け
られている。
一様に間隔をへだてた一連の溝を設けることによって
雌型のテーパ部分の潜在的な接触面を減少させた上述の
取付け構造体により、テーパの全長について実際の接触
が表面積の僅か半分で雄型シャフトと雌型部材とを接触
させることができる。かくして、通常存在する結合力を
減少させ、雌型部材の雄型シャフトからの取り外しを容
易にする。
また、合致する構成部品を組立てて係合させるのに加
えられる力は同じであるが、テーパ部分の接触表面積が
半分に減らされているので、接触部分に沿う単位面積当
たりの力は２倍になる。回転噴霧ベル、又はディスクの
場合におけるように、雌型テーパがアルミニウム製でシ
ャフトが鋼製であれば、加圧下に置かれるべき第１のラ
ンド面部分を変形させてシャフトのテーパに合致させ、
テーパ部分の全長に亘ってさらに線形的に係合させるこ
とができる。通常は、テーパ角度の公差が小さいので、
表面の一部のみが密着する。本発明による溝の設計で
は、例え公差が望む程厳密でなくても、合わせを改良す
ることができる。
更に、潜在的な不整合や不均衡を引き起こすかもしれ
ないほこりの粒子が組立中にシャフトに付くと、部品を
係合させる際その粒子が隣接した溝の中へ移動する機会
がある。もし粒子が移動しなければ、大きな力を加えれ
ば、ほこり粒子と接触しているランド表面部分が変形さ
れて、テーパ表面に沿う他の部分の係合に影響を及ぼす
ことなく表面をより密接させることができる。
更に、単位面積当たりの力の倍化は、合致するテーパ
部分の接触面間から電解液及び結合剤のような腐食性物
質、すなわち腐食促進剤を排除するように作用する。
特許法の規定に従って、本発明の原理及び動作態様を
その実施例で説明した。しかしながら、添付した特許請
求の範囲の要旨及び技術的範囲を逸脱することなく、特
に説明し記載した以外の態様で本発明を実施することが
できることを理解しなければならない。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明の実施例の分解斜視図であって、本発
明の取付け構造に固着された回転噴霧ベルを有する回転
噴霧静電塗装器を示す図であり、 第２図は、第１図に示す回転噴霧ベルの中心線に沿った
断片的な断断面図であって、組立状態にある回転噴霧ベ
ルを示す図であり、 第３図は、本発明により一様に間隔をへだてた複数の環
状溝を設けた第１図及び第２図の回転噴霧ベルのテーパ
内孔の拡大図であり、 第４図は、テーパ内孔にらせん溝を設けた本発明のもう
１つの実施例を説明する拡大図であり、 第５図は、取付けシャフトのテーパ取付け領域に本発明
による溝を設けた本発明のさらにもう１つの実施例の説
明図である。 24……回転シャフト 30……回転ベル

Claims (14)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】軸線を有し、回転駆動装置に連結されるよ
    うになっている回転自在なシャフト部材と、 上記シャフト部材にこれと一体に回転するように固着さ
    れた物体とを備え、 上記物体を上記シャフト部材に保持するための手段とを
    備え、 上記シャフト部材は第１のテーパ取付け部分を備え、 上記物体は、上記第１のテーパ取付け部分に係合可能
    で、上記シャフト部材に対して上記物体を整合させるた
    めに上記第１テーパ取付け部分と適合する第２のテーパ
    取付け部分をもった内孔を備え、 上記第１のテーパ取付け部分及び第２のテーパ取付け部
    分のうちの一方は、軸線方向に間隔をへだてた複数の全
    体的に環状の溝を備え、該溝の間に間隔をへだてた複数
    のテーパランド面部分を構成し、 上記第１のテーパ取付け部分及び第２のテーパ取付け部
    分のうちの他方は、上記シャフト部材に上記物体をしっ
    かりと正確に位置決めするために、上記テーパランド面
    部分に係合可能なテーパ面を構成することを特徴とす
    る、回転自在なシャフトに物体をしっかりと正確に位置
    決めするための取付け構造。
  2. 【請求項２】上記各溝は所定の幅をもって形成され、か
    つ所定距離だけ一様に間隔をへだてており、上記所定距
    離は上記各テーパランド面部分の幅を構成することを特
    徴とする特許請求の範囲第１項記載の取付け構造。
  3. 【請求項３】上記所定幅及び上記所定距離は、互いにほ
    ぼ等しいことを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の
    取付け構造。
  4. 【請求項４】上記複数の全体的に環状の溝は、連結され
    てない個々の溝を備えていることを特徴とする特許請求
    の範囲第１項記載の取付け構造。
  5. 【請求項５】上記複数の全体的に環状の溝は協働してら
    せん溝を構成していることを特徴とする特許請求の範囲
    第１項記載の取付け構造。
  6. 【請求項６】上記第１のテーパ取付け部分及び第２のテ
    ーパ取付け部分のうちの上記一方は上記溝を備え、そし
    て第１の材料で作られ、上記第１のテーパ取付け部分及
    び第２のテーパ取付け部分のうちの他方は第２の材料で
    作られており、上記第２の材料は上記第１の材料より硬
    いことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の取付け
    構造。
  7. 【請求項７】上記第１の材料はアルミニウムであり、上
    記第２の材料は鋼であることを特徴とする特許請求の範
    囲第６項記載の取付け構造。
  8. 【請求項８】軸線を有し、回転駆動装置に連結されるよ
    うになっている回転自在なシャフト部材と、 上記シャフト部材にこれと一体に回転するように固着さ
    れた回転ベルと、 上記回転ベルを上記シャフト部材に保持するための手段
    とを備え、 上記シャフト部材は第１のテーパ取付け部分を備え、 上記回転ベルは、上記第１のテーパ取付け部分に係合可
    能で、上記シャフト部材に対して上記回転ベルを整合さ
    せるために上記第１のテーパ取付け部分と適合する第２
    のテーパ取付け部分をもった内孔を備え、 上記第１のテーパ取付け部分及び第２のテーパ取付け部
    分のうちの一方は、軸線方向に間隔をへだてた複数の全
    体的に環状の溝を備えて該溝の間にテーパランド面部分
    を構成し、 上記第１のテーパ取付け部分及び第２のテーパ取付け部
    分のうちの他方は、上記シャフト部材に上記回転ベルを
    しっかりと正確に位置決めするために、上記テーパラン
    ド面部分に係合可能なテーパ面を構成していることを特
    徴とする回転噴霧塗装器の回転自在なシャフトに回転ベ
    ルをしっかりと正確に位置決めするための取付け構造。
  9. 【請求項９】上記各溝は所定の幅をもって形成され、か
    つ所定距離だけ一様に間隔をへだてており、上記所定距
    離は上記各テーパランド面部分の幅を構成することを特
    徴とする特許請求の範囲第８項記載の取付け構造。
  10. 【請求項１０】上記所定幅及び上記所定距離は、互いに
    ほぼ等しいことを特徴とする特許請求の範囲第９項記載
    の取付け構造。
  11. 【請求項１１】上記複数の全体的に環状の溝は、連結さ
    れてない個々の溝を備えていることを特徴とする特許請
    求の範囲第８項記載の取付け構造。
  12. 【請求項１２】上記複数の全体的に環状の溝は協働して
    らせん溝を構成していることを特徴とする特許請求の範
    囲第８項記載の取付け構造。
  13. 【請求項１３】上記第１のテーパ取付け部分及び第２の
    テーパ取付け部分のうちの上記一方は上記溝を備え、そ
    して第１の材料で作られ、上記第１のテーパ取付け部分
    及び第２のテーパ取付け部分のうちの他方は第２の材料
    で作られており、上記第２の材料は上記第１の材料より
    硬いことを特徴とする特許請求の範囲第８項記載の取付
    け構造。
  14. 【請求項１４】上記第１の材料はアルミニウムであり、
    上記第２の材料は鋼であることを特徴とする特許請求の
    範囲第13項記載の取付け構造。
JP62112255A 1986-05-08 1987-05-08 回転体の取付け構造 Expired - Lifetime JP2588403B2 (ja)

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