JP4934875B2 - 非接触式ガイドローラ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、テープ類（例えば磁気テープ）の製造工程で移送方向変換用に使用され、静圧軸受を内設した非接触式ガイドローラに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３は、従来の非接触式ガイドローラ（特開２０００−１４５７５９号公報参照）を示す。この従来技術においては、主軸（センターシャフト）１の外周に２個の内側スリーブ３Ａ，３Ｂ及び１個のノズル板８が所定の間隔をおいて固定され、ローラ２の内周に２個の軸受スリーブ４Ａ，４Ｂ及びスラスト板７が所定の間隔をおいて固定されている。２個の内側スリーブ３Ａ，３Ｂの外面と２個の軸受スリーブ４Ａ，４Ｂの内面とがそれぞれ対向して配置され、スラスト板７の左面及び右面にそれぞれノズル板８の右面及び軸受３Ａの左面が対向して配置されている。
【０００３】
圧縮空気が、給気コネクタ９，給気通路５，ラジアル方向の給気ノズル６ａ，スラスト方向の給気ノズル６ｂを通って、ラジアル軸受隙間（内側スリーブ３Ａの外面と軸受スリーブ４Ａの内面との間のラジアル軸受隙間Ａ，並びに内側スリーブ３Ｂの外面と軸受スリーブ４Ｂの内面との間のラジアル軸受隙間Ｂ），スラスト軸受隙間（スラスト板７の左面とノズル板８の右面との間の第１スラスト軸受隙間、並びにスラスト板７の右面と軸受３Ａの左面との間の第２スラスト軸受隙間）に噴出される。ラジアル軸受隙間に充満する空気によりローラ２が主軸１に対して非接触状態でラジアル方向に支持され、スラスト軸受隙間に充満する空気によりローラ２が主軸１に対して非接触状態でスラスト方向に支持される。
【０００４】
従来の非接触式ガイドローラの製造については、予めローラ２の内側に軸受スリーブ４Ａ，４Ｂとスラスト板７を所定の間隔をおいて固着（溶接）し、主軸１の外側に内側スリーブ３Ａと３Ｂを所定の間隔をおいて固着（溶接）しておく。組立に際しては、内側スリーブ３Ａ，３Ｂの外側の対向位置に軸受スリーブ４Ａ，４Ｂを配置するとともに、内側スリーブ３Ａの左面にスラスト板７の右面を対向させる。そして、スラスト軸受隙間が設定値になるよう配慮しつつ、ノズル板８を主軸１の外面に固着（溶接）する。
【０００５】
従来の非接触式ガイドローラでは、ローラ２の内面の両側部は、２個のスリーブ４Ａ，４Ｂで固定支持されるが、ローラ２の内面の中央部にはスリーブ４Ａ，４Ｂよりも長い空間があり、ローラ２に必要な剛性（外力に対する変形抵抗）を得るためにはローラ２の半径方向の厚みを相当大きくしなければならない。また、スラスト軸受が、主軸１に固定されたノズル板８・スリーブ３Ａ及びローラ２に固定されたスラスト板７により構成されており、この構造ではスラスト板７及びノズル板８の軸線方向の厚みを相当大きくしなければならない。更に、第２スラスト軸受隙間とラジアル軸受隙間Ａとが連通しているので、この連通箇所でラジアル方向の給気ノズル６ａから噴出された空気と，スラスト方向の給気ノズル６ｂから噴出された空気とが衝突し、ローラ２の回転が不安定となる。また、溶接により部品の組立てが行なわれるので、組立ての手数が多くコスト高となる。しかも、ローラ２の外表面は軸線方向全体にわたり同一直径であるので、ローラ２に掛けた磁気テープ等の抜け出しを防止するためには、ローラ２の軸線方向の長さを相当大きくしなければならない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、非接触式ガイドローラにおいて、ローラの厚みを大きくすることなく、ローラの外力に対する変形抵抗を十分なものとなし、ローラの剛性を事実上増大させることを第１課題とし、スラスト荷重に耐え易い構造にすることを第２課題とし、ラジアル気体軸受から噴出された空気と，スラスト気体軸受から噴出された空気との衝突を防止してローラの回転を安定化させることを第３課題とし、部品の組立てを簡単にすることを第４課題とし、ローラの軸線方向長さが必要最小限であっても、ローラに掛けたテープが抜けださないようにすることを第５課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、センターシャフトの外面に多孔質材料製で円筒状のラジアル気体軸受が固定され、ラジアル気体軸受の外周にローラが非接触で移動可能な状態に支持される非接触ガイドローラにおいて、ラジアル気体軸受及びローラをそれぞれ１個となし、ローラの軸線方向長さをラジアル気体軸受より短くすることにより、ラジアル気体軸受の外周にローラの内側の全面が対向配置され、センターシャフト及びラジアル気体軸受の両端部が支持ボディによってそれぞれ支持され、各支持ボディの軸線方向の内側面から外側面の位置に、同一軸線上の大径支持孔、中径支持孔、ボルト挿通孔及びボルト頭挿入孔が軸線方向に順次に隣接して形成され、センターシャフトの両端部に雌ねじが形成され、ラジアル気体軸受及びセンターシャフトの両端部が各支持ボディの大径支持孔及び中径支持孔にそれぞれ嵌合して支持され、各支持ボディのボルト頭挿入孔及びボルト軸挿通孔を通して挿入されたシャフトボルトがセンターシャフトの雌ねじにそれぞれ螺合されたこと第１構成とする。
本発明は、第１構成において更に、各支持ボディの軸線方向内側に多孔質材料製でリング状のスラスト気体軸受がそれぞれ配設され、各スラスト気体軸受の軸線方向内側にローラのフランジ部が非接触で移動可能な状態にそれぞれ支持され、各支持ボディの軸線方向内側面で大径支持孔より半径方向外方の位置にスラスト気体軸受支持溝が形成され、各支持ボディのスラスト気体軸受支持溝にスラスト気体軸受がそれぞれ嵌合して支持されたことを第２構成とする。
本発明は、第２構成において、支持ボディ内の給気通路、センターシャフト内の給気通路及びラジアル気体軸受の内部を通じて、ラジアル気体軸受とローラの円筒部との間の微小間隔に気体が供給され、各支持ボディ内の給気通路及びスラスト気体軸受の内部を通して、スラスト気体軸受とローラのフランジ部との間の微小間隔に気体が供給されることを第３構成とする。
本発明は、第２構成又は第３構成において、各支持ボディの軸線方向内側面で、スラスト気体軸受支持溝の半径方向内方かつ大径支持孔の半径方向外方の位置に排気用環状溝がそれぞれ形成され、排気通路の入口端が排気用環状溝にそれぞれ連通され、各支持ボディの半径方向外方の表面に排気通路の出口端がそれぞれ開口されることを第４構成とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１及び図２は、本発明の非接触式ガイドローラの実施の形態を示す。図１において、センターシャフト11の外面に多孔質材料製（例えばカーボンやセラミックスの多孔質材料製）で円筒状のラジアル気体軸受12が嵌合されて固定され、ラジアル気体軸受12の軸線方向長さはセンターシャフト11よりも短い。ラジアル気体軸受12の外周にフランジ付のローラ13の円筒部39が非接触で移動可能な状態に支持され、ローラ13の軸線方向長さはラジアル気体軸受12より短い。本発明の非接触式ガイドローラでは、ラジアル気体軸受12及びローラ13がそれぞれ１個とされ、ラジアル気体軸受12の外周にローラ13の円筒部39の内面の全面が対向して配置されている。左右の支持ボディ14Ａ，14Ｂの軸線方向内側でラジアル気体軸受12よりも半径方向外方の位置に、多孔質材料製でリング状のスラスト気体軸受15Ａ，15Ｂがそれぞれ配設され、スラスト気体軸受15Ａ，15Ｂの軸線方向内側にローラ13のフランジ部40Ａ、40Ｂが非接触で移動可能な状態にそれぞれ支持されている。
【０００９】
左右の支持ボディ14Ａ，14Ｂの軸線方向の内側面から外側面の位置に、中心軸線上の大径支持孔17Ａ，17Ｂ、中径支持孔18Ａ，18Ｂ、ボルト軸挿通孔19Ａ，19Ｂ及びボルト頭挿入孔20Ａ，20Ｂが軸線方向に順次に隣接してそれぞれ形成されている。左右の支持ボディ14Ａ，14Ｂの軸線方向内側面で大径支持孔17Ａ，17Ｂより半径方向外方の位置に、リング状で断面が長方形のスラスト気体軸受支持溝21Ａ，21Ｂがそれぞれ形成されている。センターシャフト11の軸中心に軸線方向の給気通路41が形成され、給気通路41の両端部に雌ねじ23Ａ，23Ｂがそれぞれ形成され、センターシャフト11の両端に雌ねじ23Ａ，23Ｂが開口されている。
【００１０】
非接触式ガイドローラの組立て方について説明する。支持ボディ14Ａ，14Ｂのスラスト気体軸受支持溝21Ａ，21Ｂに、断面が長方形でリング状のスラスト気体軸受15Ａ，15Ｂをそれぞれ嵌合して支持させる。ラジアル気体軸受12の内面にセンターシャフト11を嵌合し、ローラ13の内面にラジアル気体軸受12を挿通する。ラジアル気体軸受12及びセンターシャフト11の両端部を支持ボディ14Ａ，14Ｂの大径支持孔17Ａ，17Ｂ及び中径支持孔18Ａ，18Ｂにそれぞれ嵌合して支持させる。このとき、ローラ13のフランジ部40Ａ，40Ｂはラスト気体軸受15Ａ，15Ｂの軸線方向内側に対向して配置される。支持ボディ14Ａ，14Ｂのボルト軸挿通孔19Ａ，19Ｂ及びボルト頭挿入孔20Ａ，20Ｂにシャフトボルト24Ａ，24Ｂを挿入し、シャフトボルト24Ａ，24Ｂの六角穴25（図２(a) 参照）に係合させた回転工具を回転して、シャフトボルト24Ａ，24Ｂをセンターシャフト11の雌ねじ23Ａ，23Ｂにそれぞれ螺合する。この螺合により、非接触式ガイドローラが図１に示す位置に固定され組み立てられる。
【００１１】
圧縮空気の給気通路について説明する。図１，図２に示すように、支持ボディ14Ａ，14Ｂの半径方向外方の表面（例えば上部平面）に給気ポート26Ａ，26Ｂが開口され、中径支持孔18Ａ，18Ｂの内壁の軸線方向外側近傍に環状溝27Ａ，27Ｂが形成されている。給気ポート26Ａ，26Ｂと環状溝27Ａ，27Ｂとが半径方向に伸びる給気通路28Ａ，28Ｂによって連通されている。センターシャフト11の雌ねじ23Ａ，23Ｂのねじ面に環状溝29Ａ，29Ｂが形成され、環状溝27Ａ，27Ｂと環状溝29Ａ，29Ｂとが半径方向に伸びる給気通路30Ａ，30Ｂによって連通されている。
【００１２】
シャフトボルト24Ａ，24Ｂの内部には断面Ｌ字形の連通路31Ａ，31Ｂが形成され、連通路31Ａ，31Ｂの一端は環状溝29Ａ，29Ｂに連通され、連通路31Ａ，31Ｂの他端は給気通路41に連通されている。センターシャフト11の外表面には多数（図１では７個）の環状溝32が形成され、環状溝32と給気通路41とが多数（図１では７個）の半径方向に伸びる給気通路33で連通されている。シャフトボルト24Ａ，24Ｂの頭部側面の環状溝にＯリング35Ａ，35Ｂがそれぞれ装着され、Ｏリング35Ａ，35Ｂによってシャフトボルト24Ａ，24Ｂの頭部側面とボルト頭挿入孔20Ａ，20Ｂとの間がシールされている。中径支持孔18Ａ，18Ｂの内壁で環状溝27Ａ，27Ｂよりも軸線方向内方の位置の環状溝に、Ｏリング36Ａ，36Ｂがそれぞれ装着され、Ｏリング36Ａ，36Ｂによって中径支持孔18Ａ，18Ｂとセンターシャフト11との間がシールされている。
【００１３】
圧縮空気は空気圧源から給気ポート26Ａ，26Ｂの一方又は双方に供給することができるが、ここでは給気ポート26Ｂをプラグ34で閉じ、給気ポート26Ａにのみ圧縮空気を供給することとしている。圧縮空気は給気ポート26Ａから給気通路28Ａ、環状溝27Ａ、給気通路30Ａ、環状溝29Ａ、連通路31Ａ、給気通路41、給気通路33、環状溝32に流入される。環状溝32に流入された圧縮空気はラジアル気体軸受12の多孔質材の中を通過して、ラジアル気体軸受12の外表面に噴出する。圧縮空気は、ラジアル気体軸受12の外表面とローラ13の円筒部39の内表面との間の微小間隔( 垂直長さ約10μｍ）に充満し、ローラ13がラジアル気体軸受12より浮上して支持される。この微小間隔内の空気の軸線方向外方への漏洩はＯリング36Ａ，36Ｂによって阻止されている。
【００１４】
支持ボディ14Ａ，14Ｂのスラスト気体軸受支持溝21Ａ，21Ｂの底面（軸線方向の外側面）の、半径方向の内方部、中央部、外方部に環状溝43Ａ，43Ｂ、環状溝44Ａ，44Ｂ及び環状溝45Ａ，45Ｂがそれぞれ形成されている。環状溝43Ａ，43Ｂは軸線方向に伸びる給気通路46Ａ，46Ｂによって前記給気通路28Ａ，28Ｂに連通され、環状溝43Ａ，43Ｂ、環状溝44Ａ，44Ｂ及び環状溝45Ａ，45Ｂは半径方向に伸びる給気通路47Ａ，47Ｂによって相互に連通されている。
【００１５】
圧縮空気は給気ポート26Ａから給気通路28Ａ、給気通路46Ａ、環状溝43Ａ、給気通路47Ａ、環状溝44Ａ、給気通路47Ａ、環状溝45Ａに流入される。環状溝43Ａ、環状溝44Ａ、環状溝45Ａに流入された圧縮空気は、スラスト気体軸受15Ａの多孔質材の中を通過して、スラスト気体軸受15Ａの軸線方向内側面（外表面）に噴出する。圧縮空気は、スラスト気体軸受15Ａの軸線方向内側面とローラ13のフランジ部40Ａの軸線方向外側面との間の微小間隔( 垂直長さ約10μｍ）に充満し、ローラ13がスラスト気体軸受15Ａより浮上して支持される。
【００１６】
同様に、圧縮空気は給気ポート26Ａから給気通路28Ａ、環状溝27Ａ、給気通路30Ａ、環状溝29Ａ、連通路31Ａ、給気通路41、連通路31Ｂ、環状溝29Ｂ、給気通路30Ｂ、環状溝27Ｂ、給気通路28Ｂ、給気通路46Ｂ、環状溝43Ｂ、給気通路47Ｂ、環状溝44Ｂ、給気通路47Ｂ、環状溝45Ｂに流入される。環状溝43Ｂ、環状溝44Ｂ、環状溝45Ｂに流入された圧縮空気は、スラスト気体軸受15Ｂの多孔質材の中を通過して、スラスト気体軸受15Ｂの軸線方向内側面（外表面）に噴出する。圧縮空気は、スラスト気体軸受15Ｂの軸線方向内側面とローラ13のフランジ部40Ｂの軸線方向外側面との間の微小間隔( 垂直長さ約10μｍ）に充満し、ローラ13がスラスト気体軸受15Ｂより浮上して支持される。
【００１７】
各支持ボディ14Ａ，14Ｂの軸線方向内側面で、スラスト気体軸受支持溝21Ａ，21Ｂの半径方向内方かつ大径支持孔17Ａ，17Ｂの半径方向外方の位置に排気用環状溝49Ａ，49Ｂがそれぞれ形成されている。各支持ボディ14Ａ，14Ｂ内に軸線方向に伸びる排気通路50Ａ，50Ｂがそれぞれ形成され、排気通路50Ａ，50Ｂの入口端が排気用環状溝49Ａ，49Ｂにそれぞれ連通されている。各支持ボディ14Ａ，14Ｂ内に半径方向に伸びる排気通路51Ａ，51Ｂ（図２(c) 参照）がそれぞれ形成され、排気通路51Ａ，51Ｂの入口端が排気用環状溝49Ａ，49Ｂにそれぞれ連通され、排気通路51Ａ，51Ｂの出口端52Ａ，52Ｂ（図２(b) 参照）が各支持ボディ14Ａ，14Ｂの半径方向外方の表面に開口されている。
【００１８】
ラジアル気体軸受12から、各支持ボディ14Ａ，14Ｂの軸線方向内側面とローラ13のフランジ部40Ａ，40Ｂとの間の間隔を通って、半径方向外方に漏洩する空気は、排気用環状溝49Ａ，49Ｂ、排気通路50Ａ，50Ｂ、排気通路51Ａ，51Ｂ、出口端52Ａ，52Ｂを通って大気に排出される。同様に、スラスト気体軸受15Ａ，15Ｂから、各支持ボディ14Ａ，14Ｂの軸線方向内側面とローラ13のフランジ部40Ａ，40Ｂとの間の間隔を通って、半径方向内方に漏洩する空気は、排気用環状溝49Ａ，49Ｂから出口端52Ａ，52Ｂを通って大気に排出される。このように、ラジアル気体軸受12から半径方向外方に漏洩する空気と、スラスト気体軸受15Ａ，15Ｂから半径方向内方に漏洩する空気とは、ともに大気に排出される。従って、ラジアル気体軸受12から漏洩する空気と、スラスト気体軸受15Ａ，15Ｂから漏洩する空気とが衝突することはなく、ローラ２の回転が不安定なることもない。
【００１９】
【発明の効果】
請求項１及び請求項２の非接触式ガイドローラでは、ラジアル気体軸受の外周にローラの内側の全面が対向配置され、ローラの内側の全面はラジアル気体軸受の外周に非接触で移動可能な状態に支持されている。そして、非接触式ガイドローラにおいて、ローラの内側とラジアル気体軸受の外周との間隔は微小間隔であるので、ローラの円筒部がラジアル気体軸受及びセンターシャフトによって補強された状態となる。この補強により、ローラの厚みを大きくすることなく、ローラの外力に対する変形抵抗が十分なものとなり、ローラの剛性が事実上増大する。そして、非接触式ガイドローラの寿命が格段に長くなった。
更に、非接触式ガイドローラを構成する部品を所定箇所に配置し、シャフトボルトを各支持ボディのボルト頭挿入孔及びボルト軸挿通孔を通して挿入したセンターシャフトの雌ねじにそれぞれ螺合する。この螺合により部品が所定箇所に固定され、非接触式ガイドローラの組立てが簡単になる。しかも、シャフトボルトをセンターシャフトの雌ねじから外して非接触式ガイドローラを分解し、老朽化した部品を取り替えることができる。
【００２０】
請求項２の非接触式ガイドローラでは、センターシャフト及びラジアル気体軸受の両端部が支持ボディによってそれぞれ支持され、各支持ボディの軸線方向内側に多孔質材料製でリング状のスラスト気体軸受がそれぞれ配設され、各スラスト気体軸受の軸線方向内側にローラのフランジ部が非接触で移動可能な状態にそれぞれ支持されている。このように、ローラに作用するスラストは、ローラのフランジ部、スラスト気体軸受及び支持ボディによって支持され、スラスト荷重に耐え易い構造になっている。また、ローラの両端にフランジ部があるので、ローラの軸線方向長さが必要最小限であっても、ローラに掛けたテープが抜けださない。
【００２１】
請求項４の非接触式ガイドローラでは、各支持ボディの軸線方向内側面で、スラスト気体軸受支持溝の半径方向内方かつ大径支持孔の半径方向外方の位置に排気用環状溝がそれぞれ形成され、排気通路の入口端が排気用環状溝にそれぞれ連通され、各支持ボディの半径方向外方の表面に排気通路の出口端がそれぞれ開口されている。スラスト気体軸受から半径方向内方に向かって流れる圧縮空気が排気用環状溝及び排気通路を通って大気に排出され、ラジアル気体軸受から半径方向外方に向かって流れる圧縮空気が排気用環状溝及び排気通路を通って大気に排出される。従って、ラジアル気体軸受から噴出された空気と，スラスト気体軸受から噴出された空気との衝突を防止し、ローラの回転を安定化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の非接触式ガイドローラの実施の形態の断面図である。
【図２】図２(a) は本発明の非接触式ガイドローラの実施の形態の縮小状面図、図２(b) は同じく縮小正面図、図２(c) は同じく縮小右側面図である。
【図３】従来の非接触式ガイドローラの断面図である。
【符号の説明】
11 センターシャフト
12 ラジアル気体軸受
13 ローラ
14Ａ，14Ｂ 支持ボディ
15Ａ，15Ｂ スラスト気体軸受
17Ａ，17Ｂ 大径支持孔
18Ａ，18Ｂ 中径支持孔
39 円筒部
40Ａ，40Ｂ フランジ部
【発明の属する技術分野】
本発明は、テープ類（例えば磁気テープ）の製造工程で移送方向変換用に使用され、静圧軸受を内設した非接触式ガイドローラに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３は、従来の非接触式ガイドローラ（特開２０００−１４５７５９号公報参照）を示す。この従来技術においては、主軸（センターシャフト）１の外周に２個の内側スリーブ３Ａ，３Ｂ及び１個のノズル板８が所定の間隔をおいて固定され、ローラ２の内周に２個の軸受スリーブ４Ａ，４Ｂ及びスラスト板７が所定の間隔をおいて固定されている。２個の内側スリーブ３Ａ，３Ｂの外面と２個の軸受スリーブ４Ａ，４Ｂの内面とがそれぞれ対向して配置され、スラスト板７の左面及び右面にそれぞれノズル板８の右面及び軸受３Ａの左面が対向して配置されている。
【０００３】
圧縮空気が、給気コネクタ９，給気通路５，ラジアル方向の給気ノズル６ａ，スラスト方向の給気ノズル６ｂを通って、ラジアル軸受隙間（内側スリーブ３Ａの外面と軸受スリーブ４Ａの内面との間のラジアル軸受隙間Ａ，並びに内側スリーブ３Ｂの外面と軸受スリーブ４Ｂの内面との間のラジアル軸受隙間Ｂ），スラスト軸受隙間（スラスト板７の左面とノズル板８の右面との間の第１スラスト軸受隙間、並びにスラスト板７の右面と軸受３Ａの左面との間の第２スラスト軸受隙間）に噴出される。ラジアル軸受隙間に充満する空気によりローラ２が主軸１に対して非接触状態でラジアル方向に支持され、スラスト軸受隙間に充満する空気によりローラ２が主軸１に対して非接触状態でスラスト方向に支持される。
【０００４】
従来の非接触式ガイドローラの製造については、予めローラ２の内側に軸受スリーブ４Ａ，４Ｂとスラスト板７を所定の間隔をおいて固着（溶接）し、主軸１の外側に内側スリーブ３Ａと３Ｂを所定の間隔をおいて固着（溶接）しておく。組立に際しては、内側スリーブ３Ａ，３Ｂの外側の対向位置に軸受スリーブ４Ａ，４Ｂを配置するとともに、内側スリーブ３Ａの左面にスラスト板７の右面を対向させる。そして、スラスト軸受隙間が設定値になるよう配慮しつつ、ノズル板８を主軸１の外面に固着（溶接）する。
【０００５】
従来の非接触式ガイドローラでは、ローラ２の内面の両側部は、２個のスリーブ４Ａ，４Ｂで固定支持されるが、ローラ２の内面の中央部にはスリーブ４Ａ，４Ｂよりも長い空間があり、ローラ２に必要な剛性（外力に対する変形抵抗）を得るためにはローラ２の半径方向の厚みを相当大きくしなければならない。また、スラスト軸受が、主軸１に固定されたノズル板８・スリーブ３Ａ及びローラ２に固定されたスラスト板７により構成されており、この構造ではスラスト板７及びノズル板８の軸線方向の厚みを相当大きくしなければならない。更に、第２スラスト軸受隙間とラジアル軸受隙間Ａとが連通しているので、この連通箇所でラジアル方向の給気ノズル６ａから噴出された空気と，スラスト方向の給気ノズル６ｂから噴出された空気とが衝突し、ローラ２の回転が不安定となる。また、溶接により部品の組立てが行なわれるので、組立ての手数が多くコスト高となる。しかも、ローラ２の外表面は軸線方向全体にわたり同一直径であるので、ローラ２に掛けた磁気テープ等の抜け出しを防止するためには、ローラ２の軸線方向の長さを相当大きくしなければならない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、非接触式ガイドローラにおいて、ローラの厚みを大きくすることなく、ローラの外力に対する変形抵抗を十分なものとなし、ローラの剛性を事実上増大させることを第１課題とし、スラスト荷重に耐え易い構造にすることを第２課題とし、ラジアル気体軸受から噴出された空気と，スラスト気体軸受から噴出された空気との衝突を防止してローラの回転を安定化させることを第３課題とし、部品の組立てを簡単にすることを第４課題とし、ローラの軸線方向長さが必要最小限であっても、ローラに掛けたテープが抜けださないようにすることを第５課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、センターシャフトの外面に多孔質材料製で円筒状のラジアル気体軸受が固定され、ラジアル気体軸受の外周にローラが非接触で移動可能な状態に支持される非接触ガイドローラにおいて、ラジアル気体軸受及びローラをそれぞれ１個となし、ローラの軸線方向長さをラジアル気体軸受より短くすることにより、ラジアル気体軸受の外周にローラの内側の全面が対向配置され、センターシャフト及びラジアル気体軸受の両端部が支持ボディによってそれぞれ支持され、各支持ボディの軸線方向の内側面から外側面の位置に、同一軸線上の大径支持孔、中径支持孔、ボルト挿通孔及びボルト頭挿入孔が軸線方向に順次に隣接して形成され、センターシャフトの両端部に雌ねじが形成され、ラジアル気体軸受及びセンターシャフトの両端部が各支持ボディの大径支持孔及び中径支持孔にそれぞれ嵌合して支持され、各支持ボディのボルト頭挿入孔及びボルト軸挿通孔を通して挿入されたシャフトボルトがセンターシャフトの雌ねじにそれぞれ螺合されたこと第１構成とする。
本発明は、第１構成において更に、各支持ボディの軸線方向内側に多孔質材料製でリング状のスラスト気体軸受がそれぞれ配設され、各スラスト気体軸受の軸線方向内側にローラのフランジ部が非接触で移動可能な状態にそれぞれ支持され、各支持ボディの軸線方向内側面で大径支持孔より半径方向外方の位置にスラスト気体軸受支持溝が形成され、各支持ボディのスラスト気体軸受支持溝にスラスト気体軸受がそれぞれ嵌合して支持されたことを第２構成とする。
本発明は、第２構成において、支持ボディ内の給気通路、センターシャフト内の給気通路及びラジアル気体軸受の内部を通じて、ラジアル気体軸受とローラの円筒部との間の微小間隔に気体が供給され、各支持ボディ内の給気通路及びスラスト気体軸受の内部を通して、スラスト気体軸受とローラのフランジ部との間の微小間隔に気体が供給されることを第３構成とする。
本発明は、第２構成又は第３構成において、各支持ボディの軸線方向内側面で、スラスト気体軸受支持溝の半径方向内方かつ大径支持孔の半径方向外方の位置に排気用環状溝がそれぞれ形成され、排気通路の入口端が排気用環状溝にそれぞれ連通され、各支持ボディの半径方向外方の表面に排気通路の出口端がそれぞれ開口されることを第４構成とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１及び図２は、本発明の非接触式ガイドローラの実施の形態を示す。図１において、センターシャフト11の外面に多孔質材料製（例えばカーボンやセラミックスの多孔質材料製）で円筒状のラジアル気体軸受12が嵌合されて固定され、ラジアル気体軸受12の軸線方向長さはセンターシャフト11よりも短い。ラジアル気体軸受12の外周にフランジ付のローラ13の円筒部39が非接触で移動可能な状態に支持され、ローラ13の軸線方向長さはラジアル気体軸受12より短い。本発明の非接触式ガイドローラでは、ラジアル気体軸受12及びローラ13がそれぞれ１個とされ、ラジアル気体軸受12の外周にローラ13の円筒部39の内面の全面が対向して配置されている。左右の支持ボディ14Ａ，14Ｂの軸線方向内側でラジアル気体軸受12よりも半径方向外方の位置に、多孔質材料製でリング状のスラスト気体軸受15Ａ，15Ｂがそれぞれ配設され、スラスト気体軸受15Ａ，15Ｂの軸線方向内側にローラ13のフランジ部40Ａ、40Ｂが非接触で移動可能な状態にそれぞれ支持されている。
【０００９】
左右の支持ボディ14Ａ，14Ｂの軸線方向の内側面から外側面の位置に、中心軸線上の大径支持孔17Ａ，17Ｂ、中径支持孔18Ａ，18Ｂ、ボルト軸挿通孔19Ａ，19Ｂ及びボルト頭挿入孔20Ａ，20Ｂが軸線方向に順次に隣接してそれぞれ形成されている。左右の支持ボディ14Ａ，14Ｂの軸線方向内側面で大径支持孔17Ａ，17Ｂより半径方向外方の位置に、リング状で断面が長方形のスラスト気体軸受支持溝21Ａ，21Ｂがそれぞれ形成されている。センターシャフト11の軸中心に軸線方向の給気通路41が形成され、給気通路41の両端部に雌ねじ23Ａ，23Ｂがそれぞれ形成され、センターシャフト11の両端に雌ねじ23Ａ，23Ｂが開口されている。
【００１０】
非接触式ガイドローラの組立て方について説明する。支持ボディ14Ａ，14Ｂのスラスト気体軸受支持溝21Ａ，21Ｂに、断面が長方形でリング状のスラスト気体軸受15Ａ，15Ｂをそれぞれ嵌合して支持させる。ラジアル気体軸受12の内面にセンターシャフト11を嵌合し、ローラ13の内面にラジアル気体軸受12を挿通する。ラジアル気体軸受12及びセンターシャフト11の両端部を支持ボディ14Ａ，14Ｂの大径支持孔17Ａ，17Ｂ及び中径支持孔18Ａ，18Ｂにそれぞれ嵌合して支持させる。このとき、ローラ13のフランジ部40Ａ，40Ｂはラスト気体軸受15Ａ，15Ｂの軸線方向内側に対向して配置される。支持ボディ14Ａ，14Ｂのボルト軸挿通孔19Ａ，19Ｂ及びボルト頭挿入孔20Ａ，20Ｂにシャフトボルト24Ａ，24Ｂを挿入し、シャフトボルト24Ａ，24Ｂの六角穴25（図２(a) 参照）に係合させた回転工具を回転して、シャフトボルト24Ａ，24Ｂをセンターシャフト11の雌ねじ23Ａ，23Ｂにそれぞれ螺合する。この螺合により、非接触式ガイドローラが図１に示す位置に固定され組み立てられる。
【００１１】
圧縮空気の給気通路について説明する。図１，図２に示すように、支持ボディ14Ａ，14Ｂの半径方向外方の表面（例えば上部平面）に給気ポート26Ａ，26Ｂが開口され、中径支持孔18Ａ，18Ｂの内壁の軸線方向外側近傍に環状溝27Ａ，27Ｂが形成されている。給気ポート26Ａ，26Ｂと環状溝27Ａ，27Ｂとが半径方向に伸びる給気通路28Ａ，28Ｂによって連通されている。センターシャフト11の雌ねじ23Ａ，23Ｂのねじ面に環状溝29Ａ，29Ｂが形成され、環状溝27Ａ，27Ｂと環状溝29Ａ，29Ｂとが半径方向に伸びる給気通路30Ａ，30Ｂによって連通されている。
【００１２】
シャフトボルト24Ａ，24Ｂの内部には断面Ｌ字形の連通路31Ａ，31Ｂが形成され、連通路31Ａ，31Ｂの一端は環状溝29Ａ，29Ｂに連通され、連通路31Ａ，31Ｂの他端は給気通路41に連通されている。センターシャフト11の外表面には多数（図１では７個）の環状溝32が形成され、環状溝32と給気通路41とが多数（図１では７個）の半径方向に伸びる給気通路33で連通されている。シャフトボルト24Ａ，24Ｂの頭部側面の環状溝にＯリング35Ａ，35Ｂがそれぞれ装着され、Ｏリング35Ａ，35Ｂによってシャフトボルト24Ａ，24Ｂの頭部側面とボルト頭挿入孔20Ａ，20Ｂとの間がシールされている。中径支持孔18Ａ，18Ｂの内壁で環状溝27Ａ，27Ｂよりも軸線方向内方の位置の環状溝に、Ｏリング36Ａ，36Ｂがそれぞれ装着され、Ｏリング36Ａ，36Ｂによって中径支持孔18Ａ，18Ｂとセンターシャフト11との間がシールされている。
【００１３】
圧縮空気は空気圧源から給気ポート26Ａ，26Ｂの一方又は双方に供給することができるが、ここでは給気ポート26Ｂをプラグ34で閉じ、給気ポート26Ａにのみ圧縮空気を供給することとしている。圧縮空気は給気ポート26Ａから給気通路28Ａ、環状溝27Ａ、給気通路30Ａ、環状溝29Ａ、連通路31Ａ、給気通路41、給気通路33、環状溝32に流入される。環状溝32に流入された圧縮空気はラジアル気体軸受12の多孔質材の中を通過して、ラジアル気体軸受12の外表面に噴出する。圧縮空気は、ラジアル気体軸受12の外表面とローラ13の円筒部39の内表面との間の微小間隔( 垂直長さ約10μｍ）に充満し、ローラ13がラジアル気体軸受12より浮上して支持される。この微小間隔内の空気の軸線方向外方への漏洩はＯリング36Ａ，36Ｂによって阻止されている。
【００１４】
支持ボディ14Ａ，14Ｂのスラスト気体軸受支持溝21Ａ，21Ｂの底面（軸線方向の外側面）の、半径方向の内方部、中央部、外方部に環状溝43Ａ，43Ｂ、環状溝44Ａ，44Ｂ及び環状溝45Ａ，45Ｂがそれぞれ形成されている。環状溝43Ａ，43Ｂは軸線方向に伸びる給気通路46Ａ，46Ｂによって前記給気通路28Ａ，28Ｂに連通され、環状溝43Ａ，43Ｂ、環状溝44Ａ，44Ｂ及び環状溝45Ａ，45Ｂは半径方向に伸びる給気通路47Ａ，47Ｂによって相互に連通されている。
【００１５】
圧縮空気は給気ポート26Ａから給気通路28Ａ、給気通路46Ａ、環状溝43Ａ、給気通路47Ａ、環状溝44Ａ、給気通路47Ａ、環状溝45Ａに流入される。環状溝43Ａ、環状溝44Ａ、環状溝45Ａに流入された圧縮空気は、スラスト気体軸受15Ａの多孔質材の中を通過して、スラスト気体軸受15Ａの軸線方向内側面（外表面）に噴出する。圧縮空気は、スラスト気体軸受15Ａの軸線方向内側面とローラ13のフランジ部40Ａの軸線方向外側面との間の微小間隔( 垂直長さ約10μｍ）に充満し、ローラ13がスラスト気体軸受15Ａより浮上して支持される。
【００１６】
同様に、圧縮空気は給気ポート26Ａから給気通路28Ａ、環状溝27Ａ、給気通路30Ａ、環状溝29Ａ、連通路31Ａ、給気通路41、連通路31Ｂ、環状溝29Ｂ、給気通路30Ｂ、環状溝27Ｂ、給気通路28Ｂ、給気通路46Ｂ、環状溝43Ｂ、給気通路47Ｂ、環状溝44Ｂ、給気通路47Ｂ、環状溝45Ｂに流入される。環状溝43Ｂ、環状溝44Ｂ、環状溝45Ｂに流入された圧縮空気は、スラスト気体軸受15Ｂの多孔質材の中を通過して、スラスト気体軸受15Ｂの軸線方向内側面（外表面）に噴出する。圧縮空気は、スラスト気体軸受15Ｂの軸線方向内側面とローラ13のフランジ部40Ｂの軸線方向外側面との間の微小間隔( 垂直長さ約10μｍ）に充満し、ローラ13がスラスト気体軸受15Ｂより浮上して支持される。
【００１７】
各支持ボディ14Ａ，14Ｂの軸線方向内側面で、スラスト気体軸受支持溝21Ａ，21Ｂの半径方向内方かつ大径支持孔17Ａ，17Ｂの半径方向外方の位置に排気用環状溝49Ａ，49Ｂがそれぞれ形成されている。各支持ボディ14Ａ，14Ｂ内に軸線方向に伸びる排気通路50Ａ，50Ｂがそれぞれ形成され、排気通路50Ａ，50Ｂの入口端が排気用環状溝49Ａ，49Ｂにそれぞれ連通されている。各支持ボディ14Ａ，14Ｂ内に半径方向に伸びる排気通路51Ａ，51Ｂ（図２(c) 参照）がそれぞれ形成され、排気通路51Ａ，51Ｂの入口端が排気用環状溝49Ａ，49Ｂにそれぞれ連通され、排気通路51Ａ，51Ｂの出口端52Ａ，52Ｂ（図２(b) 参照）が各支持ボディ14Ａ，14Ｂの半径方向外方の表面に開口されている。
【００１８】
ラジアル気体軸受12から、各支持ボディ14Ａ，14Ｂの軸線方向内側面とローラ13のフランジ部40Ａ，40Ｂとの間の間隔を通って、半径方向外方に漏洩する空気は、排気用環状溝49Ａ，49Ｂ、排気通路50Ａ，50Ｂ、排気通路51Ａ，51Ｂ、出口端52Ａ，52Ｂを通って大気に排出される。同様に、スラスト気体軸受15Ａ，15Ｂから、各支持ボディ14Ａ，14Ｂの軸線方向内側面とローラ13のフランジ部40Ａ，40Ｂとの間の間隔を通って、半径方向内方に漏洩する空気は、排気用環状溝49Ａ，49Ｂから出口端52Ａ，52Ｂを通って大気に排出される。このように、ラジアル気体軸受12から半径方向外方に漏洩する空気と、スラスト気体軸受15Ａ，15Ｂから半径方向内方に漏洩する空気とは、ともに大気に排出される。従って、ラジアル気体軸受12から漏洩する空気と、スラスト気体軸受15Ａ，15Ｂから漏洩する空気とが衝突することはなく、ローラ２の回転が不安定なることもない。
【００１９】
【発明の効果】
請求項１及び請求項２の非接触式ガイドローラでは、ラジアル気体軸受の外周にローラの内側の全面が対向配置され、ローラの内側の全面はラジアル気体軸受の外周に非接触で移動可能な状態に支持されている。そして、非接触式ガイドローラにおいて、ローラの内側とラジアル気体軸受の外周との間隔は微小間隔であるので、ローラの円筒部がラジアル気体軸受及びセンターシャフトによって補強された状態となる。この補強により、ローラの厚みを大きくすることなく、ローラの外力に対する変形抵抗が十分なものとなり、ローラの剛性が事実上増大する。そして、非接触式ガイドローラの寿命が格段に長くなった。
更に、非接触式ガイドローラを構成する部品を所定箇所に配置し、シャフトボルトを各支持ボディのボルト頭挿入孔及びボルト軸挿通孔を通して挿入したセンターシャフトの雌ねじにそれぞれ螺合する。この螺合により部品が所定箇所に固定され、非接触式ガイドローラの組立てが簡単になる。しかも、シャフトボルトをセンターシャフトの雌ねじから外して非接触式ガイドローラを分解し、老朽化した部品を取り替えることができる。
【００２０】
請求項２の非接触式ガイドローラでは、センターシャフト及びラジアル気体軸受の両端部が支持ボディによってそれぞれ支持され、各支持ボディの軸線方向内側に多孔質材料製でリング状のスラスト気体軸受がそれぞれ配設され、各スラスト気体軸受の軸線方向内側にローラのフランジ部が非接触で移動可能な状態にそれぞれ支持されている。このように、ローラに作用するスラストは、ローラのフランジ部、スラスト気体軸受及び支持ボディによって支持され、スラスト荷重に耐え易い構造になっている。また、ローラの両端にフランジ部があるので、ローラの軸線方向長さが必要最小限であっても、ローラに掛けたテープが抜けださない。
【００２１】
請求項４の非接触式ガイドローラでは、各支持ボディの軸線方向内側面で、スラスト気体軸受支持溝の半径方向内方かつ大径支持孔の半径方向外方の位置に排気用環状溝がそれぞれ形成され、排気通路の入口端が排気用環状溝にそれぞれ連通され、各支持ボディの半径方向外方の表面に排気通路の出口端がそれぞれ開口されている。スラスト気体軸受から半径方向内方に向かって流れる圧縮空気が排気用環状溝及び排気通路を通って大気に排出され、ラジアル気体軸受から半径方向外方に向かって流れる圧縮空気が排気用環状溝及び排気通路を通って大気に排出される。従って、ラジアル気体軸受から噴出された空気と，スラスト気体軸受から噴出された空気との衝突を防止し、ローラの回転を安定化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の非接触式ガイドローラの実施の形態の断面図である。
【図２】図２(a) は本発明の非接触式ガイドローラの実施の形態の縮小状面図、図２(b) は同じく縮小正面図、図２(c) は同じく縮小右側面図である。
【図３】従来の非接触式ガイドローラの断面図である。
【符号の説明】
11 センターシャフト
12 ラジアル気体軸受
13 ローラ
14Ａ，14Ｂ 支持ボディ
15Ａ，15Ｂ スラスト気体軸受
17Ａ，17Ｂ 大径支持孔
18Ａ，18Ｂ 中径支持孔
39 円筒部
40Ａ，40Ｂ フランジ部
Claims (4)
- センターシャフトの外面に多孔質材料製で円筒状のラジアル気体軸受が固定され、ラジアル気体軸受の外周にローラが非接触で移動可能な状態に支持される非接触ガイドローラにおいて、ラジアル気体軸受及びローラをそれぞれ１個となし、ローラの軸線方向長さをラジアル気体軸受より短くすることにより、ラジアル気体軸受の外周にローラの内側の全面が対向配置され、
センターシャフト及びラジアル気体軸受の両端部が支持ボディによってそれぞれ支持され、各支持ボディの軸線方向の内側面から外側面の位置に、同一軸線上の大径支持孔、中径支持孔、ボルト挿通孔及びボルト頭挿入孔が軸線方向に順次に隣接して形成され、センターシャフトの両端部に雌ねじが形成され、ラジアル気体軸受及びセンターシャフトの両端部が各支持ボディの大径支持孔及び中径支持孔にそれぞれ嵌合して支持され、各支持ボディのボルト頭挿入孔及びボルト軸挿通孔を通して挿入されたシャフトボルトがセンターシャフトの雌ねじにそれぞれ螺合されたことを特徴とする非接触式ガイドローラ。 - センターシャフトの外面に多孔質材料製で円筒状のラジアル気体軸受が固定され、ラジアル気体軸受の外周にローラが非接触で移動可能な状態に支持される非接触ガイドローラにおいて、ラジアル気体軸受及びローラをそれぞれ１個となし、ローラの軸線方向長さをラジアル気体軸受より短くすることにより、ラジアル気体軸受の外周にローラの内側の全面が対向配置され、
センターシャフト及びラジアル気体軸受の両端部が支持ボディによってそれぞれ支持され、各支持ボディの軸線方向内側に多孔質材料製でリング状のスラスト気体軸受がそれぞれ配設され、各スラスト気体軸受の軸線方向内側にローラのフランジ部が非接触で移動可能な状態にそれぞれ支持され、
各支持ボディの軸線方向の内側面から外側面の位置に、同一軸線上の大径支持孔、中径支持孔、ボルト挿通孔及びボルト頭挿入孔が軸線方向に順次に隣接して形成され、各支持ボディの軸線方向内側面で大径支持孔より半径方向外方の位置にスラスト気体軸受支持溝が形成され、センターシャフトの両端部に雌ねじが形成され、各支持ボディのスラスト気体軸受支持溝にスラスト気体軸受がそれぞれ嵌合して支持され、ラジアル気体軸受及びセンターシャフトの両端部が各支持ボディの大径支持孔及び中径支持孔にそれぞれ嵌合して支持され、各支持ボディのボルト頭挿入孔及びボルト軸挿通孔を通して挿入されたボルトがセンターシャフトの雌ねじにそれぞれ螺合されたことを特徴とする非接触式ガイドローラ。 - 支持ボディ内の給気通路、センターシャフト内の給気通路及びラジアル気体軸受の内部を通して、ラジアル気体軸受とローラの円筒部との間の微小間隔に気体が供給され、各支持ボディ内の給気通路及びスラスト気体軸受の内部を通して、スラスト気体軸受とローラのフランジ部との間の微小間隔に気体が供給される請求項２に記載の非接触式ガイドローラ。
- 各支持ボディの軸線方向内側面で、スラスト気体軸受支持溝の半径方向内方かつ大径支持孔の半径方向外方の位置に排気用環状溝がそれぞれ形成され、排気通路の入口端が排気用環状溝にそれぞれ連通され、各支持ボディの半径方向外方の表面に排気通路の出口端がそれぞれ開口された請求項２又は３に記載の非接触式ガイドローラ。
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