JP6560055B2 - Air turbine drive spindle - Google Patents
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Description
本発明は、エアタービン駆動スピンドルに関し、特に回転軸の回転数を検出する被回転検出部を備えるエアタービン駆動スピンドルに関する。 The present invention relates to an air turbine drive spindle, and more particularly to an air turbine drive spindle including a rotation detection unit that detects the number of rotations of a rotating shaft.
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。多くのエアタービン駆動スピンドルは、回転軸の回転数を光学的に検出するための被回転検出部（回転センサ）を備えている。このようなエアタービン駆動スピンドルは、高速回転に耐え得る機械的強度を確保する観点から、回転軸と被回転検出部とが一体として設けられている。 2. Description of the Related Art Conventionally, an air turbine drive spindle used for precision processing machines and electrostatic coating apparatuses is known. Many air turbine drive spindles include a rotation detection unit (rotation sensor) for optically detecting the number of rotations of the rotation shaft. In such an air turbine drive spindle, from the viewpoint of ensuring mechanical strength that can withstand high-speed rotation, a rotation shaft and a rotation detection unit are integrally provided.
たとえば、特開２０００−１２１６５３号公報には、主軸（回転軸）のスラスト板の外周に回転検出体が一体的に形成された回転センサ付きスピンドルが開示されている。反射型光学式回転センサの検出光が反射する高反射部と、透過する透過部とから成っている。透過部は高反射部以外の同一円周部が機械加工によって除去されることにより形成されている。つまり、回転検出体は、機械加工のみで形成されている。このため、上記回転センサ付きスピンドルによれば、従来の金属エッチング、或いは黒色塗料塗装、メッキ等の機械加工以外の工程が不要であるため、製作工程を削減できるとともに、有害物質の排出も回避できることが開示されている。 For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-121653 discloses a spindle with a rotation sensor in which a rotation detecting body is integrally formed on the outer periphery of a thrust plate of a main shaft (rotating shaft). It consists of a highly reflective part that reflects the detection light of the reflective optical rotation sensor and a transmissive part that transmits it. The transmission part is formed by removing the same circumferential part other than the high reflection part by machining. That is, the rotation detector is formed only by machining. For this reason, according to the spindle with a rotation sensor, processes other than mechanical processing such as conventional metal etching, black paint coating, plating, etc. are unnecessary, so that the manufacturing process can be reduced and the discharge of harmful substances can be avoided. Is disclosed.
しかしながら、上記回転センサ付きスピンドルでは、主軸（回転軸）と回転検出体とが一体として設けられているため、回転検出体を形成するための表面処理は、回転軸を構成する材料に適したものに制限されている。たとえば、一般的に回転軸を構成する材料はステンレスまたは鉄系材料であるため、この場合アルマイト処理のようなアルミニウム（Ａｌ）に対してのみ実施可能な表面処理を施すことができなかった。本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものである。本発明の主たる目的は、設計自由度が高いエアタービン駆動スピンドルを提供することにある。 However, in the above spindle with a rotation sensor, the main shaft (rotation shaft) and the rotation detection body are provided integrally, so that the surface treatment for forming the rotation detection body is suitable for the material constituting the rotation shaft. Is limited to. For example, since the material constituting the rotating shaft is generally stainless steel or iron-based material, in this case, surface treatment that can be performed only on aluminum (Al) such as alumite treatment cannot be performed. The present invention has been made to solve the above-described problems. A main object of the present invention is to provide an air turbine drive spindle having a high degree of design freedom.
本発明に係るエアタービン駆動スピンドルは、回転軸と、回転軸と固定され、回転軸の回転数を測定するための被回転検出部とを備える。回転軸と被回転検出部とは、別体として構成されている。 An air turbine drive spindle according to the present invention includes a rotation shaft, and a rotation detection unit that is fixed to the rotation shaft and measures the number of rotations of the rotation shaft. The rotating shaft and the rotation detection unit are configured separately.
本発明によれば、設計自由度が高いエアタービン駆動スピンドルを提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, an air turbine drive spindle with a high design freedom can be provided.
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。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返さない。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and description thereof will not be repeated.
（実施の形態１）
図１〜図３を参照して、実施の形態１に係るエアタービン駆動スピンドル１００について説明する。図１は、エアタービン駆動スピンドル１００を示す断面模式図である。図２は、エアタービン駆動スピンドル１００の被回転検出部２５を説明するための断面模式図である。図３は、図１および図２に示す回転軸１と被回転検出部２５とを説明するための分解斜視図であり、エアタービン駆動スピンドル１００における他の構成部材を図示していない。
(Embodiment 1)
With reference to FIGS. 1-3, the air
エアタービン駆動スピンドル１００は、回転軸１と、回転軸１に固定され、回転軸１の回転数を光学的に測定するための被回転検出部２５とを備える。
The air
＜回転軸１の構成＞
図１〜図３に示されるように、回転軸１は、円筒形状を有する軸部１Ａと、当該軸部１Ａに対し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１Ｂとを含む。スラスト板部１Ｂは、軸部１Ａのアキシャル方向における一方の端部に接続されている。以下、アキシャル方向においてスラスト板部１Ｂが設けられている軸部１Ａの上記一方の端部側を後側、軸部１Ａのアキシャル方向においてスラスト板部１Ｂと反対側に位置する軸部１Ａの他方の端部側を前側という。回転軸１のスラスト板部１Ｂ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１Ｃ）よりもスラスト方向における厚みが薄い薄肉部１Ｄを有している。
<Configuration of
As shown in FIGS. 1 to 3, the rotating
回転軸１のスラスト板部１Ｂは、薄肉部１Ｄの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翼１５を含む。回転軸１は、回転翼１５が駆動用給気ノズル１４から噴出された気体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のうちの一部は、エアタービン駆動スピンドル１００の筐体（ノズル板６）に設けられている回転検出部挿入孔１８（詳細は後述する）とスラスト方向において重なる位置に設けられている。複数の回転翼１５のうちの上記一部と回転方向に間隔を隔てて設けられている複数の回転翼１５のうちの他の一部は、回転軸１が回転方向に回転されたときに、回転検出部挿入孔１８とスラスト方向において重なる位置に配置される。
The
複数の回転翼１５は、たとえばスラスト板部１Ｂの外周に沿って配置されている。複数の回転翼１５は、スラスト板部１Ｂと接続されているスラスト方向における一端と、スラスト方向において当該一端の反対側（後側）に位置する他端１５Ｅとを有する。複数の回転翼１５の他端１５Ｅは、被回転検出部２５と接続されている。
The plurality of
回転翼１５と被回転検出部２５との接続部は、たとえば焼き嵌め部、圧入部、カシメ部、接着部、溶接部、ろう接部、溶着部、ねじ固定部、および嵌め込み部からなる群から選択される少なくとも１つである。言い換えると、回転翼１５と被回転検出部２５とは、たとえば焼き嵌め、圧入、カシメ、接着、溶接、ろう接、溶着、ねじ固定、および嵌め込みからなる群から選択される少なくとも１つの方法により固定されている。
The connecting portion between the
図３に示されるように、被回転検出部２５は、スラスト方向から見たときに円環形状を有しており、上記回転方向に沿って延びるように形成されている。第１部分２６と第２部分２７とは上記回転方向に連なるように設けられている。第１部分２６と第２部分２７とは、それぞれ半円環形状を有している。
As shown in FIG. 3, the
図２に示されるように、被回転検出部２５は、スラスト方向において、前側に位置する前方端面２５Ａと、後側に位置する後方端面２５Ｂとを含む。被回転検出部２５の後方端面２５Ｂは、回転軸１の表面と異なる表面処理が施されている。図３に示されるように、被回転検出部２５は、後方端面２５Ｂにおいて第１の表面処理層（図示しない）を有する第１部分２６と、後方端面２５Ｂにおいて第１の表面処理層とは異なる第２の表面処理層（図示しない）を有する第２部分２７とを含む。第１部分２６および第２部分２７は、被回転検出部２５において回転検出センサによる測定対象となる部分である。後方端面２５Ｂは、第１部分２６の後側に位置し第１の表面処理層が表出している面と、第２部分２７の後側に位置し第２の表面処理層が表出している面とを有している。第１の表面処理層および第２の表面処理層は、少なくとも光が照射されたときの反射光量に差が生じ、明暗のコントラストが生じるように設けられている。第１部分２６は、第２部分２７よりも反射光量が少なくなるように設けられている。
As shown in FIG. 2, the
被回転検出部２５を構成する材料は、回転軸１を構成する材料（たとえばステンレスまたはその他の鉄系材料）と異なっていてもよく、たとえばアルミニウム、銅合金、および樹脂からなる群から選択される少なくとも１つである。また、被回転検出部２５を構成する材料は、回転軸１を構成する材料（たとえばステンレス（ＳＵＳ）またはその他の鉄系材料）と同一であってもよい。被回転検出部２５を構成する材料は、第１の表面処理層および第２の表面処理層を形成するための表面処理方法、加工性、質量、強度、およびコストなどを考慮して適宜選択され得る。
The material constituting the
第１の表面処理層および第２の表面処理層は、アルマイト層、ニッケルめっき層、クロムメッキ層、レイデント処理（登録商標）により形成されたレイデント皮膜（当該処理相当品含む）、焼き付け塗装により形成された塗装皮膜、タフラム（登録商標）処理により形成されたタフラム皮膜、カシマコート（登録商標）処理により形成されたカシマコート皮膜、および被回転検出部２５がエッチング処理されて表出したエッチング表面を含む表面層からなる群から選択される少なくとも１つであればよい。言い換えると、被回転検出部２５は、回転軸１に対しては施すことが困難または不可能な表面処理により形成された表面処理層を含んでいてもよい。被回転検出部２５を構成する材料がアルミニウムである場合には、被回転検出部２５の第１部分２６は第１の表面処理層としてたとえばアルマイト層または黒色の塗装皮膜を有しており、第２部分２７は第２の表面処理層としてたとえばニッケルめっき層を有している。あるいは、第１部分２６および第２部分２７は、第１の表面処理層および第２の表面処理層として、互いに異なる色に着色されているアルマイト層を有していてもよい。また、被回転検出部２５を構成する材料がステンレスである場合には、第１部分２６は第１の表面処理層としてたとえばレイデント皮膜または黒色の塗装皮膜を有しており、第２部分２７は第２の表面処理層としてたとえばクロムめっき層を有していてもよい。
The first surface treatment layer and the second surface treatment layer are formed by an alumite layer, a nickel plating layer, a chrome plating layer, a radiant film (including the equivalent of the treatment) formed by radiant treatment (registered trademark), and baking coating. Coating film formed, Tafram film formed by Tafram (registered trademark) process, Kashima Coat film formed by Kashima coat (registered trademark) process, and etched surface exposed by
図１および図２に示されるように、被回転検出部２５の前方端面２５Ａは、駆動用給気ノズル１４の後側に位置する面とラジアル方向において連なるようにもうけられているか、または駆動用給気ノズル１４の後側に位置する面よりも後側に位置するように設けられている。被回転検出部２５の後方端面２５Ｂは、たとえば回転軸１（軸部１Ａおよびスラスト板部１Ｂ）のスラスト方向における後側に位置する端面１Ｅとラジアル方向に延びる同一面上に形成されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
図１に示されるように、被回転検出部２５の一部分は、回転検出部挿入孔１８とスラスト方向において重なる位置に設けられている。上記一部分と回転方向に間隔を隔てて設けられている被回転検出部２５の他の一部分は、回転軸１が回転方向に回転されたときに、回転検出部挿入孔１８とスラスト方向において重なる位置に配置される。
As shown in FIG. 1, a part of the
＜筐体の構成＞
エアタービン駆動スピンドル１００において、回転軸１は筐体に回転可能に収容されている。筐体は、図１に示されるように、回転軸１のスラスト板部１Ｂに対して前側に位置する部分と後側に位置する部分とを含んでいる。筐体は、当該前側に位置する部分において、ハウジングアッシ２とカバー５とを含んでいる。筐体は、当該後側に位置する部分において、ノズル板６を含んでいる。
<Case configuration>
In the air
図１に示されるように、ノズル板６には、回転検出部挿入孔１８が形成されている。回転検出部挿入孔１８は、ノズル板６において、たとえば排気空間２０よりもラジアル方向における外周側に形成されている。回転検出部挿入孔１８は、被回転検出部２５に対してレーザ光などの光を照射し、反射光を得る回転検出センサ（図示しない）を挿入し、信号線を配線するために設けられている。回転検出部挿入孔１８は、たとえば、ノズル板６において被回転検出部２５とスラスト方向に対向する面から当該面よりも後側に位置する面まで延びるように形成された貫通孔である。回転検出センサは、エアタービン駆動スピンドル１００の外部から回転検出部挿入孔１８内に挿入され、固定されている。回転検出部挿入孔１８は、少なくとも一部が被回転検出部２５とスラスト方向において重なる位置に形成されている限りにおいて、回転方向の任意の位置に設けられていればよい。
As shown in FIG. 1, the
図１および図２に示されるように、ノズル板６の内部には、駆動用気体を回転翼１５に給気する給気部および駆動用気体を回転翼１５から排気する排気部が形成されている。具体的には、ノズル板６には、給気部として、駆動用気体給気口１２、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。給気部はスラスト板部１Ｂよりもラジアル方向の外周側に位置するノズル板６の領域上に設けられている。一方、ノズル板６には、排気部として、回転軸１よりも後側に位置する排気空間２０、および排気孔１１が形成されている。図１および図２に示されるように、排気部はスラスト方向においてスラスト板部１Ｂと重なるとともに、スラスト板部１Ｂよりも後端側に位置するノズル板６の領域上に設けられている。駆動用気体は、給気部により回転翼１５に対しラジアル方向の外周側から供給され、排気部により回転翼１５に対しスラスト方向の後端側へ排気される。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
図１に示されるように、ハウジングアッシ２は、回転軸１の軸部１Ａの一部を収容しており、ハウジング３および軸受スリーブ４からなる。カバー５は、ハウジングアッシ２を収容しており、Ｏリングなどを介してハウジング３と接続されている。ハウジングアッシ２、およびカバー５は、回転軸１の軸部１Ａと軸受スリーブ４との間およびスラスト板部１Ｂと軸受スリーブ４との間にそれぞれ軸受隙間を形成可能に設けられている。また、ハウジングアッシ２およびカバー５は、当該軸受隙間に気体を供給可能に設けられている。具体的には、ハウジングアッシ２およびカバー５は、それぞれ軸受気体供給路１０を有しており、それぞれの軸受気体供給路１０は互いに接続されている。軸受気体供給路１０は、その一方端がカバー５の外周面上の軸受気体供給口９と接続されており、他方端が回転軸１の軸部１Ａと軸受スリーブ４との軸受隙間、および回転軸１のスラスト板部１Ｂと軸受スリーブ４との軸受隙間に接続されている。軸受気体供給路１０において軸受隙間と接続されている部分の孔径は軸受気体供給口９の孔径よりも小さく、軸受気体供給路１０において軸受隙間と接続されている部分にはいわゆる絞りが形成されている。ジャーナル軸受７は、軸受気体供給口９から軸受気体供給路１０に供給された気体が回転軸１の軸部１Ａと軸受スリーブ４との軸受隙間に供給されることにより構成される。スラスト軸受８は、軸受気体供給口９から軸受気体供給路１０に供給された気体が回転軸１のスラスト板部１Ｂと軸受スリーブ４との軸受隙間に供給されることにより押圧力と後述する磁石１６の吸引力により構成される。
As shown in FIG. 1, the
図１に示されるように、ハウジング３には、スラスト板部１Ｂ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１Ｂに対して磁気力を印加可能に設けられている。磁石１６は、たとえば永久磁石である。これにより磁石１６はスラスト板部１Ｂ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１Ｂの薄肉部１Ｄ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。
As shown in FIG. 1, a
図１に示されるように、カバー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、上述した構成を備えており、回転軸１においてハウジングアッシ２およびカバー５に収容されていない部分（スラスト板部のラジアル方向における外周端面およびスラスト板部の後側に位置する面）を囲むように形成されている。
As shown in FIG. 1, the
＜エアタービン駆動スピンドルの動作＞
次に、図２および図５を参照して、本実施の形態に係るエアタービン駆動スピンドルの動作について説明する。図示しないエアコンプレッサなどの駆動用気体供給源から供給された駆動用気体は、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のスラスト板部の回転翼１５に向けて、スラスト板部１Ｂの接線方向（回転方向Ｒ）とほぼ平行な方向に沿って噴出される。回転翼１５が噴出された駆動用気体を受けることにより、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Ｒに沿って回転する。回転翼１５に噴出された駆動用気体は、スラスト板部１Ｂの薄肉部１Ｄとノズル板６とに挟まれており、かつ隣り合う回転翼１５に挟まれている空間２１から排気空間２０に達して排気孔１１から外部に排気される。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。つまり、上述したエアタービン駆動スピンドル１００は、たとえば静電塗装機用スピンドルに好適である。
<Operation of air turbine drive spindle>
Next, the operation of the air turbine drive spindle according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. A driving gas supplied from a driving gas supply source such as an air compressor (not shown) is supplied from the driving
回転軸１の回転数は、ノズル板６の回転検出部挿入孔１８に挿入された回転検出センサ、および回転検出センサに接続された換算器によって測定される。具体的には、回転検出センサは、被回転検出部２５に光を照射し、得られた反射光の光量差（明暗）を検出する。回転軸１が一回転するときに、第１部分２６と第２部分２７との２つの境界部が回転検出部挿入孔１８とスラスト方向において重なる位置を通過するため、回転検出センサは第１部分２６からの反射光と第２部分２７からの反射光との光量差を２度検出する。換算器は、回転検出センサが検出した上記光量差（明暗）に基づいて、１分間当たりの回転数に換算する。このようにして、エアタービン駆動スピンドルの回転軸１の回転数が測定される。
The rotation speed of the
＜作用効果＞
図１〜図３に示されるように、エアタービン駆動スピンドル１００は、回転軸１と、回転軸１と固定され、回転軸１の回転数を測定するための被回転検出部２５とを備える。回転軸１と被回転検出部２５とは、別体として構成されている。
<Effect>
As shown in FIGS. 1 to 3, the air
このようにすれば、回転軸と被回転検出部とが一体として構成されている従来のエアタービン駆動スピンドルと比べて、回転軸１および被回転検出部２５の設計自由度を高めることができる。
In this way, the degree of freedom in designing the
具体的には、被回転検出部２５を構成する材料は回転軸１を構成する材料と異なる材料とすることができ、被回転検出部２５の構成材料の選択の自由度を高めることができる。そのため、被回転検出部２５を構成する材料に、回転軸１を構成する材料に対して実施することが不可能な表面処理を実施可能な材料を採用することができる。これにより、被回転検出部２５に形成される回転検出に必要なパターン（明暗のコントラストを構成するための第１の表面処理層および第２の表面処理層）の選択肢を広げることができる。また、被回転検出部２５を構成する材料は、回転軸１を構成する材料よりも比重の低い材料とすることができる。この場合、回転軸１と被回転検出部２５とが同一の材料で構成されている場合と比べて、回転軸１および被回転検出部２５の総質量を軽くすることができる。
Specifically, the material constituting the
また、従来のエアタービン駆動スピンドルでは、被回転検出部の後方端面に明暗のコントラストを連続して形成する必要があるため、被回転検出部は表面に凹凸が形成されている領域（複数の回転翼が互いに間隔を隔てて形成されている領域）を避けて形成されており、回転翼は回転検出部挿入孔とスラスト方向において重なる位置に形成されていなかった。つまり、従来のエアタービン駆動スピンドルでは、回転軸と被回転検出部の相対的な位置関係は制限されていた。 In addition, in the conventional air turbine drive spindle, since it is necessary to continuously form a contrast of light and dark on the rear end face of the rotation detection unit, the rotation detection unit has a surface with unevenness (a plurality of rotations). The blade is formed so as to avoid the region where the blades are spaced apart from each other), and the rotor blade is not formed at a position overlapping the rotation detection portion insertion hole in the thrust direction. That is, in the conventional air turbine drive spindle, the relative positional relationship between the rotation shaft and the rotation detection unit is limited.
これに対し、エアタービン駆動スピンドル１００によれば、被回転検出部２５と回転軸１とが別体として構成されているため、回転軸１と被回転検出部２５との相対的な位置関係の制限を緩和することができる。たとえば後方端面２５Ｂに明暗のコントラストが連続して形成された被回転検出部２５の少なくとも一部と複数の回転翼１５とをスラスト方向において重ねることができる。言い換えると、回転翼１５は、ノズル板６に形成された回転検出部挿入孔１８とスラスト方向において重なる位置に形成され得る。つまり、たとえばエアタービン駆動スピンドル１００が適用される静電塗装装置などの仕様によりノズル板６の仕様（回転検出部挿入孔１８の位置など）が決定されている場合にも、回転検出部挿入孔１８とスラスト方向において重なる位置に被回転検出部２５が設けられている限りにおいて、回転軸１の仕様（回転翼１５の位置など）を変更することができる。このように、エアタービン駆動スピンドル１００によれば、従来のエアタービン駆動スピンドルと比べて、筐体（ノズル板６）に対する回転軸１の設計自由度を高めることができる。
On the other hand, according to the air
上記エアタービン駆動スピンドル１００において、回転軸１は、軸部１Ａと、軸部１Ａに対し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１Ｂとを含む。被回転検出部２５は、スラスト板部１Ｂに固定されている。
In the air
このようにすれば、回転軸１のスラスト板部１Ｂ上の任意の位置に被回転検出部２５を固定することができるため、上述のように回転軸１および被回転検出部２５の設計自由度を高めることができる。
In this way, the
図１〜図３に示されるように、上記エアタービン駆動スピンドル１００において、回転軸１のスラスト板部１Ｂは、スラスト板部１Ｂ上にスラスト方向に延びるように形成されている複数の回転翼１５を含む。複数の回転翼１５は、スラスト板部１Ｂと接続されているスラスト方向における一端と、スラスト方向において一端の反対側（後側）に位置する他端１５Ｅとを有する。被回転検出部２５は、複数の回転翼１５の他端１５Ｅに固定されている。
As shown in FIGS. 1 to 3, in the air
このようにすれば、後方端面２５Ｂに明暗のコントラストが連続して形成された被回転検出部２５が複数の回転翼１５とスラスト方向において重なるように設けることができる。そのため、回転軸と被回転検出部とが一体として設けられ、かつ被回転検出部のラジアル方向の外周側に回転翼が形成されていた従来のエアタービン駆動スピンドルと比べて、ノズル板６に対する被回転検出部２５の相対的な位置関係を変更することなく、回転翼１５をラジアル方向の内周側に設けることができる。その結果、エアタービン駆動スピンドル１００によれば、従来のエアタービン駆動スピンドルと比べて、回転軸１を小型化することができる。
In this way, the
上記エアタービン駆動スピンドル１００において、被回転検出部２５は、回転軸１の回転数を光学的に測定するためのものであり、被回転検出部２５において測定対象となる部分は、回転軸１の表面とは異なる表面処理が施されていてもよい。
In the air
このようにすれば、回転軸と被回転検出部とが一体として構成されていた従来のエアタービン駆動スピンドルと比べて、被回転検出部２５において測定対象となる部分に施される表面処理の選択肢を広げることができる。たとえば、被回転検出部２５の第１部分２６および第２部分２７のうちの少なくとも一方には、回転軸１の表面とは異なる表面処理であって、製造コストまたは生産効率などの観点から好適な表面処理が施されている。
In this way, as compared with the conventional air turbine drive spindle in which the rotation shaft and the rotation detection unit are configured integrally, a surface treatment option applied to the portion to be measured in the
上記被回転検出部２５において測定対象となる部分は、第１の表面処理層を有する第１部分２６と、第１の表面処理層と異なる第２の表面処理層を有する第２部分２７とを含んでいてもよい。言い換えると、被回転検出部２５において第１部分２６に形成された第１の表面処理層および第２部分２７に形成された第２の表面処理層は、互いに異なる表面処理方法により形成されていてもよい。
The part to be measured in the
また、上記被回転検出部２５において測定対象となる部分は、第１の表面処理層を有する第１部分２６および第２部分２７とを含んでいてもよい。このとき、第１部分２６および第２部分２７は、可視光が照射されたときの反射光量が互いに異なる部分、または可視光が照射されたときの反射光のスペクトルにおいてピーク波長が互いに異なる部分である。言い換えると、被回転検出部２５において第１部分２６に形成された第１の表面処理層および第２部分２７に形成された第２の表面処理層は、同種類の表面処理により形成されており、かつ異なる色に着色されていてもよい。
In addition, the portion to be measured in the
上述のように、エアタービン駆動スピンドル１００は、従来のエアタービン駆動スピンドルと比べて、被回転検出部２５に施すことができる表面処理の選択肢が広いため、第１の表面処理層および第２の表面処理層の組み合わせパターン数が多い。その結果、被回転検出部２５の第１の表面処理層および第２の表面処理層の組み合わせは、回転検出センサの仕様、製造コスト、生産効率などの観点から、適宜選択され得る。つまり、上記構成を備えるエアタービン駆動スピンドル１００によれば、高い回転検出精度を実現しながらも、製造コストの低減または生産効率の向上を実現し得る。
As described above, the air
上記エアタービン駆動スピンドル１００において、回転軸１と被回転検出部２５との接続部は、焼き嵌め部、圧入部、カシメ部、接着部、溶接部、ろう接部、溶着部、ねじ固定部、および嵌め込み部からなる群から選択される少なくとも１つである。
In the air
このようにすれば、別体として構成されている回転軸１と被回転検出部２５とを高速回転に耐え得る十分な強度で固定することができる。
If it does in this way, the
＜変形例＞
図４および図５は、エアタービン駆動スピンドル１００の変形例を示す断面図である。図４および図５に示されるように、回転翼１５と被回転検出部２５との接続部は、嵌め合い部を含んでいてもよい。具体的には、回転翼１５は、ラジアル方向の内周側に位置する一部分が外周側に位置する他の部分と比べて後側に突出している凸部１５０を有していてもよい。一方、被回転検出部２５は、ラジアル方向の内周側に位置する一部分が外周側に位置する他の部分と比べて後側に凹んでいる凹部２５０を有していてもよい。このようにすれば、回転翼１５の凸部１５０と被回転検出部２５の凹部２５０とが嵌め合されることにより、被回転検出部２５のラジアル方向の中心が回転軸１の回転中心Ｏ（図１参照）と重なるように、回転翼１５（回転軸１）と被回転検出部２５とを容易に位置決めすることができる。
<Modification>
4 and 5 are cross-sectional views showing modifications of the air
（実施の形態２）
次に、図６および図７を参照して、実施の形態２に係るエアタービン駆動スピンドル１１０について説明する。図６は、実施の形態２に係るエアタービン駆動スピンドル１１０を説明するための部分断面図である。図７は、図６に示す回転軸１および被回転検出部２５とを説明するための分解斜視図であり、エアタービン駆動スピンドル１１０における他の構成部材を図示していない。実施の形態２に係るエアタービン駆動スピンドル１１０は、基本的には実施の形態１に係るエアタービン駆動スピンドル１００と同様の構成を備えるが、被回転検出部２５が回転翼１５ではなくスラスト板部１Ｂの厚肉部１Ｃに固定されている点で異なる。
(Embodiment 2)
Next, an air
図６および図７に示されるように、厚肉部１Ｃには、回転軸１の後側に位置する端面１Ｅに対して前側に凹んでいる凹部１９が形成されている。凹部１９は、ノズル板６に形成されている回転検出部挿入孔１８（図１参照）とスラスト方向において重なる位置に形成されている。凹部１９は、厚肉部１Ｃにおいて任意の場所に形成されていればよいが、たとえば端面１Ｅ上に開口しているとともに、厚肉部１Ｃと薄肉部１Ｄとの境界領域に面している厚肉部１Ｃの外周端面上に開口していてもよい。言い換えると、厚肉部１Ｃは、ラジアル方向の内周側に位置する部分が外周側に位置する部分よりも凸状に設けられており、凹部１９が厚肉部１Ｃの段差部として構成されていてもよい。被回転検出部２５の前方端面２５Ａは、厚肉部１Ｃの凹部１９において前側に位置する面と接続され、被回転検出部２５のラジアル方向の内周側に位置する面は、凹部１９において内周側に位置する面と接続されている。被回転検出部２５の後方端面２５Ｂは、たとえば回転軸１の後側に位置する端面１Ｅとラジアル方向に延びる同一面上に形成されている。
As shown in FIGS. 6 and 7, the
回転検出部挿入孔１８（図１参照）は、エアタービン駆動スピンドル１００と同様に、ノズル板６において被回転検出部２５とスラスト方向において重なる位置に形成されている。
The rotation detection unit insertion hole 18 (see FIG. 1) is formed at a position overlapping the
このようにしても、エアタービン駆動スピンドル１１０は、回転軸１と被回転検出部２５とが別体として構成されているため、実施の形態１に係るエアタービン駆動スピンドル１００と同様に、被回転検出部２５の設計自由度を高めることができる。さらに、回転軸１のスラスト板部１Ｂの厚肉部１Ｃに形成されている凹部１９と、被回転検出部２５とが嵌め合されることにより、被回転検出部２５のラジアル方向の中心が回転軸１の回転中心Ｏ（図１参照）と重なるように、厚肉部１Ｃ（回転軸１）と被回転検出部２５とを容易に位置決めすることができる。
Even in this case, in the air
（実施の形態３）
次に、図８および図９を参照して、実施の形態３に係るエアタービン駆動スピンドル１２０について説明する。図８は、実施の形態３に係るエアタービン駆動スピンドル１２０を説明するための部分断面図である。図９は、図８に示す回転軸１および被回転検出部２５とを説明するための分解斜視図であり、エアタービン駆動スピンドル１２０における他の構成部材を図示していない。実施の形態３に係るエアタービン駆動スピンドル１２０は、基本的には実施の形態１に係るエアタービン駆動スピンドル１００と同様の構成を備えるが、被回転検出部２５がスラスト方向に延びるように形成されている複数の回転翼１５を含む点で異なる。
(Embodiment 3)
Next, an air
被回転検出部２５は、回転検出センサによる測定対象となる部分（第１部分２６および第２部分２７）と、当該測定対象とならない部分（第３部分２８）とを含む。第１部分２６および第２部分２７は、実施の形態１に係るエアタービン駆動スピンドル１００と基本的に同様の構成を備えている。第３部分２８は、第１部分２６および第２部分２７を囲むように設けられている。言い換えると、第３部分２８は、第１部分２６および第２部分２７よりもラジアル方向の外周側に設けられている。
The
被回転検出部２５は、第３部分２８において複数の回転翼１５を含んでいる。つまり、複数の回転翼１５は、回転軸１とは別体として構成されている。被回転検出部２５は、第１部分２６および第２部分２７において複数の回転翼１５を含んでいない。複数の回転翼１５は、実施の形態１に係るエアタービン駆動スピンドル１００と基本的に同様の構成を備えている。第３部分２８は、互いに間隔を隔てて設けられている複数の回転翼１５によって、その後側に位置する面が凹凸を有している。被回転検出部２５の前側に位置する端面は、たとえば第１部分２６、第２部分２７、および第３部分２８において同一平面を成すように設けられている。
The
被回転検出部２５は、第１部分２６および第２部分２７のラジアル方向の内周側に位置する端面が厚肉部１Ｃの外周側に位置する端面と接触するとともに、第１部分２６、第２部分２７、および第３部分２８の前側に位置する端面が薄肉部１Ｄの後側に位置する端面と接触した状態で、回転軸１と固定されている。複数の回転翼１５の後側に位置する他端１５Ｅと、回転軸１の後側に位置する端面１Ｅとは、たとえばラジアル方向に延びる同一面上に形成されている。
The
このようにしても、エアタービン駆動スピンドル１２０は、回転軸１と被回転検出部２５とが別体として構成されているため、実施の形態１に係るエアタービン駆動スピンドル１００と同様に、被回転検出部２５の設計自由度を高めることができる。また、被回転検出部２５は、回転検出センサによる測定対象となる第１部分２６および第２部分２７において複数の回転翼１５を含んでいないため、エアタービン駆動スピンドル１２０によれば高い回転検出精度を実現することができる。
Even in this case, in the air
被回転検出部２５（第１部分２６、第２部分２７、第３部分２８、および複数の回転翼１５）を構成する材料は、回転軸１を構成する材料と異なっていてもよい。被回転検出部２５を構成する材料は、回転軸１を構成する材料よりも比重が低い材料であってもよい。このようにすれば、エアタービン駆動スピンドル１００と比べて回転翼１５の軽量化を実現できる。つまり、エアタービン駆動スピンドル１２０によれば、回転軸と被回転検出部とが一体として構成されていた従来のエアタービン駆動スピンドルと比べて、被回転検出部２５および回転翼１５を同時に軽量化することができ、回転軸１および被回転検出部２５の総質量をさらに軽くすることができる。
The material constituting the rotation detection unit 25 (the
なお、エアタービン駆動スピンドル１００，１１０，１２０において、被回転検出部２５は、それぞれ半円環状に設けられている第１部分２６および第２部分２７を１つずつ含んでいるが、これに限られるものでは無い。被回転検出部２５は、第１部分２６および第２部分２７が回転方向において交互に連なるように設けられている限りにおいて、それぞれ複数含んでいてもよい。
In the air
たとえば、被回転検出部２５は、それぞれ扇型形状に設けられている第１部分２６および第２部分２７を２つずつ含み、第１部分２６と第２部分２７とが交互に連なるように設けられていてもよい。このようにすれば、回転軸１が一回転するときに、第１部分２６と第２部分２７との４つの境界部が回転検出部挿入孔１８（図１参照）とスラスト方向において重なる位置を通過するため、回転検出センサは第１部分２６からの反射光と第２部分２７からの反射光との光量差を４度検出する。このようにしても、換算器が回転検出センサによって検出された上記光量差（明暗）に基づいて１分間当たりの回転数に換算することにより、エアタービン駆動スピンドルの回転軸１の回転数を測定することができる。
For example, the
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。 Although the embodiment of the present invention has been described above, the above-described embodiment can be variously modified. The scope of the present invention is not limited to the above-described embodiment. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
１ 回転軸、１Ａ 軸部、１Ｂ スラスト板部、１Ｃ 厚肉部、１Ｄ 薄肉部、１Ｅ 端面、２ ハウジングアッシ、３ ハウジング、４ 軸受スリーブ、５ カバー、６ ノズル板、７ ジャーナル軸受、８ スラスト軸受、９ 軸受気体供給口、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、１８ 回転検出部挿入孔、１９，２５０ 凹部、２０ 排気空間、２５ 被回転検出部、２５Ａ 前方端面、２５Ｂ 後方端面、２６ 第１部分、２７ 第２部分、２８ 第３部分、１００，１１０，１２０ エアタービン駆動スピンドル。 1 Rotating shaft, 1A shaft portion, 1B thrust plate portion, 1C thick portion, 1D thin portion, 1E end surface, 2 housing assembly, 3 housing, 4 bearing sleeve, 5 cover, 6 nozzle plate, 7 journal bearing, 8 thrust bearing , 9 Bearing gas supply port, 10 Bearing gas supply path, 11 Exhaust hole, 12 Driving gas supply port, 13 Driving air supply path, 14 Driving air supply nozzle, 15 Rotor blade, 16 Magnet, 18 Rotation detector Insertion hole, 19, 250 recess, 20 exhaust space, 25 rotation detection part, 25A front end face, 25B rear end face, 26 first part, 27 second part, 28 third part, 100, 110, 120 Air turbine drive spindle .
Claims (7)
前記筐体の内部に回転可能に保持されている回転軸と、
前記回転軸と固定され、前記回転軸の回転数を測定するための被回転検出部とを備え、
前記回転軸は、軸部と、前記軸部に対し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とを含み、
前記回転軸の前記スラスト板部は、前記スラスト板部上にスラスト方向に延びるように形成されている複数の回転翼を含み、
前記筐体には、前記回転翼に気体を供給するための流通路が形成されており、
前記回転翼に前記流通路から気体が供給されることにより前記回転軸が回転駆動されるエアタービン駆動スピンドルにおいて、
前記回転軸と前記被回転検出部とは、別体として構成されており、
前記回転軸と前記被回転検出部との接続部は、接着部、溶接部、ろう接部、および溶着部からなる群から選択される少なくとも１つである、エアタービン駆動スピンドル。 A housing,
A rotating shaft rotatably held inside the housing;
A rotation detection unit that is fixed to the rotation shaft and measures the number of rotations of the rotation shaft;
The rotating shaft includes a shaft portion and a thrust plate portion formed to extend in a radial direction with respect to the shaft portion,
The thrust plate portion of the rotating shaft includes a plurality of rotating blades formed on the thrust plate portion so as to extend in a thrust direction,
The casing is formed with a flow path for supplying gas to the rotor blades,
In the air turbine drive spindle in which the rotary shaft is driven to rotate by supplying gas from the flow passage to the rotary blade,
The rotation shaft and the rotation detection unit are configured as separate bodies ,
The connection part of the said rotating shaft and the said to-be-rotated detection part is an air turbine drive spindle which is at least 1 selected from the group which consists of an adhesion part, a welding part, a brazing part, and a welding part .
前記被回転検出部は、複数の前記回転翼の前記他端に固定されている、請求項２に記載のエアタービン駆動スピンドル。 The plurality of rotor blades have one end in the thrust direction connected to the thrust plate portion, and the other end located on the opposite side of the one end in the thrust direction,
The air turbine drive spindle according to claim 2, wherein the rotation detection unit is fixed to the other end of the plurality of rotary blades.
前記被回転検出部において測定対象となる部分は、前記回転軸の表面とは異なる表面処理が施されている、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のエアタービン駆動スピンドル。 The rotation detection unit is for optically measuring the rotation speed of the rotation shaft,
The air turbine drive spindle according to any one of claims 1 to 4, wherein a portion to be measured in the rotation detection unit is subjected to a surface treatment different from the surface of the rotation shaft.
前記第１部分および前記第２部分は、可視光が照射されたときの反射光量が互いに異なる部分、または可視光が照射されたときの反射光のスペクトルにおいてピーク波長が互いに異なる部分である、請求項５に記載のエアタービン駆動スピンドル。 The part to be measured in the rotation detection unit includes a first part and a second part having a first surface treatment layer,
The first portion and the second portion are portions having different amounts of reflected light when irradiated with visible light, or portions having different peak wavelengths in a spectrum of reflected light when irradiated with visible light. Item 6. The air turbine drive spindle according to Item 5.
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