JP6968586B2 - スピンドル装置及び塗装装置 - Google Patents

Description

本発明は、スピンドル装置に関する。

従来、スピンドルの回転軸をロックするロック装置が知られている。例えば、特開２０１３−０５２４７２号公報（特許文献１）は、スピンドルの外部に設けられたロック装置本体が、スピンドルハウジングやモータ等のスピンドル側に設けられた止着面または嵌合凹部と係脱することによって、スピンドル（回転軸）をロックする、スピンドルロック装置を開示している。

特開２０１３−０５２４７２号公報

しかしながら、特許文献１に記載のスピンドルロック装置はスピンドルの外部に配置される。そのため、スピンドルロック装置の適用範囲は、スピンドルの外部にスピンドルロック装置の設置スペースを確保し得るか否かに応じて制限される。例えば静電塗装用スピンドル装置等、限られた空間に設置されるスピンドル装置では、その外部に上記スピンドルロック装置を設置するスペースを設けることは難しい。

本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたものである。本発明の主たる目的は、スピンドルロック装置を設置するスペースを確保することが困難に難しいスピンドル装置においても、スピンドル（回転軸）の回転をロックし得るスピンドル装置を提供することにある。

本発明に係るスピンドル装置は、ハウジングと、ハウジングの内部に配置され、かつ第１部分と、第２部分と、スラスト方向において第１部分と第２部分との間に位置する第３部分とを含む回転軸とを備える。回転軸の第３部分の外周面には、１つ以上の開口部が配置されている。１つ以上の開口部は、回転軸の回転方向において対向する１対の内壁を有している。ハウジングは、ラジアル方向において第１部分に面しており、回転軸を軸支している第１ジャーナル軸受部と、ラジアル方向において第２部分に面しており、回転軸を軸支している第２ジャーナル軸受部と、スラスト方向において第１ジャーナル軸受部と第２ジャーナル軸受部との間に配置されている１つ以上のロック部とを含む。１つ以上のロック部は、１つ以上の開口部の内部に配置され得る固定部材を有し、固定部材が１つ以上の開口部の外部に配置されている第１状態と、固定部材が１つ以上の開口部の内部に配置されている第２状態とを切替可能に設けられている。

上記スピンドル装置によれば、ハウジングに含まれた１つ以上のロック部によりスピンドルの回転をロックし得る。そのため、上記スピンドル装置は、スピンドルロック装置を設置するために必要なスペースを外部に確保することが困難である静電塗装用等のスピンドル装置に好適である。

さらに、上記スピンドル装置によれば、固定部材が回転軸の近くに配置され得るため、固定部材のラジアル方向の長さが短くされ得る。ラジアル方向の長さが短くされた固定部材は、例えば曲げに対して高強度を有する。

本発明の一態様のスピンドル装置において、ハウジングは、１つ以上のロック部を保持している保持部とをさらに含む。

本発明の一態様のスピンドル装置によれば、保持部を交換することによって、１つ以上のロック部は容易に交換され得る。特に、ハウジングが複数のロック部を含む場合には、複数のロック部は、保持部が交換されることによって、まとめて交換され得る。

本発明の一態様のスピンドル装置において、１つ以上のロック部は、固定部材が気体の圧力を受けることにより、第１状態から第２状態に切り替え可能に設けられている。

本発明の一態様のスピンドル装置の製造コストは、１つ以上のロック部が電磁的に制御可能に設けられている比較例のスピンドル装置の製造コストよりも低い。さらに、本発明の一態様のスピンドル装置は、１つ以上のロック部が電磁的に制御可能に設けられている比較例のスピンドル装置と比べて、静電塗装用スピンドル装置に好適である。なぜなら、静電塗装用スピンドル装置では、その内部を通される塗料には数万ボルトの高電圧が印加されており、本発明の一態様のスピンドル装置は、静電塗装用スピンドル装置の内部での放電を防止し得るからである。

本発明の一態様のスピンドル装置において、１つ以上のロック部は、固定部材に対し、ラジアル方向に弾性力を付与する弾性部材をさらに有している。弾性部材により第１状態が保持されている。

本発明の一態様のスピンドル装置では、第１状態が弾性力のみによって保持され得る。そのため、本発明の一態様のスピンドル装置は、第１状態が気体の圧力や電磁力によって保持されるスピンドル装置と比べて、より安定して第１状態を保持し得る。

本発明の一態様のスピンドル装置において、固定部材のラジアル方向の外周端部には、ラジアル方向に沿った孔軸を有するネジ孔が設けられている。

本発明の一態様のスピンドル装置では、例えば固定部材が変形したことによって回転軸の１つ以上の開口部から取り外せなくなった場合に、ネジ孔に接続させたボルトをラジアル方向の外周側に引き出すことにより、第２状態から第１状態に切り替えることができる。

本発明の一態様のスピンドル装置において、ハウジングは、複数のロック部を含む。スピンドル装置では、回転駆動用気体の回転軸への供給が停止された後にも、回転軸が惰性回転し得る。また、回転軸の上記惰性回転が収まった後にも、静圧気体軸受に供給される気体や、いわゆるシェービングエアの作用により、回転軸が回転し続けることがある。これらの場合、回転軸が回転し続けている状態で回転軸をロックする必要があるため、各ロック部には負荷がかかる。本発明の一態様のスピンドル装置では、第１状態から第２状態とされるときの各ロック部への負荷が、１つのロック部のみを備えるスピンドル装置と比べて、低減され得る。ロック部の数が多いほど、１つのロック部にかかる負荷は低減され得る。

本発明の一態様のスピンドル装置において、回転軸を構成する材料および固定部材を構成する材料の少なくともいずれかは、焼入れ鋼を含む。本発明の一態様のスピンドル装置では、回転軸および固定部材の少なくともいずれかが高強度とされている。そのため、回転軸および固定部材の少なくともいずれかに対する傷の発生や変形が抑制され得る。

本発明によれば、スピンドルロック装置を設置するスペースを確保することが困難に難しいスピンドル装置においても、スピンドルの回転をロックし得るスピンドル装置を提供することができる。

実施の形態に係るスピンドル装置の第１状態を示す断面図である。 実施の形態に係るスピンドル装置の保持部を示す斜視図である。 実施の形態に係るスピンドル装置の第２状態を示す部分断面図である。 実施の形態に係る塗装装置のスピンドルホルダを示す断面図である。 実施の形態に係る塗装装置においてカップが取り付けられたスピンドル装置１００を示す断面図である。 実施の形態に係るスピンドル装置の変形例を示す部分断面図である。 実施の形態に係るスピンドル装置の他の変形例を示す部分断面図である。 実施の形態に係るスピンドル装置のさらに他の変形例を示す部分断面図である。 実施の形態に係るスピンドル装置のさらに他の変形例の保持部を示す斜視図である。

以下に、実施形態について図面を参照して説明する。以下の図面においては、同一又は相当する部分に同一の参照番号を付し、その説明は繰り返さない。

＜スピンドル装置の構成＞
図１から図３を参照して、実施形態に係るスピンドル装置１００の構成を説明する。図１に示すように、スピンドル装置１００は、回転軸１（スピンドル）と、ハウジング２とを備える。

回転軸１は、軸部と、スラスト板部とを含む。以下、回転軸１の軸部およびスラスト板部の中心軸の延在方向をスラスト方向とよび、回転軸１の当該中心軸に対する径方向をラジアル方向とよぶ。回転軸１の軸部の中心軸は、スラスト板部の中心軸と同軸上に配置されている。回転軸１は、後述するハウジング２によって、当該中心軸を中心とする周方向に回転可能に支持されている。

回転軸１の軸部は、第１部分１ａ、第２部分１ｂおよび第３部分１ｃを有している。回転軸１の軸部は、円筒形状を有している。スラスト方向において、第１部分１ａは第２部分１ｂと間隔を隔てて配置されている。第２部分１ｂは、第１部分１ａよりも、カップ４０（図５参照）が取り付けられる回転軸１の端部の近くに配置されている。以下、スピンドル装置１００においてカップが取り付けられるスラスト方向の一方側を前側、他方側を後側とよぶ。

第１部分１ａと第２部分１ｂとの間には、第３部分１ｃが配置されている。第３部分１ｃのスラスト方向の長さは、例えば第１部分１ａおよび第２部分１ｂのスラスト方向の各長さよりも短い。

回転軸１の第３部分１ｃの外周面には、１つ以上の開口部１ｄが設けられている。１つ以上の開口部１ｄは、複数の開口部１ｄであってもよい。複数の開口部１ｄは、回転軸１の回転方向、すなわち上記周方向に対向する内壁面を有している。複数の開口部１ｄは、上記周方向において互いに間隔を隔てて配置されている。スラスト方向に垂直な断面において、１つの開口部１ｄの上記周方向の一端と他端とが回転軸１の中心軸に対して成す角度（中心角）は、３６０度未満であり、好ましくは９０度以下であり、より好ましくは４５度以下である。回転軸１を構成する材料は、例えば鉄（Ｆｅ）を含む。好ましくは、回転軸１を構成する材料は、比較的高強度な材料であり、例えば、マルテンサイト系ステンレスまたは炭素鋼である。強度は、例えば曲げ強度または硬度などにより評価され得る。回転軸１において少なくとも複数の開口部１ｄが面している部分を構成する材料は、焼入れ鋼である。言い換えると、回転軸１において少なくとも複数の開口部１ｄが面している部分には、焼入れ処理が施されていることが好ましい。

回転軸１において、スラスト板部は、軸部よりも後側に配置されている。第１部分１ａは、第２部分１ｂよりもスラスト板部の近くに配置されている。スラスト板部は、軸部よりもラジアル方向に突出している。軸部とスラスト板部とは、一体として設けられてもよいし、別体として設けられてもよい。

スラスト板部には、複数の回転翼１ｅが設けられている。複数の回転翼１ｅは、例えばスラスト板部において軸部側に位置する面上に設けられている。複数の回転翼１ｅの各々は、上記周方向に互いに間隔を隔てて配置されている。

回転軸１には、貫通孔１ｆが設けられている。貫通孔１ｆは、スラスト方向に回転軸１を貫通している。貫通孔１ｆの孔軸は、スラスト方向に沿って延びている。

ハウジング２は、第１軸受スリーブ３および第２軸受スリーブ４と、第１ハウジングアッシ５および第２ハウジングアッシ６と、第１カバー７および第２カバー８と、ロック部９と、保持部１０と、第３軸受スリーブ１１と、ノズル板１２とを含む。ハウジング２の内部には、回転軸１を駆動するための回転駆動用気体の流通路１３、回転軸１を回転可能に支持する静圧気体軸受を形成するために加圧された軸受用気体の流通路１４，１５、およびロック部９を駆動するためのロック部駆動用気体の流通路１６が設けられている。

第１軸受スリーブ３には、貫通孔３ａが設けられている。貫通孔３ａは、スラスト方向に第１軸受スリーブ３を貫通している。貫通孔３ａの孔軸は、スラスト方向に沿って延びている。貫通孔３ａの孔軸は、回転軸１の中心軸と同軸上に配置されている。スラスト方向に垂直な断面において、貫通孔３ａの形状は円形である。貫通孔３ａの内部に、回転軸１の第１部分１ａが配置されている。貫通孔３ａの内周面と、回転軸１の第１部分１ａの外周面との間には、第１軸受隙間が設けられている。さらに、第１軸受スリーブ３の後側に向いた面と、回転軸１のスラスト板部の前側に向いた面との間には、第３軸受隙間が設けられている。

第１軸受スリーブ３には、第１軸受隙間および第３軸受隙間に連なる流通路１４の一部が設けられている。流通路１４において第１軸受スリーブ３内に位置する部分の一端は、第１軸受隙間または第３軸受隙間に連なるように配置されており、他端は第１軸受スリーブ３のラジアル方向の外周面に配置されている。

第２軸受スリーブ４は、第１軸受スリーブ３と、スラスト方向において間隔を隔てて配置されている。第２軸受スリーブ４には、貫通孔４ａが設けられている。貫通孔４ａは、スラスト方向に第２軸受スリーブ４を貫通している。貫通孔４ａの孔軸は、スラスト方向に沿って延びている。貫通孔４ａの孔軸は、貫通孔３ａの孔軸と同軸上に配置されている。スラスト方向に垂直な断面において、貫通孔４ａの形状は円形である。貫通孔４ａの内部に、回転軸１の第２部分１ｂが配置されている。貫通孔４ａの内周面と、回転軸１の第１部分１ａの外周面との間には、第２軸受隙間が設けられている。

第２軸受スリーブ４には、第２軸受隙間に連なる流通路１４の一部が設けられている。流通路１４において第２軸受スリーブ４内に位置する部分の一端は、第２軸受隙間に連なるように配置されており、他端は第２軸受スリーブ４のラジアル方向の外周面に配置されている。

第１ハウジングアッシ５には、貫通孔５ａが設けられている。貫通孔５ａは、スラスト方向に第１ハウジングアッシ５を貫通している。貫通孔５ａの孔軸は、スラスト方向に沿って延びている。貫通孔５ａの孔軸は、例えば回転軸１の中心軸と同軸上に配置されている。貫通孔５ａの内周面は、第１軸受スリーブ３の外周面に対向するように配置されている。つまり、貫通孔５ａの内部に、第１軸受スリーブ３が配置されている。

第１ハウジングアッシ５の後側に位置する部分は、第１ハウジングアッシ５の前側に位置する部分よりも、ラジアル方向に突出している。第１ハウジングアッシ５の後側に位置する部分は、スラスト方向において、回転軸１の複数の回転翼１ｅと対向している。

第１ハウジングアッシ５の後側に位置する部分には、流通路１３の一部が設けられている。第１ハウジングアッシ５の前側に位置する部分には、流通路１４の一部が設けられている。第１ハウジングアッシ５に設けられた流通路１４の一部は、第１軸受スリーブ３に設けられた流通路１４の一部を介して第１軸受隙間および第３軸受隙間に接続されている。

第２ハウジングアッシ６は、第１ハウジングアッシ５と、スラスト方向において間隔を隔てて配置されている。第２ハウジングアッシ６には、貫通孔６ａが設けられている。貫通孔６ａは、スラスト方向に第２ハウジングアッシ６を貫通している。貫通孔６ａの孔軸は、スラスト方向に沿って延びている。貫通孔６ａの孔軸は、貫通孔５ａの孔軸と同軸上に配置されている。貫通孔６ａの内周面は、第２軸受スリーブ４の外周面に対向するように配置されている。つまり、貫通孔６ａの内部に、第２軸受スリーブ４が配置されている。

第２ハウジングアッシ６には、流通路１４の一部が設けられている。第２ハウジングアッシ６に設けられた流通路１４の一部は、第２軸受スリーブ４に設けられた流通路１４の一部を介して第２軸受隙間に接続されている。

第１カバー７には、貫通孔７ａが設けられている。貫通孔７ａは、スラスト方向に第１カバー７を貫通している。貫通孔７ａの孔軸は、スラスト方向に沿って延びている。貫通孔７ａの孔軸は、例えば回転軸１の中心軸と同軸上に配置されている。貫通孔７ａの内周面は、第１ハウジングアッシ５の外周面に対向するように配置されている。つまり、貫通孔７ａの内部に、第１ハウジングアッシ５が配置されている。

第１カバー７には、流通路１３の一部が設けられている。さらに、第１カバー７には、流通路１４の一部が設けられている。第１カバー７に設けられた流通路１４の一部は、ラジアル方向の内周側において１つの流通路が２つの流通路に分岐されている分岐部を含んでいる。流通路１４において第１カバー７の内部で分岐された一方の流通路は、第１軸受スリーブ３および第１ハウジングアッシ５に設けられた流通路１４の各一部を介して第１軸受隙間および第３軸受隙間に接続されている。流通路１４において第１カバー７の内部で分岐された他方の流通路は、保持部１０、第２軸受スリーブ４および第２ハウジングアッシ６に設けられた流通路１４の各一部を介して第２軸受隙間に接続されている。

第１カバー７のスラスト方向の前側に位置する面上には、スラスト方向に垂直な方向、すなわちラジアル方向および周方向において、後述する保持部１０との相対的な位置を保持するための位置決め部が設けられてもよい。例えば、第１カバー７のスラスト方向の前側に位置する面上に、当該面よりも前側に突出している複数の凸部が設けられてもよい。

第２カバー８は、第１カバー７と、スラスト方向において間隔を隔てて配置されている。第２カバー８には、貫通孔８ａが設けられている。貫通孔８ａは、スラスト方向に第２カバー８を貫通している。貫通孔８ａの孔軸は、スラスト方向に沿って延びている。貫通孔８ａの孔軸は、貫通孔７ａの孔軸と同軸上に配置されている。貫通孔８ａの内周面は、第２ハウジングアッシ６の外周面に対向するように配置されている。つまり、貫通孔８ａの内部に、第２ハウジングアッシ６が配置されている。

第２カバー８には、流通路１４の一部が設けられている。第２カバー８に設けられた流通路１４の一部は、第２軸受スリーブ４および第２ハウジングアッシ６に設けられた流通路１４の各一部を介して第２軸受隙間に接続されている。

第２カバー８のスラスト方向の後側に位置する面上には、スラスト方向に垂直な方向、すなわちラジアル方向および周方向において、後述する保持部１０との相対的な位置を保持するための位置決め部が設けられてもよい。例えば、第２カバー８のスラスト方向の後側に位置する面上に、当該面よりも後側に突出している複数の凸部が設けられてもよい。

ロック部９は、スラスト方向において、第１軸受スリーブ３と第２軸受スリーブ４との間、第１ハウジングアッシ５と第２ハウジングアッシ６との間、および第１カバー７と第２カバー８との間に配置されている。

図１および図３に示されるように、ロック部９は、ピン９ａ、弾性部材９ｂ、メンテナンスタップ９ｃ、および蓋部９ｄを有している。ロック部９は、後述する保持部１０の貫通孔１０ｂの内部に配置されている。

固定部材であるピン９ａは、軸部と、フランジ部とを含む。ピン９ａの軸部およびフランジ部の各中心軸は、ラジアル方向に沿って延在している。ピン９ａの軸部の中心軸は、フランジ部の中心軸と同軸上に配置されている。ピン９ａにおいて、フランジ部は、ラジアル方向の外周側の軸部の端部に接続されている。ピン９ａのフランジ部は、ピン９ａの軸部よりも該中心軸に対して外側に突出している。ラジアル方向に垂直な断面において、ピン９ａのフランジ部の最大幅は、ピン９ａの軸部の最大幅よりも大きい。

ピン９ａの軸部の少なくとも一部は、複数の開口部１ｄの内部に配置され得る。つまり、ピン９ａの軸部の上記周方向の幅は複数の開口部１ｄの上記周方向の幅以下であり、ピン９ａの軸部の上記スラスト方向の幅は複数の開口部１ｄの上記スラスト方向の幅以下である。ピン９の軸部の上記中心軸の延在方向に垂直な断面形状は、例えば円形状である。ピン９を構成する材料は、例えば鉄（Ｆｅ）を含む。好ましくは、ピン９を構成する材料は、比較的高強度な材料であり、例えば焼入れ鋼である。強度は、例えば曲げ強度または硬度などにより評価され得る。

弾性部材９ｂは、一端および他端を有し、その一端と他端との間の距離の変化に応じた弾性力を生じ得る。弾性部材９ｂは、例えばバネである。弾性部材９ｂの一端は、後述する保持部１０に接続されており、保持部１０によってラジアル方向の内周側への移動が制限されている。弾性部材９ｂの他端は、ピン９ａのフランジ部と接続されている。これにより、弾性部材９ｂは、ピン９ａに対して、ラジアル方向の外周側に向けてピン９ａを付勢する弾性力を付与可能である。

ラジアル方向の外周側のピン９ａの端部には、ラジアル方向に沿った孔軸を有するネジ孔９ｅ（図３参照）が設けられている。ピン９ａのフランジ部には、例えばメンテナンスタップ９ｃが設けられている。ネジ孔９ｅは、メンテナンスタップ９ｃに形成されている。

蓋部９ｄは、ピン９ａ、弾性部材９ｂおよびメンテナンスタップ９ｃよりも、ラジアル方向の外周側に配置されている。蓋部９ｄは、ピン９ａのラジアル方向の外周側への移動を制限し、かつ流通路１６の一部を構成し得る限りにおいて、任意の構成を備えていればよい。例えば、蓋部９ｄは、ラジアル方向に貫通している貫通孔が設けられている。これにより、ピン９ａのラジアル方向の外周側への移動は、蓋部９ｄによって制限されている。また、蓋部９ｄの貫通孔は、ピン９ａの外周側に、ロック部９を駆動するためのロック部駆動用気体が流通され得る空間１０ｇ（流通路１６の一部）を形成している。空間１０ｇに供給されたロック部駆動用気体は、ピン９ａに対してラジアル方向の内側に向かう力を付与し得る。

ロック部９は、ピン９ａが開口部１ｄの外部に配置されている第１状態と、ピンが開口部１ｄの内部に配置されている第２状態とを切替可能に設けられている。第１状態と第２状態との切替は、保持部１０の内部においてピン９ａの外周側に配置されている空間１０ｇへの気体の供給の有無により、制御される。第１状態では、ピン９ａは後述する保持部１０の貫通孔１０ｂの内部に収容されており、保持部１０の貫通孔１０ａの内周面よりも内側に突出していない。第１状態では、ピン９ａの先端部は、例えば貫通孔１０ｂの内周部分の内部に配置されている。第２状態では、ピン９ａは保持部１０の貫通孔１０ａの内周面よりも内側に突出している。第２状態では、蓋部９ｄの貫通孔内に供給された気体の圧力により、ピン９ａに対しラジアル方向の外側から内側に向いた力が付与されている。第２状態での弾性部材９ｂは、第１状態での弾性部材９ｂよりも圧縮され、付勢されている。

ロック部９は、保持部１０に保持されている。保持部１０は、第１軸受スリーブ３と第２軸受スリーブ４との間、第１ハウジングアッシ５と第２ハウジングアッシ６との間、および第１カバー７と第２カバー８との間に配置されている。

図１および図２に示されるように、保持部１０には、貫通孔１０ａが設けられている。貫通孔１０ａは、スラスト方向に保持部１０を貫通している。貫通孔１０ａの孔軸は、スラスト方向に沿って延びている。貫通孔１０ａの孔軸は、例えば回転軸１の中心軸と同軸上に配置されている。貫通孔１０ａの内周面は、回転軸１の第３部分１ｃの外周面と、ラジアル方向に間隔を隔てて対向して配置されている。つまり、貫通孔１０ａの内部に回転軸１の第３部分１ｃが配置されており、かつ貫通孔１０ａの内周面と回転軸１の第３部分１ｃの外周面との間には上記周方向に連なる隙間が設けられている。

図１から図３に示されるように、保持部１０には、貫通孔１０ｂがさらに設けられている。貫通孔１０ｂは、ラジアル方向に保持部１０を貫通している。貫通孔１０ｂの一端は貫通孔１０ａの内周面上に開口しており、貫通孔１０ｂの他端は保持部１０の外周面上に開口している。

図１および図２に示されるように、貫通孔１０ｂは、ラジアル方向の内側に位置する内周部分の孔径がラジアル方向の外側に位置する外周部分の孔径よりも小さくなるように設けられている。貫通孔１０ｂの内周部分の孔径は、ピン９ａの軸部の外径よりも大きいが、ピン９ａのフランジ部の外径および弾性部材９ｂの外径よりも小さい。ロック部９は、貫通孔１０ｂの上記外周部分の内部に配置されているが、ピン９ａの軸部のみが貫通孔１０ｂの上記内周部分の内部に移動可能である。これにより、ロック部９のラジアル方向の内周側への移動は、保持部１０によって制限されている。

貫通孔１０ｂの上記内周部分の孔径は、回転軸１の複数の開口部１ｄの各々の上記周方向の長さよりも小さくてもよい。貫通孔１０ｂの上記内周部分の孔径は、回転軸１の複数の開口部１ｄの各々の上記周方向の長さ以上であってもよい。

図１から図３に示されるように、保持部１０の貫通孔１０ｂの上記他端は、蓋部９ｄにより縮径されている。蓋部９ｄは、例えば貫通孔１０ｂに着脱可能に固定されている。蓋部９ｄは、例えば貫通孔１０ｂに嵌め合されている。

図１から図３に示されるように、保持部１０には、貫通孔１０ｃがさらに設けられている。貫通孔１０ｃは、ラジアル方向に保持部１０を貫通している。貫通孔１０ｃの一端は貫通孔１０ａの内周面上に開口しており、貫通孔１０ｃの他端は保持部１０の外周面上に開口している。貫通孔１０ｃは、保持部１０の内部において貫通孔１０ｂと接続されていない。貫通孔１０ｃは、貫通孔１０ａの内周面と回転軸１の第３部分１ｃの外周面との間に設けられた上記隙間を介して貫通孔１０ｂに連通している。貫通孔１０ｃは、上記周方向において、貫通孔１０ｂと間隔を隔てて配置されている。貫通孔１０ｃの孔径は、例えば貫通孔１０ｂの上記外周部分の孔径よりも小さい。

図３に示されるように、保持部１０には、貫通孔１０ｄがさらに設けられている。貫通孔１０ｄは、スラスト方向に保持部１０を貫通している。貫通孔１０ｄの一端は、第１カバー７の前側に位置する面と対向する、保持部１０の後側に位置する面上に開口している。貫通孔１０ｄの一端は、第２カバー８の後側に位置する面と対向する、保持部１０の前側に位置する面上に開口している。貫通孔１０ｄは、保持部１０の内部において貫通孔１０ａ，１０ｂ，１０ｃと接続されていない。

保持部１０には、流通路１４の一部が設けられている。保持部１０内に設けられた流通路１４の一部は、貫通孔１０ｄにより構成されている。さらに、保持部１０には、流通路１６の一部が設けられている。保持部１０内に設けられた流通路１６の一部は、貫通孔１０ｂおよび貫通孔１０ｃにより構成されている。

保持部１０のスラスト方向の両端面には、スラスト方向に垂直な方向、すなわちラジアル方向および周方向において、第１カバー７または第２カバー８との相対的な位置を保持するための位置決め部が設けられてもよい。例えば、図２に示されるように、保持部１０の前側に位置する面上に、当該面に対して凹んでいる複数の凹部１０ｅが設けられてもよい。複数の凹部１０ｅは、第２カバー８の上記複数の凸部と嵌合可能に設けられてもよい。保持部１０の後側に位置する面上に、当該面に対して凹んでいる複数の凹部が設けられてもよい。当該複数の凹部は、第１カバー７の上記複数の凸部の各々と嵌合可能に設けられてもよい。

第３軸受スリーブ１１には、貫通孔１１ａが設けられ、貫通孔１１ａは、スラスト方向に第３軸受スリーブ１１を貫通している。貫通孔１１ａの孔軸は、スラスト方向に沿って延びている。貫通孔１１ａの孔軸は、回転軸１の中心軸および貫通孔３ａの孔軸と同軸上に配置されている。第３軸受スリーブ１１の前側の面は、回転軸１のスラスト板部の後側の面と対向するように配置されている。第３軸受スリーブ１１の前側の面と、回転軸１のスラスト板部の後側の面との間には、第４軸受隙間が設けられている。第３軸受スリーブ１１には、流通路１５の一部が設けられている。

ノズル板１２は、スラスト方向において、回転軸１のスラスト板部の後側に向いた面と対向する、前側に向いた面１２ａを有している。さらに、ノズル板１２には、前側に向いた面１２ａに開口している貫通孔１２ｂが設けられている。貫通孔１２ｂは、スラスト方向にノズル板１２を貫通している。貫通孔１２ｂの孔軸は、スラスト方向に沿って延びている。貫通孔１２ｂの孔軸は、回転軸１の中心軸および貫通孔３ａの孔軸と同軸上に配置されている。貫通孔１２ｂの前側部分の孔径は、回転軸１のスラスト板部の外径よりも小さい。貫通孔１２ｂの前側部分の内周面は、第３軸受スリーブ１１の外周面と対向するように配置されている。貫通孔１２ｂの前側部分の内部に、第３軸受スリーブ１１が配置されている。ノズル板１２には、流通路１５の一部が設けられている。ノズル板１２に設けられた流通路１５の一部は、第３軸受スリーブ１１に設けられた流通路１５の一部を介して第４軸受隙間に接続されている。

ノズル板１２は、前側に向いた面１２ａよりもスラスト方向の前側に突出している凸部をさらに有している。ノズル板１２の当該凸部の前側の面は、スラスト方向において第１カバー７の後側の面と対向するように配置されている。ノズル板１２の上記凸部には、流通路１３の一部が設けられている。

ノズル板１２には、回転センサ挿入口１２ｃが設けられている。回転センサ挿入口１２ｃは、スラスト方向にノズル板１２を貫通している。

流通路１３の給気口は、ノズル板１２の後側に位置する面に設けられている。流通路１３の排気口は、第１カバー７の外周面に設けられている。流通路１４の給気口は、例えば第１カバー７の外周面に設けられている。流通路１４において、第１軸受隙間および第３軸受隙間と連なる部分と、第２軸受隙間と連なる部分とは、例えば第１カバー７の内部で接続されている。具体的には、流通路１４において第２軸受隙間と連なる部分は、第２カバー８および保持部１０の内部を通って、第１カバー７の内部に設けられている流通路１４において第１軸受隙間および第３軸受隙間と連なる部分に接続されている。流通路１５の給気口は、ノズル板１２の後側に位置する面に設けられている。流通路１５の給気口および排気口は、保持部１０の外周面に設けられている。流通路１６の給気口および排気口は、保持部１０の外周面に設けられている。流通路１６の給気口は、保持部１０の貫通孔１０ｂであり、流通路１６の排気口は、保持部１０の貫通孔１０ｃである。

ハウジング２は、流通路１４を経て第１軸受隙間および第２軸受隙間に供給される気体の静圧により、回転軸１をラジアル方向に非接触で支持可能である。つまり、第１軸受スリーブ３および第２軸受スリーブ４は、ジャーナル軸受を構成し得る。

さらに、ハウジング２は、流通路１４を経て第３軸受隙間に供給される気体の静圧、および流通路１５を経て第４軸受隙間に供給される気体の静圧により、回転軸１をスラスト方向に非接触で支持可能である。つまり、第１軸受スリーブ３および第３軸受スリーブ１１は、スラスト軸受を構成し得る。

流通路１６は、例えば複数のＯリング１９（図１参照）により流通路１３，流通路１４，および流通路１５と分離されている。１つのＯリング１９は、第１ハウジングアッシ５の外周面と第１カバー７の貫通孔７ａの内周面との間に配置されている。１つのＯリング１９は、流通路１３および流通路１４において第１カバー７の内部の上記分岐部と第１軸受隙間および第３軸受隙間との間の流通路よりも前側に配置されている。別のＯリング１９は、第２ハウジングアッシ６の外周面と第２カバー８の貫通孔８ａの内周面との間に配置されている。別のＯリング１９は、流通路１４において第１カバー７の内部の上記分岐部と第２軸受隙間との間の流通路よりも後側に配置されている。

＜塗装装置の構成＞
図４は、実施形態に係る塗装装置２００において、スピンドル装置１００が取り付けられるスピンドルホルダ４１を示す断面図である。図５は、実施形態に係る塗装装置２００において、カップ４０が取り付けられたスピンドル装置１００を示す断面図である。塗装装置２００は、スピンドル装置１００と、カップ４０と、スピンドルホルダ４１とを備えている。

カップ４０は、回転軸１の前端部に取り付けられている。スピンドルホルダ４１には、スピンドル装置１００のハウジング２の少なくとも一部が挿入され得る受入部４１ａが設けられている。受入部４１ａのラジアル方向に内側に向いた面は、第１カバー７および保持部１０の外周面と、第２カバー８の外周面の一部と接触可能に設けられている。

スピンドルホルダ４１には、スピンドル装置１００の流通路１３に回転駆動用気体を供給するためのタービン気体給気口４２と、流通路１３から回転駆動用気体を排気するためのタービン気体排気口４３と、流通路１４に軸受用気体を供給するための軸受気体給気口４４と、流通路１５に軸受用気体を供給するための軸受気体給気口４５と、流通路１６にロック部駆動用気体を供給するためのロック気体給気口４６と、貫通孔１０ｃからロック部駆動用気体を排気するためのロック気体排気口４７と、塗料を供給するための塗料供給口４８と、回転センサを挿入するための挿入口４９とが設けられている。

塗料供給口４８には、塗料噴射ノズル５０が取り付けられている。塗料噴射ノズル５０は、スピンドル装置１００がスピンドルホルダ４１に取り付けられた状態で回転軸１の貫通孔１ｆ内に挿通されて、その先端部がカップ４０内に配置される。挿入口４９には、回転センサ５１が挿入されている。

＜スピンドル装置および塗装装置の動作＞
スピンドルホルダ４１のタービン気体給気口４２から流通路１３内に駆動用気体が供給されることにより、回転軸１およびカップ４０は上記周方向に回転する。このとき、軸受気体給気口４４，４５から流通路１４，１５内に軸受用気体が供給されることにより、回転軸１は、ハウジング２により非接触で回転可能に支持される。

塗料供給口４８から塗料噴射ノズル５０を経てカップ４０内に塗料が供給されると、該塗料はカップ４０の回転による遠心力でカップ４０の外側に拡がり、カップ４０から離れるときに噴霧化する。噴霧化された塗料が被塗装面に着くことにより、塗装装置２００を用いた塗装が行われる。

このとき、スピンドル装置１００の流通路１６には、ロック部駆動用気体は供給されておらず、ロック部９は、ピン９ａが開口部１ｄの外部に配置されている第１状態とされている。

塗装終了後にカップ４０の洗浄作業や交換作業等を行う際には、ロック部９は第１状態から第２状態とされ、回転軸１がロックされる。具体的には、スピンドルホルダ４１のロック気体給気口４６から流通路１６内にロック部駆動用気体が供給される。ロック部駆動用気体は、例えば圧縮空気である。ロック部駆動用気体は、蓋部９ｄの貫通孔を経てピン９ａのフランジ部に達し、ピン９ａをラジアル方向の内側に向けて押圧する。ピン９ａには、ロック部駆動用気体により、弾性部材９ｂがピン９ａに付与している弾性力を超える圧力が付与される。これにより、ピン９ａは回転軸１の第３部分１ｃに設けられた複数の開口部１ｄのいずれかに挿入され、ロック部９は第１状態から第２状態に切り替えられる。ロック部駆動用気体が流通路１６に供給され続けることにより、ロック部９は該第２状態に維持される。

カップ４０の交換作業終了後、ロック部駆動用気体の流通路１６への供給が停止される。これにより、ピン９ａは弾性部材９ｂによりラジアル方向の外側に押圧され、ロック部９は第２状態から第１状態に切り替えられる。

流通路１６へのロック部駆動用気体の供給は、スピンドルホルダ４１の外部に配置された図示しない電磁弁により、制御され得る。ロック部９は、電磁弁が閉止されることにより第１状態とされ、電磁弁が開放されることにより第２状態とされ得る。

＜作用効果＞
スピンドル装置１００は、ハウジング２と、ハウジング２の内部に配置され、かつ第１部分１ａと、第２部分１ｂと、スラスト方向において第１部分１ａと第２部分１ｂとの間に位置する第３部分１ｃとを含む回転軸１とを備える。回転軸１の第３部分１ｃの外周面には、１つ以上の開口部１ｄが配置されている。１つ以上の開口部１ｄは、回転軸１の回転方向において対向する１対の内壁を有している。ハウジング２は、ラジアル方向において第１部分１ａに面しており、回転軸１を軸支している第１ジャーナル軸受部と、ラジアル方向において第２部分１ｂに面しており、回転軸１を軸支している第２ジャーナル軸受部と、スラスト方向において第１ジャーナル軸受部と第２ジャーナル軸受部との間に配置されている１つのロック部９とを含む。ロック部９は、１つ以上の開口部１ｄのいずれかの内部に配置され得る固定部材としてのピン９ａを有し、ピン９ａが１つ以上開口部１ｄの外部に配置されている第１状態と、ピン９ａが１つ以上の開口部１ｄの内部に配置されている第２状態とを切替可能に設けられている。

スピンドル装置１００によれば、ハウジング２に含まれたロック部９によりスピンドル（回転軸１）の回転をロックし得る。そのため、スピンドル装置１００は、スピンドルロック装置を設置するために必要なスペースを外部に確保することが困難である静電塗装用等のスピンドル装置に好適である。

さらに、スピンドル装置１００によれば、ピン９ａが回転軸１の近くに配置され得るため、ピン９ａのラジアル方向の長さが短くされ得る。ラジアル方向の長さが短くされたピン９ａは、例えば曲げに対して高強度を有する。

スピンドル装置１００において、ハウジング２は、ロック部９を保持している保持部１０とをさらに含む。スピンドル装置１００によれば、保持部１０を交換することによって、ロック部９は容易に交換され得る。特に、ハウジング２が複数のロック部９を含む場合には、複数のロック部９は、保持部１０が交換されることによって、まとめて交換され得る。

スピンドル装置１００において、ロック部９は、ピン９ａが気体の圧力を受けることにより、第１状態から第２状態に切り替え可能に設けられている。

スピンドル装置１００の製造コストは、ロック部が電磁的に制御可能に設けられている比較例のスピンドル装置の製造コストよりも低い。さらに、スピンドル装置１００は、ロック部が電磁的に制御可能に設けられている比較例のスピンドル装置と比べて、静電塗装用スピンドル装置に好適である。なぜなら、静電塗装用スピンドル装置では、その内部を通される塗料には数万ボルトの高電圧が印加されており、スピンドル装置１００は、静電塗装用スピンドル装置の内部での放電を防止し得るからである。

スピンドル装置１００において、ロック部９は、ピン９ａに対し、ラジアル方向に弾性力を付与する弾性部材９ｂをさらに有している。弾性部材９ｂにより第１状態が保持されている。

スピンドル装置１００では、第１状態が弾性力のみによって保持され得る。そのため、スピンドル装置１００は、第１状態が気体の圧力や電磁力によって保持されるスピンドル装置と比べて、より安定して第１状態を保持し得る。

スピンドル装置１００において、ピン９ａのラジアル方向の外周端部には、ラジアル方向に沿った孔軸を有するネジ孔９ｅが設けられている。

スピンドル装置１００では、例えばピン９ａが変形したことによって回転軸１の１つ以上の開口部１ｄから取り外せなくなった場合に、ネジ孔９ｅに接続させたボルトをラジアル方向の外周側に引き出すことにより、第２状態から第１状態に切り替えることができる。

スピンドル装置１００において、回転軸１を構成する材料およびピン９ａを構成する材料の少なくともいずれかは、焼入れ鋼を含む。スピンドル装置１００では、回転軸１およびピン９ａの少なくともいずれかが高強度とされている。そのため、回転軸１およびピン９ａの少なくともいずれかに対する傷の発生や変形が抑制され得る。

＜変形例＞
スピンドル装置１００において、ハウジング２は１つのロック部９のみを含んでいるが、これに限られない。図６から図９に示されるように、ハウジング２は、複数のロック部９を含んでもよい。保持部１０には、複数の貫通孔１０ｂが設けられており、各貫通孔１０ｂの内部に各ロック部９が収納されている。スピンドル装置１００では、回転駆動用気体の回転軸１への供給が停止された後にも、回転軸１が惰性回転し得る。また、回転軸１の上記惰性回転が収まった後にも、静圧気体軸受に供給される気体や、いわゆるシェービングエアの作用により、回転軸１が回転し続けることがある。これらの場合、回転軸１が回転し続けている状態で回転軸１をロックする必要があるため、各ロック部９には負荷がかかる。ハウジング２が複数のロック部９を含むスピンドル装置では、第１状態から第２状態とされるときの各ロック部９への負荷が、１つのロック部９のみを備える場合と比べて、低減され得る。ロック部９の数が多いほど、１つのロック部９にかかる負荷は低減され得る。

例えば、図６に示されるように、ハウジング２は２つのロック部９を含んでもよい。２つのロック部９は、例えば回転軸１の中心軸を中心として１８０度の回転対称性を有してもよい。

図７に示されるように、ハウジング２は４つのロック部９を含んでもよい。４つのロック部９は、例えば回転軸１の中心軸を中心として９０度の回転対称性を有してもよい。図７に示されるように、例えば回転軸１の開口部１ｄは、回転軸１の中心軸を中心として６０度の回転対称性を有してもよい。図７に示されるように、複数の開口部１ｄの回転対称性と複数のロック部９の回転対称性とが同一でない場合には、ロック部９の少なくとも一部が開口部１ｄの内部に配置されることにより、第１状態から第２状態に切り替えられ得る。例えば上記中心軸を挟んでラジアル方向に対向配置された２対のロック部９のうち、１対のロック部９のみが開口部１ｄの内部に配置されてもよい。

図８に示されるように、例えば複数のロック部９の回転対称性が複数の開口部１ｄの回転対称性と同一である場合には、第１状態から第２状態に切り替えられる際に、全てのロック部９が開口部１ｄの内部に配置され得る。この場合、保持部１０は図９に示されるような構成を備えていればよい。保持部１０には、複数のロック部９の各々を収納するための複数の貫通孔１０ｂが設けられている。

スピンドル装置１００では、ロック部駆動用気体は回転軸駆動用気体の一部あるが、これに限られない。ロック部駆動用気体は、例えば軸受用気体の一部であってもよい。

スピンドル装置１００では、第１軸受スリーブ３および第２軸受スリーブ４には、１つの流通路１４から分岐された流通路を介して軸受用気体が供給されているが、これに限られない。第１軸受スリーブ３に軸受用気体を供給するための流通路と、第２軸受スリーブ４に軸受用気体を供給するための流通路とは、互いに独立して構成されてもよい。

スピンドル装置１００では、第１ジャーナル軸受と第２ジャーナル軸受との間に、軸受として構成されていない部分が配置されており、該部分にロック部が配置されている限りにおいて、任意の構成を備え得る。例えば、保持部１０は、第１軸受スリーブ３および第２軸受スリーブ４と一体として設けられてもよい。

以上のように本発明の実施形態について説明を行ったが、上述の実施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及び範囲内でのすべての変更を含むことが意図される。

上記の実施形態は、塗装装置に用いられるスピンドル装置に特に有利に適用される。

１ 回転軸、１ａ 第１部分、１ｂ 第２部分、１ｃ 第３部分、１ｄ 開口部、１ｅ 回転翼、１ｆ 貫通孔、２ ハウジング、３ 第１軸受スリーブ、３ａ，４ａ，５ａ，６ａ，７ａ，８ａ，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１１ａ，１２ｂ 貫通孔、４ 第２軸受スリーブ、５ 第１ハウジングアッシ、６ 第２ハウジングアッシ、７ 第１カバー、８ 第２カバー、９ ロック部、９ａ ピン、９ｂ 弾性部材、９ｃ メンテナンスタップ、９ｄ 蓋部、９ｅ ネジ孔、１０ 保持部、１０ｅ 凹部、１０ｇ 空間、１１ 第３軸受スリーブ、１２ ノズル板、１２ａ 前側に向いた面、１２ｃ 回転センサ挿入口、１３，１４，１５，１６ 流通路、１９ Ｏリング、４０ カップ、４１ スピンドルホルダ、４１ａ 受入部、４２ タービン気体給気口、４３ タービン気体排気口、４４，４５ 軸受気体給気口、４６ ロック気体給気口、４７ ロック気体排気口、４８ 塗料供給口、４９ 挿入口、５０ 塗料噴射ノズル、５１ 回転センサ、１００ スピンドル装置、２００ 塗装装置。

Claims (7)

1. ハウジングと、
   前記ハウジングの内部に配置され、かつ第１部分と、第２部分と、スラスト方向において前記第１部分と前記第２部分との間に位置する第３部分とを含む回転軸とを備え、
   前記回転軸の前記第３部分の外周面には、１つ以上の開口部が配置されており、
   前記１つ以上の開口部は、前記回転軸の回転方向において対向する１対の内壁を有しており、
   前記ハウジングは、
   ラジアル方向において前記第１部分に面しており、前記回転軸を軸支している第１ジャーナル軸受部と、
   前記ラジアル方向において前記第２部分に面しており、前記回転軸を軸支している第２ジャーナル軸受部と、
   前記スラスト方向において前記第１ジャーナル軸受部と前記第２ジャーナル軸受部との間に配置されている１つ以上のロック部とを含み、
   前記１つ以上のロック部は、前記１つ以上の開口部の内部に配置され得る固定部材を有し、前記固定部材が前記１つ以上の開口部の外部に配置されている第１状態と、前記固定部材が前記１つ以上の開口部の前記内部に配置されている第２状態とを切替可能に設けられており、
   前記固定部材の前記ラジアル方向の外周端部には、前記ラジアル方向に沿った孔軸を有するネジ孔が設けられている、スピンドル装置。
2. 前記ハウジングは、前記１つ以上のロック部を保持している保持部を含み、
   前記保持部は、前記第１ジャーナル軸受部及び前記第２ジャーナル軸受部に対して交換可能に設けられている、請求項１に記載のスピンドル装置。
3. 前記ハウジングは、複数の前記ロック部を含む、請求項１または請求項２に記載のスピンドル装置。
4. 前記回転軸を構成する材料および前記固定部材を構成する材料の少なくともいずれかは、焼入れ鋼を含む、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のスピンドル装置。
5. 前記１つ以上のロック部は、前記固定部材が気体の圧力を受けることにより、前記第１状態から前記第２状態に切り替え可能に設けられている、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のスピンドル装置。
6. 前記１つ以上のロック部は、前記固定部材に対し、前記ラジアル方向に弾性力を付与する弾性部材をさらに有し、
   前記弾性部材により前記第１状態が保持されている、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のスピンドル装置。
7. 請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の前記スピンドル装置を備える、塗装装置。

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