WO2016194593A1 - Air turbine drive spindle - Google Patents
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Abstract
Provided is an air turbine drive spindle in which movement of the thrust position of a rotating shaft is sufficiently inhibited. The air turbine drive spindle is provided with: a rotating shaft (1) comprising a shaft section (1A) and a thrust plate (1B) formed so as to extend in the radial direction with respect to the shaft section (1A); and air supply sections (13, 14) capable of jetting a gas. The rotating shaft (1) comprises a plurality of rotating blades (15) formed so as to extend in the thrust direction above the thrust plate (1B). The plurality of rotating blades (15) of the rotating shaft (1) can be made to rotate as a result of receiving gas jetted from the air supply sections (13, 14). The air turbine drive spindle is additionally provided with exhaust sections (19, 11) for discharging the gas supplied to the plurality of rotating blades (15). A plurality of through holes (16) extending in the thrust direction are formed in the thrust plate (1B).
Description
本発明は、エアタービンにより回転駆動され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 that is rotationally driven by an air turbine.
従来のエアタービン駆動スピンドルが、特開２００１－２０７０１号公報、特開２００６－３０００２４号公報、および特開２０１３－２４５６０７号公報に開示されている。
Conventional air turbine drive spindles are disclosed in Japanese Patent Laid-Open Nos. 2001-20701, 2006-300024, and 2013-245607.
特開２００１－２０７０１号公報には、エアタービンの回転翼が主軸の外周部に形成された凹部により構成されているエアタービン駆動スピンドル装置が開示されている。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-20701 discloses an air turbine drive spindle device in which a rotor blade of an air turbine is configured by a recess formed in an outer peripheral portion of a main shaft.
特開２００６－３０００２４号公報には、エアタービンの回転翼が主軸のスラスト板部に形成された凸部により構成されているエアタービン駆動スピンドル装置が開示されている。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-300024 discloses an air turbine drive spindle device in which a rotor blade of an air turbine is configured by a convex portion formed on a thrust plate portion of a main shaft.
特開２０１３－２４５６０７号公報には、タービン翼がフランジ部の平面から突出するように形成されており、タービン翼の突出方向に沿う平面で切断した境界部分の側面の断面形状が曲線であるスピンドル装置が開示されている。また、フランジ部の平面に気体が吹き付けられることにより生じる反力と釣り合う磁気力を発生させるための磁石が、アキシャル方向においてハウジングの後端側にフランジ部の平面に対向するように設けられていることが記載されている。
Japanese Patent Laid-Open No. 2013-245607 discloses a spindle in which a turbine blade is formed so as to protrude from a plane of a flange portion, and a cross-sectional shape of a side surface of a boundary section cut along a plane along the protruding direction of the turbine blade is a curve. An apparatus is disclosed. In addition, a magnet for generating a magnetic force that balances the reaction force generated by blowing gas onto the plane of the flange portion is provided on the rear end side of the housing in the axial direction so as to face the plane of the flange portion. It is described.
しかしながら、特開２００６－３０００２４号公報および特開２０１３－２４５６０７号公報に記載の従来のエアタービン駆動スピンドルでは、スラスト方向におけるフランジ部（スラスト板部）の前後に圧力差が生じる。たとえば、従来のエアタービン駆動スピンドルでは、アキシャル方向におけるフランジ部（スラスト板部）の一方の表面上に形成されている回転翼に向かって圧縮空気などの気体が吹付けられることにより、回転軸（主軸）が回転駆動される。回転軸を回転駆動させた気体はエアタービン駆動スピンドルの外部に排気されるが、これによりフランジ部（スラスト板部）の一方の側の空間においては気体の膨張に伴う負圧が生じ、当該空間とフランジ部（スラスト板部）の他方の側の空間との間で圧力差が生じる。その結果、磁石による磁気力を上回る反力が生じて、回転軸のスラスト位置が移動してしまうという問題があった。
However, in the conventional air turbine drive spindles described in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 2006-300024 and 2013-245607, a pressure difference is generated before and after the flange portion (thrust plate portion) in the thrust direction. For example, in a conventional air turbine drive spindle, a gas such as compressed air is blown toward a rotor blade formed on one surface of a flange portion (thrust plate portion) in the axial direction, thereby rotating a rotating shaft ( The main shaft is driven to rotate. The gas whose rotary shaft has been driven to rotate is exhausted to the outside of the air turbine drive spindle. As a result, in the space on one side of the flange portion (thrust plate portion), a negative pressure is generated due to the expansion of the gas. And a space on the other side of the flange portion (thrust plate portion) causes a pressure difference. As a result, there is a problem that a reaction force exceeding the magnetic force by the magnet is generated, and the thrust position of the rotating shaft is moved.
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、回転軸のスラスト位置の移動が十分に抑制されているエアタービン駆動スピンドルを提供することにある。
The present invention has been made to solve the above-described problems. The main object of the present invention is to provide an air turbine drive spindle in which the movement of the thrust position of the rotary shaft is sufficiently suppressed.
本発明に係るエアタービン駆動スピンドルは、軸部と、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む回転軸と、気体を噴出可能に設けられている給気部とを備える。回転軸は、回転軸をスラスト方向に支持するスラスト軸受と回転軸をラジアル方向に支持するジャーナル軸受とによりハウジング部内に回転自在に設けられている。回転軸は、スラスト板部上に形成されている複数の回転翼を有し、かつ、複数の回転翼が給気部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。エアタービン駆動スピンドルは、複数の回転翼に供給された気体を排気する排気部をさらに備える。スラスト板部にはスラスト方向に延びる貫通孔部が形成されている。
An air turbine drive spindle according to the present invention includes a rotating shaft including a shaft portion, a thrust plate portion formed so as to extend in a radial direction with respect to the shaft portion, and an air supply portion provided so as to be able to eject gas. With. The rotating shaft is rotatably provided in the housing portion by a thrust bearing that supports the rotating shaft in the thrust direction and a journal bearing that supports the rotating shaft in the radial direction. The rotating shaft has a plurality of rotating blades formed on the thrust plate portion, and is provided rotatably by receiving the gas ejected from the air supply portion. The air turbine drive spindle further includes an exhaust unit that exhausts the gas supplied to the plurality of rotor blades. A through-hole portion extending in the thrust direction is formed in the thrust plate portion.
本発明に依れば、スラスト板部の両側の空間の圧力差の発生を防止して、回転軸のスラスト位置の移動が十分に抑制されているエアタービン駆動スピンドルを提供することができる。
According to the present invention, it is possible to provide an air turbine drive spindle in which the pressure difference between the spaces on both sides of the thrust plate portion is prevented and the movement of the thrust position of the rotating shaft is sufficiently suppressed.
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。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described 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.
＜エアタービン駆動スピンドルの構成＞
図１～図３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を説明するための断面図である。図２は、エアタービン駆動スピンドル１００のスラスト板部１Ｂを拡大して示す部分断面図である。図３（ａ）は、回転軸１をスラスト方向から見た平面図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）の線分ＩＩＩ（ｂ）－ＩＩＩ（ｂ）における回転軸の断面図である。 <Configuration of air turbine drive spindle>
An airturbine drive spindle 100 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a cross-sectional view for explaining an air turbine drive spindle 100. FIG. 2 is an enlarged partial sectional view showing the thrust plate portion 1B of the air turbine drive spindle 100. As shown in FIG. FIG. 3A is a plan view of the rotary shaft 1 viewed from the thrust direction. FIG. 3B is a cross-sectional view of the rotating shaft taken along line III (b) -III (b) in FIG.
図１～図３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を説明するための断面図である。図２は、エアタービン駆動スピンドル１００のスラスト板部１Ｂを拡大して示す部分断面図である。図３（ａ）は、回転軸１をスラスト方向から見た平面図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）の線分ＩＩＩ（ｂ）－ＩＩＩ（ｂ）における回転軸の断面図である。 <Configuration of air turbine drive spindle>
An air
エアタービン駆動スピンドル１００は、図１に示すように、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をスラスト方向に支持するスラスト軸受８と、回転軸１に対し気体を噴出可能に設けられている給気部（駆動用給気路１３および駆動用給気ノズル１４）とを主に備える。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。
As shown in FIG. 1, the air turbine drive spindle 100 includes a rotating shaft 1, a journal bearing 7 that supports the rotating shaft 1 in the radial direction, a thrust bearing 8 that supports the rotating shaft 1 in the thrust direction, and the rotating shaft 1. On the other hand, an air supply part (drive air supply path 13 and drive air supply nozzle 14) provided mainly to be able to eject gas is mainly provided. The journal bearing 7 and the thrust bearing 8 are configured as, for example, static pressure gas bearings.
回転軸１は、円筒形状を有する軸部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。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。軸部１Ａおよびスラスト板部１Ｂには、スラスト方向に延びる第１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１００が静電塗装機用に構成されている場合には、回転軸１の前側の端部には円錐形カップが取り付けられ、第１貫通孔１７の内部には円錐形カップに塗料を供給するための塗料供給管が配置される。スラスト板部１Ｂには、回転翼１５、第２貫通孔（貫通孔部）１６、および被検出部２４（図３参照）が形成されている。
The rotary shaft 1 includes a shaft portion 1A having a cylindrical shape and a thrust plate portion 1B formed so as to extend in the radial direction with respect to the shaft portion 1A. The thrust plate portion 1B is connected to one end portion in the axial direction of the shaft portion 1A. Hereinafter, the other end of the shaft portion 1A located on the opposite side to the thrust plate portion 1B in the axial direction of the shaft portion 1A is the rear side in the axial direction of the shaft portion 1A where the thrust plate portion 1B is provided in the axial direction. The end side is called the front side. A first through hole 17 extending in the thrust direction is formed in the shaft portion 1A and the thrust plate portion 1B. When the air turbine drive spindle 100 is configured for an electrostatic coating machine, a conical cup is attached to the front end of the rotary shaft 1, and a conical cup is installed inside the first through hole 17. A paint supply pipe for supplying paint is arranged. In the thrust plate portion 1B, a rotary blade 15, a second through hole (through hole portion) 16, and a detected portion 24 (see FIG. 3) are formed.
図３に示されるように、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。厚肉部１Ｃは上記第１貫通孔１７を囲うように形成されている。薄肉部１Ｄは当該厚肉部１Ｃを囲うように形成されている。
As shown in FIG. 3, the thrust plate portion 1 </ b> B has a thin portion 1 </ b> D whose thickness in the thrust direction is smaller than the region (thick portion 1 </ b> C) where the region located on the outer peripheral side in the radial direction is located on the center side ing. The thick part 1 </ b> C is formed so as to surround the first through hole 17. The thin portion 1D is formed so as to surround the thick portion 1C.
回転翼１５は、スラスト板部１Ｂの当該薄肉部１Ｄ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が給気部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。図３（ａ）に示されるように、回転翼１５は複数形成されている。複数の回転翼１５は、回転軸１の回転方向に互いに間隔（隙間部１８）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１Ｂ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が、たとえば、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。
The rotor blade 15 is formed to extend in the thrust direction from the surface located on the rear side on the thin portion 1D of the thrust plate portion 1B. The rotary shaft 1 is rotatably provided when the rotary blade 15 receives the gas ejected from the air supply unit. As shown in FIG. 3A, a plurality of rotor blades 15 are formed. The plurality of rotor blades 15 are provided at intervals (gap portions 18) in the rotation direction of the rotary shaft 1. Preferably, in the plurality of rotor blades 15, adjacent rotor blades 15 are provided at equal intervals. The plurality of rotor blades 15 are arranged along the outer periphery of the thrust plate portion 1B. The cross-sectional shape perpendicular to the thrust direction of the plurality of rotor blades 15 may be any shape. For example, the front curved surface portion that is positioned forward in the rotation direction and is formed in a convex shape in the rotation direction, and the rotation direction And a rear curved surface portion formed in a convex shape in the rotational direction.
図１および図２に示されるように、スラスト板部１Ｂの上記薄肉部１Ｄ上には、スラスト方向に延びる第２貫通孔（貫通孔部）１６が形成されている。第２貫通孔１６は、スラスト板部１Ｂの上記前側に位置する平面から上記後側に位置する面（回転翼１５が形成されている面）まで達している。第２貫通孔１６は、スラスト方向から平面視したときに、任意の形状を有していればよいが、図３に示されるようにたとえば円形状である。
1 and 2, a second through-hole (through-hole portion) 16 extending in the thrust direction is formed on the thin-walled portion 1D of the thrust plate portion 1B. The second through hole 16 extends from the plane located on the front side of the thrust plate portion 1B to the face located on the rear side (the face on which the rotary blades 15 are formed). The second through-hole 16 only needs to have an arbitrary shape when seen in a plan view from the thrust direction. For example, the second through-hole 16 has a circular shape as shown in FIG.
第２貫通孔１６は、複数形成されているのが好ましい。複数の第２貫通孔１６は、複数の回転翼１５において隣り合う回転翼１５の間にそれぞれ形成されている。図３に示されるように、複数の第２貫通孔１６は、たとえば複数の回転翼１５において隣り合う回転翼１５間に形成されている隙間部１８の全てに１つずつ形成されている。言い換えると、複数の回転翼１５において隣り合う２つの回転翼１５は、１つの第２貫通孔１６を挟むように設けられている。このとき、第２貫通孔１６は、隙間部１８において任意の位置に形成されていればよいが、たとえば隙間部１８の中心に形成されている。
It is preferable that a plurality of second through holes 16 are formed. The plurality of second through holes 16 are respectively formed between adjacent rotary blades 15 in the plurality of rotary blades 15. As shown in FIG. 3, the plurality of second through holes 16 are formed one by one in all the gaps 18 formed between the adjacent rotary blades 15 in the plurality of rotary blades 15, for example. In other words, two adjacent rotary blades 15 in the plurality of rotary blades 15 are provided so as to sandwich one second through hole 16. At this time, the second through-hole 16 may be formed at an arbitrary position in the gap 18, but is formed at the center of the gap 18, for example.
第２貫通孔１６の孔径は、当該第２貫通孔１６を挟んで隣り合う回転翼１５の間隔（たとえば隣り合う一方の回転翼１５の前方曲面部と隣り合う他方の回転翼１５の後方曲面部との距離）以下である。複数の第２貫通孔１６は、孔径がそれぞれ異なるように形成されていてもよいが、好ましくは孔径がそれぞれ等しくなるように形成されている。第２貫通孔１６は、任意の方法により形成され得るが、たとえばドリルによってスラスト板部１Ｂが穴開けされることにより形成される。
The hole diameter of the second through-hole 16 is the distance between adjacent rotary blades 15 across the second through-hole 16 (for example, the rear curved surface portion of the other rotary blade 15 adjacent to the front curved surface portion of one adjacent rotary blade 15). And the distance). The plurality of second through holes 16 may be formed to have different hole diameters, but are preferably formed to have the same hole diameter. Although the 2nd through-hole 16 can be formed by arbitrary methods, it is formed, for example by drilling the thrust board part 1B with a drill.
複数の第２貫通孔１６において隣り合う第２貫通孔１６は、互いに任意の間隔で形成されていればよいが、好ましくは互いに等間隔に設けられている。複数の第２貫通孔１６は、回転軸１の回転中心に対して点対称となるように形成されているのが好ましい。
The adjacent second through-holes 16 in the plurality of second through-holes 16 may be formed at arbitrary intervals, but are preferably provided at equal intervals. The plurality of second through holes 16 are preferably formed so as to be point-symmetric with respect to the rotation center of the rotation shaft 1.
図３に示されるように、スラスト板部１Ｂにおいて、薄肉部１Ｄと厚肉部１Ｃ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。スラスト板部１Ｂの後側に位置する面は、薄肉部１Ｄと厚肉部１Ｃ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１Ｃにおける後側に位置する部分とは、それぞれ任意の寸法で形成されていればよいが、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。
As shown in FIG. 3, in the thrust plate portion 1B, the boundary region between the thin portion 1D and the thick portion 1C is provided so that the thickness in the thrust direction changes gently. The surface located on the rear side of the thrust plate portion 1B has a curved surface between the thin portion 1D and the thick portion 1C. The portion located on the rear side of the rotor blade 15 and the portion located on the rear side in the thick portion 1C may be formed with arbitrary dimensions, but are formed on the same surface extending in the radial direction, for example. Yes.
図３に示されるように、厚肉部１Ｃにおいて後側に位置する面上には、被検出部２４が形成されている。被検出部２４は、回転方向において分割される複数の領域毎に光の反射率が異なるように設けられている。図３に示されるように、たとえば厚肉部１Ｃにおいて後側に位置する面のうち、回転方向における半分の領域２４ａが他の半分の領域２４ｂ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。
As shown in FIG. 3, the detected part 24 is formed on the surface located on the rear side in the thick part 1 </ b> C. The to-be-detected part 24 is provided so that the reflectance of light differs for every some area | region divided | segmented in a rotation direction. As shown in FIG. 3, for example, in the surface located on the rear side in the thick portion 1 </ b> C, half of the region 24 a in the rotation direction is irradiated with light such as laser light than the other half of the region 24 b. It is provided so that the intensity of the reflected light is increased.
回転軸１は、図１に示すように、軸部１Ａの一部がハウジングアッシ２に収容されている。ハウジングアッシ２は、回転軸１の軸部１Ａの外周面およびスラスト板部１Ｂの前側の平面の各一部に面しており軸部１Ａの一部を囲むように形成されている軸受スリーブ４を含む。さらに、ハウジングアッシ２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と固定されているハウジング３を含む。ハウジングアッシ２は、たとえばハウジング３がＯリングを介してカバー５と接続されている。
As shown in FIG. 1, a part of the shaft portion 1 </ b> A is accommodated in the housing assembly 2. The housing assembly 2 faces each part of the outer peripheral surface of the shaft portion 1A of the rotating shaft 1 and the front plane of the thrust plate portion 1B, and is formed so as to surround a part of the shaft portion 1A. including. Further, the housing assembly 2 includes a housing 3 that is disposed on the outer peripheral side of the bearing sleeve 4 in the radial direction and is fixed to the bearing sleeve 4. For example, the housing 3 is connected to the cover 5 via an O-ring.
ハウジング３、軸受スリーブ４、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おり、かつ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３、軸受スリーブ４、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、他方端が軸部１Ａと軸受スリーブ４との軸受隙間およびスラスト板部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構成される。
The housing 3, the bearing sleeve 4, and the cover 5 are provided such that a bearing gap can be formed between the shaft portion 1 </ b> A of the rotary shaft 1 and the bearing sleeve 4 and between the thrust plate portion 1 </ b> B and the bearing sleeve 4. In addition, gas can be supplied to the bearing gap. Specifically, the housing 3, the bearing sleeve 4, and the cover 5 each have a bearing gas supply path 10, and the respective bearing gas supply paths 10 are connected to each other. The bearing gas supply path 10 has one end connected to a bearing gas supply port 9 on the outer peripheral surface of the cover 5 and the other end connected to the bearing gap between the shaft portion 1A and the bearing sleeve 4 and the thrust plate portion 1B and the bearing. It is connected to the bearing gap with the sleeve 4. The hole diameter of the portion connected to the bearing gap in the bearing gas supply passage 10 is smaller than the hole diameter of the bearing gas supply port 9, and a so-called restriction is formed in the portion connected to the bearing gap in the bearing gas supply passage 10. Yes. The journal bearing 7 is configured by supplying the gas supplied from the bearing gas supply port 9 to the bearing gas supply path 10 into the bearing gap between the shaft portion 1 </ b> A and the bearing sleeve 4. The thrust bearing 8 is configured by supplying the gas supplied from the bearing gas supply port 9 to the bearing gas supply path 10 into the bearing gap between the thrust plate portion 1 </ b> B and the bearing sleeve 4.
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は磁石３０が配置されている。磁石３０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３０は、たとえば永久磁石である。磁石３０は、たとえば回転翼１５および第２貫通孔１６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３０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。
In the housing 3, a magnet 30 is disposed in a region facing the thrust plate portion 1B in the thrust direction. The magnet 30 is provided so that a magnetic force can be applied to the thrust plate portion 1B. The magnet 30 is a permanent magnet, for example. The magnet 30 is provided, for example, so as to face the thin portion 1D of the thrust plate portion 1B in which the rotor blade 15 and the second through hole 16 are formed in the thrust direction. The magnet 30 has, for example, an annular shape when viewed from the thrust direction.
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、回転軸１においてハウジング３、軸受スリーブ４、およびカバー５に収容されていない部分（スラスト板部１Ｂのラジアル方向における外周端面およびスラスト板部１Ｂ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、ハウジング３、軸受スリーブ４、およびカバー５を総称してハウジング部としている。
The cover 5 is fixed to the nozzle plate 6 in the thrust direction. The nozzle plate 6 is a portion of the rotating shaft 1 that is not accommodated in the housing 3, the bearing sleeve 4 and the cover 5 (the outer peripheral end surface of the thrust plate portion 1B in the radial direction and the surface located on the rear side of the thrust plate portion 1B). It is formed to surround. The nozzle plate 6, the housing 3, the bearing sleeve 4, and the cover 5 are collectively referred to as a housing portion.
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、スラスト板部１Ｂ上に形成されている回転翼１５に駆動用気体が供給・排気される際に、駆動用気体が流通する流通路が形成されている。駆動用気体は、たとえば圧縮空気である。
The nozzle plate 6 is arranged behind the rotating shaft 1. Inside the nozzle plate 6, there is formed a flow passage through which the driving gas flows when the driving gas is supplied to and exhausted from the rotary blades 15 formed on the thrust plate portion 1B. The driving gas is, for example, compressed air.
ノズル板６には、回転翼１５に駆動用気体を供給するための駆動用給気路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の外周面上の駆動用気体給気口１２と接続されており、他方端が駆動用給気ノズル１４に接続されている。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の外側から内側に向かって駆動用気体を噴出可能に設けられている。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に設けられていてもよい。
The nozzle plate 6 is formed with a driving air supply path 13 and a driving air supply nozzle 14 for supplying a driving gas to the rotary blades 15. One end of the drive air supply path 13 is connected to the drive gas supply port 12 on the outer peripheral surface of the nozzle plate 6, and the other end is connected to the drive air supply nozzle 14. The drive air supply nozzle 14 is provided so as to be able to eject drive gas from the outer side to the inner side of the rotary shaft 1 in the radial direction with respect to the rotary blade 15. A plurality of the drive air supply passages 13 and the drive air supply nozzles 14 may be formed at intervals in the rotational direction. That is, the drive air supply path 13 and the drive air supply nozzle 14 can simultaneously supply the drive gas in the same rotation direction to the rotor blades 15 provided at an arbitrary interval in the rotation direction. It may be provided.
ノズル板６の内部には、スラスト板部１Ｂよりも後側に位置し、スラスト板部１Ｂとスラスト方向において対向する隔壁２２が設けられている。隔壁２２は、ノズル板６において、駆動用給気ノズル１４よりもラジアル方向の中央側であって排気孔１１よりもスラスト方向の前側に位置する部分に、スラスト板部１Ｂの後側の面と対向するように設けられている。ノズル板６および隔壁２２には、駆動用給気ノズル１４から回転翼１５に供給された駆動用気体をエアタービン駆動スピンドル１００の外部に排気可能に設けられている駆動用気体排気ポート１９、駆動用気体排気空間２０、および排気孔１１が形成されている。
Inside the nozzle plate 6, there is provided a partition wall 22 that is located on the rear side of the thrust plate portion 1B and faces the thrust plate portion 1B in the thrust direction. The partition wall 22 is formed on the nozzle plate 6 on the rear side surface of the thrust plate portion 1 </ b> B at a portion located in the radial direction center side of the driving air supply nozzle 14 and in front of the exhaust hole 11 in the thrust direction. It is provided so as to face each other. The nozzle plate 6 and the partition wall 22 are provided with a driving gas exhaust port 19 provided so as to be able to exhaust the driving gas supplied from the driving air supply nozzle 14 to the rotary blade 15 to the outside of the air turbine driving spindle 100. A gas exhaust space 20 and an exhaust hole 11 are formed.
駆動用気体排気ポート１９は隔壁２２に第３貫通孔として形成されており、駆動用気体排気空間２０はノズル板６の底壁と隔壁２２との間に形成されている。
The driving gas exhaust port 19 is formed as a third through hole in the partition wall 22, and the driving gas exhaust space 20 is formed between the bottom wall of the nozzle plate 6 and the partition wall 22.
駆動用気体排気ポート１９は、スラスト方向において回転翼１５と重ならない位置に形成されているのが好ましく、ラジアル方向において回転翼１５よりも中央側に形成されているのが好ましい。駆動用気体排気ポート１９は、スラスト板部１Ｂの薄肉部１Ｄと厚肉部１Ｃとの境界領域とスラスト方向に重なる位置に形成されているのが好ましい。隔壁２２において駆動用気体排気ポート１９よりもラジアル方向において外周側に位置する部分は、回転翼１５および第２貫通孔１６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。言い換えると、スラスト板部１Ｂ（の薄肉部１Ｄ）と隔壁２２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は、駆動用給気ノズル１４および駆動用気体排気ポート１９とそれぞれ接続されている。空間２１は、駆動用給気ノズル１４から回転翼１５に向けて供給された気体を効率的に回転翼１５に当て、かつ当該気体を駆動用気体排気ポート１９へ効率的に流通させるための流通路（駆動用気体排気路）を構成している。空間２１は、第２貫通孔１６（貫通孔部）を介してスラスト板部１Ｂと軸受スリーブ４との軸受隙間に接続されている。
The driving gas exhaust port 19 is preferably formed at a position that does not overlap the rotor blade 15 in the thrust direction, and is preferably formed closer to the center than the rotor blade 15 in the radial direction. The driving gas exhaust port 19 is preferably formed at a position overlapping the boundary region between the thin portion 1D and the thick portion 1C of the thrust plate portion 1B in the thrust direction. A portion of the partition wall 22 located on the outer peripheral side in the radial direction from the driving gas exhaust port 19 is formed so as to face the rotary blade 15 and the second through hole 16 in the thrust direction. In other words, the space 21 sandwiched between the thrust plate portion 1B (the thin portion 1D thereof) and the partition wall 22 and sandwiched between the adjacent rotary blades 15 includes the driving air supply nozzle 14 and the driving gas exhaust port. 19 are connected to each other. The space 21 is a flow for efficiently applying the gas supplied from the driving air supply nozzle 14 toward the rotary blade 15 to the rotary blade 15 and for efficiently circulating the gas to the drive gas exhaust port 19. A path (driving gas exhaust path) is formed. The space 21 is connected to the bearing gap between the thrust plate portion 1 </ b> B and the bearing sleeve 4 through the second through hole 16 (through hole portion).
ノズル板６および隔壁２２には、さらにそれぞれ２つの貫通孔が形成されている。ノズル板６には、図１に示すように、ラジアル方向の中央側に位置し第１貫通孔１７とスラスト方向に連なるように第４貫通孔２３が形成されている。隔壁２２には、ラジアル方向の中央側に位置し第１貫通孔１７および第４貫通孔２３とスラスト方向に連なるように第６貫通孔２６が形成されている。ノズル板６には、第４貫通孔２３よりもラジアル方向の外周側であって駆動用気体排気ポート１９よりもラジアル方向の中央側に第５貫通孔２５が形成されている。隔壁２２には、第６貫通孔２６よりもラジアル方向の外周側であって駆動用気体排気ポート１９よりもラジアル方向の中央側に第７貫通孔２７が形成されている。第５貫通孔２５および第７貫通孔２７は、スラスト板部１Ｂにおける被検出部２４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。第５貫通孔２５および第７貫通孔２７は、被検出部２４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（図示省略）を挿入し、信号線を配線するために設けられている。回転検出センサは、被検出部２４と対向するようにエアタービン駆動スピンドル１００の外部から第５貫通孔２５および第７貫通孔２７内に挿入され、固定される。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１００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。
The nozzle plate 6 and the partition wall 22 are each further formed with two through holes. As shown in FIG. 1, the nozzle plate 6 is formed with a fourth through hole 23 that is located on the radial center side and is continuous with the first through hole 17 in the thrust direction. A sixth through hole 26 is formed in the partition wall 22 so as to be located on the radial center side and to be continuous with the first through hole 17 and the fourth through hole 23 in the thrust direction. A fifth through hole 25 is formed in the nozzle plate 6 on the outer peripheral side in the radial direction with respect to the fourth through hole 23 and on the center side in the radial direction with respect to the driving gas exhaust port 19. A seventh through hole 27 is formed in the partition wall 22 on the outer peripheral side in the radial direction with respect to the sixth through hole 26 and on the central side in the radial direction with respect to the driving gas exhaust port 19. The fifth through hole 25 and the seventh through hole 27 are formed so as to face the detected portion 24 in the thrust plate portion 1B in the thrust direction. The fifth through hole 25 and the seventh through hole 27 are for irradiating light to be detected 24 such as laser light and inserting a rotation detection sensor (not shown) for obtaining reflected light, and wiring signal lines. Is provided. The rotation detection sensor is inserted and fixed in the fifth through hole 25 and the seventh through hole 27 from the outside of the air turbine drive spindle 100 so as to face the detected portion 24. By providing such a configuration, the air turbine drive spindle 100 can optically measure the rotational speed of the rotary shaft 1.
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、駆動用気体排気ポート１９とスラスト方向において少なくとも一部が重なるように形成されている。ノズル板６において駆動用気体排気ポート１９と排気孔１１との間には排気空間２０が形成されている。排気空間２０は、スラスト板部１Ｂと隔壁２２との間に形成される空間よりも体積が大きい。
The exhaust hole 11 is formed in the nozzle plate 6 on the center side in the radial direction with respect to the driving air supply path 13 and the driving air supply nozzle 14. The exhaust hole 11 is formed so as to at least partially overlap the driving gas exhaust port 19 in the thrust direction. In the nozzle plate 6, an exhaust space 20 is formed between the driving gas exhaust port 19 and the exhaust hole 11. The exhaust space 20 has a larger volume than the space formed between the thrust plate 1 </ b> B and the partition wall 22.
＜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１００の動作について説明する。 <Operation of air turbine drive spindle>
Next, the operation of the airturbine drive spindle 100 according to the present embodiment will be described.
次に、本実施の形態に係るエアタービン駆動スピンドル１００の動作について説明する。 <Operation of air turbine drive spindle>
Next, the operation of the air
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、スラスト板部１Ｂ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）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、駆動用気体排気ポート１９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。回転翼１５には駆動用気体に与えた力の反力が作用し、スラスト板部１Ｂ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。つまり、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。
The driving gas supplied from a driving gas supply source such as an air compressor (not shown) is supplied from the driving gas supply port 12 to the driving supply nozzle 14 through the driving supply passage 13. The driving gas supplied to the driving air supply nozzle 14 is ejected toward the rotor blade 15 of the thrust plate 1B along a direction substantially parallel to the tangential direction (rotation direction) of the thrust plate 1B. The rotary blade 15 receives the jetted driving gas at the rear curved surface portion. At this time, the driving gas ejected to the rotary blade 15 reaches the outer peripheral side of the rear curved surface portion and is changed in direction by flowing along the rear curved surface portion, and reaches the exhaust space 20 from the driving gas exhaust port 19. Then, the air is exhausted from the exhaust hole 11 to the outside. A reaction force of the force applied to the driving gas acts on the rotary blade 15, and the thrust plate portion 1B is given a rotational torque. Thereby, the rotating shaft 1 rotates along the rotation direction. The rotation speed of the rotating shaft 1 can be set to, for example, tens of thousands rpm or more. That is, the air turbine drive spindle 100 is suitable for a spindle for an electrostatic coating machine, for example.
＜エアタービン駆動スピンドルの作用効果＞
次に、本実施の形態に係るエアタービン駆動スピンドル１００の作用効果について説明する。エアタービン駆動スピンドル１００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とを含む回転軸１と、気体を噴出可能に設けられている給気部（駆動用給気路１３および駆動用給気ノズル１４）とを備える。回転軸１は、回転軸１をスラスト方向に支持するスラスト軸受８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とによりハウジング部内（ハウジング３、軸受スリーブ４、カバー５、およびノズル板６）に回転自在に設けられている。回転軸１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を有している。複数の回転翼１５が給気部（駆動用給気路１３および駆動用給気ノズル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。エアタービン駆動スピンドル１００は、複数の回転翼に供給された気体を排気する排気部（駆動用気体排気ポート１９および排気孔１１）をさらに備える。スラスト板部１Ｂにはスラスト方向に延びる貫通孔部１６（第２貫通孔）が複数形成されている。 <Effects of air turbine drive spindle>
Next, the effect of the airturbine drive spindle 100 according to the present embodiment will be described. The air turbine drive spindle 100 includes a rotating shaft 1 including a shaft portion 1A and a thrust plate portion 1B formed so as to extend in the radial direction with respect to the shaft portion 1A, and an air supply capable of ejecting gas. (Drive air supply path 13 and drive air supply nozzle 14). The rotary shaft 1 includes a thrust bearing 8 that supports the rotary shaft 1 in the thrust direction and a journal bearing 7 that supports the rotary shaft 1 in the radial direction (housing 3, bearing sleeve 4, cover 5, and nozzle plate 6). ) Is rotatably provided. The rotary shaft 1 has a plurality of rotary blades 15 formed on the thrust plate portion 1B so as to extend in the thrust direction. A plurality of rotor blades 15 are rotatably provided by receiving gas ejected from an air supply section (drive air supply path 13 and drive air supply nozzle 14). The air turbine drive spindle 100 further includes an exhaust unit (drive gas exhaust port 19 and exhaust hole 11) that exhausts the gas supplied to the plurality of rotor blades. A plurality of through-hole portions 16 (second through-holes) extending in the thrust direction are formed in the thrust plate portion 1B.
次に、本実施の形態に係るエアタービン駆動スピンドル１００の作用効果について説明する。エアタービン駆動スピンドル１００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とを含む回転軸１と、気体を噴出可能に設けられている給気部（駆動用給気路１３および駆動用給気ノズル１４）とを備える。回転軸１は、回転軸１をスラスト方向に支持するスラスト軸受８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とによりハウジング部内（ハウジング３、軸受スリーブ４、カバー５、およびノズル板６）に回転自在に設けられている。回転軸１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を有している。複数の回転翼１５が給気部（駆動用給気路１３および駆動用給気ノズル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。エアタービン駆動スピンドル１００は、複数の回転翼に供給された気体を排気する排気部（駆動用気体排気ポート１９および排気孔１１）をさらに備える。スラスト板部１Ｂにはスラスト方向に延びる貫通孔部１６（第２貫通孔）が複数形成されている。 <Effects of air turbine drive spindle>
Next, the effect of the air
このようにすれば、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駆動される。図７を参照して、同様に回転駆動される従来のエアタービン駆動スピンドルでは、回転翼１５０に噴出された気体Ｇは回転翼１５０よりもスラスト方向において後側に位置する隔壁２２０に設けられた貫通孔から外部に排気される。このとき、気体の流動に伴い回転翼１５０が形成されているスラスト板部１１０の後側の面に接している空間Ｓ２に負圧が生じ、スラスト板部１１０の前側の面に接している空間Ｓ１と後側の上記空間Ｓ２との間で圧力差が生じる。そのため、回転軸が当該圧力差を解消しようとする力を受けてスラスト方向に移動してしまうことがあった。図７に示されるように、磁石３００によってスラスト方向における回転軸の位置が制限されている場合であっても、当該圧力差を緩和しようとする力が磁石３００により回転軸に加えられる力（磁力による吸着力）を上回る結果、回転軸がスラスト方向に移動してしまうことがあった。
In this way, the rotary shaft 1 is rotationally driven when the rotary blade 15 receives the gas ejected from the drive air supply nozzle 14. Referring to FIG. 7, in the conventional air turbine drive spindle that is similarly driven to rotate, the gas G ejected to the rotor blade 150 is provided in the partition wall 220 located on the rear side in the thrust direction from the rotor blade 150. The air is exhausted from the through hole. At this time, a negative pressure is generated in the space S2 in contact with the rear surface of the thrust plate portion 110 in which the rotor blades 150 are formed as the gas flows, and the space in contact with the front surface of the thrust plate portion 110. A pressure difference is generated between S1 and the rear space S2. For this reason, the rotating shaft may move in the thrust direction in response to a force for eliminating the pressure difference. As shown in FIG. 7, even when the position of the rotating shaft in the thrust direction is limited by the magnet 300, the force (magnetic force) applied to the rotating shaft by the magnet 300 to reduce the pressure difference. As a result, the rotating shaft may move in the thrust direction.
これに対し、エアタービン駆動スピンドル１００では、スラスト板部１Ｂの前側の面から後側の面まで達する貫通孔部１６（第２貫通孔）が形成されているため、回転駆動時にスラスト板部１Ｂの前側の面に接する空間と後側の面に接する空間との間での圧力差を緩和することができる。具体的には、スラスト板部１Ｂの前側の空間（隔壁との間との空間）は、貫通孔部１６を介してスラスト板部１Ｂの後側の面に接する空間に流入することにより、上記圧力差が緩和される。その結果、エアタービン駆動スピンドル１００は、スラスト板部に貫通孔が形成されていない従来のエアタービン駆動スピンドルと比べて、圧力差を解消するために回転軸１に対してスラスト方向へ加えられる力が弱く、回転軸１のスラスト位置の移動が十分に抑制されている。
On the other hand, in the air turbine drive spindle 100, since the through hole portion 16 (second through hole) that extends from the front surface to the rear surface of the thrust plate portion 1B is formed, the thrust plate portion 1B is driven during rotation. The pressure difference between the space in contact with the front surface and the space in contact with the rear surface can be reduced. Specifically, the space on the front side of the thrust plate portion 1B (the space between the partition walls) flows into the space in contact with the surface on the rear side of the thrust plate portion 1B through the through-hole portion 16, thereby Pressure difference is relaxed. As a result, the air turbine drive spindle 100 has a force applied to the rotating shaft 1 in the thrust direction in order to eliminate the pressure difference, as compared with the conventional air turbine drive spindle in which the through hole is not formed in the thrust plate portion. Is weak, and the movement of the thrust position of the rotary shaft 1 is sufficiently suppressed.
エアタービン駆動スピンドル１００において、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おり、貫通孔部１６（第２貫通孔）は、複数の回転翼１５において隣り合う回転翼１５の間に形成されているのが好ましい。
In the air turbine drive spindle 100, the plurality of rotary blades 15 are provided at intervals in the rotation direction of the rotary shaft 1, and the through hole portion 16 (second through hole) is adjacent to the plurality of rotary blades 15. It is preferably formed between the matching rotor blades 15.
このようにすれば、貫通孔部１６が複数の隙間部１８のそれぞれに形成されていることにより、スラスト板部１Ｂの後側の面に接している空間であって隣り合う回転翼１５に挟まれている複数の空間と、スラスト板部１Ｂの前側の面に接している空間との圧力差を効果的に緩和することができる。その結果、このようなエアタービン駆動スピンドル１００は、回転軸１のスラスト位置の移動が十分に抑制されている。
In this way, the through-hole portion 16 is formed in each of the plurality of gap portions 18, so that it is sandwiched between the adjacent rotor blades 15 in the space in contact with the rear surface of the thrust plate portion 1B. The pressure difference between the plurality of spaces and the space in contact with the front surface of the thrust plate portion 1B can be effectively reduced. As a result, in such an air turbine drive spindle 100, the movement of the thrust position of the rotary shaft 1 is sufficiently suppressed.
＜変形例の説明＞
図４を参照して、上記エアタービン駆動スピンドル１００において、複数の回転翼１５は、回転軸１の回転方向に互いに隙間部１８を隔てて設けられており、貫通孔部１６は、複数の回転翼１５に対して回転方向において隣り合う回転翼１５の間に位置する複数の隙間部１８に間欠的に形成されていてもよい。 <Description of modification>
Referring to FIG. 4, in the airturbine drive spindle 100, the plurality of rotor blades 15 are provided with a gap 18 therebetween in the rotation direction of the rotary shaft 1, and the through hole 16 has a plurality of rotations. The blades 15 may be intermittently formed in a plurality of gaps 18 positioned between the rotary blades 15 adjacent to each other in the rotational direction.
図４を参照して、上記エアタービン駆動スピンドル１００において、複数の回転翼１５は、回転軸１の回転方向に互いに隙間部１８を隔てて設けられており、貫通孔部１６は、複数の回転翼１５に対して回転方向において隣り合う回転翼１５の間に位置する複数の隙間部１８に間欠的に形成されていてもよい。 <Description of modification>
Referring to FIG. 4, in the air
このようにしても、貫通孔部１６が複数の隙間部１８に間欠的に形成されていることにより、スラスト板部１Ｂの後側の面に接している空間であって隣り合う回転翼１５に挟まれている複数の空間と、スラスト板部１Ｂの前側の面に接している空間との圧力差を効果的に緩和することができる。その結果、このようなエアタービン駆動スピンドル１００は、回転軸１のスラスト位置の移動が十分に抑制されている。
Even in this case, the through holes 16 are intermittently formed in the plurality of gaps 18, so that the adjacent rotor blades 15 are adjacent to the space on the rear surface of the thrust plate 1 </ b> B. The pressure difference between the plurality of spaces sandwiched and the space in contact with the front surface of the thrust plate portion 1B can be effectively reduced. As a result, in such an air turbine drive spindle 100, the movement of the thrust position of the rotary shaft 1 is sufficiently suppressed.
図５を参照して、上記エアタービン駆動スピンドル１００において、貫通孔部１６は、ラジアル方向におけるスラスト板部１Ｂの外周端面１Ｅに連なる開口部１６Ａを含んでいてもよい。
Referring to FIG. 5, in the air turbine drive spindle 100, the through hole portion 16 may include an opening portion 16 </ b> A continuous with the outer peripheral end surface 1 </ b> E of the thrust plate portion 1 </ b> B in the radial direction.
このような外周端面１Ｅに対する切り込み部として形成されている貫通孔部１６は、任意の方法により形成されていればよいが、たとえば外周端面１Ｅからラジアル方向における中央側に向かってスラスト板部１Ｂを切削することにより形成される。このようにしても、貫通孔部１６はスラスト板部１Ｂの前側の面に接する空間と後側の面に接する空間との間を接続しているため、図３に示されるような第２貫通孔１６と同様にこれらの空間の間で生じる圧力差を緩和することができる。また、図５に示されるように、貫通孔部１６は複数の隙間部１８に間欠に形成されていてもよいが、複数の隙間部１８の全てに形成されていてもよい。図４および図５の間欠に形成された貫通孔部１６の数や間隔は試験等で適宜選択して採用すればよい。
The through-hole portion 16 formed as a cut portion with respect to the outer peripheral end surface 1E may be formed by an arbitrary method. It is formed by cutting. Even in this case, since the through-hole portion 16 connects the space in contact with the front surface of the thrust plate portion 1B and the space in contact with the rear surface, the second through-hole as shown in FIG. Similar to the holes 16, the pressure difference generated between these spaces can be reduced. As shown in FIG. 5, the through-hole portion 16 may be formed intermittently in the plurality of gap portions 18, but may be formed in all of the plurality of gap portions 18. The number and interval of the through-hole portions 16 formed intermittently in FIGS. 4 and 5 may be appropriately selected and adopted by a test or the like.
図６を参照して、上記エアタービン駆動スピンドル１００において貫通孔部１６は、スラスト方向から平面視したときに、回転翼１５の形状に沿って形成されていてもよい。図６に示されるように、回転翼１５が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場合には、貫通孔部１６は外周端面１Ｅの近傍に位置する前方曲面部の一部に沿うとともに後方曲面部の全体に沿って形成されていてもよい。このようにしても、貫通孔部１６はスラスト板部１Ｂの前側の面に接する空間と後側の面に接する空間との間を接続しているため、図３に示されるような第２貫通孔１６と同様にこれらの空間の間で生じる圧力差を緩和することができる。また、図６に示されるように、貫通孔部１６は複数の隙間部１８に間欠に形成されていてもよいが、複数の隙間部１８の全てに形成されていてもよい。
Referring to FIG. 6, the through-hole portion 16 in the air turbine drive spindle 100 may be formed along the shape of the rotary blade 15 when viewed in plan from the thrust direction. As shown in FIG. 6, the rotary blade 15 is located forward in the rotational direction and formed in a convex shape in the rotational direction, and the front curved surface portion formed in the convex shape in the rotational direction. The through-hole portion 16 extends along a part of the front curved surface portion located in the vicinity of the outer peripheral end surface 1E and along the entire rear curved surface portion. Good. Even in this case, since the through-hole portion 16 connects the space in contact with the front surface of the thrust plate portion 1B and the space in contact with the rear surface, the second through-hole as shown in FIG. Similar to the holes 16, the pressure difference generated between these spaces can be reduced. As shown in FIG. 6, the through-hole portion 16 may be formed intermittently in the plurality of gap portions 18, but may be formed in all of the plurality of gap portions 18.
なお、図３～図６に示される貫通孔部１６は、たとえば複数の回転翼１５において隣り合う回転翼１５間の隙間部１８の全てに複数個ずつ形成されていてもよい。
Note that a plurality of through-hole portions 16 shown in FIGS. 3 to 6 may be formed in all of the gap portions 18 between adjacent rotary blades 15 in the plurality of rotary blades 15, for example.
本実施の形態においてジャーナル軸受７およびスラスト軸受８は、いずれも静圧気体軸受として構成されていてもよい。このようなエアタービン駆動スピンドル１００では、回転軸１はハウジングアッシ２に非接触支持されているので、常の使用条件では磨耗の進行が抑制されている。その結果、エアタービン駆動スピンドル１００は長寿命である。また、潤滑剤が不要なため、潤滑剤によってエアタービン駆動スピンドル１００の内部（たとえば第１貫通孔１７内）が汚染されることがない。そのため、静圧気体軸受を備えるエアタービン駆動スピンドル１００は、たとえば静電塗装機に好適である。
In the present embodiment, both the journal bearing 7 and the thrust bearing 8 may be configured as static pressure gas bearings. In such an air turbine drive spindle 100, since the rotary shaft 1 is supported in a non-contact manner on the housing assembly 2, the progress of wear is suppressed under normal use conditions. As a result, the air turbine drive spindle 100 has a long life. Further, since the lubricant is unnecessary, the inside of the air turbine drive spindle 100 (for example, the first through hole 17) is not contaminated by the lubricant. Therefore, the air turbine drive spindle 100 provided with a static pressure gas bearing is suitable for an electrostatic coating machine, for example.
今回開示された各実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、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が含まれることを意図される。
Each embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
本発明は、エアタービンにより回転駆動されるエアタービン駆動スピンドルに適用され、特に高速回転されるエアタービン駆動スピンドルに有利に適用される。
The present invention is applied to an air turbine drive spindle that is rotationally driven by an air turbine, and is particularly advantageously applied to an air turbine drive spindle that is rotated at a high speed.
１ 回転軸、１Ａ 軸部、１Ｂ スラスト板部、１Ｅ 外周端面、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 貫通孔部（第２貫通孔）、１６Ａ 開口部、１７ 第１貫通孔、１８ 隙間部、１９ 駆動用気体排気ポート、２０ 排気空間、２１ 空間、２２ 隔壁、２３ 第４貫通孔、２４ 回転検出部、２５ 第５貫通孔、２６ 第６貫通孔、２７ 第７貫通孔、３０ 磁石、１００ エアタービン駆動スピンドル。
1 rotating shaft, 1A shaft portion, 1B thrust plate portion, 1E outer peripheral 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 blades, 16 through hole (second through hole), 16A opening, 17 1st through-hole, 18 clearance, 19 driving gas exhaust port, 20 exhaust space, 21 space, 22 partition, 23 4th through-hole, 24 rotation detector, 25 5th through-hole, 26 6th through-hole, 27 7th through hole, 30 magnet, 100 air turbine drive spindle.
Claims (6)
- 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む回転軸と、
気体を噴出可能に設けられている給気部とを備え、
前記回転軸は、前記回転軸をスラスト方向に支持するスラスト軸受と前記回転軸を前記ラジアル方向に支持するジャーナル軸受とによりハウジング部内に回転自在に設けられ、
前記回転軸は、前記スラスト板部上に前記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有し、かつ、複数の前記回転翼が前記給気部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おり、
複数の前記回転翼に供給された気体を排気する排気部をさらに備え、
前記スラスト板部には前記スラスト方向に延びる貫通孔部が複数形成されている、エアタービン駆動スピンドル。 A rotating shaft including a shaft portion and a thrust plate portion formed to extend in a radial direction with respect to the shaft portion;
An air supply section provided so that gas can be ejected,
The rotary shaft is rotatably provided in the housing portion by a thrust bearing that supports the rotary shaft in the thrust direction and a journal bearing that supports the rotary shaft in the radial direction.
The rotating shaft has a plurality of rotating blades formed on the thrust plate portion so as to extend in the thrust direction, and the plurality of rotating blades receive gas ejected from the air supply portion. Is provided so as to be rotatable,
An exhaust unit that exhausts the gas supplied to the plurality of rotor blades;
An air turbine drive spindle, wherein a plurality of through-hole portions extending in the thrust direction are formed in the thrust plate portion. - 複数の前記回転翼は、前記回転軸の回転方向に沿って互いに間隔を隔てて設けられており、
前記貫通孔部は、複数の前記回転翼において隣り合う前記回転翼の間に形成されている、請求項１に記載のエアタービン駆動スピンドル。 The plurality of rotor blades are spaced apart from each other along the rotation direction of the rotating shaft,
2. The air turbine drive spindle according to claim 1, wherein the through-hole portion is formed between adjacent rotor blades in the plurality of rotor blades. - 複数の前記回転翼は、前記回転軸の回転方向に沿って互いに隙間部を隔てて設けられており、
前記貫通孔部は、複数の前記回転翼に対して前記回転方向において隣り合う前記回転翼の間に位置する複数の前記隙間部に間欠的に形成されている、請求項１に記載のエアタービン駆動スピンドル。 The plurality of rotor blades are provided with a gap therebetween along the rotation direction of the rotating shaft,
2. The air turbine according to claim 1, wherein the through-hole portion is intermittently formed in the plurality of gap portions positioned between the rotary blades adjacent to each other in the rotation direction with respect to the plurality of rotary blades. Driving spindle. - 前記貫通孔部は、前記ラジアル方向における前記スラスト板部の外周端面に連なる開口部を含む、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。 The air turbine drive spindle according to any one of claims 1 to 3, wherein the through-hole portion includes an opening continuous with an outer peripheral end surface of the thrust plate portion in the radial direction.
- 前記貫通孔部は、前記スラスト方向から平面視したときに、前記回転翼の形状に沿って形成されている、請求項４に記載のエアタービン駆動スピンドル。 The air turbine drive spindle according to claim 4, wherein the through-hole portion is formed along the shape of the rotor blade when viewed in plan from the thrust direction.
- 前記スラスト軸受および前記ジャーナル軸受は、静圧気体軸受である、請求項１～請求項５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 air turbine drive spindle according to any one of claims 1 to 5, wherein the thrust bearing and the journal bearing are static pressure gas bearings.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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Families Citing this family (1)
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|---|---|---|---|---|
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Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60137129U (en) * | 1984-02-23 | 1985-09-11 | 日産自動車株式会社 | Turbo gear bearing device |
| JPH01130067A (en) * | 1987-11-12 | 1989-05-23 | Saga Univ | Radial turbine with symmetrical blade profiles and wave activated power generating set |
| JP2004132359A (en) * | 2002-07-17 | 2004-04-30 | Snecma Moteurs | Assistance and urgent drive mechanism for motor accessory |
| JP2009062848A (en) * | 2007-09-05 | 2009-03-26 | Ntn Corp | Motor integrated type magnetic bearing device |
| JP2009236068A (en) * | 2008-03-28 | 2009-10-15 | Ihi Corp | Supercharger |
| JP2011256720A (en) * | 2010-06-04 | 2011-12-22 | Ihi Corp | Variable capacity type turbine |
| JP2012026455A (en) * | 2011-10-03 | 2012-02-09 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Turbine wheel |
| JP2013245607A (en) * | 2012-05-25 | 2013-12-09 | Nsk Ltd | Spindle device and electrostatic coating device |
| JP2016033367A (en) * | 2014-07-30 | 2016-03-10 | 日本精工株式会社 | Spindle device and electrostatic coating device |
-
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Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60137129U (en) * | 1984-02-23 | 1985-09-11 | 日産自動車株式会社 | Turbo gear bearing device |
| JPH01130067A (en) * | 1987-11-12 | 1989-05-23 | Saga Univ | Radial turbine with symmetrical blade profiles and wave activated power generating set |
| JP2004132359A (en) * | 2002-07-17 | 2004-04-30 | Snecma Moteurs | Assistance and urgent drive mechanism for motor accessory |
| JP2009062848A (en) * | 2007-09-05 | 2009-03-26 | Ntn Corp | Motor integrated type magnetic bearing device |
| JP2009236068A (en) * | 2008-03-28 | 2009-10-15 | Ihi Corp | Supercharger |
| JP2011256720A (en) * | 2010-06-04 | 2011-12-22 | Ihi Corp | Variable capacity type turbine |
| JP2012026455A (en) * | 2011-10-03 | 2012-02-09 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Turbine wheel |
| JP2013245607A (en) * | 2012-05-25 | 2013-12-09 | Nsk Ltd | Spindle device and electrostatic coating device |
| JP2016033367A (en) * | 2014-07-30 | 2016-03-10 | 日本精工株式会社 | Spindle device and electrostatic coating device |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018131213A1 (en) * | 2017-01-16 | 2018-07-19 | 三菱重工業株式会社 | Radial-inflow-type turbine, turbocharger, and method for assembling turbocharger |
| JP2018115560A (en) * | 2017-01-16 | 2018-07-26 | 三菱重工業株式会社 | Radial inflow type turbine, supercharger and assembly method of supercharger |
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