(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維、テープ、フィルム等の走行物をガイドする円筒状のガイドロールと、該ガイドロールの内周面に嵌合する外周面を有するラジアル静圧気体軸受と、該ラジアル静圧気体軸受を介して前記ガイドロールを回転自在に支持する支持軸と、前記ガイドロールの一端に取り付けられた円板状のスラストランナと、該スラストランナを間に挟んで前記支持軸の外周面に嵌着された二つのスラスト静圧気体軸受と、を備えた静圧気体軸受式回転案内装置において、前記ラジアル静圧気体軸受及び前記スラスト静圧気体軸受はカーボングラファイトからなり、前記ガイドロール及び前記スラストランナはカーボン繊維とカーボンとの複合材からなることを特徴とする静圧気体軸受式回転案内装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は静圧気体軸受式回転案内装置の改良に関し、回転体及びこれを支持する静圧気体軸受にカーボン系の材料を使用することにより迅速な起動と焼付き防止を図ったものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の静圧気体軸受式回転案内装置としては、例えば、繊維，テープ，フィルム等の製造工程においてこれらを回転案内するものがある。このものは、一端を固定した支持軸の外径面に、複数箇の円筒状のラジアル軸受とドーナツ板状のスラスト軸受とが、それぞれ軸方向に離して取付けられ、そのラジアル軸受及びスラスト軸受に軸受すきまを介して回転する回転体が対向している。そして、支持軸に設けた給気孔からラジアル軸受及びスラスト軸受を介して軸受すきまに圧縮気体を噴出させることにより、回転する回転体を非接触で支持するようにしている。
【０００３】
回転体は軽量なアルミニウム製とされ、これにより慣性モーメントを軽減させて回転の立ち上げを迅速にしている。また、軸受の材料も同材質のアルミ材を使用して周囲温度が軸受すき間に及ぼす影響を極力抑えるようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の静圧気体軸受式回転案内装置では、回転体と非回転の支持軸との間に温度差が生じた場合に、アルミ材は線膨張係数が大きいために軸受すき間がなくなり、その結果焼付き事故が誘発される。また、静圧気体軸受に供給する圧縮気体が遮断された場合も、焼付きが発生するという問題点があった。
【０００５】
さらに、繊維，テープ，フィルム等の被案内物のうち、回転体が所定回転数に到達する迄の立ち上げ時間中に走行した分は、それらの用途いかんによっては欠陥品になって廃棄処分しなければならず、したがって立ち上げ時間が長いほど製品歩留りが低下するという問題点もあった。
そこで本発明は、このような従来技術の問題点に着目してなされたもので、回転体及びこれを支持するラジアル静圧気体軸受に、アルミニウムより軽量で且つ接触しても焼付きがおこりにくい材料を使用することにより、迅速な起動と焼付き防止とが可能な静圧気体軸受式回転案内装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、繊維、テープ、フィルム等の走行物をガイドする円筒状のガイドロールと、該ガイドロールの内周面に嵌合する外周面を有するラジアル静圧気体軸受と、該ラジアル静圧気体軸受を介して前記ガイドロールを回転自在に支持する支持軸と、前記ガイドロールの一端に取り付けられた円板状のスラストランナと、該スラストランナを間に挟んで前記支持軸の外周面に嵌着された二つのスラスト静圧気体軸受と、を備えた静圧気体軸受式回転案内装置において、前記ラジアル静圧気体軸受及び前記スラスト静圧気体軸受はカーボングラファイトからなり、前記ガイドロール及び前記スラストランナはカーボン繊維とカーボンとの複合材からなることを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の一形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明を実施した静圧気体軸受式回転案内装置の断面図である。
先ず構成を説明すると、一端が固定端で他端が自由端とされた片持ちの支持軸１の外面に、複数箇（この例では二個）の円筒状の多孔質部材からなるラジアル静圧気体軸受２，２と、一対のドーナツ板状の多孔質部材からなるスラスト静圧気体軸受３，３とが、それぞれ軸方向に離して取付けられている。ラジアル静圧気体軸受２に対し図示されない僅かの軸受すきまを介して回転自在に支持されるガイドロール４が嵌合されている。即ち、ガイドロール４はラジアル静圧気体軸受２に嵌合する部材である。
【０００８】
より詳細に説明すると、支持軸１には自由端寄りの外面にフランジ状のつば部１Ａが突設され、このつば部１Ａで仕切られた支持軸先端部に、一方のラジアル静圧気体軸受２が装着されている。このラジアル静圧気体軸受２は、つば部１Ａと支持軸１の端面に取り付けたラジアル軸受固定板５とに挟持されて軸方向の移動並びに回転が拘束される。また、つば部１Ａから軸方向に距離を隔てた支持軸１の固定端寄りの外面に、同じくフランジ状のつば部１Ｂが突設されると共に、それから更に間隔をおいて段部１Ｃが形成されており、この段部１Ｃから固定端にかけての支持軸１の外径は自由端にかけての支持軸１の外径より幾分小さくされている。段部１Ｃには支持軸１の固定端から挿入された間座６が係止する。そして、その間座６とつば部１Ｂとに挟持されて軸方向の移動が拘束された他方のラジアル静圧気体軸受２が支持軸１に固定して装着されている。なお、間座６には、円周等分の複数箇所に位置して、外面から内面に貫通する半径方向の排気孔６ａと、各排気孔６ａを連通する内面の環状溝６ｃがそれぞれ形成されている。
【０００９】
上記支持軸１には、また、間座６に当接して一方のスラスト静圧気体軸受３が嵌着され、更にそのスラスト静圧気体軸受３に当接して、スラスト静圧気体軸受３より外径が小さい間座７が嵌着される。この間座７にも、半径方向の排気孔７ａが形成されている。また更に、その間座７に当接して他方のスラスト静圧気体軸受３が支持軸１に嵌着される。続いて、このスラスト静圧気体軸受３に当接して軸受カバー８が支持軸１に挿入され、その後にスラスト軸受固定ナット９が支持軸１の外面の雄ねじ１Ｄに螺合される。そのスラスト軸受固定ナット９の締めつけにより、前記間座６，一方のスラスト静圧気体軸受３，間座７，他方のスラスト静圧気体軸受３，軸受カバー８が一体的に支持軸１に固定されて、ラジアル静圧気体軸受２，２と共に非回転体が構成される。
【００１０】
一方、回転体は、ガイドロール４と、その一端の厚肉の基部に着脱可能に取り付けられたスラストランナ１０とで構成される。円板状のスラストランナ１０は、軸方向両側の平面のスラスト受面１０ａが各スラスト静圧気体軸受３の平面のスラスト軸受面３ａとそれぞれに僅かな軸受すき間を介して対向している。
支持軸１には、その固定端の端面から自由端側のラジアル静圧気体軸受２に迄達する軸方向の給気孔１１が設けられており、各ラジアル静圧気体軸受２の内面及び各スラスト静圧気体軸受３の内面に圧縮気体を供給するようになっている。更に、給気孔１１に平行して固定端の端面から軸方向中間部に及ぶ軸方向の排気孔１２が支持軸１に設けられており、つば部１Ａと１Ｂとの間の空間部と、間座６の内面の環状溝６ｃと、間座７の排気孔７ａとに連通して各ラジアル静圧気体軸受２及びスラスト静圧気体軸受３からの排気を排出するようになっている。
【００１１】
上記の静圧気体軸受式回転案内装置において、回転体に接触する可能性のある部材であるラジアル静圧気体軸受２とスラスト静圧気体軸受３及びスラスト軸受すきまを確保する間座７とは、いずれもカーボングラファイトを材料として形成されている。一方、軸受２，３の接触可能相手となる回転体であるガイドロール４及びスラストランナ１０は、カーボン繊維とカーボン粒子との複合材であるＣ／Ｃコンポジット（隣合うカーボン繊維の間にカーボン粒子が存在する緻密なもの）を材料として形成されている。
【００１２】
次に作用を説明する。
この実施の形態によれば、固定端側を固定支持した支持軸１に給気孔１１から圧縮気体を供給して、二個のラジアル静圧気体軸受２の円筒状のラジアル軸受面２ａ及び一対のスラスト静圧気体軸受３のスラスト軸受面３ａから噴出させることにより、ラジアル軸受すき間に圧力の高い空気層が形成されると同時に、スラスト軸受すき間３にも圧力の高い空気層が形成されて、回転体はラジアル軸受面２ａ及びスラスト軸受面３ａに非接触に浮上支持される。
【００１３】
こうして、ラジアル方向およびスラスト方向に非接触に支持された回転体に案内される繊維，テープ，フィルム等の被案内物を走行させると、それらの被案内物に接触したガイドロール４が回転しはじめる。この場合、被案内物がガイドロール４に接触した瞬間から所定の回転数に到達するまでには、回転体の慣性モーメントに打ち勝つ必要があるため、その慣性モーメントの大きさに応じた長さの立ち上げ時間を要する。
【００１４】
しかして、ガイドロール４がアルミニウムより軽量のＣ／Ｃコンポジットで形成されているため回転体は慣性モーメントは小さく、よって回転体はアルミニウム製の場合より短い立ち上げ時間で設定回転数に到達できる。そのため、製品歩留りが向上するという効果が得られる。
また、周囲温度の変化や、ガイドロール４と支持軸１との間に温度差が生じた場合も、ガイドロール４にはＣ／Ｃコンポジット、ラジアル静圧気体軸受２，スラスト静圧気体軸受３にはカーボングラファイトと、いずれも線膨張係数が小さいカーボン系材料を使用したため、寸法変化が少なくて軸受すき間の大きな変化が規制される。それゆえ、静圧気体軸受の性能が損なわれることがなく安定した回転が保持できる。
【００１５】
更に、何らかの原因で圧縮気体の供給が遮断されて、ラジアル静圧気体軸受２，スラスト静圧気体軸受３の軸受機能が作用せず、回転体と接触する事態が発生しても、カーボン系材料を使用したため自己潤滑性が良いので焼付き事故が誘発されることはない。
かくして、本発明の静圧気体軸受式回転案内装置によれば、常時安定した回転案内が確保できる。
【００１６】
なお、上記の実施の形態の説明では、スラストランナ１０の材質をＣ／Ｃコンポジットとし、その内面に僅かのすき間を介して配設される間座７の材質をカーボングラファイトとし、いずれもカーボン系材料としたものを示したが、スラストランナ１０及び間座７は同材質であれば必ずしもカーボン系材料に限定しなくて良い。スラストランナ１０及び間座７はいずれも寸法が小さいため、温度変化があっても、すきま変化は小さいからである。
【００１７】
また、支持軸１を垂直にたてて固定する使用態様にあっては、スラスト静圧気体軸受３は一個のみとし、垂直な回転体の重力を支持する構成にしても良い。  また、ラジアル静圧気体軸受２及びスラスト静圧気体軸受３は多孔質形の静圧気体軸受でもオリフィス形の静圧気体軸受でも良く、また一つの部材でラジアル静圧気体軸受２とスラスト静圧気体軸受３とを構成しても良い。
【００１８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ラジアル静圧気体軸受はカーボングラファイト、回転体はラジアル静圧気体軸受に嵌合する部材がカーボン繊維とカーボンとの複合材であり、いずれも自己潤滑性に優れ且つ線膨張係数が小さく、また軽量なカーボン系材料で形成したため、回転体の設定回転数に到達する時間が短縮されて被案内製品の歩留りが向上すると共に、温度の影響によるラジアル軸受すき間の変化が抑制されて安定した回転が保持され、更には接触による焼付き事故の発生も防止できるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の断面図である。
【符号の説明】
１    支持軸
２    静圧気体軸受（ラジアル軸受）
３    静圧気体軸受（スラスト軸受）
４    ガイドロール
１１    給気孔
１２    排気孔
【図１】
0003653832.tif 000002