JP2002005169A - Fluid bearing device - Google Patents

Fluid bearing device

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JP2002005169A
JP2002005169A JP2000186911A JP2000186911A JP2002005169A JP 2002005169 A JP2002005169 A JP 2002005169A JP 2000186911 A JP2000186911 A JP 2000186911A JP 2000186911 A JP2000186911 A JP 2000186911A JP 2002005169 A JP2002005169 A JP 2002005169A
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bearing
pockets
rotating shaft
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fluid
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Toshihiko Shima
稔彦 嶋
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Toyoda Koki KK
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Toyoda Koki KK
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce torque for shearing pressure fluid supplied into a bearing pocket with a rotating shaft to decrease energy loss. SOLUTION: At least four or more bearing pockets 14 are disposed in the inner surface of a bearing metal 15 for supporting the rotating shaft 13, these pockets 14 are divided into at least three main pockets MP and one or more sub pockets SP for being used. Pressure fluid is steadily supplied from a pump 31 to the main pockets MP, and pressure fluid is selectively supplied to the sub pockets SP by an opening/closing operation of an opening/closing valve 42. During non-machining period in which machining resistance is not applied to the rotating shaft 13, when a load on the rotating shaft is not higher than a predetermined threshold value, or when a rotation speed of the rotating shaft 13 exceeds a predetermined threshold value, the opening/closing valve 42 is closed to stop supply of pressure fluid to the sub pockets SP.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば研削盤の砥
石軸等のような工作機械の回転主軸を回転可能に軸承す
る流体軸受装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fluid bearing device for rotatably supporting a main spindle of a machine tool such as a grindstone shaft of a grinding machine.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の流体軸受装置においては、図11
に示されるように、軸受金11は外周が軸受ハウジング
10の円筒内孔7に密嵌合され、軸受金11の軸受面9
には円周方向に等角度間隔で複数の軸受ポケット14が
形成され、軸受ポケット14を円周方向に隔絶する軸方
向に延びる軸受ランド15が設けられ、軸受ランド15
は回転軸13と所定の軸受クリアランスを有する軸受面
9を構成している。軸受ポケット14には軸受ハウジン
グ10の供給ポート19から軸受金11の外周に設けら
れた環状溝8を介して圧力流体が供給されるようになっ
ている。
2. Description of the Related Art In a conventional hydrodynamic bearing device, FIG.
As shown in FIG. 3, the outer periphery of the bearing 11 is tightly fitted in the cylindrical bore 7 of the bearing housing 10, and the bearing surface 9 of the bearing 11 is
A plurality of bearing pockets 14 are formed at equal angular intervals in the circumferential direction, and an axially extending bearing land 15 that circumferentially separates the bearing pockets 14 is provided.
Constitutes a bearing surface 9 having a predetermined bearing clearance with the rotating shaft 13. A pressure fluid is supplied to the bearing pocket 14 from a supply port 19 of the bearing housing 10 through an annular groove 8 provided on the outer periphery of the bearing 11.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかし、この種の流体
軸受装置を回転軸の一端に固定される砥石車が高周速度
で回転される高速研削加工において使用する場合、回転
軸自身も高い回転速度で駆動することが必要となる。こ
の場合、軸受面では圧力流体をせん断するトルクが急激
に増加することになり、軸受部での消費動力が大きくな
る。このため、高速回転時には回転軸を無負荷で駆動す
るためだけに大容量の電動機パワーが必要となり、エネ
ルギーの浪費が大きくなる。また、同時に発熱量も増加
し、熱膨張の影響で軸受クリアランスの減少を招き、場
合によっては、回転軸と軸受ランドが焼き付くことがあ
る。
However, when such a hydrodynamic bearing device is used in a high-speed grinding process in which a grinding wheel fixed to one end of a rotating shaft is rotated at a high peripheral speed, the rotating shaft itself also has a high rotational speed. It is necessary to drive at a speed. In this case, on the bearing surface, the torque for shearing the pressure fluid sharply increases, and the power consumption in the bearing portion increases. For this reason, at the time of high-speed rotation, a large-capacity electric motor power is required only to drive the rotating shaft without load, and the waste of energy is increased. At the same time, the calorific value also increases, causing a decrease in bearing clearance due to the effect of thermal expansion. In some cases, the rotating shaft and the bearing land may seize.

【0004】本発明は、上記の問題点に鑑みてなされた
ものであり、非加工時や低負荷時や高速回転時に軸受部
での消費動力を必要以上に増すことなくエネルギーの浪
費を防ぐとともに、熱膨張による悪影響も防止できる流
体軸受装置を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and prevents waste of energy without unnecessarily increasing power consumption in a bearing portion during non-machining, low load, or high-speed rotation. It is another object of the present invention to provide a hydrodynamic bearing device capable of preventing adverse effects due to thermal expansion.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明の流体軸受装置は、主及び副軸受ポケットの
数を少なくとも4つ以上とし、少なくとも3つの前記主
軸受ポケットに圧力流体を供給する第1態様と前記主及
び副軸受ポケットに圧力流体を供給する第2態様とに切
替えるようにしたことを特徴とする。この構成によれ
ば、使用状況に応じて第1態様と第2態様とに切替えら
れ、軸受剛性や動力損失などの軸受性能が変更される。
In order to solve the above-mentioned problems, a hydrodynamic bearing device according to the present invention has at least four or more main and sub-bearing pockets, and pressurizes fluid into at least three of the main bearing pockets. The present invention is characterized in that the mode is switched between a first mode for supplying the fluid and a second mode for supplying the pressurized fluid to the main and sub bearing pockets. According to this configuration, the mode is switched between the first mode and the second mode in accordance with the state of use, and the bearing performance such as bearing rigidity and power loss is changed.

【0006】また、回転軸に取り付けられる工具或るい
は工作物が工作物或いは工具と接触して前記回転軸に加
工抵抗が作用する加工時と前記工具と工作物とが非接触
状態にある非加工時とを識別し、加工時のときは第2態
様に切替手段を切替え、非加工時のときは第1態様に切
替手段を切替えるようにしたことを特徴とする。この構
成により、研削砥石などの回転工具を介して回転軸に加
工抵抗が作用する加工状態では第2態様に切替えられ、
この態様では主及び副軸受ポケットの両方に圧力流体が
供給されることとなり、加工抵抗に対抗すべく軸受剛性
が増強される。
In addition, when a tool or a workpiece attached to a rotary shaft contacts a workpiece or a tool and a processing resistance acts on the rotary shaft, and when the tool and the workpiece are not in contact with each other, a non-contact state occurs. It is characterized in that the switching means is distinguished from the processing time, and the switching means is switched to the second mode when the processing is performed, and the switching means is switched to the first mode when the processing is not performed. With this configuration, the processing state is switched to the second mode in a processing state in which processing resistance acts on the rotating shaft via a rotating tool such as a grinding wheel,
In this aspect, the pressurized fluid is supplied to both the main and sub bearing pockets, and the bearing stiffness is increased to counter the machining resistance.

【0007】さらに、回転軸の回転速度を検出する速度
検出手段を設け、所定以上の回転速度で前記回転軸が回
転しているときは第1態様に切替手段を切替え、所定以
下の回転速度で回転軸が回転しているときは第2態様に
切替手段を切替えることを特徴とする。この構成によれ
ば、回転軸の回転速度が低速領域から高速領域に移行す
るとき副軸受ポケットの支持剛性が低下され、副軸受ポ
ケット内に残留する低圧流体を回転軸の外周面がせん断
するトルクが著しく低減され、これにより回転軸を駆動
するために必要な電動機パワーの損失が減少される。こ
の場合、切替手段は、副軸受ポケットに供給される流体
の圧力を回転軸の回転速度の増加に連れて減少する圧力
制御形の形態と採ることができ、軸受剛性及び軸受面で
のエネルギ損失は回転軸の速度変動に応じて緻密に制御
される。
Further, a speed detecting means for detecting a rotation speed of the rotating shaft is provided, and when the rotating shaft is rotating at a predetermined speed or more, the switching means is switched to the first mode, and at a speed less than the predetermined speed. When the rotating shaft is rotating, the switching means is switched to the second mode. According to this configuration, when the rotation speed of the rotating shaft shifts from the low speed region to the high speed region, the supporting rigidity of the sub bearing pocket is reduced, and the torque at which the outer peripheral surface of the rotating shaft shears the low pressure fluid remaining in the sub bearing pocket is reduced. Is significantly reduced, thereby reducing the loss of motor power required to drive the rotating shaft. In this case, the switching means may be in the form of a pressure control type in which the pressure of the fluid supplied to the sub-bearing pocket decreases as the rotation speed of the rotating shaft increases, and the rigidity of the bearing and the energy loss on the bearing surface can be reduced. Is precisely controlled according to the speed fluctuation of the rotating shaft.

【0008】さらに、加工負荷を検出する負荷検出手段
を設け、低負荷時には第1態様に切替手段を切替え、高
負荷時には軸受剛性を増強する第2態様に切替手段を切
替えることを特徴とする。この構成により、加工負荷が
高くなると副軸受ポケットの支持剛性が増強される。切
替手段は、開閉動作形でもよいし圧力制御形でもよい。
圧力制御形の切替手段を用いる場合、副軸受ポケットに
供給される流体の圧力を負荷の増加に連れて上昇させる
ようにする。このようにすることにより、低負荷時にお
ける回転軸は主軸受ポケットに供給される圧力流体によ
り少ないエネルギ損失で支持される。
Further, a load detecting means for detecting a machining load is provided, and the switching means is switched to the first mode when the load is low, and the switching means is switched to the second mode for increasing the bearing rigidity when the load is high. With this configuration, when the processing load increases, the supporting rigidity of the auxiliary bearing pocket is increased. The switching means may be an open / close operation type or a pressure control type.
When the pressure control type switching means is used, the pressure of the fluid supplied to the auxiliary bearing pocket is increased with an increase in load. In this way, the rotating shaft at the time of low load is supported by the pressurized fluid supplied to the main bearing pocket with less energy loss.

【0009】さらに、軸受金の内周面に設ける主及び副
軸受ポケットの総数を5つ以上とし、圧力流体が供給さ
れる前記副軸受ポケットの数が前記第2態様とは異なる
第3態様に切替手段を切替え可能としたことを特徴とす
る。この構成により、流体軸受装置の使用状況に応じて
軸受剛性は複数段に切替えられる。
Further, the total number of the main and sub bearing pockets provided on the inner peripheral surface of the bearing metal is set to five or more, and the number of the sub bearing pockets to which the pressurized fluid is supplied is different from the second mode. The switching means can be switched. With this configuration, the bearing rigidity can be switched to a plurality of stages in accordance with the usage state of the hydrodynamic bearing device.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】本発明の第1の実施形態を図1及
び図2を参照して説明する。図1において、10は、例
えば研削盤の砥石台を構成する軸受ハウジングであり、
軸受金11を介して、その左端に図略の研削砥石を固着
した砥石軸等の回転軸13を支持している。軸受ハウジ
ング10の円筒内孔7の左端にフランジ部12が形成さ
れた軸受金11が密嵌合され、そのフランジ部12によ
り、この軸受ハウジング10の左端面にボルトにて固着
されている。軸受金11の内面に形成された軸受面9に
は、図2(図1のII−II矢視図)に示されるように、総
括的に符号14を付して示す6つの矩形の軸受ポケット
が形成されている。 これら軸受ポケット14は、軸方
向に延びる複数の軸受ランド15により円周方向に等角
度間隔で区画され、また軸方向の両端部は円周方向に延
びる軸受ランド17、17’により区画されている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In FIG. 1, reference numeral 10 denotes a bearing housing constituting, for example, a grindstone stand of a grinding machine;
A rotating shaft 13 such as a grindstone shaft to which a not-shown grinding grindstone is fixed is supported at the left end thereof via a bearing metal 11. A bearing metal 11 having a flange 12 formed at the left end of the cylindrical inner hole 7 of the bearing housing 10 is tightly fitted, and is fixed to the left end surface of the bearing housing 10 with a bolt by the flange 12. As shown in FIG. 2 (a view taken along the line II-II in FIG. 1), six rectangular bearing pockets generally indicated by reference numeral 14 are provided on the bearing surface 9 formed on the inner surface of the bearing metal 11. Are formed. These bearing pockets 14 are defined at equal angular intervals in the circumferential direction by a plurality of bearing lands 15 extending in the axial direction, and both axial ends are defined by bearing lands 17, 17 'extending in the circumferential direction. .

【0011】これら6つのポケット14は、図2で見ら
れる時計の12時、4時及び8時位置に在る3つが主軸
受ポケットで、残りの3つが副軸受ポケットである。主
及び副軸受ポケットは、それぞれ符号MP、SPを付し
て区別されている。主軸受ポケットMPには運転中は定
常的に圧力流体が供給され、一方、副軸受ポケットSP
に対する圧力流体の供給動作は非定常的か或いはこれら
副軸受ポケットSPへ供給される流体の圧力は可変的で
ある。
Of these six pockets 14, three at the 12 o'clock, 4 o'clock and 8 o'clock positions of the watch shown in FIG. 2 are main bearing pockets, and the remaining three are sub bearing pockets. The main and sub bearing pockets are distinguished by reference numerals MP and SP, respectively. During operation, the main bearing pocket MP is constantly supplied with pressure fluid, while the sub-bearing pocket SP
The supply operation of the pressure fluid to the auxiliary bearing pocket SP is irregular or the pressure of the fluid supplied to these auxiliary bearing pockets SP is variable.

【0012】図2に示されるように、ポンプユニット
(圧力流体供給手段)31から第1態様で使用する1つ
おき3個の主軸受ポケットMPへそれぞれの絞り要素1
4aを介して圧力流体を供給する第1供給路40と、第
2態様で使用する残りの3個の副軸受ポケットSPへそ
れぞれの絞り要素14aを介して供給する第2供給路4
1とは別系統になっている。この第2供給路41上に
は、図略の例えばCNC装置のCPUのような制御装置
からの指令に応じて、開閉動作する切替手段42が設け
られている。切替手段42は、開閉動作する開閉バルブ
或いは圧力制御する圧力制御バルブとして構成される。
As shown in FIG. 2, each of the throttle elements 1 from the pump unit (pressure fluid supply means) 31 to every other three main bearing pockets MP used in the first embodiment.
A first supply path 40 for supplying the pressurized fluid via the first throttle element 4a and a second supply path 4 for supplying the remaining three auxiliary bearing pockets SP for use in the second embodiment via the respective throttle elements 14a.
It is a different system from 1. On the second supply path 41, a switching means 42 that opens and closes in response to a command from a controller (not shown) such as a CPU of a CNC device is provided. The switching unit 42 is configured as an opening / closing valve that opens and closes or a pressure control valve that controls pressure.

【0013】後述するように、図略の制御装置は、加工
状態と非加工状態を識別する機能、回転主軸13が所定
の回転速度以上で回転しているか否かを識別する機能、
加工負荷が高負荷か低負荷かを識別する機能がソフトウ
エアとして与えられ、これら識別結果に応じて切替手段
42を切替え動作する。この切替動作により、回転時に
おける軸受部での消費動力が必要最小限に抑えられ、エ
ネルギーの浪費が防止され、この結果、軸受部での発熱
が抑制されて軸受装置の熱変形による加工精度低下が最
小限に止められる。なお、図1は本実施の形態の縦断面
図であり、この図1のI−I矢視図である図2により軸受
ポケット14と軸受ランド15との円周方向の配置関係
を示している。
As will be described later, the control device (not shown) has a function of discriminating between a machining state and a non-machining state, a function of discriminating whether or not the rotary spindle 13 is rotating at a predetermined rotation speed or more,
A function for discriminating whether the processing load is a high load or a low load is provided as software, and the switching means 42 is switched in accordance with the identification result. Due to this switching operation, power consumption in the bearing portion during rotation is minimized, and energy is prevented from being wasted. As a result, heat generation in the bearing portion is suppressed and machining accuracy is reduced due to thermal deformation of the bearing device. Is minimized. FIG. 1 is a longitudinal sectional view of the present embodiment, and FIG. 2 which is a view taken in the direction of the arrow II in FIG. 1 shows a circumferential positional relationship between the bearing pocket 14 and the bearing land 15. .

【0014】本発明の第1の使用形態として、前記制御
装置は、図3のフローチャートに従って動作され、加工
状態と非加工状態とを識別し(ステップ3−1)、加工
中であれば高い軸受剛性が必要であるので、切替手段と
しての開閉バルブ42を開路動作して第2態様に切替え
(ステップ3−3)、加工中でないなら開閉バルブ42
を閉路動作して第1態様に切替える(ステップ3−
2)。これにより、非加工中における第1態様では、図
2において時計の12時、4時及び8時の角度位置(好
適には、2/3πラジャン間隔の等角度)に配置した3
個の主軸受ポケットMPのみに圧力流体が第1供給路4
0を介して供給される。この場合、回転軸13はこれら
3個の主軸受ポケットMP内に発生される圧油の静圧力
により3つの角度位置で支持される。回転軸13の外周
面が流体をせん断するせん断トルクは、第1供給路40
より圧力流体の供給を受けているこれら3個の主軸受ポ
ケットMP上で大きいが、圧力流体の補給がない時計の
2時、6時及び10時位置にある残りの3個の副軸受ポ
ケットSP上では小さくなる。
As a first mode of use of the present invention, the control device is operated in accordance with the flowchart of FIG. 3 to discriminate between a machining state and a non-machining state (step 3-1). Since rigidity is required, the opening / closing valve 42 as a switching means is opened and switched to the second mode (step 3-3).
Is closed to switch to the first mode (step 3-
2). Accordingly, in the first mode during non-machining, the watch is arranged at the angular positions of 12 o'clock, 4 o'clock, and 8 o'clock in FIG. 2 (preferably at equal angles of 2 / 3π Rajang interval).
The pressure fluid is supplied to the first supply passage 4 only to the main bearing pockets MP.
0. In this case, the rotating shaft 13 is supported at three angular positions by the static pressure of the pressure oil generated in these three main bearing pockets MP. The shear torque at which the outer peripheral surface of the rotating shaft 13 shears the fluid is supplied to the first supply path 40.
The remaining three sub-bearing pockets SP at 2 o'clock, 6 o'clock and 10 o'clock positions of the watch which are larger on these three main bearing pockets MP receiving more supply of pressure fluid but without replenishment of pressure fluid. Above is smaller.

【0015】前記制御装置は、上述したように、加工中
であると識別するとき開閉バルブ42を開路動作する。
これにより、6個の全ての軸受ポケット14に圧力流体
が供給され、これら軸受ポケット14内に発生される圧
油の静圧力により、回転軸13が6つの角度位置で支持
され、軸受剛性は、加工負荷に強固に対抗すべく増強さ
れる。工作機械の運転中においては、加工時と非加工時
とを比較すると、非加工時の時間が加工時よりも長いの
で、この第1の使用の形態のように、非加工時におい
て、選択された主軸受ポケットMPにのみ圧力流体を供
給することにより、エネルギの浪費と軸受部の発熱を効
果的に抑制することができる。
As described above, the control device opens and closes the on-off valve 42 when it is determined that the machining is being performed.
Thus, the pressurized fluid is supplied to all the six bearing pockets 14, and the rotating shaft 13 is supported at six angular positions by the static pressure of the pressure oil generated in these bearing pockets 14. It is reinforced to strongly oppose the processing load. During the operation of the machine tool, when the machining and the non-machining are compared, the non-machining time is longer than the machining time. By supplying the pressure fluid only to the main bearing pocket MP, waste of energy and heat generation of the bearing portion can be effectively suppressed.

【0016】加工中か非加工中かの識別は、各種の方法
で行うことができる。前記制御装置は、研削盤を制御す
るCNC装置である場合、例えば、回転軸13の左端に
砥石車を固着した砥石台10の図略の工作物に対する前
進位置を砥石台10の送り機構に配置した図略のエンコ
ーダの出力に基づいて判別し、この前進位置情報から砥
石台10が加工位置に在るのか、或るいは非加工位置に
在るのかを識別できる。別の方法では、例えば図1に示
すように、砥石台10に振動センサ43を取り付け、前
記CNC装置がこの振動センサ43の出力を例えば1ミ
リ秒の周期でモニターすることにより加工時か非加工時
かの識別を行うことができる。
The discrimination between working and non-working can be made by various methods. In a case where the control device is a CNC device that controls a grinding machine, for example, a forward position of a grindstone table 10 having a grinding wheel fixed to the left end of the rotating shaft 13 with respect to a workpiece (not shown) is arranged in a feed mechanism of the grindstone table 10. A determination is made based on the output of the encoder (not shown), and it is possible to identify whether the grinding wheel head 10 is at the processing position or at the non-processing position from the advance position information. In another method, for example, as shown in FIG. 1, a vibration sensor 43 is attached to the grindstone table 10, and the CNC device monitors the output of the vibration sensor 43 at a cycle of, for example, 1 millisecond, so as to be able to perform processing or not processing. Time can be identified.

【0017】次に、図4〜図7を参照して、他の実施の
態様を説明する。図4及び図5に示す実施の態様におい
ては、回転軸13の回転速度を検出することにより、予
め設定された閾値より回転速度が速い場合は第1態様で
使用し、回転速度がこの閾値と同一或いはこれより遅い
場合は第2態様で使用する。より具体的には、前記CN
C装置は、回転軸13を駆動する電動機Mに設けた回転
速度センサSSからの出力を定期的にモニターする。
(ステップ4−1)閾値が例えば15,000min-1(毎
分15,000回転)と設定される場合、前記CNC装
置は回転速度センサSSにより検出される回転軸13の
速度がこの閾値を超えるかどうか判定し(ステップ4−
2)、超えない場合は開閉バルブ42を開路動作し(ス
テップ4−3)、これにより6つの全ての軸受ポケット
14(MP及びSP)に圧力流体が供給される。
Next, another embodiment will be described with reference to FIGS. In the embodiment shown in FIG. 4 and FIG. 5, by detecting the rotation speed of the rotating shaft 13, if the rotation speed is higher than a preset threshold, the rotation speed is used in the first mode. If they are the same or later, they are used in the second mode. More specifically, the CN
The C device periodically monitors the output from the rotation speed sensor SS provided on the electric motor M that drives the rotation shaft 13.
(Step 4-1) When the threshold value is set to, for example, 15,000 min -1 (15,000 rotations per minute), the CNC device determines that the speed of the rotating shaft 13 detected by the rotation speed sensor SS exceeds this threshold value. (Step 4-
2) If not, the open / close valve 42 is opened (step 4-3), whereby the pressure fluid is supplied to all six bearing pockets 14 (MP and SP).

【0018】逆に、回転軸13の速度が閾値を超えると
きは、前記CNC装置は開閉バルブ42を閉路動作し
(ステップ4−4)、これにより時計の2時、6時及び
10時の角度位置に配置した3個の副軸受ポケットSP
への圧力流体の供給が停止される。高速回転状態では、
これら副軸受ポケットSP上での流体のせん断抵抗が減
少され、図5に示されるように、閾値を超える領域で消
費動力を低減し、回転軸13が高速回転時でも軸受部消
費動力を急激に増加させることなく使用することができ
る。切替手段42として圧力制御バルブを使用する場合
では、回転軸13が所定の閾値速度を超えて速度を増加
するに連れて副軸受ポケットSPに供給する流体の圧力
を次第に減圧するように制御される。
Conversely, when the speed of the rotating shaft 13 exceeds the threshold value, the CNC device closes the opening / closing valve 42 (step 4-4), whereby the angles of the timepiece at 2:00, 6:00 and 10:00 are set. Three sub-bearing pockets SP located at different positions
The supply of pressure fluid to is stopped. In the high-speed rotation state,
The shearing resistance of the fluid on these auxiliary bearing pockets SP is reduced, and as shown in FIG. 5, the power consumption is reduced in a region exceeding the threshold value, and the power consumption of the bearing portion is sharply increased even when the rotating shaft 13 rotates at high speed. Can be used without increase. In the case where a pressure control valve is used as the switching means 42, the pressure of the fluid supplied to the auxiliary bearing pocket SP is controlled to be gradually reduced as the rotating shaft 13 increases the speed beyond a predetermined threshold speed. .

【0019】次に、図6及び図7を参照して他の実施の
態様を説明する。この態様においては、図6のフローチ
ャートに示すように、加工負荷を検出することにより、
通常は第1態様で使用し、高負荷時は第2態様で対応す
るように開閉バルブ42を切り替える。より詳しくは、
前記CNC装置は、図略の加工負荷センサにより加工負
荷を検出し(ステップ6−1)、予め設定した閾値を検
出された加工負荷が超えるか否か判定し(ステップ6−
2)、加工負荷が閾値を超えない間は開閉バルブ42を
閉路動作し(ステップ6−3)、逆に加工負荷が閾値を
超える間は開閉バルブ42を開路動作する(ステップ6
−4)。これにより、本発明による流体軸受装置の軸受
剛性は、図7に示すように、所定の加工負荷を境にし
て、第1態様で小さく維持され、第2態様で大きく維持
される。即ち、常に高負荷に対応できるように設計され
た従来の流体軸受装置に比べ、本実施の態様による装置
では低負荷時における消費動力を低減でき、エネルギー
の浪費を抑えることができる。
Next, another embodiment will be described with reference to FIGS. 6 and 7. FIG. In this embodiment, as shown in the flowchart of FIG. 6, by detecting the processing load,
Normally, it is used in the first mode, and when the load is high, the open / close valve 42 is switched so as to correspond to the second mode. More specifically,
The CNC device detects a processing load using a processing load sensor (not shown) (step 6-1), and determines whether the detected processing load exceeds a preset threshold (step 6-).
2), while the machining load does not exceed the threshold, the opening / closing valve 42 is closed (step 6-3), and conversely, while the machining load exceeds the threshold, the opening / closing valve 42 is opened (step 6).
-4). Thereby, as shown in FIG. 7, the bearing rigidity of the hydrodynamic bearing device according to the present invention is kept small in the first mode and large in the second mode after a predetermined processing load. That is, compared to a conventional hydrodynamic bearing device designed to always be able to cope with a high load, the device according to the present embodiment can reduce power consumption at a low load, and can suppress waste of energy.

【0020】この実施の態様における切替手段42は開
閉バルブで構成しているが、変形例として開閉バルブに
代えて圧力制御バルブを用いることもできる。この場
合、加工負荷が所定の閾値を超えてさらに増加すると
き、圧力制御バルブ42が副軸受ポケットSPへの圧力
流体の供給を開始するようにし、その後は加工負荷の増
加に連れて副軸受ポケットSPへの供給圧力を増加する
ように制御される。負荷センサとしては、例えば電動機
Mの電流値を検出するものや、非加工物の支持系に設け
た歪みゲージなどを使用できる。
Although the switching means 42 in this embodiment is constituted by an open / close valve, a pressure control valve may be used instead of the open / close valve as a modification. In this case, when the processing load further increases beyond the predetermined threshold, the pressure control valve 42 starts supplying the pressurized fluid to the sub-bearing pocket SP, and thereafter, the sub-bearing pocket SP increases as the processing load increases. Control is performed so as to increase the supply pressure to the SP. As the load sensor, for example, a sensor that detects a current value of the electric motor M, a strain gauge provided on a support system of a non-processed object, or the like can be used.

【0021】さらに、その他の実施の形態としては、図
8〜図10に示す形態が実施できる。図8の形態では、
軸受ポケット14を円周上等間隔で5つ配置した構成と
し、第1態様では時計の12時、5時及び7時位置の3
つの主ポケットMPに圧力流体を供給するが、第2態様
ではこれらに加えて2時及び10時位置の2つの副ポケ
ットSP14(黒色で塗りつぶしたポケット)にも圧力
流体を供給するものである。
Further, as other embodiments, the embodiments shown in FIGS. 8 to 10 can be implemented. In the form of FIG.
In the first embodiment, three bearing pockets 14 are arranged at equal intervals on the circumference.
The pressure fluid is supplied to the two main pockets MP. In the second embodiment, the pressure fluid is also supplied to the two sub-pockets SP14 (black filled pockets) at the 2 o'clock and 10 o'clock positions.

【0022】図9の形態では、6つの軸受ポケット14
を配置した構成とし、圧力流体を第1態様では時計の3
時、7時及び11時位置の3つの主ポケットMPに供給
し、第2態様では1時、5時及び9時位置の残りの3つ
の副ポケットSP(黒色で塗りつぶしたポケット)にも
さらに供給する。図10の形態では、8つの軸受ポケッ
ト14を配置した構成とし、第1態様では時計の12
時、5時及び7時位置の3つの主ポケットMPに圧力流
体を供給し、第2態様では1時、6時及び11時位置の
斜線を付した3つ副ポケットSPにも圧力流体を供給
し、さらに第3態様では全てのポケット14に圧力流体
を供給するようにを3時及び9時位置の黒色で塗りつぶ
した2つの副ポケットSPにも圧力流体を供給する。こ
の実施の形態では、回転軸13の回転速度や加工負荷の
閾値2段階以上設けることにより、8つの軸受ポケット
14の使用形態を3段階にして、動力損失の削減に対し
細かく対応することが可能である。
In the embodiment of FIG. 9, six bearing pockets 14 are provided.
Are arranged, and the pressure fluid is supplied to the watch 3 in the first embodiment.
Hour, at 7 o'clock and 11 o'clock, supply to the three main pockets MP, and in the second embodiment also to the remaining three sub-pockets SP at 1 o'clock, 5 o'clock and 9 o'clock (black filled pockets) I do. In the embodiment shown in FIG. 10, eight bearing pockets 14 are arranged.
Pressure fluid is supplied to the three main pockets MP at the 5 o'clock and 7 o'clock positions, and in the second embodiment, the pressure fluid is also supplied to the three hatched sub-pockets SP at the 1 o'clock, 6 o'clock and 11 o'clock positions. Further, in the third embodiment, the pressure fluid is also supplied to the two sub-pockets SP filled with black at 3 o'clock and 9 o'clock so that the pressure fluid is supplied to all the pockets 14. In this embodiment, by providing two or more threshold values of the rotational speed of the rotating shaft 13 and the processing load, the usage form of the eight bearing pockets 14 can be set to three levels, and the reduction of power loss can be finely dealt with. It is.

【0023】図8に示す実施の態様の変形例として、主
と副の軸受ポケット14の総数を4つとする形態を採り
得る。この場合、図8において、研削加工時に研削抵抗
が時計の3時方向から9時方向に作用する場合では、2
時位置にある副軸受ポケットSPをなくし、第2態様で
は10時位置の副ポケットSPに追加的に圧力流体を供
給し、回転軸13が研削抵抗に対し強固に耐え得るよう
にする。このように、本発明は、総数で少なくとも4つ
の軸受ポケット14を回転軸13の周囲に配置した流体
軸受装置に適用できる。
As a modification of the embodiment shown in FIG. 8, a form in which the total number of the main and sub bearing pockets 14 is four can be adopted. In this case, in FIG. 8, when the grinding resistance acts from the 3 o'clock direction to the 9 o'clock direction in
The auxiliary bearing pocket SP at the hour position is eliminated, and in the second embodiment, additional pressure fluid is supplied to the auxiliary pocket SP at the 10 o'clock position so that the rotating shaft 13 can withstand the grinding resistance firmly. Thus, the present invention can be applied to a hydrodynamic bearing device in which at least four bearing pockets 14 in total are arranged around the rotating shaft 13.

【0024】上述した各実施の態様においては、軸受ポ
ケット14は等角度配置としたが、加工負荷が回転軸に
作用する方向性を考慮すれば、必ずしも等角度配置する
必要はない。また、上記各実施の態様では、複数の軸受
ポケット14の回転軸13外周面に対面する円周方向幅
を同一としてあるが、主ポケットMPの円周方向幅と副
ポケットSPの幅を変えなどの変形例も採り得る。
In each of the embodiments described above, the bearing pockets 14 are arranged at an equal angle. However, it is not always necessary to arrange the bearing pockets 14 at an equal angle in consideration of the direction in which the machining load acts on the rotating shaft. Further, in each of the above embodiments, the circumferential width of the plurality of bearing pockets 14 facing the outer peripheral surface of the rotating shaft 13 is the same, but the circumferential width of the main pocket MP and the width of the sub pocket SP are changed. Can be adopted.

【0025】また、上述した実施の態様では主及び副ポ
ケットMP、SPの全てを回転軸13の軸方向の同一位
置で円周方向に単列配置しているが、主ポケットMPの
列と1つの副ポケットSP或いは副ポケットSPの列と
を軸方向にシフトして並列的に配置する形態も取り得
る。さらに、本発明の実施の態様にて使用される圧力流
体としては、油、水系流体、空気他の気体を使用でき
る。
In the embodiment described above, all of the main and sub pockets MP and SP are arranged in a single row in the circumferential direction at the same position in the axial direction of the rotating shaft 13, but the main pocket MP and the sub pocket MP are arranged in one row. A form in which two sub-pockets SP or a row of sub-pockets SP are shifted in the axial direction and arranged in parallel is also possible. Further, as the pressure fluid used in the embodiment of the present invention, oil, water-based fluid, air and other gases can be used.

【0026】[0026]

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
前記軸受ポケットを回転軸の円周方向に少なくとも4個
配列し、全数以下でかつ少なくとも3個の主軸受ポケッ
トに圧力流体を供給する第1態様と、残りの副軸受ポケ
ットに圧力流体を供給する第2態様とを切り替えて使用
することにより、軸受部の消費動力を必要最小限に抑え
ることができ、エネルギーの浪費を最小限にでき、熱膨
張の影響による軸受部の変形や焼き付きを防止すること
ができる。
As described in detail above, according to the present invention,
A first mode in which at least four bearing pockets are arranged in the circumferential direction of the rotating shaft, and a pressure fluid is supplied to not more than all and at least three main bearing pockets, and a pressure fluid is supplied to the remaining auxiliary bearing pockets. By switching between the second mode and the second mode, power consumption of the bearing portion can be minimized, energy consumption can be minimized, and deformation and seizure of the bearing portion due to thermal expansion can be prevented. be able to.

【0027】好ましくは、請求項2〜4に記載の発明の
ように、加工中か非加工中かの判別や、回転軸が高速回
転しているか否かの判別や、或るいは加工負荷の判別を
行い、これら判別の結果に基づいて、軸受ポケットに圧
力流体が供給される軸受ポケットを切替えるようにした
ので、軸受装置の特性を変更できる。この特性変更は、
非加工中、高速回転領域での使用、或いは低負荷時での
使用における回転軸駆動用電動機の動力損失の低減を図
ることができるなどの利点をもたらすものである。
Preferably, as in the invention according to the second to fourth aspects, it is determined whether machining is being performed or not, whether the rotary shaft is rotating at a high speed, or whether the processing load is reduced. Since the determination is made and the bearing pocket to which the pressure fluid is supplied to the bearing pocket is switched based on the results of these determinations, the characteristics of the bearing device can be changed. This property change
This provides advantages such as a reduction in power loss of the rotary shaft driving motor during non-machining, use in a high-speed rotation region, or use under a low load.

【0028】さらに好ましくは、請求項5に記載の発明
のように、圧力流体が供給される軸受ポケットの数を複
数段で徐々に変更するようにしたので、軸受特性をより
細かく変更でき、動力損失のより効果的な低減を図るこ
とができる。
More preferably, as in the fifth aspect of the invention, the number of bearing pockets to which the pressure fluid is supplied is gradually changed in a plurality of stages, so that the bearing characteristics can be changed more finely, and Loss can be more effectively reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施態様を示す流体軸受装置を図2の
I−I矢視線に沿って破断した縦断面図。
FIG. 1 shows a hydrodynamic bearing device showing an embodiment of the present invention in FIG.
FIG. 3 is a longitudinal sectional view taken along the line II.

【図2】図1におけるII−II矢視断面図。FIG. 2 is a sectional view taken along the line II-II in FIG.

【図3】本発明の実施態様で使用される制御フローチャ
ート。
FIG. 3 is a control flowchart used in the embodiment of the present invention.

【図4】本発明の実施態様で使用される別の制御フロー
チャート。
FIG. 4 is another control flowchart used in the embodiment of the present invention.

【図5】図4のフローチャートに従う制御モードの場合
の回転速度と消費動力との関係を示すグラフ。
FIG. 5 is a graph showing a relationship between a rotation speed and power consumption in a control mode according to the flowchart of FIG. 4;

【図6】本発明の実施態様で使用されるさらに別の制御
フローチャート。
FIG. 6 is still another control flowchart used in the embodiment of the present invention.

【図7】図6のフローチャーに従う制御モードの場合の
加工負荷と軸受剛性との関係を示すグラフ。
FIG. 7 is a graph showing a relationship between a processing load and a bearing rigidity in a control mode according to the flowchart of FIG. 6;

【図8】本発明の他の実施の態様における軸受ポケット
の配置と使用態様を説明する説明図。
FIG. 8 is an explanatory view illustrating the arrangement and use of bearing pockets in another embodiment of the present invention.

【図9】本発明のさらに他の実施の態様における軸受ポ
ケットの配置と使用態様を説明する説明図。
FIG. 9 is an explanatory view illustrating the arrangement and use of bearing pockets according to still another embodiment of the present invention.

【図10】本発明のもう1つの別の実施の態様における
軸受ポケットの配置と使用態様を説明する説明図。
FIG. 10 is an explanatory view illustrating the arrangement and use of bearing pockets according to another embodiment of the present invention.

【図11】従来の流体軸受装置の縦断面図。FIG. 11 is a longitudinal sectional view of a conventional hydrodynamic bearing device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10:軸受ハウジング、 11:軸受金、 13:回転
軸、 14:軸受ポケット、 15:軸方向ランド、
18:排出溝、 19:加圧流体供給ポート、20:絞
り要素、 31:ポンプユニット、 40、41:加圧
流体供給路、42:開閉バルブ、 43:振動センサ、
10: bearing housing, 11: bearing metal, 13: rotating shaft, 14: bearing pocket, 15: axial land,
18: discharge groove, 19: pressurized fluid supply port, 20: throttle element, 31: pump unit, 40, 41: pressurized fluid supply path, 42: open / close valve, 43: vibration sensor,

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 軸受ハウジングに取り付けた軸受金の内
周面に複数の主軸受ポケット及び少なくとも1つの副軸
受ポケットを配列し、これら主及び副軸受ポケットに絞
り要素を介して圧力流体を供給する流体供給手段を設
け、前記軸受金の内周面に所定の隙間を介して嵌合する
回転軸を前記軸受ポケット内に発生する流体の静圧力に
より回転支持するようにした流体軸受装置において、前
記主及び副軸受ポケットの総数を少なくとも4つ以上と
し、少なくとも3つの前記主軸受ポケットに圧力流体を
供給する第1態様と前記主及び副軸受ポケットに圧力流
体を供給する第2態様とに切替える切替手段を前記流体
供給手段に設けたことを特徴とする流体軸受装置。
1. A plurality of main bearing pockets and at least one sub-bearing pocket are arranged on an inner peripheral surface of a bearing metal attached to a bearing housing, and pressure fluid is supplied to the main and sub-bearing pockets via a throttle element. A fluid bearing device comprising a fluid supply means, wherein a rotating shaft fitted to an inner peripheral surface of the bearing metal via a predetermined gap is rotatably supported by a static pressure of a fluid generated in the bearing pocket. Switching the number of main and sub bearing pockets to at least four or more and switching between a first mode of supplying pressure fluid to at least three main bearing pockets and a second mode of supplying pressure fluid to the main and sub bearing pockets A fluid bearing device wherein means is provided in the fluid supply means.
【請求項2】 前記回転軸に取り付けられる工具及び工
作物の一方が他方と接触して前記回転軸に加工抵抗が作
用する加工時と前記工具と工作物とが非接触状態にある
非加工時とを識別する識別手段をさらに設け、この識別
手段により加工時であると識別されるときは前記第2態
様に前記切替手段を切替え、前記識別手段により非加工
時であると識別されるときは前記第1態様に前記切替手
段を切替えるようにしたことを特徴とする請求項1記載
の流体軸受装置。
2. A process in which one of a tool and a workpiece attached to the rotating shaft comes into contact with the other and a machining resistance acts on the rotating shaft, and a non-machining in which the tool and the workpiece are not in contact with each other. Is further provided. When the identification means identifies that the processing is being performed, the switching means is switched to the second mode. When the identification means identifies that the processing is not being performed, The hydrodynamic bearing device according to claim 1, wherein the switching means is switched to the first mode.
【請求項3】 前記回転軸の回転速度を検出する速度検
出手段をさらに設け、所定以上の回転速度で前記回転軸
が回転していることが前記速度検出手段により検出され
るときは前記第1態様に前記切替手段を切替え、所定以
下の回転速度で前記回転軸が回転していることが前記速
度検出手段により検出されるときは前記第2態様に前記
切替手段を切替えることを特徴とする請求項1記載の流
体軸受装置。
3. A speed detecting means for detecting a rotation speed of the rotating shaft, wherein the first speed detecting means detects that the rotating shaft is rotating at a predetermined speed or more. Switching the switching means to the second mode when the speed detecting means detects that the rotating shaft is rotating at a rotation speed less than or equal to a predetermined speed. Item 3. The hydrodynamic bearing device according to Item 1.
【請求項4】 加工負荷を検出する負荷検出手段をさら
に設け、この負荷検出手段の検出結果に基づいて高負荷
時には軸受剛性が高い前記第2態様に前記切替手段を切
替えることを特徴とする請求項1記載の流体軸受装置。
4. A load detecting means for detecting a machining load, wherein the switching means is switched to the second mode in which the bearing rigidity is high under a high load based on a detection result of the load detecting means. Item 3. The hydrodynamic bearing device according to Item 1.
【請求項5】 請求項1〜4の何れか1項記載の流体軸
受装置において、前記軸受金の内周面に設ける前記主及
び副軸受ポケットの総数を5つ以上とし、圧力流体が供
給される前記副軸受ポケットの数が前記第2態様とは異
なる第3態様に前記切替手段を切替え可能としたことを
特徴とする流体軸受装置。
5. The hydrodynamic bearing device according to claim 1, wherein a total number of said main and sub bearing pockets provided on an inner peripheral surface of said bearing metal is five or more, and a pressurized fluid is supplied. A fluid bearing device wherein the number of the auxiliary bearing pockets is switchable to a third mode different from the second mode.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010216586A (en) * 2009-03-17 2010-09-30 Disco Abrasive Syst Ltd Spindle assembly
JP2011099459A (en) * 2009-11-04 2011-05-19 Hyogo Prefecture Fluid bearing and asymmetric fluid supply type fluid bearing device with the same
JP2014237208A (en) * 2013-06-10 2014-12-18 株式会社ジェイテクト Main spindle device
WO2022014510A1 (en) * 2020-07-17 2022-01-20 ファナック株式会社 Compressed fluid supply system

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