JP2014156915A - 旋盤用の軸受パッド - Google Patents

Abstract

【課題】冷却性能に優れる動圧式の旋盤用の軸受パッドを提供すること。
【解決手段】旋盤用の軸受パッド１０において、加工対象物を回転可能に支持する平坦な軸受面１０ａと、前記軸受面１０ａに開口した給油口２４と、前記給油口２４と接続するように前記軸受面１０ａに形成され、前記加工対象物の回転方向に対して斜めに延在して互いに交差する少なくとも一対の潤滑溝２１，２２と、を含む。
【選択図】図３

Description

本開示は旋盤用の軸受パッドに関し、詳しくは、動圧式の大型旋盤用の軸受パッドに関する。

タービンロータなどの大型旋盤では、ロータの一端をチャックで固定するとともに、該ロータを軸受パッドで回転可能に支持し、回転するロータにバイト（切削工具）を押し当てることでロータを切削する。

軸受パッドには、軸受面に保持されている加圧された潤滑油によって加工対象物を支持する静圧式の軸受パッドと、加工対象物と軸受面との相対すべり運動によって潤滑油膜に圧力（動圧）を生じさせ、これによりロータを支持する動圧式の軸受パッドがある。
例えば、特許文献１には、ロータを支持する軸受に静圧パッドを用いたロール旋盤装置に関する発明が開示されている。

静圧式の軸受パッドでは、潤滑油を保持するためのポケット部が軸受面に形成されている。このポケット部に保持されている潤滑油がロータとの間から漏れ出ないようにする目的で、静圧式の軸受パッドは、ロータの外周形状に沿った形状に形成される。
これに対して動圧式の軸受パッドでは、潤滑油膜に動圧を発生させるために、ロータと軸受面との隙間をくさび形などの非平行な形状にする必要がある。このため、その軸受面は一般に平坦に形成される。

特開２００７−３３１０６８号公報

上述した静圧式の軸受パッドは、冷却性に優れ、高速回転での旋盤加工が可能であるとの利点を有するが、ロータの外周形状に沿った形状の軸受パッドであるがため、加工対象物の径毎に軸受パッドを準備する必要があり、汎用性に劣るとの欠点がある。一方、上述した動圧式の軸受パッドは、その軸受面が平坦に形成されているため、加工対象物の径に関わらず使用することができるため、汎用性に優れている。

しかしながら、上述した動圧式の軸受パッドは、加工対象物と軸受面との間に潤滑油を行き渡らせるのが難しく、静圧式の軸受パッドに比べて冷却性に劣るとの課題があった。

本発明の少なくとも一実施形態は、上述したような従来の課題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、冷却性能に優れる動圧式の旋盤用の軸受パッドを提供することにある。

本発明の少なくとも一実施形態にかかる旋盤用の軸受パッドは、
加工対象物を回転可能に支持する平坦な軸受面と、
前記軸受面に開口した給油口と、
前記給油口と接続するように前記軸受面に形成され、前記加工対象物の回転方向に対して斜めに延在して互いに交差する少なくとも一対の潤滑溝と、を含むことを特徴とする。

上記軸受パッドによれば、互いに交差する少なくとも一対の潤滑溝が加工対象物の回転方向に対して斜めに延在しており、給油口から潤滑溝に供給された潤滑油が軸受面に広く行き渡るため、軸受パッドの冷却性に優れる。

幾つかの実施形態では、前記一対の潤滑溝の各々は、前記軸受面の周縁端には連通していない。すなわち、潤滑溝の各々は軸受面の周縁端の手前までしか延在しておらず、潤滑溝の端部と軸受面の周縁端とは離間している。
このような構成によれば、潤滑溝を流れる潤滑油が、軸受面の周縁端から軸受パッドの側方に漏れ出ることを防止でき、軸受パッドの冷却性能を高めることができる。

幾つかの実施形態では、前記一対の潤滑溝の各々は、前記軸受面の中心点に対して点対称に形成されている。
大型旋盤では、加工対象物は一方向だけでなく両方向に回転する。したがって、一対の潤滑溝を軸受面の中心点に対して点対称となるように形成することで、加工対象物がいずれの方向に回転する場合においても、加工対象物と軸受面との間に同じ様な潤滑油膜を形成することができる。

幾つかの実施形態では、前記一対の潤滑溝の各々は、前記加工対象物の回転方向に対して、それぞれ４５度以上９０度未満の範囲で傾いて延在している。
このように、上述した一対の潤滑溝の各々が、加工対象物の回転方向に対して、それぞれ４５度以上９０度未満の範囲で傾いて延在していれば、給油口から潤滑溝に供給された潤滑油が軸受面の全体に行き渡らせることができるため、軸受パッドの冷却性を一層向上させることができる。

幾つかの実施形態では、前記軸受面は、前記加工対象物から作用する荷重によって前記加工対象物との接触面が変形する軟質材料によって形成されており、前記給油口は、前記加工対象物と前記軸受面との接触範囲内に位置し、前記一対の潤滑溝の各々は、少なくともその一部が前記接触範囲の外側にまで延在している。
このような構成によれば、加工対象物と軸受面との接触範囲内に給油口が位置するため、供給される潤滑油の大半が給油口から噴出せずに潤滑溝を流れる。このため、潤滑溝を介して、潤滑油を効率よく軸受面に広く行き渡らせることができる。
また、一対の潤滑溝の各々は、少なくともその一部が接触範囲の外側にまで延在し、この接触範囲外の部分から潤滑油が漏れ出るようになっている。このため、軸受面に多量の潤滑油が供給され、漏れ出た潤滑油が加工対象物と軸受面との間に行き渡ることで、軸受パッドの冷却性能が向上する。

本発明の少なくとも一実施形態によれば、互いに交差する一対の潤滑溝が加工対象物の回転方向に対して斜めに延在しており、給油口から潤滑溝に供給された潤滑油が軸受面に広く行き渡るため、冷却性に優れる動圧式の大型旋盤用の軸受パッドを提供することができる。

一実施形態にかかるロール旋盤機を示す概略構成図である。 一実施形態にかかるロール旋盤機において、その軸受パッドの配置を示す概略断面図である。 一実施形態にかかる軸受パッドの軸受面を示す平面図である。 参考例にかかる軸受パッドの軸受面を示す平面図である。 一変形例にかかる軸受パッドの軸受面を示す平面図である。 一変形例にかかる軸受パッドの軸受面を示す平面図である。

以下、添付図面に従って本発明の実施形態について説明する。ただし、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。

図１は、一実施形態にかかるロール旋盤機を示す概略構成図である。
図１に示すように、ロール旋盤機１は、加工対象物であるロータＷの一端を固定するチャックＣ、ロータＷを旋削するためのバイトＢ、及び本発明の一実施形態にかかる軸受パッド１０、を備えている。そして、チャックＣによって固定されているロータＷを軸受パッド１０によって回転可能に支持し、回転するロータＷにバイトＢを押し当てることで、ロータＷの切削が行われる。

図２は、一実施形態にかかるロール旋盤機において、その軸受パッドの配置を示す概略断面図である。
図２に示す例示的な実施形態において、ロール旋盤機１は、３つの軸受パッド１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃによって回転可能に支持される。これら３つの軸受パッド１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの各々は、加工対象のロータＷを回転可能に支持する平坦な軸受面１０ａをそれぞれ有している。中央の軸受パッド１０Ａは、ロータＷの回転中心Ｏの真下に配置されており、ロータＷを鉛直方向に支持している。軸受パッド１０Ｂは、ロータＷに対してバイトＢの反対側に配置されており、バイトＢが押し付けられることによってロータＷに作用する水平荷重を支持している。軸受パッド１０Ｃは、ロータＷに対してバイトＢと同じ側において、バイトＢの下方に位置するように配置されている。そして、軸受パッド１０Ｂの反力に対して、ロータＷを支持している。
なお、図中の矢印ＲはロータＷの回転方向を示している。本実施形態では、ロータＷは一方向だけでなく両方向に回転する。

また、図１および図２に示すように、軸受パッド１０および軸受パッド１０が載置されている支持台１２には、給油路１４が形成されている。そして、該給油路１４を介して、ロータＷと軸受面１０ａとの間に潤滑油が供給されるようになっている。また、図１に示すように、給油路１４はオイルクーラ１６と接続されており、オイルクーラ１６によって冷却された潤滑油が給油路１４によって供給されるようになっている。

図３は、一実施形態にかかる軸受パッドの軸受面を示す平面図である。
図３に示す例示的な実施形態の軸受パッド１０では、平坦な軸受面１０ａの中心点Ｏの位置に、上述した給油路１４と連通する給油口２４が開口している。また、軸受面１０ａには、ロータＷの回転方向Ｒに対して斜めに延在して互いに交差する一対の直線状の潤滑溝２１，２２が形成されている。これら一対の潤滑溝２１，２２は、中心点Ｏの位置において互いに直交に交差し、中心点Ｏの位置に開口している給油口２４にそれぞれ連通している。

また、図３に示すように、一対の潤滑溝２１，２２の各々は、軸受面１０ａの周縁端２６には連通していない。すなわち、潤滑溝２１，２２の各々は、軸受面１０ａの周縁端２６の手前までしか延在しておらず、潤滑溝２１，２２の端部２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂと軸受面１０ａの周縁端２６とは離間している。

また、図３に示すように、一対の潤滑溝２１，２２の各々は、軸受面１０ａの中心点Ｏに対して点対称に形成されている。すなわち、潤滑溝２１，２２の各々は、軸受面１０ａの中心点Ｏを対称点として、１８０度回転した場合に不変である。
また、潤滑溝２１，２２の溝幅、溝深さ、及び断面形状等は、特に限定されるものではなく、軸受パッド１０の形状や材質等に応じて適宜変更可能である。

また、軸受面１０ａは軟質材料によって形成されている。軟質材料としては、例えばホワイトメタル、アルミニウム−スズ合金、銅−鉛合金、青銅などの軟質金属、並びにＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＥＥＫ（ポリエテルエテルケトン）、ＰＩ（ポリイミド）などの樹脂系材料が挙げられる。

このように、軸受面１０ａは軟質材料によって形成されているため、軸受面１０ａは、ロータＷから作用する荷重によってロータＷとの接触面が変形し、微小な凹みが形成される。このため、ロータＷと軸受面１０ａとが線ではなく面で接触し、図３に示すように接触範囲Ｓが形成される。
そして、上述した給油口２４は、接触範囲Ｓ内に位置している。また、上述した一対の潤滑溝２１，２２の各々は、図３に示すように、少なくともその一部が接触範囲Ｓの外側にまで延在している。

このような軸受パッド１０によれば、上述したように、互いに交差する一対の潤滑溝２１，２２の各々がロータＷの回転方向Ｒに対して斜めに延在しているため、給油口２４から潤滑溝２１，２２に供給された潤滑油が軸受面１０ａに広く行き渡る。これに対して、例えば図４に示すような、潤滑溝１２１がロータＷの回転方向Ｒに対して平行に延在し、潤滑溝１２２がロータＷの回転方向Ｒに対して直交方向に延在する軸受パッド１００（参考例）の場合は、潤滑溝１２２の全体がロータＷと軸受面１００ａとの接触範囲Ｓ内にあるため、常にロータＷで蓋をされた状態となり、潤滑溝１２２から潤滑油が供給され難い。また、潤滑溝１２１から供給される潤滑油は、ロータＷと軸受面１００ａとの間を回転方向に向かって流れるため、供給された潤滑油が軸受面１００ａに広く行き渡らない。

このように、互いに交差する一対の潤滑溝２１，２２の各々がロータＷの回転方向Ｒに対して斜めに延在していれば、給油口２４から潤滑溝２１，２２に供給された潤滑油が軸受面１０ａに広く行き渡るため、摺動性が高まることによる摩擦熱の低減効果と、潤滑油自体の冷却効果とが相乗的に発揮される冷却性に優れたロータ旋盤用の軸受パッド１０を構成することができる。

また上述したように、一対の潤滑溝２１，２２の各々は、軸受面１０ａの周縁端２６には連通しておらず、潤滑溝２１，２２を流れる潤滑油が、軸受面１０ａの周縁端２６から軸受パッド１０の側方に漏れ出ないようになっている。これにより、潤滑溝２１，２２に供給された潤滑油が効率的にロータＷと軸受面１０ａとの間に供給され、軸受パッド１０の冷却性能を高めることができる。

また上述したように、一対の潤滑溝２１，２２の各々は、軸受面１０ａの中心点Ｏに対して点対称に形成されている。ロータ旋盤では、加工対象のロータＷは一方向だけでなく両方向に回転せられるが、このような構成によれば、ロータＷがいずれの方向に回転する場合においても、ロータＷと軸受面１０ａとの間に同じ様な潤滑油膜を形成することができる。

また上述したように、ロータＷと軸受面１０ａとの接触範囲Ｓ内に給油口２４が位置するため、供給される潤滑油の大半が給油口２４から噴出せずに潤滑溝２１，２２を流れる。このため、潤滑溝２１，２２を介して、潤滑油を効率よく軸受面１０ａに広く行き渡らせることができる。
また上述したように、一対の潤滑溝２１，２２の各々は、少なくともその一部が接触範囲Ｓの外側にまで延在し、この接触範囲Ｓ外の部分から潤滑油が漏れ出るようになっている。このため、軸受面１０ａに多量の潤滑油を供給することができ、漏れ出た潤滑油がロータＷと軸受面１０ａとの間に行き渡ることで、軸受パッド１０の冷却性能が向上する。

図５は、一変形例にかかる軸受パッドの軸受面を示す平面図である。図５に示す軸受パッド１０は、上述した実施形態と基本的には同様の構成であって、同一の構成には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

上述した実施形態では、一対の潤滑溝２１，２２は互いに直交に交差していた。すなわち、一対の潤滑溝２１，２２の各々は、ロータＷの回転方向Ｒに対して、それぞれ４５度で傾いて延在していた。しかしながら、本発明の軸受パッド１０はこれに限定されない。図５（ａ）（ｂ）に示すように、潤滑溝２１，２２の各々はロータＷの回転方向Ｒに対して４５度よりも大きいＡ１，Ａ１´または４５度よりも小さいＡ２，Ａ２´であってもよい。

図５（ａ）（ｂ）に示した両者のうち、図５（ａ）に示すように、潤滑溝２１，２２の各々がロータＷの回転方向Ｒに対して４５度よりも大きいＡ１，Ａ１´で傾いて延在している方が、軸受面１０ａの全体に潤滑油が広く行き渡らせることができる。ここで、Ａ１，Ａ１´の好ましい角度範囲は、４５度以上９０度未満の範囲である。なお、Ａ１とＡ１´は、同じ角度でなく、異なる角度であってもよい。

図６は、一変形例にかかる軸受パッドの軸受面を示す平面図である
図６（ａ）に示すように、本発明の一実施形態にかかる軸受パッド１０は、回転方向Ｒに対して斜めに延在して互いに交差する二対の潤滑溝２１Ａ，２２Ｂ、２２Ａ，２２Ｂを備えていてもよい。また、一対の潤滑溝２１Ａ，２２Ｂに加えて、潤滑溝２２Ａだけ、または潤滑溝２２Ｂだけを備えていてもよい。また図示しないが、三対の潤滑溝を備えていても良い。要するに、少なくとも一対の潤滑溝を備えていればよい。

また、図６（ｂ）に示すように、本発明の一実施形態にかかる軸受パッド１０は、回転方向Ｒに対して斜めに延在して互いに交差する一対の直線状の潤滑溝２１ａ，２２ｂに加えて、これらを接続する潤滑溝２３を備えていてもよい。この際、図６（ｂ）に示すように、潤滑溝２３の内、回転方向Ｒと交差する円弧部分２３ａが接触範囲Ｓ外に位置するように構成されていれば、この円弧部分２３ａから潤滑油が漏れ出すことで、ロータＷと軸受面１０ａとの間に広く潤滑油を行き渡らせることができる。

以上のとおり、本発明の少なくとも一実施形態によれば、互いに交差する一対の潤滑溝２１，２２がロータＷの回転方向に対して斜めに延在しており、給油口２４から潤滑溝２１，２２に供給された潤滑油が軸受面１０ａに広く行き渡るため、冷却性に優れる動圧式のロータ旋盤用の軸受パッド１０を提供することができる。

以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはいうまでもない。

例えば、上述した図２に示すロータ旋盤機１において、ロータＷを支持する３つの軸受パッド１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃを、それぞれ異なる態様に構成することもできる。具体的には、中央の軸受パッド１０Ａは、ロータＷの荷重が一番大きく作用するため、軸受面１０ａの変形を防止するため、他の２つの軸受パッド１０Ｂ，１０Ｃに比べて、その潤滑溝２１，２２を小さく（溝深さを浅く又は溝幅を狭く）してもよい。また、潤滑溝２１，２２の本数を少なくしてもよい。

また、上述した実施形態では、潤滑溝２１，２２は直線状に形成されていたが、潤滑溝２１，２２の形状はこれに限定されず、例えば波状などの非直線状であってもよい。

また、上述した実施形態の軸受面１０ａを説明する際に用いた「平坦」との用語は、幾何学的な意味で厳密に平坦である状態のみを指すものではなく、軸受面１０ａがロータＷに対して平坦状と見なせる程度に緩やかに湾曲しているものも含む。例えばロータＷの半径をＲ、緩やかに湾曲する軸受面１０ａの半径をＲ´とした場合に、Ｒ／Ｒ´≧１０程度であれば、上述した「平坦」に含まれるものとする。

本発明の少なくとも一つの実施形態の旋盤用の軸受パッドは、例えばタービンロータなどのロータ旋盤用の軸受パッドとして好適に用いられる。

１ ロール旋盤機
１０ 軸受パッド
１０ａ 軸受面
１２ 支持台
１４ 給油路
１６ オイルクーラ
２１，２２ 潤滑溝
２３ 潤滑溝
２３ａ 円弧部分
２４ 給油口
２６ 周縁端

Claims (5)

1. 旋盤用の軸受パッドにおいて、
   加工対象物を回転可能に支持する平坦な軸受面と、
   前記軸受面に開口した給油口と、
   前記給油口と接続するように前記軸受面に形成され、前記加工対象物の回転方向に対して斜めに延在して互いに交差する少なくとも一対の潤滑溝と、を含むことを特徴とする旋盤用の軸受パッド。
2. 前記一対の潤滑溝の各々は、前記軸受面の周縁端には連通していないことを特徴とする請求項１に記載の旋盤用の軸受パッド。
3. 前記一対の潤滑溝の各々は、前記軸受面の中心点に対して点対称に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の旋盤用の軸受パッド。
4. 前記一対の潤滑溝の各々は、前記加工対象物の回転方向に対して、それぞれ４５度以上９０度未満の範囲で傾いて延在していることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の旋盤用の軸受パッド。
5. 前記軸受面は、前記加工対象物から作用する荷重によって前記加工対象物との接触面が変形する軟質材料によって形成されており、
   前記給油口は、前記加工対象物と前記軸受面との接触範囲内に位置し、
   前記一対の潤滑溝の各々は、少なくともその一部が前記接触範囲の外側にまで延在していることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の旋盤用の軸受パッド。

Images