JP2020020348A - 回転軸部材支持装置及び研削盤 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成によって潤滑油を効率よく供給して流すことができ、静圧流体軸受の焼き付きを抑制可能な静圧流体軸受を有する回転軸部材支持装置を提供すること。【解決手段】回転軸部材支持装置７０は、回転軸部材７２の外周面と対向する軸受部材９２の軸受面９３に凹状に形成された静圧ポケット９４を有する軸受９０を備えている。軸受９０は、動圧発生ランド９５にて第一静圧ポケット部９４ａに隣接し且つ第一静圧ポケット部９４ａに連通するように軸線方向に沿って設けられていて、供給口９４ｃから第一静圧ポケット部９４ａに供給された潤滑油を貯留するように軸受面９３の径方向における深さが第一静圧ポケット部９４ａの径方向における深さに比べて小さく、貯留した潤滑油を回転軸部材７２と動圧発生ランド９５との間に流入させる軸方向溝９６を備える。【選択図】図４

Description

本発明は、回転軸部材支持装置及びこの回転軸部材支持装置を備えた研削盤に関する。

従来から、例えば、下記特許文献１に開示された流体軸受が知られている。この従来の流体軸受は、動圧の発生に伴って潤滑油が発熱しやすいランド部において潤滑油を排出するための排出孔が設けられている。又、従来から、例えば、下記特許文献２に開示された流体軸受装置も知られている。この従来の流体軸受装置は、回転軸部材に動圧を作用させる方向にＵ字形状の静圧ポケットが設けられるとともに、その他の方向に四角形状の静圧ポケットが設けられている。更に、従来から、例えば、下記特許文献３に開示された静圧軸受装置も知られている。この従来の静圧軸受装置は、Ｕ字形状の軸受ポケットで囲まれているランド部に凹部が設けられている。

特開２００３−１７２３５６号公報 特開２００１−３０４２６０号公報 実開平５−２２８４３号公報

一般に、静圧流体軸受を有する回転軸部材支持装置では、静圧流体軸受に設けられた静圧ポケットに潤滑油が供給され、供給された潤滑油によって回転軸部材が静圧支持される。又、静圧流体軸受を有する回転軸部材支持装置では、回転軸部材が偏心した場合に、回転軸部材の外径と静圧流体軸受の内径との差によって形成される楔状隙間における潤滑油の楔効果によって動圧を発生させて回転軸部材が動圧支持される。このような回転軸部材支持装置においては、特に、静圧流体軸受において動圧が発生する状況では、潤滑油が流体摩擦によって発熱し、その結果、回転軸部材及び静圧流体軸受の内部に熱膨張が生じて焼き付きが生じる虞がある。

この点に関し、上述した従来の流体軸受では、動圧の発生するランド部に設けられた排出孔を介して発熱した潤滑油が排出されるため、回転軸部材及び静圧流体軸受の熱膨張が抑制される。又、上述した従来の流体軸受装置及び従来の静圧流体軸受装置では、楔状隙間が大きく潤滑油の発熱が小さくなる四角形状の静圧ポケットやランド部の凹部を有しており、これらの静圧ポケットや凹部における相対的に低温の潤滑油が回転軸部材に接触することにより、回転軸部材及び静圧流体軸受の熱膨張が抑制される。

ところで、潤滑油は、楔状隙間への供給量が減少するほど、換言すれば、流れが滞るほど、流体摩擦によって発熱しやすくなる。従って、潤滑油の発熱、ひいては、回転軸部材及び静圧流体軸受の熱膨張による焼き付けを抑制するには、楔状隙間の全体に十分な潤滑油を供給して流すことが肝要である。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、簡単な構成によって潤滑油を効率よく供給して流すことができ、静圧流体軸受の焼き付きを抑制可能な静圧流体軸受を有する回転軸部材支持装置及びこの回転軸部材支持装置を備えた研削盤を提供することにある。

本発明に係る回転軸部材支持装置は、軸受ハウジングと、軸受ハウジングに嵌着された軸受部材と、回転軸部材の外周面と対向する軸受部材の軸受面に凹状に形成された静圧ポケットと、静圧ポケットによって包囲されて軸受面に形成された動圧発生ランドと、静圧ポケットに設けられて潤滑油を調圧して静圧ポケットに供給する供給口と、を有する静圧流体軸受を備え、静圧流体軸受によって回転軸部材を回転可能に支持する回転軸部材支持装置であって、静圧ポケットは、軸受部材の軸方向に沿って延設された第一静圧ポケット部と、軸受部材の周方向に沿って延設され、且つ、第一静圧ポケット部と連通する第二静圧ポケット部と、から構成されており、静圧流体軸受は、動圧発生ランドにて第一静圧ポケット部に隣接し且つ第一静圧ポケット部に連通するように軸線方向に沿って設けられていて、供給口から第一静圧ポケット部に供給された潤滑油を貯留するように軸受面の径方向における深さが第一静圧ポケット部の径方向における深さに比べて小さく、貯留した潤滑油を回転軸部材と動圧発生ランドとの間に流入させる凹部を備える。

又、本発明に係る研削盤は、上記回転軸部材支持装置により回転可能に支持されて、砥石車を保持する回転軸部材と、潤滑油を貯留するタンクと、タンクと静圧流体軸受とを接続して潤滑油を流通させる流通路と、流通路に配設され、タンクに貯留された潤滑油を静圧流体軸受の静圧ポケットに供給する潤滑油供給装置と、静圧流体軸受から排出された潤滑油をタンクに還流させる還流路と、を備える。

これらによれば、回転軸部材支持装置の静圧流体軸受は、第一静圧ポケット部に沿って、即ち、軸線方向に沿って設けられて潤滑油を貯留して回転軸部材と動圧発生ランドとの間に潤滑油を供給する凹部を設けることができる。これにより、凹部は、回転軸部材の軸線方向に沿って回転軸部材と動圧発生ランドとの間、具体的には、楔状隙間の全体に潤滑油を十分に供給することができる。従って、簡単な構成によって潤滑油を効率よく供給して流すことができ、静圧流体軸受の焼き付きを抑制することができる。

本発明による回転軸部材支持装置の一実施形態の研削盤の平面図である。 図１に示すII−II線に沿った砥石台の断面図である。 図２に示す砥石台本体の正面図である。 図１に示す静圧流体軸受の構成を示す断面図である。 軸方向溝からの潤滑油の供給を説明するための図である。 軸方向溝から供給された潤滑油の広がりを説明するための図である。 軸方向溝を設けない比較品の場合の潤滑油の広がりを説明するための図である。 本発明の実施形態の第一変形例に係る静圧流体軸受を説明するための図である。 本発明の実施形態の第二変形例に係る静圧流体軸受を説明するための図である。 本発明の実施形態の第三変形例に係る静圧流体軸受を説明するための図である。 本発明の実施形態の第四変形例に係る静圧流体軸受を説明するための図である。 本発明の実施形態のその他の変形例に係る静圧流体軸受を説明するための図である。 本発明の実施形態のその他の変形例に係る静圧流体軸受を説明するための図である。 本発明の実施形態のその他の変形例に係る静圧流体軸受を説明するための図である。

（１．研削盤の概要）
本発明の静圧流体軸受を有する回転軸部材支持装置の一実施形態について図面を参照しながら説明する。本実施形態において、回転軸部材支持装置は、図１に示す研削盤１に用いられる。研削盤１は、軸状の工作物Ｗの研削が可能な砥石台トラバース型円筒研削盤である。研削盤１は、主として、ベッド１０と、主軸台２０と、心押台３０と、砥石支持装置４０と、定寸装置５０と、制御装置６０と、を備えている。尚、図１において、Ｚ軸方向は、トラバース方向であり、Ｘ軸方向は、トラバース方向と直角な水平方向であり、Ｙ軸方向は、Ｚ軸方向及びＸ軸方向と直角な鉛直方向である。

ベッド１０は、平面矩形状に形成されており、設置面（床）上に固定される。このベッド１０の上面には、砥石支持装置４０を構成する後述の砥石台トラバースベース４１を摺動可能とする一対のＺ軸ガイドレール１１ａ，１１ｂが、互いに平行にＺ軸方向に沿って延設されて固定されている。一対のＺ軸ガイドレール１１ａ，１１ｂの間には、砥石台トラバースベース４１をＺ軸方向に駆動するためのＺ軸ボールねじ１１ｃが配置されている。そして、ベッド１０の上面には、Ｚ軸ボールねじ１１ｃを回転駆動するＺ軸モータ１１ｄが固定されている。

主軸台２０は、主軸台本体２１と、主軸２２と、主軸モータ２３と、主軸センタ２４と、を備えている。主軸台本体２１は、挿通された主軸２２を回転可能に支持している。主軸台本体２１は、主軸２２の軸方向がＺ軸方向を向き、且つ、一対のＺ軸ガイドレール１１ａ，１１ｂと平行になるように、ベッド１０の上面に固定されている。

主軸２２の一端（図１において紙面左側）には、主軸モータ２３が設けられている。これにより、主軸２２は、主軸モータ２３によって主軸台本体２１に対してＺ軸周りに回転駆動される。尚、主軸モータ２３には、主軸モータ２３の回転角を検出するエンコーダが設けられている。又、主軸２２の他端（図１において紙面右側）には、軸状の工作物Ｗの軸方向の一端を支持する主軸センタ２４が設けられている。

心押台３０は、心押台本体３１と、心押センタ３２と、を備えている。心押台本体３１は、挿通された心押センタ３２を回転可能に支持している。心押台本体３１は、心押センタ３２の軸方向がＺ軸方向を向くように、且つ、心押センタ３２の回転軸が主軸２２の回転軸と同軸となるようにベッド１０の上面に固定されている。即ち、心押センタ３２は、主軸センタ２４とともに工作物Ｗの軸方向の両端を支持し、工作物ＷがＺ軸周りに回転可能となるように配置される。尚、心押センタ３２は、工作物Ｗの長さに応じて、心押台本体３１の端面からの突出量の変更が可能となるように構成されている。

（２．砥石支持装置４０の構成）
砥石支持装置４０は、砥石台トラバースベース４１と、後に詳述する回転軸部材支持装置７０である砥石台４２と、工具としての円盤状の砥石車４３と、を備えている。砥石台トラバースベース４１は、矩形の平板状に形成されており、ベッド１０の上面に設けられた一対のＺ軸ガイドレール１１ａ，１１ｂ上を摺動可能に設けられている。

砥石台トラバースベース４１は、Ｚ軸ボールねじ１１ｃのナット部材（図示省略）に連結されており、Ｚ軸モータ１１ｄの駆動により一対のＺ軸ガイドレール１１ａ，１１ｂに沿って移動する。尚、Ｚ軸モータ１１ｄには、Ｚ軸モータ１１ｄの回転角を検出するエンコーダが設けられている。

砥石台トラバースベース４１の上面には、砥石台４２を摺動可能とする一対のＸ軸ガイドレール４１ａ，４１ｂが、互いに平行に、且つ、Ｘ軸方向に沿って固定されて延設されている。砥石台トラバースベース４１の上面に固定された一対のＸ軸ガイドレール４１ａ，４１ｂの間には、砥石台４２をＸ軸方向に駆動するためのＸ軸ボールねじ４１ｃが配置されており、Ｘ軸ボールねじ４１ｃを回転駆動するＸ軸モータ４１ｄが配置されている。尚、Ｘ軸モータ４１ｄには、Ｘ軸モータ４１ｄの回転角を検出するエンコーダが設けられている。

砥石台４２は、砥石台トラバースベース４１の上面に設けられた一対のＸ軸ガイドレール４１ａ，４１ｂ上を摺動可能となるように設けられている。砥石台４２は、Ｘ軸ボールねじ４１ｃのナット部材（図示省略）に連結されており、Ｘ軸モータ４１ｄの駆動により一対のＸ軸ガイドレール４１ａ，４１ｂに沿って移動可能とされている。これにより、砥石台４２は、ベッド１０、主軸台２０及び心押台３０に対して、Ｘ軸方向及びＺ軸方向（トラバース送り方向）に相対移動可能に構成されている。尚、砥石台４２（回転軸部材支持装置７０）の詳細については、後述する。

定寸装置５０は、研削部位における工作物Ｗの外径を計測するための装置である。定寸装置５０は、計測した外径を表す計測信号を制御装置６０に出力する。

制御装置６０は、Ｚ軸モータ１１ｄ及びＸ軸モータ４１ｄを含む各モータの駆動を制御する装置である。制御装置６０は、各モータを駆動させることにより、工作物Ｗ及び砥石車４３をＺ軸周りに回転させるとともに工作物Ｗに対する砥石車４３のＺ軸方向及びＸ軸方向への相対位置を変更して工作物Ｗの外周面の研削を行う。

（３．回転軸部材支持装置７０（砥石台４２）の詳細）
砥石台４２としての回転軸部材支持装置７０は、図２に示すように、支持台としての砥石台本体７１と、回転軸部材７２と、静圧流体軸受としての軸受７３と、タンク７４と、流通路７５と、潤滑油供給装置としてのポンプ７６と、圧力調整弁７７と、還流路７８と、を備えている。砥石台本体７１は、回転軸部材７２を軸受７３により回転可能に支持するものである。砥石台本体７１の下端部には、図２及び図３に示すように、Ｘ軸方向に延びるように形成され、一対のＸ軸ガイドレール４１ａ，４１ｂに沿って案内される脚部７１ａ，７１ｂ（図２においては、脚部７１ｂのみを図示）が設けられている。

回転軸部材７２は、砥石車４３を保持し、回転駆動されるものである。回転軸部材７２は、砥石台本体７１の上面にて、Ｚ軸周りに回転可能に支持されている。回転軸部材７２の一端には、円盤状の砥石車４３が同軸で取り付けられている。又、砥石台本体７１の上面には、ベルト・プーリ機構７９（図１を参照）を介して回転軸部材７２を砥石車４３とともに回転駆動するための砥石回転用モータ８０が固定されている。

軸受７３は、静圧流体軸受であり、図３に示すように、回転軸部材７２のＺ軸方向に沿って離間した位置にて、回転軸部材７２を回転可能に支持するものである。軸受７３には、回転軸部材７２を静圧支持するために、タンク７４に貯留されている潤滑油が調圧されて供給されるようになっている（図２を参照）。尚、軸受７３（９０）の構成については、後に詳述する。

タンク７４は、図１乃至図３に示すように、砥石台本体７１の上部に配設されており、潤滑油を貯留するものである。具体的に、タンク７４は、砥石台本体７１の上方（図２において紙面上方）となる上面から下方（図２において紙面下方）に向けて凹むように、且つ、上方を開放するように形成されている。又、タンク７４は、軸受７３の下方に位置する部位を有するように形成されている。

流通路７５は、タンク７４と軸受７３とを接続しており、タンク７４からポンプ７６によって汲み上げられた潤滑油を流通させる流路である。尚、本実施形態においては、図２に示すように、流通路７５を砥石台本体７１の外部に配設するようにするが、砥石台本体７１の内部に配設することも可能である。

ポンプ７６は、タンク７４及び流通路７５に接続されており、タンク７４の貯留された潤滑油を汲み上げて軸受７３に供給するものである。具体的に、ポンプ７６は、図２に示すように、吸込口７６ａがタンク７４に貯留された潤滑油に浸漬した状態で、砥石台本体７１に固定されている。これにより、ポンプ７６は、吸込口７６ａからタンク７４に貯留された潤滑油を汲み上げ、汲み上げた潤滑油を流通路７５を介して軸受７３に供給する。

ここで、ポンプ７６は、制御装置６０と電気的に接続されており、作動が制御装置６０によって制御されるようになっている。これにより、ポンプ７６は、制御装置６０によって回転数等が制御されることによって、流通路７５を流通する潤滑油の流量や液圧等を調整する。

圧力調整弁７７は、図２に示すように、流通路７５において軸受７３よりも上流側に配設されている。このように配設されることにより、圧力調整弁７７は、静圧流体軸受である軸受７３に供給される潤滑油の圧力を所定圧力に調圧する。尚、圧力調整弁７７としては、例えば、直動式減圧弁等を用いることが可能であり、省略することも可能である。

還流路７８は、図２に示すように、軸受７３から排出された潤滑油をタンク７４に還流させる流路である。本実施形態において、還流路７８は、軸受７３の下端部がタンク７４に向けて開放されることにより形成されている。これにより、軸受７３を通過した潤滑油は、還流路７８を介して、タンク７４に自重によって排出されるようになっている。尚、還流路７８については、軸受７３及びタンク７４を接続するように別途設けられた配管によって構成することも可能である。

（４．軸受９０（７３）の詳細）
静圧流体軸受である軸受９０は、図４に示すように、軸受ハウジング９１と、軸受部材９２と、軸受面９３と、を備えている。そして、回転軸部材７２の外周側には軸受面９３を有する円筒状の軸受部材９２が軸受ハウジング９１の内周面に圧入、焼き嵌め等により嵌着一体化されて構成されている。

又、軸受９０は、軸受部材９２の軸受面９３に設けられた、静圧ポケット９４と、動圧発生ランド９５と、軸方向溝９６と、ドレン溝９７と、を有している。これにより、軸受９０は、回転軸部材７２を静圧支持可能であるとともに動圧支持可能となっている。

静圧ポケット９４は、図４に示すように、軸受面９３から数ｍｍ程度の深さを有するように、Ｕ字形状に設けられている。具体的に、静圧ポケット９４は、軸受部材９２の軸線方向（回転軸部材７２の軸線方向と一致する方向であって、例えば、Ｚ軸方向）に沿って延設された第一静圧ポケット部９４ａと、軸受部材９２の周方向（回転軸部材７２の周方向と一致する方向）に沿って延設された二本一対の第二静圧ポケット部９４ｂと、から構成されている。静圧ポケット９４は、軸受部材９２の周方向に沿って複数、例えば、四〜六か所程度設けられている。

ここで、本明細書、要約書及び特許請求の範囲の記載において、「軸線方向に沿って」とは、軸線と厳密に一致する方向を含むとともに、軸線と直交する方向の成分を有していて仮想平面上に投影した場合に軸線と交点を有する方向（例えば、軸線に対して４５度以下となる方向）を含む概念である。又、本明細書、要約書及び特許請求の範囲の記載において、「周方向に沿って」とは、軸線に直交する平面と周面との交線と厳密に一致する方向を含むとともに、交線と直交する方向の成分を有していて仮想平面上に投影した場合に交線と交点を有する方向（例えば、交線に対して４５度以下となる方向）を含む概念である。

本実施形態において、第一静圧ポケット部９４ａには、潤滑油を供給する供給口９４ｃが開口されている。供給口９４ｃは、流通路７５に連通するように軸受ハウジング９１に設けられた潤滑油供給路９１ａ、軸受部材９２の外周に設けられて潤滑油供給路９１ａに連通する環状溝９２ａ、及び、環状溝９２ａに連通して絞り作用をなす連通孔９２ｂに連通している。

動圧発生ランド９５は、Ｕ字形状の静圧ポケット９４の第一静圧ポケット部９４ａ及び一対の第二静圧ポケット部９４ｂに囲まれた部分に形成されている。動圧発生ランド９５は、軸受部材９２の軸受面９３とほぼ同一の内周面高さを有しており、後述するように、回転軸部材７２の回転に伴って動圧を発生させる。

軸方向溝９６は、図４に示すように、静圧ポケット９４を構成する第一静圧ポケット部９４ａと連通するとともに、第一静圧ポケット部９４ａに沿うように隣接して軸線方向に延設されている。ここで、本実施形態においては、軸方向溝９６は、一端９６ａ及び他端９６ｂの両端が静圧ポケット９４を構成する一対の第二静圧ポケット部９４ｂから離間する、即ち、一端９６ａ及び他端９６ｂを介して一対の第二静圧ポケット部９４ｂと直接的に連通しないようになっている。これにより、軸方向溝９６の一端９６ａ及び他端９６ｂと第二静圧ポケット部９４ｂとの間に動圧発生ランド９５の一部分が存在し、この一部分は軸方向溝９６から第二静圧ポケット部９４ｂに向けて潤滑油が流れることを阻害する堰９５ａとして機能する。

軸方向溝９６は、図５に概略的に展開した断面図により示すように、動圧発生ランド９５（軸受面９３）から数百μｍ程度の深さを有するように、即ち、静圧ポケット９４を構成する第一静圧ポケット部９４ａの深さよりも浅くなるように設けられている。そして、第一静圧ポケット部９４ａと連通する軸方向溝９６に満たされた潤滑油は、図６に示すように、動圧発生ランド９５に向けて選択的に流れる。

これにより、供給口９４ｃから潤滑油が供給されて第一静圧ポケット部９４ａから動圧発生ランド９５に潤滑油が流れる場合、潤滑油は軸方向溝９６を介して供給される。そして、回転軸部材７２が回転している状態では、図５に示すように、軸方向溝９６に貯留されている潤滑油に回転軸部材７２の回転に伴う渦が発生することにより、第一静圧ポケット部９４ａに貯留されている潤滑油と撹拌（ミキシング）される。潤滑油は回転軸部材７２の外周面と動圧発生ランド９５との間に形成される隙間（後述する軸受隙間及び楔状隙間）に向けて流入する。

ドレン溝９７は、Ｕ字形状の静圧ポケット９４の第二静圧ポケット部９４ｂに隣接するように、即ち、静圧ポケット９４の軸線方向の両端に位置するように、軸受部材９２の軸受面９３に設けられている。ドレン溝９７は、軸受部材９２及び軸受ハウジング９１に設けられた排出孔９２ｃ及び排出孔９１ｂに連通している。尚、排出孔９２ｃ及び排出孔９１ｂは、還流路７８と連通しており、ドレン溝９７に流入した潤滑油は、タンク７４に排出されて回収される。

ここで、上述のように構成された軸受９０の作用を説明する。ポンプ７６によって汲み上げられた潤滑油は、流通路７５及び圧力調整弁７７を経ることにより数Ｍｐａ程度に調圧されて、軸受部材９２の外周の環状溝９２ａから絞り作用をなす連通孔９２ｂを経て最終的に静圧ポケット９４に供給される。そして、例えば、５０００〜６０００ｒｐｍで回転する回転軸部材７２が軸受部材９２に対して偏心していない状態においては、静圧ポケット９４内及び軸方向溝９６内に充満した潤滑油を回転軸部材７２の外周面と動圧発生ランド９５を含む軸受面９３との隙間（軸受隙間）に強制的に供給することによって潤滑油膜が形成され、静圧が発生する。その結果、偏心していない回転軸部材７２は、静圧支持される。

尚、動圧発生ランド９５と回転軸部材７２との間に軸受隙間が存在する場合には、回転軸部材７２が偏心していない。このため、Ｕ字形状の静圧ポケット９４から流入される潤滑油により、動圧発生ランド９５には静圧ポケット９４と同一の静圧が発生する。

一方、砥石車４３が工作物Ｗに接触して研削加工を行う場合、回転軸部材７２に加工（研削）反力が作用して回転軸部材７２の中心軸が偏心される。このように、中心軸が偏心されると、回転軸部材７２の外径と動圧発生ランド９５（即ち、軸受面９３）の内径との差異により、軸受隙間が偏心した側に次第に狭くなる楔状隙間が形成される。この楔状隙間に潤滑油が回転する回転軸部材７２の表面につれ廻りを起こして引き込まれることにより、動圧発生ランド９５に動圧が発生して回転軸部材７２が動圧支持される。

（５．実施例と比較例との対比）
ところで、軸受９０においては、回転軸部材７２が回転している場合、主として静圧ポケット９４の第一静圧ポケット部９４ａから軸方向溝９６を介して動圧発生ランド９５に潤滑油が供給される。軸方向溝９６は、上述したように、第一静圧ポケット部９４ａに沿って即ち軸線方向に沿って延設された溝である。従って、楔状隙間に潤滑油が供給される場合、軸方向溝９６に貯留された潤滑油は軸線方向に沿って拡がって供給される。

具体的に、図７に示すように、軸方向溝９６を備えていない比較品の場合には、静圧ポケット１９４に設けられた供給口１９４ｃから噴出した潤滑油は、点状の供給口１９４ｃを中心として回転軸部材７２とともに楔状隙間を形成する動圧発生ランド１９５に供給される。これにより、潤滑油は、図７に示すように、楔状隙間を形成する動圧発生ランド１９５に対して周方向に沿った一部分に主に供給されるようになる。

この場合、潤滑油が十分に供給される部分（具体的には楔状隙間を形成する回転軸部材７２及び動圧発生ランド１９５の軸線方向における中央部分）においては、流体摩擦によって発熱した潤滑油は流れてタンク７４に回収される。ところが、潤滑油が十分に供給されない部分（具体的には楔状隙間を形成する回転軸部材７２及び動圧発生ランド１９５の軸線方向に両端部分）においては、潤滑油が中央部分に比べて相対的に不足しており、その結果、両端部分は流体摩擦によって発熱した潤滑油が滞留する虞がある。

このため、両端部分は、図７に示すように、発熱した潤滑油が滞留することにより、中央部分に比べて相対的に高温になる。従って、軸方向溝９６を有していない静圧ポケット１９４を有する比較品においては、両端部分に対応する回転軸部材７２及び動圧発生ランド１９５における温度が上昇し、その結果、回転軸部材７２及び軸受９０の軸受部材９２に熱膨張が生じて回転軸部材７２の外周面と軸受面９３（動圧発生ランド１９５）との間の隙間が縮小する。そして、回転軸部材７２及び動圧発生ランド９５の熱膨張によって隙間が縮小することにより、更に潤滑油の不足を招き、比較品では最終的に回転軸部材７２及び動圧発生ランド１９５の焼き付きが生じる可能性がある。

これに対して、軸方向溝９６を備えている場合には、図６に示すように、潤滑油が軸方向溝９６によって一旦貯留され、その後、軸線方向に延設された軸方向溝９６から潤滑油が楔状隙間を形成する回転軸部材７２及び動圧発生ランド９５に供給される。これにより、潤滑油は、図６に示すように、楔状隙間を形成する回転軸部材７２及び動圧発生ランド９５の中央部分及び両端部分に十分供給される。

その結果、流体摩擦によって発熱した潤滑油はタンク７４に回収され、タンク７４にて冷却された後、再び供給されるようになり、中央部分及び両端部分においては適切に冷却された潤滑油が供給されることによって温度の上昇が抑制される。従って、回転軸部材７２及び軸受部材９２の熱膨張が抑制され、回転軸部材７２の外周面と軸受面９３（動圧発生ランド９５）との間の隙間の縮小が抑制される。

以上の説明からも理解できるように、上記実施形態の回転軸部材支持装置７０は、軸受ハウジング９１と、軸受ハウジング９１に嵌着された軸受部材９２と、回転軸部材７２の外周面と対向する軸受部材９２の軸受面９３に凹状に形成された静圧ポケット９４と、静圧ポケット９４によって包囲されて軸受面９３に形成された動圧発生ランド９５と、静圧ポケット９４に設けられて潤滑油を調圧して静圧ポケット９４に供給する供給口９４ｃと、を有する静圧流体軸受としての軸受９０（７３）を備え、軸受９０（７３）によって回転軸部材７２を回転可能に支持する回転軸部材支持装置であって、静圧ポケット９４は、軸受部材９２の軸線方向に沿って延設された第一静圧ポケット部９４ａと、軸受部材９２の周方向に沿って延設され、且つ、第一静圧ポケット部９４ａと連通する第二静圧ポケット部９４ｂと、から構成されており、軸受９０（７３）は、動圧発生ランド９５にて第一静圧ポケット部９４ａに隣接し且つ第一静圧ポケット部９４ａに連通するように軸線方向に沿って設けられていて、供給口９４ｃから第一静圧ポケット部９４ａに供給された潤滑油を貯留するように軸受面９３の径方向における深さが第一静圧ポケット部９４ａの径方向における深さに比べて小さく、貯留した潤滑油を回転軸部材７２と動圧発生ランド９５との間に流入させる凹部としての軸方向溝９６を備える。

ここで、回転軸部材支持装置７０を砥石台４２として備える研削盤１は、砥石台４２としての回転軸部材支持装置７０により回転可能に支持されて、砥石車４３を保持する回転軸部材７２と、潤滑油を貯留するタンク７４と、タンク７４と軸受９０（７３）とを接続して潤滑油を流通させる流通路７５と、流通路７５に配設され、タンク７４に貯留された潤滑油を軸受９０（７３）の静圧ポケット９４に供給する潤滑油供給装置としてのポンプ７６と、軸受９０（７３）から排出された潤滑油をタンク７４に還流させる還流路７８と、を備える。

これらによれば、回転軸部材支持装置７０の軸受９０（７３）は、第一静圧ポケット部９４ａに沿って、即ち、軸線方向に沿って設けられて潤滑油を貯留して回転軸部材７２と動圧発生ランド９５との間に潤滑油を供給する凹部としての軸方向溝９６を設けることができる。これにより、軸方向溝９６は、回転軸部材７２の軸線方向に沿って回転軸部材７２と動圧発生ランド９５との間、具体的には、楔状隙間の全体に潤滑油を十分に供給することができる。従って、簡単な構成によって潤滑油を効率よく供給して流すことができ、軸受９０（７３）の焼き付きを抑制することができる。

これらの場合、軸受９０（７３）は、軸方向溝９６における軸線方向の両端部と第二静圧ポケット部９４ｂとの間に、軸方向溝９６と第二静圧ポケット部９４ｂとの連通を遮断する堰９５ａを有する。

これによれば、堰９５ａは軸方向溝９６に貯留された潤滑油が第二静圧ポケット部９４ｂに流れることを防止することができる。その結果、軸方向溝９６は、楔状隙間の全体に潤滑油を十分に供給することができ、軸受９０（７３）の焼き付きをより抑制することができる。

更に、これらの場合、静圧ポケット９４は、第一静圧ポケット部９４ａの軸線方向におけるそれぞれの端部と、周方向にて互いに離間した二本一対の第二静圧ポケット部９４ｂと、が連結されたＵ字形状とすることができる。

これによれば、回転軸部材７２の回転停止及び回転に拘わらず、回転軸部材７２の外周面と軸受面９３との間の隙間即ち軸間隙間に適切な大きさの静圧を付与することができる。従って、例えば、回転軸部材７２の偏心に伴って軸間隙間におけるキャビテーションの発生を抑制することができ、軸受９０（７３）は、回転軸部材７２と軸受９０（７３）との間の焼き付き等の発生をより抑制することができて回転軸部材７２を安定して回転させることができる。

（６．第一変形例）
上記実施形態においては、軸受９０に設けられる軸方向溝９６を、静圧ポケット９４を構成する第一静圧ポケット部９４ａに沿って連続的に設けるようにした。ところで、上述したように、静圧ポケット９４（より具体的には、第一静圧ポケット部９４ａ）から供給される潤滑油は、楔状隙間を形成する回転軸部材７２及び動圧発生ランド９５の軸線方向における両端部分において相対的に不足する。

従って、軸方向溝９６を第一静圧ポケット部９４ａに沿って連続的に設けることに代えて、例えば、図８に示すように、静圧ポケット９４（第一静圧ポケット部９４ａ）に連通し、且つ、軸線方向にて供給口９４ｃの両側に配置されるように、軸方向溝９６を不連続に（分割して）設けることも可能である。このように、軸方向溝９６を軸線方向にて分割して設けた場合であっても、楔状隙間を形成する回転軸部材７２及び動圧発生ランド９５の中央部分及び両端部分に潤滑油を十分に供給することが可能であるため、上記実施形態と同様の効果が得られる。

（７．第二変形例）
上記実施形態においては、供給口９４ｃを静圧ポケット９４の第一静圧ポケット部９４ａの内部、より詳しくは、第一静圧ポケット部９４ａの溝幅においてほぼ中央に配置するようにした。これにより、供給口９４ｃから供給された潤滑油が、静圧ポケット９４を満たすとともに第一静圧ポケット部９４ａに連通する軸方向溝９６を満たすようにした。これに代えて、例えば、図９に示すように、供給口９４ｃを、第一静圧ポケット部９４ａと、第一静圧ポケット部９４ａに沿って設けられる軸方向溝９６と、の間、即ち、第一静圧ポケット部９４ａの溝幅において軸方向溝９６側に配置することも可能である。

これによれば、供給口９４ｃから潤滑油が供給された場合、潤滑油は、静圧ポケット９４（第一静圧ポケット部９４ａ及び第二静圧ポケット部９４ｂ）を満たすと同時に軸方向溝９６を満たすことができる。従って、軸方向溝９６を介して、楔状隙間を形成する回転軸部材７２及び動圧発生ランド９５の中央部分及び両端部分に対して、潤滑油を速やかに供給することができる。更に、第一静圧ポケット部９４ａ及び軸方向溝９６に満たされた潤滑油を、上記実施形態と同様に（図５を参照）確実に撹拌することができ、回転軸部材７２及び動圧発生ランド９５を良好に冷却することができる。

（８．第三変形例）
上記実施形態においては、軸方向溝９６の溝幅を一定するようにした。これに代えて、図１０に示すように、軸方向溝９６を、第一静圧ポケット部９４ａから離間した側の溝壁が周方向に向けて凸となるように、具体的には、軸方向溝９６の溝壁のうちの動圧発生ランド９５側の溝壁を動圧発生ランド９５に向けて凸となるように設けることも可能である。

このように、軸方向溝９６の一方の溝壁を動圧発生ランド９５に向けて凸となるように設けることにより、軸方向溝９６に貯留された潤滑油が楔状隙間を形成する回転軸部材７２及び動圧発生ランド９５に向けて放射状に流れ出やすくなる。これにより、回転軸部材７２及び動圧発生ランド９５の中央部分及び両端部分に向けてより確実に潤滑油を供給することができ、その結果、回転軸部材７２及び動圧発生ランド９５の温度上昇に伴う熱膨張を抑制することができる。

（９．第四変形例）
上記実施形態においては、静圧ポケット９４の第一静圧ポケット部９４ａに一つの供給口９４ｃを設けるようにした。これに代えて、図１１に示すように、第一静圧ポケット部９４ａにおいて複数の供給口９４ｃを軸線方向に沿うように設けることも可能である。

この場合、それぞれの供給口９４ｃを小径とすることが可能となる。このように、供給口９４ｃを複数設ける場合には、例えば、回転軸部材７２及び動圧発生ランド９５において温度の上昇が予想される位置に対応して供給口９４ｃを配置することができ、回転軸部材７２及び動圧発生ランド９５に十分な潤滑油を供給することができる。

（１０．その他の変形例）
本発明の実施にあたっては、上記実施形態及び上記各変形例に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変形が可能である。

例えば、上記実施形態及び上記各変形例においては、静圧ポケット９４を構成する第一静圧ポケット部９４ａを軸線方向に沿って直線状に設けるようにした。これに代えて、図１２に示すように、静圧ポケット９４を構成する第一静圧ポケット部９４ａを曲線状（円弧状）に設けることも可能である。

この場合には、図１２に示すように、第一静圧ポケット部９４ａに沿って設けられる軸方向溝９６も、曲線状（円弧状）の第一静圧ポケット部９４ａに合わせて曲線状（円弧状）に設けられる。このように、静圧ポケット９４の第一静圧ポケット部９４ａ及び軸方向溝９６を曲線状（円弧状）に設けた場合であっても、楔状隙間を形成する回転軸部材７２及び動圧発生ランド９５の軸線方向における中央部分及び両端部分に潤滑油を十分に供給することができ、上記実施形態及び上記変形例と同様の効果が得られる。

又、上記実施形態及び上記各変形例においては、軸方向溝９６の一端９６ａ及び他端９６ｂが静圧ポケット９４を構成する一対の第二静圧ポケット部９４ｂに連通しないように、即ち、一端９６ａ及び他端９６ｂと第二静圧ポケット部９４ｂとの間に動圧発生ランド９５による堰９５ａが形成されるように軸方向溝９６を設けるようにした。これにより、動圧発生ランド９５によって形成された堰９５ａが軸方向溝９６から楔状隙間に供給された直後の潤滑油の広がりを抑制し、その結果、潤滑油が周方向（下流）に向けて流れることなく軸方向に存在する第二静圧ポケット部９４ｂに向けて即ち第二静圧ポケット部９４ｂに隣接するドレン溝９７に向けて流れてしまうことを効果的に抑制できるようにした。

これに代えて、図１３に示すように、軸方向溝９６の一端９６ａ及び他端９６ｂが一対の第二静圧ポケット部９４ｂのそれぞれに連通するように、軸方向溝９６を設けることも可能である。このように、一端９６ａ及び他端９６ｂが第二静圧ポケット部９４ｂと連通する場合、動圧発生ランド９５による堰９５ａが存在しないため、軸方向溝９６から動圧発生ランド９５に流れた潤滑油は、動圧発生ランド９５に供給された直後から第二静圧ポケット部９４ｂ（即ち、ドレン溝９７）に向けて流れやすくなる。

しかしながら、軸方向溝９６の両端部分を第二静圧ポケット部９４ｂと連通させた場合、加工コストを低減して安価に軸方向溝９６を設けることが可能となる。そして、この場合においても、軸方向溝９６を設けない場合に比べて、楔状隙間を形成する回転軸部材７２及び動圧発生ランド９５の両端部分に潤滑油を供給すること可能となる。従って、この場合においても、上記実施形態及び上記各変形例と同等の効果が期待できるとともに、軸受９０（７３）を有する回転軸部材支持装置を備えた研削盤１の製造コストを低減することができる。

又、上記実施形態及び上記各変形例においては、軸方向溝９６を静圧ポケット９４の第一静圧ポケット部９４ａに対して動圧発生ランド９５の側にのみ設けるようにした。これに加えて、図１４に示すように、軸方向溝９６を第一静圧ポケット部９４ａに対して動圧発生ランド９５とは反対側にも設けることも可能である。

又、上記実施形態及び上記各変形例においては、二本一対の第二静圧ポケット部９４ｂを一本の第一静圧ポケット部９４ａと連通するように設け、静圧ポケット９４がＵ字形状となるようにした。これに代えて、一本の第二静圧ポケット部９４ｂを一本の第一静圧ポケット部９４ａと連通させて静圧ポケット９４をＬ字形状としたり、二本一対の第二静圧ポケット部９４ｂを二本一対の第一静圧ポケット部９４ａのそれぞれと連通させて矩形状（Ｏ字形状）としたりすることも可能である。

更に、上記実施形態及び上記各変形例においては、静圧流体軸受を有する主軸装置を研削盤１に用いるようにした。これに代えて、静圧流体軸受を有する主軸装置を研削盤１以外の装置、例えば、回転軸を有する各種測定器や、車両、船、タービン等のシャフトの軸受装置等に用いることが可能であることは言うまでもない。

１…研削盤、１０…ベッド、１１ａ，１１ｂ…Ｚ軸ガイドレール、１１ｃ…Ｚ軸ボールねじ、１１ｄ…Ｚ軸モータ、２０…主軸台、２１…主軸台本体、２２…主軸、２３…主軸モータ、２４…主軸センタ、３０…心押台、３１…心押台本体、３２…心押センタ、４０…砥石支持装置、４１…砥石台トラバースベース、４１ａ，４１ｂ…Ｘ軸ガイドレール、４１ｃ…Ｘ軸ボールねじ、４１ｄ…Ｘ軸モータ、４２…砥石台（回転軸部材支持装置）、４３…砥石車、５０…定寸装置、６０…制御装置、７０…回転軸部材支持装置、７１…砥石台本体、７１ａ，７１ｂ…脚部、７２…回転軸部材、７３…軸受(静圧流体軸受)、７４…タンク、７５…流通路、７６…ポンプ（潤滑油供給装置）、７６ａ…吸込口、７７…圧力調整弁、７８…還流路、７９…ベルト・プーリ機構、８０…砥石回転用モータ、９０…軸受（静圧流体軸受）、９１…軸受ハウジング、９１ａ…潤滑油供給路、９１ｂ…排出孔、９２…軸受部材、９２ａ…環状溝、９２ｂ…連通孔、９２ｃ…排出孔、９３…軸受面、９４…静圧ポケット、９４ａ…第一静圧ポケット部、９４ｂ…第二静圧ポケット部、９４ｃ…供給口、９５…動圧発生ランド、９５ａ…堰、９６…軸方向溝(凹部)、９６ａ…一端、９６ｂ…他端、９７…ドレン溝、１９４…静圧ポケット、１９４ｃ…供給口、１９５…動圧発生ランド、Ｗ…工作物

Claims (6)

1. 軸受ハウジングと、
   前記軸受ハウジングに嵌着された軸受部材と、
   回転軸部材の外周面と対向する前記軸受部材の軸受面に凹状に形成された静圧ポケットと、
   前記静圧ポケットによって包囲されて前記軸受面に形成された動圧発生ランドと、
   前記静圧ポケットに設けられて潤滑油を調圧して前記静圧ポケットに供給する供給口と、を有する静圧流体軸受を備え、
   前記静圧流体軸受によって前記回転軸部材を回転可能に支持する回転軸部材支持装置であって、
   前記静圧ポケットは、
   前記軸受部材の軸線方向に沿って延設された第一静圧ポケット部と、前記軸受部材の周方向に沿って延設され、且つ、前記第一静圧ポケット部と連通する第二静圧ポケット部と、から構成されており、
   前記静圧流体軸受は、
   前記動圧発生ランドにて前記第一静圧ポケット部に隣接し且つ前記第一静圧ポケット部に連通するように前記軸線方向に沿って設けられていて、前記供給口から前記第一静圧ポケット部に供給された前記潤滑油を貯留するように前記軸受面の径方向における深さが前記第一静圧ポケット部の前記径方向における深さに比べて小さく、貯留した前記潤滑油を前記回転軸部材と前記動圧発生ランドとの間に流入させる凹部を備えた、回転軸部材支持装置。
2. 前記凹部は、
   前記第一静圧ポケット部に沿って延設された軸方向溝であり、
   前記静圧流体軸受は、
   前記軸方向溝における前記軸線方向の両端部と前記第二静圧ポケット部との間に、前記軸方向溝と前記第二静圧ポケット部との連通を遮断する堰を有する、請求項１に記載の回転軸部材支持装置。
3. 前記軸方向溝は、
   前記第一静圧ポケット部から離間した側の溝壁が前記周方向に向けて凸となるように設けられる、請求項２に記載の回転軸部材支持装置。
4. 前記供給口は、
   前記第一静圧ポケット部において前記軸線方向に沿って複数設けられる、請求項１乃至請求項３のうちの何れか一項に記載の回転軸部材支持装置。
5. 前記静圧ポケットは、
   前記第一静圧ポケット部の前記軸線方向におけるそれぞれの端部と、前記周方向にて互いに離間した二本一対の前記第二静圧ポケット部と、が連結されたＵ字形状である、請求項１乃至請求項４のうちの何れか一項に記載の回転軸部材支持装置。
6. 請求項１乃至請求項５のうちの何れか一項に記載の回転軸部材支持装置により回転可能に支持されて、砥石車を保持する前記回転軸部材と、
   前記潤滑油を貯留するタンクと、
   前記タンクと前記静圧流体軸受とを接続して前記潤滑油を流通させる流通路と、
   前記流通路に配設され、前記タンクに貯留された前記潤滑油を前記静圧流体軸受の前記静圧ポケットに供給する潤滑油供給装置と、
   前記静圧流体軸受から排出された前記潤滑油を前記タンクに還流させる還流路と、を備えた研削盤。

Images