JP5035123B2 - Hydrostatic slide device - Google Patents
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本発明は、振動研削に適用して好適な油静圧スライド装置に関するものである。 The present invention relates to a hydrostatic slide device suitable for application to vibration grinding.
静圧軸受装置によって支持された砥石軸を備える立形研削盤が特許文献1に記載されている。この研削盤の静圧軸受装置は、油圧を利用した静圧軸受により円筒状の砥石軸を上下に摺動可能に支持している。
特許文献2には静圧軸受を利用した超仕上げ装置が記載されている。この装置では、砥石が装着されたスライド軸(振動体)が、空気圧を利用した静圧軸受によって往復摺動可能に支持されている。また、スライド軸は正方形の横断面形状を有している。
特許文献1に記載された研削盤は、その砥石軸の横断面形状が円形であるので、圧力油のシールが比較的容易であるという特徴を有する反面、砥石軸の回転が許容されない用途、例えば歯車の歯の総形研削に利用する場合には、砥石軸の回転を阻止する手段の追加が必要となり、従来のそのような手段は摺動摩擦の増大あるいは軸の回転剛性の低下を招くことがあった。
The grinding machine described in
特許文献2に記載された超仕上げ装置では、砥石が連結されて往復移動するスライド軸の横断面形状が正方形であるのでスライド軸の回転は阻止される。但し、静圧軸受が空気圧を利用するタイプであるため、許容される研削抵抗は比較的小さく、またスライド軸の回転剛性も比較的小さかった。
In the superfinishing apparatus described in
本発明は、上述した事情に鑑みなされたもので、回転が阻止され且つ高い回転剛性を有するスライド軸を備える油静圧スライド装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object thereof is to provide an hydrostatic slide device including a slide shaft that is prevented from rotating and has high rotational rigidity.
本発明の第1の態様では、油静圧スライド装置が、往復駆動源(3)と、往復駆動源(3)によって往復駆動される、多角形横断面を有するスライド軸(4)と、油圧によってスライド軸(4)を摺動可能に支持する油静圧軸受(5)と、を具備し、油静圧軸受(5)はスライド軸(4)が嵌挿される軸受穴(54)を備え、油静圧軸受(5)の軸受穴(54)の複数の内側面(55)の各々が、スライド軸(4)の縦軸線(AZ)に対して垂直な方向に並べられて形成された少なくとも二つの静圧ポケット(91)を備えており、静圧ポケット(91)の各々に油圧を供給するためのオリフィス(92)が設けられている。 In the first aspect of the present invention, the hydrostatic slide device includes a reciprocating drive source (3), a slide shaft (4) having a polygonal cross section that is reciprocally driven by the reciprocating drive source (3), and hydraulic pressure. And a hydrostatic bearing (5) that slidably supports the slide shaft (4). The hydrostatic bearing (5) includes a bearing hole (54) into which the slide shaft (4) is inserted. Each of the plurality of inner side surfaces (55) of the bearing hole (54) of the hydrostatic bearing (5) is arranged in a direction perpendicular to the longitudinal axis (A Z ) of the slide shaft (4). Further, at least two static pressure pockets (91) are provided, and an orifice (92) for supplying hydraulic pressure to each of the static pressure pockets (91) is provided.
このように、スライド軸(4)は多角形の横断面形状を有するので、回転が阻止されるのは勿論、軸受穴の各内側面(55)に少なくとも二つの静圧ポケット(91)が前述の方向に並べられて形成されていることにより、外力としてスライド軸(4)に作用する回転力に対抗する反対向きの回転力が油圧により常に発生するのでスライド軸(4)は回転に対しても中立位置を維持するような挙動をとり、その結果高い回転剛性を有する油静圧スライド装置が実現可能になる。 As described above, since the slide shaft (4) has a polygonal cross-sectional shape, the rotation is prevented, and at least two static pressure pockets (91) are provided on each inner surface (55) of the bearing hole. Since the rotational force in the opposite direction against the rotational force acting on the slide shaft (4) as an external force is always generated by the hydraulic pressure, the slide shaft (4) is resistant to rotation. In addition, the hydrostatic slide device having the behavior of maintaining the neutral position and having high rotational rigidity can be realized.
本発明の第2の態様では、油静圧スライド装置は、スライド軸(4)と油静圧軸受(5)との間からの作動油の流出を防ぐシール部材(7)をさらに具備し、シール部材(7)は、スライド軸(4)が嵌挿する中心穴を形成し且つスライド軸(4)に固定される内周端部(72)と、油静圧軸受(5)に固定される外周端部(71)と、内周端部(72)と外周端部(71)との間に延在するベローズ部(73)とを具備し、ベローズ部(73)が縦軸線(AZ)の方向に弾性変形自在に形成されている。これにより、スライド軸(4)が多角形であっても、長寿命で比較的安価なシール構造が実現される。 In the second aspect of the present invention, the hydrostatic slide device further comprises a seal member (7) for preventing hydraulic oil from flowing out between the slide shaft (4) and the hydrostatic bearing (5), The seal member (7) forms a central hole into which the slide shaft (4) is inserted and is fixed to the inner peripheral end (72) fixed to the slide shaft (4) and the hydrostatic bearing (5). An outer peripheral end (71) and a bellows (73) extending between the inner peripheral end (72) and the outer peripheral end (71), and the bellows (73) is a vertical axis (A Z ) is formed so as to be elastically deformable. Thereby, even if the slide shaft (4) is polygonal, a long-life and relatively inexpensive seal structure is realized.
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施の形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each said means shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.
次に、本発明の実施形態による油静圧スライド装置について図面を参照して説明する。図1は、前記油静圧スライド装置1の外観斜視図であり、図2は縦断面図、図3は横断面図である。
Next, a hydrostatic slide device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 is an external perspective view of the
図1に示される実施形態の油静圧スライド装置1は、内歯車を有する円板状のワークWの前記内歯車部分を総形研削するための研削盤(図示せず)に用いられるものであり、研削盤のフレーム(図示せず)に固定されている。砥石2はワークWの内歯車を反転した形状の歯車状の総形砥石2であり先端側が先細になるようにテーパが付けられている。また、ワークWは研削盤の図示されないクランプ装置によって上下及び回転方向とも強固に固定されている。
The
本実施形態の油静圧スライド装置1は、往復駆動源としての油圧サーボシリンダ3と、前記油圧サーボシリンダ3によって上下に往復駆動されるスライド軸4と、前記スライド軸4を油圧によって摺動可能に支持する油静圧軸受5とを具備している。スライド軸4は正方形断面を有する四角柱状の軸であり、その上端部に砥石2を固定するための円柱状の砥石固定軸6が螺合等により結合されている。油静圧軸受5は、略円柱状の外形を有しており、その下端部にフランジ部を有している。また、油静圧軸受5は、図1には示されないが作動油入口及び作動油出口をフランジ部に有しており、それら作動油入口及び作動油出口には図示されないが油ポンプ、弁、タンク等の機器が管路により接続されて油静圧軸受5内部の後述する給油路等と共に油静圧軸受用の油圧回路9を構成している。また油静圧軸受5の上部を封止して作動油の流出を防ぐために、油静圧軸受5の上端部にゴム製のベローズ型のシール部材7が備えられている。
The
次に、図2及び図3も参照して油静圧スライド装置1についてより詳しく説明する。図2は、本装置の縦断面を示すものであるが、図3に示される切断線MNOPに相当する切断線による縦断面図である。図3は、油静圧軸受5の高さ方向のほぼ中央における平面断面図である。
Next, the
本実施形態における油圧サーボシリンダ3は、比較的高速短振幅の往復運動が可能なものであって、シリンダ本体31から上方へ突出するシリンダロッド32がスライド軸4の下端から下方へ延びるねじ部41に螺合により結合するので、スライド軸4を比較的高速短振幅で往復駆動することができる。また油圧サーボシリンダ3はシリンダ本体31のフランジ状の部分で油静圧軸受5の下端面に図示しないボルト等の締結手段によって結合されている。
The
油静圧軸受5は、スライド軸4を支持すると共にフランジ部を有する支持体51と、支持体51の上部に連結されるシール外周端支持部材52と、このシール外周端支持部材52と協働してベローズ型のシール部材7の外周端部71を挟持するシール外周端固定部材53とを具備している。支持体51は研削盤のフレーム8に設けられた取付穴に嵌装され、フランジ部が図示されないボルト等によって研削盤のフレーム8に固定される。
The
油静圧軸受5の支持体51は、その中心にスライド軸4を摺動可能に支持するための軸受穴54を有している。軸受穴54は、スライド軸4の正方形断面よりわずかに大きい正方形断面を有しており、スライド軸4との間には静圧軸受として機能するのに適した間隙Cが設けられている。また、軸受穴54の4つの内側面55にはそれぞれ2個ずつ、凹部である静圧ポケット91が設けられている。前記各内側面55に設けられた2個の静圧ポケット91は、軸受穴54の横断面の正方形の各辺に沿う方向に並んで配置されており、本実施形態では図3に示されるように正方形の二本の中心線Ax、Ayに関してそれぞれ軸対称に配置されている。各静圧ポケット91は細長い矩形状の横断面形状を有しており、その静圧ポケット91の底面の中心に油圧を供給するためのオリフィス92が設けられている。各オリフィス92はそれより外周側の拡大した水平給油路93に通じており、各水平給油路93は支持体51の外周面に形成された一つの共通の環状給油路94に接続されている。作動油入口95から水平に延びた後垂直に立ち上がる1本の入口給油路96が図3の右下に位置する一つの水平給油路93と環状給油路94に接続されている。
The
油静圧軸受5の支持体51の軸受穴54には、さらに、静圧ポケット91の上方及び下方をそれぞれ環状に延びる上部作動油回収溝97u及び下部作動油回収溝97dが形成されている。上部及び下部作動油回収溝97u、97dには、作動油出口98から水平に延びた後上方に立ち上がっている一本の主回収路99が接続されている。その他に、上部作動油回収溝97uから支持体上端部空間56に通じる給油路及びスライド軸の下端側の軸受穴54から主回収路99に通じる給油路も設けられている。
The
ゴム製のベローズ型のシール部材7は、円形の外周端部71と、スライド軸4の正方形断面に対応した正方形の中心穴を形成する内周端部72と、外周端部71と内周端部72との間に延在し波形の断面を有するベローズ部73とを有しており、このベローズ部73はスライド軸4の縦軸線Azの方向に弾性変形可能に形成されている。ベローズ型のシール部材7は、その外周端部71が油静圧軸受5のシール外周端支持部材52とシール外周端固定部材53によって挟持されて油静圧軸受5側に固定され、内周端部72は、スライド軸4を正方形の前記中心穴に通した状態で、スライド軸4に挿入されたシール内周端固定部材57及び図示しない固定ねじによってスライド軸4に固定される。また、ベローズ型のシール部材7のベローズ部73はスライド軸4の上下の変位に追随可能な弾性変形量を有するように形成されている。ベローズ型のシール部材7は、このように構成および配置されているので、スライド軸4の往復移動に追随する一方で、油静圧軸受5のシール外周端支持部材52の内周面とスライド軸4の外周面との間の支持体上端部空間56をシールしてそこからの作動油の流出を防ぐ。
The rubber bellows-
前述した、油静圧軸受5の支持体51と、研削盤のフレーム8との間、及び油圧サーボシリンダ3のシリンダ本体31との間、及びシール外周端支持部材52との間にはそれぞれOリング11、12、13が介装されて作動油の漏出が防がれている。
Between the
次に、前記静圧ポケット91の作用について、図3と同様の横断面図であって、スライド軸4に、縦軸線Azまわりの回転力が作用した状態を示す図4も参照して説明する。まず、スライド軸4に回転力が作用しない場合は、図3で表されるように、スライド軸4の各外側面と軸受穴54の各内側面55との間の各間隙Cは、それらの間隙Cを満たす作動油の等しい圧力のために均等に維持され、その結果スライド軸4は回転することなくまた軸受穴54と同芯の配置を維持する。
Next, the operation of the
これに対して、スライド軸4に対して、例えば図4に示されるように左回りの回転力MLが外力として作用した場合、スライド軸4の横断面の正方形の例えば上辺が左下がりに傾斜して左端側の間隙CLが拡大し右端側の間隙CRが縮小する。その結果、例えば前記正方形の上辺の右側及び左側に配置された静圧ポケットをそれぞれ91a及び91bと付番すると、上辺の右側の静圧ポケット91aにおける作動油の静圧Paは増大する一方で、上辺の左側の静圧ポケット91bにおける作動油の静圧Pbは減少する。前記正方形の下辺、左辺、及び右辺の静圧ポケット91a及び91bについても上辺と同様であるので右回りの回転力MRがスライド軸に作用し、この右回りの油圧による回転力MRが外力の回転力MLによる左回りの回転変位をもとの中立位置に戻すように作用する。このように、軸受穴54の4つの内側面55にそれぞれ2個ずつ配置された静圧ポケット91により、スライド軸4に外力として作用した回転力に対して逆向きの回転力が常に発生するので、スライド軸4は常に中立位置を維持するような挙動を示す。
In contrast, with respect to the
(その他の実施形態)
前述の実施形態では、軸受穴54の各内側面55に2個の静圧ポケット91が設けられていたが、静圧ポケット91の数を増やすことも可能である。例えば、図3に示された静圧ポケット91の幅の半分以下の幅を有する小さな静圧ポケットを軸受穴54の各内側面55に4個配置してもよい。
(Other embodiments)
In the above-described embodiment, the two static pressure pockets 91 are provided on each
また、スライド軸4の横断面形状は、正方形に限定されるものではなく、例えば正三角形、長方形、正五角形、又は正六角形等の多角形でもよい。
Further, the cross-sectional shape of the
2 砥石
3 油圧サーボシリンダ
4 スライド軸
5 油静圧軸受
7 シール部材
51 支持体
54 軸受穴
55 内側面
73 ベローズ部
91 静圧ポケット
92 オリフィス
2
Claims (3)
前記往復駆動源(3)によって往復駆動される、多角形横断面を有するスライド軸(4)と、
油圧によって前記スライド軸(4)を摺動可能に支持する油静圧軸受(5)と、を具備する油静圧スライド装置であって、
前記油静圧軸受(5)は前記スライド軸(4)が嵌挿される軸受穴(54)を備え、
前記油静圧軸受(5)の前記軸受穴(54)の複数の内側面(55)の各々が、前記スライド軸(4)の縦軸線(AZ)に対して垂直な方向に並べられて形成された少なくとも二つの静圧ポケット(91)を備えており、
さらに、前記油静圧軸受(5)は、前記少なくとも二つの静圧ポケット(91)の各々に油を供給するための給油路(93)と、
前記各々の静圧ポケット(91)の近傍に設けられ、且つ、前記静圧ポケット及び前記給油路(93)の間に設けられたオリフィス(92)とを備えており、
前記内側面(55)の各々は、該内側面の中心の法線であって前記縦軸線(Az)に交差する中心の法線(Ax、Ay)を有しており、
前記少なくとも二つの静圧ポケット(91)は、前記内側面(55)において、前記中心の法線(Ax、Ay)に対して対称に配置されると共に、前記スライド軸(4)と前記軸受穴(54)との間の間隙(C)でのみ連通していることを特徴とする、油静圧スライド装置。 A reciprocating drive source (3);
A slide shaft (4) having a polygonal cross-section that is reciprocally driven by the reciprocating drive source (3);
An oil hydrostatic bearing (5) that slidably supports the slide shaft (4) by hydraulic pressure,
The hydrostatic bearing (5) includes a bearing hole (54) into which the slide shaft (4) is inserted.
Each of a plurality of inner surfaces (55) of the bearing hole (54) of the hydrostatic bearing (5) is arranged in a direction perpendicular to the longitudinal axis (A Z ) of the slide shaft (4). Comprising at least two formed static pressure pockets (91);
Further, the hydrostatic bearing (5) includes an oil supply passage (93) for supplying oil to each of the at least two hydrostatic pockets (91);
An orifice (92) provided in the vicinity of each of the static pressure pockets (91) and provided between the static pressure pocket and the oil supply passage (93);
Each of the inner side surfaces (55) has a center normal (Ax, Ay) that is the center normal of the inner surface and intersects the longitudinal axis (Az);
The at least two static pressure pockets (91) are arranged symmetrically with respect to the center normal (Ax, Ay) on the inner surface (55), and the slide shaft (4) and the bearing hole are arranged. The hydrostatic slide device is characterized in that it communicates only with a gap (C) between (54) .
前記シール部材(7)は、前記スライド軸(4)が嵌挿する中心穴を形成し且つ前記スライド軸(4)に固定される内周端部(72)と、前記油静圧軸受(5)に固定される外周端部(71)と、前記内周端部(72)と前記外周端部(71)との間に延在するベローズ部(73)とを具備し、前記ベローズ部(73)が前記縦軸線(AZ)の方向に弾性変形自在に形成されている請求項1に記載の油静圧スライド装置。 The hydrostatic pressure slide device according to claim 1, further comprising a seal member (7) for preventing hydraulic oil from flowing out between the slide shaft (4) and the hydrostatic bearing (5).
The seal member (7) has a central hole into which the slide shaft (4) is inserted and is fixed to the slide shaft (4), and the hydrostatic bearing (5). ), And a bellows portion (73) extending between the inner peripheral end portion (72) and the outer peripheral end portion (71). 73. The hydrostatic slide device according to claim 1, wherein 73) is formed to be elastically deformable in the direction of the longitudinal axis (A Z ).
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