JP5523438B2 - 軸受体及び研削装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えばワークの研削や研磨などの加工を行う研削装置に設けられる軸受体に関するものである。

従来から、ボールエンドミルやラジアルエンドミルなどのアール刃先を具備した切削工具の製造に際し、研削、研磨などを行う研削装置には、ワークを保持した保持体を回転させる軸受体が設けられている。

この軸受体は、軸部と軸受部とから成り、軸受部は、軸受部の軸受面と軸部の軸面との間隙にベアリングを配して軸受する構造である。

ところで、近年、例えば直堀りの焼き入れ金型を加工する切削工具に対して、ナノレベルまでの精度が求められる中、この研削工具のアール刃先のアール精度（輪郭精度や真円度精度）の良否を左右する軸受体の回転精度を向上すべく、例えば特開２００２−７０８６１号に開示されるような軸受体（以下、従来例）が提案されている。

この従来例は、回転軸部をハウジング内に水平方向（ラジアル方向）及び垂直方向（スラスト方向）に設けた軸受隙間を介して配設し、この軸受隙間に圧縮気体を導入して、ハウジングに対して回転軸部を非接触で支持する軸受構造である。

従って、従来例は、回転軸部が圧縮気体を介して非接触で軸受された構造であり、前述したベアリングで支持される軸受構造（物理的接触状態で支持される軸受構造）に比し、研削装置から発生する振動等の影響を受けにくく回転精度が極めて良好であり、よって、研削工具のアール刃先を研削加工等する際のアール精度を向上できる。

特開２００２−７０８６１号公報

しかしながら、従来例は、より硬質な素材（強靭鋼）から成る切削工具、例えば多結晶ダイヤモンド工具（ＰＣＤ工具）や立方晶窒化ホウ素工具（ＣＢＮ工具）などを製造する際の研削加工等には適さない。

即ち、ＰＣＤやＣＢＮのような研削等に際し、極めて高い圧力（負荷）が必要となる強靭鋼の研削加工等には、軸部の軸方向（スラスト方向）への荷重に耐え得るスラスト剛性が必要とされるが、従来例は、回転軸部の軸方向（スラスト方向）への荷重を受ける部位も圧縮気体を介して非接触で軸受される構造であり、前述したベアリングで軸受される構造に比し、スラスト剛性が低いため、ＰＣＤ工具やＣＢＮ工具のような強靭鋼の研削加工等には適さないという問題点がある。

本発明者は、前述した問題点に着目し、種々の実験研究を繰り返し行い、その結果、従来にない作用効果を発揮する画期的な軸受体及び研削装置を開発した。

添付図面を参照して本発明の要旨を説明する。

両端部に受部９，10を有する軸部２と、この軸部２を軸受する軸受部３とから成る軸受体であって、前記軸受部３は、基体の内周面３’に通気性を有する多孔質部材８を設けて該多孔質部材８の内周面を軸受面３ａとし、この軸受面３ａと前記軸部２の軸面２ａとの間隙Ｓには流体が配されて非接触状態軸受に構成され、前記多孔質部材８への前記流体の導入は、前記軸受部３の内周面３’に開口する流体導入路７ａを介してなされる構成であり、前記多孔質部材８は、前記流体導入路７ａの開口部７ａ’位置に一部が配されるように設けられており、また、前記受部９，10夫々と前記軸受部３との間の対向面間には転動体６が環状に設けられて接触状態軸受に構成され、前記受部９若しくは前記軸受部３の相対回転に際し、前記転動体６が軸方向の荷重を受けて転動移動するように構成されていることを特徴とする軸受体に係るものである。

また、請求項１記載の軸受体において、前記多孔質部材８は円筒状であることを特徴とする軸受体に係るものである。

また、請求項１，２いずれか１項に記載の軸受体において、前記軸受部３に対して前記軸部２が回転するものであることを特徴とする軸受体に係るものである。

また、請求項１〜３いずれか１項に記載の軸受体において、前記軸受部３の上面と前記一方の受部９の下面との間に前記転動体６が設けられ、前記軸受部３の下面と前記他方の受部10の上面との間に転動体６が設けられていることを特徴とする軸受体に係るものである。

また、請求項１〜４いずれか１項に記載の軸受体において、前記流体として空気若しくは油を採用したことを特徴とする軸受体に係るものである。

また、請求項１〜５いずれか１項に記載の軸受体において、前記転動体６は、ローラー形状体若しくは球形状体であることを特徴とする軸受体に係るものである。

また、ワークを研削加工するする研削装置であって、請求項１〜６いずれか１項に記載の軸受体５を具備し、前記受部９はワークが設けられるように構成されていることを特徴とする研削装置に係るものである。

また、請求項７記載の研削装置において、この研削装置はＣＮＣ６軸工具研削盤であることを特徴とする研削装置に係るものである。

本発明は上述のように構成したから、前述した従来例に比し、軸部の軸方向への剛性を有し、且つ、回転精度が極めて良好であり、よって、例えば多結晶ダイヤモンド工具（ＰＣＤ工具）や立方晶窒化ホウ素工具（ＣＢＮ工具）などの硬質な切削工具であっても高精度に研削加工等をすることができるなど、従来にない作用効果を発揮する画期的な軸受体及び研削装置となる。

実施例１の軸受体を具備した研削装置を示す斜視図である。 実施例１の要部を説明する分解斜視図である。 実施例１の要部を説明する断面図である。 実施例２の要部を説明する分解斜視図である。 実施例２の要部を説明する断面図である。

好適と考える本発明の実施形態を、図面に基づいて本発明の作用を示して簡単に説明する。

例えば、軸部２は軸受部３に対して回転するとともに、受部９と軸受部３との間に配設された転動体６は該受部９と軸受部３との間で転動移動する。

軸部２の軸方向（スラスト方向）と直交する方向（ラジアル方向）は、軸部２の軸面２ａと軸受部３の軸受面３ａとの間隙Ｓに配された流体を介した非接触状態で軸受され、一方、軸部２の軸方向（スラスト方向）は、受部９と軸受部３との間に配された転動体６を介した接触状態で軸受されることになる。

従って、回転精度が極めて良好であるとともに、軸方向への剛性が十分確保される。

よって、このような軸受体を具備した研削装置は、例えばワークの研削加工等に際し極めて有効である。

即ち、例えばＰＣＤ工具やＣＢＮ工具のような極めて高い圧力が必要となる強靭鋼の研削加工等は、研削圧力が強く回転精度よりも軸部２の軸方向（スラスト方向）への高い荷重に耐え得る耐荷重性能が強く要求される荒加工と、この荒加工に比して研削圧力が比較的弱く軸部２の軸方向（スラスト方向）への荷重がさほどかからず、高い回転精度が強く要求される仕上げ工程とから成る。

本発明は、軸部２の軸方向への高い耐荷重性能が要求される場面においては、その重要となる部分を接触状態となる構造で軸受する構成とし、一方、高い回転精度が要求される場面においては、その重要となる部分を非接触状態となる構造で軸受する構成としており、よって、例えば多結晶ダイヤモンド工具（ＰＣＤ工具）や立方晶窒化ホウ素工具（ＣＢＮ工具）などの硬質な切削工具であっても高精度にナノレベルで研削加工等できることになる。

本発明の具体的な実施例１について図１〜３に基づいて説明する。

本実施例は、ボールエンドミルやラジアルエンドミルなどのアール刃先を具備した切削工具の製造に際し、ワークの研削、研磨などの加工を行う研削装置（ＣＮＣ６軸工具研削盤）に設けられる軸受体である。

具体的には、この研削装置は、図１に図示したように本体ヘッド30の上部に設けられ、図１中のＸ方向にスライド移動するＸ軸スライド体31と、このＸ軸スライド体31に設けられ、回転テーブル32を図１中のＷ方向に回転させる軸受体５と、回転テーブル32の上部に設けられ、図１中のＵ方向にスライド移動するＵ軸スライド体33と、このＵ軸スライド体33に設けられ、ワークＬを保持する図１中のＡ方向に回転させるワーク取付体34と、本体ベッド30の上部にしてＸ軸スライド体31の対向位置に設けられ、図１中のＹ方向にスライド移動するＹ軸スライド体35と、このＹ軸スライド体35の上部取付部35ａに設けられて砥石Ｍを取り付ける部位であって図１中のＺ方向にスライド移動する砥石取付体36を具備したものである。

前述した研削装置に係るＸ軸スライド体31，Ｕ軸スライド体33，ワーク取付体34，Ｙ軸スライド体35及び砥石取付体36は公知の構造であり、以下、本実施例に係る軸受体５について説明する。

軸受体５は、図２，３に図示したように軸部２と、この軸部２を相対回転自在に軸受する軸受部３とから成るものである。

軸部２は、図２，３に図示したように適宜な金属製の部材で形成した円柱形状体であり、上下両端部に受部９，10が設けられている。尚、本実施例では、軸部２の軸方向を垂直方向としたが、傾斜方向や水平方向に設定しても良い。

上側の受部９は、軸部２よりも径大な円板形状体であり、軸部２の上端面に取付ボルト11を介して着脱自在に連結されている。

この受部９の上面には、回転テーブル32が取付ボルト11を介して着脱自在に連結されている。

従って、この受部９には、回転テーブル32，Ｕ軸スライド体33及びワーク取付体34を介してワークＬが設けられる。

また、受部９の下面周縁部には、後述する軸受部３の上面（転動路３ｂ）と間隙Ｓ’を介して対設され、転動体６が転動する転動路９ａが設けられている。

下側の受部10は、軸部２よりも径大な円板形状体であり、軸部２の下端面に取付ボルト11を介して着脱自在に連結されている。

この受部10の下面には、回転駆動装置37が取付ボルト11を介して着脱自在に連結されている。

従って、この回転駆動装置37が駆動することで軸部２は回転し、この軸部２の上部に受部９を介して連設される回転テーブル32が回転する。尚、この軸部２に対して後述する軸受部３が回転する構成としても良い。

また、受部10の上面周縁部には、軸受部３の下面（転動路３ｃ）と間隙Ｓ’を介して対設され、転動体６が転動する転動路10ａが設けられている。

軸受部３は、図２，３に図示したように適宜な金属製の部材で形成した円筒形状体であり、軸部２に被嵌して該軸部２を軸受するように構成されている。

この軸受部３を軸部２に被嵌させた際、この軸受部３の軸受面３ａと軸部２の軸面２ａとの間には間隙Ｓが形成される。

この間隙Ｓには、後述する流体導入路７ａから流体が圧送導入され、軸部２を非接触状態で軸受するように構成されている。

また、軸受部３には通気性を有する多孔質部材８が設けられている。

具体的には、多孔質部材８は、円筒状であり、軸受部３を構成する基体の内周面３’に付設され、その一部が流体導入路７ａの開口部７ａ’の正面位置に配設されている。

従って、流体導流路７から導入された流体は、多孔質部材８の内部を流れて該多孔質部材８の内面（軸受面３ａ）から間隙Ｓの全域に均等に流体が導入される。つまり、この多孔質部材８を介して流体導入路７ａから導入される流体を間隙Ｓに分散させて均等に導入されるように構成されている。

また、軸受部３には、流体導入部７が設けられている。

この流体導入部７は、図３に図示したように軸受部の上端部位置に貫通孔を設けて流体を導入する流体導入路７ａが設けられ、この流体導入路７ａの外側開口部７ａ”には流体導入装置７ｂを接続して構成されている。

従って、流体導入装置７ｂから圧送される流体（空気）は、流体導入路７ａを通過して間隙Ｓに導入される。

尚、本実施例では、間隙Ｓに充填される流体として空気を採用しているが油でも良いなど、本実施例の特性を発揮する構成であれば適宜採用し得るものである。

また、本実施例では、受部９，10と軸受部３との間の対向面同士間には間隙Ｓ’が設けられ、この間隙Ｓ’に転動体６が配設されている。

具体的には、軸受部３の上面には、受部９の転動路９ａと間隙Ｓ’を介して対設され、転動体６が転動する転動路３ｂが設けられ、また、軸受部３の下面には、受部10の転動路10ａと間隙Ｓ’を介して対設され、転動体６が転動する転動路３ｃが設けられている。

従って、軸部２を囲繞するように多数の転動体６が環状に並設され、転動体６が軸部２の軸方向（スラスト方向）への荷重を受けて転動移動することになる。

また、軸受部３の周面上部にはフランジ部３Ａが設けられ、このフランジ部３ＡはＸ軸スライド体31に取付ボルト11を介して着脱自在に連結する連結部として構成されている。

また、本実施例では、このフランジ部３Ａに前述した流体導入路７ａが設けられている。

転動体６は、図２，３に図示したように適宜な金属製の部材（鋼）で形成したローラー形状体である。尚、転動体６は球形状体（鋼球）でも良い。

本実施例は上述のように構成したから、軸部２は軸受部３に対して回転するとともに、受部９，10と軸受部３との間に配設された転動体６は該受部９，10と軸受部３との間で転動移動する。

軸部２の軸方向（スラスト方向）と直交する方向（ラジアル方向）は、軸部２の軸面２ａと軸受部３の軸受面３ａとの間隙Ｓに配された流体を介した非接触状態で軸受され、一方、軸部２の軸方向（スラスト方向）は、受部９と軸受部３との間に配された転動体６を介した接触状態で軸受されることになる。

従って、回転精度が極めて良好であるとともに、軸方向への剛性が十分確保される。

よって、本実施例によれば、軸部２の軸方向への高い耐荷重性能が要求される場面においては、その重要となる部分を接触状態となる構造で軸受する構成とし、一方、高い回転精度が要求される場面においては、その重要となる部分を非接触状態となる構造で軸受する構成としており、よって、例えば多結晶ダイヤモンド工具（ＰＣＤ工具）や立方晶窒化ホウ素工具（ＣＢＮ工具）などの硬質な切削工具であっても高精度にナノレベルで研削加工等できることになる。

また、本実施例は、受部９，10と軸受部３との対向面同士間には転動体６が配設される転動路３ｂ，３ｃｂ，９ａ，10ａが設けられ、この転動路３ｂ，３ｃ，９ａ，10ａを転動移動する転動体６で確実に回動軸部２の軸方向への荷重を軸受できることになる。

また、本実施例は、軸部２を囲繞するように複数の転動体６が環状に並設されているから、軸部２の軸方向への荷重を均等に軸受でき、この点においても高い回転精度が確実に得られることになる。

また、本実施例は、転動体６は、ローラー形状体若しくは球形状体であるから、この点においても高い回転精度が確実且つ簡易に得られることになる。

また、本実施例は、間隙Ｓへの流体の導入は、軸受部３の内周面３’に開口する流体導入路７ａを介してなされる構成であり、間隙Ｓには、通気性を有する多孔質部材８が設けられているから、この点においても高い回転精度が確実に得られることになる。

また、本実施例は、流体として空気若しくは油を採用したから、簡易な構成で確実に軸部２を軸受することができ、コスト安にして量産性に秀れることになる。

本発明の具体的な実施例２について図４，５に基づいて説明する。

本実施例は、前述した実施例１に係る構造に加え、図４，５に図示したように軸受部３と軸部２との間の間隙Ｓに流体を導入した非接触状態で軸受する軸受構造においても、軸部２の軸方向への荷重を軸受する部位を設けたタイプである。

具体的には、軸部２の周面中央位置にフランジ部２Ａを設け、このフランジ部２Ａの側周面，上面及び下面の全ての面に対して間隙Ｓを介して対設される形状（正断面視コ字形状）となるように軸受部３の内周面３’の形状を設定し、このフランジ部２Ａの側周面，上面及び下面の対向位置に流体導入路７ａの開口部７ａ’が位置するように該流体導入路７ａが分岐状態に設けられている。

また、本実施例では、このフランジ部２Ａの側周面，上面及び下面夫々の対向位置に多孔質部材８が配設されている。

その余は実施例１と同様である。

尚、本発明は、実施例１，２に限られるものではなく、各構成要件の具体的構成は適宜設計し得るものである。

Ｓ 間隙
２ 軸部
２ａ 軸面
３ 軸受部
３’ 内周面
３ａ 軸受面
５ 軸受体
６ 軸受体
７ａ 流体導入路
８ 多孔質部材
９ 受部
10 受部

Claims (8)

1. 両端部に受部を有する軸部と、この軸部を軸受する軸受部とから成る軸受体であって、前記軸受部は、基体の内周面に通気性を有する多孔質部材を設けて該多孔質部材の内周面を軸受面とし、この軸受面と前記軸部の軸面との間隙には流体が配されて非接触状態軸受に構成され、前記多孔質部材への前記流体の導入は、前記軸受部の内周面に開口する流体導入路を介してなされる構成であり、前記多孔質部材は、前記流体導入路の開口部位置に一部が配されるように設けられており、また、前記受部夫々と前記軸受部との間の対向面間には転動体が環状に設けられて接触状態軸受に構成され、前記受部若しくは前記軸受部の相対回転に際し、前記転動体が軸方向の荷重を受けて転動移動するように構成されていることを特徴とする軸受体。
2. 請求項１記載の軸受体において、前記多孔質部材は円筒状であることを特徴とする軸受体。
3. 請求項１，２いずれか１項に記載の軸受体において、前記軸受部に対して前記軸部が回転するものであることを特徴とする軸受体。
4. 請求項１〜３いずれか１項に記載の軸受体において、前記軸受部の上面と前記一方の受部の下面との間に前記転動体が設けられ、前記軸受部の下面と前記他方の受部の上面との間に転動体が設けられていることを特徴とする軸受体。
5. 請求項１〜４いずれか１項に記載の軸受体において、前記流体として空気若しくは油を採用したことを特徴とする軸受体。
6. 請求項１〜５いずれか１項に記載の軸受体において、前記転動体は、ローラー形状体若しくは球形状体であることを特徴とする軸受体。
7. ワークを研削加工するする研削装置であって、請求項１〜６いずれか１項に記載の軸受体を具備し、前記受部はワークが設けられるように構成されていることを特徴とする研削装置。
8. 請求項７記載の研削装置において、この研削装置はＣＮＣ６軸工具研削盤であることを特徴とする研削装置。

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