JPH10328983A - 円筒体の製作方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 極めて精度の高い円筒体を製作することがで
きる円筒体の製作方法を提供する。 【解決手段】 ワーク３は、チャック７，８を介して、
主軸４ａ（片持加工の場合）、又は主軸４ａ及び補助ス
ピンドル軸５ａ（両持加工の場合）に取り付けられる。
各軸４ａ，５ａは所謂平均化効果によって各当該軸４
ａ，５ａの加工精度よりも優れた精度で回転されるの
で、ワーク３を砥石１０を用いて研削加工することによ
って、各軸４ａ，５ａよりも真円度誤差の小さい回転軸
を製作することが可能である。このようにして製作され
た高精度の回転軸を主軸スピンドル４、補助スピンドル
５の各軸４ａ，５ａと取り替える、と云う回転軸の製作
と取り替えの２つの工程を所定回数実行した後、該回転
軸が取り替えられたスピンドル４，５を用いてワーク３
を研削加工することによって、極めて高精度の円筒体
（例えば、真円度誤差が０．０５μｍ以下の円筒体）を
製作することが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、研削盤や旋盤等の
製作機械を用いて極めて精度が高い円筒体を製作するこ
とができる円筒体の製作方法、該製作方法に基づいて円
筒体を製作する円筒体の製作機械、これら製作方法又は
製作機械により製作された円筒体、上記円筒体の製作方
法又は製作機械により製作された円筒体を回転軸として
用いて球体を研磨加工する球体研磨方法、該球体研磨方
法に基づいて球体を研磨加工する球体研磨盤、及びこれ
ら球体研磨方法又は球体研磨盤により製作された球体に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、図５に示すように、円筒形状の被
加工物（以下、ワークとも云う）１０５を研削するため
の研削盤は、ベッド１０１に載置されたテーブル１１０
に主軸１０３と心押軸１０４とを取り付け、両軸１０
３，１０４の夫々のセンター１０２ａ，１０２ｂをワー
ク１０５両端に夫々設けられたセンター穴と係合させて
ワーク１０５を回転可能に支承して、ワーク１０５を主
軸駆動モータ１０６の回転出力により回転駆動する一
方、ベッド１０１の上に砥石台１０７をワーク１０５の
軸方向及び径方向に移動自在に設けて、該砥石台１０７
に取り付けられた砥石スピンドル１０８によって円環状
の砥石１０９を回転駆動しつつ砥石台１０７を縦横に移
動させることによって、ワーク１０５の外周面全体を研
削加工するようにしていた。

【０００３】また、従来、玉軸受に用いる球体等を研磨
加工する球体研磨盤は、図６に示すように、略平行に配
された第１及び第２の盤体２１，２２の両対向面夫々の
対向位置に略半円弧形状断面を有する複数の環状溝２４
を設けると共に、第１の盤体２１を固定する一方、第２
の盤体２２を回転させて、コンベア２０２から供給され
る多数の被研磨球体２０１を、図７に示すように、対向
する各溝２４の間で転がしつつ研磨加工するようにして
いた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、第１
に、上記従来の研削盤においては、２つのセンター１０
２ａ，１０２ｂとワーク１０５両端の各センター穴とを
係合させ該係合面を滑らせつつワーク１０５を回転する
ようにしていたので、上記センター穴の精度（センター
穴の角度、形状及び内周表面の粗さ等の精度）や各セン
ター１０２ａ，１０２ｂの精度（各センターの角度、形
状及び表面の粗さ等の精度）によって、ワーク１０５の
回転精度が決まってしまい、この結果、ワーク１０５の
加工精度も決まるので、例え主軸１０３や心押軸１０４
の回転精度を向上させても、円筒体の加工精度を向上さ
せることは困難であった。

【０００５】また、第２に、上記従来の球体研磨盤にお
いては、近年、コンピュータのハードディスクドライブ
の玉軸受に使用する球体として真球度誤差が０．０２〜
０．０１μｍ程度の球体を研磨加工することが求められ
ており、このような高精度の球体を研磨加工するために
は、上記第２の盤体２２の回転精度を少なくとも０．０
２μｍ以下に抑える必要がある。

【０００６】即ち、図８に示すように、第２の盤体２２
にΔｘの回転誤差があれば、盤体２２が径方向に振動し
て、対向する各環状溝２４の間に少なくともΔｘのずれ
が生じ得る。このため、各溝２４の間で研磨加工される
球体２０１に局部的な負荷が発生して、球体２０１の偏
磨耗や変形を引き起こし、球体２０１を真球に近く研磨
加工することが妨げられる。また、各盤体２１，２２の
少なくとも一方を砥石としてラップ加工を行った場合や
遊離砥粒を用いてラップ加工をおこなった場合にも第２
の盤体２２の回転誤差Δｘに応じて各溝２４の断面が真
円弧形状からくずれた形状に形成されるので、この場合
にも球体２０１に同様の局部的な負荷が発生して該球体
２０１を真球に近く研磨加工することが妨げられる。従
って、真球度誤差が０．０２μｍ以下であるような極め
て精度の高い球体を研磨加工するためには、第２の盤体
２２の回転誤差を少なくとも０．０２μｍ以下に抑える
必要があるが、従来、このような極めて高い精度で研磨
用の盤体を回転させることができる球体研磨盤の入手は
困難であった。

【０００７】本発明は、上述した問題を解決するために
なされたもので、極めて精度の高い円筒体を製作するこ
とができる円筒体の製作方法を提供することを目的とす
る。

【０００８】また、上記円筒体の製作方法により製作さ
れた円筒体を球体研磨用の盤体を支持するための回転軸
として使用することによって、極めて精度の高い球体を
研磨加工することができる球体研磨方法を提供すること
を別の目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の発明は、被加工物を支持する回転軸
と該回転軸を回転可能に支承する軸受とから構成される
スピンドルを具備した製作機械による円筒体の製作方法
において、前記スピンドルの回転軸に被加工物を取り付
け該被加工物を回転させつつ加工することによって新た
に前記スピンドルの回転軸を製作する軸製作工程と、前
記スピンドルの回転軸を前記軸製作工程により新たに製
作された回転軸と取り替える軸取替工程と、前記軸製作
工程と前記軸取替工程とを所定回数実行した後該所定回
数に亘って新たに回転軸が取り替えられたスピンドルの
回転軸に被加工物を取り付け、該被加工物を回転させつ
つ加工することによって円筒体を製作する円筒体製作工
程とを備えたことを特徴とする。上記構成によれば、所
謂平均化効果により一般に軸受に支承され回転される回
転軸の回転精度は当該回転軸の加工精度よりも良くなる
傾向があるので、スピンドルの回転軸に被加工物を取り
付けることによって、被加工物を回転軸の加工精度より
も優れた精度で回転させることができる。このため、元
のスピンドル回転軸よりも精度の高い回転軸（円筒体）
を製作することが可能となる。こうして、元のスピンド
ルの回転軸よりも精度の高い回転軸が製作されると、該
回転軸を元のスピンドルの回転軸と取り替える。これに
より、スピンドル回転軸の回転精度が向上され、該取り
替えられた回転軸に被加工物を取り付け回転させつつ加
工することによって更に高精度の回転軸（円筒体）を製
作することが可能となる。

【００１０】このように、回転軸の製作と取り替えの２
つの工程を所定回数実行して充分にスピンドル回転軸の
回転精度を向上させた後、該スピンドルの回転軸に被加
工物を取り付け回転させつつ加工することによって、真
円度誤差が０．０５μｍ以下であるような極めて高精度
の円筒体を製作することが可能となる。

【００１１】また、２つの盤体の間に球体を挟持した状
態で前記２つの盤体の少なくとも一方を回転させて前記
球体を研磨加工する球体研磨方法において、請求項１記
載の円筒体の製作方法により回転軸を製作し、該製作さ
れた回転軸によって前記回転される少なくとも一方の盤
体を支持し、該支持された盤体を回転させて前記球体を
研磨加工するようにしてもよい。

【００１２】この構成によれば、球体研磨用の盤体を支
持する回転軸が請求項１記載の円筒体の製作方法により
製作されるので、該製作方法により製作された真円度誤
差が０．０５μｍ以下の円筒体を上記球体研磨用の盤体
を支持・回転させる回転軸として用いて球体を研磨加工
することができる。このため、上記平均化効果を利用し
て上記盤体を０．０２μｍ以下の回転精度で回転させる
ことが可能であるので、真球度誤差が０．０２μｍ以下
であるような高精度の球体を製作することが可能とな
る。

【００１３】また、上記円筒体の製作方法において、ス
ピンドル軸受として静圧（流体）軸受を使用すれば、い
わゆる平均化効果がより顕著に表れて、スピンドル回転
軸の回転精度が当該回転軸の加工精度よりも大幅に向上
するので、真円度誤差が０．０５μｍ以下であるような
高精度の円筒体をより容易に製作することができる。

【００１４】また、上記球体研磨用の盤体を支持する回
転軸を静圧軸受によって支承すれば、同様に平均化効果
が顕著に表れて、該回転軸の回転精度が向上するので、
真球度誤差が０．０２μｍ以下であるような極めて高精
度の球体をより容易に製作することができる。

【００１５】また、本発明は、上述した円筒体の製作方
法に基づいて円筒体を製作する円筒体の製作機械であっ
てもよいし、上述した球体研磨方法に基づいて球体を研
磨加工する球体研磨盤であってもよい。

【００１６】また、前記円筒体の製作機械は被加工物を
加工部分の両側で支持する両持構造であってもよいし、
被加工物を加工部分の片側でのみ支持する片持構造であ
ってもよい。

【００１７】また、前記円筒体の製作機械は被加工物を
砥石により研削加工する研削盤であってもよいし、バイ
トにより切削加工する旋盤であってもよい。

【００１８】また、本発明は、上述した円筒体の製作方
法又は製作機械のいずれかにより製作された円筒体その
ものであってもよいし、上述した球体研磨方法又は球体
研磨盤により研磨加工された球体そのものであってもよ
い。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施の形
態に係る円筒体の製作方法を実施するための研削盤の概
略構成を示す平面図である。

【００２０】研削盤１００のベッド１上にはテーブル２
が固定して載置されており、該テーブル２には、被加工
物（以下、ワークとも云う）３を支持する主軸スピンド
ル４及び補助スピンドル５と、ワーク３を回転駆動する
ための回転出力を発生する主軸駆動モータ６とが取り付
けられている。

【００２１】主軸スピンドル４はチャック７を介してワ
ーク３の一端が取り付けられる主軸４ａと、該主軸４ａ
を回転可能に支承する第１の静圧流体軸受４ｂとから主
に構成されており、該軸受４ｂの一端には第１の軸受キ
ャップ４ｃが複数の第１のキャップボルト４ｄにより係
止されている。また、軸受４ｂの内周面には複数の静圧
ポケット４ｇが設けられており、この静圧ポケット４ｇ
を介して供給される空気又は油等の流体によって主軸４
ａは軸受４ｂの内周面と非接触に径方向に支承されてい
る。主軸スピンドル４は、被加工物を加工部分の両側で
支持する両持支持及び加工部分の片側でのみ支持する片
持支持のいずれの方法においても被加工物を支持できる
ように構成されている。

【００２２】また、軸受４ｂ及び軸受キャップ４ｃの対
向する各端面には夫々少なくとも１つの円環状の静圧ポ
ケット４ｆ，４ｆ’が設けられており、これに対応して
主軸４ａの外周には第１のスラストカラー４ｅが設けら
れている。主軸４ａは静圧ポケット４ｆ，４ｆ’を介し
て供給される空気又は油等の流体によってスラストカラ
ー４ｅを介して軸受４ｂ及び軸受キャップ４ｃの各端面
と非接触に軸方向に支承されている。

【００２３】更にまた、主軸４ａは一端面に第１のチャ
ック７を取り付けるための第１の突起４ｈを有すると共
に、他端面に第２の突起４ｉを有しており、該第２の突
起４ｉに連結されたカップリング９を介して主軸駆動モ
ータ６の出力軸と接続されている。

【００２４】また、ワーク３を両持加工するときに用い
る補助スピンドル５は、第２のチャック８を介してワー
ク３の他端が取り付けられる補助スピンドル軸５ａと、
該補助スピンドル軸５ａを回転可能に支承する第２の静
圧流体軸受５ｂとから主に構成されている。該軸受５ｂ
の一端には第２の軸受キャップ５ｃが複数の第２のキャ
ップボルト５ｄにより係止されており、また、軸受５ｂ
の内周には複数の静圧ポケット５ｇが設けられている。
補助スピンドル軸５ａは静圧ポケット５ｇを介して供給
される流体によって軸受５ｂの内周面と非接触に径方向
に支承されている。

【００２５】また、軸受５ｂ及び軸受キャップ５ｃの対
向する各端面には夫々少なくとも１つの円環状の静圧ポ
ケット５ｆ，５ｆ’が設けられており、これに対応して
補助スピンドル軸５ａの外周には第２のスラストカラー
５ｅが設けられている。補助スピンドル軸５ａは静圧ポ
ケット５ｆ，５ｆ’を介して供給される流体によりスラ
ストカラー５ｅを介して軸受５ｂ及び軸受キャップ５ｃ
の各端面と非接触に軸方向に支承されている。また、補
助スピンドル軸５ａは一端面に第２のチャック８を取り
付けるための第３の突起５ｈを有している。

【００２６】また、ベッド１上には砥石台１２がワーク
３の軸方向及び径方向に移動自在に設けられており、該
砥石台１２には砥石１０を回転自在に支持する砥石スピ
ンドル１１が取り付けられている。この砥石台１２をベ
ッド１上で縦横に移動させることによって、砥石１０を
ワーク３の径方向に所定幅で切り込み送りすると共に、
ワーク３の軸方向に所定幅でトラバースする。尚、本実
施の形態においては、主軸スピンドル４及び補助スピン
ドル５の両方にスラスト静圧軸受（４ｆ，４ｆ’，５
ｆ，５ｆ’）を設ける構成を説明したが、これに限られ
るものではなく、両持加工の場合は各スピンドル４，５
のいずれか一方でのみワーク３を軸方向に支承するよう
にしてもよい。例えば、主軸スピンドル４側にのみ静圧
ポケット４ｆ，４ｆ’を設けると共に、主軸４ａにスラ
ストカラー４ｅを設けることによって、ワーク３を主軸
スピンドル４側でのみ軸方向に支承する構成としてもワ
ーク３を軸方向にずれないように保持することが充分に
可能である。

【００２７】またこのようなスラスト軸受として静圧軸
受の代わりに転がり軸受を用いてもワーク３の加工精度
に影響を与えない。

【００２８】更にまた、上記実施の形態においては、被
加工物の両持加工が可能なように、研削盤１００が主軸
スピンドル４及び補助スピンドル５を有する構成とした
が、主軸スピンドル４のみを設ける構成としてもよい。
また、主軸スピンドル４と補助スピンドル５の両方を設
けた場合にも、補助スピンドル５をテーブル２の上で軸
方向に移動可能に設けて、ワーク３の加工時に補助スピ
ンドル５を図１の右方向に移動させることによって、ワ
ーク３を主軸スピンドル４のみにより片持加工すること
も可能である。また、補助スピンドル５をテーブル２か
ら取り外し可能に設けてもよい。

【００２９】次に、図２及び図３を参照して、本実施の
形態の円筒体の製作方法を具体的に説明する。図２は被
加工物を加工部分の片側で支持する片持支持により出願
人が実際に円筒体を研削加工した一例におけるスピンド
ル回転軸の真円度誤差と、当該回転軸の回転精度と、該
回転軸に取り付けて加工された円筒体の加工精度とを示
すチャート図である。図３は被加工物を加工部分の両側
で支持する両持支持により出願人が実際に円筒体を研削
加工した一例におけるスピンドル回転軸の加工精度と、
当該回転軸の回転精度と、該回転軸に取り付けて加工さ
れた円筒体の加工精度とを示すチャート図である。

【００３０】一般に、回転軸及び該回転軸を支承する軸
受から構成されるスピンドル構造においては、平均化効
果によって回転精度が当該回転軸の加工精度よりも向上
するが、特に軸受として静圧（流体）軸受を用いた場合
には、軸や軸受の加工精度よりもはるかに優れた回転精
度が得られることが経験的に知られている（例えば、矢
部寛「静圧気体ジャーナル軸受の回転精度特性に関する
基礎的研究」、日本機械学会論文集（Ｃ編）５８巻５４
８号（１９９２−４）、第１７６頁、論文Ｎｏ．９１−
１２２５Ａ）。これは、静圧軸受が流体膜を介して回転
軸を非接触に拘束する構造であるため、いわゆる平均化
効果が顕著に表れて、回転軸の回転精度が軸の加工精度
そのものよりも大幅に向上するからである（例えば、杉
山和久「静圧形油軸受の最近の技術動向」、雑誌「設計
・製図」、Ｖｏｌ．２５，Ｎｏ．１１（１９９０年１１
月））。

【００３１】また、静圧軸受における部品精度と静的回
転精度の関係を検討した一つの研究では、軸受の形状誤
差が軸の静的回転精度（軸の回転振れ）に余り影響を与
えないのに対して、軸の加工精度は軸の静的回転精度に
大きく影響すると共に、軸の回転精度は軸の真円度誤差
の概ね１／５に減少すると報告されている（上記杉山和
久「静圧形油軸受の最近の技術動向」）。

【００３２】本実施の形態の円筒体の製作方法は、上述
した平均化効果によりスピンドル回転軸の回転精度が当
該軸の加工精度よりも向上することを利用して、高精度
の円筒体を製作するものである。即ち、被加工物を両持
支持又は片持支持のいずれかの態様で回転軸に取り付け
ることによって、被加工物を回転軸と同程度の回転精度
で回転させる。こうして回転される被加工物を研削加工
することによって、元のスピンドル回転軸よりも優れた
加工精度の回転軸を製作することが可能であり、該製作
された高精度の回転軸と元の回転軸とを取り替えること
によってスピンドル回転軸の回転精度を向上させる、と
云う工程を所定回数実行する。このように、回転軸の製
作と取り替えとを所定回数実行することによって、スピ
ンドル回転軸の回転精度を充分に高めた後、該回転軸に
被加工物を取り付け研削加工することによって、最終的
に真円度誤差が０．０５μｍ以下であるような極めて精
度の高い円筒体を製作することを可能とするものであ
る。以下、実際の工程を両持加工による場合と片持加工
による場合とに分けて具体的に説明する。

【００３３】先ず、主軸スピンドル４のみによって被加
工物を片持支持して研削加工する場合は、ワーク３をチ
ャック７を介して主軸４ａ（この時の主軸４ａを円筒体
Ｎ０とする）に取り付ける。主軸４ａは上述した平均化
効果によって当該軸４ａの加工精度よりも優れた回転精
度で回転されるので、ワーク３を主軸４ａに取り付ける
ことによって、ワーク３は主軸４ａの加工精度よりも優
れた回転精度で回転される。このため、砥石１０の回転
及び切り込みの精度を充分に高めることによって、ワー
ク３を回転軸４ａよりも加工精度の高い、即ち真円度誤
差の小さい回転軸（円筒体）に研削加工することが可能
となる。

【００３４】このようにして、主軸４ａよりも高精度の
回転軸を製作した後（この製作された回転軸を円筒体Ｎ
１とする）、主軸スピンドル４の軸受キャップ４ｃを取
り外し、主軸４ａ（円筒体Ｎ０）を上記製作された回転
軸（円筒体Ｎ１）と取り替えて、軸受キャップ４ｃを軸
受４ｂに取り付ける。

【００３５】こうして、新たな回転軸（円筒体Ｎ１）を
組み込んだ主軸スピンドル４に被加工物を取り付け回転
させつつ加工することによって、更に真円度誤差が小さ
い回転軸（これを円筒体Ｎ２とする）を製作することが
可能となる。

【００３６】このように、スピンドル回転軸の製作と取
り替えとを繰り返すことによって、スピンドル回転軸の
回転精度を限りなく「０」に近づけていくことが可能で
あり、後で具体的に説明するように、真円度誤差が０．
０５μｍ以下の円筒体を製作することが可能となる。

【００３７】尚、上述した回転軸の製作と取り替えを何
回繰り返すかは、例えば軸受のリング（レース）や製作
すべき円筒体に要求される精度を考慮して、最も採算性
が高くなるように回数を設定すればよい。

【００３８】図２（ａ）は、公知の真円度測定機で主軸
４ａ（円筒体Ｎ０：軸長が約４００ｍｍで直径が約１０
０mmである）の真円度誤差を測定し、その測定結果を示
した図である。同図において、実線Ａ及び実線Ｂは上記
測定された真円度誤差を夫々図示のスケールバーの縮尺
で示したものであり、図示例においては、測定された真
円度誤差の平均値は１．４μｍであった。

【００３９】同図（ｂ）は、主軸４ａ（円筒体Ｎ０）を
回転軸として主軸スピンドル４に組込んで軸受４ｂによ
り支承して回転させたときの先端の回転振れ（回転精
度）を公知の手法により測定し、その測定結果を実線Ｃ
により図示のスケールバーの縮尺で表示した図である。
同図に示すように、真円度誤差が１．４μｍの主軸４ａ
の回転振れは平均で０．１１５μｍであり、スピンドル
４の主軸４ａの回転精度が該軸４ａの真円度誤差よりも
格段に向上していることが分かる。

【００４０】また、同図（ｃ）は、上述した回転軸（円
筒体Ｎ０）を主軸４ａとして組込んだスピンドル４によ
りワーク３を片持加工して回転軸（円筒体Ｎ１）を製作
し、該回転軸の真円度誤差を上述した真円度測定機によ
り測定して、該測定結果を実線Ｄにより図示のスケール
バーの縮尺で示した図である。同図に示すように、スピ
ンドル４の主軸４ａ（円筒体Ｎ０）の回転精度が平均で
０．１１５μｍであるのに対して、製作された回転軸
（円筒体Ｎ１）の真円度誤差は平均で０．１１９μｍで
あり、元の回転軸（円筒体Ｎ０）の真円度誤差と比較し
て加工精度が格段に向上し、静圧軸受の平均化効果によ
って、加工を行う毎に製作された回転軸の加工精度が元
の主軸４ａの加工精度よりも格段に向上していることが
分かる。

【００４１】次に、ワーク３を主軸スピンドル４と補助
スピンドル５とを用いて両持加工する場合を説明する。
尚、ワーク３を主軸スピンドル４に取り付け、取り外す
手順は片持加工による場合と同様であるので省略する。

【００４２】先ず、ワーク３の他端をチャック８を介し
て補助スピンドル軸５ａに取り付ける（この時の軸５ａ
も主軸４ａと同様円筒体Ｎ０とする）。こうして、主軸
スピンドル４と補助スピンドル５とを用いてワーク３を
両持加工し、主軸４ａ又は補助スピンドル軸５ａよりも
高精度の回転軸を２本製作する（これらの回転軸を円筒
体Ｎ１とする）。その後、主軸スピンドル４と同様に補
助スピンドル５の軸受キャップ５ｃを取り外し、補助ス
ピンドル軸５ａ（円筒体Ｎ０）と上記製作された回転軸
（円筒体Ｎ１）とを取り替えて、軸受キャップ５ｃを軸
受５ｂに取り付ける。

【００４３】こうして、新たな回転軸（円筒体Ｎ１）を
組み込んだ主軸スピンドル４及び補助スピンドル５に被
加工物を取り付け回転させつつ加工することによって、
更に真円度誤差が小さい回転軸（これを円筒体Ｎ２とす
る）を製作することが可能となる。

【００４４】図３（ａ）は、ワーク３を主軸スピンドル
４と補助スピンドル５とを用いて両持加工して回転軸を
製作したときの、該製作された回転軸（円筒体Ｎ１）の
真円度誤差を上述した真円度測定機で測定し、該測定結
果を実線Ｅにより図示のスケールバーの縮尺で示した図
である。同図に示すように、両持加工により製作された
円筒体の真円度誤差は平均で０．６８μｍであり、上述
した片持加工による場合の円筒体Ｎ１よりも加工精度は
低下しているものの（図２（ｃ）参照）、主軸４ａ（補
助スピンドル軸５ａ）よりも加工精度が向上しているこ
とが分かる。このように、片持加工の場合と比較して加
工後の円筒体Ｎ１の精度が悪化しているのは両スピンド
ルのアラインメントの影響を受けたものと思われる。
尚、主軸４ａ又は補助スピンドル軸５ａの加工精度及び
回転精度は図２（ａ）及び（ｂ）に示したものと同様で
あるので省略する。

【００４５】同図（ｂ）は、上記製作された回転軸（円
筒体Ｎ１）を主軸スピンドル４と補助スピンドル５とに
組み込んで、その合成のスピンドル回転精度を上述した
手法により測定した測定結果を実線Ｆにより図示のスケ
ールバーの縮尺で示した図である。同図に示すように、
真円度誤差が０．６８μｍの回転軸４ａ，５ａの合成の
回転精度は０．０５４μｍであった。

【００４６】同図（ｃ）は、主軸スピンドル４及び補助
スピンドル５の各回転軸４ａ，５ａ（円筒体Ｎ０）を上
記製作された回転軸（円筒体Ｎ１）と取り替えて、更に
ワーク３を両持加工して製作された回転軸（円筒体Ｎ
２）の加工精度を示す図である。同図においては、円筒
体Ｎ２の真円度誤差は実線Ｇにより図示のスケールバー
の縮尺で示すとおり平均で０．１９μｍであり、元のス
ピンドル回転軸（円筒体Ｎ１）よりも加工精度が向上し
ていることが分かる。

【００４７】また、同図（ｄ）は、この製作された回転
軸（円筒体Ｎ２）を主軸スピンドル４と補助スピンドル
５とに組み込んで回転させたときの合成の回転精度を示
す図である。同図に示すように、この回転軸（円筒体Ｎ
２）の合成の回転精度の平均値は０．０２２μｍであ
り、当該軸の加工精度よりも回転精度が向上しているこ
とが分かる。

【００４８】上述した通り、本実施の形態の円筒体の製
作方法によれば、主軸スピンドル４のみによる片持加
工、又は主軸スピンドル４と補助スピンドル５とによる
両持加工のいずれの加工方法においても、ワーク３は当
該軸４ａ，５ａの加工精度よりも優れた精度で回転され
るので、ワーク３を研削加工して、各軸４ａ，５ａより
も真円度誤差の小さい回転軸を製作することが可能であ
る。このようにして製作された回転軸を主軸４ａ、又は
主軸４ａ及び補助スピンドル軸５ａと取り替えると云う
手順を所定回数実行した後、該所定回数に亘って回転軸
が取り替えられたスピンドルを用いてワーク３を研削加
工することによって、極めて高精度の円筒体（例えば、
真円度誤差が０．０５μｍ以下の円筒体）を製作するこ
とが可能となる。

【００４９】以上説明したように、本実施の形態の円筒
体の加工方法は、片持支持でも両持支持でも実施可能で
あると共に、主軸スピンドル４の回転軸４ａのみを取り
替えても、主軸スピンドル４と補助スピンドル５の両方
の回転軸４ａ，５ａを取り替えても、いずれの場合にも
スピンドルの回転精度の向上及び加工円筒体の精度の向
上を達成することにおいて同様の結果を得られる。

【００５０】尚、上記実施の形態においては、本発明の
円筒体の製作方法を研削盤により実施する場合を説明し
たが、これに限られるものではなく、砥石１０、砥石ス
ピンドル１１、及び砥石台１２に代えて、バイトおよび
該バイトを支持するための公知の機構をベッド１上に設
けた旋盤により上記実施の形態と同様に本発明の円筒体
の製作方法を実施してもよい。また、主軸スピンドル４
及び補助スピンドル５の各軸受は必ずしも静圧（流体）
軸受である必要はなく、動圧軸受や転がり軸受を用いて
も本発明の円筒体の製作方法を実施することができる。

【００５１】次に、図４を参照して、本発明の第２の実
施の形態を説明する。図４は本発明の第２の実施の形態
に係る球体研磨方法を実施するための球体研磨盤の概略
構成を示す側面図である。

【００５２】球体研磨盤２０は略平行に配された第１及
び第２の球体研磨用盤体２１，２２を有しており、これ
ら２つの盤体の内、第１の盤体２１は支持台３５を介し
てベッド４０に取り付けられており、また、第２の盤体
２２は補助盤体３２を介して回転軸２６に取り付けられ
ている。

【００５３】また、第１及び第２の盤体２１，２２の各
対向面には複数の環状溝２４が設けられている。各溝２
４は略円弧形状断面を有し、各々が他方の盤体の各溝２
４と正確に対向している。回転軸２６は静圧軸受２７に
よって軸方向及び径方向に支承されると共に、スプライ
ン軸２８及びプーリ２９等の回転力伝達機構を介して不
図示の電動機により回転駆動される。

【００５４】また、静圧軸受２７はベット４０の一端に
設けられた支持機構５０によって、複数の液圧シリンダ
３０の出力軸を介して軸方向に移動自在に支持されると
共に、上記スプライン軸２８は該支持機構５０に設けら
れた軸受（符号なし）によって回転可能に支承されてい
る。

【００５５】また、静圧軸受２７は円筒形状の２つのメ
タル２７ａ，２７ｂから構成されている。各メタル２７
ａ，２７ｂは夫々内周面に少なくとも１つの静圧ポケッ
ト３１ａが設けられていると共に、各々の対向する端面
に少なくとも１つの円環状の静圧ポケット３１ｂが設け
られている。回転軸２６は、上記内周面の静圧ポケット
３１ａを介して供給される空気や油等の流体によって各
メタル２７ａ，２７ｂの内周面と非接触に軸方向に支承
されると共に、両メタル２７ａ，２７ｂの各対抗端面の
静圧ポケット３１ｂを介して供給される空気や油等の流
体によって上記各端面と非接触にスラストカラー２６ａ
を介して軸方向に支承されている。

【００５６】次に、図４、図６及び図７を参照して、本
実施の形態の球体研磨盤の動作を説明する。図６は、球
体研磨盤２０に被研磨球体２０１を供給する球体供給機
構の概略構成を示す斜視図である。図７は、球体２０１
が２つの盤体２１，２２の各溝２４の間で研磨加工され
る様子を示す説明図である。

【００５７】図６に示すように、被研磨球体２０１はコ
ンベア２０２によって第１及び第２の盤体２１，２２の
各対向する環状溝２４の間に供給される。各被研磨球体
２０１は、図７に示すように、一対の環状溝２４の間で
第２の盤体２２の回転に伴って転がりつつ研磨加工され
る。被研磨球体２０１は環状溝２４を略一周すると、再
びコンベア２０２に戻される。このような工程を所定時
間に亘って繰り返すことによって多数の被研磨球体２０
１が所望の加工精度で研磨加工される。

【００５８】本実施の形態の球体研磨盤の回転軸２６は
上記第１の実施の形態の円筒体の製作方法により製作さ
れる。前述した通り、真球度誤差が０．０２μｍ以下の
球体を研磨加工するためには、回転軸２６の回転精度を
０．０２μｍ以下に抑える必要がある。この点、図２に
示した例によれば、真円度誤差が１．４μｍの回転軸の
回転精度が０．１１５μｍ（真円度誤差１．４μｍの
０．０８倍）であることから、回転軸の真円度誤差を
０．２５μｍ以下にすれば回転精度を０．０２μｍ以下
にすることができるものと推測できる。このため、例え
ば図２（ｃ）に示した真円度誤差が０．１１９μｍの円
筒体を回転軸２６として用いれば、回転精度を０．０２
μｍ（真円度誤差の０．１７倍）以下に抑えることが充
分に可能である。

【００５９】このことは、両持加工の場合においても、
図３に示した通り回転軸４ａ，５ａの回転精度（例え
ば、０．０５４μｍ）が当該軸の加工精度（例えば、
０．６８μｍ）の０．０８倍程度であることから、図３
（ｄ）に示すように、回転精度を０．０２μｍ程度に抑
えることが充分に可能である。

【００６０】上述した通り、本実施の形態の球体研磨盤
によれば、上記第１の実施の形態の円筒体の製作方法に
より、回転精度が０．０２μｍ以下となるような真円度
誤差の小さい回転軸（例えば、真円度誤差が０．２５μ
ｍ以下の回転軸）を製作し、該回転軸を球体研磨用の第
２の盤体２２を支持する回転軸２６として使用すること
によって、真球度誤差が０．０２μｍ以下であるような
高精度球体を研磨加工することができる。

【００６１】

【発明の効果】請求項１記載の円筒体の製作方法によれ
ば、所謂平均化効果を利用して元のスピンドル回転軸よ
りも高精度の回転軸を製作し、該高精度の回転軸と元の
スピンドルの回転軸とを取り替える、と云う各工程を所
定回数実行して充分にスピンドル回転軸の回転精度を向
上させる。この様にして回転精度が充分に高められたス
ピンドルの回転軸に被加工物を取り付け該被加工物を回
転させつつ加工することによって、真円度誤差が０．０
５μｍ以下であるような極めて高精度の円筒体を製作す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る円筒体の製作
方法を実施するための研削盤の概略構成を示す平面図で
ある。

【図２】同円筒体の製作方法を片持加工方法により実施
して、実際に円筒体を製作した一例における回転軸の加
工精度、当該軸の回転精度、及び製作された円筒体の加
工精度を示すチャート図である。

【図３】同円筒体の製作方法を両持加工方法により実施
して、実際に円筒体を製作した一例における回転軸の加
工精度、当該軸の回転精度、及び製作された円筒体の加
工精度を示すチャート図である。

【図４】本発明の第２の実施の形態に係る球体研磨方法
を実施するための球体研磨盤の概略構成を示す平面図で
ある。

【図５】従来の研削盤の概略構成を示す平面図である。

【図６】図４の球体研磨盤の被研磨球体供給装置の概略
構成を示す平面図である。

【図７】同球体研磨盤により球体を研磨加工するときの
様子を示す説明図である。

【図８】同球体研磨盤により球体を研磨加工するときの
様子を示す説明図である。

【符号の説明】

１００ 研削盤 ３ ワーク ４ 主軸スピンドル ４ａ 主軸 ４ｂ 第１の静圧軸受 ５ 補助スピンドル ５ａ 補助スピンドル軸 ５ｂ 第２の静圧軸受 ７，８ チャック ２１ 第１の盤体 ２２ 第２の盤体 ２６ 回転軸 ２７ 静圧軸受

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 殿岡 勝久 神奈川県藤沢市鵠沼神明一丁目５番50号 日本精工株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被加工物を支持する回転軸と該回転軸を
   回転可能に支承する軸受とから構成されたスピンドルを
   具備した製作機械による円筒体の製作方法において、前
   記スピンドルの回転軸に被加工物を取り付け該被加工物
   を回転させつつ加工することによって新たに前記スピン
   ドルの回転軸を製作する軸製作工程と、前記スピンドル
   の回転軸と前記軸製作工程により新たに製作された回転
   軸とを取り替える軸取替工程と、前記軸製作工程と前記
   軸取替工程とを所定回数実行した後該所定回数に亘って
   新たに回転軸が取り替えられたスピンドルの回転軸に被
   加工物を取り付け該被加工物を回転させつつ加工するこ
   とによって円筒体を製作する円筒体製作工程とを備えた
   ことを特徴とする円筒体の製作方法。