JPS6254668A - 流体静圧軸受 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、精密平面研削盤のような研削機械における軸
受に係り、特に加工時における軸方向研削力が大きな流
体静圧軸受に関する。

〔前景技術とその問題点〕

−ａに、気体を用いた静圧軸受は、回転中に生ずる軸心
の振れまわり、即ち偏心回転量が小さいために最近では
超精密加工用スピンドルの軸受として多用されている。

しかし、その負荷容量および剛性が小さいため、一般に
は被削材がレーザ用反射鏡、ポリゴン鏡等に用いられる
アルミ、銅等の軟質金属に限られている。

最近、超精密加工技術を更に広く利用しようとする要求
が高まり、被削材がファインセラミックスをはじめモノ
マ、普通金属等も対象になりつつある。しかし、このよ
うな硬質の被削材の加工においては、軟質金属のように
ダイヤモンドバイトで切削するのは工具の損傷、寿命の
点から困難であり、砥粒を用いた研削が一般的には適用
される。

ところで、縦軸平面研削により硬質金属等の加工を行う
場合、法線方向即ちスピンドルの軸方向における推力軸
受の負荷容量、剛性は、研削性能や仕上げ面精度に大き
く影響するので、重要な要素である。研削では、普通接
線研削力に対し、法線（軸方向）研削力は２．５〜３倍
であるが、被削材がファインセラミックスともなると５
〜１０倍と過大な力が軸受にかかることとなる。このた
め、研削機械の軸方向荷重を受けるために流体を用いた
静圧推力軸受を適用しようとしても、前述の過大な負荷
に対応することができず、この過大な負荷に耐えうる構
造の軸受装置が望まれていた。

〔発明の目的〕 本発明の目的は、高精度が期待できる流体静圧推力軸受
を用いて高剛性を有する構造の流体静圧軸受を提供する
にある。

〔問題点を解決するだめの手段および作用〕本発明は、
流体静圧推力軸受を軸方向に複数段設けることにより数
倍の負荷容量および軸受剛性を得ようとするもので、例
えば、推力軸受が１段の場合、軸受隙間を１０μｍとし
て略１５Ｋｇｆ／μｍの剛性であるが、これを４段にす
ることにより各軸受部に荷重が分散されるため、全体と
しては６０Ｋｇｆ／μｍの剛性となり、室軸研削盤等の
スピンドル軸受としても使用することが可能となって、
前記目的を達成しようとするものである。

具体的には、研削工具を取付けられたスピンドルと、こ
のスピンドルに一体に設けられた複数段の鍔と、これら
の各鍔間に挿入されるとともに流体供給孔を有し各部と
の間で流体軸受を構成する複数の推力軸受体と、これら
の推力軸受体を支持する加工ヘッドとを具備した流体静
圧軸受である。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図には、本発明を精密平面研削盤に適用した一実施
例が示されている。この図において、スピンドル２には
所定間隔をおいて鍔４が切削加工により一体に形成され
るとともに、スピンドル２の先端部にはホルダ６がテー
パ嵌合されてナツト８で固定されている。このホルダ６
には研削工具１０がボルト止め固定されている。この研
削工具ｌＯはカップ状の砥石台１２を有し、この砥石台
１２のカップ開口側の端面にはダイヤモンド砥石１４が
埋め込み固定されている。

前記スピンドル２の各鍔４問およびこれらの鍔４の上下
に隣接する大径部２Ａ、２Ｂとの間にはそれぞれ穴あき
円盤状の推力軸受体１６が挿入され、計４段設けられて
いる。これらの推力軸受体１６は、鍔４間等への挿入の
ため直径方向に２分割されたいわゆる半割状態とされて
いる。また、これらの推力軸受体１６の外径は、鍔４の
外径より大径とされるとともに、その厚さは各部４の厚
さより所定貴重＜、即ち、各推力軸受体１６と鍔４との
間に適当量例えば１０μｍ程度の隙間が形成されるに必
要な量だけ薄く形成されている。これらの推力軸受体Ｉ
６の各部４から突出した部分間には、それぞれ間座１８
が介装されており、これらの間座１８の厚さは推力軸受
体１６とは逆に各部４の厚さより所定量、即ち設定すべ
き隙間の２倍分厚く形成されている。これにより、各部
の寸法差から各大径部２Ａ、２Ｂおよび各！ｖ４と各推
力軸受体１６との間には、流体静圧推力軸受を構成する
に必要な隙間が確保できるようになっている。この際、
複数個の推力軸受体１６および間座１８が軸方向に直列
に配置されることによって累積誤差が生じて各推力軸受
体１６と鍔４との間に形成されるべき推力軸受の隙間が
変化しないように、組立てに際して十分な寸法管理を行
う必要がある。

前記複数の推力軸受体１６および間座１８は、スピンド
ル２の外周を囲繞する加工ヘッド２０の開放側に形成さ
れた段部２０Ａに順次挿入され、加工ヘッド２０の開口
部を閉塞するブラケット２２の端面と前記段部２０Ａと
の間に挟持されるようになっている。

前記推力軸受体１６の所定位置には半径方向等配位置に
複数本、例えば４本の流体供給孔１６Ａが形成されると
ともに、これらの供給孔１６Ａから軸方向両側に向かっ
て流体噴出孔１６Ｂが形成され、供給孔１６Ａに供給さ
れた軸受構成用流体としての空気がこの噴出孔１６Ｂか
ら鍔部４の端面等に噴出されるようになっている。また
、各推力軸受体１６の流体供給孔１６Ａに対向した位置
において、前記加工ヘッド２０にはそれぞれ流体供給孔
２０Ｂが形成され、この流体供給孔２０Ｂには流体軸受
を構成すべき流体として圧縮空気が供給されるようにな
っている。更に、加工ヘッド２０と各推力軸受体１６と
の間にはピン２４が打ち込まれ、加工ヘッド２０の各流
体供給孔２０Ｂと推力軸受体１６の各流体供給孔１６Ａ
との位相があうように角度位置決めされている。

前記間座１８の外周には全周溝１８Ａが形成されるとと
もに、この全周溝１８Ａには間座１８の内周側と連通ず
る複数の連通孔１８Ｂが形成されている。また、各間座
１８の全周ａ１８Ａに対応する位置および最外側の推力
軸受体１６の外端面に対応した位置において、前記加工
ヘッド２０には流体排出孔２０Ｃが設けられ、各推力軸
受体１６と鍔４との間等に供給された流体軸受形成用の
流体が間座１８の連通孔１８Ｂ、全周ｔｌｌ１８Ａおよ
び加工ヘソド２０の流体排出孔２０Ｃを介して外部に排
出できるようになっている。これにより、流体軸受内の
内圧が高まって静圧作用が阻害されるのが防止されてい
る。

前記スピンドル２の上方の大径部２人と加工ヘッド２０
の内周２０Ｄとの間並びにスピンドル２の下方の大径部
２Ｂとブラケット２２の内周２２Ａとの間には、それぞ
れラジアル静圧軸受２６および２８が形成され、スピン
ドル２に加わるラジアル方向（半径方向）の荷重を支持
できるようになっている。

上述のような本実施例によれば、スピンドル２の大径部
２Ａ、２Ｂおよびｔｖ　４と多数の推力軸受体１６との
間に複数段の流体静圧軸受を形成したので、研削工具Ｉ
Ｏによる研削加工時にスピンドル２に加わる軸方向負荷
を各静圧軸受部で分担して負担することができ、被削材
がファインセラミックスのような硬質の部材であっても
十分にその軸方向即ち法線方向の研削力に耐えることが
できる。また、各軸受は静圧軸受で構成されているため
、回転中に生じるスピンドル２の偏心量が少なく、研削
工具１０による精密な加工を行うことができ、高精度の
加工品を製作することができる。

更に、各推力軸受体１６は半割にされるとともに、各推
力軸受体１６間の寸法は間座１８により規制するように
されているから、各部の加工が容易であるばかりでなく
、その組立ても容易であり、製作コストを少なくするこ
とができる。

なお、前記実施例においては、軸受を形成する流体とし
気体につき述べたが本発明はこれに限定されず液体を用
いることもできる。このように流体として油や水等の液
体を用いる場合は、第２図に示されるように、推力軸受
体１６の各流体噴出孔１６Ｂの周囲に所定深さのポケッ
ｌ−１６Ｃを設けるとともに、各推力軸受体１６と鍔４
等との隙間を３０μｍ程度に大きくし、更に、流体噴出
孔１６Ｂの孔径を液圧用に設定することにより、他の構
造はそのままで液体用として適用することができる。こ
の際、液体静圧軸受の場合には、気体に比べて剛性が大
きいので軸受の段数を少なくでき、例えば２〜３段くら
いにでき、コンパクトな構造で、低コストにできるとい
う利点がある。また、前記実施例にお−いては鍔４をス
ピンドル２がら一体に切削加工して形成したが、本発明
はこれに限定されるものではなく、鍔４をスピンドル２
とは別体に形成し、推力軸受体１６と交互にスピンドル
２に被嵌するようにしてもよく、このようにすれば推力
軸受体１６は必ずしも半割構造にする必要がない。更に
、推力軸受体１６の大きさは必ずしも鍔４の大きさより
大きくする必要はなく、鍔４と同じ大きさとし、それぞ
れの推力軸受体１６を加工ヘッド２０に１つづつ固定す
るようにしてもよいが、前記実施例のように間座１８を
用いてブラケット２２で挟持固定するようにすればその
固定構造が簡易となる利点がある。また、推力軸受体１
６の分割は、必ずしも２分割に限らず、３分割以上にし
てもよい。更に、前記実施例では、スピンドル２の大径
部２Ａ、２Ｂと鍔４とを別部材として説明したが、静圧
推力軸受を形成する上では、大径部２Ａ、２Ｂも鍔とし
て機能するものでり、実施例の名称によって権利範囲を
限定するものではない、更にまた、本発明は前記実施例
およびその変形例の記載に限定されるものではなく、本
発明の目的を達成し得る範囲での変形は、本発明に含ま
れるものである。

〔発明の効果〕

上述のように本発明によれば、従来困難とされていた硬
質の被削材の加工を行う研削機械において静圧推力軸受
を適用でき、高能率で、高精度な加工を行うことができ
るという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す縦断面図、第２図は本
発明の他の実施例を示す横断面図である。 ２・・・スピンドル、２Ａ、２Ｂ・・・鍔として機能す
る大径部、４・・・鍔、１０・・・研削工具、１６・・
・推力軸受体、１６Ａ・・・流体供給孔、１６Ｂ・・・
流体噴出孔、１８・・・間座、２０・・・加工ヘッド、
２０Ｂ・・・流体供給孔、２０Ｃ・・・流体排出孔、２
２・・・ブラケット、２６．２８・・・ラジアル静圧軸
受。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）研削工具を取付けられたスピンドルと、このスピ
   ンドルに一体に設けられた複数段の鍔と、これらの各鍔
   間に挿入されるとともに流体供給孔を有し各鍔との間で
   流体静圧推力軸受を構成する複数の推力軸受体と、これ
   らの推力軸受体を支持する加工ヘッドとを具備したこと
   を特徴とする流体静圧軸受。
2. （２）特許請求の範囲第１項において、前記加工ヘッド
   および／またはこの加工ヘッドに取付けられたブラケッ
   トと前記スピンドルとの間にはラジアル静圧軸受が形成
   されていることを特徴とする流体静圧軸受。
3. （３）特許請求の範囲第１項または第２項において、前
   記鍔はスピンドルから切削加工によって一体に形成され
   、前記推力軸受体は各鍔間に挿入可能に分割されるとと
   もに、各推力軸受体の外径が鍔の外径より大径とされ、
   かつこれらの推力軸受体の各鍔から突出した部分間には
   各鍔の厚さより所定量厚く形成されて各推力軸受体と鍔
   との間に所定の流体静圧推力軸受形成用間隙を形成する
   間座が介装されていることを特徴とする流体静圧軸受。