(57)【要約】【課題】簡単な構成且つ安価により、予圧を付加してキャビテーションの発生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、軸受部材９２の周方向に沿って動圧発生ランド９５に延設されていて、周方向における一端９６ａ側が第一静圧ポケット部９４ａと連通するとともに周方向における他端９６ｂ側が閉塞端となり、軸受面９３の径方向における深さが軸受隙間の大きさよりも大きく且つ第一静圧ポケット部９４ａの径方向における深さよりも小さい周方向溝９６を有する。【選択図】図４
2020020347.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項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て、前記供給口を介して供給された前記潤滑油を貯留するとともに、前記回転軸部材の回転に伴って少なくとも前記回転軸部材と前記動圧発生ランドとの間に形成される軸受隙間に前記潤滑油を供給する第一静圧ポケット部を含むように構成されており、
前記静圧流体軸受は、
前記軸受部材の周方向に沿って前記動圧発生ランドに延設されていて、前記周方向における一端側が前記第一静圧ポケット部と連通するとともに前記周方向における他端側が閉塞端となり、前記軸受面の径方向における深さが前記軸受隙間の大きさよりも大きく且つ前記第一静圧ポケット部の前記径方向における深さよりも小さい周方向溝を有する、回転軸部材支持装置。
【請求項２】
前記周方向溝の深さは、
前記第一静圧ポケット部の深さに比べて小さく、且つ、前記一端側から前記他端側に向けて、又は、前記他端側から前記一端側に向けて小さくなる、請求項１に記載の回転軸部材支持装置。
【請求項３】
前記周方向溝は、
前記軸線方向に沿った方向における前記一端側の幅の大きさに比べて、前記軸線方向に沿った方向における前記他端側の幅の大きさが大きい、請求項１又は請求項２に記載の回転軸部材支持装置。
【請求項４】
前記静圧流体軸受は、
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し、前記第一静圧ポケット部の深さに比べて小さい深さの軸方向溝を有しており、
前記周方向溝の前記一端側は、
前記軸方向溝を介して前記第一静圧ポケット部に連通する、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。
【請求項５】
前記静圧ポケットは、
前記周方向に沿って延設されて前記第一静圧ポケット部と連通し、且つ、前記周方向に沿って前記周方向溝から離間した第二静圧ポケット部を有する、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。
【請求項６】
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５に記載の回転軸部材支持装置。
【請求項７】
前記周方向溝は、
前記動圧発生ランドに対して複数設けられる、請求項１乃至請求項６のうちの何れか一項に記載の回転軸部材支持装置。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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、インナスリーブの内周面に形成された軸受面に形成された複数の静圧ポケットと、静圧ポケット以外の軸受面域で動圧を発生するランド部と、を備えている。
【０００３】
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、軸受部材の軸受面に形成された、Ｕ字形状の静圧ポケット及びＵ字状に囲まれた部分の動圧発生ランドと、四角形状の静圧ポケット及び静圧を発生させるランド部と、を備えている。
【０００４】
又、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字状の軸受ポケットと、軸受ポケットで囲まれているランド部と、を備え、ランド部には凹部が設けられるようになっている。
【０００５】
又、従来から、例えば、下記特許文献４に開示された静圧／動圧組み合わせ軸受も知られている。この従来の軸受は、アーチ形状の円筒形表面部に設けられた凹状のヘリカルボーン溝と、ランドとを備えている。
【０００６】
更に、従来から、例えば、下記特許文献５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、静圧を発生する支持部と、支持部よりも一様に突出されて動圧を発生するランド部と、支持部とランド部との間に形成された所定段差のステップと、を備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−１７２３５６号公報
【特許文献２】特開２００１−３０４２６０号公報
【特許文献３】実開平５−２２８４３号公報
【特許文献４】特表２００２−５１５９６３号公報
【特許文献５】特開昭５４−９０４３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
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。
【０００９】
ところで、上記特許文献１乃至特許文献３に開示された従来の装置では、回転軸部材が偏心した場合において、動圧を発生する動圧発生ランドにおける動圧が小さく、その結果、静圧流体軸受の内部に発生したキャビテーションによって回転軸部材の回転が不安定になる虞がある。
【００１０】
これに対し、上記特許文献４及び特許文献５に開示された従来の装置では、軸受面の周方向に沿って回転軸部材の外周面との間の隙間が小さくなるようなヘリンボーン溝や傾斜、段差等を設けて軸受の予圧を増加させるようになっている。これにより、静圧流体軸受の内部におけるキャビテーションの発生を抑制するとともに回転軸部材の偏心（偏心角度）を抑制するようになっている。
【００１１】
しかしながら、ヘリンボーン溝や傾斜、段差等は、その加工深さが、回転軸部材と軸受面との間の軸受隙間と同等かそれ以下となる数μｍ〜十数μｍ程度である。このため、このような加工深さを実現するために、軸受面の周方向に沿って、例えば、エッチング加工や超精密加工を施す必要があり、製造コストが極めて高価になる。
【００１２】
本発明は、上記課題を解決するためのなされたものであり、その目的は、簡単な構成且つ安価により、予圧を付加してキャビテーションの発生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。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
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、軸受部材の軸線方向に沿って延設されて、供給口を介して供給された潤滑油を貯留するとともに、回転軸部材の回転に伴って少なくとも回転軸部材と動圧発生ランドとの間に形成される軸受隙間に潤滑油を供給する第一静圧ポケット部を含むように構成されており、静圧流体軸受は、軸受部材の周方向に沿って動圧発生ランドに延設されていて、周方向における一端側が第一静圧ポケット部と連通するとともに周方向における他端側が閉塞端となり、軸受面の径方向における深さが軸受隙間の大きさよりも大きく且つ第一静圧ポケット部の径方向における深さよりも小さい周方向溝を有する。
【００１４】
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。
【００１５】
これらによれば、回転軸部材支持装置の静圧流体軸受は、動圧発生ランドに対して、軸受隙間の大きさよりも大きく且つ第一静圧ポケット部の深さよりも浅い周方向溝を有することができる。これにより、周方向溝を超精密加工によって形成する必要がなく、簡単な構成且つ安価に形成することができ、静圧流体軸受、ひいては、回転軸部材支持装置を備えた研削盤の製造コストを低減することができる。
【００１６】
又、動圧発生ランドに対して、一端側が第一静圧ポケット部に連通すると共に他端側が閉塞端となる周方向溝を設けることにより、回転軸部材の回転に伴って周方向溝に存在する潤滑油に乱流が生じ、その結果、軸受隙間、及び、回転軸部材の偏心に伴って生じる、所謂、楔状隙間において効果的に予圧を付加することができる。従って、回転軸部材に偏心が生じた場合であっても静圧流体軸受の内部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、静圧流体軸受は、回転軸部材と静圧流体軸受との間の焼き付き等の発生を抑制して回転軸部材を安定して回転させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】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２】図１に示すII−II線に沿った砥石台の断面図である。
【図３】図２に示す砥石台本体の正面図である。
【図４】図１に示す静圧流体軸受の構成を示す断面図である。
【図５】静圧ポケットにて発生する静圧と周方向溝にて発生する予圧を説明するための一部断面図である。
【図６】静圧ポケットと周方向溝とによって回転軸部材と軸受面（動圧発生ランド）との間に発生する圧力を説明するための一部断面図である。
【図７】周方向溝を備えていない比較品の場合において回転軸部材と軸受面（動圧発生ランド）との間に発生する圧力を説明するための一部断面図である。
【図８】本発明の実施形態の第一変形例に係り、周方向溝の深さが変化する静圧流体軸受を説明するための一部断面図である。
【図９】本発明の実施形態の第二変形例に係り、周方向溝の幅が変化する静圧流体軸受を説明するための図である。
【図１０】本発明の実施形態の第三変形例に係り、軸方向溝を有する静圧流体軸受を説明するための図である。
【図１１】図１０に示す静圧流体軸受において静圧ポケットにて発生する静圧と周方向溝及び軸方向溝にて発生する予圧を説明するための一部断面図である。
【図１２】本発明の実施形態のその他の変形例に係り、供給口を第二静圧ポケット部に設けた場合を説明するための図である。
【図１３】本発明の実施形態のその他の変形例に係り、静圧流体軸受が矩形状の静圧ポケットを有する場合を説明するための図である。
【図１４】本発明の実施形態のその他の変形例に係り、静圧ポケットの第一静圧ポケット部が曲線状である場合を説明するための図である。
【図１５】本発明の実施形態のその他の変形例に係り、周方向溝を蛇行させた場合を説明するための図である。
【図１６】本発明の実施形態のその他の変形例に係り、静圧流体軸受が第二静圧ポケット部を省略した静圧ポケットを有する場合を説明するための図である。
【００１８】
（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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
（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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
（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、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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
（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。
【００３９】
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、周方向溝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。
【００４０】
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、四〜六ケ所程度設けられている。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
周方向溝９６は、図４に示すように、動圧発生ランド９５に、より具体的には、静圧ポケット９４を構成する対向する一対の第二静圧ポケット部９４ｂの間に、周方向に沿って延設されている。周方向溝９６は、軸受面９３（動圧発生ランド９５）から数百μｍ程度の深さを有するように、即ち、図５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及び第二静圧ポケット部９４ｂの深さよりも浅く（小さく）なるように設けられている。尚、本実施形態においては、周方向溝９６を二本設けるようにするが、周方向溝９６の数については、１本でも３本以上であっても良い。
【００４５】
周方向溝９６においては、一端９６ａ側は静圧ポケット９４を構成する第一静圧ポケット部９４ａと連通する一方で、他端９６ｂ側は周方向に隣接する他の静圧ポケット９４を含め、何れの静圧ポケット９４とも連通しないように閉塞端になっている。これにより、後述するように、回転軸部材７２の回転に伴って静圧ポケット９４の第一静圧ポケット部９４ａを介して周方向溝９６に供給された潤滑油は、他端９６ｂによって堰き止められることにより乱流となって動圧を発生する。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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Ｕ字形状の静圧ポケット９４と同一の静圧が発生する。
【００４９】
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。
【００５０】
ところで、動圧発生ランド９５には、図５に示すように、静圧ポケット９４よりも浅くなるように周方向に沿って形成され、且つ、一端９６ａが静圧ポケット９４に連通するとともに他端９６ｂが閉塞端となるように形成された周方向溝９６が設けられている。これにより、回転軸部材７２には、静圧ポケット９４（より詳しくは、第二静圧ポケット部９４ｂ）によって静圧Ｐｆが付与される。又、回転軸部材７２が回転すると、回転軸部材７２の中心軸が偏心されるか否かに拘わらず、潤滑油は静圧ポケット９４から周方向溝９６一端９６ａに流入し、閉塞端である他端９６ｂに向けて乱流となって流れる。
【００５１】
周方向溝９６における潤滑油の流れが乱流になる場合、図５に示すように、周方向溝９６の形成位置においては乱流の応力、所謂、レイノルズ応力が発生し、回転軸部材７２の外周面にはこのレイノルズ応力が予圧Ｐｇとして作用する。即ち、周方向溝９６を動圧発生ランド９５に設けた場合には、回転する回転軸部材７２に対して常に静圧Ｐｆとレイノルズ応力に伴う予圧Ｐｇとが作用する状態になる。
【００５２】
ここで、軸受９０による回転軸部材７２の静圧及び動圧支持について、便宜上、円筒形状の軸受９０を展開して示す図６を用いて説明する。図６に示すように、軸受９０においては、上述したように静圧ポケット９４に供給される潤滑油の圧力により、第二静圧ポケット部９４ｂとドレン溝９７との間に形成される軸受面９３において発生する静圧Ｐｆが回転軸部材７２に作用する。尚、第二静圧ポケット部９４ｂに対応する部分では、図６に示すように、静圧Ｐｆが維持されている。
【００５３】
軸受９０は、一対の第二静圧ポケット部９４ｂの間、即ち、動圧発生ランド９５に二本の周方向溝９６を有している。又、第二静圧ポケット部９４ｂと周方向溝９６とは軸線方向に沿って互いに離間して設けられている。このため、回転軸部材７２が回転している状態においては、第二静圧ポケット部９４ｂと周方向溝９６との間に存在する軸受面９３即ち動圧発生ランド９５には、周方向溝９６内の潤滑油が乱流により流れるため、静圧Ｐｆに加えてレイノルズ応力に基づく予圧Ｐｇが発生して回転軸部材７２に作用する。
【００５４】
軸受９０の動圧発生ランド９５、より詳しくは、二本の周方向溝９６の間における動圧発生ランド９５においては、回転している回転軸部材７２が偏心していない場合には軸受隙間が形成されており、周方向溝９６の間は、静圧Ｐｆと予圧Ｐｇとを合計した圧力よりも若干減少した支持圧Ｐａを発生させている。
【００５５】
そして、動圧発生ランド９５においては、回転軸部材７２が偏心した場合、回転軸部材７２が近づく側においては楔状隙間が形成されることにより大きな動圧Ｐｈが発生し、その結果、図５にて一点鎖線により示すように、上に凸となる支持圧Ｐｂを発生させる。一方、回転軸部材７２が離れる側においては、軸受隙間よりも大きな隙間が生じるようになり、その結果、図５にて破線により示すように、支持圧Ｐｃが大きく減少する。
【００５６】
（５．実施例と比較例との対比）
ところで、周方向溝９６を有している軸受９０においては、上述したように、予圧Ｐｇが付与されている。従って、回転軸部材７２の偏心に伴って支持圧Ｐｃが大きく減少した場合であっても、図６に示すように、支持圧Ｐｃが負圧になることが防止される。一方、図７に示すように、周方向溝９６を有していない静圧ポケット１９４を有する比較品の場合には、第二静圧ポケット部９４ｂによる静圧Ｐｆのみが付与されて周方向溝９６による予圧Ｐｇが付与されない。従って、回転軸部材７２が偏心した場合には、図７にて破線により示すように、支持圧Ｐｃが負圧になり、その結果、軸受９０の内部即ち軸受部材９２にキャビテーションが発生する。
【００５７】
このように、周方向溝９６による予圧Ｐｇが回転軸部材７２に作用している場合には、図６に示すように、上述した支持圧Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ対して予圧Ｐｇが加えられる。従って、例えば、研削加工時において砥石車４３が工作物Ｗに接触することに伴って回転軸部材７２に振れ（偏心）が発生した場合であっても、支持圧Ｐｃ（動圧）が負となる負圧の発生が抑制され、その結果、キャビテーションの発生が抑制される。
【００５８】
尚、図６に示すように、支持圧Ｐａ，Ｐｃ（動圧）は、動圧発生ランド９５の軸線に沿った方向における中央部分にて減少する傾向を有し、特に、回転軸部材７２が動圧発生ランド９５から離間するように偏心した場合、即ち、楔状隙間が大きくなる場合には、支持圧Ｐｃのように減少量が大きくなる。このような減少量を抑制するために、周方向溝９６を動圧発生ランド９５に設ける際には、実験的に設定される所定距離だけ静圧ポケット９４を構成する第二静圧ポケット部９４ｂから離間させた位置に周方向溝９６を設けることが好ましい。
【００５９】
換言すれば、動圧発生ランド９５の中央部分に近づくように、動圧発生ランド９５の中央部分寄りに周方向溝９６を設けることが好ましい。これにより、周方向溝９６がレイノルズ応力を発生することにより、動圧発生ランド９５の中央部分において減少する傾向を有する支持圧Ｐａ，Ｐｃ（動圧）の減少量を補って抑制することができる。従って、支持圧Ｐａ，Ｐｃ（動圧）が負となる負圧の発生を抑制し、キャビテーションの発生が抑制される。
【００６０】
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て、供給口９４ｃを介して供給された潤滑油を貯留するとともに、回転軸部材７２の回転に伴って少なくとも回転軸部材７２と動圧発生ランド９５との間に形成される軸受隙間に潤滑油を供給する第一静圧ポケット部９４ａを含むように構成されており、軸受９０（７３）は、軸受部材９２の周方向に沿って動圧発生ランド９５に延設されていて、周方向における一端９６ａ側が第一静圧ポケット部９４ａと連通するとともに周方向における他端９６ｂ側が閉塞端となり、軸受面９３の径方向における深さが軸受隙間の大きさよりも大きく且つ第一静圧ポケット部９４ａの径方向における深さよりも小さい周方向溝９６を有する。
【００６１】
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７３（９０）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７３（９０）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７３（９０）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。
【００６２】
これらによれば、回転軸部材支持装置７０の軸受９０（７３）は、動圧発生ランド９５に対して、軸受隙間の大きさよりも大きく且つ第一静圧ポケット部９４ａの深さよりも浅い周方向溝９６を有することができる。これにより、周方向溝９６は超精密加工によって形成される必要がなく、簡単な構成且つ安価に形成することができ、軸受９０（７３）、ひいては、回転軸部材支持装置７０を砥石台４２として備えた研削盤１の製造コストを低減することができる。
【００６３】
又、動圧発生ランド９５に対して、一端９６ａ側が第一静圧ポケット部９４ａに連通すると共に他端９６ｂ側が閉塞端となる周方向溝９６を設けることにより、回転軸部材７２の回転に伴って周方向溝９６に存在する潤滑油に乱流が生じ、その結果、軸受隙間、及び、回転軸部材７２の偏心に伴って生じる、所謂、楔状隙間において効果的にレイノルズ応力による予圧Ｐｇを付加することができる。従って、回転軸部材７２に偏心が生じた場合であっても軸受９０（７３）の内部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抑制して回転軸部材７２を安定して回転させることができる。
【００６４】
これらの場合、静圧ポケット９４は、周方向に沿って延設されて第一静圧ポケット部９４ａと連通し、且つ、周方向に沿って周方向溝９６から離間した第二静圧ポケット部９４ｂを有する。そして、この場合、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。
【００６５】
これらによれば、軸受９０（７３）は、回転軸部材７２に対向する軸受面９３に静圧ポケット９４を軸線方向に沿って延設された第一静圧ポケット部９４ａと周方向に沿って延設された第二静圧ポケット部９４ｂとを有することができる。そして、第二静圧ポケット部９４ｂが二本一対の場合、静圧ポケット９４をＵ字形状とすることができる。
【００６６】
これらにより、回転軸部材７２の回転停止及び回転に拘わらず、軸間隙間に適切な大きさの静圧Ｐｆを付与することができる。従って、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。
【００６７】
更に、これらの場合、周方向溝９６は、動圧発生ランド９５に対して複数設けられる。これによれば、回転軸部材７２の回転に伴って潤滑油に乱流を生じさせる周方向溝９６を複数設けることができるため、回転軸部材７２にレイノルズ応力による予圧Ｐｇをより確実に付与することができる。従って、回転軸部材７２に偏心が生じた場合であっても軸受９０（７３）の内部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る。これにより、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抑制して回転軸部材７２をより安定して回転させることができる。
【００６８】
（６．第一変形例）
上記実施形態においては、軸受９０に設けられる周方向溝９６の深さが周方向に沿って一定であるとした。これに代えて、周方向溝９６の深さを、第一静圧ポケット部９４ａ（及び第二静圧ポケット部９４ｂ）の深さに比べて小さく、且つ、一端９６ａ側から他端９６ｂ側に向けて、又は、他端９６ｂ側から一端９６ａ側に向けて小さくなるように設けることも可能である。具体的に、図８に示すように、周方向溝９６における一端９６ａ側の深さを他端９６ｂ側の深さよりも深く（大きく）したり、浅く（小さく）したりする、即ち、周方向溝９６の深さを周方向に沿って連続的に変化させて設けることも可能である。
【００６９】
これにより、周方向溝９６の延設方向（周方向）に沿った方向での深さが変化することで周方向溝９６を流れる潤滑油に乱流が生じやすくなり、周方向溝９６にて発生するレイノルズ応力による予圧Ｐｇをより大きくすることが可能となる。従って、支持圧Ｐａ，Ｐｃ（動圧）が負となる負圧の発生を抑制し、キャビテーションの発生をより抑制することができる。
【００７０】
（７．第二変形例）
上記実施形態においては、軸受９０に設けられる周方向溝９６の幅が周方向に沿って一定であるとした。これに代えて、周方向溝９６を、軸線方向に沿った方向における一端９６ａ側の幅の大きさに比べて、軸線方向に沿った方向における他端９６ｂ側の幅の大きさが大きくなるように設けることができる。
【００７１】
具体的に、図９に示すように、周方向溝９６における一端９６ａ側の幅を他端９６ｂ側の幅よりも大きくしたり、狭くしたりする、即ち、周方向溝９６の幅を周方向に沿って連続的に又は不連続的に変化させて設けることも可能である。これにより、周方向溝９６における幅の狭い部分においては、周方向溝９６における潤滑油の流れが絞られ、その結果、乱流による応力即ちレイノルズ応力による予圧Ｐｇが大きくなり、支持圧Ｐａ，Ｐｃ（動圧）が負となる負圧の発生を抑制してキャビテーションの発生を抑制することができる。
【００７２】
（８．第三変形例）
上記実施形態においては、周方向溝９６の一端９６ａが直接的に静圧ポケット９４の第一静圧ポケット部９４ａに連通するように周方向溝９６を設けるようにした。これに代えて、図１０に示すように、軸受９０（７３）は、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に連通し、第一静圧ポケット部９４ａの深さに比べて小さい深さの軸方向溝９８を有しており、周方向溝９６の一端９６ａ側は、軸方向溝を介して第一静圧ポケット部９４ａに連通することも可能である。
【００７３】
このように、静圧ポケット９４に軸方向溝９８を設けた場合、図１１に示すように、軸方向溝９８によるステップ応力効果が発揮される。その結果、図１１にて二点鎖線により示すように軸方向溝９８を設けない場合に比べて、図１１にて実線により示すように、周方向溝９６におけるレイノルズ応力に伴う予圧Ｐｇをより大きくすることが可能となる。これにより、支持圧Ｐａ，Ｐｃ（動圧）が負となる負圧の発生を抑制し、キャビテーションの発生を抑制することができる。
【００７４】
（９．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。
【００７５】
例えば、上記実施形態及び上記各変形例においては、潤滑油を静圧ポケット９４に供給する供給口９４ｃを静圧ポケット９４の第一静圧ポケット部９４ａに設けるようにした。これに代えて、図１２に示すように、供給口９４ｃを静圧ポケット９４の第二静圧ポケット部９４ｂに設けることも可能である。
【００７６】
又、上記実施形態及び上記各変形例においては、軸受部材９２の軸受面９３に設けた静圧ポケット９４が、周方向に延設された一対の第二静圧ポケット部９４ｂの一端を軸線方向に延設された一本の第一静圧ポケット部９４ａが連通するＵ字形状であるとした。これに代えて、図１３に示すように、静圧ポケット９４を、周方向に延設された一対の第二静圧ポケット部９４ｂの両端を軸線方向に延設された二本一対の第一静圧ポケット部９４ａのそれぞれが連通する矩形状（Ｏ字形状）とすることも可能である。
【００７７】
この場合、動圧発生ランド９５は、一対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によって囲まれた部分に島状に形成される。そして、この場合においても、上記実施形態と同様に、周方向溝９６は動圧発生ランド９５に設けられる。但し、この場合、周方向溝９６の一端９６ａは、一対の第一静圧ポケット部９４ａのうちの一方とのみ連通し、他端９６ｂは、一対の第一静圧ポケット部９４ａの何れとも連通しない。即ち、この場合においても、周方向溝９６の他端９６ｂ側は閉塞端として設けられる。
【００７８】
従って、この場合においても、上記実施形態と同様に、回転軸部材７２の回転に伴って周方向溝９６を流れる潤滑油に乱流を生じさせることができる。その結果、この場合においても、上記実施形態と同様に、周方向溝９６は乱流による応力であるレイノルズ応力を発生させることができ、軸受９０に予圧を発生させることができる。
【００７９】
又、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１４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。
【００８０】
又、上記実施形態及び上記各変形例においては、周方向溝９６を周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１５に示すように、周方向溝９６を周方向に沿って曲線状（蛇行）させるように設けることも可能である。
【００８１】
又、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が二本一対の第二静圧ポケット部９４ｂを有するようにした。これに代えて、図１６に示すように、第二静圧ポケット部９４ｂを省略して静圧ポケット９４を構成することも可能である。
【００８２】
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。
【符号の説明】
【００８３】
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、９６…周方向溝、９６ａ…一端、９６ｂ…他端、９７…ドレン溝、９８…軸方向溝、１９４…静圧ポケット、Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ…支持圧、Ｐｆ…静圧、Ｐｇ…予圧、Ｐｈ…動圧、Ｗ…工作物
【図１】
2020020347.tif 000003
【図２】
2020020347.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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