(57)【要約】【課題】簡単且つ低コストで製造可能な構造で、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研削盤を提供する。【解決手段】軸受９０は、動圧発生ランド９５内で軸線方向に沿って延設され、基端部９６ａが静圧ポケット９４の第二静圧ポケット部９４ｂに連通すると共に、先端部９６ｂが第一静圧ポケット部９４ａから周方向に離間する位置で閉塞端となる凹部であって、軸受面９３の径方向における深さが回転軸部材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の大きさよりも大きく且つ静圧ポケット９４の径方向における深さに比べて小さい予圧溝９６を備えている。【選択図】図４
2020200898.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と、
前記第一静圧ポケット部の前記軸線方向における両端にそれぞれ第一端が連通し且つ周方向に沿って前記第一端側から第二端側へ延設される２本一対の第二静圧ポケット部と、を有してＵ字形状に形成されており、
前記静圧流体軸受は、さらに、
前記動圧発生ランド内で少なくとも一部分が前記軸線方向の成分を有する方向に延設され、基端部が前記静圧ポケットに連通すると共に、先端部が前記第一静圧ポケット部から前記周方向に離間する位置で閉塞端となる凹部であって、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静圧ポケットの前記径方向における深さに比べて小さい予圧溝を備えた、回転軸部材支持装置。
【請求項２】
前記予圧溝は、前記先端部が前記周方向において前記一対の第二静圧ポケット部の前記各第一端よりも前記各第二端に近い側に設けられる、請求項１に記載の回転軸部材支持装置。
【請求項３】
前記予圧溝は、前記静圧ポケットにおける前記軸線方向の中心を挟んで両側に２本一対で設けられる、請求項１又は２に記載の回転軸部材支持装置。
【請求項４】
前記一対の予圧溝は、それぞれ全体として前記軸線方向を主成分とする方向に延設される、請求項３に記載の回転軸部材支持装置。
【請求項５】
前記一対の予圧溝は、各々の前記基端部が前記一対の第二静圧ポケット部に連通すると共に、各々の前記先端部同士が互いに対向するように延設される、請求項４に記載の回転軸部材支持装置。
【請求項６】
前記一対の予圧溝は、各々の前記基端部が前記一対の第二静圧ポケット部の前記各第二端の近傍に連通し、各々の前記先端部同士が互いに前記軸線方向に対向するように延設される、請求項５に記載の回転軸部材支持装置。
【請求項７】
前記一対の予圧溝は、それぞれ全体として前記周方向の成分を主成分とする方向に延設される、請求項３に記載の回転軸部材支持装置。
【請求項８】
前記一対の予圧溝は、それぞれ前記基端部が前記第一静圧ポケット部に連通すると共に、前記基端部を含み且つ前記周方向を主成分とする方向に延設される第一部分と、前記先端部を含み且つ前記軸線方向を主成分とする方向に延設される第二部分とを有する、請求項７に記載の回転軸部材支持装置。
【請求項９】
前記一対の予圧溝は、それぞれ前記基端部が前記第一静圧ポケット部に連通すると共に、前記周方向の成分及び前記軸線方向の成分を有する方向に前記先端部まで延設される、請求項７に記載の回転軸部材支持装置。
【請求項１０】
前記一対の予圧溝は、互いに非連通状態で設けられる、請求項３乃至９の何れか一項に記載の回転軸部材支持装置。
【請求項１１】
前記一対の予圧溝は、互いに連通状態で設けられる、請求項３乃至９の何れか一項に記載の回転軸部材支持装置。
【請求項１２】
請求項１乃至１１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、工作機械の主軸等に用いられる流体軸受に関し、動圧の発生に伴って潤滑油が発熱しやすいランド部において潤滑油を排出するための排出孔が設けられたものが提案されている（例えば、特許文献１等参照。）。
【０００３】
また、特許文献２には、回転軸部材に動圧を作用させる方向にＵ字形状の静圧ポケットが設けられるとともに、その他の方向に四角形状の静圧ポケットが設けられる流体軸受装置が提案されている。この従来技術の装置によれば、Ｕ字形状の静圧ポケットにより必要とする剛性を保ち、回転軸に作用する負荷力を支持する一方、四角形状の静圧ポケットは面積が大きいために回転軸が冷えた潤滑油と接する機会が多くなり発熱が防止される。
【０００４】
また、特許文献３には、Ｕ字形状の軸受ポケットで囲まれているランド部に凹部が設けられる静圧軸受装置が提案されている。この従来技術の装置によれば、Ｕ字状の軸受ポケットで囲まれているランド部に凹設した凹部に油が溜まり、停電してもしばらくの間、回転軸は回転し、凹部の油の圧力が逃げないため、回転軸と凹部間並びに回転軸とランド部との間の動圧によって回転軸をラジアル軸承すると共に、ランド部の面積が比較的小さくなり、摩擦損失を低減し消費動力を低減する。
【０００５】
さらに、特許文献４には、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る流体軸受装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４１３４５４１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】
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
これに対し、上記特許文献４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。
【００１０】
しかしながら、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という問題がある。
【００１１】
本発明は、簡単且つ低コストで製造可能な構造で、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研削盤を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係る回転軸部材支持装置は、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る。
【００１３】
そして、本発明に係る回転軸部材支持装置は、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と、前記第一静圧ポケット部の前記軸線方向における両端にそれぞれ第一端が連通し且つ前記周方向に沿って前記第一端側から第二端側へ延設される２本一対の第二静圧ポケット部と、を有してＵ字形状に形成されている。
【００１４】
また、前記静圧流体軸受は、さらに、前記動圧発生ランド内で少なくとも一部分が前記軸線方向の成分を有する方向に延設され、基端部が前記静圧ポケットに連通すると共に、先端部が前記第一静圧ポケット部から前記周方向に離間する位置で閉塞端となる凹部であって、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静圧ポケットの前記径方向における深さに比べて小さい予圧溝を備える。
【００１５】
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。
【００１６】
これらによれば、回転軸部材支持装置の静圧流体軸受は、動圧発生ランド内で少なくとも一部分が軸線方向の成分を有する方向に延設され、基端部が静圧ポケットに連通すると共に、先端部が第一静圧ポケット部から周方向に離間する位置で閉塞端となる凹部であって、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静圧ポケットの径方向における深さに比べて小さい予圧溝が設けられている。これにより、予圧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という効果を奏する。
【００１７】
また、動圧発生ランドに対して、少なくとも一部分が軸線方向の成分を有する方向に延設され、基端部が静圧ポケットに連通すると共に、先端部が第一静圧ポケット部から周方向に離間する位置で閉塞端となる凹部である予圧溝を設けることにより、回転軸部材の回転に伴って予圧溝に存在する潤滑油に乱流が生じる。その結果、軸受隙間、及び、回転軸部材の偏心に伴って生じ、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という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施形態に係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】静圧ポケットと予圧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６】予圧溝を備えていない比較例に係る静圧流体軸受を模式的に示す説明図である。
【図７】比較例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る静圧流体軸受を模式的に示す説明図である。
【図９】本発明の実施形態の第二変形例に係る静圧流体軸受を模式的に示す説明図である。
【図１０】本発明の実施形態の第三変形例に係る静圧流体軸受を模式的に示す説明図である。
【図１１】本発明の実施形態の第四変形例に係る静圧流体軸受を模式的に示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、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。
（１．研削盤の概要）
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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の軸線方向が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。
【００２２】
主軸２２の一端（図１において左側）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の軸線方向の一端を支持する主軸センタ２４が設けられている。
【００２３】
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の軸線方向が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の軸線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。
【００２４】
（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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
（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、支持台としての砥石台本体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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
（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。
【００４０】
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、２本一対の予圧溝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。
【００４１】
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、第一静圧ポケット部９４ａの軸線方向両端から軸受部材９２の周方向（回転軸部材７２の周方向と一致する方向）に沿ってそれぞれ延設された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、四〜六か所程度設けられている。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
一対の予圧溝９６は、図４に示すように、一対の第二静圧ポケット部９４ｂにおいて各々の周方向先端近傍の互いに対向する内側に連通し、軸線方向に動圧発生ランド９５側へそれぞれ延設されている。各予圧溝９６は、図５に概略的に展開した断面図により示すように、動圧発生ランド９５（軸受面９３）から数百μｍ程度の深さを有するように設けられている。即ち、各予圧溝９６は、軸受面９３の径方向における深さが軸受隙間の大きさ（数μｍ〜十数μｍ）よりも大きく、且つ静圧ポケット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（例えば１〜１．５ｍｍ）よりも浅くなる（例えば、１／１０程度となる）ように設けられている。すなわち、各予圧溝９６は、基端部９６ａ側は第二静圧ポケット部９４ｂと連通する一方、先端部９６ｂ側は静圧ポケット９４のいずれの部分にも連通しない閉塞端となっている。これにより、後述するように、回転軸部材７２の回転に伴って一対の第二静圧ポケット部９４ｂを介して各予圧溝９６の各基端部９６ａに供給された潤滑油は、各先端部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内及び予圧溝９６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】
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５を用いて説明する。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軸線方向に沿って形成され、且つ、基端部９６ａが静圧ポケット９４に連通するとともに先端部９６ｂが閉塞端となるように形成された予圧溝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から各予圧溝９６の基端部９６ａに流入し、閉塞端である先端部９６ｂに向けて乱流となって流れる。
【００５１】
予圧溝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、予圧溝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、予圧溝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】
図５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５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２本一対の予圧溝９６を有している。又、一対の予圧溝９６の各先端部９６ｂは、第一静圧ポケット部９４ａとは周方向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、動圧発生ランド９５には、予圧溝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、一対の予圧溝９６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．比較例との対比）
次に、回転軸部材７２と軸受面９３との間に発生する圧力について、本実施形態の軸受９０と、図６に示す予圧溝９６を有しない比較例の軸受１９０とを対比して説明する。予圧溝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５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６に示す予圧溝９６を有しない比較例の軸受１９０では、図７に示すように、第二静圧ポケット部９４ｂによる静圧Ｐｆのみが付与されて予圧溝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、予圧溝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５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】
（６．まとめ）
上述したように、本実施形態によれば、軸受９０は、動圧発生ランド９５内で軸線方向の成分を有する方向に（特に軸線方向に沿って）延設され、基端部９６ａが静圧ポケット９４の第二静圧ポケット部９４ｂに連通すると共に、先端部９６ｂが第一静圧ポケット部９４ａから周方向に離間する位置で閉塞端となる凹部であって、軸受面９３の径方向における深さが回転軸部材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の大きさよりも大きく且つ静圧ポケット９４の径方向における深さに比べて小さい予圧溝９６を備えている。
【００５９】
また、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、を備えている。
【００６０】
これらによれば、予圧溝９６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、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という効果を奏する。
【００６１】
本実施形態において、一対の予圧溝９６は、それぞれ全体として軸線方向を主成分とする方向に延設されるものであって、各々の基端部９６ａが一対の第二静圧ポケット部９４ｂに連通すると共に、各々の先端部９６ｂ同士が互いに対向するように延設される。また、動圧発生ランド９５に対して、軸線方向に沿って延設され、基端部９６ａが静圧ポケット９４（第二静圧ポケット部９４ｂ）に連通すると共に、先端部９６ｂが第一静圧ポケット部９４ａから周方向に離間する位置（具体的には、周方向において第二静圧ポケット部９４ｂの第二端９４ｂ２と同等の位置）で閉塞端となる凹部である予圧溝９６を設けることにより、回転軸部材７２の回転に伴って予圧溝９６に存在する潤滑油に乱流が生じる。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、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という効果を奏する。
【００６２】
また、予圧溝９６は、先端部９６ｂが周方向において一対の第二静圧ポケット部９４ｂの各第一端９４ｂ１よりも各第二端９４ｂ２に近い側に設けられている。この構成によれば、動圧発生ランド９５内で周方向に広く予圧が付加され、負圧の発生を効果的に抑制することができる。
【００６３】
また、予圧溝９６は、静圧ポケット９４における軸線方向の中心を挟んで両側に２本一対で設けられている。この構成によれば、動圧発生ランド９５内で軸線方向に広く予圧が付加され、負圧の発生を効果的に抑制することができる。また、一対の予圧溝９６は、各々の基端部９６ａが一対の第二静圧ポケット部９４ｂの各第二端９４ｂ２の近傍に連通すると共に、各々の先端部９６ｂ同士が軸線方向に沿って互いに対向するように延設されている。この構成によれば、動圧発生ランド９５内に広く効果的に予圧が付加され、負圧の発生を効果的に抑制することができる。
【００６４】
（７．第一変形例）
上記実施形態においては、一対の予圧溝９６は、各々の基端部９６ａが一対の第二静圧ポケット部９４ｂに連通すると共に、各々の先端部９６ｂ同士が軸線方向に沿って互いに対向するように延設される構成を示したが、予圧溝９６の構成はこれに限られるものではない。予圧溝９６の基端部９６ａが静圧ポケット９４の第一静圧ポケット部９４ａに連通する構成としてもよい。また、予圧溝９６は、全体の延設方向が厳密に軸線方向に沿うものには限られず、一部分のみが厳密に軸線方向に沿うものでもよい。例えば、第一変形例では、図８に示すように、一対の予圧溝９６は、各々の基端部９６ａが第一静圧ポケット部９４ａに連通している。さらに、本変形例では、一対の予圧溝９６は、それぞれ、基端部９６ａを含み且つ周方向を主成分とする方向に延設される第一部分９６ｃと、先端部９６ｂを含み且つ軸線方向を主成分とする方向に延設される第二部分９６ｄとを有する。第一部分９６ｃは、基端部９６ａから周方向に沿って延設された部分であり、周方向において各第二静圧ポケット部９４ｂの各第二端９４ｂ２と同一位置近傍まで延設されている。第二部分９６ｄは、第一部分９６ｃの基端部９６ａとは反対側の端部からそれぞれ静圧ポケット９４の軸線方向中心側へ直角に屈曲して各々の先端部９６ｂ同士が軸線方向に沿って互いに対向するように延設されている。本変形例も上記実施形態と同様の効果を奏する。
【００６５】
（８．第二変形例）
第一変形例では、予圧溝９６の一部分（第一部分９６ｃ）を周方向に沿って延設し、残りの一部分（第二部分９６ｄ）を軸線方向に沿って延設する構成としたが、予圧溝９６全体を軸線方向成分及び周方向成分の両方を有する斜め方向に延設する構成としてもよい。第二変形例では、図９に示すように、一対の予圧溝９６は、各々の基端部９６ａが第一静圧ポケット部９４ａに連通すると共に、延設方向が全体として周方向成分を主成分とする方向であって、周方向成分及び軸線方向成分の両成分を有する斜め方向であり且つ先端部９６ｂ同士が軸線方向に互いに遠ざかるハの字形状に延設されている。本変形例も上記実施形態と同様の効果を奏する。
【００６６】
（９．第三変形例）
第三変形例では、図１０に示すように、一対の予圧溝９６は、各々の基端部９６ａが第一静圧ポケット部９４ａに連通すると共に、延設方向が周方向成分を主成分として周方向成分及び軸線方向成分の両成分を有する斜め方向であり且つ先端部９６ｂ同士が軸線方向に互いに近づく逆ハの字形状に延設されている。本変形例も上記実施形態と同様の効果を奏する。
【００６７】
（１０．第四変形例）
第四変形例では、図１１に示すように、一対の予圧溝９６における先端部９６ｂ同士が離間して互いに非連通状態とされた第三変形例における逆ハの字形状に代えて、両方の先端部９６ｂが互いに連通状態で設けられて一つの閉塞端として作用するＶ字形状に延設されている。本変形例も上記実施形態と同様の効果を奏する。
【００６８】
（１１．その他の変形例）
本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々に変更を施すことが可能である。上記実施形態では、２本一対の予圧溝９６を設ける構成としたが、予圧溝９６を１本のみ設ける構成としてもよい。また、上記実施形態では、予圧溝９６を直線状に延設する構成としたが、曲線状に延設する構成としてもよい。要するに、予圧溝９６は、動圧発生ランド９５内で少なくとも一部分が軸線方向の成分を有する方向に延設される構成であればよい。
【００６９】
また、上記実施形態及び各変形例では、予圧溝９６の先端部９６ｂを周方向において各第二静圧ポケット部９４ｂの各第二端９４ｂ２と同一位置近傍に設けた例を示したがこれには限られない。予圧溝９６は、先端部９６ｂが第一静圧ポケット部９４ａから周方向に離間する位置で閉塞端となっていればよく、周方向において一対の第二静圧ポケット部９４ｂの各第一端９４ｂ１よりも各第二端９４ｂ２に近い側に設けられる構成であれば好ましい。また、上記実施形態では、一対の予圧溝９６は、各々の基端部９６ａが一対の第二静圧ポケット部９４ｂの各第二端９４ｂ２の近傍に連通する構成としたが、各第二静圧ポケット部９４ｂにおける何れの位置に連通する構成としてもよい。また、上記実施形態や第１変形例においても、第３変形例と同様に各先端部９６ｂ同士を連通状態で設けて一つの閉塞端として作用する構成としてもよい。
【符号の説明】
【００７０】
１…研削盤、４２…砥石台（回転軸部材支持装置）、４３…砥石車、７０…回転軸部材支持装置、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）、７８…還流路、９０…軸受（静圧流体軸受）、９１…軸受ハウジング、９２…軸受部材、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、９４ｂ１…第一端、９４ｂ２…第二端、９４ｃ…供給口、９５…動圧発生ランド、９６…予圧溝、９６ａ…基端部、９６ｂ…先端部、９６ｃ…第一部分、９６ｄ…第二部分。
【図１】
2020200898.tif 000003
【図２】
2020200898.tif 000004
【図３】
2020200898.tif 000005
【図４】
2020200898.tif 000006
【図５】
2020200898.tif 000007
【図６】
2020200898.tif 000008
【図７】
2020200898.tif 000009
【図８】
2020200898.tif 000010
【図９】
2020200898.tif 000011
【図１０】
2020200898.tif 000012
【図１１】
2020200898.tif 000013