(57)【要約】【課題】高速回転時における安定性を確保できるとともにスピンドルの湾曲に対してスピンドルの損傷等をより低減することができる軸受装置を提供する。【解決手段】所定の回転軸ＴＺ回りに回転する回転部材１１と、回転部材１１のスピンドル１２を収容して支持している軸受本体部２０と、を備え、軸受本体部２０の内壁における少なくとも一部の周回面には軸受油が充填されて流体軸受にてスピンドル１２を回転自在に支持する静圧ポケット２１が形成されて、静圧ポケット２１への軸受油の流路２２が設けられている軸受装置１であって、軸受本体部２０には外輪３１と内輪３３を有するベアリング３０が収容されており、外輪３１は軸受本体部２０の内壁に固定されている。そして、内輪３３とスピンドル１２との間には所定幅の間隙Ｄが設けられており、間隙Ｄには静圧ポケット２１から流出した軸受油が充填されている。【選択図】図１
2010174947.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の回転軸回りに回転する回転部材と、
前記回転部材のスピンドルを収容して支持している軸受本体部と、を備え、
前記軸受本体部の内壁における少なくとも一部の周回面には軸受油が充填されて流体軸受にて前記スピンドルを回転自在に支持する静圧ポケットが形成されて、前記静圧ポケットへの前記軸受油の流路が設けられている軸受装置において、
前記軸受本体部には外輪と内輪を有するベアリングが収容されており、前記外輪は前記軸受本体部の内壁に固定されており、
前記内輪と前記スピンドルとの間には所定幅の間隙が設けられており、当該間隙には前記静圧ポケットから流出した前記軸受油が充填されている、
軸受装置。
【請求項２】
請求項１に記載の軸受装置であって、
前記内輪の内壁には、回転している前記スピンドルによる前記軸受油の流動に基づいて前記スピンドルと同じ方向に前記内輪を回転させる力である動圧を受ける溝が形成されている、
軸受装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の軸受装置であって、
前記ベアリングは、前記軸受本体部における前記回転部材の側の先端部に設けられており、
前記内輪の内壁における前記回転部材の側は、前記回転部材の側に向かって徐々に径が大きくなるように、テーパ状に形成されている、
軸受装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の軸受装置であって、
前記軸受本体部に収容されている前記ベアリングは、前記静圧ポケットに対して前記回転部材に近い側に収容されている、
軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定の回転軸回りに回転する回転部材と、当該回転部材のスピンドルを収容している軸受本体部とで構成された軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、例えば円筒状の砥石のスピンドルを軸受本体部に収容して、軸受本体部とスピンドルとの間隙に軸受油を充填した流体軸受を備えた研削盤が広く用いられている。
例えば特許文献１に記載された従来技術では、円筒状の砥石のスピンドルと軸受本体部とが対向する個所に軸受ポケット（静圧ポケット）を設け、軸受ポケット（静圧ポケット）に潤滑油を供給して流体軸受を構成した主軸装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−１５０３３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで図３の模式図を用いて、特許文献１を含む流体軸受を備えた従来の軸受装置１００の例を説明する。軸受装置１００は、円筒状の砥石（以下、回転部材１１は砥石を含む）に接続されているスピンドル１２が、軸受本体部１２０に収容されて支持されている。
回転部材１１は、回転軸ＴＺに交差する方向（例えば直交する方向）から円筒面がワークに押し付けられてワークを研削していく。この場合、図３において、矢印Ｆの方向からワークの反力（負荷Ｆ）を受ける。この負荷Ｆが大きくなりすぎると、スピンドル１２が湾曲するおそれがある。
小径砥石の場合、スピンドル１２の径が小さく、比較的剛性が低いので、特に、この影響が大きく、図３の点線に示すようにスピンドル１２が湾曲する場合がある。
ワークからの反力（負荷Ｆ）が大きくなると（砥石の押し付け力が大きくなると）、湾曲したスピンドル１２が高速回転状態で軸受本体部１２０の縁部Ｓに接触してスピンドル１２が損傷、あるいは焼きつき等を起こす可能性があり、切り込み深さが制限され、加工
効率が低下する。
これを回避するためには、流体軸受を用いることなく、外輪と内輪を有するベアリングを用い、外輪を軸受本体部に固定し、内輪をスピンドルに固定すれば、スピンドルの湾曲に対して、スピンドルが軸受本体部の縁部に接触することを回避することができる。しかし、ベアリングは流体軸受よりも剛性は高いが、高速回転時における安定性（精度）は流体軸受よりも低い。
本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、高速回転時における安定性を確保できるとともにスピンドルの湾曲に対してスピンドルの損傷等をより低減することができる軸受装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するための手段として、本発明の第１発明は、請求項１に記載されたとおりの軸受装置である。
請求項１に記載の軸受装置は、所定の回転軸回りに回転する回転部材と、前記回転部材のスピンドルを収容して支持している軸受本体部と、を備え、前記軸受本体部の内壁における少なくとも一部の周回面には軸受油が充填されて流体軸受にて前記スピンドルを回転自在に支持する静圧ポケットが形成されて、前記静圧ポケットへの前記軸受油の流路が設けられている軸受装置である。
前記軸受本体部には外輪と内輪を有するベアリングが収容されており、前記外輪は前記軸受本体部の内壁に固定されている。
そして、前記内輪と前記スピンドルとの間には所定幅の間隙が設けられており、当該間隙には前記静圧ポケットから流出した前記軸受油が充填されている。
【０００６】
また、本発明の第２発明は、請求項２に記載されたとおりの軸受装置である。
請求項２に記載の軸受装置は、請求項１に記載の軸受装置であって、前記内輪の内壁には、回転している前記スピンドルによる前記軸受油の流動に基づいて前記スピンドルと同じ方向に前記内輪を回転させる力である動圧を受ける溝が形成されている。
【０００７】
また、本発明の第３発明は、請求項３に記載されたとおりの軸受装置である。
請求項３に記載の軸受装置は、請求項１または２に記載の軸受装置であって、前記ベアリングは、前記軸受本体部における前記回転部材の側の先端部に設けられており、前記内輪の内壁における前記回転部材の側は、前記回転部材の側に向かって徐々に径が大きくなるように、テーパ状に形成されている。
【０００８】
また、本発明の第４発明は、請求項４に記載されたとおりの軸受装置である。
請求項４に記載の軸受装置は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の軸受装置であって、前記軸受本体部に収容されている前記ベアリングは、前記静圧ポケットに対して前記回転部材に近い側に収容されている。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１に記載の軸受装置では、回転部材が回転軸に交差する方向からの力を受けずにスピンドルが湾曲していない場合は、スピンドルがベアリングの内輪と離れた状態であり、軸受油による流体軸受にて支持されている状態となるため、高速回転時における安定性を確保することができる。
また、スピンドルが回転している場合は軸受油の流動にて内輪がスピンドルと同一方向に回転するので、スピンドルが湾曲して内輪に接触しても、内輪がスピンドルと同一方向に回転しているので（回転速度の差はあるが）、接触による損傷を低減することができる。
また、スピンドルが内輪と接触した場合は、スピンドルと内輪とが接触して一緒に回転するベアリング支持の状態となり、剛性が高くなる。
【００１０】
また、請求項２に記載の軸受装置によれば、内輪の内壁の側に溝を設けることで、スピンドルの回転に伴う軸受油の流動による内輪を回転させる力をより効率良く伝達し、スピンドルと内輪の回転速度の差をより小さくすることができるので、スピンドルが接触した場合の損傷を、より低減することができる。
【００１１】
また、請求項３に記載の軸受装置によれば、内輪の内壁における回転部材の側をテーパ状に形成することで、スピンドルが湾曲して内輪に接触しそうになっても、より大きく湾曲するまで接触しないようにすることができる。
また、スピンドルが内輪に接触した場合、接触個所をより広くすることができるので、損傷部が１点に集中することがなく、より広い範囲に分散することができるので、焼きつき等をより低減することができる。
【００１２】
また、請求項４に記載の軸受装置によれば、回転部材が回転軸に交差する方向からの力を受けてスピンドルが湾曲した場合に、より大きく湾曲する位置にベアリングを配置することになるので、湾曲したスピンドルをより適切にベアリングで支持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の軸受装置１の一実施の形態における構造を説明する図である。
【図２】ベアリング３０の内輪３３に設けた溝３３Ｎの例を説明する図である。
【図３】従来の軸受装置１００と、スピンドル１２が湾曲して軸受本体部１２０に接触する状態の例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に本発明を実施するための最良の形態を図面を用いて説明する。図１は、本発明の軸受装置１の一実施の形態を示しており、図１（Ａ）は回転軸ＴＺを通る平面で軸受本体部２０を切断した断面図の例を示しており、図１（Ｂ）は図１（Ａ）におけるＡ−Ａ断面図の例を示している。
【００１５】
●［軸受装置１の構造（図１、図２）］
図１（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、軸受装置１は、回転軸ＴＺ回りに回転する回転部材１１と、回転部材１１のスピンドル１２を収容して支持している軸受本体部２０とを備えている。例えば回転部材１１が円筒状の砥石である場合、砥石（１１）とスピンドル１２とで砥石車１０を構成している。
また、軸受本体部２０の内壁における少なくとも一部の周回面には、軸受油が充填されて流体軸受（静圧軸受）にてスピンドル１２を回転自在に支持する静圧ポケット２１が形成されている。更に、軸受本体部２０には、静圧ポケット２１に軸受油を供給するための流路２２が設けられており、図示しない油圧装置から流路２２へ軸受油が圧送される。
また、軸受本体部２０には、外輪３１と内輪３３とを有する（ラジアル）ベアリング３０が収容されている。例えばベアリング３０は、外輪３１と内輪３３との間に複数のコロ３２が設けられており、外輪３１に対して内輪３３は、任意の周方向に回転可能である。
【００１６】
ベアリング３０は、軸受本体部２０における回転部材１１の側から例えば圧入等にて組み付けられており、外輪３１は軸受本体部２０の内壁に固定されている。
また、内輪３３とスピンドル１２との間には所定幅の間隙Ｄが設けられており、スピンドル１２が湾曲していない状態では、内輪３３とスピンドル１２とは接触していない。そして、この間隙Ｄ（すなわち、内輪３３とスピンドル１２との間）には、静圧ポケット２１から流出した軸受油が充填されて、内輪３３とスピンドル１２とが接触していない状態では、軸受油による流体軸受を構成している。
また、軸受本体部２０における開口部には、当該開口部からの軸受油の流出を防止するために、スピンドル１２を挿通可能な孔部が形成されたキャップ４０と、キャップ４０の孔部とスピンドル１２との間隙を密閉するシール部材４１とが設けられている。なお、シール部材は、非接触式のシール手段（例えばラビリンスシール）が好ましい。
【００１７】
スピンドル１２が湾曲しておらず、内輪３３とスピンドル１２が接触していない状態からスピンドル１２が回転を開始すると、軸受油の流動に基づいて、内輪３３をスピンドル１２と同一方向に回転させようとする力（動圧）が働く。なお、流体である軸受油を介しているため、スピンドル１２の回転速度よりも内輪３３の回転速度のほうが遅い。
初期回転時には、この動圧でスピンドル１２を支持し、スピンドル１２と内輪３３との間隙Ｄを保つ。内輪３３は外輪３１に対して任意の周方向に回転可能に保持されているので、動圧により、スピンドル１２と同一方向に回転を開始する。内輪３３が回転を始めることで、停止状態に比べてスピンドル１２への支持力（流体支持力）は低下するが、スピンドル１２は流体軸受にて支持され、内輪３３はベアリングにて支持されているので、間隙Ｄは一定に保たれる。スピンドル１２が内輪３３と接触していない場合、スピンドル１２は非接触流体軸受として回転する。
【００１８】
負荷Ｆにより、回転しているスピンドル１２が湾曲して内輪３３と接触した場合、回転速度差がより小さいほうが、接触時の損傷等をより低減することができるので、損傷等をより低減するためには、この回転速度差はより小さいことが好ましい。
そこで図２の例に示すように、前記力（動圧）をより効率よく内輪３３に伝達するために、内輪３３の内壁に溝３３Ｎを設けることが好ましい。図２は、スピンドル１２の回転方向である２点鎖線の方向に向かって「ハ」の字状の溝３３Ｎを複数設けた例を示している。
この溝３３Ｎにより、軸受油による動圧をより効率よく内輪３３に伝達し、スピンドル１２と内輪３３との回転速度差をより小さくすることができる。スピンドル１２が湾曲して内輪３３と接触するような場合であっても、既に内輪３３も回転しているので、固定部や停止した内輪にスピンドル１２が接触する場合に比べて、回転比を減少する力が加わってスピンドル１２と内輪３３とが一体となって回転することになるので、スピンドル１２への衝撃を軽減することができる。
【００１９】
また、スピンドル１２が湾曲して内輪３３と接触する頻度を低減するとともに、接触が発生した場合であっても、スピンドル１２への損傷をより低減するために、内輪３３の内壁における回転部材１１の側には、回転部材１１の側に向かって徐々に径が大きくなるテーパ状のテーパ面３３Ｍが形成されている（図１（Ａ）参照）。なお、このテーパ面３３Ｍは、内輪３３の耐久性を向上させる効果もある。
このテーパ面３３Ｍの傾斜角度は、スピンドル１２が当該テーパ面３３Ｍに接触するまで湾曲した場合に、湾曲したスピンドル１２の角度（回転軸ＴＺに対する傾斜角度）と一致するように設定することが、より好ましい。
テーパ面３３Ｍを形成することで、スピンドル１２がより大きく湾曲するまで内輪３３と接触しないようにすることができるとともに、スピンドル１２が内輪３３に接触した場合であっても、接触個所をより広くすることができる。これにより、接触個所におけるスピンドル１２の損傷をより広い範囲に分散することができるので、焼きつき等をより低減することができる。
また図１（Ａ）に示すように、ベアリング３０は、静圧ポケット２１に対して回転部材１１に近い側、更に軸受本体部２０における回転部材１１の側の端部の近傍に収容されている。このため、スピンドル１２が湾曲した際、より大きく湾曲する位置にベアリング３０を配置することになり、湾曲したスピンドル１２が軸受本体部２０に接触することを回避し、より適切にベアリング３０にて湾曲したスピンドル１２を支持することができる。
【００２０】
以上、本実施の形態にて説明した軸受装置１を、回転する砥石を用いた研削盤に適用した場合（回転部材１１として円筒状の砥石を用いる場合）、要求加工精度が比較的低い粗研削では、研削代が大きく、円筒状の砥石（回転部材１１）の円筒面を比較的大きな力でワークに押し付けることになる。
粗研削では研削代が大きく、回転軸ＴＺに交差する方向（例えば直交する方向）から比較的大きな力で円筒面をワークに押し付けるが、要求加工精度が比較的低く、誤差の許容範囲が広いので、スピンドル１２の湾曲が大きくなってもその誤差が許容範囲であればよい。なお、押し付け力を更に大きくすると、スピンドル１２が内輪３３と接触する場合も有り得るが、テーパ面３３Ｍを有するとともにスピンドル１２と同一方向に回転している内輪３３と接触することになるので、接触による損傷をより低減することができる。また、接触した場合は、スピンドル１２と内輪３３とが接触した状態を維持して一体となって回転することになり、ベアリング３０による支持状態となって剛性が高くなるとともに、スピンドル１２はこれ以上の損傷を受けることがない。
また、要求加工精度が比較的高い仕上げ研削では、研削代が小さく、砥石の円筒面を比較的小さな力でワークに押し付けることになる。
仕上げ研削では研削代が小さく、回転軸ＴＺに交差する方向（例えば直交する方向）から比較的小さな力で円筒面をワークに押し付けるので、スピンドル１２の湾曲が小さく、流体軸受で支持されるので、高い加工精度を確保することができる。
【００２１】
このように、大きな反力（負荷Ｆ）であるが要求精度が低い重研削時では、ベアリングによる支持にて高い剛性を持ち、小さな反力であるが要求精度が高い研削時では、流体軸受による支持にて高い回転安定性（高い精度）を持たせることができる。
そして、重研削に耐えうる軸受装置１により、より大きな切り込みを可能とし、サイクルタイムを短縮して加工効率をより向上させることができる。
また、回転部材１１（この場合、工具である砥石）をスピンドル１２に対して交換可能とすることで、スピンドル１２をセットしたまま、切削、研削、研磨等を行うことが可能となる。
【００２２】
本発明の軸受装置１は、本実施の形態で説明した外観、形状、構成、構造等に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能である。
また、本実施の形態にて説明した軸受装置１は、砥石を用いた研削盤への適用に限定されず、回転部材１１を有する種々の装置に適用することが可能である。
また、ベアリング３０は、コロ３２の代わりに鋼球を有するベアリング等、種々のベアリングを用いることができる。
また、溝３３Ｎの形状は、図２に示す形状に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００２３】
１        軸受装置
１０      砥石車
１１      回転部材
１２      スピンドル
２０      軸受本体部
２１      静圧ポケット
２２      流路
３０      ベアリング
３１      外輪
３２      コロ
３３      内輪
３３Ｍ    テーパ面
３３Ｎ    溝
４０      キャップ
４１      シール部材
Ｄ        間隙
ＴＺ      回転軸
【図１】
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【図２】
2010174947.tif 000004
【図３】
2010174947.tif 000005