(57)【要約】【課題】  定圧比流量調整弁を用いることにより、主軸を回転自在に支持する静圧ラジアル軸受の軸受隙間を常に一定に保つようにして主軸の変形を抑え、ロールを正確に支持して加工精度の向上を図る。【解決手段】  ロールＲの両端を支持する主軸１０、１１の静圧ラジアル軸受１２、１３、１４、１５の静圧ポケットのうち、ロールＲの荷重が作用する位置にある静圧ポケット１２Ａ、１２Ｂ、１３Ａ、１３Ｂ、１４Ａ、１４Ｂ、１５Ａ、１５Ｂの少なくとも一方の圧油供給回路１６に定圧比流量調整弁１７を設けて軸受隙間を一定に保つ。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水平に置かれたロールの両端を対向するロール支持用の主軸により支持して前記ロールの表面を加工するロール加工装置において、
前記主軸のそれぞれで、前記ロールに向かって前側と後側とを回転自在に支持する静圧ラジアル軸受と、
これらの静圧ラジアル軸受の互いに対向する複数組の静圧ポケットのうち、前記ロールの荷重が作用する位置にある組の互いに対向する静圧ポケットの少なくとも一方の圧油供給回路に設けられ、該静圧ポケットの軸受隙間を一定に保つように圧油を供給する定圧比流量調整弁と、
を備えて構成したことを特徴とするロール加工装置。
【請求項２】
前記定圧比流量調整弁は、前記ロールの荷重が作用する位置にある組の互いに対向する静圧ポケットのうち、少なくも前記ロールの荷重により軸受隙間が増加する側の静圧ポケットの圧油供給回路に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のロール加工装置。
【請求項３】
前記静圧ラジアル軸受の圧油供給源は、空気圧により加圧された圧油を蓄えるアキュームレータタンクであることを特徴とする請求項１又は２に記載のロール加工装置。
【請求項４】
前記アキュームレータタンクは、停電時対応のため所定量以上の圧油を蓄えるように構成されていることを特徴とする請求項３に記載のロール加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ロールを水平に支持して回転させつつ該ロールの表面を加工するロール加工装置に係り、特に液晶画面に使用される光学フィルム及びリアプロジェクションに使用されるレンチキュラーレンズに用いられるロール金型等の精密加工を必要とするロール加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
上記のロール金型は、微細で極めて高精度な加工を必要とするため、回転に伴う振れや軸芯位置の変位などを抑えてロールを正確に支持する必要がある。このためには、ロールの両端を支持する主軸を静圧軸受により支持することが好ましい。
【０００３】
しかしながら、主軸を静圧軸受により支持すると、該静圧軸受にロールの荷重が作用するため、例えばロールに向かって主軸の前側を回転自在に支持する静圧ラジアル軸受のうち、上下に対向する静圧ポケットは、下側の静圧ポケットの軸受隙間が小さくなり、上側の静圧ポケットの軸受隙間が大きくなる。また、主軸の後側を回転自在に支持する静圧ラジアル軸受の上下に対向する静圧ポケットは、逆に、上側の軸受隙間が小さくなり、下側の軸受隙間が大きくなる。
【０００４】
このように各静圧ポケットの軸受隙間が変わると、ロールを高速回転させた場合、各静圧ポケットで発熱温度の違いを生じ、これが主軸を変形させ、ロールを正確に支持して回転させることができないという課題を生じる。
【０００５】
従来、静圧軸受において、軸受隙間を一定に保つことのできる、いわゆる定圧比流量調整弁が提案されている（特許文献１）。この定圧比流量調整弁は、静圧ポケット内の圧力を取り込み、この圧力の変化に応じて静圧ポケットへ供給する圧油の流量を変化させて軸受隙間を一定に保つものである。
【特許文献１】特開平５−３０６７１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
この発明は、上記定圧比流量調整弁を用いることにより、主軸を回転自在に支持する静圧ラジアル軸受の軸受隙間を常に一定に保つようにして主軸の変形を抑え、ロールを正確に支持して加工精度の向上を図ることのできるロール加工装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するためのこの発明は、水平に置かれたロールの両端を対向するロール支持用の主軸により支持して前記ロールの表面を加工するロール加工装置において、前記主軸のそれぞれで、前記ロールに向かって前側と後側をそれぞれ回転自在に支持する静圧ラジアル軸受と、これらの静圧ラジアル軸受の互いに対向する複数組の静圧ポケットのうち、前記ロールの荷重が作用する位置にある組の互いに対向する静圧ポケットの少なくとも一方の圧油供給回路に設けられ、該静圧ポケットの軸受隙間を一定に保つように圧油を供給する定圧比流量調整弁と、を備えて構成したことを特徴としている。
【０００８】
なお、前記定圧比流量調整弁は、前記ロールの荷重が作用する位置にある組の互いに対向する静圧ポケットのうち、少なくも前記ロールの荷重により軸受隙間が増加する側の静圧ポケットの圧油供給回路に設けられているとよい。また、前記静圧ラジアル軸受の圧油供給源は、空気圧により加圧された圧油を蓄えるアキュームレータタンクであることが好ましく、このアキュームレータタンクは、停電時対応のため所定量以上の圧油を蓄えるように構成されていることが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
この発明は、上記のように主軸の静圧ラジアル軸受に定圧比流量調整弁を介して圧油を供給することにより軸受隙間を常に一定に保つことができ、これにより、ロールを高速回転させても各静圧ポケットでの発熱温度の違いを小さく抑えることが可能となり、主軸の変形を抑えてロールを正確に支持し、加工精度を向上させることができる効果を得ることができる。
【００１０】
なお、前記定圧比流量調整弁を、前記ロールの荷重が作用する位置にある組の互いに対向する静圧ポケットのうち、前記ロールの荷重により軸受隙間が増加する側の静圧ポケットの圧油供給回路に設ければ、より簡単かつ確実に軸受隙間を一定に保つことができ、また、前記静圧ラジアル軸受の圧油供給源を、空気圧により加圧された圧油を蓄えるアキュームレータタンクとすれば、ポンプから供給する場合に比較して静圧ポケットへ供給する圧油の圧力変動である脈動を抑えて、ロールを極めて正確かつ安定させて支持して加工精度の向上を図ることができ、このアキュームレータタンクに所定量以上の圧油を蓄えるように構成すれば、停電時にも静圧ポケットへ圧油を供給して軸受のかじり等の損傷を防止することができる効果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下図１ないし図３によりこの発明の一実施形態例について説明する。図１において、Ｒは加工対象のロールである。１０、１１は主軸であり、水平な同一軸芯上に互いに対向して配置され、ロールＲを水平に保ってその両端を着脱可能に支持する。
【００１２】
両主軸１０、１１は、ロールＲに向かって前側と後側をそれぞれ静圧ラジアル軸受１２、１３、１４、１５により回転自在に支持されている。これらの静圧ラジアル軸受１２、１３、１４、１５は、静圧ラジアル軸受１２を例にとって図２に示すように、上下と左右にそれぞれ互いに対向して２組をなす静圧ポケット１２Ａ、１２Ｂ、（上下対向）１２Ｃ、１２Ｄ、（左右対向）を有している。
【００１３】
上記静圧ポケット１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄのうち、ロールＲの荷重が作用する上下方向の位置にある組の上方の静圧ポケット１２Ａの圧油供給回路１６には、前述したように静圧ポケット１２Ａ内の圧力変化に応じて静圧ポケット１２Ａへ供給する圧油の流量を変化させて静圧ポケット１２Ａの軸受隙間を一定に保つ定圧比流量調整弁１７が設けられている。なお、主軸１１の前側の静圧ラジアル軸受１４も同様に、上方の静圧ポケット１４Ａの圧油供給回路１６に定圧比流量調整弁１７が設けられている。
【００１４】
他方、主軸１０、１１の後側の静圧ラジアル軸受１３、１５は、下方の静圧ポケット１３Ｂ、１５Ｂの圧油供給回路１６に定圧比流量調整弁１７が設けられている。圧油供給回路１６は、温度調整ユニット１８を介して圧油供給源であるアキュームレータタンク１９に接続されている。
【００１５】
なお、静圧ラジアル軸受１２、１３、１４、１５の上記静圧ポケット１２Ａ、１４Ａ、１３Ｂ、１５Ｂ以外の静圧ポケット（符号は省略）は、定圧比流量調整弁１７を経ることなく、温度調整ユニット１８を介して圧油供給源であるアキュームレータタンク１９に接続されている。
【００１６】
２０、２１は、主軸１０の静圧スラスト軸受であり、主軸１０に設けられた鍔２２の両端面にそれぞれ対向する複数の静圧ポケットを有し、各静圧ポケットは、圧油供給回路１６により上記温度調整ユニット１８を介してアキュームレータタンク１９に接続されている。なお、２３は、上記の各静圧軸受１２〜１５、２０、２１からの流出油をタンク２４へ戻すためのドレンである。
【００１７】
主軸１１の後端（図１において右端）にはフローティングスラスト２５が設けられている。このフローティングスラスト２５は、図３に示すように、スラスト軸受としてのボールベアリング２６、２７がスペーサ２８を介してナット２９により主軸１１の後端に取り付けられている。ボールベアリング２６、２７のアウタレース側は、ベアケース３２を介してハウジング３１の穴３１Ａに嵌入され、ガイドピン３１Ｂにより軸方向へのみ移動可能に支持されている。なお、このハウジング３１は、上記静圧ラジアル軸受１４、１５を介して主軸１１を回転自在に支持する主軸ヘッド本体（一部のみ図示）３０に取り付けられている。
【００１８】
ハウジング３１には、ベアケース３２を前後から押圧するピストン３３、３４が設けられている。両ピストン３３、３４は、穴３１Ａの前後の段差部により前進限位置を規制され、それぞれ所定量後退可能に設けられている。両ピストン３３、３４の背面側は、切換弁３５により上記圧油供給回路１６とタンク２４が選択的に接続可能に構成され、圧油供給回路１６への接続によりピストン３３、３４を前進限位置へ押圧し、ベアケース３２を介してボールベアリング２６、２７を軸方向に固定すると共に、タンク２４へ接続して両ピストン３３、３４の背面側の圧力を解放することによりボールベアリング２６、２７の軸方向移動を許すようになっている。
【００１９】
再び、図１において、アキュームレータタンク１９には、工場エアー等の加圧空気源３６からの加圧空気を増圧弁３７により増圧した高圧空気を蓄えるレシーバタンク３８が接続され、上記各静圧軸受１２〜１５、２０、２１に必要な圧力をアキュームレータタンク１９に与えるようになっている。
【００２０】
また、アキュームレータタンク１９には、逆止弁３９を介してポンプ４０が接続され、アキュームレータタンク１９に設けられた上下の液面計４１、４２によりポンプ４０の起動停止を制御し、アキュームレータタンク１９内に所定値以上の圧油を蓄えるようになっている。なお、主軸１０、１１の回転駆動機構及びロールＲを着脱するための主軸１０又は１１の軸方向移動機構は、この発明と直接関係がないため、図示及び説明を省略する。
【００２１】
次いで、この装置の作用について説明する。主軸１０、１１にロールＲを取り付けるに際して、まず、切換弁３５により両ピストン３３、３４の背面側を圧油供給回路１６に接続し、図３に示すように、ピストン３３、３４を穴３１Ａの前後の段差部に押圧してボールベアリング２６、２７をハウジング３１に対して固定し、主軸ヘッド本体３０に対する主軸１１のスラスト方向位置を固定する。
【００２２】
次に、ロールＲを主軸１０、１１に取り付ける。このロールＲの取り付けにより主軸１０、１１にはロールＲの荷重が作用し、前側の静圧ラジアル軸受１２、１４は、下方に位置する静圧ポケット１２Ｂ、１４Ｂの軸受隙間が小さくなり、上方に位置する静圧ポケット１２Ａ、１４Ａの軸受隙間が大きくなろうとする。他方、後側の静圧ラジアル軸受１３、１５は、逆に上方に位置する静圧ポケットの軸受隙間が小さくなり、下方に位置する静圧ポケット１３Ｂ、１５Ｂの軸受隙間が大きくなろうとする。
【００２３】
軸受隙間が減少すると静圧ポケット内の圧油の圧力は上昇し、逆に軸受隙間が増加すると静圧ポケット内の圧油の圧力は低下する。しかし、軸受隙間が大きくなろうとする各静圧ポケット１２Ａ、１４Ａ、１３Ｂ、１５Ｂには、それぞれ定圧比流量調整弁１７を介してアキュームレータタンク１９からの圧油が供給されるため、該静圧ポケット１２Ａ、１４Ａ、１３Ｂ、１５Ｂ内の圧油の圧力変化に応じて該静圧ポケットへ供給される圧油の流量が変化し、各静圧ポケット１２Ａ、１４Ａ、１３Ｂ、１５Ｂの軸受隙間を一定に保持する。
【００２４】
このようにロールＲの荷重により軸受隙間が変化しようとする上下に対向するの２つの静圧ポケットのうちの一方の静圧ポケット１２Ａ、１４Ａ、１３Ｂ、１５Ｂの軸受隙間が一定に保たれるため、他方の静圧ポケット１２Ｂ、１４Ｂ、１３Ａ、１５Ａの軸受隙間も一定に保たれ、ロールＲの荷重による軸受隙間の変化が抑えられる。このため、図示しない回転駆動機構により主軸１０、１１を高速回転させても各静圧ポケットでの発熱温度の違いは小さく抑えられ、主軸１０、１１の変形を抑えてロールＲを正確に支持する。そこで、加工精度の向上が図られる。
【００２５】
また、各静圧軸受１２〜１５、２０、２１へは、レシーバタンク３８により安定した圧力を与えられているアキュームレータタンク１９から圧油が供給されるため、ポンプから圧油を直接供給する場合のような脈動の発生が抑えられ、ロールＲを正確かつ安定して支持することができ、これによってもロールＲの加工精度の向上が図られる。
【００２６】
さらにまた、アキュームレータタンク１９には、液面計４１、４２によりポンプ４０の起動停止を制御して所定値以上の圧油を蓄えるようになっているため、停電時にも各静圧ポケットへ圧油が供給され、軸受のかじり等の損傷の発生が抑えられる。
【００２７】
なお、上記のようにロールＲを主軸１０、１１に取り付けた後、該主軸１０、１１を回転させてロールＲの加工を開始する前に、フローティングスラスト２５に対する切換弁３５を切り換えて両ピストン３３、３４の背面側をタンクへ開放する。これにより、ロールＲが例えば室温の変化等により伸縮しても、これに伴ってボールベアリング２６、２７がハウジング３１に対して軸方向へ移動可能となり、主軸１１の軸方向移動を許す。このため、主軸１０の静圧スラスト軸受２０、２１には、無理な荷重が作用せず、かじり等の損傷を生じないことはもちろん、ロールＲを正確かつ安定して支持することができ、ロールＲの加工精度の向上が図られる。
【００２８】
前述した実施形態例では、ロールＲの荷重が作用する位置にある組の互いに対向する静圧ポケット１２Ａ、１２Ｂ等のうち、ロールＲの荷重により軸受隙間が増加する側の静圧ポケット１２Ａ等に定圧比流量調整弁１７を接続する例を示したが、静圧ポケット１２Ａと１２Ｂの対、１３Ａと１３Ｂの対、１４Ａと１４Ｂの対、および１５Ａと１５Ｂ対、において、加重のかかる上下方向に対で共に定圧比流量調整弁を使用し、油圧回路に接続するようにしてもよい。この場合、定圧比流量調整弁の数は、増加し油圧回路が複雑になるが、さらにロール支持の安定性は増すことが期待できる。また、前述した実施形態例では、各静圧軸受１２等に温度調整ユニット１８を介してアキュームレータタンク１９から圧油を供給する例を示したが、この発明は、これに限定されるものではなく、ポンプ４０から直接圧油を供給するようにしてもよい。
【００２９】
さらにまた、前述した実施形態例では、主軸１１のスラスト軸受としてボールベアリング２６、２７を軸受部材３０に固定するのに静圧軸受用の圧油供給回路１６の圧油を用いた例を示したが、空圧を用いてもよい。さらにまた、前述した実施形態例では、ロールＲの伸縮のいずれにも対応可能とするため、ピストン３３、３４によりボールベアリング２６、２７を前後に移動可能とした例を示したが、いずれか一方のみとしてもよい等種々変形実施可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
この発明は、特に液晶画面に使用される光学フィルム及びリアプロジェクションに使用されるレンチキュラーレンズに用いられるロール金型等の精密加工を必要とするロール加工装置に好適であるが、これに限らず、互いに対向配置された主軸によりロールを水平に支持して回転させつつ該ロールの表面を加工するロール加工装置に広く適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】この発明を適用したロール加工装置の要部概要構成図。
【図２】図１のＡ−Ａ線による横断面図。
【図３】図１に示すフローティングスラストの拡大詳細縦断面図。
【符号の説明】
【００３２】
１０、１１  主軸
１２、１３、１４、１５  静圧ラジアル軸受
１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄ、１３Ａ、１３Ｂ、１４Ａ、１４Ｂ、１５Ａ、１５Ｂ  静圧ポケット
１６  圧油供給回路
１７  定圧比流量調整弁
１８  温度調整ユニット
１９  アキュームレータタンク
２０、２１  静圧スラスト軸受
２２  鍔
２３  ドレン
２４  タンク
２５  フローティングスラスト
２６、２７  ボールベアリング
２８  スペーサ
２９  ナット
３０  主軸ヘッド本体
３１  ハウジング
３１Ａ  穴
３１Ｂ  ガイドピン
３２  ベアケース
３３、３４  ピストン
３５  切換弁
３６  加圧空気源
３７  増圧弁
３８  レシーバタンク
３９  逆止弁
４０  ポンプ
４１、４２  液面計
Ｒ  ロール。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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