JP2008008391A

JP2008008391A - 回転体の支持構造

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Publication number: JP2008008391A
Application number: JP2006179018A
Authority: JP
Inventors: Katsuya Yamashita; 勝也山下; Chiaki Yasuda; 千秋安田; Kazuhiro Tamura; 和浩田村; Hitoshi Kaguchi; 仁加口; Yoshitake Kasugata; 祥剛霞流; Akio Kanbe; 昭雄神戸
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2006-06-29
Filing date: 2006-06-29
Publication date: 2008-01-17
Also published as: US20090274400A1; WO2008001736A1; EP2034200A4; EP2034200A1; CN101454584A; KR20080108346A

Abstract

【課題】簡素な構成で回転体の減衰効果を得ることができる回転体の支持構造を提供すること。
【解決手段】ハウジング２１と、ハウジング２１に支持されると共にボーリングバー１１を回転可能に支持するブッシュ部２４とを備え、ハウジング２１の内周面にはブッシュ部２４と対向する環状の突出部２５が形成され、突出部２５にはその周方向の所定位置において径方向に延設する油供給路２６が形成されており、突出部２５の基端側（ハウジング側）から先端側（中心側）に向けて油が供給される。突出部２５の先端には基端側に凹んだ凹部２７が形成され、油供給路２６と連通されている。ボーリングバー１１の振動に伴いブッシュ部２３も振動すると対向するブッシュ部２４の外周面と突出部２５の端面との相対的な垂直方向の振動が発生し、隙間Ｓ内の油膜によるスクイーズ作用により、ボーリングバー１１の振動を減衰させることができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、回転体の支持構造に関する。

一般に、ワーク（被加工物）に穴開け加工を行う場合には、ドリル等の工具をチャック等の工具保持部材に装着し、その工具を回転させながら開孔を行う方法が多く用いられている。近年、様々な製品において小型化が図られており、この製品を構成する各部品にも小型化が要求されている。そして、これらの部品に行われる穴開け加工も、小型化に伴って、小径で、且つ、深穴となることが多く、高精度であることが要求されている。

特に、（穴深さ／穴径）の比が大きい穴開け加工は深穴加工と称せられており、この深穴加工においては、従来から、ガンドリルシステムやＢＴＡ（Boring and Trepanning Association）システム等の加工方法が知られている。このような深穴加工に用いられる工具は、ワークに加工する所望の穴形状に応じて小径で、且つ、長尺に形成されている。しかしながら、このように工具が長尺になると、工具先端に径方向の振れが発生してしまい、高精度に深穴加工を行うことができないことがあった。

そこで、従来から、工具等の回転体に発生する振動の減衰作用を向上させる回転体の支持構造が提供されている。このような、従来の回転体の支持構造は、例えば、特許文献１に開示されている。

特開平５−２７２５３３号公報

しかしながら、従来の構造においては、回転体に嵌合されるスリーブをセラミックスや超硬合金等の硬質脆性材料で形成し、このスリーブと対向する軸受側摺動部材を焼嵌め等によりその外側の金属シェルと一体に設けている。更に、金属シェルはゴム製の緩衝部材に圧入されており、この緩衝部材と軸受ケースとにより形成された室内には粘弾性材料のゲル状シリコンが封入されている。このように従来の構造では、部材同士の接合や材質が多種に亘るだけでなく、部品点数が多く構造の複雑化を招いていた。

従って、本発明は上記課題を解決するものであって、簡素な構成で回転体の減衰効果を得ることができる回転体の支持構造を提供することができる。

上記課題を解決する第１の発明に係る回転体の支持構造は、
ハウジングと、
前記ハウジングに支持されると共に、回転体を回転可能に支持するすべり軸受とを備え、
前記ハウジングと前記すべり軸受との間に油を介在させる
ことを特徴とする。

上記課題を解決する第２の発明に係る回転体の支持構造は、
第１の発明に係る回転体の支持構造において、
前記ハウジングの内周面から前記すべり軸受の外周面に向けて突出する突出部と、
前記突出部の端面と前記すべり軸受の外周面との間に油を供給する油供給路とを備える
ことを特徴とする。

上記課題を解決する第３の発明に係る回転体の支持構造は、
第２の発明に係る回転体の支持構造において、
前記突出部の端面と前記すべり軸受の外周面との少なくともどちらか一方の面に凹部を形成し、前記凹部に前記油供給路を連通させる
ことを特徴とする。

上記課題を解決する第４の発明に係る回転体の支持構造は、
回転体を回転可能に支持するすべり軸受と、
前記すべり軸受の外周面に設けられると共に、前記回転体の振動時に前記回転体の軸方向に対して直交する方向に動的変形をなす動的変形手段とを備える
ことを特徴とする。

上記課題を解決する第５の発明に係る回転体の支持構造は、
回転体を回転可能に支持するすべり軸受と、
前記すべり軸受を径方向に収縮させる収縮手段と、
前記回転体の振動時に前記収縮手段を制御する制御手段とを備える
ことを特徴とする。

本発明に係る回転体の支持構造によれば、すべり軸受の回りに回転体の振動を抑制する制振機能物を配置させることにより、簡素な構成で回転体の減衰効果を得ることができる。

以下、本発明に係る回転体の支持構造について図面を用いて詳細に説明する。なお、各実施例において同様の構造及び機能を有する部材については、同一の符号を付し、それ以降の実施例中では説明を省略する。図中に示す矢印は油の流れを表している。

図１は本発明に係る回転体の支持構造を備えた深穴加工装置の概略図、図２はプレッシャヘッドの概略図、図３は本発明の第１実施例に係る回転体の支持構造を示す概略図である。

図１に示す深穴加工装置である５軸ＢＴＡ（Boring and Trepanning Association）加工機１はワーク（被加工物）Ｗに深穴加工を行うものである。５軸ＢＴＡ加工機１には５本の中空状のボーリングバー（回転体）１１が設けられており、このボーリングバー１１の先端には工具１２が設けられている。

また、５軸ＢＴＡ加工機１には支持部材１３が設けられており、この支持部材１３にはプレッシャヘッド１４が貫通支持されている。そして、図２に示すように、プレッシャヘッド１４内には、後述する本発明に係る回転体の支持構造が先端側及び基端側に設けられており、ボーリングバー１１はプレッシャヘッド１４に貫通されて該支持構造に回転可能で、且つ、軸方向に移動可能に支持されている。

更に、５軸ＢＴＡ加工機１には、ボーリングバー１１を回転駆動させるサーボモータ１５と、ボーリングバー１１を軸方向に移動させるボールスクリュー機構１６とが設けられており、このサーボモータ１５及びボールスクリュー機構１６には図示しないＮＣ装置が接続されている。

次に、図３を用いてプレッシャヘッド１４内に設けられた本発明に係る回転体の支持構造について詳細に説明する。なお、該回転体の支持構造は、プレッシャヘッド１４の先端側及び基端側に適用されるものであるが、少なくとも先端側に設けられていれば良い。

図３に示すように、プレッシャヘッド１４は外殻を形成するハウジング２１を備えており、このハウジング２１内には当該ハウジング２１と同軸上に配置されるボーリングバー１１が設けられている。ハウジング２１の内周面には内側に向けて突出する環状の支持部２２が形成されている。支持部２２の側壁先端には、ボーリングバー１１の軸方向（ハウジング２１の軸方向）に沿って延設する筒状の延設部２３の一端が接続されており、この延設部２３の他端には、ボーリングバー１１を回転可能に支持するブッシュ部（すべり軸受）２４が設けられている。

また、ハウジング２１の内周面には内側に向けてブッシュ部２４と対向するように突出する環状の突出部２５が形成されている。突出部２５にはその周方向の所定位置において径方向に延設する油供給路２６が形成されており、突出部２５の基端側（ハウジング側）から先端側（中心側）に向けて油が供給されるようになっている。そして、突出部２５の先端には基端側に凹んだ凹部２７が形成されており、この凹部２７には油供給路２６が連通されている。即ち、ブッシュ部２４の外周面と突出部２５の端面との間には、凹部２７により隙間Ｓが形成されている。

なお、ハウジング２１、支持部２２、延設部２３、ブッシュ部２４、及び突出部２５は一体に形成された静止部材であり、例えば、真鍮等の同じ金属材料で形成されている。また、ハウジング２１内には油が充満されており、この油は図示しない油供給装置により、図３の矢印に示すように、ボーリングバー１１の基端側及び油供給路２６から供給されている。また、本実施例においては、凹部２７を突出部２５の端面に形成させているが、この突出部２５の端面に対向するブッシュ部２４の外周面に設けてもよく、少なくともいずれか一方の面に凹部が形成されていればよい。

従って、ワークＷに深穴加工を行う場合には、先ず、ワークＷの所定位置にプレッシャヘッド１４の先端を押し付けるように５軸ＢＴＡ加工機１を配置させる。そして、サーボモータ１５及びボールスクリュー機構１６を駆動させ、ボーリングバー１１を介して工具１２に所定の回転数及び送り速度を与える。これにより、ワークＷに所望の穴深さ及び穴径を有する深穴Ｗａを加工することができる。また、深穴Ｗａを加工する際には、図示しない切削油供給装置から工具１２の先端に向けて切削油が供給されており、この工具１２により削り取られた切りくずや切削油は、工具１２内からボーリングバー１１の中空部分を通り排出されるようになっている。

一方、プレッシャヘッド１４内においては、油供給装置により油が供給されており、この油はボーリングバー１１とブッシュ部２４との間に流入する。これにより、ボーリングバー１１はブッシュ部２４との摩擦が低減されスムーズに回転する。また、油供給路２６から供給された油は凹部２７に流入し、隙間Ｓにおいて油膜を形成する。

そして、深穴Ｗａを削り進めて送り量が大きくなると、ボーリングバー１１のプレッシャヘッド１４からの突き出し量が大きくなり、次第にボーリングバー１１の振れ回り振動も大きくなる。これと同時に、プレッシャヘッド１４内においては、ボーリングバー１１の振動に伴いブッシュ部２３も振動する。これにより、対向するブッシュ部２４の外周面と突出部２５の端面との相対的な垂直方向の振動が発生し、隙間Ｓ内の油膜の圧力が周囲の圧力よりも高くなる。即ち、隙間Ｓ内の油膜によるスクイーズ作用により、ボーリングバー１１の振動を減衰させることができる。

図４は本発明の第２実施例に係る回転体の支持構造を示す概略図である。

図４に示すように、ハウジング２１の内周面には内側に向けて突出する環状の支持部３１が形成されており、この支持部３１にはゴム製の複数のＯリング（動的変形手段）３２（図中２つ）を介して真鍮等の金属製のブッシュ３３が支持されている。ブッシュ３３はすべり軸受をなすものであり、ボーリングバー１１を回転可能に支持している。

従って、深穴加工中において、ボーリングバー１１に振動が発生しても、その振動をＯリング３２の動的（弾性）変形により減衰させることができる。

なお、本実施例においては、ゴム製のＯリング３２を用いているが、テフロン（登録商標）製のＯリングを用いてもよく、これにより、ゴム製のＯリング３２よりも耐久性が向上される。また、ゴム製またはテフロン製に関わらず、Ｏリング間に油を封入することにより、Ｏリングの動的変形に加えて、油のスクイーズ作用により更に減衰効果を得ることができる。また、Ｏリング３２に換えて、防振ゴム、テフロン製シート、ワイヤーメッシュ等を設けても、これらの動的変形によりボーリングバー１１の振動を減衰させることができる。

図５は本発明の第３実施例に係る回転体の支持構造を示す概略図である。

図５に示すように、ハウジング２１の内周面には上下一対の圧電素子４１が設けられており、この圧電素子４１にはテフロン製のブッシュ４２が支持されると共に、制御装置（制御装置）４３が接続されている。ブッシュ４２はすべり軸受をなすものであり、ボーリングバー１１を回転可能に支持している。また、ブッシュ４２の径方向には該ブッシュ４２の厚さ（長さ）方向全域に亘りスリット（収縮手段）４２ａが形成されている。

従って、ボーリングバー１１の送り量に応じて圧電素子４１に印加する電圧を制御することにより、スリット４２ａのクリアランスを調整する。即ち、ボーリングバー１１の送り量が大きくなるに連れて、スリット４２ａの隙間を徐々に狭く、ブッシュ４２を径方向に縮小させることにより、ボーリングバー１１とブッシュ４２との間のクリアランスを小さくするように制御する。この結果、深穴加工中において、プレッシャヘッド１４からの突き出し量が大きくなって、ブッシュ４２にかかる軸受荷重も変化しても、ボーリングバー１１をブッシュ４２の中心に位置決めすることができる。これにより、ボーリングバー１１とブッシュ４２との間のクリアランスを常に最適にすることができるので、ボーリングバー１１の振動を減衰させることができる。

図６は本発明の第４実施例に係る回転体の支持構造を示す概略図である。

図６に示すように、ハウジング２１内にはボーリングバー１１に対向するようにギャップセンサ５１が設けられている。ギャップセンサ５１は制御装置５２に接続されており、この制御装置５２はパワーアンプ５３に接続されている。また、ボーリングバー１１の周りには上下左右において４つの電磁石５４が配置されており、各電磁石５４はパワーアンプ５３に接続されている。

従って、ギャップセンサ５１によりボーリングバー１１と各電磁石５４とのギャップ量を検出し、このギャップ量に応じて各電磁石５４に流れる電流を制御することにより、ボーリングバー１１を各電磁石５４の磁気吸引力によって上下左右から引き付けることができる。これにより、ボーリングバー１１を電磁石５４の中心に位置決めすることができるので、ボーリングバー１１の振動を減衰させることができる。

また、上述したように、ギャップ量に応じて電磁石に流れる電流を制御するのではなく、検出した振動を速度変換して電磁石に流れる電流制御するようにしても構わない。

制振機能を向上させる軸受に適用することができる。

本発明に係る回転体の支持構造を備えた深穴加工装置の概略図である。プレッシャヘッドの概略図である。本発明の第１実施例に係る回転体の支持構造を示す概略図である。本発明の第２実施例に係る回転体の支持構造を示す概略図である。本発明の第３実施例に係る回転体の支持構造を示す概略図である。本発明の第４実施例に係る回転体の支持構造を示す概略図である。

符号の説明

１５軸ＢＴＡ加工機
１１ボーリングバー
１２工具
１３支持部材
１４プレッシャヘッド
１５サーボモータ
１６ボールスクリュー機構
２１ハウジング
２２支持部材
２３延設部
２４ブッシュ部
２５突出部
２６油供給部
２７凹部
３１支持部
３２Ｏリング
３３，４２ブッシュ
４１圧電素子
４３制御装置
５１ギャップセンサ
５２制御装置
５３パワーアンプ
５４電磁石
Ｗワーク
Ｗａ深穴

Claims

ハウジングと、
前記ハウジングに支持されると共に、回転体を回転可能に支持するすべり軸受とを備え、
前記ハウジングと前記すべり軸受との間に油を介在させる
ことを特徴とする回転体の支持構造。
請求項１に記載の回転体の支持構造において、
前記ハウジングの内周面から前記すべり軸受の外周面に向けて突出する突出部と、
前記突出部の端面と前記すべり軸受の外周面との間に油を供給する油供給路とを備える
ことを特徴とする回転体の支持構造。
請求項２に記載の回転体の支持構造において、
前記突出部の端面と前記すべり軸受の外周面との少なくともどちらか一方の面に凹部を形成し、前記凹部に前記油供給路を連通させる
ことを特徴とする回転体の支持構造。
回転体を回転可能に支持するすべり軸受と、
前記すべり軸受の外周面に設けられると共に、前記回転体の振動時に前記回転体の軸方向に対して直交する方向に動的変形をなす動的変形手段とを備える
ことを特徴とする回転体の支持構造。
回転体を回転可能に支持するすべり軸受と、
前記すべり軸受を径方向に収縮させる収縮手段と、
前記回転体の振動時に前記収縮手段を制御する制御手段とを備える
ことを特徴とする回転体の支持構造。