株式会社ジェイテクト(本社:愛知県刈谷市、取締役社長:近藤 禎人、以下「ジェイテクト」)は、公益社団法人発明協会主催の令和6年度全国発明表彰において発明賞を受賞しました。研削盤の砥石軸に使用される「低動力静圧軸受」の特許技術が評価されたものです。
本技術の要旨
研削盤は、回転する砥石で加工物を研削する工作機械で、優れた寸法精度と表面粗さを得ることができます。研削盤の砥石軸を支える軸受(ベアリング)は、砥石が安定して回転するために必要不可欠な部品です。
今回の特許技術は、圧力をかけた潤滑油の力で砥石軸を支持する「静圧軸受」の性能向上に寄与しています。砥石軸が回転する際に軸受内で発生する潤滑油の順流と逆流を分離し、潤滑油の乱流を抑制することで、従来の静圧軸受に比べ高速回転時の動力損失(潤滑油の流れの影響で失われるエネルギー)を約20%減らすことを可能としました。これにより、消費電力と二酸化炭素(CO2)排出量の削減に貢献します。
静圧軸受には元来、「転がり軸受」など他の方式に比べて回転精度や振動減衰性に優れ、金属接触部が無いため長寿命という特長があります。それらの特長を損なうことなく省エネ化を実現したことも、大きなアピールポイントとなりました。
技術確立のプロセス
近年、生産性向上の観点から研削盤の砥石回転速度が高速化し、それに伴って発生する静圧軸受の動力損失を低減する技術が求められていました。
ジェイテクトでは、流体解析などを実施する中で、動力損失発生の主な要因が「軸受内で発生する「流れの干渉」と「潤滑油の乱流」であると解明しました。この解析結果を踏まえ、軸受内部の回転軸につれ回る順流を、軸受底部の逆流と分離することで流れを整流化し、さらにその流れを層流にした低動力静圧軸受を開発しました。
本技術を研削盤に搭載することで、省エネに加えて熱による部品の伸びや傾きなどの変位量を抑制し、冷却装置の小型化による機械フロアスペース削減に貢献します。また、本技術は、令和4年度中部地方発明表彰で文部科学大臣賞を受賞しており、本技術を搭載した研削盤は、一般社団法人日本機械工業連合会主催の令和2年度優秀省エネ機器・システム表彰において経済産業大臣賞を受賞しています。
<参考>
当社の研削盤が優秀省エネ機器・システム表彰 経済産業大臣賞を受賞
令和4年度中部地方発明表彰で「文部科学大臣賞」を受賞
【本技術の特許概要】
特許登録番号:特許第6455177号
発明の名称:静圧流体軸受装置、静圧流体軸受装置を用いた工作機械用主軸装置
今後に向けて
静圧軸受は、ジェイテクトが長期にわたって開発を続けるコア技術です。これからも、このたびの静圧軸受の低動力化技術のように、工作機械における製品性能の向上に向けた取り組みを実践してまいります。 また、ジェイテクトグループの製品すべてにおいて、軽量化・簡素化・小型化など環境に配慮した開発に努め、当社グループの製品をお使いいただくお客様のカーボンニュートラルにも貢献してまいります。
日本機頭(總部位於愛知縣刈谷市,取締執行董事:近藤禎人,以下簡稱“JTEKT”)榮獲了公益社團法人發明協會主辦的令和6年度全國發明獎中的發明獎。該獎項評價了用於磨牀砂輪軸的“低功耗靜壓軸承”的專利技術。
本技術要點
磨牀是一種加工機牀,用旋轉的砂輪對工件進行研磨,可以得到優良的尺寸精度和表面粗糙度。支撐磨牀砂輪軸的軸承(軸承)是使砂輪穩定旋轉所必需的元件。
此次特許技術有助於提高支撐砂輪軸的“靜壓軸承”的性能,其依靠施加壓力的潤滑油支撐砂輪軸。分離順流和逆流中的潤滑油,並抑制渦流,使得相較於傳統的靜壓軸承,可以將高速旋轉時動力損失(由於潤滑油流動而損失的能量)減少約20%。因此有助於減少耗電量和二氧化碳(CO2)排放量。
靜壓軸承本身具有比“滾動軸承”等其他軸承更高的旋轉精度和振動抑制性能,且由於金屬接觸部分無需使用,因此具有長壽命的特點。省能化技術的實現,即使不損害這些特點,也是一個很大的賣點。
技術確立的過程
近年來,爲了提高生產效率,磨牀砂輪的旋轉速度已經加速,因此需要減少靜壓軸承產生的動力損失。
在進行流體分析等研究的過程中,JTEKT發現了導致動力損失的兩個主要因素:“軸承內部產生的‘流動相互干擾’和‘潤滑油的渦流’。基於這個分析結果,JTEKT開發出了一種可將滾流與軸承底部的逆流分離的渦流整流器,並進一步將其液流流態改造成層流的低功耗靜壓軸承。
將此項技術安裝到磨牀中,有助於節能,抑制零件變向量和傾斜等的熱變形,並縮小冷卻裝置使機牀空間減少 。此外,該技術在令和4年度中部地區發明表彰中獲得了文部科學大臣獎,並在採用此項技術的磨牀中,在日本機械工業聯合會主辦的令和2年度優秀節能設備·系統表彰中獲得了經濟產業大臣獎。
<參考>
我們的磨盤獲得優秀節能設備·系統表彰經濟產業大臣獎
在令和4年度中部地區發明表彰中獲得了文部科學大臣獎
【本技術特徵摘要】
專利登記編號:專利第6455177號
發明名稱:靜壓液流軸承裝置,用於工作機牀主軸的靜壓液流軸承裝置
未來展望:
靜壓軸承是JTEKT長期以來開發的核心技術。今後,像本次將靜壓軸承低功耗化技術一樣,我們將繼續爲提高工作機牀的性能而努力。 此外,JTEKT集團將致力於使其所有產品都考慮到環保因素,如減輕重量、簡化、小型化等開發,以貢獻於我們的客戶的碳中和。