CN1767917A - 主轴装置及具有主轴装置的工作机械 - Google Patents

Abstract

一种主轴装置，其容易且低成本地进行维护时的组装及拆卸作业。在本发明中，按外筒(3)的内周径、定子(4)的内径、轴承座套(11)的外径的顺序直径减小，可从外筒(3)拔出由前壳(8)、旋转轴(6)和轴承座套(11)构成的半组装体(2)，且轴承座套(11)的后方的任意剖面的旋转体直径比轴承座套(11)后端到剖面间的非旋转体的最小直径小。

Description

主轴装置及具有主轴装置的工作机械

技术领域

本发明涉及例如铣床或加工中心等工作机械中具有的主轴装置及具有主轴装置的工作机械。

背景技术

作为工作机械等主轴装置，例如特开平7-112303号公报(下面记为专利文献1)、特开2003-159622号公报(下面记为专利文献2)中记载，目前可知在前壳和主轴主体中间介装前侧轴承，在主轴主体的后部外周介装后侧轴承的机内电动机主轴装置。

如图31所示，在专利文献1、专利文献2中公开的机内电动机主轴装置500中具有：电动机壳502，其通过机组支承部件501保持；前壳503，其与该电动机壳502前方结合。另外，具有内装于该电动机壳502及前壳503内的主轴主体505、和固定于电动机壳502的中间部内周的定子506，在主轴主体505的中间部外周固定有转子507。

另外，主轴主体505形成中空筒状，在筒内设有由板簧508激励且在筒内滑动自如的拉杆(トロ一バ)509，同时在其前端设有卡盘(チヤツク)部510。而且，在前壳503和主轴主体505中间介装有四个前侧轴承511。另外，在主轴主体505的后部外周外嵌装有作为圆柱滚子轴承的后侧轴承512和轴承座套513，在电动机壳502的后部螺栓固定有后壳514。

但是，在工作机械中，主要在轴承上产生损伤多为构成主轴故障的原因，轴承的寿命、或加工程序错误造成的主轴冲击等是其原因。缩短主轴出现故障后到恢复的时间(停机时间)，特别是在与汽车部件加工等生产线直接联系的部件加工现场是重要的。另外，随着工作机械主轴的高速化，主轴轴承的寿命在低速机(小于dmN60万)(dm；滚动轴承的节圆直径(mm)、N；旋转速度(min^-1))中，实质上是无限的10万小时以上，相反，在高速机中为1～2万小时，因此，考虑消耗品的处理，也需要抑制维护成本。

在上述专利文献1中公开的主轴装置500中，为提高维护性，而构成主轴主体500脱出这样的结构。但是，在该结构中，主轴主体505脱出，但有关作为圆筒滚子轴承的后侧轴承512的交换没有记载，如后侧轴承512损伤，则维护的劳力和时间和现在没有什么改变。另外，由于使主轴主体505脱出，而不设置润滑喷嘴的突出部，因此，必然在组装后，后轴承512的惯性运转需要2～10小时程度，因此，存在停机时间增长这样的问题。

另外，在上述专利文献2中公开的主轴装置500中，在拆卸主轴时，绕后部拆下筒管(パイブ)，或在组装时，需要进一步进行配合轴承单元和筒管的位相的作业，存在作业性不好的问题。

作为工作机械等主轴装置的另一例，例如特开平11-138305号公报(下面记为专利文献3)记载，目前可知有在座套壳和轴承座套之间层积多片板簧配置的主轴装置。

在主轴装置中，在高速旋转时的发热等使旋转轴在轴向伸缩时，一个的轴承(后侧轴承)嵌合于座套壳，固定在可沿轴向移动的轴承座套上，以可以吸收该轴向的变位。座套壳和轴承座套的嵌合知道有作为单纯嵌合的滑动面方式，或使用有可沿轴向移动的球轴衬的球滑动方式等。在轴承旋转轴的自由端侧的轴承座套上在要求滑动性的同时要求径向刚性及轴向的振动衰减性。

在座套壳和轴承座套的嵌合为滑动面的方式时，伴随发热，嵌合间隙减少，因此，需要较大地设定初期嵌合间隙。这构成在主轴装置的旋转时使旋转轴的振动增大的一个原因。另外，在使用有球轴衬的嵌合的球滑动方式的情况，存在发热使缩进量增大，阻碍轴承座套顺畅地轴向移动，或轴向刚性降低，称为旋转轴的卡搭作响(びびり)的自激励振动产生的情况。

因此，在专利文献3中公开的主轴装置中，由于使旋转轴的自激励振动衰减，故在座套壳和轴承座套之间层积配置多片板簧，提高轴向刚性，同时通过板簧的摩擦，防止自激励振动。

但是，在上述专利文献3中公开的主轴装置中，通过板簧的摩擦时自激励振动衰减，衰减力由板簧的弹簧常数、片数、设置方向等决定。这些事方面在组装主轴装置时设定，因此，只要不进行主轴装置的拆解等而更换板簧，就恒定不变。换句话说，例如在将衰减率等在运转的条件下再设定为最优的值等，难于对应旋转条件改变特性。

近年来，主轴装置的高速化显著，伴随该高速化，产生的热量也增大，因此，要求可与此相对抗的更高级的旋转轴的支承方法。

另外，作为具有主轴装置的工作机械一例，例如专利文献2003-159622号公报(上述专利文献2)中记载，目前可知将主轴头的壳分割成前壳和后壳，通过螺栓将两者固定的工作机械。

在这样的工作机械中，不仅单元(カ一トリツジ)整体，机内电动机的定子和外筒留在主轴头，将轴、前侧轴承、前壳、机内电动机的转子、后侧轴承、后壳作为主轴辅助单元拆下。

但是，在工作机械中，在由于故障或到达寿命，从而更换主轴装置时，在在主轴头上分别装入轴承或定子的结构中，更换作业消耗时间，使机械的停机衰减增大。因此，可知有，通过使主轴装置作为主轴单元相对于主轴头构成可一体地分割并组装的结构，可缩短更换衰减。

在更换主轴及轴承时，具有主轴单元整体脱出的结构，但在该结构中，在机内电动机方式的情况，需要拆下油空压管或电线，在作业时消耗时间。

而在上述专利文献2中，不仅主轴单元整体，机内电动机的定子和外筒留在主轴装置上，将轴、前侧轴承、前壳、机内电动机的转子、后侧轴承、后壳作为主轴辅助单元一体地拆下。但是，在分解主轴单元时，需要将进入主轴头内部的主轴单元的部分从主轴头全部拔出，但由于主轴单元为重量物，故人力不能拔出。

因此，在将主轴单元固定在工作机械的工件台上，利用和主轴的轴向平行的进给轴即Z轴进给拔出时，可安全且短时间地拔出。但是，若Z轴移动量比将主轴单元从主轴头完全拔出所需要的长度短，则不能进行利用Z轴进给的拔出。

另外，在分解主轴单元时，需要切离大量的油空压管或电源的作业，使更换时间增长。与此相对，在辅助单元的情况，不需要切离大量的油空压管或电线的作业，但Z轴移动量若比将主轴辅助单元从主轴头完全拔出而需要的长度短时，不能进行利用Z轴进给的拔出这一点上相同。

另一方面，在主轴单元的侧面设置平滑的安装面，如为相对于主轴头从侧面固定的结构，则与Z轴移动量没有关系，可从主轴头分解主轴单元。但是，该方法由于仅在主轴单元的侧面承受荷重，故固定刚性低，在刚性面上不适合。

在上述专利文献2中，不需要切离油空压管或电线，但除可作为辅助单元取出的部件，不能一体的拆下。因此，在定子或松动筒体等故障时不能有效地起作用，因此，分解的功能性不足。

发明内容

本发明的主轴装置及具有主轴装置的工作机械是鉴于这样的问题而开发的，本发明的第一方面提供使维护时的组装及拆卸的作业容易，且成本低的主轴装置，本发明的第二方面提供具有高的刚性，且良好的衰减特性、滑动性优良的主轴装置，本发明的第三方面提供可在短时间分解组装主轴单元或主轴辅助单元，且抑止在最小限的机械高度，且刚性高的工作机械，本发明的第四方面提供可使内部的全部构成部件的更换作业容易，而谋求维护性的提高的主轴装置。

以本发明为对象的主轴装置和所述的现有结构相同，具有外筒、旋转轴、前侧轴承、后侧轴承，其安装于工作机械中，使旋转轴高速地旋转。

特别是在本发明第一方面的主轴装置具有：外筒，其具有定子；旋转自如的旋转轴，其具有转子；前侧轴承，其外圈固定于前壳上，同时内圈外嵌于所述旋转轴的一端；轴承座套，其配设于所述旋转轴的另一端侧，嵌合于所述外筒，可沿所述旋转轴的轴向移动；后侧轴承，其内圈外嵌于所述旋转轴的另一端，同时外圈固定于所述轴承座套上，与所述前侧轴承一起动作，且旋转自如地支承所述旋转轴，按所述外筒的内周径、所述定子的内径、所述轴承座套的外径顺序直径变小，由所述前壳、所述旋转轴、和所述轴承座套构成的半组装体可从所述外筒拔出，且所述轴承座套的后方的任意剖面的旋转体半径比从所述轴承座套后端所述剖面间非旋转体的最小半径小。

本发明第二方面所述的主轴装置具有：外筒，其具有定子；旋转自如的旋转轴，其具有转子；前侧轴承，其外圈固定于前壳上，同时内圈外嵌于所述旋转轴的一端；轴承座套，其配设于所述旋转轴的另一端侧，嵌合于所述外筒，可沿所述旋转轴的轴向移动；后侧轴承，其内圈外嵌于所述旋转轴的另一端，同时外圈固定于所述轴承座套上，与所述前侧轴承一起动作，且旋转自如地支承所述旋转轴，由所述前壳、所述旋转轴、和所述轴承座套构成的半组装体可从所述外筒拔出，在所述旋转轴上装入自如更换工具的内径部件，同时具有用于更换工具的活塞机构。

本发明第三方面所述的主轴装置中，所述半组装体的安装基准面和所述内径部件的活塞推压面之间的距离相对于基准尺寸被调整在±0.1mm以内。

本发明第四方面所述的主轴装置中，所述内径部件在可压缩地装入弹簧的同时在所述内径部件的后部固定调整部件，在该调整部件上形成向所述活塞机构进行推压的活塞推压面。

本发明第五方面所述的主轴装置中，所述前壳相对于所述外筒过盈配合。

本发明第六方面所述的主轴装置中，所述轴承座套内嵌于座套壳中，该轴承座套的外径相对于该座套壳内径间隙配合。

本发明第七方面所述的主轴装置中，在所述轴承座套外径和所述座套壳内径之间介装有多对密封圈。

本发明第八方面所述的主轴装置中，所述轴承座套和所述座套壳的嵌合长度与该轴承座套的外径之比设为嵌合长度/外径＝0.45～0.8的范围内。

本发明第九方面所述的主轴装置具有：润滑剂排出孔，其在所述轴承座套的圆周上设有多个；圆周槽，其设于该轴承座套外周的嵌合面；半径向的润滑剂供给路径，其与圆周槽连通连接。

本发明第十方面所述的主轴装置中，所述后侧轴承为在固定位置预压且背对背装配的角接触球轴承。

本发明第十一方面所述的主轴装置中，由油脂润滑。

本发明第十二方面所述的主轴装置中，具有油脂补给装置。

本发明第十三方面所述的主轴装置中，具有在补给油脂后排出多余的油脂的机构。

本发明第十四方面所述的主轴装置中，使用油气(oil-air)、油雾(oil-mist)及直接喷射润滑中任意种微量润滑。

本发明第十五方面所述的主轴装置具有：自如旋转的旋转轴；前侧轴承，其外圈固定于外壳上，同时内圈外嵌于所述旋转轴的一端；轴承座套，其配设于所述旋转轴的另一端，并嵌合于座套壳中，可沿所述旋转轴的轴向移动；后侧轴承，其内圈外嵌于所述旋转轴的另一端，同时外圈固定于所述轴承座套上，与所述前侧轴承一起动作，且旋转自如地支承所述旋转轴，所述旋转轴的另一端沿轴向变位，在所述座套壳和所述轴承座套的嵌合面具有将所述座套壳和所述轴承座套之间密封的弹性体，并且配置施加压力的流体提供给所述弹性体。

本发明第十六方面所述的主轴装置中，所述弹性体是密封圈，所述流体是压缩空气，在配设多个的所述密封圈之间供给所述压缩空气，对所述密封圈施加压力。

本发明第十七方面所述的主轴装置中，对所述弹性体施加压力的所述流体的压力可变。

本发明第十八方面所述的主轴装置中，所述密封圈由丁腈橡胶或氟橡胶形成，且将所述密封圈安装在所述座套壳和所述轴承座套之间时的缩进量(締め代)大于或等于所述密封圈的使用标准值的10％，且小于或等于该使用标准值。

本发明第十九方面所述的主轴装置中，所述弹性体配置多组由多个弹性体构成一组的弹性体组，同时配置于两端的所述弹性体组中，一个的所述弹性体组配置于所述轴承座套上，另一个的所述弹性体组配置于所述座套壳上。

本发明第二十方面所述的工作机械具有主轴单元，该主轴单元包括：自如旋转的旋转轴；前侧轴承，其内圈内嵌所述旋转轴的前端；前壳，其内嵌所述前侧轴承的外圈；机内电动机的转子；所述机内电动机的定子；后侧轴承，其内圈内嵌所述旋转轴的后端；外筒，其内嵌于主轴头，在设于所述主轴头轴向的主轴单元把持部插入有所述主轴单元，并且与所述旋转轴的轴向平行的向进给轴向的移动量设定得长于用于将所述主轴单元插入所述主轴头所必要的长度，由此，所述主轴单元可相对于所述主轴头一体地分解和组装。

本发明第二十一方面所述的工作机械具有主轴辅助单元，该辅助单元包括：自如旋转的旋转轴；前侧轴承，其内圈内嵌所述旋转轴的前端；前壳，其内嵌所述前侧轴承的外圈；机内电动机的转子；后侧轴承，其内圈内嵌所述旋转轴的后端；轴承座套，其内嵌所述后侧轴承的外圈，与所述旋转轴的轴向平行的向进给轴向的移动量设定得长于用于将所述主轴辅助单元插入所述主轴头所必要的长度，由此，所述主轴辅助单元可相对于主轴头一体地分解和组装。

本发明第二十二方面所述的工作机械中，所述主轴头的所述主轴单元把持部可在至少分割成一半的位置分割而分解。

本发明第二十三方面所述的主轴装置具有：外筒，其具有定子；主轴头，其内嵌有所述外筒；旋转自如的旋转轴，其具有配置于所述定子内侧的转子；前侧轴承，其内圈内嵌所述旋转轴的一端；后侧轴承，其内圈内嵌所述旋转轴的另一端；前壳，其内嵌所述前侧轴承的外圈，且安装于所述外筒的一端；轴承座套，其内嵌所述后侧轴承的外圈，且内嵌于所述外筒的另一端；工具松动筒体，其固定于所述外筒的一端，将具有所述转子的所述旋转轴、所述前侧轴承、所述后侧轴承、所述前壳、所述轴承座套一体地组装构成主轴辅助单元，该主轴辅助单元、所述外筒、所述工具松动筒体以三分割形式形成，所述主轴辅助单元可从所述外筒拔出。

本发明第二十四方面所述的主轴装置中，所述工具松动筒体可从所述外筒拔出。

本发明第二十五方面所述的主轴装置中，所述拔出主轴辅助单元的所述外筒和所述工具松动筒体的组装体可从所述主轴头拔出。

本发明第二十六方面所述的主轴装置中，所述主轴辅助单元、所述外筒和所述工具松动筒体的组装体可从所述主轴头拔出。

本发明第二十七方面所述的主轴装置中，在所述工具松动筒体或所述外筒上可拆卸自如地安装具有各种流体配管和电源联结器的联结器。

本发明第二十八方面所述的主轴装置中，在所述旋转轴和所述外筒之间配置有检测所述旋转轴旋转的传感器。

根据如上构成的本发明的主轴装置，由前壳、旋转轴及轴承座套构成的半组装体可从外筒拔出。因此，可提高组装性，同时在破损时可快速地更换。另外，由于轴承座套为后侧轴承被组装的状态，故在半组装体的拔出插入时，油脂的状态没有变化。

因此，在该主轴装置中，通过使用另一外筒预先将半组装体试运行后存库，从而在旋转轴破损时更换半组装体，可马上进行正常运转，可大幅缩短停机时间。另外，能够比更换主轴装置整体降低成本，也能够降低库存成本。由此，进行现有的、不能减少维护劳力和时间的油脂润滑使在组装后进行轴承试运行所必需的停机时间变长的问题。

另外，按外筒的内周径、定子的内径、轴承座套的外径的顺序直径减小，在轴承座套的后方，为拔出半组装体后非旋转体不构成障碍，使任意剖面的旋转体半径比自轴承座套后端到所述剖面间的非旋转体的最小半径小，这样非旋转体不构成障碍。因此，在拔出半组装体时，保持·放开工具的非旋转体即活塞机构等不构成障碍。

在此，作为前侧轴承，可示例多列组合的角接触球轴承。另外，作为后侧轴承可示例一对角接触球轴承。

另外，如可将由前壳、旋转轴及轴承座套构成的半组装体从外筒拔出，则可提高组装性，同时可在破损时迅速地进行更换。另外，轴承座套用于为组装后侧轴承的状态，故插入拔出半组装体，油脂的状态没有变化。

因此，在该主轴装置中，通过使用另一外筒预先将半组装体进行试运行后存库，在旋转轴破损时更换半组装体可马上进行正常运转，可大幅缩短停机时间。另外，能够比更换主轴装置整体降低成本，并能够降低库存成本。

由于通过活塞机构利用装入旋转轴的内径部件进行工具更换，因此与露出到外部的相比，具有高的润滑性能，可进行工具更换。

若将半组装体的安装基准面和所述内径部件的活塞推压面之间的距离相对于基准尺寸调整在不超出±0.1mm，则能够适当松动，因此，在进行半组装体的更换时，不需要调整活塞就能够提高维护性。

内径部件可压缩地装入弹簧，同时在内径部件的后部固定调整部件，如在调整部件上形成向活塞机构进行推压的活塞推压面，则可通过调整部件将工具螺栓推压量设为予定的值，因此通过调整其容许差值来适当进行松动，其结果是在内径部件更换时不需要调整活塞就可提高维护性。

若前壳相对外筒过盈配合，则在半组装体的分解、组装或更换时等，能够前壳和外筒的轴心不产生偏差而维持高的精度。

若轴承座套内嵌于座套壳，且轴承座套外径相对于座套壳内径间隙配合，则后侧轴承及轴承座套主要具有支持旋转轴的作用，但也可通过简单结构吸收转子发热造成的热膨胀等轴的变位。

若在轴承座套外径和所述座套壳内径之间介装多对密封圈，则通过轴承座套外径和座套壳内径之间的多对密封圈防止润滑剂的泄漏，可通过密封圈的缩进量的衰减效果衰减轴承座套的振动。

若将轴承座套和座套壳的嵌合长度与轴承座套的外径之比设为嵌合长度/外径＝0.45～0.8的范围内，则由于将轴承座套的外径和座套壳的嵌合部的长度设为适当的关系，因此可得到作为维护性及工作机械的性能优良的半组装体的结构。

若具有在轴承座套的圆周上设有多个的润滑剂排出孔、在轴承座套外周的嵌合面设有的圆周槽、和与圆周槽连通连接的半径向的润滑剂供给路径，则无论轴承座套是任何相位都没问题，可排出润滑剂。例如，水平安装的活塞在下侧需要排出孔，但由于任一个孔都朝向下侧，故可进行排出。另外，无论轴承座套在任何位置，都可以供给润滑剂。因此，不必再配合轴承座套的相位，维护作业性优良。

若后侧轴承是固定位置预压且背对背装配的角接触球轴承，则可通过套筒结构吸收转子发热造成的热膨胀等轴向变位。

若是油脂润滑，则处理容易，可通过较廉价的油脂润滑以低费用进行维护。

若具有油脂补给装置，则可通过油脂补给装置补偿润滑脂的不足，因此，可避免烧结等。

若具有在补给油脂后使多余的油脂排出的机构，则向轴承内部供给，且不需要的润滑剂附着在配置于轴承附近的外圈隔圈等旋转部件上，附着在旋转部件上的润滑剂由于旋转力而飞溅到轴承外侧。由此，可将不需要的润滑剂强制地排出到轴承外部。

如使用油气、油雾及直接喷射润滑中任一种微量润滑，则可通过油气、油雾及直接喷射润滑中任一种微量润滑进行有效的润滑，因此，可进一步提高耐烧结性。

如在座套壳和嵌合于座套壳且可沿旋转轴的轴向运动的轴承座套的嵌合面配置弹性体，则可通过弹性体提高径向刚性，同时提高轴向衰减率，可放置旋转轴的自激励振动。另外，由于供给对弹性体上施加压力的流体，故使弹性体变形，进而可提高径向刚性，同时提高轴向的衰减率，提高旋转轴的自激励抑止效果。

由于弹性体为密封圈，流体为压缩空气，且在配置有多个的密封圈之间供给压缩空气，对密封圈上施加压力，故可维持高的滑动性，同时提高径向刚性，有效地防止旋转轴的自激励振动。另外，由于密封圈具有加工性和通用性，故不需要复杂的制造工序而能够制造高性能的主轴装置。

若对弹性体施加压力的流体的压力可变，则可对应主轴装置的使用条件改变压力，可改变流体的压力产生的弹性体的变形量。另外，根据使用条件将弹性体的径向刚性和衰减率设定为最优值，可有效地防止旋转轴的自激励振动。另外，弹性体的径向刚性和衰减率的改变仅能够通过改变供给的流体的压力进行，可极其容易地进行改变。

密封圈由丁腈橡胶或氟橡胶形成，且将密封圈安装的缩进量设为大于或等于密封圈的使用标准值的10％且小于或等于该使用标准值，因此，密封圈具有密封效果及弹性支承效果，且具有针对轴向移动的耐磨损性和针对发热的耐热性，具有长寿命。另外，可适当地提高密封圈的刚性，维持滑动性，从而提高径向刚性及轴向衰减性。

若配置多组由多个弹性体构成的弹性组，配置于两端的弹性体组其一个的弹性体组配置于轴承座套上，另一个的弹性体组配置于座套壳上，则组装容易，不必担心密封圈损伤。另外，均匀且稳定地进行在主轴装置上施加各种负荷时的轴承座套的移动的效果，与仅在轴承座套上配设弹性体时及仅在座套壳上配设弹性体时同等。另外，也可以是在主轴装置上配置两个弹性体，将一个配置在轴承座套上，将另一个配置在座套壳上，对该弹性体之间供给流体的结构。

在设于主轴头的轴向的主轴单元把持部插入主轴单元，同时将与旋转轴的轴向平行的向进给轴向的移动量设定得长于用于将主轴单元插入主轴头所必需的长度，由此，主轴单元可相对于主轴头一体地分解和组装，这样，由于与旋转轴的轴向平行的进给轴向的Z轴移动量长于将主轴单元插入主轴头所必需的长度，故可容易利用Z轴进给进行拔出。

通过将与旋转轴的轴向平行的向进给轴向的移动量设定得长于将主轴单元插入主轴头所必需的长度，从而主轴单元可相对于主轴头一体地分解和组装，这样，由于与旋转轴的轴向平行的进给轴向的Z轴移动量长于主轴单元插入主轴头所必需的长度，故可容易地利用Z轴进给进行拔出。

若主轴头的主轴单元把持部可在至少分割为一半的位置分割而分解，则例如即使Z轴移动量设定得短，也可以通过分割·展开主轴头的主轴单元把持部进行拆卸·组装，进而可提高主轴单元和主轴头的固定刚性，提高工作机械整体的刚性。

另外，将具有转子的旋转轴、前侧轴承、后侧轴承、前壳、座套壳一体地组装，构成主轴辅助单元，以三分割形式形成主轴辅助单元、外筒、工具松动筒体，从外筒拔出主轴辅助单元。

因此，由于从外筒一体地拔出构成主轴辅助单元的具有转子的旋转轴、前侧轴承、后侧轴承、前壳、座套壳，故可不分解主轴装置整体，而仅简单地拆下需要检查、修理、更换的旋转轴、前侧轴承、后侧轴承。由此，可不拆下配线或配管而进行构成主轴单元的任一部件的控制。

在此，作为主轴装置，可示例可交换地把持多种工具并以高速旋转的装置。在这样的主轴装置中，在工件加工中，承受大的切削阻抗，主轴的工具安装孔磨损，或夹紧工具的夹头或板簧破损，或轴承磨损·损伤。因此，在使用现场，在对这种故障或障碍进行修理时，通常在拆下向用于润滑、冷却、清扫的油空压的配管、机内电动机或限位开关的电气配线，分解主轴装置整体，更换主轴、主轴内的部件或轴承后，进行再组装。该修理作业规模庞大，要求高度的专门技术和技能，需要大量的时间。

另外，若工具松动筒体可从外筒拔出，则可不分解主轴装置整体而仅简单地拆下工具松动筒体。因此，也可以简单地检测·修理·更换构成工具松动筒体的任一部件。

若可从主轴头拔出已经拔出了主轴辅助单元的外筒与工具松动筒体的组体，则可不分解主轴装置整体而从主轴头简单地拆下主轴辅助单元、外筒、工具松动筒体的组体，因此，也能够简单地检测·修理·更换构成外筒或工具松动筒体的任一部件。

若能够可从主轴头拔出主轴辅助单元、外筒、工具松动筒体的组体，则可不分解主轴装置整体而从主轴头简单地拆下主轴辅助单元、外筒、工具松动筒体的组体，因此，也可以简单地检测·修理·更换构成主轴装置整体的任一部件。

若在工具松动筒体或外筒上拆卸自如地安装具有各种流体配管和电源联结器的联结器，则通过在联结器上配置各种流体配管的开关阀和电源联结器，在检测·修理·更换时，堵塞各种流体配管，拆下电源联结器，然后进行作业，则可防止流体的泄漏或电源配线的缠绕等而进行作业。

另外，如在旋转轴和外筒之间配置检测旋转轴旋转的传感器，则可仅通过拆下工具松动筒体，来进行传感器的检测·修理·更换。

附图说明

图1是表示本发明实施例的第一例的纵剖面图；

图2是表示第一例的半组装体的纵剖面图；

图3是表示第一例的后壳的正面图；

图4是表示本发明实施例的第二例的纵剖面图；

图5是表示第二例的半组装体的纵剖面图；

图6是第二例的工具松动状态的纵剖面图；

图7是与第二例的自动工具更换装置机的组装图；

图8是表示本发明实施例的第三例的半组装体的纵剖面图；

图9是表示第三例的半组装体向外筒插入的插入状态的纵剖面图；

图10是第三例的轴承的尺寸及表面压力的特性图；

图11(a)是本发明实施例的第四例的轴承座套的正面图，图11(b)是11(a)的纵剖面图；

图12是表示第四例的变形例的主要部分纵剖面图；

图13是本发明实施例的第五例的纵剖面图；

图14是第五例的套筒部的放大纵剖面图；

图15是表示通过第五例中供给的流体的压力使弹性体变形的状态的主要部分放大剖面图；

图16是用于测定第五例的套筒部的各种特性的试验装置的主要部分纵剖面图；

图17是表示本发明实施例的第六例的侧面图；

图18是用于第六例的主轴单元的剖面图；

图19是表示本发明实施例的第七例的侧面图；

图20是第七例的主轴辅助单元的剖面图；

图21是表示第七例的拆下主轴辅助单元的顺序的说明图；

图22是表示第七例的拆下主轴辅助单元的顺序的说明图；

图23是表示第七例的拆下主轴辅助单元的顺序的说明图；

图24是表示本发明实施例的第八例的侧面图；

图25是表示本发明实施例的第九例的剖面图；

图26是从外筒拔出第九例的主轴辅助单元的状态的剖面图；

图27是从外筒拔出第九例的工具松动筒体的状态的剖面图；

图28是从主轴头拔出已经拔出了第九例的主轴辅助单元的外筒和工具松动筒体的组体的状态的剖面图；

图29是从主轴头拔出第九例的主轴辅助单元、外筒和工具松动筒体的组体的状态的剖面图；

图30是表示本发明实施例的第十例的剖面图；

图31是现有主轴装置的纵剖面图。

符号说明

1主轴装置

2半组装体

3外筒

4定子

5座套壳

6旋转轴

7转子

8前壳

9后壳

11轴承座套

12前侧轴承

13后侧轴承

14活塞机构

30主轴装置

31内径部件

32弹簧

33内径部件侧调整部件(调整部件)

34活塞

39安装基准面

40主轴装置

50主轴装置

60主轴装置

61座套壳

62润滑剂供给入口(润滑剂供给路径)

63轴承座套

64圆周槽

65径向孔(润滑剂供给路径)

66前侧密封圈(密封圈)

67后侧密封圈(密封圈)

71润滑剂排出孔

72密封圈

80主轴装置

81旋转轴

82前侧轴承

83前侧轴承

84轴承座套

85后侧轴承

86后侧轴承

87前壳

88座套壳

89外圈

90外圈

91内圈

92内圈

94密封圈(弹性体)

97内圈

98内圈

99外圈

100外圈

120工作机械

121旋转轴

122前侧轴承

123内圈

124外圈

125定子

126机内电动机

127转子

128定子

129内圈

130后侧轴承

131主轴头

132外筒

133主轴单元(主轴装置)

134主轴单元把持部

142轴承座套

145后壳

150工作机械

151主轴辅助单元

160工作机械

161主轴头

180主轴装置

181外筒

182定子

183主轴头

184旋转轴

185转子

186前侧轴承

187内圈

188后侧轴承

189内圈

190外圈

191前壳

192外圈

193座套壳

194工具松动筒体(tool unclamp cylinder)

195主轴辅助单元

196第一组体(组体)

197第二组体(组体)

198旋转传感器(传感器)

207冷却油供给软管(各种流体配管)

220主轴装置

221联结器

222主轴单元

224油压供给软管(各种流体配管)

226座套壳

230电源联结器

具体实施方式

图1～图3表示对应本发明的第一方面、第二方面、第三方面、第四方面、第五方面、第六方面、第十方面、第十一方面、第十二方面、第十三方面、第十四方面的本发明实施例的第一例。另外，本发明的特征是，按外筒3的内周径φA、定子4的内径φB′、轴承座套11的外径φC的顺序直径减小，可从外筒3拔出由前壳8、旋转轴6和轴承座套11构成的半组装体2，且轴承座套11的后方的任意剖面的旋转体半径比从轴承座套11后端到该剖面间的非旋转体的最小半径小，或轴承座套11的后方的任意剖面的旋转体直径比从轴承座套11后端到该剖面间的非旋转体的最小直径小。

如图1所示，第一例的主轴装置1具有：外筒3，其具有定子4和座套壳5；旋转自如的旋转轴6，其具有转子7；前侧轴承12，其是组合的角接触球轴承，外圈固定于前壳8上，且内圈外嵌于旋转轴6的一端。另外具有：轴承座套11，其配置于旋转轴6的另一端侧，且嵌合于座套壳5，可沿旋转轴6的轴向移动；后侧轴承13，是一对角接触球轴承，其内圈外嵌于旋转轴6的另一端，同时外圈固定于轴承座套11，与外侧轴承12共同动作，旋转自如地轴承旋转轴6。符号14是用于更换工具的活塞机构。另外，座套壳5和外筒3也可以构成一体的结构。

如图2所示，可从外筒3拔出由前壳8、旋转轴6和轴承座套11构成的半组装体2。即，本实施例的主轴装置1按外筒3的内周径φA、定子7的外径φB、轴承座套11的外径φC的顺序直径减小(φA＞φB＞φC)，另外，代替转子外径φB，相对于定子内径φB′(参照图1)，也可以为φA＞φB′＞φC。另外，在轴承座套11的后方范围L，设定半组装体2的外径比轴承座套11的外径小。即，在沿箭头M方向拔出主轴时非旋转体不构成障碍，而使范围L的任意剖面的主轴旋转体的外径小于从该剖面到轴承座套后端间的非旋转体的最小内周径，这样设定旋转体外径而使非旋转体不构成障碍。因此，在沿图中M方向拔出半组装体2时，作为保持/放开安装于图中左侧端部的工具W的非旋转体的活塞机构14等不构成障碍(参照图1)。

主轴装置1中轴承座套11的外径相对于座套壳5的内径为5～30μm的间隙配合。另外，主轴装置1中后侧轴承13固定位置预压且是背对背装配的角接触球轴承。由此，后侧轴承13及轴承座套11主要具有支持旋转轴6的功能，但可通过简单结构吸收转于发热造成的热膨胀等轴向的变位。

主轴装置1中，后壳8和外筒3内周面的凹窝部(インロ一部)15为0～20μm的过盈配合配合。由此，前壳8和外筒3的轴心不会偏移。另外，重合面16使前壳8及外筒3相对于轴心以2～5μm以下的垂直度，高精度地完成加工。由此，即使凹窝部15的长度LR短，也可以使两者的轴心一致。当凹窝部15的长度长时，组装性不好，但在本实施例中，凹窝长度LR短为凹窝直径φA的1/10～1/30的程度。另外，由于凹窝部15的长度LR短，故可容易通过组装螺栓17旋入组装。由此，不需要对心作业。

另外，半组装体2在与外气之间形成迷宫式油封L1～L4。在主轴使用时通过强固的迷宫L1、L4防止切削液、切屑等异物的侵入。另外，在仅库存半组装体2的情况等，通过迷宫L1～L4遮断尘埃等异物。迷宫L2、L3也具有在维护中的半组装体更换时防止异物入侵的作用。由于在维护时不能期待绝对无尘室等异物少的环境，因此，迷宫L2、L3是有用的。迷宫L3、L4的结构可通过使用轴承座套11实现。

如图3所示，后壳9后部由于配线的七个位置(电动机动力线25、电动机温度传感器线26、旋转编码器线27等(一部分未图示))、配管十四个位置(轴承润滑油配管21、冷却油配管22、工具松动油压配管23、工具锥形鼓风配管24、空气密封配管28)与外部连接，因此在维护时，它们都不需要处理，所以停机时间非常短，且维护性好。

根据上述的主轴装置10，可从外筒3拔出由前壳8、旋转轴6及轴承座套11构成的半组装体2。因此，可提高组装性，同时在破损时可迅速地进行更换。另外，由于轴承座套11为组装后侧轴承11的状态，故半组装体2的拔出插入时套筒的状态不变化。因此，通过使用另一外筒预先对半组装体2进行试运行然后库存，可在主轴装置损伤时更换半组装体，可马上进行正常的运行，可大幅缩短停机时间。另外，与更换主轴装置1整体相比能够降低成本，也能够降低库存成本。

图4～图7表示对应权利要求的第一方面、第二方面、第三方面、第四方面、第五方面、第十方面、第十一方面、第十二方面、第十三方面、第十四方面的本实施例的第二例。本例的特征是，内径部件31可压缩地将弹簧32装入，同时，在内径部件31的后部固定调整部件33，在调整部件33上形成向活塞机构14进行推压的活塞推压面34。其它结构与第一例相同，因此，同一部件赋予相同的符号，详细的说明省略。

如图4所示，第二例的主轴装置30在通过对外筒3的定子4通电而与转子7一起旋转的旋转轴6肉可压缩两个弹簧32，装入自如更换工具的内径部件(也称拉杆)31，同时在内径部件31的后端部安装内径部件侧调整部件33。在内径部件侧调整部件33的端部形成有向活塞机构14进行推压的活塞推压面34。在活塞机构14的活塞35的端部安装有推压内径部件侧调整部件33的活塞侧调整部件36。

活塞机构14通过向往复侧压力导入部37中导入油、水、空气等压力介质，使活塞35往向移动，活塞35的活塞侧调整部件36推压内径部件侧调整部件33的活塞推压面34，使内径部件31沿轴向推压移动，压出工具W，构成工具松动状态。相反，通过去掉往向移动侧压力导入部37的压力，向往复侧压力导入部38导入压力介质，使活塞35回向移动，内径部件31轴向返回移动，构成工具夹持状态。

如图5所示，内侧部件侧调整部件33可将半组装体2的安装基准面39和内径部件31的活塞推压面34之间的轴向尺寸(距离)Z对应基准尺寸调整在±0.1mm以内。即，半组装体2在从安装基准面39到内径部件31的活塞推压面34的轴向尺寸Z内产生由于多数部件的重叠而产生的尺寸差。因此，如不预先进行调整，则在维护时必须在现场进行活塞行程的调整操作。例如，当活塞行程不足而使内径部件31的移动量(压出量)变少时，工具支架不能松动。相反，内径部件31的移动量过多时，由于内径部件31将工具支架向前过度压出，故自动工具更换装置(ACT)40(参照图7)变得不能把持工具支架。与此相对，内径部件侧调整部件33通过将工具支架推压量(活塞35被压到最前端时通过内径部件31从把持位置压出工具支架的量)设为0.4mm～0.6mm，将其容许差调整到0.1mm～0.2mm程度的±0.1mm以内，适当进行松动，其结果在进行半组装体的更换时，不需要进行活塞调整而能够可提高维护性。

在此，内径部件侧调整部件33进行的调整列举如下方法：测定尺寸后预先设置加工余量进行切削(车削、磨削)加工的方法；在间隙S中夹入厚度不同的垫片的方法；选择预先准备的多种尺寸的调整板进行安装的方法；通过调整螺丝在所希望的位置配置调整板，通过厌氧性的粘接剂等固定的方法；等等。而且，为直接测定轴向尺寸Z，而需要大型的夹具，必须将作为重量物的半组装体设置在夹具上，因此为将调整作业简化，因此必需对各部件提供某种程度的尺寸控制。例如这样方法：预先控制尺寸A、尺寸B(内圈衬圈、外圈衬圈的两者)、前侧轴承12的最终侧的内外圈的差宽C、尺寸D，在旋转轴6上安装内径部件31的状态下仅测定调整尺寸ZZ。该方法由于不需要控制最难控制的轴内径部(夹头部各种尺寸和工具锥体的出入，内径部件31的孔深等)的轴向尺寸，故可降低尺寸控制的成本，也减少调整作业的负担。另外，由于将差宽C的控制简化，故也可以在前侧轴承12的四列使用分别对正面及背面差宽全部进行调整的通用组合的轴承。

如图4～图6所示，使用控制轴承方向尺寸Z的半组装体2，调整工具支架的推压量(参照图6)E。

工具支架推压量E＝(活塞行程F)-(空间G)-(空间H)，测定右边的各自的量，或实际上松动而测定推压量E(工具支架前进的量)。在此，调整加工活塞侧调整部件36，使E＝0.5±0.1mm。由此，决定夹紧·松动行程的轴向位置。结果，之后更换相互调整后的半组装体2，则不能改变活塞35和内径部件31的位置关系，因此可不需要活塞部的调整。

由此，半组装体2将从安装基准面39到内径部件31的活塞推压面34的轴向尺寸Z的容许差控制为比工具支架推压量E的容许差0.1mm～0.2mm小的值。在组装更换工具用的活塞机构14时，与该控制的半组装体2配合而调整活塞行程F。由此，在维护时若将控制轴向尺寸Z的半组装体2的单元相互更换，则内径部件31的活塞推压面34的轴向相位关系不变化，因此不需要活塞行程的再调整。另外，由于轴向尺寸Z由多个部件的重叠而决定，故也可以分别设定这些部件的轴向尺寸容许差，控制将它们重叠后的值为小于或等于所希望的值。但是，这种方法中，具体地说通过十个或十个以上的尺寸容许差的重叠满足容许差0.1～0.2mm，多存在成本高或导致不良率上升的情况。因此，通过在内径部件31的后部组装内径部件31后再调整内径部件侧调整部件33然后进行组装，从而能够以非常低的成本控制轴向尺寸Z。

如图6所示，活塞机构14通过向往向移动侧压力导入部37导入压力介质，使活塞35往向移动，活塞侧调整部件36推压内径部件侧调整部件33的活塞推压面34，与弹簧32抵抗，沿轴向推压移动内径部件31，压出工具W，形成工具松动状态。

如图7所示，在进行主轴装置30的自动工具更换时，由于自动工具更换装置40的动作有效地提高，故非常地快，更换时间通常为0.2～1.5秒程度。因此，需要确保各部分的高强度和高刚性。自动工具更换装置40如下动作，在支架41把持旋转轴6和工具库42的工具支架43后，松动旋转轴6的工具W，支架41进行上下动作以及旋转动作，进行工具更换。在握持工具W松动旋转轴6时，在工具支架43的推压量过大时，如上所述由于工具支架43的刚性高而被支架41把持，故给支架41施加过度的负担，导致自动工具更换装置40发生故障。因此，作为工具支架43的推压量必需为0.5～0.6mm以下。在主轴装置30中，即使进行维护而更换半组装体2，也可以不改变工具支架43的推压量，因此能够不调整工序而可在短时间内进行更换。

图8～图10表示对应权利要求的第一方面、第二方面、第三方面、第四方面、第五方面、第八方面、第十方面、第十一方面、第十二方面、第十三方面、第十四方面的本发明实施例的第三例。本例的特征是，轴承座套11和座套壳5的嵌合长度J、与轴承座套11的外经I之比被设为嵌合长度J/外径I＝0.45～0.8的范围内。其它结构由于与第一例相同，故同一部件赋予相同的符号，详细的说明省略。

参照图8说明本发明的主轴装置的第三实施例。另外，在图8中，图中上侧的一半表示工具松动状态，图中下侧的一半表示工具夹紧状态。

如图8所示，第三例的主轴装置50在半组装体2上使用锥角不同的内径部件51。此时，BT支架(JISB6339)用的内径部件、HSK支架(ISO-12164)根据工具锥体的规格进行控制，对轴向尺寸Z的目标值Z1有变动，调整成具有同图1、图4所示的互换性。即，调整松动时的轴向尺寸Z_UC2，使其与图6所示的松动状态的Z_UC1相同。另外，图4中的空间G，为了也适用于轴向尺寸Z不同的内径部件，故形成比松动BT支架的最低必要量大的值。根据用途有使用各种工具圆锥规格的情况，但如本例，在不同的工具规格上都具有互换性，而能够松动，从而规格的变更容易，或用于维护的机内主轴单元的库存控制容易，实现成本的降低。

如图9所示，在主轴装置50上，轴承座套11的外径I和其嵌合部的长度J之比为J/I≈0.5。此时，外径I和长度J的关系优选为0.45～0.8。在将半组装体2插入外筒3时，首先将轴承座套11与座套壳5的内径嵌合。半组装体2的更换通常在工作机械用户的作业现场进行，因此在更换作业时大多不能使用特殊夹具。此时，当半组装体2例如受到自重等箭头K方向的力时，在后侧轴承13上施加弯距(モ一メント)负荷。此时，当长度J小时，后侧轴承13的两列D的跨距(span)M缩短，接触表面压力增大，有可能损伤后侧轴承13。

如图10所示，调查在主轴50中上述J/I和轴承跨距的关系及负荷K作用时的后侧轴承13上产生的接触表面压力的关系。负荷K是在构成半组装体2的自重，在不能使用夹具的现场的更换作业时处理组装时的使用而产生的负荷。后侧轴承13上内径为55φmm的角接触球轴承。轴承的接触表面压力在硬度Hv＝700的轴承钢上在大于或等于3.5GPa时产生压陷。由此，可知J/I≥0.45是必要的。另外，即使后侧轴承13的跨距过长，也不能提高作为工作机械的性能，而产生轴的惯性矩增大(加减速度时间的增加)和共振点降低等问题，因此，优选J/I≤0.8。另外，通过设定成上述这样的J/I的关系，也不会产生滑动不良，也能够设置后述的具有振动衰减作用的密封圈(O封圈)。这样，通过设定轴承座套11的外径I和其嵌合部长度J的关系而进行适当地设计，可得到维护性及作为工作机械的性能优良的半组装体2的结构。

图11(a)、11(b)、图12表示对应权利要求的第一方面、第二方面、第三方面、第四方面、第五方面、第六方面、第七方面、第九方面、第十方面、第十一方面、第十二方面、第十三方面、第十四方面的本发明实施例的第四例。本例的特征是，具有：润滑剂排出孔71，其在轴承座套11的圆周上设有多个；圆周槽64，其设于轴承座套11外周的嵌合面；径向的润滑剂供给路径62、65，其与圆周槽64连通连接。其它结构由于和第一实施例相同，故同一部件赋予相同的符号，详细的说明省略。

如图11(a)、11(b)所示，第四例的主轴装置60上在后侧轴承13上配置润滑供给及排出结构，由于可容易拆下及组装半组装体2，故具有不必决定相位的结构。

另外，轴承座套11相对座套壳5的内径间隙配合(参照图6)。由此，轴承座套11在组装内径部件31的状态下，相对于旋转轴6容易旋转。因此，目前在将润滑剂向后侧轴承13供给时，为决定其供给相位及润滑剂排出孔相位，而设有喷嘴或键等突起物。因此，当不进行相位配合或突起部件的抽出插入时，不能组装及分离半组装体2，存在难于维护的问题。与此相对，由于在半组装体2上没有从其外周侧设置润滑喷嘴等突起物，故可仅通过拆下组装螺栓17，进行半组装体的拆卸。

润滑供给结构沿座套壳61的径向形成，经由与润滑剂供给机(未图示)连通连接的润滑剂供给入口(润滑剂供给路径)62、设于轴承座套63外周的嵌合面的圆周槽64、沿轴承座套63的径向与圆周槽64连通形成的径向孔(润滑剂供给路径)65，通过后侧轴承13的外圈向轴承空间内供给润滑剂。而且，座套壳61和轴承座套63前方侧端部由前侧密封圈(O封圈)66、66密封，后方侧端部由后侧密封圈67、67密封。此时，即使座套壳61及轴承座套63的径向的润滑剂供给路径为相同的相位，或两者为180°的相反相位，都可以通过圆周槽64向后侧轴承13顺畅地供给润滑油。另外，圆周槽64也可以设于座套壳61的内周。

排出结构包括：外圈隔圈68、68，其配置于后侧轴承13的各自之间；径向排出孔69、69、69，其在外圈压板68A和轴承座套63上沿径向形成；轴向排出孔70，其沿轴承座套63的轴向与径向排出孔69、69、69连通形成；润滑剂排出孔71、71、71、71、71、71，其与轴向排出孔70连通，沿轴承座套63的圆周方向等间隔地设置六个。六个润滑剂排出孔71由于等间隔地配置，故确保至少一个位置的润滑剂排出孔71无论任何相位在下方±15°以内，从而那个进行水平安装时的排出。

润滑供给及排出结构具有在补给油脂后排出多余的油脂的功能。由此，向轴承内部供给，且不需要的润滑剂由于配置于轴承附近的图12的抛油环部68B的旋转力而飞散到轴承外侧。由此，无论任何相位也没有问题而能够排出润滑剂，例如水平安装的主轴在下侧需要排出孔，但由于任何孔都朝向下侧，故可进行排出。另外，由于为油脂润滑，故处理容易，可通过较廉价的油脂润滑以少的费用进行维护。另外，由于具有润滑剂供给机(油脂补给装置)，故可补偿油脂的不足，因此，可避免烧结等。另外，也可以使用油气、油雾及直接喷射润滑中任一种微量润滑。这样，由于可进行效率优良的润滑，故可进一步提高耐烧结性。

而且，在座套壳61和轴承座套63中，为防止拔出插入轴承座套63时密封圈切断，而在轴承座套63的前方侧外周配置前侧密封圈66、66，在座套壳61的后方侧内周配置后侧密封圈67、67。由此，通过插入拔出半组装体2，在轴承座套63在座套壳61的内周滑动时，使各密封圈66、66、67、67的滑动的距离最短化，另外由于各密封圈66、66、67、67不通过构成密封圈切断的主要原因的台阶高差或孔，故可格外提高各密封圈66、66、67、67的可靠性。

另外，各密封圈66、66、67、67使用前端侧两个，后端侧两个和多个密封圈。其目的在于，通过密封圈66、66、67、67的缩进量产生的衰减效果，衰减轴承座套63的振动。由于轴承座套63相对于座套壳61间隙配合，故当没有密封圈这样的衰减要素时，轴承座套63在间隙中产生振动，如其振动大，则作为工作机械的切削性能或精度劣化，另外，座套壳61的内径或轴承座套63的外径有可能接触磨损。如产生接触磨损，则振动进一步增大，或导致滑动不良，另外，在其修理时必须更换主轴主轴整体。另外，通过使用多个密封圈，增大拘束力，因此，轴承座套63不沿轴向自由旋转，因此也可以防止蠕变，也可以防止嵌合面的蠕变磨损。这样，可通过使用多个密封圈进一步提高效果。

如图12所示，在第四例的变形例中，仅轴承座套63的后部侧构成小径的单一的密封圈72。由此，可减少密封圈的数量，可紧凑地配置密封圈。但是，图11(a)、11(b)在通过润滑剂的压力使轴承座套63不承受轴向力这一点上优良。

另外，第一例、第二例、第三例、第四例的主轴装置不限于上述的各实施例形态，可进行适当的变形、改良等。

例如，除适用于机械加工之外，也可以适用于NC工作设备、或手动进行进给动作的通用的工作机械等。

另外，前侧·后侧轴承不限于角接触球轴承，也可以为深沟球轴承、或各种滚子轴承等滚动轴承。

图13～图16表示对应权利要求范围的第十五项、第十六项、第十七项、第十八项、第十九项的本发明实施例的第五例。本例的特征是，在座套壳88和轴承座套84的嵌合面设置将座套壳88和轴承座套84之间密封的弹性体94，同时供给对弹性体9施加压力的流体。

如图13、图14所示，第五例的主轴装置80具有：旋转轴81、作为前侧轴承的一对滚动轴承82、83、轴承座套84、作为后侧轴承的一对滚动轴承85、86、前壳87、座套壳88。座套壳88固定于前壳87上，实质上作为前壳87的一部分起作用。

一对滚动轴承82、83的外圈89、90固定于前壳87上，同时内圈91、92嵌合·固定于旋转轴81的一端，构成与前壳87的相对位置固定的前侧轴承，旋转自如地支承旋转轴81。

轴承座套84嵌合于设置在旋转轴81另一端侧的座套壳88的孔93，可沿轴向移动。轴承座套84和座套壳88的内径面93的间隙C考虑套筒尺寸、要求的刚性、伴随旋转轴81旋转的发热产生的热膨胀等决定，从1～200μm的范围适宜选择设计。当间隙C过小时，由于膨胀而有可能使轴承座套84和座套壳88的内径面93接触。另外，当过大时轴承座套84的中心位置有可能不稳定。

在轴承座套84和座套壳88的内径面93的嵌合面，在两端部各设置两个作为弹性体一例的密封圈94，配置合计四个密封圈94。密封圈94将多个汇总而构成一组。在本例中，将两组密封圈94配置于轴承座套84外周面95的两端。

即，配置于接近前侧轴承82、83侧的两个密封圈94安装于在座套壳88内径面93设置的密封圈槽96中。另外，配置于距前侧轴承82、83远的一侧的两个密封圈94安装于设置在轴承座套84外周面95的密封圈槽97中。另外，和本例的配置相反，也可以形成在接近前侧轴承82、83侧的套筒外周面设置密封圈槽，在距前侧轴承远的一侧的座套壳上设置密封圈槽的结构。另外，也可以为仅在套筒外周面设置密封圈槽的结构或仅在座套壳上设置密封圈槽的结构。

密封圈槽94的缩进量最小于或等于密封圈94的使用标准值且大于或等于使用标准值的10％，例如在内径84.5mm、粗细2mm的密封圈94时的缩进量最好为大于或等于0.05mm且小于或等于0.5mm(使用标准值通常由密封圈制造厂作为推荐值提供，上述密封圈94为0.3～0.6mm)。另外，使用标准值为密封圈等弹性体的平均直径的15～20％。优选0.2mm～0.4mm。另外，弹性体不限于密封圈94，也可以上具有密封性的橡胶垫或金属制垫等。

在此，将密封圈94的缩进量的上限值设为小于或等于使用标准值是由于，当比其大时，轴承座套84的滑动性变坏，密封圈94的变形量大，有可能缩短密封圈94的寿命。另外，将缩进量的下限值设为大于或等于使用标准值的10％是由于，当比其小时，密封圈94的密封性能变坏。

一对滚动轴承85、86的内圈97、98外嵌于旋转轴81的另一端，同时外圈99、100嵌合于轴承座套84，通过外圈压板101固定在轴承座套84上，构成可与轴承座套84一起沿旋转轴81的轴向移动的后侧轴承。而且，与前侧轴承82、83共同动作，选择自如地支承旋转轴81。预压弹簧102安装于座套壳88和外圈压板101之间，通过外圈压板101将轴承座套84向后方拉伸，在滚动轴承85、86及滚动轴承82、83上进行预压。另外，在定压预压时，存在在固定位置预压没有预压弹簧的情况。

在座套壳88上设有在各一对密封圈94之间开设流体供给口103的流体给路径104，该流体给路径104与配置于主轴装置80外部的压缩流体供给装置(未图示)连接，从该压缩流体供给装置供给压缩流体，向一对密封圈94之间供给压缩流体。压缩流体供给装置例如是压缩机，流体例如是空气。

其次，说明本例的作用。主轴装置80如图13及图14所示，当旋转轴81高速旋转时，产生的摩擦热等使温度上升。由此，旋转轴81沿轴向延伸，作为后侧轴承的一对滚动轴承85、86和轴承座套84一起沿轴向(图1中右方向)移动，吸收热造成的旋转轴81的伸长。同时轴承座套84热膨胀，外径增大，与座套壳88的间隙C减小，因此预先预测热膨胀，将间隙C设为例如10μm程度。当间隙C大时，则径向刚性降低，实际上在轴承座套84和座套壳88之间以缩进量、压缩的状态配置多个密封圈94，因此，通过密封圈94提高径向刚性，抑制旋转轴81的振动。

如图15所示，通过流体给路径104从作为压缩流体装置的压缩机沿箭头A方向押送压缩空气，当向一对密封圈94之间供给时，嵌合并安装于密封圈槽97的一对密封圈94沿相互分离的方向推压变形(压缩量c)。由此，进一步提高一对密封圈94的刚性，提高轴承座套84的径向刚性及轴向衰减性。一对密封圈94的刚性通过调整压缩空气的压力，调整密封圈94的变形量可得到任意的刚性。另外，作用在两方的密封圈94上的压力都均匀地作用在某一个密封圈94上，因此，也可以使其压缩量均匀，可维持并提高两方的密封圈94的刚性的平衡。

实施例

下面，说明使用试验装置110(作为一例，图16表示主要部分)进行的刚性的测定结果。

试验装置110在和实机的主轴装置80相同尺寸，外径85mm的虚(ダミ一)轴承座套111上以嵌合间隙150μm嵌合并配置内径85mm的虚座套壳112。在虚座套壳112的前侧轴承侧(图16中左侧)设置两个密封圈槽96，在虚轴承座套111的前侧轴承侧(图16中右侧)同样平行地设置两个密封圈槽97，在两个密封圈槽97、96上安装有内径84.5mm、粗细2mm的密封圈94。另外，在虚座套壳112的外周面113上安装有电子测微器的接收装置，可通过电子测微器接收装置114检测虚座套壳112的外周面113的半径方向变位量(也是虚座套壳112的中心变位量)。

在这样构成的试验装置110中通过气筒(未图示)沿箭头B方向推压虚座套壳112的外周面，赋予负荷。

上述之外的各试验条件如下。

密封圈的原材料：A)丁腈橡胶

                B)氟橡胶

密封圈的缩进量：A)0.300mm

                B)0.275mm

                C)0.250mm

压缩空气的压力：A)0MPa

                B)0.49Mpa

气筒的密封圈的两个负载荷重：A)50N

                            B)100N

实验方法：将密封圈的原材料、密封圈的缩进量、压缩空气的压力、气筒的负荷的各条件变更为随机进行试验，通过电子测微器114测定此时的虚座套壳112的外周面113的变位量(中心的变位量)。各测定各进行五次，将其平均值作为测定结果。

(试验结果)

压缩空气的压力为0Mpa时(即没有压缩空气的供给时)的密封圈刚性的测定结果作为通过气筒施加在虚座套壳112上的负荷与中心的变位量之比表示与表1。另外，单位为N/μm，数值越大，径向刚性越大。

表1

压缩空气0Mpa    单位：N/μm

(*)荷重为在两个密封圈上施加的荷重

压缩空气的压力为0.49Mpa时的密封圈刚性的测定结果，作为通过气筒施加在虚座套壳112上的负荷与中心的变位量之比表示于表2。另外，单位为N/μm，数值越大，径向刚性越大。

表2

压缩空气0.49Mpa    单位：N/μm

(*)荷重为在两个密封圈上施加的荷重

另外，按随机的安装顺序安装将缩进量设为0.250mm的氟橡胶制密封圈94，对虚密封圈112的中心位置的偏移测定5次，表3表示该偏移(最大值-最小值)。

表3

压缩空气Mpa	0	0.49
			中心变位量的偏差μm	56	22

从表1可知，在不向密封圈94供给压缩空气时，密封圈94的缩进量的大小比径向刚性高。另外，相对于缩进量的变化量的径向刚性的变化量是氟橡胶制的密封圈比丁腈橡胶制的密封圈大。

从表1及表2可知，通过向密封圈94供给压缩空气，提高径向刚性。这是压缩空气使密封圈94变形(参照图15)，提高密封圈94本身的刚性。另外，缩进量小的情况，压缩空气供给产生的径向刚性的变化量大。另外，压缩空气供给的径向刚性的变化量是氟橡胶制的密封圈比丁腈橡胶制的密封圈大。

从表3可知，虚座套壳112中心位置的偏移量的偏差在不供给压缩空气时为56μm，与此相对，在供给压缩空气时小到22μm，通过供给压缩空气，稳定密封圈94的形状和姿势。

从以上的试验结果可以理解，在前壳87和轴承座套84之间配置多个密封圈94，同时向密封圈94之间供给压缩空气，由此，可提高径向刚性，且可通过调整压缩空气的压力，将径向刚性调整为任意的硬度。

另外，第五例的主轴装置不限于上述的各实施例，可进行适宜的变形、改良等。

例如，除适用于加工中心之外，也可以适用于NC工作机械、手动进行进给动作的通用机械等。

前侧·后侧轴承不限于角接触球轴承，也可以为深沟球轴承或各种滚子轴承等滚动轴承。

图17及图18表示对应本发明第二十方面的本发明实施例的第六例。比例的特征是，由旋转轴121、前侧轴承122、122、前壳125、机内电动机126的转子127及定子128、后侧轴承130、后壳145、外筒132构成的主轴单元133相对于主轴头133可一体地进行分解和组装。

如图17、图18所示，第六例的工作机械120具有由旋转自如的旋转轴121、在内圈123、123中内嵌旋转轴121前端的前侧轴承122、122、内嵌有前侧轴承122、122的外圈124、124的前壳125、机内电动机126的转子127、机内电动机126的定子128、在内圈129上内嵌有旋转轴121后端的后侧轴承130、内嵌于主轴头131的外筒132构成的主轴单元(主轴装置)，主轴单元133相对于主轴头131可一体地进行分解和组装。

而且，主轴头131在轴向具有主轴单元把持部134，主轴单元133插入该主轴单元把持部134。另外，设定与旋转轴121的轴向平行的向进给轴向的移动量长于将主轴单元133插入主轴头133所必须的长度。

工作机械120是立型加工中心，在台座135上立设固定有立柱136，支承于在台座135上配置的Y轴导向导轨137上，且沿工件工作台138相对于立柱136进退的、与旋转轴121的轴向正交的进给轴向的Y轴向移动。在立柱136的上端部配置有X轴导向导轨139，支承于该X轴导向导轨139，且鞍架140在相对于支柱136的横向(图17中的前后方向)沿与旋转轴121的轴向正交的进给轴向的X轴向移动。在鞍架140的前端部配置有Z轴导向导轨141，支承于该Z轴导向导轨141上，且主轴头131沿与旋转轴121的轴向平行的进给轴向的Z轴向相对于工件工作台138进退移动。

主轴单元133由旋转轴121、前侧轴承122、前壳125、构成机内电动机127、相同构成机内电动机126的定子128、后侧轴承130、后壳145、外筒132构成。

旋转轴121非接触定子128的内周部，具有转子127。转子127通过定子128产生的旋转磁场使旋转轴121旋转。旋转轴121通过内装的拉杆(未图示)与工具联结器(未图示)连接。

外筒132形成圆筒形状，在内周面固定有定子128。定子128根据通过电动机电力线(未图示)给予的电流在内周侧产生旋转磁场。

前壳125形成圆筒形状，固定于外筒132的前端部。

后壳145形成圆筒形状，固定于外筒132的后端部。在后壳142上接合有为推压拉杆而进退移动的内装有旋转接合部(未图示)的活塞机构的工具松动筒体143。

前侧轴承122、122是多列的角接触球轴承，在内圈123、123上分别内嵌有旋转轴121的前端部，在外圈124、124上分别内嵌有前壳125。

后侧轴承130是单列角接触球轴承，在内圈129上内嵌旋转轴121的后端部，外圈144内嵌于后壳142。

根据本例的工作机械120，将与旋转轴121的轴向平行的向进给轴向的移动量设定得长于主轴单元133插入主轴头131所必须的长度。由此，由于与旋转轴121的轴向平行的进给轴向的Z轴移动量比主轴单元133插入主轴头131所必须的长度长，故可利用Z轴进给容易地进行拔出。

图19～图23表示对应本发明第二十一方面的本发明实施例的第七例。本例的特征是，由旋转轴121、前侧轴承122、前壳125、机内电动机126的转子127、后侧轴承130、轴承座套142构成的半组装体的主轴辅助单元151相对于支柱131可一体地分解和组装。将与旋转轴121的轴向平行的向进给轴向的移动量设定得长于主轴辅助单元151插入主轴头131所需要的长度。其它结构由于与第一例相同，故同一部件富裕相同的符号，省略详细的说明。

如图19所示，第七例的工作机械150具有由自如旋转的旋转轴121、在内圈123中内嵌有旋转轴121前端的前侧轴承122、内嵌有前侧轴承122外圈124的前壳125、机内电动机126的转子127、在内圈144上内嵌旋转轴121后端的后侧轴承130、内嵌后侧轴承130外圈144的轴承座套142构成的半组装体即主轴辅助单元151，主轴辅助单元151相对于主轴头131可一体地分解和组装。另外，将与旋转轴121的轴向平行的向进给轴向的移动量设定得长于主轴辅助单元151插入主轴头131所需要的长度长。

在使用立型加工中心的工作机械时，当支承于Z轴导向导轨141，且沿Z轴向移动的主轴头131的Z轴移动量L3变长时，必然使机械高度H1变高。机械高度H1受道路搬运时的高度、机械搬入·搬出时的工厂入口·出口部的高度、设置位置的天井高度的限制。因此，机械高度H1最好尽可能地低。因此，在工作机械150中，由于从主轴头131完全拔出作为半组装体的主轴辅助单元151所必须的长度L4比拔出主轴单元133(参照图17)所必须的长度L1小，故可缩短Z轴移动量L3，结果可降低机械高度H1。

如图20所示，主轴辅助单元151的轴承座套142的外径φD2比定子128的内径φD1小。而且，主轴辅助单元151相对于内嵌有该轴承座套142的座套壳152可自如地沿轴向向图20中下方移动。由此，作为半组装体的主轴辅助单元151仅拆下与外筒132固定的螺栓(未图示)，以前壳125为先，从外筒132一体地拔下，同时配置在座套壳152上。不进行冷却油供给软管153、油压供给软管154、电动机动力电缆155的切离作业而能够相对于主轴头131一体地分解、组装，由此，可缩短更换时间。

其次，参照图21～图23说明第七例的工作机械150的主轴辅助单元151的拆卸顺序。

如图21所示，首先，利用Z轴进给使主轴头131下降到最下位置A1。因此，将对前壳125的外筒132的固定解除。

如图22所示，利用Z轴进给，使主轴头131上升到最上位置A2。主轴头131由于与具有定子128的外筒132、座套壳152一起上升，故仅剩余作为半组装体的主轴辅助单元151，可将该主轴辅助单元151一体地拆下。

如图23所示，通过解除相对于主轴头131外筒132的固定，可拆下剩余的具有定子128的外筒132、座套壳152等部件。此时，为一体地取出剩余的具有定子128的外筒132、座套壳152等的部件，必须使从主轴头131的下面到工件工作台137上面的距离L6比剩余的部件的全长L5长，但由于预先分解了主轴辅助单元151，故容易地构成L5＜L6的关系。由此，可缩短Z轴移动量L3，可降低机械高度H1。

根据本例的工作机械150，由旋转轴121、前侧轴承122、前壳125、转子127、后侧轴承130、轴承座套142构成主轴辅助单元151，该主轴辅助单元151相对于主轴头131可一体地分解和组装。因此，不分解工作机械150整体而从主轴头131作为单体取下需要检查·修理·更换的作为半组装体的主轴辅助单元151，可进行分解·组装。

图24表示对应本发明第二十方面的本发明实施例的第八例。本例的特征是，主轴单元133作为单体一体地分解且可一体地组装。另外，主轴头161具有收纳主轴单元133的主轴单元把持部134，主轴单元把持部134可在至少分割为一半的位置分割而分解。其它结构由于和第一例相同，故同一部件使用相同的符号，详细的说明省略。

如图24所示，第八例的工作机械160中，主轴单元133作为单体一体地分解且可一体地组装。另外，主轴头161具有收纳主轴单元133的主轴单元把持部134。另外，主轴头161的主轴单元把持部134在至少分割为一半的位置分割而分解。

工作机械160中，主轴头161具有在旋转轴中心线162的部分分割的第一主轴头部163、第二主轴头部164，两主轴头部163、164通过螺栓165固定。而且，主轴单元133通过凸缘部166利用螺栓167固定于一体化的第一主轴头部163、第二主轴头部164两者。

在工作机械160中，在更换主轴单元133时，通过拆下螺栓165，从第而主轴头部164拆下第一主轴头部163，可与Z轴行程的长度无关而作为单体一体地取下主轴单元133，可容易地进行该作业。在此，第而主轴头164被设定为人可以把持的质量。

另外，第六例、第七例、第八例的工作机械不限于上述的各实施例，可进行适宜的变形、改良等。

例如，除适用于加工中心之外，也可以适用于NC工作机械或手动进行进给动作的通用工作机械等。

另外，前侧·后侧轴承不限于角接触球轴承，也可以为深沟球轴承和各种滚子轴承等滚动轴承。

图25～图29表示对应本发明的第二十三方面、第二十四方面、第二十五方面、第二十六方面、第二十八方面的本发明实施例的第九例。本例的特征是，具有外筒181、主轴头183、旋转轴184、前侧轴承186，186、后侧轴承188、前壳191、座套壳193、工具松动筒体194，并且由旋转轴184、前侧轴承186、后侧轴承188、前壳191、座套壳193构成作为半组装体的主轴辅助单元195，以三分隔构成主轴辅助单元195、外筒181和工具松动筒体194，作为半组装体的主轴辅助单元195可从外筒181拔出。

如图25所示，第九例的主轴装置180具有：具有定子182的外筒181、内嵌外筒181的主轴头183、具有配置于动定子182内侧的转子185的自如旋转的旋转轴184、在内圈187、187中内嵌有旋转轴184一端的前侧轴承186、186、在内圈189中内嵌有旋转轴184另一端的后侧轴承188、内嵌前侧轴承186、186的外圈190，190且安装于外筒181的一端的前壳191、内圈后侧轴承188的外圈192且内嵌于外筒181另一端的座套壳193、固定于外筒181一端的工具松动筒体194，一体地组装具有转子185的旋转轴184、前侧轴承186、后侧轴承188、前壳191、座套壳193，构成主轴辅助单元195，以三分割形式形成该主轴辅助单元195、外筒181和工具松动筒体194，主轴辅助单元195可从外筒181拔出。

另外，工具松动筒体194可从外筒181拔出，拔出主轴辅助单元195的外筒181和工具松动筒体194的组体(第一组体)(图28所示)196可从主轴头183拔出。

另外，主轴辅助单元195、外筒181、工具松动筒体194的组体(第二组体)(图29所示)197可从主轴头183拔出，将检测旋转轴184旋转的传感器(旋转传感器)198配置于旋转轴184和外筒181之间。

外筒181形成圆筒形状，图25中下方的一端部构成前壳固定部199。另外，外筒181在图25中上方的另一端部形成座套壳固定部200。在座套壳固定部200上形成有电源插通部201。在外筒181的内周面固定有定子182。定子182通过从电源配线202提供的电流在内周侧产生旋转磁场。

主轴头183可拆装地把持外筒181，例如在使用卧型加工中心时，沿立设固定于台座上的立柱的Y轴导向轨道上下移动。

旋转轴184非接触定子182的内周部，具有转子185。转子185通过定子182产生的旋转磁场使旋转轴184旋转。旋转轴184通过内装的联结器203与工具支架(未图示)连结。

前侧轴承186、186是多列角接触球轴承，在内圈187、187中分别内嵌有旋转轴184的一端部，在前壳191上分别内嵌有外圈190、190。

前壳191形成圆筒形状，在外筒181的端部形成有外筒内嵌部204。另外，前壳191在外周部外嵌有外周部件205，在和该外周部件205之间形成有多个沿周向构成凹槽状的流体流路206。流体流路206与安装于工具松动筒体194的冷却油供给软管207连通连接。

后侧轴承188为单列角接触球轴承，在内圈189中内嵌有旋转轴184的另一端部，外圈192内嵌于座套壳193。

座套壳193形成圆筒形状，内嵌于外筒181的座套壳固定部200上。

而且，在旋转轴184的另一端部配置有旋转传感器198。旋转传感器198由固定于旋转轴184另一端部的旋转体208和近接该旋转体208外周且固定于外筒181的电信号发生器209构成。电信号发生器209通过使旋转体208和旋转轴184一起旋转，将从旋转体208提供的磁气电变换，产生例如脉冲状的旋转信号。产生的旋转信号通过传感器信号线(未图示)和送信机(未图示)传送到控制装置(未图示)进行监视。

工具松动筒体194可拆装地固定于外筒181的一端部，内装为推压拉杆203而进退移动的活塞210。另外，在工具松动筒体194上通过插头211安装电源配线202，同时螺丝固定冷却油供给软管207。冷却油供给软管207通过该工具松动筒体194内和外筒181内，与前壳191的流体流路206连通连接。

在这种主轴装置180中，将具有转子185的旋转轴184、前侧轴承186、后侧轴承188、前壳191、座套壳193、旋转传感器198的旋转体208一体地组装，构成主轴辅助单元195，以三分割形式形成主轴辅助单元195、外筒181、工具松动筒体194。

如图26所示，主轴装置180设定转子185的外径D1、座套壳193的外径D2、旋转传感器198的旋转体208的外径D3中任一个，使其比定子182的内径D4小。因此，可以以前壳191为先，从外筒181拔出主轴辅助单元195。由此，在构成主轴辅助单元195的具有转子185的旋转轴184、前侧轴承186、后侧轴承188、前壳191、座套壳193、旋转传感器198的旋转体208需要检测、修理、更换等维护时，可简单地对主轴辅助单元195进行维护作业。

如图27所示，主轴装置180中，将工具松动筒体194可拆装地固定在外筒181的端部。因此，由于可从外筒181简单地仅拔出工具松动筒体194，故在配置于工具松动筒体194的旋转节212、电源配线202的联结器211、冷却油供给软管207需要进行检测、修理、更换等维护时，可简单地进行对应它们的维护作业。另外，通过拆下工具松动筒体194，也能够简单地进行旋转传感器198的电信号发生器209的检测、修理、更换等维护作业。

如图28所示，主轴装置180中，由于可拆装地在主轴头183上把持外筒181，故可从主轴头183拔出由拔出主轴辅助单元195的外筒181和工具松动筒体194构成的第一组体196。由此，在外筒181需要检测、修理、更换等维护时，可简单地对外筒181进行维护作业。

如图29所示，主轴装置180中，由于可拆装地在主轴头183上把持外筒181，故和从主轴头183拔出由拔出主轴辅助单元195、外筒181、和工具松动筒体194构成的第二组体197。由此，在由主轴辅助单元195、外筒181、和工具松动筒体194构成的第二组体197需要检测、修理、更换等维护时，可简单地对第二组体197进行维护作业。

根据第九例的主轴装置180，将具有转子185的旋转轴184、前侧轴承186、后侧轴承188、前壳191、座套壳193一体地组装，构成主轴辅助单元195，以三分割形式形成主轴辅助单元195、外筒181、工具松动筒体194，可从外筒181拔出主轴辅助单元195。因此，由于从外筒181一体地拔出构成主轴辅助单元195的具有转子185的旋转轴184、前侧轴承186、后侧轴承188、前壳191、座套壳193，故可不分解主轴装置180整体，而简单地仅拆下需要检测·修理·更换的旋转轴184、前侧轴承186、后侧轴承188。

另外，根据第九例的主轴装置180，可从外筒181拔出工具松动筒体194的第一组体196。由此，可不分解主轴装置180整体，而简单地仅拆下需要检测·修理·更换的工具松动筒体194。

另外，根据第九例的主轴装置180，可从外筒183拔出将主轴辅助单元195拔出的外筒181和工具松动筒体194的第一组体196。由此，可不分解主轴装置180整体，而简单地从主轴头183仅拆下需要检测·修理·更换的主轴辅助单元195、外筒181、工具松动筒体194的第一组体196。

另外，根据第九例的主轴装置180，可从主轴头183拔出主轴辅助单元195、外筒181、工具松动筒体194的第二组体197。由此，可不分解主轴装置180整体而简单地仅拆下需要检测·修理·更换主轴辅助单元195、外筒181、工具松动筒体194的第二组体197。

图30表示对应权利要求的第二十三方面、第二十七方面的本发明实施例的第十例。本例的特征是，在工具松动筒体194上拆装自如地安装有配置有各种流体配管、各种电源电缆的联结器221。其它结构由于和第一例相同，故同一部件赋予相同的符号，详细的说明省略。

如图30所示，第十例的主轴装置220采用主轴单元方式，在工具松动筒体194上拆装自如地安装配置有各种流体配管、各种电源电缆的联结器221。

在此，作为主轴单元222需要的油空压管有，冷却油供给管路、油压供给管路、切削液供给管路、空气净化供给管路、锥形清洗空气供给管路等。另外，作为主轴单元222需要的电线有，电动机动力电缆、电动机旋转传感器电缆、检测开关电缆等。而且，在从主轴头183分解或组装主轴单元222时，需要切断这些大量的流体配管和电源电缆，消耗作业时间。因此，在主轴装置220中，使用将各种流体配管及各种电源电缆的和主轴单元222连接的部分一体化的联结器221。

联结器221将向形成于外筒181外周部的流体流路223及前壳191的流体流路206供给冷却油的冷却油供给软管207、向工具松动筒体194供给油压的油压供给软管224、电源配线202与插头225连接。而且，与外筒181的另一端结合，在内嵌有后侧轴承188外圈192的座套壳226上固定有插座227。插头225和插座227通过爪228固定，爪228仅通过推压而相互固定。在拆下时，释放够挂而拔出。

另外，在插头2255和联结器227的油压管路中配置油封229，使油和空气不能漏出。此时，如在联结器221的油压管路内装通过装拆动作而开关的阀，则在拆下联结器221时不会漏油，作业性优良。另外，在联结器221上配有电线联结器230，电线联结器230和联结器221的装拆动作同时装拆。这样的结构适用于切削液供给管路、空气净化供给管路、锥形清洗空气供给管路、电动机旋转传感器电缆、检测开关电缆等。

由此，在从主轴头183分解或组装主轴单元222时，可不需要工具而一次切离冷却油供给软管207和油压供给软管224等大量油空压管，和电源配线202，可缩短作业时间。另外，通过在联结器221上配置各种流体配管207、224的开关阀和电源联结器230，在检测·修理·更换时，将各种流体配管207、224堵塞，拆下电源配线202，然后进行作业，这样，可防止流体的泄漏和电源配线的缠绕等而进行作业。此时，联结器221，也可以进行例如2～3个的螺栓固定，由此，可不太影响作业性而使结构简单。另外，当具有这种联结器221的结构适用于主轴辅助单元方式时，在更换前侧轴承186或后侧轴承188时，可通过取出主轴辅助单元195(参照图25)缩短更换时间，在更换定子182时，可在短时间内拆下联结器221，更换主轴单元整体。

另外，第九例、第十例的主轴装置不限于上述的各实施例，也可以进行适宜的变形、改良等。

例如，除适用于加工中心之外，也可以适用于NC工作机械、手动进行进给动作的通用机械等。

另外，前侧·后侧轴承不限于角接触球轴承，也可以为深沟轴承和各种滚子轴承等滚动轴承。

参照特定的实施例详细地说明了本发明，但不脱离本发明的精神和范围，可增加各种变更和修正，对从业者来说是显然的。

本申请基于2003年04月7日的申请日本专利申请(特原2003-103219)、2003年12月17日申请的日本专利申请(特原2003-419854)、2003年03月31日申请的日本专利申请(特原2003-096503)、2004年01月05日申请的日本专利申请(特原2004-000216)、2003年11月14日申请的日本专利申请(特原2003-384703)，其内容在此作为参照得到。

产业上的可利用性

如上，本发明的主轴装置及具有主轴装置的工作机械可提供容易进行维护时的组装及拆卸的作业，且低成本的主轴装置，可提供具有高的刚性，且良好的衰减特性，滑动性优良的主轴装置，可提供能够在短时间分解组装主轴单元或主轴辅助单元，且抑制在最小限的机械高度，且刚性高的工作机械，可实现维护性的提高，以能够容易进行内部的所谓的构成部件的更换作业。

另外，本发明的第一方面所述的主轴装置，由于如上所述那样地构成并发挥作用，可从外筒拔出由旋转轴及轴承座套构成的半组装体，由此，可提高组装性，同时在破损时迅速地进行更换。另外，轴承座套由于为组装有后侧轴承的状态，故在半组装体的拔出插入时油脂的状态不变化。

因此，在该主轴装置中，通过使用另一外筒预先进行试运行，然后将半组装体存库，在主轴装置损伤时可更换半组装体，马上进行正常的运行，可大幅缩短停机时间。另外，与更换主轴装置整体相比可进一步降低成本，也能够降低库存成本。由此，在目前这样的不能减少维护的时间劳力的油脂润滑的情况，由于在组装后需要进行轴承的试运行，故可消除停机时间变长这样的问题。

另外，按所述外筒的内周径、所述定子的内径、所述轴承座套的外径直径的顺序减小，由所述前壳、所述旋转轴和所述轴承座套构成的半组装体可从所述外筒拔出，且所述轴承座套的后方的任意剖面的旋转体半径比从所述轴承座套后端到所述剖面间非旋转体的最小半径小。因此，拔出半组装体时，保持开放工具的非旋转体的活塞机构等不成为障碍。

另外，本发明第二方面所述的主轴装置，由于如上所述那样地构成并发挥作用，能够从外筒拔出由前壳、旋转轴及轴承座套构成的半组装体，由此，可提高组装性，同时在破损时迅速地进行更换。另外，轴承座套由于为组装有后侧轴承的状态，故在半组装体的拔出插入时油脂的状态不变化。

因此，在该主轴装置中，通过使用另一外筒预先进行试运行，然后将半组装体存库，在主轴装置损伤时可更换半组装体，马上进行正常的运行，可大幅缩短停机时间。另外，与更换主轴装置整体相比可进一步降低成本，也可以降低库存成本。

另外，通过活塞机构，通过装入旋转轴的内径部件进行工具更换，因此，与露出到外部的情况相比，具有高的润滑性能，可进行工具更换。

另外，本发明第三方面所述的主轴装置，由于如上所述那样构成并发挥作用，将半组装体的安装基准面和上述内径部件的活塞推压面之间的距离相对于基准尺寸调整为±0.1mm以内，由此，适当地进行松动，因此，在进行半组装体的更换时，不需要调整活塞，可提高维护性。

本发明第四方面所述的主轴装置，由于如上所述那样构成并发挥作用，内径部件可压缩地组装弹簧，同时在内径部件的后部固定调整部件，并在调整部件上对活塞机构形成活塞推压面，因此，由于可通过调整部件将工具支架的推压量设为预先设定的值，故通过调整其容许差适当地进行松动，其结果在进行内径部件的更换时，不需要调整活塞，可提高维护性。

本发明第五方面所述的主轴装置，由于如上所述那样构成并发挥作用，通过将前壳相对于外筒过盈配合，在进行半组装体的分解、组装或更换时等，可不在前壳和外筒的轴心产生偏移而维持高的精度。

本发明第六方面所述的主轴装置，由于如上所述那样构成并发挥作用，将轴承座套内嵌于座套壳中，轴承座套外径相对于座套壳的内径间隙配合，由此，后侧轴承及轴承座套主要具有支持旋转轴的作用，可通过简单结构吸收转子发热造成的热膨胀等轴向的变位。

本发明第七方面所述的主轴装置，由于如上所述那样构成并发挥作用，在轴承座套外径和上述座套壳内径之间介装多对密封圈，因此，通过在轴承座套外径和座套壳内径之间的多对密封圈防止润滑剂的泄漏，通过密封圈的缩进量产生的衰减效果可衰减轴承座套的振动。

本发明第八方面所述的主轴装置，由于如上所述那样构成并发挥作用，将轴承座套和座套壳的嵌合长度，与轴承座套的外径之比设为嵌合长度/外径＝0.45～0.8的范围内，因此，将轴承座套的外径和座套壳的嵌合部的长度设为适当的关系，因此，可得到维护性及作为工作机械的性能优良的半组装体的结构。

本发明第九方面所述的主轴装置，由于如上所述那样构成并发挥作用，具有在轴承座套的圆周上设有多个的润滑剂排出孔、设于轴承座套外周的嵌合面上的圆周槽、与圆周槽连通连接的半径方向的润滑剂供给路径，由此，轴承座套无论为任何相位都没有问题，可排出润滑剂。例如，水平安装的主轴在下侧需要排出孔，但由于使任一孔朝向下侧故可进行排出。另外，轴承座套无论在任何位置，都可以供给润滑剂。因此，不必配合轴承座套相位，维护的作业性好。

本发明第十方面所述的主轴装置，由于如上所述那样构成并发挥作用，后侧轴承固定位置预压且是背对背装配的角接触球轴承，由此，可通过套筒结构吸收转子发热造成的热膨胀等轴向的变位。

本发明第十一方面所述的主轴装置，由于如上所述那样构成并发挥作用，使用油脂润滑，由此使用容易，可通过较廉价的油脂润滑以少的费用进行维护。

本发明第十二方面所述的主轴装置，由于如上所述那样构成并发挥作用，具有油脂补给装置，由此可通过油脂补给装置补偿油脂的不足，因此，可避免烧结等。

本发明第十三方面所述的主轴装置，由于如上所述那样构成并发挥作用，具有在补给油脂后排出多余的油脂的机构，由此，向轴承内部供给，且不需要的润滑剂附着于在轴承附近配置的外圈隔圈等的旋转部件上，附着于旋转部件的润滑剂由于旋转力而飞溅到轴承外侧。由此，可强制地将不需要的润滑剂排出到轴承外部。

本发明第十四方面所述的主轴装置，由于如上所述那样构成并发挥作用，使用油气、油雾及直接喷射润滑中任一种微量润滑，由此，通过油气、油雾及直接喷射润滑中任一种微量润滑，可高效地进行润滑，因此，可进一步提高耐烧结性。

本发明第十五方面所述的主轴装置，由于如上所述那样构成并发挥作用，在座套壳，和嵌合于座套壳可沿旋转轴的轴向移动的轴承座套的嵌合面配置弹性体，由此，通过弹性体提高径向刚性，同时提高轴向的衰减率，可防止旋转轴的自激励振动。另外，由于对在弹性体上施加压力的流体，故使弹性体变形，进一步提高径向刚性，同时提高轴向的衰减率，可提高旋转轴的自激励振动的抑制效果。

本发明第十六方面所述的主轴装置，由于如上所述那样构成并发挥作用，弹性体为密封圈，流体为压缩空气，向设置了多个的密封圈之间供给压缩空气，在密封圈上施加负载，因此，维持高的滑动性，同时提高径向刚性，可有效地防止旋转轴的自激励振动。另外，密封圈由于富有加工性和通用性，故不需要复杂的制造工序，而可制造高性能的主轴装置。

本发明第十七方面所述的主轴装置，由于如上所述那样构成并发挥作用，使在弹性体上负载压力的流体压力可变，由此，可对应主轴装置的使用条件改变压力，改变流体的压力产生的弹性体的变形量。另外，将弹性体的径向刚性和衰减率根据使用条件设为最优值，可有效地防止旋转轴的自激励振动。另外，改变弹性体的径向刚性和衰减率，可仅改变供给的流体的压力而极其容易地进行。

本发明第十八方面所述的主轴装置，由于如上所述那样构成并发挥作用，密封圈由丁腈橡胶或氟橡胶形成，同时使密封圈安的缩进量大于或等于密封圈的使用标准值的10％且小于或等于使用标准值，由此，密封圈具有密封效果及弹性支承效果，同时具有相对于轴向移动的耐磨损性和相对于发热的耐热性，可构成长寿命。另外，适当地提高密封圈的刚性，维持滑动性，同时可提高径向刚性及轴向衰减率。

本发明第十九方面所述的主轴装置，由于如上所述那样构成并发挥作用，配置多组由多个弹性体构成的弹性体组，配置于两端的弹性体组中，一个的弹性体组配置于轴承座套上，另一个的弹性体组配置于座套壳上，由此，组装容易，密封圈损伤的担心减少。另外，均匀且稳定地进行在主轴装置上作用各种负载时的轴承座套的移动的效果和仅在轴承座套上配置弹性体及仅在座套壳上配置弹性体的情况相同。另外，也可以是在主轴装置上配置两个弹性体，将其一个配置于轴承座套上，将另一个配置于座套壳上，向该弹性体之间供给流体的结构。

本发明第二十方面所述的工作机械，由于如上所述那样构成并发挥作用，在设于主轴头轴向的主轴单元把持部插入有主轴单元，并且将与旋转轴的轴向平行的向进给轴向的移动量设定得长于用于将主轴单元插入主轴头的必要长度，由此，主轴单元相对于主轴头可一体地分解且可组装，由此，与旋转轴的轴向平行的作为进给轴向的Z轴移动量比将主轴单元插入主轴头所必需的长度长，因此容易利用Z轴进给进行拔出。

本发明第二十一方面所述的工作机械，由于如上所述那样构成并发挥作用，将与旋转轴的轴向平行的向进给轴向的移动量设定得长于用于将主轴辅助单元插入主轴头所需要的长度，由此，主轴辅助单元相对于主轴头可一体地分解且可组装，因此，与旋转轴的轴向平行的作为进给轴向的Z轴移动量比将主轴单元插入主轴头所需要的长度长，因此，可容易地进行利用Z轴进给的拔出。

本发明第二十二方面所述的工作机械，由于如上所述那样构成并发挥作用，主轴头的主轴单元把持部可在至少分割一半的位置分割而分解，由此，例如即使短地设定Z轴移动量，也可以通过分割展开主轴头的主轴单元把持部，进行拆卸组装，可进一步提高主轴单元和主轴头的固定刚性，提高工作机械整体的刚性。

本发明第二十三方面所述的主轴装置，由于如上所述那样构成并发挥作用，将具有转子的旋转轴、前侧轴承、后侧轴承、前壳、轴承座套一体地组装构成主轴辅助单元，以三分割形式形成主轴辅助单元、外筒、工具松动筒体，可从外筒拔出主轴辅助单元。

因此，从外筒一体地拔出各层主轴辅助单元的具有转子的旋转轴、前侧轴承、后侧轴承、前壳、座套壳，因此，可不分解主轴装置整体而简单地仅拆下需要检测·修理·更换的旋转轴、前侧轴承、后侧轴承，由此，可不拆下配线或配管，而管路构成主轴单元的任一部件。

本发明第二十四方面所述的主轴装置，由于如上所述那样构成并发挥作用，工具松动筒体可从外筒拔出，由此，可不分解主轴装置整体而仅简单地拆下工具松动筒体，因此，也可以简单地检测·修理·更换构成工具松动筒体的任一部件。

本发明第二十五方面所述的主轴装置，由于如上所述那样构成并发挥作用，拔出主轴辅助单元的所述外筒和工具松动筒体的组装体可从主轴头拔出，由此，可不分解主轴装置整体而可简单地从主轴头仅拆下主轴辅助单元、外筒、工具松动筒体的组体，因此，也可以简单地检测·修理·更换构成外筒或工具松动筒体的任一部件。

本发明第二十六方面所述的主轴装置，由于如上所述那样构成并发挥作用，主轴辅助单元、外筒、工具松动筒体的组装体可从主轴头拔出，由此，可不分解主轴装置整体而可简单地从主轴头仅拆下主轴辅助单元、外筒、工具松动筒体的组体，因此，也可以简单地检测·修理·更换构成主轴装置整体的任一部件。

本发明第二十七方面所述的主轴装置，由于如上所述那样构成并发挥作用，在工具松动筒体或外筒上可拆卸自如地安装具有各种流体配管、电源联结器的联结器，由此，通过在联结器上配置各种流体配管的阀和电源联结器，在检测·修理·更换时，堵塞各种流体配管，拆下电源联结器，进行作业，这样，可防止流体的泄漏或电源配线的缠绕等，进行作业。

本发明第二十八方面所述的主轴装置，由于如上所述那样构成并发挥作用，在旋转轴和外筒之间配置检测旋转轴旋转的传感器，由此，可仅拆下工具松动筒体，进行传感器的检测·修理·更换。

Claims (28)

1、一种主轴装置，其包括：外筒，其具有定子；旋转轴，其具有转子并且旋转自如；前侧轴承，其外圈固定于前壳上，并且内圈外嵌于所述旋转轴的一端；轴承座套，其配设于所述旋转轴的另一端侧，嵌合于所述外筒，可沿所述旋转轴的轴向移动；后侧轴承，其内圈外嵌于所述旋转轴的另一端，并且外圈固定于所述轴承座套上，与所述前侧轴承一起旋转自如地支承所述旋转轴，其中，

按所述外筒的内周径、所述定子的内径、所述轴承座套的外径直径的顺序减小，由所述前壳、所述旋转轴和所述轴承座套构成的半组装体可从所述外筒拔出，且所述轴承座套的后方的任意剖面的旋转体半径比从所述轴承座套后端到所述剖面间非旋转体的最小半径小。

2、一种主轴装置，其包括：外筒，其具有定子；旋转轴，其具有转子并且旋转自如；前侧轴承，其外圈固定于前壳上，并且内圈外嵌于所述旋转轴的一端；轴承座套，其配设于所述旋转轴的另一端侧，嵌合于所述外筒，可沿所述旋转轴的轴向移动；后侧轴承，其内圈外嵌于所述旋转轴的另一端，并且外圈固定于所述轴承座套上，与所述前侧轴承一起动作，且旋转自如地支承所述旋转轴，其中，

由所述前壳、所述旋转轴和所述轴承座套构成的半组装体可从所述外筒拔出，在所述旋转轴上装入自如更换工具的内径部件，并且具有用于更换工具的活塞机构。

3、如权利要求2所述的主轴装置，其特征在于，所述半组装体的安装基准面和所述内径部件的活塞推压面之间的距离相对于基准尺寸在±0.1mm以内进行调整。

4、如权利要求2所述的主轴装置，其特征在于，所述内径部件能够将弹簧压缩地装入，在所述内径部件的后部固定调整部件，在该调整部件上形成向所述活塞机构进行推压的活塞推压面。

5、如权利要求1～4中任一项所述的主轴装置，其特征在于，所述前壳相对于所述外筒过盈配合。

6、如权利要求1～5中任一项所述的主轴装置，其特征在于，所述轴承座套内嵌于座套壳中，该轴承座套的外径相对于该座套壳内径间隙配合。

7、如权利要求6所述的主轴装置，其特征在于，多对密封圈介于所述轴承座套外径和所述座套壳内径之间。

8、如权利要求1～7中任一项所述的主轴装置，其特征在于，所述轴承座套和所述座套壳的嵌合长度与该轴承座套的外径之比设定在嵌合长度/外径＝0.45～0.8的范围内。

9、如权利要求1～8中任一项所述的主轴装置，其特征在于，其包括：润滑剂排出孔，其在所述轴承座套圆周上设有多个；圆周槽，其设于该轴承座套外周的嵌合面；半径方向的润滑剂供给路径，其与圆周槽连通连接。

10、如权利要求1～9中任一项所述的主轴装置，其特征在于，所述后侧轴承在固定位置预压且是背对背装配的角接触球轴承。

11、如权利要求1～10中任一项所述的主轴装置，其特征在于，采用油脂润滑。

12、如权利要求1～11中任一项所述的主轴装置，其特征在于，具有油脂补给装置。

13、如权利要求1～10中任一项所述的主轴装置，其特征在于，具有在补给油脂后排出多余油脂的机构。

14、如权利要求1～10中任一项所述的主轴装置，其特征在于，采用油气、油雾及直接喷射润滑中的任意一种微量润滑。

15、一种主轴装置，其包括：自如旋转的旋转轴；前侧轴承，其外圈固定于外壳上，并且内圈外嵌于所述旋转轴的一端；轴承座套，其配设于所述旋转轴的另一端侧，并嵌合于座套壳中，可沿所述旋转轴的轴向移动；后侧轴承，其内圈外嵌于所述旋转轴的另一端，并且外圈固定于所述轴承座套上，与所述前侧轴承一起动作，且旋转自如地支承所述旋转轴，可使所述旋转轴的另一端沿轴向变位，其中，

在所述座套壳和所述轴承座套的嵌合面具有将所述座套壳和所述轴承座套之间密封的弹性体，并且提供对所述弹性体施加压力的流体。

16、如权利要求15所述的主轴装置，其特征在于，所述弹性体是密封圈，所述流体是压缩空气，在配设有多个的所述密封圈之间供给所述压缩空气，对所述密封圈施加压力。

17、如权利要求15或16所述的主轴装置，其特征在于，对所述弹性体施加压力的所述流体的压力可变。

18、如权利要求16或17所述的主轴装置，其特征在于，所述密封圈由丁腈橡胶或氟橡胶构成，且将所述密封圈安装在所述座套壳和所述轴承座套之间时的缩进量大于或等于所述密封圈的使用标准值的10％且小于或等于该使用标准值。

19、如权利要求15～18中任一项所述的主轴装置，其特征在于，由多个所述弹性体构成一组弹性体组，该弹性体组配置多组，并且配置于两端的所述弹性体组中，一个所述弹性体组配置于所述轴承座套上，另一个所述弹性体组配置于所述座套壳上。

20、一种工作机械，其具有主轴单元，该主轴单元包括：

自如旋转的旋转轴；前侧轴承，在其内圈内嵌有所述旋转轴的前端；前壳，其内嵌所述前侧轴承的外圈；机内电动机的转子；所述机内电动机的定子；后侧轴承，其在内圈内嵌所述旋转轴的后端；外筒，其内嵌于主轴头，

在设于所述主轴头的轴向的主轴单元把持部插入所述主轴单元，并且将与所述旋转轴的轴向平行的向进给轴向的移动量设定得长于用于将所述主轴单元插入所述主轴头所必需的长度，从而所述主轴单元能够相对于所述主轴头一体地分解和组装。

21、一种工作机械，其具有主轴辅助单元，该辅助单元包括：自如旋转的旋转轴；前侧轴承，在其内圈内嵌所述旋转轴的前端；前壳，其内嵌所述前侧轴承的外圈；机内电动机的转子；后侧轴承，其在内圈内嵌所述旋转轴的后端；轴承座套，其内嵌所述后侧轴承的外圈，将与所述旋转轴的轴向平行的向进给轴向的移动量设定得长于用于将所述主轴辅助单元插入所述主轴头所必需的长度，由此所述主轴辅助单元能够相对于主轴头一体地分解和组装。

22、如权利要求20或21所述的工作机械，其特征在于，所述主轴头的所述主轴单元把持部可在至少分割一半的位置进行分割而分解。

23、一种主轴装置，其包括：外筒，其具有定子；主轴头，其内嵌所述外筒；旋转轴，其具有配置于所述定子内侧的转子并且旋转自如；前侧轴承，其在内圈内嵌所述旋转轴的一端；后侧轴承，其在内圈内嵌所述旋转轴的另一端；前壳，其内嵌所述前侧轴承的外圈，且安装于所述外筒的一端；座套壳，其内嵌所述后侧轴承的外圈，且内嵌于所述外筒的另一端；工具松动筒体，其固定于所述外筒的一端，其中，

将具有所述转子的所述旋转轴、所述前侧轴承、所述后侧轴承、所述前壳、所述座套壳一体组装构成主轴辅助单元，以三分割形式形成该主轴辅助单元、所述外筒和所述工具松动筒体，所述主轴辅助单元可从所述外筒拔出。

24、如权利要求23所述的主轴装置，其特征在于，所述工具松动筒体可从所述外筒拔出。

25、如权利要求24所述的主轴装置，其特征在于，拔出了所述主轴辅助单元的所述外筒和所述工具松动筒体的组装体可从所述主轴头拔出。

26、如权利要求23～25中任一项所述的主轴装置，其特征在于，所述主轴辅助单元、所述外筒和所述工具松动筒体的组装体可从所述主轴头拔出。

27、如权利要求23～26中任一项所述的主轴装置，其特征在于，在所述工具松动筒体或所述外筒上可拆卸自如地安装具有各种流体配管和电源联结器的联结器。

28、如权利要求23～27中任一项所述的主轴装置，其特征在于，在所述旋转轴和所述外筒之间配置有检测所述旋转轴旋转的传感器。

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