JP2009299777A - スピンドル装置及びスピンドル装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】モータビルトインのスピンドル装置において、補助軸受のモータ軸に対する芯合わせを簡単に行う。
【解決手段】スピンドル装置１であって、前方側に回転具を取り付け可能な回転軸１０と、回転軸１０を中心軸上に収容し、当該回転軸１０を軸エア受１２を介して回転自在に支持する本体ハウジング１３と、回転軸１０の後方部に当該回転軸１０と同軸上に固定されたモータ軸４０を回転させて回転軸１０を回転駆動するモータ部１１と、モータ部１１を収容するモータハウジング１４と、モータ軸４０を回転自在に支持する補助エア軸受１５と、補助エア軸受１５を収容する軸受ハウジング１６とを有している。補助エア軸受１５は、軸受ハウジング１６の内周面に固定され、軸受ハウジング１６の内周面には、補助エア軸受１５の内周面と同心の環状の位置合わせ面Ｇが形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、スピンドル装置及びスピンドル装置の製造方法に関する。

例えばシリコンウェハ、ガラス、セラミック等の脆性材の研削加工などには、一般的に工具を回転軸により回転させるスピンドル装置が用いられている。特にシリコンウェハ等の高精度の加工には、高回転精度、低振動等が要求され、このような加工には、モータを内蔵して直接駆動するモータビルトインのスピンドル装置が適している。

上記モータビルトインのスピンドル装置は、例えば前方側に工具を取り付け可能な回転軸を備えた本体ハウジングを有し、その本体ハウジングの後方側には、モータ部を内蔵するモータハウジングが固定されている。モータ部は、前記回転軸の後方部に固定されたモータ軸と、そのモータ軸の外周面に固定された環状のロータと、ロータの外周を囲むようにモータハウジングの内周面に固定された環状のステータを有している。モータ部は、給電によりロータとステータとの間に生じる電磁力を用いてモータ軸及び回転軸を回転させ、工具を回転させている（特許文献１参照）。

特開２００６−３３６８２６号公報

しかしながら、上述のようなモータビルトインのスピンドル装置は、モータ部の出力を大きくしようとすると、モータ部の軸方向の寸法が長くなり、回転軸やモータ軸を含む回転部全体の寸法も長くなる。このため、その回転部の重量等により、本体ハウジングの軸受に大きなモーメントの負荷がかかり、例えば軸受が予め有する負荷容量（負荷に対する耐性）が低減し、また軸受の剛性も低下してしまう。軸受の負荷容量が低減すると、精度の高い安定した回転を行うことが難しくなる。

そこで、モータ部の後方側にモータ軸を回転自在に支持する補助軸受を設けて、剛性を上げつつ、負荷容量を増加させることが提案できる。しかしながら、この補助軸受とモータ軸の芯を合わせることは難しい。

仮にモータ軸と補助軸受の回転中心がずれている場合、期待していた負荷容量や剛性が得られないばかりか、モータ軸と補助軸受が衝突するカジリ事故が発生することも考えられる。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、上述のようなモータビルトインのスピンドル装置において、補助軸受のモータ軸に対する芯合わせを簡単に行えるようにすることをその目的とする。

上記目的を達成するための本発明は、スピンドル装置であって、前方側に回転具を取り付け可能な回転軸と、前記回転軸を中心軸上に収容し、当該回転軸を軸受を介して回転自在に支持する本体ハウジングと、前記本体ハウジングの後方側に設けられ、前記回転軸の後方部に当該回転軸と同軸上に固定されたモータ軸を回転させて前記回転軸を回転駆動するモータ部と、前記本体ハウジングの後方部に固定され、前記モータ部を収容するモータハウジングと、前記モータ部の後方側に設けられ、前記モータ軸を回転自在に支持する補助軸受と、前記モータハウジングの後方部に固定され、前記補助軸受を収容する軸受ハウジングと、を有し、前記補助軸受は、前記モータ軸が挿入される環状の内周面を有し、前記軸受ハウジングの内周面に固定され、前記軸受ハウジングの内周面の前記補助軸受が固定されていない位置又は前記軸受ハウジングの外周面には、前記補助軸受の内周面と同心の環状の位置合わせ面が形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、軸受ハウジングの内周面又は外周面に、補助軸受の内周面と同心の環状の位置合わせ面が形成されているので、スピンドル装置の製造時に、軸受ハウジングの位置合わせ面を基準にして、例えば回転させた位置合わせ面に回転振れセンサを当てて、軸受ハウジングを、本体ハウジングと一体のモータハウジングに対し軸が一致するように固定することができる。これにより、軸受ハウジングの内周面に固定された補助軸受と、本体ハウジングの回転軸と同軸のモータ軸とが同心になる。このように、補助軸受のモータ軸に対する芯合わせを簡単に行うことができる。

上記スピンドル装置において、前記補助軸受を前記軸受ハウジングに固定した状態で、当該軸受ハウジングを加工機の回転軸に固定し、当該加工機により、前記軸受ハウジングの内周面又は外周面の少なくとも一部と、前記補助軸受の内周面とを同時加工することにより、前記位置合わせ面が形成されていてもよい。かかる場合、補助軸受の内周面と同心の環状の位置合わせ面を精度よく簡単に形成できる。

前記モータ部は、前記モータ軸の外周面に固定された環状のロータと、当該ロータに対向しモータハウジングの内周面に固定された環状のステータを有し、前記モータハウジングの内周面の前記ステータが固定されていない位置又は前記モータハウジングの外周面には、前記ステータの内周面と同心の環状の他の位置合わせ面が形成されていてもよい。かかる場合、モータハウジングの他の位置合わせ面を基準にして、例えば回転させた他の位置合わせ面に回転振れセンサを当てて、モータハウジングを本体ハウジングに対し軸が一致するように固定することができる。このため、モータハウジングと本体ハウジングの同軸性が向上し、そのモータハウジングに固定される軸受ハウジングと本体ハウジングとの同軸性も向上する。この結果、軸受ハウジングの補助軸受と、本体ハウジングの回転軸と同軸のモータ軸との芯合わせをより精度よく行うことができる。さらに、モータハウジングの内周面に固定されたステータと、本体ハウジングの回転軸と同軸のモータ軸やロータとの芯合わせも精度よく簡単に行うことができる。このため、ステータとロータの回転中心がずれた場合に生じる振動が低減され、モータ部の所望の出力が得られる。

また、前記ステータを前記モータハウジングに固定した状態で、当該モータハウジングを加工機の回転軸に固定し、当該加工機により、前記モータハウジングの内周面又は外周面の少なくとも一部と、前記ステータの内周面とを同時加工することにより、前記他の位置合わせ面が形成されていてもよい。かかる場合、ステータの内周面と同心の環状の他の位置合わせ面を精度よく簡単に形成できる。

上記スピンドル装置は、前記本体ハウジングの前方側に形成された開口部に設けられ、当該本体ハウジングの内周面との間に本体ハウジングの内部と外部を連通する隙間を形成し、前記回転軸により回転する回転体と、前記モータ部を冷却するための冷却用気体を前記モータハウジング内に導入するための気体導入部と、前記モータハウジング内に供給された前記冷却用気体を、前記本体ハウジングと前記回転体の前記隙間に供給し、当該隙間から前記本体ハウジングの外部に流出させるための気体流路と、をさらに有していてもよい。かかる場合、モータ部の冷却用気体を、回転体と本体ハウジングの隙間に供給し、当該隙間から本体ハウジングの外部に流出できるので、回転体と本体ハウジングの隙間から異物が侵入することを抑制できる。また、モータ部の冷却用気体を用いて異物の侵入を抑制できるので、新たに気体供給装置などを設ける必要がなく、スピンドル装置の構造の複雑化や高コスト化を抑制できる。なお、上記「回転体」は、回転軸と一体であっても別体であってもよい。

別の観点による本発明は、スピンドル装置の製造方法であって、本体ハウジング内の中心軸上に軸受を介して回転自在に支持された回転軸の後方部に、モータ部のモータ軸を、軸が一致するように固定する工程と、前記モータ部を収容するモータハウジングを、前記本体ハウジングの後方部に固定する工程と、補助軸受が内周面に固定された軸受ハウジングに対し、当該軸受ハウジングの内周面の前記補助軸受が固定されていない位置又は軸受ハウジングの外周面に、前記補助軸受の環状の内周面と同心の環状の位置合わせ面を形成する工程と、前記位置合わせ面を基準にして、前記軸受ハウジングを前記モータハウジングの後方部に対し、軸が一致するように固定して、前記補助軸受に前記モータ軸を回転自在に支持させる工程と、を有することを特徴とする。かかる場合、位置合わせ面を基準にして、軸受ハウジングが、本体ハウジングと一体のモータハウジングに対し軸が一致するように固定されるので、軸受ハウジングの内周面に固定された補助軸受と、本体ハウジングの回転軸と同軸のモータ軸とが同心になる。このように、補助軸受のモータ軸に対する芯合わせを容易に行うことができる。

上記スピンドル装置の製造方法において、前記補助軸受を前記軸受ハウジングに固定した状態で、当該軸受ハウジングを加工機の回転軸に固定し、当該加工機により、前記軸受ハウジングの内周面又は外周面の少なくとも一部と、前記補助軸受の内周面とを同時加工することにより、前記位置合わせ面を形成するようにしてもよい。かかる場合、補助軸受の内周面と同心の環状の位置合わせ面を精度よく簡単に形成できる。

前記軸受ハウジングを前記モータハウジングに仮止めし、当該軸受ハウジングを回転させて前記位置合わせ面の回転振れを検出し、当該回転振れが最小になるように、前記軸受ハウジングを前記モータハウジングに固定するようにしてもよい。かかる場合、軸受ハウジングと、モータハウジング及び本体ハウジングとの同軸性が向上し、軸受ハウジングの補助軸受と、本体ハウジングの回転軸に同軸のモータ軸との芯合わせをより精度よく行うことができる。

前記補助軸受により支持される位置の前記モータ軸の外周面は、前記モータ軸と同心になるように加工されていてもよい。補助軸受により支持されるモータ軸の外周面とモータ軸との同軸性を向上できる。

また、前記モータ軸を前記回転軸に仮止めし、当該モータ軸を回転させて、前記補助軸受により支持される位置のモータ軸の外周面の回転振れを検出し、当該回転振れが最小になるように、前記モータ軸を前記回転軸に固定するようにしてもよい。かかる場合、補助軸受により支持される位置のモータ軸の外周面と、モータ軸との同軸性を向上できる。

上記スピンドル装置の製造方法は、環状のステータが内周面に固定されたモータハウジングに対し、当該モータハウジングの内周面の前記ステータが固定されていない位置又はモータハウジングの外周面に、前記ステータの内周面と同心の環状の他の位置合わせ面を形成する工程をさらに有し、前記モータハウジングを本体ハウジングに固定する工程は、前記他の位置合わせ面を基準にして、前記モータハウジングと前記本体ハウジングが軸が一致するように固定し、前記モータ軸の外周面に固定されたロータと前記ステータを同心円状に対向配置するようにしてもよい。かかる場合、当該他の位置合わせ面を基準にして、モータハウジングと本体ハウジングを軸が一致するように固定することができる。このため、モータハウジングと本体ハウジングの同軸性が向上し、そのモータハウジングに固定される軸受ハウジングと本体ハウジングとの同軸性も向上する。この結果、軸受ハウジングの補助軸受と、本体ハウジングの回転軸と同軸のモータ軸との芯合わせをより精度よく行うことができる。さらに、モータハウジングの内周面に固定されたステータと、本体ハウジングの回転軸と同軸のモータ軸やロータとの芯合わせも精度よく簡単に行うことができる。このため、ステータとロータの回転中心がずれた場合に生じる振動が低減され、モータ部の所望の出力が得られる。

前記ステータを前記モータハウジングに固定した状態で、当該モータハウジングを加工機の回転軸に固定し、当該加工機により、前記モータハウジングの内周面又は外周面の少なくとも一部と、前記ステータの内周面とを同時加工することにより、前記他の位置合わせ面を形成するようにしてもよい。かかる場合、ステータの内周面と同心の環状の他の位置合わせ面を精度よく簡単に形成できる。

前記モータハウジングを前記本体ハウジングに仮止めし、当該モータハウジングを回転させて前記他の位置合わせ面の回転振れを検出し、当該回転振れが最小になるように、前記モータハウジングを前記本体ハウジングに固定するようにしてもよい。かかる場合、モータハウジングと本体ハウジングとの同軸性が向上し、モータハウジングのステータと、本体ハウジングの回転軸に同軸のモータ軸及びロータとの芯合わせをより正確に行うことができる。

前記ロータの外周面は、前記モータ軸と同心になるように加工されていてもよい。かかる場合、ロータの外周面とモータ軸との同軸性を向上できる。

本発明によれば、スピンドル装置において、補助軸受とモータ軸の芯合わせを簡単に行うことができるので、高出力で高精度の回転を実現できる。

以下、図面を参照して、本発明の好ましい実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態に係るスピンドル装置１の構成の概略を示す説明図である。

スピンドル装置１は、前方側に回転具としての工具Ａを取り付け可能な回転軸１０と、回転軸１０の後方側に設けられ、回転軸１０を回転駆動するモータ部１１と、回転軸１０をエア軸受１２を介して回転自在に支持する本体ハウジング１３と、本体ハウジング１３の後方部に固定され、モータ部１１を収容するモータハウジング１４と、モータハウジング１４の後方側に設けられ、モータ部１１の後述するモータ軸４０を回転自在に支持する補助エア軸受１５と、モータハウジング１４の後方部に固定され、補助エア軸受１５を収容する軸受ハウジング１６を有している。

本体ハウジング１３は、例えば両端に開口部を有する円筒状に形成され、その中心軸Ｐ上に回転軸１０を収容している。回転軸１０は、前方端部に径の大きい回転体としての前方フランジ１０ａを有している。この前方フランジ１０ａは、本体ハウジング１３の前方部を構成するシールリング部１３ａの開口部Ｂに位置し、シールリング部１３ａの内周面と前方フランジ１０ａの外周面との間には、隙間Ｄが形成されている。また、シールリング部１３ａの内周面には、前方フランジ１０ａの外周面に近づくように内側に突出した環状の突条部２０が形成されている。この突条部２０の内周面には、環状の凹部２０ａが形成されている。前方フランジ１０ａの前面側には、工具Ａを取り付けることができる。

回転軸１０は、後方端部にも径の大きい後方フランジ１０ｂを有している。エア軸受１２は、前方フランジ１０ａと後方フランジ１０ｂとの間であって、本体ハウジング１３の内周面と回転軸１０の外周面との間に介在されている。エア軸受１２は、回転軸１０の軸方向に２つ並列して設けられている。本体ハウジング１３の壁内には、外部からエア軸受１２に軸受用エアを供給する軸受用エア供給流路３０が形成されている。この軸受用エアの供給により、エア軸受１２と回転軸１０との間の隙間Ｃに軸受用エアが供給され、回転軸１０が、本体ハウジング１３の中心軸Ｐ上でエア軸受１２に非接触で支持されて回転できる。また、本体ハウジング１３には、空間Ｈからシールリング部１３ａの内周面に通じるエア流路３１が形成されている。このエア流路３１により、エア軸受１２から排出された軸受用エアを前方フランジ１０ａとシールリング部１３ａとの隙間Ｄに供給できる。

モータハウジング１４は、両端が開口した円筒状に形成され、その内部にモータ部１１が設けられている。

モータ部１１は、例えば回転軸１０の後方部に当該回転軸１０の同軸上に固定されたモータ軸４０と、モータ軸４０の外周面に固定された環状のロータ４１と、ロータ４１に対向しモータハウジング１４の内周面に固定された環状のステータ４２を有している。

ロータ４１は、モータ軸４０に圧入固定され、そのモータ軸４０は、例えばボルト等により、回転軸１０の後方フランジ１０ｂの後面に回転軸１０と同軸になるように固定されている。ロータ４１の外周面４１ａは、モータ軸４０と一体で同時加工されており、モータ軸４０と同心になっている。

ステータ４２は、モータハウジング１４の内周面であって、ロータ４１と対向する位置に圧入固定されている。

モータ軸４０は、例えばロータ４１より後方側にスリーブ４０ａを有している。スリーブ４０ａは、モータ軸４０の他の部分より径が大きい環状に形成され、例えばモータ軸４０上の補助エア軸受１５により支持される位置に圧入固定されて形成されている。スリーブ４０ａの外周面４０ｂは、例えば加工機によりモータ軸４０の本体と一体で同時加工されており、モータ軸４０の本体と同心になっている。

モータハウジング１４は、例えばボルト等により本体ハウジング１３の後方端部に固定されている。また、モータハウジング１４のステータ４２と接触する内周面には、周方向に環状の溝５０が形成されている。溝５０には、モータハウジング１４の外部に通じる冷却水流入孔５１と、冷却水流出孔５２が接続されている。これらの溝５０、冷却水流入孔５１及び冷却水流出孔５２により、冷却水の流路が形成され、外部の冷却水を冷却水流入孔５１から流入し、溝５０を通過させてモータ部１１を冷却し、冷却水流出孔５２から排出することができる。

軸受ハウジング１６は、例えば両端が開口した円筒状の本体部１６ａと、本体部１６ａの後方の開口部を覆う円盤部１６ｂを有している。

補助エア軸受１５は、軸受ハウジング１６の本体部１６ａの内周面に固定されている。補助エア軸受１５は、モータ軸４０のスリーブ４０ａの外周面４０ｂを覆う環状の内周面１５ａを有している。補助ハウジング１６の本体部１６ａの壁内には、外部から補助エア軸受１５に軸受用エアを供給する軸受用エア供給流路５５が形成されている。この軸受用エアの供給により、補助エア軸受１５とスリーブ４０ａとの間に軸受用エアが供給され、モータ軸４０が補助エア軸受１５に非接触で支持されて回転できる。

補助ハウジング１６の本体部１６ａの内周面の後方端部には、環状の位置合わせ面Ｇが形成されている。この位置合わせ面Ｇは、補助エア軸受１５の内周面１５ａと一体に同時加工されている。つまり、位置合わせ面Ｇは、本体部１６ａの内周面に補助エア軸受１５を固定した状態で、当該本体部１６ａを加工機の回転軸に固定し、当該加工機により、補助エア軸受１５の内周面１５ａと本体部１６ａの内周面の後方端部とを同時に一体に同時加工することにより形成されている。したがって、位置合わせ面Ｇは、補助エア軸受１５の内周面１５ａと同心になっている。

次に、以上のように構成されたスピンドル装置１の製造方法について説明する。まず、例えば図２に示すように回転軸１０が、本体ハウジング１３の中心軸Ｐ上にエア軸受１２により支持された状態で固定される。このとき、回転軸１０と本体ハウジング１３の同軸性が確保されており、この同軸の回転軸１０と本体ハウジング１３が芯合わせの基準となる。一方、モータ軸４０は、スリーブ４０ａとロータ４１を圧入固定した状態で、外周面が一体的に加工され、スリーブ４０ａの外周面４０ｂとロータ４１の外周面４１ａは、モータ軸４０と同心になっている。

そして、本体ハウジング１３の回転軸１０の後方部に、モータ軸４０が固定される。このモータ軸４０の固定作業は、図３に示すようにまず、モータ軸４０がボルト等により回転軸１０に仮止めされる。そして、次に例えばモータ軸４０のスリーブ４０ａの外周面４０ｂに回転振れセンサＦが当接され、モータ軸４０が回転されてスリーブ４０ａの外周面４０ｂの回転振れが検出される。そして、当該回転振れが最小になるように、回転軸１０に対するモータ軸４０の固定位置が調整される。こうして、芯合わせの基準となる回転軸１０に対し、モータ軸４０のスリーブ４０ａが軸が一致するように固定される。

次に、図４に示すように芯合わせの基準となる本体ハウジング１３の後方端部に、モータハウジング１４が固定される。このとき、モータハウジング１４は、本体ハウジング１３に対し、軸が一致するように固定される。これにより、ステータ４２とロータ４１が同心円状に対向配置される。

一方、図５に示すように軸受ハウジング１６の本体部１６ａには、補助エア軸受１５の内周面１５ａと同心の環状の位置合わせ面Ｇが形成される。この位置合わせ面Ｇは、上述のように補助エア軸受１５が固定された本体部１６ａを加工機の回転軸に固定し、当該加工機により、補助エア軸受１５の内周面１５ａと本体部１６ａの内周面の後方端部とを一体で同時に加工することにより形成される。

そして、当該軸受ハウジング１６が、本体ハウジング１３と同軸のモータハウジング１４の後方端部に固定される。この軸受ハウジング１６の固定作業は、図６に示すようにまず、円盤部１６ｂを取り外した状態の軸受ハウジング１６（本体部１６ａ）がボルト等によりモータハウジング１４に仮止めされる。次に、本体部１６ａの位置合わせ面Ｇに回転振れセンサＦが当接される。その後、回転振れセンサＦが当接した状態で、モータ軸４０と回転軸１０を固定して、本体ハウジング１３、モータハウジング１４及び本体部１６ａが一体に回転され、位置合わせ面Ｇの回転振れが検出される。そして、当該回転振れが最小になるように、本体部１６ａがモータハウジング１４に固定される。こうして、本体部１６ａが、芯合わせの基準となる本体ハウジング１３とモータハウジング１４に対し、軸が一致するように固定され、モータ軸４０のスリーブ４０ａが補助エア軸受１５に回転自在に支持される。その後、図１に示したように位置合わせ面Ｇのある本体部１６ａの後方端部に、ボルト等により円盤部１６ｂが固定される。

以上の実施の形態によれば、軸受ハウジング１６の内周面に、補助エア軸受１５の内周面１５ａと同心の環状の位置合わせ面Ｇが形成されているので、スピンドル装置の製造時に、当該位置合わせ面Ｇを基準にして、軸受ハウジング１６を、本体ハウジング１３と一体のモータハウジング１４に対し軸が一致するように固定することができる。これにより、軸受ハウジング１６に固定された補助エア軸受１５と、本体ハウジング１３の回転軸１０に同軸に固定されたモータ軸４０のスリーブ４０ａとの回転中心が一致する。このように、補助エア軸受１５のモータ軸４０に対する芯合わせを簡単に行うことができる。

また、以上の実施の形態では、スピンドル装置１において、補助エア軸受１５を軸受ハウジング１６に固定した状態で、軸受ハウジング１６を加工機の回転軸に固定し、当該加工機により、補助エア軸受１５の内周面１５ａと、軸受ハウジング１６の内周面の一部とを同時加工することにより、位置合わせ面Ｇが形成されている。このため、補助エア軸受１５の内周面１５ａと同心の環状の位置合わせ面Ｇを精度よく簡単に形成できる。

また、以上の実施の形態では、スピンドル装置１を製造する際に、軸受ハウジング１６をモータハウジング１４に仮止めし、当該軸受ハウジング１６を回転させて位置合わせ面Ｇの回転振れを検出し、当該回転振れが最小になるように、軸受ハウジング１６をモータハウジング１４に固定するようにしている。このため、軸受ハウジング１６、モータハウジング１４及び本体ハウジング１３の同軸性が向上し、補助エア軸受１５のモータ軸４０に対する芯合わせを精度よく行うことができる。

モータ軸４０のスリーブ４０ａの外周面４０ｂが、モータ軸４０と同心になるように加工されているので、補助エア軸受１５に支持される位置のスリーブ４０ａの外周面４０ｂとモータ軸４０との同軸性が向上されている。また、モータ軸４０を回転軸１０に仮止めし、当該モータ軸４０を回転させてスリーブ４０ａの外周面４０ｂの回転振れを検出し、当該回転振れが最小になるように、モータ軸４０を回転軸１０に固定するようにしている。このため、モータ軸４０のスリーブ４０ａの外周面４０ｂと回転軸１０との同軸性が向上されている。したがって、本体ハウジング１３と回転軸１０に固定されている補助エア軸受１５とモータ軸４０との芯合わせをより精度よく行うことができる。

以上の実施の形態において、モータハウジング１４の内周面のステータ４２が固定されていない位置に、ステータ４２の内周面と同心の環状の他の位置合わせ面を形成するようにしてもよい。以下、かかる場合の一例を説明する。

例えば図７に示すようにモータハウジング１４には、ステータ４２の内周面４２ａと同心の環状の位置合わせ面Ｅが形成される。この位置合わせ面Ｅは、ステータ４２が固定されたモータハウジング１４を加工機の回転軸に固定し、当該加工機により、ステータ４２の内周面４２ａとモータハウジング１４の内周面の後方端部とを一体で同時に加工することにより形成される。

そして、モータハウジング１４が本体ハウジング１３の後方端部に固定される際には、図８に示すようにまず、モータハウジング１４がボルト等により本体ハウジング１３に仮止めされる。次に、モータハウジング１４の位置合わせ面Ｅに回転振れセンサＦが当接される。その後、回転振れセンサＦが当接した状態で、モータ軸４０と回転軸１０が固定され、本体ハウジング１３とモータハウジング１４が一体に回転され、位置合わせ面Ｅの回転振れが検出される。そして、当該回転振れが最小になるように、モータハウジング１４が本体ハウジング１３に固定される。こうして、芯合わせの基準となる本体ハウジング１３に対し、モータハウジング１４が軸が一致するように固定される。その後、位置合わせ面Ｅのあるモータハウジング１４の後方端部に、上述のように軸受ハウジング１６が固定される。

この例によれば、モータハウジング１４の内周面に、ステータ４２の内周面４２ａと同心の環状の位置合わせ面Ｅが形成されているので、スピンドル装置の製造時に、当該位置合わせ面Ｅを基準にして、当該位置合わせ面Ｅに回転振れセンサＦを当てて、モータハウジング１４を本体ハウジング１３に対し軸が一致するように固定することができる。 このため、モータハウジング１４と本体ハウジング１３の同軸性が向上し、そのモータハウジング１４に固定される軸受ハウジング１６と本体ハウジング１３との同軸性も向上する。この結果、軸受ハウジング１６の補助軸受１５と、本体ハウジング１３の回転軸１０と同軸のモータ軸４０との芯合わせをより精度よく行うことができる。さらに、モータハウジング１４の内周面に固定されたステータ４２と、本体ハウジング１３の回転軸１０に同軸のモータ軸１０やロータ４１との芯合わせも精度よく簡単に行うことができる。このため、ステータ４２とロータ４１の回転中心がずれた場合に生じる振動が低減され、モータ部１１の所望の出力が得られる。

また、以上の実施の形態では、スピンドル装置１において、ステータ４２をモータハウジング１４に固定した状態で、モータハウジング１４を加工機の回転軸に固定し、当該加工機により、ステータ４２の内周面４２ａと、モータハウジング１４の内周面の一部とを同時加工することにより、位置合わせ面Ｅが形成されている。このため、ステータ４２の内周面４２ａと同心の環状の位置合わせ面Ｅを精度よく簡単に形成できる。

また、以上の実施の形態では、スピンドル装置１を製造する際に、モータハウジング１４を本体ハウジング１３に仮止めし、当該モータハウジング１４を回転させて位置合わせ面Ｇの回転振れを検出し、当該回転振れが最小になるように、モータハウジング１４を本体ハウジング１３に固定するようにしている。このため、モータハウジング１４と本体ハウジング１３との同軸性が向上し、補助エア軸受１５とモータ軸４０の芯合わせやステータ４２とロータ４１との芯合わせをより正確に行うことができる。

ロータ４１の外周面４１ａは、モータ軸４０と同心になるように加工されているので、ロータ４１の外周面４１ａとモータ軸４０との同軸性が向上されている。この結果、本体ハウジング１３や回転軸１０を基準に固定されているステータ４２とロータ４１との芯合わせをより正確に行うことができる。

以上の実施の形態で記載したスピンドル装置１は、モータ部１１を冷却するための冷却用気体をモータハウジング１４内に導入するための気体導入部と、モータハウジング１４内に供給された冷却用気体を、本体ハウジング１３のシールリング部１３ａと前方フランジ１０ａの隙間Ｄに供給し、当該隙間Ｄから本体ハウジング１３の外部に流出させるための気体流路と、をさらに備えていてもよい。

図９は、かかる一例を示すものであり、例えば後方フランジ１０ｂとモータ部１１との間のモータハウジング１４の内周面には、冷却用気体としての冷却用エアの導入を行う環状のエア導入リング６０が設けられている。エア導入リング６０の内部には、外周面から中心方向に延びてその後モータ部１１のある後方側の側面に連通するエア導入流路６１が形成されている。モータハウジング１４の壁内には、エア導入流路６１に通じるエア導入孔６２が形成されている。これにより、外部からエア導入孔６２とエア導入リング６０のエア導入流路６１を通じて、モータハウジング１４の内部に冷却用エアを供給できる。また、冷却用エアをモータ部１１の前方側から後方側に向けて供給できる。なお、本実施の形態では、例えばエア導入リング６０とエア導入孔６２により気体導入部が構成されている。

さらにモータハウジング１４の内周面のモータ部１１よりも後方側には、エア流路７０のエア流入口７０ａが形成されている。エア流路７０は、モータハウジング１４と本体ハウジング１３の壁内を通って前方側のエア流路３１に合流している。これにより、モータハウジング１４内の冷却用エアをエア流入口７０ａから流入し、エア流路７０とエア流路３１を通ってシールリング部１３ａの内側に供給し、前方フランジ１０ａと突条部２０との隙間Ｄから本体ハウジング１３の外部に冷却用エアを流出できる。なお、本実施の形態では、エア流路７０、３１により、気体流路が形成されている。

また、シールリング部１３ａには、突条部２０の内周面の凹部２０ａから外周面に通じるドレイン抜き穴８０が形成されている。これにより、何らかの原因で研削水等の異物がシールリング部１３ａの内部に侵入した場合には、ドレイン抜き穴８０を通じて異物を除去できる。

この例によれば、モータ部１１の冷却用気体を、前方フランジ１０ａとシールリング部１３ａの隙間Ｄに供給し当該隙間Ｄから本体ハウジング１３の外部に流出させるので、例えば工具Ａによる研削加工で用いられる研削水等の異物が隙間Ｄを通じて本体ハウジング１３の内部に侵入することを抑制できる。これにより、研削水に含まれる切粉が本体ハウジング１３の内部に侵入しエア軸受１２やモータ部１１を破損することを防止できる。また、モータ部１１の冷却用エアを用いて本体ハウジング１３の内部への異物の侵入を抑制するので、新たにエアの供給装置等を設ける必要がなく、スピンドル装置１の構成の複雑化、高コスト化を抑制できる。

なお、以上の実施の形態では、エア流路７０がモータハウジング１４の壁内や本体ハウジング１３の壁内を通過していたが、モータハウジング１４や本体ハウジング１３の外部を通るようにしてもよい。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に相到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば以上の実施の形態では、位置合わせ面Ｇが軸受ハウジング１６の内周面の後端部に形成されていたが、補助エア軸受１５が固定されている位置以外であれば、軸受ハウジング１６の内周面の他の位置に形成されていてもよいし、軸受ハウジング１６の外周面に形成されていてもよい。また、上記実施の形態では、位置合わせ面Ｅがモータハウジング１４の内周面の後端部に形成されていたが、ステータ４２が固定されている位置以外であれば、モータハウジング１４の内周面の他の位置に形成されていてもよいし、モータハウジング１４の外周面に形成されていてもよい。

スピンドル装置の構成の概略を示す説明図である。 本体ハウジングとモータ軸を示す説明図である。 モータ軸のスリーブの外周面に回転振れセンサを接触させた状態を示す説明図である。 モータハウジングを本体ハウジングに取り付けた状態を示す説明図である。 軸受ハウジングの本体部の構成を示す説明図である。 軸受ハウジングの位置合わせ面に回転振れセンサを接触させた状態を示す説明図である。 モータハウジングの構成を示す説明図である。 モータハウジングの位置合わせ面に回転振れセンサを接触させた状態を示す説明図である。 スピンドル装置の他の構成例を示す説明図である。

符号の説明

１ スピンドル装置
１０ 回転軸
１１ モータ部
１２ エア軸受
１３ 本体ハウジング
１４ モータハウジング
１５ 補助エア軸受
１６ 軸受ハウジング
４０ モータ軸
４０ａ スリーブ
４１ ロータ
４２ ステータ
Ａ 工具
Ｇ 位置合わせ面

Claims (14)

1. スピンドル装置であって、
   前方側に回転具を取り付け可能な回転軸と、
   前記回転軸を中心軸上に収容し、当該回転軸を軸受を介して回転自在に支持する本体ハウジングと、
   前記本体ハウジングの後方側に設けられ、前記回転軸の後方部に当該回転軸と同軸上に固定されたモータ軸を回転させて前記回転軸を回転駆動するモータ部と、
   前記本体ハウジングの後方部に固定され、前記モータ部を収容するモータハウジングと、
   前記モータ部の後方側に設けられ、前記モータ軸を回転自在に支持する補助軸受と、
   前記モータハウジングの後方部に固定され、前記補助軸受を収容する軸受ハウジングと、を有し、
   前記補助軸受は、前記モータ軸が挿入される環状の内周面を有し、前記軸受ハウジングの内周面に固定され、
   前記軸受ハウジングの内周面の前記補助軸受が固定されていない位置又は前記軸受ハウジングの外周面には、前記補助軸受の内周面と同心の環状の位置合わせ面が形成されていることを特徴とする、スピンドル装置。
2. 前記補助軸受を前記軸受ハウジングに固定した状態で、当該軸受ハウジングを加工機の回転軸に固定し、当該加工機により、前記軸受ハウジングの内周面又は外周面の少なくとも一部と、前記補助軸受の内周面とを同時加工することにより、前記位置合わせ面が形成されていることを特徴とする、請求項１に記載のスピンドル装置。
3. 前記モータ部は、前記モータ軸の外周面に固定された環状のロータと、当該ロータに対向しモータハウジングの内周面に固定された環状のステータを有し、
   前記モータハウジングの内周面の前記ステータが固定されていない位置又は前記モータハウジングの外周面には、前記ステータの内周面と同心の環状の他の位置合わせ面が形成されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載のスピンドル装置。
4. 前記ステータを前記モータハウジングに固定した状態で、当該モータハウジングを加工機の回転軸に固定し、当該加工機により、前記モータハウジングの内周面又は外周面の少なくとも一部と、前記ステータの内周面とを同時加工することにより、前記他の位置合わせ面が形成されていることを特徴とする、請求項３に記載のスピンドル装置。
5. 前記本体ハウジングの前方側に形成された開口部に設けられ、当該本体ハウジングの内周面との間に本体ハウジングの内部と外部を連通する隙間を形成し、前記回転軸により回転する回転体と、
   前記モータ部を冷却するための冷却用気体を前記モータハウジング内に導入するための気体導入部と、
   前記モータハウジング内に供給された前記冷却用気体を、前記本体ハウジングと前記回転体の前記隙間に供給し、当該隙間から前記本体ハウジングの外部に流出させるための気体流路と、をさらに有することを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載のスピンドル装置。
6. スピンドル装置の製造方法であって、
   本体ハウジング内の中心軸上に軸受を介して回転自在に支持された回転軸の後方部に、モータ部のモータ軸を、軸が一致するように固定する工程と、
   前記モータ部を収容するモータハウジングを、前記本体ハウジングの後方部に固定する工程と、
   補助軸受が内周面に固定された軸受ハウジングに対し、当該軸受ハウジングの内周面の前記補助軸受が固定されていない位置又は軸受ハウジングの外周面に、前記補助軸受の環状の内周面と同心の環状の位置合わせ面を形成する工程と、
   前記位置合わせ面を基準にして、前記軸受ハウジングを前記モータハウジングの後方部に対し、軸が一致するように固定して、前記補助軸受に前記モータ軸を回転自在に支持させる工程と、を有することを特徴とする、スピンドル装置の製造方法。
7. 前記補助軸受を前記軸受ハウジングに固定した状態で、当該軸受ハウジングを加工機の回転軸に固定し、当該加工機により、前記軸受ハウジングの内周面又は外周面の少なくとも一部と、前記補助軸受の内周面とを同時加工することにより、前記位置合わせ面を形成することを特徴とする、請求項６に記載のスピンドル装置の製造方法。
8. 前記軸受ハウジングを前記モータハウジングに仮止めし、当該軸受ハウジングを回転させて前記位置合わせ面の回転振れを検出し、当該回転振れが最小になるように、前記軸受ハウジングを前記モータハウジングに固定することを特徴とする、請求項６又は７に記載のスピンドル装置の製造方法。
9. 前記補助軸受により支持される位置の前記モータ軸の外周面は、前記モータ軸と同心になるように加工されていることを特徴とする、請求項６〜８のいずれかに記載のスピンドル装置の製造方法。
10. 前記モータ軸を前記回転軸に仮止めし、当該モータ軸を回転させて、前記補助軸受により支持される位置のモータ軸の外周面の回転振れを検出し、当該回転振れが最小になるように、前記モータ軸を前記回転軸に固定することを特徴とする、請求項９に記載のスピンドル装置の製造方法。
11. 環状のステータが内周面に固定されたモータハウジングに対し、当該モータハウジングの内周面の前記ステータが固定されていない位置又はモータハウジングの外周面に、前記ステータの内周面と同心の環状の他の位置合わせ面を形成する工程をさらに有し、
    前記モータハウジングを本体ハウジングに固定する工程は、前記他の位置合わせ面を基準にして、前記モータハウジングと前記本体ハウジングが軸が一致するように固定し、前記モータ軸の外周面に固定されたロータと前記ステータを同心円状に対向配置することを特徴とする、請求項６〜１０のいずれかに記載のスピンドル装置の製造方法。
12. 前記ステータを前記モータハウジングに固定した状態で、当該モータハウジングを加工機の回転軸に固定し、当該加工機により、前記モータハウジングの内周面又は外周面の少なくとも一部と、前記ステータの内周面とを同時加工することにより、前記他の位置合わせ面を形成することを特徴とする、請求項１１に記載のスピンドル装置の製造方法。
13. 前記モータハウジングを前記本体ハウジングに仮止めし、当該モータハウジングを回転させて前記他の位置合わせ面の回転振れを検出し、当該回転振れが最小になるように、前記モータハウジングを前記本体ハウジングに固定することを特徴とする、請求項１１又は１２に記載のスピンドル装置の製造方法。
14. 前記ロータの外周面は、前記モータ軸と同心になるように加工されていることを特徴とする、請求項１１〜１３のいずれかに記載のスピンドル装置の製造方法。