JP2010115735A - 主軸装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ダイレクトドライブモータが後側ラジアル流体軸受の後側に配設された主軸装置において、後側ラジアル流体軸受部における焼き付き発生を防止し得るようにすると共に、組付け作業性の向上を図り得るようにする。
【解決手段】後側ラジアル流体軸受の後側に、スピンドル２を回転させるダイレクトドライブモータ３を配設する。後側ラジアル流体軸受とダイレクトドライブモータ３との間に、スピンドルを軸方向に支持するスラスト流体軸受を配設する。スラスト流体軸受とダイレクトドライブモータ３との間に、スピンドル２の外周側に配設された環状の押さえ部材８とスピンドル２との間に形成されたシリンダ室８１に供給される流体によりスピンドル２をスラスト流体軸受側へ押圧する押圧手段を配設する。押さえ部材８の内径は、ダイレクトドライブモータ３のスピンドル２に装着されたロータ３ａの外径よりも大きくする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、工作機械の主軸装置に関する。

例えば、研削盤などの工作機械に用いられる主軸装置として、特許文献１に開示されたものが知られている。この主軸装置は、筒状のハウジングと、該ハウジング内の軸方向（前後方向）両端部に配設された前側ラジアル流体軸受および後側ラジアル流体軸受と、ハウジングに対して前側ラジアル流体軸受および後側ラジアル流体軸受を介して回転可能に支承されたスピンドルと、前側ラジアル流体軸受と後側ラジアル流体軸受との間に配設されてスピンドルを回転させるダイレクトドライブモータと、スピンドルの前端部に装着された砥石車とを備えている。この場合、スピンドルは、前側ラジアル流体軸受とダイレクトドライブモータの間に配設されたスラスト流体軸受と、後側ラジアル流体軸受の後側に配設された押圧手段とにより軸方向においてスラスト荷重が支持されている。
特開平９−１５０３３６号公報

ところで、上記の主軸装置のように、ダイレクトドライブモータが前側ラジアル流体軸受と後側ラジアル流体軸受との間に配設されている場合には、ダイレクトドライブモータの配設位置が砥石車（研削加工部）に近いことから、ダイレクトドライブモータから発生する熱がスピンドルを軸方向に熱膨張させ砥石車の軸方向位置に悪影響を及ぼし易い。そこで、ダイレクトドライブモータを後側ラジアル流体軸受の後側に配置することによって、ダイレクトドライブモータから発生する熱が砥石車の軸方向位置に及ぼす影響を小さくすることが考えられる。

しかしながら、このような構成にすると、ダイレクトドライブモータから発生する熱がスピンドルや後側ラジアル流体軸受に伝達され易くなるため、スピンドルや後側ラジアル流体軸受を構成する後側軸受メタルが熱膨張して両部材間に形成されているクリアランスが無くなり焼き付きを起こす可能性がある。

また、上記のような構成では、スピンドルを組み付ける際に、スピンドルに装着されているダイレクトドライブモータのロータを一旦スピンドルから取り外す必要があるため、組付け作業性が非常に悪いという問題がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、ダイレクトドライブモータが後側ラジアル流体軸受の後側に配設された主軸装置において、後側ラジアル流体軸受部における焼き付き発生を防止し得るようにすると共に、組付け作業性の向上を図り得るようにした主軸装置を提供することを解決すべき課題とするものである。

上記の課題を解決するため、請求項１に係る発明の構成上の特徴は、ハウジングと、該ハウジング内に軸方向に並んで配設された前側ラジアル流体軸受および後側ラジアル流体軸受と、前記ハウジングに対して前記前側ラジアル流体軸受および前記後側ラジアル流体軸受を介して回転可能に支承されたスピンドルと、前記後側ラジアル流体軸受の後側に配設され前記スピンドルを回転させるダイレクトドライブモータと、を備えた主軸装置であって、前記後側ラジアル流体軸受と前記ダイレクトドライブモータとの間に配設されて前記スピンドルを軸方向に支持するスラスト流体軸受と、該スラスト流体軸受と前記ダイレクトドライブモータとの間の位置において前記スピンドルの外周側に配設された環状の押さえ部材を有し、該押さえ部材と前記スピンドルとの間に形成されたシリンダ室に供給される流体により前記スピンドルを前記スラスト流体軸受側へ押圧する押圧手段と、を備え、前記押さえ部材の内径は、前記スピンドルに装着された前記ダイレクトドライブモータのロータの外径よりも大きくされていることである。

請求項２に係る発明の構成上の特徴は、ハウジングと、該ハウジング内に軸方向に並んで配設された前側ラジアル流体軸受および後側ラジアル流体軸受と、前記ハウジングに対して前記前側ラジアル流体軸受および前記後側ラジアル流体軸受を介して回転可能に支承されたスピンドルと、前記後側ラジアル流体軸受の後側に配設され前記スピンドルを回転させるダイレクトドライブモータと、を備えた主軸装置であって、前側スラスト軸受部と、前記スピンドルの外周側に配設された環状のスラスト軸受部材に設けられた後側スラスト軸受部とを有し、前記後側ラジアル流体軸受と前記ダイレクトドライブモータとの間に配設されて前記スピンドルを軸方向に支持するスラスト流体軸受を備え、前記スラスト軸受部材の内径は、前記スピンドルに装着された前記ダイレクトドライブモータのロータの外径よりも大きくされていることである。

請求項３に係る発明の構成上の特徴は、請求項１または２において、前記前側ラジアル流体軸受は、前記スピンドルの外周面に対向したラジアル軸受ポケットが形成された前側軸受メタルを備え、前記後側ラジアル流体軸受は、前記スピンドルの外周面に対向したラジアル軸受ポケットと前記スピンドルに設けられたフランジ部の端面に対向したスラスト軸受ポケットが形成された後側軸受メタルを備えていることである。

請求項４に係る発明の構成上の特徴は、請求項３において、前記前側軸受メタルの内径は、前記後側軸受メタルの内径と同等かそれよりも小さくされていると共に、前記スピンドルの外径は、前端部から前記後側軸受メタルに保持される後側部位に至るまで、同径又は前端部側が前記後側部位より小径であることである。

請求項５に係る発明の構成上の特徴は、請求項１ないし４の何れか１項において、前記ダイレクトドライブモータよりも後側に、前記スピンドルを回転可能に支承する軸受が設置されていることである。

請求項１および２に係る発明によれば、後側ラジアル流体軸受とダイレクトドライブモータとの間に、スラスト流体軸受が配設されているので、スラスト流体軸受に供給される流体により後側ラジアル流体軸受部における冷却効率を向上させることができる。これにより、ダイレクトドライブモータから発生する熱によりスピンドルや後側ラジアル流体軸受を構成する後側軸受メタルが熱膨張するのを抑制して、砥石車の軸方向位置を高精度に維持することができるとともに、後側ラジアル流体軸受部における焼き付き発生を防止することができる。

また、押さえ部材およびスラスト軸受部材の内径は、スピンドルに装着されたダイレクトドライブモータのロータの外径よりも大きくされているので、前側ラジアル流体軸受部および後側ラジアル流体軸受部に対して、ロータが装着されたスピンドルを組み付けた後、押さえ部材およびスラスト軸受部材をロータの後側から組み付けることが可能となる。そのため、スピンドルに装着されているロータをスピンドルから取り外すことなく装着したままの状態で組付けを行うことができるので、組付け作業が容易になる。

請求項３に係る発明によれば、前側ラジアル流体軸受は、ラジアル軸受ポケットが形成された前側軸受メタルを備え、後側ラジアル流体軸受は、ラジアル軸受ポケットおよびスラスト軸受ポケットが形成された後側軸受メタルを備えているので、前側ラジアル流体軸受および後側ラジアル流体軸受を簡易に構成することができる。

請求項４に係る発明によれば、前側軸受メタルの内径が、後側軸受メタルの内径と同等かそれよりも小さくされていると共に、スピンドルの前端部から後側軸受メタルに保持される部位までの外径が、後側軸受メタルの内径よりも所定寸法小さくされているので、先に組み付けられた前側軸受メタルおよび後側軸受メタルに対して、スピンドルを後側から嵌挿して組み付けることが可能となる。そのため、スピンドルに装着されているロータをスピンドルから一旦取り外す必要がなくなるので、組付け作業を容易に行うことが可能となり、組付け作業性が向上する。

請求項５に係る発明によれば、ダイレクトドライブモータよりも後側に、スピンドルを回転可能に支承する軸受が設置されているので、スピンドルの回転時の共振点が高周波側にシフトされるため、スピンドルのより高速での回転が可能となる。

以下、本発明の第１の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本実施の形態に係る主軸装置の軸方向に沿う断面図である。この主軸装置は、有底円筒状のハウジング１と、ハウジング１内に軸方向に並列状に配設された前側ラジアル流体軸受、後側ラジアル流体軸受および補助ラジアル流体軸受を介して回転可能に支承されたスピンドル２と、後側ラジアル流体軸受の後側に配設されスピンドル２を回転させるダイレクトドライブモータ３と、後側ラジアル流体軸受とダイレクトドライブモータ３との間に配設されたスラスト流体軸受と、スラスト流体軸受とダイレクトドライブモータ３との間に配設された押さえ部材８およびシリンダ室８１等により構成される押圧手段と、ハウジング１から前側に突出したスピンドル２の先端部に取り付けられた砥石車４とを備えている。

なお、スピンドル２は、砥石車４が取り付けられる前端軸部２ａと、一定の径をもち前側ラジアル流体軸受および後側ラジアル流体軸受に支承される大径軸部２ｂと、大径フランジ部２ｃと、中径フランジ部２ｄと、小径フランジ部２ｅと、ダイレクトドライブモータ３のロータ３ａが装着される小径軸部２ｆと、補助ラジアル流体軸受に支承される後端軸部２ｇとからなり、これらは軸方向（前後方向）の一端側（前側）から他端側（後側）に向かって順に形成されている。

ハウジング１は、軸方向に三分割して形成されており、円筒状に形成され互いに対向する端面同士が連結された前側ハウジング１ａおよび後側ハウジング１ｂと、リング板状に形成されて後側ハウジング１ｂの後端開口に嵌着された蓋状ハウジング１ｃとからなる。前側ハウジング１ａと後側ハウジング１ｂは外径が同じであるが、後側ハウジング１ｂは、前側ハウジング１ａよりも内径が大きくされて薄肉に形成されている。前側ハウジング１ａの前端開口には、厚肉円筒状に形成されて一端部（前側端部）にフランジ部５ａを有する前側軸受メタル５が嵌着され、この前側軸受メタル５のフランジ部５ａの前端面には、キャップ５１が取り付けられている。

スピンドル２の大径軸部２ｂと対向する前側軸受メタル５の内周面であるラジアル軸受面５ａには、軸方向両端部にそれぞれ形成された環状溝５２、５２と、両環状溝５２、５２の中間位置に形成された複数の前側ラジアル軸受ポケット５３が設けられ前側流体軸受が構成されている。大径軸部２ｂの外周面と前側軸受メタル５の内周面との間には、所定のクリアランスが形成されている。前側ラジアル軸受ポケット５３には、後述するように、圧油供給源１０から潤滑油（圧油）が供給されるようになっており、その供給される潤滑油によってスピンドル２は大径軸部２ｂが前側軸受メタル５の内周面から浮上した状態でラジアル方向に支持される。

前側ハウジング１ａの後端開口には、厚肉円筒状に形成されて一端部（後側端部）にフランジ部７ａを有する後側軸受メタル７が嵌着されている。後側軸受メタル７は、前側軸受メタル５と同じ内径および外径を有する。フランジ部７ａの外径は、後側ハウジング１ｂの内径よりも少し小さい。スピンドル２の大径軸部２ｂと対向する後側軸受メタル７の内周面であるラジアル軸受面７ａには、軸方向両端部にそれぞれ形成された環状溝７２、７２と、両環状溝７２、７２の中間位置に形成された複数の後側ラジアル軸受ポケット７３が設けられ後側ラジアル流体軸受が構成されている。大径軸部２ｂの外周面と後側軸受メタル７の内周面との間には、所定のクリアランスが形成されている。後側ラジアル軸受ポケット７３には、後述するように、圧油供給源１０から潤滑油（圧油）が供給されるようになっており、その供給される潤滑油によってスピンドル２は大径軸部２ｂが後側軸受メタル７の内周面から浮上した状態でラジアル方向に支持される。

また、後側軸受メタル７のフランジ部７ａの後端面には、スピンドル２の大径フランジ部２ｃが収納配置される凹部７４が形成されている。凹部７４の底面であるスラスト軸受面７４ａには、スラスト軸受ポケット７５が形成されていると共に、スラスト軸受ポケット７５の内周側および外周側には、ランド部を介して環状溝７６、７６が形成されスラスト流体軸受が構成されている。凹部７４の底面と大径フランジ部２ｃの前端面との間、および凹部７４の周面と大径フランジ部２ｃの外周面との間には、所定のクリアランスが形成されている。スラスト軸受ポケット７５には、後述するように、圧油供給源１０から潤滑油（圧油）が供給されるようになっており、その供給される潤滑油によって、スピンドル２は大径フランジ部２ｃの前端面が凹部７４の底面から浮上した状態で軸方向に支持される。

後側軸受メタル７の後端面には、環状の押さえ部材８がボルト（図示せず）により連結固定され、押さえ部材８の前端面８ｄと後側軸受メタル７の凹部７４との間にスピンドル２の大径フランジ部２ｃを収容する環状溝が形成されている。押さえ部材８の外径は、後側軸受メタル７のフランジ部７ａの外径と同じである。押さえ部材８の内周面は、軸方向において段状に形成されており、前側に位置して中径フランジ部２ｄの外周面と対向する大径周面８ａと、後側に位置して小径フランジ部２ｅの外周面と対向する小径周面８ｂと、大径周面８ａと小径周面８ｂを接続する段差面８ｃとからなる。なお、押さえ部材８の内径（小径周面８ｂの径）は、スピンドル２の小径軸部２ｆに装着されたダイレクトドライブモータ３のロータ３ａの外径よりも大きくされている。

スピンドル２の中径フランジ部２ｄ、小径フランジ部２ｅとの間の段差であるピストン面８ｅ、小径フランジ部２ｅの外周面、押さえ部材８の大径周面８ａ、段差面８ｃによって環状のシリンダ室８１が画成されている。このシリンダ室８１には、後述するように、圧油供給源１０から潤滑油（圧油）が供給されるようになっており、その供給される潤滑油によってスピンドル２をスラスト流体軸受側へ押圧する押圧手段が構成されている。なお、中径フランジ部２ｄの外周面と押さえ部材８の大径周面８ａとの間、および小径フランジ部２ｅの外周面と押さえ部材８の小径周面８ｂとの間には、所定のクリアランス８２、８３がそれぞれ形成されている。

次に、上記の前側ラジアル流体軸受、後側ラジアル流体軸受およびスラスト流体軸受に潤滑油を給排する回路について説明する。前側ハウジング１ａの最上位置には、第１所定圧力の潤滑油を供給する油圧供給源１０に接続された供給ポート４０ａが開口され、供給ポート４０ａに連通し前側ハウジング１ａ、前側ラジアル流体軸受５、後側軸受メタル７に穿設された供給通路４０は固定絞り４２ａ、４３ａ、４４ａを介して前側ラジアル軸受ポケット５３、後側ラジアル軸受ポケット７３、スラスト軸受ポケット７５に分岐して接続されている。前側ハウジング１ａの最下位置には、液槽４８に接続された排出ポート４１ａが開口され、排出ポート４１ａに連通する前側ハウジング１ａ、前側軸受メタル５、後側軸受メタル７に穿設された排出通路４１は、前側ラジアル流体軸受、後側ラジアル流体軸受、スラスト流体軸受の環状溝５２、７２、７６に分岐して接続されている。

また、環状のシリンダ室８１には、供給ポート４５ａに接続された供給通路４５が開口し、供給ポート４５ａに接続された油圧供給源１０から第２所定圧力の潤滑油が供給される。これにより、スピンドル２はピストン面８ｅに作用する潤滑油の第２所定圧力によって大径フランジ部２ｃの前端面がスラスト軸受面７４ａに接近する方向に押圧される。なお、第２所定圧力は、上記の第１所定圧力と同等か少し大きくなるように調整される。

次に、スピンドル２の後端軸部２ｇを支承する補助ラジアル流体軸受について説明する。蓋状ハウジング１ｃの中央部には、軸方向に貫通した軸受孔１２が形成されている。この軸受孔１２の周面には、軸方向両端部にそれぞれ形成された環状溝９３、９３と、両環状溝９３、９３の中間位置に形成された複数のラジアル軸受ポケット９４が設けられている。軸受孔１２の内周面とこの軸受孔１２に嵌挿されたスピンドル２の後端軸部２ｇの外周面との間には、所定のクリアランスが形成されている。

蓋状ハウジング１ｃの上部側には、供給ポート４６ａが開口され、供給ポート４６ａに連通された供給通路４６がラジアル軸受ポケット９４に開口し、第３所定圧力の潤滑油が固定絞り４７を介して供給される。油槽４８に接続されて排出ポート４９ａに連通された排出通路４９が両環状溝９３、９３に連通されている。

なお、スピンドル２を回転駆動させるダイレクトドライブモータ３は、後側ハウジング１ｂ内において、押さえ部材８と蓋状ハウジング１ｃとの間の空間部に配設されている。このダイレクトドライブモータ３は、スピンドル２の小径軸部２ｆの外周に装着されたロータ３ａと、後側ハウジング１ｂの内周に嵌合固定されたスリーブ３ｃに装着されてロータ３ａの外周側に配置されたステータ３ｂとからなる。

本実施の形態の主軸装置は、次のように組み付けられる。最初に、図２に示すように、前側ハウジング１ａに対して、前側軸受メタル５、キャップ５１および後側軸受メタル７を所定位置に組み付ける。次に、図３に示すように、前側軸受メタル５および後側軸受メタル７に対して、小径軸部２ｆにロータ３ａが装着されたスピンドル２の大径軸部２ｂを両軸受メタル５、７の軸孔内に後側から嵌挿して組み付ける。続いて、図４に示すように、スピンドル２の後端側から押さえ部材８の大径および小径周面８ａ、８ｂをスピンドル２の中径および小径フランジ部２ｄ、２ｅに嵌め込んで、後側軸受メタル７の後端面にボルト（図示せず）等により押さえ部材８を固定する。

続いて、図５に示すように、内周にステータ３ｂが装着された後側ハウジング１ｂをスピンドル２の外周側に後側から嵌め込んで、前側ハウジング１ａの後端面に後側ハウジング１ｂの前端面が当接した状態に固定する。続いて、後側ハウジング１ｂの後端開口部に蓋状ハウジング１ｃを取り付けた後、スピンドル２の前端軸部２ａに砥石車４を取り付けることにより組付け作業が終了し、図１に示す主軸装置が得られる。なお、この主軸装置を分解する場合には、上記の組付け作業を逆に行えばよい。

以上のように構成された本実施の形態の主軸装置では、圧油供給源１０からの管路を介して、第１所定圧力の潤滑油が供給ポート４０ａから供給通路４０に圧送されることにより、固定絞り４２ａを介して潤滑油が前側ラジアル軸受ポケット５３に供給されると共に、固定絞り４３ａを介して潤滑油が後側ラジアル軸受ポケット７３に供給され、固定絞り４４ａを介して潤滑油がスラスト軸受ポケット７５に供給される。また、圧油供給源１０からの管路を介して、第２所定圧力の潤滑油が供給ポート４５ａから供給通路４５を通ってシリンダ室８１に供給される。これと同時に、圧油供給源１０からの管路を介して、第３所定圧力の潤滑油が供給ポート４６ａから供給通路４６を通ってラジアル軸受ポケット９４に供給される。

これにより、スピンドル２は、前側ラジアル軸受ポケット５３、後側ラジアル軸受ポケット７３およびラジアル軸受ポケット９４に供給された潤滑油によって、前側軸受メタル５、後側軸受メタル７および蓋状ハウジング１ｃのそれぞれの内周面から浮上した状態でラジアル方向に支持される。またこれと同時に、スピンドル２は、シリンダ室８１に供給された潤滑油によって大径フランジ部２ｃの前端面がスラスト軸受面７４ａに接近する方向に押圧され、スラスト軸受ポケット７５に固定絞り４４ａを介して供給される潤滑油によってスラスト方向に支持される。

なお、前側ラジアル軸受ポケット５３、後側ラジアル軸受ポケット７３およびスラスト軸受ポケット７５に供給された潤滑油は、それぞれランド部のクリアランスで絞られた後、環状溝５２、７２、７６を経由して排出通路４１に流出し、排出通路４１に流出した全ての潤滑油は、排出通路４１の排出ポート４１ａから管路を介して油槽４８へ戻される。また、ラジアル軸受ポケット９４に供給された潤滑油は、ランド部のクリアランスで絞られた後、環状溝９３、９３を経由して排出通路４９に流出し、排出通路４９に流出した全ての潤滑油は、排出通路４９の排出ポート４９ａから管路を介して油槽４８へ戻される。

このように、各流体軸受および押圧手段により軸受されたスピンドル２は、ダイレクトドライブモータ３により回転駆動されることによって、スピンドル２の前端軸部２ａに取り付けられた砥石車４が回転し、砥石車４による研削加工が行われる。

以上のように、本実施の形態の主軸装置によれば、後側ラジアル流体軸受とダイレクトドライブモータ３との間に、スラスト流体軸受が配設されているので、スラスト流体軸受に供給される潤滑油により後側ラジアル流体軸受部における冷却効率を向上させることができる。これにより、ダイレクトドライブモータ３から発生する熱によりスピンドル２や後側軸受メタル７が熱膨張するのを抑制して、砥石車４の軸方向位置を高精度に維持することができるとともに、後側ラジアル流体軸受部における焼き付き発生を防止することができる。

また、押さえ部材８の内径は、スピンドル２に装着されたロータ３ａの外径よりも大きくされているので、前側ラジアル流体軸受部および後側ラジアル流体軸受部に対して、ロータ３ａが装着されたスピンドル２を組み付けた後、押さえ部材８をロータ３ａの後側から組み付けることが可能となる。そのため、スピンドル２に装着されているロータ３ａをスピンドル２から取り外すことなく装着したままの状態で組み付けを行うことができるので、組み付け作業が容易になる。

さらに、前側軸受メタル５の内径が、後側軸受メタル７の内径と同等にされていると共に、スピンドル２の前端軸部２ａおよび大径軸部２ｂの外径が、後側軸受メタル７の内径よりも所定寸法小さくされているので、前側ハウジング１ａに先に組み付けられた前側軸受メタル５および後側軸受メタル７に対して、スピンドル２を後側から嵌挿して組み付けることが可能となる。そのため、スピンドル２に装着されているロータ３ａをスピンドル２から一旦取り外す必要がなくなるので、組付け作業を容易に行うことが可能となり、組付け作業性が向上する。

また、本実施の形態の主軸装置は、ダイレクトドライブモータ３よりも後側にある蓋状ハウジング１ｃに、スピンドル２を回転可能に支承する補助ラジアル流体軸受が設置されているので、スピンドル２の回転時の共振点が高周波側にシフトされるため、スピンドル２のより高速での回転が可能となる。

次に本発明の第２の実施の形態を図６に基づいて説明する。第２の実施の形態に係る主軸装置は、第１の実施の形態に係る主軸装置ではピストン型のスラスト流体軸受が採用されているのに代えて、両面対向型のスラスト流体軸受が採用されている点で相違し、その他の構成は同じであるので、以下、相違する点を中心に説明する。なお、第２の実施の形態において、第１の実施の形態と共通する部材や部位については、図６に同じ符号を付して詳しい説明は省略する。

図６に示すように、スピンドル２の軸方向中央部には、大径軸部２ｂと小径軸部２ｆとの間において、前側フランジ部２ｈ、中央フランジ部２ｉおよび後側フランジ部２ｊが順に形成されている。この場合、前側フランジ部２ｈと後側フランジ部２ｊの外径は同じであり、中央フランジ部２ｉの外径は、前側フランジ部２ｈおよび後側フランジ部２ｊの外径よりも大きい。

後側軸受メタル７のフランジ部７ａの後端面には、スピンドル２の前側フランジ部２ｈおよび中央フランジ部２ｉが収納配置される凹部７７が形成されている。凹部７７の底部には、前側フランジ部２ｈの前端面と対向するリング状の内側底面７７ａと、内側底面７７ａの外周側に設けられ中央フランジ部２ｉの前端面と対向するリング状の外側底面７７ｂとを有する。外側底面７７ｂの幅方向（径方向）中央部には、リング状のスラスト軸受ポケット７５が形成されていると共に、スラスト軸受ポケット７５の内周側および外周側には、ランド部を介して環状溝７６、７６が形成されており、これらによってスラスト流体軸受の前側スラスト軸受部が構成されている。

凹部７７の外側底面７７ｂと中央フランジ部２ｉの前端面との間、および凹部７７の側周面と中央フランジ部２ｉの外周面との間には、所定のクリアランスが形成されている。また、凹部７７の内側底面７７ａと前側フランジ部２ｈの前端面との間にも、後側軸受メタル７とスピンドル２の軸方向の相対変位を可能にするクリアランスが形成されている。

なお、第１の実施の形態の場合と同様に、スラスト軸受ポケット７５は、固定絞り４４ａおよび供給通路４４を介して供給ポート４０ａと連通しており、環状溝７６、７６は、排出通路４１を介して排出ポート４１ａと連通している。そして、圧油供給源１０から供給通路４０および固定絞り４４ａを介して第１所定圧力の潤滑油（圧油）が供給されるようになっており、その供給された潤滑油によって、スピンドル２は中央フランジ部２ｉの前端面が凹部７７の外側底面７７ｂから浮上した状態で軸方向に支持される。

後側軸受メタル７の後端面には、環状のスラスト軸受部材６がボルト（図示せず）により連結固定されている。スラスト軸受部材６の外径は、後側軸受メタル７のフランジ部７ａの外径と同じであり、その内径は、スピンドル２の小径軸部２ｆに装着されたダイレクトドライブモータ３のロータ３ａの外径よりも大きくされている。このスラスト軸受部材６は、内周面がスピンドル２の後側フランジ部２ｊと微少クリアランスを形成して対向し、前端面がスピンドル２の中央フランジ部２ｉの後端面と所定のクリアランスを形成して対向している。

スラスト軸受部材６の前端面の幅方向（径方向）中央部には、リング状のスラスト軸受ポケット６１が形成されていると共に、スラスト軸受ポケット６１の内周側および外周側には、ランド部を介して環状溝６２、６２が形成されており、これらによってスラスト流体軸受の後側スラスト軸受部が構成されている。スラスト軸受ポケット６１は、固定絞り６３および供給通路６４を介して供給ポート６４ａと連通しており、供給ポート６４ａは管路を介して圧油供給源１０に接続されている。また、環状溝６２、６２は、前側ハウジング１ａの最下位置に開口した排出ポート６５ａと排出通路６５を介して連通しており、排出ポート６５ａは管路を介して液槽４８に接続されている。

スラスト軸受ポケット６１には、圧油供給源１０から供給通路６４および固定絞り６３を介して第２所定圧力の潤滑油（圧油）が供給されるようになっており、その供給された潤滑油によって、スピンドル２は中央フランジ部２ｉの後端面がスラスト軸受部材６の前端面から浮上した状態で軸方向に支持される。この場合、第２所定圧力は、上記の第１所定圧力と同等になるように調整される。これにより、スピンドル２は、中央フランジ部２ｉが前側スラスト軸受部と後側スラスト軸受部により軸方向両側から押圧されてバランスした状態で支持されるようになっている。

以上のように構成された本実施の形態の主軸装置では、両面対向型のスラスト流体軸受に対して、圧油供給源１０から潤滑油（圧油）が供給されることにより、スピンドル２が軸方向両側で支持された状態で位置決めされる。即ち、スラスト流体軸受のスラスト軸受ポケット７５（前側スラスト軸受部）に対して、圧油供給源１０から供給ポート４０ａ、供給通路４０および固定絞り４４ａを介して第１所定圧力の潤滑油が供給されると同時に、スラスト軸受ポケット６１（後側スラスト軸受部）に対して、圧油供給源１０から供給ポート６４ａ、供給通路６４および固定絞り６３を介して第２所定圧力の潤滑油が供給される。

これにより、スラスト軸受ポケット７５（前側スラスト軸受部）に供給された潤滑油と、スラスト軸受ポケット６１（後側スラスト軸受部）に供給された潤滑油によって、スピンドル２の中央フランジ部２ｉが軸方向両側から略同等の圧力で押圧され、前側スラスト軸受部と後側スラスト軸受部の間の位置で、軸方向にバランスした状態で強固に位置決めされる。

なお、前側スラスト軸受部に供給された潤滑油は、環状溝７６、７６から排出通路４１、排出ポート４１ａおよび管路を経由して液槽４８へ戻され、後側スラスト軸受部に供給された潤滑油は、環状溝６２、６２から排出通路６３、排出ポート６３ａおよび管路を経由して液槽４８へ戻される。

以上のように、本実施の形態の主軸装置は、両面対向型のスラスト流体軸受を採用していることにより、第１の実施の形態のようにピストン型のスラスト流体軸受を採用した場合に比べて、軸方向の支持剛性が高くなるので、ピストン２の軸方向の位置決めをより強固にすることができる。これにより、スピンドル２の前端部に装着された砥石車４の軸方向位置を高精度で位置決めすることが可能となる。

以上、本発明を実施の形態に即して説明したが、本発明は、実施の形態で述べた構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々の形態を採り得るものである。

本発明の第１の実施の形態に係る主軸装置の軸方向に沿う断面図である。 本発明の第１の実施の形態に係る主軸装置の組付け工程を示す説明図である。 本発明の第１の実施の形態に係る主軸装置の組付け工程を示す説明図である。 本発明の第１の実施の形態に係る主軸装置の組付け工程を示す説明図である。 本発明の第１の実施の形態に係る主軸装置の組付け工程を示す説明図である。 本発明の第２の実施の形態に係る主軸装置の軸方向に沿う断面図である。

符号の説明

１…ハウジング １ａ…前側ハウジング １ｂ…後側ハウジング １ｃ…蓋状ハウジング ２…スピンドル ２ａ…前端軸部 ２ｂ…大径軸部 ２ｃ…大径フランジ部 ２ｄ…中径フランジ部 ２ｅ…小径フランジ部 ２ｆ…小径軸部 ２ｇ…後端軸部 ２ｈ…前側フランジ部 ２ｉ…中央フランジ部 ２ｊ…後側フランジ部 ３…ダイレクトドライブモータ ３ａ…ロータ ３ｂ…ステータ ４…砥石車 ５…前側軸受メタル ６…スラスト軸受部材 ７…後側軸受メタル ８…押さえ部材 ８ｅ…ピストン面 ４０、４６、６４…供給通路 ４２ａ、４３ａ、４４ａ、４７、６３…固定絞り ４１、４９、６５…排出通路 ５２、６２、７２、７６、９３…環状溝 ５３…前側ラジアル軸受ポケット ６１、７５…スラスト軸受ポケット ７３…後側ラジアル軸受ポケット ７４、７７…凹部 ７７ａ…内側底面 ７７ｂ…外側底面 ８１…シリンダ室 ９４…ラジアル軸受ポケット

Claims (5)

1. ハウジングと、該ハウジング内に軸方向に並んで配設された前側ラジアル流体軸受および後側ラジアル流体軸受と、前記ハウジングに対して前記前側ラジアル流体軸受および前記後側ラジアル流体軸受を介して回転可能に支承されたスピンドルと、前記後側ラジアル流体軸受の後側に配設され前記スピンドルを回転させるダイレクトドライブモータと、を備えた主軸装置であって、
   前記後側ラジアル流体軸受と前記ダイレクトドライブモータとの間に配設されて前記スピンドルを軸方向に支持するスラスト流体軸受と、
   該スラスト流体軸受と前記ダイレクトドライブモータとの間の位置において前記スピンドルの外周側に配設された環状の押さえ部材を有し、該押さえ部材と前記スピンドルとの間に形成されたシリンダ室に供給される流体により前記スピンドルを前記スラスト流体軸受側へ押圧する押圧手段と、を備え、
   前記押さえ部材の内径は、前記スピンドルに装着された前記ダイレクトドライブモータのロータの外径よりも大きくされていることを特徴とする主軸装置。
2. ハウジングと、該ハウジング内に軸方向に並んで配設された前側ラジアル流体軸受および後側ラジアル流体軸受と、前記ハウジングに対して前記前側ラジアル流体軸受および前記後側ラジアル流体軸受を介して回転可能に支承されたスピンドルと、前記後側ラジアル流体軸受の後側に配設され前記スピンドルを回転させるダイレクトドライブモータと、を備えた主軸装置であって、
   前側スラスト軸受部と、前記スピンドルの外周側に配設された環状のスラスト軸受部材に設けられた後側スラスト軸受部とを有し、前記後側ラジアル流体軸受と前記ダイレクトドライブモータとの間に配設されて前記スピンドルを軸方向に支持するスラスト流体軸受を備え、
   前記スラスト軸受部材の内径は、前記スピンドルに装着された前記ダイレクトドライブモータのロータの外径よりも大きくされていることを特徴とする主軸装置。
3. 前記前側ラジアル流体軸受は、前記スピンドルの外周面に対向したラジアル軸受ポケットが形成された前側軸受メタルを備え、前記後側ラジアル流体軸受は、前記スピンドルの外周面に対向したラジアル軸受ポケットと前記スピンドルに設けられたフランジ部の端面に対向したスラスト軸受ポケットが形成された後側軸受メタルを備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の主軸装置。
4. 前記前側軸受メタルの内径は、前記後側軸受メタルの内径と同等かそれよりも小さくされていると共に、前記スピンドルの外径は、前端部から前記後側軸受メタルに保持される後側部位に至るまで、同径又は前端部側が前記後側部位より小径であることを特徴とする請求項３に記載の主軸装置。
5. 前記ダイレクトドライブモータよりも後側に、前記スピンドルを回転可能に支承する軸受が設置されていることを特徴とする請求項１ないし４の何れか１項に記載の主軸装置。

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