JP2015217476A - 回転工具支持装置 - Google Patents

Abstract

【課題】回転工具によって工作物が加工される際に発生するびびり振動をより効果的に抑制することができる回転工具支持装置を提供する。【解決手段】回転工具５０を保持して回転する本体６１と、本体６１との径方向間に隙間を介して本体に支承され本体と共に回転する付加マス６２と、本体６１内に設けられる流体経路６３と、流体経路６３を介して本体６１と付加マス６２との径方向隙間に供給される流体により構成される粘弾性ダンパ６５と、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、回転工具が装着された工作機械の回転工具支持装置に関する。

特許文献１及び、特許文献２に示すように、回転工具が装着された状態で、主軸装置に取り付けられる工具ホルダ（回転工具支持装置）がある。特許文献１及び、特許文献２のいずれの回転工具も、工作物を加工する際には、回転工具の円周上の１点が工作物に当接しながら、工作物の加工が行なわれる。このため、回転工具及び工具ホルダは、片持ち状態で工作物の加工点から荷重を受けることになる。これにより、回転工具及び工具ホルダには、加工中にびびり振動が発生する虞がある。これに対して、特許文献３には、上記で説明した、びびり振動を抑制する方法として、工具ホルダに動的アブソーバを装着することが記載されている。

特開２０１２−４５６８７号公報 特開平５−１５４７３５号公報 特開２０１２−８６３５８号公報

本発明は、回転工具によって工作物が加工される際に発生するびびり振動をより効果的に抑制することができる回転工具支持装置を提供することを目的とする。

（請求項１）本発明に係る回転工具支持装置は、回転工具を保持して回転する本体と、前記本体との径方向間に隙間を介して前記本体に支承され前記本体と共に回転する付加マスと、前記本体内に設けられる流体経路と、前記流体経路を介して前記本体と前記付加マスとの径方向隙間に供給される流体により構成される粘弾性ダンパと、を備える。

このように、本体内に設けられる流体経路から供給された流体によって付加マスと本体との間に粘弾性ダンパを形成するという、従来にない構成によって、回転工具支持装置、延いては回転工具のびびり振動が、抑制できる。これにより、回転工具による工作物の加工面の加工精度が向上される。また、回転工具を直接支持する回転工具支持装置に粘弾性ダンパが設けられる。このため、回転工具のびびり振動がより効果的に抑制される。

（請求項２）また、前記付加マスは、前記本体に対し径方向及び軸方向の隙間を有して設けられてもよい。このため、付加マスが径方向に移動した際、軸方向における付加マスと本体との間は接触せず移動可能となる。これにより、径方向の隙間に粘弾性ダンパを設けた場合、回転工具のびびり振動が、より効果的に抑制される。

（請求項３）また、前記粘弾性ダンパは、前記本体及び前記付加マスのうち一方の内周面と他方の外周面との何れかに油圧ポケットが設けられた静圧流体ダンパであってもよい。これにより、回転工具支持装置、及び回転工具のびびり振動を抑制する際には、静圧流体ダンパに供給する油量等の調整により、静圧流体ダンパが、最も回転工具支持装置、及び回転工具の振動抑制に適した減衰係数に容易に合わせ込まれ、びびり振動の抑制がより効果的に行われる。

（請求項４）また、前記付加マスと前記本体との軸方向の隙間に弾性部材を備えてもよい。このため、付加マスが径方向に移動した際、軸方向における付加マスと本体との間の接触が良好に防止される。

（請求項５）また、前記流体経路には、前記粘弾性ダンパに供給される前記流体の量が所望の量となるよう形成される第一固定絞りを備えてもよい。このように第一固定絞りを設けるという簡易で安価な方法によって、粘弾性ダンパに供給される流体の量が制御できる。これにより、粘弾性ダンパに適正な流体流量を流せるので、回転工具支持装置、及び回転工具のびびり振動の抑制が、効果的に行なえる。

（請求項６）また、前記流体経路には、前記第一固定絞りとの間で前記流体経路内の圧力が予め設定された圧力となるように前記第一固定絞りよりも上流側に形成される第二固定絞りを備えてもよい。これにより、予め設定された圧力により、流体が、第一固定絞りを介して粘弾性ダンパに常に一定量供給される。よって、安定して回転工具支持装置、延いては回転工具のびびり振動が抑制される。

（請求項７）また、前記本体内には、前記流体経路の前記第二固定絞りの上流にて分岐された潤滑流体経路を備え、前記潤滑流体経路は、前記本体内及び前記回転工具内を経由し、前記回転工具に設けられた開口から前記流体を加工点に供給するようにしてもよい。

これにより、共通の供給源から供給された一種類の流体が、粘弾性ダンパに供給され、回転工具支持装置、及び回転工具のびびり振動を抑制するとともに、工作物の加工点の潤滑を行ない効率的である。また、このように、潤滑流体経路の取り回しが、本体内で完結する。これにより、新たに配管を本体外に設ける必要がなく省スペース化が図られる。

（請求項８）また、前記潤滑流体経路における前記開口の上流側には、前記潤滑流体経路と分岐する前記流体経路に供給する前記流体の量が所望の量となるよう形成される第三固定絞りを備えてもよい。これにより、流体経路には、必要量の流体が、簡易かつ確実に分配される。また、開口から加工点に供給する流体の量が簡易に制御できる。

（請求項９）また、前記付加マスは、前記本体に対して回転不能に固定されてもよい。これにより、相対回転に伴う本体と付加マスとの間の摩耗が確実に防止される。

本発明に係る第一実施形態の工具ホルダ（回転工具支持装置）を適用した主軸装置の軸方向断面図である。 図１における工具ホルダ及び回転工具の軸方向断面図である。 図２における静圧ダンパ部分の拡大図である。 コンプライアンス−振動周波数グラフである。 第二実施形態の工具ホルダの軸方向断面図である。 第三実施形態の説明図である。

＜第一実施形態＞
（主軸装置の構成）
以下、本発明の回転工具支持装置を適用した主軸装置を具体化した第一実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以降の説明においては、回転工具支持装置を工具ホルダと称して説明する。主軸装置の構成について、図１を参照して説明する。図１に示すように、主軸装置は、ハウジング１０、主軸２０、モータ３０、転がり軸受４１〜４５、回転工具５０、及び工具ホルダ６０を備える。なお、本実施形態では、回転工具５０は、フライス用の回転工具であるものとする。ただし、フライス用の回転工具は一例として示すものであり、この態様には限らない。例えば、回転工具は、マシニングセンタ用のエンドミル、ピニオンカッタ、及び歯車加工用の回転工具であってもよい。

ハウジング１０は、中空筒状に形成され、その中に主軸２０が挿通される。主軸２０は、先端側（図１の左側）で、工具ホルダ６０を保持する。工具ホルダ６０は、先端側（図１の左側）に、回転工具５０を保持する。モータ３０は、ハウジング１０の筒内に配置されている。モータ３０は、ハウジング１０にステータ３１が固定され、主軸２０にロータ３２が固定されて構成される。

転がり軸受４１〜４５は、ハウジング１０に対して主軸２０を回転可能に支持する。転がり軸受４１〜４５の内周面は、主軸２０の外周面に係合される。転がり軸受４１〜４４は、例えば玉軸受を適用し、モータ３０より回転工具５０側（前側）に配置される。玉軸受はどのようなものでもよく、例えば、主軸２０の軸線方向に与圧を付与するアンギュラ玉軸受であってもよい。なお、以降の説明においても、軸線方向とのみいった場合には、主軸２０の軸線方向のことをいうものとする。

一方、転がり軸受４５は、例えば、ころ軸受を適用し、モータ３０より回転工具５０の反対側（後側）に配置される。つまり、転がり軸受４１〜軸受４４および軸受４５は、モータ３０を軸線方向中央で挟むように配置される。なお、主軸装置の説明においては、以降も、回転工具５０が保持される図１の左側を前側と称し、図１の右側を後側と称す。

図２に示すように、回転工具５０は、貫通孔である嵌合孔５１を回転軸中心に備える。嵌合孔５１は、後述する工具ホルダ６０の本体６１が有する突設部６１ｃと嵌合する。また、図２に示すように回転工具５０は、内部に、後述する潤滑流体経路６４の一部である潤滑流体経路６４ｂを備える。潤滑流体経路６４ｂは、回転工具５０の外方と接続する開口５３を備える。潤滑流体経路６４ａ内には、潤滑用のクーラント（本発明の流体に相当する）が流通する。そして、クーラントは、図２において矢印の方向である流体供給方向に向かって流れるものとする。このとき、クーラントの流体供給方向において開口５３の手前側の潤滑流体経路６４ｂ上には、開口径φＣで形成された第三固定絞り５４が設けられている。第三固定絞り５４の詳細については後述する。

（工具ホルダについて）
図２に示すように、工具ホルダ６０は、本体６１（本発明の他方に相当）と、付加マス６２（本発明の一方に相当）と、流体経路６３と、潤滑流体経路６４と、静圧ダンパ６５（本発明の静圧流体ダンパ及び粘弾性ダンパに相当）と、を備える。
本体６１は、回転工具５０を保持して回転する部材である。本体６１は、前方傾斜面６１ａ、後方傾斜面６１ｂ、前述の突設部６１ｃ、付加マス取付け面６１ｄ、及びＡＴＣチャック部６１ｅを備える。前方傾斜面６１ａは、本体６１の前方端面から軸線方向中央部に向かって外径が大きくなるよう形成される。ただし、前方傾斜面６１ａの最大外径は、円環状に形成される付加マス６２の内周面の内径より小さく形成される。後方傾斜面６１ｂは、本体６１の後方端面から本体６１の軸線方向中央部に向かって外径が大きくなるよう形成される。後方傾斜面６１ｂは、主軸２０の取り付け孔に挿入され固定される。

本体６１の外周面の軸線方向中央部には、前方から順に雄ねじ部６１ｆ、付加マス取付け面６１ｄ、及びＡＴＣチャック部６１ｅが整列している。雄ねじ部６１ｆ、付加マス取付け面６１ｄ、及びＡＴＣチャック部６１ｅの順に外径が大きくなるよう段差を有して形成される。雄ねじ部６１ｆには、本体６１の一部であるナット６１ｇが、ねじ込まれる。具体的には、ナット６１ｇが、隣接する付加マス取付け面６１ｄとの間の段差の側面に当接するまで雄ねじ部６１ｆにねじ込まれる。なお、ナット６１ｇの後側端面には、Ｏリング溝が本体６１の軸線周りに形成される。

付加マス取付け面６１ｄの軸方向長さは、円環状に形成される付加マス６２の軸方向長さより若干長く形成される。また、雄ねじ部６１ｆの最大外径は、付加マス６２の内周面の内径より小さく形成される。これにより、付加マス６２は、本体６１の前側端面から付加マス取付け面６１ｄまで挿入可能となる。

ＡＴＣチャック部６１ｅは、工具ホルダの交換時に自動工具交換装置である、ＡＴＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｔｏｏｌ Ｃｈａｎｇｅｒ）によって把持される部位である。ＡＴＣチャック部６１ｅの外周面には、Ｖ字溝が形成される。ＡＴＣチャック部６１ｅの前端面にはＯリング溝が本体６１の軸線周りに形成される。ＡＴＣについては、公知であるのでこれ以上の詳細な説明については省略する。

本体６１の円柱状の突設部６１ｃの前側の端面の軸中心には、雌ねじ６１ｃ１が形成される。そして、前述したように、突設部６１ｃは、回転工具５０に設けられた嵌合孔５１に嵌合される（図２参照）。このような状態で、ボルト５５が回転工具５０の前側から突設部６１ｃの雌ねじ６１ｃ１にねじ込まれる。

そして、ボルト５５の頭部の後側端面と回転工具５０の嵌合孔５１の前側入口端面とが当接し、本体６１と回転工具５０とが固定される。このとき、回転工具５０に形成される潤滑流体経路６４ｂ（潤滑流体経路６４）と本体６１側に形成される潤滑流体経路６４ｂ（潤滑流体経路６４）とが、接続可能なように本体６１と回転工具５０とが回転方向の位相を合わせて組み付けられる。なお、潤滑流体経路６４ａと潤滑流体経路６４ｂとの接続においては、両者の間から外部への漏れが発生しないよう図略のＯリングによってシールされる。

付加マス６２は、前述したように円環状の部材である。付加マス６２は、例えば鉄系材料で形成される。付加マス６２は、付加マス取付け面６１ｄの外周面に配置された状態において、本体６１の付加マス取付け面６１ｄの外周面と付加マス６２の内周面との間、つまり径方向間に隙間を有している。また、前述したように、付加マス６２は、軸方向における前後方向にも若干の隙間を有している。

そして、付加マス６２は、付加マス６２の軸方向における前側端面と、前述したナット６１ｇの後側端面との間の軸方向の隙間に弾性部材であるＯリング６９を備える。Ｏリング６９は、ナット６１ｇの後側端面のＯリング溝に収容される。また、付加マス６２の軸方向における後側の端面と、ＡＴＣチャック部６１ｅの前側端面との間に弾性部材であるＯリング６９を備える。Ｏリング６９は、ＡＴＣチャック部６１ｅの前側端面のＯリング溝に収容される。

各Ｏリング６９は、付加マス６２の前側端面とナット６１ｇの後側端面との接触の防止、及び付加マス６２の後側端面とＡＴＣチャック部６１ｅの前側端面との接触の防止を主な目的とする。このため、各Ｏリング６９は、付加マス６２の前側端面とナット６１ｇの後側端面との間、及び付加マス６２の後側端面とＡＴＣチャック部６１ｅの前側端面との間に、若干の隙間を有して配置される。これにより、付加マス６２は、前後の端面と、ナット６１ｇの後側端面及びＡＴＣチャック部６１ｅの前側端面とに接触することなく、良好に径方向に相対移動が可能となる。なお、上記の態様に限らず、各Ｏリング６９は、付加マス６２の前側端面とナット６１ｇの後側端面との間、及び付加マス６２の後側端面とＡＴＣチャック部６１ｅの前側端面との間で各両者に若干接していてもよい。

静圧ダンパ６５は、付加マス６２と、本体６１の付加マス取付け面６１ｄと、の間で構成される。静圧ダンパ６５は、第一静圧ダンパ６５ａと、第二静圧ダンパ６５ｂと、を備える。第一静圧ダンパ６５ａは軸線方向において前側の静圧ダンパであり、第二静圧ダンパ６５ｂは後側の静圧ダンパである。第一、第二静圧ダンパ６５ａ、６５ｂは、例えばクーラントなどの流体が、後述する各油圧ポケット６５ａ１、６５ｂ１に所定の流量だけ供給されることによりダイナミックダンパとして機能する。

詳細には、静圧ダンパ６５は、各油圧ポケット６５ａ１、６５ｂ１に流体が供給されることにより、回転工具５０及び工具ホルダ６０の振動を抑制する減衰効果及びバネ効果が発揮される。減衰効果及びバネ効果は、各油圧ポケット６５ａ１、６５ｂ１に供給される流体（クーラント）の流量に応じて変化する。減衰効果の大きさは減衰係数ｃで表し、バネ効果の大きさはバネ定数ｋで表す。

ダイナミックダンパとして機能する第一、第二静圧ダンパ６５ａ、６５ｂは、所定の減衰係数ｃおよび所定のバネ定数ｋで、工具ホルダ６０の本体６１の振動を抑制する。ここで所定の減衰係数ｃおよび所定のバネ定数ｋは、実際に実験を行なって良好に振動抑制効果が得られるよう、各油圧ポケット６５ａ１、６５ｂ１に供給する流体の流量を設定すればよい。

例えば、静圧ダンパ６５がない場合の、回転工具５０と工具ホルダ６０との一体部材８０の振動周波数ｆとコンプライアンスＣとの関係を図４のグラフ（実線）に示す。なお、図４において、振動周波数ｆは、一体部材８０が図略の工作物を加工する際に発生する振動周波数である。コンプライアンスＣは、下記式（数１）によって求められる。

［数１］
Ｃ＝Δｘ／Ｆ・・・（１）
Ｃ；コンプライアンス
Δｘ；一体部材８０の振動の変位
Ｆ；付与される荷重

図４における破線のグラフが、静圧ダンパ６５（第一、第二静圧ダンパ６５ａ、６５ｂ）に対し、所定の流量のクーラントを供給した場合の振動周波数ｆ−コンプライアンスＣ特性である。破線のグラフによれば、ピーク値のコンプライアンスＣが減少するのがわかる（矢印参照）。なお、所定の流量とは、前述したように所定の減衰係数ｃおよび所定のバネ定数ｋを得るための流量である。これにより、一体部材８０の振動が抑制され、工作物の加工面精度が向上する。なお、第一、第二静圧ダンパ６５ａ、６５ｂは、付加する減衰係数ｃおよびバネ定数ｋに応じて、空気静圧ダンパ、磁気ダンパ、ゴム製Ｏリングなどの他の粘弾性ダンパに適宜変更することができる。

本実施形態においては、第一静圧ダンパ６５ａおよび第二静圧ダンパ６５ｂは同様の構成からなるものとする。よって、第一、第二静圧ダンパ６５ａ、６５ｂの有する各減衰係数ｃおよび各バネ定数ｋはそれぞれ同じであるものとする。

（流体経路６３）
流体経路６３は、図２に示すように設けられる。流体経路６３は、第一、第二静圧ダンパ６５ａ、６５ｂにクーラントを供給する流路である。流体経路６３は、図２において流体経路６３の後側（右側）に配置される図略のオイルポンプの吐出口に接続される。オイルポンプは、例えば、一例である２ＭＰａの吐出圧でクーラントを吐出可能なポンプである。流体経路６３は、クーラントを第一、第二静圧ダンパ６５ａ、６５ｂの各油圧ポケット６５ａ１、６５ｂ１にそれぞれ供給可能に配設される（図２参照）。図２に示すように、各油圧ポケット６５ａ１、６５ｂ１にそれぞれ供給可能とするため、流体経路６３を構成する分岐流路６３ａ、６３ｂ、６３ｃ、６３ｄが設けられる。分岐流路６３ａと６３ｂ、及び６３ｃと６３ｄは軸線周りの円周方向に１８０ｄｅｇ離間してそれぞれ設けられる。ただし、この態様に限らず、各分岐流路は軸線周り円周方向に３箇所以上設けてもよい。また、１箇所のみでもよい。

（第一固定絞り）
流体経路６３における第一、第二静圧ダンパ６５ａ、６５ｂ（粘弾性ダンパ）の流体供給方向の上流側（手前側）には、第一固定絞り６６を備える。第一固定絞り６６は、流体経路６３（分岐流路６３ａ、６３ｂ、６３ｃ、６３ｄ）から第一、第二静圧ダンパ６５ａ、６５ｂに供給されるクーラントの量に応じて形成される。つまり、第一、第二静圧ダンパ６５ａ、６５ｂが、所定の減衰係数ｃ及び所定のバネ定数ｋを得るのに必要な所望のクーラント流量を得るために必要な開口径φＡを有して第一固定絞り６６が形成される。このとき、第一固定絞り６６から第一、第二静圧ダンパ６５ａ、６５ｂに供給されるクーラントの流量は、流体経路６３（分岐流路６３ａ、６３ｂ、６３ｃ、６３ｄ）における各第一固定絞り６６の流体供給方向の上流側（手前側）の圧力Ｐ１と各第一固定絞り６６の開口径φＡによって決定される。

（第二固定絞り）
流体経路６３は、流体供給方向（図２中矢印参照）において、分岐流路６３ｃ、６３ｄが分岐する上流側（手前側）に第二固定絞り６７を備える。第二固定絞り６７は、上述した圧力Ｐ１を設定するために設ける絞りである。よって、第二固定絞り６７は、図略のポンプから吐出される、例えば、圧力２ＭＰａのクーラントを、圧力Ｐ１に減圧するのに必要な開口径φＢを有して形成される。

（潤滑流体経路６４）
潤滑流体経路６４は、図２に示すように設けられる。潤滑流体経路６４は、流体経路６３と同じ切断面では表せないので、破線にて示す。潤滑流体経路６４は、回転工具５０の加工点にクーラントを供給するための流路である。潤滑流体経路６４は、流体供給方向（図２中矢印参照）において、流体経路６３に設けられた第一固定絞り６６の上流側（手前側）で分岐される。

そして、潤滑流体経路６４は、本体６１の前側端面まで本体６１内を連通される。なお、本体６１の前側端面まで連通された潤滑流体経路６４が、潤滑流体経路６４ａと称される。そして、前述した回転工具５０内に形成された潤滑流体経路６４ｂと周方向における位相を一致させて潤滑流体経路６４ａの流路と潤滑流体経路６４ｂの流路とが接続される。これにより、本体６１の潤滑流体経路６４ａと回転工具５０の潤滑流体経路６４ｂとが連通される。そして、潤滑流体経路６４を流れるクーラントが、開口５３に到達するとともに、開口５３から噴出し加工点に供給される。

（第三固定絞り）
なお、上記で説明したように、クーラントの供給方向において開口５３の上流側（手前側）の潤滑流体経路６４ａ上には、開口径φＣで形成された第三固定絞り５４が設けられる。第三固定絞り５４の開口径φＣは、クーラントが、流体経路６３に所望量（必要量）だけ流通可能とせしめる開口径である。つまり、第三固定絞り５４の開口径φＣは、大きすぎると流体経路６３（分岐流路６３ａ、６３ｂ、６３ｃ、６３ｄ）を介して第一、第二静圧ダンパ６５ａ、６５ｂに必要なクーラント量を供給できない。そこで、第三固定絞り５４の開口径φＣは、開口５３から加工点に十分な量のクーラントを供給可能な開口径とする。また、同時に、開口径φＣは、流体経路６３（分岐流路６３ａ、６３ｂ、６３ｃ、６３ｄ）を介して第一、第二静圧ダンパ６５ａ、６５ｂに必要なクーラント量を供給可能とする開口径とする。

（静圧ダンパ６５の詳細構成）
静圧ダンパ６５の構成について主に図２、図３に基づいて説明する。前述したように静圧ダンパ６５は、第一、第二静圧ダンパ６５ａ、６５ｂを有しており、両者は同一の構成によって形成されている。そこで、構成の説明については、代表として第一静圧ダンパ６５ａのみで説明する。図２、図３に示すように、第一静圧ダンパ６５ａは、油圧ポケット６５ａ１と、第一ドレン通路６５ａ２と、第二ドレン通路６５ａ３と、付加マス６２側の対向面６５ａ４と、本体６１側の対向面である付加マス取付け面６１ｄと、クーラントを供給する分岐流路６３ａ（流体経路６３）と、第一固定絞り６６とを有する。分岐流路６３ａ（流体経路６３）及び第一固定絞り６６は上記で説明したとおりである。

油圧ポケット６５ａ１は、本体６１（他方）の付加マス取付け面６１ｄの外周面と対向する付加マス６２（一方）の内周面の全周に亘って凹状に刻設される。第一ドレン通路６５ａ２は、付加マス６２において、第一静圧ダンパ６５ａと第二静圧ダンパ６５ｂの軸方向中間位置で外周面から内周面まで径方向に貫通している。なお、第一ドレン通路６５ａ２は、第二静圧ダンパ６５ｂが有する第一ドレン通路６５ａ２と共用である。油圧ポケット６５ａ１の軸方向両側には壁６８、６８を有する。壁６８、６８の各内周面には、付加マス取付け面６１ｄの外周面と対向する前述の対向面６５ａ４、６５ａ４を備える。対向面６５ａ４、６５ａ４と、付加マス取付け面６１ｄとは若干の隙間を有して対向する。当該隙間によって、油圧ポケット６５ａ１に供給されたクーラントが油圧ポケット６５ａ１から第一ドレン通路６５ａ２及び下記第二ドレン通路６５ａ３に向かって流れる流路が形成される。

第二ドレン通路６５ａ３は、油圧ポケット６５ａ１と前側の壁６８を隔てて軸線方向の前側に形成されている。つまり、第二ドレン通路６５ａ３は、ナット６１ｇと付加マス６２の前端面との間の空間、及び付加マス６２の前側端面とＯリング６９との間の空間（隙間）によって形成される。一方、第二静圧ダンパ６５ｂの第二ドレン通路６５ｂ３は、付加マス６２の後端面とＡＴＣチャック部６１ｅとの間の空間、及び付加マス６２の後側端面とＯリング６９との間の空間（隙間）によって形成される。

油圧ポケット６５ａ１、第一ドレン通路６５ａ２及び第二ドレン通路６５ａ３を通って流れるクーラントは、工具ホルダ６０の外方に放出してもよい。また、この態様に限らず、第一ドレン通路６５ａ２及び第二ドレン通路６５ａ３を図略のドレン回収通路と接続し、クーラントが、図略のリザーバに回収されてもよい。

前述のとおり、第二静圧ダンパ６５ｂは、第一静圧ダンパ６５ａと同様の構成を有している。つまり、第一静圧ダンパ６５ａが有する、油圧ポケット６５ａ１、第一ドレン通路６５ａ２（共用）、第二ドレン通路６５ａ３、対向面６５ａ４、付加マス取付け面６１ｄ（対向面）、分岐流路６３ａ、第一固定絞り６６及び壁６８、６８が、第二静圧ダンパ６５ｂが有する油圧ポケット６５ｂ１、第一ドレン通路６５ａ２、第二ドレン通路６５ｂ３、対向面６５ｂ４、付加マス取付け面６１ｄ（対向面）、分岐流路６３ｃ、第一固定絞り６６及び壁７９，７９にそれぞれ対応する。そして、前述したように、付加マス６２は、付加マス６２の軸方向における前側端面と、前述したナット６１ｇの後側端面との間に弾性部材であるＯリング６９が、第二ドレン通路６５ａ３を形成しうる隙間を有して介在される。また、付加マス６２の軸方向における後側の端面と、ＡＴＣチャック部６１ｅの前側端面との間にも弾性部材であるＯリング６９が、第二ドレン通路６５ｂ３を形成しうる隙間を有して介在される。

（作動）
上記のように構成された主軸装置の工具ホルダ６０に保持される回転工具５０によって工作物が加工された場合の作動について説明する。

（加工点へのクーラントの流れ）
加工が開始されると、クーラント（潤滑油）を工作物の加工点に供給するため、油圧ポンプが作動される。そして、油圧ポンプが流体経路６３に、例えば２ＭＰａの油圧を有したクーラントを供給する。流体経路６３を流れるクーラントは、流体経路６３の途中から分岐される潤滑流体経路６４（潤滑流体経路６４ａ）に流れ込み分流される。

潤滑流体経路６４に流れ込んだクーラントは、本体６１内に形成された潤滑流体経路６４ａ、回転工具５０内に形成された潤滑流体経路６４ｂ及び潤滑流体経路６４ｂ上に形成された第三固定絞り５４を介して開口５３に達する。このとき、開口５３から噴出するクーラントの量は、油圧ポンプの吐出圧と第三固定絞り５４の開口径φＣによって決まる。そして、開口５３から噴出した所定量のクーラントが加工点に供給され、加工点が良好に潤滑される。

（静圧ダンパ６５へのクーラントの流れ）
上記説明において、油圧ポンプが流体経路６３に吐出したクーラントのうち、潤滑流体経路６４に流れ込んだクーラントを除く残りのクーラントは、第二固定絞り６７を介して、流体経路６３の各分岐流路６３ａ、６３ｂ、６３ｃ、６３ｄに流れ込む。このとき、各分岐流路６３ａ、６３ｂ、６３ｃ、６３ｄに流れ込むクーラントの量は、第二固定絞り６７の開口径φＢと、第三固定絞り５４の開口径φＣによって決まる。第三固定絞り５４の開口径φＣが大き過ぎると、多くのクーラントが潤滑流体経路６４に流れ込み、残りのクーラントが少なくなってしまう場合がある。

しかし、本実施形態においては、流体経路６３の各分岐流路６３ａ、６３ｂ、６３ｃ、６３ｄに必要量（所望量）のクーラントが流し込めるよう第三固定絞り５４の開口径φＣが設定される。このため、各分岐流路６３ａ、６３ｂ、６３ｃ、６３ｄには、必要量のクーラントが流れ込む。そして、流体供給方向における静圧ダンパ６５の上流側（手前側）に設けられた開口径φＡを有する第一固定絞り６６及び開口径φＢを有する第二固定絞り６７の作用によって、第一固定絞り６６と第二固定絞り６７との間の圧力が、所望の圧力Ｐ１となる。

これにより、クーラントは、所望の圧力で第一固定絞り６６から、静圧ダンパ６５（第一静圧ダンパ６５ａ、第二静圧ダンパ６５ｂ）に向かって押し出され所望の流量で流れる。そして、静圧ダンパ６５（第一静圧ダンパ６５ａ、第二静圧ダンパ６５ｂ）の各油圧ポケット６５ａ１、６５ｂ１に供給されたクーラントが、各油圧ポケット６５ａ１、６５ｂ１の軸方向両側に形成された対向面６５ａ４と付加マス取付け面６１ｄ間の隙間、及び対向面６５ｂ４と付加マス取付け面６１ｄ間の隙間を適切な流量で通過する。その後、クーラントは、第一ドレン通路６５ａ２（共通）、第二ドレン通路６５ａ３、及び第二ドレン通路６５ｂ３を通って外方に放出される。これにより、静圧ダンパ６５には、適切な減衰係数ｃおよびバネ定数ｋが得られ、回転工具５０が工作物を加工する際のびびり振動が良好に抑制される（図３の破線グラフ参照）。

なお、周知の事項であるが、上記のように第一、第二静圧ダンパ６５ａ，６５ｂによって、工具ホルダ６０の本体６１（回転工具５０）のびびり振動を抑制する場合、回転工具５０および本体６１、さらには、主軸２０等の形状、材質、重さ等に応じてもっとも効率よく振動を抑制することが可能な減衰係数ｃおよびバネ定数ｋの範囲がある。よって、第一、第二静圧ダンパ６５ａ、６５ｂには、これらの振動抑制効果が高い減衰係数ｃおよびバネ定数ｋの範囲が得られるのに適した流量の油が供給されることが好ましい。ただし、バネ定数ｋを考慮に入れず、振動抑制効果が高い減衰係数ｃの範囲のみが得られるよう、第一、第二静圧ダンパ６５ａ、６５ｂに所定の流量の油が供給されるだけでもよい。

（効果）
上述から明らかなように、第一実施形態によれば、工具ホルダ６０は、回転工具５０を保持して回転する本体６１と、本体６１との径方向間に隙間を介して本体６１に支承され本体６１とともに回転する付加マス６２と、本体６１内に設けられる流体経路６３と、流体経路６３を介して本体６１と付加マス６２との径方向隙間に供給されるクーラント（流体）により構成される静圧ダンパ６５（粘弾性ダンパ）と、を備える。このように、本体６１内に設けられる流体経路６３から供給されたクーラントによって付加マス６２と本体６１との間に静圧ダンパ６５（粘弾性ダンパ）を形成するという、従来にない構成によって、工具ホルダ６０、延いては回転工具５０のびびり振動が、抑制できる。これにより、回転工具５０による工作物の加工面の加工精度が向上される。また、回転工具５０を直接支持する工具ホルダ６０（回転工具支持装置）に静圧ダンパ６５（粘弾性ダンパ）が設けられる。このため、回転工具５０のびびり振動がより効果的に抑制される。

また、第一実施形態によれば、粘弾性ダンパは、本体６１の外周面と付加マス６２の内周面との間に油圧ポケット６５ａ１、６５ｂ１が設けられた静圧ダンパ６５（静圧流体ダンパ）である。これにより、工具ホルダ６０、及び回転工具５０のびびり振動を抑制する際には、静圧ダンパ６５に供給するクーラント量を調整することにより、最も工具ホルダ６０、及び回転工具５０に適した減衰係数ｃ及びバネ定数ｋが、容易に合わせ込まれる。

また、第一実施形態によれば、流体経路６３における静圧ダンパ６５（粘弾性ダンパ）の流体供給方向の上流側には、流体経路６３から静圧ダンパ６５に供給されるクーラント（流体）の量が所望の量となるよう形成される第一固定絞り６６を備えている。このように、第一固定絞り６６を設けるという簡易で安価な方法によって、静圧ダンパ６５に供給されるクーラント（流体）の量が制御できる。

また、第一実施形態によれば、流体経路６３上には、第一固定絞り６６との間で流体経路６３ａ、６３ｂ、６３ｃ、６３ｄ内の圧力が予め設定された圧力Ｐ１となるよう形成される第二固定絞り６７を備える。これにより、クーラント（流体）は、予め設定された圧力Ｐ１により、第一固定絞り６６を介して静圧ダンパ６５に常に一定量が供給されるので、安定して工具ホルダ６０、延いては回転工具５０のびびり振動が抑制される。

また、第一実施形態によれば、共通の油圧ポンプから一種類クーラントが、静圧ダンパ６５（粘弾性ダンパ）に供給され、工具ホルダ６０、及び回転工具５０のびびり振動を抑制するとともに、工作物の加工点の潤滑を行なう。これにより、静圧ダンパ６５に供給する流体用の設備を設ける必要がなく効率的である。また、潤滑流体経路６４の取り回しが、本体６１内で完結する。これにより、新たに配管を本体６１外に設ける必要がなく省スペース化が図られる。

また、第一実施形態によれば、潤滑流体経路６４における開口５３の流体供給方向の上流側には、潤滑流体経路６４と分岐する流体経路６３に供給するクーラント（流体）の量が所望の量となるよう形成される第三固定絞り５４が備えられる。これにより、流体経路６３には、必要量（所望量）のクーラント（流体）が、簡易かつ確実に分配される。また、開口５３から加工点に供給する流体の量も簡易に制御できる。

また、第一実施形態によれば、付加マス６２と本体６１との間の軸方向隙間に弾性部材であるＯリングを備えた。このように、安価なＯリングによって、回転工具５０のびびり振動を抑制するとともに、付加マス６２が軸方向でナット６１ｇ及び６１ｅと接触することを良好に防止することができる。

＜第二実施形態＞
次に第二実施形態について図５に基づき説明する。第二実施形態は、第一実施形態に対して、工具ホルダ１６０を構成する付加マス１６２が本体１６１の外周ではなく本体１６１の内周側に設けられる点のみ異なる。よって、相違する部分のみ説明し、同様部分については詳細な説明を省略する。また、同じ部品には同じ符号を付して説明する。

（工具ホルダについて）
図５に示すように、工具ホルダ１６０は、本体１６１（本発明の一方に相当）と、付加マス１６２（本発明の他方に相当）と、流体経路１６３と、潤滑流体経路１６４と、静圧ダンパ１６５（本発明の静圧流体ダンパ及び粘弾性ダンパに相当）と、を備える。
本体１６１は、後方傾斜面６１ｂ、付加マス挿入孔１６１ｄ、及びＡＴＣチャック部６１ｅを備える。

工具ホルダ１６０と回転工具１５０との間には、第一実施形態の突設部６１ｃに相当する介在突設部１６１ｃを備える。第二実施形態の工具ホルダ１６０では、付加マス１６２が、本体１６１の付加マス挿入孔１６１ｄに挿入される。そして、付加マス１６２は、付加マス挿入孔１６１ｄと介在突設部１６１ｃの後側端面との間に封入される。付加マス１６２と付加マス挿入孔１６１ｄ及び介在突設部１６１ｃとの間では、軸方向、及び径方向にそれぞれ隙間を有している。そして、付加マス１６２の軸方向前側端面と介在突設部１６１ｃの後側端面との軸方向隙間に弾性部材であるＯリング１６９が介在する。また、付加マス１６２の軸方向後側端面と付加マス挿入孔１６１ｄの底面との間に弾性部材であるＯリング１６９が介在する。各Ｏリング１６９は、圧縮して介在させてもよいし、圧縮させず隙間を有して介在させてもよい。

流体経路１６３は、本体１６１及び付加マス１６２の軸中心に設けられる。付加マス１６２内の流体経路１６３には、流体経路１６３から付加マス１６２の径方向外側に向かって４つの貫通孔が形成される。各貫通孔によって分岐流路１６３ａ〜１６３ｄが形成される。そして、各分岐流路１６３ａ〜１６３ｄ上に第一固定絞り１６６がそれぞれ設けられる。付加マス１６２の各第一固定絞り１６６より、さらに外周には各分岐流路１６３ａ〜１６３ｄと接続する油圧ポケット１６５ａ１、１６５ｂ１がそれぞれ形成される。

各油圧ポケット１６５ａ１、１６５ｂ１は、付加マス１６２（他方）の外周全周に渡って刻設される。付加マス１６２の外周面における各油圧ポケット１６５ａ１、１６５ｂ１の間には、外周溝１６５ｄが外周全周に渡って刻設される。また、付加マス１６２の外周面における油圧ポケット１６５ａ１の前方（図５中、左方向）には、外周溝１６５ｃが外周全周に渡って刻設される。さらに付加マス１６２の外周面における油圧ポケット１６５ｂ１の後方（図５中、右方向）には、外周溝１６５ｅが外周全周に渡って刻設される。

そして、油圧ポケット１６５ａ１と外周溝１６５ｃとの間で壁１６８が形成される。また、油圧ポケット１６５ａ１と外周溝１６５ｄとの間でもう一つの壁１６８が形成される。また、外周溝１６５ｄと油圧ポケット１６５ｂ１との間で壁１７９が形成される。さらに、油圧ポケット１６５ｂ１と、外周溝１６５ｅとの間でもう一つの壁１７９が形成される。外周溝１６５ｃ〜１６５ｅは、付加マス挿入孔１６１ｄの内周面との間で各ドレン通路を形成する。各ドレン通路はそれぞれ円周上の一箇所で、本体１６１内、及び介在突設部１６１ｃに設けられた排出ドレン通路１６１ｈと接続される(図５参照)。

静圧ダンパ１６５（第一静圧ダンパ１６５ａ及び第二静圧ダンパ１６５ｂ）は、上述の各油圧ポケット１６５ａ１、１６５ｂ１、各壁１６８、１６８、１７９、１７９の外周面に形成された各対向面、及び付加マス挿入孔１６１ｄの内周面（対向面）等によって構成される。そして、静圧ダンパ１６５に供給されるクーラントが、外周溝１６５ｃ〜１６５ｅによって形成された各ドレン通路及び排出ドレン通路１６１ｈを経由して外方に排出される。

潤滑流体経路１６４、第二固定絞り１６７及び第三固定絞り１５４は、第一実施形態と同様に形成される。ただし、第一実施形態とは、本体１６１と回転工具１５０との間に介在突設部１６１ｃが介在されることのみ異なる。これらによって、第一実施形態と同様の効果が得られる。

＜第三実施形態＞
第一、第二実施形態においては、付加マス６２、１６２と本体６１、１６１との間には、隙間を設け、当該隙間にはＯリングを介在させたのみである。しかし、このような態様には限らない。第三実施形態として、図６に示すように、付加マス６２の後側端面に凹部６２ａを設け、ＡＴＣチャック部６１ｅの前側端面に、凹部６２ａと嵌合する凸部６１ｅ１を設けてもよい。なお、図６の説明は、代表として第一実施形態に基づく。これにより、付加マス６２とＡＴＣチャック部６１ｅを有する本体６１とが、周方向において相対回転を規制される。このため、付加マス６２と、ＡＴＣチャック部６１ｅ及びナットとの間での相対回転に起因する摩耗が防止される。なお、付加マス６２と、本体６１との間の相対回転を規制する方法は、上記態様には限らず、どのような方法によってもよい。

なお、第一〜第三実施形態においては、粘弾性ダンパは、油圧ポケット６５ａ１、６５ｂ１、１６５ａ１、１６５ｂ１を備えた静圧ダンパ６５、１６５であるとした。しかし、この態様には限らず、静圧ダンパ６５、１６５が油圧ポケット６５ａ１、６５ｂ１、１６５ａ１、１６５ｂ１を備えていなくてもよい。これによっても、相応の効果は得られる。

また、第一〜第三実施形態においては、静圧ダンパ６５、１６５を第一、第二静圧ダンパ６５ａ、６５ｂ及び第一、第二静圧ダンパ１６５ａ、１６５ｂのように前後に２つずつ設けた。しかし、この態様に限らず、静圧ダンパ６５、１６５は、それぞれ一つずつでもよい。これによっても、相応の効果は得られる。

また、第一〜第三実施形態においては、流体経路６３、１６３及び潤滑流体経路６４、６４がともに設けられた、しかし、この態様に限らず、潤滑流体経路６４、６４は設けなくともよい。これによっても、相応の効果は得られる。

また、第一〜第三実施形態においては、それぞれ第一〜第三の固定絞りを設けた。しかし、この態様に限らず、第二、第三の固定絞りは設けなくともよい。この場合、オイルポンプの吐出圧力を圧力Ｐ１に調整すればよい。これによって、第一〜第三実施形態と同様の効果が得られる。

また、第一、第三実施形態においては、付加マス６２の前側端面とナット６１ｇの後側端面との間、及び付加マス６２の後側端面とＡＴＣチャック部６１ｅの前側端面との間に各Ｏリング６９を若干の隙間を有して介在させた。しかし、この態様には限らない。付加マス６２の前側端面とナット６１ｇの後側端面との間、及び付加マス６２の後側端面とＡＴＣチャック部６１ｅの前側端面との間に各Ｏリング６９を圧縮させた状態で介在させてもよい。これによっても、相応の効果が期待できる。

また、上記のように、各Ｏリング６９を圧縮させた状態で介在させた場合において、ナット６１ｇ及びＡＴＣチャック部６１ｅに軸線方向の貫通孔を設けてもよい。ナット６１ｇにおいては、貫通孔は前側端面からナット６１ｇと付加マス６２の前側端面との間の空間に貫通させる。ＡＴＣチャック部６１ｅにおいては、貫通孔は後側端面から付加マス６２の後端面とＡＴＣチャック部６１ｅの前側端面との間の空間に貫通させる。このようにして、各ドレン通路を設けてもよい。これによっても、第一〜第三実施形態と同様の効果が期待できる。

さらに、第一〜第三実施形態においては、工具ホルダ６０，１６０を回転工具支持装置として説明した。しかし、この態様には限らない。例えば、回転工具を直接支持するタイプの主軸の場合、主軸を回転工具支持装置として本発明が適用できる。これによっても上記と同様の効果が得られる。

１０・・・ハウジング、 ２０・・・主軸、 ５０，１５０・・・回転工具、 ５３・・・開口、 ５４・・・第三固定絞り、 ６０，１６０・・・回転工具支持装置（工具ホルダ）、 ６１，１６１・・・本体、 ６１ｇ・・・ナット、 ６２，１６２・・・付加マス、 ６３，１６３・・・流体経路、 ６３ａ〜６３ｄ・・・分岐流路、 ６４，１６４・・・潤滑流体経路、 ６４ａ・・・潤滑流体経路、 ６４ｂ・・・潤滑流体経路、 ６５，１６５・・・粘弾性ダンパ、 静圧流体ダンパ（静圧ダンパ）、 ６５ａ，１６５ａ・・・第一静圧ダンパ、 ６５ａ１，１６５ａ１・・・油圧ポケット、 ６５ｂ，１６５ｂ・・・第二静圧ダンパ、 ６５ｂ１，１６５ｂ１・・・油圧ポケット、 １６１ｄ・・・付加マス挿入孔、 ６６・・・第一固定絞り、 ６７・・・第二固定絞り、 Ｐ１・・・圧力、 ｃ・・・減衰係数、 ｆ・・・振動周波数、 ｋ・・・バネ定数。

Claims (9)

1. 回転工具を保持して回転する本体と、
   前記本体との径方向間に隙間を介して前記本体に支承され前記本体と共に回転する付加マスと、
   前記本体内に設けられる流体経路と、
   前記流体経路を介して前記本体と前記付加マスとの径方向隙間に供給される流体により構成される粘弾性ダンパと、を備える、回転工具支持装置。
2. 前記付加マスは、前記本体に対し径方向及び軸方向の隙間を有して設けられる、請求項１に記載の回転工具支持装置。
3. 前記粘弾性ダンパは、前記本体及び前記付加マスのうち一方の内周面と他方の外周面との何れかに油圧ポケットが設けられた静圧流体ダンパである、請求項１又は２に記載の回転工具支持装置。
4. 前記付加マスと前記本体との軸方向の隙間に弾性部材を備える、請求項１〜３の何れか１項に記載の回転工具支持装置。
5. 前記流体経路には、前記粘弾性ダンパに供給される前記流体の量が所望の量となるよう形成される第一固定絞りを備える、請求項１〜４の何れか１項に記載の回転工具支持装置。
6. 前記流体経路には、前記第一固定絞りとの間で前記流体経路内の圧力が予め設定された圧力となるように前記第一固定絞りよりも上流側に形成される第二固定絞りを備える、請求項５に記載の回転工具支持装置。
7. 前記本体内には、前記流体経路の前記第二固定絞りの上流にて分岐された潤滑流体経路を備え、
   前記潤滑流体経路は、前記本体内及び前記回転工具内を経由し、前記回転工具に設けられた開口から前記流体を加工点に供給する、請求項６に記載の回転工具支持装置。
8. 前記潤滑流体経路における前記開口の上流側には、前記潤滑流体経路と分岐する前記流体経路に供給する前記流体の量が所望の量となるよう形成される第三固定絞りを備える、請求項７に記載の回転工具支持装置。
9. 前記付加マスは、前記本体に対して回転不能に固定される、請求項１〜８の何れか１項に記載の回転工具支持装置。

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