JP4835484B2

JP4835484B2 - 主軸装置

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Publication number: JP4835484B2
Application number: JP2007079237A
Authority: JP
Inventors: 満穂青木
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2007-03-26
Filing date: 2007-03-26
Publication date: 2011-12-14
Anticipated expiration: 2027-03-26
Also published as: JP2008238297A

Description

この発明考案は、主軸装置に関し、より詳細には、工作機械主軸装置の予圧方式に関する。

従来、工作機械の主軸装置の予圧方式として、軸受の内輪と外輪の平面差幅調整により主軸の最高回転数において最適予圧となるように初期予圧を設定する定位置予圧方式がある。この方式では、回転上昇時の玉の遠心力作用などによって、運転中に予圧が増加する。このため、一定以上の最高回転数の主軸で定位置予圧を採用する場合、運転時の予圧の増加分を考慮すると、初期予圧を与えられず、つまりガタにせざるを得ず、高速主軸では使用されにくい。

そこで、高速主軸においては、片側の軸受をハウジングに固定し（固定側軸受）、反対側の軸受をハウジングと軸方向に移動自在な軸受スリーブに固定して（自由側軸受）、軸方向にばね力を作用させる等の方法を用い、軸受に常に一定の予圧を与える定圧予圧方式が一般的である。この方式は回転上昇による予圧の増加がないので、十分な初期予圧が与えられる点で定位置予圧方式より優れるが、主軸回転数が、自由側軸受のアキシャル方向固有振動数に近いかそれを上回る回転数（例えばｄｍｎ値（軸受ピッチ円径（mm）×回転速度（min^-1)）が２００×１０^４以上の高速回転時）になると、自由側軸受を固定している軸受スリーブが大きく振動してしまい、滑らかな回転を得ることができなくなる。

そこで、自由側軸受の支持にアキシャルダンパを具備した主軸装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

図８に示す特許文献１に記載の主軸装置１７０は、ハウジング１１１前部を形成する外筒１０９の内周面に内ハウジング１０７が内嵌されており、内ハウジング１０７の内周面に軸線方向に移動可能に配された軸受スリーブ１１４が内挿されている。そして、図中左側から１、２列目の組み合わせアンギュラ玉軸受１１２、１１２と、３、４列目の組み合わせアンギュラ玉軸受１１３、１１３が、軸受スリーブ１１４の内周面で定圧予圧されている。

軸受スリーブ１１４は、油圧ピストンを兼ねている。油圧ポンプ１２７の圧力が絞り１２５を介してスリーブ受圧面１５８に作用する構成となっており、スリーブ受圧面１５８に作用した油圧により軸受スリーブ１１４を後方に押して、軸受１１２、１１２、１１３、１１３に予圧を付与する構成である。油圧ポンプ１２７からの油圧は、絞り１２５を介してスピンドル外部及び内部に設けられた給油管１２４を通してスリーブ油圧室１５９に伝わる。軸受スリーブ１１４が速度をもって移動しない場合、油（作動油）は流れず押圧されるだけであるから、絞り１２５での圧力変化はなく、油圧ポンプ１２７の圧力とスリーブ油圧室１５９の圧力とは等しくなる。これにより、所望の予圧を得るための必要圧力の算出は容易である。仮に、軸受スリーブ１１４が振動を受けて、図中左側に急激に動いたときを考える。このとき、スリーブ油圧室１５９の容積は減るため、油圧室内の作動油は押し出されて油圧ポンプ１２７の方向に逆戻りしようとする。その際、作動油は絞り１２５を通過しなければならないため、スリーブ油圧室１５９の圧力が上がる。つまり、軸受スリーブ１１４は左側に動かされないように左側方向から抵抗力を受ける。同様に、軸受スリーブ１１４が右側に動こうとするときは、右側方向から抵抗を受ける。すなわち、軸受スリーブ１１４にはアキシャル減衰力が働き、アキシャルダンパを兼ねた予圧付与機構となっている。

また、工作機械の主軸においては、一般に低速域の方が高速回転時よりも高い剛性が必要となる。ところが、定圧予圧方式では、最高回転数において最適になるように予圧が設定されるので、低速域での剛性が不十分である。しかも、軸受は低速回転の方が高速回転よりも発熱が小さいため、高速域よりも高い予圧をかけることができるのに、その性能を十分に発揮できていない。

そこで、回転数に応じ低速では予圧を上げて、高速回転時には予圧を下げて最適予圧にする予圧切換方式を用いた主軸装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。

特許文献２に記載の主軸装置は、図９に示すように、一体的に結合された前半部２１０ａ及び後半部２１０ｂよりなりスピンドル２２０を軸支する主軸台２１０の前部には前部軸受支持筒２１１が固定され、後部には前部軸受支持筒２１１と同軸的に配置された後部軸受支持筒（移動支持機構）２１３がボールスライド２１５を介して軸線方向移動可能に支持されている。

前部軸受支持筒２１１は互いに一体結合された本体２１１ａ、スリーブ２１１ｂ及び外輪押え２１１ｃ、２１１ｄよりなり、間にスペーサ２１２が介装された２個の前部ころがり軸受２１７の外輪を固定支持している。後部軸受支持筒２１３は互いに一体結合された本体２１３ａ、スリーブ２１３ｂ及び外輪押え２１３ｃよりなり、間にスペーサ２１４が介装された２個の後部ころがり軸受２１８の外輪を固定支持している。後部軸受支持筒２１３の本体２１３ａの前端部には先端側が小径の２つの円筒部が同軸的に形成され、各円筒部は主軸台２１０の後半部２１０ｂに液密に嵌合されて、その間に環状の油圧シリンダ（駆動装置）２３３が形成され、この油圧シリンダ２３３には後半部２１０ｂに形成した通路２３４及び管路２３４ａを介して後述する油圧供給装置２３５からの油圧が供給されるようになっている。

スピンドル２２０の回転速度に応じた油圧を油圧シリンダ２３３に与える油圧供給装置２３５は、図９に示すように、油圧ポンプ２３６と、３つの減圧弁２３８ａ〜２３８ｃと、３位置切換弁２３９よりなるものである。ポンプ２３６からの最高油圧はリリーフ弁２３７により制御され、３つの減圧弁２３８ａ〜２３８ｃは、最高油圧の範囲内において大中小３段階の油圧に設定されている。切換弁２３９はスピンドル２２０の回転速度を検出して作動する制御装置（図示省略）により制御され、回転速度が低速の場合は減圧弁２３８ａを管路２３４ａ及び通路２３４に連通して油圧シリンダ２３３に高い油圧を導入し、中速の場合は減圧弁２３８ｂを管路２３４ａ及び通路２３４に連通して油圧シリンダ２３３に中間の油圧を導入し、高速の場合は減圧弁２３８ｃを管路２３４ａ及び通路２３４に連通して油圧シリンダ２３３に低い油圧を導入するものである。油圧シリンダ２３３に導入されるこの油圧により後部軸受支持筒２１３は後向きに押され、前後のころがり軸受２１７、２１８には互いに逆向きで同一の軸線方向予圧が与えられる。
特開２００４−１９５５８７（第５図）特開平８−２９４８０２号公報（第１図）

しかしながら、特許文献１に記載の主軸装置では、絞り１２５から軸受スリーブ１１４までの圧力室全体に、密封のためのＯリング１１７ａ，１１７ｂ，１１８や、給油管１２４の配管ホースといった弾性体が多数存在する。このため、一定以上に油圧圧力を上げないと、弾性体の変形しろが残って、高速回転持（特に、ｄｍｎ値が２００×１０^４以上）のスリーブ振動による油圧圧力の変化を、弾性体がさらに変形することで吸収してしまい、絞り１２５がダンパとしての機能を十分に発揮できず減衰性能が不足する可能性がある。

また、予圧切換を行う場合、特許文献２の構成に特許文献１に記載の絞りを単純に加えただけでは、大中小３段階に設定された油圧のうち中や小の低い油圧圧力では、弾性体の変形しろが残って、減衰性能が落ちる、という課題があった。しかも、油圧小の時が最も高速域なので、より減衰性能が必要な使用領域で、減衰性能が落ちてしまう。

予圧切換をしない場合は、軸受スリーブの受圧面積を小さくして、十分に弾性体が変形するような高い圧力でも最適な予圧荷重となるように設計することで、振動による圧力変化をダイレクトに絞りに伝え十分なダンパ機能を得ることが可能となる。しかしながら、十分に弾性体が変形するような高い圧力を予圧切換の小予圧時の条件に設定すると、中、大予圧時には非常に高い油圧を発生させることになり、特殊な油圧ポンプを用いたり、密封性が低下するという問題が生じる。

特に、ダンパ機能を得るには弾性体であるＯリングを十分に変形させるほどの圧力が前提であるため、それよりも高い圧力にするとなると、密封性が維持できないのはあきらかである。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、自由側軸受が十分な減衰性能を持ち、高速回転においても安定した運転を実現可能な主軸装置を提供することにある。

本発明の上記目的は、下記構成によって達成される。
（１）回転自在な回転軸と、該回転軸の前部に内輪内周面が嵌合し外輪外周面がハウジングに固定される前側軸受と、前記回転軸の後部に内輪内周面が嵌合される後側軸受と、該後側軸受の外輪外周面に外嵌される軸受スリーブと、該軸受スリーブに定圧予圧を与える複数個の油圧ピストンと、該油圧ピストンに油圧作動油を供給する油圧ポンプと、該油圧ポンプと前記油圧ピストンの間に設けられた絞りと、を備える主軸装置であって、
前記油圧ピストンが配置される圧力室と該油圧ピストンとの間は弾性体で密封され、
前記絞りは、前記圧力室と連通する穴部に設けられ、
前記前側軸受と前記後側軸受に付与する予圧を変えるとき、前記油圧ピストンに供給する油圧作動油の油圧圧力は変えずに、油圧作動油を供給する前記油圧ピストンの数を変更し、
前記油圧作動油を供給した前記油圧ピストンの前記弾性体は、前記油圧ピストンに供給する油圧作動油の油圧圧力によって、前記スリーブの振動による前記圧力室内の圧力変化を吸収することができない程度に変形した状態とされていることを特徴とする主軸装置。
（２）前記複数個の油圧ピストンが、複数の群に分けられ、
前記群のそれぞれに含まれる複数の前記油圧ピストンは、前記回転軸の回転中心軸の回りの円周上に所定の位相間隔で規則的に配置され、
前記前側軸受と前記後側軸受に付与する予圧を変えるとき、油圧作動油を供給する前記油圧ピストンを前記群の単位で変更することを特徴とする（１）に記載の主軸装置。
（３）前記絞りは、前記油圧ピストンから延びて前記穴部に進入する絞りピンを備え、前記絞りピンの長さが、前記群によって異なることを特徴とする（２）に記載の主軸装置。

本発明の主軸装置によれば、絞りは、油圧ピストンが配置される圧力室と連通する穴部に設けられるので、絞りと圧力室との間に存在する弾性体は圧力室の弾性体（本実施形態では、Ｏリング）だけであり、また、予圧の切換えが、油圧ピストンに供給する油圧作動油の油圧圧力は変えずに、油圧作動油を供給する油圧ピストンの数を変更して行われるため、油圧圧力を高く設定して、油圧作動油が供給される油圧ピストンの圧力室の弾性体をスリーブの振動による圧力室内の圧力変化を吸収することができない程度に変形した状態にすることが可能であり、絞りと圧力室との間に存在する弾性体の体積を従来のものに比べ極めて小さくできる。そのため、高速回転時のスリーブ振動による圧力室内の圧力変化を、弾性体が吸収すること無く、確実に絞りに伝達することができ、絞りのダンパ機能を十分に発揮できる。これにより、自由側軸受が十分な減衰性能を持ち、高速回転においても安定した運転を実現可能となる。
特に、ｄｍｎ値が２００×１０^４以上になると、スリーブの振動が発生し易いので、本考案の効果がより発揮される。

また、本発明の主軸装置では、複数の油圧ピストンを複数の群に分け、各群の複数の油圧ピストンを、軸受スリーブに均等に予圧を付与するように、回転軸の回転中心軸の回りの円周上に所定の位相間隔で規則的に配置し、予圧を変えるときに、油圧作動油が供給される油圧ピストンを群の単位で変更するようにしてもよい。これにより、例えば、受圧面積の小さいピストンを数多く、且つ、均等に配置することができ、油圧作動油を供給する油圧ピストンの個数を変化させる予圧切換を容易に行なうことができる。

また、本発明の主軸装置では、最も高速回転時の予圧を与える群の絞りピンを長く形成することで、高速回転時に最も必要になる“絞り”による減衰効果を高めることができる。

以下、本発明の一実施形態に係る主軸装置について図１乃至図５を参照して詳細に説明する。

図１に示すように、主軸装置１はモータビルトインタイプのものであり、回転自在な回転軸２と、回転軸２の前部（図の左側部分）に各内輪３ｂの内周面が嵌合し、各外輪３ａの外周面がハウジング本体４の内周面に嵌合し、ハウジング本体４の前端（図の左端）にボルト４５で締結された前蓋４４によってハウジング本体４に固定された一対の前側軸受３と、回転軸２の後部（図１の右側部分）に各内輪５ｂの内周面が嵌合した一対の後側軸受５と、ハウジング本体４の後端（図の右端）にボルト２１によって締結されたスリーブハウジング２２と、後側軸受５の各外輪５ａの外周面に外嵌され、スリーブハウジング２２の内周面に摺動自在に内嵌される軸受スリーブ６と、ボルト２０によって軸受スリーブ６に締結され、後側軸受５の外輪５ａを軸受スリーブ６に固定する外輪押え１９と、を備えている。軸受スリーブ６と、後側軸受５と、外輪押え１９とは、自由側軸受ユニット２６を構成する。スリーブハウジング２２には、ボルト２１でシリンダリング２３が締結されており、ハウジング本体４と、スリーブハウジング２２と、シリンダリング２３と、前蓋４４とは、本発明のハウジング５０を構成する。

回転軸２の中央部には、回転軸２を回転駆動させるロータ１１が回転軸２と焼きばめにより一体固着されており、ロータ１１の周囲にはハウジング本体４に冷却ジャケット１２を介してステータ１３が固定されている。ロータ１１とステータ１３とでビルトインモータ１４を成し、回転軸２を所定の回転数で回転させる。

回転軸２の先端（図の左端）にはテーパ面１６が設けられており、回転軸２の中心部に、ドローバ１７および皿ばね１８が組み込まれている。ドローバ１７は皿ばね１８の力によって工具１５をテーパ面１６に密着させている。工具１５は回転軸２と一体となって回転し、図示しない工作物を加工する。

図２に示すように、シリンダリング２３には、回転軸２の回転中心軸ｘの回りの円周上にシリンダ穴２４が複数形成され、これらシリンダ穴２４に複数の油圧ピストン７が摺動自在に組み込まれる。これら油圧ピストン７の後端（図の右端）は、シリンダ穴２４に対応して外輪押え１９に形成された複数の有底孔１９ａに当接している。圧力室２５はＯリング２８で密封されており、油圧作動油が圧力室２５に供給されると、油圧ピストン７に推力が発生し、当接した外輪押え１９を介して軸受スリーブ６を後方（図の右方向）に一定力で付勢し、前側軸受３と、後側軸受５との間に定圧予圧を発生させる。なお、後述する様に、油圧ピストン７は、第１油圧ピストン７ｃ、第２油圧ピストン７ｂ、第３油圧ピストン７ａを有するが、図１及び図２は、第１油圧ピストン７ｃを示している。

図１に示すように、主軸装置１は、ハウジング５０の外部に、油圧ピストン７に油圧作動油を供給するための油圧ポンプ８を備えており、油圧作動油は電磁弁４７，４８，４９（図３参照）を介してハウジング本体４及びスリーブハウジング２２に形成された互いに位相が異なる油供給穴３２，３８，４３を通過する。また、図２に示すように、スリーブハウジング２２の内周面には、油供給穴３２，３８，４３とそれぞれ連通する環状の溝２９，３０，３１がそれぞれ形成され、各溝２９，３０，３１は、シリンダリング２３に形成された、各油圧ピストン７ａ〜７ｃに対応する油導入穴３５，３９，４２と連通する。なお、溝２９、溝３０、溝３１は、作動油が互いに流通しないようにこれらの間に配置されたＯリング３４によって密封されている。

さらに、油導入穴３５，３９，４２と、各油圧ピストン７ａ〜７ｃとの間には、絞り２７がそれぞれ形成されている。各絞り２７は、油圧ピストン７が配置される圧力室２５と連通する圧力室２５より小径の油供給穴部３７，４０，９と、油圧ピストン７から圧力室２５側に延び、油供給穴部３７，４０，９の内径よりもわずかに小さな外径に設定された絞りピン３６，４１，１０とを備える。

なお、ピストン７の周囲にはばね４６が備えられており、油圧ポンプ８の電源が入っていない状態や、油圧ポンプの不具合等により油圧が不足した状態において、予圧が抜けてしまい前側軸受３、後側軸受５が損傷することを防いでいる。

自由側軸受ユニット２６は、軸受スリーブ６の質量と、後側軸受５の外輪５ａの質量と、外輪押え１９の質量との合計を質量とし、後側軸受５のアキシャル剛性をばね定数とする振動系を構成し、特定のアキシャル方向固有振動数を持つ。主軸回転数が、自由側軸受ユニット２６のアキシャル方向固有振動数に近いかそれを上回る回転数になると、従来の主軸装置では自由側軸受ユニット２６の振動系が共振現象を起こし、軸受スリーブ６が軸方向に大きく振動してしまい、滑らかな回転を得ることができなくなる。本実施形態の主軸装置１の場合、軸受スリーブ６の振動は、外輪押え１９を付勢している油圧ピストン７に伝わる。油圧ピストン７が振動しようとすると、圧力室２５の体積が変化しようとするが、そのとき高圧の油圧作動油が絞り２７を行き来することが抵抗となり、振動を減衰させる。

さらに、本実施形態では、軸受スリーブ６の振動によって容積変化する圧力室２５に存在する弾性変形物は高圧の油圧作動油により十分に変形したＯリング２８のみであり、かつ変化する容積が非常に小さいので、絞り２７が十分に減衰性能を発揮できる。

本実施形態では、絞りピン１０は油圧ピストン７と一体に形成されているが、別部品でもよい。また、本実施形態では、絞り２７は、油供給穴部３７，４０，９と絞り３６，４１，ピン１０により構成されるが、単に細い穴を絞りとしてもよい。ただし十分な減衰効果を得るには微細な穴となり、加工がしづらいので、本実施形態の方が低コストで済む。

また、本実施形態では、軸受スリーブ６とスリーブハウジング２２との案内面をすべり案内としているが、この案内面を静圧軸受にすることにより、さらにラジアル方向のダンピング効果も生まれ、共振時の振動を抑制することも可能である。

さらに、本実施形態では、予圧が大、中、小の３段階に切換えられるように、複数の油圧ピストン７は、電磁弁４９を開駆動することで油圧作動油が供給される第１油圧ピストン７ｃと（図５参照。）、電磁弁４８を開駆動することで油圧作動油が供給される第２油圧ピストン７ｂと（図４参照。）、電磁弁４７を開駆動することで油圧作動油が供給される第３油圧ピストン７ａと（図３参照。）、から構成される。

第３油圧ピストン７ａは、図３（ｂ）に示すように、軸受スリーブ６を傾けることなく付勢することができるように、回転中心軸ｘの円周上に等配で４ヵ所に配置されている。同様に、第２油圧ピストン７ｂも、図４（ｂ）に示すように、第３油圧ピストン７ａの隣に、回転中心軸ｘの円周上に等配で４ヵ所に配置され、第１油圧ピストン７ｃも、図５（ｂ）に示すように、第３油圧ピストン７ａと第２油圧ピストン７ｂとの間で、回転中心軸ｘの円周上に等配で４ヵ所に配置される。

また、絞り２７の３本の油供給穴部３７，４０，９は、第３油圧ピストン７ａに対応する穴部３７、第２油圧ピストン７ｂに対応する穴部４０、第１油圧ピストン７ｃに対応する穴部９の順に長く形成されている。また、これに応じて、絞りピン３６，４１，１０もおり、第３油圧ピストン７ａに対応するピン３６、第２油圧ピストン７ｂに対応するピン４１、第１油圧ピストン７ｃに対応するピン１０の順に長く形成されている。

次に、図３〜図５を参照し、予圧を大、中、小の３段階に切換える場合を例として、本実施形態の予圧切換の動作原理について説明する。

小予圧の時は、図３に示すように、電磁弁４７を開駆動し、油圧ポンプ８からの油圧作動油は、ハウジング５０の油供給穴３２から溝２９を介して、シリンダリング２３に形成された４箇所の油導入穴３５に送られる。油導入穴３５に送られた作動油は、絞り２７を通過して、圧力室２５に供給され、４つの油圧ピストン７ａを外輪押え１９に押圧することで、軸受スリーブ６を傾けることなく付勢することができる。

第３油圧ピストン７ａと一体形成される絞りピン３６は、油供給穴部３７を深くして最も長く形成されているので、最も高速回転時の設定予圧である小予圧時において最も必要となる、絞り２７による減衰効果を高めている。

次に、中予圧の時は、図４に示すように、電磁弁４７，４８を開駆動し、油供給穴３２へ油圧作動油を供給して第３油圧ピストン７ａを駆動したまま、油圧ポンプ８からの油圧作動油を、ハウジング５０の油供給穴３８から溝３０を介して、シリンダリング２３に形成された４箇所の油導入穴３９に供給する。油導入穴３９に送られた作動油は、絞り２７を通過して、圧力室２５に供給され、４つの油圧ピストン７ｂを外輪押え１９に押圧する。これにより、中予圧時には４個のピストン７ａと４個のピストン７ｂとの合計推力が予圧力となり、油圧ピストンへ供給する油圧圧力を変化させること無く、予圧切換が可能となっている。

次に、大予圧の時は、図５に示すように、電磁弁４７，４８，４９を開駆動し、油供給穴３２と油供給穴３８へ油圧作動油を供給して第３油圧ピストン７ａ及び第２油圧ピストン７ｂを駆動したまま、油圧ポンプ８からの油圧作動油を、ハウジング５０の油供給穴４３から溝３１を介して、シリンダブロック２３に形成された４箇所の油導入穴４２に供給する。油導入穴４２に供給された作動油は、絞り２７を通過して、圧力室２５に供給され、４つの油圧ピストン７ｃを外輪押え１９に押圧する。これにより、大予圧時には４個のピストン７ａと４個のピストン７ｂと４個のピストン７ｃとの合計推力が予圧力となり、油圧ピストンへ供給する油圧圧力を変化させること無く、予圧切換が可能となっている。また、大、中、小いずれの予圧時においても、軸受スリーブ６を傾けること無く付勢することができる。

本実施形態では、軸受スリーブ６に大予圧（第１予圧）を付与するときに第１油圧ピストン７ｃに油圧作動油が供給され、軸受スリーブ６に大予圧、中予圧（第１予圧より低い第２予圧）を付与するときに第２油圧ピストン７ｂに油圧作動油が供給され、大予圧、中予圧、小予圧を付与するときに第３油圧ピストン７ａに油圧作動油が供給される。このように、第３油圧ピストン７ａが小、中、大予圧時で兼用とされ、第２油圧ピストン７ｂが中、大予圧時で兼用とされるので、油圧ピストンの数が必要最小限で済み、低コストで済む。

ここで、多段の予圧切換を行う場合には、本実施形態のように予圧の切換段数に応じて複数群の油圧ピストンを用意すればよい。例えば、２段階の切換の場合には、第１及び第２油圧ピストンを使用し、第１油圧ピストンを最大の設定予圧となる第１予圧時に使用し、第２油圧ピストンを第１予圧、及び第１予圧より低い第２予圧時で兼用とすることで、油圧ピストンの数を少なくすることができる。また、４段階以上の場合にも、第１油圧ピストンを最大の設定予圧となる第１予圧時に使用し、第２油圧ピストンを第１予圧、及び第１予圧より低い第２予圧時で兼用とし、残りのピストンを第１及び第２予圧、及び第２予圧より低い各予圧時に応じて兼用とすることで、油圧ピストンの数を少なくすることができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。

本発明の油圧ピストンは、各予圧の設定予圧力や予圧切換段数によっては、各予圧時毎に専用のピストンとしてもよい。また、本実施形態では、油圧ピストンの受圧面積をすべて同一としているが、油圧ピストンの受圧面積を異なるものにすることによっても、予圧切換は可能である。また、本実施形態では各油圧ピストン個数を同じにして、小予圧時に４個、中予圧時に８個、大予圧時に１２個としているが、各油圧ピストンの個数を変えて、例えば、小予圧時に６個、中予圧時に１０個、大予圧時に１２個とするなどして、設定予圧を変更することも可能である。

具体的に、第１及び第２油圧ピストン７ｃ、７ｂを用いた２段階の切換を行なう場合においては、図６に示すように、第２油圧ピストン７ｂの受圧面積を第１油圧ピストン７ｃのものより大きくしてもよく、或いは、図７に示すように、第２油圧ピストン７ｂの個数を第１油圧ピストン７ｃより多数としてもよい。

本実施形態では、第１〜第３油圧ピストン７ａ〜７ｃは、回転軸２の回転中心軸ｘの回りの円周上に略３０度毎に配置されているが、軸受スリーブ６に均等に予圧を付与するように、該円周上に所定の位相間隔で規則的に配置されていればよい。例えば、第３及び第２油圧ピストン７ａ，７ｂによって構成される場合には、本実施形態のような、第３油圧ピストン７ａが配置される位相間隔、即ち、９０度間隔において、第２ピストン７ｂが第３油圧ピストン７ａから３０度離れた位置にそれぞれ配置されてもよい。
また、各油圧ピストンの径方向位置は、同一とせずに、例えば第３油圧ピストンを大径寄りに、第１、第２油圧ピストンを小径寄りに配置しても良い。

本発明の一実施形態に係る主軸装置の縦断面図である。図１に示す主軸装置における油圧ピストンの詳細図である。（ａ）は、図１に示す主軸装置における小予圧の説明図であり、（ｂ）は、（ａ）のIII−III線に沿った断面図である。（ａ）は、図１に示す主軸装置における中予圧の説明図であり、（ｂ）は（ａ）のIV−IV線に沿った断面図である。（ａ）は、図１に示す主軸装置における大予圧の説明図であり、（ｂ）は（ａ）のV−V線に沿った断面図である。油圧ピストンの大きさを変える場合の例を示す主軸装置の断面図である。油圧ピストンの個数を変える場合の例を示す主軸装置の断面図である。従来の主軸装置の縦断面図である。従来の他の主軸装置の縦断面図である。

符号の説明

１主軸装置
２回転軸
６軸受スリーブ
７，７ａ，７ｂ，７ｃ油圧ピストン
８油圧ポンプ
２５圧力室
２７絞り
９，３７，４０油供給穴部
５０ハウジング

Claims

回転自在な回転軸と、該回転軸の前部に内輪内周面が嵌合し外輪外周面がハウジングに固定される前側軸受と、前記回転軸の後部に内輪内周面が嵌合される後側軸受と、該後側軸受の外輪外周面に外嵌される軸受スリーブと、該軸受スリーブに定圧予圧を与える複数個の油圧ピストンと、該油圧ピストンに油圧作動油を供給する油圧ポンプと、該油圧ポンプと前記油圧ピストンの間に設けられた絞りと、を備える主軸装置であって、
前記油圧ピストンが配置される圧力室と該油圧ピストンとの間は弾性体で密封され、
前記絞りは、前記圧力室と連通する穴部に設けられ、
前記前側軸受と前記後側軸受に付与する予圧を変えるとき、前記油圧ピストンに供給する油圧作動油の油圧圧力は変えずに、油圧作動油を供給する前記油圧ピストンの数を変更し、
前記油圧作動油を供給した前記油圧ピストンの前記弾性体は、前記油圧ピストンに供給する油圧作動油の油圧圧力によって、前記スリーブの振動による前記圧力室内の圧力変化を吸収することができない程度に変形した状態とされていることを特徴とする主軸装置。
前記複数個の油圧ピストンが、複数の群に分けられ、
前記群のそれぞれに含まれる複数の前記油圧ピストンは、前記回転軸の回転中心軸の回りの円周上に所定の位相間隔で規則的に配置され、
前記前側軸受と前記後側軸受に付与する予圧を変えるとき、油圧作動油を供給する前記油圧ピストンを、前記群の単位で変更することを特徴とする請求項１に記載の主軸装置。
前記絞りは、前記油圧ピストンから延びて前記穴部に進入する絞りピンを備え、前記絞りピンの長さが、前記群によって異なることを特徴とする請求項２に記載の主軸装置。