JPH05501523A - 高速度ドリルスピンドル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ゛　ドリルスピンドル 元型Ｑ背景 プリント回路基板の製造においては、多数の透孔を、精密に位置決めをして、正 確な寸法で穿孔することが必要である。良品質の透孔を作成するには、スピンド ルを高速度で回転させなければならないことが、テストの結果、知られている。

回転速度が大きいと、より正確に穿孔でき、かつ、ドリルの寿命が長くなる。

従来のスピンドルは、最適な回転速度を得るためには不完全である。通常のボー ルベアリングを使用したドリルスピンドルは、得られる回転速度に限度がある。

エアベアリングを用いて、高速度回転を可能にするスピンドルが考えられている 。

しかし、その能力（はぼ１００，０００回転／毎分）を超える速度が望まれてい る。

エアベアリングを用いたスピンドルには、もうひとつの重大な問題かある。この スピンドルは、繊細であって、一般には理想的な孔あけ作業中の負荷に耐えられ ない。また、たとえば作業者の過失による衝撃などの負荷が掛ると、エアベアリ ングの中で金属同士が接触して、スピンドルが急速に破損する原因になる。かか る事故は、決して珍しいものではない。

熱も、透孔の品質と、ドリルの寿命とに対して悪影響を及ぼす。従来のスピンド ルでは、ドリルは、穿孔中の摩擦による加熱のみならず、スピンドルからの熱も 受けている。

スピンドルを駆動するモーターの固定子を、水冷式外筒によって冷却する場合で も、回転子を冷却しなければ、運転中にスピンドルの温度が上昇する。回転子か らの熱は、コレットを介してドリルに伝達されることになる。この熱は、回転子 の寸法を大きくさせ、電力損失を招く結果になる。

水で潤滑するテーパー型ゴムベアリングを使用したスピンドルは、比較的高速度 回転が可能で、エアベアリングよりも耐久性がある。この種のベアリングは、ア メリカ合衆国特許第３，９２９，３９３号及び第４，２２９．３９３号明細書に 開示されている。

しかし、これらのベアリングは、これまでのところ、スピンドルを高速度で回転 させるようには構成されていない。従来の水ベアリングの設計では、超高速度回 転時に、軸頚部とベアリング面との間の水膜を保持することが不可能である。

水は、ベアリングを通して導入されるために、高速度回転による遠心力により、 水は、ベアリングの外へ追い出されてしまう。

アメリカ合衆国特許第３，９２９．３９３号明細書には、可動式で、水吸収、磨 ベアリングが記載されている。しかし、この構成には、スピンドルを超高速度で 回転させる機能がない。ベアリングの限界負荷値を、高速度回転に適合するよう にすると、起動時及び低速度運転中には、最終負荷値が過大になる。

最終負荷値が大きすぎると、潤滑水膜の形成は妨げられて、摩擦抵抗が増加し、 スピンドル駆動モーターの起動は妨げられることとなる。一方、最終負荷値が小 さいと、速度の増加にともなって過剰な振動を生じ、高速度回転を得ることがで きなくなる。

プリント回路基板穿孔機用のスピンドルは、穿孔プログラムにしたがって、各種 のサイズのドリルを使用する工具交換機能を有する自動操作式コレットを備えて いる。

アメリカ合衆国特許第４，７６２．４４７号明細書には、ドリル刃を保持する改 良されたコレットが開示されている。これは、閉じた位置でドリル柄を把持した コレットを、自動保持するテーパーを設けたものである。これは、穿孔作業プロ セスにおける閉じた位置のコレットを保持するために、スプリングその他の手段 を必要としない。

しかし、このコレットには、ドリル刃がコレットの底に当接して破損する問題が ある。その場合、ドリルの折れた端部を、コレットから引き出すために掴むこと ができない。また、コレットを回転子の軸から取り外す場合にも、大がかりな分 解作業を必要とする。したがって、そのような場合には、破損したドリル刃を取 り出すために、スピンドルを分解する必要が生じる。

本立■９概要 本発明は、従来技術における上記の課題を解決した、穿孔作業又はその他の回転 工具用のスピンドルであって、ベアリングの寿命とドリル刃の寿命を改善する冷 却手段により、回転速度を大幅に増加させ得るスピンドルを提供するものである 。また、コレットを確実に開くように構成して、折損したドリルを容易に取り出 せるようにしている。

本発明のスピンドルは、潤滑水を配分するための改良されたシステムによる水ベ アリングを使用し、種々の回転速度における最適なベアリングの剛性を得るよう に、プログラムされた軸線方向の負荷を与える手段を使用している。

潤滑のための水は、従来のものにおけるベアリング外輪からではなく、回転子を 通して、ベアリングの内輪に導入される。水は、軸頚部の計測通路によりベアリ ング面に導入され、遠心力のためにベアリング面から潤滑水が失われないように するとともに、ベアリングを通して水が流れ易いようにする。ベアリング及び軸 頚部は、テーパーにしである。ベアリングの全面にわたって水を配分するために 、回転子の回転方向と逆側に水排出口を設けた螺旋溝を、軸頚部に刻設しである 。したがって、軸頚部がベアリング内で回転すると、水は、断面積を漸減させで ある溝の中を流れて、ベアリング面を横切って配分される。

回転子を通る水の流れは、回転子を冷却する効果を生じ、回転子の寸法を一定に 保持し、熱の上昇を抑制する。モーターの電力損失は、最小限である。コレット の中に保持されたドリルに熱を伝える代わりに、冷却された回転子は、ドリルか ら熱を奪い去る。ドリルからコレットを通して回転子に熱が流れるために、ドリ ルは、冷却された状態で回転して、透孔の寸法とドリルの寿命とを改善する。

スピンドルの内部に、圧縮空気を供給し、螺旋状シールと協同して潤滑水を正し い通路に保持する。このシールは、シリコンゴム製で、組立時に、先端が軸に対 して僅かに干渉するように係合させである。シールは、ならし運転の間に隙間が ゼロなるまで摩耗する。従来のシールは、より急速に摩耗して、回転子に大きい 摩擦抵抗がかかる原因になる。

ベアリング先負荷システムが、回転速度に応じたベアリングの剛性を制御するよ うに設けられている。一方のベアリングは固定され、他方は可動にしである。

したがって、可動側のベアリングに加わった力は、両方に加わるように調節され る。ベアリングの最終負荷値は、圧縮空気を受ける気嚢により達成され、スピン ドルは、可動ベアリングの軸線方向の負荷を制御するように作動する。

圧力センサが、気嚢内の圧力を示す信号を発生する。この信号は、回転子の速度 に対応する信号と比較される。比較した結果は、誤差信号として、気嚢の圧力を 制御するバルブの操作に使用される。このようにして、ベアリングの最終負荷値 のパターンを、回転子の速度増加に応じて予め定めた手法の最終負荷値の増加に 適合させる。

本発明のスピンドルに組付けられるコレットは、自動保持型のテーパーを使用し 、かつ、コレットを軸から離脱させ得るように、軸を超える延伸部を備えている 。これによって、折損したドリルを、容易に、カリ、他の部分を分解せずに、取 り出すことができる。

これを行なうために、γメリカ合衆国特許第４．７６２，４４７号のものとは反 対に、コレットは、くさび型部材を上方へ動かして閉じ、下方へ動か【、５て開 くように【７である。コレットの延伸部は、当りを軸の下端から取り外して、く さび型部材を下方へ押し下げることによって、コレット・を所望の長さに露出さ せることができるようにする。

図面の簡単な説明 図１は、本発明のスピンドルの斜視図である。

図２は、スピンドルの縦断面図である。

図３は、図２の３−３線における横断面図である。

図４は、図２の４−４線における横断面図である。

図５は、スピンドルの上部の拡大縦断面図である。

図６は、スピンドルの下部の拡大縦断面図である。

図７は、スピンドルの他の部材から取り外した、下部ベアリングとベアリングブ ロックの斜視図である。

図８は、回転子の２個の軸頚部の概略斜視図である。

図９は、固定子を囲むジャケットの平面展開図である。

図１０は、コレット装置を回転子に結合する構成を示す拡大概略斜視図である。

図１１は、コレット装置の一部分の拡大斜視図である。

図１２は、コレット装置の他の部分の拡大斜視図である。

図１３は、開放位置のコレット装置の概略縦断面図である。

図１４は、折損した工具を取り出すために、分離させたコレット装置の概略縦断 面図である。

図１５は、コレット作動機構をコレットを開放する位置とした、スピンドルの上 部の拡大縦断面図である。

図１６は、図１５と同じで、コレット作動機構を図１４のコレット分れ位置とし た状態の拡大縦断面図である。

図１７は、ベアリングの最終負荷値を制御するシステムのブロック図である。

図１８は、種々の回転速度におけるベアリング最終負荷気嚢内の圧力を示すグラ フである。

図１９は、ベアリング最終負荷制御システムの回路図である。

図２、図５、図６、図１５及び図１６には、理解を容易にするために、一部の部 品を本来の位置から回転させて示しである。

光切Ω詳典在説盟 図１に示すように、本発明のスピンドル（ｌＯ）は、円筒形のケーシング（１１ ）を備え、その中に、ケーシングの下端から突出したコレット（１２）を駆動す るモーターを収容しである。ケーシング（１１）の上端に設けたハウジング（１ ３）には、コレット（１２）の作動機構を収容し、また、後述する空気と水との 入口及び出口の継手を設けである。ケーシング（１１）は、通常、穿孔機のエア ベアリング内に取付けられ、穿孔作業中に往復昇降する。

図２ないし図４に示すように、ケーシング（１１）内に、固定子（１５）中に電 機子（１６）を設けたかご型電動モーターを設けである。回転子の軸は、電機子 （１６）の中に取付けられて、上下両端に突出する管軸部材（１７）を備えてい る。

管軸部材（１７）内には、同じく電機子（１６）の上下両端に突出する第２の管 軸部材（１８）がある。管軸部材（１７）と（１８）とは互いに固着され、電機 子も、これらの部材とともに回転するように固着されている。管軸（１７）の下 端部（１９）は円錐形をなし、管軸（１８）の上端部（２０）も同じ形状にしで ある。円錐形部（１９）及び（２ｏ）は、回転子（１６）の軸頚部を形成してい る。

スピンドルの下端部で、ゴムベアリング（２２）が軸頚部（１９）を支承し、電 機子（１６）の上方で、ゴムベアリング（２３）が軸頚部（２ｏ）を支承してい る。これらのテーパー状のベアリングは、軸線方向及び半径方向の負荷をともに 吸収する。ベアリング（２２）及び（２３）は、耐久性のよいビトンゴムを使用 し、後述するように水で潤滑することが、望ましい。

図５に示すように、上部のベアリング（２３）は、軸頚部（２０）と同じ角度の 円錐形の内面を持つブロック（２４）に型込めしである。ベアリングは、たとえ ば約１．３ｍｍ（０，０５インチ）の薄さで、ゴム表面が途切れない程度の剛性 を備えるものである。ベアリングブロック（２４）の外周面にはネジを設けてあ り、ケーシング（１１）内の固定部材（２６）に設けた雌ネジに螺合しである。

ベアリング保持ブロック（２４）の下縁は、当りとして作用するＬ型断面のリン グ（２７）に当接させである。固定部材（２６）のボルト孔に２個のボルト（２ ９）を挿通し、リング（２７）の雌ネジに螺合しである。これは、リング（２７ ）を支承する。

ボルト（２９）を回転させると、リング（２７）の軸線方向の位置が変化して、 ベアリング保持ブロック（２４）の軸線方向の位置を調節し、固定部材（２６） に対するベアリング（２３）の位置は調節される。設定した後、上部ベアリング （２３）の位置を固定する。

図６に示すように、下部のベアリング（２２）は、上端に外向きの円環状フラン ジ（３２）を設けたベアリングブロック（３１）に型込めしである。ベアリング ブロック（３１）には、複数個の溝（３３）　（図７参照）を、外周面を囲んで 、一端から他端へ向けて設けである。フランジ（３２）は、下部のベアリングブ ロック（３１）に固着され、それを支持する環状部材（３５）の段差部（３４） に係合しである。

ベアリング（２２）及び（２３）を潤滑し、かつ、スピンドルを冷却するための 水は、取付は具（３７）　（図１参照）を介して、上部ハウジング（１３）の頭 体（３６）に入る。この水は、図５に示す門札（３８）を通って、フィルタ網（ ４０）を内臓したチャンバー（３９）内に注入される。フィルタ網（４０）を通 過した水は、給水管（４１）に入り、プラスチック製の水射出針（４２）中に放 出される。後者（水射出針）の下端は、後述するコレットを作動するための引き 出し棒（４４）の管状の上端部内に水を送り出す。引き出し棒（４４）は、電機 子（１６）とともに回転し、他方、射出針（４２）は静止している。

引き出し棒（４４）の放出孔（４６）及び（４７）は、引き出し棒の外面と軸部 材（１８）の内面との間の環状の隙間（４８）に、水を送り出す。等間隔に配置 した４個の計測用オリフィス（４９）を、軸頚部（２０）の壁を通して設け、そ の螺旋端の近くで隙間（４８）に連通しである。かくして、潤滑水を透孔（４９ ）を通して、ベアリング（２３）の内面に導入できる。

隙間（４８）からの水の一部は、透孔（４６）　（４７）の下方で軸（１８）の 壁に透設した４個の半径方向の透孔（５１）を通って、外側へ流出する。透孔（ ５１）は、軸（１８）の周面に沿って、透孔（５１）から下方に延びる４個の平 溝（５２）からなる細い通路に連通している。したがって、水は、軸部材（１７ ）と（１８）との間を、下部ベアリング（２２）の近くで下方へ流れる。後者（ 下部ベアリング）の位置に、軸頚部（１９）の螺旋部にの近くに４個の計測用オ リフィス（５４）を設けである。これにより、水をベアリング（２２）に流して 、潤滑させる。

回転子中からベアリング（２２）及び（２３）に水を与えて潤滑することにより 、重要な利点が得られる。その効果の１つは、遠心力により、水が外方へ流れる ことを助長して、ベアリングへ適切に供給することである。このことは、このス ピンドルの計画速度である、たとえば１２０，０００回転／毎分といった高速度 回転において重要である。もし、水を外側からベアリングに供給するようにする と、このような高速度回転によって生じる遠心力のために、水はベアリングの面 から逸わへベアリング面が乾いて機能できなくなる。

ベアリングの潤滑は、図８に示すように、軸頚部の面に螺旋溝を設けることによ って助長される。軸頚部（１９）には、それぞれ透孔（５４）から延びる４個の 螺旋溝（５６）を形成しである。軸頚部（１９）は、図８に示すように反時計回 り方向に回転する。螺旋溝（５６）は、透孔（５４）の前方に短い部分を備え、 この溝の主要部は、透孔（５４）の後方に時計回り方向に延びている。これは、 軸頚部（１９）がベアリング（２０）内で回転するときに、水がそれぞれの螺旋 溝（５６）に流下して、軸頚部の全面に配分されるようにするためである。

各螺旋溝（５６）は、約１８０°の範囲に延びている。これらの溝は、軸頚部（ １９）の大径端（５７）に向かう螺旋の外端側に向けて、漸次、狭くしである。

溝の断面積をこのように漸減させることにより、水を外側に向ける力は助長され 、軸頚部（１９）の面を潤滑する。

他方の軸頚部（２０）も、同様に溝を刻設されている。４個の螺旋溝（５８）が 、透孔（４９）から後方に延びている。これらの溝は、同じく透孔（４９）の前 方において、短い部分を有し、その主要部は、軸頚部の面に沿って回転方向と逆 向きに下方へ延びている。

螺旋溝（５８）は、溝（５６）と同様に、約１８０°の範囲に亘り、軸頚部（２ ０）の大径端（５９）に向けて刻設されている。溝（５６）と同様に、溝（５８ ）の断面積は、その外端に接近するにつれて減少している。

軸頚部（１９）及び（２０）の表面の螺旋溝は、水流の乱れと、ベアリングを流 れる水の速度とを減少させる。また、水の摩擦も減少し、回転抵抗は、減少する 。その結果、きわめて効率のよいベアリングを構成できる。

回転子を通して水を流すことによる他の重要な利点は、スピンドルのこの部分を 冷却することである。従来のスピンドルと異なって、熱による回転子の膨張が生 じない。従来の装置のように、ドリルで穿孔する際の熱をコレットを介して外側 へ伝達する代わりに、回転子は、ドリルからコレットを経て熱を受け取る熱溜め として作用する。その結果、ドリルで穿孔される孔の品質が改善され、かつ、ド リルの寿命は延びる。

追加の水を、給水管（４ｌ）から半径方向の透孔（６１）を通して供給し、水射 出針（４２）の周囲を流下させる。この水は、給水管（４１）及び針（４２）の 周囲に隙間をあけて延びているスリーブ（６２）内に保持される。スリーブ（６ ２）は、後述するコレット作動機構の一部である。

ついで、水は、スリーブ（６２）の下端の透孔（６３）を通って外方へ流れ、や はりコレット作動機構である大きいスリーブ（６４）の中に流入する。

ついで、水は、スリーブ（６４）の下端の透孔（６５）から外方へ流れて、コレ ット作動機構の他の部分である管状部材（６７）の下端に設けたチャンバー（６ ６）に入る。そこから、水は、管状部材（６７）の下端の硬質鋼円板（６９）の 透孔（６８）を通って、部材（２６）の門孔（７０）に入り、接続してある通路 （７１）に流れる。

この通路（７ｌ）は、ケーシング（１１）内に固着してあるジャケット（７２） の周面に、部分的に延びている。通路（７ｌ）は、ジャケットの平面展開図であ る図９に示すように、ジャケット（７２）内の軸線方向の溝（７３）に水を配分 する多岐管として機能する。溝（７３）の他端は、ジャケット（７２）の下端近 くに円周方向に延伸する多岐管溝（７４）に接続してある。４個の軸線方向の溝 （７５）は、多岐管（７４）を上側の円周方向の溝と排水門孔（７６）とに接続 する。

溝（７２）　（７３）　（７４）及び（７５）を通る水流は、固定子を冷却する 。冷却水の供給は、給水針（４２）と引き出し棒（４４）との間から漏出する水 、及びベアリング（２３）の上端から放出される水によって補足される。

スピンドル（１０）内には圧縮空気が導入されて、水が不要な部分に流れないよ うに保持するとともに、ベアリングの剛性を制御する。この空気は、上端ハウジ ング（１３）に接続してある取付具（７７）を通して送り込まれる。図２に示す ように、空気は、取付具（７７）からハウジング（１３）の下部の門孔（７８） に流入する。

この圧縮空気の一部は、計測用オリフイス（７９）を通り、部材（２６）に設け た、リング（８ｌ）の透孔に連通ずる通路（８０）を下方に流れて、リングの下 方の空間に入る。

リング（８１）には、図５に示してあるように、内周縁に沿って環状フランジ（ ８ｚ）を設けてあり、シール（８３）の外縁を支持するようにしてある。シール の外縁の上部は、部材（２６）によって保持してある。シール（８３）は、環状 で円錐形をなし、回転子の軸（１７）の局面に延びる内縁に向けて厚さを漸減さ せたテーバーとしてある。

シール（８３）は、シリコンゴムからなり、スピンドルを組み立てたときに、軸 （１７）に軽く圧着されるように作られている。低速度のならし運転中に、シー ルの内縁が急速に摩耗して、軸（１７）との隙間を実質的にゼロにするようにし てある。

シール（８３）は、ベアリング（２３）の下端から排出される水を保持するよう に機能する。しかし、水が回転子の外側に漏出して流下することを防止するため に、シール（８３）の下部に圧縮空気を送り込んで、エアカーテンを設けること が必要である。

上向きの空気流の一部は、シール（８３）の内縁を通り、水と混合されてベアリ ング（２３）の下縁から門孔（８４）を通って、上部ハウジング（１３）内の排 気通路（８５）に外向きに流れて排出される。上部ハウジング（１３）中の通路 には、スピンドルから出る空気と水を排出する取付具（８６）を接続してある。

シール（８３）の下側の圧縮空気の一部は、固定子（１５）と電機子（１６）と の間の環状の隙間を通って、下向きに流れる。この空気流は、スピンドルの底部 にある、シール（８３）と同様な環状シール（８７）に到達する。シール（８７ ）はシリコンゴム製で、回転子の軸（１７）に向く内縁をテーパー状に薄くした 円錐形としてある。

シール（７８）は、組立時に軸（１７）に軽く圧着させてあり、ならし運転中に 磨滅して隙間をゼロにするようにしてある。シール（８７）は、ベアリング（２ ２）の上縁から排出される水が上向きに流れて、スピンドル駆動モーターの近く に入り込むことを防止する。一部の漏出空気は、回転子の軸（ｌ７）とシール（ ８７）を通過し、ベアリング支持ブロック（３１）の周縁に設けてある溝（邦） を通って下向きに流れる。ベアリング（２２）の上縁から排出される水も、空気 とともに溝（３３）を通って下向きに流れる。

ベアリング支持ブロック（３１）の底部において、水は、空気圧により半径方向 の門孔（８８）に流入し、そこからジャケット（７２）内の軸線方向の透孔（８ ９）に入り、多岐管溝（９０）に導入される。ジャケット（７２）の軸線方向の 溝（９１）は、ジャケット内の上部多岐管溝（９２）と透孔（９３）で接続され 、空気と水とを上部ハウジング（１３）内の排出通路（８５）に導入する。

入口側門孔（７８）からの空気の一部は、供給用通路（９５）を通って通路（９ ６）に流れ、ジャケット（７２）の周縁に溝状に形成された通路（９７）に導入 される。この空気は、スピンドルの底部に設けた半径方向の通路（９８）に入る 。通路（９８）の内端は、垂直な供給用通路（９９）に接続してある。この通路 は、スピンドルの下端の底蓋（１００）の内部に連通してある。環状部材（１０ １）の下端は、底蓋（１００）の内部に入り、底蓋とともに２個のシール（１０ ２）及び（１０３）を保持する。

これらのシールは、Ｌ字状の断面をなし、シール本体に対して鈍角に傾斜したフ ランジ（１０４）及び（１０５）を形成してある。上側のフランジ（１０４）は 、回転子に向かって上向きに傾斜し、下側のフランジ（１０５）は、コレットに 向かって下向きに傾斜している。フランジ（１０４）及び（１０５）の先端は、 回転子の軸（１８）に被着されてともに回転するスリーブ（１０６）に近接させ てある。

シール（１０２）及び（１０３）は、シリコンゴム製で、その先端は、最初はス リーブ（１０６）に衝突するように形成してある。シール（８３）及び（８７） の場合と同様に、シール（１０２）及び（１０３）は、ならし運転中にスリーブ （１０６）との隙間がゼロになるように摩耗する。

通路（９９）からの空気は、シール（１０２）及び（１０３）の対向平面部で形 成された溝（１０７）を通って、スピンドルの軸線に向かって半径方向に流れる 。次いで空気は、２個のシール（１０２）及び（１０３）のフランジ（１０４） 及び（１０５）とスリーブ（１０６）との隙間に入る。この空気の一部は、シー ル（１０２）のフランジ（１０４）の上縁から漏出して、水がスピンドルの外へ 向けて下方に流出することを防止する。

シールの間の残りの空気は、シール（１０３）のフランジ（１０５）の先端を通 過し、底蓋（１００）とスリーブ（１０６）との隙間を通り、下向きに流出して 、ほこりなどの異物がスピンドル中に侵入するのを防止する。

シール（１０２）のフランジ（１０４）を通過して排出される空気は、スリーブ （１０６）の上端のフランジ（１０８）と部材（１０１）との間の隙間を通って 流れる。この空気は、下部ベアリング（２２）から排出される水と合流して、通 路（８８）に流入し、それから排出される。ベアリング（２２）の下端からの水 は、回転するフランジ００８）に接触して、遠心力により外向きに付勢され、そ のエネルギーの一部を放散する。

スピンドル下端の半径方向の通路（９８）からの空気の一部は、部材（１０１） の外周部に切欠き状に形成された通路（１０９）を通って、上向きに流れる。こ の空気流は、ベアリング（２２）及び（２３）の最終負荷値を制御する重要な機 能を遂行するものである。

下部ベアリングブロック（３１）を支持する部材（３５）の外面には、２組のベ アリングボール（１１１）を収容するベアリング保持輪（１１０）を刻設してあ る。これらのボールは、部材（３５）の周縁壁と、部材（１０１）により支持し てある固定された環状リング（１１２）との間に、軽く圧着して収容してある。

その結果、部材（３５）がベアリングブロック（３１）に対して、軸線方向には 移動できるが、半径方向には移動できないリニアベアリングが構成されている。

部材（３５）の上端に、半径方向のフランジ（１１３）を、ゴム製の気嚢（１１ ４）の上を覆って外向きに突設に突設してある。気嚢（１１４）の下に、上面を 平面としたリング（１１５）を設けてある。リング（１１５）は、部材（１０１ ）内に形成した環状のフランジ上に固定されている。

気嚢（１１４）は、環状で、その外周縁は開放してある。この外周縁の中に、外 周縁を凹ませた平らなリング（１１６）を取付けてある。気嚢（１１４）の外周 縁をリング（１１６）に圧着して、密閉された気室を構成するシールを形成して ある。気嚢（１１４）の下側の周縁に設けた突条（１１７）を、固定リング（１ １５）の周縁の切欠き中に係合しである。気嚢（１１４）の上側の周縁には、同 様な突条（１１８）を、リング（１１９）の外側で０リング（１２０）の下に設 けである。

気嚢は、リング（１１９）を下向きに押圧して、リング（１１６）に圧着するボ ルト（１２１）により所定位置に保持しである。ボルト（１２１）は、ワッシャ （１２３）の下に設置した平ワツシヤ（１２２）のネジ孔に螺合しである。ワッ シャ（１２３）は、スナップリング（１２４）により、上向きの移動を阻止１７ ている。ボルト（１２１）は、ワッシャ（１２３）のバカ孔を通って延びている 。

１個のビン（１２５）が、部材（３５）のフランジ（１１２）から上向きに突設 され、ワッシャ（１２２）及び（１２３）における補完しあう透孔に挿入しであ る。これは、部材（３５）の回転を阻止し、したがって、ベアリングブロック（ ３１）及び下部ベアリング（２２）の回転を阻止する。

ワッシャ（１２２）及び（１２３）は、シール（８７）を保持している。ワッシ ャ（１２３）の内縁に段差部を設けて、この段差部内に、シール（８７）の外縁 部を、ワッシャ（１２２）の上方で取付けである。これにより、シール（８７） は、固定位置に保持される。

このように構成することにより、空気は、通路（１０９）を通って、リング（１ １７）の外周縁と気嚢（１１４）の外周縁を通過し、リング（１１６）の外周の 凹入部に向けて、上向きに流れることができる。透孔（１２６）が、リング（１ １６）を通して半径方向に向いている。したがって、圧縮空気を、気嚢（１１４ ）により構成される気室内に送り込むことができる。

ベアリングの剛性と称し得るベアリング（２２）及び（２３）の最終負荷値は、 気嚢（１１４）内の圧力を調節することによって制御される。気嚢（１１４）内 の圧力が増加すると、部材（３５）及びベアリング支持ブロック（３１）を介し て圧力が伝わり、ベアリング（２２）の最終負荷値は大きくなる。上部ベアリン グ（２３）にも同様に作用する。

起動時にスピンドルが低速度で回転する際には、ベアリングには、比較的低い最 終推力が要求される。これは、ベアリングの面と軸頚部との間に、適切な潤滑膜 を作るためである。ベアリングの最終負荷値が大きすぎると、回転の摩擦抵抗が 大きくなり、スピンドルモーターの起動が困難になる。しかし、高速度回転では 、かなり大きいベアリングの剛性が必要であり、実際上、起動と低速運転時に必 要な大きさのベアリングの最終負荷値では、スピンドルを運転することはできな い。ベアリングの剛性が不十分であると、余分な振動を生じて、１２０，０００ 回転／毎分以上といった高速度回転が妨げられる。次に、ベアリングの剛性を制 御する手段について説明する。

コレット（１２）は、軸部材（１８）の下端に、スピンドルによって回転させら れるドリル等の工具に係合して把持できるようにして取付けられている。したが って、コレット（１２）は、バスケットの各端部から内向きに延びる複数個の溝 を備え、半径方向に圧縮されるようにしである。コレット（１２）の下端（１３ １）から上端近くまで延びる、４個の等間隔の溝（１３０）がある。この溝（３ ０）の間に、他の４個の軸線方向の溝（１３３）を上端（１３３）から下向きに 、下端（１３１）近くまで設けである。コレット（１２）の内面（１３４）は、 円筒形をなしている。

コレット（１２）の外周には、上端（１３２）から下向きに拡開する円錐面（１ ３５）を設け、下向きに僅かに収縮するテーパーをつけた局面（１３６）に接続 しである。周面（１３６）の角度は、２°ないし３°、もしくはそれ以下の浅い 自己保持型テーパー角度である。

テーパー状周面（１３６）の下端は、もう１つのテーパー状周面（１３９）の外 側における段差部（１３ｇ）に接続しである。テーパー状周面（１３９）は、外 周面（１３６）と同じ浅い角度の自己保持型テーパーで、下向きに拡開している 。段差部（１３８）もテーパーにしてあり、周面（１３９）との接合点から周面 （１３６）への連結部に下向きに傾斜しである。この角度は、コレットの軸線に 対して７５°である。

周面（１３９）の下端に、もう１つの段差部（１４０）を、コレット（１２）の 下端に延びる円筒面（１４）に向けて、半径方向に内向きに設けである。段差部 （１４０）も、コレットの軸線に対して７５°の角度で、外縁から上向きかつ内 向きに傾斜させである。

軸（１８）の下端の内面（１４２）は、それに接近するコレットの周面（１３９ ）と整合するテーパーに拡開している。

コレット（１２）は、軸部材（１８）の中に、その下端部分のみを突出させて、 軸の下端のネジにナツト（１４３）を螺合して保持しである。ナツト（１４３） は、半径方向に内向きに延びるフランジ（１４４）を備え、その上向きの段差部 （１４５）を、コレット（１２）の段差部（１４０）に近接させである。段差部 （１４５ンは、周面（１４のに整合するテーパー状にしである。

フレット（１２）の段差部（１３ｇ）の上方に、上縁（１４８）及び下縁（１４ ９）をそれぞれ外方に収斂するテーパー状としたリング（１４７）を設けである 。下縁（１４９）は、段差部（１３８）に当接し、段差部（１３８）と同じ角度 のテーパーとしである。上縁（１４８）は、下縁（１４９）と同じ角度の逆向き のテーパーとしである。

コレット（１２）の上方の軸（１８）の中に、くさび部材（１５１）を設けであ る。くさび部材（１５１）の上端は、円筒形のロッドに形成してあり、その上端 に雌ネジ孔を設けて、引き出し棒（４４）のネジを設けた下端部（１５２）を螺 合しである。

くさび部材（１５１）の上端より下方は中空としてあり、６個の軸線方向の溝（ １５４）を下端（１５５）から上向きに設けである。したがって、くさび部材（ １５１）は、下端部分を半径方向に圧縮できるようにしである。

くさび部材（１５１）の下端（１５５）は、リング（１４７）の上縁（１４８） と同じく、スピンドルの軸線に対して７５°の角度のテーパーにしである。下端 （１５５）から上向きに延びる部分の内面（１５６）は、それが当接するコレッ ト（１２）の周面（１３６）と同じ角度のテーパーとしである。言い換えれば、 内面（１５６）は、自己保持型テーパーとしてのほぼ２６ないし３°の角度とし である。テーパーをつけた面（１５６）の上方の内面（１５７）は、直円筒形で ある。

くさび部材（１５１）の外面の下部は、軸部材（１８）の内壁に適合する円筒形 としである。ただし、くさび部材の中空にした部分の上端付近に、割りリング（ １６１）を係合するための浅い環状の凹みを設けである。

図１２に分離して示すように、割りリング（１６１）の一端に、半径方向を向（ 板片（１６２）を取付けて、くさび（１５１）の溝（１５４）及びコレット（１ ２）の溝（１３３）の中に挿入するようにしである。これは、コレット（１２） をくさび（１５１）に対して回転方向に位置決めするものである。

板片（１６２）を取付けたリング（１６１）は、コレット（１２）とくさび（１ ５１）とがとり得る種々の相対的回転位置の１つを選択して、コレットの空回り を最小にする。コレットは、溝（１３３）によって定まる種々の回転位置でくさ び内に挿入され、様々の場合の空回り量が測定される。くさび（１５１）に対す るリング（１６１）の回転位置は、溝（１５４）によっても調節することができ る。スピンドルの運転のためには、空回り位置を最小限にするように選定される 。

くさび部材（１５１）の中空部の上端に、半径方向の透孔（１６４）を穿設しで ある。これは、ネジ回しドライバーをくさび（１５１）の中に挿入し、透孔（１ ６４）の畿面に係合させてくさび部材を回転させ、引き出し棒（４４）から分離 させるためのものである。

くさび（１５１）は、軸（１８）内に設けられ、ともに回転するスリーブ（１６ ５）を備える鍵かけ装置によって、回転子に結合しである。引き出し棒（４４） は、スリーブ（１６５）を貫通している。スリーブの下端には、円周の半分以上 の部分を切除した扇形部（１６６）を設けである。また、くさび（１５１）の上 端には、周縁の一部を切除した凹み（１６７）を設けであるが、引き出し棒の下 端が螺着される雌ネジ孔は、全体を残しである。スピンドルを組み立てると、扇 形部（１６６）は凹み（１６７）内に収められて、くさび（１５１）を回転子に 結合する。

コレット（１２）でドリル刃の柄（１７０）を把持させるためには、引き出し棒 （４４）を引き上げて、くさび部材（１５１）をも上向きに引く。これにより、 くさび部材のテーパー状の内面（１５６）が、コレット（１２）のテーパー状の 周面（１３６）に対して作用して、コレットの上端部を圧縮し、かつ、それを上 向きに移動させる。これは、くさび部材（１５１）の周縁が軸（１８）によって 制限されていることによって生じる。

コレット（１２）が上向きに移動すると、軸部材（１１）の下端のテーパーをつ けた内面（１４２）が、コレットの下端（１３１）付近の周面（１３９）に対し て作用して、その位置のコレットを圧縮する。したがって、コレットの上端付近 がくさびによって、また、下端付近が軸によって圧縮される。これにより、コレ ット（１２）は、ドリルの柄（１７０）を２か所で把持することになる。

引き出し棒（４４）による引き上げをした後、力を解除するが、ドリル柄（１７ ０）は、コレット内に把持された状態を維持する。これは、コレット（１２）と くさび（１５１）との間、及びコレット（１２）と軸（１８）との間の、自己保 持型テーパーの作用による。

コレット装置の各部材は、これらのテーパー角度によって、それらの相対的位置 に保持される。

ドリル柄（１７０）を開放するには、引き出し棒（４４）を逆方向に動かし、く さび（１５１）を下方に押すことによって行なう。これは、２つのテーパーをと もに解除する。一方のテーパーを、他方より先に解除させてもよい。くさび（１ ５１）の下向き移動により両方が解除されるので、このことは重要ではない。

たとえば、この下向き移動によって、コレット（１２）の段差部（１４０）は、 ナツト（１４３）の段差部（１４５）と係合し、コレット（１２）が軸（１８） に対して下向きに変位すると、テーパー面（１３９）と（１４２）とを解除する くさび力が働らく。次いで、コレット（１２）の軸線方向の移動が止まると、く さび（１５１）がコレットに対して下向きに移動して、テーパー面（１３６）と （１５６）とを解除する。一方、くさび（１５１）が先にコレットに対して移動 して、まず、テーパー面（１３６）と（１５６）とを解除すると、くさびは、次 にリング（１４７）の上縁（１４８）に係合し、それを介してコレット（１２） を下向きに押圧して、テーパー面（１３９）と（１４２）とを解除する。

くさび（１５１）のテーパ一端面、リング（１４７）のテーパ一端面、及びコレ ット（１２）のテーパ一段差部と、ナツト（１４３）は、コレットの解除を助け る。くさび（１５１）が下向きに移動するとき、リング（１４７）の上縁（１４ ８）は、くさびの下端部をコレット（１２）の周面（１３６）から外向きに拡開 させるよう、カムを作用させ、上部のテーパーの解除を助ける。さらに、リング （１４７）のテーパー状の下縁（１４９）は、対応するコレット（１２）のテー パー状段差部（１３８）に係合して、コレットの下端を拡げる力を生じて、コレ ット（１２）を拡開し、ドリル柄（１７０）を開放する。ナツト（１４５）のテ ーパー状の段差部（１４５）及びコレットの段差部（１４０）は、同様な効果を 生じる。

コレットを作動する機構は、水力で作動するもので、上部ハウジング（１３）の 中に設けである。このハウジングは、上端にピストン（１７６）を設けたシリン ダ（１７５）に形成している。また、シリンダ（１７５）の中に、下端にヘッド （１７８）を設けた小シリンダ（１７７）を、相対的に移動可能に設けである。

シリンダ（１７７）は、ハウジング（１３）の底壁の凹孔に設けた複数個の圧縮 スプリング（１７９）により、上向きに付勢しである。シリンダ（１７７）の上 向きの移動は、シリンダ（１７５）の壁面に取付けたスナップリング（１８０） によって制限しである。

シリンダ（１７７）の中にピストン（１８２）を収容し、圧縮スプリング（１８ ３）により上向きに付勢するとともに、シリンダ（１７７）も押圧しである。追 加の圧縮スプリング（１８４）は、ピストン（１８２）を下向きに押圧し、その スプリングの上端は、ピストン（１７６）を押圧する。

ピストン（１７６）及び（１８２）の対向面には、それぞれリング（１８５）及 び（１８６）を、ボルト（１８７）　（１８８）によって取付けである。リング （１８６）は、リング（１８５）に外接している。リング（１８６）には、半径 方向内向きに延びるフランジ（１８９）を設けてあり、リング（１８５）の端部 から外向きに突出する半径方向のフランジ（１９０）に重畳しである。フランジ （１８９）と（１９０）とは、ピストン（１８２）がピストン（１７６）から離 れる下向きの移動量を制限する当りとして作用する。

管状部材（６４）は、ピストン（１８２）に取付けらね、スリーブ（６２）の周 囲に隙間を明けて延びている。管状部材（６４）の下端は、スリーブ（６２）の 下端より下方に延び、引き出し棒（４４）の上端を囲んでいる。部材（６４）の 下端に半径方向内向きのフランジ（１９２）を、引き出し棒（４４）の上端の半 径方向外向きの溝つきフランジ（１９３）の下側に設けである。

図２に示す位置のドリル作業に際して、ピストン（１８２）は、当り（１９０） がピストン（１７６）に装着された当り（１８９）に係合する位置まで下降して いる。したがって、スリーブ（６４）の端のフランジ（１９２）は、引き出し棒 （４４）のフランジ（１９３）から離している。

コレットを閉じるには、高圧の水を取付具（１９４）を通って凹孔（１９５）に 送り込み、これに接続された通路（１９６）及び（１９７）を通って、上部ハウ ジング（１３）の下部横断壁内の円筒形の孔（１９９）に導入する。シリンダ（ １７７）のヘッド（１７８）に取付けであるスリーブ（１９９）は、円筒形の孔 （１９８）の中に位置している。したがって水は、スリーブ（１９９）を通って 、シリンダ（１７７）内のシリンダヘッド（１７８）とピストン（１８２）との 間に導入される。その結果、シリンダ（１７７）が下向きに移動して、その下端 に取付けである円板（６９）は、回転子軸（１８）の上端に係合する位置をとる 。

逆方向の作用により、ピストン（１８２）は上向きに移動し、スリーブ（１９１ ）のフランジ（１９２）は引き出し棒（４４）のフランジ（１９３）に係合する 。図６にこの位置を示しである。この結果、引き出し棒（４４）は上向きに移動 して、前述したように、ドリル刃の柄（１７０）に向けてコレットを閉じて固定 する。

この位置になった後、シリンダ（１７？）内の圧力を解除して、シリンダ（１７ ７）及びピストン（１８２）を、スプリング（１７９）の付勢力により、その基 準位置に復帰させる。

これにより、円板（６９）は、回転子軸（１８）との係合から解除され、スリー ブ（６４）のフランジ（１９２）は下向きに移動して、引き出し棒（４４）の端 のフランジ（１９３）から離間する。

コレットの開放は、図１５に示すように、水を、取付具（２００）及び通路（２ ０１）を通して、ピストン（１７６）の上面に圧入することによって行なう。こ れは、ピストン（１７６）をスリーブ（６２）とともに下向きに移動させるよう に作用する。

それにより、スリーブ（６２）の下端は、引き出し棒（４４）の上端フランジ（ １８３）に当接して、引き出し棒を下向きに押圧する。この力は、くさび（１５ １）に下向きに作用して、前述のようにコレットを開放する。軸（１８）は、ピ ストン（１７６）の力によって軸線方向に移動し、軸の下端におけるスリーブ（ １０６）のフランジ（１０８）を、部材（１０１）に係合させる。次いで、通路 （２０１）内の水圧を解除し、スプリング（１８４）がピストンを頭蓋（３６） に向けて押圧させ、作動機構を、コレ・ソト（１２）を再度閉じさせるための中 立位置に復帰させる。

ドリル柄が折損して、コレット（１２）の底につまった場合には、まず、軸部材 （１８）の下端からナツト（１４３）を取外して、コレット（１２）を当りから 分離する。ピストン（１７６）を上方へ押圧して、引き出し棒がコレ・ソトに拘 束されずに下向きに自由に移動できるように、このピストンを動かす。

このとき、ピストン（１ｇ２）及びシリンダ（１７７）も、下向きに動かされる （図１６参照）。ピストン（１７６）の移動は、スリーブ（６２）及び引き出し 棒（４４）を介して、くさび（１５１）及びコレット（１２）を同様に動かす。

これにより、コレ・ソト（１２）は、軸（１８）から充分に離れて、図１４に示 すように、それを把持することができるように、くさび（１５１）及び軸（１８ ）から分離する。そこで、折損したドリル柄を引き抜き、コレット（１２）を軸 及びくさびに再装着すればよい。

ベアリングのゆとり量は、起動時から運転速度まで、はぼ０．００２５ｍ−ｍ（ ０，０００１インチ）に保持されるが、１つのベアリング、この事例では下部ベ アリング（２２）は、回転子に対して軸線方向にいくらか移動可能に装着すべき である。これは、部品の寸法変化等に基づくゆとり量の僅かな変動に適合できる ようにするためである。特に、回転子の温度及び環境の温度が変化すると、ベア リングのゆとり量力唾化して、ベアｌレグの表面に水が吸収されたり、ベアリン グが摩耗する。

そのために、下部ベアリング（２２）は、前述のように軸頚部（１９）に対して 進退可能に装着しである。もちろん、回転子は、２個のベアリング（２２）と（ ２３）との中心に設置しであるので、下部ベアリング（２２）か移動すると、上 部ベアリングもそれに応じて調節される。ベアリング（２２）を可動にしである ために、それに生じる最終負荷値は、回転子の速度の増加にともなって増加され るべきである。

水の供給圧力は一定に保持されている。水は、遠心力によって軸頚部のオリフィ ス（４９）及び（４５）を通って送られ、この力は、回転速度に応じて増大する 。したがって、水の力に抵抗し、ベアリング（２２）及び（２３）のゆとり量を 実質的に一定に保持するために、ベアリングの最終負荷値を速度に応じて増加さ せることが必要である。すなわち、回転子が起動し、その回転速度が運転速度ま で増加するのに合わせて、ベアリングの剛性を、プログラム式に増加させること が重要である。

回転子の起動前及び起動中には、気嚢（１１４）内の圧力を約６ｐｓｉとして、 ベアリングの剛性をある低い値に設定しである。スピンドルを使用する最低速度 ないしその付近の速度である約１４．０００ｒｐｍでは、ベアリングの剛性を約 ９８０ｇ／ａｎ”（１４ｐｓｉ）の気嚢の圧力によって得られる値に決定する。

回転子の速度変化が、ゼロから１２０．ＯＯＯｒｐｍｊ２ｊ上まで変化すること がわかっている場合、ベアリング（２２）にプログラムされた最終負荷値を与え て、ベアリングの剛性を増加させる。この最終負荷値は、回転子の速度増加に応 じてベアリングの剛性を増加させるように、予め定めたカプログラムに基づいて 変化するようにしである。ただし、ベアリングの剛性を予め定めたプログラムを 使用して変化させることに代えて、閉ループ式の剛性制御システムを適用するこ とが望ましい。

この種の閉ループシステムでは、回転子の速度を検出して力指令信号として使用 し、ベアリングに与えられる力と比較して誤差信号を出力する。この信号は、与 えられる力を変化させて、回転子の速度に応じて剛性を制御するために使用され る。閉ループ式の構成は、その後に生じる回転子の速度変化に比例する変化にも 対応できて、より実用的であり、望ましいものである。

図１７は、スピンドル（１０）に適用する閉ループ剛性制御システムの概略機能 を示すブロック図である。ベアリング駆動用の気嚢（１１４）は、圧縮空気源（ ２１３）から電磁バルブ（２１２）を介して、圧縮された空気を受け取る。バル ブは、バルブ制御機（２１４）により設定される量に開いて、気嚢（１１４）に 与えられる圧力を制御し、それにともなって、 気嚢によりベアリング（２２）に与えられる力を制御する。気嚢によりベアリン グ（２２）に与えられる軸線方向の負荷に比例する気嚢（１１４）内の圧力は、 圧力センサ（２１５）によって検出され、電気信号として導線（２１６）により コンパレータ又は差値回路（２１７）の第１入力端子に送られる。差値回路（２ １？）の第２入力端子には、導線（２１８）により回転子速度信号発生回路（２ １９）の出力からの信号が入力する。差値回路（２１７）は、検出した圧力を回 転子の速度と比較し、誤差信号をバルブ制御機（２１４）に送る。バルブ制御機 （２１４）は、導線（２１８）の速度信号と導線（２１６）の圧力信号との差に よって決まる大きさに、バルブ（２１２）を開く。たとえば、圧力が低すぎる場 合には、制御機は、バルブ（２１２）の開きを増加して、気嚢（１１４）に与え られる圧力を増加させる。

回転子の速度がある中間範囲の値、たとえば約９．ＯＯＯｒｐｍから１４，００ ０五の範囲である場合には、ベアリングの剛性は、ある大きい値までに増加され る。この剛性変化の増加率は、中間速度で変化することが望ましい。その理由は 、回転子が低速度である場合に剛性が過大になることを防止し、一方、通常に使 用される最低運転速度（すなわち、１４．００　Ｏｒｐｍ）における９　８０　 ｇ／ｃｍ”　（１４ｐｓｉ）の気嚢圧力によって得られる剛性を得るために、適 切な率で確実に剛性を増加させるためである。

かくして、回路（２１９）からの速度信号は、導線（２２１）により信号強調回 路（２２２）に送られ、導線（２２３）により強調された速度信号を、導線（２ １８）の速度信号が入力する差値回路の入力端子に送る。信号強調回路（２２２ ）は、ある選択された速度範囲でのみ、作動するように構成しである。

図１８は、気嚢圧力と回転子速度の好ましい関係を示すグラフで、縦軸に気嚢圧 力をポンド／平方インチ（ｐｓｉ）で、横軸に回転子速度を回転／毎分（ｒｐｍ ）で示しである。回転子の起動時における望ましいベアリングの剛性を与える気 嚢圧力は、経験的に約６ｐｓｉに設定しである。すなわち、図１８に示すように 、回転を始める前のＯｒｐｍでは、気嚢内の圧力を約４２０　ｇ／ｃｍ”　（６ ｐｓｉ）に保持しである。回転子が起動して、速度が増加すると、閉ループ回路 により気嚢（１１４）内の圧力が増加して、図１８のｒＬＪ曲線のように剛性を 増加させる。回転子の速度が９．０００から１４．ＯＯＯｒｐｍの範囲では、信 号強調回路（２２２）が作動して、図１８のｒＩＪ曲線のように回転子の速度に 応じて圧力を増加させ、剛性を増加させる。

１４、ＯＯＯｒｐｍを超えると強調回路（２２２）は作動しなくなって、圧力は 、図１８のｒＨＪ曲線のように、ゆるやかな増加率になる。

図１９は、図１７に示したベアリング最終負荷値制御システムの詳細な回路図で ある。周知の周波数変換器（２２５）は、０ヘルツから２．０００ヘルツまで変 化する周波数を出力して、回転子を駆動し、２．０００ヘルツの周波数で、回転 子は、１２０、ＯＯＯｒｐｍで回転する。さらに、周波数変換器のビークビーク 値電圧は、周波数にほぼ正比例して上昇し、コイルのインピーダンスを速度変化 に適合するように変化させる。したがって、周波数変換器の電圧測定値は、回転 子の回転速度を示すことになる。

ステップダウン型変圧器（２２７）の１次コイル（２２６）は、周波数変換器（ ２２５）の２つの出力端子に接続されて、変換器の電圧を検出する。変圧器（２ ２７）の２次コイル（２２８）は、ダイオード（２２９）を介して、それぞれ並 タリに接地しであるキャパシタ（２３０）と抵抗（２３１）とに接続しである。

２次コイル（２２８）の他端も接地しである。

かくして、周波数変換器からの出力電圧は、変圧器（２２７）によりキャパシタ （２３０）の片側の点（２３２）に結合されて、回転子の速度にほぼ比例する直 流電圧になる。この電圧は、絶縁ダイオード（２３４）及び抵抗（２３５）を介 してポテンショメータ（２３６）に送られる。ポテンショメータの摺動子は、作 動（又は差動）増幅器（２３８）（図１７の差値回路（２１７）と同じ）の反転 側入力端子に接続しである。

増幅器（２３ｇ）の非反転側入力端子への第２の入力は、符号（２４１）で示す 圧力検出回路から導線（２４０）により送られる。

圧力検出回路（２４１）は、鎖線枠（２４２）として示す周知の圧力ドランスデ ューサを備え、これは、２個のひずみゲージ型抵抗器を取付けた隔膜を有してい る。隔膜にかかる圧力が増加すると、隔膜と抵抗器が曲げられて、抵抗器の抵抗 値を圧力に比例して変化させる。この実施例では、圧力ドランスデューサは、周 知手段（図示しない）に接続して、気嚢（１１４）内の圧力と実質的に同一にの バルブ（２１２）の出力圧を検出するようにしである。

圧力ドランスデューサの可変抵抗器は、符号（２４３）　（２４４）で示しであ る。図示のように、ブリッジ回路を横切る出力を発生して、差動増幅器（２４７ ）の反転及び非反転入力端子に送るようにし２である。増幅器（２４７）の出力 は、整流及び平滑回路（２４８）を介して、導線（２４０）により増幅器（２３ ８）の非反転入力端子に送られ、検出圧力を速度信号と比較する。

圧力ドランスデューサ（２４２）のブリッジの出力は、ミリボルト単位の小さい 値であるので、方形波として強化して、その出力を、ゼロセットドリフトの問題 なしに増幅できるようにしである。

ブリッジ回路は、約５００ヘルツの周波数の方形波を発生し、ブリッジ駆動トラ ンジスタ（２５０）のエミッタに接続しである導線（２４５）を介して伝送する 。回路内に１組のＮＡＮＤゲー）　＜２５１）　（２５２）を、約５００ヘルツ で発振する自走型マルチバイブレータとして接続しである。マルチバイブレータ は、ゲート（２５１）から５００ヘルツの方形波を出力して、圧力ドランスデュ ーサを駆動するトランジスタ（２５０）のベースに送る。抵抗（２５３）とキャ パシタ（２５４）とを、１２ポルトの正電圧と接地との間に直列接続し、抵抗と キャパシタとの接点をゲート（２５１）の入力端子の１つに接続しである。これ は、ゲート（２５１）を起動から全圧電圧までの切換えを保持して、マルチバイ ブレータの発振を確実に起動させる。

マルチバイブレータからの第２の出力は、符号（２５５）で示す約２ボルトから １０ボルトに変化する鋸歯状波である。この鋸歯状波は、マルチバイブレータの ＮＡＮＤゲート（２５２）の出力として、ゲート出力端子と接地との間に「す接 続しである抵抗（２５７）とキャパシタ（２５８）との接点に生じる。ゲート（ ２５２）の出力端子に接続されたＲＣ回路網は、方形波を図示の鋸歯状波に変換 する。この鋸歯状波は、バルブ（２１２）の制御をする差動増幅器（２５９）　 （図１７の制御器（２１４）と同等）の非反転入力端子に送られる。

差動増幅器（２３８）からの誤差信号出力（すなわち、回転子速度信号と検出圧 力信号との差値）は、導線（２６０）により差動増幅器（２５９）の反転入力端 子に送られ、この増幅器は、２個の入力を結合して可変パルス幅の方形波信号（ ２６１）を出力する。

差動増幅器（２５９）は、一方の入力端子に鋸歯状波を、他方に方形波が入力し て、可変パルス幅の信号を出力して、バルブ（２１２）のソレノイドを駆動する 力を変化させるようになっている。

バルブ（２１２）は、図１９に概略を示すように、入力凹孔（２６２）に圧縮さ れた空気を受け入れ、空気は、そこから弁座（２６３）の孔を通り、バルブの本 体を通って、出力開孔（２６４）から排出される。圧力を制御された空気は、バ ルブから導管（２６５）を介して、空気入口取付具（７６）から気嚢（１１４） の内部に導入される。バルブは、ピストンを閉じるための圧縮スプリング（２６ ６）で付勢される閉止部材（２６５）を備えている。

バルブ本体に電磁コイルを設けてあり、動磁されるとスプリング（２６６）の付 勢力に抗して、バルブを弁座から離間させる。差動増幅器（２５９）の可変パル ス幅出力は、ソース電極をたとえば２４ボルトの電圧源に接続しであるパワー電 界効果トランジスタ（２６８）を介して、ソレノイドのコイル（２６７）を励磁 して、ソレノイドを付勢する。コイル（２６７）には、電圧制限ダイオード（２ ６９）を並列接続しである。

電界効果トランジスタのベース電極は、バルブ制御増幅器（２５９）の出力に接 続し、そのドレーン電極は、接地しである。

回転子を起動する前に、閉ループシステムは、気嚢（１１４）内の圧力を、前述 した約４２０　ｇ／ｃｒｎ”　（６ｐｓｉ）に設定する。これは、摺動子をポテ ンショメータ（２３６）及び抵抗（２３７）を介して増幅器（２３８）に接続し であるポテンショメータ（２７１）を調節することによって行われる。ダイオー ド（２３４）が増幅器（２３８）の反転入力を絶縁しているので、この人力は、 ポテンショメータ（２７１）の設定値をほぼ一致する。

このとき、圧力ドランスデューサ（２４２）で検出した気嚢（１１４）内の実際 の空気圧が所要値よりも低い場合には、増幅器（２３８）の非反転入力端子の電 圧が、反転入力端子の電圧（すなわち、回転子の速度信号）よりも低くなる。こ れにより、バルブ制御増幅器（２５９）の反転入力はゼロとなり、その非反転入 力よりも低い値に保持される。かくして、増幅器（２５９）の反転入力は、常時 、鋸歯状波の最低点よりも低くなる。したがって、増幅器（２５９）の出力は高 くなり、パワー電界効果トランジスタ（２６８）が全導通して、ソレノイドコイ ル（２６７）を励磁し、バルブ（２１２）を開いて、気嚢（１１４）内の空気圧 を上昇させる。

空気圧が上昇すると、増幅器（２３８）の２つの入力がより近接した値になり、 その誤差出力は、（増幅器（２５９）の非反転入力端子に入力する鋸歯状波（２ ５５）の上限値及び下限値である。）約２ボルトから１０ボルトの間のある中間 値をとる。

増幅器（２３８）の出力は、増幅器（２５９）内で、その非反転入力の鋸歯状電 圧と混合される。これにより、コイル（２６７）にパルス幅を変調した駆動信号 を出力し、コイルに、バルブの出力を、所要の４２０　ｇ／ａｍ２（６ｐｓｉ） に保持するための充分な平均磁力を生じさせる。基本的に、閉ループシステムは 、バルブの開放度を変化させるように作動して、気嚢（１１４）内の圧力を変化 させるもので、ある意味では、差動増幅器（２３８）に２つの入力が実質的に等 しくなるように維持するものである。

バルブのスプリング（２６６）は、ソレノイドの開放磁力圧の変化を、駆動パル スの変調幅に反応させるように、調節可能と【７である。バルブ（２１２）の入 力圧は、閉止部材（２６５）を、調節可能なスブＩＪ：／グ（２６６）に抗して 開放位置に向けて付勢する。ソレノイドコイル（２６７）の動磁力が増加すると 、入力圧とともにバルブ閉止部材（２６５）を開放位置に移動させて、流量を増 加させ、空気圧出力を増加させる。

回転の起動時には、キャパシタ（２３３）の点（２３２）における回転子速度電 圧が急速に増加して、増幅器（２３ｇ）の反転入力端子に入力する電圧が増加す る。このために、増幅器（２３８）の出力電圧が減少して、バルブ制御増幅器（ ２５９）の反転入力端子の入力電圧は減少する。反転入力電圧が減少すると、増 幅器（２５９）の方形波出力のＯＮ時間が増加（２て（パルス幅が増加い、ソレ ノイドの人力が増加する。その結果、空気圧は、増幅器（２３８）の非反転入力 が反転入力に等しくなるまで、増加することになる。

回転子速度の中間値のための速度信号強調は、差動増幅器（２７３）（図１７の 信号強調回路（２２２）と同等）により行なわれる。そのため、信号が導線（２ ７４）により、周波数変換器（２２５）からの速度信号が現れる点（２３２）に 接続しである抵抗（２７５）を介して、非反転入力端子に入力するようにしであ る。増幅器（２７３）の反転入力は、１２ボルトの電圧と接地との間に接続しで ある抵抗（２７７）　（２７８）で構成した分圧器の接点（２７６）に接続しで ある。増幅器の出力端子から、その反転入力端子に接続した入力抵抗（２７９） の両側に、キャパシタ抵抗フィードバック回路を設けである。

速度信号強調増幅器（２７３）の出力は、抵抗（２８０）を介し、次いで抵抗（ ２３７）及びポテンショメータ（２３６）を介して、増幅器（２３ｇ）の反転入 力端子に送られる。かくして、増幅器（２７３）の出力は、点（２３２）から抵 抗（２３５）を介して送られる１次速度信号と結合される。増幅器（２３８）に 入力する結合された速度信号は、約９，０００ｒｐｍ以下の速度値を増加させ、 また、約９，０００から１４．ＯＯＯｒｐｍのより高い速度値を、１４．ＯＯＯ ｒｐｍ以上の最高値に戻すように作用する。

増幅器（２７３）は、選定した速度範囲においてのみ、増幅器（２３８）の反転 入力端子に送られる速度信号を強調するように作用する。速度信号が予め設定し た最高値に達するまでは、増幅器（２７３）の非反転入力端子に送られる信号は 低い。したがって、この増幅器は、低速度では、コンパ−レータ増幅器（２３８ ）の反転入力端子の速度信号を増加させることはない。さらに、点（２３２）の １次速度信号が第２の設定値を超えると、増幅器（２７３）は飽和して、その出 力は、それ以上に増加できなくなる。

回転子の速度か約９．０００ｒｐｍのとき、速度信号強調増幅器（２７３）の作 動により、その非反転入力端子の速度信号は、その反転入力端子に入ツノする（ 抵抗（２７７）（２７８）からの）固定値の信号よりもかなり低い値であり、し たがって出力も低い。

気嚢内の圧力は、図１８に曲線ｒＬＪで示すように、比較的ゆるやかに増加する 。

速度が約９．００Ｏｒｐｍに達すると、増幅器（２７３）の非反転入力は、（分 圧器（２７７）（２７８）で設定されている）この増幅器の反転入力と実質的に 等しくなり、次いで、固定入力値より高くなりはじめる。そこで、増幅器（２７ ３）の出力は上昇し、抵抗（２８０）及び抵抗（２３５）の駆動システムを介し て増加した電圧を出ノＪして、点（２３２）から送られる速度信号を強調し、誤 差増幅器（２３８）に入力する。これにより、気嚢（１１４）内の空気圧は、図 １８の９．ＯＯＯｒｐｍとｉ４．ＯＯＯｒｐｍの間の曲線ｒＩＪで示すように上 昇する。

回転速度が約１４．００Ｏｒｐｍに達すると、増幅器（２７３）が飽和して、そ の出力は、それ以上増加しなくなる。したがって、約１４，０００ｒｐｏ＋ない しそれ以上の速度では、空気圧の増加率は、図１８の曲線ｒＨＪで示すように、 ９　、０００ｒｐｍＪ２Ｊ下の速度におけるゆるやかな率に戻る。

分圧器の抵抗（２７７）と（２７８）との関係値は、増幅器（２７３）の出力に 接続したフィードバック抵抗（２８２）及び増幅器の入力抵抗（２７９）と関連 して、増幅器（２７３）が飽和する点を決定する。ある実施例では、これらの抵 抗値は、抵抗（２７７）を４７０キロオーム、抵抗（２７８）を１００キロオー ム、フィードバック抵抗（２８２）を１メグオーム、入力抵抗（２７９）を３． ３メグオームとしである。

増幅器（２７３）の出力端子と入力端子との間に接続した入力抵抗（２７９）及 びフィードバックキャパシタ（２８３）は、周波数変換器が突然に停止し、増幅 器（２７３）の非反転入力端子への速度信号人力が急激に降下した場合に、遅延 信号を出力して、圧力の急激な降下を防ぐように作用する。回転子は、駆動力が 停止しても、慣性によって回転し続けるので、ベアリングの剛性は、なお、ある 時間、適正な値をとっていることが必要である。

コンパレータ増幅器（２３８）の入力に接続したポテンショメータ（２３６）は 、最高速度の１２０．ＯＯＯｒｐｍに必要な空気圧を設定するように調節される 。ポテンショメータ（２７１）は、所望の定速度圧力を設定するように調節され る。ポテンショメータ（２３６）と（２７１）とは、互いにある値に影響しあう が、ダイオード（２３４）のカソードの電圧が１２０．ＯＯＯｒｐｍで約３０ボ ルトであるということによって、２つのポテンショメータは、充分に分離されて いる。

かくして、閉ループ制御システムは、ベアリングの剛性を回転速度の増加に合わ せて、自動的に増加させ、さらに、予め設定した速度範囲に応じた増加率で増加 させる手段を提供する。すべての部材は、自由起動時の摩擦に必要な比較的低い ベアリング最終負荷値又は剛性と、運転速度に必要な大きい最終負荷値及び剛性 とを、提供するように構成しである。

上述の説明は、理解を容易にするために、図示の実施例のみに基づいて記載した が、本発明の本質は、添付の請求の範囲のみにより限定されるものである。

ェ弓ニ６゜ 国際調査報告 １ｍｅｎｍｗ１ｍ１＾＃−−ｔｓｈｓ内−９ＰＣＴ／１１３９０１００６１９Ｐ ＣＴ／ＵＳ９０／（Ｘ冷ｌ９ ＦｘｙＵ％」グヱＴＬ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．ハウジングと、 ハウジング内の固定子と、 固定子内の回転可能な回転子と、 回転子により回転するコレットと、 回転子の両端に、回転子から外向きのテーパーを形成した円錐形の軸頸部と、各 軸頸部に、実質的に補足して装着したゴム製ベアリングと、各ベアリングをほぼ 同一に支持する装着手段と、圧力を加えた水の供給源と、及び 水を回転子内の位置に接続する手段を備え、各軸頸部に、水を受け入れ、ベアリ ングに導入して、ベアリングを潤滑するための透孔を設けたスピンドル。 ２．各透孔を、ベアリングヘの水流を適量供給するための寸法に設定した請求項 １に記載の装置。 ３．各軸頸部に、透孔から延びる溝を設け、これにより、透孔に受け入れた水を 、軸頸部を支持するベアリングの１つの面に沿って分配するようにした請求項１ に記載の装置。 ４．回転子が所定方向に回転し、かつ溝が、透孔からその回転方向と逆の方向を 向いている請求項３に記載の装置。 ５．各溝を螺旋状とした請求項４に記載の装置。 ６．各溝の断面積を、透孔の位置から漸減させてある請求項３に記載の装置。 ７．各軸頸部に複数個の透孔を設け、かつ各透孔から延びる１本ずつの溝を設け た請求項４に記載の装置。 ８．各溝が透孔から延びる末端部を有し、かつ各溝の断面積を、その末端部に向 けて漸減させてある請求項７に記載の装置。 ９．各溝を、約１８０°の角度範囲にわたって設けてある請求項８に記載の装置 。 １０．各軸頸部が、４個の透孔と４本の溝を備えている請求項８に記載の装置。 １１．各軸頸部及び各ベアリングは、固定子の外側に軸線方向に設けられ、かつ 各ベアリングと固定子との間に、シールが設けられ、シールの１面を一方の軸頸 部に当接させ、他面を固定子に当接させて、圧縮空気源及び圧縮空気をシールの 対向面に導入する手段が、シールと協動することにより、水が固定子に向かって 流れるのを防止するようにした請求項３に記載の装置。 １２．各シールが、円環状でほぼ円錐形をなし、かつ各シールの固定子から離間 した側の頂端を、１つの軸頸部に当接させた請求項１１に記載の装置。 １３．各シールの肉厚を、頂端に向けてテーパー状にした請求項１２に記載の装 置。 １４．ハウジングと、 ハウジングに収容され、固定子と回転子とを備える電気モーターと、貫通する通 路を備える回転子に接続されて、それとともに回転するコレットと、回転子から 熱を除去するための液体を通路に導入する手段とを備えるスピンドル。 １５．回転子が、中空軸を備え、その中空軸を通して、通路が延びている請求項 １４に記載の装置。 １６．コレットと回転子との間に熱伝導が行われるようにし、回転子からの熱を 除去することによって、コレット及びコレットに装着した工具からの熱を除去す るようにした請求項１４に記載の工具。 １７．コレットを、中空軸に通路に近接して設け、コレット及びコレットに装着 した工具からの熱を除去するようにした請求項１５に記載の装置。 １８．ハウジング内に、回転子を支持するベアリングと、ベアリングを潤滑する 通路からの液をベアリングに導入する手段とを設けた請求項１４に記載の装置。 １９．回転子の通路に、管状の端部を有する部材を設け、かつての通路を通して 液を導入する手段は、液供給源と、液供給源に接続した回転不能なプラスチック 管を備え、部材の管状端部に受け入れた液を当該部材内に放出するようにした請 求項１４に記載の装置。 ２０．回転子に対して軸線方向に移動してコレットに作用する部材を備え、かつ この部材の一部には、コレットに作用する管状の端部を設けた請求項１９に記載 の装置。 ２１．回転子に対して軸線方向に移動してコレットに作用する部材と、コレット を回転子に保持する保持部材とを備え、保持部材を回転子に対して軸線方向に移 動させて、コレットを回転子から分離するように引き出して、折損した工具の柄 をコレットから取り外すことができるようにした請求項１４に記載の装置。 ２２．ハウジングと、 ハウジングに収容され、固定子及び固定子内に回転可能に設けた電機子を備える 電気モーターと、 電機子を貫通して延び、かつ電機子に接続され、両端が、電機子及び固定子を超 えている軸と、 軸の各外端近くに取付けられて、軸を回転可能に支持する１対のベアリングと、 ベアリングを潤滑する水を、ベアリングに導入するための手段と、各ベアリング と電機子との間に設けられ、それぞれ軸を囲んで、内周縁を軸に当接させたシー ルと、 加圧した空気を、シールと電機子との間に導入して、シールから漏出してシール 付近から放出する水が、電気モーターに到達するのを防止する手段とを備えるス ピンドル。 ２３．各シールが、電機子から離れるように、ベアリングの１つに向かって傾斜 する円錐形である請求項２２に記載の装置。 ２４．各シールの外縁部から内縁部に向かう半径方向の肉厚を、テーパー状に減 少させた請求項２３に記載の装置。 ２５．各シールを、シリコンゴムで作った請求項２２に記載の装置。 ２６．軸に、ベアリングに水を導入する手段の一部を形成する通路を貫通して設 け、その通路に、ベアリングの付近で軸を貫通する適量供給用オリフィスを設け た請求項２２に記載の装置。 ２７．軸の外端に、軸頸部を形成する円錐部を設け、円錐形のベアリングを軸頸 部に取付け、かつベアリングを、ベアリングの最終負荷値の変化に応じて、取付 けられた軸頸部に対して進退できるように取付ける可動部材と、ベアリングに予 め設定した最終負荷値を与えるように軸頸部に向けて付勢する手段とを備える請 求項２２に記載の装置。 ２８．ベアリングを付勢する手段を空気圧で作動させ、加圧空気源をベアリング 付勢手段に接続した請求項２７に記載の装置。 ２９．ハウジング内に、固定子の外周を囲む通路を形成する手段、及び水の一部 を固定子を課頃通路に導入して、固定子を冷却する手段を追加した請求項２２に 記載の装置。 ３０．各ベアリングが、電機子から遠い末端を有し、かつ固定子を囲む通路を一 方のベアリングの末端領域に接続する手段を備え、ベアリングから排出される水 を、固定子の冷却水として使用するようにした請求項２９に記載の装置。 ３１．一方のベアリングをコレットから離間させ、他方のベアリングを、コレッ トに近接して設けた請求項３０に記載の装置。 ３２．軸がハウジングの一端を貫通しており、かつハウジングのこの一端に近接 して、軸を囲むシールを設けた請求項２２に記載の装置。 ３３．前記の最後に記載したシールは、二量のシール部材を備えており、その一 方のシール部材は、ハウジングに対して内向きに傾斜した部分を備え、他方のシ ール部材は、ハウジングに対して外向きに傾斜した部分を備え、シール部材の傾 斜部分の末端を軸部材に当接させ、両シールの傾斜部分の中間領域に加圧空気源 を接続して、二重シールの一方を超えて外向きに流れる水を遮断し、かつ、二重 シールの他方を超えてハウジングないに侵入する異物を遮断するようにした請求 項３２に記載の装置。 ３４．二重シール部材のそれぞれに、傾斜部分に、半径方向に外向きの環状の平 坦部分を設け、この平坦部分を対向して設け、その間に形成した溝を、シール部 材の傾斜部分の間の領域に加圧空気を導入する手段とした請求項３３に記載の装 置。 ３５．回転工具の柄を取付けるための孔を有する、半径方向に圧縮可能な第１の 部材と、 第１の部材の部分が取付けられる第２の部材と、一端に、第１及び第２の部材を 取付ける軸とを備え、第１及び第２の部材は、軸に対して、軸線方向に外向きで 、かつ、半径方向に内向きに傾斜した第１のテーパー面を有し、第１の部材及び 軸は、軸に対して、軸線方向及び半径方向に内向きに傾斜した第２のテーパー面 を有し、 第１のテーパー面は、嵌合面が自己保持しうる角度で互いに当接し、第２のテー パー面は、嵌合面が自己保持しうる角度で互いに当接し、第２の部材を軸に対し て、軸線方向に内向き及び外向きに駆動する手段と、第１の部材を軸内に保持し て、第２の部材の軸に対する軸線方向の外向きの移動に応じて、軸に対して軸線 方向に外向きに移動させる保持部材とを備えて、第２の部材の軸に対する内向き の軸線方向の移動に応じて、第１の部材を、自己保持テーパーにより保持されて いる第１と第２のテーパー面に圧縮し、かつ、第２の部材の軸に対する軸線方向 の外向きの移動によって、第１の部材の圧縮を解放するようにし、 保持部材は、第２の部材の軸に対する軸線方向の外向きの移動により、第１の部 材を、軸に対する軸線方向の外向きに移動させるように解放し得るようにして、 第１の部材を取り外して、折損した工具を取り出せるようにしたコレット。 ３６．回転可能な工具の柄を装着するための孔を有する、第１の半径方向に圧縮 可能な部材と、 第１の部材の一端を受け入れる、第２の半径方向に圧縮可能な部材と、第１と第 ２の部材を受け入れる中空部材とを備え、第１と第２の部材が第１のテーパー面 で当接し、第１の部材と中空部材が第２のテーパー面で当接し、第１のテーパー 面は、嵌合面が自己保持をする角度で互いに当接し、第２のテーパー面は、嵌合 面が自己保持をする角度で互いに当接し、第１の部材の第１及び第２のテーパー 面の中間に段差部を設け、第１の部材の、中空部材に対する軸線方向の外向きの 移動を制限する手段と、第１の部材を囲む環状部材とを設け、 環状部材は、第１と第２の端面を有し、第１の端面は、環状部材の段差部に当接 し、第２の部材は、環状部材の第２の端面に当接し、 環状部材の第１及び第２の端面は、半径方向に外向きに収斂するテーパー面をな し、 第２の部材の端面は、環状部材の第２の端面に適合するテーパー面を有し、段差 部は、環状部材の第１の端面に適合するテーパー面を有し、第２の部材を１方向 に付勢して、第１のテーパー面で第１の部材に対して作用させる力を発生し、第 １の部材を第２のテーパー面で中空部材に対して作用させて、第１の部材の第１ のテーパー面及び第２のテーパー面を内向きに圧縮して、第１及び第２のデーパ ー面を、自己保持テーパーによりそれぞれの位置に保持する手段と、 第２の部材を逆方向に付勢して、第２の部材の端面を環状部材の第２の端面に係 合させ、環状部材の第１の端面を段差部に係合させて、第１と第２の部材を外向 きに拡開して、第１と第２のテーパー面を分離しやすくする手段とを備えるコレ ット。 ３７．第１の部材の中空部材の端面に対する軸線方向の外向きの移動を制限する 部材を着脱可能として、環状部材を軸から分離し、折損した工具の柄を環状部材 から取外し得るようにした請求項３６に記載の装置。 ３８．第１の部材の中空部材の端面に対する軸線方向の外向きの移動を制限する 手段を軸の外面に螺着されたナットとし、このナットは、第１の部材に係合する ための軸線方向に内向きに延伸するフランジを有する請求項３６に記載の装置。 ３９．ナットのフランジが半径方向に、かつ、軸に対して軸線方向に内向きに傾 斜し、第１の部材にナットの段差部に適合して傾斜した追加の段差部を有し、第 １の部材の追加段差部がナットの段差部に係合することによって、第１の部材を 拡開する力を生じさせるようにした請求項３８に記載の装置。 ４０．回転子を囲むシールを提供する方法であって、弾性材料を環状に形成し、 その内縁を回転子に当接させるステップ、及び回転子を回転させて、環状部材の 内縁を摩耗させ、隙間を実質的にゼロとするステップとからなる方法。 ４１．環状部材の材料が、シリコンゴムである請求項４０に記載の方法。 ４２．環状部材に円錐形の部分を備え、円錐形の頂部を内縁とした請求項４０に 記載の方法。 ４３、環状部材を、円錐形部分の肉厚を内縁側に向かって漸減させて形成した請 求項４２に記載の方法。 ４４．回転子を運転する方法であって、回転子の軸頸部を設けるステップと、 軸頸部をベアリング内に位置決めするステップと、回転子の速度変化に応じて変 化する力で、ベアリングを軸頸部に向けて付勢するステップとからなる方法。 ４５．付勢力を変化させるステップが、回転子の速度の検出値と同じ検出値で付 勢力を変化させるようになっている請求項４４に記載の方法。 ４６．付勢力を変化させるステップが、その付勢力を変化させる力制御信号を出 力する駆動装置を設けて、その出力を検出し、その出力及び回転子の速度に基づ いて、駆動装置を制御するようになっている請求項４４に記載の方法。 ４７．付勢力を変化させるステップが、その付勢力を変化させる圧力を発生する 空気圧駆動装置を設けて、その圧力を検出し、検出した圧力及び回転子の速度に 基づいて、空気圧駆動装置を制御するようになっている請求項４６に記載の方法 。 ４８．空気圧駆動装置を制御するステップが、装置が発生する圧力を、回転子の 速度変化率に応じた変化率で変化させるようになっている請求項４７に記載の方 法。 ４９．ベアリングを付勢するステップが、気嚢内を加圧して、気嚢によりベアリ ングを軸頸部に向けて圧着し、気嚢内の圧力を検出して、検出圧力を回転子の速 度と比較して制御信号を出力し、制御信号に応じて気嚢内の圧力を変化させるよ うになっている請求項４４に記載の方法。 ５０．ベアリングを軸頸部に向けて付勢するステップが、回転子の速度に対応す る速度信号を発生し、付勢力の大きさを示す剛性信号を発生し、速度信号を剛性 信号と比較して、速度信号と剛性信号との差が減少するように付勢力を変化させ るようになっている請求項４４に記載の方法。 ５１．回転子を高速度に回転駆動する方法であって、回転子に軸頸部を設けるス テップと、 回転子に対して進退移動することにより剛性が変化するベアリング内に、軸頸部 を位置決めするステップと、 回転子を回転するステップと、 回転子の回転速度を示す速度信号を出力するステップと、ベアリングを回転子に 向けて付勢する力を、ベアリングに与えるステップと、ベアリングに与える付勢 力を示す付勢力信号を出力するステップと、回転速度信号と付勢力信号とを比較 するステップと、回転速度信号と付勢力信号との差が減少するように、ベアリン グの付勢力を変化させるステップとを備える方法。 ５２．予め設定した範囲における回転子の速度を示す第２の速度信号を出力する ステップと、付勢力信号を２つの速度信号と比較する比較ステップとを備える請 求項５１に記載の方法。 ５３．付勢力を発生するステップを、ベアリングを回転子に向けて押圧する気嚢 を設けるステップと、気嚢内を加圧するステップとで構成し、付勢力信号を出力 するステップを、気嚢内の圧力を検出するステップで構成し、付勢力を変化させ るステップを、検出した圧力及び回転子の速度に基づいて制御するステップで構 成した請求項５１に記載の方法。 ５４．軸頸部を有する回転子と、 軸頸部を受け入れて、回転子を回転可能に支持するベアリングと、ベアリングを 軸頸部に対して進退移動可能に装着する手段と、回転子を可変速度で回転駆動す る駆動装置と、及び回転子の回転速度の増加に応じて、ベアリングを軸頸部に対 して付勢する手段、とを備えてなる回転子ベアリング制御装置。 ５５．ベアリングを回転子に向けて付勢する手段を、ベアリングに当接し、与え られる圧力に応じてベアリングを回転子に向けて付勢する圧力作動装置と、回転 子の速度増加に応じて圧力作動装置に与える圧力を増加させる手段とで構成した 請求項５４に記載の装置。 ５６．圧力作動装置が、内部を加圧した気嚢である請求項５５に記載の装置。 ５７．圧力を増加させる手段を、回転子の速度を示す速度信号を出力する指令手 段と、圧力作動装置に与えられる圧力を示す圧力信号を出力するフィードバック 手段と、圧力信号と速度信号との相対量を示す誤差信号を出力する手段と、誤差 信号に応じて、圧力作動装置に与えられる圧力を誤差信号が減少するように変化 させる手段とで構成した請求項５５に記載の装置。 ５８．回転子の中間速度範囲を示す第２の速度信号を出力する手段を備え、誤差 信号を、２つの速度信号の組合せと圧力信号との相対量を示す信号とした請求項 ５５に記載の装置。 ５９．軸頸部を有する回転子を回転可能に支持するベアリングの剛性を制御する 装置であって、 ベアリングを軸頸部に対して移動可能に装着する手段と、ベアリングを軸頸部に 向けて駆動し、かつ、ベアリングの剛性を増加させるように、ベアリングを付勢 するベアリング駆動手段と、回転子の速度を示す速度信号を出力する手段と、ベ アリングに与えられる付勢力を示すフィードバック信号を出力する手段と、速度 信号とフィードバック信号との差値に応じて、ベアリングに与えられる付勢力を 変化させるように、ベアリング駆動手段を制御する手段とを備える装置。 ６０．速度信号を出力する手段を、回転子の速度が第１の範囲であるときに、速 度信号を第１の増加率に設定し、回転子の速度が第２の範囲であるときに第２の 増加率に設定するするようにした請求項５９に記載の装置。 ６１．ベアリング駆動装置に、ベアリングに接続した駆動部を有する液圧作動装 置を備える請求項５９に記載の装置。 ６２．可変剛性ベアリングを有する回転子システムであって、陣頸部を有する回 転子と、 ベアリングと、 ベアリングを軸頸部に向けて進退移動可能に支持して、ベアリングの剛性を変化 させる手段と、 回転子の回転速度を示す１次速度信号を発生する手段と、ベアリングを駆動する 位置関係に設置した気嚢と、加圧気体を発生する圧力源と、 圧力源を気嚢に接続する導管と、 導管に付設されて、気嚢に供給される気体の圧力を制御するバルブと、気嚢の内 部に連通して、気嚢内の圧力を示す圧力信号を出力するトランスデューサと、 圧力信号と１次速度信号との入力値を比較して、圧力信号と１次速度信号との差 の有無と量とを示す誤差信号を出力する速度比較器と、及び誤差信号に応じてバ ルブを制御して、気嚢に与えられる気体の圧力を制御する制御手段とを備えるシ ステム。 ６３．基準信号を出力する手段と、 基準信号と１次速度信号の入力値を比較し、中間速度信号を出力する第２の速度 比較器と、 １次速度信号が入力する速度比較器の入力端子に、中間速度信号を送る手段とを 備える請求項６３に記載のシステム。 ６４．バルブに、可動のバルブ閉止部材及び閉止部材を閉止位置に向けて付勢す るスプリングを備え、閉止部材に、バルブを閉止する位置から開放する位置に移 動させるソレノイドを接続し、制御手段を第１及び第２の入力端子を有する差動 増幅器で構成し、第１の入力端子を速度比較器の出力に接続し、かつ、交流波発 生器の出力をバルブ制御増幅器の第２の入力端子に接続した請求項６２に記載の システム。 ６５．回転子を制御する方法であって、回転子にテーパー状の軸頸部を複列に設 けるステップと、複列のテーパー状ベアリングを軸頸部に装着するステップと、 回転子をベアリング内で可変速度で回転させるステップと、回転子の回転中に、 ベアリングを潤滑するために、回転子とベアリングとの間に液体を導入し、回転 速度の増加に応じて、ベアリングを軸頸部から離間させるように液体により付勢 するステップと、回転子の回転中に、一方のベアリングを液体による付勢力と逆 向きに付勢する力を与えるステップと、 当該一方のベアリングを付勢する力を、回転子の回転速度の増加に応じて増加す るように変化させるステップとを備える方法。 ６６．ハウジングと、 ハウジング内に設置した固定子と、 ハウジング内に設置され、両端近くに円錐形の軸頸部を備える回転子と、各軸頸 部を支承する円錐形のベアリングと、回転子により回転するコレットと、 ベアリングに水を導入して潤滑する手段と、ベアリングをハウジング内に支持し 、一方のベアリングに対しては、ベアリングを装着する支持部材を備える装着手 段と、当該一方のベアリングを軸頸部に対して進退可能にするように、支持部材 を移動可能にする手段と、 支持部材を付勢して、当該一方のベアリングを回転子の回転速度の変化に応じて 、軸頸部に対して圧着しする手段とを備え、支持部材段を移動可能にする手段に 、支持部材を受け入れ、それに対して直線移動するようにした追加のベアリング を設けてなるスピンドル。 ６７．支持部材を移動可能にする手段を、支持部材の外周を円筒面とし、支持部 材の円筒面の外側に離間する円筒面を備え、両円筒面の間に複数個のボールを装 着してリニアベアリングを形成して構成した請求項６６に記載の装置。 ６８．支持部材を移動可能にする手段を、支持部材から隙間をあけて設置したハ ウジング内の固定部分と、固定部分と支持部材との間に設置した複数個のボール とで構成した請求項６６に記載の装置。