JPH10286701A - 工作機械の主軸装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 温度変化にかかわらず、常に、移動ハウジン
グの動きを円滑にして、転がり軸受の予圧を適切な値に
保持するとともに、主軸の支持剛性を高くし、よって、
低速回転から高速回転まで安定した運転を可能にし、加
工精度などの性能を高くする。 【解決手段】 主軸１の前後複数箇所に固定ハウジング
６に対して主軸１を回転支持するための転がり軸受４、
５の内輪4a、5aが固定され、一部の軸受４、５の外輪4
b、5bが固定ハウジング６の内周にボールブッシュ９を
介して軸方向移動可能に取付けられた移動ハウジング10
に固定され、固定ハウジング６に対して移動ハウジング
10を一定方向に付勢することにより軸受４、５に予圧が
付与されている。ボールブッシュ９の外側にある固定ハ
ウジング６の内側部分が、径方向の中間に流体圧室18を
有する二重構造をなし、固定ハウジング６の流体圧室18
より内周側の部分が、流体圧室18の流体圧により弾性変
形しうるようになされている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、工作機械の主軸
装置に関する。

【０００２】この明細書において、主軸の先端側、すな
わち各図面の左側を前、これと反対側を後ということに
する。

【０００３】

【従来の技術】工作機械とくに高速主軸を備えたマシニ
ングセンタなどにおいては、低速から高速までの広い範
囲で安定した加工が可能な主軸装置が望まれている。

【０００４】工作機械の主軸装置として、主軸の前部お
よび後部が転がり軸受によりハウジングに対して回転支
持されているものが知られている。このような主軸装置
の軸受として、アンギュラ玉軸受などが使用され、軸受
内輪は主軸側に、軸受外輪はハウジング側に固定され
る。そして、軸受の転動体のすべり防止や主軸の剛性増
加のため、軸受に適切な予圧が付与されるように各軸受
間の内輪の軸方向相対位置と外輪の軸方向相対位置との
関係が決められている。

【０００５】ところで、主軸が回転すると、軸受が発熱
し、主軸に温度上昇が生じる。また、近年、主軸駆動用
の電動モータを内蔵した主軸装置が増加しているが、そ
の場合、主軸側のモータのロータも発熱し、主軸の温度
上昇はさらに大きくなる。主軸の温度上昇の度合は回転
速度によって変化し、とくに高速回転時に、主軸の温度
上昇が大きく、主軸とハウジングとの間に大きな温度差
が生じ、ハウジングに対して主軸の軸方向の熱変形が大
きくなる。その結果、主軸側に固定されている軸受内輪
の軸受間の軸方向相対位置とハウジング側に固定されて
いる軸受外輪の軸受間の軸方向相対位置との関係が変化
し、予圧過小あるいは予圧過大になり、これが軸受損傷
の原因となる。

【０００６】このような主軸の熱変形を吸収するため、
固定ハウジングに軸方向移動可能に取付けられた移動ハ
ウジングに一部の軸受の外輪が固定された主軸装置が提
案されている。そのような主軸装置の１例が図５に示さ
れ、その後部が図６に拡大して示されている。

【０００７】図５において、中空状の主軸(1) の前部の
２箇所と後部の２箇所が転がり軸受(2)(3)(4)(5)により
円筒状の固定ハウジング(6) に対して回転支持されてい
る。この例の場合、軸受(2) 〜(5) は全てアンギュラ玉
軸受である。固定ハウジング(6) は、前後方向に長い円
筒状の外側ハウジング部材(6a)と、外側ハウジング部材
(6a)の前部内側に同心状に固定された円筒状の前部ハウ
ジング部材(6b)と、外側ハウジング部材(6a)の後部内側
に同心状に固定された円筒状の後部ハウジング部材(6c)
とから構成されており、外側ハウジング部材(6a)が主軸
頭(7) などに固定されている。固定ハウジング(6) 内の
前後のハウジング部材(6b)(6c)の間の部分に、主軸(1)
を駆動するための内蔵型電動モータ(8) が設けられてい
る。モータ(8) は、主軸(1) の外周に設けられたロータ
(8a)と、その周囲の外側ハウジング部材(6a)の内周に設
けられたステータ(8b)とから構成されている。

【０００８】前側の２個の軸受(2) 〜(3) は向きを揃え
て配置され、これらの内輪は主軸(1) の外周に、外輪は
前部ハウジング部材(6b)の内周にそれぞれ適切な間隔を
おいて固定されている。

【０００９】図６に詳細に示すように、後側の２個の軸
受(4)(5)は前側の軸受(2)(3)と逆向きに向きを揃えて配
置され、これらの内輪(4a)(5a)が主軸(1) の外周に適切
な間隔をおいて固定されている。後部ハウジング部材(6
c)の内周にボールブッシュ(9) がはめられ、その内周に
円筒状の移動ハウジング(10)がはめられている。ボール
ブッシュ(9) は薄肉円筒状の保持器に多数のボール(9a)
が径方向の両側に突出するように保持されたものであ
り、移動ハウジング(10)は、ハウジング部材(6c)に対し
て回転はしないが、ボールブッシュ(9) のボール(9a)を
介して軸方向に移動しうるようになっている。ハウジン
グ部材(6c)より後方に出ている移動ハウジング(10)の後
端部に蓋(11)が固定され、移動ハウジング(10)の内周に
２個の軸受(4)(5)の外輪(4b)(5b)が適切な間隔をおいて
固定されている。ハウジング部材(6c)の後端面に３つ以
上のばね収容穴(12)が円周方向に等間隔をおいて形成さ
れ、これらの穴(12)に対応して、蓋(11)の後端部に外方
突出部(11a) が形成されている。各穴(12)に、弾性部材
である圧縮コイルばね(13)が収容されている。ばね(13)
は、穴(12)の底と蓋(11)の突出部(11a) に圧接して、蓋
(11)を後向きに付勢している。これにより、移動ハウジ
ング(10)が後向きに付勢され、その結果、軸受(4)(5)の
外輪(4b)(5b)が後向きに付勢されて、軸受(2) 〜(5) に
適切な予圧が付与されている。

【００１０】この主軸装置の場合、主軸(1) に熱変形が
生じても、ハウジング部材(6c)に対して移動ハウジング
(10)が軸方向に移動することにより、軸受(2) 〜(5) の
予圧の変化が防止される。しかし、次のような問題があ
る。

【００１１】上記の主軸装置では、ハウジング部材(6c)
の内周と移動ハウジング(10)の外周との隙間の大きさを
ボール(9a)の外径より若干小さくし、ボール(9a)に適切
な締め代を与えて、主軸(1) の支持剛性を高めるように
している。ところで、主軸(1) 回転中に、軸受(4)(5)や
主軸(1) に発熱が生じると、これらに近い移動ハウジン
グ(10)の方がハウジング部材(6c)に比べて温度上昇が大
きく、両者の間に温度差およびそれによる径方向の熱変
形の差が生じる。移動ハウジング(10)とハウジング部材
(6c)との温度差は主軸(1) の温度変化によって変化し、
温度差が変化することにより、両者の隙間が変化して、
上記締め代が変化する。このため、上記締め代を温度差
が小さい状態において適切になるように設定すると、温
度差が大きい状態では、締め代が大きくなって、ボール
(9a)に作用する圧縮力が大きくなり、これにより、ボー
ル(9a)の転がり抵抗が大きくなって、移動ハウジング(1
0)の動きが悪くなる。逆に、上記締め代を温度差が大き
い状態において適切になるように設定すると、温度差が
小さい状態において、締め代が小さくなり、主軸(1) の
支持剛性が不足して、加工精度などに悪影響を及ぼす。
いずれにしても、主軸(1) の温度変化にかかわらずに、
常に移動ハウジング(10)の動きを円滑にして、主軸(1)
の支持剛性を高くすることは不可能である。

【００１２】移動ハウジング(10)とハウジング部材(6c)
との温度差を小さくするために、移動ハウジング(10)の
内部に冷却油を循環させるようにしたものが提案されて
いる。しかし、このようにしても、両者の温度差を十分
に小さくすることができず、上記の問題を解決すること
はできない。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】この発明の目的は、上
記の問題を解決し、温度変化にかかわらず、常に、移動
ハウジングの動きを円滑にして、転がり軸受の予圧を適
切な値に保持するとともに、主軸の支持剛性を高くする
ことができ、よって、低速回転から高速回転まで安定し
た運転が可能で、加工精度などの性能を高くすることが
できる工作機械の主軸装置を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段および発明の効果】この発
明による装置は、主軸の前後複数箇所に固定ハウジング
に対して主軸を回転支持するための転がり軸受の内輪が
固定され、一部の転がり軸受の外輪が固定ハウジングの
内周にボールブッシュを介して軸方向移動可能に取付け
られた移動ハウジングに固定され、固定ハウジングに対
して移動ハウジングを一定方向に付勢することにより転
がり軸受に予圧が付与されるようになされている工作機
械の主軸装置において、ボールブッシュの外側にある固
定ハウジングに、ボールブッシュと接触しかつ径方向の
力により径方向に弾性変形する部分が設けられているこ
とを特徴とするものである。

【００１５】この発明の装置によれば、固定ハウジング
に設けられかつボールブッシュと接触する部分が、径方
向の力により径方向に弾性変形することにより、移動ハ
ウジングと固定ハウジングとの温度差が変化しても、両
者の隙間の大きさを調整して、ボールブッシュのボール
の締め代を適切な範囲に保つことができる。このため、
主軸の温度変化にかかわらず、常に、移動ハウジングの
動きを円滑にして、転がり軸受の予圧を適切な値に保つ
とともに、主軸の支持剛性を高く保つことができる。し
たがって、低速回転から高速回転まで安定した運転が可
能であり、加工精度などの性能も向上する。

【００１６】この発明の装置において、ボールブッシュ
の外側にある固定ハウジングの内側部分が、径方向の中
間に流体圧室を有する二重構造をなし、固定ハウジング
の流体圧室より内周側の部分が、流体圧室の流体圧によ
り弾性変形するようになされていることがある。

【００１７】この場合、流体圧室に流体が供給されてい
ない状態において、固定ハウジングと移動ハウジングと
の隙間は、温度差が最大のとき（隙間が最小のとき）に
ボールブッシュのボールの締め代が適切な値になるよう
に設定される。そして、固定ハウジングの流体圧室より
内周側の部分を流体圧室の流体圧によって径方向内側に
弾性変形させることにより、移動ハウジングと固定ハウ
ジングとの温度差が変化しても、両者の隙間の大きさを
調整して、ボールブッシュのボールの締め代を適切な範
囲に保つことができる。

【００１８】たとえば、固定ハウジングの内周面に、環
状みぞが形成されるとともに、このみぞを塞ぐように薄
肉ブッシュが固定されて、固定ハウジングの内側部分が
二重構造をなし、環状みぞの部分が流体圧室となり、薄
肉ブッシュが弾性変形するようになっている。

【００１９】このようにすれば、比較的簡単に固定ハウ
ジングの内側部分を二重構造にすることができる。

【００２０】また、たとえば、移動ハウジングと固定ハ
ウジングとの温度差を検出する手段と、この温度差に基
づいて流体圧室の流体圧を制御する手段とが設けられ
る。

【００２１】このようにすれば、移動ハウジングと固定
ハウジングとの温度差に基づいて、両者の隙間の大きさ
およびボールブッシュのボールの締め代を適切な範囲に
保つことができる。

【００２２】また、この発明の装置において、固定ハウ
ジングの内周に軸方向に移動自在に設けられかつボール
ブッシュと接触する薄肉ブッシュと、薄肉ブッシュを軸
方向に移動させる移動手段とを備えており、固定ハウジ
ングの内周面が段付きとなされて順次径の異なる複数の
円筒面を有しているとともに、薄肉ブッシュの外周面が
円筒面を有していることがある。

【００２３】この場合、薄肉ブッシュの円筒面が固定ハ
ウジングの最小径の円筒面と接触している状態におい
て、固定ハウジングと移動ハウジングとの隙間は、温度
差が最小のときにボールブッシュのボールの締め代が適
切な値になるように設定される。そして、移動ハウジン
グと固定ハウジングとの温度差が大きくなり、その結果
移動ハウジングの径方向の熱変形が固定ハウジングの径
方向の熱変形よりも大きくなると、移動手段により薄肉
ブッシュが軸方向に移動させられることによって薄肉ブ
ッシュの外周円筒面が固定ハウジングの最小径の円筒面
から離れる。すると、薄肉ブッシュが径方向外向きの力
を受けて径方向外側に弾性変形し、これにより薄肉ブッ
シュの外周円筒面が固定ハウジングにおける最小径の円
筒面以外の円筒面に接触し、結果的にボールブッシュの
径方向締め代が軽減される。このように移動ハウジング
と固定ハウジングとの温度差が変化しても、両者の隙間
の大きさが調整されて、ボールブッシュのボールの締め
代を適切な範囲に保つことができる。

【００２４】たとえば、薄肉ブッシュの外周面が段付き
となされて順次径の異なる複数の円筒面を有し、薄肉ブ
ッシュの各円筒面に対応して固定ハウジングの内周面が
段付きとなされて順次径の異なる複数の円筒面を有して
いる。

【００２５】このようにすれば、移動ハウジングと固定
ハウジングとの温度差が変化した場合、薄肉ブッシュの
全長にわたって移動ハウジングと固定ハウジングとの隙
間の大きさが調整され、ボールブッシュのボールの締め
代を適切な範囲に保つことができる。

【００２６】また、たとえば、移動ハウジングと固定ハ
ウジングとの温度差を検出する手段と、この温度差に基
づいて薄肉ブッシュの移動量を制御する手段とが設けら
れる。

【００２７】このようにすれば、移動ハウジングと固定
ハウジングとの温度差に基づいて、両者の隙間の大きさ
およびボールブッシュのボールの締め代を適切な範囲に
保つことができる。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を、
図面を参照して説明する。

【００２９】図１はこの発明の第１の実施形態を示す図
６に相当する主軸装置後部の縦断面図であり、図１にお
いて、図６のものに対応する部分には同一の符号を付し
ている。

【００３０】この実施形態の場合、ボールブッシュ(9)
の外側にある固定ハウジング(6) の後部ハウジング部材
(6c)の内周面の前後両端部を除く部分に、浅い環状みぞ
(14)が形成されている。また、ハウジング部材(6c)の内
周面全体に薄肉ブッシュ(15)が固定され、ハウジング部
材(6c)の内周面とブッシュ(15)の外周面の間がみぞ(14)
の前後においてシール(16)(17)により密閉されている。
みぞ(14)がブッシュ(15)で塞がれることにより、環状の
流体圧室(18)が形成され、ハウジング部材(6c)の内側部
分が、径方向の中間に流体圧室(18)を有する二重構造に
なっている。そして、流体圧室(18)に供給される油（流
体）の流体圧により、流体圧室(18)より内周側のブッシ
ュ(15)が径方向に弾性変形しうるようになっている。流
体圧室(18)はハウジング部材(6c)に設けられた流体供給
口(19)に連通され、流体供給口(19)は、油タンク、ポン
プなどを備えた流体圧制御手段としての油供給装置（流
体供給装置）(20)に接続されている。

【００３１】移動ハウジング(10)内およびハウジング部
材(6c)内の適当箇所に、これらの間の温度差を検出する
手段としての温度センサ(21)(22)が設けられている。各
温度センサ(21)(22)の出力信号は油供給装置(20)に入力
し、この信号に基づいて油供給装置(20)が流体圧室(18)
への油の供給および油の圧力の制御を行うようになって
いる。

【００３２】ハウジング部材(6c)の内周面と移動ハウジ
ング(10)の外周面との間の隙間の大きさは、流体圧室(1
8)に油が供給されていない状態において、両者の隙間が
最小になる温度差が最大のときにボールブッシュ(9) の
ボール(9a)の締め代が適切な値になるように設定されて
いる。そして、油供給装置(20)は、たとえば、２つの温
度センサ(21)(22)の出力信号から移動ハウジング(10)と
ハウジング部材(6c)との温度差を求め、温度差が所定の
設定値より小さいときは、流体圧室(18)に一定圧力の油
を供給し、温度差が設定値以上になると油の供給を停止
する。

【００３３】主軸装置の後部における他の部分の構成
は、図６のものと同様である。また、主軸装置全体の構
成は、たとえば図５のものと同様にすることができる。

【００３４】上記の主軸装置において、主軸(1) に熱変
形が生じても、固定ハウジング(6)の後部ハウジング部
材(6c)に対して移動ハウジング(10)が軸方向に移動する
ことにより、軸受(2) 〜(5) の予圧の変化が防止され
る。たとえば、主軸(1) の熱変形が大きくなってその後
部が後側に移動すると、これに伴って後側の軸受(4)(5)
の内輪(4a)(5a)も後側に移動し、軸受(2) 〜(5) の予圧
が減少する。すると、軸受(4)(5)の外輪(4b)(5b)に働い
ている予圧の分力とばね(13)の力とのつりあいがくず
れ、移動ハウジング(10)および外輪(4b)(5b)がばね(13)
に押されて後側に移動し、両方の力がつりあう位置で停
止する。逆に、主軸(1) の熱変形が小さくなってその後
部が前側に移動すると、これに伴って軸受(4)(5)の内輪
(4a)(5a)も前側に移動し、軸受(2) 〜(5) の予圧が増加
する。すると、軸受(4)(5)の外輪(4b)(5b)に働いている
予圧の分力とばね(13)の力とのつりあいがくずれ、移動
ハウジング(10)および外輪(4b)(5b)がばね(13)を圧縮さ
せて前側に移動し、両方の力がつりあう位置で停止す
る。

【００３５】また、油供給装置(20)により前記のように
流体圧室(18)への油の供給が制御されているので、次の
ように、移動ハウジング(10)とハウジング部材(6c)との
温度差にかかわらず、ボールブッシュ(9) のボール(9a)
の締め代を適切な範囲に保つことができる。移動ハウジ
ング(10)とハウジング部材(6c)との温度差が設定値より
小さい場合、流体圧室(18)に供給される油の圧力によ
り、ブッシュ(15)が径方向内側に弾性変形させられ、こ
れにより、移動ハウジング(10)とハウジング部材(6c)の
隙間が大きくなりすぎることが防止され、ボール(9a)の
締め代が適切な範囲に保たれる。また、移動ハウジング
(10)とハウジング部材(6c)との温度差が設定値以上にな
った場合、流体圧室(18)への油の供給が停止され、ブッ
シュ(15)の径方向内側への弾性変形がなくなるため、移
動ハウジング(10)とハウジング部材(6c)の隙間が小さく
なりすぎることが防止され、ボール(9a)の締め代が適切
な範囲に保たれる。したがって、主軸(1) の温度変化に
かかわらず、常に、ボール(9a)の締め代を適切な範囲に
保ち、移動ハウジング(10)の動きを円滑にして、軸受
(2) 〜(5) の予圧を適切な値に保つとともに、主軸(1)
の支持剛性を高く保つことができる。

【００３６】上記第１の実施形態では、温度差が設定値
より小さいときには一定圧力の油を供給するようになっ
ているが、油を供給する温度差の範囲を複数の領域に分
割し、領域ごとに油の圧力を変えて、移動ハウジング(1
0)とハウジング部材(6c)の隙間すなわちボール(9a)の締
め代をさらにきめ細かく調整するようにすることもでき
る。

【００３７】固定ハウジング(6) のハウジング部材(6c)
の内側部分に流体圧室(18)を形成して二重構造にするた
めの構成、流体圧室(18)に油を供給するための構成など
は、上記第１の実施形態のものに限らず、適宜変更可能
である。

【００３８】また、流体圧室(18)には、たとえば空気な
ど、油以外の流体を供給することもできる。

【００３９】図２はこの発明の第２の実施形態を示す図
１に相当する主軸装置後部の縦断面図であり、図３およ
び図４は図２の要部を拡大して示す図である。図２〜図
４において、図１のものに対応する部分には同一の符号
を付している。

【００４０】この実施形態の場合、ボールブッシュ(9)
の外側にある固定ハウジング(6) の後部ハウジング部材
(6c)の内周面に、ボールブッシュ(9) と接触する薄肉ブ
ッシュ(25)が軸方向に移動自在に設けられている。薄肉
ブッシュ(25)の前端部は、最も後方に移動した状態でハ
ウジング部材(6c)の前端よりも前方に突出している。ハ
ウジング部材(6c)の内周面は段付きとなされて前から後
に向かって順次径が小さくなる複数、ここでは３つの円
筒面(26)(27)(28)を有している。また、薄肉ブッシュ(2
5)の外周面はハウジング部材(6c)の内周面と対応するよ
うに段付きとなされて前から後に向かって順次径が小さ
くなる複数、ここでは３つの円筒面(29)(30)(31)を有し
ている。ハウジング部材(6c)の各円筒面(26)〜(28)と薄
肉ブッシュ(25)の各円筒面(29)〜(31)とは径方向に数ミ
クロン、たとえば５ミクロン程度の微小間隔をおいて対
向している。なお、図２〜図４においては、分かり易く
するために上記間隔を誇張して示してある。ハウジング
部材(6c)の各円筒面(26)〜(28)の後端部に、軸方向に所
定長さを有しかつ薄肉ブッシュ(25)の各円筒面(29)〜(3
1)と面接触する小径部(26a)(27a)(28a) が形成されてい
る。その結果、薄肉ブッシュ(25)の各円筒面(29)〜(31)
と対応してハウジング部材(6c)の内周面が段付きとなさ
れて順次径の異なる複数、ここでは２つの円筒面を有し
ている。そして、薄肉ブッシュ(25)が軸方向に移動する
ことによってハウジング部材(6c)の各円筒面(26)〜(28)
またはその小径部(26a) 〜(28a) のいずれかが薄肉ブッ
シュ(25)の円筒面(29)〜(31)と接触するようになされて
いる。

【００４１】ハウジング部材(6c)の前端面に、薄肉ブッ
シュ(25)を囲むように環状みぞ(32)が形成され、この環
状みぞ(32)内に円筒状体(33)が軸方向に移動自在にはめ
入れられており、円筒状体(33)の内周面は環状みぞ(32)
の内周側面に摺接している。円筒状体(33)の前端部は、
最も後方に移動した状態でハウジング部材(6c)の前端よ
りも前方に突出している。そして、円筒状体(33)の前端
部と薄肉ブッシュ(25)の前端部とがピン(37)により周方
向に間隔をおいて複数箇所で連結されており、円筒状体
(33)が軸方向に移動することによって薄肉ブッシュ(25)
が軸方向に移動させられるようになっている。円筒状体
(33)の外周面の後端寄りの部分に径方向外方に突出した
環状ピストン部(34)が全周にわたって一体に形成されて
いる。ピストン部(34)の外周面に環状みぞ(35)が全周に
わたって形成され、環状みぞ(35)内にピストンリング(3
6)がはめ止められている。ハウジング部材(6c)の前端面
における環状みぞ(32)の外周側の部分は同内周側の部分
よりも後方に凹んでおり、この外周側部分の前端面に環
状みぞ(32)の円筒状体(33)よりも径方向外側の部分を閉
鎖する環状蓋(38)が固定されている。円筒状体(33)の内
周面と環状みぞ(32)の内周側面との間、蓋(38)の内周面
と円筒状体(33)の外周面との間、および蓋(38)の後面と
ハウジング部材(6c)の前端面との間がそれぞれシール(3
9)(40)(41)により密閉されている。そして、環状みぞ(3
2)内におけるピストン部(34)の前後両側にそれぞれ流体
圧室(42)(43)が形成されている。

【００４２】２つの流体圧室(42)(43)はそれぞれハウジ
ング部材(6c)に設けられた２つの流体供給排出口(44)(4
5)に連通され、これらの流体供給排出口(44)(45)はそれ
ぞれ油供給装置(20)に接続されている。油供給装置(20)
は、各温度センサ(21)(22)から入力された出力信号に基
づいて各流体圧室(42)(43)への油の供給、排出および圧
力の制御を行うようになっている。

【００４３】薄肉ブッシュ(25)の内周面と移動ハウジン
グ(10)の外周面との間の隙間の大きさは、薄肉ブッシュ
(25)が最も後方に移動し、円筒面(29)〜(31)が小径部(2
6a)〜(28a) に接触した状態において、温度差が最小の
ときにボールブッシュ(9) のボール(9a)の絞め代が適切
な値になるように設定されている。そして、油供給装置
(20)は、２つの温度センサ(21)(22)の出力信号から移動
ハウジング(10)とハウジング部材(6c)との温度差を求
め、温度差が所定の設定値より小さいときは、前側の流
体圧室(42)に油を供給して円筒状体(33)を最も後方に移
動させた状態に保持し、温度差が設定値以上になると後
側の流体圧室(43)に油を供給するとともに前側の流体圧
室(42)から油を排出して円筒状体(33)を前方に移動さ
せ、これにより薄肉ブッシュ(25)を前方に移動させる。

【００４４】主軸装置の後部における他の部分の構成
は、図６のものと同様である。また、主軸装置全体の構
成は、たとえば図５のものと同様にすることができる。

【００４５】上記主軸装置において、軸受(2) 〜(5) の
予圧の変化は第１の実施形態の装置の場合と同様にして
防止される。

【００４６】また、油供給装置(20)により前記のように
２つの流体圧室(42)(43)への油の供給が制御されている
ので、次のように、移動ハウジング(10)とハウジング部
材(6c)との温度差にかかわらず、ボールブッシュ(9) の
ボール(9a)の締め代を適切な範囲に保つことができる。
移動ハウジング(10)とハウジング部材(6c)との温度差が
設定値より小さい場合、前側の流体圧室(42)に供給され
る油の圧力により、円筒状体(33)が最も後方に移動させ
た状態に保持され、これとともに薄肉ブッシュ(25)も最
も後方に移動させた状態に保持される。したがって、ハ
ウジング部材(6c)の各円筒面(26)〜(28)の小径部(26a)
〜(28a) と薄肉ブッシュ(25)の各円筒面(29)〜(31)とが
接触状態となって（図３参照）、薄肉ブッシュ(25)と移
動ハウジング(10)との隙間は最小に維持され、これによ
り、移動ハウジング(10)とハウジング部材(6c)の隙間が
大きくなりすぎることが防止され、ボール(9a)の締め代
が適切な範囲に保たれる。また、移動ハウジング(10)と
ハウジング部材(6c)との温度差が設定値以上になった場
合、後側の流体圧室(43)に油を供給するとともに前側の
流体圧室(42)から油を排出して円筒状体(33)を前方に移
動させ、これにより薄肉ブッシュ(25)が前方に移動させ
られる。したがって、薄肉ブッシュ(25)の各円筒面(29)
〜(31)はハウジング部材(6c)の各円筒面(26)〜(28)の小
径部(26a) 〜(28a) から離れ、その結果薄肉ブッシュ(2
5)が径方向外側に弾性変形し、その各円筒面(29)〜(31)
はハウジング部材(6c)の各円筒面(26)〜(28)と接触する
（図４参照）。これにより、移動ハウジング(10)とハウ
ジング部材(6c)の隙間が小さくなりすぎることが防止さ
れ、ボール(9a)の締め代が適切な範囲に保たれる。した
がって、主軸(1) の温度変化にかかわらず、常に、ボー
ル(9a)の締め代を適切な範囲に保ち、移動ハウジング(1
0)の動きを円滑にして、軸受(2) 〜(5) の予圧を適切な
値に保つとともに、主軸(1) の支持剛性を高く保つこと
ができる。

【００４７】上記第２の実施形態では、薄肉ブッシュ(2
5)の各円筒面(29)〜(31)に対応して、固定ハウジング
(6) は順次径の異なる２つの円筒面、すなわち円筒面(2
6)と小径部(26a) 、円筒面(27)と小径部(27a) 、円筒面
(28)と小径部(28a) を有しているが、固定ハウジング
(6) は、薄肉ブッシュ(25)の各円筒面(29)〜(31)に対応
して、順次径の異なる３以上の円筒面を有していてもよ
い。この場合、薄肉ブッシュ(25)の径方向の弾性変形量
を細かく調整し、移動ハウジング(10)とハウジング部材
(6c)の隙間すなわちボール(9a)の締め代をさらにきめ細
かく調整するようにすることができる。

【００４８】また、薄肉ブッシュ(25)を軸方向に移動さ
せるための構成は、上記第２の実施形態のものに限ら
ず、適宜変更可能である。

【００４９】上記２つの実施形態において、主軸装置の
全体構成は任意であり、また、移動ハウジング(10)およ
び固定ハウジング(6) の構成、移動ハウジング(10)を付
勢するための構成、主軸(1) および移動ハウジング(10)
に対する軸受(4)(5)の取付構造なども、上記実施形態の
ものに限らず、適宜変更可能である。さらに、上記実施
形態では、主軸(1) と移動ハウジング(10)との間に２個
の軸受(4)(5)が取付けられているが、これらの間に１個
の軸受が取付けられることもある。

【００５０】また、上記第２つの実施形態では、移動ハ
ウジング(10)とハウジング部材(6c)との温度差に基づい
て油の供給および圧力を制御しているが、たとえば主軸
(1)の回転速度などに基づいて制御することも可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、この発明の第１の実施形態を示す主軸
装置後部の縦断面図である。

【図２】図２は、この発明の第２の実施形態を示す主軸
装置後部の縦断面図である。

【図３】図３は、薄肉ブッシュの円筒面がハウジング部
材の円筒面の小径部に接触している状態を示す図２の部
分拡大図である。

【図４】図４は、薄肉ブッシュの円筒面がハウジング部
材の円筒面に接触している状態を示す図３相当の図であ
る。

【図５】図５は、従来例を示す主軸装置の縦断面図であ
る。

【図６】図６は、図５の後部を拡大して示す縦断面図で
ある。

【符号の説明】

(1) 主軸 (2)(3)(4)(5) 転がり軸受 (4a)(5a) 内輪 (4b)(5b) 外輪 (6) 固定ハウジング (9) ボールブッシュ (9a) ボール (10) 移動ハウジング (13) ばね (14) 環状みぞ (15) 薄肉ブッシュ (18) 流体圧室 (20) 油供給装置 (21)(22) 温度センサ (25) 薄肉ブッシュ (26)(27)(28) 円筒面 (26a)(27a)(28a) 小径部 (29)(30)(31) 円筒面

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】主軸の前後複数箇所に固定ハウジングに対
   して主軸を回転支持するための転がり軸受の内輪が固定
   され、一部の転がり軸受の外輪が固定ハウジングの内周
   にボールブッシュを介して軸方向移動可能に取付けられ
   た移動ハウジングに固定され、固定ハウジングに対して
   移動ハウジングを一定方向に付勢することにより転がり
   軸受に予圧が付与されるようになされている工作機械の
   主軸装置において、 ボールブッシュの外側にある固定ハウジングに、ボール
   ブッシュと接触しかつ径方向の力により径方向に弾性変
   形する部分が設けられていることを特徴とする工作機械
   の主軸装置。
2. 【請求項２】ボールブッシュの外側にある固定ハウジン
   グの内側部分が、径方向の中間に流体圧室を有する二重
   構造をなし、固定ハウジングの流体圧室より内周側の部
   分が、流体圧室の流体圧により弾性変形するようになさ
   れていることを特徴とする請求項１の工作機械の主軸装
   置。
3. 【請求項３】固定ハウジングの内周面に、環状みぞが形
   成されるとともに、このみぞを塞ぐように薄肉ブッシュ
   が固定されて、固定ハウジングの内側部分が二重構造を
   なし、環状みぞの部分が流体圧室となり、薄肉ブッシュ
   が弾性変形することを特徴とする請求項２の工作機械の
   主軸装置。
4. 【請求項４】移動ハウジングと固定ハウジングとの温度
   差を検出する手段と、この温度差に基づいて流体圧室の
   流体圧を制御する手段とを備えていることを特徴とする
   請求項２または３の工作機械の主軸装置。
5. 【請求項５】 固定ハウジングの内周に軸方向に移動自
   在に設けられかつボールブッシュと接触する薄肉ブッシ
   ュと、薄肉ブッシュを軸方向に移動させる移動手段とを
   備えており、固定ハウジングの内周面が段付きとなされ
   て順次径の異なる複数の円筒面を有しているとともに、
   薄肉ブッシュの外周面が円筒面を有していることを特徴
   とする請求項１の工作機械の主軸装置。
6. 【請求項６】 薄肉ブッシュの外周面が段付きとなされ
   て順次径の異なる複数の円筒面を有し、薄肉ブッシュの
   各円筒面に対応して固定ハウジングの内周面が段付きと
   なされて順次径の異なる複数の円筒面を有していること
   を特徴とする請求項５の工作機械の主軸装置。
7. 【請求項７】移動ハウジングと固定ハウジングとの温度
   差を検出する手段と、この温度差に基づいて薄肉ブッシ
   ュの移動量を制御する手段とを備えていることを特徴と
   する請求項５または６の工作機械の主軸装置。