JPS6119365B2 - - Google Patents
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- JPS6119365B2 JPS6119365B2 JP3815780A JP3815780A JPS6119365B2 JP S6119365 B2 JPS6119365 B2 JP S6119365B2 JP 3815780 A JP3815780 A JP 3815780A JP 3815780 A JP3815780 A JP 3815780A JP S6119365 B2 JPS6119365 B2 JP S6119365B2
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- Japan
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- bearing
- spindle
- thrust
- radial
- tool spindle
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q1/00—Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
- B23Q1/25—Movable or adjustable work or tool supports
- B23Q1/26—Movable or adjustable work or tool supports characterised by constructional features relating to the co-operation of relatively movable members; Means for preventing relative movement of such members
- B23Q1/38—Movable or adjustable work or tool supports characterised by constructional features relating to the co-operation of relatively movable members; Means for preventing relative movement of such members using fluid bearings or fluid cushion supports
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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-
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- B23Q5/22—Feeding members carrying tools or work
- B23Q5/34—Feeding other members supporting tools or work, e.g. saddles, tool-slides, through mechanical transmission
- B23Q5/38—Feeding other members supporting tools or work, e.g. saddles, tool-slides, through mechanical transmission feeding continuously
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- B23Q5/408—Nut bearings therefor
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16H—GEARING
- F16H25/00—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms
- F16H25/18—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for conveying or interconverting oscillating or reciprocating motions
- F16H25/20—Screw mechanisms
- F16H25/24—Elements essential to such mechanisms, e.g. screws, nuts
- F16H2025/2445—Supports or other means for compensating misalignment or offset between screw and nut
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Turning (AREA)
- Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は工作機械の主軸（スピンドル）装置に
関し、特に多種の工作機械に適用して工作機械の
作業範囲を著しく向上させることのでできる主軸
装置に関する。
関し、特に多種の工作機械に適用して工作機械の
作業範囲を著しく向上させることのでできる主軸
装置に関する。
たとえば金型加工用工作機械の場合に工作物は
大寸法に亘るものが多く、材質も硬く、しかも形
状が起伏に富む複雑な形状であつて削り代が多
い。従つて従来の主軸装置を有した工作機械を用
いて金型加工をおこなう場合には金型の深絞り加
工等に際して主軸頭内のクイルを突き出して工具
主軸（加工工具が取付けられる主軸）を深溝部分
等に到達させて加工作業をおこなわせる構造が採
られているが、クイルの出し入れ案内面における
嵌合ガタ等のために高精度の主軸動作が得にくく
なつたり、クイル自体が工作物の上部に当接して
工具主軸を深溝底部まで届かせることが困難にな
る等の不都合が発生する場合がある。更に主軸剛
性が低いという欠点もあつた。
大寸法に亘るものが多く、材質も硬く、しかも形
状が起伏に富む複雑な形状であつて削り代が多
い。従つて従来の主軸装置を有した工作機械を用
いて金型加工をおこなう場合には金型の深絞り加
工等に際して主軸頭内のクイルを突き出して工具
主軸（加工工具が取付けられる主軸）を深溝部分
等に到達させて加工作業をおこなわせる構造が採
られているが、クイルの出し入れ案内面における
嵌合ガタ等のために高精度の主軸動作が得にくく
なつたり、クイル自体が工作物の上部に当接して
工具主軸を深溝底部まで届かせることが困難にな
る等の不都合が発生する場合がある。更に主軸剛
性が低いという欠点もあつた。
また、従来の主軸装置を有した工作機械の場合
には低速重切削加工作業から高速仕上げ加工作業
までの一連の加工作業を一台の機械でおこなおう
とすると、低速重切削後に増速用アタツチメント
を工具主軸に取付けて高速仕上げ加工をおこなわ
なければならない煩わしさがあり、一方低速重切
削後に別の高速形工作機械に工作物を載せ替えて
仕上げ加工をする方法では同じく位置決め作業等
のために煩わしさが伴いかつ加工精度も低下しが
ちになる。これらの欠点を解消するための改善策
の一環として、工作機械の主軸装置内に、工具主
軸をラジアル静圧流体軸受およびスラスト静圧流
体軸受で支持し、該スラスト静圧流体軸受を工具
主軸の軸線方向に移動させることにより、工具主
軸をラジアル静圧流体軸受を案内面として軸線方
向に移動させることが可能な工作機械の主軸装置
が提供されている。また工具主軸に作用するラジ
アル荷重をラジアル転がり軸受およびラジアル静
圧流体軸受の組合せで支持し、工具主軸に作用す
るスラスト荷重をスラスト転がり軸受およびスラ
スト静圧流体軸受の組合せで支持し、工具主軸に
作用する荷重が小さいときは主にラジアル静圧流
体軸受およびスラスト静圧流体軸受で支持しつつ
回転し、工具主軸に作用する荷重が大きくなると
主にラジアル転がり軸受およびスラスト転がり軸
受で支持しつつ回転するとともに、スラスト転が
り軸受およびスラスト静圧流体軸受の組合せ部分
を工具主軸の軸線方向に移動させることにより、
工具主軸をラジアル静圧流体軸受を案内面として
軸線方向へ移動可能にした工作機械の主軸装置も
提供されている。このようにして、主軸装置内の
クイルをなくし、工具主軸自体を出入り可能にす
ることによつて嵌合部が減り、ガタが少く、しか
も剛性が高い主軸装置が得られる。また静圧流体
軸受に供給する圧力流体の圧力を高くするかまた
は転がり軸受と静圧流体軸受との組合せ軸受を用
いれば、低速重切削加工から高速軽切削加工まで
一台の機械でまかなうことができる。
には低速重切削加工作業から高速仕上げ加工作業
までの一連の加工作業を一台の機械でおこなおう
とすると、低速重切削後に増速用アタツチメント
を工具主軸に取付けて高速仕上げ加工をおこなわ
なければならない煩わしさがあり、一方低速重切
削後に別の高速形工作機械に工作物を載せ替えて
仕上げ加工をする方法では同じく位置決め作業等
のために煩わしさが伴いかつ加工精度も低下しが
ちになる。これらの欠点を解消するための改善策
の一環として、工作機械の主軸装置内に、工具主
軸をラジアル静圧流体軸受およびスラスト静圧流
体軸受で支持し、該スラスト静圧流体軸受を工具
主軸の軸線方向に移動させることにより、工具主
軸をラジアル静圧流体軸受を案内面として軸線方
向に移動させることが可能な工作機械の主軸装置
が提供されている。また工具主軸に作用するラジ
アル荷重をラジアル転がり軸受およびラジアル静
圧流体軸受の組合せで支持し、工具主軸に作用す
るスラスト荷重をスラスト転がり軸受およびスラ
スト静圧流体軸受の組合せで支持し、工具主軸に
作用する荷重が小さいときは主にラジアル静圧流
体軸受およびスラスト静圧流体軸受で支持しつつ
回転し、工具主軸に作用する荷重が大きくなると
主にラジアル転がり軸受およびスラスト転がり軸
受で支持しつつ回転するとともに、スラスト転が
り軸受およびスラスト静圧流体軸受の組合せ部分
を工具主軸の軸線方向に移動させることにより、
工具主軸をラジアル静圧流体軸受を案内面として
軸線方向へ移動可能にした工作機械の主軸装置も
提供されている。このようにして、主軸装置内の
クイルをなくし、工具主軸自体を出入り可能にす
ることによつて嵌合部が減り、ガタが少く、しか
も剛性が高い主軸装置が得られる。また静圧流体
軸受に供給する圧力流体の圧力を高くするかまた
は転がり軸受と静圧流体軸受との組合せ軸受を用
いれば、低速重切削加工から高速軽切削加工まで
一台の機械でまかなうことができる。
この場合静圧流体軸受は砲金、高鉛メタル等の
金属が用いられ、軸は焼入鋼が用いられるのが一
般的である。このように軸と軸受に金属対金属の
構成を設けると、工具主軸が高速で回転している
ときに高荷重が作用して、静圧軸受の静圧力に打
ち勝つて軸と静圧流体軸受とが直接的に接触して
回転すると、軸受部は発熱して焼付を起こし、し
かも摩耗してしまう。その結果として加工精度が
低下するばかりではなく、主軸装置自体のガタも
漸増してゆく欠点がある。また砲金、高鉛メタル
等の金属は、研削加工すると砥石の目づまりおよ
び砲金、高鉛メタル等に分布している微小穴の目
つまりが発生したり、砲金、高鉛メタル等に混入
して潤滑作用をする鉛をむしり取つてしまつたり
する欠点がある。このように研削加工が困難なた
めに、静圧流体軸受として所望の精度のものがな
かなか得にくい。また圧力流体として空気を用い
ると、その中に含まれる水分のために、静圧流体
軸受部周辺にさびが発生するという不具合も予想
される。
金属が用いられ、軸は焼入鋼が用いられるのが一
般的である。このように軸と軸受に金属対金属の
構成を設けると、工具主軸が高速で回転している
ときに高荷重が作用して、静圧軸受の静圧力に打
ち勝つて軸と静圧流体軸受とが直接的に接触して
回転すると、軸受部は発熱して焼付を起こし、し
かも摩耗してしまう。その結果として加工精度が
低下するばかりではなく、主軸装置自体のガタも
漸増してゆく欠点がある。また砲金、高鉛メタル
等の金属は、研削加工すると砥石の目づまりおよ
び砲金、高鉛メタル等に分布している微小穴の目
つまりが発生したり、砲金、高鉛メタル等に混入
して潤滑作用をする鉛をむしり取つてしまつたり
する欠点がある。このように研削加工が困難なた
めに、静圧流体軸受として所望の精度のものがな
かなか得にくい。また圧力流体として空気を用い
ると、その中に含まれる水分のために、静圧流体
軸受部周辺にさびが発生するという不具合も予想
される。
依つて本発明の主たる目的は、改善策を施した
主軸装置においてなおまぬがれ得ない上述の諸欠
点を解消した工作機械の主軸装置を得ることにあ
る。
主軸装置においてなおまぬがれ得ない上述の諸欠
点を解消した工作機械の主軸装置を得ることにあ
る。
本発明は更に低速重切削加工作業から高速仕上
げ加工作業までの一連の作業を１台の工作機械で
連続的に達成すべく工具主軸回転速度の可変範囲
を広くし、しかも高い主軸剛性とともに耐焼付
性、耐摩耗性にすぐれた工作機械の主軸装置を提
供することを目的とするものである。
げ加工作業までの一連の作業を１台の工作機械で
連続的に達成すべく工具主軸回転速度の可変範囲
を広くし、しかも高い主軸剛性とともに耐焼付
性、耐摩耗性にすぐれた工作機械の主軸装置を提
供することを目的とするものである。
上述の諸目的に応じて構成された本発明の主軸
装置によれば、主軸の駆動をベルト装置や歯車装
置をを介して外部から導入される駆動力に頼るこ
とも可能であるばかりでなく、上記ベルト装置や
歯車装置を使用せずに主軸駆動用モータの回転子
と固定子とを主軸装置のハウジング内に組み込ん
で直接主軸にに回転力を与えることができるコン
パクトな構造を有した主軸装置を得ることも可能
になるという効果を有するのである。
装置によれば、主軸の駆動をベルト装置や歯車装
置をを介して外部から導入される駆動力に頼るこ
とも可能であるばかりでなく、上記ベルト装置や
歯車装置を使用せずに主軸駆動用モータの回転子
と固定子とを主軸装置のハウジング内に組み込ん
で直接主軸にに回転力を与えることができるコン
パクトな構造を有した主軸装置を得ることも可能
になるという効果を有するのである。
本発明によれば、工作機械の主軸装置にハウジ
ングを設け、該ハウジングに回転可能でかつ軸線
方向に移動可能に支持された工具主軸と、該工具
主軸のラジアル荷重支持部の外周に取り付けられ
たセラミツクスの円筒部材とと、該セラミツクス
の円筒部材の外周に配置され前記工具主軸に作用
する荷重が小さいときに主にラジアル荷重を支持
するとともに前記セラミツクスの円筒部材との間
に圧力流体を供給してラジアル荷重を支持する圧
力流体供給孔を有し環状をしたセラミツクスのラ
ジアル静圧流体軸受環と、前記ラジアル静圧流体
軸受環外側に内輪を有し前記工具主軸に作用する
ラジアル荷重が大きいときに主に回転してラジア
ル荷重を支持するラジアル転がり軸受と、前記工
具主軸のスラスト荷重支持部に取り付けられた円
板の両面に固着されたセラミツクスの板部材と、
前記工具主軸に作用するスラスト荷重が小さいと
きに主にスラスト荷重を支持するとともに前記セ
ラミツクスの板部材との間に圧力流体を供給して
スラスト荷重を支持する圧力流体供給孔を有した
セラミツクスのスラスト静圧流体軸受板と、前記
工具主軸に内輪が嵌着され、また前記スラスト荷
重支持部の円板内側に外輪が固定されて前記工具
主軸に作用するスラスト荷重が大きいときに主に
回転してスラスト荷重を支持するスラスト転がり
軸受と、前記スラスト静圧流体軸受板およびスラ
スト転がり軸受を保持するとともにこれらを前記
工具主軸の軸線方向へ移動させることにより前記
ラジアル静圧軸受環を案内面として前記工具主軸
を軸線方向に移動可能にしたスラスト軸受部移動
装置と、前記ラジアル静圧軸受環の圧力流体供給
孔および前記スラスト静圧流体軸受板の圧力流体
供給孔に圧力流体を供給する圧力流体供給装置
と、前記工具主軸を回転させる工具主軸回転駆動
装置とを具備して構成されたことを特徴とする工
作機械の主軸装置が提供されるのである。
ングを設け、該ハウジングに回転可能でかつ軸線
方向に移動可能に支持された工具主軸と、該工具
主軸のラジアル荷重支持部の外周に取り付けられ
たセラミツクスの円筒部材とと、該セラミツクス
の円筒部材の外周に配置され前記工具主軸に作用
する荷重が小さいときに主にラジアル荷重を支持
するとともに前記セラミツクスの円筒部材との間
に圧力流体を供給してラジアル荷重を支持する圧
力流体供給孔を有し環状をしたセラミツクスのラ
ジアル静圧流体軸受環と、前記ラジアル静圧流体
軸受環外側に内輪を有し前記工具主軸に作用する
ラジアル荷重が大きいときに主に回転してラジア
ル荷重を支持するラジアル転がり軸受と、前記工
具主軸のスラスト荷重支持部に取り付けられた円
板の両面に固着されたセラミツクスの板部材と、
前記工具主軸に作用するスラスト荷重が小さいと
きに主にスラスト荷重を支持するとともに前記セ
ラミツクスの板部材との間に圧力流体を供給して
スラスト荷重を支持する圧力流体供給孔を有した
セラミツクスのスラスト静圧流体軸受板と、前記
工具主軸に内輪が嵌着され、また前記スラスト荷
重支持部の円板内側に外輪が固定されて前記工具
主軸に作用するスラスト荷重が大きいときに主に
回転してスラスト荷重を支持するスラスト転がり
軸受と、前記スラスト静圧流体軸受板およびスラ
スト転がり軸受を保持するとともにこれらを前記
工具主軸の軸線方向へ移動させることにより前記
ラジアル静圧軸受環を案内面として前記工具主軸
を軸線方向に移動可能にしたスラスト軸受部移動
装置と、前記ラジアル静圧軸受環の圧力流体供給
孔および前記スラスト静圧流体軸受板の圧力流体
供給孔に圧力流体を供給する圧力流体供給装置
と、前記工具主軸を回転させる工具主軸回転駆動
装置とを具備して構成されたことを特徴とする工
作機械の主軸装置が提供されるのである。
以下、本発明を添付図面を参照して更に詳細に
説明する。
説明する。
さて、第１図はラジアル荷重を受ける静圧流体
ラジアル軸受と、軸線方向に移動が可能な静圧流
体スラスト軸受と、主軸外周にセラミツクス円筒
部材とを有した主軸装置の代表例を示す要部断面
図である。
ラジアル軸受と、軸線方向に移動が可能な静圧流
体スラスト軸受と、主軸外周にセラミツクス円筒
部材とを有した主軸装置の代表例を示す要部断面
図である。
第１図において、主軸装置はハウジング１を有
し、このハウジング１を介して工作機械に取り付
けられる構造が採られる。ハウジングの下方にお
いては、 セラミツクスの軸受環３を接着剤で軸受環保持
器５に固着してハウジング１に挿入し、それを軸
受環止め７でハウジング１に固定することによつ
てラジアル軸受部９が形成されている。このラジ
アル軸受部９と縦方向に適当な間隔を距てて別の
ラジアル軸受部１１が形成されている。このラジ
アル軸受部１１は、セラミツクスの軸受環１３を
接着剤で軸受環保持器１５に固着してハウジング
１に挿入し、それを軸受環止め１７でハウジング
１に固定することによつて構成されている。
し、このハウジング１を介して工作機械に取り付
けられる構造が採られる。ハウジングの下方にお
いては、 セラミツクスの軸受環３を接着剤で軸受環保持
器５に固着してハウジング１に挿入し、それを軸
受環止め７でハウジング１に固定することによつ
てラジアル軸受部９が形成されている。このラジ
アル軸受部９と縦方向に適当な間隔を距てて別の
ラジアル軸受部１１が形成されている。このラジ
アル軸受部１１は、セラミツクスの軸受環１３を
接着剤で軸受環保持器１５に固着してハウジング
１に挿入し、それを軸受環止め１７でハウジング
１に固定することによつて構成されている。
工具主軸１９の２箇所のラジアル荷重支持部の
外周にはセラミツクスの円筒部材２１，２３を接
着剤および、ナツト２５，２７で固着する。その
後セラミツクスの円筒部材２１，２３の外周面を
研削盤等で仕上げ加工し、同軸度、円筒度等の精
度を出すのである。このようにして仕上げらた工
具主軸１９はセラミツクスの軸受環３とセラミツ
クスの円筒部材２１との間およびセラミツクスの
軸受環１３とセラミツクスの円筒部材２３との間
に適切な微小間隙たとえば0.01mmを持つて軸受さ
れている。
外周にはセラミツクスの円筒部材２１，２３を接
着剤および、ナツト２５，２７で固着する。その
後セラミツクスの円筒部材２１，２３の外周面を
研削盤等で仕上げ加工し、同軸度、円筒度等の精
度を出すのである。このようにして仕上げらた工
具主軸１９はセラミツクスの軸受環３とセラミツ
クスの円筒部材２１との間およびセラミツクスの
軸受環１３とセラミツクスの円筒部材２３との間
に適切な微小間隙たとえば0.01mmを持つて軸受さ
れている。
一方、工具主軸１９に作用するスラスト荷重を
受けるスラスト軸受部２９は、サポート３１の中
に間座３３を介して軸受板保持器３５，３７を押
え蓋３９によつて外部空間に対して密封状態に押
え固定して形成されている。軸受板保持器３５，
３７にはセラミツクスの軸受板４１，４３が接着
で固着されている。軸受板保持器３５，３７は適
宜数のピン４５，４７でサポート３１に対して回
転しないように固定されている。受圧用の円板４
９はその軸線方向にハブ４９ａを介して工具主軸
１９にナツト５１によつて固定されて該工具主軸
１９と一体で回転し得るように設けられている。
円板４９の両面にはセラミツクスの板部材５３，
５５が接着剤で固着されている。円板４９は軸受
板保持器３５，３７との間に位置し、セラミツク
スの軸受板４１とセラミツクス板部材５３との間
およびセラミツクスの軸受板４３とセラミツクス
の板部材５５との間は、微小間隙たとえば0.01mm
を有するように調整されている。
受けるスラスト軸受部２９は、サポート３１の中
に間座３３を介して軸受板保持器３５，３７を押
え蓋３９によつて外部空間に対して密封状態に押
え固定して形成されている。軸受板保持器３５，
３７にはセラミツクスの軸受板４１，４３が接着
で固着されている。軸受板保持器３５，３７は適
宜数のピン４５，４７でサポート３１に対して回
転しないように固定されている。受圧用の円板４
９はその軸線方向にハブ４９ａを介して工具主軸
１９にナツト５１によつて固定されて該工具主軸
１９と一体で回転し得るように設けられている。
円板４９の両面にはセラミツクスの板部材５３，
５５が接着剤で固着されている。円板４９は軸受
板保持器３５，３７との間に位置し、セラミツク
スの軸受板４１とセラミツクス板部材５３との間
およびセラミツクスの軸受板４３とセラミツクス
の板部材５５との間は、微小間隙たとえば0.01mm
を有するように調整されている。
スラスト軸受部２９を工具主軸１９の軸線方向
に移動させる装置は、送りモータ６１、一対の歯
車６３，６５、送りねじ６７およびその送りねじ
６７に螺合した移動台６９により構成されてい
る。またサポート３１に固着された移動台６９
は、ハウジング１の案内面７１を介して該ハウジ
ング１に対して軸線方向へ摺動可能に取り付けら
れている。送りねじ６７は軸受箱７３により回転
自在にハウジング１に取り付けられており、送り
ねじ６７のおねじ部７５は上述の如く移動台６９
のめねじ部７７にねじ係合していて、送りねじ機
構を形成している。一方、送りねじ６７の一端
（図示例では上端）に取り付けられた歯車６５
は、送りモータ６１の軸に取り付けられた歯車６
３と噛み合つている。従つて送りモータ６１の回
転駆動により歯車６３，６５を介して送りねじ６
７が回転駆動され、これによつてめねじ部７７を
有する移動台６９の上、下方向の移動がモータ６
１の回転方向に対応して発生する。
に移動させる装置は、送りモータ６１、一対の歯
車６３，６５、送りねじ６７およびその送りねじ
６７に螺合した移動台６９により構成されてい
る。またサポート３１に固着された移動台６９
は、ハウジング１の案内面７１を介して該ハウジ
ング１に対して軸線方向へ摺動可能に取り付けら
れている。送りねじ６７は軸受箱７３により回転
自在にハウジング１に取り付けられており、送り
ねじ６７のおねじ部７５は上述の如く移動台６９
のめねじ部７７にねじ係合していて、送りねじ機
構を形成している。一方、送りねじ６７の一端
（図示例では上端）に取り付けられた歯車６５
は、送りモータ６１の軸に取り付けられた歯車６
３と噛み合つている。従つて送りモータ６１の回
転駆動により歯車６３，６５を介して送りねじ６
７が回転駆動され、これによつてめねじ部７７を
有する移動台６９の上、下方向の移動がモータ６
１の回転方向に対応して発生する。
さて、圧力流体は圧力流体発生装置７９から、
フイルタ８１、圧力調節弁８３および圧力計８５
を有した圧力流体供給管を通り、導管８６により
前記ラジアル軸受部９，１１および前記のスラス
ト軸受部２９の圧力流体供給孔８７，８９，９
１，９３に導びかれる。なお、圧力流体発生装置
７９は充分大きな圧力流体を発生できる容量を有
し、その圧力流体を圧力調節弁８３で圧力綻調節
し、圧力計８５が所望の圧力値を示した状態で上
述したラジアル軸受部９，１１とスラスト軸受部
２９とに圧力流体が供給される。
フイルタ８１、圧力調節弁８３および圧力計８５
を有した圧力流体供給管を通り、導管８６により
前記ラジアル軸受部９，１１および前記のスラス
ト軸受部２９の圧力流体供給孔８７，８９，９
１，９３に導びかれる。なお、圧力流体発生装置
７９は充分大きな圧力流体を発生できる容量を有
し、その圧力流体を圧力調節弁８３で圧力綻調節
し、圧力計８５が所望の圧力値を示した状態で上
述したラジアル軸受部９，１１とスラスト軸受部
２９とに圧力流体が供給される。
次に上述した流体圧を利用するラジアル軸受部
９，１１とスラスト軸受部２９によつて軸承され
た工具主軸１９に回転力を与える駆動装置９５は
工具主軸１９の上端にある。なお、駆動装置９５
としては例えば工作機械の主軸頭に固定された駆
動モータから歯車機構やベルト車装置を介して工
具主軸１９に回転駆動力を伝達する方式が一般的
であるが、後述する本発明の実施例において示す
工具主軸１９を直接的に駆動する方式にすれば後
述する新規な諸効果が得られる。工具主軸１９の
下端に形成されたテーパ孔９７は加工用工具（図
示なし）を装着・把持するためのものであり、通
常は加工工具の末端と係合する引き棒が工具主軸
１９の中心孔中に設けられる。
９，１１とスラスト軸受部２９によつて軸承され
た工具主軸１９に回転力を与える駆動装置９５は
工具主軸１９の上端にある。なお、駆動装置９５
としては例えば工作機械の主軸頭に固定された駆
動モータから歯車機構やベルト車装置を介して工
具主軸１９に回転駆動力を伝達する方式が一般的
であるが、後述する本発明の実施例において示す
工具主軸１９を直接的に駆動する方式にすれば後
述する新規な諸効果が得られる。工具主軸１９の
下端に形成されたテーパ孔９７は加工用工具（図
示なし）を装着・把持するためのものであり、通
常は加工工具の末端と係合する引き棒が工具主軸
１９の中心孔中に設けられる。
上述のように構成された主軸装置の作用、効果
について以下に説明する。
について以下に説明する。
圧力流体発生装置７９が圧力調節弁８３で圧力
調節されてラジアル軸受部９，１１およびスラス
ト軸受部２９の各圧力流体供給孔８７，８９，９
１，９３に供給されると、それぞれの流体通路を
通つてノズル１０１，１０３，１０５から圧力流
体が吹き出し、工具主軸１９はラジアル方向およ
びスラスト方向の両方向に耐荷剛性を持つて支持
される。この状態で回転駆動装置９５を作動させ
ると、工具主軸１９は回転し、軸端のテーパ孔９
７に装置された加工工具を回転させて機械加工作
業をおこなうことができるようになる。この場合
に、工具主軸１９とラジアル軸受部９，１１およ
びスラスト軸受部２９との間では圧力流体の介在
によつて直接的な接触がないので発熱や動力損失
が少なく、従つて駆動装置９５から広い速度範囲
に亘つて回転を得ることができる。即ち、一本の
工具主軸１９で低速高荷重の加工作業から高速低
荷重の仕上加工作業までの速度範囲を網羅するこ
とができるのである。しかも上述のように、ラジ
アル軸受部９，１１およびスラスト軸受部２９に
供給される圧力流体は圧力調節可能になつている
ので、工具主軸１９に掛る負荷荷重に従つて圧力
流体の圧力を高・低調圧すれば、高荷重作業も支
障なく進捗させ得るのである。一方、ハウジング
１上の送りモータ６１を駆動すると、送りねじ６
７とめねじ部７７とからなる送りねじ機構を介し
てスラスト軸受部２９と一体に工具主軸１９自体
が軸受環３，１３を案内面として軸線方向に上・
下移動できるので工具主軸１９とその先端の加工
工具とを工作物の深層部に近ずけることができ、
従つて従来の主軸装置で発生したガタによる工作
精度の劣化や、或いはクイルの直径が大きいため
のクイルと工作物との衝突による加工不可能状態
の発生等の欠点が解消されるのである。更にこの
とき、工具主軸１９に過大な衝撃荷重が加えられ
たり、圧力流体の供給が停止したりすると工具主
軸１９とラジアル軸受部９，１１およびスラスト
軸受部２９とが直接接触する危険性がある。然る
にこの第１図の主軸装置は、セラミツクスの軸受
環３，１３、セラミツクスの円筒部材２１，２
３、セラミツクスの軸受板４１，４３、セラミツ
クスの板部材５３，５５を用いているので、直接
接触をして高速回転しても金属対金属の接触がな
いので焼付きを起こしたり、軸受部が摩耗したり
することがない。さらにセラミツクスは研削加工
により所望の寸法精度を出すことが出来るので、
従来の砲金や高鉛メタルのような材料で製作され
た軸受よりも、ガタが少く回転精度の良い主軸装
置が得られる。また砲金や高鉛メタルは軟かいの
で、組立作業中軸受面に傷が入りやすかつたが、
セラミツクスは硬いのでこのような欠点もない。
一方、圧力流体として空気を用いれば粘性が小さ
いので軸受部の粘性抵抗による発熱はほとんどな
く、回収の必要性もないので好ましい。しかし空
気中に含まれる水分のために従来の金属製軸受部
周辺にはさびが発生するという欠点があつたが、
セラミツクスを使用しているので、この心配も要
らない。なお、セラミツクスとしてはアルミナ
（Al2O3）を主成分とし、1500〜1800℃の高温で焼
成された酸化物磁器を用いれば、最高使用温度が
高く、硬度が大きく、機械的強度も大で耐摩耗性
にすぐれている。このような性質を持つセラミツ
クスならば他の物質を主成分とするものでも使用
することができる。例えば、炭化珪素（SiC）、
窒化珪素（Si3N4）、窒化ほう素（BN）、窒化チタ
ン（TiN）、炭化タングステン（WC）等を主成分
とするものが利用できる。なお、上述のセラミツ
クスは材質が硬いので、圧力流体が通るノズル１
０１，１０３，１０５の部分の寸法精度を必要と
する微細孔加工は難しい。従つて加工工程では先
ず寸法精度を必要としない比較的大きな孔を穿設
してから、注射針のような細管（例えば内径0.2
mm）を埋め込んでノズルを形成する方法を採用す
ればよい。つまり、セラミツクスは切削工具を用
いて高精度な寸法を必要とする微細孔加工を施す
ことが困難であり、従つて所要寸法より大径の超
硬切削工具を用いて、精度は保証されないがとに
かく孔を加工し、その加工孔に上記の如く注射針
のような細管を埋め込む方法を採れば、加工が容
易であるばかりでなく、多数の孔に対して均一か
つ高寸法精度を確保することが可能になる。
調節されてラジアル軸受部９，１１およびスラス
ト軸受部２９の各圧力流体供給孔８７，８９，９
１，９３に供給されると、それぞれの流体通路を
通つてノズル１０１，１０３，１０５から圧力流
体が吹き出し、工具主軸１９はラジアル方向およ
びスラスト方向の両方向に耐荷剛性を持つて支持
される。この状態で回転駆動装置９５を作動させ
ると、工具主軸１９は回転し、軸端のテーパ孔９
７に装置された加工工具を回転させて機械加工作
業をおこなうことができるようになる。この場合
に、工具主軸１９とラジアル軸受部９，１１およ
びスラスト軸受部２９との間では圧力流体の介在
によつて直接的な接触がないので発熱や動力損失
が少なく、従つて駆動装置９５から広い速度範囲
に亘つて回転を得ることができる。即ち、一本の
工具主軸１９で低速高荷重の加工作業から高速低
荷重の仕上加工作業までの速度範囲を網羅するこ
とができるのである。しかも上述のように、ラジ
アル軸受部９，１１およびスラスト軸受部２９に
供給される圧力流体は圧力調節可能になつている
ので、工具主軸１９に掛る負荷荷重に従つて圧力
流体の圧力を高・低調圧すれば、高荷重作業も支
障なく進捗させ得るのである。一方、ハウジング
１上の送りモータ６１を駆動すると、送りねじ６
７とめねじ部７７とからなる送りねじ機構を介し
てスラスト軸受部２９と一体に工具主軸１９自体
が軸受環３，１３を案内面として軸線方向に上・
下移動できるので工具主軸１９とその先端の加工
工具とを工作物の深層部に近ずけることができ、
従つて従来の主軸装置で発生したガタによる工作
精度の劣化や、或いはクイルの直径が大きいため
のクイルと工作物との衝突による加工不可能状態
の発生等の欠点が解消されるのである。更にこの
とき、工具主軸１９に過大な衝撃荷重が加えられ
たり、圧力流体の供給が停止したりすると工具主
軸１９とラジアル軸受部９，１１およびスラスト
軸受部２９とが直接接触する危険性がある。然る
にこの第１図の主軸装置は、セラミツクスの軸受
環３，１３、セラミツクスの円筒部材２１，２
３、セラミツクスの軸受板４１，４３、セラミツ
クスの板部材５３，５５を用いているので、直接
接触をして高速回転しても金属対金属の接触がな
いので焼付きを起こしたり、軸受部が摩耗したり
することがない。さらにセラミツクスは研削加工
により所望の寸法精度を出すことが出来るので、
従来の砲金や高鉛メタルのような材料で製作され
た軸受よりも、ガタが少く回転精度の良い主軸装
置が得られる。また砲金や高鉛メタルは軟かいの
で、組立作業中軸受面に傷が入りやすかつたが、
セラミツクスは硬いのでこのような欠点もない。
一方、圧力流体として空気を用いれば粘性が小さ
いので軸受部の粘性抵抗による発熱はほとんどな
く、回収の必要性もないので好ましい。しかし空
気中に含まれる水分のために従来の金属製軸受部
周辺にはさびが発生するという欠点があつたが、
セラミツクスを使用しているので、この心配も要
らない。なお、セラミツクスとしてはアルミナ
（Al2O3）を主成分とし、1500〜1800℃の高温で焼
成された酸化物磁器を用いれば、最高使用温度が
高く、硬度が大きく、機械的強度も大で耐摩耗性
にすぐれている。このような性質を持つセラミツ
クスならば他の物質を主成分とするものでも使用
することができる。例えば、炭化珪素（SiC）、
窒化珪素（Si3N4）、窒化ほう素（BN）、窒化チタ
ン（TiN）、炭化タングステン（WC）等を主成分
とするものが利用できる。なお、上述のセラミツ
クスは材質が硬いので、圧力流体が通るノズル１
０１，１０３，１０５の部分の寸法精度を必要と
する微細孔加工は難しい。従つて加工工程では先
ず寸法精度を必要としない比較的大きな孔を穿設
してから、注射針のような細管（例えば内径0.2
mm）を埋め込んでノズルを形成する方法を採用す
ればよい。つまり、セラミツクスは切削工具を用
いて高精度な寸法を必要とする微細孔加工を施す
ことが困難であり、従つて所要寸法より大径の超
硬切削工具を用いて、精度は保証されないがとに
かく孔を加工し、その加工孔に上記の如く注射針
のような細管を埋め込む方法を採れば、加工が容
易であるばかりでなく、多数の孔に対して均一か
つ高寸法精度を確保することが可能になる。
第２図は上述の第１図の主軸装置を発展させた
本発明の実施例であり、静圧流体軸受と転がり軸
受とを組み合わせたラジアル軸受部およびスラス
ト軸受部を持ち、かつ工具主軸を回転させるモー
タの回転子と固定子をハウジングに組み込んで直
接工具主軸を回転駆動し得るようにした主軸装置
の断面図である。なお、本実施例において前述の
第１図の主軸装置と同様又は同一の部分、要素は
同一の参照番号によつて示してある。同第２図に
おいて、ラジアル軸受部９はハウジング１に挿入
された間座１１１ａ，１１３ａで軸方向に適当な
間隔で隔てられた２個一対のラジアル転がり軸受
１１５ａと、この１対のラジアル転がり軸受１１
５ａの内周に挿入された軸受環保持器１１７ａ
と、上記一対のラジアル転がり軸受１１５ａをハ
ウジング１に固定するための上部押え金１１９ａ
および下部押え金１２１ａと、軸受環１２３ａお
よび軸受環保持器１１７ａをラジアル転がり軸受
１１５ａの内輪に固定するための軸受環止め１２
５ａと、下部押え金１２１ａに取付けられた圧力
流体供給孔８７を有する蓋部材１２７ａとで構成
されている。この場合に、本実施例では軸受環保
持器１１７ａに接着剤で固着された軸受環１２３
ａはセラミツクスからなり、圧力流体を供給され
ることによつてラジアル静圧流体軸受環として作
用する。なお、上記軸受環保持器１１７ａと蓋部
材１２７ａとの間は図示の如く、互に凹凸の入り
込んだラビリンス１２９ａが形成されているので
静止している蓋部材１２７ａから回転する軸受環
保持器１１７ａへ圧力流体をほとんど漏れないで
送ることができる。このラジアル軸受部９と軸芯
に沿つて縦方向に適当な間隔を隔てて別のラジア
ル軸受部１１が形成されている。このラジアル軸
受部１１は、その諸構成要素自体はは上述したラ
ジアル軸受部９と全く同一の構成要素を具備して
いるので同一要素については同一参照番号に添字
“ａ”に替えて添字“ｂ”を付して図示してある
が、各要素についてはラジアル軸受部９と逆にラ
ビリンス１２９ｂが主軸１９の上方側に設けられ
るように配置されている。このラジアル軸受部１
１のラジアル静圧流体軸受環１２３ｂも上記軸受
環１２３ａと同様にセラミツクスからなり、圧力
流体供給孔８９から蓋部材１２７ｂ、軸受環保持
器１１７ａを介して圧力流体の供給を受け得るよ
うに構成されている。なお、両軸受環１２３ａ，
１２３ｂにおける圧力流体が通るノズル１３１
ａ，１３１ｂは第１図に示した主軸装置の場合と
同様に注射針のような細管を埋め込んで微小径の
ノズルに形成されている。更にこれらラジアル軸
受部９，１１に対応して工具主軸１９の２箇所の
ラジアル荷重支持部の外周にはセラミツクスの円
筒部材２１，２３が接着剤およびナツト２５，２
７で固着されている。勿論、セラミツクスの円筒
部材２１，２３の外周面は研削盤等で仕上げ加工
されることにより同軸度、円筒度等の精度出しが
おこなわれている。そしてこのようにして仕上げ
られた工具主軸１９はラジアル軸受部９，１１と
の間に適切な微小間隙、例えば0.01mmを持つて軸
受されている。
本発明の実施例であり、静圧流体軸受と転がり軸
受とを組み合わせたラジアル軸受部およびスラス
ト軸受部を持ち、かつ工具主軸を回転させるモー
タの回転子と固定子をハウジングに組み込んで直
接工具主軸を回転駆動し得るようにした主軸装置
の断面図である。なお、本実施例において前述の
第１図の主軸装置と同様又は同一の部分、要素は
同一の参照番号によつて示してある。同第２図に
おいて、ラジアル軸受部９はハウジング１に挿入
された間座１１１ａ，１１３ａで軸方向に適当な
間隔で隔てられた２個一対のラジアル転がり軸受
１１５ａと、この１対のラジアル転がり軸受１１
５ａの内周に挿入された軸受環保持器１１７ａ
と、上記一対のラジアル転がり軸受１１５ａをハ
ウジング１に固定するための上部押え金１１９ａ
および下部押え金１２１ａと、軸受環１２３ａお
よび軸受環保持器１１７ａをラジアル転がり軸受
１１５ａの内輪に固定するための軸受環止め１２
５ａと、下部押え金１２１ａに取付けられた圧力
流体供給孔８７を有する蓋部材１２７ａとで構成
されている。この場合に、本実施例では軸受環保
持器１１７ａに接着剤で固着された軸受環１２３
ａはセラミツクスからなり、圧力流体を供給され
ることによつてラジアル静圧流体軸受環として作
用する。なお、上記軸受環保持器１１７ａと蓋部
材１２７ａとの間は図示の如く、互に凹凸の入り
込んだラビリンス１２９ａが形成されているので
静止している蓋部材１２７ａから回転する軸受環
保持器１１７ａへ圧力流体をほとんど漏れないで
送ることができる。このラジアル軸受部９と軸芯
に沿つて縦方向に適当な間隔を隔てて別のラジア
ル軸受部１１が形成されている。このラジアル軸
受部１１は、その諸構成要素自体はは上述したラ
ジアル軸受部９と全く同一の構成要素を具備して
いるので同一要素については同一参照番号に添字
“ａ”に替えて添字“ｂ”を付して図示してある
が、各要素についてはラジアル軸受部９と逆にラ
ビリンス１２９ｂが主軸１９の上方側に設けられ
るように配置されている。このラジアル軸受部１
１のラジアル静圧流体軸受環１２３ｂも上記軸受
環１２３ａと同様にセラミツクスからなり、圧力
流体供給孔８９から蓋部材１２７ｂ、軸受環保持
器１１７ａを介して圧力流体の供給を受け得るよ
うに構成されている。なお、両軸受環１２３ａ，
１２３ｂにおける圧力流体が通るノズル１３１
ａ，１３１ｂは第１図に示した主軸装置の場合と
同様に注射針のような細管を埋め込んで微小径の
ノズルに形成されている。更にこれらラジアル軸
受部９，１１に対応して工具主軸１９の２箇所の
ラジアル荷重支持部の外周にはセラミツクスの円
筒部材２１，２３が接着剤およびナツト２５，２
７で固着されている。勿論、セラミツクスの円筒
部材２１，２３の外周面は研削盤等で仕上げ加工
されることにより同軸度、円筒度等の精度出しが
おこなわれている。そしてこのようにして仕上げ
られた工具主軸１９はラジアル軸受部９，１１と
の間に適切な微小間隙、例えば0.01mmを持つて軸
受されている。
一方、工具主軸１９に作用するスラスト荷重を
受けるスラスト軸受部２９は、サポート３１の中
に間座３３を介して軸受板保持器１３５，１３７
を押え蓋１３９によつて外部空間に対して密封状
態に押え固定して形成した部分と、工具主軸１９
に２個１対のスラスト転がり軸受１５７と受圧用
の円板１４９とをナツト１５１で固定した部分と
で構成されている。なお、受圧用の円板１４９に
は両スラスト転がり軸受１５７と係合する段付ハ
ブ１４９ａが形成されている。軸受板保持器１３
５，１３７にはセラミツクスの軸受板１４１，１
４３が接着剤で固着されている。軸受板保持器１
３５，１３７は適宜数のピン１４５，１４７でサ
ポート３１に対して回転しないように固定されて
いる。受圧用の円板１４９の両面には上述の軸受
板１４１，１４３と対向してセラミツクスの板部
材１５３，１５５が接着剤で固着されている。受
圧用円板１４９は軸受板保持器１３５，１３７と
の間に位置し、セラミツクスの軸受板１４１とセ
ラミツクスの板部材１５３との間およびセラミツ
クスの軸受板１４３とセラミツクスの板部材１５
５との間は、微小間隙、例えば0.01mmを有するよ
うに調整されている。なお、このスラスト軸受部
２９を工具主軸１９の軸線方向に移動させる装置
は第１図に示した移動装置と同じである。
受けるスラスト軸受部２９は、サポート３１の中
に間座３３を介して軸受板保持器１３５，１３７
を押え蓋１３９によつて外部空間に対して密封状
態に押え固定して形成した部分と、工具主軸１９
に２個１対のスラスト転がり軸受１５７と受圧用
の円板１４９とをナツト１５１で固定した部分と
で構成されている。なお、受圧用の円板１４９に
は両スラスト転がり軸受１５７と係合する段付ハ
ブ１４９ａが形成されている。軸受板保持器１３
５，１３７にはセラミツクスの軸受板１４１，１
４３が接着剤で固着されている。軸受板保持器１
３５，１３７は適宜数のピン１４５，１４７でサ
ポート３１に対して回転しないように固定されて
いる。受圧用の円板１４９の両面には上述の軸受
板１４１，１４３と対向してセラミツクスの板部
材１５３，１５５が接着剤で固着されている。受
圧用円板１４９は軸受板保持器１３５，１３７と
の間に位置し、セラミツクスの軸受板１４１とセ
ラミツクスの板部材１５３との間およびセラミツ
クスの軸受板１４３とセラミツクスの板部材１５
５との間は、微小間隙、例えば0.01mmを有するよ
うに調整されている。なお、このスラスト軸受部
２９を工具主軸１９の軸線方向に移動させる装置
は第１図に示した移動装置と同じである。
圧力流体は圧力流体発生装置７９からフイルタ
８１、圧力調節弁８３および圧力計圧力計８５を
通り、導管８６によりラジアル軸受部９，１１お
よびスラスト軸受部２９の圧力流体供給孔８７，
８９，９１，９３に導かれる。
８１、圧力調節弁８３および圧力計圧力計８５を
通り、導管８６によりラジアル軸受部９，１１お
よびスラスト軸受部２９の圧力流体供給孔８７，
８９，９１，９３に導かれる。
さて、工具主軸１９を回転させる装置は、ハウ
ジングに嵌め込み固定されたモータの固定子１６
１と、ハウジング１に固定された軸受箱１６３，
１６５に軸受１６７，１６９を介して回転自在に
取付けられたモータの回転子１７１とで構成され
ている。即ち、固定子１６１の励磁によつて回転
子１７１を可変速度で回転させるのである。この
とき工具主軸１９のスプライン部１７３が回転子
１７１のスプライン穴１７５に挿入されているの
で、回転力が伝達されるとともに工具主軸１９は
別の送りモータ６１の作用で軸線方向にも移動可
能である。なお、上述の固定子、回転子の取付け
を逆にした実施例も構成できる。
ジングに嵌め込み固定されたモータの固定子１６
１と、ハウジング１に固定された軸受箱１６３，
１６５に軸受１６７，１６９を介して回転自在に
取付けられたモータの回転子１７１とで構成され
ている。即ち、固定子１６１の励磁によつて回転
子１７１を可変速度で回転させるのである。この
とき工具主軸１９のスプライン部１７３が回転子
１７１のスプライン穴１７５に挿入されているの
で、回転力が伝達されるとともに工具主軸１９は
別の送りモータ６１の作用で軸線方向にも移動可
能である。なお、上述の固定子、回転子の取付け
を逆にした実施例も構成できる。
上述の構成を有した主軸装置の作用、効果を以
下に説明する。圧力流体発生装置７９から圧力流
体がラジアル軸受部９，１１の各圧力流体供給孔
８７，８９に供給されると、蓋部材１２７ａ，１
２７ｂの流体通路と軸受環保持器１１７ａ，１１
７ｂの流体通路と軸受環１２３ａ，１２３ｂの流
体通路を通り、それぞれのノズル１３１ａ，１３
１ｂから微小間隙Ga，Gbへ吹き出し、工具主軸
１９をラジアル方向に支持する。
下に説明する。圧力流体発生装置７９から圧力流
体がラジアル軸受部９，１１の各圧力流体供給孔
８７，８９に供給されると、蓋部材１２７ａ，１
２７ｂの流体通路と軸受環保持器１１７ａ，１１
７ｂの流体通路と軸受環１２３ａ，１２３ｂの流
体通路を通り、それぞれのノズル１３１ａ，１３
１ｂから微小間隙Ga，Gbへ吹き出し、工具主軸
１９をラジアル方向に支持する。
一方、同じく圧力流体発生装置７９から管路８
６を経由した圧力流体がスラスト軸受部２９の
上・下圧力流体供給孔９１，９３に供給される
と、該圧力流体は軸受板１４１，１４３のノズル
９４，９６から吹き出し、工具主軸１９はスラス
ト方向に支持される。そして、圧力流体がラジア
ル、スラスト各軸受部受部に供給されている状態
で工具主軸１９を回転駆動すると、工具主軸１９
に作用する荷重が小さいときは円筒部材２１，２
３とラジアル軸受部の軸受環１２３ａ，１２３ｂ
との直接接触またはスラスト軸受部２９の板部材
１５３，１５５と軸受板１４１，１４３との直接
接触がなく、工具主軸１９は主にこれらラジア
ル、スラスト軸受部９，１１，２９における静圧
流体軸受で支持されつつ回転する。工具主軸１９
に作用する荷重が大きくなると、上記静圧流体軸
受のノズル１３１ａ，１３１ｂ，９４，９６から
吹き出す圧力流体の静圧力では耐え切れず、円筒
部材２１，２３と軸受環１２３ａ，１２３ｂとの
直接接触または板部材１５３，１５５と軸受板１
４１，１４３との直接接触が起り、軸受環保持器
１１７ａ，１１７ｂは工具主軸１９とつれ回り
し、受圧円板１４９は静止して工具主軸１９は主
にラジアル転がり軸受１１５ａ，１１５ｂまたは
スラスト転がり軸受１５７で支持されつつ回転す
る。このようにして速度範囲が広くかつ低速重切
削から高速軽切削までの負荷に耐え得る主軸装置
が得られるのである。こゝで工具主軸１９に作用
する荷重が大きいとき、円筒部材２１，２３と軸
受環１２３ａ，１２３ｂとは完全に一体とはなら
ずつれ回りしながら滑る。また板部材１５３，１
５５と軸受板１４１と１４３との間にもすべりが
発生する。然しながらセラミツクスの円筒部材２
１，２３、セラミツクスの軸受環１２３ａ，１２
３ｂ、セラミツクスの板部材１５３，１５５、セ
ラミツクスの軸受板１４１，１４３が具備されて
いるので、これら滑り動作の間にも焼付きや摩耗
の発生がないという効果を有するのである。ま
た、圧力流体として空気を用いれば、粘性抵抗に
よる軸受部の発熱もなく、回収の必要がなく、簡
単で低コスト化が実現されると共に空気中に仮に
水分が残存していても各軸受部には上述の如くセ
ラミツクスの部材類が用いられているのでくさび
の発生する危惧は回避されているのである。
６を経由した圧力流体がスラスト軸受部２９の
上・下圧力流体供給孔９１，９３に供給される
と、該圧力流体は軸受板１４１，１４３のノズル
９４，９６から吹き出し、工具主軸１９はスラス
ト方向に支持される。そして、圧力流体がラジア
ル、スラスト各軸受部受部に供給されている状態
で工具主軸１９を回転駆動すると、工具主軸１９
に作用する荷重が小さいときは円筒部材２１，２
３とラジアル軸受部の軸受環１２３ａ，１２３ｂ
との直接接触またはスラスト軸受部２９の板部材
１５３，１５５と軸受板１４１，１４３との直接
接触がなく、工具主軸１９は主にこれらラジア
ル、スラスト軸受部９，１１，２９における静圧
流体軸受で支持されつつ回転する。工具主軸１９
に作用する荷重が大きくなると、上記静圧流体軸
受のノズル１３１ａ，１３１ｂ，９４，９６から
吹き出す圧力流体の静圧力では耐え切れず、円筒
部材２１，２３と軸受環１２３ａ，１２３ｂとの
直接接触または板部材１５３，１５５と軸受板１
４１，１４３との直接接触が起り、軸受環保持器
１１７ａ，１１７ｂは工具主軸１９とつれ回り
し、受圧円板１４９は静止して工具主軸１９は主
にラジアル転がり軸受１１５ａ，１１５ｂまたは
スラスト転がり軸受１５７で支持されつつ回転す
る。このようにして速度範囲が広くかつ低速重切
削から高速軽切削までの負荷に耐え得る主軸装置
が得られるのである。こゝで工具主軸１９に作用
する荷重が大きいとき、円筒部材２１，２３と軸
受環１２３ａ，１２３ｂとは完全に一体とはなら
ずつれ回りしながら滑る。また板部材１５３，１
５５と軸受板１４１と１４３との間にもすべりが
発生する。然しながらセラミツクスの円筒部材２
１，２３、セラミツクスの軸受環１２３ａ，１２
３ｂ、セラミツクスの板部材１５３，１５５、セ
ラミツクスの軸受板１４１，１４３が具備されて
いるので、これら滑り動作の間にも焼付きや摩耗
の発生がないという効果を有するのである。ま
た、圧力流体として空気を用いれば、粘性抵抗に
よる軸受部の発熱もなく、回収の必要がなく、簡
単で低コスト化が実現されると共に空気中に仮に
水分が残存していても各軸受部には上述の如くセ
ラミツクスの部材類が用いられているのでくさび
の発生する危惧は回避されているのである。
なお、ラジアル軸受部９，１１において、ラジ
アル転がり軸受１１５ａ，１１５ｂが軸受環１２
３，１２３ｂの内側に位置する構造でも、またス
ラスト軸受部２９において、受圧円板１４９が工
具主軸１９にナツト１５１で固定された状態でス
ラスト転がり軸受１５７が軸受板保持器１３５と
サポート３１との間、および軸受板保持器１３７
と押え蓋１３９との間に位置するような構造でも
本発明の意図する機能を有する。
アル転がり軸受１１５ａ，１１５ｂが軸受環１２
３，１２３ｂの内側に位置する構造でも、またス
ラスト軸受部２９において、受圧円板１４９が工
具主軸１９にナツト１５１で固定された状態でス
ラスト転がり軸受１５７が軸受板保持器１３５と
サポート３１との間、および軸受板保持器１３７
と押え蓋１３９との間に位置するような構造でも
本発明の意図する機能を有する。
また送りモータ６１を駆動すると送りねじ６７
の働きにより、工具主軸１９はスラスト軸受部２
９と一体で、ラジアル軸受部９，１１を案内面と
して軸線方向に移動する。従つて深掘り加工が可
能であるし、工具主軸１９が軸線方向に移動する
際、ラジアル軸受部を案内面とするためはめあい
ガタがなく、従来のクイル形主軸装置と比較して
剛性が高い。特にハウジング１に組み込んだ工具
主軸を回転させるモータと相まつて、歯車やプー
リの動力伝達機構のないコンパクトで騒音の少な
い効率の高い主軸装置になる。しかもモータが工
具主軸を直接回転させるので回転力のみが伝達さ
れ、工具主軸にに曲げ応力が生じず、精度の高い
主軸装置が得られる。
の働きにより、工具主軸１９はスラスト軸受部２
９と一体で、ラジアル軸受部９，１１を案内面と
して軸線方向に移動する。従つて深掘り加工が可
能であるし、工具主軸１９が軸線方向に移動する
際、ラジアル軸受部を案内面とするためはめあい
ガタがなく、従来のクイル形主軸装置と比較して
剛性が高い。特にハウジング１に組み込んだ工具
主軸を回転させるモータと相まつて、歯車やプー
リの動力伝達機構のないコンパクトで騒音の少な
い効率の高い主軸装置になる。しかもモータが工
具主軸を直接回転させるので回転力のみが伝達さ
れ、工具主軸にに曲げ応力が生じず、精度の高い
主軸装置が得られる。
第１図は静圧流体ラジアル軸受および静圧流体
スラスト軸受を備えた主軸装置の代表例を示す要
部断面図、第２図は本発明による主軸装置の実施
例における要部断面図である。 １……ハウジング、３，１３……セラミツクス
の軸受環、９，１１……ラジアル軸受部、１９…
…工具主軸、２１，２３……セラミツクスの円筒
部材、２９……スラスト軸受部、４１，４３……
セラミツクスの軸受板、４９……受圧用の円板、
５３，５５……セラミツクスの板部材、６１……
送りモータ、６７……送りねじ、６９……移動
台、７７……めねじ部、７９……圧力流体発生装
置、８３……圧力調節弁、９５……回転駆動装
置、１６１……固定子、１７１……回転子。
スラスト軸受を備えた主軸装置の代表例を示す要
部断面図、第２図は本発明による主軸装置の実施
例における要部断面図である。 １……ハウジング、３，１３……セラミツクス
の軸受環、９，１１……ラジアル軸受部、１９…
…工具主軸、２１，２３……セラミツクスの円筒
部材、２９……スラスト軸受部、４１，４３……
セラミツクスの軸受板、４９……受圧用の円板、
５３，５５……セラミツクスの板部材、６１……
送りモータ、６７……送りねじ、６９……移動
台、７７……めねじ部、７９……圧力流体発生装
置、８３……圧力調節弁、９５……回転駆動装
置、１６１……固定子、１７１……回転子。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 工作機械の主軸装置において、ハウジング
と、該ハウジングに回転可能でかつ軸線方向に移
動可能に支持された工具主軸と、該工具主軸のラ
ジアル荷重支持部の外周に取り付けられたセラミ
ツクスの円筒部材と、該セラミツクスの円筒部材
の外周に配置され前記工具主軸に作用するラジア
ル荷重が小さいときに主にラジアル荷重を支持す
るとともに前記セラミツクスの円筒部材との間に
圧力流体をを供給してラジアル荷重を支持する圧
力流体供給孔を有し環状をしたセラミツクスのラ
ジアル静圧流体軸受環と、前記ラジアル静圧流体
軸受環外側に内輪を有し前記工具主軸に作用する
ラジアル荷重が大きいときに主に回転してラジア
ル荷重を支持するラジアル転がり軸受と、前記工
具主軸のスラスト荷重支持部に取り付けられた円
板の両面に固着されたセラミツクスの板部材と、
前記工具主軸に作用するスラスト荷重が小さいと
きに主にスラスト荷重を支持するとともに前記セ
ラミツクスの板部材との間に圧力流体を供給して
スラスト荷重を支持する圧力流体供給孔を有した
セラミツクスのスラスト静圧流体軸受板と、前記
工具主軸に内輪が嵌着され、また前記スラスト荷
重支持部の円板内側に外輪が固定されて前記工具
主軸に作用するスラスト荷重が大きいときに主に
回転してスラスト荷重を支持するスラスト転がり
軸受と、前記スラスト静圧流体軸受板およびスラ
スト転がり軸受を保持するとともにこれら前記工
具主軸の軸線方向へ移動させるこにより前記ラジ
アル静圧流体軸受環を案内面として前記工具主軸
を軸線方向に移動可能にしたスラスト軸受部移動
装置と、前記ラジアル静圧流体軸受環の圧力流体
供給孔および前記スラスト静圧流体軸受板の圧力
流体供給孔に圧力流体を供給する圧力流体供給装
置と、前記工具主軸を回転させる工具主軸回転駆
動装置とを具備して構成されたことを特徴とする
工作機械の主軸装置。 ２ 特許請求の範囲第１項に記載の工作機械の主
軸装置において、前記スラスト軸受部移動装置
は、前記スラスト軸受部を保持する移動台と前記
ハウジングとの間に送りねじ機構を設けて構成し
た工作機械の主軸装置。 ３ 特許請求の範囲第１項または第２項のいずれ
かに記載の工作機械の主軸装置において、前記圧
力流体供給装置は、前記ラジアル静圧流体軸受環
と前記スラスト静圧流体軸受板とへの圧力流体供
路に圧力調節弁と圧力表示計とを設けてなる工作
機械の主軸装置。 ４ 特許請求の範囲第１項から第３項のいずれか
１項に記載の工作機械の主軸装置において、前記
工具主軸回転駆動装置は、前記工具主軸にモータ
の回転子を設け、前記ハウジングにモータの固定
子を設けてなる工作機械の主軸装置。 ５ 特許請求の範囲第１項から第４項のいずれか
１項に記載の工作機械の主軸装置において、前記
圧力流体供装置は、圧力流体として空気を用いて
構成した工作機械の主軸装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3815780A JPS56139848A (en) | 1980-03-27 | 1980-03-27 | Spindle device for machine tool |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3815780A JPS56139848A (en) | 1980-03-27 | 1980-03-27 | Spindle device for machine tool |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS56139848A JPS56139848A (en) | 1981-10-31 |
| JPS6119365B2 true JPS6119365B2 (ja) | 1986-05-16 |
Family
ID=12517567
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3815780A Granted JPS56139848A (en) | 1980-03-27 | 1980-03-27 | Spindle device for machine tool |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS56139848A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63194672U (ja) * | 1987-05-30 | 1988-12-14 |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5942804U (ja) * | 1982-09-09 | 1984-03-21 | 豊田工機株式会社 | 精密加工用主軸装置 |
| JPH0694085B2 (ja) * | 1984-11-30 | 1994-11-24 | 京セラ株式会社 | 工作機械装置 |
| JPS62148102A (ja) * | 1985-12-20 | 1987-07-02 | Toyoda Mach Works Ltd | 主軸装置 |
| EP0286710B1 (en) * | 1987-04-17 | 1990-07-18 | Ibm Deutschland Gmbh | Drilling unit |
| JPH04250903A (ja) * | 1990-12-28 | 1992-09-07 | Fanuc Ltd | 工作機械主軸の駆動機構 |
| JP4529127B2 (ja) * | 2004-08-12 | 2010-08-25 | コニカミノルタオプト株式会社 | 支持装置及び加工機 |
| JP4714878B2 (ja) * | 2006-02-16 | 2011-06-29 | 国立大学法人鳥取大学 | 工作機械 |
| JP5070142B2 (ja) * | 2008-06-18 | 2012-11-07 | 黒崎播磨株式会社 | 流体静圧案内装置部品、工具支持部品、およびこれらの製造方法 |
| JP2011083864A (ja) * | 2009-10-16 | 2011-04-28 | Disco Abrasive Syst Ltd | 加工装置 |
| JP5802599B2 (ja) * | 2012-04-03 | 2015-10-28 | 松尾 栄人 | 圧力バランスランド型スラスト軸受装置 |
| CN106392114B (zh) * | 2016-12-12 | 2018-01-30 | 山东交通职业学院 | 一种随速调节夹紧力的车床卡盘 |
-
1980
- 1980-03-27 JP JP3815780A patent/JPS56139848A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63194672U (ja) * | 1987-05-30 | 1988-12-14 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS56139848A (en) | 1981-10-31 |
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