TWI503201B - Spindle device - Google Patents

Description

主軸裝置

本發明係關於一種主軸裝置，尤其是關於一種應用於門形切削機(machining center)等之主軸頭、或多軸控制之機床等上且可進行dmn為100萬以上之高速旋轉之主軸裝置。

應用於機床等上之主軸裝置之旋轉軸可一面進行高速旋轉一面承受加工荷重，故而必需維持可耐抗加工荷重之剛性、或可耐抗高速旋轉時之離心力之變形抑制特性等，作為其材質，主要使用金屬。又，旋轉軸係用於工具之更換，故而耐磨耗性或硬度亦為必需。因此，根據其金屬之物性，固有值或熱膨脹存在極限，旋轉速度或加減速時間亦有限。

於專利文獻1所記載之機床中，記載有使用纖維強化複合材料作為旋轉軸之臥式鏜床。於該臥式鏜床中，揭示有可一面旋轉一面於套筒內沿軸方向移動之旋轉軸，其使用纖維強化複合材料，且自謀求輕量化、熱膨脹之降低化並且作為旋轉軸所要求之耐衝擊性、表面硬度、機械加工所需之強度之觀點而言，於旋轉軸之必要部位設置有金屬或陶瓷。

又，於專利文獻2所記載之主軸裝置中，記載有如下情況：藉由空氣軸承可旋轉地支持旋轉軸並且於旋轉軸之外周面形成纖維層，以抑制旋轉軸之膨脹並且提高剛性。進而，於專利文獻3所記載之主軸裝置中，記載有如下情 況：於旋轉軸之可安裝轉動軸承之外周面之兩側形成溝槽，於溝槽內形成碳纖維層，藉此抑制離心力所導致之膨脹。

又，於專利文獻4所記載之工具支架中，記載有如下情況：楔形部、凸緣部、及工具保持部形成為一體，在形成於工具保持部上之楔形孔中插入安裝於工具上之夾盤，將螺合於形成在工具保持部之外周之螺釘之螺帽旋緊，而固定工具，並於螺帽之外周面捲繞碳纖維層以防止螺帽之變形。於專利文獻5所記載之工具支架中，亦揭示有於螺帽之外周面捲繞碳纖維層以謀求離心力所導致之螺帽之膨脹抑制之情況。

又，先前，作為藉由大型工件與工具之三維之相對移動而進行切削、鑽孔等加工之複合加工機床，例如使用令安裝有工件之工作台直進往返運動並且於X軸、Y軸、Z軸方向上控制持有工具之主軸之門形切削機。

於門形切削機中，於藉由2個支柱支持之橫梁上安裝有鞍部，在相對於鞍部沿上下方向移動之撞桿(rum)之端部安裝有主軸頭，進而，主軸裝置經由托架可旋轉地安裝於該主軸頭之2根支持臂上。

先前，作為配設於此種機床之主軸，揭示有包括如下之主軸：中空圓筒狀構造物，其包含以2種捲繞角度捲繞有碳纖維或芳族聚醯胺纖維而成之纖維強化複合材料；低熱膨脹之鎳鋼合金，其內嵌固定於中空圓筒狀構造物中；中空圓筒構件，其內嵌固定於鎳鋼合金中；金屬或陶瓷層， 其係形成於中空圓筒狀構造物之外周面之被覆層；及主軸端構件，其具有可嵌插工具之楔形面(例如，參照專利文獻6)。該主軸中，於中空圓筒狀構造物與中空圓筒構件之間，介裝較金屬或陶瓷為低熱膨脹之鎳鋼合金，藉此謀求輕量化，並且減少主軸之軸方向之熱膨脹而提高加工精度。

進而，於先前之主軸裝置中，存在如下情況：以固定側軸承支持主軸之前側，以自由側軸承支持主軸之後側，於自由側軸承之外周外嵌而配置軸承套筒，考慮到運行時之主軸之熱膨脹，將軸承套筒與外嵌於其外側之殼體之間之嵌合間隙設定為數μm~數十μm左右。藉此，主軸裝置構成為作為旋轉側之主軸之溫度因馬達之發熱或軸承之熱而變得高於作為固定側之殼體之溫度，主軸於軸方向上相對地延伸，但可藉由軸承套筒之滑動將該相對膨脹量差向主軸之後側(或前側)散放。

但是，若軸承之發熱或轉子之發熱增加則熱傳遞至設置於軸承之外側之軸承套筒上而使軸承套筒產生熱膨脹，因此軸承套筒與殼體之間隙減少。其結果，阻礙軸承套筒之滑動而造成滑動不良，並使固定側軸承與自由側軸承產生張力，導致軸承之轉動接觸部之面壓增加，而產生預壓增加或留痕。

又，若考慮到熱膨脹，而以不引起滑動性不良之方式於初期便將間隙量設置得較大，則存在於低速(低發熱)時產生軸承套筒與殼體間之振動、或由於該振動而出現磨蝕等 所導致之本部位之磨耗或咬滯等問題。其結果，亦存在磨耗粉末向軸承內部侵入所導致之軸承之損傷、或產生咬滯所造成之滑動不良，而造成相反效果之情形。

於專利文獻7所記載之主軸裝置中，記載有如下情況：以熱膨脹係數小於鋼之鎳鋼、超鎳鋼等材質構成軸承套筒、後蓋、外輪壓緊件各構件，並減小初始設定間隙之變化。

又，先前，於將線膨脹係數不同之構件彼此嵌合時，揭示有例如以下所述之軸與環體之安裝裝置，即，其包括包含鋼之軸、包含線膨脹係數小於軸之陶瓷之內輪、及內周面與內輪之外周面嵌合而與軸牢固地結合之間隔件，並將軸與內輪以餘隙配合而嵌合並且藉由間隔件按壓內輪，使應力不會於溫度上升時因軸之熱膨脹而作用於內輪，藉此可防止內輪之破損(例如，參照專利文獻8)。

先前技術文獻 專利文獻

專利文獻1：日本專利特開平2-167602號公報

專利文獻2：日本專利特開平7-51903號公報

專利文獻3：日本專利特開平6-226506號公報(第3圖)

專利文獻4：日本專利特開平6-218608號公報

專利文獻5：日本專利特開平6-226516號公報

專利文獻6：日本專利第2756155號公報

專利文獻7：日本專利特開2006-88245號公報

專利文獻8：日本專利特開平1-295025號公報

然而，作為可高速旋轉之主軸裝置，使用一種於支持旋轉軸之前側軸承與後側軸承之間內置有馬達之馬達內置方式者。因此，若外嵌於旋轉軸之轉子發熱，則存在該熱傳遞至旋轉軸上，導致旋轉軸膨脹，而影響到加工精度之可能性。又，傳遞至旋轉軸上之熱亦傳遞至軸承之內輪上，導致內輪溫度上升，而令內外輪間產生溫差，因此有軸承之預壓變得過大，轉動接觸部之PV值上升，而產生留痕等不良狀況之虞。

通常，為了抑制主軸裝置整體之升溫所導致之熱移位，會使用使冷卻油於殼體內之定子或軸承外徑部附近循環之方法，但冷卻效果難以影響到旋轉軸，而產生旋轉軸之溫度變得高於殼體之溫度等不均衡。若由於此種不均衡狀態而產生軸方向熱膨脹差，則於固定側之前側軸承與自由側之後側軸承之相對位置變動，而產生後側軸承之滑行不良之情形時，會產生軸承間之強力伸展所導致之異常荷重，而造成軸承之留痕等損傷。

於專利文獻1~3所記載之主軸裝置中，對於馬達內置式之主軸裝置未作記載，並未認識到上述課題。

又，機床之主軸用軸承被要求高旋轉精度、及低振動特性，因此組裝時係於消除軸承內部之間隙即所謂的賦予有預壓之狀態下組裝。另一方面，於先前之馬達內置方式之主軸裝置中，來自於轉子之熱會經由金屬製之旋轉軸傳遞 至軸承內輪上，因此存在軸承之內輪溫度變得高於外輪溫度之傾向。內外輪之熱膨脹因該內外輪溫差之影響而不同，除預壓荷重以外軸承之內部荷重亦上升。進而，於高速旋轉時(尤其以dmn值表示為100萬以上)，再加之作用於球體(滾動體)上之離心力，有軸承之內部荷重變得過大而產生軸承之留痕等故障之虞。

於專利文獻3~5中，為如下情況：將縱彈性係數較大且比重較小之碳纖維層形成於螺帽或主軸之外周側，利用碳纖維層之機械強度抑制螺帽或主軸之膨脹，對於抑制內輪之溫度上升或旋轉軸之延伸之事宜未作考慮。又，對於馬達內置式之主軸裝置未作記載，並未認識到上述課題。

又，專利文獻6所揭示之機床之主軸係抑制熱膨脹所導致之主軸之軸方向之熱膨脹而謀求加工精度之提高者，對於自主軸傳遞至可安裝主軸之頭部(殼體)上之熱之影響未作考慮。又，由於低熱膨脹之鎳鋼合金介裝於主軸之內面側，故而存在構造複雜，難以製作之問題。

進而，於專利文獻7所記載之主軸裝置中，記載有如下情況：以熱膨脹係數小於鎳鋼、超鎳鋼等鋼之材質構成軸承套筒，並減小初始設定間隙之變化，又，已知該等材料之熱導率較低。然而，該等材料存在使相對於振動之衰減性較低甚至可藉由所使用之材料將其固定為某一數值等改善之餘地。

又，近年來，隨著機床主軸之高速旋轉化，人們開始期望應對此種情況之最佳條件之設定，應對高速旋轉之軸承 及馬達設計規格變得不可或缺。即，若變為高速旋轉，則除軸承內輪溝槽之離心力所導致之膨脹變大以外，由於馬達或主軸之溫度上升之影響內輪之熱膨脹(尤其徑方向熱膨脹)亦變大。該2個主因重合，例如當使角接觸球軸承為內部間隙減少並預先對軸承賦予有預壓之構造之情形時，軸承之預壓進而增大。尤其於高速旋轉中，有內輪溝槽與球體、及外輪溝槽與球體間之轉動接觸部之PV值(P：接觸面壓，V：滑動速度)上升，產生潤滑油膜用盡等潤滑不良而產生留痕之不良狀況之虞。

專利文獻8所記載之裝置無法應用於將軸與內輪形成為餘隙配合而嵌合，將軸與內輪形成為零以上之過盈量(interference)嵌合之主軸裝置上。

本發明係鑒於上述之情況而完成者，第1目的在於提供一種可抑制轉子之發熱所導致之旋轉軸或軸承之溫度上升，可提高加工精度之主軸裝置。

又，本發明第2目的在於提供一種主軸裝置之熱不易傳遞至機床本體側，藉此減小機床本體之熱變形而提高加工精度之主軸裝置。

進而，本發明之第3目的在於提供一種可縮小殼體與軸承套筒之滑動部之初始間隙，可降低低速時之振動，並且相對於振動之表減性較高，即便於高速旋轉時亦低振動之主軸裝置。

此外，本發明之第4目的在於提供一種於高速旋轉之旋轉軸中，可抑制熱膨脹及離心力對軸承所造成之影響，可 防止軸承之預壓之增大所引起之留痕等不良狀況之主軸裝置。

本發明之上述目的係藉由下述之構成而達成。

(1)一種主軸裝置，其特徵在於包括：旋轉軸；前側及後側軸承，其將上述旋轉軸相對於殼體旋轉自如地分別加以支持；以及馬達，其包含在與該前側及後側軸承之間外嵌於上述旋轉軸之轉子、及配置於該轉子之周圍之定子；且上述旋轉軸包括：第1圓筒構件，其包含金屬材料；及第2圓筒構件，其配置於該第1圓筒構件之外周面，於外周面嵌合上述轉子，包含與上述第1圓筒構件之金屬材料相比，比彈性模數較大且線膨脹係數較小之材料。

(2)如(1)所記載之主軸裝置，其特徵在於：上述轉子具有過盈量而嵌合於上述第2圓筒構件。

(3)如(1)或(2)所記載之主軸裝置，其特徵在於：上述第1圓筒構件包括：小徑部，其配置上述第2圓筒構件；及大徑部，其具有旋緊限制上述前側軸承之軸方向位置之螺帽之外螺紋部。

(4)如(1)至(3)中任一項所記載之主軸裝置，其特徵在於：上述前側軸承及上述後側軸承外嵌於上述第2圓筒構件。

(5)如(1)至(3)中任一項所記載之主軸裝置，其特徵在於： 進而包含第3圓筒構件，該第3圓筒構件係配置於自上述第2圓筒構件之上述轉子所嵌合之外周面沿軸方向遠離之位置之外周面，於外周面嵌合上述前側或後側軸承之內輪，且包含金屬材料。

(6)如(5)所記載之主軸裝置，其特徵在於：上述第2圓筒構件以配置上述第3圓筒構件之外周面為小徑之方式具有階差部，且上述第3圓筒構件包含夾持於上述階差部之軸方向側面與上述內輪之軸方向端面之間之凸緣部。

(7)如(5)或(6)所記載之主軸裝置，其特徵在於：上述第3圓筒構件為嵌合於上述第2圓筒構件之外周面之薄壁套筒。

(8)如(5)或(6)所記載之主軸裝置，其特徵在於：上述第3圓筒構件為藉由電性或化學方法而結合於上述第2圓筒構件之外周面之薄膜構件。

(9)如(5)至(8)中任一項所記載之主軸裝置，其特徵在於：上述第3圓筒構件包含供上述前側軸承與上述後側軸承之各內輪分別嵌合之兩個第3圓筒構件。

(10)如(1)至(9)中任一項所記載之主軸裝置，其特徵在於：上述第2圓筒構件為碳纖維複合材料。

(11)一種主軸裝置，其特徵在於包括：旋轉軸；前側及後側軸承，其將上述旋轉軸相對於殼體旋轉自如地分別加以支持；以及 馬達，其包含在與該前側及後側軸承之間可與上述旋轉軸一體旋轉地配置之轉子、及配置於該轉子之周圍之定子；且於上述旋轉軸與上述轉子之間，配置有熱導率小於上述旋轉軸之圓筒構件。

(12)如(11)所記載之主軸裝置，其特徵在於：上述圓筒構件由碳纖維複合材料形成。

(13)一種主軸裝置，其特徵在於包括：旋轉軸；前側及後側軸承，其將上述旋轉軸相對於殼體旋轉自如地分別加以支持；以及馬達，其包含在與該前側及後側軸承之間可與上述旋轉軸一體旋轉地配置之轉子、及配置於該轉子之周圍之定子；且於上述轉子與上述旋轉軸之間設置轉子套筒，於上述轉子套筒與上述旋轉軸之對向面之任一方，部分介置熱導率小於上述旋轉軸之構件。

(14)如(13)所記載之主軸裝置，其特徵在於：於上述轉子套筒之內周面，以界定複數個環狀溝槽之方式形成有環狀之向內凸部；熱導率小於上述旋轉軸之構件配置於上述複數個環狀溝槽，並且上述轉子套筒之環狀之向內凸部與上述旋轉軸之外周面以緊密配合而嵌合。

(15)如(13)所記載之主軸裝置，其特徵在於：於上述旋轉軸之外周面，以界定複數個環狀溝槽之方式形成有環狀之向外凸部；熱導率小於上述旋轉軸之構件配置於上述複數個環狀溝槽，並且上述轉子套筒之內周面與上述旋轉軸之環狀之向外凸部以緊密配合而嵌合。

(16)如(13)至(15)中任一項所記載之主軸裝置，其特徵在於：熱導率小於上述旋轉軸之構件由碳纖維複合材料形成。

(17)一種主軸裝置，其特徵在於包括：旋轉軸；前側及後側軸承，其將上述旋轉軸相對於殼體旋轉自如地分別加以支持；以及馬達，其包含在與該前側及後側軸承之間可與上述旋轉軸一體旋轉地配置之轉子、及配置於該轉子之周圍之定子；且於上述前側及後側軸承之間，且上述旋轉軸之內周面、與自上述轉子或安裝上述轉子之轉子套筒所嵌合之位置遠離之上述旋轉軸之外周面之至少一處，配置熱導率小於上述旋轉軸之構件。

(18)如(17)所記載之主軸裝置，其中熱導率小於上述旋轉軸之構件由碳纖維複合材料形成。

(19)一種主軸裝置，其特徵在於包括： 旋轉軸；以及前側及後側軸承，其將上述旋轉軸相對於殼體旋轉自如地分別加以支持；且上述殼體包括：內部套筒，其至少外嵌於上述後側軸承，且為金屬製；及外部套筒，其外嵌於上述內部套筒，且包含碳纖維複合材料。

(20)如(19)所記載之主軸裝置，其特徵在於：上述內部套筒外嵌於上述前側軸承及上述後側軸承，且上述內部套筒與上述外部套筒以餘隙配合而嵌合。

(21)如(19)所記載之主軸裝置，其特徵在於：上述殼體於上述內部套筒及上述外部套筒之軸方向前方，進而包含前側軸承殼體；上述前側軸承殼體外嵌於上述前側軸承。

(22)如(19)至(21)中任一項所記載之主軸裝置，其特徵在於：於上述內部套筒與上述外部套筒之嵌合部，配置循環供給冷媒之冷媒供給路徑。

(23)如(22)所記載之主軸裝置，其特徵在於：自外部密封上述冷媒供給路徑之密封構件配置於上述內部套筒與上述外部套筒之嵌合部之軸方向兩端部。

(24)一種主軸裝置，其特徵在於包括：旋轉軸；固定側軸承，其內輪外嵌於上述旋轉軸之一端側，外輪固定於殼體；軸承套筒，其配置於上述旋轉軸之另一端側，以餘隙配 合而嵌合於上述殼體；及自由側軸承，其內輪外嵌於上述旋轉軸之另一端側，外輪嵌合於上述軸承套筒，與上述固定側軸承協動而旋轉自如地支持上述旋轉軸；且上述軸承套筒至少包含具有與該軸承套相同之軸方向長度之環狀之碳纖維複合材料。

(25)如(24)所記載之主軸裝置，其特徵在於：上述軸承套筒包括：環狀之外側金屬構件，其配置於上述軸承套筒之外徑側，且具有嵌合於上述殼體之外周面；環狀之內側金屬構件，其配置於上述軸承套筒之內徑側，且具有嵌合於上述外輪之內周面；及上述碳纖維複合材料，其配置於上述環狀之外側金屬構件與上述環狀之內側金屬構件之間。

(26)如(24)所記載之主軸裝置，其特徵在於：上述軸承套筒包括：環狀之外側金屬構件，其配置於上述軸承套筒之外徑側，且具有嵌合於上述殼體之外周面；及上述碳纖維複合材料，其配置於該外側金屬構件之內側，且具有嵌合於上述外輪之內周面。

(27)如(24)所記載之主軸裝置，其特徵在於：上述軸承套筒包括：上述碳纖維複合材料，其配置於上述軸承套筒之外徑側，且具有嵌合於上述殼體之外周面；及環狀之內側金屬構件，其配置於該碳纖維複合材料之內側，且具有嵌合於上述外輪之內周面。

(28)如(24)至(27)中任一項所記載之主軸裝置，其特徵在於：上述固定側軸承及自由側軸承係被賦予定壓預壓之構 成，且於上述軸承套筒上，設置抵接於上述自由側軸承之外輪之一端面之外輪壓緊件。

(29)如(24)至(27)中任一項所記載之主軸裝置，其特徵在於：上述固定側軸承及自由側軸承係被賦予固定位置預壓之構成，且上述自由側軸承之外輪與上述軸承套筒以餘隙配合而嵌合，上述自由側軸承之外輪藉由自上述軸承套筒向徑方向內部突出之肩部、及固定於上述軸承套筒之外輪壓緊件而定位於軸方向上。

(30)一種主軸裝置，其特徵在於包括：旋轉軸；以及前側及後側軸承，其將上述旋轉軸相對於殼體旋轉自如地分別加以支持；且上述旋轉軸、上述前側及後側軸承之內輪以零以上之過盈量而嵌合；該主軸裝置包含一對內輪間隔件，其對向配置於上述前側及後側軸承之至少一方之內輪之兩側面，並外嵌於上述旋轉軸；上述內輪間隔件具有自外周側朝軸方向突出且外嵌於上述內輪之外周面之肩部之凸緣狀突部，且由與上述內輪相比熱膨脹係數較小且比彈性模數較大之材料形成。

(31)如(30)所記載之主軸裝置，其特徵在於：其中上述內輪之肩部之外周面具有直徑隨著朝向軸方向端部而逐漸變 小之外周楔形部，上述內輪間隔件之凸緣狀突部之內周面具有直徑隨著朝向軸方向端部而逐漸變大之內周楔形部，且上述內輪之外周楔形部與上述內輪間隔件之凸緣狀突部之內周楔形部嵌合。

(32)如(30)或(31)所記載之主軸裝置，其特徵在於：上述內輪間隔件具有形成為圓環狀且外嵌於上述旋轉軸上之本體部、及與該本體部個別形成之上述凸緣狀突部，且上述凸緣狀突部扣緊固定於上述本體部之外周面。

(33)如(30)至(32)中任一項所記載之主軸裝置，其特徵在於：上述凸緣狀突部形成為圓環狀。

(34)如(30)至(32)中任一項所記載之主軸裝置，其特徵在於：上述凸緣狀突部由於圓周方向上分離之複數個突部形成。

(35)如(30)至(34)中任一項所記載之主軸裝置，其特徵在於：上述內輪間隔件係由碳纖維複合材料形成。

(36)如(35)所記載之主軸裝置，其特徵在於：除上述內輪間隔件以外，且上述旋轉軸亦係由碳纖維複合材料形成。

(37)如(30)至(36)中任一項所記載之主軸裝置，其特徵在於：上述主軸裝置為配設有馬達之馬達內置方式之主軸裝置，該馬達包含在與上述前側及後側軸承之間外嵌於上述旋轉軸之轉子、及配置於該轉子之周圍之定子。

根據本發明之主軸裝置，旋轉軸包括：第1圓筒構件， 其包含金屬材料；及第2圓筒構件，其配置於第1圓筒構件之外周面，於外周面嵌合轉子，且包含與第1圓筒構件之金屬材料相比，比彈性模數較大、且線膨脹係數較小之材料。因此，藉由第2圓筒構件，可抑制轉子之發熱所導致之旋轉軸或軸承之溫度上升，可提高加工精度。

又，進而具有第3圓筒構件，其配置於第2圓筒構件之自轉子所嵌合之外周面沿軸方向遠離之位置之外周面，於外周面嵌合前側或後側軸承之內輪，且包含金屬材料。藉此，可使第3圓筒構件與軸承之內輪之表面硬度同等，從而可易於進行兩者間之緊密配合，且於更換軸承時，可抑制嵌合面上咬痕或傷痕等不具狀況之產生。此外，可自第3圓筒構件與軸承內輪內周面之嵌合部(嵌合部圓周方向整個面成為傳熱面積)將軸承之發熱量經由內輪間隔件傳遞至前側軸承螺帽或第1圓筒構件上。即，可抑止如下情況：熱停滯於軸承內輪上，預壓因軸承內外輪溫差而變得過大，產生留痕等不良狀況。

進而，根據本發明之主軸裝置，於旋轉軸與轉子之間，配置有熱導率小於旋轉軸之圓筒構件。藉此，轉子之發熱不易傳遞至旋轉軸上，進而不易經由旋轉軸傳遞至前側軸承及後側軸承之內輪上，從而可抑制內外輪間之溫差，維持適當之預壓，且可防止軸承之留痕之產生。又，旋轉軸自身之膨脹亦得到抑制，故而可獲得良好之加工精度。

又，根據本發明之主軸裝置，熱導率小於旋轉軸之構件部分地介於轉子套筒與旋轉軸之對向面之任一者上，故而 轉子之發熱不易傳遞至旋轉軸上，進而不易經由旋轉軸傳遞至前側軸承及後側軸承之內輪上，從而可抑制內外輪間之溫差，維持適當之預壓，可防止軸承之留痕之產生。又，旋轉軸自身之膨脹亦得到抑制，故而可獲得良好之加工精度。進而，於安裝有熱導率較小之構件之以外之轉子套筒與旋轉軸之對向面中，可形成金屬彼此之嵌合，嵌合部之過盈量之適當之管理變得容易。

又，根據本發明之主軸裝置，於前側及後側軸承之間，且旋轉軸之內周面與自轉子或轉子套筒所嵌合之位置遠離之旋轉軸之外周面中至少一處，配置有熱導率小於旋轉軸之構件，故而自轉子傳遞至旋轉軸上之熱不易傳遞至前側及後側軸承之內輪上，可抑制內外輪間之溫差而維持適當之預壓，防止可軸承之留痕之產生。

又，根據本發明之主軸裝置，配設有旋轉自如地支持旋轉軸之前側及後側軸承之殼體包括：內部套筒，其為金屬製，且至少外嵌於後側軸承上；外部套筒，其外嵌於內部套筒上，且包含碳纖維複合材料；故而藉由以熱導率較小之碳纖維複合材料形成之外部套筒之作用，可使來自於旋轉軸之熱不易傳遞至機械側托架上，可抑制機械側之溫度上升所導致之熱變形而進行高精度之加工。尤其於主軸裝置內內置有驅動用馬達之馬達內置型之主軸裝置中，由於可抑制馬達之發熱傳遞至機械側故而有效。進而，由於碳纖維複合材料之比重較小，故而可降低主軸裝置之質量、慣性力，可自主軸頭進行高速之移動而提高生產效率。

又，根據本發明之主軸裝置，以餘隙配合而嵌合於殼體之軸承套筒具有與軸承套筒相同之軸方向長度，且至少具有環狀之碳纖維複合材料。藉此，可抑制軸承套筒之升溫所導致之套筒外徑之熱膨脹，故而套筒外徑與殼體內徑之間隙不會減少。其結果，可縮小殼體與軸承套筒之滑動部之初始間隙，且既可維持滑動性又可降低低速時之振動。又，碳纖維複合材料根據碳纖維之配向方向而具有各向異性，藉由任意地改變熱膨脹率，可選擇間隙設定。因此，若可設想到軸承套筒之升溫與殼體側之升溫之差所導致之間隙之減少量，則與此相應地，亦可以獲得最佳之熱膨脹率之方式線則纖維之配向方向或角度，就該點而言，比先前之材料(鎳鋼等)優異。

又，根據本發明之主軸裝置，包括對向配置於旋轉自如地支持旋轉軸之前側及後側軸承之內輪中至少一者之側面且外嵌於旋轉軸上之內輪間隔件，內輪間隔件具有自外周側朝軸方向突出且外嵌於內輪之肩部之外周面之凸緣狀突部，且由較之內輪而比彈性模數較大且熱膨脹係數較小之材料形成。因此，可抑制高速旋轉時之離心力所導致之內輪間隔件之膨脹，藉由外嵌於內輪之肩部之外周面之內輪間隔件之凸緣狀突部約束內輪，抑制內輪之離心力膨脹。進而，隨著主軸裝置之升溫而產生之內輪間隔件之徑方向熱膨脹量小於內輪之徑方向熱膨脹量，故而可以該熱膨脹量之差量按壓內輪，將內輪之熱膨脹按壓得更小。藉此，可抑制軸承之內部荷重之增大而防止留痕等之產生。

以下，根據圖式對本發明之各實施形態之主軸裝置詳細地進行說明。

(第1實施形態)

如圖1所示，主軸裝置10為馬達內置方式，於其軸方向中心部，設置有中空狀之旋轉軸12，於旋轉軸12之軸芯上，滑動自如地插嵌有拉條(Drawber)13。拉條13藉由盤簧17之力朝工具之相反側方向(圖之右方向)對固定工具支架14之夾盤部15進行賦能，工具支架14與旋轉軸12之楔形面18嵌合。於工具支架14上安裝有工具(未圖示)，其結果，旋轉軸12可於一端(圖之左側)緊夾著工具而進行工具安裝。

又，旋轉軸12藉由支承該工具側之2行前側軸承50、50與支承工具之相反側之2行後側軸承60、60，而旋轉自如地支持於殼體H上。再者，殼體H係自工具側依序包含前蓋40、前側軸承外輪壓緊件29、外筒19、後側殼體24及後蓋26。

於前側軸承50、50與後側軸承60、60間之旋轉軸12之外周面，藉由收縮配合而外嵌有轉子20。又，配置於轉子20之周圍之定子22係藉由將收縮配合於定子22上之冷卻套23內嵌於構成殼體H之外筒19中而固定於外筒19上。因此，轉子20與定子22構成馬達M，藉由向定子22供給電力而使轉子20產生旋轉力，使旋轉軸12旋轉。

各前側軸承50係分別具有外輪51、內輪52、具有接觸角 而配置之作為滾動體之球體53、及未圖示之保持器之角接觸球軸承，各後側軸承60係具有外輪61、內輪62、作為滾動體之球體63、及未圖示之保持器之角接觸球軸承。前側軸承50、50(並列組合)與後側軸承60、60(並列組合)係以相互協動而成為背面組合之方式配置。

前側軸承50、50之外輪51、51內嵌於外筒19中，且藉由螺固於外筒19上之前側軸承外輪壓緊件29經由外輪間隔件30而相對於外筒19定位固定在軸方向上。又，前側軸受50、50之內輪52、52外嵌於旋轉軸12上，且藉由緊固於旋轉軸12上之螺帽31經由內輪間隔件32而相對於旋轉軸12定位固定在軸方向上。

後側軸承60、60之外輪61、61內嵌於成為在後側殼體24之內側相對於後側殼體24沿軸方向自如滑動之狀態之軸承套筒25中，且藉由螺固於軸承套筒25上之後側軸承外輪壓緊件33經由外輪間隔件34而相對於軸承套筒25定位固定在軸方向上。於後側殼體24與後側軸承外輪壓緊件33之間，介裝有朝後端側對後側軸承外輪壓緊件33進行賦能之盤簧38，後側軸承外輪壓緊件33、軸承套筒25、外輪61、61、及外輪間隔件34成為一體地移動至後端側，各外輪61、61於軸方向上受到推壓，並被賦予與螺旋彈簧38之賦能力相應之定壓預壓。後側軸承60、60之內輪62、62外嵌於旋轉軸12上，且藉由緊固於旋轉軸12上之另一螺帽35，經由內輪間隔件36及速度感測器之被檢測部37而定位固定。

此處，旋轉軸12構成為具有如下構件之半徑方向多層構 造：第1圓筒構件71，其包含高張力鋼或碳鋼等金屬材料；及第2圓筒構件72，其配置於第1圓筒構件71之外周面，於外周面嵌合轉子20，且包含碳纖維複合材料(CFRP，Carbon Fiber Reinforced Polymer)。

於第2圓筒構件72之外周面，外嵌有前側軸承50、50之內輪52、52、轉子20、後側軸承60之內輪62、62。又，於第1圓筒構件71之內部，收容有沿軸方向移動之夾盤部15、拉條13或盤簧17。

第1圓筒構件71形成得較第2圓筒構件72長，且包含配置第2圓筒構件72之小徑部71a、及具有旋緊限制前側軸承50、50之內輪52、52之軸方向位置之螺帽31之外螺紋部71b的大徑部71c。又，於自第2圓筒構件72伸出之小徑部71a之工具之相反側端部，形成有旋緊限制後側軸承60、60之內輪62、62之軸方向位置之另一螺帽35的外螺紋部71d。於第1圓筒構件71之內周面，形成有滑動自如地導引夾盤部15、拉條13或盤簧17之複數個滑接面71e、71f、71g，於工具側之內周面，形成有可安裝工具支架14之楔形面18。

構成第2圓筒構件72之碳纖維複合材料係使用較之構成第1圓筒構件71之金屬材料而比彈性模數較大、比重較小、熱膨脹率(線膨脹係數)較小者。尤其，為了將旋轉軸12之離心力所導致之膨脹抑制為適當之值，碳纖維複合材料之比彈性模數較佳設定為所使用之金屬材料之2倍以上，更佳設定為3倍以上。碳纖維複合材料根據纖維方向 而具有各向異性，但與相應之荷重之方向一致，於成形時決定纖維方向。又，亦可藉由使纖維方向交叉，令其具備等向性而使用。進而，亦可以圓周方向之比彈性模數增大之方式決定纖維方向。

第1圓筒構件71與第2圓筒構件72之結合方法既可藉由緊密配合或接著將分開形成之物結合，或者亦可一體成形。進而，如圖2所示，為了傳達充分之轉矩，亦可於第1圓筒構件71與第2圓筒構件72之間插入鍵80，而形成齒槽嵌合。

又，構成位於徑方向外側之第2圓筒構件72之碳纖維複合材料較之構成位於內側之第1圓筒構件71之金屬材料而比彈性模數較大、比重較小、且熱膨脹率較小，故而即便藉由離心力作用、溫度變化亦不會於兩者之嵌合部產生間隙，不會產生旋轉中之振動變大、或剛性降低等不良狀況。

例如，構成第2圓筒構件72之碳纖維複合材料係藉由如下操作而製造，即於將以PAN(聚丙烯腈，Polyacrylonitrile)為主原料且包含碳纖維之絲線平行地拉齊而成者、或由包含碳纖維之絲線所形成之織物(薄片狀)上，重合多層含浸包含硬化劑之環氧樹脂等熱硬化樹脂而成之薄片，並捲繞於帶芯棒等上，使其加熱硬化。

作為碳纖維複合材料之特性，例如若使用Toho Tenax公司之碳纖維類型：HTA，則拉伸強度為2060 MPa，拉伸彈性模數為137 GPa，比重為1.55 g/cc，與先前之高張力鋼 等相比，拉伸強度為同等以上，比重為1/5左右。又，熱膨脹率亦可藉由將纖維方向、角度最佳化，而設定為-5~+5×10^-6 (K^-1 )，故而與先前之碳鋼相比可為其1/2~1/10左右。

又，轉子20與第2圓筒構件72具有收縮配合(shrink fitting)所造成之過盈量而嵌合。若嵌合部分之過盈量藉由離心力而減少，則不會產生因扭力矩而造成之旋轉滑動，進而，於形成間隙之情形時，有主軸之振動變大，而產生加工不良之可能性。

因此，過盈量係考慮到離心力所導致之過盈量之減少而預先留有餘裕地設定。例如，考慮到離心力所導致之過盈量之減少，而將過盈量設定為與(轉子20之內徑之離心膨脹量-第2圓筒構件72之外徑之離心膨脹量)相同之大小、或其以上。具體而言，藉由將碳纖維複合材料之成型時之捲繞角度設定為恰當之值而設定，例如，使「比彈性模數=E(縱彈性係數)/ρ(密度)」為適當之值、使轉子20之半徑方向壁厚與碳纖維複合材料之半徑方向壁厚為適當之比或值、或者進行轉子材質與碳纖維複合材料之選定(纖維徑或結合樹脂材料之選定)等。又，亦可將該等方法組合，進而，使對其他離心膨脹有所影響之因素為適當之值而設定。

此外，若藉由成型時之捲繞角度，而將碳纖維複合材料之線膨脹係數設定為小於轉子20之線膨脹係數，則亦可認為過盈量會由於轉子20之溫度上升而減少，形成間隙。因 此，過盈量較佳設定為與(上述之離心膨脹量+溫度上升所導致之過盈量之減少量)相同之大小、或其以上。

或者，亦可於轉子20與第2圓筒構件72之間介裝金屬製之套筒(未圖示)，或如專利文獻1中所記載，亦可於碳纖維複合材料之外周面熱噴塗金屬鍍層或陶瓷。

又，除具有過盈量之嵌合以外，亦可於轉子20與第2圓筒構件72之至少一部分上，形成齒槽或花鍵，而將碳纖維複合材料一體成型。

如此根據本實施形態之主軸裝置10，由於用於第2圓筒構件72之碳纖維複合材料之熱導率較低，故而藉由將轉子20外嵌於第2圓筒構件72上，可使轉子20之發熱不易經由旋轉軸12傳遞至前側及後側軸承50、60之內輪52、62，而可抑制內外輪51、52、61、62間之溫差，維持適當之預壓。又，由於亦抑制旋轉軸12自身之膨脹，故而可獲得良好之加工精度。

又，由於旋轉軸12於第2圓筒構件72之內側，具備包含金屬材料之第1圓筒構件71，故而拉條13之滑接面72f或安裝工具支架14之楔形面18由第1圓筒構件71構成，亦可確保特定部位之耐磨耗性。

進而，由於轉子20具有過盈量而嵌合於第2圓筒構件72，故而即便產生離心力或轉子20之溫度上升，亦可抑制間隙之形成，而抑制轉子20之旋轉滑動、或旋轉軸12之振動增大。

又，由於第1圓筒構件71具有配置第2圓筒構件72之小徑 部71a、及具有旋緊限制前側軸承50之軸方向位置之螺帽31之外螺紋部71b的大徑部71c，故而可將螺帽31確實地緊固於外螺紋部71b上。

又，由於前側軸承50、50之內輪52、52自身之發熱會經由第1圓筒構件71自內輪間隔件32或螺帽31傳遞至工具支架14等金屬構件上，故而可抑制內輪52、52之溫度上升。

又，於馬達內置方式之主軸裝置中，前側軸承50與後側軸承60之距離變長，且旋轉軸之徑向方向之固有振動頻率易於變小。於機床之主軸裝置之情形時，並非以特定之轉數使用，而是有可能要根據加工物或加工條件，於包括最高轉數在內之全部區域內使用，至少若旋轉軸系之固有振動頻率未大於最高旋轉下之頻率，則無法藉由共振作用而加工，或者有產生共振區域內之旋轉軸12之異常振動之虞。於本實施形態中，由於使用較之金屬材料而比彈性模數較大之碳纖維複合材料，故而可於相同軸承跨距之情形時，提高旋轉軸系之固有振動頻率(尤其徑向方向之固有振動頻率)，以謀求主軸裝置之最高轉數之增加，從而可擴大加工旋轉區域。

又，由於碳纖維複合材料與金屬材料相比振動衰減性優越，故而可謀求旋轉軸12之動剛性之提昇，其結果，不易產生過於苛刻之加工條件下或精加工中之顫抖振動，且加工面粗糙度變得良好，加工面之品質或光澤度之提高以及加工精度穩定。

進而，主軸裝置之加工時間或減速時間取決於旋轉慣性 J之大小。此處，中空圓筒之旋轉慣性係藉由以下之計算式而賦予，且與直徑之4倍存在正比之關係：J=(D4-d4)．L．η．π/32

此處，D表示中空圓筒之外徑，d表示中空圓筒之內徑，L表示中空圓筒之軸方向長度，η表示比重。

因此，藉由應用比重較小之碳纖維複合材料作為於主軸裝置之主要構成構件之中佔據較大重量比之旋轉軸12，可使旋轉軸12整體之重量下降，又，由於應用碳纖維複合材料作為自旋轉中心遠離之第2圓筒構件72，故而可減小旋轉慣性，大幅縮短主軸裝置之加工時間、減速時間，以謀求加工工具更換時間之縮短化，從而可進行高效加工。

此外，由於碳纖維複合材料具有耐蝕性，故而藉由將前側軸承50、50及後側軸承60、60外嵌於第2圓筒構件72上，可防止如下狀況；旋轉軸12之表面因冷卻劑之浸入或附著而產生腐蝕所造成之鏽，該鏽浸入至軸承內部而形成潤滑不良，導致軸承留痕。

又，金屬材料存在於內徑側或兩端側，藉此可確保旋轉軸之外徑、內徑精研磨之基準面，從而可高精度地進行精研磨。若對碳纖維複合材料設置基準面，則易於產生磨耗或變形等，難以使高速主軸確保必要之同軸度、圓度等。若同軸度、圓度較差，則不均衡變大，高速旋轉時之振動產生，而造成加工精度不良。

再者，如圖3所示之第1實施形態之變形例般，前側軸承50、50之內輪52、52亦可以藉由具有過盈量而外嵌於旋轉 軸12之第1圓筒構件71上之固定套筒81，而相對於旋轉軸12定位固定在軸方向上之方式構成。再者，固定套筒81向第1圓筒構件71上之組裝係藉由收縮配合而進行，固定套筒81自第1圓筒構件71上之分解係藉由對設置於固定套筒81與第1圓筒構件71之間之油壓室83賦予油壓而進行。

於以此方式構成之情形時，固定套筒81與第1圓筒構件71係過盈嵌合，故而固定套筒81與第1圓筒構件71之有效接觸面積變大，藉此可使導熱性提昇，且可使前側軸承50之內輪52之發熱經由固定套筒81而有效率地逸散至第1圓筒構件71上。

又，由於固定套筒81係以不經由間隔件等而直接抵接於內輪52之方式構成，故而可將固定套筒81之軸方向長度設定得較長。因此，固定套筒81與第1圓筒構件71之嵌合部之軸方向長度變長，且可進一步擴大用以導熱之接觸面積。

如此，可效率更加良好地將前側軸承50之內輪52之發熱經由固定套筒81傳遞至第1圓筒構件71側，故而可使內輪52之溫度下降，而縮小內輪52及外輪51之溫差。因此，可減輕前側軸承50之旋轉中之預壓增加，且抑制內輪52與球體53、及外輪51與球體53之轉動接觸部之PV值，故而可防止前側軸承50留痕。

又，固定套筒81與旋轉軸12之第1圓筒構件71係過盈嵌合，故而可抑制固定套筒81相對於旋轉軸12之傾斜，而將內輪52均一地固定，從而使加工精度進一步提高。

再者，如上述實施形態般，即便於將內輪52藉由螺帽31定位固定在軸方向上之情形時，亦可藉由形成如下規格而擴大導熱之有效接觸面積，使內輪52之發熱逸散，即，確保螺帽31之軸方向長度較長、將螺距設定得較短(採用細螺紋螺帽)、或者將螺帽31與第1圓筒構件71、及間隔件32與第2圓筒構件72之嵌合間隙設定得極小(例如，過渡配合(transition fit)嵌合)。

又同樣地，即便於將內輪52藉由螺帽31定位固定在軸方向上之情形時，亦可藉由於組裝螺帽31時進行其傾斜修正，而將內輪52均一地固定，從而確保加工精度。

再者，配設於工具側之前側軸承50係負荷切削荷重之軸承，發熱量由於該負荷而變高。又，於主軸裝置10之工具側，設置有保持工具支架14之楔形面18，故而為了確保軸剛性或軸系之固有振動頻率需要壁厚，且存在前側軸承50之內徑變大之傾向，其結果前側軸承50之dmn值變大。因此，如上所述形成設置有固定套筒81而使前側軸承50之發熱有效率地逸散之構成非常地有效。

另一方面，配設於工具之相反側之後側軸承60與前側軸承50相比並不直接負荷切削荷重，且與前側軸承50相比尺寸亦變小，故而亦可如上述實施形態般為藉由螺帽35定位於軸方向上之構成。然而，於留有可確保軸方向之空間之餘裕之情形時等，根據需要，後側軸承60、60之內輪62、62亦可以不使用螺帽35，而是藉由具有過盈量而外嵌於第1圓筒構件71上之固定套筒相對於旋轉軸12定位固定在軸 方向上之方式構成(未圖示)。

(第2實施形態)

其次，參照圖4，對本發明之第2實施形態之主軸裝置詳細地進行說明。再者，關於與第1實施形態相同或同等部分，標註相同符號，並省略或簡化說明。

於第2實施形態中，旋轉軸12除與第1實施形態相同地，具有包含金屬材料之第1圓筒構件71、及包含碳纖維複合材料(CFRP)之第2圓筒構件72以外，進而具有兩個第3圓筒構件73、74，其配置於第2圓筒構件72之外周面，外周面分別嵌合前側軸承50、50之內輪52、52、及後側軸承60、60之內輪62、62，且包含金屬材料。

第2圓筒構件72在相對於轉子20嵌合於外周面之軸方向中間部沿軸方向遠離之位置即前方部分及後方部分，以配置第3圓筒構件73、74之外周面成為小徑之方式具有階差部72a、72b。而且，第3圓筒構件73、74使其套筒部分73a、74a嵌合於階差部72a之前方及階差部72b之後方為小徑之外周面，並且使自套筒部分73a、74a之螺帽之相反側端部向徑方向外方伸出之凸緣部73b、74b夾持於階差部72a、72b之軸方向側面與內輪52、62之軸方向端面之間。

再者，凸緣部74b之外徑以將轉子20嵌合於第2圓筒構件72時不發生干涉之方式，設定為轉子20所嵌合之外周面之外徑以下。

第3圓筒構件73、74係嵌合於第2圓筒構件72之外周面之薄壁套筒，較佳為選定高張力鋼或碳鋼等表面硬度與第1 圓筒構件71同等之金屬材料。包含此種薄壁套筒之第3圓筒構件73、74係藉由利用收縮配合而覆蓋於第2圓筒構件72之外周面、或藉由併用輕度之過盈量與接著，而結合於第2圓筒構件72之外周面。而且，於第3圓筒構件73、74之外周面，以過盈量而嵌合前側軸承50、50之內輪52、52、後側軸承60、60之內輪62、62。

再者，與第1圓筒構件71結合之包含碳纖維複合材料之第2圓筒構件72之外周面為了確保與第3圓筒構件73、74之適當之嵌合，而被施予精加工，又，包含金屬材料之第3圓筒構件73、74之外周面亦為了確保與各內輪52、62之適當之嵌合而被施予精加工。

另外，構成第2圓筒構件72之碳纖維複合材料儘管就比彈性模數而言優於金屬材料，但表面硬度易於取決於作為母材之樹脂材料，比較柔軟。又，為了提高主軸之高剛性化或軸之旋轉精度，旋轉軸12與各內輪52、62之間之嵌合必需形成為間隙至少為0以上之過盈嵌合。

於使用轉數較低之主軸中，即便過盈量之值較小亦不存在問題，但於以高速旋轉使用之主軸之情形時，離心力所導致之內輪52、62之膨脹與旋轉軸12相比變大。因此，若過盈量較小則間隙變大，從而產生旋轉軸之振動或磨蝕等不良狀況，故而必需擴大過盈量。當於此種條件下，使碳纖維複合材料與內輪局部地(僅內輪之軸方向寬度部分)過盈嵌合之情形時，存在兩者間之接觸面壓局部地增加，且因碳纖維複合材料之表面之壓損或變形等而無法於嵌合部 順利接合之可能性。

另一方面，如本實施形態般，藉由使用第3圓筒構件73、74，可使碳纖維複合材料(第2圓筒構件72)與第3圓筒構件73、74於軸方向上大範圍地結合，又，藉由設定為薄壁套筒，即便假設以較大之過盈量與碳纖維複合材料嵌合，亦可預見到第3圓筒構件73、74側之彈性變形，故而可減輕兩者間之接觸面壓。再者，若形成較小之過盈嵌合來取代較大之過盈嵌合，而將兩者接著接合，則接觸面壓不會變大。

其後，進而，即便在使內輪52、62以較大之過盈量而嵌合於第3圓筒構件73、74之外周面之情形時亦不直接對碳纖維複合材料之表面施予局部之面壓，荷重經由第3圓筒構件73、74而發揮作用，使嵌合所產生之壓縮力得以分散。藉由此種緩衝作用，可不使碳纖維複合材料之表面產生壓損或變形等。

又，由於內輪與碳纖維複合材料之線膨脹係數不同，故而若主軸之溫度隨著旋轉增加而上升則與離心力效果同樣地嵌合部之間隙發生變化。因此，考慮到該等條件，較理想的是以運行中(例如，作為對象之主軸之最高旋轉時)之第3圓筒構件73、74與內輪52、62之間之嵌合間隙成為0~過盈量側之方式設定組裝時之嵌合。

又，於因定期之保養或突發之軸承狀況不良等而更換軸承之情形時，內輪52、62自包含金屬材料之第3圓筒構件73、74上拔除。該拔除後之構造與內輪嵌合於金屬材料之 旋轉軸上之先前構造相同，故而不存在問題。

進而，如上所述，於第3圓筒構件73、74上設置有凸緣部73b、74b，故而可與相反側之螺帽31、35及內輪間隔件32、36一併將軸承50、60之內輪端部之軸方向固定形成為金屬間結合。由於碳纖維複合材料係使用合成樹脂材料作為母材，故而於使內輪52、62與碳纖維複合材料以某種荷重密接結合之情形時，內輪端部與碳纖維複合材料之接觸部間之彈性變形存在變大之傾向，且存在藉由螺帽31、35而形成之緊固結合變弱之可能性。即，若因重視剛性而將緊固力極度提高，則存在使碳纖維複合材料產生斷裂或缺損等破損之擔心。另一方面，為了確保切削精度，軸方向之變形剛性成為必需。因此，藉由於第3圓筒構件73、74上設置凸緣部73b、74b可解決該等問題。

再者，於碳纖維複合材料之表面硬度較高之情形時，亦可不設置凸緣部73b、74b，而使內輪52、62之軸方向端面與第2圓筒構件72之階差部72a、72b之軸方向端面直接接合。

又，套筒部分73a、74a與凸緣部73b、74b亦可包含其他構件。

如此根據本實施形態之主軸裝置10，由於在第2圓筒構件72之自轉子20所嵌合之外周面沿軸方向遠離之位置之外周面，配置有前側及後側軸承50、60之內輪52、62分別嵌合於外周面且包含金屬材料之第3圓筒構件73、74，故而可使第3圓筒構件73、74與軸承50、60之內輪52、62之表 面硬度同等，可容易地進行兩者間之過盈嵌，且，於更換軸承50、60時，可抑制嵌合面上產生咬痕或傷痕等不良狀況。

此外，可自第3圓筒構件73、74與軸承內輪52、62之內周面之嵌合部(嵌合部圓周方向整個面成為傳熱面積)將軸承之發熱量經由內輪間隔件32、36，傳遞至前側軸承螺帽31或第1圓筒構件71上。即，可抑制如下不良狀況之產生：熱停滯於軸承內輪52、62，預壓因軸承內外輪溫差而變得過大，由此導致留痕等。

又，由於第3圓筒構件73、74具有夾持於第2圓筒構件72之階差部72a、72b之軸方向側面與內輪52、62之軸方向端面之間之凸緣部73b、74b，故而即便於牢牢旋緊相反側之螺帽31、35之情形時，亦可不產生第2圓筒構件72之斷裂或缺損等破損地，進行軸承50、60之內輪端部之軸方向固定。

再者，於本實施形態中，第3圓筒構件73、74係設定為嵌合於第2圓筒構件72之外周面之薄壁套筒，但第3圓筒構件73、74亦可為藉由電性或化學方法而結合於第2圓筒構件72之外周面之薄膜構件。例如，若使用如下之金屬鍍敷等，則可形成堅固之被膜。例如，可於第2圓筒構件72之表面(即，外周面及階差部72a、72b之軸方向端面)，自內側依序形成用以熱噴塗之基底處理層、金屬熱噴塗處理層、中間鍍敷層及最外鍍敷層，藉此獲得牢固地結合之金屬鍍敷層。

此處，所謂基底處理層係以如下方式形成，即例如，將滿足熱導率為0.001 cal．cm^-1 ．sec^-1 ．deg^-1 以上且λ．S≧0.05(λ：熱導率，S：以m² /g表示之表面積)之非扁平狀之無機填料、或表面具有複雜之凹凸之無機填料等特殊形狀之金屬或無機粉末與熱硬化型樹脂調合併塗佈於碳纖維複合材料表面，再使其熱硬化。又，金屬熱噴塗處理層之材質只要為可電鍍於Cu、Ni、Al、Fe等表面即可，並不特別限制。中間鍍敷層之材質係自封孔性能與耐蝕性方面考慮而選擇，以此種目的而進行了多次實驗之結果發現，Cu或Ni尤其有效。進而，作為最外鍍敷層之材質亦係根據用途而適當地選擇，一般採用Ni及Cu，尤其於要求表面硬度之情形時較佳為鍍Cu。

其他構成及作用與第1實施形態之構成及作用相同。

又，於圖5所示之第2實施形態之變形例中，前側軸承50、50之內輪52、52亦可以藉由具有過盈量而而外嵌於旋轉軸12之第1圓筒構件71上之固定套筒81，而相對於旋轉軸12定位固定在軸方向上之方式構成。於該情形時，亦取得與圖3相同之效果。

又，亦可如圖6所示之第2實施形態之另一變形例之主軸裝置般，為對前側軸承50、50及後側軸承60、60分別賦予固定位置預壓之構成。於該情形時，前側軸承50、50與後側軸承60、60係以分別成為背面組合之方式配置。

於此種主軸裝置中，亦可取得與上述實施形態相同之效果。

進而，作為應用本發明之主軸裝置，亦可為以對前側軸承50、50賦予固定位置預壓之方式由一對角接觸球軸承構成前側軸承50，且由單行圓筒滾子軸承構成後側軸承60者。

(第3實施形態)

其次，參照圖7，對本發明之第3實施形態之主軸裝置詳細地進行說明。再者，關於與第1實施形態相同或同等部分，標註相同符號，並省略或簡化說明。

於第3實施形態中，馬達M之轉子20係可經由轉子套筒70與旋轉軸12一體旋轉地配置。又，旋轉軸12包含金屬材料，另一方面轉子套筒70包含碳纖維複合材料(CFRP)。作為碳纖維複合材料(CFRP)，可使用熱導率及熱膨脹率小於金屬材料之熱導率及熱膨脹率、比彈性模數高於金屬材料之比彈性模數、比重小於金屬材料之比重者。尤其將熱導率較小之碳纖維複合材料作為轉子套筒70，而配置於轉子20與旋轉軸12之間，藉此可具有與金屬同等之強度地使轉子20與旋轉軸12之間隔熱。因此，轉子20之發熱不易傳遞至旋轉軸12上，旋轉軸12自身之熱膨脹得到抑制而維持良好之加工精度。

進而，轉子20之熱不易經由旋轉軸12傳遞至前側及後側軸承50、60之內輪52、62上，內輪溫度之上升得到抑制由此可縮少內外輪51、52、61、62間之溫差。藉而，防止前側及後側軸承50、60之內部荷重上升所導致之軸承之留痕等不良狀況。

具體而言，作為碳纖維複合材料，例如可藉由如下操作而製造，即於將以PAN(聚丙烯腈，Polyacrylonitrile)為主原料且包含碳纖維之絲線平行地拉齊而成者、或由包含碳纖維之絲線所形成之織物(薄片狀)上，重合多層含浸包含硬化劑之環氧樹脂等熱硬化樹脂而成之薄片，並捲繞於帶芯棒等上，使其加熱硬化。

作為碳纖維複合材料之特性，例如若使用Toho Tenax公司之碳纖維類型：HTA，則拉伸強度為2060 MPa，拉伸彈性模數為137 GPa，比重為1.55 g/cc，與先前之高張力鋼等相比，拉伸強度為同等以上，比重為1/5左右。又，熱膨脹率亦可藉由將纖維方向、角度最佳化，而設定為-5~+5×10^-6 (K^-1 )，故而與先前之碳鋼相比可為其1/2~1/10左右。

再者，前側及後側軸承50、60之外輪51、61之熱經由嵌合之殼體H而散放，相對於此，內輪52、62之熱卻難以散放，而存在變得較外輪51、61高溫之傾向。因此，對於內外輪51、52、61、62之溫差所引起之內部荷重上升而言，內輪52、62之溫度管理變得重要。

轉子20與轉子套筒70、及轉子套筒70與旋轉軸12藉由緊密配合、接著、一體成形等而結合。其中，於以緊密配合將轉子20與轉子套筒70結合之情形時，可預見到各構件之線膨脹係數之不同所導致之徑方向膨脹量差、由於離心力所導致之膨脹量之不同而產生之旋轉時之徑方向之膨脹量差，考慮到旋轉軸12之轉數或旋轉中之溫度，較佳為以於 旋轉中之轉子20之內徑與轉子套筒70之外徑間至少不產生間隙之方式選定適當之過盈量。

例如，考慮到離心力所導致之過盈量之減少，而將過盈量設定為與(轉子20之內徑之離心膨脹量-轉子套筒70之外徑之離心膨脹量)相同之大小、或其以上。具體而言，藉由將碳纖維複合材料之成型時之捲繞角度設定為恰當之值而設定，例如，使「比彈性模數=E(縱彈性係數)/ρ(密度)」為適當之值、使轉子20之半徑方向壁厚與碳纖維複合材料之半徑方向壁厚為適當之比或值、或者進行轉子材質與碳纖維複合材料之選定(纖維徑或結合樹脂材料之選定)等。又，亦可將該等方法組合，進而，使對其他離心膨脹有所影響之因素為適當之值而設定。

又，若藉由成型時之捲繞角度，而將碳纖維複合材料之線膨脹係數設定為小於轉子20之線膨脹係數，則亦可認為過盈量會由於轉子20之溫度上升而減少，亦產生間隙。因此，過盈量較佳設定為與(上述之離心膨脹量+溫度上升所導致之過盈量之減少量)相同之大小、或其以上。

進而，為了將旋轉軸12之離心力所導致之膨脹抑制為適當之值，碳纖維複合材料之比彈性模數較佳設定為所使用之金屬材料之2倍以上，更佳設定為3倍以上。碳纖維複合材料根據纖維方向而具有各向異性，但與相應之荷重之方向一致，於成形時決定纖維方向。又，亦可藉由使纖維方向交叉，令其具備等向性而使用。進而，亦可以圓周方向之比彈性模數變大之方式，決定纖維方向。

如此，碳纖維複合材料之熱導率及熱膨脹率小於金屬材料之熱導率及熱膨脹率、比彈性模數高於金屬材料之比彈性模數、且比重小於金屬材料之比重，故而即便藉由離心力作用、溫度變化亦不會於轉子套筒70與旋轉軸12之嵌合部產生間隙，不會產生旋轉中之振動變大、或剛性降低等不良狀況。

如以上所說明，根據本實施形態之馬達內置方式之主軸裝置10，於旋轉自如地支持旋轉軸12之前側軸承50與後側軸承60之間，經由以熱導率小於旋轉軸12之碳纖維複合材料形成之轉子套筒70，轉子20外嵌固定於旋轉軸12上，故而轉子20之發熱不易傳遞至旋轉軸12上，進而不易經由旋轉軸12傳遞至前側軸承50及後側軸承60之內輪52、62上，從而可抑制內外輪51、52、61、62間之溫差，維持適當之預壓，且即便於dmn值為100萬以上之高速旋轉中，亦可防止軸承50、60之留痕之產生。又，旋轉軸12自身之膨脹亦得到抑制，故而可獲得良好之加工精度。

(第4實施形態)

其次，參照圖8，對本發明之第4實施形態之主軸裝置詳細地進行說明。再者，關於與第1實施形態相同或同等部分，標註相同符號，並省略或簡化說明。

於第4實施形態中，配置於轉子20與旋轉軸12之間之轉子套筒70a包含金屬。又，於轉子套筒70a所嵌合之旋轉軸12之嵌合部之外周面，以形成複數個環狀溝槽91之方式形成有環狀之向外凸部92。於各環狀溝槽91中，以環狀配置 有碳纖維複合材料(CFRP)93，藉由緊密配合、接著、或一體成形等而一體固定於旋轉軸12上。

作為碳纖維複合材料(CFRP)，可使用熱導率及熱膨脹率小於金屬材料之熱導率及熱膨脹率、比彈性模數高於金屬材料之比彈性模數、比重小於金屬材料之比重者。尤其將熱導率較小之碳纖維複合材料93配置於與轉子套筒70a嵌合之複數個環狀溝槽91中，縮小轉子套筒70a與旋轉軸12之金屬彼此之接觸面積即導熱面積，因此轉子20之發熱不易傳遞至旋轉軸12上，旋轉軸12自身之熱膨脹得到抑制而維持良好之加工精度。

進而，轉子20之熱不易經由旋轉軸12傳遞至前側及後側軸承50、60之內輪52、62上，內輪溫度之上升得到抑制由此可減少內外輪51、52、61、62間之溫差。藉此，可具有與金屬同等之強度地，防止前側及後側軸承50、60之內部荷重上升所導致之軸承之留痕等不良狀況。

又，配置有熱導率較小之碳纖維複合材料93以外之轉子套筒70a與旋轉軸12之對向面即轉子套筒70a之內周面和旋轉軸12之環狀之向外凸部92殘留有金屬彼此之嵌合。於金屬製之轉子套筒70a僅與較之金屬而表面硬度較低且易於彈性變形之碳纖維複合材料93嵌合之情形時，難以進行嵌合適當之管理。另一方面，如本實施形態般，旋轉軸12之環狀之向外凸部92與轉子套筒70a殘留金屬彼此之嵌合，藉此對嵌合部之過盈量之適當之管理變得容易。

具體而言，作為碳纖維複合材料93，例如可藉由如下操 作而製造，即於將以PAN(聚丙烯腈，Polyacrylonitrile)為主原料且包含碳纖維之絲線平行地拉齊而成者、或由包含碳纖維之絲線所形成之織物(薄片狀)上，重合多層含浸包含硬化劑之環氧樹脂等熱硬化樹脂而成之薄片，並捲繞於帶芯棒等上，使其加熱硬化。碳纖維複合材料93根據纖維方向而具有各向異性，但可與荷重方向一致而決定纖維方向，可藉由於成型時使纖維之方向交叉令其具備等向性而使用。

作為碳纖維複合材料93之特性，例如若使用Toho Tenax公司之碳纖維類型：HTA，則拉伸強度為2060 MPa，拉伸彈性模數為137 GPa，比重為1.55 g/cc，與先前之高張力鋼等相比，拉伸強度為同等以上，比重為1/5左右。又，熱膨脹率亦可藉由將纖維方向、角度最佳化，而設定為-5~+5×10^-6 (K^-1 )，故而與先前之碳鋼相比可為其1/2~1/10左右。

再者，旋轉軸12之環狀溝槽91與環狀之向外凸部92之比率換而言之轉子套筒70a與旋轉軸12之嵌合部之金屬彼此之接觸面積和金屬與碳纖維複合材料93之接觸面積之比率，係根據轉子套筒70a與旋轉軸12之嵌合部之隔熱效果和結合強度之均衡而決定。

又，前側及後側軸承50、60之外輪51、61之熱經由嵌合之殼體H而散放，相對地內輪52、62之熱卻難以散放，而存在變得較外輪51、61高溫之傾向。因此，對於內外輪51、52、61、62之溫差所引起之內部荷重上升而言，內輪 52、62之溫度管理變得重要。

金屬製之轉子套筒70a與轉子20藉由緊密配合、接著、或一體成形等而結合。於使複數個矽鋼板積層而成之轉子20以緊密配合而嵌合於摻雜有包含金屬之向外凸部92與碳纖維複合材料93之軸部之情形時，就與向外凸部92嵌合之矽鋼板、及與較之金屬而表面硬度較低之碳纖維複合材料93嵌合之矽鋼板而言，存在使嵌合產生不均之可能性。因此，存在複數個矽鋼板間之均衡產生偏移而對馬達M之性能造成影響之虞。另一方面，於本實施形態中，轉子20經由轉子套筒70a嵌合於旋轉軸12上，藉此不會使嵌合產生不均，而易於進行過盈量之管理。

於將轉子20與轉子套筒70a、及轉子套筒70a與旋轉軸12以緊密配合而嵌合之情形時，可預見到由於離心力所導致之膨脹量之不同而產生之旋轉時之徑方向之膨脹量差、各構件之線膨脹係數之不同(於本實施形態中因形成為金屬彼此之嵌合故大致相等)所導致之徑方向膨脹量差，考慮到旋轉軸12之轉數或旋轉中之溫度，較佳為以於旋轉中之轉子20之內徑與轉子套筒70a之外徑間、及轉子套筒70a之內徑與旋轉軸12之外徑間至少不產生間隙之方式選定適當之過盈量。

如以上所說明，根據本實施形態之馬達內置方式之主軸裝置10，於轉子20與旋轉軸12之間設置有轉子套筒70a，熱導率小於旋轉軸12之構件即碳纖維複合材料93部分地介於與轉子套筒70a對向之旋轉軸12之外周面，故而轉子20 之發熱不易傳遞至旋轉軸12上，進而不易經由旋轉軸12傳遞至前側軸承50及後側軸承60之內輪52、62上，從而可抑制內外輪51、52、61、62間之溫差，維持適當之預壓，且可防止軸承50、60之留痕之產生。又，旋轉軸12自身之膨脹亦得到抑制，故而可獲得良好之加工精度。

又，由於在旋轉軸12之外周面以形成複數個環狀溝槽91之方式形成有環狀之向外凸部92，於複數個環狀溝槽91中配置有熱導率小於旋轉軸12之碳纖維複合材料93，轉子套筒70a之內周面與旋轉軸12之環狀之向外凸部92以緊密配合而嵌合，故而可藉由碳纖維複合材料93使轉子20之發熱不易傳遞至旋轉軸12上，又，可將旋轉軸12與轉子套筒70a形成為金屬彼此穩定之嵌合。

進而，熱導率小於旋轉軸12之構件係由碳纖維複合材料形成，故而可有效率地抑制來自於轉子20之導熱。

圖9係第4實施形態之變形例之主軸裝置之主要部分剖面圖。於本變形例之主軸裝置10中，碳纖維複合材料93之配置位置與第4實施形態相反，係於金屬製之轉子套筒70a之內周面，以形成複數個環狀溝槽94之方式形成有環狀之向內凸部95。於各環狀溝槽94中，以環狀配置有碳纖維複合材料(CFRP)93，藉由緊密配合、接著、或一體成形等而結合。

藉此，於轉子套筒70a之內周面部分地配置熱導率較小之碳纖維複合材料93而縮小轉子套筒70a與旋轉軸12之金屬彼此之接觸面積，由此縮小自轉子套筒70a向旋轉軸12 之導熱面積，抑制經由轉子套筒70a傳遞至旋轉軸12上之轉子20之熱。

又，轉子套筒70a之向內凸部95與旋轉軸12之外周面殘留有金屬彼此之嵌合，將旋轉軸12與轉子套筒70a以緊密配合而嵌合，藉此使過盈量之管理變得容易。

進而，藉由以其他構件形成碳纖維複合材料93，可將具備碳纖維複合材料93之轉子套筒70a與另一主軸裝置共用化。

(第5實施形態)

其次，參照圖10對第5實施形態之主軸裝置進行說明。再者，對與第4實施形態相同或同等部分標註相同符號並省略或簡化說明。

如圖10所示，於本實施形態之主軸裝置10中，轉子20直接緊密配合而外嵌固定於旋轉軸12之軸方向大致中央。

於旋轉軸12上，在自轉子20所嵌合之位置向軸方向兩側遠離之外周面，形成有一對外周側環狀溝槽96，又，在旋轉軸12之內周面，形成有一對內周側環狀溝槽97。於外周側環狀溝槽96、及內周側環狀溝槽97中，分別以環狀配置有熱導率小於旋轉軸12之碳纖維複合材料(CFRP)93，藉由緊密配合、接著、或一體成形等與旋轉軸12結合成一體。

藉此，於轉子20與旋轉軸12之嵌合部(旋轉軸12之大致軸方向中央部)和前側軸承50及後側軸承60之間，配置熱導率較小之碳纖維複合材料93，使熱導率較高之金屬部之剖面面積(導熱面積)變小。

因此，轉子20之熱不易經由旋轉軸12傳遞至前側及後側軸承50、60之內輪52、62上，內輪溫度之上升得到抑制由此可縮少內外輪51、52、61、62間之溫差。藉而，可防止前側及後側軸承50、60之內部荷重上升所導致之軸承之留痕等不良狀況。

如以上所說明，根據本實施形態之馬達內置方式之主軸裝置10，於前側及後側軸承50、60之間，且旋轉軸12之內周面與自轉子20所嵌合之位置遠離之旋轉軸12之外周面，配置有熱導率小於旋轉軸12之碳纖維複合材料93，故而自轉子20傳遞至旋轉軸12上之熱不易傳遞至前側及後側軸承50、60之內輪52、62上，從而可抑制內外輪51、52、61、62間之溫差，維持適當之預壓，且可防止軸承50、60之留痕之產生。

又，與兩環狀溝槽96、97一體結合之碳纖維複合材料93具有與金屬同等以上之強度，故而旋轉軸12之堅固度不會下降。

再者，於本實施形態中，轉子20亦可經由轉子套筒而外嵌於旋轉軸12上。

又，於圖10所示之實施形態中，外周側環狀溝槽96與內周側環狀溝槽97具有大致相等之寬度，且形成於軸方向相同之位置上，但並不限定於此。即，碳纖維複合材料93只要至少配置於前側及後側軸承50、60之間且旋轉軸12之內周面與自轉子20或轉子套筒所嵌合之位置遠離之旋轉軸12之外周面中至少一處即可。

例如，圖11係第5實施形態之變形例之主軸裝置之主要部分剖面圖。旋轉軸12之內周側環狀溝槽97配置於與轉子20沿軸方向重疊之位置上。又，內周側環狀溝槽97與形成於轉子20之軸方向兩側之外周側環狀溝槽96沿徑方向重疊而形成。

而且，於外周側環狀溝槽96、及內周側環狀溝槽97中，熱導率較小之碳纖維複合材料93藉由緊密配合、接著、或一體成形等與旋轉軸12結合成一體，故而其與旋轉軸12之轉子20之嵌合部和前側軸承50及後側軸承60之間之導熱面積變小，可有效地抑制前側及後側軸承50、60之內輪52、62之溫度上升。

又，可將第4實施形態與第5實施形態組合而應用。例如，如圖12所示，與第4實施形態之變形例同樣地，於設置在內周面之環狀溝槽94中以環狀配置有碳纖維複合材料93之轉子套筒70a嵌合於旋轉軸12之外周面。進而，於旋轉軸12上，在與轉子套筒70a之嵌合部沿軸方向重疊而形成之內周側環狀溝槽97中配置有碳纖維複合材料93。

藉此，於本變形例之主軸裝置10中，藉由轉子套筒70a及設置於旋轉軸12上之碳纖維複合材料93，於轉子套筒70a與旋轉軸12之嵌合部、及前側軸承50及後側軸承60之間之旋轉軸12上，導熱面積變少，前側及後側軸承50、60之內輪52、62之溫度上升得到抑制。

(第6實施形態)

其次，參照圖13及圖14對第6實施形態之主軸裝置進行 說明。圖13係應用本實施形態之主軸裝置之門形切削機之概略立體圖，圖14係圖13中之主軸裝置之剖面圖。如圖13所示，在門形切削機1中，工作台3可向X軸方向移動地支持於頭部2之上，於頭部2之兩側豎立設置有一對支柱4。於支柱4之上端架設有橫梁5，於橫梁5上，可向Y軸方向移動地設置有鞍部6。又，於鞍部6上，支持有可於軸方向上升降之撞桿7，於撞桿7之下端，安裝有可繞Y軸及繞Z軸旋轉分度而驅動地保持本發明之主軸裝置10之主軸頭8。於主軸頭8之2根支持臂8a內，設置有未圖示之傾斜機構，主軸裝置10係藉由該傾斜機構經由托架9而繞Y軸旋轉分度。

如圖14所示，主軸裝置10包括：殼體H，其內嵌於托架9中；旋轉軸113，其插入至殼體H之內部；以及前側及後側軸承150、160，其相對於殼體H旋轉自如地分別支持旋轉軸113。

旋轉軸113形成為中空狀，於其內部，組裝有：拉條，其於軸方向上延伸；夾盤，其設置於拉條之前端側；及盤簧，其設置於拉條與旋轉軸113之間，將夾盤拉入至工具之相反側(均未圖示)。藉此，安裝於夾盤上之工具支架被拉入至工具之相反側(圖14中為右側)，由此與形成於旋轉軸113之工具側內周面之楔形面113a嵌合而將工具安裝於旋轉軸113上。

又，旋轉軸113藉由支承該工具側(圖14中為左側)之4行前側軸承150與支承工具之相反側之2行後側軸承160，而 旋轉自如地支持於殼體H上。殼體H包括：金屬製之內部套筒111，其外嵌於複數個前側軸承150及後側軸承160上；及外部套筒112，其外嵌於內部套筒111且包含碳纖維複合材料；外部套筒112藉由緊密配合、或餘隙配合與接著劑之併用而外嵌固定於內部套筒111上。

外部套筒112係將螺栓(未圖示)插通於設置在其軸方向前端之凸緣部112a之螺栓孔114中而固定在位於機械側之主軸頭8之托架9上。

於內部套筒111與外部套筒112之嵌合部，更具體而言於內部套筒111之外周面，以螺旋狀形成有可形成用以循環供給冷媒之冷媒供給路徑115之冷卻用溝槽116。冷卻用溝槽116之軸方向兩端與位於較該冷卻用溝槽116更靠近內徑側之位置沿軸方向延伸之供給孔117連通，該供給孔117連通於形成在下述之後側軸承外輪壓緊件127上之冷媒供給排出口130。而且，於冷媒供給排出口130處，經由配管連接有未圖示之冷媒供給裝置，冷卻水等冷媒經由供給孔117循環供給至冷媒供給路徑115，而使內部套筒111冷卻。

又，於內部套筒111之外周面之軸方向兩端部，形成有O形環溝槽118，於O形環溝槽118中安裝有密封構件即O形環119。因此，冷媒供給路徑115之軸方向兩側藉由O形環119自外部密封，以防止冷媒之洩漏。

各前側軸承150係分別具有外輪151、內152、具有接觸角而配置之作為滾動體之球體153、及未圖示之保持器之 角接觸球軸承，各後側軸承160係具有外輪161、內輪162、作為滾動體之球體163、及未圖示之保持器之角接觸球軸承。

4行前側軸承150係以自軸方向前方(圖中左側)每2行前側軸承150並列組合成對，各對彼此成為背面組合之方式配置。又，2行後側軸承160係以成為背面組合之方式配置。

各前側軸承150之外輪151內嵌於內部套筒111中，於較該等外輪151更靠近工具之相反側之位置與形成在內部套筒111中之段部120碰觸，並且藉由扣緊固定於內部套筒111之軸方向前端之前側軸承外輪壓緊件122並經由外輪間隔件121定位固定於軸方向上。又，各前側軸承150之內輪152外嵌於旋轉軸113，於較該等內輪152更靠近工具之相反側之位置與形成在旋轉軸113之段部123碰觸，並且藉由扣緊固定於旋轉軸113上之螺帽124並經由內輪間隔件125相對於旋轉軸113定位固定在軸方向上。

各後側軸承160之外輪161內嵌於內部套筒111中，於較該等外輪161更靠近工具側之位置在與形成於內部套筒111中之段部126之間、及與扣緊固定於內部套筒111之軸方向後端之後側軸承外輪壓緊件127之間，形成有軸方向間隙。以此方式設為不將後側軸承160之外輪161於軸方向上固定之構成，藉此可消除旋轉軸113與殼體H之熱膨脹差。又，各後側軸承160之內輪162外嵌於旋轉軸113，於較該等內輪162更靠近工具側之位置與形成在旋轉軸113之段部 128碰觸，並且藉由扣緊固定於旋轉軸113上之螺帽129而定位固定。

以上述方式構成之本實施形態之主軸裝置10經由包含熱導率小於金屬之碳纖維複合材料之外部套筒112而固定於機械側之托架9上。藉此，主軸裝置10側之發熱不易傳遞至機械側之托架9上，從而可抑制機械側之熱變形，可進行高精度之加工。尤其於主軸裝置10內內置有驅動用馬達之馬達內置型主軸裝置中，轉子及定子之發熱不易傳遞至機械側，故而本發明之效果較大。

又，由於體積較大之外部套筒112係由比重較小之碳纖維複合材料形成，故而主軸裝置10之質量減少。藉此，搭載有主軸裝置10之進給軸之慣性變小，可增大主軸裝置10之移動加速度。因此，可縮短工具更換時間、或主軸裝置10向加工部位之移動時間等使實際加工時間增加，由此加工效率提高。於主軸旋轉型加工裝置中，同樣地亦可縮小主軸裝置10之慣性，故而旋轉加速性提高，可進行高效之加工。

進而，存在例如於鈦等難削材料之加工時、或刃具之鋒利程度低下時等產生顫抖之情形，但碳纖維複合材料具有良好之振動衰減特性，故而主軸裝置10側之振動不易傳遞至機械側之托架9上，共振現象得以防止，因此可維持較高之加工精度。

如以上所說明，根據本實施形態之主軸裝置10，配設有旋轉自如地支持旋轉軸113之前側及後側軸承150、160之 殼體H包括至少外嵌於後側軸承160上之金屬製之內部套筒111、及外嵌於內部套筒111且包含碳纖維複合材料之外部套筒112，故而可藉由以熱導率較小之碳纖維複合材料形成之外部套筒112之作用，使來自於旋轉軸113之熱不易傳遞至機械側托架9上，從而可抑制機械側之溫度上升所導致之熱變形而進行高精度之加工。尤其於主軸裝置10中內置有驅動用馬達之馬達內置型之主軸裝置10中，可抑制馬達之發熱傳遞至機械側故而有效。進而，由於碳纖維複合材料之比重較小，故而可降低主軸裝置10之質量、慣性力，可使主軸頭以更高速度進行移動由此提高生產效率。

又，根據本實施形態之主軸裝置10，於內部套筒111與外部套筒112之嵌合部，配置有循環供給冷媒之冷媒供給路徑115，故而可藉由冷媒有效地使內部套筒111冷卻，進而與碳纖維複合材料之低熱導特性相應地抑制機械側之溫度上升。藉此，可抑制機械側之溫度上升所導致之熱變形而進行高精度之加工。

進而，根據本實施形態之主軸裝置10，自外部密封冷媒供給路徑115之O形環119配置於內部套筒111與外部套筒112之嵌合部之軸方向兩端部，故而可確實地防止冷媒自冷媒供給路徑115洩漏。

(第7實施形態)

其次，參照圖15對第7實施形態之主軸裝置進行說明。第7實施形態之主軸裝置10將基本之構成設定為與第6實施形態之主軸裝置10相同，但於如下方面不同：以餘隙配合 將內部套筒111與外部套筒112嵌合，將內部套筒111於形成在其軸方向前端之凸緣部111a藉由螺栓131而緊固於外部套筒112上。

此處，若主軸裝置10之溫度隨著運作而上升，則金屬製之內部套筒111於徑方向上產生熱膨脹。另一方面，包含碳纖維複合材料之外部套筒112與內部套筒111相比較不易膨脹，於是可能導致外部套筒112自外側將內部套筒111往內推壓，而對內嵌於內部套筒111中之前側及後側軸承150、160造成影響。然而，於本實施形態之主軸裝置10中，內部套筒111與外部套筒112係以適當之間隙而間隙嵌合，故而可防止由外部套筒112使得內部套筒111被往內推壓，且內部套筒111與前側及後側軸承150、160之嵌合間隙減少，進而對軸承150、160之內部荷重所造成之影響降低。其他作用效果與第6實施形態之主軸裝置10相同。

(第8實施形態)

其次，參照圖16對第8實施形態之主軸裝置進行說明。第8實施形態之主軸裝置10將基本之構成設定得與第6實施形態之主軸裝置10相同，故而對相同部分及相當部分標註相同符號，藉此簡化或省略其說明，對於不同部分則進行詳述。

本實施形態之主軸裝置10之殼體H包括內部套筒111、外部套筒112、及前側軸承殼體135。前側軸承殼體135為金屬製，固定於內部套筒111之軸方向前方之端面112b，配設於內部套筒111及外部套筒112之軸方向前方。換而言 之，前側軸承殼體135係以不內嵌於外部套筒112之方式構成。

4行前側軸承150係內嵌於前側軸承殼體135而配置，與配置於內部套筒111之工具之相反側之2行後側軸承160協動而旋轉自如地支持旋轉軸113。各前側軸承150之外輪151內嵌於前側軸承殼體135，於較該等外輪151更靠近工具之相反側之位置與形成在前側軸承殼體135上之段部136碰觸，並且藉由緊固於前側軸承殼體135之軸方向前端之前側軸承外輪壓緊件122並經由外輪間隔件121定位固定在軸方向上。又，各前側軸承150之內輪152外嵌於旋轉軸113，於較該等內輪152更靠近工具之相反側之位置與形成在旋轉軸113之段部137碰觸，並且藉由緊固於旋轉軸113上之螺帽124經由內輪間隔件125相對於旋轉軸113定位固定在軸方向上。

此處，當金屬製之內部套筒111外嵌於各前側軸承150上，包含碳纖維複合材料之外部套筒112外嵌於內部套筒111之情形時，金屬製之內部套筒111、旋轉軸113、外輪151、內輪152等隨著主軸裝置10之溫度上升而於徑方向上產生熱膨脹，但包含碳纖維複合材料之外部套筒112難以膨脹，故而會產生將外部套筒112自外側按壓至內部套筒111中之現象，而使外輪151收縮。其結果，存在前側軸承150之內部荷重上升之可能性。於較低速度旋轉之時不存在問題，但於例如dmn值為100萬以上之高速旋轉中，再加之球體153之離心力所導致之內部荷重增加，會導致軸承 150之轉動摩擦轉矩增大發熱變大，故而有轉數受到制約之虞。

尤其配設於工具側之前側軸承150係負荷切削荷重之軸承，故而為了確保剛性，與後側軸承160相比必需將內徑設定得較大。進而，於主軸裝置10之工具側，設置有保持工具之楔形面113a，故而為了確保軸剛性或軸系之固有振動頻率需要壁厚，且前側軸承150之內徑要大。因此，存在前側軸承150之dmn值與後側軸承160相比而較大之傾向。

與此相對地，本實施形態之主軸裝置10於各前側軸承150所內嵌之前側軸承殼體135上未外嵌有包含碳纖維複合材料之外部套筒112，故而不存在自外側之按壓作用，即便於高速旋轉中，亦可抑制上述之前側軸承150之內部荷重之上升，抑制留痕等不良狀況之產生。

又，前側軸承殼體135固定於包含金屬材料之內部套筒111上，且不存在難以選定恰當之嵌合之與包含碳纖維複合材料之外部套筒112之嵌合部，故而易於設計。

如以上所說明，根據本實施形態之主軸裝置10，殼體H於內部套筒111及外部套筒112之軸方向前方，進而包含前側軸承殼體135，前側軸承殼體135外嵌於前側軸承150上，故而前側軸承殼體135之熱膨脹不會受到包含碳纖維複合材料之外部套筒112限制，可抑制對內嵌於前側軸承殼體135中之前側軸承150造成惡劣影響之情況。

再者，於第6~第8實施形態中，亦可應用主軸裝置內內 置有驅動用馬達之馬達內置型之主軸裝置。

(第9實施形態)

其次，參照圖17對第9實施形態之主軸裝置進行說明。如圖17所示，主軸裝置10為馬達內置方式，於其軸方向中心部，設置有中空狀之旋轉軸212，於旋轉軸212之軸芯上，滑動自如地插嵌有拉條213。拉條213藉由盤簧217之力朝工具之相反側方向(圖之右方向)對固定工具支架214之夾盤部215進行賦能，工具支架214與旋轉軸212之楔形面218嵌合。於工具支架214上安裝有工具(未圖示)，其結果，旋轉軸212可於一端(圖之左側)緊夾著工具而進行工具安裝。

又，旋轉軸212藉由支承該工具側之2行前側軸承(固定側軸承)250、250與支承工具之相反側之2行後側軸承(自由側軸承)260、260，而旋轉自如地支持於殼體H上。再者，殼體H係自工具側依序包含前蓋240、前側軸承外輪壓緊件229、前側殼體227、外筒219、後側殼體224及後蓋226。

於前側軸承250、250與後側軸承260、260間之旋轉軸212之外周面，藉由收縮配合而外嵌有轉子220。又，配置於轉子220之周圍之定子222係藉由將收縮配合於定子222上之冷卻套223內嵌於構成殼體H之外筒219中而固定於外筒219上。因此，轉子220與定子222構成馬達M，藉由向定子222供給電力而使轉子220產生旋轉力，使旋轉軸212旋轉。

各前側軸承250係分別具有外輪251、內輪252、具有接 觸角而配置之作為滾動體之球體253、及未圖示之保持器之角接觸球軸承，各後側軸承260係具有外輪261、內輪262、滾動體作為之球體263、及未圖示之保持器之角接觸球軸承。

前側軸承250、250之外輪251、251內嵌於前側殼體227中，且藉由螺固於前側殼體227上之前側軸承外輪壓緊件229並經由外輪間隔件230相對於前側殼體227定位固定在軸方向上。又，前側軸承250、250之內輪252、252外嵌於旋轉軸212上，且藉由緊固於旋轉軸212上之螺帽231並經由內輪間隔件232相對於旋轉軸212定位固定在軸方向上。

後側軸承260、260之外輪261、261內嵌於成為在後側殼體224之內側相對於後側殼體224沿軸方向滑動自如之狀態之軸承套筒225中。又，外輪261、261之一端面抵接於螺固在軸承套筒225上之後側軸承外輪壓緊件233，經由外輪間隔件234相對於軸承套筒225定位固定在軸方向上。後側軸承260、260之內輪262、262外嵌於旋轉軸212，且藉由緊固於旋轉軸212上之另一螺帽235，經由內輪間隔件36及速度感測器237之被檢測部238而定位固定。

前側軸承250、250(並列組合)與後側軸承260、260(並列組合)係以相互協動而成為背面組合之方式配置，設為對前側軸承250、250與後側軸承260、260賦予定壓預壓之構成。於後側殼體224與後側軸承外輪壓緊件233之間，配置有彈簧等賦能構件239，後側軸承外輪壓緊件233與軸承套筒225可相對於後側殼體224在軸方向上自如滑動。

此處，軸承套筒225包括：環狀之外側金屬構件271，其配置於上述軸承套筒之外徑側，且具有嵌合於後側殼體224之外周面；環狀之內側金屬構件272，其配置於上述軸承套筒之內徑側，且具有嵌合於外輪261、261之內周面；及環狀之碳纖維複合材料(CFRP)273，其配置於外側金屬構件271與內側金屬構件272之間。外側金屬構件271、內側金屬構件272、及碳纖維複合材料273分別具有與軸承套筒225相同之軸方向長度，軸承套筒225構成為半徑方向多層構造。

對於外側及內側金屬構件271、272，可使用碳鋼、SCM材、鑄鐵等金屬材料。又，碳纖維複合材料273可使用較之構成外側及內側金屬構件271、272之金屬材料而比彈性模數較高、比重較小、熱膨脹率較小者。尤其，為了應對一併形成軸承套筒225之外側及內側金屬構件271、272之熱膨脹，碳纖維複合材料之比彈性模數較佳設定為所使用之金屬材料之2倍以上，更佳設定為3倍以上。碳纖維複合材料根據纖維方向而具有各向異性，但與相應之荷重之方向一致，於成形時決定纖維方向。又，亦可藉由使纖維方向交叉，令其具備等向性而使用。進而，亦可以圓周方向之比彈性模數變大之方式，決定纖維方向。

例如，碳纖維複合材料273可藉由如下操作而製造，即於將以PAN(聚丙烯腈，Polyacrylonitrile)為主原料且包含碳纖維之絲線平行地拉齊而成者、或由包含碳纖維之絲線所形成之織物(薄片狀)上，重合多層含浸包含硬化劑之環 氧樹脂等熱硬化樹脂而成之薄片，並捲繞於帶芯棒等上，使其加熱硬化。

作為碳纖維複合材料273之特性，例如若使用Toho Tenax公司之碳纖維類型：HTA，則拉伸強度為2060 MPa，拉伸彈性模數為137 GPa，比重為1.55 g/cc，與先前之高張力鋼等相比，拉伸強度為同等以上，比重為1/5左右。又，熱膨脹率亦可藉由將纖維方向、角度最佳化，而設定為-5~+5°×10^-6 ℃，故而與先前之碳鋼相比可為其1/2~1/10左右。亦可設想到軸承套筒225與殼體224之運行中之溫差所導致之半徑方向之膨脹量差，而以成為諸如兩者間之間隙不會減少之類的適當之熱膨脹率之方式將纖維方向或角度最佳化。

碳纖維複合材料273與外側及內側金屬構件271、272之結合方法既可藉由緊密配合或接著將分開形成之物結合，或者亦可一體成形。

以此方式，藉由於內側金屬構件272之外側設置碳纖維複合材料273，可藉由外側之碳纖維複合材料273抑制內側金屬構件272之膨脹。因此，可抑制軸承套筒225之外徑膨脹而後側殼體224與軸承套筒225之間之間隙減少之情況。

又，由於使用諸如碳纖維複合材料273之類的熱導率較小之材料，故而軸承之熱不易傳遞至碳纖維複合材料273之外側之構件。藉此，後側殼體224之溫度變得難以上升，從而可防止主軸之熱移位所導致之加工精度之惡化。又，位於碳纖維複合材料273之外側之外側金屬構件271之 溫度亦難以上升，故而相應地間隙亦不易減少。

再者，由於內側金屬構件272係使用低熱膨脹鑄鐵等具有更接近於碳纖維複合材料273之線膨脹係數之低膨脹鑄具構件，故而於抑制後側殼體224與軸承套筒225之間隙之減少方面更佳，例如，即便係線膨脹係數與後側殼體224為相同程度之材質，亦可藉由碳纖維複合材料273之按壓作用，而發揮效果。又，藉由將碳纖維複合材料273之壁厚設定得與內側金屬構件272相比而較厚，按壓作用變得更大故而較佳。

又，於本實施形態中，亦存在如下之效果：將與後側殼體224不直接接觸且熱容較大之後側軸承外輪壓緊件233與外261、261，藉此將熱向外輪壓緊件233側散放。

其結果，可縮小後側殼體224與軸承套筒225之滑動部之初始間隙，且可一面維持滑動性，一面降低低速(低發熱)時之振動。又，可抑制因高速旋轉時之發熱而導致之軸承套筒之外徑之膨脹，抑制間隙之減少，而防止軸承套筒之滑動不良。

進而，碳纖維複合材料針對振動之衰減性優異，故而可抑制振動。

又，於第9實施形態中，軸承套筒225亦與第10及第11實施形態同樣地，可藉由外側金屬構件271與碳纖維複合材料273之組合、或碳纖維複合材料273與內側金屬構件272之組合、或僅碳纖維複合材料273之任一者而構成。尤其，軸承套筒225之外周面只要為滿足其與後側殼體224之 滑動性者，則既可由外側金屬構件271所構成，亦可由碳纖維複合材料273所構成。又，亦可於碳纖維複合材料之外周面熱噴塗金屬鍍敷或陶瓷。

(第10實施形態)

其次，參照圖18對本發明之第10實施形態之主軸裝置進行說明。再者，對於與第9實施形態相同或同等部分，標註相同之符號而省略或簡化說明。

於本實施形態中，旋轉軸212藉由支承該工具側之2行前側軸承(固定側軸承)250、250、及支承工具之相反側之2行後側軸承(自由側軸承)260、260旋轉自如地支持於殼體H上，藉由來自於外部之驅動力而旋轉驅動。再者，殼體H係自工具側依序包含前側軸承外輪壓緊件229、外筒219、及後蓋226。

前側軸承250、250與後側軸承260、260以分別成背面組合之方式配置，形成賦予固定位置預壓之構成。前側軸承250、250之外輪251、251內嵌於外筒219中，且藉由螺固於外筒219上之前側軸承外輪壓緊件229並經由外輪間隔件230相對於外筒219定位固定在軸方向上。又，前側軸承250、250之內輪252、252外嵌於旋轉軸212上，且藉由緊固於旋轉軸212上之螺帽231經由內輪間座232相對於旋轉軸212定位固定在軸方向上。

後側軸承260、260之外輪261、261內嵌於成為相對於外筒219沿軸方向自如滑動之狀態之軸承套筒225中，且相對於軸承套筒225定位固定在軸方向上。後側軸承260、260 之內輪262、262外嵌於旋轉軸212上，且藉由緊固於旋轉軸212上之另一螺帽235，經由內輪間隔件236而定位固定於軸方向上。

此處，軸承套筒225構成為具有如下構件之半徑方向多層構造，即碳纖維複合材料(CFRP)281，其配置於上述軸承套筒之外徑側，且具有外嵌於外筒219之外周面；及環狀之內側金屬構件282，其配置於碳纖維複合材料281之內側，且具有嵌合於外輪261、261之內周面。碳纖維複合材料281與內側金屬構件282藉由接著或收縮配合而接合。又，碳纖維複合材料281之外周面之精加工較佳為於其與內側金屬構件282之接合後進行。

進而，於軸承套筒225上設置有止轉部285，從而防止加減速時之轉動軸承260之摩擦轉矩增加所導致之殼體219與軸承套筒225間之圓周方向滑動。

如此，藉由將軸承套筒225之外側設定為碳纖維複合材料281，將內側設定為內側金屬構件282，可利用碳纖維複合材料281抑制內側金屬構件282之膨脹，從而抑制外筒219與軸承套筒225之間隙之減少。又，熱膨脹量係以(熱膨脹量=線膨脹係數×長度(於該情形時為直徑)×溫度上升)而賦予，故而可藉由於大徑之軸承套筒225之外側部位配置碳纖維複合材料281，而有效地抑制軸承套筒225之膨脹。

(第11實施形態)

圖19係本實施形態之第11實施形態之主軸裝置10之剖面 圖。於該實施形態中，將軸承套筒225之內周面即內側金屬構件282之內周面與後側軸承260、260之外輪261、261之外周面之嵌合設定為餘隙配合。

軸承套筒225與外輪261、261之間之間隙設定得較軸承260、260高速旋轉時之球體263、263之離心力作用所導致之外輪261、261之半徑方向膨脹量大，藉此可利用外輪膨脹緩和離心力所導致之內部預壓之增大。

其中，於將軸承套筒225與外輪261、261之間設定為餘隙配合之情形時，構成為藉由內側金屬構件282之肩部282a、及螺固於內側金屬構件282上之外輪壓緊件284按壓外輪261、261之兩端面，以使外輪261、261於軸承套筒225之內部不會沿圓周方向滑動。又，藉由按壓外輪261、261之兩端面，亦可防止因餘隙配合而令人擔心之軸承260、260之振動。

再者，其他構成及作用與第10實施形態相同。

圖20係本實施形態之第11實施形態之第1變形例之主軸裝置10之剖面圖。於該變形例中，軸承套筒225之構成與第11實施形態不同。即，軸承套筒225具有環狀之外側金屬構件283，其配置於上述軸承套筒之外徑側，且具有嵌合於外筒219之外周面；及碳纖維複合材料(CFRP)281，其配置於外側金屬構件283之內側，且具有以餘隙配合而嵌合於外輪261、261之內周面。

於該情形時，軸承套筒225與外輪261、261之間之間隙與第11實施形態同樣地，設定得較軸承260、260高速旋轉 時之球體263、263之離心力作用所導致之外輪261、261之半徑方向膨脹量大，故而藉由該間隙而容許可緩和離心力所導致之內部預壓之增大之外輪膨脹。因此，軸承套筒225之內周面如該變形例所示，亦可為包含碳纖維複合材料281。

又，於該情形時，構成為藉由碳纖維複合材料281之肩部281a、及螺固於軸承套筒225上之外輪壓緊件284按壓外輪261、261之兩端面。

圖21係本實施形態之第11實施形態之第2變形例之主軸裝置10之剖面圖。於該變形例中，軸承套筒225整體係包含碳纖維複合材料281。

於該情形時，軸承套筒225與外輪261、261之間之間隙亦與第11實施形態同樣地，設定得較軸承260、260高速旋轉時之球體263、263之離心力作用所導致之外輪261、261之半徑方向膨脹量大，故而藉由該間隙而容許可緩和離心力所導致之內部預壓之增大之外輪膨脹。

(第12實施形態)

其次，參照圖22對第12實施形態之主軸裝置進行說明。如圖22所示，於第12實施形態之主軸裝置10中，在其軸方向中心部，設置有包含金屬材料更具體而言為鉻鉬鋼材(SCM材)之中空狀之旋轉軸312，於旋轉軸312之軸芯上，滑動自如地插嵌有未圖示之拉條。拉條藉由盤簧之力朝工具之相反側方向(圖之右方向)對固定均未圖示之工具支架之夾盤部進行賦能，工具支架與旋轉軸312之楔形面嵌 合。於工具支架上安裝有工具，其結果，旋轉軸312可於一端(圖之左側)緊夾著工具而進行工具安裝。

旋轉軸312藉由支承該工具側之2行前側軸承350、350與支承工具之相反側之2行後側軸承360、360，而旋轉自如地支持於殼體H上。再者，殼體H係自工具側依序包含前蓋340、前側軸承外輪壓緊件329、外筒319、後側殼體324及後蓋326。

於旋轉軸312之前側軸承350、350與後側軸承360、360間之旋轉軸312之外周面，藉由收縮配合而外嵌有轉子320。又，配置於轉子320之周圍之定子322係藉由將收縮配合於定子322上之冷卻套323內嵌於構成殼體H之外筒319中而固定於外筒319上。因此，轉子320與定子322構成馬達M，藉由向定子322供給電力而使轉子320產生旋轉力，使旋轉軸312旋轉。

各前側軸承350係分別具有外輪351、內輪352、具有接觸角而配置之作為滾動體之球體353、及保持器354之角接觸球軸承，各後側軸承360係具有外輪361、內輪362、作為滾動體之球體363、及保持器364之角接觸球軸承。前側軸承350、350(並列組合)與後側軸承360、360(並列組合)係以相互協動而成背面組合之方式配置。

前側軸承350、350之外輪351、351內嵌於外筒319中，且藉由螺固於外筒319上之前側軸承外輪壓緊件329並經由前側外輪間隔件330相對於外筒319定位固定在軸方向上。又，前側軸承350、350之內輪352、352以零以上之過盈量 外嵌於旋轉軸312上，經由複數個前側內輪間隔件332而夾持於旋轉軸312之段部313與緊固於旋轉軸312上之螺帽331之間，並相對於旋轉軸312而定位。

後側軸承360、360之外輪361、361內嵌於成為在後側殼體324之內側沿軸方向自如滑動之狀態之軸承套筒325中，且藉由螺固於軸承套筒325上之後側軸承外輪壓緊件333並經由後側外輪間隔件334相對於軸承套筒325定位固定在軸方向上。又，後側軸承360、360之內輪362、362以零以上之過盈量外嵌於旋轉軸312上，且藉由緊固於旋轉軸312上之另一螺帽335並經由後側內輪間隔件336相對於旋轉軸312而定位固定。

其次，對前側、後側內輪間隔件332、336、及前側、後側軸承350、360之內輪352、362詳細地進行說明。再者，前側內輪間隔件332與前側軸承350、及後側內輪間隔件336與後側軸承360均具有相同之構成，故而於以後之說明中，設定以前側內輪間隔件332與前側軸承350為例而進行說明。

圖23(a)係將主軸裝置10之前側軸承350附近放大而表示之剖面圖，(b)係前側內輪間隔件332之側視圖，(c)係前側內輪間隔件332之前視圖，各內輪352於其兩側面對向配置有外嵌於旋轉軸312上之一對前側內輪間隔件332。

前側內輪間隔件332具有：環狀之本體部332a；及環狀之凸緣狀突部332b，其自本體部332a之外周側朝軸方向突出且外嵌於內輪352之肩部之外周面352a，與本體部332a 形成為一體。又，前側內輪間隔件332係藉由較之內輪352而熱膨脹係數較小且比彈性模數較大之材料例如碳纖維複合材料(CFRP)而形成。

於組裝時，前側內輪間隔件332之凸緣狀突部332b以零以上之過盈量外嵌於內輪352之肩部之外周面352a，內輪352之肩部之外周面352a遍及全周地藉由凸緣狀突部332b向徑方向內側推壓。此處，使凸緣狀突部332b與內輪352之肩部之外周面352a以零以上之過盈量而嵌合之原因在於：於溫度隨著主軸裝置10之運行而上升時，位於因兩者之熱膨脹係數之差而使過盈量增大之方向上，故而兩者之間不會產生間隙，而可維持藉由凸緣狀突部332b實現之對內輪352之肩部之外周面352a之約束。

再者，前側內輸間隔件332之凸緣狀突部332b與內輪352之肩部之外周面352a之最大過盈量(直徑法)亦視前側內輪間隔件332(凸緣狀突部332b)之形狀及壁厚等而定，若考慮到組裝之容易性，則較佳設定為60 μm以下，更佳為40 μm以下，尤佳為20 μm以下。

又，為了牢固地維持兩者之嵌合狀態，凸緣狀突部332b與內輪352之肩部之外周面352a之嵌合部之軸方向寬度較理想的是內輪352之軸方向寬度之10%以上。於本實施形態中，將凸緣狀突部332b之外徑形成得較保持器354之內徑更小徑，故而既可使凸緣狀突部332b與保持器354不干涉，亦可擴大凸緣狀突部332b與內輪352之肩部之外周面352a之嵌合部之軸方向寬度。

又，因與上述相同之理由，於組裝時，前側內輪間隔件332與旋轉軸312之嵌合、及內輪352與旋轉軸312之嵌合可以零以上之過盈量而嵌合。藉此，即便溫度上升亦可維持嵌合狀態，防止兩者間之潛變，並且可牢固地維持凸緣狀突部332b與內輪352之肩部之外周面352a之嵌合狀態。

包含碳纖維複合材料之前側內輪間隔件332較之包含金屬之內輪352而比彈性模數較大、比重較小、且熱膨脹係數較小，故而運行時之離心力所導致之離心力膨脹變少，且溫度上升所導致之熱膨脹量變少。因此，可藉由凸緣狀突部332b以前側內輪間隔件332與內輪352間之膨脹量之差量按壓內輪352之肩部之外周面352a，從而有效地抑制內輪352之膨脹。此情況亦有助於旋轉軸312與內輪352之嵌合維持。藉由凸緣狀突部332b實現之對內輪352之按壓效果尤其於進行諸如dmn為100萬以上之類的高速旋轉之主軸裝置10中特別有效。

再者，作為碳纖維複合材料，例如可藉由如下操作而製造，即於將以PAN(聚丙烯腈)作為主原料且包含碳纖維之絲線平行地拉攏而成者、或由包含碳纖維之絲線所形成之織物(薄片狀)上，重合多層含浸有包含硬化劑之環氧樹脂等熱硬化樹脂而成之薄片，並捲繞於帶芯棒等上，再使其加熱硬化。

作為碳纖維複合材料之特性，例如若使用Toho Tenax公司之碳纖維類型：HTA，則拉伸強度為2060 MPa，拉伸彈性模數為137 GPa，比重為1.55 g/cc，與先前之高張力鋼 等相比，拉伸強度為同等以上，比重為1/5左右。又，熱膨脹率亦可藉由將纖維方向、角度最佳化，而設定為-5~+5×10^-6 (K^-1 )，故而與先前之碳鋼相比可為其1/2~1/10左右。

如以上所說明，根據本實施形態之主軸裝置10，具備前側內輪間隔件332，其對向配置於旋轉自如地支持旋轉軸312之前側軸承350之內輪352之兩側面且外嵌於旋轉軸312上。前側內輪間隔件332具有自外周側朝軸方向突出且外嵌於內輪352之肩部之外周面352a之凸緣狀突部332b，其係由較之內輪352而比彈性模數較大且熱膨脹係數較小之材料形成。因此，前側內輪間隔件332因高速旋轉時之離心力所導致之離心力膨脹較小之故，而可藉由外嵌於內輪352之肩部之外周面352a之凸緣狀突部332b約束內輪352，抑制內輪352之離心力膨脹。進而，由於隨著主軸裝置10之升溫而發生之前側內輪間隔件332之徑方向熱膨脹量小於內輪352之徑方向熱膨脹量，故而可以該熱膨脹量之差量按壓內輪352，將內輪352之熱膨脹抑制得更小。藉此，可抑制軸承350之預壓之增加、或內部荷重之增大而防止留痕等之產生。

又，前側內輪間隔件332之凸緣狀突部332b形成為環狀，故而可遍及內輪352之肩部之外周面352a之全周地藉由前側內輪間隔件332按壓，從而可確實地限制內輪352之離心力膨脹及半徑方向熱膨脹。

又，前側內輪間隔件332係藉由碳纖維複合材料而形 成，故而可製作出具有適當之比彈性模數及熱膨脹係數之前側內輪間隔件332。

進而，由於係馬達M內置於前側及後側軸承350、360之間而配設之馬達內置方式之主軸裝置10，故而即便存在來自於馬達M之發熱，亦可以前側內輪間隔件332與內輪352之熱膨脹量之差量將內輪352之熱膨脹抑制得較小，從而可抑制馬達M之熱對前側軸承360造成之影響而防止留痕等之產生。

再者，如上所述，本實施形態之後側軸承360及後側內輪間隔件336具有與前側軸承350及前側內輪間隔件332相同之構成，故而當然取得相同之效果。

(第13實施形態)

其次，參照圖24對第13實施形態之主軸裝置10進行說明。本實施形態之內輪352將兩側之肩部之外周面352a小徑化而形成有小徑部352b。又，前側內輪間隔件332之凸緣狀突部332b之內周面與小徑部352b之直徑一致而形成小徑。換而言之，凸緣狀突部332b較之第12實施形態之凸緣狀突部332b而形成為壁厚，使凸緣狀突部332b之強度有所提昇故而不易破損，從而可牢固地按壓內輪352。其他構成及效果與第12實施形態之主軸裝置相同。

(第14實施形態)

其次，參照圖25對第14實施形態之主軸裝置10進行說明。本實施形態之內輪352之軸方向寬度形成得較外輪351寬，與此相應地凸緣狀突部332b形成為本體部332a之軸方 向寬度較窄而凸緣狀突部332b之軸方向寬度較寬。因此，可不對前側軸承350內部之構造造成影響地，藉由凸緣狀突部332b於相對較寬之軸方向寬度(面積)上按壓內輪352之肩部之外周面352a。其他構成及效果與第11實施形態之主軸裝置相同。

(第15實施形態)

其次，參照圖26對第15實施形態之主軸裝置10進行說明。本實施形態之內輪352係將第13及第14實施形態之內輪352及前側內輪間隔件332之形態併用者，內輪352形成為寬幅，並且於兩側之肩部之外周面352a形成有小徑部352b。藉此，可使前側內輪間隔件332之凸緣狀突部332b之強度提高，並且可於較寬之軸方向寬度上牢固地按壓內輪352之小徑部352b(外周面352a)。其他構成及效果與第11實施形態之主軸裝置相同。

(第16實施形態)

其次，參照圖27對第16實施形態之主軸裝置10進行說明。本實施形態之內輪352藉由縮窄保持器354之軸方向寬度，而一面防止保持器354與凸緣狀突部332b之接觸(干涉)，一面擴大凸緣狀突部332b之外徑。藉此，凸緣狀突部332b可使其壁厚加厚而提高強度，從而可有效地按壓內輪52之肩部之外周面352a。其他構成及效果與第11實施形態之主軸裝置相同。

(第17實施形態)

其次，參照圖28對第17實施形態之主軸裝置10進行說 明。本實施形態之前側內輪間隔件332之凸緣狀突部332b相互於圓周方向上分離，且包含自本體部332a朝軸方向突出之複數個(於本實施形態中為3個)突部332c，與本體部332a形成為一體。以此方式，將複數個突部332c於圓周方向上分離而設置，藉此可利用形成於鄰接之突部332c間之間隙，使內輪352所具有之熱釋放。

再者，突部332c之個數、圓周方向長度、圓周方向間隔等可考慮內輪352之散熱性、或凸緣狀突部332b之強度等而適當地設定。又，本實施形態之凸緣狀突部332b亦可應用於上述實施形態中所說明之任一主軸裝置上，除上述實施形態中所說明之效果以外，進而可使內輪352之散熱性提昇。其他構成及效果與上述實施形態之主軸裝置相同。

(第18實施形態)

其次，參照圖29對第18實施形態之主軸裝置10進行說明。本實施形態之前側內輪間隔件332包括形成為環狀之本體部332a、及與本體部332a形成為分體之凸緣狀突部332b。凸緣狀突部332b與第17實施形態同樣地，包含於圓周方向上分離之3個突部332c，各突部332c藉由螺釘337而扣緊固定於本體部332a之外周面，並以零以上之過盈量外嵌於內輪352之肩部之外周面352a。

如此，於本實施形態中，形成為如下構成：當將前側內輪間隔件332之凸緣狀突部332b與內輪352之肩部之外周面352a以零以上之過盈量而嵌合組裝時，分別藉由螺釘337緊固構成凸緣狀突部332b之複數個突部332c，故而可使組 裝性提昇。進而，在於圓周方向上相鄰之突部332c間形成有間隙，故而可將內輪352之熱自該間隙釋放。

再者，本實施形態之主軸裝置亦可應用於上述實施形態中所說明之任一主軸裝置上，其他構成及效果與上述實施形態之主軸裝置相同。

(第19實施形態)

其次，參照圖30對第19實施形態之主軸裝置10進行說明。本實施形態之主軸裝置10具備與第17實施形態(參照圖28)為相同形狀之內輪352及前側內輪間隔件332，且旋轉軸312A係藉由與前側內輪間隔件332相同之材料即碳纖維複合材料而形成。

因此，除前側內輪間隔件332以外旋轉軸312A亦係由碳纖維複合材料形成，因此可使主軸裝置10輕量化，並可增大固有振動頻率(共振頻率)。又，由於與此同時加減速慣性變小，故而可減少主軸裝置10之加減速時間，作為結果可確保實際加工時間較多從而使生產性提昇。進而，可減輕對馬達造成之負荷。因此，於將加減速時間設定為相同之情形時，可採用低轉矩規格之馬達，以謀求主軸裝置10之小型化。

再者，於以相同材料(碳纖維複合材料)形成旋轉軸312A及前側內輪間隔件332之情形時，由於兩者之壁厚差而存在旋轉軸312A之離心力膨脹量變得小於前側內輪間隔件332之離心力膨脹量之傾向，故此考慮到該離心力所導致之膨脹量之差，必需以即便於最高旋轉時，旋轉軸312A與 前側內輪間隔件332之間亦不會產生間隙之方式選定適當之過盈量。若假設旋轉軸312A與前側內輪間隔件332之間產生間隙，則有藉由前側內輪間隔件332無法澈底抑制內輪352之離心力膨脹及熱膨脹之虞。

再者，本實施形態之主軸裝置亦可應用於上述實施形態中所說明之任一主軸裝置上，其他構成及效果與上述實施形態之主軸裝置相同。

(第20實施形態)

圖31係將第20實施形態之主軸裝置10之前側軸承350附近放大而表示之剖面圖。本實施形態之內輪352於肩部之外周面352a形成有直徑隨著朝向軸方向端部而逐漸變小之外周楔形部352c，且隨著朝向軸方向端部而變得壁薄。又，前側內輪間隔件332於凸緣狀突部332b之內周面形成有直徑隨著朝向軸方向端部而逐漸變大之內周楔形部332d，且隨著朝向軸方向端部而變得壁厚。而且，藉由內輪352之外周楔形部352c與前側內輪間隔件332之凸緣狀突部332b之內周楔形部332d之嵌合，內輪352自徑方向外側受到約束。

以下，參照圖32，對本實施形態中之內輪352及前側內輪間隔件332之緊固方法進行詳述。首先，如圖32(a)所示，於使內輪352之外周楔形部352c與凸緣狀突部332b之內周楔形部332d抵接之狀態下，內輪352與前側內輪間隔件332介隔軸方向間隙△L(>0)而對向配置。其次，將抵接於前側內輪間隔件332之螺帽331(參照圖31)朝向軸方向 後方而旋緊直至軸方向間隙△L變成零為止，藉此將內輪352定位於軸方向上，並且使內輪352之外周楔形部352c與凸緣狀突部332b之內周楔形部332d過盈嵌合(參照圖32(b))。

如此，根據本實施形態之主軸裝置10，藉由恰當地設定螺帽331旋緊前(圖32(a)所示之狀態)之軸方向間隙△L之值，可調整內輪352與前側內輪間隔件332之軸方向之緊固力，從而恰當地調整外周楔形部352c及內周楔形部332d之嵌合。進而，由於內輪352之外周楔形部352c與前側內輪間隔件332之凸緣狀突部332b之內周楔形部332d嵌合，故而可藉由旋轉軸312、內輪352、前側內輪間隔件332之軸方向之相對熱膨脹差，抑制內輪352與前側內輪間隔件332之軸方向緊固力之減少。其他構成及效果與上述實施形態之主軸裝置相同，本實施形態之主軸裝置10亦可應用於上述實施形態之任一主軸裝置10上。

再者，作為用以使內輪352與前側內輪間隔件332之軸方向緊固力減少之構成，並不限定於本實施形態之構成，例如，亦可採用於內輪352、螺帽331與前側內輪間隔件332之間配置盤簧(未圖示)等彈性構件之構成、或加大螺帽331之緊固力而使包含碳纖維複合材料之前側內輪間隔件332預先彈性變形之構成等。

(第21實施形態)

於上述實施形態之主軸裝置10中，對兩行角接觸球軸承(前側軸承)50並列組合之構成進行了說明，但亦可如圖33 所示之第21實施形態之主軸裝置10般，形成背面組合之構成。再者，對於後側軸承360亦同樣地，亦可為包含背面組合之角接觸球軸承350。

(第22實施形態)

進而，亦可如圖34所示之第22實施形態之主軸裝置般，將後側軸承360設定為圓筒滾子軸承。該情形時，於後側軸承360之兩側面，對向配置有包含本體部336a及凸緣狀突部336b之後側內輪間隔件336，藉由後側內輪間隔件336之凸緣狀突部336b壓製內輪362之肩部之外周面362a，以抑制內輪362之膨脹。

再者，於第12~第22之實施形態中，前側軸承350及前側內輪間隔件332與後側軸承360及後側內輪間隔件336具有相同之構成，但兩者並不一定必需具有相同之構成，只要於前側及後側軸承350、360至少一者之內輪352、362之兩側面對向配置有具有凸緣狀突部332b、336b之一對內輪間隔件332、336即可。

再者，本發明並不限定於上述實施形態，可適當地進行變形、改良等。又，上述實施形態可於能夠實施之範圍內適當地組合而應用。

例如，上述實施形態係藉由一對角接觸球軸承而構成前側軸承、後側軸承，但軸承之種類及數量並不限定於此，球軸承與圓筒滾子軸承之組合等軸承之種類、行數、配置、排列等可根據使用狀態而適當地設計。

再者，本發明係基於2011年7月20日申請之日本專利申 請案(特願2011-159093)、2011年7月20日申請之日本專利申請案(特願2011-159094)、2011年7月22日申請之日本專利申請案(特願2011-160973)、2011年7月22日申請之日本專利申請案(特願2011-160974)、2011年7月22日申請之日本專利申請案(特願2011-160975)、2011年7月22日申請之日本專利申請案(特願2011-160976)、及2011年10月6日申請之日本專利申請案(特願2011-222158)者，其內容作為參照援用於本文中。

10‧‧‧主軸裝置

12、113、212、312‧‧‧旋轉軸

13‧‧‧拉條

14‧‧‧工具支架

15‧‧‧夾盤部

17‧‧‧盤簧

18‧‧‧楔形面

19‧‧‧外筒

20、220、320‧‧‧轉子

22、222、322‧‧‧定子

23‧‧‧冷卻套

24、224、324‧‧‧後側殼體

25、225、325‧‧‧軸承套筒

26‧‧‧後蓋

29‧‧‧前側軸承外輪壓緊件

30‧‧‧外輪間隔件

31‧‧‧螺帽

32‧‧‧內輪間隔件

33‧‧‧後側軸承外輪壓緊件

34‧‧‧外輪間隔件

35‧‧‧螺帽

36‧‧‧內輪間隔件

37‧‧‧速度感測器之被檢測部

38‧‧‧盤簧

40‧‧‧前蓋

50、150、250、350‧‧‧前側軸承

51‧‧‧外輪

52、62、152、162、 252、262、352、362‧‧‧內輪

53、63、153、163、 253、263、353、363‧‧‧球體

60、160、260、360‧‧‧後側軸承

61‧‧‧外輪

62‧‧‧內輪

63‧‧‧球體

70、70a‧‧‧轉子套筒(圓筒構件)

71‧‧‧第1圓筒構件

71a‧‧‧小徑部

71b‧‧‧外螺紋部

71c‧‧‧大徑部

71d‧‧‧外螺紋部

71e‧‧‧滑接面

71f‧‧‧滑接面

71g‧‧‧滑接面

72‧‧‧第2圓筒構件

73‧‧‧第3圓筒構件

91、94‧‧‧環狀溝槽

92‧‧‧向外凸部

93‧‧‧碳纖維複合材料(熱導率較小之構件)

95‧‧‧向內凸部

96‧‧‧外周側環狀溝槽

97‧‧‧內周側環狀溝槽

111‧‧‧內部套筒

112‧‧‧外部套筒

115‧‧‧冷媒供給路徑

119‧‧‧O形環(密封構件)

135‧‧‧前側軸承殼體

250‧‧‧前側軸承(固定側軸承)

260‧‧‧後側軸承(自由側軸承)

271、283‧‧‧外側金屬構件

272、282‧‧‧內側金屬構件

273、281‧‧‧碳纖維複合材料

332‧‧‧前側內輪間隔件(內輪間隔件)

332a、336a‧‧‧本體部

332b、336b‧‧‧凸緣狀突部

332d‧‧‧周楔形部

332c‧‧‧突部

336‧‧‧後側內輪間隔件(內輪間隔件)

352a‧‧‧外周面

352c‧‧‧外周楔形部

354、364‧‧‧保持器

H‧‧‧殼體

△L‧‧‧軸方向間隙(軸方向間隙)

M‧‧‧馬達

圖1係本發明之第1實施形態之主軸裝置之剖面圖。

圖2(a)、(b)係用以說明第1圓筒構件與第2圓筒構件之結合方法之剖面圖。

圖3係第1實施形態之變形例之主軸裝置之剖面圖。

圖4係本發明之第2實施形態之主軸裝置之剖面圖。

圖5係第2實施形態之變形例之主軸裝置之剖面圖。

圖6係第2實施形態之另一變形例之主軸裝置之剖面圖。

圖7係本發明之第3實施形態之主軸裝置之剖面圖。

圖8係本發明之第4實施形態之主軸裝置之剖面圖。

圖9係第4實施形態之變形例之主軸裝置之主要部分剖面圖。

圖10係本發明之第5實施形態之主軸裝置之剖面圖。

圖11係第5實施形態之變形例之主軸裝置之主要部分剖面圖。

圖12係將第4及第5實施形態組合而應用之本發明之變形例之主軸裝置之主要部分剖面圖。

圖13係應用本發明之第6實施形態之主軸裝置之門形切削機之概略圖。

圖14係本發明之第6實施形態之主軸裝置之剖面圖。

圖15係本發明之第7實施形態之主軸裝置之剖面圖。

圖16係本發明之第8實施形態之主軸裝置之剖面圖。

圖17係本發明之第9實施形態之主軸裝置之剖面圖。

圖18係本發明之第10實施形態之主軸裝置之剖面圖。

圖19係本發明之第11實施形態之主軸裝置之剖面圖。

圖20係本發明之第11實施形態之第1變形例之主軸裝置之剖面圖。

圖21係本發明之第11實施形態之第2變形例之主軸裝置之剖面圖。

圖22係本發明之第12實施形態之主軸裝置之剖面圖。

圖23(a)係將圖22所示主軸裝置之前側軸承附近放大而表示之剖面圖，(b)係前側內輪間隔件之側視圖，(c)係前側內輪間隔件之前視圖。

圖24(a)係將本發明之第13實施形態之主軸裝置之前側軸承附近放大而表示之剖面圖，(b)係前側內輪間隔件之側視圖，(c)係前側內輪間隔件之前視圖。

圖25(a)係將本發明之第14實施形態之主軸裝置之前側軸承附近放大而表示之剖面圖，(b)係前側內輪間隔件之側視圖，(c)係前側內輪間隔件之前視圖。

圖26(a)係將本發明之第15實施形態之主軸裝置之前側軸承附近放大而表示之剖面圖，(b)係前側內輪間隔件之側視 圖，(c)係前側內輪間隔件之前視圖。

圖27(a)係將本發明之第16實施形態之主軸裝置之前側軸承附近放大而表示之剖面圖，(b)係前側內輪間隔件之側視圖，(c)係前側內輪間隔件之前視圖。

圖28(a)係將本發明之第17實施形態之主軸裝置之前側軸承附近放大而表示之剖面圖，(b)係前側內輪間隔件之側視圖，(c)係前側內輪間隔件之前視圖。

圖29(a)係將本發明之第18實施形態之主軸裝置之前側軸承附近放大而表示之剖面圖，(b)係前側內輪間隔件之側視圖，(c)係前側內輪間隔件之前視圖。

圖30(a)係將本發明之第19實施形態之主軸裝置之前側軸承附近放大而表示之剖面圖，(b)係前側內輪間隔件之側視圖，(c)係前側內輪間隔件之前視圖。

圖31(a)係將本發明之第20實施形態之主軸裝置之前側軸承附近放大而表示之剖面圖，(b)係前側內輪間隔件之側視圖，(c)係前側內輪間隔件之前視圖。

圖32係於圖31所示主軸裝置中，用以說明將前側內輪間隔件及內輪緊固之方法之圖，(a)係螺帽旋緊前之圖，(b)係螺帽旋緊後之圖。

圖33(a)係將本發明之第21實施形態之主軸裝置之前側軸承附近放大而表示之剖面圖，(b)係前側內輪間隔件之側視圖，(c)係前側內輪間隔件之前視圖。

圖34係將本發明之第22實施形態之主軸裝置之後側軸承附近放大而表示之剖面圖。

10‧‧‧主軸裝置

12‧‧‧旋轉軸

13‧‧‧拉條

14‧‧‧工具支架

15‧‧‧夾盤部

17‧‧‧盤簧

18‧‧‧楔形面

19‧‧‧外筒

20‧‧‧轉子

22‧‧‧定子

23‧‧‧冷卻套

24‧‧‧後側殼體

25‧‧‧軸承套筒

26‧‧‧後蓋

29‧‧‧前側軸承外輪壓緊件

30‧‧‧外輪間隔件

31‧‧‧螺帽

32‧‧‧內輪間隔件

33‧‧‧後側軸承外輪壓緊件

34‧‧‧外輪間隔件

35‧‧‧螺帽

36‧‧‧內輪間隔件

37‧‧‧速度感測器之被檢測部

38‧‧‧盤簧

40‧‧‧前蓋

50‧‧‧前側軸承

51‧‧‧外輪

52‧‧‧內輪

53‧‧‧球體

60‧‧‧後側軸承

61‧‧‧外輪

62‧‧‧內輪

63‧‧‧球體

71‧‧‧第1圓筒構件

71a‧‧‧小徑部

71b‧‧‧外螺紋部

71c‧‧‧大徑部

71d‧‧‧外螺紋部

71e‧‧‧滑接面

71f‧‧‧滑接面

71g‧‧‧滑接面

72‧‧‧第2圓筒構件

H‧‧‧殼體

M‧‧‧馬達

Claims (38)

1. 一種主軸裝置，其特徵在於包括：旋轉軸；前側及後側軸承，其將上述旋轉軸相對於殼體旋轉自如地分別加以支持；以及馬達，其包含在與該前側及後側軸承之間外嵌於上述旋轉軸之轉子、及配置於該轉子之周圍之定子；且上述旋轉軸包括：第1圓筒構件，其包含金屬材料；及第2圓筒構件，其配置於該第1圓筒構件之外周面，於外周面嵌合上述轉子，且包含與上述第1圓筒構件之金屬材料相比，比彈性模數較大且線膨脹係數較小之材料；其中上述第1圓筒構件包括：小徑部，其配置上述第2圓筒構件；及大徑部，其具有旋緊限制上述前側軸承之軸方向位置之螺帽之外螺紋部。
2. 如請求項1之主軸裝置，其中上述前側軸承及上述後側軸承外嵌於上述第2圓筒構件。
3. 如請求項1之主軸裝置，其中進而包含第3圓筒構件，該第3圓筒構件係配置於自上述第2圓筒構件之上述轉子所嵌合之外周面沿軸方向遠離之位置之外周面，於外周面嵌合上述前側或後側軸承之內輪，且包含金屬材料。
4. 如請求項3之主軸裝置，其中上述第2圓筒構件以配置上述第3圓筒構件之外周面為小徑之方式具有階差部； 上述第3圓筒構件包含夾持於上述階差部之軸方向側面與上述內輪之軸方向端面之間之凸緣部。
5. 如請求項4之主軸裝置，其中上述第3圓筒構件為嵌合於上述第2圓筒構件之外周面之薄壁套筒。
6. 如請求項4之主軸裝置，其中上述第3圓筒構件為藉由電性或化學方法而結合於上述第2圓筒構件之外周面之薄膜構件。
7. 如請求項5或6之主軸裝置，其中上述第3圓筒構件包含供上述前側軸承與上述後側軸承之各內輪分別嵌合之兩個第3圓筒構件。
8. 如請求項1至6中任一項之主軸裝置，其中上述第2圓筒構件為碳纖維複合材料。
9. 如請求項7之主軸裝置，其中上述第2圓筒構件為碳纖維複合材料。
10. 一種主軸裝置，其特徵在於包括：旋轉軸；前側及後側軸承，其將上述旋轉軸相對於殼體旋轉自如地分別加以支持；以及馬達，其包含在與該前側及後側軸承之間可與上述旋轉軸一體旋轉地配置之轉子、及配置於該轉子之周圍之定子；且於上述旋轉軸與上述轉子之間配置熱導率小於上述旋轉軸之圓筒構件。
11. 如請求項10之主軸裝置，其中上述圓筒構件由碳纖維複 合材料形成。
12. 一種主軸裝置，其特徵在於包括：旋轉軸；前側及後側軸承，其將上述旋轉軸相對於殼體旋轉自如地分別加以支持；以及馬達，其包含在與該前側及後側軸承之間可與上述旋轉軸一體旋轉地配置之轉子、及配置於該轉子之周圍之定子；且於上述轉子與上述旋轉軸之間設置轉子套筒；於上述轉子套筒與上述旋轉軸之對向面之任一方，部分介置熱導率小於上述旋轉軸之構件。
13. 如請求項12之主軸裝置，其中於上述轉子套筒之內周面，以界定複數個環狀溝槽之方式形成有環狀之向內凸部；熱導率小於上述旋轉軸之構件配置於上述複數個環狀溝槽，並且上述轉子套筒之環狀之向內凸部與上述旋轉軸之外周面以緊密配合而嵌合。
14. 如請求項12之主軸裝置，其中於上述旋轉軸之外周面，以界定複數個環狀溝槽之方式形成有環狀之向外凸部；熱導率小於上述旋轉軸之構件配置於上述複數個環狀溝槽，並且上述轉子套筒之內周面與上述旋轉軸之環狀之向外凸部以緊密配合而嵌合。
15. 如請求項12至14中任一項之主軸裝置，其中熱導率小於上述旋轉軸之構件由碳纖維複合材料形成。
16. 一種主軸裝置，其特徵在於包括：旋轉軸；以及前側及後側軸承，其將上述旋轉軸相對於殼體旋轉自如地分別加以支持；且上述殼體包括：內部套筒，其至少外嵌於上述後側軸承，且為金屬製；及外部套筒，其外嵌於上述內部套筒，且包含碳纖維複合材料。
17. 如請求項16之主軸裝置，其中上述內部套筒外嵌於上述前側軸承及上述後側軸承；上述內部套筒與上述外部套筒以餘隙配合而嵌合。
18. 如請求項16之主軸裝置，其中上述殼體於上述內部套筒及上述外部套筒之軸方向前方，進而包含前側軸承殼體；上述前側軸承殼體外嵌於上述前側軸承。
19. 如請求項16至18中任一項之主軸裝置，其中於上述內部套筒與上述外部套筒之嵌合部，配置循環供給冷媒之冷媒供給路徑。
20. 如請求項19之主軸裝置，其中自外部密封上述冷媒供給路徑之密封構件配置於上述內部套筒與上述外部套筒之嵌合部之軸方向兩端部。
21. 一種主軸裝置，其特徵在於包括：旋轉軸； 固定側軸承，其內輪外嵌於上述旋轉軸之一端側，外輪固定於殼體；軸承套筒，其配置於上述旋轉軸之另一端側，以餘隙配合而嵌合於上述殼體；及自由側軸承，其內輪外嵌於上述旋轉軸之另一端側，外輪嵌合於上述軸承套筒，與上述固定側軸承協動而旋轉自如地支持上述旋轉軸；且上述軸承套筒至少包含具有與該軸承套筒相同之軸方向長度之環狀之碳纖維複合材料。
22. 如請求項21之主軸裝置，其中上述軸承套筒包括：環狀之外側金屬構件，其配置於上述軸承套筒之外徑側，且具有嵌合於上述殼體之外周面；環狀之內側金屬構件，其配置於上述軸承套筒之內徑側，且具有嵌合於上述外輪之內周面；及上述碳纖維複合材料，其配置於上述環狀之外側金屬構件與上述環狀之內側金屬構件之間。
23. 如請求項21之主軸裝置，其中上述軸承套筒包括：環狀之外側金屬構件，其配置於上述軸承套筒之外徑側，且具有嵌合於上述殼體之外周面；及上述碳纖維複合材料，其配置於該外側金屬構件之內側，且具有嵌合於上述外輪之內周面。
24. 如請求項21之主軸裝置，其中上述軸承套筒包括：上述碳纖維複合材料，其配置於上述軸承套筒之外徑側，且具有嵌合於上述殼體之外周面；及環狀之內側金屬構件，其配置於該碳纖維複合材料之內側，且具有嵌合於 上述外輪之內周面。
25. 如請求項21至24中任一項之主軸裝置，其中上述固定側軸承及自由側軸承係被賦予定壓預壓之構成；於上述軸承套筒上，設置抵接於上述自由側軸承之外輪之一端面之外輪壓緊件。
26. 如請求項21至24中任一項之主軸裝置，其中上述固定側軸承及自由側軸承係被賦予固定位置預壓之構成；上述自由側軸承之外輪與上述軸承套筒係以餘隙配合而嵌合，上述自由側軸承之外輪藉由自上述軸承套筒向徑方向內部突出之肩部、及固定於上述軸承套筒之外輪壓緊件而定位於軸方向上。
27. 一種主軸裝置，其特徵在於包括：旋轉軸；以及前側及後側軸承，其將上述旋轉軸相對於殼體旋轉自如地分別加以支持；上述旋轉軸、上述前側及後側軸承之內輪以零以上之過盈量而嵌合；且上述主軸裝置包含一對內輪間隔件，其對向配置於上述前側及後側軸承之至少一方之內輪之兩側面，並外嵌於上述旋轉軸；上述內輪間隔件具有自外周側朝軸方向突出且外嵌於上述內輪之外周面之肩部之凸緣狀突部，且由與上述內輪相比，熱膨脹係數較小且比彈性模數較大之材料形成。
28. 如請求項27之主軸裝置，其中上述內輪之肩部之外周面具有直徑隨著朝向軸方向端部而逐漸變小之外周楔形部；上述內輪間隔件之凸緣狀突部之內周面具有直徑隨著朝向軸方向端部而逐漸變大之內周楔形部；上述內輪之外周楔形部與上述內輪間隔件之凸緣狀突部之內周楔形部嵌合。
29. 如請求項28之主軸裝置，其中上述內輪間隔件包含形成為圓環狀且外嵌於上述旋轉軸上之本體部、及與該本體部個別形成之上述凸緣狀突部；上述凸緣狀突部扣緊固定於上述本體部之外周面。
30. 如請求項27至29中任一項之主軸裝置，其中上述凸緣狀突部形成為圓環狀。
31. 如請求項27至29中任一項之主軸裝置，其中上述凸緣狀突部由於圓周方向上分離之複數個突部形成。
32. 如請求項27至29中任一項之主軸裝置，其中上述內輪間隔件係由碳纖維複合材料形成。
33. 如請求項30之主軸裝置，其中上述內輪間隔件係由碳纖維複合材料形成。
34. 如請求項31之主軸裝置，其中上述內輪間隔件係由碳纖維複合材料形成。
35. 如請求項32之主軸裝置，其中除上述內輪間隔件以外，且上述旋轉軸亦由碳纖維複合材料形成。
36. 如請求項35之主軸裝置，其中上述主軸裝置為配設有馬 達之馬達內置方式之主軸裝置，該馬達包含在與上述前側及後側軸承之間外嵌於上述旋轉軸之轉子、及配置於該轉子之周圍之定子。
37. 如請求項31之主軸裝置，其中上述旋轉軸由碳纖維複合材料形成。
38. 如請求項37之主軸裝置，其中上述主軸裝置為配設有馬達之馬達內置方式之主軸裝置，該馬達包含在與上述前側及後側軸承之間外嵌於上述旋轉軸之轉子、及配置於該轉子之周圍之定子。