WO2004087353A1

WO2004087353A1 - 主軸装置及び主軸装置を備えた工作機械

Info

Publication number: WO2004087353A1
Application number: PCT/JP2004/004591
Authority: WO
Inventors: Sumio Sugita; Mitsuho Aoki; Yoshifumi Inagaki; Yasushi Morita
Original assignee: Nsk Ltd.
Priority date: 2003-03-31
Filing date: 2004-03-31
Publication date: 2004-10-14
Also published as: US20080118321A1; US7690873B2; ATE511933T1; KR20050114251A; US20080118319A1; CN100556588C; CN1767917A; TWI295216B; EP1609549A1; CN101185975B; EP1609549A4; US7311482B2; US20060034670A1; US8052362B2; EP1609549B1; TW200422136A; KR100658406B1; CN101185975A

Abstract

本発明の課題は、メンテナンス時の組込み及び取り外し作業が容易で且つ低コストな主軸装置を提供することである。本発明においては、外筒(3)の内周径、ステータ(4)の内径、軸受スリーブ(11)の外径、の順に直径が小さくなり、フロントハウジング(8)と、回転軸(6)と軸受スリーブ(11)とからなる半組立体(2)が外筒(3)から抜き取り可能であり、且つ軸受スリーブ(11)から後方の任意の断面における回転体直径が、軸受スリーブ(11)後端から断面の間における非回転体の最小直径よりも小さくした。

Description

主軸装置及び主軸装置を備えた工作機械 <技術分野 >

この発明は、例えばフライス盤やマシンニングセンタ等の工作機械に備えられる主軸装置及び主軸装置を備えた工作機械に関する。

明

ぐ背景技術 > 細

工作機械等の主軸装置として、フロントハウジングとスピンドル本体間に、フ口ント側軸受を介装し、スピンドル本体の後部外周にリァ側軸受を介装したビルトインモータスピンドル装置が、例えば、特開平 7— 1 1 2 3 0 3号公報（以後、『特許文献 1』と記述する。）、特開 2 0 0 3— 1 5 9 6 2 2号公報（以後、『特許文献 2』と記述する。）に記載されているように、従来から知られている。

図 3 1に示すように、特許文献 1、特許文献 2に開示されたビルトインモータスピンドル装置 5 0 0では、ュエツト支持部材 5 0 1によって保持されるモータハウジング 5 0 2と、このモータハウジング 5 0 2前方に結合されるフロントハウジング 5 0 3と、を備えている。また、このモータハウジング 5 0 2及ぴフロントハウジング 5 0 3内に内装されるスピンドル本体 5 0 5と、モータハウジング 5 0 2の中間部内周に固着されたステータ 5 0 6とを備え、スピンドル本体 5 0 5の中間部外周にはロータ 5 0 7が固着されている。

また、スピンドル本体 5 0 5は中空筒状と.なり、筒内には皿ばね 5 0 8で付勢され且つ筒內を摺動自在なドローバ 5 0 9が設けられているとともに、この先端にはチャック部 5 1 0が設けられている。そして、フロントハウジング 5 0 3とスピンドル本体 5 0 5間には、 4個のフロント側軸受 5 1 1を介装している。また、スピンドル本体 5 0 5の後部外周には円筒ころ軸受であるリア側軸受 5 1 2 と、軸受スリーブ 5 1 3が外嵌されており、モニタハウジング 5 0 2の後部にはリアカバー 5 1 4がポルト締めされている。ところで、工作機械では、主に軸受に損傷を生じることで主軸故障の原因となることが多く、軸受の寿命や、加工プログラムミスによる主軸の衝突等がその原因である。主軸が故障してから復帰するまでの時間 (ダウンタイム) を短縮することが、特に自動車部品加工等の生産ラインに直結する部品加工現場では重要である。また、工作機械の主軸の高速化が進んでおり、主軸軸受の寿命は低速機（d mN 6 0万未満）（ d m；転がり軸受のピツチ円直径 (mm)、 N；回転速度（rain—¹) ) では 1 0万時間以上と実質無限であつたのに対し、高速機では 1〜 2万時間となつてきたため、消耗品扱いと考え、メンテナンスコストを抑える必要も生じている。

上記特許文献 1に開示されたスピンドル装置 5 0 0では、メンテナンス性向上のためにスピンドル本体 5 0 5が抜けるように構成されている。しかしながら、この構成では、スピンドル本体 5 0 5は抜けるが、円筒ころ軸受であるリア側軸受 5 1 2の交換に関する記載はなく、リア側軸受 5 1 2が損傷すればメンテナンスの手間は従来と変わらない。また、スピンドル本体 5 0 5を抜くために、潤滑ノズルの突出部が設けられないので、必然的に、組込み後にリア軸受 5 1 2の慣らし運転が 2〜 1 0時間程度必要となるので、ダウンタイムが長くなるという問題があった。 '

また、上記特許文献 2に開示されたスピンドル装置 5 0 0では、主軸を取り外す時は後部に回ってパイプを外したり、組立てるときはさらに軸受ケースとパイプの位相を合わせる作業が必要であったりと、作業性が悪いという問題があつた。工作機械等の主軸装置の他の一例として、スリーブハウジングと軸受スリーブの間に複数枚の皿ばねを積層して配置した主軸装置が、例えば、特開平 1 1一 1 3 8 3 0 5号公報（以後、『特許文献 3』と記述する。）に記載されているように、従来から知られている。

主軸装置においては、高速回転時の発熱等によって回転軸が軸方向に伸縮したときに、該軸方向変位を吸収できるように、一方の軸受（リア側軸受）が、スリープハウジングに嵌合して軸方向に移動可能とされた軸受スリーブに固定されている。スリープハウジングと軸受スリーブとの嵌合は、単純なはめあいとした滑り面方式や軸方向に移動可能なボールブッシュを用いたポールスライド方式、等が知られている。回転軸の自由端側を支持する軸受スリーブには、スライド性と共に、ラジアル剛性及びァキシアル方向の振動減衰性が要求される。

スリーブハウジングと軸受スリーブとの嵌合が滑り面方式の場合、発熱に伴つて嵌合隙間が減少するので、初期嵌合隙間を大きく設定する必要がある。これは、主軸装置の回転時に回転軸の振動を増大させる一因となっていた。また、ボールブッシュを用いた嵌合のポールスライド方式の場合、発熱によつて締め代が増大して軸受スリ一プの滑らかな軸方向移動が阻害されたり、アキシアル剛性が低く、回転軸のぴぴりと呼ばれる自励振動が生じたりする場合があつた。

そのため、特許文献 3に開された主軸装置では、回転軸の自励振動を減衰させるため、スリーブハゥジングと軸受スリーブの間に複数枚の皿ばねを積層して配置してアキシアル剛性を高めると共に、皿ばねの摩擦によって自励振動を防止するようにしている。，ところが、上記特許文献 3に開示された主軸装置では、皿ばねの摩擦によって自励振動を減衰させるようになつており、減衰力は、皿ばねのバネ常数、枚数、設置方向、等で決まる。これらの事項は、主軸装置の組付け時に設定されてしまうので、主軸装置を分解するなどして皿ばねを組み替えない限り一定不変である。言い換えると、例えば減衰率等を運転条件に最適な値に再設定するなど、回転条件に応じて特性を変更することは困難であった。

近年、主軸装置の高速化が著しく、該高速化に伴って発生熱量も多くなつていることから、これに対抗し得る、より高度な回転軸の支持方法が求められている。また、主軸装置を備えた工作機械一例として、主軸頭のハウジングをフロントハウジングとリアハウジングとに分割し、両者をボルトで締結している工作機械が、例えば、特開 2 0 0 3— 1 5 9 6 2 2号公報 (前記特許文献 2 ) に記載されているように、従来から知られている。

このような工作機械では、カートリツジ全体ではなく、ビルトインモータのステータと、外筒とを主軸頭に残し、軸、フロント側軸受、フロントハウジング、ビルトインモータのロータ、リア側軸受、リアハウジングを主軸サブカートリツジとして取り外すようにしている。

ところで、工作機械において、故障や寿命の到達により、主軸装置を交換する場合、軸受ゃステータを個別に主軸頭に組み込む構成のものでは、交換作業に時間がかかり、機械のダウンタイムが増大する。そこで、主軸装置をカートリッジとして主軸頭に対して一体的に分割、組付可能な構造とすることにより、交換時間を短縮できることが知られている。

主軸及び軸受の交換に際し、主軸カートリッジ全体が抜ける構造を有するものもあるが、この構造では、ビルトインモータ方式の場合に、油空圧管や電線を引き離す必要があり、作業に時間がかかる。

これに対し、上記特許文献 2では、カートリッジ全体ではなく、ビルトインモ一タのステータと、外筒とを主軸装置に残し、軸、フロント側軸受、フロントハウジング、ビルトインモータのロータ、リア側軸受、リアハウジング、を主軸サプカートリッジとして、一体的に取り出せるようになつている。し力し、主軸力一トリッジの分解のときに、主軸頭内部に入り込んでいる主軸カートリッジの部分を主軸頭からすベて抜き取る必要があるが、主軸カートリッジは重量物のために、人力で抜くことはできない。

そこで、主軸カートリッジを工作機械のワークテーブルに固定して、主軸の軸方向と平行な送り軸である Z軸送りを利用して抜くと安全かつ短時間に抜くことができる。ところが、主軸カートリッジを主軸頭から完全に抜くために必要な長さよりも、 Z軸移動量の方が短いと、 Z軸送りを利用した抜き取りが不可能になる。

また、主軸カートリッジを分解するときに、多くの油空圧管や電線を切り離す作業が必要であり、交換時間が長い。これに対して、主軸サブカートリッジの場合は多くの油空圧管や電線を切り離す作業は必要ないが、主軸サブカートリッジを主軸頭から完全に抜くために必要な長さよりも、 Z軸移動量の方が短いと、 Z 軸送りを利用した抜き取りが不可能になる点は同じである。

一方、主軸カートリッジの側面に平らな取付け面を設け、主軸頭に対し側面から固定する構造であれば、 Z軸移動量と関係なく、主軸カートリッジを主軸頭から分解することができる。し力し、この方法は主軸カートリッジの側面のみで荷重を受けるため、締結剛性が低くなり、剛性面で不適当である。

また、上記の特許文献 2では、油空圧管や電線を切り離す必要はないが、サブカートリッジとして取り出すことができる部品を除いて一体的に取り出すことができない。そのため、ステータゃアンクランプシリンダ等の故障時に有効に機能しないので、分解に係る機能性に乏しい。 '

本発明の主軸装置及び主軸装置を備えた工作機械は、このような事情に鑑みて発明されたものであり、本発明の第 1の目的は、メンテナンス時の組込み及び取り外し作業が容易で且づ低コストな主軸装置を提供することにあり、本発明の第 2の目的は、高い剛性を有し、かつ良好な減衰特性、スライド性に優れた主軸装置を提供することにあり、本発明の第 3の目的は、主軸カートリッジまたは主軸サブカートリッジを短時間で分解 ·組付可能で、且つ最小限の機械高さに抑え、且つ剛性の高い工作機械を提供することにあり、本発明の第 4の目的は、内部のあらゆる構成部品の交換作業を容易にできるようにしてメンテナンス性の向上を図ることができる主軸装置を提供することにある。

<発明の開示 >

本発明の対象となる主軸装置は、前述した従来構造と同様に、外筒、回転軸、フロント側軸受、リア側軸受、を備えており、工作機械に組み付けられて回転軸が高速で回転する。

特に、請求の範囲第 1項に記載した主軸装置においては、ステータを有する外筒と、ロータを有する回転自在な回転軸と、.外輪がフロントハウジングに固定されると共に内輪が前記回転軸の一端に外嵌するフロント側軸受と、前記回転軸の他端側に配設され前記外筒に嵌合して前記回転軸の軸方向に移動可能な軸受スリーブと、内輪が前記回転軸の他端に外嵌すると共に外輪が前記軸受スリ一プに固定されて前記フロント側軸受と共働して前記回転軸を回動自在に支持するリァ側軸受と、を備えた主軸装置であって、前記外筒の内周径、前記ステータの内径、前記軸受スリーブの外径の順に直径が小さくなり、前記フロントハウジングと、前記回転軸と前記軸受スリーブとからなる半組立体が前記外筒から抜き取り可能であり、且つ前記軸受スリープから後方の任意の断面における回転体半径が、前記軸受スリーブ後端から前記断面の間における非回転体の最小半径よりも小さくしている。

また、請求の範囲第 2項に記載した主軸装置においては、ステータを有する外筒と、ロータを有する回転自在な回転軸と、外輪がフロントハウジングに固定されると共に内輪が前記回転軸の一端に外嵌するフロント側軸受と、前記回転軸の他端側に配設され前記外筒に嵌合して前記回転軸の軸方向に移動可能な軸受スリーブと、内輪が前記回転軸の他端に外嵌すると共に外輪が前記軸受スリーブに固定されて前記フロント側軸受と共働して前記回転軸を回動自在に支持するリァ側軸受と、を備えた主軸装置であって、前記フロントハウジングと、前記回転軸と前記軸受スリーブとからなる半組立体が前記外筒から抜き取り可能であり、前記回転軸に工具交換自在な内径部品が組み込まれているとともに、工具交換のためのビストン機構を有している。

また、請求の範囲第 3項に記載した主軸装置においては、前記半組立体の取付け基準面と前記内径部品のビストン押付け面との距離力基準寸法に対して ± 0 . 1 mm以内に調整されている。

また、請求の範囲第 4項に記載した主軸装置においては、前記内径部品が、ばねを圧縮可能に組み込まれているとともに、前記内径部品の後部に調整部品が固定されており、当該調整部品に、前記ピストン機構へのピストン押付け面が形成されている。

また、請求の範囲第 5項に記載した主軸装置においては、前記フロントハウジングが、前記外筒に対して締り嵌めで嵌合されている。

また、請求の範囲第 6項に記載した主軸装置においては、前記軸受スリープが、スリーブハウジングに内嵌されており、当該軸受スリーブ外径が、当該スリーブハウジング内径に対して隙間嵌めで嵌合されている。

また、請求の範囲第 7項に記載した主軸装置においては、前記軸受スリーブ外径と前記スリーブハウジング内径との間に複数対のォーリングが介在されている。また、請求の範囲第 8項に記載した主軸装置においては、前記軸受スリーブと前記スリーブハウジングとの嵌合長さと、当該軸受スリーブの外径と、の比が、嵌合長さ/外径 = 0 . 4 5〜0 . 8の範囲内に設定されている。

また、請求の範囲第 9項に記載した主軸装置においては、前記軸受スリーブの円周上に複数設けられた潤滑剤排出穴と、当該軸受スリープ外周の嵌合面に設けられた円周溝と、当該円周溝に連通接続された半径方向の潤滑剤供給経路と、を有する。

また、請求の範囲第 1 0項に記載した主軸装置においては、前記リア側軸受が、定位置予圧で且つ背面組み合わせのアンギユラ玉軸受である。

また、請求の範囲第 1 1項に記載した主軸装置においては、グリース潤滑である。

また、請求の範囲第 1 2項に記載した主軸装置においては、グリース補給装置を備えている。

また、請求の範囲第 1 3項に記載した主軸装置においては、グリース補給された後に、余分なグリースを排出させる機構を持っている。

また、請求の範囲第 1 4項に記載した主軸装置においては、オイルエア、オイルミスト及ぴ直嘖潤滑のいずれかの微量潤滑を用いている。

また、請求の範囲第 1 5·項に記載した主軸装置においては、回転自在な回転軸と、外輪がフロントハウジングに固定されると共に内輪が前記回転軸の一端に外嵌するフロント側軸受と、前記回転軸の他端側に配設されスリープハウジングに嵌合して前記回転軸の軸方向に移動可能とされた軸受スリーブと、内輪が前記回転軸の他端に外嵌すると共に外輪が前記軸受スリーブに固定されて前記フロント側軸受と共働して前記回転軸を回動自在に支持するリア側軸受と、を備え、前記回転軸の他端を軸方向に変位可能とした主軸装置であって、前記スリーブハウジングと前記軸受スリープとの嵌合面に前記スリーブハウジングと前記軸受スリ一プとの間をシールする弾性体を備えると共に、前記弾性体に圧力を負荷する流体を供給するようにした。 '

また、請求の範囲第 1 6項に記載した主軸装置においては、前記弾性体はォーリングであり、前記流体は圧縮空気であって、複数本配設された前記オーリングの間に前記圧縮空気を供給して前記ォーリングに圧力を負荷するようにした。また、請求の範囲第 1 7項に記載した主軸装置においては、前記弾性体に圧力を負荷する前記流体の圧力は、可変である。

また、請求の範囲第 1 8項に記載した主軸装置においては、前記ォーリングは、ェトリルゴム又はフッ素ゴムから形成され、且つ前記オーリングを前記スリーブハウジングと前記軸受スリーブとの間に装着したときの締め代は、前記ォーリングの使用標準値の 1 0 %以上で、且つ該使用標準値以下である。

また、請求の範囲第 1 9項に記載した主軸装置においては、前記弾性体は、複数個の弾性体によって 1セットとなる弾性体セットが複数セット配置されると共に、両端に配置された前記弾性体セットは、一方の前記弾性体セットが前記軸受スリープに配設され、他方の前記弾性体セットが前記スリーブハウジングに配設されている。

また、請求の範囲第 2 0項に記載した工作機械においては、回転自在な回転軸と、内輪に前記回転軸の前端が内嵌されたフロント側軸受と、前記フロント側軸受の外輪が内嵌されたフロントハウジングと、ビルトインモータのロータと、前記ビルトインモータのステータと、内輪に前記回転軸の後端が内嵌されたリア側軸受と、主軸頭に内嵌される外筒と、から構成ざれた主軸カートリッジを備え、前記主軸頭の軸方向に設けられた主軸カートリッジ把持部に前記主軸カートリツジが揷入されているとともに、前記主軸カートリッジが前記主軸頭に挿入されるために必要な長さよりも、前記回転軸の軸方向と平行な送り軸方向への移動量の方が長く設定されていることにより、前記主軸カートリッジが、前記主軸頭に対して一体的に分解可能且つ組付可能である。

また、請求の範囲第 2 1項に記載した工作機械においては、回転自在な回転軸と、内輪に前記回転軸の前端が内嵌されたフロント側軸受と、前記フロント側軸受の外輪が内嵌されたフロントハウジングと、ビルトインモータのロータと、内輪に前記回転軸の後端が内嵌されたリア側軸受と、前記リア側軸受の外輪が内嵌された軸受スリーブと、から構成された主軸サブカートリッジと、を備え、前記主軸サブカートリッジが前記主軸頭に挿入されるために必要な長さよりも、前記回転軸の軸方向と平行な送り軸方向への移動量の方が長く設定されていることにより、前記主軸サブカートリッジが、主軸頭に対して一体的に分解可能且つ組付可能である。

また、請求の範囲第 2 2項に記載した工作機械においては、前記主軸頭の前記主軸カートリッジ把持部が.、少なくとも半分に分割する位置で分割して分解可能である。

また、請求の範囲第 2 3項に記載した主軸装置においては、ステータを有する外筒と、前記外筒が内嵌された主軸頭と、前記ステータの内側に配されたロータを有する回転自在な回転軸と、内輪に前記回転軸の一端が内嵌されたフロント側軸受と、内輪に前記回転軸の他端が内嵌されたリア側軸受と、前記フロント側軸受の外輪が内嵌され、前記外筒の一端に装着されたフロントハウジングと、前記リア側軸受の外輪が内嵌され、前記外筒の他端に内嵌された軸受スリーブと、前記外筒の一端に固定されたツールアンクランプシリンダと、を備えた主軸装置であって、前記ロータを有する前記回転軸と、前記フロント側軸受と、前記リア側軸受と、前記フロントハウジングと、前記軸受スリーブと、がー体的に組み付けられて主軸サブカートリッジをなして、当該主軸サブカートリッジと、前記外筒と、前記ツールアンクランプシリンダと、が三分割で構成され、前記主軸サブ力ートリッジが、前記外筒から抜き取り可能である。

また、請求の範囲第 2 4項に記載した主軸装置においては、前記ツールアンクランプシリンダが、前記外筒から抜き取り可能である。

また、請求の範囲第 2 5項に記載した主軸装置においては、前記主軸サブカートリッジが抜き取られた前記外筒と、前記ツールアンクランプシリンダと、の組体が、前記主軸頭から抜き取り可能である。

また、請求の範囲第 2 6項に記載した主軸装置においては、前記主軸サプカートリッジと、前記外筒と、前記ツールアンクランプシリンダと、の組体が、前記主軸頭から抜き取り可能である。 '

また、請求の範囲第 2 7項に記載した主軸装置においては、前記ツールアンクランプシリンダまたは前記外筒に、各種流体配管、電源力ブラを有する力ブラが着脱自在に取付けられている。

また、請求の範囲第 2 8に記載した主軸装置においては、前記回転軸の回転を検出するセンサを、前記回転軸と、前記外筒と、の間に配している。

上記のように構成する本発明の主軸装匱によれば、フロントハウジング、回転軸及ぴ軸受スリーブからなる半組立体が外筒から抜き取り可能である。そのため、組込み性が向上するとともに破損時に速やかに交換できる。また、軸受スリーブは、リァ側軸受が組立てられた状態であるため、半組立体の抜き差しでグリースの状態は変化しない。

従って、この主軸装置においては、半組立体を別の外筒を用いて予め慣らし運転を行ってから在庫することで、回転軸破損時に半組立体を交換して、即座に通常運転が可能となり、ダウンタイムの大幅な短縮が可能となる。また、主軸装置全体を交換するよりコスト低減でき、在庫コストの低減も可能となる。これにより、従来のような、メンテナンスの手間を減少することができないグリース潤滑となつて組込み後に軸受の慣らし運転を必要とするためにダウンタイムが長くなるという問題を解消できることになる。

また、外筒の内周径、ステータの内径、軸受スリーブの外径の順に直径が小さくなり、軸受スリープより.後方において、半組立体を抜こうとしたときに非回転体が障害とならないように任意の断面における回転体半径が軸受スリーブ後端から前記断面の間における非回転体の最小半径より小さくして、非回転体が障害とならないようにしている。したがって、半組立体を抜こうとしたとき、工具を保持 ·開放する非回転体であるビストン機構等が障害になることはない。

ここで、フロント側軸受としては、複列の組み合わせアンギユラ玉軸受を例示できる。また、 Vァ側軸受としては、一対のアンギユラ玉軸受を例示できる。また、フロントハウジング、回転軸及び軸受スリーブからなる半組立体が外筒から抜き取り可能であれば、組込み性が向上するとともに破損時に速やかに交換できる。また、軸受スリーブは、リア側軸受が組立てられた状態であるため、半組立体の抜き差しでグリースの状態は変化しない。従って、この主軸装置においては、半組立体を別の外筒を用いて予め慣らし運転を行ってから在庫することで、主軸装置の損傷時に半組立体を交換して、即座に通常運転が可能となり、ダウンタイムの大幅な短縮が可能となる。また、主軸装置全体を交換するよりコスト低減でき、在庫コストの低減も可能となる。

また、ピストン機構を介し、回転軸に組み込まれた内径部品によって工具交換が行われるため、外部に露出したものと比べて、高い潤滑性能を有して工具交換を行うことができる。

また、半組立体の取付け基準面と前記内径部品のビストン押付け面との距離が、基準寸法に対して ± 0 . l mm以内に調整されれば、適切にアンクランプを行えるため、半組立体の交換を行う際にビストン調整を不要としてメンテナンス性を向上させることができる。

また、内径部品が、ばねを圧縮可能に組み込まれているとともに、内径部品の後部に調整部品が固定され、調整部品に、ピストン機構へのピストン押付け面が形成されれば、調整部品によって、工具ホルダ押し量を予め定められた値に設定することができるので、その許容差を調整することによって、適切にアンクランプを行えるようにし、その結果、内径部品の交換を行う際にピストン調整を不要としてメンテナンス性を向上させることができる。

また、フロントハウジングが'、外筒に対して締り嵌めで嵌合されれば、半組立体の分解、組付け、または交換した場合等、フロントハウジングと外筒の軸心にずれが生じることがなくなり、高い精度を維持できる。

また、軸受スリーブが、スリーブハウジングに内嵌され、軸受スリーブ外径が、スリープハウジング内径に対して隙間嵌めで嵌合されれば、リァ側軸受及び軸受スリーブは、主に回転軸をサポートするのが役割であるが、ロータ発熱による熱膨張など軸方向変位をシンプルな構造で吸収することができる。

また、軸受スリーブ外径と前記スリーブハウジング内径との間に複数対のォーリングが介在されれば、軸受スリーブ外径とスリーブハウジング内径との間の複数対のオーリングによって潤滑剤の漏れを防ぎ、ォーリングの締め代による減衰効果によって、軸受スリープの振動を減衰させることができる。また、軸受スリーブとスリーブハウジングとの嵌合長さと、軸受スリーブの外径と、の比が、嵌合長さ Z外径 = 0 . 4 5〜0 . 8の範囲内に設定されれば、軸受スリープの外径と、スリープハウジングとの嵌合部の長さと、が適切な関係に設定されるため、メンテナンス性および工作機械としての性能に優れた半組立体の構造を得ることができる。

また、軸受スリーブの円周上に複数設けられた潤滑剤排出穴と、軸受スリーブ外周の嵌合面に設けられた円周溝と、円周溝に連通接続された半径方向の潤滑剤供給経路と、を有すれば、軸受スリーブがどんな位相でも問題なく潤滑剤を排出することが可能となる。例えば、水平取付けのスピンドルは下側に排出穴が必要になるが、いずれかの穴が下側に向くので排出を行うことができる。さらに、潤滑剤を軸受スリーブがどんな位置でも供給できる。したがって、軸受スリーブの位相を合わせる必要がなくなり、メンテナンスの作業性が良い。

また、リア側軸受が、定位置予圧で且つ背面組み合わせのアンギユラ玉軸受であれば、ロータ発熱による熱膨張など軸方向変位をシンプルな構造で吸収することができる。

また、グリース潤滑であれば、取り扱いが容易であって、比較的安価なグリース潤滑により、メンテナンスを少ない費用で行うことができる。

また、グリース補給装置を備えていれば、グリース補給装置によって、グリースの不足を補うことができるので、焼付き等を回避することができる。

また、グリース補給された後に、余分なグリースを排出させる機構を持っていれば、軸受内部へ供給され、不要となった潤滑剤は、軸受近傍に配された外輪間座等の回転部材に付着され、回転部材に付着した潤滑剤は、回転力により軸受の外側に弾き飛ばされる。それにより、不要になった潤滑剤を強制的に軸受外部へ排出することができる。

また、オイルエア、オイルミスト及び直噴潤滑のいずれかの微量潤滑を用いれば、オイルエア、オイルミスト及ぴ直嘖潤滑のいずれかの微量潤滑によって、効率の良い潤滑を行うことができるので、耐焼付き性を更に向上させることができる。また、スリーブハウジングと、スリーブハウジングに嵌合して回転軸の軸方向に移動可能とされた軸受スリーブとの嵌合面に弾性体を配置すれば、弾性体によつてラジアル剛性を高めると共に、アキシアル方向の減衰率を向上させて回転軸の自励振動を防止することができる。また、弾性体に圧力を負荷する流体を供給するようにしたので、弾性体を変形させて、更にラジアル剛性を高めると共に、アキシアル方向の減衰率を向上させて回転軸の自励振動抑制効果を高めることができる。

また、弾性体はオーリングとし、また流体は圧縮空気として複数本配設されたオーリングの間に圧縮空気を供給してオーリングに圧力を負荷するようにしたので、高いスライド性を維持したままラジアル剛性を高めて効果的に回転軸の自励振動を防止することができる。また、オーリングは、加工性や汎用性に富むため、複雑な掣造工程を必要とせず高性能の主軸装置を製作することができる。

また、弾性体に圧力を負荷する流体の圧力を可変とすれば、主軸装置の使用条件に応じて圧力を変えて、流体の圧力による弾性体の変形量を変えることができる。また、弾性体のラジアル剛性や減衰率を使用条件に最適な値に設定して効果的に回転軸の自励振動を防止することができる。また、弾性体のラジアル剛性や減衰率の変更は、供給する流体の圧力を変えるだけで可能であり、極めて容易に変更することができる。 · - また、才ーリングは、二トリルゴム又はフッ素ゴムから形成すると共に、ォーリングの締め代をオーリングの使用標準値の 1 0 %以上で且つ該使用標準値以下としたので、オーリングはシール効果及び弾性支持効果を有するとともに、軸方向移動に対する耐摩耗性や、発熱に対する耐熱性を有して長寿命とすることができる。また、オーリングの剛性を適度に高めてスライド性を維持したまま、ラジァル剛性及びァキシアル減衰性を向上させることができる。

また、複数個の弾性体によって構成した弾性体セットを、複数セット配置し、両端に配置された弾性体セットは、一方の弾性体セットを軸受スリーブに、 .また他方の弾性体セットをスリーブハウジングに配設すれば、組み立てが容易で、ォ一リングの損傷の心配が少ない。なお、主軸装置に種々の負荷が作用した場合の軸受スリーブの移動を均一且つ安定して行わせる効果は、弾性体を軸受スリープにのみ配設した場合及びスリーブハウジングにのみ配設した場合と同等である。さらに、主軸装置に 2個の弾性体を、一方は軸受スリープに、他方はスリーブハウジングに配設し、その弾性体の間に流体を供給する構成としても良い。

また、主軸頭の軸方向に設けられた主軸カートリッジ把持部に主軸カートリツジが揷入されているとともに、主軸カートリッジが主軸頭に挿入されるために必要な長さよりも、回転軸の軸方向と平行な送り軸方向への移動量の方が長く設定されていることにより、主軸カートリッジが、主軸頭に対して一体的に分解可能且つ組付可能であれば、回転軸の軸方向と平行な送り軸方向である Z軸移動量の方が、主軸カートリッジが主軸頭に挿入されるために必要な長さよりも長いために、 Z軸送りを利用した抜き取りを容易に行うことができる。

また、主軸サブカートリッジが主軸頭に挿入されるために必要な長さよりも、回転軸の軸方向と平行な送り軸方向への移動量の方が長く設定されていることにより、主軸サブカートリッジが、主軸頭に対して一体的に分解可能且つ組付可能であれば、回転軸の軸方向と平行な送り軸方向である Z軸移動量の方が、主軸サブカートリッジが主軸頭に挿入されるために必要な長さよりも長いために、 z軸送りを利用した抜き取りを容易に行うことができる。

また、主軸頭の主軸カートリッジ把持部が、少なくとも半分に分割する位置で分割して分解可能であれば、例えば、 z軸移動量が短く設定されていても、主軸頭の主軸カートリッジ把持部を分割 ·展開することにより取り外し ·組み付けを行うことができ、更に、主軸カートリッジと主軸頭との締結剛性を高めて工作機械全体の剛性を高めることができる。

また、ロータを有する回転軸と、フロント側軸受と、リア側軸受と、フロントハウジングと、スリーブハウジングと、がー体的に組み付けられて主軸サブカートリッジをなし、主軸サブカートリッジと、外筒と、ツールアンクランプシリンダと、が三分割で構成され、主軸サブカートリッジを、外筒から抜き取ることができる。 '

従って、主軸サブカートリッジを構成する、ロータを有する回転軸、フロント側軸受、リア側軸受、フロントハウジング、スリーブハウジングを外筒から一体的に抜き取れるために、主軸装置全体を分解することなく、点検 ·修理 ·交換が必要な、回転軸、フロント側軸受、リア側軸受のみを簡単に取り外すことができる。これにより、配線や配管を取り外すことなく、主軸カートリッジを構成するいずれかの部品の管理が可能となる。

ここで、主軸装置としては、多種類の工具を交換可能に把持して高速で回転する装置を例示できる。このような主軸装置では、ワークの加工中に大きな切削抵抗を受け、主軸の工具装着孔が摩耗したり、工具をクランプするコレツトゃ皿ばねが破損したり、軸受が摩耗 '損傷したりする。そのため、使用現場でこのような故障や障害の修理を行う場合、潤滑、冷却、清掃のための油空圧の配管、ビルトインモータゃリミットスィツチへの電気配線を取外し、主軸装置全体を分解し、主軸、主軸内の部品、或いは軸受を交換してから、再組立を行うのが一般的である。この修理作業は大掛かりとなり、高度な専門技術と技能を要求され、また多大な時間を要する。

また、ツールアンクランプシリンダが、外筒から抜き取り可能であれば、主軸装置全体を分解することなく、ツールアンクランプシリンダのみを簡単に取り外すことができるので、ツールアンクランプシリンダを構成するいずれの部品も点検 -修理 ·交換が簡単にできる。 - また、主軸サブカートリッジが抜き取られた外筒と、ツールアンクランプシリンダと、の組体が、主軸頭から抜き取り可能であれば、主軸装置全体を分解することなく、主軸サブカートリッジに加えて、外筒と、ツールアンクランプシリンダと、の組体を主軸頭から簡単に取り外すことができるので、外筒またはツールアンクランプシリンダを構成するいずれの部品も点検 ·修理■交換が簡単にできる。

また、主軸サブカートリッジと、外筒と、ツールアンクランプシリンダと、の組体が、主軸頭から抜き取り可能であれば、主軸装置全体を分解することなく、主軸サブカートリッジと、外筒と、ツールアンクランプシリンダと、の組体を主軸頭から簡単に取り外すことができるので、主軸装置全体を構成するいずれの部品も点検 ·修理 ·交換が簡単にできる。

また、ツールアンクランプシリンダまたは外筒に、各種流体配管、電源力ブラを有する力ブラが着脱自在に取付けられれば、力ブラに各種流体配管の開閉弁や電源力ブラを配することにより、点検 ·修理 ·交換時に、各種流体配管を閉塞し、電源力ブラを取り外してから'作業を行えば、流体の漏洩や電源配線の絡まり、等を防止して作業を行うことができる。 +

また、回転軸の回転を検出するセンサを、回転軸と、外筒と、の間に配していれば、ツールアンクランプシリンダを取り外すだけで、センサの点検 ·修理 ·交換が可能となる。

<図面の簡単な説明 >

図 1は、本発明の実施の形態の第 1例を示す縦断面図である。

図 2は、第 1例における半組立体を示す縦断面図である。

図 3は、.第 1例におけるリアカバ一を示す正面図である。

図 4は、本発明の実施の形態の第 2例を示す縦断面図である。

図 5は、第 2例め半組立体を示す縦断面図である。

図 6は、第 2例の工具アンクランプ状態での縦断面図である。

図 7は、第 2例の自動工具交換装置機との組付け図である。 ·'

図 8は、本発明の実施の形態の第 3例の半組立体を示す縦断面図である。図 9は、第 3例の半組立体の外筒への揷入状態を示す縦断面図である。

図 1 0は、第 3例における軸受の寸法及び面圧の特性図である。

図 1 1 ( a )は、本発明の実施の形態の第 4例における軸受スリープの正面図、図 1 1 ( b ) は、（a ) の縦断面図である。

図 1 2は、第 4例の変形例を示す要部縦断面図である。

図 1 3は、本発明の実施の形態の第 5例の縦断面図である。

図 1 4は、第 5例のスリーブ部の拡大縦断面図である。

図 1 5は、第 5例において供給される流体の圧力によって弾性体が変形する状態を示す要部拡大断面図である。図 1 6は、第 5例のスリーブ部の各種特性を測定するための試験装置の要部縦断面図である。

図 1 7は、本発明の実施の形態の第 6例を示す側面図である。

図 1 8は、第 6例に用いる主軸カートリッジの断面図である。

図 1 9は、本発明の実施の形態の第 7例を示す側面図である。

図 2 0は、第 7例の主軸サブカートリッジの断面図である。 '

図 2 1は、第 7例における主軸サブカートリッジの取り外し手順を示す説明図 C、ある。

図 2 2は、第 7例における主軸サブカートリッジの取り外し手順を示す説明図である。

図 2 3は、第 7例における主軸サブカートリッジの取り外し手順を示す説明図である。

図 2 4は、本発明の実施の形態の第 8例を示す側面図である。

図 2 5は、本発明の実施の形態の第 9例を示す断面図である。

図 2 6は、第 9例における主軸サブカートリッジを外筒から抜き取った状態の断面図である。

図 2 7は、第 9例におけるツールアンクランプシリンダを外筒から抜き取った状態の断面図である。

図 2 8は、第 9例における主軸サブカートリッジが抜き取られた外筒とツールアンクランプシリンダとの組体を主軸頭から抜き取った状態の断面図である。図 2 9は、第 9例における主軸サブカートリッジと外筒とツールアンクランプシリンダとの組体を主軸頭から抜き取った状態の断面図である。

図 3 0は、本発明の実施の形態の第 1 0例を示す断面図である。

図 3 1は、従来の主軸装置の縦断面図である。

尚、図中の符号、 1は主軸装置、 2は半組立体、 3は外筒、 4はステータ、 5 はスリーブハウジング、 6は回転軸、 7はロータ、 8はフ口ントハウジング、 9 はリアカバ一、 1 1は軸受スリーブ、 1 2はフ口ント側軸受、 1 3はリァ側軸受、 1 4はビストン機構、 3 0は主軸装置、 3 1は内径部品、 3 2はばね、 3 3は内径部品側調整部品（調整部品）、 3 4はピストン、 3 9は取付け基準面、 40は主軸装置、 5 0は主軸装置、 6 0は主軸装置、 6 1はスリープハウジング、 6 2は潤滑剤供給入口（潤滑剤供給経路）、 6 3は軸受スリープ、 64は円周溝、 6 5は径方向穴（潤滑剤供給経路）、 6 6は前側オーリング（オーリング）、 6 7は後側ォーリング（ォーリング）、 7 1は潤滑剤排出穴、 7 2はォーリング、 8 0は主軸装置、 8 1は回転軸、 8 2はフロント側軸受、 8 3はフロント側軸受、 84は軸受スリーブ、 8 5はリァ側軸受、 8 6はリァ側軸受、 8 7はフロントハウジング、

8 8はスリープハウジング、 8 9は外輪、 9 0は外輪、 9 1は内輪、 9 2は内輪、

94はォーリング（弾性体）、 9 7は内輪、 9 8は内輪、 9 9は外輪、 1 0 0は外輪、 1 2 0は工作機械、 1 2 1は回転軸、 1 2 2はフロント側軸受、 1 2 3は内輪、 1 24は外輪、 1 2 5はフロントハウジング、 1 2 6はビルトインモータ、

1 2 7はロータ、 1 2 8はステータ、 1 2 9は内輪、 1 3◦はリア側軸受、 1 3

1は主軸頭、 1 3 2は外筒、 1 3 3は主軸カートリッジ（主軸装置）、 1 3 4は主軸カートリッジ把持部、 1 4 2は軸受スリーブ、 1 4 5はリアハウジング、 1 5

0は工作機械、 1 5 1は主軸サブカートリッジ、 1 6 0は工作機械、 1 6 1は主軸頭、 1 8 0は主軸装置、 1 8 1は外筒、 1 8 2はステータ、 1 8 3は主軸頭、

1 84は回転軸、 1 8 5はロータ、 1 8 6はフロント側軸受、 1 8 7は内輪、 1 8 8はリア側軸受、 1 8 9は内輪、 1 9 0は外輪、 1 9 1はフロントハウジング、

1 9 2は外輪、 1 9 3はスリーブハウジング、 1 9 4はツールアンクランプシリンダ、 1 9 5は主軸サブカートリッジ、 1 9 6は第 1組体（組体）、 1 9 7は第 2 組体（組体）、 1 9 8は回転センサ（センサ）、 20 7は冷却油供給ホース（各種流体配管）、 2 20は主軸装置、 2 2 1は力プラ、 2 2 2は主軸カートリッジ、 2 24は油圧供給ホース（各種流体配管）、 2 26はスリーブハウジング、 2 3 0は電源力ブラである。

<発明を実施するための最良の形態 >

図 1〜図 3は、請求の範囲第 1項，第 2項，第 5項，第 6項，第 1 0項，第 1 1項，第 1 2項，第 1 3項，第 1 4項に対応する、本発明の実施の形態の第 1例を示している。なお、本例の特徴は、外筒 3の内周径 φ Α、ステタ 4の内径 φ Β ' _s 軸受スリーブ 1 1の外径 φ Cの順に直径が小さくなり、フロントハウジング 8と、回転軸 6と軸受スリーブ 1 1とからなる半組立体 2が外筒 3から抜き取り可能であり、且つ軸受スリーブ 1 1から後方の任意の断面における回転体半径が、軸受スリープ 1 1後端かち当該断面の間における非回転体の最小半径より小さいか、軸受スリープ 1 1から後方の任意の断面における回転体直径が、軸受スリーブ 1 1後端から当該断面の間における非回転体の最小直径よりも小さいこと " ある。

図 1に示すように、第 1例の主軸装置 1は、ステータ 4とスリーブハウジング 5を有する外筒 3と、ロータ 7を有する回転自在な回転軸 6と、外輪がフロントハウジング 8に固定されると共に内輪が回転軸 6の一端に外嵌する組み合わせァンギユラ玉軸受であるフロント側軸受 1 2と、を備えている。また、回転軸 6の他端側に配設されスリーブハゥジング 5に嵌合して回転軸 6の軸方向に移動可能な軸受スリーブ 1 1と、内輪が回転軸 6の他端に外嵌すると共に外輪が軸受スリープ 1 1に固定されてフロント側軸受 1 2と共働して回転軸 6を回動自在に支持する一対のアンギユラ玉軸受であるリア側軸受 1 3と、を備えている。符号 1 4 は、工具交換のためのピストン機構である。なお、スリープハウジング 5と外筒 •3とは一体構造としても良い。

図 2に示すように、フロントハウジング 8と、回転軸 6と、軸受スリープ 1 1 とからなる半,袓,立体 2が、外筒 3から抜き取り可能なように構成されている。すなわち、本実施形態の主軸装置 1は、外筒 3の内周径 φ Α、ロータ 7の外径 φ Β、軸受スリーブ 1 1の外径 φ Cの順に直径が小さくなっている（φ Α > Β > φ C ) また、ロータ外径 φ Bの代わりにステータ内径 φ B ' (図 1参照）に対して、 φ Α > φ Β ' > φ〇としても良い。また、軸受スリーブ 1 1より後方の範囲 Lにおいて、半組立体 2の外径が軸受スリーブ 1 1の外径より小さく設定されている。すなわち、矢印 Μの方向に主軸を抜こうとしたときに、非回転体が障害とならないように範囲 Lの任意の断面における主軸回転体の外径を当該断面から軸受スリーブ後端の間の非回転体の最小内周径より小さくして、非回転体が障害とならないように回転体外径を規定している。したがって、半組立体 2を図中 M方向に抜こうとしたとき、図中左側端部に装着される工具 Wを保持/開放する非回転体であるビストン機構 1 4等が障害になることはない (図 1参照）。

また、主軸装置 1は、軸受スリーブ 1 1の外径が、スリーブハウジング 5の内径に対して 5〜3 0 μ πιの隙間嵌めである。更に、主軸装置 1は、リア側軸受 1 3力定位置予圧で且つ背面組み合わせのアンギユラ玉軸受である。'これにより、リア側軸受 1 3及ぴ軸受スリーブ 1 1は、主に回転軸 6をサポートするのが役割であるが、ロータ発熱による熱膨張など軸方向変位をシンプルな構造で吸収することができる。

また、主軸装置 1は、フロントハウジング 8と外筒 3内周面とのインロー部 1 5が、 0〜 2 0 μ mの締り嵌めである。これにより、フロントハウジング 8と外筒 3の軸心がずれるようなことはない。また、合わせ面 1 6はフロントハウジング 8及ぴ外筒 3が軸心に対して 2 ~ 5 μ m以下の直角度にて高精度に仕上げ加工されている。これにより、インロー部 1 5の長さ L Rが短くても、両者の軸心が一致する。インロー部 1 5の長さが長いと組込み性が悪いが、本実施形態では、インロー長さ L Rは、インロー径 φ Αの l Z l 0〜l Z 3 0程度と短くしている。また、インロー部 1 5の長さ L Rが短いので、'組込みボルト 1 7によって容易に締め込んで組立てることができる。これにより、心合わせ作業の必要がなくなる。また、半組立体 2は、外気との間でラビリンスシール L 1〜L 4が形成されている。スピンドノレ使用時は、強固なラビリンス L 1 , L 4によって、切削水、切粉等の異物の侵入を防ぐ。また、半組立体 2のみを在庫する場合などは、ラビリンス L 1〜L 4によって埃などの異物を遮断する。ラビリンス L 2 , L 3はメンテナンスによる半組立体交換時にも異物の侵入を防ぐ役割を果す。メンテナンス時は、クリーンルームなど異物の少ない環境を期待できないので、ラビリンスし 2 , L 3は有用である。ラビリンス L 3， L 4の構造は、軸受スリーブ 1 1を用いていることにより実現可能となっている。

図 3に示すように、リアカバー 9後部は、配線 7箇所（モータ動力線 2 5、モータ温度センサ線 2 6、ロータリーエンコーダ線 2 7等（一部不図示））、配管 1 4個所（軸受潤滑油配管 2 1、冷却油配管 2 2、工具アンクランプ油圧配管 2 3、工具テーパエアプロ一配管 2 4、エアシール配管 2 8 ) が外部と接続されているので、メンテナンス時に、これらを一切取り扱わずに済むので、ダウンタイムが非常に短く、メンテナンス性が良い。

上述した主軸装置 1 0によれば、フロントハウジング 8、回転軸 6及ぴ軸受スリーブ 1 1とからなる半組立体 2が外筒 3から抜き取り可能である。そのため、組込み性が向上するとともに破損時に速やかに交換できる。また、軸受スリーブ 1 1は、リア側軸受 1 3が組立てられた状態であるため、半組立体 2の抜き差しでグリースの状態は変化しない。従って、半組立体 2を別の外筒を用いて予め慣- らし運転を行ってから在庫することで、主軸装置損傷時に半組立体を交換して、即座に通常運転が可能となり、ダウンタイムの大幅な短縮が可能となる。また、主軸装置 1全体を交換するよりコスト低減でき、在庫コストの低減も可能となる。図 4〜図 7は、請求の範 H第 1項，第 2項，第 3項，第 4項，第 5項，第 1 0 項，第 1 1項，第 1 2項，第 1 3項，第 1 4項に対応する、本発明の実施の形態の第 2例を示している。本例の特徴は、内径部品 3 1が、ばね 3 2を圧縮可能に組み込まれているとともに、内径部品 3 1の後部に調整部品 3 3が固定されており、調整部品 3 3に、ピストン機構 1 4へのピストン押付け面 3 4が形成されていることである。その他の構成は第 1例と同じであるから、同一部材には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

図 4に示すように、第 2例の主軸装置 3 0は、外筒 3のステータ 4に通電されることによりロータ 7とともに回転する回転軸 6内に、 2個のばね 3 2を圧縮可能にして工具交換自在な内径部品（ドローバとも言う。） 3 1が組み込まれているとともに、内径部品 3 1の後端部に、内径部品側調整部品 3 3が装着されている。内径部品側調整部品 3 3の端部には、ビストン機構 1 4へのビストン押付け面 3 4が形成されている。ビストン機構 1 4のピストン 3 5の端部には、内径部品側調整部品 3 3を押圧するビストン側調整部品 3 6が装着されている。

ピストン機構 1 4は、往動側圧力導入部 3 7に油，水，空気等の圧力媒体が導入されることにより、ピストン 3 5が往動され、ピストン 3 5のピストン側調整部品 3 6が内径部品側調整部品 3 3のピストン押付け面 3 4を押圧し、内径部品 3 1を軸方向に押圧移動させて工具 Wを押出して工具アンクランプ状態とする。これに反して、往動側圧力導入部 3 7の圧力を抜き、復動側圧力導入部 3 8に圧力媒体が導入されることにより、ピストン 3 5が復動され、内径部品 3 1を軸方向に戻り移動させて工具クランプ状態とする。

図 5に示すように、内径部品側調整部品 3 3は、半組立体 2の取付け基準面 3 9と内径部品 3 1におけるビストン押付け面 3 4との軸方向寸法（距離） Zを、基準寸法に対して ± 0 . 1 mm以内に調整することができる。つまり、半組立体 2は、取付け基準面 3 9から内径部品 3 1におけるビストン押付け面 3 4までの軸方向寸法 Z内に、多数の部品の積み重ねによる寸法差が生じている。そのため、予め調整がなければメンテナンス時に、ビストンストロークの調整作業を現場にて行う必要がある。例えば、ピストンストロークの不足で内径部品 3 1の移動量 (押出し量）が少なくなると、工具ホルダがアンクランプできない。逆に、内径部品 3 1の移動量が多すぎると、内径部品 3 1が工具ホルダを余分に前方へ押し出してしまうために、自動工具交換装置（A T C ) 4 0 (図 7参照）が工具ホルダを把持することが出来なくなる。これに対して、内径部品側調整部品 3 3は、工具ホルダ押し量（ピストン 3 5が最前端まで押されたときに内径部品 3 1により工具ホルダが把持位置から押し出される量）を 0 . 4 mm〜ひ. 6 mmと-して、その許容差を、 0 . l mm〜0 . 2 mm程度である ± 0 . 1 mm以内に調整することによって、適切にアンクランプを行えるようにし、その結果、半組立体の交換を行う際にビストン調整を不要としてメンテナンス性を向上させることができる。

ここで、内径部品側調整部品 3 3による調整は、寸法測定の後に、予め取り代をつけて削り（旋削、研削）加工する方法、隙間 Sに厚さの異なるシムを挟む方法、予め用意された数種寸法の調整板を選択して取り付ける方法、調整ネジにて所望の位置に調整板を配置して嫌気性の接着剤などによって固定する方法等が挙げられる。そして、軸方向寸法 Zを直接測定するためには大型の治具を必要とし、重量物である半組立体を治具にセットしなければならない場合があるので、調整作業を簡略化するために、ある程度の寸法管理を各部品に旋こすことがある。例えば、寸法 A、寸法 B (内輪間座、外輪間座の両方）、フロント側軸受 1 2の最後側の内外輪の差幅 C、寸法 Dを管理しておき、回転軸 6に内径部品 3 1を取り付けた状態で寸法 z Zのみを測定調整する方法が挙げられる。この方法は、もっとも管理が難しい軸内径部（コレット部各種寸法や工具テーパの出入り、内径部品

3 1の穴深さなど) の軸方向寸法を管理する必要がないため寸法管 ¾のコストが低減でき、調整作業の負担も少ない。尚、差幅 Cの管理を簡略化するため、フロント側軸受 1 2の 4列には、正面および背面差幅が個別にすべて調整されている万能組み合わせ軸受を用いてもよい。

図 4〜図 6に示すように、軸方向寸法 Zが管理された半組立体 2を用いて、ェ具ホルダ押し量（図 6参照） Eを調整する。

工具ホルダ押し量 E = (ビストンストローク F ) - (空間 G ) — （空間 H) となり、右辺のそれぞれの量を測定するか、又は実際にアンクランプして押し量 E (工具ホルダが前進する量）を測定する。そして、ここでは、 E = 0 . 5 ± 0 . 1 mmになるようにビストン側調鼙部品 3 6を調整加工する。これにより、クランプ 'アンクランプストロークの軸方向位置が決まる。その結果、以後、互いに調整された半組立体 2の交換であれば、ビストン 3 5と内径部品 3 1の位置関係が変わらないので、ビス-トン部の調整を不要とすることができる。 - .

このようにすることにより、半組立体 2は、取付け基準面 3 9から内径部品 3 1のビストン押付け面 3 4までの軸方向寸法 Zの許容差について、工具ホルダ押し量 Eの許容差 0 . l mm〜0 . 2 mmよりも小さな値に管理される。工具交換用のビストン機構 1 4を組立てるとき、この管理された半組立体 2に合わせてピストンストローク Fを調整する。これにより、メンテナンス時、軸方向寸法 Zが管理された半組立体 2のュニット同士を交換すれば、内径部品 3 1のビストン押付け面 3 4の軸方向位相関係が変化しないのでビストンストローク再調整が不要となる。また、軸方向寸法 Zは多数の部品の積み重ねによって決まるので、これら部品の軸方向寸法許容差をそれぞれ設定し、それらを積み重ねた値が所望の値以下となるようこ管理してもよい。しかし、このような方法、具体的には 1 0個以上の寸法許容差の積み重ねにて許容差 0 . 1〜0 . 2 mmを満足することは、コスト高となったり、不良率の上昇を招くことになつたりする場合が多い。そこで、内径部品 3 1の後部に内径部品側調整部品 3 3を内径部品 3 1の組付け後に調整してから組付けることで、非常に低コストで軸方向寸法 Zを管理することができる。

図 6に示すように、ビストン機構 1 4は、往動側圧力導入部 3 7【こ圧力媒体が導入されることにより、ピストン 3 5が往動され、ビストン側調整部品 3 6が、内径部品側調整部品 3 3のピストン押付け面 3 4を押圧し、ばね 3 2に抗して内径部品 3 1を軸方向に押圧移動させて工具 Wを押出し、工具アンクランプ状態とする。

図 7に示すように、主軸装置 3 0の自動工具交換時においては、自動工具交換装置 4 0の動作は効率向上のため非常に速くなっており、交換時間が、通常、 0 . 2〜1 . 5秒程度である。そのため、各部の強度や剛性を高く保つ必要がある。自動工具交換装置 4 0は、アーム 4 1が回転軸 6と工具マガジン 4 2の工具ホルダ 4 3を把持した後に、回転軸 6の工具 Wをアンクランプし、アーム 4 1が上下および旋回動作して工具交換が行われるように動作する。工具 Wを把持して回転軸 6をアンクランプする際、工具ホルダ 4 3の抻し量が大きすぎると、前述のように工具ホルダ 4 3は剛性が高くアーム 4 1に把持されているので、アーム 4 1 に無理な負担がかかり、自動工具交換装置 4 0の故障を招く。そのため、工具ホルダ 4 3の押し量としては、 0 . 5〜0 . 6 mm以下とする必要がある。主軸装置 3 0では、メンテナンスを行って半組立体 2を交換しても、工具ホルダ 4 3の押し量が変化しないため、調整の手間がなく短時間での交換が可能となる。

図 8〜図 1 0は、請求の範囲第 1項，第 2項，第 4項，第 5項，第 8項，第 1 0項, 第 1 1項，第 1 2項, 第 1 3項，第 1 4項に対応する、本発明の実施の形態の第 3例を示している。本例の特徴は、軸受スリーブ 1 1とスリーブハウジング 5との嵌合長さ Jと、軸受スリーブ 1 1の外径 Iと、の比が、嵌合長さ J /外径 1 = 0 . 4 5〜0 . 8の範囲内に設定されていることである。その他の構成は第 1例と同じであるから、同一部材には同一符号を付して詳細な説明は省略する。図 8を参照して、本発明に係る主軸装置の第 3実施形態を説明する。尚、図 8 においては、図中上側半分が工具アンクランプ状態を示し、図中下側半分が工具クランプ状態を示す。

図 8に示すように、第 3例の主軸装置 5 0は、半組立体 2にテーパ角の異なる内径部品 5 1を用いている。このとき、 B Tホルダ ( J I S B 6 3 3 9 ) 用の内径部品、 H S Kホルダ ( I S O - 1 2 1 6 4 ) は、工具テーパの規格により、管理すべき、軸方向寸法 Zに対するねらい値 Z 1に変動があるが、図 1，図 4に示すものと互換性があるように調整されている。すなわち、アンクランプしたときの軸方向寸法 Z _{u c 2}が、図 6に示すアンクランプ状態 Z _{U C 1}と同一になるように調整されている。なお、図 4における空間 Gは、このように軸方向寸法 Zが異なる内径部品に対しても適用するため B Tホルダをァンクランプする最低必要量よりも大きな値としている。用途によりさまざまな工具テーパ規格が使用される場合があるが、本例のように異なる工具規格においてもアンクランプが可能なように互換性をもたせることで、仕様の変更が容易になったり、メンテナンスのためのインナーカートリッジの在庫管理を容易にしたりしてコスト低減が図れる。また、図 9に示すように、主軸装置 5 0では、軸受スリープ 1 1の外径 I とその嵌合部の長さ Jとの比が、 J / I 0 . 5となっている。この場合、外径 I と長さ Jとの関係は、好ましくは、 0 . 4 5〜0 . 8とする ·ことが望ましい。半組立体 2を外筒 3に揷入するとき、先ず軸受スリーブ 1 1がスリーブハウジング 5 の内径に嵌合する。半組立体 2の交換は、通常、工作機械ユーザーの作業現場で行うので、交換作業に特殊な治具を用いることができない場合が多い。そのようなとき、半組立体 2が、例えば、自重などの.矢印 K方向の力を受けると、リア側軸受 1 3にモーメント荷重がかかる。その際、長さ Jが小さいとリア側軸受 1 3 の 2列のスパン Mが短くなり、接触面圧が大きくなつてリア側軸受 1 3が損傷するおそれがある。

図 1 0に示すように、主軸装置 5 0において、前述した J / Iと軸受スパンの関係及び、荷重 Kが作用したときのリァ側軸受 1 3に発生する接触面圧の関係を調べた。荷重 Kは、半組立体 2の自重とし、治具を用いることのできない現場での交換作業においては組込時の扱いにより発生してしまう荷重である。リァ側軸受 1 3は、内径が φ 55mmのアンギユラ玉軸受である。軸受の接触面圧は、硬さ Hv = 700の軸受鋼において、 3. 5 GP a以上で圧こんが生じてしまうことが知られている。これらにより、 Jノ I≥ 0. 45が必要であることがわかる。また、 Vァ側軸受 1 3のスパンを長くしすぎても、工作機械としての性能を向上することはできず、軸の慣性モーメント増大（加減速時間の増加）や共振点低下などの問題が生じるため、 J/I≤0. 8とすることが望ましい。さらに、上記のような Jノ Iの関係に設定することにより、スライド不良を発生することもなく、後述の振動減衰作用のあるオーリング (oリング）を備えることもできる。このように、軸受スリープ 1 1の外径 Iと、その嵌合部の長さ Jとの関係を設定して適切に設計することにより、メンテナンス性及び工作機械としての性能に優れた半組立体 2の構造を得ることができる。

図 1 1 (a)， (b), 図 1 2は、請求の範囲第 1項，第 2項，第 4項，第 5項，第 6項，第 7項，第 9項，第 1 0項，第 1 1項，第 1 2項，第 1 3項，第 14項に対応する、本発明の実施の形態の第 4例を示している。本例の特徴は、軸受スリーブ 1 1の円周上に複数設けられた潤滑剤排出穴 7 1と、軸受スリープ 1 1外周の嵌合面に設けられた円周溝 64と、円周溝 64に連通接続された半径方向の潤滑剤供給経路 6'2, 65と、を有することである。その他の構成は第 1例と同じであるから、同一部材には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

図 1 1 (a)， (b) に示すように、第 4例の主軸装置 60は、リア側軸受 1 3 に、潤滑供給及び排出構造を配したものであり、半組立体 2の容易な取外し及び組付けを可能とするために、位相を決める必要のない構造を有する。

また、軸受スリーブ 1 1は、スリープハウジング 5の内径に対して隙間嵌めである (図 6参照）。これにより、軸受スリープ 1 1は、内径部品 3 1を組み付けた状態で、回転軸 6に対して容易に回転してしまう。そこで、従来は、潤滑剤をリァ側軸受 1 3に供給する場合、その供給位相おょぴ潤滑剤排出穴位相を決めるためノズルゃキーなどの突起物を設けていた。そのため、位相合わせや突起部品の抜き差しを行わないと半組立体 2の組付け及び分離ができず、メンテナンスが難しいという問題があった。これに対して、半組立体 2には、その外周側から潤滑ノズル等の突起物を設けていないため、組込みポルト 1 7を外すだけで半組立体 2の取り外しが可能となる。

潤滑供給構造は、スリーブハウジング 6 1の径方向に形成され、潤滑剤供給機

(不図示）に連通接続された'潤滑剤供給入口（潤滑剤供給経路） 6 2と、軸受スリーブ 6 3の外周の嵌合面に設けられた円周溝 6 4と、軸受スリープ 6 3の径方向に、円周溝 6 4に連通させて形成された径方向穴 (潤滑剤供給経路) 6 5とを介し、リァ側軸受 1 3の外輪を通じて軸受空間内に潤滑剤が供給される。そして、スリーブハウジング 6 1と軸受スリーブ 6 3とは、前方側端部が前側ォーリング

( Oリング） 6 6 , 6 6でシールされ、後方側端部が後側ォーリング 6 7 , 6 7 でシールされている。このとき、スリーブハウジング 6 1及び軸受スリーブ 6 3 の半径方向の潤滑剤供給経路が同じ位相になっていても、或いは、両者が 1 8 0 ° 反対位相に回っていても、円周溝 6 4によって、リア側軸受 1 3に潤滑油が円滑に供給される。尚、円周溝 6 4は、スリープハウジング 6 1の内周に設けられても良い。

排出構造は、リア側軸受 1 3のそれぞれの間に配された外輪間座 6 8 , 6 8 , 外輪押え 6 8 Aと軸受スリーブ 6 3とに径方向に形成された径方向排出穴 6 9， 6 9， 6 9と、軸受スリープ 6 3の軸方向に径方向排出穴 6 9 , - 6 9 , 6 9に連通して形成された軸方向排出穴 7 0と、軸方向排出穴 7 0に連通して軸受スリーブ 6 3の円周方向に等間隔に複数の 6個設けられた潤滑剤排出穴 7 1， 7 1 , 7 1 , 7 1 , 7 1 , 7 1とからなる。 6個の潤滑剤排出穴 7 1は、等配で配されているため、どんな位相でも真下 ± 1 5 ° 以内に最低 1か所の潤滑剤排出穴 7 1が確保されることにより、水平取付け時の排出が可能になっている。

潤滑供給及び排出構造は、グリース補給された後に、余分なグリースを排出させる機能を持つ。これにより、軸受内部へ供給され、不要となった潤滑剤は、軸受近傍に配された図 1 2のスリンガ部 6 8 Bの回転力により軸受の外側に彈き飛ばされる。それにより、どんな位相でも問題なく潤滑剤を排出することが可能となり、例えば水平取付けのスピンドルは下側に排出穴が必要になるが、いずれかの穴が下側に向くので排出を行うことができる。また、グリース潤滑であるため、取り扱いが容易であって、比較的安価なグリース潤滑により、メンテナンスを少ない費用で行うことができる。また、潤滑剤供給機（グリース補給装置）を備えているため、グリースの不足を補うことができるので、焼付き等を回避することができる。また、オイルエア、オイルミスト及ぴ直噴潤滑のいずれかの微量潤滑を用いても良い。そうすれば、効率の良い潤滑を行うことができるめで、耐焼付き性を更に向上させることができる。

そして、スリープハウジング 6 1と、軸受スリープ 6 3とにおいて、軸受スリーブ 6 3を抜き差しする際におけるォーリング切れを防止するため、軸受スリープ 6 3の前方側外周に前側ォーリング 6 6 , 6 6を配し、スリープハゥジング 6 1の後方側内周に後側オーリング 6 7 , 6 7を配している。これにより、半組立体 2の挿入や抜き取りによって軸受スリーブ 6 3がスリープハウジング 6 1の内周を滑るとき、各オーリング 6 6， 6 6 , 6 7， 6 7の滑る距離が最短化され、尚且つオーリング切れの要因となる段差や穴を各オーリング 6 6， 6 6， 6 7， 6 7が通過しないため、各オーリング 6 6， 6 6， 6 7， 6 7の信頼性を格段に向上することができる。

また、各ォーリング 6 6， 6 6， 6 7， 6 7ほ、前端側 2本、後端側 2本と多数のオーリングを使っている。これは、オーリング 6 6 , 6 6， 6 7 , 6 7の締め代による減衰効果によって、軸受スリーブ 6 3の振動を減衰させることを目的としている。軸受スリーブ 6 3は、スリーブハウジング 6 1に対して隙間嵌めであるため、オーリングのような減衰要素がないと軸受スリーブ 6 3が隙間の中で振動してしまい、その振動が大きければ、工作機械としての切削性能や精度を劣化させる他、スリーブハウジング 6 1の内径または軸受スリーブ 6 3の外径がフレツティング摩耗してしまう虞があるからである。フレツティング摩耗が発生すれば、さらに振動が増大したり、スライド不良を招いたりする他、その修理には主軸装置全体を交換しなければならなくなる。また、オーリングを複数用いることで拘束力が増大するため、軸受スリーブ 6 3が回転方向に自由に回らなくなるので、クリープの防止も可能となり、嵌め合い面クリープ摩耗の防止にもなる。このように、複数のォーリングを用いることで更に一層の効果をあげることができる。

図 1 2に示すように、第 4例の変形例においては、軸受スリーブ 6 3の後部側のみを小径の単一のオーリング 7 2にしている。このようにすることにより、ォ一リングの数を減少させることができ、コンパクトにォーリングを配置できる。ただし、図 1 1 ( a ) , ( b ) の方が、潤滑剤の圧力により軸受スリーブ 6 3がァキシアル力を受けない点で優れている。

尚、第 1例, 第 2例，第 3例，第 4例に係る主軸装置は、前述した各実施の形態に限定されるものではなく、適宜な変形、改良等が可能である。

例えば、マシンニングセンタに適用される他に、 N C工作機械や、手動で送り動作を行う汎用工作機械等に適用しても良い。

また、フロント側■ リア側軸受は、アンギユラ玉軸受に限らず、深溝玉軸受ゃ各種ころ軸受、等の転がり軸受であっても良い。

図 1 3〜図 1 6は、請求の範囲第 1 5項，第 1 6項，第 1 7項，第 1 8項，第 1 9項に対応する、本発明の実施の形態の第 5例を示している。本例の特徴は、スリーブハウジング 8 8と軸受スリーブ 8 4との嵌合面にスリーブハウジング 8 8と軸受スリーブ 8 4との間をシールする弾 I¹生体 9 4を備えると共に、弾性体 9 4に圧力を負荷する流体を供給するように構成したことである。

図 1 3 , 図 1 4に示すように、第 5例の主軸装置 8 0は、回転軸 8 1と、フロント側軸受である一対の転がり軸受 8 2 , 8 3と、軸受スリーブ 8 4と、リア側軸受である一対の転がり軸受 8 5， 8 6と、フロントハウジング 8 7と、スリーブハウジング 8 8と、を備えている。スリーブハウジング 8 8は、フロントハウジング 8 7.に固定されており、実質的にフロントハウジング 8 7の一部として機能する。 .

一対の転がり軸受 8 2， 8 3は、外輪 8 9， 9 0がフロントハウジング 8 7に固定されると共に内輪 9 1 , 9 2が回転軸 8 1の一端に嵌合 ·固定されてフロントハウジング 8 7との相対位置が固定されたフ ϋント側軸受となっており、回転軸 8 1を回転自在に支持している。軸受スリーブ 8 4は、回転軸 8 1の他端側に配設されたスリーブハゥジング 8 8の孔 9 3に嵌合し、軸方向に移動可能に配設されている。軸受スリーブ 8 4とスリーブハウジング 8 8の内径面 9 3との隙間 Cは、スリーブ寸法、要求される剛性、回転軸 8 1の回転に伴う発熱による熱膨張等を考慮して決められ、 1〜2 0 0 μ πιの範囲から適宜選択して設計される。隙間 Cが小さ過ぎると、熱膨張によって軸受ス Vーブ 8 4とスリーブハウジング 8 8の内径面 9 3とが接触する可能性がある。また、大き過ぎると、軸受スリープ 8 4の中心位置が不安定となる傾向がある。

軸受スリーブ 8 4とスリープハウジング 8 8の内径面 9 3との嵌合面には、弹性体の一例であるォーリング 9 4が両端部に 2本ずつ、合計 4本のオーリング 9 4が配設されている。オーリング 9 4は、複数本がまとめられて 1つのセットを構成している。本例においては、 2セットのオーリング 9 4.が軸受スリープ 8 4 の外周面 9 5の両端に配置されている。

すなわち、フロント側軸受 8 2 , 8 3に近い側に配置された 2本のオーリング 9 4は、スリーブハウジング 8 8の内径面 9 3に設けられたォーリング溝 9 6に装着される。また、フロント側軸受 8 2， 8 3から遠い側に配置された 2本のォーリング 9 4は、軸受スリーブ 8 4の外周面 9 5に設けられたォーリング溝 9 7 に装着されている。なお、本例の配置とは逆に、フロント側軸受 8 2， 8 3に近い側のスリーブ外周面にオーリング溝を設け、フロント側軸受から遠い側のスリーブハウジングにオーリング溝を設ける構成も可能である。また、スリーブ外周面のみにオーリング溝を設ける構成ゃスリーブハウジングのみにオーリング溝を設ける構成も可能である。

ォーリング 9 4の締め代は、ォーリング 9 4の使用標準値以下、且つ使用標準値の 1 0 %以上とするのがよく、例えば内径 8 4 . 5 mm、太さ 2 mmのォーリング 9 4の場合の締め代は、 0 . 0 5 mm以上、 0 . 5 mm以下とするのがよレ、

(使用標準値は通常オーリングメーカーより推奨値として提供されており、.前記オーリング 9 4は 0 . 3〜0 . 6 mmである）。なお、使用標準値は、オーリング等の弾性体の平均直径の 1 5〜2 0 %とする。好ましくは、 0 . 2 mm〜0 . 4 5 mmとするのがよい。また、弾性体は、オーリング 9 4に限定されるものではなく、シール性を有するゴムパッキンゃ金属製パッキンなどであってもよい。ここで、ォーリング 9 4における締め代の上限値を使用標準値以下としたのは、これより大きくすると、軸受スリーブ 8 4のスライド性が悪くなり、またォーリング 9 4の変形量が大きくなつてオーリング 9 4の寿命が短くなる可能性がある。また、締め代の下限値を使用標準値の 1 0 %以上としたのは、これより小さくなるとオーリング 9 4のシール性能が悪くなるからである。

一対の転がり軸受 8 5 , 8 6は、内輪 9 7， 9 8が回転軸 8 1の他端に外嵌すると共に、外輪 9 9 , 1 0 0が軸受スリーブ 8 4に嵌合し、外輪押え 1 0 1によつて軸受スリープ 8 4に固定されており、軸受スリーブ 8 4と共に回転軸 8 1の軸方向に移動可能とされたリア側軸受となっている。そして、フロント側軸受 8 2 , 8 3と共働して回転軸 8 1を回動自在に支持している。予圧ばね 1 0 2は、スリーブハウジング 8 8と外輪押え 1 0 1との間に装着されており、外輪押え 1 0 1を介して軸受スリープ 8 4を後方に引っ張って転がり軸受 8 5 , 8 6及び転がり軸受 8 2 , 8 3に予圧をかけている。なお、定圧予圧の場合、定位置予圧で予圧ばねのない場合もある。

スリーブハウジング 8 8には、夫々の一対のーリング 9 4の間に流体供給口 1 0 3が開口する流体供給路 1 0 4が設けられており、該流体供給路 1ひ 4は、主軸装置 8 0の外部に配設された圧縮流体供給装置（図示せず) に接続されて、該圧縮流体供給装置から圧縮流体を供給されて一対のオーリング 9 4の間に圧縮流体を供給するようになっている。圧縮流体供給装置は、例えばコンプレッサであり、流体は、例えば空気である。

次に、本例の作用を説明する。主軸装置 8 0は、図 1 3及び図 1 4に示すように、回転軸 8 1が高速回転すると、発生する摩擦熱などによって温度が上昇する。これによつて、回転軸 8 1は軸方向に伸びるが、リア側軸受である一対の転がり軸受 8 5， 8 6が軸受スリーブ 8 4と共に軸方向（図 1において右方向）に移動して熱による回転軸 8 1の伸ぴを吸収する。同時に、軸受スリーブ 8 4は熱膨張して外径が大きくなつてスリーブハウジング 8 8との隙間 Cが小さくなるので、熱膨張を予め予測して隙間じが、例えば 1 0 μ ιη程度に設定されている。隙間 C が大きいと、ラジアル剛性が低下するが、実際には軸受スリーブ 8 4とスリーブハゥジング 8 8との間に複数本のォーリング 9 4が締め代分、潰された状態で配設されているので、ォーリング 9 4によってラジアル剛性が高められ、回転軸 8 1の振動が抑制されている。 '

図 1 5に示すように、流体供給路 1 0 4を介して圧縮流体供給装置であるコンプレッサから圧縮空気を矢印 Α方向に圧送し、一対のォーリング 9 4の間に供給すると、オーリング溝 9 7に嵌合して装着されている一対のオーリング 9 4は、互いに離れる方向に押圧されて潰れる（圧縮量 c；)。これによつて、一対のォーリング 9 4の剛性が更に高くなり、軸受スリーブ 8 4のラジアル剛性及ぴアキシァル減衰性が高くなる。一対のオーリング 9 4の剛性は、圧縮空気の圧力を調整してオーリング 9 4の潰し量を調整することによって、任意の剛性を得ることができる。また、両方のオーリング 9 4に作用する圧力は、どちらのオーリング 9 4 にも均一に作用するので、その潰し量も均一とすることができ、両方のオーリング 9 4の剛性のバランスを維持したまま高めることができる。

[実施例]

次に、試験装置 1 1 0 (—例として要部を図 1 6に示す）を用いて行った剛性の測定結果について説明する。 · · ·

試験装置 1 1 0は、実機の主軸装置 8 0と同一寸法、外径 8 5 mmとしたダミー軸受スリープ 1 1 1に、内径 8 5 mmとしたダミースリープハウジング 1 1 2 を嵌合隙間 1 5 0 mを持たせて嵌合して配置されている。ダミースリーブハウジング 1 1 2のフロント側軸受側（図 1 6において左側）には 2本のォーリング溝 9 6が設けられ、ダミー軸受スリーブ 1 1 1のリァ側軸受側（図 1 6において右側) には、同様に 2本のオーリング溝 9 7が平行に設けられており、夫々のォ一リング溝 9 7 , 9 6に内径 8 4 . 5 mm、太さ 2 mmのオーリング 9 4が装着されている。また、ダミースリープハウジング 1 1 2の外周面 1 1 3には、電気マイクロメータのピックアツプが取り付けられており、ダミースリ一プノヽゥジング 1 1 2の外周面 1 1 3の半径方向変位量（ダミースリーブハウジング 1 1 2の中心の変位量でもある）を電気マイクロメータ 1 14で検出できるようになっている。

このように構成された試験装置 1 1 0に、エアシリンダ (図示せず) によってダミースリーブハウジング 1 1 2の外周面を矢印 B方向に押圧して荷重を付与した。

上述した以外の各試験条件は以下のようである。 '

ォーリングの素材： A) 二トリルゴム

： B) フッ素ゴム

オーリングの締め代： A) 0 · 300 mm

B) 0. 275 mm

C) 0. 250 mm

圧縮空気の圧力： A) 0 MP a

： B) 0. 49MP a

エアシリンダによるォーリング 2個の負荷荷重： A) 5 ON

' B) 100 N

試験方法：ォーリングの素材、オーリングの締め代、圧縮空気の圧力、エアシリンダによる荷重、の各条件をランダムに変更して試験し、その時のダミースリープハウジング 1 1 2の外周面 1 1 3の変位量（中心の変位量）を電気マイクロメータ 1 14で測定した。夫々の測定は、 5回ずつ測定して、その平均値を測定結果とした。

(試験結果）

圧縮空気の圧力を OMP aとしたとき（つまり圧縮空気の供給がないとき）のォーリング剛性の測定結果を、エアシリンダでダミースリープハウジング 1 1 2 に負荷した荷重と、中心の変位量との比として表 1に示す。なお、単位は、 N/ μ mであり数値が大きいほどラジアル剛性が大きいことを示している。 [¾1]

圧縮空気圧 0 MPa

(*) 荷重はオーリング 2個に加わる荷重

圧縮空気の圧力を 0. 49 MP aとしたときのォーリング剛性の測定結果を、エアシリンダでダミースリーブハウジング 1 1 2に負荷した荷重と、中心の変位量の比として表 2に示す。なお、単位は、 NZAtmであり数値が大きいほどラジアル剛性が大きいことを示している。

[表 2]

圧縮空気圧 0.49 MPa 単位： N/ μ m

(*) 荷重はオーリング 2個に加わる荷重

また、締め代 0. 25 Ommに設定したフッ素ゴム製オーリング 94をランダムな装着順で装着してダミースリーブハウジング 1 1 2の中心位置のずれを 5回測定した。そのばらつき（最大値一,最小値）を表 3に示す。

[表 3]

表 1から分かるように、オーリング 94に圧縮空気を供給しない場合、ォーリング 9 4の締め代の大きい方が、ラジアル剛性が高い。また、締め代の変化量に対するラジアル剛性の変化量は、二トリルゴム製ォ一リングょりフッ素ゴム製ォーリングのほうが大きい。

表 1及び表 2から、ォーリング 9 4に圧縮空気を供給することによって、ラジアル剛性を高められることが'分かる。これは、圧縮空気によってォーリング 9 4 が潰され（図 1 5参照）、オーリング 9 4自身の剛性が高くなつたことによる。また、締め代が小さい方が圧縮空気供給によるラジアル剛性の変化量が大きい。更に、圧縮空気供給によるラジアル剛性の変化量は、フッ素ゴム製オーリングの方が二トリルゴム製ォーリングょり大きくなっている。

表 3から分かるように、ダミースリープハウジング 1 1 2の中心位置のずれ量のばらつきは、圧縮空気を供給しない場合は 5 6 μ ιηであるのに対して、圧縮空気を供給すると 2 2 μ ΐηと小さくなっており、圧縮空気を供給することによって、オーリング 9 4の形状や姿勢が安定することが分かる。

以上の試験結果から、フロントハウジング 8 7と軸受スリーブ 8 4の間に、複数のオーリング 9 4を配設すると共に、ォーリング 9 4間に圧縮空気を供給することによって、ラジアル剛性を高めることができ、且つ圧縮空気の圧力を調整することにより、ラジアル剛性を任意の硬さに調整できることが理解できる。

尚、第 5例に係る主軸装置は、前述した各実施の形態に限定されるものではなく、適宜な変形、改良等が可能である。

例えば、マシンエングセンタに適用される他に、 N C工作機械や、手動で送り動作を行う汎用工作機械等に適用しても良い。

また、フロント側 . リア側軸受は、アンギユラ玉軸受に限らず、深溝玉軸受ゃ各種ころ軸受、等の転がり軸受であっても良い。

図 1 7及び図 1 8は、請求の範囲第 2 0項に対応する、本発明の実施の形態の第 6例を示している。本例の特徴は、回転軸 1 2 1と、フロント側軸受 1 2 2 ,

1 2 2と、フロントハウジング 1 2 5と、ビノレトィンモータ 1 2 6のロータ 1 2 7及ぴステータ 1 2 8と、リァ側軸受 1 3 0と、リァハウジング 1 4 5と、外筒

1 3 2と、から構成された主軸カートリッジ 1 3 3力主軸頭 1 3 1に対して一体的に分解可能且つ組付可能であることである。

図 1 7, 図 1 8に示すように、第 6例の工作機械 1 20は、回転自在な回転軸 1 21と、内輪 1 23, 1 23に回転軸 1 21の前端が内嵌されたフロント側軸受 1 22， 1 22と、フロント側軸受 1 22, 1 22の外輪 1 24, 1 24が内嵌されたフ口ントハウジング 1 25と、ビノレトインモータ 1 26のロータ 1 2 7 と、ビルトインモータ 1 26のステータ 1 28と、内輪 1 29に回転軸 1 2 1の後端が内嵌されたリア側軸受 1 30と、主軸頭 1 3 1に内嵌される外筒 1 32と、から構成された主軸カートリッジ（主軸装置） 1 33を備え、主軸カートリッジ 1 33が、主軸頭 13 1に対して一体的に分解可能且つ組付可能である。

そして、主軸頭 1 3 1が、主軸カートリッジ把持部 1 34を軸方向に有し、主軸カートリッジ 1 33力当該主軸カートリッジ把持部 1 34に揷入されている。また、主軸カートリッジ 1 3 3が主軸頭 1 3 1に揷入されるために必要な長さよりも、回転軸 1 21の軸方向と平行な送り軸方向への移動量の方が長く設定されている。

工作機械 1 20は、立形マシンユングセンタであって、べッド 1 3 5にコラム 1 36が立設固定されており、ベッド 1 35上に配された Y軸案内レール 1 3 7 に支持されながら、ワークテーブル 1 38がコラム 1 36に対して進退する、回転軸 1 21の軸方向と直交する送り軸方向である Y軸方向に移 t¾する。コラム 1 36の上端部には、 X軸案内レール 1 39が配されており、この X軸案内レール 1 39に支持されながら、サドル 140がコラム 1 36に対する横方向（図 1 7 中の前後方向）に、回転軸 1 2 1の軸方向と直交する送り軸方向である X軸方向に移動する。サドル 140の先端部には、 Z軸案内レール 14 1が配されており、この Z軸案内レール 141に支持されながら、主軸頭 1 3 1が回転軸 1 2 1の軸方向と平行な送り軸方向である Z軸方向に、ワークテーブル 1 38に対して進退移動する。

主軸カートリッジ 1 3 3は、回転軸 1 2 1と、フロント側軸受 1 22と、フロントハウジング 1 25と、ビルトインモータ 1 26を構成するロータ 1 27と、同じくビルトインモータ 1 26を構成するステータ 1 28と、リア側軸受 1 30 と、リァハウジング 1 4 5と、外筒 1 3 2と、から構成されている。回転軸 1 2 1は、ステータ 1 2 8の内周部に非接触にしてロータ 1 2 7を有する。ロータ 1 2 7は、ステータ 1 2 8が発生した回転磁界により、回転軸 1 2 1 を回転させる。回転軸 1 2 1は、内装されたドローバ (不図示) を介して工具ホルダ (不図示) に連結される。

外筒 1 3 2は、円筒形状に形成されており、内周面にステータ 1 2 8が固定されている。ステータ 1 2 8は、モータ電力ケーブル (不図示) を通じて与えられた電流により、内周側に回転磁界を発生する。

フロントハウジング 1 2 5は、円筒形状に形成されており、外筒 1 3 2の前端部に固定されている。

リアハウジング 1 4 5は、円筒形状に形成されており、外筒 1 3 2の後端部に固定されている。リアノ、ウジング 1 4 2には、ドローバを押圧するために進退移動するロータリージョイント（不図示）を内装したピストン機構のツールアンクランプシリンダ 1 4 3が結合されている。

フロント側軸受 1 2 2 , 1 2 2は、複列のアンギユラ玉軸受であって、内輪 1 2 3， 1 2 3に回転軸.1 2 1の前端部がそれぞれ内嵌されており、外輪 1 2 4 , 1 2 4がフロントハウジング 1 2 5にそれぞれ内嵌されている。

リア側軸受 1 3 0は、単列のアンギユラ玉軸受であづて、内輪 1 2·· 9に回転軸 1 2 1の後端部が内嵌されており、外輪 1 4 4がリアハウジング 1 4 2に内嵌されている。

本例の工作機械 1 2 0によれば、主軸カートリッジ 1 3 3が主軸頭 1 3 1に揷入されるために必要な長さよりも、回転軸 1 .2 1の軸方向と平行な送り軸方向への移動量の方が長く設定されている。これにより、回転軸 1 2 1の軸方向と平行な送り軸方向である Ζ軸移動量のが、主軸カートリッジ 1 3 3が主軸頭 1 3 1 に挿入されるために必要な長さよりも長いために、 Ζ軸送りを利用して抜き取りを容易に行うことができる。

図 1 9〜図 2 3は、請求の範囲第 2 1項に対応する、本発明の実施の形態の第 7例を示している。本例の特徴は、回転軸 1 2 1と、フロント側軸受 1 2 2と、フロントハウジング 1 2 5と、ビノレトインモータ 1 2 6のロータ 1 2 7と、リア側軸受 1 3 0と、軸受スリーブ 1 4 2と、から構成された半組立体である主軸サプカートリッジ 1 5 1が、主軸頭 1 3 1に対して一体的に分解可能且つ組付可能である。また、主軸サブカートリッジ 1 5 1が主軸頭 1 3 1に挿入されるために必要な長さよりも、回転軸 1 2 1の軸方向と平行な送り軸方向への移動量の方が長く設定されていることである。その他の構成は第 1例と同じであるから、同一部材には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

図 1 9に示すように、第 7例の工作機械 1 5 0は、回転自在な回転軸 1 2 1と、内輪 1 2 3に回転軸 1 2 1の前端が内嵌されたフロント側軸受 1 2 2と、フロント側軸受 1 2 2の外輪 1 2 4が内嵌されたフロントハウジング 1 2 5と、ビルトィンモータ 1 2 6のロータ 1 2 7と、内輪 1 4 4に回転軸 1 2 1の後端が内嵌されたリア側軸受 1 3 0と、リァ側軸受 1 3 0の外輪 1 4 4が内嵌された軸受スリーブ 1 4 2と、から構成された半組立体である主軸サブカートリッジ 1 5 1を備え、主軸サブカートリッジ 1 5 1が、主軸頭 1 3 1に対して一体的に分解可能且つ組付可能である。また、主軸サブカートリッジ 1 5 1が主軸頭 1 3 1に揷入されるために必要な長さよりも、回転軸 1 2 1の軸方向と平行な送り軸方向への移動量の方が長く設定されている。

立形マシンニングセンタの工作機械の場合、 Z軸案内レール 1 4 1に支持されながら Z軸方向に移動する主軸頭 1 3 1の Z軸移動量 L 3が長くなると、必然的に機械高さ H Iが高くなる。機械高さ H Iは、道路運搬時の高さ、機械搬入 -搬出時の工場入口，出口部の高さ、設置場所の天井高さの制限を受ける。このため、機械高さ H 1はできるだけ低い方が望ましい。そこで、工作機械 1 5 0では、半組立体である主軸サブカートリッジ 1 5 1を主軸頭 1 3 1から完全に引き抜くために必要な長さ L 4は主軸カートリッジ 1 3 3 (図 1 7参照) を引き抜くために必要な長さ L 1より小さいため、 Z軸移動量 L 3を短くでき、結果的に、機械高さ H 1を低くできる。

図 2 0に示すように、主軸サブカートリッジ 1 5 1は、ステータ 1 2 8の内径 (|) D 1よりも、軸受スリーブ 1 4 2の外径 φ D 2の方が小さい。そして、主軸サブカートリッジ 1 5 1は、軸受スリーブ 1 4 2が、この軸受スリープ 1 4 2を内嵌しているスリーブハウジング 1 5 2に対して、図 2 0中下方へ軸方向に自由に移動できる。これにより、半組立体である主軸サブカートリッジ 1 5 1は外筒 1 3 2と締結しているボルト（不図示）を取外すだけで、フロントハウジング 1 2 5を先にして外筒 1 3 2から一体的にして引き抜くことができるとともに、スリーブハウジング 1 5 2に配されている、冷却油供給ホース 1 5 3 , 油圧供給ホース 1 5 4，モータ動力ケーブル 1 5 5の切り離し作業をすることなく、主軸頭 1 3 1に対し一体的に分解、組み付けが可能であり、それによつて、交換時間を短縮することができる。

次に、図 2 1〜図 2 3を参照して、第 7例の工作機械 1 5 0における主軸サブカートリッジ 1 5 1の取り外し手順を説明する。

図 2 1に示すように、まず、 Z軸送りを利用して主軸頭 1 3 1を最下位置 A 1 まで下降させる。そこで、フロントハウジング 1 2 5の外筒 1 3 2への固定を解除する。

図 2 2に示すように、 Z軸送りを利用して主軸頭 1 3 1を最上位置 A 2まで上昇させる。主軸頭 1 3 1は、ステータ 1 2 8を有する外筒 1 3 2，スリープハウジング 1 5 2といつしょに上昇するため、半組立体である主軸サブカートリッジ 1 -5 1のみが残され、この主軸サブカートリッジ 1 5 1を一体的に取外すことができる。

図 2 3に示すように、主軸頭 1 3 1の外筒 1 3 2に対する締結を解除することにより、残りの、ステータ 1 2 8を有する外筒 1 3 2，スリープハウジング 1 5 2等の部品を取外すことができる。このとき.、残りの、ステータ 1 2 8を有する外筒 1 3 2 , スリープハウジング 1 5 2等の部品を一体的に取り出すためには、残りの部品の全長 L 5よりも、主軸頭 1 3 1の下面からワークテーブル 1 3 7の上面までの距離 L 6の方が長くなければならないが、主軸サブカートリッジ 1 5 1が予め分解済みのために、 L 5 < L 6の関係を構成するのが容易である。それにより、 Z軸移動量 L 3を短くでき、機械高さ H 1を低くすることができる。本例の工作機械 1 5 0によれば、回転軸 1 2 1と、フロント側軸受 1 2 2と、フロントハウジング 1 2 5と、ロータ 1 2 7と、リァ側軸受 1 3 0と、軸受スリーブ 1 4 2と、から主軸サブカートリッジ 1 5 1が構成され、この主軸サブカートリッジ 1 5 1が、主軸頭 1 3 1に対して一体的に分解可能且つ組付可能に配される。従って、工作機械 1 5 0全体を分解することなく、点検 ·修理 '交換が必要な、半組立体である主軸サブカートリッジ 1 5 1を主軸頭 1 3 1から単体で取り外して分解 ·組み付けを行うことができる。 '

図 2 4は、請求の範囲第 2 2項に対応する、本発明の実施の形態の第 8例を示している。本例の特徴は、主軸カートリッジ 1 3 3が、単体で一体的に分解且つ一体的に組付可能である。また、主軸頭 1 6 1が、主軸カートリッジ 1 3 3を収容する主軸カートリッジ把持都 1 3 4を有し、主軸カートリッジ把持部 1 3 4力少なくとも半分に分割する位置で分割して分解可能であることである。その他の構成は第 1例と同じであるから、同一部材には同一符号を付して詳細な説明は省略する。 ' 図 2 4に示すように、第 8例の工作機械 1 6 0は、主軸カートリッジ 1 3 3が、単体で一体的に分解且つ一体的に組付可能である。また、主軸頭 1 6 1が、主軸カートリッジ 1 3 3を収容する主軸カートリッジ把持部 1 3 4を有する。また、主軸頭 1 6 1の主軸カートリッジ把持部 1 3 4が、少なくとも半分に分割する位置で分割して分解可能である。 · ·

工作機械 1 6 0は、主軸頭 1 6 1が、回転軸中心線 1 6 2の部分で分割された第 1主軸頭部 1 6 3 , 第 2主軸頭部 1 6 4を有し、両主軸頭部 1 6 3， 1 6 4がポルト 1 6 5によって締結されている。そして、主軸カートリッジ 1 3 3が、フランジ部 1 6 6を介して、一体化した第 1主軸頭部 1 6 3，第 2主軸頭部 1 6 4 の両方にポルト 1 6 7によって締結されている。

工作機械 1 6 0では、主軸カートリッジ 1 3 3を交換するときに、ポルト 1 6 5を取り外して第 1主軸頭部 1 6 3を第 2主軸頭部 1 6 4から取り外すことにより、 Z軸ストロークの長さに関係なく、主軸カートリッジ 1 3 3を単体で一体的に取り外すことができ、その作業を容易に行うことができる。ここで、第 2主軸頭部 1 6 4は人が持つことのできる質量に設定されている。尚、第 6例，第 7例，第 8例に係る工作機械は、前述した各実施の形態に限定されるものではなく、適宜な変形、改良等が可能である。

例えば、マシンユングセンタに適用される他に、 N C工作機械や、手動で送り動作を行う汎用工作機械等に適用しても良い。

また、フロント側 · リア側軸受は、アンギユラ玉軸受に限らず、深溝玉軸受ゃ各種ころ軸受、等の転がり軸受であっても良い。

図 2 5〜図 2 9は、請求の範囲第 2 3項，第 2 4項，第 2 5項, 第 2 6項，第 2 8項に対応する、本発明の実施の形態の第 9例を示している。本例の特徴は、外筒 1 8 1と、主軸頭 1 8 3と、回転軸 1 8 4と、フロント側軸受 1 8 6 , 1 8 6と、リァ側軸受 1 8 8と、フロントハウジング 1 9 1と、スリーブハゥジング 1 9 3と、ツールァンクランプシリンダ 1 9 4と、を備え、回転軸 1 8 4と、フ口ント側軸受 1 8 6と、リァ側軸受 1 8 8と、フロントハウジング 1 9 1と、スリーブハウジング 1 9 3と、がー体的に組み付けられて半組立体である主軸サブカートリッジ 1 9 5をなして、主軸サブカートリッジ 1 9 5と、外筒 1 8 1と、ツールアンクランプシリンダ 1 9 4と、が三分割で構成され、半組立体である主軸サブカートリッジ 1 9 5が、外筒 1 8 1から抜き取り可能としたことである。図 2 5に示すように、第 9例の主軸装置 1 8 0は、ステータ 1 8 2を有する外筒 1 8 1と、外筒 1 8 1が内嵌された主軸頭 1 8 3と-、ステータ 1 8 2の内側に配されたロータ 1 8 5を有する回転自在な回転軸 1 8 4と、内輪 1 8 7， 1 8 7 に回転軸 1 8 4の一端が内嵌されたフロント側軸受 1 8 6 , 1 8 6と、内輪 1 8 9に回転軸 1 8 4の他端が内嵌されたリァ側軸受 1 8 8と、フロント側軸受 1 8 6， 1 8 6の外輪 1 9 0， 1 9 0が内嵌され、外筒 1 8 1の一端に装着されたフロントハウジング 1 9 1と、リァ側軸受 1 8 8の外輪 1 9 2が内嵌され、外筒 1 8 1の他端に内嵌されたスリーブハウジング 1 9 3と、外筒 1 8 1の一端に固定されたツールアンクランプシリンダ 1 9 4と、を備え、ロータ 1 8 5を有する回転軸 1 8 4と、フロント側軸受 1 8 6と、リァ側軸受 1 8 8と、フロントハウジング 1 9 1と、スリーブハウジング 1 9 3と、が一体的に組み付けられて主軸サブカートリッジ 1 9 5をなして、当該主軸サブカートリッジ 1 9 5と、外筒 1 8 1と、ツールアンクランプシリンダ 1 9 4と、が三分割で構成され、主軸サブ力ートリッジ 1 9 5が、外筒 1 8 1から抜き取り可能である。

まだ、ツールアンクランプシリンダ 1 9 4が、外筒 1 8 1から抜き取り可能であり、主軸サブカートリッジ 1 9 5が抜き取られた外筒 1 8 1と、ツールアンクランプシリンダ 1 9 4と、の組体（第 1組体）（図 2 8に示す） 1 9 6力主軸頭

1 8 3から抜き取り可能である。 '

また、主軸サブカートリッジ 1 9 5と、外筒 1 8 1と、ツールアンクランプシリンダ 1 9 4と、の組体 (第 2組体) (図 2 9に示す） 1 9 7が、主軸頭 1 8 3から抜き取り可能であり、回転軸 1 8 4の回転を検出するセンサ（回転センサ） 1 9 8を、回転軸 1 8 4と、外筒 1 8 1と、の間に配している。

外筒 1 8 1は、円筒形状に形成されており、図 2 5中下方である一端部がフロントハウジング固定部 1 9 9になっている。また、外筒 1 8 1は、図 2 5中上方である他端部にスリープハウジング固定部 2 0 0が形成されている。スリープハウジング固定部 2 0 0には、電線揷通部 2 0 1が形成されている。外筒 1 8 1の内周面には、ステータ 1 8 2が固定されている。ステータ 1 8 2は、電源配線 2 0 2から与えられた電流により、内周側に回転磁界を発生する。

主軸頭 1 8 3は、外筒 1 8 1を着脱可能に把持しており、例えば横形マシン二ングセンタの場合、べッドに立設固定されたコラムの Y軸案内レールに沿って上下移動する。

回転軸 1 8 4は、ステータ 1 8 2の内周部に非接触にしてロータ 1 8 5を有する。ロータ 1 8 5は、ステータ 1 8 2が発生した回転磁界により、回転軸 1 8 4 を回転させる。回転軸 1 8 4は、内装された.ドローバ 2 0 3を介して工具ホルダ (不図示）に連結される。

フロント側軸受 1 8 6 , 1 8 6は、複列のアンギユラ玉軸受であって、内輪 1 8 7 , 1 8 7に回転軸 1 8 4の一端部がそれぞれ内嵌されており、外輪 1 9 0 ,

1 9 0がフロントハウジング 1 9 1にそれぞれ内嵌されている。

フロントハウジング 1 9 1は、円筒形状に形成されており、外筒 1 8 1の端部に外筒内嵌部 2 0 4が形成されている。また、フロントハウジング 1 9 1は、外周部に外周部材 2 0 5が外嵌されており、この外周部材 2 0 5との間に、円周方向に凹溝状をなす流体流路 2 0 6が複数形成されている。流体流路 2 0 6は、ッ一ルアンクランプシリンダ 1 9 4に装着された冷却油供給ホース 2 0 7に連通接続さる。

リア側軸受 1 8 8は、単列のアンギユラ玉軸受であって、内輪 1 8 9に回転軸

1 8 4の他端部が内嵌されており、外輪 1 9 2がスリーブハウジング 1 9 3に内嵌されている。

スリーブハウジング 1 9 3は、円筒形状に形成されており、外筒 1 8 1のスリーブハウジング固定部 2 0 0に内嵌されている。

そして、回転軸 1 8 4の他嫱部に回転センサ 1 9 8が配されている。回転センサ 1 9 8は、回転軸 1 8 4の他端部に固定された回転体 2 0 8と、この回転体 2 0 8の外周に近接して外筒 1 8 1に固定された電気信号発生器 2 0 9と、からなる。電気信号発生器 2 0 9は、回転軸 1 8 4とともに回転体 2 0 8が回転することにより、回転体 2 0 8から与えられた磁気を電気的に変換して、例えばパルス状の回転信号を発生する。発生した回転信号は、センサ信号線（不図示）や送信機（不図示）により制御装置（不図示）に転送されて監視される。

ツールアンクランプシリンダ 1 9 4は、外筒 1 8 1の一端部に着脱可能に固定されており、 -ドローパ 2 0 3を押圧するために進退移動する-ビストン 2 1 0を内装している。また、ツールアンクランプシリンダ 1 9 4には、電源配線 2 0 2がプラグ 2 1 1を介して装着されているとともに、冷却油供給ホース 2 0 7がねじ固定されている。冷却油供給ホース 2 0 7は、このツールアンクランプシリンダ

1 9 4内と、外筒 1 8 1内と、を通じてフロントハウジング 1 9 1の流体流路 2 0 6に連通接続されている。

このような主軸装置 1 8 0では、ロータ 1 8 5を有する回転軸 1 8 4と、フロント側軸受 1 8 6と、リァ側軸受 1 8 8と、フロントハウジング 1 9 1と、スリーブハウジング 1 9 3と、回転センサ 1 9 8の回転体 2 0 8とが、一体的に組み付けられて主軸サブカートリッジ 1 9 5をなしており、主軸サブカー 1、リッジ 1 9 5と、外筒 1 8 1と、ツールアンクランプシリンダ 1 9 4と、が三分割で構成されている。

図 2 6に示すように、主軸装置 1 8 0は、ロータ 1 8 5の外径 D 1、スリーブハウジング 1 9 3の外径 D 2、回転センサ 1 9 8の回転体 2 0 8の外径 D 3、のいずれもが、ステータ 1 8 2の内径 D 4よりも小さく設定されている。そのため、フロントハウジング 1 9 1を先にして、主軸サブカートリッジ 1 9 5を外筒 1 8 1から引き抜くことができる。これにより、主軸サブカートリッジ 1 9 5を構成する、ロータ 1 8 5を有する回転軸 1 8 4と、フロント側軸受 1 8 6と、リア側軸受 1 8 8と、フロントハウジング 1 9 1と、スリーブハウジング 1 9 3と、回転センサ 1 9 8の回転体 2 0 8と、に点検、修理、交換等のメンテナンスが必要になった時に、主軸サブカートリッジ 1 9 5へのメンテナンス作業を簡単に行うことができる。

図 2 7に示すように、主軸装置 1 8 0は、ツールアンクランプシリンダ 1 9 4 が、外筒 1 8 1の端部に着脱可能に固定されている。そのため、ツールアンクランプシリンダ 1 9 4のみを外筒 1 8 1から簡単抜き取ることができるので、ッ一ルアンクランプシリンダ 1 9 4に配されている、ロータリージョイント 2 1 2、電源配線 2 0 2のプラグ 2 1 1、冷却油供給ホース 2 0 7に、点検、修理、交換等のメンテナンスが必要になつた時に、それらに対するメンテナンス作業を簡単に行うことができる。更に、ツールアンクランプシリンダ 1 9-4を取り外すことにより、回転センサ 1 9 8の電気信号発生器 2 0 9における点検、修理、交換等のメンテナンス作業も簡単に行うことができる。

図 2 8に示すように、主軸装置 1 8 0は、外筒 1 8 1力主軸頭 1 8 3に着脱可能に把持されているために、主軸サブカートリッジ 1 9 5が抜き取られた外筒 1 8 1と、ツールアンクランプシリンダ 1 9 4と、からなる第 1組体 1 9 6を主軸頭 1 8 3から抜き取ることができる。それにより、外筒 1 8 1に、点検、修理、交換等のメンテナンスが必要になった時に、外筒 1 8 1に対するメンテナンス作業を簡単に行うことができる。 . 図 2 9に示すように、主軸装置 1 8 0は、外筒 1 8 1 ί 主軸頭 1 8 3に着脱可能に把持されているために、主軸サブカートリッジ 1 9 5と、外筒 1 8 1と、ツールアンクランプシリンダ 1 9 4と、からなる第 2組体 1 9 7を主軸頭 1 8 3 から抜き取ることができる。それにより、主軸サブカートリッジ 1 9 5と、外筒 1 8 1と、ツールアンクランプシリンダ 1 9 4と、からなる第 2組体 1 9 7に、点検、修理、交換等のメンテナンスが必要になった時に、第 2組体 1 9 7に対するメンテナンス作業を簡単に行うことができる。

第 9例の主軸装置 1 8 0によれば、ロータ 1 8 5を有する回転軸 1 8 4と、フ口ント側軸受 1 8 6と、リァ側軸受 1 8 8と、フロントハウジング 1 9 1と、スリーブハウジング 1 9 3と、がー体的に組み付けられて主軸サブカートリッジ 1 9 5をなし、主軸サブカートリッジ 1 9 5と、外筒 1 8 1と、ツールアンクランプシリンダ 1 9 4と、が三分割で構成され、主軸サブカートリッジ 1 9 5を、外筒 1 8 1から抜き取ることができる。従って、主軸サブカートリッジ 1 9 5を構成する、ロータ 1 8 5を有する回転軸 1 8 4、フロント側軸受 1 8 6、リア側軸受 1 8 8、フロントハウジング 1 9 1、スリーブハウジング 1 9 3を外筒 1 8 1 から一体的に抜き取れるために、主軸装置 1 8 0全体を分解することなく、点検 · 修理 ·交換が必要な、回転軸 1 8 4、フロント側軸受 1 8 6、リァ側軸受 1 8 8 のみを簡単に取り外すことができる。

また、第 9例の主軸装置 1 8 0によれば、ツールアンクランプシリンダ 1 9 4 が、外筒 1 8 1から抜き取り可能である。これにより、主軸装置 1 8 0全体を分解することなく、点検■修理■交換が必要な、ツールアンクランプシリンダ 1 9 4のみを簡単に取り外すことができる。

また、第 9例の主軸装置 1 8 0によれば、主軸サブカートリッジ 1 9 5が抜き取られた外筒 1 8 1と、ツールアンクランプシリンダ 1 9 4と、の第 1組体 1 9 6力主軸頭 1 8 3から抜き取り可能である。これにより、主軸装置 1 8 0全体を分解することなく、点検 '修理；交換が必要な、主軸サブ力ートリッジ 1 9 5 に加えて、外筒 1 8 1と、ツールアンクランプシリンダ 1 9 4と、の第 1組体 1 9 6を主軸頭 1 8 3から簡単に取り外すことができる。

また、第 9例の主軸装置 1 8 0によれば、主軸サプカートリッジ 1 9 5と、外筒 1 8 1と、ツールアンクランプシリンダ 1 9 4と、の第 2組体 1 9 7が、主軸頭 1 8 3から抜き取り可能である。これにより、主軸装置 1 8 0全体を分解することなく、点検■修理 ·交換が必要な、主軸サブカートリッジ 1 9 5と、外筒 1 8 1と、クールアンクランプシリンダ 1 9 4と、の第 2組体 1 9 7を主軸頭 1 8 3から簡単に取り外すことができる。

図 3 0は、請求の範囲第 2 3項，第 2 7項に対応する、本発明の実施の形態の第 1 0例を示している。本例の特徴は、ツールアンクランプシリンダ 1 9 4に、各種流体配管、各種電源ケーブルを配した力ブラ 2 2 1を着脱自在に取付けたことである。その他の構成は第 1例と同じであるから、同一部材には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

図 3 0に示すように、第 1 0例の主軸装置 2 2 0は、主軸カートリッジ方式を採用しており、ツールアンクランプシリンダ 1 9 4に、各種流体配管、各種電源ケーブルを配したカプラ 2 2 1が着脱自在に取付けられている。

ここで、主軸カートリッジ 2 2 2に必要な油空圧管としては、冷却油供給管路、油圧供給管路、切削液供給管路、エアパージ供給管路、テーパクリーニングエア供給管路などがある。また、主軸カートリッジ 2 2 2に必要な電線としては、モータ動力ケーブル、モータ回転センサケーブル、検出スィツチケーブル等がある。そして、主軸カートリッジ 2 2 2を主軸頭 1 8 3から分解、または組み付けるときは、これら多くの流体配管と電源ケーブルを切り離す必要があり、作業時間がかかる。そこで、主軸装置 2 2 0では、各種流体配管おょぴ各種電源ケーブルの、主軸カートリッジ 2 2 2と接続される部分を一体にしたカプラ 2 2 1を用いている。

カプラ 2 2 1は、外筒 1 8 1の外周部に形成された流体流路 2 2 3およびフロントハウジング 1 9 1の流体流路 2 0 6に冷却油を供給する冷却油供給ホース 2 0 7、ツールアンクランプシリンダ 1 9 4に油圧を供給する油圧供給ホース 2 2 4、電源配線 2 0 2が、プラグ 2 2 5に接続されている。そして、外筒 1 8 1の他端部に結合されていてリァ側軸受 1 8 8の外輪 1 9 2が内嵌されたスリーブハウジング 2 2 6にソケット 2 2 7が固定されている。プラグ 2 2 5とソケット 2 2 7とは、爪 2 2 8により固定されており、爪 2 2 8は、押し付けるだけで互いに締結される。外すときは引っ掛かりを開放して引き抜くようになつている。また、プラグ 2 2 5とソケット 2 2 7との油空圧管路にはシール 2 2 9が配されており、油や空気が漏れ出すことはない。このとき、カプラ 2 2 1の油圧管路に着脱動作により開閉するバルブを内蔵すれば、カプラ 2 2 1を外すときに油漏れがなく作業性がよい。また、カプラ 2 2 1には電線カプラ 2 3 0が配されており、電線カプラ 2 3 0は力ブラ 2 2 1の着脱動作と同時に着脱される。このような構造は、切削液供給管路、エアパージ供給管路、テーパクリーニングエア供給管路、モータ回転センサケーブル、検出スィツチケーブルなどに適用しても良い。このようにすることにより、主軸カートリッジ 2 2 2を主軸頭 1 8 3から分解、または組み付けるときに、冷却油供給ホース 2 0 7や油圧供給ホース 2 2 4等の多くの油空圧管と、電源配線 2 0 2と、を工具無しに一度で切り離すことができ、作業時間が短縮できる。また、力ブラ 2 2 1に各種流体配管 2 0 7， 2 2 4の開閉弁ゃ電源力ブラ 2 3 0を配することにより、点検 ·修理 ·交換時に、各種流体配管 2 0 7， 2 2 4を閉塞し、電源配線 2 0 2を取外してから作業を行えば、流体の漏洩や電源配線の絡まり、等を防止して作業を行うことができる。このとき、カプラ 2 2 1の代わりに、例えば 2〜 3本のポトル締結としても良く、そうすることにより、作業性を大きく損なうことなく、構造をシンプルにできる。更に、このような力ブラ ·2 2 1を有する構造を主軸サブカートリッジ方式に適用すると、フロント側軸受 1 8 6またはリア側軸受 1 8 8の交換のときには、主軸サブカートリ.ッジ 1 9 5 (図 2 5参照）を取り出すことで交換時間を短縮でき、ステータ 1 8 2の交換のときには、力ブラ 2 2 1を外して主軸カートリッジ全体を短時間で交換することができる。

尚、第 9例，第 1 0例に係る主軸装置は、前述した各実施の形態に限定されるものではなく、適宜な変形、改良が可能である。

また、フロント側 . リア側軸受は、アンギユラ玉軸受に限らず、深溝玉軸受ゃ各種ころ軸受、等の転がり軸受であっても良い。本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとつて明らかである。

本出願は、 2003年 04月 07日出願の日本特許出願 (特願 2003— 103219)、 2003 年 12月 17日出願の日本特許出願（特願 2003— 419854)、 2003年 03月 31 日出願の曰本特許出願（特願 2003— 096503)、 2004年 01月 05日出願の日本特許出願（特願 2004— 000261)、 2003年 1 1月 14日出願の日本特許出願 (特願 2003— 384703) に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。 .

<産業上の利用可能性 >

以上のように、本発明の主軸装置及び主軸装置を備えた工作機械は、メンテナンス時の組込み及ぴ取り外し作業が容易で且つ低コストな主軸装置を提供することができ、高い剛性を有し、かつ良好な減衰特性、スライド性に優れた主軸装置を提供することができ、主軸カートリッジまたは主軸サブカートリッジを短時間で分解 ·組付可能で、且つ最小限の機械高さに抑え、且つ剛性の高い工作機械を提供することができ、内部のあらゆる構成部品の交換作業を容易にできるようにしてメンテナンス性の向上を図ることができる。

更に、本発明の請求の範囲第 1項に記載した主軸装置は、以上に述べた通り構成し作用するために、フロントハウジング、回転軸及び軸受スリーブからなる半組立体が外筒から抜き取り可能であり、それにより、組込み性が向上するとともに破損時に速やかに交換できる。また、軸受スリーブは、リア側軸受が組立てられた状態であるため、半組立体の抜き差しで.グリースの状態は変化しない。

従って、この主軸装置においては、半組立体を別の外筒を用いて予め慣らし運転を行ってから在庫することで、丰軸装置損傷時に半組立体を交換して、即座に通常運転が可能となり、ダウンタイムの大幅な短縮が可能となる。また、主軸装置全体を交換するよりコスト低減でき、在庫コストの低減も可能となる。これにより、従来のような、メンテナンスの手間を減少することができないグリース潤滑の場合に組込み後に軸受の慣らし運転を必要とするためにダウンタイムが長くなるという問題を解消できることになる。

また、外筒の內周径、ステータの内径、軸受スリープの外径の順に直径が小さくなり、軸受スリーブょり後方において、半組立体を抜こうとしたときに非回転体が障害とならないように任意の断面における回転体半径が軸受スリーブ後端から前記断面の間における非回云体の最小半径より小さくして、非回転体が障害とならないようにしている。したがって、半組立体を抜こうとしたとき、工具を保持 ·開放する非回転体であるビストン機構等が障害になることはない。

更に、本発明の請求の範囲第 2項に記載した主軸装置は、以上に述べた通り構成し作用するために、フロントハウジング、回転軸及び軸受スリーブからなる半組立体が外筒から抜き取り可能であることにより、組込み性が向上するとともに破損時に速やかに交換できる。また、軸受スリーブは、リア側軸受が組立てられた状態であるため、半組立体の抜き差しでグリースの状態は変化しない。

従って、この主軸装置においては、半組立体を別の外筒を用いて予め慣らし運転を行ってから在庫することで、主軸装置損傷時に半組立体を交換して、即座に通常運転が可能となり、ダウンタイムの大幅な短縮が可能となる。また、主軸装置全体を交換するよりコスト低減でき、在庫コストの低減も可能となる。

また、ピストン機構を介し、回転軸に組み込まれた内径部品によって工具交換が行われるため、外部に露出したものと比べて、高い潤滑性能を有して: D具交換を行うことができる。

更に、本発明の請求の範囲第 3項に記載した主軸装置は、以上に述べた通り構成し作用するために、半組立体の取付け基準面と前記内径部品のビストン押付け面との距離が、基準寸法に対して ± 0 . l m.m以内に調整されることにより、適切にアンクランプを行えるため、半組立体の交換を行う際にピストン調整を不要としてメンテナンス性を向上させることができる。

更に、本発明の請求の範囲第 4項に記載した主軸装置は、以上に述べた通り構成し作用するために、内径部品が、ばねを圧縮可能に組み込まれているとともに、内径部品の後部に調整部品が固定され、調整部品に、ピストン機構へのピストン押付け面が形成されているために、調整部品によって、工具ホルダ押し量を予め定められた値に設定することができるので、その許容差を調整することによって、適切にアンクランプを行えるようにし、その結果、内径部品の交換を行う際にピストン調整を不要としてメンテナンス性を向上させることができる。

更に、本発明の請求の範囲第 5項に記載した主軸装置は、以上に述べた通り構成し作用するために、フロントハウジングが、外筒に対して締り嵌めで嵌合されていることにより、半組立体の分解、組付け、または交換した場合等、フロントハウジングと外筒の軸心にずれが生じることがなくなり、高い精度を維持できる。更に、本発明の請求の範囲第 6項に記載した主軸装置は、以上に述べた通り構成し作用するために、軸受スリープが、スリーブハウジングに内嵌され、軸受スリーブ外径が、スリーブハウジング内径に対して隙間嵌めで嵌合されていることにより、リァ側軸受及ぴ軸受スリーブは、主に回転軸をサポートするのが役割であるが、ロータ発熱による熱膨張など軸方向変位をシンプルな構造で吸収することができる。

更に、本発明の請求の範囲第 7項に記載した主軸装置は、以上に述べた通り構成し作用するために、軸受スリーブ外径と前記スリーブハウジング内径との間に複数対のォーリングが介在されているために、軸受スリーブ外径とスリーブハゥジング内径との間の複数対のオーリングによって潤滑剤の漏れを防ぎ、オーリングの締め代による減衰効果によって、軸受スリーブの振動を減衰させることができる。

更に、本発明の請求の範囲第 8項に記載した主軸装置は、以上に述べた通り構成し作用するために、軸受スリーブとスリーブハウジングとの嵌合長さと、軸受スリーブの外径と、の比が、嵌合長さ外径 0 . 4 5〜0 . 8の範囲内に設定されているために、軸受スリーブの外径と、スリーブハウジングとの嵌合部の長さと、が適切な関係に設定されるた.め、メンテナンス性および工作機械としての性能に優れた半組立体の構造を得ることができる。

更に、本発明の請求の範囲第 9項に記載した主軸装置は、以上に述べた通り構成し作用するために、軸受スリーブの円周上に複数設けられた潤滑剤排出穴と、軸受スリーブ外周の嵌合面に設けられた円周溝と、円周溝に連通接続された半径方向の潤滑剤供給経路と、を有することにより、軸受スリープがどんな位相でも問題なく潤滑剤を排出することが可能となる。例えば、水平取付けのスピンドルは下側に排出穴が必要になるが、いずれかの穴が下側に向くので排出を行うことができる。さらに、潤滑剤を軸受スリーブがどんな位置でも供給できる。したがつて、軸受スリーブの位相を合わせる必要がなくなり、メンテナンスの作業性が良い。 '

更に、本発明の請求の範囲第 1 0項に記載した主軸装置は、以上に述べた通り構成し作用するために、リア側軸受が、定位置予圧で且つ背面組み合わせのアンギユラ玉軸受であることにより、ロータ発熱による熱膨張など軸方向変位をシンプルな構造で吸収することができる。

更に、本発明の請求の範囲第 1 1項に記載した主軸装置は、以上に述べた通り構成し作用するために、グリース潤滑であることにより、取り扱いが容易であつて、比較的安価なグリース潤滑により、メンテナンスを少ない費用で行うことができる。

更に、本発明の請求の範囲第 1 2項に記載した主軸装置は、以上に述べた通り構成し作用するために、グリース補給装置を備えていることにより、グリース補給装置によって、グリースの不足を補うことができるので、焼付き等を回避することができる。

更に、本発明の請求の範囲第 1 3項に記載した主軸装置は、以上に述べた通り構成し作用するために、グリース補給された後に、余分なグリースを排出させる機構を持っていることにより、軸受内部へ供給され、不要となった潤滑剤は、軸受近傍に配された外輪間座等の回転部材に付着され、回転部材に付着した潤滑剤は、回転力により軸受の外側に弾き飛ばされる。それにより、不要になった潤滑剤を強制的に軸受外部へ排出する：とができる。

更に、本発明の請求の範囲第 1 4項に記載した主軸装置は、以上に述べた通り構成し作用するために、オイルエア、オイルミスト及び直嘖潤滑のいずれかの微量潤滑を用いていることにより、オイルエア、オイルミスト及ぴ直噴潤滑のいずれかの微量潤滑によって、効率の良い潤滑を行うことができるので、耐焼付き性を更に向上させることができる。

更に、本発明の請求の範囲第 1 5項に記載した主軸装置は、以上に述べた通り構成し作用するために、スリーブハウジングと、スリープハウジングに嵌合して回転軸の軸方向に移動可能とされた軸受スリープとの嵌合面に弾性体を配置することにより、弾性体によってラジァル剛性を高めると共に、アキシアル方向の減衰率を向上させて回転軸の自励振動を防止することができる。また、弾性体に圧力を負荷する流体を供給するようにしたので、弾性体を変形させて、更にラジアル剛性を高めると共に、アキシアル方向の減衰率を向上させて回転軸の自励振動抑制効果を高めることができる。

更に、本発明の請求の範囲第 1 6項に記載した主軸装脣は、以上に述べた通り構成し作用するために、弾性体はオーリングとし、また流体は圧縮空気として複数本配設されたオーリングの間に圧縮空気を供給してオーリングに圧力を負荷するようにしたので、高いスライド性を維持したままラジアル剛性を高めて効果的に回転軸の自励振動を防止することができる。また、才ーリングは、加工性ゃ汎用性に富むため、複雑な製造工程を必要とせず高性能の主軸装置を製作することができる。

更に、本発明の請求の範囲第 1 7項に記載した主軸装置は、以上に述べた通り構成し作用するために、.弾性体に圧力を負荷する流体の圧力を可変とすることにより、主軸装置の使用条件に応じて圧力を変えて、流体の圧力による弾性体の変形量を変えることができる。また、弾性体のラジアル剛性や減衰率を使用条件に最適な値に設定して効果的に回転軸の自励振動を防止することができる。また、弾性体のラジアル剛性や減衰率の変は、供給する流体の圧力を変えるだけで可能であり、極めて容易に変更することができる。

更に、本発明の請求の範囲第 1 項に記載した主軸装置は、以上に述べた通り構成し作用するために、才ーリングは、二トリルゴム又はフッ素ゴムから形成すると共に、オーリングの締め代をオーリングの使用標準値の 1 0 %以上で且つ該使用標準値以下としたので、オーリングはシール効果及び弾性支持効果を有するとともに、軸方向移動に対する耐摩耗性や、発熱に対する耐熱性を有して長寿命とすることができる。また、オーリングの剛性を適度に高めてスライド性を維持したまま、ラジアル剛性及ぴァキシアル減衰性を向上させることができる。

更に、本発明の請求の範囲第 1 9項に記載した主軸装置は、以上に述べた通り構成し作用するために、複数個の弾性体によって構成した弾性体セットを、複数セット配置し、両端に配置された弾性体セットは、一方の弾性体セットを軸受スリーブに、また他方の弾性体セットをスリーブハウジングに配設することにより、組み立てが容易で、オーリングの損傷の心配が少ない。なお、主軸装置に種々の負荷が作用した場合の軸受スリープの移動を均一且つ安定して行わせる効果は、弾性体を軸受スリーブにのみ配設した場合及びスリ一ブハゥジングにのみ配設した場合と同等である。さらに、主軸装置に 2個の弾性体を、一方は軸受スリーブに、他方はスリーブハウジングに配設し、その弾性体の間に流体を供給する構成としても良い。

更に、本発明の請求の範囲第 2 0項に記載した工作機械は、以上に述べた通り構成し作用するために、主軸頭の軸方向に設けられた主軸カートリッジ把持部に主軸カートリッジが揷入されているとともに、主軸カートリッジが主軸頭に揷入されるために必要な長さよりも、回転軸の軸方向と平行な送り軸方向への移動量の方が長く設定されていることにより、主軸カートリッジが、主軸頭に対して一体的に分解可能且つ組付可能であることにより、回転軸の軸方向と平行な送り軸方向である Z軸移動量の方が、主軸カートリッジが主軸頭に挿入されるために必要な長さよりも長いために、 Z軸送りを利用した抜き取りを容易に行うことがでさる。

更に、本発明の請求の範囲第 2 1項に記載した工作機械は、以上に述べた通り構成し作用するために、主軸サブカートリッジが主軸頭に挿入されるために必要な長さよりも、回転軸の軸方向と平行な送り軸方向への移動量の方が長く設定されていることにより、主軸サブカートリッジが、主軸頭に対して一体的に分解可能且つ組付可能であるので、回転軸の軸方向と平行な送り軸方向である Z軸移動量の方が、主軸サブカートリッジが主軸頭に挿入されるために必要な長さよりも長いために、 Z軸送りを利用した抜き取りを容易に行うことができる。更に、本発明の請求の範囲第 2 2項に記載した工作機械は、以上に述べた通り構成し作用するために、主軸頭の主軸カートリッジ把持部が、少なくとも半分に分割する位置で分割して分解可能であることにより、例えば、 Z軸移動量が短く設定されていても、主軸頭の主軸カートリッジ把持部を分割 ·展開することにより取り外し ·組み付けを行うことができ、更に、主軸力ートリッジと主軸頭との締結剛性を高めて工作機械全体の剛性を高めることができる。

更に、本発明の請求の範囲第 2 3項に記載した主軸装置は、以上に述べた通り構成し作用するために、ロータを有する回転軸と、フロント側軸受と、リア側軸受と、フロントハウジングと、スリーブハウジングと、がー体的に組み付けられて主軸サブカートリッジをなし、主軸サプカートリッジと、外筒と、ツールアンクランプシリンダと、が三分割で構成され、主軸サブカートリッジを、外筒から抜き取ることができる。

従って、主軸サブカートリッジを構成する、ロータを有する回転軸、フロント側軸受、リア側軸受、フロントハウジング、スリーブハウジングを外筒から一体的に抜き取れるために、主軸装置全体を分解することなく、点検 ·修理 '交換が必要な、回転軸、フロント側軸受、リア側軸受のみを簡単に取り外すことができる。これにより、配線や配管を取り外すことなく、主軸カートリッジを構成するいずれかの部品の管理が可能となる。 - 更に、本発明の請求の範囲第 2 4項に記載した主軸装置は、以上に述べた通り構成し作用するために、ツールアンクランプシリンダが、外筒から抜き取り可能であることにより、主軸装置全体を分解することなく、ツールアンクランプシリンダのみを簡単に取り外すことができるので、ツールアンクランプシリンダを構成するいずれの部品も点検■修理■交換が簡単にできる。

更に、本発明の請求の範囲第 2 5,項に記載した主軸装置は、以上に述べた通り構成し作用するために、主軸サブカートリッジが抜き取られた外筒と、ツールァンクランプシリンダと、の組体が、主軸頭から抜き取り可能であることにより、主軸装置全体を分解することなく、主軸サブカートリッジに加えて、外筒と、ッ一ルアンクランプシリンダと、の組体を主軸頭から簡単に取り外すことができるので、外筒またはツールアンクランプシリンダを構成するいずれの部品も点検 · 修理■交換が簡単にできる。

更に、本発明の請求の範囲第 2 6項に記載した主軸装置は、以上に述べた通り構成し作用するために、主軸サブカートリッジと、外筒と、ツールアンクランプシリンダと、の組体が、主軸頭から抜き取り可能であることにより、主軸装置全体を分解することなく、主軸サブカートリッジと、外筒と、ツールアンクランプシリンダと、の組体を主軸頭から簡単に取り外すことができるので、主軸装置全体を構成するいずれの部品も点検 ·修理，交換が簡単にできる。

更に、本発明の請求の範囲第 2 7項に記載した主軸装置は、以上に述べた通り構成し作用するために、ツールアンクランプシリンダまたは外筒に、各種流体配管、電源力ブラを有する力ブラが着脱自在に取付けられることにより、力ブラに各種流体配管の開閉弁ゃ電源力ブラを配することにより、点検'修理 ·交換時に、各種流体配管を閉塞し、電源力ブラを取り外してから作業を行えば、流体の漏洩や電源配線の絡まり、等を防止して作業を行うことができる。

更に、本発明の請求の範囲第 2 8項に記載した主軸装置は、以上に述べた通り構成し作用するために、回転軸の回転を検出するセンサを、回転軸と、外筒と、の間に配していることにより、ツールアンクランプシリンダを取り外すだけで、センサの点検 ·修理 ·交換が可能となる。

Claims

請求の範囲

1 . ステータを有する外筒と、

ロータを有する回転自在な回転軸と、

外輪がフロントハウジングに固定されると共に内輪が前記回転軸の一端に外嵌するフロント側軸受と、

前記回転軸の他端側に配設され前記外筒に嵌合して前記回転軸の軸方向に移動可能な軸受スリーブと、

内輪が前記回転軸の他端に外嵌すると共に外輪が前記軸受スリーブに固定されて前記フロント側軸受と共働して前記回転軸を回動自在に支持するリァ側軸受と、を備えた主軸装置であって、

前記外筒の内周径、前記ステータの内径、前記軸受スリーブの外径の順に直径が小さくなり、前記フロントハウジングと、前記回転軸と前記軸受スリーブとからなる半組立体が前記外筒から抜き取り可能であり、且つ前記軸受スリーブから後方の任意の断面における回転体半径が、前記軸受スリーブ後端から前記断面の間における非回転体の最小半径よりも小さい、ことを特徴とする主軸装置。

2 . ステータを有する外筒と、

ロータを有する回転自在な回転軸と、

前記フロントハウジングと、前記回転軸と前記軸受スリープとからなる半組立体が前記外筒から抜き取り可能であり、

前記回転軸に工具交換自在な内径部品が組み込まれているとともに、工具交換のためのピストン機構を有することを特徴とする主軸装置。

3 . 前記半組立体の取付け基準面と前記内径部品のビストン押付け面との距離が、基準寸法に対して ± 0 . 1 mm以内に調整されていることを特徴とする請求の範囲第 2項に記載した主軸装置。

4 . 前記内径部品が、ばねを圧縮可能に組み込まれているとともに、前記内径部品の後部に調整部品が固定されており、当該調整部品に、前記ピストン機構へのビストン押付け面が形成されていることを特徴とする請求の範囲第 2項に記載した主軸装置。

5 . 前記フロントハウジングが、前記外筒に対して締り嵌めで嵌合されていることを特徴とする請求の範囲第 1項〜第 4項のいずれか一項に記載した主軸装置。

6 . 前記軸受スリーブが、スリーブハウジングに内嵌されており、当該軸受スリープ外径が、当該スリープハウジング内径に対して隙間嵌めで嵌合されていることを特徴とする請求の範囲第 1項〜第 5項のいずれか一項に記載した主軸装置。

7 . 前記軸受スリーブ外径と前記スリーブハウジング内径との間に複数対のォーリングが介在されていることを特徴とする請求の範囲第 6項に記載した主軸装置。

8 . 前記軸受スリープと前記スリープハウジングとの嵌合長さと、当該軸受スリーブの外径と、の比が、嵌合長さ/外径 = 0 . 4 5〜0 . 8の範囲内に設定されていることを特徴とする請求の範囲第 1項〜第 7項のいずれか一項に記載した主軸装置。

9 . 前記軸受スリープの円周上に複数設けられた潤滑剤排出穴と、当該軸受スリーブ外周の嵌合面に設けられ円周溝と、当該円周溝に連通接続された半径方向の潤滑剤供給経路と、を有することを特徴とする請求の範囲第 1項〜第 8項のいずれか一項に記載した主軸装置。

1 0 . 前記リア側軸受が、定位置予圧で且 ό背面組み合わせのアンギユラ玉軸受であることを特徴とする請求の範囲第 1項〜第 9項のいずれか一項に記載した主軸装置。

1 1 . グリース潤滑であることを特徴とする請求の範囲第 1項〜第 1 0項のいずれか一項に記載した主軸装置。

1 2 . グリース捕給装置を備えていることを特徴とする請求の範囲第 1項〜第 1 1項のいずれか一項に記載した主軸装置。

1 3 . グリース捕給された後に、余分なグリースを排出させる機構を持っていることを特徴とする請求の範囲第 1項〜第 1 0項のいずれか一項に記載した主軸装置。

1 4 . オイルエア、オイルミスト及ぴ直噴潤滑のいずれかの微量潤滑を用いたことを特徴とする請求の範囲第 1項〜第 1 0項のいずれか一項に記載した主軸装置。

1 5 . 回転自在な回転軸と、

前記回転軸の他端側に配設されスリープハウジングに嵌合して前記回転軸の軸方向に移動可能とされた軸受スリーブと、

内輪が前記回転軸の他端に外嵌すると共に外輪が前記軸受スリープに固定されて前記フロント側軸受と共働して前記回転軸を回動自在に支持するリァ側軸受と、を備え、前記回転軸の他端を軸方向に変位可能とした主軸装置であって、

前記スリーブハウジングと前記軸受スリープとの嵌合面に前記スリーブハウジングと前記軸受スリープとの間をシールする弾性体を備えると共に、前記弾性体に圧力を負荷する流体を供給するように構成したことを特徴とする主軸装置。

1 6 . 前記弾性体はォーリングであり、前記流体は圧縮空気であって、複数本配設された前記ォーリングの間前記圧縮空気を供給して前記ォーリングに圧力を負荷するようにしたことを特徴とする請求の範囲第 1 5項に記載の主軸装置。

1 7 . 前記弾性体に圧力を負荷する前記流体の圧力は、可変であることを特徴とする請求の範囲第 1 5項又は第 1 6項に記載の主軸装置。

1 8 . 前記オーリングは、二トリルゴム又はフッ素ゴムから形成され、且つ前記オーリングを前記スリ一ブハゥジングと前記軸受スリーブとの間に装着したときの締め代は、前記オーリングの使用標準値の 1 0 ° /。以上で、且つ該使用標準値以下であることを特徴とする請求の範囲第 1 6項又は第 1 7項に記載の主軸装置。

1 9 . 前記弾性体は、複数個の弾性体によって 1セットとなる弾性体セットが複数セット配置されると共に、両端に配置された前記弾性体セットは、一方の前記弾性体セットが前記軸受スリーブに配設され、他方の前記弾性体セットが前記スリーブハゥジングに配設されたことを特徴とする請求の範囲第 1 5項〜第 1 8項のいずれかに記載の主軸装置。

2 0 . 回転自在な回転軸と、

内輪に前記回転軸の前端が内嵌されたフロント側軸受と、

前記フロント側軸受の外輪が内嵌されたフロントハウジングと、

ビノレトインモータのロータと、

前記ビルトインモータのステータと、

内輪に前記回転軸の後端が内嵌されたリア側軸受と、

主軸頭に内嵌される外筒と、

から構成された主軸カートリッジを備え、

前記主軸頭の軸方向に設けられた主軸カートリッジ把持部に前記主軸カートリッジが揷入されているとともに、

前記主軸カートリッジが前記主軸頭に挿入されるために必要な長さよりも、前記回転軸の軸方向と平行な送り軸方向への移動量の方が長く設定されていることにより、

前記主軸カートリッジが、前記主軸頭に対して一体的に分解可能且つ組付可能であることを特徴とする工作機械。 ,

2 1 . 回転自在な回転軸と、 ' 内輪に前記回転軸の前端が内嵌されたフロント側軸受と、

前記フ口ント側軸受の外輪が内嵌されたフロントハウジングと、

ビノレトインモータのロータと、内輪に前記回転軸の後端が内嵌されたリア側軸受と、

前記リア側軸受の外輪が内嵌された軸受スリープと、

から構成された主軸サプカートリッジと、

を備え、

前記主軸サブカートリッジが前記主軸頭に挿入されるために必要な長さよりも、前記回転軸の軸方向と平行な送り軸方向への移動量の方が長く設定されていることにより、

前記主軸サブカートリッジが、主軸頭に対して一体的に分解可能且つ組付可能であることを特徴とする工作機械。

2 2 . 前記主軸頭の前記主軸カートリッジ把持部が、少なくとも半分に分割する位置で分割して分解可能であることを特徴とする請求の範囲第 2 0項又は第 2 1項に記載した工作機械。

2 3 . ステータを有する外筒と、

前記外筒が内嵌された主軸頭と、

前記ステータの内側に配されたロータを有する回転自在な回転軸と、

内輪に前記回転軸の一端が内嵌されたフロント側軸受と、

内輪に前記回転軸の他端が内嵌されたリア側軸受と、

前記フロント側軸受の外輪が内嵌され、前記外筒の一端に装着されたフロントハウジングと、

前記リア側軸受の外輪が内嵌され、前記外筒の他端に内嵌されたスリープハウジングと、

前記外筒の一端に固定されたツールアンクランプシリンダと、

を備えた主軸装置であって、

前記ロータを有する前記回転軸と、前記フロント側軸受と、前記リァ側軸受と、前記フロントハウジングと、前記スリープハウジングと、がー体的に組み付けられて主軸サブカートリッジをなして、当該主軸サブカートリッジと、前記外筒と、前記ツールアンクランプシリンダと、が三分割で構成され、前記主軸サブカートリッジが、前記外筒から抜き取り可能であることを特徴とする主軸装置。

2 4 . 前記ツールアンクランプシリンダが、前記外筒から抜き取り可能であることを特徴とする請求の ½囲第 2 3項に記載した主軸装置。

2 5 . 前記主軸サブカートリッジが抜き取られた前記外筒と、前記ツールァンクランプシリンダと、の組体が、前記主軸頭から抜き取り可能であることを特徴とする請求の範囲第 2 4項に記載した主軸装置。

2 6 . 前記主軸サブカートリッジと、前記外筒と、前記ツールアンクランプシリンダと、の組体が、前記主軸頭から抜き取り可能であることを特徴とする請求の範囲第 2 3項〜第 2 5項のいずれか一項に記載した主軸装置。

2 7 . 前記ツールアンクランプシリンダまたは前記外筒に、各種流体配管、電源力ブラを有する力ブラが着脱自在に取付けられていることを特徴とする請求の範囲第 2 3項〜第 2 6項のいずれか一項に記載した主軸装置。

2 8 . 前記回転軸の回転を検出するセンサを、前記回転軸と、前記外筒と、の間に配していることを特徴とする請求の範囲第 2 3項〜第 2 7項のいずれか一項に記載した主軸装置。