(57)【要約】【課題】回転時の主軸の振動を低減可能な工作機械の主軸装置の提供。【解決手段】主軸ハウジング１には、第１軸受２および第２軸受３を介して主軸５が回転可能に取り付けられている。主軸５は第１軸受２および第２軸受３に支承されたスピンドル６と、その後端に連結された主軸スリーブ７とを有している。主軸スリーブ７の外周面には電動モータ８のロータ８１が取り付けられており、ロータ８１が取り付けられた主軸スリーブ７の内部には軸支孔７２が形成されている。主軸ハウジング１に取り付けられた流体軸部材４からは軸支部４２が突出し、軸支孔７２内に挿入されている。流体軸部材４内には流体供給路４３が形成され、油圧ポンプＨＵから供給された油圧流体が、流体供給路４３を介して軸支孔７２と軸支部４２との間に噴出し、主軸スリーブ７と流体軸部材４との間に流体軸受を形成している。【選択図】図１
2010058206.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主軸と、
該主軸をハウジングに対して回転可能に支承する回転軸受と、
前記主軸を前記ハウジングに対して回転させるために、前記ハウジングに取り付けられたステータと前記主軸の一端の外周面に取り付けられたロータを有する駆動モータと、
を備えた工作機械の主軸装置において、
前記主軸は前記ロータの取付部位の内部に中空部を有し、該中空部は前記主軸の一端に開口しており、
前記ハウジングには支承部材が固定され、該支承部材の軸部は前記主軸の一端から前記中空部内に挿入されることにより、前記軸部の外周面が前記中空部の内周面と対向しているとともに、前記支承部材には外部から前記軸部の外周面へと連通した流体供給路が形成されており、
流体圧源からの流体が前記流体供給路を介して前記軸部の外周面に供給され、前記軸部と前記中空部との間において流体軸受を形成していることを特徴とする工作機械の主軸装置。
【請求項２】
前記流体軸受は、
軸方向に互いに離れて設けられ、それぞれの前記中空部の内周面と前記軸部の外周面との径方向間隙が全周に亘って所定の間隙を有するように形成された一対の隙間部と、
前記主軸の軸方向において前記隙間部同士の間に形成され、前記中空部の内周面と前記軸部の外周面との径方向間隙が前記隙間部の前記所定の間隙よりも大きく形成された流体貯留部と、
前記主軸の軸方向において、前記隙間部のうちの少なくとも一方を挟んで前記流体貯留部の反対側に形成され、前記中空部の内周面と前記軸部の外周面との径方向間隙が前記隙間部の前記所定の間隙よりも大きく形成された流体排出部と、
を備え、
前記支承部材の前記軸部は、
該流体貯留部に開口するとともに、前記流体供給路と連通し前記流体圧源から供給された流体を噴出させる吐出口と、
該流体排出部に開口した排出口と、
該排出口と連通し外部へと延びた流体回収路と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の工作機械の主軸装置。
【請求項３】
前記主軸は、
前記回転軸受により前記ハウジングに回転可能に支承されたスピンドル部と、
一端部において前記スピンドル部の端部と連結されたスリーブ部材とを有しており、
前記中空部は、前記スリーブ部材において前記スピンドル部へ連結された側と反対側の端部が開口するように形成されており、
前記スピンドル部と前記スリーブ部材は、いずれか一方に形成されたテーパ状の内孔に、他方に設けられたテーパ状の突部を嵌合させることにより互いに連結されたことを特徴とする請求項１または２に記載の工作機械の主軸装置。
【請求項４】
前記スピンドル部の前記スリーブ部材との連結部は、前記主軸の軸方向において、前記ロータよりも前記回転軸受の近くに形成されていることを特徴とする請求項３に記載の工作機械の主軸装置。
【請求項５】
前記ハウジングあるいは前記支承部材は、
前記中空部の開口下方に位置して、前記軸部と前記中空部との間に供給された流体を受けとめる流体ポケットを備え、該流体ポケットは前記支承部材または前記ハウジングに形成されたドレン流路により外部へと連通していることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の工作機械の主軸装置。
【請求項６】
前記中空部内と前記流体ポケットとは、前記ハウジングと前記支承部材との間に形成された流出路により接続され、該流出路はラビリンス状を呈していることを特徴とする請求項５に記載の工作機械の主軸装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主軸をハウジングに対して回転可能に支持する工作機械の主軸装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
加工用の工作機械の主軸装置に関する従来技術として、主軸を複数の軸受によりハウジングに支承し、主軸の軸受間に駆動モータ（ビルドインモータ）を設けたものがあった（例えば、特許文献１参照）。これは、主軸の軸受間に駆動モータが形成されているため、回転時の主軸の芯振れが少ないという特長を有する。
【０００３】
しかしながら、その一方でビルドインモータを使用した主軸装置においては、主軸に対して駆動モータのロータから誘導電流による発熱が伝わりやすいという問題がある。主軸における加熱は、主軸の伸長に伴う刃具やワークの位置のばらつきを招き、加工精度を低下させることになる。
【０００４】
また、主軸を支持する軸受が加熱されることにより、軸受の内輪または外輪が伸長すれば、軸受を介してハウジングから主軸に印加されていた予圧荷重が低下し、主軸の支持剛性の悪化にもつながる。したがって、上述した従来技術においても、主軸の内部に設けた管路や主軸の外周面に形成した螺旋溝に冷却用流体を流動させて、主軸、軸受の内輪およびロータ等を冷却している。
【０００５】
しかしながら、このような冷却装置を設けることは主軸装置の大型化を招き、コスト高にもつながる。また、昨今の主軸装置の高回転化のニーズにより、主軸等への熱の伝播がさらに著しく、従来からある冷却方法では発熱を十分に抑制することは困難であった。
【特許文献１】特開２０００−１５５４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
こういった課題を解消するために、複数の軸受により支承された主軸に対して、駆動モータを主軸の端部に設けたダイレクトドライブモータ方式による主軸装置があった。これによれば、駆動モータの誘導電流に起因する発熱による主軸の熱変位や曲がりが、複数の軸受よりも軸方向先端側にある加工点の振れに影響しにくいという利点がある。
【０００７】
しかしながら、この構成による主軸装置の場合、駆動モータが主軸の端部であって、複数の軸受間外に取り付けられている関係上、回転時の主軸に振動が発生しやすく、主軸の芯振れにつながるといった問題があった。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、回転時の主軸の振動を低減可能な工作機械の主軸装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以下、上記課題を解決するのに適した各手段につき、必要に応じて作用効果等を付記しつつ説明する。
（手段１）手段１に係る工作機械の主軸装置は、
主軸と、
該主軸をハウジングに対して回転可能に支承する回転軸受と、
前記主軸を前記ハウジングに対して回転させるために、前記ハウジングに取り付けられたステータと前記主軸の一端の外周面に取り付けられたロータを有する駆動モータと、
を備えた工作機械の主軸装置において、
前記主軸は前記ロータの取付部位の内部に中空部を有し、該中空部は前記主軸の一端に開口しており、
前記ハウジングには支承部材が固定され、該支承部材の軸部は前記主軸の一端から前記中空部内に挿入されることにより、前記軸部の外周面が前記中空部の内周面と対向しているとともに、前記支承部材には外部から前記軸部の外周面へと連通した流体供給路が形成されており、
流体圧源からの流体が前記流体供給路を介して前記軸部の外周面に供給され、前記軸部と前記中空部との間において流体軸受を形成している。
【０００９】
したがって、手段１に係る工作機械の主軸装置によれば、主軸のロータ取付部位に中空部を有しているため駆動モータ内部を軽量化することができ、主軸の共振周波数を増大させることにより主軸に発生する振動を低減でき、主軸をより高速回転化できる。
【００１０】
また、供給される流体により、駆動モータのロータを軸部を介して内方から冷却することができ、主軸および回転軸受への熱の伝播による伸長を防止して、加工精度の向上を図ることができる。
また、駆動モータ内部に流体軸受が形成されることにより、主軸の軸方向長さを短縮でき、主軸装置の小型化が可能になる。
【００１１】
（手段２）手段１に記載の工作機械の主軸装置において、
前記流体軸受は、
軸方向に互いに離れて設けられ、それぞれの前記中空部の内周面と前記軸部の外周面との径方向間隙が全周に亘って所定の間隙を有するように形成された一対の隙間部と、
前記主軸の軸方向において前記隙間部同士の間に形成され、前記中空部の内周面と前記軸部の外周面との径方向間隙が前記隙間部の前記所定の間隙よりも大きく形成された流体貯留部と、
前記主軸の軸方向において、前記隙間部のうちの少なくとも一方を挟んで前記流体貯留部の反対側に形成され、前記中空部の内周面と前記軸部の外周面との径方向間隙が前記隙間部の前記所定の間隙よりも大きく形成された流体排出部と、
を備え、
前記支承部材の前記軸部は、
該流体貯留部に開口するとともに、前記流体供給路と連通し前記流体圧源から供給された流体を噴出させる吐出口と、
該流体排出部に開口した排出口と、
該排出口と連通し外部へと延びた流体回収路と、
を備える。
【００１２】
したがって、手段２に係る工作機械の主軸装置によれば、流体圧源から供給された流体が、隙間部を通過して流体軸受として機能するとともに、主軸から授熱した流体が流体排出部へと進入して、排出口から流体回収路を介して外部へと滞りなく排出され、駆動モータ内部を十分に冷却することができる。
【００１３】
（手段３）手段１または２に記載の工作機械の主軸装置において、
前記主軸は、
前記回転軸受により前記ハウジングに回転可能に支承されたスピンドル部と、
一端部において前記スピンドル部の端部と連結されたスリーブ部材とを有しており、
前記中空部は、前記スリーブ部材において前記スピンドル部へ連結された側と反対側の端部が開口するように形成されており、
前記スピンドル部と前記スリーブ部材は、いずれか一方に形成されたテーパ状の内孔に、他方に設けられたテーパ状の突部を嵌合させることにより互いに連結されている。
したがって、手段３に係る工作機械の主軸装置によれば、スピンドル部とスリーブ部材とがテーパ状の内孔と突部とを嵌合させることにより互いに連結されているため、双方をかしめ、焼き嵌め、螺子止め等せずに、容易に結合することができる。
【００１４】
（手段４）手段３の工作機械の主軸装置において、
前記スピンドル部の前記スリーブ部材との連結部は、前記主軸の軸方向において、前記ロータよりも前記回転軸受の近くに形成されている。
したがって、手段４に係る工作機械の主軸装置によれば、ロータの取付部位の内部にスピンドル部が存在しないため、ロータによる発熱がスピンドル部に伝播しにくく、スピンドル部の伸長を低減することができる。
【００１５】
（手段５）手段１乃至４のいずれかの工作機械の主軸装置において、
前記ハウジングあるいは前記支承部材は、
前記中空部の開口下方に位置して、前記軸部と前記中空部との間に供給された流体を受けとめる流体ポケットを備え、該流体ポケットは前記支承部材または前記ハウジングに形成されたドレン流路により外部へと連通している。
したがって、手段５に係る工作機械の主軸装置によれば、中空部内に残存した流体を流体ポケットにより回収し、ドレン流路により確実に排出することができる。
【００１６】
（手段６）手段５の工作機械の主軸装置において、
前記中空部内と前記流体ポケットとは、前記ハウジングと前記支承部材との間に形成された流出路により接続され、該流出路はラビリンス状を呈している。
したがって、ハウジングと支承部材との間に形成された流出路はラビリンス状を呈しているため、流体の通過を抑制することができ、過剰な流体の流入により流体ポケットが溢れることを防止している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１乃至図３に基づき、本発明の一実施形態による工作機械の主軸装置について説明する。尚、図１および図２において、左方を主軸装置の前方とし右方を後方とする。図１に示すように、本実施形態による主軸装置の主軸ハウジング１（本発明のハウジングに該当する）は、メインハウジング１１、モーターカバー１２および固定蓋１３を備えている。
【００１８】
メインハウジング１１とモーターカバー１２は、ともに主軸装置の回転軸方向に延びるほぼ筒状を呈しており、メインハウジング１１の後端面１１ａとモーターカバー１２の前端面１２ａとは、図示しない締付ボルトにより互いに当接された状態で固定されている。また、固定蓋１３はほぼ円環状に形成されており、その外周端１３ａはモーターカバー１２の後端部に形成された段部１２ｂに嵌着されている。さらに固定蓋１３の内周縁には、段部１３ｂが形成されている。
【００１９】
メインハウジング１１の内周面には、大小一対の支持部１１ｂ、１１ｃ（前方支持部１１ｂ、後方支持部１１ｃ）が形成されている。前方支持部１１ｂおよび後方支持部１１ｃは、ともに半径方向内方へと突出した小径部であり、それぞれメインハウジング１１の前端と後端とに互いに離隔した状態で設けられ、各々軸方向に延びている。
【００２０】
前方支持部１１ｂの内周面には、公知の転がり軸受により形成された第１軸受２（後述する第２軸受３とともに、それぞれ本発明の回転軸受に該当する）が嵌着されている。第１軸受２は、外周面２１を前方支持部１１ｂの内周面に嵌合させて固定されている。第１軸受２は前端にフランジ部２２を備えており、このフランジ部２２をメインハウジング１１の前端面１１ｄに当接させることにより、メインハウジング１１に対する軸方向の位置決めがなされている。
【００２１】
また、後方支持部１１ｃの内周面には、第１軸受２と同様の転がり軸受により形成された第２軸受３が嵌着されている。第２軸受３は第１軸受２と同様に、外周面３１を後方支持部１１ｃの内周面に嵌合させて固定されている。第２軸受３は後端にフランジ部３２を備えており、このフランジ部３２をメインハウジング１１の後端面１１ａに当接させることにより、メインハウジング１１に対する軸方向の位置決めがなされている。
【００２２】
一方、固定蓋１３の内周縁には、流体軸部材４（本発明の支承部材に該当する）が嵌着固定されている。流体軸部材４は、固定蓋１３に固定された円板状の取付部４１と、取付部４１から前方へと延びたほぼ円柱状の軸支部４２（本発明の軸部に該当する）を備えている。取付部４１は外周部にステップ部４１ａが形成されており、取付部４１の外周面を固定蓋１３の内周縁に嵌合させて、半径方向の位置決めを行うとともに、ステップ部４１ａを固定蓋１３の段部１３ｂに当接させて軸方向の位置決めを行っている。
【００２３】
第１軸受２および第２軸受３の内周側には主軸５（本発明の主軸に該当する）が嵌着されており、主軸５は主軸ハウジング１に対して第１軸受２および第２軸受３を介して回転可能に支承されている。主軸５は第１軸受２および第２軸受３の内周面に嵌合したスピンドル６（本発明のスピンドル部に該当する）と、その前端においてスピンドル６の後端に連結された主軸スリーブ７（本発明のスリーブ部材に該当する）とを備えている。
【００２４】
スピンドル６は、それぞれ第１軸受２および第２軸受３に嵌合するための、互いに離れた一対の小径部６１、６２を備えている。小径部６１、６２の間には大径部６３が形成されており、大径部６３の前端面６４を第１軸受２の後端面２３に当接させることにより、スピンドル６の軸方向の位置決めを行っている。また、スピンドル６の先端には、加工用刃具またはワークを取り付けるためのチャック６５が形成されている。
【００２５】
スピンドル６の後端にはテーパ状に突出した挿入部６６（本発明の突部に該当する）が形成されている。また、主軸スリーブ７の前端においては、挿入部６６と対応するようにテーパ状に窪んだ凹部７１（本発明の内孔に該当する）が形成されている。スピンドル６の挿入部６６を主軸スリーブ７の凹部７１に圧入することにより、スピンドル６と主軸スリーブ７とが互いに相対移動不能なように連結されている。
【００２６】
主軸スリーブ７の外周面には、電動モータ８（本発明の駆動モータに該当する）のロータ８１（本発明のロータに該当する）が取り付けられている。また、モーターカバー１２の内周面には、電動モータ８のステータ８２（本発明のステータに該当する）が取り付けられている。図１に示すように、ロータ８１は主軸５の後端外周面にステータ８２と半径方向に対向するように取り付けられており、電動モータ８が駆動されると、主軸５は主軸ハウジング１に対して回転される。
【００２７】
図１に示されているように、スピンドル６の挿入部６６と主軸スリーブ７の凹部７１との連結部は、主軸５の軸方向においてロータ８１よりも第１軸受２および第２軸受３に近い前方に形成されている。
【００２８】
主軸スリーブ７において、ロータ８１の取付部位の内部には、後端に開口し軸方向に延びた軸支孔７２（本発明の中空部に該当する）が形成されている。詳細には、軸支孔７２は、ロータ８１の取付部位の軸方向全長に亘って形成されている。流体軸部材４の軸支部４２は、主軸スリーブ７の後端から軸支孔７２の内部へと挿入されることにより、軸支部４２の外周面は軸支孔７２の内周面と対向している。
【００２９】
図１に示すように、流体軸部材４の軸支部４２においては、その外周面上に前方ランド部４２ａおよび後方ランド部４２ｂ（以下において双方を総称する場合はランド部４２ａ、４２ｂと言う）が設けられている。一対のランド部４２ａ、４２ｂは互いに軸方向に離れて環状に形成されており、それぞれが軸支孔７２の内周面との間で全周にわたってわずかな間隙を有して、半径方向に対向するように形成されている（ランド部４２ａ、４２ｂと軸支孔７２の内周面との間は、本発明の隙間部に該当する）。また、ランド部４２ａ、４２ｂは、軸支部４２の外周面上に等間隔に形成された複数の橋梁部４２ｃにより、軸方向に連結されている。
【００３０】
軸方向におけるランド部４２ａ、４２ｂ同士の間には、橋梁部４２ｃにより円周方向に複数に分割された流体貯留部４２ｄ（本発明の流体貯留部に該当する）が形成されている。流体貯留部４２ｄはランド部４２ａ、４２ｂよりも小径に形成されており、これにより、流体貯留部４２ｄと軸支孔７２の内周面との間の径方向の間隙は、ランド部４２ａ、４２ｂと軸支孔７２の内周面との間の間隙よりも大きく、流体貯留部４２ｄと軸支孔７２の内周面との間には貯留室ＴＣが形成される。また、各々の流体貯留部４２ｄ上には吐出口４２ｅ（本発明の吐出口に該当する）が開口している。
【００３１】
前方ランド部４２ａの前方には前方ガイド部４２ｆが形成されている。前方ガイド部４２ｆは、前方ランド部４２ａと同様に環状に形成されており、軸支孔７２の内周面との間でわずかな間隙を有して、半径方向に対向するように形成されている。また、軸方向における前方ランド部４２ａと前方ガイド部４２ｆとの間（前方ランド部４２ａを挟んで流体貯留部４２ｄの軸方向反対側に位置している）には前方流体排出部４２ｇ（後述する後方流体排出部４２ｊとともに、本発明の流体排出部に該当する）が形成されている。
【００３２】
前方流体排出部４２ｇは流体貯留部４２ｄと同様に、前方ランド部４２ａおよび前方ガイド部４２ｆよりも小径に形成されており、これにより、前方流体排出部４２ｇと軸支孔７２の内周面との間の径方向の間隙は、ランド部４２ａ、４２ｂと軸支孔７２の内周面との間の間隙よりも大きく、前方流体排出部４２ｇと軸支孔７２の内周面との間には前方回収室ＦＣが形成される。また、前方流体排出部４２ｇ上には複数の前方排出口４２ｈ（後述する後方排出口４２ｋとともに、本発明の排出口に該当する）が開口している。
【００３３】
一方、後方ランド部４２ｂの後方には後方ガイド部４２ｉが形成されている。後方ガイド部４２ｉは、前方ガイド部４２ｆと同様に環状に形成されており、軸支孔７２の内周面との間でわずかな間隙を有して、半径方向に対向するように形成されている。また、軸方向における後方ランド部４２ｂと後方ガイド部４２ｉとの間（後方ランド部４２ｂを挟んで流体貯留部４２ｄの軸方向反対側に位置している）には後方流体排出部４２ｊが形成されている。
【００３４】
後方流体排出部４２ｊは前方流体排出部４２ｇと同様に、後方ランド部４２ｂおよび後方ガイド部４２ｉよりも小径に形成されており、これにより、後方流体排出部４２ｊと軸支孔７２の内周面との間の径方向の間隙は、ランド部４２ａ、４２ｂと軸支孔７２の内周面との間の間隙よりも大きく、後方流体排出部４２ｊと軸支孔７２の内周面との間には後方回収室ＲＣが形成される。また、後方流体排出部４２ｊ上には複数の後方排出口４２ｋが開口している。
【００３５】
図２および図３に示すように、流体貯留部４２ｄ上に形成された各々の吐出口４２ｅは、流体軸部材４の内部に形成された流体供給路４３（本発明の流体供給路に該当する）と連通している。流体供給路４３は、吐出口４２ｅを介して軸支部４２の外周面と主軸装置外部の油圧ポンプＨＵ（本発明の流体圧源に該当する）とを接続している。油圧ポンプＨＵは油圧管路により外部リザーバＲＶと接続され、油圧ポンプＨＵは外部リザーバＲＶから作動油を吸引して、流体供給路４３を介して吐出口４２ｅから噴出させる。
【００３６】
一方、前方排出口４２ｈおよび後方排出口４２ｋは、それぞれ流体軸部材４の内部に形成された流体回収路４４（本発明の流体回収路に該当する）と連通している。流体回収路４４は前述の外部リザーバＲＶへと接続されている。
主軸スリーブ７の後端に位置する軸支孔７２の開口部には、半径方向外方へと延びたスリーブフランジ７３が形成されている。スリーブフランジ７３は、流体軸部材４の取付部４１の前面４１ｂと対向している。また、軸支孔７２の開口部には、軸支孔７２よりも大径の流体流出部７４が設けられている。流体流出部７４はスリーブフランジ７３へと接続されるとともに、流体軸部材４の後方ガイド部４２ｉと半径方向に対向している。これにより軸支孔７２の開口部においては、主軸スリーブ７と流体軸部材４との間にラビリンス状の流出路ＥＸ（本発明の流出路に該当する）が形成される。
【００３７】
さらに、固定蓋１３の内周縁には、スリーブフランジ７３の半径方向外方に位置するように内方へ延びた受部１３ｃが形成されている。これにより、受部１３ｃと取付部４１の前面４１ｂとの間には、軸支孔７２の開口部下方に位置するように、所定の容積を備えた流体ポケットＨＤ（本発明の流体ポケットに該当する）が形成される。流体ポケットＨＤは流出路ＥＸにより軸支孔７２内と接続され、軸支孔７２と軸支部４２との間に供給された油圧流体が流出路ＥＸを介して排出される場合に、それを受け止めることが可能とされている。流体ポケットＨＤは取付部４１の内部を貫通したドレン流路４５（本発明のドレン流路に該当する）により、外部リザーバＲＶと接続されている。
【００３８】
次に、本実施形態による主軸装置の作動方法について説明する。電動モータ８が作動してロータ８１がステータ８２に対して駆動されることにより、主軸５が主軸ハウジング1に対して回転される。
それとともに、油圧ポンプＨＵにより発生された油圧流体が、流体供給路４３を介して吐出口４２ｅから噴出し、軸支部４２の外周面上に形成された貯留室ＴＣ内に供給される。貯留室ＴＣ内に供給された油圧流体は、前方ランド部４２ａと軸支孔７２の内周面との間を通過して、前方回収室ＦＣへと流入する。前方回収室ＦＣへ流入した油圧流体は、前方排出口４２ｈから流体回収路４４へと流入して外部リザーバＲＶへと還流する。
【００３９】
また、貯留室ＴＣ内に供給された油圧流体は、後方ランド部４２ｂと軸支孔７２の内周面との間を通過して、後方回収室ＲＣへも流入する。後方回収室ＲＣへ流入した油圧流体も、後方排出口４２ｋから流体回収路４４へと流入して外部リザーバＲＶへと還流する。
油圧ポンプＨＵからの油圧流体が、ランド部４２ａ、４２ｂと軸支孔７２の内周面との間を通過することにより、流体軸部材４の軸支部４２と主軸スリーブ７の軸支孔７２との間において流体軸受が形成される。
【００４０】
また、油圧ポンプＨＵにより軸支部４２の外周面上に供給された油圧流体のうち、前方排出口４２ｈおよび後方排出口４２ｋから回収されなかった油圧流体は、主軸スリーブ７の軸支孔７２内に残留した後、流出路ＥＸを通過して流体ポケットＨＤへと流入し、流体ポケットＨＤ内において一時的に貯留される。流体ポケットＨＤへと流入した油圧流体は、流体軸部材４に形成されたドレン流路４５を介して外部リザーバＲＶへと回収される。
【００４１】
本実施形態によれば、主軸５と、主軸５を主軸ハウジング１に対して回転可能に支承する第１軸受２および第２軸受３と、主軸５を主軸ハウジング１に対して回転させるために、主軸ハウジング１に取り付けられたステータ８２と主軸５の後端の外周面に取り付けられたロータ８１を有する電動モータ８とを備えた工作機械の主軸装置において、主軸５はロータ８１の取付部位の内部に軸支孔７２を有し、軸支孔７２は主軸５の後端に開口しており、主軸ハウジング１には流体軸部材４が固定され、流体軸部材４の軸支部４２は主軸５の後端から軸支孔７２内に挿入されることにより、軸支部４２の外周面が軸支孔７２の内周面と対向しているとともに、流体軸部材４には外部から軸支部４２の外周面へと連通した流体供給路４３が形成されており、油圧ポンプＨＵからの油圧流体が流体供給路４３を介して軸支部４２の外周面に供給され、軸支部４２と軸支孔７２との間において流体軸受を形成している。
したがって、主軸５のロータ８１の取付部位に軸支孔７２を有しているため電動モータ８の内部を軽量化することができ、主軸５の共振周波数を増大させることにより主軸５に発生する振動を低減でき、主軸５をより高速回転化できる。
【００４２】
また、供給される油圧流体により、電動モータ８のロータ８１を軸支部４２を介して内方から冷却することができ、主軸５、第１軸受２および第２軸受３への熱の伝播による伸長を防止して、加工精度の向上を図ることができる。
また、電動モータ８内部に流体軸受が形成されることにより、主軸５の軸方向長さを短縮でき、主軸装置の小型化が可能になる。
また、第１軸受２、第２軸受３および流体軸受により、主軸５を３点により支持することができ、主軸５の支持剛性を向上させることができる。
【００４３】
また、流体軸部材４の軸支部４２は、外周面上において互いに離れて環状に設けられ、それぞれが軸支孔７２の内周面との間で間隙を有して半径方向に対向するように形成された一対のランド部４２ａ、４２ｂと、主軸５の軸方向においてランド部４２ａ、４２ｂ同士の間に形成され、ランド部４２ａ、４２ｂよりも小径の流体貯留部４２ｄと、流体貯留部４２ｄ上に開口するとともに、流体供給路４３と連通し油圧ポンプＨＵから供給された油圧流体を噴出させる吐出口４２ｅと、主軸５の軸方向において、ランド部４２ａ、４２ｂのそれぞれを挟んで流体貯留部４２ｄの反対側に形成された小径の流体排出部４２ｇ、４２ｊと、流体排出部４２ｇ、４２ｊ上に開口した排出口４２ｈ、４２ｋと、排出口４２ｈ、４２ｋと連通し外部へと延びた流体回収路４４とを備える。
【００４４】
したがって、油圧ポンプＨＵから供給された油圧流体が、ランド部４２ａ、４２ｂの外周面と軸支孔７２の内周面との間を通過して流体軸受として機能するとともに、主軸スリーブ７から授熱した油圧流体が流体排出部４２ｇ、４２ｊへと進入して、排出口４２ｈ、４２ｋから流体回収路４４を介して外部へと滞りなく排出され、電動モータ８内部を十分に冷却することができる。
【００４５】
また、主軸５は、第１軸受２および第２軸受３により主軸ハウジング１に回転可能に支承されたスピンドル６と、その前端部においてスピンドル６の後端部と連結された主軸スリーブ７とを有しており、軸支孔７２は主軸スリーブ７の後端部に形成されており、スピンドル６に設けられたテーパ状に突出した挿入部６６を、主軸スリーブ７に挿入部６６と対応するように形成されたテーパ状に窪んだ凹部７１に圧入することにより、スピンドル６と主軸スリーブ７は互いに連結されている。
【００４６】
したがって、テーパ状の挿入部６６を凹部７１に圧入することにより、スピンドル６と主軸スリーブ７とが互いに連結されているため、双方をかしめ、焼き嵌め、螺子止め等せずに、容易に結合することができる。
【００４７】
また、スピンドル６の主軸スリーブ７との連結部は、主軸５の軸方向において、ロータ８１よりも第１軸受２および第２軸受３の近くに形成されている。
したがって、ロータ８１の取付部位内部にスピンドル６が存在しないため、ロータ８１による発熱がスピンドル６に伝播しにくく、スピンドル６の伸長を低減することができる。
【００４８】
また、軸支孔７２の開口部下方には、軸支部４２と軸支孔７２との間に供給された油圧流体を受けとめる流体ポケットＨＤが形成され、流体ポケットＨＤは軸支部４２に形成されたドレン流路４５により外部へと連通している。
したがって、軸支孔７２内に残存した油圧流体を流体ポケットＨＤにより回収し、ドレン流路４５により確実に排出することができる。
【００４９】
また、軸支孔７２内と流体ポケットＨＤとは、主軸ハウジング１と流体軸部材４との間に形成された流出路ＥＸにより接続され、流出路ＥＸはラビリンス状を呈している。
したがって、主軸ハウジング１と流体軸部材４との間に形成された流出路ＥＸはラビリンス状を呈しているため、流体の通過を抑制することができ、過剰な流体の流入により流体ポケットＨＤが溢れることを防止している。
【００５０】
＜他の実施形態＞
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、次のように変形または拡張することができる。
第１軸受２および第２軸受３は転がり軸受に限定されるものではなく、第１軸受２および第２軸受３の双方、またはいずれか一方を流体軸受にしてもよい。
また、第１軸受２を設けていれば、第２軸受３は必ずしも設けなくてもよく、電動モータ８内部の流体軸受と合わせて主軸５を２点支持にしてもよい。
前方流体排出部４２ｇおよび後方流体排出部４２ｊのうちの、いずれかのみを設けてもよい。
【００５１】
軸支部４２と軸支孔７２との間に供給される圧力媒体は、流体であれば油圧でもエア圧でもよい。
スピンドル６と主軸スリーブ７との締結方法は、テーパ面による圧入に限られるものではなく、圧入後、双方の端面同士が当接するような圧入方法であってもよい。
流体ポケットＨＤを形成する受部１３ｃは、流体軸部材４に形成してもよい。また、流体ポケットＨＤを外部と接続するドレン流路４５は、固定蓋１３に形成してもよい。
ランド部４２ａ、４２ｂは軸支部４２の外周面に設ける代わりに、軸支孔７２の内周面において、半径方向内方に突出するように形成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の一実施形態による工作機械の主軸装置を軸方向にカットした場合の断面図
【図２】図１に示した主軸装置のさらに流体軸部材をカットして流体管路を示した部分詳細断面図
【図３】図２のＡ−Ａ断面図
【符号の説明】
【００５３】
図面中、１は主軸ハウジング（ハウジング）、２は第１軸受（回転軸受）、３は第２軸受（回転軸受）、４は流体軸部材（支承部材）、５は主軸、６はスピンドル（スピンドル部）、７は主軸スリーブ（スリーブ部材）、８は電動モータ（駆動モータ）、４２は軸支部（軸部）、４２ａは前方ランド部、４２ｂは後方ランド部、４２ｄは流体貯留部、４２ｅは吐出口、４２ｇは前方流体排出部（流体排出部）、４２ｊは後方流体排出部（流体排出部）、４２ｈは前方排出口（排出口）、４２ｋは後方排出口（排出口）、４３は流体供給路、４４は流体回収路、４５はドレン流路、６６は挿入部（テーパ状の突部）、７１は凹部（テーパ状の内孔）、７２は軸支孔（中空部）、８１はロータ、８２はステータ、ＥＸは流出路、ＨＤは流体ポケット、ＨＵは油圧ポンプ（流体圧源）を示している。
【図１】
2010058206.tif 000003
【図２】
2010058206.tif 000004
【図３】
2010058206.tif 000005