(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
主軸と、
円筒形状に形成され、内周側に前記主軸を回転可能に支持し、前記円筒形状の内周面と前記主軸の外周面との径方向隙間に油を排出する油排出開口部が周方向に三カ所以上形成されたハウジングと、
それぞれの前記油排出開口部に供給する油の圧力および量の少なくとも一方をそれぞれ変更する供給油圧量可変手段と、
前記主軸が前記ハウジングに対して径方向に振動する際に、前記ハウジングに対する前記主軸の径方向における振動方向を検出する振動検出手段と、
三ヶ所以上の前記油排出開口部のうち前記振動検出手段により検出された前記振動方向に応じた前記油排出開口部に供給する油の圧力および量の少なくとも一方を大きくすることで、前記ハウジングに対する前記主軸の前記振動方向における粘性減衰係数を高くすることにより、前記主軸の振動を抑制する制御手段と、
を備えることを特徴とする工作機械の主軸装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記振動検出手段は、前記ハウジングに対する前記主軸の振動の振幅を検出し、
前記制御手段は、前記振動検出手段により検出された前記振動の振幅に応じて前記供給油圧量可変手段によるそれぞれの前記油排出開口部に供給する油の圧力および量の少なくとも一方を変更することにより、前記主軸の振動を抑制することを特徴とする工作機械の主軸装置。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記主軸の外周面と前記ハウジングの内周面との径方向隙間において周方向に三カ所以上の凹部を形成し、
それぞれの前記油排出開口部は、それぞれの前記凹部に形成されることを特徴とする工作機械の主軸装置。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか一項において、
前記工作機械の主軸装置は、前記主軸の外周面と前記ハウジングの内周面との径方向隙間における前記油の温度を計測する温度センサを備え、
前記制御手段は、前記温度センサにより計測された前記油の温度が設定された温度閾値を超えた場合に、前記供給油圧量可変手段によりそれぞれの前記油排出開口部に供給する前記油の圧力および量の少なくとも一方を低減することを特徴とする工作機械の主軸装置。
【請求項５】
請求項１〜３の何れか一項において、
前記工作機械の主軸装置は、前記主軸の回転速度を検出する回転速度検出センサを備え、
前記制御手段は、前記主軸の回転速度が設定された回転速度閾値を超えた場合に、前記供給油圧量可変手段によりそれぞれの前記油排出開口部に供給する前記油の圧力および量の少なくとも一方を低減することを特徴とする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、主軸の振動を抑制することができる工作機械の主軸装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特開２００９−７８３５０号公報（特許文献１）に、主軸の振動を抑制する主軸装置について記載されている。この主軸装置は、主軸に振動が発生する場合に、主軸の回転速度を変更するというものである。例えば、主軸の回転速度（一般に回転数ともいう）を低下させることで、主軸の振動を抑制することができる。しかし、主軸の回転速度を低下させることは、加工精度に影響を及ぼすと共に、加工時間が長くなるという問題がある。
【０００３】
また、主軸の回転速度を下げずに主軸の振動を抑制することができる主軸装置について、特開２００８−２２９８０６号公報（特許文献２）に記載されている。この工作機械の主軸装置は、ラジアル磁気軸受を備えており、ラジアル変位センサの出力に応じて制御する。例えば、ラジアル変位が閾値を超えている場合には、ラジアル磁気軸受の制御ゲインを高めて磁気軸受の剛性値を高くすることで、主軸の振動を抑制する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−７８３５０号公報
【特許文献２】特開２００８−２２９８０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、従来の主軸装置とは異なり、主軸が径方向に振動する際に、主軸の径方向の振動方向に応じて減衰性能を発揮することにより主軸の振動を抑制できる工作機械の主軸装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に係る発明は、主軸と、円筒形状に形成され、内周側に前記主軸を回転可能に支持し、前記円筒形状の内周面と前記主軸の外周面との径方向隙間に油を排出する油排出開口部が周方向に三カ所以上形成されたハウジングと、それぞれの前記油排出開口部に供給する油の圧力および量の少なくとも一方をそれぞれ変更する供給油圧量可変手段と、前記主軸が前記ハウジングに対して径方向に振動する際に、前記ハウジングに対する前記主軸の径方向における振動方向を検出する振動検出手段と、三ヶ所以上の前記油排出開口部のうち前記振動検出手段により検出された前記振動方向に応じた前記油排出開口部に供給する油の圧力および量の少なくとも一方を大きくすることで、前記ハウジングに対する前記主軸の前記振動方向における粘性減衰係数を高くすることにより、前記主軸の振動を抑制する制御手段と、を備えることである。
【０００７】
請求項２に係る発明は、前記振動検出手段は、前記ハウジングに対する前記主軸の振動の振幅を検出し、前記制御手段は、前記振動検出手段により検出された前記振動の振幅に応じて前記供給油圧量可変手段によるそれぞれの前記油排出開口部に供給する油の圧力および量の少なくとも一方を変更することにより、前記主軸の振動を抑制することである。
【０００８】
請求項３に係る発明は、前記主軸の外周面と前記ハウジングの内周面との径方向隙間において周方向に三カ所以上の凹部を形成し、それぞれの前記油排出開口部は、それぞれの前記凹部に形成されることである。
【０００９】
請求項４に係る発明は、前記工作機械の主軸装置は、前記主軸の外周面と前記ハウジングの内周面との径方向隙間における前記油の温度を計測する温度センサを備え、前記制御手段は、前記温度センサにより計測された前記油の温度が設定された温度閾値を超えた場合に、前記供給油圧量可変手段によりそれぞれの前記油排出開口部に供給する前記油の圧力および量の少なくとも一方を低減することである。
【００１０】
請求項５に係る発明は、前記工作機械の主軸装置は、前記主軸の回転速度を検出する回転速度検出センサを備え、前記制御手段は、前記主軸の回転速度が設定された回転速度閾値を超えた場合に、前記供給油圧量可変手段によりそれぞれの前記油排出開口部に供給する前記油の圧力および量の少なくとも一方を低減することである。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に係る発明によれば、供給油圧量可変手段がそれぞれの油排出開口部に供給する油の圧力および量の少なくとも一方をそれぞれ変更することにより、主軸の外周面とハウジングの内周面との径方向隙間における油による粘性減衰係数を、主軸の外周面の周方向において変化させることができる。これにより、ハウジングを基準として主軸に対して所望位相の径方向の粘性減衰係数を高くすることができる。そして、主軸の振動方向に応じて当該粘性減衰係数を高める位相を変更することで、主軸の振動方向における主軸の支持力を高めることができ、結果として、主軸の振動を抑制することができる。
【００１２】
ここで、振動検出手段は、ハウジングに取り付けられ主軸の実際の振動を検出する振動検出センサを適用することもできるし、加工条件および工作機械の主軸装置の各部の機械構成の情報を用いた振動解析により振動の発生を解析する解析ツールを適用することもできる。
【００１３】
請求項２にかかる発明によれば、振動の振幅に応じて粘性減衰係数を変更することにより、振動の抑制の早期化を図ることができる。つまり、振動の収束の応答性を高めることができる。
【００１４】
請求項３に係る発明によれば、主軸の外周面とハウジングの内周面との径方向隙間において凹部から当該凹部の外部における微小隙間へ油が確実に排出されることにより、上記効果を確実に発揮できる。
【００１５】
主軸の外周面とハウジングの内周面との径方向隙間における油が発熱すると、主軸やハウジングに対して悪影響を及ぼすおそれがある。そこで、請求項４に係る発明によれば、油の温度が高い温度に達した場合、すなわち設定された温度閾値を超えた場合に、供給油圧量可変手段が供給する油の圧力および量の少なくとも一方を低減する。これにより、主軸の外周面とハウジングの内周面との径方向隙間における油が発熱することを抑制することができる。
【００１６】
主軸の回転速度が高くなると、主軸の外周面とハウジングの内周面との径方向隙間における油が発熱するおそれがある。そこで、請求項５に係る発明によれば、主軸の回転速度が高い回転速度に達した場合、すなわち設定された回転速度閾値を超えた場合に、供給油圧量可変手段が供給する油の圧力および量の少なくとも一方を低減する。これにより、主軸の外周面とハウジングの内周面との径方向隙間における油が発熱することを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】工作機械の主軸装置の軸方向断面図である。
【図２】工作機械の主軸装置の前側部分（刃具の取付端側）の拡大軸方向断面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ断面図である。
【図４】工作機械の主軸装置の制御ブロック図である。
【図５】解析部の処理を示すフローチャートである。
【図６】（ａ）減衰効果を付与しない場合の主軸の回転速度と刃具の被加工物への切込深さに関する安定限界線図である。（ｂ）減衰効果を付与した場合の主軸の回転速度と刃具の被加工物への切込深さに関する安定限界線図である。（ａ）（ｂ）において、ハッチング部分が安定領域である。
【図７】第二実施形態における工作機械の主軸装置の前側部分（刃具の取付端側）の拡大軸方向断面図である。
【図８】第二実施形態における工作機械の主軸装置であって、図７のＢ−Ｂ断面図に相当する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
＜第一実施形態＞
第一実施形態の工作機械の主軸装置の機械構成部分について、図１〜図３を参照して説明する。本実施形態の工作機械の主軸装置は、図１に示すように、主として、ハウジング１０と、主軸２０と、転がり軸受装置３０、４０、５０と、予圧付与ピストン部材６０と、モータ７０とを備えている。
【００１９】
ハウジング１０は、前側ハウジング１１と、中央ハウジング１２と、第一後側ハウジング１３と、第二後側ハウジング１４と、スリーブ部材１５と、ハウジングキャップ１６とにより構成される。それぞれの部材１１〜１６は略円筒状に形成されており、それらの部材１１〜１６が一体に連結固定されることで、ハウジング１０が略円筒状に形成されている。
【００２０】
スリーブ部材１５は、軸方向中央部に径方向外方へ突出するリング状のフランジ部を有する。このスリーブ部材１５のフランジ部が、前側ハウジング１１と中央ハウジング１２との軸方向間に配置される。さらに、スリーブ部材１５におけるフランジ部の軸方向両側にある円筒部分が、中央ハウジング１２の前側（軸方向において、刃具８１の取付端側、図１において左側）端部の内周と前側ハウジング１１の内周に嵌合されている。スリーブ部材１５の内周面のうち軸方向中央部には、中央ハウジング１２およびスリーブ部材１５に形成された流体供給路９１の油排出開口部が形成されている。この流体供給路９１には、ポンプユニット（図示せず）が接続され、そのポンプユニットより所定の圧力に調整された油が供給される。
【００２１】
ハウジングキャップ１６は、前側ハウジング１１およびスリーブ部材１５の軸方向前側端に取り付けられる。このハウジングキャップ１６とスリーブ部材１５とにより、第一前側転がり軸受装置３０の外輪を軸方向間に挟んでいる。このハウジングキャップ１６には、径方向の変位センサ２０１が固定されている。この変位センサ２０１は、ハウジングキャップ１６に対する主軸２０の外周面の径方向変位を検出する。また、第一後側ハウジング１３には、主軸２０の回転速度を検出する回転速度センサ２０２が配置されている。
【００２２】
主軸２０は、略円筒状に形成されており、ハウジング１０の内周面に転がり軸受装置３０，４０，５０を介して回転自在に支持されている。主軸２０の中空内部には、刃具８１が固定されたホルダ８２をクランプするクランプユニット８３や、クランプユニット８３を作動させるプッシュロッド８４およびドローバー８５が収容されている。また、主軸２０の軸方向後側であって、第二後側ハウジング１４の中空内部には、クランプユニット８３を操作するためのシリンダ組立体８６が配置されている。主軸２０の外周面の軸方向中央部には、モータ７０のロータ７１が固定されている。このロータ７１の外周側には、モータ７０のステータ７２が設けられている。このステータ７２は、中央ハウジング１２の内周面に嵌合固定されている。主軸２０は、このモータ７０により回転駆動されるようになっている。
【００２３】
第一，第二前側転がり軸受装置３０，４０は、それぞれ二対のアンギュラ玉軸受を備えて構成されている。第一前側転がり軸受装置３０は、モータ７０の軸方向前側（刃具８１の取付端側）であって、前側ハウジング１１の内周面と主軸２０の外周面との間に嵌合される。第二前側転がり軸受装置４０は、モータ７０の軸方向前側であり、第一前側転がり軸受装置３０の軸方向後側（刃具８１の取付端側とは反対側）に配置される。この第二前側転がり軸受装置４０は、スリーブ部材１５の内周側に設けられた予圧付与ピストン部材６０の内周面と主軸２０の外周面との間に嵌合される。
【００２４】
第一前側転がり軸受装置３０のアンギュラ玉軸受の接触角と、第二前側転がり軸受装置４０のアンギュラ玉軸受の接触角は、軸直交平面に対して対称となるように設けられている。具体的には、第一前側転がり軸受装置３０の外輪と転動体の接点は、当該転動体の中心よりも軸方向後側（第二前側転がり軸受装置４０側）に位置し、第二前側転がり軸受装置４０の外輪と転動体の接点は、当該転動体の中心よりも軸方向前側（刃具８１の取付端側）に位置する。また、第一前側転がり軸受装置３０の内輪と転動体の接点は、当該転動体の中心よりも軸方向前側（刃具８１の取付端側）に位置し、第二前側転がり軸受装置４０の内輪と転動体の接点は、当該転動体の中心よりも軸方向後側（モータ７０側）に位置する。
【００２５】
後側転がり軸受装置５０は、図１に示すように、一個の円筒ころ軸受を備えて構成されている。後側転がり軸受装置５０は、モータ７０の軸方向後側（刃具８１の取付端側と反対側）であって、第一後側ハウジング１３の内周面と主軸２０の外周面との間に嵌合される。
【００２６】
予圧付与ピストン部材６０は、略円筒状に形成されている。この予圧付与ピストン部材６０は、スリーブ部材１５の内周面と第二前側転がり軸受装置４０の外輪の外周面との間に嵌合されている。この予圧付与ピストン部材６０の外周面とスリーブ部材１５に形成された流体供給路９１の油排出開口部との間には、流体供給路９１を介して供給された油が滞留する油滞留部９２が環状に形成されている。この油滞留部９２における油の圧力が高くなると、予圧付与ピストン部材６０には、スリーブ部材１５に対して軸方向後側へ移動する力が発生する。つまり、予圧付与ピストン部材６０は、第二前側転がり軸受装置４０の外輪を軸方向後側へ押圧する力が発生する。
【００２７】
従って、油滞留部９２における油の圧力を高めることで、予圧付与ピストン部材６０により第一，第二前側転がり軸受装置３０，４０に付与される予圧を高くすることになる。逆に、油滞留部９２における油の圧力を低くすることで、第一，第二前側転がり軸受装置３０，４０に付与される予圧を低くすることになる。そして、油滞留部９２には予め設定された圧力の油を付与しており、第一，第二前側転がり軸受装置３０，４０には予め設定された予圧が付与されている。また、予圧付与ピストン部材６０の外周面とスリーブ部材１５の内周面との間において、油滞留部９２の軸方向両側には、軸方向への油の漏洩を防止するためにＯリングなどのシール部材が配置されている。
【００２８】
また、図１および図２に示すように、スリーブ部材１５の内周面のうち第一前側転がり軸受装置３０と第二前側転がり軸受装置４０との軸方向間は、軸方向後側に向かって拡径するテーパ状に形成されている。このスリーブ部材１５の内周テーパ面の径方向内側には、第一前側転がり軸受装置３０と第二前側転がり軸受装置４０の軸方向間に挟まれる内輪間座１１０が配置されている。そして、内輪間座１１０の外周面は、スリーブ部材１５の内周テーパ面に対して径方向に対向するように軸方向後側に向かって拡径するテーパ状に形成されている。
【００２９】
スリーブ部材１５の内周テーパ面の軸方向中央には、図３に示すように、周方向に四カ所の凹部１２１〜１２４が等間隔に形成されている。これらの凹部１２１〜１２４の周方向間は、凹部１２１〜１２４の深さよりも浅い径方向隙間により連通されている。そして、凹部１２１〜１２４のそれぞれの底面には、油を供給するポンプユニットに接続された流体供給路１２１ａ〜１２４ａの油排出開口部が形成されている。さらに、流体供給路１２１ａ〜１２４ａのうち油排出開口部側には、固定絞り１２１ｂ〜１２４ｂが形成されている。つまり、凹部１２１〜１２４には、固定絞り１２１ｂ〜１２４ｂを通過した油が固定絞り１２１ｂ〜１２４ｂの油排出開口部からそれぞれ独立して排出される。
【００３０】
具体的には、固定絞り１２１ｂの油排出開口部から凹部１２１に排出される油の圧力および流量、および、固定絞り１２３ｂの油排出開口部から凹部１２３に排出される油の圧力および流量は、Ｙ軸バルブ２０６の開度およびポンプユニットの供給圧力に応じたものとなる。また、固定絞り１２２ｂの油排出開口部から凹部１２２に排出される油の圧力および流量、および、固定絞り１２４ｂの油排出開口部から凹部１２４に排出される油の圧力および流量は、Ｘ軸バルブ２０５の開度およびポンプユニットの供給圧力に応じたものとなる。
【００３１】
そして、本実施形態においてはＸ軸バルブ２０５の開度を大きくして、凹部１２２，１２４から排出される油の圧力および流量が大きくなると、凹部１２２，１２４からその外部における微小隙間へ排出される油の量が大きくなる。ここで、減衰係数は、微小隙間部に油が介在する面積に比例する。そのため、凹部１２２，１２４から排出される油の圧力および流量が大きくなると、微小隙間部に介在する油の面積が大きくなり、ハウジング１０に対する主軸２０のＸ軸方向の減衰係数が高くなる。
【００３２】
一方、Ｙ軸バルブ２０６の開度を大きくして、凹部１２１，１２３から排出される油の圧力および流量が大きくなると、凹部１２１，１２３からその外部における微小隙間へ排出される油の量が大きくなる。ここで、減衰係数は、微小隙間部に油が介在する面積に比例する。そのため、凹部１２１，１２３から排出される油の圧力および流量が大きくなると、微小隙間部に介在する油の面積が大きくなり、ハウジング１０に対する主軸２０のＹ軸方向の減衰係数が高くなる。また、Ｘ軸バルブ２０５とＹ軸バルブ２０６の開度を適宜調整することで、径方向の所望位相に対する粘性減衰係数を高くすることができる。
【００３３】
また、スリーブ部材１５の内周テーパ面のうち凹部１２１〜１２４より軸方向前側には、エア供給用環状溝１２５が形成されている。このエア供給用環状溝１２５には、図示しないポンプユニットに接続された流体供給路１２５ａのエア排出開口部が形成されている。つまり、エア供給用環状溝１２５には、エア排出開口部からエアが排出される。そして、エア排出開口部からエア供給用環状溝１２５にエアが排出されることにより、凹部１２１〜１２４に排出される油が第一前側転がり軸受装置３０側へ侵入することを防止するためのエアシールを構成する。
【００３４】
また、図１および図２に示すように、スリーブ部材１５の内周テーパ面のうち凹部１２１〜１２４より軸方向後側には、ドレン用環状溝１２６が形成されている。このドレン用環状溝１２６には、ドレン穴１２６ａが連通している。つまり、凹部１２１〜１２４に供給される油およびエア供給用環状溝１２５に供給されるエアが、ドレン用環状溝１２６を介してドレン穴１２６ａから排出される。なお、スリーブ部材１５の内周面を軸方向後側に向かって拡径するテーパ状とすることで、主軸２０の中心軸よりも重力方向下側（図１および図２の中心軸より下側）において、エア供給用環状溝１２５の位置よりもドレン用環状溝１２６の位置が重力方向下側となる。これにより、凹部１２１〜１２４に供給される油およびエア供給用環状溝１２５に供給されるエアを確実にドレンに導くことができる。
【００３５】
次に、上述した主軸装置の主軸２０にびびり振動が発生する場合のびびり振動の抑制方法について、図４および図５を参照して説明する。図４に示すように、びびり振動抑制に関する制御ブロックは、変位センサ２０１、回転速度センサ２０２、解析部２０３、制御部２０４、Ｘ軸バルブ２０５、およびＹ軸バルブ２０６とから構成される。
【００３６】
変位センサ２０１は、上述したように、ハウジングキャップ１６に固定され、主軸２０の外周面の径方向変位を検出する。回転速度センサ２０２は、第一後側ハウジング１３に配置され、ハウジング１０に対する主軸２０の回転速度を検出する。解析部２０３は、変位センサ２０１の検出値および回転速度センサ２０２の検出値を用いて、径方向のびびり振動が発生する周波数、径方向のびびり振動における振動方向（主軸２０を軸方向から見た場合の位相）、および、径方向のびびり振動の振幅について解析により算出する。
【００３７】
さらに、解析部２０３は、算出した解析結果に基づいて、径方向のびびり振動を抑制できるようにするためのＸ軸バルブ２０５およびＹ軸バルブ２０６の開度を決定する。このとき、解析部２０３は、現在の主軸２０の回転速度を考慮して、発熱量が設定値より高くならないようなＸ軸バルブ２０５およびＹ軸バルブ２０６の開度を決定する。この解析部２０３の処理の詳細については後述する。
【００３８】
制御部２０４は、Ｘ軸バルブ２０５およびＹ軸バルブ２０６の開度が解析部２０３によって決定された開度となるように、Ｘ軸バルブ２０５およびＹ軸バルブ２０６を制御する。Ｘ軸バルブ２０５は、上述において図３を参照して説明したように、凹部１２２，１２４から排出される油の圧力および流量を調整するバルブである。Ｙ軸バルブ２０６は、凹部１２１，１２３から排出される油の圧力および流量を調整するバルブである。
【００３９】
次に、解析部２０３の処理について図５を参照して説明する。図５に示すように、解析部２０３は、変位センサ２０１の検出値、すなわちハウジング１０に対する主軸２０の径方向変位を入力する（Ｓ１）。続いて、入力した主軸２０の径方向変位を元情報として、ＦＦＴ解析を行う（Ｓ２）。このＦＦＴ解析の結果から、径方向のびびり振動解析を行う（Ｓ３）。このびびり振動解析により、主軸２０の径方向のびびり振動が発生する周波数、径方向のびびり振動における振動方向（主軸２０を軸方向から見た場合の位相）、および、径方向のびびり振動の振幅が算出される。
【００４０】
続いて、回転速度センサ２０２の検出値を入力する（Ｓ４）。続いて、この回転速度センサ２０２の検出値、すなわち主軸２０の回転速度に応じた温度解析を行う（Ｓ５）。この温度解析は、現在の主軸２０の回転速度に対して発熱量が設定値を超えないようにするための、凹部１２１〜１２４に排出される油の圧力および流量の限界値を算出する。凹部１２１〜１２４に排出される油の圧力および流量を一定とした場合に、主軸２０の回転速度が高いほど当該油の発熱量が大きくなる。仮に、油の発熱量が非常に大きくなると、ハウジング１０や主軸２０その他の主軸装置の構成部品に悪影響を与えるおそれがある。そこで、油の発熱量が設定値を超えないようにする必要があり、その限界値を当該ステップにて算出している。
【００４１】
続いて、ステップＳ３の径方向のびびり振動解析の結果と、ステップＳ５の温度解析の結果とにより、Ｘ軸バルブ２０５およびＹ軸バルブ２０６から供給される油の圧力および流量を決定する（Ｓ６）。本実施形態においては、Ｘ軸バルブ２０５およびＹ軸バルブ２０６の開度を決定する。
【００４２】
例えば、主軸２０に図３に示すＸ軸方向にびびり振動が発生している場合には、Ｘ軸バルブ２０５の開度を大きくする。このとき、Ｘ軸方向のびびり振動の振幅が大きいほど、Ｘ軸バルブ２０５の開度を大きくする。そうすると、主軸２０のハウジング１０に対する支持に関する物理パラメータの一つである粘性減衰係数のうちＸ軸方向成分が大きくなる。つまり、Ｘ軸方向の粘性減衰係数が、他の方向に比べて相対的に大きくなる。
【００４３】
また、主軸２０に図３に示すＹ軸方向にびびり振動が発生している場合には、Ｙ軸バルブ２０６の開度を大きくする。このとき、Ｙ軸方向のびびり振動の振幅が大きいほど、Ｙ軸バルブ２０６の開度を大きくする。そうすると、主軸２０のハウジング１０に対する支持に関する物理パラメータの一つである粘性減衰係数のうちＹ軸方向成分が大きくなる。つまり、Ｙ軸方向の粘性減衰係数が、他の方向に比べて相対的に大きくなる。また、主軸２０に、Ｘ軸正方向成分とＹ軸正方向成分とを有する方向のびびり振動が発生している場合には、各方向成分に応じて、Ｘ軸バルブ２０５およびＹ軸バルブ２０６の開度を大きくする。
【００４４】
つまり、主軸２０に発生する径方向のびびり振動における振動方向に合わせて、Ｘ軸バルブ２０５およびＹ軸バルブ２０６の開度を調整すると共に、当該びびり振動の振幅に応じた開度とする。そして、主軸２０のハウジング１０に対する支持に関する物理パラメータの一つである粘性減衰係数のうち径方向のびびり振動における振動方向成分が大きくなるようにする。ただし、温度解析の結果により、主軸２０の回転速度が高い場合に、凹部１２１〜１２４に排出された油による発熱量が限界値を超えないように、Ｘ軸バルブ２０５およびＹ軸バルブ２０６の開度を調整する。
【００４５】
次に、粘性減衰係数を高くすることにより主軸２０に発生したびびり振動を抑制できる理由について図６（ａ）（ｂ）を参照して説明する。図６（ａ）に示す減衰効果を付与していない場合の安定限界線図と、図６（ｂ）に示す減衰効果を付与した場合の安定限界線図とを比較すると、減衰効果を付与すると切込深さの安定領域の最小値が上昇する。つまり、減衰効果を付与していない状態のける加工中に、径方向のびびり振動が発生したということは図６（ａ）の安定限界線図の不安定領域に位置しているということを意味する。径方向のびびり振動が発生したときに、粘性減衰係数を高くして減衰効果を付与することで、現在の主軸２０の回転速度と切込深さの位置が、図６（ｂ）の安定限界線図の安定領域に移動するようにできる。つまり、径方向のびびり振動が抑制されることになる。
【００４６】
＜第二実施形態＞
第二実施形態の工作機械の主軸装置について、図７および図８を参照して説明する。ここで、第二実施形態において、第一実施形態に対してスリーブ部材３１５のみ相違するため、以下においてスリーブ部材３１５について説明する。その他の構成は、同一符号を付して説明を省略する。
【００４７】
第二実施形態のスリーブ部材３１５は、第一実施形態のスリーブ部材１５に対して、内周テーパ面の軸方向中央部分における凹部１２１〜１２４が形成される部分が異なる。第二実施形態のスリーブ部材３１５の内周テーパ面の軸方向中央には、図７および図８に示すように、周方向に四カ所の凹部３２１〜３２４が等間隔に形成されている。これらの凹部３２１〜３２４の周方向間は、凹部３２１〜３２４の深さよりも浅い径方向隙間により連通されている。これらの凹部３２１〜３２４の軸方向後側は、ドレン用環状溝１２６に連通している。
【００４８】
そして、凹部３２１〜３２４の周方向間における四箇所の微小隙間部３２１ｂ〜３２４ｂのそれぞれには、油を供給するポンプユニットに接続された流体供給路３２１ａ〜３２４ａの油排出開口部が形成されている。つまり、四箇所の微小隙間部３２１ｂ〜３２４ｂには、油がそれぞれ独立して排出される。それぞれの微小隙間部３２１ｂ〜３２４ｂに排出された油は、ドレン用環状溝１２６に流れて、ドレン穴１２６ａから排出される。
【００４９】
そして、流体供給路３２１ａの油排出開口部から微小隙間部３２１ｂに排出される油の圧力および流量、および、流体供給路３２３ａの油排出開口部から微小隙間部３２３ｂに排出される油の圧力および流量は、Ｙ軸バルブ２０６の開度およびポンプユニットの供給圧力に応じたものとなる。また、流体供給路３２２ａの油排出開口部から微小隙間部３２２ｂに排出される油の圧力および流量、および、流体供給路３２４ａの油排出開口部から微小隙間部３２４に排出される油の圧力および流量は、Ｘ軸バルブ２０５の開度およびポンプユニットの供給圧力に応じたものとなる。
【００５０】
このような構成により、微小隙間部３２１ｂ，３２３ｂに滞留する油によって、Ｙ軸方向の粘性減衰係数を高くすることができ、微小隙間部３２２ｂ、３２４ｂに滞留する油によって、Ｘ軸方向の粘性減衰係数を高くすることができる。
【００５１】
＜第一，第二実施形態の変形態様＞
上記実施形態において、主軸２０の回転速度によって温度解析をした結果、発熱量が設定値より高くならないように、Ｘ軸バルブ２０５およびＹ軸バルブ２０６の開度を調整した。この他に、第一実施形態においては凹部１２１〜１２４の温度、第二実施形態においては微小隙間部３２１ｂ〜３２４ｂの温度を、温度センサにより検出して、当該温度が設定値より高くならないように、Ｘ軸バルブ２０５およびＹ軸バルブ２０６の開度を調整してもよい。この場合も、同様の効果を奏する。
【００５２】
また、粘性減衰係数を調整するために、Ｘ軸バルブ２０５およびＹ軸バルブ２０６の開度を調整するものとした。この他に、それぞれの軸方向のオイルポンプの圧力を調整してもよい。
【００５３】
また、粘性減衰性能を発揮する部位、第一実施形態においては凹部１２１〜１２４、第二実施形態においては微小隙間部３２１ｂ〜３２４ｂを、周方向に四箇所設けた。これらは、主軸２０を軸方向から見た場合の位相に応じて粘性減衰係数を調整することができればよい。すなわち、周方向に三箇所以上とすればよい。ただし、９０°間隔に四箇所設けることで、容易に粘性減衰係数を高めるべき位相を制御できる。
【００５４】
また、上記実施形態においては、主軸２０の径方向のびびり振動を検出するために、主軸２０の実際の振動を検出する変位センサを適用した。この他に、加工条件および工作機械の主軸装置の各部の機械構成の情報を用いた振動解析により振動の発生を解析する解析ツールを適用して、主軸２０の径方向のびびり振動を検出することもできる。
【符号の説明】
【００５５】
１０：ハウジング、  １１：前側ハウジング、  １２：中央ハウジング
１３：第一後側ハウジング、  １４：第二後側ハウジング
１５：スリーブ部材、  １６：ハウジングキャップ
２０：主軸、  ３０〜５０：軸受装置、  ６０：予圧付与ピストン部材
７０：モータ、  ７１：ロータ、  ７２：ステータ
８１：刃具、  ８２：ホルダ、  ８３：クランプユニット、  ８４：プッシュロッド
８５：ドローバー、  ８６：シリンダ組立体
９１：流体供給路、  ９２：油滞留部
１１０：内輪間座、  １２１〜１２４：凹部、  １２１ａ〜１２４ａ：流体供給路
１２１ｂ〜１２４ｂ：固定絞り
１２５：エア供給用環状溝、  １２５ａ：エア排出開口部
１２６：ドレン用環状溝、  １２６ａ：ドレン穴
２０１：変位センサ、  ２０２：回転速度センサ
３１５：スリーブ部材、  ３２１〜３２４：凹部
３２１ａ〜３２４ａ：流体供給路、  ３２１ｂ〜３２４ｂ：微小隙間部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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