(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転工具を保持して回転駆動される主軸と、
該主軸を回転可能に軸承する転がり軸受と、
該転がり軸受に軸線方向の予圧を付与する予圧付与手段と、
前記回転工具による加工に伴う前記主軸の状態変化として前記主軸に作用する負荷の変化、前記主軸に発生する振動の変化、前記回転工具による加工音の変化の少なくとも１つを測定する主軸状態測定手段と、
該主軸状態測定手段にて測定された前記主軸の状態変化に応じて前記予圧付与手段により前記転がり軸受に付与される予圧量を制御する予圧付与制御手段と、
を備え、
前記予圧付与制御手段は、
前記主軸の回転数、使用される前記回転工具の工具情報、前記回転工具により加工される被削材の種類の少なくとも１つに基づいて前記予圧量の初期値を決定する予圧初期値決定手段と、
前記主軸状態測定手段にて測定された前記主軸の回転数以外の状態変化に応じて前記予圧初期値決定手段から入力した前記予圧量の初期値を補正して補正予圧量を得る予圧補正手段と、
予め設定された前記予圧付与手段の制御可能領域の範囲として前記軸受が正常軸承可能な最大予圧と前記主軸が正常回転可能な最小予圧とを記憶する予圧範囲記憶手段と、
前記予圧補正手段から入力した前記補正予圧量が前記予圧範囲記憶手段から読み出した前記最大予圧を上回るまたは前記最小予圧を下回る場合には、前記補正予圧量を前記予圧量の範囲内に含まれるように補正して予圧指令値として生成する予圧指令値生成手段と、
を備えることを特徴とする主軸装置。
【請求項２】
回転工具を保持して回転駆動される主軸と、
該主軸を回転可能に軸承する転がり軸受と、
該転がり軸受に軸線方向の予圧を付与する予圧付与手段と、
前記回転工具による加工に伴う前記主軸の状態変化として前記主軸に作用する負荷の変化、前記主軸に発生する振動の変化、前記回転工具による加工音の変化の少なくとも１つを測定する主軸状態測定手段と、
該主軸状態測定手段にて測定された前記主軸の状態変化に応じて前記予圧付与手段により前記転がり軸受に付与される予圧量を制御する予圧付与制御手段と、
を備え、
前記予圧付与制御手段は、
前記主軸の回転数、使用される前記回転工具の工具情報、前記回転工具により加工される被削材の種類の少なくとも１つに基づいて前記予圧量の初期値を決定する予圧初期値決定手段と、
前記主軸状態測定手段にて測定された前記主軸の回転数以外の状態変化に応じて前記予圧初期値決定手段から入力した前記予圧量の初期値を補正して補正予圧量を得る予圧補正手段と、
予め設定された前記予圧付与手段の制御可能領域の範囲として前記軸受が正常軸承可能な最大予圧と前記主軸が正常回転可能な最小予圧とを記憶する予圧範囲記憶手段と、
前記予圧補正手段から入力した前記補正予圧量が前記予圧範囲記憶手段から読み出した前記最小予圧を下回る場合には、前記補正予圧量を前記予圧量の範囲内に含まれるように補正して予圧指令値として生成する予圧指令値生成手段と、
前記予圧補正手段から入力した前記補正予圧量が前記予圧範囲記憶手段から読み出した前記最大予圧を上回る場合には、前記主軸の回転を停止するもしくは前記主軸の回転速度を低下させる主軸保護手段と、
を備えることを特徴とする主軸装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記主軸状態測定手段は、負荷センサ、振動センサ、音響センサの少なくとも１つであることを特徴とする主軸装置。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか一項において、
前記予圧初期値決定手段は、使用される前記回転工具の工具情報に基づいて前記予圧量の初期値を決定し、
前記予圧指令値生成手段は、現在の予圧量に対して当該予圧量を予め設定された上昇率又は下降率を乗算することで前記予圧指令値を生成すると共に、前記上昇率及び前記下降率を前記回転工具の種類毎に異ならせることを特徴とする主軸装置。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか一項において、
前記最大予圧は前記主軸の回転速度が大きくなるにつれて小さく変化するように設定され、前記最小予圧は前記主軸の回転速度が大きくなるにつれて大きく変化するように設定されていることを特徴とする主軸装置。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか一項において、
前記転がり軸受は、前記主軸の前記回転工具側である前側部を軸承する前側転がり軸受と、前記回転工具に対して前記主軸の前側部より後側の後側部を軸承する後側転がり軸受とを含み、
前記予圧付与手段は、前記前側転がり軸受及び前記後側転がり軸受の少なくとも一方に予圧を付与することを特徴とする主軸装置。
【請求項７】
請求項１〜５の何れか一項において、
前記転がり軸受は、前記主軸の前記回転工具側である前側部を軸承する前側転がり軸受と、前記回転工具に対して前記主軸の前側部より後側の後側部を軸承する後側転がり軸受とを含み、
前記予圧付与手段は、前記前側転がり軸受に付与する予圧量と前記後側転がり軸受に付与する予圧量とを異ならせて、前記前側転がり軸受及び前記後側転がり軸受の両方に予圧を付与することを特徴とする主軸装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工作機械等に使用される主軸装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、マシニングセンタにおける主軸装置では、主軸の回転精度及び主軸の剛性を維持するために、主軸を軸承する軸受に軸線方向の予圧を付与している。この予圧を付与する方式としては、主軸の回転速度に応じて予圧を切り替える予圧切替方式が提案されている。例えば、特許文献１には、主軸の回転速度に応じて軸受の外輪を軸方向に押圧する駆動手段を設け、主軸の回転速度が所定値よりも大きくなったときのみ、駆動手段で軸受の外輪を押圧して変位させ、内外スペーサの寸法差を減少させて軸受に加わっている予圧を減少させる予圧切替方式が開示されている。また、特許文献２には、主軸が低速回転しているときは油圧により軸受に予圧を付与し、所定の高速回転に達すると自動的に油圧を解除して付勢部材により軸受に予圧を付与する予圧切替方式が開示されている。
【０００３】
また、特許文献３には、軸受を軸方向に押圧する軸受箱と、この軸受箱を軸方向に押圧する中間リングとを、外筒内に軸方向に移動自在となるように配置し、さらに軸受箱及び中間リングの移動量を制限する調整部材を外筒に固定し、主軸が低速回転のときは軸受箱を油圧で直接移動させて軸受に高い予圧を付与し、主軸の回転速度が上昇するにつれて軸受箱への油圧を抜いて中間リングを油圧で移動させて軸受に付与する予圧を低下させ、主軸が高速回転になると中間リングへの油圧を抜いて軸受に付与する予圧を更に低下させる予圧切替方式が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６０−１３９９１１号公報（第２頁右下段第１７行〜第３頁左上段第１行〜第４行、第２図）
【特許文献２】特開昭６２−１２４８０５号公報（第２頁左下段第５行〜第１２行、第４図）
【特許文献３】特開平２−２７９２０３号公報（第２頁右下段第５行〜第３頁左上段第２行、第７図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１〜３に記載の予圧切替方式では、主軸の回転速度の上昇に伴って予圧を段階的に下降させているのみであり、主軸に装着された工具による加工の種類や加工の状態は全く考慮されていない。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、本発明の目的は、主軸に装着された工具による加工の種類や加工の状態に応じた最適な予圧を付与することにより、必要な剛性を確保しつつ軸受の長寿命化を図ることができる主軸装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、請求項１に係る発明の構成上の特徴は、
回転工具を保持して回転駆動される主軸と、
該主軸を回転可能に軸承する転がり軸受と、
該転がり軸受に軸線方向の予圧を付与する予圧付与手段と、
前記回転工具による加工に伴う前記主軸の状態変化として前記主軸に作用する負荷の変化、前記主軸に発生する振動の変化、前記回転工具による加工音の変化の少なくとも１つを測定する主軸状態測定手段と、
該主軸状態測定手段にて測定された前記主軸の状態変化に応じて前記予圧付与手段により前記転がり軸受に付与される予圧量を制御する予圧付与制御手段と、
を備え、
前記予圧付与制御手段は、
前記主軸の回転数、使用される前記回転工具の工具情報、前記回転工具により加工される被削材の種類の少なくとも１つに基づいて前記予圧量の初期値を決定する予圧初期値決定手段と、
前記主軸状態測定手段にて測定された前記主軸の回転数以外の状態変化に応じて前記予圧初期値決定手段から入力した前記予圧量の初期値を補正して補正予圧量を得る予圧補正手段と、
予め設定された前記予圧付与手段の制御可能領域の範囲として前記軸受が正常軸承可能な最大予圧と前記主軸が正常回転可能な最小予圧とを記憶する予圧範囲記憶手段と、
前記予圧補正手段から入力した前記補正予圧量が前記予圧範囲記憶手段から読み出した前記最大予圧を上回るまたは前記最小予圧を下回る場合には、前記補正予圧量を前記予圧量の範囲内に含まれるように補正して予圧指令値として生成する予圧指令値生成手段と、
を備えることである。
【０００８】
上記課題を解決するため、請求項２に係る発明の構成上の特徴は、
回転工具を保持して回転駆動される主軸と、
該主軸を回転可能に軸承する転がり軸受と、
該転がり軸受に軸線方向の予圧を付与する予圧付与手段と、
前記回転工具による加工に伴う前記主軸の状態変化として前記主軸に作用する負荷の変化、前記主軸に発生する振動の変化、前記回転工具による加工音の変化の少なくとも１つを測定する主軸状態測定手段と、
該主軸状態測定手段にて測定された前記主軸の状態変化に応じて前記予圧付与手段により前記転がり軸受に付与される予圧量を制御する予圧付与制御手段と、
を備え、
前記予圧付与制御手段は、
前記主軸の回転数、使用される前記回転工具の工具情報、前記回転工具により加工される被削材の種類の少なくとも１つに基づいて前記予圧量の初期値を決定する予圧初期値決定手段と、
前記主軸状態測定手段にて測定された前記主軸の回転数以外の状態変化に応じて前記予圧初期値決定手段から入力した前記予圧量の初期値を補正して補正予圧量を得る予圧補正手段と、
予め設定された前記予圧付与手段の制御可能領域の範囲として前記軸受が正常軸承可能な最大予圧と前記主軸が正常回転可能な最小予圧とを記憶する予圧範囲記憶手段と、
前記予圧補正手段から入力した前記補正予圧量が前記予圧範囲記憶手段から読み出した前記最小予圧を下回る場合には、前記補正予圧量を前記予圧量の範囲内に含まれるように補正して予圧指令値として生成する予圧指令値生成手段と、
前記予圧補正手段から入力した前記補正予圧量が前記予圧範囲記憶手段から読み出した前記最大予圧を上回る場合には、前記主軸の回転を停止するもしくは前記主軸の回転速度を低下させる主軸保護手段と、
を備えることである。
【０００９】
請求項３に記載の発明の構成上の特徴は、請求項１又は２において、
前記主軸状態測定手段は、負荷センサ、振動センサ、音響センサの少なくとも１つであることである。
【００１２】
請求項４に記載の発明の構成上の特徴は、請求項１〜３の何れか一項において、
前記予圧初期値決定手段は、使用される前記回転工具の工具情報に基づいて前記予圧量の初期値を決定し、
前記予圧指令値生成手段は、現在の予圧量に対して当該予圧量を予め設定された上昇率又は下降率を乗算することで前記予圧指令値を生成すると共に、前記上昇率及び前記下降率を前記回転工具の種類毎に異ならせることである。
【００１３】
請求項５に記載の発明の構成上の特徴は、請求項１〜４の何れか一項において、
前記最大予圧は前記主軸の回転速度が大きくなるにつれて小さく変化するように設定され、前記最小予圧は前記主軸の回転速度が大きくなるにつれて大きく変化するように設定されていることである。
【００１４】
請求項６に記載の発明の構成上の特徴は、請求項１〜５の何れか一項において、
前記転がり軸受は、前記主軸の前記回転工具側である前側部を軸承する前側転がり軸受と、前記回転工具に対して前記主軸の前側部より後側の後側部を軸承する後側転がり軸受とを含み、
前記予圧付与手段は、前記前側転がり軸受及び前記後側転がり軸受の少なくとも一方に予圧を付与することである。
【００１５】
請求項７に記載の発明の構成上の特徴は、請求項１〜５の何れか一項において、
前記転がり軸受は、前記主軸の前記回転工具側である前側部を軸承する前側転がり軸受と、前記回転工具に対して前記主軸の前側部より後側の後側部を軸承する後側転がり軸受とを含み、
前記予圧付与手段は、前記前側転がり軸受に付与する予圧量と前記後側転がり軸受に付与する予圧量とを異ならせて、前記前側転がり軸受及び前記後側転がり軸受の両方に予圧を付与することである。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１に係る発明によれば、実際の加工における主軸の状態変化に応じて主軸を軸承する転がり軸受に付与する予圧量を制御することにより、主軸の回転を最適な状態で駆動制御し、必要な主軸の剛性を確保しつつ転がり軸受の長寿命化を図ることができる。すなわち、加工情報から求めた予圧量の初期値で転がり軸受に予圧を付与したときに、実際の加工における主軸の状態変化に応じて予圧量の初期値を補正し、予圧量を補正予圧量に制御することにより、主軸の回転を最適な状態で駆動制御して高精度な加工が可能となる。そして、補正予圧量が制御可能領域としての予圧の範囲を外れている場合には予圧の範囲内に含まれるように補正される。つまり、実際に制御される予圧は、予め設定された予圧の範囲内に規制されるので、転がり軸受の剛性を確保し、あるいは転がり軸受の発熱や面圧過増加を防止することができる。
【００１７】
請求項２に係る発明によれば、実際の加工における主軸の状態変化に応じて主軸を軸承する転がり軸受に付与する予圧量を制御することにより、主軸の回転を最適な状態で駆動制御することができる。すなわち、加工情報から求めた予圧量の初期値で転がり軸受に予圧を付与したときに、実際の加工における主軸の状態変化に応じて予圧量の初期値を補正し、予圧量を補正予圧量に制御することにより、主軸の回転を最適な状態で駆動制御して高精度な加工が可能となる。そして、補正予圧量が制御可能領域としての予圧の範囲における最小予圧を下回る場合には予圧の範囲内に含まれるように補正される。つまり、実際に制御される予圧は、予め設定された予圧の範囲内に規制されるので、転がり軸受の剛性を確保し、あるいは転がり軸受の発熱や面圧過増加を防止することができる。また、補正予圧量が制御可能領域としての予圧の範囲における最大予圧を上回る場合には主軸の回転を停止等させるので、主軸の保護、即ち主軸の焼き付き等を防止することができる。
【００１８】
請求項３に係る発明によれば、主軸の状態変化を種々測定しているので、該状態変化に応じて予圧量を制御することにより主軸の回転をより最適な状態で駆動制御することができる。
【００２１】
請求項４に係る発明によれば、現在の予圧量の補正に予め設定された上昇率もしくは下降率を用いているので、最大効果を得ることができる予圧指令値を短時間で生成することができる。そして、上昇率もしくは下降率は回転工具の種類毎に変化させているので、異なる回転工具で加工された被削材の各部位の加工精度を夫々高めることができる。
【００２２】
請求項５に係る発明によれば、最大予圧は転がり軸受が正常軸承可能な予圧であり、最小予圧は主軸が正常回転可能な予圧であり、最大予圧と最小予圧との範囲で予圧を制御することで、主軸の回転を安定させつつ、軸受の長寿命化を図ることができる。
【００２３】
請求項６に係る発明によれば、主軸装置が前側転がり軸受及び後側転がり軸受を備えているので、少なくとも一方の軸受に付与される予圧量を制御することにより、主軸の回転を最適な状態で駆動制御することができ、高精度な加工が可能となる。
【００２４】
請求項７に係る発明によれば、主軸装置が前側転がり軸受及び後側転がり軸受を備えているので、各軸受に付与される予圧量を異なるように制御することにより選択し得る主軸特性の範囲がさらに広がるので、種々の加工にさらに適した主軸特性を採ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】（Ａ）は本発明の実施の形態の主軸装置の全体構造を示す縦断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ部の拡大断面図である。
【図２】図１の主軸装置の予圧付与制御装置のブロック図である。
【図３】軸受が主軸を正常に軸承可能な最大予圧及び主軸が正常に回転可能な最小予圧を主軸の回転速度毎に設定した図である。
【図４】図２の予圧付与制御装置の動作を説明するフローチャートである。
【図５】図２の予圧付与制御装置において予圧指令値の生成例を示す図である。
【図６】図１の主軸装置の別例の予圧付与制御装置のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１（Ａ）は、本発明の実施の形態の主軸装置の全体構造を示す縦断面図、図１（Ｂ）は（Ａ）のＡ部の拡大断面図、図２は、図１の主軸装置の予圧付与制御装置のブロック図である。尚、図１において、左右方向が軸線方向であり、左方を前方とする。図１（Ａ）に示すように、本実施形態による主軸装置１は、内周部に収容空間１１０を有する略円筒状の主軸ハウジング１１と、収容空間１１０内に配設された主軸１２と、この主軸１２の前側部を軸承する二対の第１及び第２前側転がり軸受１３１，１３２及び主軸１２の後側部を軸承する後側転がり軸受１３３とを備えている。さらに、回転工具Ｔによる加工に伴う主軸１２の状態変化を測定する主軸状態測定手段としての変位センサ２と、第１及び第２前側転がり軸受１３１，１３２に軸線方向の予圧を付与する予圧付与装置３（本発明の「予圧付与手段」に相当する）と、変位センサ２にて測定された主軸状態に応じて予圧付与装置３により第１及び第２前側転がり軸受１３１，１３２に付与される予圧量を制御する予圧付与制御装置４（本発明の「予圧付与制御手段」に相当する）とを備えている。
【００２７】
主軸１２の回転軸中心には、軸線方向に延びるロッド孔１２１が形成されている。ロッド孔１２１は、主軸１２を軸線方向に貫通しており、前端には工具取付用テーパ部１２１ａが形成されている。工具取付用テーパ部１２１ａの後方には、コレット収容部１２１ｂが形成され、コレット収容部１２１ｂの後方には、コレット収容部１２１ｂよりも大径のばね収容孔１２１ｃが形成されている。ばね収容孔１２１ｃの前端部には、スリーブ１２２が固定されている。ロッド孔１２１内には、ロッド１５が軸線方向に移動可能に収容されている。ロッド１５は、長尺状の軸部材１５１の後端部に、軸部材１５１よりも大径のストッパ１５２が固着されている。さらに、ロッド１５の前端には、コレット１５３が装着されている。コレット１５３は、半径方向に拡縮可能に設けられており、回転工具Ｔを把持可能に形成されている。
【００２８】
ロッド孔１２１内にロッド１５が収容された状態で、軸部材１５１の前端部はスリーブ１２２の内周面と摺動可能であり、ストッパ１５２はばね収容孔１２１ｃと摺動可能である。また、ばね収容孔１２１ｃ内におけるスリーブ１２２の後端部とストッパ１５２の前端面との間には、複数の皿ばね１６が介装されており、ロッド１５は主軸１２に対して後方に常時付勢されている。主軸１２の後方には、主軸ハウジング１１と一体化されたシリンダハウジング１７１と、シリンダハウジング１７１内に軸方向に移動可能に設けられたピストン１７２とを有する油圧シリンダ１７が設けられている。ピストン１７２が後方に移動してピストン１７２とロッド１５との係合が解除されると、回転工具Ｔをコレット１５３で把持したロッド１５は皿ばね１６の付勢力により主軸１２に対し後退する。そして、回転工具Ｔは主軸１２の工具取付用テーパ部１２１ａに嵌着されて主軸１２に固定される。ピストン１７２が前方に移動してピストン１７２とロッド１５とが係合されると、回転工具Ｔを把持したロッド１５は皿ばね１６の付勢力に抗して主軸１２に対し前進する。そして、コレット１５３は拡径して回転工具Ｔの把持を解除する。
【００２９】
変位センサ２は、主軸１２の半径方向の変位を検出するラジアル方向変位センサ２１と主軸１２の軸線方向の変位を検出するアキシャル方向変位センサ２２とからなり、これら変位センサ２１，２２の検出値と主軸１２の剛性等の諸元に基づいて、主軸１２に作用している負荷を演算して求める。なお、この変位センサ２の代わりに、力センサのような直接負荷を測定するセンサを用いてもよい。また、回転工具Ｔによる加工に伴う主軸１２の状態変化を測定する主軸状態測定手段としては、変位センサ２１，２２により主軸１２に作用する負荷を検出する他に、主軸１２の振動を振動センサで検出したり、回転工具Ｔによる加工により生じる音を音響センサで検出したりすることでも可能である。
【００３０】
二対の第１及び第２前側転がり軸受１３１，１３２は、アンギュラーコンタクト軸受であり、前側主軸ハウジング１１ａ（１１）の収容空間１１０内の前方側にて軸線方向に並設され、後側転がり軸受１３３は、円筒ころ軸受であり、収容空間１１０内の後方側に配設されている。第１及び第２前側転がり軸受１３１，１３２は主軸１２の回転工具Ｔ側である前側部を軸承し、後側転がり軸受１３３は回転工具Ｔに対して主軸１２の前側部より後側の後側部を軸承する。一対の第１前側転がり軸受１３１の内輪間、一対の第２前側転がり軸受１３２の内輪間、及び第１前側転がり軸受１３１と第２前側転がり軸受１３２の内輪間には、円筒状のスペーサ１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃが配設されている。第１及び第２前側転がり軸受１３１，１３２並びにスペーサ１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃの内周部には、主軸１２の外周面が嵌合されている。そして、最前方に位置する第１前側転がり軸受１３１の内輪は、主軸１２の前方端に形成されたフランジ部１２ａに当接され、最後方に位置する第２前側転がり軸受１３２の内輪には、主軸１２の外周面に螺合される円筒状の内輪押え１１３が当接されている。これにより、第１及び第２前側転がり軸受１３１，１３２並びにスペーサ１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃは主軸１２の外周面に固定される。
【００３１】
一対の第１前側転がり軸受１３１の外輪間、及び一対の第２前側転がり軸受１３２の外輪間には、円筒状のスペーサ１１２ｄ，１１２ｅが配設されている。第１及び第２前側転がり軸受１３１，１３２並びにスペーサ１１２ｄ，１１２ｅは、軸受支持筒１１１に支承されている。この軸受支持筒１１１は、略円筒状のスリーブ１１４と、略円環状の外輪押え１１５と、略円筒状のピストン１１６とにより構成されている。
【００３２】
スリーブ１１４の略中央内周部には内側に突出した円周凸部１１４ａが形成され、略中央外周部には外側に突出したフランジ部１１４ｃが形成されている。スリーブ１１４の円周凸部１１４ａよりも前方側の内周部の内径は、第１前側転がり軸受１３１及びスペーサ１１２ｄの外径と略同一に形成され、円周凸部１１４ａよりも後方側の内周部の内径は、ピストン１１６の外径と略同一に形成されている。スリーブ１１４のフランジ部１１４ｃよりも前方側の外周部の外径は、２分割された前側主軸ハウジング１１ａ（１１）の一方（第１前側主軸ハウジング１１ａａ）の内径と略同一に形成され、フランジ部１１４ｃよりも後方側の外周部の外径は、２分割された前側主軸ハウジング１１ａ（１１）の他方（第２前側主軸ハウジング１１ａｂ）の内径と略同一に形成されている。
【００３３】
外輪押え１１５の一方の端面には軸方向に突出したボス部１１５ａが形成されている。外輪押え１１５のボス部１１５ａの外径は、スリーブ１１４の円周凸部１１４ａよりも前方側の内周部の内径（第１前側転がり軸受１３１及びスペーサ１１２ｄの外径）と略同一に形成されている。外輪押え１１５の外径は、第１前側主軸ハウジング１１ａａの外径と略同一に形成されている。ピストン１１６の前側内周部には内側に突出した円周凸部１１６ａが形成されている。ピストン１１６の円周凸部１１６ａよりも後方側の内周部の内径は、第２前側転がり軸受１３２及びスペーサ１１２ｅの外径と略同一に形成されている。
【００３４】
そして、スリーブ１１４の円周凸部１１４ａよりも前方側の内周部には、第１前側転がり軸受１３１及びスペーサ１１２ｄが嵌合されている。ピストン１１６の円周凸部１１６ａよりも後方側の内周部には、第２前側転がり軸受１３２及びスペーサ１１２ｅが嵌合されている。そして、スリーブ１１４の円周凸部１１４ａよりも後方側の内周部には、ピストン１１６の外周面が液密に嵌合されている。スリーブ１１４のフランジ部１１４ｃよりも前方側の外周部には、第１前側主軸ハウジング１１ａａが嵌合され、フランジ部１１４ｃよりも後方側の外周部には、第２前側主軸ハウジング１１ａｂが嵌合されている。
【００３５】
以上により、前方に位置する第１前側転がり軸受１３１の外輪は、外輪押え１１５のボス部１１５ａに当接され、後方に位置する第１前側転がり軸受１３１の外輪は、スリーブ１１４の円周凸部１１４ａに当接されている。前方に位置する第２前側転がり軸受１３２の外輪は、ピストン１１６の円周凸部１１６ａに当接され、後方に位置する第２前側転がり軸受１３１の外輪は、フリー状態となっている。そして、スリーブ１１４、第１前側主軸ハウジング１１ａａ、第２前側主軸ハウジング１１ａｂ及び外輪押え１１５は、外輪押え１１５の前端面から貫装される図略のボルトにより締結され一体化され、第２前側主軸ハウジング１１ａｂが、電動モータ１４を収容している後側主軸ハウジング１１ｂ（１１）に図略のボルトにより締結され一体化されている。
【００３６】
図１（Ｂ）のＡ部拡大断面図に示すように、ピストン１１６の前方外周面には、小径部と大径部とでなる段差１１６ｂが形成され、スリーブ１１４の円周凸部１１４ａより後方側の内周面には、ピストン１１６の小径部と大径部が嵌合可能な大径部と小径部とでなる段差１１４ｂが形成されている。そして、各段差１１６ｂ、１１４ｂ間には、環状の油圧シリンダ３１が形成されている。この油圧シリンダ３１には、スリーブ１１４の略中央外周側に形成されたフランジ部１１４ｃの外周面から穿設された油路３２が連通されている。この油路３２には、予圧付与装置３と接続された管路３３が接続されている。
【００３７】
予圧付与装置３は、油圧ポンプ３４と、減圧弁３５と、リリーフ弁３６とから構成されており、予圧付与制御装置４による制御により、主軸１２の回転速度等に応じた油圧を油圧シリンダ３１に供給するようになっている。即ち、油圧ポンプ３４からの最高油圧がリリーフ弁３６により制御され、最高油圧までの範囲内において任意の油圧が減圧弁３５により制御され、管路３３及び油路３２を通して油圧シリンダ３１に供給される。これにより、油圧シリンダ３１では軸線方向（前方及び後方）の油圧が発生し、ピストン１１６が後方側に押圧されて第２前側転がり軸受１３２の外輪を押圧するので、第２前側転がり軸受１３２には予圧が付与され、さらに主軸１２が後方に移動して第１前側転がり軸受１３１の内輪を押圧するので、第１前側転がり軸受１３１にも予圧が付与される。
【００３８】
主軸ハウジング１１の内周面には、電動モータ１４のステータ１４１が取り付けられている。ステータ１４１の半径方向内方には、主軸１２の外周面に形成されたロータ１４２が対向している。ステータ１４１とロータ１４２とにより形成された電動モータ１４に電力が供給されることによって、主軸１２はロータ１４２とともに回転する。主軸装置１は、先端に回転工具Ｔを取り付けた状態で主軸１２を回転させ、図示しない被削材に加工を施す。主軸１２の回転速度は、主軸１２の後方に配設されている非接触型の速度センサ１２３により検出される。
【００３９】
予圧付与制御装置４は、図２に示すように、主軸１２の回転数等に基づいて予圧付与装置３により第１及び第２前側転がり軸受１３１，１３２に付与される予圧量の初期値を決定する予圧初期値決定部４１（本発明の「予圧初期値決定手段」に相当する）と、変位センサ２にて測定された負荷に応じて予圧初期値決定部４１から入力した予圧量の初期値を補正して補正予圧量を得る予圧補正部４２（本発明の「予圧補正手段」に相当する）と、予圧補正部４２から入力した補正予圧量を予圧範囲記憶部４５（本発明の「予圧範囲記憶手段」に相当する）から読み出した付与予圧の範囲内に含まれるように補正して予圧指令値を生成する予圧指令値生成部４３（本発明の「予圧指令値生成手段」に相当する）と、予圧指令値生成部４３からの予圧指令値により予圧付与装置３を制御する予圧制御部４４（本発明の「予圧制御手段」に相当する）と、を備えている。
【００４０】
予圧初期値決定部４１は、主軸１２の回転数、使用される回転工具Ｔの工具情報、回転工具Ｔにより加工される被削材の種類及び加工条件等の中の１つもしくは複数の組み合わせに基づいて、これらの各種条件に最適な予圧量として、予圧量の初期値を決定する。主軸１２の回転数、使用される回転工具Ｔの工具情報、被削材の種類及び加工条件等をキーボード等から手動入力し、あるいはＮＣプログラムに直接あるいは間接的に記入しておき、これらの情報に基づいて、予圧初期値決定部４１にて予圧量の初期値を演算する。なお、予め最適な予圧量の初期値を求めておき、その予圧量の初期値をキーボード等から直接あるいはＮＣプログラム等を介して間接的に入力するようにしてもよい。また、この予圧量の初期値で予圧付与装置３により第１及び第２前側転がり軸受１３１，１３２に予圧を付与し、回転工具Ｔで加工を行ったとき、主軸１２に作用する負荷の適正値も予圧量の初期値と共に予圧付与制御装置４に入力しておく。
予圧補正部４２は、変位センサ２から得られる主軸１２に実際に作用している負荷と予圧量の初期値に対して予め設定されている所定の適正負荷とを比較し、該比較結果により必要なときは予圧初期値決定部４１から入力した予圧量の初期値を補正して補正予圧量を得る。
【００４１】
予圧補正部４２は、例えば主軸１２に作用する負荷が所定の負荷よりも大きいときは、予圧量を予め設定された上昇率で上昇させる補正を行い、主軸１２に作用する負荷が所定の負荷よりも小さいときは、予圧量を予め設定された下降率で下降させる補正を行う。予圧量の初期値としては、主軸１２の回転数、使用される回転工具Ｔの工具情報、回転工具Ｔにより加工される被削材の種類及び加工条件等に基づいて、これらの各種条件に最適な予圧量を設定しているが、例えば回転工具Ｔの切れ味が低下したり、素材形状の寸法精度のばらつきにより取り代が変化したりして主軸１２の状態が変わると、予圧量の初期値は必ずしも最適な予圧量とはならない。そこで、これら主軸１２の状態変化、例えば主軸１２に作用する負荷の変化を捕らえ、負荷の変化に応じて予圧量が最適となるように補正しようとするものである。主軸１２の状態変化としては、主軸１２に作用する負荷を測定する他に、主軸１２の振動や回転工具Ｔによる加工によって生じる音を測定することができる。予圧量の補正は、例えば、比較的加工負荷の大きなフライス工具では下降率（上昇率）を大きくし、比較的加工負荷の小さなボールエンドミルでは下降率（上昇率）を小さくする。また、同じ種類の工具であっても径の大きな工具に対しては下降率（上昇率）を大きくし、径の小さな工具に対しては下降率（上昇率）を小さくする。
【００４２】
予圧範囲記憶部４５には、図３に示すように、第１及び第２前側転がり軸受１３１，１３２が主軸１２を正常に軸承可能な最大予圧Ｐｍａｘ及び主軸１２が正常に回転可能な最小予圧Ｐｍｉｎを主軸１２の回転速度毎に設定し、最大予圧Ｐｍａｘと最小予圧Ｐｍｉｎとの間の領域を予圧付与装置３の制御可能領域として設定したテーブルが予め記憶されている。最大予圧Ｐｍａｘは、主軸１２の回転速度が大きくなるにつれて小さく変化するように設定され、最小予圧Ｐｍｉｎは、主軸１２の回転速度が大きくなるにつれて大きく変化するように設定されている。最適な予圧は、主軸１２の回転速度に応じて異なるので、制御可能領域としての予圧の範囲を、主軸１２の回転速度に応じて異なるように設定することで、主軸１２の回転速度に応じた適切な予圧を軸受に付与することができる。
【００４３】
主軸１２の回転速度毎に設定した最大予圧Ｐｍａｘは、第１及び第２前側転がり軸受１３１，１３２の剛性を確保して主軸１２の剛性を最も高くできる限界値であり、主軸１２の回転速度毎に設定した最小予圧Ｐｍｉｎの発熱や面圧過増加を防止して第１及び第２前側転がり軸受１３１，１３２の寿命を最も長くできる限界値である。よって、予圧付与制御装置４は、主軸１２の剛性と第１及び第２前側転がり軸受１３１，１３２の長寿命化の要求度合いによって決定した最小予圧Ｐｍｉｎ以上最大予圧Ｐｍａｘ以下の範囲内の予圧を、予圧付与装置３を制御して第１及び第２前側転がり軸受１３１，１３２に付与することにより、主軸１２の回転を最適な状態で駆動制御することができる。
【００４４】
予圧指令値生成部４３は、予圧補正部４２から入力した補正予圧量が予圧範囲記憶部４５から読み出した制御可能領域としての予圧範囲を外れている場合には、補正予圧量を予圧範囲内に含まれるように補正して予圧指令値として生成する。予圧制御部４４は、第１及び第２前側転がり軸受１３１，１３２に付与する予圧が、予圧指令値生成部４３から入力した予圧指令値に一致するように予圧付与装置３を制御する。これにより、予圧制御部４４で実際に制御される予圧は、予め設定された予圧の範囲内に規制されるので、第１及び第２前側転がり軸受１３１，１３２の剛性を確保し、あるいは第１及び第２前側転がり軸受１３１，１３２の発熱や面圧過増加を防止することができる。
【００４５】
以上のような構成の主軸装置１において、予圧付与制御装置４の動作について図４のフローチャートを参照して説明する。先ず、主軸１２の回転数、使用される回転工具Ｔの工具情報、被削材の種類及び加工条件の中の１つもしくは複数の組み合わせに基づいて、予圧付与装置３により第１及び第２前側転がり軸受１３１，１３２に付与される予圧量の初期値を決定する（ステップ１）。決定した予圧量の初期値により予圧付与装置３を制御して第１及び第２前側転がり軸受１３１，１３２に軸線方向の予圧を付与する（ステップ２）。減圧弁３５からの信号により第１及び第２前側転がり軸受１３１，１３２への予圧が予圧量の初期値に達したら（ステップ３）、指令された回転速度指令値により電動モータ１４を駆動制御して主軸１２を回転する（ステップ４）。速度センサ１２３からの測定信号により主軸１２の回転速度が回転速度指令値に達したら（ステップ５）、変位センサ２からの検出信号により主軸１２を回転したときの主軸１２に作用する負荷を測定し（ステップ６）、測定負荷と予め定められた所定の負荷とを比較して両者の大きさを判断する（ステップ７）。
【００４６】
測定負荷が所定の負荷よりも小さいときは、予圧量を予め設定された下降率で減少させた補正予圧量を求める（ステップ８）。ここで、下降率としては、例えば、回転工具の種類によって数％から数十％の範囲で設定する。なお、率ではなく絶対値を設定してもよい。これにより、最大効果を得ることができる補正予圧量に短時間で補正することができる。そして、予圧範囲のテーブルを参照して、補正予圧量が最小予圧Ｐｍｉｎ以上であるか否かを判断する（ステップ９）。
【００４７】
補正予圧量が最小予圧Ｐｍｉｎ以上であるときはステップ１４に進み、予圧付与装置６を制御して第１及び第２前側転がり軸受１３１，１３２に軸線方向に付与する予圧量を補正予圧量に変更する。そして、減圧弁３５からの信号により第１及び第２前側転がり軸受１３１，１３２への予圧が補正予圧量に達したら（ステップ１５）、ステップ６に戻って変位センサ２からの検出信号により主軸１２に作用する負荷を再度測定してステップ７以降の処理を行う。一方、ステップ９において、補正予圧量が最小予圧Ｐｍｉｎよりも小さいときはステップ１０に進み、補正予圧量を最小予圧Ｐｍｉｎとしてステップ１４に進んで上述の処理を行う。なお、ステップ９において、補正予圧量が最小予圧Ｐｍｉｎよりも小さいとき、補正予圧量を変更せずに最小予圧Ｐｍｉｎを下回る直前の補正予圧量のままでステップ６に戻って上述の処理を行うようにしてもよい。
【００４８】
一方、ステップ７において、測定負荷が所定の負荷よりも大きいときは、予圧量を予め設定された上昇率で増加させた補正予圧量を求める（ステップ１１）。ここで、上昇率としては、例えば、回転工具の種類によって数％から数十％の範囲で設定する。なお、率ではなく絶対値を設定してもよい。これにより、最大効果を得ることができる補正予圧量に短時間で補正することができる。そして、予圧範囲のテーブルを参照して、補正予圧量が最大予圧Ｐｍａｘ以下であるか否かを判断する（ステップ１２）。
【００４９】
補正予圧量が最大予圧Ｐｍａｘ以下であるときはステップ１４に進み、予圧付与装置６を制御して第１及び第２前側転がり軸受１３１，１３２に軸線方向に付与する予圧量を補正予圧量に変更する。そして、減圧弁３５からの信号により第１及び第２前側転がり軸受１３１，１３２への予圧が補正予圧量に達したら（ステップ１５）、ステップ６に戻って変位センサ２からの検出信号により主軸１２に作用する負荷を再度測定してステップ７以降の処理を行う。一方、ステップ１２において、補正予圧量が最大予圧Ｐｍａｘよりも大きいときはステップ１３に進み、補正予圧量を最大予圧Ｐｍａｘとしてステップ１４に進んで上述の処理を行う。なお、ステップ１２において、補正予圧量が最大予圧Ｐｍａｘよりも大きいとき、予圧量を変更せずに最大予圧Ｐｍａｘを上回る直前の補正予圧量のままでステップ６に戻って上述の処理を行うようにしてもよい。
【００５０】
一方、ステップ７において、測定負荷が所定の負荷と略同一であって適正であるときは、主軸１２の回転速度に変更があるか否かを判断する（ステップ１６）。主軸１２の回転速度に変更がないときは、最小予圧Ｐｍｉｎと最大予圧Ｐｍａｘも変化しないので予圧量はこの領域内にあるため、ステップ６に戻って上述の処理を行う。一方、ステップ１６において、例えば加工工程中に主軸オーバーライド機能を利用することにより主軸１２の回転速度が変更されたときは、最小予圧Ｐｍｉｎと最大予圧Ｐｍａｘも変化するので、予圧範囲のテーブルを参照して、予圧量が最小予圧Ｐｍｉｎ以上であるか否かを判断する（ステップ１７）。予圧量が最小予圧Ｐｍｉｎ以上であるときは、さらに予圧量が最大予圧Ｐｍａｘ以下であるか否かを判断する（ステップ１８）。予圧量が最大予圧Ｐｍａｘ以下であるときは、予圧量は予圧付与装置３の制御可能領域（最大予圧Ｐｍａｘと最小予圧Ｐｍｉｎとの間の領域）の予圧範囲内であるため、ステップ６に戻って上述の処理を行う。
【００５１】
一方、ステップ１７において、予圧量が最小予圧Ｐｍｉｎよりも小さいときは、ステップ１０に進んで予圧量を最小予圧Ｐｍｉｎとし、ステップ１４に進んで上述の処理を行う。一方、ステップ１８において、予圧量が最大予圧Ｐｍａｘよりも大きいときは、ステップ１３に進んで予圧量を最大予圧Ｐｍａｘとし、ステップ１４に進んで上述の処理を行う。なお、一の加工工程が終了し別の加工工程を行う場合、主軸回転速度を含めた加工条件が変わるが、この場合は、ステップ１に戻って初期予圧量を設定し直す。
【００５２】
以上の各ステップを図５に基づいて簡単に説明する。予圧量Ｐ１１による予圧付与時の測定負荷が、予圧量Ｐ１１に対して予め設定されている所定の負荷よりも小さいときは（ステップ７）、予圧量Ｐ１１を設定下降率で補正して補正予圧量Ｐ１２とする（ステップ８）。そして、補正予圧量Ｐ１２が最小予圧Ｐ１０以上であるとき（ステップ９）は、補正予圧量Ｐ１２で第１及び第２前側転がり軸受１３１，１３２に軸線方向の予圧を付与する（ステップ１４，１５）。そして、該予圧付与時の測定負荷が先の所定の負荷と略同一であるとき（ステップ７）は、該予圧状態で主軸１２を回転制御する。
【００５３】
また、予圧量Ｐ２１による予圧付与時の測定負荷が、予圧量Ｐ２１に対して予め設定されている所定の負荷よりも小さいときは（ステップ７）、予圧量Ｐ２１を設定下降率で補正して補正予圧量Ｐ２２とする（ステップ８）。そして、補正予圧量Ｐ２２が最小予圧Ｐ２０以上であるとき（ステップ９）は、補正予圧量Ｐ２２で第１及び第２前側転がり軸受１３１，１３２に軸線方向の予圧を付与する（ステップ１４，１５）。さらに、該予圧付与時の測定負荷が先の所定の負荷よりも小さいときは（ステップ７）、補正予圧量Ｐ２２を設定下降率で再度補正して補正予圧量Ｐ２３とする（ステップ８）。ところが、補正予圧量Ｐ２３が最小予圧Ｐ２０を下回ってしまったときは（ステップ９）、補正予圧量Ｐ２２を最小予圧Ｐ２０とし（ステップ１０）、該予圧状態で主軸１２を回転制御する。
【００５４】
また、予圧量Ｐ３１による予圧付与時の測定負荷が、予圧量Ｐ３１に対して予め設定されている所定の負荷よりも大きいときは（ステップ７）、予圧量Ｐ３１を設定上昇率で補正して補正予圧量Ｐ３２とする（ステップ１１）。そして、補正予圧量Ｐ３２が最大予圧Ｐ３０以下であるとき（ステップ１２）は、補正予圧量Ｐ３２で第１及び第２前側転がり軸受１３１，１３２に軸線方向の予圧を付与する（ステップ１４，１５）。そして、該予圧付与時の測定負荷が先の所定の負荷と略同一であるとき（ステップ７）は、該予圧状態で主軸１２を回転制御する。
【００５５】
また、予圧量Ｐ４１による予圧付与時の測定負荷が、予圧量Ｐ４１に対して予め設定されている所定の負荷よりも大きいときは（ステップ７）、予圧量Ｐ４１を設定上昇率で補正して補正予圧量Ｐ４２とする（ステップ１１）。そして、補正予圧量Ｐ４２が最大予圧Ｐ４０以下であるとき（ステップ１２）は、補正予圧量Ｐ４２で第１及び第２前側転がり軸受１３１，１３２に軸線方向の予圧を付与する（ステップ１４，１５）。さらに、該予圧付与時の測定負荷が先の所定の負荷よりも大きいときは（ステップ７）、補正予圧量Ｐ４２を設定上昇率で再度補正して補正予圧量Ｐ４３とする（ステップ１１）。ところが、補正予圧量Ｐ３３が最大予圧Ｐ４０を上回ってしまったときは（ステップ１２）、補正予圧量Ｐ４３を最大予圧Ｐ４０とし（ステップ１３）、該予圧状態で主軸１２を回転制御する。
また、予圧量Ｐ１による予圧付与時の測定負荷が、予圧量Ｐ１に対して予め設定されている所定の負荷と略同一であり（ステップ７）、かつ予圧量Ｐ１が予圧範囲内であるとき（ステップ１７，１８）は、該予圧状態で主軸１２を回転制御する。
【００５６】
ここで、図４のステップ１２においては、補正予圧量が最大予圧Ｐｍａｘよりも大きいか否かを判断し、補正予圧量が最大予圧Ｐｍａｘよりも大きいときはステップ１３に進み、補正予圧量を最大予圧Ｐｍａｘとしてステップ１４に進んで上述の処理を行うようにした。しかし、補正予圧量が最大予圧Ｐｍａｘよりも大きいときは、負荷が過大で予圧を上昇させるのも限界という状態であるため、異常警報を発し、主軸１２の回転を停止させ、もしくは主軸１２の回転数を低下させるといった手段を採ることにより、主軸１２の保護、即ち主軸１２の焼き付き防止等を図るようにしてもよい。
【００５７】
図６は、主軸の保護が可能な予圧付与制御装置を図２に対応させて示すブロック図であり、同一構成部は同一番号を付して詳細な説明を省略する。この予圧付与制御装置５（本発明の「予圧付与制御手段」に相当する）は、図２に示す予圧付与制御装置４の構成に主軸保護部４６（本発明の「主軸保護手段」に相当する）をさらに付加した構成となっている。主軸保護部４６は、予圧補正部４２から入力した補正予圧量が予圧範囲記憶部４５から読み出した最大予圧Ｐｍａｘよりも大きいときは、異常警報を発し、主軸１２の回転を停止させ、もしくは主軸１２の回転数を低下させる。このような主軸保護部４６を付加したことに伴い、予圧指令値生成部４３での処理は以下のように変更される。即ち、予圧指令値生成部４３は、予圧補正部４２から入力した補正予圧量が予圧範囲記憶部４５から読み出した最小予圧Ｐｍｉｎよりも小さい場合には、補正予圧量を予圧範囲内に含まれるように補正して予圧指令値として生成する。
【００５８】
なお、上述の実施の形態においては、主軸１２に作用する負荷に応じて、負荷が大きくなると予圧を上昇させ、負荷が小さくなると予圧を下降させるように制御した。これは、主軸１２に作用する負荷の増大に対して、予圧量を大きくすることにより主軸１２の剛性を増すことで対処しようとするものである。これとは異なるアプローチとして、単に主軸１２の剛性を増すことのみでなく、主軸１２の剛性と減衰性との組み合わせを変えることによって対処することもできる。これは特に主軸１２の状態変化を主軸１２の振動や回転工具Ｔによる加工によって生じる音として捕らえた場合に特に有効である。具体的な対処の仕方としては、後述するように第１及び第２前側転がり軸受１３１，１３２と後側転がり軸受１３３に異なる予圧量を付与し、例えば主軸１２の状態変化として振動が増加した場合、第１及び第２前側転がり軸受１３１，１３２に付与する予圧量を増すことで主軸１２の剛性を増加させる作用と後側転がり軸受１３３に付与する予圧を減らすことで主軸１２の減衰性を増加させる作用とを適切に組み合せるようにする。
【００５９】
また、上述の実施の形態では、主軸１２の回転工具Ｔ側である前側部を軸承する軸受として二対の第１及び第２前側転がり軸受１３１，１３２を配置し、回転工具Ｔに対して主軸１２の前側部より後側の後側部を軸承する軸受として後側転がり軸受１３３を配置し、第１及び第２前側転がり軸受１３１，１３２に予圧を付与する構成の主軸装置１について説明したが、後側転がり軸受１３３を円筒ころ軸受からアンギュラーコンタクト軸受もしくはテーパころ軸受に変更すると共に、変更した後側転がり軸受１３３にも予圧を付与するためのピストン等の油圧系を設けた構成の主軸装置としても良い。
【００６０】
このような構成の変形例の主軸装置によれば、第１及び第２前側転がり軸受１３１，１３２に付与する予圧と後側転がり軸受１３３に付与する予圧とを夫々制御することができるので、例えば第１及び第２前側転がり軸受１３１，１３２と後側転がり軸受１３３の両方に同一の予圧を付与する制御、第１及び第２前側転がり軸受１３１，１３２と後側転がり軸受１３３の両方に異なる予圧を付与する制御、あるいは第１及び第２前側転がり軸受１３１，１３２と後側転がり軸受１３３の一方には予圧を付与せず、他方のみに予圧を付与する制御を行うことができる。これにより、選択し得る主軸特性の範囲がさらに広がるので、種々の加工にさらに適した主軸特性を採ることができる。
【００６１】
また、電動モータ１４よりも前方に二対の第１及び第２前側転がり軸受１３１，１３２を配置し、後方に後側転がり軸受１３３を配置して主軸１２を支承した構成の主軸装置１について説明したが、電動モータよりも前方に一対の前側転がり軸受を配置し、後方に一対の後側転がり軸受を配置して主軸を支承した構成の主軸装置としても良い。この場合、電動モータよりも前方の一対のテーパ転がり軸受をテーパ方向が逆になるように配置して構成し、予圧を付与するためのピストン等の油圧系は上記実施形態と同様に構成する。電動モータよりも後方の一対のテーパ転がり軸受等も同様に構成する。なお、前側及び後側転がり軸受としては、実施形態と同様なアンギュラーコンタクト軸受で良いが、後側転がり軸受は、テーパころ軸受が好ましい。
【００６２】
このような構成の変形例の主軸装置によれば、電動モータよりも前方及び後方に配設する前側及び後側転がり軸受に付与する予圧を夫々制御することができるので、例えば前側及び後側転がり軸受の両方に同一の予圧を付与する制御、前側及び後側転がり軸受の両方に異なる予圧を付与する制御、あるいは前側及び後側転がり軸受の一方には予圧を付与せず、他方のみに予圧を付与する制御を行うことができる。これにより、選択し得る主軸特性の範囲がさらに広がるので、種々の加工にさらに適した主軸特性を採ることができる。
【００６３】
また、本実施形態のような電動モータ１４よりも前方に第１及び第２前側転がり軸受１３１，１３２を配置して主軸１２を支承した構成の主軸装置においても、第１前側転がり軸受１３１に付与する予圧と第２前側転がり軸受１３２に付与する予圧とを夫々制御する構成とすることができる。即ち、一対の第１前側転がり軸受１３１をテーパ方向が逆になるように配置して構成し、予圧を付与するためのピストン等の油圧系は上記実施形態と同様に構成して一対の第１前側転がり軸受１３１の外輪が離間するように予圧を付与する構成とする。一対の第２前側転がり軸受１３２等も同様に構成する。これにより、変形例の主軸装置と同様の作用効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００６４】
１…主軸装置、２…変位センサ（主軸状態測定手段）、３…予圧付与装置（予圧付与手段）、４，５…予圧付与制御装置（予圧付与制御手段）、１２…主軸、２１…ラジアル方向変位センサ、２２…アキシャル方向変位センサ、４１…予圧初期値決定部（予圧初期値決定手段）、４２…予圧補正部（予圧補正手段）、４３…予圧指令値生成部（予圧指令値生成手段）、４４…予圧制御部（予圧制御手段）、４５…予圧範囲記憶部（予圧範囲記憶手段）、４６…主軸保護部（主軸保護手段）、１３１…第１前側転がり軸受、１３２…第２前側転がり軸受、１３３…後側転がり軸受。
【図１】
0005560603.tif 000002
【図２】
0005560603.tif 000003
【図３】
0005560603.tif 000004
【図４】
0005560603.tif 000005
【図５】
0005560603.tif 000006
【図６】
0005560603.tif 000007