(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状からなり、エアの供給源に接続されるエア流路が形成されたハウジングと、
前記ハウジングに回転可能に支持される主軸と、
前記ハウジングの所定位相に配置され、当該所定位相において前記ハウジングに対する前記主軸の変位を検出する変位センサと、
を備え、
前記ハウジングの内周面および前記主軸の外周面により形成される隙間において、供給されるエアを滞留する環状の滞留領域が形成され、
前記滞留領域の形成面に前記エア流路の開口部が形成され、
前記変位センサは、前記ハウジングの内部において前記開口部から供給されるエアの流通領域に配置され、
前記開口部は、前記変位センサが配置された前記ハウジングの前記所定位相と同位相に位置す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、
前記開口部は、前記ハウジングに配置された前記変位センサに対して、前記主軸における刃具または工作物の取付端側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３】
請求項１または２において、
前記主軸装置は、前記ハウジングに対する前記主軸の所定方向への変位を検出する複数の前記変位センサを備え、
複数の前記変位センサは、前記ハウジングにおける異なる複数の前記所定位相にそれぞれ配置され、
複数の前記変位センサが配置された前記ハウジングの複数の前記所定位相と同位相にそれぞれ位置するように、複数の前記変位センサに対応する複数の前記開口部が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、
前記ハウジングは、
前記主軸を回転可能に支持する主軸ハウジングと、
前記主軸ハウジングに対して着脱可能な別体からなり、前記エア流路の前記開口部が形成されるとともに、前記変位センサが配置されるセンサベースと、
を有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４において、
前記センサベースに複数の前記変位センサが配置され、
複数の前記変位センサの各配線は、当該変位センサが位置する前記センサベースの軸方向位置において一箇所または複数箇所に集約されることを特徴とする工作機械の主軸装置。
【請求項６】
請求項４または５において、
前記センサベースに配置された前記変位センサの配線は、前記主軸ハウジングと前記センサベースが連結された際に、前記センサベースの軸方向に延びる状態で前記センサベースから前記主軸ハウジングに連絡され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、工作機械の主軸装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
工作機械の主軸装置は、ハウジングに軸受を介して回転可能に支持される主軸などにより構成される。このような主軸装置を備える工作機械は、工具または工作物を主軸に取付けて加工を行う。そして、工作機械による加工において、加工精度の向上を図るためには適正な加工状態を維持する必要がある。そこで、例えば、特許文献１には、主軸装置に設けられた変位センサにより加工時に主軸に加えられる荷重を推定する装置が記載されている。この装置では、変位量から推定した荷重に応じて主軸の回転速度などを低減させ、軸受の損傷を防止できるものとされている。
【０００３】
ここで、金属製などのワークを加工する際には、工具の冷却や焼き付き防止を目的として加工箇所にクーラント（切削液など）が供給される。しかし、クーラントや加工により生じる切り粉などがハウジングと主軸の間に侵入すると、軸受が損傷するおそれがある。そこで、ハウジングと主軸の隙間に異物侵入を防止する種々のシール構造が用いられている。例えば、この隙間を迷路状に入り組んだ形状にしたラビリンスシール（特許文献１を参照）や、隙間に圧縮されたエアを流通させるエアシールなどのシール構造が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−６１５７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上述した主軸装置に設けられた変位センサの検出箇所へのクーラントや切り粉などの異物が侵入することにより、変位センサの検出精度の低下や検出部の劣化などを招来するおそれがある。よって、変位センサにおいても軸受と同様に、異物侵入を防止する必要がある。また、変位センサは、ハウジングに対する主軸の変位をより確実に検出するために、主軸における刃具またはワークの取付端側に設けられる方が好適である。そうすると、変位センサとシール構造の位置関係によって、例えば、特許文献１の装置のようにラビリンスシールに変位センサを配置した位置関係では、変位センサに対する十分なシール効果を得られないおそれがある。
本発明は、このような事情を鑑みてなされたものであり、変位センサの検出部への異物侵入を防止し、検出精度の低下および検出部の劣化を防止することが可能な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】
上記の課題を解決するため、請求項１に係る発明の特徴は、筒状からなり、エアの供給源に接続されるエア流路が形成されたハウジングと、前記ハウジングに回転可能に支持される主軸と、前記ハウジングの所定位相に配置され、当該所定位相において前記ハウジングに対する前記主軸の変位を検出する変位センサと、を備え、前記ハウジングの内周面および前記主軸の外周面により形成される隙間において、供給されるエアを滞留する環状の滞留領域が形成され、前記滞留領域の形成面に前記エア流路の開口部が形成され、前記変位センサは、前記ハウジングの内部において前記開口部から供給されるエアの流通領域に配置され、前記開口部は、前記変位センサが配置された前記ハウジングの前記所定位相と同位相に位置することである。
【０００７】
請求項２に係る発明の特徴は、請求項１において、前記開口部は、前記ハウジングに配置された前記変位センサに対して、前記主軸における刃具または工作物の取付端側に形成されることである。
【０００８】
請求項３に係る発明の特徴は、請求項１または２において、前記主軸装置は、前記ハウジングに対する前記主軸の所定方向への変位を検出する複数の前記変位センサを備え、複数の前記変位センサは、前記ハウジングにおける異なる複数の前記所定位相にそれぞれ配置され、複数の前記変位センサが配置された前記ハウジングの複数の前記所定位相と同位相にそれぞれ位置するように、複数の前記変位センサに対応する複数の前記開口部が形成されることである。
【０００９】
請求項４に係る発明の特徴は、請求項１〜３の何れか一項において、前記ハウジングは、前記主軸を回転可能に支持する主軸ハウジングと、前記主軸ハウジングに対して着脱可能な別体からなり、前記エア流路の前記開口部が形成されるとともに、前記変位センサが配置されるセンサベースと、を有することである。
【００１０】
請求項５に係る発明の特徴は、請求項４において、前記センサベースに複数の前記変位センサが配置され、複数の前記変位センサの各配線は、当該変位センサが位置する前記センサベースの軸方向位置において一箇所または複数箇所に集約されることである。
【００１１】
請求項６に係る発明の特徴は、請求項４または５において、前記センサベースに配置された前記変位センサの配線は、前記主軸ハウジングと前記センサベースが連結された際に、前記センサベースの軸方向に延びる状態で前記センサベースから前記主軸ハウジングに連絡されることである。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１に係る発明によると、ハウジングに対する主軸の変位を検出する変位センサがエアシールによるエアの流通領域に配置される構成としている。そして、エアの滞留領域に形成されるエア流路の開口部は、変位センサが配置されたハウジングの所定位相と同位相に位置するように形成される。ここで、主軸装置におけるエアシールは、ハウジングおよび主軸の隙間に形成された環状の滞留領域に、圧縮されたエアを供給する。これにより主軸の全周に亘りエアが充填され、主として、主軸における刃具または工作物の取付端側にエアを流通させてシール効果を得ている。
【００１３】
また、エアの流通領域とは、上記の隙間により連通し開口部から供給されるエアが流通し得る領域である。よって、流通領域は、滞留領域に供給されるエアの圧力や上記の隙間の大きさ、各部材間のシール状態（密閉状態）などにより影響されるものである。そして、このようなエアシールでは、エアの滞留領域に形成されたエア流路の開口部からエアが供給されるため、特に開口部が形成された位相におけるシール効果が高い。そこで、上記構成とすることにより、変位センサが配置された所定位相と同位相に開口部が位置し、より確実に変位センサの検出部への異物侵入を防止することができる。これにより、異物侵入に起因した変位センサの誤検出および劣化を防止することができる。
【００１４】
上述した変位センサは、ラジアル方向（軸線の直交方向）の変位を検出する場合と、アキシャル方向（軸線の平行方向）の変位を検出する場合とがある。ラジアル方向の変位検出の場合に、変位センサは、ハウジングの内周面および主軸の外周面がラジアル方向に対向する部位に配置される。一方、アキシャル方向の変位検出の場合に、変位センサは、ハウジングの内周面および主軸の外周面がアキシャル方向に対向する部位に配置される。ここで、何れの場合において、本発明における変位センサと開口部が「同位相に位置する」とは、主軸の軸線方向から見て、変位センサの周方向幅と、エア流路の開口部の周方向幅とが少なくとも一部で重複している状態をいう。
【００１５】
請求項２に係る発明によると、開口部は、ハウジングに配置された変位センサに対して、主軸における刃具または工作物の取付端側に形成される構成としている。上述したように、エアシールは、供給されたエアを主として取付端側に流通させることによりシール効果を得ている。そのため、主軸装置において、エアを供給する開口部が変位センサよりも取付端側である主軸の軸線方向位置に形成されている方がより確実に変位センサの検出部への異物侵入を防止することができる。
【００１６】
請求項３に係る発明によると、主軸装置は、ハウジングにおける異なる複数の所定位相にそれぞれ配置される複数の変位センサと、これら複数の変位センサに対応する複数の開口部とを備える構成としている。ハウジングに対する主軸の所定方向への変位を複数の変位センサの検出値から求めることがある。これにより、加工による主軸装置への熱影響や検出誤差などを補正し、より高精度に変位を検出することができる。
【００１７】
また、複数の変位センサは、ハウジングにおける異なる複数の所定位相に配置されるものとしている。例えば、２つの変位センサにより主軸のＸ軸方向の変位を検出する場合に、位相を１８０（ｄｅｇ）だけずらしたＸ軸上の２点に変位センサを配置する。そして、異なる複数の所定位相と同位相にエア流路の開口部を形成することにより、各変位センサの検出部への異物侵入を防止することができる。
【００１８】
請求項４に係る発明によると、ハウジングは、主軸を回転可能に支持する主軸ハウジングと、主軸ハウジングに対して着脱可能な別体からなるセンサベースとを有する構成としている。また、センサベースの内周面および主軸の外周面により形成される隙間にエアの滞留領域が形成される。つまり、センサベースの内周面には、エアの滞留領域の形成面のうちハウジング側に位置する部位にエア流路の開口部が形成されている。さらに、センサベースには、複数または単数の変位センサを配置している。
【００１９】
このような構成により、変位センサと開口部の位置関係をセンサベースにおいて組付いた状態にすることができる。よって、主軸装置の組付けの際に、変位センサの配置された所定位相にエア流路の開口部の位相を調整することが不要にできる。従って、変位センサと開口部を容易に同位相にすることができるので、主軸装置の組付けを簡易化することができる。また、変位センサは、工作機械の誤操作による破損や経年劣化などに起因して交換が必要となることがある。このような場合に、主軸を支持する主軸ハウジングを取り外すことなく、センサベースのみの交換とすることができる。よって、主軸装置全体としてメンテナンス性を向上させることができる。
【００２０】
請求項５に係る発明によると、センサベースに複数の変位センサが配置され、複数の変位センサの各配線は、当該変位センサが位置するセンサベースの軸方向位置において一箇所または複数箇所に集約される構成としている。上述したように、ハウジングに対する主軸の所定方向への変位を複数の変位センサの検出値から求めることがある。これにより、加工による主軸装置への熱影響や検出誤差などを補正し、より高精度に変位を検出することができる。
【００２１】
しかし、各変位センサが制御装置とそれぞれの配線により別経路で接続すると、ハウジングに各配線が通るために複数の内部配管が必要となってしまう。ハウジングが複数の部材を一体固定して構成される場合に、別部材間で内部配管を連通させると、その部位についてもシール構造により異物侵入を防止する必要がある。つまり、ハウジングに形成する内部配管の数はなるべく少ない方が好適である。そこで、上記構成とすることにより、センサベースの外部に導出する各配線が集約され、集約した分だけの内部配管により各配線を通し、別部材間で必要となるシール構造の数を低減することができる。
【００２２】
請求項６に係る発明によると、センサベースに配置された変位センサの配線は、主軸ハウジングとセンサベースが連結された際に、センサベースの軸方向に延びる状態でセンサベースから主軸ハウジングに連絡される構成としている。例えば、変位センサの配線を主軸の径方向に向かって延ばし他部材と連絡させると、センサベースまたは他部材に配管用の切り欠きなどが必要となる。そうすると、その切り欠きについてもシール構造により異物侵入を防止する必要がある。そこで、上記構成とすることにより、センサベースの端面に設けられる簡易なシール部材により異物侵入を防止するシール構造を構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】第一実施形態における工作機械の主軸装置１の軸方向断面図である。
【図２】工作機械の主軸装置１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】（ａ）エアシールと変位センサの位置関係を示す拡大軸方向断面図である。（ｂ）滞留領域Ｔａを示す拡大軸方向断面図である。
【図５】第二実施形態における工作機械の主軸装置１０１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６】図５のＢ−Ｂ断面図である。
【図７】（ａ）エアシールと変位センサの位置関係を示す拡大軸方向断面図である。（ｂ）滞留領域Ｔａを示す拡大軸方向断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の工作機械の主軸装置を具体化した実施形態について図面を参照しつつ説明する。また、工作機械の主軸装置は、主軸装置に工具を取付けるマシニングセンタなどの工作機械、または主軸装置に工作物を取付ける旋盤などの工作機械に搭載される。実施形態においては、主軸装置に工具を取付けて加工を行う工作機械に本発明の主軸装置を適用したものとして説明する。
【００２５】
＜第一実施形態＞
（主軸装置１の構成）
第一実施形態において、本発明の工作機械の主軸装置１の機械構成部分について、図１〜図４を参照して説明する。本実施形態の工作機械の主軸装置１は、図１に示すように、主として、ハウジング１０と、主軸４０と、モータ５０と、４つの変位センサ７１〜７４とから構成される。この主軸装置１は、工作機械に固定されたハウジング１０の内周面１５に第一軸受装置６１、第二軸受装置６２および第三軸受装置６３を介して回転自在に主軸４０を支持している。そして、工作機械は、主軸装置１の主軸４０の先端側（図１の左側）に取付けられた刃具８１を被加工物である工作物（ワーク）に対して相対移動させることにより加工を行う。
【００２６】
ハウジング１０は、図１，２に示すように、全体形状として筒状からなり、主軸ハウジング２０と、センサベース３０とから構成される。このハウジング１０は、図１，３に示すように、主軸ハウジング２０およびセンサベース３０に形成された４本のエア流路１１〜１４を有している。ハウジング１０のエア流路１１〜１４は、エアの供給源であるポンプユニット（図示せず）に接続され、そのポンプユニットより所定の圧力に調整されたエアが供給される。ハウジング１０の内周面１５は、主軸ハウジング２０およびセンサベース３０により形成される面である。つまり、内周面１５は、図４（ｂ）の太線で示すように、主軸４０の軸線に対して平行でない面を含むものである。
【００２７】
主軸ハウジング２０は、図１に示すように、第一軸受装置６１、第二軸受装置６２および第三軸受装置６３を介して主軸４０を回転可能に支持する部材である。また、主軸ハウジング２０は、スリーブ部材２１と、前側ハウジング２２と、中央ハウジング２３と、後側ハウジング２４と、ハウジングキャップ２５と、カバー部材２６とから構成される。それぞれの部材２１〜２６は、略円筒状に形成され、それらが一体に連結固定されることにより主軸ハウジング２０を形成している。
【００２８】
スリーブ部材２１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２１ａを有する。このスリーブ部材２１のフランジ部２１ａが前側ハウジング２２と中央ハウジング２３との軸方向間に配置される。さらに、スリーブ部材２１におけるフランジ部２１ａの軸方向両側にある円筒部分が、中央ハウジング２３の前側（軸方向において、刃具８１の取付端側、図１の左側）端部の内周と前側ハウジング２２の内周に嵌合される。また、中央ハウジング２３の後側（図１の右側）端部に後側ハウジング２４が連結固定される。
【００２９】
ハウジングキャップ２５は、図２に示すように、スリーブ部材２１および前側ハウジング２２の軸方向前側端に取付けられる。このハウジングキャップ２５は、第一軸受装置６１の外輪を、スリーブ部材２１との軸方向間に挟んでいる。また、中央ハウジング２３は、その内周面に軸方向に摺動可能に設けられたピストン部材を介して第二軸受装置６２を支持している。後側ハウジング２４は、その内周面に第三軸受装置６３の外輪が固定され、当該第三軸受装置６３を支持している。
【００３０】
また、このように複数の部材２１〜２６から構成される主軸ハウジング２０は、ハウジング１０のエア流路１１〜１４の一部が軸方向に延びるように形成されている。これにより、センサベース３０および主軸４０により構成されるエアシールに圧縮されたエアを供給可能としている。また、ハウジングキャップ２５は、図２，３に示すように、軸方向前側端面に開口部を有する排気路２５ａおよび内部配管２５ｂが形成されている。排気路２５ａは、エアが流通可能に形成され、上記のエアシールで流通したエアをドレンに導いて排出している。内部配管２５ｂは、ハウジングキャップ２５よりも軸方向前側に配置される複数の変位センサ７１〜７４の各配線７１ａ〜７４ａが集約された後に挿通するための配管である。
【００３１】
カバー部材２６は、ハウジング１０の前側端部に位置する円盤状の部材である。このカバー部材２６は、ハウジングキャップ２５にセンサベース３０が嵌合した状態で両部材に固定され、クーラント（切削液など）や切り粉などの異物が主軸装置１の内部に侵入することを防止している。また、カバー部材２６は、その内周縁が主軸４０の外周面４１に形成された環状のラビリンスシール溝４２との間に僅かな間隔をもって挿入される。これにより、カバー部材２６とラビリンスシール溝４２との隙間を迷路状に入り組んだ形状にしたラビリンスシールが形成される。
【００３２】
センサベース３０は、主軸ハウジング２０と別体に形成された略円筒状の部材である。このセンサベース３０は、図４（ａ）に示すように、外周面に形成されたＯリング用シール溝３１と、内周面に形成された第一エアシール溝３２とを有する。センサベース３０は、主軸ハウジング２０に対して着脱可能となっており、ハウジングキャップ２５の内周に嵌合することにより心出しされる。Ｏリング用シール溝３１は、弾性部材で形成されたＯリング１６が嵌装される環状溝である。そして、センサベース３０が主軸ハウジング２０に嵌合した際に、Ｏリング１６がハウジングキャップ２５の内周面およびＯリング用シール溝の溝底面の両面から押圧された状態となる。これにより、Ｏリング１６は、両部材２５，３０の間にクーラントなどが浸入することを防止している。
【００３３】
第一エアシール溝３２は、主軸４０の外周面４１と対向するセンサベース３０の内周面において形成された環状溝である。また、センサベース３０の内周面に対向する主軸４０の外周面４１には、同一の軸方向位置に第二エアシール溝４３が形成されている。このような構成により、図４（ｂ）の斜線部で示すように、ハウジング１０の内周面１５および主軸４０の外周面４１により形成される隙間Ａｐにおいて、供給されるエアを滞留する環状の滞留領域Ｔａが形成される。つまり、第一エアシール溝３２と第二エアシール溝４３の各溝底面および各溝側面は、エアの滞留領域Ｔａを形成する形成面である。
【００３４】
また、センサベース３０は、ハウジング１０に対する主軸４０の変位を検出する４つの変位センサ７１〜７４が異なる所定位相にそれぞれ配置されている。本実施形態において、変位センサ７１〜７４は、主軸４０のラジアル方向（主軸４０の径方向）の変位を検出する。そのため、変位センサ７１〜７４は、その検出部７１ｂ〜７４ｂが主軸４０の外周面４１に向けて配置される。この時、変位センサ７１〜７４の検出部７１ｂ〜７４ｂと主軸４０の外周面４１とは、僅かに離間している。変位センサ７１〜７４が検出する変位における「ラジアル方向」は、本発明の「所定方向」に相当する。
【００３５】
４つの変位センサ７１〜７４は、図３に示すように、センサベース３０の周方向に等間隔となるように、９０（ｄｅｇ）間隔で配置される。これにより、主軸装置１は、Ｙ軸上の正方向側に配置される変位センサ７１と、Ｙ軸上の負方向側に配置される変位センサ７３とにより、主軸４０のＹ軸方向への変位を検出している。同様に、主軸装置１は、Ｘ軸上の正方向側に配置される変位センサ７２と、Ｘ軸上の負方向側に配置される変位センサ７４とにより、主軸４０のＸ軸方向への変位を検出している。このように、本実施形態の工作機械は、ハウジング１０に対する主軸４０のＸ軸方向およびＹ軸方向への変位を複数の変位センサ７１〜７４の検出値から求めている。これにより、加工による主軸装置１への熱影響や検出誤差などを補正し、変位検出の高精度化を図っている。
【００３６】
ここで、センサベース３０は、主軸ハウジング２０と同様に、ハウジング１０のエア流路１１〜１４の一部が形成されている。つまり、ハウジング１０のエア流路１１〜１４は、センサベース３０が主軸ハウジング２０に連結された状態で、ポンプユニットから供給されるエアを流通可能としている。そして、このセンサベース３０の第一エアシール溝３２の溝底面には、センサベース３０の周方向に等間隔となるように、９０（ｄｅｇ）間隔でエア流路１１〜１４の開口部１１ａ〜１４ａが形成されている。これらのエア流路１１〜１４の開口部１１ａ〜１４ａは、複数の変位センサ７１〜７４に対して、ハウジング１０の前側（主軸４０における刃具８１の取付端側）に位置するように形成される。
【００３７】
上述したように、複数の変位センサ７１〜７４は、ハウジング１０を構成するセンサベース３０における異なる複数の所定位相にそれぞれ配置されている。ここで、複数の所定位相とは、本実施形態において、Ｘ軸に直交する位相（変位センサ７１，７３の所定位相）と、Ｘ軸に平行する位相（変位センサ７２，７４の所定位相）をいう。また、エア流路１１〜１４の開口部１１ａ〜１４ａは、センサベース３０の第一エアシール溝３２の溝底面の４箇所に形成される。そして、開口部１１ａ〜１４ａは、図３に示すように、複数の変位センサ７１〜７４が配置されたセンサベース３０の異なる複数の所定位相と同位相にそれぞれ位置するように、複数の変位センサ７１〜７４に対応して形成されている。
【００３８】
ここで、本実施形態において、変位センサ７１と開口部１１ａが「同位相に位置する」とは、主軸４０の軸線方向から見て、図３に示すように、変位センサ７１の周方向幅であるセンサ幅Ｗｓと、エア流路１１の開口部１１ａの周方向幅である流路幅Ｗｄとが少なくとも一部で重複している状態をいう。変位センサ７１と異なる位相に配置された他の変位センサ７２〜７４と、これらに対応するエア流路１２〜１４の開口部１２ａ〜１４ａについても同様である。
【００３９】
また、複数の変位センサ７１〜７４は、図２に示すように、同一の軸方向位置に配置されている。そして、複数の変位センサ７１〜７４の各配線７１ａ〜７４ａは、図３に示すように、当該変位センサ７１〜７４が位置するセンサベース３０の軸方向位置において一箇所に集約されている。本実施形態においては、各変位センサ７１〜７４の径方向外方に位置するセンサベース３０の内周面に這わせるようにして各配線７１ａ〜７４ａを配線集約位置Ｐｇに集約している。
【００４０】
また、上述したように、ハウジングキャップ２５には、軸方向前側端面に開口部を有する内部配管２５ｂが形成されている。ハウジングキャップ２５にセンサベース３０が嵌合して連結された際に、配線集約位置Ｐｇは、この内部配管２５ｂの開口部と一致するように設定されている。そして、センサベース３０に配置された複数の変位センサ７１〜７４の各配線７１ａ〜７４ａは、センサベース３０の軸方向に延びる状態で、センサベース３０からハウジングキャップ２５に連絡される。内部配管２５ｂの開口部は、内部配管２５ｂに各配線７１ａ〜７４ａを通した後に、簡易なシール部材により異物侵入を防止される。
【００４１】
主軸４０は、略円筒状に形成されており、ハウジング１０の内周面１５に第一軸受装置６１、第二軸受装置６２および第三軸受装置６３を介して回転可能に支持されている。主軸４０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。
【００４２】
また、主軸４０の軸方向後側であって、後側ハウジング２４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４０の外周の軸方向中央部には、ロータスリーブ８７を介してモータ５０のロータ５１が固定されている。このロータ５１の外周側には、中央ハウジング２３の内周に嵌合固定されたモータ５０のステータ５２が設けられている。主軸４０は、このモータ５０により回転駆動されるようになっている。
【００４３】
また、主軸４０は、図２，４に示すように、その外周面４１において、ラビリンスシール溝４２および第二エアシール溝４３が形成されている。また、主軸４０の外周面４１は、図４（ｂ）の太線で示すように、主軸４０の軸線に対して平行でない面も含むものである。そして、主軸装置１における主軸４０は、第一軸受装置６１、第二軸受装置６２および第三軸受装置６３を介してハウジング１０により支持されている。つまり、主軸４０の外周面４１は、各軸受装置６１〜６３によって支持されていない面においては、ハウジング１０の内周面１５と僅かな隙間Ａｐをもって離間している。
【００４４】
ラビリンスシール溝４２は、環状からなり、その溝底の外径がカバー部材２６の内径よりも小径に形成されている。また、ラビリンスシール溝４２の軸方向幅は、カバー部材２６の軸方向幅よりも大きく形成されている。これにより、主軸装置１が組付けられた状態において、カバー部材２６の内周縁とラビリンスシール溝４２によりラビリンスシールが構成される。
【００４５】
第二エアシール溝４３は、センサベース３０の内周面と対向する主軸４０の外周面４１において形成された環状溝である。この第二エアシール溝４３は、センサベース３０に形成された第一エアシール溝３２と同一の軸方向位置に形成されている。また、第二エアシール溝４３の溝幅（軸方向幅）と第一エアシール溝３２の溝幅は同じ大きさに設定されている。これにより、第二エアシール溝４３は、第一エアシール溝３２とともにエアの滞留領域Ｔａを形成する。
【００４６】
第一軸受装置６１および第二軸受装置６２は、図１に示すように、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。第一軸受装置６１は、モータ５０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２２の内周面と主軸４０の外周面との間に嵌合される。第二軸受装置６２は、モータ５０の軸方向前側であり、第一軸受装置６１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。この第二軸受装置６２は、スリーブ部材２１の内周面に軸方向に摺動可能に設けられたピストン部材の内周面と主軸４０の外周面との間に嵌合される。
【００４７】
第一軸受装置６１のアンギュラ玉軸受の接触角と、第二軸受装置６２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、第一軸受装置６１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（第二軸受装置６２側）に位置し、第二軸受装置６２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、第一軸受装置６１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、第二軸受装置６２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５０側）に位置する。
【００４８】
第三軸受装置６３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。第三軸受装置６３は、モータ５０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４０の外周面との間に嵌合される。
【００４９】
このように構成される工作機械の主軸装置１において、工作機械の制御装置（図示せず）は、複数の変位センサ７１〜７４による出力値に基づいて、ハウジング１０に対する主軸４０のラジアル方向（径方向）の変位を検出する。そして、本実施形態において、制御装置は、検出された主軸４０の変位に基づいて、加工時に主軸４０に加えられるラジアル方向の荷重を算出し、算出された荷重と予め設定されている閾値とを比較する。これにより、制御装置により工作機械は、例えば、加工精度の低減を防止するために、オーバーライドにより工作物に対する刃具８１の送り速度を低減させるように制御する。また、大きな負荷が主軸に加えられていると判定された場合に、制御装置により工作機械は、主軸を停止させるように制御する。
【００５０】
その他に、制御装置は、上記主軸４０の変位に加えて、回転速度センサにより検出した主軸４０の回転速度（回転数）などを元情報として、ＦＦＴ解析などの周波数解析を行うものとしてもよい。これにより、加工時における主軸のびびり振動が解析され、びびり振動の周波数、径方向の位相および振幅が算出される。そして、制御装置は、この解析結果に基づいて、例えば、ハウジング１０に対する主軸４０のラジアル方向の減衰係数を調整するユニットを制御し、びびり振動の低減を図るものとしてもよい。このように、制御装置は、工作機械による加工における適正な加工状態を維持し、加工精度の向上を図っている。
【００５１】
ここで、上述したように種々の用途に使用される主軸装置１の変位センサ７１〜７４は、加工において主軸４０に加えられる負荷による主軸４０の変位を検出するものである。よって、変位センサ７１〜７４は、変位をより確実に検出するためには、主軸４０における刃具８１の取付端側に設けられる方が好適である。また、変位センサ７１〜７４は、各検出部７１ｂ〜７４ｂが変位を検出する主軸４０の外周面４１の検出箇所へ異物が侵入すると、検出精度の低下や検出部７１ｂ〜７４ｂの劣化などを招来するおそれがある。
【００５２】
しかし、変位センサ７１〜７４を主軸装置１における軸方向前側に配置すると、加工時にクーラントを供給され切り粉を生じる加工箇所に変位センサ７１〜７４が近接し、異物が侵入しやすくなることがある。そこで、本発明の工作機械の主軸装置１は、上記のような構成により、変位センサ７１〜７４の配置される位置に関わらず、各検出部７１ｂ〜７４ｂへの異物侵入を防止している。
【００５３】
（主軸装置１のエアシール）
ここで、主軸装置１のエアシールについて説明する。主軸装置１のエアシールは、カバー部材２６および主軸４０により形成されるラビリンスシールよりも軸方向後側に位置し、且つ複数の変位センサ７１〜７４よりも軸方向前側に位置し、主軸装置１の内部への異物侵入を防止するシール構造である。このエアシールは、上述したように、ハウジング１０のエア流路１１〜１４と、ハウジング１０の内周面１５および主軸４０の外周面４１により形成される隙間Ａｐと、この隙間Ａｐにおいて第一エアシール溝３２および第二エアシール溝４３により形成されるエアの滞留領域Ｔａと、ドレンに連結されるハウジングキャップ２５の排気路２５ａとから構成される。
【００５４】
また、エアの供給源であるポンプユニットには、圧縮されたエアを流通可能な外部配管を接続される。そして、外部配管を４本の枝管に分岐した後、ハウジング１０のエア流路１１〜１４の端部にそれぞれ形成されたコネクタにそれぞれの枝管が連結される。つまり、エア流路１１〜１４は、外部配管を介してポンプユニットに接続されることになる。そして、上記のような構成からなるエアシールは、先ず、ポンプユニットにより供給されるエアをエア流路１１〜１４を介して滞留領域Ｔａに圧送する。これにより、供給されたエアは、滞留領域Ｔａに一時的に充填されることになる。
【００５５】
次に、ハウジング１０の内周面１５および主軸４０の外周面４１により形成される隙間Ａｐに、滞留領域Ｔａから滞留していたエアの一部が流通する。この時、エアは、図４（ｂ）の矢印で示すように、主に滞留領域Ｔａから軸方向前側に向かって流通する。ここで、ハウジング１０の内部において、隙間Ａｐにより連通し開口部から滞留領域Ｔａに供給されるエアが流通し得る領域をエアの流通領域Ｒｖとしている（図４（ｂ）を参照）。このエアの流通領域Ｒｖは、滞留領域Ｔａに供給されるエアの圧力や隙間Ａｐの大きさ、各部材間のシール状態または密閉状態などにより変動するものである。本実施形態において、主軸装置１の変位センサ７１〜７４は、少なくとも変位センサ７１〜７４の検出部７１ｂ〜７４ｂが流通領域Ｒｖの内部に位置するように配置される。
【００５６】
続いて、隙間Ａｐを軸方向前側に抜けたエアは、センサベース３０の軸方向前側端面およびカバー部材２６の軸方向後側端面との間を径方向外方に流通する。そして、エアは、ハウジングキャップ２５の軸方向前側端面に開口部を有する排気路２５ａから排気され、ドレンに排出される。このようなエアの流通により、エアシールは、カバー部材２６よりも内側（軸方向後側）にクーラントや切り粉などが侵入した場合に、隙間Ａｐからエアを流出し隙間Ａｐへの異物侵入を防止している。さらに、エアシールは、エアを隙間Ａｐからハウジングキャップ２５の排気路２５ａへ流通させることにより、カバー部材２６よりも内側に侵入した異物をドレンに排出している。このように、主軸装置１のエアシールは、異物侵入を防止するシール構造を構成している。
【００５７】
上述したように、主軸装置１のエアシールは、隙間Ａｐへの異物侵入を防止することで、各軸受装置６１〜６３や変位センサ７１〜７４の検出部７１ｂ〜７４ｂへの異物侵入を防止するものである。ここで、このエアシールにおけるエアの滞留領域Ｔａは、エア流路１１〜１４を介してエアポンプから圧縮されたエアが供給される。この時、開口部１１ａ〜１４ａから環状の滞留領域Ｔａにエアが流入する。そのため、滞留領域Ｔａの形成面（第一エアシール溝３２）において開口部１１ａ〜１４ａが形成された位相における内圧は、他の位相における内圧と比較して高い状態となっている。
【００５８】
即ち、開口部１１ａ〜１４ａが形成された位相は、他の位相と比較してシール効果が高いことになる。そこで、本発明の工作機械の主軸装置１では、変位センサ７１〜７４が配置された位相におけるシール効果を高める構成としている。具体的には、複数の変位センサ７１〜７４に対応する複数の開口部１１ａ〜１４ａは、複数の変位センサ７１〜７４が配置されたハウジング１０の複数の所定位相と同位相にそれぞれ位置するよう形成される構成としている。
【００５９】
（主軸装置１による効果）
本発明の工作機械の主軸装置１によると、滞留領域Ｔａに形成されるエア流路１１〜１４の開口部１１ａ〜１４ａは、エアの流通領域Ｒｖにおいて変位センサ７１〜７４が配置されたハウジング１０の所定位置と同位相に位置するように形成される構成としている。主軸装置１のエアシールは、エアの滞留領域Ｔａに圧縮されたエアを供給し、ハウジング１０および主軸４０の隙間Ａｐにエアを流通させてシール効果を得ている。
【００６０】
そして、上述したように、エアの滞留領域Ｔａに形成されたエア流路１１〜１４の開口部１１ａ〜１４ａからエアが供給されるため、特に開口部１１ａ〜１４ａが形成された位相におけるシール効果が高い。そこで、上記構成とすることにより、変位センサ７１〜７４は、シール効果が比較的高い開口部１１ａ〜１４ａと同位相となり、より確実に変位センサ７１〜７４の検出部７１ｂ〜７４ｂへの異物侵入を防止することができる。これにより、異物侵入に起因した変位センサ７１〜７４の誤検出および劣化を防止することができる。
【００６１】
また、エア流路１１〜１４の開口部１１ａ〜１４ａは、ハウジング１０に配置された変位センサ７１〜７４に対して、軸方向前側（主軸４０における刃具８１の取付端側）に形成される構成としている。上述したように、エアシールは、供給されたエアを主として取付端側に流通させることによりシール効果を得ている。そのため、主軸装置１において、エアを供給する開口部１１ａ〜１４ａが変位センサ７１〜７４よりも取付端側である主軸４０の軸線方向位置に形成されている方がより確実に変位センサ７１〜７４の検出部７１ｂ〜７４ｂへの異物侵入を防止することができる。
【００６２】
ハウジング１０は、主軸４０を回転可能に支持する主軸ハウジング２０と、主軸ハウジング２０に対して着脱可能な別体からなるセンサベース３０とを有する構成としている。また、センサベース３０の内周面１５および主軸４０の外周面４１により形成される隙間Ａｐにエアの滞留領域Ｔａが形成される。つまり、センサベース３０の内周面１５には、エアの滞留領域Ｔａの形成面のうちハウジング１０側に位置する部位にエア流路１１〜１４の開口部１１ａ〜１４ａが形成されている。さらに、センサベース３０には、複数の変位センサ７１〜７４を配置している。
【００６３】
このような構成により、変位センサ７１〜７４と開口部１１ａ〜１４ａの位置関係をセンサベース３０において組付いた状態にすることができる。よって、主軸装置１の組付けの際に、変位センサ７１〜７４の配置された所定位相にエア流路１１〜１４の開口部１１ａ〜１４ａの位相を調整することが不要にできる。従って、変位センサ７１〜７４と開口部１１ａ〜１４ａを容易に同位相にすることができるので、主軸装置１の組付けを簡易化することができる。また、変位センサ７１〜７４は、工作機械の誤操作による破損や経年劣化などに起因して交換が必要となることがある。このような場合に、主軸４０を支持する主軸ハウジング２０を取り外すことなく、センサベース３０のみの交換とすることができる。よって、主軸装置１全体としてメンテナンス性を向上させることができる。
【００６４】
センサベース３０に複数の変位センサ７１〜７４が配置され、複数の変位センサ７１〜７４の各配線７１ａ〜７４ａは、当該変位センサ７１〜７４が位置するセンサベース３０の軸方向位置において一箇所に集約される構成としている。本実施形態では、ハウジング１０に対する主軸４０のＸ軸方向およびＹ軸方向への変位を複数の変位センサ７１〜７４の検出値から求めるものとした。これにより、加工による主軸装置１への熱影響や検出誤差などを補正し、より高精度に変位を検出することができる。
【００６５】
しかし、各変位センサ７１〜７４が制御装置とそれぞれの配線７１ａ〜７４ａにより別経路で接続すると、ハウジング１０に各配線７１ａ〜７４ａが通るために複数の内部配管が必要となってしまう。ハウジング１０が複数の部材を一体固定して構成される場合に、別部材間で内部配管を連通させると、その部位についてもシール構造により異物侵入を防止する必要がある。つまり、ハウジング１０に形成する内部配管の数はなるべく少ない方が好適である。そこで、上記構成とすることにより、センサベース３０の外部に導出する各配線７１ａ〜７４ａが集約され、集約した分だけの内部配管により各配線７１ａ〜７４ａを通し、別部材間で必要となるシール構造の数を低減することができる。
【００６６】
センサベース３０に配置された変位センサ７１〜７４の配線７１ａ〜７４ａは、主軸ハウジング２０とセンサベース３０が連結された際に、センサベース３０の軸方向に延びる状態でセンサベース３０から主軸ハウジング２０に連絡される構成としている。例えば、変位センサ７１〜７４の配線７１ａ〜７４ａを主軸４０の径方向に向かって延ばし他部材と連絡させると、センサベース３０または他部材に配管用の切り欠きなどが必要となる。そうすると、その切り欠きについてもシール構造により異物侵入を防止する必要がある。そこで、上記構成とすることにより、センサベース３０の端面に設けられる簡易なシール部材により異物侵入を防止するシール構造を構成することができる。
【００６７】
＜第二実施形態＞
第二実施形態において、本発明の工作機械の主軸装置１０１の機械構成部分について、図５〜図７を参照して説明する。ここで、第二実施形態の構成は、主に、第一実施形態における複数の変位センサ７１〜７４が検出対象とする変位方向がラジアル方向であったのに対して、アキシャル方向とした点が相違する。なお、その他の構成については、第一実施形態と同一であるため、詳細な説明を省略する。以下、相違点のみについて説明する。
【００６８】
（主軸装置１０１の構成）
本実施形態の工作機械の主軸装置１０１は、主として、ハウジング１１０と、主軸４０と、モータ５０と、２つの変位センサ１７１，１７２とから構成される。この主軸装置１０１は、工作機械に固定されたハウジング１１０の内周面１５に第一軸受装置６１、第二軸受装置６２および第三軸受装置６３を介して回転自在に主軸４０を支持している。
【００６９】
ハウジング１１０は、主軸ハウジング１２０と、センサベース１３０とから構成される。このハウジング１１０は、図６に示すように、主軸ハウジング１２０およびセンサベース１３０に形成された２本のエア流路１１１，１１２を有している。ハウジング１１０のエア流路１１１，１１２は、エアの供給源であるポンプユニット（図示せず）に接続され、そのポンプユニットより所定の圧力に調整されたエアが供給される。ハウジング１１０の内周面１５は、主軸ハウジング１２０およびセンサベース１３０により形成される面である。つまり、内周面１５は、図７の太線で示すように、主軸４０の軸線に対して平行でない面を含むものである。
【００７０】
また、主軸ハウジング１２０は、ハウジング１１０のエア流路１１１，１１２の一部が軸方向に延びるように形成されている。これにより、センサベース１３０および主軸４０により構成されるエアシールに圧縮されたエアを供給可能としている。また、ハウジングキャップ２５は、軸方向前側端面に開口部を有する内部配管２５ｂが形成されている。この内部配管２５ｂは、ハウジングキャップ２５よりも軸方向前側に配置される複数の変位センサ１７１，１７２の各配線１７１ａ，１７２ａが集約された後に挿通するための配管である。
【００７１】
センサベース１３０は、主軸ハウジング１２０と別体に形成された略円筒状の部材である。このセンサベース１３０は、図７（ａ）に示すように、外周面に形成されたＯリング用シール溝３１と、内周面に形成された第一エアシール溝３２とを有する。センサベース１３０は、主軸ハウジング１２０に対して着脱可能となっており、ハウジングキャップ２５の内周に嵌合することにより心出しされる。また、センサベース１３０の内周面に対向する主軸４０の外周面４１には、同一の軸方向位置に第二エアシール溝４３が形成されている。このような構成により、図７（ｂ）に示すように、ハウジング１１０の内周面１５および主軸４０の外周面４１により形成される隙間Ａｐにおいて、供給されるエアを滞留する環状の滞留領域Ｔａが形成される。
【００７２】
また、センサベース１３０は、ハウジング１１０に対する主軸４０の変位を検出する２つの変位センサ１７１，１７２が異なる所定位相にそれぞれ配置されている。本実施形態において、変位センサ１７１，１７２は、主軸４０のアキシャル方向（主軸４０の軸方向）の変位を検出する。そのため、変位センサ１７１，１７２は、その検出部１７１ｂ，１７２ｂが主軸４０の外周面４１に向けて配置される。この時、変位センサ１７１，１７２の検出部１７１ｂ，１７２ｂと主軸４０の外周面４１とは、僅かに離間している。変位センサ１７１，１７２が検出する変位における「アキシャル方向」は、本発明の「所定方向」に相当する。
【００７３】
２つの変位センサ１７１，１７２は、図６に示すように、センサベース１３０の周方向に等間隔となるように、１８０（ｄｅｇ）間隔で配置される。これにより、主軸装置１０１は、Ｙ軸正方向に配置される変位センサ１７１と、Ｙ軸負方向に配置される変位センサ１７２とにより、主軸４０のＺ軸方向への変位を検出している。このように、本実施形態の工作機械は、ハウジング１１０に対する主軸４０のＺ軸方向への変位を複数の変位センサ１７１，１７２の検出値から求めている。これにより、加工による主軸装置１０１への熱影響や検出誤差などを補正し、変位検出の高精度化を図っている。
【００７４】
ここで、センサベース１３０は、主軸ハウジング１２０と同様に、ハウジング１１０のエア流路１１１，１１２の一部が形成されている。つまり、ハウジング１１０のエア流路１１１，１１２は、センサベース１３０が主軸ハウジング１２０に連結された状態で、ポンプユニットから供給されるエアを流通可能としている。そして、このセンサベース１３０の第一エアシール溝３２の溝底面には、センサベース１３０の周方向に等間隔となるように、１８０（ｄｅｇ）間隔でエア流路１１１，１１２の開口部１１１ａ，１１２ａが形成されている。これらのエア流路１１１，１１２の開口部１１１ａ，１１２ａは、複数の変位センサ１７１，１７２に対して、ハウジング１１０の前側（主軸４０における刃具８１の取付端側）に位置するように形成される。
【００７５】
上述したように、複数の変位センサ１７１，１７２は、ハウジング１１０を構成するセンサベース１３０における異なる複数の所定位相にそれぞれ配置されている。ここで、複数の所定位相とは、本実施形態において、Ｘ軸に直交する位相（変位センサ１７１，１７２の所定位相）をいう。また、エア流路１１１，１１２の開口部１１１ａ，１１２ａは、センサベース１３０の第一エアシール溝３２の溝底面の２箇所に形成される。そして、開口部１１１ａ，１１２ａは、図６に示すように、複数の変位センサ１７１，１７２が配置されたセンサベース１３０の異なる複数の所定位相と同位相にそれぞれ位置するように、複数の変位センサ１７１，１７２に対応して形成されている。
【００７６】
ここで、本実施形態において、変位センサ１７１と開口部１１１ａが「同位相に位置する」とは、主軸４０の軸線方向から見て、図６に示すように、変位センサ１７１の周方向幅であるセンサ幅Ｗｓと、エア流路１１１の開口部１１１ａの周方向幅である流路幅Ｗｄとが少なくとも一部で重複している状態をいう。変位センサ１７１と異なる位相に配置された他の変位センサ１７２と、これらに対応するエア流路１１２の開口部１１２ａについても同様である。
【００７７】
また、複数の変位センサ１７１，１７２は、図５に示すように、同一の軸方向位置に配置されている。そして、複数の変位センサ１７１，１７２の各配線１７１ａ，１７２ａは、図６に示すように、当該変位センサ１７１，１７２が位置するセンサベース１３０の軸方向位置において一箇所に集約されている。本実施形態においては、各変位センサ１７１，１７２の径方向外方に位置するセンサベース１３０の内周面に這わせるようにして各配線１７１ａ，１７２ａを配線集約位置Ｐｇに集約している。そして、集約された各配線１７１ａ，１７２ａは、センサベース１３０の軸方向に延びる状態で、センサベース１３０からハウジングキャップ２５に連絡される。内部配管２５ｂの開口部は、内部配管２５ｂに各配線１７１ａ，１７２ａを通した後に、簡易なシール部材により異物侵入を防止される。
【００７８】
また、主軸４０は、図５，７に示すように、その外周面４１において、ラビリンスシール溝４２および第二エアシール溝４３が形成されている。また、主軸４０の外周面４１は、図７（ｂ）の太線で示すように、主軸４０の軸線に対して平行でない面も含むものである。つまり、主軸４０の外周面４１は、各軸受装置６１〜６３によって支持されていない面においては、ハウジング１１０の内周面１５と僅かな隙間Ａｐをもって離間している。
【００７９】
主軸４０の第二エアシール溝４３は、センサベース１３０の内周面と対向する主軸４０の外周面４１において形成された環状溝である。この第二エアシール溝４３は、センサベース１３０に形成された第一エアシール溝３２と同一の軸方向位置に形成されている。また、第二エアシール溝４３の溝幅（軸方向幅）と第一エアシール溝３２の溝幅は同じ大きさに設定されている。これにより、第二エアシール溝４３は、第一エアシール溝３２とともにエアの滞留領域Ｔａを形成する。
【００８０】
このように構成される工作機械の主軸装置１０１において、工作機械の制御装置（図示せず）は、複数の変位センサ１７１，１７２による出力値に基づいて、ハウジング１１０に対する主軸４０のアキシャル方向（軸方向）の変位を検出する。そして、本実施形態において、制御装置は、検出された主軸４０の変位に基づいて、加工時に主軸に加えられるアキシャル方向の荷重を算出する。この算出した荷重に基づく制御装置による工作機械の制御については、第一実施形態と同様なので説明を省略する。また、制御装置は、上記の制御により加工における適正な加工状態を維持し、加工精度の向上を図っている。本実施形態の主軸装置１０１のエアシールについては、第一実施形態と実質的に同一であるため詳細な説明を省略する。
【００８１】
（主軸装置１０１による効果）
本発明の工作機械の主軸装置１０１によると、第一実施形態の主軸装置１と同様の効果を奏する。即ち、本実施形態の主軸装置１０１において、滞留領域Ｔａに形成されるエア流路１１１，１１２の開口部１１１ａ，１１２ａは、エアの流通領域Ｒｖにおいて変位センサ１７１，１７２が配置されたハウジング１１０の所定位置と同位相に位置するように形成される構成としている。主軸装置１０１のエアシールは、エアの滞留領域Ｔａに圧縮されたエアを供給し、ハウジング１１０および主軸４０の隙間Ａｐにエアを流通させてシール効果を得ている。
【００８２】
そして、上述したように、エアの滞留領域Ｔａに形成されたエア流路１１１，１１２の開口部１１１ａ，１１２ａからエアが供給されるため、特に開口部１１１ａ，１１２ａが形成された位相におけるシール効果が高い。そこで、上記構成とすることにより、変位センサ１７１，１７２は、シール効果が比較的高い開口部１１１ａ，１１２ａと同位相となり、より確実に変位センサ１７１，１７２の検出部１７１ｂ，１７２ｂへの異物侵入を防止することができる。これにより、異物侵入に起因した変位センサ１７１，１７２の誤検出および劣化を防止することができる。その他の第一実施形態の主軸装置１による効果についても同様である。
【００８３】
＜第一、第二実施形態の変形態様＞
第一、第二実施形態の主軸装置１，１０１において、エア流路１１〜１４，１１１，１１２の開口部１１ａ〜１４ａ，１１１ａ，１１２ａは、変位センサ７１〜７４，１７１，１７２が配置されたハウジング１０，１１０の所定位置と同位相に位置するように形成される構成とした。このように、変位センサは、エア流路の開口部と同位相で配置される位置関係であれば、エアの流通領域Ｒｖの内部で配置される位置を適宜変更してもよい。
【００８４】
例えば、主軸装置は、変位センサをエアの滞留領域Ｔａの内部に配置、または滞留領域Ｔａよりも軸方向前側に配置してもよい。このような構成においても同様の効果を奏する。さらに、変位センサが第一、第二実施形態で例示した位置よりも軸方向前側に配置されるため、変位をより確実に検出することができる。但し、変位センサに対して十分なシール効果を得るためには、変位センサをエアの滞留領域Ｔａよりも軸方向後側に配置する構成が好適である。
【００８５】
この滞留領域Ｔａは、隙間Ａｐにおいて第一エアシール溝３２および第二エアシール溝４３の対向する２つの溝により形成されるものとした。これに対して、滞留領域Ｔａは、何れか一方のエアシール溝により形成されるものとしてもよい。つまり、例えば、第二エアシール溝４３が形成されていない一様な主軸４０の外周面４１の一部と、第一エアシール溝３２とにより環状の滞留領域Ｔａを形成してもよい。または、第一エアシール溝３２を形成しない一様なハウジング１０の内周面１５の一部と、第二エアシール溝４３とにより環状の滞留領域Ｔａを形成してもよい。このような構成においても同様の効果を奏する。また、一方部材の加工のみで済むことから製造コストを低減することができる。
【００８６】
また、第一、第二実施形態において、複数の変位センサ７１〜７４，１７１，１７２により、ラジアル方向またはアキシャル方向（Ｘ，Ｙ軸方向またはＺ軸方向）を所定方向として、その変位を検出するものとした。これに対して、各方向の変位は、単数の変位センサにより検出するものとしてもよい。変位検出の高精度化の観点からは複数の変位センサを配置することが望ましいが、十分な検出値を得られる場合には単数の変位センサを配置することによりコストを低減することができる。また、変位センサは、ラジアル方向およびアキシャル方向の両方向の変位を検出するように複数配置する構成としてもよい。
【００８７】
さらに、第一、第二実施形態において、主軸装置１，１０１は、変位センサ７１〜７４，１７１，１７２の配線７１ａ〜７４ａ，１７１ａ，１７２ａを一箇所の配線集約位置Ｐｇに集約するものとした。これに対して、主軸装置が３以上の複数の変位センサを備える場合に、その変位センサの配線は、複数箇所に集約する構成としてもよい。配線の集約については、ハウジングに配置される変位センサの数よりも設定される配線集約位置の数が少なければ効果を得られる。そこで、例えば、第一実施形態のように主軸装置１が４つの変位センサ７１〜７４を備える場合には、軸対称位置の２箇所に各配線７１ａ〜７４ａを集約する。このような構成においても同様の効果を奏するものである。
【符号の説明】
【００８８】
１，１０１：主軸装置
１０，１１０：ハウジング、  １１〜１４，１１１，１１２：エア流路
１１ａ〜１４ａ，１１１ａ，１１２ａ：開口部、  １５：内周面、  １６：Ｏリング
２０，１２０：主軸ハウジング、  ２１：スリーブ部材、  ２１ａ：フランジ部
２２：前側ハウジング、  ２３：中央ハウジング、  ２４：後側ハウジング
２５：ハウジングキャップ、  ２５ａ：排気路、  ２５ｂ：内部配管
２６：カバー部材
３０，１３０：センサベース、  ３１：Ｏリング用シール溝
３２：第一エアシール溝
４０：主軸、  ４１：外周面、  ４２：ラビリンスシール溝
４３：第二エアシール溝
５０：モータ、  ５１：ロータ、  ５２：ステータ
６１：第一軸受装置、  ６２：第二軸受装置、６３：第三軸受装置
７１〜７４，１７１，１７２：変位センサ
７１ａ〜７４ａ，１７１ａ，１７２ａ：配線
７１ｂ〜７４ｂ，１７１ｂ，１７２ｂ：検出部
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、  ８７：ロータスリーブ
Ｔａ：滞留領域、  Ｒｖ：流通領域、  Ｗｓ：センサ幅、  Ｗｄ：流路幅
Ｐｇ：配線集約位置、  Ａｐ：隙間
【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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