(57)【要約】  【課題】  装着物と主軸とを高精度に位置決めしつつ確実に固定することができる装着物の取り付け方法及びスピンドル装置を提供することを目的とし、又、主軸内の流体を吸引するのに適したスピンドル装置を提供する。  【解決手段】  ホルダＨＤを負圧により主軸１０２の端面に吸着しているので、ホルダＨＤの外周面を軽くたたくなどすれば、ホルダＨＤの心出しを容易に行える。ホルダＨＤの心出しが適正に行われた後、ボルトＢＴをボルト孔１０２ｇに螺合することでホルダＨＤを主軸１０２に固定する。ホルダＨＤをボルトＢＴを用いて主軸１０２に固定すれば、主軸１０２を例えば１００００ｍｉｎ−１以上の高速で回転駆動させた場合でも、遠心力などにより脱落やずれを招くことはない。【選択図】    図５
2006167821.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スピンドル装置の主軸に装着物を取り付ける装着物の取り付け方法において、
前記装着物を前記主軸に吸着する第１のステップと、
前記第１のステップを維持しながら、前記装着物と前記主軸との位置決めを行う第２のステップと、
前記第１のステップを維持しながら、前記装着物を前記主軸に機械的に固定する第３のステップと、を有することを特徴とする装着物の取り付け方法。
【請求項２】
前記装着物を前記主軸に吸着する前記第１のステップは、負圧を用いて前記装着物を前記主軸に吸着することを特徴とする請求項１に記載の装着物の取り付け方法。
【請求項３】
前記装着物を前記主軸に機械的に固定する前記第３のステップは、前記装着物を前記主軸にボルトを用いて固定することを特徴とする請求項１又は２に記載の装着物の取り付け方法。
【請求項４】
ハウジングと、前記ハウジングに対して回転自在に支持された主軸とを有するスピンドル装置において、
装着物を前記主軸に吸着する吸着手段と、
装着物を前記主軸に機械的に固定する固定手段と、を有することを特徴とするスピンドル装置。
【請求項５】
前記吸着手段は、前記主軸に形成された吸引路と、前記吸引路に接続された負圧源とを有することを特徴とする請求項４に記載のスピンドル装置。
【請求項６】
前記固定手段は、前記主軸に形成されたボルト孔と、それに螺合するボルトであることを特徴とする請求項４又は５に記載のスピンドル装置。
【請求項７】
ハウジングと、
前記ハウジングに対して回転自在に支持され、内部に流体の通路を有し、前記通路の一端が軸線方向に開口してなる主軸と、
前記主軸の前記一端を覆うようにして前記主軸に対して相対回転可能に配置され、外部の負圧源に内部が接続されたコネクタ部材と、
半径方向において、前記主軸と前記コネクタ部材との間に配置された静圧軸受とを有することを特徴とするスピンドル装置。
【請求項８】
前記主軸の通路内の流体は、前記コネクタ部材を介して外部に吸引されることを特徴とする請求項７に記載のスピンドル装置。
【請求項９】
前記主軸は、前記流体の通路の他端において、負圧を利用して装着物を取り付けていることを特徴とする請求項７又は８に記載のスピンドル装置。
【請求項１０】
前記通路は、前記主軸の一端から他端まで軸線方向に貫通していることを特徴とする請求項７〜９のいずれかに記載のスピンドル装置。
【請求項１１】
前記静圧軸受は、多孔質状の静圧パッドを含むことを特徴とする請求項７〜１０のいずれかに記載のスピンドル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、装着物の取り付け方法及びスピンドル装置に関し、特に高精度な加工を行える工作機械に用いられると好適な装着物の取り付け方法及びスピンドル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
工作機械に用いられるスピンドル装置において、その主軸に工具や被加工物などの装着物を取り付けて回転させることにより、所定の加工を行うようになっている。ところで、装着物を主軸に取り付ける際に、負圧を利用することがある（特許文献１参照）。ここで、高精度な加工を行うためには、主軸と装着物との位置決めが重要となるが、負圧を利用した取り付けの場合、取り付けた後にも主軸と装着物との位置調整を比較的容易に行えるというメリットがある。
【特許文献１】特開２００２−２２４９２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかるに、加工効率を高めるために、主軸をより高い速度で回転させる試みがある。かかる場合、負圧を用いて装着物を主軸に取り付けた場合、遠心力で装着物が加工中にずれる恐れがあることが判明した。これに対し、装着物をボルトで主軸に固定することもできるが、装着物をボルトで固定した場合、固定後に主軸と装着物との位置調整を行うことは困難になる。
【０００４】
更に、負圧を用いて装着物を主軸に取り付けようとする場合、回転する主軸に対して、どのようにして負圧を発生させるかという問題がある。特許文献１においては、主軸に形成された吸引孔をハウジングに吸引孔に連通させ、外部よりチャックを吸引するようにしている。しかるに、特許文献１の構成では、ハウジングに対して主軸が偏心したり、熱膨張により変形した場合、ハウジング内周面と主軸外周面とが接触する恐れがある。
【０００５】
本発明は、かかる従来技術の課題に鑑みてなされたものであり、装着物と主軸とを高精度に位置決めしつつ確実に固定することができる装着物の取り付け方法及びスピンドル装置を提供することを目的とし、又、主軸内の流体を吸引するのに適したスピンドル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に記載の装着物の取り付け方法は、スピンドル装置の主軸に装着物を取り付ける装着物の取り付け方法において、
前記装着物を前記主軸に吸着する第１のステップと、
前記第１のステップを維持しながら、前記装着物と前記主軸との位置決めを行う第２のステップと、
前記第１のステップを維持しながら、前記装着物を前記主軸に機械的に固定する第３のステップと、を有することを特徴とする。
【０００７】
例えば負圧などを用いて前記装着物を前記主軸に吸着した後も、前記装着物を軽くたたくなどすれば、前記主軸との相対位置を変化させることができる。そこで、本発明において、前記装着物を前記主軸に吸着しながら、前記装着物と前記主軸との位置決めを行うことにより高精度な位置調整を実現でき、更に位置調整後に前記装着物を前記主軸に機械的に固定することで、前記主軸を高速回転させた場合にも、前記装着物の位置ずれを抑制でき、それにより高精度な加工を行うことができる。前記装着物が機械的に固定された後は、吸着を中止しても良いし続行しても良い。尚、「装着物」としては、工具、被加工物、それらを保持するホルダ等がある。
【０００８】
請求項２に記載の装着物の取り付け方法は、請求項１に記載の発明において、前記装着物を前記主軸に吸着する前記第１のステップが、負圧を用いて前記装着物を前記主軸に吸着することを特徴とするので、前記装着物を前記主軸に吸着した後も、前記装着物を軽くたたくなどすれば、前記主軸との相対位置をより容易に変化させることができる。ただし、静電や磁気などを利用して吸着することもできる。
【０００９】
請求項３に記載の装着物の取り付け方法は、請求項１又は２に記載の発明において、前記装着物を前記主軸に機械的に固定する前記第３のステップが、前記装着物を前記主軸にボルトを用いて固定することを特徴とするので、機械的な固定により、前記主軸を高速回転させた場合にも、より確実に前記装着物の位置ずれを抑制できる。
【００１０】
請求項４に記載のスピンドル装置は、ハウジングと、前記ハウジングに対して回転自在に支持された主軸とを有するスピンドル装置において、
装着物を前記主軸に吸着する吸着手段と、
装着物を前記主軸に機械的に固定する固定手段と、を有することを特徴とする。
【００１１】
例えば負圧などを用いて前記装着物を前記主軸に吸着した後も、前記装着物を軽くたたくなどすれば、前記主軸との相対位置を変化させることができる。そこで、本発明において、前記吸着手段により前記装着物を前記主軸に吸着しながら、前記装着物と前記主軸との位置決めを行うことにより高精度な位置調整を実現でき、更に位置調整後に前記固定手段により前記装着物を前記主軸に機械的に固定することで、前記主軸を高速回転させた場合にも、前記装着物の位置ずれを抑制でき、それにより高精度な加工を行うことができる。
【００１２】
請求項５に記載のスピンドル装置は、請求項４に記載の発明において、前記吸着手段は、前記主軸に形成された吸引路と、前記吸引路に接続された負圧源とを有することを特徴とするので、前記装着物を前記主軸に吸着した後も、前記装着物を軽くたたくなどすれば、前記主軸との相対位置をより容易に変化させることができる。ただし、静電チャックや磁気チャックなどを利用して吸着することもできる。
【００１３】
請求項６に記載のスピンドル装置は、請求項４又は５に記載の発明において、前記固定手段は、前記主軸に形成されたボルト孔と、それに螺合するボルトであることを特徴とするので、ボルトを用いた固定により、前記主軸を高速回転させた場合にも、より確実に前記装着物の位置ずれを抑制できる。
【００１４】
請求項７に記載のスピンドル装置は、ハウジングと、前記ハウジングに対して回転自在に支持され、内部に流体の通路を有し、前記通路の一端が軸線方向に開口してなる主軸と、前記主軸の前記一端を覆うようにして前記主軸に対して相対回転可能に配置され、外部の負圧源に内部が接続されたコネクタ部材と、半径方向において、前記主軸と前記コネクタ部材との間に配置された静圧軸受とを有することを特徴とする。
【００１５】
一般的に、負圧ポンプのごとき負圧源は静止しているので、回転している主軸内の通路から流体を吸引しようとする場合には、静止している負圧源と回転している主軸とを流体伝達可能に連結する何らかの手段が必要がある。そこで、従来は、主軸に減圧引き用の穴をあけて、そこからできるだけ隙間を小さくして固定吸引口を設けたり、その隙間にＯ−リングなどを挟み込んで密閉し吸引することなどが行われていた。しかし、前者の手段では、減圧するために吸引することで周りの空気などの雰囲気と一緒に浮遊するゴミなども吸い込んで負圧ポンプに負担を与え寿命を縮めたりし、また吸引の効率を上げるために隙間をできるだけ均一に小さくして保持するのが難しく、調整に手間がかかるという問題がある。更に、調整が適切でない場合には、固定吸引口を有する部品が主軸に接触したりかじったりするという問題もある。一方、後者の手段では、Ｏ−リングによる摩擦が主軸の回転精度を低下させたり発熱を招いたりし、また、Ｏ−リングの引きずりにより、モータなど駆動手段に必要とされる駆動トルクが増大し消費エネルギーを増やすなどの問題がある。
【００１６】
この対策として、図７に示すように、内部に吸引路を有する回転軸Ｓの半径方向に向いた開口に対向して固定吸引口ＩＡを有するケースＣＳに、静圧パッドＳＰを設け、その静圧パッドＳＰからの流体の吹き出しによって回転軸Ｓとの隙間を均一に１０μｍ程度に保持して非接触を保ちながら固定する技術が開発されている。ケースＣＳはハウジングＨに、ばねＳＧを介して相対移動可能に支持されている。静圧パッドＳＰからは、高圧の空気などの流体が吹き出すが、隙間が狭いためその吐出圧は小さく、負圧ポンプＰ−の容量が大きければほとんど負荷とならずに回転軸Ｓ内を減圧することができる。しかも、静圧力により自動的に隙間が均一になるので、偏心調整も不要となる。しかし、この技術によれば２カ所の静圧パッドＳＰに挟まれた領域に固定吸引口ＩＡがあるため、流体の供給を止めたときには、回転軸Ｓ内を減圧する際に吸引されてきたゴミや溶剤などが静圧面の隙間に入り込むことがあり、この状態で回転軸Ｓを回転すると、かじりが生じたりする恐れがある。
【００１７】
より具体的に図７に示す技術の問題点を考察すると、回転軸Ｓ内の吸引路が貫通しておらず、折れ曲がって吸引口から外部に出る構造となっているために、吸引されたゴミや加工油、溶剤などが回転軸Ｓ内の非貫通穴の底に貯まりやすくなっている。また、吸引路が折れ曲がっているので、吸引されて加速されたゴミや加工油が減速して回転軸Ｓの外部に排出されるので、その出口近傍にある静圧パッドＳＰに回り込み、これらを汚染しやすいということがある。かかる傾向は、静圧パッドＳＰが多孔質部材であると、その傾向がより顕著になる。即ち、多孔体部材からなる静圧パッドＳＰへの流体供給を停止すると、この付近を汚染しているゴミや加工油、溶剤が容易に静圧面の隙間に入り込む恐れがある。特に溶剤や加工油などの液体は、毛細管現象で容易に隙間に入り込むという特性を有するため、問題はより深刻となる。さらに、ばねＳＧによりケースＣＳは変位可能にハウジングＨに固定されているので、主軸Ｓが高速で回転して静圧パッドＳＰと主軸Ｓとの流体の粘性抵抗により摩擦力が大きくなったり、ゴミの混入によりこの部分で摩擦が生じると、容易にケースＣＳが主軸Ｓと一緒に回り出してばねＳＧや正圧や負圧の配管を巻き込み破壊してしまうということが起きる。
【００１８】
本発明では、前記主軸内の流体の通路が軸線方向に開口しているため、吸引されたゴミや加工油がこの通路で支障なく加速されて、一気に前記主軸から外部に飛び出し、これは前記静圧軸受とは異なる位置で、前記コネクタ部材の壁面に衝突して落下するので、前記静圧軸受を汚染する恐れが少ない。そのため、流体を停止しても、前記静圧軸受の静圧隙間に前記主軸を出たゴミや加工油、溶剤などが入り込む恐れがなく、従って、かじり等も発生せず、機能の信頼性が高いという特徴がある。また、ケースＣＳが確実に固定されているので、主軸との摩擦が増えても、これに巻き込まれて危険な状態や破壊につながることもない。
【００１９】
より具体的には、本発明のスピンドル装置の一例を示す図８において、主軸Ｓは、内部に軸線方向に延在する流体の通路ＰＳを有し、通路ＰＳの端部は主軸Ｓの一方の端面から軸線方向に開口している。ハウジングＨにボルトＢＴにより取り付けられた筐体状のコネクタ部材ＣＭは、その開放端から主軸Ｓの開口した端部を受け入れており、主軸Ｓの端部の半径方向外方において、コネクタ部材ＣＭの内壁に、例えば多孔質状の静圧パッドＳＰが取り付けられている。静圧パッドＳＰの背面側から、多孔を通して正圧ポンプＰ＋から高圧の流体が供給されることで、主軸Ｓの外周面と静圧パッドＳＰとの接触が回避される。又、負圧ポンプＰ−に接続されたコネクタ部材ＣＳの固定吸引口から、コネクタ部材ＣＳの内部を介して主軸Ｓの通路ＰＳ内部の流体が吸引されると、例えば通路ＰＳの他方の端面側に負圧を用いて工具などを取り付けることができる。尚、コネクタ部材ＣＭの流体の排出口ＥＸが設けられた内周面は、静圧パッドＳＰが設けられた内周面に対して拡径している（段差がある）と、排出口ＥＸの付近に貯留した加工油などの液体が静圧パッドに触れることがなく、その汚染が抑制される。
【００２０】
本発明は、簡単に組み上げられ、ゴミなどによるかじり等のトラブルが発生しないスピンドル装置を提供する。尚、本発明の特徴をまとめると、以下のようである。
（１）前記主軸の流体の通路を末端まで通し穴とすれば、ドリルなどにより一度に加工できるため簡単で加工しやすい。
（２）前記コネクタ部材をハウジングなどに対して変位可能に支持すれば、前記静圧軸受の静圧により前記主軸との隙間が均一に自動調心されるので、前記主軸と非接触な状態が維持され摩擦負荷もなく、組み立ても容易かつ隙間調整の必要もない。
（３）前記コネクタ部材をボルト固定した場合、前記主軸を高速回転しても流体の粘性抵抗による前記コネクタ部材の巻き込みが抑制できる。
（４）流体の供給を止めても、吸引されたゴミや溶剤は前記静圧軸受の静圧面に入りにくので、かじりが生じにくい。
（５）前記静圧軸受を１つとすることで構造が簡素化され且つ安価になる。前記静圧軸受の静圧パッドとしては、多孔質グラファイト材料を用いると、非常に安価でかつ加工が容易で、万一、前記主軸と接触してもかじりが生じにくいので好ましい。
【００２１】
請求項８に記載のスピンドル装置は、請求項７に記載の発明において、前記主軸の通路内の流体は、前記コネクタ部材を介して外部に吸引されることを特徴とする。
【００２２】
請求項９に記載のスピンドル装置は、請求項７又は８に記載の発明において、前記主軸は、前記流体の通路の他端において、負圧を利用して装着物を取り付けていることを特徴とする。
【００２３】
請求項１０に記載のスピンドル装置は、請求項７〜９のいずれかに記載の発明において、前記通路は、前記主軸の一端から他端まで軸線方向に貫通していることを特徴とする。
【００２４】
請求項１１に記載のスピンドル装置は、請求項７〜１０のいずれかに記載の発明において、前記静圧軸受は、多孔質状の静圧パッドを含むことを特徴とする。
【００２５】
尚、本発明で用いる流体としては、静圧を発生させることができる媒体であれば、液体・気体を問わず用いることができるが、取り扱い容易性を考慮すると気体が好ましく、更に空気であれば安価に利用できるのでより好ましい。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、装着物と主軸とを高精度に位置決めしつつ確実に固定することができる装着物の取り付け方法及びスピンドル装置を提供することができ、又、主軸内の流体を吸引するのに適したスピンドル装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の実施の形態につき、図面を参照して説明する。本発明の実施の形態にかかるスピンドル装置は、図１に示す２軸旋削精密加工機に用いることができる。図１において、不図示の制御装置によってＸ軸方向に駆動されるＸ軸テーブル２が、定盤１上に配置されている。Ｘ軸テーブル２上には、ダイヤモンド工具３が工具取り付け部７を介して取り付けられている。又、不図示の制御装置によってＺ軸方向に駆動されるＺ軸テーブル４が、定盤１上に配置されている。Ｚ軸テーブル４上には、駆動制御機構６と、駆動制御機構６により制御されるスピンドル装置ＳＤが設けられている。スピンドル装置ＳＤの主軸は、例えば光学素子用成形金型の被加工物Ｍを取り付け可能となっている。かかる２軸旋削精密加工機を用いて、光学素子用成形金型の転写光学面を高精度に切削できる。
【００２８】
更に、本発明の実施の形態にかかるスピンドル装置は、図２に示す旋削精密加工機に用いることができる。図２において、定盤１１上にＸ軸方向に駆動されるＸ軸テーブル１２とＺ軸方向に駆動されるＺ軸テーブル１４が取り付けられている。Ｘ軸テーブル１２上には、工具１３を旋回することが出来る旋回軸（Ｂ軸）１８が取り付けられており、その旋回軸１８の上には、工具取り付け部１７が取り付けられている。Ｚ軸テーブル１４上には、駆動制御機構１６と、駆動制御機構１６により制御されるスピンドル装置ＳＤが設けられている。スピンドル装置ＳＤの主軸は、例えば光学素子用成形金型の被加工物Ｍを取り付け可能となっている。かかる旋削精密加工機を用いて、光学素子用成形金型の転写光学面を高精度に切削できる。
【００２９】
更に、本発明の実施の形態にかかるスピンドル装置は、図３に示す、直交３軸の可動ステ一ジと、ダイヤモンド工具を回転させる回転機構とを有する超精密加工機に用いることができる。図３において、定盤２１上にＸ軸方向に駆動するＸ軸テーブル２２とＺ軸方向に駆動するＺ軸テーブル２４が取り付けられている。Ｘ軸テーブル２２上には、Ｙ軸方向に駆動するＹ軸ステージ２６が取り付けられ、Ｙ軸ステージ２６上にスピンドル機構ＳＤが配置され、その主軸が、ダイヤモンド工具２３を回転させるための回転部２７に連結されている。その回転軸はＺ軸と平行である。また、Ｚ軸テーブル２４上には、被加工物Ｍが固定されている。
【００３０】
更に、本発明の実施の形態にかかるスピンドル装置は、図４に示すミーリング加工機に用いることができる。図４において、定盤４１上にＸ軸方向に駆動するＸ軸ステージ４２とＺ軸方向に駆動するＺ軸ステージ４４が取り付けられている。Ｘ軸テーブル４２上には、Ｙ軸方向に駆動するＹ軸ステージ４６が取り付けられ、Ｙ軸ステージ４６にはダイヤモンド工具４３を回転させるスピンドル装置ＳＤがアーム４５により支持されている。アーム４５内に組み込まれたスピンドル装置ＳＤの主軸の端面に、回転中心から半径方向に例えば１５ｍｍ離れた位置に工具刃先がくるように取り付け、Ｚ軸ステージ４４上に固定された被加工物Ｍに対して、Ｙ軸方向に切り込みを与え、Ｘ軸方向にダイヤモンド工具４３を送って切削加工を行う。
【００３１】
図５は、本実施の形態のスピンドル装置の断面図である。図５のスピンドル装置ＳＤは、例えば図４のミーリング加工機に組み込むことができるが、それに限られず、図１〜３の加工機或いはそれ以外の加工機にも組み込むことができるのはいうまでもない。
【００３２】
図５において、中空円筒状のハウジング１０１内に、円筒状の主軸１０２が嵌入されている。両者のスキマは１０μｍ程度である。主軸１０２は、図５で左端近傍にフランジ１０２ａを有し、中央に貫通孔（吸引通路または流体の通路ともいう）１０２ｂを有している。ハウジング１０１は、フランジ１０２ａに対して右方に配置された主ハウジング１０１Ａと、フランジ１０２ａに対して左方に配置された副ハウジング１０１Ｂと、フランジ１０２ａの半径方向外方において主ハウジング１０１Ａと副ハウジング１０１Ｃを連結してなるリングブロック１０１Ｃとからなる。
【００３３】
主ハウジング１０１Ａは、一端が外周面に開口し外部の流体源である正圧ポンプＰ＋に接続された供給通路１０１ａを有している。供給通路１０１ａの他端は、主ハウジング１０１Ａの内周面において、軸線方向に並んで３列で且つ周方向に１２０度等間隔で主軸１０２の外周面に対向して開口している（これらを吐出口Ａ，Ｂ、Ｃという）と共に、主ハウジング１０１Ａの端面において、フランジ１０２ａに対向して、周方向に１２０度等間隔で開口している（これを吐出口Ｄという）。供給通路１０１ａの各吐出口においては、小穴（供給通路の最小断面積を規定する）のあいた絞り部材１０３が嵌合されている。供給通路１０１ａの吐出口Ａ，Ｂ、Ｃに接続するようにして、主ハウジング１０１Ａの内周面には周溝１０１ｃが形成されている。尚、主ハウジング１０１Ａは、その内部に、冷却水を流す冷却ジャケット１０１ｆを有しているが、これは供給通路１０１ａとは非接続状態にある。
【００３４】
副ハウジング１０１Ｂは、一端が外周面に開口し外部の流体源である正圧ポンプＰ＋に接続された供給通路１０１ｂを有している。供給通路１０１ｂの他端は、副ハウジング１０１Ｂの内周面において、軸線方向に並んで２列で且つ周方向に１２０度等間隔で主軸１０２の外周面に対向して開口している（これらを吐出口Ｅ，Ｆ）と共に、副ハウジング１０１Ｂの端面において、フランジ１０２ａに対向して、周方向に１２０度等間隔で開口している（これを吐出口Ｇという）。供給通路１０１ｂの各吐出口においては、小穴のあいた絞り部材１０３が嵌合されている。供給通路１０１ｂの吐出口Ｅ，Ｆに接続するようにして、副ハウジング１０１Ｂの内周面には周溝１０１ｄが形成されている。
【００３５】
リングハウジング１０１Ｃには、その内周と主軸１０２のフランジ１０２ａとの間のスキマから、外周に抜ける排気口１０１ｋが設けられている。
【００３６】
主ハウジング１０１Ａに隣接して、駆動手段であるモータ１０４が設けられている。モータ１０４は、モータケース１０４ａと、主軸１０２に取り付けられたロータ１０４ｂと、ロータ１０４ｂの半径方向外方であってモータケース１０４ａ内に配置されたコイル１０４ｃとからなり、コイル１０４ｃに外部から電力を供給することによって、主軸１０２を回転駆動することができるものである。
【００３７】
主軸１０２の右端には、縮径円筒部１０２ｄが同軸に形成されている。縮径円筒部１０２ｄは、その外周に一体的に回転するエンコーダ板１０５ｂを取り付けている。エンコーダ１０５ａは、エンコーダ板１０５ｂの回転角度を検出し、主軸１０２の回転角度を求めることができる。
【００３８】
端部が軸線方向に開口した縮径円筒部１０２ｄの先端は、コネクタ部材である吸引ケース１０６に挿入されている。吸引ケース１０６は、ハウジング１０１に不図示のボルトで取り付けられており、その内壁には、縮径円筒部１０２ｄの外周面に対向して円管多孔質状の静圧パッド１０６ａを配置しており、また排出口１０６ｂを形成している。排出口１０６ｂは、縮径円筒部１０２ｄの貫通孔１０２ｂの延長上にはなく、それと交差或いは直交する方向に配置されている。静圧パッド１０６ａの背面側で吸引ケース１０６に設けられた供給通路１０６ｃは、正圧ポンプＰ＋に接続され、ここから静圧パッド１０６ａの多孔を介して加圧された空気を、縮径円筒部１０２ｄの外周面と、静圧パッド１０６ａの内周面との間に供給できる。吸引ケース１０６を組み上げ固定するには、供給通路１０６ｃより加圧した空気を送った状態で、縮径円筒部１０２ｄの外周面に吸引ケース１０６をはめると、静圧により自動的に数μｍの精度で調心されるので、この状態で吸引ケース１０６をハウジング１０１に、不図示のボルトで取り付ける。これにより、縮径円筒部１０２ｄの外周面と静圧パッド１０６ａが数μｍ以下の精度で調心され固定されるので、縮径円筒部１０２ｄとの接触が回避される。吸引ケース１０６の内部空間は、主軸１０２の貫通孔１０２ｂ及び排出口１０６ｂに連通しており、排出口１０６ｂに接続された負圧源である負圧ポンプＰ−により、貫通孔１０２ｂ内の空気が吸引されるようになっている。貫通孔１０２ｂを含む主軸１０２、吸引ケース１０６，負圧ポンプＰ−で吸着手段を構成する。又、正圧ポンプＰ＋により加圧された空気を圧送される静圧パッド１０６ａが静圧軸受を構成する。
【００３９】
主軸１０２の左端は平坦面となっており、またボルト孔１０２ｇが設けられているため、これを利用して、工具Ｔを保持するホルダＨＤを取り付けることができる。ボルトＢＴとボルト孔１０２ｇとで固定手段を構成する。ホルダＨＤは、平坦な取り付け面とボルトの通し孔を有する。装着物であるホルダＨＤの取り付け方法について以下に説明する。
【００４０】
図６は、本実施の形態にかかるホルダの取り付け方法を説明するフローチャートである。まず、ステップＳ１０１（第１のステップ）で、負圧ポンプＰ−を駆動し、ステップＳ１０２で、ホルダＨＤの取り付け面を主軸１０２に押し当てる。すると、吸引ケース１０６を介して貫通孔１０２ｂ内の空気が吸引されて負圧になるので、大気圧との差圧によりホルダＨＤは主軸１０２に対して固定される。かかる段階で主軸１０２を回転しながら、ホルダＨＤの心出しを行う。具体的には、ホルダＨＤの基準面を外周面としたときに、ここにマイクロメータＭＭのプローブを当てて、偏心度合いを測定する。偏心が許容範囲外の場合、位置調整を行う（ステップＳ１０３：第２のステップ）。これをホルダＨＤの心出し（或いは微調整）というが、ホルダＨＤを負圧により主軸１０２の端面に吸着しているので、ホルダＨＤの外周面を軽くたたくなどすれば、ホルダＨＤがずれるのでその心出しを容易に行える。ホルダＨＤの心出しが適正に行われた後、ステップＳ１０４（第３のステップ）で、ボルトＢＴをボルト孔１０２ｇに螺合することでホルダＨＤを主軸１０２に固定する。このとき、ホルダＨＤは主軸１０２の端面に吸着されているので、ボルトＢＴの締め付けにより位置ズレが生じることはない。又、ホルダＨＤをボルトＢＴを用いて主軸１０２に固定すれば、主軸１０２を例えば１００００ｍｉｎ−１以上の高速で回転駆動させた場合でも、遠心力などにより脱落やずれを招くことはない。
【００４１】
図５のスピンドル装置ＳＤを、図４のミーリング加工機に組み込んだ状態で動作させたとき、正圧ポンプＰ＋から供給通路１０１ａ、１０１ｂの吐出口Ａ，Ｂ、Ｃ、Ｅ，Ｆを介して主ハウジング１０１Ａ及び副ハウジング１０１Ｂの内部に供給される空気によって、主軸１０２は、主ハウジング１０１Ａ及び副ハウジング１０１Ｂに対して非接触状態で支持されるため、工具Ｔから受けるラジアル方向の荷重を受けることができる。又、正圧ポンプＰ＋から供給通路１０１ａ、１０１ｂの吐出口Ｄ、Ｇを介して主ハウジング１０１Ａ及び副ハウジング１０１Ｂの内部に供給される空気によって、主軸１０２のフランジ１０２ａが主ハウジング１０１Ａ及び副ハウジング１０１Ｂに対して非接触状態で支持されるため、工具Ｔから受けるスラスト方向の荷重を受けることができる。かかる状態でモータ１０４を駆動すると、主軸１０２が回転する。回転駆動時に加熱される主軸１０２は、冷却ジャケット１０１ｆに供給される冷却水により冷却され、その熱膨張が抑えられるようになっている。
【００４２】
このとき、主ハウジング１０１Ａにおいて供給通路１０１ａの吐出口を周溝１０１ｃにつなげており、副ハウジング１０１Ｂにおいて供給通路１０１ｂの吐出口を周溝１０１ｄにつなげているので、例え主ハウジング１０１Ａ、副ハウジング１０１Ｂ又は主軸１０２の断面が真円でない場合でも、周溝１０１ｃ、１０１ｄが供給通路１０１ａ、１０１ｂから供給される空気が全周にわたりほぼ均一な圧力の一時的な蓄積領域となって、回転に伴う静圧スキマと吐出口との位置関係によらず圧力の急激な変動を抑えることができ、それにより主軸１０２の外周面に付与される圧力変動を抑えて、その振れや振動を抑制できる。
【００４３】
尚、供給通路１０１ａから供給された空気は、主軸１０２と主ハウジング１０１Ａとの間を通過し、モータ１０４の間のスキマから外部へ流出する。又、供給通路１０１ｂから供給された空気は、主軸１０２と副ハウジング１０１Ｂとの間を通過し、ホルダＨＤの近傍から外部へ流出する。従って、内周に開放した軸線方向に並んだ供給通路１０１ａの吐出口Ａ、Ｂ、Ｃと、供給通路１０１ｂの吐出口Ｅ，Ｆの間に排出路を設けていないことから、供給された流体は、主軸１０２の外周面とハウジング１０１Ａ、１０１Ｂの内周面との間を通って外部へと流出するのみであるので、それにより静圧を増大させて支持剛性を高めることができる。
【００４４】
以上、本発明を実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定して解釈されるべきではなく、適宜変更・改良が可能であることはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】２軸旋削精密加工機の斜視図である。
【図２】旋削精密加工機の斜視図である。
【図３】直交３軸の可動ステ一ジと、ダイヤモンド工具を回転させる回転機構とを有する超精密加工機の斜視図である。
【図４】ミーリング加工機の斜視図である。
【図５】本実施の形態のスピンドル装置の断面図である。
【図６】本実施の形態にかかるホルダの取り付け方法を説明するフローチャートである。
【図７】従来の構成を示す断面図である。
【図８】本発明の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４６】
１ 定盤
２ Ｘ軸テーブル
３ ダイヤモンド工具
４ Ｚ軸テーブル
６ 駆動制御機構
７ 工具取り付け部
１１ 定盤
１２ Ｘ軸テーブル
１３ 工具
１４ Ｚ軸テーブル
１６ 駆動制御機構
１７ 工具取り付け部
１８ 旋回軸
２１ 定盤
２２ Ｘ軸テーブル
２３ ダイヤモンド工具
２４ Ｚ軸テーブル
２６ Ｙ軸ステージ
２７ 回転部
４１ 定盤
４２ Ｘ軸ステージ
４３ ダイヤモンド工具
４４ Ｙ軸ステージ
４５ アーム
４６ Ｙ軸ステージ
４７ アーム
４７ 回転機構
１０１ ハウジング
１０１Ａ 主ハウジング
１０１Ｂ 副ハウジング
１０１ａ 供給通路
１０１ｂ 供給通路
１０１ｃ 周溝
１０１ｄ 周溝
１０１ｆ 冷却ジャケット
１０２ 主軸
１０２ 縮径円筒部
１０２ａ フランジ
１０２ｂ 貫通孔
１０２ｃ 排気口
１０２ｄ 縮径円筒部
１０３ 部材
１０４ モータ
１０５ エンコーダ
１０６ 吸引ケース
１０６ａ 静圧パッド
１０６ｂ 排出口
Ｐ＋ 正圧ポンプ
Ｐ− 負圧ポンプ
Ｓ 主軸
ＳＤ スピンドル装置
Ｔ 工具
【図１】
2006167821.tif 000003
【図２】
2006167821.tif 000004
【図３】
2006167821.tif 000005
【図４】
2006167821.tif 000006
【図５】
2006167821.tif 000007
【図６】
2006167821.tif 000008
【図７】
2006167821.tif 000009
【図８】
2006167821.tif 000010