(57)【要約】【課題】スピンドルとハウジングとの軸受隙間の大きさを可変として、高い剛性を必要とする場合にスピンドルの剛性をより高くするとともに、必要とするエネルギーの増加量をより抑制することができる流体軸受装置を提供する。【解決手段】スピンドルＳは、回転軸ＴＺ方向の一方に向かって径が小さくなるテーパ面ＭＰを有するテーパ部ＳＴと、回転軸方向の一方の方向に向かう流体の力を受ける軸方向力受動面ＭＪを有する軸方向力受動部ＳＪとを有し、テーパ面に対向しているテーパ対向面Ｍ１にはテーパ部ポケットＰ１〜Ｐ４が周方向に分割されて形成されており、軸方向力受動面に対向している軸方向対向面Ｍ２に軸方向ポケットＰＢが形成されている。スピンドルが回転軸に交差する方向の力である負荷Ｆを受けると、軸方向力受動面の受ける力を大きくしてスピンドルをハウジングに対して相対的に回転軸方向の一方の方向に移動させる剛性増加手段を備えている。【選択図】図２
2011033170.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、
流体にて前記ハウジングに対して回転可能に支持されたスピンドルと、を有する流体軸受装置において、
前記スピンドルは、回転軸方向の一方に向かって徐々に径が小さくなるテーパ面を有するテーパ部と、前記回転軸方向の一方の方向に向かう流体の力を受けることが可能な軸方向力受動面を有する軸方向力受動部と、を有し、
前記ハウジングにおける前記テーパ面に対向しているテーパ対向面には、供給された流体を溜めるテーパ部ポケットが周方向に形成されており、前記テーパ部ポケットは、周方向において複数に分割されており、
前記ハウジングにおける前記軸方向力受動面に対向している軸方向対向面には、供給された流体を溜める軸方向ポケットが形成されており、
前記スピンドルが前記回転軸に交差する方向の力である負荷を受けると、前記軸方向力受動面の受ける力を大きくして前記スピンドルを前記ハウジングに対して相対的に前記回転軸方向の一方の方向に移動させて前記スピンドルの剛性を増加させる剛性増加手段を備えている、
流体軸受装置。
【請求項２】
請求項１に記載の流体軸受装置であって、
前記剛性増加手段は、
前記負荷を受けて前記テーパ面と軸受部との隙間が小さくなる位置にあるテーパ部ポケットと、前記軸方向ポケットと、を連通する流体連通路にて構成されている、
流体軸受装置。
【請求項３】
請求項１に記載の流体軸受装置であって、
前記剛性増加手段は、
前記スピンドルにおける前記負荷による変位量を検出可能な変位検出手段と、
前記変位検出手段からの信号に基づいて、前記負荷による前記スピンドルの変位が発生したと判定した場合に前記軸方向ポケットに供給する流体の圧力を増加させる制御手段と、で構成されている、
流体軸受装置。
【請求項４】
請求項１に記載の流体軸受装置であって、
前記剛性増加手段は、
前記スピンドルに前記負荷が加えられることを予測可能な負荷予測手段と、
前記負荷予測手段からの信号に基づいて、負荷が加えられると予測された場合に前記軸方向ポケットに供給する流体の圧力を増加させる制御手段と、で構成されている、
流体軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体を用いてスピンドルを回転可能に支持する流体軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、工作機械の工具や回転砥石等を保持するスピンドルを、流体を用いて回転可能に支持する流体軸受装置が用いられている。
例えば特許文献１に記載された従来技術には、ハウジングとテーパ形状を有する主軸との間に、軸方向に移動可能な可動スリーブを備え、ハウジングの内周部に対して可動スリーブの外周部が流体にて静圧支持され、可動スリーブの内周部（テーパ形状）に対して主軸の外周部（テーパ形状）が流体にて静圧支持されている静圧型流体軸受装置が開示されている。主軸が回転して温度が上昇して熱膨張すると、主軸と可動スリーブとの軸受隙間が大きくなる方向に可動スリーブが移動し、焼付け等が防止される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−２８５６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載された従来技術では、主軸が熱膨張して主軸と可動スリーブとの軸受隙間が小さくなると、軸受隙間が大きくなるようにしているが、軸受隙間を大きくすると主軸の剛性は低下する。この場合、主軸の回転軸に交差する方向の負荷が主軸に加えられると、軸受隙間が広がって支持力（剛性）が低下した主軸は、軸受隙間が小さい場合よりも容易に変位してしまい、加工精度が低下する可能性がある。
工具や砥石等を保持するスピンドルの剛性をより高くして加工精度を向上させようとすると、軸受隙間をより小さくしてスピンドルを支持する個所の流体の圧力を高くする必要がある。しかし、軸受隙間を小さくすると、回転するスピンドルによるせん断摩擦力が大きくなり、発熱量も増加する。この結果、スピンドルを回転駆動する駆動手段の動力エネルギーを増加する必要や、発熱した流体を冷却する冷却エネルギーを増加する必要がある。
本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、スピンドルとハウジングとの軸受隙間の大きさを可変として、高い剛性を必要とする場合にスピンドルの剛性をより高くするとともに、必要とするエネルギーの増加量をより抑制することができる流体軸受装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するための手段として、本発明の第１発明は、請求項１に記載されたとおりの流体軸受装置である。
請求項１に記載の流体軸受装置は、流体にて前記ハウジングに対して回転可能に支持されたスピンドルと、を有する流体軸受装置において、前記スピンドルは、回転軸方向の一方に向かって徐々に径が小さくなるテーパ面を有するテーパ部と、前記回転軸方向の一方の方向に向かう流体の力を受けることが可能な軸方向力受動面を有する軸方向力受動部と、を有している。
前記ハウジングにおける前記テーパ面に対向しているテーパ対向面には、供給された流体を溜めるテーパ部ポケットが周方向に形成されており、前記テーパ部ポケットは、周方向において複数に分割されており、前記ハウジングにおける前記軸方向力受動面に対向している軸方向対向面には、供給された流体を溜める軸方向ポケットが形成されている。
前記スピンドルが前記回転軸に交差する方向の力である負荷を受けると、前記軸方向力受動面の受ける力を大きくして前記スピンドルを前記ハウジングに対して相対的に前記回転軸方向の一方の方向に移動させて前記スピンドルの剛性を増加させる剛性増加手段を備えている。
【０００６】
また、本発明の第２発明は、請求項２に記載されたとおりの流体軸受装置である。
請求項２に記載の流体軸受装置は、請求項１に記載の流体軸受装置であって、前記剛性増加手段は、前記負荷を受けて前記テーパ面と軸受部との隙間が小さくなる位置にあるテーパ部ポケットと、前記軸方向ポケットと、を連通する流体連通路にて構成されている。
【０００７】
また、本発明の第３発明は、請求項３に記載されたとおりの流体軸受装置である。
請求項３に記載の流体軸受装置は、請求項１に記載の流体軸受装置であって、前記剛性増加手段は、前記スピンドルにおける前記負荷による変位量を検出可能な変位検出手段と、前記変位検出手段からの信号に基づいて、前記負荷による前記スピンドルの変位が発生したと判定した場合に前記軸方向ポケットに供給する流体の圧力を増加させる制御手段と、で構成されている。
【０００８】
また、本発明の第４発明は、請求項４に記載されたとおりの流体軸受装置である。
請求項４に記載の流体軸受装置は、請求項１に記載の流体軸受装置であって、前記剛性増加手段は、前記スピンドルに前記負荷が加えられることを予測可能な負荷予測手段と、前記負荷予測手段からの信号に基づいて、負荷が加えられると予測された場合に前記軸方向ポケットに供給する流体の圧力を増加させる制御手段と、で構成されている。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１に記載の流体軸受装置を用いれば、スピンドルが負荷を受けた際、スピンドルとテーパ部ポケットに対応する軸受部との軸受隙間が小さくなる方向に、スピンドルをハウジングに対して相対的に移動させる。このように軸受隙間を可変とし、スピンドルが負荷を受けて剛性が必要な場合に軸受隙間を小さくして剛性をより高くすることができる。
また、スピンドルに剛性が必要でない場合は軸受隙間を小さくしないので、必要とするエネルギーの増加量をより抑制することができる。
また、請求項２〜４に記載の流体軸受装置を用いれば、軸受隙間の大きさを可変とする剛性増加手段を容易に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の流体軸受装置を適用した研削盤１の一実施の形態を説明する図である。
【図２】第１の実施の形態における流体軸受装置を適用した砥石装置ＴＳの構造の例を説明する断面図である。
【図３】図２に示す第１の実施の形態に対して、ハウジング軸受部材Ｊ１を砥石回転軸ＴＺ方向に移動可能とした砥石装置ＴＳの構造の例を説明する断面図である。
【図４】第２の実施の形態における流体軸受装置を適用した砥石装置ＴＳの構造の例を説明する断面図である。
【図５】図４に示す第２の実施の形態に対して、ハウジング軸受部材Ｊ１を砥石回転軸ＴＺ方向に移動可能とした砥石装置ＴＳの構造の例を説明する断面図である。
【図６】第３の実施の形態における流体軸受装置を適用した砥石装置ＴＳの構造の例を説明する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に本発明を実施するための形態を図面を用いて説明する。図１（Ａ）は、本発明の流体軸受装置を適用した研削盤１の一実施の形態における平面図の例を示しており、図１（Ｂ）は、研削盤１の右側面図の例を示している。なお、図１（Ｂ）では、主軸台（右）ＤＲを備えた主軸装置（右）の記載を省略している。
また、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸が記載されている全ての図面において、Ｘ軸とＹ軸とＺ軸は互いに直交しており、Ｙ軸は鉛直上向きを示しており、Ｚ軸とＸ軸は水平方向を示している。そしてＺ軸はワーク回転軸方向を示しており、Ｘ軸方向は砥石ＴがワークＷに切り込む方向を示している。
【００１２】
●［研削盤１の全体構成（図１（Ａ）、（Ｂ））］
図１（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、研削盤１は、ワーク回転軸ＷＺ回りに回転しているワークＷに対して、砥石回転軸ＴＺ回りに回転している略円筒形状の砥石Ｔを相対移動させてワークＷを研削する。なお、各可動体の位置等を検出して各駆動モータに制御信号を出力する制御手段（数値制御装置等）については、図示を省略する。なお、ワーク回転軸ＷＺと砥石回転軸ＴＺは、どちらもＺ軸と平行である。
ワークＷは、センタ部材ＣＬを備えた主軸装置（左）と、センタ部材ＣＲを備えた主軸装置（右）に両端（または両端近傍）が支持されている（センタ部材の代わりに少なくとも一方がチャックであってもよい）。
【００１３】
主軸装置（左）は、基台ＢＳに載置された主軸台（左）ＤＬと、主軸台（左）ＤＬに対してＺ軸方向に往復移動可能な主軸ハウジング（左）ＨＬと、主軸ハウジング（左）ＨＬ内でワーク回転軸ＷＺ回りに回転可能に支持された主軸（左）ＳＬとを備えている。また、主軸（左）ＳＬの一端にはセンタ部材ＣＬが設けられている。
主軸（左）ＳＬには図示しない駆動モータが設けられており、制御手段は、センタ部材ＣＬの先端をとおるワーク回転軸ＷＺ回りに主軸（左）ＳＬを、任意の角速度で任意の角度まで回転させることができる。
なお、主軸台（右）ＤＲを備えた主軸装置（右）も同様であり、主軸装置（右）については説明を省略する。
制御手段は、主軸（左）ＳＬと主軸（右）ＳＲを同期させて回転させることができる。
【００１４】
また、基台ＢＳには、Ｚ軸駆動モータＭＺにて制御されるボールねじＮＺの回転角度に応じて、ガイドＧＺに沿ってＺ軸方向の任意の位置に位置決めされる砥石スライドテーブル４０が載置されている。制御手段はエンコーダ等の位置検出手段ＥＺからの信号を検出しながらＺ軸駆動モータＭＺに制御信号を出力する。
砥石スライドテーブル４０には、Ｘ軸駆動モータＭＸにて制御されるボールねじＮＸの回転角度に応じて、ガイドＧＸに沿ってＸ軸方向の任意の位置に位置決めされる砥石進退テーブル４１が載置されている。制御手段はエンコーダ等の位置検出手段ＥＸからの信号を検出しながらＸ軸駆動モータＭＸに制御信号を出力する。
【００１５】
砥石進退テーブル４１には、砥石Ｔへの回転動力を発生させる砥石駆動モータＭＴと砥石装置ＴＳが固定されている。
砥石駆動モータＭＴは駆動プーリ２１に接続され、駆動プーリ２１はベルト２２を介して従動プーリ２４に回転動力を伝達する。また従動プーリ２４は、砥石ハウジング２５内にて砥石回転軸ＴＺ回りに回転可能に支持されたスピンドルＳ（図３〜図６参照）の一端に接続されており、スピンドルＳの他端には略円筒形状の砥石Ｔが接続されている。
また、本実施の形態にて説明する研削盤１では、砥石Ｔの支持方法が片持ち式の例を示しているが、両持ち式で砥石Ｔを支持してもよい。
【００１６】
なお、図１（Ｂ）に示すように、砥石回転軸ＴＺとワーク回転軸ＷＺは仮想平面ＭＦ上に位置している。この状態で砥石ＴをワークＷに対して相対的に近づけていき、ワークＷと砥石Ｔとが接触した位置における砥石Ｔの側の点を砥石研削点ＴＰとする。
また、研削盤１には、砥石研削点ＴＰの近傍にクーラントを供給するクーラントノズルが設けられているが、図示省略する。
また、図１（Ａ）及び（Ｂ）の例に示す研削盤１では、砥石Ｔのドレッシングを行うドレッシング手段ＴＲが、主軸ハウジング（左）ＨＬに取り付けられている。
【００１７】
本実施の形態にて説明する研削盤１では、主軸（左）ＳＬと主軸（右）ＳＲと砥石Ｔを流体軸受装置にて回転可能に支持しており、流体軸受装置には図示しないポンプ等からオイル等の流体が供給されている。そして流体軸受装置で使用した流体を回収及び冷却してポンプ等に戻し、流体を循環させている。
図１（Ａ）及び（Ｂ）の例に示す研削盤１では、ワークＷをワーク回転軸ＷＺ回りに回転させながら砥石ＴをＸ軸方向に移動させてワークＷに押付けて研削する際、砥石Ｔが接続されているスピンドルＳ（図２参照）には、砥石回転軸ＴＺに交差する方向の大きな負荷がかかり、スピンドルＳの剛性が低い場合はスピンドルＳが変位して加工精度が低下する可能性がある。
ここで砥石Ｔが取付けられているスピンドルＳの剛性をより高くすると、砥石駆動モータＭＴの動力エネルギーを増加させる必要があり、流体の温度もより上昇するので、循環させる流体の冷却エネルギーを増加させる必要がある。
以下に説明する第１〜第３の実施の形態では、スピンドルＳの剛性をより高くするとともに、砥石駆動モータＭＴの動力エネルギーや流体の冷却エネルギーの増加量を、より抑制することができる流体軸受装置を適用した砥石装置ＴＳの例について順に説明する。
なお、以降の説明では、流体軸受装置は、砥石ハウジング２５、ハウジング軸受部材Ｊ１、Ｊ２、ハウジング軸受部材Ｊ１、Ｊ２に対して流体にて支持されるスピンドルＳにて構成されている。
【００１８】
●［第１の実施の形態の流体軸受装置を適用した砥石装置ＴＳの例（図２）］
次に図２に示す断面図を用いて、第１の実施の形態の流体軸受装置を適用した砥石装置ＴＳの構造について説明する。
図２に示す砥石装置ＴＳは、砥石ハウジング２５に対してハウジング軸受部材Ｊ１、Ｊ２が固定されており、ハウジング軸受部材Ｊ１、Ｊ２に対してスピンドルＳが流体にて支持され、砥石ハウジング２５に対してスピンドルＳが砥石回転軸ＴＺ方向に移動可能に構成されている。
スピンドルＳの一端にはキャップＣ１が取付けられた後に砥石Ｔが取付けられ、他端には従動プーリ２４が設けられ、従動プーリ２４にはベルト２２がかけられている。
【００１９】
スピンドルＳは、砥石回転軸ＴＺ方向の一方の方向（図２の例では右方向）に向かって徐々に径が小さくなるテーパ面ＭＰを有するテーパ部ＳＴと、砥石回転軸ＴＺ方向の一方の方向（テーパ部ＳＴの径が小さくなる方向）に向かう流体の力を受けることが可能な軸方向力受動面ＭＪを有する軸方向力受動部ＳＪとを有している。
テーパ面ＭＰに対向しているハウジング軸受部材Ｊ１の内周面であるテーパ対向面Ｍ１には、ポンプＰ等から流路Ｈ１を介して供給される流体を溜めるテーパ部ポケットＰ１〜Ｐ４が形成されている。
第１の実施の形態では、テーパ部ポケットは、周方向において複数に分割されたＰ１〜Ｐ４にて構成され、テーパ部ポケットＰ１〜Ｐ４のそれぞれに流体が供給される。なお、テーパ部ポケットの個数は４個に限定されるものではない。
軸方向力受動面ＭＪに対向しているハウジング軸受部材Ｊ１の面（端面）である軸方向対向面Ｍ２には軸方向ポケットＰＢが形成されており、軸方向ポケットＰＢとテーパ部ポケットＰ１とが流体連通路ＨＡにて連通されている。流体連通路ＨＡにて、軸方向ポケットＰＢにはテーパ部ポケットＰ１から流体が供給される。
ハウジング軸受部材Ｊ２の内周部には、ポンプＰ等から流路Ｈ２を介して供給される流体を溜めるポケットＰＣが形成されている。
なお、テーパ部ポケットＰ１〜Ｐ４、及び軸方向ポケットＰＢにて、スピンドルＳの静圧支持に使用されて流出した流体は、ドレインＤＮを経由して回収され、オイルクーラ等にて冷却されてポンプＰに戻される。
【００２０】
図２に示すように、負荷Ｆは砥石研削点ＴＰに、Ｘ軸方向と反対の方向に加えられる。この負荷Ｆが砥石Ｔにかかると、スピンドルＳは砥石回転軸ＴＺ方向と交差する方向の力を受ける。図２の例では、テーパ部ポケットＰ３からテーパ部ポケットＰ１に向かう方向に力を受ける。
この場合、負荷Ｆを受けてテーパ面ＭＰと軸受部との隙間ＳＳが小さくなる位置にあるテーパ部ポケットＰ１と、軸方向ポケットＰＢとを流体連通路ＨＡにて連通させる。
【００２１】
砥石Ｔに負荷Ｆがかかると、スピンドルＳのテーパ面ＭＰとテーパ部ポケットＰ１に対応する軸受部との隙間ＳＳが小さくなり、テーパ部ポケットＰ１内の流体の圧力は、釣合い時より大きくなる（テーパ部ポケットＰ１内の流体の圧力＞テーパ部ポケットＰ２〜Ｐ４内の流体の圧力）。
圧力が大きくなったテーパ部ポケットＰ１内の流体は流体連通路ＨＡを経由して軸方向ポケットＰＢに供給されるので、軸方向ポケットＰＢ内の流体の圧力が増加し、軸方向力受動面ＭＪは砥石回転軸ＴＺ方向の力（テーパ部ＳＴの径が小さくなる方向に向かう力）を受け、スピンドルＳは砥石回転軸ＴＺ方向（テーパ部ＳＴの径が小さくなる方向）に移動する（図２に示す「Ｂ部拡大」の点線は、スピンドルＳがΔＺ移動した状態を示している）。
すると、スピンドルＳのテーパ面ＭＰとテーパ部ポケットＰ１〜Ｐ４に対応する軸受部との隙間ＳＳが小さくなり、スピンドルＳの剛性が増加する。
負荷Ｆが低減すると、テーパ部ポケットＰ１内の流体の圧力は、釣合い時の圧力へと低減していくので、軸方向ポケットＰＢ内の流体の圧力も低減され、スピンドルＳは砥石回転軸ＴＺ方向（テーパ部ＳＴの径が大きくなる方向）に戻っていく。
すると、スピンドルＳのテーパ面ＭＰとテーパ部ポケットＰ１〜Ｐ４に対応する軸受部との隙間ＳＳが大きくなり（負荷Ｆがかかる前の隙間に戻り）、スピンドルＳの剛性が、負荷Ｆがかかる前の状態に低減される。
【００２２】
スピンドルＳの剛性が増加すると、砥石駆動モータＭＴの駆動エネルギーを増加する必要（及び冷却エネルギーを増加する必要）があるが、負荷Ｆがかかった場合にのみ剛性が増加され、負荷Ｆがかかっていない場合には剛性は増加されない。
従って、剛性を増加する必要がある場合にのみ剛性を増加するので、必要とするエネルギーの増加量をより抑制することができる。
なお、砥石駆動モータＭＴの駆動力をＷ、スピンドルＳの直径（この場合、テーパ部ＳＴの中央の径）をＤ、軸受部（テーパ部ＳＴ）の長さをＬ、流体の粘性係数をμ、スピンドルＳの回転速度をＮ、隙間ＳＳの距離をＣｒとすると、駆動力Ｗは以下の式にて表すことができる。
Ｗ＝π＊μ＊Ｄ3＊Ｌ＊Ｎ2／Ｃｒ      （式１）
（式１）より、隙間ＳＳの距離Ｃｒが小さくなると、駆動力Ｗは大きくなることが判る。
【００２３】
●［第１の実施の形態においてハウジング軸受部材Ｊ１を砥石回転軸ＴＺ方向に移動可能とした構造（図３）］
以上、図２に示した例では、砥石ハウジング２５に対してハウジング軸受部材Ｊ１、Ｊ２が固定されており、砥石ハウジング２５に対してスピンドルＳが砥石回転軸ＴＺ方向に移動する構造を説明した。
これに対して図３に示す例では、砥石ハウジング２５に対してスピンドルＳの砥石回転軸ＴＺ方向の位置が変化しない構造であり、ハウジング軸受部材Ｊ１が砥石ハウジング２５に対して砥石回転軸ＴＺ方向に移動可能な構造である。以下、図２に示す構造からの相違点について主に説明する。
【００２４】
ハウジング軸受部材Ｊ２の内周面に対向するスピンドルＳの位置には、砥石回転軸ＴＺ方向における一方及び他方の双方の方向からの力を受けることができる軸方向力受動部ＳＥが設けられている点が、スピンドルＳにおける相違点である。
ハウジング軸受部材Ｊ２には、軸方向力受動部ＳＥに砥石回転軸ＴＺ方向の一方の方向の力（テーパ部ＳＴの径が小さくなる方向に向かう力）を与えるためのポケットＰＤと、他方の方向の力（テーパ部ＳＴの径が大きくなる方向に向かう力）を与えるためのポケットＰＥが形成されている点が、ハウジング軸受部材Ｊ２における相違点である。そしてポケットＰＤ及びＰＥには、ポンプＰ等から流路Ｈ２を介して流体が供給されている。このため、スピンドルＳは、ハウジング軸受部材Ｊ２（つまり砥石ハウジング２５）に対して、砥石回転軸ＴＺ方向の位置が変化しない。
砥石ハウジング２５には、ハウジング軸受部材Ｊ１の外周面と接する位置に、ポケットＰＦが形成されている点が、砥石ハウジング２５における相違点である。そしてポケットＰＦには、ポンプＰ等から流路Ｈ３を介して流体が供給される。このため、ハウジング軸受部材Ｊ１は、砥石ハウジング２５に対して、砥石回転軸ＴＺ方向に移動可能である。
なお、ハウジング軸受部材Ｊ１が、砥石ハウジング２５に対して回転しないようにするための回転防止部材等の記載は省略する。
【００２５】
この場合、砥石Ｔに負荷Ｆがかかると、上記の説明と同様、スピンドルＳのテーパ面ＭＰとテーパ部ポケットＰ１に対応する軸受部との隙間ＳＳが小さくなり、テーパ部ポケットＰ１内の流体の圧力は、釣合い時より大きくなる。
圧力が大きくなったテーパ部ポケットＰ１内の流体は流体連通路ＨＡを経由して軸方向ポケットＰＢに供給されるので、軸方向ポケットＰＢ内の流体の圧力が増加し、軸方向対向面Ｍ２は砥石回転軸ＴＺ方向の力（テーパ部ＳＴの径が大きくなる方向に向かう力）を受け、ハウジング軸受部材Ｊ１は砥石回転軸ＴＺ方向（テーパ部ＳＴの径が大きくなる方向）に移動する（図３に示す「Ｂ部拡大」の点線は、ハウジング軸受部材Ｊ１がΔＺ移動した状態を示している）。
すると、スピンドルＳのテーパ面ＭＰとテーパ部ポケットＰ１〜Ｐ４に対応する軸受部との隙間ＳＳが小さくなり、スピンドルＳの剛性が増加する。
なお、上記の説明と同様、負荷Ｆが低減すると、ハウジング軸受部材Ｊ１の位置が戻り、隙間ＳＳの大きさも戻り、スピンドルＳの剛性が、負荷Ｆがかかる前の状態に低減される。
従って、剛性を増加する必要がある場合にのみ剛性を増加するので、必要とするエネルギーの増加量をより抑制することができる。
【００２６】
●［第２の実施の形態の流体軸受装置を適用した砥石装置ＴＳの例（図４）］
次に図４に示す断面図を用いて、第２の実施の形態の流体軸受装置を適用した砥石装置ＴＳの構造について説明する。
図４に示す第２の実施の形態における砥石装置ＴＳは、図２に示す第１の実施の形態における砥石装置ＴＳに対して、軸方向ポケットＰＢに流体を供給する構成が変更されている点が異なる。
以下、図２に示す第１の実施の形態からの相違点について主に説明する。
【００２７】
図４に示す第２の実施の形態における砥石装置ＴＳでは、図２に示す砥石装置ＴＳに対して、テーパ部ポケットＰ１と軸方向ポケットＰＢとを連通する流体連通路ＨＡが省略されている。そして軸方向ポケットＰＢには、圧力制御手段ＣＰから流路Ｈ５を介して流体が供給される。
また、圧力制御手段ＣＰには、流路Ｈ４を介してポンプＰから流体が入力され、変位検出手段ＳＨからスピンドルＳの変位量に基づいた検出信号が入力され、圧力制御手段ＣＰは、スピンドルＳの変位量に応じた圧力の流体を流路Ｈ５から出力する。
変位検出手段ＳＨは、対向しているスピンドルＳまでの距離ΔＸを検出可能な測距センサ等であり、負荷Ｆの大きさに応じたスピンドルＳの変位量が検出可能な位置に配置されている。図４に示す例では、スピンドルＳに対して、負荷Ｆが入力される側とは反対側となるキャップＣ１とハウジング軸受部材Ｊ１との間に設けた空間に配置されているが、配置位置は、この位置に限定されるものではない。
【００２８】
負荷Ｆが無い場合、圧力制御手段ＣＰは、変位検出手段ＳＨからの検出信号に基づいて、負荷Ｆの入力方向に対するスピンドルＳの変位量が無いことを検出し、テーパ面ＭＰとテーパ部ポケットＰ１〜Ｐ４に対応する軸受部との隙間ＳＳが大きくなるようにスピンドルＳの位置を維持する圧力の流体を、軸方向ポケットＰＢに供給する。
負荷Ｆが大きい場合、圧力制御手段ＣＰは、変位検出手段ＳＨからの検出信号に基づいて、負荷Ｆに対する変位量が大きいことを検出し、テーパ面ＭＰとテーパ部ポケットＰ１〜Ｐ４に対応する軸受部との隙間ＳＳが小さくなるようにスピンドルＳの位置を維持する圧力の流体を、軸方向ポケットＰＢに供給する。
従って、圧力制御手段ＣＰから軸方向ポケットＰＢに供給される流体の圧力は、負荷Ｆが小さい場合よりも、負荷Ｆが大きい場合のほうが高い。
【００２９】
例えば、変位量が所定値よりも小さい場合、圧力制御手段ＣＰは、ポンプＰから供給された流体の圧力を変更することなく、軸方向ポケットＰＢに流体を供給する。
また変位量が前記所定値よりも大きい場合、圧力制御手段ＣＰは、変位量に応じた流体目標圧力を求め（予め、変位量−流体目標圧力特性や換算式等を記憶している）、ポンプＰから供給された流体の圧力を流体目標圧力となるように昇圧して、軸方向ポケットＰＢに昇圧した流体を供給する。
昇圧された流体が軸方向ポケットＰＢに供給されると、軸方向力受動面ＭＪは砥石回転軸ＴＺ方向の力（テーパ部ＳＴの径が小さくなる方向に向かう力）を受け、スピンドルＳは砥石回転軸ＴＺ方向（テーパ部ＳＴの径が小さくなる方向）に移動する。
すると、スピンドルＳのテーパ面ＭＰとテーパ部ポケットＰ１〜Ｐ４に対応する軸受部との隙間ＳＳが小さくなり、スピンドルＳの剛性が増加する。
なお、負荷Ｆが低減すると変位量が小さくなり、圧力制御手段ＣＰからの流体の圧力も戻され、ハウジング軸受部材Ｊ１の位置が戻り、隙間ＳＳの大きさも戻り、スピンドルＳの剛性が、負荷Ｆがかかる前の状態に低減される。
従って、剛性を増加する必要がある場合にのみ剛性を増加するので、必要とするエネルギーの増加量をより抑制することができる。
【００３０】
●［第２の実施の形態においてハウジング軸受部材Ｊ１を砥石回転軸ＴＺ方向に移動可能とした構造（図５）］
以上、図４に示した例では、砥石ハウジング２５に対してＪ２が固定されており、砥石ハウジング２５に対してスピンドルＳが砥石回転軸ＴＺ方向に移動する構造を説明した。
これに対して図５に示す例では、砥石ハウジング２５に対してスピンドルＳの砥石回転軸方向（Ｔ０方向の）位置が変化しない構造であり、ハウジング軸受部材Ｊ１が砥石ハウジング２５に対して砥石回転軸ＴＺ方向に移動可能な構造であり、以下、図３に示す第１の実施の形態の構造からの相違点について主に説明する。
【００３１】
図５に示す第２の実施の形態の砥石装置ＴＳは、図３に示す第１の実施の形態の砥石装置ＴＳに対して、軸方向ポケットＰＢに流体を供給する流路が、流体連通路ＨＡでなく、変位検出手段ＳＨからの検出信号が入力される圧力制御手段ＣＰからの流路Ｈ５に変更されている点が異なる。この点は、上記に説明した、図２に示す砥石装置ＴＳに対する図４に示した砥石装置ＴＳの相違点と同じであるので、説明を省略する。
図５に示す砥石装置ＴＳでは、負荷Ｆが大きくなると（変位量が大きくなると）、圧力制御手段ＣＰは軸方向ポケットＰＢに供給する流体の圧力を昇圧させ、スピンドルＳとテーパ部ポケットＰ１〜Ｐ４に対応する隙間ＳＳが小さくなるように、砥石ハウジング２５に対してハウジング軸受部材Ｊ１を砥石回転軸ＴＺ方向（テーパ部ＳＴの径が大きくなる方向）に移動させ、スピンドルＳの剛性を増加させる。
なお、負荷Ｆが低減すると変位量が小さくなり、圧力制御手段ＣＰからの流体の圧力も戻され、ハウジング軸受部材Ｊ１の位置が戻り、隙間ＳＳの大きさも戻り、スピンドルＳの剛性（テーパ部ポケットＰ１〜Ｐ４の静圧支持部の剛性）が、負荷Ｆがかかる前の状態に低減される。
従って、剛性を増加する必要がある場合にのみ剛性を増加するので、必要とするエネルギーの増加量をより抑制することができる。
【００３２】
●［第３の実施の形態の流体軸受装置を適用した砥石装置ＴＳの例（図６）］
次に図６に示す断面図を用いて、第３の実施の形態の流体軸受装置を適用した砥石装置ＴＳの構造について説明する。
図６に示す第３の実施の形態における砥石装置ＴＳは、図４に示す第２の実施の形態における砥石装置ＴＳに対して、負荷Ｆの状態を検出する手段が、変位検出手段ＳＨでなく、スピンドルＳに負荷が加えられることを予測可能な負荷予測手段５０（この場合、砥石装置ＴＳを制御する数値制御装置等）に変更されている点が異なる。
以下、図４に示す第２の実施の形態からの相違点について主に説明する。
【００３３】
図６に示す第３の実施の形態における砥石装置ＴＳでは、図４に示す砥石装置ＴＳに対して、変位検出手段ＳＨが省略され、圧力制御手段ＣＰには、負荷予測手段５０からの信号が入力されている。
負荷予測手段５０は、スピンドルＳ（砥石Ｔ）に負荷Ｆがかかることを予測すると、予測した負荷の大きさに応じた信号を圧力制御手段ＣＰに出力する。例えば負荷予測手段５０は、ＮＣプログラムから加工中か非加工中かを判断してスピンドルＳを砥石回転軸方向に移動させる信号を圧力制御手段ＣＰに出力する。加工中の時は、ポンプＰから供給される流体の圧力を大きくし、スピンドルＳを砥石回転軸ＴＺの一方の方向（テーパ部ＳＴの径が小さくなる方向）に移動させてスピンドルＳの剛性を増加させる。また、非加工中の時は、流体の圧力を戻してスピンドルＳを砥石回転軸ＴＺの他方の方向（テーパ部ＳＴの径が大きくなる方向）に移動させてスピンドルＳの剛性を低減させる。
【００３４】
例えば、負荷が所定値よりも小さい場合、圧力制御手段ＣＰは、ポンプＰから供給された流体の圧力を変更することなく、軸方向ポケットＰＢに流体を供給する。
また負荷が前記所定値よりも大きい場合、圧力制御手段ＣＰは、負荷の大きさに応じた流体目標圧力を求め（予め、負荷−流体目標圧力特性や換算式等を記憶している）、ポンプＰから供給された流体の圧力を流体目標圧力となるように昇圧して、軸方向ポケットＰＢに昇圧した流体を供給する。
昇圧された流体が軸方向ポケットＰＢに供給されると、軸方向力受動面ＭＪは砥石回転軸ＴＺ方向の力（テーパ部ＳＴの径が小さくなる方向に向かう力）を受け、スピンドルＳは砥石回転軸ＴＺ方向（テーパ部ＳＴの径が小さくなる方向）に移動する。
すると、スピンドルＳのテーパ面ＭＰとテーパ部ポケットＰ１〜Ｐ４に対応する軸受部との隙間ＳＳが小さくなり、スピンドルＳの剛性が増加する。
なお、負荷予測手段５０からの負荷Ｆが低減すると、圧力制御手段ＣＰからの流体の圧力も戻され、ハウジング軸受部材Ｊ１の位置が戻り、隙間ＳＳの大きさも戻り、スピンドルＳの剛性が、負荷Ｆがかかる前の状態に低減される。
従って、剛性を増加する必要がある場合にのみ剛性を増加するので、必要とするエネルギーの増加量をより抑制することができる。
【００３５】
●［第３の実施の形態においてハウジング軸受部材Ｊ１を砥石回転軸ＴＺ方向に移動可能とした構造］
以上、図６に示した例では、砥石ハウジング２５に対してハウジング軸受部材Ｊ１、Ｊ２が固定されており、砥石ハウジング２５に対してスピンドルＳが砥石回転軸ＴＺ方向に移動する構造を説明した。
これに対して、砥石ハウジング２５に対してスピンドルＳの砥石回転軸ＴＺ方向の位置が変化せず、ハウジング軸受部材Ｊ１が砥石ハウジング２５に対して砥石回転軸ＴＺ方向に移動可能な構造については、図５に示す第２の実施の形態の構造から変位検出手段ＳＨを省略して負荷予測手段５０を追加すればよく、図示及び説明は、上記にて説明した第３の実施の形態と同様であるので省略する。
【００３６】
以上に説明したように、本発明の流体軸受装置を適用した砥石装置ＴＳは、負荷に応じて、ハウジング軸受部材Ｊ１に対してスピンドルＳを相対的に砥石回転軸ＴＺ方向の一方の方向（テーパ面ＭＰの径が小さくなる方向）に移動させることで、剛性が必要な場合にのみ、テーパ面ＭＰとテーパ部ポケットＰ１〜Ｐ４に対応する軸受部との隙間ＳＳを小さくして剛性を増加することができるので、必要とするエネルギーの増加量をより抑制することができる。
【００３７】
本発明の流体軸受装置は、本実施の形態で説明した外観、構成、構造等に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能である。
本実施の形態の説明では、スピンドルＳのテーパ部ＳＴを１個所設けた例を説明したが、図２、図４、図６において、ハウジング軸受部材Ｊ２の側にもテーパ部ＳＴと軸方向力受動部ＳＪを設けてもよい。
また、スピンドルＳに軸方向力受動部ＳＪを設けるとともにスピンドルＳをハウジングに組み込むために、スピンドルＳにカラーを嵌め込む構造にしてスピンドルＳをハウジングに挿通するように構成してもよいし、スピンドルＳと軸方向力受動部ＳＪを一体構造としてハウジングを回転軸方向に沿って２分割できる構造にしてもよい。
【符号の説明】
【００３８】
１        研削盤
２５      砥石ハウジング
４０      砥石スライドテーブル
４１      砥石進退テーブル
５０      負荷予測手段
ＢＳ      基台
ＣＬ、ＣＲ    センタ部材
ＣＰ      圧力制御手段
ＨＡ      流体連通路
Ｊ１、Ｊ２    ハウジング軸受部材
Ｍ１      テーパ対向面
Ｍ２      軸方向対向面
ＭＰ      テーパ面
ＭＪ      軸方向力受動面
Ｐ１〜Ｐ４    テーパ部ポケット
ＰＢ      軸方向ポケット
ＰＣ、ＰＤ、ＰＥ、ＰＦ    ポケット
Ｓ        スピンドル
ＳＨ      変位検出手段
ＳＳ      隙間
ＳＴ      テーパ部
ＳＪ      軸方向力受動部
Ｔ        砥石
ＴＳ      砥石装置
ＴＺ      砥石回転軸
Ｗ        ワーク
ＷＺ      ワーク回転軸
【図１】
2011033170.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2011033170.tif 000007
【図６】
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