(57)【要約】【課題】簡単な構造でアンギュラ玉軸受の外輪の位置を所定位置に保持する。【解決手段】予圧を所定値に保持して移動ハウジング９を保持することで外輪８の移動位置を制御してアンギュラ玉軸受４に予圧を付与する定圧予圧を実施すると共に、回転センサ２０の検出情報及び圧力センサ２３の検出情報及び予め記憶されたアンギュラ玉軸受４の諸元に基づいて外輪８の移動状況を導出し、導出された移動状況を加味して外輪８が所定の移動状態となるようにし、外輪８が所定位置に保持されるように移動ハウジング９の保持圧力を制御し、簡単な構造でアンギュラ玉軸受４の外輪８の位置を所定位置に保持する。【選択図】　　　　図１
2004036748.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内輪が主軸外周に取り付けられるアンギュラ玉軸受と、
アンギュラ玉軸受の外輪が取り付けられる移動ハウジングと、
移動ハウジングを主軸の軸方向に移動可能に支持する固定ハウジングと、
移動ハウジングと固定ハウジングの間に介在される軸方向移動支持部材と、
移動ハウジングを押圧して外輪を移動させることによりアンギュラ玉軸受に予圧を付与するピストンと、
ピストンの押圧力を制御する押圧力制御手段と、
主軸の回転速度を検出する回転速度検出手段と、
ピストンの押圧圧力を検出する圧力検出手段と、
予圧を所定値に保持してピストンにより移動ハウジングを押圧することで外輪の移動位置を制御してアンギュラ玉軸受に予圧を付与する定圧予圧を実施すると共に、回転速度検出手段で検出された主軸の回転速度及び圧力検出手段で検出されたピストンの押圧圧力及び予め記憶されたアンギュラ玉軸受の諸元に基づいて移動ハウジングの移動状況を導出し、導出された移動状況を加味して移動ハウジングが所定の移動状態となるピストンの押圧圧力となるように押圧力制御手段に制御指令を出力する制御手段と
を備えたことを特徴とする主軸装置。
【請求項２】
内輪が主軸外周に取り付けられるアンギュラ玉軸受と、
アンギュラ玉軸受の外輪が取り付けられる移動ハウジングと、
移動ハウジングを主軸の軸方向に移動可能に支持する固定ハウジングと、
移動ハウジングと固定ハウジングの間に介在される軸方向移動支持部材と、
移動ハウジングを押圧して外輪を移動させることによりアンギュラ玉軸受に予圧を付与するピストンと、
ピストンの押圧力を制御する押圧力制御手段と、
主軸の回転速度を検出する回転速度検出手段と、
移動ハウジングの移動状況を検出する変位検出手段と、
予圧を所定値に保持してピストンにより移動ハウジングを押圧することで外輪の移動位置を制御してアンギュラ玉軸受に予圧を付与する定圧予圧を実施すると共に、回転速度検出手段で検出された主軸の回転速度及び変位検出手段で検出された移動ハウジングの移動状況及び予め記憶されたアンギュラ玉軸受の諸元に基づいて予圧を導出し、導出された予圧に基づいて実予圧が所定予圧となるように押圧力制御手段に制御指令を出力する制御手段と
を備えたことを特徴とする主軸装置。
【請求項３】
内輪が主軸外周に取り付けられるアンギュラ玉軸受と、
アンギュラ玉軸受の外輪が取り付けられる移動ハウジングと、
移動ハウジングを主軸の軸方向に移動可能に支持する固定ハウジングと、
移動ハウジングと固定ハウジングの間に介在される軸方向移動支持部材と、
移動ハウジングを押圧して外輪を移動させることによりアンギュラ玉軸受に予圧を付与するピストンと、
ピストンの押圧力を制御する押圧力制御手段と、
主軸の回転速度を検出する回転速度検出手段と、
ピストンの押圧圧力を検出する圧力検出手段と、
移動ハウジングの移動状況を検出する変位検出手段と、
予圧を所定値に保持してピストンにより移動ハウジングを押圧することで外輪の移動位置を制御してアンギュラ玉軸受に予圧を付与する定圧予圧を実施すると共に、回転速度検出手段で検出された主軸の回転速度及び圧力検出手段で検出されたピストンの押圧圧力及び予め記憶されたアンギュラ玉軸受の諸元に基づいて移動ハウジングの移動状況を導出し、導出された移動状況を加味して移動ハウジングが所定の移動状態となるピストンの押圧圧力となるように押圧力制御手段に制御指令を出力する一方、回転速度検出手段で検出された主軸の回転速度及び変位検出手段で検出された移動ハウジングの移動状況及び予め記憶されたアンギュラ玉軸受の諸元に基づいて予圧を導出し、導出された予圧に基づいて実予圧が所定予圧となるように押圧力制御手段に制御指令を出力する制御手段と
を備えたことを特徴とする主軸装置。
【請求項４】
請求項１において、
アンギュラ玉軸受の温度を検出する温度検出手段を備え、
制御手段には、温度検出手段で検出された温度情報を加味して移動ハウジングの移動状況を導出する機能が備えられていることを特徴とする主軸装置。
【請求項５】
請求項２において、
アンギュラ玉軸受の温度を検出する温度検出手段を備え、
制御手段には、温度検出手段で検出された温度情報を加味して予圧を導出する機能が備えられていることを特徴とする主軸装置。
【請求項６】
請求項３において、
アンギュラ玉軸受の温度を検出する温度検出手段を備え、
制御手段には、温度検出手段で検出された温度情報を加味して移動ハウジングの移動状況を導出する機能と、温度検出手段で検出された温度情報を加味して予圧を導出する機能とが備えられていることを特徴とする主軸装置。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれか一項において、
油圧力により移動ハウジングが押圧されて予圧が付与されることを特徴とする主軸装置。
【請求項８】
アンギュラ玉軸受の外輪の移動位置を制御することで予圧を制御する予圧制御方法において、
予圧を所定値に保持して移動ハウジングを保持することで外輪の移動位置を制御してアンギュラ玉軸受に予圧を付与する定圧予圧を実施すると共に、
主軸の回転速度及び外輪の移動押圧圧力及び予め記憶されたアンギュラ玉軸受の諸元に基づいて外輪の移動状況を導出し、導出された移動状況を加味して外輪が所定の移動状態となるようにすることを特徴とする予圧制御方法。
【請求項９】
アンギュラ玉軸受の外輪の移動位置を制御することで予圧を制御する予圧制御方法において、
予圧を所定値に保持して移動ハウジングを保持することで外輪の移動位置を制御してアンギュラ玉軸受に予圧を付与する定圧予圧を実施すると共に、
主軸の回転速度及び外輪の移動状況及び予め記憶されたアンギュラ玉軸受の諸元に基づいて予圧を導出し、導出された予圧に基づいて実予圧が所定予圧となるようにすることを特徴とする予圧制御方法。
【請求項１０】
アンギュラ玉軸受の外輪の移動位置を制御することで予圧を制御する予圧制御方法において、
予圧を所定値に保持して移動ハウジングを保持することで外輪の移動位置を制御してアンギュラ玉軸受に予圧を付与する定圧予圧を実施すると共に、
主軸の回転速度及び外輪の移動押圧圧力及び予め記憶されたアンギュラ玉軸受の諸元に基づいて外輪の移動状況を導出し、導出された移動状況を加味して外輪が所定の移動状態となるようにする一方、
主軸の回転速度及び外輪の移動状況及び予め記憶されたアンギュラ玉軸受の諸元に基づいて予圧を導出し、導出された予圧に基づいて実予圧が所定予圧となるようにすることを特徴とする予圧制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工作機械等の主軸が回転自在に支持される主軸装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
工作機械の主軸装置には、ボールブッシュを介して固定ハウジングの内周に移動ハウジングを軸方向に移動可能とし、移動ハウジングと主軸との間にアンギュラ玉軸受を取り付け、アンギュラ玉軸受の外輪の主軸の軸方向移動を許容するものが種々提案されている。このような主軸装置では、アンギュラ玉軸受の予圧を所定状態に制御して外輪の位置を所定位置に保持したり、アンギュラ玉軸受の外輪の位置を調整して所定の予圧が得られるようにして、主軸の支持剛性を良好に保つようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述した主軸装置では、主軸の回転速度の変化にともない遠心力が変化して遠心膨張及び熱膨張が変化するので、予圧が安定せずに支持剛性が不安定になる虞がある。このため、外輪の位置を所定位置に保持するためにアンギュラ玉軸受の予圧を調整したり、所定の予圧が得られるようにアンギュラ玉軸受の外輪の位置を調整する制御が実施されている。しかし、アンギュラ玉軸受の予圧を調整して外輪の位置を所定位置に保持したり、アンギュラ玉軸受の外輪の位置を調整して所定の予圧を維持する制御を正確に実施するためには、多数のセンサや複数の駆動手段を用いて制御する必要がある。
【０００４】
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、簡単な構造でアンギュラ玉軸受の外輪の位置を所定位置に保持することができる軸受装置及び予圧制御方法を提供することを目的とする。
【０００５】
また、本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、簡単な構造で所定の予圧を維持することができる軸受装置及び予圧制御方法を提供することを目的とする。
【０００６】
また、本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、簡単な構造でアンギュラ玉軸受の外輪の位置を所定位置に保持することができると共に簡単な構造で所定の予圧を維持することができる軸受装置及び予圧制御方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明の主軸装置は、内輪が主軸外周に取り付けられるアンギュラ玉軸受と、アンギュラ玉軸受の外輪が取り付けられる移動ハウジングと、移動ハウジングを主軸の軸方向に移動可能に支持する固定ハウジングと、移動ハウジングと固定ハウジングの間に介在される軸方向移動支持部材と、移動ハウジングを押圧して外輪を移動させることによりアンギュラ玉軸受に予圧を付与するピストンと、ピストンの押圧力を制御する押圧力制御手段と、主軸の回転速度を検出する回転速度検出手段と、ピストンの押圧圧力を検出する圧力検出手段と、予圧を所定値に保持してピストンにより移動ハウジングを押圧することで外輪の移動位置を制御してアンギュラ玉軸受に予圧を付与する定圧予圧を実施すると共に、回転速度検出手段で検出された主軸の回転速度及び圧力検出手段で検出されたピストンの押圧圧力及び予め記憶されたアンギュラ玉軸受の諸元に基づいて移動ハウジングの移動状況を導出し、導出された移動状況を加味して移動ハウジングが所定の移動状態となるピストンの押圧圧力となるように押圧力制御手段に制御指令を出力する制御手段とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
また、上記目的を達成するための本発明の主軸装置は、内輪が主軸外周に取り付けられるアンギュラ玉軸受と、アンギュラ玉軸受の外輪が取り付けられる移動ハウジングと、移動ハウジングを主軸の軸方向に移動可能に支持する固定ハウジングと、移動ハウジングと固定ハウジングの間に介在される軸方向移動支持部材と、移動ハウジングを押圧して外輪を移動させることによりアンギュラ玉軸受に予圧を付与するピストンと、ピストンの押圧力を制御する押圧力制御手段と、主軸の回転速度を検出する回転速度検出手段と、移動ハウジングの移動状況を検出する変位検出手段と、予圧を所定値に保持してピストンにより移動ハウジングを押圧することで外輪の移動位置を制御してアンギュラ玉軸受に予圧を付与する定圧予圧を実施すると共に、回転速度検出手段で検出された主軸の回転速度及び変位検出手段で検出された移動ハウジングの移動状況及び予め記憶されたアンギュラ玉軸受の諸元に基づいて予圧を導出し、導出された予圧に基づいて実予圧が所定予圧となるように押圧力制御手段に制御指令を出力する制御手段とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
また、上記目的を達成するための本発明の主軸装置は、内輪が主軸外周に取り付けられるアンギュラ玉軸受と、アンギュラ玉軸受の外輪が取り付けられる移動ハウジングと、移動ハウジングを主軸の軸方向に移動可能に支持する固定ハウジングと、移動ハウジングと固定ハウジングの間に介在される軸方向移動支持部材と、移動ハウジングを押圧して外輪を移動させることによりアンギュラ玉軸受に予圧を付与するピストンと、ピストンの押圧力を制御する押圧力制御手段と、主軸の回転速度を検出する回転速度検出手段と、ピストンの押圧圧力を検出する圧力検出手段と、移動ハウジングの移動状況を検出する変位検出手段と、予圧を所定値に保持してピストンにより移動ハウジングを押圧することで外輪の移動位置を制御してアンギュラ玉軸受に予圧を付与する定圧予圧を実施すると共に、回転速度検出手段で検出された主軸の回転速度及び圧力検出手段で検出されたピストンの押圧圧力及び予め記憶されたアンギュラ玉軸受の諸元に基づいて移動ハウジングの移動状況を導出し、導出された移動状況を加味して移動ハウジングが所定の移動状態となるピストンの押圧圧力となるように押圧力制御手段に制御指令を出力する一方、回転速度検出手段で検出された主軸の回転速度及び変位検出手段で検出された移動ハウジングの移動状況及び予め記憶されたアンギュラ玉軸受の諸元に基づいて予圧を導出し、導出された予圧に基づいて実予圧が所定予圧となるように押圧力制御手段に制御指令を出力する制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
そして、アンギュラ玉軸受の温度を検出する温度検出手段を備え、制御手段には、温度検出手段で検出された温度情報を加味して移動ハウジングの移動状況を導出する機能が備えられていることを特徴とする。また、アンギュラ玉軸受の温度を検出する温度検出手段を備え、制御手段には、温度検出手段で検出された温度情報を加味して予圧を導出する機能が備えられていることを特徴とする。また、アンギュラ玉軸受の温度を検出する温度検出手段を備え、制御手段には、温度検出手段で検出された温度情報を加味して移動ハウジングの移動状況を導出する機能と、温度検出手段で検出された温度情報を加味して予圧を導出する機能とが備えられていることを特徴とする。また、油圧力により移動ハウジングが押圧されて予圧が付与されることを特徴とする。
【００１１】
上記目的を達成するための本発明の予圧制御方法は、アンギュラ玉軸受の外輪の移動位置を制御することで予圧を制御する予圧制御方法において、予圧を所定値に保持して移動ハウジングを保持することで外輪の移動位置を制御してアンギュラ玉軸受に予圧を付与する定圧予圧を実施すると共に、主軸の回転速度及び外輪の移動押圧圧力及び予め記憶されたアンギュラ玉軸受の諸元に基づいて外輪の移動状況を導出し、導出された移動状況を加味して外輪が所定の移動状態となるようにすることを特徴とする。
【００１２】
また、上記目的を達成するための本発明の予圧制御方法は、アンギュラ玉軸受の外輪の移動位置を制御することで予圧を制御する予圧制御方法において、
予圧を所定値に保持して移動ハウジングを保持することで外輪の移動位置を制御してアンギュラ玉軸受に予圧を付与する定圧予圧を実施すると共に、主軸の回転速度及び外輪の移動状況及び予め記憶されたアンギュラ玉軸受の諸元に基づいて予圧を導出し、導出された予圧に基づいて実予圧が所定予圧となるようにすることを特徴とする。
【００１３】
また、上記目的を達成するための本発明の予圧制御方法は、アンギュラ玉軸受の外輪の移動位置を制御することで予圧を制御する予圧制御方法において、予圧を所定値に保持して移動ハウジングを保持することで外輪の移動位置を制御してアンギュラ玉軸受に予圧を付与する定圧予圧を実施すると共に、主軸の回転速度及び外輪の移動押圧圧力及び予め記憶されたアンギュラ玉軸受の諸元に基づいて外輪の移動状況を導出し、導出された移動状況を加味して外輪が所定の移動状態となるようにする一方、主軸の回転速度及び外輪の移動状況及び予め記憶されたアンギュラ玉軸受の諸元に基づいて予圧を導出し、導出された予圧に基づいて実予圧が所定予圧となるようにすることを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１には本発明の第１実施形態例に係る主軸装置の断面、図２には制御手段のブロック構成、図３には主軸回転速度、予圧及び軸受温度の経時変化を示してある。
【００１５】
図１に示すように、主軸ヘッドに固定された固定ハウジング１には主軸２が一対のアンギュラ玉軸受３，４を介して回転自在に支持されている。即ち、主軸２の外周にはアンギュラ玉軸受３，４の内輪５，６が取り付けられている。前側（工具装着側）のアンギュラ玉軸受３の外輪７は固定ハウジング１に取り付けられ、後側のアンギュラ玉軸受４の外輪８は移動ハウジング９の内面に固定されている。
【００１６】
移動ハウジング９は固定ハウジング１の内周面に主軸２の軸方向に移動自在に支持され、移動ハウジング９と固定ハウジング１の間には軸方向移動支持部材としてのボールブッシュ１０が介在している。ボールブッシュ１０は円筒状の保持器１１に多数のボール１２が転動自在に支持されて構成され、ボールブッシュ１０は多数のボール１２が移動ハウジング９の外周と固定ハウジング１の内周とにわたり転動自在に配されている。
【００１７】
移動ハウジング９を図中右側に移動させることにより、外輪７，８に図中左右側の力が作用してアンギュラ玉軸受３，４に予圧が付与される。移動ハウジング９は固定ハウジング１と一体に設けられたストッパ１３に当接する位置が移動端となっており、移動ハウジング９がストッパ１３に当接した位置で外輪７，８が所定位置に位置決めされアンギュラ玉軸受３，４に予圧が付与されて主軸２が所定の支持剛性で支持される。
【００１８】
尚、軸方向移動支持部材としては、移動ハウジング９の固定ハウジング１に対する軸方向の移動を支持できるものであれば、ボールブッシュ１０に限定されるものではない。例えば、ころ、磁気軸受、循環型軸受、直線運動用軸受、リニアボールベアリング等を用いて移動ハウジング９の軸方向移動を支持することも可能である。
【００１９】
移動ハウジング９の図中左側、即ち、一対のアンギュラ玉軸受３，４の間における固定ハウジング１の内部にはピストン１４が主軸２の軸方向に移動自在に支持され、ピストン１４の背面側（図中左側）の油室１５には油圧供給手段１６から所定の油圧力の圧油が供給され、ピストン１４が図中右側に駆動して移動ハウジング９がストッパ１３に当接する状態に移動してアンギュラ玉軸受３，４に予圧が付与される（定位置予圧）。
【００２０】
ピストン１４の先端部（図中右端部）は移動ハウジング９に当接し、ピストン１４の背面側の油室１５から圧油を排出して所定の油圧力より低い油圧力でピストン１４を所定位置に保持することで、移動ハウジング９がストッパ１３との当接を解除し、移動ハウジング９は所定の力で位置が保持されてアンギュラ玉軸受３，４に予圧が付与される（定圧予圧）。
【００２１】
油室１５に圧油を供給する油圧供給手段１６は制御手段１７に指令により制御され、油室１５への所定の油圧力の圧油の供給及び油室１５からの圧油の排出が実施されて定位置予圧と定圧予圧が切り替えられる。つまり、油圧ポンプ２１からの圧油が制御手段１７の指令により作動する押圧力制御手段としての比例電磁弁２２を介して油室１５に供給され、定位置予圧と定圧予圧が切り替えられる。尚、本発明は定圧予圧だけが実施される構成とすることも可能である。
【００２２】
上記構成の主軸装置では、ピストン１４の背面側の油室１５に圧油を所定の油圧力で供給し、ピストン１１を図中右側に駆動させて移動ハウジング９をストッパ１３に当接する状態に移動させる（図１の状態）。この状態で外輪７，８が所定位置に位置決めされてアンギュラ玉軸受３，４に予圧が付与され、ピストン１４の押圧力による移動ハウジング９の位置固定により予圧力がアンギュラ玉軸受３，４に付与されて主軸２の支持剛性が確保される。
【００２３】
また、主軸２の回転速度が上昇すると、遠心力が増加して遠心膨張及び熱膨張により、移動ハウジング９の位置が固定されているため、外輪７，８の移動が規制されて予圧が高くなる。予圧が所定値となるまでは移動ハウジング９をストッパ１３に当接させた状態、即ち、外輪７，８を所定位置に移動させた状態でアンギュラ玉軸受３，４に予圧力が付与され焼きつきが生じない予圧力で軸受剛性が確保される（定位置予圧）。
【００２４】
主軸２の回転速度が速くなると、油室１５に減圧した圧油を供給し、ストッパ１３と移動ハウジング９との間にを形成して予圧を所定予圧に保持する。この状態で、予圧が所定予圧に保持されるように外輪７，８が移動してアンギュラ玉軸受３，４に予圧が付与され、回転速度が上昇しても予圧が所定値に維持されて軸受剛性が確保される（定圧予圧）。
【００２５】
一方、主軸２の回転速度を検出する回転速度検出手段としての回転センサ２０が設けられ、回転センサ２０で検出された主軸２の回転速度情報は制御手段１７に入力される。また、ピストン１４の押圧圧力として比例制御弁２２の後流側の油圧力を検出する圧力センサ２３が設けられ、圧力センサ２３で検出された油圧力、即ち、ピストン１４の押圧圧力情報は制御手段１７に入力される。
【００２６】
また、図中右側のアンギュラ玉軸受４の温度を検出する温度検出手段としての温度センサ２４が設けられ、温度センサ２４で検出された温度情報は制御手段１７に入力される。温度センサ２４では、外輪８の温度、ハウジング温度、内輪温度、玉温度（放射温度計等による）、主軸温度が検出される。尚、制御手段１７で、温度計測が比較的容易な外輪８の温度及びハウジング温度、軸受予圧（センサ値）に基づいて温度計測が比較的困難な内輪温度、玉温度、主軸温度を算出することも可能である。
【００２７】
また、制御手段１７には予めアンギュラ玉軸受４の諸元（含主軸、ハウジング諸元）が記憶されている。即ち、図２に示すように、制御手段１７は諸元記憶部２５を有し、諸元記憶部２５には、内外輪形状（内外径、溝Ｒ）、内外輪材質、玉径、玉ＰＣＤ、玉数、玉材質、初期接触角、内輪締め代、外輪隙間、初期予圧、主軸形状、ハウジング形状及びハウジング材質が記憶されている。
【００２８】
制御手段１７では、回転センサ２０で検出された主軸２の回転速度、圧力センサ２３で検出された油圧力及び予め諸元記憶部２５に記憶されたアンギュラ玉軸受４の諸元に基づいて、移動ハウジング９の移動状況である外輪８の変位（移動状況）が算出（導出）され、算出された変位を加味して外輪８の変位（移動状況）が所定状態となるピストン１４の押圧圧力となるように比例制御弁２２に制御指令を出力する。比例制御弁２２に制御指令を出力する制御は、圧力センサ２３の検出値に基づいてフィードバック制御される。
【００２９】
図２に示すように、制御手段１７は、回転センサ２０、圧力センサ２３、温度センサ２４の検出情報が入力されると共に、諸元記憶部２５に記憶された情報が入力される変位算出部２６を有し、変位算出部２６では、力（予圧、遠心力）と変位（遠心膨張、熱膨張、弾性変形）の釣合い計算から、外輪８の軸方向の変位を算出する。また、制御手段１７には、予め設定された外輪８の所定の変位（設定外輪軸方向変位）と変位算出部２６で算出された変位とを加味するデータ補正部２７が備えられ、データ補正部２７で補正された外輪８の変位情報が比例制御弁指令値演算部２８に送られる。比例制御弁指令値演算部２８で演算された指令値により比例制御弁２２が制御され、所望の、即ち、外輪８を所定位置に保持されるような油圧力が油室１５に供給される。
【００３０】
図３に示すように、時間の経過に伴って主軸２の回転速度が上昇し、それに応じてアンギュラ玉軸受４の内外輪の温度差が上昇し、予圧も上昇していく。そして、予圧が外輪８の変位に応じて適宜補正され、外輪８の位置が略一定状態に維持される。
【００３１】
このため、外輪８の変位を直接検出することなく外輪８が所定位置に保持されるようにピストン１４の押圧圧力が制御され、アンギュラ玉軸受４を所定位置に保持することができる。従って、簡単な構造でアンギュラ玉軸受４の外輪８の位置を所定位置に保持することができる軸受装置とすることができ、アンギュラ玉軸受４の位置の変化による加工精度の低下を抑制することが可能になる。
【００３２】
図４乃至図６に基づいて本発明の第２実施形態例を説明する。図４には本発明の第２実施形態例に係る主軸装置の断面、図５には制御手段のブロック構成、図６には主軸回転速度、外輪軸方向変位及び軸受温度の経時変化を示してある。尚、図１乃至図３に示した部材と同一部材には同一符号を付して重複する説明は省略してある。
【００３３】
第２実施形態例の主軸装置は、第１実施形態例の圧力センサ２３に代えて、移動ハウジング９の移動状況を検出する変位検出手段としての変位センサ３１を設けた構成となっている。そして、変位センサ３１で検出された移動ハウジング９の移動状況、即ち、外輪８の変位状況は制御手段１７に入力される。
【００３４】
制御手段１７では、回転センサ２０で検出された主軸２の回転速度、変位センサ３１で検出された移動ハウジング９の移動状況及び予め諸元記憶部２５（図５参照）に記憶されたアンギュラ玉軸受４の諸元に基づいて、アンギュラ玉軸受４の予圧が算出（導出）され、算出された予圧に基づいて実予圧が所定予圧となるように（予圧が一定に保持されるように）比例制御弁２２に制御指令を出力する。比例制御弁２２に制御指令を出力する制御は、変位センサ３１の検出値に基づいてフィードバック制御される。
【００３５】
図５に示すように、制御手段１７は、回転センサ２０、変位センサ３１、温度センサ２４の検出情報が入力されると共に、諸元記憶部２５に記憶された情報が入力される予圧算出部３２を有し、予圧算出部３２では、力（予圧、遠心力）と変位（遠心膨張、熱膨張、弾性変形）の釣合い計算から、予圧を算出する。また、制御手段１７には、予め設定された設定予圧と予圧算出部３２で算出された予圧とを加味するデータ補正部３３が備えられ、データ補正部３３で補正された予圧情報が比例制御弁指令値演算部２８に送られる。比例制御弁指令値演算部２８で演算された指令値により比例制御弁２２が制御され、所望の、即ち、一定状態のに予圧が保持されるような油圧力が油室１５に供給される。
【００３６】
図６に示すように、時間の経過に伴って主軸２の回転速度が上昇し、それに応じてアンギュラ玉軸受４の外輪８の軸方向変位が大きくなり、内外輪の温度差が上昇する。そして、外輪８の軸方向変位の状態が算出された予圧に応じて適宜補正され、予圧が一定に保持される。
【００３７】
このため、油室１５に供給される油圧力を直接検出することなく、外輪８の軸方向位置が調整されて予圧が一定に保持され、所定の予圧を維持することができる。従って、簡単な構造でアンギュラ玉軸受４の予圧を所定状態に維持することができる軸受装置とすることができ、アンギュラ玉軸受４の軸受支持剛性を安定させることが可能になる。
【００３８】
その他の構成及び作用は、図１乃至図４に示した軸受装置と同一である。
【００３９】
尚、回転センサ２０、圧力センサ２３、変位センサ３１及び温度センサ２４を設け、制御手段１７で、回転センサ２０で検出された主軸２の回転速度、圧力センサ２３で検出された油圧力及び予め諸元記憶部２５に記憶されたアンギュラ玉軸受４の諸元に基づいて、移動ハウジング９の移動状況である外輪８の変位（移動状況）を算出（導出）し、算出された変位を加味して外輪８の変位（移動状況）が所定状態となるピストン１４の押圧圧力となるように比例制御弁２２に制御指令を出力し、比例制御弁２２に制御指令を出力する制御を、圧力センサ２３の検出値に基づいてフィードバック制御すると共に、制御手段１７で、回転センサ２０で検出された主軸２の回転速度、変位センサ３１で検出された移動ハウジング９の移動状況及び予め諸元記憶部２５に記憶されたアンギュラ玉軸受４の諸元に基づいて、アンギュラ玉軸受４の予圧を算出（導出）し、算出された予圧に基づいて実予圧が所定予圧となるように（予圧が一定に保持されるように）比例制御弁２２に制御指令を出力し、比例制御弁２２に制御指令を出力する制御を、変位センサ３１の検出値に基づいてフィードバック制御するよう主軸装置とすることも可能である。
【００４０】
【発明の効果】
本発明の主軸装置は、内輪が主軸外周に取り付けられるアンギュラ玉軸受と、アンギュラ玉軸受の外輪が取り付けられる移動ハウジングと、移動ハウジングを主軸の軸方向に移動可能に支持する固定ハウジングと、移動ハウジングと固定ハウジングの間に介在される軸方向移動支持部材と、移動ハウジングを押圧して外輪を移動させることによりアンギュラ玉軸受に予圧を付与するピストンと、ピストンの押圧力を制御する押圧力制御手段と、主軸の回転速度を検出する回転速度検出手段と、ピストンの押圧圧力を検出する圧力検出手段と、予圧を所定値に保持してピストンにより移動ハウジングを押圧することで外輪の移動位置を制御してアンギュラ玉軸受に予圧を付与する定圧予圧を実施すると共に、回転速度検出手段で検出された主軸の回転速度及び圧力検出手段で検出されたピストンの押圧圧力及び予め記憶されたアンギュラ玉軸受の諸元に基づいて移動ハウジングの移動状況を導出し、導出された移動状況を加味して移動ハウジングが所定の移動状態となるピストンの押圧圧力となるように押圧力制御手段に制御指令を出力する制御手段とを備えたので、移動ハウジングの変位、即ち、外輪の変位を直接検出することなく外輪が所定位置に保持されるようにピストンの押圧圧力が制御され、アンギュラ玉軸受を所定位置に保持することができる。この結果、簡単な構造でアンギュラ玉軸受の外輪の位置を所定位置に保持することができる軸受装置とすることができ、アンギュラ玉軸受の位置の変化による加工精度の低下を抑制することが可能になる。
【００４１】
また、本発明の主軸装置は、内輪が主軸外周に取り付けられるアンギュラ玉軸受と、アンギュラ玉軸受の外輪が取り付けられる移動ハウジングと、移動ハウジングを主軸の軸方向に移動可能に支持する固定ハウジングと、移動ハウジングと固定ハウジングの間に介在される軸方向移動支持部材と、移動ハウジングを押圧して外輪を移動させることによりアンギュラ玉軸受に予圧を付与するピストンと、ピストンの押圧力を制御する押圧力制御手段と、主軸の回転速度を検出する回転速度検出手段と、移動ハウジングの移動状況を検出する変位検出手段と、予圧を所定値に保持してピストンにより移動ハウジングを押圧することで外輪の移動位置を制御してアンギュラ玉軸受に予圧を付与する定圧予圧を実施すると共に、回転速度検出手段で検出された主軸の回転速度及び変位検出手段で検出された移動ハウジングの移動状況及び予め記憶されたアンギュラ玉軸受の諸元に基づいて予圧を導出し、導出された予圧に基づいて実予圧が所定予圧となるように押圧力制御手段に制御指令を出力する制御手段とを備えたので、ピストンの押圧圧力を直接検出することなく、移動ハウジングの移動状況、即ち、外輪の軸方向位置が調整されて予圧が一定に保持され、所定の予圧を維持することができる。この結果、簡単な構造でアンギュラ玉軸受の予圧を所定状態に維持することができる軸受装置とすることができ、アンギュラ玉軸受の軸受支持剛性を安定させることが可能になる。
【００４２】
また、本発明の主軸装置は、内輪が主軸外周に取り付けられるアンギュラ玉軸受と、アンギュラ玉軸受の外輪が取り付けられる移動ハウジングと、移動ハウジングを主軸の軸方向に移動可能に支持する固定ハウジングと、移動ハウジングと固定ハウジングの間に介在される軸方向移動支持部材と、移動ハウジングを押圧して外輪を移動させることによりアンギュラ玉軸受に予圧を付与するピストンと、ピストンの押圧力を制御する押圧力制御手段と、主軸の回転速度を検出する回転速度検出手段と、ピストンの押圧圧力を検出する圧力検出手段と、移動ハウジングの移動状況を検出する変位検出手段と、予圧を所定値に保持してピストンにより移動ハウジングを押圧することで外輪の移動位置を制御してアンギュラ玉軸受に予圧を付与する定圧予圧を実施すると共に、回転速度検出手段で検出された主軸の回転速度及び圧力検出手段で検出されたピストンの押圧圧力及び予め記憶されたアンギュラ玉軸受の諸元に基づいて移動ハウジングの移動状況を導出し、導出された移動状況を加味して移動ハウジングが所定の移動状態となるピストンの押圧圧力となるように押圧力制御手段に制御指令を出力する一方、回転速度検出手段で検出された主軸の回転速度及び変位検出手段で検出された移動ハウジングの移動状況及び予め記憶されたアンギュラ玉軸受の諸元に基づいて予圧を導出し、導出された予圧に基づいて実予圧が所定予圧となるように押圧力制御手段に制御指令を出力する制御手段とを備えたので、移動ハウジングの変位、即ち、外輪の変位を直接検出することなく外輪が所定位置に保持されるようにピストンの押圧圧力が制御され、アンギュラ玉軸受を所定位置に保持することができると共に、ピストンの押圧圧力を直接検出することなく、移動ハウジングの移動状況、即ち、外輪の軸方向位置が調整されて予圧が一定に保持され、所定の予圧を維持することができる。この結果、簡単な構造でアンギュラ玉軸受の外輪の位置を所定位置に保持することができる軸受装置とすることができ、アンギュラ玉軸受の位置の変化による加工精度の低下を抑制することが可能になると共に、簡単な構造でアンギュラ玉軸受の予圧を所定状態に維持することができる軸受装置とすることができ、アンギュラ玉軸受の軸受支持剛性を安定させることが可能になる。
【００４３】
本発明の予圧制御方法は、アンギュラ玉軸受の外輪の移動位置を制御することで予圧を制御する予圧制御方法において、予圧を所定値に保持して移動ハウジングを保持することで外輪の移動位置を制御してアンギュラ玉軸受に予圧を付与する定圧予圧を実施すると共に、主軸の回転速度及び外輪の移動押圧圧力及び予め記憶されたアンギュラ玉軸受の諸元に基づいて外輪の移動状況を導出し、導出された移動状況を加味して外輪が所定の移動状態となるようにしたので、移動ハウジングの変位、即ち、外輪の変位を直接検出することなく外輪が所定位置に保持されるように移動ハウジングの保持圧力が制御され、アンギュラ玉軸受を所定位置に保持することができる。この結果、簡単な構造でアンギュラ玉軸受の外輪の位置を所定位置に保持することができる予圧制御方法とすることができ、アンギュラ玉軸受の位置の変化による加工精度の低下を抑制することが可能になる。
【００４４】
また、本発明の予圧制御方法は、アンギュラ玉軸受の外輪の移動位置を制御することで予圧を制御する予圧制御方法において、予圧を所定値に保持して移動ハウジングを保持することで外輪の移動位置を制御してアンギュラ玉軸受に予圧を付与する定圧予圧を実施すると共に、主軸の回転速度及び外輪の移動状況及び予め記憶されたアンギュラ玉軸受の諸元に基づいて予圧を導出し、導出された予圧に基づいて実予圧が所定予圧となるようにしたので、移動ハウジングの保持圧力を直接検出することなく、移動ハウジングの移動状況、即ち、外輪の軸方向位置が調整されて予圧が一定に保持され、所定の予圧を維持することができる。この結果、簡単な構造でアンギュラ玉軸受の予圧を所定状態に維持することができる予圧制御装置とすることができ、アンギュラ玉軸受の軸受支持剛性を安定させることが可能になる。
【００４５】
また、本発明の予圧制御方法は、アンギュラ玉軸受の外輪の移動位置を制御することで予圧を制御する予圧制御方法において、予圧を所定値に保持して移動ハウジングを保持することで外輪の移動位置を制御してアンギュラ玉軸受に予圧を付与する定圧予圧を実施すると共に、主軸の回転速度及び外輪の移動押圧圧力及び予め記憶されたアンギュラ玉軸受の諸元に基づいて外輪の移動状況を導出し、導出された移動状況を加味して外輪が所定の移動状態となるようにする一方、主軸の回転速度及び外輪の移動状況及び予め記憶されたアンギュラ玉軸受の諸元に基づいて予圧を導出し、導出された予圧に基づいて実予圧が所定予圧となるようにしたので、移動ハウジングの変位、即ち、外輪の変位を直接検出することなく外輪が所定位置に保持されるように移動ハウジングの保持圧力が制御され、アンギュラ玉軸受を所定位置に保持することができると共に、移動ハウジングの保持圧力を直接検出することなく、移動ハウジングの移動状況、即ち、外輪の軸方向位置が調整されて予圧が一定に保持され、所定の予圧を維持することができる。この結果、簡単な構造でアンギュラ玉軸受の外輪の位置を所定位置に保持することができる予圧制御方法とすることができ、アンギュラ玉軸受の位置の変化による加工精度の低下を抑制することが可能になると共に、簡単な構造でアンギュラ玉軸受の予圧を所定状態に維持することができる予圧制御方法とすることができ、アンギュラ玉軸受の軸受支持剛性を安定させることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態例に係る主軸装置の断面図。
【図２】制御手段のブロック構成図。
【図３】主軸回転速度、予圧及び軸受温度の経時変化を表すグラフ。
【図４】本発明の第２実施形態例に係る主軸装置の断面図。
【図５】制御手段のブロック構成図。
【図６】主軸回転速度、外輪軸方向変位及び軸受温度の経時変化を表すグラフ。
【符号の説明】
１　固定ハウジング
２　主軸
３，４　アンギュラ玉軸受
５，６内輪
７，８　外輪
９　移動ハウジング
１０　ボールブッシュ
１１　保持器
１２　ボール
１３　ストッパ
１４　ピストン
１５　油室
１６　油圧供給手段
１７　制御手段
２０　回転センサ
２１　油圧ポンプ
２２　比例制御弁
２３　圧力センサ
２４　温度センサ
２５　諸元記憶部
２６　変位算出部
２７　データ補正部
３１　変位センサ
３２　予圧算出部
３３　データ補正部
【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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