(57)【要約】【課題】良好な減衰性能及びスライド性能をもち、高い剛性をもつ軸受スリーブを有する主軸装置を提供する。【解決手段】本発明の主軸装置１０は、ハウジング１１の後部側内にその軸線方向に移動可能に配された軸受スリーブ１４と、軸受スリーブ１４に外挿されたスリーブハウジング１５と、軸受スリーブ１４に内嵌されハウジング１１の後部側内に配された後段軸受１２，１３と、後段軸受１２，１３に内嵌されて回転自在に支持された軸１９と、後段軸受１２，１３に予圧を与える予圧手段１６とを備えている。そして、軸受スリーブ１４とスリーブハウジング１５との間に、少なくとも軸方向に減衰力を発生させるアキシャルダンパ１７，１８が配されている。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転自在な軸と、該軸前部に内輪内径面が嵌合した外輪がハウジングに固定の前段軸受と、前記軸後部に内輪内径面が嵌合した後段軸受と、該後段軸受の外輪外径面に外嵌された軸受スリーブに定圧予圧を与える予圧手段と、を備えた主軸装置において、
前記軸受スリーブは前記ハウジング内径に静圧支持されており、前記軸受スリーブと前記ハウジングとの間に、前記軸受スリーブに軸方向の減衰力を発生させるアキシャルダンパを配したことを特徴とする主軸装置。
【請求項２】
前記アキシャルダンパは、前記軸受スリーブに装着され、予め定められた潰れ量でもって、前記ハウジングに対して摺動自在に配されたオーリングであることを特徴とする請求項１に記載の主軸装置。
【請求項３】
前記予圧手段及び前記アキシャルダンパは、油圧ピストンと、該油圧ピストンに圧力を供給する油圧ポンプと、該油圧ポンプと前記油圧ピストンの間に絞りと、を備えた油圧ピストン機構であることを特徴とする請求項１に記載の主軸装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工作機械主軸等に用いられる高速主軸に関し、定圧予圧された転がり軸受をもつ主軸装置の定圧予圧機構の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、高速回転する主軸を支持するために、図６に示すようなマシニングセンタ等に使用される定圧予圧の主軸装置が広く知られている。
図６に示した主軸装置１００は、前部カバー６２，外筒６３，後部カバー６４，内ハウジング（固定）６７，後述するスリーブハウジング７１とからなる固定部材であるハウジング６１と、ハウジング６１の前側に配された前段の一組の組み合わせアンギュラ玉軸受（並列組み合わせ）である軸受６５，６６と、ハウジング６１の後側に支持された後段の一組の組み合わせアンギュラ玉軸受（並列組み合わせ）である軸受６８，６９とを備えている。
【０００３】
また、後段の軸受６８，６９に外嵌された軸受スリーブ７０と、軸受スリーブ７０の外周に支持されたスリーブハウジング７１と、軸受スリーブ７０に装着された予圧ばね７２と、軸受６５，６６，６８，６９に内嵌された軸７３と、軸７３にロータ７５が固定され、外筒６３にステータ７６が固定されたモータ７４と、軸７３内に支持されたドローバー７７とから構成される。
また、軸受スリーブ７０は、スリーブハウジング７１の内径面７１ａにスライド可能に支持されている。
【０００４】
軸受６５，６６の外輪は、内ハウジング６７に外輪押え７９によって固定されている。また、軸受６８，６９の外輪は、軸受スリーブ７０に外輪押え７８によって固定されている。また、軸受６５，６６，６８，６９の内輪は軸７３に所定間隔に固定されている。
予圧ばね７２は、外輪押え７８を介して、軸受スリーブ７０を後方に引っ張り、後段の軸受６８，６９に予圧をかける。その予圧は、軸７３を後方に引っ張る方向にも作用するので、軸受６５，６６にも加わる。
また、軸７３に挿入されたドローバー７７とクランプユニット７７’は、クランプユニット７７’先端に工具（不図示）を保持するための機構であるが、公知のため説明は省略する。
【０００５】
このような主軸装置１００では、モータ７４によって軸７３が回転する際に、モータ７４のロータ７５や軸受６５，６６，６８，６９が発熱して熱膨張したり、遠心力による作用で軸受の内外輪に相対変位を生じる場合においても、予圧ばね７２により軸受スリーブ７０が、スリーブハウジング７１の内径面７１ａに対し軸線方向にスライド移動することによって、軸受６５，６６，６８，６９に作用する予圧を一定に保つようにしている。
このような定圧予圧機構をもつ主軸装置は、定位置予圧の主軸装置にくらべて高速回転においても予圧荷重が増大しない特徴を有するため、高速回転に使用される。
【０００６】
軸受スリーブのスライド方式としては、滑り面方式の他に、ボールを用いたスライド方式（下記特許文献１）や、静圧式スリーブ方式（下記特許文献２）が挙げられる。
【０００７】
ところで、高速回転する主軸用の軸受スリーブに要求される機能としては、上述したスライド性の他に、ラジアル剛性及び、振動の減衰性（特にアキシャル方向減衰）が挙げられる。
滑り面方式では、滑り面での摺動であるため、減衰性は良好であるが、ハウジング（スリーブハウジング）と軸受スリーブの外径とが、ある程度の隙間をもって支持されることから、軸受スリーブの傾き等によってスライド不良を起こすことがあった。スライド不良が起きた場合、転がり軸受の予圧荷重に変動が生じ、その結果、焼付きの原因になり得る。
【０００８】
また、ボールを用いたスライド方式では、ボール支持のため、スライド性は良好であるが、ラジアル剛性が低く、減衰性が低い。
一方、静圧式スリーブ方式では、スライド性やラジアル剛性について問題点はないが、アキシャル方向の減衰性が低いことがわかった。
そして、軸受スリーブのダンピング性に関しては、下記特許文献３、特許文献４等において開示されている。
【０００９】
【特許文献１】
特開昭６２−２７８３１１号公報
【特許文献２】
特開昭５８−４６２２３号公報
【特許文献３】
特開平１０−２３８５３８号公報
【特許文献４】
特開平８−１６６０１８号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した高速回転する主軸装置１００においては、軸受スリーブ７０のアキシャル共振周波数が軸７３，ドローバー７７の最高回転数よりも低い場合が多く、アキシャル減衰が弱いと、軸受スリーブ７０が軸方向に大きく自励振動し、運転不能状態に陥ってしまう可能性がある。
また、主軸装置１００を工作機械用とする場合、軸受スリーブ７０の減衰性が悪く、振動を吸収できないと、工作機械における加工面の品質を劣化させてしまう心配がある。
【００１１】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、良好な減衰性能及びスライド性能をもち、高い剛性をもつ軸受スリーブを有する主軸装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１記載の主軸装置は、回転自在な軸と、該軸前部に内輪内径面が嵌合した外輪がハウジングに固定の前段軸受と、前記軸後部に内輪内径面が嵌合した後段軸受と、該後段軸受の外輪外径面に外嵌された軸受スリーブに定圧予圧を与える予圧手段と、を備えた主軸装置において、
前記軸受スリーブは前記ハウジング内径に静圧支持されており、前記軸受スリーブと前記ハウジングとの間に、前記軸受スリーブに軸方向の減衰力を発生させるアキシャルダンパを配したことを特徴とする。
【００１３】
前記構成の主軸装置によれば、軸受スリーブは静圧軸受構造で支持されているので、軸受スリーブはハウジングの軸線中央に浮くため、良好なスライド性が得られる。
また、静圧軸受における油粘度、圧力、絞り、ポケット等の寸法、軸受隙間等の諸条件を適切に設計することにより、必要なラジアル剛性を確保することができる。そして、アキシャルダンパにより、軸受スリーブがアキシャル方向の減衰性を有するものとなるため、アキシャル方向の自励振動が発生することがない。その結果、良好な減衰性能及びスライド性能をもち、高い剛性をもつ軸受スリーブを有する主軸装置を得ることができる。
【００１４】
本発明の請求項２記載の主軸装置は、前記アキシャルダンパが、前記軸受スリーブに装着され、予め定められた潰れ量でもって、前記ハウジングに対して摺動自在に配されたオーリングであることを特徴とする請求項１に記載の主軸装置である。
【００１５】
前記構成の主軸装置によれば、アキシャルダンパとしてオーリングを用いれば、オーリングは加工性や汎用性に富むため、複雑な生産工程を必要とせずに、主軸装置を製造することができる。
また、オーリングが予め定められた潰れ量でもってハウジングに摺動自在に配されれば、より大きなアキシャル減衰性能及びスライド性が得られるため、より高い減衰性能及びスライド性能をもち、高い剛性をもつ軸受スリーブを有する主軸装置が得ることができる。
【００１６】
本発明の請求項３記載の主軸装置は、前記予圧手段及び前記アキシャルダンパは、油圧ピストンと、該油圧ピストンに圧力を供給する油圧ポンプと、該油圧ポンプと前記油圧ピストンの間に絞りと、を備えた油圧ピストン機構であることを特徴とする請求項１に記載の主軸装置である。
【００１７】
前記構成の主軸装置によれば、予圧手段及びアキシャルダンパが、油圧ピストン，油圧ポンプ，油圧ポンプと油圧ピストン間の絞りとを備えた油圧ピストン機構であるので、一層良好な減衰性能及びスライド性能をもち、高い剛性をもつ軸受スリーブを有する主軸装置を得ることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の主軸装置の実施形態を図１乃至図５に基づいて詳細に説明する。図１（ａ）は本発明に係る第１実施形態の主軸装置の要部断面図、図１（ｂ）は図１に示す主軸装置における軸受スリーブ回りの断面図、図２は図１におけるオーリングの潰れ量と減衰率との関係を調べたグラフ、図３（ａ）は図１におけるオーリングを用いない場合の周波数応答を調べたグラフ、図３（ｂ）は図１におけるオーリングを用いた場合の周波数応答を調べたグラフ、図４（ａ）は本発明に係る第２実施形態の主軸装置の要部半断面図、図４（ｂ）は図４における主軸装置の要部拡大図である。図５は本発明に係る第３実施形態の主軸装置の断面図である。なお、図１（ａ）及び図４（ａ）において、主軸装置の前部は図６に示すものと同様であるため、前部の図示は省略する。また、第２実施形態において、既に説明した部材等と同様な構成・作用を有する部材等については、図中に同一符号を付すことにより説明を簡略化或いは省略する。
【００１９】
図１（ａ）に示すように、本発明の第１実施形態の主軸装置１０は、ハウジング１１の後部側に配された後段の一組の転がり軸受１２，１３と、後段の転がり軸受１２，１３に外嵌され軸線方向に移動可能に配された軸受スリーブ１４と、軸受スリーブ１４に外挿されたスリーブハウジング１５と、軸受スリーブ１４に予圧を与える予圧ばね１６と、軸受スリーブ１４に装着された第１，第２アキシャルダンパであるＯリング１７，１８と、転がり軸受１２，１３に内嵌された回転自在に支持された軸１９とを備える。
【００２０】
ハウジング１１のうちの後部ハウジング２１及びスリーブハウジング１５には、一端部がスリーブハウジング１５の内径部に連通しているとともに、他端部が後部ハウジング２１の側部に形成された給油口２２に連通した給油流路２３が形成されている。給油口２２には、給油管２４が連通接続されている。給油管２４は、絞り２５、分配器２６を通じて油圧ポンプ２７に接続されている。
【００２１】
後部ハウジング２１及びスリーブハウジング１５には、給油流路２３とは別経路で、一端部がスリーブハウジング１５の内径部に連通しているとともに、他端部が後部ハウジング２１の側部に形成された排油口２８に連通した排油流路２９が形成されている。排油口２８には、排油管３０が連通接続されている。排油管３０は、大気圧に開放されたオイルタンク３１に接続されている。
【００２２】
予圧ばね１６は、スリーブハウジング１５の後部側の端部に係止されている。予圧ばね１６は、外輪押え部材３２に当接している。外輪押え部材３２は、軸受スリーブ１４の後部側端部及び転がり軸受１３の外輪に当接しているため、転がり軸受１２，１３に対して予圧をかける機能を有する。
【００２３】
軸受スリーブ１４は、静圧軸受として構成される。軸受スリーブ１４は、外径がスリーブハウジング１５の内径に所定の隙間をもって隙間ばめされている。具体的には、軸受スリーブ１４の外径がφ１５０ｍｍに対し、直径隙間を３０〜４０μｍとしている。
【００２４】
軸受スリーブ１４の外径面には、ほぼ軸方向中央部において円周上の４個所に第１，第２，第３，第４静圧ポケット３３，３４，３５，３６が等配に設けられているとともに、軸受スリーブ両端部において円周方向に凹溝状をなす２個の排油溝３７，３８が形成されている。
また、４個所の静圧ポケット３３，３４，３５，３６は、スリーブハウジング１５の給油流路２３に対応して配されている。また、各給油経路には、それぞれ絞り２５を通じて油圧ポンプ２７からの作動油が供給される。供給された作動油は、軸受スリーブ１４とスリーブハウジング１５との隙間を通り、排油溝３７，３８から排油流路２９を通って排油口２８へと流れ、オイルタンク３１へ戻される。
【００２５】
軸受スリーブ１４の外径面には、排油溝３７，３８の軸方向外側に２個のダンパ取付溝３９，４０が形成されており、ダンパ取付溝３９，４０に、第１，第２アキシャルダンパ１７，１８が装着されている。第１，第２アキシャルダンパ１７，１８は、円環形状に形成されたオーリング（ Ｏリング）であって、例えば、ニトリルゴム等の合成ゴムを素材として成形されている。
第１，第２アキシャルダンパ１７，１８は、静圧軸受用の作動油が軸１９の内部へ浸入しないように遮断する役目をする他、アキシャル減衰性を得るためのダンパとしての役割を果たすものである。アキシャルダンパ１７，１８は、Ｏリングの線径に対して４〜１５％のシメ代で装着されている。
【００２６】
軸受スリーブ１４におけるアキシャル方向の減衰力は、静圧軸受だけでは十分な値を得ることができず、軸受スリーブ１４が軸方向に動いた時の流体のせん断応力として、以下の式のように近似した値となる。
アキシャル減衰力  Ｆ≒μ・Ａ・ｖ／Δｄ（Ｎ）
ここで、μ：流体の粘性係数（Ｐａ・ｓ）
Ａ：軸受スリーブ１４の外径の面積（ｍ2）
ｖ：軸受スリーブ１４の軸方向速度（ｍ／ｓ）
Δｄ：軸受スリーブ１４の半径隙間（ｍｍ）
上記の式により算出した結果、アキシャル減衰力の値は、非常に小さく、実際の高速主軸においては、軸受スリーブ１４にアキシャル方向の自励振動が発生する可能性があることがわかったため、アキシャルダンパ１７，１８の減衰特性を用いている。
【００２７】
軸受スリーブ１４には、径方向に貫通したノズル取付孔４１，４２が形成されており、ノズル取付孔４１，４２にノズル駒４３，４４が固定されている。ノズル駒４３，４４は、転がり軸受１２，１３の軸受空間内に潤滑剤を噴射する。ノズル駒４３，４４が固定されたノズル取付孔４１，４２には、ノズル駒４３
，４４の外側に空間部４５，４６が形成される。
【００２８】
軸受スリーブ１４の外径面には、排油溝３７，３８の内側であって空間部４５，４６の逆位相の位置に２個のダミー穴４７，４８が形成されている。ダミー穴４７，４８が設けられているのは、軸受スリーブ１４にノズル駒４３，４４が挿着されることによって、軸受スリーブ１４の外径に空間部４５，４６が形成され、空間部４５，４６により静圧軸受の圧力バランスが崩れて軸受スリーブ１４がスリーブハウジング１５の中央に浮かなくなることがあるので、ノズル駒４３，４４の逆位相の位置に、空間部４５，４６と同じ直径のダミー穴４７，４８を設けて圧力バランスを保つようにするためである。
【００２９】
図１（ｂ）に示すように、給油流路２３は、後部ハウジング２１の側部において周方向の４個所に略等間隔で配されており、４個の静圧ポケット３３，３４，３５，３６は、軸受スリーブ１４の外径面において給油流路２３に対応して円周上の４個所に等間隔に配されている。排油流路２９は、第２静圧ポケット３４と第３静圧ポケット３５との間に配され、ダミー穴４７，４８は、空間部４５，４６の逆位相の位置に配されている。なお、排油流路２９は、どの位相に設けても良い。
【００３０】
このような主軸装置１０において、外力等の影響で軸受スリーブ１４が第１静圧ポケット３３側へ寄せられたとする。そのとき、第１静圧ポケット３３側におけるスリーブハウジング１５との隙間は小さくなるため、第１静圧ポケット３３に流れる油流量が減る。流量が減った結果、絞り２５での圧力降下が小さくなるため、第１静圧ポケット３３内の圧力が上昇する。
【００３１】
これに対して、対向位置の第３静圧ポケット３５へ流れる油流量は増えるので、絞りでの圧力降下が大きくなり、第３静圧ポケット３５内の圧力は下がり、軸受スリーブ１４は寄せられた第１静圧ポケット３３とは反対の第４静圧ポケット３６方向への力を受ける。この力の作用により、軸受スリーブ１４は、常にスリーブハウジング１５の中央に浮いた状態を保つことになる。その結果、強いラジアル剛性と、優れたスライド性を保つことができる。
【００３２】
なお、絞り２５は、軸受スリーブ１４が中立の状態（外力のない状態）において、各静圧ポケット３３，３４，３５，３６内の圧力が油圧ポンプ２７の供給圧力のほぼ５０％になるように設定されている。更には、高速回転中は、温度やスリーブの隙間が変化するので、高速回転中に５０％の絞り状態となるように絞りを調整することが望ましい。
具体的には、油圧ポンプ２７の供給圧力を１．５〜５ＭＰａとし、使用油をＶＧ１５〜６８のグレードとし、絞り２５として内径φ０．３〜１．０ｍｍのステンレス製パイプ（所定の長さに切断したもの）を用いている。このとき、絞り２５としてステンレス製パイプを用いることが一般的に安価となるが、静圧軸受の剛性は、絞り２５の性能によって大きく左右されるため、高い剛性を必要とする場合には、種々の制御絞りを用いても良い。
【００３３】
図２は、アキシャルダンパ１７，１８の潰れ量を線径（直径）に対するシメ代（％）で換算し、シメ代に対応した減衰率（％）を調べることによって、アキシャルダンパ１７，１８のしめ代によるアキシャル減衰性能試験のグラフである。
図２の試験では、軸受スリーブ１４に対し加振器により軸方向の外力振動を与え、加振力と振動変位の伝達関数を実験的に求め、アキシャル１次モードでの減衰率を算出した。減衰率が大きくなれば、振動の減衰効果が大きくなることを意味する。
【００３４】
図２の試験により明らかなように、シメ代（０）に相当するアキシャルダンパ（オーリング）無しの場合、減衰率は３％程度と低くなり、減衰効果はほとんどない。
シメ代を上げていくに従い減衰効果が高くなることがわかる。しかし、シメ代を極端に上げると、減衰効果は大きくなる反面、スライド移動時の摺動抵抗が大きくなってスライド性が低下する。したがって、シメ代としては、Ｏリング直径の４〜１０％とするのが望ましいことが判明した。
【００３５】
図３（ａ），（ｂ）は、アキシャルダンパの減衰効果を確認するため、伝達関数（周波数応答）を調べた試験のグラフである。
図３（ａ）は、アキシャルダンパ無しの場合であり、図３（ｂ）はしめ代を５％にしたアキシャルダンパを用いた場合である。
試験の結果、アキシャルダンパ無しの場合に比べ、シメ代を５％（０．１５ｍｍ）にしたアキシャルダンパを用いた場合が、共振点での振動が約１２ｄＢ（約１／４程度）低くなることが判明した。
【００３６】
第１実施形態の主軸装置１０によれば、軸線方向に移動可能に配された軸受スリーブ１４とスリーブハウジング１５との間に、少なくとも軸方向に減衰力を発生させるアキシャルダンパ１７，１８が配されている。
更に、軸受スリーブ１４は、静圧軸受構造により支持されている。これにより、軸受スリーブ１４はスリーブハウジング１５の軸線中央に浮くため、良好なスライド性が得られる。また、静圧軸受における油粘度、圧力、絞り、ポケット等の寸法、軸受隙間等の諸条件を適切に設計することにより、必要なラジアル剛性を確保することができる。そして、アキシャルダンパ１７，１８により、軸受スリーブ１４が、減衰性を有するものとなるため、アキシャル方向の自励振動が発生することがない。その結果、良好な減衰性能及びスライド性能をもち、高い剛性をもつ軸受スリーブを有する主軸装置が得ることができる。
【００３７】
また、アキシャルダンパ１７，１８としてオーリングを用いていることにより、加工性や汎用性に富むため、複雑な生産工程を必要とせずに、主軸装置を製造することができる。そして、アキシャルダンパ１７，１８となるオーリングが、予め定められた潰れ量でもってスリーブハウジング１５に摺動自在に配されれば、より大きなアキシャル減衰性能及びスライド性が得られるため、より高い減衰性能及びスライド性能をもち、高い剛性をもつ軸受スリーブを有する主軸装置が得ることができる。
【００３８】
次に、本発明の第２実施形態の主軸装置について説明する。
図４（ａ）に示す主軸装置５０は、第１実施形態の主軸装置１０のアキシャルダンパ１７，１８に、滑り摩擦式のアキシャルダンパ５１を付加したものである。
図４（ｂ）に示すように、滑り摩擦式のアキシャルダンパ５１は、外輪押え部材３２の外径面に配された板部材５２と、後部ハウジング２１の円周上に等間隔で４個所配されていて後部ハウジング２１の径方向に配されたプランジャ５３とからなる。
【００３９】
板部材５２は、円周上の複数箇所に配されて、後部ハウジング２１の内径面にねじ５４によって固定されている。外輪押え部材３２は軸受スリーブ１４に固定されている。
プランジャ５３は、付勢ばね５５を介してケース５６内に収容されており、付勢ばね５５に蓄積された所定の弾性反発力により、板部材５２を外輪押え部材３２の径方向に押圧する。これにより、軸受スリーブ１４が軸方向に振動すると、板部材５２と外輪押え部材３２が相対変位し、プランジャの押圧による板部材５２と外輪押え部材３２間の固体摩擦力によって、スリーブ１４に減衰力が生じる。
【００４０】
滑り摩擦式のアキシャルダンパ５１は、板部材５２と、プランジャ５３とから、少ない部品点数で簡潔に構成されるため、比較的安価に、軸受スリーブ１４におけるスライド性を妨げることなく、優れた減衰特性を得ることができる。
ここで、板部材５２と外輪押え部材３２の外径面との間には、滑りが生じるので、その摩耗対策として、板部材５２を工具鋼の焼入れ品とし、外輪押え部材３２に対して耐摩耗性のための鍍金やコーティングを施すことが望ましい。本実施形態においては、板部材５２として、厚さ０．３ｍｍのＳＫ材（Ｈｒｃ５０）薄板を用い、付勢ばね５５の付勢力を１０〜２００Ｎとした。
【００４１】
第２実施形態の主軸装置５０によれば、軸線方向に移動可能に配された軸受スリーブ１４とスリーブハウジング１５との間に、少なくとも軸方向に減衰力を発生させるアキシャルダンパ１７，１８が配され、更に滑り摩擦式のアキシャルダンパ５１が配されている。
したがって、付加されたアキシャルダンパ５１により、アキシャル方向の減衰特性をさらに向上させるため、良好な減衰性能及びスライド性能をもち、高い剛性をもつ軸受スリーブを有する主軸装置を得ることができる。
なお、本アキシャルダンパは、外部より容易にばねの押し付け力を変えることができるため、減衰力を最適な値に調整し易いという特徴も持つ。
【００４２】
次に、本発明の第３実施形態の主軸装置について説明する。
図５に示す主軸装置７０は、ハウジング１１前部を形成する外筒９の内径面に内ハウジング７が内嵌されており、内ハウジング７の内径面に軸線方向に移動可能に配された軸受スリーブ１４が内挿されている。
そして、図中左側から１，２列目の組み合わせアンギュラ玉軸受１２，１２と、３，４列目の組み合わせアンギュラ玉軸受１３，１３が、軸受スリーブ１４内径面で定圧予圧されている。
【００４３】
第３実施形態の主軸装置７０によれば、軸受スリーブ１４と内ハウジング７との間に、少なくとも軸方向に減衰力を発生させるオーリングであるアキシャルダンパ１７ａ，１７ｂ，１８が配されている。
また、軸受スリーブ１４は、静圧軸受構造で支持されている。これにより、軸受スリーブ１４は内ハウジング７の軸線中央に浮くため、良好なスライド性が得られる。また、静圧軸受における油粘度、圧力、絞り、ポケット等の寸法、軸受隙間等の諸条件を適切に設計することにより、必要なラジアル剛性を確保することができる。そして、アキシャルダンパ１７ａ，１７ｂ，１８により、軸受スリーブ１４が、減衰性を有するものとなるため、アキシャル方向の自励振動が発生することがない。その結果、良好な減衰性能及びスライド性能をもち、高い剛性をもつ軸受スリーブを有する主軸装置が得ることができる。
【００４４】
一方、円筒ころ軸受５７は、軸１９の後端部をサポートして軸１９を安定に回転させ、かつモータローラ発熱等による軸１９の伸びを吸収する。
軸受スリーブ１４は、静圧ポケット等を図示していないが、上記第１実施形態と同様に内ハウジング７内面に対して静圧軸受をなしている。
また、軸受スリーブ１４は、油圧ピストンを兼ねている。油圧ポンプ２７の圧力が絞り２５を介してスリーブ受圧面５８に作用する構成となっており、スリーブ受圧面５８に作用した油圧により軸受スリーブ１４を後方に押して、軸受１２，１２，１３，１３に予圧を付与する構成である。
なお、油圧ポンプ２７が全く作動しなくなった場合においても、予圧を与えてある程度の回転性能を維持するため、補助用予圧ばね１６によって必要な予圧荷重が与えられている。
【００４５】
油圧ポンプ２７からの油圧は、絞り２５を介してスピンドル外部及び内部に設けられた給油管２４を通してスリーブ油圧室５９に伝わる。軸受スリーブ１４が速度をもって移動しない場合、油（作動油）は流れず押圧されるだけであるから、絞り２５での圧力変化はなく、油圧ポンプ２７の圧力とスリーブ油圧室５９の圧力とは等しくなる。これにより、所望の予圧を得るための必要圧力の算出は容易である。
仮に、軸受スリーブ１４が振動を受けて、図中左側に急激に動いたときを考える。このとき、スリーブ油圧室５９の容積は減るため、油圧室内の作動油は押し出されて油圧ポンプ２７方向に逆戻りしようとする。その際、作動油は絞り２５を通過しなければならないため、スリーブ油圧室５９の圧力が上がる。つまり、軸受スリーブ１４は左側に動かされないように左側方向から抵抗力を受ける。
同様に、軸受スリーブ１４が右側に動こうとするときは、右側方向から抵抗を受ける。すなわち、軸受スリーブ１４にはアキシャル減衰力が働き、アキシャルダンパを兼ねた予圧付与機構となっている。
この構成により、シンプルで強力な減衰をもち、ラジアル剛性が高く、スライド性の良い軸受スリーブ構造が可能となり、低振動でかつ高速回転が可能な主軸装置を得ることができる。
【００４６】
上記第１，２実施形態のＯリングや摩擦式ダンパの場合、摩擦力より大きな減衰力を得ることができないため、大きな振動が発生した際、減衰が不十分となる場合もあるが、本実施形態では振動の大きさに略比例した大きな減衰力を得ることができる。反面、小さな振動に対しては減衰力が殆ど発生しない。
そこで、小さな振動でも固体摩擦力の減衰力を発生させられる上記第２実施形態と組み合わせると、さらに好適な主軸装置を得ることができる。
【００４７】
なお、油圧ポンプ２７の圧力は、受圧面の面積及び必要とされる予圧荷重の関係から、通常０．０５〜０．５ＭＰａと低い圧力で済むため、油圧ポンプとして圧縮エアを油圧に変換するピストン式の安価なポンプを用いることができる。
また、絞り２５は上記第１実施形態の静圧軸受に用いるのと同様な低コストな細径のステンレスパイプを用いることができる。この絞り２５の設計に際しては、絞りが強い程得られる減衰が高くなるが、通常の運転における軸受スリーブ１４の運動を妨げない程度とするのが良い。つまり、軸１９が停止から最高回転まで最大加速（又は逆の急減速）するのに要する時間（通常数秒）と、その際に遠心力の作用によって軸受スリーブ１４が移動する移動量（本実施形態では、φ７０ｍｍのアンギュラ玉軸受で３００００ｒｐｍの場合、約０．１５ｍｍ）から算出される軸受スリーブ１４の移動速度において、予圧荷重に比して大きな力を発生しないよう絞り２５を設計するのが好ましい。
また、本実施形態では、軸受スリーブ１４と油圧ピストンは一体であったが、油圧ピストンを別に設けて軸受スリーブ１４を押す構成としても良い。
【００４８】
なお、本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜な変形、改良等が可能である。例えば、給油流路、排油流路及び静圧ポケットの数については限定されず、４個の他、６個や８個の複数個設けても良い。
また、第１実施形態に示したアキシャルダンパの数についても限定しない。例えば、軸受スリーブの両端部に２個づつのアキシャルダンパを配置しても良い。
また、第１実施形態に示したアキシャルダンパの素材として、ニトリルゴムに代えて、アクリルゴム，シリコンゴム，フッ素ゴム等の合成ゴム等や天然ゴムを用いても良い。更に、長期未使用時のＯリングの凝着を防ぐためのコーティングを施したＯリングを用いても良い。
また、第２実施形態に示したアキシャルダンパとして、付勢ばねに代えて、密閉したケース内に油や空気等を封入した流体ダンパを用いても良い。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の主軸装置によれば、軸線方向に移動可能に配された軸受スリーブとハウジングとの間に、軸方向に減衰力を発生させるアキシャルダンパが配されるので、軸受スリーブは静圧軸受の構造とされる。したがって、軸受スリーブはハウジングの軸線中央に浮くため、良好なスライド性が得られる。
また、静圧軸受における油粘度、圧力、絞り、ポケット等の寸法、軸受隙間等の諸条件を適切に設計することにより、必要なラジアル剛性を確保することができる。そして、アキシャルダンパにより、軸受スリーブがアキシャルダンパ機能を有するものとなるため、アキシャル方向の自励振動が発生することがなく、良好な減衰性能及びスライド性能をもち、高い剛性をもつ軸受スリーブを有する主軸装置が得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明に係る第１実施形態の主軸装置の要部断面図、（ｂ）は（ａ）における軸受スリーブ回りの断面図である。
【図２】図１におけるオーリングの潰れ量と減衰率との関係を調べたグラフである。
【図３】（ａ）は主軸装置においてオーリングを用いない場合の周波数応答を調べたグラフ、（ｂ）は図１におけるオーリングを用いた場合の周波数応答を調べたグラフである。
【図４】（ａ）は本発明に係る第２実施形態の主軸装置の要部断面図、（ｂ）は（ａ）における主軸装置の要部拡大図である。
【図５】本発明に係る第３実施形態の主軸装置の断面図である。
【図６】従来の主軸装置の断面図である。
【符号の説明】
９  外筒（第１ハウジング）
１０，５０  主軸装置
１１  ハウジング
１２，１３  転がり軸受（後段軸受）
１４  軸受スリーブ
１５  スリーブハウジング（第２ハウジング）
１６  予圧ばね（予圧手段）
１７，１７ａ，１７ｂ，１８，５１  アキシャルダンパ
１９  軸
２５  絞り
２７  油圧ポンプ
【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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