(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状筐体と、
前記筒状筐体の内側で前記筒状筐体に固定されたモータと、
前記モータの先端側に配設され、前記モータにより回転駆動される穿孔工具把持部と、
前記筒状筐体内で前記モータの回転軸と一体になって回転可能で、かつ、前記モータの回転力を前記穿孔工具把持部に伝達するための回転体であって、先端側軸受面及び基端側軸受面を有する鍔部が外周部に形成された回転体と、
前記筒状筐体に弾性部材を介してかつ送り方向に沿って微動可能に固定され、前記鍔部における前記先端側軸受面及び前記基端側軸受面を挟み込んで前記穿孔工具把持部からの送り負荷を受ける空気静圧軸受と、
送り方向に沿った前記空気静圧軸受の変位に基づいて送り負荷を測定する送り負荷測定装置とを有するスピンドルモータであって、
前記弾性部材は、
前記筒状筐体に固定される外周側環状部材と、
前記空気静圧軸受に固定される内周側環状部材と、
前記外周側環状部材と前記内周側環状部材とを径方向に連結する薄板状弾性部材とが一体化された構造を有し、
前記回転体は、
前記筒状筐体内で前記モータの回転軸と一体になって回転可能な基端側回転体と、
前記筒状筐体内で前記基端側回転体とともに回転可能で、かつ、前記穿孔工具把持部と一体となって回転可能な先端側回転体と、
前記基端側回転体と前記先端側回転体との間の回転力伝達経路中に配設され、回転方向に沿って捩れ変形可能な回転力伝達部材とを有する回転体であり
前記スピンドルモータは、
前記回転力伝達部材の捩れ変形に基づいて前記基端側回転体に対する前記先端側回転体の回転負荷を測定する回転負荷測定装置をさらに有し、
前記回転負荷測定装置は、
前記基端側回転体の先端側に固定され、外周部に第１外周電極面を有する円筒状の第１回転電極体と、
前記第１回転電極体から先端側に向けて突出し、第１対向電極面を有する第１突起部と、
前記第１回転電極体の外周側に配置され、前記第１外周電極面に対向する第１内周電極面を有する第１固定電極体と、
前記先端側回転体の基端側に固定され、外周部に第２外周電極面を有する円筒状の第２回転電極体と、
前記第２回転電極体から基端側に突出し、前記第１対向電極面に対向する第２対向電極面を有する第２突起部と、
前記第２回転電極体の外周側に配置され、前記第２外周電極面に対向する第２内周電極面を有する第２固定電極体と、
前記第１内周電極面と前記第１外周電極面との間に形成される第３コンデンサ、前記第１対向電極面と前記第２対向電極面との間に形成される第４コンデンサ及び前記第２外周電極面と前記第２内周電極面との間に形成される第５コンデンサの直列接続により構成される電気回路の合成静電容量を測定する第２静電容量測定装置とを有する静電容量測定方式の回転負荷測定装置であることを特徴とするスピンドルモータ。
【請求項２】
請求項１に記載のスピンドルモータにおいて、
前記薄板状弾性部材は、
前記外周側環状部材との結合部位にある外周側結合部と、
前記内周側環状部材との結合部位にある内周側結合部と、
前記外周側結合部から内周側に突出する外周側連結部と、
前記内周側結合部から外周側に突出する内周側連結部と、
前記外周側連結部と前記内周側連結部とを周方向に沿って連結する周方向連結部とを有することを特徴とするスピンドルモータ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のスピンドルモータにおいて、
前記送り負荷測定装置は、
前記筒状筐体に配設された固定電極と、
前記空気静圧軸受に配設され、前記固定電極に対向配置された測定電極と、
前記固定電極と前記測定電極との間の静電容量を測定する静電容量測定回路とを有する静電容量測定方式の送り負荷測定装置であることを特徴とするスピンドルモータ。
【請求項４】
請求項３に記載のスピンドルモータにおいて、
前記固定電極は、第１固定電極及び第２固定電極からなり、
前記測定電極は、前記第１固定電極及び前記第２固定電極の両方に対向配置されており、
前記静電容量測定回路は、前記第１固定電極と前記測定電極との間に形成される第１コンデンサ及び前記第２固定電極と前記測定電極との間に形成される第２コンデンサの直列接続により構成される電気回路の合成静電容量を測定することを特徴とするスピンドルモータ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載のスピンドルモータにおいて、
前記送り負荷によって前記回転体が所定量を超えて後退しないように前記回転体又は前記空気静圧軸受を基端側から支持するストッパ部材をさらに有することを特徴とするスピンドルモータ。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載のスピンドルモータにおいて、
前記第１内周電極面と前記第１外周電極面とが対向する部分の面積をＳ１とし、
前記第１対向電極面と前記第２対向電極面とが対向する部分の面積をＳ２とし、
前記第２内周電極面と前記第２外周電極面とが対向する部分の面積をＳ３としたとき、
Ｓ１はＳ２の１０倍よりも大きく、Ｓ３はＳ２の１０倍よりも大きいことを特徴とするスピンドルモータ。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載のスピンドルモータにおいて、
前記第１突起部として、ｎ個（但し、ｎは２以上の整数。）の第１突起部が前記第１固定電極体から突出し、前記第２突起部として、ｎ個の第２突起部が前記第２固定電極体から突出し、前記ｎ個の第１固定電極体及び前記ｎ個の第２固定電極体は、それぞれ回転方向に沿って（３６０／ｎ）°おきに配置されていることを特徴とするスピンドルモータ。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載のスピンドルモータにおいて、
前記筒状筐体における前記基端側回転体との対向面及び前記筒状筐体における前記基端側回転体との対向面には、空気静圧軸受が配設されていることを特徴とするスピンドルモータ。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載のスピンドルモータにおいて、
前記回転力伝達部材は、前記基端側回転体と前記先端側回転体との間に機械的遊びの無い状態で配設されている回転力伝達棒であることを特徴とするスピンドルモータ。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれかに記載のスピンドルモータと、
所定の送り動作によって前記スピンドルモータを送り方向に沿って移動させる送り駆動装置と、
穿孔加工対象物品を把持する穿孔加工対象物品把持部とを有することを特徴とする穿孔加工装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれかに記載のスピンドルモータと、
所定の送り動作によって前記スピンドルモータを送り方向に沿って移動させる送り駆動装置と、
穿孔加工対象物品を把持する穿孔加工対象物品把持部とを有し、
前記送り負荷測定装置により測定された送り負荷と、前記回転負荷測定装置により測定された回転負荷とによって表される負荷データとが、送り負荷と回転負荷とを変数とする所定の負荷限界値を超えた場合に、前記所定の送り動作を中断するように構成されていることを特徴とする穿孔加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スピンドルモータ及び穿孔加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１８は、従来のスピンドルモータ９００を説明するために示す図である。
従来のスピンドルモータ９００は、図１８に示すように、筒状筐体９１０と、筒状筐体９１０の内側で筒状筐体９１０に固定されたモータ９２０（図示せず。）と、モータ９２０の先端側に配設されモータにより回転駆動される穿孔工具把持部９５０と、筒状筐体９１０内でモータ９２０の回転軸と一体になって回転可能で、かつ、モータ９２０の回転力を穿孔工具把持部９５０に伝達するための中空のスピンドル軸９３０と、スピンドル軸９３０と一体になって回転する回転体９３２とを有する。筒状筐体９１０には、回転方向軸受部９１２及び送り方向軸受部９１４，９１６が形成され、回転体９３２には、回転方向軸受部９３４及び送り方向軸受部９３６，９３８が形成されている。これらの軸受部には、バルブ９１２ｘを介して外部から空気が供給されるとともに開口９３０ｘ及びスピンドル軸９３０の内部を介して空気が排出され、空気静圧軸受構造が構成されている。なお、図１７中、符号９６０，９６２，９６４は固定部材を示し、符号９６６はシールド部材を示し、符号９６８はケース部材を示す。
【０００３】
従来のスピンドルモータ９００は、筒状筐体９１０に対するスピンドル軸９３０の送り方向の変位に基づいて送り負荷を測定する、静電容量測定方式の送り負荷測定装置９４０をさらに有する。この送り負荷測定装置９４０は、互いに絶縁されている一対の固定電極９４２Ａ及び９４２Ｂと、スピンドル軸９３０に固定された検出電極９４４と、固定電極９４２Ａと検出電極９４４との間に形成される第１コンデンサ及び固定電極９４２Ｂと検出電極９４４との間に形成される第２コンデンサの直列接続により構成される電気回路の合成静電容量を測定する静電容量測定回路９４６とを有する。
【０００４】
このため、従来のスピンドルモータ９００によれば、送り負荷測定装置９４０が、固定電極９４２Ａと検出電極９４４との間に形成される第１コンデンサ及び固定電極９４２Ｂと検出電極９４４との間に形成される第２コンデンサの直列接続により構成される電気回路の合成静電容量を測定することにより非接触で送り負荷を測定するため、送り負荷を高精度で検出することが可能である。
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−３５３７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、近年、穿孔加工においては、無痛針の針穴形成加工などの種々の用途において従来よりも微細な穴（例えば、内径１００μｍ以下。）を形成することが求められている。しかしながら、このように微細な穴を形成しようとすると、穿孔加工中に所定の送り負荷よりも少し大きい送り負荷がかかっただけでも穿孔工具が破損することがあるため、それを防止するには、極めて小さい送り負荷（微小な送り負荷）を前もって検出することが必要となる。しかしながら、従来のスピンドルモータ９００においては、そのような微小な送り負荷を安定して測定することが困難であるという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、従来よりも微細な穴を形成する際に発生する微小な送り負荷を安定して測定することが可能なスピンドルモータを提供することを目的とする。また、上記した優れたスピンドルモータを備える穿孔加工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】
【０００８】
本発明者は、上記の目的を達成するため、「従来のスピンドルモータ９００において、従来よりも微細な穴を形成する際に発生する微小な送り負荷を安定して測定することが困難となる」原因を徹底的に調査した。その結果、その原因は、「送り方向に沿った回転体の変位を用いて送り負荷を測定していたこと」にあるという知見を得た。すなわち、従来のスピンドルモータ９００を用いて微小な送り負荷を測定しようとすると、空気静圧軸受の剛性を低くして、送り方向に沿って回転体をより動き易くする必要が生じる。しかしながら、空気静圧軸受の剛性を低くすると、送り負荷のない状態であっても空気の圧力変動や空気の流れなどに起因して送り方向に沿って回転体が前後にふらつき易くなるため、微小な送り負荷を安定して測定することが困難となるのである。
【０００９】
本発明者は、以上の知見に基づいてさらなる研究を重ねた結果、筒状筐体に弾性部材を介してかつ送り方向に微動可能に固定された空気静圧軸受によって回転体を受けるようにするとともに、送り方向に沿った空気静圧軸受の変位に基づいて送り負荷を測定するようにすれば、従来よりも微細な穴を形成する際に発生する微小な送り負荷を安定して測定することが可能となることに想到し、本発明を完成させるに至った。すなわち、このようにすれば、空気静圧軸受の剛性を低くしなくても、送り方向に沿って回転体をより動き易くすることが可能となる。このため、空気静圧軸受の剛性を低くする必要がなくなるため、空気の圧力変動や空気の流れなどに起因して送り方向に沿って回転体が前後にふらつき易くなるということがなくなるのである。また、仮に送り負荷のない状態で回転体が前後にふらつくことがあったとしても、このことが空気静圧軸受の変位に影響を及ぼすことがなくなるのである。
【００１０】
（１）本発明のスピンドルモータは、筒状筐体と、前記筒状筐体の内側で前記筒状筐体に固定されたモータと、前記モータの先端側に配設され、前記モータにより回転駆動される穿孔工具把持部と、前記筒状筐体内で前記モータの回転軸と一体になって回転可能で、かつ、前記モータの回転力を前記穿孔工具把持部に伝達するための回転体であって、先端側軸受面及び基端側軸受面を有する鍔部が外周部に形成された回転体と、前記筒状筐体に弾性部材を介してかつ送り方向に沿って微動可能に固定され、前記鍔部における前記先端側軸受面及び前記基端側軸受面を挟み込んで前記穿孔工具把持部からの送り負荷を受ける空気静圧軸受と、送り方向に沿った前記空気静圧軸受の変位に基づいて送り負荷を測定する送り負荷測定装置とを有することを特徴とする。
【００１１】
このため、上記（１）に記載のスピンドルモータによれば、筒状筐体に弾性部材を介してかつ送り方向に沿って微動可能に固定された空気静圧軸受によって回転体を受けるようにするとともに、送り方向に沿った空気静圧軸受の変位に基づいて送り負荷を測定するようにしているため、空気静圧軸受の剛性を低くしなくても、送り方向に沿って回転体をより動き易くすることが可能となる。その結果、空気静圧軸受の剛性を低くする必要がなくなるため、空気の圧力変動や空気の流れなどに起因して送り方向に沿って回転体が前後にふらつき易くなるということがなくなる。また、仮に送り負荷のない状態で回転体が前後にふらつくことがあったとしても、このことが空気静圧軸受の変位に影響を及ぼすことがなくなる。従って、上記（１）に記載のスピンドルモータによれば、従来よりも微細な穴を形成する際に発生する微小な送り負荷を安定して測定することが可能となる。
【００１２】
（２）上記（１）に記載のスピンドルモータにおいては、前記弾性部材は、前記筒状筐体に固定された外周側環状部材と、前記空気静圧軸受に固定された内周側環状部材と、前記外周側環状部材と前記内周側環状部材とを径方向に連結する薄板状弾性部材とが一体化された構造を有することが好ましい。
【００１３】
このように構成することにより、薄板状弾性部材により所定の弾性力が付与された弾性部材を、外周側環状部材及び内周側環状部材を用いて、筒状筐体及び空気静圧軸受に容易に取り付けることが可能となる。
【００１４】
（３）上記（２）に記載のスピンドルモータにおいては、前記薄板状弾性部材は、前記外周側環状部材との結合部位にある外周側結合部と、前記内周側環状部材との結合部位にある内周側結合部と、前記外周側結合部から内周側に突出する外周側連結部と、前記内周側結合部から外周側に突出する内周側連結部と、前記外周側突出部と前記内周側突出部とを周方向に沿って連結する周方向連結部とを有することが好ましい。
【００１５】
このように構成することにより、周方向連結部の周方向に沿った長さを長くすることが可能となるため、弾性部材の径方向の大きさを大きくすることなく弾性部材に所定の弾性力を付与することが可能となる。
【００１６】
（４）上記（１）〜（３）のいずれかに記載のスピンドルモータにおいては、前記送り負荷測定装置は、前記筒状筐体に配設された固定電極と、前記空気静圧軸受に配設され、前記固定電極に対向配置された測定電極と、前記固定電極と前記測定電極との間の静電容量を測定する静電容量測定回路とを有する静電容量測定方式の送り負荷測定装置であることが好ましい。
【００１７】
このように構成することにより、送り負荷を非接触で測定することが可能となり、送り負荷を高精度で測定することが可能となる。
【００１８】
（５）上記（４）のいずれかに記載のスピンドルモータにおいては、前記固定電極は、第１固定電極及び第２固定電極からなり、前記測定電極は、前記第１固定電極及び前記第２固定電極の両方に対向配置されており、前記静電容量測定回路は、前記第１固定電極と前記測定電極との間に形成される第１コンデンサ及び前記第２固定電極と前記測定電極との間に形成される第２コンデンサの直列接続により構成される電気回路の合成静電容量を測定することが好ましい。
【００１９】
このように構成することにより、２つのコンデンサの直列接続により構成される電気回路の合成静電容量を測定することにより送り負荷を測定することで、送り負荷をさらに高精度で測定することが可能となる。
【００２０】
（６）上記（１）〜（５）のいずれかに記載のスピンドルモータにおいては、前記送り負荷によって前記回転体が所定量を超えて後退しないように前記回転体又は前記空気静圧軸受を基端側から支持するストッパ部材をさらに有することが好ましい。
【００２１】
本発明のスピンドルモータにおいては、回転体を受ける空気静圧軸受が送り方向に沿って微動可動であるため、従来のスピンドルモータに比較すると回転体が送り負荷を受けて後退し易い構成となっている。しかしながら、上記のように構成することにより、過度の送り負荷や事故による衝撃から、スピンドルモータを保護することが可能となる。
【００２２】
（７）上記（１）〜（６）のいずれかに記載のスピンドルモータにおいては、前記回転体は、前記筒状筐体内で前記モータの回転軸と一体になって回転可能な基端側回転体と、前記筒状筐体内で前記基端側回転体とともに回転可能で、かつ、前記穿孔工具把持部と一体となって回転可能な先端側回転体と、前記基端側回転体と前記先端側回転体との間の回転力伝達経路中に配設され、回転方向に沿って捩れ変形可能な回転力伝達部材とを有する回転体であり、前記回転力伝達部材の捩れ変形に基づいて前記基端側回転体に対する前記先端側回転体の回転負荷を測定する回転負荷測定装置をさらに有することが好ましい。
【００２３】
このように構成することにより、上記（７）に記載のスピンドルモータを用いて穿孔加工装置を構成する場合に、外付けの回転負荷測定装置を別途設ける必要がなくなるため、穿孔加工装置の構成を簡易なものにして穿孔加工装置を小型化することが可能となる。また、穿孔加工装置を使用する際の作業性やメンテナンス性が向上する。
【００２４】
（８）上記（７）に記載のスピンドルモータにおいては、前記回転負荷測定装置は、前記基端側回転体の先端側に固定され、外周部に第１外周電極面を有する円筒状の第１回転電極体と、前記第１回転電極体から先端側に向けて突出し、第１対向電極面を有する第１突起部と、前記第１回転電極体の外周側に配置され、前記第１外周電極面に対向する第１内周電極面を有する第１固定電極体と、前記先端側回転体の基端側に固定され、外周部に第２外周電極面を有する円筒状の第２回転電極体と、前記第２回転電極体から基端側に突出し、前記第１対向電極面に対向する第２対向電極面を有する第２突起部と、前記第２電極体の外周側に配置され、前記第２外周電極面に対向する第２内周電極面を有する第２固定電極体と、前記第１内周電極面と前記第１外周電極面との間に形成される第３コンデンサ、前記第１対向電極面と前記第２対向電極面との間に形成される第４コンデンサ及び前記第２外周電極面と前記第２内周電極面との間に形成される第５コンデンサの直列接続により構成される電気回路の合成静電容量を測定する第２静電容量測定装置とを有する静電容量測定方式の回転負荷測定装置であることが好ましい。
【００２５】
このため、上記（８）のスピンドルモータによれば、３つのコンデンサの直列接続により構成される電気回路の合成静電容量を測定するだけで回転負荷を測定することが可能となり、また、その際、当該電気回路の合成静電容量を、前記第１回転電極体及び前記第２回転電極体に接触することなく測定することが可能となるため、回転負荷測定装置の構造を単純にして信頼性を高くすることが可能となる。
【００２６】
なお、上記（８）に記載のスピンドルモータにおいて、３つのコンデンサの直列接続により構成される電気回路の合成静電容量を測定するだけで回転負荷を測定することが可能となる理由は以下のとおりである。
すなわち、上記（８）に記載のスピンドルモータにおいては、回転負荷が変化すると、基端側回転体と先端側回転体との間の回転方向に沿った位相差が発生するため、第１対向電極面と第２対向電極面との間隔が変化して、第２コンデンサの静電容量が変化する。その結果、３つのコンデンサの直列接続により構成される電気回路の合成静電容量も変化するからである。
【００２７】
（９）上記（８）に記載のスピンドルモータにおいては、前記第１内周電極面と前記第１外周電極面とが対向する部分の面積をＳ１とし、前記第１対向電極面と前記第２対向電極面とが対向する部分の面積をＳ２とし、前記第２内周電極面と前記第２外周電極面とが対向する部分の面積をＳ３としたとき、Ｓ１はＳ２の１０倍よりも大きく、Ｓ３はＳ２の１０倍よりも大きいことが好ましい。
【００２８】
このように構成することにより、３つのコンデンサの直列接続により構成される電気回路の合成静電容量は、最も静電容量の小さい第４コンデンサの静電容量が支配的になる。このため、３つのコンデンサの直列接続により構成される電気回路の合成静電容量を測定すれば、実質的には第３コンデンサの静電容量及び第５コンデンサの静電容量の影響を受けずに第４コンデンサの静電容量を測定することとなり、基端側回転体と先端側回転体との間の回転方向に沿った位相差を高精度に測定することが可能となる。その結果、回転負荷を高精度で測定することが可能となり、 従来の穿孔加工装置よりも微細な穴を形成することが可能となる。
【００２９】
（１０）上記（８）又は（９）に記載のスピンドルモータにおいては、前記第１突起部として、ｎ個（但し、ｎは２以上の整数。）の第１突起部が前記第１固定電極体から突出し、前記第２突起部として、ｎ個の第２突起部が前記第２固定電極体から突出し、前記ｎ個の第１固定電極体及び前記ｎ個の第２固定電極体は、それぞれ回転方向に沿って（３６０／ｎ）°おきに配置されていることが好ましい。
【００３０】
このように構成することにより、第１回転電極体や第２回転電極体にごくわずかな軸ぶれが存在していたとしても、この軸ぶれが静電容量に与える影響を少なくすることが可能となる。このため、基端側回転体と先端側回転体との間の回転方向に沿った位相差をさらに高精度に測定することが可能となり、ひいては回転負荷をさらに高精度で測定することが可能となる。
【００３１】
（１１）上記（７）〜（１０）のいずれかに記載のスピンドルモータにおいては、前記筒状筐体における前記基端側回転体との対向面及び前記筒状筐体における前記先端側回転体との対向面には、空気静圧軸受が配設されていることが好ましい。
【００３２】
このように構成することにより、筒状筐体に対する基端側回転体の回転抵抗及び筒状筐体に対する先端側回転体の回転抵抗をともに極めて小さなレベルにまで低減することが可能となり、回転負荷が変化するのに応じて基端側回転体と先端側回転体との間の回転位相差が変化し易くなる。このため、回転負荷をさらに高精度で測定することが可能となる。
【００３３】
空気静圧軸受としては、多孔質絞り、オリフィス絞り、自成絞り、表面絞りなどからなる空気静圧軸受を用いることができるが、軸受内部に空気を均一に供給することができ剛性が高く負荷容量の高い多孔質絞りからなる空気静圧軸受を特に好適に用いることができる。
【００３４】
（１２）上記（７）〜（１１）のいずれかに記載のスピンドルモータにおいては、前記回転力伝達部材は、前記基端側回転体と前記先端側回転体との間に機械的遊びの無い状態で配設されている回転力伝達棒であることが好ましい。
【００３５】
このため、上記（１２）に記載のスピンドルモータによれば、基端側回転体の回転力を先端側回転体に伝達するのに回転力伝達棒を用いているため、回転負荷を従来よりも高精度で測定するために回転力伝達棒の太さを比較的細くしたとしても、従来のように帯状片の厚さを薄くする場合（特開２００１−３４１０１４参照。）と比べれば、回転力伝達棒の剛性の低下を十分に抑制することが可能となる。その結果、上記（１２）に記載のスピンドルモータによれば、微細な穴から比較的大きな穴までの比較的広い範囲（例えば、３０μｍ〜５００μｍ。）の穴を形成することが可能となる。
【００３６】
また、上記（１２）に記載のスピンドルモータによれば、上記したように、回転力伝達棒の太さを比較的細くしたとしても、回転力伝達棒の剛性の低下を十分に抑制することが可能となるため、穴を高速かつ高精度で形成することが可能となる。
【００３７】
上記（１２）に記載のスピンドルモータにおいては、回転力伝達棒の断面形状は、円又は正多角形（正三角形、正方形、正五角形、正六角形、正八角形等）であることが好ましい。回転力伝達棒の断面形状がこれらの形状である場合には、回転力伝達棒の太さを比較的細くしても剛性が低下しにくいからである。
【００３８】
（１３）本発明の穿孔加工装置は、上記（１）〜（１２）のいずれかに記載のスピンドルモータと、所定の送り動作によって前記スピンドルモータを送り方向に沿って移動させる送り駆動装置と、穿孔加工対象物品を把持する穿孔加工対象物品把持部とを有することを特徴とする。
【００３９】
このため、上記（１３）に記載の穿孔加工装置によれば、上記（１）〜（１２）のいずれかに記載のスピンドルモータを有するため、従来よりも微細な穴を形成する際に発生する微小な送り負荷を安定して測定することが可能となる。
【００４０】
（１４）本発明の穿孔加工装置は、上記（７）〜（１２）のいずれかに記載のスピンドルモータと、所定の送り動作によって前記スピンドルモータを送り方向に沿って移動させる送り駆動装置と、穿孔加工対象物品を把持する穿孔加工対象物品把持部とを有し、前記送り負荷測定装置により測定された送り負荷と、前記回転負荷測定装置により測定された回転負荷とによって表される負荷データとが、送り負荷と回転負荷とを変数とする所定の負荷限界値を超えた場合に、前記所定の送り動作を中断するように構成されていることを特徴とする。
【００４１】
このため、上記（１４）に記載の穿孔加工装置によれば、上記（１３）に記載の穿孔加工装置が有する効果に加えて、以下の効果を有する。
すなわち、外付けの回転負荷測定装置を別途設ける必要がなくなるため、穿孔加工装置の構成を簡易なものにして穿孔加工装置を小型化することが可能となる。また、穿孔加工装置を使用する際の作業性やメンテナンス性が向上する。
【００４２】
また、送り負荷測定装置の測定結果と回転負荷測定装置の測定結果とに基づいて送り負荷と回転負荷とを精度良く測定することが可能となるため、穿孔工具の破損を的確に予測することにより穿孔工具の折損をより確実に防止することが可能となり、信頼性が高く、かつ、効率的な穿孔加工を実現することが可能となる。 
【００４３】
上記（１４）に記載の穿孔加工装置においては、負荷データが負荷限界値を超えた場合に、所定の送り動作を中断するとともに所定の送り動作についての送り方向とは逆方向に所定量だけスピンドルモータを戻し、その後、所定の送り動作を中断したときの送り位置よりも所定量手前の位置までスピンドルモータを高速で送り、さらにその後、所定の送り動作を行うように構成されていることが好ましい。
【００４４】
このように構成することにより、穿孔加工再開までにおける穿孔工具の破損事故を防止しながら、穿孔作業の中断時間を短縮化して穿孔加工の生産性を向上することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
以下、本発明のスピンドルモータ及び穿孔加工装置について、図に示す実施の形態に基づいて説明する。
【００４６】
［実施形態１］
実施形態１は、本発明のスピンドルモータを説明するための実施形態である。
【００４７】
図１は、実施形態１に係るスピンドルモータ１００を説明するために示す縦断面図である。図２は、弾性部材２４０を説明するために示す図である。図２（ａ）は弾性部材２４０の斜視図であり、図２（ｂ）は弾性部材２４０の正面図であり、図２（ｃ）は図２（ｂ）のＡ１―Ａ１断面図であり、図２（ｄ）は薄板状弾性部材２４６の正面図である。
【００４８】
図３は、送り負荷測定装置１４０を説明するために示す図である。図３（ａ）は固定電極２６０及び測定電極２３０を図３（ｃ）の左方向から見た拡大断面図であり、図３（ｂ）は固定電極２６０及び測定電極２３０を図３（ｃ）の上方向から見た拡大断面図であり、図３（ｃ）は固定電極２６０及び測定電極２３０をモータ１２０側から見た拡大断面図であり、図３（ｄ）は第１コンデンサＣ１及び第２コンデンサＣ２が直列接続されている様子を示す図である。図４は、送り負荷が変化したときに弾性部材２４０が弾性変形し、固定電極２６０と測定電極２３０との間隔が変化する様子を示す図である。
【００４９】
図５は、実施形態１に係るスピンドルモータ１００における送り負荷と合成静電容量との関係を示す図である。図６は、電気回路５０における第１電極Ｅ１―第２電極Ｅ２間の合成静電容量の時間変化を示す図である。
【００５０】
図７及び図８は、回転負荷測定装置１７０を説明するために示す図である。図７（ａ）は回転負荷測定装置１７０の縦断面図であり、図７（ｂ）は図７（ａ）の符号Ｂ１で示す部分の拡大図であり、図７（ｃ）は図７（ａ）の符号Ｂ２で示す部分の拡大図である。図８（ａ）は回転負荷測定装置１７０の横断面図であり、図８（ｂ）は図８（ａ）の符号Ｂ３で示す部分の拡大図であり、図８（ｃ）は図８（ａ）の符号Ｂ４で示す部分の拡大図である。なお、図８（ａ）は図７（ａ）のＡ２―Ａ２断面を示している。
【００５１】
図９は、第３コンデンサＣ３、第４コンデンサＣ４及び第５コンデンサＣ５が直列接続されている様子を示す図である。図１０は、回転負荷が変化したときに第１突起部１７６の第１対向電極面１７６ａと第２突起部１７７の第２対向電極面１７７ａとの間隔が変化する様子を示す図である。図１１は、実施形態１に係るスピンドルモータ１００における回転負荷と合成静電容量との関係を示す図である。図１２は、電気回路５２における第３電極Ｅ３―第４電極Ｅ４間の合成静電容量の時間変化を示す図である。
【００５２】
なお、以下の説明においては、特に説明のない限り、「基端側」とは図１の右側（モータ１２０側）のことをいい、「先端側」とは図１の左側（穿孔工具把持部１５０側）のことをいう。
【００５３】
実施形態１に係るスピンドルモータ１００は、図１に示すように、穿孔加工装置（後述する実施形態２及び図１３参照。）に用いるためのスピンドルモータである。
【００５４】
実施形態１に係るスピンドルモータ１００は、図１に示すように、筒状筐体１１０と、筒状筐体１１０の内側で筒状筐体１１０に固定されたモータ１２０と、モータ１２０の先端側に配設され、モータ１２０により回転駆動される穿孔工具把持部１５０と、筒状筐体１１０内でモータ１２０の回転軸と一体になって回転可能で、かつ、モータ１２０の回転力を穿孔工具把持部１５０に伝達するための回転体であって、先端側軸受面及び基端側軸受面を有する鍔部１３４が外周部に形成された回転体１３０（基端側回転体１３２）と、筒状筐体１１０に弾性部材２４０を介してかつ送り方向に沿って微動可能に固定され、鍔部１３４における先端側軸受面及び基端側軸受面を挟み込んで穿孔工具把持部１５０からの送り負荷を受ける空気静圧軸受２２０と、送り方向に沿った空気静圧軸受２２０の変位に基づいて送り負荷を測定する送り負荷測定装置１４０と、回転力伝達部材１６０の捩れ変形に基づいて基端側回転体１３２に対する先端側回転体１３６の回転負荷を測定する回転負荷測定装置１７０と、送り負荷によって回転体１３０が所定量を超えて後退しないように空気静圧軸受２２０を基端側から支持するストッパ部材２６６を有する。
【００５５】
空気静圧軸受２２０は、図１に示すように、鍔部１３４と対向する面に軸受面（第３空気静圧軸受）２２４を有する基端側軸受部材２２２と、鍔部１３４と対向する面に軸受面２２８（第４空気静圧軸受）を有する先端側軸受部材２２６とを有し、基端側軸受部材２２２と先端側軸受部材２２６とで弾性部材２４０の内周部分を挟み込んだ構造を有する。
【００５６】
弾性部材２４０は、図２（ａ）〜図２（ｃ）に示すように、筒状筐体１１０に固定される外周側環状部材２４２と、空気静圧軸受２２０に固定される内周側環状部材２４４と、外周側環状部材２４２と内周側環状部材２４４とを径方向に連結する薄板状弾性部材２４６とが一体化された構造を有する。
【００５７】
薄板状弾性部材２４６は、図２（ｄ）に示すように、外周側環状部材２４２との結合部位にある外周側結合部２４８と、内周側環状部材２４４との結合部位にある内周側結合部２５６と、外周側結合部から内周側に突出する外周側連結部２５０と、内周側結合部２５６から外周側に突出する内周側連結部２５４と、外周側突出部２５０と内周側突出部２５４とを周方向に沿って連結する周方向連結部２５２とを有する。
【００５８】
送り負荷測定装置１４０は、図１及び図３に示すように、筒状筐体１１０に配設された固定電極２６０（第１固定電極２６２及び第２固定電極２６４）と、空気静圧軸受２２０に配設され、固定電極２６０に対向配置された検出電極２３０と、固定電極２６０と検出電極２３０との間の静電容量を測定する静電容量測定回路（図示せず。）とを有する静電容量測定方式の送り負荷測定装置である。
【００５９】
静電容量測定回路は、第１固定電極２６２と測定電極２３０との間に形成される第１コンデンサＣ１（図３（ｂ）参照。）及び第２固定電極２６４と測定電極２３０との間に形成される第２コンデンサＣ２（図３（ｂ）参照。）の直列接続により構成される電気回路５０（図３（ｄ）参照。）における第１電極Ｅ１−第２電極Ｅ２間の合成静電容量を測定する。
【００６０】
第１固定電極２６２と固定電極２３０との間隔及び第２固定電極２６４と固定電極２３０との間隔はともに、例えば、送り負荷がないときに１０μｍとなり、送り負荷が大きくなったときに１０μｍよりも小さくなるように設定する。  
【００６１】
実施形態１に係るスピンドルモータ１００においては、図４に示すように、送り負荷が大きくなると電極間隔が小さくなる。その結果、図５に示すように、第１コンデンサＣ１及び第２コンデンサＣ２の合成静電容量が大きくなる。従って、実施形態１に係るスピンドルモータ１００を用いて穿孔作業中に「送り負荷１」がかかった場合には、図６に示すように、電気回路５０の合成静電容量が大きくなるため、これに対応して即座に穿孔工具を後退させることにより穿孔工具の破損を免れることが可能となる。なお、実施形態１に係るスピンドルモータ１００を用いて穿孔作業中に「送り負荷２」がかかった場合にも、電気回路５０の合成静電容量が大きくなるが、これに対応して即座に穿孔工具を後退させないと、穿孔工具の破損を招来することとなる。
【００６２】
回転体１３０は、図１に示すように、筒状筐体１１０内でモータ１２０の回転軸と一体になって回転可能な基端側回転体１３２と、筒状筐体１１０内で基端側回転体１３２とともに回転可能で、かつ、穿孔工具把持部１５０と一体となって回転可能な先端側回転体１３６と、基端側回転体１３２と先端側回転体１３６との間の回転力伝達経路中に配設され、回転方向に沿って捩れ変形可能な回転力伝達部材１６０とを有する。
【００６３】
回転負荷測定装置１７０は、図７〜１０に示すように、基端側回転体１３２の先端側に固定され、外周部に第１外周電極面１７４ａ（図７（ｃ）参照。）を有する円筒状の第１回転電極体１７４と、第１回転電極体１７４から先端側に向けて突出し、第１対向電極面１７６ａ（図８（ｂ）参照。）を有する第１突起部１７６と、第１回転電極体１７４の外周側に配置され、第１外周電極面１７４ａに対向する第１内周電極面１７２ａ（図７（ｃ）参照。）を有する第１固定電極体１７２と、先端側回転体１３６の基端側に固定され、外周部に第２外周電極面１７５ａ（図７（ｂ）参照。）を有する円筒状の第２回転電極体１７５と、第２回転電極体１７５から基端側に突出し、第１対向電極面１７６ａに対向する第２対向電極面１７７ａ（図８（ｂ）参照。）を有する第２突起部１７７と、第２回転電極体１７５の外周側に配置され、第２外周電極面１７５ａに対向する第２内周電極面１７３ａ（図７（ｂ）参照。）を有する第２固定電極体１７３と、静電容量測定回路（図示せず。）とを有する静電容量方式の回転負荷測定装置である。
【００６４】
静電容量測定回路は、第１内周電極面１７２ａと第１外周電極面１７４ａとの間に形成される第３コンデンサＣ３（図７（ｃ）参照。）、第１対向電極面１７６ａと第２対向電極面１７７ａとの間に形成される第４コンデンサＣ４（図８（ｂ）参照。）及び第２外周電極面１７５ａと第２内周電極面１７３ａとの間に形成される第５コンデンサＣ５（図７（ｂ）及び図８（ｃ）参照。）の直列接続により構成される電気回路５２（図９参照。）における電極Ｅ３−電極Ｅ４間の合成静電容量を測定する静電容量測定回路（第２静電容量測定回路）である。
【００６５】
実施形態１に係るスピンドルモータ１００においては、第１内周電極面１７２ａと第１外周電極面１７４ａとが対向する部分の面積をＳ１とし、第１対向電極面１７６ａと第２対向電極面１７７ａとが対向する部分の面積をＳ２とし、第２内周電極面１７３ａと第２外周電極面１７５ａとが対向する部分の面積をＳ３としたとき、Ｓ１はＳ２の１０倍よりも大きく、Ｓ３はＳ２の１０倍よりも大きく形成されている。
【００６６】
実施形態１に係るスピンドルモータ１００においては、図７（ａ）及び図８（ａ）に示すように、第１突起部として２個の第１突起部１７６が第１固定電極体１７４から突出し、第２突起部として２個の第２突起部１７７が第２固定電極体１７５から突出し、２個の第１固定電極体１７６及び２個の第２固定電極体１７７は、それぞれ回転方向に沿って１８０°おきに配置されている。
【００６７】
第１外周電極面１７４ａ及び第２外周電極面１７５ａは、それぞれ適正な公差管理が行われている加工工程で成形加工がなされており、また、第１内周電極面１７２ａ及び第２内周電極面１７３ａも、それぞれ適正な公差管理が行われている加工工程で成形加工がなされている。 
【００６８】
第１対向電極面１７６ａと第２対向電極面１７７ａとの間隔は、例えば、回転負荷がなくて位相差がないときに１０μｍとなり、回転負荷が大きくなって位相差が大きくなったときに１０μｍよりも大きくなるように設定する。  
【００６９】
実施形態１に係るスピンドルモータ１００においては、図１０に示すように、回転負荷が大きくなると、第１対向電極面１７６ａと第２対向電極面１７７ａとの間隔ｄが大きくなる。その結果、図１１に示すように、第２コンデンサＣ２の静電容量が小さくなるため、電気回路５２の合成静電容量も小さくなる。従って、実施形態１に係るスピンドルモータ１００を用いて穿孔作業中に「回転負荷１」がかかった場合には、図１２に示すように、電気回路５２の合成静電容量が小さくなるため、これに対応して即座に穿孔工具を後退させることにより穿孔工具の破損を免れることが可能となる。なお、実施形態１に係るスピンドルモータ１００を用いて穿孔作業中に「回転負荷２」がかかった場合にも、電気回路５２の合成静電容量が小さくなるが、これに対応して即座に穿孔工具を後退させないと穿孔工具の破損を招来することとなる。
【００７０】
筒状筐体１１０の内周面における基端側回転体１３２との対向面には、図１に示すように、多孔質絞りからなる第１空気静圧軸受１１２が配設されており、筒状筐体１１０の内周面における先端側回転体側１３６との対向面には、多孔質絞りからなる第２空気静圧軸受１１４が配設されている。基端側回転体１３２は鍔部１３４を有し、空気静圧軸受２２０における鍔部１３４との対向面には、多孔質絞りからなる軸受面（第３空気静圧軸受）２２４及び軸受面（第４空気静圧軸受）２２８が配設されている。
【００７１】
回転力伝達部材１６０は、図１に示すように、円柱状の細径部１６２と、細径部１６２の両端に一体化された基端側太径部１６４及び先端側太径部１６６とを有し、基端側回転体１３２と先端側回転体１３４との間に機械的遊びの無い状態で配設されている。
【００７２】
回転力伝達部材１６０は、回転方向に沿って捩れ変形可能な部材、例えば、金属（例えば、ステンレス鋼、各種工具鋼その他の比較的剛性が高く、弾性降伏点の高い金属。）製の丸棒（例えば外径１．０ｍｍ。）からなる。
【００７３】
なお、筒状筐体１１０、モータ１２０、回転体１３０、穿孔工具把持部１５０、回転力伝達部材１６０、単一の部材からなっていてもよいし、複数の部材からなってもよい。
【００７４】
以上のように構成された実施形態１に係るスピンドルモータ１００によれば、筒状筐体１１０に弾性部材２４０を介してかつ送り方向に沿って微動可能に固定された空気静圧軸受２２０によって回転体１３０を受けるようにするとともに、送り方向に沿った空気静圧軸受２２０の変位に基づいて送り負荷を測定するようにしているため、空気静圧軸受の剛性を低くしなくても、送り方向に沿って回転体をより動き易くすることが可能となる。その結果、空気静圧軸受の剛性を低くする必要がなくなるため、空気の圧力変動や空気の流れなどに起因して送り方向に沿って回転体が前後にふらつき易くなるということがなくなる。また、仮に送り負荷のない状態で回転体が前後にふらつくことがあったとしても、このことが空気静圧軸受の変位に影響を及ぼすことがなくなる。従って、実施形態１に係るスピンドルモータ１００によれば、従来よりも微細な穴を形成する際に発生する微小な送り負荷を安定して測定することが可能となる。
【００７５】
また、実施形態１に係るスピンドルモータ１００によれば、弾性部材２４０が外周側環状部材２４２と内周側環状部材２４４と薄板状弾性部材２４６とが一体化された構造を有するため、薄板状弾性部材２４６により所定の弾性力が付与された弾性部材２４０を、外周側環状部材２４２及び内周側環状部材２４４を用いて、筒状筐体１１０及び空気静圧軸受２２０に容易に取り付けることが可能となる。
【００７６】
また、実施形態１に係るスピンドルモータ１００においては、薄板状弾性部材２４６が、周方向連結部２５２を有するため、周方向連結部２５２の周方向に沿った長さを長くすることが可能となる。このため、弾性部材２４０の径方向の大きさを大きくすることなく弾性部材２４０に所定の弾性力を付与することが可能となる。
【００７７】
また、実施形態１に係るスピンドルモータ１００によれば、送り負荷測定装置１４０が、固定電極２６０と測定電極２３０との間の静電容量を測定する静電容量測定方式の送り負荷測定装置であるため、送り負荷を非接触で測定することが可能となり、送り負荷を高精度で測定することが可能となる。
【００７８】
実施形態１に係るスピンドルモータ１００によれば、上記したように、２つのコンデンサ（第１コンデンサＣ１及び第２コンデンサＣ２）の直列接続により構成される電気回路の合成静電容量を測定するだけで送り負荷を測定することが可能となり、また、その際、当該電気回路５０の合成静電容量を非接触で測定することが可能となるため、送り負荷をさらに高精度で測定することが可能となる。
【００７９】
また、実施形態１に係るスピンドルモータ１００によれば、空気静圧軸受２２０を基端側から支持するストッパ部材２６６を有するため、過度の送り負荷や事故による衝撃からスピンドルモータを保護することが可能となる。
【００８０】
また、実施形態１に係るスピンドルモータ１００によれば、上記した回転力伝達部材１６０の捩れ変形に基づいて基端側回転体１３２に対する先端側回転体１３４の回転負荷を測定する回転負荷測定装置１７０を有するため、スピンドルモータ１００を用いて穿孔加工装置を構成する場合に外付けの回転負荷測定装置を別途設ける必要がなくなる。このため、穿孔加工装置の構成を簡易なものにして穿孔加工装置を小型化することが可能となる。また、穿孔加工装置を使用する際の作業性やメンテナンス性が向上する。
【００８１】
また、実施形態１に係るスピンドルモータ１００によれば、上記したように、３つのコンデンサ（第３コンデンサＣ３、第４コンデンサＣ４及び第５コンデンサＣ５）の直列接続により構成される電気回路の合成静電容量を測定するだけで回転負荷を測定することが可能となり、また、その際、当該電気回路５２の合成静電容量を、第１回転電極体１７４及び第２回転電極体１７５に接触することなく測定することが可能となるため、回転負荷測定装置の構成を単純にして信頼性を高くするとともに製造コストを低減することが可能となる。
【００８２】
また、実施形態１に係るスピンドルモータ１００によれば、第４コンデンサＣ４の静電容量が第３コンデンサＣ３の静電容量又は第５コンデンサＣ５の静電容量よりも極めて小さいため、３つのコンデンサの直列接続により構成される電気回路５２の合成静電容量は、第４コンデンサＣ４の静電容量が支配的になる。このため、電気回路５２の合成静電容量を測定すれば、実質的には第３コンデンサＣ３の静電容量及び第５コンデンサＣ５の静電容量の影響を受けずに第４コンデンサＣ４の静電容量を測定することとなり、基端側回転体１３２と先端側回転体１３６との間の回転方向に沿った位相差を高精度に測定することが可能となる。その結果、回転負荷を高精度で測定することが可能となり、従来の穿孔加工装置よりも微細な穴（例えば、内径３０μｍ以下。）を形成することが可能となる。
【００８３】
また、実施形態１に係るスピンドルモータ１００においては、２個の第１突起部１７６及び２個の第２突起部１７７は、それぞれ回転方向に沿って１８０°おきに配置されているため、第１回転電極体１７４や第２回転電極体１７５にごくわずかの軸ぶれが存在していたとしても、この軸ぶれが静電容量に与える影響を少なくすることが可能となる。このため、基端側回転体１３２と先端側回転体１３６との間の回転方向に沿った位相差をさらに高精度に測定することが可能となり、ひいては回転負荷をさらに高精度で測定することが可能となる。 
【００８４】
また、実施形態１に係るスピンドルモータ１００においては、第１外周電極面１７４ａ及び第２外周電極面１７５はそれぞれ適正な公差管理が行われている加工工程で成形加工がなされており、また、第１内周電極面１７２ａ及び第２内周電極面１７３ａもそれぞれ適正な公差管理が行われている加工工程で成形加工がなされているため、電気回路５０の合成静電容量を安定して測定することが可能となる。このため、基端側回転体１３２と先端側回転体１３６との間の回転方向に沿った位相差をさらに高精度に測定することが可能となり、ひいては回転負荷をさらに高精度で測定することが可能となる。 
【００８５】
実施形態１に係るスピンドルモータ１００においては、筒状筐体１１０における基端側回転体１３２との対向面には第１空気静圧軸受１１２が配設されており、筒状筐体１１０における先端側回転体１３６との対向面には第２空気静圧軸受１１４が配設されているため、筒状筐体１１０に対する基端側回転体１３２の回転抵抗及び筒状筐体１１０に対する先端側回転体１３６の回転抵抗をともに極めて小さなレベルにまで低減することが可能となり、回転負荷の値が変化するのに応じて基端側回転体１３２と先端側回転体１３６との間の回転位相差が変化し易くなる。このため、回転負荷をさらに高精度で測定することが可能となる。
【００８６】
また、実施形態１に係るスピンドルモータ１００においては、回転力伝達部材１６０は、基端側回転体１３２と先端側回転体１３６との間に機械的遊びの無い状態で配設されている回転力伝達棒であるため、回転力伝達棒の太さを比較的細くしたとしても、従来のように帯状片の厚さを薄くする場合（特開２００１−３４１０１４参照。）と比べれば、回転力伝達棒の剛性の低下を十分に抑制することが可能となる。その結果、実施形態１に係るスピンドルモータ１００によれば、微細な穴から比較的大きな穴までの比較的広い範囲（例えば、３０μｍ〜５００μｍ。）の穴を形成することが可能となる。
【００８７】
また、実施形態１に係るスピンドルモータ１００によれば、上記したように、回転力伝達部部材１６０の太さを比較的細くしたとしても、回転力伝達棒の剛性の低下を十分に抑制することが可能となるため、穴を高速かつ高精度で形成することが可能となる。
【００８８】
［実施形態２］
実施形態２は、本発明の穿孔加工装置を説明するための実施形態である。
【００８９】
図１３は、実施形態２に係る穿孔加工装置１０を説明するために示す図である。図１４は、実施形態２に係る穿孔加工装置１０における負荷限界直線Ｆに基づいて制御された負荷データを示すグラフである。図１５は、実施形態２に係る穿孔加工装置１０における制御系の構成を示すブロック図である。図１６は、実施形態２に係る穿孔加工装置１０における送り動作を説明するために示す図である。
【００９０】
実施形態２に係る穿孔加工装置１０は、図１３に示すように、スピンドルモータ１００と、所定の送り動作によってスピンドルモータ１００を送り方向（図１３の左右方向。）に沿って移動させる送り駆動装置２０と、穿孔加工対象物品Ｗを把持する穿孔加工対象物品把持装置４０とを有する穿孔加工装置である。
【００９１】
スピンドルモータ１００は、実施形態１で説明したとおりのスピンドルモータである。
【００９２】
送り駆動装置２０は、ベース２２と、送り駆動モータ２４と、送り駆動モータ２４によって回転可能な送りねじ２６と、送りねじ２６と螺合して送り方向に移動可能な移動台２８と、移動台２８に固定されているスピンドルモータ固定部３０とを有する。
【００９３】
穿孔加工対象物品把持装置４０は、基台部４２と、穿孔加工対象物品把持部４４とを有し、穿孔加工対象物品把持部４４には穿孔加工対象物品Ｗが取り付けられる。ここで、穿孔加工対象物品把持部４４は、基台部４２に内蔵された図示しない回転駆動モータによって回転駆動されるように構成されている。なお、穿孔加工対象物品把持部４４の位置を上下、左右、前後方向に調整可能に構成してもよい。
【００９４】
スピンドルモータ１００の穿孔工具把持部１５０には、穿孔工具Ｄが取り付けられている。
【００９５】
実施形態２に係る穿孔加工装置１０は、スピンドルモータ１００における送り負荷測定装置１４０により測定された送り負荷と、スピンドルモータ１００における回転負荷測定装置１７０により測定された回転負荷とによって表される負荷データが、回転負荷と送り負荷とを変数とする負荷限界直線Ｆを超えた場合に、所定の送り動作を中断するように構成されている（図１４参照。）。
【００９６】
以上のように構成された実施形態２に係る穿孔加工装置１０によれば、実施形態１に係るスピンドルモータ１００を有するため、従来よりも微細な穴を形成する際に発生する微小な送り負荷を安定して測定することが可能な穿孔加工装置となる。
【００９７】
また、実施形態２に係る穿孔加工装置１０によれば、送り負荷測定装置１４０の測定結果と回転負荷測定装置１７０の測定結果とに基づいて送り負荷と回転負荷とを精度良く測定することが可能となるため、穿孔工具Ｄの破損を的確に予測することにより穿孔工具Ｄの折損をより確実に防止することが可能となり、信頼性が高く、かつ、効率的な穿孔加工を実現することが可能となる。 
【００９８】
実施形態２に係る穿孔加工装置１０においては、図１５に示すように、ＭＰＵ（マイクロプロセッサユニット）などからなる制御装置２１０が設けられ、制御装置２１０は、送り負荷測定装置１４０からの測定信号及び回転負荷測定装置１７０からの測定信号を受け、これらの測定信号の値に応じて上記の送り負荷（スラスト方向負荷）及び回転負荷（ラジアル方向負荷）を求め、これらの負荷値に応じて送り駆動モータ２４を駆動制御するように構成されている。この場合に、負荷値に応じた制御態様として、送り駆動モータ２４に加えてスピンドルモータ１００におけるモータ１２０の回転量を制御するようにしてもよい。例えば、送り駆動モータ２４による送り動作を中断し、若しくは、逆方向に送る際には、スピンドルモータ１００におけるモータ１２０の回転量を低下させたり、或いは、回転方向を逆転させたりすることができる。
【００９９】
実施形態２に係る穿孔加工装置１０においては、制御装置２１０は、穿孔加工対象物品Ｗに穿孔工具Ｄが近接するまで図１６に示す高速送りモードＨで穿孔工具Ｄを送り、その後、低速送りモードＩで穿孔加工対象物品Ｗに対して接触し穿孔加工を行いながら送り続ける。この低速送りモードＩは、図１４に示す負荷限界直線Ｆを越えない負荷データが得られている間は継続される。その後、図１４中の負荷限界直線Ｆを超えた負荷データが得られた時点で、穿孔工具Ｄの送り動作を中断し、高速戻しモードＪで穿孔工具Ｄを穿孔加工対象物品Ｗ内から脱出するまで引き戻す。さらにその後、再び高速送りモードＨで穿孔加工対象物品Ｗ内に入るように送り、先ほど加工した最先端位置（加工穴の最深部）よりも少し手前で低速送りモードＩに移行し、加工を再開する。以後、上記と同様の送り動作の中断、戻り、再加工の繰り返し動作を、負荷限界直線Ｆを超えた負荷データが発生する都度同様に実施して、断続的な加工を行っていく。
【０１００】
最終的に目的の穿孔深さが得られると送り動作は停止され、高速戻しモードＪで穿孔工具Ｄは穿孔加工対象物品Ｗから離反される。また、目的の穿孔深さが得られない時点でも、異常な状況が生じた場合、すなわち、穿孔工具Ｄの寿命が尽きたと考えられる場合及び加工状態に異常が発生したと考えられる場合には、加工を終了して、高速戻しモードＪで穿孔加工対象物品Ｗから穿孔工具Ｄを離反させる。
【０１０１】
上記の穿孔工具Ｄの寿命が尽きたと考えられる場合とは、図１４に示す負荷限界直線Ｆを超える負荷データが得られたときになされる送り動作の中断が頻繁になり、加工がほとんど進まなくなった場合である。また、加工状態に異常が発生したと考えられる場合とは、穿孔時に穿孔工具Ｄに切りくずなどが絡み、切りくずが排出されない状態が何らかの理由で解消されず、良好な穿孔加工ができなくなった場合である。いずれの場合にも、そのまま穿孔加工を継続しても穿孔加工が進まないか、或いは、穿孔工具Ｄが破損する可能性が極めて高いため、穿孔加工を終了させるのである。
【０１０２】
以上、本発明のスピンドルモータ及び穿孔加工装置を上記の各実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において実施することが可能であり、例えば、次のような変形も可能である。
【０１０３】
（１）実施形態１に係るスピンドルモータ１００においては、送り負荷が大きくなると合成静電容量が大きくなる構成の送り負荷測定装置１４０を有しているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、送り負荷が大きくなると合成静電容量が小さくなる構成の送り負荷測定装置を有していてもよい。
【０１０４】
（２）実施形態１に係るスピンドルモータ１００においては、回転負荷が大きくなると合成静電容量が小さくなる構成の回転負荷測定装置１７０を有しているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、回転負荷が大きくなると合成静電容量が大きくなる構成の回転負荷装置を有していてもよい。
【０１０５】
（３）実施形態１に係るスピンドルモータ１００においては、第１固定電極２６２と固定電極２３０との間隔及び第２固定電極２６４と固定電極２３０との間隔をともに、送り負荷がないときに１０μｍになるように設定しているが、本発明はこれに限定されるものではない。１０μｍよりも広く設定してもよいし、１０μｍよりも狭く設定してもよい。
【０１０６】
（４）実施形態１に係るスピンドルモータ１００においては、第１対向電極面１７６ａと第２対向電極面１７７ａとの間隔を、回転負荷がなくて位相差がないときに１０μｍになるように設定しているが、本発明はこれに限定されるものではない。１０μｍよりも広く設定してもよいし、１０μｍよりも狭く設定してもよい。
【０１０７】
（５）実施形態１に係るスピンドルモータ１００においては、図２（ｄ）に示すように、周方向連結部２５２が周方向に分断された構造を有する薄板状弾性部材２４６を用いているが、本発明はこれに限定されるものではない。図１７は、変形例に係る薄板状弾性部材２４６ａの正面図である。例えば、図１７に示すように、周方向連結部２５２ａが周方向に分断されていない構造を有する薄板状弾性部材２４６ａを用いてもよい。
【０１０８】
（６）実施形態１に係るスピンドルモータ１００においては、第１空気静圧軸受１１２、第２空気静圧軸受１１４、軸受面（第３空気静圧軸受）２２４及び軸受面（第４空気静圧軸受）２２８として多孔質絞りからなる空気静圧軸受を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、オリフィス絞り、自成絞り、表面絞りなどからなる空気静圧軸受を用いることもできる。
【０１０９】
（７）実施形態１に係るスピンドルモータ１００においては、基端側回転体１３２が鍔部１３４を有しているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、先端側回転体１３６が鍔部を有していてもよい。
【０１１０】
（８）実施形態１に係るスピンドルモータ１００においては、空気静圧軸受２２０を基端側から支持するストッパ部材２６６を有しているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、回転体１３０を基端側から支持するストッパ部材を有していてもよい。
【０１１１】
（９）実施形態１に係るスピンドルモータ１００においては、回転力伝達部材１６０として、円柱状（断面が円形状）の細径部を有する回転力伝達棒を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、断面が正多角形（正三角形、正方形、正五角形、正六角形、正八角形等）の形状の細径部を有する回転力伝達棒を用いることもできる。
【０１１２】
（１０）実施形態１に係るスピンドルモータ１００においては、第１外周電極面１７４ａ及び第２外周電極面１７５ａは、それぞれ適正な公差管理が行われている加工工程で成形加工がなされており、また、第１内周電極面１７２ａ及び第２内周電極面１７３ａは、それぞれ適正な公差管理が行われている加工工程で成形加工がなされているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、第１外周電極面１７４ａ及び第２外周電極面１７５ａは、同一加工工程で成形加工がなされていてもよい。また、第１内周電極面１７２ａ及び第２内周電極面１７３ａも、同一加工工程で成形加工がなされていてもよい。
【０１１３】
（１１）実施形態２に係る穿孔加工装置１０においては、回転負荷測定装置１７０を有するスピンドルモータ１００を用いているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、外付けの回転負荷測定装置を用いる場合には、回転負荷測定装置を有しないスピンドルモータを用いることもできる。
【０１１４】
（１２）実施形態２に係る穿孔加工装置１０においては、スピンドルモータ１００を横置きにした場合を例にとって本発明を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、スピンドルモータ１００を縦置きにすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【０１１５】
【図１】実施形態１に係るスピンドルモータ１００を説明するために示す縦断面図である。
【図２】弾性部材２４０を説明するために示す図である。
【図３】送り負荷測定装置１４０を説明するために示す図である。
【図４】送り負荷が変化したときに弾性部材２４０が弾性変形し、固定電極２６０と測定電極２３０との間隔が変化する様子を示す図である。
【図５】実施形態１に係るスピンドルモータ１００における送り負荷と合成静電容量との関係を示す図である。
【図６】電気回路５０における第１電極Ｅ１―第２電極Ｅ２間の合成静電容量の時間変化を示す図である。
【図７】回転負荷測定装置１７０を説明するために示す図である。
【図８】回転負荷測定装置１７０を説明するために示す図である。
【図９】第３コンデンサＣ３、第４コンデンサＣ４及び第５コンデンサＣ５が直列接続されている様子を示す図である。
【図１０】回転負荷が変化したときに第１突起部１７６の第１対向電極面１７６ａと第２突起部１７７の第２対向電極面１７７ａとの間隔が変化する様子を示す図である。
【図１１】実施形態１に係るスピンドルモータ１００における回転負荷と合成静電容量との関係を示す図である。
【図１２】電気回路５２における第３電極Ｅ３―第４電極Ｅ４間の合成静電容量の時間変化を示す図である。
【図１３】実施形態２に係る穿孔加工装置１０を説明するために示す図である。
【図１４】実施形態２に係る穿孔加工装置１０における負荷限界直線Ｆに基づいて制御された負荷データを示すグラフである。
【図１５】実施形態２に係る穿孔加工装置１０における制御系の構成を示すブロック図である。
【図１６】実施形態２に係る穿孔加工装置１０における送り動作を説明するために示す図である。
【図１７】変形例に係る薄板状弾性部材２４６ａの正面図である。
【図１８】従来の穿孔加工装置９００を説明するために示す図である。
【符号の説明】
【０１１６】
１０…穿孔加工装置、２０…送り駆動装置、２２…ベース、２４…送り駆動モータ、２６…送りねじ、２８…移動台、３０…スピンドルモータ固定部、４０…穿孔加工対象把持装置、４２…基台部、４４…穿孔加工対象物品把持部、５０，５２…電気回路、１００，９００…スピンドルモータ、１１０，９１０…筒状筐体、１１２…第１空気静圧軸受、１１４…第２空気静圧軸受、１２０…モータ、１２２…ステータ、１２４…ロータ、１３０，９３０…回転体、１３２…基端側回転体、１３４…鍔部、１３６…先端側回転体、１４０…送り負荷測定装置、１５０，９５０…穿孔工具把持部、１６０…回転力伝達部材、１６２…細径部、１６４…基端側太径部、１６６…先端側太径部、１７０…回転負荷測定装置、１７１…回転負荷測定装置支持体、１７２…第１固定電極体、１７２ａ…第１内周電極面、１７３…第２固定電極体、１７３ａ…第２内周電極面、１７４…第１回転電極体、１７４ａ…第１外周電極面、１７５…第２回転電極体、１７５ａ…第２外周電極面、１７６…第１突起部、１７６ａ…第１対向電極面、１７７…第２突起部、１７７ａ…第２対向電極面、２００…圧縮空気供給装置、２０２…圧縮空気供給路、２１０…制御装置、２２０…空気静圧軸受、２２２…基端側軸受部材、２２４…軸受面、２２６…先端側軸受部材、２２８…軸受面、２３０，９４４…測定電極、２４０…弾性部材、２４２…外周側環状部材、２４４…内周側環状部材、２４６，２４６ａ…薄板状弾性部材、２４８，２４８ａ…外周側結合部、２５０，２５０ａ…外周側連結部、２５２，２５２ａ…周方向連結部、２５４，２５４ａ…内周側連結部、２５６，２５６ａ…内周側結合部、２６０…固定電極、２６２，９４０Ａ…第１固定電極、２６４，９４０Ｂ…第２固定電極、２６６…端子部、２６８…ストッパ部材、９１２ｘ…バルブ、９３０…スピンドル軸、９３０ｘ…開口、９６０，９６２，９６４…、９６６…シールド部材、９６８…ケース部材、Ｃ１…第１コンデンサ、Ｃ２…第２コンデンサ、Ｃ３…第３コンデンサ、Ｃ４…第４コンデンサ、Ｃ５…第５コンデンサ、Ｄ…穿孔工具、Ｅ１…第１電極、Ｅ２…第２電極、Ｅ３…第３電極、Ｅ４…第４電極、Ｆ…負荷限界直線、Ｗ…穿孔加工対象物品
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
0005350682.tif 000016
【図１６】
0005350682.tif 000017
【図１７】
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【図１８】
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