(57)【要約】【課題】  高剛性で、びびり振動を抑制でき、しかも構造が簡単で、部品点数が少なく、小型化が可能なスピンドル装置を提供する。【解決手段】  スピンドル装置は、スピンドル2の軸方向２箇所がハウジング1に対してラジアル軸受4,6によって回転支持され、ハウジング1より突出したスピンドル2の一端部に工具3が取り付けられるものである。工具3に近い側のラジアル軸受4が油静圧軸受であり、反対側のラジアル軸受6が制御型ラジアル磁気軸受である。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スピンドルの軸方向２箇所がハウジングに対してラジアル軸受によって回転支持され、ハウジングより突出したスピンドルの一端部に工具が取り付けられるスピンドル装置において、
工具に近い側のラジアル軸受が油静圧軸受であり、反対側のラジアル軸受が制御型ラジアル磁気軸受であることを特徴とするスピンドル装置。
【請求項２】
油静圧軸受が、スピンドルをラジアル方向およびアキシアル方向に回転支持するものであることを特徴とする請求項１のスピンドル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、工作機械用スピンドル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
工作機械用スピンドル装置では、ハウジング内に配置されたスピンドルの軸方向２箇所がラジアル軸受によって回転支持されている。このラジアル軸受として、一般に、転がり軸受、静圧軸受、動圧軸受など、高剛性、高精度の受動型軸受が使用される。
【０００３】
このような従来のスピンドル装置の場合、工具によるワークの加工中に、加工条件によってはびびり振動と呼ばれるスピンドル振動の発生することがある。このびびり振動は、ワークの仕上げ面の精度劣化などの問題を引き起こす。びびり振動は加工力の周波数とスピンドルの共振周波数が一致したときに発生すると考えられ、従来の防止対策は、スピンドルの回転数をびびり振動の発生しない領域まで低下させることが主流であった。このため、加工能率が低下するという問題があった。
【０００４】
一方、スピンドルの軸方向２箇所を能動型軸受である制御型ラジアル磁気軸受で回転支持するスピンドル装置も提案されている。制御型ラジアル磁気軸受を用いたスピンドル装置の場合、制御によりダンピング効果を付与できるので、びびり振動を抑制することが可能であるが、受動型軸受と比較して剛性劣化は避けられないという問題があった。
【０００５】
このような問題を解決するため、空気静圧軸受と制御型ラジアル磁気軸受を一体化した静圧磁気複合軸受を２組用いて、スピンドルの軸方向２箇所を回転支持するものが提案されている（たとえば特許文献１参照）。
【特許文献１】特許第３６０９６１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、静圧磁気複合軸受は、構造が複雑で、部品点数が多く、装置が大型化するという問題がある。
【０００７】
この発明の目的は、上記の問題を解決し、高剛性で、びびり振動を抑制でき、しかも構造が簡単で、部品点数が少なく、小型化が可能なスピンドル装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明によるスピンドル装置は、スピンドルの軸方向２箇所がハウジングに対してラジアル軸受によって回転支持され、ハウジングより突出したスピンドルの一端部に工具が取り付けられるスピンドル装置において、工具に近い側のラジアル軸受が油静圧軸受であり、反対側のラジアル軸受が制御型ラジアル磁気軸受であることを特徴とするものである。
【０００９】
この発明のスピンドル装置において、加工力は高剛性の油静圧軸受で支持し、びびり振動は制御型ラジアル磁気軸受で抑制させることが可能である。
【００１０】
この発明のスピンドル装置では、油静圧軸受と制御型ラジアル磁気軸受を１組ずつ備えているだけであり、静圧磁気複合軸受を２組用いる場合に比べて、構造が簡単で、部品点数が少なくてすみ、装置の小型化が可能である。
【００１１】
好ましくは、油静圧軸受が、スピンドルをラジアル方向およびアキシアル方向に回転支持するものである。
【００１２】
このようにすれば、アキシアル軸受を別に設ける必要がなく、構造の簡単化および装置の小型化が可能である。
【発明の効果】
【００１３】
この発明のスピンドル装置によれば、上記のように、高剛性で、びびり振動を抑制でき、しかも構造が簡単で、部品点数が少なく、小型化が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照して、この発明の実施形態について説明する。
【００１５】
図１は、工作機械用スピンドル装置の主要部を示す縦断面図である。
【００１６】
以下の説明において、図１の上下を上下とし、同図の左側を前、右側を後とし、後から前を見たときの左右を左右とする。
【００１７】
スピンドル装置は、水平なハウジング(1)の内側で水平なスピンドル(2)が回転する横型のものであり、スピンドル(2)の向きが前後方向となるように配置されている。
【００１８】
スピンドル(2)の軸方向すなわち前後方向の軸（アキシアル軸）をＺ軸、Ｚ軸と直交するとともに互いに直交する２つの径方向（ラジアル方向）の制御軸（ラジアル制御軸）のうち、上下方向の制御軸をＸ軸、左右方向の制御軸をＹ軸とする。
【００１９】
スピンドル(2)の前部はハウジング(1)から前方に突出し、その前端部に工具(3)が固定されるようになっている。
【００２０】
ハウジング(1)内に、油静圧軸受(4)、ビルトイン型電動機(5)、制御型ラジアル磁気軸受(6)、ラジアル変位センサユニット(7)および保護軸受（タッチダウン軸受）(8)が設けられている。
【００２１】
油静圧軸受(4)は、スピンドル(2)をラジアル方向およびアキシアル方向に非接触支持するものであり、スピンドル(2)の前部の工具(3)に最も近い側に配置されている。油静圧軸受(4)は、前側のラジアル軸受部(10)および後側のスラスト軸受部(11)を備えている。ラジアル軸受部(10)の内周面(12)は、スピンドル(2)の外周面に対向する円筒面となっており、この内周面を周方向に等分する複数箇所にリセス(13)が形成されている。図示は省略したが、油流路を通じてこれらのリセス(13)に油が供給され、それにより、スピンドル(2)がラジアル方向に非接触支持される。スラスト軸受部(11)は、スピンドル(2)に形成されたフランジ部(14)の外周寄りの前後両端面に対向する２つのスラスト面(15)を備えており、各スラスト面(15)を周方向に等分する複数箇所に、リセス(16)が形成されている。図示は省略したが、油流路を通じてこれらのリセス(16)に油が供給され、それにより、スピンドル(2)がアキシアル方向に非接触支持される。
【００２２】
ラジアル磁気軸受(6)は、スピンドル(2)をラジアル方向に非接触支持するものであり、油静圧軸受(4)より工具(3)から遠い側のスピンドル(2)の後部に配置されている。ラジアル磁気軸受(6)は、スピンドル(2)をＸ軸方向の両側から挟むように配置された上下１対のラジアル電磁石(17)、およびスピンドル(2)をＹ軸方向の両側から挟むように配置された左右１対のラジアル電磁石（図示略）を備えている。
【００２３】
ラジアル変位センサユニット(7)は、スピンドル(2)の浮上目標位置からのラジアル方向の変位を検出するためのものであり、ラジアル磁気軸受(6)のすぐ後側に配置されている。ユニット(7)は、Ｘ軸方向のラジアル電磁石(17)の近傍においてＸ軸方向の両側からスピンドル(2)を挟むように配置された上下１対のラジアル変位センサ(18)、およびＹ軸方向のラジアル電磁石の近傍においてＹ軸方向の両側からスピンドル(2)を挟むように配置された左右１対のラジアル変位センサ（図示略）を備えている。
【００２４】
Ｘ軸方向の１対のラジアル変位センサ(18)の出力より、スピンドル(2)のＸ軸方向の変位が検出され、Ｙ軸方向の１対のラジアル変位センサの出力より、スピンドル(2)のＹ軸方向の変位が検出される。そして、これらの変位に基づいて、Ｘ軸方向の１対のラジアル電磁石(17)およびＹ軸方向の１対のラジアル電磁石に供給する励磁電流を制御することにより、スピンドル(2)が浮上目標位置に非接触支持される。
【００２５】
電動機(5)は、スピンドル(2)を高速回転させるためのものであり、油静圧軸受(4)とラジアル磁気軸受(6)の間に配置されている。電動機(5)は、ハウジング(1)側のステータ(19)と、スピンドル(2)側のロータ(20)とから構成されている。
【００２６】
保護軸受(8)は、スピンドル(2)をラジアル磁気軸受(6)で支持していないときにスピンドル(2)を機械的に支持するためのものであり、ラジアル変位センサユニット(7)の後側に配置されている。保護軸受(8)は、転がり軸受、この例では２個のアンギュラ玉軸受よりなり、各軸受の外輪がハウジング(1)に固定され、内輪がスピンドル(2)の外周面に所定の間隔をあけて配置されている。
【００２７】
上記のスピンドル装置において、加工力は高剛性の油静圧軸受(4)で支持し、びびり振動は制御型ラジアル磁気軸受(6)で抑制させることが可能である。
【００２８】
そして、油静圧軸受(4)と制御型ラジアル磁気軸受(6)を１組ずつ備えているだけであり、静圧磁気複合軸受を２組用いる場合に比べて、構造が簡単で、部品点数が少なくてすみ、装置の小型化が可能である。
【００２９】
また、油静圧軸受(4)がスピンドル(2)をラジアル方向およびアキシアル方向に回転支持するものであるから、アキシアル軸受を別に設ける必要がなく、さらに構造の簡単化および装置の小型化が可能である。
【００３０】
しかしながら、油静圧軸受を、スピンドル(2)をラジアル方向にのみ回転支持するものとして、アキシアル軸受を別に設けることも可能である。
【００３１】
スピンドル装置の全体構成あるいは各部の構成は、上記実施形態のものに限らず、適宜変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】図１は、この発明の実施形態を示すスピンドル装置の縦断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
(1)     ハウジング
(2)     スピンドル
(3)     工具
(4)     油静圧軸受
(6)     制御型ラジアル磁気軸受
依頼書に添付の図面が小さくて、わかりにくかったので、図面およびそれに関する説明に誤りがあるかもしれません。十分にチェックをお願いします。
【図１】
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