JP6330307B2 - 主軸装置 - Google Patents

Description

本発明は、工作機械に使用される主軸装置に関するものである。

例えば、特許文献１〜４に記載されている工作機械の主軸装置においては、主軸が、転がり軸受の他に、流体軸受によって回転可能に支持されている。

特開２０００−２８０１０２号公報 特開２００４−１０６０９１号公報 特開２００２−５１６４号公報 特開２０１１−２３５４０４号公報

ところで、流体を利用した減衰付加軸受を用いることにより、加工によるびびり振動を効果的に抑制することができる。減衰付加軸受には、粘性の高い流体を用いる。一般に、静圧軸受には、安定した剛性（ばね定数に相関あり）を確保する必要があるため、減衰付加軸受に比べて低い粘性の流体を用いる。つまり、減衰付加軸受においては、静圧軸受に比べて、主軸の回転による流体のせん断抵抗が大きくなる。そして、主軸の回転によって流体が繰り返しせん断されることにより、流体が発熱する。流体の発熱によって、主軸の熱変位が生じ、加工精度に影響を及ぼす。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、減衰付加軸受の流体の発熱を抑制しながら主軸の振動を抑制することができる主軸装置を提供することを目的とする。

（請求項１）本手段に係る主軸装置は、工具を保持し、回転駆動される主軸と、前記主軸を回転可能に支持する軸受と、流体が供給されることにより前記主軸の振動を抑制する減衰付加軸受と、前記減衰付加軸受に前記流体を供給し、前記流体の流量を調整可能とする流体供給装置と、前記減衰付加軸受から排出される流体の温度を検出する第一温度センサと、前記流体供給装置から前記減衰付加軸受へ供給される流体の温度を検出する第二温度センサと、前記第一温度センサにより検出される排出温度と前記第二温度センサにより検出される供給温度との差に基づいて、前記流体供給装置が供給する流体の流量を調整する制御装置とを備える。

ここで、減衰付加軸受において、流体の粘性が高いため、主軸の回転に伴って流体の温度が供給温度より上昇する。そして、減衰付加軸受における流体の温度が高いほど、減衰係数が低くなる。また、主軸回転速度が高いほど流体の温度の上昇率は高い。一方、主軸回転速度が低いほど流体の温度の上昇率は低い。また、減衰付加軸受を通過する流体の流量が多いほど、減衰付加軸受における流体の温度が供給温度に近づくように作用する。つまり、減衰付加軸受に供給される流体の流量が多いほど、減衰付加軸受における流体の温度を低下させる効果が高くなる。

そこで、本手段に係る主軸装置においては、減衰付加軸受から排出される流体の温度（排出温度）に基づいて、減衰付加軸受へ供給する流体の流量を調整する。排出温度は、減衰付加軸受における流体の温度にほぼ等しい。従って、排出温度が高いほど、供給流量を多くすることで、減衰付加軸受における流体の温度を低下させることができる。その結果、主軸の回転速度が変化したとしても、減衰付加軸受における流体の温度を一定範囲内に安定させることができる。つまり、主軸の回転速度に関わりなく、一定範囲の減衰効果を発揮できるため、振動を確実に抑制できる。

本手段に係る主軸装置の好適な実施態様について以下に説明する。

ここで、減衰付加軸受による減衰効果は、排出温度のみならず、供給温度の影響を受ける。そこで、上記のように、排出温度と供給温度との差に基づいて流体の流量Ｑを調整することにより、一定範囲の減衰効果を発揮できるため、振動を確実に抑制できる。

（請求項２）また、前記制御装置は、前記排出温度または前記差が第一温度閾値を上回った場合に、前記流体の流量を増加させるようにしてもよい。これにより、主軸の回転速度が変化したとしても、減衰付加軸受における減衰効果を一定範囲内に安定させることができる。

（請求項３）また、前記制御装置は、前記排出温度または前記差が前記第一温度閾値を上回った後において、前記第一温度閾値より小さな第二温度閾値を下回った場合に、前記流体の流量を減少させるようにしてもよい。一旦、供給流量を増加させた後において、供給流量を減少させるタイミングを規定している。これにより、供給流量を適切な量とすることができる。

（請求項４）また、前記流体供給装置は、一定温度に維持された前記流体を前記減衰付加軸受へ供給するようにしてもよい。この場合には、排出温度の変化が、減衰係数の変化に相当する。従って、排出温度に基づいて供給流量を変化させることによって、確実に、減衰係数を調整することが可能となる。

（請求項５）また、前記第二温度閾値は、前記流体供給装置から前記減衰付加軸受へ供給される流体の温度以上の値に設定されるようにしてもよい。排出温度が供給温度を下回ることはないため、第二温度閾値を供給温度以上の値に設定することで、供給流量が少なくなりすぎることを防止できる。

（請求項６）本手段に係る主軸装置は、工具を保持し、回転駆動される主軸と、前記主軸を回転可能に支持する軸受と、流体が供給されることにより前記主軸の振動を抑制する減衰付加軸受と、前記減衰付加軸受に前記流体を供給し、前記流体の流量を調整可能とする流体供給装置と、前記減衰付加軸受から排出される流体の温度を検出する第一温度センサと、前記流体供給装置から前記減衰付加軸受へ供給される流体の温度を検出する第二温度センサと、前記第一温度センサにより検出される排出温度および前記第二温度センサにより検出される供給温度に基づいて減衰係数相当値を算出し、前記減衰係数相当値が第一係数閾値を下回った場合に、前記流体供給装置が供給する流体の流量を増加させる制御装置と、を備える。
ここで、減衰付加軸受において、流体の粘性が高いため、主軸の回転に伴って流体の温度が供給温度より上昇する。そして、減衰付加軸受における流体の温度が高いほど、減衰係数が低くなる。また、主軸回転速度が高いほど流体の温度の上昇率は高い。一方、主軸回転速度が低いほど流体の温度の上昇率は低い。また、減衰付加軸受を通過する流体の流量が多いほど、減衰付加軸受における流体の温度が供給温度に近づくように作用する。つまり、減衰付加軸受に供給される流体の流量が多いほど、減衰付加軸受における流体の温度を低下させる効果が高くなる。
そこで、本手段に係る主軸装置においては、減衰付加軸受から排出される流体の温度（排出温度）と第二温度センサにより検出される供給温度とに基づいて、減衰付加軸受へ供給する流体の流量を増加させる。排出温度は、減衰付加軸受における流体の温度にほぼ等しい。従って、排出温度が高いほど、供給流量を多くすることで、減衰付加軸受における流体の温度を低下させることができる。その結果、主軸の回転速度が変化したとしても、減衰付加軸受における流体の温度を一定範囲内に安定させることができる。つまり、主軸の回転速度に関わりなく、一定範囲の減衰効果を発揮できるため、振動を確実に抑制できる。

ここで、減衰付加軸受における減衰係数は、流体の供給温度と排出温度とにより算出することができる。つまり、減衰係数相当値が第一係数閾値を下回った場合に流体の流量を増加させることにより、主軸の回転速度が変化したとしても、減衰効果を確実に一定範囲内に安定させることができる。

本手段に係る主軸装置の好適な実施態様について以下に説明する。
（請求項７）また、前記制御装置は、前記減衰係数相当値が前記第一係数閾値を下回った後において、前記減衰係数相当値が前記第一係数閾値より大きな第二係数閾値を上回った場合に、前記流体の流量を減少させるようにしてもよい。一旦、供給流量を増加させた後において、供給流量を減少させるタイミングを規定している。これにより、供給流量を適切な量とすることができる。

（請求項８）また、前記制御装置は、前記流体供給装置により供給される流量を予め設定された上限値以下としてもよい。多量の流体を供給しなければ、減衰付加軸受における流体の温度が低下しないような状況であれば、他の手段を講じる必要がある。そこで、上限値を設定しておき、上限値以下の範囲において流量調整を行うこととするとよい。

（請求項９）また、前記制御装置は、前記流体供給装置により供給される流量を予め設定された下限値以上としてもよい。仮に、流体温度が上昇しないときに供給流量をゼロとした場合に、その後に、流体温度が上昇する状態になったとする。この場合、供給流量がゼロの状態から増加することになる。しかし、流量がゼロから増加する場合には、流量がゼロでない状態から増加する場合に比べて、減衰効果が安定しにくくなる。そこで、供給流量の下限値を設定しておき、下限値以上の範囲において流量調整を行うこととするとよい。

本発明の第一実施形態における主軸装置の軸方向の断面図である。 図１に示す減衰付加軸受の拡大軸方向断面図である。 図１に示す制御装置にて実行される流量調整処理のフローチャートである。 図１に示す主軸装置において、主軸の回転速度を（ａ）に示すように変化させ、かつ、（ｂ）に示すように流体の供給流量を調整しない場合に、減衰付加軸受からの流体の排出温度を（ｃ）に示し、減衰係数相当値を（ｄ）に示す。 主軸の回転速度を（ａ）に示すように変化させたときに、図３に示す流量調整処理が実行される場合において、減衰付加軸受への供給流量を（ｂ）に示し、減衰付加軸受からの流体の排出温度を（ｃ）に示し、減衰係数相当値を（ｄ）に示す。 本発明の第二実施形態における主軸装置の軸方向の断面図である。 本発明の第三実施形態における制御装置にて実行される流量調整処理のフローチャートである。 本発明の第四実施形態における制御装置にて実行される減衰係数算出処理のフローチャートである。

以下、本発明の主軸装置１を具体化した第一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
＜第一実施形態＞
（１．主軸装置の構成）
図１に示すように、主軸装置１は、ハウジング１０、主軸２０、モータ３０、複数の転がり軸受４１〜４４、減衰付加軸受５０、流体供給装置６０、第一温度センサ７１、および制御装置８０を備えている。

ハウジング１０は、中空筒状に形成され、その中に主軸２０を保持する。主軸２０はモータ３０によって回転駆動され、主軸２０の先端側（図１の左側）には工具２１が保持される。モータ３０は、ハウジング１０の筒内に配置されており、ハウジング１０に固定されたステータ３１および主軸２０に固定されたロータ３２を備えて構成されている。

転がり軸受４１〜４４は、ハウジング１０に対して主軸２０を回転可能に支持するものである。転がり軸受４１〜４３は、例えば玉軸受を適用し、モータ３０よりも工具２１側に配置される。一方、転がり軸受４４は、例えば、ころ軸受を適用し、モータ３０より工具２１の反対側（後端側）に配置される。すなわち、転がり軸受４１〜４４は、モータ３０を軸方向中央に挟むように配置される。

減衰付加軸受５０は、流体（例えば油）が供給されることにより主軸２０の振動を抑制するものである。減衰付加軸受５０は、主として減衰効果を発揮し、静圧軸受のように支持剛性を確保するための軸受とは異なる。つまり、主軸装置１において、転がり軸受４１〜４４が支持剛性を確保する部位として機能するのに対して、減衰付加軸受５０は減衰性能を高める部位として機能する。

減衰付加軸受５０は、転がり軸受４１〜４４よりも工具２１側に設けられている。従って、減衰付加軸受５０は、加工によって発生する工具２１の振動を効果的に抑制する。減衰付加軸受５０は、図２に示すように、減衰付加部５１、流体供給路５２、ドレイン５３、エア供給環状溝５４およびエア供給路５５を備えている。なお、図２において、実線にて示す矢印は流体の流れる方向を表し、一点破線にて示す矢印はエアの流れる方向を表している。

減衰付加部５１は、減衰付加軸受５０の内周面のうち、主軸２０の外周面との周方向の環状の隙間により形成されている。なお、減衰付加部５１には、周方向に断続的な凹所が形成されるようにしてもよい。減衰付加部５１に流体が供給されることにより、主軸２０の振動を抑制する減衰効果が発揮される。

流体供給路５２の一端に、流体供給装置６０が接続されている。流体供給装置６０から供給される流体が、流体供給路５２を介して導出口５２ａから減衰付加部５１に導出される。導出口５２ａは、減衰付加軸受５０の内周面の周方向に１つ以上形成されている。

ドレイン５３は、減衰付加軸受５０の内周面の周方向全周に亘る環状溝によって形成され、流体供給路５２の導出口５２ａよりも工具２１側に設けられるドレイン環状溝５３ａおよび導出口５２ａよりも工具２１の反対側に設けられるドレイン環状溝５３ｂを備えている。減衰付加部５１から流体がドレイン環状溝５３ａ，５３ｂよりドレイン５３に導入され、ドレイン５３を介して流体を溜めておく図示しないタンクへ、流体が導出される。

エア供給環状溝５４は、減衰付加軸受５０の内周面の周方向全周に亘る環状の凹溝によって形成され、ドレイン環状溝５３ａよりも工具２１側に配設されるエア環状溝５４ａおよびドレイン環状溝５３ｂよりも工具２１の反対側に配設されるエア環状溝５４ｂによって構成されている。エア供給環状溝５４は、図示しないエアポンプからエア供給路５５を介して供給されたエアを減衰付加部５１に導出するものである。導出されたエアは、流体が減衰付加部５１から工具２１側または軸受４１〜４４側へ流体が排出されることを防止するエアシールを構成する。

流体供給装置６０は、減衰付加軸受５０に流体を供給し、流体の流量Ｑを調整可能とするものである。流体供給装置６０は、流体をタンクから吸入して吐出するポンプ、および、ポンプから吐出される流体を減衰付加軸受５０側に供給する流量を調整する流量調整弁を備える。流体供給装置６０による流量の調整は、流量調整弁による流量の調整によって行われる。なお、ポンプによる吐出圧を調整することによっても、流体供給装置６０が減衰付加軸受５０へ供給する流量を調整することが可能である。

第一温度センサ７１は、ドレイン環状溝５３ａ，５３ｂからタンクに接続される流路のうち、ドレイン環状溝５３ａ，５３ｂに近い位置に配置される。そして、第一温度センサ７１は、減衰付加部５１から排出される流体の温度Ｔｏｕｔ（排出温度）を検出する。

制御装置８０は、演算処理を実行するＣＰＵ部と、プログラムなどを保存するＲＯＭやＲＡＭなどの記憶部と、情報を交換するための入出力部とを備えて構成されている。制御装置８０は、第一温度センサ７１により検出される排出温度Ｔｏｕｔに基づいて、流体供給装置６０が減衰付加軸受５０へ供給する流体の流量Ｑを調整する。具体的には、制御装置８０は、排出温度Ｔｏｕｔに基づいて流量Ｑの値を設定し、その値を制御信号として流体供給装置６０に送信する。

（２．減衰付加軸受による減衰効果の説明）
減衰付加部５１が発揮する減衰効果について説明する。減衰付加部５１が高い減衰効果を発揮するために、減衰付加軸受５０に供給される流体は、一般的な静圧軸受に比べて粘度の高いものを用いる。そして、減衰付加部５１における流体は、減衰付加部５１の内周面と主軸２０の外周面との間に存在する。つまり、主軸２０の回転によって、流体は、せん断されることにより発熱する。特に、粘度が高いため、発熱量が大きくなる。

つまり、主軸２０の回転に伴って、減衰付加部５１における流体の温度Ｔが供給温度Ｔｉｎより上昇する。そして、減衰付加部５１における流体の温度Ｔが高いほど、減衰付加部５１による減衰係数が低くなり、減衰効果は小さくなる。このように、減衰付加部５１における流体の温度Ｔに応じて、減衰付加部５１による減衰効果が変化する。

また、主軸２０の回転速度が高いほど流体の温度Ｔの上昇率は高い。一方、主軸２０の回転速度が低いほど流体の温度Ｔの上昇率は低い。従って、流体の供給温度Ｔｉｎおよび流体の供給流量Ｑを一定とした場合には、主軸２０の回転速度が高いほど、減衰付加部５１による減衰効果は小さくなる。

また、減衰付加部５１を通過する流体の流量が多いほど、減衰付加部５１における流体の温度Ｔが供給温度Ｔｉｎに近づくように作用する。つまり、減衰付加部５１に供給される流体の流量Ｑが多いほど、減衰付加部５１における流体の温度Ｔを低下させる効果が高くなる。

従って、主軸２０の回転速度が高くなることによって、減衰付加部５１における流体の温度Ｔが上昇した場合に、減衰付加部５１に供給される流体の流量Ｑを増加すれば、一定範囲の減衰効果を発揮できる。

（３．制御装置による流量調整処理）
制御装置８０による流量調整処理について、図３を参照して説明する。制御装置８０は、第一温度センサ７１により検出された排出温度Ｔｏｕｔに基づいて、流量Ｑを調整する。このとき、制御装置８０は、予め設定された下限値Ｑｍｉｎおよび上限値Ｑｍａｘの範囲内で、供給流量Ｑを調整する。

現在の流量Ｑが下限値Ｑｍｉｎに等しく（Ｓ１：Ｙ）、排出温度Ｔｏｕｔが第一温度閾値Ｔｈｔ１以下の場合には（Ｓ２：Ｎ）、制御装置８０は、現在の流量Ｑを維持する。一方、排出温度Ｔｏｕｔが第一温度閾値Ｔｈｔ１より高い場合には（Ｓ２：Ｙ）、制御装置８０は、流量Ｑを増加させる（Ｓ３）。

また、現在の流量Ｑが下限値Ｑｍｉｎより多く上限値Ｑｍａｘより少ない場合であって（Ｓ１：Ｎ、Ｓ４：Ｙ）、排出温度Ｔｏｕｔが第一温度閾値Ｔｈｔ１より高い場合には（Ｓ５：Ｙ）、制御装置８０は、流量Ｑを増加させる（Ｓ６）。一方、排出温度Ｔｏｕｔが第一温度閾値Ｔｈｔ１以下であって（Ｓ５：Ｎ）、さらに排出温度Ｔｏｕｔが第二温度閾値Ｔｈｔ２より低い場合には（Ｓ７：Ｙ）、制御装置８０は、流量Ｑを減少させる（Ｓ８）。また、排出温度Ｔｏｕｔが第一温度閾値Ｔｈｔ１以下であって（Ｓ５：Ｎ）、さらに第二温度閾値Ｔｈｔ２以上の場合には（Ｓ７：Ｎ）、制御装置８０は、現在の流量Ｑを維持する。ここで、第二温度閾値Ｔｈｔ２は、第一温度閾値Ｔｈｔ１より小さな値である。

また、現在の流量Ｑが上限値Ｑｍａｘに等しく（Ｓ４：Ｎ）、排出温度Ｔｏｕｔが第一温度閾値Ｔｈｔ１より高い場合には（Ｓ９：Ｙ）、主軸２０の回転を停止する（Ｓ１０）。一方、排出温度Ｔｏｕｔが第一温度閾値Ｔｈｔ１以下であって（Ｓ９：Ｎ）、さらに排出温度Ｔｏｕｔが第二温度閾値Ｔｈｔ２より低い場合には（Ｓ１１：Ｙ）、制御装置８０は、流量Ｑを減少させる（Ｓ１２）。また、排出温度Ｔｏｕｔが第一温度閾値Ｔｈｔ１以下であって（Ｓ９：Ｎ）、さらに第二温度閾値Ｔｈｔ２以上の場合には（Ｓ１１：Ｎ）、制御装置８０は、現在の流量Ｑを維持する。

つまり、排出温度Ｔｏｕｔが第一温度閾値Ｔｈｔ１を上回った場合には（Ｓ２，Ｓ５）、流量Ｑを増加させる（Ｓ３，Ｓ６）。ただし、排出温度Ｔｏｕｔが第一温度閾値Ｔｈｔ１を上回った場合であっても、流量Ｑが上限値Ｑｍａｘの場合には（Ｓ９）、流量Ｑを増加させるのではなく、主軸２０の回転を停止する（Ｓ１０）。また、排出温度Ｔｏｕｔが第一温度閾値Ｔｈｔ１を上回った後において、排出温度Ｔｏｕｔが第二温度閾値Ｔｈｔ２を下回った場合には（Ｓ７，Ｓ１１）、流量Ｑを減少させる（Ｓ８，Ｓ１２）。

（４．減衰効果の比較）
次に、上述したように、制御装置８０によって流量Ｑを調整した場合と、調整しない場合とについて、減衰効果を比較する。説明の容易化のため、流量Ｑを調整せずに一定とした場合について図４を参照して説明した後に、流量Ｑを調整した場合について図５を参照して説明する。

図４（ａ）に示すように、主軸２０の回転速度をゼロ→Ｎ１→Ｎ３→Ｎ４→ゼロに変化させた場合を例に挙げる。ここで、Ｎ１＞Ｎ２＞Ｎ３＞ゼロの関係からなる。このとき、図４（ｂ）に示すように、減衰付加軸受５０に供給される流量Ｑは、下限値Ｑｍｉｎのままとする。

時刻Ｔ１以前においては、減衰付加部５１において流体が発熱しないため、排出温度Ｔｏｕｔは、供給温度Ｔｉｎに等しくなる。時刻Ｔ１において主軸２０の回転速度がＮ１に増加すると、減衰付加部５１における流体が発熱するため、図４（ｃ）に示すように、排出温度Ｔｏｕｔが増加する。時刻Ｔ２において主軸２０の回転速度がＮ１からＮ３に低下すると、排出温度Ｔｏｕｔは低下する。続いて、時刻Ｔ３において主軸２０の回転速度がＮ３からＮ２へ増加すると、排出温度Ｔｏｕｔは再び増加する。そして、時刻Ｔ４において主軸２０の回転速度がゼロになると、排出温度Ｔｏｕｔは再び供給温度Ｔｉｎに等しくなる。

上記にように排出温度Ｔｏｕｔが変化する場合に、減衰係数相当値Ｃａは、図４（ｄ）に示すように変化する。ここで、減衰係数相当値Ｃａは、実際の減衰係数に相当する値であって、演算によって得られる値である。減衰係数相当値Ｃａは、減衰付加部５１における圧力分布と、減衰付加部５１における流体の粘度とによって算出される。減衰付加部５１における流体の粘度は、供給温度Ｔｉｎと排出温度Ｔｏｕｔとによって算出される。

図４（ｄ）に示すように、減衰係数相当値Ｃａは、供給温度Ｔｉｎが一定であるため、排出温度Ｔｏｕｔを反転させた挙動を示す。つまり、減衰係数相当値Ｃａは、時刻Ｔ１において低下し、時刻Ｔ２において上昇し、時刻Ｔ３において再び低下し、時刻Ｔ４において上昇する。

このように、減衰付加部５１に供給される流量Ｑが一定の場合に、主軸２０の回転速度が変化すると、減衰係数相当値Ｃａが変化する。つまり、主軸２０の回転速度が変化すると、減衰効果が変化してしまう。

次に、制御装置８０による上記処理を行う場合について、図５を参照して説明する。図５（ａ）は、図４（ａ）と同一である。図５（ｃ）の時刻Ｔ１の直後において、排出温度Ｔｏｕｔが第一温度閾値Ｔｈｔ１を上回るため、図５（ｂ）に示すように、流量Ｑが増加する。流量Ｑの増加直後には、排出温度Ｔｏｕｔは、一旦低下するが、再び第一温度閾値Ｔｈｔ１を上回る。そのため、流量Ｑがさらに増加する。その直後において、さらに流量Ｑが増加されて、上限値Ｑｍａｘに達する。その後は、時刻Ｔ２までの間、排出温度Ｔｏｕｔは第一温度閾値Ｔｈｔ１以下であって、第二温度閾値Ｔｈｔ２以上であるため、流量Ｑは上限値Ｑｍａｘを維持する。

続いて、時刻Ｔ２の直後において、主軸２０の回転速度の低下に伴って、排出温度Ｔｏｕｔが第二温度閾値Ｔｈｔ２より低くなる。そうすると、流量Ｑは、一段階減少する。流量Ｑの減少直後には、排出温度Ｔｏｕｔは、一旦増加するが、再び第二温度閾値Ｔｈｔ２を下回る。そのため、流量Ｑはさらに減少する。その後は、時刻Ｔ３までの間、排出温度Ｔｏｕｔは第一温度閾値Ｔｈｔ１以下であって、第二温度閾値Ｔｈｔ２以上であるため、流量Ｑは維持される。

続いて、時刻Ｔ３の直後において、主軸２０の回転速度の増加に伴って、排出温度Ｔｏｕｔが第一温度閾値Ｔｈｔ１より高くなる。そうすると、流量Ｑは一段階増加する。その後は、時刻Ｔ４までの間、排出温度Ｔｏｕｔは第一温度閾値Ｔｈｔ１以下であって、第二温度閾値Ｔｈｔ２以上であるため、流量Ｑは維持される。

続いて、時刻Ｔ４の直後において、主軸２０の回転速度がゼロになるため、排出温度Ｔｏｕｔが第二温度閾値Ｔｈｔ２より低くなる。そうすると、流量Ｑは一段階減少し、その後においても排出温度Ｔｏｕｔは第二温度閾値Ｔｈｔ２より低いため、流量Ｑは下限値Ｑｍｉｎになる。

排出温度Ｔｏｕｔが高いほど供給する流量Ｑを多くすることで、減衰付加部５１における流体の温度Ｔを低下させることができる。そして、図５（ｃ）に示すように、主軸２０の回転速度が変化したとして、排出温度Ｔｏｕｔが一定範囲内に安定する。従って、減衰付加部５１における流体の温度Ｔを一定範囲内に安定させることができる。つまり、主軸２０の回転速度に関わりなく、一定範囲の減衰効果を発揮できるため、振動を確実に抑制できる。

特に、上記のように、排出温度Ｔｏｕｔが第一温度閾値Ｔｈｔ１を上回った場合に、流体の流量Ｑを増加させることにより、容易にかつ確実に、上記効果を奏する。ここで、流体供給装置６０が一定の温度Ｔｉｎに維持された流体を減衰付加軸受５０に供給している。そのため、排出温度Ｔｏｕｔを用いた流量Ｑの調整であっても、確実に減衰係数を一定範囲内に調整することが可能となる。

また、排出温度Ｔｏｕｔが第一温度閾値Ｔｈｔ１を上回った後において、第二温度閾値Ｔｈｔ２を下回った場合に、流体の流量Ｑを減少させた。つまり、供給流量Ｑを減少させるタイミングを規定している。これにより、供給する流量Ｑを適切な量とすることができる。

また、制御装置８０は、流体供給装置６０により供給される流量Ｑを予め設定された上限値Ｑｍａｘ以下とした。多量の流体を供給しなければ、減衰付加軸受５０における流体の温度Ｔが低下しないような状況であれば、他の手段を講じる必要がある。本実施形態においては、上記場合に、主軸２０を停止させることとした。

また、制御装置８０は、流体供給装置６０により供給される流量Ｑを予め設定された下限値Ｑｍｉｎ以上とした。仮に、流体の温度Ｔが上昇しないときに供給流量Ｑをゼロとした場合に、その後に、流体の温度Ｔが上昇する状態になったとする。この場合、供給流量Ｑがゼロの状態から増加することになる。しかし、流量Ｑがゼロから増加する場合には、流量Ｑがゼロでない状態から増加する場合に比べて、減衰効果が安定しにくくなる。そこで、供給流量Ｑの下限値Ｑｍｉｎを設定しておくことで、減衰効果を安定させることができる。

また、第二温度閾値Ｔｈｔ２は、流体供給装置６０から減衰付加軸受５０へ供給される流体の温度Ｔｉｎ以上の値に設定した。排出温度Ｔｏｕｔが供給温度Ｔｉｎを下回ることはないため、第二温度閾値Ｔｈｔ２を供給温度Ｔｉｎ以上の値に設定することで、供給流量Ｑが少なくなりすぎることを防止できる。

＜第二実施形態＞
上記実施形態においては、排出温度Ｔｏｕｔが第一温度閾値Ｔｈｔ１より高い場合に流量Ｑを増加させ、排出温度Ｔｏｕｔが第二温度閾値Ｔｈｔ２より低い場合に流量Ｑを減少させることとした。この他に、排出温度Ｔｏｕｔを、排出温度Ｔｏｕｔと供給温度Ｔｉｎとの差ΔＴに置換することもできる。この場合、第一温度閾値Ｔｈｔ１および第二温度閾値Ｔｈｔ２は、排出温度Ｔｏｕｔと供給温度Ｔｉｎとの差ΔＴに応じた値に置換することになる。

この場合の第二実施形態における主軸装置１は、第一実施形態における主軸装置１に対して、流体供給装置６０が減衰付加軸受５０に供給する流体の温度Ｔｉｎ（供給温度）を検出する第二温度センサ７２を備える。なお、図６において、上記実施形態と同一構成については、同一符号を付して、詳細な説明を省略する。

従って、第一温度センサ７１により検出される排出温度Ｔｏｕｔと第二温度センサ７２により検出される供給温度Ｔｉｎとの差ΔＴを算出して、当該差Δと第一温度閾値Ｔｈｔ１または第二温度閾値Ｔｈｔ２とを比較することにより、流量Ｑを調整する。これにより、第一実施形態と同様の効果を奏する。

＜第三実施形態＞
次に、第三実施形態における制御装置８０にて実行される流量調整処理について、図７を参照して説明する。

制御装置８０は、第一温度センサ７１により検出された排出温度Ｔｏｕｔに基づいて、減衰係数相当値Ｃａを算出する。減衰係数相当値Ｃａの算出は、上述したように、減衰付加部５１における圧力分布と、減衰付加部５１における流体の粘度とによって算出される。減衰付加部５１における流体の粘度は、供給温度Ｔｉｎと排出温度Ｔｏｕｔとによって算出される。ただし、本実施形態においては、供給温度Ｔｉｎは一定温度に維持されたものとするため、減衰係数相当値Ｃａは、排出温度Ｔｏｕｔに基づいて算出できる。そして、制御装置８０は、算出した減衰係数相当値Ｃａに基づいて、流量Ｑを調整する。

ここで、当該処理は第一係数閾値Ｔｈｃ１と第二係数閾値Ｔｈｃ２を用いるが、これらＴｈｃ１，Ｔｈｃ２は、図５（ｄ）に示す。第二係数閾値Ｔｈｃ２は、第一係数閾値Ｔｈｃ１より大きい。

現在の流量Ｑが下限値Ｑｍｉｎに等しく（Ｓ２１：Ｙ）、減衰係数相当値Ｃａが第一係数閾値Ｔｈｃ１以上の場合には（Ｓ２２：Ｎ）、制御装置８０は、現在の流量Ｑを維持する。一方、減衰係数相当値Ｃａが第一係数閾値Ｔｈｃ１より小さい場合には（Ｓ２２：Ｙ）、制御装置８０は、流量Ｑを増加させる（Ｓ２３）。

また、現在の流量Ｑが下限値Ｑｍｉｎより多く上限値Ｑｍａｘより少ない場合であって（Ｓ２１：Ｎ、Ｓ２４：Ｙ）、減衰係数相当値Ｃａが第一係数閾値Ｔｈｃ１より小さい場合には（Ｓ２５：Ｙ）、制御装置８０は、流量Ｑを増加させる（Ｓ２６）。一方、減衰係数相当値Ｃａが第一係数閾値Ｔｈｃ１以上であって（Ｓ２５：Ｎ）、さらに減衰係数相当値Ｃａが第二係数閾値Ｔｈｃ２より大きい場合には（Ｓ２７：Ｙ）、制御装置８０は、流量Ｑを減少させる（Ｓ２８）。また、減衰係数相当値Ｃａが第一係数閾値Ｔｈｃ１以上であって（Ｓ２５：Ｎ）、さらに第二係数閾値Ｔｈｃ２以下の場合には（Ｓ２７：Ｎ）、制御装置８０は、現在の流量Ｑを維持する。

また、現在の流量Ｑが上限値Ｑｍａｘに等しく（Ｓ２４：Ｎ）、減衰係数相当値Ｃａが第一係数閾値Ｔｈｃ１より小さい場合には（Ｓ２９：Ｙ）、主軸２０の回転を停止する（Ｓ３０）。一方、減衰係数相当値Ｃａが第一係数閾値Ｔｈｃ１以上であって（Ｓ２９：Ｎ）、さらに減衰係数相当値Ｃａが第二係数閾値Ｔｈｃ２より大きい場合には（Ｓ３１：Ｙ）、制御装置８０は、流量Ｑを減少させる（Ｓ３２）。また、減衰係数相当値Ｃａが第一係数閾値Ｔｈｃ１以上であって（Ｓ２９：Ｎ）、さらに第二係数閾値Ｔｈｃ２以下の場合には（Ｓ３１：Ｎ）、制御装置８０は、現在の流量Ｑを維持する。

つまり、減衰係数相当値Ｃａが第一係数閾値Ｔｈｃ１を下回った場合には（Ｓ２２，Ｓ２５）、流量Ｑを増加させる（Ｓ２３，Ｓ２６）。ただし、減衰係数相当値Ｃａが第一係数閾値Ｔｈｃ１を下回った場合であっても、流量Ｑが上限値Ｑｍａｘの場合には（Ｓ２９）、流量Ｑを増加させるのではなく、主軸２０の回転を停止する（Ｓ３０）。また、減衰係数相当値Ｃａが第一係数閾値Ｔｈｃ１を下回った後において、減衰係数相当値Ｃａが第二係数閾値Ｔｈｃ２を上回った場合には（Ｓ２７，Ｓ３１）、流量Ｑを減少させる（Ｓ２８，Ｓ３２）。

制御装置８０が上記処理を行う場合には、図５（ｄ）に示すような挙動を示す。つまり、第一実施形態と同様の効果を奏する。

＜第四実施形態＞
次に、第四実施形態における主軸装置１は、図６に示す第二実施形態における主軸装置１と同様である。つまり、主軸装置１は、第一実施形態における主軸装置１に対して、流体供給装置６０が減衰付加軸受５０に供給する流体の温度Ｔｉｎ（供給温度）を検出する第二温度センサ７２を備える。

この場合、制御装置８０は、図８に示すように、第一温度センサ７１により検出される排出温度Ｔｏｕｔと、第二温度センサ７２により検出される供給温度Ｔｉｎとを取得する（Ｓ４１）。続いて、制御装置８０は、排出温度Ｔｏｕｔと供給温度Ｔｉｎとに基づいて、減衰係数相当値Ｃａを算出する（Ｓ４２）。そして、制御装置８０は、第三実施形態にて説明したように、算出した減衰係数相当値Ｃａを用いて、供給する流量Ｑを調整する。

供給温度Ｔｉｎが変化する場合には、検出した供給温度Ｔｉｎを用いて減衰係数相当値Ｃａを算出することで、実際の減衰係数に近い値を得ることができる。そして、算出した減衰係数相当値Ｃａを用いて流量Ｑを調整するため、より確実に減衰係数を安定させることができる。つまり、より安定した減衰効果が得られる。

１：主軸装置、 ２０：主軸、 ２１：工具、 ４１−４４：転がり軸受、 ５０：減衰付加軸受、 ５１：減衰付加部、 ５２：流体供給路、 ５３：ドレイン、 ６０：流体供給装置、 ７１：第一温度センサ、 ７２：第二温度センサ、 ８０：制御装置、 Ｃａ：減衰係数相当値、 Ｑ：供給流量、 Ｑｍａｘ：上限値、 Ｑｍｉｎ：下限値、 Ｔｉｎ：供給温度、 Ｔｏｕｔ：排出温度、 Ｔｈｔ１：第一温度閾値、 Ｔｈｔ２：第二温度閾値、 Ｔｈｃ１：第一係数閾値、 Ｔｈｃ２：第二係数閾値

Claims (9)

1. 工具を保持し、回転駆動される主軸と、
   前記主軸を回転可能に支持する軸受と、
   流体が供給されることにより前記主軸の振動を抑制する減衰付加軸受と、
   前記減衰付加軸受に前記流体を供給し、前記流体の流量を調整可能とする流体供給装置と、
   前記減衰付加軸受から排出される流体の温度を検出する第一温度センサと、
   前記流体供給装置から前記減衰付加軸受へ供給される流体の温度を検出する第二温度センサと、
   前記第一温度センサにより検出される排出温度と前記第二温度センサにより検出される供給温度との差に基づいて、前記流体供給装置が供給する流体の流量を調整する制御装置と、
   を備える、主軸装置。
2. 前記制御装置は、前記排出温度または前記差が第一温度閾値を上回った場合に、前記流体の流量を増加させる、請求項１に記載の主軸装置。
3. 前記制御装置は、前記排出温度または前記差が前記第一温度閾値を上回った後において、前記第一温度閾値より小さな第二温度閾値を下回った場合に、前記流体の流量を減少させる、請求項２に記載の主軸装置。
4. 前記流体供給装置は、一定温度に維持された前記流体を前記減衰付加軸受へ供給する、請求項２または３に記載の主軸装置。
5. 前記第二温度閾値は、前記流体供給装置から前記減衰付加軸受へ供給される流体の温度以上の値に設定される、請求項３に記載の主軸装置。
6. 工具を保持し、回転駆動される主軸と、
   前記主軸を回転可能に支持する軸受と、
   流体が供給されることにより前記主軸の振動を抑制する減衰付加軸受と、
   前記減衰付加軸受に前記流体を供給し、前記流体の流量を調整可能とする流体供給装置と、
   前記減衰付加軸受から排出される流体の温度を検出する第一温度センサと、
   前記流体供給装置から前記減衰付加軸受へ供給される流体の温度を検出する第二温度センサと、
   前記第一温度センサにより検出される排出温度および前記第二温度センサにより検出される供給温度に基づいて減衰係数相当値を算出し、前記減衰係数相当値が第一係数閾値を下回った場合に、前記流体供給装置が供給する流体の流量を増加させる制御装置と、
   を備える、主軸装置。
7. 前記制御装置は、前記減衰係数相当値が前記第一係数閾値を下回った後において、前記減衰係数相当値が前記第一係数閾値より大きな第二係数閾値を上回った場合に、前記流体の流量を減少させる、請求項６に記載の主軸装置。
8. 前記制御装置は、前記流体供給装置により供給される流量を予め設定された上限値以下とする、請求項１〜７の何れか一項に記載の主軸装置。
9. 前記制御装置は、前記流体供給装置により供給される流量を予め設定された下限値以上とする、請求項１〜８の何れか一項に記載の主軸装置。

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