JP2001259972A - 工作機械用の磁気軸受装置 - Google Patents

工作機械用の磁気軸受装置

Info

Publication number
JP2001259972A
JP2001259972A JP2000077325A JP2000077325A JP2001259972A JP 2001259972 A JP2001259972 A JP 2001259972A JP 2000077325 A JP2000077325 A JP 2000077325A JP 2000077325 A JP2000077325 A JP 2000077325A JP 2001259972 A JP2001259972 A JP 2001259972A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
main shaft
magnetic
radial
machine tool
vibration
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2000077325A
Other languages
English (en)
Inventor
Toru Nakagawa
亨 中川
Hiroyuki Nakada
広之 中田
Isao Tashiro
功 田代
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP2000077325A priority Critical patent/JP2001259972A/ja
Publication of JP2001259972A publication Critical patent/JP2001259972A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ツーリングの装着不良や回転不良を自動検出
でき、ワークの加工劣化を低減できる工作機械用の磁気
軸受装置を提供する。 【解決手段】 主軸1を磁気ラジアル軸受手段2a,2
b,5aと磁気スラスト軸受手段4a,4bとで固定側
から磁気浮上させ、主軸1をモータ手段7で回転駆動
し、主軸1の端部に取り付けられた加工ツール8により
ワーク9の加工を行う工作機械用の磁気軸受装置におい
て、主軸1の振動を検出する振動検出手段5aと、振動
検出手段5aの出力信号より回転に同期した振動成分を
抽出する周波数特性可変フィルタ10と、周波数特性可
変フィルタ10の出力信号のレベルが規定レベルを超え
た状態を異常状態であると判定する判定手段11とを設
ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、工作機械用の磁気
軸受装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図5と図6は、従来の工作機械用の磁気
軸受装置を示す。図5は主軸1のラジアル制御系の詳細
を示し、図6は加工状態を示す。
【0003】工作機械用の磁気軸受装置は、主軸1を磁
気ラジアル軸受手段Aと磁気スラスト軸受手段Bとで固
定側から磁気浮上させるとともに、主軸1をモータ手段
7で回転駆動し、主軸1の端部に取り付けられた加工ツ
ール8を、矢印Yで示すようにラジアル方向にワーク9
の表面に押し付けて加工を行うよう構成されている。
【0004】磁気ラジアル軸受手段Aは、主軸1の軸方
向に所定間隔で配置されたラジアルマグネットステータ
2a,2bと、主軸1のラジアル位置を検出するラジア
ルセンサ5a,5b,5c,5dと、制御部14とから
なる。磁気スラスト軸受手段Bは、主軸1の基端部側に
配置されたスラスト板3を中央にしてその両側に配置さ
れたスラストマグネットステータ4a,4bと、主軸1
のスラスト位置を検出するスラストセンサ6と、制御部
(図示せず)とからなる。
【0005】磁気ラジアル軸受手段Aと磁気スラスト軸
受手段Bによって主軸1が磁気浮上すると、ラジアルセ
ンサ5a,5b,5c,5dによってラジアル方向の位
置が検出され、制御部14のPID制御により主軸1が
基準信号で決められた中心位置にくるようラジアルマグ
ネットステータ2a,2bの電流が制御される。同様
に、スラスト方向についてもスラストセンサ6と図示さ
れていない制御部によって主軸1の位置制御が行われ
る。
【0006】なお、図5を更に簡略化して図示したもの
が図6である。12は位相補償器、13は電流アンプで
ある。磁気浮上した主軸1はモータ手段7によって回転
駆動され、主軸1の端部にツーリング16を介して取り
付けられた加工ツール8をワーク9に当接させてラジア
ル方向に押圧することで、ワーク9に所定の加工処理が
施される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】加工ツール8はワーク
9への加工内容に応じて交換されるが、加工ツール8の
交換時にツーリング16が正しく主軸1に装着されてい
なかったり、正しく装着されていてもツーリング16の
回転のアンバランスが大きい場合がある。
【0008】このようなツーリング16の装着不良や回
転のアンバランスが生じたままワーク9に加工処理を施
すと、主軸1の回転数の上昇とともに主軸1の振動が大
きくなり、加工面精度や面粗さが悪化する。そのためツ
ーリング16の装着不良や回転のアンバランスをいち早
く検出して主軸1の回転を止め、ツーリング16の再装
着や再交換を行うことが要求されている。
【0009】本発明は前記問題点を解決し、ツーリング
の装着不良や回転不良などの異常状態を自動検出でき、
ワークの加工劣化を低減できる工作機械用の磁気軸受装
置を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明の工作機械用の磁
気軸受装置は、主軸の振動検出手段と、この出力信号よ
り回転に同期した振動成分を抽出する周波数特性可変フ
ィルタと、抽出された信号を判定する判定手段を設けた
ことを特徴とする。
【0011】この本発明によると、ツーリングの装着不
良や回転不良などの異常状態を自動的にいち早く検出で
き、ワークの加工劣化を低減できる。
【0012】
【発明の実施の形態】本発明の請求項1記載の工作機械
用の磁気軸受装置は、主軸を磁気ラジアル軸受手段と磁
気スラスト軸受手段とで固定側から磁気浮上させるとと
もに、前記主軸をモータ手段で回転駆動し、前記主軸の
端部にツーリングを介して取り付けられた加工ツールに
よるワークの加工に使用される工作機械用の磁気軸受装
置において、前記主軸の振動を検出する振動検出手段
と、前記振動検出手段の出力が入力に供給され前記主軸
の時々の回転速度に応じて通過信号周波数特性を変更し
て前記主軸の時々の回転に同期した振動成分を抽出する
周波数特性可変フィルタと、前記周波数特性可変フィル
タの出力信号のレベルが規定レベルを超えた状態を異常
状態であると判定する判定手段とを設けたことを特徴と
する。
【0013】本発明の請求項2記載の工作機械用の磁気
軸受装置は、請求項1において、主軸のラジアル位置を
検出するラジアルセンサの検出信号に応じてラジアルマ
グネットステータの励磁を制御している前記磁気ラジア
ル軸受手段における前記ラジアルセンサを、前記振動検
出手段としたことを特徴とする。
【0014】以下、本発明の具体的な実施の形態を図1
〜図4を用いて説明する。なお、従来例を示す図5,図
6と同様をなすものには同一の符号を付けて説明する。
【0015】(実施の形態)この(実施の形態)では、
主軸1の振動を検出する振動検出手段と、この出力信号
より回転に同期した振動成分を抽出する周波数特性可変
フィルタと、抽出された信号を判定する判定手段を設け
て、ツーリング16の装着不良や回転不良などの異常状
態を自動的にいち早く判定できるようにした点で従来例
とは異なる。
【0016】図1に示すように、上記従来例を示す図
5,図6と同様に構成された工作機械用の磁気軸受装置
において、振動検出手段としてここではラジアルセンサ
5aを用いた。
【0017】また、ラジアルセンサ5aの出力が入力に
供給され主軸1の時々の回転速度に応じて通過信号周波
数特性を変更して主軸1の時々の回転に同期した振動成
分を抽出する周波数特性可変フィルタ10と、周波数特
性可変フィルタ10の出力信号の検出レベルが規定レベ
ルを超えた状態を異常状態であると判定する判定手段1
1を設けた。周波数特性可変フィルタ10は、具体的に
は帯域通過フィルタで構成されている。
【0018】上記のように構成された工作機械用の磁気
軸受装置では、ワーク9への加工内容に応じて加工ツー
ル8が交換され、ツーリング16を介して主軸1の端部
に加工ツール8が装着される。そして主軸1を定速回転
させて加工ツール8を矢印Yで示すようにラジアル方向
に押圧することで、ワーク9に所定の加工処理を施す通
常運転が行われる。
【0019】このとき、加工ツール8の交換動作が良好
に行なわれてツーリング16が正しく装着され、またツ
ーリング16の回転バランスが良好であれば、ワーク9
の加工面は精度良く加工処理される。しかし、ツーリン
グ16の装着不良や回転のアンバランスが大きい場合に
は、主軸1の回転数の上昇とともに主軸1の振動が大き
くなり、このままの状態で加工動作を行った場合には、
ワーク9の加工面精度や面粗さが悪化する。
【0020】従って、ツーリング16の装着不良や回転
のアンバランスは、加工ツール8をワーク9に当接させ
る前、すなわち主軸1の回転の立ち上り状態のときに検
出されることが好ましい。
【0021】このように主軸1の回転立ち上げ状態で異
常状態が検出されれば、主軸1の回転を止めてツーリン
グ16の再装着や再交換を行うことで、ワーク9に良好
な加工処理が施される。
【0022】以下、主軸1の回転立ち上げ状態における
周波数特性可変フィルタ10の検出レベルと判定手段1
1の構成を、具体的な動作に基づいて説明する。加工ツ
ール8の交換が良好に行なわれてツーリング16が正し
く装着され、またツーリング16の回転バランスが良好
である場合には、主軸1の回転立ち上げ状態の途中のあ
る回転数、具体的には主軸1の回転数が30000rp
mの場合にラジアルセンサ5aにより検出された出力信
号の時間と周波数と振幅との関係は、図2に示す波形a
1のようになる。
【0023】この図2はラジアルセンサ5aの出力信号
の周波数スペクトラムを示している。ラジアルセンサ5
aの出力信号には、主軸1の回転振動成分a2のほかに
ノイズ成分(図示せず)が含まれている。
【0024】周波数特性可変フィルタ10は、主軸1の
時々の回転速度情報FRに応じて通過信号周波数特性を
変更するよう構成されており、具体的には主軸1の時々
の回転速度に同期した振動成分を抽出するように中心通
過周波数が設定された帯域通過フィルタで構成されてい
る。
【0025】ここでは主軸1の回転数30000rpm
の場合に、中心通過周波数を500Hzに設定した。図
3(a)は、ツーリング16が正しく装着され、またツ
ーリング16の回転バランスが良好である場合のラジア
ルセンサ5aの出力信号を示し、これを周波数特性可変
フィルタ10の入力に供給したときに周波数特性可変フ
ィルタ10の出力には、図3(b)に示すように回転
(500Hz)に同期した主軸1の回転振動成分a2だ
けが抽出される。
【0026】この正常な加工状態に対して、ツーリング
16の装着不良や回転不良による異常状態では、ラジア
ルセンサ5aの出力信号の信号波形の変化とレベルの増
大が観測される。
【0027】図4(a)に示す異常時のラジアルセンサ
5aの出力信号を周波数特性可変フィルタ10の入力に
供給したときに周波数特性可変フィルタ10の出力に
は、図4(b)に示すように、図3(b)に示す正常時
の主軸1の回転振動成分a2よりも高いレベルの回転振
動成分a2が抽出される。
【0028】このように異常状態では、主軸1の回転振
動成分の波形a2は、正常な場合よりもその振幅が大き
くなる。そこで、周波数特性可変フィルタ10の出力を
評価する判定手段11は、基準レベルREF1が、図3
(b)に示す正常状態の振動成分a2のピークレベルよ
りも高いレベルで、図4(b)に示すように異常時の振
動成分a2のピークレベルよりも低いレベルに設定され
ており、周波数特性可変フィルタ10の出力が基準レベ
ルREF1を超えた状態を検出して判定手段11の出力
レベルがハイレベルからローレベルに変化して、異常状
態が発生したと自動判定する。
【0029】このように判定手段11を構成することに
より、異常状態を極めて正確に自動検出でき、この判定
手段11の判定出力を使用して警報装置15を作動させ
ることにより異常状態の発生を速やかに作業者に知らせ
ることができる。
【0030】なお、上記説明では、主軸1の端部に配置
されたラジアルセンサ5aのみを用いて異常状態を検出
する例を挙げて説明したが、本発明はこれに限定される
ものではなく、複数のラジアルセンサ5a〜5dを用い
て総合的に判断することで、より精度良くツーリング1
6の装着不良や回転不良による異常状態を判定できる。
【0031】
【発明の効果】以上のように本発明の工作機械用の磁気
軸受装置によると、主軸の振動を検出する振動検出手段
と、前記振動検出手段の出力信号の主軸の回転に同期し
た振動成分を抽出する周波数特性可変フィルタと、抽出
された信号の前記周波数特性可変フィルタの出力信号の
レベルが規定レベルを超えた状態を異常状態であると判
定する判定手段とを設けることで、ツーリングの装着不
良や回転不良などの異常状態を自動検出でき、ワークの
加工劣化を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の(実施の形態)における工作機械用の
磁気軸受装置の構成図
【図2】同実施の形態のラジアルセンサ5aにて測定し
た加工正常時の信号の周波数スペクトラム図
【図3】同実施の形態の加工正常時の要部の信号波形図
【図4】同実施の形態の加工異常時での要部の信号波形
【図5】従来の磁気軸受の構成図
【図6】同従来例の磁気軸受装置を用いた工作機械の構
成図
【符号の説明】
1 主軸 2a,2b ラジアルマグネットステータ 4a,4b スラストマグネットステータ 5a,5b ラジアルセンサ 7 モータ手段 8 加工ツール 10 周波数特性可変フィルタ 11 判定手段 15 警報装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田代 功 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Fターム(参考) 3J102 AA01 BA03 BA19 CA12 DA02 DA03 DA09 DB05 DB10 DB11 DB37 GA07 5H607 AA08 BB01 CC01 CC07 DD03 DD17 GG01 GG02 GG20 HH05

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】主軸を磁気ラジアル軸受手段と磁気スラス
    ト軸受手段とで固定側から磁気浮上させるとともに、前
    記主軸をモータ手段で回転駆動し、前記主軸の端部にツ
    ーリングを介して取り付けられた加工ツールによるワー
    クの加工に使用される工作機械用の磁気軸受装置におい
    て、 前記主軸の振動を検出する振動検出手段と、 前記振動検出手段の出力が入力に供給され前記主軸の時
    々の回転速度に応じて通過信号周波数特性を変更して前
    記主軸の時々の回転に同期した振動成分を抽出する周波
    数特性可変フィルタと、 前記周波数特性可変フィルタの出力信号のレベルが規定
    レベルを超えた状態を異常状態であると判定する判定手
    段とを設けた工作機械用の磁気軸受装置。
  2. 【請求項2】主軸のラジアル位置を検出するラジアルセ
    ンサの検出信号に応じてラジアルマグネットステータの
    励磁を制御している前記磁気ラジアル軸受手段における
    前記ラジアルセンサを、前記振動検出手段とした請求項
    1記載の工作機械用の磁気軸受装置。
JP2000077325A 2000-03-21 2000-03-21 工作機械用の磁気軸受装置 Pending JP2001259972A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000077325A JP2001259972A (ja) 2000-03-21 2000-03-21 工作機械用の磁気軸受装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000077325A JP2001259972A (ja) 2000-03-21 2000-03-21 工作機械用の磁気軸受装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2001259972A true JP2001259972A (ja) 2001-09-25

Family

ID=18594909

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000077325A Pending JP2001259972A (ja) 2000-03-21 2000-03-21 工作機械用の磁気軸受装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2001259972A (ja)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006239846A (ja) * 2005-03-07 2006-09-14 Jtekt Corp Nc加工装置
JP2008093784A (ja) * 2006-10-12 2008-04-24 Disco Abrasive Syst Ltd 切削ブレードの振幅計測装置
DE102016005892A1 (de) 2015-05-19 2016-11-24 Fanuc Corporation Anomalieerfassungsvorrichtung mit Funktion zum Erfassen einer Anomalie einer Werkzeugmaschine und Anomalieerfassungsverfahren
CN106594071A (zh) * 2015-10-16 2017-04-26 株式会社岛津制作所 磁轴承装置及转子旋转驱动装置
DE102017003165A1 (de) 2016-04-08 2017-10-12 Fanuc Corporation Maschinelle Lernvorrichtung und maschinelles Lernverfahren zum Lernen der Fehlervorhersage einer Hauptwelle oder eines Motors, der die Hauptwelle antreibt, und Fehlervorhersagevorrichtung und Fehlervorhersagesystem umfassend eine maschinelle Lernvorrichtung
WO2020037747A1 (zh) * 2018-08-23 2020-02-27 西安交通大学 一种面向动态精度的数控系统插补生成运动指令评价方法
US11536627B2 (en) 2018-08-03 2022-12-27 Fanuc Corporation Abnormality monitoring device, abnormality monitoring method, and control device

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006239846A (ja) * 2005-03-07 2006-09-14 Jtekt Corp Nc加工装置
JP2008093784A (ja) * 2006-10-12 2008-04-24 Disco Abrasive Syst Ltd 切削ブレードの振幅計測装置
DE102016005892A1 (de) 2015-05-19 2016-11-24 Fanuc Corporation Anomalieerfassungsvorrichtung mit Funktion zum Erfassen einer Anomalie einer Werkzeugmaschine und Anomalieerfassungsverfahren
US10024758B2 (en) 2015-05-19 2018-07-17 Fanuc Corporation Abnormality detecting device having function for detecting abnormality of machine tool, and abnormality detecting method
CN106594071A (zh) * 2015-10-16 2017-04-26 株式会社岛津制作所 磁轴承装置及转子旋转驱动装置
DE102017003165A1 (de) 2016-04-08 2017-10-12 Fanuc Corporation Maschinelle Lernvorrichtung und maschinelles Lernverfahren zum Lernen der Fehlervorhersage einer Hauptwelle oder eines Motors, der die Hauptwelle antreibt, und Fehlervorhersagevorrichtung und Fehlervorhersagesystem umfassend eine maschinelle Lernvorrichtung
US11521105B2 (en) 2016-04-08 2022-12-06 Fanuc Corporation Machine learning device and machine learning method for learning fault prediction of main shaft or motor which drives main shaft, and fault prediction device and fault prediction system including machine learning device
US11536627B2 (en) 2018-08-03 2022-12-27 Fanuc Corporation Abnormality monitoring device, abnormality monitoring method, and control device
WO2020037747A1 (zh) * 2018-08-23 2020-02-27 西安交通大学 一种面向动态精度的数控系统插补生成运动指令评价方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7812493B2 (en) Spindle apparatus
CN106168534B (zh) 具备机床的异常检测功能的异常检测装置及异常检测方法
US5921726A (en) Machine tool with worn-detection function for tool
JP5742312B2 (ja) びびり振動検出方法
JP4657048B2 (ja) 単相誘導機のエアギャップ偏心検出装置及びエアギャップ偏心検査方法
JP3421903B2 (ja) 工作機械用磁気軸受スピンドル装置
US6288510B1 (en) Drive controller for motor-driven high-speed rotating body and method for discriminating type of machine used therefor
EP0431818B1 (en) Apparatus for detecting machining conditions in a machine tool
JP2001259972A (ja) 工作機械用の磁気軸受装置
KR20000058206A (ko) 자기 베어링 장치 및 자기 베어링 제어 장치
JP2005074545A (ja) 工作機械の状態監視装置
JP3463218B2 (ja) 磁気軸受装置
WO2021177235A1 (ja) 制御装置及びプログラム
JP2001259971A (ja) 工作機械用の磁気軸受装置
JP2002039177A (ja) 非接触軸受スピンドル装置
JP2000343379A (ja) 主軸ヘッド制御装置
CN111295576B (zh) 用于平衡的方法和装置
WO2015177502A1 (en) Gas bearing spindles
JPH09300175A (ja) 加工装置の異常判別方法および装置
JPS61206820A (ja) 磁気軸受制御装置
JPH1148097A (ja) 工具及び工具治具の主軸上での回転数判定方法
Belmans et al. Different approaches to the preventive maintenance of induction motors
JPH0788746A (ja) 歯車加工機械における切削異常検出と非常戻し方法
JP3564595B2 (ja) 磁気浮上回転装置
WO2022071078A1 (ja) 工作機械