JP2019104066A - Spindle device and machine tool - Google Patents

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Abstract

To provide a spindle device which adopts a non-contact bearing and enables improvement of measurement accuracy even when a contact sensor is attached to a spindle to measure a workpiece.SOLUTION: This spindle device 100 includes: a spindle 10; a non-contact bearing 20 which supports the spindle 10 in a non-contact manner so that the spindle 10 can rotate around a center axis; a drive part 30 which rotationally drives the spindle 10; and a tool holding part 40 which is provided at one end part of the spindle 10 and detachably holds a tool 1 or a contact sensor 2 for measuring a workpiece 3. The non-contact bearing 20 is configured to be switchable to a measurement state P2, in which movement of the spindle 10 is inhibited, by supporting the spindle 10 in a contact state when the contact sensor 2 is attached to the tool holding part 40.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

この発明は、主軸装置および工作機械に関し、特に、工具に代えてワークを測定するためのセンサを装着可能な主軸を備えた主軸装置および工作機械に関する。   The present invention relates to a spindle device and a machine tool, and more particularly to a spindle device and a machine tool having a spindle on which a sensor for measuring a workpiece can be mounted instead of a tool.

従来、工具に代えてワークを測定するためのセンサを装着可能な主軸を備えた主軸装置が知られている(たとえば、特許文献1参照)。   Conventionally, a spindle device provided with a spindle capable of mounting a sensor for measuring a workpiece instead of a tool is known (see, for example, Patent Document 1).

上記特許文献1には、主軸と、主軸を回転支持する軸受と、主軸を回転駆動するモータと、主軸の先端部に設けられた工具クランプ機構と、を備えた主軸装置が開示されている。主軸の先端部には、工具クランプ機構によって、ワークの加工を行う工具と、ワークの加工箇所の直径を測定するための測定ヘッドとのいずれかを、交換して着脱できる。   Patent Document 1 discloses a spindle device provided with a spindle, a bearing for rotatably supporting the spindle, a motor for rotationally driving the spindle, and a tool clamping mechanism provided at the tip of the spindle. At the tip of the spindle, either the tool for processing the workpiece or the measuring head for measuring the diameter of the processing location of the workpiece can be exchanged and detached by the tool clamping mechanism.

上記特許文献1には明記されていないが、主軸の軸受は接触式のボールベアリングであると考えられる。   Although not specified in the above-mentioned Patent Document 1, it is considered that the bearing of the main shaft is a contact type ball bearing.

特開2006−326804号公報Unexamined-Japanese-Patent No. 2006-326804

ここで、主軸装置の軸受には、ボールベアリングなどの接触式の転がり軸受の他に、静圧流体軸受などの非接触軸受が採用される場合がある。非接触軸受には、接触式の軸受と比較して、軸受摩擦係数が小さく発熱が小さい一方、軸受剛性が低く、外力によって主軸が軸受との隙間分だけ移動しやすいという特徴がある。そのため、非接触軸受を採用した主軸装置において、測定ヘッドとして接触センサを主軸に装着してワークの測定を行おうとする場合、ワークからの接触反力によって主軸が位置ずれしてしまい、正確な測定が困難になるという問題点がある。そのため、非接触軸受を採用した主軸装置において、接触センサを主軸に装着してワークの測定を行う場合でも、測定精度を向上できるようにすることが望まれている。   Here, as the bearing of the spindle device, in addition to a contact type rolling bearing such as a ball bearing, a non-contact bearing such as a static pressure fluid bearing may be adopted. Non-contact bearings are characterized in that they have low coefficient of friction and low heat generation as compared with contact type bearings, but have low bearing rigidity and can easily move the main shaft by a gap with the bearings due to external force. Therefore, in a spindle device adopting a non-contact bearing, when mounting a contact sensor as a measuring head on a spindle to measure a workpiece, the spindle is displaced due to the contact reaction force from the workpiece, and accurate measurement There is a problem that it becomes difficult. Therefore, in a spindle device adopting a non-contact bearing, it is desirable that measurement accuracy can be improved even when a workpiece is measured by mounting a contact sensor on the spindle.

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の1つの目的は、非接触軸受を採用した主軸装置において、接触センサを主軸に装着してワークの測定を行う場合でも、測定精度を向上させることが可能な主軸装置および工作機械を提供することである。   The present invention has been made to solve the problems as described above, and one object of the present invention is to measure a workpiece by mounting a contact sensor on a main shaft in a main spindle device adopting a non-contact bearing. It is an object of the present invention to provide a spindle device and a machine tool capable of improving the measurement accuracy even when performing.

この発明の第1の局面による主軸装置は、主軸と、非接触で主軸を中心軸線回りに回転可能に支持する非接触軸受と、主軸を回転駆動する駆動部と、主軸の一端部に設けられ、ワークの加工を行う工具またはワークの測定を行う接触センサを着脱可能に保持する工具保持部と、を備え、非接触軸受は、接触センサの装着時に、主軸を接触状態で支持することにより主軸の移動を抑制する測定状態に切替可能に構成されている。   The spindle device according to the first aspect of the present invention comprises a spindle, a non-contact bearing rotatably supporting the spindle in a non-contact manner about a central axis, a drive unit for rotationally driving the spindle, and one end of the spindle And a tool holding portion for detachably holding a contact sensor for measuring a workpiece or a tool for processing a workpiece, and the non-contact bearing supports the main shaft in a contact state when the contact sensor is mounted. It is configured to be switchable to a measurement state that suppresses movement of

この主軸装置では、上記のように非接触軸受を構成することによって、接触センサを工具保持部に装着してワークの測定を行う場合に、非接触軸受を測定状態に切り替えて、非接触軸受により主軸を接触状態で支持することができる。そのため、接触センサの接触反力が主軸に作用する場合に、非接触状態のまま主軸を保持する場合と比べて、接触反力による主軸の位置ずれを抑制することができる。位置ずれの抑制手法としては、非接触軸受と主軸との接触方向と接触反力の作用方向との関係により様々であるが、接触反力を軸受面で直接支持することによる移動規制、接触に伴う摩擦抵抗の増大、軸受面と主軸側の対向面との面接触による密着力の発生、などがある。   In this spindle device, by configuring the non-contact bearing as described above, when measuring the work by mounting the contact sensor on the tool holding portion, the non-contact bearing is switched to the measurement state, and the non-contact bearing is The spindle can be supported in contact. Therefore, when the contact reaction force of the contact sensor acts on the main shaft, positional deviation of the main shaft due to the contact reaction force can be suppressed as compared with the case where the main shaft is held in the non-contact state. Although there are various methods for suppressing positional deviation depending on the relationship between the contact direction of the non-contact bearing and the main shaft and the action direction of the contact reaction force, movement restriction by directly supporting the contact reaction force on the bearing surface, contact As a result, there is an increase in frictional resistance, and the generation of adhesion due to surface contact between the bearing surface and the opposing surface on the spindle side.

すなわち、接触反力の作用方向に向けて主軸を非接触軸受に接触させた場合、非接触軸受の軸受面に支持された主軸がそれ以上動かなくなるため、接触反力による主軸の位置ずれを効果的に抑制できる。接触反力と交差する方向に向けて主軸を非接触軸受に接触させた場合、接触箇所における摩擦力の増大により主軸の移動を抑制できる。接触反力と反対方向に向けて主軸を非接触軸受に接触させた場合、軸受面と主軸側の対向面との密着力の発生により主軸を支持しうる。すなわち、一般に、軸受面および主軸側の対向面はラップ仕上げなどにより平滑にされるため、軸受面および対向面が一度面接触すると強力に密着して、主軸の移動を抑制することができる。これらの結果、非接触軸受を測定状態に切り替えた状態で測定を行うことにより、非接触軸受を採用した主軸装置において、接触センサを主軸に装着してワークの測定を行う場合でも、測定精度を向上させることができる。   That is, when the main shaft is brought into contact with the non-contact bearing in the direction of action of the contact reaction force, the main shaft supported by the bearing surface of the non-contact bearing no longer moves. Can be suppressed. When the main shaft is brought into contact with the non-contact bearing in the direction intersecting the contact reaction force, the movement of the main shaft can be suppressed by the increase of the frictional force at the contact point. When the main shaft is brought into contact with the non-contact bearing in the direction opposite to the contact reaction force, the main shaft can be supported by the generation of adhesion between the bearing surface and the opposing surface on the main shaft side. That is, generally, the bearing surface and the opposing surface on the main shaft side are smoothed by lapping or the like, and therefore, once the bearing surface and the opposing surface come in surface contact, they are strongly in contact and the movement of the spindle can be suppressed. As a result of these, by performing measurement in a state in which the noncontact bearing is switched to the measurement state, in the spindle device adopting the noncontact bearing, even when the workpiece is measured by mounting the contact sensor on the spindle, measurement accuracy is improved. It can be improved.

上記第1の局面による主軸装置において、好ましくは、非接触軸受は、主軸を軸方向の両側から軸方向に支持するアキシャル軸受部と、主軸を半径方向に支持するラジアル軸受部とを含み、測定状態において、アキシャル軸受部のアキシャル軸受面と、主軸のアキシャル対向面とが、軸方向に接触するように構成されている。このように構成すれば、アキシャル軸受面と主軸のアキシャル対向面とを軸方向に面接触させることができる。その結果、面同士の密着によって、接触センサからの軸方向の接触反力に対しても、径方向の接触反力に対しても、主軸の位置ずれを効果的に抑制できる。また、主軸の軸方向位置が非接触軸受のアキシャル軸受面との接触位置に位置決めされるので、主軸の軸方向の位置精度を向上させることができる。その結果、より高精度にワークの測定を行うことができる。   In the spindle device according to the first aspect, preferably, the non-contact bearing includes an axial bearing portion axially supporting the spindle from both axial sides and a radial bearing portion radially supporting the spindle. In the state, the axial bearing surface of the axial bearing portion and the axially opposed surface of the main shaft are configured to be in contact with each other in the axial direction. According to this structure, the axial bearing surface and the axially facing surface of the main shaft can be brought into surface contact in the axial direction. As a result, due to the close contact between the surfaces, it is possible to effectively suppress the displacement of the main shaft against the contact reaction force in the axial direction from the contact sensor and also against the contact reaction force in the radial direction. Further, since the axial position of the main shaft is positioned at the contact position with the axial bearing surface of the non-contact bearing, the axial position accuracy of the main shaft can be improved. As a result, it is possible to measure the workpiece with higher accuracy.

この場合、好ましくは、アキシャル軸受部は、主軸を一端側から支持する一方側アキシャル軸受面と、主軸を一端側とは反対の他端側から支持する他方側アキシャル軸受面とを含み、非接触軸受は、測定状態において、一方側アキシャル軸受面が主軸から離隔し、他方側アキシャル軸受面が主軸のアキシャル対向面と接触するように構成されている。このように構成すれば、他方側アキシャル軸受面が他端側から主軸のアキシャル対向面と接触するので、接触センサからの軸方向の接触反力が主軸を押し込む方向(主軸の他端側に向かう方向)に作用した場合にも、主軸が移動することを確実に防止できる。そして、主軸の軸方向位置を他方側アキシャル軸受面との接触位置で位置決めできる。その結果、接触反力による位置ずれの防止と、測定状態における主軸の軸方向の位置精度の向上との両方を実現できる。   In this case, preferably, the axial bearing portion includes one non-contacting axial bearing surface for supporting the main shaft from one end and the other axial bearing surface for supporting the main shaft from the other end opposite to the one end. The bearing is configured such that, in the measurement state, the one axial bearing surface is separated from the main shaft, and the other axial bearing surface is in contact with the axial opposing surface of the main shaft. According to this structure, the other axial bearing surface comes in contact with the axial opposing surface of the spindle from the other end side, so that the contact reaction force in the axial direction from the contact sensor pushes the spindle (toward the other end of the spindle Also in the case of acting in the direction), the movement of the spindle can be reliably prevented. Then, the axial position of the main shaft can be positioned at the contact position with the other axial bearing surface. As a result, it is possible to realize both the prevention of positional deviation due to the contact reaction force and the improvement of the positional accuracy in the axial direction of the spindle in the measurement state.

上記非接触軸受がアキシャル軸受部とラジアル軸受部とを含む構成において、好ましくは、非接触軸受は、静圧流体軸受であり、静圧流体軸受への圧力供給を制御する流体回路をさらに備え、流体回路は、アキシャル軸受部の一端側および他端側のうち、いずれか片方の供給圧力を他の片方よりも弱めるかまたは遮断することにより、アキシャル軸受面とアキシャル対向面とを接触させるように構成されている。このように構成すれば、静圧流体軸受への供給圧力を調節(弱めるかまたは遮断)するだけで、容易に、アキシャル軸受面とアキシャル対向面とを接触させることができる。また、静圧流体軸受によって主軸を非接触で支持するための流体回路を用いるだけでよいので、アキシャル軸受面とアキシャル対向面とを接触させる場合でも、装置構成が複雑化することがない。   In a configuration in which the noncontact bearing includes an axial bearing portion and a radial bearing portion, preferably, the noncontact bearing is a hydrostatic fluid bearing, and further comprising a fluid circuit that controls pressure supply to the hydrostatic fluid bearing, The fluid circuit brings the axial bearing surface into contact with the axially facing surface by weakening or interrupting the supply pressure of either one of the one end and the other end of the axial bearing portion relative to the other one. It is configured. According to this structure, the axial bearing surface can be easily brought into contact with the axially facing surface simply by adjusting (weakening or blocking) the pressure supplied to the hydrostatic fluid bearing. Further, since it is only necessary to use a fluid circuit for supporting the main shaft in a noncontact manner by the hydrostatic fluid bearing, the device configuration is not complicated even when the axial bearing surface and the axially facing surface are brought into contact with each other.

この場合、好ましくは、静圧流体軸受は、静圧空気軸受であり、流体回路は、アキシャル軸受部のいずれか片方に対する空気圧の供給と遮断とを切り替える切替バルブを含む。このように構成すれば、切替バルブを設けるだけの簡単な構成で、容易に、アキシャル軸受面とアキシャル対向面とを接触させる測定状態に切り替えることができる。   In this case, preferably, the hydrostatic fluid bearing is a hydrostatic air bearing, and the fluid circuit includes a switching valve that switches between supply and shutoff of air pressure to either one of the axial bearings. According to this structure, it is possible to easily switch to the measurement state in which the axial bearing surface and the axial facing surface are in contact with each other with a simple configuration in which only the switching valve is provided.

上記第1の局面による主軸装置において、好ましくは、測定状態において、主軸を軸方向に付勢することにより、主軸と非接触軸受とを接触させる付勢部をさらに備える。このように構成すれば、付勢部によって、容易に測定状態に切り替えることができる。また、主軸と非接触軸受とを接触させるために専用の付勢部を設ける場合には、接触センサからの接触反力の大きさに応じて付勢力を設定することにより、主軸の位置ずれを十分に抑制することができる。   The spindle device according to the first aspect of the present invention preferably further includes a biasing unit that brings the spindle into contact with the non-contact bearing by biasing the spindle in the axial direction in the measurement state. According to this structure, it is possible to easily switch to the measurement state by the biasing unit. When a dedicated biasing unit is provided to bring the spindle into contact with the noncontact bearing, the biasing force is set in accordance with the magnitude of the contact reaction force from the contact sensor, whereby the displacement of the spindle can be reduced. It can be suppressed sufficiently.

上記第1の局面による主軸装置において、好ましくは、工具交換装置から工具保持部に接触センサが装着されたことを判別する判別部と、工具保持部に接触センサが装着された場合に、非接触軸受を測定状態に切り替える制御を行う制御部とをさらに備える。このように構成すれば、工具による加工の開始前の測定でも、加工途中での測定でも、工具保持部に接触センサが装着されたことが判別された場合には測定状態に切り替えることができる。その結果、ユーザが測定状態に切り替える必要がなく、確実に、接触センサによる測定時に非接触軸受を測定状態に切り替えることができる。   In the spindle device according to the first aspect, preferably, a determination unit that determines that the contact sensor is attached to the tool holding unit from the tool replacement device, and noncontact when the contact sensor is attached to the tool holding unit And a control unit that performs control to switch the bearing to the measurement state. According to this structure, the measurement state can be switched to the measurement state when it is determined that the contact sensor is attached to the tool holding unit, regardless of whether measurement before the start of machining by the tool or measurement during the machining. As a result, it is not necessary for the user to switch to the measurement state, and the non-contact bearing can be reliably switched to the measurement state at the time of measurement by the contact sensor.

上記第1の局面による主軸装置において、好ましくは、工具保持部は、ストレートシャンク型の工具および接触センサを直接保持可能なコレット部材を有する。このように構成すれば、コレット付き工具(接触センサ)を着脱する場合と異なり、個々の工具(接触センサ)にコレットチャックを設ける必要がない分、部品点数を削減しつつ工具を小型化できる。そのため、工具交換装置に接触センサを設ける場合でも、装置構成が大型化することがない。   In the spindle device according to the first aspect, preferably, the tool holder has a straight shank tool and a collet member capable of directly holding a contact sensor. According to this structure, unlike the case of attaching and detaching the collet-equipped tool (contact sensor), it is possible to miniaturize the tool while reducing the number of parts because it is not necessary to provide the collet chuck for each tool (contact sensor). Therefore, even when the tool changer is provided with the contact sensor, the size of the device does not increase.

上記第1の局面による主軸装置において、好ましくは、駆動部は、誘導モータを含み、非接触軸受は、測定状態において、主軸との接触により主軸の回転を停止させるように構成されている。ここで、誘導モータを採用する場合に主軸を駆動しないと、主軸は空転する。そのため、工具保持部に接触センサを装着した場合に、主軸の中心軸と接触センサの中心軸とが厳密に一致しないと、接触センサの先端が振れ回ることになり、接触位置がばらつくことにより測定精度を低下させる要因となる。そこで、上記構成によれば、測定状態で主軸の回転を確実に停止させた状態で、接触センサによるワークの測定を行うことができるので、誘導モータを採用する構成において、特別なモータ制御を行うことなく容易に測定精度を向上させることができる。   In the spindle device according to the first aspect, preferably, the drive unit includes an induction motor, and the noncontact bearing is configured to stop the rotation of the spindle by contact with the spindle in the measurement state. Here, when the induction motor is adopted, the spindle spins if the spindle is not driven. Therefore, when the contact sensor is mounted on the tool holding portion, if the central axis of the spindle and the central axis of the contact sensor do not coincide exactly, the tip of the contact sensor will swing and measurement will occur due to variations in the contact position. It becomes a factor to reduce the accuracy. Therefore, according to the above configuration, the workpiece can be measured by the contact sensor in a state in which the rotation of the spindle is reliably stopped in the measurement state, so that special motor control is performed in the configuration adopting the induction motor. Measurement accuracy can be easily improved without.

この発明の第2の局面による工作機械は、上記第1の局面のいずれかの主軸装置と、主軸装置とワークとを相対移動させる移動機構と、工具および接触センサを主軸装置の主軸に対して着脱可能に保持する工具交換装置と、を備える。   The machine tool according to the second aspect of the present invention comprises the spindle device according to any of the first aspect, a moving mechanism for relatively moving the spindle device and the work, a tool and a contact sensor to the spindle of the spindle device. And a tool changer which detachably holds.

この工作機械では、上記のように構成することによって、上記第1の局面による主軸装置と同様に、接触センサを工具保持部に装着してワークの測定を行う場合に、非接触軸受を測定状態に切り替えて、主軸を接触状態で支持させることができるので、接触センサの接触反力が主軸に作用する場合に、非接触状態のまま主軸を保持する場合と比べて、接触反力による主軸の位置ずれを抑制することができる。その結果、非接触軸受を採用した主軸装置を備える工作機械において、接触センサを主軸に装着してワークの測定を行う場合でも、測定精度を向上させることができる。   In this machine tool, by configuring as described above, as in the case of the spindle device according to the first aspect, when the contact sensor is mounted on the tool holding portion to measure the workpiece, the non-contact bearing is measured The main shaft can be supported in a contact state, so that when the contact reaction force of the contact sensor acts on the main shaft, compared to the case where the main shaft is held in a non-contact state, Misalignment can be suppressed. As a result, in a machine tool provided with a spindle device employing non-contact bearings, measurement accuracy can be improved even when the contact sensor is mounted on the spindle to measure a workpiece.

本発明によれば、上記のように、非接触軸受を採用した主軸装置において、接触センサを主軸に装着してワークの測定を行う場合でも、測定精度を向上させることができる。   According to the present invention, as described above, in a spindle device adopting a non-contact bearing, measurement accuracy can be improved even when a workpiece is measured by mounting a contact sensor on the spindle.

第1実施形態による主軸装置を備えた工作機械の全体構成を示した模式図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is the model which showed the whole structure of the machine tool provided with the spindle apparatus by 1st Embodiment. 第1実施形態による主軸装置を示した模式的な縦断面図である。1 is a schematic vertical sectional view showing a spindle device according to a first embodiment. 工具保持部の構成および工具交換を説明するための工具保持部の模式的な拡大断面図である。It is a typical expanded sectional view of a tool attaching part for explaining composition of a tool attaching part, and tool exchange. 加工状態を説明するための主軸装置の模式図である。It is a schematic diagram of a spindle device for explaining a processing state. 測定状態を説明するための主軸装置の模式図である。It is a schematic diagram of a spindle device for explaining a measurement state. 接触センサを用いた測定処理の流れを説明するためのフロー図である。It is a flowchart for demonstrating the flow of the measurement process using a contact sensor. 基準ゲージの測定を示す図(A)およびワークの測定を示す図(B)である。They are a figure (A) showing measurement of a reference gauge, and a figure (B) showing measurement of a work. 第2実施形態による主軸装置を示した模式的な縦断面図である。It is a typical longitudinal section showing a spindle device by a 2nd embodiment. 第2実施形態における測定状態を説明するための主軸装置の模式図である。It is a schematic diagram of the spindle apparatus for demonstrating the measurement state in 2nd Embodiment. 工具保持部の第1の変形例を示した模式図である。It is a schematic diagram showing the 1st modification of a tool attaching part. 工具保持部の第2の変形の把持状態(A)および解除状態(B)を示した模式図である。It is the schematic diagram which showed the holding | grip state (A) of the 2nd deformation | transformation of a tool holding | maintenance part, and the cancellation | release state (B). 図5に示した測定状態の変形例を示した模式図である。It is a schematic diagram which showed the modification of the measurement state shown in FIG.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described based on the drawings.

[第1実施形態]
図1〜図5を参照して、第1実施形態による主軸装置100および主軸装置100を備えた工作機械200について説明する。
First Embodiment
A spindle device 100 according to a first embodiment and a machine tool 200 provided with the spindle device 100 will be described with reference to FIGS. 1 to 5.

(主軸装置および工作機械の概要)
図1に示すように、主軸装置100は、主軸10(図2参照)を中心軸回りに回転駆動することにより、主軸10の一端部に装着される工具1を回転させて、被加工物であるワーク3の加工を行うための装置である。主軸装置100は、工作機械200に組み付けられ、工作機械200が備える移動機構110によって、ワーク3に対して相対移動される。工作機械200は、数値制御(NC)工作機械であり、工具1とワーク3との相対運動(位置および速度)を数値情報によって制御し、加工に関わる一連の動作をプログラム132により実行する。具体的には、工作機械200は、主軸装置100と工具交換装置120とを備えたマシニングセンタであり、主軸装置100に対する工具1の付け替えによって、穴あけ、中ぐり、フライス削りなどの各種の加工を行える。
(Overview of spindle device and machine tool)
As shown in FIG. 1, the spindle device 100 rotates the tool 1 mounted on one end of the spindle 10 by rotationally driving the spindle 10 (see FIG. 2) about the central axis, and the workpiece is a workpiece It is an apparatus for processing a certain work 3. The spindle device 100 is assembled to the machine tool 200, and is moved relative to the work 3 by the moving mechanism 110 provided in the machine tool 200. The machine tool 200 is a numerical control (NC) machine tool, which controls the relative movement (position and velocity) between the tool 1 and the workpiece 3 with numerical information, and executes a series of operations related to machining by the program 132. Specifically, the machine tool 200 is a machining center provided with the spindle device 100 and the tool changer 120, and can perform various kinds of machining such as drilling, boring and milling by replacing the tool 1 with the spindle device 100. .

第1実施形態では、一例として、ワーク3が光学レンズ用の金型であり、工作機械200によって金型の精密加工を行う例について説明する。第1実施形態の主軸装置100および工作機械200は、接触センサ2によるワーク3の高精度測定が可能であるため、金型の製作などの高精度が要求される精密加工を行う場合に特に好適である。   In the first embodiment, as an example, an example will be described in which the workpiece 3 is a mold for an optical lens and the machine tool 200 performs precision processing of the mold. The spindle device 100 and the machine tool 200 according to the first embodiment can measure the workpiece 3 with high accuracy by the contact sensor 2 and is therefore particularly suitable for performing precision machining such as production of a mold requiring high accuracy. It is.

工作機械200は、主軸装置100と、移動機構110と、工具交換装置120と、を備える。また、工作機械200(主軸装置100)は、これらの各部を制御する制御部130を備える。   The machine tool 200 includes a spindle device 100, a moving mechanism 110, and a tool changer 120. Moreover, the machine tool 200 (spindle apparatus 100) includes a control unit 130 that controls these units.

移動機構110は、主軸装置100とワーク3とを相対移動させるように構成されている。工作機械200は、主軸装置100とワーク3とを、少なくとも、上下方向と、水平面内で直交する2方向との、直交3軸方向に相対移動させる。主軸装置100とワーク3との相対移動は、主軸装置100およびワーク3の一方のみが移動してもよいし、主軸装置100およびワーク3の両方が移動してもよい。図1の例では、移動機構110は、主軸装置100を、上下方向であるZ方向と、水平面内のX方向(図1の左右方向)に移動させ、ワーク3を、水平面内でX方向と直交するY方向(図1の紙面に垂直な手前および奥方向)に移動させる。   The moving mechanism 110 is configured to move the spindle device 100 and the workpiece 3 relative to each other. The machine tool 200 relatively moves the spindle device 100 and the work 3 in at least three orthogonal axial directions at least in the vertical direction and in two directions orthogonal to each other in the horizontal plane. As for relative movement between the spindle device 100 and the work 3, only one of the spindle device 100 and the work 3 may move, or both the spindle device 100 and the work 3 may move. In the example of FIG. 1, the moving mechanism 110 moves the spindle device 100 in the Z direction, which is the vertical direction, and in the X direction in the horizontal plane (left and right direction in FIG. 1). It is moved in the orthogonal Y direction (front and back direction perpendicular to the paper surface of FIG. 1).

図1では、工作機械200が門型マシニングセンタである例を示す。工作機械200は、ワーク3が設置されるテーブル140と、テーブル140をY方向に移動可能に支持するベッド141とを備える。工作機械200は、ベッド141のX方向両側に配置された一対のコラム142と、一対のコラム142の上端部に掛け渡されたクロスバー143とを備える。クロスバー143は、テーブル140およびベッド141の上方を跨ぐようにX方向に延びている。クロスバー143は、サドル144をX方向に移動可能に支持する。サドル144は、主軸装置100が設けられたヘッド145をZ方向に移動可能に支持する。   FIG. 1 shows an example in which the machine tool 200 is a portal machining center. The machine tool 200 includes a table 140 on which the work 3 is installed, and a bed 141 which supports the table 140 movably in the Y direction. The machine tool 200 includes a pair of columns 142 disposed on both sides of the bed 141 in the X direction, and a cross bar 143 hung around the upper ends of the pair of columns 142. The cross bar 143 extends in the X direction so as to straddle above the table 140 and the bed 141. The cross bar 143 supports the saddle 144 movably in the X direction. The saddle 144 supports the head 145 provided with the spindle device 100 movably in the Z direction.

移動機構110は、ヘッド145をZ方向に移動させるZ軸移動機構111と、サドル144をX方向に移動させるX軸移動機構112と、テーブル140をY方向に移動させるY軸移動機構113と、を備える。Z軸移動機構111、X軸移動機構112およびY軸移動機構113の各々は、たとえば位置検出器を内蔵したサーボモータ114と、サーボモータ114により駆動させる直動機構(図示せず)とを含む。なお、移動機構110は、3軸よりも多い移動軸を備えていてもよい。たとえば、移動機構110は、ヘッド145をY方向の軸中心に回動させる(主軸装置100の工具1を水平面に対して傾斜させる)回動軸や、テーブル140をZ軸中心に回転させる(ワーク3を水平面内で回転させる)回転軸を備えていてもよい。   The moving mechanism 110 includes a Z-axis moving mechanism 111 for moving the head 145 in the Z direction, an X-axis moving mechanism 112 for moving the saddle 144 in the X direction, and a Y-axis moving mechanism 113 for moving the table 140 in the Y direction. Equipped with Each of Z-axis moving mechanism 111, X-axis moving mechanism 112 and Y-axis moving mechanism 113 includes, for example, a servomotor 114 having a built-in position detector and a linear motion mechanism (not shown) driven by servomotor 114. . In addition, the moving mechanism 110 may be provided with a moving axis more than three axes. For example, the moving mechanism 110 rotates the head 145 around the axis in the Y direction (inclination of the tool 1 of the spindle device 100 with respect to the horizontal plane) and rotates the table 140 around the Z axis (workpiece 3) may be provided with a rotation axis).

工具交換装置120は、複数種の工具1を取り出し可能に保持し、主軸装置100の主軸10に装着する工具1を交換させる機能を有する。第1実施形態では、工具交換装置120は、工具1に加えて、接触センサ2を取り出し可能に保持する。すなわち、工具交換装置120は、工具1および接触センサ2を主軸装置100の主軸10に対して着脱可能に保持するように構成されている。   The tool changer 120 has a function of holding a plurality of types of tools 1 in a removable manner, and changing the tools 1 mounted on the spindle 10 of the spindle device 100. In the first embodiment, the tool changer 120 releasably holds the contact sensor 2 in addition to the tool 1. That is, the tool changer 120 is configured to detachably hold the tool 1 and the contact sensor 2 with respect to the spindle 10 of the spindle device 100.

図1に示す工具交換装置120は、工具1および接触センサ2を保持するマガジン121と、マガジン121を駆動するモータ122とを含む。マガジン121は、円盤状に形成され、外周部に、周方向に沿って複数の保持孔(図示せず)を有する。マガジン121は、それぞれの保持孔に、工具1または接触センサ2を上方に引き抜き可能な状態で保持できる。モータ122は、マガジン121を中心の回転軸回りに回転させるように構成されている。   The tool changer 120 shown in FIG. 1 includes a magazine 121 holding the tool 1 and the contact sensor 2, and a motor 122 driving the magazine 121. The magazine 121 is formed in a disk shape, and has a plurality of holding holes (not shown) along the circumferential direction on the outer peripheral portion. The magazine 121 can hold the tool 1 or the contact sensor 2 in the state of being able to be pulled upward in the respective holding holes. The motor 122 is configured to rotate the magazine 121 around a central rotation axis.

マガジン121の回転により、マガジン121の所望の保持孔を、主軸装置100に対する工具交換位置に位置付けることができる。これにより、工作機械200は、主軸装置100をマガジン121の上方の工具交換位置に移動させて、主軸装置100に装着された工具1または接触センサ2を外して工具交換位置の保持孔にセットすること、および、工具交換位置に移動された保持孔に保持された工具1または接触センサ2を主軸装置100に装着することが可能である。   By rotation of the magazine 121, the desired holding hole of the magazine 121 can be positioned at the tool change position with respect to the spindle device 100. Thereby, the machine tool 200 moves the spindle device 100 to the tool replacement position above the magazine 121, removes the tool 1 or the contact sensor 2 attached to the spindle device 100, and sets it in the holding hole of the tool replacement position. It is possible to mount the tool 1 or the contact sensor 2 held in the holding hole moved to the tool change position to the spindle device 100.

制御部130は、工作機械200の全体の動作制御を行うように構成されている。制御部130は、CPUなどのプロセッサにより構成されている。制御部130は、ワーク3の加工プログラムを含む工作機械200を制御するための各種プログラム132が記憶された記憶部131を備える。記憶部131に記憶されたプログラムをプロセッサが実行することにより、プロセッサが工作機械200の制御部130として動作する。これにより、制御部130は、主軸装置100の動作制御、移動機構110の動作制御、工具交換装置120の動作制御を行う。制御部130は、たとえば工作機械200の制御盤に設けられており、制御盤の表示部(図示せず)や入力部(図示せず)と接続されている。   The control unit 130 is configured to perform operation control of the entire machine tool 200. The control unit 130 is configured by a processor such as a CPU. The control unit 130 includes a storage unit 131 in which various programs 132 for controlling the machine tool 200 including the machining program of the work 3 are stored. The processor executes the program stored in the storage unit 131, whereby the processor operates as the control unit 130 of the machine tool 200. Thus, the control unit 130 performs operation control of the spindle device 100, operation control of the moving mechanism 110, and operation control of the tool changer 120. Control unit 130 is provided, for example, on a control panel of machine tool 200, and is connected to a display unit (not shown) and an input unit (not shown) of the control panel.

(主軸装置)
図2に示すように、主軸装置100は、主軸10と、非接触軸受20と、駆動部30と、工具保持部40と、を備える。主軸装置100は、これらの各部をハウジング50内に収容したアセンブリとしてパッケージ化されている。
(Spindle device)
As shown in FIG. 2, the spindle device 100 includes a spindle 10, a noncontact bearing 20, a drive unit 30, and a tool holding unit 40. The spindle device 100 is packaged as an assembly in which the respective components are accommodated in a housing 50.

主軸10は、概略円筒状のハウジング50の中心に、上下に延びるように設けられた軸部材である。主軸10は、中実の軸部材であってもよいが、図2の例では、中空(図3参照)の円筒形状を有する。主軸10は、駆動部30により中心軸回りに回転駆動され、主軸10の一端部(主軸端)に設けられた工具保持部40に装着した工具1を回転させる。以下では、便宜的に、主軸10の工具保持部40が配置される側を一端側(Z1方向)とし、主軸10の工具保持部40とは反対側を他端側(Z2方向)とする。   The main shaft 10 is a shaft member provided at the center of the substantially cylindrical housing 50 so as to extend vertically. The main shaft 10 may be a solid shaft member, but in the example of FIG. 2 has a hollow (see FIG. 3) cylindrical shape. The spindle 10 is rotationally driven about the central axis by the drive unit 30 and rotates the tool 1 mounted on a tool holding unit 40 provided at one end (spindle end) of the spindle 10. In the following, for convenience, the side on which the tool holding portion 40 of the spindle 10 is disposed is referred to as one end side (Z1 direction), and the side opposite to the tool holding portion 40 of the spindle 10 is referred to as the other end side (Z2 direction).

主軸10には、外周面に径方向外側に突出した鍔部11が設けられている。鍔部11は、一定の厚みを有し、円板状に形成されている。鍔部11において、軸方向の一端側(Z1方向側)および他端側(Z2方向側)の各表面には、非接触軸受20と軸方向に対向するアキシャル対向面11aが形成されている。主軸10には、外径一定の軸部12が設けられている。軸部12には、非接触軸受20と径方向に対向するラジアル対向面12aが設けられている。なお、鍔部11の位置は特に限定されす、鍔部11が軸部12に対して一端側(Z1方向側)に配置されていてもよい。   The main shaft 10 is provided with a collar portion 11 protruding radially outward on the outer peripheral surface. The collar portion 11 has a constant thickness and is formed in a disk shape. In the flange portion 11, on the surfaces on one end side (Z1 direction side) and the other end side (Z2 direction side) in the axial direction, an axial facing surface 11a axially facing the non-contact bearing 20 is formed. The main shaft 10 is provided with a shaft portion 12 having a constant outer diameter. The shaft portion 12 is provided with a radial opposing surface 12 a that radially faces the non-contact bearing 20. In addition, the position of the collar part 11 is specifically limited, The collar part 11 may be arrange | positioned with respect to the axial part 12 at one end side (Z1 direction side).

工具保持部40は、主軸10の一端部に設けられ、ワーク3の加工を行う工具1またはワーク3の測定を行う接触センサ2を着脱可能に保持するように構成されている。工具保持部40は、中空の主軸10の一端部において、挿入された工具1または接触センサ2と係合することにより、工具1または接触センサ2を保持する。工具保持部40の詳細については後述する。   The tool holding unit 40 is provided at one end of the spindle 10, and is configured to detachably hold the tool 1 for processing the work 3 or the contact sensor 2 for measuring the work 3. The tool holder 40 holds the tool 1 or the contact sensor 2 by engaging the inserted tool 1 or the contact sensor 2 at one end of the hollow spindle 10. The details of the tool holding unit 40 will be described later.

非接触軸受20は、非接触で主軸10を中心軸線回りに回転可能に支持するように構成されている。非接触軸受20は、少なくとも主軸10の回転駆動時において、非接触で主軸10を中心軸線回りに回転可能に支持するように構成されている。言い換えると、非接触軸受20は、工具1の装着時に、主軸10を非接触状態で回転可能に支持する加工状態P1(図4参照)となるように構成されている。そして、第1実施形態では、非接触軸受20は、接触センサ2の装着時に、主軸10を接触状態で支持することにより主軸10の移動を抑制する測定状態P2(図5参照)に切替可能に構成されている。非接触軸受20としては、油や空気を作動流体とした静圧流体軸受や、磁気軸受が採用できる。第1実施形態では、非接触軸受20は、静圧流体軸受であって、特に静圧空気軸受により構成されている。静圧空気軸受は、加圧された気体を軸受と主軸との隙間CLに導入し、気体圧力の釣り合いによって主軸10に作用する負荷(自重および接触反力)を非接触で支持する軸受である。   The non-contact bearing 20 is configured to support the main shaft 10 rotatably about a central axis in a non-contact manner. The non-contact bearing 20 is configured to support the main shaft 10 rotatably about a central axis in a non-contact manner at least when the main shaft 10 is rotationally driven. In other words, when the tool 1 is mounted, the non-contact bearing 20 is configured to be in a processing state P1 (see FIG. 4) that rotatably supports the spindle 10 in a non-contact state. And, in the first embodiment, when the contact sensor 2 is mounted, the non-contact bearing 20 is switchable to the measurement state P2 (see FIG. 5) which suppresses the movement of the main shaft 10 by supporting the main shaft 10 in the contact state. It is configured. As the noncontact bearing 20, a hydrostatic fluid bearing using oil or air as a working fluid, or a magnetic bearing can be employed. In the first embodiment, the non-contact bearing 20 is a hydrostatic fluid bearing, in particular, a hydrostatic air bearing. The static pressure air bearing is a bearing that introduces pressurized gas into the clearance CL between the bearing and the main shaft, and supports in a non-contact manner the load (self weight and contact reaction force) acting on the main shaft 10 by balancing the gas pressure. .

非接触軸受20は、主軸10を軸方向の両側から支持するアキシャル軸受部21と、主軸10を半径方向に支持するラジアル軸受部22とを含む。   The noncontact bearing 20 includes an axial bearing portion 21 supporting the main shaft 10 from both sides in the axial direction, and a radial bearing portion 22 supporting the main shaft 10 in the radial direction.

アキシャル軸受部21は、主軸10の鍔部11に対して軸方向両側に配置された一対のアキシャル軸受面を有する。すなわち、アキシャル軸受部21は、主軸10を一端側から支持する一方側アキシャル軸受面21aと、主軸10を他端側から支持する他方側アキシャル軸受面21bとを含む。なお、一方側アキシャル軸受面21aおよび他方側アキシャル軸受面21bは、いずれも特許請求の範囲の「アキシャル軸受面」の一例である。一方側アキシャル軸受面21aおよび他方側アキシャル軸受面21bは、それぞれ、軸方向視で円環状に形成され、鍔部11のアキシャル対向面11aから微小な隙間CLを隔てて軸方向に対向するように設けられている。アキシャル軸受部21には、空圧源(正圧源)60から後述する流体回路70およびハウジング50の通路部51を介して、圧縮空気が供給される。一方側アキシャル軸受面21aと、他方側アキシャル軸受面21bとには、それぞれ、アキシャル対向面11aとの隙間CLに圧縮空気を放出する図示しない絞り孔が設けられている。これにより、アキシャル軸受部21は、一方側アキシャル軸受面21aおよび他方側アキシャル軸受面21bから鍔部11の軸方向両側にそれぞれ供給された作動流体(空気)の圧力の釣り合いにより、主軸10の軸方向(アキシャル方向)の支持を非接触で行うことが可能である。   The axial bearing portion 21 has a pair of axial bearing surfaces disposed on both sides in the axial direction with respect to the flange portion 11 of the main shaft 10. That is, the axial bearing portion 21 includes one axial bearing surface 21a supporting the main shaft 10 from one end and the other axial bearing surface 21b supporting the main shaft 10 from the other end. The first axial bearing surface 21 a and the second axial bearing surface 21 b are both examples of the “axial bearing surface” in the claims. The one axial bearing surface 21a and the other axial bearing surface 21b are each formed in an annular shape as viewed in the axial direction, and are axially opposed to the axial opposing surface 11a of the flange 11 with a minute gap CL therebetween. It is provided. Compressed air is supplied to the axial bearing portion 21 from an air pressure source (positive pressure source) 60 through a fluid circuit 70 described later and a passage portion 51 of the housing 50. Each of the one axial bearing surface 21a and the other axial bearing surface 21b is provided with a throttle hole (not shown) for discharging compressed air to the gap CL with the axial facing surface 11a. As a result, the axial bearing portion 21 balances the pressure of the working fluid (air) supplied from the one side axial bearing surface 21 a and the other side axial bearing surface 21 b to both axial sides of the collar portion 11, thereby the shaft of the main shaft 10. It is possible to provide support in the direction (axial direction) without contact.

ラジアル軸受部22は、主軸10の軸部12に対して同心円状に形成されたラジアル軸受面22aを有する。ラジアル軸受面22aは、主軸10のラジアル対向面12aから微小な隙間CLを隔てて対向するように設けられている。ラジアル軸受部22には、通路部51を介して圧縮空気が供給される。ラジアル軸受面22aには、ラジアル対向面12aとの隙間CLに圧縮空気を放出する図示しない絞り孔が設けられている。これにより、ラジアル軸受部22は、ラジアル軸受面22aからラジアル対向面12aとの間の隙間CLに供給された作動流体(空気)の圧力の釣り合いにより、主軸10の径方向(ラジアル方向)の支持を非接触で行うことが可能である。   The radial bearing portion 22 has a radial bearing surface 22 a formed concentrically with the shaft portion 12 of the main shaft 10. The radial bearing surface 22 a is provided to be opposed to the radial opposing surface 12 a of the main shaft 10 with a minute gap CL therebetween. Compressed air is supplied to the radial bearing portion 22 via the passage portion 51. The radial bearing surface 22a is provided with a throttle hole (not shown) for releasing the compressed air into a gap CL with the radial opposing surface 12a. Thereby, the radial bearing portion 22 supports the main shaft 10 in the radial direction (radial direction) by balancing the pressure of the working fluid (air) supplied from the radial bearing surface 22a to the gap CL between the radial opposing surface 12a. It is possible to do without contact.

なお、ラジアル軸受部22は、主軸10の軸方向に沿って離隔する位置に、2つ設けられている。これにより、主軸10の傾きが防止される。軸方向他端側のラジアル軸受部22は、アキシャル軸受部21と共通の断面L字形状の軸受本体に設けられている。   In addition, two radial bearing portions 22 are provided at positions separated along the axial direction of the main shaft 10. Thereby, the inclination of the main spindle 10 is prevented. The radial bearing portion 22 at the other axial end side is provided in a bearing main body having an L-shaped cross section in common with the axial bearing portion 21.

主軸10の回転駆動時における圧力変動や圧力ばらつきを抑制するため、これらの軸受面(一方側アキシャル軸受面21a、他方側アキシャル軸受面21b、ラジアル軸受面22a)と、主軸10の対向面(アキシャル対向面11a、ラジアル対向面12a)とは、ラップ仕上げ面により構成されている。つまり、これらの軸受面および対向面は、それぞれ極めて小さい表面粗さで、かつ、高い寸法精度で形成されている。アキシャル軸受部21およびラジアル軸受部22の、主軸10との隙間CLの大きさは、たとえば8μm以上20μm以下程度とされている。アキシャル軸受部21と主軸10との隙間CLの大きさと、ラジアル軸受部22と主軸10との隙間CLの大きさとは、異なっていてもよい。   These bearing surfaces (one axial bearing surface 21a, the other axial bearing surface 21b, radial bearing surface 22a) and the opposing surfaces of the main shaft 10 (axial) in order to suppress pressure fluctuation and pressure fluctuation during rotational driving of the main shaft 10. The opposing surface 11a and the radial opposing surface 12a are constituted by a lapped surface. That is, these bearing surfaces and the opposing surfaces are formed with extremely small surface roughness and high dimensional accuracy. The size of the clearance CL between the axial bearing portion 21 and the radial bearing portion 22 with respect to the main shaft 10 is, for example, about 8 μm or more and 20 μm or less. The size of the clearance CL between the axial bearing portion 21 and the main shaft 10 and the size of the clearance CL between the radial bearing portion 22 and the main shaft 10 may be different.

なお、主軸装置100は、静圧流体軸受である非接触軸受20への圧力供給を制御する流体回路70を備えている。流体回路70は、非接触軸受20に連通するとともに、圧力調整弁71(図4参照)を介して外部の空圧源60と接続されている。これにより、流体回路70を介して非接触軸受20に所定の圧力の圧縮空気が供給される。供給される空気圧としては、たとえば約0.3MPa以上、約0.7MPa以下である。   The spindle device 100 includes a fluid circuit 70 that controls pressure supply to the non-contact bearing 20, which is a hydrostatic fluid bearing. The fluid circuit 70 communicates with the non-contact bearing 20 and is connected to an external air pressure source 60 via a pressure control valve 71 (see FIG. 4). As a result, compressed air of a predetermined pressure is supplied to the non-contact bearing 20 via the fluid circuit 70. The air pressure supplied is, for example, about 0.3 MPa or more and about 0.7 MPa or less.

駆動部30は、主軸10を回転駆動するように構成されている。駆動部30は、主軸10の他端部に連結され、主軸10を直接、中心軸線回りに回転駆動するように構成されている。駆動部30は、60000rpm程度の高速回転が可能な電動モータであり、ハウジング50の内部に組み込まれたビルトインモータである。モータは、同期モータや誘導モータなどを採用することが可能であるが、第1実施形態では、駆動部30は、誘導モータにより構成されている。誘導モータは、ステータ31において発生させた回転磁界によってロータ32に誘導電流を発生させ、誘導電流によって発生する磁界とステータ31の回転磁界との相互作用によってロータ32を回転させるものである。ロータ32は、主軸10に固定されている。ステータ31は、ロータ32の径方向外側を取り囲むようにハウジング50に固定されている。   The drive unit 30 is configured to rotationally drive the main shaft 10. The driving unit 30 is connected to the other end of the main shaft 10, and is configured to directly rotate the main shaft 10 about the central axis. The driving unit 30 is an electric motor capable of rotating at a high speed of about 60000 rpm, and is a built-in motor incorporated in the housing 50. Although a motor can employ | adopt a synchronous motor, an induction motor, etc., in 1st Embodiment, the drive part 30 is comprised by the induction motor. The induction motor generates an induced current in the rotor 32 by the rotating magnetic field generated in the stator 31, and rotates the rotor 32 by the interaction of the magnetic field generated by the induced current and the rotating magnetic field of the stator 31. The rotor 32 is fixed to the main shaft 10. The stator 31 is fixed to the housing 50 so as to surround the radially outer side of the rotor 32.

なお、図2の例では、主軸装置100は、工具保持部40による工具1のチャック(把持)とリリース(把持解除)とを切り替えるための切替機構80を備えている。切替機構80は、主軸10に対して他端側(Z2方向側)に設けられたアクチュエータ81と、中空の主軸10の内部に挿入され、他端側から工具保持部40の近傍まで延びるプッシュロッド82とを含む。アクチュエータ81は、たとえば空圧式または油圧式のピストンや、電動のソレノイドなどにより構成され、プッシュロッド82を軸方向に進退させる。   In the example of FIG. 2, the spindle device 100 includes a switching mechanism 80 for switching between the chuck (grip) and the release (grip release) of the tool 1 by the tool holding unit 40. The switching mechanism 80 is an actuator 81 provided on the other end side (Z2 direction side) with respect to the main axis 10 and a push rod inserted into the hollow main axis 10 and extending from the other end side to the vicinity of the tool holding portion 40 And 82. The actuator 81 is constituted by, for example, a pneumatic or hydraulic piston, an electric solenoid or the like, and advances and retracts the push rod 82 in the axial direction.

(工具の交換)
図3に示す第1実施形態の構成例では、工具保持部40は、工具1または接触センサ2のシャンク部1a(2a)を直接把持して、工具1または接触センサ2を保持可能に構成されている。すなわち、工具保持部40は、ストレートシャンク型の工具1および接触センサ2を直接保持可能なコレット部材41を有する。
(Replace tool)
In the configuration example of the first embodiment shown in FIG. 3, the tool holding unit 40 is configured to be able to hold the tool 1 or the contact sensor 2 by directly gripping the tool 1 or the shank 1a (2a) of the contact sensor 2 ing. That is, the tool holding portion 40 has the collet member 41 capable of directly holding the straight shank tool 1 and the contact sensor 2.

具体的には、工具保持部40は、コレット部材41と、主軸10の一端部に固定される中空筒状のスリーブ42と、皿ばね43と、コレットナット44とを含む。スリーブ42の一端側は、他端側(Z2方向側)に向かうに従って内径が小さくなるようにテーパ状に形成されたチャック孔となっており、コレット部材41が挿入される。コレット部材41は、内周側でシャンク部1a(2a)を保持可能な筒状形状を有し、スリーブ42の一端側(Z1方向側)からスリーブ42内に挿入されている。コレット部材41の一端側部分は、スリーブ42のチャック孔に対応して、他端部に向かうに従って外径が小さくなるようにテーパ状に形成されている。   Specifically, the tool holding portion 40 includes a collet member 41, a hollow cylindrical sleeve 42 fixed to one end of the main shaft 10, a disc spring 43, and a collet nut 44. One end side of the sleeve 42 is a chuck hole tapered so that the inner diameter decreases toward the other end side (Z2 direction side), and the collet member 41 is inserted. The collet member 41 has a cylindrical shape capable of holding the shank portion 1a (2a) on the inner peripheral side, and is inserted into the sleeve 42 from one end side (Z1 direction side) of the sleeve 42. One end side portion of the collet member 41 is formed in a taper shape corresponding to the chuck hole of the sleeve 42 so that the outer diameter decreases toward the other end.

コレット部材41には、中間位置から一端部に亘って、軸方向に延びる切り欠き41aが形成されている。コレット部材41は、スリーブ42内を貫通して他端側へ延びており、コレット部材41の他端部にコレットナット44が設けられている。そして、スリーブ42とコレットナット44との間に設けられた皿ばね43によって、コレット部材41が他端部側(Z2方向側)に向けて付勢されている。皿ばね43によってコレット部材41がスリーブ42のテーパ状のチャック孔の奥側(Z2方向側)に付勢される結果、コレット部材41の一端部(切り欠き41aが形成された部分)が径方向内側に圧縮変形されて内径を縮小させる。コレット部材41の一端部内に挿入された工具1または接触センサ2のシャンク部1a(2a)に、径方向の圧縮力が作用することによって、工具1または接触センサ2が把持(クランプ)される。   The collet member 41 is formed with a notch 41 a extending in the axial direction from the intermediate position to one end. The collet member 41 penetrates the inside of the sleeve 42 and extends to the other end side, and a collet nut 44 is provided at the other end of the collet member 41. The collet member 41 is biased toward the other end (the Z2 direction side) by a disc spring 43 provided between the sleeve 42 and the collet nut 44. As a result of urging the collet member 41 to the back side (Z2 direction side) of the tapered chuck hole of the sleeve 42 by the disc spring 43, one end portion (portion where the notch 41a is formed) of the collet member 41 is in the radial direction It is compressively deformed inward to reduce the inner diameter. The radial compression force acts on the tool 1 or the shank 1a (2a) of the contact sensor 2 inserted into one end of the collet member 41, whereby the tool 1 or the contact sensor 2 is clamped.

切替機構80のアクチュエータ81によってプッシュロッド82が工具保持部40側に前進されると、プッシュロッド82の先端がコレット部材41の他端部と接触し、コレット部材41が一端側(Z1方向側)に向けて押圧される。切替機構80は、皿ばね43の付勢力よりも大きい押圧力を付与することによって、皿ばね43を圧縮してコレット部材41を所定量だけ一端側に押し出す。コレット部材41は、テーパ状のチャック孔から押し出された分だけ径方向の圧縮力が弱まるため、工具1または接触センサ2のシャンク部1a(2a)の把持力が弱まる。その結果、アクチュエータ81の動作によって、工具1または接触センサ2の保持が解除(リリース)可能である。   When the push rod 82 is advanced toward the tool holding portion 40 by the actuator 81 of the switching mechanism 80, the tip of the push rod 82 contacts the other end of the collet member 41, and the collet member 41 is one end side (Z1 direction side) It is pushed towards. The switching mechanism 80 compresses the disc spring 43 to push the collet member 41 toward the one end by a predetermined amount by applying a pressing force larger than the biasing force of the disc spring 43. The compression force in the radial direction weakens as much as the collet member 41 is pushed out from the tapered chuck hole, so the gripping force of the shank 1 a (2 a) of the tool 1 or the contact sensor 2 weakens. As a result, by the operation of the actuator 81, the holding of the tool 1 or the contact sensor 2 can be released (released).

工具1および接触センサ2は、工具交換装置120のマガジン121において、シャンク部1a(2a)を上方(Z1方向)に向けた姿勢で保持される。工具交換時に、工作機械200は、制御部130の制御によって、主軸装置100を工具交換位置の保持孔上方まで移動させ、プッシュロッド82を前進させた状態でシャンク部1a(2a)をコレット部材41の内部に挿入させる。そして、工作機械200は、プッシュロッド82を後退させることにより、工具1または接触センサ2のシャンク部1a(2a)をコレット部材41に把持させる。これにより、工具保持部40に工具1または接触センサ2が保持される。工具1または接触センサ2を工具交換装置120に戻す場合、工作機械200は、工具交換位置において、元の保持孔に工具1または接触センサ2を配置した状態で、プッシュロッド82を前進させて工具保持部40による把持を解除させる。   The tool 1 and the contact sensor 2 are held in the magazine 121 of the tool changer 120 with the shank portion 1a (2a) directed upward (in the Z1 direction). At the time of tool change, the machine tool 200 moves the spindle device 100 above the holding hole at the tool change position under the control of the control unit 130 and advances the push rod 82 to the shank portion 1a (2a). Insert inside of Then, the machine tool 200 causes the collet member 41 to grasp the tool 1 or the shank portion 1 a (2 a) of the contact sensor 2 by retracting the push rod 82. Thereby, the tool 1 or the contact sensor 2 is held by the tool holder 40. When returning the tool 1 or the contact sensor 2 to the tool changer 120, the machine tool 200 advances the push rod 82 to place the tool 1 or the contact sensor 2 in the original holding hole at the tool change position. The holding by the holding unit 40 is released.

工具1は、一端部(Z1方向側)にワーク3の加工用の刃部1bが形成され、他端部(Z2方向側)にシャンク部1aが設けられている。接触センサ2は、一端部にタッチプローブ2bを有し、接触センサ2の他端部には、シャンク部2aが設けられている。接触センサ2は、タッチプローブ2bの被測定物との接触を検知する。接触センサ2は、たとえば歪みゲージを内蔵し、タッチプローブ2bと被測定物との接触によって生じた応力による歪みに基づいて接触を検知する。接触センサ2は、無線通信部を内蔵し、工作機械200内の所定位置に配置された図示しない受信部に対して、検知信号を出力する。接触センサ2の出力に基づいて、タッチプローブ2bと被測定物との接触位置を精密に測定することが可能である。   The tool 1 has a blade 1b for processing the work 3 formed at one end (Z1 direction) and a shank 1a at the other end (Z2). The contact sensor 2 has a touch probe 2 b at one end, and a shank 2 a is provided at the other end of the contact sensor 2. The contact sensor 2 detects the contact of the touch probe 2b with the object to be measured. The contact sensor 2 incorporates, for example, a strain gauge, and detects contact based on strain due to stress caused by contact between the touch probe 2b and an object to be measured. The contact sensor 2 incorporates a wireless communication unit, and outputs a detection signal to a not-shown receiving unit disposed at a predetermined position in the machine tool 200. Based on the output of the contact sensor 2, it is possible to precisely measure the contact position between the touch probe 2b and the object to be measured.

(加工状態および測定状態)
次に、主軸装置100に工具1を装着して加工を行う際の加工状態と、主軸装置100に接触センサ2を装着してワーク3の測定を行う測定状態と、について説明する。
(Processing condition and measurement condition)
Next, a machining state when the tool 1 is mounted on the spindle device 100 and machining is performed, and a measurement state in which the contact sensor 2 is mounted on the spindle device 100 and the workpiece 3 is measured will be described.

上記のように、第1実施形態では、非接触軸受20は、工具1の装着時に、主軸10を非接触状態で回転可能に支持する加工状態P1(図4参照)となり、接触センサ2の装着時に、主軸10を接触状態で支持することにより主軸10の移動を抑制する測定状態P2(図5参照)に切替可能に構成されている。   As described above, in the first embodiment, when the tool 1 is mounted, the non-contact bearing 20 is in the processing state P1 (see FIG. 4) that rotatably supports the spindle 10 in a non-contact state. At the same time, it is configured to be switchable to a measurement state P2 (see FIG. 5) that suppresses the movement of the spindle 10 by supporting the spindle 10 in a contact state.

〈加工状態〉
まず、加工状態P1では、図4に示すように、流体回路70により、空圧源60からの圧縮空気が、アキシャル軸受部21の一方側アキシャル軸受面21aと、他方側アキシャル軸受面21bとの両方に供給される。これにより、主軸10が、アキシャル軸受部21に対して非接触状態で軸方向に支持される。また、加工状態P1では、空圧源60からの圧縮空気が、2つのラジアル軸受部22の各ラジアル軸受面22aに供給される。これにより、主軸10が、ラジアル軸受部22に対して非接触状態で径方向に支持される。これらの結果、主軸10は、非接触軸受20との隙間CLに供給された空気圧によって、軸方向(Z方向)および径方向(XY方向)の移動が非接触で拘束された状態で、中心軸回りに回転可能に支持される。
<Processing status>
First, in the processing state P1, as shown in FIG. 4, with the fluid circuit 70, the compressed air from the air pressure source 60 comprises the one axial bearing surface 21a of the axial bearing portion 21 and the other axial bearing surface 21b. Supplied to both. Thereby, the main shaft 10 is axially supported in a non-contact state with respect to the axial bearing portion 21. Further, in the processing state P1, the compressed air from the air pressure source 60 is supplied to each radial bearing surface 22a of the two radial bearing portions 22. Thereby, the main shaft 10 is radially supported in a non-contact state with respect to the radial bearing portion 22. As a result, the main shaft 10 has the central axis in a state in which the movement in the axial direction (Z direction) and the radial direction (XY direction) is restrained in a noncontact manner by the air pressure supplied to the clearance CL with the noncontact bearing 20. It is rotatably supported around.

この状態で、駆動部30によって主軸10が回転駆動され主軸10に装着された工具1が高速回転される。そして、移動機構110によって主軸装置100とワーク3とが相対移動され、工具1をワーク3に接触させることにより、切削加工が行われる。   In this state, the spindle 10 is rotationally driven by the drive unit 30, and the tool 1 mounted on the spindle 10 is rotated at high speed. Then, the spindle device 100 and the workpiece 3 are relatively moved by the moving mechanism 110, and cutting is performed by bringing the tool 1 into contact with the workpiece 3.

〈測定状態〉
一方、図5に示すように、非接触軸受20は、測定状態P2において、アキシャル軸受部21のアキシャル軸受面(他方側アキシャル軸受面21b)と、主軸10のアキシャル対向面11aとが、軸方向に接触するように構成されている。
<Measurement status>
On the other hand, as shown in FIG. 5, in the non-contact bearing 20, in the measurement state P2, the axial bearing surface (the other axial bearing surface 21b) of the axial bearing portion 21 and the axial opposing surface 11a of the main shaft 10 are in the axial direction It is configured to contact the.

すなわち、主軸10と非接触軸受20とが接触するように、非接触軸受20に対する供給圧力が調節される。流体回路70は、測定状態P2では、アキシャル軸受部21の一端側(Z1方向側)および他端側(Z2方向側)のうち、いずれか片方の供給圧力を他の片方よりも弱めるかまたは遮断することにより、アキシャル軸受面とアキシャル対向面11aとを接触させるように構成されている。   That is, the supply pressure to the non-contact bearing 20 is adjusted such that the main shaft 10 and the non-contact bearing 20 come into contact with each other. In the measurement state P2, the fluid circuit 70 weakens or cuts off the supply pressure of one of the one end side (Z1 direction side) and the other end side (Z2 direction side) of the axial bearing portion 21 than the other one. By doing this, the axial bearing surface and the axial facing surface 11a are configured to be in contact with each other.

より具体的には、第1実施形態では、流体回路70が、アキシャル軸受部21のいずれか片方に対する空気圧の供給(オン)と遮断(オフ)とを切り替える切替バルブ72を含む。すなわち、測定状態P2では、切替バルブ72によってアキシャル軸受部21のいずれか片方に対する空気圧の供給が遮断されることにより、遮断された側に主軸10が移動して、アキシャル軸受面とアキシャル対向面11aとが接触する。   More specifically, in the first embodiment, the fluid circuit 70 includes a switching valve 72 that switches between supply (on) and shutoff (off) of air pressure to either one of the axial bearings 21. That is, in the measurement state P2, the supply of air pressure to either one of the axial bearing portions 21 is cut off by the switching valve 72, so that the main shaft 10 moves to the cut off side, and the axial bearing surface and the axial opposing surface 11a And contact.

流体回路70には、一方側アキシャル軸受面21aの絞り孔に連通する流路73と、他方側アキシャル軸受面21bの絞り孔に連通する流路74とが別々に設けられている。切替バルブ72は、他方側アキシャル軸受面21bの絞り孔に連通する流路74上に配置されている。そのため、切替バルブ72によって、一方側アキシャル軸受面21aには圧縮空気の供給を継続したまま、他方側アキシャル軸受面21bに対する圧縮空気の供給および遮断を切り替えられる。他方側アキシャル軸受面21bに対する圧縮空気の供給が遮断されることにより、一方側アキシャル軸受面21aとの間の隙間CLの部分のみが高圧となり、主軸10が他方側アキシャル軸受面21b側に移動する。   In the fluid circuit 70, a flow passage 73 communicating with the restriction hole of the one axial bearing surface 21a and a flow passage 74 communicating with the restriction hole of the other axial bearing surface 21b are separately provided. The switching valve 72 is disposed on the flow passage 74 communicating with the throttle hole of the other axial bearing surface 21b. Therefore, the supply and interruption of the compressed air to the other axial bearing surface 21b can be switched by the switching valve 72 while the supply of the compressed air is continued to the one axial bearing surface 21a. By interrupting the supply of compressed air to the other axial bearing surface 21b, only the portion of the clearance CL between the one axial bearing surface 21a and the other becomes high pressure, and the main shaft 10 moves to the other axial bearing surface 21b side .

このような構成により、図5に示す第1実施形態では、非接触軸受20は、測定状態P2において、一方側アキシャル軸受面21aが主軸10から離隔し、他方側アキシャル軸受面21bが主軸10のアキシャル対向面11aと接触するように構成されている。主軸10は、他方側アキシャル軸受面21bとアキシャル対向面11aとの間の隙間CLの大きさ分(約8μm〜約20μm程度)だけ軸方向他端側(Z2方向)に移動する。その結果、他方側アキシャル軸受面21bとアキシャル対向面11aとが面接触する。   With such a configuration, in the first embodiment shown in FIG. 5, in the non-contact bearing 20, one axial bearing surface 21a is separated from the main shaft 10 and the other axial bearing surface 21b is the main shaft 10 in the measurement state P2. It is comprised so that the axial opposing surface 11a may be contacted. The main shaft 10 is moved to the other axial end side (Z2 direction) by the size (about 8 μm to about 20 μm) of the gap CL between the other axial bearing surface 21b and the axial facing surface 11a. As a result, the other axial bearing surface 21b and the axially facing surface 11a come into surface contact.

測定状態P2では、他方側アキシャル軸受面21bに対して主軸10のアキシャル対向面11aが接触するため、主軸10の軸方向(Z方向)位置が、他方側アキシャル軸受面21bとアキシャル対向面11aとの接触位置により正確に位置決めされる。また、主軸10の軸方向他端側(Z2方向)への外力がアキシャル軸受部21によって支持され、主軸10がそれ以上他端側には移動できないように主軸10の移動が規制される。   In the measurement state P2, the axial opposing surface 11a of the main shaft 10 contacts the other axial bearing surface 21b, so the axial direction (Z direction) position of the main shaft 10 is the other axial bearing surface 21b and the axial opposing surface 11a. It is accurately positioned by the contact position of. Further, an external force to the other axial end side (Z2 direction) of the main spindle 10 is supported by the axial bearing portion 21 and movement of the main spindle 10 is restricted so that the main spindle 10 can not move further to the other end side.

ここで、誘導モータは、ロータに永久磁石を設ける同期モータと異なり、導体が設けられるだけであるため、モータの非駆動時にロータ32(主軸10)が自由回転の状態となる。これに対し、上記の通り、非接触軸受20の軸受面と主軸10の対向面とは、それぞれラップ仕上げにより平滑に仕上げられているため、面接触状態で、他方側アキシャル軸受面21bとアキシャル対向面11aとが強力に密着する。このため、測定状態P2では、主軸10の回転が停止される。このように、非接触軸受20は、測定状態P2において、主軸10との接触により主軸10の回転を停止させるように構成されている。同様に、測定状態P2では、他方側アキシャル軸受面21bとアキシャル対向面11aとの密着によって、主軸10のラジアル方向への移動が抑制される。   Here, the induction motor is different from a synchronous motor in which permanent magnets are provided on a rotor, and only a conductor is provided, so that the rotor 32 (spindle 10) is in a state of free rotation when the motor is not driven. On the other hand, as described above, since the bearing surface of the non-contact bearing 20 and the opposing surface of the main shaft 10 are smoothed by lapping, respectively, the other axial bearing surface 21b and the axial opposing surface are axially opposed The surface 11a is in close contact with the surface 11a. Therefore, in the measurement state P2, the rotation of the spindle 10 is stopped. As described above, the non-contact bearing 20 is configured to stop the rotation of the main shaft 10 by the contact with the main shaft 10 in the measurement state P2. Similarly, in the measurement state P2, movement of the main shaft 10 in the radial direction is suppressed by the close contact between the other axial bearing surface 21b and the axial facing surface 11a.

この状態で、移動機構110によって主軸装置100とワーク3とが相対移動され、接触センサ2をワーク3などの被測定物に接触させることにより、被測定物の寸法や、移動機構110の座標系における接触位置の精密測定が行われる。   In this state, the spindle device 100 and the work 3 are moved relative to each other by the moving mechanism 110, and the contact sensor 2 is brought into contact with the object to be measured such as the workpiece 3 to measure the dimensions of the object to be measured and the coordinate system of the moving mechanism 110. An accurate measurement of the contact position at

接触センサ2による測定としては、たとえばワーク3(図7参照)の外形形状および位置の測定と、被加工面の形状測定とが行われる。たとえば直方体状のワーク3の外形形状は、水平方向の4側面に対する水平方向(主軸10のラジアル方向)の接触と、上面に対する上下方向(主軸10のアキシャル方向)の接触とにより測定される。たとえばワーク3の上面に形成された被加工面の形状は、被加工面の面内の複数の測定点に対して上下方向(主軸10のアキシャル方向)の接触を行い、得られた複数の測定点の3次元位置の分布を近似して、被加工面の形状を求めることにより測定される。   As the measurement by the contact sensor 2, for example, measurement of the outer shape and position of the work 3 (see FIG. 7) and measurement of the shape of the work surface are performed. For example, the external shape of the rectangular parallelepiped work 3 is measured by the contact in the horizontal direction (radial direction of the main shaft 10) with the four side surfaces in the horizontal direction and the contact in the vertical direction (axial direction of the main shaft 10) with the upper surface. For example, the shape of the processing surface formed on the upper surface of the work 3 is brought into contact with the plurality of measurement points in the surface of the processing surface in the vertical direction (axial direction of the main spindle 10) The distribution is measured by approximating the distribution of three-dimensional positions of points and determining the shape of the surface to be processed.

このため、特に接触センサ2を被測定物の上方から軸方向(Z方向)に接触させる場合に、接触センサ2と被測定物との接触に起因して軸方向他端側(Z2方向)へ向かう接触反力FR(図5参照)が主軸10に作用する。接触センサ2の構造上、被測定物に対する押し付け力は、水平方向で約0.1N〜1N程度であるのに対して、軸方向では約1N〜約7N程度と大きくなる。第1実施形態では、測定状態P2において他方側アキシャル軸受面21bとアキシャル対向面11aとを接触させることにより、軸方向の接触反力FRを支持して主軸10の位置ずれが防止される。なお、水平方向の測定では、押し付け力が小さいため、他方側アキシャル軸受面21bとアキシャル対向面11aとの密着によって、ラジアル方向の位置ずれが十分に防止される。   Therefore, particularly when the contact sensor 2 is brought into contact in the axial direction (Z direction) from the upper side of the object to be measured, toward the other end side (Z2 direction) in the axial direction due to the contact between the contact sensor 2 and the object A directed contact reaction force FR (see FIG. 5) acts on the main shaft 10. Due to the structure of the contact sensor 2, the pressing force against the object to be measured is about 0.1 N to 1 N in the horizontal direction, but is about 1 N to about 7 N in the axial direction. In the first embodiment, by bringing the other axial bearing surface 21b into contact with the axial facing surface 11a in the measurement state P2, the contact reaction force FR in the axial direction is supported, and displacement of the main shaft 10 is prevented. In the measurement in the horizontal direction, since the pressing force is small, the positional deviation in the radial direction is sufficiently prevented by the close contact between the other axial bearing surface 21b and the axial facing surface 11a.

測定状態P2に切り替えられた後、加工状態P1に戻す場合、図4に示したように、他方側アキシャル軸受面21bに圧縮空気を供給するように切替バルブ72を切り替えることにより、他方側アキシャル軸受面21bとアキシャル対向面11aとの接触を解除して、加工状態P1に切り替えることができる。   After switching to the measurement state P2, when returning to the processing state P1, as shown in FIG. 4, the other axial bearing is switched by switching the switching valve 72 so as to supply compressed air to the other axial bearing surface 21b. The contact between the surface 21b and the axial facing surface 11a can be released to switch to the processing state P1.

加工状態P1と測定状態P2との切替は、主軸10に装着された装着物が工具1であるか接触センサ2であるかに応じて、制御部130によって制御される。すなわち、第1実施形態では、主軸装置100は、工具交換装置120から工具保持部40に接触センサ2が装着されたことを判別する判別部133を備える。そして、制御部130は、工具保持部40に接触センサ2が装着された場合に、非接触軸受20を測定状態P2に切り替える制御を行うように構成されている。   The switching between the processing state P1 and the measurement state P2 is controlled by the control unit 130 according to whether the mounted object mounted on the spindle 10 is the tool 1 or the contact sensor 2. That is, in the first embodiment, the spindle device 100 includes the determination unit 133 that determines that the contact sensor 2 is attached to the tool holding unit 40 from the tool replacement device 120. The control unit 130 is configured to perform control to switch the non-contact bearing 20 to the measurement state P2 when the contact sensor 2 is attached to the tool holding unit 40.

工作機械200による加工動作を規定したプログラム132に従って制御部130が一連の加工動作を実行するように制御する際に、判別部133は、工具1が装着されているか、接触センサ2が装着されているかを判別する。接触センサ2が装着されていると判別部133が判別すると、制御部130は、流体回路70の切替バルブ72を制御して、他方側アキシャル軸受面21bへの圧縮空気を遮断させる。工具1が装着されていると判別部133が判別すると、制御部130は、流体回路70の切替バルブ72を制御して、他方側アキシャル軸受面21bに圧縮空気を供給させる。   When the control unit 130 performs control to execute a series of machining operations according to a program 132 that defines machining operations by the machine tool 200, the discrimination unit 133 is attached with the tool 1 or with the contact sensor 2 attached. Determine if it is. When the determination unit 133 determines that the contact sensor 2 is attached, the control unit 130 controls the switching valve 72 of the fluid circuit 70 to shut off the compressed air to the other axial bearing surface 21b. When the determination unit 133 determines that the tool 1 is mounted, the control unit 130 controls the switching valve 72 of the fluid circuit 70 to supply compressed air to the other axial bearing surface 21b.

第1実施形態では、判別部133は、制御部130が制御プログラムを実行することによる機能ブロックの1つとして構成され、ソフトウェアにより実現されている。制御部130とは別個のプロセッサを設けて、判別部133をハードウェアによって構成してもよい。   In the first embodiment, the determination unit 133 is configured as one of functional blocks by the control unit 130 executing the control program, and is realized by software. A processor separate from the control unit 130 may be provided, and the determination unit 133 may be configured by hardware.

〈測定動作制御〉
次に、図6を参照して、接触センサ2を用いて測定動作制御について説明する。ここでは、工作機械200によるワーク3の加工時にワーク3の位置および形状の測定を行う例について説明する。
<Measurement operation control>
Next, measurement operation control will be described using the contact sensor 2 with reference to FIG. Here, an example in which the position and shape of the workpiece 3 are measured when the workpiece 3 is machined by the machine tool 200 will be described.

ステップS1において、制御部130は、プログラム132に従って接触センサ2を工具保持部40に装着させる。   In step S1, the control unit 130 mounts the contact sensor 2 on the tool holding unit 40 according to the program 132.

ステップS2において、判別部133が、主軸10の工具保持部40に接触センサ2が装着されたか否かを判別する。接触センサ2が装着されない場合、測定動作は開始されない。   In step S <b> 2, the determination unit 133 determines whether the contact sensor 2 is attached to the tool holding unit 40 of the spindle 10. If the contact sensor 2 is not attached, the measurement operation is not started.

接触センサ2が装着された場合、制御部130は、ステップS3に進み、非接触軸受20を測定状態P2に切り替える。すなわち、切替バルブ72を切り替えて、他方側アキシャル軸受面21bの絞り孔への圧縮空気の供給を遮断させる。この結果、非接触軸受20と主軸10とが接触して主軸10の移動が抑制される。   When the contact sensor 2 is mounted, the control unit 130 proceeds to step S3 and switches the non-contact bearing 20 to the measurement state P2. That is, the switching valve 72 is switched to shut off the supply of compressed air to the throttle hole of the other axial bearing surface 21b. As a result, the non-contact bearing 20 and the main shaft 10 come into contact with each other, and the movement of the main shaft 10 is suppressed.

次に、ステップS4およびS5において、制御部130は、接触センサ2を用いて基準ゲージ4を測定することにより、ゼロ点調整(キャリブレーション)を実行する。   Next, in steps S <b> 4 and S <b> 5, the control unit 130 performs zero point adjustment (calibration) by measuring the reference gauge 4 using the contact sensor 2.

図1に示したように、基準ゲージ4は、たとえばワーク3が設置されたテーブル140上に配置される。図1では、図示の都合上、ワーク3に対してX方向に並ぶ位置に基準ゲージ4を示しているが、たとえばワーク3に対してY方向に並ぶ位置に基準ゲージ4が配置されてもよい。   As shown in FIG. 1, the reference gauge 4 is disposed, for example, on a table 140 on which the work 3 is installed. In FIG. 1, the reference gauge 4 is shown at a position aligned with the work 3 in the X direction for convenience of illustration, but the reference gauge 4 may be arranged at a position aligned with the work 3 in the Y direction, for example .

図7(A)に示す基準ゲージ4は、セラミックなどにより予め高い寸法精度で製作された治具であり、たとえば円環形状を有する。制御部130は、測定状態P2で、移動機構110を制御して、接触センサ2のタッチプローブ2bを基準ゲージ4の内周面の複数箇所に接触させ、水平面内(XY面内)の基準位置座標を取得する。また、制御部130は、接触センサ2のタッチプローブ2bを基準ゲージ4の上面に接触させ、Z方向の基準位置座標を取得する。   The reference gauge 4 shown in FIG. 7A is a jig manufactured in advance with a high dimensional accuracy by using a ceramic or the like, and has, for example, an annular shape. The control unit 130 controls the moving mechanism 110 to bring the touch probe 2b of the contact sensor 2 into contact with a plurality of locations on the inner circumferential surface of the reference gauge 4 in the measurement state P2, and the reference position in the horizontal plane (in the XY plane) Get coordinates. Further, the control unit 130 brings the touch probe 2b of the contact sensor 2 into contact with the upper surface of the reference gauge 4, and acquires reference position coordinates in the Z direction.

ステップS5において、制御部130は、取得した基準ゲージ4の基準位置座標に基づいて、水平方向(XY方向)および上下方向(Z方向)のゼロ点を設定する。このゼロ点が、ワーク3の位置および形状測定における基準位置となる。   In step S5, the control unit 130 sets the horizontal direction (XY direction) and the vertical direction (Z direction) zero point based on the acquired reference position coordinates of the reference gauge 4. This zero point becomes the reference position in the position and shape measurement of the workpiece 3.

ステップS6において、制御部130は、接触センサ2を用いてワーク3の位置および形状を測定する。制御部130は、測定状態P2で、移動機構110を制御して、図7(B)に示すように、接触センサ2のタッチプローブ2bをワーク3のそれぞれの外側面(4側面)に接触させ、各側面のワーク3の水平方向の位置を測定する。また、制御部130は、接触センサ2のタッチプローブ2bをワーク3の上面に接触させ、ワーク3の上面の高さ位置(Z方向位置)を測定する。また、制御部130は、接触センサ2のタッチプローブ2bをワーク3の被加工面に設定した複数の測定点に接触させ、被加工面の形状を測定する。これにより、基準ゲージ4により設定したゼロ点を基準として、ワーク3の位置および形状が精密に測定される。   In step S6, the control unit 130 measures the position and the shape of the work 3 using the contact sensor 2. The control unit 130 controls the moving mechanism 110 in the measurement state P2 to bring the touch probe 2b of the contact sensor 2 into contact with the respective outer side surfaces (four side surfaces) of the workpiece 3 as shown in FIG. 7B. , Measure the horizontal position of the work 3 on each side. Further, the control unit 130 brings the touch probe 2 b of the contact sensor 2 into contact with the upper surface of the workpiece 3 and measures the height position (Z direction position) of the upper surface of the workpiece 3. In addition, the control unit 130 brings the touch probe 2b of the contact sensor 2 into contact with a plurality of measurement points set on the work surface of the workpiece 3, and measures the shape of the work surface. Thereby, the position and the shape of the workpiece 3 are precisely measured with reference to the zero point set by the reference gauge 4.

測定が完了した後、制御部130は、ステップS7において、補正加工を行うか否かを判断する。たとえば図7(B)において、加工後のワーク3が所望の形状に形成されていることが測定結果により確認された場合、補正加工が不要であるため、制御部130は、測定処理を終了させる。ワーク3が所望の形状に形成されていない場合、制御部130は、処理をステップS8に進める。   After the measurement is completed, in step S7, the control unit 130 determines whether to perform correction processing. For example, in FIG. 7B, when it is confirmed by the measurement result that the workpiece 3 after processing is formed into a desired shape, correction processing is unnecessary, and the control unit 130 ends the measurement processing. . If the workpiece 3 is not formed in the desired shape, the control unit 130 advances the process to step S8.

ステップS8において、制御部130は、接触センサ2に代えて、工具交換装置120から工具1を工具保持部40に装着させる。ステップS9において、判別部133が、主軸10の工具保持部40に工具1が装着されたか否かを判別する。工具1が装着されない場合、加工動作は開始されない。   In step S8, the control unit 130 causes the tool changer 120 to mount the tool 1 on the tool holding unit 40 instead of the contact sensor 2. In step S9, the determination unit 133 determines whether or not the tool 1 is attached to the tool holding unit 40 of the spindle 10. If the tool 1 is not attached, the machining operation is not started.

工具1が装着された場合、制御部130は、ステップS10において、非接触軸受20を測定状態P2から加工状態P1に切り替える。すなわち、切替バルブ72を切り替えて、他方側アキシャル軸受面21bの絞り孔へ圧縮空気を供給させる。この結果、非接触軸受20と主軸10とが離隔して主軸10が非接触状態で回転可能に支持される。   When the tool 1 is mounted, the control unit 130 switches the non-contact bearing 20 from the measurement state P2 to the processing state P1 in step S10. That is, the switching valve 72 is switched to supply compressed air to the throttle hole of the other axial bearing surface 21b. As a result, the non-contact bearing 20 and the main shaft 10 are separated, and the main shaft 10 is rotatably supported in a non-contact state.

その後、制御部130は、制御ブログラムに従って、加工動作制御を実行する。すなわち、制御部130は、駆動部30により主軸10を高速回転させ、測定によって得られた位置情報および形状情報に基づいて、ワーク3の加工を実施させる。   Thereafter, the control unit 130 executes machining operation control in accordance with the control program. That is, the control unit 130 causes the drive unit 30 to rotate the spindle 10 at a high speed, and causes the workpiece 3 to be processed based on the position information and the shape information obtained by the measurement.

なお、ワーク3の測定は、加工中の所定タイミングで実施されうる。ワーク3の測定をどのタイミングで実施するかは、加工動作を規定するプログラム132によって定められている。そのため、加工中にワーク3の測定を行うために主軸10に接触センサ2が装着(ステップS1)されると、上記ステップS2〜S6が実施されることにより、ワーク3が測定される。また、ワーク3の加工前に未加工のワーク3の位置および形状の測定を行う場合には、ステップS1〜S6を行ってワーク3の位置および形状を測定し、ステップS8〜S10を行って工具を交換した後、測定結果に基づいてワーク3の加工が開始される。   The measurement of the workpiece 3 can be performed at a predetermined timing during processing. The timing at which the measurement of the workpiece 3 is to be performed is determined by the program 132 that defines the processing operation. Therefore, when the contact sensor 2 is mounted on the spindle 10 (step S1) to measure the workpiece 3 during processing, the workpiece 3 is measured by carrying out the steps S2 to S6. When the position and shape of the unmachined workpiece 3 are measured before machining the workpiece 3, steps S1 to S6 are performed to measure the position and shape of the workpiece 3, and steps S8 to S10 are performed to measure the tool , And processing of the work 3 is started based on the measurement result.

(第1実施形態の効果)
第1実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
(Effect of the first embodiment)
In the first embodiment, the following effects can be obtained.

第1実施形態では、上記のように、非接触軸受20を、接触センサ2の装着時に、主軸10を接触状態で支持することにより主軸10の移動を抑制する測定状態P2に切替可能に構成することによって、接触センサ2を工具保持部40に装着してワーク3の測定を行う場合に、非接触軸受20を測定状態P2に切り替えて、非接触軸受20により主軸10を接触状態で支持することができる。そのため、接触センサ2の接触反力FRが主軸10に作用する場合に、非接触状態のまま主軸10を保持する場合と比べて、接触反力FRによる主軸10の位置ずれを抑制することができる。   In the first embodiment, as described above, the non-contact bearing 20 is configured to be switchable to the measurement state P2 in which the movement of the main shaft 10 is suppressed by supporting the main shaft 10 in the contact state when the contact sensor 2 is attached. Therefore, when measuring the work 3 by mounting the contact sensor 2 on the tool holding unit 40, the non-contact bearing 20 is switched to the measurement state P2 and the non-contact bearing 20 supports the spindle 10 in a contact state. Can. Therefore, when the contact reaction force FR of the contact sensor 2 acts on the main shaft 10, positional deviation of the main shaft 10 due to the contact reaction force FR can be suppressed as compared with the case where the main shaft 10 is held in a non-contact state. .

具体的には、たとえば主軸回転数が60000rpm程度の高速回転を行う主軸装置100では、通常、静圧空気軸受の剛性が軸方向(アキシャル方向)で約10N/μm〜約20N/μm程度とされる。一方、被測定物に対して軸方向にタッチプローブ2bが押圧される場合、押圧力は上記の通り約1N〜約7N程度となる。剛性が10N/μm、押圧力が7Nである場合、主軸10が0.7μm変位することになり、金型に要求される精度での精密測定は困難になる。これに対して、上記第1実施形態の構成によれば、接触反力FRの作用方向に向けて主軸10を非接触軸受20に機械的に接触させるので、主軸10の位置ずれを効果的に抑制できる。その結果、非接触軸受20を測定状態P2に切り替えた状態で測定を行うことにより、非接触軸受20を採用した主軸装置100において、接触センサ2を主軸10に装着してワーク3の測定を行う場合でも、測定精度を向上させることができる。   Specifically, for example, in the spindle device 100 that performs high-speed rotation with a spindle rotational speed of about 60000 rpm, usually, the rigidity of the static pressure air bearing is about 10 N / μm to about 20 N / μm in the axial direction (axial direction) Ru. On the other hand, when the touch probe 2b is pressed in the axial direction with respect to the object to be measured, the pressing force is about 1 N to about 7 N as described above. When the rigidity is 10 N / μm and the pressing force is 7 N, the main shaft 10 is displaced by 0.7 μm, which makes it difficult to perform accurate measurement with the accuracy required for the mold. On the other hand, according to the configuration of the first embodiment, since the main shaft 10 is mechanically brought into contact with the non-contact bearing 20 in the acting direction of the contact reaction force FR, the positional deviation of the main shaft 10 is effectively made. It can be suppressed. As a result, by performing measurement in a state in which the noncontact bearing 20 is switched to the measurement state P2, in the spindle device 100 adopting the noncontact bearing 20, the contact sensor 2 is mounted on the spindle 10 to measure the work 3 Even in this case, the measurement accuracy can be improved.

また、第1実施形態では、上記のように、測定状態P2において、アキシャル軸受部21のアキシャル軸受面(他方側アキシャル軸受面21b)と、主軸10のアキシャル対向面11aとが軸方向に接触するように、非接触軸受20を構成するので、アキシャル軸受面(他方側アキシャル軸受面21b)と主軸10のアキシャル対向面11aとを軸方向に面接触させることができる。その結果、面同士の密着によって、接触センサ2からの軸方向の接触反力FRに対しても、径方向の接触反力に対しても、主軸10の位置ずれを効果的に抑制できる。また、主軸10の軸方向位置が非接触軸受20のアキシャル軸受面との接触位置に位置決めされるので、主軸10の軸方向の位置精度を向上させることができる。その結果、より高精度にワーク3の測定を行うことができる。   In the first embodiment, as described above, in the measurement state P2, the axial bearing surface (the other axial bearing surface 21b) of the axial bearing portion 21 and the axially facing surface 11a of the main shaft 10 contact in the axial direction As described above, since the non-contact bearing 20 is configured, the axial bearing surface (the other axial bearing surface 21b) and the axially facing surface 11a of the main shaft 10 can be brought into surface contact in the axial direction. As a result, due to the close contact between the surfaces, it is possible to effectively suppress the positional deviation of the main shaft 10 against both the contact reaction force FR in the axial direction from the contact sensor 2 and the contact reaction force in the radial direction. Further, since the axial position of the main shaft 10 is positioned at the contact position with the axial bearing surface of the non-contact bearing 20, the positional accuracy in the axial direction of the main shaft 10 can be improved. As a result, the workpiece 3 can be measured with higher accuracy.

また、第1実施形態では、上記のように、測定状態P2において、一方側アキシャル軸受面21aが主軸10から離隔し、他方側アキシャル軸受面21bが主軸10のアキシャル対向面11aと接触するように非接触軸受20を構成する。これにより、他端側(Z2方向側)の他方側アキシャル軸受面21bが主軸10のアキシャル対向面11aと接触するので、接触センサ2からの軸方向の接触反力FR(図5参照)が主軸10を押し込む方向(Z2方向)に作用した場合にも、主軸10が移動することを確実に防止できる。そして、主軸10の軸方向位置を他方側アキシャル軸受面21bとの接触位置で位置決めできる。その結果、接触反力FRによる位置ずれの防止と、測定状態P2における主軸10の軸方向の位置精度の向上との両方を実現できる。   In the first embodiment, as described above, in the measurement state P2, the one axial bearing surface 21a is separated from the main shaft 10, and the other axial bearing surface 21b is in contact with the axial opposing surface 11a of the main shaft 10. The noncontact bearing 20 is configured. As a result, the other axial bearing surface 21b on the other end side (Z2 direction side) contacts the axial opposing surface 11a of the main shaft 10, so the contact reaction force FR in the axial direction from the contact sensor 2 (see FIG. 5) Also in the case of acting in the direction of pushing in 10 (direction Z2), the movement of the main shaft 10 can be reliably prevented. And the axial direction position of the main axis | shaft 10 can be positioned in a contact point with the other side axial bearing surface 21b. As a result, it is possible to realize both the prevention of the positional deviation due to the contact reaction force FR and the improvement of the positional accuracy in the axial direction of the spindle 10 in the measurement state P2.

また、第1実施形態では、上記のように、流体回路70を、アキシャル軸受部21の一方側および他方側のうち、いずれか片方(他方側)の供給圧力を遮断することにより、アキシャル軸受面(他方側アキシャル軸受面21b)とアキシャル対向面11aとを接触させるように構成する。これにより、静圧流体軸受への供給圧力を調節(遮断)するだけで、容易に、アキシャル軸受面とアキシャル対向面11aとを接触させることができる。また、静圧流体軸受によって主軸10を非接触で支持するための流体回路70を用いるだけでよいので、アキシャル軸受面とアキシャル対向面11aとを接触させる場合でも、装置構成が複雑化することがない。なお、他方側への供給圧力を遮断する代わりに、他方側への供給圧力を一方側への供給圧力よりも弱めるだけでもよい。他方側への供給圧力を一方側への供給圧力より十分に小さくすれば、圧力差によって、アキシャル軸受面とアキシャル対向面11aとを接触させることができる。したがって、アキシャル軸受面とアキシャル対向面11aとを接触させることができれば、他方側への供給圧力を完全に遮断する必要はない。   Further, in the first embodiment, as described above, by blocking the supply pressure of one of the one side and the other side of the axial bearing portion 21 (the other side), the axial bearing surface is blocked. (The other side axial bearing surface 21b) and the axial opposing surface 11a are configured to be in contact with each other. Thereby, the axial bearing surface and the axial opposing surface 11a can be easily brought into contact with each other only by adjusting (shutting off) the supply pressure to the hydrostatic fluid bearing. Further, since it is only necessary to use the fluid circuit 70 for supporting the main shaft 10 in a noncontact manner by the hydrostatic fluid bearing, the device configuration may be complicated even when the axial bearing surface and the axial opposing surface 11a are in contact with each other. Absent. Note that instead of blocking the supply pressure to the other side, the supply pressure to the other side may simply be set lower than the supply pressure to one side. If the pressure supplied to the other side is sufficiently smaller than the pressure supplied to one side, the axial bearing surface and the axial facing surface 11a can be brought into contact with each other by the pressure difference. Therefore, if the axial bearing surface and the axial facing surface 11a can be brought into contact with each other, it is not necessary to completely shut off the supply pressure to the other side.

また、第1実施形態では、上記のように、流体回路70に、アキシャル軸受部21のいずれか片方に対する空気圧の供給と遮断とを切り替える切替バルブ72を設ける。これにより、切替バルブ72を設けるだけの簡単な構成で、容易に、アキシャル軸受面とアキシャル対向面11aとを接触させる測定状態P2に切り替えることができる。   In the first embodiment, as described above, the fluid circuit 70 is provided with the switching valve 72 that switches between supply and shutoff of the air pressure to either one of the axial bearing portions 21. Thus, with a simple configuration in which only the switching valve 72 is provided, it is possible to easily switch to the measurement state P2 in which the axial bearing surface and the axial facing surface 11a are in contact with each other.

また、第1実施形態では、上記のように、工具交換装置120から工具保持部40に接触センサ2が装着されたことを判別する判別部133と、工具保持部40に接触センサ2が装着された場合に、非接触軸受20を測定状態P2に切り替える制御を行う制御部130とを設ける。これにより、工具1による加工の開始前の測定でも、加工途中での測定でも、工具保持部40に接触センサ2が装着されたことが判別された場合には測定状態P2に切り替えることができる。その結果、ユーザが測定状態P2に切り替える必要がなく、確実に、接触センサ2による測定時に非接触軸受20を測定状態P2に切り替えることができる。   In the first embodiment, as described above, the determination unit 133 for determining that the contact sensor 2 is attached to the tool holding unit 40 from the tool replacement device 120 and the contact sensor 2 attached to the tool holding unit 40 And a control unit 130 for performing control to switch the non-contact bearing 20 to the measurement state P2. As a result, it is possible to switch to the measurement state P2 when it is determined that the contact sensor 2 is attached to the tool holding unit 40 regardless of measurement before starting processing with the tool 1 or measurement during processing. As a result, it is not necessary for the user to switch to the measurement state P2, and the non-contact bearing 20 can be reliably switched to the measurement state P2 at the time of measurement by the contact sensor 2.

また、第1実施形態では、上記のように、工具保持部40に、ストレートシャンク型の工具1および接触センサ2を直接保持可能なコレット部材41を設ける。これにより、コレット付き工具1(接触センサ2)を着脱する場合と異なり、個々の工具1(接触センサ2)にコレットチャックを設ける必要がない分、部品点数を削減しつつ工具1を小型化できる。そのため、工具1交換装置に接触センサ2を設ける場合でも、装置構成が大型化することがない。   In the first embodiment, as described above, the tool holder 40 is provided with the collet member 41 capable of directly holding the straight shank tool 1 and the contact sensor 2. Thus, unlike the case where the collet equipped tool 1 (contact sensor 2) is attached or detached, the tool 1 can be miniaturized while reducing the number of parts since it is not necessary to provide a collet chuck for each tool 1 (contact sensor 2) . Therefore, even when the contact sensor 2 is provided in the tool 1 replacement device, the device configuration does not increase in size.

また、第1実施形態では、上記のように、駆動部30を誘導モータにより構成し、非接触軸受20を、測定状態P2において、主軸10との接触により主軸10の回転を停止させるように構成する。上記の通り、誘導モータを採用する場合に主軸10を駆動しないと、主軸10は空転する。そのため、工具保持部40に接触センサ2を装着した場合に、主軸10の中心軸と接触センサ2の中心軸とが厳密に一致しないと、接触センサ2の先端が振れ回ることになり、ワーク3や基準ゲージ4との接触位置がばらついて測定精度を低下させる要因となる。そこで、上記構成によって、測定状態P2で主軸10の回転を確実に停止させた状態で、接触センサ2によるワーク3の測定を行うことができるので、誘導モータを採用する構成において、特別なモータ制御を行うことなく容易に測定精度を向上させることができる。   In the first embodiment, as described above, the drive unit 30 is configured of an induction motor, and the non-contact bearing 20 is configured to stop the rotation of the main shaft 10 by contact with the main shaft 10 in the measurement state P2. Do. As described above, when the induction motor is adopted, the spindle 10 slips if the spindle 10 is not driven. Therefore, when the contact sensor 2 is mounted on the tool holding portion 40, the tip of the contact sensor 2 will swing if the central axis of the main shaft 10 and the central axis of the contact sensor 2 do not coincide exactly. And the contact position with the reference gauge 4 become a factor which reduces measurement accuracy. Therefore, with the above configuration, measurement of the work 3 by the contact sensor 2 can be performed in a state in which the rotation of the spindle 10 is reliably stopped in the measurement state P2, so that special motor control can be performed in the configuration employing an induction motor. The measurement accuracy can be easily improved without

また、第1実施形態では、上記のように構成した主軸装置100を備える工作機械200を構成することによって、非接触軸受20を採用した主軸装置100を備える工作機械200において、接触センサ2を主軸10に装着してワーク3の測定を行う場合でも、測定精度を向上させることができる。   Further, in the first embodiment, by configuring the machine tool 200 including the spindle device 100 configured as described above, in the machine tool 200 including the spindle device 100 adopting the non-contact bearing 20, the contact sensor 2 is used as the spindle Even in the case of measuring the workpiece 3 by attaching it to 10, the measurement accuracy can be improved.

[第2実施形態]
次に、図8および図9を参照して、第2実施形態による主軸装置101について説明する。第2実施形態では、アキシャル軸受部21の他方側アキシャル軸受面21bへの圧力供給を遮断することにより測定状態P2に切り替える構成の第1実施形態と異なり、主軸10を軸方向に付勢する付勢部210を設ける構成について説明する。なお、第2実施形態において、主軸装置101以外の構成は上記第1実施形態と同様であるので、説明を省略する。また、第2実施形態において、上記第1実施形態と同一の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
Second Embodiment
Next, a spindle device 101 according to a second embodiment will be described with reference to FIGS. 8 and 9. In the second embodiment, unlike the first embodiment in which the measurement state P2 is switched to the measurement state P2 by interrupting the pressure supply to the other axial bearing surface 21b of the axial bearing portion 21, the main shaft 10 is biased in the axial direction. The configuration in which the urging unit 210 is provided will be described. In the second embodiment, the configuration other than the spindle device 101 is the same as that of the first embodiment, and thus the description thereof is omitted. In the second embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

図8に示すように、第2実施形態の主軸装置101では、測定状態P2(図9参照)において、主軸10を軸方向(Z方向)に付勢することにより、主軸10と非接触軸受20とを接触させる付勢部210が設けられている。   As shown in FIG. 8, in the spindle device 101 of the second embodiment, the spindle 10 and the non-contact bearing 20 are biased in the measurement direction P2 (see FIG. 9) by urging the spindle 10 in the axial direction (Z direction). And a biasing unit 210 for bringing the two into contact with each other.

付勢部210は、主軸10に外力を付与して非接触軸受20に押し付ける。これにより、測定状態P2(図9参照)において、主軸10と非接触軸受20とが接触する。主軸10と非接触軸受20との接触により、タッチプローブ2bの接触反力FRが主軸10に作用しても、主軸10の移動が抑制される。   The biasing unit 210 applies an external force to the main shaft 10 and presses the non-contact bearing 20. Thereby, in the measurement state P2 (see FIG. 9), the main shaft 10 and the non-contact bearing 20 come into contact with each other. Even if the contact reaction force FR of the touch probe 2b acts on the main shaft 10 by the contact between the main shaft 10 and the non-contact bearing 20, the movement of the main shaft 10 is suppressed.

付勢部210は、主軸10に外力を付与可能な構成であれば特に限定されない。図8の例では、付勢部210は、駆動部30に対して軸方向の他端側(Z2方向側)に配置され、空気圧により主軸10を付勢するように構成されている。すなわち、付勢部210には、流体回路70を介して圧縮空気が供給される。付勢部210は、ロータ32の軸方向他端部に設けられたバランスリング33と対向するとともに、内側をプッシュロッド82が挿通された環状の供給面211を有する。付勢部210は、供給面211に設けられた図示しない絞り孔からバランスリング33に対して圧縮空気を吐出するように構成されている。   The biasing unit 210 is not particularly limited as long as it can apply an external force to the spindle 10. In the example of FIG. 8, the biasing unit 210 is disposed on the other end side (Z2 direction side) in the axial direction with respect to the drive unit 30 and configured to bias the main shaft 10 by air pressure. That is, compressed air is supplied to the biasing unit 210 via the fluid circuit 70. The biasing portion 210 faces the balance ring 33 provided at the other axial end of the rotor 32, and has an annular supply surface 211 in which the push rod 82 is inserted. The biasing unit 210 is configured to discharge compressed air to the balance ring 33 from a throttle hole (not shown) provided on the supply surface 211.

図9に示すように、流体回路70は、切替バルブ220により、付勢部210への圧力供給と遮断とを切り替えることができる。その結果、切替バルブ220のオン(供給)状態では、付勢部210から供給された空気圧によって、バランスリング33、ロータ32およびこれらに連結された主軸10が、軸方向一端側(Z1方向)に向けて付勢される。これにより、非接触軸受20は、切替バルブ220がオン状態に切り替えられると、主軸10を接触状態で支持することにより主軸10の移動を抑制する測定状態P2に切り替られるように構成されている。   As shown in FIG. 9, the fluid circuit 70 can switch between pressure supply and shutoff to the urging unit 210 by the switching valve 220. As a result, in the on (supply) state of the switching valve 220, the balance ring 33, the rotor 32 and the main shaft 10 connected to them are axially moved to one end side (Z1 direction) by the air pressure supplied from the biasing unit 210. It is energized towards. Thereby, when the switching valve 220 is switched to the on state, the non-contact bearing 20 is configured to be switched to the measurement state P2 in which the movement of the main shaft 10 is suppressed by supporting the main shaft 10 in the contact state.

切替バルブ220のオフ(遮断)状態では、圧縮空気の供給が遮断されることにより付勢が解除され、主軸10が非接触軸受20に非接触状態で回転支持される。これにより、非接触軸受20は、切替バルブ220がオフ状態に切り替えられると、図8のように、主軸10を非接触状態で回転可能に支持する加工状態P1に切り替られるように構成されている。   When the switching valve 220 is in the off (cut off) state, the supply of compressed air is cut off to release the bias, and the main shaft 10 is rotatably supported by the noncontact bearing 20 in a noncontact manner. Thereby, when the switching valve 220 is switched to the off state, the non-contact bearing 20 is configured to be switched to the processing state P1 that rotatably supports the main spindle 10 in the non-contact state, as shown in FIG. .

このように、図9の例では、付勢部210は、主軸10を一端側(Z1方向)に付勢することにより、一方側アキシャル軸受面21aとアキシャル対向面11aとを接触させるように構成されている。   Thus, in the example of FIG. 9, the biasing portion 210 is configured to bring the one side axial bearing surface 21a into contact with the axial opposing surface 11a by biasing the main shaft 10 to one end side (Z1 direction). It is done.

そのため、第2実施形態の場合、測定状態P2において、主軸10の鍔部11に対して、軸方向の接触反力FRの作用方向である他端側(Z2方向側)には、他方側アキシャル軸受面21bとの間に隙間が生じる。したがって、接触反力FRが付勢部210の付勢力FFよりも大きい場合、主軸10が他端側に変位する可能性がある。   Therefore, in the case of the second embodiment, in the measurement state P2, on the other end side (Z2 direction side) that is the acting direction of the contact reaction force FR in the axial direction with respect to the flange portion 11 of the main shaft 10, the other side axial A gap is generated between the bearing surface 21b. Therefore, when the contact reaction force FR is larger than the biasing force FF of the biasing unit 210, the main shaft 10 may be displaced to the other end side.

その場合、他方側アキシャル軸受面21bとアキシャル対向面11aとの隙間CLの減少に伴ってアキシャル軸受部21の他端側の圧力が上昇するので、主軸10の自重、付勢力FFおよび他端側の圧力FPとの合力と、接触反力FRとが釣り合う位置で主軸10の変位が停止すると考えられる。このようなケースでは、一方側アキシャル軸受面21aとアキシャル対向面11aとの接触位置で主軸10が軸方向に位置決めされた状態で、所定の接触反力FRによる変位が生じるため、同じ大きさの接触反力FRが作用すれば、変位量も同じになる。   In that case, the pressure on the other end side of the axial bearing portion 21 is increased along with the decrease of the clearance CL between the other axial bearing surface 21b and the axial opposing surface 11a, so that the self weight of the main shaft 10, the biasing force FF and the other end side The displacement of the main shaft 10 is considered to be stopped at a position where the resultant force with the pressure FP and the contact reaction force FR are balanced. In such a case, the main shaft 10 is positioned in the axial direction at the contact position between the one axial bearing surface 21a and the axial opposing surface 11a, and displacement occurs by a predetermined contact reaction force FR. If the contact reaction force FR acts, the amount of displacement also becomes the same.

そのため、基準ゲージ4の測定時(図7(A)参照)と、ワーク3の測定時(図7(B)参照)とで、タッチプローブ2bによる押圧力が等しい場合、接触反力FRも等しくなり、主軸10の変位量も等しくなる。つまり、基準ゲージ4の測定時に、接触反力FRによって主軸10が軸方向に所定量だけ変位した状態でゼロ点調整が行われ、次にワーク3の測定時にも、同じ接触反力FRによって所定量だけ変位した状態で測定を行うことになるので、結果として、主軸10の軸方向の変位の影響を受けることなくワーク3の測定が可能である。   Therefore, when the pressing force by the touch probe 2b is equal between the time of measurement of the reference gauge 4 (see FIG. 7A) and the time of measurement of the work 3 (see FIG. 7B), the contact reaction force FR is also equal. The displacement amounts of the main shaft 10 are also equal. That is, at the time of measurement of the reference gauge 4, the zero point adjustment is performed in a state in which the main shaft 10 is displaced in the axial direction by a predetermined amount by the contact reaction force FR. Since measurement is performed in a state of displacement by a fixed amount, as a result, measurement of the workpiece 3 is possible without being affected by the displacement of the main shaft 10 in the axial direction.

したがって、第2実施形態では、制御部130は、基準ゲージ4の測定時と、ワーク3の測定時とで、同一の押圧力で接触センサ2による測定を行うように、移動機構110(図1参照)を制御する。   Therefore, in the second embodiment, the control unit 130 causes the movement mechanism 110 (see FIG. 1) to perform measurement by the contact sensor 2 with the same pressing force when measuring the reference gauge 4 and when measuring the workpiece 3. Control).

なお、第2実施形態では、制御部130は、測定状態P2において、アキシャル軸受部21のうち、一方側アキシャル軸受面21aの絞り孔への供給圧力を弱めるか、または遮断する。これにより、一方側アキシャル軸受面21aとアキシャル対向面11aとを密着させ、両者の間に密着力を発生させることができるので、接触反力FRによる主軸10の移動を効果的に抑制できる。   In the second embodiment, in the measurement state P2, the control unit 130 weakens or shuts off the supply pressure to the throttle hole of the one axial bearing surface 21a in the axial bearing portion 21. As a result, the first axial bearing surface 21a and the axially facing surface 11a can be brought into close contact with each other to generate an adhesion force between the two, so that the movement of the main shaft 10 due to the contact reaction force FR can be effectively suppressed.

また、好ましくは、付勢部210は、接触センサ2によるワーク3の測定時のワーク3に対する軸方向の押圧力よりも大きい付勢力FFで、付勢するように構成されている。これにより、タッチプローブ2bの接触反力FRが主軸10に作用しても、主軸10の移動を確実に抑制できる。   In addition, preferably, the biasing unit 210 is configured to bias with a biasing force FF that is larger than an axial pressing force on the workpiece 3 when the workpiece 3 is measured by the contact sensor 2. Thereby, even if the contact reaction force FR of the touch probe 2b acts on the spindle 10, the movement of the spindle 10 can be reliably suppressed.

第2実施形態のその他の構成は、上記第1実施形態と同様である。   The remaining structure of the second embodiment is similar to that of the aforementioned first embodiment.

(第2実施形態の効果)
第2実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
(Effect of the second embodiment)
In the second embodiment, the following effects can be obtained.

第2実施形態では、上記第1実施形態と同様に、非接触軸受20を、接触センサ2の装着時に、主軸10を接触状態で支持することにより主軸10の移動を抑制する測定状態P2に切替可能に構成することによって、接触センサ2を工具保持部40に装着してワーク3の測定を行う場合に、非接触軸受20を測定状態P2に切り替えて、非接触軸受20により主軸10を接触状態で支持することができる。そのため、接触センサ2の接触反力FRが主軸10に作用する場合に、非接触状態のまま主軸10を保持する場合と比べて、接触反力FRによる主軸10の位置ずれを抑制することができる。   In the second embodiment, as in the first embodiment, when the contact sensor 2 is mounted, the non-contact bearing 20 is switched to the measurement state P2 in which the movement of the main shaft 10 is suppressed by supporting the main shaft 10 in the contact state. In the case where the contact sensor 2 is mounted on the tool holding portion 40 and measurement of the work 3 is performed by configuring the non-contact bearing 20 to the measurement state P2, the non-contact bearing 20 contacts the main shaft 10 Support. Therefore, when the contact reaction force FR of the contact sensor 2 acts on the main shaft 10, positional deviation of the main shaft 10 due to the contact reaction force FR can be suppressed as compared with the case where the main shaft 10 is held in a non-contact state. .

また、第2実施形態では、上記のように、測定状態P2において、主軸10を軸方向に付勢することにより、主軸10と非接触軸受20とを接触させる付勢部210を設ける。これにより、付勢部210によって、容易に測定状態P2に切り替えることができる。また、主軸10と非接触軸受20とを接触させるために専用の付勢部210を設ける場合には、接触センサ2からの接触反力FRの大きさに応じて付勢力FFを設定することにより、主軸10の位置ずれを十分に抑制することができる。   In the second embodiment, as described above, in the measurement state P2, the biasing portion 210 that brings the main shaft 10 into contact with the non-contact bearing 20 by biasing the main shaft 10 in the axial direction is provided. As a result, the biasing unit 210 can easily switch to the measurement state P2. Further, in the case of providing a dedicated biasing unit 210 for bringing the main shaft 10 and the non-contact bearing 20 into contact with each other, the biasing force FF is set in accordance with the magnitude of the contact reaction force FR from the contact sensor 2. The positional deviation of the main spindle 10 can be sufficiently suppressed.

第2実施形態のその他の効果は、上記第1実施形態と同様である。   The other effects of the second embodiment are the same as those of the first embodiment.

(変形例)
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更(変形例)が含まれる。
(Modification)
It should be understood that the embodiments disclosed herein are illustrative and non-restrictive in every respect. The scope of the present invention is indicated not by the description of the embodiments described above but by the claims, and further includes all modifications (modifications) within the meaning and scope equivalent to the claims.

たとえば、上記第1および第2実施形態では、工具保持部40が、工具1および接触センサ2のストレートシャンク(シャンク部1a(2a))を直接保持可能なコレット部材41を有する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、工具保持部40は、コレット部材41を有していなくてもよい。たとえば、主軸装置では、コレット部材が工具保持部ではなく、工具の側に設けられている構成が知られている。   For example, in the first and second embodiments, an example is shown in which the tool holding portion 40 includes the collet member 41 capable of directly holding the tool 1 and the straight shank (shank portion 1a (2a)) of the contact sensor 2. The present invention is not limited to this. In the present invention, the tool holder 40 may not have the collet member 41. For example, in the spindle device, a configuration is known in which the collet member is provided not on the tool holder but on the side of the tool.

図10では、工具保持部40は、工具1が固定的に取り付けられた工具保持コレット310を挿入する保持孔を有し、回転式の外筒320を主軸10にネジ取り付けして締め付けることにより、工具保持コレット310を保持するように構成されている。   In FIG. 10, the tool holding portion 40 has a holding hole into which the tool holding collet 310 to which the tool 1 is fixedly attached is inserted, and the rotary outer cylinder 320 is screwed to the main shaft 10 and tightened. A tool holding collet 310 is configured to be held.

図11では、工具保持部40は、工具1が固定的に取り付けられた工具保持コレット330を挿入する保持孔を有し、主軸10の内部に設けられたドローバー340の進退によって、工具保持コレット330の把持および把持の解除を切り替えるように構成されている。工具保持コレット330は、テーパ形状のシャンク部331を有し、工具保持部40の内部に挿入される際にテーパ面が当接することにより軸心位置および軸心の向きが規制される。ドローバー340は、図2に示したプッシュロッド82に代えて設けられる。図11(A)のように、ドローバー340を後退させると、ドローバー340に設けられたロックロット341がクランプ爪350を径方向外側に押圧し、外周側のシャンク部331にクランプ爪350を係合させて工具1を把持(クランプ)する。図11(B)のように、ドローバー340を前進させると、ロックロット341によるクランプ爪350の押圧が解除されることにより、シャンク部331とクランプ爪350との係合が解除(リリース)される。   In FIG. 11, the tool holding portion 40 has a holding hole into which the tool holding collet 330 to which the tool 1 is fixedly attached is inserted, and the tool holding collet 330 is moved by advancing and retracting the drawbar 340 provided inside the spindle 10. Are configured to switch between holding and releasing the holding. The tool holding collet 330 has a tapered shank portion 331. When the tool holding collet 330 is inserted into the inside of the tool holding portion 40, the axial center position and the axial center direction are restricted by the abutment of the tapered surface. The drawbar 340 is provided instead of the push rod 82 shown in FIG. As shown in FIG. 11A, when the draw bar 340 is retracted, the lock lot 341 provided on the draw bar 340 presses the clamp claw 350 radially outward, and the clamp claw 350 is engaged with the shank portion 331 on the outer peripheral side. The tool 1 is gripped (clamped). As shown in FIG. 11B, when the draw bar 340 is advanced, the pressing of the clamp claw 350 by the lock lot 341 is released, and the engagement between the shank portion 331 and the clamp claw 350 is released (released). .

本発明では、上記の図10または図11の構成の工具保持部40を備えていてもよい。ただし、工具保持部40が、工具1および接触センサ2のストレートシャンク(シャンク部1a(2a))を直接保持可能なコレット部材41を有する構成では、個々の工具1や接触センサ2に1つずつ工具保持コレットを設けなくてもよい点と、正確に位置決めした状態で主軸10に取り付けられたコレット部材41によって工具1や接触センサ2を直接把持することから、軸心位置および軸心の向きのずれを抑制して、高精度に固定することが可能な点で好ましい。   In the present invention, the tool holder 40 having the configuration of FIG. 10 or FIG. 11 may be provided. However, in the configuration in which the tool holding portion 40 has the collet member 41 capable of directly holding the straight shank (shank portion 1a (2a)) of the tool 1 and the contact sensor 2, one for each tool 1 or contact sensor 2 Since the tool 1 and the contact sensor 2 are directly gripped by the collet member 41 attached to the main shaft 10 in a state of being accurately positioned, there is no need for providing a tool holding collet, and the axial center position and axial direction It is preferable at the point which can suppress a shift | offset | difference and it can fix with high precision.

また、上記第1および第2実施形態では、非接触軸受20に対して主軸10を軸方向(アキシャル方向)に接触させる例(アキシャル軸受部に接触させる例)を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、非接触軸受20に対して主軸10を径方向(ラジアル方向)に接触させてもよい。すなわち、ラジアル軸受部22には、複数の絞り孔が全周に渡って等角度間隔で設けられ、それぞれの絞り孔から吐出される圧縮空気による静圧の釣り合いによって主軸10が径方向に非接触支持される。そのため、ラジアル軸受部22の複数の絞り孔のうち、いずれか1または複数に対する圧力供給を遮断することにより、主軸10のラジアル対向面12aをラジアル軸受部22のラジアル軸受面22aに接触させることができる。この場合、ラジアル対向面12aとラジアル軸受面22aとの接触箇所における摩擦力の増大によって主軸10の移動を抑制することができる。なお、第1または第2実施形態において示した構成と組み合わせて、主軸10をアキシャル軸受部21およびラジアル軸受部22の両方に接触させてもよい。   In the first and second embodiments, an example (example in which the main shaft 10 is brought into contact with the axial bearing portion) with respect to the non-contact bearing 20 in the axial direction (axial direction) has been shown. It is not limited to. In the present invention, the main shaft 10 may be in contact with the non-contact bearing 20 in the radial direction (radial direction). That is, in the radial bearing portion 22, a plurality of throttle holes are provided at equal angular intervals over the entire circumference, and the main shaft 10 does not contact in the radial direction due to the balance of static pressure by compressed air discharged from the respective throttle holes. Be supported. Therefore, the radial opposing surface 12 a of the main shaft 10 can be brought into contact with the radial bearing surface 22 a of the radial bearing portion 22 by blocking the pressure supply to any one or more of the plurality of throttle holes of the radial bearing portion 22. it can. In this case, the movement of the main shaft 10 can be suppressed by the increase of the frictional force at the contact point between the radial opposing surface 12a and the radial bearing surface 22a. The main shaft 10 may be in contact with both the axial bearing portion 21 and the radial bearing portion 22 in combination with the configuration shown in the first or second embodiment.

また、上記第1実施形態では、他方側アキシャル軸受面21bの絞り孔に対する圧力供給を遮断することにより、他方側アキシャル軸受面21bに対して主軸10のアキシャル対向面11aを接触させる例を示したが、本発明はこれに限られない。図12に示すように、一方側アキシャル軸受面21aの絞り孔に対する圧力供給を遮断することにより、一方側アキシャル軸受面21aに対して主軸10のアキシャル対向面11aを接触させてもよい。   In the first embodiment, an example is shown in which the axial opposing surface 11 a of the main shaft 10 is brought into contact with the other axial bearing surface 21 b by blocking the pressure supply to the throttle hole of the other axial bearing surface 21 b. However, the present invention is not limited to this. As shown in FIG. 12, the axial opposing surface 11a of the main shaft 10 may be in contact with the one axial bearing surface 21a by blocking the pressure supply to the throttle hole of the one axial bearing surface 21a.

また、上記第2実施形態では、付勢部210が主軸10を一端側(Z1方向)に付勢することにより、一方側アキシャル軸受面21aとアキシャル対向面11aとを接触させる例を示したが、本発明はこれに限られない。上記第2実施形態において、逆に、付勢部210が主軸10を他端側(Z2方向)に付勢するように構成することにより、他方側アキシャル軸受面21bに対して主軸10のアキシャル対向面11aを接触させてもよい。この場合、主軸10と非接触軸受20とは、上記第1実施形態と同様の接触状態(図5参照)となる。   Further, in the second embodiment, an example is shown in which the one axial bearing surface 21a and the axial opposing surface 11a are brought into contact by urging the main shaft 10 to the one end side (Z1 direction) by the urging unit 210. The present invention is not limited to this. In the second embodiment, conversely, the urging portion 210 urges the main shaft 10 to the other end side (Z2 direction), whereby the axial opposite of the main shaft 10 to the other side axial bearing surface 21b is achieved. The surface 11a may be in contact. In this case, the main shaft 10 and the non-contact bearing 20 are in the same contact state (see FIG. 5) as in the first embodiment.

また、上記第2実施形態では、付勢部210が空気圧により非接触で主軸10を付勢するように構成されている例を示したが、本発明はこれに限られない。付勢部210は、たとえば空圧式または油圧式のピストンや、電動のソレノイドなどにより、主軸10と直接接触して主軸10を付勢するように構成されてもよい。   Moreover, although the example which is comprised so that the urging | biasing part 210 urges the main axis | shaft 10 non-contactedly by pneumatic pressure was shown in the said 2nd Embodiment, this invention is not limited to this. The biasing unit 210 may be configured to bias the main shaft 10 in direct contact with the main shaft 10 by, for example, a pneumatic or hydraulic piston, an electric solenoid, or the like.

また、上記第1および第2実施形態において、測定状態P2において、アキシャル軸受部21の一方側および他方側のうち、いずれか片方の供給圧力を他の片方よりも弱めるかまたは遮断する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、たとえば空圧源60において正圧源とは別個に負圧源を設けて、アキシャル軸受部21の一方側および他方側のうち、いずれか片方には負圧を供給し、他の片方には正圧を供給してもよい。これによっても、非接触軸受20に対して主軸10を接触させることができる。   Further, in the first and second embodiments, an example is shown in which the supply pressure of one of the one side and the other side of the axial bearing portion 21 is weakened or blocked compared to the other one in the measurement state P2. However, the present invention is not limited to this. In the present invention, for example, a negative pressure source is provided separately from the positive pressure source in the pneumatic pressure source 60, and a negative pressure is supplied to either one side or the other side of the axial bearing portion 21, A positive pressure may be supplied to one side. Also by this, the main shaft 10 can be brought into contact with the non-contact bearing 20.

また、上記第1および第2実施形態では、門型マシニングセンタの例を示したが、本発明の工作機械は、門型構造を有しない立型マシニングセンタや、主軸10が水平方向に設けられる横型マシニングセンタであってもよい。   In the first and second embodiments, although the example of the portal machining center is shown, the machine tool of the present invention is a vertical machining center not having a portal structure, or a horizontal machining center in which the main spindle 10 is provided in the horizontal direction. It may be

1 工具
2 接触センサ
3 ワーク
10 主軸
11a アキシャル対向面
20 非接触軸受
21 アキシャル軸受部
21a 一方側アキシャル軸受面(アキシャル軸受面)
21b 他方側アキシャル軸受面(アキシャル軸受面)
22 ラジアル軸受部
30 駆動部
40 工具保持部
41 コレット部材
70 流体回路
72 切替バルブ
100、101 主軸装置
110 移動機構
120 工具交換装置
130 制御部
133 判別部
200 工作機械
210 付勢部
P1 加工状態
P2 測定状態
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 tool 2 contact sensor 3 work 10 main axis 11a axial opposite surface 20 non-contact bearing 21 axial bearing portion 21a one side axial bearing surface (axial bearing surface)
21b Other axial bearing surface (axial bearing surface)
Reference Signs List 22 radial bearing unit 30 drive unit 40 tool holding unit 41 collet member 70 fluid circuit 72 switching valve 100, 101 spindle device 110 moving mechanism 120 tool changer 130 control unit 133 determination unit 200 machine tool 210 urging unit P1 processing state P2 measurement State

Claims (10)

主軸と、
非接触で前記主軸を中心軸線回りに回転可能に支持する非接触軸受と、
前記主軸を回転駆動する駆動部と、
前記主軸の一端部に設けられ、ワークの加工を行う工具またはワークの測定を行う接触センサを着脱可能に保持する工具保持部と、を備え、
前記非接触軸受は、前記接触センサの装着時に、前記主軸を接触状態で支持することにより前記主軸の移動を抑制する測定状態に切替可能に構成されている、主軸装置。
With the spindle
A non-contact bearing rotatably supporting the main shaft around a central axis in a non-contact manner;
A drive unit that rotationally drives the spindle;
A tool holding unit provided at one end of the spindle and detachably holding a contact sensor that measures a workpiece or a tool that performs machining on the workpiece;
The non-contact bearing is configured to be switchable to a measurement state in which movement of the main spindle is suppressed by supporting the main spindle in a contact state when the contact sensor is mounted.
前記非接触軸受は、
前記主軸を軸方向の両側から軸方向に支持するアキシャル軸受部と、前記主軸を半径方向に支持するラジアル軸受部とを含み、
前記測定状態において、前記アキシャル軸受部のアキシャル軸受面と、前記主軸のアキシャル対向面とが、軸方向に接触するように構成されている、請求項1に記載の主軸装置。
The noncontact bearing is
And an axial bearing portion axially supporting the main shaft from both axial sides, and a radial bearing portion radially supporting the main shaft,
The spindle device according to claim 1, wherein in the measurement state, an axial bearing surface of the axial bearing portion and an axially facing surface of the spindle are in axial contact with each other.
前記アキシャル軸受部は、前記主軸を一端側から支持する一方側アキシャル軸受面と、前記主軸を一端側とは反対の他端側から支持する他方側アキシャル軸受面とを含み、
前記非接触軸受は、前記測定状態において、前記一方側アキシャル軸受面が前記主軸から離隔し、前記他方側アキシャル軸受面が前記主軸のアキシャル対向面と接触するように構成されている、請求項2に記載の主軸装置。
The axial bearing portion includes a first axial bearing surface supporting the main shaft from one end, and a second axial bearing surface supporting the main shaft from the other end opposite to the first end.
The non-contact bearing is configured such that, in the measurement state, the one axial bearing surface is separated from the main shaft, and the other axial bearing surface is in contact with an axial opposing surface of the main shaft. Spindle device described in.
前記非接触軸受は、静圧流体軸受であり、
前記静圧流体軸受への圧力供給を制御する流体回路をさらに備え、
前記流体回路は、前記アキシャル軸受部の一端側および他端側のうち、いずれか片方の供給圧力を他の片方よりも弱めるかまたは遮断することにより、前記アキシャル軸受面と前記アキシャル対向面とを接触させるように構成されている、請求項2または3に記載の主軸装置。
The non-contact bearing is a hydrostatic fluid bearing,
The fluid circuit further includes a fluid circuit that controls pressure supply to the hydrostatic fluid bearing,
The fluid circuit is configured such that the axial bearing surface and the axial facing surface are separated by weakening or blocking the supply pressure of one of the one end side and the other end side of the axial bearing portion compared to the other one. The spindle device according to claim 2, wherein the spindle device is configured to be in contact.
前記静圧流体軸受は、静圧空気軸受であり、
前記流体回路は、前記アキシャル軸受部のいずれか片方に対する空気圧の供給と遮断とを切り替える切替バルブを含む、請求項4に記載の主軸装置。
The hydrostatic fluid bearing is a hydrostatic air bearing,
5. The main shaft device according to claim 4, wherein the fluid circuit includes a switching valve that switches between supply and shutoff of air pressure to either one of the axial bearing portions.
前記測定状態において、前記主軸を軸方向に付勢することにより、前記主軸と前記非接触軸受とを接触させる付勢部をさらに備える、請求項1〜3のいずれか1項に記載の主軸装置。   The spindle device according to any one of claims 1 to 3, further comprising: a biasing unit that brings the spindle and the non-contact bearing into contact by biasing the spindle in an axial direction in the measurement state. . 工具交換装置から前記工具保持部に前記接触センサが装着されたことを判別する判別部と、
前記工具保持部に前記接触センサが装着された場合に、前記非接触軸受を前記測定状態に切り替える制御を行う制御部とをさらに備える、請求項1〜6のいずれか1項に記載の主軸装置。
A determination unit configured to determine that the contact sensor has been attached to the tool holding unit from a tool changer;
The spindle device according to any one of claims 1 to 6, further comprising: a control unit that performs control to switch the non-contact bearing to the measurement state when the contact sensor is attached to the tool holding unit. .
前記工具保持部は、ストレートシャンク型の前記工具および前記接触センサを直接保持可能なコレット部材を有する、請求項1〜7のいずれか1項に記載の主軸装置。   The spindle device according to any one of claims 1 to 7, wherein the tool holding portion has a collet member capable of directly holding the straight shank tool and the contact sensor. 前記駆動部は、誘導モータを含み、
前記非接触軸受は、前記測定状態において、前記主軸との接触により前記主軸の回転を停止させるように構成されている、請求項1〜8のいずれか1項に記載の主軸装置。
The drive unit includes an induction motor
The spindle device according to any one of claims 1 to 8, wherein the non-contact bearing is configured to stop the rotation of the spindle by contact with the spindle in the measurement state.
請求項1〜9のいずれか1項に記載の主軸装置と、
前記主軸装置とワークとを相対移動させる移動機構と、
前記工具および前記接触センサを前記主軸装置の前記主軸に対して着脱可能に保持する工具交換装置と、を備える、工作機械。
The spindle device according to any one of claims 1 to 9,
A moving mechanism for relatively moving the spindle device and the workpiece;
A tool changer which detachably holds the tool and the contact sensor with respect to the spindle of the spindle device.
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