JP2019104066A - Spindle device and machine tool - Google Patents
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Abstract
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。
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
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.
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
(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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
(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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
(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
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
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
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
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
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
(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
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
〈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
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
〈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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
〈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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
(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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
[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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
21b Other axial bearing surface (axial bearing surface)
Claims (10)
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.
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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