JP2905837B2 - 工作機械の主軸制御装置 - Google Patents
工作機械の主軸制御装置Info
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- JP2905837B2 JP2905837B2 JP17281494A JP17281494A JP2905837B2 JP 2905837 B2 JP2905837 B2 JP 2905837B2 JP 17281494 A JP17281494 A JP 17281494A JP 17281494 A JP17281494 A JP 17281494A JP 2905837 B2 JP2905837 B2 JP 2905837B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ビルトインモータで主
軸を回転する工作機械の主軸制御装置に係り、詳しく
は、ビルトインモータの発熱による主軸の熱変位を抑制
するための技術に関するものである。
軸を回転する工作機械の主軸制御装置に係り、詳しく
は、ビルトインモータの発熱による主軸の熱変位を抑制
するための技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図６及び図７は従来のＮＣ旋盤を示すも
ので、主軸台１はスラントベッド２の水平面２ａに載置
され、刃物台３はスラントベッド２の傾斜面２ｂに設置
されている。主軸台１には、主軸４と、これを回転する
ビルトインモータ５と、該モータ５の発熱を抑える冷却
液通路６とが設けられ、冷却液通路６は冷却ユニット７
に接続されている。そして、主軸４に取り付けた油圧チ
ャック８にワーク９を把持し、主軸４をビルトインモー
タ５で回転し、刃物台３の刃具１０によりワーク９を旋
削するようになっている。
ので、主軸台１はスラントベッド２の水平面２ａに載置
され、刃物台３はスラントベッド２の傾斜面２ｂに設置
されている。主軸台１には、主軸４と、これを回転する
ビルトインモータ５と、該モータ５の発熱を抑える冷却
液通路６とが設けられ、冷却液通路６は冷却ユニット７
に接続されている。そして、主軸４に取り付けた油圧チ
ャック８にワーク９を把持し、主軸４をビルトインモー
タ５で回転し、刃物台３の刃具１０によりワーク９を旋
削するようになっている。
【０００３】ところで、この種の工作機械においては、
主軸４の回転時に、ビルトインモータ５が発熱し、その
熱が主軸台１に伝播し、主軸台１がスラントベッド２の
水平面２ａから主軸４の中心までの範囲Ｆにおいて熱変
形し、温度上昇に伴い主軸４の中心位置が上方（矢印ａ
方向）へ変位する。このとき、主軸４の変位方向と刃具
１０の指向方向とのなす角度によって、主軸４の中心と
刃具１０の先端との間の距離ｃが短縮され、加工時の寸
法が経時的に変化する。この熱変位による加工精度への
悪影響を抑制するために、従来は、冷却液を冷却ユニッ
ト７から冷却通路６に供給して、ビルトインモータ５の
ステータ側において主軸台１の外壁を冷却するという対
策を講じていた。
主軸４の回転時に、ビルトインモータ５が発熱し、その
熱が主軸台１に伝播し、主軸台１がスラントベッド２の
水平面２ａから主軸４の中心までの範囲Ｆにおいて熱変
形し、温度上昇に伴い主軸４の中心位置が上方（矢印ａ
方向）へ変位する。このとき、主軸４の変位方向と刃具
１０の指向方向とのなす角度によって、主軸４の中心と
刃具１０の先端との間の距離ｃが短縮され、加工時の寸
法が経時的に変化する。この熱変位による加工精度への
悪影響を抑制するために、従来は、冷却液を冷却ユニッ
ト７から冷却通路６に供給して、ビルトインモータ５の
ステータ側において主軸台１の外壁を冷却するという対
策を講じていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の工作
機械によると、熱変位抑制対策を冷却装置のみに依存し
ているため、加工精度への影響が解消されるまでに主軸
台１を冷却しようとすると、高能力の冷却が必要とな
り、冷却ユニット７が大型化し、かつ高価になるという
問題点があった。
機械によると、熱変位抑制対策を冷却装置のみに依存し
ているため、加工精度への影響が解消されるまでに主軸
台１を冷却しようとすると、高能力の冷却が必要とな
り、冷却ユニット７が大型化し、かつ高価になるという
問題点があった。
【０００５】そこで、本発明の課題は、熱変位の直接原
因であるビルトインモータの発熱を抑えることによっ
て、主軸の熱変位を簡単かつ安価な構成で効率よく抑制
できる工作機械の主軸制御装置を提供することにある。
因であるビルトインモータの発熱を抑えることによっ
て、主軸の熱変位を簡単かつ安価な構成で効率よく抑制
できる工作機械の主軸制御装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明の主軸制御装置は、主軸台に内蔵したビル
トインモータで主軸を回転し、刃物台の刃具によりワー
クを加工する工作機械において、加工時に主軸に作用す
る負荷を検出する手段と、負荷に基づいてビルトインモ
ータの界磁電流を制御する手段とを備えて構成される。
めに、本発明の主軸制御装置は、主軸台に内蔵したビル
トインモータで主軸を回転し、刃物台の刃具によりワー
クを加工する工作機械において、加工時に主軸に作用す
る負荷を検出する手段と、負荷に基づいてビルトインモ
ータの界磁電流を制御する手段とを備えて構成される。
【０００７】
【作用】本発明の主軸制御装置によれば、ビルトインモ
ータの界磁電流が主軸の負荷に基づいて制御される。従
って、負荷が大きいときは界磁電流を強くし、負荷が小
さいときには界磁電流を弱くするなど、常にビルトイン
モータを最適な界磁電流で省電力運転することができ
る。特に、低負荷時に、界磁電流を必要最小限の値まで
抑えることにより、モータコイルの発熱量を電流の２乗
に比例して減少させ、モータ鉄心の発熱量を電流に比例
して減少させて、ビルトインモータの総発熱量を大幅に
減少させることができる。これにより、主軸台及び主軸
の熱変位が抑制され、寸法精度の経時的な変化量も減少
する。
ータの界磁電流が主軸の負荷に基づいて制御される。従
って、負荷が大きいときは界磁電流を強くし、負荷が小
さいときには界磁電流を弱くするなど、常にビルトイン
モータを最適な界磁電流で省電力運転することができ
る。特に、低負荷時に、界磁電流を必要最小限の値まで
抑えることにより、モータコイルの発熱量を電流の２乗
に比例して減少させ、モータ鉄心の発熱量を電流に比例
して減少させて、ビルトインモータの総発熱量を大幅に
減少させることができる。これにより、主軸台及び主軸
の熱変位が抑制され、寸法精度の経時的な変化量も減少
する。
【０００８】
【実施例】以下、本発明をＮＣ旋盤に具体化した一実施
例を図面に基づいて説明する。図１に示すように、本実
施例のＮＣ旋盤はスラントベッド２を備え、その水平面
２ａに主軸台１が載置され、傾斜面２ｂには刃物台３が
スライド可能に設置されている。図２に示すように、主
軸台１には主軸４、ビルトインモータ５、及び冷却液通
路６が設けられている。そして、主軸４に取り付けた油
圧チャック８にワーク９を把持し、主軸４をビルトイン
モータ５で回転し、刃物台３の刃具１０によりワーク９
を旋削するようになっている。
例を図面に基づいて説明する。図１に示すように、本実
施例のＮＣ旋盤はスラントベッド２を備え、その水平面
２ａに主軸台１が載置され、傾斜面２ｂには刃物台３が
スライド可能に設置されている。図２に示すように、主
軸台１には主軸４、ビルトインモータ５、及び冷却液通
路６が設けられている。そして、主軸４に取り付けた油
圧チャック８にワーク９を把持し、主軸４をビルトイン
モータ５で回転し、刃物台３の刃具１０によりワーク９
を旋削するようになっている。
【０００９】ＮＣ旋盤の主軸制御装置は図３に示すよう
に構成されている。本実施例の主軸制御装置１１におい
ては、ＮＣ制御装置１２、サーボドライブユニット１
３、及び、主軸４の回転検出器１４によってビルトイン
モータ５のサーボ制御系が構成されている。加工サイク
ル中にワーク９を、例えば図４に示すような削り代と切
込み軌跡で加工する場合、ワーク９の初品加工に際し
て、主軸４に作用する負荷が、回転検出器１４の信号に
基づきサーボドライブユニット１３を介して負荷検出器
１５により検出される。なお、負荷検出器１５として
は、既存のロードモニターを使用できる。図５はロード
モニターが検出した負荷の経時的変化の一例を示すもの
である。
に構成されている。本実施例の主軸制御装置１１におい
ては、ＮＣ制御装置１２、サーボドライブユニット１
３、及び、主軸４の回転検出器１４によってビルトイン
モータ５のサーボ制御系が構成されている。加工サイク
ル中にワーク９を、例えば図４に示すような削り代と切
込み軌跡で加工する場合、ワーク９の初品加工に際し
て、主軸４に作用する負荷が、回転検出器１４の信号に
基づきサーボドライブユニット１３を介して負荷検出器
１５により検出される。なお、負荷検出器１５として
は、既存のロードモニターを使用できる。図５はロード
モニターが検出した負荷の経時的変化の一例を示すもの
である。
【００１０】負荷検出器１５により検出された負荷は、
ＮＣ制御装置１１によって加工負荷タイムシャリング制
御部１６に所定時間毎の時分割データとして記憶され、
ワーク９の初品加工時の負荷量が得られる。そして、後
続加工に際し、加工負荷タイムシャリング制御部１６か
らの指令に基づき、界磁電流制御部１７が負荷量に基づ
いてビルトインモータ５の界磁電流を制御するように構
成されている。
ＮＣ制御装置１１によって加工負荷タイムシャリング制
御部１６に所定時間毎の時分割データとして記憶され、
ワーク９の初品加工時の負荷量が得られる。そして、後
続加工に際し、加工負荷タイムシャリング制御部１６か
らの指令に基づき、界磁電流制御部１７が負荷量に基づ
いてビルトインモータ５の界磁電流を制御するように構
成されている。
【００１１】上記のように構成された本実施例の主軸制
御装置１１によれば、ビルトインモータ５の界磁電流が
主軸４の負荷量に基づいて自動制御されるので、負荷が
大きいときは界磁電流を強くし、負荷が小さいときには
界磁電流を弱くするなど、常にビルトインモータ５を最
適な界磁電流で省電力運転することができる。特に、低
負荷時には、界磁電流を必要最小限の値まで抑えること
により、モータコイルの発熱量を電流の２乗に比例して
減少させ、モータ鉄心の発熱量を電流に比例して減少さ
せて、ビルトインモータ５の総発熱量を大幅に減少させ
ることができる。これにより、従来のように大型で高価
な冷却ユニットを使用しなくても、簡単かつ安価な構成
で主軸台１及び主軸４の熱変位を効果的に抑制でき、寸
法精度の経時的な変化量を減少させて、加工精度を向上
させることができる。
御装置１１によれば、ビルトインモータ５の界磁電流が
主軸４の負荷量に基づいて自動制御されるので、負荷が
大きいときは界磁電流を強くし、負荷が小さいときには
界磁電流を弱くするなど、常にビルトインモータ５を最
適な界磁電流で省電力運転することができる。特に、低
負荷時には、界磁電流を必要最小限の値まで抑えること
により、モータコイルの発熱量を電流の２乗に比例して
減少させ、モータ鉄心の発熱量を電流に比例して減少さ
せて、ビルトインモータ５の総発熱量を大幅に減少させ
ることができる。これにより、従来のように大型で高価
な冷却ユニットを使用しなくても、簡単かつ安価な構成
で主軸台１及び主軸４の熱変位を効果的に抑制でき、寸
法精度の経時的な変化量を減少させて、加工精度を向上
させることができる。
【００１２】特に、本実施例の主軸制御装置１１は、ワ
ーク９の初品加工に際して負荷量を記憶する機能を備え
ているので、初品の負荷量データを記憶しておけば、そ
れ以降の加工に際して負荷検出工程を省略でき、多数の
同一形状ワークを高精度で能率よく加工できるという利
点がある。また、スラントベッド２を備えたＮＣ旋盤に
おいては、前述したように主軸４の熱変位が加工精度に
大きな影響を及ぼすが、本実施例では、界磁電流制御を
適用することによって熱変位を抑制し、スラントベッド
型工作機械の加工精度を大幅に改善することができる。
ーク９の初品加工に際して負荷量を記憶する機能を備え
ているので、初品の負荷量データを記憶しておけば、そ
れ以降の加工に際して負荷検出工程を省略でき、多数の
同一形状ワークを高精度で能率よく加工できるという利
点がある。また、スラントベッド２を備えたＮＣ旋盤に
おいては、前述したように主軸４の熱変位が加工精度に
大きな影響を及ぼすが、本実施例では、界磁電流制御を
適用することによって熱変位を抑制し、スラントベッド
型工作機械の加工精度を大幅に改善することができる。
【００１３】なお、上記実施例では、負荷検出値に基づ
いて界磁電流を自動制御するように構成したが、オペレ
ータが負荷検出値を読み取り、これに対応する界磁電流
値を加工プログラム中にマニュアル操作で設定できるよ
うに構成してもよい。その他、本発明をＮＣ研削盤に応
用するなど、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各部の形
状並びに構成を任意に変更して具体化することも可能で
ある。
いて界磁電流を自動制御するように構成したが、オペレ
ータが負荷検出値を読み取り、これに対応する界磁電流
値を加工プログラム中にマニュアル操作で設定できるよ
うに構成してもよい。その他、本発明をＮＣ研削盤に応
用するなど、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各部の形
状並びに構成を任意に変更して具体化することも可能で
ある。
【００１４】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
主軸の負荷に基づいてビルトインモータの界磁電流を制
御するように構成したので、熱変位の直接原因であるビ
ルトインモータの発熱を抑えて、主軸の熱変位を簡単か
つ安価な構成で効率よく抑制できるという優れた効果を
奏する。
主軸の負荷に基づいてビルトインモータの界磁電流を制
御するように構成したので、熱変位の直接原因であるビ
ルトインモータの発熱を抑えて、主軸の熱変位を簡単か
つ安価な構成で効率よく抑制できるという優れた効果を
奏する。
【図１】本発明の一実施例を示すＮＣ旋盤の概略図であ
る。
る。
【図２】同旋盤において主軸台の内部構造を示す概略図
である。
である。
【図３】同旋盤の主軸制御装置を示すブロック図であ
る。
る。
【図４】ワークの削り代と切込み軌跡を示す説明図であ
る。
る。
【図５】ロードモニターが検出した負荷の経時的変化の
一例を示すグラフである。
一例を示すグラフである。
【図６】従来のＮＣ旋盤の概略図である。
【図７】同旋盤において主軸台の冷却装置を示す概略図
である。
である。
１・・主軸台、２・・スラントベッド、３・・刃物台、
４・・主軸、５・・ビルトインモータ、９・・ワーク、
１０・・刃具、１１・・主軸制御装置、１２・・ＮＣ制
御装置、１３・・サーボドライブユニット、１４・・回
転検出器、１５・・負荷検出器、１７・・界磁電流制御
部。
４・・主軸、５・・ビルトインモータ、９・・ワーク、
１０・・刃具、１１・・主軸制御装置、１２・・ＮＣ制
御装置、１３・・サーボドライブユニット、１４・・回
転検出器、１５・・負荷検出器、１７・・界磁電流制御
部。
Claims (1)
- 【請求項１】 主軸台に内蔵したビルトインモータで主
軸を回転し、刃物台の刃具によりワークを加工する工作
機械において、加工時に主軸に作用する負荷を検出する
手段と、前記負荷に基づいてビルトインモータの界磁電
流を制御する手段とを備えた主軸制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17281494A JP2905837B2 (ja) | 1994-07-25 | 1994-07-25 | 工作機械の主軸制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17281494A JP2905837B2 (ja) | 1994-07-25 | 1994-07-25 | 工作機械の主軸制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0839398A JPH0839398A (ja) | 1996-02-13 |
| JP2905837B2 true JP2905837B2 (ja) | 1999-06-14 |
Family
ID=15948871
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17281494A Expired - Fee Related JP2905837B2 (ja) | 1994-07-25 | 1994-07-25 | 工作機械の主軸制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2905837B2 (ja) |
-
1994
- 1994-07-25 JP JP17281494A patent/JP2905837B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0839398A (ja) | 1996-02-13 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |