JP2995278B2 - 工作機械の主軸装置 - Google Patents
工作機械の主軸装置Info
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- JP2995278B2 JP2995278B2 JP6017644A JP1764494A JP2995278B2 JP 2995278 B2 JP2995278 B2 JP 2995278B2 JP 6017644 A JP6017644 A JP 6017644A JP 1764494 A JP1764494 A JP 1764494A JP 2995278 B2 JP2995278 B2 JP 2995278B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、工作機械の主軸装
置、詳しくは、高速回転時における工具ホルダの引き込
み現象に対処して主軸を補正送りする技術に関するもの
である。
置、詳しくは、高速回転時における工具ホルダの引き込
み現象に対処して主軸を補正送りする技術に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】例えば、マシニングセンタの主軸装置
は、一般に、主軸のテーパ部に工具ホルダを挿入し、そ
の工具ホルダを引上軸で主軸の軸線方向へ引張ってテー
パ部をクランプし、この状態で、主軸を送りモータによ
り軸線方向に位置決めするとともに主軸モータで回転し
て、工具ホルダに取り付けた工具でワークを加工するよ
うに構成されている。従来の主軸装置においては、主軸
の回転制御系と送り制御系とが別個に設けられていて、
図６に示すように、プログラム解析部１９がＮＣデータ
を解析し、そのＮＣデータ基づいて回転制御部２０が主
軸モータ３を制御し、回転検出器４が主軸の回転数を検
出する一方、この主軸回転数とは無関係に、送り制御部
２１がＮＣデータに基づいて送りモータ１６を制御し、
位置検出器１７が主軸の位置を検出するようになってい
た。
は、一般に、主軸のテーパ部に工具ホルダを挿入し、そ
の工具ホルダを引上軸で主軸の軸線方向へ引張ってテー
パ部をクランプし、この状態で、主軸を送りモータによ
り軸線方向に位置決めするとともに主軸モータで回転し
て、工具ホルダに取り付けた工具でワークを加工するよ
うに構成されている。従来の主軸装置においては、主軸
の回転制御系と送り制御系とが別個に設けられていて、
図６に示すように、プログラム解析部１９がＮＣデータ
を解析し、そのＮＣデータ基づいて回転制御部２０が主
軸モータ３を制御し、回転検出器４が主軸の回転数を検
出する一方、この主軸回転数とは無関係に、送り制御部
２１がＮＣデータに基づいて送りモータ１６を制御し、
位置検出器１７が主軸の位置を検出するようになってい
た。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、この種の主
軸装置においては、主軸の回転に伴う遠心力でテーパ部
が拡径し、工具ホルダが引上軸の付勢力で主軸の内方へ
引き込まれるという現象が発生する。特に、近年は、加
工時間の短縮を目的として主軸が高速で回転されるた
め、例えば図４に示すように、主軸が１００００ｒｐｍ
で回転するときの工具ホルダの引き込み変位量は１５μ
ｍにまで達する。そして、工具ホルダは主軸の最高回転
数で最も深く引き込まれ、主軸の回転が停止しても、テ
ーパ作用でその引き込み位置に保持される。ところが、
従来の主軸装置によると、主軸の送り制御系が主軸回転
数とは無関係に構成されているため、工具ホルダの引き
込み現象に対処することができず、工具の刃先とワーク
との相対位置が主軸回転数によって変動し、加工精度に
悪影響を及ぼすという問題点があった。
軸装置においては、主軸の回転に伴う遠心力でテーパ部
が拡径し、工具ホルダが引上軸の付勢力で主軸の内方へ
引き込まれるという現象が発生する。特に、近年は、加
工時間の短縮を目的として主軸が高速で回転されるた
め、例えば図４に示すように、主軸が１００００ｒｐｍ
で回転するときの工具ホルダの引き込み変位量は１５μ
ｍにまで達する。そして、工具ホルダは主軸の最高回転
数で最も深く引き込まれ、主軸の回転が停止しても、テ
ーパ作用でその引き込み位置に保持される。ところが、
従来の主軸装置によると、主軸の送り制御系が主軸回転
数とは無関係に構成されているため、工具ホルダの引き
込み現象に対処することができず、工具の刃先とワーク
との相対位置が主軸回転数によって変動し、加工精度に
悪影響を及ぼすという問題点があった。
【０００４】そこで、この発明の課題は、遠心力による
主軸テーパ部の拡径に伴う工具ホルダの引き込み現象に
対処し、主軸を精度よく位置決めできる工作機械の主軸
装置を提供することにある。
主軸テーパ部の拡径に伴う工具ホルダの引き込み現象に
対処し、主軸を精度よく位置決めできる工作機械の主軸
装置を提供することにある。
【０００５】
【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、この発明の主軸装置は、工具ホルダが挿入される
テーパ部を備えた主軸と、工具ホルダを主軸の軸線方向
へ付勢してテーパ部をクランプする引上軸と、ＮＣデー
タに基づき主軸を軸線方向へ送る送りモータと、主軸回
転数を検出する回転検出器と、主軸回転後の最高回転数
を記憶する回転数記憶部と、検出された主軸の回転数と
回転数記憶部に記憶された主軸の最高回転数とを比較す
る回転数比較部と、主軸の回転数と工具ホルダの軸線方
向変位量との相関に基づき主軸の最高回転数に対応する
位置補正量を決定する補正量決定部と、前記補正量を加
えたＮＣデータにより送りモータの回転数を制御する送
り制御部とから構成される。
めに、この発明の主軸装置は、工具ホルダが挿入される
テーパ部を備えた主軸と、工具ホルダを主軸の軸線方向
へ付勢してテーパ部をクランプする引上軸と、ＮＣデー
タに基づき主軸を軸線方向へ送る送りモータと、主軸回
転数を検出する回転検出器と、主軸回転後の最高回転数
を記憶する回転数記憶部と、検出された主軸の回転数と
回転数記憶部に記憶された主軸の最高回転数とを比較す
る回転数比較部と、主軸の回転数と工具ホルダの軸線方
向変位量との相関に基づき主軸の最高回転数に対応する
位置補正量を決定する補正量決定部と、前記補正量を加
えたＮＣデータにより送りモータの回転数を制御する送
り制御部とから構成される。
【０００６】
【作用】この発明の主軸装置によれば、主軸の回転数が
最高値に達したとき、つまり、工具ホルダが最も深く引
き込まれたときに、その工具ホルダの変位量に相当する
位置補正量がＮＣデータに算入され、この補正データに
よって送りモータの回転数が制御される。従って、工具
の種類や加工条件が変更された場合でも、そのときに使
用する工具の最高回転数に応じて主軸を自動的に補正送
りできて、常に工具刃先をワークに対し精度よく位置決
めすることが可能になる。
最高値に達したとき、つまり、工具ホルダが最も深く引
き込まれたときに、その工具ホルダの変位量に相当する
位置補正量がＮＣデータに算入され、この補正データに
よって送りモータの回転数が制御される。従って、工具
の種類や加工条件が変更された場合でも、そのときに使
用する工具の最高回転数に応じて主軸を自動的に補正送
りできて、常に工具刃先をワークに対し精度よく位置決
めすることが可能になる。
【０００７】
【実施例】以下、この発明を具体化した一実施例を図面
に基づいて説明する。図１はマシニングセンタの主軸装
置を示すもので、主軸頭１には主軸２が支持されるとと
もに、その主軸２を回転する主軸モータ３が組み込ま
れ、主軸２の回転数が回転検出器４によって検出され
る。主軸２は先端にテーパ部５を備え、このテーパ部５
に工具ホルダ６が挿入されている。主軸２の内側には引
上軸７が挿通され、皿ばね８によって後方へ付勢されて
いる。引上軸７は連結具９を介し工具ホルダ６のプルス
タッド１０に連結され、工具ホルダ６が主軸２の軸線方
向へ付勢されてテーパ部５にクランプされている。
に基づいて説明する。図１はマシニングセンタの主軸装
置を示すもので、主軸頭１には主軸２が支持されるとと
もに、その主軸２を回転する主軸モータ３が組み込ま
れ、主軸２の回転数が回転検出器４によって検出され
る。主軸２は先端にテーパ部５を備え、このテーパ部５
に工具ホルダ６が挿入されている。主軸２の内側には引
上軸７が挿通され、皿ばね８によって後方へ付勢されて
いる。引上軸７は連結具９を介し工具ホルダ６のプルス
タッド１０に連結され、工具ホルダ６が主軸２の軸線方
向へ付勢されてテーパ部５にクランプされている。
【０００８】主軸頭１の後端にはシリンダ１１が設置さ
れ、付勢時にピストンロッド１２が引上軸７を押動し
て、工具ホルダ６をテーパ部５からアンクランプする。
シリンダ１１にはクランプ検出器１３及びアンクランプ
検出器１４が付設されている。また、主軸頭１はボール
ねじ１５を介し送りモータ１６に連結され、送りモータ
１６がＮＣデータに基づき主軸２を軸線方向へ送り、そ
の主軸２の現在位置を位置検出器１７で検出するように
なっている。
れ、付勢時にピストンロッド１２が引上軸７を押動し
て、工具ホルダ６をテーパ部５からアンクランプする。
シリンダ１１にはクランプ検出器１３及びアンクランプ
検出器１４が付設されている。また、主軸頭１はボール
ねじ１５を介し送りモータ１６に連結され、送りモータ
１６がＮＣデータに基づき主軸２を軸線方向へ送り、そ
の主軸２の現在位置を位置検出器１７で検出するように
なっている。
【０００９】図２は主軸装置の制御回路を示すもので、
主軸２の回転制御系は、プログラム解析部１９で解析さ
れたＮＣデータに基づき、回転制御部２０が主軸モータ
３を制御し、回転検出器４が主軸２の回転数を検出して
回転制御部２０にフィードバックするように構成されて
いる。一方、主軸２の送り制御系は、送り制御部２１が
ＮＣデータに基づいて送りモータ１６を制御し、位置検
出器１７が主軸２の位置を検出して送り制御部２１にフ
ィードバックするように構成されている。
主軸２の回転制御系は、プログラム解析部１９で解析さ
れたＮＣデータに基づき、回転制御部２０が主軸モータ
３を制御し、回転検出器４が主軸２の回転数を検出して
回転制御部２０にフィードバックするように構成されて
いる。一方、主軸２の送り制御系は、送り制御部２１が
ＮＣデータに基づいて送りモータ１６を制御し、位置検
出器１７が主軸２の位置を検出して送り制御部２１にフ
ィードバックするように構成されている。
【００１０】本実施例の主軸装置においては、前記回転
制御系と送り制御系との間に回転数比較部１８と、回転
数記憶部２２及び補正量決定部２３とが設けられてい
る。回転数比較部１８では、回転検出器４の回転データ
と、例えば不揮発性のメモリーで構成された回転数記憶
部２２に記憶されたこれまでの主軸の最高回転数とが比
較され、回転数記憶部２２はより高いと判断された値に
書き換えられる。補正量決定部２３は主軸２の最高回転
数に対応する位置補正量を決定するもので、図３に示す
ようなデータテーブル２４を備えている。このデータテ
ーブル２４は、主軸２の回転数と工具ホルダ６の軸線方
向変位量との相関（図４参照）に基づいて作成され、最
高回転数及び位置補正量が不揮発性のメモリー等に任意
の値で登録されている。そして、補正量決定部２３は補
正量データを送り制御部２１に出力し、送り制御部２１
がこの補正量データをＮＣデータに算入して送りモータ
１６の回転数を制御するように構成されている。
制御系と送り制御系との間に回転数比較部１８と、回転
数記憶部２２及び補正量決定部２３とが設けられてい
る。回転数比較部１８では、回転検出器４の回転データ
と、例えば不揮発性のメモリーで構成された回転数記憶
部２２に記憶されたこれまでの主軸の最高回転数とが比
較され、回転数記憶部２２はより高いと判断された値に
書き換えられる。補正量決定部２３は主軸２の最高回転
数に対応する位置補正量を決定するもので、図３に示す
ようなデータテーブル２４を備えている。このデータテ
ーブル２４は、主軸２の回転数と工具ホルダ６の軸線方
向変位量との相関（図４参照）に基づいて作成され、最
高回転数及び位置補正量が不揮発性のメモリー等に任意
の値で登録されている。そして、補正量決定部２３は補
正量データを送り制御部２１に出力し、送り制御部２１
がこの補正量データをＮＣデータに算入して送りモータ
１６の回転数を制御するように構成されている。
【００１１】図５は本実施例の主軸装置の作用を示すフ
ローチャートであり、ステップＳ１において主軸２が回
転されると、ステップＳ２でその回転数が回転検出器４
によって検出される。ステップＳ３で回転数比較部１８
において主軸２の回転数が回転数記憶部２２に記憶され
ているこれまでの主軸の最高回転数より高いと判断され
ると、ステップＳ４でその最高回転数が回転数記憶部２
２に記憶される。ステップＳ５では、補正量決定部２３
にて回転数記憶部２２に記憶された回転数に対応する位
置補正量がデータテーブル２４より求められる。そし
て、ステップＳ６で補正量データがＮＣデータに算入さ
れ、送り制御部２１により送りモータ１６の回転数が制
御されて、主軸２が補正送りされる。なお、工具交換等
に際して、主軸２の停止状態でシリンダ１１が付勢され
ると、ステップＳ７でアンクランプ検出器１４により工
具ホルダ６のアンクランプ状態が検出され、ステップＳ
８で回転数記憶部２２のデータがクリアされる。
ローチャートであり、ステップＳ１において主軸２が回
転されると、ステップＳ２でその回転数が回転検出器４
によって検出される。ステップＳ３で回転数比較部１８
において主軸２の回転数が回転数記憶部２２に記憶され
ているこれまでの主軸の最高回転数より高いと判断され
ると、ステップＳ４でその最高回転数が回転数記憶部２
２に記憶される。ステップＳ５では、補正量決定部２３
にて回転数記憶部２２に記憶された回転数に対応する位
置補正量がデータテーブル２４より求められる。そし
て、ステップＳ６で補正量データがＮＣデータに算入さ
れ、送り制御部２１により送りモータ１６の回転数が制
御されて、主軸２が補正送りされる。なお、工具交換等
に際して、主軸２の停止状態でシリンダ１１が付勢され
ると、ステップＳ７でアンクランプ検出器１４により工
具ホルダ６のアンクランプ状態が検出され、ステップＳ
８で回転数記憶部２２のデータがクリアされる。
【００１２】このように、本実施例の主軸装置によれ
ば、主軸２の回転数が最高値に達したとき、つまり、工
具ホルダ６が最も深く引き込まれたときに、その工具ホ
ルダ６の変位量に相当する位置補正量がＮＣデータに加
えられ、この補正データによって送りモータ１６の回転
数が制御される。従って、工具の種類や加工条件が変更
された場合でも、そのときに使用する工具の最高回転数
に応じて主軸２を自動的に補正送りできて、常に工具刃
先をワークに対し精度よく位置決めすることができる。
ば、主軸２の回転数が最高値に達したとき、つまり、工
具ホルダ６が最も深く引き込まれたときに、その工具ホ
ルダ６の変位量に相当する位置補正量がＮＣデータに加
えられ、この補正データによって送りモータ１６の回転
数が制御される。従って、工具の種類や加工条件が変更
された場合でも、そのときに使用する工具の最高回転数
に応じて主軸２を自動的に補正送りできて、常に工具刃
先をワークに対し精度よく位置決めすることができる。
【００１３】
【発明の効果】以上に詳述したように、この発明によれ
ば、主軸の最高回転数に対応する位置補正量を決定し、
その補正量をＮＣデータに算入して送りモータの回転数
を制御するように構成したので、遠心力による主軸テー
パ部の拡径に伴う工具ホルダの引き込み現象に対処し、
主軸を精度よく位置決めできるという優れた効果を奏す
る。
ば、主軸の最高回転数に対応する位置補正量を決定し、
その補正量をＮＣデータに算入して送りモータの回転数
を制御するように構成したので、遠心力による主軸テー
パ部の拡径に伴う工具ホルダの引き込み現象に対処し、
主軸を精度よく位置決め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主軸装置の断面図であ
る。
る。
【図２】図１の主軸装置の制御回路を示すブロック図で
ある。
ある。
【図３】図２の補正量決定部が備えるデータテーブルの
一例を示す図表である。
一例を示す図表である。
【図４】主軸の回転数と工具ホルダの変位量との相関を
示すグラフの一例である。
示すグラフの一例である。
【図５】図１の主軸装置の作用を示すフローチャートで
ある。
ある。
【図６】従来の主軸装置の制御回路を示すブロック図で
ある。
ある。
２・・主軸、３・・主軸モータ、４・・回転検出器、５
・・テーパ部、６・・工具ホルダ、７・・引上軸、１６
・送りモータ、２１・・送り制御部、２２・・回転数記
憶部、２３・・補正量決定部、２４・・データテーブ
ル。
・・テーパ部、６・・工具ホルダ、７・・引上軸、１６
・送りモータ、２１・・送り制御部、２２・・回転数記
憶部、２３・・補正量決定部、２４・・データテーブ
ル。
Claims (1)
- 【請求項１】 工具ホルダが挿入されるテーパ部を備え
た主軸と、工具ホルダを主軸の軸線方向へ付勢してテー
パ部をクランプする引上軸と、ＮＣデータに基づき主軸
を軸線方向へ送る送りモータと、主軸の回転数を検出す
る回転検出器と、主軸回転後の最高回転数を記憶する回
転数記憶部と、検出された主軸の回転数と回転数記憶部
に記憶された主軸の最高回転数とを比較する回転数比較
部と、主軸の回転数と工具ホルダの軸線方向変位量との
相関に基づき主軸の最高回転数に対応する位置補正量を
決定する補正量決定部と、前記補正量を加えたＮＣデー
タにより送りモータの回転数を制御する送り制御部とか
らなることを特徴とする工作機械の主軸装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6017644A JP2995278B2 (ja) | 1994-02-14 | 1994-02-14 | 工作機械の主軸装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6017644A JP2995278B2 (ja) | 1994-02-14 | 1994-02-14 | 工作機械の主軸装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07223146A JPH07223146A (ja) | 1995-08-22 |
| JP2995278B2 true JP2995278B2 (ja) | 1999-12-27 |
Family
ID=11949574
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6017644A Expired - Fee Related JP2995278B2 (ja) | 1994-02-14 | 1994-02-14 | 工作機械の主軸装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2995278B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100438762B1 (ko) * | 1996-01-09 | 2004-08-16 | 도시바 기카이 가부시키가이샤 | 공작기계의변위보정장치 |
| KR20050098207A (ko) * | 2004-04-06 | 2005-10-11 | 화천기공 주식회사 | 공작기계의 공구 변위 보정방법 |
| JP5897259B2 (ja) * | 2011-02-02 | 2016-03-30 | 東芝機械株式会社 | 工作機械およびその制御方法 |
-
1994
- 1994-02-14 JP JP6017644A patent/JP2995278B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07223146A (ja) | 1995-08-22 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |