JP3571505B2 - 主軸の変位補正装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ばね部材により軸受に常時一定の予圧を付与する定圧予圧構造の主軸において、遠心力による軸受転動体の接触位置変化に伴う主軸の軸方向変位を補正する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
工作機械等においては、従来から、軸受に予圧を付与して、主軸の剛性や回転精度を高める技術が広く採用されている。特に、アンギュラ軸受が多用される高速マシニングセンタでは、定位置で油圧によって予圧を付与する定位置予圧構造の主軸と、ばね部材により常時一定の予圧を付与する定圧予圧構造の主軸とが知られている。
【０００３】
定位置予圧構造の主軸では、高速回転時に軸受の発熱等により予圧が過大となり焼付きの危険があるため、予圧量を回転数に応じて切り換える手段が設けられている。また、予圧切換時に主軸が軸方向に変位して加工精度を低下させるため、予圧の切換を認識して主軸の変位量を軸移動によって補正する方法も採られている（特開平５−２３７７０４号公報、特開平６−２６２４８５号公報）。
【０００４】
これに対し、定圧予圧構造の主軸では、コイルスプリングや皿ばね等のばね部材により軸受に常時一定の予圧を付与するため、主軸回転数が変化した場合でも予圧量はほとんど変化しない。従って、予圧切換手段を設ける必要がなく、高速回転用の主軸をより簡略に構成できる利点がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、定圧予圧構造の主軸が高速回転すると、遠心力で軸受の転動体の接触位置が変化する。この場合、主軸はばね部材により軸受を介して軸方向に付勢されているため、転動体の位置変化に伴い、主軸が軸方向に変位し、工具刃先位置が変化して、加工精度に悪影響を及ぼすという問題点があった。
【０００６】
そこで、本発明の課題は、定圧予圧構造の主軸において、遠心力による主軸の軸方向変位を的確に補正できる装置を提供することにある。
【０００７】
【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、本発明の変位補正装置は、ばね部材により、転動体を用いた軸受に常時一定の予圧を付与する定圧予圧構造の主軸において、軸受転動体の接触位置変化に伴う主軸の軸方向変位を補正する装置であって、主軸の回転数と軸受転動体の接触位置変化に伴う主軸の軸方向変位量との相関関係を記憶する記憶部と、記憶データに基づいて指令回転数に対応する変位量を演算する演算部と、演算値に相当する補正量で主軸を変位方向と逆方向に移動制御する数値制御部とから構成される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をマシニングセンタに実施した形態を図面に基づいて説明する。図１及び図２に示すように、このマシニングセンタはベッド１、コラム２、テーブル３、主軸ヘッド４、及び主軸５から構成されている。主軸５はハウジング６の内側において上下のアンギュラ軸受７，８により回転可能に支持され、上側のアンギュラ軸受７にはコイルスプリング９によって常時一定の予圧が付与されている。
【０００９】
また、マシニングセンタの制御系には、遠心力による主軸５の軸方向変位を補正する装置が設けられている。この変位補正装置は、主軸５の回転数と軸方向変位量との相関関係を記憶する記憶部１１と、この記憶データに基づいて指令回転数に対応する変位量を演算する演算部１２と、その演算値に相当する補正量で主軸５を変位方向と逆方向に移動制御する数値制御部１３とから構成されている。なお、図１のマシニングセンタは縦形であるが、横形の場合もこれと同様の補正システムを採用できる。
【００１０】
ここで、軸方向変位量は、主軸５を実際に回転してその端面位置を計測すること、或いは、遠心力によるアンギュラ軸受７の転動体の変位量を解析計算することによって予め求めることができる。図４は解析計算によって求めた主軸回転数Ｎと軸方向変位量δとの相関関係を例示するものである。ここから、回転数Ｎ及び変位量δが二次式近似でよく一致することが分かる。従って、図中に例示した関係式を記憶部１１に格納してもよく、或いは、回転数Ｎと変位量δとの相関表を記憶部１１に格納してもよい。
【００１１】
次に、上記装置による補正方法を図３のフローチャートに従って説明する。まず、主軸５の回転数変化が確認されると、このときの指令回転数に対応する主軸５の軸方向変位量が記憶部１１に格納された関係式又は相関表を用いて演算される。ここで、指令回転数に対応する変位データが相関表に存在しない場合には、軸方向変位量が近傍値から内挿によって推定される。
【００１２】
演算により求められた変位量は当該回転数による運転期間中保持され、数値制御部１３からその変位量に相当する補正量が出力され、主軸５が変位方向と逆方向に移動制御される。そして、この制御は回転数が変化するまで継続され、遠心力による主軸５の軸方向変位が補正される。また、このとき、ＮＣ操作画面には図５に示すような主軸回転数と補正量との相関表が表示される。従って、このマシニングセンタによれば、高速回転時に工具の刃先位置を一定に保持して、加工精度を向上することができる。
【００１３】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば、皿ばねを用いて予圧を付与する構造の主軸に適用したり、マシニングセンタ以外の各種工作機械に応用したりするなど、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適宜に変更して実施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、定圧予圧構造の主軸において、遠心力による主軸の軸方向変位を的確に補正できるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示すマシニングセンタのシステム構成図である。
【図２】定圧予圧構造の主軸を示す断面図である。
【図３】遠心力による主軸の軸方向変位を補正する方法を示すフローチャートである。
【図４】主軸回転数と軸方向変位量との相関関係を示す特性図である。
【図５】ＮＣ操作画面に表示される主軸回転数と補正量との相関表である。
【符号の説明】
５・・主軸、７，８・・アンギュラ軸受、９・・コイルスプリング、１１・・記憶部、１２・・演算部、１３・・数値制御部。
【発明の属する技術分野】
本発明は、ばね部材により軸受に常時一定の予圧を付与する定圧予圧構造の主軸において、遠心力による軸受転動体の接触位置変化に伴う主軸の軸方向変位を補正する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
工作機械等においては、従来から、軸受に予圧を付与して、主軸の剛性や回転精度を高める技術が広く採用されている。特に、アンギュラ軸受が多用される高速マシニングセンタでは、定位置で油圧によって予圧を付与する定位置予圧構造の主軸と、ばね部材により常時一定の予圧を付与する定圧予圧構造の主軸とが知られている。
【０００３】
定位置予圧構造の主軸では、高速回転時に軸受の発熱等により予圧が過大となり焼付きの危険があるため、予圧量を回転数に応じて切り換える手段が設けられている。また、予圧切換時に主軸が軸方向に変位して加工精度を低下させるため、予圧の切換を認識して主軸の変位量を軸移動によって補正する方法も採られている（特開平５−２３７７０４号公報、特開平６−２６２４８５号公報）。
【０００４】
これに対し、定圧予圧構造の主軸では、コイルスプリングや皿ばね等のばね部材により軸受に常時一定の予圧を付与するため、主軸回転数が変化した場合でも予圧量はほとんど変化しない。従って、予圧切換手段を設ける必要がなく、高速回転用の主軸をより簡略に構成できる利点がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、定圧予圧構造の主軸が高速回転すると、遠心力で軸受の転動体の接触位置が変化する。この場合、主軸はばね部材により軸受を介して軸方向に付勢されているため、転動体の位置変化に伴い、主軸が軸方向に変位し、工具刃先位置が変化して、加工精度に悪影響を及ぼすという問題点があった。
【０００６】
そこで、本発明の課題は、定圧予圧構造の主軸において、遠心力による主軸の軸方向変位を的確に補正できる装置を提供することにある。
【０００７】
【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、本発明の変位補正装置は、ばね部材により、転動体を用いた軸受に常時一定の予圧を付与する定圧予圧構造の主軸において、軸受転動体の接触位置変化に伴う主軸の軸方向変位を補正する装置であって、主軸の回転数と軸受転動体の接触位置変化に伴う主軸の軸方向変位量との相関関係を記憶する記憶部と、記憶データに基づいて指令回転数に対応する変位量を演算する演算部と、演算値に相当する補正量で主軸を変位方向と逆方向に移動制御する数値制御部とから構成される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をマシニングセンタに実施した形態を図面に基づいて説明する。図１及び図２に示すように、このマシニングセンタはベッド１、コラム２、テーブル３、主軸ヘッド４、及び主軸５から構成されている。主軸５はハウジング６の内側において上下のアンギュラ軸受７，８により回転可能に支持され、上側のアンギュラ軸受７にはコイルスプリング９によって常時一定の予圧が付与されている。
【０００９】
また、マシニングセンタの制御系には、遠心力による主軸５の軸方向変位を補正する装置が設けられている。この変位補正装置は、主軸５の回転数と軸方向変位量との相関関係を記憶する記憶部１１と、この記憶データに基づいて指令回転数に対応する変位量を演算する演算部１２と、その演算値に相当する補正量で主軸５を変位方向と逆方向に移動制御する数値制御部１３とから構成されている。なお、図１のマシニングセンタは縦形であるが、横形の場合もこれと同様の補正システムを採用できる。
【００１０】
ここで、軸方向変位量は、主軸５を実際に回転してその端面位置を計測すること、或いは、遠心力によるアンギュラ軸受７の転動体の変位量を解析計算することによって予め求めることができる。図４は解析計算によって求めた主軸回転数Ｎと軸方向変位量δとの相関関係を例示するものである。ここから、回転数Ｎ及び変位量δが二次式近似でよく一致することが分かる。従って、図中に例示した関係式を記憶部１１に格納してもよく、或いは、回転数Ｎと変位量δとの相関表を記憶部１１に格納してもよい。
【００１１】
次に、上記装置による補正方法を図３のフローチャートに従って説明する。まず、主軸５の回転数変化が確認されると、このときの指令回転数に対応する主軸５の軸方向変位量が記憶部１１に格納された関係式又は相関表を用いて演算される。ここで、指令回転数に対応する変位データが相関表に存在しない場合には、軸方向変位量が近傍値から内挿によって推定される。
【００１２】
演算により求められた変位量は当該回転数による運転期間中保持され、数値制御部１３からその変位量に相当する補正量が出力され、主軸５が変位方向と逆方向に移動制御される。そして、この制御は回転数が変化するまで継続され、遠心力による主軸５の軸方向変位が補正される。また、このとき、ＮＣ操作画面には図５に示すような主軸回転数と補正量との相関表が表示される。従って、このマシニングセンタによれば、高速回転時に工具の刃先位置を一定に保持して、加工精度を向上することができる。
【００１３】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば、皿ばねを用いて予圧を付与する構造の主軸に適用したり、マシニングセンタ以外の各種工作機械に応用したりするなど、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適宜に変更して実施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、定圧予圧構造の主軸において、遠心力による主軸の軸方向変位を的確に補正できるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示すマシニングセンタのシステム構成図である。
【図２】定圧予圧構造の主軸を示す断面図である。
【図３】遠心力による主軸の軸方向変位を補正する方法を示すフローチャートである。
【図４】主軸回転数と軸方向変位量との相関関係を示す特性図である。
【図５】ＮＣ操作画面に表示される主軸回転数と補正量との相関表である。
【符号の説明】
５・・主軸、７，８・・アンギュラ軸受、９・・コイルスプリング、１１・・記憶部、１２・・演算部、１３・・数値制御部。
Claims (1)
- ばね部材により、転動体を用いた軸受に常時一定の予圧を付与する定圧予圧構造の主軸において、軸受転動体の接触位置変化に伴う主軸の軸方向変位を補正する装置であって、
主軸の回転数と軸受転動体の接触位置変化に伴う主軸の軸方向変位量との相関関係を記憶する記憶部と、記憶データに基づいて指令回転数に対応する変位量を演算する演算部と、演算値に相当する補正量で主軸を変位方向と逆方向に移動制御する数値制御部とからなる変位補正装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24137197A JP3571505B2 (ja) | 1997-09-05 | 1997-09-05 | 主軸の変位補正装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24137197A JP3571505B2 (ja) | 1997-09-05 | 1997-09-05 | 主軸の変位補正装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1177487A JPH1177487A (ja) | 1999-03-23 |
| JP3571505B2 true JP3571505B2 (ja) | 2004-09-29 |
Family
ID=17073298
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24137197A Expired - Fee Related JP3571505B2 (ja) | 1997-09-05 | 1997-09-05 | 主軸の変位補正装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3571505B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW201244872A (en) * | 2011-05-09 | 2012-11-16 | Prec Machinery Res & Dev Ct | Compensation method for correcting error in spindle rotation |
| JP5962247B2 (ja) * | 2012-06-21 | 2016-08-03 | 株式会社ジェイテクト | 工具先端位置補正装置 |
| KR20180047495A (ko) * | 2016-10-31 | 2018-05-10 | 현대위아 주식회사 | 공작기계 주축 돌출량 보상 장치 및 방법 |
-
1997
- 1997-09-05 JP JP24137197A patent/JP3571505B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1177487A (ja) | 1999-03-23 |
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Legal Events
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