JP5729967B2 - 工作機械の主軸装置、及び工作機械主軸装置の軸受与圧制御方法 - Google Patents
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Description
しかし、振れ止め装置を設ける構成は小型化に不向きであったし、回転速度を変化させるものはワークの仕上げ精度が劣化するといった問題があった。そのため、本出願人は特許文献2において、ワークの動コンプライアンスが最小(動剛性が最大)となる主軸角度を求め、その角度に工具の切り込み角度を合わせることでびびり振動を抑制し、上述したような振れ止め装置や回転速度の変化等を必要としない精度の高い加工を実施する技術を提案した。
この構成によれば、軸受の間座を複数に分割し、主軸のコンプライアンスを基に分割した個々の間座の予圧を決定するので、主軸周りのコンプライアンスばらつきを小さくすることが可能となる。また、コンプライアンスのばらつきを任意の方向に制御できるので、旋削加工のように工具が固定で切削方向が一方向の場合、切削方向に合わせてコンプライアンスの高い方向を配置することも可能となる。その結果、工具や加工形態によらずワークに対するびびり振動の発生を抑制でき、精度の高い安定した加工が可能となる。
前記予圧制御手段は、求めた切削力方向に対応する分割間座の予圧を上げる制御を実施することを特徴とする。
この構成によれば、主軸のコンプライアンスに加えて切削力方向も加味して予圧を決定するので、切削時に変化する主軸のコンプライアンスを改善することができ、更に安定した加工を実現できる。
この方法によれば、軸受の間座を複数に分割して分割間座の個々の予圧を、主軸のコンプライアンスと切削力方向を基に決定するので、主軸周りのコンプライアンスばらつきを小さくすることが可能となる。また、コンプライアンスのばらつきを任意の方向に制御できるので、旋削加工のように工具が固定で切削方向が一方向の場合、切削方向に合わせてコンプライアンスの高い方向を配置することも可能となる。よって、工具や加工形態によらずワークに対するびびり振動の発生を抑制でき、精度の高い安定した加工が可能となる。
主軸2は、複数の軸受3,3・・を介して筒状のハウジング4内に支持され、上部に設置された図示しないモータにより回転することでワーク1を回転させ、図示しない刃物台に取り付けられた工具で切削等を行う。
予圧供給部10は、ハウジング4を介して外部から圧油の供給を受けるために中央外輪間座8Aに形成された油供給路11と、左右の外輪間座8B,8Cに形成された油室12と、油室12と油供給路11とを接続するために中央外輪間座8Aに形成された油通路13とで構成され、左右の軸受3に対して圧油による予圧を印加する構成となっている。左右の油室12,12に圧油が供給されることで、左右外輪間座8B,8Cは双方のアンギュラ玉軸受3,3を押圧し、軸受3に予圧が付与される。
予圧量決定部30は、コンプライアンス情報と、切削力方向判断部29で判定された切削力方向情報とに基づき、該当する予圧情報を予圧情報記憶部27から読み取り予圧印加部31に送り、予圧印加部31は与えられた情報に基づき個々の分割間座8a〜8hの予圧を制御する。
図6に示すように、主軸2のコンプライアンスの測定は、任意の1方向側面から主軸2をインパルスハンマ等で加振(図6では矢印Pで示す第1分割間座8aを加振)し、主軸2の反対側に設けられた第1センサ34により主軸2の振動を検知して実施される。
例えば、切削力方向が第2分割間座8bと第3分割間座8cの間の方向と判断されたら、予圧量決定部31は、第2分割間座8bと第3分割間座8cの双方の予圧を上げる指示を出す。但し、上述したように、既に第1分割間座8a方向に大きな予圧を印加しているため、一例として第1分割間座8aにレベル5、第2及び第3分割間座8b,8cの双方にレベル3、その他の第4〜第8分割間座8d〜8hにレベル1の圧油を印加して加工を継続させる。
また、主軸2のコンプライアンス特性に加えて、切削力方向も加味して予圧を決定するので、切削時に変化する主軸2のコンプライアンスも改善することができ、更に安定した加工を実現できる。
また、間座8を8等分しているが、分割数は任意であり、6等分しても10等分しても良い。
更には、本発明の分割間座とは、間座を等分に区分けした各々の部分が実質的に独立して予圧を変更できるように動作できるのであれば良く、例えば分割間座を弾性の高い素材で連結した構成、間座自身を分割間座間に相当する部分のみ薄肉とすることで独立した変形を容易とした構成、更に間座8の、軸受と油室12とに挟まれる部分を薄肉とすることによって予圧による変形を容易化する構成等も、実質的に間座を分割した見ることができ、本発明の主旨に含まれるものであることは言うまでもない。
また、上記実施形態では、アンギュラ玉軸受を例に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、円錐ころ軸受などの他のアンギュラコンタクト軸受や、深溝玉軸受などのラジアル軸受、さらにはスラスト玉軸受などのスラスト軸受等、種々の転がり軸受において適用可能である。
Claims (3)
- 主軸が複数の転がり軸受を介してハウジングに回転可能に支持され、前記転がり軸受の間座に予圧が付与されて成る工作機械の主軸装置であって、
前記間座を軸受の周方向に対して複数に分割し、分割した分割間座の夫々に対して付与する予圧を制御する予圧制御手段と、
前記分割した分割間座の夫々に対して予圧を与えて予め測定した主軸周りのコンプライアンスデータを記憶するパラメータ記憶部とを備え、
前記予圧制御手段は、前記パラメータ記憶部に記憶された前記コンプライアンスデータを基に、前記主軸周りのコンプライアンスが均一になるよう個々の前記分割間座に付与する予圧を制御することを特徴とする工作機械の主軸装置。 - 前記予圧制御手段は、主軸を回転させた切削動作中に前記主軸に加わる切削力方向を各軸モータの電流情報から判断する切削力方向判断部を有し、
前記予圧制御手段は、求めた切削力方向に対応する分割間座の予圧を上げる制御を実施することを特徴とする請求項1記載の工作機械の主軸装置。 - 主軸が複数の転がり軸受を介してハウジングに回転可能に支持され、前記転がり軸受の間座に予圧が付与されて成り、前記間座を軸受円周方向に対して複数に分割した工作機械の主軸装置において、夫々の分割間座に対して付与する予圧を制御する軸受予圧制御方法であって、
前記分割間座の角度毎に主軸のコンプライアンスデータを予め測定し、
切削動作中の前記主軸に加わる切削力方向を各軸モータの電流情報から求め、
当該切削力方向の情報及び測定した前記コンプライアンスデータを基に、前記主軸周りのコンプライアンスが均一になるよう個々の前記分割間座の予圧を制御することを特徴とする工作機械主軸装置の軸受予圧制御方法。
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JP2010241133A JP5729967B2 (ja) | 2010-10-27 | 2010-10-27 | 工作機械の主軸装置、及び工作機械主軸装置の軸受与圧制御方法 |
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JP2010241133A JP5729967B2 (ja) | 2010-10-27 | 2010-10-27 | 工作機械の主軸装置、及び工作機械主軸装置の軸受与圧制御方法 |
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JPH11239902A (ja) * | 1998-02-26 | 1999-09-07 | Hitachi Via Mechanics Ltd | 工作機械の主軸支持装置 |
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2010
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