JP7416374B2 - 回転主軸の回転振れ制御方法および主軸装置 - Google Patents
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Description
図1において、主軸装置100は、主軸頭ハウジング102に回転可能に支持された回転主軸104を具備している。回転主軸104は、その先端側(図1では下側)を一対の転がり軸受106、108により、そして後端側(図1では上側)を転がり軸受110により、中心軸線O周りに回転可能に主軸頭ハウジング102に支持されている。転がり軸受106、108、110は玉軸受やころ軸受とすることができる。本実施形態では、回転主軸104の先端側を回転支持する転がり軸受106、108は、アンギュラコンタクト玉軸受、後端側を回転支持する転がり軸受110は、ラジアル玉軸受となっている。
回転主軸104が回転する間、変位センサ118は、中心軸線Oに関する回転主軸104の半径方向の変位を検出し、バンドパスフィルタ12へ出力する。調整器18は、回転主軸104の回転速度または回転周波数である回転信号を回転センサ120から受信し、該回転信号に基づきバンドパスフィルタ12の通過周波数帯域を決定する。バンドパスフィルタ12は、変位センサ118の信号から調整器18によって決定された通過周波数帯域内の信号を抽出し、これを回転主軸104の回転とは同期しない転がり軸受106、108、110の転動体保持器の回転周期に起因する回転主軸104の振動成分(回転非同期振れ)として、信号調整回路14へ出力する。
12 バンドパスフィルタ
14 信号調整回路
16 アンプ
18 調整器
100 主軸装置
102 主軸頭ハウジング
104 回転主軸
106 軸受
108 軸受
118 変位センサ
120 回転センサ
122 ボイスコイルモータ
Claims (6)
- 転がり軸受によって主軸頭ハウジングに回転支持された回転主軸を有する工作機械の回転主軸の回転振れ制御方法において、
前記回転主軸の回転により生じる振動の前記回転主軸の中心軸線に関する半径方向成分を検出し、
前記回転主軸の回転信号を受信し、
検出した前記半径方向成分と、受信した前記回転信号とに基づき、前記回転信号の周波数に対する所定の第1の割合の周波数を上限とし、第2の割合の周波数を下限とし、前記上限と下限の間の周波数帯域内の前記半径方向成分を前記回転主軸の回転とは同期しない前記転がり軸受の転動体保持器の回転周期に起因する回転主軸の半径方向の振動成分として抽出し、
前記抽出した振動成分と同じ周波数で前記抽出した振動成分を低減するように位相のずれた半径方向の駆動信号を生成し、
前記駆動信号に基づいて、前記主軸頭ハウジングに回転主軸の半径方向に取り付けた加振器をそれぞれ駆動することを含み、
前記第1の割合の周波数は、回転主軸が起動してからの時間経過と共に変化する前記振動成分の周波数の最大値を予め実験的に求めて決定され、前記第2の割合の周波数は、回転主軸が起動してからの時間経過と共に変化する前記振動成分の周波数の最小値を予め実験的に求めて決定されることを特徴とした回転主軸の回転振れ制御方法。 - 前記抽出した振動成分と位相のずれた駆動信号は、前記抽出した振動成分に対して正負を反転したものである請求項1に記載の回転主軸の回転振れ制御方法。
- 転がり軸受によって主軸頭ハウジングに回転支持された回転主軸を有する工作機械の主軸装置において、
前記回転主軸の回転により生じる振動の前記回転主軸の中心軸線に関する半径方向成分を検出する振動検出器と、
前記回転主軸の回転を検出し回転信号を出力する回転検出器と、
検出した前記半径方向成分と、受信した前記回転信号とに基づき、前記回転信号の周波数に対する所定の第1の割合の周波数を上限とし、第2の割合の周波数を下限とし、前記上限と下限の間の周波数帯域内の前記半径方向成分を前記回転主軸の回転とは同期しない前記転がり軸受の転動体保持器の回転周期に起因する回転主軸の半径方向の振動成分として抽出するバンドパスフィルタと、
抽出した振動成分と同じ周波数で前記抽出した振動成分を低減するように位相のずれた半径方向の駆動信号を生成する駆動信号生成部と、
前記駆動信号に基づいて、前記主軸頭ハウジングを回転主軸の半径方向に加振する加振器と、
を具備し、
前記第1の割合の周波数は、回転主軸が起動してからの時間経過と共に変化する前記振動成分の周波数の最大値を予め実験的に求めて決定され、前記第2の割合の周波数は、回転主軸が起動してからの時間経過と共に変化する前記振動成分の周波数の最小値を予め実験的に求めて決定されることを特徴とした主軸装置。 - 前記回転主軸の半径方向の回転振れを制御する場合、前記振動検出器、前記バンドパスフィルタ、前記駆動信号生成部、および前記加振器は、前記回転主軸の中心軸線に垂直な2方向にそれぞれ設ける請求項3に記載の主軸装置。
- 前記振動検出器は、前記主軸頭ハウジングに対する前記回転主軸の中心軸線に関する半径方向または軸線方向の変位を検出する非接触変位センサである請求項3に記載の主軸装置。
- 前記振動検出器は、前記主軸頭ハウジングの前記回転主軸の中心軸線に関する半径方向または軸線方向の振動加速度を検出する加速度センサである請求項3に記載の主軸装置。
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