JPH07314292A - 静圧軸受の軸負荷検出装置 - Google Patents
静圧軸受の軸負荷検出装置Info
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- JPH07314292A JPH07314292A JP11506094A JP11506094A JPH07314292A JP H07314292 A JPH07314292 A JP H07314292A JP 11506094 A JP11506094 A JP 11506094A JP 11506094 A JP11506094 A JP 11506094A JP H07314292 A JPH07314292 A JP H07314292A
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- output
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- machining
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 軸に加わった力による変位のみを検出し、そ
の状態が正常であるかあるいは異常であるかなどの判断
を自動的に行なえる静圧軸受の軸負荷検出装置を提供す
る。 【構成】 変位センサ９，１０の出力信号１１をＡ／Ｄ
コンバータ１２でデジタル信号に変換してＣＰＵ１３に
入力する。ＣＰＵ１３は変位センサの変動率の急増分の
みを取出し、負荷による軸変位を検知し、レベルメータ
１４に表示し、信号出力回路１６からオープンコレクタ
の態様で出力する。軸変位を予め設定した基準値と比較
し、設定値オーバの信号を出力したり、軸が変位してい
る時間を検知し、この時間と軸変位量から工具の異常な
どを検知する。
の状態が正常であるかあるいは異常であるかなどの判断
を自動的に行なえる静圧軸受の軸負荷検出装置を提供す
る。 【構成】 変位センサ９，１０の出力信号１１をＡ／Ｄ
コンバータ１２でデジタル信号に変換してＣＰＵ１３に
入力する。ＣＰＵ１３は変位センサの変動率の急増分の
みを取出し、負荷による軸変位を検知し、レベルメータ
１４に表示し、信号出力回路１６からオープンコレクタ
の態様で出力する。軸変位を予め設定した基準値と比較
し、設定値オーバの信号を出力したり、軸が変位してい
る時間を検知し、この時間と軸変位量から工具の異常な
どを検知する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は静圧軸受の軸負荷検出
装置に関し、特に、タッチセンサや穴開け加工などに利
用されるエアースピンドルの負荷状態を検出するような
軸負荷検出装置に関する。
装置に関し、特に、タッチセンサや穴開け加工などに利
用されるエアースピンドルの負荷状態を検出するような
軸負荷検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、たとえば小径の穴開け加工を
するために、エアースピンドルが用いられるが、工具の
径が小さいため、加工時に工具が折損しやすいという問
題がある。このため、従来から加工状態を監視すること
により、工具の折損を検出あるいは予知しようとする試
みがなされており、その１つにスピンドルに変位センサ
を組込み、加工反力を主軸の変位によって検出するもの
がある。
するために、エアースピンドルが用いられるが、工具の
径が小さいため、加工時に工具が折損しやすいという問
題がある。このため、従来から加工状態を監視すること
により、工具の折損を検出あるいは予知しようとする試
みがなされており、その１つにスピンドルに変位センサ
を組込み、加工反力を主軸の変位によって検出するもの
がある。
【０００３】図７はそのようなエアースピンドルの縦断
面図である。図７において、主軸１の先端にはチャック
２が設けられていて、このチャック２にワークＷを穴開
けするためのドリルＴが取付けられている。主軸１には
ロータ３が設けられ、このロータ３に対向するようにス
テータ４がハウジング５に取付けられている。エアー注
入口６からエアーが注入されると、上部の静圧流体軸受
７と下部の静圧流体軸受８から主軸１にエアーが吹付け
られ、主軸１がハウジング５に対して非接触で支持さ
れ、ステータ４が駆動されることによってロータ３が回
転し、ドリルＴによってワークＷが穴開け加工される。
ハウジング５の上部と下部には非接触型の変位センサ
９，１０が設けられていて、これらの変位センサ９，１
０によって主軸１の変位が検知される。
面図である。図７において、主軸１の先端にはチャック
２が設けられていて、このチャック２にワークＷを穴開
けするためのドリルＴが取付けられている。主軸１には
ロータ３が設けられ、このロータ３に対向するようにス
テータ４がハウジング５に取付けられている。エアー注
入口６からエアーが注入されると、上部の静圧流体軸受
７と下部の静圧流体軸受８から主軸１にエアーが吹付け
られ、主軸１がハウジング５に対して非接触で支持さ
れ、ステータ４が駆動されることによってロータ３が回
転し、ドリルＴによってワークＷが穴開け加工される。
ハウジング５の上部と下部には非接触型の変位センサ
９，１０が設けられていて、これらの変位センサ９，１
０によって主軸１の変位が検知される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、図７に示し
たようなスピンドルにおいては、回転時にモータからの
発熱があり、高速回転時には軸受部７の摩擦損失による
発熱なども生じる。また、周囲の温度変化によるハウジ
ング５と静圧流体軸受７，８との温度差なども生じる。
さらに、主軸１とハウジング５の材質の違いによる熱膨
張差もある。したがって、これらにより主軸１とハウジ
ング７との間の相対変位が生じ、主軸１の変位として検
出される。
たようなスピンドルにおいては、回転時にモータからの
発熱があり、高速回転時には軸受部７の摩擦損失による
発熱なども生じる。また、周囲の温度変化によるハウジ
ング５と静圧流体軸受７，８との温度差なども生じる。
さらに、主軸１とハウジング５の材質の違いによる熱膨
張差もある。したがって、これらにより主軸１とハウジ
ング７との間の相対変位が生じ、主軸１の変位として検
出される。
【０００５】しかも、変位センサ９，１０自身の温度ド
リフトもあり、単にスピンドルに変位センサ９，１０を
組込んだのみでは、主軸１に加わった負荷によって主軸
１が変位したのか、それとも上述の他の影響によるのか
の判断が困難である場合が多い。また、この出力から現
状態が異常であるかあるいは正常であるかの判断を自動
的に行なうことも困難である。
リフトもあり、単にスピンドルに変位センサ９，１０を
組込んだのみでは、主軸１に加わった負荷によって主軸
１が変位したのか、それとも上述の他の影響によるのか
の判断が困難である場合が多い。また、この出力から現
状態が異常であるかあるいは正常であるかの判断を自動
的に行なうことも困難である。
【０００６】それゆえに、この発明の主たる目的は、主
軸に加わった力による変位のみを検出し、かつその状態
が正常であるか異常であるかなどの判断を自動的に行な
うことができるような静圧軸受の軸負荷検出装置を提供
することである。
軸に加わった力による変位のみを検出し、かつその状態
が正常であるか異常であるかなどの判断を自動的に行な
うことができるような静圧軸受の軸負荷検出装置を提供
することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
ジャーナルおよびスラスト軸受の少なくともいずれか一
方を空気軸受で軸支し、これによって支持される軸のラ
ジアル方向またはスラスト方向の変位を非接触で検知す
るセンサを内蔵したスピンドルにおいて、軸負荷を検出
する軸負荷検出装置であって、センサの検出出力が急激
に変動したとき、軸に負荷が加わったものとして判断す
る判断手段と、負荷が加わったものとして判断された直
前のセンサ出力を基準値とし、判断手段によって負荷が
加わったと判断されたときのセンサ出力と基準値との差
を軸変位量として出力する軸変位検出手段を備えて構成
される。
ジャーナルおよびスラスト軸受の少なくともいずれか一
方を空気軸受で軸支し、これによって支持される軸のラ
ジアル方向またはスラスト方向の変位を非接触で検知す
るセンサを内蔵したスピンドルにおいて、軸負荷を検出
する軸負荷検出装置であって、センサの検出出力が急激
に変動したとき、軸に負荷が加わったものとして判断す
る判断手段と、負荷が加わったものとして判断された直
前のセンサ出力を基準値とし、判断手段によって負荷が
加わったと判断されたときのセンサ出力と基準値との差
を軸変位量として出力する軸変位検出手段を備えて構成
される。
【０００８】請求項２に係る発明では、さらに軸変位検
出手段から出力された軸変位量を表示するための軸変位
量表示手段と、１つの穴の加工中に軸変位検出手段から
出力された軸変位量の最大値を次の負荷が加わるまで保
持して軸変位量表示手段に表示させる表示制御手段とを
含む。
出手段から出力された軸変位量を表示するための軸変位
量表示手段と、１つの穴の加工中に軸変位検出手段から
出力された軸変位量の最大値を次の負荷が加わるまで保
持して軸変位量表示手段に表示させる表示制御手段とを
含む。
【０００９】請求項３に係る発明は、軸変位検出手段か
ら出力された軸変位量が予め定める限界値を越えたと
き、軸受異常信号を出力する軸受異常信号出力手段と、
その軸受異常を表示する軸受異常表示手段とを含む。
ら出力された軸変位量が予め定める限界値を越えたと
き、軸受異常信号を出力する軸受異常信号出力手段と、
その軸受異常を表示する軸受異常表示手段とを含む。
【００１０】請求項４に係る発明では、請求項１のスピ
ンドルは工具を回転させてワークを加工するものであっ
て、軸の基準変位量を設定するための設定手段と、出力
された軸の基準変位量と設定された軸の基準変位量とを
比較し、出力された軸の基準変位量が設定された軸変位
量を越えたとき、設定された軸の基準変位量を越えたも
のとして設定値オーバ信号を出力する設定値オーバ信号
出力手段と、その出力に応じて、設定値オーバを表示す
る設定値オーバ表示手段とを含む。
ンドルは工具を回転させてワークを加工するものであっ
て、軸の基準変位量を設定するための設定手段と、出力
された軸の基準変位量と設定された軸の基準変位量とを
比較し、出力された軸の基準変位量が設定された軸変位
量を越えたとき、設定された軸の基準変位量を越えたも
のとして設定値オーバ信号を出力する設定値オーバ信号
出力手段と、その出力に応じて、設定値オーバを表示す
る設定値オーバ表示手段とを含む。
【００１１】請求項５に係る発明では、軸変位検出手段
は、軸が負荷を受けて変位している間、変位検出中を示
す変位検出中信号を出力する。
は、軸が負荷を受けて変位している間、変位検出中を示
す変位検出中信号を出力する。
【００１２】請求項６に係る発明では、工具によってワ
ークの複数箇所を加工するとき、ある箇所を加工してい
るときの軸変位量の最大値をその加工時間で除算した値
を算出し、その値が前の加工時に比べて急増しているこ
とに応じて工具異常を判別する。
ークの複数箇所を加工するとき、ある箇所を加工してい
るときの軸変位量の最大値をその加工時間で除算した値
を算出し、その値が前の加工時に比べて急増しているこ
とに応じて工具異常を判別する。
【００１３】請求項７に係る発明では、ワークの１ヶ所
を加工中における軸変位量の最大値が前の箇所の加工時
に比較して激減したことに応じて、工具異常を判別す
る。
を加工中における軸変位量の最大値が前の箇所の加工時
に比較して激減したことに応じて、工具異常を判別す
る。
【００１４】請求項８に係る発明では、ワークの複数箇
所を加工するときある箇所の加工から次の箇所の加工ま
での時間が予め定める時間以上となったことに応じて、
工具異常を判別する。
所を加工するときある箇所の加工から次の箇所の加工ま
での時間が予め定める時間以上となったことに応じて、
工具異常を判別する。
【００１５】請求項９に係る発明では、工具によってワ
ークの複数箇所を加工するとき、スピンドルを取付ける
軸の切込信号が出力中において、変位検出中信号が出力
されていないことに応じて、工具異常を判別する。
ークの複数箇所を加工するとき、スピンドルを取付ける
軸の切込信号が出力中において、変位検出中信号が出力
されていないことに応じて、工具異常を判別する。
【００１６】
【作用】請求項１に係る発明は、センサの検出出力が急
激に変動したとき、軸の負荷が加わったものとして判断
し、直前のセンサ出力を基準とし、負荷が加わったと判
断されたときのセンサ出力と基準値との差を軸変位量と
して出力する。
激に変動したとき、軸の負荷が加わったものとして判断
し、直前のセンサ出力を基準とし、負荷が加わったと判
断されたときのセンサ出力と基準値との差を軸変位量と
して出力する。
【００１７】請求項２に係る発明では、出力された軸変
位量の最大値を次の負荷が加わるまで保持して表示す
る。
位量の最大値を次の負荷が加わるまで保持して表示す
る。
【００１８】請求項３に係る発明は、出力された軸変位
量が予め定める限界値を越えたとき軸受異常として表示
する。
量が予め定める限界値を越えたとき軸受異常として表示
する。
【００１９】請求項４に係る発明は、軸の基準変位量を
予め設定しておき、出力された軸変位量と設定された軸
の基準変位量とを比較して、出力された軸の基準変位量
が設定された軸変位量を越えたとき、設定値をオーバし
たものとして表示する。
予め設定しておき、出力された軸変位量と設定された軸
の基準変位量とを比較して、出力された軸の基準変位量
が設定された軸変位量を越えたとき、設定値をオーバし
たものとして表示する。
【００２０】請求項５に係る発明は、軸が負荷を受けて
変位している間変位検出中を示す変位検出信号を出力す
る。
変位している間変位検出中を示す変位検出信号を出力す
る。
【００２１】請求項６に係る発明では、ワークの複数箇
所を加工するときに、ある箇所を加工しているときの軸
変位量の最大値をその加工時間で除算した値を算出し、
その値が前の加工時に比べて急増していれば工具異常で
あると判別する。
所を加工するときに、ある箇所を加工しているときの軸
変位量の最大値をその加工時間で除算した値を算出し、
その値が前の加工時に比べて急増していれば工具異常で
あると判別する。
【００２２】請求項７に係る発明では、ワークのある箇
所を加工中における軸変位量の最大値が前の箇所の加工
時に比較して激減していれば工具異常であると判別す
る。
所を加工中における軸変位量の最大値が前の箇所の加工
時に比較して激減していれば工具異常であると判別す
る。
【００２３】請求項８に係る発明では、ある箇所の加工
から次の箇所の加工までの時間が予め定める値以上であ
れば工具異常であると判別する。
から次の箇所の加工までの時間が予め定める値以上であ
れば工具異常であると判別する。
【００２４】請求項９に係る発明では、スピンドルを取
付ける軸の切込信号が出力中において、変位検出中信号
が出力されていないことに応じて、工具異常を判別す
る。
付ける軸の切込信号が出力中において、変位検出中信号
が出力されていないことに応じて、工具異常を判別す
る。
【００２５】
【実施例】図１はこの発明に一実施例の概略ブロック図
である。図１において、図７に示した変位センサ９，１
０からのセンサ出力１１はＡ／Ｄコンバータ１２に与え
られ、デジタル信号に変換されてＣＰＵ１３に与えられ
る。ＣＰＵ１３にはＡ／Ｄコンバータ１２の他に、レベ
ルメータ１４とＤ／Ａコンバータ１５と信号出力回路１
６と液晶表示器１７と入力キー１８とが接続される。レ
ベルメータ１４は主軸のスラスト変位を発光ダイオード
で表示するものであり、Ｄ／Ａコンバータ１５は主軸の
スラスト変位をアナログ信号として出力する。信号出力
回路１６はＣＰＵ１３からの指令に応じて、後述の図２
に示す発光ダイオード（ＬＥＤ）２０を表示させるとと
もに、オープンコレクタで外部に信号を出力する。液晶
表示器１７は入力キー１８から各種パラメータを入力す
るときの指示を表示する。
である。図１において、図７に示した変位センサ９，１
０からのセンサ出力１１はＡ／Ｄコンバータ１２に与え
られ、デジタル信号に変換されてＣＰＵ１３に与えられ
る。ＣＰＵ１３にはＡ／Ｄコンバータ１２の他に、レベ
ルメータ１４とＤ／Ａコンバータ１５と信号出力回路１
６と液晶表示器１７と入力キー１８とが接続される。レ
ベルメータ１４は主軸のスラスト変位を発光ダイオード
で表示するものであり、Ｄ／Ａコンバータ１５は主軸の
スラスト変位をアナログ信号として出力する。信号出力
回路１６はＣＰＵ１３からの指令に応じて、後述の図２
に示す発光ダイオード（ＬＥＤ）２０を表示させるとと
もに、オープンコレクタで外部に信号を出力する。液晶
表示器１７は入力キー１８から各種パラメータを入力す
るときの指示を表示する。
【００２６】図２はこの発明の一実施例の外観図であ
る。図２において、操作面には図１で説明したレベルメ
ータ１４と液晶表示器１７と入力キー１８と発光ダイオ
ード２０とが設けられている。発光ダイオード２０は電
源の投入を表示する表示器２１と、変位検出を表示する
表示器２２と、設定値オーバを表示する表示器２３と、
工具異常を表示する表示器２４と、システム異常を表示
する表示器２５と、軸受異常を表示する表示器２６とを
含む。
る。図２において、操作面には図１で説明したレベルメ
ータ１４と液晶表示器１７と入力キー１８と発光ダイオ
ード２０とが設けられている。発光ダイオード２０は電
源の投入を表示する表示器２１と、変位検出を表示する
表示器２２と、設定値オーバを表示する表示器２３と、
工具異常を表示する表示器２４と、システム異常を表示
する表示器２５と、軸受異常を表示する表示器２６とを
含む。
【００２７】ここで、図１および図２を参照して、この
発明の一実施例の概要について説明する。図７に示した
変位センサ９，１０からのセンサ出力１１は通常６ｍｓ
ｅｃ間隔でＡ／Ｄコンバータ１２に与えられてデジタル
信号に変換され、ＣＰＵ１３に取込まれる。取込まれた
変位センサ出力Ｖ1 は１８０ｍｓｅｃ前のデータＶ0と
逐次比較され、その差がたとえば４０ｍＶ以上になった
とき、ＣＰＵ１３はスピンドルに負荷が加わったものと
判断し、負荷が加わっている間は２ｍｓｅｃ間隔でサン
プリングを行なう。ＣＰＵ１３はスピンドルに負荷が加
わったと判断した場合、その時点でのデータをＶ0 を基
準点とし、逐次取込まれた変位センサ出力Ｖ1 との差を
負荷による軸変位量として信号出力回路１６に出力す
る。また、ＣＰＵ１３はそれを視覚的に確認できるよう
に、レベルメータ１４に表示させる。レベルメータ１４
のレンジは１ＬＥＤにつき、０．５μｍ，１．０μｍ，
２．０μｍの３段階で切換え可能となっている。各種パ
ラメータは、液晶表示器１７の指示に従って、入力キー
１８から入力される。レベルメータ１４の表示は、各切
込みごとの軸変位の表示最大値を保持していて、次の負
荷が加わるまで点灯表示する。
発明の一実施例の概要について説明する。図７に示した
変位センサ９，１０からのセンサ出力１１は通常６ｍｓ
ｅｃ間隔でＡ／Ｄコンバータ１２に与えられてデジタル
信号に変換され、ＣＰＵ１３に取込まれる。取込まれた
変位センサ出力Ｖ1 は１８０ｍｓｅｃ前のデータＶ0と
逐次比較され、その差がたとえば４０ｍＶ以上になった
とき、ＣＰＵ１３はスピンドルに負荷が加わったものと
判断し、負荷が加わっている間は２ｍｓｅｃ間隔でサン
プリングを行なう。ＣＰＵ１３はスピンドルに負荷が加
わったと判断した場合、その時点でのデータをＶ0 を基
準点とし、逐次取込まれた変位センサ出力Ｖ1 との差を
負荷による軸変位量として信号出力回路１６に出力す
る。また、ＣＰＵ１３はそれを視覚的に確認できるよう
に、レベルメータ１４に表示させる。レベルメータ１４
のレンジは１ＬＥＤにつき、０．５μｍ，１．０μｍ，
２．０μｍの３段階で切換え可能となっている。各種パ
ラメータは、液晶表示器１７の指示に従って、入力キー
１８から入力される。レベルメータ１４の表示は、各切
込みごとの軸変位の表示最大値を保持していて、次の負
荷が加わるまで点灯表示する。
【００２８】図３〜図６はこの発明の一実施例の具体的
な動作を説明するためのフローチャートである。
な動作を説明するためのフローチャートである。
【００２９】次に、図１〜図６を参照して、この発明の
一実施例の具体的な動作について説明する。この実施例
では、液晶表示器１７からの指示に従って、数種類のパ
ラメータを入力キー１８から入力可能となっている。図
３に示すステップ（図示ではＳＰと略称する）ＳＰ１に
おいて、ＣＰＵ１３はセンサ出力１１をＡ／Ｄコンバー
タ１２で変換したデジタル信号を取込み、それをデータ
ＶINとする。ＣＰＵ１３はステップＳＰ２において軸受
が正常であるか否かを検出する。これは、前述のごと
く、予め軸変位量の限界値がＲＯＭ内に設定されてお
り、センサ出力１１が設定値を越えていればステップＳ
Ｐ３において軸受異常信号を信号出力回路１６に出力す
る。応じて、信号出力回路１６はオープンコレクタ出力
をオンさせて、軸受異常信号を出力するとともに、図２
に示す発光ダイオード２６を点灯させる。軸受が異常で
なければ、ステップＳＰ４において軸受異常信号をオフ
にするとともに、発光ダイオード２６をオフにする。
一実施例の具体的な動作について説明する。この実施例
では、液晶表示器１７からの指示に従って、数種類のパ
ラメータを入力キー１８から入力可能となっている。図
３に示すステップ（図示ではＳＰと略称する）ＳＰ１に
おいて、ＣＰＵ１３はセンサ出力１１をＡ／Ｄコンバー
タ１２で変換したデジタル信号を取込み、それをデータ
ＶINとする。ＣＰＵ１３はステップＳＰ２において軸受
が正常であるか否かを検出する。これは、前述のごと
く、予め軸変位量の限界値がＲＯＭ内に設定されてお
り、センサ出力１１が設定値を越えていればステップＳ
Ｐ３において軸受異常信号を信号出力回路１６に出力す
る。応じて、信号出力回路１６はオープンコレクタ出力
をオンさせて、軸受異常信号を出力するとともに、図２
に示す発光ダイオード２６を点灯させる。軸受が異常で
なければ、ステップＳＰ４において軸受異常信号をオフ
にするとともに、発光ダイオード２６をオフにする。
【００３０】ステップＳＰ５において、センサ機能を継
続させるか否かを確認し、継続であればステップをＳＰ
６において、変位検出信号により加工中であるかを確認
する。加工中でなければ図４に示すステップＳＰ７に進
む。
続させるか否かを確認し、継続であればステップをＳＰ
６において、変位検出信号により加工中であるかを確認
する。加工中でなければ図４に示すステップＳＰ７に進
む。
【００３１】ステップＳＰ７において、ＣＰＵ１３はセ
ンサ出力ＶINを取込み１８０ｍｓｅｃ前のセンサ出力Ｖ
DATAと現在のセンサ出力ＶINとの差が加工開始判定のた
めの設定値よりも大きくなったか否かを判別する。この
設定値は、予め図示しないＲＯＭに設定されており、た
とえば４０ｍＶに設定されている。もし、１８０ｍｓｅ
ｃ前のセンサ出力ＶDATAと現在のセンサ出力ＶINとの差
が４０ｍＶ以下であれば、ステップＳＰ８において、Ｖ
DATAを消去し、現在のセンサ出力INを保存し、このセン
サ出力ＶINを新たなＶDATAとする。
ンサ出力ＶINを取込み１８０ｍｓｅｃ前のセンサ出力Ｖ
DATAと現在のセンサ出力ＶINとの差が加工開始判定のた
めの設定値よりも大きくなったか否かを判別する。この
設定値は、予め図示しないＲＯＭに設定されており、た
とえば４０ｍＶに設定されている。もし、１８０ｍｓｅ
ｃ前のセンサ出力ＶDATAと現在のセンサ出力ＶINとの差
が４０ｍＶ以下であれば、ステップＳＰ８において、Ｖ
DATAを消去し、現在のセンサ出力INを保存し、このセン
サ出力ＶINを新たなＶDATAとする。
【００３２】ステップＳＰ７において、ＶDATA−ＶINが
４０ｍＶを越えていれば、ステップＳＰ９において、Ｖ
DATAを基準値ＶBASEとし、ステップＳＰ１０において変
位検出信号を出力するとともに、発光ダイオード２２を
点灯させ、初期状態に戻る。そして、前述のステップＳ
Ｐ１〜ＳＰ６の動作を繰返し、ステップＳＰ６において
変位検出信号によって加工中であることを確認すると、
ステップＳＰ１１に進む。
４０ｍＶを越えていれば、ステップＳＰ９において、Ｖ
DATAを基準値ＶBASEとし、ステップＳＰ１０において変
位検出信号を出力するとともに、発光ダイオード２２を
点灯させ、初期状態に戻る。そして、前述のステップＳ
Ｐ１〜ＳＰ６の動作を繰返し、ステップＳＰ６において
変位検出信号によって加工中であることを確認すると、
ステップＳＰ１１に進む。
【００３３】ステップＳＰ１１において、ＣＰＵ１３は
基準電圧ＶBASEと現在のセンサ出力ＶINの差を求めて軸
変位量ＶOUT を算出し、ステップＳＰ１２において、軸
変位量ＶOUT が加工終了判定のための設定値ＶEND より
も小さくなったか否かを判別する。加工終了判定のため
の設定値ＶEND は予めＣＰＵ１３に設定されている。Ｃ
ＰＵ１３は軸変位量ＶOUT が設定値ＶEND よりも大きけ
れば、図５に示すステップＳＰ１３に進み、軸変位量Ｖ
OUT を信号出力回路１６に出力する。また、ＣＰＵ１３
はステップＳＰ１４において軸変位量ＶOUT をレベルメ
ータ１４にも出力し、軸変位量を表示させる。ステップ
ＳＰ１５において、ＣＰＵ１３は軸変位量ＶOUT と設定
値ＶLEVEL とを比較し、軸変位量ＶOUT が設定値Ｖ
LEVEL よりも小さければ、ステップＳＰ１７において設
定値オーバ信号をオフにするとともに、発光ダイオード
２３を消灯させる。軸変位量ＶOUT が設定値ＶLEVEL よ
りも大きければ、ステップＳＰ１８において、設定値オ
ーバ信号をオンにするとともに、発光ダイオード２３を
点灯させる。設定値オーバ判定のための設定値ＶLEVEL
は予め入力キー１８から入力されて設定されている。
基準電圧ＶBASEと現在のセンサ出力ＶINの差を求めて軸
変位量ＶOUT を算出し、ステップＳＰ１２において、軸
変位量ＶOUT が加工終了判定のための設定値ＶEND より
も小さくなったか否かを判別する。加工終了判定のため
の設定値ＶEND は予めＣＰＵ１３に設定されている。Ｃ
ＰＵ１３は軸変位量ＶOUT が設定値ＶEND よりも大きけ
れば、図５に示すステップＳＰ１３に進み、軸変位量Ｖ
OUT を信号出力回路１６に出力する。また、ＣＰＵ１３
はステップＳＰ１４において軸変位量ＶOUT をレベルメ
ータ１４にも出力し、軸変位量を表示させる。ステップ
ＳＰ１５において、ＣＰＵ１３は軸変位量ＶOUT と設定
値ＶLEVEL とを比較し、軸変位量ＶOUT が設定値Ｖ
LEVEL よりも小さければ、ステップＳＰ１７において設
定値オーバ信号をオフにするとともに、発光ダイオード
２３を消灯させる。軸変位量ＶOUT が設定値ＶLEVEL よ
りも大きければ、ステップＳＰ１８において、設定値オ
ーバ信号をオンにするとともに、発光ダイオード２３を
点灯させる。設定値オーバ判定のための設定値ＶLEVEL
は予め入力キー１８から入力されて設定されている。
【００３４】その後、ＣＰＵ１３はステップＳＰ１に戻
り、前述の説明と同様にして、ステップＳＰ１〜ＳＰ１
２に進み、ステップＳＰ１２において、軸変位量ＶOUT
が設定値ＶEND よりも小さくなったことを判別すると、
ステップＳＰ１９において、変位検出信号をオフにする
とともに、発光ダイオード２２を消灯させる。そして、
ＣＰＵ１３はステップＳＰ２０に進み、折損検出モード
であるか否かを判別する。折損検出モードでなければス
テップＳＰ１に戻り、折損検出モードであれば、次に述
べる３種類の方法で検出を行ない、いずれにおいて検出
しても異常と判断する。
り、前述の説明と同様にして、ステップＳＰ１〜ＳＰ１
２に進み、ステップＳＰ１２において、軸変位量ＶOUT
が設定値ＶEND よりも小さくなったことを判別すると、
ステップＳＰ１９において、変位検出信号をオフにする
とともに、発光ダイオード２２を消灯させる。そして、
ＣＰＵ１３はステップＳＰ２０に進み、折損検出モード
であるか否かを判別する。折損検出モードでなければス
テップＳＰ１に戻り、折損検出モードであれば、次に述
べる３種類の方法で検出を行ない、いずれにおいて検出
しても異常と判断する。
【００３５】すなわち、ドリルＴの先端が折損した場
合、加工時の軸変位量が増加し、またドリル折損分だけ
正常時と比較して被削材に接触し始める時間が遅れ、ド
リルＴの切込み時間が減少する。両者の変化を際立たせ
るために、各穴の加工における軸変位量の最大値（ステ
ップ加工の場合は１つの穴加工内での各ステップの最大
軸変位量の平均値）をそのときの切込み時間（ステップ
加工の場合は１つの穴加工におけるステップ回数）で割
り、この値をｋとするとき、現在のｋの値とその前数個
分のｋの平均値との比を逐次算出し、その比が大きく変
化したときを折損とする。
合、加工時の軸変位量が増加し、またドリル折損分だけ
正常時と比較して被削材に接触し始める時間が遅れ、ド
リルＴの切込み時間が減少する。両者の変化を際立たせ
るために、各穴の加工における軸変位量の最大値（ステ
ップ加工の場合は１つの穴加工内での各ステップの最大
軸変位量の平均値）をそのときの切込み時間（ステップ
加工の場合は１つの穴加工におけるステップ回数）で割
り、この値をｋとするとき、現在のｋの値とその前数個
分のｋの平均値との比を逐次算出し、その比が大きく変
化したときを折損とする。
【００３６】現在の穴加工時の最大軸変位量をｐi ，加
工時間をｔi とすると、現在のｋの値ｋi は ｋi ＝ｐi ／ｔi また、現在よりも数個分前までのｋの平均値をｋA とす
るとき、 Ｋ＝ｋi ／ｋA …（１） とし、第（１）式におけるＫの上限値を設定しておき、
現在のそれと比較することにより折損判定を行なう。な
お、Ｋの上限値は加工条件により予め入力キー１８によ
って設定される。
工時間をｔi とすると、現在のｋの値ｋi は ｋi ＝ｐi ／ｔi また、現在よりも数個分前までのｋの平均値をｋA とす
るとき、 Ｋ＝ｋi ／ｋA …（１） とし、第（１）式におけるＫの上限値を設定しておき、
現在のそれと比較することにより折損判定を行なう。な
お、Ｋの上限値は加工条件により予め入力キー１８によ
って設定される。
【００３７】 工具先端が折損した場合、加工中の軸
変位量が極端に減少する現象が見られることがある。現
在の最大軸変位量をｐi とし、それ以前の最大軸変位量
の数個の平均をｐA とするとき、 Ｈ＝ｐi ／ｐA …（２） とし、第（２）式におけるＨの下限界値を設定してお
き、現在のそれと比較することにより折損判定を行な
う。Ｈの下限値は予め入力キー１８によって設定され
る。
変位量が極端に減少する現象が見られることがある。現
在の最大軸変位量をｐi とし、それ以前の最大軸変位量
の数個の平均をｐA とするとき、 Ｈ＝ｐi ／ｐA …（２） とし、第（２）式におけるＨの下限界値を設定してお
き、現在のそれと比較することにより折損判定を行な
う。Ｈの下限値は予め入力キー１８によって設定され
る。
【００３８】 工具折損量が大きい場合、加工機がス
ピンドルを切込み量だけ送っても工具がワークに切込ま
ない。正常な加工の場合、工具が負荷を受けていない時
間Ｍ t がテーブルの最大移動時間よりも大きいと工具折
損と推定される。Ｍt の限界値は加工条件により予め入
力キー１８によって設定しておき、現在のそれと比較す
ることにより、折損判定を行なう。
ピンドルを切込み量だけ送っても工具がワークに切込ま
ない。正常な加工の場合、工具が負荷を受けていない時
間Ｍ t がテーブルの最大移動時間よりも大きいと工具折
損と推定される。Ｍt の限界値は加工条件により予め入
力キー１８によって設定しておき、現在のそれと比較す
ることにより、折損判定を行なう。
【００３９】以上の方法でステップＳＰ２１で工具異常
と判定した場合、ステップＳＰ２２において、工具異常
信号を出力するとともに、発光ダイオード２４を点灯し
て初期状態に戻る。ステップＳＰ５において、終了であ
ることを判別すれば、ステップＳＰ２３において、工具
異常信号、設定値オーバ信号、変位検出信号のそれぞれ
の出力をオフにする。
と判定した場合、ステップＳＰ２２において、工具異常
信号を出力するとともに、発光ダイオード２４を点灯し
て初期状態に戻る。ステップＳＰ５において、終了であ
ることを判別すれば、ステップＳＰ２３において、工具
異常信号、設定値オーバ信号、変位検出信号のそれぞれ
の出力をオフにする。
【００４０】なお、切込み深さの異なる工具異常検出方
法として、加工機において、本スピンドルを取付けたＺ
軸の加工信号と軸変位信号とを比較し、Ｚ軸加工時間内
に軸変位が生じなかった場合を工具異常として検出する
ようにしてもよい。
法として、加工機において、本スピンドルを取付けたＺ
軸の加工信号と軸変位信号とを比較し、Ｚ軸加工時間内
に軸変位が生じなかった場合を工具異常として検出する
ようにしてもよい。
【００４１】また、上述の実施例では、説明の都合上主
として穴開けスピンドルをこの発明に適用し、主軸のス
ラスト変位を検出する方法を中心に説明したが、変位セ
ンサによる検出は軸のラジアル変位の検出においても同
様であり、またスピンドルの用途も研削用，ルータ加工
用などの他の加工用スピンドルや軸を回転させずに軸に
他の物体が接触したかどうかを検知するためのタッチセ
ンサなどにおいても応用可能である。
として穴開けスピンドルをこの発明に適用し、主軸のス
ラスト変位を検出する方法を中心に説明したが、変位セ
ンサによる検出は軸のラジアル変位の検出においても同
様であり、またスピンドルの用途も研削用，ルータ加工
用などの他の加工用スピンドルや軸を回転させずに軸に
他の物体が接触したかどうかを検知するためのタッチセ
ンサなどにおいても応用可能である。
【００４２】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、セン
サの検出出力が急激に変動したとき、回転軸に負荷が加
わったものとして判断し、直前のセンサ出力を基準と
し、負荷が加わったと判断したときのセンサ出力との差
を軸変位量として出力するようにしたので、センサの温
度ドリフトや温度差および熱膨張による相対変位などの
影響を受けることなく、変位センサの変動率の急増分の
みを取出して軸変位を検知することができる。
サの検出出力が急激に変動したとき、回転軸に負荷が加
わったものとして判断し、直前のセンサ出力を基準と
し、負荷が加わったと判断したときのセンサ出力との差
を軸変位量として出力するようにしたので、センサの温
度ドリフトや温度差および熱膨張による相対変位などの
影響を受けることなく、変位センサの変動率の急増分の
みを取出して軸変位を検知することができる。
【図１】この発明の一実施例の概略ブロック図である。
【図２】この発明の一実施例の外観図である。
【図３】この発明の一実施例の具体的な動作を説明する
ためのフローチャートである。
ためのフローチャートである。
【図４】この発明の一実施例における変位検出信号を出
力するフローチャートを示す図である。
力するフローチャートを示す図である。
【図５】この発明の一実施例の変位信号が設定値をオー
バしたときの動作を説明するためのフローチャートであ
る。
バしたときの動作を説明するためのフローチャートであ
る。
【図６】この発明の一実施例における折損検出モードを
説明するためのフローチャートである。
説明するためのフローチャートである。
【図７】従来のエアースピンドルの構造を示す要部縦断
面図である。
面図である。
１１ センサ出力 １２ Ａ／Ｄコンバータ １３ ＣＰＵ １４ レベルメータ １５ Ｄ／Ａコンバータ １６ 信号出力回路 １７ 液晶表示器 １８ 入力キー
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０１Ｌ 5/00 Ｋ (72)発明者 山崎 静 静岡県磐田市東貝塚1251番地の35
Claims (9)
- 【請求項１】 ジャーナルおよびスラスト軸受の少なく
ともいずれか一方を空気軸受で軸支し、これによって支
持される軸のラジアル方向またはスラスト方向の変位を
非接触で検知するセンサを内蔵したスピンドルにおい
て、前記軸の負荷状態を検出する静圧軸受の軸負荷検出
装置であって、 前記センサの検出出力が急激に変動したとき、前記回転
軸に負荷が加わったものとして判断する判断手段、およ
び前記判断手段によって負荷が加わったものとして判断
された直前のセンサ出力を基準値とし、前記判断手段に
よって負荷が加わったと判断されたときのセンサ出力と
前記基準値との差を軸変位量として出力する軸変位検出
手段を備えた、静圧軸受の軸負荷検出装置。 - 【請求項２】 さらに、前記軸変位検出手段から出力さ
れた軸変位量を表示するための軸変位量表示手段と、 １つの穴の加工中に、前記軸変位検出手段から出力され
た軸変位量の最大値を次の負荷が加わるまで保持して前
記軸変位量表示手段に表示させる表示制御手段を含む、
請求項１の静圧軸受の軸負荷検出装置。 - 【請求項３】 前記軸変位検出手段から出力された軸変
位量が予め定める限界値を越えたとき、軸受異常信号を
出力する軸受異常信号出力手段と、 前記軸受異常信号出力手段の出力に応じて軸受異常を表
示する軸受異常表示手段とを含む、請求項１の静圧軸受
の軸負荷検出装置。 - 【請求項４】 前記スピンドルは工具を回転させてワー
クを加工するものであって、 軸の基準変位量を設定するための設定手段と、 前記軸変位検出手段から出力された軸変位量と前記設定
手段によって設定された軸の基準変位量とを比較し、前
記出力された軸変位量が前記設定された軸の基準変位量
を越えたとき、前記設定された軸の基準変位量を越えた
ことを知らせる設定値オーバ信号出力手段と、 前記設定値オーバ信号出力手段の出力に応じて、設定値
のオーバを表示する設定値オーバ表示手段とを含む、請
求項１の静圧軸受の軸負荷検出装置。 - 【請求項５】 前記軸変位検出手段は、前記回転軸が負
荷を受けて変位している間、変位検出中を示す変位検出
中信号を出力することを特徴とする、請求項１の静圧軸
受の軸負荷検出装置。 - 【請求項６】 前記工具によって前記ワークの複数箇所
を加工するとき、ある箇所を加工しているときの軸変位
量の最大値をその加工時間で除算した値を算出し、その
値が前の加工時に比べて急増していることに応じて工具
異常を判別することを特徴とする、請求項１の静圧軸受
の軸負荷検出装置。 - 【請求項７】 前記工具によって前記ワークの複数箇所
を加工するとき、ある箇所の加工中における軸変位量の
最大値が前の箇所の加工時に比較して激減したことに応
じて、工具異常を判別することを特徴とする、請求項１
の静圧軸受の軸負荷検出装置。 - 【請求項８】 前記工具によって前記ワークの複数箇所
を加工するとき、ある箇所の加工から次の箇所の加工ま
での時間が予め定める値以上になったことに応じて、工
具異常を判別することを特徴とする、請求項１の静圧軸
受の軸負荷検出装置。 - 【請求項９】 前記工具によって前記ワークの複数箇所
を加工するとき、前記スピンドルを取付ける軸の切込信
号が出力中において、前記変位検出中信号が出力されて
いないことに応じて、工具異常を判別することを特徴と
する、請求項５の静圧軸受の軸負荷検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11506094A JPH07314292A (ja) | 1994-05-27 | 1994-05-27 | 静圧軸受の軸負荷検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11506094A JPH07314292A (ja) | 1994-05-27 | 1994-05-27 | 静圧軸受の軸負荷検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07314292A true JPH07314292A (ja) | 1995-12-05 |
Family
ID=14653189
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11506094A Pending JPH07314292A (ja) | 1994-05-27 | 1994-05-27 | 静圧軸受の軸負荷検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07314292A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000263375A (ja) * | 1999-03-17 | 2000-09-26 | Ntn Corp | スピンドル装置 |
| JP2000263376A (ja) * | 1999-03-17 | 2000-09-26 | Ntn Corp | 静圧磁気複合軸受スピンドル装置 |
| JP2001150244A (ja) * | 1999-10-07 | 2001-06-05 | Liebherr-Verzahntechnik Gmbh | 歯車形削り盤の動作方法 |
| JP2006095656A (ja) * | 2004-09-30 | 2006-04-13 | Doshisha | プリント基板用穴あけ加工機およびそれを用いたプリント基板の穴あけ加工条件決定方法 |
| JP2011021896A (ja) * | 2009-07-13 | 2011-02-03 | Ntn Corp | センサ付車輪用軸受 |
| JP2011189459A (ja) * | 2010-03-15 | 2011-09-29 | Howa Mach Ltd | ツールホルダ装着異常検出方法及び工作機械 |
| CN104165719A (zh) * | 2013-05-17 | 2014-11-26 | 臻越自动化技术（上海）有限公司 | 拉压力检测装置及其检测方法 |
| CN114623159A (zh) * | 2022-03-25 | 2022-06-14 | 西安热工研究院有限公司 | 一种防止出现穴蚀的静压轴承 |
-
1994
- 1994-05-27 JP JP11506094A patent/JPH07314292A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000263375A (ja) * | 1999-03-17 | 2000-09-26 | Ntn Corp | スピンドル装置 |
| JP2000263376A (ja) * | 1999-03-17 | 2000-09-26 | Ntn Corp | 静圧磁気複合軸受スピンドル装置 |
| JP2001150244A (ja) * | 1999-10-07 | 2001-06-05 | Liebherr-Verzahntechnik Gmbh | 歯車形削り盤の動作方法 |
| JP4707813B2 (ja) * | 1999-10-07 | 2011-06-22 | リープヘル−フェアツァーンテヒニーク・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング | 歯車形削り盤とその動作方法 |
| JP2006095656A (ja) * | 2004-09-30 | 2006-04-13 | Doshisha | プリント基板用穴あけ加工機およびそれを用いたプリント基板の穴あけ加工条件決定方法 |
| JP2011021896A (ja) * | 2009-07-13 | 2011-02-03 | Ntn Corp | センサ付車輪用軸受 |
| JP2011189459A (ja) * | 2010-03-15 | 2011-09-29 | Howa Mach Ltd | ツールホルダ装着異常検出方法及び工作機械 |
| CN104165719A (zh) * | 2013-05-17 | 2014-11-26 | 臻越自动化技术（上海）有限公司 | 拉压力检测装置及其检测方法 |
| CN114623159A (zh) * | 2022-03-25 | 2022-06-14 | 西安热工研究院有限公司 | 一种防止出现穴蚀的静压轴承 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20030630 |