JPH0755440B2 - 精密加工機用静圧主軸の熱変位履歴改善方法 - Google Patents

精密加工機用静圧主軸の熱変位履歴改善方法

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JPH0755440B2
JPH0755440B2 JP4083418A JP8341892A JPH0755440B2 JP H0755440 B2 JPH0755440 B2 JP H0755440B2 JP 4083418 A JP4083418 A JP 4083418A JP 8341892 A JP8341892 A JP 8341892A JP H0755440 B2 JPH0755440 B2 JP H0755440B2
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JP
Japan
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temperature
spindle
thermal displacement
air
bearing
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望 三島
清司 水原
祐一 岡崎
則光 小澤
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工業技術院長
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    • B23Q1/00—Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
    • B23Q1/70—Stationary or movable members for carrying working-spindles for attachment of tools or work
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B23Q11/0003—Arrangements for preventing undesired thermal effects on tools or parts of the machine
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、旋盤、マシニングセ
ンタ、タ―ニングセンタ等の精密加工機用の静圧主軸に
おける熱変位履歴を改善する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来から、各種精密加工機によって精密
加工を行う際には、主軸受として空気静圧軸受を用い、
加工機全体を恒温槽内に設置して、軸受に供給する空気
も恒温室内の温度と同じ温度で供給することにより、加
工機の温度分布を均一化する方法が用いられている。こ
のような空気潤滑を行う主軸では、元来、摩擦が小さい
ことと、潤滑空気が発生する熱を吸収して排出すること
から、もともと、熱変形はかなり小さい。しかしなが
ら、非常に精密な加工をする場合には、数μｍ程度の熱
変形も精度に悪影響を及ぼすので、これを低減する方策
が必要である。
【０００３】そこで、この熱変形を低減させるために、
機械全体を油、水、空気等を用いて外部から冷却するこ
とが行なわれていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この機械全体
を外部から冷却する方法では、不必要な場所まで冷却す
ることになるので、熱変位の低下量に対して投入しなく
てはならないエネルギ―が大きく効率が悪い。
【０００５】そこで、この発明の発明者は先に空気軸受
に潤滑空気として恒温槽内の温度よりも低い温度の空気
を一定レベルで供給する変位低減方法を提案した（平成
３年特許出願第２７４７３７号明細書、図面参照）。
【０００６】この新たに提案された変位低減方法は、効
率的に定常状態における熱変位の絶対量を低下させるこ
とができる。しかし、この方法では熱変位が定常状態に
達するまでのウォ―ムアップ時間は従来と変らず６〜７
時間かかるので、このウォ―ムアップ時間を短縮するこ
とが望まれる。
【０００７】この発明は上記の如き事情に鑑みてなされ
たものであって、静圧空気軸受の定常状態における熱変
位の絶対量を効率的に低下させることができ、しかもそ
の定常状態に達するまでのウォ―ムアップ時間を短縮す
ることができる熱変位履歴改善方法を提供することを目
的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この目的に対応して、こ
の発明の精密加工機用静圧主軸の熱変位履歴改善方法
は、空気静圧主軸を有する精密加工機の全体を温度管理
した恒温環境内に設置し、空気静圧主軸に供給する潤滑
空気の温度を静圧主軸の運転開始から静圧主軸の熱変位
がほぼ定常状態になるまで恒温環境の温度よりも高く
し、その後恒温環境の温度よりも低くすることを特徴と
している。
【０００９】
【作用】軸受に対する恒温環境の温度よりも高い温度の
潤滑空気の供給によって軸受の変位は急速に増加する。
その変位がほぼ定常状態に達したとき、即ち、軸受の変
位が定常状態の変位に接近したとき、または軸受の変位
が定常状態を僅かに越えたときに、供給する潤滑空気の
温度を恒温環境の温度よりも低くする。これにより、軸
受の熱変位の時間履歴は、理想的な形状となり、ウォ―
ムアップ時間の短縮が可能となり、かつＮＣ等による補
正が容易になる。
【００１０】
【実施例】以下、この発明の詳細を一実施例を示す図面
について説明する。
【００１１】図１は、この発明の方法による熱変形低減
の対象となる精密加工機用静圧主軸の軸受構造の概略を
示している。この静圧主軸を備えた精密加工機は、その
全体が図示しない恒温室内に設置される。この精密加工
機における静圧主軸は、スラスト型の高速回転主軸とし
て構成したもので、ステータ１により潤滑空気３を介し
てロータ２を支持するように構成し、軸受部分に潤滑空
気を供給するための供給路４を上記ステータ１に開設し
ている。
【００１２】ロ―タ２が回転すると、その回転に伴って
軸受内の潤滑空気３の粘性摩擦により熱が発生し、この
場合に、従来の空気潤滑法のように、恒温室内の設定温
度と同じ温度の潤滑空気を供給していると、この熱が、
ステ―タ１の上面及びロ―タ２の下面に伝導し、ステ―
タ１及びロ―タ２の外気に触れている他の部分との間で
温度差が生じ、その温度差が主軸の熱変形の原因にな
る。例えば、長時間の運転を行うと、通常数μｍ程度の
熱変形を生じる。
【００１３】この発明では、恒温環境内の設定温度より
も５℃〜１０℃低い温度（以下定常温度と称する）の潤
滑空気を軸受に供給した場合の軸受の定常状態の熱変位
を実験的または経験的に求めておく。
【００１４】次に軸受の運転開始と同時に潤滑空気を軸
受に供給する。このときの供給する潤滑空気の温度は恒
温環境内の温度よりも高い。従って、軸受は供給された
潤滑空気によって加熱され、それによる熱変位が急速に
増大する。
【００１５】熱変位が定常状態の熱変位を越えたら潤滑
空気の温度を定常温度にして供給する。これによって、
軸受の熱変位は定常状態になる。
【００１６】定常状態に達した後は、引続き恒温室内の
設定温度よりも５℃〜１０℃程度低い定常温度の潤滑空
気を供給する。これにより潤滑空気内に熱が発生してそ
の潤滑空気の温度が上昇しても、もともと低温であるた
め、ステ―タ１及びロ―タ２の外気に触れている他の部
分との間で温度差が生じにくい。そのため、静圧主軸の
熱変形が抑制され、通常の場合に比して、主軸の軸方向
への熱による伸びを大幅に低減することができる。
【００１７】図２及び図３にこの発明のウォ―ムアップ
方法に基づく熱変形の履歴と、従来のウォ―ムアップ方
法に基づく熱変形の履歴とを比較して示している。
【００１８】実験条件 給気圧力：４Ｋｇｆ／ｃｍ2 回転速度：４００ｒｐｍ 室温 ：２５±０．３℃
【００１９】（１）この発明の実験例 (i) 主軸の運転開始から３５℃の潤滑空気を６０分供給
し、次に１５℃の潤滑空気を供給した場合（図２、線
Ａ）。 (ii)主軸の運転開始から３５℃の潤滑空気を 4０分供給
し、次に１５℃の潤滑空気を供給した場合（図２、線
Ｂ）。
【００２０】（２）従来技術の実験例 (i) 主軸の運転開始から連続して２５℃の潤滑空気を供
給した場合（図３、線Ｃ） (ii)主軸の運転開始から連続して２０℃の潤滑空気を供
給した場合（図３、線Ｄ） (iii) 主軸の運転開始から連続して１５℃の潤滑空気を
供給した場合（図３、線Ｅ）
【００２１】この図２及び図３から明らかなように、図
２、線Ａ，Ｂで示すこの発明の場合は、熱変位の増加が
止って定常状態になるまで約１時間程度しかかからない
のに対し、図３線Ｃ，Ｄ，Ｅで示す従来の技術の場合は
約６時間程度かかる。このように、この発明の場合は、
ウォ―ムアップタイムが大幅に短縮することがわかる。
【００２２】
【発明の効果】このように、この発明によれば、静圧空
気軸受の定常状態における熱変位の絶対量を効率的に低
下させることができ、しかもその定常状態に達するまで
のウォ―ムアップ時間を短縮することができる熱変位履
歴改善方法を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】空気静圧軸受の軸受構造を示す縦断面説明図で
ある。
【図２】この発明における軸受の熱履歴を示すグラフで
ある。
【図３】従来の技術における軸受の熱履歴を示すグラフ
である。
【符号の説明】
１ ステ―タ ２ ロ―タ ３ 潤滑空気 ４ 供給路
フロントページの続き (72)発明者 小澤 則光 茨城県つくば市並木１丁目２番地 工業技 術院機械技術研究所内 (56)参考文献 特開 昭61−252047（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 空気静圧主軸を有する精密加工機の全体
    を温度管理した恒温環境内に設置し、前記空気静圧主軸
    に供給する潤滑空気の温度を前記静圧主軸の運転開始か
    ら前記静圧主軸の熱変位がほぼ定常状態になるまで前記
    恒温環境の温度よりも高くし、その後前記恒温環境の温
    度よりも低くすることを特徴とする精密加工機用静圧主
    軸の熱変位履歴改善方法。
JP4083418A 1992-03-05 1992-03-05 精密加工機用静圧主軸の熱変位履歴改善方法 Expired - Lifetime JPH0755440B2 (ja)

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US08/026,421 US5310264A (en) 1992-03-05 1993-03-04 Method for improving the transient thermal properties of air-lubricated hydrostatic bearings for the main spindles of precision machine tools

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JPH05253791A JPH05253791A (ja) 1993-10-05
JPH0755440B2 true JPH0755440B2 (ja) 1995-06-14

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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5628569A (en) * 1993-10-18 1997-05-13 Kabushiki Kaisha Sankyo Seiki Seisakusho Fluid bearing unit and manufactured method thereof
US6217219B1 (en) 1997-02-21 2001-04-17 Setco Sales Co. Bearing seal with uniform fluid purge
US5727095A (en) * 1997-02-21 1998-03-10 Setco Sales Co. Bearing seal with uniform fluid purge
JP4238709B2 (ja) * 2003-11-28 2009-03-18 オークマ株式会社 数値制御工作機械における制御方法
US11863053B2 (en) * 2019-10-08 2024-01-02 Neapco Intellectual Property Holdings, Llc Lubricant supported electric motor with a monitoring port

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL8201747A (nl) * 1981-04-27 1982-11-16 Nippon Seiko Kk Fluidum lager van het dynamische druktype.
US4509160A (en) * 1983-12-05 1985-04-02 Eggers Fred S Disc drive assembly
JPS61252047A (ja) * 1986-04-04 1986-11-10 Shimadzu Corp 工作機械
NL8800440A (nl) * 1988-02-22 1989-09-18 Pelt & Hooykaas Gaslegerdeel alsmede inrichting voorzien van een dergelijk gaslegerdeel.
US5072608A (en) * 1988-05-18 1991-12-17 Bw/Ip International, Inc. Reduction of transient thermal stresses in machine components

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US5310264A (en) 1994-05-10

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