JPS6130353A - 工作機械 - Google Patents
工作機械Info
- Publication number
- JPS6130353A JPS6130353A JP15264184A JP15264184A JPS6130353A JP S6130353 A JPS6130353 A JP S6130353A JP 15264184 A JP15264184 A JP 15264184A JP 15264184 A JP15264184 A JP 15264184A JP S6130353 A JPS6130353 A JP S6130353A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cutting
- workpiece
- coil
- bearing
- main shaft
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q5/00—Driving or feeding mechanisms; Control arrangements therefor
- B23Q5/22—Feeding members carrying tools or work
- B23Q5/28—Electric drives
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Turning (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は被加工物を取（＝Ｉけた被加ｊ、物取（＝Ｊ部
を回転させる主軸と、主軸を軸承づ−るラジアル軸受及
びスラスト軸受と、被加工物を加工する切削工具を取付
ける工具取付台と−を有する工作機械に関する。
を回転させる主軸と、主軸を軸承づ−るラジアル軸受及
びスラスト軸受と、被加工物を加工する切削工具を取付
ける工具取付台と−を有する工作機械に関する。
従来の技術
従来の工作機械は例えば第３図に示す如く、正面旋盤の
主軸装置の駆動モータ１の回転駆動力をプーリ２．ベル
］−３．プーリ４．軸受台５に支持された＠６．而板７
，８が当接してなるフレキシブルカップリング９を介し
て被加工物１０を取付けたヘッド１１（被加工物取付部
）を回転させる主軸１２を、空気孔１３．１４より空気
流通孔１５．１６を介して供給された圧縮空気により主
軸１２の直径方向を支持するラジアル軸受１７と主軸１
２と一体な７ランジ部１８を軸方向で支持するスラスト
軸受１９とにより軸承するようベース２０に設けられた
構成とされていた。
主軸装置の駆動モータ１の回転駆動力をプーリ２．ベル
］−３．プーリ４．軸受台５に支持された＠６．而板７
，８が当接してなるフレキシブルカップリング９を介し
て被加工物１０を取付けたヘッド１１（被加工物取付部
）を回転させる主軸１２を、空気孔１３．１４より空気
流通孔１５．１６を介して供給された圧縮空気により主
軸１２の直径方向を支持するラジアル軸受１７と主軸１
２と一体な７ランジ部１８を軸方向で支持するスラスト
軸受１９とにより軸承するようベース２０に設けられた
構成とされていた。
発明が解決；ノＪ：うとする問題点
最近、高密度磁気記録再生デバイス、オプトエレクトロ
ニクスデバイス等の発達に伴い、機械加工による超精密
加工がより高精度で信頼性の高い機械加工技術であるこ
とが要望されている。しかしながら、従来の工作機械は
第３図に示す如く、主軸１２を空気軸受であるラジアル
空気軸受１７：とスラスト空気軸受１９とにより軸承さ
れているため、軸受１７，１９に供給される圧縮空気の
空気圧力が温度変化によって変化し易く、例えば被加工
物１０の端面１０ａを切削加工する際の切削抵抗あるい
はモータ１の振動等による軸方向の外乱を受けて高精度
に精密加工することが難しく、したがって、一定の温度
環境を保つべく大掛がすな空調設備が必要であり、さら
にバイト２１等の切削工具を保持する工具取付台２２を
被加工物１０に対する切込量に応じて移送する際、工具
取付台２２を駆動するパルスモータ（図示せず）の回転
駆動力を精密なボールネジ等を介して機械的に伝達させ
るため、各駆動力伝達部品のバラツキ等による伝達ロス
が有り、特に超仕上げまたは鏡面加工等のミクロン単位
の切削加工を行うのには限界があり、安定した超精密加
工が難しいという欠点があった。
ニクスデバイス等の発達に伴い、機械加工による超精密
加工がより高精度で信頼性の高い機械加工技術であるこ
とが要望されている。しかしながら、従来の工作機械は
第３図に示す如く、主軸１２を空気軸受であるラジアル
空気軸受１７：とスラスト空気軸受１９とにより軸承さ
れているため、軸受１７，１９に供給される圧縮空気の
空気圧力が温度変化によって変化し易く、例えば被加工
物１０の端面１０ａを切削加工する際の切削抵抗あるい
はモータ１の振動等による軸方向の外乱を受けて高精度
に精密加工することが難しく、したがって、一定の温度
環境を保つべく大掛がすな空調設備が必要であり、さら
にバイト２１等の切削工具を保持する工具取付台２２を
被加工物１０に対する切込量に応じて移送する際、工具
取付台２２を駆動するパルスモータ（図示せず）の回転
駆動力を精密なボールネジ等を介して機械的に伝達させ
るため、各駆動力伝達部品のバラツキ等による伝達ロス
が有り、特に超仕上げまたは鏡面加工等のミクロン単位
の切削加工を行うのには限界があり、安定した超精密加
工が難しいという欠点があった。
そこで本発明は上記欠点を除去した工作機械を提供する
ことを目的とする。
ことを目的とする。
問題点を解決するための手段及び作用
本発明では軸方向に変位自在に設けられた主軸をスラス
ト軸受とし°（の磁気軸受により軸承する。
ト軸受とし°（の磁気軸受により軸承する。
さらにこの主軸を磁気軸受のコイルへの印加電圧又は電
流を制御することにより軸方向に微小変位さゼるもので
ある。
流を制御することにより軸方向に微小変位さゼるもので
ある。
実施例
第１図及び第２図に本発明になる工作機械の一実施例を
示す。尚、第１図中１．第３図と同一構成部分には同一
符号を付してその説明を省略する。
示す。尚、第１図中１．第３図と同一構成部分には同一
符号を付してその説明を省略する。
第１図中、被加工物１０を取付けたヘッド１１（エアチ
Ｖツクまたは真空チャック）を回転させる主軸１２は、
スラスト方向の磁気軸受２３と圧縮空気を供給されるラ
ジアル方向のラジアル空気軸受１７とにより浮揚状態に
軸承されている。磁気軸受２３は主軸１２に一体的に設
けられており、断面が口字状で円環状の外周部にマグネ
ット２４を有するヨーク２５と、ラジアル空気軸受１７
の側面１７ａより軸方向に突出した環状のボビン２６に
巻装されたコイル２７とより大略構成されている。
Ｖツクまたは真空チャック）を回転させる主軸１２は、
スラスト方向の磁気軸受２３と圧縮空気を供給されるラ
ジアル方向のラジアル空気軸受１７とにより浮揚状態に
軸承されている。磁気軸受２３は主軸１２に一体的に設
けられており、断面が口字状で円環状の外周部にマグネ
ット２４を有するヨーク２５と、ラジアル空気軸受１７
の側面１７ａより軸方向に突出した環状のボビン２６に
巻装されたコイル２７とより大略構成されている。
コイル２７は、ヨーク２５の環状凹部２５ａ内に嵌入し
ており、マグネット２４の内周側より対向離間している
。
ており、マグネット２４の内周側より対向離間している
。
２８はギャップセンサとしての静電容量変位計で、ヘッ
ド１１の端面１１ａと先端部２８ａとの離間距離Ｇに応
じて変化する静電容量を検出しており、工具取付台２２
に一体的に取付けられている。また、静電容量変位計２
８の先端部２８ａの位置とバイト２１の刃先の位置との
距離りを予め測定しておくため、距１１１Ｇを計測マる
ことにより切削中の被加工物１０の加工寸法Ｔ＋ΔＴ
（＝Ｄ十Ｇ ）を知ることができる。
ド１１の端面１１ａと先端部２８ａとの離間距離Ｇに応
じて変化する静電容量を検出しており、工具取付台２２
に一体的に取付けられている。また、静電容量変位計２
８の先端部２８ａの位置とバイト２１の刃先の位置との
距離りを予め測定しておくため、距１１１Ｇを計測マる
ことにより切削中の被加工物１０の加工寸法Ｔ＋ΔＴ
（＝Ｄ十Ｇ ）を知ることができる。
さらに、静電容量変位計２８による距１１１Ｇの測定値
に応じて制御された電圧又は電源が後述するようにコイ
ル２７に印加され、被加工物１０に対するバイト２１の
微小切込量Δ丁が制御される。
に応じて制御された電圧又は電源が後述するようにコイ
ル２７に印加され、被加工物１０に対するバイト２１の
微小切込量Δ丁が制御される。
２９は磁気カップリングで、軸６の端部に一体的に固着
された環状のマグネット３０と、主軸１２の端部に一体
的に設けられマグネット３０の環状凹部３０ａに嵌入し
マグネツｉ−３０より対向ｍｔｉしたマグネット３１と
よりなる。したがって、駆動モータ１の回転駆動力が軸
６より磁気カップリング２９を介して主軸１２に伝達さ
れ、被加工物１０をヘッド１１と共に高速回転させる。
された環状のマグネット３０と、主軸１２の端部に一体
的に設けられマグネット３０の環状凹部３０ａに嵌入し
マグネツｉ−３０より対向ｍｔｉしたマグネット３１と
よりなる。したがって、駆動モータ１の回転駆動力が軸
６より磁気カップリング２９を介して主軸１２に伝達さ
れ、被加工物１０をヘッド１１と共に高速回転させる。
次に被加工物１０を切削加工する際の動作につき説明す
る。
る。
被加工物１０の端面１０ａを切削する場合、まずステッ
ピングモータ等の駆動により工具取付台２２を矢印Ｘ１
方向に粗動移送して、被加工物１０の加工寸法がＤ＋Ｇ
＝Ｔ＋八Ｔになるへう切削する。したがって、最終的な
仕上寸法Ｔは微小切込１ΔＴの切削加工により得られる
。微小の切込量ΔＴは］イル２７へ印加される電圧又は
電流により磁界が生じ、コイル２７の磁界により磁気軸
受２３のマグネット２４が反発または吸引されるこζに
より任意に設定される。
ピングモータ等の駆動により工具取付台２２を矢印Ｘ１
方向に粗動移送して、被加工物１０の加工寸法がＤ＋Ｇ
＝Ｔ＋八Ｔになるへう切削する。したがって、最終的な
仕上寸法Ｔは微小切込１ΔＴの切削加工により得られる
。微小の切込量ΔＴは］イル２７へ印加される電圧又は
電流により磁界が生じ、コイル２７の磁界により磁気軸
受２３のマグネット２４が反発または吸引されるこζに
より任意に設定される。
したがって、コイル２７の磁界により主軸１２が矢印Ｘ
＋ 、Ｘ２方向に微小変位して、被加工物１０をヘッド
１１と共に軸方向に移送する。即ち、コイル２７の磁界
による被加工物１０の移送量が：被加工物１０に対する
バイト２１の相対的な切込量になる。
＋ 、Ｘ２方向に微小変位して、被加工物１０をヘッド
１１と共に軸方向に移送する。即ち、コイル２７の磁界
による被加工物１０の移送量が：被加工物１０に対する
バイト２１の相対的な切込量になる。
第２図に被加工物１０の微小切込量△Ｔを制御する閉ル
ープ制御を示す。第２図中、微小切込量ΔＴは切込量指
示パルス３２によりディジタル化である切込み指示パル
スとして制御系の比較器３３に入力される。切込量指示
パルス３．２の信号はＤ／Ａ変換器３４ ｔ”アナログ
■に変換され、増幅器３５で増幅される。したがって、
増幅器３５゜より］コイル７に微小切込量へＴに応じた
電圧又は電流が印加される。するど、マグネット２４が
コイル２７の磁界に吸引され主軸１２と共にヘッド１１
．被加二［物１０を矢印×２方向に微小変位し、切削が
行なわれる。
ープ制御を示す。第２図中、微小切込量ΔＴは切込量指
示パルス３２によりディジタル化である切込み指示パル
スとして制御系の比較器３３に入力される。切込量指示
パルス３．２の信号はＤ／Ａ変換器３４ ｔ”アナログ
■に変換され、増幅器３５で増幅される。したがって、
増幅器３５゜より］コイル７に微小切込量へＴに応じた
電圧又は電流が印加される。するど、マグネット２４が
コイル２７の磁界に吸引され主軸１２と共にヘッド１１
．被加二［物１０を矢印×２方向に微小変位し、切削が
行なわれる。
切削に伴い静電容量変位話１２８がヘッド１１との距１
１ｔＧを計測し、そのときの計測値がΔ／Ｄ変換器３６
によりディジタル用に変換されＣ比較器３３に供給され
る。比較器３３では切込量指示パルス３２の指示値と静
電容量変位計２８で８１測されたヘッド１１の移動量と
を比較し、両値の差が零になるＪζう閉ループ制御が行
われる。被加工物１０の端面１０ａが微小切込量６１分
切削されて最終の仕上寸法Ｔ ＝−Ｄ −１−Ｇとなる
まで上記閉ループ制御を繰り返し、ミクロン単位の高精
度な鏡面加工が行われる。
１ｔＧを計測し、そのときの計測値がΔ／Ｄ変換器３６
によりディジタル用に変換されＣ比較器３３に供給され
る。比較器３３では切込量指示パルス３２の指示値と静
電容量変位計２８で８１測されたヘッド１１の移動量と
を比較し、両値の差が零になるＪζう閉ループ制御が行
われる。被加工物１０の端面１０ａが微小切込量６１分
切削されて最終の仕上寸法Ｔ ＝−Ｄ −１−Ｇとなる
まで上記閉ループ制御を繰り返し、ミクロン単位の高精
度な鏡面加工が行われる。
なお、スラスト方向の軸受としての磁気軸受２３は空気
軸受に比較してバネ定数が大であり、バイト２１の切削
抵抗あるいはモータ１の振動等による外乱の影響を受け
にくく安定１）でおり、ミクロン単位の精密加工を精度
良く安定的に行ないうる。また、−リ“−ボ特性として
は高周波数領域までゲインが伸びており、応答速度が速
くリアルタイムでの補正制御が出来る。さらに、切込量
の微小制御は機械的な伝達駆動系を使用せず、ラジアル
空気軸受１７がスラスト方向の摩擦を有しないので、高
精度に制御しうる。
軸受に比較してバネ定数が大であり、バイト２１の切削
抵抗あるいはモータ１の振動等による外乱の影響を受け
にくく安定１）でおり、ミクロン単位の精密加工を精度
良く安定的に行ないうる。また、−リ“−ボ特性として
は高周波数領域までゲインが伸びており、応答速度が速
くリアルタイムでの補正制御が出来る。さらに、切込量
の微小制御は機械的な伝達駆動系を使用せず、ラジアル
空気軸受１７がスラスト方向の摩擦を有しないので、高
精度に制御しうる。
尚、上記説明では被加工物の端面を高精度に加工づるの
に正面旋盤を用いて説明したが、これに限らず例えば砥
石をスラスト方向に変位させて被加工物の加工面を研削
し超仕上げ等を行う平面研削盤にも適用しうる。
に正面旋盤を用いて説明したが、これに限らず例えば砥
石をスラスト方向に変位させて被加工物の加工面を研削
し超仕上げ等を行う平面研削盤にも適用しうる。
発明の効果
上述の如く、本発明になる工作機械は、軸方向に変位自
在の主軸のスラスト軸受として磁気軸受を設け、磁気軸
受のコイルへの印加電圧又は電流を制御して主軸を軸方
向に微小変位させるため、スラスト方向に空気軸受を用
いた場合と、比較して、温度変化による影響が無く安定
しており、特別な空調整備が不要であり、切削抵抗及び
駆動澱からの振動等の外乱に影響されにくく、特に鏡面
加工等の精密加工を行うのに好適であり、しかも、機械
的駆動伝達系を用いないので機械的な伝達ロスに影響さ
れず微小切込ｍをｇ精度に制御出来る等の特長を有する
。
在の主軸のスラスト軸受として磁気軸受を設け、磁気軸
受のコイルへの印加電圧又は電流を制御して主軸を軸方
向に微小変位させるため、スラスト方向に空気軸受を用
いた場合と、比較して、温度変化による影響が無く安定
しており、特別な空調整備が不要であり、切削抵抗及び
駆動澱からの振動等の外乱に影響されにくく、特に鏡面
加工等の精密加工を行うのに好適であり、しかも、機械
的駆動伝達系を用いないので機械的な伝達ロスに影響さ
れず微小切込ｍをｇ精度に制御出来る等の特長を有する
。
第１図は本発明になる工作機械の一実施例を示す図、第
２図は第１図に示す工作機械の要部である閉ループ制御
を説明するだめの概略構成図、第３図は従来の工作機械
を説明するための図である。 １・・・駆動モータ、９・・・フレキシブルカップリン
グ、１０・・・被加工物、１１・・・ヘッド、１２・・
・主軸、１．３．１／ｌ・・・空気孔、１５．１６・・
・流通孔、１７・・・ラジアル空気軸受、１９・・・ス
ラスト空気軸受、２０・・・ベース、２１・・・バイト
、２２・・・工具取付台、２３・・・磁気軸受、２４・
・・マグネット、２５・・・ヨーク、２６・・・ボビン
、２７・・・コイル、２８・・・静電容量変位８１．２
９・・・磁気カップリング、３０．３１・・・マグネツ
１−０ 第１図 第２図 第３図
２図は第１図に示す工作機械の要部である閉ループ制御
を説明するだめの概略構成図、第３図は従来の工作機械
を説明するための図である。 １・・・駆動モータ、９・・・フレキシブルカップリン
グ、１０・・・被加工物、１１・・・ヘッド、１２・・
・主軸、１．３．１／ｌ・・・空気孔、１５．１６・・
・流通孔、１７・・・ラジアル空気軸受、１９・・・ス
ラスト空気軸受、２０・・・ベース、２１・・・バイト
、２２・・・工具取付台、２３・・・磁気軸受、２４・
・・マグネット、２５・・・ヨーク、２６・・・ボビン
、２７・・・コイル、２８・・・静電容量変位８１．２
９・・・磁気カップリング、３０．３１・・・マグネツ
１−０ 第１図 第２図 第３図
Claims (1)
- 被加工物を取付けた被加工物取付部を回転させる主軸と
、該主軸を軸承するラジアル軸受及びスラスト軸受と、
該被加工物を加工する切削工具を取付ける工具取付台と
を有する工作機械において、該主軸を軸方向に変位自在
に設け、該主軸のスラスト軸受として磁気軸受を設けて
なり、該磁気軸受のコイルへの印加電圧又は電流を制御
することにより該主軸を軸方向に微小変位させるよう構
成したことを特徴とする工作機械。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15264184A JPS6130353A (ja) | 1984-07-23 | 1984-07-23 | 工作機械 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15264184A JPS6130353A (ja) | 1984-07-23 | 1984-07-23 | 工作機械 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6130353A true JPS6130353A (ja) | 1986-02-12 |
Family
ID=15544843
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15264184A Pending JPS6130353A (ja) | 1984-07-23 | 1984-07-23 | 工作機械 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6130353A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5573443A (en) * | 1992-10-26 | 1996-11-12 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Spindle and method for driving the same |
-
1984
- 1984-07-23 JP JP15264184A patent/JPS6130353A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5573443A (en) * | 1992-10-26 | 1996-11-12 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Spindle and method for driving the same |
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