JP5418110B2 - 工作機械の主軸装置 - Google Patents
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Description
回転工具を保持して回転駆動される主軸と、
該主軸を回転可能に軸承する複数の軸受と、
を備えた工作機械の主軸装置であって、
前記回転工具による加工に伴う前記主軸の状態変化から前記各軸受に作用する負荷を導出する負荷導出手段と、
該負荷導出手段で導出される前記各軸受に作用する負荷に基づいて前記各軸受の軌道面接触面圧を解析する面圧解析手段と、
該面圧解析手段で解析される前記各軸受の軌道面接触面圧と予め設定された前記各軸受の軌道面接触面圧の閾値とを比較し、前記軌道面接触面圧の少なくとも1つが前記軌道面接触面圧の閾値を超えたときは、加工条件の変更を指令し、もしくは前記主軸の停止を指令する制御指令手段と、
を備えることである。
前記負荷導出手段は、
前記主軸のラジアル方向の変位を検出する第1変位検出手段と、
前記主軸のアキシャル方向の変位を検出する第2変位検出手段と、
前記第1変位検出手段で検出される前記主軸のラジアル方向の変位に基づいて前記各軸受に作用するラジアル方向の負荷を演算する第1負荷演算手段と、
前記第2変位検出手段で検出される前記主軸のアキシャル方向の変位に基づいて前記各軸受に作用するアキシャル方向の負荷を演算する第2負荷演算手段と、
を備えることである。
前記第1負荷演算手段は、
予めモデル化された前記主軸の形状、前記各軸受の位置及び前記各軸受の剛性に基づいて、前記第1変位検出手段で検出される前記主軸のラジアル方向の変位を伝達マトリックス法で解析することにより、前記各軸受に作用するラジアル方向の負荷を演算することである。
図1(A)は、本発明の実施の形態の主軸装置の全体構造を示す縦断面図、図1(B)は(A)のA部の拡大断面図、図2は、図1の主軸装置の制御装置のブロック図である。尚、図1において、左右方向が軸線方向であり、左方を前方とする。図1(A)に示すように、本実施形態による主軸装置1は、内周部に収容空間110を有する略円筒状の主軸ハウジング11と、収容空間110内に配設された主軸12と、この主軸12の前側部を軸承する二対の第1及び第2前側転がり軸受131,132及び主軸12の後側部を軸承する後側転がり軸受133と、第1及び第2前側転がり軸受131,132に軸線方向の予圧を付与する予圧付与装置3(本発明の「予圧付与手段」に相当する)と、主軸装置1を制御する主軸制御装置4と、を備えている。
Claims (5)
- 回転工具を保持して回転駆動される主軸と、
該主軸を回転可能に軸承する複数の軸受と、
を備えた工作機械の主軸装置であって、
前記回転工具による加工に伴う前記主軸の状態変化から前記各軸受に作用する負荷を導出する負荷導出手段と、
該負荷導出手段で導出される前記各軸受に作用する負荷に基づいて前記各軸受の軌道面接触面圧を解析する面圧解析手段と、
該面圧解析手段で解析される前記各軸受の軌道面接触面圧と予め設定された前記各軸受の軌道面接触面圧の閾値とを比較し、前記軌道面接触面圧の少なくとも1つが前記軌道面接触面圧の閾値を超えたときは、加工条件の変更を指令し、もしくは前記主軸の停止を指令する制御指令手段と、
を備えることを特徴とする工作機械の主軸装置。 - 請求項1において、
前記負荷導出手段は、
前記主軸のラジアル方向の変位を検出する第1変位検出手段と、
前記主軸のアキシャル方向の変位を検出する第2変位検出手段と、
前記第1変位検出手段で検出される前記主軸のラジアル方向の変位に基づいて前記各軸受に作用するラジアル方向の負荷を演算する第1負荷演算手段と、
前記第2変位検出手段で検出される前記主軸のアキシャル方向の変位に基づいて前記各軸受に作用するアキシャル方向の負荷を演算する第2負荷演算手段と、
を備えることを特徴とする工作機械の主軸装置。 - 請求項2において、
前記第1負荷演算手段は、
予めモデル化された前記主軸の形状、前記各軸受の位置及び前記各軸受の剛性に基づいて、前記第1変位検出手段で検出される前記主軸のラジアル方向の変位を伝達マトリックス法で解析することにより、前記各軸受に作用するラジアル方向の負荷を演算することを特徴とする工作機械の主軸装置。 - 請求項3において、
前記軸受に軸線方向の予圧を付与する予圧付与手段、を備え、
前記第1負荷演算手段は、前記予圧付与手段で付与される前記軸受に作用する予圧も加味して前記各軸受に作用するラジアル方向の負荷を演算し、
前記第2負荷演算手段は、前記予圧付与手段で付与される前記軸受に作用する予圧も加味して前記各軸受に作用するアキシャル方向の負荷を演算することを特徴とする工作機械の主軸装置。 - 請求項1〜4の何れか一項において、
前記主軸の回転速度を検出する回転速度検出手段、を備え、
前記面圧解析手段は、前記回転速度検出手段で検出される前記主軸の回転速度から求めた前記各軸受に作用する遠心力も加味して前記各軸受の軌道面接触面圧を解析することを特徴とする工作機械の主軸装置。
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