JPH01252337A - 工作機械のピックフィード装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、工作機械のピックフィード装置の改良に関す
る。

（発明の概要） 本発明は、磁気軸受の励磁電流を制御してロータ軸を軸
心方向に前後動させてピックフィード加工を行なうよう
にしたものである。

（従来の技術） 従来、研削盤においては研削精度を高める等のため砥石
をワークに対して微小量往復動させて研削加工を行なう
、いわゆるピックフィード加工が行なわれている。

このピックフィード動作のための砥石の往復動は、メカ
ニカルな機構により行なわれている。すなわら、砥石が
ｉ！首されているスピンドルを偏心カム機構を利用して
往復動さＶるようになっている。

また、最近工作機械の仕上げの高精度化に伴い、砥石を
超高速回転させて研削加工することが行なわれている。

この場合における砥石の回転は、ロータ軸の先端に砥石
を工２け、このロータ軸をモータの回転子とするととも
に、スピンドル内にモータステータを設け、ざらにロー
タ軸を１４１気軸受で軸支して超高速回転させている。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上記従来の工作機械のビックフィード装
置は、偏心カム等を用いるメカニカルなｔ！溝となって
いるので、機構が複雑化、大型化するという問題点があ
った。

また、偏心カム機構を介してビックフィードが行なわれ
るため、ワークの種類に応じた最適なビックフィード状
態を任意に設定することが困難であった。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので
必って、その構成は回転駆動されるロータ軸に刃物また
は砥石等の工具を有するスピンドルを備え、該工具を前
記ロータ軸方向に前後動させながらワークを研削または
切削等の加工を行なう工作機械のビックフィード装置に
おいて、前記ロータ軸を軸支するための磁気軸受と、上
記軸軸受内で前記ロータ軸を該ロータ軸方向に前後動す
るように前記磁気軸受の励磁電流を制御するための励磁
制御手段と、 を具備することを特徴とするものでおる。

（作用） 磁気軸受で軸支されたロータ軸は、磁気軸受の励磁電流
が制御されることによりその軸方向へ往復動するように
作用する。

（実施例） 第１〜３図は、本発明に係るビックフィード装置を示す
ものであって、研削盤に適用した一実施例が示されてい
る。

第１図はその概略構成図であって、図中１はスピンドル
を示しており、このスピンドル１の一端に砥石ａを′Ｐ
′Ｊするロータ軸２が回転自在に横架されている。

スピンドル１は図示しないテーブルに載置固定されてお
り、このテーブルはサーボ上−タ３およびこれにより回
転されるスクリュー４等から構成される周知の送り機構
によりロータ軸２の軸（心）方向へ移動可能に構成され
ている。

ロータ軸２は、そのほぼ中央部に一体的に設けられた円
盤状のプレート５を有し、これはスピンドル１内に設け
られたスラスト磁気軸受６で軸支され、軸方向の力を受
止めているとともに、その左右端はラジアル磁気軸受７
．９により軸支されている。

スラストおよびラジアル磁気軸受の機構は周知であるの
でその詳細については省略するが、これら磁気軸受は複
数の対からなる電磁石６ａ、６ｂ。

７ａ、７ｂ、８ａ、３ｂの間にロータｆｉｔｌ１２を磁
力により浮上させて構成される。

磁気軸受は、通常電磁６の磁極とロータ軸２ならびにプ
レート５の外周との間にＱ、５ｍｍ程度のクリアランス
が設けられている。したがって、−対の電磁石の励！ｉ
電流を調整することによってロータ軸２をいずれかの電
磁石側に偏らせて軸支することが可能であるとともに、
ロータ軸２をその軸方向前後に移動することができる。

しかし、通常、ロータ軸２はクリアランスのほぼ中間に
位置するように俊速の位置センサによってロータ軸２の
位置を検出し、この検出信号をフィードバックして励磁
電流が調整されている。

９はモータであって、これに誘導電流が流れるとロータ
軸２を回転させるように作用する。このためロータ軸２
は七−タの回転子として作用する。

１０．１１はロータ軸２の左右側に設けられた位置セン
サおよび１２はロータ軸２の他端側に設けられた位置セ
ンサであって、このうち位置センサ１０，１１はロータ
［ＮＩ２の半径（ラジアル）方向位置が検出され、一方
位置センサ１２はロータ軸２の軸（スラスト）方向位置
が検出される。

これら位置センサ１０〜１２としては、本出願人が先に
実願昭６１−６１２６１号で提案した位置検出センサ等
が使用できる。

図中すはワークであって、図示しないが送り機構を有す
る支持台上に載置固定されている。

図中Ｃは１ｉｌＩ１手段を示すものであって、ＣＰＩＪ
。

メモリ等を含む制御部１５１位置センサ１２からの検出
信号を受けてロータ軸２の軸方向位置を検出する位置検
出回路１６．ロータ軸２が所定位置となるように演算す
るための演算回路１７．演算回路１７の演算結果に基づ
いて磁気軸受６の一対の電磁石６ａ、５ｂの励磁電流を
制御するための制御回路１８．制御回路１８の制御信号
を増幅するための増幅回路１８ａ、１８ｂ、制御部１５
からのランプ波信号を演算回路１７に与えるＤ／Ａ変換
器１９．Ｄ／Ａ変換器２０を介してサーボ［−タ３を駆
動するためのサーボモータドライバ２１およびテーブル
の移動ωを検出するためにエンコーダ２２からの検出信
号を制御部１５に取込むためのカウンタ２３から構成さ
れている。

制御部１５は研削作業を統括的に制御するもので、その
メモリには砥石ａの研削量、ピックフィードの条件等が
図示しない設定器から入力されて格納されている。

なお、第１図にはモータ９を駆動するための回路、ラジ
アル磁気軸受７，８を駆動するための駆動回路あるいは
位置センサ１０．１１から信号を受けてロータ軸２のラ
ジアル方向位置を制御するための回路等は、本発明の説
明に直接関係しないので省略して示されている。

以上の構成からなる本実施例の動作を第２図のフローチ
ψ−１〜および第３図の切込み特性線図を参照しながら
説明する。

今、図示しない研削スター１−ボタンが押されて研削加
工が開始されると、制御部１５からの信号によりモータ
９が駆動されてロータＩ［ｌ１２が回転するとともに、
サーボ［−タ３がサーボドライバ２１により回転駆動さ
れてテーブルがワークｂ側に移動し研削加工が開始され
る（ステップ１００肖定）。

加工開始当初は、サーボ七−夕３は急速回転して砥石ａ
をワークｂに急速接近させる（第３図８１）。砥石ａと
ワークｂが接触した後、サーホＬ−タ３の回転を低下さ
けて粗研送りにして粗研加工が行なわれる（ステップ１
０２肯定、第３図８２）・ テーブルの送り速さおよび送り量はサーボモータ３に直
結されたエンコーダ２２の信号をカウンタ２３を介して
制御部１５に入力して検出される。

砥石ａとワークｂとの接触位置検出は、位置センサ１２
を介して行なわれる。すなわち、砥石ａとワークｂとが
接触したことによるロータ軸２の変位を位置センサ１２
により検出し、この検出信号を図示しないＡ／Ｄ変換器
を介して制御部１５に入力することにより行なわれる。

ロータ軸２はビックフィード動作を行なわないとき、磁
気軸受内のクリアランスの中間位置（基準位置）となる
ように、すなわち第３図Ｚ軸変位Ｏを維持するように、
スラスト磁気軸受６の電磁Ｅ６ａ、６ｂの励磁電流が調
整される。つまり位置センサ１２の検出電流（または検
出電圧）を基にしてロータ軸２が基準位置を維持するよ
うにフィードバック制御が行なわれる。

粗研送りにおいて、その粗研に対応したビックフィード
量が設定される（ステップ１０４）。ビックフィード開
始に伴って制御部１５からＤ／Ａ変換器１９を介して演
算回路１７にランプ波信号が送出され（ステップ１０８
Ｒ定、１１０）、これにより制御回路１８は増幅器１８
ａ、１８ｂを介しロータ１Ｎ１２を目標とする位置まで
後退させた後再び元の基準位置に戻るように電磁５６ａ
、６ｂの励磁電流が制御される（ステップ１１２，１１
４、第３図（イ）Ａ、）。

同様に精研送り加工中においても所定のビックフィード
動作が行なわれる（ステップ１０２否定。

１０６肯定、１０４，１０８肯定、１１０，１１２．１
１４．第３図（イ）Ａ２）。

精研終了後、テーブルを急速接近させて終了する（ステ
ップ１１６．第３図８４）。

な、１３、第３図（イ）Ａ１．Ａ２は各送りについて１
回のビックフィードしか示されていないが、これは説明
の便宜のためで市って、制御部１５のメ［りに予め設定
した内容によって任意に行なわれる。

また、第３図（ロ）および（ハ）のＺ軸変位線図は上記
ステップ１１０のランプ波信号の代りに正弦波信号とし
た例でおる。すなわち同図（ロ）では、粗研送りＢ２で
振幅の大きな正弦波Ａ３゜精研送りＢ２で振幅の小さな
正弦波Ａ４であり、同図（ハ）では、粗研送りＢ２で正
弦波Ａ５．精研送りＢ３で減衰性の正弦波Ａ６となって
いる。

以上の本実施例では、磁気軸受のスラスト磁気軸受の励
磁電流を制御してビックフィード加工を行なうようにし
たので、励磁電流を制御するだけで任意のビックフィー
ド加工を行なうことができる。したがって、最適なビッ
クフィード加工の下で研削加工ができ、研削精度および
加工能率の向上を図ることができる。

また、ビックフィード加工が効果的に行なわれることに
より加工面への切削液の流入が容易で、工具寿命が延び
る効果がある。

なお、上記実施例では研削盤の例を示したが、砥石の代
りに刃物を取付けて切削盤とすることもでき、また砥石
を用いるとともに、ビックフィード動作を任意に設定し
て穴開は加工を行なうドリル作業も行なうことができる
。

さらに、位置センサ１２の代りにプレート５の位置を検
出する位置センサを設けて、この位置センサでロータ軸
２の軸方向を検出するようにしてもよく、おるいは磁気
軸受の励磁電流（または電圧）の変化を検出しこれを基
に励磁電流を制御しビックフィード動作を行なうように
してもよい。

さらにまた、ビックフィード動作はモータ９の負荷変動
に伴う電流（または電圧）変化を検出して行なうように
してもよい。この場合は負荷変動による電流値が所定値
に達したときワークまたは砥石（または刃物）を−旦俊
退させたのら再び前進させて研削（切削）を繰り返すよ
うｔこしてもよい。

いずれにしても本発明では、ビックフィードのためのロ
ータ軸の前接動作を磁気軸受の励磁電流を制御して行な
うものであれば、負荷検出方法はいずれの手段を採用し
てもよい。

（効果） 本発明は、磁気軸受のスラスト磁気軸受の励磁電流を制
御してビックフィード加工を行なうようにしたので、励
磁電流を制御するだけで所望のビックフィード動作を行
なわけることができる。したがって、最適なピックフィ
ードの下で研削加工ができるため、加工精度および加工
能率の向上を図ることができる。また、メカニカルなピ
ックフィード門構を必要としないため装置を小型化、単
純化できる等の効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の一実施例を示す概略構成図、第２
図は研削制御動作のフローチャートおよび第３図は切込
み特性線図である。 １・・・スピンドル ２・・・ロータ軸 ６・・・スラスト磁気軸受 ７．８・・・ラジアル磁気軸受 ９・・・モータ １０．１１．１２・・・位置センサ １５・・・制御部 ａ・・・砥石（工具） ｂ・・・ワーク Ｃ・・・制御手段 以上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、回転駆動されるロータ軸に刃物または砥石等の工具
   を有するスピンドルを備え、該工具を前記ロータ軸方向
   に前後動させながらワークを研削または切削等の加工を
   行なう工作機械のピックフィード装置において、 前記ロータ軸を軸支するための磁気軸受と、上記軸軸受
   内で前記ロータ軸を該ロータ軸方向に前後動するように
   前記磁気軸受の励磁電流を制御するための励磁制御手段
   と、 を具備することを特徴とする工作機械のピックフィード
   装置。