JPH01274951A - 工作機械の主軸熱変位補正装置 - 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】 〔産業上の利用分舒〕 この発明は、工作機械の主軸の熱変位補正装置に関する
ものである。

〔従来の技術〕

一般に工作機械では、主軸ヘッドに軸支した主軸の先端
部に着脱可能に装着した工具によって工作物に加工を行
う場合に、種々の原因で主軸が加熱されて軸方向に伸び
、その先端部が熱変位し、加工精度が低くなる。これを
改善するなめに従来ギャップセンサなどの熱変位測定セ
ンサを主軸先端前方に近接させて主軸ヘッドに取付け、
前記センサによって測定した主軸先端部の熱変位量に応
じ、主軸ヘッドを主軸の送口方向に変位させる主軸熱変
位補正装置が用いられている。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の工作機械の主軸熱変位補正装置は、前述したよう
に、主軸先端部の熱変位量をセンサで直接検出している
ため、とのセンサを主軸の前端前方に配置する必要があ
り、加工時に飛散する切削粉などの粉塵、切削油がセン
サに付着して測定不良になるのを避けることが困離であ
り、また主軸の構成によってはセンサを設置することが
スペース的に不可能な場合があるという問題点があった
。

この発明は、前述した問題点を解決しようとすろもので
あり、加工時に飛散ずろ粉塵、切削油の付着などによる
センサの測定不良がなく、また主軸の構成に制約される
ことなく、主軸先端部の実際の熱変位量に近似したその
補正ができろ工作機械の主軸熱変位補正装置を提供する
ことを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

この発明による工作機械の主軸熱変位補正装置は、主軸
の後端に近接させて主軸ヘッドに取り付けた熱変位測定
センサと、主軸後端部の熱変位量に対する主軸先端部の
熱変位量が記憶されたメモリを有する制御回路とを備え
、前記センサで検出し力主軸後端部の熱変位量と前記メ
モリの記憶とから主軸先端部の熱変位量を求め、ご４の
熱変位量に応じた補正値で主軸ヘッドを主軸の送や方向
に変位させるようにしたものである。

〔作用〕

この発明の主軸熱変位補正装置は、熱変位測定センサを
主軸の後端に近接させて主軸ヘッドに取り付けたので、
前記センサを、加工時に切削粉、切削油が飛散してもこ
れらがとどかない場所に配置することができる。したが
ってセンサが切削粉などの粉塵や切削油で測定不良にな
ることがなく、また主軸の構成に制約されずにセンサを
設置するスペースが得られる。そして、この発明の主軸
熱変位補正装置は、制御回路に主軸後端部の熱変位量に
対する主軸先端部の熱変位量を実測値などで記憶したメ
モリが設けであるので、前記センサで主軸後端部の熱変
位量を検出し・Ｃも、この熱変位量と前記メモリの記憶
とから、前記制御回路によって主軸先端部の熱変位量を
容易にしかも高精度に求めることができ、求められた熱
変位量に応じた補正値で主軸の送り方向に主軸ヘッドを
変位させろことにより、主軸先端部の実際の熱変位量に
きわめて近似しｔ＝主軸の補正ができる。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例につき図を参照して説明する
。

第１図において、１は主軸ヘッドであり、主軸ヘッド１
の先端部にはハウジング２が固定され、ハウジング２に
は縦軸の主軸３が上下ベアリング部４，５によって同動
自在に軸支されている。ハウジング２内周面の上下方向
中間部には主軸３駆動用のビルトインモータ６のステー
タ７が固定され、前記モータ６のロータ８が主軸３の軸
方向中間部に直接嵌合固定されている。主軸３の先端（
下端）部には工具取付部９が設けられ、主軸３の後ｆｓ
（上端）部はハウジング２の上端部に固定されたエンド
キャップ１０上に若干突出するように構成されている。

主軸３の後端上に近接して、主軸３投端部の熱変位量を
検出するギャップセンサなどの熱変位測定センサ１１が
配置され、とのセンサ１１はブラケット１２によってエ
ンドキャップ１０上に固定されている。なお、第１図に
は図示省略したが主軸ヘッドｌは主軸ヘッド送り用のサ
ーボモー・夕により送ゆねじを介して昇降するようにコ
ラムに取や付けられている。

また、ｍ２図はこの実施例の回路構成を示す概略図であ
る。第２図において、１１はセンサ、１３は主軸後端部
の熱変位量に対する主軸先端部の熱変位量が実測値で記
憶されたメモリを有する制御回路、１４は制御回路１３
がら出力する補正指令により主軸ヘッド１昇降用の前記
づ噛ボモータ１５を駆動するためのモータ駆動回路であ
る。

第３図は主軸回転数と主軸熱変位量との関係図であり、
主軸回転数と主軸発熱量とが対応するので、主軸回転数
を順次段階的に上昇させて実測した主軸先端部の熱変位
量εＦおよび後＠部の熱変位量εｅが示しである。なお
、制御回路１３のメモリに第３図に示すような主軸の熱
変位量εＦ。

ε８を記憶させるのは、主軸３の回転速度によってその
先端側、後端側のベアリング部５，４の温度が異なるた
め、主軸の温度分布も部分的に相違し、その熱変位量と
補正量とがリニアでないことが多いことにより、主軸の
全回転領域で、主軸後端部の熱変位（伸び）量に対する
主軸先端部の熱変位（伸び）量を実測する必要があるこ
とによる。

以上のように構成された実施例による主軸熱変位補正装
置では、主軸３先端部の工具取付部９に保持された工具
によって工作物に加工を行ってぃると、主軸３を駆動す
るモータ６部などで発熱するため、主軸３が軸方向に熱
変位し加工精度が低下する。そこで、金型などを工作物
として長時間切削加工を行う場合に、この加工の一ブロ
ック終了時に主軸３後端部の熱変位量を熱変位測定セン
サ１１で検出し、検出し力主軸後端部の熱変位量ε８に
より、制御回ｗ！１３のメモリに記憶され力主軸後端部
の熱変位量ε８と対応する主軸先端部の熱変位量ε１を
選び、この熱変位量ε１に応じた補正値による補正指令
をモータ駆動回路１４に出力し、この駆動回路１４でサ
ーボモータ１５を駆動することで、主軸先端部の熱変位
量ε１に見合う寸法だけ、主軸ヘッド１を変位（上昇）
させ、主軸３の熱変位を補正する。その後、工作物の他
のブロックの切削加工を行い、以後前述した作動を繰り
返すことにより、主軸先端部の熱変位による加工精度の
低下を防ぎ、精度の高い加工を行うことができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明によれば熱変位測定セン
サを主軸の後端に近接させて主軸ヘッドに取り付けたの
で、前記センサを加工時に飛散する切削粉などの粉塵、
切削油がとどかない場所に配置することができ、センサ
が粉塵や切削油で測定不良になるなどの不具合がなく、
またセンサを設置するスペースによる制約を主軸が受け
ないことにより、主軸の構成の自由度が大きくなるとい
う効果がある。そして、この発明によれば制御回路に主
軸後端部の熱変位量に対する主軸先端部の熱変位量を記
憶したメモリが設けであるので、前記センサで主軸後端
部の熱変位量を検出してもこの熱変位量と前記メモリの
記憶とから、前記制御回路によって主軸先端部の熱変位
量を容易にしかも高精度に求めることができ、求められ
た熱変位量に応じた補正値で主軸ヘッドを変位させるこ
とにより、主軸先端部の実際の熱変位量にきわめて近似
した主軸の補正ができ、主軸の熱変位による加工精度の
低下を確実に防止できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による工作機械の主軸熱変
位補正装置を示す縦断面図、第２図は同＠路の概略図、
第３図は主軸回転数と主軸熱変位量との関係を示す図で
ある。 １・・・主軸ヘッド、３・・・主軸、４，５・・・ベア
リング部、６・・・主軸駆動用のモータ、１１・・・熱
変位測定センサ、１３・・・制御回路、１４・・・主軸
ヘッド送り用サーボモータ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 主軸ヘッドに軸支した主軸の後端に近接させて前記主軸
   ヘッドに取り付け主軸後端部の熱変位量を検出する熱変
   位測定センサと、主軸後端部の熱変位量に対する主軸先
   端部の熱変位量が記憶されたメモリを有し、前記センサ
   で検出し力主軸後端部の熱変位量と前記メモリの記憶と
   から求められる主軸先端部の熱変位量に応じた補正値の
   補正命令を出力する制御装置とを備え、前記補正値で前
   記主軸ヘッドを主軸の送り方向へ変位させるようにした
   ことを特徴とする工作機械の主軸熱変位補正装置。