JPH09192904A - 空気軸受式工作機械 - Google Patents
空気軸受式工作機械Info
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Classifications
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C32/00—Bearings not otherwise provided for
- F16C32/06—Bearings not otherwise provided for with moving member supported by a fluid cushion formed, at least to a large extent, otherwise than by movement of the shaft, e.g. hydrostatic air-cushion bearings
- F16C32/0629—Bearings not otherwise provided for with moving member supported by a fluid cushion formed, at least to a large extent, otherwise than by movement of the shaft, e.g. hydrostatic air-cushion bearings supported by a liquid cushion, e.g. oil cushion
- F16C32/064—Bearings not otherwise provided for with moving member supported by a fluid cushion formed, at least to a large extent, otherwise than by movement of the shaft, e.g. hydrostatic air-cushion bearings supported by a liquid cushion, e.g. oil cushion the liquid being supplied under pressure
- F16C32/0644—Details of devices to control the supply of liquids to the bearings
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- 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
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 鉄の切削等の高負荷加工も行え、空気の消費
量も抑えることができる空気軸受式工作機械を提供する
こと。 【解決手段】 空気軸受式工作機械１は、主軸３を支持
する空気軸受５に空気を供給する空気供給部３１と、加
工負荷の大きさを検出する加工負荷検出手段４０と、加
工動力の大きさを検出する加工動力検出手段２０と、加
工負荷および加工動力の値から空気供給部３１から供給
する空気の圧力を調整する空気圧力設定手段３２とを有
する空気圧力調整手段１１を備えている。空気軸受に供
給する空気圧力を変えることができるので、加工負荷等
に応じて空気軸受５の剛性を変化させることができ、低
負荷から高負荷の加工まで行うことができ、空気の消費
量も必要最小限に抑えることができる。
量も抑えることができる空気軸受式工作機械を提供する
こと。 【解決手段】 空気軸受式工作機械１は、主軸３を支持
する空気軸受５に空気を供給する空気供給部３１と、加
工負荷の大きさを検出する加工負荷検出手段４０と、加
工動力の大きさを検出する加工動力検出手段２０と、加
工負荷および加工動力の値から空気供給部３１から供給
する空気の圧力を調整する空気圧力設定手段３２とを有
する空気圧力調整手段１１を備えている。空気軸受に供
給する空気圧力を変えることができるので、加工負荷等
に応じて空気軸受５の剛性を変化させることができ、低
負荷から高負荷の加工まで行うことができ、空気の消費
量も必要最小限に抑えることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、主軸を空気軸受で
支持する空気軸受式工作機械に係り、鋼、鉄、非鉄金
属、木材、石、ガラス、グラファイト、プラスチック、
セラミックスなどの様々な材料の切削加工などを行う空
気軸受式工作機械に関する。
支持する空気軸受式工作機械に係り、鋼、鉄、非鉄金
属、木材、石、ガラス、グラファイト、プラスチック、
セラミックスなどの様々な材料の切削加工などを行う空
気軸受式工作機械に関する。
【０００２】
【背景技術】切削加工や研削加工を行う一般的な工作機
械では、工具が装着される主軸は、通常転がり軸受で支
持されていた。また、一部の工作機械では、主軸軸受と
して動圧あるいは静圧の油軸受を使用したものもあっ
た。さらに、近年では、摩擦が非常に小さい静圧空気軸
受を主軸軸受として使用した超精密加工機もあった。
械では、工具が装着される主軸は、通常転がり軸受で支
持されていた。また、一部の工作機械では、主軸軸受と
して動圧あるいは静圧の油軸受を使用したものもあっ
た。さらに、近年では、摩擦が非常に小さい静圧空気軸
受を主軸軸受として使用した超精密加工機もあった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の従来の軸受には次のような問題があった。すなわち、
主軸軸受として転がり軸受を用いた場合には、軸受の構
造などによって転動体が回転する軌道の直径と回転数と
の積が一定の限界値に制限されるため、主軸を高速で回
転させることが難しいという問題があった。このため、
主軸の回転速度が遅くなり、加工時間の短縮が難しいと
いう問題もあった。
の従来の軸受には次のような問題があった。すなわち、
主軸軸受として転がり軸受を用いた場合には、軸受の構
造などによって転動体が回転する軌道の直径と回転数と
の積が一定の限界値に制限されるため、主軸を高速で回
転させることが難しいという問題があった。このため、
主軸の回転速度が遅くなり、加工時間の短縮が難しいと
いう問題もあった。
【０００４】なお、近年では、数々の工夫により転がり
軸受を用いていても主軸の高速回転を実現できるものも
開発されているが、振動及び騒音が大きくかつ主軸や軸
受の寿命が短いという問題があった。特に、寿命が短い
と、生産を継続するには主軸や軸受を定期的に交換しな
ければならず、その交換費用などを含めると主軸の高速
回転による高速高能率加工は、加工コストが非常に高く
なるという問題もあった。さらに、転がり軸受は、個々
の転動体の真球度誤差や転送面の微細な凹凸により原理
的に振動の発生が避けられず、加工精度を高めることや
高速加工を行うことが難しいという基本的な問題があっ
た。
軸受を用いていても主軸の高速回転を実現できるものも
開発されているが、振動及び騒音が大きくかつ主軸や軸
受の寿命が短いという問題があった。特に、寿命が短い
と、生産を継続するには主軸や軸受を定期的に交換しな
ければならず、その交換費用などを含めると主軸の高速
回転による高速高能率加工は、加工コストが非常に高く
なるという問題もあった。さらに、転がり軸受は、個々
の転動体の真球度誤差や転送面の微細な凹凸により原理
的に振動の発生が避けられず、加工精度を高めることや
高速加工を行うことが難しいという基本的な問題があっ
た。
【０００５】また、動圧あるいは静圧の油軸受では、主
軸を高速度で回転させると、油の剪断摩擦抵抗が大きく
なるため、消費電力が増加し、不経済であるという問題
があった。さらに、消費電力の増加によって発熱も生じ
るので、主軸や軸受の熱変形が発生して加工精度が低下
するという問題もあった。
軸を高速度で回転させると、油の剪断摩擦抵抗が大きく
なるため、消費電力が増加し、不経済であるという問題
があった。さらに、消費電力の増加によって発熱も生じ
るので、主軸や軸受の熱変形が発生して加工精度が低下
するという問題もあった。
【０００６】一方、従来の静圧空気軸受では、供給空気
圧力が５〜７気圧程度であるため、鉄や鋼などの高負荷
の加工には軸受の剛性が不充分であり、専ら青銅、アル
ミニウム、シリコーンなどの柔らかい金属の精密加工に
しか使用できなかった。
圧力が５〜７気圧程度であるため、鉄や鋼などの高負荷
の加工には軸受の剛性が不充分であり、専ら青銅、アル
ミニウム、シリコーンなどの柔らかい金属の精密加工に
しか使用できなかった。
【０００７】また、本願出願人は、静圧空気軸受に供給
する空気圧力を高めて軸受の剛性を向上させて鉄や鋼な
どの高負荷の加工を可能とする工作機械も開発していた
が、空気圧力を高めると空気の消費量が増大し、多くの
エネルギーを消費してしまい不経済であるという問題を
新たに見いだしていた。
する空気圧力を高めて軸受の剛性を向上させて鉄や鋼な
どの高負荷の加工を可能とする工作機械も開発していた
が、空気圧力を高めると空気の消費量が増大し、多くの
エネルギーを消費してしまい不経済であるという問題を
新たに見いだしていた。
【０００８】本発明の目的は、鉄や鋼の切削、研削にお
いて高負荷の加工を可能とするとともに、空気の消費量
を抑えて省エネルギー化もはかることができる空気軸受
式工作機械を提供することにある。
いて高負荷の加工を可能とするとともに、空気の消費量
を抑えて省エネルギー化もはかることができる空気軸受
式工作機械を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の空気軸受式工作
機械は、主軸を空気軸受で支持する空気軸受式工作機械
において、前記空気軸受に供給する空気の圧力を加工作
業中に調整可能な空気圧力調整手段を備えて構成されて
いることを特徴とするものである。
機械は、主軸を空気軸受で支持する空気軸受式工作機械
において、前記空気軸受に供給する空気の圧力を加工作
業中に調整可能な空気圧力調整手段を備えて構成されて
いることを特徴とするものである。
【００１０】このような本発明では、空気圧力調整手段
で空気軸受に供給する空気圧力を変えることで、空気軸
受の剛性が調整される。このため、加工対象や加工方法
によって加工負荷の大きさが変化しても、その加工負荷
の大きさに合わせて軸受の剛性を変化させることがで
き、木材や青銅などの柔らな金属や、鉄や鋼などの硬度
が高く高負荷の加工となる金属など、各加工対象に合わ
せて必要な剛性を軸受に与えることができ、空気軸受を
用いて高負荷の加工も可能となる。また、空気軸受に供
給する空気の圧力は加工作業中に調整可能であるため、
軸受の剛性が低くてもよい場合には、供給する空気の圧
力を下げることができ、空気の圧力を必要最小限に抑え
ておけば無駄な空気を消費することもなくなり、省エネ
ルギー化がはかられ、加工コストも低減する。
で空気軸受に供給する空気圧力を変えることで、空気軸
受の剛性が調整される。このため、加工対象や加工方法
によって加工負荷の大きさが変化しても、その加工負荷
の大きさに合わせて軸受の剛性を変化させることがで
き、木材や青銅などの柔らな金属や、鉄や鋼などの硬度
が高く高負荷の加工となる金属など、各加工対象に合わ
せて必要な剛性を軸受に与えることができ、空気軸受を
用いて高負荷の加工も可能となる。また、空気軸受に供
給する空気の圧力は加工作業中に調整可能であるため、
軸受の剛性が低くてもよい場合には、供給する空気の圧
力を下げることができ、空気の圧力を必要最小限に抑え
ておけば無駄な空気を消費することもなくなり、省エネ
ルギー化がはかられ、加工コストも低減する。
【００１１】ここで、前記空気圧力調整手段は、加工負
荷の大きさを検出する加工負荷検出手段と、この加工負
荷検出手段で検出された負荷の大きさに応じて前記空気
軸受に供給する空気の圧力を設定する空気圧力設定手段
とを備えて構成されていることが好ましい。このような
構成によれば、加工負荷検出手段で検出した加工負荷の
大きさに応じて、空気圧力設定手段で空気圧力を設定で
きるため、空気軸受の剛性を加工負荷に応じて自動的に
調整することができ、加工負荷に合わせた最適な剛性に
調整することができる。
荷の大きさを検出する加工負荷検出手段と、この加工負
荷検出手段で検出された負荷の大きさに応じて前記空気
軸受に供給する空気の圧力を設定する空気圧力設定手段
とを備えて構成されていることが好ましい。このような
構成によれば、加工負荷検出手段で検出した加工負荷の
大きさに応じて、空気圧力設定手段で空気圧力を設定で
きるため、空気軸受の剛性を加工負荷に応じて自動的に
調整することができ、加工負荷に合わせた最適な剛性に
調整することができる。
【００１２】さらに、前記空気圧力調整手段は、前記加
工負荷検出手段に加えて、主軸を回転させて加工してい
る際の加工動力の大きさを検出する加工動力検出手段も
備え、前記空気圧力設定手段は、前記加工負荷検出手段
で検出された負荷の大きさと、前記加工動力検出手段で
検出された動力の大きさとに基づいて前記空気軸受に供
給する空気の圧力を設定するように構成されていること
が好ましい。このように、加工負荷だけでなく加工動力
も検出するようにすれば、空気軸受に供給される空気圧
力をより細かく制御することができる。
工負荷検出手段に加えて、主軸を回転させて加工してい
る際の加工動力の大きさを検出する加工動力検出手段も
備え、前記空気圧力設定手段は、前記加工負荷検出手段
で検出された負荷の大きさと、前記加工動力検出手段で
検出された動力の大きさとに基づいて前記空気軸受に供
給する空気の圧力を設定するように構成されていること
が好ましい。このように、加工負荷だけでなく加工動力
も検出するようにすれば、空気軸受に供給される空気圧
力をより細かく制御することができる。
【００１３】また、前記空気圧力調整手段としては、加
工プログラミングに合わせて供給圧力目標値を予め設定
する目標値設定手段と、この目標値設定手段で設定され
た目標値に基づいて前記空気軸受に供給する空気の圧力
を設定する空気圧力設定手段とを備えて構成されている
ものでもよい。このような構成では、加工プログラミン
グに合わせて空気軸受に供給する空気の圧力を変動でき
るため、加工負荷や加工動力を検出する検出手段を設け
なくても空気軸受の剛性を制御することができる。
工プログラミングに合わせて供給圧力目標値を予め設定
する目標値設定手段と、この目標値設定手段で設定され
た目標値に基づいて前記空気軸受に供給する空気の圧力
を設定する空気圧力設定手段とを備えて構成されている
ものでもよい。このような構成では、加工プログラミン
グに合わせて空気軸受に供給する空気の圧力を変動でき
るため、加工負荷や加工動力を検出する検出手段を設け
なくても空気軸受の剛性を制御することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下に本発明の一実施形態を図面
に基づいて説明する。図１には、本実施形態が適用され
たフライス加工などを行う空気軸受式工作機械１の概略
構成図が示されている。工作機械１は、ドリルやエンド
ミルなどの工具２が装着される主軸（スピンドル）３
と、この主軸３を回転するモータ４と、主軸３を軸支す
る空気軸受５と、主軸３、モータ４、空気軸受５を内蔵
するハウジング６とを備えている。
に基づいて説明する。図１には、本実施形態が適用され
たフライス加工などを行う空気軸受式工作機械１の概略
構成図が示されている。工作機械１は、ドリルやエンド
ミルなどの工具２が装着される主軸（スピンドル）３
と、この主軸３を回転するモータ４と、主軸３を軸支す
る空気軸受５と、主軸３、モータ４、空気軸受５を内蔵
するハウジング６とを備えている。
【００１５】モータ４には、モータ４を駆動するスピン
ドルドライブシステム７が接続されている。このドライ
ブシステム７は、ＮＣ装置（数値制御装置）１０で制御
されている。また、ドライブシステム７には、ドライブ
システム７のロードメータ出力を用いて加工動力値を検
出し、ＮＣ装置１０に出力する加工動力検出手段２０が
連結されている。
ドルドライブシステム７が接続されている。このドライ
ブシステム７は、ＮＣ装置（数値制御装置）１０で制御
されている。また、ドライブシステム７には、ドライブ
システム７のロードメータ出力を用いて加工動力値を検
出し、ＮＣ装置１０に出力する加工動力検出手段２０が
連結されている。
【００１６】また、前記空気軸受５には、空気軸受５に
空気を供給する空気供給部３１が接続されている。さら
に、前記ハウジング６には、ハウジング６の振動を検出
して加工負荷（切削負荷）を検出する加工負荷検出手段
４０が接続されている。そして、これら加工動力検出手
段２０、空気供給部３１、加工負荷検出手段４０および
空気供給部３１から供給される空気圧力を設定するＮＣ
装置１０内に設けられた空気圧力設定手段３２とで空気
圧力調整手段１１が構成されている。
空気を供給する空気供給部３１が接続されている。さら
に、前記ハウジング６には、ハウジング６の振動を検出
して加工負荷（切削負荷）を検出する加工負荷検出手段
４０が接続されている。そして、これら加工動力検出手
段２０、空気供給部３１、加工負荷検出手段４０および
空気供給部３１から供給される空気圧力を設定するＮＣ
装置１０内に設けられた空気圧力設定手段３２とで空気
圧力調整手段１１が構成されている。
【００１７】前記加工動力検出手段２０は、スピンドル
ドライブシステム７のロードメータ出力（電圧）を増幅
する増幅回路２１と、増幅された電圧（アナログ信号）
をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器２２とを備え、
Ａ／Ｄ変換器２２のデジタル信号出力はＮＣ装置１０に
入力されるように構成されている。
ドライブシステム７のロードメータ出力（電圧）を増幅
する増幅回路２１と、増幅された電圧（アナログ信号）
をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器２２とを備え、
Ａ／Ｄ変換器２２のデジタル信号出力はＮＣ装置１０に
入力されるように構成されている。
【００１８】空気供給部３１は、高圧および低圧の２種
類の空気源３３Ａ，３３Ｂと、各空気源３３Ａ，３３Ｂ
から供給される空気圧力を所定値に調整する圧力調整器
３４Ａ，３４Ｂと、高圧空気源３３Ａ側に設けられて高
圧空気源３３Ａからの空気供給を断続するソレノイドバ
ルブ３５と、低圧空気源３３Ｂ側に設けられかつソレノ
イドバルブ３５が開いて高圧空気源３３Ａから空気が供
給されている場合にはその圧力で閉じられ、ソレノイド
バルブ３５が閉じている場合には低圧空気源３３Ｂ自身
の圧力で開かれるチェックバルブ３６とを備えて構成さ
れている。
類の空気源３３Ａ，３３Ｂと、各空気源３３Ａ，３３Ｂ
から供給される空気圧力を所定値に調整する圧力調整器
３４Ａ，３４Ｂと、高圧空気源３３Ａ側に設けられて高
圧空気源３３Ａからの空気供給を断続するソレノイドバ
ルブ３５と、低圧空気源３３Ｂ側に設けられかつソレノ
イドバルブ３５が開いて高圧空気源３３Ａから空気が供
給されている場合にはその圧力で閉じられ、ソレノイド
バルブ３５が閉じている場合には低圧空気源３３Ｂ自身
の圧力で開かれるチェックバルブ３６とを備えて構成さ
れている。
【００１９】空気圧力設定手段３２は、前記ソレノイド
バルブ３５を制御し、空気軸受５に供給する空気源を高
圧空気源３３Ａ、低圧空気源３３Ｂのいずれかに切り替
えることで、空気軸受５の空気圧力を、例えば、５〜６
kgf/cm2の低圧と、８〜１５kgf/cm2の高圧とに切り替え
て設定するように構成されている。
バルブ３５を制御し、空気軸受５に供給する空気源を高
圧空気源３３Ａ、低圧空気源３３Ｂのいずれかに切り替
えることで、空気軸受５の空気圧力を、例えば、５〜６
kgf/cm2の低圧と、８〜１５kgf/cm2の高圧とに切り替え
て設定するように構成されている。
【００２０】加工負荷検出手段４０は、ハウジング６に
取り付けられた加速度計４１と、加速度計４１の出力信
号を増幅する増幅回路４２と、増幅回路４２の出力値の
一定時間内の平均値を求め、この平均値を２乗し、さら
に平方根を求めるＲＭＳ（ルートミーンスクエア）回路
４３と、ＲＭＳ回路４３の出力値をデジタル信号に変換
するＡ／Ｄ変換器４４とを備え、Ａ／Ｄ変換器４４のデ
ジタル信号出力はＮＣ装置１０に入力されるように構成
されている。
取り付けられた加速度計４１と、加速度計４１の出力信
号を増幅する増幅回路４２と、増幅回路４２の出力値の
一定時間内の平均値を求め、この平均値を２乗し、さら
に平方根を求めるＲＭＳ（ルートミーンスクエア）回路
４３と、ＲＭＳ回路４３の出力値をデジタル信号に変換
するＡ／Ｄ変換器４４とを備え、Ａ／Ｄ変換器４４のデ
ジタル信号出力はＮＣ装置１０に入力されるように構成
されている。
【００２１】なお、前記空気圧力設定手段３２は、加
工動力検出手段２０および加工負荷検出手段４０で検出
した加工動力および加工負荷データに基づいて、空気圧
力設定手段３２がソレノイドバルブ３５を制御するよう
に設定された第１の自動制御モードと、加工プログラ
ミングに合わせて、つまり加工作業の進行に合わせて設
定すべき空気圧力プログラムを供給圧力目標値としてＮ
Ｃ装置１０内の目標値設定手段５１に登録し、この目標
値設定手段５１からの供給圧力目標値に基づいて空気圧
力設定手段３２がソレノイドバルブ３５を制御するよう
に設定された第２の自動制御モードと、ＮＣ装置１０
に設けられた高圧供給ボタン５２と、低圧供給ボタン５
３との操作を手動操作手段５４で受け、この手動操作手
段５４からの信号に基づいて空気圧力設定手段３２がソ
レノイドバルブ３５を制御するように設定された手動モ
ードとの３種類の動作モードで動くように構成されてい
る。
工動力検出手段２０および加工負荷検出手段４０で検出
した加工動力および加工負荷データに基づいて、空気圧
力設定手段３２がソレノイドバルブ３５を制御するよう
に設定された第１の自動制御モードと、加工プログラ
ミングに合わせて、つまり加工作業の進行に合わせて設
定すべき空気圧力プログラムを供給圧力目標値としてＮ
Ｃ装置１０内の目標値設定手段５１に登録し、この目標
値設定手段５１からの供給圧力目標値に基づいて空気圧
力設定手段３２がソレノイドバルブ３５を制御するよう
に設定された第２の自動制御モードと、ＮＣ装置１０
に設けられた高圧供給ボタン５２と、低圧供給ボタン５
３との操作を手動操作手段５４で受け、この手動操作手
段５４からの信号に基づいて空気圧力設定手段３２がソ
レノイドバルブ３５を制御するように設定された手動モ
ードとの３種類の動作モードで動くように構成されてい
る。
【００２２】次に、図２を参照して、空気軸受５の具体
的な構成例について説明する。ハウジング６は、円筒状
の軸受本体スリーブ６１と、このスリーブ６１の上端側
に配置された駆動モータスリーブ６２と、このスリーブ
６２の上端開口を塞ぐ蓋６３と、軸受本体スリーブ６１
の下端にスペーサを介して配置された蓋６５とを備えて
いる。なお、軸受本体スリーブ６１および駆動モータス
リーブ６２の外周には、それぞれ本体軸受冷却用ウォー
タージャケット６６と、駆動モータ冷却用ウォータージ
ャケット６７とが取り付けられている。
的な構成例について説明する。ハウジング６は、円筒状
の軸受本体スリーブ６１と、このスリーブ６１の上端側
に配置された駆動モータスリーブ６２と、このスリーブ
６２の上端開口を塞ぐ蓋６３と、軸受本体スリーブ６１
の下端にスペーサを介して配置された蓋６５とを備えて
いる。なお、軸受本体スリーブ６１および駆動モータス
リーブ６２の外周には、それぞれ本体軸受冷却用ウォー
タージャケット６６と、駆動モータ冷却用ウォータージ
ャケット６７とが取り付けられている。
【００２３】駆動モータスリーブ６２内には、主軸３に
連結された回転部４Ａおよびその外周側に配置された固
定部４Ｂからなるモータ４が配置されている。このモー
タ４は前述のスピンドルドライブシステム７によって駆
動制御されている。
連結された回転部４Ａおよびその外周側に配置された固
定部４Ｂからなるモータ４が配置されている。このモー
タ４は前述のスピンドルドライブシステム７によって駆
動制御されている。
【００２４】軸受本体スリーブ６１内には、３つの軸受
部材７１，７２，７３が配置されている。モータ４に近
い上部側の軸受部材７１と、中間の軸受部材７２とに
は、各軸受部材７１，７２において上下方向の２箇所の
位置に主軸３に向かって軸直交方向から空気を噴出する
吹出口７４が複数形成されている。また、下部側の軸受
部材７３には、上下方向１箇所の位置に主軸３に向かっ
て空気を噴出する吹出口７４が複数形成されている。そ
して、これらの各吹出口７４から噴出される空気によっ
て主軸３をラジアル方向に支持するラジアル軸受が形成
されている。
部材７１，７２，７３が配置されている。モータ４に近
い上部側の軸受部材７１と、中間の軸受部材７２とに
は、各軸受部材７１，７２において上下方向の２箇所の
位置に主軸３に向かって軸直交方向から空気を噴出する
吹出口７４が複数形成されている。また、下部側の軸受
部材７３には、上下方向１箇所の位置に主軸３に向かっ
て空気を噴出する吹出口７４が複数形成されている。そ
して、これらの各吹出口７４から噴出される空気によっ
て主軸３をラジアル方向に支持するラジアル軸受が形成
されている。
【００２５】一方、主軸３の下部側にはフランジ３Ａが
形成されており、軸受部材７２，７３には、このフラン
ジ３Ａに向かって空気を噴出する吹出口７５が形成され
ている。そして、この吹出口７５から噴出される空気に
よって主軸３をスラスト方向に支持するスラスト軸受が
形成されている。
形成されており、軸受部材７２，７３には、このフラン
ジ３Ａに向かって空気を噴出する吹出口７５が形成され
ている。そして、この吹出口７５から噴出される空気に
よって主軸３をスラスト方向に支持するスラスト軸受が
形成されている。
【００２６】これらの各吹出口７４、７５には、スリー
ブ６１内に形成された供給通路７６が連通され、この供
給通路７６の圧縮空気供給口７６Ａに連結された空気供
給部３１から高圧あるいは低圧に設定された空気が供給
されるようになっている。この供給通路７６の端部は、
蓋材７６Ｂで塞がれて供給空気がスリーブ６２側に漏れ
ないようになっている。
ブ６１内に形成された供給通路７６が連通され、この供
給通路７６の圧縮空気供給口７６Ａに連結された空気供
給部３１から高圧あるいは低圧に設定された空気が供給
されるようになっている。この供給通路７６の端部は、
蓋材７６Ｂで塞がれて供給空気がスリーブ６２側に漏れ
ないようになっている。
【００２７】また、軸受本体スリーブ６１には、排気通
路７７も形成され、この排気通路７７は、軸受部材７
１、７２の中間部に形成された排気孔７８や、主軸３の
フランジ３Ａ部分に配置されたスペーサに形成された排
気孔７９が連通されている。
路７７も形成され、この排気通路７７は、軸受部材７
１、７２の中間部に形成された排気孔７８や、主軸３の
フランジ３Ａ部分に配置されたスペーサに形成された排
気孔７９が連通されている。
【００２８】次に、図１、２に示す工作機械１におい
て、第１の自動運転モードを選択した際の作用について
図３のフローチャートをも参照して説明する。まず、空
気供給部３１の圧力調整器３４Ａ，３４Ｂを調整して高
圧および低圧の各空気圧を設定しておく。この圧力値
は、加工対象や加工方法、工具２の種類などを考慮して
設定すればよく、例えば、高圧側を１５kgf/cm2の圧力
に設定し、低圧側を６kgf/cm2の圧力に設定すればよ
い。
て、第１の自動運転モードを選択した際の作用について
図３のフローチャートをも参照して説明する。まず、空
気供給部３１の圧力調整器３４Ａ，３４Ｂを調整して高
圧および低圧の各空気圧を設定しておく。この圧力値
は、加工対象や加工方法、工具２の種類などを考慮して
設定すればよく、例えば、高圧側を１５kgf/cm2の圧力
に設定し、低圧側を６kgf/cm2の圧力に設定すればよ
い。
【００２９】次に、ＮＣ装置１０によりスピンドルドラ
イブシステム７を制御して主軸３を駆動する。この際、
空気圧力設定手段３２はソレノイドバルブ３５を閉じて
おり、初期状態では低圧の空気が空気軸受５に供給され
ている。加工が始まると、加工負荷検出手段４０は加工
負荷（振動値）を測定し、そのデータを空気圧力設定手
段３２に送る（ステップ１、以下ステップを「Ｓ」と略
す）。
イブシステム７を制御して主軸３を駆動する。この際、
空気圧力設定手段３２はソレノイドバルブ３５を閉じて
おり、初期状態では低圧の空気が空気軸受５に供給され
ている。加工が始まると、加工負荷検出手段４０は加工
負荷（振動値）を測定し、そのデータを空気圧力設定手
段３２に送る（ステップ１、以下ステップを「Ｓ」と略
す）。
【００３０】空気圧力設定手段３２では、送られた加工
負荷データが設定範囲内であるか（中ぐらいである
か）、あるいは設定範囲よりも大きいか、設定範囲より
も小さいかを判断する（Ｓ２）。ここで、加工負荷デー
タが設定範囲よりも大きい場合には、つまりハウジング
６の振動が大きい場合には、ＮＣ装置１０のディスプレ
イに空気軸受５に供給する空気圧を高圧にする必要があ
ることを表示する（Ｓ３）。
負荷データが設定範囲内であるか（中ぐらいである
か）、あるいは設定範囲よりも大きいか、設定範囲より
も小さいかを判断する（Ｓ２）。ここで、加工負荷デー
タが設定範囲よりも大きい場合には、つまりハウジング
６の振動が大きい場合には、ＮＣ装置１０のディスプレ
イに空気軸受５に供給する空気圧を高圧にする必要があ
ることを表示する（Ｓ３）。
【００３１】供給圧を高圧にする必要があると判断され
ると、動作モードが前記第１の自動モードであるか手動
モードであるかを判断し（Ｓ４）、自動モードであれば
高圧指示信号を発し、空気供給部３１のソレノイドバル
ブ３５を開いて供給空気を高圧側に切り替える（Ｓ
５）。一方、動作モードが手動モードであれば（Ｓ
４）、空気圧力設定手段３２は自動的には何ら動作せ
ず、作業者が高圧供給ボタン５２や低圧供給ボタン５３
を押さない限り、供給空気圧を変更せずにそのままの状
態を維持する。
ると、動作モードが前記第１の自動モードであるか手動
モードであるかを判断し（Ｓ４）、自動モードであれば
高圧指示信号を発し、空気供給部３１のソレノイドバル
ブ３５を開いて供給空気を高圧側に切り替える（Ｓ
５）。一方、動作モードが手動モードであれば（Ｓ
４）、空気圧力設定手段３２は自動的には何ら動作せ
ず、作業者が高圧供給ボタン５２や低圧供給ボタン５３
を押さない限り、供給空気圧を変更せずにそのままの状
態を維持する。
【００３２】一方、加工負荷が設定範囲内（中）、設定
範囲よりも小さい場合（小）には、加工動力検出手段２
０で検出されている加工動力を参照する（Ｓ６）。そし
て、加工動力データが設定範囲内であるか（中ぐらいで
あるか）、あるいは設定範囲よりも大きいか、設定範囲
よりも小さいかを判断する（Ｓ７）。
範囲よりも小さい場合（小）には、加工動力検出手段２
０で検出されている加工動力を参照する（Ｓ６）。そし
て、加工動力データが設定範囲内であるか（中ぐらいで
あるか）、あるいは設定範囲よりも大きいか、設定範囲
よりも小さいかを判断する（Ｓ７）。
【００３３】ここで、加工動力データが設定範囲よりも
大きい場合には、前記加工負荷データが大の場合と同じ
く、高圧表示（Ｓ３）、動作モード判断（Ｓ４）、高圧
側への切替（Ｓ５）などを実行する。
大きい場合には、前記加工負荷データが大の場合と同じ
く、高圧表示（Ｓ３）、動作モード判断（Ｓ４）、高圧
側への切替（Ｓ５）などを実行する。
【００３４】また、加工動力データが中の場合には、Ｎ
Ｃ装置１０のディスプレイ表示を消し（Ｓ８）、供給空
気圧の切替も行わずにその状態をそのまま維持する。
Ｃ装置１０のディスプレイ表示を消し（Ｓ８）、供給空
気圧の切替も行わずにその状態をそのまま維持する。
【００３５】一方、加工動力データが小の場合には、前
記加工負荷の大きさが中であれば（Ｓ９）、ＮＣ装置１
０のディスプレイ表示を消し（Ｓ８）、供給空気圧の切
替も行わずにその状態をそのまま維持する。
記加工負荷の大きさが中であれば（Ｓ９）、ＮＣ装置１
０のディスプレイ表示を消し（Ｓ８）、供給空気圧の切
替も行わずにその状態をそのまま維持する。
【００３６】また、加工負荷の大きさも小であれば（Ｓ
９）、つまり振動もなく、動力も小さい場合には、空気
軸受５に供給する空気圧は低圧でよいため、ＮＣ装置１
０のディスプレイに低圧を表示する（Ｓ１０）。そし
て、動作モードが前記第１の自動モードであるか手動モ
ードであるかを判断し（Ｓ１１）、自動モードであれば
低圧指示信号を発し、空気供給部３１のソレノイドバル
ブ３５を閉じて供給空気を低圧側に切り替える（Ｓ１
２）。一方、動作モードが手動モードであれば（Ｓ１
１）、前述の通り、作業者が高圧供給ボタン５２や低圧
供給ボタン５３を押さない限り、供給空気圧を変更せず
にそのままの状態を維持する。
９）、つまり振動もなく、動力も小さい場合には、空気
軸受５に供給する空気圧は低圧でよいため、ＮＣ装置１
０のディスプレイに低圧を表示する（Ｓ１０）。そし
て、動作モードが前記第１の自動モードであるか手動モ
ードであるかを判断し（Ｓ１１）、自動モードであれば
低圧指示信号を発し、空気供給部３１のソレノイドバル
ブ３５を閉じて供給空気を低圧側に切り替える（Ｓ１
２）。一方、動作モードが手動モードであれば（Ｓ１
１）、前述の通り、作業者が高圧供給ボタン５２や低圧
供給ボタン５３を押さない限り、供給空気圧を変更せず
にそのままの状態を維持する。
【００３７】そして、工作機械１が停止されたか稼働中
かを判断し（Ｓ１３）、停止されていなければ以上の処
理を繰り返し、加工負荷や加工動力の変化に応じて空気
軸受５に供給する空気圧を高低２段階に適宜切り替え
る。また、工作機械１が停止されていれば圧力調整処理
も終了する。
かを判断し（Ｓ１３）、停止されていなければ以上の処
理を繰り返し、加工負荷や加工動力の変化に応じて空気
軸受５に供給する空気圧を高低２段階に適宜切り替え
る。また、工作機械１が停止されていれば圧力調整処理
も終了する。
【００３８】また、動作モードが手動モードの場合に
は、加工状態、主軸３の回転状態、ＮＣ装置１０の高圧
表示や低圧表示に基づいて、作業者の判断でＮＣ装置１
０に設けられた高圧供給ボタン５２や低圧供給ボタン５
３を押せばよい。いずれかのボタン５２，５３が押され
たことを手動操作手段５４が検知すると、空気圧力設定
手段３２に高圧側あるいは低圧側への切替信号が流れ、
空気圧力設定手段３２がその信号に応じてソレノイドバ
ルブ３５を操作することで、空気軸受５への供給空気圧
力が調整される。
は、加工状態、主軸３の回転状態、ＮＣ装置１０の高圧
表示や低圧表示に基づいて、作業者の判断でＮＣ装置１
０に設けられた高圧供給ボタン５２や低圧供給ボタン５
３を押せばよい。いずれかのボタン５２，５３が押され
たことを手動操作手段５４が検知すると、空気圧力設定
手段３２に高圧側あるいは低圧側への切替信号が流れ、
空気圧力設定手段３２がその信号に応じてソレノイドバ
ルブ３５を操作することで、空気軸受５への供給空気圧
力が調整される。
【００３９】一方、動作モードが目標値設定手段５１を
用いた第２の自動モードの場合には、加工プログラミン
グに合わせて、負荷が大きくなる部分では供給空気圧力
が高くなるようにし、負荷が小さくなる部分では供給空
気圧力が小さくなるように、供給圧力目標値を予め目標
値設定手段５１に設定記憶させておく。すると、加工プ
ログラミングの進行状況に合わせて圧力目標値が適宜空
気圧力設定手段３２に送られ、圧力設定手段３２はその
目標値によってソレノイドバルブ３５を作動させて空気
軸受５への供給空気圧力が調整される。
用いた第２の自動モードの場合には、加工プログラミン
グに合わせて、負荷が大きくなる部分では供給空気圧力
が高くなるようにし、負荷が小さくなる部分では供給空
気圧力が小さくなるように、供給圧力目標値を予め目標
値設定手段５１に設定記憶させておく。すると、加工プ
ログラミングの進行状況に合わせて圧力目標値が適宜空
気圧力設定手段３２に送られ、圧力設定手段３２はその
目標値によってソレノイドバルブ３５を作動させて空気
軸受５への供給空気圧力が調整される。
【００４０】従って、本実施形態の空気圧力調整手段１
１は、加工動力検出手段２０、空気供給部３１、空気圧
力設定手段３２、加工負荷検出手段４０だけではなく、
目標値設定手段５１、高圧供給ボタン５２、低圧供給ボ
タン５３、手動操作手段５４も備えて構成されている。
１は、加工動力検出手段２０、空気供給部３１、空気圧
力設定手段３２、加工負荷検出手段４０だけではなく、
目標値設定手段５１、高圧供給ボタン５２、低圧供給ボ
タン５３、手動操作手段５４も備えて構成されている。
【００４１】このような本実施形態によれば次のような
効果がある。すなわち、空気圧力調整手段１１を設けた
ので、加工負荷や加工動力が変化しても、空気供給部３
１から空気軸受５に供給される空気の圧力を低圧および
高圧の２段階に自動的に変更することができる。このた
め、加工対象や加工方法によって加工負荷の大きさが変
化しても、その加工負荷の大きさに合わせて空気軸受５
の剛性を変化させることができ、木材や青銅などの柔ら
な金属から鉄や鋼などの高負荷が加わる金属まで、各加
工対象に合わせて必要な剛性を軸受５に与えることがで
き、空気軸受５を用いた高負荷の加工も実現することが
できる。
効果がある。すなわち、空気圧力調整手段１１を設けた
ので、加工負荷や加工動力が変化しても、空気供給部３
１から空気軸受５に供給される空気の圧力を低圧および
高圧の２段階に自動的に変更することができる。このた
め、加工対象や加工方法によって加工負荷の大きさが変
化しても、その加工負荷の大きさに合わせて空気軸受５
の剛性を変化させることができ、木材や青銅などの柔ら
な金属から鉄や鋼などの高負荷が加わる金属まで、各加
工対象に合わせて必要な剛性を軸受５に与えることがで
き、空気軸受５を用いた高負荷の加工も実現することが
できる。
【００４２】また、空気軸受５に供給する空気の圧力は
加工作業中に調整可能であるため、軸受５の剛性が低く
てもよい場合には、つまり加工負荷や加工動力が小さい
場合には、供給空気の圧力が自動的に低圧に切り替えら
れるため、無駄な空気を消費することもなくなり、省エ
ネルギー化がはかられ、加工コストも低減することがで
きる。
加工作業中に調整可能であるため、軸受５の剛性が低く
てもよい場合には、つまり加工負荷や加工動力が小さい
場合には、供給空気の圧力が自動的に低圧に切り替えら
れるため、無駄な空気を消費することもなくなり、省エ
ネルギー化がはかられ、加工コストも低減することがで
きる。
【００４３】さらに、加工負荷の変化に合わせて空気軸
受５の剛性を変化できるため、加工負荷の増加傾向に合
わせて軸受剛性を調整できて主軸３のかじり発生を回避
でき、工作機械１を安定して運転することができる。
受５の剛性を変化できるため、加工負荷の増加傾向に合
わせて軸受剛性を調整できて主軸３のかじり発生を回避
でき、工作機械１を安定して運転することができる。
【００４４】また、静圧空気軸受５は、原理的に金属同
士が接触して相対運動する部分を持たないので、長時
間の連続高速回転が可能であり、転がり軸受に比べて
寿命を長くすることができ、消費エネルギーも低く抑
えることができ、高回転精度がよく、振動・騒音レ
ベルが低く、発熱も小さくて熱変形を小さくでき、
転がり軸受のように長いウォーミングアップが不要であ
り、高硬度材の加工を行うのに十分な動剛性が得られ
るという様々な効果がある。特に、静圧空気軸受５は、
仮に軸ないしは軸受に僅かな真円度誤差があったとして
も、その平均値が作動流体の空気の流れに対して効果を
及ぼすために振動発生の直接的な原因とはならず、極め
て静粛な回転が得られ、振動・騒音レベルを低くするこ
とができる。
士が接触して相対運動する部分を持たないので、長時
間の連続高速回転が可能であり、転がり軸受に比べて
寿命を長くすることができ、消費エネルギーも低く抑
えることができ、高回転精度がよく、振動・騒音レ
ベルが低く、発熱も小さくて熱変形を小さくでき、
転がり軸受のように長いウォーミングアップが不要であ
り、高硬度材の加工を行うのに十分な動剛性が得られ
るという様々な効果がある。特に、静圧空気軸受５は、
仮に軸ないしは軸受に僅かな真円度誤差があったとして
も、その平均値が作動流体の空気の流れに対して効果を
及ぼすために振動発生の直接的な原因とはならず、極め
て静粛な回転が得られ、振動・騒音レベルを低くするこ
とができる。
【００４５】また、従来の転がり軸受を用いた工作機械
でフライス加工などを高負荷の加工を行う場合、効率を
高めるために通常は荒引き用、中引き用、仕上げ用の３
種類の工具を順次使用していたが、本実施形態では空気
軸受５を用いることで主軸３の回転速度を転がり軸受に
比べて高めることができるため、仕上げ用の切削量が小
さな工具２のみを用いてもその切削量の少なさを主軸３
を高速回転させることで補うことができ、１種類の工具
２だけで加工することもできる。
でフライス加工などを高負荷の加工を行う場合、効率を
高めるために通常は荒引き用、中引き用、仕上げ用の３
種類の工具を順次使用していたが、本実施形態では空気
軸受５を用いることで主軸３の回転速度を転がり軸受に
比べて高めることができるため、仕上げ用の切削量が小
さな工具２のみを用いてもその切削量の少なさを主軸３
を高速回転させることで補うことができ、１種類の工具
２だけで加工することもできる。
【００４６】そして、工具２が１種類ですめば、工具２
の交換作業を不要にでき、その分、工数や作業時間も短
縮することができ、加工コストを大幅に低減することが
できる。さらに、使用する工具２の本数が少なければ工
具経路を単純化することができるため、各工具２に合わ
せて作成しなければならないＮＣプログラムの数も少な
くでき、ＣＡＭの負担も軽減することができる。
の交換作業を不要にでき、その分、工数や作業時間も短
縮することができ、加工コストを大幅に低減することが
できる。さらに、使用する工具２の本数が少なければ工
具経路を単純化することができるため、各工具２に合わ
せて作成しなければならないＮＣプログラムの数も少な
くでき、ＣＡＭの負担も軽減することができる。
【００４７】さらに、図２に示す実施形態では、主軸３
のフランジ３Ａを工具２に近い位置に設けてスラスト軸
受を工具２側に設けているので、仮に加工による熱が主
軸３に加わっても、スラスト軸受までの長さが短いため
にスラスト軸受における熱変形量も小さくなり、熱の影
響を少なくできて高精度の加工を行うことができる。
のフランジ３Ａを工具２に近い位置に設けてスラスト軸
受を工具２側に設けているので、仮に加工による熱が主
軸３に加わっても、スラスト軸受までの長さが短いため
にスラスト軸受における熱変形量も小さくなり、熱の影
響を少なくできて高精度の加工を行うことができる。
【００４８】また、空気圧力調整手段１１として、第１
および第２の自動モードと、手動モードとを設けている
ので、例えば試作加工を行う場合には手動モードで行
い、ある程度繰り返して加工する場合には第１あるいは
第２の自動モードを選択することもでき、状況に応じて
動作モードを使い分けることで効率的な加工作業を行う
ことができる。
および第２の自動モードと、手動モードとを設けている
ので、例えば試作加工を行う場合には手動モードで行
い、ある程度繰り返して加工する場合には第１あるいは
第２の自動モードを選択することもでき、状況に応じて
動作モードを使い分けることで効率的な加工作業を行う
ことができる。
【００４９】さらに、空気供給部３１に高圧および低圧
の２つの空気源３３Ａ，３３Ｂを設けているので、高圧
および低圧の具体的な圧力設定を容易にかつ互いに関係
なく自由に行うことができ、加工対象等に応じて最適な
圧力を設定することができる。
の２つの空気源３３Ａ，３３Ｂを設けているので、高圧
および低圧の具体的な圧力設定を容易にかつ互いに関係
なく自由に行うことができ、加工対象等に応じて最適な
圧力を設定することができる。
【００５０】また、加工負荷検出手段４０として、加速
度計４１を用いているので、加工負荷検出手段４０の構
造を簡易にできて小型化が容易であり、かつコストも低
減することができる。
度計４１を用いているので、加工負荷検出手段４０の構
造を簡易にできて小型化が容易であり、かつコストも低
減することができる。
【００５１】なお、本発明は前述の実施形態に限定され
るものではなく、本発明の目的を達成できる範囲の変形
例を含むものである。例えば、前記実施形態では、高圧
および低圧の２つの空気源３３Ａ，３３Ｂを設けた空気
供給部３１を用いていたが、図４に示すように、１つの
空気源から供給される空気の減圧の度合いを変えて高低
２段階の空気圧に設定する空気供給部１００を用いても
よい。
るものではなく、本発明の目的を達成できる範囲の変形
例を含むものである。例えば、前記実施形態では、高圧
および低圧の２つの空気源３３Ａ，３３Ｂを設けた空気
供給部３１を用いていたが、図４に示すように、１つの
空気源から供給される空気の減圧の度合いを変えて高低
２段階の空気圧に設定する空気供給部１００を用いても
よい。
【００５２】この空気供給部１００は、モータ１０２で
駆動されかつ吸気フィルタ１０１を介して空気を吸い込
み圧縮する空気圧縮機（オイルフリー式スクリューコン
プレッサ）１０３を備えている。空気圧縮機１０３の下
流側には、空気供給部１００内が設定圧力（例えば１１
kgf/cm2）以上となった際に作動するリリーフ弁（安全
弁）１０４と、系内が設定圧力（例えば１０kgf/cm2）
以上となったかを検知し、設定圧力以上となったら空気
圧縮機１０３を停止させる信号を発する高圧検知用の圧
力スイッチ１０５Ａと、系内が設定圧力（例えば９kgf/
cm2）以下となったかを検知し、設定圧力以下となった
ら空気圧縮機１０３を作動させる信号を発する低圧検知
用の圧力スイッチ１０５Ｂとが設けられている。
駆動されかつ吸気フィルタ１０１を介して空気を吸い込
み圧縮する空気圧縮機（オイルフリー式スクリューコン
プレッサ）１０３を備えている。空気圧縮機１０３の下
流側には、空気供給部１００内が設定圧力（例えば１１
kgf/cm2）以上となった際に作動するリリーフ弁（安全
弁）１０４と、系内が設定圧力（例えば１０kgf/cm2）
以上となったかを検知し、設定圧力以上となったら空気
圧縮機１０３を停止させる信号を発する高圧検知用の圧
力スイッチ１０５Ａと、系内が設定圧力（例えば９kgf/
cm2）以下となったかを検知し、設定圧力以下となった
ら空気圧縮機１０３を作動させる信号を発する低圧検知
用の圧力スイッチ１０５Ｂとが設けられている。
【００５３】これらの下流側には、アフタークーラ１０
６、自動排水器（オートドレン）１０７、圧抜用の手動
止め弁１０９を有するサージタンク１０８、回路圧開閉
用の手動止め弁１１０、第１次のドレン付エアフィルタ
１１１、エアドライヤ１１２、第２次のエアフィルタ１
１３、マイクロミストセパレータ１１４が、これらの順
に設置されている。
６、自動排水器（オートドレン）１０７、圧抜用の手動
止め弁１０９を有するサージタンク１０８、回路圧開閉
用の手動止め弁１１０、第１次のドレン付エアフィルタ
１１１、エアドライヤ１１２、第２次のエアフィルタ１
１３、マイクロミストセパレータ１１４が、これらの順
に設置されている。
【００５４】マイクロミストセパレータ１１４の下流側
は２つに分岐され、各々には空気圧縮機１０３側から供
給される空気の圧力を高圧（例えば８kgf/cm2）に設定
するレギュレータ１１５Ａと、低圧（例えば６kgf/c
m2）に設定するレギュレータ１１５Ｂとが配置されてい
る。これらの分岐経路は、それぞれ回路切替用の電磁弁
１１６に接続され、電磁弁１１６を操作することで、空
気軸受５には高圧側あるいは低圧側の一方が切り替えら
れて接続されるようになっている。
は２つに分岐され、各々には空気圧縮機１０３側から供
給される空気の圧力を高圧（例えば８kgf/cm2）に設定
するレギュレータ１１５Ａと、低圧（例えば６kgf/c
m2）に設定するレギュレータ１１５Ｂとが配置されてい
る。これらの分岐経路は、それぞれ回路切替用の電磁弁
１１６に接続され、電磁弁１１６を操作することで、空
気軸受５には高圧側あるいは低圧側の一方が切り替えら
れて接続されるようになっている。
【００５５】このような空気供給部１００を用いた場合
でも、空気軸受５に供給する空気圧を２段階に切り替え
ることができ、加工負荷などに応じて空気軸受５の剛性
を調整することができるため、前記実施形態と同様の効
果が得られる。さらに、空気源が１つでよいため、空気
圧縮機１０３なども１つでよく、２つの空気源を設ける
場合に比べて設備費を安くすることができる。但し、１
つの空気源の場合では、高圧および低圧の圧力差をそれ
ほど大きくすることができないため、圧力差を大きく設
定したい場合には、前記実施形態のように２つの空気源
３３Ａ，３３Ｂを設けたほうがよい。
でも、空気軸受５に供給する空気圧を２段階に切り替え
ることができ、加工負荷などに応じて空気軸受５の剛性
を調整することができるため、前記実施形態と同様の効
果が得られる。さらに、空気源が１つでよいため、空気
圧縮機１０３なども１つでよく、２つの空気源を設ける
場合に比べて設備費を安くすることができる。但し、１
つの空気源の場合では、高圧および低圧の圧力差をそれ
ほど大きくすることができないため、圧力差を大きく設
定したい場合には、前記実施形態のように２つの空気源
３３Ａ，３３Ｂを設けたほうがよい。
【００５６】また、前記実施形態では、空気圧力設定手
段３２に、第１、第２の自動モードと、手動モードとの
３種類の運転モードを設定していたが、いずれか１種類
のモードのみを設けてもよいし、第１および第２の自動
モードを組み合わせて、つまり目標値設定手段５１によ
るフィードフォワード制御と、加工動力検出手段２０、
加工負荷検出手段４０からのデータに基づくフィードバ
ック制御とを組み合わせた自動運転モードを設けてもよ
い。要するに、本発明では、空気軸受に供給する空気圧
力を加工作業中に調整可能な空気圧力調整手段３０を備
えていればよく、その具体的な調整方法は実施にあたっ
て適宜設定すればよい。
段３２に、第１、第２の自動モードと、手動モードとの
３種類の運転モードを設定していたが、いずれか１種類
のモードのみを設けてもよいし、第１および第２の自動
モードを組み合わせて、つまり目標値設定手段５１によ
るフィードフォワード制御と、加工動力検出手段２０、
加工負荷検出手段４０からのデータに基づくフィードバ
ック制御とを組み合わせた自動運転モードを設けてもよ
い。要するに、本発明では、空気軸受に供給する空気圧
力を加工作業中に調整可能な空気圧力調整手段３０を備
えていればよく、その具体的な調整方法は実施にあたっ
て適宜設定すればよい。
【００５７】さらに、前記実施形態では、加工負荷およ
び加工動力の両方のデータを用いて空気軸受４への供給
空気の圧力を制御していたが、加工負荷のデータのみを
用いて制御してもよい。また、加工負荷検出手段４０と
しては、加速度計４１を用いたものに限らず、各種振動
計、圧力センサ、ＡＥ（アコースティックエミッショ
ン）センサ等を用いたものでもよい。但し、加速度計４
１を用いれば、小型化できてハウジング６に取り付けや
すいという利点がある。
び加工動力の両方のデータを用いて空気軸受４への供給
空気の圧力を制御していたが、加工負荷のデータのみを
用いて制御してもよい。また、加工負荷検出手段４０と
しては、加速度計４１を用いたものに限らず、各種振動
計、圧力センサ、ＡＥ（アコースティックエミッショ
ン）センサ等を用いたものでもよい。但し、加速度計４
１を用いれば、小型化できてハウジング６に取り付けや
すいという利点がある。
【００５８】また、前記実施形態では、空気軸受５に供
給する空気圧力を高低２段階に切り替えるようにしてい
たが、３段階以上に切り替えてもよい。多段階に切り替
えるようにすれば、空気軸受５への供給空気圧力つまり
軸受剛性を細かく制御でき、加工負荷等に応じた最適な
軸受剛性を設定することができ、省エネルギー化も図る
ことができる。さらに、空気圧力を多段階ではなく、連
続して調整するように構成してもよい。
給する空気圧力を高低２段階に切り替えるようにしてい
たが、３段階以上に切り替えてもよい。多段階に切り替
えるようにすれば、空気軸受５への供給空気圧力つまり
軸受剛性を細かく制御でき、加工負荷等に応じた最適な
軸受剛性を設定することができ、省エネルギー化も図る
ことができる。さらに、空気圧力を多段階ではなく、連
続して調整するように構成してもよい。
【００５９】また、空気軸受５の具体的な構造として
は、前記実施形態のような３種類の軸受部材７１〜７３
を備えるものに限らず、実施にあたって適宜設定すれば
よい。例えば、前記実施形態ではスラスト軸受を工具２
が取り付けられる側に近い位置に配置していたが、モー
タ４に近い位置に配置してもよく、軸受部材も主軸３の
構造等に応じて適宜設定すればよい。
は、前記実施形態のような３種類の軸受部材７１〜７３
を備えるものに限らず、実施にあたって適宜設定すれば
よい。例えば、前記実施形態ではスラスト軸受を工具２
が取り付けられる側に近い位置に配置していたが、モー
タ４に近い位置に配置してもよく、軸受部材も主軸３の
構造等に応じて適宜設定すればよい。
【００６０】
【発明の効果】本発明の空気軸受式工作機械によれば、
鉄や鋼の切削などの高負荷の加工を行うことができると
ともに、空気の消費量を抑えて省エネルギー化をはかる
ことができる。
鉄や鋼の切削などの高負荷の加工を行うことができると
ともに、空気の消費量を抑えて省エネルギー化をはかる
ことができる。
【図１】本発明の一実施形態に係る空気軸受式工作機械
を示す概略構成図である。
を示す概略構成図である。
【図２】本実施形態に係る空気軸受式工作機械の軸受部
の構成を示す断面図である。
の構成を示す断面図である。
【図３】本実施形態に係る空気軸受式工作機械の動作を
説明するフローチャートである。
説明するフローチャートである。
【図４】本発明の空気軸受式工作機械における空気供給
部の他の実施形態を示す構成図である。
部の他の実施形態を示す構成図である。
【符号の説明】 １ 空気軸受式工作機械 ３ 主軸 ４ モータ ５ 空気軸受 ６ ハウジング １０ ＮＣ装置 １１ 空気圧力調整手段 ２０ 加工動力検出手段 ３１，１００ 空気供給部 ３２ 空気圧力設定手段 ４０ 加工負荷検出手段 ４１ 加速度計 ５１ 目標値設定手段 ５２ 高圧供給ボタン ５３ 低圧供給ボタン ５４ 手動操作手段 ７１，７２，７３ 軸受部材 ７４，７５ 吹出口
Claims (4)
- 【請求項１】 主軸を空気軸受で支持する空気軸受式工
作機械において、前記空気軸受に供給する空気の圧力を
加工作業中に調整可能な空気圧力調整手段を備えて構成
されていることを特徴とする空気軸受式工作機械。 - 【請求項２】 請求項１に記載の空気軸受式工作機械に
おいて、前記空気圧力調整手段は、加工負荷の大きさを
検出する加工負荷検出手段と、この加工負荷検出手段で
検出された負荷の大きさに応じて前記空気軸受に供給す
る空気の圧力を設定する空気圧力設定手段とを備えて構
成されていることを特徴とする空気軸受式工作機械。 - 【請求項３】 請求項２に記載の空気軸受式工作機械に
おいて、前記空気圧力調整手段は、主軸を回転させて加
工している際の加工動力の大きさを検出する加工動力検
出手段を備え、前記空気圧力設定手段は、前記加工負荷
検出手段で検出された負荷の大きさと、前記加工動力検
出手段で検出された動力の大きさとに基づいて前記空気
軸受に供給する空気の圧力を設定するように構成されて
いることを特徴とする空気軸受式工作機械。 - 【請求項４】 請求項１に記載の空気軸受式工作機械に
おいて、前記空気圧力調整手段は、加工プログラミング
に合わせて供給圧力目標値を予め設定する目標値設定手
段と、この目標値設定手段で設定された目標値に基づい
て前記空気軸受に供給する空気の圧力を設定する空気圧
力設定手段とを備えて構成されていることを特徴とする
空気軸受式工作機械。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8006401A JPH09192904A (ja) | 1996-01-18 | 1996-01-18 | 空気軸受式工作機械 |
| DE19701541A DE19701541B4 (de) | 1996-01-18 | 1997-01-17 | Werkzeugmaschine mit Luftlagerung |
| US08/785,595 US5869941A (en) | 1996-01-18 | 1997-01-17 | Air breaking type machine tool |
| TW086100524A TW386927B (en) | 1996-01-18 | 1997-01-18 | Air bearing type machine tool |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8006401A JPH09192904A (ja) | 1996-01-18 | 1996-01-18 | 空気軸受式工作機械 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09192904A true JPH09192904A (ja) | 1997-07-29 |
Family
ID=11637354
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8006401A Pending JPH09192904A (ja) | 1996-01-18 | 1996-01-18 | 空気軸受式工作機械 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5869941A (ja) |
| JP (1) | JPH09192904A (ja) |
| DE (1) | DE19701541B4 (ja) |
| TW (1) | TW386927B (ja) |
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| JP2002141307A (ja) * | 2000-11-06 | 2002-05-17 | Tokyo Seimitsu Co Ltd | ダイシングマシン |
| JP2011083864A (ja) * | 2009-10-16 | 2011-04-28 | Disco Abrasive Syst Ltd | 加工装置 |
| JP2013104449A (ja) * | 2011-11-10 | 2013-05-30 | Toshiba Mach Co Ltd | 静圧空気軸受スピンドル装置およびこれを用いた工作機械 |
| JP2013188806A (ja) * | 2012-03-12 | 2013-09-26 | Disco Corp | 切削装置 |
| WO2022014510A1 (ja) * | 2020-07-17 | 2022-01-20 | ファナック株式会社 | 圧縮流体供給システム |
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-
1997
- 1997-01-17 DE DE19701541A patent/DE19701541B4/de not_active Expired - Fee Related
- 1997-01-17 US US08/785,595 patent/US5869941A/en not_active Expired - Lifetime
- 1997-01-18 TW TW086100524A patent/TW386927B/zh not_active IP Right Cessation
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