(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
静圧空気軸受により回転可能に支持され、電動機により回転駆動される静圧空気軸受式主軸の異常検出方法において、
主軸の回転数を検出し、主軸回転数指令値と送り速度に応じて決められた回転数下限値と主軸回転数の検出値を比較し、主軸回転数の検出値が回転数下限値以下になれば、主軸異常であると判定することを特徴とする静圧空気軸受式主軸の異常検出方法。
【請求項２】
静圧空気軸受により回転可能に支持され、電動機により回転駆動される静圧空気軸受式主軸の異常検出装置において、
主軸の回転数を検出する主軸回転数検出手段と、
主軸回転数指令値と送り速度に応じて決められた回転数下限値と前記主軸回転数検出手段により検出された主軸回転数の検出値を比較し、主軸回転数の検出値が回転数下限値以下になれば、主軸異常であると判定する主軸異常判定手段と、
を有していることを特徴とする静圧空気軸受式主軸の異常検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、各種工作機械における静圧空気軸受式主軸（エアースピンドル）の異常検出方法および装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、工作機械の主軸の異常検出（負荷検出）は、主軸を回転駆動する電動機の電流値変化により行われるのが一般的である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
静圧空気軸受により回転可能に支持されて高速回転する静圧空気軸受式主軸においては、切削不良や取り代不良による主軸電動機の電流値変化は、その軸受構造上、わずかである。このため、従来のような主軸電動機の電流値監視では、主軸の負荷変動を的確に検出することができず、静圧空気軸受部で主軸にかじりが生じ、主軸破損の事故が発生し易い。
【０００４】
このことに対し、主軸電動機の電流値に加えて電圧値を検出し、電流値×電圧値になる演算により得られる主軸電動機の電力比較を行えば、主軸の負荷変動を検出でき、主軸のかじりによる主軸破損事故を防止できるが、しかし、この場合には、検出機器、装置が複雑になる。
【０００５】
この発明は、上述の如き問題点に着目してなされたものであり、静圧空気軸受により回転可能に支持されて高速回転する静圧空気軸受式主軸において、特殊な検出器や複雑な検出装置を必要とすることなく、切削不良や取り代不良等による主軸負荷の増加を的確に検出し、主軸のかじりによる主軸破損事故を未然に回避することを可能にする静圧空気軸受式主軸の異常検出方法および装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、この発明による静圧空気軸受式主軸の異常検出方法は、静圧空気軸受により回転可能に支持され、電動機により回転駆動される静圧空気軸受式主軸の異常検出方法において、主軸回転数指令値と送り速度に応じて決められた回転数下限値と前記主軸回転数検出手段により検出された主軸回転数の検出値を比較し、主軸回転数の検出値が回転数下限値以下になれば、主軸異常であると判定するものである。
【０００７】
また、上述の目的を達成するために、この発明による静圧空気軸受式主軸の異常検出装置は、静圧空気軸受により回転可能に支持され、電動機により回転駆動される静圧空気軸受式主軸の異常検出装置において、主軸の回転数を検出する主軸回転数検出手段と、主軸回転数指令値と送り速度に応じて決められた回転数下限値と前記主軸回転数検出手段により検出された主軸回転数の検出値を比較し、主軸回転数の検出値が回転数下限値以下になれば、主軸異常であると判定する主軸異常判定手段とを有しているものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下にこの発明の実施の形態を図面を用いて詳細に説明する。
【０００９】
図１はこの発明による静圧空気軸受式主軸の異常検出装置の実施の形態を示している。図１において、符号１は主軸を示している。主軸１は、主軸ケース３内に組み込まれている一般的構造の静圧空気軸受により回転可能に支持され、先端部に工具５を交換可能に取り付けられている。
【００１０】
主軸１は、高周波誘導電動機などによる主軸電動機７と駆動連結され、主軸電動機７によって１００００〜３００００ｒｐｍ程度の高速回転数をもって回転駆動される。
【００１１】
主軸電動機７の電力制御、換言すれば、主軸回転数制御は、商用三相交流電源９の三相交流をＰＡＭ制御式高周波インバータなどの３相電圧型インバータ１１によってインバータ制御することにより、オープンループで行われる。
【００１２】
３相電圧型インバータ１１は、ＣＮＣ装置１３が出力する指令値に基づいて主軸電動機７の電力制御（主軸回転数制御）を行い、インバータ速度到達信号をＣＮＣ装置１３へ出力する。
【００１３】
ＣＮＣ装置１３は、工作機械の各軸（Ｘ、Ｙ、Ｚ）のサーボモータ１５、１７、１９による送り制御と、インバータによる主軸回転数制御とを加工プログラムに従って行う。
【００１４】
ＣＮＣ装置１３は主軸１の異常検出部２１を有している。異常検出部２１は、速度検出器２３により検出される主軸１の回転数（実測値）を入力し、加工プログラムで指定されている主軸回転数指令値と送り速度とに応じて予め決められた回転数下限値と主軸回転数の実測値とを比較し、主軸回転数の実測値が回転数下限値以下になれば、主軸異常であると判定する。
【００１５】
この異常検出部２１は、ハードウェア、ソフトウェアの何れでも構成することができる。
【００１６】
主軸回転数指令値と送り速度とに応じた回転数下限値は、正常状態下の負荷運転時の主軸回転数を実験、補間計算、推測計算等により取得し、この負荷回転数に安全率を見込んで設定することができる。また、この回転数下限値は、被削材の材質によっても異なるから、各種材質の被削材を加工する場合には、被削材の材質毎に設定されていることが好ましい。
【００１７】
主軸１の回転数検出は、主軸１に付けられたマーク２５を非接触式に光電センサ２７により検出し、光電センサ２７が出力するパルス信号を速度検出器２３に入力することにより行われる。速度検出器２３は、パルス入力型ディジタル式速度検出器であり、光電センサ２７が出力するパルス信号の単位時間当たりのパルス数を計数するものであり、主軸回転数を示す信号をＣＮＣ装置１３に入力する。
【００１８】
つぎに、上述のような構成による異常検出装置を用いて、この発明による異常検出方法を実施する実施例を図２に示されているフローチャートを参照して説明する。
【００１９】
まず、主軸回転指令により主軸１が回転すると（ステップＳ１０）、主軸回転数が設定回転数（指令値）に到達したかを判定する（ステップＳ１１）。この判定はインバータ速度到達信号に行うことができ、主軸回転数が設定回転数に到達すれば、送り指令による送り速度で軸送りを行い、切削を開始する（ステップＳ１２）。
【００２０】
切削中は、異常検出部２１により、ＣＮＣの加工プログラムで指定されている主軸回転数指令値と送り速度とに応じて予め決められた回転数下限値と速度検出器２３により検出される主軸１の回転数とを比較し（ステップＳ１３）、主軸回転数の実測値が回転数下限値以下になれば、主軸異常であると判定する。
【００２１】
主軸異常判定がなされると、主軸異常判定処理を行う（ステップＳ１４）。主軸異常判定処理は、ＣＮＣの加工プログラムにおけるＭコードにより機能選択でき、これには、単なる送り停止、サイクルストップおよびＺ軸リトラクト（主軸後退）等があり、これは、ユーザ設定することができる。
【００２２】
【発明の効果】
以上の説明から理解される如く、この発明による静圧空気軸受式主軸の異常検出方法によれば、主軸の回転数を検出し、主軸回転数指令値と送り速度に応じて決められた回転数下限値と主軸回転数の検出値を比較し、主軸回転数の検出値が回転数下限値以下になれば、主軸異常であると判定するから、静圧空気軸受により回転可能に支持された静圧空気軸受式主軸でも、特殊な検出器や複雑な検出装置を必要とすることなく、切削不良や取り代不良等による主軸負荷の増加を的確に検出し、主軸のかじりによる主軸破損事故を未然に回避することが可能になる。
【００２３】
また、この発明による静圧空気軸受式主軸の異常検出装置によれば、主軸回転数検出手段により主軸の回転数を検出し、主軸異常判定手段が、主軸回転数指令値と送り速度に応じて決められた回転数下限値と主軸回転数の検出値を比較し、主軸回転数の検出値が回転数下限値以下になれば、主軸異常であると判定するから、静圧空気軸受により回転可能に支持された静圧空気軸受式主軸でも、特殊な検出器や複雑な検出装置を必要とすることなく、切削不良や取り代不良等による主軸負荷の増加を的確に検出し、主軸のかじりによる主軸破損事故を未然に回避することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による静圧空気軸受式主軸の異常検出装置の一つの実施の形態を示すブロック線図である。
【図２】この発明による異常検出方法を実施する実施例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１  主軸
３  主軸ケース
５  工具
７  主軸電動機
９  商用三相交流電源
１１  ３相電圧型インバータ
１３  ＣＮＣ装置
１５、１７、１９  サーボモータ
２１  異常検出部
２３  速度検出器
２５  マーク
２７  光電センサ
【図１】
0003672753.tif 000002
【図２】
0003672753.tif 000003