(57)【要約】【課題】転がり軸受で主軸を支持した場合においても、主軸の非同期変位の変動の影響を抑制し、高品位加工を精度良く行う。【解決手段】主軸回転変位量補正装置は、主軸11の時間軸回転変位量を測定するセンサ21、22と、センサ21、22によって測定された変位量に基づいて、主軸回転周波数の１／２倍の周波数のときの変位量およびこれに含まれた正弦波の周期を算出し、算出した変位量および周期に基づいて、その変位量を打ち消すように主軸の位置指令値を補正するための補正値を算出する算出手段43とを備えている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主軸の時間軸回転変位量を測定するセンサと、センサによって測定された変位量に基づいて、主軸回転周波数の１／２倍の周波数のときの変位量およびこれに含まれた正弦波の周期を算出し、算出した変位量および周期に基づいて、その変位量を打ち消すように主軸の位置指令値を補正するための補正値を算出する算出手段とを備えている主軸回転変位量補正装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、工作機械、とくに、鏡面等の高品位面を得るような切削加工をする工作機械において、工具または加工物を回転させるための主軸の変動する変位量を補正する主軸変位量補正装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の主軸変位量補正装置としては、主軸の回転角度に対応する同期変位量を予め求めておいて、センサによって主軸の回転角度を検出し、検出した回転角度に対応する同期変位量を打ち消すようにアクチュエータによって主軸に外力を作用させるようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
主軸の回転振れによる変位には、主軸の回転周波数と等倍あるいはその整数倍である周波数をもつ同期変位と、主軸の回転周波数の１／２倍の周波数をもつ非同期変位とがある。
【０００４】
上記従来の補正装置によれば、同期変位を打ち消すことはできるが、非同期変位は完全には打ち消すことはできない。同期変位は時間に関して変動することないが、非同期変位量は比較的長い周波数で変動する成分もあるからである。
【０００５】
高品位面の加工を行う場合、主軸の非同期変位が加工面に転写されて加工面に凹凸が形成される。ここで、工具枚数を１枚にすればその影響を抑制できる。ところが面品位を高品位面に近いレベルまで上げていくと非同期変位の影響が顕著になって、加工面にうねりとなって現れてくる。この原因は主軸を支持するころがり軸受の問題であり、これを防ぐには、転がり軸受を使用せずに、例えば、空気や磁気軸受を使用すればよい。
【０００６】
空気や磁気軸受を使用すると、回転振れの精度は良いが、ユニットが高価、剛性が無い、制御が複雑である等の問題がある。
【特許文献１】特開平９−３２３２３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
この発明の目的は、転がり軸受で主軸を支持した場合においても、主軸の非同期変位の変動の影響を抑制し、高品位加工を精度良く行うことのできる主軸変位量補正装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明による主軸回転変位量補正装置は、主軸の時間軸回転変位量を測定するセンサと、センサによって測定された変位量に基づいて、主軸回転周波数の１／２倍の周波数のときの変位量およびこれに含まれた正弦波の周期を算出し、算出した変位量および周期に基づいて、その変位量を打ち消すように主軸の位置指令値を補正するための補正値を算出する算出手段とを備えているものである。
【０００９】
この発明による主軸回転変位量補正装置では、算出した変位量および周期から、ある時間における非同期変位の変動量を予測することができ、その変動量を打ち消すように算出された補正値によって主軸の回転位置を補正することができる。したがって、転がり軸受で主軸を支持した場合においても、主軸の非同期変位の変動の影響を抑制し、高品位加工を精度良く行うことができる。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、転がり軸受で主軸を支持した場合においても、主軸の非同期変位の変動の影響を抑制し、高品位加工を精度良く行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
この発明の実施の形態を図面を参照しながらつぎに説明する。
【００１２】
図１および図２を参照すると、主軸11の先端部分が示されている。主軸11の先端部分は、ハウジング12に転がり軸受13によって示されている。ハウジング12の先端面には、垂直下向き縦方向センサ21および水平右向き横方向センサ22が互いに９０度の角度をおいてそれぞれ装備されている。
【００１３】
図３は、ハウジング12を駆動するモータ31を制御するための制御装置32を示すものである。操作盤33からの指示によって、記憶されたプログラムに基づいて、指令値算出部34によってハウジング12の位置指令値が算出される。算出された指令値は、加算機35を介してサーボ制御部36へ送られる。サーボ制御部36は、モータ31を指令値に基づいて制御する。  縦方向センサ21および横方向センサ22によって測定された変位量は、変位量算出部41へ送られる。タイムカウンタ42によってカウントされた一定時間毎に、変位量算出部41では、送られてきた変位量を演算可能なデータに置き換えられる。置き換えられたデータは、補正量算出部43で補正値として算出される。補正値は記憶部44に記憶され、リアルタイムで加算機35へ送られる。これにより、位置指令値が補正される。
【００１４】
つぎに、補正量算出部44における補正値の算出の仕方を説明する。
【００１５】
図４は、一方のセンサによる変位量の測定結果を示すものである。主軸11の回転周波数は、０．０２秒の間に５サイクルを行う２５０Ｈｚである。変位量は、約±１μである。図５は、図４に示すデータをフーリエ解析したものである。主軸の回転周波数が２５０Ｈｚであるときに、その１／２倍の１２５Ｈｚが非同期変位を生じさせる周波数である。２５０Ｈｚが主軸11の回転周波数で、そのときの振幅が０．３μであり、その回転周波数の１／２倍の１２５Ｈｚのときの振幅が０．０７μであることを示している。非同期変位を生じさせる周波数の瞬時データの値は、周期をもって変動する。例えば、主軸11の回転周波数の１／２倍周波数である１２５Ｈｚののデータを時間毎にＦＦＴ分析を行い、そのデータに含まれている正弦波の周期および変位変動量を求める。測定データの時間経過を、図６に示す。ここでは、周期は１秒、最大変位変動量は、±０．３μとなっている。また、図６では、２つのセンサにそれぞれ基づいて求められた周期および変位変動量が示されている。求められた正弦波から、将来のある時間における変位量を予測することができるので、これを抑制するように補正値が求められる。以上の演算結果は、タイムカウンタによってカウントされた一定時間毎に更新される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】この発明による補正装置を適用する工作機械の主軸付近の縦断面図である。
【図２】同正面図である。
【図３】同工作機械の主軸制御装置のブロック図である。
【図４】補正値を算出するためら用いられる変位量測定結果を示すグラフである。
【図５】同変位量をフーリエ解析した結果を示すグラフである。
【図６】非同期変位が生じる回転周波数における周期と変位変動量の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００１７】
11  主軸
21、22  センサ
43  補正値算出部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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