(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
静圧磁気複合軸受スピンドル装置を装備し、加工プログラムを解読して制御する数値制御装置を備えた加工装置であって、前記静圧磁気複合軸受スピンドル装置は、工具が先端に取付けられる主軸と、この主軸を支持する静圧気体軸受および磁気軸受が複合化された静圧磁気複合軸受と、前記主軸を回転させるスピンドル駆動源と、前記静圧磁気複合軸受を制御するスピンドルコントローラとを備え、前記スピンドルコントローラは、このスピンドルコントローラの外部の指令によって前記磁気軸受の励磁をオンオフする外部指令応答オンオフ手段を有し、前記数値制御装置に、前記外部指令応答オンオフ手段へ前記励磁オンオフの指令を与える励磁オンオフ指令生成手段を設け、この励磁オンオフの外部の指令は、粗加工時に磁気軸受をオンとし、仕上げ加工時に磁気軸受をオフとする指令とした静圧磁気複合軸受装備加工装置。
【請求項２】
前記静圧軸複合軸受は、静圧気体軸受と磁気軸受とが、静圧気体軸受面と磁気軸受面とに共通部分を生じさせるか、または静圧気体軸受と磁気軸受とに少なくとも一部の部品が共通化されることによって複合化されたものである請求項１記載の静圧磁気複合軸受装備加工装置。
【請求項３】
前記静圧磁気複合軸受の磁気軸受は、磁気ギャップの変位を検出する変位検出手段を有し、前記スピンドルコントローラは、制御手段、およびこの制御手段の制御に従って、前記静圧磁気複合軸受の磁気軸受に励磁電流として与える電磁石用パワー回路を有し、前記制御手段は、前記静圧磁気複合軸受における変位検出手段の検出値に応じて、主軸の変位が復元するように、前記磁気軸受の励磁電流を制御する手段であって、前記変位検出手段の検出値を積分回路または比例積分回路で演算したした結果に応じて励磁電流の制御指令を与えるものとした請求項１または請求項２記載の静圧磁気複合軸受装備加工装置。
【請求項４】
前記スピンドルコントローラは、静圧磁気複合軸受を構成する磁気軸受の励磁電流を検出する電流検出手段と、この電流検出手段の電流検出値から工具による加工状態を把握する加工状態把握手段とを備える請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の静圧磁気複合軸受装備加工装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、高速切削加工装置や研削加工装置等であって、静圧磁気複合軸受スピンドル装置を備えた加工装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高能率で高精度な加工を行うためには、高速回転が可能で、かつ高回転精度を有するスピンドル装置が必要となる。この要求に対し非接触軸受が適している。非接触軸受支持タイプのスピンドル装置には、静圧軸受スピンドル装置、磁気軸受スピンドル装置がある。静圧軸受スピンドル装置では、回転精度は一般に１／１００μｍ台の高精度を有し、高加工精度には適しているが、静剛性・負荷容量が小さいという欠点がある。他方、磁気軸受スピンドル装置は、静剛性・負荷容量に優れているが、主軸回転精度は一般に低い。これは、磁気軸受の主軸回転精度が、主軸位置検出用に配置されているセンサの分解能に依存するためである。
一般に、高能率で高精度な加工は、粗加工と仕上げ加工の２段階で行われる。粗加工では、単位時間当たりの被削材除去量を大きくして高能率化を狙い、仕上げ加工では逆にこの除去量を小さくして高精度を狙う。そのため、粗加工時には主軸への負荷が大きくなり、スピンドル性能として剛性・負荷容量が必要であり、仕上げ加工では高回転精度が必要である。
この要求に対して、静圧気体軸受と磁気軸受とを複合化させたハイブリッド型の非接触軸受である静圧磁気複合軸受を提案した（特願平１０−０９７５０５号等）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
静圧磁気複合軸受は、静圧気体軸受と磁気軸受の両方の特性を持つ。よって、磁気軸受用センサの分解能が低い場合には、主軸の回転精度はこの分解能によって決まり、静圧気体軸受の持つ高回転精度を十分に生かすことができないという課題があった。
【０００４】
この発明の目的は、粗加工時には高能率化が図れ、仕上げ加工時には高精度化が図れて、高能率、高精度の加工を実現可能とすることである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明の構成を実施形態に対応する図１と共に説明する。この静圧磁気複合軸受装備加工装置（１３）は、静圧磁気複合軸受スピンドル装置（１）を装備し、加工プログラムを解読して制御する数値制御装置（１４）を備えた加工装置である。前記静圧磁気複合軸受スピンドル装置（１）は、工具（１１）が先端に取付けられる主軸（４）と、この主軸（４）を支持する静圧気体軸受（６Ａ〜９Ａ）および磁気軸受（６Ｂ〜９Ｂ）が複合化された静圧磁気複合軸受（６〜９）と、前記主軸（４）を回転させるスピンドル駆動源（１０）と、前記静圧磁気複合軸受（６〜９）を制御するスピンドルコントローラ（３）とを備えたスピンドル装置であって、前記スピンドルコントローラ（３）の外部の指令によって前記磁気軸受（６Ｂ〜９Ｂ）の励磁をオンオフする外部指令応答オンオフ手段（２０）を設けたものである。
【０００６】
磁気軸受（６Ｂ〜９Ｂ）をオフした場合は、静圧磁気複合軸受（６〜９）における静圧気体軸受（６Ａ〜９Ａ）のみで主軸（４）が支持され、磁気軸受（６Ｂ〜９Ｂ）をオンした場合は、静圧気体軸受（６Ａ〜９Ａ）と磁気軸受（６Ｂ〜９Ｂ）との両方で主軸（４）が支持される。両軸受（６Ａ〜９Ａ，６Ｂ〜９Ｂ）による支持と、静圧気体軸受（６Ａ〜９Ａ）のみによる支持は、スピンドルコントローラ（３）の外部からの指令で切換られる。そのため、所望の加工条件に応じた最適な軸受設定が随時行えて、静圧磁気複合軸受（６〜９）の機能を効果的に発揮させ、より一層の高回転精度が得られる。
【０００７】
前記励磁オンオフの外部の指令は、このスピンドル装置（１）を装備する加工装置（１３）の数値制御装置（１４）から与えられる指令である。このように数値制御装置（１４）から励磁オンオフ指令を与えるようにすることで、加工の進行に伴って変化する加工条件に応じ、迅速に最適な軸受設定が可能になる。
【０００８】
この発明の静圧磁気複合軸受装備加工装置は、前記数値制御装置（１４）に、前記外部指令応答オンオフ手段（２０）へ前記励磁オンオフの指令を与える励磁オンオフ指令生成手段（４５）を設けたものである。
【０００９】
励磁オンオフの外部の指令は、粗加工時に磁気軸受をオンとし、仕上げ加工時に磁気軸受をオフとする指令である。
これにより、粗加工時には高能率化が図れ、仕上げ加工時には高精度化が図れて、高能率、高精度の加工を実現できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
この発明の一実施形態を図面と共に説明する。図１は、この実施形態にかかる静圧磁気複合軸受装備加工装置の概念構成を示すブロック図である。まず、概略を説明する。スピンドル装置１は、スピンドル装置本体２と、スピンドルコントローラ３とで主に構成される。スピンドル装置本体２は、主軸４を、ハウジング５に設置された複数のラジアル型の静圧磁気複合軸受６，７とアキシアルの静圧磁気複合軸受８，９で支持し、スピンドル駆動源１０を設けたものである。各々の静圧磁気複合軸受６〜９は、静圧気体軸受６Ａ〜９Ａと、磁気軸受６Ｂ〜９Ｂを複合させたものであり、スピンドルコントローラ３で制御される。主軸４は、先端に工具１１を把持するチャック１２を有している。このスピンドル装置１を装備した加工装置１３は、数値制御装置１４で制御される。
スピンドルコントローラ３は、静圧磁気複合軸受６〜９を構成する磁気軸受６Ｂ〜９Ｂの励磁電流を検出する電流検出手段１５〜１８と、この電流検出手段１５〜１８の電流検出値から工具１１による加工状態を把握する加工状態把握手段１９とを備える。また、スピンドルコントローラ３には、数値制御装置１４等から送られる外部の指令によって磁気軸受６Ｂ〜９Ｂの励磁をオンオフする外部指令応答オンオフ手段２０が設けられている。
【００１２】
スピンドル装置本体２につき、図２〜図５と共に説明する。このスピンドル装置１は、加工装置１３のビルトインモータ形式のスピンドル装置であって、スピンドル駆動源１０は、各軸受６〜９の設置されたハウジング５内に設置されている。このモータからなるスピンドル駆動源１０は、主軸４に一体に設けたられたロータ２１と、ハウジング５に設置されたステータ２２とで構成される。ハウジング５は略円筒状に形成されている。スピンドル駆動源１０は、ビルトイン型とせずに、ハウジング５の外部に設けて伝達機構を介して主軸４に回転伝達するものであっても良い。
各軸受６〜９とスピンドル駆動源１０の配置は、この例では、主軸４の前部（工具側部）および後部をラジアル型の静圧磁気複合軸受６，７で支持し、その中間をアキシアル型の静圧磁気複合軸受８，９で支持し、後端にスピンドル駆動源１０を配置した構成としてある。上記配置に代えて、両ラジアル型軸受６，７の中間にスピンドル駆動源１０を配置し、アキシアル型軸受８，９を主軸４の任意位置に配置しても良い。また、アキシアル型軸受８，９は、非接触軸受であれば良く、静圧磁気複合軸受に代えて、単独の磁気軸受または静圧気体軸受を用いても良い。
【００１３】
ラジアル型の各静圧磁気複合軸受６，７は、互いに同じ構成のものであり、片方の軸受６につき、図３に横断面を示すと共に、図４に縦断面を拡大して示す。静圧磁気複合軸受６，７は、各々静圧気体軸受６Ａ，７Ａと磁気軸受６Ｂ，７Ｂとを複合化させたものである。この明細書で言う複合化とは、静圧および磁気の両形式の軸受を共通部分が生じるように組み合わせることを意味し、例えば、静圧気体軸受面と磁気軸受面とに共通部分（ラジアル軸受では軸方向の重なり部分）を生じさせるか、あるいは両形式の軸受に少なくとも一部の部品が共通化されるものであれば良い。
【００１４】
この実施形態では、図４に示すように、磁気軸受６Ｂ，７Ｂの電磁石のコア２３に、静圧気体軸受６Ａ，７Ａの絞り２４ａを設けることで、軸受構成部品の共通化と共に、軸受面の一部が軸方向に重なるようにしてある。コア２３は、軸方向に離れた一対の主コア部２３ａ，２３ａと、これら主コア部２３ａ，２３ａを連結した連結コア部２３ｂと、両主コア部２３ａ，２３ａのスピンドル側端から対向して延びる延出部２３ｃ，２３ｃとで、縦断面がＣ字状に形成されている。主コア部２３ａと延出部２３ｃの内径側面は、主軸４と所定の磁気ギャップを形成する円筒面とされている。磁気軸受６Ｂ，７Ｂは、このコア２３の連結コア部２３ｂにコイル２５を巻装したものである。コイル２５は、樹脂材等の非磁性体２６に埋め込まれている。
【００１５】
静圧気体軸受６Ａ，７Ａは、コア２３および非磁性体２６の内径側面で形成されて主軸４との間に軸受隙間ｄを形成する静圧軸受面６Ａａ，７Ａａと、コア２３の各主コア部２３ａ，２３ａに設けられて静圧軸受面６Ａａ，７Ａａに開口する絞り２４ａとで構成される。絞り２４ａは、各主コア部２３ａの外径側面に開口した給気孔２４の先端に設けられている。
図３に階段断面を示すように、コア２３は、主軸４の回りの円周方向複数箇所（同図の例では４箇所）に配置されてハウジング５に固定されている。円周方向に隣合うコア２３間の隙間は、樹脂材等の非磁性体２７で埋められている。この非磁性体２７は、コイル２５の周囲の非磁性体２６（図４）と一体のものであっても良い。
【００１６】
磁気軸受６Ｂ，７Ｂは、主軸４とコア２３との磁気ギャップの変位を検出する変位検出手段２８を有している。この変位検出手段２８は、変位量を直接に検出するものであっても良いが、この例では、静圧軸受隙間ｄの静圧を検出することで、その圧力検出値を変位量に換算して磁気ギャップの変位を検出するものとしてある。具体的には、変位検出手段２８は、静圧軸受隙間ｄに先端が開口した圧力検出用の通気路２８ａと、この通気路２８ａに連通したセンサ２８ｂとで構成される。センサ２８ｂは、図２のようにコア２３から軸方向に離れた位置に配置されている。通気路２８ａは、細孔またはパイプで形成されていて、静圧軸受隙間ｄにはコア２３の延出部２３ｃ，２３ｃ間における非磁性体２６の部分で開口している。図２は、図面を見易くするために絞り２４ａと通気路２８ａの開口位置を周方向にずらせて図示してあるが、実際は互いに周方向の同じ位置とされている。
【００１７】
図５は、アキシアル型の静圧磁気複合軸受８，９の拡大図である。この一対の軸受８，９は、主軸４に設けられた鍔部４ａの両面に対向してハウジング５内に設置されたものであり、互いに一つの両面式アキシアル型静圧気体軸受３０を構成する。両側の静圧磁気複合軸受８，９は、互いに同じ構成のものである。これら静圧磁気複合軸受８，９は、各々静圧気体軸受８Ａ，９Ａと磁気軸受８Ｂ，９Ｂとを複合化させたものである。
この実施形態では、磁気軸受８Ｂ，９Ｂの電磁石のコア３３に、静圧気体軸受８Ａ，９Ａの絞り３４ａを設けることで、軸受構成部品の共通化と共に、軸受面の一部が軸方向に重なるようにしてある。コア３３は、スピンドル鍔部４ａの対向面に開き部３３ｄが生じるように、縦断面形状がＣ字状に形成され、その内部にコイル３５が収められている。開き部３３ｄは非磁性体で埋められている。コア３３は、図示の例では断面Ｌ字状の内周コア部３３ａと外周コア部３３ｂとの組立構成としてあるが、一体物であっても良い。コア３３には軸方向に間座２９が隣接している。
【００１８】
アキシアル型の静圧気体軸受８Ａ，９Ａは、コア３３の側面で形成されてスピンドル鍔部４ａとの間に軸受隙間ｄ２を形成する静圧軸受面８Ａａ，９Ａａと、コア３３に設けられて静圧軸受面８Ａａ，９Ａａに開口する絞り３４ａとで構成される。絞り３４ａは、コア３３の外径側面に開口した給気孔３４の先端に設けられている。
【００１９】
アキシアル型の磁気軸受８Ｂ，９Ｂは、スピンドル鍔部４ａとコア３３との磁気ギャップの変位を検出する変位検出手段３８を有している。この変位検出手段３８も、変位量を直接に検出するものであっても良いが、この例では、静圧軸受隙間ｄ２の静圧を検出することで、その圧力検出値を変位量に換算して磁気ギャップの変位を検出するものとしてある。具体的には、変位検出手段３８は、静圧軸受隙間ｄ２に先端が開口した圧力検出用の通気路３８ａと、この通気路３８ａに連通したセンサ３８ｂ（図２）とで構成される。
【００２０】
各静圧磁気複合軸受６〜９における静圧気体軸受６Ａ〜９Ａの給気孔２４，３４には、ハウジング５内に設けられた給気孔４０の給気入口４０ａから、圧縮空気またはその他の圧縮気体が供給される。
【００２１】
制御系につき説明する。図１に示すように、スピンドルコントローラ３は、そのコントローラ基本部３ａに、電源４１、電磁石用パワー回路４２、および制御手段４３を有する。電磁石用パワー回路４２は、電源４１から供給された電流を、制御手段４３の制御に従って、各静圧磁気複合軸受６〜９の磁気軸受６Ｂ〜９Ｂに励磁電流として与える手段であり、電流増幅回路等で構成される。制御手段４３は、各静圧磁気複合軸受６〜９における変位検出手段２８，３８の検出値に応じて、主軸４の変位が復元するように、各磁気軸受６Ｂ〜９Ｂの励磁電流を制御する手段である。制御手段４３は、具体的には、例えば、変位検出手段２８，３８の検出値を積分回路または比例積分回路で演算したした結果に応じて励磁電流の制御指令を与えるものとされる。
【００２２】
この実施形態では、この基本構成のスピンドルコントローラ３に、前記の電流検出手段１５〜１８、加工状態把握手段１９、および外部指令応答オンオフ手段２０を設けると共に、外部出力手段４４を設け、かつ数値制御装置１４に励磁オンオフ指令生成手段４５と加工状態対応処理手段４６を設けている。電流検出手段１５〜１８には、例えば電流検出器が用いられる。
数値制御装置１４は、図６に示すように、数値制御機能部１４ａとプログラマブルコントローラ機能部１４ｂとを有し、数値制御機能部１４ａは、加工プログラム５０を解読して加工装置本体１３ａの各軸の数値制御を行うと共に、加工プログラム５０に記述されているシーケンス指令をプログラマブルコントローラ機能部１４ｂに転送する。プログラマブルコントローラ機能部１４ｂは、所定のシーケンスプログラムに従って加工装置本体１３ａのシーケンス制御を行う手段であり、このプログラマブルコントローラ機能部１４ｂに上記の励磁オンオフ指令生成手段４５と加工状態対応処理手段４６が設けられている。
【００２３】
図８は、加工状態把握手段１９の基本的な概念構成を示す。加工状態把握手段１９は、前述のように電流検出手段１５〜１８の電流検出値から工具１１による加工状態を把握する手段であり、把握結果は、数値制御装置１４の加工状態対応処理手段４６に送られる。この把握結果は、電流検出値そのままであっても良く、また電流検出値を設定値と比較した比較結果であっても良く、さらに電流検出値から所定の演算処理をした値であっても良く、さらにその演算処理を設定値と比較した結果であっても良い。制御手段４３が、前記のように変位検出手段２８，３８の検出値を積分回路または比例積分回路で演算した値に従って励磁電流の制御を行うものである場合は、加工状態把握手段１９は、電流検出値そのものから主軸４の静負荷を換算するものとされる。
また、加工状態把握手段１９は、各電流検出手段１５〜１８の検出電流値に対して個々に加工状態の把握結果を出力するものとしてあるが、複数の電流検出手段１５〜１８の検出電流値を総合的に判断した加工状態の把握結果を出力するものであっても、各電流検出手段１５〜１８のうちの特定の一つまたは複数の検出電流値のみで加工状態を把握するものであっても良い。
【００２４】
図９は、加工状態把握手段１９の具体例の一つを示す。この例では、加工状態把握手段１９は、前記電流検出手段１５〜１８の個々の電流検出値につき、各々平滑化する電流平滑部１９ａと、この電流平滑部１９ａの平滑値出力からスピンドルの静負荷を換算し、その静負荷換算結果から加工状態を把握する加工状態把握部１９ｂとを有するものとしてある。加工状態把握部１９ｂは、具体的には、例えは、換算されたスピンドル静負荷を設定値と比較し、設定値を超えた場合に異常の出力を行うものとされる。
図１２は加工状態把握部１９ｂで行う処理の一例を示す。主軸４ａの静負荷は、一定の加工を続ける場合、曲線ａで示すように一定の値となる。工具摩耗が進んだり、工具の損傷が生じた場合は、曲線ｂや曲線ｃに示すように変化する。そこで、設定値として、適正な負荷として許容できる上限値と下限値とを定め、その範囲（斜線部分）にあるときは、工具が正常であり、この範囲から曲線ｂ，ｃのように外れた場合に、工具異常の異常信号を、加工状態の把握結果として出力する。なお、この明細書で「平滑値出力をスピンドル静負荷に換算する」とは、負荷の単位に換算する場合と、負荷として設定値と比較し易い値に平滑値出力を電流値等のままで換算する場合との両方を含む。
【００２５】
図１０は、加工状態把握手段１９の他の具体例を示す。この例では、加工状態把握手段１９は、前記電流検出手段１５〜１８の個々の電流検出値につき、周波数分析する周波数分析部１９ｃと、この周波数分析部１９ｃから出力される加工時の各周波数成分の振幅から加工状態を把握する加工状態把握部１９ｄとを有するものとしてある。
図１３は加工状態把握部１９ｃで行う処理の一例を示す。一定の加工を続ける場合、電流検出値の周波数分析結果は、曲線ｄで示すように、各周波数成分の振幅が異なった略一定の波形となる。そこで、所定の周波数帯毎に許容できる振幅の設定値ｍ１，ｍ２…を設定しておき、いずれかの周波数成分の振幅値が、例えば破線で示す曲線部分ｅのように、対応する周波数帯の設定値ｍ２を超えると、工具異常であると判定する。
【００２６】
なお、加工状態把握手段１９は、前記各具体例では、電流検出手段１５〜１８の電流検出値から加工状態を把握するものとしたが、加工状態把握手段１９は、変位検出手段２８，３８の検出値から加工状態を把握するものとしても良い。
例えば、加工状態把握手段１９は、図１１に示すように、変位検出手段２８，３８の変位センサアンプの出力を周波数分析する周波数分析部１９ｅと、この周波数分析部１９ｅから出力される加工時の各周波数成分の振幅から加工状態を把握する加工状態把握部１９ｆとを有するものとしても良い。
【００２７】
図１に示すように、前記各構成の加工状態把握手段１９は、設定部１９ｇを有しており、設定値と比較して加工状態の把握結果を出力するものである場合に設定部１９ｇが用いられる。この設定部１９ｇは、数値制御装置１４や他の手段の指令により、各種の設定値が変更可能に設定され、または予め複数設定された各設定値が選択可能とされる。例えば、スピンドル装置の運転中に粗加工や仕上げ加工など、負荷の異なる加工が行われる場合は、工具の良否判断は負荷に応じた設定値で行う必要がある。設定部１９ｇは、このような設定値の変更が可能とされていて、数値制御装置１４の加工の変更に伴う信号を検出して設定値を変更する。
【００２８】
外部出力手段４４は、電流検出手段１５〜１８の電流検出値や、加工状態把握手段で把握された経過や結果、例えば電流平滑部１９ａ（図９）の平滑値出力、周波数分析部１９ｃ，１９ｅで出力された各周波数成分の振幅値等を、スピンドルコントローラ３の外部に出力する手段である。数値制御装置１４は、この外部出力手段４４を介して加工状態が入力されるものとしても良く、また外部出力手段４４の出力は、数値制御装置１４とは別の情報処理手段、例えば加工状態の統計処理用の情報処理手段に入力されるようにしても良い。
数値制御装置１４に設けられる加工状態対応処理手段４６は、加工状態把握手段１９の把握結果の出力に従い、警報の発生や加工装置の強制停止など、工具不良等に対する所定の処理を加工装置１３に行わせるものである。
【００２９】
外部指令応答オンオフ手段２０は、スピンドルコントローラ３の外部の指令によって、静圧磁気複合軸受６〜９における磁気軸受６Ｂ〜９Ｂの励磁をオンオフする手段である。外部指令応答オンオフ手段２０による励磁のオンオフは、磁気軸受６Ｂ〜９Ｂの全てにつき行うようにしても、また特定のものだけにつき行うようにしても良い。図１の例では、外部指令応答オンオフ手段２０は、電磁石用パワー回路４２から磁気軸受６Ｂ〜９Ｂに接続された各電気回路部分に、制御信号で応答するスイッチを介在させたものとしてある。
外部指令応答オンオフ手段２０は、図１４に示すように、電源４１と電磁石用パワー回路４２との間に設けても良く、また図１５に示すように制御手段４３と電磁石用パワー回路４２との間に設け、電磁石用パワー回路４２に対して電流が零となる指令を与えるようにしても良い。
【００３０】
数値制御装置１４の励磁オンオフ指令生成手段４５は、数値制御による加工の進行に伴って、加工プログラム５０の指令に応じて外部指令応答オンオフ手段２０にオンオフ指令を与えるものとしてある。この場合に、励磁オンオフ指令生成手段４５は、例えば、加工プログラム５０の所定の指令が数値制装置１４で解読されたとき、または実行されるときに数値制御装置１４内で発生する所定の指令によって、励磁オンオフ指令を生成するものとされる。
【００３１】
図７は、外部指令応答オンオフ手段２０をオンオフさせて加工するときの制御の一例を示す。この例は、図６に示す加工プログラム５０のように、粗加工指令の後で仕上加工指令がある場合に適用される例である。まず、粗加工指令（Ｓ１）により励磁をオン（Ｓ２）にした後、主軸４を起動する（Ｓ３）。この状態で、静圧磁気複合軸受６〜９は、静圧および磁力の両方で主軸４を支持する。
仕上加工指令があるまでは、このまま励磁オンを維持する（Ｓ４）。仕上加工指令があると、励磁をオフにし（Ｓ５）、静圧磁気複合軸受６〜９は静圧気体軸受６Ａ〜９Ａのみで支持する。加工の終了や、別部位の粗加工等の所定の指令があると（Ｓ６）、励磁をオンにし（Ｓ７）、静圧および磁力の両方で主軸４を支持する。
【００３２】
このように、粗加工時に磁気軸受６Ｂ〜９Ｂをオフとし、仕上げ加工時に磁気軸受６Ｂ〜９Ｂとすることにより、粗加工時には高能率化が図れ、仕上げ加工時には高精度化が図れて、高能率、高精度の加工を実現できる。
【００３３】
図１６は、この静圧磁気複合軸受スピンドル装置１を装備した加工装置１３の一例を示す。この例は金型加工装置に適用した例である。スピンドル装置１のスピンドル装置本体２は、テーブル装置５１の上方で、基台５２にガイド５３を介して昇降自在にかつ下向きに設置され、スピンドル昇降装置５４により昇降駆動される。テーブル装置５１は、図１７に示すようにワークＷを載置するテーブル５５を水平な直交する２軸方向（Ｘ，Ｙ方向）に移動自在に設けたものであり、各方向のテーブル駆動装置５６，５７の駆動により進退移動する。テーブル５５は、Ｙ軸方向に移動可能な下側テーブル５５ａ上に、Ｘ軸方向に移動可能に上側テーブル５５ｂを設置した２段構造とされている。各軸のテーブル駆動装置５６，５７およびスピンドル昇降装置５４は、各々ボールねじおよびサーボモータで構成されている。
【００３４】
つぎに、通信系を説明する。図１に示すように、このスピンドル装置１は、スピンドルコントローラ３内、またはスピンドルコントローラ３とは別に、遠隔地の情報処理手段９１と電話回線網等の通信回線６５で通信する通信手段６０を有している。通信手段６０は、外部出力手段４４を兼ねるものであっても良く、また数値制御装置１４や、この数値制御装置１４の上位制御コンピュータとなる情報処理手段（図示せず）等に設けられてものであっても良い。
この通信手段６０は、スピンドル装置１の加工状態把握手段１９の出力、電流検出手段１５〜１８の電流検出値、電流平滑部１９ａ（図９）の平滑値出力、および周波数分析部１９ｃ，１９ｅ（図１０，図１１）で出力された各周波数成分の振幅値のいずかを通信可能なものとしてある。また、遠隔地の情報処理手段９１は、前記通信手段６０から通信された情報に所定の処理を施す機能を備えている。この所定の処理は、例えば加工状態の統計的処理や、スピンドルコントローラ３または数値制御装置１４を制御する指令の生成等である。
また、この遠隔地の情報処理手段９１は、スピンドルコントローラ３の外部指令応答オンオフ手段２０にオンオフ指令を与える機能を持つものとしてある。情報処理手段９１から外部指令応答オンオフ手段２０へのオンオフ指令の送信は、数値制御装置１４やこの数値制御装置１４の上位制御コンピュータとなる情報処理手段（図示せず）を介して行うようにしても良い。
【００３５】
図１８は、図１のスピンドル装置１、およびこのスピンドル装置１を装備した加工装置１３の通信系の展開例を示す。この加工装置１３を設置した事業所７１には、他の加工装置７２が複数設置されており、これら加工装置１３，７２は、各々単独で、または複数台が共通の情報処理手段７３，７４に接続されている。これら情報処理手段７３，７４は、ウェブサーバ８０、ファイバウォール８１、およびロータ８２等のネットワーク構成機器と共にローカルエリアネットワーク８９を構成する。このローカルエリアネットワーク８９は、通信回線６５によりインターネット９０を介して、各々別の事業所８３，８４のローカルエリアネットワークに設置された遠隔地の情報処理手段９１に通信機器８６を介して接続されている。
加工装置１３は、基本的にはその数値制御装置１４が、情報処理手段７３に接続され、この情報処理手段７３を介してローカルエリアネットワーク８９内の通信線に接続された構成とされているが、これと併用して、あるいはこれとは別に、数値制御装置１４やスピンドルコントローラ３に設けられた通信手段６０から直接にローカルエリアネットワーク８９内の通信線に接続された通信系統を備えるものとしても良い。
【００３６】
【発明の効果】
この発明の静圧磁気複合軸受装備加工装置は、スピンドルコントローラの外部の指令によって磁気軸受の励磁をオンオフする外部指令応答オンオフ手段を設けたものであるため、所望の加工条件に応じた最適な軸受設定が随時行えて、静圧磁気複合軸受の機能を効果的に発揮させ、より一層の高回転精度が得られる。
特に、励磁オンオフの外部の指令は、粗加工時に磁気軸受をオンとし、仕上げ加工時に磁気軸受をオフとする指令であるため、粗加工時には高能率化が図れ、仕上げ加工時には高精度化が図れて、高能率、高精度の加工を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】   この発明の一実施形態にかかる静圧磁気複合軸受装備加工装置の概念構成を示すブロック図である。
【図２】そのスピンドル装置本体の縦断面側面図である。
【図３】同スピンドル装置本体の横断正面図である。
【図４】ラジアル型の静圧磁気複合軸受の拡大断面図である。
【図５】アキシアル型の静圧磁気複合軸受の拡大断面図である。
【図６】数値制御装置の概念構成を示すブロック図である。
【図７】静圧磁気複合軸受における磁気軸受の励磁オンオフ制御例を示す流れ図である。
【図８】加工状態把握手段の基本構成を示すブロック図である。
【図９】加工状態把握手段の変形例を示すブロック図である。
【図１０】加工状態把握手段の他の変形例を示すブロック図である。
【図１１】加工状態把握手段のさらに他の変形例を示すブロック図である。
【図１２】電流平滑による加工状態把握の例を示すグラフである。
【図１３】周波数分析による加工状態把握の例を示すグラフである。
【図１４】外部指令応答オンオフ手段の配置を異ならせたスピンドルコントローラのブロックである。
【図１５】外部指令応答オンオフ手段の配置をさらに異ならせたスピンドルコントローラのブロックである。
【図１６】この静圧磁気複合軸受スピンドル装置を装備した加工装置の正面図である。
【図１７】同加工装置のテーブル部分の平面図である。
【図１８】遠隔操作ないし遠隔監視可能な静圧磁気複合軸受スピンドル装置の概念構成を示す説明図である。
【符号の説明】
１…スピンドル装置          １９ａ…電流平滑部
２…スピンドル装置本体      １９ｂ，１９ｄ，１９ｆ…加工状態把握部
３…スピンドルコントローラ  １９ｃ，１９ｅ…周波数分析部
４…主軸                    ２０…外部指令応答オンオフ手段
５…ハウジング              ２８，３８…変位検出手段
６〜９…静圧磁気複合軸受      ４４…外部出力手段
６Ａ〜９Ａ…静圧気体軸受      ４５…励磁オンオフ指令生成手段
６Ｂ〜９Ｂ…磁気軸受          ４６…加工状態対応処理手段
１０…スピンドル駆動源        ６０…通信手段
１４…数値制御装置            ６５…通信回線
１５〜１８…電流検出手段      ９１…遠隔地の情報処理手段
１９…加工状態把握手段
【図１】
0003913396.tif 000002
【図２】
0003913396.tif 000003
【図３】
0003913396.tif 000004
【図４】
0003913396.tif 000005
【図５】
0003913396.tif 000006
【図６】
0003913396.tif 000007
【図７】
0003913396.tif 000008
【図８】
0003913396.tif 000009
【図９】
0003913396.tif 000010
【図１０】
0003913396.tif 000011
【図１１】
0003913396.tif 000012
【図１２】
0003913396.tif 000013
【図１３】
0003913396.tif 000014
【図１４】
0003913396.tif 000015
【図１５】
0003913396.tif 000016
【図１６】
0003913396.tif 000017
【図１７】
0003913396.tif 000018
【図１８】
0003913396.tif 000019