專利名稱：主軸裝置的制作方法
主軸裝置本申請請求2009年7月21日申請的日本專利申請?zhí)?009-169754的優(yōu)先權(quán)的權(quán) 利，在本申請中援引其日本專利申請的說明書、附圖以及摘要的全部內(nèi)容。技術(shù)區(qū)域本發(fā)明涉及在機床等中使用的主軸裝置。
背景技術(shù)：
例如，在加工中心(machining center)中的主軸裝置中，為了維持主軸的旋轉(zhuǎn)精 度和主軸的剛性，對軸支承主軸的軸承賦予軸線方向的預(yù)壓。作為賦予該預(yù)壓的方式，提出 有根據(jù)主軸的旋轉(zhuǎn)速度切換預(yù)壓的預(yù)壓切換方式。例如，在日本特開昭60-139911號公報 中公開了如下的預(yù)壓切換方式設(shè)置根據(jù)主軸的旋轉(zhuǎn)速度沿軸向推壓軸承的外圈的驅(qū)動單 元，僅當(dāng)主軸的旋轉(zhuǎn)速度比預(yù)定值大時利用驅(qū)動單元推壓軸承的外圈而使驅(qū)動軸承的外圈 變位，使內(nèi)外隔圈(spacer)的尺寸差減少，從而使施加于軸承的預(yù)壓減少。在日本特開昭60-139911號公報所記載的預(yù)壓切換方式中，僅伴隨著主軸的旋轉(zhuǎn) 速度的上升使預(yù)壓階段性地下降，完全沒有考慮裝配于主軸的刀具所進行的加工的種類或 加工的狀態(tài)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是鑒于上述情形而做出的，本發(fā)明的目的在于提供一種通過賦予與裝配 于主軸的刀具所進行的加工的種類、加工的狀態(tài)對應(yīng)的最佳的預(yù)壓，能夠確保必要的剛性， 并且能夠?qū)崿F(xiàn)軸承的長壽命化的主軸裝置。本發(fā)明的特征在于，通過根據(jù)實際加工中的主軸的狀態(tài)變化控制對用于軸支承主 軸的滾動軸承賦予的預(yù)壓量，能夠以最佳的狀態(tài)對主軸的旋轉(zhuǎn)進行驅(qū)動控制。由此，能夠確 保必要的剛性，并且能夠?qū)崿F(xiàn)軸承的長壽命化。本發(fā)明的第二特征在于，由于能夠測定主軸的各種狀態(tài)變化，因此，通過根據(jù)該狀 態(tài)變化對預(yù)壓量進行控制，能夠以最佳的狀態(tài)對主軸的旋轉(zhuǎn)進行驅(qū)動控制。本發(fā)明的第三特征在于，當(dāng)利用從加工信息求出的預(yù)壓量的初始值對滾動軸承賦 予預(yù)壓時，根據(jù)實際加工中的主軸的狀態(tài)變化對預(yù)壓量的初始值進行修正，并對預(yù)壓量進 行控制而使其成為修正預(yù)壓量。由此，能夠以最佳的狀態(tài)對主軸的旋轉(zhuǎn)進行驅(qū)動控制從而 進行高精度的加工。本發(fā)明的第四特征在于，在修正預(yù)壓量從作為可控區(qū)域的預(yù)壓的范圍脫離的情況 下，對修正預(yù)壓量進行修正以使其包含在預(yù)壓的范圍內(nèi)。即，由于實際上被控制的預(yù)壓被限 制在預(yù)先設(shè)定的預(yù)壓的范圍內(nèi)，因此能夠確保滾動軸承的剛性，或者防止?jié)L動軸承的發(fā)熱 或面壓力過度增加。本發(fā)明的第五特征在于，在修正預(yù)壓量低于作為可控區(qū)域的預(yù)壓的范圍中的最小 預(yù)壓的情況下，對修正預(yù)壓量進行修正而使其包含在預(yù)壓的范圍內(nèi)。即，由于實際上被控制 的預(yù)壓被限制在預(yù)先設(shè)定的預(yù)壓的范圍內(nèi)，因此能夠確保滾動軸承的剛性，或者防止?jié)L動
4軸承的發(fā)熱或面壓力過度增加。并且，由于在修正預(yù)壓量超過作為可控區(qū)域的預(yù)壓的范圍 中的最大預(yù)壓的情況下使主軸的旋轉(zhuǎn)停止等，因此能夠?qū)χ鬏S進行保護，即防止主軸的熱
膠著等。本發(fā)明的第六特征在于，由于在對當(dāng)前的預(yù)壓量進行修正的過程中使用預(yù)先設(shè)定 的上升率或者下降率，因此能夠在短時間內(nèi)生成可得到最大效果的預(yù)壓指令值。進而，由于 上升率或者下降率都根據(jù)旋轉(zhuǎn)刀具的各個種類變化，因此能夠分別提高利用不同的旋轉(zhuǎn)刀 具加工的工件的各部位的加工精度。本發(fā)明的第七特征在于，最大預(yù)壓是滾動軸承能夠正常軸支承的預(yù)壓，最小預(yù)壓 是主軸能夠正常旋轉(zhuǎn)的預(yù)壓，通過在最大預(yù)壓和最小預(yù)壓之間的范圍對預(yù)壓進行控制，能 夠使主軸的旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定，并且能夠?qū)崿F(xiàn)軸承的長壽命化。本發(fā)明的第八特征在于，由于主軸裝置具有前側(cè)滾動軸承和后側(cè)滾動軸承，因此 能夠通過控制對至少一方的軸承賦予的預(yù)壓量而以最佳的狀態(tài)對主軸的旋轉(zhuǎn)進行驅(qū)動控 制，能夠進行高精度的加工。本發(fā)明的第九特征在于，由于主軸裝置具有前側(cè)滾動軸承和后側(cè)滾動軸承，因此， 通過以使對各軸承賦予預(yù)壓量不同的方式進行控制，能夠選擇的主軸特性的范圍進一步擴 大，因此能夠得到更適合各種加工的主軸特性。本發(fā)明的上述以及其它的特征和優(yōu)點能夠通過參照附圖的以下對實施方式的說 明變得明確，對于相同或相當(dāng)?shù)囊貥?biāo)注相同或相似的符號。


圖I(A)是示出本發(fā)明的實施方式的主軸裝置的整體構(gòu)造的縱剖視圖，圖I(B)是 圖I(A)的A部的放大剖視圖。圖2是圖1 (A)的主軸裝置的預(yù)壓賦予控制裝置的框圖。圖3是按照主軸的旋轉(zhuǎn)速度設(shè)定軸承能夠正常地軸支承主軸的最大預(yù)壓和主軸 能夠正常旋轉(zhuǎn)的最小預(yù)壓的圖。圖4是用于對圖2的預(yù)壓賦予控制裝置的動作進行說明的流程圖。圖5是示出圖2的預(yù)壓賦予控制裝置中的預(yù)壓指令值的生成例的圖。圖6是圖1 (A)的主軸裝置的其他例的預(yù)壓賦予控制裝置的框圖。
具體實施例方式以下，參照附圖對本發(fā)明的各實施方式進行說明。圖1 (A)是示出本發(fā)明的實施方式的主軸裝置的整體構(gòu)造的縱剖視圖，圖1 (B)是 圖I(A)的A部的放大剖視圖，圖2是圖KA)的主軸裝置的預(yù)壓賦予控制裝置的框圖。另 外，在圖KA)中，左右方向為軸線方向，設(shè)左方為前方。如圖I(A)所示，基于本實施方式的 主軸裝置1具有大致圓筒狀的主軸殼體11，該主軸殼體11在內(nèi)周部具有收容空間110 ；主 軸12，該主軸12配設(shè)在收容空間110內(nèi)；以及用于軸支承該主軸12的前側(cè)部的兩對第一 前側(cè)滾動軸承131、第二前側(cè)滾動軸承132和用于軸支承主軸12的后側(cè)部的后側(cè)滾動軸承 133。進一步，該主軸裝置1還具有作為主軸狀態(tài)測定單元的變位傳感器2，該變位傳感器 2用于測定伴隨著旋轉(zhuǎn)刀具T所進行的加工的主軸12的狀態(tài)變化；預(yù)壓賦予裝置3 (相當(dāng)于本發(fā)明的“預(yù)壓賦予單元”)，該預(yù)壓賦予裝置3用于對第一和第二前側(cè)滾動軸承131、132 賦予軸線方向的預(yù)壓；以及預(yù)壓賦予控制裝置4(相當(dāng)于本發(fā)明的“預(yù)壓賦予控制單元”)， 該預(yù)壓賦予控制裝置4用于控制根據(jù)利用變位傳感器2測定的主軸狀態(tài)由預(yù)壓賦予裝置3 賦予第一和第二前側(cè)滾動軸承131、132的預(yù)壓量。在主軸12的旋轉(zhuǎn)軸中心形成有沿軸線方向延伸的桿孔(rod hole) 121。桿孔121 沿軸線方向貫通主軸12，且在前端形成有刀具安裝用錐部121a。在刀具安裝用錐部121a 的后方形成有開口夾(collet)收容部121b，在開口夾收容部121b的后方形成有直徑比開 口夾收容部121b的直徑大的彈簧收容孔121c。在彈簧收容孔121c的前端部固定有套筒 (sleeve) 122。桿15以能夠沿軸線方向移動的方式收容在桿孔121內(nèi)。桿15在長條狀的 軸部件151的后端部固定有直徑比軸部件151的直徑達的止擋件152。進一步，在桿15的 前端裝配有開口夾153。開口夾153設(shè)置成能夠在半徑方向擴大或縮小，從而形成為能夠把 持旋轉(zhuǎn)刀具T。在桿15被收容在桿孔121內(nèi)的狀態(tài)下，軸部件151的前端部能夠與套筒122的 內(nèi)周面進行滑動，止擋件152能夠與彈簧收容孔121c進行滑動。并且，在彈簧收容孔121c 內(nèi)的套筒122的后端部與止擋件152的前端面之間夾裝有多個碟形彈簧(belleville spring) 16，從而桿15相對于主軸12始終被朝后方施力。在主軸12的后方設(shè)有液壓缸17， 該液壓缸17具有缸殼(cylinder housing) 171和活塞172，缸殼171與主軸殼體11 一體 化，活塞172以能夠沿軸向移動的方式設(shè)在缸殼171內(nèi)。當(dāng)活塞172朝后方移動從而活塞 172與桿15之間的卡合被解除時，利用開口夾153把持旋轉(zhuǎn)刀具T的桿15通過碟形彈簧 16的作用力相對于主軸12后退。進而，旋轉(zhuǎn)刀具T嵌裝于主軸12的刀具安裝用錐部121a 并固定于主軸12。當(dāng)活塞172朝前方移動從而活塞172與桿15卡合時，把持旋轉(zhuǎn)刀具T的 桿15克服碟形彈簧16的作用力相對于主軸12前進。進而，開口夾153的直徑擴大從而解 除對旋轉(zhuǎn)刀具T的把持。變位傳感器2由用于檢測主軸12的半徑方向的變位的徑向變位傳感器21和用于 檢測主軸12的軸線方向的變位的軸向變位傳感器22構(gòu)成，根據(jù)這些變位傳感器21、22的 檢測值和主軸12的剛性等諸參數(shù)計算并求出作用于主軸12的負(fù)載。另外，也可以代替該 變位傳感器2采用力傳感器這樣的能夠直接測定負(fù)載的傳感器。并且，作為用于測定伴隨 著利用旋轉(zhuǎn)刀具T進行的加工的主軸12的狀態(tài)變化的主軸狀態(tài)測定單元，除了利用變位傳 感器21、22檢測作用于主軸12的負(fù)載之外，也可以利用振動傳感器檢測主軸12的振動，或 者利用聲音傳感器檢測由旋轉(zhuǎn)刀具T所進行的加工產(chǎn)生的聲音。第一和第二前側(cè)滾動軸承131、132是角接觸軸承，它們在前側(cè)主軸殼體Ila的收 容空間110內(nèi)的前方側(cè)沿軸線方向并列設(shè)置，后側(cè)滾動軸承133是圓柱滾子軸承，且配設(shè)在 收容空間110內(nèi)的后方側(cè)。第一和第二前側(cè)滾動軸承131、132軸支承主軸12的旋轉(zhuǎn)刀具 T側(cè)即前側(cè)部，后側(cè)滾動軸承133軸支承主軸12的相對于旋轉(zhuǎn)刀具T位于比主軸12的前 側(cè)部更靠后側(cè)的后側(cè)部。在一對第一前側(cè)滾動軸承131的內(nèi)圈之間、一對第二前側(cè)滾動軸 承132的內(nèi)圈之間、以及第一前側(cè)滾動軸承131和第二前側(cè)滾動軸承132的內(nèi)圈之間配設(shè) 有圓筒狀的隔圈112a、112b、112c。主軸12的外周面嵌合于第一和第二前側(cè)滾動軸承131、 132以及隔圈112a、112b、112c的內(nèi)周部。進而，位于最前方的第一前側(cè)滾動軸承131的內(nèi) 圈抵接于形成在主軸12的前方端的凸緣部12a，螺合于主軸12的外周面的圓筒狀的內(nèi)圈按壓件113抵接于位于最后方的第二前側(cè)滾動軸承132的內(nèi)圈。由此，第一和第二前側(cè)滾動 軸承131、132以及隔圈112a、112b、112c被固定于主軸12的外周面。在一對第一前側(cè)滾動軸承131的外圈之間、以及一對第二前側(cè)滾動軸承132的外 圈之間配設(shè)有圓筒狀的隔圈112d、112e。第一和第二前側(cè)滾動軸承131、132以及隔圈112d、 112e由軸承支承筒111支承。該軸承支承筒111由大致圓筒狀的套筒114、大致圓環(huán)狀的 外圈按壓件115以及大致圓筒狀的活塞116構(gòu)成。在套筒114的大致中央內(nèi)周部形成有朝內(nèi)側(cè)突出的圓周凸部114a，在套筒114的 大致中央外周部形成有朝外側(cè)突出的凸緣部114c。套筒114的比圓周凸部114a更靠前方 側(cè)的內(nèi)周部的內(nèi)徑形成為與第一前側(cè)滾動軸承131以及隔圈112d的外徑大致相同，套筒 114的比圓周凸部114a更靠后方側(cè)的內(nèi)周部的內(nèi)徑形成為與活塞116的外徑大致相同。套 筒114的比凸緣部114c更靠前方側(cè)的外周部的外徑形成為與被分成兩部分的前側(cè)主軸殼 體Ila的一方(第一前側(cè)主軸殼體llaa)的內(nèi)徑大致相同，套筒114的比凸緣部114c更靠 后方側(cè)的外周部的外徑形成為與比分成兩部分的前側(cè)主軸殼體Ila的另一方(第二前側(cè)主 軸殼體Ilab)的內(nèi)徑大致相同。在外圈按壓件Il5的一方的端面形成有沿軸向突出的凸臺部115a。外圈按壓件 115的凸臺部115a的外徑形成為與套筒114的比圓周凸部114a更靠前方側(cè)的內(nèi)周部的內(nèi) 徑(第一前側(cè)滾動軸承131以及隔圈112d的外徑)大致相同。外圈按壓件115的外徑形 成為與第一前側(cè)主軸殼體Ilaa的外徑大致相同。在活塞116的前側(cè)內(nèi)周部形成有朝內(nèi)側(cè) 突出的圓周凸部116a?；钊?16的比圓周凸部116a更靠后方側(cè)的內(nèi)周部的內(nèi)徑形成為與 第二前側(cè)滾動軸承132以及隔圈112e的外徑大致相同。進而，第一前側(cè)滾動軸承131以及隔圈112d嵌合在套筒114的比圓周凸部114a 更靠前方側(cè)的內(nèi)周部。第二前側(cè)滾動軸承132以及隔圈112e嵌合在活塞116的比圓周凸 部116a更靠后方側(cè)的內(nèi)周部。進而，活塞116的外周面液密地嵌合在套筒114的比圓周凸 部114a更靠后方側(cè)的內(nèi)周部。第一前側(cè)主軸殼體Ilaa嵌合在套筒114的比凸緣部114c 更靠前方側(cè)的外周部，第二前側(cè)主軸殼體Ilab嵌合在套筒114的比凸緣部114c更靠后方 側(cè)的外周部。通過形成為上述結(jié)構(gòu)，位于前方的第一前側(cè)滾動軸承131的外圈抵接于外圈按壓 件115的凸臺部115a，位于后方的第一前側(cè)滾動軸承131的外圈抵接于套筒114的圓周凸 部114a。位于前方的第二前側(cè)滾動軸承132的外圈抵接于活塞116的圓周凸部116a，位于 后方的第二前側(cè)滾動軸承132的外圈為自由狀態(tài)。進而，套筒114、第一前側(cè)主軸殼體llaa、 第二前側(cè)主軸殼體Ilab以及外圈按壓件115由從外圈按壓件115的前端面貫穿裝配的省 略圖示的螺栓緊固并一體化，第二前側(cè)主軸殼體Ilab通過省略圖示的螺栓被緊固于用于 收容機內(nèi)電動機(built in motor) 14的后側(cè)主軸殼體lib并與之一體化。如圖I(B)的A部放大剖視圖所示，在活塞116的前方外周面形成有由小徑部和大 徑部構(gòu)成的階梯差116b，在套筒114的比圓周凸部114a更靠后方側(cè)的內(nèi)周面形成有由能夠 與活塞116的小徑部和大徑部嵌合的大徑部和小徑部構(gòu)成的階梯差114b。進而，在各階梯 差116b、114b之間形成有環(huán)狀的液壓缸31。從形成于套筒114的大致中央外周側(cè)的凸緣部 114c的外周面穿設(shè)的油路32與該液壓缸31連通。與預(yù)壓賦予裝置3連接的管路33連接 于該油路32。
預(yù)壓賦予裝置3由液壓泵34、減壓閥35以及安全閥36構(gòu)成，該預(yù)壓賦予裝置3在 預(yù)壓量控制單元40的控制下對液壓缸31供給與主軸12的旋轉(zhuǎn)速度等對應(yīng)的液壓。即，來 自液壓泵34的最高液壓由安全閥36控制，直到最高液壓為止的范圍內(nèi)的任意的液壓都由 減壓閥35控制，并通過管路33和油路32供給至液壓缸31。由此，在液壓缸31中產(chǎn)生軸線 方向(前方和后方)的液壓，活塞116被朝后方側(cè)推壓而推壓第二前側(cè)滾動軸承132的外 圈，因此對第二前側(cè)滾動軸承132賦予預(yù)壓，進一步，由于主軸12朝后方移動并推壓第一前 側(cè)滾動軸承131的內(nèi)圈，因此也對第一前側(cè)滾動軸承131賦予預(yù)壓。機內(nèi)電動機14的定子141安裝于主軸殼體11的內(nèi)周面。在定子141的半徑方向 內(nèi)側(cè)，形成于主軸12的外周面的轉(zhuǎn)子142與定子141對置。通過對由定子141和轉(zhuǎn)子142 形成的機內(nèi)電動機14供給電力，主軸12與定子142 —起旋轉(zhuǎn)。主軸裝置1在將旋轉(zhuǎn)刀具T 安裝于頂端的狀態(tài)下使主軸12旋轉(zhuǎn)，從而對未圖示的工件實施加工。主軸12的旋轉(zhuǎn)速度 由配設(shè)在主軸12的后方的非接觸型的速度檢測器123檢測。如圖2所示，預(yù)壓賦予控制裝置4具有預(yù)壓初始值決定部41 (相當(dāng)于本發(fā)明的 “預(yù)壓初始值決定單元”)，該預(yù)壓初始值決定部41根據(jù)主軸12的旋轉(zhuǎn)數(shù)等決定利用預(yù)壓賦 予裝置3對第一和第二前側(cè)滾動軸承131、132賦予的預(yù)壓量的初始值；預(yù)壓修正部42(相 當(dāng)于本發(fā)明的“預(yù)壓修正單元”)，該預(yù)壓修正部42根據(jù)利用變位傳感器2測定的負(fù)載對從 預(yù)壓初始值決定部41輸入的預(yù)壓量的初始值進行修正從而得到修正預(yù)壓量；預(yù)壓指令值 生成部43(相當(dāng)于本發(fā)明的“預(yù)壓指令值生成單元”)，該預(yù)壓指令值生成部43對從預(yù)壓修 正部42輸入的修正預(yù)壓量進行修正，以使其包含在從預(yù)壓范圍存儲部45 (相當(dāng)于本發(fā)明 的“預(yù)壓范圍存儲單元”)讀取的賦予預(yù)壓的范圍內(nèi)，并生成預(yù)壓指令值；以及預(yù)壓控制部 44 (相當(dāng)于本發(fā)明的“預(yù)壓控制單元”)，該預(yù)壓控制部44利用來自預(yù)壓指令值生成部43的 預(yù)壓指令值對預(yù)壓賦予裝置3進行控制。預(yù)壓初始值決定部41根據(jù)主軸12的旋轉(zhuǎn)數(shù)、所使用的旋轉(zhuǎn)刀具T的刀具信息、利 用旋轉(zhuǎn)刀具T加工的工件(workpiece)的種類以及加工條件等中的一個條件或者多個條件 的組合決定預(yù)壓量的初始值，并作為最適合上述各種條件的預(yù)壓量。從鍵盤(keyboard)等 手動輸入主軸12的旋轉(zhuǎn)數(shù)、所使用的旋轉(zhuǎn)刀具T的刀具信息、工件的種類以及加工條件等， 或者預(yù)先直接或間接地將上述條件寫入數(shù)控程序，并根據(jù)這些信息利用預(yù)壓初始值決定部 41計算預(yù)壓量的初始值。另外，也可以預(yù)先求出最佳的預(yù)壓量的初始值，并從鍵盤等直接輸 入該預(yù)壓量的初始值、或者經(jīng)由數(shù)控程序等間接地輸入該預(yù)壓量的初始值。并且，當(dāng)按照該 預(yù)壓量的初始值利用預(yù)壓賦予裝置3對第一和第二前側(cè)滾動軸承131、132賦予預(yù)壓，并利 用旋轉(zhuǎn)刀具T進行加工時，作用于主軸12的負(fù)載的適當(dāng)值也與預(yù)壓量的初始值一起被預(yù)先 輸入預(yù)壓控制裝置4。預(yù)壓修正部42對從變位傳感器2得到的實際作用于主軸12的負(fù)載 和相對于預(yù)壓量的初始值預(yù)先設(shè)定的預(yù)定的適當(dāng)負(fù)載進行比較，并根據(jù)該比較結(jié)果在必要 的時候?qū)念A(yù)壓初始值決定部41輸入的預(yù)壓量的初始值進行修正從而得到修正預(yù)壓量。例如當(dāng)作用于主軸12的負(fù)載比預(yù)定的負(fù)載大時，預(yù)壓修正部42進行使預(yù)壓量按 照預(yù)先設(shè)定的上升率上升的修正，當(dāng)作用于主軸12的負(fù)載比預(yù)定的負(fù)載小時，預(yù)壓修正部 42進行使預(yù)壓量按照預(yù)先設(shè)定的下降率下降的修正。作為預(yù)壓量的初始值，雖然根據(jù)主軸 12的旋轉(zhuǎn)數(shù)、所使用的旋轉(zhuǎn)刀具T的刀具信息、利用旋轉(zhuǎn)刀具T加工的工件的種類以及加工 條件等設(shè)定為最適合上述各種條件的預(yù)壓量，但是，例如在旋轉(zhuǎn)刀具T的鋒利度下降、或者
8由于坯料形狀的尺寸精度的偏差等導(dǎo)致加工余量(切削量，stock removal)變化從而主軸 12的狀態(tài)變化時，預(yù)壓量的初始值未必是最佳的預(yù)壓量。因此，能夠捕捉如上所述的主軸 12的狀態(tài)變化、例如作用于主軸12的負(fù)載的變化，并根據(jù)負(fù)載的變化進行修正以使預(yù)壓量 最佳。作為主軸12的狀態(tài)變化，除了測定作用于主軸12的負(fù)載之外，還能夠測定主軸12的 振動或者由旋轉(zhuǎn)刀具T所進行的加工產(chǎn)生的聲音。對于預(yù)壓量的修正，例如，在加工負(fù)載較 大的銑削刀具中加大下降率(上升率)，在加工負(fù)載較小的球頭立銑刀(ball end mill)中 減小下降率(上升率)。并且，即便是相同種類的刀具，針對直徑大的刀具增大下降率(上 升率)，針對直徑小的刀具減小下降率(上升率)。如圖3所示，按照主軸12的旋轉(zhuǎn)速度設(shè)定第一和第二前側(cè)滾動軸承131、132能夠 正常地軸支承主軸12的最大預(yù)壓Pmax以及主軸12能夠正常旋轉(zhuǎn)的最小預(yù)壓Pmin，并將 最大預(yù)壓Pmax和最小預(yù)壓Pmin之間的區(qū)域設(shè)定成預(yù)壓賦予裝置3的可控區(qū)域的表預(yù)先存 儲在預(yù)壓范圍存儲部45中。最大預(yù)壓Pmax設(shè)定成隨著主軸12的旋轉(zhuǎn)速度變大而變小，最 小預(yù)壓Pmin設(shè)定成隨著主軸12的旋轉(zhuǎn)速度變大而變大。由于最佳的預(yù)壓根據(jù)主軸12的 旋轉(zhuǎn)速度而不同，因此，作為可控區(qū)域的預(yù)壓的范圍也設(shè)定成根據(jù)主軸12的旋轉(zhuǎn)速度而不 同，由此，能夠?qū)S承賦予與主軸12的旋轉(zhuǎn)速度對應(yīng)的適當(dāng)?shù)念A(yù)壓。按照主軸12的旋轉(zhuǎn)速度設(shè)定的最大預(yù)壓Pmax是能夠確保第一和第二前側(cè)滾動軸 承131、132的剛性并使主軸12的剛性最高的極限值，按照主軸12的旋轉(zhuǎn)速度設(shè)定的最小 預(yù)壓Pmin是能夠防止發(fā)熱或面壓力過度增加、并使第一和第二前側(cè)滾動軸承131、132的壽 命最長的極限值。由此，預(yù)壓賦予控制裝置4對預(yù)壓賦予裝置3進行控制并對第一和第二 前側(cè)滾動軸承131、132賦予如下的預(yù)壓，由此能夠以最佳的狀態(tài)對主軸12的旋轉(zhuǎn)進行驅(qū)動 控制，所述預(yù)壓是根據(jù)主軸12的剛性以及第一和第二前側(cè)滾動軸承131、132的長壽命化的 要求程度決定的最小預(yù)壓Pmin以上最大預(yù)壓Pmax以下的范圍內(nèi)的預(yù)壓。當(dāng)從預(yù)壓修正部42輸入的修正預(yù)壓量脫離從預(yù)壓范圍存儲部45讀取的作為可控 區(qū)域的預(yù)壓范圍時，預(yù)壓指令值生成部43對修正預(yù)壓量進行修正而使其包含在預(yù)壓范圍 內(nèi)，并生成作為預(yù)壓指令值。預(yù)壓控制部44對預(yù)壓賦予裝置3進行控制，以使對第一和第二 前側(cè)滾動軸承131、132賦予的預(yù)壓與從預(yù)壓指令值生成部43輸入的預(yù)壓指令值一致。由 此，由于由預(yù)壓控制部44實際控制的預(yù)壓被限制在預(yù)先設(shè)定的預(yù)壓的范圍內(nèi)，因此能夠確 保第一和第二前側(cè)滾動軸承131、132的剛性、或者防止第一和第二前側(cè)滾動軸承131、132 的發(fā)熱或面壓力過度增加。在上述結(jié)構(gòu)的主軸裝置1中，參照圖4的流程圖對預(yù)壓賦予控制裝置4的動作進 行說明。首先，根據(jù)主軸12的旋轉(zhuǎn)數(shù)、所使用的旋轉(zhuǎn)刀具T的刀具信息、工件的種類以及加 工條件中的一個條件或者多個條件的組合決定利用預(yù)壓賦予裝置3對第一和第二前側(cè)滾 動軸承131、132賦予的預(yù)壓量的初始值(步驟1)。利用決定的預(yù)壓量的初始值對預(yù)壓賦予 裝置3進行控制從而對第一和第二前側(cè)滾動軸承131、132賦予軸線方向的預(yù)壓(步驟2)。 當(dāng)根據(jù)來自減壓閥35的信號判定對第一和第二前側(cè)滾動軸承131、132賦予的預(yù)壓達到預(yù) 壓量的初始值之后(步驟3)，利用指令的旋轉(zhuǎn)速度指令值對機內(nèi)電動機14進行驅(qū)動控制 而使主軸12旋轉(zhuǎn)(步驟4)。當(dāng)根據(jù)來自速度傳感器123的測定信號判定主軸12的旋轉(zhuǎn) 速度達到旋轉(zhuǎn)速度指令值之后(步驟5)，利用來自變位傳感器2的檢測信號測定使主軸12 旋轉(zhuǎn)時作用于主軸12的負(fù)載(步驟6)，并對測定負(fù)載和預(yù)先確定的預(yù)定的負(fù)載進行比較以
9判斷二者的大小(步驟7)。當(dāng)測定負(fù)載比預(yù)定的負(fù)載小時，求出使預(yù)壓量以預(yù)先設(shè)定的下降率減少后的修正 預(yù)壓量(步驟8)。此處，作為下降率，例如根據(jù)旋轉(zhuǎn)刀具的種類設(shè)定成幾％至幾十％的范 圍。另外，也可以并不設(shè)定比率而是設(shè)定絕對值。由此，能夠在短時間內(nèi)修正至能夠得到最 大效果的修正預(yù)壓量。進而，參照預(yù)壓范圍的表判斷修正預(yù)壓量是否在最小預(yù)壓Pmin以上 (步驟9)。當(dāng)修正預(yù)壓量在最小預(yù)壓Pmin以上時前進至步驟14，對預(yù)壓賦予裝置6進行控制 而將沿軸線方向?qū)Φ谝缓偷诙皞?cè)滾動軸承131、132賦予的預(yù)壓量變更成修正預(yù)壓量。進 而，在根據(jù)來自減壓閥35的信號判斷出對第一和第二前側(cè)滾動軸承131、132賦予的預(yù)壓達 到修正預(yù)壓量之后(步驟15)，返回步驟6并根據(jù)來自變位傳感器2的檢測信號再次測定作 用于主軸12的負(fù)載并進行步驟7以后的處理。另一方面，在步驟9中，當(dāng)修正預(yù)壓量比最 小預(yù)壓Pmin小時前進至步驟10，以最小預(yù)壓Pmin作為修正預(yù)壓量并前進至步驟14并進行 上述的處理。另外，在步驟9中，當(dāng)修正預(yù)壓量比最小預(yù)壓Pmin小時，也可以不變更修正預(yù) 壓量而是在保持低于最小預(yù)壓Pmin的剛才的修正預(yù)壓量的狀態(tài)下返回步驟6并進行上述 的處理。另一方面，在步驟7中，當(dāng)測定負(fù)載比預(yù)定的負(fù)載大時，求出使預(yù)壓量以預(yù)先設(shè)定 的上升率增加后的修正預(yù)壓量(步驟11)。此處，作為上升率，例如根據(jù)旋轉(zhuǎn)刀具的種類設(shè) 定成幾％至幾十％的范圍。另外，也可以不設(shè)定比率而是設(shè)定絕對值。由此，能夠在短時間 內(nèi)修正至能夠得到最大效果的修正預(yù)壓量。進而，參照預(yù)壓范圍的表判斷修正預(yù)壓量是否 在最大預(yù)壓Pmax以下(步驟12)。當(dāng)修正預(yù)壓量在最大預(yù)壓Pmax以下時前進至步驟14，對預(yù)壓賦予裝置6進行控制 而將沿軸線方向?qū)Φ谝缓偷诙皞?cè)滾動軸承131、132賦予的預(yù)壓量變更成修正預(yù)壓量。進 而，在根據(jù)來自減壓閥35的信號使對第一和第二前側(cè)滾動軸承131、132賦予的預(yù)壓達到修 正預(yù)壓量之后(步驟15)，返回步驟6并根據(jù)來自變位傳感器2的檢測信號再次測定作用于 主軸12的負(fù)載并進行步驟7以后的處理。另一方面，在步驟12中，當(dāng)修正預(yù)壓量比最大預(yù) 壓Pmax大時前進至步驟13，將修正預(yù)壓量作為最大預(yù)壓Pmax并前進至步驟14進行上述的 處理。另外，在步驟12中，當(dāng)修正預(yù)壓量比最大預(yù)壓Pmax大時，也可以不變更預(yù)壓量而是 在保持超過最大預(yù)壓Pmax的剛才的修正預(yù)壓量的狀態(tài)下返回步驟6并進行上述的處理。另一方面，在步驟7中，當(dāng)測定負(fù)載與預(yù)定的負(fù)載大致相同即為適當(dāng)時，判斷主軸 12的旋轉(zhuǎn)速度是否發(fā)生變更(步驟16)。當(dāng)主軸12的旋轉(zhuǎn)速度并未變更時，最小預(yù)壓Pmin 和最大預(yù)壓Pmax也不會變化因此預(yù)壓量位于該區(qū)域內(nèi)，故返回步驟6并進行上述的處理。 另一方面，在步驟16中，例如當(dāng)由于在加工工序中利用主軸倍率修調(diào)(override)功能從而 主軸12的旋轉(zhuǎn)速度變更時，最小預(yù)壓Pmin和最大預(yù)壓Pmax也變化，因此，參照預(yù)壓范圍的 表判斷預(yù)壓量是否在最小預(yù)壓Pmin以上(步驟17)。當(dāng)預(yù)壓量在最小預(yù)壓Pmin以上時， 進一步判斷預(yù)壓量是否在最大預(yù)壓Pmax以下(步驟18)。當(dāng)預(yù)壓量在最大預(yù)壓Pmax以下 時，由于預(yù)壓量在預(yù)壓賦予裝置3的可控區(qū)域(最大預(yù)壓Pmax和最小預(yù)壓Pmin之間的區(qū) 域)的預(yù)壓范圍內(nèi)，因此返回步驟6并進行上述的處理。另一方面，在步驟17中，當(dāng)預(yù)壓量比最小預(yù)壓Pmin小時，前進至步驟10，以最小預(yù) 壓Pmin作為預(yù)壓量，前進至步驟14并進行上述的處理。另一方面，在步驟18中，當(dāng)預(yù)壓量比最大預(yù)壓Pmax大時，前進至步驟13，以最大預(yù)壓Pmax作為預(yù)壓量，前進至步驟14并進行 上述的處理。另外，在一個加工工序結(jié)束，進行其他的加工工序的情況下，包含主軸旋轉(zhuǎn)速 度的加工條件變化，在該情況下，返回步驟1并重新設(shè)定初始預(yù)壓量。
根據(jù)圖5對以上的各步驟進行簡單地說明。當(dāng)賦予預(yù)壓量Pll的預(yù)壓時的測定 負(fù)載比相對于預(yù)壓量Pll預(yù)先設(shè)定的預(yù)定的負(fù)載小時(步驟7)，按照設(shè)定下降率對預(yù)壓量 Pll進行修正并作為修正預(yù)壓量P12 (步驟8)。進而，當(dāng)修正預(yù)壓量P12在最小預(yù)壓PlO以 上時(步驟9)，按照修正預(yù)壓量P12對第一和第二前側(cè)滾動軸承131、132賦予軸線方向的 預(yù)壓(步驟14、15)。進而，當(dāng)賦予該預(yù)壓時的測定負(fù)載與剛才所說的預(yù)定的負(fù)載大致相同 時(步驟7)，在該預(yù)壓狀態(tài)下對主軸12進行旋轉(zhuǎn)控制。并且，當(dāng)賦予預(yù)壓量P21的預(yù)壓時的測定負(fù)載比相對于預(yù)壓量P21預(yù)先設(shè)定的預(yù) 定的負(fù)載小時(步驟7)，按照設(shè)定下降率對預(yù)壓量P21進行修正并作為修正預(yù)壓量P22 (步 驟8)。進而，當(dāng)修正預(yù)壓量P22在最小預(yù)壓P20以上時(步驟9)，利用修正預(yù)壓量P22對 第一和第二前側(cè)滾動軸承131、132賦予軸線方向的預(yù)壓(步驟14、15)。進一步，當(dāng)賦予該 預(yù)壓時的測定負(fù)載比剛才所說的預(yù)定的負(fù)載小時(步驟7)，再次按照設(shè)定下降率對修正預(yù) 壓量P22進行修正并作為修正預(yù)壓量P23 (步驟8)。然而，當(dāng)修正預(yù)壓量P23低于最小預(yù) 壓P20時(步驟9)，以最小預(yù)壓P20作為修正預(yù)壓量P22 (步驟10)，并在該預(yù)壓狀態(tài)下對 主軸12進行旋轉(zhuǎn)控制。并且，當(dāng)賦予預(yù)壓量P31的預(yù)壓時的測定負(fù)載比相對于預(yù)壓量P31預(yù)先設(shè)定的預(yù) 定的負(fù)載大時(步驟7)，按照設(shè)定上升率對預(yù)壓量P31進行修正并作為修正預(yù)壓量P32 (步 驟11)。進而，當(dāng)修正預(yù)壓量P32在最大預(yù)壓P30以下時(步驟12)，利用修正預(yù)壓量P32 對第一和第二前側(cè)滾動軸承131、132賦予軸線方向的預(yù)壓(步驟14、15)。進而，當(dāng)賦予該 預(yù)壓時的測定負(fù)載與剛才所說的預(yù)定的負(fù)載大致相同時(步驟7)，在該預(yù)壓狀態(tài)下對主軸 12進行旋轉(zhuǎn)控制。并且，當(dāng)賦予預(yù)壓量P41的預(yù)壓時的測定負(fù)載比相對于預(yù)壓量P41預(yù)先設(shè)定的預(yù) 定的負(fù)載大時(步驟7)，按照設(shè)定上升率對預(yù)壓量P41進行修正并作為修正預(yù)壓量P42 (步 驟11)。進而，當(dāng)修正預(yù)壓量P42在最大預(yù)壓P40以下時(步驟12)，利用修正預(yù)壓量P42 對第一和第二前側(cè)滾動軸承131、132賦予軸線方向的預(yù)壓(步驟14、15)。進一步，當(dāng)賦予 該預(yù)壓時的測定負(fù)載比剛才所說的預(yù)定的負(fù)載大時(步驟7)，再次以設(shè)定上升率對修正預(yù) 壓量P42進行修正并作為修正預(yù)壓量P43 (步驟11)。然而，當(dāng)修正預(yù)壓量P33超過最大預(yù) 壓P40時(步驟12)，以最大預(yù)壓P40作為修正預(yù)壓量P43 (步驟13)，并在該預(yù)壓狀態(tài)下對 主軸12進行旋轉(zhuǎn)控制。并且，當(dāng)賦予預(yù)壓量Pl的預(yù)壓時的測定負(fù)載與相對于Pl預(yù)先設(shè)定 的預(yù)定的負(fù)載大致相同(步驟7)、且預(yù)壓量Pl在預(yù)壓范圍內(nèi)時(步驟17、18)，在該預(yù)壓狀 態(tài)下對主軸12進行旋轉(zhuǎn)控制。此處，在圖4的步驟12中，判斷修正預(yù)壓量是否比最大預(yù)壓Pmax大，當(dāng)修正預(yù)壓 量比最大預(yù)壓Pmax大時前進至步驟13，將修正預(yù)壓量設(shè)為最大預(yù)壓Pmax并前進至步驟14 進行上述的處理。但是，當(dāng)修正預(yù)壓量比最大預(yù)壓Pmax大時，由于負(fù)載過大使得預(yù)壓上升 而處于極限的狀態(tài)，因此也可以發(fā)出異常警報，并通過采用使主軸12的旋轉(zhuǎn)停止、或者使 主軸12的旋轉(zhuǎn)數(shù)下降等方法實現(xiàn)對主軸12的保護、即防止主軸12的熱膠著等。圖6是與圖2對應(yīng)地示出能夠進行主軸的保護的預(yù)壓賦予控制裝置的框圖，對相同結(jié)構(gòu)部賦予相同標(biāo)號并省略詳細(xì)的說明。該預(yù)壓賦予控制裝置5(相當(dāng)于本發(fā)明的“預(yù)壓 賦予控制單元”)形成為在圖2所示的預(yù)壓賦予控制裝置4的結(jié)構(gòu)上進一步附加主軸保護 部46(相當(dāng)于本發(fā)明的“主軸保護單元”)的結(jié)構(gòu)。當(dāng)從預(yù)壓修正部42輸入的修正預(yù)壓量 比從預(yù)壓范圍存儲部45讀取的最大預(yù)壓Pmax大時，主軸保護部46發(fā)出異常警報，并使主 軸12的旋轉(zhuǎn)停止、或者使主軸12的旋轉(zhuǎn)數(shù)下降。伴隨著附加這種主軸保護部46，預(yù)壓指令 值生成部43中的處理以下述方式進行變更。即，在從預(yù)壓修正部42輸入的修正預(yù)壓量比 從預(yù)壓范圍存儲部45讀取的最小預(yù)壓Pmin小的情況下，預(yù)壓指令值生成部43對修正預(yù)壓 量進行修正使修正預(yù)壓量在預(yù)壓范圍內(nèi)再生成預(yù)壓指令值。
另外，在上述的實施方式中，根據(jù)作用于主軸12的負(fù)載，以當(dāng)負(fù)載變大時使預(yù)壓 上升、當(dāng)負(fù)載變小時使預(yù)壓下降的方式進行控制。這是因為，針對作用于主軸12的負(fù)載增 大的情況，想要通過增大預(yù)壓量而增加主軸12的剛性的方法進行應(yīng)對。作為與此不同的途 徑(approach)，能夠通過不僅增大主軸12的剛性、還改變主軸12的剛性和衰減性的組合 的方法進行應(yīng)對。該方法特別是在通過主軸12的振動、旋轉(zhuǎn)刀具T進行加工而產(chǎn)生的聲音 捕捉主軸12的狀態(tài)變化的情況下是特別有效的。作為具體的應(yīng)對的方法，如后面所述，對 第一和第二前側(cè)滾動軸承131、132以及后側(cè)滾動軸承133賦予不同的預(yù)壓量，例如作為主 軸12的狀態(tài)變化在振動增加的情況下，適當(dāng)?shù)亟M合通過增加對第一和第二前側(cè)滾動軸承 131、132賦予的預(yù)壓量使主軸12的剛性增加的作用和通過減少對后側(cè)滾動軸承133賦予的 預(yù)壓量使主軸12的衰減性增加的作用。并且，在上述的實施方式中，對下述結(jié)構(gòu)的主軸裝置1進行了說明作為軸支承主 軸12的旋轉(zhuǎn)刀具T側(cè)即前側(cè)部的軸承配置兩對第一和第二前側(cè)滾動軸承131、132，作為對 主軸12的相對于旋轉(zhuǎn)刀具T位于比主軸12的前側(cè)部更靠后側(cè)的后側(cè)部進行軸支承的軸承 配置后側(cè)滾動軸承133，并對第一和第二前側(cè)滾動軸承131、132賦予預(yù)壓，但是，也可以是 下述結(jié)構(gòu)的主軸裝置將后側(cè)滾動軸承133由圓柱滾子軸承變更為角接觸軸承或者圓錐滾 子軸承、并且設(shè)置用于對變更后的后側(cè)滾動軸承133也賦予預(yù)壓的活塞等液壓系統(tǒng)。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)的變形例的主軸裝置，能夠分別控制對第一和第二前側(cè)滾動軸承 131、132賦予的預(yù)壓和對后側(cè)滾動軸承133賦予的預(yù)壓，因此例如能夠進行如下的控制對 第一和第二前側(cè)滾動軸承131、132以及后側(cè)滾動軸承133雙方賦予相同的預(yù)壓的控制；對 第一和第二前側(cè)滾動軸承131、132以及后側(cè)滾動軸承133雙方賦予不同的預(yù)壓的控制；或 者是不對第一和第二前側(cè)滾動軸承131、132以及后側(cè)滾動軸承133中的一方賦予預(yù)壓，僅 對另一方賦予預(yù)壓的控制。由此，能夠選擇的主軸特性的范圍進一步擴大，因此能夠得到更 適合于各種加工的主軸特性。并且，對將兩對第一和第二前側(cè)滾動軸承131、132配置在比機內(nèi)電動機14更靠前 方的位置，并將后側(cè)滾動軸承133配置在后方的位置，由此來支承主軸12的結(jié)構(gòu)的主軸裝 置1進行了說明，但是，也可以形成為將一對前側(cè)滾動軸承配置在比機內(nèi)電動機更靠前方 的位置，并將一對后側(cè)滾動軸承配置在后方的位置，由此來支承主軸的結(jié)構(gòu)的主軸裝置。在 該情況下構(gòu)成為以使配置在比機內(nèi)電動機更靠前方的位置的一對圓錐滾子軸承的圓錐方 向相反的方式進行配置，用于賦予預(yù)壓的活塞等液壓系統(tǒng)以與上述實施方式同樣的方式構(gòu) 成。位于比機內(nèi)電動機更靠后方的位置的一對圓錐滾子軸承也以同樣的方式構(gòu)成。另外， 作為前側(cè)和后側(cè)滾動軸承，可以是與實施方式同樣的角接觸軸承，但是，優(yōu)選后側(cè)滾動軸承是圓錐滾子軸承。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)的變形例的主軸裝置，由于能夠分別控制對配設(shè)在比機內(nèi)電動機更 靠前方的位置的前側(cè)滾動軸承賦予的預(yù)壓和對配設(shè)在比機內(nèi)電動機更靠后方的位置的后 側(cè)滾動軸承賦予的預(yù)壓，因此例如能夠進行如下的控制對前側(cè)滾動軸承和后側(cè)滾動軸承 的雙方賦予相同的預(yù)壓的控制；對前側(cè)滾動軸承和后側(cè)滾動軸承的雙方賦予不同的預(yù)壓的 控制；或者是不對前側(cè)滾動軸承和后側(cè)滾動軸承的一方賦予預(yù)壓，僅對另一方賦予預(yù)壓的 控制。由此，能夠選擇的主軸特性的范圍進一步擴大，因此能夠得到更適合于各種加工的主 軸特性。并且，即便是在像本實施方式 這樣的將第一和第二前側(cè)滾動軸承131、132配置在 比機內(nèi)電動機14更靠前方的位置從而支承主軸12的結(jié)構(gòu)的主軸裝置中，也能夠形成為分 別控制對第一前側(cè)滾動軸承131賦予的預(yù)壓和對第二前側(cè)滾動軸承132賦予的預(yù)壓的結(jié) 構(gòu)。即，形成為如下的結(jié)構(gòu)以使一對第一前側(cè)滾動軸承131的圓錐方向相反的方式進行配 置，用于賦予預(yù)壓的活塞等的液壓系統(tǒng)以與上述實施方式同樣的方式構(gòu)成，并以使一對第 一前側(cè)滾動軸承131的外圈離開的方式對一對第一前側(cè)滾動軸承131賦予預(yù)壓。一對第二 前側(cè)滾動軸承132等也以同樣的方式構(gòu)成。由此，能夠得到與變形例的主軸裝置同樣的作 用效果。
權(quán)利要求
一種主軸裝置，所述主軸裝置被用于機床，具有主軸，該主軸保持旋轉(zhuǎn)刀具，并被驅(qū)動而進行旋轉(zhuǎn)；滾動軸承，該滾動軸承將該主軸軸支承為能夠旋轉(zhuǎn)；以及預(yù)壓賦予單元，該預(yù)壓賦予單元對該滾動軸承賦予沿軸線方向的預(yù)壓，所述主軸裝置的特征在于，具有主軸狀態(tài)測定單元，該主軸狀態(tài)測定單元對所述主軸隨著所述旋轉(zhuǎn)刀具進行的加工而產(chǎn)生的狀態(tài)變化進行測定；以及預(yù)壓賦予控制單元，該預(yù)壓賦予控制單元根據(jù)利用該主軸狀態(tài)測定單元測定的所述主軸的狀態(tài)變化來控制所述預(yù)壓賦予單元賦予給所述滾動軸承的預(yù)壓量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的主軸裝置，其特征在于，所述主軸的狀態(tài)變化是下述變化中的至少一個作用于所述主軸的負(fù)載發(fā)生的變化； 在所述主軸產(chǎn)生的振動發(fā)生的變化；以及由所述旋轉(zhuǎn)刀具產(chǎn)生的加工聲音發(fā)生的變化， 所述主軸狀態(tài)測定單元是負(fù)載傳感器、振動傳感器、聲音傳感器中的至少一個。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的主軸裝置，其特征在于， 所述預(yù)壓賦予控制單元具有預(yù)壓初始值決定單元，該預(yù)壓初始值決定單元根據(jù)所述主軸的旋轉(zhuǎn)數(shù)、所使用的所述 旋轉(zhuǎn)刀具的刀具信息、利用所述旋轉(zhuǎn)刀具加工的工件的種類、以及加工條件中的至少一個 條件來決定所述預(yù)壓量的初始值；以及預(yù)壓修正單元，該預(yù)壓修正單元根據(jù)利用所述主軸狀態(tài)測定單元測定的所述主軸的狀 態(tài)變化來對從所述預(yù)壓初始值決定單元輸入的所述預(yù)壓量的初始值進行修正，得到修正預(yù) 壓量。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的主軸裝置，其特征在于， 所述預(yù)壓賦予控制單元具有預(yù)壓范圍存儲單元，該預(yù)壓范圍存儲單元存儲所述軸承能夠正常軸支承的最大預(yù)壓 和所述主軸能夠正常旋轉(zhuǎn)的最小預(yù)壓，作為預(yù)先設(shè)定的所述預(yù)壓賦予單元的可控區(qū)域的范 圍；以及預(yù)壓指令值生成單元，在從所述預(yù)壓修正單元輸入的所述修正預(yù)壓量超過從所述預(yù)壓 范圍存儲單元讀取的所述最大預(yù)壓或者低于從所述預(yù)壓范圍存儲單元讀取的所述最小預(yù) 壓的情況下，所述預(yù)壓指令值生成單元對所述修正預(yù)壓量進行修正，以使該修正預(yù)壓量包 含在所述預(yù)壓量的范圍內(nèi)，進而生成作為預(yù)壓指令值。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的主軸裝置，其特征在于， 所述預(yù)壓賦予控制單元具有預(yù)壓范圍存儲單元，該預(yù)壓范圍存儲單元存儲所述軸承能夠正常軸支承的最大預(yù)壓 和所述主軸能夠正常旋轉(zhuǎn)的最小預(yù)壓，作為預(yù)先設(shè)定的所述預(yù)壓賦予單元的可控區(qū)域的范 圍；預(yù)壓指令值生成單元，在從所述預(yù)壓修正單元輸入的所述修正預(yù)壓量低于從所述預(yù)壓 范圍存儲單元讀取的所述最小預(yù)壓的情況下，所述預(yù)壓指令值生成單元對所述修正預(yù)壓量 進行修正，以使該修正預(yù)壓量包含在所述預(yù)壓量的范圍內(nèi)，進而生成作為預(yù)壓指令值；以及主軸保護單元，在從所述預(yù)壓修正單元輸入的所述修正預(yù)壓量超過從所述預(yù)壓范圍存 儲單元讀取的所述最大預(yù)壓的情況下，所述主軸保護單元使所述主軸的旋轉(zhuǎn)停止、或者使 所述主軸的旋轉(zhuǎn)速度下降。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的主軸裝置，其特征在于，所述預(yù)壓指令值生成單元通過對當(dāng)前的預(yù)壓量乘以相對于該預(yù)壓量預(yù)先設(shè)定的上升 率或者下降率而生成所述預(yù)壓指令值，并且使所述上升率和所述下降率根據(jù)所述旋轉(zhuǎn)刀具 的各個種類而不同。
7.根據(jù)權(quán)利要求4 6中的任一項所述的主軸裝置，其特征在于，所述最大預(yù)壓設(shè)定成隨著所述主軸的旋轉(zhuǎn)速度變大，所述最大預(yù)壓變小，所述最小預(yù) 壓設(shè)定成隨著所述主軸的旋轉(zhuǎn)速度變大，所述最小預(yù)壓變大。
8.根據(jù)權(quán)利要求1 7中的任一項所述的主軸裝置，其特征在于，所述滾動軸承包括前側(cè)滾動軸承，該前側(cè)滾動軸承對所述主軸的所述旋轉(zhuǎn)刀具側(cè)即 前側(cè)部進行軸支承；以及后側(cè)滾動軸承，該后側(cè)滾動軸承對所述主軸的相對于所述旋轉(zhuǎn)刀 具位于比所述主軸的前側(cè)部更靠后側(cè)的后側(cè)部進行軸支承，所述預(yù)壓賦予單元對所述前側(cè)滾動軸承和所述后側(cè)滾動軸承中的至少一方賦予預(yù)壓。
9.根據(jù)權(quán)利要求1 7中的任一項，其特征在于，所述滾動軸承包括前側(cè)滾動軸承，該前側(cè)滾動軸承對所述主軸的所述旋轉(zhuǎn)刀具側(cè)即 前側(cè)部進行支承；以及后側(cè)滾動軸承，該后側(cè)滾動軸承對所述主軸的相對于所述旋轉(zhuǎn)刀具 位于比所述主軸的前側(cè)部更靠后側(cè)的后側(cè)部進行軸支承，所述預(yù)壓賦予單元以使對所述前側(cè)滾動軸承賦予的預(yù)壓量和對所述后側(cè)滾動軸承賦 予的預(yù)壓量不同的方式對所述前側(cè)滾動軸承和所述后側(cè)滾動軸承雙方賦予預(yù)壓。全文摘要
本發(fā)明提供主軸裝置，通過根據(jù)實際加工中的主軸的狀態(tài)變化控制對用于軸支承主軸的滾動軸承賦予的預(yù)壓量，能夠以最佳的狀態(tài)對主軸的旋轉(zhuǎn)進行驅(qū)動控制，能夠確保必要的剛性，并且能夠?qū)崿F(xiàn)軸承的長壽命化。在修正預(yù)壓量從作為可控區(qū)域的預(yù)壓的范圍脫離的情況下對修正預(yù)壓量進行修正而使其包含在預(yù)壓的范圍內(nèi)。即，由于實際上被控制的預(yù)壓被限制在預(yù)先設(shè)定的預(yù)壓的范圍內(nèi)，因此能夠確保滾動軸承的剛性，或者防止?jié)L動軸承的發(fā)熱或面壓力過度增加。
文檔編號B23B19/02GK101961792SQ201010216300
公開日2011年2月2日 申請日期2010年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月21日
發(fā)明者中嶋邦道, 大川雄司, 梅木貴仁, 芝田貴雅 申請人:株式會社捷太格特