JIS B 6190-7:2019 工作機械試験方法通則―第７部：回転軸の幾何精度試験 | ページ 14

                                                                                             63
                                                                  B 6190-7 : 2019 (ISO 230-7 : 2015)
  モータのロータ及びステータは,完全には丸くない。これが原因で,通常,基本周波数に同期する主軸
誤差運動とは別の振動周波数を発生させる。まゆ形の2山成分及びお結び形の3山成分をもった形状は,
一般的な真円度誤差である。このような成分をもった形状誤差は,基本周波数の2倍及び3倍の誤差運動
周波数を発生させる。それ以上の成分をもった形状の測定を精度よく行うためには,より高い周波数帯域
をもった変位計が必要になる。例えば,3山成分をもった誤差運動を精度よく測定するために10 kHzのフ
ラットな応答をもつ変位計を使えば,200 000 r/minまでの主軸速度を測定できる。
H.3.4 組付け方が誘起する誤差
  主軸の組付け方によって,僅かな変形が軸受内に起こり応力が発生する。この応力は,基本的にステー
タ及びロータ形状による誤差と同様に同期誤差運動を発生させる。理論的には,組立に用いる固定具の締
付け状態によって同期誤差運動に新たな成分が追加されることがある。
H.3.5 モータ磁極の転写
  モータの磁極は,モータのロータに極上と極間とで異なる力を発生させる。この力の変化は,回転ごと
に繰り返す。極間で発生する力は,モータのロータに発生する。主軸軸受の剛性に依存するが,この力の
変化は,主軸の誤差運動となって現れる。この誤差運動は,基本周波数と同期する。
  駆動モータの極数は,転写誤差の形を決定する。例えば,8極のモータは,8山のパターンを生成し,10
kHzまでフラットな応答の変位計を使った場合は,75 000 r/minまでの回転速度で精度よく測定できる。代
表的な駆動モータは,4極,6極又は8極である。大形のモータは,そのサイズが大きいことから更に極数
を多くすることができるが,かなり低速で回転するため誤差運動の周波数を比較的小さく保てる。
H.3.6 構造振動
  工作機械構造自体が主軸誤差運動となって現れる固有振動数をもっている。機械構造の大きさ及び質量
から,その固有振動数は,通常は低く(10 Hz30 Hz),基本周波数と同期したり,しなかったりする。
H.3.7 転がり軸受
  転がり軸受は,転動体(玉又はころ),内輪,外輪及び保持器の四つの基本要素から構成されている。軸
受が回転するとき,これらの基本要素は互いに機械的に作用する。軸受に特有の損傷があると,軸受にか
かる力及び回転軸の偏差が発生し,主軸誤差運動になる。
  軸受の各要素には,主軸に誤差運動を発生させる固有の形状誤差がある。軸受に発生する振動周波数は,
軸受のピッチ円直径と転動体直径との比,転動体の接触角,軸の回転周波数(基本周波数)と関係する。
主軸の共振を防ぐために,この周波数と主軸モータの回転子とが同期しないようにして軸受を選択するの
が望ましい。そのため,軸受に発生する振動は,基本周波数以外の周波数で発生する。
H.3.8 転がり軸受の振動周波数
  転がり軸受の振動周波数には,保持器回転周波数,内輪玉通過周波数,外輪玉通過周波数,玉自転振動
数及びこれらの調和振動周波数がある。これらの振動周波数は,基本周波数の定数倍として現れる。表
H.1は,代表的な軸受の振動周波数の例を基本周波数の定数倍として示す。この表に示す最も高い周波数
は,基本周波数の8.32倍である。誤差運動を精度よく測定するには,10 kHzまでのフラットな応答をもつ
変位計を用いて70 000 r/minまでの主軸速度で行うことである。

――――― [JIS B 6190-7 pdf 66] ―――――

64
B 6190-7 : 2019 (ISO 230-7 : 2015)
                           表H.1−代表的な転がり軸受の振動周波数の例
  玉数  玉径  ピッチ円直  外輪玉通過周波数   内輪玉通過周波数  保持器回転周波数   玉自転周波数
       (mm)     径     (基本周波数の定数 (基本周波数の定数(基本周波数の定数 (基本周波数の
                (mm)         倍)               倍)              倍)            定数倍)
   15     8      72.5           6.68              8.32               0.45            4.48
 注記 この表の値の計算では,接触角α=10°としている。

――――― [JIS B 6190-7 pdf 67] ―――――

                                                                                             65
                                                                  B 6190-7 : 2019 (ISO 230-7 : 2015)
                                          参考文献
[1] JIS B 6190-2:2016 工作機械試験方法通則−第2部 : 数値制御による位置決め精度試験
      注記 対応国際規格 : ISO 230-2:2014,Test code for machine tools−Part 2: Determination of accuracy and
            repeatability of positioning of numerically controlled axes及びAmendment 1:2016(IDT)
[2] JIS B 6190-3:2014 工作機械試験方法通則−第3部 : 熱変形試験
      注記 対応国際規格 : ISO 230-3:2007,Test code for machine tools−Part 3: Determination of thermal
            effects(IDT)
[3] JIS B 6195:2003 工作機械−騒音放射試験方法通則
      注記 対応国際規格 : ISO 230-5:2000,Test code for machine tools−Part 5: Determination of the noise
            emission(IDT)
[4] JIS B 6310:2003 産業オートメーションシステム−機械及び装置の制御−座標系及び運動の記号
      注記 対応国際規格 : ISO 841:2001,Industrial automation systems and integration−Numerical control of
            machines−Coordinate system and motion nomenclature(IDT)
[5] JIS B 6331-5 数値制御旋盤及びターニングセンタ−検査条件−第5部 : 送り速度,主軸速度及び補間
    運動の精度
      注記 対応国際規格 : ISO 13041-5,Test conditions for numerically controlled turning machines and
            turning centres−Part 5: Accuracy of speeds and interpolations(IDT)
[6] JIS B 6336-6:2018 マシニングセンタ−試験条件−第6部 : 速度及び補間運動の精度
      注記 対応国際規格 : ISO 10791-6:2014,Test conditions for machining centres−Part 6: Accuracy of
            speeds and interpolations(IDT)
[7] ISO/TR 230-8,Test code for machine tools−Part 8: Vibrations
[8] ISO/TR 230-9:2005,Test code for machine tools−Part 9: Estimation of measurement uncertainty for machine
    tool tests according to series ISO 230, basic equations
[9] ISO 1940-1:2003,Mechanical vibration−Balance quality requirements for rotors in a constant (rigid)   tate−
    Part 1: Specification and verification of balance tolerances
[10] ISO/TR 230-11,Test code for machine tools−Part 11: Measuring instruments suitable for machine tool
     geometry tests
[11] ISO 6103,Bonded abrasive products−Permissible unbalances of grinding wheels as delivered−Static testing
[12] Unification Document Axes of Rotation, ME Annals of the CIRP, 2/1976
[13] Tlusty J. System and Methods of Testing Machine Tools. Microtechnic. 1959, 13 p. 162
[14] Bryan J., Clouser R., Holland E. Spindle Accuracy, American Machinist, Spec. Rpt. No.612, Dec 4, 1967
[15] Peters J, & Vanherck P An Axis of Rotation Analyser, Proceedings of the 14th International MTDR Conference,
     Manchester 1973
[16] Donaldson R. A Simple Method for Separating Spindle Error from Test Ball Roundness Error. CIRP Ann. 1972,
     21 (1)   . 125
[17] Lu X., & Jamalian A. A new method for characterizing axis of rotation radial error motion: Part 1.
     Two-dimensional radial error motion theory. Precis. Eng. 2011, v35