JP2001201362A - Rotation detecting device - Google Patents
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- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、回転体、特に磁気
軸受により浮上支持された最大軸振れ量の大きい回転体
の回転情報（単純に回転数ではなく、回転方向、回転角
度位置、回転速度）を非接触で検出する回転検出装置に
関するもので、特に、例えば半導体製造装置等の耐蝕
性、低発塵性が望まれる環境で使用するのに好適な回転
検出装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to rotation information (not simply rotation speed, but rotation direction, rotation angle position, rotation speed, etc.) of a rotating body, particularly a rotating body which is levitated and supported by a magnetic bearing and has a large maximum shaft runout. In particular, the present invention relates to a rotation detecting device suitable for use in an environment where corrosion resistance and low dust generation are desired, such as a semiconductor manufacturing device.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、転がり軸受などに支持された回転
体の回転情報を検出する回転検出装置は多数開発、提案
されている。例えば、光学式エンコーダ、磁気式エンコ
ーダ、レゾルバ、単純に回転数を検出するもの等があ
る。2. Description of the Related Art Hitherto, a large number of rotation detecting devices for detecting rotation information of a rotating body supported by a rolling bearing or the like have been developed and proposed. For example, there are an optical encoder, a magnetic encoder, a resolver, and a type that simply detects the number of rotations.
【０００３】光学式エンコーダは、ステータ側には発光
部と受光部を備え、ロータに薄いターゲットを備えてい
る。ターゲットには２種類あり、一つはターゲット円盤
をガラス材で、その表面にＮｉなど光を遮る部材を蒸着
などで付け、光を透過する部分と透過しない部分を交互
に形成したものである。もう一つは、ターゲット円盤は
ステンレス鋼板で、その表面にエッチングによりスリッ
トを形成したものである。出力としては、１回転に数百
〜数千パルス（一般的範囲）のＡ相信号とＡ相信号に対
して位相が９０度（ｄｅｇ）ずれたＢ相信号、１回転に
１パルスのＺ相信号、これら３種類の信号の反転信号が
ある。An optical encoder has a light emitting section and a light receiving section on the stator side, and a thin target on the rotor. There are two types of targets. One is a target disk made of a glass material, and a light-blocking member such as Ni is attached to the surface of the target disk by vapor deposition or the like, and portions that transmit light and portions that do not transmit light are formed alternately. The other is that the target disk is a stainless steel plate with a slit formed on the surface by etching. The output is an A-phase signal of several hundred to several thousand pulses per rotation (a general range), a B-phase signal having a phase shifted by 90 degrees (deg) from the A-phase signal, and a Z-phase of one pulse per rotation. There are signals and inverted signals of these three types of signals.
【０００４】磁気式エンコーダは、ステータ側には、磁
気抵抗素子（ＭＲ素子）を備え、ロータ側には、磁性材
ターゲットを備えている。ターゲットには２種類形式が
あり、一つはロータ表面に幾何学的に凹凸を付けたも
の、もう一つは永久磁石などの磁化された部材を備えた
ものである。ＭＲ素子には、半導体ＭＲセンサ（村田製
作所製）や強磁性体ＭＲセンサ（日立金属製）などがあ
る。センサ回路の出力は、上記光学式エンコーダと同様
である。The magnetic encoder has a magnetoresistive element (MR element) on the stator side and a magnetic material target on the rotor side. There are two types of targets, one with a geometrically uneven surface on the rotor, and one with a magnetized member such as a permanent magnet. The MR element includes a semiconductor MR sensor (manufactured by Murata Manufacturing Co., Ltd.) and a ferromagnetic MR sensor (manufactured by Hitachi Metals). The output of the sensor circuit is the same as that of the optical encoder.
【０００５】レゾルバは、軍事用に古くから開発された
ものであり、民製品としては、自動車などの耐振動性能
を要求される分野に利用されている。[0005] Resolvers have long been developed for military use, and are used as civilian products in fields requiring vibration resistance, such as automobiles.
【０００６】単純に回転数を検出するものには、反射式
回転センサ、渦電流を利用したもの、磁気回路のインダ
クタンス変化から検出するものがある。反射式回転セン
サは、携帯型のものがよく利用されている。これはロー
タ側にシール状の反射体か黒体を一つはり、ステータ側
には、発光部と反射光部を備えている。渦電流を利用し
たものは、一般的には回転体の振動検出などに利用され
ている。その応用例として、ロータの検出面（ターゲッ
ト面）に幾何学的凹凸を付けるなどすれば、回転数を検
出することができる。ターゲット面は磁性材でも非磁性
材でも可能である。There are two types of sensors for simply detecting the number of revolutions: those using a reflection type rotation sensor, those using an eddy current, and those detecting a change in inductance of a magnetic circuit. A portable rotation sensor is often used. This has a seal-like reflector or a black body on the rotor side, and a light emitting section and a reflected light section on the stator side. The one using eddy current is generally used for detecting vibration of a rotating body. As an application example, the number of rotations can be detected by providing geometrical irregularities on the detection surface (target surface) of the rotor. The target surface can be a magnetic material or a non-magnetic material.
【０００７】磁気回路のインダクタンス変化から検出す
るものには２種類ある。一つは、直流磁場を永久磁石か
コイルに定電圧を印加して発生させ、検出コイルのイン
ダクタンス変化から検出するものである。もう一つは交
流磁場をコイルに定電圧の交流電圧を印加することによ
り発生させ、磁気回路のインダクタンス変化によって、
コイルに発生する電流が変動する現象から検出するもの
である。There are two types of detection based on a change in inductance of a magnetic circuit. One is to generate a DC magnetic field by applying a constant voltage to a permanent magnet or a coil and detect the DC magnetic field from a change in inductance of the detection coil. The other is to generate an AC magnetic field by applying a constant AC voltage to the coil, and by changing the inductance of the magnetic circuit,
This is detected from a phenomenon in which the current generated in the coil fluctuates.
【０００８】上記従来の回転検出装置を耐蝕性、低発塵
（ノン・パーティクル）化するためには、検出部とロー
タ側ターゲット面間には、何らかの耐蝕性、低発塵部材
からなる隔壁を備えるか、検出部のみを耐蝕性、低発塵
部材で覆うなどの工夫が必要である。例えば、光学式エ
ンコーダの場合、発光部や受光部素子表面は透明ガラス
であるので、耐蝕性、低発塵性はあるが、それらを取付
ける基板や配線、そして、検出部近傍にセンサ回路を備
える必要があるので、電子回路などを耐蝕性、低発塵性
部材でモールドする必要がある。In order to make the above-mentioned conventional rotation detecting device corrosion-resistant and low in dust generation (non-particle generation), a partition made of some corrosion-resistant and low dust generation member is provided between the detection section and the target surface on the rotor side. It is necessary to devise such a measure as to provide only the detection unit with a corrosion-resistant and low-dust-generating member. For example, in the case of an optical encoder, the light-emitting unit and the light-receiving unit element surface are made of transparent glass, so they have corrosion resistance and low dust generation, but they are equipped with a substrate and wiring for mounting them, and a sensor circuit near the detection unit. Therefore, it is necessary to mold an electronic circuit or the like with a member having corrosion resistance and low dust generation.
【０００９】他の方式でも、磁気回路を使用しているの
で、その磁性材部の耐蝕性を別手法で備える必要があ
る。例えば、Ｎｉめっき、テフロンコーティング、セラ
ミックコーティングなど薄い耐蝕性皮膜を付ける。又は
耐強酸性目的であれば、磁性材そのものをＮｉ合金（例
えば、パーマロイ：ＰＣ）にする。In other methods, since a magnetic circuit is used, it is necessary to provide the corrosion resistance of the magnetic material portion by another method. For example, a thin corrosion-resistant film such as Ni plating, Teflon coating, or ceramic coating is applied. Alternatively, for the purpose of strong acid resistance, the magnetic material itself is made of a Ni alloy (for example, permalloy: PC).
【００１０】また、励磁コイルや検出コイルなどコイル
部材の絶縁皮膜の保護、耐蝕性、低発塵化のために、耐
蝕性、低発塵性部材でモールドするなどの必要がある。
更に、半導体製造装置などでは、構成部材から出るガス
も問題になる。そのため、上記のモールド材にはエポキ
シ系の材料がよく利用される。Further, in order to protect the insulation film of the coil member such as the excitation coil and the detection coil, and to reduce the corrosion resistance and the generation of dust, it is necessary to mold the member with a corrosion-resistant and low dust generation member.
Further, in a semiconductor manufacturing apparatus or the like, gas emitted from a constituent member also becomes a problem. Therefore, an epoxy-based material is often used for the molding material.
【００１１】しかしながら、上記従来の耐蝕性、低発塵
性の対策も、寿命、安定性などの耐環境性能上、必ずし
も満足できるものではない。半導体製造装置では、ロー
タ側には被製品である基板（ウエハ）が存在し、不用意
な金属イオンや有機物による汚染を避けたい。そのため
キャン構造を採用することにより、電子回路等をロータ
側の空間と連通する空間に配置しないようにしている。However, the above-mentioned conventional measures against corrosion resistance and low dust generation are not always satisfactory in terms of environmental performance such as life and stability. In a semiconductor manufacturing apparatus, a substrate (wafer), which is a product, exists on the rotor side, and it is desired to avoid contamination by careless metal ions or organic substances. Therefore, the adoption of the can structure prevents electronic circuits and the like from being arranged in a space that communicates with the space on the rotor side.
【００１２】検出部の表面を非磁性の薄い板で覆い、か
つロータ側のターゲットの環境（空間）と検出部空間と
の差圧に耐えられる構造となっている。キャン部材には
ＳＵＳ３１６Ｌ、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３０４などのオ
ーステナイト系ステンレス鋼やＰＥＥＫ材（ポリエーテ
ル・エーテルケトン）、セラミックス材（酸化アルミ
ナ、酸化珪素）などが利用される。その結果下記のよう
な問題が発生する。 ・検出部とターゲット間の間隙が広がる。 ・光が透過しにくい。 ・ターゲット環境は変動する（ガス種等）。The structure of the detector is covered with a non-magnetic thin plate and can withstand a pressure difference between the environment (space) of the target on the rotor side and the detector space. Austenitic stainless steel such as SUS316L, SUS316, SUS304, PEEK material (polyether ether ketone), ceramic material (alumina oxide, silicon oxide) or the like is used for the can member. As a result, the following problems occur. -The gap between the detection unit and the target increases. -Light is difficult to transmit.・ The target environment fluctuates (gas type, etc.).
【００１３】従来の磁気軸受の適用対象は、主に超高速
回転体であったが、磁気軸受技術の普及に伴い、今日で
は様々な分野への適用例が紹介されている。更に、非接
触で支持でき、ロータ・ステータ間の隙間に、気体、液
体などの形態で、様々な分子の存在を許容できる唯一の
軸受として、注目されつつある。そのため、回転数の低
い領域用への適用ニーズが増加している。Conventional magnetic bearings are mainly applied to ultra-high-speed rotating bodies, but with the spread of magnetic bearing technology, applications to various fields have been introduced today. Furthermore, it is attracting attention as the only bearing that can be supported in a non-contact manner and that allows the presence of various molecules in the form of gas, liquid, or the like in the gap between the rotor and the stator. Therefore, there is an increasing need for application to a region having a low rotation speed.
【００１４】従来、回転数の低い回転体において、回転
体を支持する軸受は、接触式の転がり軸受などが主体で
あり、磁性シールの普及により回転軸端を特殊空間から
分離された空間に出す構造が主流である。そのため、高
度に発達した、回転制御技術と回転センサ技術を大気空
間（通常の室内空間）に飛び出したロータ端に対して、
適用すればよく、また転がり軸受で支持されているの
で、軸の振れも小さい（数μｍ〜数１０μｍのオーダ）
ので、適用し易いモデルであった。Conventionally, in a rotating body having a low rotation speed, a bearing for supporting the rotating body is mainly a contact type rolling bearing or the like, and the end of the rotating shaft is placed in a space separated from a special space due to the spread of a magnetic seal. Structure is mainstream. For this reason, the highly developed rotation control technology and rotation sensor technology are applied to the rotor end that jumps out into the atmospheric space (normal indoor space).
It is sufficient to apply, and since it is supported by a rolling bearing, the shaft runout is small (on the order of several μm to several tens μm).
Therefore, the model was easy to apply.
【００１５】従って、回転停止位置決め制御や、モータ
のベクトル制御なども容易にできた。この高度な制御に
は、単なる回転数のみではなく、「回転方向」、「回転
角度位置」、「回転角速度」を必要とする。一般に回転
センサは軸振れが限りなく零を前提条件に設計されてい
るため、軸振れの大きい回転体の回転情報検出に適さな
い。Therefore, the rotation stop positioning control, the motor vector control, and the like can be easily performed. This advanced control requires not only a simple rotation speed but also a “rotation direction”, a “rotation angle position”, and a “rotation angular velocity”. In general, a rotation sensor is designed on the assumption that shaft runout is infinitely zero, and is not suitable for detecting rotation information of a rotating body having large shaft runout.
【００１６】回転体を磁気軸受で支持する場合、磁気軸
受採用の目的から、磁性体シールを利用して軸端を大気
空間に出す構造とはしないので、回転体の回転情報の検
出が困難であった。加えて、磁気軸受は通常の支持状態
での回転軸振れと磁気軸受制御不能時の非常用軸受（通
常は転がり軸受）で支持された場合の回転軸の軸振れが
あり、最大振れ幅は数１００μｍ〜数ｍｍオーダであ
る。そのため、その大きな軸振れ量と回転情報との分離
が必要になる。そして、上述したキャン構造化する要求
が加わるので、技術的課題はさらに大きくなる。When the rotating body is supported by a magnetic bearing, the shaft end is not exposed to the air space using a magnetic seal for the purpose of adopting the magnetic bearing, so that it is difficult to detect the rotation information of the rotating body. there were. In addition, the magnetic bearing has a run-out of the rotating shaft in a normal support state and a run-out of the rotary shaft when supported by an emergency bearing (usually a rolling bearing) when the magnetic bearing cannot be controlled. It is on the order of 100 μm to several mm. Therefore, it is necessary to separate the large shaft runout amount and the rotation information. Then, since the above-mentioned requirement for a can structure is added, the technical problem further increases.
【００１７】このような中で、例えば、特公平７−４３
２６５号公報に記載されている回転角センサが開発され
ている。この回転角センサは、上述した大きな軸振れを
許容し、且つ適用回転数が広いので、市販の演算回路を
使用することで、通常のエンコーダ信号と等価な信号を
出力できるから、従来の制御技術が適用できるとしてい
る。しかしながら、回転軸に偏芯した円形ターゲットを
備え、偏芯量よりも、軸の最大振れ量が小さい必要があ
ること、耐蝕性等の耐環境性能は考慮されていない等の
問題がある。Under such circumstances, for example, Japanese Patent Publication No. 7-43
A rotation angle sensor described in Japanese Patent Publication No. 265 has been developed. Since this rotation angle sensor allows the above-mentioned large shaft runout and has a wide applicable rotation speed, it can output a signal equivalent to a normal encoder signal by using a commercially available arithmetic circuit. Is applicable. However, there is a problem that the rotary shaft is provided with an eccentric circular target, the maximum deflection of the shaft needs to be smaller than the eccentric amount, and environmental resistance such as corrosion resistance is not considered.
【００１８】[0018]
【発明が解決しようとする課題】本発明は上述の点に鑑
みてなされたもので、最大軸振れが大きく、回転体の回
転情報検出に優れ、且つ耐蝕性、低発塵性、長寿命、信
頼性に優れた回転検出装置を提供することを目的とす
る。また、回転数のみではなく、回転方向、回転角度位
置、回転速度検出が可能で、ロータ側ターゲット材に磁
性材、非磁性材どちらも使用可能な回転検出装置を提供
することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above points, and has a large maximum shaft runout, excellent detection of rotation information of a rotating body, corrosion resistance, low dust generation, long life, An object of the present invention is to provide a rotation detection device having excellent reliability. It is another object of the present invention to provide a rotation detection device capable of detecting not only the number of rotations, but also a rotation direction, a rotation angle position, and a rotation speed, and can use both a magnetic material and a non-magnetic material as a rotor-side target material.
【００１９】[0019]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
請求項１に記載の発明は、回転体の回転を非接触で検出
する回転検出器と、該回転体の軸振れを非接触で検出す
る軸振れ検出器を具備し、回転検出器からの回転検出信
号と軸振れ検出器からの軸振検出信号とを処理し、該回
転検出信号の信号成分から軸振れ成分を除去する信号処
理手段を設けたことを特徴とする。SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above-mentioned problems, an invention according to claim 1 is a rotation detector for detecting rotation of a rotating body in a non-contact manner, and detecting a shaft runout of the rotating body in a non-contact manner. Signal processing means for processing a rotation detection signal from a rotation detector and a shaft vibration detection signal from a shaft vibration detector, and removing a shaft vibration component from a signal component of the rotation detection signal. Is provided.
【００２０】上記のように回転検出器と軸振れ検出器に
非接触式の検出器を用い、信号処理手段で回転検出信号
と軸振検出信号とを処理し、該回転検出信号の信号成分
から軸振れ成分を除去するので、磁気軸受で支持された
回転体のように、最大軸振れ量の大きい回転体の回転
（回転数、回転方向、回転角度位置、回転角速度）を精
度よく検出できる。As described above, a non-contact type detector is used as the rotation detector and the shaft runout detector, and the signal processing means processes the rotation detection signal and the shaft vibration detection signal. Since the shaft runout component is removed, it is possible to accurately detect the rotation (rotation speed, rotation direction, rotation angle position, rotation angle speed) of a rotation body having a large maximum shaft runout, such as a rotation body supported by a magnetic bearing.
【００２１】また、請求項２に記載の発明は、請求項１
に記載の回転検出装置において、回転体は磁気軸受で支
持されており、軸振れ検出器に磁気軸受のラジアル変位
センサを使用することを特徴とする。The invention described in claim 2 is the first invention.
Wherein the rotating body is supported by a magnetic bearing, and a radial displacement sensor of the magnetic bearing is used as the shaft runout detector.
【００２２】また、請求項３に記載の発明は、請求項１
又は２に記載の回転検出装置において、回転検出器の回
転検出原理は渦電流式変位センサの検出原理と同じであ
り、該回転検出器の回転検出用ターゲットの対向面に不
導電体隔壁を設けたことを特徴とする。The invention described in claim 3 is the first invention.
Or the rotation detection device according to 2, wherein the rotation detection principle of the rotation detector is the same as the detection principle of the eddy current displacement sensor, and a non-conductive partition is provided on the surface of the rotation detector facing the rotation detection target. It is characterized by having.
【００２３】また、請求項４に記載の発明は、請求項２
又は３に記載の回転検出装置において、回転検出器はＡ
相信号を検出するＡ相検出器とＢ相信号を検出するＢ相
検出器とを具備し、Ａ相検出器を磁気軸受のラジアル磁
気軸受のＸ軸と同位相に配置し、Ｂ相検出器を該Ｘ軸か
ら９０度位相角のずれたＹ軸と同位相に配置し、回転検
出ターゲットのスリット形状がＡ相信号と該Ａ相信号に
対して９０度位相のずれたＢ相信号が検出可能な形状で
あることを特徴とする。The invention described in claim 4 is the same as the invention described in claim 2.
Or the rotation detector according to item 3, wherein the rotation detector is A
A phase detector for detecting a phase signal and a phase B detector for detecting a phase B signal, wherein the phase A detector is arranged in the same phase as the X axis of the radial magnetic bearing of the magnetic bearing; Are arranged in the same phase as the Y axis, which is shifted by 90 degrees from the X axis, and the slit shape of the rotation detection target detects the A phase signal and the B phase signal, which is shifted by 90 degrees from the A phase signal. It is characterized by a possible shape.
【００２４】[0024]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態例を図
面に基づいて説明する。図１は本発明に係る回転検出装
置の構成例を示す図である。図１において、１は磁気軸
受（図示せず）で浮上支持された回転体（ロータ）であ
り、該回転体１の表面には回転検出用ターゲット３と軸
振れ（ラジアル振れ）検出用ターゲット７が固着されて
いる。回転体１の外周に所定の間隙を設けてステータ２
が対向して配置され、該ステータ２には前記回転検出用
ターゲット３に対向して回転検出器４が、軸振れ検出用
ターゲット７に対向して軸振れ検出器８が取り付けられ
ている。なお、回転体は矢印Ｃ方向に回転する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a rotation detection device according to the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a rotating body (rotor) which is levitated and supported by a magnetic bearing (not shown). On the surface of the rotating body 1, a rotation detecting target 3 and a shaft vibration (radial vibration) detecting target 7 are provided. Is fixed. A predetermined gap is provided on the outer periphery of the rotating body 1 so that the stator 2
The rotation detector 4 is mounted on the stator 2 so as to face the rotation detection target 3, and the shaft runout detector 8 is mounted on the stator 2 so as to face the shaft runout detection target 7. The rotating body rotates in the direction of arrow C.
【００２５】回転検出器４はキャップ状の隔壁５に覆わ
れ、軸振れ検出器８もキャップ状の隔壁５で覆われてい
る。隔壁５は不導電体セラミック（酸化アルミナ、酸化
珪素等）材で構成される。回転検出器４の出力はアンプ
６で増幅され、演算器１１に入力され、軸振れ検出器８
の出力はアンプ１０で増幅され、演算器１１に入力され
る。演算器１１では、回転検出器４からの回転検出信号
の信号成分から、軸振れ検出器８からの軸振れ成分を除
去し、軸振れ成分が除去された回転検出信号ＳＲを得
る。The rotation detector 4 is covered with a cap-shaped partition 5, and the shaft runout detector 8 is also covered with the cap-shaped partition 5. The partition 5 is made of a non-conductive ceramic (alumina oxide, silicon oxide, etc.) material. The output of the rotation detector 4 is amplified by the amplifier 6, input to the arithmetic unit 11, and
Is amplified by the amplifier 10 and input to the calculator 11. The arithmetic unit 11 removes the shaft runout component from the shaft runout detector 8 from the signal component of the rotation detection signal from the rotation detector 4 to obtain a rotation detection signal SR from which the shaft runout component has been removed.
【００２６】回転検出器４及び軸振れ検出器８には渦電
流式変位センサを用い、回転検出用ターゲット３及び軸
振れ検出用ターゲット７の材料には導電体材（磁性体、
非磁性体を問わない）を用いる。また、回転検出用ター
ゲット３には凹凸状スリット加工を施している。An eddy current type displacement sensor is used for the rotation detector 4 and the shaft runout detector 8, and the rotation detecting target 3 and the shaft runout detecting target 7 are made of a conductive material (magnetic material,
Non-magnetic material). In addition, the rotation detecting target 3 is subjected to an uneven slit processing.
【００２７】図２は本発明に係る回転検出装置の構成例
を示す図である。本回転検出装置はステータ２の回転体
１との対向面には円筒状（板状）の隔壁９が設けられて
いる。ステータ２の所定位置にはラジアル磁気軸受のラ
ジアル電磁石１３とラジアル変位センサ１５が配置され
ている。回転体１の外周部のラジアル電磁石１３と対向
する位置にはラジアル電磁石ターゲット１２が、ラジア
ル変位センサ１５と対向する位置にはラジアルセンサタ
ーゲット１４がそれぞれ固着されている。隔壁９の材料
としてはＳＵＳ３１６Ｌなどのオーステナイト系のステ
ンレス鋼やＰＥＥＫを用いている。FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of a rotation detecting device according to the present invention. In the present rotation detecting device, a cylindrical (plate-like) partition wall 9 is provided on a surface of the stator 2 facing the rotating body 1. At a predetermined position of the stator 2, a radial electromagnet 13 of a radial magnetic bearing and a radial displacement sensor 15 are arranged. A radial electromagnet target 12 is fixed to the outer peripheral portion of the rotating body 1 at a position facing the radial electromagnet 13, and a radial sensor target 14 is fixed at a position facing the radial displacement sensor 15. As the material of the partition 9, austenitic stainless steel such as SUS316L or PEEK is used.
【００２８】ラジアル変位センサ１５及び回転検出器４
はインダクタンス式のセンサである。ラジアル変位セン
サ１５の出力はアンプ１６で増幅され、磁気軸受制御部
１８に供給され、該磁気軸受制御部１８はパワーアンプ
１７を介してラジアル電磁石１３の励磁コイル１３ａに
制御励磁電流を供給し、ラジアル電磁石１３の磁力を制
御し、回転体１を所定位置に浮上制御する。Radial displacement sensor 15 and rotation detector 4
Is an inductance type sensor. The output of the radial displacement sensor 15 is amplified by an amplifier 16 and supplied to a magnetic bearing control unit 18. The magnetic bearing control unit 18 supplies a control excitation current to an excitation coil 13a of the radial electromagnet 13 via a power amplifier 17, The magnetic force of the radial electromagnet 13 is controlled to control the levitation of the rotating body 1 at a predetermined position.
【００２９】一方、アンプ１６で増幅されたラジアル変
位センサ１５の出力は演算器１１にも入力され、該演算
器１１で回転検出器４からの回転検出信号の信号成分か
ら、ラジアル変位センサ１５で検出した軸振れ成分を除
去し、軸振れ成分の除去された回転検出信号ＳＲを得
る。即ち、本回転検出装置は、図１の回転検出装置の軸
振れ検出器８に替え、ラジアル磁気軸受のラジアル変位
センサ１５を用い、回転検出器４からの回転検出信号の
信号成分から、ラジアル変位センサ１５からの軸振れ成
分を除去し、軸振れ成分を除去した回転検出信号ＳＲを
得ている。On the other hand, the output of the radial displacement sensor 15 amplified by the amplifier 16 is also input to the arithmetic unit 11, and the arithmetic unit 11 converts the signal component of the rotation detection signal from the rotation detector 4 into a signal from the radial displacement sensor 15. The detected shaft runout component is removed to obtain a rotation detection signal SR from which the shaft runout component has been removed. That is, the present rotation detecting device uses a radial displacement sensor 15 of a radial magnetic bearing instead of the shaft runout detector 8 of the rotation detecting device of FIG. The shaft runout component from the sensor 15 is removed, and the rotation detection signal SR from which the shaft runout component has been removed is obtained.
【００３０】図３は回転検出器４とラジアル変位センサ
１５（図示せず）が同位相角の場合の回転検出用ターゲ
ット３と回転検出器４の配置状態を示す図で、図３
（ａ）は回転検出用ターゲット３に対する回転検出器の
配置状態を、図３（ｂ）はその展開状態をそれぞれ示
す。回転検出器４はＡ相信号を検出するＡ相検出器４−
１とＢ相信号を検出するＢ相検出器４−２を具備し、Ａ
相検出器４−１をラジアル磁気軸受のＸ軸と同位相に配
置し、Ｂ相検出器４−２を該Ｘ軸から９０度位相角のず
れたＹ軸と同位相に配置している。なお、図示は省力す
るがラジアル変位センサ１５もＸ軸とＹ軸にそれぞれ変
位センサが配置されている。FIG. 3 is a view showing the arrangement of the rotation detecting target 3 and the rotation detector 4 when the rotation detector 4 and the radial displacement sensor 15 (not shown) have the same phase angle.
FIG. 3A shows an arrangement state of the rotation detector with respect to the rotation detection target 3, and FIG. The rotation detector 4 detects an A-phase signal.
1 and a B-phase detector 4-2 for detecting a B-phase signal.
The phase detector 4-1 is arranged in the same phase as the X-axis of the radial magnetic bearing, and the B-phase detector 4-2 is arranged in the same phase as the Y-axis at a phase angle shifted by 90 degrees from the X-axis. Although not shown, the radial displacement sensor 15 is also provided with displacement sensors on the X axis and the Y axis.
【００３１】回転検出用ターゲット３のピッチＰ、直径
（く形歯の場合には回転検出用ターゲットの外径、イン
ボリュート歯形では基準ピッチ円直径）をＤとすると、
Ｂ相検出器４−２をＡ相検出器４−１からπＤ／４＝
（Ｐ／２）（ｎ＋０．５）だけずれた位置（図３（ｂ）
のａ、ｂいずれの位置でもよい）に配置する（但し、ｎ
は整数）。これによりＡ相検出器４−１でＡ相信号が検
出でき、Ｂ相検出器４−２で該Ａ相信号に対して９０度
位相のずれたＢ相信号が検出可能になる。上記のよう
に、ラジアル変位センサ１５もＡ、Ｂ相検出器４−１、
４−２と同位相に配置されているから、軸振れを検出で
きる。Assuming that the pitch P and the diameter of the rotation detecting target 3 (the outer diameter of the rotation detecting target in the case of a square tooth and the reference pitch circle diameter in the case of an involute tooth) are D,
B phase detector 4-2 is changed from A phase detector 4-1 by πD / 4 =
A position shifted by (P / 2) (n + 0.5) (FIG. 3B)
At any of a and b) (where n
Is an integer). As a result, the A-phase signal can be detected by the A-phase detector 4-1 and the B-phase signal shifted by 90 degrees from the A-phase signal can be detected by the B-phase detector 4-2. As described above, the radial displacement sensor 15 also has the A and B phase detectors 4-1 and 4-1.
Since it is arranged in the same phase as 4-2, shaft runout can be detected.
【００３２】図４は回転検出器４とラジアル変位センサ
１５が同位相角にない場合の回転検出用ターゲット３と
回転検出器４の配置状態を示す図、図５は軸振れ成分を
除去した回転検出信号を得る処理回路の構成を示す図で
ある。回転検出器４がＸ軸から図４に示すようにθ度位
相がずれて配置されていた場合、この角度θは回転検出
器４が固定であるから既知である。回転体１にＸ軸方向
の軸振れΔｘとＹ軸方向の軸振れΔｙが発生したとき回
転検出器４の位相角θでの軸振れΔｒは、（但し、ｒは
回転検出用ターゲット３の半径） Δｒ＝（Δｘ／ｃｏｓθ）＋（Δｙ／ｓｉｎθ） である。FIG. 4 is a view showing the arrangement of the rotation detection target 3 and the rotation detector 4 when the rotation detector 4 and the radial displacement sensor 15 are not at the same phase angle, and FIG. FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of a processing circuit that obtains a detection signal. If the rotation detector 4 is arranged with a phase shift of θ degrees from the X axis as shown in FIG. 4, this angle θ is known since the rotation detector 4 is fixed. When the shaft vibration Δx in the X-axis direction and the shaft vibration Δy in the Y-axis direction are generated on the rotating body 1, the shaft vibration Δr at the phase angle θ of the rotation detector 4 is (where r is the radius of the rotation detection target 3). ) Δr = (Δx / cos θ) + (Δy / sin θ)
【００３３】ラジアル変位センサ１５のＸ軸方向変位信
号（Ｘ軸方向の軸振れ）ΔｘとＹ軸方向変位信号（Ｙ軸
方向の軸振れ）Δｙを、図５の１／ｃｏｓθの演算を行
う演算回路３１と１／ｓｉｎθの演算を行なう演算回路
３２に入力し、それぞれの出力信号を加算器３３で加算
し、この加算信号を演算器１１で回転検出器４の回転検
出信号から除去することにより、軸振れ成分を除去した
回転検出信号ＳＲが得られる。The X-axis direction displacement signal (X-axis direction shake) Δx and the Y-axis direction displacement signal (Y-axis direction shake) Δy of the radial displacement sensor 15 are calculated as 1 / cos θ in FIG. The input signal is input to a circuit 31 and a calculation circuit 32 for calculating 1 / sin θ, the respective output signals are added by an adder 33, and the added signal is removed from the rotation detection signal of the rotation detector 4 by the calculation unit 11. , The rotation detection signal SR from which the shaft runout component has been removed is obtained.
【００３４】図６は本発明に係る回転検出装置の構成例
を示す図で、ＭＲセンサを利用した場合を示す。図６
（ａ）は縦断面図、図６（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面、
図６（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面である。図示するよう
に、回転検出器４は定常磁界磁石２１と、２個の直列に
接続されたＭＲセンサ素子２０、２０とからなり、軸振
れ検出器８は定常磁界磁石２１と、直列に接続されたＭ
Ｒセンサ素子２０と抵抗器２２とからなる。そして回転
検出器４と軸振れ検出器８の回転検出用ターゲット３と
軸振れ検出用ターゲット７に対向する面にはセラミック
（酸化アルミナ、酸化珪素等）材、又はＳＵＳ３１６Ｌ
などのオーステナイト系のステンレス鋼、又はＰＥＥＫ
材からなる隔壁５が設けられている。FIG. 6 is a diagram showing an example of the configuration of a rotation detecting device according to the present invention, in which an MR sensor is used. FIG.
(A) is a longitudinal sectional view, FIG. 6 (b) is an AA section of (a),
FIG. 6C is a BB cross section of FIG. As shown in the figure, the rotation detector 4 includes a stationary magnetic field magnet 21 and two MR sensor elements 20 and 20 connected in series, and the shaft runout detector 8 is connected to the stationary magnetic field magnet 21 in series. M
It comprises an R sensor element 20 and a resistor 22. A surface of the rotation detector 4 and the shaft runout detector 8 facing the rotation detection target 3 and the shaft runout detection target 7 is made of a ceramic (alumina oxide, silicon oxide, or the like) material or SUS316L.
Austenitic stainless steel such as PEEK
A partition 5 made of a material is provided.
【００３５】回転検出器４のＭＲセンサ素子２０と２０
の直列回路には＋５Ｖの直流電圧が印加され、軸振れ検
出器８のＭＲセンサ素子２０と抵抗器２２の直列回路に
は＋５Ｖの直流電圧が印加されている。回転検出器４の
ＭＲセンサ素子２０とＭＲセンサ素子２０の接続点から
得られる回転検出信号をアンプ６に入力すると共に、軸
振れ検出器８のＭＲセンサ素子２０と抵抗器２２の接続
点から得られる軸振れ検出信号をアンプ１０に入力す
る。そして演算器１１でアンプ６からの回転検出信号よ
り、アンプ１０からの軸振れ信号を除去し、軸振れ成分
のない回転検出信号ＳＲを得る。The MR sensor elements 20 and 20 of the rotation detector 4
A DC voltage of +5 V is applied to the series circuit of, and a DC voltage of +5 V is applied to the series circuit of the MR sensor element 20 and the resistor 22 of the shaft vibration detector 8. A rotation detection signal obtained from a connection point between the MR sensor element 20 of the rotation detector 4 and the MR sensor element 20 is input to the amplifier 6 and obtained from a connection point between the MR sensor element 20 and the resistor 22 of the shaft runout detector 8. The detected shaft runout detection signal is input to the amplifier 10. Then, the arithmetic unit 11 removes the shaft vibration signal from the amplifier 10 from the rotation detection signal from the amplifier 6 to obtain a rotation detection signal SR having no shaft vibration component.
【００３６】図７は本発明に係る回転検出装置の構成例
を示す図で、ＭＲセンサを利用した場合を示す。図７
（ａ）は縦断面図、図７（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面、
図７（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面である。図７の回転検
出装置が図６の回転検出装置と異なる点は、回転検出器
４のＭＲセンサ素子２０、２０と軸振れ検出器８のＭＲ
センサ素子２０と抵抗器２２で直流ブリッジ回路（印加
電圧ＤＣ＋５Ｖ）を組み、回転検出器４のＭＲセンサ素
子２０と２０の接続点から得られる回転検出信号と軸振
れ検出器８のＭＲセンサ素子２０と抵抗器の接続点から
得られる軸振れ検出信号を演算器１１に入力し、該演算
器１１で回転検出信号から軸振れ成分を除去した軸振れ
信号のない回転検出信号ＳＲを得、これの信号を波形整
形器２３で波形整形する。FIG. 7 is a diagram showing an example of the configuration of a rotation detecting device according to the present invention, in which an MR sensor is used. FIG.
(A) is a longitudinal sectional view, FIG. 7 (b) is an AA section of (a),
FIG. 7C is a BB cross section of FIG. The difference between the rotation detecting device of FIG. 7 and the rotation detecting device of FIG. 6 is that the MR sensor elements 20 and 20 of the rotation detector 4 and the MR of the shaft vibration detector 8 are different.
A DC bridge circuit (applied voltage DC + 5 V) is assembled with the sensor element 20 and the resistor 22, and a rotation detection signal obtained from a connection point between the MR sensor elements 20 and 20 of the rotation detector 4 and the MR sensor element 20 of the shaft vibration detector 8 are formed. The shaft runout detection signal obtained from the connection point of the resistor and the resistor is input to a computing unit 11, which obtains a rotation detection signal SR having no shaft runout signal by removing the shaft runout component from the rotation detection signal. The signal is waveform-shaped by the waveform shaper 23.
【００３７】図８は本発明に係る回転検出装置の構成例
を示す図で、ＭＲセンサを利用した場合を示す。図８
（ａ）は縦断面図、図８（ｂ）は回転検出器４と軸振れ
検出器８と回転検出用ターゲット３と軸振れ検出用ター
ゲット７の側面展開図、図８（ｃ）は回転検出用ターゲ
ット３と軸振れ検出用ターゲット７と回転検出器４の断
面展開図である。図示するように、回転検出器４は定常
磁界磁石２１と直列に接続された２個のＭＲセンサ素子
２０、２０とからなり、軸振れ検出器８は定常磁界磁石
２１と直列に接続された２個のＭＲセンサ素子２０、２
０とからなる。FIG. 8 is a diagram showing a configuration example of a rotation detecting device according to the present invention, in which an MR sensor is used. FIG.
8A is a longitudinal sectional view, FIG. 8B is a side view of the rotation detector 4, the shaft runout detector 8, the rotation detection target 3 and the shaft runout detection target 7, and FIG. FIG. 2 is a cross-sectional development view of a target 3 for rotation, a target 7 for shaft runout detection, and a rotation detector 4. As shown in the figure, the rotation detector 4 includes two MR sensor elements 20 and 20 connected in series with a stationary magnetic field magnet 21, and the shaft runout detector 8 includes two MR sensor elements 20 and 20 connected in series with the stationary magnetic field magnet 21. MR sensor elements 20, 2
It consists of 0.
【００３８】そして軸振れ検出器８はその２個のＭＲセ
ンサ素子２０、２０が回転体１の軸方向に並んで配置さ
れ、回転検出器４の２個のＭＲセンサ素子２０、２０は
回転体１の軸方向に直交するように配置されている。そ
して回転検出器４と軸振れ検出器８の回転検出用ターゲ
ット３と軸振れ検出用ターゲット７に対向する面にはセ
ラミック（酸化アルミナ、酸化珪素等）材、又はＳＵＳ
３１６Ｌ等のオーステナイト系のステンレス鋼、又はＰ
ＥＥＫ材からなる隔壁９が設けられている。The shaft runout detector 8 has its two MR sensor elements 20 and 20 arranged side by side in the axial direction of the rotating body 1, and the two MR sensor elements 20 and 20 of the rotation detector 4 are It is arranged so as to be orthogonal to one axial direction. The surface of the rotation detector 4 and the shaft runout detector 8 facing the rotation detection target 3 and the shaft runout detection target 7 is made of a ceramic (alumina oxide, silicon oxide, etc.) material or SUS.
Austenitic stainless steel such as 316L or P
A partition 9 made of an EEK material is provided.
【００３９】そして図９に示すように、回転検出器４の
ＭＲセンサ素子２０とＭＲセンサ素子２０と軸振れ検出
器８のＭＲセンサ素子２０とＭＲセンサ素子２０とで直
流ブリッジ回路（印加電圧ＤＣ＋５Ｖ）を構成してい
る。回転検出器４のＭＲセンサ素子２０とＭＲセンサ素
子２０の接続点から得られる回転検出信号と、軸振れ検
出器８のＭＲセンサ素子２０とＭＲセンサ素子２０の接
続点から得られる軸振れ検出信号を演算器１１に入力
し、該演算器１１で回転検出信号から軸振れ成分を除去
し、軸振れ成分のない回転検出信号ＳＲを得て、該回転
検信号ＳＲを波形整形器２３で波形整形している。As shown in FIG. 9, a DC bridge circuit (applied voltage DC + 5V) is formed by the MR sensor element 20 of the rotation detector 4, the MR sensor element 20, and the MR sensor element 20 of the shaft deflection detector 8 and the MR sensor element 20. ). A rotation detection signal obtained from the connection point between the MR sensor element 20 of the rotation detector 4 and the MR sensor element 20, and a shaft vibration detection signal obtained from the connection point between the MR sensor element 20 and the MR sensor element 20 of the shaft vibration detector 8 Is input to the arithmetic unit 11, the arithmetic unit 11 removes the shaft runout component from the rotation detection signal, obtains the rotation detection signal SR having no shaft runout component, and shapes the rotation detection signal SR by the waveform shaper 23. are doing.
【００４０】図１０は本発明に係る回転検出装置の構成
例を示す図で、インダクタンス式センサを利用した場合
を示す。図１０（ａ）は縦断面図、図１０（ｂ）は
（ａ）のＡ−Ａ断面、図１０（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ断
面である。回転検出器４は回転検出コイル２４と回転検
出コイル用ヨーク２５からなり、軸振れ検出器８は軸振
れ検出コイル２６と軸振れ検出コイル用ヨーク２７から
なる。回転検出器４と軸振れ検出器８の回転検出用ター
ゲット３と軸振れ検出用ターゲット７に対向する面には
セラミック（酸化アルミナ、酸化珪素等）材、又はＳＵ
Ｓ３１６Ｌ等のオーステナイト系のステンレス鋼、又は
ＰＥＥＫ材からなる隔壁９が設けられている。FIG. 10 is a diagram showing a configuration example of a rotation detecting device according to the present invention, and shows a case where an inductance type sensor is used. 10A is a longitudinal sectional view, FIG. 10B is an AA section of FIG. 10A, and FIG. 10C is a BB section of FIG. The rotation detector 4 includes a rotation detection coil 24 and a yoke 25 for the rotation detection coil, and the shaft runout detector 8 includes a shaft runout detection coil 26 and a yoke 27 for the shaft runout detection coil. Ceramic (alumina oxide, silicon oxide, or the like) material, or SU is used for a surface of the rotation detector 4 and the shaft runout detector 8 facing the rotation detection target 3 and the shaft runout detection target 7.
A partition wall 9 made of austenitic stainless steel such as S316L or a PEEK material is provided.
【００４１】回転検出器４の回転検出コイル２４の出力
をアンプ６に入力すると共に、軸振れ検出器８の軸振れ
検出コイル２６の出力をアンプ１０に入力し、それぞれ
増幅した回転検出信号と軸振れ検出信号を演算器１１に
入力し、該演算器１１で回転検出信号から軸振れ成分を
除去し、軸振れ成分のない回転検出信号ＳＲを得る。The output of the rotation detection coil 24 of the rotation detector 4 is input to the amplifier 6, and the output of the shaft vibration detection coil 26 of the shaft vibration detector 8 is input to the amplifier 10. The shake detection signal is input to the arithmetic unit 11, and the arithmetic unit 11 removes the shaft runout component from the rotation detection signal to obtain a rotation detection signal SR having no shaft runout component.
【００４２】図１１は本発明に係る回転検出装置の構成
例を示す図で、インダクタンス式センサを利用した場合
を示す。図１１（ａ）は縦断面図、図１１（ｂ）は
（ａ）のＡ−Ａ断面、図１１（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ断
面である。図１１の回転検出装置が図１０の回転検出装
置と異なる点は、回転検出器４の回転検出コイル２４と
軸振れ検出器８の軸触れ検出コイル２６と抵抗器２２、
２２で交流ブリッジ回路（キャリア信号ＣＳの周波数１
０ｋＨｚ〜５０ｋＨｚ）を組み、その出力をセンサアン
プ（波形整形機能も有する）２８に入力して軸振れ成分
を除去した回転検出信号ＳＲを得ている点である。即
ち、回転検出コイル２４、軸振れ検出コイル２６、抵抗
器２２、２２で交流ブリッジ回路構成することにより、
図１０のアンプ６、アンプ１０及び演算器１１の機能を
達成させている。FIG. 11 is a view showing a configuration example of a rotation detecting device according to the present invention, and shows a case where an inductance type sensor is used. 11A is a longitudinal sectional view, FIG. 11B is an AA section of FIG. 11A, and FIG. 11C is a BB section of FIG. 11 differs from the rotation detection device of FIG. 10 in that the rotation detection coil 24 of the rotation detector 4, the shaft contact detection coil 26 of the shaft runout detector 8, and the resistor 22,
22 is an AC bridge circuit (frequency 1 of carrier signal CS).
(0 kHz to 50 kHz), and the output is input to a sensor amplifier (which also has a waveform shaping function) 28 to obtain a rotation detection signal SR from which the shaft runout component has been removed. That is, by forming an AC bridge circuit with the rotation detection coil 24, the shaft runout detection coil 26, and the resistors 22 and 22,
The functions of the amplifier 6, the amplifier 10, and the arithmetic unit 11 in FIG. 10 are achieved.
【００４３】図１２は本発明に係る回転検出装置の構成
例を示す図で、インダクタンス式センサを利用した場合
を示す。図１２（ａ）は縦断面図、図１２（ｂ）は
（ａ）のＡ−Ａ断面である。本回転検出器４はインダク
タンス式の検出器で回転体１の軸方向に３個の磁極と該
軸方向に直交する方向に２個の磁極を有する回転検出コ
イル用ヨーク２５を具備し、その軸方向中央の磁極にそ
れぞれ回転検出コイル２４を巻装した構成である。FIG. 12 is a view showing a configuration example of a rotation detecting device according to the present invention, and shows a case where an inductance type sensor is used. FIG. 12A is a longitudinal sectional view, and FIG. 12B is an AA section of FIG. The rotation detector 4 is an inductance type detector and includes a rotation detection coil yoke 25 having three magnetic poles in the axial direction of the rotating body 1 and two magnetic poles in a direction orthogonal to the axial direction. The rotation detection coils 24 are wound around the magnetic poles at the center in the direction.
【００４４】回転検出器４を回転検出用ターゲット３と
の所定の間隔を設けて対向して配置し、回転検出コイル
２４と２４及び抵抗器２２と２２で交流ブリッジ回路
（キャリア信号ＣＳの周波数１０ｋＨｚ〜５０ｋＨｚ）
を構成し、その出力を波形整形回路２３に入力し、軸振
れ成分を除去した回転検出信号ＳＲを得ている。ここ
で、回転検出用ターゲット３のスリットのピッチ幅α１
と回転検出コイル用ヨーク２５の回転体１の軸方向に直
交する方向に配置された磁極２５−１の中心線と磁極２
５−２の中心線の間隔α２は、α１＝α２とする。The rotation detector 4 is disposed opposite to the rotation detection target 3 at a predetermined interval, and an AC bridge circuit (frequency of carrier signal CS of 10 kHz) is formed by rotation detection coils 24 and 24 and resistors 22 and 22. ５０50 kHz)
And outputs the result to the waveform shaping circuit 23 to obtain the rotation detection signal SR from which the shaft runout component has been removed. Here, the pitch width α1 of the slit of the rotation detection target 3
And the center line of the magnetic pole 25-1 and the magnetic pole 2 of the rotation detecting coil yoke 25, which are arranged in a direction orthogonal to the axial direction of the rotating body 1.
The interval α2 between the 5-2 center lines is α1 = α2.
【００４５】図１３は本発明に係る回転検出装置の構成
例を示す図で、インダクタンス式センサを利用した場合
を示す。図１３（ａ）は縦断面図、図１３（ｂ）は回転
検出器４と軸振れ検出器８と回転検出用ターゲット３と
軸振れ検出用ターゲット７の側面展開図、図１３（ｃ）
は回転検出用ターゲット３と軸振れ検出用ターゲット７
と回転検出器４の断面展開図である。図示するように、
軸振れ検出器８は回転体１の軸方向に配置され、回転検
出器４は回転体１の軸方向に直行するように配置されて
いる。そして回転検出器４と軸振れ検出器８の回転検出
用ターゲット３と軸振れ検出用ターゲット７に対向する
面にはセラミック（酸化アルミナ、酸化ケイ素等）材、
又はＳＵＳ３１６Ｌ等のオーステナイト系のステンレス
鋼、又はＰＥＥＫ材からなる隔壁９が設けられている。FIG. 13 is a view showing a configuration example of a rotation detecting device according to the present invention, and shows a case where an inductance type sensor is used. 13A is a longitudinal sectional view, FIG. 13B is a side view of the rotation detector 4, the shaft runout detector 8, the rotation detection target 3, and the shaft runout detection target 7, and FIG.
Is a target 3 for rotation detection and a target 7 for shaft runout detection
FIG. 3 is a cross-sectional development view of a rotation detector 4. As shown
The shaft runout detector 8 is arranged in the axial direction of the rotating body 1, and the rotation detector 4 is arranged so as to be orthogonal to the axial direction of the rotating body 1. A ceramic (alumina oxide, silicon oxide, or the like) material is provided on a surface of the rotation detector 4 and the shaft runout detector 8 that faces the rotation detection target 3 and the shaft runout detection target 7.
Alternatively, a partition wall 9 made of austenitic stainless steel such as SUS316L or PEEK material is provided.
【００４６】そして図１４に示すように、回転検出器４
の回転検出コイル２４、２４と軸振れ検出器８の軸振れ
検出コイル２６、２６で交流ブリッジ回路（キャリア信
号ＣＳ：一定振幅電圧の周波数１０ｋＨｚ〜５０ｋＨ
ｚ）を構成し、その出力をセンサアンプ（波形整形機能
も有する）２８に入力して軸振れ成分を除去した回転検
出信号ＳＲを得ている。Then, as shown in FIG.
The AC bridge circuit (carrier signal CS: constant-amplitude voltage frequency of 10 kHz to 50 kHz) is connected to the rotation detection coils 24, 24 and the shaft vibration detection coils 26, 26 of the shaft vibration detector 8.
z), and the output thereof is input to a sensor amplifier (also having a waveform shaping function) 28 to obtain a rotation detection signal SR from which the shaft runout component has been removed.
【００４７】上記実施形態例において、回転検出用ター
ゲット３は凹凸状のスリットを設けているが、回転検出
用ターゲットとしては、表面が滑らかで、磁性材に分布
着磁し、凹凸状のスリットと等価にしたものを使用して
もよい。特にＭＲセンサ素子を利用した検出器では、Ｍ
Ｒセンサ素子側に定常磁界用の永久磁石を備える必要が
なくなるので、検出器が非常に薄く構成できる利点があ
る。この着磁されたターゲットを渦電流式検出器やイン
ダクタンス式検出に適用してもよく、ターゲット表面が
滑らかにできる点が、内部生成物の溜り部を無くする意
味で有利である。In the above embodiment, the rotation detecting target 3 is provided with an uneven slit. The rotation detecting target has a smooth surface, is distributed magnetized on a magnetic material, and has an uneven slit. The equivalent may be used. In particular, in a detector using an MR sensor element, M
Since there is no need to provide a permanent magnet for a steady magnetic field on the R sensor element side, there is an advantage that the detector can be configured to be very thin. This magnetized target may be applied to an eddy current detector or an inductance type detector, and the point that the target surface can be made smooth is advantageous in terms of eliminating a pool of internal products.
【００４８】また、ＭＲセンサ素子を用いた検出器、イ
ンダクタンス式検出器では、ターゲットを磁性材にする
必要があるが、渦電流式検出器では電導体であればよ
く、磁性、非磁性を問わないので、適用範囲が広い。In the case of a detector using an MR sensor element and an inductance type detector, the target must be made of a magnetic material. However, in the case of an eddy current type detector, it is sufficient that the target is a conductor. Not so, so the applicability is wide.
【００４９】[0049]
【発明の効果】以上、説明したように各請求項に記載の
発明によれば、回転体の回転を非接触で検出する回転検
出器と、該回転体の軸振れを非接触で検出する軸振れ検
出器を具備し、回転検出信号の信号成分から軸振れ成分
を除去する信号処理手段を設けたので、下記のような優
れた効果が期待できる。As described above, according to the invention described in each claim, a rotation detector for detecting rotation of a rotating body in a non-contact manner, and a shaft for detecting shaft runout of the rotating body in a non-contact manner. Since a shake detector is provided and signal processing means for removing the shaft shake component from the signal component of the rotation detection signal is provided, the following excellent effects can be expected.
【００５０】磁気軸受に支持された回転体のように、最
大軸振れ量の大きい回転体も検出対象とすることがで
き、回転数のみではなく、回転方向、回転角度位置、回
転角速度も検出でき、更に耐蝕性、低発塵性、長寿命、
信頼性向上を達成できる回転検出装置を提供できる。A rotating body having a large maximum shaft runout, such as a rotating body supported by a magnetic bearing, can be detected, and not only the number of rotations but also the rotation direction, rotation angle position, and rotation angular velocity can be detected. , Further corrosion resistance, low dust generation, long life,
It is possible to provide a rotation detection device that can achieve an improvement in reliability.
【００５１】上記効果が期待できることから、磁気軸受
で支持された回転体の非接触位置決め、回転速度精度の
向上、加減速時間の短縮運転等、ユーザニーズを満足す
る製品を提供するのに有効な回転検出装置となる。特
に、半導体製造装置には好適となる。Since the above effects can be expected, it is effective to provide a product that satisfies user needs, such as non-contact positioning of a rotating body supported by a magnetic bearing, improvement of rotation speed accuracy, and shortening of acceleration / deceleration time. It becomes a rotation detecting device. In particular, it is suitable for a semiconductor manufacturing apparatus.
【００５２】また、通常の非接触で回転を検出する回転
検出器に磁気軸受に備わっている変位センサを利用して
本発明に係る回転検出装置を構成すれば、なお、低コス
トで回転検出装置を提供できる。Further, if the rotation detecting device according to the present invention is constituted by utilizing a displacement sensor provided in the magnetic bearing in a normal rotation detecting device for detecting rotation in a non-contact manner, the rotation detecting device can be manufactured at low cost. Can be provided.
【図１】本発明に係る回転検出装置の構成例を示す図で
ある。FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a rotation detection device according to the present invention.
【図２】本発明に係る回転検出装置の構成例を示す図で
ある。FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of a rotation detection device according to the present invention.
【図３】図２に示す回転検出装置の回転検出用ターゲッ
トと回転検出器の配置状態例を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an example of an arrangement state of a rotation detection target and a rotation detector of the rotation detection device shown in FIG. 2;
【図４】図２に示す回転検出装置の回転検出用ターゲッ
トと回転検出器の配置状態例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an example of an arrangement state of a rotation detection target and a rotation detector of the rotation detection device shown in FIG. 2;
【図５】図４に示す配置状態の回転検出信号から軸振れ
成分を除去する処理回路の構成を示す図である。5 is a diagram illustrating a configuration of a processing circuit that removes an axial runout component from a rotation detection signal in the arrangement state illustrated in FIG. 4;
【図６】本発明に係る回転検出装置の構成例を示す図で
ある。FIG. 6 is a diagram showing a configuration example of a rotation detection device according to the present invention.
【図７】本発明に係る回転検出装置の構成例を示す図で
ある。FIG. 7 is a diagram showing a configuration example of a rotation detection device according to the present invention.
【図８】本発明に係る回転検出装置の構成例を示す図で
ある。FIG. 8 is a diagram showing a configuration example of a rotation detection device according to the present invention.
【図９】図８に示す回転検出装置の回転検出信号から軸
振れ成分を除去する処理回路の構成を示す図である。9 is a diagram illustrating a configuration of a processing circuit that removes an axial runout component from a rotation detection signal of the rotation detection device illustrated in FIG. 8;
【図１０】本発明に係る回転検出装置の構成例を示す図
である。FIG. 10 is a diagram showing a configuration example of a rotation detection device according to the present invention.
【図１１】本発明に係る回転検出装置の構成例を示す図
である。FIG. 11 is a diagram showing a configuration example of a rotation detection device according to the present invention.
【図１２】本発明に係る回転検出装置の構成例を示す図
である。FIG. 12 is a diagram showing a configuration example of a rotation detection device according to the present invention.
【図１３】本発明に係る回転検出装置の構成例を示す図
である。FIG. 13 is a diagram showing a configuration example of a rotation detection device according to the present invention.
【図１４】図１３に示す回転検出装置の回転検出信号か
ら軸振れ成分を除去する処理回路の構成を示す図であ
る。14 is a diagram illustrating a configuration of a processing circuit that removes an axial runout component from a rotation detection signal of the rotation detection device illustrated in FIG. 13;
１ 回転体 ２ ステータ ３ 回転検出用ターゲット ４ 回転検出器 ５ 隔壁 ６ アンプ ７ 軸振れ検出用ターゲット ８ 軸振れ検出器 ９ 隔壁 １０ アンプ １１ 演算器 １２ ラジアル電磁石ターゲット １３ ラジアル電磁石 １４ ラジアルセンサターゲット １５ ラジアル変位センサ １６ アンプ １７ パワーアンプ １８ 磁気軸受制御部 ２０ ＭＲセンサ素子 ２１ 定常磁界磁石 ２２ 抵抗器 ２３ 波形整形器 ２４ 回転検出コイル ２５ 回転検出コイル用ヨーク ２６ 軸振れ検出コイル ２７ 軸振れ検出コイル用ヨーク ２８ センサアンプ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Rotating body 2 Stator 3 Rotation detection target 4 Rotation detector 5 Partition 6 Amplifier 7 Axis shake detection target 8 Axis shake detector 9 Partition 10 Amplifier 11 Computing unit 12 Radial magnet target 13 Radial electromagnet 14 Radial sensor target 15 Radial displacement Sensor 16 Amplifier 17 Power amplifier 18 Magnetic bearing control unit 20 MR sensor element 21 Steady field magnet 22 Resistor 23 Waveform shaper 24 Rotation detection coil 25 Yoke for rotation detection coil 26 Axis runout detection coil 27 Yoke for axis runout detection coil 28 Sensor Amplifier
フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F063 AA10 AA35 AA37 BA03 BB03 BC04 BD11 BD16 CA10 CA30 CA31 DA01 DA05 DD06 DD07 DD08 EA03 GA03 GA08 GA52 2F077 AA30 AA41 AA42 AA47 FF03 FF31 JJ09 JJ21 JJ23 NN04 NN06 NN17 NN21 PP06 PP14 PP21 QQ05 QQ13 TT16 TT52 UU25 VV02 VV03 VV04 VV11 VV31 3J102 AA01 BA03 BA17 CA12 DB01 DB05 DB08 DB10 DB38 5H607 CC07 GG17 HH01 HH03 Continued on the front page F term (reference) 2F063 AA10 AA35 AA37 BA03 BB03 BC04 BD11 BD16 CA10 CA30 CA31 DA01 DA05 DD06 DD07 DD08 EA03 GA03 GA08 GA52 2F077 AA30 AA41 AA42 AA47 FF03 FF31 JJ09 JJ21 JJ17 NN17 NN17 NN14 NN04 NN04 NN06 TT52 UU25 VV02 VV03 VV04 VV11 VV31 3J102 AA01 BA03 BA17 CA12 DB01 DB05 DB08 DB10 DB38 5H607 CC07 GG17 HH01 HH03
Claims (4)
出器と、該回転体の軸振れを非接触で検出する軸振れ検
出器を具備し、 前記回転検出器からの回転検出信号と前記軸振れ検出器
からの軸振検出信号とを処理し、該回転検出信号の信号
成分から軸振れ成分を除去する信号処理手段を設けたこ
とを特徴とする回転検出装置。1. A rotation detector for detecting rotation of a rotating body in a non-contact manner, and a shaft vibration detector for detecting a shaft vibration of the rotating body in a non-contact manner, and a rotation detection signal from the rotation detector. A rotation detecting apparatus, comprising: a signal processing unit that processes an axis vibration detection signal from the shaft vibration detector and removes a shaft vibration component from a signal component of the rotation detection signal.
て、 前記回転体は磁気軸受で支持されており、前記軸振れ検
出器に該磁気軸受のラジアル変位センサを使用すること
を特徴とする回転検出装置。2. The rotation detecting device according to claim 1, wherein the rotating body is supported by a magnetic bearing, and a radial displacement sensor of the magnetic bearing is used for the shaft runout detector. Detection device.
おいて、 前記回転検出器の回転検出原理は渦電流式変位センサの
検出原理と同じであり、該回転検出器の回転検出用ター
ゲットの対向面に不導電体隔壁を設けたことを特徴とす
る回転検出装置。3. The rotation detection device according to claim 1, wherein the rotation detection principle of the rotation detector is the same as the detection principle of the eddy current displacement sensor, and the rotation detection target of the rotation detector is the same. A rotation detecting device, wherein a non-conductive partition is provided on the facing surface.
おいて、 前記回転検出器はＡ相信号を検出するＡ相検出器とＢ相
信号を検出するＢ相検出器とを具備し、Ａ相検出器を前
記磁気軸受のラジアル磁気軸受のＸ軸と同位相に配置
し、Ｂ相検出器を該Ｘ軸から９０度位相角のずれたＹ軸
と同位相に配置し、回転検出ターゲットのスリット形状
がＡ相信号と該Ａ相信号に対して９０度位相のずれたＢ
相信号が検出可能な形状であることを特徴とする回転検
出装置。4. The rotation detector according to claim 2, wherein the rotation detector includes an A-phase detector that detects an A-phase signal and a B-phase detector that detects a B-phase signal. A phase detector is arranged in the same phase as the X axis of the radial magnetic bearing of the magnetic bearing, and a B phase detector is arranged in the same phase as the Y axis, which is shifted from the X axis by 90 ° in phase angle. The slit shape is A-phase signal and B whose phase is shifted by 90 degrees from the A-phase signal.
A rotation detecting device having a shape capable of detecting a phase signal.
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