JP2603496Y2 - Magnetic bearing spindle - Google Patents
Magnetic bearing spindleInfo
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C37/00—Cooling of bearings
- F16C37/005—Cooling of bearings of magnetic bearings
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- Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この考案は、高速回転中の回転異
常により特に回転軸に生ずる焼付け損傷を防止すること
が可能な磁気軸受式スピンドルに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a magnetic bearing type spindle capable of preventing seizure damage particularly caused on a rotating shaft due to abnormal rotation during high-speed rotation.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来より、例えばセラミックス製のター
ボチャージャや砥石などの強度をテストするような場合
には、これらのものを実際に高速回転させて試験を行い
その強度を確認する必要がある。2. Description of the Related Art Conventionally, when testing the strength of, for example, a ceramic turbocharger or grindstone, it is necessary to confirm the strength by actually rotating these at a high speed and performing a test.
【０００３】そして、このような回転試験を行う場合に
は、ボールベアリングで支持されるとともにスピンドル
ユニットより突出された回転軸の突出端側に試験物を取
付け、この回転軸を高速回転させて試験物の破損度を測
定しその強度試験を行なっている。When such a rotation test is performed, a test object is attached to a protruding end of a rotating shaft that is supported by a ball bearing and protrudes from a spindle unit, and the rotating shaft is rotated at a high speed to perform a test. The degree of breakage of the object is measured and its strength test is performed.
【０００４】ところで、最近は特に高回転の試験が要求
されるようになってきたが、従来のこの種のスピンドル
ではボールベアリングにより回転数が制限されるという
欠点を有している。Recently, particularly high-speed tests have been required, but the conventional spindle of this type has a disadvantage that the number of revolutions is limited by ball bearings.
【０００５】このため、近年は回転軸をボールベアリン
グによって支持しないですむ磁気軸受式のスピンドルが
使用され始めている。For this reason, in recent years, a magnetic bearing type spindle which does not require a rotating shaft to be supported by a ball bearing has begun to be used.
【０００６】すなわち、上記したような磁気軸受式スピ
ンドルは図３に示すように、まずスピンドルユニット１
より突出する回転軸２の突出端側に破壊試験物Ｗなどが
適宜取り付けられる。That is, as shown in FIG. 3, a magnetic bearing type spindle as described above first has a spindle unit 1.
A destructive test object W or the like is appropriately attached to the protruding end side of the rotating shaft 2 that protrudes more.
【０００７】そして、この回転軸２は公知の軸受制御手
段により回転軸２の半径方向を浮上保持するラジアル電
磁石３，４への励磁電流の調整がラジアルセンサ３ａ，
９からの検出値に基づいて行なわれ、また回転軸２の軸
線方向を浮上保持するアキシャル電磁石５，６への励磁
電流の調整が図示しないアキシャルセンサからの検出値
に基づいて行われ、回転軸２を目標位置に浮上制御しつ
つ駆動用モータ７によって高速回転される。The rotating shaft 2 is controlled by a known bearing control means to adjust the exciting current to the radial electromagnets 3 and 4 which keep the radial direction of the rotating shaft 2 floating.
9, the adjustment of the exciting current to the axial electromagnets 5, 6 for keeping the axial direction of the rotary shaft 2 floating is performed based on the detected value from an axial sensor (not shown). The motor 2 is rotated at a high speed by the drive motor 7 while the levitation control is performed to the target position.
【０００８】また、８は上記回転軸２の突出部分に近接
したスピンドルユニット１の内側などに配置されている
補助ベアリングであり、磁気軸受が制御不能に陥った際
に磁気軸受に代って回転軸２の回転を受け持つものであ
る。Reference numeral 8 denotes an auxiliary bearing disposed inside the spindle unit 1 or the like adjacent to the protruding portion of the rotating shaft 2, and rotates in place of the magnetic bearing when the magnetic bearing becomes uncontrollable. It is responsible for the rotation of the shaft 2.
【０００９】[0009]
【考案が解決しようとする課題】ところで、試験物Ｗが
不良品の場合には回転試験中に強度的に耐えられずその
一部に破損が発生する。When the test piece W is defective, the test piece W cannot withstand the strength during the rotation test, and a part thereof is damaged.
【００１０】この場合には、回転軸２は真直状態で回転
することができず、試験物Ｗは破損部分による不均衡か
ら大きな遠心力がかかった回転状態となり、回転中の回
転軸２が大きく振れる回転異常を生ずることとなる。In this case, the rotating shaft 2 cannot rotate in a straight state, and the specimen W enters a rotating state in which a large centrifugal force is applied due to imbalance due to a damaged portion, and the rotating shaft 2 during rotation is large. This results in abnormal rotation that swings.
【００１１】そして、磁気軸受の最大負荷能力よりも遠
心力が大きくなると、回転軸２は補助ベアリング８と接
触することとなる。When the centrifugal force is larger than the maximum load capacity of the magnetic bearing, the rotating shaft 2 comes into contact with the auxiliary bearing 8.
【００１２】勿論、回転軸２の回転数が低い場合であっ
たり試験物Ｗにおける破損が小さい場合などには、回転
軸２にかかる遠心力も小さいため、例え回転軸２と補助
ベアリング８とが接触しても補助ベアリング８は正常に
回転するのであるが、高速回転中で遠心力が大きい場合
には、補助ベアリング８と回転軸２とはその接触時に焼
付けを起してしまい回転軸２は再使用不可能となる。Of course, when the rotation speed of the rotating shaft 2 is low or when the damage to the test object W is small, the centrifugal force applied to the rotating shaft 2 is small. Even if the auxiliary bearing 8 rotates normally, if the centrifugal force is large during high-speed rotation, the auxiliary bearing 8 and the rotating shaft 2 are burned when they come into contact with each other, and the rotating shaft 2 is re-mounted. Becomes unusable.
【００１３】元来、補助ベアリング８は一定期間使用さ
れると交換されるものであり、その交換作業も比較的容
易に行なえるように構成されているが、回転軸２が損傷
した場合は大変な手間と費用を要するため、回転軸２が
焼付けにより再使用不可能となるような事態は極力避け
なければならない。Originally, the auxiliary bearing 8 is replaced after being used for a certain period of time, and the replacement operation is configured to be relatively easy. However, if the rotating shaft 2 is damaged, it is very difficult. Therefore, it is necessary to avoid such a situation that the rotary shaft 2 becomes unusable due to burning.
【００１４】この考案は、上記のような事情に鑑みてな
されたものであり、その目的とするところは、高速回転
中の回転異常により特に回転軸に生ずる焼付け損傷を防
止することが可能な磁気軸受式スピンドルを提供するこ
とにある。The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and has as its object the purpose of making it possible to prevent magnetic damage that can be particularly prevented from occurring on a rotating shaft due to abnormal rotation during high-speed rotation. It is to provide a bearing type spindle.
【００１５】[0015]
【課題を解決するための手段】この考案は、上記のよう
な目的を達成するために、破壊試験物をスピンドルユニ
ットより突出された突出端に取付けられるようにした回
転軸を、電磁石の磁力により浮上保持しつつ高速回転す
る磁気軸受式スピンドルにおいて、上記回転軸に近接し
てスピンドルユニットの内側に配置されている補助ベア
リング部分に、その噴出口が対向されるように供給路が
形成される冷却媒体ガイド手段と、上記冷却媒体ガイド
手段に接続されるとともに、その供給路内へ冷却媒体を
必要に応じて供給可能とする冷却媒体供給装置と、上記
回転軸を回転させるモータと、上記モータの回転を制御
するモータ制御回路と、上記磁気軸受の負荷あるいは上
記回転軸の変位を検出し、磁気軸受の負荷あるいは回転
軸の変位が所定値以上となった場合には、上記冷却媒体
供給装置から冷却媒体ガイド手段へ冷却媒体を供給する
ように冷却媒体供給装置を作動させるとともに、上記回
転軸の回転を制御するように上記モータ制御回路を作動
させる軸受制御手段と、を有することを特徴とする。SUMMARY OF THE INVENTION According to the present invention, in order to achieve the above-mentioned object, a destructive test object is mounted on a spindle unit.
A turn that can be attached to the protruding end protruding from the
High-speed rotation of the rotating shaft while levitating and holding by the magnetic force of the electromagnet
That the magnetic bearing spindle, the auxiliary bearing portion close to the rotational axis is arranged inside the spindle unit, and a cooling medium guiding means for its supply channel to jetting port is opposed is formed, the A cooling medium supply device connected to the cooling medium guide means and capable of supplying a cooling medium into the supply path as required, a motor for rotating the rotating shaft, and a motor control for controlling rotation of the motor The circuit and the load of the magnetic bearing or the displacement of the rotating shaft are detected, and when the load of the magnetic bearing or the displacement of the rotating shaft becomes a predetermined value or more, cooling from the cooling medium supply device to the cooling medium guide means is performed. A bearing control means for operating the cooling medium supply device to supply the medium and operating the motor control circuit to control the rotation of the rotating shaft. And having a, the.
【００１６】[0016]
【作用】この考案によれば、回転中に磁気軸受にかかる
負荷あるいは回転軸の変位が所定値以上となり、回転軸
が補助ベアリングと接触して回転軸に焼付けが発生する
危険領域に入った場合には、回転軸と接触する補助ベア
リング部分に自動的に冷却媒体が供給され回転軸の焼付
けを防止する。According to this invention, when the load applied to the magnetic bearing or the displacement of the rotating shaft during rotation is greater than a predetermined value, the rotating shaft comes into contact with the auxiliary bearing and enters a danger zone where seizure occurs on the rotating shaft. In the above, the cooling medium is automatically supplied to the auxiliary bearing portion in contact with the rotating shaft to prevent the rotating shaft from burning.
【００１７】[0017]
【実施例】以下、この考案の実施例を図面に基づき詳細
に説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
【００１８】図１はこの考案に係る磁気軸受式スピンド
ルの概略構成を示すものであるが、図３に示すものとほ
ぼ同様に構成されており、したがって同図に示す従来例
と同一部材には同一符号を付して説明する。FIG. 1 shows a schematic configuration of a magnetic bearing type spindle according to the present invention. The configuration is almost the same as that shown in FIG. 3, and therefore, the same members as those of the conventional example shown in FIG. The description is given with the same reference numerals.
【００１９】図中２は回転軸であり、スピンドルユニッ
ト１内においてその半径方向を浮上保持するラジアル電
磁石３，４への励磁電流の調整がラジアルセンサ３ａ，
９からの検出値に基づき、またその軸線方向を浮上保持
するアキシャル電磁石５，６への励磁電流の調整が図示
しないラジアルセンサからの検出値に基づいて公知の制
御手段によって調整され、これにより回転軸２の浮上位
置を制御しかつ駆動用モータ７によって高速回転する。In the figure, reference numeral 2 denotes a rotating shaft, and the adjustment of the exciting current to the radial electromagnets 3 and 4 which keeps the radial direction in the spindle unit 1 is controlled by the radial sensors 3a and 3b.
The adjustment of the exciting current to the axial electromagnets 5 and 6 that keeps the axis direction floating is adjusted by well-known control means based on the detection value from the control unit 9 based on the detection value from the radial sensor. The floating position of the shaft 2 is controlled, and the shaft 2 is rotated at a high speed by a driving motor 7.
【００２０】また、スピンドルユニット１より突出され
る回転軸２の突出端には適宜破壊試験物Ｗなどが取付け
られる。Further, a destructive test object W or the like is appropriately attached to a protruding end of the rotating shaft 2 protruding from the spindle unit 1.
【００２１】８は補助ベアリングであり、上記回転軸２
の突出部分に近接したスピンドルユニット１の内側に配
置されるとともに、その他図中下方側の回転軸２などに
近接して設けられ、磁気軸受が機能を失った際に磁気軸
受に代ってその機能を受け持つものである。Reference numeral 8 denotes an auxiliary bearing.
Is disposed inside the spindle unit 1 close to the protruding portion of the magnetic bearing, and is also provided close to the rotating shaft 2 on the lower side in the figure, and replaces the magnetic bearing when the magnetic bearing loses its function. It is responsible for the function.
【００２２】一方、１０は冷却媒体ガイド手段であり、
回転軸２に近接したスピンドルユニット１の内側に配置
される補助ベアリング８の部分、および図中下方側の補
助ベアリング８の部分などにその噴出口１０ａが対向さ
れるよう供給路１０ｂが形成されている。On the other hand, 10 is a cooling medium guide means,
A supply passage 10b is formed so that the ejection port 10a is opposed to a portion of the auxiliary bearing 8 disposed inside the spindle unit 1 close to the rotating shaft 2 and a portion of the auxiliary bearing 8 on the lower side in the figure. I have.
【００２３】１１は上記冷却媒体ガイド手段１０を介し
て冷却媒体を補助ベアリング８の部分に供給可能とする
冷却媒体供給装置であり、この実施例においては窒素ガ
スが冷却媒体として用いられている。Reference numeral 11 denotes a cooling medium supply device which can supply a cooling medium to the auxiliary bearing 8 via the cooling medium guide means 10. In this embodiment, nitrogen gas is used as the cooling medium.
【００２４】したがって、冷却媒体供給装置１１は窒素
ガスボンベ１１ａとして形成され、開閉弁１１ｂを介し
て窒素ガスを冷却媒体ガイド手段１０に供給する。Therefore, the cooling medium supply device 11 is formed as a nitrogen gas cylinder 11a, and supplies nitrogen gas to the cooling medium guide means 10 through the on-off valve 11b.
【００２５】また、１２は軸受制御手段であり上記した
ように回転軸２の磁気軸受け制御を行うとともに、磁気
軸受の負荷や回転軸２の変位を検出し、磁気軸受の負荷
や回転軸２の変位が所定値以上となった場合には上記冷
却媒体供給装置１１の作動を行うもので、特に図２にお
いてこの冷却動作を行うためのブロック図を示す。Numeral 12 denotes bearing control means for controlling the magnetic bearing of the rotating shaft 2 as described above, detecting the load on the magnetic bearing and the displacement of the rotating shaft 2 and detecting the load on the magnetic bearing and the displacement of the rotating shaft 2. When the displacement exceeds a predetermined value, the cooling medium supply device 11 is operated. In particular, FIG. 2 shows a block diagram for performing this cooling operation.
【００２６】すなわち、この軸受制御手段１２は回転軸
負荷検出回路１００と冷却制御回路１０１とによって構
成され、回転軸負荷検出回路１００は回転軸１２の振れ
量を検出した変位センサ（ラジアルセンサ３ａ，９）か
らの検出値と回転数センサ（図示略）からの回転数検出
値に基づいて、磁気軸受の負荷あるいは回転軸２の振れ
量すなわち回転軸２の変位が所定値以上となり補助ベア
リング８と接触する回転軸２に焼付けが生ずる危険領域
であるか否かを検出する。That is, the bearing control means 12 comprises a rotating shaft load detecting circuit 100 and a cooling control circuit 101, and the rotating shaft load detecting circuit 100 detects displacement of the rotating shaft 12 (radial sensors 3a, 3a). 9) and the rotation speed detection value from a rotation speed sensor (not shown), the load of the magnetic bearing or the deflection of the rotation shaft 2, that is, the displacement of the rotation shaft 2, becomes greater than a predetermined value, and the auxiliary bearing 8 It is detected whether or not the rotating shaft 2 is in a danger area where seizure occurs.
【００２７】そして、磁気軸受の負荷あるいは回転軸２
の変位が予め定められた所定値以上であり、回転軸２が
補助ベアリング８と接触して焼付けを生ずる危険領域に
入った場合には、回転異常信号を後段の冷却制御回路１
０１へ出力する。また、この回転異常信号はモータ制御
回路１０２にも出力される。The load on the magnetic bearing or the rotating shaft 2
Is greater than or equal to a predetermined value, and the rotation shaft 2 comes into contact with the auxiliary bearing 8 and enters a danger area where seizure occurs.
Output to 01. The abnormal rotation signal is also output to the motor control circuit 102.
【００２８】これにより、冷却制御回路１０１は冷却媒
体供給装置１１へ作動開始信号を出力し、冷却媒体供給
装置１１からは冷却媒体ガイド手段１０に窒素ガスであ
る冷却媒体が供給される。同時に、モータ制御回路１０
２からはブレーキ信号がモータ７に出力される。As a result, the cooling control circuit 101 outputs an operation start signal to the cooling medium supply device 11, and the cooling medium supply device 11 supplies the cooling medium guide means 10 with the cooling medium as nitrogen gas. At the same time, the motor control circuit 10
2 outputs a brake signal to the motor 7.
【００２９】以上のようにこの考案によれば、回転軸２
に回転異常が発生し、しかもこの回転異常が回転軸２と
補助ベアリング８とが接触して焼付けを発生する程の回
転異常である場合には、補助ベアリング８の部分に冷却
媒体が吹き付けられて急冷することができるので、回転
軸２に発生する焼付け損傷を速やかに防止することがで
きる。As described above, according to the present invention, the rotating shaft 2
In the case where a rotation abnormality occurs and the rotation abnormality is such that the rotating shaft 2 and the auxiliary bearing 8 come into contact with each other to cause seizure, the cooling medium is blown to the auxiliary bearing 8 portion. Since rapid cooling can be performed, seizure damage occurring on the rotating shaft 2 can be promptly prevented.
【００３０】したがって、従来のように回転軸２の交換
を行う必要がなく、補助ベアリング８の交換だけでよく
回転軸２の再使用を可能とすることができるので、使い
勝手を向上させるとともにコスト低減化を図ることがで
きる。Therefore, it is not necessary to replace the rotating shaft 2 as in the prior art, and it is possible to reuse the rotating shaft 2 simply by replacing the auxiliary bearing 8, thereby improving usability and reducing costs. Can be achieved.
【００３１】[0031]
【考案の効果】以上説明したように、この考案によれば
回転軸に回転異常が発生し、しかもこの回転異常が回転
軸と補助ベアリングとが接触して焼付けを発生する程の
回転異常である場合には、補助ベアリングの部分に冷却
媒体が吹き付けられて急冷することができるので、回転
軸に発生する焼付け損傷を速やかに防止することができ
る。As described above, according to the present invention, a rotation abnormality occurs in the rotating shaft, and the rotation abnormality is such a rotation abnormality that the rotating shaft comes into contact with the auxiliary bearing to cause seizure. In this case, the cooling medium can be blown to the portion of the auxiliary bearing for rapid cooling, so that the burning damage to the rotating shaft can be prevented quickly.
【００３２】したがって、従来のように回転軸の交換を
行う必要がなく、補助ベアリングの交換だけでよく回転
軸の再使用を可能とすることができるので、使い勝手を
向上させるとともにコスト低減化を図ることができる。Therefore, unlike the conventional case, it is not necessary to replace the rotating shaft, and it is possible to reuse the rotating shaft only by replacing the auxiliary bearing. Therefore, the usability is improved and the cost is reduced. be able to.
【図１】この考案に係る磁気軸受式スピンドルを示す概
略構成図。FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a magnetic bearing type spindle according to the present invention.
【図２】この考案に係る磁気軸受式スピンドルの軸受制
御手段を示すブロック図。FIG. 2 is a block diagram showing bearing control means of the magnetic bearing type spindle according to the present invention.
【図３】従来の磁気軸受式スピンドルを示す概略構成
図。FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing a conventional magnetic bearing type spindle.
２ 回転軸 １０ａ 噴出口 １０ｂ 供給路 １０ 冷却媒体ガイド手段 １１ 冷却媒体供給装置 １２ 軸受制御手段 １００ 回転軸負荷検出回路 １０１ 冷却制御回路 2 Rotary shaft 10a Spout 10b Supply path 10 Cooling medium guide means 11 Cooling medium supply device 12 Bearing control means 100 Rotary shaft load detecting circuit 101 Cooling control circuit
Claims (1)
出された突出端に取付けられるようにした回転軸を、電
磁石の磁力により浮上保持しつつ高速回転する磁気軸受
式スピンドルにおいて、 上記回転軸に近接してスピンドルユニットの内側に配置
されている補助ベアリング部分に、その噴出口が対向さ
れるように供給路が形成される冷却媒体ガイド手段と、 上記冷却媒体ガイド手段に接続されるとともに、その供
給路内へ冷却媒体を必要に応じて供給可能とする冷却媒
体供給装置と、 上記回転軸を回転させるモータと、 上記モータの回転を制御するモータ制御回路と、 上記磁気軸受の負荷あるいは上記回転軸の変位を検出
し、磁気軸受の負荷あるいは回転軸の変位が所定値以上
となった場合には、上記冷却媒体供給装置から冷却媒体
ガイド手段へ冷却媒体を供給するように冷却媒体供給装
置を作動させるとともに、上記回転軸の回転を制御する
ように上記モータ制御回路を作動させる軸受制御手段
と、 を有することを特徴とする磁気軸受式スピンドル。A destructive test object is projected from a spindle unit.
The rotating shaft that can be attached to the projected
In a magnetic bearing spindle that rotates at high speed while floating and held by the magnetic force of a magnet , a supply path is provided such that an ejection port faces an auxiliary bearing portion disposed inside a spindle unit in proximity to the rotation shaft. A cooling medium guide unit formed, a cooling medium supply device connected to the cooling medium guide unit and capable of supplying a cooling medium into the supply path as needed, and a motor for rotating the rotating shaft. A motor control circuit for controlling the rotation of the motor; detecting a load on the magnetic bearing or a displacement of the rotating shaft; and when the load on the magnetic bearing or the displacement of the rotating shaft exceeds a predetermined value, the cooling. The cooling medium supply device is operated so as to supply the cooling medium from the medium supply device to the cooling medium guide means, and the rotation of the rotating shaft is controlled. Magnetic bearing spindle, characterized in that it comprises a bearing control means for operating the motor control circuit.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP1991052566U JP2603496Y2 (en) | 1991-07-08 | 1991-07-08 | Magnetic bearing spindle |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP1991052566U JP2603496Y2 (en) | 1991-07-08 | 1991-07-08 | Magnetic bearing spindle |
Publications (2)
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|---|---|
| JPH056221U JPH056221U (en) | 1993-01-29 |
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ID=12918354
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP1991052566U Expired - Lifetime JP2603496Y2 (en) | 1991-07-08 | 1991-07-08 | Magnetic bearing spindle |
Country Status (1)
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Also Published As
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
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