JPH06134654A - 回転・切り込み装置 - Google Patents

回転・切り込み装置

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JPH06134654A
JPH06134654A JP4287342A JP28734292A JPH06134654A JP H06134654 A JPH06134654 A JP H06134654A JP 4287342 A JP4287342 A JP 4287342A JP 28734292 A JP28734292 A JP 28734292A JP H06134654 A JPH06134654 A JP H06134654A
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rotary shaft
displacement
electromagnet
rotating
rotation
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JP4287342A
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Kazunari Yasuda
一成 安田
Masayuki Takahashi
正行 高橋
Toru Nakagawa
亨 中川
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 回転・切り込み装置において、回転工具をひ
ずみ等を生せず高精度に切り込むことのできる回転・切
り込み装置を提供する。 【構成】 回転軸７を非接触支持するための電磁石９及
びディスク１７、回転軸７の位置を検出するための変位
計、回転軸７を回転駆動するためのモータロータ，モー
タステータ、構成部品を取り付けるハウジングからなる
ことにより、回転軸を電磁石で空中支持し、電磁石個々
の磁気ループの強さを変化させることで、高精度な回転
・切り込み装置を提供できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、切削加工・研削加工に
用いられる回転機構及び送り機構を備えた設備におい
て、電磁石の吸引力により回転軸を完全非接触で空中支
持する磁気軸受スピンドルを用いて、摩擦によるメカニ
カルロス及び送り機構によるバックラッシュのない切り
込みのできる回転機構を備えた回転・切り込み装置に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、切削加工・研削加工などに用いら
れる回転・切り込み装置としては、ベアリング等の回転
支持具により構成された回転機構と、摺動部・駆動部か
らなる切り込み機構が別々に一つのユニットになってお
り、それぞれを締結具を用いて固定することで回転機構
及び切り込み機構が成り立っている。
【０００３】一般的に使用されている回転・切り込み装
置について説明する。図６は砥石９を工具とした回転・
切り込み機構の模式図である。切り込み機構としてスラ
イドの固定面１に取り付けられた切り込みモータ２の回
転をボールネジ等の駆動装置３を介することにより前後
方向の変位に変換し摺動面４を前・後進する方法があ
る。また、回転機構としてハウジング５に主軸ベアリン
グ６を挿入し、回転軸７を支持する。回転軸７を主軸モ
ータ８で駆動することで砥石９を回転する方法がある。
【０００４】また、図７に示すように、スライドの重量
による駆動装置のねじれ・たわみを少なくする方法とし
て、移動部１０を弾性ヒンジ１８により支持し移動部１
０の後部をピエゾドライバ１１に電圧を加えることで伸
縮させ切り込みを行う方法が発表されている。
【０００５】しかし、スライドを用いた方法では、駆動
装置の接合部のクリアランス及び各部の駆動抵抗による
ねじれ等により切り込み量に誤差を生じると共に高速で
の応答に問題がある。
【０００６】また、弾性ヒンジを用いた方法では、可動
部分の重量が増大すると共にヒンジの変位荷重を大きく
させることが必要となり、比較的小型の駆動部にしか用
いられていない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上述の方法は、回転支
持機構と切り込み機構がそれぞれ独立した構造であり、
切り込みを行う際の可動部の重量が増大することで各部
のねじれなどを生じる。また、弾性ヒンジを用いた方法
においても、可動部分の重量が増大すると共にヒンジの
変位荷重を大きくさせることが必要となり、回転支持機
構を有する切り込み機構への適応が困難であった。
【０００８】本発明は、従来の回転・切り込み機構にお
ける上述の問題を解決し、回転支持機構を有する切り込
み機構において高精度な切り込みを可能にする回転・切
り込み機構を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明の回転・切り込み装置は、前述のベアリング
等の軸受機構に替えて、電磁石の吸引力によって回転軸
を支持する磁気軸受を設け、回転軸を完全非接触で支持
すると共に、電磁石の吸引力を変化させることで回転軸
を移動させる機構を備えたものである。
【００１０】
【作用】本発明は、変化させたい量に等しい電磁石の吸
引力の差分を磁気軸受に指令し、回転軸の移動量を変位
計により計測し、指令値と移動量の差を確認し合致させ
ることで高精度な位置決めが可能となる。
【００１１】
【実施例】以下、本発明の一実施例の回転・切り込み装
置について図面を参照しながら説明する。
【００１２】図１は本発明の一実施例における磁気軸受
スピンドル機構の構成を示すもので、回転軸７の砥石９
側と後部の２ヵ所に回転支持するための電磁石Ｍ１〜Ｍ
８を設け、前後方向の位置決めを行う電磁石Ｍ９，Ｍ１
０を設け回転軸７を空中支持する。また、回転軸７のラ
ジアル方向の位置を検出するために変位計ｄ１〜ｄ８
を、ラジアル電磁石の作用部分に一ヵ所ずつ設けると共
に、変位計ｄ９をスラスト電磁石に対し設ける。
【００１３】一方、２ヵ所のラジアル電磁石の間に回転
軸７を回転駆動するためのモータロータ１２，モータス
テータ１３を取付、ハウジング５に組み込んである。
【００１４】本実施例においては、回転軸７を回転させ
る駆動機構を同一ユニットに組み込んでいるが別体構造
とすることも可能である。
【００１５】図２は図１のラジアル軸受の構成を示した
ものである。ラジアル軸受は、ラジアル電磁石と吸引さ
れる回転軸内のターゲットよりなる。ラジアル電磁石
は、八本の磁極歯を持つ積層鋼板１４に浮上コイル１
５，制御コイル１６を巻いたもので、Ｎ極Ｓ極を一組と
して四組の磁気ループが直交して配されている。１つの
磁気ループを１つの電磁石として、対向する２つの磁気
ループを用いて以下の説明を進める。
【００１６】浮上コイル１５に一定電流Ｉｎを流すこと
で、回転軸７を空中支持する。浮上した回転軸７の位置
を変位計ｄ１，ｄ３により読み取り、Ｘ軸上での読み取
り値の差分を計算し、制御コイル１６に電流Ｉｃを通す
ことで回転軸７を移動させ、変位計ｄ１，ｄ３の読み取
り値が同一になるように制御している。Ｙ軸においても
同様のことを行うことで、回転軸の位置を変位計に対し
て均等な距離に保っている。
【００１７】図３は図１のスラスト軸受の構成を示した
ものである。スラスト軸受は、回転軸７上に設けられた
ディスク１７及びその両側に対向させた浮上コイル１
５，制御コイル１６，変位計ｄ９よりなる。
【００１８】その動作は、浮上コイル１５に一定電流Ｉ
ｎを流し、ディスク１７を一定位置に支持する。
【００１９】これ以降、請求項の項目毎に毎に説明を行
う。 （実施例１）モーターによって回転軸７を駆動させた状
態で回転軸７をラジアル方向に切り込む方法について説
明する。
【００２０】図４はラジアル制御機構Ｘ断面を模式的に
示したものである。回転軸７の位置は前述の制御により
変位計ｄ１，ｄ３及びｄ５，ｄ７より当距離にある。こ
の回転軸７を電磁石Ｍ３，Ｍ７側に切り込み量Δｄ切り
込む場合について説明する。図２に示すように回転軸前
部の制御コイル１６に電流Ｉｃを通すことで、Ｍ１の磁
気ループを弱くすると共にＭ３の磁気ループを強くな
る。これにより回転軸７はＭ３側に移動する。この時の
変位計ｄ１，ｄ３の読み取り値Ｄ１，Ｄ３が電流Ｉｃに
相当するだけ変化する。制御コイル１６の電流Ｉｃを変
化させ、（１）式になるようにする。
【００２１】Ｄ１−Ｄ３＝２×Δｄ………（１） これにより、回転軸７は変位計ｄ１，ｄ３の軸線上でΔ
ｄだけ電磁石Ｍ３側に切り込む。
【００２２】回転軸後部において電磁石Ｍ５，Ｍ７及び
変位計ｄ５，ｄ７により同様のことを行うので、回転軸
７の位置はＸ断面上でＭ３，Ｍ７方向にΔｄ切り込むこ
ととなる。
【００２３】Ｙ軸方向においても、Ｍ２，Ｍ４，Ｍ６，
Ｍ８を用いて回転軸７を切り込むことが可能であり、
Ｘ，Ｙ軸の２方向を同時に制御することで、回転軸７に
対して直角な任意の方向に切り込みができる。
【００２４】この切り込み機構は、前述の通り砥石の回
転機構と一体になっており、砥石の回転中に切り込みを
行える。
【００２５】以上のように本実施例によれば、回転軸が
空中支持された状態で研削加工等に必要な切り込みを確
保できる。これにより、可動部の重量の増大による各部
のねじれを解消すると共に、支持剛性を確保することで
高精度な回転・切り込みが可能となる。
【００２６】（実施例２）次に、回転軸７を駆動させた
状態で回転軸７をスラスト方向に切り込む方法について
説明する。
【００２７】図５はスラスト制御機構を模式的に示した
ものである。回転軸７の位置は、回転軸７に設けたディ
スク１７をその両側に対向させた浮上コイル１５に一定
電流Ｉｎを流し、一定の距離に固定する。この時の軸端
と変位計の距離をＤ９とする。この回転軸７を変位計ｄ
９側に切り込み量Δｄ切り込む場合について説明する。
図３に示すようにスラスト用制御コイル１６に電流Ｉｃ
を通すことで、Ｍ９の磁気ループを弱くすると共にＭ１
０の磁気ループを強くなる。これにより回転軸７はＭ９
側に移動する。この時の変位計ｄ９の読み取り値Ｄが電
流Ｉｃに相当するだけで変化する。制御コイル１６の電
流Ｉｃを変化させ、（２）式になるようにする。
【００２８】Ｄ＝Ｄ９−Δｄ………（２） これにより、回転軸７は回転軸軸線上でΔｄだけ電磁石
Ｍ９側に切り込む。
【００２９】以上のように本実施例によれば、回転軸７
が空中支持された状態で回転軸方向に切り込むことが可
能となる。
【００３０】（実施例３）モーターによって回転軸７を
駆動させた状態で回転軸７をハウジング５に対して傾斜
させる方法について説明する。
【００３１】図４はラジアル制御機構Ｘ断面を模式的に
示したものである。回転軸７の位置は前述の制御により
変位計ｄ１，ｄ３及びｄ５，ｄ７より等距離にある。こ
の回転軸７を傾斜中心Ｇを支点とし電磁石Ｍ３，Ｍ７側
に式３にあたる傾斜量Δｄ３，Δｄ５移動する場合につ
いて説明する。
【００３２】Δｄ３／１ｆ＝Δｄ５／１ｒ………（３） 図２に示すように回転軸前部の制御コイル１６に電流Ｉ
ｃを通すことで、Ｍ１の磁気ループを弱くすると共にＭ
３の磁気ループを強くなる。これにより回転軸７はＭ３
側に移動する。この時の変位計ｄ１，ｄ３の読み取り値
Ｄ１，Ｄ３が電流Ｉｃに相当するだけ変化する。制御コ
イル１６の電流Ｉｃを変化させ、（４）式になるように
する。
【００３３】Ｄ１−Ｄ３＝２×Δｄ３………（４） 回転軸７は変位計ｄ１，ｄ３の軸線上でΔｄ３だけ電磁
石Ｍ３側に移動することとなる。
【００３４】回転軸後部において磁気ループが電磁石Ｍ
５側で弱く、Ｍ７側で強くなるように制御コイル１６を
変化させ、（５）式になるようにする。
【００３５】Ｄ５−Ｄ３＝２×Δｄ５………（５） 及び変位計ｄ５，ｄ７により同様のことを行うことで、
回転軸７の位置はＸ断面これにより、回転軸７はハウジ
ング５に対して式３に相当する角度分傾斜することとな
る。
【００３６】Ｙ軸方向においても、Ｍ２，Ｍ４，Ｍ６，
Ｍ８を用いて回転軸７を傾斜させることが可能であり、
Ｘ，Ｙ軸の２方向を同時に制御することで、回転軸７を
任意の方向に傾斜させることができる。
【００３７】以上のように本実施例によれば、回転軸が
空中支持された状態で研削加工等で砥石作用面の高精度
な位置調整が可能となる。
【００３８】
【発明の効果】従来の回転・切り込み装置における上述
の問題を解決し、回転工具をひずみ等を生せず高精度に
切り込むことのできる回転・切り込み装置を提供するこ
とである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例における磁気軸受スピンドル
機構の構成図
【図２】本発明の一実施例におけるラジアル軸受構成図
【図３】本発明の一実施例におけるスラスト軸受構成図
【図４】ラジアル軸受のＸ断面の模式図
【図５】スラスト軸受の模式図
【図６】従来の回転・切り込み装置の概略説明図
【図７】従来の回転・切り込み装置の概略説明図
【符号の説明】
７ 回転軸 ９ 砥石 １６ 制御コイル １７ ディスク

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 切削加工・研削加工等を行う際に必要と
    される被加工物を保持しておくためのワークスピンドル
    や加工工具を取り付けるためのツールスピンドルにおい
    て、回転軸を支持し円滑に回転させるための軸受として
    電磁石の吸引力により回転軸を完全非接触で空中支持す
    る磁気軸受スピンドルを用いて、ラジアル用電磁石の吸
    引力を変位指令により変化させ、その変位量を軸受のラ
    ジアル方向に設けた変位センサーにより測定し、指令値
    に対して合致するような制御機構を備えた事を特徴とす
    る回転・切り込み装置。
  2. 【請求項２】 請求項１において示した磁気軸受スピン
    ドルのスラスト方向に変位センサーを設けることで、ス
    ラスト用電磁石の吸引力を変位指令により変化させ、そ
    の変位量を測定し、指令値に対して合致するような制御
    機構を備えた事を特徴とする回転・切り込み装置。
  3. 【請求項３】 請求項１において示した磁気軸受スピン
    ドルの回転軸の前後２ヵ所に変位センサーを設け、傾斜
    変位指令により回転軸の前後でラジアル用電磁石の吸引
    力を逆方向に変化させ、回転軸を傾斜させた変位量を測
    定し、指令値に対して合致するような制御機構を備えた
    事を特徴とする回転・切り込み装置。
JP4287342A 1992-10-26 1992-10-26 回転・切り込み装置 Pending JPH06134654A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4287342A JPH06134654A (ja) 1992-10-26 1992-10-26 回転・切り込み装置
KR1019930021756A KR940008813A (ko) 1992-10-26 1993-10-20 회전전후 이송장치
US08/141,219 US5573443A (en) 1992-10-26 1993-10-26 Spindle and method for driving the same

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JP4287342A JPH06134654A (ja) 1992-10-26 1992-10-26 回転・切り込み装置

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KR (1) KR940008813A (ja)

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