JPH08338432A - Magnetic bearing spindle device - Google Patents
Magnetic bearing spindle deviceInfo
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- JPH08338432A JPH08338432A JP14782895A JP14782895A JPH08338432A JP H08338432 A JPH08338432 A JP H08338432A JP 14782895 A JP14782895 A JP 14782895A JP 14782895 A JP14782895 A JP 14782895A JP H08338432 A JPH08338432 A JP H08338432A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は磁気軸受スピンドル装
置に関し、特に、制御式磁気軸受と接触軸受とを用い、
アンバランス量の大きい高速回転機器に使用できるよう
な磁気軸受スピンドル装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a magnetic bearing spindle device, and more particularly, to a controlled magnetic bearing and a contact bearing,
The present invention relates to a magnetic bearing spindle device that can be used for high-speed rotating equipment with a large amount of unbalance.
【０００２】[0002]
【従来の技術】図１１は従来の転がり軸受で支持したス
ピンドルの構成例を示す縦断面図である。図１１におい
て、転がり軸受１，２によってロータ３が支持され、転
がり軸受１と２との間のスピンドルハウジング５にはモ
ータステータ６が設けられ、このモータステータ６に対
向するようにロータ３にはモータロータ７が設けられ、
モータステータ６はモータインバータ８によって駆動さ
れる。2. Description of the Related Art FIG. 11 is a vertical cross-sectional view showing a structural example of a spindle supported by a conventional rolling bearing. In FIG. 11, the rotor 3 is supported by the rolling bearings 1 and 2, the motor housing 6 is provided in the spindle housing 5 between the rolling bearings 1 and 2, and the rotor 3 is arranged so as to face the motor stator 6. A motor rotor 7 is provided,
The motor stator 6 is driven by the motor inverter 8.
【０００３】図１１に示したスピンドルにおいて、ロー
タ３に取付けたワーク４にアンバランスやロータ３との
芯ずれがあると、回転中ロータ３には大きな遠心力が作
用し、回転同期の振動が発生する。この振動が転がり軸
受１，２を介してスピンドルハウジング５に伝達され
る。遠心力はロータ回転数の２乗に比例するため、転が
り軸受１，２のような軸受支持剛性が周波数によらず一
定の場合には、回転時の振動が大きく、高速回転ができ
ないという欠点がある。In the spindle shown in FIG. 11, if the work 4 attached to the rotor 3 is unbalanced or misaligned with the rotor 3, a large centrifugal force acts on the rotor 3 during rotation, causing vibrations in synchronization with rotation. appear. This vibration is transmitted to the spindle housing 5 via the rolling bearings 1 and 2. Since the centrifugal force is proportional to the square of the rotor rotation speed, if the bearing support rigidity such as the rolling bearings 1 and 2 is constant regardless of the frequency, the vibration at the time of rotation is large, and high speed rotation cannot be performed. is there.
【０００４】図１２は磁気軸受で完全に非接触で支持す
るようにしたスピンドルの断面図および制御回路のブロ
ック図である。図１２において、スピンドル本体は、１
個のアキシャル磁気軸受ユニット２２と、２個のラジア
ル磁気軸受ユニット１４，１８とからなっていて、各磁
気軸受ユニット２２，１４，１８は、それぞれ位置検出
センサ１９，１１，１５と電磁石２０，２１，１２，１
６から構成される。電磁石１２と１６との間にはモータ
ユニット２４が設けられる。モータユニット２４はモー
タステータ２６とモータロータ２７とからなり、モータ
ユニット２４はモータインバータ３８によって駆動され
る。FIG. 12 is a sectional view of a spindle and a block diagram of a control circuit which are supported by a magnetic bearing in a completely non-contact manner. In FIG. 12, the spindle body is 1
Each of the magnetic bearing units 22, 14, 18 comprises a position detection sensor 19, 11, 15 and an electromagnet 20, 21. , 12, 1
It consists of 6. A motor unit 24 is provided between the electromagnets 12 and 16. The motor unit 24 includes a motor stator 26 and a motor rotor 27, and the motor unit 24 is driven by a motor inverter 38.
【０００５】さらに、磁気軸受制御のための制御装置３
１はスピンドル外部に設けられていて、ケーブル３０に
よってスピンドル本体と接続される。この制御装置３１
は、外部から入力されるＡＣ電源３７を直流に変換する
電源装置３２と、装置のシーケンス動作をコントロール
するシーケンス回路３３と、位置センサのためのアンプ
３４と、位置センサ出力を信号処理する補償回路３５
と、電磁石２０，２１，１２，１６を駆動するための電
流増幅回路３６とから構成される。この磁気軸受は、位
置検出センサ１９，１１，１５の出力を補償回路３５で
信号処理されて得られた信号を電流増幅回路３６に送
り、電磁石１２，１６，２０，２１に電流を供給するこ
とによって、ロータ位置が制御される。Further, a control device 3 for controlling the magnetic bearings
1 is provided outside the spindle and is connected to the spindle body by a cable 30. This control device 31
Is a power supply device 32 for converting an AC power supply 37 input from the outside into a direct current, a sequence circuit 33 for controlling the sequence operation of the device, an amplifier 34 for a position sensor, and a compensation circuit for signal processing the position sensor output. 35
And a current amplifier circuit 36 for driving the electromagnets 20, 21, 12, 16. This magnetic bearing supplies the signals obtained by processing the outputs of the position detection sensors 19, 11, 15 by the compensating circuit 35 to the current amplifying circuit 36 and supplying the currents to the electromagnets 12, 16, 20, 21. Controls the rotor position.
【０００６】この図１２に示した磁気軸受の場合、その
軸受性能（ばね特性，減衰特性）は、制御装置３１内の
補償回路３５の設定によって可変することができ、各周
波数域での軸受剛性を任意に設定できるという特徴があ
る。その結果、高周波数域の剛性を選択的に低めるよう
に補償回路３５を設定することにより、高速回転時のロ
ータ９からスピンドルハウジング２５への振動の伝達を
下げることが可能である。In the case of the magnetic bearing shown in FIG. 12, its bearing performance (spring characteristic, damping characteristic) can be varied by setting the compensation circuit 35 in the control device 31, and the bearing rigidity in each frequency range. The feature is that can be set arbitrarily. As a result, by setting the compensation circuit 35 so as to selectively reduce the rigidity in the high frequency range, it is possible to reduce the transmission of vibration from the rotor 9 to the spindle housing 25 during high speed rotation.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１２
に示した磁気軸受では、スピンドル本体以外に専用の制
御装置３１やスピンドル本体と制御装置３１との間を接
続するための専用のケーブル３０が必要であり、構成要
素が多く、高価であることから、汎用の機器としては使
用できないという問題点があった。However, as shown in FIG.
In the magnetic bearing shown in (1), in addition to the spindle body, a dedicated control device 31 and a dedicated cable 30 for connecting between the spindle body and the control device 31 are required, and there are many components and they are expensive. However, there is a problem that it cannot be used as a general-purpose device.
【０００８】それゆえに、この発明の主たる目的は、磁
気軸受の制御軸数を減少して制御装置を小型化でき、さ
らに制御装置をハウジング内に収納してケーブルを廃止
し、コストを低減できるような磁気軸受スピンドル装置
を提供することである。Therefore, a main object of the present invention is to reduce the number of control shafts of a magnetic bearing to miniaturize the control device, and further to house the control device in the housing to eliminate the cable and reduce the cost. To provide a simple magnetic bearing spindle device.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
負荷が印加されるスピンドルの一方側をラジアル方向に
支持するための制御式磁気軸受と、スピンドルの他方側
に常時接触しながら支持する接触式軸受と、制御式磁気
軸受と接触式軸受との間に設けられ、スピンドルを回転
駆動するためのモータと、本体内に設けられて制御式磁
気軸受を制御するための制御手段とを備えて構成され
る。The invention according to claim 1 is
Between the controlled magnetic bearing for supporting one side of the spindle to which a load is applied in the radial direction, the contact type bearing for supporting the other side of the spindle while always in contact, and the controlled magnetic bearing and the contact type bearing. And a control means for controlling the controllable magnetic bearing provided in the main body.
【００１０】請求項２に係る発明は、負荷が印加される
スピンドルの一方側をラジアル方向に支持するための制
御式磁気軸受と、スピンドルの他方側を支持する動圧軸
受と、制御式磁気軸受と動圧軸受との間に設けられてス
ピンドルを回転駆動するためのモータと、本体内に設け
られて制御式磁気軸受を制御するための制御手段とによ
って構成される。According to a second aspect of the present invention, there is provided a controllable magnetic bearing for radially supporting one side of a spindle to which a load is applied, a dynamic pressure bearing for supporting the other side of the spindle, and a controllable magnetic bearing. And a dynamic pressure bearing for driving the spindle to rotate, and a control means provided in the main body for controlling the controllable magnetic bearing.
【００１１】請求項３に係る発明では、請求項１の発明
に加えて、接触式軸受とスピンドルハウジングとの間に
設けられ、有機材料からなる高減衰材料もしくは粘性流
体を利用したダンパ機構もしくは摩擦を利用したダンパ
機構を含む。According to a third aspect of the invention, in addition to the first aspect of the invention, a damper mechanism or friction provided between the contact type bearing and the spindle housing and using a high damping material made of an organic material or a viscous fluid is used. Including a damper mechanism using
【００１２】請求項４に係る発明では、請求項１または
２の発明に加えて、さらにスピンドルの回転数を検出す
るセンサを含み、制御手段は、センサの出力信号に基づ
いてスピンドルの回転周波数成分のゲインを低下させる
ためのバンドエリミネートフィルタを内蔵した補償回路
と、補償回路の出力信号を増幅する電流増幅回路とを含
む。According to a fourth aspect of the present invention, in addition to the first or second aspect of the invention, a sensor for detecting the number of rotations of the spindle is further included, and the control means includes a rotation frequency component of the spindle based on an output signal of the sensor. A compensating circuit incorporating a band eliminate filter for reducing the gain of, and a current amplifying circuit for amplifying an output signal of the compensating circuit are included.
【００１３】請求項５に係る発明では、バンドエリミネ
ートフィルタの中心周波数をスピンドルの回転数にトラ
ッキングさせる。In the invention according to claim 5, the center frequency of the band eliminate filter is tracked by the rotational speed of the spindle.
【００１４】請求項６に係る発明では、センサの出力信
号によってバンドエリミネートフィルタの中心周波数を
切換える。In the invention according to claim 6, the center frequency of the band eliminate filter is switched according to the output signal of the sensor.
【００１５】[0015]
【作用】この発明に係る磁気軸受スピンドル装置は、ス
ピンドルの一方側を制御式磁気軸受によってラジアル方
向に支持し、スピンドルの他方側を常時接触しながら接
触式軸受で支持するかあるいは動圧軸受で支持し、制御
式磁気軸受を制御するための制御手段を本体内に内蔵し
たことによって、制御式磁気軸受の軸数を減らして構造
を簡単にでき、しかも制御手段を内蔵したことによって
ケーブルを不要にでき、コストも低減できる。In the magnetic bearing spindle device according to the present invention, one side of the spindle is supported in the radial direction by the control type magnetic bearing, and the other side of the spindle is supported by the contact type bearing while always in contact, or by the dynamic pressure bearing. Since the control means for supporting and controlling the controllable magnetic bearing is built into the main body, the number of axes of the controllable magnetic bearing can be reduced and the structure can be simplified, and since the control means is incorporated, no cable is required. Therefore, the cost can be reduced.
【００１６】[0016]
【実施例】図１はこの発明の一実施例の縦断面図であ
る。図１において、ロータ４０の上端にはアンバランス
を有するワーク４１が取付けられており、このロータ４
０の上端の負荷側は、位置センサ４４と電磁石４２とか
らなるラジアル磁気軸受ユニット４５によって支持さ
れ、ロータ４０下段の反負荷側は転がり軸受５０によっ
て常時接触しながら支持される。磁気軸受ユニット４５
と転がり軸受５０に挟まれた位置にモータロータ４７と
モータステータ４６とからなるモータユニット４８が配
置される。1 is a vertical sectional view of an embodiment of the present invention. In FIG. 1, an unbalanced work 41 is attached to the upper end of the rotor 40.
The load side at the upper end of 0 is supported by the radial magnetic bearing unit 45 including the position sensor 44 and the electromagnet 42, and the anti-load side at the lower stage of the rotor 40 is supported by the rolling bearing 50 while always in contact. Magnetic bearing unit 45
A motor unit 48 including a motor rotor 47 and a motor stator 46 is arranged at a position sandwiched by the rolling bearings 50.
【００１７】さらに、スピンドル内部には、シーケンス
回路５３とセンサアンプ５４と補償回路５５と電流増幅
回路５６とを含む制御装置５８が内蔵され、外部からＤ
Ｃ電源５７が制御装置５８に供給されることにより、磁
気軸受が作動される。Further, inside the spindle, a control device 58 including a sequence circuit 53, a sensor amplifier 54, a compensation circuit 55 and a current amplification circuit 56 is built in, and D is externally supplied.
By supplying the C power source 57 to the control device 58, the magnetic bearing is operated.
【００１８】上述のごとく、負荷側に磁気軸受ユニット
４５を配置したことによって、ワーク４１のアンバラン
スによる回転振動のスピンドルハウジング４９への伝達
を抑えることができ、負荷側の軸受として非接触の磁気
軸受ユニット４５を用いたことにより、軸受のメンテナ
ンスによるランニングコストを軽減できる。また、ほと
んど動的外乱が働かない反負荷側の支持に転がり軸受５
０を用いることによって、磁気軸受の制御軸数を減らす
ことができ、磁気軸受装置のコストダウンを図ることが
できる。As described above, by disposing the magnetic bearing unit 45 on the load side, it is possible to suppress the transmission of rotational vibration due to the imbalance of the work 41 to the spindle housing 49, and a non-contact magnetic bearing is used as the load side bearing. By using the bearing unit 45, running costs due to bearing maintenance can be reduced. In addition, rolling bearings 5 are used to support the anti-load side where almost no dynamic disturbances occur.
By using 0, the number of control shafts of the magnetic bearing can be reduced, and the cost of the magnetic bearing device can be reduced.
【００１９】一方、負荷側および反負荷側ともに磁気軸
受ユニットを用いた完全非接触支持の磁気軸受装置で
は、ロータの曲げ固有振動へのダンピングは安定浮上の
ために不可欠であり、このことが磁気軸受補償回路を複
雑にしてきた。これに対して、図１に示した実施例のよ
うに、ロータ４０に転がり軸受５０のような機械的接触
部を持つことによって、ダンピングが付加される結果、
磁気軸受の補償回路５５を簡略化することができる。さ
らに、ロータ４０に取付けたワーク４１によって変動す
る固有振動に対して制御回路の定数を変更して対処する
必要もなく、スピンドルの汎用化を実現できる。さら
に、比較的サイズの大きなＡＣ／ＤＣ電源回路以外のす
べての制御装置全体をスピンドル本体内に配置すること
により、装置全体をコンパクトにできると同時に外部に
専用の制御装置を置く必要はないことから、低コスト化
を実現できる。On the other hand, in a completely non-contact supporting magnetic bearing device using magnetic bearing units on both the load side and the anti-load side, damping of the bending natural vibration of the rotor is indispensable for stable levitation. The bearing compensation circuit has been complicated. On the other hand, as in the embodiment shown in FIG. 1, by providing the rotor 40 with a mechanical contact portion such as the rolling bearing 50, damping is added.
The compensating circuit 55 of the magnetic bearing can be simplified. Furthermore, it is not necessary to change the constant of the control circuit to cope with the natural vibration that fluctuates due to the work 41 attached to the rotor 40, and it is possible to realize generalization of the spindle. Furthermore, by disposing all the control devices other than the relatively large AC / DC power supply circuit in the spindle main body, the entire device can be made compact, and at the same time there is no need to install a dedicated control device outside. Therefore, cost reduction can be realized.
【００２０】図２はこの発明の他の実施例を示す縦断面
図である。この図２に示した実施例は、図１に示した転
がり軸受５０に代えてピボット動圧軸受６０を配置した
ものである。このピボット動圧軸受は、ロータ４０の反
負荷側のハウジング４９側に半球状の凹部を設け、ロー
タ４０の反負荷側に半球状の凸部を形成し、両者の間に
僅かな隙間を設けたものである。しかし、ピボット動圧
軸受６０はロータ４０の下側方向への荷重は受けること
ができるが、図２において上方向への荷重を受けること
ができない。そこで、ロータ４０の下方に予圧を加える
必要がある。この実施例では、ハウジング４９に永久磁
石６２を固定し、対向するロータに配置した永久磁石６
１との吸引力を利用して予圧を与えている。FIG. 2 is a vertical sectional view showing another embodiment of the present invention. In the embodiment shown in FIG. 2, a pivot dynamic pressure bearing 60 is arranged in place of the rolling bearing 50 shown in FIG. In this pivot dynamic pressure bearing, a hemispherical concave portion is provided on the side of the rotor 40 opposite to the housing 49, and a hemispherical convex portion is formed on the opposite side of the rotor 40, and a slight gap is provided between the two. It is a thing. However, although the pivot dynamic pressure bearing 60 can receive the load in the downward direction of the rotor 40, it cannot receive the load in the upward direction in FIG. Therefore, it is necessary to apply a preload below the rotor 40. In this embodiment, the permanent magnets 62 are fixed to the housing 49, and the permanent magnets 6 arranged on the rotors facing each other.
The preload is applied by using the suction force with 1.
【００２１】なお、図１に示した実施例において、ロー
タ４０の回転中に発生するスピンドルハウジング４９の
振動をさらに減少させるためには、反負荷側の転がり軸
受５０もしくは動圧軸受６０を通じて伝達される振動を
抑制する必要がある。そのような方法を図３〜図５に示
す。In the embodiment shown in FIG. 1, in order to further reduce the vibration of the spindle housing 49 generated during the rotation of the rotor 40, the vibration is transmitted through the rolling bearing 50 or the dynamic pressure bearing 60 on the anti-load side. Vibration must be suppressed. Such a method is shown in FIGS.
【００２２】図３は転がり軸受５０を内蔵した軸受ハウ
ジング６４の外径面とスピンドルハウジング４９との間
に高分子材料で形成された高減衰材料６３を挿入し、ロ
ータ４０からの振動をこの高減衰材料６３で吸収するよ
うにしたものである。In FIG. 3, a high damping material 63 made of a polymer material is inserted between the outer diameter surface of the bearing housing 64 having the rolling bearing 50 built-in and the spindle housing 49, and the vibration from the rotor 40 is increased by this damping material 63. The attenuating material 63 absorbs the light.
【００２３】図４に示した実施例は、転がり軸受６７の
外径とスピンドルハウジング４９との隙間に２個のＯリ
ング６５を組合せたオイル溜まり６６を形成し、その内
部に粘性流体を含浸させることにより、粘性流体ダンパ
を構成したものである。In the embodiment shown in FIG. 4, an oil reservoir 66 in which two O-rings 65 are combined is formed in the gap between the outer diameter of the rolling bearing 67 and the spindle housing 49, and a viscous fluid is impregnated into the oil reservoir 66. This constitutes a viscous fluid damper.
【００２４】図５に示した実施例は、転がり軸受６８と
スピンドルハウジング４９との間に隙間６９を持たせ
て、転がり軸受６８とスピンドルハウジング４９との間
の相対変位による摩擦によって減衰を図ったものであ
る。In the embodiment shown in FIG. 5, a gap 69 is provided between the rolling bearing 68 and the spindle housing 49, and damping is achieved by friction due to relative displacement between the rolling bearing 68 and the spindle housing 49. It is a thing.
【００２５】さらに、磁気軸受ユニット４５を介してロ
ータ４０からスピンドルハウジング４９へ伝達する振動
を減少させるためには、磁気軸受の制御回路の特性を変
更してロータ４０の回転数の振動を選択的に除去するよ
うにしてもよい。Further, in order to reduce the vibration transmitted from the rotor 40 to the spindle housing 49 via the magnetic bearing unit 45, the characteristics of the control circuit of the magnetic bearing are changed to selectively select the vibration of the rotational speed of the rotor 40. It may be removed.
【００２６】図６はそのような実施例を示す図である。
ロータ４０の下方側には回転センサ１５７が設けられ、
この回転センサ１５７によって検出されたロータ回転数
に中心周波数を一致させるためのトラッキング型のバン
ドエリミネートフィルタ１５６を補償回路１５５内に挿
入したものであり、常にロータ４０の回転周波数成分の
ゲインを低下させることができる。FIG. 6 is a diagram showing such an embodiment.
A rotation sensor 157 is provided below the rotor 40,
A tracking type band eliminate filter 156 for matching the center frequency with the rotor rotation speed detected by the rotation sensor 157 is inserted in the compensation circuit 155, and always lowers the gain of the rotation frequency component of the rotor 40. be able to.
【００２７】図７（ａ）は補償回路５５の伝達関数を示
し、図７（ｂ）はバンドエリミネートフィルタ１５６の
伝達関数を示し、図７（ｃ）はバンドエリミネートフィ
ルタ１５６を補償回路５５にカスケードに挿入して新た
に得られた補償回路１５５の伝達関数を示す図である。
図７（ａ）に示すような伝達関数を有する補償回路５５
に図７（ｂ）に示す伝達関数を有するバンドエリミネー
トフィルタ１５６を挿入することによって、図７（ｃ）
に示すように、ロータ回転周波数のゲインを選択的に低
下させることができ、スピンドルハウジングの振動を軽
減することができる。FIG. 7A shows the transfer function of the compensation circuit 55, FIG. 7B shows the transfer function of the band elimination filter 156, and FIG. 7C shows the band elimination filter 156 cascaded to the compensation circuit 55. It is a figure which shows the transfer function of the compensation circuit 155 newly inserted by inserting into.
Compensation circuit 55 having a transfer function as shown in FIG.
By inserting the band eliminate filter 156 having the transfer function shown in FIG. 7B into FIG.
As shown in, the gain of the rotor rotation frequency can be selectively reduced, and the vibration of the spindle housing can be reduced.
【００２８】図８は上述の例でロータの回転周波数Ｒに
トラッキングさせてバンドエリミネートフィルタの中心
周波数ωを変化させた特性を示す。FIG. 8 shows the characteristics obtained by tracking the rotational frequency R of the rotor and changing the center frequency ω of the band eliminate filter in the above example.
【００２９】図９はバンドエリミネートフィルタの中心
周波数ωをスピンドル常用回転周波数ω１に固定するよ
うにした図である。この場合、図８に示した例と比較し
て、その回路構成を簡素化することができる特徴を有す
る。FIG. 9 is a diagram in which the center frequency ω of the band eliminate filter is fixed to the spindle normal rotation frequency ω1. In this case, as compared with the example shown in FIG. 8, it has a feature that the circuit configuration can be simplified.
【００３０】図１０はスピンドルの回転数に応じてバン
ドエリミネートフィルタの中心周波数を多段に切換える
ようにしたものであり、スピンドル常用回転周波数が複
数（たとえばω１，ω２，ω３）ある場合に適用可能で
ある。FIG. 10 shows a configuration in which the center frequency of the band eliminate filter is switched in multiple stages according to the number of rotations of the spindle, which is applicable when there are a plurality of spindle common rotation frequencies (eg, ω1, ω2, ω3). is there.
【００３１】[0031]
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、ロー
タの反負荷側を支持するために転がり軸受または動圧軸
受を使用し、負荷側を制御式磁気軸受で支持し、磁気軸
受を制御するための制御手段を内部に組込むようにした
ので、スピンドルハウジングへの振動の伝達を軽減する
ことができ、しかも制御ケーブルを不要にでき、コスト
ダウンを図ることができる。As described above, according to the present invention, the rolling bearing or the dynamic pressure bearing is used to support the anti-load side of the rotor, and the load side is supported by the controllable magnetic bearing. Since the control means for controlling is incorporated in the inside, it is possible to reduce the transmission of vibration to the spindle housing, and it is possible to eliminate the control cable and to reduce the cost.
【図１】この発明の一実施例の転がり軸受を用いた例を
示す縦断面図である。FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an example using a rolling bearing according to an embodiment of the present invention.
【図２】この発明の他の実施例の動圧軸受を用いた例の
断面図である。FIG. 2 is a sectional view of an example using a dynamic pressure bearing of another embodiment of the present invention.
【図３】この発明の他の実施例として高減衰材料で振動
を吸収するようにした例の断面図である。FIG. 3 is a sectional view of an example in which a high damping material absorbs vibration as another embodiment of the present invention.
【図４】この発明のさらにその他の実施例として粘性流
体ダンパを使用した例を示す縦断面図である。FIG. 4 is a vertical sectional view showing an example in which a viscous fluid damper is used as still another embodiment of the present invention.
【図５】この発明のさらにその他の実施例として、転が
り軸受とスピンドルハウジング間に隙間を持たせて振動
の減衰を図った例を示す縦断面図である。FIG. 5 is a vertical sectional view showing still another embodiment of the present invention, in which vibration is damped by providing a gap between the rolling bearing and the spindle housing.
【図６】この発明のさらにその他の実施例として、磁気
軸受の制御回路の特性を変更して振動を選択的に除去す
るようにした例を示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view showing another example of the present invention in which the characteristics of the control circuit of the magnetic bearing are changed to selectively remove vibration.
【図７】補償回路とバンドエリミネートフィルタとこの
バンドエリミネートフィルタを補償回路に挿入して新た
に得られた補償回路の伝達関数を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a compensation circuit, a band elimination filter, and a transfer function of a compensation circuit newly obtained by inserting the band elimination filter into the compensation circuit.
【図８】ロータの回転周波数にトラッキングさせてバン
ドエリミネートフィルタの中心周波数を変化させる例を
示す図である。FIG. 8 is a diagram showing an example in which the center frequency of the band eliminate filter is changed by tracking the rotation frequency of the rotor.
【図９】バンドエリミネートフィルタの中心周波数をス
ピンドル常用回転周波数に固定した例を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing an example in which the center frequency of the band eliminate filter is fixed to the spindle common rotation frequency.
【図１０】スピンドルの回転数に応じてバンドエリミネ
ートフィルタの中心周波数を多段に切換える例を示す図
である。FIG. 10 is a diagram showing an example in which the center frequency of the band eliminate filter is switched in multiple stages according to the rotation speed of the spindle.
【図１１】従来の転がり軸受で支持したスピンドルの縦
断面図である。FIG. 11 is a vertical sectional view of a spindle supported by a conventional rolling bearing.
【図１２】磁気軸受でロータを非接触支持したスピンド
ルの縦断面図および制御回路のブロック図である。FIG. 12 is a longitudinal sectional view of a spindle in which a rotor is supported by a magnetic bearing in a non-contact manner and a block diagram of a control circuit.
【符号の説明】 ４０ ロータ ４１ ワーク ４２ 電磁石 ４４ 位置センサ ４６ モータステータ ４７ モータロータ ４８ モータユニット ５０，６７，６８ 転がり軸受 ５３ シーケンス回路 ５４ センサアンプ ５５ 補償回路 ５６ 電流増幅回路 ５７ ＤＣ電源 ６０ ピボット動圧軸受 ６３ 高減衰材料 ６４ 軸受ハウジング ６５ Ｏリング １５６ バンドエリミネートフィルタ[Explanation of reference numerals] 40 rotor 41 work 42 electromagnet 44 position sensor 46 motor stator 47 motor rotor 48 motor unit 50, 67, 68 rolling bearing 53 sequence circuit 54 sensor amplifier 55 compensation circuit 56 current amplification circuit 57 DC power supply 60 pivot dynamic pressure bearing 63 High damping material 64 Bearing housing 65 O-ring 156 Band elimination filter
Claims (6)
ラジアル方向に支持するための制御式磁気軸受、 前記スピンドルの他方側に常時接触しながら支持する接
触式軸受、 前記制御式磁気軸受と前記接触式軸受との間に設けら
れ、前記スピンドルを回転駆動するためのモータ、およ
び本体内に設けられ、前記制御式磁気軸受を制御するた
めの制御手段を備えた、磁気軸受スピンドル装置。1. A control type magnetic bearing for radially supporting one side of a spindle to which a load is applied, a contact type bearing for supporting the other side of the spindle while always contacting the other side, the control type magnetic bearing and the above A magnetic bearing spindle device comprising: a motor provided between the contact type bearing and for rotating the spindle; and a control means provided in the main body for controlling the control type magnetic bearing.
ラジアル方向に支持するための制御式磁気軸受、 前記スピンドルの他方側を支持する動圧軸受、 前記制御式磁気軸受と前記動圧軸受との間に設けられ、
前記スピンドルを回転駆動するためのモータ、および本
体内に設けられ、前記制御式磁気軸受を制御するための
制御手段を備えた、磁気軸受スピンドル装置。2. A control type magnetic bearing for supporting one side of a spindle to which a load is applied in a radial direction, a dynamic pressure bearing for supporting the other side of the spindle, the control type magnetic bearing and the dynamic pressure bearing. Between the
A magnetic bearing spindle device comprising: a motor for rotationally driving the spindle; and a control means provided in the main body for controlling the controllable magnetic bearing.
ウジングとの間に設けられ、有機材料からなる高減衰材
料もしくは粘性流体を利用したダンパ機構もしくは摩擦
を利用したダンパ機構を含む、請求項１の磁気軸受スピ
ンドル装置。3. The method according to claim 1, further comprising a damper mechanism provided between the contact type bearing and the spindle housing, the damper mechanism using a high damping material made of an organic material or a viscous fluid, or the damper mechanism using friction. Magnetic bearing spindle device.
するセンサを含み、 前記制御手段は、 前記センサの出力信号に基づいて、前記スピンドルの回
転周波数成分のゲインを低下させるためのバンドエリミ
ネートフィルタを内蔵した補償回路と、 前記補償回路の出力信号を増幅して前記制御式磁気軸受
に与えるための増幅回路とを含む、請求項１または２の
磁気軸受スピンドル装置。4. A sensor for detecting the number of rotations of the spindle, wherein the control means includes a band elimination filter for reducing a gain of a rotation frequency component of the spindle based on an output signal of the sensor. The magnetic bearing spindle device according to claim 1, further comprising: a built-in compensation circuit; and an amplifier circuit for amplifying an output signal of the compensation circuit and applying the amplified output signal to the control type magnetic bearing.
周波数を前記スピンドルの回転数にトラッキングさせる
ことを特徴とする、請求項４の磁気軸受スピンドル装
置。5. The magnetic bearing spindle device according to claim 4, wherein the center frequency of the band eliminate filter is tracked by the rotation speed of the spindle.
ドエリミネートフィルタの中心周波数を切換えることを
特徴とする、請求項４の磁気軸受スピンドル装置。6. The magnetic bearing spindle device according to claim 4, wherein a center frequency of the band eliminate filter is switched according to an output signal of the sensor.
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- 1995-06-14 JP JP14782895A patent/JP3693384B2/en not_active Expired - Fee Related
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