JP2004219147A - Spindle device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はスピンドル装置に関し、特に工作機械、産業機械等のスピンドル軸の回転速度や回転方向等の回転を検出する回転検出器を備えたスピンドル装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、工作機械、産業機械等に用いられるスピンドル装置には、スピンドル軸の回転速度を検出する検出器(速度センサ)が取り付けられているものがある(例えば、特許文献1参照)。
一般的には、磁性体を材質とした平歯車状のトーンリングをスピンドル軸に取り付けると共に、該トーンリングの外周部に近接配置された検出素子(例えば電磁式のピックアップコイルやホール素子、MRセンサ)によってトーンリング外周面の凹凸状の歯部による磁束の変化に応じた信号を出力し、該出力信号に基づいて回転速度を検出する方式が採用されている。この方式は潤滑油などによる汚れの影響を受け難いため広く用いられている。
【0003】
一方、回転速度の検出のみならず、スピンドル軸の角度位置決めを行う必要がある工作機械に組み込まれるスピンドル装置の場合は、前記検出素子が複数個内蔵された検出器やスピンドル軸の軸端部にロータリエンコーダを取り付ける方式が広く用いられている。
【0004】
【特許文献1】
特開平1−51256号公報(第3頁、図1)
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年の工作機械の高速化、インテリジェント化に伴い、スピンドル装置には高速回転化はもちろん、加減速時の応答性の高さや負荷変動時の回転速度変動率の低さなどが要求されている。そのためには、制御装置の速度ループゲインを上げる必要があり、高い角度分解能を有する回転速度信号が求められている。
【0006】
しかしながら、上述したような従来の速度センサが検出できるトーンリングのモジュール(ピッチ円直径/歯数)は、通常1〜3程度であるため、高い角度分解能を実現しようとするとトーンリングを大径化する必要がある。例えば角度分解能が512分割必要な場合、最低でも直径514mmもの大径のトーンリングをスピンドル軸に取り付ける必要がある。
【0007】
このような大径のトーンリングは、遠心破壊のみならず、回転側部材の大幅な質量増加を招くため、スピンドル装置の危険速度域が低下し、高速回転が困難となってしまう虞れがある。
一方、モジュールが0.15等の微細なトーンリングを用いることが可能な速度センサも存在するが、トーンリングと速度センサ間のエアギャップが0.1mm程度と狭く、取付け誤差の許容値も小さいため、スピンドル装置への組み付けが非常に難しい。また、温度変化などによる寸法変化等により、速度センサの出力が乱れたり、出力されなくなる場合があった。
【0008】
また、前記速度センサの応答速度は高くても100kHz程度であるため、角度分解能を512分割とした場合は、12000rpm程度までしか回転速度を検出できない。これでは近年の工作機械に要求されている20000rpmを超えるような高速スピンドル装置に対応することが出来ない。
【0009】
更に、回転速度センサでは、スピンドル軸の回転方向が判別できないため、穴あけの割り出しや工具をチャックする際のキー溝合わせなどを行う際の閉ループ制御によるスピンドル軸角度の位置決めを行うことは困難である。
一方、検出素子が複数個内蔵された検出器やスピンドル軸の軸端にロータリエンコーダを取り付けた場合は、スピンドル軸の回転方向を判別できるので、閉ループ制御による角度の位置決めを行うことはできる。
しかし、検出素子が複数個内蔵された検出器の場合、検出素子どうしの距離が定まっているため、トーンリングのモジュールを自由に変更することができず、スピンドルの大きさによって角度分解能が決められてしまう。また、スピンドルの軸端にロータリエンコーダを取り付けた場合は、軸受部からのスピンドル軸のオーバハングが大きくなるため、危険速度域の低下のみならず、回転不釣合いに起因するスピンドル軸の振れが大きくなるという問題が生じる。
【0010】
従って、本発明の目的は上記課題を解消することに係り、トーンリングの大径化を招くことなく高い角度分解能を実現することができ、かつスピンドル軸の回転方向をも検出可能な回転検出器を備えたスピンドル装置を提供することである。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記目的は、回転側部材に配設されたトーンリングと、該トーンリングに設けられた凹凸状の歯部を検知して該凹凸に応じた信号を出力すると共に互いに分割されており、かつ出力信号の位相がずれるように静止側部材に配設された検出素子を備えた2個以上の回転検出器とにより、スピンドル軸の回転が検出されることを特徴とするスピンドル装置により達成される。
【0012】
上記構成のスピンドル装置によれば、2個以上の回転検出器がそれぞれ位相のずれた出力信号を出力するので、複数相の出力信号を得ることができる。
そこで、例えば検出素子の出力信号がパルス列出力の場合には、逓倍回路によってトーンリングの歯部の歯数に対して逓倍の角度分解能を有するパルス信号を得ることできる。又、検出素子の出力信号がアナログ出力の場合には、各出力信号と任意の閾値を比較して各出力信号が閾値より大きいか小さいかを判別し、パルス列出力として検出することによって、前記パルス列出力の検出素子を用いた場合と同様にトーンリングの歯部の歯数に対して逓倍(検出素子の個数倍)の角度分解能を有するパルス信号を得ることできる。
更に、2個の回転検出器の出力信号の立ち上がり又は立ち下がりの位相差を検出することによって、回転方向検出信号を得ることができる。
【0013】
従って、トーンリングの歯部の歯数以上の角度分解能を得ることができるので、トーンリングのモジュールを維持しつつもトーンリングを大径化することなく高い角度分解機能を実現することができると共に、回転方向を検知することができる。
【0014】
尚、好ましくは前記各回転検出器が、配設される回転検出器の個数をnとした際に、前記トーンリングの凹凸状の歯部に応じた出力信号が相対的に1/2n周期だけ互いに位相がずれるように配設される。
又、前記歯部の凹凸形状は、検出素子の出力信号がパルス列出力の場合はデューティ比が略50%(±5%以下が望ましい)の矩形波が出力され、アナログ出力の場合は正弦波(波形歪み率1%以下が望ましい)が出力される形状とされることが好ましい。
これらの場合、各出力信号の周期誤差を小さくすることができるので、検出精度を向上させることができる。
【0015】
更に、前記トーンリングと前記2個以上の回転検出器が、スピンドル装置における前後部軸受間に配設されることが好ましい。
この場合、危険速度域の低下や回転不釣合いに起因するスピンドル軸の軸振れを防止でき、かつ軸方向長さを抑えることができるので、スピンドル装置をコンパクトにできる。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて本発明の一実施形態に係るスピンドル装置を詳細に説明する。
図1は本発明の一実施形態に係るスピンドル装置を説明するための縦断面図、図2は図1中II−II断面矢視図である。
【0017】
図1に示したように、本実施形態のスピンドル装置10は、スピンドル軸11と外筒12との間に、2個一組の前後部軸受13,14が軸方向に二カ所離間配置されており、前記スピンドル軸11を回転自在に支持している。
また、前記外筒12には、水冷ジャケット15が外嵌されている。前記前後部軸受13,14の内輪間には、内輪間座分割体16a,16bから成る内輪間座(回転側部材)16が配置され、前記前後部軸受13,14の外輪間には、外輪間座(静止側部材)17が配置されている。
【0018】
そして、前記内輪間座16の軸方向の略中央部には、磁性体を材質とした平歯車状のトーンリング18(本実施例においては、モジュール1、歯数128枚)が前記内輪間座分割体16a,16bの間に挟み込まれる形でスピンドル軸11に締まり嵌め嵌合され、対応する外輪間座17の内径側には、トーンリング18の凹凸状の歯部を検知して該凹凸に応じた信号を出力するMRセンサ(検出素子)19とセンサホルダ20により構成された回転検出器30が互いに分割され、かつ出力信号の位相がずれるように2個配置されている。
【0019】
そして、前記トーンリング18における歯部の凹凸形状は、前記各MRセンサ19の出力信号がパルス列出力の場合はデューティ比が略50%(±5%以下が望ましい)の矩形波が出力されるような形状とし、アナログ出力の場合は正弦波(波形歪み率1%以下が望ましい)が出力される形状とすると、周期誤差が小さくなって検出精度が向上するので好ましい。但し、本発明のトーンリングにおける歯部の凹凸形状をこれに限定するものではない。
【0020】
尚、内輪間座の外径部に凹凸形状の歯部を直接設けることで、内輪間座とトーンリングを一体とした形態としても良い。この場合、内輪間座の外径部の一部を大径化し、その部分に平歯車状のトーンリングを形成しても良いし、前記の如く大径化する部分を設けなくても、単純円筒状の内輪間座の外径部に溝を彫り込むことでトーンリングを形成しても良い。このように内輪間座に歯部を直接設けると、部品点数を少なくできるので好ましい。
【0021】
また、前記トーンリング18の回転側部材への取付位置は、特に限定されないが、前後部軸受13,14からのオーバハングがなるべく小さくなる箇所に配設することが望ましい。例えば図1に示したように、前記前後部軸受13,14間にトーンリング18を配設することで、危険速度域の低下や回転不釣合いに起因するスピンドル軸11の軸振れを防止でき、かつ軸方向長さを抑えることができるので、スピンドル装置をコンパクトにできて好ましい。
【0022】
前記各MRセンサ19は、磁石と共に円弧形状のセンサホルダ20の空孔部に配設されている。MRセンサ19をセンサホルダ20の空孔部に配設する際は、シリコン樹脂、エポキシ樹脂などでセンサホルダ20内をモールディングすると、MRセンサ19が潤滑油などの影響を受けないので好ましい。
【0023】
なお、元来金属ケースなどで保護されている形の検出素子であれば、センサホルダ20を用いる必要はない。また、使用する検出素子は、MRセンサ19に限らず、ホール素子、電磁式のピックアップコイル等の前記トーンリング18の凹凸形状を検出できるものであれば良い。
【0024】
前記センサホルダ20は、図2に示したように、2つのMRセンサ19の出力信号が相対的に1/4周期(センサ数n=2、1/2n=1/4周期)だけ位相がずれるように、前記外輪間座17の内径側にボルト等によって固定されている。外輪間座17に設けるセンサホルダ20を固定するための少なくとも一つのねじ穴は、長手方向を円周方向に設定した長穴とすると組立時の位相調整が簡便になるので好ましい。
【0025】
また、センサホルダ20の形状を円環形状とすると、1個のセンサホルダ20につき外輪間座17に少なくとも1つのタップ穴を設けるだけで止めねじを用いて固定することが出来、位相調節も簡便になるので好ましい。
どちらにしても、本実施形態の如く2個の回転検出器30を用いる場合は、少なくとも1個の回転検出器30を位相調節が可能な取り付け方とすることで、機械的な位相誤差を吸収できるのは勿論、角度分解能を変更するためにトーンリング18の歯数を増減させる場合(例えば、100枚)にも、トーンリング18の外径寸法や、回転検出器30の径方向の取り付け位置を変更することなく、トーンリング18のモジュールのみを変更し、2個のMRセンサ19の出力信号が相対的に1/4周期だけ位相がずれるように調整するだけで対応できるので良い。
【0026】
なお、本実施形態では、外筒12のセンサ配線抜き穴21を一箇所とし、かつセンサ配線22を1本の多芯電線とするために2つのセンサホルダ20を軸方向に重ねてなるべく近接させる形をとっているが、トーンリングが外筒の外に配設される場合など、センサホルダの配設箇所の白由度が高い場合は、軸方向に重ねずに軸方向の同一平面に配設しても良い。このようにすると、軸方向にセンサを重ねない分だけトーンリングの軸方向厚みを薄くできるので、スピンドル軸11のオーバハング量を小さく、かつ回転側部材の重量増加を少なくできる。
【0027】
また、図示したようにセンサ配線22とMRセンサ19の電気的結合部はコネクタ23や端子台を用いると、スピンドル装置10の組立やメンテナンス時の分解が簡便となるので好ましい。特に、本実施形態のように外筒12に水冷ジャケット15を装着する形式のスピンドル装置10において、センサ配線抜き穴21を水栓プラグ24で塞ぐ必要がある場合は、奥まった箇所で配線作業を行う必要があるので、その効果は大きい。
【0028】
即ち、このように構成されたスピンドル装置10によれば、2個のMRセンサ19がそれぞれ位相のずれた出力信号を出力するので、パルス列出力の場合はロータリエンコーダのA相,B相と同等の2相の出力信号を得ることができる。
そこで、制御装置31の逓倍回路によってそれぞれの信号の立上がりエッジと立下がりエッジを検出することでトーンリング18の歯部の歯数に対して逓倍(2倍又は4倍)の角度分解能を有するパルス信号を得ることできる。
【0029】
これにより、使用する前記MRセンサ19の応答速度が100kHzの場合、トーンリング18の角度分解能が512分割にもかかわらず、45000rmpを超える回転速度まで検出することができる。
即ち、トーンリング18のモジュールを維持しつつも該トーンリング18を大径化する必要が無く、遠心破壊や回転側部材の大幅な質量増加を防止できるので、スピンドル装置10の危険速度域を下げることなく高い角度分解能を実現できる。
【0030】
一方、前記MRセンサ19がアナログ出力の場合であっても、それぞれの出力信号と任意の閾値を比較してそれぞれの出力信号が閾値より大きいか小さいかを判別し、パルス列出力として検出することで前記パルス列出力のMRセンサを用いた場合と同様に2倍又は4倍の角度分解能を有するパルス信号を得ることができる。
また、それぞれの出力信号をsinθ、cosθとすると、
U=sinθ
V=sinθ・cos(2/3)π+cosθ・sin(2/3)π
W=sinθ・cos(4/3)π+cosθ・sin(4/3)π
の式で演算して1/3周期ずつ位相のずれたU,V,Wの3相正弦波信号を生成し、それぞれの信号の電気角0°と180°の点を検出することで6倍の角度分解能を有するパルス信号を得ることができる。さらに細分化していけば無限に逓倍することができるが、前記MRセンサ19の出力信号が完全な2相の正弦波ではない限り周期誤差が生じるので、周期誤差の許容範囲内でとどめておく方が良い。
【0031】
また、パルス列、アナログ信号を問わず2個のMRセンサ19の出力信号の立上がり又は立下りの位相差(進み位相差、遅れ位相差)を制御装置31で検出することによって、回転方向検出信号を得ることができるので、回転方向を検知可能である。
また、2個の回転検出器30は互いに分離されているので、組立時の位相調整が可能であることは勿論、角度分解能を変更する場合も、トーンリング18のモジュールを変更し、位相調整するだけで対応できる。更に、検出素子が複数個内蔵された回転検出器では、ある定まったモジュールしか使用できないので実現不可能な、スピンドル装置の大きさにかかわらず任意の角度分解能を得るといったことが可能となる。
【0032】
そして、これらの信号を用いることにより、モータとしてサーボモータを使用した場合のみならず、誘導モータを使用した場合でもベクトル制御やオリエント制御の機能を有するインバータ装置を用いることにより、ロータリエンコーダを取り付けることなく閉ループによるスピンドル軸角度の位置決めを行うことが可能でありながらも、ロータリエンコーダにより軸受部からのオーバハングが大きくなることは無いので、回転不釣り合いに起因するスピンドル軸11の振れを小さくできる。
【0033】
尚、本発明のスピンドル装置に係る回転側部材、静止側部材、トーンリング、検出素子、及びスピンドル軸等の構成は、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の形態を採りうることは言うまでもない。
【0034】
例えば、上記実施形態のスピンドル装置10では、検出素子であるMRセンサ19を2個配置した場合を例にとったが、3個、4個と検出素子数を増やしていけば、角度分解能はトーンリング18の歯部の歯数に対してパルス列出力の場合6倍、8倍と増え、アナログ出力の場合は高逓倍時の周期誤差が小さくなっていくので好ましい。
また、上記実施形態では、モータを内蔵しない形式のスピンドル装置10を用いたが、スピンドル装置内にモータを内蔵したビルトイン形式のスピンドル装置にも応用できることは云うまでもない。
【0035】
【発明の効果】
以上、上述した本発明のスピンドル装置によれば、2個以上の回転検出器がそれぞれ位相のずれた出力信号を出力するので、複数相の出力信号を得ることができる。
そこで、例えば検出素子の出力信号がパルス列出力の場合には、逓倍回路によってトーンリングの歯部の歯数に対して逓倍の角度分解能を有するパルス信号を得ることできる。又、検出素子の出力信号がアナログ出力の場合には、各出力信号と任意の閾値を比較してそれぞれの出力信号が閾値より大きいか小さいかを判別し、パルス列出力として検出することによって、前記パルス列出力の検出素子を用いた場合と同様にトーンリングの歯部の歯数に対して逓倍(検出素子の個数倍)の角度分解能を有するパルス信号を得ることできる。
【0036】
更に、2個の回転検出器の出力信号の立ち上がり又は立ち下がりの位相差を検出することによって、回転方向検出信号を得ることができる。
そこで、トーンリングの歯部の歯数以上の角度分解能を得ることができるので、トーンリングのモジュールを維持しつつもトーンリングを大径化することなく高い角度分解機能を実現することができると共に、回転方向を検知することができる。
【0037】
従って、トーンリングのモジュールを維持しつつもトーンリングを大径化する必要が無く、遠心破壊や回転側部材の大幅な質量増加を防止できるので、スピンドル装置の危険速度域を下げることなく高い角度分解能を実現できる。
また、スピンドル軸の回転方向を検知できるため、ロータリエンコーダを取り付けることなく閉ループ制御によるスピンドル軸角度の位置決めを行うことが可能でありながらも、ロータリエンコーダにより軸受部からのオーバハングが大きくなることは無く、回転不釣り合いに起因するスピンドル軸の振れを小さくできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係るスピンドル装置を説明するための縦断面図である。
【図2】図1中II−II断面矢視図である。
【符号の説明】
10 スピンドル装置
11 スピンドル軸
12 外筒
13,14 転がり軸受
16 内輪間座(回転側部材)
17 外輪間座(静止側部材)
18 トーンリング
19 MRセンサ(検出素子)
30 回転検出器
31 制御装置[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a spindle device, and more particularly to a spindle device provided with a rotation detector that detects rotation of a spindle shaft of a machine tool, an industrial machine, or the like, such as a rotation speed and a rotation direction.
[0002]
[Prior art]
BACKGROUND ART Conventionally, there is a spindle device used for a machine tool, an industrial machine, or the like, which is provided with a detector (speed sensor) for detecting a rotation speed of a spindle shaft (for example, see Patent Document 1).
In general, a spur gear-shaped tone ring made of a magnetic material is attached to a spindle shaft, and a detection element (for example, an electromagnetic pickup coil, a Hall element, an MR sensor, etc.) disposed close to the outer periphery of the tone ring. ) Outputs a signal corresponding to a change in magnetic flux due to the uneven teeth on the outer peripheral surface of the tone ring, and detects the rotation speed based on the output signal. This method is widely used because it is hardly affected by dirt such as lubricating oil.
[0003]
On the other hand, in the case of a spindle device incorporated in a machine tool that needs to perform not only the rotation speed detection but also the angular positioning of the spindle shaft, a detector having a plurality of the detection elements built therein or a shaft end portion of the spindle shaft. A method of attaching a rotary encoder is widely used.
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-1-51256 (page 3, FIG. 1)
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, as machine tools have become faster and more intelligent in recent years, spindle devices are required not only to operate at higher speeds, but also to have higher responsiveness during acceleration / deceleration and a lower rate of rotation speed fluctuation during load fluctuations. I have. For that purpose, it is necessary to increase the speed loop gain of the control device, and a rotation speed signal having a high angular resolution is required.
[0006]
However, since the tone ring module (pitch diameter / number of teeth) that can be detected by the conventional speed sensor as described above is usually about 1 to 3, the diameter of the tone ring is increased in order to achieve high angular resolution. There is a need to. For example, when the angular resolution is required to be divided into 512, it is necessary to attach a large-diameter tone ring having a diameter of at least 514 mm to the spindle shaft.
[0007]
Such a large-diameter tone ring causes not only centrifugal destruction but also a large increase in the mass of the rotating member, which may reduce the critical speed range of the spindle device and make high-speed rotation difficult. .
On the other hand, there is a speed sensor in which the module can use a fine tone ring such as 0.15, but the air gap between the tone ring and the speed sensor is as small as about 0.1 mm, and the allowable value of the mounting error is small. Therefore, it is very difficult to assemble the spindle device. Further, the output of the speed sensor may be disturbed or may not be output due to a dimensional change due to a temperature change or the like.
[0008]
Also, since the response speed of the speed sensor is about 100 kHz at the highest, the rotation speed can be detected only up to about 12000 rpm when the angular resolution is set to 512 divisions. In this case, it is not possible to cope with a high-speed spindle device exceeding 20,000 rpm required in recent machine tools.
[0009]
Furthermore, since the rotation speed sensor cannot determine the rotation direction of the spindle shaft, it is difficult to perform the positioning of the spindle shaft angle by closed-loop control when performing drilling indexing or keyway alignment when chucking a tool. .
On the other hand, in the case where a rotary encoder is attached to a shaft end of a spindle or a detector having a plurality of built-in detection elements, the rotation direction of the spindle can be determined, so that the angle can be positioned by closed loop control.
However, in the case of a detector having a plurality of built-in detection elements, the distance between the detection elements is fixed, so that the tone ring module cannot be changed freely, and the angular resolution is determined by the size of the spindle. Would. Further, when a rotary encoder is attached to the shaft end of the spindle, the overhang of the spindle shaft from the bearing portion increases, so that not only the critical speed range decreases, but also the spindle shaft runout due to rotational imbalance increases. The problem arises.
[0010]
Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-described problems, and a rotation detector capable of realizing a high angular resolution without increasing the diameter of a tone ring and capable of detecting the rotation direction of a spindle shaft. The object of the present invention is to provide a spindle device provided with:
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The object of the present invention is to separate the tone ring provided on the rotating side member and the uneven tooth provided on the tone ring and output a signal corresponding to the unevenness by detecting the uneven tooth portion. And the rotation of the spindle shaft is detected by two or more rotation detectors having a detection element disposed on the stationary member so that the phase of the output signal is shifted. Is done.
[0012]
According to the spindle device having the above-described configuration, two or more rotation detectors output output signals that are out of phase with each other, so that output signals of a plurality of phases can be obtained.
Thus, for example, when the output signal of the detection element is a pulse train output, a pulse signal having an angular resolution that is multiplied by the number of teeth of the tone ring can be obtained by the multiplying circuit. If the output signal of the detection element is an analog output, each output signal is compared with an arbitrary threshold value to determine whether each output signal is larger or smaller than the threshold value, and the pulse signal is detected as a pulse train output. As in the case of using the output detection element, a pulse signal having an angular resolution that is multiplied by the number of teeth of the tone ring (the number of detection elements) can be obtained.
Furthermore, a rotation direction detection signal can be obtained by detecting the phase difference between the rise and fall of the output signals of the two rotation detectors.
[0013]
Therefore, it is possible to obtain an angular resolution greater than the number of teeth of the tooth portion of the tone ring, and it is possible to realize a high angle resolution function without increasing the diameter of the tone ring while maintaining the module of the tone ring. , The rotation direction can be detected.
[0014]
Preferably, when the number of the rotation detectors is n, the output signal corresponding to the uneven tooth portion of the tone ring is relatively 1 / n cycle. They are arranged so as to be out of phase with each other.
Further, when the output signal of the detection element is a pulse train output, a rectangular wave having a duty ratio of about 50% (preferably ± 5% or less) is output, and when the output signal of the detection element is an analog output, a sine wave ( (A waveform distortion rate of preferably 1% or less) is preferably output.
In these cases, since the periodic error of each output signal can be reduced, the detection accuracy can be improved.
[0015]
Further, it is preferable that the tone ring and the two or more rotation detectors are disposed between front and rear bearings of the spindle device.
In this case, the shaft runout of the spindle shaft due to the reduction of the critical speed range and the rotational imbalance can be prevented, and the axial length can be suppressed, so that the spindle device can be made compact.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a spindle device according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a longitudinal sectional view for explaining a spindle device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view taken along the line II-II in FIG.
[0017]
As shown in FIG. 1, the
Further, a water-cooling
[0018]
At a substantially central portion of the
[0019]
The uneven shape of the tooth portion of the
[0020]
It is also possible to form the inner ring spacer and the tone ring integrally by directly providing the toothed portion of the uneven shape on the outer diameter portion of the inner ring spacer. In this case, a part of the outer diameter portion of the inner ring spacer may be increased in diameter, and a spur gear-shaped tone ring may be formed in that portion. A tone ring may be formed by engraving a groove in the outer diameter portion of the cylindrical inner race spacer. It is preferable to provide the teeth directly on the inner ring spacer, because the number of parts can be reduced.
[0021]
Further, the mounting position of the
[0022]
Each of the
[0023]
It is not necessary to use the
[0024]
In the
[0025]
Further, when the shape of the
In any case, when two
[0026]
In the present embodiment, two
[0027]
As shown in the figure, it is preferable to use a
[0028]
In other words, according to the
Therefore, the rising edge and the falling edge of each signal are detected by the multiplying circuit of the
[0029]
Accordingly, when the response speed of the
That is, it is not necessary to increase the diameter of the
[0030]
On the other hand, even when the
Also, assuming that the respective output signals are sin θ and cos θ,
U = sin θ
V = sin θ · cos (2/3) π + cos θ · sin (2/3) π
W = sin θ · cos (4/3) π + cos θ · sin (4/3) π
Calculates by the formula, and generates U-, V-, and W-phase three-phase sinusoidal signals whose phases are shifted by 1/3 cycle, and detects points of electrical angles 0 ° and 180 ° of each signal, thereby increasing the frequency by 6 times. A pulse signal having the following angular resolution can be obtained. If the signal is further subdivided, it can be infinitely multiplied. However, unless the output signal of the
[0031]
Further, the
Further, since the two
[0032]
By using these signals, not only when a servo motor is used as a motor but also when an induction motor is used, a rotary encoder can be mounted by using an inverter device having a vector control or an orientation control function. Although it is possible to position the spindle axis by a closed loop without any problem, the overhang from the bearing portion is not increased by the rotary encoder, so that the runout of the
[0033]
Note that the configurations of the rotating side member, the stationary side member, the tone ring, the detecting element, the spindle shaft, and the like according to the spindle device of the present invention are not limited to the configuration of the above-described embodiment, but are based on the gist of the present invention. Needless to say, various forms can be adopted.
[0034]
For example, in the
Further, in the above embodiment, the
[0035]
【The invention's effect】
As described above, according to the spindle device of the present invention described above, since two or more rotation detectors output output signals having different phases, it is possible to obtain multi-phase output signals.
Thus, for example, when the output signal of the detection element is a pulse train output, a pulse signal having an angular resolution that is multiplied by the number of teeth of the tone ring can be obtained by the multiplying circuit. Further, when the output signal of the detection element is an analog output, each output signal is compared with an arbitrary threshold to determine whether each output signal is larger or smaller than the threshold, and by detecting it as a pulse train output, As in the case of using the pulse train output detection element, a pulse signal having an angular resolution that is multiplied by the number of teeth of the tone ring (the number of detection elements) can be obtained.
[0036]
Furthermore, a rotation direction detection signal can be obtained by detecting the phase difference between the rise and fall of the output signals of the two rotation detectors.
Therefore, since it is possible to obtain an angular resolution equal to or greater than the number of teeth of the tooth portion of the tone ring, it is possible to realize a high angle resolution function without increasing the diameter of the tone ring while maintaining the module of the tone ring. , The rotation direction can be detected.
[0037]
Therefore, it is not necessary to increase the diameter of the tone ring while maintaining the module of the tone ring, and it is possible to prevent centrifugal destruction and a significant increase in the mass of the rotating side member. Resolution can be realized.
Also, since the rotation direction of the spindle shaft can be detected, the spindle shaft angle can be positioned by closed-loop control without attaching a rotary encoder, but the rotary encoder does not increase overhang from the bearing. In addition, the runout of the spindle shaft due to the rotational imbalance can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view for explaining a spindle device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a sectional view taken along the line II-II in FIG.
[Explanation of symbols]
17 Outer ring spacer (static side member)
18
30
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