JP2006084279A - 静圧気体軸受スピンドルおよびその制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 この静圧気体軸受スピンドルAは、主軸1を回転自在に支持する静圧気体軸受3と、主軸1の一端に固定された回転テーブル5と、主軸1を回転駆動するモータ6と、主軸1の回転位置を検出するロータリーエンコーダ7とを備える。ロータリーエンコーダ7は、静圧気体軸受3に対して回転テーブル5と軸方向の同じ側に配置する。ロータリーエンコーダ7を構成するパルス円板9は、回転テーブル5に対して半径方向に調節可能に固定する。
【選択図】 図1
Description
主軸31を駆動するモータ36のコギングトルクは、滑らかに回転する主軸31の動きを乱す原因になる。そのため、モータ36のコギングトルクが大きいと主軸31に偏心や傾きが生じ易く、高精度の位置検出が困難になる。また、主軸31はアンバランスによる振れ回りによっても偏心や傾きが生じるため、主軸31にアンバランスがあると高精度位置検出が困難になる。
この発明の他の目的は、主軸とロータリーエンコーダのパルス円板の芯合わせ作業を容易にできるものとすることである。
この発明のさらに他の目的は、主軸回転時の偏心や傾きを抑えることである。
この発明のさらに他の目的は、高精度な位置検出用のロータリーエンコーダとは別に回転制御用のロータリーエンコーダを設けることなくモータの回転制御が一般的な回路構成で行える静圧気体軸受スピンドル制御装置を提供することである。
この構成によると、ロータリーエンコーダを、静圧気体軸受に対して回転テーブルと軸方向の同じ側に配置したため、回転テーブルにセットされるワークと、ロータリーエンコーダのパルス円板との距離が短くなる。そのため、主軸の回転中心に偏心や傾きが発生した場合でも、ロータリーエンコーダで検出した位置とワークの位置とのずれを小さく抑えることができる。
回転テーブルとパルス円板を別体とすることで、主軸に対して回転テーブルの位置を変えることなく、パルス円板だけで芯合わせ作業が行え、その芯合わせ作業を容易に行うことができる。
原点信号の出力機能があると、主軸の回転中心に偏心や傾きが発生した場合でも、主軸の1回転ごとに原点信号が検出される位置とワークの回転基準位置とのずれを小さく抑えることができ、高精度の位置検出が可能となる。また、パルス円板の芯合わせ作業時も、回転テーブルの近傍に配置されたロータリーエンコーダからの原点信号を基準として使用することで、偏心方向を容易にかつ正確に得ることができ、その芯合わせ作業を効率良く行うことができる。
コアレスモータは、主軸の回転中の外乱となるコギングトルクが小さいので、主軸の回転中心の偏心や傾きを小さく抑えることができる。
上記ねじ孔が設けられていると、主軸のアンバランスの大きさに応じた重さのねじをねじ込むことで、主軸のバランス修正を容易に行うことができる。
この構成の場合、アース用接触子を介して、主軸が電気的に接地される。また、主軸にモータヨークやアース用接触子等を取付けた際に生じるアンバランスに応じて、接触子のバランス修正用のねじ孔に重りとなるねじをねじ込むことで、主軸の回転時の振れ回りを小さくすることができる。
高分解能のロータリーエンコーダは、1回転当たりのパルス数が大きいので、これを回転制御のフィードバック信号して使用すると、フィードバック信号の周波数が非常に高くなり、一般的なモータ制御回路では対応できない。しかし、分解能の低い第2のロータリーエンコーダを内蔵することで、従来の一般のモータ制御回路を用いることができる。そのため、外部出力として必要な分解能を第1のロータリーエンコーダで得ながら、モータ制御を簡易に行うことができる。
また、この構成の場合、第1のロータリーエンコーダについては、回転テーブルと軸方向の同じ側に配置しているため、他方に第2のロータリーエンコーダのパルス円板を取付けても、主軸が静圧気体軸受から突出する長さを短くできる。そのため、主軸の同じ側に2つのロータリーエンコーダのパルス円板を取付ける場合に比べて、主軸の振れ回りが低減される。
この構成の場合、ロータリーエンコーダの出力パルスを分周し、その信号をモータの回転制御のフィードバック信号として使用することにより、回転制御用の低分解能のロータリーエンコーダを別に取付ける必要が無くなる。そのため、回転制御用のロータリーエンコーダを別に取付けない分だけ、主軸が軸受部の外側へ突き出す部分の長さを短くすることができ、主軸の振れ回りを低減することが可能になる。
上記ロータリーエンコーダを構成するパルス円板を上記回転テーブルとは別体に設け、半径方向に位置調節して固定可能な固定手段により固定した場合は、主軸とロータリーエンコーダのパルス円板の芯合わせ作業を容易に行うことができる。
上記モータをコアレスモータとした場合は、主軸回転時の偏心や傾きを抑えることができる。
回転テーブル5は、ワークセット部5aaを上面に形成した中央凸部5aと、その外周に中央凸部5aよりも段差を持って低く形成された外周板部5bとでなる段付き円板状とされ、上記外周板部5bの上面に、主軸1の回転位置を検出するロータリーエンコーダ7のパルス円板9がボルト等の着脱可能な締結具11で固定されている。中央凸部5aは、主軸1と同心の円柱状とされている。
3…静圧気体軸受
5…回転テーブル
6…モータ
6A…コアレスモータ
7…ロータリーエンコーダ
9…パルス円板
11A…固定手段
12…永久磁石
13…ロータヨーク
14…励磁コイル
15…バランス修正用ねじ孔
16…アース用接触子
17…バランス修正用ねじ孔
18…第2のロータリーエンコーダ
19…パルス円板
20…分周回路
A…静圧気体軸受スピンドル
B…制御装置
Claims (8)
- 主軸を回転自在に支持する静圧気体軸受と、上記主軸の一端に固定された回転テーブルと、上記主軸を回転駆動するモータと、上記主軸の回転位置を検出するロータリーエンコーダを備えた静圧気体軸受スピンドルにおいて、上記ロータリーエンコーダを、上記静圧気体軸受に対して上記回転テーブルと軸方向の同じ側に配置したことを特徴とする静圧気体軸受スピンドル。
- 請求項1において、上記ロータリーエンコーダを構成するパルス円板を上記回転テーブルとは別体に設け、このパルス円板を上記回転テーブルに対し半径方向に位置調節して固定可能な固定手段により固定した静圧気体軸受スピンドル。
- 請求項1または請求項2において、上記ロータリーエンコーダに、原点信号の出力機能を備えた静圧気体軸受スピンドル。
- 請求項1ないし請求項3のいずれか1項において、上記モータを、回転側に永久磁石とロータヨークを有し固定側に励磁コイルを有するコアレスモータとした静圧気体軸受スピンドル。
- 請求項4において、上記コアレスモータの回転側のロータヨークに、バランス修正用のねじ孔を複数個設けた静圧気体軸受スピンドル。
- 請求項1ないし請求項5のいずれか1項において、前記主軸に、バランス修正用のねじ孔を複数個有するアース用接触子を設けた静圧気体軸受スピンドル。
- 請求項1ないし請求項6のいずれか1項において、上記ロータリーエンコーダよりも低分解能の第2のロータリーエンコーダを設けた静圧気体軸受スピンドル。
- 請求項1ないし請求項6のいずれかに記載の静圧気体軸受スピンドルの回転を制御する制御装置であって、上記ロータリーエンコーダの出力パルスを分周する分周回路を備えたことを特徴とする静圧気体軸受スピンドル制御装置。
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