JP2006102918A - Manufacturing method and device for spindle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えばハードディスク装置のスイングアーム等のようなスピンドルを組み込んだ制御機械に用いられるスピンドルの製造方法及び製造装置に関する。 The present invention relates to a method and apparatus for manufacturing a spindle used in a control machine incorporating a spindle such as a swing arm of a hard disk device.
従来、ビデオテープレコーダー(VTR)、ハードディスクドライブ(HDD)、レーザビームプリンタ(LBP)等のスピンドルモータ、ロータリアクチュエータ、ロータリエンコーダ等の各種精密回転部分に組込まれるスピンドルは、振れ回り運動及び軸方向の振れを防止する為、極めて高精度に製造されたものでなければならない。このため、スピンドルは、予圧を付与した状態で使用される。この予圧を与えることにより、スピンドルに有する軸受の剛性が高く保たれ、軸の振れ精度が向上し、高速回転時における転動体の滑りが防止される。 Conventionally, spindles incorporated in various precision rotating parts such as spindle motors such as video tape recorders (VTRs), hard disk drives (HDDs), laser beam printers (LBPs), rotary actuators, rotary encoders, etc. In order to prevent runout, it must be manufactured with extremely high accuracy. For this reason, the spindle is used with a preload applied. By applying this preload, the rigidity of the bearing of the spindle is kept high, the shaft runout accuracy is improved, and the rolling elements are prevented from slipping during high-speed rotation.
従来のスピンドルの製造方法及び製造装置の一例として、圧電素子によりスピンドルに振動を与えて共振周波数を測定しつつ、所定の共振周波数になった状態で圧入を終了するようにしたスピンドルの製造方法が知られている(例えば、特許文献1参照)。 As an example of a conventional spindle manufacturing method and manufacturing apparatus, there is a spindle manufacturing method in which press-fitting is finished in a state where a predetermined resonance frequency is reached while measuring the resonance frequency by applying vibration to the spindle by a piezoelectric element. It is known (see, for example, Patent Document 1).
従来のスピンドルの製造方法及び製造装置の他の一例として、モータを制御してねじ送りで圧入し、圧電素子によりスピンドルに測定のための振動を与え、所定の共振周波数になった状態で圧入を終了するようにしたスピンドルの製造方法が知られている(例えば、特許文献2参照)。
ところが、上記特許文献1及び特許文献2においては、スピンドルの共振周波数を検出するために、多数または連続的に変化する周波数の正弦波によって加振し、応答の振動信号をフーリエ変換した結果のデータから共振周波数を探し出す、という共振周波数の検出方法が採用されている。このために、複雑な周波数発生機能、信号のディジタル変換(A/D変換)機能、これらの制御やフーリエ変換を実行するためのコンピュータ、等の多数の電子装置と制御・演算のためのソフトウェアとが必要であるために高価になり、また、製造装置の信頼性の維持・向上や保守が難しいなどの問題があった。
However, in
さらに、圧入する過程で、応答振動のA/D変換、フーリエ変換と振幅特性の計算、ピークとなる周波数の探索、という一連の処理を短時間の断続的な繰り返しにより実行しなければならないが、共振周波数が高い場合、広い周波数帯域の処理が必要であるから、高速処理に適するコンピュータ等を用いるか、または1回あたりに処理するデータ数を減らすか、が必要になるので装置が高価になったり、検出される共振周波数の精度が悪くなったりするという問題があった。また、ひとつの応答信号のフーリエ変換からピークを探して共振周波数としているので、特に共振のQ値が高くない場合には、理論上、共振周波数がピークに一致しないということも問題である。 Furthermore, in the process of press-fitting, a series of processing such as A / D conversion of response vibration, calculation of Fourier transform and amplitude characteristics, and search for a peak frequency must be performed by short-term intermittent repetition. When the resonance frequency is high, processing in a wide frequency band is necessary. Therefore, it is necessary to use a computer suitable for high-speed processing or to reduce the number of data to be processed at one time. Or the accuracy of the detected resonance frequency is deteriorated. In addition, since the peak is found from the Fourier transform of one response signal and set as the resonance frequency, the resonance frequency does not coincide with the peak theoretically, particularly when the resonance Q value is not high.
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡単な回路で構成することにより安価に製造でき、信頼性の維持及び信頼性の向上を容易に行うことができるスピンドルの製造方法及び製造装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object of the present invention is to provide a spindle that can be manufactured at low cost by being configured with a simple circuit, and that can easily maintain and improve reliability. A manufacturing method and a manufacturing apparatus are provided.
1)本発明に係るスピンドルの製造方法は、スピンドルに有する軸受の内輪に圧入された軸を相対的に移動させて予圧を付与するための荷重手段と、該スピンドルに振動を付与するための加振手段と、該スピンドルを固定するための固定手段と、該軸または該内輪及び該軸受の外輪に外嵌されたハウジングまたは該外輪の少なくとも1個の振動を検出する振動検出手段と、該荷重手段及び該加振手段を制御する制御手段と、を用いて行うスピンドルの製造方法であって、前記制御手段が、前記スピンドルの所定の剛性に対応する共振周波数の正弦波を発生して前記加振手段を駆動するとともに、前記振動検出手段で検出される振動信号の正弦波の位相を検出し、該位相の値に基づき前記荷重手段を制御することにより予圧を設定することを特徴としている。 1) A spindle manufacturing method according to the present invention includes a load means for applying a preload by relatively moving a shaft press-fitted into an inner ring of a bearing included in the spindle, and an application for applying vibration to the spindle. Vibration means, fixing means for fixing the spindle, vibration detection means for detecting vibration of at least one of the housing or outer ring fitted on the outer ring of the shaft or the inner ring and the bearing, and the load And a control means for controlling the excitation means, wherein the control means generates a sine wave having a resonance frequency corresponding to a predetermined rigidity of the spindle to generate the sine wave. The preload is set by driving the vibration means, detecting the phase of the sine wave of the vibration signal detected by the vibration detection means, and controlling the load means based on the phase value. It is set to.
上記1)に記載のスピンドルの製造方法によれば、振動検出手段を、主として、単一の正弦波の発生と、2信号の位相差の検出と、を行うための比較的簡単な回路から構成できるために、簡単な回路構成で、安価に製造することができる。また、信頼性の維持及び信頼性の向上を容易に実現でき、さらに、共振周波数が高い場合においても、連続的に正確な検出を行って予圧を設定することができる。 According to the spindle manufacturing method described in 1) above, the vibration detecting means is mainly composed of a relatively simple circuit for generating a single sine wave and detecting a phase difference between two signals. Therefore, it can be manufactured inexpensively with a simple circuit configuration. In addition, it is possible to easily maintain reliability and improve reliability, and even when the resonance frequency is high, continuous precise detection can be performed to set the preload.
2)本発明に係るスピンドルの製造方法は、上記1)に記載したスピンドルの製造方法において、前記制御手段が、前記振動検出手段で検出される前記軸または前記内輪の正弦波振動と、前記ハウジングまたは前記外輪の正弦波振動と、の位相差が90度に達した時に、該内輪の圧入を停止して荷重を除去するように前記荷重手段を制御することを特徴としている。 2) The spindle manufacturing method according to the present invention is the spindle manufacturing method described in 1) above, wherein the control means detects the sine wave vibration of the shaft or the inner ring detected by the vibration detection means, and the housing. Alternatively, when the phase difference with the sine wave vibration of the outer ring reaches 90 degrees, the load means is controlled to stop the press-fitting of the inner ring and remove the load.
上記2)に記載のスピンドルの製造方法によれば、スピンドルに所定の剛性を付与するために、対応する共振周波数の正弦波のみを用いて加振して位相差が90度になる瞬間まで圧入するために、高い周波数までも高いS/N比の状態で正確な共振周波数の設定を行うことにより、所定の剛性を設定することができる。 According to the method for manufacturing a spindle described in 2) above, in order to give the spindle a predetermined rigidity, only the sine wave of the corresponding resonance frequency is vibrated and press-fitted until the phase difference reaches 90 degrees. Therefore, a predetermined rigidity can be set by setting an accurate resonance frequency with a high S / N ratio even at a high frequency.
3)本発明に係るスピンドルの製造方法は、上記1)または2)に記載したスピンドルの製造方法において、前記加振手段が、前記スピンドルにアキシアル方向の正弦波振動を付与し、前記振動検出手段が、前記軸または前記内輪及び前記ハウジングまたは前記外輪の少なくとも1個のアキシアル方向の正弦波振動を検出することを特徴としている。 3) The spindle manufacturing method according to the present invention is the spindle manufacturing method described in 1) or 2) above, wherein the excitation means applies a sinusoidal vibration in the axial direction to the spindle, and the vibration detection means. Is characterized by detecting at least one axial sinusoidal vibration of the shaft or the inner ring and the housing or the outer ring.
上記3)に記載のスピンドルの製造方法によれば、加振手段によってスピンドルに対するアキシアル方向の正弦波振動が付与され、振動検出手段によってアキシアル方向の正弦波振動が検出されることにより、スピンドルの剛性をアキシアル方向の正弦波振動によって設定することができる。 According to the method of manufacturing a spindle described in 3) above, the axial rigidity of the spindle is applied to the spindle by the vibration means, and the axial rigidity of the spindle is detected by the vibration detection means. Can be set by a sinusoidal vibration in the axial direction.
4)本発明に係るスピンドルの製造方法は、上記1)または2)に記載したスピンドルの製造方法において、前記加振手段が、前記スピンドルにラジアル方向の正弦波を付与し、前記振動検出手段が、前記軸または前記内輪及び前記ハウジングまたは前記外輪の少なくとも1個のラジアル方向の正弦波振動を検出することを特徴としている。 4) The spindle manufacturing method according to the present invention is the spindle manufacturing method described in 1) or 2) above, wherein the excitation means applies a radial sine wave to the spindle, and the vibration detection means , Detecting at least one radial sinusoidal vibration of the shaft or the inner ring and the housing or the outer ring.
上記4)に記載のスピンドルの製造方法によれば、加振手段によってスピンドルに対するラジアル方向の正弦波振動が付与され、振動検出手段によってラジアル方向の正弦波振動が検出されることにより、スピンドルの剛性をラジアル方向の正弦波振動によって設定することができる。 According to the method of manufacturing a spindle described in 4) above, the sine wave vibration in the radial direction is applied to the spindle by the vibration means, and the rigidity of the spindle is detected by detecting the radial sine wave vibration by the vibration detection means. Can be set by a sinusoidal vibration in the radial direction.
5)本発明に係るスピンドルの製造装置は、上記1)〜4)のいずれか一項に記載したスピンドルの製造方法を用いたことを特徴としている。 5) A spindle manufacturing apparatus according to the present invention is characterized by using the spindle manufacturing method described in any one of 1) to 4) above.
上記5)に記載のスピンドルの製造装置によれば、振動検出手段を、主として、単一の正弦波の発生と、2信号の位相差の検出と、を行うための比較的簡単な回路から構成できるために、簡単な回路構成で、安価な製造装置を得ることができる。また、製造装置における信頼性の維持及び信頼性の向上を容易に実現でき、さらに、共振周波数が高い場合においても、連続的に正確な検出を行って設定することができる。 According to the spindle manufacturing apparatus described in 5) above, the vibration detecting means is mainly composed of a relatively simple circuit for generating a single sine wave and detecting a phase difference between two signals. Therefore, an inexpensive manufacturing apparatus can be obtained with a simple circuit configuration. Further, it is possible to easily maintain the reliability and improve the reliability in the manufacturing apparatus. Furthermore, even when the resonance frequency is high, continuous accurate detection can be performed and set.
本発明のスピンドルの製造方法及び製造装置によれば、高価になる、信頼性の維持・向上や保守が難しい、共振周波数が高い場合に検出される共振周波数の精度が悪くなる、共振周波数がピークに一致しない、という問題を解消でき、簡単な回路で構成することにより安価に製造でき、信頼性の維持及び信頼性の向上を容易に行うことができるという効果が得られる。 According to the method and apparatus for manufacturing a spindle of the present invention, it becomes expensive, it is difficult to maintain and improve reliability and maintenance, the accuracy of the resonance frequency detected when the resonance frequency is high, the resonance frequency peaks. The problem that they do not coincide with each other can be solved, and by constituting with a simple circuit, it can be manufactured at a low cost, and it is possible to easily maintain reliability and improve reliability.
以下、本発明に係る好適な実施の形態例を図面に基づいて詳細に説明する。
図1は本発明に係るスピンドルの製造方法及び製造装置の一実施形態が用いられるスピンドルの製造装置の全体構成図、図2は圧入時のスピンドルの振動モデル説明図、図3は圧入時の振幅特性図、図4は圧入時の位相特性図、図5(a),(b),(c),(d)は圧入過程における共振周波数の移行を説明する伝達特性図である。
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a spindle manufacturing apparatus in which an embodiment of a spindle manufacturing method and manufacturing apparatus according to the present invention is used, FIG. 2 is an explanatory diagram of a spindle vibration model during press-fitting, and FIG. 3 is an amplitude during press-fitting. FIG. 4 is a phase characteristic diagram at the time of press-fitting, and FIGS. 5A, 5B, 5C, and 5D are transfer characteristic diagrams illustrating the shift of the resonance frequency in the press-fitting process.
図1に示すように、本発明の一実施形態であるスピンドルの製造装置10は、荷重手段である荷重装置11と、加振手段である一対の加振器12,13と、固定手段である圧入治具14と、ロードセル15と、振動検出手段である軸振動センサ16及びハウジング振動センサ17と、振動検出器18と、制御手段である制御装置19と、から構成されている。スピンドル50は、一対の軸受51,51の内輪(図2に示す)52,52に軸53が内嵌され、外輪(図2に示す)54,54にハウジング55が外嵌されている。
As shown in FIG. 1, a spindle manufacturing apparatus 10 according to an embodiment of the present invention includes a
荷重装置11は、下面に、上方側の加振器12が組み付けられており、制御装置19に電気的に接続されている。荷重装置11は、油圧や送りねじ機構などの直動型の荷重装置であって、制御装置19から与えられた電気信号によりロードセル15に向けて予め定められた押圧力を発生することにより、スピンドル50の軸53を相対的に移動させて予圧を付与する。
The
上方側に配置された加振器12は、下面に、圧入治具14に有する上側押圧部材20が組み付けられている。加振器12は、制御装置19に電気的に接続されているために、制御装置19から与えられた電気信号により上側押圧部材20にアキシアル方向の振動を与える。
The upper pressing
下方側に配置された加振器13は、上面に、圧入治具14に有する下側押圧部材21が組み付けられているとともに、下面が、ロードセル15に組み付けられている。加振器13は、制御装置19に電気的に接続されているために、制御装置19から与えられた電気信号により下側押圧部材21にアキシアル方向の振動を与える。加振器12,13は、スピンドル50に設定すべき剛性の方向、すなわちアキシアル方向かラジアル方向かによって加振する方向に適するものが必要であるが、スピンドルの製造装置10の構造は概念的には同じであるから、ここでは、アキシアル剛性を設定する場合のみを説明する。加振器12,13は、軸方向に十分な強度、剛性を有するものが好ましく、例えば電圧素子や磁歪素子が使用可能である。また、加振器12,13は、圧入力を検出することができる。検出された圧入力は、送り速度の制御のためにフィードバックされ、測定値補正に使用することができる。
The
圧入治具14は、上側押圧部材20と下側押圧部材21とを一対に有する。上側押圧治具20は、下端部に軸形状に形成された突出部分がスピンドル50の軸53に当接している。下側押圧治具21は、上側押圧治具20に対向して上端部に円筒形状に形成された突出部分がスピンドル50に有する軸受51,51の内輪52,52の端面に当接している。上側押圧部材20は、加振器12を介して荷重装置11から与えられた荷重でもって軸53を押圧し、下側押圧部材21は、加振器13を介してロードセル15側で軸受51,51の内輪52,52を支持する。
The press-
ロードセル15は、基台22上に配置されており、制御装置19に電気的に接続されているために、加振器13を介して圧入治具14の下側押圧部材21から与えられた荷重を電気信号に変換して制御装置19に与える。
Since the
軸振動センサ16は、センシング部が圧入治具14の上側押圧部材20の端面に取付けられているとともに、振動検出器18に電気的に接続されているために、上側押圧部材20に発生した振動成分を電気信号(第1の信号)に変換して振動検出器18に与える。軸振動センサ16は、加速度ピックアップのような固定型やレコード針などの触針型、レーザードップラ速度計などの非接触型のいずれでもよい。
Since the axial vibration sensor 16 is attached to the end face of the upper pressing
ハウジング振動センサ17は、センシング部がスピンドル50のハウジング55の端面に取付けられているとともに、振動検出器18に電気的に接続されているために、ハウジング55に発生した振動成分を電気信号(第2の信号)に変換して振動検出器18に与える。ハウジング振動センサ17は、軸振動センサ16と同様にして、加速度ピックアップのような固定型やレコード針などの触針型、レーザードップラ速度計などの非接触型のいずれでもよい。
The housing vibration sensor 17 has a sensing portion attached to the end face of the
振動検出器18は、軸振動センサ16から与えられた正弦波振動と、ハウジング振動センサ17から与えられた正弦波振動と、の位相差を演算処理して算出し、その位相差データを制御装置19に与える。
The
制御装置19は、ロードセル15から与えられた電気信号を演算処理するとともに、振動検出器18から与えられた位相差データの値に基づいて発生した電気信号により荷重装置11を駆動するとともに、スピンドル50の所定の剛性に対応する共振周波数の正弦波電気信号を発生して各加振手段12,13を駆動する。そして、制御装置19は、振動検出手段18から与えられた位相差データが、90度に達した時に、内輪52,52への圧入を停止して荷重を除去する。制御装置19内の正弦波発振器は、固定の周波数を発振するもの、または発振周波数を変更・設定できるもののいずれでもよいが、周波数の安定度が高く、低歪率かつ低ノイズであればなおよい。正弦波発振器からは互いに180度位相が異なる正弦波にその振幅電圧より大きな直流電圧がバイアスとして重畳された2つの信号が出力されてそれぞれの加振器12,13を駆動する。
The
このようなスピンドルの製造装置10では、スピンドル50の軸53が圧入治具14の上側押圧部材20に当接し、スピンドル50の内輪52が圧入治具14の下側押圧部材21に当接する。そして、内輪52の下方が、加振器13を介してロードセル15に支持された状態で、軸52の上方が、加振器12を介して荷重装置11から荷重を与えられて予圧が付与される。
In such a spindle manufacturing apparatus 10, the
このようなスピンドルの製造装置10を用いたスピンドルの製造方法では、圧入治具14における上側押圧部材20の端面に取り付けられた軸振動センサ16で検出された第1の信号と、スピンドル50のハウジング55の端面に取り付けられたハウジング振動センサ17で検出された第2の信号が振動検出器18に入力され、互いの位相が比較される。このとき、位相比較には公知のどのような方法を用いてもよく、単純に正弦波の周期に対する2つの正弦波のゼロクロス間隔を評価することもできる。重要なことは、第1の信号に対して第2の信号の位相が丁度90度遅れる場合の正弦波の周波数が正確な共振周波数であるという事実である。これは共振のQ値が高くない場合にも成り立つことである。また、単一の正弦波のみで定常的に加振するため、従来のものと比べて大きなパワーで駆動するので、高いS/N比の信号を処理している。すなわち、精度の高い検出が可能である。
In the spindle manufacturing method using such a spindle manufacturing apparatus 10, the first signal detected by the shaft vibration sensor 16 attached to the end surface of the upper pressing
そして、振動検出手段18から与えられた位相差データが90度の位相差になると、共振検出信号が制御装置19へ送られ、制御装置19は圧入動作を止めて、逆方向へ戻り移動するように荷重装置11を制御する。
When the phase difference data provided from the
このように、軸受剛性を介して対向する質量(この場合内輪52と外輪54)の両者の加振周波数における振動を検出し、その間の位相差から共振状態を検出することができるので、従来のものでありがちだった両者に含まれる装置全体の伝達特性を基にしていることに起因する誤差のある共振周波数を検出するような問題はない。
In this way, vibrations at the excitation frequency of both masses (in this case, the
図2に示すように、正確な軸受剛性Kを知るには、XからYへの伝達特性を正しくとらえるのが有効であることがわかる。加振周波数は、
f=(1/2π)√(K/M)
を用いて、概知の質量Mと設定すべき所定の剛性Kとを代入して求めた共振周波数fに等しく設定する。また、有限要素法などの数値解析手法を用いて予め軸受剛性と固有振動数の関係を求めて関係式を作り、その関係式を用いることもできる。
As shown in FIG. 2, it can be seen that it is effective to correctly grasp the transfer characteristic from X to Y in order to know the accurate bearing rigidity K. The excitation frequency is
f = (1 / 2π) √ (K / M)
Is set equal to the resonance frequency f obtained by substituting the known mass M and the predetermined rigidity K to be set. It is also possible to use a numerical analysis method such as a finite element method to obtain a relationship between the bearing stiffness and the natural frequency in advance to create a relationship and use the relationship.
圧入しているときには、圧入力に相当する荷重が軸53に作用して予圧が少し変化し、剛性と共振周波数は無荷重時の値よりもわずかにずれた状態となって誤差が問題となる場合がある。この場合、加振周波数には軸荷重に対する補正を加えると、より正確な剛性を設定できる。予めわかっている圧入の荷重値Fを使って次式のように補正する。
f´=C(F)×f
ここで、f´:圧入時の共振周波数、f:所定の共振周波数、C(F):補正係数である。
When press-fitting, a load corresponding to the pressure input acts on the
f ′ = C (F) × f
Here, f ′ is a resonance frequency at the time of press-fitting, f is a predetermined resonance frequency, and C (F) is a correction coefficient.
スピンドルによって圧入力が大きくばらつくような状況では、それらスピンドル毎に圧入の開始時にロードセル15で荷重値Fを測定して加振周波数を補正すればよい。さらにこの補正作業を自動化するため、周波数可変の発振器を用いて加振周波数を制御する制御装置のプログラムを作成するのは難しいことではない。
In a situation where the pressure input varies greatly depending on the spindle, the load value F may be measured by the
図3に示すように、圧入時の振幅特性は、共振周波数fのピーク時が、25dBであり、ピーク時を除いた部分では、−10dBから20dBまでの伝達特性を有する。 As shown in FIG. 3, the amplitude characteristic at the time of press-fitting is 25 dB at the peak of the resonance frequency f, and has a transfer characteristic from −10 dB to 20 dB at a portion other than the peak.
図4に示すように、圧入時の位相特性は、0度から−90度の範囲と、−90度から−180度との中間の−90度の近傍で大きく変化する。 As shown in FIG. 4, the phase characteristics during press-fitting greatly change in the range of 0 to −90 degrees and in the vicinity of −90 degrees between −90 degrees and −180 degrees.
図5(a)に示すように、圧入が開始された時は、隙間>0の関係にあり、軸受隙間がある。 As shown in FIG. 5A, when press-fitting is started, there is a relationship of clearance> 0, and there is a bearing clearance.
図5(b)に示すように、圧入により内輪52が軸53に対して滑って隙間がなくなると、振幅特性に、3000Hz付近に共振のピークが現れて、隙間≦0の関係になる。
As shown in FIG. 5B, when the
図5(c)に示すように、圧入が進むにつれて、ピークの周波数が8000Hz付近まで上昇するとともに高さが増す。このとき、所定の剛性Kに対応する共振周波数fは、まだピークの周波数より高いので位相は−90度より負側にある。 As shown in FIG. 5C, as the press-fitting proceeds, the peak frequency rises to around 8000 Hz and the height increases. At this time, since the resonance frequency f corresponding to the predetermined stiffness K is still higher than the peak frequency, the phase is on the negative side of −90 degrees.
図5(d)に示すように、圧入がさらに進行し、ピークの周波数が9000Hz付近でfに達すると、fで位相が−90度になる。この位相差が90度になった時に、仕上げ周波数に到達することにより圧入が完了する。 As shown in FIG. 5D, when the press-fitting further proceeds and the peak frequency reaches f near 9000 Hz, the phase becomes −90 degrees at f. When this phase difference reaches 90 degrees, the press-fit is completed by reaching the finishing frequency.
このように、圧入過程では、共振周波数の移行状態が起きるので、所定の剛性Kに対応する周波数の正弦波で加振して上記した2信号の位相差を監視すればよいことがわかる。実際、圧入初期には、信号の振幅が微弱なために、位相検出が不正確になる場合があるので、信号の振幅が大きくなってからの位相を評価するのが好ましい。 As described above, in the press-fitting process, the resonance frequency shift state occurs, and it can be seen that the above-described phase difference between the two signals may be monitored by exciting with a sine wave having a frequency corresponding to the predetermined stiffness K. Actually, since the amplitude of the signal is weak at the beginning of the press-fitting, the phase detection may be inaccurate. Therefore, it is preferable to evaluate the phase after the amplitude of the signal is increased.
上述したスピンドルの製造装置10を用いたスピンドルの製造方法によれば、振動検出器18を、主として、単一の正弦波の発生と、第1,第2の信号の2信号の位相差の検出と、を行うための比較的簡単な回路から構成できるために、簡単な回路構成で、安価に製造することができる。また、信頼性の維持及び信頼性の向上を容易に実現でき、さらに、共振周波数が高い場合においても、連続的に正確な検出を行って予圧を設定することができる。
According to the spindle manufacturing method using the spindle manufacturing apparatus 10 described above, the
また、スピンドルの製造装置10を用いたスピンドルの製造方法によれば、スピンドル50に所定の剛性を付与するために、対応する共振周波数の正弦波のみを用いて加振して位相差が90度になる瞬間まで圧入するために、高い周波数までも高いS/N比の状態で正確な共振周波数の設定を行うことにより、所定の剛性を設定することができる。 Further, according to the spindle manufacturing method using the spindle manufacturing apparatus 10, in order to give the spindle 50 a predetermined rigidity, the phase difference is 90 degrees by applying vibration using only the corresponding sine wave of the resonance frequency. Therefore, a predetermined rigidity can be set by setting an accurate resonance frequency with a high S / N ratio even at a high frequency.
また、スピンドルの製造装置10を用いたスピンドルの製造方法によれば、アキシアル方向の振動を与える加振器12,13を用いることによって、スピンドル50に対するアキシアル方向の正弦波振動が付与され、振動検出器18によってアキシアル方向の正弦波振動が検出されることにより、スピンドル50の剛性をアキシアル方向の正弦波振動によって設定することができる。
Further, according to the spindle manufacturing method using the spindle manufacturing apparatus 10, by using the
また、スピンドルの製造装置10を用いたスピンドルの製造方法によれば、ラジアル方向の振動を与える加振器12,13を用いることによって、スピンドル50に対するラジアル方向の正弦波振動が付与され、振動検出器18によってラジアル方向の正弦波振動が検出されることにより、スピンドル50の剛性をラジアル方向の正弦波振動によって設定することができる。
Further, according to the spindle manufacturing method using the spindle manufacturing apparatus 10, by using the
また、スピンドルの製造装置10によれば、振動検出器18を、主として、単一の正弦波の発生と、第1,第2の信号の2信号の位相差の検出と、を行うための比較的簡単な回路から構成できるために、簡単な回路構成で、安価にすることができる。また、信頼性の維持及び信頼性の向上を容易に実現でき、さらに、共振周波数が高い場合においても、連続的に正確な検出を行って設定することができる。
In addition, according to the spindle manufacturing apparatus 10, the
なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良等が可能である。例えば、スピンドルに用いられる軸受は、玉軸受、円すいころ軸受、円筒ころ軸受等の種々の転がり軸受を適用することができる。 In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above, A deformation | transformation, improvement, etc. are possible suitably. For example, various rolling bearings such as a ball bearing, a tapered roller bearing, and a cylindrical roller bearing can be applied to the bearing used for the spindle.
また、正弦波振動の検出は、圧入治具の上側押圧部材とスピンドルのハウジングに限らず、軸または内輪と、ハウジングまたは外輪と、のいずれかで良い。 Further, the detection of the sine wave vibration is not limited to the upper pressing member of the press-fitting jig and the housing of the spindle, and may be any of the shaft or inner ring and the housing or outer ring.
10 スピンドルの製造装置
11 荷重装置(荷重手段)
12,13 加振器(加振手段)
14 圧入治具(固定手段)
16 軸振動センサ(振動検出手段)
17 ハウジング振動センサ(振動検出手段)
19 制御装置(制御手段)
50 スピンドル
51 軸受
52 内輪
53 軸
54 外輪
55 ハウジング
10
12, 13 Exciter (excitation means)
14 Press-fitting jig (fixing means)
16 axis vibration sensor (vibration detection means)
17 Housing vibration sensor (vibration detection means)
19 Control device (control means)
50
Claims (5)
前記制御手段が、前記スピンドルの所定の剛性に対応する共振周波数の正弦波を発生して前記加振手段を駆動するとともに、前記振動検出手段で検出される振動信号の正弦波の位相を検出し、該位相の値に基づき前記荷重手段を制御することにより予圧を設定することを特徴とするスピンドルの製造方法。 A load means for applying a preload by relatively moving a shaft press-fitted into an inner ring of a bearing included in the spindle, an excitation means for applying vibration to the spindle, and a fixing for fixing the spindle Means, vibration detection means for detecting vibration of at least one of the housing or the outer ring of the shaft or the inner ring and the outer ring of the bearing, and control means for controlling the load means and the vibration means. A method of manufacturing a spindle using
The control means generates a sine wave having a resonance frequency corresponding to a predetermined rigidity of the spindle to drive the excitation means, and detects the phase of the sine wave of the vibration signal detected by the vibration detection means. And a preload is set by controlling the load means based on the phase value.
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JP2013198951A (en) * | 2012-03-23 | 2013-10-03 | Seiko Instruments Inc | Manufacturing device of rolling bearing device and manufacturing method of rolling bearing device |
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2004
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