JP2007061995A - スピンドル装置の原点検出方法およびそのスピンドル装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】頻繁な保守が必要でないスピンドル装置を提供する。
【解決手段】内部に軸方向に円筒状空洞の形成されたハウジングHと、円筒状空洞内に回転自在に挿入されたスピンドルSと、円筒状空洞内に配置されてスピンドル軸3を非接触に支持する空気軸受1,2と、円筒状空洞内に配置されてスピンドル軸3を回転させるモータ(固定子4、回転子5)とを有するスピンドル装置であって、スピンドル軸3の軸端に被加工物を加工するブレード6を固定し、ブレード6の近傍に被加工物を載置するテーブル7を設け、テーブル7のZ軸の原点を検出するテーブルZ軸原点検出手段とから成るスピンドル装置において、テーブルZ軸原点検出手段として、ブレード6とテーブル7が接触したときスピンドル軸3に帯電していた電荷が放電することによるスピンドル軸3の電位変化を用いる。
【選択図】図1
【解決手段】内部に軸方向に円筒状空洞の形成されたハウジングHと、円筒状空洞内に回転自在に挿入されたスピンドルSと、円筒状空洞内に配置されてスピンドル軸3を非接触に支持する空気軸受1,2と、円筒状空洞内に配置されてスピンドル軸3を回転させるモータ(固定子4、回転子5)とを有するスピンドル装置であって、スピンドル軸3の軸端に被加工物を加工するブレード6を固定し、ブレード6の近傍に被加工物を載置するテーブル7を設け、テーブル7のZ軸の原点を検出するテーブルZ軸原点検出手段とから成るスピンドル装置において、テーブルZ軸原点検出手段として、ブレード6とテーブル7が接触したときスピンドル軸3に帯電していた電荷が放電することによるスピンドル軸3の電位変化を用いる。
【選択図】図1
Description
本発明は、空気軸受を採用したスピンドルに関するもので、特にスピンドル装置の原点検出方法およびその方法を実現したスピンドル装置に関するものである。
スピンドルに搭載したブレードの交換または摩耗により、被加工物を設置するテーブルとスピンドルの位置関係が変化する。そこで、スピンドルの原点検出に関する発明はこれまで多数開示されている(例えば、特許文献1又は2参照)。
ところで、ブレードとテーブルの接触ポイントをスピンドルのZ軸の原点として用いると、被加工物の切り込み量を正確に制御することができる。そこで、ブレードとテーブルが接触したことを正確に検出することが必要となる。ブレードとテーブルが接触したことを検出する手段として、従来装置は、軸にブラシを接触させておき、テーブルとブレードが当った瞬間の電気抵抗の変化を検出して、スピンドルのZ軸の原点を検出していた。
ところで、ブレードとテーブルの接触ポイントをスピンドルのZ軸の原点として用いると、被加工物の切り込み量を正確に制御することができる。そこで、ブレードとテーブルが接触したことを正確に検出することが必要となる。ブレードとテーブルが接触したことを検出する手段として、従来装置は、軸にブラシを接触させておき、テーブルとブレードが当った瞬間の電気抵抗の変化を検出して、スピンドルのZ軸の原点を検出していた。
図3は従来のスピンドル装置の原点検出を説明する構成図である。
図において、Hはハウジング、Sはスピンドル、1はスラスト軸受、2はラジアル軸受、3は軸、4は固定子、5は回転子、6はブレード、7は被加工物載置テーブル、11はブラシ、12は抵抗検出器Mである。
従来装置のスピンドルのZ軸の原点の検出は空気軸受(すなわち、スラスト軸受1とラジアル軸受2)に支承された軸3の片側にブラシ11を接触させ、この軸3の反対側に搭載されたブレード6と被加工物を設置するテーブル7との間で、図(a)のようにブレード6とテーブル7とが非接触の状態にあるときは、抵抗検出器12は抵抗が∞(オーム)を検出している。
そしてブレード6を降下させてテーブル7に近づけ、やがて図(b)のようにブレード6がテーブル7に接触した瞬間、抵抗が大きく変化(∞オームから閾値以下へ)し、これを抵抗検出器12が検出して、このポイントをスピンドルのZ軸の原点とし、被切削物の切り込み量を正確に設定できる構造としていた。
しかしながら、この構造では高速で回転する軸3にブラシ11を直接接触させるため、ブラシの摩耗が発生し、頻繁な保守を必要とした。
特開平9−38815号公報
特開平10−217063号公報
図において、Hはハウジング、Sはスピンドル、1はスラスト軸受、2はラジアル軸受、3は軸、4は固定子、5は回転子、6はブレード、7は被加工物載置テーブル、11はブラシ、12は抵抗検出器Mである。
従来装置のスピンドルのZ軸の原点の検出は空気軸受(すなわち、スラスト軸受1とラジアル軸受2)に支承された軸3の片側にブラシ11を接触させ、この軸3の反対側に搭載されたブレード6と被加工物を設置するテーブル7との間で、図(a)のようにブレード6とテーブル7とが非接触の状態にあるときは、抵抗検出器12は抵抗が∞(オーム)を検出している。
そしてブレード6を降下させてテーブル7に近づけ、やがて図(b)のようにブレード6がテーブル7に接触した瞬間、抵抗が大きく変化(∞オームから閾値以下へ)し、これを抵抗検出器12が検出して、このポイントをスピンドルのZ軸の原点とし、被切削物の切り込み量を正確に設定できる構造としていた。
しかしながら、この構造では高速で回転する軸3にブラシ11を直接接触させるため、ブラシの摩耗が発生し、頻繁な保守を必要とした。
以上のように、従来装置のスピンドルのZ軸の原点の検出は、高速で回転する軸3にブラシ11を直接接触させるため、ブラシの摩耗が発生し、頻繁な保守を必要とする欠点があった。
本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、ブラシを使用しない、したがって摩耗がなくなるので頻繁な保守を必要としないスピンドル装置を提供することを目的としている。
本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、ブラシを使用しない、したがって摩耗がなくなるので頻繁な保守を必要としないスピンドル装置を提供することを目的としている。
上記課題を解決するために、請求項1記載の発明はスピンドル装置に係り、内部に軸方向に円筒状空洞の形成されたハウジングと、前記円筒状空洞内に回転自在に挿入されたスピンドル軸と、前記円筒状空洞内に配置されて前記スピンドル軸を非接触に支持する空気軸受と、前記円筒状空洞内に配置されて前記スピンドル軸を回転させるモータと、を有するスピンドル装置であって、前記スピンドル軸の軸端に被加工物を加工するブレードを固定し、前記ブレードの近傍に前記被加工物を載置するテーブルを設け、前記テーブルのZ軸の原点を検出するテーブルZ軸原点検出手段とから成るスピンドル装置において、前記テーブルZ軸原点検出手段として、前記ブレードと前記テーブルが接触したとき前記スピンドル軸に帯電していた電荷が放電することによる前記スピンドル軸の電位変化を用いることを特徴とすしている。
また、請求項2記載の発明はスピンドル装置の原点検出方法に係り、内部に軸方向に円筒状空洞の形成されたハウジングと、前記円筒状空洞内に回転自在に挿入されたスピンドル軸と、前記円筒状空洞内に配置されて前記スピンドル軸を非接触に支持する空気軸受と、前記円筒状空洞内に配置されて前記スピンドル軸を回転させるモータと、を有するスピンドル装置であって、前記スピンドル軸の軸端に被加工物を加工するブレードを固定し、前記ブレードの近傍に前記被加工物を載置するテーブルを設けて成るスピンドル装置において、前記ブレードと前記テーブルが接触したとき前記スピンドル軸に帯電していた電荷が放電することによる前記スピンドル軸の電位変化を用いて前記テーブルのZ軸の原点を検出することを特徴としている。
また、請求項2記載の発明はスピンドル装置の原点検出方法に係り、内部に軸方向に円筒状空洞の形成されたハウジングと、前記円筒状空洞内に回転自在に挿入されたスピンドル軸と、前記円筒状空洞内に配置されて前記スピンドル軸を非接触に支持する空気軸受と、前記円筒状空洞内に配置されて前記スピンドル軸を回転させるモータと、を有するスピンドル装置であって、前記スピンドル軸の軸端に被加工物を加工するブレードを固定し、前記ブレードの近傍に前記被加工物を載置するテーブルを設けて成るスピンドル装置において、前記ブレードと前記テーブルが接触したとき前記スピンドル軸に帯電していた電荷が放電することによる前記スピンドル軸の電位変化を用いて前記テーブルのZ軸の原点を検出することを特徴としている。
このような構成により、非接触でスピンドルのZ軸原点を検出することが可能になるので、頻繁な保守の必要がなくなった。
以下に、本発明の実施例を図1および図2に基づいて詳細に説明する。
図1は本発明の実施例に係るスピンドル装置の構成を示す断面図、図2は図1のスピンドル装置の除電原理を説明する概念図である。
両図において、Hはハウジング、Sはスピンドル、1はスラスト軸受、2はラジアル軸受、3は軸、4は固定子、5は回転子、6はブレード、7は被加工物載置テーブル、8は軸電位プローブ、9は軸電位検出器、10は表面電位センサである。
表面電位センサ10としては、例えば、特開2004−239808号公報、特開2001−330638号公報、特開平10−115646号公報、特開平8−122382号公報等に記載された表面電位センサを用いることができる。
本発明では空気軸受1、2に支承された軸3が高速回転するので、空気との摩擦により静電気を発生し、帯電することに着目し、これを巧みに有効利用するようにしたもので、帯電状態でスピンドルを搭載したZ軸を降下させると、ブレード6がテーブル7と接触すると瞬時に放電し、軸電位が低下することを利用している。
図2は本発明の除電原理を説明する原理図で、(a)ブレード6とテーブル7とが非接触状態、(b)はブレード6とテーブル7とが接触状態をそれぞれ示している。
図の(a)において、軸3が高速回転すると空気との摩擦により静電気(マイナス電荷)を発生する。しかし、図のようにブレード6とテーブル7とが非接触状態にあるので、発生した電荷は軸3に蓄電されていく。そこで、軸電位プローブ8の表面電位センサ10はこの多くの電荷の存在を検出し、軸電位検出器9(図1)に軸電位を伝える。
ところが、ブレード6を降下させてテーブル7に接触した瞬間、図2(b)のように、軸3に帯電していた電荷がブレード6を通りテーブル7を介してアース側に流れ、放電する。
したがって、軸3には電荷が少なくなり、軸電位プローブ8の表面電位センサ10はわずかな電荷しか検出できず、軸電位検出器9(図1)に軸電位の急降下を伝える。
この変化のポイントをスピンドルのZ軸の原点とすることで、被切削物の切り込み量を正確に設定できることとなる。
このように、本発明によれば、従来装置(図3)のブラシ11のような接触物を必要としないで、表面電位センサ10で非接触で軸電位変化を知ることができるので、頻繁な保守の必要がなくなった。
図1は本発明の実施例に係るスピンドル装置の構成を示す断面図、図2は図1のスピンドル装置の除電原理を説明する概念図である。
両図において、Hはハウジング、Sはスピンドル、1はスラスト軸受、2はラジアル軸受、3は軸、4は固定子、5は回転子、6はブレード、7は被加工物載置テーブル、8は軸電位プローブ、9は軸電位検出器、10は表面電位センサである。
表面電位センサ10としては、例えば、特開2004−239808号公報、特開2001−330638号公報、特開平10−115646号公報、特開平8−122382号公報等に記載された表面電位センサを用いることができる。
本発明では空気軸受1、2に支承された軸3が高速回転するので、空気との摩擦により静電気を発生し、帯電することに着目し、これを巧みに有効利用するようにしたもので、帯電状態でスピンドルを搭載したZ軸を降下させると、ブレード6がテーブル7と接触すると瞬時に放電し、軸電位が低下することを利用している。
図2は本発明の除電原理を説明する原理図で、(a)ブレード6とテーブル7とが非接触状態、(b)はブレード6とテーブル7とが接触状態をそれぞれ示している。
図の(a)において、軸3が高速回転すると空気との摩擦により静電気(マイナス電荷)を発生する。しかし、図のようにブレード6とテーブル7とが非接触状態にあるので、発生した電荷は軸3に蓄電されていく。そこで、軸電位プローブ8の表面電位センサ10はこの多くの電荷の存在を検出し、軸電位検出器9(図1)に軸電位を伝える。
ところが、ブレード6を降下させてテーブル7に接触した瞬間、図2(b)のように、軸3に帯電していた電荷がブレード6を通りテーブル7を介してアース側に流れ、放電する。
したがって、軸3には電荷が少なくなり、軸電位プローブ8の表面電位センサ10はわずかな電荷しか検出できず、軸電位検出器9(図1)に軸電位の急降下を伝える。
この変化のポイントをスピンドルのZ軸の原点とすることで、被切削物の切り込み量を正確に設定できることとなる。
このように、本発明によれば、従来装置(図3)のブラシ11のような接触物を必要としないで、表面電位センサ10で非接触で軸電位変化を知ることができるので、頻繁な保守の必要がなくなった。
以上のように、本発明によれば、内部に軸方向に円筒状空洞の形成されたハウジングと、前記円筒状空洞内に回転自在に挿入されたスピンドルと、前記円筒状空洞内に配置されて前記スピンドルを非接触に支持する空気軸受と、前記円筒状空洞内に配置されて前記スピンドルを回転させるモータと、を有するスピンドル装置の軸端に被加工物を加工するブレードを固定し、前記ブレードの近傍に前記被加工物を載置するテーブルを設け、ブレードとテーブルが接触したときスピンドル軸に帯電していた電荷が放電することによるスピンドル軸の電位変化を用いることで、非接触でスピンドルのZ軸原点を検出することが可能となる。したがって、また、スピンドル装置の頻繁な保守が必要でなくなる。
1.スラスト軸受
2.ラジアル軸受
3.スピンドル軸
4.固定子
5.回転子
6.ブレード
7.テーブル
8.軸電位プローブ
9.軸電位検出器
10.表面電位センサー
11.ブラシ
12.抵抗検出器
H.ハウジング
S.スピンドル
2.ラジアル軸受
3.スピンドル軸
4.固定子
5.回転子
6.ブレード
7.テーブル
8.軸電位プローブ
9.軸電位検出器
10.表面電位センサー
11.ブラシ
12.抵抗検出器
H.ハウジング
S.スピンドル
Claims (2)
- 内部に軸方向に円筒状空洞の形成されたハウジングと、前記円筒状空洞内に回転自在に挿入されたスピンドル軸と、前記円筒状空洞内に配置されて前記スピンドル軸を非接触に支持する空気軸受と、前記円筒状空洞内に配置されて前記スピンドル軸を回転させるモータと、を有するスピンドル装置であって、前記スピンドル軸の軸端に被加工物を加工するブレードを固定し、前記ブレードの近傍に前記被加工物を載置するテーブルを設け、前記テーブルのZ軸の原点を検出するテーブルZ軸原点検出手段とから成るスピンドル装置において、
前記テーブルZ軸原点検出手段として、前記ブレードと前記テーブルが接触したとき前記スピンドル軸に帯電していた電荷が放電することによる前記スピンドル軸の電位変化を用いることを特徴とするスピンドル装置。 - 内部に軸方向に円筒状空洞の形成されたハウジングと、前記円筒状空洞内に回転自在に挿入されたスピンドル軸と、前記円筒状空洞内に配置されて前記スピンドル軸を非接触に支持する空気軸受と、前記円筒状空洞内に配置されて前記スピンドル軸を回転させるモータと、を有するスピンドル装置であって、前記スピンドル軸の軸端に被加工物を加工するブレードを固定し、前記ブレードの近傍に前記被加工物を載置するテーブルを設けて成るスピンドル装置において、前記ブレードと前記テーブルが接触したとき前記スピンドル軸に帯電していた電荷が放電することによる前記スピンドル軸の電位変化を用いて前記テーブルのZ軸の原点を検出することを特徴とするスピンドル装置の原点検出方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005255002A JP2007061995A (ja) | 2005-09-02 | 2005-09-02 | スピンドル装置の原点検出方法およびそのスピンドル装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005255002A JP2007061995A (ja) | 2005-09-02 | 2005-09-02 | スピンドル装置の原点検出方法およびそのスピンドル装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007061995A true JP2007061995A (ja) | 2007-03-15 |
Family
ID=37924787
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005255002A Pending JP2007061995A (ja) | 2005-09-02 | 2005-09-02 | スピンドル装置の原点検出方法およびそのスピンドル装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2007061995A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009248208A (ja) * | 2008-04-02 | 2009-10-29 | Disco Abrasive Syst Ltd | 気体軸受けの接触検知機構 |
US8276489B2 (en) * | 2006-02-27 | 2012-10-02 | Sodick Co., Ltd. | Spindle apparatus |
-
2005
- 2005-09-02 JP JP2005255002A patent/JP2007061995A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8276489B2 (en) * | 2006-02-27 | 2012-10-02 | Sodick Co., Ltd. | Spindle apparatus |
JP2009248208A (ja) * | 2008-04-02 | 2009-10-29 | Disco Abrasive Syst Ltd | 気体軸受けの接触検知機構 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
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