JP2946326B1 - 磁気軸受内位置センサのオフセット調整装置 - Google Patents
磁気軸受内位置センサのオフセット調整装置Info
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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- F16C32/00—Bearings not otherwise provided for
- F16C32/04—Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
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- F16C32/044—Active magnetic bearings
- F16C32/0444—Details of devices to control the actuation of the electromagnets
- F16C32/0446—Determination of the actual position of the moving member, e.g. details of sensors
Abstract
【要約】
【課題】 主軸の中心、半径方向位置制御用電磁石の幾
何的な中心及び位置センサの原点を共に一致させること
の可能な磁気軸受内位置センサのオフセット調整装置を
提供する。 【解決手段】 主軸１の中心は治具１１ａ，１１ｂによ
り半径方向位置制御用電磁石３v1，３v3の幾何的な中心
に一致して固定する。オフセットをなくすためにオフセ
ット調整回路４９で直流信号を加算器４７に入力し、変
位信号５３がゼロとなるように調整する。このため、主
軸１の中心が半径方向位置制御用電磁石３v1，３v3の幾
何的な中心に一致した状態で、変位信号５３をゼロとす
ることが出来る。その後、治具１１ａ，１１ｂを外す。
治具１１ａ，１１ｂを外した後は、磁気軸受の制御シス
テムにより、主軸１は基準位置に正確に浮上する。
何的な中心及び位置センサの原点を共に一致させること
の可能な磁気軸受内位置センサのオフセット調整装置を
提供する。 【解決手段】 主軸１の中心は治具１１ａ，１１ｂによ
り半径方向位置制御用電磁石３v1，３v3の幾何的な中心
に一致して固定する。オフセットをなくすためにオフセ
ット調整回路４９で直流信号を加算器４７に入力し、変
位信号５３がゼロとなるように調整する。このため、主
軸１の中心が半径方向位置制御用電磁石３v1，３v3の幾
何的な中心に一致した状態で、変位信号５３をゼロとす
ることが出来る。その後、治具１１ａ，１１ｂを外す。
治具１１ａ，１１ｂを外した後は、磁気軸受の制御シス
テムにより、主軸１は基準位置に正確に浮上する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は磁気軸受内位置セン
サのオフセット調整装置に係わり、特に主軸の中心、半
径方向位置制御用電磁石の幾何的な中心及び位置センサ
の原点を共に一致させることの可能な磁気軸受内位置セ
ンサのオフセット調整装置に関する。
サのオフセット調整装置に係わり、特に主軸の中心、半
径方向位置制御用電磁石の幾何的な中心及び位置センサ
の原点を共に一致させることの可能な磁気軸受内位置セ
ンサのオフセット調整装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図６に磁気軸受スピンドルの構成図を示
す。磁気軸受スピンドル１０は、主軸１を空中に磁気浮
上させた状態で半径方向位置制御用電磁石３（半径方向
位置制御用電磁石３は、図中上下に２箇所配設されてい
る。ここで、半径方向位置制御用電磁石３は半径方向位
置制御用電磁石３V1、３V3、３W1、３W3及び半径方向位
置制御用電磁石３V2、３V4、３W2、３W4を総称してい
る。以下、同様）により主軸１の半径方向位置を制御す
る。主軸１は高周波モーター５により回転駆動される。
す。磁気軸受スピンドル１０は、主軸１を空中に磁気浮
上させた状態で半径方向位置制御用電磁石３（半径方向
位置制御用電磁石３は、図中上下に２箇所配設されてい
る。ここで、半径方向位置制御用電磁石３は半径方向位
置制御用電磁石３V1、３V3、３W1、３W3及び半径方向位
置制御用電磁石３V2、３V4、３W2、３W4を総称してい
る。以下、同様）により主軸１の半径方向位置を制御す
る。主軸１は高周波モーター５により回転駆動される。
【０００３】位置センサ７（位置センサ７も、図中上下
に２箇所配設されている。ここで、位置センサ７は位置
センサ７V1、７V3、７W1、７W3及び位置センサ７V2、７
V4、７W2、７W4を総称している。）は主軸１の半径方向
位置を検出する。そして、この検出信号に基づき図示し
ない調節器を介し半径方向位置制御用電磁石３を駆動す
る。
に２箇所配設されている。ここで、位置センサ７は位置
センサ７V1、７V3、７W1、７W3及び位置センサ７V2、７
V4、７W2、７W4を総称している。）は主軸１の半径方向
位置を検出する。そして、この検出信号に基づき図示し
ない調節器を介し半径方向位置制御用電磁石３を駆動す
る。
【０００４】図７に、磁気軸受スピンドル１０内に配設
された位置センサのオフセット調整の全体構成図を示
す。位置センサ７は、ｘ軸用とｙ軸用に一対ずつ直交し
て配設されているが、図７中には説明を簡略化するた
め、ｙ軸用の一対のみを記載している。位置センサ７の
コイル８v1，８v3（ｘ軸用にはコイル８w1，８w3が配設
されている。以下同様）は主軸１を挟んで対峙して配設
されている。位置センサ７のコイル８v1，８v3は、図８
あるいは図９に示すようにブリッジで結線されている。
但し、図７中には図を簡略化するためこのブリッジの記
載は省略している。
された位置センサのオフセット調整の全体構成図を示
す。位置センサ７は、ｘ軸用とｙ軸用に一対ずつ直交し
て配設されているが、図７中には説明を簡略化するた
め、ｙ軸用の一対のみを記載している。位置センサ７の
コイル８v1，８v3（ｘ軸用にはコイル８w1，８w3が配設
されている。以下同様）は主軸１を挟んで対峙して配設
されている。位置センサ７のコイル８v1，８v3は、図８
あるいは図９に示すようにブリッジで結線されている。
但し、図７中には図を簡略化するためこのブリッジの記
載は省略している。
【０００５】図８中の基準コイル７１、７３は、位置セ
ンサ７のコイル８v1，８v3と平衡をとるために設けてい
る。また、図９には、ｙ軸用のコイル８v1とｘ軸用のコ
イル８w1及びｙ軸用のコイル８v3とｘ軸用のコイル８w3
とでブリッジを構成した例を示す。図７において、位置
センサ７のコイル８v1，８v3には発振器４３より信号が
供給されるようになっている。位置センサ７v1，７v3の
コイル８v1，８v3からの出力信号４５は、加算器４７に
入力されるようになっている。また、オフセット調整回
路４９からもＳＷ１を介して直流信号が加算器４７に入
力されるようになっている。
ンサ７のコイル８v1，８v3と平衡をとるために設けてい
る。また、図９には、ｙ軸用のコイル８v1とｘ軸用のコ
イル８w1及びｙ軸用のコイル８v3とｘ軸用のコイル８w3
とでブリッジを構成した例を示す。図７において、位置
センサ７のコイル８v1，８v3には発振器４３より信号が
供給されるようになっている。位置センサ７v1，７v3の
コイル８v1，８v3からの出力信号４５は、加算器４７に
入力されるようになっている。また、オフセット調整回
路４９からもＳＷ１を介して直流信号が加算器４７に入
力されるようになっている。
【０００６】加算器４７の出力は、位置センサ信号処理
回路５１に入力された後に演算処理され、変位信号５３
を出力するようになっている。変位信号５３は、基準信
号５５との間で偏差算出器５７により差を求められ、そ
の結果誤差信号５９が出力されるようになっている。誤
差信号５９は、コントローラ６１に入力されて演算処理
されるようになっている。コントローラ６１の出力信号
は、パワーアンプ６３ａ，６３ｂで増幅された後、半径
方向位置制御用電磁石３のコイル４v1，４v3を駆動する
ようになっている。
回路５１に入力された後に演算処理され、変位信号５３
を出力するようになっている。変位信号５３は、基準信
号５５との間で偏差算出器５７により差を求められ、そ
の結果誤差信号５９が出力されるようになっている。誤
差信号５９は、コントローラ６１に入力されて演算処理
されるようになっている。コントローラ６１の出力信号
は、パワーアンプ６３ａ，６３ｂで増幅された後、半径
方向位置制御用電磁石３のコイル４v1，４v3を駆動する
ようになっている。
【０００７】次に、動作を説明する。図７において、主
軸１は空中に磁気浮上させている。このとき、主軸１は
回転させていない。主軸１の位置は位置センサ７で検出
する。検出された位置センサ出力４５は位置センサ信号
処理回路５１で処理され変位信号５３になる。変位信号
５３と基準信号５５との差（誤差信号５９）がコントロ
ーラ６１に入力され、主軸１を安定に浮上させるための
位相補償およびゲイン補償が行われる。
軸１は空中に磁気浮上させている。このとき、主軸１は
回転させていない。主軸１の位置は位置センサ７で検出
する。検出された位置センサ出力４５は位置センサ信号
処理回路５１で処理され変位信号５３になる。変位信号
５３と基準信号５５との差（誤差信号５９）がコントロ
ーラ６１に入力され、主軸１を安定に浮上させるための
位相補償およびゲイン補償が行われる。
【０００８】補償後の信号はパワーアンプ６３ａ，６３
ｂに入力され、相対する一対の半径方向位置制御用電磁
石３v1，３v3のコイル４v1，４v3に励磁電流Ｉa ，Ｉb
が流される。半径方向位置制御用電磁石３には、このと
き吸引力が働き主軸１は基準位置に戻される。その後
は、再び主軸１の位置が検出されて同様の処理が繰り返
し行われ、主軸１は基準位置に安定に浮上する。
ｂに入力され、相対する一対の半径方向位置制御用電磁
石３v1，３v3のコイル４v1，４v3に励磁電流Ｉa ，Ｉb
が流される。半径方向位置制御用電磁石３には、このと
き吸引力が働き主軸１は基準位置に戻される。その後
は、再び主軸１の位置が検出されて同様の処理が繰り返
し行われ、主軸１は基準位置に安定に浮上する。
【０００９】しかし、位置センサ出力には機械的な誤差
（加工、組立精度等）と電気的な誤差（電路素子のばら
つき、ブリッジ回路を形成するケーブル長の差等）によ
る総合的な誤差があるため、基準信号５５をゼロに設定
して誤差信号５９がゼロになっても、主軸１の浮上位置
は基準位置に到達できずにオフセットを生じる。
（加工、組立精度等）と電気的な誤差（電路素子のばら
つき、ブリッジ回路を形成するケーブル長の差等）によ
る総合的な誤差があるため、基準信号５５をゼロに設定
して誤差信号５９がゼロになっても、主軸１の浮上位置
は基準位置に到達できずにオフセットを生じる。
【００１０】このオフセットをなくすために、スイッチ
ＳＷ１を入れ、励磁電流Ｉa とＩbを等しくするように
オフセット調整回路４９で作った直流信号を加算器４７
に入力する。このことにより、主軸１の中心を半径方向
位置制御用電磁石３の幾何的な中心に一致させている。
また、このとき、変位信号５３はゼロになる。
ＳＷ１を入れ、励磁電流Ｉa とＩbを等しくするように
オフセット調整回路４９で作った直流信号を加算器４７
に入力する。このことにより、主軸１の中心を半径方向
位置制御用電磁石３の幾何的な中心に一致させている。
また、このとき、変位信号５３はゼロになる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ように主軸１を空中に磁気浮上させた状態でオフセット
調整を行った場合には、外乱による影響（例えば、主軸
１にかかる重力の影響）で励磁電流Ｉa とＩb が等しく
なるよう調整しても、主軸１の中心は半径方向位置制御
用電磁石３の幾何的な中心とは必ずしも一致しない。結
局、かかるオフセット調整ではオフセット分を完全に除
去出来ないため、主軸１の浮上位置を正確に特定するこ
とは出来ないおそれがあった。
ように主軸１を空中に磁気浮上させた状態でオフセット
調整を行った場合には、外乱による影響（例えば、主軸
１にかかる重力の影響）で励磁電流Ｉa とＩb が等しく
なるよう調整しても、主軸１の中心は半径方向位置制御
用電磁石３の幾何的な中心とは必ずしも一致しない。結
局、かかるオフセット調整ではオフセット分を完全に除
去出来ないため、主軸１の浮上位置を正確に特定するこ
とは出来ないおそれがあった。
【００１２】本発明はこのような従来の課題に鑑みてな
されたもので、主軸の中心、半径方向位置制御用電磁石
の幾何的な中心及び位置センサの原点を共に一致させる
ことの可能な磁気軸受内位置センサのオフセット調整装
置を提供することを目的とする。
されたもので、主軸の中心、半径方向位置制御用電磁石
の幾何的な中心及び位置センサの原点を共に一致させる
ことの可能な磁気軸受内位置センサのオフセット調整装
置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】このため本発明は、主軸
の半径方向位置を少なくとも一組の対向する位置センサ
で検出し、該検出信号に基づき主軸の半径方向位置を制
御するため複数極の半径方向位置制御用電磁石を少なく
とも一組備える磁気軸受と、前記主軸の半径方向位置を
複数極の半径方向位置制御用電磁石の中心に支持する主
軸支持手段と、該主軸支持手段により主軸が中心に支持
されたときの前記検出信号に所定のオフセット電圧を加
算させることにより対向する位置センサの出力電圧をゼ
ロ若しくは予め設定した電圧にするオフセット調整手段
を備えて構成した。
の半径方向位置を少なくとも一組の対向する位置センサ
で検出し、該検出信号に基づき主軸の半径方向位置を制
御するため複数極の半径方向位置制御用電磁石を少なく
とも一組備える磁気軸受と、前記主軸の半径方向位置を
複数極の半径方向位置制御用電磁石の中心に支持する主
軸支持手段と、該主軸支持手段により主軸が中心に支持
されたときの前記検出信号に所定のオフセット電圧を加
算させることにより対向する位置センサの出力電圧をゼ
ロ若しくは予め設定した電圧にするオフセット調整手段
を備えて構成した。
【００１４】磁気軸受には、主軸の半径方向位置を検出
するため、少なくとも一組の対向する位置センサを備え
ている。また、位置センサで検出された検出信号に基づ
き主軸の半径方向位置を制御するため、複数極の半径方
向位置制御用電磁石を少なくとも一組備えている。主軸
支持手段は、主軸の半径方向位置を複数極の半径方向位
置制御用電磁石の中心に支持するために用いる。オフセ
ット調整手段は、主軸支持手段により主軸が中心に支持
されたときの位置センサの検出信号に、所定のオフセッ
ト電圧を加算させることにより、対向する位置センサの
出力電圧をゼロ若しくは予め設定した電圧にする。
するため、少なくとも一組の対向する位置センサを備え
ている。また、位置センサで検出された検出信号に基づ
き主軸の半径方向位置を制御するため、複数極の半径方
向位置制御用電磁石を少なくとも一組備えている。主軸
支持手段は、主軸の半径方向位置を複数極の半径方向位
置制御用電磁石の中心に支持するために用いる。オフセ
ット調整手段は、主軸支持手段により主軸が中心に支持
されたときの位置センサの検出信号に、所定のオフセッ
ト電圧を加算させることにより、対向する位置センサの
出力電圧をゼロ若しくは予め設定した電圧にする。
【００１５】このことにより、主軸の中心と複数極の半
径方向位置制御用電磁石の幾何的な中心とを一致させた
状態で変位信号出力をゼロ若しくは予め設定した電圧に
出来る。このため、外乱の影響を受けることは無く、セ
ンサの組立精度が低くてもよい。そして、制御の際には
主軸を基準位置に正確に浮上出来る。
径方向位置制御用電磁石の幾何的な中心とを一致させた
状態で変位信号出力をゼロ若しくは予め設定した電圧に
出来る。このため、外乱の影響を受けることは無く、セ
ンサの組立精度が低くてもよい。そして、制御の際には
主軸を基準位置に正確に浮上出来る。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。本発明の第１実施形態を図１及び図
２に示す。まず、図１に、治具を用いて半径方向位置制
御用電磁石の幾何的な中心と主軸の中心とを一致させる
手法を示す。
基づいて説明する。本発明の第１実施形態を図１及び図
２に示す。まず、図１に、治具を用いて半径方向位置制
御用電磁石の幾何的な中心と主軸の中心とを一致させる
手法を示す。
【００１７】図１において、磁気軸受スピンドル１０の
左端部１４ａ及び右端部１４ｂには、本来それぞれ図示
しない保護カバー１６が外筒１８に外嵌されているが、
主軸１の端部を露出させるため保護カバー１６は撤去さ
れている。主軸１の左端部と右端部及び外筒１８の間の
間隙には、それぞれ治具１１ａ，１１ｂが所定長嵌入さ
れている。主軸１の左端部と右端部は、治具１１ａ，１
１ｂの内周面に沿わせて密接に挿入されている。治具１
１ａ，１１ｂの外周面と内周面間の肉厚は周方向に均一
なようになっている。そして、治具１１ａ，１１ｂの外
周面をテーパ面にしている。ＬＣＲ測定器１２は半径方
向位置制御用電磁石３のインダクタンスを測定するよう
になっている。
左端部１４ａ及び右端部１４ｂには、本来それぞれ図示
しない保護カバー１６が外筒１８に外嵌されているが、
主軸１の端部を露出させるため保護カバー１６は撤去さ
れている。主軸１の左端部と右端部及び外筒１８の間の
間隙には、それぞれ治具１１ａ，１１ｂが所定長嵌入さ
れている。主軸１の左端部と右端部は、治具１１ａ，１
１ｂの内周面に沿わせて密接に挿入されている。治具１
１ａ，１１ｂの外周面と内周面間の肉厚は周方向に均一
なようになっている。そして、治具１１ａ，１１ｂの外
周面をテーパ面にしている。ＬＣＲ測定器１２は半径方
向位置制御用電磁石３のインダクタンスを測定するよう
になっている。
【００１８】かかる構成のもとに、次のように中心位置
を一致させる。まず、主軸１の左端部と右端部及び外筒
１８の間の間隙には、それぞれ治具１１ａ，１１ｂを嵌
入する。主軸１の左端部と右端部は、治具１１ａ，１１
ｂの内周面に密接に挿入する。密接の程度を大きくする
ため、主軸１の両端部と治具１１ａ，１１ｂの内周面間
には遊びが極力少ない様に予め設計する。主軸１は、治
具１１ａ，１１ｂにより半径方向位置制御用電磁石３の
中心に置かれる。
を一致させる。まず、主軸１の左端部と右端部及び外筒
１８の間の間隙には、それぞれ治具１１ａ，１１ｂを嵌
入する。主軸１の左端部と右端部は、治具１１ａ，１１
ｂの内周面に密接に挿入する。密接の程度を大きくする
ため、主軸１の両端部と治具１１ａ，１１ｂの内周面間
には遊びが極力少ない様に予め設計する。主軸１は、治
具１１ａ，１１ｂにより半径方向位置制御用電磁石３の
中心に置かれる。
【００１９】即ち、半径方向位置制御用電磁石３と主軸
１間の隙間ｘは、ノーマルギャップｘ0 との差がなるべ
く小さくなるように治具１１ａ，１１ｂを嵌入する。そ
の後、ＬＣＲ測定器１２により半径方向位置制御用電磁
石３のインダクタンスＬを測定する。但し、この差は磁
気軸受スピンドル１０の加工と組立の精度及び治具１１
ａ，１１ｂの精度と関係するので、測定したインダクタ
ンスＬには一定の誤差が存在する。測定したインダクタ
ンスＬの値が出来るだけ一致するように治具１１ａ，１
１ｂを微調整する。
１間の隙間ｘは、ノーマルギャップｘ0 との差がなるべ
く小さくなるように治具１１ａ，１１ｂを嵌入する。そ
の後、ＬＣＲ測定器１２により半径方向位置制御用電磁
石３のインダクタンスＬを測定する。但し、この差は磁
気軸受スピンドル１０の加工と組立の精度及び治具１１
ａ，１１ｂの精度と関係するので、測定したインダクタ
ンスＬには一定の誤差が存在する。測定したインダクタ
ンスＬの値が出来るだけ一致するように治具１１ａ，１
１ｂを微調整する。
【００２０】以上のようにして治具１１ａ，１１ｂを用
いて主軸１の半径方向位置を中心位置に固定した後、次
のように位置センサのオフセット調整を行う。図２は、
主軸１の中心を半径方向位置制御用電磁石３の中心に一
致かつ固定させた後に行う位置センサのオフセット調整
の回路構成図である。なお、図７と同一要素のものにつ
いては同一符号を付して説明は省略する。図２におい
て、位置センサ信号処理回路５１で処理された変位信号
５３は計測器６７に入力されるようになっている。計測
器６７は、例えばオシロスコープである。
いて主軸１の半径方向位置を中心位置に固定した後、次
のように位置センサのオフセット調整を行う。図２は、
主軸１の中心を半径方向位置制御用電磁石３の中心に一
致かつ固定させた後に行う位置センサのオフセット調整
の回路構成図である。なお、図７と同一要素のものにつ
いては同一符号を付して説明は省略する。図２におい
て、位置センサ信号処理回路５１で処理された変位信号
５３は計測器６７に入力されるようになっている。計測
器６７は、例えばオシロスコープである。
【００２１】次に動作を説明する。主軸１の中心は治具
１１ａ，１１ｂにより半径方向位置制御用電磁石３v1，
３v3の幾何的な中心に一致して固定されている。この状
態の主軸１の位置を位置センサ７で検出する。その後、
検出された信号は、加算器４７を介して位置センサ信号
処理回路５１で処理された後、変位信号５３として計測
器６７に入力する。位置センサ７に機械的な誤差や電気
的な誤差による総合的な誤差があった場合、変位信号５
３はゼロにならずにオフセットが残る。
１１ａ，１１ｂにより半径方向位置制御用電磁石３v1，
３v3の幾何的な中心に一致して固定されている。この状
態の主軸１の位置を位置センサ７で検出する。その後、
検出された信号は、加算器４７を介して位置センサ信号
処理回路５１で処理された後、変位信号５３として計測
器６７に入力する。位置センサ７に機械的な誤差や電気
的な誤差による総合的な誤差があった場合、変位信号５
３はゼロにならずにオフセットが残る。
【００２２】このオフセットをなくすためにスイッチＳ
Ｗ１を入れ、オフセット調整回路４９で直流信号を加算
器４７に入力し変位信号５３がゼロとなるように計測器
６７を観察しながら調整する。このため、主軸１の中心
が半径方向位置制御用電磁石３v1，３v3の幾何的な中心
に一致した状態で変位信号５３をゼロとすることが出来
る。その後、治具１１ａ，１１ｂを外す。治具１１ａ，
１１ｂを外した後は、図７に示す磁気軸受の制御システ
ムにより、主軸１は基準位置に正確に浮上される。
Ｗ１を入れ、オフセット調整回路４９で直流信号を加算
器４７に入力し変位信号５３がゼロとなるように計測器
６７を観察しながら調整する。このため、主軸１の中心
が半径方向位置制御用電磁石３v1，３v3の幾何的な中心
に一致した状態で変位信号５３をゼロとすることが出来
る。その後、治具１１ａ，１１ｂを外す。治具１１ａ，
１１ｂを外した後は、図７に示す磁気軸受の制御システ
ムにより、主軸１は基準位置に正確に浮上される。
【００２３】以上により、主軸の中心、半径方向位置制
御用電磁石の幾何的な中心、位置センサの原点は三者と
もに一致させることが出来る。調整時に制御系は不要で
あり、開発プロセス上は優位である。また、外乱の影響
によらず、センサの組立精度が低くてもよい。このた
め、以下のような副次的効果も期待できる。即ち、１セ
ットの装置で次々に調整でき、しかも簡単であり、専門
知識がいらない。従って大量生産に適している。また、
高精度な制御が可能になるため、精密加工に応用した
り、ディスクの磁気軸受に応用すると大変効用がある。
御用電磁石の幾何的な中心、位置センサの原点は三者と
もに一致させることが出来る。調整時に制御系は不要で
あり、開発プロセス上は優位である。また、外乱の影響
によらず、センサの組立精度が低くてもよい。このた
め、以下のような副次的効果も期待できる。即ち、１セ
ットの装置で次々に調整でき、しかも簡単であり、専門
知識がいらない。従って大量生産に適している。また、
高精度な制御が可能になるため、精密加工に応用した
り、ディスクの磁気軸受に応用すると大変効用がある。
【００２４】次に、本発明の第２実施形態を図３に基づ
き説明する。本発明の第２実施形態は、治具を用いて半
径方向位置制御用電磁石の幾何的な中心と主軸の中心と
を一致させる手法の別例を示したものである。なお、図
１、図６と同一要素のものについては同一符号を付して
説明は省略する。図３において、内装環２１ａ、２１ｂ
は中空円筒である。
き説明する。本発明の第２実施形態は、治具を用いて半
径方向位置制御用電磁石の幾何的な中心と主軸の中心と
を一致させる手法の別例を示したものである。なお、図
１、図６と同一要素のものについては同一符号を付して
説明は省略する。図３において、内装環２１ａ、２１ｂ
は中空円筒である。
【００２５】主軸１の左端部と右端部は、それぞれ内装
環２１ａ、２１ｂの内周面に沿わせて挿入されている。
主軸１の両端部と内装環２１ａ、２１ｂの間は固着され
ていないが、ほぼ間隙の無い程度に密接である。内装環
２１ａ、２１ｂの肉厚は周方向に均一なようになってい
る。内装環２１ａ、２１ｂの外周には、僅かの間隙を隔
てて外装環２３ａ、２３ｂが配設されている。外装環２
３ａ、２３ｂはそれぞれボルト３１ａ、３２ａ、３３ａ
又はボルト３１ｂ、３２ｂ、３３ｂにより磁気軸受スピ
ンドル１０の左端部１４ａ又は右端部１４ｂに固着され
ている。
環２１ａ、２１ｂの内周面に沿わせて挿入されている。
主軸１の両端部と内装環２１ａ、２１ｂの間は固着され
ていないが、ほぼ間隙の無い程度に密接である。内装環
２１ａ、２１ｂの肉厚は周方向に均一なようになってい
る。内装環２１ａ、２１ｂの外周には、僅かの間隙を隔
てて外装環２３ａ、２３ｂが配設されている。外装環２
３ａ、２３ｂはそれぞれボルト３１ａ、３２ａ、３３ａ
又はボルト３１ｂ、３２ｂ、３３ｂにより磁気軸受スピ
ンドル１０の左端部１４ａ又は右端部１４ｂに固着され
ている。
【００２６】外装環２３ａの周囲３箇所には、外装環２
３ａの中心方向に向かい、内装環２１ａの外周面に当接
するようにねじ２７ａ、２８ａ、２９ａが配設されてい
る。同様に、外装環２３ｂの周囲３箇所には、ねじ２７
ｂ、２８ｂ、２９ｂが配設されている。ＬＣＲ測定器１
２は半径方向位置制御用電磁石３のインダクタンスを測
定するようになっている。
３ａの中心方向に向かい、内装環２１ａの外周面に当接
するようにねじ２７ａ、２８ａ、２９ａが配設されてい
る。同様に、外装環２３ｂの周囲３箇所には、ねじ２７
ｂ、２８ｂ、２９ｂが配設されている。ＬＣＲ測定器１
２は半径方向位置制御用電磁石３のインダクタンスを測
定するようになっている。
【００２７】かかる構成のもとに、次のように中心位置
を一致させる。まず、主軸１の両端部に内装環２１ａ、
２１ｂを挿入する。内装環２１ａ、２１ｂと主軸１の両
端部間は殆ど間隙が無く密接である。この間隙が大きい
と、内装環２１ａ、２１ｂの遊びにより、主軸１が半径
方向位置制御用電磁石３の中心に定まり難く、誤差を生
じ易い。内装環２１ａ、２１ｂの肉厚は周方向に均一と
する。均一とするのは、主軸１の半径方向位置を複数極
の半径方向位置制御用電磁石３の中心位置に調整し易く
するためである。
を一致させる。まず、主軸１の両端部に内装環２１ａ、
２１ｂを挿入する。内装環２１ａ、２１ｂと主軸１の両
端部間は殆ど間隙が無く密接である。この間隙が大きい
と、内装環２１ａ、２１ｂの遊びにより、主軸１が半径
方向位置制御用電磁石３の中心に定まり難く、誤差を生
じ易い。内装環２１ａ、２１ｂの肉厚は周方向に均一と
する。均一とするのは、主軸１の半径方向位置を複数極
の半径方向位置制御用電磁石３の中心位置に調整し易く
するためである。
【００２８】ねじ２７ａ、２８ａ、２９ａとねじ２７
ｂ、２８ｂ、２９ｂにより、内装環２１ａ及び内装環２
１ｂの位置を微調整することで、主軸１の半径方向位置
を調整する。ねじ２７ａとねじ２７ｂは、固定用ねじで
ある。ねじ２８ａ、２９ａとねじ２８ｂ、２９ｂは調整
用ねじである。ここでは、微調整用にねじを配設した
が、ねじの代わりに調整用棒等を配設してもよい。
ｂ、２８ｂ、２９ｂにより、内装環２１ａ及び内装環２
１ｂの位置を微調整することで、主軸１の半径方向位置
を調整する。ねじ２７ａとねじ２７ｂは、固定用ねじで
ある。ねじ２８ａ、２９ａとねじ２８ｂ、２９ｂは調整
用ねじである。ここでは、微調整用にねじを配設した
が、ねじの代わりに調整用棒等を配設してもよい。
【００２９】主軸１が半径方向位置制御用電磁石３の中
心にあるときは、左軸受の半径方向位置制御用電磁石３
V1、３V3、３W1、３W3のインダクタンスと、右軸受の半
径方向位置制御用電磁石３V2、３V4、３W2、３W4のイン
ダクタンスは同じ大きさになる。即ち、左軸受の半径方
向位置制御用電磁石３V1、３V3、３W1、３W3のインダク
タンスと、右軸受の半径方向位置制御用電磁石３V2、３
V4、３W2、３W4のインダクタンスが同じになるように調
整したときが、主軸１が半径方向位置制御用電磁石３の
中心にあるときである。
心にあるときは、左軸受の半径方向位置制御用電磁石３
V1、３V3、３W1、３W3のインダクタンスと、右軸受の半
径方向位置制御用電磁石３V2、３V4、３W2、３W4のイン
ダクタンスは同じ大きさになる。即ち、左軸受の半径方
向位置制御用電磁石３V1、３V3、３W1、３W3のインダク
タンスと、右軸受の半径方向位置制御用電磁石３V2、３
V4、３W2、３W4のインダクタンスが同じになるように調
整したときが、主軸１が半径方向位置制御用電磁石３の
中心にあるときである。
【００３０】ＬＣＲ測定器１２を複数台準備したときに
は、一度にインダクタンスを読めるため、この間の調整
を楽に行うことが出来る。ねじ２７ａ、２８ａ、２９ａ
とねじ２７ｂ、２８ｂ、２９ｂを用いた微調整は、具体
的には次のように行うと調整し易い。
は、一度にインダクタンスを読めるため、この間の調整
を楽に行うことが出来る。ねじ２７ａ、２８ａ、２９ａ
とねじ２７ｂ、２８ｂ、２９ｂを用いた微調整は、具体
的には次のように行うと調整し易い。
【００３１】１．まず、本発明の第１実施形態である治
具１１ａ，１１ｂを用いて主軸１を半径方向位置制御用
電磁石３の略中心に支持する。治具１１ａは、主軸１の
左端部に、また治具１１ｂは主軸１の右端部に配設す
る。 ２．次に、治具１１ａを取り外して内装環２１ａを主軸
１の左端部に挿入する。そして、外装環２３ａをボルト
３１ａ、３２ａ、３３ａにより磁気軸受スピンドル１０
の左端部１４ａに固着する。 ３．ねじ２８ａ、２９ａを調整しながら、ＬＣＲ測定器
で半径方向位置制御用電磁石３V1、３V3、３W1、３W3の
インダクタンスを観測する。４つのインダクタンスが同
じ大きさになるまでねじ２８ａ、２９ａを調整する。
具１１ａ，１１ｂを用いて主軸１を半径方向位置制御用
電磁石３の略中心に支持する。治具１１ａは、主軸１の
左端部に、また治具１１ｂは主軸１の右端部に配設す
る。 ２．次に、治具１１ａを取り外して内装環２１ａを主軸
１の左端部に挿入する。そして、外装環２３ａをボルト
３１ａ、３２ａ、３３ａにより磁気軸受スピンドル１０
の左端部１４ａに固着する。 ３．ねじ２８ａ、２９ａを調整しながら、ＬＣＲ測定器
で半径方向位置制御用電磁石３V1、３V3、３W1、３W3の
インダクタンスを観測する。４つのインダクタンスが同
じ大きさになるまでねじ２８ａ、２９ａを調整する。
【００３２】４．ねじ２７ａを軽く閉める。 ５．治具１１ｂを取り外して内装環２１ｂを主軸１の右
端部に挿入する。そして、外装環２３ｂをボルト３１
ｂ、３２ｂ、３３ｂにより磁気軸受スピンドル１０の右
端部１４ｂに固着する。 ６．ねじ２８ｂ、２９ｂを調整しながら、ＬＣＲ測定器
で半径方向位置制御用電磁石３V2、３V4、３W2、３W4の
インダクタンスを観測する。４つのインダクタンスが同
じ大きさになるまでねじ２８ｂ、２９ｂを調整する。 ７．ねじ２７ｂを軽く閉める。
端部に挿入する。そして、外装環２３ｂをボルト３１
ｂ、３２ｂ、３３ｂにより磁気軸受スピンドル１０の右
端部１４ｂに固着する。 ６．ねじ２８ｂ、２９ｂを調整しながら、ＬＣＲ測定器
で半径方向位置制御用電磁石３V2、３V4、３W2、３W4の
インダクタンスを観測する。４つのインダクタンスが同
じ大きさになるまでねじ２８ｂ、２９ｂを調整する。 ７．ねじ２７ｂを軽く閉める。
【００３３】８．再度ＬＣＲ測定器で半径方向位置制御
用電磁石３V1、３V3、３W1、３W3のインダクタンスを観
測する。４つのインダクタンスが違っていたら、ねじ２
８ａ、２９ａを調整する。 ９．ねじ２７ａを閉める。 １０．再度ＬＣＲ測定器で半径方向位置制御用電磁石３
V2、３V4、３W2、３W4のインダクタンスを観測する。４
つのインダクタンスが違っていたら、ねじ２８ｂ、２９
ｂを調整する。 １１．ねじ２７ｂを閉める。
用電磁石３V1、３V3、３W1、３W3のインダクタンスを観
測する。４つのインダクタンスが違っていたら、ねじ２
８ａ、２９ａを調整する。 ９．ねじ２７ａを閉める。 １０．再度ＬＣＲ測定器で半径方向位置制御用電磁石３
V2、３V4、３W2、３W4のインダクタンスを観測する。４
つのインダクタンスが違っていたら、ねじ２８ｂ、２９
ｂを調整する。 １１．ねじ２７ｂを閉める。
【００３４】以上のように調整することで、主軸１を半
径方向位置制御用電磁石３の中心に設定出来る。なお、
位置センサのオフセット調整の手順については、本発明
の第１実施形態と同様であるので説明を省略する。
径方向位置制御用電磁石３の中心に設定出来る。なお、
位置センサのオフセット調整の手順については、本発明
の第１実施形態と同様であるので説明を省略する。
【００３５】次に、本発明の第３実施形態を図４に示
す。なお、図１、図３、図６と同一要素のものについて
は同一符号を付して説明は省略する。図４は、主軸１の
左端部に治具１１ａを配設し、主軸１の右端部に内装環
２１ｂ、外装環２３ｂを配設している。２種類の治具を
混在させたことで、本発明の第１実施形態と第２実施形
態のほぼ中間程度の精度で、半径方向位置制御用電磁石
の幾何的な中心と主軸の中心とを一致させることが出来
る。なお、位置センサのオフセット調整の手順について
は、本発明の第１実施形態と同様であるので説明を省略
する。
す。なお、図１、図３、図６と同一要素のものについて
は同一符号を付して説明は省略する。図４は、主軸１の
左端部に治具１１ａを配設し、主軸１の右端部に内装環
２１ｂ、外装環２３ｂを配設している。２種類の治具を
混在させたことで、本発明の第１実施形態と第２実施形
態のほぼ中間程度の精度で、半径方向位置制御用電磁石
の幾何的な中心と主軸の中心とを一致させることが出来
る。なお、位置センサのオフセット調整の手順について
は、本発明の第１実施形態と同様であるので説明を省略
する。
【００３６】また、図３及び図４の実施形態において
は、３個のねじ２７ａ、２８ａ、２９ａやねじ２７ｂ、
２８ｂ、２９ｂを用いて主軸１の半径方向位置を調整す
るようにしたが、図５に示すように外装環２３ｃの周囲
４箇所には、内装環２１ｃの外周面に当接するように４
個のねじ２７ｃ、２８ｃ、２９ｃ、３０ｃを配設して調
整を行うようにしてもよい。この場合、各ねじ２７ｃ、
２８ｃ、２９ｃ、３０ｃの位置は４つの半径方向位置制
御用電磁石３の配置方向に合わせて設けることにより、
調整が一層容易になる。
は、３個のねじ２７ａ、２８ａ、２９ａやねじ２７ｂ、
２８ｂ、２９ｂを用いて主軸１の半径方向位置を調整す
るようにしたが、図５に示すように外装環２３ｃの周囲
４箇所には、内装環２１ｃの外周面に当接するように４
個のねじ２７ｃ、２８ｃ、２９ｃ、３０ｃを配設して調
整を行うようにしてもよい。この場合、各ねじ２７ｃ、
２８ｃ、２９ｃ、３０ｃの位置は４つの半径方向位置制
御用電磁石３の配置方向に合わせて設けることにより、
調整が一層容易になる。
【００３７】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、主
軸支持手段により主軸を中心に支持した状態でオフセッ
ト調整が行えるので、主軸の中心、半径方向位置制御用
電磁石の幾何的な中心及び位置センサの原点を共に一致
させることが出来る。このため、磁気軸受の制御は、高
精度な制御が可能となる。
軸支持手段により主軸を中心に支持した状態でオフセッ
ト調整が行えるので、主軸の中心、半径方向位置制御用
電磁石の幾何的な中心及び位置センサの原点を共に一致
させることが出来る。このため、磁気軸受の制御は、高
精度な制御が可能となる。
【００３８】
【図１】 治具を用いて半径方向位置制御用電磁石の幾
何的な中心と主軸の中心とを一致させる手法を示す図
何的な中心と主軸の中心とを一致させる手法を示す図
【図２】 位置センサのオフセット調整の回路構成図
【図３】 本発明の第２実施形態の構成図
【図４】 本発明の第３実施形態の構成図
【図５】 外装環に４個のねじを用いた場合を示す図
【図６】 磁気軸受スピンドルの構成図
【図７】 従来の位置センサのオフセット調整の回路構
成図
成図
【図８】 位置センサのコイルがブリッジで結線されて
いる一例を示す図
いる一例を示す図
【図９】 位置センサのコイルがブリッジで結線されて
いる別例を示す図
いる別例を示す図
１ 主軸 ３ 半径方向位置制御用電磁石 ７ 位置センサ ８ 位置センサのコイル １０ 磁気軸受スピンドル １１ａ，１１ｂ 治具 ４３ 発振器 ４７ 加算器 ４９ オフセット調整回路 ５１ 位置センサ信号処理回路 ５３ 変位信号 ６７ 計測器
Claims (1)
- 【請求項１】 主軸の半径方向位置を少なくとも一組の
対向する位置センサで検出し、該検出信号に基づき主軸
の半径方向位置を制御するため複数極の半径方向位置制
御用電磁石を少なくとも一組備える磁気軸受と、前記主
軸の半径方向位置を複数極の半径方向位置制御用電磁石
の中心に支持する主軸支持手段と、該主軸支持手段によ
り主軸が中心に支持されたときの前記検出信号に所定の
オフセット電圧を加算させることにより対向する位置セ
ンサの出力電圧をゼロ若しくは予め設定した電圧にする
オフセット調整手段を備えたことを特徴とする磁気軸受
内位置センサのオフセット調整装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12009598A JP2946326B1 (ja) | 1998-04-14 | 1998-04-14 | 磁気軸受内位置センサのオフセット調整装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12009598A JP2946326B1 (ja) | 1998-04-14 | 1998-04-14 | 磁気軸受内位置センサのオフセット調整装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2946326B1 true JP2946326B1 (ja) | 1999-09-06 |
| JPH11303869A JPH11303869A (ja) | 1999-11-02 |
Family
ID=14777797
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12009598A Expired - Fee Related JP2946326B1 (ja) | 1998-04-14 | 1998-04-14 | 磁気軸受内位置センサのオフセット調整装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2946326B1 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001074049A (ja) * | 1999-09-07 | 2001-03-23 | Ebara Corp | 磁気軸受装置 |
-
1998
- 1998-04-14 JP JP12009598A patent/JP2946326B1/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11303869A (ja) | 1999-11-02 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |