JP3096821B2 - Control type magnetic bearing spindle - Google Patents

Control type magnetic bearing spindle

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JP3096821B2
JP3096821B2 JP03109438A JP10943891A JP3096821B2 JP 3096821 B2 JP3096821 B2 JP 3096821B2 JP 03109438 A JP03109438 A JP 03109438A JP 10943891 A JP10943891 A JP 10943891A JP 3096821 B2 JP3096821 B2 JP 3096821B2
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良弘 榎本
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  • Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は砥石台等に利用する制御
型磁気軸受スピンドルに関し、特に、ロータ軸が幾何学
中心座標で回転する低速時にも、学習、記憶した高速回
転時の慣性中心座標で回転するように制御を行う制御型
磁気軸受スピンドルに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a controllable magnetic bearing spindle used for a grinding wheel head and the like, and more particularly, learns and memorizes inertia center coordinates at high speed rotation even when the rotor shaft rotates at geometric center coordinates at low speed. The present invention relates to a control type magnetic bearing spindle that performs control so as to rotate at a speed.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、ロータ軸の円周振れ公差(以下、
必要に応じてロータ軸の回転座標と記載する)を制御で
きる制御型磁気軸受スピンドルが多用されている。この
種の制御型磁気軸受スピンドルとして、特開昭62−1
24319号公報に記載された磁気懸垂方式ローターに
於ける同期妨害補償装置を挙げることができる。
2. Description of the Related Art Conventionally, a circumferential runout tolerance of a rotor shaft (hereinafter referred to as a "tolerance") has been known.
A control-type magnetic bearing spindle capable of controlling the rotation coordinate of the rotor shaft as required) is often used. As this type of controlled magnetic bearing spindle, Japanese Patent Laid-Open No.
Japanese Patent No. 24319 discloses a synchronous disturbance compensator in a magnetic suspension rotor.

【0003】この磁気懸垂方式ローターに於ける同期妨
害補償装置はロータ軸の回転軸を制御するとともに、回
転軸を制御する際に各種の不平衡に起因して発生する周
期的な振動の影響を低減するように構成されている。こ
のように従来の制御型磁気軸受スピンドルでもロータ軸
の回転座標を制御することができる。
The synchronous disturbance compensating device in the magnetic suspension rotor controls the rotating shaft of the rotor shaft and controls the influence of the periodic vibration generated due to various imbalances when controlling the rotating shaft. It is configured to reduce. As described above, even with the conventional control type magnetic bearing spindle, the rotation coordinates of the rotor shaft can be controlled.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例のような制御型磁気軸受スピンドルは高速回転時の
慣性中心座標のみを制御できるものであり、低速回転時
の回転座標は、その制御を行うように考慮されていな
い。したがって、例えば、砥石台で大直径の砥石を回転
させる場合、低速回転では幾何学中心座標で回転するた
め砥石周囲の回転変位が大きくなり、加工部材の精密研
削作業に困難を伴う欠点がある。
However, the control type magnetic bearing spindle as in the conventional example described above can control only the inertia center coordinate at the time of high-speed rotation, and controls the rotation coordinate at the time of low-speed rotation. Is not taken into account. Therefore, for example, when a grindstone with a large diameter is rotated by a grindstone head, the rotation at low-speed rotation is performed at the geometric center coordinates, so that the rotational displacement around the grindstone becomes large, and there is a drawback that precision grinding work of the processed member is difficult.

【0005】本発明は上記課題に鑑みてなされ、低速回
転時にも高速回転時と同様に慣性中心座標でロータ軸が
回転できる優れた制御型磁気軸受スピンドルを提供する
ことを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in consideration of the above problems, and has as its object to provide an excellent control type magnetic bearing spindle that can rotate a rotor shaft at the center of inertia at the time of low-speed rotation as in the case of high-speed rotation.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の制御型磁気軸受スピンドルは、磁性を有す
るロータ軸と、ロータ軸を磁気浮上させるための複数の
磁気浮上用電磁石と、ロータ軸の回転座標を示す検出信
号を出力する複数の位置検出手段と、検出信号にもとづ
いて、ロータ軸を所定位置に磁気浮上させ、且つ保持す
るように複数の磁気浮上用電磁石に供給する電流を制御
する第1の制御手段と、ロータ軸の高速回転時における
慣性中心座標を記憶し、この記憶した慣性中心座標で低
速回転時のロータ軸が回転するように第1の制御手段の
動作指示を行う第2の制御手段とを備えるものである。
In order to achieve the above object, a controlled magnetic bearing spindle according to the present invention comprises a rotor shaft having magnetism, a plurality of electromagnets for magnetically levitating the rotor shaft, and A plurality of position detecting means for outputting detection signals indicating rotation coordinates of the rotor shaft, and a current supplied to the plurality of electromagnets for magnetic levitation so as to magnetically levitate and hold the rotor shaft at a predetermined position based on the detection signals. Control means for controlling the rotation of the rotor shaft and the inertia center coordinate at the time of high-speed rotation of the rotor shaft, and the operation instruction of the first control means such that the rotor shaft at the time of low-speed rotation is stored at the stored center coordinate of inertia. And a second control means for performing the following.

【0007】[0007]

【作用】上記のように構成される本発明の制御型磁気軸
受スピンドルでは、ロータ軸が幾何学中心座標で回転す
る低速時にも、学習、記憶した高速回転時の慣性中心座
標で回転するように制御されるため、低速回転時にも高
速回転時と同様に慣性中心座標でロータ軸が回転できる
ことになる。
In the control type magnetic bearing spindle of the present invention configured as described above, even at a low speed in which the rotor shaft rotates at the geometric center coordinates, the rotor shaft rotates at the learned and stored inertia center coordinates at the high speed rotation. Therefore, the rotor shaft can be rotated at the inertia center coordinate at the time of low-speed rotation as well as at the time of high-speed rotation.

【0008】[0008]

【実施例】以下、本発明の一実施例の構成を図面をもと
に詳細に説明する。図1は実施例の全体構成を示してい
る。この例は、ハウジング10内に磁性を有するロータ
軸12が挿入されている。ロータ軸12の中央部分のハ
ウジング10の内側に、ロータ軸12を回転させるため
の高周波モータコイル13が配置されている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The structure of an embodiment of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows the overall configuration of the embodiment. In this example, a rotor shaft 12 having magnetism is inserted into a housing 10. A high-frequency motor coil 13 for rotating the rotor shaft 12 is disposed inside the housing 10 at a central portion of the rotor shaft 12.

【0009】さらに、ロータ軸12には磁性を有しZ軸
線上の変位制御に利用する金属ディスク14が固定され
ている。ハウジング10の内側には金属ディスク14を
挟み、かつ対向してZ軸線上に対する磁気駆動を行う一
対の電磁石30が設けられている。さらに、ロータ軸1
2の円周上には、ロータ軸12を挟み、X軸線上に配置
された一対の電磁石(磁気浮上用電磁石に対応)32
と、Y軸線上に配置された一対の電磁石34(磁気浮上
用電磁石に対応)が設けられている。
Further, a metal disk 14 having magnetism and used for displacement control on the Z-axis is fixed to the rotor shaft 12. A pair of electromagnets 30 are provided inside the housing 10 so as to sandwich the metal disk 14 and oppose each other to perform magnetic driving on the Z axis. Further, the rotor shaft 1
A pair of electromagnets (corresponding to electromagnets for magnetic levitation) 32 arranged on the X-axis with the rotor shaft 12 interposed therebetween on the circumference of 2
And a pair of electromagnets 34 (corresponding to magnetic levitation electromagnets) arranged on the Y-axis.

【0010】また、電磁石32と、電磁石34に離間し
て、X軸線上に配置された一対の電磁石(磁気浮上用電
磁石に対応)36と、Y軸線上に配置された一対の電磁
石(磁気浮上用電磁石に対応)38が設けられている。
すなわち、電磁石32、34および電磁石36、38は
90°間隔でロータ軸12を中心とした円周上に4個が
配置されていることになる。
A pair of electromagnets (corresponding to magnetic levitation electromagnets) 36 arranged on the X axis and a pair of electromagnets (magnetic levitation) arranged on the X axis are separated from the electromagnet 32 and the electromagnet 34. (Corresponding to the electromagnet for use) 38 is provided.
That is, four electromagnets 32 and 34 and electromagnets 36 and 38 are arranged on the circumference around the rotor shaft 12 at 90 ° intervals.

【0011】各々の電磁石32、34、36、38には
近接して誘導型の位置センサー(位置検出手段に対応)
42、44、46、48が設けられている。これら電磁
石32、34、36、38は位置センサー42、44、
46、48とともにロータ軸12を磁力の吸引力でハウ
ジング10内に磁気浮上させて保持する、所謂、4軸の
磁気軸受けを構成している。
An inductive type position sensor (corresponding to position detecting means) is provided in close proximity to each of the electromagnets 32, 34, 36, 38.
42, 44, 46, 48 are provided. These electromagnets 32, 34, 36, 38 are position sensors 42, 44,
A so-called four-axis magnetic bearing, which holds the rotor shaft 12 together with 46 and 48 by magnetically levitating and holding the rotor shaft 12 in the housing 10 by the attraction of magnetic force.

【0012】また、ロータ軸12の回転数を計測するた
めのパルスゼネレータ(PG)が設けられている。この
PGはハウジング10の内側に設けられた磁気検知型の
回転センサー50と、この回転センサー50に対向した
ロータ軸12にマグネット51とからなる。ロータ軸1
2が回転する際にマグネット51と回転センサー50と
が対向した位置で磁気を検知して回転センサー50から
パルス信号を出力する。さらに、ハウジング10の内側
にはモータ54が配置されている。
A pulse generator (PG) for measuring the number of rotations of the rotor shaft 12 is provided. The PG includes a magnetic detection type rotation sensor 50 provided inside the housing 10, and a magnet 51 on the rotor shaft 12 facing the rotation sensor 50. Rotor shaft 1
When the magnet 2 rotates, the magnetism is detected at a position where the magnet 51 and the rotation sensor 50 face each other, and a pulse signal is output from the rotation sensor 50. Further, a motor 54 is arranged inside the housing 10.

【0013】また、電磁石30、32、34、36、3
8、位置センサー42、44、46、48および回転セ
ンサー50は、以降に詳細に説明する磁気浮上用コント
ローラ、システムコントローラ等からなる信号処理系に
接続されている。ここで、図2に電磁石30、32、3
4、36、38、位置センサー42、44、46、48
および回転センサー50の配置状態を詳細に示す。
The electromagnets 30, 32, 34, 36, 3
8. The position sensors 42, 44, 46, 48 and the rotation sensor 50 are connected to a signal processing system including a magnetic levitation controller, a system controller, and the like, which will be described in detail below. Here, the electromagnets 30, 32, 3
4, 36, 38, position sensors 42, 44, 46, 48
And an arrangement state of the rotation sensor 50 will be described in detail.

【0014】なお、この図では理解を容易にするため電
磁石32、34、36、38と位置センサー42、4
4、46、48とは離間して図示した。次に、電気的構
成を説明する。図3は上記における電気的構成を示して
いる。この例はマイクロプロセッサ(MPU)等を用い
たシステムコントローラ70(第2の制御手段に対応)
と、磁気浮上用コントローラ80(第1の用制御手段に
対応)とで概略構成されている。
In this figure, for easy understanding, the electromagnets 32, 34, 36, 38 and the position sensors 42, 4
4, 46 and 48 are shown separately. Next, the electrical configuration will be described. FIG. 3 shows the electrical configuration in the above. In this example, a system controller 70 using a microprocessor (MPU) or the like (corresponding to the second control means)
And a magnetic levitation controller 80 (corresponding to the first control means).

【0015】このシステムコントローラ70は、CPU
70a、プログラムを格納したROM70b、ワーキン
グ用RAM70c、キーボードインタフェ−ス(I/
F)70d、表示器I/F70e、I/O70f、70
g、70hを備えており、これらは内部バスライン70
jに接続されている。キーボ−ドI/F70dには、高
速回転時の慣性中心座標を記憶させる際の操作等を行う
キーボード74が接続されている。
The system controller 70 has a CPU
70a, a ROM 70b storing a program, a working RAM 70c, and a keyboard interface (I /
F) 70d, display I / F 70e, I / O 70f, 70
g and 70h, which are the internal bus lines 70 and 70h.
j. The keyboard I / F 70d is connected to a keyboard 74 for performing an operation for storing the coordinates of the center of inertia during high-speed rotation.

【0016】また表示器I/F70eには、キーボード
74からの操作状態や浮上状態さらに動作状態を表示す
るためのLCD等の表示器76が接続されている。I/
O70fは磁気浮上用コントローラ80と接続され、こ
の磁気浮上用コントローラ80は、一対の位置センサー
40、42、44、46、48からの検出信号が各々入
力されるPID82a、82b、82c、82d、82
eが設けられている。
The display I / F 70e is connected to a display 76 such as an LCD for displaying an operation state from the keyboard 74, a floating state, and an operation state. I /
O70f is connected to a magnetic levitation controller 80. The magnetic levitation controller 80 has PIDs 82a, 82b, 82c, 82d, 82 to which detection signals from a pair of position sensors 40, 42, 44, 46, 48 are respectively input.
e is provided.

【0017】さらにPID82a、82b、82c、8
2d、82eのそれぞれの出力端に増幅器84a、84
b、84c、84d、84eが接続されている。この増
幅器84a、84b、84c、84d、84eの出力部
には、それぞれ一対の電磁石30、32、34、36、
38、すなわち、2組のコイルが接続されている。この
磁気浮上用コントローラ80は磁気浮上した際のロータ
軸12の金属ディスク14のZ軸を位置センサー40か
らの検知信号にもとづいて一定に保つように増幅器82
a増幅率を変化させて電磁石30に供給する電流を変化
させる制御を行う。また、ロータ軸12が磁気浮上する
際に、位置センサー42、44、46、48からの検知
信号にもとづいて、磁気浮上したロータ軸12の座標を
垂直(V)方向、水平(W)方向で一定に保つように、
増幅器84b、84c、84d、84eの増幅率を変化
させて電磁石32、34、36、38に供給する電流を
変化させる制御を行う。
Further, PIDs 82a, 82b, 82c, 8
Amplifiers 84a and 84e are connected to the output terminals of 2d and 82e, respectively.
b, 84c, 84d and 84e are connected. Outputs of the amplifiers 84a, 84b, 84c, 84d, 84e are respectively connected to a pair of electromagnets 30, 32, 34, 36,
38, that is, two sets of coils are connected. The magnetic levitation controller 80 controls the amplifier 82 so that the Z axis of the metal disk 14 of the rotor shaft 12 during magnetic levitation is kept constant based on a detection signal from the position sensor 40.
a Control is performed to change the current supplied to the electromagnet 30 by changing the amplification factor. When the rotor shaft 12 magnetically levitates, the coordinates of the magnetically levitated rotor shaft 12 are set in the vertical (V) direction and the horizontal (W) direction based on the detection signals from the position sensors 42, 44, 46, and 48. To keep it constant
Control is performed to change the current supplied to the electromagnets 32, 34, 36 and 38 by changing the amplification factors of the amplifiers 84b, 84c, 84d and 84e.

【0018】I/O70gには、回転センサー50が接
続されており、この回転センサー50からのパルス信号
がCPU70aで読み取られて、ロータ軸12の回転数
を検知する。また、I/O70hはモータドライバー7
6に接続されている。次に、上記構成の動作について説
明する。先ず、学習、記憶した慣性中心座標で低速回転
させる制御動作を説明する。
A rotation sensor 50 is connected to the I / O 70g, and a pulse signal from the rotation sensor 50 is read by the CPU 70a to detect the rotation speed of the rotor shaft 12. I / O 70h is a motor driver 7
6 is connected. Next, the operation of the above configuration will be described. First, a description will be given of a control operation for performing low-speed rotation at the learned and stored inertia center coordinates.

【0019】図4は、学習、記憶した慣性中心座標で低
速回転させる際の制御動作に対応したフローチャートを
示している。全体動作の後、磁気浮上用コントローラ8
0からの電流で電磁石30、32、34、36、38が
動作して、ロータ軸12がハウジング10内で浮上し、
所定の座標位置で一定に保たれる(ステップ(S)10
1)。この動作に異常が無いか、すなわち、所定動作状
態か否かをCPU70aで判断する(S102)。
FIG. 4 is a flow chart corresponding to the control operation when rotating at a low speed with the inertia center coordinates learned and stored. After the entire operation, the magnetic levitation controller 8
The electromagnets 30, 32, 34, 36, 38 operate with a current from 0, and the rotor shaft 12 floats in the housing 10,
It is kept constant at a predetermined coordinate position (step (S) 10)
1). The CPU 70a determines whether there is any abnormality in this operation, that is, whether the operation is in a predetermined operation state (S102).

【0020】異常動作であるとするYesの場合は、S
122に進んで異常の内容により、異常表示を行った
後、S102以降の処理を繰り返したり、、電源断によ
り、動作を停止させる処理を行う。この電源断の場合
は、図示しない電源スイッチをオフにした後、オンにす
ることによって、再動作する。Noの場合は、キーボー
ド74から人手により回転スタートが指示(ON)され
る(S103)。
In the case of Yes for abnormal operation, S
Proceeding to step 122, after displaying the abnormality according to the content of the abnormality, the processing after S102 is repeated, or the processing for stopping the operation due to power-off is performed. In the case of this power supply cutoff, the power supply switch (not shown) is turned off and then turned on to perform the operation again. In the case of No, the rotation start is manually instructed (ON) from the keyboard 74 (S103).

【0021】この回転スタートONをCPU70aが判
断する(S104)。回転スタート指示のYesの場合
はCPU70aの制御によりI/O70hを通じてモー
タードライバー76が駆動され、このモータードライバ
ー76から高周波モータコイル13に通電されてロータ
軸12が回転する(S105)。同時に、回転センサー
50からパルス信号をI/O70gを通じてCPU70
aがポーリング、割り込み処理等で取り込む。Noの場
合は、回転スタートONが行われていないとしてS10
2に戻り、以降の処理手順を繰り返す。
The CPU 70a determines this rotation start ON (S104). When the rotation start instruction is Yes, the motor driver 76 is driven through the I / O 70h under the control of the CPU 70a, and the motor driver 76 supplies power to the high-frequency motor coil 13 to rotate the rotor shaft 12 (S105). At the same time, a pulse signal from the rotation sensor 50 is sent to the CPU 70 through the I / O 70g.
“a” is fetched by polling, interrupt processing, or the like. In the case of No, it is determined that the rotation start ON has not been performed, and S10
2 and the subsequent processing procedure is repeated.

【0022】次に、この動作に異常が無いか否かを判断
する(S106)。異常があるYesの場合はS122
に進んで所定の、例えば、、異常表示や電源断の処理を
行う。。異常が無いNoの場合は所定の高速回転がスタ
ートしたか否かを判断する(S107)。ここで、所定
の高速回転に達していないNoの場合は異常の発生か否
かを判断するためS106に戻る。所定の高速回転に達
したとするYesの場合は、以降に説明するように、R
AM70cに記憶しておいた前回の慣性中心座標情報を
消去する(S108)。
Next, it is determined whether or not there is any abnormality in this operation (S106). In the case of Yes with an abnormality, S122
Then, a predetermined process, for example, abnormality display or power-off is performed. . In the case of No indicating no abnormality, it is determined whether a predetermined high-speed rotation has started (S107). Here, if the predetermined high-speed rotation has not been reached, the process returns to S106 to determine whether or not an abnormality has occurred. In the case of Yes in which a predetermined high-speed rotation has been reached, as described below, R
The previous inertia center coordinate information stored in the AM 70c is deleted (S108).

【0023】さらに、異常がないか否かを判断する(S
109)。異常があるYesの場合はS122に進んで
異常の内容により、異常表示を行った後、S102以降
を繰り返したり、電源断により、動作を停止させる処理
を行う。この電源断の場合は、図示しない電源スイッチ
をオフにした後、オンにすることによって、再動作する
異常がないNoの場合は回転ストップがキーボード74
から人手により指示(ON)される(S110)。
Further, it is determined whether or not there is any abnormality (S
109). In the case of Yes in which there is an abnormality, the process proceeds to S122, where an abnormality is displayed according to the content of the abnormality, and thereafter, processing after S102 is repeated or the operation is stopped due to power interruption. In the case of this power failure, a power switch (not shown) is turned off and then turned on.
Is instructed (ON) manually (S110).

【0024】続いて、キーボード74から回転ストップ
が指示されたか否かを判断する(S111)。所定時間
内に回転ストップが指示されないNoの場合は、S10
9に戻り、ここからの処理を繰り返す。回転ストップが
指示されたYesの場合はキーボード74で指示された
回転ストップ信号をキーボードI/F70dを通じてC
PU70aが取り込む(S112)。
Subsequently, it is determined whether a rotation stop is instructed from the keyboard 74 (S111). If the rotation stop is not instructed within the predetermined time, that is, if No, S10
9 and repeat the processing from here. In the case of Yes instructed to stop the rotation, the rotation stop signal instructed by the keyboard 74 is transmitted to the C through the keyboard I / F 70d.
The PU 70a takes in (S112).

【0025】ここで、CPU70aは、位置センサー4
2の検知信号が供給される磁気浮上用コントローラ80
から図2に示すようにロータ軸12の垂直(V)方向に
おける座標情報Va1 、Va2 を取り込んでRAM70
cに記憶する(S113)。さらに、CPU70aの制
御により、位置センサー44の検知信号が供給される磁
気浮上用コントローラ80から図2に示すようにロータ
軸12の水平(W)方向における座標情報Wa1 、Wa
2 を取り込んでRAM70cに記憶する(S114)。
同様にして、CPU70aの制御により、位置センサ
ー46の検知信号が供給される磁気浮上用コントローラ
80から座標情報Vb1 、Vb2を取り込んでRAM7
0cに記憶する(S115)。
Here, the CPU 70a is provided with the position sensor 4
Levitation controller 80 to which the second detection signal is supplied
2, the coordinate information Va 1 and Va 2 in the vertical (V) direction of the rotor shaft 12 are fetched as shown in FIG.
c (S113). Further, under the control of the CPU 70a, the magnetic levitation controller 80, to which the detection signal of the position sensor 44 is supplied, receives coordinate information Wa 1 , Wa in the horizontal (W) direction of the rotor shaft 12 as shown in FIG.
2 is fetched and stored in the RAM 70c (S114).
Similarly, under the control of the CPU 70a, the coordinate information Vb 1 and Vb 2 are fetched from the magnetic levitation controller 80 to which the detection signal of the position sensor 46 is supplied, and the RAM 7
0c (S115).

【0026】さらに、同様にして、CPU70aの制御
により、位置センサー48の検知信号が供給される磁気
浮上用コントローラ80から座標情報Wb1、Wb2
取り込んでRAM70cに記憶する(S116)。さら
に、CPU70aの制御により、位置センサー40の検
知信号が供給される磁気浮上用コントローラ80から図
2に示すようにロータ軸12のZ軸の座標情報Zaを取
り込んでRAM70cに記憶する(S117)。
Further, similarly, under the control of the CPU 70a, the coordinate information Wb 1 and Wb 2 are fetched from the magnetic levitation controller 80 to which the detection signal of the position sensor 48 is supplied and stored in the RAM 70c (S116). Further, under the control of the CPU 70a, the Z-axis coordinate information Za of the rotor shaft 12 is fetched from the magnetic levitation controller 80 to which the detection signal of the position sensor 40 is supplied as shown in FIG. 2 and stored in the RAM 70c (S117).

【0027】このS113乃至S117の処理でロータ
軸12の高速回転時における慣性中心の5軸座標情報が
得られたことになる。なお、このS113乃至S117
はどのような順序で処理しても良い。S112における
回転ストップ信号を取り込んだ後、CPU70aの制御
によりI/O70hを通じてモータードライバー76の
動作中止が指示されるが、ここで所定数の高速回転が終
了したか否かを判断する。Noの場合は、まだ高速回転
中であるとしてS113に戻りS113乃至S117ま
での処理を再実行する。所定数の高速回転が終了して低
速回転となったYesの場合は、S113乃至S117
でRAM70cに記憶した慣性中心の5軸座標情報、す
なわち、座標情報Va1 、Va2 、Vb1 、Vb2 、W
1 、Wa2 、Wb1 、Wb2 およびZaをRAM70
cから読み出して、この値を磁気浮上用コントローラ8
0に供給する。この値が供給される磁気浮上用コントロ
ーラ80はロータ軸12が前記の5軸座標情報で回転す
るように制御を行う。
In the processing of S113 to S117, the five-axis coordinate information of the center of inertia at the time of high-speed rotation of the rotor shaft 12 is obtained. Note that S113 to S117
May be processed in any order. After receiving the rotation stop signal in S112, the CPU 70a controls to stop the operation of the motor driver 76 through the I / O 70h. Here, it is determined whether or not a predetermined number of high-speed rotations have been completed. In the case of No, it is determined that the motor is still rotating at high speed, and the process returns to S113 to execute the processes from S113 to S117 again. In the case of Yes in which the predetermined number of high-speed rotations has been completed and the low-speed rotation has been completed, S113 to S117
5-axis information of the inertial center stored in RAM70c in, i.e., coordinate information Va 1, Va 2, Vb 1 , Vb 2, W
a 1 , Wa 2 , Wb 1 , Wb 2 and Za are stored in the RAM 70.
c, and reads this value from the magnetic levitation controller 8.
Supply 0. The magnetic levitation controller 80 to which this value is supplied performs control so that the rotor shaft 12 rotates with the five-axis coordinate information.

【0028】したがって、この低速回転時にも慣性中心
座標でロータ軸12が回転することになる。次に、この
状態に異常がないか否かを判断する(S120)。異常
があるYesの場合S122に進んで異常の内容によ
り、異常表示を行った後、S102以降の処理手順を繰
り返したり、電源断により、動作を停止させる処理を行
う。この電源断の場合は、図示しない電源スイッチをオ
フにした後、オンにすることによって再動作する。異常
なく5軸座標情報でロータ軸12が回転しているとす
るNoの場合は回転センサー50からパルス信号をI/
O70gを通じてポーリング処理、割り込み処理等でC
PU70aが取り込み、ここでロータ軸12の回転停止
を判断する。停止していない場合はS120に戻り、S
120,S121の処理を回転が停止するまで繰り返
す。回転が停止したのを確認したらS102に戻り再実
行可能状態となる。
Therefore, the rotor shaft 12 rotates at the inertia center coordinate even during the low-speed rotation. Next, it is determined whether there is any abnormality in this state (S120). In the case of Yes where there is an abnormality, the process proceeds to S122 to display an abnormality according to the content of the abnormality, and then repeats the processing procedure from S102 and on or performs processing for stopping the operation due to power cutoff. In the case of this power supply cutoff, the power supply switch (not shown) is turned off and then turned on to perform the operation again. It is assumed that the rotor shaft 12 is rotating based on the 5-axis coordinate information without any abnormality.
No, the pulse signal from the rotation sensor 50 is
C in polling processing, interrupt processing, etc. through O70g
The PU 70a captures the data, and determines here that the rotation of the rotor shaft 12 has stopped. If not stopped, the process returns to S120, and S
Steps S120 and S121 are repeated until the rotation stops. When it is confirmed that the rotation has stopped, the process returns to S102 to be in a re-executable state.

【0029】次に、ロータ軸12の回転開始時の低速回
転をRAM70cに記憶した慣性中心座標軸にもとづい
て制御する場合を説明する。図5は、この制御動作に対
応したフローチャートを示している。全体動作の指示の
後、磁気浮上用コントローラ80からの電流が供給され
て電磁石30、32、34、36、38が動作し、ロー
タ軸12がハウジング10内で浮上して所定の座標位置
で一定に保たれる(S201)。
Next, a case where the low-speed rotation of the rotor shaft 12 at the start of rotation is controlled based on the inertia center coordinate axis stored in the RAM 70c will be described. FIG. 5 shows a flowchart corresponding to this control operation. After the instruction of the entire operation, a current is supplied from the magnetic levitation controller 80 to operate the electromagnets 30, 32, 34, 36, and 38, and the rotor shaft 12 floats in the housing 10 and is fixed at a predetermined coordinate position. (S201).

【0030】この浮上動作に異常が無いか、すなわち、
磁気浮上用コントローラ80からI/つ70fを通じて
取り込んだ信号で所定動作状態か否かをCPU70aで
判断する(S202)。異常動作であるとするYesの
場合はS222に進む。このS222では、異常の内容
により、異常表示を行った後、202以降の処理を繰り
返したり、電源断により、動作を停止させる処理を行
う。この電源断の場合は、図示しない電源スイッチをオ
フにした後、オンにすることによって、再動作する。N
oの場合は、キーボード74から人手により回転スター
トが指示(ON)される(S203)。
If there is no abnormality in the floating operation,
The CPU 70a determines whether or not it is in a predetermined operation state based on a signal taken from the magnetic levitation controller 80 through the I / F 70f (S202). In the case of Yes indicating that the operation is abnormal, the process proceeds to S222. In S222, after displaying the abnormality according to the content of the abnormality, the processing after 202 is repeated, or the processing for stopping the operation due to the power-off is performed. In the case of this power supply cutoff, the power supply switch (not shown) is turned off and then turned on to perform the operation again. N
In the case of o, a rotation start is manually instructed (ON) from the keyboard 74 (S203).

【0031】この回転スタートONをCPU70aが取
り込んで判断する(S204)。回転スタート指示のY
esの場合はCPU70aの制御によりI/O70hを
通じてモータードライバー76が動作してロータ軸12
が回転する(S205)。同時に、回転センサー50か
らパルス信号をI/O70gを通じてCPU70aがポ
ーリング、割り込み処理等で取り込む。回転スタートO
Nが行われていないNoの場合はS202に戻り、以降
の処理手順を繰り返す。
The CPU 70a takes this rotation start ON and makes a determination (S204). Rotation start instruction Y
In the case of es, the motor driver 76 operates through the I / O 70h under the control of the CPU 70a, and the rotor shaft 12
Rotates (S205). At the same time, the CPU 70a captures a pulse signal from the rotation sensor 50 through the I / O 70g by polling, interrupt processing, or the like. Rotation start O
If N has not been performed, the process returns to S202, and the subsequent processing procedure is repeated.

【0032】続いて、この動作に異常が無いか否かを判
断する(S206)。異常があるYesの場合はS22
2に進んで所定の、例えば、異常表示や電源断の処理を
行う。異常が無いNoの場合は、前回RAM70cに記
憶した慣性中心座標軸情報をCPU70aの制御により
RAM70cから読み出す(S207)。読み出した慣
性中心の5軸座標情報、すなわち、座標情報Va1 、V
2 、Vb1 、Vb2 、Wa1 、Wa2 、Wb1 、Wb
2 およびZaを磁気浮上用コントローラ80に供給す
る。この値でロータ軸12が回転するように磁気浮上用
コントローラ80では増幅部84a、84b、84c、
84d、84eの増幅率を変化させて電磁石30、3
2、34、36、38への通電電流の制御を行う(S2
08)。
Subsequently, it is determined whether or not there is any abnormality in this operation (S206). S22 in case of Yes with abnormality
Proceeding to step 2, a predetermined process, for example, an error display or power-off is performed. If No, there is no abnormality, the inertia center coordinate axis information stored in the RAM 70c last time is read from the RAM 70c under the control of the CPU 70a (S207). The read five-axis coordinate information of the center of inertia, that is, coordinate information Va 1 , V
a 2, Vb 1, Vb 2 , Wa 1, Wa 2, Wb 1, Wb
2 and Za are supplied to the magnetic levitation controller 80. In the magnetic levitation controller 80, the amplifying units 84a, 84b, 84c,
The electromagnets 30, 3 are changed by changing the amplification factors of 84d and 84e.
2, 34, 36, and 38 are controlled (S2
08).

【0033】したがって、回転開始時の低速回転時にも
慣性中心座標でロータ軸12が回転することになる。こ
こで、回転センサー50からの回転数信号(パルス信
号)をI/O70gを通じてCPU70aがポーリング
処理、割り込み処理等で取り込む(S209)。この状
態で、異常が無いか否かを判断する(S210)。
Therefore, even at the time of low-speed rotation at the start of rotation, the rotor shaft 12 rotates at the inertia center coordinate. Here, the CPU 70a captures the rotation speed signal (pulse signal) from the rotation sensor 50 through the I / O 70g by polling processing, interrupt processing, and the like (S209). In this state, it is determined whether there is no abnormality (S210).

【0034】異常があるYesの場合はS222に進ん
で所定の処理を行う。異常がないNoの場合は、予め設
定した慣性中心の高速回転の値に達したときに、磁気浮
上用コントローラ80では読み出した慣性中心の5軸座
標情報の制御を中止する。ここで、慣性中心となる高速
回転までの一連の処理手順が終了する。このようにし
て、低速回転時にも高速回転時と同様に慣性中心座標で
ロータ軸12が回転できるようになり、例えば、本実施
例を適用する砥石台等で大直径の砥石を回転させる場
合、低速回転でも砥石端部の回転変位がなくなり、加工
部材の精密研削作業が容易になる。
In the case of Yes in which there is an abnormality, the process proceeds to S222 and performs a predetermined process. In the case of No, which is normal, when the value of the high-speed rotation of the center of inertia reaches a preset value, the magnetic levitation controller 80 stops controlling the read 5-axis coordinate information of the center of inertia. Here, a series of processing procedures up to high-speed rotation, which is the center of inertia, ends. In this manner, the rotor shaft 12 can be rotated at the inertia center coordinate at the time of low-speed rotation as well as at the time of high-speed rotation. For example, when a large-diameter grindstone is rotated with a grindstone table to which the present embodiment is applied, Even at low speed rotation, there is no rotational displacement of the end of the grindstone, which facilitates precision grinding of the processed member.

【0035】なお、上記実施例では5軸の座標情報で制
御したが、これに限定されない。例えば、磁気軸受け以
外のスラスト軸受を用いても良い。
In the above embodiment, control is performed based on coordinate information of five axes, but the present invention is not limited to this. For example, a thrust bearing other than a magnetic bearing may be used.

【0036】[0036]

【発明の効果】上記説明から明らかなように、本発明の
制御型磁気軸受スピンドルは、ロータ軸が幾何学中心座
標で回転する低速時にも、学習、記憶した高速回転時の
慣性中心座標で回転するように制御が行われるため、以
降の低速回転時にも高速回転時と同様に慣性中心座標で
ロータ軸が回転できるという効果を有する。
As is apparent from the above description, the control type magnetic bearing spindle of the present invention can be rotated at the inertia center coordinate at the time of high speed rotation learned and stored even at a low speed where the rotor shaft rotates at the geometric center coordinate. Therefore, there is an effect that the rotor shaft can be rotated at the inertia center coordinates in the subsequent low-speed rotation as well as in the high-speed rotation.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の制御型磁気軸受スピンドルの一実施例
を示す構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram showing one embodiment of a control type magnetic bearing spindle of the present invention.

【図2】図1に示す電磁石および位置センサー等の配置
を示す斜視図である。
FIG. 2 is a perspective view showing an arrangement of an electromagnet and a position sensor shown in FIG.

【図3】実施例の電気的構成を示すブロック線図であ
る。
FIG. 3 is a block diagram showing an electrical configuration of the embodiment.

【図4】学習、記憶した慣性中心座標で低速回転させる
際の制御動作に対応したフローチャートである。
FIG. 4 is a flowchart corresponding to a control operation when rotating at a low speed with inertia center coordinates learned and stored.

【図5】回転開始時に記憶した慣性中心座標で低速回転
させる際の制御動作に対応したフローチャートである。
FIG. 5 is a flowchart corresponding to a control operation when performing low-speed rotation at the inertia center coordinate stored at the start of rotation.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

12 ロータ軸 14 金属ディスク 30、32、34、36、38 電磁石 40、42、44、46、48 位置センサー 50 回転センサー 70 システムコントローラ 80 磁気浮上用コントローラ 12 rotor shaft 14 metal disk 30, 32, 34, 36, 38 electromagnet 40, 42, 44, 46, 48 position sensor 50 rotation sensor 70 system controller 80 magnetic levitation controller

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 磁性を有するロータ軸と、前記ロータ軸
を磁気浮上させるための複数の磁気浮上用電磁石と、前
記ロータ軸の回転座標を示す検出信号を出力する複数の
位置検出手段と、上記検出信号にもとづいて、ロータ軸
を所定位置に磁気浮上させ、且つ保持するように上記複
数の磁気浮上用電磁石に供給する電流を制御する第1の
制御手段と、前記ロータ軸の高速回転時における慣性中
心座標を記憶し、この記憶した慣性中心座標で低速回転
時のロータ軸が回転するように上記第1の制御手段の動
作指示を行う第2の制御手段と、を備えることを特徴と
する制御型磁気軸受スピンドル。
A rotor shaft having magnetism; a plurality of electromagnets for magnetically levitating the rotor shaft; a plurality of position detecting means for outputting a detection signal indicating a rotation coordinate of the rotor shaft; First control means for controlling the current supplied to the plurality of electromagnets for magnetic levitation so as to magnetically levitate and hold the rotor shaft at a predetermined position based on the detection signal; and And a second control means for storing an inertia center coordinate and instructing the operation of the first control means so that the rotor shaft rotates at a low speed at the stored inertia center coordinate. Control type magnetic bearing spindle.
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