JP3135410B2 - 磁気軸受装置 - Google Patents
磁気軸受装置Info
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- JP3135410B2 JP3135410B2 JP05087632A JP8763293A JP3135410B2 JP 3135410 B2 JP3135410 B2 JP 3135410B2 JP 05087632 A JP05087632 A JP 05087632A JP 8763293 A JP8763293 A JP 8763293A JP 3135410 B2 JP3135410 B2 JP 3135410B2
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C32/00—Bearings not otherwise provided for
- F16C32/04—Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
- F16C32/0406—Magnetic bearings
- F16C32/044—Active magnetic bearings
- F16C32/0444—Details of devices to control the actuation of the electromagnets
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、工作機械等のスピン
ドルを浮上させてその位置を制御する磁気軸受装置に関
するものである。
ドルを浮上させてその位置を制御する磁気軸受装置に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、回転体例えば工作機械のスピンド
ルのロータを、アキシャル方向の２箇所に配置した２つ
の磁気軸受の磁力により非接触支持し、このロータの位
置を位置センサにより検出し、この位置センサの検出信
号に基づいて２つの磁気軸受の電磁石への供給電流を制
御することにより、ロータを基準位置（目標位置）に保
持するようにした磁気軸受装置があった。
ルのロータを、アキシャル方向の２箇所に配置した２つ
の磁気軸受の磁力により非接触支持し、このロータの位
置を位置センサにより検出し、この位置センサの検出信
号に基づいて２つの磁気軸受の電磁石への供給電流を制
御することにより、ロータを基準位置（目標位置）に保
持するようにした磁気軸受装置があった。
【０００３】また、上記の制御において、ロータの重心
に関する並進運動と傾斜運動を分離して制御することが
行われている。しかしながら、上記の磁気軸受装置にお
いては、途中でロータの先端に取り付けられている砥石
あるいは刃物等の工具が交換された場合、ロータの重心
位置その他の状態量が変化するため、位置制御が不安定
となって動剛性が低下する等の問題があった。
に関する並進運動と傾斜運動を分離して制御することが
行われている。しかしながら、上記の磁気軸受装置にお
いては、途中でロータの先端に取り付けられている砥石
あるいは刃物等の工具が交換された場合、ロータの重心
位置その他の状態量が変化するため、位置制御が不安定
となって動剛性が低下する等の問題があった。
【０００４】そこで、工具交換の際に、工具の重量を入
力手段によって入力することにより、上記重心位置等を
演算するようにした制御装置が提供されている（特開平
２−９７７１４号公報参照）。
力手段によって入力することにより、上記重心位置等を
演算するようにした制御装置が提供されている（特開平
２−９７７１４号公報参照）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
制御装置においては、工具の重量を予め把握しておかな
ければならず、工具交換時に手間がかかるという問題が
あった。この発明の目的は、回転体に付加重量物が装着
されても、新たな重心位置に自動的に適合した制御を行
うことができ、特に回転体の重心に関する並進運動と傾
斜運動とを分離して制御する場合において好適に使用で
きる磁気軸受装置を提供することである。
制御装置においては、工具の重量を予め把握しておかな
ければならず、工具交換時に手間がかかるという問題が
あった。この発明の目的は、回転体に付加重量物が装着
されても、新たな重心位置に自動的に適合した制御を行
うことができ、特に回転体の重心に関する並進運動と傾
斜運動とを分離して制御する場合において好適に使用で
きる磁気軸受装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、この発明に係る磁気軸受装置は、アキシャル方向を
水平方向に沿わせた回転体をアキシャル方向に離れた２
箇所にてラジアル方向に非接触支持する第１及び第２の
ラジアル方向磁気軸受と、回転体のアキシャル方向の２
箇所にて回転体のラジアル方向の位置を検出する第１及
び第２の位置検出手段と、上記第１及び第２の位置検出
手段の検出信号に基づいて回転体の変位量及び傾斜量を
演算し、演算した変位量及び傾斜量からそれぞれＰＩＤ
制御回路を介して得られた並進運動制御信号及び傾斜運
動制御信号に基づいて、上記第１及び第２のラジアル方
向磁気軸受の電磁石の吸引力を制御する制御装置とを備
えた磁気軸受装置において、上記制御装置は、上記回転
体の重心から上記第１及び第２のラジアル方向磁気軸受
までの各距離Ｍ１及びＭ２の比、並びに、上記回転体の
重心から上記第１及び第２の位置検出手段までの各距離
Ｓ１及びＳ２を、制御の係数として含むものであって、
上記各位置検出手段からの信号、各ラジアル方向磁気軸
受の電磁石に供給される制御電流値、及び各ラジアル方
向磁気軸受の電磁石の吸引力係数に基づいて、各ラジア
ル方向磁気軸受の磁気吸引力を演算する磁気吸引力演算
部と、演算された、両ラジアル方向磁気軸受の磁気吸引
力に基づいて、上記各距離Ｍ１及びＭ２の比、並びに、
上記各距離Ｓ１及びＳ２を決定し、これにより重心の変
動に自動的に適合すべく上記並進運動制御信号及び傾斜
運動制御信号を変更若しくは補正する重心位置演算部と
を含んでいることを特徴とするものである。
め、この発明に係る磁気軸受装置は、アキシャル方向を
水平方向に沿わせた回転体をアキシャル方向に離れた２
箇所にてラジアル方向に非接触支持する第１及び第２の
ラジアル方向磁気軸受と、回転体のアキシャル方向の２
箇所にて回転体のラジアル方向の位置を検出する第１及
び第２の位置検出手段と、上記第１及び第２の位置検出
手段の検出信号に基づいて回転体の変位量及び傾斜量を
演算し、演算した変位量及び傾斜量からそれぞれＰＩＤ
制御回路を介して得られた並進運動制御信号及び傾斜運
動制御信号に基づいて、上記第１及び第２のラジアル方
向磁気軸受の電磁石の吸引力を制御する制御装置とを備
えた磁気軸受装置において、上記制御装置は、上記回転
体の重心から上記第１及び第２のラジアル方向磁気軸受
までの各距離Ｍ１及びＭ２の比、並びに、上記回転体の
重心から上記第１及び第２の位置検出手段までの各距離
Ｓ１及びＳ２を、制御の係数として含むものであって、
上記各位置検出手段からの信号、各ラジアル方向磁気軸
受の電磁石に供給される制御電流値、及び各ラジアル方
向磁気軸受の電磁石の吸引力係数に基づいて、各ラジア
ル方向磁気軸受の磁気吸引力を演算する磁気吸引力演算
部と、演算された、両ラジアル方向磁気軸受の磁気吸引
力に基づいて、上記各距離Ｍ１及びＭ２の比、並びに、
上記各距離Ｓ１及びＳ２を決定し、これにより重心の変
動に自動的に適合すべく上記並進運動制御信号及び傾斜
運動制御信号を変更若しくは補正する重心位置演算部と
を含んでいることを特徴とするものである。
【０００７】上記磁気吸引力演算部は、各位置検出手段
の検出信号に代えて、当該検出信号に、無負荷時におい
て当該磁気吸引力演算部の演算結果が零になるように設
定された補正信号を加算した信号を用いる場合がある。
の検出信号に代えて、当該検出信号に、無負荷時におい
て当該磁気吸引力演算部の演算結果が零になるように設
定された補正信号を加算した信号を用いる場合がある。
【０００８】
【作用】上記の構成の磁気軸受装置によれば、磁気吸引
力演算部が、各位置検出手段の検出信号、各ラジアル方
向磁気軸受の電磁石に供給される制御電流値、及び各ラ
ジアル方向磁気軸受の電磁石の吸引力係数に基づいて、
各ラジアル方向磁気軸受の磁気吸引力を演算し、演算さ
れた各ラジアル方向磁気軸受の磁気吸引力に基づいて、
重心位置演算部が、重心位置を演算して、重心の変動に
自動的に適合すべく並進運動制御信号及び傾斜運動制御
信号を変更若しくは補正する。回転体の重心に関する並
進運動と傾斜運動とを分離して制御する、いわゆる分離
制御系においては、回転体の重心位置を事前に確定して
おく必要があるが、上記のように回転体の重心位置を演
算することができるので、当該分離制御系への応用に適
している。特に、付加物の装着後の各ラジアル方向磁気
軸受の磁気吸引力に基づいて重心位置を演算できるの
で、回転体に未知の重量の付加物が装着された場合に
も、対処できる。
力演算部が、各位置検出手段の検出信号、各ラジアル方
向磁気軸受の電磁石に供給される制御電流値、及び各ラ
ジアル方向磁気軸受の電磁石の吸引力係数に基づいて、
各ラジアル方向磁気軸受の磁気吸引力を演算し、演算さ
れた各ラジアル方向磁気軸受の磁気吸引力に基づいて、
重心位置演算部が、重心位置を演算して、重心の変動に
自動的に適合すべく並進運動制御信号及び傾斜運動制御
信号を変更若しくは補正する。回転体の重心に関する並
進運動と傾斜運動とを分離して制御する、いわゆる分離
制御系においては、回転体の重心位置を事前に確定して
おく必要があるが、上記のように回転体の重心位置を演
算することができるので、当該分離制御系への応用に適
している。特に、付加物の装着後の各ラジアル方向磁気
軸受の磁気吸引力に基づいて重心位置を演算できるの
で、回転体に未知の重量の付加物が装着された場合に
も、対処できる。
【０００９】上記磁気吸引力演算部が、各位置検出手段
の検出信号に補正信号を加算したものを用いる場合に
は、当該補正信号を、無負荷時において当該磁気吸引力
演算部の演算結果が零になるように設定することによ
り、精度の良い磁気吸引力の演算が可能となる。
の検出信号に補正信号を加算したものを用いる場合に
は、当該補正信号を、無負荷時において当該磁気吸引力
演算部の演算結果が零になるように設定することによ
り、精度の良い磁気吸引力の演算が可能となる。
【００１０】
【実施例】以下実施例を示す添付図面によって詳細に説
明する。図２はこの発明の一実施例としての、５自由度
制御型の磁気軸受装置とその制御装置の主要部を示して
いる。なお、以下の説明において、上下左右は図２につ
いていうものとする。
明する。図２はこの発明の一実施例としての、５自由度
制御型の磁気軸受装置とその制御装置の主要部を示して
いる。なお、以下の説明において、上下左右は図２につ
いていうものとする。
【００１１】磁気軸受装置は、回転体１を非接触支持す
る１つのアキシャル方向磁気軸受（図示せず）と左右２
つのラジアル方向磁気軸受２，３を備えている。アキシ
ャル方向磁気軸受は、回転体１をＺ軸方向（水平方向、
図では左右方向）に支持するものである。ラジアル方向
磁気軸受２，３は、回転体１をラジアル方向に支持する
ものである。各ラジアル方向磁気軸受２，３には、回転
体１をＺ軸と直交するＸ軸方向（鉛直方向、図では上下
方向）に支持する部分（Ｘ軸方向磁気軸受）と、回転体
１をＺ軸及びＸ軸と直交するＹ軸方向（図２の紙面と直
交する方向）に支持する部分（Ｙ軸方向磁気軸受）とが
あり、図２にはＸ軸方向磁気軸受４，５が示されてい
る。ラジアル方向磁気軸受２，３には、Ｘ軸方向磁気軸
受４，５を制御する部分（Ｘ軸方向制御装置）とＹ軸方
向磁気軸受を制御する部分とがあり、図２にはＸ軸方向
制御装置６が示されている。また、各ラジアル方向磁気
軸受２，３の近傍には、回転体１の変位を検出する位置
センサ３１，３２が配置されている。各位置センサ３
１，３２には、Ｘ軸方向の位置を検出する部分（位置セ
ンサ７ａ，７ｂ，８ａ，８ｂ）とＹ軸方向の位置を検出
する部分（図示せず）とがある。左側のラジアル方向磁
気軸受２を第１ラジアル方向磁気軸受、右側のラジアル
方向磁気軸受３を第２ラジアル方向磁気軸受ということ
にする。また、左側のＸ軸方向磁気軸受４を第１磁気軸
受、右側のＸ軸方向磁気軸受５を第２磁気軸受というこ
とにする。
る１つのアキシャル方向磁気軸受（図示せず）と左右２
つのラジアル方向磁気軸受２，３を備えている。アキシ
ャル方向磁気軸受は、回転体１をＺ軸方向（水平方向、
図では左右方向）に支持するものである。ラジアル方向
磁気軸受２，３は、回転体１をラジアル方向に支持する
ものである。各ラジアル方向磁気軸受２，３には、回転
体１をＺ軸と直交するＸ軸方向（鉛直方向、図では上下
方向）に支持する部分（Ｘ軸方向磁気軸受）と、回転体
１をＺ軸及びＸ軸と直交するＹ軸方向（図２の紙面と直
交する方向）に支持する部分（Ｙ軸方向磁気軸受）とが
あり、図２にはＸ軸方向磁気軸受４，５が示されてい
る。ラジアル方向磁気軸受２，３には、Ｘ軸方向磁気軸
受４，５を制御する部分（Ｘ軸方向制御装置）とＹ軸方
向磁気軸受を制御する部分とがあり、図２にはＸ軸方向
制御装置６が示されている。また、各ラジアル方向磁気
軸受２，３の近傍には、回転体１の変位を検出する位置
センサ３１，３２が配置されている。各位置センサ３
１，３２には、Ｘ軸方向の位置を検出する部分（位置セ
ンサ７ａ，７ｂ，８ａ，８ｂ）とＹ軸方向の位置を検出
する部分（図示せず）とがある。左側のラジアル方向磁
気軸受２を第１ラジアル方向磁気軸受、右側のラジアル
方向磁気軸受３を第２ラジアル方向磁気軸受ということ
にする。また、左側のＸ軸方向磁気軸受４を第１磁気軸
受、右側のＸ軸方向磁気軸受５を第２磁気軸受というこ
とにする。
【００１２】図２に示されているＸ軸方向磁気軸受４，
５及びＸ軸方向制御装置６は、Ｘ−Ｚ平面における回転
体１の並進運動と傾斜運動を分離して制御するものであ
る。ここで、並進運動とは回転体１の重心のＸ軸方向の
運動であり、傾斜運動とは回転体１の重心を通りＹ軸と
平行な軸を中心とする回転体１の回転運動である。そし
て、この実施例の特徴とするところは、回転体１に未知
の付加物が装着されて重心位置が変化した場合に、図１
を参照して、磁気吸引力演算部４０によって演算した磁
気吸引力Ｆ1 ，Ｆ2 に基づいて重心位置演算部５０が重
心位置を演算し、上記Ｘ軸方向制御装置６演算用の、重
心位置に関わる係数を変更するようにしたことである。
５及びＸ軸方向制御装置６は、Ｘ−Ｚ平面における回転
体１の並進運動と傾斜運動を分離して制御するものであ
る。ここで、並進運動とは回転体１の重心のＸ軸方向の
運動であり、傾斜運動とは回転体１の重心を通りＹ軸と
平行な軸を中心とする回転体１の回転運動である。そし
て、この実施例の特徴とするところは、回転体１に未知
の付加物が装着されて重心位置が変化した場合に、図１
を参照して、磁気吸引力演算部４０によって演算した磁
気吸引力Ｆ1 ，Ｆ2 に基づいて重心位置演算部５０が重
心位置を演算し、上記Ｘ軸方向制御装置６演算用の、重
心位置に関わる係数を変更するようにしたことである。
【００１３】各Ｘ軸方向磁気軸受４，５は、回転体１を
Ｘ軸の方向の両側から挟み込むように配設された一対の
電磁石４ａ，４ｂ，５ａ，５ｂを備えている。第１磁気
軸受４の一対の電磁石４ａ，４ｂを第１電磁石、第２磁
気軸受５の一対の電磁石５ａ，５ｂを第２電磁石という
ことにする。各Ｘ軸方向磁気軸受４，５の電磁石４ａ，
４ｂ，５ａ，５ｂの近傍に、上記一対の位置センサ７
ａ，７ｂ，８ａ，８ｂが回転体１をＸ軸方向の両側から
挟み込むようにして配設されている。第１磁気軸受４の
近傍に配置された位置センサ７ａ，７ｂを第１位置セン
サ、第２磁気軸受５の近傍に配置された位置センサ８
ａ，８ｂを第２位置センサということにする。
Ｘ軸の方向の両側から挟み込むように配設された一対の
電磁石４ａ，４ｂ，５ａ，５ｂを備えている。第１磁気
軸受４の一対の電磁石４ａ，４ｂを第１電磁石、第２磁
気軸受５の一対の電磁石５ａ，５ｂを第２電磁石という
ことにする。各Ｘ軸方向磁気軸受４，５の電磁石４ａ，
４ｂ，５ａ，５ｂの近傍に、上記一対の位置センサ７
ａ，７ｂ，８ａ，８ｂが回転体１をＸ軸方向の両側から
挟み込むようにして配設されている。第１磁気軸受４の
近傍に配置された位置センサ７ａ，７ｂを第１位置セン
サ、第２磁気軸受５の近傍に配置された位置センサ８
ａ，８ｂを第２位置センサということにする。
【００１４】一対の第１位置センサ７ａ，７ｂの出力は
第１減算器１０に入力し、これによって回転体１の左側
部分のＸ軸方向変位Ｘ1 が演算される。一対の第２位置
センサ８ａ，８ｂの出力は第２減算器１１に入力し、こ
れによって回転体１の右側部分のＸ軸方向変位Ｘ2 が演
算される。第１位置センサ７ａ，７ｂと第１減算器１０
により、回転体１の左側部分のＸ軸方向の位置を検出す
る第１の位置検出手段が構成されている。第２位置セン
サ８ａ，８ｂと減算器１１により、回転体１の右側部分
のＸ軸方向の位置を検出する第２の位置検出手段が構成
されている。
第１減算器１０に入力し、これによって回転体１の左側
部分のＸ軸方向変位Ｘ1 が演算される。一対の第２位置
センサ８ａ，８ｂの出力は第２減算器１１に入力し、こ
れによって回転体１の右側部分のＸ軸方向変位Ｘ2 が演
算される。第１位置センサ７ａ，７ｂと第１減算器１０
により、回転体１の左側部分のＸ軸方向の位置を検出す
る第１の位置検出手段が構成されている。第２位置セン
サ８ａ，８ｂと減算器１１により、回転体１の右側部分
のＸ軸方向の位置を検出する第２の位置検出手段が構成
されている。
【００１５】制御装置６の第１の出力である第１電磁石
４ａ，４ｂの駆動信号Ｃ1 が、左上側電磁石４ａを駆動
する電磁石駆動手段を構成する第１電力増幅器１２に入
力するとともに、インバータ１３を介して、左下側電磁
石４ｂを駆動する電磁石駆動手段を構成する第２電力増
幅器１４に入力する。第１電磁石４ａ，４ｂのコイルに
は駆動信号Ｃ1 が零のときに一定の定常電流が流されて
おり、駆動信号Ｃ1 によりこれらのコイルに流れる電流
値が制御されるようになっている。制御装置６の第２の
出力である第２電磁石５ａ，５ｂの駆動信号Ｃ2 が、右
上側電磁石５ａを駆動する電磁石駆動手段を構成する第
３電力増幅器１５に入力するとともに、インバータ１６
を介して、右下側電磁石５ｂを駆動する電磁石駆動手段
を構成する第４電力増幅器１７に入力する。第２電磁石
５ａ，５ｂのコイルにも駆動信号Ｃ2 が零のときに一定
の定常電流が流されており、駆動信号Ｃ２ によりこれ
らのコイルに流れる電流値が制御されるようになってい
る。そして、このように第１及び第２電磁石４ａ，４
ｂ，５ａ，５ｂのコイルに流れる電流値を制御すること
により、回転体１の並進運動と傾斜運動が分離して制御
される。
４ａ，４ｂの駆動信号Ｃ1 が、左上側電磁石４ａを駆動
する電磁石駆動手段を構成する第１電力増幅器１２に入
力するとともに、インバータ１３を介して、左下側電磁
石４ｂを駆動する電磁石駆動手段を構成する第２電力増
幅器１４に入力する。第１電磁石４ａ，４ｂのコイルに
は駆動信号Ｃ1 が零のときに一定の定常電流が流されて
おり、駆動信号Ｃ1 によりこれらのコイルに流れる電流
値が制御されるようになっている。制御装置６の第２の
出力である第２電磁石５ａ，５ｂの駆動信号Ｃ2 が、右
上側電磁石５ａを駆動する電磁石駆動手段を構成する第
３電力増幅器１５に入力するとともに、インバータ１６
を介して、右下側電磁石５ｂを駆動する電磁石駆動手段
を構成する第４電力増幅器１７に入力する。第２電磁石
５ａ，５ｂのコイルにも駆動信号Ｃ2 が零のときに一定
の定常電流が流されており、駆動信号Ｃ２ によりこれ
らのコイルに流れる電流値が制御されるようになってい
る。そして、このように第１及び第２電磁石４ａ，４
ｂ，５ａ，５ｂのコイルに流れる電流値を制御すること
により、回転体１の並進運動と傾斜運動が分離して制御
される。
【００１６】図３は回転体１、電磁石４ａ，４ｂ，５
ａ，５ｂ及び位置センサ７ａ，７ｂ，８ａ，８ｂの位置
関係を示している。図３において、回転体１の重心をＧ
で表す。重心Ｇから、第１電磁石４ａ，４ｂまでのアキ
シャル方向の距離をＭ1 、第２電磁石５ａ，５ｂまでの
同方向の距離をＭ2 、第１位置センサ７ａ，７ｂまでの
同方向の距離をＳ1 、第２位置センサ８ａ，８ｂからの
同方向の距離をＳ2 とする。また、Ｍ1 ＋Ｍ2 ＝ＭＭ
（一定）とし、Ｓ1 ＋Ｓ2 ＝ＳＳ（一定）とする。ま
た、重心ＧのＸ軸方向の変位量をＸG 、Ｘ−Ｚ平面にお
ける回転体１の重心Ｇの回りの傾斜量すなわち重心Ｇを
通るＹ軸と平行な軸の回りの回転体１の傾斜量をθY で
表す。
ａ，５ｂ及び位置センサ７ａ，７ｂ，８ａ，８ｂの位置
関係を示している。図３において、回転体１の重心をＧ
で表す。重心Ｇから、第１電磁石４ａ，４ｂまでのアキ
シャル方向の距離をＭ1 、第２電磁石５ａ，５ｂまでの
同方向の距離をＭ2 、第１位置センサ７ａ，７ｂまでの
同方向の距離をＳ1 、第２位置センサ８ａ，８ｂからの
同方向の距離をＳ2 とする。また、Ｍ1 ＋Ｍ2 ＝ＭＭ
（一定）とし、Ｓ1 ＋Ｓ2 ＝ＳＳ（一定）とする。ま
た、重心ＧのＸ軸方向の変位量をＸG 、Ｘ−Ｚ平面にお
ける回転体１の重心Ｇの回りの傾斜量すなわち重心Ｇを
通るＹ軸と平行な軸の回りの回転体１の傾斜量をθY で
表す。
【００１７】図４に、制御装置６の１例が示されてい
る。図４において、第１減算器１０の出力Ｘ1 が第１増
幅器２０で〔Ｓ2 ／（Ｓ1 ＋Ｓ2 ）〕倍されて第１加算
器２１に入力するとともに、第２減算器１１の出力Ｘ2
が第２増幅器２２で〔Ｓ1 ／（Ｓ1 ＋Ｓ2 ）〕倍されて
第１加算器２１に入力し、第１加算器２１でこれらを加
算することにより、変位量ＸG が演算される。第１及び
第２増幅器２０，２２において、Ｘ1 及びＸ2 に、重心
Ｇから位置センサ７ａ，７ｂ，８ａ，８ｂまでの距離Ｓ
1 ，Ｓ2 に基づく係数を乗じて加算しているので、これ
らの距離が互いに等しくない場合でも、常に変位量ＸG
を正確に演算することができる。
る。図４において、第１減算器１０の出力Ｘ1 が第１増
幅器２０で〔Ｓ2 ／（Ｓ1 ＋Ｓ2 ）〕倍されて第１加算
器２１に入力するとともに、第２減算器１１の出力Ｘ2
が第２増幅器２２で〔Ｓ1 ／（Ｓ1 ＋Ｓ2 ）〕倍されて
第１加算器２１に入力し、第１加算器２１でこれらを加
算することにより、変位量ＸG が演算される。第１及び
第２増幅器２０，２２において、Ｘ1 及びＸ2 に、重心
Ｇから位置センサ７ａ，７ｂ，８ａ，８ｂまでの距離Ｓ
1 ，Ｓ2 に基づく係数を乗じて加算しているので、これ
らの距離が互いに等しくない場合でも、常に変位量ＸG
を正確に演算することができる。
【００１８】第１及び第２増幅器２０，２２並びに第１
加算器２１は、第１及び第２減算器１０，１１の出力か
ら回転体１の変位量ＸG を演算する変位量演算手段を構
成している。第１及び第２減算器１０，１１の出力は、
また、第３減算器２３の２つの入力端子に入力し、これ
によって回転体１の傾斜量θY が演算される第３減算器
２３は、第１及び第２減算器１０，１１の出力から回転
体１の傾斜量θｙを演算する傾斜量演算手段を構成して
いる。第１加算器２１の出力ＸG は並進運動制御手段を
構成する並進運動用ＰＩＤ制御回路２４に入力し、この
回路２４から変位量ＸG が零になるような並進運動制御
信号Ｄ1 が出力される。第３減算器２３の出力θY は、
傾斜運動制御手段を構成する傾斜運動用ＰＩＤ制御回路
２５に入力し、この回路２５から傾斜量θY が零になる
ような傾斜運動制御信号Ｄ2 が出力される。２つの制御
回路２４，２５の出力Ｄ1 ，Ｄ2 は、第２加算器２６の
２つの入力端子に入力し、この加算器２６から第１電磁
石４ａ，４ｂの駆動信号Ｃ1 が出力される。並進運動制
御信号Ｄ1 が第３増幅器２７を介して第４減算器２８に
入力するとともに、傾斜運動制御信号Ｄ2 が第４増幅器
２９を介して第４減算器２８に入力する。第３増幅器２
７からは並進運動制御信号Ｄ1 に第１の係数Ａ1 を乗じ
た信号が出力され、第４増幅器２９からは傾斜運動制御
信号Ｄ2 に第２の係数Ａ2 を乗じた信号が出力される。
そして、第４減算器２８において、並進運動制御信号Ｄ
1 をＡ1 倍した信号から傾斜運動制御信号Ｄ2 をＡ2 倍
した信号が減算され、第２電磁石５ａ，５ｂの駆動信号
Ｃ2 が出力される。
加算器２１は、第１及び第２減算器１０，１１の出力か
ら回転体１の変位量ＸG を演算する変位量演算手段を構
成している。第１及び第２減算器１０，１１の出力は、
また、第３減算器２３の２つの入力端子に入力し、これ
によって回転体１の傾斜量θY が演算される第３減算器
２３は、第１及び第２減算器１０，１１の出力から回転
体１の傾斜量θｙを演算する傾斜量演算手段を構成して
いる。第１加算器２１の出力ＸG は並進運動制御手段を
構成する並進運動用ＰＩＤ制御回路２４に入力し、この
回路２４から変位量ＸG が零になるような並進運動制御
信号Ｄ1 が出力される。第３減算器２３の出力θY は、
傾斜運動制御手段を構成する傾斜運動用ＰＩＤ制御回路
２５に入力し、この回路２５から傾斜量θY が零になる
ような傾斜運動制御信号Ｄ2 が出力される。２つの制御
回路２４，２５の出力Ｄ1 ，Ｄ2 は、第２加算器２６の
２つの入力端子に入力し、この加算器２６から第１電磁
石４ａ，４ｂの駆動信号Ｃ1 が出力される。並進運動制
御信号Ｄ1 が第３増幅器２７を介して第４減算器２８に
入力するとともに、傾斜運動制御信号Ｄ2 が第４増幅器
２９を介して第４減算器２８に入力する。第３増幅器２
７からは並進運動制御信号Ｄ1 に第１の係数Ａ1 を乗じ
た信号が出力され、第４増幅器２９からは傾斜運動制御
信号Ｄ2 に第２の係数Ａ2 を乗じた信号が出力される。
そして、第４減算器２８において、並進運動制御信号Ｄ
1 をＡ1 倍した信号から傾斜運動制御信号Ｄ2 をＡ2 倍
した信号が減算され、第２電磁石５ａ，５ｂの駆動信号
Ｃ2 が出力される。
【００１９】第１の信号Ａ1 及び第２の信号Ａ2 は、次
のように表される。 Ａ1 ＝（Ｋ1 ／Ｋ2 ）・（Ｉ01／Ｉ02 ）・（Ｍ1 ／Ｍ2 ）…(1) Ａ2 ＝（Ｋ1 ／Ｋ2 ）・（Ｉ01／Ｉ02 ） …(2) ここで、Ｋ1 は第１電磁石４ａ，４ｂの吸引力係数、Ｋ
2 は第２電磁石５ａ，５ｂの吸引力係数、Ｉ01は第１電
磁石４ａ，４ｂに供給される定常電流値、Ｉ02は第２電
磁石５ａ，５ｂに供給される定常電流値である。
のように表される。 Ａ1 ＝（Ｋ1 ／Ｋ2 ）・（Ｉ01／Ｉ02 ）・（Ｍ1 ／Ｍ2 ）…(1) Ａ2 ＝（Ｋ1 ／Ｋ2 ）・（Ｉ01／Ｉ02 ） …(2) ここで、Ｋ1 は第１電磁石４ａ，４ｂの吸引力係数、Ｋ
2 は第２電磁石５ａ，５ｂの吸引力係数、Ｉ01は第１電
磁石４ａ，４ｂに供給される定常電流値、Ｉ02は第２電
磁石５ａ，５ｂに供給される定常電流値である。
【００２０】上記のような磁気軸受装置において、並進
運動と傾斜運動を完全に分離して制御するためには、並
進運動制御信号Ｄ1 により発生する第１及び第２電磁石
４ａ，４ｂ，５ａ，５ｂの吸引力により新たに傾斜運動
を発生させないこと、傾斜運動制御信号Ｄ2 により発生
する第１及び第２電磁石４ａ，４ｂ，５ａ，５ｂの吸引
力により新たに並進運動を発生させないことが必要であ
る。
運動と傾斜運動を完全に分離して制御するためには、並
進運動制御信号Ｄ1 により発生する第１及び第２電磁石
４ａ，４ｂ，５ａ，５ｂの吸引力により新たに傾斜運動
を発生させないこと、傾斜運動制御信号Ｄ2 により発生
する第１及び第２電磁石４ａ，４ｂ，５ａ，５ｂの吸引
力により新たに並進運動を発生させないことが必要であ
る。
【００２１】並進運動制御信号Ｄ1 により発生する第１
及び第２の電磁石４ａ，４ｂ，５ａ，５ｂの吸引力によ
り新たに傾斜運動を発生させないための条件は、並進運
動制御信号Ｄ1 による制御電流値ＩＣ1 に比例する第１
電磁石４ａ，４ｂの吸引力Ｆ1 と、傾斜運動制御信号Ｄ
2 による制御電流値ＩＣ2 に比例する第２電磁石５ａ，
５ｂの吸引力Ｆ2 とによって、傾斜を発生させるモーメ
ントが発生しないことである。このような条件を満足す
るＩＣ1 とＩＣ2 の関係を求めると、次の式のようにな
る。
及び第２の電磁石４ａ，４ｂ，５ａ，５ｂの吸引力によ
り新たに傾斜運動を発生させないための条件は、並進運
動制御信号Ｄ1 による制御電流値ＩＣ1 に比例する第１
電磁石４ａ，４ｂの吸引力Ｆ1 と、傾斜運動制御信号Ｄ
2 による制御電流値ＩＣ2 に比例する第２電磁石５ａ，
５ｂの吸引力Ｆ2 とによって、傾斜を発生させるモーメ
ントが発生しないことである。このような条件を満足す
るＩＣ1 とＩＣ2 の関係を求めると、次の式のようにな
る。
【００２２】 ＩＣ2 ／ＩＣ1 ＝（Ｋ1 ／Ｋ2 ）・（Ｉ01／Ｉ02 ）・（Ｍ1 ／Ｍ2 ）…(3) この式の右辺は、第１の係数Ａ1 と等しい。そして、上
記の磁気軸受装置では、第１電磁石４ａ，４ｂの駆動信
号Ｃ1 を出力する第２加算器２６に並進運動制御信号Ｄ
1 をそのまま入力し、第２電磁石５ａ，５ｂの駆動信号
Ｃ2 を出力する第４減算器２８に並進運動制御信号Ｄ1
をＡ1 倍して入力しているので、上記式の条件を満たし
ている。したがって、並進運動制御信号Ｄ1 により発生
する第１及び第２の電磁石４ａ，４ｂ，５ａ，５ｂの吸
引力により新たに傾斜運動を発生させることはない。
記の磁気軸受装置では、第１電磁石４ａ，４ｂの駆動信
号Ｃ1 を出力する第２加算器２６に並進運動制御信号Ｄ
1 をそのまま入力し、第２電磁石５ａ，５ｂの駆動信号
Ｃ2 を出力する第４減算器２８に並進運動制御信号Ｄ1
をＡ1 倍して入力しているので、上記式の条件を満たし
ている。したがって、並進運動制御信号Ｄ1 により発生
する第１及び第２の電磁石４ａ，４ｂ，５ａ，５ｂの吸
引力により新たに傾斜運動を発生させることはない。
【００２３】傾斜運動制御信号Ｄ2 により発生する第１
及び第２の電磁石４ａ，４ｂ，５ａ，５ｂの吸引力によ
り新たに並進運動を発生させないための条件は、傾斜運
動制御信号Ｄ2 による制御電流値ＩＣ1 に比例する第１
電磁石４ａ，４ｂの吸引力Ｆ1 と、傾斜運動制御信号Ｄ
2 による制御電流値ＩＣ2 に比例する第２電磁石５ａ，
５ｂの吸引力Ｆ2 とが釣り合うことである。このような
条件を満足するＩＣ1とＩＣ2 の関係を求めると、次の
式のようになる。
及び第２の電磁石４ａ，４ｂ，５ａ，５ｂの吸引力によ
り新たに並進運動を発生させないための条件は、傾斜運
動制御信号Ｄ2 による制御電流値ＩＣ1 に比例する第１
電磁石４ａ，４ｂの吸引力Ｆ1 と、傾斜運動制御信号Ｄ
2 による制御電流値ＩＣ2 に比例する第２電磁石５ａ，
５ｂの吸引力Ｆ2 とが釣り合うことである。このような
条件を満足するＩＣ1とＩＣ2 の関係を求めると、次の
式のようになる。
【００２４】 ＩＣ2 ／ＩＣ1 ＝（Ｋ1 ／Ｋ2 ）・（Ｉ01／Ｉ02 ） …(4) この式の右辺は、第１の係数Ａ2 と等しい。そして、上
記の磁気軸受装置では、第１電磁石４ａ，４ｂの駆動信
号Ｃ1 を出力する第２加算器２６に傾斜運動制御信号Ｄ
2 をそのまま入力し、第２電磁石５ａ，５ｂの駆動信号
Ｃ2 を出力する第４減算器２８に傾斜運動制御信号Ｄ2
をＡ2 倍して入力しているので、上記式の条件を満たし
ている。したがって、傾斜運動制御信号Ｄ2 により発生
する第１及び第２の電磁石４ａ，４ｂ，５ａ，５ｂの吸
引力により新たに並進運動を発生させることはない。
記の磁気軸受装置では、第１電磁石４ａ，４ｂの駆動信
号Ｃ1 を出力する第２加算器２６に傾斜運動制御信号Ｄ
2 をそのまま入力し、第２電磁石５ａ，５ｂの駆動信号
Ｃ2 を出力する第４減算器２８に傾斜運動制御信号Ｄ2
をＡ2 倍して入力しているので、上記式の条件を満たし
ている。したがって、傾斜運動制御信号Ｄ2 により発生
する第１及び第２の電磁石４ａ，４ｂ，５ａ，５ｂの吸
引力により新たに並進運動を発生させることはない。
【００２５】このように、上記の磁気軸受装置では、並
進運動制御信号Ｄ1 により発生する第１及び第２電磁石
４ａ，４ｂ，５ａ，５ｂの吸引力により新たに傾斜運動
を発生させることがなく、かつ傾斜運動制御信号Ｄ2 に
より発生する第１及び第２電磁石４ａ，４ｂ，５ａ，５
ｂの吸引力により新たに並進運動を発生させることがな
いので、並進運動と傾斜運動を完全に分離して制御する
ことができる。
進運動制御信号Ｄ1 により発生する第１及び第２電磁石
４ａ，４ｂ，５ａ，５ｂの吸引力により新たに傾斜運動
を発生させることがなく、かつ傾斜運動制御信号Ｄ2 に
より発生する第１及び第２電磁石４ａ，４ｂ，５ａ，５
ｂの吸引力により新たに並進運動を発生させることがな
いので、並進運動と傾斜運動を完全に分離して制御する
ことができる。
【００２６】次に、工具交換等が行われた場合におけ
る、磁気吸引力演算部４０および重心位置演算部５０に
よる演算について説明する。一般に、電磁石が対象物に
及ぼす磁気吸引力Ｆは、電磁石に流れる電流Ｉ、電磁石
と対象物との距離Ｘ、および電磁石の吸引力係数Ｋによ
って、Ｆ＝Ｋ（Ｉ／Ｘ）2 で表される。そこで、磁気吸
引力演算部は、第１電磁石４ａ，４ｂによる磁気吸引力
Ｆ1 、および第２電磁石５ａ，５ｂによる磁気吸引力Ｆ
2 を、下記の演算式 Ｆ1 ＝Ｋ1 〔ＩX1a ／（Ｘ0 ＋Ｘ1 ）〕2 −Ｋ1 〔ＩX1b ／（Ｘ0 −Ｘ1 ）〕2 …(5) Ｆ2 ＝Ｋ2 〔ＩX2a ／（Ｘ0 ＋Ｘ2 ）〕2 −Ｋ2 〔ＩX2b ／（Ｘ0 −Ｘ2 ）〕2 …(6) によって演算するようにしている。なお、Ｘ0 は設定エ
アギャップ値に相当する信号である。
る、磁気吸引力演算部４０および重心位置演算部５０に
よる演算について説明する。一般に、電磁石が対象物に
及ぼす磁気吸引力Ｆは、電磁石に流れる電流Ｉ、電磁石
と対象物との距離Ｘ、および電磁石の吸引力係数Ｋによ
って、Ｆ＝Ｋ（Ｉ／Ｘ）2 で表される。そこで、磁気吸
引力演算部は、第１電磁石４ａ，４ｂによる磁気吸引力
Ｆ1 、および第２電磁石５ａ，５ｂによる磁気吸引力Ｆ
2 を、下記の演算式 Ｆ1 ＝Ｋ1 〔ＩX1a ／（Ｘ0 ＋Ｘ1 ）〕2 −Ｋ1 〔ＩX1b ／（Ｘ0 −Ｘ1 ）〕2 …(5) Ｆ2 ＝Ｋ2 〔ＩX2a ／（Ｘ0 ＋Ｘ2 ）〕2 −Ｋ2 〔ＩX2b ／（Ｘ0 −Ｘ2 ）〕2 …(6) によって演算するようにしている。なお、Ｘ0 は設定エ
アギャップ値に相当する信号である。
【００２７】図５は、磁気吸引力演算部４０のブロック
図であり、同図を参照して、加算器４１および減算器４
２によって加算および減算された、（Ｘ0 ＋Ｘ1 ）の値
および（Ｘ0 −Ｘ1 ）の値をもつ信号は、それぞれ電磁
石と回転体１とのギャップに相当する信号である。除算
器４３，４４は、それぞれＩX1a ，ＩX1b および（Ｘ1
＋Ｘ0 ），（Ｘ1 −Ｘ0 ）信号を受けてＩX1a ／（Ｘ0
＋Ｘ1 ），ＩX1b ／（Ｘ1 −Ｘ0 ）の演算をする。４
５，４６は２乗演算を行う２乗器であり、除算器４３，
４４からくる信号を受けて演算し、〔ＩX1a ／( Ｘ0 ＋
Ｘ1)〕2 ，〔ＩX1ｂ／( Ｘ0 −Ｘ1)〕2 を得る。そし
て、〔ＩX1a ／( Ｘ0 ＋Ｘ1)〕2 と〔ＩX1ｂ／( Ｘ0 −
Ｘ1)〕2 の信号を減算器４７により減算し、さらに係数
器４８によってＫ1 倍にし、Ｋ1 〔ＩX1a ／（Ｘ0 ＋Ｘ
1 ）〕2 −Ｋ1 〔ＩX1b ／（Ｘ0 −Ｘ1 ）〕2 の大きさ
をもつ信号Ｆ1 を得る。
図であり、同図を参照して、加算器４１および減算器４
２によって加算および減算された、（Ｘ0 ＋Ｘ1 ）の値
および（Ｘ0 −Ｘ1 ）の値をもつ信号は、それぞれ電磁
石と回転体１とのギャップに相当する信号である。除算
器４３，４４は、それぞれＩX1a ，ＩX1b および（Ｘ1
＋Ｘ0 ），（Ｘ1 −Ｘ0 ）信号を受けてＩX1a ／（Ｘ0
＋Ｘ1 ），ＩX1b ／（Ｘ1 −Ｘ0 ）の演算をする。４
５，４６は２乗演算を行う２乗器であり、除算器４３，
４４からくる信号を受けて演算し、〔ＩX1a ／( Ｘ0 ＋
Ｘ1)〕2 ，〔ＩX1ｂ／( Ｘ0 −Ｘ1)〕2 を得る。そし
て、〔ＩX1a ／( Ｘ0 ＋Ｘ1)〕2 と〔ＩX1ｂ／( Ｘ0 −
Ｘ1)〕2 の信号を減算器４７により減算し、さらに係数
器４８によってＫ1 倍にし、Ｋ1 〔ＩX1a ／（Ｘ0 ＋Ｘ
1 ）〕2 −Ｋ1 〔ＩX1b ／（Ｘ0 −Ｘ1 ）〕2 の大きさ
をもつ信号Ｆ1 を得る。
【００２８】次に、重心位置演算部５０が新しい重心位
置を求めるための演算について説明する。重心Ｇ回りの
力のモーメントの釣合いから、下記式 Ｍ1 ／Ｍ2 ＝Ｆ2 ／Ｆ1 …(7) 一方、 Ｍ1 ＋Ｍ2 ＝ＭＭ（一定） …(8) であるから、重心Ｇから第１および第２の電磁石４ａ，
４ｂ、５ａ，５ｂまでの距離Ｍ1 ，Ｍ2 は、両式(7) お
よび(8) により、 Ｍ1 ＝ＭＭ／〔１＋（Ｆ1 ／Ｆ2 ）〕 …(9) Ｍ2 ＝ＭＭ／〔１＋（Ｆ2 ／Ｆ1 ）〕 …(10) と求められる。また、 Ｓ1 ＝Ｍ1 ＋ＭＳ …(11) Ｓ2 ＝Ｍ2 ＋ＭＳ …(12) であるから、式(9) ないし(12)により、重心から第１お
よび第２位置センサ７ａ，７ｂ、８ａ，８ｂまでの 距
離Ｓ1 ，Ｓ2 は、 Ｓ1 ＝ＭＭ／〔１＋（Ｆ1 ／Ｆ2 ）〕＋ＭＳ …(13) Ｓ2 ＝ＭＭ／〔１＋（Ｆ2 ／Ｆ1 ）〕＋ＭＳ …(14) となる。そして、工具交換等が行われて重心位置が変化
した場合、重心位置演算部により演算された、上記(3)
式による、新しいＭ1 ／Ｍ2 の値に基づいて、第３増幅
器２７における係数Ａ1 が変更される。
置を求めるための演算について説明する。重心Ｇ回りの
力のモーメントの釣合いから、下記式 Ｍ1 ／Ｍ2 ＝Ｆ2 ／Ｆ1 …(7) 一方、 Ｍ1 ＋Ｍ2 ＝ＭＭ（一定） …(8) であるから、重心Ｇから第１および第２の電磁石４ａ，
４ｂ、５ａ，５ｂまでの距離Ｍ1 ，Ｍ2 は、両式(7) お
よび(8) により、 Ｍ1 ＝ＭＭ／〔１＋（Ｆ1 ／Ｆ2 ）〕 …(9) Ｍ2 ＝ＭＭ／〔１＋（Ｆ2 ／Ｆ1 ）〕 …(10) と求められる。また、 Ｓ1 ＝Ｍ1 ＋ＭＳ …(11) Ｓ2 ＝Ｍ2 ＋ＭＳ …(12) であるから、式(9) ないし(12)により、重心から第１お
よび第２位置センサ７ａ，７ｂ、８ａ，８ｂまでの 距
離Ｓ1 ，Ｓ2 は、 Ｓ1 ＝ＭＭ／〔１＋（Ｆ1 ／Ｆ2 ）〕＋ＭＳ …(13) Ｓ2 ＝ＭＭ／〔１＋（Ｆ2 ／Ｆ1 ）〕＋ＭＳ …(14) となる。そして、工具交換等が行われて重心位置が変化
した場合、重心位置演算部により演算された、上記(3)
式による、新しいＭ1 ／Ｍ2 の値に基づいて、第３増幅
器２７における係数Ａ1 が変更される。
【００２９】また、新しいＳ1 およびＳ2 の値に基づい
て、第１増幅器２０および第２増幅器２２のそれぞれの
係数の値が変更される。この実施例によれば、回転体１
に未知の重量の付加物が装着されたとしても、装着後の
各磁気軸受４，５の磁気吸引力Ｆ1 ，Ｆ2 の比較に基づ
いて、重心位置を自動的に演算し、演算した重心位置に
基づいて一部の係数を変更するだけで、新たな状態に適
合した制御が可能となる。したがって、回転体１の重心
Ｇに関する並進運動と傾斜運動とを分離して制御する分
離制御系へ、容易に適用することができる。特に工作機
械のスピンドルのロータへの適用に適している。
て、第１増幅器２０および第２増幅器２２のそれぞれの
係数の値が変更される。この実施例によれば、回転体１
に未知の重量の付加物が装着されたとしても、装着後の
各磁気軸受４，５の磁気吸引力Ｆ1 ，Ｆ2 の比較に基づ
いて、重心位置を自動的に演算し、演算した重心位置に
基づいて一部の係数を変更するだけで、新たな状態に適
合した制御が可能となる。したがって、回転体１の重心
Ｇに関する並進運動と傾斜運動とを分離して制御する分
離制御系へ、容易に適用することができる。特に工作機
械のスピンドルのロータへの適用に適している。
【００３０】図６はこの発明の他の実施例を示してい
る。同図を参照して、この実施例が図１の実施例と異な
るのは、設定エアギァップに相当する信号Ｘ0 に、ミス
アライメントを補正するための補正信号Ｘmis を加算す
る加算器４９を設け、加算された信号Ｘ0 ＋Ｘmis を、
上記設定エアギァップに相当する信号Ｘ0 に代えて用い
たことである。補正信号Ｘmis は、無負荷時において磁
気吸引力演算部４０による磁気吸引力Ｆ1 の演算結果が
零になるように、予めボリューム調整等によって設定さ
れたものである。この場合においては、精度の良い磁気
吸引力の演算が可能となる結果、回転体１の重心位置を
精度良く求めることができ、ひいては回転体１を精度良
く位置制御することができる。
る。同図を参照して、この実施例が図１の実施例と異な
るのは、設定エアギァップに相当する信号Ｘ0 に、ミス
アライメントを補正するための補正信号Ｘmis を加算す
る加算器４９を設け、加算された信号Ｘ0 ＋Ｘmis を、
上記設定エアギァップに相当する信号Ｘ0 に代えて用い
たことである。補正信号Ｘmis は、無負荷時において磁
気吸引力演算部４０による磁気吸引力Ｆ1 の演算結果が
零になるように、予めボリューム調整等によって設定さ
れたものである。この場合においては、精度の良い磁気
吸引力の演算が可能となる結果、回転体１の重心位置を
精度良く求めることができ、ひいては回転体１を精度良
く位置制御することができる。
【００３１】なお、この発明は上記実施例に限定される
ものではなく、この発明の要旨を変更しない範囲で種々
の設計変更を施すことができる。
ものではなく、この発明の要旨を変更しない範囲で種々
の設計変更を施すことができる。
【００３２】
【発明の効果】以上のように本発明の磁気軸受装置によ
れば、回転体に未知の重量の付加物が装着されたとして
も、磁気吸引力演算部によって、装着後の各磁気軸受の
磁気吸引力に基づいて、重心位置を演算して、重心の変
動に自動的に適合すべく並進運動制御信号及び傾斜運動
制御信号を変更若しくは補正することができるので、回
転体の重心に関する並進運動と傾斜運動とを分離して制
御する分離制御系へ、容易に適用することができる。特
に工作機械のスピンドルのロータへの適用に適してい
る。
れば、回転体に未知の重量の付加物が装着されたとして
も、磁気吸引力演算部によって、装着後の各磁気軸受の
磁気吸引力に基づいて、重心位置を演算して、重心の変
動に自動的に適合すべく並進運動制御信号及び傾斜運動
制御信号を変更若しくは補正することができるので、回
転体の重心に関する並進運動と傾斜運動とを分離して制
御する分離制御系へ、容易に適用することができる。特
に工作機械のスピンドルのロータへの適用に適してい
る。
【００３３】上記磁気吸引力演算部が、各位置検出手段
の検出信号に補正信号を加算したものを用いる場合に
は、当該補正信号を、無負荷時において当該磁気吸引力
演算部の演算結果が零になるように設定することによ
り、精度の良い磁気吸引力の演算が可能となる結果、回
転体の重心位置を精度良く求めることができ、ひいて
は、回転体を精度良く位置制御することができる。
の検出信号に補正信号を加算したものを用いる場合に
は、当該補正信号を、無負荷時において当該磁気吸引力
演算部の演算結果が零になるように設定することによ
り、精度の良い磁気吸引力の演算が可能となる結果、回
転体の重心位置を精度良く求めることができ、ひいて
は、回転体を精度良く位置制御することができる。
【図１】本発明の一実施例に係る磁気軸受装置の磁気吸
引力演算部および重心位置演算部を示すブロック図であ
る。
引力演算部および重心位置演算部を示すブロック図であ
る。
【図２】磁気軸受装置の概略構成図である。
【図３】磁気軸受装置の回転体、磁気軸受の電磁石およ
び位置センサの位置関係を表す説明図である。
び位置センサの位置関係を表す説明図である。
【図４】Ｘ軸方向制御装置を示すブロック図である。
【図５】磁気吸引力演算部を示すブロック図である。
【図６】磁気吸引力演算部の変形例を示すブロック図で
ある。
ある。
１ 回転体 ２ 第１ラジアル方向磁気軸受 ３ 第２ラジアル方向磁気軸受 ４ 第１磁気軸受 ５ 第２磁気軸受 ４ａ，４ｂ 第１電磁石 ５ａ，５ｂ 第２電磁石 ６ Ｘ軸方向制御装置 ７ａ，７ｂ 第１位置センサ ８ａ，８ｂ 第２位置センサ ４０ 磁気吸引力演算部 ５０ 重心位置演算部 ＩX1a ，ＩX1b ，ＩX2a ，ＩX2b 制御電流値 Ｋ1 ，Ｋ2 吸引力係数 Ｘmis 補正信号
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F16C 32/00 - 32/06
Claims (2)
- 【請求項１】アキシャル方向を水平方向に沿わせた回転
体をアキシャル方向に離れた２箇所にてラジアル方向に
非接触支持する第１及び第２のラジアル方向磁気軸受
と、 回転体のアキシャル方向の２箇所にて回転体のラジアル
方向の位置を検出する第１及び第２の位置検出手段と、 上記第１及び第２の位置検出手段の検出信号に基づいて
回転体の変位量及び傾斜量を演算し、演算した変位量及
び傾斜量からそれぞれＰＩＤ制御回路を介して得られた
並進運動制御信号及び傾斜運動制御信号に基づいて、上
記第１及び第２のラジアル方向磁気軸受の電磁石の吸引
力を制御する制御装置とを備えた磁気軸受装置におい
て、 上記制御装置は、上記回転体の重心から上記第１及び第
２のラジアル方向磁気軸受までの各距離Ｍ１及びＭ２の
比、並びに、上記回転体の重心から上記第１及び第２の
位置検出手段までの各距離Ｓ１及びＳ２を、制御の係数
として含むものであって、 上記各位置検出手段からの信号、各ラジアル方向磁気軸
受の電磁石に供給される制御電流値、及び各ラジアル方
向磁気軸受の電磁石の吸引力係数に基づいて、各ラジア
ル方向磁気軸受の磁気吸引力を演算する磁気吸引力演算
部と、 演算された、両ラジアル方向磁気軸受の磁気吸引力に基
づいて、上記各距離Ｍ１及びＭ２の比、並びに、上記各
距離Ｓ１及びＳ２を決定し、これにより重心の変動に自
動的に適合すべく上記並進運動制御信号及び傾斜運動制
御信号を変更若しくは補正する重心位置演算部とを含ん
でいることを特徴とする磁気軸受装置。 - 【請求項２】上記磁気吸引力演算部は、各位置検出手段
の検出信号に代えて、当該位置検出手段の検出信号に、
無負荷時において当該磁気吸引力演算部の演算結果が零
になるように設定された補正信号を加算した信号を用い
ることを特徴とする請求項１記載の磁気軸受装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05087632A JP3135410B2 (ja) | 1993-04-14 | 1993-04-14 | 磁気軸受装置 |
| EP94105713A EP0620376B1 (en) | 1993-04-14 | 1994-04-13 | Magnetic bearing apparatus |
| DE69416885T DE69416885T2 (de) | 1993-04-14 | 1994-04-13 | Magnetlagervorrichtung |
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