JPH02212622A - Magnetic bearing spindle unit - Google Patents

Magnetic bearing spindle unit

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Publication number
JPH02212622A
JPH02212622A JP3203789A JP3203789A JPH02212622A JP H02212622 A JPH02212622 A JP H02212622A JP 3203789 A JP3203789 A JP 3203789A JP 3203789 A JP3203789 A JP 3203789A JP H02212622 A JPH02212622 A JP H02212622A
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JP
Japan
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magnetic bearing
axial
radial
spindle
case
Prior art date
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Pending
Application number
JP3203789A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hirotomo Kiyoutani
京谷 拓知
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Koyo Seiko Co Ltd
Original Assignee
Koyo Seiko Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Koyo Seiko Co Ltd filed Critical Koyo Seiko Co Ltd
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Publication of JPH02212622A publication Critical patent/JPH02212622A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C32/00Bearings not otherwise provided for
    • F16C32/04Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
    • F16C32/0406Magnetic bearings
    • F16C32/044Active magnetic bearings
    • F16C32/0444Details of devices to control the actuation of the electromagnets
    • F16C32/0451Details of controllers, i.e. the units determining the power to be supplied, e.g. comparing elements, feedback arrangements with P.I.D. control

Abstract

PURPOSE:To support a spindle stably by constructing an axial magnetic bearing controller so that it may add the output signal of an axial acceleration sensor to the output signal of a PID control circuit and control electromagnetic number. CONSTITUTION:The output signals of an axial position sensor 13 and spindle axial reference position signals are inputted in a differential amplifier 19 and its output signals are inputted in element P 15, I element 16 and element D 17 respectively, and their output signals are inputted in an adder 20. On the other hand, the output signals of an axial acceleration sensor 14 are inputted in an amplifier 21, and its output signals are inputted in the adder 20. The output signals of the adder 20 are fed to the first electromagnet 9a of an axial bearing 9 through a power amplifier 22 and is fed to the second electromagnet 9b through an inversion amplifier 23. It is thus possible to decrease the lag in the position control of a spindle by means of feed forward control when some axial vibration occurs at the time of cutting.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、たとえば研削盤などの工作機械などに使用
される磁気軸受スピンドルユニッ]・に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to a magnetic bearing spindle unit used in machine tools such as grinders.

従来の技術 たとえば研削盤に使用される磁気軸受スピンドルユニッ
トでは、スピンドルがラジアル磁気軸受およびアキシア
ル磁気軸受によりケース内に非接触状態に支持されて回
転させられる。そして、スピンドルのラジアル方向の変
位がラジアル方向位置センサによって検出され、ラジア
ル磁気軸受制御装置がこのセンサの出力信号にもとづい
てPID制御回路によりラジアル磁気軸受を制御する。
In a conventional magnetic bearing spindle unit used in a grinding machine, for example, a spindle is rotated while being supported in a non-contact manner within a case by a radial magnetic bearing and an axial magnetic bearing. Then, the displacement of the spindle in the radial direction is detected by the radial direction position sensor, and the radial magnetic bearing control device controls the radial magnetic bearing by the PID control circuit based on the output signal of this sensor.

また、スピンドルのアキシアル方向の変位がアキシアル
方向位置センサによって検出され、アキシアル磁気軸受
制御装置がこのセンサの出力信号にもとづいてPID制
御回路によりアキシアル磁気軸受を制御する。
Furthermore, the axial displacement of the spindle is detected by an axial position sensor, and the axial magnetic bearing control device controls the axial magnetic bearing by a PID control circuit based on the output signal of this sensor.

発明が解決しようとする課題 研削盤に使用される磁気軸受スピンドルユニットの場合
、スピンドルの先端に研削砥石が取付けられる。そして
、スピンドルユニットは台などに取付けられ、研削時に
はスピンドルのアキシアル方向の振動(オシレーション
)が台に加えられることがある。
Problems to be Solved by the Invention In the case of a magnetic bearing spindle unit used in a grinding machine, a grinding wheel is attached to the tip of the spindle. The spindle unit is attached to a stand or the like, and vibrations (oscillations) of the spindle in the axial direction may be applied to the stand during grinding.

上記のように台にアキシアル方向の振動が加えられると
、スピンドルユニットのケースも同方向に振動し、これ
がスピンドルの位置制御に大きな影響を及はず。すなわ
ち、ケースが振動しても、スピンドルは磁気軸受を介し
てケースに非接触状態に支持されているので、ケースの
振動はスピンドルにはすぐに伝わらず、ケースの振動に
よってケースに対するスピンドルの位置に変位が生じた
ときにはじめてスピンドルの位置制御が行なわれる。こ
のため、従来のアキシアル磁気軸受制御装置では、スピ
ンドルのアキシアル方向の位置制御に遅れが生じ、制御
が不安定になる。なお、PID制御回路の微分要素のゲ
インを大きくすれば、この遅れは改善されるが、ノイズ
を拾いやすくなり、やはり制御が不安定になる。
When vibration is applied to the table in the axial direction as described above, the case of the spindle unit also vibrates in the same direction, which should have a large effect on spindle position control. In other words, even if the case vibrates, the spindle is supported by the case in a non-contact state via a magnetic bearing, so the vibration of the case is not immediately transmitted to the spindle, and the position of the spindle relative to the case changes due to the vibration of the case. The position of the spindle is controlled only when a displacement occurs. For this reason, in the conventional axial magnetic bearing control device, there is a delay in controlling the position of the spindle in the axial direction, making the control unstable. Incidentally, if the gain of the differential element of the PID control circuit is increased, this delay can be improved, but noise is likely to be picked up and control becomes unstable.

上記の事象は、ラジアル方向に振動が加えられたときの
磁気軸受スピンドルユニットのラジアル磁気軸受制御装
置にも生じていた。
The above phenomenon also occurred in the radial magnetic bearing control device of the magnetic bearing spindle unit when vibration was applied in the radial direction.

この発明の目的は、上記の問題を解決した磁気軸受スピ
ンドルユニットを提供することにある。
An object of the present invention is to provide a magnetic bearing spindle unit that solves the above problems.

課題を解決するだめの手段 第1の発明による磁気軸受スピンドルユニットは、 ケース、ケース内に配置されたラジアル磁気軸受および
アキシアル磁気軸受、ラジアル磁気軸受およびアキシア
ル磁気軸受で非接触状態に支持されて回転させられるス
ピンドル、スピンドルのラジアル方向の変位を検出する
ラジアル方向位置センサ、スピンドルのアキシアル方向
の変位を検出するアキシアル方向位置センサ、ラジアル
方向位置センサの出力信号にもとづいてラジアル磁気軸
受の電磁石を制御するラジアル磁気軸受制御装置、なら
びにアキシアル方向位置センサの出力信号にもとづいて
PID制御回路によりアギシアル磁気軸受の電磁石を制
御するアキシアル磁気軸受制御装置を備え、ケスがスピ
ンドルのアキシアル方向に移動させられる磁気軸受スピ
ンドルユニットにおいて、ケースまたはケースと一体と
なってスピンドルのアキシアル方向に移動する部分にケ
ースのアキシアル方向の加速度を検出するアキシアル方
向加速度センサか設けられ、アキシアル磁気軸受制御装
置がこの加速度センサの出力信号をPID制御回路の出
力信号に加算してアキシアル磁気軸受の電磁石を制御す
ることを特徴とするものである。
Means for Solving the Problems A magnetic bearing spindle unit according to the first invention includes a case, a radial magnetic bearing and an axial magnetic bearing disposed in the case, and a rotating system supported in a non-contact state by the radial magnetic bearing and the axial magnetic bearing. A radial position sensor detects the radial displacement of the spindle, an axial position sensor detects the axial displacement of the spindle, and an electromagnet of the radial magnetic bearing is controlled based on the output signal of the radial position sensor. A magnetic bearing spindle that is equipped with a radial magnetic bearing control device and an axial magnetic bearing control device that controls an electromagnet of the radial magnetic bearing by a PID control circuit based on an output signal of an axial direction position sensor, and in which the case is moved in the axial direction of the spindle. In the unit, an axial acceleration sensor that detects the axial acceleration of the case is installed on the case or a part that moves in the axial direction of the spindle integrally with the case, and the axial magnetic bearing control device receives the output signal of this acceleration sensor. It is characterized in that it is added to the output signal of the PID control circuit to control the electromagnet of the axial magnetic bearing.

第2の発明による磁気軸受スピンドルユニットは、 ケース、ケース内に配置されたラジアル磁気軸受および
アキシアル磁気軸受、ラジアル磁気軸受およびアキシア
ル磁気軸受で非接触状態に支持されて回転させられるス
ピンドル、スピンドルのラジアル方向の変位を検出する
ラジアル方向位置センサ、スピンドルのアキシアル方向
の変位を検出するアキシアル方向位置センサ、ラジアル
方向位置センサの出力信号にもとづいてPID制御回路
によりラジアル磁気軸受の電磁石を制御するラジアル磁
気軸受制御装置、ならびにアキシアル方向位置センサの
出力信号にもとづいてアキシアル磁気軸受の電磁石を制
御するアキシアル磁気軸受制御装置を備え、ケスがスピ
ンドルのラジアル方向に移動させられる磁気軸受スピン
ドルユニットにおいて、ケースまたはケースと一体とな
ってスピンドルのラジアル方向に移動する部分にケース
のラジアル方向の加速度を検出するラジアル方向加速度
センサが設けられ、ラジアル磁気軸受制御装置がこの加
速度センサの出力信号をPID制御回路の出力信号に加
算してラジアル磁気軸受の電磁石を制御することを特徴
とするものである。
A magnetic bearing spindle unit according to a second invention includes a case, a radial magnetic bearing and an axial magnetic bearing disposed in the case, a spindle supported in a non-contact state by the radial magnetic bearing and the axial magnetic bearing and rotated, and a radial shaft of the spindle. A radial position sensor that detects displacement in the axial direction, an axial position sensor that detects the axial displacement of the spindle, and a radial magnetic bearing that controls the electromagnet of the radial magnetic bearing by a PID control circuit based on the output signal of the radial position sensor. In a magnetic bearing spindle unit that includes a control device and an axial magnetic bearing control device that controls an electromagnet of the axial magnetic bearing based on an output signal of an axial position sensor, and in which the case is moved in the radial direction of the spindle, the case or the case and the axial magnetic bearing control device are provided. A radial acceleration sensor that detects the radial acceleration of the case is provided on the part of the spindle that moves in the radial direction, and the radial magnetic bearing control device converts the output signal of this acceleration sensor into the output signal of the PID control circuit. This feature is characterized in that the electromagnets of the radial magnetic bearing are controlled by addition.

作   用 第1の発明の場合、アキシアル方向加速度センザの出力
信号がアキシアル磁気軸受制御装置のPID制御回路の
出力信号に加算され、これによってアキシアル磁気軸受
が制御される。そして、アキシアル方向の加速度によっ
てアキシアル磁気軸受を制御するため、アキシアル方向
の振動に対してフィードフォワード制御を行なうことに
なり、スピンドルの位置制御の遅れを小さくして、スピ
ンドルを安定に支持することかできる。
In the case of the first invention, the output signal of the axial direction acceleration sensor is added to the output signal of the PID control circuit of the axial magnetic bearing control device, thereby controlling the axial magnetic bearing. Since the axial magnetic bearing is controlled by acceleration in the axial direction, feedforward control is performed against vibration in the axial direction, which reduces the delay in spindle position control and supports the spindle stably. can.

第2の発明の場合、ラジアル方向加速度センサの出力信
号かラジアル磁気軸受制御装置のPID制御回路の出力
信号に加算され、これによってラジアル磁気軸受が制御
される。そして、ラジアル方向の加速度によってラジア
ル磁気軸受を制御するため、ラジアル方向の振動に対し
てフィードフォワード制御を行なうことになり、スピン
ドルの位置制御の遅れを小さくして、スピンドルを安定
に支持することができる。
In the case of the second invention, the output signal of the radial direction acceleration sensor is added to the output signal of the PID control circuit of the radial magnetic bearing control device, and the radial magnetic bearing is thereby controlled. Since the radial magnetic bearing is controlled by acceleration in the radial direction, feedforward control is performed against vibration in the radial direction, which reduces the delay in spindle position control and supports the spindle stably. can.

実施例 以下、図面を参照して、この発明の1実施例を説明する
Embodiment Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図は研削盤なとに使用される磁気軸受スピンドルユ
ニットの機械的構成の概略を示す。
FIG. 1 schematically shows the mechanical configuration of a magnetic bearing spindle unit used in a grinding machine.

なお、以下の説明において、第1図の上下を上下とし、
第1図の左側を前、右側を後とする。
In addition, in the following explanation, the top and bottom of Fig. 1 are assumed to be the top and bottom,
The left side of Figure 1 is the front, and the right side is the rear.

また、第1図の紙面と直角な方向を左右方向とする。Further, the direction perpendicular to the paper surface of FIG. 1 is defined as the left-right direction.

第1図において、磁気軸受スピンドルユニット(+、)
のケース(2)は取付台(3)を介してオシレーション
ベース(4)に固定されており、ヘース(4)はベツド
(5)に前後移動自在にのせられている。
In Figure 1, the magnetic bearing spindle unit (+,)
The case (2) is fixed to the oscillation base (4) via the mount (3), and the head (4) is placed on the bed (5) so as to be movable back and forth.

スピンドルユニット(1)のケース(2)は略円筒状を
なし、中心線(軸線)が前後方向になるように水平に配
置されている。ケース(2)内の中心線上に、スピンド
ル(6)が配置されている。
The case (2) of the spindle unit (1) has a substantially cylindrical shape and is arranged horizontally so that its center line (axis) is in the front-rear direction. A spindle (6) is arranged on the center line within the case (2).

ケース(2)の周壁内面に、前後2組のラジアル磁気軸
受(7) (8)、アキシアル磁気軸受(9)および高
周波モータステータ(10)が設けられ、これらにより
、スピンドルクロ)が非接触状態に支持されて回転させ
られる。前部ラジアル磁気軸受(7)は、スピンドル(
6)に対して上下対称に配置された1対のラジアル電磁
石(7a) (7b)すなわち第1ラジアル電磁石(7
a)および第2ラジアル電磁石(7b)と、スピンドル
(6)に対して左右対称に配置された1対のラジアル電
磁石(図示路)とからなる。同様に、後部ラジアル磁気
軸受(8)は、スピンドル(6)に対して上下対称に配
置された1対のラジアル電磁石(8a) (8b)すな
わち第1ラジアル電磁石(8a)および第2ラジアル電
磁石(8b)と、スピンドル(6)に対して左右対称に
配置された1対のラジアル電磁石(図示路)とからなる
。アキシアル磁気軸受(9)は、前側の第1アキシアル
電磁石(9a)と後側の第2アキシアル電磁石(9b)
とからなる。また、ケース(2)には、スピンドル(6
)の上下方向(ラジアル方向)の変位を検出する前後2
組のラジアル方向位置センサ(上下センサ) (1,,
1,)(12)、スピンドル(6)の左右方向(ラジア
ル方向)の変位を検出する前後2組のラジアル方向位置
センサ(左右センサ)(図示路)およびスピンドル(6
)の前後方向(アキシアル方向)の変位を検出するアキ
シアル方向位置センサ(アキシアルセンサ) (+、、
3)が設けられている。スピンドル(6)の前端部はケ
ース(2)の前面がら突出しており、この部分に図示し
ない研削砥石が取付けられる。
Two sets of front and rear radial magnetic bearings (7) (8), an axial magnetic bearing (9), and a high-frequency motor stator (10) are provided on the inner surface of the peripheral wall of the case (2), and these allow the spindle clock to be in a non-contact state. is supported and rotated. The front radial magnetic bearing (7) is mounted on the spindle (
A pair of radial electromagnets (7a) (7b) arranged vertically symmetrically with respect to 6), that is, a first radial electromagnet (7
a), a second radial electromagnet (7b), and a pair of radial electromagnets (path shown) arranged symmetrically with respect to the spindle (6). Similarly, the rear radial magnetic bearing (8) includes a pair of radial electromagnets (8a) (8b) arranged vertically symmetrically with respect to the spindle (6), that is, a first radial electromagnet (8a) and a second radial electromagnet ( 8b) and a pair of radial electromagnets (path shown) arranged symmetrically with respect to the spindle (6). The axial magnetic bearing (9) includes a first axial electromagnet (9a) on the front side and a second axial electromagnet (9b) on the rear side.
It consists of. The case (2) also has a spindle (6
) before and after detecting displacement in the vertical direction (radial direction) 2
Set of radial position sensors (upper and lower sensors) (1,,
1, ) (12), two sets of front and rear radial position sensors (left and right sensors) (path shown) for detecting displacement of the spindle (6) in the left-right direction (radial direction) and the spindle (6).
) Axial direction position sensor (axial sensor) that detects displacement in the longitudinal direction (axial direction) (+,,
3) is provided. The front end of the spindle (6) protrudes from the front of the case (2), and a grinding wheel (not shown) is attached to this part.

取付台(3)には、そのアキシアル方向の加速度を検出
するアキシアル方向加速度センサ(14)が取付けられ
ている。
An axial acceleration sensor (14) is attached to the mounting base (3) to detect acceleration in the axial direction.

スピンドルユニット(1)には、ラジアル磁気軸受制御
装置およびアキシアル磁気軸受制御装置か設けられてい
る。
The spindle unit (1) is provided with a radial magnetic bearing control device and an axial magnetic bearing control device.

ラジアル磁気軸受制御装置は、上下センサ(I])(1
2)および左右センサの出力信号にもとづいてPID制
御回路によりラジアル磁気軸受(7)(8〉の」二下]
対の電磁石(7a) (7b) (8a) (8b)お
よび左右1対の電磁石を制御するものである。
The radial magnetic bearing control device has a vertical sensor (I) (1
2) and the radial magnetic bearings (7) (8) by the PID control circuit based on the output signals of the left and right sensors]
It controls a pair of electromagnets (7a), (7b), (8a), and (8b) and a pair of left and right electromagnets.

アキシアル磁気軸受制御装置は、アキシアルセンサ(1
8)の出力信号にもとづいてアキシアル磁気軸受(9)
の電磁石(9a) (9b)を制御するものであり、そ
の概略が第2図に示されている。
The axial magnetic bearing control device uses an axial sensor (1
Axial magnetic bearing (9) based on the output signal of (8)
The electromagnets (9a) and (9b) are controlled, and its outline is shown in FIG.

第2図において、アキシアル磁気軸受制御装置は、P要
素(比例要素) (15)、■要素(積分要素) (1
B)およびD要素(微分要素> (17)を含むPID
制御回路(18)を備えている。アキシアルセンサ(1
3)の出力信号とスピンドルアキシアル方向位置基準信
号とが差動増幅器(19)に入力する。この差動増幅器
(19)の出力信号はP要素(I5)、I要素(16)
およびD要素(17)にそれぞれ入力し、これら各要素
(15) (]、[i) (1,7)の出力信号が加算
器(20)に入力する。一方、アキシアル方向加速度セ
ンサ(14)の出力信号が増幅器(21)に入力し、こ
の増幅器(21)の出力信号が」二記加算器(20)に
入力する。そして、加算器(2o)の出力信号が非反転
増幅器(電力増幅器) (22)を介してアキシアル磁
気軸受(9)の第]電磁石(9a)に送られるとともに
、反転増幅器(23)を介して第2電磁石(9b)に送
られる。
In Figure 2, the axial magnetic bearing control device consists of P element (proportional element) (15), ■ element (integral element) (1
B) and D element (differential element> PID containing (17)
It is equipped with a control circuit (18). Axial sensor (1
The output signal of 3) and the spindle axial direction position reference signal are input to the differential amplifier (19). The output signal of this differential amplifier (19) is P element (I5), I element (16)
and D element (17), and the output signals of these elements (15) (], [i) (1, 7) are input to the adder (20). On the other hand, the output signal of the axial direction acceleration sensor (14) is input to the amplifier (21), and the output signal of this amplifier (21) is input to the double adder (20). The output signal of the adder (2o) is then sent to the electromagnet (9a) of the axial magnetic bearing (9) via a non-inverting amplifier (power amplifier) (22), and is also sent to the electromagnet (9a) of the axial magnetic bearing (9) via an inverting amplifier (23). It is sent to the second electromagnet (9b).

研削時には、ベース(4)にアキシアル方向の振動が加
えられることがある。この場合、ベース(4)の振動に
より取付台り3)を介してスピンドルユニット(1)の
ケース(2)もアキシアル方向に振動するが、この振動
の加速度がPID制御回路(18)の出力信号に加算さ
れるため、アキシアル方向の振動に対してフィードフォ
ワード制御を行なうことになり、スピンドル(6)の位
置制御の遅れを小さくして、スピンドル(6)を安定に
支持することができる。
During grinding, vibrations in the axial direction may be applied to the base (4). In this case, the case (2) of the spindle unit (1) also vibrates in the axial direction via the mount 3) due to the vibration of the base (4), and the acceleration of this vibration is the output signal of the PID control circuit (18). Therefore, feedforward control is performed for the vibration in the axial direction, and the delay in position control of the spindle (6) can be reduced, and the spindle (6) can be stably supported.

スピンドルユニッ1−(I)には、上下方向の振動が加
えられることもある。このような場合は、第1図に鎖線
で示すように、ケース(2)上面の前後の上下センサ(
1]、)(12)の真上の部分にケース(2)の上下方
向の加速度を検出するラジアル方向加速度センサ(24
) (25)を設け、ラジアル磁気軸受(7)(8)の
上下の電磁石(7a) (7b) (8a) (8b)
を制御するラジアル磁気軸受制御装置のPID制御回路
の出力信号にラジアル方向加速度センサ(24) (2
5)の出力信号を加算するようにする。
Vertical vibrations may be applied to the spindle unit 1-(I). In such a case, as shown by the chain lines in Figure 1, the upper and lower sensors (
1], ) (12), there is a radial acceleration sensor (24) that detects the vertical acceleration of the case (2).
) (25), and upper and lower electromagnets (7a) (7b) (8a) (8b) of the radial magnetic bearings (7) and (8).
The radial direction acceleration sensor (24) (2
5) are added together.

第3図は、このような場合に前部ラジアル磁気軸受(7
)の上下の電磁石(7a、)(7b)を制御するラジア
ル磁気軸受制御装置を示す。このラジアル磁気軸受制御
装置は第2図のアキシアル磁気軸受制御装置と同様のも
のであり、第3図において、第2図の各要素に相当する
部分は、同じ数字に添字rを付して示している。
Figure 3 shows the front radial magnetic bearing (7) in such a case.
) shows a radial magnetic bearing control device that controls the upper and lower electromagnets (7a, ) (7b). This radial magnetic bearing control device is similar to the axial magnetic bearing control device shown in Fig. 2, and in Fig. 3, parts corresponding to each element in Fig. 2 are indicated by the same numbers with a subscript r. ing.

この場合も、ケース(2)の上下方向の振動の加速度が
PID制御回路(18r)の出力信号に加算されるため
、上下方向の振動に対してフィードフォワード制御を行
なうことになり、スピンドル(6)の位置制御の遅れを
小さくして、スピンドル(6)を安定に支持することが
できる。
In this case as well, since the acceleration of the vertical vibration of the case (2) is added to the output signal of the PID control circuit (18r), feedforward control is performed for the vertical vibration, and the spindle (6 ), it is possible to stably support the spindle (6) by reducing the delay in position control.

なお、第3図には前部ラジアル磁気軸受り7)の上下の
電磁石(7a、>(7b)を制御するラジアル磁気軸受
制御装置を示したが、後部ラジアル磁気軸受(8〉の上
下の電磁石(8a)(81+)を制御するラジアル磁気
軸受制御装置もこれと同様である。
Although Fig. 3 shows the radial magnetic bearing control device that controls the upper and lower electromagnets (7a, > (7b) of the front radial magnetic bearing 7), the upper and lower electromagnets of the rear radial magnetic bearing (8>) The radial magnetic bearing control device that controls (8a) (81+) is also similar to this.

スピンドルユニット(1,)には、左右方向の振動か加
えられることもある。このような場合も、同様に、ケー
ス(2)の前後にケース(2)の左右方向の加速度を検
出するラジアル方向加速度センサを設け、ラジアル磁気
軸受(7) (8)の左右の電磁石を制御するラジアル
磁気軸受制御装置のPID制御回路の出力信号にラジア
ル方向加速度センサの出力信号を加算するようにする。
Lateral vibrations may also be applied to the spindle unit (1,). In this case as well, radial acceleration sensors are installed in front and behind the case (2) to detect the acceleration in the left and right direction of the case (2), and the left and right electromagnets of the radial magnetic bearings (7) and (8) are controlled. The output signal of the radial acceleration sensor is added to the output signal of the PID control circuit of the radial magnetic bearing control device.

スピンドルユニット(1)には、アキシアル方向とラジ
アル方向の両方に振動が加えられることがある。このよ
うな場合は、アキシアル磁気軸受制御装置およびラジア
ル磁気軸受制御装置を両方とも第2図および第3図のよ
うなものにすればよい。
Vibrations may be applied to the spindle unit (1) in both the axial direction and the radial direction. In such a case, both the axial magnetic bearing control device and the radial magnetic bearing control device may be configured as shown in FIGS. 2 and 3.

発明の効果 この発明の磁気軸受スピンドルユニットによれば、上述
のように、振動によるスピンドルの位置制御の遅れを小
さくして、スピンドルを安定に支持することができる。
Effects of the Invention According to the magnetic bearing spindle unit of the present invention, as described above, the delay in position control of the spindle due to vibration can be reduced and the spindle can be stably supported.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はこの発明の1実施例を示す磁気軸受スピンドル
ユニットの縦断面図、第2図はアキシアル磁気軸受制御
装置を示す電気ブロック図、第3図はラジアル磁気軸受
制御装置を示す電気ブロック図である。 (1)・・・磁気軸受スピンドルユニット、(2)・・
・ケース、(3)・・・取付台、(4)・・・オシレー
ションベース、(6)・・・スピンドル、(7)(8)
・・・ラジアル磁気軸受、(7a) (7b) (8a
) (8b)−・・ラジアル電磁石、(9)・・・アキ
シアル磁気軸受、(9a、)(9b)・・・アキシアル
電磁石、(10)・・・高周波モータステータ、(11
) (12)・・・ラジアル方向位置センサ、(13)
・・・アキシアル方向位置センサ、(14)・・・アキ
シアル方向加速度センサ、(18)(18r) ・= 
P I D制御回路、(20)(2Or)・・・加算器
、(24) (25)・・ラジアル方向加速度センサ。 以  上 ] 6
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a magnetic bearing spindle unit showing one embodiment of the present invention, FIG. 2 is an electrical block diagram showing an axial magnetic bearing control device, and FIG. 3 is an electrical block diagram showing a radial magnetic bearing control device. It is. (1)...Magnetic bearing spindle unit, (2)...
・Case, (3)... Mounting base, (4)... Oscillation base, (6)... Spindle, (7) (8)
...Radial magnetic bearing, (7a) (7b) (8a
) (8b) --- Radial electromagnet, (9) -- Axial magnetic bearing, (9a,) (9b) -- Axial electromagnet, (10) --- High frequency motor stator, (11
) (12)...Radial direction position sensor, (13)
... Axial direction position sensor, (14) ... Axial direction acceleration sensor, (18) (18r) ・=
PID control circuit, (20) (2Or)... adder, (24) (25)... radial direction acceleration sensor. Above] 6

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)ケース、ケース内に配置されたラジアル磁気軸受
およびアキシアル磁気軸受、ラジアル磁気軸受およびア
キシアル磁気軸受で非接触状態に支持されて回転させら
れるスピンドル、スピンドルのラジアル方向の変位を検
出するラジアル方向位置センサ、スピンドルのアキシア
ル方向の変位を検出するアキシアル方向位置センサ、ラ
ジアル方向位置センサの出力信号にもとづいてラジアル
磁気軸受の電磁石を制御するラジアル磁気軸受制御装置
、ならびにアキシアル方向位置センサの出力信号にもと
づいてPID制御回路によりアキシアル磁気軸受の電磁
石を制御するアキシアル磁気軸受制御装置を備え、ケー
スがスピンドルのアキシアル方向に移動させられる磁気
軸受スピンドルユニットにおいて、ケースまたはケース
と一体となってスピンドルのアキシアル方向に移動する
部分にケースのアキシアル方向の加速度を検出するアキ
シアル方向加速度センサが設けられ、アキシアル磁気軸
受制御装置がこの加速度センサの出力信号をPID制御
回路の出力信号に加算してアキシアル磁気軸受の電磁石
を制御することを特徴とする磁気軸受スピンドルユニッ
ト。
(1) A case, a radial magnetic bearing and an axial magnetic bearing placed in the case, a spindle that is supported in a non-contact state and rotated by the radial magnetic bearing and the axial magnetic bearing, and a radial direction that detects the radial displacement of the spindle. A position sensor, an axial position sensor that detects the axial displacement of the spindle, a radial magnetic bearing control device that controls the electromagnet of the radial magnetic bearing based on the output signal of the radial position sensor, and an output signal of the axial position sensor. In a magnetic bearing spindle unit, which is equipped with an axial magnetic bearing control device that controls the electromagnet of the axial magnetic bearing by a PID control circuit, and in which the case is moved in the axial direction of the spindle, the case or integrally with the case moves in the axial direction of the spindle. An axial acceleration sensor that detects the acceleration of the case in the axial direction is installed in the moving part of the case, and the axial magnetic bearing control device adds the output signal of this acceleration sensor to the output signal of the PID control circuit to control the electromagnet of the axial magnetic bearing. A magnetic bearing spindle unit that controls.
(2)ケース、ケース内に配置されたラジアル磁気軸受
およびアキシアル磁気軸受、ラジアル磁気軸受およびア
キシアル磁気軸受で非接触状態に支持されて回転させら
れるスピンドル、スピンドルのラジアル方向の変位を検
出するラジアル方向位置センサ、スピンドルのアキシア
ル方向の変位を検出するアキシアル方向位置センサ、ラ
ジアル方向位置センサの出力信号にもとづいてPID制
御回路によりラジアル磁気軸受の電磁石を制御するラジ
アル磁気軸受制御装置、ならびにアキシアル方向位置セ
ンサの出力信号にもとづいてアキシアル磁気軸受の電磁
石を制御するアキシアル磁気軸受制御装置を備え、ケー
スがスピンドルのラジアル方向に移動させられる磁気軸
受スピンドルユニットにおいて、 ケースまたはケースと一体となってスピンドルのラジア
ル方向に移動する部分にケースのラジアル方向の加速度
を検出するラジアル方向加速度センサが設けられ、ラジ
アル磁気軸受制御装置がこの加速度センサの出力信号を
PID制御回路の出力信号に加算してラジアル磁気軸受
の電磁石を制御することを特徴とする磁気軸受スピンド
ルユニット。
(2) A case, a radial magnetic bearing and an axial magnetic bearing placed in the case, a spindle that is supported and rotated in a non-contact state by the radial magnetic bearing and the axial magnetic bearing, and a radial direction that detects the radial displacement of the spindle. A position sensor, an axial position sensor that detects displacement of the spindle in the axial direction, a radial magnetic bearing control device that controls the electromagnet of the radial magnetic bearing by a PID control circuit based on the output signal of the radial position sensor, and an axial position sensor. In a magnetic bearing spindle unit, which is equipped with an axial magnetic bearing control device that controls the electromagnet of the axial magnetic bearing based on the output signal of the axial magnetic bearing, and in which the case is moved in the radial direction of the spindle, the case or integrally with the case moves in the radial direction of the spindle. A radial acceleration sensor that detects acceleration in the radial direction of the case is installed in the moving part of the case, and the radial magnetic bearing control device adds the output signal of this acceleration sensor to the output signal of the PID control circuit to control the electromagnet of the radial magnetic bearing. A magnetic bearing spindle unit that controls.
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