JPH0230801B2 - 5jikuseigyogatajikijikukeomochiitashindosetsusakusochi - Google Patents
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- JPH0230801B2 JPH0230801B2 JP16748981A JP16748981A JPH0230801B2 JP H0230801 B2 JPH0230801 B2 JP H0230801B2 JP 16748981 A JP16748981 A JP 16748981A JP 16748981 A JP16748981 A JP 16748981A JP H0230801 B2 JPH0230801 B2 JP H0230801B2
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Classifications
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q1/00—Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
- B23Q1/25—Movable or adjustable work or tool supports
- B23Q1/26—Movable or adjustable work or tool supports characterised by constructional features relating to the co-operation of relatively movable members; Means for preventing relative movement of such members
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
- B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
- B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
- B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
- B06B1/04—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with electromagnetism
- B06B1/045—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with electromagnetism using vibrating magnet, armature or coil system
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B24—GRINDING; POLISHING
- B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
- B24B1/00—Processes of grinding or polishing; Use of auxiliary equipment in connection with such processes
- B24B1/04—Processes of grinding or polishing; Use of auxiliary equipment in connection with such processes subjecting the grinding or polishing tools, the abrading or polishing medium or work to vibration, e.g. grinding with ultrasonic frequency
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Description
【発明の詳細な説明】
振動切削は、加工精度の向上、切削動力の低減
等の効果があるためにその実用化の努力が払われ
てきた。その結果、被加工物が回転し加工工具が
回転しない旋盤や、工具位置の固定している線引
き加工等では実用域に達している。一方、加工工
具の回転する穴明け加工、フライス加工、研削加
工等では、 (1) 回転する工具軸に振動を与えると、その振動
が、工具軸の軸受寿命に悪影響を与える。
等の効果があるためにその実用化の努力が払われ
てきた。その結果、被加工物が回転し加工工具が
回転しない旋盤や、工具位置の固定している線引
き加工等では実用域に達している。一方、加工工
具の回転する穴明け加工、フライス加工、研削加
工等では、 (1) 回転する工具軸に振動を与えると、その振動
が、工具軸の軸受寿命に悪影響を与える。
(2) 固定する被加工物に振動を与えようとすれ
ば、質量の大きな取付具を含めて振動させなけ
ればならず、大出力の振動発生装置が必要とな
り、不経済であつた。また複雑な被加工物で
は、振動切削に必要な振動形態を得るのが困難
であつた。
ば、質量の大きな取付具を含めて振動させなけ
ればならず、大出力の振動発生装置が必要とな
り、不経済であつた。また複雑な被加工物で
は、振動切削に必要な振動形態を得るのが困難
であつた。
上述の技術的な問題により、加工工具が回転し
たり移動する加工装置では、実用化が困難であつ
た。
たり移動する加工装置では、実用化が困難であつ
た。
本発明は、加工工具を保持する工具軸を磁気浮
上させて回転している状態で振動をさせることで
上記の技術的問題を解決し、振動切削を容易に実
用化し得る振動切削装置を提供することを目的と
する。
上させて回転している状態で振動をさせることで
上記の技術的問題を解決し、振動切削を容易に実
用化し得る振動切削装置を提供することを目的と
する。
第１図は従来の振動切削装置の一実施例であ
る。図において、１は被加工物、２は加工工具、
３は振動子、４は振動発生装置、５は工具軸、６
は工具軸を回転駆動するモーターステーターとロ
ーター、７は工具軸を支承する玉軸受である。加
工工具２は工具軸５に保持され、モーター６によ
り回転駆動されて被加工物１を切削加工する。振
動切削するために必要な加工工具の振動は、振動
発生装置４から電気的振動を振動子３に供給し、
電気一機械エネルギー変換（例えば電歪効果）に
より得られる。その振動は工具軸５を経て加工工
具２に伝達され、加工工具２は回転すると同時に
振動しつつ被加工物１を切削加工する。振動の方
向は加工の種類により、軸方向、軸と直角の方
向、回転方向が任意に選択される。振動子３の振
動は加工工具２に効率良く伝達する必要がある。
しかし本例においては、玉軸受７により工具軸を
支承しているため、玉軸受の摩擦が振動を減衰さ
せる欠点があつた。また、振動は玉軸受７の寿命
に悪影響を及ぼす欠点があつた。
る。図において、１は被加工物、２は加工工具、
３は振動子、４は振動発生装置、５は工具軸、６
は工具軸を回転駆動するモーターステーターとロ
ーター、７は工具軸を支承する玉軸受である。加
工工具２は工具軸５に保持され、モーター６によ
り回転駆動されて被加工物１を切削加工する。振
動切削するために必要な加工工具の振動は、振動
発生装置４から電気的振動を振動子３に供給し、
電気一機械エネルギー変換（例えば電歪効果）に
より得られる。その振動は工具軸５を経て加工工
具２に伝達され、加工工具２は回転すると同時に
振動しつつ被加工物１を切削加工する。振動の方
向は加工の種類により、軸方向、軸と直角の方
向、回転方向が任意に選択される。振動子３の振
動は加工工具２に効率良く伝達する必要がある。
しかし本例においては、玉軸受７により工具軸を
支承しているため、玉軸受の摩擦が振動を減衰さ
せる欠点があつた。また、振動は玉軸受７の寿命
に悪影響を及ぼす欠点があつた。
本発明は上記の欠点を改善するため、特に磁気
軸受を用いた実用価値の高い振動切削装置を提供
することを目的とする。
軸受を用いた実用価値の高い振動切削装置を提供
することを目的とする。
磁気軸受のような機械軸受を使用しない非接触
形軸受と、振動切削を組み合わせれば、超精密加
工といわれるような切削が可能とされている。５
軸制御形磁気軸受を応用したスピンドルは、磁気
軸受制御装置により無接触磁気支持される。した
がつて、スピンドルに振動を与えるためには、電
気振動波形を前記磁気軸受制御装置内に導入し、
制御信号と重畳してやれば良い。本発明は、その
具体的装置を示したもので、いくつかの電気振動
波形導入の為の信号加算端子を前記磁気軸受制御
装置内に新たに設け、前記磁気軸受制御装置の他
に、振幅と周波数と波形を任意に設定できる振動
波形発生装置と、振動波形の位相関係を所望の振
動形態に応じて選択できるモード切替回路を備え
た５軸制御形磁気軸受の振動切削装置に関するも
のである。
形軸受と、振動切削を組み合わせれば、超精密加
工といわれるような切削が可能とされている。５
軸制御形磁気軸受を応用したスピンドルは、磁気
軸受制御装置により無接触磁気支持される。した
がつて、スピンドルに振動を与えるためには、電
気振動波形を前記磁気軸受制御装置内に導入し、
制御信号と重畳してやれば良い。本発明は、その
具体的装置を示したもので、いくつかの電気振動
波形導入の為の信号加算端子を前記磁気軸受制御
装置内に新たに設け、前記磁気軸受制御装置の他
に、振幅と周波数と波形を任意に設定できる振動
波形発生装置と、振動波形の位相関係を所望の振
動形態に応じて選択できるモード切替回路を備え
た５軸制御形磁気軸受の振動切削装置に関するも
のである。
第２図は、５軸制御形磁気軸受を応用した工作
機械の一般的構成図である。図に於いて、８は軸
方向位置検出器、９は被支持物であるスピンドル
１０はスピンドル９の端面に取付けた軸方向位置
検出器８に対するターゲツト、１１はスピンドル
９を回転せしめるモータ、１２はスピンドル９に
取り付けられ軸方向制御力を受けるアーマチヤデ
イスク、１３は軸方向磁気軸受、１４は軸方向磁
気軸受１３の巻線コイル、１５は半径方向磁気軸
受、１６は半径方向磁気軸受１５の巻線コイル、
１７は別の位置にある半径方向磁気軸受、１８は
半径方向磁気軸受１７の巻線コイル、１９は半径
方向位置検出器、２０は半径方向位置検出器１９
の位置検出コイル、２１は１９と別の位置にある
半径方向位置検出器、２２は半径方向位置検出器
２１の位置検出コイル、２３はフレーム、２４は
スピンドル９の先端に取り付けられる加工工具で
あり、例えば砥石である。第２図のような構造を
有する５軸制御形磁気軸受に於いて、スピンドル
９を無接触磁気支持する磁気軸受制御装置の構成
法については、仏特許2149644号、米特許3787100
号に詳しい。第３図に磁気軸受制御装置の一構成
例を示す。図に於いて、２５は半径方向位置検出
コイルのペアX1X1′あるいはX2X2′に対する加算
器、２６は加算器２５の出力を加算する加算器
で、その出力信号はＸ軸方向の並進運動を表わす
信号となる。更に加算器２６の出力信号は位相進
み補償回路２７に導びかれ、加算器２８及び３３
に前記位相進み補償回路２７の出力が印加されて
いる。続く、加算機２８及び３３の出力信号によ
つて電力増幅器４３は駆動され、電磁石巻線コイ
ルA1A1′及びA2A2′を励磁している。同様に、Ｙ
軸方向の並進運動を拘束する制御装置は、加算器
３４，３５、位相進み補償回路３６、加算器３
７，４２、電力増幅器４３より構成され、電磁石
巻線装置コイルB1B1′及びB2B2′を励磁している。
機械の一般的構成図である。図に於いて、８は軸
方向位置検出器、９は被支持物であるスピンドル
１０はスピンドル９の端面に取付けた軸方向位置
検出器８に対するターゲツト、１１はスピンドル
９を回転せしめるモータ、１２はスピンドル９に
取り付けられ軸方向制御力を受けるアーマチヤデ
イスク、１３は軸方向磁気軸受、１４は軸方向磁
気軸受１３の巻線コイル、１５は半径方向磁気軸
受、１６は半径方向磁気軸受１５の巻線コイル、
１７は別の位置にある半径方向磁気軸受、１８は
半径方向磁気軸受１７の巻線コイル、１９は半径
方向位置検出器、２０は半径方向位置検出器１９
の位置検出コイル、２１は１９と別の位置にある
半径方向位置検出器、２２は半径方向位置検出器
２１の位置検出コイル、２３はフレーム、２４は
スピンドル９の先端に取り付けられる加工工具で
あり、例えば砥石である。第２図のような構造を
有する５軸制御形磁気軸受に於いて、スピンドル
９を無接触磁気支持する磁気軸受制御装置の構成
法については、仏特許2149644号、米特許3787100
号に詳しい。第３図に磁気軸受制御装置の一構成
例を示す。図に於いて、２５は半径方向位置検出
コイルのペアX1X1′あるいはX2X2′に対する加算
器、２６は加算器２５の出力を加算する加算器
で、その出力信号はＸ軸方向の並進運動を表わす
信号となる。更に加算器２６の出力信号は位相進
み補償回路２７に導びかれ、加算器２８及び３３
に前記位相進み補償回路２７の出力が印加されて
いる。続く、加算機２８及び３３の出力信号によ
つて電力増幅器４３は駆動され、電磁石巻線コイ
ルA1A1′及びA2A2′を励磁している。同様に、Ｙ
軸方向の並進運動を拘束する制御装置は、加算器
３４，３５、位相進み補償回路３６、加算器３
７，４２、電力増幅器４３より構成され、電磁石
巻線装置コイルB1B1′及びB2B2′を励磁している。
回転体の回転軸に直交する２軸のまわりの回転
運動成分は、インバータ２９の出力と半径方向位
置検出コイルのペアX2X2′に対する加算器２５の
出力とを加算器３０で合計すると得られる。前記
加算器３０の出力は、広帯域位相進み補償回路３
１に導かれ、その出力信号は加算器２８に到り電
力増幅器４３を駆動して電磁石巻線コイルA1あ
るいはA1′が励磁される。又インバータ３２、加
算器３３を通つた信号により電力増幅器４３が駆
動され、電磁石巻線コイルA2あるいはA2′が励磁
される。Ｘ軸回りの運動制御は、上述Ｙ軸回りの
運動制御と同様で、加算器３４、インバータ３
８、加算器３９、広帯域位相進み補償回路４０、
インバータ４１、加算器３７，４２、電力増幅器
４３より構成されており、加算器３７の出力信号
で電力増幅器４３を駆動して電磁石巻コイルB1
あるいはB1′を励磁し、加算器４２の出力信号で
電力増幅器４３を駆動して電磁石巻線コイルB2
あるいはB2′を励磁することにより達成される。
次に、回転体の回転軸方向（Ｚ軸）の拘束制御
は、軸方向位置検出コイルZ1Z2の信号を加算器４
４に導き、その位置信号に応じた制御信号を位相
進み補償回路４５で発生させ、上記制御信号によ
り電力増幅器４３′を駆動して電磁石巻線コイル
C2を励磁し、インバータ４６の出力信号により
電力増幅器４３′を駆動して電磁石巻線コイルC1
を励磁することにより実現する。
運動成分は、インバータ２９の出力と半径方向位
置検出コイルのペアX2X2′に対する加算器２５の
出力とを加算器３０で合計すると得られる。前記
加算器３０の出力は、広帯域位相進み補償回路３
１に導かれ、その出力信号は加算器２８に到り電
力増幅器４３を駆動して電磁石巻線コイルA1あ
るいはA1′が励磁される。又インバータ３２、加
算器３３を通つた信号により電力増幅器４３が駆
動され、電磁石巻線コイルA2あるいはA2′が励磁
される。Ｘ軸回りの運動制御は、上述Ｙ軸回りの
運動制御と同様で、加算器３４、インバータ３
８、加算器３９、広帯域位相進み補償回路４０、
インバータ４１、加算器３７，４２、電力増幅器
４３より構成されており、加算器３７の出力信号
で電力増幅器４３を駆動して電磁石巻コイルB1
あるいはB1′を励磁し、加算器４２の出力信号で
電力増幅器４３を駆動して電磁石巻線コイルB2
あるいはB2′を励磁することにより達成される。
次に、回転体の回転軸方向（Ｚ軸）の拘束制御
は、軸方向位置検出コイルZ1Z2の信号を加算器４
４に導き、その位置信号に応じた制御信号を位相
進み補償回路４５で発生させ、上記制御信号によ
り電力増幅器４３′を駆動して電磁石巻線コイル
C2を励磁し、インバータ４６の出力信号により
電力増幅器４３′を駆動して電磁石巻線コイルC1
を励磁することにより実現する。
第３図の磁気軸受制御装置を説明する上述の文
中で用いたX1、X1′、…、A1、A1′…等の記号の
意味は、第４図に示す通りである。図に於いて、
４７は回転体、P1，P2は半径方向磁気軸受、P3
は軸方向磁気軸受であり、A1，A1′は半径方向磁
気軸受P1を構成する垂直方向電磁石巻線コイル
の取り付け位置を、B1，B1′は水平方向電磁石巻
線コイルの取り付け位置を示している。同様に、
A2，A2′は半径方向磁気軸受P2を構成する垂直方
向電磁石巻線コイルの取り付け位置を、B2，
B2′は水平方向電磁石巻線コイルの取り付け位置
を示す。又、C1，C2は軸方向磁気軸受P3を構成
する電磁石巻線コイルの取り付け位置を示す。図
中、矢印の方向は電磁力が作用する方向を示して
いる。X1，X1′は磁気軸受P1を構成する位置検出
コイルのペアで垂直方向に配置され、Y1，Y1′は
水平方向に配置された位置検出コイルのペアであ
る。同様に、X2，X2′及びY2，Y2′も磁気軸受P2
を構成する位置検出コイルのペアである。Z1，Z2
は軸受P3を構成する位置検出コイルのペアであ
る。
中で用いたX1、X1′、…、A1、A1′…等の記号の
意味は、第４図に示す通りである。図に於いて、
４７は回転体、P1，P2は半径方向磁気軸受、P3
は軸方向磁気軸受であり、A1，A1′は半径方向磁
気軸受P1を構成する垂直方向電磁石巻線コイル
の取り付け位置を、B1，B1′は水平方向電磁石巻
線コイルの取り付け位置を示している。同様に、
A2，A2′は半径方向磁気軸受P2を構成する垂直方
向電磁石巻線コイルの取り付け位置を、B2，
B2′は水平方向電磁石巻線コイルの取り付け位置
を示す。又、C1，C2は軸方向磁気軸受P3を構成
する電磁石巻線コイルの取り付け位置を示す。図
中、矢印の方向は電磁力が作用する方向を示して
いる。X1，X1′は磁気軸受P1を構成する位置検出
コイルのペアで垂直方向に配置され、Y1，Y1′は
水平方向に配置された位置検出コイルのペアであ
る。同様に、X2，X2′及びY2，Y2′も磁気軸受P2
を構成する位置検出コイルのペアである。Z1，Z2
は軸受P3を構成する位置検出コイルのペアであ
る。
第５図に、本発明の振動切削装置に用いる磁気
軸受制御装置について、第３図の磁気軸受制御装
置を基本にした実施例のブロツク図を示す。図に
於いて、４８ａは加算器２５に設けた信号加算端
子、４８ｂは加算器３４に設けた信号加算端子、
４８ｃは加算器２５に設けた信号加算端子、４８
ｄは加算器３４に設けた信号加算端子、４９は加
算器４４に設けた信号加算端子である。磁気軸受
制御装置内に信号加算端子４８と４９を備えれ
ば、Ｘ軸方向の並進振動をスピンドル９に与える
ときには、信号加算端子４８ａ，４８ｃより同位
相の電気振動波形を導入し、信号加算端子４８
ｂ，４８Ｃ，４９は零入力とすれば良い。又、Ｙ
軸方向の並進振動をスピンドル９に与えるときに
は、信号加算端子４８ｂ，４８ｄより同位相の電
気振動波形を導入し、信号加算端子４８ａ，４８
ｃ，４９は零入力とすれば良い。
軸受制御装置について、第３図の磁気軸受制御装
置を基本にした実施例のブロツク図を示す。図に
於いて、４８ａは加算器２５に設けた信号加算端
子、４８ｂは加算器３４に設けた信号加算端子、
４８ｃは加算器２５に設けた信号加算端子、４８
ｄは加算器３４に設けた信号加算端子、４９は加
算器４４に設けた信号加算端子である。磁気軸受
制御装置内に信号加算端子４８と４９を備えれ
ば、Ｘ軸方向の並進振動をスピンドル９に与える
ときには、信号加算端子４８ａ，４８ｃより同位
相の電気振動波形を導入し、信号加算端子４８
ｂ，４８Ｃ，４９は零入力とすれば良い。又、Ｙ
軸方向の並進振動をスピンドル９に与えるときに
は、信号加算端子４８ｂ，４８ｄより同位相の電
気振動波形を導入し、信号加算端子４８ａ，４８
ｃ，４９は零入力とすれば良い。
スピンドル９に軸方向縦振動を与えるときに
は、信号加算端子４９より電気振動波形を導入す
れば良い。次に、スピンドル９に円周方向の振
動、すなわちねじり振動を与えるときには、信号
加算端子４８ａ，４８ｃには同位相の電気振動波
形を、信号加算端子４８ｂ，４８ｄには前記電気
振動波形に対して90度位相が異なる電気振動波形
を夫夫導入すれば良い。
は、信号加算端子４９より電気振動波形を導入す
れば良い。次に、スピンドル９に円周方向の振
動、すなわちねじり振動を与えるときには、信号
加算端子４８ａ，４８ｃには同位相の電気振動波
形を、信号加算端子４８ｂ，４８ｄには前記電気
振動波形に対して90度位相が異なる電気振動波形
を夫夫導入すれば良い。
電気振動波形の信号加算端子４８，４９の他
に、別の信号加算端子の設置場所には、５０，５
１、あるいは５２あるいは５３がある。５０ａは
加算器２６に設けた信号加算端子、５０ｂは加算
器３５に設けた信号加算端子、５１は位相進み補
償回路４５に設けた信号加算端子である。又、５
２ａは加算器２８に設けた信号加算端子、５２ｂ
は加算器３７に設けた信号加算端子、５２ｃは加
算器３３に設けた信号加算端子、５２ｄは加算器
４２に設けた信号加算端子、５３ａ，５３ｂ，５
３ｃ，５３ｄは各電力増幅器４３に設けた信号加
算端子である。スピンドル９に対し振動を与える
方法は、信号加算端子５２あるいは５３を設ける
場合については上述で説明した通りである。信号
加算端子５０を設ける場合は、５０ｂは零入力と
し、５０ａより電気振動波形を導入するとＸ軸方
向の並進振動となり、逆に５０ａは零入力で、５
０ｂより電気信動波形を導入するとＹ軸方向の並
進振動となる。又、ねじり振動を与える場合に
は、互いに90゜の位相差を有する電気振動波形を
５０ａ，５０ｂに対して導入すれば良い。又、第
５図に於いて、５４は振幅と周波数と波形を任意
に設定することができる振動波形発生装置、５５
はスピンドル９を所望の振動形態で振動させる為
に、磁気軸受制御装置内の信号加算端子へ印加す
べき電気振動波形の位相関係を調整するモード切
替回路であり、この場合信号加算端子５０ａ，５
０ｂ，５１に接続されている。
に、別の信号加算端子の設置場所には、５０，５
１、あるいは５２あるいは５３がある。５０ａは
加算器２６に設けた信号加算端子、５０ｂは加算
器３５に設けた信号加算端子、５１は位相進み補
償回路４５に設けた信号加算端子である。又、５
２ａは加算器２８に設けた信号加算端子、５２ｂ
は加算器３７に設けた信号加算端子、５２ｃは加
算器３３に設けた信号加算端子、５２ｄは加算器
４２に設けた信号加算端子、５３ａ，５３ｂ，５
３ｃ，５３ｄは各電力増幅器４３に設けた信号加
算端子である。スピンドル９に対し振動を与える
方法は、信号加算端子５２あるいは５３を設ける
場合については上述で説明した通りである。信号
加算端子５０を設ける場合は、５０ｂは零入力と
し、５０ａより電気振動波形を導入するとＸ軸方
向の並進振動となり、逆に５０ａは零入力で、５
０ｂより電気信動波形を導入するとＹ軸方向の並
進振動となる。又、ねじり振動を与える場合に
は、互いに90゜の位相差を有する電気振動波形を
５０ａ，５０ｂに対して導入すれば良い。又、第
５図に於いて、５４は振幅と周波数と波形を任意
に設定することができる振動波形発生装置、５５
はスピンドル９を所望の振動形態で振動させる為
に、磁気軸受制御装置内の信号加算端子へ印加す
べき電気振動波形の位相関係を調整するモード切
替回路であり、この場合信号加算端子５０ａ，５
０ｂ，５１に接続されている。
加算器２５，３４，４４の出力は、変位電気信
号であり位置検出コイルのペアX1X1′，X2X2′，
Y1Y1′，Y2Y2′，Z1Z2で把えた回転体４７の変位
を電気信号に変換する変位検出器であるが、その
具体的な一回路構成例を第６図に示す。図に於い
て、５６は搬送波発生回路、５７は増幅器、５８
は同期整流回路、５９は例えば抵抗とコンデンサ
で構成した平滑回路、６０はインバータである。
この変位検出器は、回転体４７の変位によつて位
置検出コイルのペアに生ずるインダクタンス変化
を搬送波発生回路５４で発生する搬送波でAP変
調し、同期検波することにより電気信号として復
調するものである。変位検出器の次段には、第３
図で加算器２６，３０，３５，３９あるいはイン
バータ２９，３８あるいは位相進み補償回路４５
が接続されている。前述してきた位相進み補償回
路は補償器の例であり、補償器は一般的には補償
機能をあわせて持つ前置補償器（積分補償器）、
位相補償器あるいは利得補償器等の補償器である
のが普通である。第７図は、信号加算端子５０を
設ける場合の具体例を示すものである。すなわち
平滑回路５９で得られた電気変位信号を次段の例
えば利得補償器６１に導く場合、オペアンプのマ
イナス側加算点に抵抗R1、R2で構成する加算回
路６２を新たに設けて、電気振動波形導入の為の
信号加算端子５０を備えている。又、第８図は信
号加算端子５３を設ける場合を示している。図に
於いて、６３は正転増幅器、６４は反転増幅器、
６５はパワートランジスタ等で構成される電流ド
ライブ回路であり、正転増幅器６３及び反転増幅
器６４に、例えば６２のような加算回路を設けれ
ば、信号加算端子５３が得られる。第８図で、電
力増幅器４３はいわゆるセミプツシユブルタイプ
の電力増幅器であるが、第９図のようなプツシユ
ブルタイプの電力増幅器を使用しようとする場合
も、加算回路６２を図示のように新たに設けれ
ば、信号加算端子５３を得ることができる。又、
第１０図は、パワートランジスタ６６を駆動する
ドライブトランジスタ６７の動作点を決定してい
るベースに、例えば加算回路６８を設けて信号加
算端子５３を得ている。この場合、ドライブトラ
ンジスタ６７のバイアス条件を損わないように注
意する必要がある。
号であり位置検出コイルのペアX1X1′，X2X2′，
Y1Y1′，Y2Y2′，Z1Z2で把えた回転体４７の変位
を電気信号に変換する変位検出器であるが、その
具体的な一回路構成例を第６図に示す。図に於い
て、５６は搬送波発生回路、５７は増幅器、５８
は同期整流回路、５９は例えば抵抗とコンデンサ
で構成した平滑回路、６０はインバータである。
この変位検出器は、回転体４７の変位によつて位
置検出コイルのペアに生ずるインダクタンス変化
を搬送波発生回路５４で発生する搬送波でAP変
調し、同期検波することにより電気信号として復
調するものである。変位検出器の次段には、第３
図で加算器２６，３０，３５，３９あるいはイン
バータ２９，３８あるいは位相進み補償回路４５
が接続されている。前述してきた位相進み補償回
路は補償器の例であり、補償器は一般的には補償
機能をあわせて持つ前置補償器（積分補償器）、
位相補償器あるいは利得補償器等の補償器である
のが普通である。第７図は、信号加算端子５０を
設ける場合の具体例を示すものである。すなわち
平滑回路５９で得られた電気変位信号を次段の例
えば利得補償器６１に導く場合、オペアンプのマ
イナス側加算点に抵抗R1、R2で構成する加算回
路６２を新たに設けて、電気振動波形導入の為の
信号加算端子５０を備えている。又、第８図は信
号加算端子５３を設ける場合を示している。図に
於いて、６３は正転増幅器、６４は反転増幅器、
６５はパワートランジスタ等で構成される電流ド
ライブ回路であり、正転増幅器６３及び反転増幅
器６４に、例えば６２のような加算回路を設けれ
ば、信号加算端子５３が得られる。第８図で、電
力増幅器４３はいわゆるセミプツシユブルタイプ
の電力増幅器であるが、第９図のようなプツシユ
ブルタイプの電力増幅器を使用しようとする場合
も、加算回路６２を図示のように新たに設けれ
ば、信号加算端子５３を得ることができる。又、
第１０図は、パワートランジスタ６６を駆動する
ドライブトランジスタ６７の動作点を決定してい
るベースに、例えば加算回路６８を設けて信号加
算端子５３を得ている。この場合、ドライブトラ
ンジスタ６７のバイアス条件を損わないように注
意する必要がある。
以上、回転体の回転軸と直交する面内を制御し
ている半径方向の制御装置内に、４８，５０，５
２，５３のいずれかの信号加算端子を設け、軸方
向の制御装置内には４９，５１のいずれかの信号
加算端子を設け、且つ上記の信号加算端子を設け
た磁気軸受制御装置の他に、振動波形発生装置５
４を備え、振動波形発生装置５４の出力は、スピ
ンドル９を任意の振動形態で振動させる為のモー
ド切替回路５５に導かれ、モード切替回路５５の
出力は各信号加算端子に接続されるように振動切
削装置を構成すれば、５軸制御磁気軸受を応用し
たスピンドル９に於いて振動切削が可能となる。
ている半径方向の制御装置内に、４８，５０，５
２，５３のいずれかの信号加算端子を設け、軸方
向の制御装置内には４９，５１のいずれかの信号
加算端子を設け、且つ上記の信号加算端子を設け
た磁気軸受制御装置の他に、振動波形発生装置５
４を備え、振動波形発生装置５４の出力は、スピ
ンドル９を任意の振動形態で振動させる為のモー
ド切替回路５５に導かれ、モード切替回路５５の
出力は各信号加算端子に接続されるように振動切
削装置を構成すれば、５軸制御磁気軸受を応用し
たスピンドル９に於いて振動切削が可能となる。
以上は、本発明における磁気軸受制御装置につ
いて第３図に示す磁気軸受制御装置を基本にした
実施例について説明したが、勿論、これに限定さ
れるものではない。又、変位検出器の次段に接続
される補償器に信号加算端子を設ける場合、その
信号加算端子より直流電圧を導入すれば、スピン
ドル９の回転位置を任意方向へ制御可能な範囲内
で移動させることができるので、いわゆる切り込
み切削が可能となることは言うまでもない。
いて第３図に示す磁気軸受制御装置を基本にした
実施例について説明したが、勿論、これに限定さ
れるものではない。又、変位検出器の次段に接続
される補償器に信号加算端子を設ける場合、その
信号加算端子より直流電圧を導入すれば、スピン
ドル９の回転位置を任意方向へ制御可能な範囲内
で移動させることができるので、いわゆる切り込
み切削が可能となることは言うまでもない。
もちろん、電気振動波形と直流電圧を重畳した
電気信号を各信号加算端子に導入すれば、振動切
削及び切り込み切削が実現できるわけである。
電気信号を各信号加算端子に導入すれば、振動切
削及び切り込み切削が実現できるわけである。
第１図は従来の振動切削装置を示す説明図、第
２図は５軸制御形磁気軸受を応用した工作機械用
スピンドルの一般的構成を示す説明図、第３図は
磁気軸受制御装置の一構成例を示すブロツク説明
図、第４図は電磁石巻線コイル及び位置検出コイ
ルの取り付け位置を示す説明図、第５図は本発明
の一実施例である振動切削装置を説明するブロツ
ク説明図、第６図は変位検出器を示す説明図、第
７図は信号加算端子の導入方法を示す説明図、第
８図は電力増幅器に信号加算端子を設ける場合の
説明図、第９図はプツシユプル電力増幅器に信号
加算端子を設ける場合の説明図、第１０図は電流
ドライブ回路に信号加算端子を設ける場合の説明
図である。 図に於いて、１は被加工物、２は加工工具、３
は振動子、４は振動発生装置、５は工具軸、６は
モータ、７は玉軸受、８は軸方向位置検出器、９
はスピンドル、１０はターゲツト、１１はモー
タ、１２はアーマチヤデイスク、１３は軸方向磁
気軸受、１４は巻線コイル、１５は半径方向磁気
軸受、１６は巻線コイル、１７は半径方向磁気軸
受、１８は巻線コイル、１９は半径方向位置検出
器、２０は位置検出コイル、２１は半径方向位置
検出器、２２は位置検出コイル、２３はフレー
ム、２４は加工工具、２５は加算器、２６は加算
器、２７は位相進み補償回路、２８は加算器、２
９はインバータ、３０は加算器、３１は広帯域位
相進み補償回路、３２はインバータ、３３は加算
器、３４は加算器、３５は加算器、３６は位相進
み補償回路、３７は加算器、３８はインバータ、
３９は加算器、４０は広帯域位相進み補償回路、
４１はインバータ、４２は加算器、４３は電力増
幅器、４３′は電力増幅器、４４は加算器、４５
は位相進み補償回路、４６はインバータ、４７は
回転体、４８は信号加算端子、４９は信号加算端
子、５０は信号加算端子、５１は信号加算端子、
５２は信号加算端子、５３は信号加算端子、５４
は振動波形発生装、５５はモード切替回路、５６
は搬送波発生回路、５７は増幅器、５８は同期整
流回路、５９は平滑回路、６０はインバータ、６
１は利得補償器、６２は加算回路、６３は正転増
幅器、６４は反転増幅器、６５は電流ドライブ回
路、６６はパワートランジスタ、６７はドライブ
トランジスタ、６８は加算回路である。尚、図中
同一部分及び相当部分は同一符号で示す。
２図は５軸制御形磁気軸受を応用した工作機械用
スピンドルの一般的構成を示す説明図、第３図は
磁気軸受制御装置の一構成例を示すブロツク説明
図、第４図は電磁石巻線コイル及び位置検出コイ
ルの取り付け位置を示す説明図、第５図は本発明
の一実施例である振動切削装置を説明するブロツ
ク説明図、第６図は変位検出器を示す説明図、第
７図は信号加算端子の導入方法を示す説明図、第
８図は電力増幅器に信号加算端子を設ける場合の
説明図、第９図はプツシユプル電力増幅器に信号
加算端子を設ける場合の説明図、第１０図は電流
ドライブ回路に信号加算端子を設ける場合の説明
図である。 図に於いて、１は被加工物、２は加工工具、３
は振動子、４は振動発生装置、５は工具軸、６は
モータ、７は玉軸受、８は軸方向位置検出器、９
はスピンドル、１０はターゲツト、１１はモー
タ、１２はアーマチヤデイスク、１３は軸方向磁
気軸受、１４は巻線コイル、１５は半径方向磁気
軸受、１６は巻線コイル、１７は半径方向磁気軸
受、１８は巻線コイル、１９は半径方向位置検出
器、２０は位置検出コイル、２１は半径方向位置
検出器、２２は位置検出コイル、２３はフレー
ム、２４は加工工具、２５は加算器、２６は加算
器、２７は位相進み補償回路、２８は加算器、２
９はインバータ、３０は加算器、３１は広帯域位
相進み補償回路、３２はインバータ、３３は加算
器、３４は加算器、３５は加算器、３６は位相進
み補償回路、３７は加算器、３８はインバータ、
３９は加算器、４０は広帯域位相進み補償回路、
４１はインバータ、４２は加算器、４３は電力増
幅器、４３′は電力増幅器、４４は加算器、４５
は位相進み補償回路、４６はインバータ、４７は
回転体、４８は信号加算端子、４９は信号加算端
子、５０は信号加算端子、５１は信号加算端子、
５２は信号加算端子、５３は信号加算端子、５４
は振動波形発生装、５５はモード切替回路、５６
は搬送波発生回路、５７は増幅器、５８は同期整
流回路、５９は平滑回路、６０はインバータ、６
１は利得補償器、６２は加算回路、６３は正転増
幅器、６４は反転増幅器、６５は電流ドライブ回
路、６６はパワートランジスタ、６７はドライブ
トランジスタ、６８は加算回路である。尚、図中
同一部分及び相当部分は同一符号で示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 少なくとも１個の軸方向磁気軸受と、少なく
とも２個の半径方向磁気軸受とからなる磁気軸受
装置に支持される工作機械用スピンドルと、上記
磁気軸受を制御する磁気軸受制御装置と、振幅と
周波数と波形を任意に設定することができる振動
波形発生装置と、これに接続されて振動波形の位
相関係を所望の振動形態に応じて選択できるモー
ド切替回路と、を備えた振動切削装置であつて、
上記磁気軸受制御装置は、上記スピンドルの各方
向の変位を検出する変位検出器、これに続く加算
器、補償器、電力増幅器とからなり、少なくとも
上記加算器、補償器、電力増幅器のいずれか一つ
は、上記モード切替回路の出力を導入するための
信号加算端子を備えていることを特徴とする振動
切削装置。 ２ 上記電力増幅器に備えられた信号加算端子
は、上記増幅器内のパワートランジスタを駆動す
るドライブトランジスタの動作点を決める接続部
に設けられていることを特徴とする特許請求の範
囲第１項記載の振動切削装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16748981A JPH0230801B2 (ja) | 1981-10-20 | 1981-10-20 | 5jikuseigyogatajikijikukeomochiitashindosetsusakusochi |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16748981A JPH0230801B2 (ja) | 1981-10-20 | 1981-10-20 | 5jikuseigyogatajikijikukeomochiitashindosetsusakusochi |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5871003A JPS5871003A (ja) | 1983-04-27 |
| JPH0230801B2 true JPH0230801B2 (ja) | 1990-07-10 |
Family
ID=15850622
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16748981A Expired - Lifetime JPH0230801B2 (ja) | 1981-10-20 | 1981-10-20 | 5jikuseigyogatajikijikukeomochiitashindosetsusakusochi |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0230801B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104441259A (zh) * | 2014-12-02 | 2015-03-25 | 华侨大学 | 环形磁铁磁力支承旋转超声刀柄结构 |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01252337A (ja) * | 1988-03-30 | 1989-10-09 | Seiko Seiki Co Ltd | 工作機械のピックフィード装置 |
| FR2662099B1 (fr) * | 1990-05-18 | 1994-08-05 | Mecanique Magnetique Sa | Vibreur basse frequence a grande amplitude. |
| CN104439301B (zh) * | 2014-12-02 | 2017-01-11 | 华侨大学 | 采用磁悬浮轴承支承的旋转超声主轴 |
| CN104441260B (zh) * | 2014-12-02 | 2016-06-08 | 华侨大学 | 可调式磁块磁力支承旋转超声刀柄 |
| CN109773977B (zh) * | 2019-04-01 | 2023-09-01 | 南京航浦机械科技有限公司 | 一种用于中心冷却钻孔的超声波内冷刀柄 |
-
1981
- 1981-10-20 JP JP16748981A patent/JPH0230801B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104441259A (zh) * | 2014-12-02 | 2015-03-25 | 华侨大学 | 环形磁铁磁力支承旋转超声刀柄结构 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5871003A (ja) | 1983-04-27 |
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