JPH04185910A - 静圧・磁気軸受スピンドル - Google Patents
静圧・磁気軸受スピンドルInfo
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- JPH04185910A JPH04185910A JP2316998A JP31699890A JPH04185910A JP H04185910 A JPH04185910 A JP H04185910A JP 2316998 A JP2316998 A JP 2316998A JP 31699890 A JP31699890 A JP 31699890A JP H04185910 A JPH04185910 A JP H04185910A
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- JP
- Japan
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- spindle
- bearing
- magnetic bearing
- rotor
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Classifications
-
- 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、磁気軸受スピンドルにおいて保護ヘアリング
を改良することにより、性能を向上させたものに関する
。
を改良することにより、性能を向上させたものに関する
。
（従来の技術）
能動形磁気軸受には、制御装置の故障や過大な外乱なと
不慮の事故に対処するため、保護ベアリングが取付けら
れている。
不慮の事故に対処するため、保護ベアリングが取付けら
れている。
保護ベアリングにはころがり軸受が採用されており、こ
のころがり軸受と軸との隙間は０．１ａ＋ｍないし場合
によっては１．０ｍｍ程度まで、軸受としては非常に広
くとられている。これはスピンドルとして成立させるた
めには、不慮の事態には保護ベアリングのころがり軸受
が軸を支持できることと、通常の運転では軸が保護ベア
リングに接触することがないように、安全上の観点から
ほぼこのような値になっている。
のころがり軸受と軸との隙間は０．１ａ＋ｍないし場合
によっては１．０ｍｍ程度まで、軸受としては非常に広
くとられている。これはスピンドルとして成立させるた
めには、不慮の事態には保護ベアリングのころがり軸受
が軸を支持できることと、通常の運転では軸が保護ベア
リングに接触することがないように、安全上の観点から
ほぼこのような値になっている。
磁気軸受を構成する電磁石のロータとステータとの隙間
は、保護ベアリングが接触しても当らないようにさらに
広くされている。
は、保護ベアリングが接触しても当らないようにさらに
広くされている。
（発明が解決しようとする課題）
上述の従来技術のように広い隙間では、軸の位置を検出
するセンサの感度（増幅回路の電圧増幅度）を上げるこ
とができない。すなわち、このような広い隙間で制御回
路の増幅度を上げると、軸の位置が設定より少しでもず
れると増幅回路がすぐ飽和してしまい制御不能となるか
らである。
するセンサの感度（増幅回路の電圧増幅度）を上げるこ
とができない。すなわち、このような広い隙間で制御回
路の増幅度を上げると、軸の位置が設定より少しでもず
れると増幅回路がすぐ飽和してしまい制御不能となるか
らである。
このため、軸の位置が隙間内の全領域を変化しても飽和
しない程度の増幅度までしか上げることができず、結果
的に軸受性能とくに軸受の精度、剛性を向上させること
ができない。このため、工作機械用スピンドルのように
主軸の精度、剛性を必要とする用途には不十分であった
。
しない程度の増幅度までしか上げることができず、結果
的に軸受性能とくに軸受の精度、剛性を向上させること
ができない。このため、工作機械用スピンドルのように
主軸の精度、剛性を必要とする用途には不十分であった
。
本発明は、保護ベアリングの形式、構造および材質を改
善して許容隙間を可能な限り狭くし、それに伴って増幅
回路の感度を上げ、磁気軸受スピンドルの精度、剛性を
大きく向上させるものである。
善して許容隙間を可能な限り狭くし、それに伴って増幅
回路の感度を上げ、磁気軸受スピンドルの精度、剛性を
大きく向上させるものである。
（課題を解決するための手段）
このため本発明は、特許請求の範囲に記載した磁気軸受
スピンドルを提供することにより従来技術の課題を解決
した。
スピンドルを提供することにより従来技術の課題を解決
した。
（実施例）
第１図および第２図に本発明の一実施例を示す。
図において１はスピンドルの主軸、２は外筒、３は主軸
を駆動するモータ、４はスピンドルヘッド側のラジアル
磁気軸受、５はスピンドルテール側のラジアル磁気軸受
、６はスラスト磁気軸受、７および８は各ラジアル方向
の軸位置を検出するセンサ、９はスピンドルの前蓋、１
０は同じく後蓋を示している。主軸ｌの中央部にはラジ
アル空気軸受のロータ部１１が形成され、外筒２に形成
されたラジアル空気軸受のステータ部１２と対向してラ
ジアル方向の保護ベアリングとなっている。
を駆動するモータ、４はスピンドルヘッド側のラジアル
磁気軸受、５はスピンドルテール側のラジアル磁気軸受
、６はスラスト磁気軸受、７および８は各ラジアル方向
の軸位置を検出するセンサ、９はスピンドルの前蓋、１
０は同じく後蓋を示している。主軸ｌの中央部にはラジ
アル空気軸受のロータ部１１が形成され、外筒２に形成
されたラジアル空気軸受のステータ部１２と対向してラ
ジアル方向の保護ベアリングとなっている。
外筒２には空気通路１３が穿設されており、図示しない
圧縮空気源から送られた圧縮空気が、空気軸受のステー
タ部１２に設けられた多数のノズル１４からロータ部１
１に向けて噴出するようにされている。また、ロータ部
には軸受性能を良くするための浅い円周溝１５が設けら
れている。この保護ベアリングであるラジアル空気軸受
のロータ部１１とステータ部１２とのエアーギャップは
２５μｍであり、定格許容変位は１０μｍである。
圧縮空気源から送られた圧縮空気が、空気軸受のステー
タ部１２に設けられた多数のノズル１４からロータ部１
１に向けて噴出するようにされている。また、ロータ部
には軸受性能を良くするための浅い円周溝１５が設けら
れている。この保護ベアリングであるラジアル空気軸受
のロータ部１１とステータ部１２とのエアーギャップは
２５μｍであり、定格許容変位は１０μｍである。
これより電磁石のギャップを約５０μｍとし、かつ制御
回路の増幅度を軸の変位が１０μｍでちょうど飽和する
ところまで上げたことによって剛性が格段に向上した。
回路の増幅度を軸の変位が１０μｍでちょうど飽和する
ところまで上げたことによって剛性が格段に向上した。
第３図に空気軸受を保護ベアリングとした本発明と従来
の能動型磁気軸受との比較を示す。一般に磁気軸受の剛
性は周波数特性をもつ。最も重要なのは動剛性の最低値
であり静剛性ではない。従来の能動型磁気軸受では動剛
性の最低値は≧ストデータで１００ｇｆ／μｍ、また空
気軸受のみの剛性は約２−５ Ｋｇｆ／μｍというのが
ベストのデータであったが、本発明のものは１０Ｋｇｆ
／μｍをかるくこえる。
の能動型磁気軸受との比較を示す。一般に磁気軸受の剛
性は周波数特性をもつ。最も重要なのは動剛性の最低値
であり静剛性ではない。従来の能動型磁気軸受では動剛
性の最低値は≧ストデータで１００ｇｆ／μｍ、また空
気軸受のみの剛性は約２−５ Ｋｇｆ／μｍというのが
ベストのデータであったが、本発明のものは１０Ｋｇｆ
／μｍをかるくこえる。
精度については低速回転での精度は格段に向上した。第
４図にリサージュ波形での本発明と従来のものとの比較
をしめす、ただ問題はセンサターゲットの精度が直接現
れて、高速回転では外筒の振動が太き（なるが、これは
また別の問題でありターゲットの加工精度間上等で対処
すべきものである。
４図にリサージュ波形での本発明と従来のものとの比較
をしめす、ただ問題はセンサターゲットの精度が直接現
れて、高速回転では外筒の振動が太き（なるが、これは
また別の問題でありターゲットの加工精度間上等で対処
すべきものである。
第２図に拡大して示すスラスト磁気軸受６の部分は、主
軸１に固着されたスラスト磁気軸受用ロータ１６を挟ん
でその両側にステータ１７，１７ａが設けられている。
軸１に固着されたスラスト磁気軸受用ロータ１６を挟ん
でその両側にステータ１７，１７ａが設けられている。
このステータの中心寄には、耐熱、耐摩耗のセラミック
製カラー１８．１８ａが固着されており、これに対向す
るロータ１６の部分にセラミックコーティング１９．１
９ａが施され、スラスト用の保護ヘアリングを形成して
いる。スラスト磁気軸受のロータとステータとの間のギ
ャップは０．２ｍｍ、保護ヘアリングのギャップは０．
１ ｒｍとなっている。これは前述のラジアル磁気軸受
に比べてたいへん大きく、従来のままの値である。その
理由はスラスト磁気軸受のロータ１６、ステータ１７を
構成する材質が鉄の一体物であるため、渦電流が発生し
て高速応答ができず剛性を上げられないため、隙間を狭
（しても無意味であるからである。
製カラー１８．１８ａが固着されており、これに対向す
るロータ１６の部分にセラミックコーティング１９．１
９ａが施され、スラスト用の保護ヘアリングを形成して
いる。スラスト磁気軸受のロータとステータとの間のギ
ャップは０．２ｍｍ、保護ヘアリングのギャップは０．
１ ｒｍとなっている。これは前述のラジアル磁気軸受
に比べてたいへん大きく、従来のままの値である。その
理由はスラスト磁気軸受のロータ１６、ステータ１７を
構成する材質が鉄の一体物であるため、渦電流が発生し
て高速応答ができず剛性を上げられないため、隙間を狭
（しても無意味であるからである。
（発明の効果）
本発明においては、磁気軸受スピンドルの保護ベアリン
グを静圧気体軸受とするとともに、制御装置の増幅回路
の感度を静圧気体軸受の定格許容変位内で主軸をどの位
置に変位させても回路が飽和しない最大値に設定してい
るので、磁気軸受スピンドルの運転中の軸受隙間を非常
に狭く設定することが可能となり、それに伴ってスピン
ドル主軸の精度、剛性を格段に向上させることができる
。
グを静圧気体軸受とするとともに、制御装置の増幅回路
の感度を静圧気体軸受の定格許容変位内で主軸をどの位
置に変位させても回路が飽和しない最大値に設定してい
るので、磁気軸受スピンドルの運転中の軸受隙間を非常
に狭く設定することが可能となり、それに伴ってスピン
ドル主軸の精度、剛性を格段に向上させることができる
。
第１図は本発明の一実施例を示す縦断面図、第２図は第
１図の■部分の拡大図、第３図は軸剛性の周波数特性に
ついて本発明と従来技術との比較を示すグラフ、第４図
はりサージュ波形についての比較図である。 １・・・主軸、２・・・外筒、３・・・モータ、４．５
・・・ラジアル磁気軸受、６・・・スラスト磁気軸受、
７，８・・・センサ、ＩＩ・・・空気軸受ロータ、１２
・・・空気軸受ステータ、１３・・・空気通路、１４・
・・空気ノズル、工６・・・スラスト、磁気軸受ロータ
、１７．１７ａ・・・スラスト磁気軸受ステータ、Ｉ８
．１８ａ・・・セラミック製カラー、１９．１９ａ・・
・セラミックコーティング。 代理人 弁理士 河 内 潤 ニ 第１図 第２図
１図の■部分の拡大図、第３図は軸剛性の周波数特性に
ついて本発明と従来技術との比較を示すグラフ、第４図
はりサージュ波形についての比較図である。 １・・・主軸、２・・・外筒、３・・・モータ、４．５
・・・ラジアル磁気軸受、６・・・スラスト磁気軸受、
７，８・・・センサ、ＩＩ・・・空気軸受ロータ、１２
・・・空気軸受ステータ、１３・・・空気通路、１４・
・・空気ノズル、工６・・・スラスト、磁気軸受ロータ
、１７．１７ａ・・・スラスト磁気軸受ステータ、Ｉ８
．１８ａ・・・セラミック製カラー、１９．１９ａ・・
・セラミックコーティング。 代理人 弁理士 河 内 潤 ニ 第１図 第２図
Claims (1)
- 主軸を回転させるモータと、主軸を非接触で支持する能
動形磁気軸受と、能動形磁気軸受における主軸の位置を
制御する制御装置と、主軸の位置が制御不能となったと
きに主軸を支持する保護ベアリングを備えた磁気軸受ス
ピンドルにおいて、保護ベアリングを静圧気体軸受とす
るとともに、前記制御装置の増幅回路の感度を静圧気体
軸受の定格許容変位内で主軸をどの位置に変位させても
回路が飽和しない最大値に設定したことを特徴とする磁
気軸受スピンドル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2316998A JPH0730789B2 (ja) | 1990-11-21 | 1990-11-21 | 静圧・磁気軸受スピンドル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2316998A JPH0730789B2 (ja) | 1990-11-21 | 1990-11-21 | 静圧・磁気軸受スピンドル |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04185910A true JPH04185910A (ja) | 1992-07-02 |
| JPH0730789B2 JPH0730789B2 (ja) | 1995-04-10 |
Family
ID=18083278
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2316998A Expired - Lifetime JPH0730789B2 (ja) | 1990-11-21 | 1990-11-21 | 静圧・磁気軸受スピンドル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0730789B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108547869A (zh) * | 2018-05-18 | 2018-09-18 | 燕山大学 | 一种磁液双悬浮支承轴承系统 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9422978B2 (en) * | 2013-06-22 | 2016-08-23 | Kla-Tencor Corporation | Gas bearing assembly for an EUV light source |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01316512A (ja) * | 1988-04-29 | 1989-12-21 | Mecanique Magnetique Sa:Soc | 磁気軸受用補助軸受 |
-
1990
- 1990-11-21 JP JP2316998A patent/JPH0730789B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01316512A (ja) * | 1988-04-29 | 1989-12-21 | Mecanique Magnetique Sa:Soc | 磁気軸受用補助軸受 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108547869A (zh) * | 2018-05-18 | 2018-09-18 | 燕山大学 | 一种磁液双悬浮支承轴承系统 |
| CN108547869B (zh) * | 2018-05-18 | 2019-09-10 | 燕山大学 | 一种磁液双悬浮支承轴承系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0730789B2 (ja) | 1995-04-10 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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