JPH0514812B2 - - Google Patents
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- JPH0514812B2 JPH0514812B2 JP25040288A JP25040288A JPH0514812B2 JP H0514812 B2 JPH0514812 B2 JP H0514812B2 JP 25040288 A JP25040288 A JP 25040288A JP 25040288 A JP25040288 A JP 25040288A JP H0514812 B2 JPH0514812 B2 JP H0514812B2
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- Japan
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- control
- magnetically levitated
- circuit
- rotor
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- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 17
- 238000005339 levitation Methods 0.000 claims description 9
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims description 6
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- 238000003754 machining Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
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- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
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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
- 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)
- Turning (AREA)
- Non-Mechanical Conveyors (AREA)
- Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
《産業上の利用分野》
本発明は、工作機械の磁気軸受型スピンドルの
ロータあるいは磁気浮上搬送装置の搬送浮上体等
のように磁力により浮上保持される磁気浮上体の
制御装置に関する。
ロータあるいは磁気浮上搬送装置の搬送浮上体等
のように磁力により浮上保持される磁気浮上体の
制御装置に関する。
《従来の技術》
従来、磁気浮上体（以下「浮上体」という）の
浮上位置制御としては、位置センサからの検出信
号をフイードバツクして行なわれている。
浮上位置制御としては、位置センサからの検出信
号をフイードバツクして行なわれている。
例えば、磁気軸受型スピンドルのロータの場合
は、ロータの長手方向の２箇所を電磁石の磁力に
より浮上保持するとともに、その浮上位置を位置
センサにより検出し、この位置センサの検出信号
をブリツジ回路その他の処理回路で処理し、ロー
タが所定の基準位置（目標位置）に浮上保持され
るように電磁石の励磁電流が制御されている。
は、ロータの長手方向の２箇所を電磁石の磁力に
より浮上保持するとともに、その浮上位置を位置
センサにより検出し、この位置センサの検出信号
をブリツジ回路その他の処理回路で処理し、ロー
タが所定の基準位置（目標位置）に浮上保持され
るように電磁石の励磁電流が制御されている。
また、この制御においては、ロータの平行状態
と傾斜状態とをそれぞれ別々に制御するところ
の、平行モード制御および傾斜モード制御とを分
別して制御することも行なわれている。
と傾斜状態とをそれぞれ別々に制御するところ
の、平行モード制御および傾斜モード制御とを分
別して制御することも行なわれている。
《発明が解決しようとする課題》
しかしながら、上記従来の浮上体の制御装置に
おいては、フイードバツク制御により浮上体が所
定位置に浮上保持されるように構成されている
が、途中で浮上体の一部分または全体の重量等が
変化すると制御系の補償条件が崩れ、浮上状態が
不安定になる欠点があつた。
おいては、フイードバツク制御により浮上体が所
定位置に浮上保持されるように構成されている
が、途中で浮上体の一部分または全体の重量等が
変化すると制御系の補償条件が崩れ、浮上状態が
不安定になる欠点があつた。
例えば、工作機械のロータの場合、そのロータ
先端に取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、質量、
慣性モーメント、平行力及び傾斜力が変化するた
め、制御系の補償条件が崩れ、浮上状態が不安定
となつて動剛性が低下する等の不具合が生ずるこ
とがあつた。
先端に取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、質量、
慣性モーメント、平行力及び傾斜力が変化するた
め、制御系の補償条件が崩れ、浮上状態が不安定
となつて動剛性が低下する等の不具合が生ずるこ
とがあつた。
また、磁気浮上搬送装置の搬送の場合も、搬送
重量の変化または搬送アームの交換等により搬送
浮上体の重量が変化して上述のような不具合が発
生することがあつた。
重量の変化または搬送アームの交換等により搬送
浮上体の重量が変化して上述のような不具合が発
生することがあつた。
《課題を解決するための手段》
本発明は、上記課題を解決するためになされた
ものであつて、その構成は工作機械の磁気軸受型
スピンドルのロータあるいは磁気浮上運搬装置の
搬送浮上体等の電磁石により浮上保持される磁気
浮上体と、該磁気浮上体の浮上位置を検出する位
置センサと、該位置センサの検出した検出信号を
処理してフイードバツク制御する制御手段とから
なり、該制御手段により前記電磁石の励磁電流を
調整して磁気浮上体を所定位置に浮上保持させる
ようにした磁気浮上体の制御装置において、 前記制御手段には前記磁気浮上体の一部分また
は全体の重量が変化したとき、その重量を基に磁
気浮上体の質量、慣性モーメントまたは重心位置
のいずれか一つ以上を演算し、かつこの演算結果
により前記制御手段のゲイン増減量を演算する演
算手段が付加されているとともに、該演算手段か
らのゲイン増加信号またはゲイン減少信号により
前記磁気浮上体の制御条件を補正する補正回路が
設けられていることを特徴とするものであり、 また、前記制御手段には前記磁気浮上体の一部
分または全体の重量が変化したとき、その磁気浮
上体を強制振動させて振動状態を検出し、その重
量を基に磁気浮上体の質量、慣性モーメントまた
は重心位置のいずれか一つ以上を演算し、かつこ
の演算結果により前記制御手段のゲイン増減量を
演算する演算手段が付加されているとともに、該
演算手段からのゲイン増加信号またはゲイン減少
信号により前記磁気浮上体の制御条件を補正する
補正回路が設けられていることを特徴とするもの
である。
ものであつて、その構成は工作機械の磁気軸受型
スピンドルのロータあるいは磁気浮上運搬装置の
搬送浮上体等の電磁石により浮上保持される磁気
浮上体と、該磁気浮上体の浮上位置を検出する位
置センサと、該位置センサの検出した検出信号を
処理してフイードバツク制御する制御手段とから
なり、該制御手段により前記電磁石の励磁電流を
調整して磁気浮上体を所定位置に浮上保持させる
ようにした磁気浮上体の制御装置において、 前記制御手段には前記磁気浮上体の一部分また
は全体の重量が変化したとき、その重量を基に磁
気浮上体の質量、慣性モーメントまたは重心位置
のいずれか一つ以上を演算し、かつこの演算結果
により前記制御手段のゲイン増減量を演算する演
算手段が付加されているとともに、該演算手段か
らのゲイン増加信号またはゲイン減少信号により
前記磁気浮上体の制御条件を補正する補正回路が
設けられていることを特徴とするものであり、 また、前記制御手段には前記磁気浮上体の一部
分または全体の重量が変化したとき、その磁気浮
上体を強制振動させて振動状態を検出し、その重
量を基に磁気浮上体の質量、慣性モーメントまた
は重心位置のいずれか一つ以上を演算し、かつこ
の演算結果により前記制御手段のゲイン増減量を
演算する演算手段が付加されているとともに、該
演算手段からのゲイン増加信号またはゲイン減少
信号により前記磁気浮上体の制御条件を補正する
補正回路が設けられていることを特徴とするもの
である。
《作用》
本発明では、浮上体の質量、慣性モーメントお
よび重心位置が変化したときはその変化に応じて
制御手段の制御ゲインが補正され、変化後の値で
浮上制御される。
よび重心位置が変化したときはその変化に応じて
制御手段の制御ゲインが補正され、変化後の値で
浮上制御される。
《実施例》
以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明
する。
する。
第１図は、本発明装置の第１の実施例（請求項
１に係る発明）の概略構成を示すブロツク図であ
つて、ａは浮上体としてのロータ１を備えた工作
機械のスピンドルである。このロータ１の一端に
は工具としての砥石が着脱自在に設けられている
と共に、前軸電磁石３ａ，３ｂおよび後電磁石４
ａ，４ｂによりロータ１の半径方向が浮上保持さ
れている。
１に係る発明）の概略構成を示すブロツク図であ
つて、ａは浮上体としてのロータ１を備えた工作
機械のスピンドルである。このロータ１の一端に
は工具としての砥石が着脱自在に設けられている
と共に、前軸電磁石３ａ，３ｂおよび後電磁石４
ａ，４ｂによりロータ１の半径方向が浮上保持さ
れている。
ロータ１の半径方向位置は前軸および後軸電磁
石３ａ，３ｂおよび４ａ，４ｂに隣接して設けら
れた前軸位置センサ５ａ，５ｂおよび後軸位置セ
ンサ６ａ，６ｂにより検出され、その検出信号は
後述の制御手段へ送出されている。
石３ａ，３ｂおよび４ａ，４ｂに隣接して設けら
れた前軸位置センサ５ａ，５ｂおよび後軸位置セ
ンサ６ａ，６ｂにより検出され、その検出信号は
後述の制御手段へ送出されている。
ロータ１の軸方向の軸受は、ロータ１に設けら
れたリング部材１′を電磁石７ａ〜７ｄの磁力に
より浮上保持して行なわれ、この浮上保持力の調
整は位置センサ８ａ，８ｂによりリング部材１′
の位置を検出し、この検出信号を図示しない制御
手段によりフイードバツク制御して行なわれてい
る。
れたリング部材１′を電磁石７ａ〜７ｄの磁力に
より浮上保持して行なわれ、この浮上保持力の調
整は位置センサ８ａ，８ｂによりリング部材１′
の位置を検出し、この検出信号を図示しない制御
手段によりフイードバツク制御して行なわれてい
る。
ロータ１の回転は誘導コイル９により行なわれ
ている。すなわち、この誘導コイル９は図示しな
い駆動手段により回転磁界を発生し、回転子とし
てのロータ１を所定回転数で回転するように構成
されている。
ている。すなわち、この誘導コイル９は図示しな
い駆動手段により回転磁界を発生し、回転子とし
てのロータ１を所定回転数で回転するように構成
されている。
ｂは制御手段であつて、その基本構成はロータ
１の浮上状態を平行モードと傾斜モードに分別す
るための平行モード処理系路Ａ、傾斜モード処理
系路Ｂ、およびこれら両処理系路Ａ，Ｂ間に接続
されているクロス処理系路Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆから構
成されている。
１の浮上状態を平行モードと傾斜モードに分別す
るための平行モード処理系路Ａ、傾斜モード処理
系路Ｂ、およびこれら両処理系路Ａ，Ｂ間に接続
されているクロス処理系路Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆから構
成されている。
平行モード処理系路Ａおよび傾斜モード処理系
路Ｂにはそれぞれ前軸位置センサ５ａ，５ｂ及び
後軸位置センサ６ａ，６ｂの位置信号を処理する
位置処理回路１０ａ，１０ｂ、平行モード制御回
路１１、傾斜モード制御回路１２およびこれら両
制御回路１１，１２からの出力信号を基に各電磁
石３ａ〜４ｂへ励磁電流を供給する駆動回路１３
ａ〜１３ｄが設けられているとともに、各処理系
路Ａ〜Ｆに補正回路としての後述する乗算回路が
設けられている。
路Ｂにはそれぞれ前軸位置センサ５ａ，５ｂ及び
後軸位置センサ６ａ，６ｂの位置信号を処理する
位置処理回路１０ａ，１０ｂ、平行モード制御回
路１１、傾斜モード制御回路１２およびこれら両
制御回路１１，１２からの出力信号を基に各電磁
石３ａ〜４ｂへ励磁電流を供給する駆動回路１３
ａ〜１３ｄが設けられているとともに、各処理系
路Ａ〜Ｆに補正回路としての後述する乗算回路が
設けられている。
ｃは演算手段であつて、物理定数演算回路３０
およびゲイン増減演算回路３１から構成され、こ
れらはOPアンプ等の組合せからなるアナログ回
路により構成してもよく、またCPU、ROM、
RAM等の組合せからなるデイジタル回路により
構成してもよい。そしてこの演算手段ｃは、工具
交換等によりロータ１の重量が変化した際に、上
述の制御手段ｂの各乗算回路１４〜２１へその変
化に相当する信号を送出するように構成されてい
る。
およびゲイン増減演算回路３１から構成され、こ
れらはOPアンプ等の組合せからなるアナログ回
路により構成してもよく、またCPU、ROM、
RAM等の組合せからなるデイジタル回路により
構成してもよい。そしてこの演算手段ｃは、工具
交換等によりロータ１の重量が変化した際に、上
述の制御手段ｂの各乗算回路１４〜２１へその変
化に相当する信号を送出するように構成されてい
る。
ここで、本実施例の動作を説明する前に第２図
を参照して浮上体重量変化に伴う重心位置変化、
傾斜角、平行力および傾斜力変化を説明する。
を参照して浮上体重量変化に伴う重心位置変化、
傾斜角、平行力および傾斜力変化を説明する。
今、工具変換間のロータ１は、前軸センサ５
ａ，５ｂによりその位置はd1と検出され、一方後
軸センサ６ａ，６ｂによりその位置はd2と検出さ
れている。また、ロータ１の重心位置Ｇは前軸側
（前軸位置センサ５ａ，５ｂ側）より1および後
軸側（後軸位置センサ６ａ，６ｂ）より2の位
置にあるものとする。
ａ，５ｂによりその位置はd1と検出され、一方後
軸センサ６ａ，６ｂによりその位置はd2と検出さ
れている。また、ロータ１の重心位置Ｇは前軸側
（前軸位置センサ５ａ，５ｂ側）より1および後
軸側（後軸位置センサ６ａ，６ｂ）より2の位
置にあるものとする。
ところで、工具（砥石２）が交換されると、交
換前の工具とその工具の重量の差により、重心位
置がＧ，1，2からG′，′1，′2へ変化す
る。この変化により、重心移動量は当初の重心移
動量dGからd′Gに変化する。これら重心移動量
（ロータの動きに伴う移動量）は実線と破線のベ
クトルで図示されており、これらは下式に示す式
によつて表わすことができる。
換前の工具とその工具の重量の差により、重心位
置がＧ，1，2からG′，′1，′2へ変化す
る。この変化により、重心移動量は当初の重心移
動量dGからd′Gに変化する。これら重心移動量
（ロータの動きに伴う移動量）は実線と破線のベ
クトルで図示されており、これらは下式に示す式
によつて表わすことができる。
dG＝2／1＋2d1＋1／1＋2d2 ……(1)
d′G＝′2／′1＋′2d1＋′1／′1＋′2
d2 ＝′2／1＋2d1＋′1／1＋2d2 ……(2) また、傾斜角はθ′は下式により示される。
d2 ＝′2／1＋2d1＋′1／1＋2d2 ……(2) また、傾斜角はθ′は下式により示される。
tanθ′＝d1−d2／′1＋′2＝d1−d2／1＋2
……(3) さらに、ステイナーの定理により工具取付け後
のロータ１の傾斜方向の慣性モーメントJ′は J′＝Ｊ＋ＭG 2＋JT＋ｍT 2 （Ｊはロータだけの慣性モーメント、Ｍはロー
タだけの重量、JTは工具の慣性モーメント、ｍは
工具の重量、Tは工具の重心とロータ１の重心
G′との距離）の式から求めることができる。
……(3) さらに、ステイナーの定理により工具取付け後
のロータ１の傾斜方向の慣性モーメントJ′は J′＝Ｊ＋ＭG 2＋JT＋ｍT 2 （Ｊはロータだけの慣性モーメント、Ｍはロー
タだけの重量、JTは工具の慣性モーメント、ｍは
工具の重量、Tは工具の重心とロータ１の重心
G′との距離）の式から求めることができる。
また、第２図F1，F2で示されるように、ロー
タ１の前軸位置センサ５ａ，５ｂ側にはF1（前軸
平行力）の平行力が働き、後軸位置センサ６ａ，
６ｂ側にはF2（後軸平行力）の平行力が働いてお
り、したがつて総合の平行力F0はF0＝F1＋F2で
示すことができる。
タ１の前軸位置センサ５ａ，５ｂ側にはF1（前軸
平行力）の平行力が働き、後軸位置センサ６ａ，
６ｂ側にはF2（後軸平行力）の平行力が働いてお
り、したがつて総合の平行力F0はF0＝F1＋F2で
示すことができる。
一方向、ロータ１の傾斜力は、ロータ１が工具
交換なしの当初においてはその傾斜力T0はT0＝
F1 1−F2 2で表わされる（ただし、電磁石とセ
ンサは重心から等距離にあるものとする）。この
ため、 F1＝（2／1＋2F0＋T0／1＋2） および後軸平行力 F2＝1／1＋2F0−T0／1＋2） が導かれる。
交換なしの当初においてはその傾斜力T0はT0＝
F1 1−F2 2で表わされる（ただし、電磁石とセ
ンサは重心から等距離にあるものとする）。この
ため、 F1＝（2／1＋2F0＋T0／1＋2） および後軸平行力 F2＝1／1＋2F0−T0／1＋2） が導かれる。
ところで、工具交換のためロータ１の重心が
G′に変化した場合、上述の傾斜力T0はT′に変化
する。この傾斜力T′はT′＝F1′1−F2′2に変
化する。この式はT′＝F1′1−（F0−F1）′2と
変形することができ、これからF1が導かれ、同
様にしてF2が導かれ、さらに、′1＋′2＝1
＋2を代入して下式が得られる。
G′に変化した場合、上述の傾斜力T0はT′に変化
する。この傾斜力T′はT′＝F1′1−F2′2に変
化する。この式はT′＝F1′1−（F0−F1）′2と
変形することができ、これからF1が導かれ、同
様にしてF2が導かれ、さらに、′1＋′2＝1
＋2を代入して下式が得られる。
F1＝T0／1＋2＋′2／1＋2F0……(4)
F2＝′1／1＋2F0−T0／1＋2……(5)
したがつて、演算手段ｃの物理定数演算回路３
０は、ここにロータ１の初期値としての物理定数
である重量Ｍ、慣性モーメントＪ、重心位置Ｇ
（1＋2）および工具重心位置を設定しておき、
工具交換の際、その工具の重量ｍを物理定数演算
回路３０に可変抵抗器等の入力手段により入力す
れば、その工具の重量ｍに相当する物理定数の
M′，J′およびGが上述の関係式に従つてゲイン
増減量演算回路３１に出力することができる。
０は、ここにロータ１の初期値としての物理定数
である重量Ｍ、慣性モーメントＪ、重心位置Ｇ
（1＋2）および工具重心位置を設定しておき、
工具交換の際、その工具の重量ｍを物理定数演算
回路３０に可変抵抗器等の入力手段により入力す
れば、その工具の重量ｍに相当する物理定数の
M′，J′およびGが上述の関係式に従つてゲイン
増減量演算回路３１に出力することができる。
なお、一般に工具の慣性モーメントは小さいた
め、ここでは省略したが慣性モーメントの大きな
工具を用いる場合はさらに慣性モーメントの入力
を追加すればよい。また、工具重心位置も一般に
大きく変化することがないため初期値として設定
したが、大きく変化する場合にはさらに工具重心
位置の入力を追加すればよい。
め、ここでは省略したが慣性モーメントの大きな
工具を用いる場合はさらに慣性モーメントの入力
を追加すればよい。また、工具重心位置も一般に
大きく変化することがないため初期値として設定
したが、大きく変化する場合にはさらに工具重心
位置の入力を追加すればよい。
上述の構成からなる本実施例の制御動作のう
ち、まず重心位置変化、傾斜角、質量変化および
慣性モーメント変化について説明する。
ち、まず重心位置変化、傾斜角、質量変化および
慣性モーメント変化について説明する。
まず、砥石２が交換されない場合は、適正な制
御条件で浮上保持される。すなわち、物理定数演
算回路３０から出力される各出力信号M′，J′お
よびG，′1，′2に相当する各出力の変化は
なく、重心位置Ｇ（所定の前軸距離1、後軸距離
2）、前軸位置d1、後軸位置d2、質量Ｍおよび慣
性モーメントＪを基に所定の基準位置になるよう
にフイードバツク制御される。つまり、この場合
は従来と同様に、両位置処理回路１０ａ，１０ｂ
からの位置信号d1／（1＋2），d2／（1＋
２）は平行モード処理系路Ａ、傾斜モード処理系
路Ｂ、上記両処理系路Ａ，Ｂと減算回路２２，２
３により接続されるクロス処理系路Ｃ，Ｆおよび
上記両処理系路Ａ，Ｂと加算回路２４，２５によ
り接続されるクロス処理系路Ｄ，Ｆにより平行モ
ードと傾斜モードとに分別されて制御される。こ
の際、平行モード処理系路Ａおよび傾斜モード処
理系路Ｂに設けられている平行モード制御回路１
１および傾斜モード制御回路１２は、制御信号を
安定に保持するように信号処理し、これにより各
電磁石３ａ〜４ｂの駆動回路１３ａ〜１３ｄを介
して励磁電流が制御される。
御条件で浮上保持される。すなわち、物理定数演
算回路３０から出力される各出力信号M′，J′お
よびG，′1，′2に相当する各出力の変化は
なく、重心位置Ｇ（所定の前軸距離1、後軸距離
2）、前軸位置d1、後軸位置d2、質量Ｍおよび慣
性モーメントＪを基に所定の基準位置になるよう
にフイードバツク制御される。つまり、この場合
は従来と同様に、両位置処理回路１０ａ，１０ｂ
からの位置信号d1／（1＋2），d2／（1＋
２）は平行モード処理系路Ａ、傾斜モード処理系
路Ｂ、上記両処理系路Ａ，Ｂと減算回路２２，２
３により接続されるクロス処理系路Ｃ，Ｆおよび
上記両処理系路Ａ，Ｂと加算回路２４，２５によ
り接続されるクロス処理系路Ｄ，Ｆにより平行モ
ードと傾斜モードとに分別されて制御される。こ
の際、平行モード処理系路Ａおよび傾斜モード処
理系路Ｂに設けられている平行モード制御回路１
１および傾斜モード制御回路１２は、制御信号を
安定に保持するように信号処理し、これにより各
電磁石３ａ〜４ｂの駆動回路１３ａ〜１３ｄを介
して励磁電流が制御される。
ところで、工具が交換されたときは、その交換
された工具の重量ｍが物理定数演算回路３０に入
力される。これにより、ここからその重量ｍに相
当するM′，J′およびG，′1，′2の各物理定
数がゲイン増減量演算回路３１へ送出される。
された工具の重量ｍが物理定数演算回路３０に入
力される。これにより、ここからその重量ｍに相
当するM′，J′およびG，′1，′2の各物理定
数がゲイン増減量演算回路３１へ送出される。
このため、ゲイン増減量演算回路３１からは質
量の変化M′に相当する出力信号が送出されるが、
この変化は平行モード制御にのみ影響を与えるの
で、これを平行モード制御回路１１の前段に設け
てある補正回路の乗算回路１４，１９に送出し、
ここでこの質量変化に伴う制御ゲインが調整され
る。
量の変化M′に相当する出力信号が送出されるが、
この変化は平行モード制御にのみ影響を与えるの
で、これを平行モード制御回路１１の前段に設け
てある補正回路の乗算回路１４，１９に送出し、
ここでこの質量変化に伴う制御ゲインが調整され
る。
また、ゲイン増減量演算回路３１からは慣性モ
ーメントの変化J′に相当する出力信号が送出され
るが、この変化は傾斜モード制御にのみ影響を与
えるので、これを傾斜モード制御回路１２の前段
に設けられている補正回路の乗算回路１６，１８
に送出し、ここでこの慣性モーメント変化に伴う
制御ゲインが調整される。
ーメントの変化J′に相当する出力信号が送出され
るが、この変化は傾斜モード制御にのみ影響を与
えるので、これを傾斜モード制御回路１２の前段
に設けられている補正回路の乗算回路１６，１８
に送出し、ここでこの慣性モーメント変化に伴う
制御ゲインが調整される。
さらに、ゲイン増減量演算回路３１からは重心
位置の変化分G，′1，′2に相当する出力信
号が送出されるが、これらは平行モード制御回路
１１の前後に設けられた補正回路としての乗算回
路１４，１５およびクロス処理系路Ｄ，Ｅに設け
られた乗算回路１９，２０に入力される。
位置の変化分G，′1，′2に相当する出力信
号が送出されるが、これらは平行モード制御回路
１１の前後に設けられた補正回路としての乗算回
路１４，１５およびクロス処理系路Ｄ，Ｅに設け
られた乗算回路１９，２０に入力される。
したがつて、乗算回路１４からは位置検出回路
１０ａからd1／（1＋2）に相当する出力がえ
られているため（d1′2）／（1＋2）相当の
出力信号が得られ、また乗算回路１９からは位置
検出回路１０ａからd2／（1＋2）に相当する
出力が得られているため（d2′1）／（1＋
２）相当の出力信号が得られる。これら出力信号
が平行モード制御回路１１の前段に設けられた加
算回路２４で加算処理されることにより上述の(2)
式で示される新たな重心位置G′の制御ゲイン出
力がなされる。
１０ａからd1／（1＋2）に相当する出力がえ
られているため（d1′2）／（1＋2）相当の
出力信号が得られ、また乗算回路１９からは位置
検出回路１０ａからd2／（1＋2）に相当する
出力が得られているため（d2′1）／（1＋
２）相当の出力信号が得られる。これら出力信号
が平行モード制御回路１１の前段に設けられた加
算回路２４で加算処理されることにより上述の(2)
式で示される新たな重心位置G′の制御ゲイン出
力がなされる。
一方、傾斜角θ′は、位置検出回路１０ａの出力
がクロス処理系路Ｃの乗算回路１８を介して傾斜
モード処理系路Ｂの加算器２２に入力されるの
で、この減算回路２２からは上述の(3)式で示され
る傾斜角−θ′が出力される。
がクロス処理系路Ｃの乗算回路１８を介して傾斜
モード処理系路Ｂの加算器２２に入力されるの
で、この減算回路２２からは上述の(3)式で示され
る傾斜角−θ′が出力される。
次に平行力および傾斜力の制御動作について説
明する。この制御動作は平行モード制御回路１１
の後段の乗算回路１５およびクロス処理系路Ｅに
設けられた乗算回路２０でゲイン制御される。
明する。この制御動作は平行モード制御回路１１
の後段の乗算回路１５およびクロス処理系路Ｅに
設けられた乗算回路２０でゲイン制御される。
すなわち、平行モード制御回路１１の後段の乗
算回路１５に工具交換後の重心位置変化分′1に
相当する出力を入力することにより、またクロス
処理系路Ｆの乗算回路２０に工具交換後の重心位
置変化分′2に相当する出力を入力することによ
り各モード制御処理系路Ａ，Ｂに設けられた減算
回路２３および加算回路２５から上記(4)および(5)
に相当する平行力および傾斜力の制御ゲインが得
られる。これにより各駆動回路１３ａ〜１３ｄは
各電磁石３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂに励磁電流が供
給されてロータ１の浮上位置が制御される。
算回路１５に工具交換後の重心位置変化分′1に
相当する出力を入力することにより、またクロス
処理系路Ｆの乗算回路２０に工具交換後の重心位
置変化分′2に相当する出力を入力することによ
り各モード制御処理系路Ａ，Ｂに設けられた減算
回路２３および加算回路２５から上記(4)および(5)
に相当する平行力および傾斜力の制御ゲインが得
られる。これにより各駆動回路１３ａ〜１３ｄは
各電磁石３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂに励磁電流が供
給されてロータ１の浮上位置が制御される。
なお、上述の説明では特定の乗算回路（図示の
入力信号（′2等）の付加された回路）にのみゲ
イン増減信号が入力されるようにしたが、これは
説明の便宜のためであつて、各乗算回路１４〜２
１へゲイン増減信号を入力し、ロータ１を所定の
制御条件へ浮上保持させるようにしてもよいこと
は勿論である。
入力信号（′2等）の付加された回路）にのみゲ
イン増減信号が入力されるようにしたが、これは
説明の便宜のためであつて、各乗算回路１４〜２
１へゲイン増減信号を入力し、ロータ１を所定の
制御条件へ浮上保持させるようにしてもよいこと
は勿論である。
以上のように、本実施例においては工具交換時
に演算手段ｃからその工具重量に対応した質量、
慣性モーメントおよび重心位置が変化したとき、
これを補正するように制御ゲインが調整されるの
で、制御手段ｂではその入力に基づいてロータ１
の制御条件が補正され、そのロータ１の真の質
量、慣性モーメントおよび重心位置により制御さ
れる。
に演算手段ｃからその工具重量に対応した質量、
慣性モーメントおよび重心位置が変化したとき、
これを補正するように制御ゲインが調整されるの
で、制御手段ｂではその入力に基づいてロータ１
の制御条件が補正され、そのロータ１の真の質
量、慣性モーメントおよび重心位置により制御さ
れる。
したがつて、ロータ１は適正な制御条件に保持
されるため、安定した所定の剛性力を備えた浮上
保持力が得られる。
されるため、安定した所定の剛性力を備えた浮上
保持力が得られる。
第３図および第４図は本発明装置の第２の実施
例（請求項２に係る発明）に係るもので、上述の
第１実施例では工具交換時に工具重量ｍを演算手
段ｃに入力するようにしたが、本実施例ではこれ
を省略できるようにしたものである。
例（請求項２に係る発明）に係るもので、上述の
第１実施例では工具交換時に工具重量ｍを演算手
段ｃに入力するようにしたが、本実施例ではこれ
を省略できるようにしたものである。
すなわち、本実施例では工具交換時に工作作業
に先立ち工具の交換されたロータ１を強制的に振
動させ、その振動の状態から質量、慣性モーメン
トおよび重心位置を検出するようにしたものであ
る。
に先立ち工具の交換されたロータ１を強制的に振
動させ、その振動の状態から質量、慣性モーメン
トおよび重心位置を検出するようにしたものであ
る。
このため、第１実施例の物理定数演算回路３０
の代わりに、発振回路（OSC）４０、検波回路
４１および制御回路４２を設け、一方制御手段ｂ
の傾斜モード制御回路１２の前段に加算回路２６
を設けてこれにOSC４０の発振信号を入力する
ようにし、さらに平行モード制御回路１１の前段
から検波回路４１へ検出信号を入力するように構
成している。
の代わりに、発振回路（OSC）４０、検波回路
４１および制御回路４２を設け、一方制御手段ｂ
の傾斜モード制御回路１２の前段に加算回路２６
を設けてこれにOSC４０の発振信号を入力する
ようにし、さらに平行モード制御回路１１の前段
から検波回路４１へ検出信号を入力するように構
成している。
以上の構成からなる本実施例の動作を第４図の
フローチヤートを参照して説明する。
フローチヤートを参照して説明する。
まず、スピンドルａ（第３図は第１図のスピン
ドルａの部分が省略して示されている）が駆動開
始されると、ロータ１が浮上される（ステツプ
100）。この場合、工具交換がなければ工作作業が
開始されるが（ステツプ102否定）、工具交換が行
なわれたときにはロータ１の浮上目標位置を変更
するためリセツトボタン（図示せず）が押される
（ステツプ102肯定、104）。
ドルａの部分が省略して示されている）が駆動開
始されると、ロータ１が浮上される（ステツプ
100）。この場合、工具交換がなければ工作作業が
開始されるが（ステツプ102否定）、工具交換が行
なわれたときにはロータ１の浮上目標位置を変更
するためリセツトボタン（図示せず）が押される
（ステツプ102肯定、104）。
リセツトボタンが押されると一定時間OSC４
０が発振し（ステツプ106）、この発振信号が加算
器２６に供給されると傾斜モード制御回路１２が
発振してロータ１を振動させる。
０が発振し（ステツプ106）、この発振信号が加算
器２６に供給されると傾斜モード制御回路１２が
発振してロータ１を振動させる。
この傾斜モードの振動においてロータ１が初期
重心位置Ｇ（第２図参照）であれば平行モードは
影響を受けないが、工具交換によつてその重心位
置がG′に変わつたときにその変位Gに比例した
分だけ振動を発生する。そこで本実施例ではこの
振動は検波回路４１で検出するようになつてい
る。
重心位置Ｇ（第２図参照）であれば平行モードは
影響を受けないが、工具交換によつてその重心位
置がG′に変わつたときにその変位Gに比例した
分だけ振動を発生する。そこで本実施例ではこの
振動は検波回路４１で検出するようになつてい
る。
したがつて、検波回路４１はOSC４０からタ
イミング信号を受けるとともに、平行モード処理
系路ＡとＤを加算した信号から発振信号を受ける
とその信号を検波処理して制御回路４２に送出す
る。
イミング信号を受けるとともに、平行モード処理
系路ＡとＤを加算した信号から発振信号を受ける
とその信号を検波処理して制御回路４２に送出す
る。
制御回路４２では検波回路４１から受けた信号
を処理してゲイン増減量演算回路３１へ送出す
る。このゲイン増減量演算回路３１からは各乗算
回路１４〜２１へ出力してクロス比例制御を行な
い（ステツプ108）、このクロス比例制御の割合を
変化させて平行モード処理系路Ａがバランスのと
れた状態、すなわち発振しない状態を検出してそ
のときの制御ゲインを保持する（ステツプ110肯
定、112）。
を処理してゲイン増減量演算回路３１へ送出す
る。このゲイン増減量演算回路３１からは各乗算
回路１４〜２１へ出力してクロス比例制御を行な
い（ステツプ108）、このクロス比例制御の割合を
変化させて平行モード処理系路Ａがバランスのと
れた状態、すなわち発振しない状態を検出してそ
のときの制御ゲインを保持する（ステツプ110肯
定、112）。
次いで、OSC４０の駆動を止め、上記新たな
制御ゲインで制御手段ｂを作動させて工作作業が
開始され、再び工具交換が行なわれたときは再び
ステツプ104に戻り（ステツプ116、118肯定）、作
業終了まで上述の行程が繰り返される（ステツプ
118否定、120）。
制御ゲインで制御手段ｂを作動させて工作作業が
開始され、再び工具交換が行なわれたときは再び
ステツプ104に戻り（ステツプ116、118肯定）、作
業終了まで上述の行程が繰り返される（ステツプ
118否定、120）。
以上の実施例においては、工具交換時にその重
量を入力するという手間が省略でき、工作作業性
を一段と高めることができる。
量を入力するという手間が省略でき、工作作業性
を一段と高めることができる。
なお、上述の実施例では浮上体としてのロータ
の例を示したが、これを磁気浮上搬送装置の搬送
浮上体としてもよい。また、浮上体の質量、慣性
モーメントおよび重心位置で制御ゲインを調整す
るようにしたが、このうちのいずれか１つまたは
２つで簡易に制御するようにしてもよい。
の例を示したが、これを磁気浮上搬送装置の搬送
浮上体としてもよい。また、浮上体の質量、慣性
モーメントおよび重心位置で制御ゲインを調整す
るようにしたが、このうちのいずれか１つまたは
２つで簡易に制御するようにしてもよい。
また、平行および傾斜モードに分離せずに独立
して制御する場合においても、同様に浮上体の質
量、慣性モーメントおよび重心位置に対する制御
条件の補正を行なうことができることは勿論であ
る。
して制御する場合においても、同様に浮上体の質
量、慣性モーメントおよび重心位置に対する制御
条件の補正を行なうことができることは勿論であ
る。
《効果》
本発明は、工具等が交換されて浮上体の質量、
慣性モーメントまたは重心位置が変化したとき、
その変化分を補正するように制御ゲインが調整さ
れるので、制御手段はその浮上体の真の質量、慣
性モーメントあるいは重心位置を基に制御され
る。
慣性モーメントまたは重心位置が変化したとき、
その変化分を補正するように制御ゲインが調整さ
れるので、制御手段はその浮上体の真の質量、慣
性モーメントあるいは重心位置を基に制御され
る。
このため浮上体は適正な制御条件に保持される
ため、安定した所定の剛性力あるいは浮上保持力
で浮上保持される効果を有することができる。
ため、安定した所定の剛性力あるいは浮上保持力
で浮上保持される効果を有することができる。
第１図は本発明装置の第１実施例の概略構成を
示すブロツク図、第２図は浮上体の重心位置の関
係を示す説明図、第３図は本発明装置の第２実施
例の概略構成を示すブロツク図および第４図はそ
のフローチヤートである。 １……ロータ（磁気浮上体）、２……砥石（工
具）、３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂ……電磁石、５ａ，
５ｂ，６ａ，６ｂ……位置センサ、１０ａ，１０
ｂ……位置検出回路、１１……平行モード制御回
路、１２……傾斜モード制御回路、１３ａ〜１３
ｄ……駆動回路、ａ……スピンドル、ｂ……制御
手段、ｃ……演算手段。
示すブロツク図、第２図は浮上体の重心位置の関
係を示す説明図、第３図は本発明装置の第２実施
例の概略構成を示すブロツク図および第４図はそ
のフローチヤートである。 １……ロータ（磁気浮上体）、２……砥石（工
具）、３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂ……電磁石、５ａ，
５ｂ，６ａ，６ｂ……位置センサ、１０ａ，１０
ｂ……位置検出回路、１１……平行モード制御回
路、１２……傾斜モード制御回路、１３ａ〜１３
ｄ……駆動回路、ａ……スピンドル、ｂ……制御
手段、ｃ……演算手段。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 工作機械の磁気軸受型スピンドルのロータあ
るいは磁気浮上搬送装置の搬送浮上体等の電磁石
により浮上保持される磁気浮上体と、該磁気浮上
体の浮上位置を検出する位置センサと、該位置セ
ンサの検出した検出信号を処理してフイードバツ
ク制御する制御手段とからなり、該制御手段によ
り前記電磁石の励磁電流を調整して磁気浮上体を
所定位置に浮上保持させるようにした磁気浮上体
の制御装置において、 前記制御手段には前記磁気浮上体の一部分また
は全体の重量が変化したとき、その重量を基に磁
気浮上体の質量、慣性モーメントまたは重心位置
のいずれか一つ以上を演算し、かつこの演算結果
により前記制御手段のゲイン増減量を演算する演
算手段が付加されているとともに、該演算手段か
らのゲイン増加信号またはゲイン減少信号により
前記磁気浮上体の制御条件を補正する補正回路が
設けられていることを特徴とする磁気浮上体の制
御装置。 ２ 請求項１記載の磁気浮上体の制御装置におい
て、 前記制御手段には前記磁気浮上体の一部分また
は全体の重量が変化したとき、その磁気浮上体を
強制振動させて振動状態を検出し、その検出結果
により前記制御手段のゲイン増減量を演算する演
算手段が付加されているとともに、該演算手段か
らのゲイン増加信号またはゲイン減少信号により
前記磁気浮上体の制御条件を補正する補正回路が
設けられていることを特徴とする磁気浮上体の制
御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25040288A JPH0297714A (ja) | 1988-10-04 | 1988-10-04 | 磁気浮上体の制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25040288A JPH0297714A (ja) | 1988-10-04 | 1988-10-04 | 磁気浮上体の制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0297714A JPH0297714A (ja) | 1990-04-10 |
| JPH0514812B2 true JPH0514812B2 (ja) | 1993-02-26 |
Family
ID=17207376
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25040288A Granted JPH0297714A (ja) | 1988-10-04 | 1988-10-04 | 磁気浮上体の制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0297714A (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3131671B2 (ja) * | 1993-02-22 | 2001-02-05 | 悟 深田 | 磁気軸受装置 |
| JP3135410B2 (ja) * | 1993-04-14 | 2001-02-13 | 光洋精工株式会社 | 磁気軸受装置 |
| JP4237926B2 (ja) * | 2000-09-28 | 2009-03-11 | エドワーズ株式会社 | 磁気浮上体の制御装置 |
| JP4893558B2 (ja) * | 2007-09-25 | 2012-03-07 | パナソニック電工株式会社 | 洗面化粧台 |
| JP4893557B2 (ja) * | 2007-09-25 | 2012-03-07 | パナソニック電工株式会社 | 洗面化粧台 |
| CN104467545B (zh) * | 2013-09-12 | 2018-04-17 | 珠海格力节能环保制冷技术研究中心有限公司 | 磁悬浮系统的轴控制方法和装置 |
-
1988
- 1988-10-04 JP JP25040288A patent/JPH0297714A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0297714A (ja) | 1990-04-10 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |