JPH06280871A - 磁気軸受装置 - Google Patents
磁気軸受装置Info
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- JPH06280871A JPH06280871A JP5067743A JP6774393A JPH06280871A JP H06280871 A JPH06280871 A JP H06280871A JP 5067743 A JP5067743 A JP 5067743A JP 6774393 A JP6774393 A JP 6774393A JP H06280871 A JPH06280871 A JP H06280871A
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- signal
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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
-
- 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
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- F16C32/04—Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
- F16C32/0406—Magnetic bearings
- F16C32/044—Active magnetic bearings
- F16C32/0474—Active magnetic bearings for rotary movement
- F16C32/0476—Active magnetic bearings for rotary movement with active support of one degree of freedom, e.g. axial magnetic bearings
-
- 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
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 比較的小さな制御回路で工具が被加工物に接
触したときの回転軸の変位を抑制できるようにする。 【構成】 磁気軸受装置は、工具18が先端に取付けられ
た回転軸２、回転軸２を非接触支持するラジアル磁気軸
受３、４およびアキシアル磁気軸受５、回転軸２のラジ
アル変位に基づいてラジアル磁気軸受３、４の電磁石10
a 、10b 、11a 、11b へ駆動信号を送出するラジアル制
御装置12、ならびに回転軸２のアキシアル変位に基づい
てアキシアル磁気軸受５の電磁石15a 、15b へ駆動信号
を送出するアキシアル制御装置16を備えている。アキシ
アル制御装置16が、工具18の被加工物17への接触を検出
したときに上記駆動信号に回転軸２を先端側に付勢する
ための所定の信号を加算した加算信号をアキシアル磁気
軸受５の電磁石15a へ所定時間送出する。
触したときの回転軸の変位を抑制できるようにする。 【構成】 磁気軸受装置は、工具18が先端に取付けられ
た回転軸２、回転軸２を非接触支持するラジアル磁気軸
受３、４およびアキシアル磁気軸受５、回転軸２のラジ
アル変位に基づいてラジアル磁気軸受３、４の電磁石10
a 、10b 、11a 、11b へ駆動信号を送出するラジアル制
御装置12、ならびに回転軸２のアキシアル変位に基づい
てアキシアル磁気軸受５の電磁石15a 、15b へ駆動信号
を送出するアキシアル制御装置16を備えている。アキシ
アル制御装置16が、工具18の被加工物17への接触を検出
したときに上記駆動信号に回転軸２を先端側に付勢する
ための所定の信号を加算した加算信号をアキシアル磁気
軸受５の電磁石15a へ所定時間送出する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、たとえば穴あけ機な
どの加工機械などに使用される磁気軸受装置に関する。
どの加工機械などに使用される磁気軸受装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】穴あけ機においては、従来、回転軸（ス
ピンドル）の支持に鋼製玉軸受、セラミック玉軸受な
と、通常の接触形の軸受が使用されることが多かった。
ところが、近年の生産性向上要求に伴って、高速回転、
高送り速度での加工が要求されるようになってきてお
り、このために、回転軸を磁気軸受により被接触支持す
る磁気軸受装置を使用することが提案されている。
ピンドル）の支持に鋼製玉軸受、セラミック玉軸受な
と、通常の接触形の軸受が使用されることが多かった。
ところが、近年の生産性向上要求に伴って、高速回転、
高送り速度での加工が要求されるようになってきてお
り、このために、回転軸を磁気軸受により被接触支持す
る磁気軸受装置を使用することが提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】穴あけ機に磁気軸受装
置を使用する場合、回転軸の先端に取付けられた工具
（ドリル）が被加工物に接触したときのアキシアル方向
の衝撃に回転軸が耐えなければならない。ところが、磁
気軸受装置に用いられる通常のＰＩＤ制御回路は、穴あ
け加工時に発生するアキシアル荷重にのみ対応するよう
にできているので、工具が被加工物に接触したときの衝
撃荷重が上記アキシアル荷重に比べて非常に大きい場合
には、回転軸が大きく後退してしまう。これを防止する
ためには、ＰＩＤ制御回路の制御能力を高めればよい
が、制御能力を高めるとＰＩＤ制御回路が大規模になっ
てしまう。また、衝撃が加わる時間は加工時間全体に比
べ非常に短く、この短時間の制御のためだけにＰＩＤ制
御回路を大規模にすることは効率が悪い。
置を使用する場合、回転軸の先端に取付けられた工具
（ドリル）が被加工物に接触したときのアキシアル方向
の衝撃に回転軸が耐えなければならない。ところが、磁
気軸受装置に用いられる通常のＰＩＤ制御回路は、穴あ
け加工時に発生するアキシアル荷重にのみ対応するよう
にできているので、工具が被加工物に接触したときの衝
撃荷重が上記アキシアル荷重に比べて非常に大きい場合
には、回転軸が大きく後退してしまう。これを防止する
ためには、ＰＩＤ制御回路の制御能力を高めればよい
が、制御能力を高めるとＰＩＤ制御回路が大規模になっ
てしまう。また、衝撃が加わる時間は加工時間全体に比
べ非常に短く、この短時間の制御のためだけにＰＩＤ制
御回路を大規模にすることは効率が悪い。
【０００４】この発明の目的は、上記の問題を解決し、
比較的小さな制御回路で工具が被加工物に接触したとき
の回転軸の変位を抑制できる磁気軸受装置を提供するこ
とにある。
比較的小さな制御回路で工具が被加工物に接触したとき
の回転軸の変位を抑制できる磁気軸受装置を提供するこ
とにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この発明による磁気軸受
装置は、工具が先端に取付けられた回転軸、上記回転軸
を非接触支持するラジアル磁気軸受およびアキシアル磁
気軸受、回転軸のラジアル変位に基づいて上記ラジアル
磁気軸受の電磁石へラジアル駆動信号を送出するラジア
ル制御装置、ならびに回転軸のアキシアル変位に基づい
て上記アキシアル磁気軸受の電磁石へアキシアル駆動信
号を送出するアキシアル制御装置を備えている磁気軸受
装置において、上記アキシアル制御装置が、上記工具が
被加工物に接触したことを検出する接触検出手段を備
え、上記接触検出手段が上記工具の被加工物への接触を
検出したときに上記アキシアル駆動信号に上記回転軸を
先端側に付勢するための所定の信号を加算した加算信号
を上記アキシアル磁気軸受の電磁石へ所定時間送出する
ことを特徴とするものである。
装置は、工具が先端に取付けられた回転軸、上記回転軸
を非接触支持するラジアル磁気軸受およびアキシアル磁
気軸受、回転軸のラジアル変位に基づいて上記ラジアル
磁気軸受の電磁石へラジアル駆動信号を送出するラジア
ル制御装置、ならびに回転軸のアキシアル変位に基づい
て上記アキシアル磁気軸受の電磁石へアキシアル駆動信
号を送出するアキシアル制御装置を備えている磁気軸受
装置において、上記アキシアル制御装置が、上記工具が
被加工物に接触したことを検出する接触検出手段を備
え、上記接触検出手段が上記工具の被加工物への接触を
検出したときに上記アキシアル駆動信号に上記回転軸を
先端側に付勢するための所定の信号を加算した加算信号
を上記アキシアル磁気軸受の電磁石へ所定時間送出する
ことを特徴とするものである。
【０００６】
【作用】接触検出手段が工具の被加工物への接触を検出
したときに、アキシアル制御装置は、アキシアル駆動信
号に回転軸を先端側に付勢するための所定の信号を加算
した加算信号をアキシアル磁気軸受の電磁石へ所定時間
送出し、それ以外のときは、アキシアル制御装置は、通
常のアキシアル駆動信号をアキシアル磁気軸受の電磁石
へ送出する。
したときに、アキシアル制御装置は、アキシアル駆動信
号に回転軸を先端側に付勢するための所定の信号を加算
した加算信号をアキシアル磁気軸受の電磁石へ所定時間
送出し、それ以外のときは、アキシアル制御装置は、通
常のアキシアル駆動信号をアキシアル磁気軸受の電磁石
へ送出する。
【０００７】工具が被加工物に接触したときに、駆動信
号に回転軸を先端側に付勢するための所定の信号を加算
した加算信号がアキシアル磁気軸受の電磁石へ所定時間
送出されるので、回転軸を先端側に付勢する力が大きく
なり、被加工物との接触による回転軸の後方への変位を
小さく抑えることができる。
号に回転軸を先端側に付勢するための所定の信号を加算
した加算信号がアキシアル磁気軸受の電磁石へ所定時間
送出されるので、回転軸を先端側に付勢する力が大きく
なり、被加工物との接触による回転軸の後方への変位を
小さく抑えることができる。
【０００８】穴あけ加工時に回転軸に加わるアキシアル
荷重は、通常、工具の被加工物への接触時の衝撃力に比
べて小さく、アキシアル制御装置は加工時のアキシアル
荷重に対応できる能力を備えていれば十分である。
荷重は、通常、工具の被加工物への接触時の衝撃力に比
べて小さく、アキシアル制御装置は加工時のアキシアル
荷重に対応できる能力を備えていれば十分である。
【０００９】したがって、比較的小規模なアキシアル制
御装置によって、工具と被加工物の衝突時の回転軸の変
位を小さくすることができる。
御装置によって、工具と被加工物の衝突時の回転軸の変
位を小さくすることができる。
【００１０】
【実施例】以下、図面を参照して、この発明を穴あけ機
に適用した実施例について説明する。
に適用した実施例について説明する。
【００１１】図１は、穴あけ機の磁気軸受装置の主要部
を概略的に示している。なお、以下の説明において、図
１の左側を前、右側を後とし、後から前を見たときの左
右を左右とする。前後方向の軸をｚ軸とし、前側をｚ軸
の正方向とする。また、上下方向の軸をｘ軸、左右方向
の軸をｙ軸とする。
を概略的に示している。なお、以下の説明において、図
１の左側を前、右側を後とし、後から前を見たときの左
右を左右とする。前後方向の軸をｚ軸とし、前側をｚ軸
の正方向とする。また、上下方向の軸をｘ軸、左右方向
の軸をｙ軸とする。
【００１２】磁気軸受装置は、ケーシング(1) 、ケーシ
ング(1) 内に水平に配置されて前後方向にのびる回転軸
(2) 、ケーシング(1) に固定されて回転軸(2) を被接触
支持する前後２組のラジアル磁気軸受(3)(4)およびアキ
シアル磁気軸受(5) 、回転軸(2) のラジアル変位（ケー
シング(1) に対するラジアル方向（ｘ軸方向およびｙ軸
方向）の変位）を検出するための複数のラジアル変位セ
ンサ(6a)(6b)…(7a)(7b)…、これらのセンサ(6a)(6b)…
(7a)(7b)…の出力から回転軸(2) のラジアル変位を検出
するラジアル変位検出回路(8) 、回転軸(2) のラジアル
変位に基づいてラジアル磁気軸受(3)(4)の電磁石(10a)
(10b)…(11a)(11b)…へラジアル駆動信号を送出するラ
ジアル制御装置(12)、回転軸(2) のアキシアル変位（ケ
ーシング(1) に対するアキシアル方向（ｚ軸方向）の変
位）を検出するためのアキシアル変位センサ(13)、この
センサ(13)の出力から回転軸(2) のアキシアル変位を検
出するアキシアル変位検出回路(14)、ならびに回転軸
(2) のアキシアル変位に基づいてアキシアル磁気軸受
(5) の電磁石(15a)(15b)へアキシアル駆動信号を送出す
るアキシアル制御装置(16)を備えている。回転軸(2) の
先端には、被加工物(17)に穴あけ加工を施すための工具
(18)が取付けられている。
ング(1) 内に水平に配置されて前後方向にのびる回転軸
(2) 、ケーシング(1) に固定されて回転軸(2) を被接触
支持する前後２組のラジアル磁気軸受(3)(4)およびアキ
シアル磁気軸受(5) 、回転軸(2) のラジアル変位（ケー
シング(1) に対するラジアル方向（ｘ軸方向およびｙ軸
方向）の変位）を検出するための複数のラジアル変位セ
ンサ(6a)(6b)…(7a)(7b)…、これらのセンサ(6a)(6b)…
(7a)(7b)…の出力から回転軸(2) のラジアル変位を検出
するラジアル変位検出回路(8) 、回転軸(2) のラジアル
変位に基づいてラジアル磁気軸受(3)(4)の電磁石(10a)
(10b)…(11a)(11b)…へラジアル駆動信号を送出するラ
ジアル制御装置(12)、回転軸(2) のアキシアル変位（ケ
ーシング(1) に対するアキシアル方向（ｚ軸方向）の変
位）を検出するためのアキシアル変位センサ(13)、この
センサ(13)の出力から回転軸(2) のアキシアル変位を検
出するアキシアル変位検出回路(14)、ならびに回転軸
(2) のアキシアル変位に基づいてアキシアル磁気軸受
(5) の電磁石(15a)(15b)へアキシアル駆動信号を送出す
るアキシアル制御装置(16)を備えている。回転軸(2) の
先端には、被加工物(17)に穴あけ加工を施すための工具
(18)が取付けられている。
【００１３】穴あけ機には、全体を制御するためのＮＣ
制御装置（数値制御装置）(19)が設けられている。
制御装置（数値制御装置）(19)が設けられている。
【００１４】ラジアル磁気軸受(3)(4)、アキシアル磁気
軸受(5) 、ラジアル変位センサ(6a)(6b)…(7a)(7b)…、
ラジアル変位検出回路(8) 、ラジアル制御装置(12)、ア
キシアル変位センサ(13)およびアキシアル変位検出回路
(14)については、従来のものと同様であるから、詳細な
説明は省略する。ＮＣ制御装置(19)についても、穴あけ
加工を開始する前にアキシアル制御装置(16)に加工開始
信号Ａを出力する点を除いて、従来のものと同様である
から、詳細な説明は省略する。
軸受(5) 、ラジアル変位センサ(6a)(6b)…(7a)(7b)…、
ラジアル変位検出回路(8) 、ラジアル制御装置(12)、ア
キシアル変位センサ(13)およびアキシアル変位検出回路
(14)については、従来のものと同様であるから、詳細な
説明は省略する。ＮＣ制御装置(19)についても、穴あけ
加工を開始する前にアキシアル制御装置(16)に加工開始
信号Ａを出力する点を除いて、従来のものと同様である
から、詳細な説明は省略する。
【００１５】アキシアル磁気軸受(5) は、回転軸(2) を
前側に吸引する前側電磁石(15a) と回転軸(2) を後側に
吸引する後側電磁石(15b) を備えている。
前側に吸引する前側電磁石(15a) と回転軸(2) を後側に
吸引する後側電磁石(15b) を備えている。
【００１６】アキシアル制御装置(16)は、ＰＩＤ制御回
路(20)、接触検出回路(21)、フィードフォワード信号
（ＦＦ信号）出力回路(22)、加算器(23)および電力増幅
器(24)(25)を備えている。ＰＩＤ制御回路(20)は、アキ
シアル変位検出回路(14)の出力に基づいて前側電磁石用
駆動信号および後側電磁石用駆動信号を出力する。前側
電磁石用駆動信号は加算器(23)に入力し、加算器(23)の
出力が電力増幅器(24)を介して前側電磁石(15a) に入力
する。また、後側電磁石用駆動信号は、電力増幅器(25)
を介して後側電磁石(15b) に入力する。そして、これに
より、回転軸(2)のアキシアル変位に基づいてアキシア
ル磁気軸受(5) の電磁石(15a)(15b)に流れる電流値が制
御される。接触検出回路(21)は、アキシアル変位検出回
路(14)の出力に基づいて、工具(18)が被加工物(17)に接
触したことを検出する。ＦＦ信号出力回路(22)は、ＮＣ
制御装置(19)から加工開始信号Ａが出力された後、接触
検出回路(21)が工具と被加工物の接触を検出したとき
に、１回だけ、回転軸(2) を先端側（前側）に付勢する
ためのＦＦ信号Ｅを加算器(23)に所定時間出力する。そ
して、この間、通常の前側電磁石用駆動信号にＦＦ信号
Ｅを加算した加算信号が電力増幅器(24)を介して前側電
磁石(15a) へ送出される。
路(20)、接触検出回路(21)、フィードフォワード信号
（ＦＦ信号）出力回路(22)、加算器(23)および電力増幅
器(24)(25)を備えている。ＰＩＤ制御回路(20)は、アキ
シアル変位検出回路(14)の出力に基づいて前側電磁石用
駆動信号および後側電磁石用駆動信号を出力する。前側
電磁石用駆動信号は加算器(23)に入力し、加算器(23)の
出力が電力増幅器(24)を介して前側電磁石(15a) に入力
する。また、後側電磁石用駆動信号は、電力増幅器(25)
を介して後側電磁石(15b) に入力する。そして、これに
より、回転軸(2)のアキシアル変位に基づいてアキシア
ル磁気軸受(5) の電磁石(15a)(15b)に流れる電流値が制
御される。接触検出回路(21)は、アキシアル変位検出回
路(14)の出力に基づいて、工具(18)が被加工物(17)に接
触したことを検出する。ＦＦ信号出力回路(22)は、ＮＣ
制御装置(19)から加工開始信号Ａが出力された後、接触
検出回路(21)が工具と被加工物の接触を検出したとき
に、１回だけ、回転軸(2) を先端側（前側）に付勢する
ためのＦＦ信号Ｅを加算器(23)に所定時間出力する。そ
して、この間、通常の前側電磁石用駆動信号にＦＦ信号
Ｅを加算した加算信号が電力増幅器(24)を介して前側電
磁石(15a) へ送出される。
【００１７】アキシアル制御装置(16)の接触検出回路(2
1)およびＦＦ信号出力回路(22)の部分の回路の１例が図
２に示されている。
1)およびＦＦ信号出力回路(22)の部分の回路の１例が図
２に示されている。
【００１８】図２において、正電源線(+V)と接地線との
間に抵抗(26)とコンデンサ(27)が直列接続されており、
これらの間の部分の信号が増幅器(28)を介してＡＮＤ回
路(29)の第１入力端子(29a) に第１入力Ｂ1 として入力
する。ＮＣ制御装置(19)からの加工開始信号Ａが、フォ
トカプラ(30)の発光ダイオード(30a) のアノード側に入
力する。この加工開始信号Ａは、図３のタイムチャート
に示すように、比較的短い一定時間だけオンになるパル
ス信号であり、Ｈ(High)レベルのときはオフ、Ｌ(Low)
レベルのときはオンである。フォトカプラ(30)の発光ダ
イオード(30a)のカソード側とフォトトランジスタ(30b)
のエミッタは、接地されている。フォトトランジスタ
(30b) のコレクタは抵抗(31)を介して正電源線(+V)に接
続されており、コレクタと抵抗(31)の間の部分の信号が
増幅器(32)を介してＲＳ−ＦＦ（フリップフロップ）(3
3)のＳ（セット）端子に入力する。ＲＳ−ＦＦ(33)の出
力Ｑ0 は、ＡＮＤ回路(29)の第２入力端子(29b) に第２
入力Ｂ2 として入力する。アキシアル変位検出回路(14)
の出力すなわちアキシアル変位信号ｚが増幅器(34)、第
１微分回路(35)および第２微分回路(36)を介して比較器
(37)の比較信号入力端子(37a) に比較信号Ｃ1 として入
力する。第２微分回路(36)の出力すなわち比較器(37)の
比較信号Ｃ1 は、アキシアル変位信号ｚが３回反転され
るとともに、２回微分されたものであり、回転軸(2) の
ｚ軸負方向の加速度に比例している。比較器(37)の基準
信号入力端子(37b) には、正負電源線(+V)(-V)間の可変
抵抗(38)により設定される基準信号Ｃ2 が入力する。比
較器(37)は、比較信号Ｃ1 が基準信号Ｃ2 より大きいと
きにＨレベルになり、それ以外のときはＬレベルにな
る。比較器(37)の出力は、第１Ｍ−ＦＦ（フリップフロ
ップ）(39)の入力信号Ｄ1となる。第１Ｍ−ＦＦ(39)
は、入力信号Ｄ1 の立上がりを検知し、この立上がりよ
り一定時間だけその出力Ｑ1 がＨレベルになる。この出
力Ｑ1 がＨレベルになる時間は、可変抵抗(40)によって
設定される。第１Ｍ−ＦＦ(39)の出力Ｑ1 は、ＡＮＤ回
路(29)の第３入力端子(29c) に第３入力Ｂ3 として入力
するとともに、第２Ｍ−ＦＦ(41)の入力信号Ｄ2 とな
る。第２Ｍ−ＦＦ(41)は、入力信号Ｄ2 の立ち下がりを
検知し、この立ち下がりより一定時間だけその出力Ｑ2
がＨレベルになる。第２Ｍ−ＦＦ(41)の出力Ｑ2 は、Ｒ
Ｓ−ＦＦ(33)のＲ（リセット）端子に入力する。ＡＮＤ
回路(29)の出力は、可変抵抗(42)および増幅器(43)を介
して、ＦＦ信号Ｅとして加算器(23)に出力される。
間に抵抗(26)とコンデンサ(27)が直列接続されており、
これらの間の部分の信号が増幅器(28)を介してＡＮＤ回
路(29)の第１入力端子(29a) に第１入力Ｂ1 として入力
する。ＮＣ制御装置(19)からの加工開始信号Ａが、フォ
トカプラ(30)の発光ダイオード(30a) のアノード側に入
力する。この加工開始信号Ａは、図３のタイムチャート
に示すように、比較的短い一定時間だけオンになるパル
ス信号であり、Ｈ(High)レベルのときはオフ、Ｌ(Low)
レベルのときはオンである。フォトカプラ(30)の発光ダ
イオード(30a)のカソード側とフォトトランジスタ(30b)
のエミッタは、接地されている。フォトトランジスタ
(30b) のコレクタは抵抗(31)を介して正電源線(+V)に接
続されており、コレクタと抵抗(31)の間の部分の信号が
増幅器(32)を介してＲＳ−ＦＦ（フリップフロップ）(3
3)のＳ（セット）端子に入力する。ＲＳ−ＦＦ(33)の出
力Ｑ0 は、ＡＮＤ回路(29)の第２入力端子(29b) に第２
入力Ｂ2 として入力する。アキシアル変位検出回路(14)
の出力すなわちアキシアル変位信号ｚが増幅器(34)、第
１微分回路(35)および第２微分回路(36)を介して比較器
(37)の比較信号入力端子(37a) に比較信号Ｃ1 として入
力する。第２微分回路(36)の出力すなわち比較器(37)の
比較信号Ｃ1 は、アキシアル変位信号ｚが３回反転され
るとともに、２回微分されたものであり、回転軸(2) の
ｚ軸負方向の加速度に比例している。比較器(37)の基準
信号入力端子(37b) には、正負電源線(+V)(-V)間の可変
抵抗(38)により設定される基準信号Ｃ2 が入力する。比
較器(37)は、比較信号Ｃ1 が基準信号Ｃ2 より大きいと
きにＨレベルになり、それ以外のときはＬレベルにな
る。比較器(37)の出力は、第１Ｍ−ＦＦ（フリップフロ
ップ）(39)の入力信号Ｄ1となる。第１Ｍ−ＦＦ(39)
は、入力信号Ｄ1 の立上がりを検知し、この立上がりよ
り一定時間だけその出力Ｑ1 がＨレベルになる。この出
力Ｑ1 がＨレベルになる時間は、可変抵抗(40)によって
設定される。第１Ｍ−ＦＦ(39)の出力Ｑ1 は、ＡＮＤ回
路(29)の第３入力端子(29c) に第３入力Ｂ3 として入力
するとともに、第２Ｍ−ＦＦ(41)の入力信号Ｄ2 とな
る。第２Ｍ−ＦＦ(41)は、入力信号Ｄ2 の立ち下がりを
検知し、この立ち下がりより一定時間だけその出力Ｑ2
がＨレベルになる。第２Ｍ−ＦＦ(41)の出力Ｑ2 は、Ｒ
Ｓ−ＦＦ(33)のＲ（リセット）端子に入力する。ＡＮＤ
回路(29)の出力は、可変抵抗(42)および増幅器(43)を介
して、ＦＦ信号Ｅとして加算器(23)に出力される。
【００１９】図２の増幅器(34)、２つの微分回路(35)(3
6)、比較器(37)および可変抵抗(38)により接触検出回路
(21)が構成され、残りの部分によりＦＦ信号出力回路(2
2)が構成されている。
6)、比較器(37)および可変抵抗(38)により接触検出回路
(21)が構成され、残りの部分によりＦＦ信号出力回路(2
2)が構成されている。
【００２０】次に、図１、図２および図３を参照して、
アキシアル制御装置(16)の動作を説明する。
アキシアル制御装置(16)の動作を説明する。
【００２１】アキシアル制御装置(16)の電源が投入され
る前は、ＡＮＤ回路(29)の３つの入力Ｂ1 、Ｂ2 、Ｂ3
が全てＬレベルであり、ＦＦ信号Ｅは０である。図３の
時点ｔ1 において電源が投入されると、所定時間後にＡ
ＮＤ回路(29)の第１入力Ｂ1がＨレベルになるが、他の
２つの入力Ｂ2 、Ｂ3 がＬレベルのままであるから、Ｆ
Ｆ信号Ｅは０のままである。このようにＦＦ信号Ｅが０
の状態では、ＰＩＤ制御回路(20)から出力される通常の
アキシアル駆動信号がアキシアル磁気軸受(5)の電磁石
(15a)(15b)に送出される。
る前は、ＡＮＤ回路(29)の３つの入力Ｂ1 、Ｂ2 、Ｂ3
が全てＬレベルであり、ＦＦ信号Ｅは０である。図３の
時点ｔ1 において電源が投入されると、所定時間後にＡ
ＮＤ回路(29)の第１入力Ｂ1がＨレベルになるが、他の
２つの入力Ｂ2 、Ｂ3 がＬレベルのままであるから、Ｆ
Ｆ信号Ｅは０のままである。このようにＦＦ信号Ｅが０
の状態では、ＰＩＤ制御回路(20)から出力される通常の
アキシアル駆動信号がアキシアル磁気軸受(5)の電磁石
(15a)(15b)に送出される。
【００２２】穴あけ加工を行う場合、工具(18)の先端が
被加工物(17)の後向きの加工面(17a) の少し後にくる位
置に磁気軸受装置のケーシング(1) が位置決めされた
後、ケーシング(1) を一定の送り速度で前方に送る加工
送りが開始され、これと同時にＮＣ制御装置(19)からア
キシアル制御装置(16)に出力される加工開始信号Ａが一
定時間（時点ｔ2 〜ｔ3 ）オン（Ｌレベル）になる。加
工開始信号Ａがオフ（Ｈレベル）の間は、フォトカプラ
(30)のフォトトランジスタ(30b) がオン（導通状態）に
なっていて、ＲＳ−ＦＦ(33)のＳ端子入力信号ＦはＬレ
ベルになっているが、加工開始信号Ａがオンになってい
る間、フォトトランジスタ(30b) がオフ（非導通状態）
になるため、Ｓ端子入力信号ＦがＨレベルになる。Ｓ端
子入力信号ＦがＨレベルになることによりＲＳ−ＦＦ(3
3)の出力Ｑ0 がＨレベルになり、時点ｔ3 で加工開始信
号ＡがオフになってＳ端子入力信号ＦがＬレベルになっ
た後も、出力Ｑ0 はＨレベルに保持される。時点ｔ2 に
おいてＲＳ−ＦＦ(33)の出力Ｑ0 がＨレベルになること
により、ＡＮＤ回路(29)の第１および第２入力Ｂ1 、Ｂ
2 がＨレベルになる。加工送りが開始されると、工具(1
8)が被加工物(17)に接触するまでは、回転軸(2) はケー
シング(1) と同じ速度でｚ軸正方向に移動し、回転軸
(2) のアキシアル変位ｚはほぼ０に保たれ、回転軸(2)
の加速度もほぼ０である。工具(18)が被加工物(17)に接
触すると、回転軸(2) のｚ軸正方向の移動が阻止される
ため、回転軸(2) はケーシング(1) に対してｚ軸負方向
に急激に変位し、回転軸(2) にｚ軸負方向の大きな加速
度が生じる。工具(18)が被加工物(17)に接触するまで
は、上記のように回転軸(2) の加速度がほぼ０であるか
ら、比較器(37)の出力はＬレベルである。したがって、
ＡＮＤ回路(29)の第３入力Ｂ3はＬレベルのままであ
り、ＦＦ信号Ｅは０のままである。工具(18)が被加工物
(17)に接触すると、上記のように回転軸(2) の加速度が
大きくなり、比較器(37)の出力すなわち第１Ｍ−ＦＦ(3
9)の入力信号Ｄ1 がＨレベルになる（時点ｔ4 ）。そし
て、この入力信号Ｄ1 の立ち上がりにより、第１Ｍ−Ｆ
Ｆ(39)の出力Ｑ1 がＨレベルになり、時点ｔ5 で比較器
(37)の出力すなわち第１Ｍ−ＦＦ(39)の入力信号Ｄ1 が
Ｌレベルに変わっても、出力Ｑ1 は一定時間（時点ｔ6
まで）Ｈレベルに保持される。そして、出力Ｑ1 すなわ
ちＡＮＤ回路(29)の第３入力Ｂ3 がＨレベルになってい
る間、ＦＦ信号Ｅが正の値になり、これとＰＩＤ制御回
路(20)からの前側電磁石用駆動信号とを加算した加算信
号が前側電磁石(15a) に送出される。これにより、アキ
シアル磁気軸受(5) の前側電磁石(15a) に流れる電流値
が大きくなって、回転軸(2) を先端側に吸引する力が大
きくなり、被加工物(17)との接触による回転軸(2) の後
方への変位が小さく抑えられる。なお、ＦＦ信号Ｅの大
きさは、可変抵抗(42)によって調整することができる。
時点ｔ6 において第１Ｍ−ＦＦ(39)の出力Ｑ1 がＬレベ
ルになると、ＦＦ信号Ｅは０になり、再び、ＰＩＤ制御
回路(20)からの通常のアキシアル駆動信号だけが電磁石
(15a)(15b)に送出され、このような状態で穴あけ加工が
行われる。また、第１Ｍ−ＦＦ(39)の出力がＬレベルに
なると、その立ち下がりにより、第２Ｍ−ＦＦ(41)の出
力Ｑ2 が一定時間Ｈレベルになる。これにより、ＲＳ−
ＦＦ(33)のＲ端子入力信号がＨレベルになり、ＲＳ−Ｆ
Ｆ(33)の出力Ｑ0 がＬレベルに保持される。このため、
次に加工開始信号Ａがオンになるまでは、仮に回転軸
(2) の加速度が大きくなって比較器(37)の出力および第
１Ｍ−ＦＦ(39)の出力がＨレベルになったとしても、Ｆ
Ｆ信号Ｅは０のままである。穴あけ加工時に回転軸(2)
に加わるアキシアル荷重は、通常、工具(18)の被加工物
(17)への接触時の衝撃力に比べて小さく、したがって、
アキシアル制御装置(16)は加工時のアキシアル荷重に対
応できる能力を備えていれば十分であり、通常のアキシ
アル駆動信号は小さくすることができる。
被加工物(17)の後向きの加工面(17a) の少し後にくる位
置に磁気軸受装置のケーシング(1) が位置決めされた
後、ケーシング(1) を一定の送り速度で前方に送る加工
送りが開始され、これと同時にＮＣ制御装置(19)からア
キシアル制御装置(16)に出力される加工開始信号Ａが一
定時間（時点ｔ2 〜ｔ3 ）オン（Ｌレベル）になる。加
工開始信号Ａがオフ（Ｈレベル）の間は、フォトカプラ
(30)のフォトトランジスタ(30b) がオン（導通状態）に
なっていて、ＲＳ−ＦＦ(33)のＳ端子入力信号ＦはＬレ
ベルになっているが、加工開始信号Ａがオンになってい
る間、フォトトランジスタ(30b) がオフ（非導通状態）
になるため、Ｓ端子入力信号ＦがＨレベルになる。Ｓ端
子入力信号ＦがＨレベルになることによりＲＳ−ＦＦ(3
3)の出力Ｑ0 がＨレベルになり、時点ｔ3 で加工開始信
号ＡがオフになってＳ端子入力信号ＦがＬレベルになっ
た後も、出力Ｑ0 はＨレベルに保持される。時点ｔ2 に
おいてＲＳ−ＦＦ(33)の出力Ｑ0 がＨレベルになること
により、ＡＮＤ回路(29)の第１および第２入力Ｂ1 、Ｂ
2 がＨレベルになる。加工送りが開始されると、工具(1
8)が被加工物(17)に接触するまでは、回転軸(2) はケー
シング(1) と同じ速度でｚ軸正方向に移動し、回転軸
(2) のアキシアル変位ｚはほぼ０に保たれ、回転軸(2)
の加速度もほぼ０である。工具(18)が被加工物(17)に接
触すると、回転軸(2) のｚ軸正方向の移動が阻止される
ため、回転軸(2) はケーシング(1) に対してｚ軸負方向
に急激に変位し、回転軸(2) にｚ軸負方向の大きな加速
度が生じる。工具(18)が被加工物(17)に接触するまで
は、上記のように回転軸(2) の加速度がほぼ０であるか
ら、比較器(37)の出力はＬレベルである。したがって、
ＡＮＤ回路(29)の第３入力Ｂ3はＬレベルのままであ
り、ＦＦ信号Ｅは０のままである。工具(18)が被加工物
(17)に接触すると、上記のように回転軸(2) の加速度が
大きくなり、比較器(37)の出力すなわち第１Ｍ−ＦＦ(3
9)の入力信号Ｄ1 がＨレベルになる（時点ｔ4 ）。そし
て、この入力信号Ｄ1 の立ち上がりにより、第１Ｍ−Ｆ
Ｆ(39)の出力Ｑ1 がＨレベルになり、時点ｔ5 で比較器
(37)の出力すなわち第１Ｍ−ＦＦ(39)の入力信号Ｄ1 が
Ｌレベルに変わっても、出力Ｑ1 は一定時間（時点ｔ6
まで）Ｈレベルに保持される。そして、出力Ｑ1 すなわ
ちＡＮＤ回路(29)の第３入力Ｂ3 がＨレベルになってい
る間、ＦＦ信号Ｅが正の値になり、これとＰＩＤ制御回
路(20)からの前側電磁石用駆動信号とを加算した加算信
号が前側電磁石(15a) に送出される。これにより、アキ
シアル磁気軸受(5) の前側電磁石(15a) に流れる電流値
が大きくなって、回転軸(2) を先端側に吸引する力が大
きくなり、被加工物(17)との接触による回転軸(2) の後
方への変位が小さく抑えられる。なお、ＦＦ信号Ｅの大
きさは、可変抵抗(42)によって調整することができる。
時点ｔ6 において第１Ｍ−ＦＦ(39)の出力Ｑ1 がＬレベ
ルになると、ＦＦ信号Ｅは０になり、再び、ＰＩＤ制御
回路(20)からの通常のアキシアル駆動信号だけが電磁石
(15a)(15b)に送出され、このような状態で穴あけ加工が
行われる。また、第１Ｍ−ＦＦ(39)の出力がＬレベルに
なると、その立ち下がりにより、第２Ｍ−ＦＦ(41)の出
力Ｑ2 が一定時間Ｈレベルになる。これにより、ＲＳ−
ＦＦ(33)のＲ端子入力信号がＨレベルになり、ＲＳ−Ｆ
Ｆ(33)の出力Ｑ0 がＬレベルに保持される。このため、
次に加工開始信号Ａがオンになるまでは、仮に回転軸
(2) の加速度が大きくなって比較器(37)の出力および第
１Ｍ−ＦＦ(39)の出力がＨレベルになったとしても、Ｆ
Ｆ信号Ｅは０のままである。穴あけ加工時に回転軸(2)
に加わるアキシアル荷重は、通常、工具(18)の被加工物
(17)への接触時の衝撃力に比べて小さく、したがって、
アキシアル制御装置(16)は加工時のアキシアル荷重に対
応できる能力を備えていれば十分であり、通常のアキシ
アル駆動信号は小さくすることができる。
【００２３】上記実施例では、回転軸(2) の加速度に基
づいて工具(18)が被加工物(17)に接触したことを検出し
ているが、他の適宜な手段、たとえばＮＣ制御装置(19)
からの信号などに基づいて検出することもできる。
づいて工具(18)が被加工物(17)に接触したことを検出し
ているが、他の適宜な手段、たとえばＮＣ制御装置(19)
からの信号などに基づいて検出することもできる。
【００２４】
【発明の効果】この発明の磁気軸受装置によれば、上述
のように、接触検出手段が工具と被加工物の接触を検知
したときから所定時間だけ回転軸を付勢する信号を加算
した加算信号をアキシアル磁気軸受の電磁石に供給する
ようにしたので、比較的小規模な制御回路でもって工具
が被加工物に接触したときの回転軸の変位を抑制するこ
とができる。
のように、接触検出手段が工具と被加工物の接触を検知
したときから所定時間だけ回転軸を付勢する信号を加算
した加算信号をアキシアル磁気軸受の電磁石に供給する
ようにしたので、比較的小規模な制御回路でもって工具
が被加工物に接触したときの回転軸の変位を抑制するこ
とができる。
【図１】この発明の実施例を示す穴あけ機の磁気軸受装
置の主要部の構成図である。
置の主要部の構成図である。
【図２】磁気軸受装置のアキシアル制御装置の主要部の
１例を示す電気回路図である。
１例を示す電気回路図である。
【図３】図２の各部の信号を示すタイムチャートであ
る。
る。
【符号の説明】 (1) ケーシング (2) 回転軸 (3)(4) ラジアル磁気軸受 (5) アキシアル磁気軸受 (6a)(6b)(7a)(7b) ラジアル変位センサ (8) ラジアル変位検出回路 (10a)(10)(11a)(11b) 電磁石 (12) ラジアル制御装置 (13) アキシアル変位センサ (14) アキシアル変位検出回路 (15a)(15b) 電磁石 (16) アキシアル制御装置 (17) 被加工物 (18) 工具 (21) 接触検出回路 (22) フィードフォワード信号出
力回路 (23) 加算器
力回路 (23) 加算器
Claims (1)
- 【請求項１】工具が先端に取付けられた回転軸、上記回
転軸を非接触支持するラジアル磁気軸受およびアキシア
ル磁気軸受、回転軸のラジアル変位に基づいて上記ラジ
アル磁気軸受の電磁石へラジアル駆動信号を送出するラ
ジアル制御装置、ならびに回転軸のアキシアル変位に基
づいて上記アキシアル磁気軸受の電磁石へアキシアル駆
動信号を送出するアキシアル制御装置を備えている磁気
軸受装置において、 上記アキシアル制御装置が、上記工具が被加工物に接触
したことを検出する接触検出手段を備え、上記接触検出
手段が上記工具の被加工物への接触を検出したときに上
記アキシアル駆動信号に上記回転軸を先端側に付勢する
ための所定の信号を加算した加算信号を上記アキシアル
磁気軸受の電磁石へ所定時間送出することを特徴とする
磁気軸受装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5067743A JPH06280871A (ja) | 1993-03-26 | 1993-03-26 | 磁気軸受装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5067743A JPH06280871A (ja) | 1993-03-26 | 1993-03-26 | 磁気軸受装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06280871A true JPH06280871A (ja) | 1994-10-07 |
Family
ID=13353736
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5067743A Pending JPH06280871A (ja) | 1993-03-26 | 1993-03-26 | 磁気軸受装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06280871A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108639302A (zh) * | 2018-05-15 | 2018-10-12 | 中国船舶科学研究中心（中国船舶重工集团公司第七0二研究所） | 一种船舶推进轴系用磁悬浮轴承综合控制装置 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03228570A (ja) * | 1990-02-02 | 1991-10-09 | Seiko Seiki Co Ltd | 磁気軸受をスピンドルにもつ加工装置 |
| JPH0434853U (ja) * | 1990-07-16 | 1992-03-24 |
-
1993
- 1993-03-26 JP JP5067743A patent/JPH06280871A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03228570A (ja) * | 1990-02-02 | 1991-10-09 | Seiko Seiki Co Ltd | 磁気軸受をスピンドルにもつ加工装置 |
| JPH0434853U (ja) * | 1990-07-16 | 1992-03-24 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108639302A (zh) * | 2018-05-15 | 2018-10-12 | 中国船舶科学研究中心（中国船舶重工集团公司第七0二研究所） | 一种船舶推进轴系用磁悬浮轴承综合控制装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20001212 |