JPH0655309A - Spindle supporting device - Google Patents

Spindle supporting device

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Publication number
JPH0655309A
JPH0655309A JP20792892A JP20792892A JPH0655309A JP H0655309 A JPH0655309 A JP H0655309A JP 20792892 A JP20792892 A JP 20792892A JP 20792892 A JP20792892 A JP 20792892A JP H0655309 A JPH0655309 A JP H0655309A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
spindle
bearing
supporting
thrust
movement
Prior art date
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Pending
Application number
JP20792892A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshitake Ueshima
義武 上嶋
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.)
Seiko Seiki KK
Original Assignee
Seiko Seiki KK
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Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Seiki KK filed Critical Seiko Seiki KK
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Publication of JPH0655309A publication Critical patent/JPH0655309A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To simplify the mechanical structure and control circuit for fine movement to effectively reduce cost, etc., while supporting a whole spindle in a non-contact manner. CONSTITUTION:A spindle 1 is supported by non-contact bearings so that it can be moved to either a thrust direction or a radial direction. The bearing to support in moving direction is a magnetic bearing 5, and the bearing to support in fixed direction is a fluid bearing 6. The spindle 1 is supported by the magnetic bearing 5 in a direction required for the movement to, while supporting the whole spindle 1 in a non-contact manner, reduce movement control elements that must be set on a table.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は工作機械の刃物支持用ス
ピンドルの支持等に適用されるスピンドル支持装置に係
り、特に微小移動を簡易な構造で行えるようにしたスピ
ンドル支持装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a spindle support device applied to support a blade supporting spindle of a machine tool and the like, and more particularly to a spindle support device capable of fine movement with a simple structure.

【0002】[0002]

【従来の技術】例えば微小切込みを行う精密研削機にお
いては、砥石等の刃物を取付けた高速回転スピンドル
を、スラスト方向またはラジアル方向に精密に移動制御
することが行われている。そして近年、安定駆動および
耐用寿命長期化等を図るため、このようなスピンドルの
支持に流体軸受や磁気軸受等の非接触軸受が多用されて
いる。
2. Description of the Related Art For example, in a precision grinding machine for making minute cuts, a high-speed rotating spindle, to which a blade such as a grindstone is attached, is precisely controlled to move in a thrust direction or a radial direction. In recent years, non-contact bearings such as fluid bearings and magnetic bearings are often used to support such spindles in order to achieve stable driving and prolong life.

【0003】スピンドルの支持に流体軸受を適用する場
合には、スピンドルを支持した軸受を可動テーブルに固
定し、そのテーブル移動によって刃物等の位置を制御す
ることが行われている。一方、磁気軸受を適用する場合
には、スピンドルのスラスト方向およびラジアル方向に
多数の軸受を配置し、磁気調整によって直接スピンドル
を移動支持する軸受の5軸制御等が行われている。
When a fluid bearing is applied to support the spindle, the bearing supporting the spindle is fixed to a movable table, and the position of the blade or the like is controlled by moving the table. On the other hand, when a magnetic bearing is applied, a large number of bearings are arranged in the thrust direction and the radial direction of the spindle, and 5-axis control of the bearing for directly moving and supporting the spindle by magnetic adjustment is performed.

【0004】図5は、このような軸受の5軸制御を行う
従来のスピンドルを表したものである。この図に示すよ
うに、スピンドル12には、スラスト方向(Z軸方向)
の変位制御に利用される金属ディスク14が固定されて
おり、この金属ディスク14を挟んでZ軸方向にスピン
ドルをスラスト方向に磁気浮上させる一対の電磁石30
が配置されている。
FIG. 5 shows a conventional spindle for performing 5-axis control of such a bearing. As shown in this figure, the spindle 12 has a thrust direction (Z-axis direction).
A metal disk 14 used for displacement control of the magnetic disk is fixed, and a pair of electromagnets 30 for magnetically levitating the spindle in the thrust direction in the Z-axis direction with the metal disk 14 sandwiched therebetween.
Are arranged.

【0005】また、スピンドル12の円周上には、スピ
ンドル12を挟んで、半径方向(W軸方向、V軸方向)
に一対の磁気浮上用電磁石32、34がそれぞれ配置さ
れている。同様に、これら両電磁石32、34と離間し
た位置に磁気浮上用電磁石36、38がそれぞれ対向配
置されている。すなわち、電磁石32、34および電磁
石36、38は90°間隔でスピンドル12を中心とし
た円周上に4個が配置され、これらの電磁石32、3
4、36、38によって、スピンドル12をラジアル方
向に磁気浮上させるようになっている。
Further, on the circumference of the spindle 12, the spindle 12 is sandwiched in the radial direction (W axis direction, V axis direction).
A pair of magnetic levitation electromagnets 32 and 34 are respectively disposed in. Similarly, the magnetic levitation electromagnets 36 and 38 are arranged to face each other at positions separated from the electromagnets 32 and 34. That is, four of the electromagnets 32, 34 and the electromagnets 36, 38 are arranged at intervals of 90 ° on the circumference of the spindle 12 as a center.
4, 36, 38 magnetically levitates the spindle 12 in the radial direction.

【0006】そして、各電磁石30、32、34、3
6、38のそれぞれには、近接位置にスピンドル12の
変位を検出するセンサ40、42、44、46、48が
配置されている。これら各電磁石およびセンサは、図示
しないコントローラに接続されている。そして、スピン
ドル12を磁気浮上させた際の金属ディスク14が、セ
ンサー40からの検知信号に基づいて、所定位置となる
ように、電磁石30に供給する電流を変化させる。
Then, each electromagnet 30, 32, 34, 3
Sensors 40, 42, 44, 46 and 48 for detecting the displacement of the spindle 12 are arranged at the respective proximity positions 6 and 38. Each of these electromagnets and sensors is connected to a controller (not shown). Then, the current supplied to the electromagnet 30 is changed so that the metal disk 14 when the spindle 12 is magnetically levitated will be at a predetermined position based on the detection signal from the sensor 40.

【0007】また、スピンドル12が磁気浮上する際
に、センサー42、44、46、48からの検知信号に
基づいて、磁気浮上したスピンドル12がV方向、W方
向で所定位置となるように電磁石32、34、36、3
8に供給する電流を変化させることによって、スピンド
ル12に対する5軸制御が行われている。
Further, when the spindle 12 is magnetically levitated, the electromagnet 32 is arranged so that the magnetically levitated spindle 12 is at a predetermined position in the V direction and the W direction based on the detection signals from the sensors 42, 44, 46 and 48. , 34, 36, 3
The 5-axis control for the spindle 12 is performed by changing the current supplied to the spindle 8.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来では流
体軸受と磁気軸受とを個別的に適用する場合が殆どであ
り、このため種々の問題が生じている。例えば流体軸受
利用の場合には、スピンドルの微小移動までもテーブル
の移動制御に依存せざるを得ないため、構造が複雑化す
る。
However, in most cases, the fluid bearing and the magnetic bearing are individually applied in the related art, which causes various problems. For example, in the case of using a fluid bearing, even the minute movement of the spindle has to rely on the movement control of the table, which complicates the structure.

【0009】また、磁気軸受を利用する場合には、各電
磁石30、32、34、36、38に供給する電流を直
接制御することによってスピンドル自体の送り制御が可
能であるため、機械的な構造は比較的簡単であるが、制
御回路が複雑になり、製造コストがかなり高くなる。
When a magnetic bearing is used, the feed of the spindle itself can be controlled by directly controlling the current supplied to the electromagnets 30, 32, 34, 36, 38, so that a mechanical structure is provided. Is relatively simple, but the control circuit is complicated and the manufacturing cost is considerably high.

【0010】特に精密加工においては、刃物の原点位置
合せや、スピンドルの作業途中における熱伸びに対する
調整等も考慮する必要があり、極めて高精度の微動制御
を行う必要がある。このため、前記のような機械的構造
や制御回路の複雑化等は大きな問題となる。
Particularly in precision machining, it is necessary to consider the origin alignment of the blade, adjustment for thermal expansion during the work of the spindle, etc., and it is necessary to perform extremely precise fine movement control. Therefore, the above-described mechanical structure and complication of the control circuit are serious problems.

【0011】本発明はこのような問題を解決するために
なされたもので、スピンドル全体を非接触式に支持しつ
つ、微小移動に関する機械的構造や制御回路を簡易化で
き、低コスト化等も有効的に図ることが可能なスピンド
ル支持装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made in order to solve such a problem, and while supporting the entire spindle in a non-contact manner, it is possible to simplify the mechanical structure and the control circuit relating to the minute movement, and reduce the cost. An object of the present invention is to provide a spindle support device that can be effectively aimed.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために本発明は、スピンドルを非接触軸受によってス
ラスト方向またはラジアル方向のいずれか一方に移動可
能に支持するスピンドル支持装置において、移動方向の
支持を行う軸受を磁気軸受とし、固定方向の支持を行う
軸受を流体軸受としたものである。
In order to achieve such an object, the present invention provides a spindle support device for movably supporting a spindle in either a thrust direction or a radial direction by a non-contact bearing. The bearing that supports the above is a magnetic bearing, and the bearing that supports in the fixed direction is a fluid bearing.

【0013】[0013]

【作用】一般に工作機械等の切込みに設定される刃物支
持スピンドルの移動は、スラスト方向またはラジアル方
向のいずれか一方で十分である。したがって、上述した
本発明の構成によると、スピンドルをその移動に必要な
方向について磁気軸受で支持することにより、スピンド
ル全体の非接触支持という利点を失うことなく、テーブ
ルなどに設定すべき移動制御要素を減少することができ
る。
The movement of the blade supporting spindle, which is generally set for cutting in a machine tool or the like, is sufficient in either the thrust direction or the radial direction. Therefore, according to the configuration of the present invention described above, by supporting the spindle in the direction necessary for its movement by the magnetic bearing, the movement control element to be set on the table or the like without losing the advantage of non-contact support of the entire spindle. Can be reduced.

【0014】[0014]

【実施例】以下本発明のスピンドル支持装置における好
適な実施例について、図1から図4を参照して説明す
る。図1はスピンドル支持装置の基本構成を表したもの
であり、図2はその作用を説明するためのものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT A preferred embodiment of the spindle support device of the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 1 shows the basic structure of a spindle support device, and FIG. 2 is for explaining the operation thereof.

【0015】本実施例のスピンドル支持装置は、研削装
置の砥石支持用スピンドルに適用したもので、スピンド
ル1の先端には刃物2が装着されている。この刃物2と
しては、スラスト方向の移動によって加工処理が行われ
る、例えばカップ砥石などが装着されている。このスピ
ンドル1および刃物2は、図示しない回転機構、例えば
モータによって回転駆動されるようになっている。
The spindle supporting device of this embodiment is applied to a grindstone supporting spindle of a grinding device, and a blade 2 is attached to the tip of the spindle 1. As the blade 2, for example, a cup grindstone, which is processed by moving in the thrust direction, is attached. The spindle 1 and the blade 2 are rotatably driven by a rotation mechanism (not shown) such as a motor.

【0016】そして、スピンドル1をスラスト方向に移
動可能に支持する軸受としては、磁気軸受5が配置され
ている。この磁気軸受5は、スピンドル1に設けた金属
ディスク3、および、この金属ディスク3の両側に対向
配置されたスラスト電磁石4から構成されている。そし
て、図5により説明した従来のスピンドル支持装置と同
様に、スラスト電磁石4の近接位置には、スピンドル1
のスラスト方向の変位を検出する図示しないスラスト位
置センサが配置されている。
A magnetic bearing 5 is arranged as a bearing for movably supporting the spindle 1 in the thrust direction. The magnetic bearing 5 is composed of a metal disk 3 provided on the spindle 1 and thrust electromagnets 4 arranged on opposite sides of the metal disk 3. Then, similar to the conventional spindle support device described with reference to FIG. 5, the spindle 1 is placed at the position near the thrust electromagnet 4.
A thrust position sensor (not shown) for detecting the displacement of the thrust direction is disposed.

【0017】一方、スピンドル1をラジアル方向に固定
的に支持する軸受としては、空気軸受、油圧軸受等の静
圧軸受または動圧軸受からなる流体軸受6が配置されて
いる。このような構成によると、例えば図1に矢印aで
示すように、カップ砥石等の刃物2をスラスト方向に前
進させる場合には、図示しないスラスト位置センサによ
ってスピンドル1の位置を検出しながら、磁気軸受5の
スラスト電磁石4に供給する電流を調整することよって
スピンドル1を移動させることができる。これにより図
2に示す状態とすることができ、同様にスラスト電磁石
4に供給する電流調整によって、スピンドル1を元の位
置まで後退させることができる。
On the other hand, as a bearing for fixedly supporting the spindle 1 in the radial direction, a hydrodynamic bearing 6 composed of a hydrostatic bearing or a hydrostatic bearing such as an air bearing or a hydraulic bearing is arranged. With such a configuration, when the blade 2 such as a cup grindstone is advanced in the thrust direction, as shown by an arrow a in FIG. 1, for example, while the position of the spindle 1 is being detected by a thrust position sensor (not shown), The spindle 1 can be moved by adjusting the current supplied to the thrust electromagnet 4 of the bearing 5. As a result, the state shown in FIG. 2 can be achieved, and similarly, by adjusting the current supplied to the thrust electromagnet 4, the spindle 1 can be retracted to the original position.

【0018】従って、このようなスピンドル支持装置に
よれば、スピンドル1のスラスト方向への移動を、スピ
ンドル全体の非接触支持という利点を失うことなく、簡
易な構造で行うことができるので、微小移動に関する機
械的構造や制御回路を簡易化でき、低コスト化を有効的
に達成することができる。
Therefore, according to such a spindle support device, the movement of the spindle 1 in the thrust direction can be performed with a simple structure without losing the advantage of non-contact support of the entire spindle. It is possible to simplify the mechanical structure and control circuit for the above, and effectively achieve cost reduction.

【0019】図3および図4は本発明の他の実施例にお
けるスピンドル支持装置を表したものである。図3はス
ピンドル支持装置の基本構成を表したものであり、図4
はその作用を説明するためのものである。このスピンド
ル支持装置では、スピンドル1の先端に装置される刃物
2としては、ラジアル方向の移動によって加工処理が行
われる、例えば、円筒砥石や外周砥石等が装着されてい
る。
3 and 4 show a spindle support device according to another embodiment of the present invention. FIG. 3 shows the basic structure of the spindle support device.
Is for explaining the action. In this spindle support device, the blade 2 installed at the tip of the spindle 1 is equipped with, for example, a cylindrical grindstone or an outer peripheral grindstone, which is processed by the movement in the radial direction.

【0020】このスピンドル支持装置では、図1、2に
示したスピンドル支持装置とは逆に、流体軸受9でスピ
ンドル1をスラスト方向に固定的に支持し、磁気軸受1
1でスピンドル1をラジアル方向に移動可能に支持する
ようになっている。すなわち、スラスト方向に支持する
流体軸受9は、スピンドル1に設けた金属ディスク7お
よびこの金属ディスク7の両側に配置された軸受部材8
から構成されている。
In this spindle support device, contrary to the spindle support device shown in FIGS. 1 and 2, the fluid bearing 9 fixedly supports the spindle 1 in the thrust direction, and the magnetic bearing 1
1 supports the spindle 1 movably in the radial direction. That is, the fluid bearing 9 supported in the thrust direction includes the metal disk 7 provided on the spindle 1 and the bearing members 8 arranged on both sides of the metal disk 7.
It consists of

【0021】一方、ラジアル方向に支持する磁気軸受1
1は、スピンドル1の円周上にスピンドル1を挟んで対
向配置された複数のラジアル電磁石10で構成されてい
る。このラジアル電磁石10の近接位置にも、スピンド
ル1のラジアル方向の変位を検出する図示しないラジア
ル位置センサが配置されている。
On the other hand, the magnetic bearing 1 supported in the radial direction
Reference numeral 1 is composed of a plurality of radial electromagnets 10 arranged on the circumference of the spindle 1 so as to face each other with the spindle 1 interposed therebetween. A radial position sensor (not shown) that detects the displacement of the spindle 1 in the radial direction is also arranged in the vicinity of the radial electromagnet 10.

【0022】このような構成によると、例えば図3に矢
印bで示すように、円筒砥石等の刃物2をラジアル方向
に移動させる場合には、図示しないラジアル位置センサ
によってスピンドル1の位置を検出しながら、磁気軸受
11のラジアル電磁石10に供給する電流を調整するこ
とよってスピンドル1を移動させる。これにより図4に
示す状態とすることができる。
According to this structure, when the blade 2 such as a cylindrical grindstone is moved in the radial direction as shown by an arrow b in FIG. 3, the position of the spindle 1 is detected by a radial position sensor (not shown). Meanwhile, the spindle 1 is moved by adjusting the current supplied to the radial electromagnet 10 of the magnetic bearing 11. As a result, the state shown in FIG. 4 can be obtained.

【0023】従って、本実施例によれば、スピンドル1
のラジアル方向への移動を、スピンドル全体の非接触支
持という利点を失うことなく、簡易な構造で行うことが
でき、前記同様に微小移動に関する機械的構造や制御回
路を簡易化できる。
Therefore, according to this embodiment, the spindle 1
Can be moved in the radial direction with a simple structure without losing the advantage of non-contact support of the entire spindle, and similarly to the above, the mechanical structure and control circuit for minute movement can be simplified.

【0024】[0024]

【発明の効果】以上のように、本発明によると、スピン
ドルの移動に必要な方向の支持を磁気軸受で行い、固定
方向の支持を流体軸受で行うようにしたことにより、ス
ピンドル全体を非接触式に支持しつつ、移動要素の減少
が可能となり、移動のための機械的構造や制御回路を簡
易化でき、低コスト化も有効的に図ることができる。
As described above, according to the present invention, the support in the direction necessary for the movement of the spindle is supported by the magnetic bearing, and the support in the fixed direction is supported by the fluid bearing. It is possible to reduce the number of moving elements while supporting the formula, simplify the mechanical structure and control circuit for moving, and effectively reduce the cost.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例を示す基本構成図である。FIG. 1 is a basic configuration diagram showing an embodiment of the present invention.

【図2】前記一実施例の作用説明図である。FIG. 2 is an explanatory view of the operation of the one embodiment.

【図3】本発明の他の実施例を示す基本構成図である。FIG. 3 is a basic configuration diagram showing another embodiment of the present invention.

【図4】前記他の実施例の作用説明図である。FIG. 4 is an operation explanatory view of the other embodiment.

【図5】5軸方向制御を行う従来のスピンドル支持装置
概略構成図である。
FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a conventional spindle support device that performs 5-axis direction control.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 スピンドル 2 刃物 3、7 金属ディスク 4 スラスト電磁石 5,11 磁気軸受 6,9 流体軸受 8 軸受部材 10 ラジアル電磁石 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Spindle 2 Blades 3, 7 Metal disk 4 Thrust electromagnet 5,11 Magnetic bearing 6,9 Fluid bearing 8 Bearing member 10 Radial electromagnet

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 スピンドルを非接触軸受によってスラス
ト方向またはラジアル方向のいずれか一方に移動可能に
支持するスピンドル支持装置において、 移動方向の支持を行う軸受を磁気軸受とし、 固定方向の支持を行う軸受を流体軸受としたことを特徴
とするスピンドル支持装置。
1. A spindle support device for supporting a spindle movably in either a thrust direction or a radial direction by a non-contact bearing, wherein a bearing for supporting the moving direction is a magnetic bearing, and a bearing for supporting the fixed direction. A spindle support device characterized by being a fluid bearing.
JP20792892A 1992-08-04 1992-08-04 Spindle supporting device Pending JPH0655309A (en)

Priority Applications (1)

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JP20792892A JPH0655309A (en) 1992-08-04 1992-08-04 Spindle supporting device

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JP20792892A JPH0655309A (en) 1992-08-04 1992-08-04 Spindle supporting device

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4851860A (en) * 1986-03-27 1989-07-25 Minolta Camera Kabushiki Kaisha Tone reproducible ink jet printer
JP2008503693A (en) * 2004-06-15 2008-02-07 エル−シャファイ,アリ Instability control method for fluid film bearings
JP2010115756A (en) * 2008-11-14 2010-05-27 Okamoto Machine Tool Works Ltd Precision grinding device
JP2010280039A (en) * 2009-06-05 2010-12-16 Canon Inc Polishing device

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