JPH07314288A - スピンドルユニットにおけるスピンドルの変位検出装置 - Google Patents
スピンドルユニットにおけるスピンドルの変位検出装置Info
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- JPH07314288A JPH07314288A JP11551294A JP11551294A JPH07314288A JP H07314288 A JPH07314288 A JP H07314288A JP 11551294 A JP11551294 A JP 11551294A JP 11551294 A JP11551294 A JP 11551294A JP H07314288 A JPH07314288 A JP H07314288A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 スピンドルのラジアルおよびアキシャルの両
方向の変位を検出可能なスピンドルユニットにおけるス
ピンドルの変位検出装置を提供する。 【構成】 スピンドル５０Ａの外周面に沿って円錐形状
面２ａを形成し、この円錐形状面２ａに対向してラジア
ル方向およびアキシャル方向の両方向のスピンドルの変
位を検出可能な変位検出手段５６ａ、５６ｂ、３ａ、３
ｂ等を配置する。これらの変位検出手段５６ａ、５６
ｂ、３ａ、３ｂ等は、例えばコイルにより構成され、コ
イルとスピンドルの円錐形状面２ａとのギャップの変化
に応じて、コイルのインダクタンスが変化する。このイ
ンダクタンスの変化に基づいてスピンドルのラジアルお
よびアキシャル方向の変位を求める。
方向の変位を検出可能なスピンドルユニットにおけるス
ピンドルの変位検出装置を提供する。 【構成】 スピンドル５０Ａの外周面に沿って円錐形状
面２ａを形成し、この円錐形状面２ａに対向してラジア
ル方向およびアキシャル方向の両方向のスピンドルの変
位を検出可能な変位検出手段５６ａ、５６ｂ、３ａ、３
ｂ等を配置する。これらの変位検出手段５６ａ、５６
ｂ、３ａ、３ｂ等は、例えばコイルにより構成され、コ
イルとスピンドルの円錐形状面２ａとのギャップの変化
に応じて、コイルのインダクタンスが変化する。このイ
ンダクタンスの変化に基づいてスピンドルのラジアルお
よびアキシャル方向の変位を求める。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、スピンドルユニットに
おけるスピンドルの変位検出装置に関する。
おけるスピンドルの変位検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の内面研削盤用のスピンドルユニッ
トの中には、モータのロータに機械式軸受けにより支え
られたスピンドルを取付け、このスピンドルの先端部に
砥石を固定したスピンドルユニットと呼称されるタイプ
のものがある。
トの中には、モータのロータに機械式軸受けにより支え
られたスピンドルを取付け、このスピンドルの先端部に
砥石を固定したスピンドルユニットと呼称されるタイプ
のものがある。
【０００３】なお、この明細書において「機械式軸受
け」の用語は、磁気軸受等の電磁気的な力によってスピ
ンドルを支える電気式軸受けを除く全ての軸受けを総称
するものとし、気体や油等による流体軸受け、ボールベ
アリング等のころがり軸受け、すべり軸受け等の各種軸
受けが含まれる。
け」の用語は、磁気軸受等の電磁気的な力によってスピ
ンドルを支える電気式軸受けを除く全ての軸受けを総称
するものとし、気体や油等による流体軸受け、ボールベ
アリング等のころがり軸受け、すべり軸受け等の各種軸
受けが含まれる。
【０００４】図７及び図８は、このようなタイプの内面
研削盤用スピンドルユニットＩＧの一例の横断面図およ
びVIII-VIII 線に沿う断面図である。図７及び図８に示
すように、内面研削盤用スピンドルユニットＩＧは、ボ
ールベアリング５１ａ〜５１ｃにより回転自在に保持さ
れるスピンドル５０を備えている。スピンドル５０は、
ロータ部５０ａに螺入された砥石軸クイル部５０ｃとに
より構成されている。スピンドル５０は、ボールベアリ
ング５１ｂ、５１ｃ間に配置されたモータ５５により回
転駆動される。砥石軸クイル部５０ｃの左端には砥石５
３が取り付けられ、スピンドル５０の回転によって被加
工物５４が研削される。
研削盤用スピンドルユニットＩＧの一例の横断面図およ
びVIII-VIII 線に沿う断面図である。図７及び図８に示
すように、内面研削盤用スピンドルユニットＩＧは、ボ
ールベアリング５１ａ〜５１ｃにより回転自在に保持さ
れるスピンドル５０を備えている。スピンドル５０は、
ロータ部５０ａに螺入された砥石軸クイル部５０ｃとに
より構成されている。スピンドル５０は、ボールベアリ
ング５１ｂ、５１ｃ間に配置されたモータ５５により回
転駆動される。砥石軸クイル部５０ｃの左端には砥石５
３が取り付けられ、スピンドル５０の回転によって被加
工物５４が研削される。
【０００５】スピンドル５０のターゲットの近傍には、
スピンドル５０のラジアル方向変位を検出する第１〜第
４コイル５６ａ、５６ｂ、５７ａ、５７ｂが配設されて
いる。そして、図８に示すように、第１及び第２コイル
５６ａ、５６ｂは、ターゲットの外周に沿って垂直方向
に配置されてＹ軸方向の変位を検出し、第３及び第４コ
イル５７ａ、５７ｂは、Ｙ軸に対して９０度をなす水平
方向に配置されてＸ軸方向の変位を検出する。
スピンドル５０のラジアル方向変位を検出する第１〜第
４コイル５６ａ、５６ｂ、５７ａ、５７ｂが配設されて
いる。そして、図８に示すように、第１及び第２コイル
５６ａ、５６ｂは、ターゲットの外周に沿って垂直方向
に配置されてＹ軸方向の変位を検出し、第３及び第４コ
イル５７ａ、５７ｂは、Ｙ軸に対して９０度をなす水平
方向に配置されてＸ軸方向の変位を検出する。
【０００６】また、第１〜第４コイル５６ａ、５６ｂ、
５７ａ、５７ｂは、同一材料で構成され、スピンドル５
０の軸心から略同一距離に配置されている。そして、ス
ピンドル５０のラジアル方向の変位量を第１〜第４コイ
ル５６ａ、５６ｂ、５７ａ、５７ｂにより検出し、その
検出値に基づいて研削力の制御等を行っていた。
５７ａ、５７ｂは、同一材料で構成され、スピンドル５
０の軸心から略同一距離に配置されている。そして、ス
ピンドル５０のラジアル方向の変位量を第１〜第４コイ
ル５６ａ、５６ｂ、５７ａ、５７ｂにより検出し、その
検出値に基づいて研削力の制御等を行っていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかし、研削を行う場
合に、スピンドル５０は、熱変化や潤滑関係等に影響さ
れるため、ラジアル方向の変位ばかりではなく、アキシ
ャル方向にも変位してしまうことがある。
合に、スピンドル５０は、熱変化や潤滑関係等に影響さ
れるため、ラジアル方向の変位ばかりではなく、アキシ
ャル方向にも変位してしまうことがある。
【０００８】そのため、例えば、本来なら図９（ａ）に
示すように、砥石５３ａの外周面と同一形状の溝６０ａ
が被研削材５４に形成されるべきであるにも拘らず、図
９（ｂ）に示すように、アキシャル方向に不正確な研削
がなされ、不良の溝６０ｂが形成されることがあった。
かかる不正確な研削は、スピンドルのアキシャル方向の
変位を正確に検出し、その検出値に基づいてスピンドル
の位置制御を行うようにすれば、防止することが可能で
ある。
示すように、砥石５３ａの外周面と同一形状の溝６０ａ
が被研削材５４に形成されるべきであるにも拘らず、図
９（ｂ）に示すように、アキシャル方向に不正確な研削
がなされ、不良の溝６０ｂが形成されることがあった。
かかる不正確な研削は、スピンドルのアキシャル方向の
変位を正確に検出し、その検出値に基づいてスピンドル
の位置制御を行うようにすれば、防止することが可能で
ある。
【０００９】そこで、本発明の目的は、スピンドルのラ
ジアル方向の変位のみならず、アキシャル方向の変位を
も検出することが可能なスピンドルユニットにおけるス
ピンドルの変位検出装置を提供することにある。
ジアル方向の変位のみならず、アキシャル方向の変位を
も検出することが可能なスピンドルユニットにおけるス
ピンドルの変位検出装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明で
は、先端部に加工具を取付け可能であり、モータにより
回転駆動されるスピンドルと、このスピンドルを回転可
能に支持する軸受とを備えたスピンドルユニットにおい
て、前記スピンドルの外周面に沿って形成された円錐形
状面と、この円錐形状面に対向して、前記スピンドルの
ラジアル方向の変位を検出するラジアル方向変位検出手
段と、アキシャル方向の変位を検出するアキシャル方向
変位検出手段、とをスピンドルユニットにおけるスピン
ドルの変位検出装置に具備させて前記目的を達成する。
は、先端部に加工具を取付け可能であり、モータにより
回転駆動されるスピンドルと、このスピンドルを回転可
能に支持する軸受とを備えたスピンドルユニットにおい
て、前記スピンドルの外周面に沿って形成された円錐形
状面と、この円錐形状面に対向して、前記スピンドルの
ラジアル方向の変位を検出するラジアル方向変位検出手
段と、アキシャル方向の変位を検出するアキシャル方向
変位検出手段、とをスピンドルユニットにおけるスピン
ドルの変位検出装置に具備させて前記目的を達成する。
【００１１】請求項２記載の発明では、先端部に加工具
を取付け可能であり、モータにより回転駆動されるスピ
ンドルと、このスピンドルを回転可能に支持する機械式
軸受けとを備えたスピンドルユニットにおいて、前記ス
ピンドルの外周面に沿って配置されたラジアル方向の変
位を検出するラジアル方向変位検出手段と、前記スピン
ドルのアキシャル方向変位箇所に対向配置されたアキシ
ャル方向変位検出手段、とをスピンドルユニットにおけ
るスピンドルの変位検出装置に具備させて前記目的を達
成する。
を取付け可能であり、モータにより回転駆動されるスピ
ンドルと、このスピンドルを回転可能に支持する機械式
軸受けとを備えたスピンドルユニットにおいて、前記ス
ピンドルの外周面に沿って配置されたラジアル方向の変
位を検出するラジアル方向変位検出手段と、前記スピン
ドルのアキシャル方向変位箇所に対向配置されたアキシ
ャル方向変位検出手段、とをスピンドルユニットにおけ
るスピンドルの変位検出装置に具備させて前記目的を達
成する。
【００１２】請求項３記載の発明では、先端部に加工具
を取付け可能であり、モータにより回転駆動されるスピ
ンドルと、このスピンドルを回転可能に支持する機械式
軸受けとを備えたスピンドルユニットにおいて、前記ス
ピンドルの外周面に沿って形成された円錐形状面と、こ
の円錐形状面に対向して、前記スピンドルのラジアル方
向の変位を検出するラジアル方向変位検出手段と、アキ
シャル方向の変位を検出するアキシャル方向変位検出手
段、とをスピンドルユニットにおけるスピンドルの変位
検出装置に具備させて前記目的を達成する。
を取付け可能であり、モータにより回転駆動されるスピ
ンドルと、このスピンドルを回転可能に支持する機械式
軸受けとを備えたスピンドルユニットにおいて、前記ス
ピンドルの外周面に沿って形成された円錐形状面と、こ
の円錐形状面に対向して、前記スピンドルのラジアル方
向の変位を検出するラジアル方向変位検出手段と、アキ
シャル方向の変位を検出するアキシャル方向変位検出手
段、とをスピンドルユニットにおけるスピンドルの変位
検出装置に具備させて前記目的を達成する。
【００１３】
【作用】請求項１記載のスピンドルユニットにおけるス
ピンドルの変位検出装置では、スピンドルに形成された
円錐形状面に対向して、ラジアル方向変位検出手段を配
置し、スピンドルのラジアル方向の変位を求める。
ピンドルの変位検出装置では、スピンドルに形成された
円錐形状面に対向して、ラジアル方向変位検出手段を配
置し、スピンドルのラジアル方向の変位を求める。
【００１４】また、円錐形状面に対向してアキシャル方
向変位検出手段を配置し、スピンドルのアキシャル方向
の変位を求める。請求項２記載のスピンドルユニットに
おけるスピンドルの変位検出装置では、軸受は機械式軸
受けからなっている。そして、スピンドルの外周面に沿
って配置されたラジアル方向変位検出手段が、スピンド
ルのラジアル方向の変位を求める。
向変位検出手段を配置し、スピンドルのアキシャル方向
の変位を求める。請求項２記載のスピンドルユニットに
おけるスピンドルの変位検出装置では、軸受は機械式軸
受けからなっている。そして、スピンドルの外周面に沿
って配置されたラジアル方向変位検出手段が、スピンド
ルのラジアル方向の変位を求める。
【００１５】また、アキシャル方向変位箇所に配置され
たアキシャル方向変位検出手段が、スピンドルのアキシ
ャル方向の変位を求める。請求項３記載のスピンドルユ
ニットにおけるスピンドルの変位検出装置では、軸受が
機械式軸受けであり、その他は請求項１記載の発明と同
様に動作する。
たアキシャル方向変位検出手段が、スピンドルのアキシ
ャル方向の変位を求める。請求項３記載のスピンドルユ
ニットにおけるスピンドルの変位検出装置では、軸受が
機械式軸受けであり、その他は請求項１記載の発明と同
様に動作する。
【００１６】
【実施例】以下、本発明のスピンドルユニットにおける
スピンドルの変位検出装置の実施例を図１ないし図６を
参照して詳細に説明する。なお、既に説明した部分には
同一符号を付し、重複記載を省略する。
スピンドルの変位検出装置の実施例を図１ないし図６を
参照して詳細に説明する。なお、既に説明した部分には
同一符号を付し、重複記載を省略する。
【００１７】第１実施例 本実施例は、スピンドルのラジアルおよびアキシャルの
両方向の変位を、スピンドルの外周面に沿って略同一平
面上に配置した変位検出手段で検出する場合である。
両方向の変位を、スピンドルの外周面に沿って略同一平
面上に配置した変位検出手段で検出する場合である。
【００１８】図１ないし図３に示すように、短いスピン
ドル部１の左端面には、砥石軸クイル部２の右端面が固
定され、砥石クイル部２の右端部の外周面に沿って円錐
形状面２ａが形成されている。砥石軸クイル部２の左端
部には「加工具」である砥石５３が固定されている。
ドル部１の左端面には、砥石軸クイル部２の右端面が固
定され、砥石クイル部２の右端部の外周面に沿って円錐
形状面２ａが形成されている。砥石軸クイル部２の左端
部には「加工具」である砥石５３が固定されている。
【００１９】円錐形状面２ａの外周には図示しない積層
電磁鋼板で構成されたターゲットが取り付けられ、この
ターゲットの近傍には、「ラジアル方向変位検出手段」
をなす第１〜第４コイル５６ａ、５６ｂ、５７ａ、５７
ｂに加えて、「アキシャル方向変位検出手段」をなす第
５〜第８コイル３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂが配置されてい
る（図２参照）。
電磁鋼板で構成されたターゲットが取り付けられ、この
ターゲットの近傍には、「ラジアル方向変位検出手段」
をなす第１〜第４コイル５６ａ、５６ｂ、５７ａ、５７
ｂに加えて、「アキシャル方向変位検出手段」をなす第
５〜第８コイル３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂが配置されてい
る（図２参照）。
【００２０】第５コイル３ａは、第１と第３コイル５６
ａ、５７ａに対してそれぞれ４５度をなす位置に配置さ
れ、同様に第６コイル３ｂは、第２と第４コイル５６
ｂ、５７ｂに対してそれぞれ４５度をなす位置に配置さ
れ、第７コイル４ａは、第１と第４コイル５６ａ、５７
ｂに対してそれぞれ４５度をなす位置に配置され、第８
コイル４ｂは、第２と第３コイル５６ｂ、５７ａに対し
てそれぞれ４５度をなす位置に配置されている。
ａ、５７ａに対してそれぞれ４５度をなす位置に配置さ
れ、同様に第６コイル３ｂは、第２と第４コイル５６
ｂ、５７ｂに対してそれぞれ４５度をなす位置に配置さ
れ、第７コイル４ａは、第１と第４コイル５６ａ、５７
ｂに対してそれぞれ４５度をなす位置に配置され、第８
コイル４ｂは、第２と第３コイル５６ｂ、５７ａに対し
てそれぞれ４５度をなす位置に配置されている。
【００２１】また、図３（ａ）に示すように、第１と第
２コイル５６ａ、５６ｂのそれぞれの一端は高周波電源
５ａを介して接続され、高周波電源５ａはアースされて
いる。第１と第２コイル５６ａ、５６ｂのそれぞれの他
端は互いに接続され、その接続点は出力端子７ａに接続
されている。そして、第１コイル５６ａと円錐形状面２
ａとのギャップＧ１と、第２コイル５６ｂと円錐形状面
２ａとのギャップＧ２との間隔が等しくない場合には、
アースと出力端子７ａ間に交流出力信号Ｓ１が出力し、
ギャップＧ１とギャップＧ２とが等しい場合には、アー
スと出力端子７ａ間には交流出力信号Ｓ１は出力しな
い。
２コイル５６ａ、５６ｂのそれぞれの一端は高周波電源
５ａを介して接続され、高周波電源５ａはアースされて
いる。第１と第２コイル５６ａ、５６ｂのそれぞれの他
端は互いに接続され、その接続点は出力端子７ａに接続
されている。そして、第１コイル５６ａと円錐形状面２
ａとのギャップＧ１と、第２コイル５６ｂと円錐形状面
２ａとのギャップＧ２との間隔が等しくない場合には、
アースと出力端子７ａ間に交流出力信号Ｓ１が出力し、
ギャップＧ１とギャップＧ２とが等しい場合には、アー
スと出力端子７ａ間には交流出力信号Ｓ１は出力しな
い。
【００２２】なお、第３と第４コイル５７ａ、５７ｂも
前述と同様の電気回路に構成されている。また、図３
（ｂ）に示すように、第５コイル３ａの一端は高周波電
源５ｂを介して基準となるインダクタンスを有する第１
ダミーコイル６ａの一端に接続され、高周波電源５ｂは
アースされている。第５コイル３ａの他端とダミーコイ
ル６ａの他端とは互いに接続され、その接続点は出力端
子７ｂに接続されている。
前述と同様の電気回路に構成されている。また、図３
（ｂ）に示すように、第５コイル３ａの一端は高周波電
源５ｂを介して基準となるインダクタンスを有する第１
ダミーコイル６ａの一端に接続され、高周波電源５ｂは
アースされている。第５コイル３ａの他端とダミーコイ
ル６ａの他端とは互いに接続され、その接続点は出力端
子７ｂに接続されている。
【００２３】同様に、第６コイル３ｂの一端は高周波電
源５ｃを介して第２ダミーコイル６ｂの一端に接続さ
れ、高周波電源５ｃはアースされている。第６コイル３
ｂの他端と第２ダミーコイル６ｂの他端とは互いに接続
され、その接続点は出力端子７ｃに接続されている。
源５ｃを介して第２ダミーコイル６ｂの一端に接続さ
れ、高周波電源５ｃはアースされている。第６コイル３
ｂの他端と第２ダミーコイル６ｂの他端とは互いに接続
され、その接続点は出力端子７ｃに接続されている。
【００２４】なお、第７と第８コイル４ａ、４ｂも前述
と同様の電気回路に構成されている。次に、このように
構成された第１実施例の動作を、図４および図５を参照
しつつ説明する。スピンドル５０Ａが、ラジアル・アキシャル両方向に
変位していない場合（基準位置の場合）（図４（ａ）、
図５参照） この場合は、図４（ａ）に示すように、第１コイル５６
ａとスピンドル５０Ａの円錐形状面２ａとがなすギャッ
プＧ１と、第２コイル５６ｂと円錐形状面２ａとがなす
ギャップＧ２とが等しくなる（Ｇ１＝Ｇ２）。従って、
第１と第２コイル５６ａ、５６ｂのインダクタンスの差
が変化しないので、交流信号Ｓ１の出力は「０」Ｖとな
る。
と同様の電気回路に構成されている。次に、このように
構成された第１実施例の動作を、図４および図５を参照
しつつ説明する。スピンドル５０Ａが、ラジアル・アキシャル両方向に
変位していない場合（基準位置の場合）（図４（ａ）、
図５参照） この場合は、図４（ａ）に示すように、第１コイル５６
ａとスピンドル５０Ａの円錐形状面２ａとがなすギャッ
プＧ１と、第２コイル５６ｂと円錐形状面２ａとがなす
ギャップＧ２とが等しくなる（Ｇ１＝Ｇ２）。従って、
第１と第２コイル５６ａ、５６ｂのインダクタンスの差
が変化しないので、交流信号Ｓ１の出力は「０」Ｖとな
る。
【００２５】同様に、第３と第４コイル５７ａ、５７ｂ
のインダクタンスの差も変化しないので、交流信号の出
力（図示せず）も「０」Ｖとなる。また、第５コイル３
ａと第１ダミーコイル６ａとのインダクタンスの差も変
化しない。同様に、第６コイル３ｂ〜第８コイル４ｂに
それぞれ対応する各ダミーコイルとのインダクタンスの
差も変化しないので、それぞれの交流出力信号は「０」
Ｖとなる。スピンドル５０Ａが、ラジアル方向にのみ変位した場
合（図４（ｂ）の符号Ｙ１および図５参照） この場合は、例えば、図４（ｂ）に示すように、第１コ
イル５６ａと円錐形状面２ａとがなすギャップＧ３と、
第２コイル５６ｂと円錐形状面２ａとがなすギャップＧ
４とを比較するとギャップＧ４の方が大きい（Ｇ４＞Ｇ
３）。従って、この場合は、第１と第２コイル５６ａ、
５６ｂのインダクタンスの差が変化するので、差動トラ
ンス型センサのバランスが崩れ、交流信号Ｓ１として出
力する。この出力信号の大きさに基づいてスピンドルの
ラジアル方向の変位量を演算すればよい。スピンドル５０Ａが、アキシャル方向にのみ変位した
場合（図４（ｃ）の符号Ｘ１および図５参照） この場合は、図４（ｃ）に示すように、アキシャル方向
のみに変位するので、第１と第２コイル５６ａ、５６ｂ
のインダクタンスの差、および第３と第４コイル５７
ａ、５７ｂのインダクタンスの差は、変化しない。
のインダクタンスの差も変化しないので、交流信号の出
力（図示せず）も「０」Ｖとなる。また、第５コイル３
ａと第１ダミーコイル６ａとのインダクタンスの差も変
化しない。同様に、第６コイル３ｂ〜第８コイル４ｂに
それぞれ対応する各ダミーコイルとのインダクタンスの
差も変化しないので、それぞれの交流出力信号は「０」
Ｖとなる。スピンドル５０Ａが、ラジアル方向にのみ変位した場
合（図４（ｂ）の符号Ｙ１および図５参照） この場合は、例えば、図４（ｂ）に示すように、第１コ
イル５６ａと円錐形状面２ａとがなすギャップＧ３と、
第２コイル５６ｂと円錐形状面２ａとがなすギャップＧ
４とを比較するとギャップＧ４の方が大きい（Ｇ４＞Ｇ
３）。従って、この場合は、第１と第２コイル５６ａ、
５６ｂのインダクタンスの差が変化するので、差動トラ
ンス型センサのバランスが崩れ、交流信号Ｓ１として出
力する。この出力信号の大きさに基づいてスピンドルの
ラジアル方向の変位量を演算すればよい。スピンドル５０Ａが、アキシャル方向にのみ変位した
場合（図４（ｃ）の符号Ｘ１および図５参照） この場合は、図４（ｃ）に示すように、アキシャル方向
のみに変位するので、第１と第２コイル５６ａ、５６ｂ
のインダクタンスの差、および第３と第４コイル５７
ａ、５７ｂのインダクタンスの差は、変化しない。
【００２６】また、第５コイル３ａと円錐形状面２ａと
がなすギャップＧ５と、第６コイル３ｂと円錐形状面２
ａとがなすギャップＧ６とは等しくなる（Ｇ５＝Ｇ
６）。従って、第５と第６コイル３ａ、３ｂのそれぞれ
のインダクタンスは等しい。しかし、スピンドル５０Ａ
が基準位置（図４（ａ）参照）にある場合のインダクタ
ンスとは異なる。従って、図３（ｂ）に示したダミーコ
イル６ａと第５コイル３ａのインダクタンスの差が生じ
るので、交流信号Ｓ２が出力する。この出力信号に基づ
いて変位量を演算することができる。スピンドル５０Ａが、ラジアルおよびアキシャ ルの両
方向に変位した場合（図４（ｄ）の符号Ｘ・Ｙ１および
図５参照） この場合は、図４（ｄ）に示すように、第５コイル３ａ
と円錐形状面２ａとの間にはギャップＧ７が形成され、
第６コイル３ｂと円錐形状面２ａとの間にはギャップＧ
８が形成される。これらのギャップにより第５コイル３
ａと第６コイル３ｂのそれぞれのインダクタンスは、ス
ピンドル５０Ａが基準位置（図４（ａ）参照）にある場
合のインダクタンスとは異なる。従って、図３（ｂ）に
示したダミーコイル６ａと第５コイル３ａのインダクタ
ンスの差が生じるので、交流信号Ｓ２が出力する。
がなすギャップＧ５と、第６コイル３ｂと円錐形状面２
ａとがなすギャップＧ６とは等しくなる（Ｇ５＝Ｇ
６）。従って、第５と第６コイル３ａ、３ｂのそれぞれ
のインダクタンスは等しい。しかし、スピンドル５０Ａ
が基準位置（図４（ａ）参照）にある場合のインダクタ
ンスとは異なる。従って、図３（ｂ）に示したダミーコ
イル６ａと第５コイル３ａのインダクタンスの差が生じ
るので、交流信号Ｓ２が出力する。この出力信号に基づ
いて変位量を演算することができる。スピンドル５０Ａが、ラジアルおよびアキシャ ルの両
方向に変位した場合（図４（ｄ）の符号Ｘ・Ｙ１および
図５参照） この場合は、図４（ｄ）に示すように、第５コイル３ａ
と円錐形状面２ａとの間にはギャップＧ７が形成され、
第６コイル３ｂと円錐形状面２ａとの間にはギャップＧ
８が形成される。これらのギャップにより第５コイル３
ａと第６コイル３ｂのそれぞれのインダクタンスは、ス
ピンドル５０Ａが基準位置（図４（ａ）参照）にある場
合のインダクタンスとは異なる。従って、図３（ｂ）に
示したダミーコイル６ａと第５コイル３ａのインダクタ
ンスの差が生じるので、交流信号Ｓ２が出力する。
【００２７】以上をまとめたものが図５であるが、この
図５から明らかなように、スピンドル５０Ａがラジアル
およびアキシャルのいずれの方向に変位しても、変位方
向と変位量を検出することができる。すなわち、スピン
ドル５０Ａに形成された円錐形状面２ａに対して、スピ
ンドル５０Ａの軸方向に略直角な同一平面上に変位を検
出する変位検出手段５６ａ〜５７ｂ、３ａ、３ｂ等を配
置し、その出力に対して適宜の演算処理を行えば、スピ
ンドル５０Ａがいずれの方向に変位しても、その変位量
を求めることができる。
図５から明らかなように、スピンドル５０Ａがラジアル
およびアキシャルのいずれの方向に変位しても、変位方
向と変位量を検出することができる。すなわち、スピン
ドル５０Ａに形成された円錐形状面２ａに対して、スピ
ンドル５０Ａの軸方向に略直角な同一平面上に変位を検
出する変位検出手段５６ａ〜５７ｂ、３ａ、３ｂ等を配
置し、その出力に対して適宜の演算処理を行えば、スピ
ンドル５０Ａがいずれの方向に変位しても、その変位量
を求めることができる。
【００２８】なお、本実施例では第１と第２ダミーコイ
ル３ａ、３ｂからなる一対のダミーコイルと、第３と第
４のダミーコイル４ａ、４ｂからなる一対のダミーコイ
ルとの、合計二対のダミーコイルを使用した場合を説明
した。しかし、図５から明らかなように、スピンドルの
アキシャル両方向の変位に対するダミーコイルに基づく
出力信号は、各ダミーコイルの対ごとに全く同様に出力
される。従って、例えば、第１と第２のダミーコイル３
ａ、３ｂの一対のダミーコイルだけでも、本実施例と同
様に全てのアキシャル方向に対するスピンドルの変位量
を求めることができる。
ル３ａ、３ｂからなる一対のダミーコイルと、第３と第
４のダミーコイル４ａ、４ｂからなる一対のダミーコイ
ルとの、合計二対のダミーコイルを使用した場合を説明
した。しかし、図５から明らかなように、スピンドルの
アキシャル両方向の変位に対するダミーコイルに基づく
出力信号は、各ダミーコイルの対ごとに全く同様に出力
される。従って、例えば、第１と第２のダミーコイル３
ａ、３ｂの一対のダミーコイルだけでも、本実施例と同
様に全てのアキシャル方向に対するスピンドルの変位量
を求めることができる。
【００２９】また、本実施例では差動トランス型センサ
を用いる場合を説明したが、例えばホール素子変位セン
サを用いてもよい。更に、本実施例では軸受としてボー
ルベアリングを使用した場合について説明したが、磁気
軸受等の電磁気的な力による電気式軸受けや、流体軸
受、すべり軸受等の機械式軸受に対しても本発明を適用
できるのは勿論である。
を用いる場合を説明したが、例えばホール素子変位セン
サを用いてもよい。更に、本実施例では軸受としてボー
ルベアリングを使用した場合について説明したが、磁気
軸受等の電磁気的な力による電気式軸受けや、流体軸
受、すべり軸受等の機械式軸受に対しても本発明を適用
できるのは勿論である。
【００３０】第２実施例 本実施例は、機械式軸受けにおいて、スピンドルの外周
面に対向した位置と、ロータの後端面に対向した位置と
にそれぞれ変位検出手段を配置し、スピンドルのラジア
ル・アキシャル両方向の変位を検出するようにした場合
である。
面に対向した位置と、ロータの後端面に対向した位置と
にそれぞれ変位検出手段を配置し、スピンドルのラジア
ル・アキシャル両方向の変位を検出するようにした場合
である。
【００３１】図６に示すように、ロータ部５０ａの後端
面に対向して第９コイル８が配置されている。この第９
コイル８は、図示しないダミーコイルと高周波電源とに
接続されて差動トランス型センサが構成され、交流出力
信号が検出可能なようになっている（図３（ｂ）参
照）。
面に対向して第９コイル８が配置されている。この第９
コイル８は、図示しないダミーコイルと高周波電源とに
接続されて差動トランス型センサが構成され、交流出力
信号が検出可能なようになっている（図３（ｂ）参
照）。
【００３２】次に、第２実施例の動作を説明する。スピ
ンドル５０がアキシャル方向に変位すると、ロータ部５
０ａの後端面と第９コイル８との間隔が変化するので、
第９コイル８のインダクタンスが変化する。従って、図
示しないダミーコイルとのインダクタンスの差が生じる
ので、交流出力信号が変化し、この変化に基づいてスピ
ンドルのアキシャル方向の変位量を求める。
ンドル５０がアキシャル方向に変位すると、ロータ部５
０ａの後端面と第９コイル８との間隔が変化するので、
第９コイル８のインダクタンスが変化する。従って、図
示しないダミーコイルとのインダクタンスの差が生じる
ので、交流出力信号が変化し、この変化に基づいてスピ
ンドルのアキシャル方向の変位量を求める。
【００３３】なお、ラジアル方向の変位量は、従来と同
様に第１〜第４コイル５６ａ〜５７ｂのインダクタンス
の変化に基づいて求めればよい。また、本実施例では、
ロータ部５０ａの後端面に対向してコイル８を配置した
が、スピンドル５０の外周面の適宜の位置にフランジを
突設し、このフランジに対向してコイル８を配置しても
よい。
様に第１〜第４コイル５６ａ〜５７ｂのインダクタンス
の変化に基づいて求めればよい。また、本実施例では、
ロータ部５０ａの後端面に対向してコイル８を配置した
が、スピンドル５０の外周面の適宜の位置にフランジを
突設し、このフランジに対向してコイル８を配置しても
よい。
【００３４】
【発明の効果】以上説明したように請求項１記載の発明
によれば、スピンドルの外周面に沿って円錐形状面を形
成し、この円錐形状面に対向してラジアルおよびアキシ
ャル方向の変位検出手段を設けたので、ラジアル方向お
よびアキシャル方向の変位を検出することができる。ま
た、スピンドルユニットの軸方向の長さを短くすること
ができる。
によれば、スピンドルの外周面に沿って円錐形状面を形
成し、この円錐形状面に対向してラジアルおよびアキシ
ャル方向の変位検出手段を設けたので、ラジアル方向お
よびアキシャル方向の変位を検出することができる。ま
た、スピンドルユニットの軸方向の長さを短くすること
ができる。
【００３５】請求項２記載の発明によれば、軸受として
ボールベアリングを使用した場合に、ラジアル方向とア
キシャル方向のそれぞれの変位を検出する変位検出手段
を設けたので、スピンドルを機械式軸受けで支持したス
ピンドルユニットのラジアルおよびアキシャル方向の変
位を確実に検出することができる。
ボールベアリングを使用した場合に、ラジアル方向とア
キシャル方向のそれぞれの変位を検出する変位検出手段
を設けたので、スピンドルを機械式軸受けで支持したス
ピンドルユニットのラジアルおよびアキシャル方向の変
位を確実に検出することができる。
【００３６】請求項３記載の発明によれば、軸受として
機械式軸受けを使用した場合に、スピンドルの外周面に
沿って円錐形状面を形成し、この円錐形状面に対向して
ラジアルおよびアキシャル方向の変位検出手段を設けた
ので、ラジアルおよびアキシャル方向の変位を検出する
ことができる。また、スピンドルユニットの軸方向の長
さを短くすることができる。
機械式軸受けを使用した場合に、スピンドルの外周面に
沿って円錐形状面を形成し、この円錐形状面に対向して
ラジアルおよびアキシャル方向の変位検出手段を設けた
ので、ラジアルおよびアキシャル方向の変位を検出する
ことができる。また、スピンドルユニットの軸方向の長
さを短くすることができる。
【図１】本発明の第１実施例の断面図である。
【図２】図１のII-II 線に沿う断面図である。
【図３】スピンドルの円錐形状面に対向配置したコイル
およびその回路を模式的に示す図であって、（ａ）は一
対のコイルのインダクタンスの差に基づく出力信号を発
生させる場合、（ｂ）はコイルとダミーコイルとを一対
としてそのインダクタンスの差に基づく出力信号を発生
させる場合である。
およびその回路を模式的に示す図であって、（ａ）は一
対のコイルのインダクタンスの差に基づく出力信号を発
生させる場合、（ｂ）はコイルとダミーコイルとを一対
としてそのインダクタンスの差に基づく出力信号を発生
させる場合である。
【図４】図１に示すスピンドルの円錐形状面とコイルと
の相対的な位置関係を説明する図であって、（ａ）はス
ピンドルが基準位置にある場合、（ｂ）はスピンドルが
ラジアル方向に変位した場合、（ｃ）はスピンドルがア
キシャル方向に変位した場合、（ｄ）はスピンドルがラ
ジアルおよびアキシャルの両方向に変位した場合の、そ
れぞれの図である。
の相対的な位置関係を説明する図であって、（ａ）はス
ピンドルが基準位置にある場合、（ｂ）はスピンドルが
ラジアル方向に変位した場合、（ｃ）はスピンドルがア
キシャル方向に変位した場合、（ｄ）はスピンドルがラ
ジアルおよびアキシャルの両方向に変位した場合の、そ
れぞれの図である。
【図５】図４に示したスピンドルの変位に対応したイン
ダクタンスの差の有無、および交流出力信号の有無を示
す一覧表である。
ダクタンスの差の有無、および交流出力信号の有無を示
す一覧表である。
【図６】本発明の第２実施例の断面図である。
【図７】従来のスピンドルユニットの断面図である。
【図８】図７におけるVIII-VIII 線に沿う断面図であ
る。
る。
【図９】従来の内面研削盤による不都合を説明する図で
ある。
ある。
１ スピンドル部 ２ スピンドルの砥石軸クイル部 ２ａ スピンドルの円錐形状面 ３ａ 第５コイル（アキシャル方向変位検出手段） ３ｂ 第６コイル（アキシャル方向変位検出手段） ４ａ 第７コイル（アキシャル方向変位検出手段） ４ｂ 第８コイル（アキシャル方向変位検出手段） ５ａ〜５ｃ 高周波電源 ６ａ、６ｂ ダミーコイル（アキシャル方向変位検出
手段） ５０Ａ スピンドル ５０ａ ロータ部 ５１ａ〜５１ｃ ボールベアリング（軸受） ５３ 砥石（加工具） ５５ モータ ５６ａ 第１コイル（ラジアル方向変位検出手段） ５６ｂ 第２コイル（ラジアル方向変位検出手段） ５７ａ 第３コイル（ラジアル方向変位検出手段） ５７ｂ 第４コイル（ラジアル方向変位検出手段）
手段） ５０Ａ スピンドル ５０ａ ロータ部 ５１ａ〜５１ｃ ボールベアリング（軸受） ５３ 砥石（加工具） ５５ モータ ５６ａ 第１コイル（ラジアル方向変位検出手段） ５６ｂ 第２コイル（ラジアル方向変位検出手段） ５７ａ 第３コイル（ラジアル方向変位検出手段） ５７ｂ 第４コイル（ラジアル方向変位検出手段）
Claims (3)
- 【請求項１】 先端部に加工具を取付け可能であり、モ
ータにより回転駆動されるスピンドルと、このスピンド
ルを回転可能に支持する軸受とを備えたスピンドルユニ
ットにおいて、 前記スピンドルの外周面に沿って形成された円錐形状面
と、 この円錐形状面に対向して、前記スピンドルのラジアル
方向の変位を検出するラジアル方向変位検出手段と、ア
キシャル方向の変位を検出するアキシャル方向変位検出
手段とを備えたことを特徴とするスピンドルユニットに
おけるスピンドルの変位検出装置。 - 【請求項２】 先端部に加工具を取付け可能であり、モ
ータにより回転駆動されるスピンドルと、このスピンド
ルを回転可能に支持する機械式軸受けを備えたスピンド
ルユニットにおいて、 前記スピンドルの外周面に沿って配置されたラジアル方
向の変位を検出するラジアル方向変位検出手段と、 前記スピンドルのアキシャル方向変位箇所に対向配置さ
れたアキシャル方向変位検出手段とを備えたことを特徴
とするスピンドルユニットにおけるスピンドルの変位検
出装置。 - 【請求項３】 先端部に加工具を取付け可能であり、モ
ータにより回転駆動されるスピンドルと、このスピンド
ルを回転可能に支持する機械式軸受けとを備えたスピン
ドルユニットにおいて、 前記スピンドルの外周面に沿って形成された円錐形状面
と、 この円錐形状面に対向して、前記スピンドルのラジアル
方向の変位を検出するラジアル方向変位検出手段と、ア
キシャル方向の変位を検出するアキシャル方向変位検出
手段とを備えたことを特徴とするスピンドルユニットに
おけるスピンドルの変位検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11551294A JPH07314288A (ja) | 1994-05-27 | 1994-05-27 | スピンドルユニットにおけるスピンドルの変位検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11551294A JPH07314288A (ja) | 1994-05-27 | 1994-05-27 | スピンドルユニットにおけるスピンドルの変位検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07314288A true JPH07314288A (ja) | 1995-12-05 |
Family
ID=14664364
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11551294A Pending JPH07314288A (ja) | 1994-05-27 | 1994-05-27 | スピンドルユニットにおけるスピンドルの変位検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07314288A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009061571A (ja) * | 2007-09-10 | 2009-03-26 | Ntn Corp | 工作機械主軸用スピンドル装置 |
| WO2011108831A3 (ko) * | 2010-03-02 | 2012-01-12 | 주식회사 디엔엠 테크놀로지 | 변위 센서 및 이를 이용한 자기 베어링 시스템 |
| JP2014144531A (ja) * | 2013-01-28 | 2014-08-14 | Deckel Maho Pfronten Gmbh | プログラム制御式工作機械用の機械加工ユニット |
-
1994
- 1994-05-27 JP JP11551294A patent/JPH07314288A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009061571A (ja) * | 2007-09-10 | 2009-03-26 | Ntn Corp | 工作機械主軸用スピンドル装置 |
| WO2011108831A3 (ko) * | 2010-03-02 | 2012-01-12 | 주식회사 디엔엠 테크놀로지 | 변위 센서 및 이를 이용한 자기 베어링 시스템 |
| KR101158812B1 (ko) * | 2010-03-02 | 2012-06-26 | 주식회사 디엔엠 테크놀로지 | 변위 센서 및 이를 이용한 자기 베어링 시스템 |
| CN102918352A (zh) * | 2010-03-02 | 2013-02-06 | D&M科技株式会社 | 位移传感器以及利用该位移传感器的磁轴承系统 |
| JP2014144531A (ja) * | 2013-01-28 | 2014-08-14 | Deckel Maho Pfronten Gmbh | プログラム制御式工作機械用の機械加工ユニット |
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