JPH0899254A

JPH0899254A - スピンドル装置

Info

Publication number: JPH0899254A
Application number: JP23923994A
Authority: JP
Inventors: Toshiharu Kogure; 利春小槫
Original assignee: Seiko Seiki KK
Current assignee: Seiko Seiki KK
Priority date: 1994-10-03
Filing date: 1994-10-03
Publication date: 1996-04-16

Abstract

(57)【要約】【目的】工作物の大きさや形状に対応して正確に微小
な修正を行うことができるスピンドル装置を提供する。【構成】回転軸３６は、磁気軸受の各電磁石３８１、
３９１等の磁力が制御部４３１、４５１によって制御さ
れることで、所定の浮上位置で保持される。修正量設定
器６２、あるいは形状測定器６４から工作物３２を傾斜
させるべき量（修正量）ｄが、オフセット用第１及び第
２演算器５６、６０に供給されると、各演算器５６、６
０はオフセット量Ｔ、Ｕを算出し、演算器４４ａ、４４
ｂにそれぞれ供給する。これにより、回転軸３６の保持
位置は、オフセット量Ｔ及びＵ分変化し、回転軸３６は
工作物３２の中心を回転中心として所定角度傾斜する。
この傾斜した状態で研削を行うことで、工作物３２の形
状修正を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、スピンドル装置に係
り、詳細には、工作物の形状修正を行うことができるス
ピンドル装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】平面研削や内面研削等の加工において
は、砥石の形状や加工時の砥石の移動速度、あるいは砥
石の運動経路等によって、工作物の平面度、あるいは円
筒度、真直度等が悪くなる場合がある。平面度等が悪く
なった場合、従来では、工作物を回転させるためのスピ
ンドル装置を水平方向に移動（回転）させ、砥石と工作
物との接触角度を若干変化させた状態で加工を行うこと
で、平面度等を改善していた。

【０００３】図１０は、従来のスピンドル装置を表した
ものであり、（Ａ）は上方から、（Ｂ）は側方から見た
場合のスピンドル装置を表したものである。スピンドル
装置１０は、４つの固定ボルト１２によってテーブル１
４上に固定されている。図１０（Ｂ）に示すように、ス
ピンドル装置１０のフレームの前面下側には、ピン１６
を有する固定部１８が設けられており、ピン１６は、テ
ーブル１４に設けられた穴に回転自在に挿入されてい
る。また、スピンドル装置１０の側方には、スピンドル
装置１０を矢印ａ方向に移動させるための修正ネジ２０
と、スピンドル装置１０の移動量を計測するダイヤルゲ
ージ２２が配設されている。スピンドル装置１０の前方
（図１０において左方）には、チャック２４に固定され
た工作物２６を研削するための図示しない砥石及びその
砥石軸スピンドルが配置されている。

【０００４】従来のスピンドル装置１０では、ピン１６
を中心にスピンドル装置１０を回転させ、工作物２６の
被研削面を図示しない砥石に対して傾斜させることで、
その平面度等を修正していた。すなわち、固定ボルト１
２をゆるめてダイヤルゲージ２２を見ながら修正ネジ２
０を所定量回すことで、スピンドル装置１０を軸ｂを回
転中心として矢印ａ方向に所定角度回転させ、工作物２
６を図示しない砥石に対して傾斜させる。そして、所望
の修正量分スピンドル装置１０を回転させたら、固定ボ
ルト１２を締めて固定し、この傾斜した状態で工作物２
６を研削する。これにより、平面度等が修正される。

【０００５】図１１に示すような円筒穴２８ａを有する
円筒形状の工作物２８の円筒度等を修正する場合も、同
様にスピンドル装置１０を回転させることで行う。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、スピンドル装
置１０の回転中心は、工作物の中心とずれているため、
工作物は、砥石に対して傾斜するのみならず、全体の位
置がずれてしまう。図１２（Ａ）及び（Ｂ）は、この工
作物の位置ずれをそれぞれ表したものである。

【０００７】スピンドル装置１０では、ピン１６がチャ
ック２４の下方に位置し（図１０）、軸ｂと工作物２
６、２８との位置が離れているため、スピンドル装置１
０が軸ｂを中心に回転すると、工作物２６、２８は、そ
れぞれ図１１に２点鎖線で示す位置に移動する。すなわ
ち、工作物２６、２８は、図示しない砥石に対して傾斜
するのみならず、その全体の位置がずれてしまう。従っ
て、正確な修正を行うことができないという問題があ
る。

【０００８】図１３（Ａ）及び（Ｂ）は、工作物２６、
２８の位置変化の一例を表したものである。この図に示
すように、工作物２６及び工作物２８の中心に軸ｂがあ
ると、工作物２６、２８は、位置ずれすることなく傾斜
する。

【０００９】これは、例えば、ピン１６の位置が工作物
２６、２８の中心の直下になるように、スピンドル装置
１０のフレームの一部（固定部１８）を変更することで
可能となるが、大きさや形状の異なる工作物毎にフレー
ムを変更することは、実際上困難である。

【００１０】また、修正ネジ２０によるスピンドル装置
１０の回転では、微小な修正を行うことはできないとい
う問題もある。そこで、本発明の目的は、工作物の大き
さや形状に対応して正確に微小な修正を行うことができ
るスピンドル装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明で
は、工作物と工具のいずれか一方が固定物として固定さ
れる回転軸と、この回転軸を磁力により径方向に浮上保
持するラジアル磁気軸受と、前記回転軸をその長手方向
における所定の点を回転中心として傾斜させたときの前
記ラジアル磁気軸受での変位量を算出する変位量算出手
段と、この変位量算出手段によって算出された変位量分
前記ラジアル磁気軸受が保持する前記回転軸の浮上位置
を変更する浮上位置変更手段とをスピンドル装置に具備
させて前記目的を達成する。

【００１２】請求項２記載の発明では、請求項１記載の
スピンドル装置において、前記固定物として円筒穴を有
する工作物が前記回転軸に固定されて内面研削される場
合に、前記浮上位置変更手段が、内面研削を行う砥石と
前記円筒穴の内周面との接触位置における接線方向及び
法線方向の少なくとも一方の方向に、前記浮上位置の変
更を行うことで前記目的を達成する。

【００１３】請求項３記載の発明では、請求項１記載の
スピンドル装置に、前記工作物の形状を測定する形状測
定手段を具備させ、前記変位量算出手段は、前記形状測
定手段の測定値に応じて前記回転軸を傾斜させたときの
前記ラジアル磁気軸受での変位量を算出することで前記
目的を達成する。

【００１４】

【作用】請求項１記載のスピンドル装置では、ラジアル
磁気軸受が、回転軸を磁力により径方向に浮上保持す
る。変位量算出手段は、前記回転軸をその長手方向にお
ける所定の点を回転中心として傾斜させたときの前記ラ
ジアル磁気軸受での変位量を算出する。浮上位置変更手
段は、変位量算出手段によって算出された変位量分、前
記ラジアル磁気軸受が保持する前記回転軸の浮上位置を
変更する。これにより、回転軸の固定物が、前記所定の
点を回転中心として傾斜する。

【００１５】請求項２記載のスピンドル装置では、円筒
穴を有する工作物を回転軸に固定して内面研削する場合
に、浮上位置変更手段が、内面研削を行う砥石と円筒穴
の内周面との接触位置における接線方向及び法線方向の
少なくとも一方の方向に、前記浮上位置の変更を行う。

【００１６】請求項３記載のスピンドル装置では、形状
測定手段が工作物の形状を測定し、前記変位量算出手段
は、形状測定手段の測定値に応じて回転軸を傾斜させた
ときの前記ラジアル磁気軸受での変位量を算出する。

【００１７】

【実施例】以下、本発明のスピンドル装置における一実
施例を図１ないし図９を参照して詳細に説明する。図１
は、本実施例によるスピンドル装置の主要構成を表した
ものである。

【００１８】スピンドル装置は、円盤形状の工作物３２
がチャック３４に固定された回転軸３６を回転させるた
めのスピンドル本体７０を備えている。この回転軸３６
に対しては、図１に示した工作物３２の他、例えば、図
１０に示したような円筒形状の工作物２８も固定される
ようになっている。

【００１９】スピンドル本体７０においては、回転軸３
６に対して径方向の磁力（引力）を作用させる、前側第
１電磁石３８１、前側第２電磁石３８２、及び後側第１
電磁石３９１、後側第２電磁石３９２が、回転軸３６を
挟んで対向配置されている。また、回転軸３６の径方向
の位置変位を検出する、前側第１変位センサ４０１、前
側第２変位センサ４０２、及び後側第１変位センサ４１
１、後側第２変位センサ４１２が、それぞれ電磁石３８
１、３８２、３９１、３９２と並んで配設されている。
また、本実施例では、更に、図１において紙面に垂直方
向に、回転軸３６を挟んで対向する２組の電磁石及び変
位センサが設けられている。

【００２０】図２は、スピンドル本体７０を図１におい
て左方から見た場合の各電磁石の配置を表したものであ
る。なお、この図において、鉛直方向をＹ軸方向、水平
方向Ｘ軸方向とする。図２に示すように、前側第１及び
第２電磁石３８１、３８２、及び後側第１及び第２電磁
石３９１、３９２は、水平方向に対して４５°の位置に
配設されている。また、本実施例では、前側第１電磁石
３８１及び前側第２電磁石３８２の位置から９０°回転
した位置に、同様に回転軸３６を挟んで対向する前側第
３電磁石３８３及び前側第４電磁石３８４が配設されて
いる。また、図示しないが、後側第１電磁石３９１、後
側第２電磁石３９２から９０°回転した位置にも、同様
に、後側第３電磁石３９３及び後側第４電磁石３９４が
配設されている。更に、これらの電磁石３８３、３８
４、３９３、３９４に対しても、前側第３及び第４変位
センサ４０３及び４０４、後側第３及び第４変位センサ
４１３及び４１４がそれぞれ並設されている。

【００２１】なお、本実施例においては、変位センサと
して、インダクタンス変換型の変位センサを用いるが、
他の変位センサ、例えば、静電容量型変位センサ、ホー
ル素子変位センサ、渦電流変位センサ等を用いてもよ
い。スピンドル装置は、前側第１及び第２変位センサ４
０１、４０２の検出信号をフィードバックして、前側第
１及び第２電磁石３８１、３８２の励磁電流を制御する
前側第１制御部４３１と、前側第３及び第４変位センサ
４０３、４０４の検出信号をフィードバックして、前側
第３及び第４電磁石３８３、３８４の励磁電流を制御す
る前側第２制御部４３２とを備えている。また、同様
に、後側第１及び第２電磁石３９１、３９２の励磁電流
をフィードバック制御する後側第１制御部４５１、及び
後側第３及び第４電磁石３９３、３９４の励磁電流をフ
ィードバック制御する後側第２制御部（図示せず）を備
えている。

【００２２】各制御部４３１、４３２、４５１等は、同
様の構成であるので、以下前側第１制御部４３１を例に
その構成について説明する。前側第１制御部４３１は、
前側変位センサ４０１、４０２の出力信号から、回転軸
３６の位置変位を示す変位信号を得るセンサ信号調整器
４２ａと、このセンサ信号調整器４２ａより演算器４４
ａを介して供給される変位信号から基準信号Ｓ１を減算
する演算器４６ａとを有している。また、前側第１制御
部４３１は、演算器４６ａから供給された信号に対して
位相を進める等の処理を行うＰＩＤ補償器４８ａと、Ｐ
ＩＤ補償器４８ａから供給された信号の位相を反転させ
る等の処理を行う位相反転器５０ａと、この位相反転器
５０ａで処理された信号に応じて前側電磁石３８１、３
８２の励磁電流を増幅する電力増幅器５２ａ、５３ａと
を有している。

【００２３】前側第１制御部４３１の演算器４６ａに供
給される基準信号Ｓ１は、回転軸３６の浮上位置を指令
する信号であり、本実施例では、前側第１電磁石３８１
と前側第２電磁石３８２と間の中間位置（中立点）を指
令するようになっている。また、他の制御部４３１、４
３２、４５１等における基準信号Ｓ２等も同様に対向す
る各電磁石間の中間位置を指令するものである。

【００２４】以上の各制御部４３１、４３２、４５１等
は、基準信号Ｓ１、Ｓ２等に基づいてそれぞれ各電磁石
３８１、３９２等の磁力をフィードバック制御すること
で、指令された位置に回転軸３６を浮上保持するように
なっている。本実施例では、以上の各電磁石３８１、３
８２、３８３、３８４、及び３９１、３９２、３９３、
３９４と、各変位センサ４０１、４０２、４０３、４０
４、及び４１１、４１２、４１３、４１４と、その制御
部４３１、４３２、及び４５１等とから、回転軸３６を
径方向において４方向（４軸）で支持する４軸制御型の
ラジアル磁気軸受が構成されている。なお、図示しない
が、本実施例では、同様に磁力によって回転軸３６を軸
方向に保持するスラスト磁気軸受を備えている。

【００２５】図３は、円盤形状の工作物３２が回転軸３
６に取り付けられた場合の、スピンドル本体７０を拡大
して表したものである。なお、この図において左右方向
をＺ軸方向とする。スピンドル装置において、工作物３
２を点Ｐを回転中心に点線で示すように傾斜（回転）さ
せたとき、前側変位センサ４０１、４０２の測定位置
で、回転軸３６が中間位置から変位する量をＴとし、後
側変位センサ４１１、４１２の測定位置で変位する量を
Ｕとすると、各変位量Ｔ、Ｕは、次式から求められる。

【００２６】すなわち、Ｔ＝ｄ×Ａ÷Ｒ …（１）、Ｕ
＝ｄ×Ｃ÷Ｒ …（２）となる。但し、この場合、点Ｐ
は、工作物３２の表面における中心点とし、ｄは、工作
物３２を傾斜させたときに点Ｐの直上方の端部Ｍが、Ｚ
軸方向に変位する距離であり、図３において左方向に傾
斜したときに正（図３中のＭ点の実線から点線への傾斜
方向）、右方向に傾斜したときに負の値をとるものとす
る。この距離ｄは、工作物３２の傾斜量を示すパラメー
タの一例であり、工作物３２を傾斜させて形状修正を行
う際の修正量に対応している。また、点Ｐから前側第１
及び第２変位センサ４０１、４０２の測定位置までのＺ
軸方向の距離をＡ、点Ｐから後側第１及び第２変位セン
サ４１１、４１２までの距離をＣ、点Ｐから端部Ｍまで
の距離（半径）をＲとする。

【００２７】図４は、円筒形状の工作物２９を回転軸３
６に取付けた場合のスピンドル本体７０を拡大して表し
たものである。円筒穴２９ａを有する工作物２９を取り
付けた場合、工作物２９をその中心点Ｐ′を回転中心と
して図４に点線で示すように傾斜させると、各変位量
Ｔ、Ｕは、次式で求められる。なお、図４中の点線は、
本来、点ＳＰ′ＱＧをつなぐ線上となるが、ここでは工
作物２９の傾きを強調するためずらしてある。

【００２８】Ｔ＝２×ｄ′×Ａ′÷Ｂ…（３）、Ｕ＝２×ｄ′×Ｃ′÷Ｂ…（４）但し、Ｂは円筒穴２９ａにおける被加工部分の長手方向
（Ｚ軸方向）の長さ、ｄ′は工作物２９の端部における
Ｘ軸方向への変位量を示しており、図３に示した修正量
としての距離ｄに対応している。また、Ａ′やＣ′は、
図３のＡやＣにそれぞれ対応している。

【００２９】本実施例のスピンドル装置は、図１に示す
ように、式（１）、あるいは式（３）の演算を行うオフ
セット用第１演算器５６と、式（２）、あるいは式
（４）の演算を行うオフセット用第２演算器６０とを備
えている。演算器５６、６０は、例えば、操作者によっ
て所定の演算モードが選択されることで、回転軸３６に
取付けられる工作物の形状に応じた演算式を実行するよ
うになっている。すなわち、円盤形状の工作物３２が取
り付けられたときには、それぞれ式（１）と式（２）
を、円筒形状の工作物２９が取り付けられたときには、
それそれ式（３）と式（４）を実行する。

【００３０】演算器５６、６０には、修正量設定器６２
と形状測定器６４がそれぞれ接続されている。修正量設
定器６２は、予め測定しておいた工作物３２や工作物２
９の形状から求めた修正すべき量、すなわち距離ｄ、あ
るいは距離ｄ′の数値が、操作者によって入力されるこ
とで、これをオフセット用第１及び第２演算器５６、６
０に供給するものである。この修正量設定器６２として
は、例えば、パーソナルコンピュータのキーボード等を
用いる。

【００３１】形状測定器６４は、スピンドル装置を用い
て加工した後の工作物３２における平面度や工作物２９
の円筒度等を測定して、修正量としての距離ｄや距離
ｄ′の値を求めてオフセット用第１及び第２演算器５
６、６０に供給するものである。本実施例では、スピン
ドル装置を用いて複数の工作物を順次連続的に加工する
場合において、形状測定器６４が、加工（修正）後の工
作物の形状を常時検査することで、オフセット用第１及
び第２演算器５６、６０に供給される距離ｄ、ｄ′の値
が実際の加工状態に応じた最適の値になるようになって
いる。

【００３２】工作物３２の平面度等の測定は、例えば、
レーザを用いて行う。また、円筒形状の工作物２９の円
筒度等を測定する場合は、空気ノズルから噴出させる空
気の背圧・空気量を基にノズルと測定対象物との隙間を
測定するエアマイクロメータや、２分割された棒状の測
定子を穴の内周面に接触させることで、測定子の開閉状
態から内径を測定するボアゲージ等の測定器を用いる。

【００３３】本実施例では、操作者が修正量設定器６２
と、形状測定器６４のいずれかを選択することで、これ
らのうちの一方から距離ｄあるいは距離ｄ′の値が、オ
フセット用演算器５６、６０に供給されるようになって
いる。なお、スピンドル装置は、これら修正量設定器６
２と形状測定器６４のいずれか一方を備えた構成であっ
てもよい。

【００３４】オフセット用演算器５６、６０は、以上の
修正量設定器６２、あるいは形状測定器６４から、距離
ｄまたは距離ｄ′の値が供給されることで、式（１）、
（２）または式（３）、（４）をそれぞれ実行し、求め
た変位量Ｔ、Ｕに対応する変位信号（以下、「オフセッ
ト信号」という）を、前側第１制御部４３１の演算器４
４ａと、オフセット用第２演算器６０は後側第１制御部
４５１の演算器４４ｂとにそれぞれ供給するようになっ
ている。

【００３５】演算器４４ａは、オフセット用第１演算器
５６から供給されたオフセット信号と、センサ信号調整
器４２ａからの変位信号とを加算し、後側第１制御部４
５１の演算器４４ｂは、オフセット用第２演算器６０か
らのオフセット信号と、センサ信号調整器４２ｂからの
変位信号とを加算するようになっている。

【００３６】これら各演算器４４ａ、４４ｂにおける加
算処理によって、前側第１制御部４３１及び後側第１制
御部４５１では、実際に検出される回転軸３６の位置よ
りも、それぞれ変位量Ｔ、Ｕだけずれた位置に、回転軸
３６が位置しているものとして、回転軸３６の浮上位置
を制御するようになっている。すなわち、各制御部４３
１、４５１による回転軸３６の保持位置が、基準信号Ｓ
１、Ｓ２の指令位置から変位量Ｔ、Ｕ分オフセットさ
れ、回転軸３６が点Ｐを中心に距離ｄまたは距離ｄ′分
傾斜するようになっている。

【００３７】また、図示しないが、本実施例では、前側
第２制御部４３２や後側第２制御部４５２に対しても、
オフセット用演算器５６、６０と同様に式（１）、
（２）及び（３）、（４）をそれぞれ実行する２つ演算
器（以下、これらをそれぞれ「オフセット用第３演算
器」、「オフセット用第４演算器」という）が設けられ
ている。これらオフセット用第３及び第４演算器に対し
ても、修正量設定器６２、あるいは形状測定器６４か
ら、工作物３２の修正量（以下、これを距離ｄ、ｄ′と
区別するため、特に「距離ｅ、ｅ′」という）の値が供
給されるようになっている。従って、図１において紙面
に垂直方向にも、回転軸３６の保持位置をオフセットで
き、工作物を所望の方向に傾斜させることができるよう
になっている。

【００３８】但し、工作物３２を傾斜させる方向に応じ
て、各軸でのオフセット量は、異なってくるので、本実
施例では、修正量設定器６２、あるいは形状測定器６４
が、距離ｄ（あるいは距離ｄ′）と距離ｅ（あるいは距
離ｅ′）の値を、工作物３２を傾斜させる方向に応じ
て、各々独立した値としてオフセット用第１及び第２演
算器５６、６０とオフセット用第３及び第４演算器に供
給するようになっている。

【００３９】なお、回転軸３６は、図示しないモータに
よって回転駆動されるようになっている。次に、このよ
うに構成された実施例の動作について説明する。なお、
以下の説明では、図４に示したように、円筒形状の工作
物２９を回転軸３６に取付けた場合の動作を例に説明す
る。

【００４０】図５は、チャック３４に取付けられた工作
物２８をＺ軸方向から見た場合の、各部の位置関係を表
したものである。工作物を図１０に示した円筒形状の工
作物２９とした場合、回転軸３６の傾斜動作をさせる軸
受位置は、一般に図５に矢印Ｖ、Ｗで示すように、工作
物２９と砥石７２が接触するＸ軸から４５°方向の位置
になる。また、回転中心としての点Ｐ′は、図５に示す
工作物の半径方向における中心で、Ｚ軸方向（図５の紙
面と垂直方向）の加工長さの中央に位置している。

【００４１】先ず、点Ｐ′を回転中心として工作物２９
を水平方向（Ｙ軸まわりのＸ軸方向）に傾斜させる場合
について説明する。図６は、工作物２９が円筒砥石７２
に対し傾斜している場合の研削状態を表したものであ
る。

【００４２】この研削は、円筒工作物２９の内面を砥石
７２が回転Ｚ軸方向（図６中左右長手方向）に往復動し
ながら加工を行う内面研削の例である。この例では、工
作物の回転中心軸Ｊが、砥石７２の回転中心Ｋと往復運
動軸線Ｉに対し傾斜している。この状態で加工を行う
と、円筒穴２９ａは、図６に示すような円錐状の、円筒
度の悪い形状に加工される。

【００４３】そこで、この工作物２９の加工後に、例え
ば、その長手方向２点の直径寸法（図６中Ｅ及びＦ）を
操作者が測定して修正量設定器６２に入力したり、ある
いは、形状測定器６４がＥ及びＦを測定すると、本実施
例のスピンドル装置では、各オフセット用演算器５６、
６０等が、前述の式（３）、（４）をそれぞれ実行し、
オフセット量である変位量Ｔ、Ｕ等を算出する。

【００４４】但し、修正量を示すパラメータとしての距
離ｄ′は、この場合、ｄ′＝（Ｆ−Ｅ）÷４…（５）で
あるので、ＦとＥを形状測定器６４で測定した場合に
は、演算器５６、６０は、式（５）からｄ′をまず求め
て式（３）、（４）を実行する。一方、操作者によって
修正量設定器６２にＥとＦの値が入力された場合には、
修正量設定器６２が式（５）から距離ｄ′を求めて、演
算器５６、６０に供給し、演算器５６、６０は、式
（３）、（４）のみを実行するようにしてもよい。ま
た、演算器５６、６０は、式（５）を式（３）、（４）
にそれぞれ代入して得られる、Ｔ＝（Ｆ−Ｅ）×Ａ′÷
２Ｂ、Ｕ＝（Ｆ−Ｅ）×Ｃ′÷２Ｂを実行するように予
めプログラミングされていてもよい。

【００４５】ところで、各軸受は、図２に示すようにＸ
軸方向に対して４５°傾いた方向にあるため、実際に各
軸受に供給される変位量は、Ｔ／√２、Ｕ／√２等とな
る。このとき、前側軸受用の電磁石に供給されるオフセ
ット量は、絶対値が等しく、オフセット方向の正負は、
電磁石３８３と３８２のペアーで等しく、電磁石３８１
と３８４のペアーで等しい。また、各ペアーで正負は逆
になる。

【００４６】後側電磁石も前側電磁石と同様である。演
算器５６、６０等で算出された変位量Ｔ、Ｕは、各制御
部４３１、４３２、４５１等の演算器４４ａ、４４ｂ等
に供給する。これにより、各制御部４３１、４３２、４
５１等では、回転軸３６の保持位置がオフセットされ、
回転軸３６は、各変位センサ４０１、４０３等の測定位
置において、変位Ｔ、Ｕ等の分、移動した位置に浮上保
持される。すなわち、工作物２９が、点Ｐ′を中心とし
て水平方向に傾斜する（図１３（Ｂ）参照）。

【００４７】次に、この傾斜した状態で、図示しないモ
ータにより回転軸３６を回転駆動し、更に、回転する円
筒砥石７２を工作物２９の円筒穴２９ａの内周面にＸ軸
方向に接触させて図５に示すように内面研削を行う。工
作物２９の円筒穴２９ａが、図６に示すような開口側で
径を大きくする形状を有し、円筒度が悪い場合、前述し
たような回転軸３６の傾斜で、図６において斜線部分が
円筒砥石７２によって研削される。従って、円筒穴２９
ａは、最終的に図６に点線で示すような形状に修正さ
れ、円筒度が改善される。

【００４８】次に、点Ｐ′を回転中心として回転軸３６
を鉛直方向（Ｙ軸方向）に傾斜させる場合について説明
する。この砥石切り込み方向に対して鉛直方向に傾斜さ
せる場合は、特に加工対象が工作物の長穴内径加工の真
直度改善に有効な手段である。

【００４９】長穴内面研削加工の場合、円筒砥石７２を
工作物２９の内周面のＸ軸方向に接触させて内面研削を
行うと加工後の加工面長手方向の真直度は、開口部と最
奥部の直径が小さく、中央部で直径が大きい、たる形状
になることが知られている。そこで、この工作物２９を
鉛直方向に傾斜させた状態で研削を行うと、円筒砥石７
２は、図７に示すように、その前後の斜線で示したＫ部
及びＪ部で、円筒穴２９ａの内周面に接触する。但し、
Ｋ部は、円筒砥石７２の図面奥側の周面であり、Ｊ部
は、手前の周面である。

【００５０】これらＫ部及Ｊ部によって、工作物２９の
円筒穴２９ａは、図８で示す形状になるように研削され
る。従って、工作物２８の円筒穴２８ａが、例えば、修
正前に図９に示すようなたる形状であった場合、略点線
で示すような形状に修正され、円筒度及び真直度が改善
される。

【００５１】このとき、前側軸受用の電磁石に供給され
るオフセット量は、絶対値が等しく、オフセット方向の
正負は、図２中の電磁石３８１と３８３のペアーで等し
く、電磁石３８２と３８４のペアーで等しい。また、各
ペアーで正負は逆になる。後側電磁石も前側電磁石と同
様である。

【００５２】以上説明したように、本実施例のスピンド
ル装置によれば、ラジアル磁気軸受による回転軸３６の
保持位置をオフセットすることで、例えば、工作物の加
工中心を回転中心として回転軸３６を傾斜させることが
できるので、位置ずれすることなく工作物が傾斜する。
従って、正確な修正を行うことができる。

【００５３】また、本実施例では、ｎｍ単位で回転軸３
６の位置制御を行うことができる磁気軸受を用いて工作
物を傾斜させるので、極めて微細な修正を正確に行うこ
とができる。本実施例では、形状測定器６４によって、
加工後の工作物の修正状態をフィードバックするように
しているので、実際の修正状態に則した最適の値の修正
量（平面加工時の距離ｄ（ｄ′）、ｅ（ｅ′）や、円筒
内面加工時の直径寸法Ｅ、Ｆ）を得ることができる。従
って、常に正確な修正を行うことができる。

【００５４】また、前側第１制御部４３１及び後側第１
制御部４５１をオフセットするためのオフセット用第１
及び第２演算器５６、６０と、前側第２制御部４３２及
び後側第２制御部をオフセットするためのオフセット用
第３及び第４演算器とを備え、これらに、修正量をそれ
ぞれ独立した値として供給するようにしたので、回転軸
３６を所望の方向に傾斜させることができる。従って、
円筒形状の工作物２９の内面研削をする場合において、
円筒砥石７２と円筒穴２９ａ内周面との接触位置に応じ
て、所定の方向に工作物２９を傾斜させることで、円筒
度と真直度を修正することができる。

【００５５】なお、以上の実施例では、式（１）、
（２）、あるいは式（３）、（４）によって磁気軸受の
オフセット量Ｔ、Ｕを求めるようにしたが、他の方法で
求めるようにしてもよい。例えば、修正量として、工作
物を傾斜させる角度θを用い、Ｔ＝Ａｔａｎθ、Ｕ＝Ｃ
ｔａｎθの式で求めてもよい。

【００５６】また、センサ信号調整器４２ａ、４２ｂ等
からの変位信号にオフセット信号を加えることで、各制
御部４３１、４３２、４５１等による保持位置をオフセ
ットするようにしていたが、他の方法でオフセットを行
ってもよい。例えば、基準信号Ｓ１、Ｓ２等からオフセ
ット信号を減算して、基準信号Ｓ１、Ｓ２等が指令する
位置を変更することで、オフセットしてもよい。

【００５７】以上の実施例では、点Ｐや点Ｐ′の位置を
工作物の中心としたが、修正すべき工作物の形状に応じ
て、他の位置にしてもよい。この場合、例えば、式
（１）、（２）、式（３）、（４）のＡやＣ等の値を変
更すれば、所望の位置を回転中心とすることができる。

【００５８】また、以上の実施例では、工作物を回転さ
せるためのスピンドル装置において、回転軸３６を傾斜
させることで、工作物の形状修正を行うようにしていた
が、本発明は、砥石を回転させるためのスピンドル装置
においても適用可能である。

【００５９】

【発明の効果】本発明のスピンドル装置によれば、工作
物の大きさや形状に対応して正確に微小な修正を行うこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例によるスピンドル装置の構成
を示したも説明図である。

【図２】同装置における電磁石の配置を示した説明図で
ある。

【図３】同装置におけるスピンドル本体を拡大して示し
た説明図である。

【図４】同装置におけるスピンドル本体を拡大して示し
た説明図である。

【図５】同装置において円筒形状の工作物の形状修正を
行う場合の各部の位置関係を示した説明図である。

【図６】同装置の回転軸を傾斜させて研削を行った場合
の研削状態の一例を示した説明図である。

【図７】同装置の回転軸を傾斜させて研削を行った場合
の研削状態の他の例を示した説明図である。

【図８】図７に示した研削状態において工作物が研削さ
れる形状を示した説明図である。

【図９】工作物の形状の一例を示した図である。

【図１０】（Ａ）は、従来のスピンドル装置の平面図、
（Ｂ）は、同側面図である。

【図１１】円筒穴を有する工作物の形状を示した断面図
である。

【図１２】従来のスピンドル装置において工作物を傾斜
させた場合の位置変化を示した説明図である。

【図１３】工作物を傾斜させたときの位置変化の一例を
示した説明図である。

【符号の説明】

３２、２９工作物３４チャック３６回転軸４２ａ、４２ｂセンサ信号調整器４４ａ、４４ｂ演算器４６ａ、４６ｂ演算器４８ａ、４８ｂＰＩＤ補償器５０ａ、５０ｂ位相反転器５２、５３電力増幅器５６オフセット用第１演算器６０オフセット用第２演算器６２修正量設定器６４形状測定器７０スピンドル本体３８１前側第１電磁石３８２前側第２電磁石３８３前側第３電磁石３８４前側第４電磁石３９１後側第１電磁石３９２後側第２電磁石３９３後側第３電磁石３９４後側第４電磁石４０１前側第１変位センサ４０２前側第２変位センサ４０３前側第３変位センサ４０４前側第４変位センサ４１１後側第１変位センサ４１２後側第２変位センサ４１３後側第３変位センサ４１４後側第４変位センサ４３１前側第１制御部４３２前側第２制御部４５１後側第１制御部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｆ１６Ｃ 32/06 Ａ // Ｂ２３Ｑ 17/20 Ａ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】工作物と工具のいずれか一方が固定物と
して固定される回転軸と、この回転軸を磁力により径方向に浮上保持するラジアル
磁気軸受と、前記回転軸をその長手方向における所定の点を回転中心
として傾斜させたときの前記ラジアル磁気軸受での変位
量を算出する変位量算出手段と、この変位量算出手段によって算出された変位量分、前記
ラジアル磁気軸受が保持する前記回転軸の浮上位置を変
更する浮上位置変更手段とを具備することを特徴とする
スピンドル装置。
【請求項２】前記固定物として円筒穴を有する工作物
が前記回転軸に固定されて内面研削される場合に、前記
浮上位置変更手段は、内面研削を行う砥石と前記円筒穴
の内周面との接触位置における接線方向及び法線方向の
少なくとも一方の方向に、前記浮上位置の変更を行うこ
とを特徴とする請求項１記載のスピンドル装置。
【請求項３】前記工作物の形状を測定する形状測定手
段を備え、前記変位量算出手段は、前記形状測定手段の測定値に応
じて前記回転軸を傾斜させたときの前記ラジアル磁気軸
受での変位量を算出することを特徴とする請求項１記載
のスピンドル装置。