JPH1113759A - 静圧磁気複合軸受およびスピンドル装置 - Google Patents
静圧磁気複合軸受およびスピンドル装置Info
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- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T409/00—Gear cutting, milling, or planing
- Y10T409/30—Milling
- Y10T409/309352—Cutter spindle or spindle support
Abstract
(57)【要約】
【課題】 静圧軸受の優れた動剛性および回転精度と磁
気軸受の優れた静剛性とを併せ持ち、コンパクト化が図
れる静圧磁気複合軸受およびスピンドル装置を提供す
る。 【解決手段】 静圧軸受９と磁気軸受８とを一体化した
静圧磁気複合軸受３とする。この静圧磁気複合軸受３と
ビルトイン型のモータ５とを組み合わせてスピンドル装
置１とする。静圧磁気複合軸受３は、磁気軸受８のステ
ータコア１３の内部に、静圧軸受９の給気通路および自
成絞り１５を設ける。これにより、磁気軸受８と静圧軸
受９の部品を兼用させると共に、静圧の軸受隙間ｄと磁
気のギャップとを共用させ、コンパクト化を図る。この
静圧磁気複合軸受は、ラジアル軸受の他にアキシャル軸
受にも適用できる。
気軸受の優れた静剛性とを併せ持ち、コンパクト化が図
れる静圧磁気複合軸受およびスピンドル装置を提供す
る。 【解決手段】 静圧軸受９と磁気軸受８とを一体化した
静圧磁気複合軸受３とする。この静圧磁気複合軸受３と
ビルトイン型のモータ５とを組み合わせてスピンドル装
置１とする。静圧磁気複合軸受３は、磁気軸受８のステ
ータコア１３の内部に、静圧軸受９の給気通路および自
成絞り１５を設ける。これにより、磁気軸受８と静圧軸
受９の部品を兼用させると共に、静圧の軸受隙間ｄと磁
気のギャップとを共用させ、コンパクト化を図る。この
静圧磁気複合軸受は、ラジアル軸受の他にアキシャル軸
受にも適用できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、静圧気体軸受と
磁気軸受とを組み合わせた静圧磁気複合軸受およびその
軸受を備えたスピンドル装置、例えば高速切削加工機等
に用いられる静圧磁気複合軸受およびスピンドル装置に
関する。
磁気軸受とを組み合わせた静圧磁気複合軸受およびその
軸受を備えたスピンドル装置、例えば高速切削加工機等
に用いられる静圧磁気複合軸受およびスピンドル装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】磁気軸受
は、大きな軸受ギャップを持つため回転によるトルクロ
スが極めて小さく、積分制御により大きな静剛性を付与
できる特徴がある。図２６は、従来のアルミ材用高速ミ
ーリング磁気軸受スピンドル装置を示す縦断面図であ
る。この従来例のスピンドル装置は、タッチダウンベア
リング２５１、工具２５２、変位センサ２５３、ラジア
ル磁気軸受２５４、スラスト磁気軸受２５５、モータ２
５６、ラジアル磁気軸受２５７、変位センサ２５８、お
よび主軸２５９を有する。この磁気軸受スピンドル装置
は、最高回転数：４万ｒｐｍ、出力：１５ｋＷ、最大切
削能力：１２５０ｃｍ3 ／ｍｉｎの各性能を有し、上記
用途として大変優れたものである。
は、大きな軸受ギャップを持つため回転によるトルクロ
スが極めて小さく、積分制御により大きな静剛性を付与
できる特徴がある。図２６は、従来のアルミ材用高速ミ
ーリング磁気軸受スピンドル装置を示す縦断面図であ
る。この従来例のスピンドル装置は、タッチダウンベア
リング２５１、工具２５２、変位センサ２５３、ラジア
ル磁気軸受２５４、スラスト磁気軸受２５５、モータ２
５６、ラジアル磁気軸受２５７、変位センサ２５８、お
よび主軸２５９を有する。この磁気軸受スピンドル装置
は、最高回転数：４万ｒｐｍ、出力：１５ｋＷ、最大切
削能力：１２５０ｃｍ3 ／ｍｉｎの各性能を有し、上記
用途として大変優れたものである。
【０００３】しかし、磁気軸受スピンドル装置は、加工
中に主軸の曲げ固有振動数の影響を受け易く、そのため
非常に複雑な制御系を構成する必要がある。したがっ
て、様々な加工条件への対応が要求される汎用工作機用
スピンドル装置としては適さない。
中に主軸の曲げ固有振動数の影響を受け易く、そのため
非常に複雑な制御系を構成する必要がある。したがっ
て、様々な加工条件への対応が要求される汎用工作機用
スピンドル装置としては適さない。
【０００４】一方、非接触の軸受として、磁気軸受のほ
かに静圧気体軸受がある。静圧気体軸受は、回転精度が
極めて高く優れた動的安定性を持っているが、圧縮性を
有するために、静剛性および負荷容量が小さく、汎用工
作機械用としてはほとんど適用例がない。
かに静圧気体軸受がある。静圧気体軸受は、回転精度が
極めて高く優れた動的安定性を持っているが、圧縮性を
有するために、静剛性および負荷容量が小さく、汎用工
作機械用としてはほとんど適用例がない。
【０００５】そこで、最近、高速加工機用スピンドル装
置として、図２７に縦断面図で示すような、静圧気体軸
受と磁気軸受とを組合せた複合軸受スピンドル装置が提
案され、実用化が検討されている。この従来例のスピン
ドル装置は、変位センサ２６３、ラジアル磁気軸受２６
４、スラスト磁気軸受２６５、モータ２６６、ラジアル
磁気軸受２６７、変位センサ２６８、変位センサ２７
０、主軸２７１、および静圧気体軸受２７２，２７３を
有する。
置として、図２７に縦断面図で示すような、静圧気体軸
受と磁気軸受とを組合せた複合軸受スピンドル装置が提
案され、実用化が検討されている。この従来例のスピン
ドル装置は、変位センサ２６３、ラジアル磁気軸受２６
４、スラスト磁気軸受２６５、モータ２６６、ラジアル
磁気軸受２６７、変位センサ２６８、変位センサ２７
０、主軸２７１、および静圧気体軸受２７２，２７３を
有する。
【０００６】しかし、同図の複合軸受スピンドル装置で
は、磁気軸受２６４，２６７と、静圧気体軸受２７２，
２７３とを、軸方向に並べて配置しているため、主軸２
７１が長くなり、曲げ固有振動数が低くなるという問題
点がある。また、磁気軸受を単独で適用するスピンドル
装置の場合と全く同じ構造の制御系の構成を採用してい
るために、静圧気体軸受の動的安定性を損ね、むしろ外
乱発生源として作用するという問題点もある。また、こ
のスピンドル装置で高回転精度を得るためには、磁気軸
受用変位センサが高精度であることが要求されるが、通
常、磁気軸受に使用される変位センサは渦電流センサな
どの磁気センサが用いられ、分解能は１μｍ程度であ
る。一方、高精度変位センサとしては静電容量型変位セ
ンサがあるが、高価で利用は難しい。したがって、静圧
気体軸受，磁気軸受の特長を生かしつつ、欠点を補い合
うという目的は十分に達成されていないのが現状であ
る。
は、磁気軸受２６４，２６７と、静圧気体軸受２７２，
２７３とを、軸方向に並べて配置しているため、主軸２
７１が長くなり、曲げ固有振動数が低くなるという問題
点がある。また、磁気軸受を単独で適用するスピンドル
装置の場合と全く同じ構造の制御系の構成を採用してい
るために、静圧気体軸受の動的安定性を損ね、むしろ外
乱発生源として作用するという問題点もある。また、こ
のスピンドル装置で高回転精度を得るためには、磁気軸
受用変位センサが高精度であることが要求されるが、通
常、磁気軸受に使用される変位センサは渦電流センサな
どの磁気センサが用いられ、分解能は１μｍ程度であ
る。一方、高精度変位センサとしては静電容量型変位セ
ンサがあるが、高価で利用は難しい。したがって、静圧
気体軸受，磁気軸受の特長を生かしつつ、欠点を補い合
うという目的は十分に達成されていないのが現状であ
る。
【０００７】この発明の目的は、このような課題を解消
し、静圧気体軸受の優れた動剛性および高回転精度と磁
気軸受の優れた静剛性とを併せ持ち、コンパクト化が図
れる静圧磁気複合軸受、およびその軸受を備えたスピン
ドル装置を提供することである。この発明の他の目的
は、主軸長の短縮が図れるようにすることである。この
発明のさらに他の目的は、高速回転に適した静圧磁気複
合軸受およびスピンドル装置を提供することである。
し、静圧気体軸受の優れた動剛性および高回転精度と磁
気軸受の優れた静剛性とを併せ持ち、コンパクト化が図
れる静圧磁気複合軸受、およびその軸受を備えたスピン
ドル装置を提供することである。この発明の他の目的
は、主軸長の短縮が図れるようにすることである。この
発明のさらに他の目的は、高速回転に適した静圧磁気複
合軸受およびスピンドル装置を提供することである。
【０００８】この発明のさらに他の目的は、高精度な変
位検出を可能にすると共に、静圧気体軸受と磁気軸受の
相互干渉の防止を容易とすることである。この発明のさ
らに他の目的は、電磁石のコアやロータの材質の選定や
組み合わせにより、絞りの加工性の向上による静圧気体
軸受の高精度化や、コンパクト化、鉄損の軽減による発
熱防止、高速回転化等を実現可能とすることである。こ
の発明のさらに他の目的は、制御系の工夫により、静圧
気体軸受の優れた動的安定性を損ねることなく、磁気軸
受の特長である静剛性の向上を可能とすることである。
位検出を可能にすると共に、静圧気体軸受と磁気軸受の
相互干渉の防止を容易とすることである。この発明のさ
らに他の目的は、電磁石のコアやロータの材質の選定や
組み合わせにより、絞りの加工性の向上による静圧気体
軸受の高精度化や、コンパクト化、鉄損の軽減による発
熱防止、高速回転化等を実現可能とすることである。こ
の発明のさらに他の目的は、制御系の工夫により、静圧
気体軸受の優れた動的安定性を損ねることなく、磁気軸
受の特長である静剛性の向上を可能とすることである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この発明の静圧磁気複合
軸受は、いずれも静圧気体軸受と磁気軸受とを所定の関
係で組み合わせて構成される。このため、静圧気体軸受
の優れた動剛性および回転精度と磁気軸受の優れた静剛
性という両者の特長を生かした軸受とできる。なお、静
圧気体軸受は、例えば静圧空気軸受とされる。このうち
請求項１記載の静圧磁気複合軸受は、磁気軸受の電磁石
のコア内に、静圧気体軸受の軸受隙間へ給気する絞りを
形成したものである。請求項２記載の静圧磁気複合軸受
は、磁気軸受と静圧気体軸受とを、互いに兼用部分が生
じるように一体化したものである。請求項３記載の静圧
磁気複合軸受は、磁気軸受の軸受ステータに自成絞りま
たはオリフィス絞りを設けることで、静圧気体軸受と磁
気軸受とを一体化したものである。自成絞りは、絞りの
役目を給気孔と軸受隙間とで作られる仮想的な円筒面で
行うものである。磁気軸受は、ロータの変位を測定する
変位測定手段を有し、この変位測定手段の測定値に従っ
て電磁力を発生させロータを所定の位置に支持するもの
である。変位の測定手段は、変位を直接に測定するもの
であっても、間接的に測定するもの、すなわち結果的に
前記変位に換算可能な別の測定対象を測定するものであ
っても良い。これら請求項１〜３の軸受は、ラジアル軸
受であっても、アキシャル軸受であっても良い。請求項
４記載の静圧磁気複合軸受は、ラジアル軸受であって、
磁気軸受の全体の軸方向幅内に静圧気体軸受を設けたも
のである。請求項５記載の静圧磁気複合軸受は、ラジア
ル軸受であって、静圧気体軸受の全体の軸方向幅内に磁
気軸受を設けたものである。請求項６記載の静圧磁気複
合軸受は、ラジアル軸受であって、静圧気体軸受の軸受
隙間と、磁気軸受のロータおよびコア間のギャップと
を、互いに軸方向に略同じ位置に設けたものである。
軸受は、いずれも静圧気体軸受と磁気軸受とを所定の関
係で組み合わせて構成される。このため、静圧気体軸受
の優れた動剛性および回転精度と磁気軸受の優れた静剛
性という両者の特長を生かした軸受とできる。なお、静
圧気体軸受は、例えば静圧空気軸受とされる。このうち
請求項１記載の静圧磁気複合軸受は、磁気軸受の電磁石
のコア内に、静圧気体軸受の軸受隙間へ給気する絞りを
形成したものである。請求項２記載の静圧磁気複合軸受
は、磁気軸受と静圧気体軸受とを、互いに兼用部分が生
じるように一体化したものである。請求項３記載の静圧
磁気複合軸受は、磁気軸受の軸受ステータに自成絞りま
たはオリフィス絞りを設けることで、静圧気体軸受と磁
気軸受とを一体化したものである。自成絞りは、絞りの
役目を給気孔と軸受隙間とで作られる仮想的な円筒面で
行うものである。磁気軸受は、ロータの変位を測定する
変位測定手段を有し、この変位測定手段の測定値に従っ
て電磁力を発生させロータを所定の位置に支持するもの
である。変位の測定手段は、変位を直接に測定するもの
であっても、間接的に測定するもの、すなわち結果的に
前記変位に換算可能な別の測定対象を測定するものであ
っても良い。これら請求項１〜３の軸受は、ラジアル軸
受であっても、アキシャル軸受であっても良い。請求項
４記載の静圧磁気複合軸受は、ラジアル軸受であって、
磁気軸受の全体の軸方向幅内に静圧気体軸受を設けたも
のである。請求項５記載の静圧磁気複合軸受は、ラジア
ル軸受であって、静圧気体軸受の全体の軸方向幅内に磁
気軸受を設けたものである。請求項６記載の静圧磁気複
合軸受は、ラジアル軸受であって、静圧気体軸受の軸受
隙間と、磁気軸受のロータおよびコア間のギャップと
を、互いに軸方向に略同じ位置に設けたものである。
【００１０】これら請求項１ないし請求項６の軸受のよ
うに、磁気軸受と静圧気体軸受とを一体化することで、
単に静圧気体軸受と磁気軸受とを軸方向に並べて配置す
る場合と比べて、構成がコンパクトになる。ラジアル軸
受に適用した場合は、静圧による支持と磁気による支持
とに、ロータとなる主軸に別の長さ部分を必要とせず、
軸方向に短い複合軸受とでき、主軸長さを短くできる。
これにより、曲げ固有振動数が高められ、より高速回転
が可能となる。また、軸方向に対する磁気軸受の支持中
心点と静圧気体軸受の支持中心点とを略一致させること
ができ、両軸受の制御が容易になる。アキシャル軸受に
適用した場合は、単に静圧気体軸受と磁気軸受とを径方
向に並べて配置する場合に比べて、構成がコンパクトに
なり、ロータの軸受対向面の径を小さくできる。静圧気
体軸受の給気形式に自成絞りを用いた場合は、ニューマ
ティクハンマに対する安定性が向上し、高周波域の軸受
安定性、すなわち動剛性を高めることができる。
うに、磁気軸受と静圧気体軸受とを一体化することで、
単に静圧気体軸受と磁気軸受とを軸方向に並べて配置す
る場合と比べて、構成がコンパクトになる。ラジアル軸
受に適用した場合は、静圧による支持と磁気による支持
とに、ロータとなる主軸に別の長さ部分を必要とせず、
軸方向に短い複合軸受とでき、主軸長さを短くできる。
これにより、曲げ固有振動数が高められ、より高速回転
が可能となる。また、軸方向に対する磁気軸受の支持中
心点と静圧気体軸受の支持中心点とを略一致させること
ができ、両軸受の制御が容易になる。アキシャル軸受に
適用した場合は、単に静圧気体軸受と磁気軸受とを径方
向に並べて配置する場合に比べて、構成がコンパクトに
なり、ロータの軸受対向面の径を小さくできる。静圧気
体軸受の給気形式に自成絞りを用いた場合は、ニューマ
ティクハンマに対する安定性が向上し、高周波域の軸受
安定性、すなわち動剛性を高めることができる。
【００１１】これらの構成において、磁気軸受の電磁石
コアの電磁力発生面に静圧気体軸受の自成絞りを設け、
前記電磁力発生面とロータとの隙間を０．１mm以下とす
ることが好ましい。このように、電磁石コアに微小な自
成絞りを設けるようにすると、磁気軸受の磁束の磁路に
しか利用できなかった電磁石のコア断面を有効利用でき
る。コアのヨーク部分の間は、通常は電磁石コイルの収
納スペースとなるため、この部位にノズルを形成する場
合は、このコイルとの干渉を考慮しなくてはならない
が、コアにノズルを設けることで、このようなコイルと
の干渉の問題がなくなる。
コアの電磁力発生面に静圧気体軸受の自成絞りを設け、
前記電磁力発生面とロータとの隙間を０．１mm以下とす
ることが好ましい。このように、電磁石コアに微小な自
成絞りを設けるようにすると、磁気軸受の磁束の磁路に
しか利用できなかった電磁石のコア断面を有効利用でき
る。コアのヨーク部分の間は、通常は電磁石コイルの収
納スペースとなるため、この部位にノズルを形成する場
合は、このコイルとの干渉を考慮しなくてはならない
が、コアにノズルを設けることで、このようなコイルと
の干渉の問題がなくなる。
【００１２】これらの構成の軸受をラジアル軸受に適用
した場合に、磁気軸受を構成する３個以上の電磁石を円
周方向に並べて設け、各電磁石のコアの一対の磁極を回
転軸方向に並て設け、各電磁石の同一円周上に並ぶ磁極
の極性を互いに一致させても良い。各電磁石のコアは、
例えば馬蹄形を呈するように設ける。このように電磁石
のコアを構成することで、ロータの回転に伴い、磁気軸
受のロータで発生するヒステリシス損および渦電流損を
軽減できる。これらの損失が軽減されることで、ロータ
の発熱が抑制され、ロータの熱膨張による静圧気体軸受
の軸受隙間の減少を最小限に抑え、安定した静圧気体軸
受の性能を得ることができる。このように磁極を回転軸
方向に並べる構成において、全ての電磁石のコアにおけ
る片方の磁極を、互いに繋がった共通のものとしても良
い。このようにコアを構成することで、電磁石の加工工
数を減少できると共に、ロータの回転に伴って発生する
磁気軸受のロータでの鉄損をさらに軽減することがで
き、より高速回転に対応できる。
した場合に、磁気軸受を構成する３個以上の電磁石を円
周方向に並べて設け、各電磁石のコアの一対の磁極を回
転軸方向に並て設け、各電磁石の同一円周上に並ぶ磁極
の極性を互いに一致させても良い。各電磁石のコアは、
例えば馬蹄形を呈するように設ける。このように電磁石
のコアを構成することで、ロータの回転に伴い、磁気軸
受のロータで発生するヒステリシス損および渦電流損を
軽減できる。これらの損失が軽減されることで、ロータ
の発熱が抑制され、ロータの熱膨張による静圧気体軸受
の軸受隙間の減少を最小限に抑え、安定した静圧気体軸
受の性能を得ることができる。このように磁極を回転軸
方向に並べる構成において、全ての電磁石のコアにおけ
る片方の磁極を、互いに繋がった共通のものとしても良
い。このようにコアを構成することで、電磁石の加工工
数を減少できると共に、ロータの回転に伴って発生する
磁気軸受のロータでの鉄損をさらに軽減することがで
き、より高速回転に対応できる。
【００１３】この発明の請求項１〜請求項３の静圧磁気
複合軸受において、アキシャル軸受とした場合に、ロー
タの軸方向の片側のみに磁気軸受の電磁石および静圧気
体軸受の絞りを配置し、磁気軸受による電磁力と静圧気
体軸受による軸受作用力とを釣り合わせて支持するよう
にしても良い。このように片方のみに電磁石および絞り
を配置することで、軸受構成がより一層コンパクトにな
る。
複合軸受において、アキシャル軸受とした場合に、ロー
タの軸方向の片側のみに磁気軸受の電磁石および静圧気
体軸受の絞りを配置し、磁気軸受による電磁力と静圧気
体軸受による軸受作用力とを釣り合わせて支持するよう
にしても良い。このように片方のみに電磁石および絞り
を配置することで、軸受構成がより一層コンパクトにな
る。
【００１４】この発明の静圧磁気複合軸受スピンドル装
置は、この発明の前記のいずれかの構成の静圧磁気複合
軸受を含み、前記ロータを有する主軸を回転自在に支持
したものである。この構成によると、大きな静剛性と優
れた動的安定性が得られ、かつ主軸を短くできて、主軸
の曲げ固有振動数が高められるため、汎用の高速加工機
用スピンドル装置として実用化が可能となる。この構成
のスピンドル装置おいて、主軸の負荷側先端部に、ラジ
アル軸受となる静圧磁気複合軸受を配置しても良い。こ
れにより、主軸先端に伝わるラジアル負荷に負荷に対し
て、軸受作用力を有効に作用させることができる。特
に、静的負荷に対しては、例えば磁気軸受の制御を積分
動作や比例積分動作とすることにより、高い剛性を得る
ことができる。
置は、この発明の前記のいずれかの構成の静圧磁気複合
軸受を含み、前記ロータを有する主軸を回転自在に支持
したものである。この構成によると、大きな静剛性と優
れた動的安定性が得られ、かつ主軸を短くできて、主軸
の曲げ固有振動数が高められるため、汎用の高速加工機
用スピンドル装置として実用化が可能となる。この構成
のスピンドル装置おいて、主軸の負荷側先端部に、ラジ
アル軸受となる静圧磁気複合軸受を配置しても良い。こ
れにより、主軸先端に伝わるラジアル負荷に負荷に対し
て、軸受作用力を有効に作用させることができる。特
に、静的負荷に対しては、例えば磁気軸受の制御を積分
動作や比例積分動作とすることにより、高い剛性を得る
ことができる。
【００１５】この発明の前記各静圧磁気複合軸受におい
て、ロータの変位を測定する変位測定手段は、静圧気体
軸受の軸受面の圧力を測定する圧力センサとし、この圧
力センサの測定値を用いてロータの変位を求め、磁気軸
受の磁力制御を行うようにしても良い。このように静圧
気体軸受面の圧力を直接測定し、これをロータ変位に換
算して軸受の制御に利用することにより、他の方式のセ
ンサで問題となるロータセンサターゲット面の磁気特性
むらによるセンサの誤動作がなく、高精度なセンシング
が可能となる。例えば、分解能がサブミクロン以下の高
精度な変位検出が可能になると同時に、センサに小型の
ものが使用できて、センサを軸受内部に収納することが
でき、コンパクトな軸受構成が可能となる。また、静圧
気体軸受の圧力をロータ変位に換算することで、静圧気
体軸受の軸受中心を磁気軸受中心に設定できることか
ら、両軸受の相互干渉を防ぐことが容易となる。前記圧
力センサに半導体圧力センサを使用した場合は、圧力測
定部のコンパクト化が図れる。
て、ロータの変位を測定する変位測定手段は、静圧気体
軸受の軸受面の圧力を測定する圧力センサとし、この圧
力センサの測定値を用いてロータの変位を求め、磁気軸
受の磁力制御を行うようにしても良い。このように静圧
気体軸受面の圧力を直接測定し、これをロータ変位に換
算して軸受の制御に利用することにより、他の方式のセ
ンサで問題となるロータセンサターゲット面の磁気特性
むらによるセンサの誤動作がなく、高精度なセンシング
が可能となる。例えば、分解能がサブミクロン以下の高
精度な変位検出が可能になると同時に、センサに小型の
ものが使用できて、センサを軸受内部に収納することが
でき、コンパクトな軸受構成が可能となる。また、静圧
気体軸受の圧力をロータ変位に換算することで、静圧気
体軸受の軸受中心を磁気軸受中心に設定できることか
ら、両軸受の相互干渉を防ぐことが容易となる。前記圧
力センサに半導体圧力センサを使用した場合は、圧力測
定部のコンパクト化が図れる。
【００１６】この発明の静圧磁気複合軸受において、ラ
ジアル軸受とした場合に、ロータの直径方向の両側に対
向する静圧気体軸受面における静圧の圧力差を前記圧力
センサで測定し、この測定値からロータの変位を求める
ようにしても良い。このように圧力センサを配置するこ
とで、少ない圧力センサ数で精度良くロータの変位を求
めることができる。
ジアル軸受とした場合に、ロータの直径方向の両側に対
向する静圧気体軸受面における静圧の圧力差を前記圧力
センサで測定し、この測定値からロータの変位を求める
ようにしても良い。このように圧力センサを配置するこ
とで、少ない圧力センサ数で精度良くロータの変位を求
めることができる。
【００１７】この発明の静圧磁気複合軸受において、ア
キシャル軸受とした場合に、静圧気体軸受面の同一円周
上の３か所以上の圧力を前記圧力センサにより測定し、
これらの圧力測定値からロータのアキシャル方向の変位
を求めるようにしても良い。このように圧力測定個所を
設定することにより、少ないセンサ個数で、したがって
低コストで、ロータのアキシャル方向の変位を精度良く
測定することができる。
キシャル軸受とした場合に、静圧気体軸受面の同一円周
上の３か所以上の圧力を前記圧力センサにより測定し、
これらの圧力測定値からロータのアキシャル方向の変位
を求めるようにしても良い。このように圧力測定個所を
設定することにより、少ないセンサ個数で、したがって
低コストで、ロータのアキシャル方向の変位を精度良く
測定することができる。
【００１８】上記のように３個所で圧力測定をする代わ
りに、静圧気体軸受面の同一円周上で直径方向に対向す
る２か所の圧力を前記圧力センサで測定し、これらの測
定値からロータのアキシャル方向の変位を求めるように
しても良い。これにより、より少ないセンサ個数で、よ
り低コストでロータのアキシャル方向の変位を精度良く
測定することができる。
りに、静圧気体軸受面の同一円周上で直径方向に対向す
る２か所の圧力を前記圧力センサで測定し、これらの測
定値からロータのアキシャル方向の変位を求めるように
しても良い。これにより、より少ないセンサ個数で、よ
り低コストでロータのアキシャル方向の変位を精度良く
測定することができる。
【００１９】この発明の静圧磁気複合軸受において、ア
キシャル軸受とした場合に、ロータの軸方向両側に磁気
軸受の電磁石および静圧気体軸受の絞りを配置しても良
い。この場合に、ロータを介して対向する一方の静圧気
体軸受面の任意個所と、他方の静圧気体軸受面における
前記任意個所のロータ中心に対して点対称にある個所の
圧力を前記圧力センサで測定し、両測定値からロータの
アキシャル方向の変位を求めるようにしても良い。この
ように圧力測定個所を定めることにより、より一層少な
いセンサ個数で、したがってより一層低コストで、ロー
タのアキシャル方向の変位を精度良く測定することがで
きる。
キシャル軸受とした場合に、ロータの軸方向両側に磁気
軸受の電磁石および静圧気体軸受の絞りを配置しても良
い。この場合に、ロータを介して対向する一方の静圧気
体軸受面の任意個所と、他方の静圧気体軸受面における
前記任意個所のロータ中心に対して点対称にある個所の
圧力を前記圧力センサで測定し、両測定値からロータの
アキシャル方向の変位を求めるようにしても良い。この
ように圧力測定個所を定めることにより、より一層少な
いセンサ個数で、したがってより一層低コストで、ロー
タのアキシャル方向の変位を精度良く測定することがで
きる。
【００２０】これら各構成の静圧磁気複合軸受におい
て、前記圧力センサを、静圧気体軸受面の圧力測定個所
から離さずに配置しても良い。すなわち、圧力センサ
を、静圧気体軸受面の圧力測定個所またはその近傍に直
接に固定しても良い。これにより、所望の測定面圧力を
直接に測定することができる。
て、前記圧力センサを、静圧気体軸受面の圧力測定個所
から離さずに配置しても良い。すなわち、圧力センサ
を、静圧気体軸受面の圧力測定個所またはその近傍に直
接に固定しても良い。これにより、所望の測定面圧力を
直接に測定することができる。
【００２１】また、これら各構成の静圧磁気複合軸受に
おいて、圧力センサを測定面に配置する代わりに、圧力
センサを静圧気体軸受面と離して配置し、圧力センサと
静圧気体軸受面を、微細孔、またはパイプ、またはこれ
ら微細孔およびパイプの両方で連結しても良い。この構
成において、例えば、前記微細孔は、静圧気体軸受面に
設け、直径１mm以下の孔とする。前記パイプは、前記微
細孔に接続して用い、内径が１mm以下のものとする。こ
のパイプの先端に圧力センサを取付ける。このように、
微細孔またはパイプを用いると、静圧気体軸受面または
静圧磁気複合軸受自体が小さくて圧力センサが収納でき
ない場合に、あるいはこの軸受を利用したスピンドル装
置内に空きスペースがある場合に効果的である。また、
圧力測定用に設けた静圧気体軸受面の微細孔径を直径１
mm以下とすることにより、静圧気体軸受への影響を少な
くし、またそれに接続するパイプ径を１mm以下の内径と
することで、周波数特性を低下させずに圧力の測定が可
能となる。
おいて、圧力センサを測定面に配置する代わりに、圧力
センサを静圧気体軸受面と離して配置し、圧力センサと
静圧気体軸受面を、微細孔、またはパイプ、またはこれ
ら微細孔およびパイプの両方で連結しても良い。この構
成において、例えば、前記微細孔は、静圧気体軸受面に
設け、直径１mm以下の孔とする。前記パイプは、前記微
細孔に接続して用い、内径が１mm以下のものとする。こ
のパイプの先端に圧力センサを取付ける。このように、
微細孔またはパイプを用いると、静圧気体軸受面または
静圧磁気複合軸受自体が小さくて圧力センサが収納でき
ない場合に、あるいはこの軸受を利用したスピンドル装
置内に空きスペースがある場合に効果的である。また、
圧力測定用に設けた静圧気体軸受面の微細孔径を直径１
mm以下とすることにより、静圧気体軸受への影響を少な
くし、またそれに接続するパイプ径を１mm以下の内径と
することで、周波数特性を低下させずに圧力の測定が可
能となる。
【００２２】この発明の前記各構成の静圧磁気複合軸受
において、磁気軸受の電磁石のコアにむく材を使用して
も良い。むく材を使用すると、通常使用される積層鋼板
で構成された磁気軸受のコアと比較し、自成絞り等の絞
りが加工し易く、精度の良い静圧気体軸受を構成するこ
とができる。
において、磁気軸受の電磁石のコアにむく材を使用して
も良い。むく材を使用すると、通常使用される積層鋼板
で構成された磁気軸受のコアと比較し、自成絞り等の絞
りが加工し易く、精度の良い静圧気体軸受を構成するこ
とができる。
【００２３】電磁石のコアは、全体をむく材とする代わ
りに、一部をむく材で構成し、このむく材の部分に静圧
気体軸受の前記絞りを設け、前記コアのその他の部分を
積層珪素鋼板としても良い。これにより、電磁石のコア
で発生する鉄損を軽減すると共に、静圧気体軸受の自成
絞り等の絞りを容易に形成することができる。
りに、一部をむく材で構成し、このむく材の部分に静圧
気体軸受の前記絞りを設け、前記コアのその他の部分を
積層珪素鋼板としても良い。これにより、電磁石のコア
で発生する鉄損を軽減すると共に、静圧気体軸受の自成
絞り等の絞りを容易に形成することができる。
【００２４】この発明の前記各構成の静圧磁気複合軸受
において、前記ロータに積層珪素鋼板を使用し、この積
層珪素鋼板の上に１mm厚以下のセラミックスのコーティ
ング層を施しても良い。ロータを積層珪素鋼板で構成す
ることで、高速回転時の鉄損を軽減し、高速回転時のロ
ータの発熱を抑えることができる。さらに、その外径に
セラミックス材料をコーティングすることにより、軸受
面とロータ間が接触した場合にも、ロータの損傷を最小
限にとどめることができる。コーティング層をセラミッ
クスとすることにより、磁気軸受の電磁石からの磁束に
よる鉄損を発生させることがなく、高速回転に適用でき
る。さらに、コーティング層の外周面は、静圧気体軸受
のロータ面、内周面は磁気軸受のロータ面となり、コー
ティング層の厚さを調整することで、最適な静圧気体軸
受の軸受隙間と、磁気軸受の軸受隙間とを設定すること
ができる。
において、前記ロータに積層珪素鋼板を使用し、この積
層珪素鋼板の上に１mm厚以下のセラミックスのコーティ
ング層を施しても良い。ロータを積層珪素鋼板で構成す
ることで、高速回転時の鉄損を軽減し、高速回転時のロ
ータの発熱を抑えることができる。さらに、その外径に
セラミックス材料をコーティングすることにより、軸受
面とロータ間が接触した場合にも、ロータの損傷を最小
限にとどめることができる。コーティング層をセラミッ
クスとすることにより、磁気軸受の電磁石からの磁束に
よる鉄損を発生させることがなく、高速回転に適用でき
る。さらに、コーティング層の外周面は、静圧気体軸受
のロータ面、内周面は磁気軸受のロータ面となり、コー
ティング層の厚さを調整することで、最適な静圧気体軸
受の軸受隙間と、磁気軸受の軸受隙間とを設定すること
ができる。
【００２５】前記ロータに、低熱膨張性で軟磁性のむく
材を使用し、このむく材の上に１mm厚以下のセラミック
スのコーティング層を施しても良い。ロータを主軸に設
ける場合は、その主軸もロータと同じ材料のむく材とす
ることが好ましい。むく材には、例えばインバー材が使
用できる。このように、ロータにむく材を使用すること
により、ロータの曲げ固有振動数が高めれら、より高速
まで回転することが可能となる。さらに、ロータが発熱
した場合にも低熱膨張性によって、軸受隙間の変化が小
さく、安定した静圧気体軸受性能が確保できる。また、
軸方向への膨張量も少ないために、工作機械用主軸に用
いた場合には加工精度の向上に効果がある。
材を使用し、このむく材の上に１mm厚以下のセラミック
スのコーティング層を施しても良い。ロータを主軸に設
ける場合は、その主軸もロータと同じ材料のむく材とす
ることが好ましい。むく材には、例えばインバー材が使
用できる。このように、ロータにむく材を使用すること
により、ロータの曲げ固有振動数が高めれら、より高速
まで回転することが可能となる。さらに、ロータが発熱
した場合にも低熱膨張性によって、軸受隙間の変化が小
さく、安定した静圧気体軸受性能が確保できる。また、
軸方向への膨張量も少ないために、工作機械用主軸に用
いた場合には加工精度の向上に効果がある。
【００２６】この発明の前記各構成の静圧磁気複合軸受
において、ロータの変位を測定する変位測定手段の測定
値に従って磁気軸受をフィードバック制御する磁気軸受
制御手段を設け、この磁気軸受制御手段は、積分動作ま
たは比例積分動作のみで制御するものであって、所定以
上の高周波に対しては制御を行わないものとしても良
い。このように、積分動作または比例積分動作のみを行
い、所定以上の高周波に対して制御を行わないものとす
ることで、静圧気体軸受の優れた動的安定性を損ねるこ
となく、磁気軸受は低周波数域のみの軸受作用力に限定
でき、特長である静剛性の向上が可能となる。すなわ
ち、動剛性（高周波領域）を静圧気体軸受で、静剛性
（低周波領域）を磁気軸受でそれぞれ分担して受け持つ
ことになり、両軸受の特長が共に生かされ、かつ互いに
干渉するのを回避できる。
において、ロータの変位を測定する変位測定手段の測定
値に従って磁気軸受をフィードバック制御する磁気軸受
制御手段を設け、この磁気軸受制御手段は、積分動作ま
たは比例積分動作のみで制御するものであって、所定以
上の高周波に対しては制御を行わないものとしても良
い。このように、積分動作または比例積分動作のみを行
い、所定以上の高周波に対して制御を行わないものとす
ることで、静圧気体軸受の優れた動的安定性を損ねるこ
となく、磁気軸受は低周波数域のみの軸受作用力に限定
でき、特長である静剛性の向上が可能となる。すなわ
ち、動剛性（高周波領域）を静圧気体軸受で、静剛性
（低周波領域）を磁気軸受でそれぞれ分担して受け持つ
ことになり、両軸受の特長が共に生かされ、かつ互いに
干渉するのを回避できる。
【００２７】このような磁気軸受制御手段を設けた場合
に、前記変位測定手段の出力を処理するアンプ部に線形
化回路を設けることで、磁気軸受の電磁石のコイルにバ
イアス電流を流すことなく、制御電圧−電磁力特性を線
形化する構成としても良い。制御電圧−電磁力特性の線
形化は、例えば、前記アンプ部に電流２乗フィードバッ
ク回路を設けることで行われる。このようにバイアス電
流を流すことなく線形化することで、磁気軸受特有の負
の剛性が発生しない。
に、前記変位測定手段の出力を処理するアンプ部に線形
化回路を設けることで、磁気軸受の電磁石のコイルにバ
イアス電流を流すことなく、制御電圧−電磁力特性を線
形化する構成としても良い。制御電圧−電磁力特性の線
形化は、例えば、前記アンプ部に電流２乗フィードバッ
ク回路を設けることで行われる。このようにバイアス電
流を流すことなく線形化することで、磁気軸受特有の負
の剛性が発生しない。
【００２８】また、変位測定手段の測定値を処理する手
段に不感帯を設け、磁気軸受制御手段は、所定の変位の
範囲にあるときは磁気軸受の制御を行わないものとして
も良い。不感帯を設ける手段は、磁気軸受制御手段とは
別にその前段に設けても、また磁気軸受制御手段に設け
ても良い。磁気軸受の中心と静圧気体軸受の中心とがセ
ンサの調整不良のために僅かにずれた場合や、変位セン
サに温度等によるドリフトが発生した場合には、ロータ
が静圧気体軸受の中心にあっても、磁気軸受のコイルに
電流が流れ、静圧気体軸受に対する外乱となる。前記の
不感帯は、これを防止するもので、磁気軸受から静圧気
体軸受への干渉を防止し、安定した静圧磁気複合軸受を
構成することができる。
段に不感帯を設け、磁気軸受制御手段は、所定の変位の
範囲にあるときは磁気軸受の制御を行わないものとして
も良い。不感帯を設ける手段は、磁気軸受制御手段とは
別にその前段に設けても、また磁気軸受制御手段に設け
ても良い。磁気軸受の中心と静圧気体軸受の中心とがセ
ンサの調整不良のために僅かにずれた場合や、変位セン
サに温度等によるドリフトが発生した場合には、ロータ
が静圧気体軸受の中心にあっても、磁気軸受のコイルに
電流が流れ、静圧気体軸受に対する外乱となる。前記の
不感帯は、これを防止するもので、磁気軸受から静圧気
体軸受への干渉を防止し、安定した静圧磁気複合軸受を
構成することができる。
【００２９】前記のいずれかの構成の静圧磁気複合軸受
を含み、前記ロータを有する主軸を回転自在に支持した
静圧磁気複合軸受スピンドル装置の場合に、静圧磁気複
合軸受の起動時に、静圧気体軸受を作動させ主軸を非接
触浮上させた後、そのときの変位検出手段の出力の直流
成分をゼロに調整し、その後、磁気軸受の機能を作動さ
せる制御手段を設けても良い。この制御手段は、磁気軸
受制御手段で兼用させても、別に設けても良い。このよ
うに起動させることで、スピンドル環境による変位検出
手段となるセンサの温度ドリフト等を補正でき、センサ
出力に基づき電磁力を発生する磁気軸受の誤動作を回避
することができる。
を含み、前記ロータを有する主軸を回転自在に支持した
静圧磁気複合軸受スピンドル装置の場合に、静圧磁気複
合軸受の起動時に、静圧気体軸受を作動させ主軸を非接
触浮上させた後、そのときの変位検出手段の出力の直流
成分をゼロに調整し、その後、磁気軸受の機能を作動さ
せる制御手段を設けても良い。この制御手段は、磁気軸
受制御手段で兼用させても、別に設けても良い。このよ
うに起動させることで、スピンドル環境による変位検出
手段となるセンサの温度ドリフト等を補正でき、センサ
出力に基づき電磁力を発生する磁気軸受の誤動作を回避
することができる。
【００３０】また、前記のいずれかの構成の静圧磁気複
合軸受を含み、前記ロータを有する主軸を回転自在に支
持した静圧磁気複合軸受スピンドル装置の場合に、静圧
磁気複合軸受の起動時に、静圧気体軸受を作動させ主軸
を非接触浮上させた後、主軸を回転させ、所定の回転数
またはそれ以上になった状態で、変位検出手段の出力の
直流成分をゼロに調整し、その後、磁気軸受の機能を作
動させるようにする制御手段を設けても良い。この制御
手段は、磁気軸受制御手段で兼用させても、別に設けて
も良い。ロータの回転数は、適宜に設けられる回転セン
サ等から得られる。スピンドルを高速回転させると、静
圧気体軸受隙間内における圧力および圧力分布は変動す
るため、圧力センサのゼロ点は回転数によってわずかに
移動する可能性がある。このような場合に磁気軸受を常
時作動させると、予め設定した磁気軸受中心と静圧気体
軸受中心とは広い回転領域においてずれが生じ、電磁石
にはこのずれを修正するための直流電流が流れることに
なる。このとき発生する磁束によってロータ内では鉄損
が生じ、ブレーキトルクの増大や発熱が起こりロータを
高速回転させることは困難となる。通常の使用条件で
は、定格回転時もしくは所定の回転数以上で磁気軸受に
よる静剛性の向上を図ればよい。そこで、設定回転数域
において、静圧気体軸受のみ動作させた場合の主軸回転
中心をセンサのゼロ点に設定し、この回転数域に達した
場合のみ磁気軸受を動作させることで、ロータの高速化
を実現できる。したがって、この軸受を備えたスピンド
ル装置の高速化も図れる。
合軸受を含み、前記ロータを有する主軸を回転自在に支
持した静圧磁気複合軸受スピンドル装置の場合に、静圧
磁気複合軸受の起動時に、静圧気体軸受を作動させ主軸
を非接触浮上させた後、主軸を回転させ、所定の回転数
またはそれ以上になった状態で、変位検出手段の出力の
直流成分をゼロに調整し、その後、磁気軸受の機能を作
動させるようにする制御手段を設けても良い。この制御
手段は、磁気軸受制御手段で兼用させても、別に設けて
も良い。ロータの回転数は、適宜に設けられる回転セン
サ等から得られる。スピンドルを高速回転させると、静
圧気体軸受隙間内における圧力および圧力分布は変動す
るため、圧力センサのゼロ点は回転数によってわずかに
移動する可能性がある。このような場合に磁気軸受を常
時作動させると、予め設定した磁気軸受中心と静圧気体
軸受中心とは広い回転領域においてずれが生じ、電磁石
にはこのずれを修正するための直流電流が流れることに
なる。このとき発生する磁束によってロータ内では鉄損
が生じ、ブレーキトルクの増大や発熱が起こりロータを
高速回転させることは困難となる。通常の使用条件で
は、定格回転時もしくは所定の回転数以上で磁気軸受に
よる静剛性の向上を図ればよい。そこで、設定回転数域
において、静圧気体軸受のみ動作させた場合の主軸回転
中心をセンサのゼロ点に設定し、この回転数域に達した
場合のみ磁気軸受を動作させることで、ロータの高速化
を実現できる。したがって、この軸受を備えたスピンド
ル装置の高速化も図れる。
【００３１】さらに、前記のいずれかの構成の静圧磁気
複合軸受を含み、前記ロータを有する主軸を回転自在に
支持した静圧磁気複合軸受スピンドル装置の場合に、主
軸が所定の回転数以上になったことを検知して、磁気軸
受制御手段にバンドエリミネートフィルタを機能させる
ようにしても良い。この構成は、前記の起動時の制御手
段を設けたスピンドル装置においても、適用することが
できる。このように、所定回転数以上で、磁気軸受の制
御系に主軸回転数に一致したバンドエリミネートフィル
タ機能を挿入することにより、変位検出手段の主成分と
なる主軸回転同期成分を選択的に除去でき、磁気軸受の
動作を低周波のみに限定できる。磁気軸受にとって不要
な高周波領域の制御を抑制することで、消費電力を低減
できる。
複合軸受を含み、前記ロータを有する主軸を回転自在に
支持した静圧磁気複合軸受スピンドル装置の場合に、主
軸が所定の回転数以上になったことを検知して、磁気軸
受制御手段にバンドエリミネートフィルタを機能させる
ようにしても良い。この構成は、前記の起動時の制御手
段を設けたスピンドル装置においても、適用することが
できる。このように、所定回転数以上で、磁気軸受の制
御系に主軸回転数に一致したバンドエリミネートフィル
タ機能を挿入することにより、変位検出手段の主成分と
なる主軸回転同期成分を選択的に除去でき、磁気軸受の
動作を低周波のみに限定できる。磁気軸受にとって不要
な高周波領域の制御を抑制することで、消費電力を低減
できる。
【００３２】さらに、前記のいずれかの構成の静圧磁気
複合軸受を含み、前記ロータを有する主軸を回転自在に
支持した静圧磁気複合軸受スピンドル装置の場合に、低
速回転時に磁気軸受の制御ゲインを下げておき、主軸が
所定の回転数以上となったときに、前記制御ゲインを所
定の値に変化させるようにしても良い。この制御ゲイン
の設定および変更は、例えば前記磁気軸受制御手段で行
う。このように、ゲインを下げた状態で磁気軸受を作動
させるため、磁気軸受を作動した瞬間の主軸，ロータへ
の外乱を抑制することができる。この制御ゲインの設定
および変更を行う構成も、前記各構成のスピンドル装置
に適用できる。
複合軸受を含み、前記ロータを有する主軸を回転自在に
支持した静圧磁気複合軸受スピンドル装置の場合に、低
速回転時に磁気軸受の制御ゲインを下げておき、主軸が
所定の回転数以上となったときに、前記制御ゲインを所
定の値に変化させるようにしても良い。この制御ゲイン
の設定および変更は、例えば前記磁気軸受制御手段で行
う。このように、ゲインを下げた状態で磁気軸受を作動
させるため、磁気軸受を作動した瞬間の主軸，ロータへ
の外乱を抑制することができる。この制御ゲインの設定
および変更を行う構成も、前記各構成のスピンドル装置
に適用できる。
【００３３】
【発明の実施の形態】この発明の第１の実施形態を図１
ないし図３と共に説明する。図１はこの実施形態にかか
る静圧磁気複合軸受スピンドル装置の縦断面図を示す。
この静圧磁気複合軸受スピンドル装置１は、工作機械の
ビルトインモータ形式のスピンドル装置であって、スピ
ンドル台となる円筒状のハウジング２内に、モータ５の
前後に配置された一対の静圧磁気複合軸受３，３と、後
端のスラスト磁気軸受１０とを介して主軸４を回転自在
に支持したものである。主軸４は、静圧磁気複合軸受３
のロータとなる。モータ５は、主軸４に一体に設けられ
たモータ部ロータ６と、ハウジング２に直接設置された
ステータ７とで構成される。ハウジング２の前後端には
フランジ２１Ａ，２１Ｂが形成され、これらフランジ２
１Ａ，２１Ｂの内周面は潤滑性に優れた材料からなる保
護用軸受面２２とされている。これにより、複合軸受３
に異常が生じて主軸４がタッチダウンした場合でも、主
軸４の焼付きが防止される。スラスト磁気軸受１０は、
主軸４に一体に設けた軸受ロータ１９と、ハウジング２
に設置され上記軸受ロータ１９を軸方向に前後から挟む
一対の軸受ステータ２０Ａ，２０Ｂとからなる。軸受ス
テータ２０Ａ，２０Ｂのコイル電流は、主軸４の軸方向
変位を検出するスラスト変位センサ２４の測定値で制御
される。スラスト変位センサ２４は、ハウジング２の後
部壁２３に設けられている。
ないし図３と共に説明する。図１はこの実施形態にかか
る静圧磁気複合軸受スピンドル装置の縦断面図を示す。
この静圧磁気複合軸受スピンドル装置１は、工作機械の
ビルトインモータ形式のスピンドル装置であって、スピ
ンドル台となる円筒状のハウジング２内に、モータ５の
前後に配置された一対の静圧磁気複合軸受３，３と、後
端のスラスト磁気軸受１０とを介して主軸４を回転自在
に支持したものである。主軸４は、静圧磁気複合軸受３
のロータとなる。モータ５は、主軸４に一体に設けられ
たモータ部ロータ６と、ハウジング２に直接設置された
ステータ７とで構成される。ハウジング２の前後端には
フランジ２１Ａ，２１Ｂが形成され、これらフランジ２
１Ａ，２１Ｂの内周面は潤滑性に優れた材料からなる保
護用軸受面２２とされている。これにより、複合軸受３
に異常が生じて主軸４がタッチダウンした場合でも、主
軸４の焼付きが防止される。スラスト磁気軸受１０は、
主軸４に一体に設けた軸受ロータ１９と、ハウジング２
に設置され上記軸受ロータ１９を軸方向に前後から挟む
一対の軸受ステータ２０Ａ，２０Ｂとからなる。軸受ス
テータ２０Ａ，２０Ｂのコイル電流は、主軸４の軸方向
変位を検出するスラスト変位センサ２４の測定値で制御
される。スラスト変位センサ２４は、ハウジング２の後
部壁２３に設けられている。
【００３４】前後の静圧磁気複合軸受３，３は、次のよ
うにラジアル磁気軸受８とラジアル静圧気体軸受９と
を、構成部品に兼用部分が生じるように一体化させたも
のである。静圧気体軸受９には静圧空気軸受が用いられ
ている。なお、後述の各実施形態においても、各静圧気
体軸受には静圧空気軸受を用いている。ラジアル磁気軸
受８は、主軸４の外周に設けられた磁性体の軸受ロータ
１１と、ハウジング２に設置された軸受ステータ１２と
で構成される。軸受ステータ１２は、コア１３とコイル
１４とコイル覆い材１８とでリング状に形成されてい
る。コア１３には固有抵抗の大きい軟磁性むく材が使用
される。コア１３は、図２に示すようにリング状部分か
ら複数のヨーク部１３ａを内径側へ互いに放射状に突出
させたものであり、各ヨーク部１３ａに前記コイル１４
が巻かれている。隣合うヨーク部１３ａ，１３ａ間の隙
間は、樹脂モールド、または非磁性金属材料もしくはセ
ラミックス材料からなる溶射による充填、または非磁性
金属材料もしくはセラックス材料からなる隔壁、などか
らなるコア覆い材１８によって充填される。コア覆い材
１８の内径面は、ヨーク部１３ａの先端面と共に同一円
筒面に仕上げ加工されている。これらコア覆い材１８と
ヨーク部１３ａとで軸受ステータ１２の円筒面状の内径
面を構成している。
うにラジアル磁気軸受８とラジアル静圧気体軸受９と
を、構成部品に兼用部分が生じるように一体化させたも
のである。静圧気体軸受９には静圧空気軸受が用いられ
ている。なお、後述の各実施形態においても、各静圧気
体軸受には静圧空気軸受を用いている。ラジアル磁気軸
受８は、主軸４の外周に設けられた磁性体の軸受ロータ
１１と、ハウジング２に設置された軸受ステータ１２と
で構成される。軸受ステータ１２は、コア１３とコイル
１４とコイル覆い材１８とでリング状に形成されてい
る。コア１３には固有抵抗の大きい軟磁性むく材が使用
される。コア１３は、図２に示すようにリング状部分か
ら複数のヨーク部１３ａを内径側へ互いに放射状に突出
させたものであり、各ヨーク部１３ａに前記コイル１４
が巻かれている。隣合うヨーク部１３ａ，１３ａ間の隙
間は、樹脂モールド、または非磁性金属材料もしくはセ
ラミックス材料からなる溶射による充填、または非磁性
金属材料もしくはセラックス材料からなる隔壁、などか
らなるコア覆い材１８によって充填される。コア覆い材
１８の内径面は、ヨーク部１３ａの先端面と共に同一円
筒面に仕上げ加工されている。これらコア覆い材１８と
ヨーク部１３ａとで軸受ステータ１２の円筒面状の内径
面を構成している。
【００３５】軸受ステータコア１３のリング状部の内部
には、全周にわたる給気通路１６が形成され、この給気
通路１６から各々分岐して、軸受隙間に給気する絞り１
５が各ヨーク部１３ａの電磁力発生面である先端内径面
に開口して設けられている。給気通路１６は、周方向の
１か所または複数箇所に設けた給気口１７から、圧力流
体である圧縮空気の供給源（図示せず）に配管等で接続
されており、供給された圧縮空気は、軸受ステータ１２
の内径面と主軸４との間に形成される軸受隙間ｄに噴出
される。これら絞り１５と、軸受隙間形成部材を兼用す
る軸受ステータコア１３およびコア覆い材１８とで、ラ
ジアル静圧気体軸受９が構成される。また、軸受ステー
タコア１３は、絞り１５および給気通路１６の形成部材
を兼用する。この構成により、静圧気体軸受９は、磁気
軸受８の全体の軸方向幅内に配置されることになる。ま
た、磁気軸受８のギャップは、軸受ステータコア１３と
主軸４との間の隙間となるので、静圧気体軸受９の軸受
隙間ｄと、磁気軸受８のギャップとは、互いに主軸４の
軸方向の同じ位置に設けられることになる。図３に示す
ように、絞り１５は自成絞りであり、コア１３に設けら
れた給気孔１５ａと軸受隙間ｄとで構成される。給気孔
１５ａは、内径が段付きに形成されて、コア１３の内面
からなる静圧気体軸受面に開口する部分が微細孔となっ
ており、この微細孔部分は、直径１mm以下とされてい
る。このように、静圧気体軸受の給気形式に自成絞りを
用いた場合、ニューマティックハンマに対する安定性が
向上し、高周波域の軸安定性すなわち動剛性を高めるこ
とができる。絞り１５は主軸４の円周方向の少なくとも
３か所に配置することが好ましい。
には、全周にわたる給気通路１６が形成され、この給気
通路１６から各々分岐して、軸受隙間に給気する絞り１
５が各ヨーク部１３ａの電磁力発生面である先端内径面
に開口して設けられている。給気通路１６は、周方向の
１か所または複数箇所に設けた給気口１７から、圧力流
体である圧縮空気の供給源（図示せず）に配管等で接続
されており、供給された圧縮空気は、軸受ステータ１２
の内径面と主軸４との間に形成される軸受隙間ｄに噴出
される。これら絞り１５と、軸受隙間形成部材を兼用す
る軸受ステータコア１３およびコア覆い材１８とで、ラ
ジアル静圧気体軸受９が構成される。また、軸受ステー
タコア１３は、絞り１５および給気通路１６の形成部材
を兼用する。この構成により、静圧気体軸受９は、磁気
軸受８の全体の軸方向幅内に配置されることになる。ま
た、磁気軸受８のギャップは、軸受ステータコア１３と
主軸４との間の隙間となるので、静圧気体軸受９の軸受
隙間ｄと、磁気軸受８のギャップとは、互いに主軸４の
軸方向の同じ位置に設けられることになる。図３に示す
ように、絞り１５は自成絞りであり、コア１３に設けら
れた給気孔１５ａと軸受隙間ｄとで構成される。給気孔
１５ａは、内径が段付きに形成されて、コア１３の内面
からなる静圧気体軸受面に開口する部分が微細孔となっ
ており、この微細孔部分は、直径１mm以下とされてい
る。このように、静圧気体軸受の給気形式に自成絞りを
用いた場合、ニューマティックハンマに対する安定性が
向上し、高周波域の軸安定性すなわち動剛性を高めるこ
とができる。絞り１５は主軸４の円周方向の少なくとも
３か所に配置することが好ましい。
【００３６】なお、この実施形態では、ヨーク部１３ａ
の全体をむく材としたが、図４に示すように、ヨーク部
１３ａの絞り周囲部１３ａａのみをむく材で形成し、ヨ
ーク部１３ａのその他の部分である絞り非近傍部１３ａ
ｂは、積層珪素鋼板としても良い。いずれの場合も、微
細孔で形成される自成絞り１５の部分をむく材で製作す
るため、通常使用される積層鋼板で構成されたコアに加
工する場合に比べて、このような微細孔の形成が容易に
行え、精度良く静圧気体軸受を形成することができる。
また、図４の例のように、絞り周囲部１３ａａ以外に積
層珪素鋼板を用いた場合は、全てむく材とする場合に比
べてコア１３で発生する鉄損を軽減できる。
の全体をむく材としたが、図４に示すように、ヨーク部
１３ａの絞り周囲部１３ａａのみをむく材で形成し、ヨ
ーク部１３ａのその他の部分である絞り非近傍部１３ａ
ｂは、積層珪素鋼板としても良い。いずれの場合も、微
細孔で形成される自成絞り１５の部分をむく材で製作す
るため、通常使用される積層鋼板で構成されたコアに加
工する場合に比べて、このような微細孔の形成が容易に
行え、精度良く静圧気体軸受を形成することができる。
また、図４の例のように、絞り周囲部１３ａａ以外に積
層珪素鋼板を用いた場合は、全てむく材とする場合に比
べてコア１３で発生する鉄損を軽減できる。
【００３７】この静圧磁気複合軸受３は、このように静
圧気体軸受９と磁気軸受８とを組み合わせたものである
ため、静圧気体軸受９の優れた動剛性および回転精度と
磁気軸受８の優れた静剛性という両者の特長を生かした
軸受とできる。しかも、静圧気体軸受９と磁気軸受８と
は、構成部品が兼用されているため、単に静圧気体軸受
と磁気軸受とを軸方向に並べて配置する場合に比べて、
構成がコンパクトになり、主軸４の長さ短縮できる。こ
れにより、曲げ固有振動数が高められ、より高速回転が
可能となる。特に、この実施形態では、磁気軸受８の軸
受ステータコア１３およびコア覆い材１８が静圧気体軸
受９の軸受隙間形成部材を兼用し、かつ前記軸受ステー
タコア１３が絞り１５および給気通路１６の形成部材を
兼用するため、構成部品が高度に兼用化され、構成のコ
ンパクト化の効果が高い。
圧気体軸受９と磁気軸受８とを組み合わせたものである
ため、静圧気体軸受９の優れた動剛性および回転精度と
磁気軸受８の優れた静剛性という両者の特長を生かした
軸受とできる。しかも、静圧気体軸受９と磁気軸受８と
は、構成部品が兼用されているため、単に静圧気体軸受
と磁気軸受とを軸方向に並べて配置する場合に比べて、
構成がコンパクトになり、主軸４の長さ短縮できる。こ
れにより、曲げ固有振動数が高められ、より高速回転が
可能となる。特に、この実施形態では、磁気軸受８の軸
受ステータコア１３およびコア覆い材１８が静圧気体軸
受９の軸受隙間形成部材を兼用し、かつ前記軸受ステー
タコア１３が絞り１５および給気通路１６の形成部材を
兼用するため、構成部品が高度に兼用化され、構成のコ
ンパクト化の効果が高い。
【００３８】前記静圧磁気複合軸受３の制御系を説明す
る。軸受ステータ１２には、コア覆い材１８を半径方向
に貫通して軸受隙間ｄに開口する圧力検出用通気孔２６
が、絞り１５の近くの周方向４か所に等間隔に設けら
れ、これに連通するセンサ装着孔２５に圧力センサ２７
Ａ〜２７Ｄが設けられている。これら圧力センサ２７Ａ
〜２７Ｄは、互いに直径方向に対向する２つのセンサが
１組となって、主軸４のラジアル変位を検出する差圧式
のエアマイクロセンサとされている。すなわち、互いに
直径方向に対向する圧力センサ２７Ａ，２７Ｂが１つの
組を、圧力センサ２７Ｃ，２７Ｄが他の１つの組をな
し、一方の圧力センサ２７Ａ，２７Ｂの組の間では、対
応する通気孔２６が開口する静圧気体軸受面での圧力差
を測定し、これを主軸４のＹ軸方向の変位に換算する。
また、他方の圧力センサ２７Ｃ，２７Ｄの組の間でも、
対応する通気孔２６が開口する静圧気体軸受面での圧力
差を測定し、これを主軸４のＸ軸方向の変位に換算す
る。
る。軸受ステータ１２には、コア覆い材１８を半径方向
に貫通して軸受隙間ｄに開口する圧力検出用通気孔２６
が、絞り１５の近くの周方向４か所に等間隔に設けら
れ、これに連通するセンサ装着孔２５に圧力センサ２７
Ａ〜２７Ｄが設けられている。これら圧力センサ２７Ａ
〜２７Ｄは、互いに直径方向に対向する２つのセンサが
１組となって、主軸４のラジアル変位を検出する差圧式
のエアマイクロセンサとされている。すなわち、互いに
直径方向に対向する圧力センサ２７Ａ，２７Ｂが１つの
組を、圧力センサ２７Ｃ，２７Ｄが他の１つの組をな
し、一方の圧力センサ２７Ａ，２７Ｂの組の間では、対
応する通気孔２６が開口する静圧気体軸受面での圧力差
を測定し、これを主軸４のＹ軸方向の変位に換算する。
また、他方の圧力センサ２７Ｃ，２７Ｄの組の間でも、
対応する通気孔２６が開口する静圧気体軸受面での圧力
差を測定し、これを主軸４のＸ軸方向の変位に換算す
る。
【００３９】コントローラ２８ａおよびアンプ２９など
で構成される磁気軸受制御手段２８は、Ｙ軸方向および
Ｘ軸方向のフィードバック制御系を有しており、Ｙ軸方
向のフィードバック制御系では、上記圧力センサ２７
Ａ，２７Ｂにより検出される主軸４のＹ軸方向への変位
に基づき、磁気軸受８のＹ軸方向のフィードバック制御
が行われる。すなわち、主軸４の変位に応じて、アンプ
２９を経て圧力センサ２７Ａ，２７Ｂに対応する位置の
コイル１４またはその近隣の幾つかのコイル１４に供給
する電流を加減し、主軸４がＹ軸方向に偏らないように
制御する。すなわち、主軸４が目標位置に一致するよう
に制御する。これと同様に、磁気軸受制御手段２８のＸ
軸方向のフィードバック制御系は、他の圧力センサ２７
Ｃ，２７Ｄの測定値により、所定のコイル１４の電流制
御を行う。このように、磁気軸受８の変位センサとし
て、軸受隙間ｄの静圧を検出する圧力センサ２７Ａ〜２
７Ｄを用いたエアマイクロセンサ方式を採用するため、
磁気軸受８の制御系のゼロ点（目標値）と静圧気体軸受
９の支持中心点（圧力平衡点）を容易に一致させること
ができ、複雑なセンサ調整が不要となる。また、他の方
式のセンサで問題となるロータセンサターゲット面の磁
気特性むらや真円度誤差は無関係となる。
で構成される磁気軸受制御手段２８は、Ｙ軸方向および
Ｘ軸方向のフィードバック制御系を有しており、Ｙ軸方
向のフィードバック制御系では、上記圧力センサ２７
Ａ，２７Ｂにより検出される主軸４のＹ軸方向への変位
に基づき、磁気軸受８のＹ軸方向のフィードバック制御
が行われる。すなわち、主軸４の変位に応じて、アンプ
２９を経て圧力センサ２７Ａ，２７Ｂに対応する位置の
コイル１４またはその近隣の幾つかのコイル１４に供給
する電流を加減し、主軸４がＹ軸方向に偏らないように
制御する。すなわち、主軸４が目標位置に一致するよう
に制御する。これと同様に、磁気軸受制御手段２８のＸ
軸方向のフィードバック制御系は、他の圧力センサ２７
Ｃ，２７Ｄの測定値により、所定のコイル１４の電流制
御を行う。このように、磁気軸受８の変位センサとし
て、軸受隙間ｄの静圧を検出する圧力センサ２７Ａ〜２
７Ｄを用いたエアマイクロセンサ方式を採用するため、
磁気軸受８の制御系のゼロ点（目標値）と静圧気体軸受
９の支持中心点（圧力平衡点）を容易に一致させること
ができ、複雑なセンサ調整が不要となる。また、他の方
式のセンサで問題となるロータセンサターゲット面の磁
気特性むらや真円度誤差は無関係となる。
【００４０】磁気軸受制御手段２８によるフィードバッ
ク制御は、積分動作または比例積分動作のみとされ、高
周波における補償は行われない。また、圧力センサ２７
Ａ，２７Ｂのドリフト等により磁気軸受制御系のゼロ点
と静圧気体軸受９の支持中心点がずれる場合は、積分制
御において僅かな不感帯ｗ（図５）を設けてもよい。不
感帯ｗは、圧力センサ２７Ａ，２７Ｂと磁気軸受制御手
段２８との間に図６のように不感帯回路３１を設けるこ
とで設定しても、また磁気軸受制御手段２８を構成する
制御回路内に不感帯回路を設けることで設定しても良
い。このように不感帯ｗを設けることにより、温度ドリ
フト等による磁気軸受８の誤動作を抑制することができ
る。すなわち、動剛性（高周波領域）を静圧気体軸受９
で、静剛性（低周波領域）を磁気軸受８でそれぞれ分担
して受け持つ役割分担が確実に行えて、両軸受８，９の
特長が共に生かされ、互いに干渉することを回避でき
る。また、このように、磁気軸受８は積分動作または比
例積分動作という低周波制御系となるため、比較的応答
性の遅い圧力センサ２７Ａ〜２７Ｄを変位センサとして
用いることができる。磁気軸受８の性能は、磁気軸受制
御手段２８の設定によって設定することができるが、一
般に磁気軸受の場合、高周波域に有効に減衰力を発生さ
せ、主軸を安定して浮上させることが難しいといった問
題がある。そこで、この発明では、磁気軸受８は、その
特長である低周波域での軸受剛性を高める役目だけに利
用するようにしている。
ク制御は、積分動作または比例積分動作のみとされ、高
周波における補償は行われない。また、圧力センサ２７
Ａ，２７Ｂのドリフト等により磁気軸受制御系のゼロ点
と静圧気体軸受９の支持中心点がずれる場合は、積分制
御において僅かな不感帯ｗ（図５）を設けてもよい。不
感帯ｗは、圧力センサ２７Ａ，２７Ｂと磁気軸受制御手
段２８との間に図６のように不感帯回路３１を設けるこ
とで設定しても、また磁気軸受制御手段２８を構成する
制御回路内に不感帯回路を設けることで設定しても良
い。このように不感帯ｗを設けることにより、温度ドリ
フト等による磁気軸受８の誤動作を抑制することができ
る。すなわち、動剛性（高周波領域）を静圧気体軸受９
で、静剛性（低周波領域）を磁気軸受８でそれぞれ分担
して受け持つ役割分担が確実に行えて、両軸受８，９の
特長が共に生かされ、互いに干渉することを回避でき
る。また、このように、磁気軸受８は積分動作または比
例積分動作という低周波制御系となるため、比較的応答
性の遅い圧力センサ２７Ａ〜２７Ｄを変位センサとして
用いることができる。磁気軸受８の性能は、磁気軸受制
御手段２８の設定によって設定することができるが、一
般に磁気軸受の場合、高周波域に有効に減衰力を発生さ
せ、主軸を安定して浮上させることが難しいといった問
題がある。そこで、この発明では、磁気軸受８は、その
特長である低周波域での軸受剛性を高める役目だけに利
用するようにしている。
【００４１】磁気軸受８のコイル１４に電流を供給する
アンプ２９には、電流−電磁力を線型化させるための線
型化回路、例えば電流２乗フィードバック回路を有する
ものが用いられる。これにより、バイアス電流を流すこ
となく線形化でき、磁気軸受特有の負の剛性も発生しな
い。すなわち、磁気軸受８で負の剛性が発生するのを回
避でき、その負の剛性により静圧気体軸受９の安定性が
損なわれるのを防止できる。また、主軸４が回転したと
きにそのバイアス電流によって発生する主軸４内の鉄損
を無くすことができ、高速回転が可能となる。磁気軸受
制御手段２８には、主軸４の回転数に同期したバンドエ
リミネートフィルタ３２（図７）を挿入しても良い。こ
れにより、主軸４の回転時のロータアンバランスによる
振れに対して、磁気軸受８の電磁石からの電磁力は作用
しなくなる。前述したように、磁気軸受制御手段２８を
積分動作で構成した場合には高周波域での磁気軸受８の
作用力は主軸４に対して、不安定力として働く。主軸４
の回転時には主軸４の振れは回転同期成分が主成分とな
る。これを選択的に除去することで、主軸４を安定して
回転させることが可能となる。
アンプ２９には、電流−電磁力を線型化させるための線
型化回路、例えば電流２乗フィードバック回路を有する
ものが用いられる。これにより、バイアス電流を流すこ
となく線形化でき、磁気軸受特有の負の剛性も発生しな
い。すなわち、磁気軸受８で負の剛性が発生するのを回
避でき、その負の剛性により静圧気体軸受９の安定性が
損なわれるのを防止できる。また、主軸４が回転したと
きにそのバイアス電流によって発生する主軸４内の鉄損
を無くすことができ、高速回転が可能となる。磁気軸受
制御手段２８には、主軸４の回転数に同期したバンドエ
リミネートフィルタ３２（図７）を挿入しても良い。こ
れにより、主軸４の回転時のロータアンバランスによる
振れに対して、磁気軸受８の電磁石からの電磁力は作用
しなくなる。前述したように、磁気軸受制御手段２８を
積分動作で構成した場合には高周波域での磁気軸受８の
作用力は主軸４に対して、不安定力として働く。主軸４
の回転時には主軸４の振れは回転同期成分が主成分とな
る。これを選択的に除去することで、主軸４を安定して
回転させることが可能となる。
【００４２】なお、この実施形態では、圧力センサ２７
Ａ〜２７Ｄで直接に主軸４の変位を検出するようにした
が、圧力センサによる測定値から換算して、主軸４と静
圧気体軸受面との間の隙間の大きさを求め、この隙間の
変化に応じて磁気軸受制御手段２８による制御を行うよ
うにしても良い。また、圧力センサを前記のように磁気
軸受８のコア１３の内部に配置する代わりに、静圧気体
軸受９の軸受隙間に連通するように中空パイプ（図示せ
ず）を配置し、外部の圧力センサで圧力を測定するよう
にしても良い。軸受サイズが小さく、外部に圧力センサ
を収納するスペースがある場合は、この外部に配置する
構成が好ましい。さらに、図８に示すように、磁気軸受
８の内径部、例えばコア覆い材１８等の部分に直接に圧
力センサ２７を配置し、主軸４とコア１３間の圧力を測
定して主軸４の変位に換算するようにしても良い。
Ａ〜２７Ｄで直接に主軸４の変位を検出するようにした
が、圧力センサによる測定値から換算して、主軸４と静
圧気体軸受面との間の隙間の大きさを求め、この隙間の
変化に応じて磁気軸受制御手段２８による制御を行うよ
うにしても良い。また、圧力センサを前記のように磁気
軸受８のコア１３の内部に配置する代わりに、静圧気体
軸受９の軸受隙間に連通するように中空パイプ（図示せ
ず）を配置し、外部の圧力センサで圧力を測定するよう
にしても良い。軸受サイズが小さく、外部に圧力センサ
を収納するスペースがある場合は、この外部に配置する
構成が好ましい。さらに、図８に示すように、磁気軸受
８の内径部、例えばコア覆い材１８等の部分に直接に圧
力センサ２７を配置し、主軸４とコア１３間の圧力を測
定して主軸４の変位に換算するようにしても良い。
【００４３】図９，図１０は、他の実施形態にかかる静
圧磁気複合軸受を示す。この例は、ラジアル磁気軸受８
Ａの軸受ステータ１２のコア１３Ａ内に、静圧気体軸受
９Ａの軸受隙間ｄへ給気する絞り１５を形成した静圧磁
気複合軸受３Ａにおいて、ラジアル磁気軸受８の電磁石
のコア１３Ａをいわゆる馬蹄形とし、その磁極１３Ａ
ａ，１３Ａａの対を、主軸４の軸方向に並べて配置した
構造である。各磁極１３Ａａの同一円周上の極性は同じ
にしてある。この様にすることで、主軸４の回転に伴っ
て主軸４で発生する鉄損を減少させることができる。そ
の他の構成，効果は第１の実施形態と同様である。コア
１３Ａの個数は、換言すれば電磁石の個数は、円周方向
に３個以上とすることが好ましい。このように、磁気軸
受８Ａを構成する電磁石を３個以上有するものとし、各
電磁石のコア１３Ａの磁極１３Ａａを回転軸方向に配置
し、同一円周上における各磁極１３Ａａの極性を一致さ
せることで、主軸４の回転に伴い、磁気軸受８Ａの主軸
部で発生するヒステリシス損および渦電流損を軽減でき
る。また、これらの損失による主軸４の発熱が抑制でき
るため、主軸４の熱膨張よる軸受隙間の減少を最小限に
抑え、安定した静圧気体軸受９Ａの性能を得ることがで
きる。
圧磁気複合軸受を示す。この例は、ラジアル磁気軸受８
Ａの軸受ステータ１２のコア１３Ａ内に、静圧気体軸受
９Ａの軸受隙間ｄへ給気する絞り１５を形成した静圧磁
気複合軸受３Ａにおいて、ラジアル磁気軸受８の電磁石
のコア１３Ａをいわゆる馬蹄形とし、その磁極１３Ａ
ａ，１３Ａａの対を、主軸４の軸方向に並べて配置した
構造である。各磁極１３Ａａの同一円周上の極性は同じ
にしてある。この様にすることで、主軸４の回転に伴っ
て主軸４で発生する鉄損を減少させることができる。そ
の他の構成，効果は第１の実施形態と同様である。コア
１３Ａの個数は、換言すれば電磁石の個数は、円周方向
に３個以上とすることが好ましい。このように、磁気軸
受８Ａを構成する電磁石を３個以上有するものとし、各
電磁石のコア１３Ａの磁極１３Ａａを回転軸方向に配置
し、同一円周上における各磁極１３Ａａの極性を一致さ
せることで、主軸４の回転に伴い、磁気軸受８Ａの主軸
部で発生するヒステリシス損および渦電流損を軽減でき
る。また、これらの損失による主軸４の発熱が抑制でき
るため、主軸４の熱膨張よる軸受隙間の減少を最小限に
抑え、安定した静圧気体軸受９Ａの性能を得ることがで
きる。
【００４４】図１１〜図１３の軸受３Ｂは、図９，図１
０の例に対して、ラジアル磁気軸受８Ａのコア形状を改
良したものである。主軸４の軸方向に配置したコア１３
Ｂのヨーク部１３Ｂａ，１３Ｂｂのうち、一方のヨーク
部１３Ｂａ側を円周方向に隣り合うヨーク部と共通化
し、形状を簡略化させている。このように電磁石を構成
することで、電磁石のヨーク１３Ｂの加工工数を減少で
きて、加工性を向上させることができると共に、主軸４
の回転に伴い発生する磁気軸受主軸部分での鉄損をさら
に軽減することができ、より高速回転に対応できる。
０の例に対して、ラジアル磁気軸受８Ａのコア形状を改
良したものである。主軸４の軸方向に配置したコア１３
Ｂのヨーク部１３Ｂａ，１３Ｂｂのうち、一方のヨーク
部１３Ｂａ側を円周方向に隣り合うヨーク部と共通化
し、形状を簡略化させている。このように電磁石を構成
することで、電磁石のヨーク１３Ｂの加工工数を減少で
きて、加工性を向上させることができると共に、主軸４
の回転に伴い発生する磁気軸受主軸部分での鉄損をさら
に軽減することができ、より高速回転に対応できる。
【００４５】図１４は、第１の実施形態において、軸受
３と対向する主軸４の表面にセラミックスのコーティン
グ層３３を施したものである。これにより、タッチダウ
ン時の主軸４および軸受面の焼き付きを防止できる。さ
らに、コーティング層３３がセラミックスであるため、
磁気軸受８の動作中で主軸４が回転したときに、その主
軸４の内部での、鉄損の発生を抑制でき、主軸４の高速
回転に対応できる。また、コーティング層３３の外周面
は静圧気体軸受９のロータ面、内周面は磁気軸受８のロ
ータ面となり、静圧気体軸受隙間と磁気軸受隙間とが異
なる寸法となるため、コーティング層３３の厚さを調整
することで、最適な静圧気体軸受９と磁気軸受８の隙間
を設定できる。このコーティング層３３の厚さを１mm厚
以下とすることで磁気軸受隙間ｄ′が広くなることを制
限すれば、コイル１４の供給電流を増やすことなく所望
の電磁力を発生させることができる。また、主軸４の磁
気軸受８におけるロータ部に積層珪素鋼板（図示せず）
を使用し、その上にセラミックスコーティング層３３を
施しても良い。前記積層珪素鋼板からなるロータ部は、
例えば主軸４の外周に設ける。その場合、積層珪素鋼板
を使用したことで、高速回転時の鉄損を一層軽減し、高
速回転時のロータの発熱を抑えることができる。また主
軸４の材質、またはその外周に前記のように設けるロー
タ部の材質に、低熱膨張軟磁性材たとえばインバー材を
使用し、その外周面上にセラミックスのコーティング層
３３を施すことが好ましい。これにより、主軸４ないし
ロータの曲げ固有振動数が高められ、より高速まで回転
することが可能になる。また、インバー材は、低熱膨張
係数を有するため、主軸４に温度上昇があっても、主軸
４の熱膨張による軸受隙間ｄ′の減少量は小さく抑える
ことができ、かつ磁気軸受８に適した磁気特性を持つ。
このため安定した静圧気体軸受性能が確保できる。しか
も、軸方向への膨張量も少ないため、工作機械用のスピ
ンドル装置に応用した場合には、加工精度の向上に効果
がある。さらに、一般にセラミックスは低熱膨張係数を
有することから、例えばフェライト系のステンレス鋼で
製作した主軸４上にセラミックスコーティング層３３を
施すと、主軸４の熱膨張係数の差によって、セラミック
スコーティング層３３に割れが発生したり、剥がれ生じ
る可能性があるが、インバー材を使用することによりこ
のような問題は解決される。
３と対向する主軸４の表面にセラミックスのコーティン
グ層３３を施したものである。これにより、タッチダウ
ン時の主軸４および軸受面の焼き付きを防止できる。さ
らに、コーティング層３３がセラミックスであるため、
磁気軸受８の動作中で主軸４が回転したときに、その主
軸４の内部での、鉄損の発生を抑制でき、主軸４の高速
回転に対応できる。また、コーティング層３３の外周面
は静圧気体軸受９のロータ面、内周面は磁気軸受８のロ
ータ面となり、静圧気体軸受隙間と磁気軸受隙間とが異
なる寸法となるため、コーティング層３３の厚さを調整
することで、最適な静圧気体軸受９と磁気軸受８の隙間
を設定できる。このコーティング層３３の厚さを１mm厚
以下とすることで磁気軸受隙間ｄ′が広くなることを制
限すれば、コイル１４の供給電流を増やすことなく所望
の電磁力を発生させることができる。また、主軸４の磁
気軸受８におけるロータ部に積層珪素鋼板（図示せず）
を使用し、その上にセラミックスコーティング層３３を
施しても良い。前記積層珪素鋼板からなるロータ部は、
例えば主軸４の外周に設ける。その場合、積層珪素鋼板
を使用したことで、高速回転時の鉄損を一層軽減し、高
速回転時のロータの発熱を抑えることができる。また主
軸４の材質、またはその外周に前記のように設けるロー
タ部の材質に、低熱膨張軟磁性材たとえばインバー材を
使用し、その外周面上にセラミックスのコーティング層
３３を施すことが好ましい。これにより、主軸４ないし
ロータの曲げ固有振動数が高められ、より高速まで回転
することが可能になる。また、インバー材は、低熱膨張
係数を有するため、主軸４に温度上昇があっても、主軸
４の熱膨張による軸受隙間ｄ′の減少量は小さく抑える
ことができ、かつ磁気軸受８に適した磁気特性を持つ。
このため安定した静圧気体軸受性能が確保できる。しか
も、軸方向への膨張量も少ないため、工作機械用のスピ
ンドル装置に応用した場合には、加工精度の向上に効果
がある。さらに、一般にセラミックスは低熱膨張係数を
有することから、例えばフェライト系のステンレス鋼で
製作した主軸４上にセラミックスコーティング層３３を
施すと、主軸４の熱膨張係数の差によって、セラミック
スコーティング層３３に割れが発生したり、剥がれ生じ
る可能性があるが、インバー材を使用することによりこ
のような問題は解決される。
【００４６】なお、前記各静圧磁気複合ラジアル軸受の
実施形態では、軸受ステータコア１３に絞り１５を設け
たが、絞り１５はコア１３を避けてコイル覆い材１８等
に形成しても良い。また、上記各静圧磁気複合ラジアル
軸受の実施形態では、磁気軸受８と静圧気体軸受９とに
部品を兼用させたが、磁気軸受と静圧気体軸受とは、必
ずしも部品を兼用させなくても良く、磁気軸受の全体の
軸方向幅内に静圧気体軸受を設け、または静圧気体軸受
の全体の軸方向幅内に磁気軸受を設けても良い。あるい
は、静圧気体軸受の軸受隙間ｄと、磁気軸受の軸および
ステータコア間のギャップとを、互いに軸方向の略同じ
位置に設ければ良い。部品の兼用を行わずに、磁気軸受
と静電軸受との幅に共通部分を持たせる構成は、磁気軸
受を構成する部品と静電軸受を構成する部品の配置を円
周方向に異ならせることなどで実現される。
実施形態では、軸受ステータコア１３に絞り１５を設け
たが、絞り１５はコア１３を避けてコイル覆い材１８等
に形成しても良い。また、上記各静圧磁気複合ラジアル
軸受の実施形態では、磁気軸受８と静圧気体軸受９とに
部品を兼用させたが、磁気軸受と静圧気体軸受とは、必
ずしも部品を兼用させなくても良く、磁気軸受の全体の
軸方向幅内に静圧気体軸受を設け、または静圧気体軸受
の全体の軸方向幅内に磁気軸受を設けても良い。あるい
は、静圧気体軸受の軸受隙間ｄと、磁気軸受の軸および
ステータコア間のギャップとを、互いに軸方向の略同じ
位置に設ければ良い。部品の兼用を行わずに、磁気軸受
と静電軸受との幅に共通部分を持たせる構成は、磁気軸
受を構成する部品と静電軸受を構成する部品の配置を円
周方向に異ならせることなどで実現される。
【００４７】図１５は、この静圧磁気複合軸受をアキシ
ャル軸受に適用した例を示す。この静圧磁気複合アキシ
ャル軸受装置は、磁性体からなる主軸４１の鍔状のスラ
スト支持部である軸受ロータ４１ａを軸方向両側から２
つの静圧磁気複合アキシャル軸受部４２，４３で挟んで
構成される。各静圧磁気複合アキシャル軸受４２，４３
は、電磁石のコア４４，４５内にコイル４６，４７を収
納し、このコア４４，４５内に絞り４８を設けたもので
あって、主軸４１の外周にリング状に設けられる。絞り
４８は自成絞りであり、コア４４，４５の軸受面に開口
する先端が微細孔となった給気孔４８ａと、軸受隙間ｄ
１，ｄ２とで構成される。前記のコア４４，４５とコイ
ル４６，４７とで、アキシャル磁気軸受４９の軸受ステ
ータ５２が構成され、コア４４，４５と絞り４８とでア
キシャル静圧気体軸受５０が構成される。
ャル軸受に適用した例を示す。この静圧磁気複合アキシ
ャル軸受装置は、磁性体からなる主軸４１の鍔状のスラ
スト支持部である軸受ロータ４１ａを軸方向両側から２
つの静圧磁気複合アキシャル軸受部４２，４３で挟んで
構成される。各静圧磁気複合アキシャル軸受４２，４３
は、電磁石のコア４４，４５内にコイル４６，４７を収
納し、このコア４４，４５内に絞り４８を設けたもので
あって、主軸４１の外周にリング状に設けられる。絞り
４８は自成絞りであり、コア４４，４５の軸受面に開口
する先端が微細孔となった給気孔４８ａと、軸受隙間ｄ
１，ｄ２とで構成される。前記のコア４４，４５とコイ
ル４６，４７とで、アキシャル磁気軸受４９の軸受ステ
ータ５２が構成され、コア４４，４５と絞り４８とでア
キシャル静圧気体軸受５０が構成される。
【００４８】コア４４，４５とロータ４１ａ間にこの圧
力流体を噴出させることにより、コア４４，４５とロー
タ４１ａ間に圧力が発生する。また、自成絞り４８を設
けたことによって、コア４４，４５とロータ４１ａ間の
隙間ｄ１，ｄ２の変動によって、圧力および隙間の間隔
が自動的に変化し、自動調芯機能を有する静圧気体軸受
を形成できる。これにより、ロータ４１ａを安定浮上さ
せることができる。この場合に、コア４４，４５とロー
タ４１ａ間の隙間ｄ１，ｄ２を０．１ｍｍ以下と微小す
ることで、この静圧気体軸受による軸受剛性を高め、静
圧気体軸受単独でも、ロータ４１ａは安定して浮上する
ことができる。
力流体を噴出させることにより、コア４４，４５とロー
タ４１ａ間に圧力が発生する。また、自成絞り４８を設
けたことによって、コア４４，４５とロータ４１ａ間の
隙間ｄ１，ｄ２の変動によって、圧力および隙間の間隔
が自動的に変化し、自動調芯機能を有する静圧気体軸受
を形成できる。これにより、ロータ４１ａを安定浮上さ
せることができる。この場合に、コア４４，４５とロー
タ４１ａ間の隙間ｄ１，ｄ２を０．１ｍｍ以下と微小す
ることで、この静圧気体軸受による軸受剛性を高め、静
圧気体軸受単独でも、ロータ４１ａは安定して浮上する
ことができる。
【００４９】この静圧磁気複合軸受には、外部にコア４
４，４５とロータ４１ａ間の距離を測定する変位センサ
５１を設け、その変位センサ５１の測定値に応じてコイ
ル４６，４７に流す電流をフィードバック制御する磁気
軸受制御手段５３を設ける。磁気軸受制御手段５３は、
例えばアンプ５４を介して電流制御する。これにより、
静圧気体軸受と磁気軸受とを兼用した軸受構成が可能と
なる。この磁気軸受制御手段５３は、第１の実施形態等
で説明した磁気軸受制御手段２８と同様な機能のものを
用いることができる。
４，４５とロータ４１ａ間の距離を測定する変位センサ
５１を設け、その変位センサ５１の測定値に応じてコイ
ル４６，４７に流す電流をフィードバック制御する磁気
軸受制御手段５３を設ける。磁気軸受制御手段５３は、
例えばアンプ５４を介して電流制御する。これにより、
静圧気体軸受と磁気軸受とを兼用した軸受構成が可能と
なる。この磁気軸受制御手段５３は、第１の実施形態等
で説明した磁気軸受制御手段２８と同様な機能のものを
用いることができる。
【００５０】この実施形態の静圧磁気複合アキシャル軸
受装置において、前記変位センサ５１を設ける代わり
に、静圧気体軸受面の圧力を測定し、この圧力によって
静圧気体軸受５０における軸受隙間ｄ、すなわち電磁石
のコア４５とロータ４１ａ間の隙間ｄ（ｄ１，ｄ２）の
大きさを換算して求めてもよい。この隙間ｄの大きさの
検出結果により、磁気軸受制御手段５３でコイル４６，
４７の電流を制御する。圧力測定による変位測定の場
合、他の方式のセンサで問題となるロータセンサターゲ
ット面の磁気特性むらによるセンサの誤動作がなく、高
精度なセンシングが可能となる。
受装置において、前記変位センサ５１を設ける代わり
に、静圧気体軸受面の圧力を測定し、この圧力によって
静圧気体軸受５０における軸受隙間ｄ、すなわち電磁石
のコア４５とロータ４１ａ間の隙間ｄ（ｄ１，ｄ２）の
大きさを換算して求めてもよい。この隙間ｄの大きさの
検出結果により、磁気軸受制御手段５３でコイル４６，
４７の電流を制御する。圧力測定による変位測定の場
合、他の方式のセンサで問題となるロータセンサターゲ
ット面の磁気特性むらによるセンサの誤動作がなく、高
精度なセンシングが可能となる。
【００５１】この圧力測定のために、同実施形態におい
て、図１６に示すように、電磁石のコア４４，４５の内
部に圧力センサ５５を配置し、直接に静圧気体軸受５０
の圧力を測定するようにしても良い。図１７に示すよう
に、静圧気体軸受５０に直結した形で、中空パイプ５６
を設け、外部の圧力センサ５７で圧力を測定するように
しても良い。この場合、コア４４などの静圧気体軸受５
０の軸受面の構成部材に圧力測定用の微細孔５９を設
け、この微細孔５９に中空パイプ５６を結合する。軸受
サイズが小さく、外部に圧力センサのスペースがある場
合には、外部に圧力センサ５７を設けることが有利であ
る。また、圧力測定用に設けた前記微細孔５９の直径を
１mm以下と規制することで、静圧気体軸受への影響を少
なくし、またそれに接続するパイプ５６の内径（直径）
も１mm以下に規制することで、周波数特性を低下させず
に圧力の測定が可能となる。
て、図１６に示すように、電磁石のコア４４，４５の内
部に圧力センサ５５を配置し、直接に静圧気体軸受５０
の圧力を測定するようにしても良い。図１７に示すよう
に、静圧気体軸受５０に直結した形で、中空パイプ５６
を設け、外部の圧力センサ５７で圧力を測定するように
しても良い。この場合、コア４４などの静圧気体軸受５
０の軸受面の構成部材に圧力測定用の微細孔５９を設
け、この微細孔５９に中空パイプ５６を結合する。軸受
サイズが小さく、外部に圧力センサのスペースがある場
合には、外部に圧力センサ５７を設けることが有利であ
る。また、圧力測定用に設けた前記微細孔５９の直径を
１mm以下と規制することで、静圧気体軸受への影響を少
なくし、またそれに接続するパイプ５６の内径（直径）
も１mm以下に規制することで、周波数特性を低下させず
に圧力の測定が可能となる。
【００５２】図１８は、図１６のＡ−Ａ断面を示した図
である。この例では、センサ圧力測定個所を静圧磁気複
合アキシャル軸受の静圧気体軸受面における同一円周上
の等ピッチ３箇所以上（図１８では３箇所の測定点ａ
１，ａ２，ａ３）の圧力を測定し、各測定値から各部の
ロータ４１ａと電磁石コア４４，４５間の隙間ｄ１，ｄ
２の値を換算し、その値の平均をとる。これにより、ロ
ータ４１ａのアキシャル方向位置を正確に測定すること
ができる。前記平均をとる演算は、例えば磁気軸受制御
手段５３で行う。
である。この例では、センサ圧力測定個所を静圧磁気複
合アキシャル軸受の静圧気体軸受面における同一円周上
の等ピッチ３箇所以上（図１８では３箇所の測定点ａ
１，ａ２，ａ３）の圧力を測定し、各測定値から各部の
ロータ４１ａと電磁石コア４４，４５間の隙間ｄ１，ｄ
２の値を換算し、その値の平均をとる。これにより、ロ
ータ４１ａのアキシャル方向位置を正確に測定すること
ができる。前記平均をとる演算は、例えば磁気軸受制御
手段５３で行う。
【００５３】上記のように３か所で圧力を測定する代わ
りに、図１９に示すように、円周上の１８０°離れた対
向する２個所の測定点ｂ１，ｂ２で行うようにしても良
い。図１９は図１６のＡ−Ａ断面に相当する図である。
圧力測定点ｂ１，ｂ２をこのように円周上の１８０°離
れた２点に設定することで、ロータ４１ａのピッチング
運動もしくはヨーイング運動に影響されることなく、最
小の圧力センサ個数でロータ４１ａのアキシャル方向位
置を測定することができる。
りに、図１９に示すように、円周上の１８０°離れた対
向する２個所の測定点ｂ１，ｂ２で行うようにしても良
い。図１９は図１６のＡ−Ａ断面に相当する図である。
圧力測定点ｂ１，ｂ２をこのように円周上の１８０°離
れた２点に設定することで、ロータ４１ａのピッチング
運動もしくはヨーイング運動に影響されることなく、最
小の圧力センサ個数でロータ４１ａのアキシャル方向位
置を測定することができる。
【００５４】図１６の例のようにロータ４１ａの両側に
対向して静圧磁気複合アキシャル軸受部４２，４３を設
ける場合、軸受隙間ｄ１，ｄ２の圧力を測定する測定点
は、図２０に示すように、各軸受隙間ｄ１，ｄ２につい
て１個所ずつとしても良い。その場合、片方の軸受隙間
ｄ１の測定点ｃ１と、もう片方の軸受隙間ｄ２の測定点
ｃ２とは、投影面で同一円周上の１８０°離れた２点と
する。また、磁気軸受制御手段５３は、両測定点ｃ１，
ｃ２の圧力測定値から求めた軸受隙間ｄ１，ｄ２の差分
を計算して電流制御を行うようにする。これにより、ロ
ータ４１ａのピッチング運動もしくはヨーイング運動に
影響されることなく、さらにロータ４１ａに熱膨張があ
った場合にも、最小の圧力センサ個数でロータ４１ａの
アキシャル方向位置を測定することができる。これら図
１８ないし図２０と共に説明した方法により、ロータ４
１ａのアキシャル方向の変位を正確にかつ低コストで測
定することができる。
対向して静圧磁気複合アキシャル軸受部４２，４３を設
ける場合、軸受隙間ｄ１，ｄ２の圧力を測定する測定点
は、図２０に示すように、各軸受隙間ｄ１，ｄ２につい
て１個所ずつとしても良い。その場合、片方の軸受隙間
ｄ１の測定点ｃ１と、もう片方の軸受隙間ｄ２の測定点
ｃ２とは、投影面で同一円周上の１８０°離れた２点と
する。また、磁気軸受制御手段５３は、両測定点ｃ１，
ｃ２の圧力測定値から求めた軸受隙間ｄ１，ｄ２の差分
を計算して電流制御を行うようにする。これにより、ロ
ータ４１ａのピッチング運動もしくはヨーイング運動に
影響されることなく、さらにロータ４１ａに熱膨張があ
った場合にも、最小の圧力センサ個数でロータ４１ａの
アキシャル方向位置を測定することができる。これら図
１８ないし図２０と共に説明した方法により、ロータ４
１ａのアキシャル方向の変位を正確にかつ低コストで測
定することができる。
【００５５】なお、前記各実施形態において示した圧力
センサ、例えば図１５，図１６の例や、図８の例の圧力
センサ５１，５５，２７は、半導体圧力センサを用いて
も良い。これにより、装置をコンパクトでかつその測定
結果を電気信号で直接外部に取り出すことができる。
センサ、例えば図１５，図１６の例や、図８の例の圧力
センサ５１，５５，２７は、半導体圧力センサを用いて
も良い。これにより、装置をコンパクトでかつその測定
結果を電気信号で直接外部に取り出すことができる。
【００５６】図２１はさらに他の実施形態にかかる静圧
磁気複合アキシャル軸受を示す。この例は、主軸４１の
ロータ４１ａの片方のみを支えるアキシャル軸受とした
ものである。すなわち、磁気軸受４９のステータコア４
５および静圧気体軸受５０の絞り４８をロータ４１ａの
軸方向の片側のみに配置している。この例では、磁気軸
受４９によるロータ４１ａへの作用力Ｆｍは吸引力とし
て働き、一方静圧気体軸受５０によるロータ４１ａへの
作用力Ｆｓは反発力として作用する。よって、静圧気体
軸受５０の単独ではロータ軸方向が鉛直方向にあった場
合には、ロータを支持することができない。しかし磁気
軸受４９と複合化することにより、軸受の据え付け方向
に依らずロータ４１ａを支持することができる。このよ
うに、主軸４１のスラスト支持部４１ａの片方のみに磁
気軸受４９および静圧気体軸受５０を配置し、吸引力と
反発力とを釣り合わせるようにした静圧磁気複合軸受と
することで、軸受構成がより一層コンパクトになる。
磁気複合アキシャル軸受を示す。この例は、主軸４１の
ロータ４１ａの片方のみを支えるアキシャル軸受とした
ものである。すなわち、磁気軸受４９のステータコア４
５および静圧気体軸受５０の絞り４８をロータ４１ａの
軸方向の片側のみに配置している。この例では、磁気軸
受４９によるロータ４１ａへの作用力Ｆｍは吸引力とし
て働き、一方静圧気体軸受５０によるロータ４１ａへの
作用力Ｆｓは反発力として作用する。よって、静圧気体
軸受５０の単独ではロータ軸方向が鉛直方向にあった場
合には、ロータを支持することができない。しかし磁気
軸受４９と複合化することにより、軸受の据え付け方向
に依らずロータ４１ａを支持することができる。このよ
うに、主軸４１のスラスト支持部４１ａの片方のみに磁
気軸受４９および静圧気体軸受５０を配置し、吸引力と
反発力とを釣り合わせるようにした静圧磁気複合軸受と
することで、軸受構成がより一層コンパクトになる。
【００５７】図２２は、他の実施形態に係る静圧磁気複
合軸受スピンドル装置の縦断面図を示す。この静圧磁気
複合軸受スピンドル装置１は、図１の静圧磁気複合軸受
スピンドル装置１において、モータ５と各軸受３，３，
１０の配置関係を変えたものであり、モータ５をハウジ
ング２内の最後部に配置してある。スラスト磁気軸受１
０は、前後の静圧磁気複合軸受３，３の間に配置してあ
る。その他の構成は前記実施形態と同じである。図１の
実施形態のモータ配置では、モータ５を高出力とした場
合、モータ５のロータ６の肉厚，質量が大きくなって曲
げ固有振動数を低下させることがあるが、図２２の実施
形態のようにモータ５を主軸４の後端部に配置すること
で、これに対処できる。
合軸受スピンドル装置の縦断面図を示す。この静圧磁気
複合軸受スピンドル装置１は、図１の静圧磁気複合軸受
スピンドル装置１において、モータ５と各軸受３，３，
１０の配置関係を変えたものであり、モータ５をハウジ
ング２内の最後部に配置してある。スラスト磁気軸受１
０は、前後の静圧磁気複合軸受３，３の間に配置してあ
る。その他の構成は前記実施形態と同じである。図１の
実施形態のモータ配置では、モータ５を高出力とした場
合、モータ５のロータ６の肉厚，質量が大きくなって曲
げ固有振動数を低下させることがあるが、図２２の実施
形態のようにモータ５を主軸４の後端部に配置すること
で、これに対処できる。
【００５８】図２３はさらに他の実施形態を示す。この
静圧磁気複合軸受スピンドル装置１は、図１の静圧磁気
複合軸受スピンドル装置１において、軸受に対する主軸
４のラジアル変位を検出するセンサとして、渦電流式の
変位センサ３０を用いたものである。各静圧磁気複合軸
受３に対するセンサ３０の設置位置は前後のどちらでも
良いが、図示の例では、前部の静圧磁気複合軸受３に対
するものは軸受前方とされ、後部の静圧磁気複合軸受３
に対するものは軸受後方とされている。なお、上記渦電
流式変位センサ３０に代えて、リラクタンス式変位セン
サや静電容量式変位センサを用いてもよい。その他の構
成は、図１の実施形態と同じである。
静圧磁気複合軸受スピンドル装置１は、図１の静圧磁気
複合軸受スピンドル装置１において、軸受に対する主軸
４のラジアル変位を検出するセンサとして、渦電流式の
変位センサ３０を用いたものである。各静圧磁気複合軸
受３に対するセンサ３０の設置位置は前後のどちらでも
良いが、図示の例では、前部の静圧磁気複合軸受３に対
するものは軸受前方とされ、後部の静圧磁気複合軸受３
に対するものは軸受後方とされている。なお、上記渦電
流式変位センサ３０に代えて、リラクタンス式変位セン
サや静電容量式変位センサを用いてもよい。その他の構
成は、図１の実施形態と同じである。
【００５９】図２４は、静圧磁気複合軸受で構成したさ
らに他のスピンドル装置を示す。このスピンドル装置
は、２組の静圧磁気複合ラジアル軸受６５，６６と、１
組の静圧磁気複合アキシャル軸受６７と、主軸６８を回
転させるモータ６９から構成される。主軸６８は静圧磁
気複合アキシャル軸受６７で支持される鍔状のロータ４
１ａを有する。これら静圧磁気複合ラジアル軸受６５，
６６および静圧磁気複合アキシャル軸受６７には、前記
各実施形態で説明したいずれのものを使用しても良い。
また、同図のスピンドル装置において、２組の静圧磁気
複合ラジアル軸受６５，６６として、図２５に示すよう
に、コイル１４の主軸軸方向の両側に自成絞り１５を有
する静圧磁気複合ラジアル軸受６５Ａ，６６Ａを用いて
も良い。図２５の静圧磁気複合軸受スピンドル装置にお
けるその他の構成は図４に示すスピンドル装置と同じで
ある。なお、この発明のスピンドル装置において、必ず
しも全ての軸受を静圧磁気複合軸受で構成する必要はな
い。スラスト方向のみの静剛性を高める必要ある場合
は、アキシャル軸受部のみを静圧磁気複合軸受で構成
し、ラジアル方向の軸受支持を静圧気体軸受で構成すれ
ばよい。また、ラジアル方向のみの静剛性を高める必要
のある場合は、スピンドル負荷側の端部に静圧磁気複合
ラジアル軸受６５を配置し、他の軸受支持部を静圧気体
軸受で構成してもよい。また、この静圧磁気複合軸受ス
ピンドル装置において、低速回転時に磁気軸受の制御ゲ
インを下げておき、主軸が所定の回転数以上となったと
きに、前記制御ゲインを所定の値に変化させるようにす
ることが好ましい。この制御ゲインの設定および変更
は、磁気軸受制御手段２８，５３で行われる。
らに他のスピンドル装置を示す。このスピンドル装置
は、２組の静圧磁気複合ラジアル軸受６５，６６と、１
組の静圧磁気複合アキシャル軸受６７と、主軸６８を回
転させるモータ６９から構成される。主軸６８は静圧磁
気複合アキシャル軸受６７で支持される鍔状のロータ４
１ａを有する。これら静圧磁気複合ラジアル軸受６５，
６６および静圧磁気複合アキシャル軸受６７には、前記
各実施形態で説明したいずれのものを使用しても良い。
また、同図のスピンドル装置において、２組の静圧磁気
複合ラジアル軸受６５，６６として、図２５に示すよう
に、コイル１４の主軸軸方向の両側に自成絞り１５を有
する静圧磁気複合ラジアル軸受６５Ａ，６６Ａを用いて
も良い。図２５の静圧磁気複合軸受スピンドル装置にお
けるその他の構成は図４に示すスピンドル装置と同じで
ある。なお、この発明のスピンドル装置において、必ず
しも全ての軸受を静圧磁気複合軸受で構成する必要はな
い。スラスト方向のみの静剛性を高める必要ある場合
は、アキシャル軸受部のみを静圧磁気複合軸受で構成
し、ラジアル方向の軸受支持を静圧気体軸受で構成すれ
ばよい。また、ラジアル方向のみの静剛性を高める必要
のある場合は、スピンドル負荷側の端部に静圧磁気複合
ラジアル軸受６５を配置し、他の軸受支持部を静圧気体
軸受で構成してもよい。また、この静圧磁気複合軸受ス
ピンドル装置において、低速回転時に磁気軸受の制御ゲ
インを下げておき、主軸が所定の回転数以上となったと
きに、前記制御ゲインを所定の値に変化させるようにす
ることが好ましい。この制御ゲインの設定および変更
は、磁気軸受制御手段２８，５３で行われる。
【００６０】静圧磁気複合軸受で構成したスピンドル装
置の起動方法を以下に示す。この起動方法、および後に
説明する各起動方法は、いずれも、前記各実施形態のい
ずれのスピンドル装置にも適用できる。この起動方法で
は、まず各静圧磁気複合軸受６５〜６７の絞りに圧力流
体を供給し、静圧気体軸受のみでロータを浮上させる。
その浮上状態で、変位センサ（または圧力センサによる
変位測定値）の値をゼロにシフトさせ、その後、磁気軸
受の制御を作動させる。このように起動することによ
り、常に静圧気体軸受および主軸ないしロータの自重と
の釣り合い状態で主軸ないしロータを浮上させることが
でき、無駄に磁気軸受の電磁石コイルに電流を流すこと
がなく、磁気軸受の負の剛性による影響を抑制すること
ができる。
置の起動方法を以下に示す。この起動方法、および後に
説明する各起動方法は、いずれも、前記各実施形態のい
ずれのスピンドル装置にも適用できる。この起動方法で
は、まず各静圧磁気複合軸受６５〜６７の絞りに圧力流
体を供給し、静圧気体軸受のみでロータを浮上させる。
その浮上状態で、変位センサ（または圧力センサによる
変位測定値）の値をゼロにシフトさせ、その後、磁気軸
受の制御を作動させる。このように起動することによ
り、常に静圧気体軸受および主軸ないしロータの自重と
の釣り合い状態で主軸ないしロータを浮上させることが
でき、無駄に磁気軸受の電磁石コイルに電流を流すこと
がなく、磁気軸受の負の剛性による影響を抑制すること
ができる。
【００６１】以下に他の起動方法を示す。まず各静圧磁
気複合軸受の絞りに圧力流体を供給し、静圧気体軸受の
みで主軸ないしロータを浮上させる。その浮上状態で、
所定の回転数に回転させ、変位センサ出力値（または圧
力センサによる変位測定値）のＤＣ成分のみをゼロにシ
フトさせ、その後、磁気軸受の制御を作動させる。この
ような起動を行うことにより、静圧気体軸受および主軸
ないしロータ自重との釣り合いだけでなく、主軸ないし
ロータの回転に伴い、主軸，ロータの周りの流体からの
作用力の微妙なアンバランスから生じる静的力をも考慮
し、その状態をロータ中心として、磁気軸受を作動する
ことができる。また、主軸，ロータ回転上昇時に磁気軸
受の磁束によって主軸，ロータ内に発生する鉄損の影響
を回避でき、高速回転が可能になる。
気複合軸受の絞りに圧力流体を供給し、静圧気体軸受の
みで主軸ないしロータを浮上させる。その浮上状態で、
所定の回転数に回転させ、変位センサ出力値（または圧
力センサによる変位測定値）のＤＣ成分のみをゼロにシ
フトさせ、その後、磁気軸受の制御を作動させる。この
ような起動を行うことにより、静圧気体軸受および主軸
ないしロータ自重との釣り合いだけでなく、主軸ないし
ロータの回転に伴い、主軸，ロータの周りの流体からの
作用力の微妙なアンバランスから生じる静的力をも考慮
し、その状態をロータ中心として、磁気軸受を作動する
ことができる。また、主軸，ロータ回転上昇時に磁気軸
受の磁束によって主軸，ロータ内に発生する鉄損の影響
を回避でき、高速回転が可能になる。
【００６２】さらに異なる起動方法を以下に示す。ま
ず、静圧磁気複合軸受の絞りに圧力流体を供給し、静圧
気体軸受のみでロータを浮上させる。その浮上状態で、
変位センサ（または圧力センサによる変位測定値）の値
をゼロにシフトさせる。磁気軸受制御回路のゲインを下
げた状態で磁気軸受を作動させる。その後、所定の回転
数以上になったときに、前記制御ゲインを所定の値に変
化させる。このような起動を行うことにより、主軸，ロ
ータ回転上昇時に磁気軸受の磁束によって主軸ロータ内
に発生する鉄損の影響を回避でき、高速回転が可能にな
る。さらに、ゲインを下げた状態で磁気軸受を作動させ
るため、磁気軸受を作動した瞬間の主軸，ロータへの外
乱は抑制することができる。
ず、静圧磁気複合軸受の絞りに圧力流体を供給し、静圧
気体軸受のみでロータを浮上させる。その浮上状態で、
変位センサ（または圧力センサによる変位測定値）の値
をゼロにシフトさせる。磁気軸受制御回路のゲインを下
げた状態で磁気軸受を作動させる。その後、所定の回転
数以上になったときに、前記制御ゲインを所定の値に変
化させる。このような起動を行うことにより、主軸，ロ
ータ回転上昇時に磁気軸受の磁束によって主軸ロータ内
に発生する鉄損の影響を回避でき、高速回転が可能にな
る。さらに、ゲインを下げた状態で磁気軸受を作動させ
るため、磁気軸受を作動した瞬間の主軸，ロータへの外
乱は抑制することができる。
【００６３】
【発明の効果】この発明の静圧磁気複合軸受およびスピ
ンドル装置は、いずれも静圧気体軸受と磁気軸受とを所
定の関係で組み合わせたものであるため、静圧気体軸受
の優れた動剛性と磁気軸受の優れた静剛性とを併せ持ち
ながら、構成がコンパクトになる。ラジアル軸受に適用
した場合は、主軸長も短縮することができる。
ンドル装置は、いずれも静圧気体軸受と磁気軸受とを所
定の関係で組み合わせたものであるため、静圧気体軸受
の優れた動剛性と磁気軸受の優れた静剛性とを併せ持ち
ながら、構成がコンパクトになる。ラジアル軸受に適用
した場合は、主軸長も短縮することができる。
【００６４】ロータの変位を測定する変位測定手段に圧
力センサを用いた場合は、高精度な変位検出が可能にな
ると同時に、コンパクトな軸受構成が可能となり、また
静圧気体軸受の軸受中心を磁気軸受中心に設定できて、
両軸受の相互干渉を防ぐことが容易となる。また、電磁
石のコアやロータの材質の選定，組み合わせにより、給
気用の絞りの加工性の向上による静圧気体軸受の高精度
化や、コンパクト化、あるいは鉄損の軽減による発熱防
止、高速回転化等が実現できる。磁気軸受制御手段を
積分動作または比例積分動作のみを行い、所定以上の高
周波に対して制御を行わないものとした場合は、静圧気
体軸受の優れた動的安定性を損ねることなく、磁気軸受
の特長である静剛性の向上が可能となる。
力センサを用いた場合は、高精度な変位検出が可能にな
ると同時に、コンパクトな軸受構成が可能となり、また
静圧気体軸受の軸受中心を磁気軸受中心に設定できて、
両軸受の相互干渉を防ぐことが容易となる。また、電磁
石のコアやロータの材質の選定，組み合わせにより、給
気用の絞りの加工性の向上による静圧気体軸受の高精度
化や、コンパクト化、あるいは鉄損の軽減による発熱防
止、高速回転化等が実現できる。磁気軸受制御手段を
積分動作または比例積分動作のみを行い、所定以上の高
周波に対して制御を行わないものとした場合は、静圧気
体軸受の優れた動的安定性を損ねることなく、磁気軸受
の特長である静剛性の向上が可能となる。
【図１】この発明の第１の実施形態に係る静圧磁気複合
軸受スピンドル装置の縦断面図である。
軸受スピンドル装置の縦断面図である。
【図２】その静圧磁気複合ラジアル軸受の横断面図と軸
受制御系のブロック図とを組み合わせて示す説明図であ
る。
受制御系のブロック図とを組み合わせて示す説明図であ
る。
【図３】同静圧磁気複合ラジアル軸受の部分拡大図であ
る。
る。
【図４】同静圧磁気複合ラジアル軸受のヨーク部分の変
形例の部分拡大図である。
形例の部分拡大図である。
【図５】同静圧磁気複合ラジアル軸受の電流制御例を示
す説明図である。
す説明図である。
【図６】同静圧磁気複合ラジアル軸受の制御系の変形例
を示すブロック図である。
を示すブロック図である。
【図７】同静圧磁気複合ラジアル軸受の制御系の他の変
形例を示すブロック図である。
形例を示すブロック図である。
【図８】この発明の他の実施形態にかかる静圧磁気複合
ラジアル軸受の断面図である。
ラジアル軸受の断面図である。
【図９】この発明のさらに他の実施形態にかかる静圧磁
気複合ラジアル軸受の横断面図である。
気複合ラジアル軸受の横断面図である。
【図１０】その縦断面図である。
【図１１】この発明のさらに他の実施形態にかかる静圧
磁気複合ラジアル軸受の縦断面図である。
磁気複合ラジアル軸受の縦断面図である。
【図１２】図１１のXII-XII 線断面図である。
【図１３】図１１のXII1-XII1 線断面図である。
【図１４】この発明のさらに他の実施形態にかかる静圧
磁気複合ラジアル軸受の部分断面図である。
磁気複合ラジアル軸受の部分断面図である。
【図１５】この発明のさらに他の実施形態にかかる静圧
磁気複合アキシャル軸受の部分断面図と軸受制御系のブ
ロック図とを組み合わせて示す説明図である。
磁気複合アキシャル軸受の部分断面図と軸受制御系のブ
ロック図とを組み合わせて示す説明図である。
【図１６】この発明のさらに他の実施形態にかかる静圧
磁気複合アキシャル軸受の部分断面図と軸受制御系のブ
ロック図とを組み合わせて示す説明図である。
磁気複合アキシャル軸受の部分断面図と軸受制御系のブ
ロック図とを組み合わせて示す説明図である。
【図１７】この発明のさらに他の実施形態にかかる静圧
磁気複合ラジアル軸受の部分断面図である。
磁気複合ラジアル軸受の部分断面図である。
【図１８】その測定点の説明図である。
【図１９】その測定点の他の例の説明図である。
【図２０】（Ａ），（Ｂ）は各々測定点の他の例の説明
図である。
図である。
【図２１】この発明のさらに他の実施形態にかかる静圧
磁気複合ラジアル軸受の部分断面図である。
磁気複合ラジアル軸受の部分断面図である。
【図２２】この発明の他の実施形態に係る静圧磁気複合
軸受スピンドル装置の縦断面図である。
軸受スピンドル装置の縦断面図である。
【図２３】この発明のさらに他の実施形態に係る静圧磁
気複合軸受スピンドル装置の縦断面図である。
気複合軸受スピンドル装置の縦断面図である。
【図２４】この発明のさらに他の実施形態に係る静圧磁
気複合軸受スピンドル装置の縦断面図である。
気複合軸受スピンドル装置の縦断面図である。
【図２５】この発明のさらに他の実施形態に係る静圧磁
気複合軸受スピンドル装置の縦断面図である。
気複合軸受スピンドル装置の縦断面図である。
【図２６】従来例の縦断面図である。
【図２７】他の従来例の縦断面図である。
１…静圧磁気複合軸受スピンドル装置 ２…ハウジング ３…静圧磁気複合軸受 ４…主軸（ロータ） ８…ラジアル磁気軸受 ９…ラジアル静圧気体軸受 １０…スラスト磁気軸受 １２…軸受ステータ １３…ステータコア １４…コイル １５…絞り １５ａ…給気孔 ２７Ａ〜２７Ｄ…圧力センサ（変位検出手段） ２８…磁気軸受制御手段 ３３…コーティング層 ４１…主軸（ロータ） ４１ａ…ロータ ４４，４５…ステータコア ４６…コイル ４８…絞り ４９…磁気軸受 ５０…静圧気体軸受 ５３…磁気軸受制御手段 ５１…変位センサ ５２…軸受ステータ ５５…圧力センサ ｄ…軸受隙間
Claims (31)
- 【請求項１】 磁気軸受の電磁石のコア内に、静圧気体
軸受の軸受隙間へ給気する絞りを形成した静圧磁気複合
軸受。 - 【請求項２】 磁気軸受と静圧気体軸受とを、互いに兼
用部分が生じるように一体化した静圧磁気複合軸受。 - 【請求項３】 ロータの変位を測定する変位測定手段を
有し、この変位測定手段の測定値に従って電磁力を発生
させロータを所定の位置に支持する磁気軸受と、この磁
気軸受の軸受ステータに自成絞りまたはオリフィス絞り
を有する静圧気体軸受とを併設した静圧磁気複合軸受。 - 【請求項４】 ラジアル軸受であって、磁気軸受の全体
の軸方向幅内に静圧気体軸受を設けた静圧磁気複合軸
受。 - 【請求項５】 ラジアル軸受であって、静圧気体軸受の
全体の軸方向幅内に磁気軸受を設けた静圧磁気複合軸
受。 - 【請求項６】 ラジアル軸受であって、静圧気体軸受の
軸受隙間と、磁気軸受のロータおよびコア間のギャップ
とを、互いに軸方向に略同じ位置に設けた静圧磁気複合
軸受。 - 【請求項７】 磁気軸受の電磁石コアの電磁力発生面に
静圧気体軸受の自成絞りを設け、前記電磁力発生面とロ
ータとの隙間を０．１mm以下とした請求項１ないし請求
項６のいずれかに記載の静圧磁気複合軸受。 - 【請求項８】 ラジアル軸受であって、磁気軸受を構成
する３個以上の電磁石を円周方向に並べて設け、各電磁
石のコアの一対の磁極を回転軸方向に並べて設け、各電
磁石の同一円周上に並ぶ磁極の極性を互いに一致させた
請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の静圧磁気複
合軸受。 - 【請求項９】 全ての電磁石のコアの片方の磁極を、互
いに繋がった共通のものとした請求項８記載の静圧磁気
複合軸受。 - 【請求項１０】 アキシャル軸受であって、ロータの軸
方向の片側のみに磁気軸受の電磁石および静圧気体軸受
の絞りを配置し、磁気軸受による電磁力と静圧気体軸受
による軸受作用力とを釣り合わせて支持することを特徴
とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の静圧
磁気複合軸受。 - 【請求項１１】 請求項１ないし請求項１０のいずれか
に記載の静圧磁気複合軸受を含み、前記ロータを有する
主軸を回転自在に支持した静圧磁気複合軸受スピンドル
装置。 - 【請求項１２】 主軸の負荷側先端部に、ラジアル軸受
となる静圧磁気複合軸受を配置した請求項１１記載の静
圧磁気複合軸受スピンドル装置。 - 【請求項１３】 ロータの変位を測定する変位測定手段
を有し、この変位測定手段の測定値に従って電磁力を発
生させロータを所定の位置に支持する磁気軸受と、この
磁気軸受の軸受ステータに絞りを有する静圧気体軸受と
を併設し、前記変位測定手段を、静圧気体軸受の軸受面
の圧力を測定する圧力センサとし、この圧力センサの測
定値を用いてロータの変位を求め磁気軸受の磁力制御を
行う磁気軸受制御手段を設けた静圧磁気複合軸受。 - 【請求項１４】 前記圧力センサが半導体圧力センサで
ある請求項１３記載の静圧磁気複合軸受。 - 【請求項１５】 ラジアル軸受であって、ロータの直径
方向の両側に対向する静圧気体軸受面における静圧の圧
力差を前記圧力センサで測定し、この測定値からロータ
の変位を求めるようにした請求項１３または請求項１４
記載の静圧磁気複合軸受。 - 【請求項１６】 アキシャル軸受であって、静圧気体軸
受面の同一円周上の３か所以上の圧力を前記圧力センサ
により測定し、これらの圧力測定値からロータのアキシ
ャル方向の変位を求めるようにした請求項１３または請
求項１４記載の静圧磁気複合軸受。 - 【請求項１７】 アキシャル軸受であって、静圧気体軸
受面の同一円周上で直径方向に対向する２か所の圧力を
前記圧力センサで測定し、これらの測定値からロータの
アキシャル方向の変位を求めるようにした請求項１３ま
たは請求項１４記載の静圧磁気複合軸受。 - 【請求項１８】 アキシャル軸受であって、ロータの軸
方向の両側に磁気軸受の電磁石および静圧気体軸受の絞
りを配置し、ロータを介して対向する一方の静圧気体軸
受面の任意個所と、他方の静圧気体軸受面における前記
任意個所のロータ中心に対して点対称にある個所の圧力
を前記圧力センサで測定し、両測定値からロータのアキ
シャル方向の変位を求めるようにした請求項１３または
請求項１４記載の静圧磁気複合軸受。 - 【請求項１９】 前記圧力センサを、静圧気体軸受面の
圧力測定個所から離さずに配置した請求項１３ないし請
求項１８のいずれかに記載の静圧磁気複合軸受。 - 【請求項２０】 前記圧力センサを静圧気体軸受面と離
して配置し、前記圧力センサと静圧気体軸受面を、微細
孔、またはパイプ、またはこれら微細孔およびパイプの
両方で連結した請求項１３ないし請求項１８のいずれか
に記載の静圧磁気複合軸受。 - 【請求項２１】 ロータの変位を測定する変位測定手段
を有し、この変位測定手段の測定値に従って電磁力を発
生させロータを所定の位置に支持する磁気軸受と、この
磁気軸受の軸受ステータに絞りを有する静圧気体軸受と
を併設し、磁気軸受の電磁石のコアにむく材を使用した
静圧磁気複合軸受。 - 【請求項２２】 ロータの変位を測定する変位測定手段
を有し、この変位測定手段の測定値に従って電磁力を発
生させロータを所定の位置に支持する磁気軸受と、この
磁気軸受の軸受ステータに絞りを有する静圧気体軸受と
を併設し、前記電磁石のコアの一部をむく材で構成し、
このむく材の部分に静圧気体軸受の絞りを設け、前記コ
アのその他の部分を積層珪素鋼板とした静圧磁気複合軸
受。 - 【請求項２３】 ロータの変位を測定する変位測定手段
を有し、この変位測定手段の測定値に従って電磁力を発
生させロータを所定の位置に支持する磁気軸受と、この
磁気軸受の軸受ステータに絞りを有する静圧気体軸受と
を併設し、前記ロータに積層珪素鋼板を使用し、この積
層珪素鋼板の上に１mm厚以下のセラミックスのコーティ
ング層を施した静圧磁気複合軸受。 - 【請求項２４】 ロータの変位を測定する変位測定手段
を有し、この変位測定手段の測定値に従って電磁力を発
生させロータを所定の位置に支持する磁気軸受と、この
磁気軸受の軸受ステータに絞りを有する静圧気体軸受と
を併設し、前記ロータに低熱膨張性で軟磁性のむく材を
使用し、このむく材の上に１mm厚以下のセラミックスの
コーティング層を施した静圧磁気複合軸受。 - 【請求項２５】 ロータの変位を測定する変位測定手段
を有し、この変位測定手段の測定値に従って電磁力を発
生させロータを所定の位置に支持する磁気軸受と、この
磁気軸受の軸受ステータに絞りを有する静圧気体軸受と
を併設し、前記変位測定手段の測定値に従って前記磁気
軸受をフィードバック制御する磁気軸受制御手段を設
け、この磁気軸受制御手段は、積分動作または比例積分
動作のみで制御するものであって、所定以上の高周波に
対して制御を行わないものとした静圧磁気複合軸受。 - 【請求項２６】 前記変位測定手段の出力を処理するア
ンプ部に線形化回路を設けることで、磁気軸受の電磁石
のコイルにバイアス電流を流すことなく、制御電圧−電
磁力特性を線形化した請求項２５記載の静圧磁気複合軸
受。 - 【請求項２７】 変位測定手段の測定値を処理する手段
に不感帯を設け、磁気軸受制御手段は、所定の変位の範
囲にあるときは磁気軸受の制御を行わないものとした請
求項２５または請求項２６記載の静圧磁気複合軸受。 - 【請求項２８】 請求項２５ないし請求項２７のいずれ
かに記載の静圧磁気複合軸受を含み、前記ロータを有す
る主軸を回転自在に支持した静圧磁気複合軸受スピンド
ル装置であって、静圧磁気複合軸受の起動時に、静圧気
体軸受を作動させ主軸を非接触浮上させた後、そのとき
の変位検出手段の出力の直流成分をゼロに調整し、その
後、磁気軸受の機能を作動させるようにした静圧磁気複
合軸受スピンドル装置。 - 【請求項２９】 請求項２５ないし請求項２７のいずれ
かに記載の静圧磁気複合軸受を含み、前記ロータを有す
る主軸を回転自在に支持した静圧磁気複合軸受スピンド
ル装置であって、静圧磁気複合軸受の起動時に、静圧気
体軸受を作動させ主軸を非接触浮上させた後、主軸を回
転させ、所定の回転数またはそれ以上になった状態で、
変位検出手段の出力の直流成分をゼロに調整し、その
後、磁気軸受の機能を作動させるようにした静圧磁気複
合軸受スピンドル装置。 - 【請求項３０】 請求項２５ないし請求項２７のいずれ
かに記載の静圧磁気複合軸受を含み、前記ロータを有す
る主軸を回転自在に支持した静圧磁気複合軸受スピンド
ル装置であって、主軸が所定の回転数以上になったこと
を検知して、磁気軸受の制御系にバンドエリミネートフ
ィルタを機能させるようにした静圧磁気複合軸受スピン
ドル装置。 - 【請求項３１】 請求項２５ないし請求項２７のいずれ
かに記載の静圧磁気複合軸受を含み、前記ロータを有す
る主軸を回転自在に支持した静圧磁気複合軸受スピンド
ル装置であって、低速回転時に磁気軸受の制御ゲインを
下げておき、主軸が所定の回転数以上となったときに、
前記制御ゲインを所定の値に変化させるようにした静圧
磁気複合軸受スピンドル装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09750598A JP3696398B2 (ja) | 1997-04-28 | 1998-04-09 | 静圧磁気複合軸受およびスピンドル装置 |
| EP98107616A EP0875685B1 (en) | 1997-04-28 | 1998-04-27 | Combined externally pressurized gas-magnetic bearing assembly and spindle device utilizing the same |
| DE69827318T DE69827318T2 (de) | 1997-04-28 | 1998-04-27 | Kombinierte, von aussen mit Druck beaufschlagte Gas-magnetische Lagervorrichtung und damit ausgestattete Spindeleinrichtung |
| US09/066,820 US6288465B1 (en) | 1997-04-28 | 1998-04-28 | Combined externally pressurized gas-magnetic bearing assembly and spindle device utilizing the same |
| US09/844,654 US6373156B2 (en) | 1997-04-28 | 2001-04-30 | Combined externally pressurized gas-magnetic bearing assembly and spindle device utilizing the same |
Applications Claiming Priority (3)
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|---|---|---|---|
| JP11082497 | 1997-04-28 | ||
| JP9-110824 | 1997-04-28 | ||
| JP09750598A JP3696398B2 (ja) | 1997-04-28 | 1998-04-09 | 静圧磁気複合軸受およびスピンドル装置 |
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