JPH1047351A - 空気軸受スピンドル - Google Patents
空気軸受スピンドルInfo
- Publication number
- JPH1047351A JPH1047351A JP20015096A JP20015096A JPH1047351A JP H1047351 A JPH1047351 A JP H1047351A JP 20015096 A JP20015096 A JP 20015096A JP 20015096 A JP20015096 A JP 20015096A JP H1047351 A JPH1047351 A JP H1047351A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sensor
- spindle
- displacement
- coil
- air bearing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
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- Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
- Turning (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 温度によるセンサ出力ドリフトを除去し得る
空気軸受スピンドルを提供する。 【解決手段】 主軸１を静圧軸受２によってハウジング
３内で支持し、モータ４によって主軸１を回転駆動し、
主軸１の一端側には主軸１に対向してセンサコイル９を
設け、この近傍にダミーターゲット１１に対向してダミ
ーコイル１０を配置し、センサコイル９からの出力から
ダミーコイル１０の出力を減算することにより、温度ド
リフトを除去し、温度変動に影響されない主軸の変位検
出信号を出力する。
空気軸受スピンドルを提供する。 【解決手段】 主軸１を静圧軸受２によってハウジング
３内で支持し、モータ４によって主軸１を回転駆動し、
主軸１の一端側には主軸１に対向してセンサコイル９を
設け、この近傍にダミーターゲット１１に対向してダミ
ーコイル１０を配置し、センサコイル９からの出力から
ダミーコイル１０の出力を減算することにより、温度ド
リフトを除去し、温度変動に影響されない主軸の変位検
出信号を出力する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は空気軸受スピンド
ルに関し、特に、空気軸受を含む流体軸受によって主軸
をハウジング内で支持するスピンドルにおいて、主軸の
変位を検出するような空気軸受スピンドルに関する。
ルに関し、特に、空気軸受を含む流体軸受によって主軸
をハウジング内で支持するスピンドルにおいて、主軸の
変位を検出するような空気軸受スピンドルに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、小型の孔開けでは工具の径が小さ
いため、加工時に折損しやすいという問題点がある。こ
のため、従来から加工状態を監視することにより、工具
に加わる過負荷を防止したり、工具の折損を検出あるい
は予知しようとする試みがなされており、その１つにス
ピンドルにセンサを組込み、加工反力を主軸の変位によ
って検出するものがある。特に、主軸を静圧軸受によっ
て支持する場合には、軸受に起因する回転時の振動が非
常に小さくできるので、微小な加工反力でも軸の変位と
して検出することが可能である。
いため、加工時に折損しやすいという問題点がある。こ
のため、従来から加工状態を監視することにより、工具
に加わる過負荷を防止したり、工具の折損を検出あるい
は予知しようとする試みがなされており、その１つにス
ピンドルにセンサを組込み、加工反力を主軸の変位によ
って検出するものがある。特に、主軸を静圧軸受によっ
て支持する場合には、軸受に起因する回転時の振動が非
常に小さくできるので、微小な加工反力でも軸の変位と
して検出することが可能である。
【０００３】図３はそのようなスピンドルの一例を示す
第図である。図３において、主軸１は静圧軸受２によっ
てハウジング３に軸支され、モータ４によって回転駆動
される。主軸１の一端には変位計５が設けられ、他端に
はドリル６が取付けられる。変位計５は主軸の変位を検
出し、変位検出回路部７を介して外部に出力される。
第図である。図３において、主軸１は静圧軸受２によっ
てハウジング３に軸支され、モータ４によって回転駆動
される。主軸１の一端には変位計５が設けられ、他端に
はドリル６が取付けられる。変位計５は主軸の変位を検
出し、変位検出回路部７を介して外部に出力される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】図３に示したような小
径孔開け加工が可能な空気軸受スピンドルでは、高速回
転で運用されることが多いため、回転時のモータ４の発
熱，回転時における軸受部からの摩擦損失による発熱，
ハウジング３の冷却液などの温度変化の影響などによ
り、スピンドルにセンサを内蔵した場合、センサは多少
なりとも温度の影響を受けたり、主軸の熱膨張などの影
響を受ける。従来、センサ部のこの熱的変化は検出感度
に対し、それほど大きくないということもあり、特に問
題とはならなかった。
径孔開け加工が可能な空気軸受スピンドルでは、高速回
転で運用されることが多いため、回転時のモータ４の発
熱，回転時における軸受部からの摩擦損失による発熱，
ハウジング３の冷却液などの温度変化の影響などによ
り、スピンドルにセンサを内蔵した場合、センサは多少
なりとも温度の影響を受けたり、主軸の熱膨張などの影
響を受ける。従来、センサ部のこの熱的変化は検出感度
に対し、それほど大きくないということもあり、特に問
題とはならなかった。
【０００５】しかしながら、内蔵センサにおいて、さら
に高い検出感度が要求される場合や、より高速回転で使
用する場合には、センサの温度による出力ドリフトが問
題視されるようになってきた。
に高い検出感度が要求される場合や、より高速回転で使
用する場合には、センサの温度による出力ドリフトが問
題視されるようになってきた。
【０００６】それゆえに、この発明の主たる目的は、温
度によるセンサ出力のドリフトを除去し得る空気軸受ス
ピンドルを提供することである。
度によるセンサ出力のドリフトを除去し得る空気軸受ス
ピンドルを提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
空気軸受によって主軸をハウジング内で支持するスピン
ドルの主軸の変位を検出する空気軸受スピンドルにおい
て、スピンドルに設けられ、主軸の変位を検出する変位
センサと、変位センサの近傍に設けられ、変位センサの
温度ドリフトを除去するための疑似センサと、疑似セン
サの出力に基づいて変位センサの出力から温度ドリフト
を除去して主軸の変位を示す信号を出力する検出回路と
を備えて構成される。
空気軸受によって主軸をハウジング内で支持するスピン
ドルの主軸の変位を検出する空気軸受スピンドルにおい
て、スピンドルに設けられ、主軸の変位を検出する変位
センサと、変位センサの近傍に設けられ、変位センサの
温度ドリフトを除去するための疑似センサと、疑似セン
サの出力に基づいて変位センサの出力から温度ドリフト
を除去して主軸の変位を示す信号を出力する検出回路と
を備えて構成される。
【０００８】請求項２に係る発明では、請求項１の疑似
センサに対向してダミーターゲットが設けられる。
センサに対向してダミーターゲットが設けられる。
【０００９】請求項３に係る発明では、請求項１の検出
回路はハウジングに内蔵される。
回路はハウジングに内蔵される。
【００１０】
【発明の実施の形態】図１はこの発明の一実施形態のス
ピンドルを示す断面図であり、図２はセンサ回路のブロ
ック図である。図１において、主軸１と静圧軸受２とハ
ウジング３とモータ４は図３と同様にして構成され、さ
らに主軸１の一端側にはセンサコア８がハウジング３に
取付けられている。このセンサコア８には、主軸１の変
位を検出するためのセンサコイル９と、そのセンサコイ
ル９の温度ドリフトをキャンセルするためのダミーコイ
ル１０が取付けられている。また、ダミーコイル１０に
はそれに対向した位置にダミーターゲット１１と呼ばれ
る電気的に主軸１とほぼ同等の部材がセンサコア８に固
定設置されている。それぞれのコイルは変位検出回路部
１２に接続されており、変位検出回路部１２では各コイ
ル９，１０のターゲット１１との距離を直流電圧に変換
し、２つの直流電圧の差を出力する。
ピンドルを示す断面図であり、図２はセンサ回路のブロ
ック図である。図１において、主軸１と静圧軸受２とハ
ウジング３とモータ４は図３と同様にして構成され、さ
らに主軸１の一端側にはセンサコア８がハウジング３に
取付けられている。このセンサコア８には、主軸１の変
位を検出するためのセンサコイル９と、そのセンサコイ
ル９の温度ドリフトをキャンセルするためのダミーコイ
ル１０が取付けられている。また、ダミーコイル１０に
はそれに対向した位置にダミーターゲット１１と呼ばれ
る電気的に主軸１とほぼ同等の部材がセンサコア８に固
定設置されている。それぞれのコイルは変位検出回路部
１２に接続されており、変位検出回路部１２では各コイ
ル９，１０のターゲット１１との距離を直流電圧に変換
し、２つの直流電圧の差を出力する。
【００１１】変位検出回路部１２は図２に示すように構
成されている。すなわち、発振回路１３は正弦波を発振
してセンサ部１４に与える。センサ部１４は図１に示し
たセンサコイル９とダミーコイル１０がそれぞれコンデ
ンサに並列接続された２つの共振回路１５，１６で構成
されており、各コイル９，１０に与えられた正弦波によ
ってセンサに対向したターゲット１１に渦電流が発生
し、ターゲットとコイルの距離や周辺の温度によってそ
のインダクタンスが変化する。
成されている。すなわち、発振回路１３は正弦波を発振
してセンサ部１４に与える。センサ部１４は図１に示し
たセンサコイル９とダミーコイル１０がそれぞれコンデ
ンサに並列接続された２つの共振回路１５，１６で構成
されており、各コイル９，１０に与えられた正弦波によ
ってセンサに対向したターゲット１１に渦電流が発生
し、ターゲットとコイルの距離や周辺の温度によってそ
のインダクタンスが変化する。
【００１２】この発明の一実施形態では、センサコイル
９のターゲットを主軸１とし、ダミーコイル１０に対し
てはこれに固定されたダミーターゲット１１を用いてい
る。これにより、センサコイル９のインダクタンスは主
軸１の位置と温度の２要因で変化し、ダミーコイル１０
のインダクタンスは温度のみで変化することになる。こ
れらのインダクタンスの変化により各共振回路１５，１
６の共振点が変化し、それに伴い各共振回路１５，１６
において正弦波の振幅が変化する。
９のターゲットを主軸１とし、ダミーコイル１０に対し
てはこれに固定されたダミーターゲット１１を用いてい
る。これにより、センサコイル９のインダクタンスは主
軸１の位置と温度の２要因で変化し、ダミーコイル１０
のインダクタンスは温度のみで変化することになる。こ
れらのインダクタンスの変化により各共振回路１５，１
６の共振点が変化し、それに伴い各共振回路１５，１６
において正弦波の振幅が変化する。
【００１３】振幅が変化した正弦波は後段の整流回路１
７，１８で直流電圧に変換され、差動回路１９によって
センサ側の出力とダミー側の出力の差が出力される。こ
れにより、センサコイル９によるインダクタンスの変化
は軸の変化によるもののみとなり、温度に対して安定し
た主軸１の変化を出力することが可能となる。差動回路
１９の後段には高周波ノイズを除去するためのローパス
フィルタ２０が設けられおり、主軸１の変位に不要な高
周波ノイズが除去された後、外部に出力される。
７，１８で直流電圧に変換され、差動回路１９によって
センサ側の出力とダミー側の出力の差が出力される。こ
れにより、センサコイル９によるインダクタンスの変化
は軸の変化によるもののみとなり、温度に対して安定し
た主軸１の変化を出力することが可能となる。差動回路
１９の後段には高周波ノイズを除去するためのローパス
フィルタ２０が設けられおり、主軸１の変位に不要な高
周波ノイズが除去された後、外部に出力される。
【００１４】なお、図１に示した例では、ダミーターゲ
ット１１はダミーコイル１０の先端に固定されているた
め、ダミーターゲット部の加工寸法によってコイルとタ
ーゲット間の隙間が定まり、製品間のばらつきを少なく
できる。
ット１１はダミーコイル１０の先端に固定されているた
め、ダミーターゲット部の加工寸法によってコイルとタ
ーゲット間の隙間が定まり、製品間のばらつきを少なく
できる。
【００１５】なお、図２に示した変位検出回路部はハウ
ジング３内に収納するようにし、センサ部とのケーブル
の距離を短くするようにすれば、ケーブルによるインダ
クタンスの変化の影響を防止できる。
ジング３内に収納するようにし、センサ部とのケーブル
の距離を短くするようにすれば、ケーブルによるインダ
クタンスの変化の影響を防止できる。
【００１６】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、スピ
ンドルの一端に変位センサを設けて主軸の変位を検出す
るとともに、この変位センサの近傍に疑似センサを設
け、疑似センサの出力に基づいて変位センサの出力から
温度ドリフトを除去して主軸の変位を示す信号を出力す
るようにしたので、温度による変化がキャンセルされ、
主軸の変位のみを取出すことができる。
ンドルの一端に変位センサを設けて主軸の変位を検出す
るとともに、この変位センサの近傍に疑似センサを設
け、疑似センサの出力に基づいて変位センサの出力から
温度ドリフトを除去して主軸の変位を示す信号を出力す
るようにしたので、温度による変化がキャンセルされ、
主軸の変位のみを取出すことができる。
【図１】この発明の一実施形態のスピンドルの断面図で
ある。
ある。
【図２】図１に示した変位検出回路部の概略ブロック図
である。
である。
【図３】従来の空気軸受スピンドルの縦断面図である。
１ 主軸 ２ 静圧軸受 ３ ハウジング ４ モータ ６ ドリル ８ センサコア ９ センサコイル １０ ダミーコイル １１ ダミーターゲット １２ 変位検出回路部 １３ 発振回路 １４ センサ部 １５，１６ 共振回路 １７，１８ 整流回路 １９ 差動回路 ２０ ローパスフィルタ
───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｇ０１Ｂ 21/00 Ｇ０１Ｂ 21/00 Ａ
Claims (3)
- 【請求項１】 空気軸受によって主軸をハウジング内で
支持するスピンドルの前記主軸の変位を検出する空気軸
受スピンドルにおいて、 前記スピンドルに設けられ、主軸の変位を検出する変位
センサ、 前記変位センサの近傍に設けられ、前記変位センサの温
度ドリフトを除去するための疑似センサ、および前記疑
似センサの出力に基づいて、前記変位センサの出力から
温度ドリフトを除去して前記主軸の変位を示す信号を出
力する検出回路を備えた、空気軸受スピンドル。 - 【請求項２】 さらに、前記疑似センサに対向してダミ
ーターゲットが設けられることを特徴とする、請求項１
の空気軸受スピンドル。 - 【請求項３】 前記検出回路は前記ハウジングに内蔵さ
れることを特徴とする、請求項１の空気軸受スピンド
ル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20015096A JPH1047351A (ja) | 1996-07-30 | 1996-07-30 | 空気軸受スピンドル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20015096A JPH1047351A (ja) | 1996-07-30 | 1996-07-30 | 空気軸受スピンドル |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1047351A true JPH1047351A (ja) | 1998-02-17 |
Family
ID=16419628
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20015096A Withdrawn JPH1047351A (ja) | 1996-07-30 | 1996-07-30 | 空気軸受スピンドル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1047351A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010112792A (ja) * | 2008-11-05 | 2010-05-20 | Nippon Soken Inc | 衝突検出装置 |
| JP2019158798A (ja) * | 2018-03-16 | 2019-09-19 | 株式会社Ihi | 軸位置検出装置 |
| CN110976925A (zh) * | 2019-10-21 | 2020-04-10 | 湖北工业大学 | 一种双立墙式全气体静压立式车床 |
-
1996
- 1996-07-30 JP JP20015096A patent/JPH1047351A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010112792A (ja) * | 2008-11-05 | 2010-05-20 | Nippon Soken Inc | 衝突検出装置 |
| JP2019158798A (ja) * | 2018-03-16 | 2019-09-19 | 株式会社Ihi | 軸位置検出装置 |
| CN110976925A (zh) * | 2019-10-21 | 2020-04-10 | 湖北工业大学 | 一种双立墙式全气体静压立式车床 |
| CN110976925B (zh) * | 2019-10-21 | 2020-11-03 | 湖北工业大学 | 一种双立墙式全气体静压立式车床 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20031007 |