JPH02297012A - 回転体位置検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は制御式磁気軸受等において利用される回転体位
置検出装置に関する。

従来の技術 高速で高精度の軸受の一種として電磁石を用いて軸心位
置を能動的に制御する制御式磁気軸受が知られている。

この制御式磁気軸受は、非接触でかつ潤滑剤を使用しな
くてよいので、低トルク、低騒音で高速回転に適し、ま
た高真空中でも使用可能で潤滑剤による汚染もなく、か
つ制御により高剛性の軸受を得ることができる等の特長
を備えており、高速回転に適するとともに高剛性の軸受
を得ることができるという特長を生かして、例えばミリ
ングマシン等の加工機のスピンドルの軸受に適用するこ
とが提案されている。

このミリングマシンにおけるスピンドル駆動装置の概略
構成を説明する。第３図において、１１はスピンドルで
、その一端部にエンドミル１２が嵌着される。スピンド
ル１１はその両端部近傍が磁気軸受１３ａ、１３ｂにて
回転自在に支持されるとともに、中間部に配設されたモ
ータ１４にて駆動可能に構成されている。また、スピン
ドル１１の一端側に位置する磁気軸受１３ａとモータ１
４の間にはスラ゛スト磁気軸受１５が配設されている。

１６ａ、１６ｂは、スピンドル１１の両端部に配設され
た径方向の位置を検出するセンサ、１７はスピンドル１
１の他端に設けられた軸心方向の位置を検出するセンサ
である。１８ａ、１８ｂは磁気軸受１３ａ、１３ｂ、１
５が有効に動作しない異常時や、起動・停止時等の軸受
作用が不安定な状態のときにスピンドル１１を支持する
ころがり軸受である。

センサ１６ａ、１６ｂは、第２図に示すように（第２図
では１６ｂのみ示しであるが、１６ａも同様である）、
スピンドル１１に外嵌固定されたスペーサリング１９に
形成された検出円筒面２０に適当な間隙を設けて対向す
るように設置されている。

以上の構成において、センサ１６ａ、１６ｂ及び１７に
てスピンドル１１の径方向及び軸心方向の位置を検出し
、その偏心量に応じて磁気軸受１３ａ、１３ｂ、１５を
制御することによってスピンドル１１を高精度に所定位
置に保持することができ、このスピンドル１１をモータ
１４にて回転駆動することによってエンドミル１２によ
り高精度の加工を行うことができる。

発明が解決しようとする課題 ところが、上記のような構成では、センサ及び検出面が
外部空間と連通した空間に配置されており、さらにミリ
ングマシン等ではマシンの配置環境条件が清浄ではない
ため、センサの検出部分に汚れが付着したり、鏡面に仕
上げられている検出面に錆が発生したりし易く、この汚
れや錆によって位置検出精度が大きな影響を受け、長期
間にわたって精度の良い位置検出することができないと
いう問題があった。

例えば、上記ミリングマシン等の磁気軸受を用いた加工
機のスピンドルでは位置検出精度が加工精度に大きな影
響を与えるため、その位置検出精度は０．１μｍ以下に
する必要があるが、このような検出精度においてはゴミ
や錆によって大きな影響を受けるのである。

本発明は上記従来の問題点に鑑み、センサや検出面に汚
れや錆が発生せず、高い位置検出精度が長期にわたって
得られる回転体位置検出装置を提供することを目的とす
る。

課題を解決するための手段 本発明は、上記目的を達成するために、回転体の表面に
近接してこの表面との間の間隙を検出するセンサを配置
し、検出した間隙の変化によって回転体の位置を検出す
る回転体位置検出装置において、回転体の表面に臨むよ
うに磁性流体シールにて密閉された空間を形成し、この
密閉空間に前記センサを配置したことを特徴とする。

作　　　用 本発明によると、磁性流体シールにて密閉空間内にゴミ
や水分等が侵入するを防止でき、センサや検出面となる
回転体表面に汚れが付着したり、錆が発生したりするの
を防止でき、長期にわたって高い位置検出精度を維持す
ることができる。また、磁性流体シールを用いているの
で回転体の負荷トルクに影響を与えることもない。

実施例 以下、本発明の一実施例を第１図に基づいて説明する。

第１図において、１は図示しない駆動手段にて高速回転
駆動されるスピンドルで、図示しない制御型磁気軸受に
て回転自在に支持されている。２は、前記駆動手段及び
磁気軸受を収容保持したケーシング、３はスピンドル１
の外周面に近接して配置され、スピンドル１の外周面と
の間の間隙を検出するセンサであり、ケーシング２に取
付けられている。センサ３は、その両側の磁性流体シー
ル４ａ、４ｂとスピンドル１の外周面とケーシング２の
内周面にて囲まれた空間５内にその検出端が位置するよ
うに配置され、またスピンドル１の空間５に臨む外周面
は鏡面に形成されて検出面６とされている。

磁性流体シール４ａ、４ｂは、外周部がケーシング２に
固定され、内周部にスピンドル１の外周面に近接位置す
る尖鋭な突縁部７ａを形成された永久磁石から成る環状
シール板７と、この環状シール板７の内周とスピンドル
１の外周面との間に介在された磁性流体８にて形成され
ている。環状シール板７は径方向にかつ磁性流体シール
４ａと４ｂとでは内周と外周で磁極が互いに反対になる
ように磁化されている。

磁性流体８は、液体の特性である流動性と鉄、ニッケル
、フェライト等の合金から作られた磁性体としての両方
の性質を有するもので、この実施例ではフェライトの一
種であるマグネタイト（Ｆｅｏ−Ｆｅｚｏｓ）を１００
人の直径の微粒子にして界面活性剤の助けをかりて溶媒
中に分散させた市販品が用いられている。

以上の構成において、スピンドル１を磁気軸受にて回転
自在に支持した状態で駆動手段にて回転駆動する。その
際、このスピンドル１の外周面の検出面６との間の間隙
の変化をセンサ３にて検出することにより、スピンドル
１の回転に伴う細心の偏心量を検出することができ、偏
心量が０になるように磁気軸受を制御することによって
スピンドル１の軸心を保持して回転駆動することができ
る。

また、センサ３の両側の磁性流体シール４ａ、４、ｂに
おいて、環状シール板７の内周の磁束密度が集中した突
縁部７ａに捕捉された磁性流体８にてスピンドル１の外
周面との間の間隙がシールされており、空間５が外部空
間に対して密閉されたｆ閉空間となっているので、外部
空間からのコミや水分の侵入が防止される。従って、セ
ンサ３の検出部や検出面６にゴミが付着したり、錆を発
生するのを確実に防止でき、長期間にわたって精度の高
い位置検出が可能であり、その結果スピンドル１の回転
精度を高く維持することができる。また、磁性流体８に
てシールしているので、負荷トルク等に影響を与えるこ
ともない。

上記実施例では、スピンドル１の径方向の位置を検出す
る場合についてのみ説明したが、本発明は軸心方向の位
置を検出するセンサの場合にも同様に適用することがで
きる。又、上記実施例では磁気軸受の制御のために位置
検出する例を示したがその他の装置に利用するための位
置検出にも適用できることは言うまでもない。

発明の効果 本発明の回転体位置検出装置によれば、以上のように回
転体の表面に臨むように磁性流体シールにて密閉された
空間を形成し、この密閉空間にセンサを配置したので、
磁性流体シールにて密閉空間内にゴミや水分等が侵入す
るを防止してセンサや回転体表面の検出面に汚れが付着
したり、錆が発生したりするのを防止でき、長期にわた
って高い位置検出精度を維持することができ、信鎖性が
向上し、また磁性流体シールを用いているので、負荷特
性に影響を与えるようなこともない等の効果を発揮する
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の回転体位置検出装置の縦断
正面図、第２図は従来例の縦断正面図、第３図は回転体
位置検出装置の適用対象例としのミリングマシンの縦断
正面図である。 ■・・・・・・スピンドル、３・・・・・・センサ、４
ａ、４ｂ・・・・・・磁性流体シール、５・・・・・・
密閉空間、６・・・・・・検出面。 代理人　弁理士　粟野　重孝　はか１名第１図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 回転体の表面に近接してこの表面との間の間隙を検出す
   るセンサを配置し、検出した間隙の変化によって回転体
   の位置を検出する回転体位置検出装置において、回転体
   の表面に臨むように磁性流体シールにて密閉された空間
   を形成し、この密閉空間に前記センサを配置したことを
   特徴とする回転体位置検出装置。