JPH056221U - 磁気軸受式スピンドル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】この考案は、高速回転中の回転異常により特に
回転軸に生ずる焼付け損傷を防止することが可能な磁気
軸受式スピンドルの提供を目的とする。 【構成】回転軸２に回転異常が発生した場合には、この
回転異常が回転軸２と補助ベアリング８とが接触して焼
付けを発生する程の回転異常であるかを軸受制御手段１
２において検出し、回転軸２と補助ベアリング８とが接
触して焼付けを発生する程の回転異常である場合には軸
受制御手段１２から冷却媒体供給装置１１に作動開始信
号を出力し、冷却媒体供給装置１１から冷却媒体ガイド
手段１０を介して補助ベアリング８の部分に冷却媒体を
吹き付ける。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、高速回転中の回転異常により特に回転軸に生ずる焼付け損傷を防 止することが可能な磁気軸受式スピンドルに関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来より、例えばセラミックス製のターボチャージャや砥石などの強度をテス トするような場合には、これらのものを実際に高速回転させて試験を行いその強 度を確認する必要がある。

【０００３】 そして、このような回転試験を行う場合には、ボールベアリングで支持される とともにスピンドルユニットより突出された回転軸の突出端側に試験物を取付け 、この回転軸を高速回転させて試験物の破損度を測定しその強度試験を行なって いる。

【０００４】 ところで、最近は特に高回転の試験が要求されるようになってきたが、従来の この種のスピンドルではボールベアリングにより回転数が制限されるという欠点 を有している。

【０００５】 このため、近年は回転軸をボールベアリングによって支持しないですむ磁気軸 受式のスピンドルが使用され始めている。

【０００６】 すなわち、上記したような磁気軸受式スピンドルは図３に示すように、まずス ピンドルユニット１より突出する回転軸２の突出端側に破壊試験物Ｗなどが適宜 取り付けられる。

【０００７】 そして、この回転軸２は公知の軸受制御手段により回転軸２の半径方向を浮上 保持するラジアル電磁石３，４への励磁電流の調整がラジアルセンサ３ａ，９か らの検出値に基づいて行なわれ、また回転軸２の軸線方向を浮上保持するアキシ ャル電磁石５，６への励磁電流の調整が図示しないアキシャルセンサからの検出 値に基づいて行われ、回転軸２を目標位置に浮上制御しつつ駆動用モータ７によ って高速回転される。

【０００８】 また、８は上記回転軸２の突出部分に近接したスピンドルユニット１の内側な どに配置されている補助ベアリングであり、磁気軸受が制御不能に陥った際に磁 気軸受に代って回転軸２の回転を受け持つものである。

【０００９】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、試験物Ｗが不良品の場合には回転試験中に強度的に耐えられずその 一部に破損が発生する。

【００１０】 この場合には、回転軸２は真直状態で回転することができず、試験物Ｗは破損 部分による不均衡から大きな遠心力がかかった回転状態となり、回転中の回転軸 ２が大きく振れる回転異常を生ずることとなる。

【００１１】 そして、磁気軸受の最大負荷能力よりも遠心力が大きくなると、回転軸２は補 助ベアリング８と接触することとなる。

【００１２】 勿論、回転軸２の回転数が低い場合であったり試験物Ｗにおける破損が小さい 場合などには、回転軸２にかかる遠心力も小さいため、例え回転軸２と補助ベア リング８とが接触しても補助ベアリング８は正常に回転するのであるが、高速回 転中で遠心力が大きい場合には、補助ベアリング８と回転軸２とはその接触時に 焼付けを起してしまい回転軸２は再使用不可能となる。

【００１３】 元来、補助ベアリング８は一定期間使用されると交換されるものであり、その 交換作業も比較的容易に行なえるように構成されているが、回転軸２が損傷した 場合は大変な手間と費用を要するため、回転軸２が焼付けにより再使用不可能と なるような事態は極力避けなければならない。

【００１４】 この考案は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とする ところは、高速回転中の回転異常により特に回転軸に生ずる焼付け損傷を防止す ることが可能な磁気軸受式スピンドルを提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】

この考案は、上記のような目的を達成するために、スピンドルユニットからの 突出端に破壊試験物などが適宜取付けられるとともに、電磁石の磁力により浮上 保持されつつ高速回転される回転軸を有する磁気軸受式スピンドルにおいて、 上記回転軸に近接してスピンドルユニットの内側に配置されている補助ベアリ ング部分に、その噴出口が対向されるように供給路が形成される冷却媒体ガイド 手段と、 上記冷却媒体ガイド手段に接続されるとともに、その供給路内へ冷却媒体を必 要に応じて供給可能とする冷却媒体供給装置と、 上記磁気軸受の負荷あるいは上記回転軸の変位を検出し、磁気軸受の負荷ある いは回転軸の変位が所定値以上となった場合には、上記冷却媒体供給装置から冷 却媒体ガイド手段へ冷却媒体を供給するように冷却媒体供給装置を作動させる軸 受制御手段と、 を有することを特徴とする。

【００１６】

【作用】

この考案によれば、回転中に磁気軸受にかかる負荷あるいは回転軸の変位が所 定値以上となり、回転軸が補助ベアリングと接触して回転軸に焼付けが発生する 危険領域に入った場合には、回転軸と接触する補助ベアリング部分に自動的に冷 却媒体が供給され回転軸の焼付けを防止する。

【００１７】

【実施例】

以下、この考案の実施例を図面に基づき詳細に説明する。

【００１８】 図１はこの考案に係る磁気軸受式スピンドルの概略構成を示すものであるが、 図３に示すものとほぼ同様に構成されており、したがって同図に示す従来例と同 一部材には同一符号を付して説明する。

【００１９】 図中２は回転軸であり、スピンドルユニット１内においてその半径方向を浮上 保持するラジアル電磁石３，４への励磁電流の調整がラジアルセンサ３ａ，９か らの検出値に基づき、またその軸線方向を浮上保持するアキシャル電磁石５，６ への励磁電流の調整が図示しないラジアルセンサからの検出値に基づいて公知の 制御手段によって調整され、これにより回転軸２の浮上位置を制御しかつ駆動用 モータ７によって高速回転する。

【００２０】 また、スピンドルユニット１より突出される回転軸２の突出端には適宜破壊試 験物Ｗなどが取付けられる。

【００２１】 ８は補助ベアリングであり、上記回転軸２の突出部分に近接したスピンドルユ ニット１の内側に配置されるとともに、その他図中下方側の回転軸２などに近接 して設けられ、磁気軸受が機能を失った際に磁気軸受に代ってその機能を受け持 つものである。

【００２２】 一方、１０は冷却媒体ガイド手段であり、回転軸２に近接したスピンドルユニ ット１の内側に配置される補助ベアリング８の部分、および図中下方側の補助ベ アリング８の部分などにその噴出口１０ａが対向されるよう供給路１０ｂが形成 されている。

【００２３】 １１は上記冷却媒体ガイド手段１０を介して冷却媒体を補助ベアリング８の部 分に供給可能とする冷却媒体供給装置であり、この実施例においては窒素ガスが 冷却媒体として用いられている。

【００２４】 したがって、冷却媒体供給装置１１は窒素ガスボンベ１１ａとして形成され、 開閉弁１１ｂを介して窒素ガスを冷却媒体ガイド手段１０に供給する。

【００２５】 また、１２は軸受制御手段であり上記したように回転軸２の磁気軸受け制御を 行うとともに、磁気軸受の負荷や回転軸２の変位を検出し、磁気軸受の負荷や回 転軸２の変位が所定値以上となった場合には上記冷却媒体供給装置１１の作動を 行うもので、特に図２においてこの冷却動作を行うためのブロック図を示す。

【００２６】 すなわち、この軸受制御手段１２は回転軸負荷検出回路１００と冷却制御回路 １０１とによって構成され、回転軸負荷検出回路１００は回転軸１２の振れ量を 検出した変位センサ（ラジアルセンサ３ａ，９）からの検出値と回転数センサ（ 図示略）からの回転数検出値に基づいて、磁気軸受の負荷あるいは回転軸２の振 れ量すなわち回転軸２の変位が所定値以上となり補助ベアリング８と接触する回 転軸２に焼付けが生ずる危険領域であるか否かを検出する。

【００２７】 そして、磁気軸受の負荷あるいは回転軸２の変位が予め定められた所定値以上 であり、回転軸２が補助ベアリング８と接触して焼付けを生ずる危険領域に入っ た場合には、回転異常信号を後段の冷却制御回路１０１へ出力する。また、この 回転異常信号はモータ制御回路１０２にも出力される。

【００２８】 これにより、冷却制御回路１０１は冷却媒体供給装置１１へ作動開始信号を出 力し、冷却媒体供給装置１１からは冷却媒体ガイド手段１０に窒素ガスである冷 却媒体が供給される。同時に、モータ制御回路１０２からはブレーキ信号がモー タ７に出力される。

【００２９】 以上のようにこの考案によれば、回転軸２に回転異常が発生し、しかもこの回 転異常が回転軸２と補助ベアリング８とが接触して焼付けを発生する程の回転異 常である場合には、補助ベアリング８の部分に冷却媒体が吹き付けられて急冷す ることができるので、回転軸２に発生する焼付け損傷を速やかに防止することが できる。

【００３０】 したがって、従来のように回転軸２の交換を行う必要がなく、補助ベアリング ８の交換だけでよく回転軸２の再使用を可能とすることができるので、使い勝手 を向上させるとともにコスト低減化を図ることができる。

【００３１】

【考案の効果】

以上説明したように、この考案によれば回転軸に回転異常が発生し、しかもこ の回転異常が回転軸と補助ベアリングとが接触して焼付けを発生する程の回転異 常である場合には、補助ベアリングの部分に冷却媒体が吹き付けられて急冷する ことができるので、回転軸に発生する焼付け損傷を速やかに防止することができ る。

【００３２】 したがって、従来のように回転軸の交換を行う必要がなく、補助ベアリングの 交換だけでよく回転軸の再使用を可能とすることができるので、使い勝手を向上 させるとともにコスト低減化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案に係る磁気軸受式スピンドルを示す概
略構成図。

【図２】この考案に係る磁気軸受式スピンドルの軸受制
御手段を示すブロック図。

【図３】従来の磁気軸受式スピンドルを示す概略構成
図。

【符号の説明】

２ 回転軸 １０ａ 噴出口 １０ｂ 供給路 １０ 冷却媒体ガイド手段 １１ 冷却媒体供給装置 １２ 軸受制御手段 １００ 回転軸負荷検出回路 １０１ 冷却制御回路

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 【請求項１】スピンドルユニットからの突出端に破壊試
   験物などが適宜取付けられるとともに、電磁石の磁力に
   より浮上保持されつつ高速回転される回転軸を有する磁
   気軸受式スピンドルにおいて、 上記回転軸に近接してスピンドルユニットの内側に配置
   されている補助ベアリング部分に、その噴出口が対向さ
   れるように供給路が形成される冷却媒体ガイド手段と、 上記冷却媒体ガイド手段に接続されるとともに、その供
   給路内へ冷却媒体を必要に応じて供給可能とする冷却媒
   体供給装置と、 上記磁気軸受の負荷あるいは上記回転軸の変位を検出
   し、磁気軸受の負荷あるいは回転軸の変位が所定値以上
   となった場合には、上記冷却媒体供給装置から冷却媒体
   ガイド手段へ冷却媒体を供給するように冷却媒体供給装
   置を作動させる軸受制御手段と、 を有することを特徴とする磁気軸受式スピンドル。