JPH0645699Y2 - 磁気軸受のスピンドル装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案は、磁気軸受を利用したスピンドル装置に関す
るものである。

〔従来の技術〕

第２図は、従来の磁気軸受を利用したスピンドル装置の
内部構造を示している。

このスピンドル装置は、軸箱１内に挿入されたスピンド
ル２をラジアル磁気軸受３により回転可能に浮上支持
し、そのスピンドル２を駆動モータ４により回転駆動す
る構造になっており、また、軸箱１の後端に前後方向に
間隔をあけて設けたスラスト磁気軸受５、６を向き合わ
せて取付け、このスラスト磁気軸受５、６の磁気用コイ
ル７、７の間にスピンドル２の後端部に着脱自在に取付
けたスラストロータ８を介在させて、スピンドル２の軸
方向の動きを制御するようにしている。このスラストロ
ータ８は、スピンドル２の後端からねじ込んだナット９
によりスピンドル２に固定されている。

また、磁気軸受を利用するスピンドル装置では、停止時
など磁気軸受によりスピンドルを浮上支持しない時にそ
のスピンドルを支持するためのタッチダウン軸受を備え
る必要があるが、このようなタッチダウン軸受は、スピ
ンドルの長さを出来るだけ短かくして危険速度を向上さ
せる目的から、軸箱の内部に出来るだけコンパクトに取
付けることが望まれる。このため、従来構造において
は、前側スラスト磁気軸受５の内周面と軸箱１の先端に
それぞれ玉軸受から成るタッチダウン軸受10、11を取付
けている。このタッチダウン軸受10、11の内径面は、ス
ピンドル２の外周面との間にスピンドル２が浮上支持さ
れている状態で所要のラジアル方向すき間ａをあけて対
向し、また、後側タッチダウン軸受11の前後面とスラス
トロータ８及びスピンドルの段部2aとの間には所要の軸
方向すき間ｂが保たれるようになっている。

なお、図中12はラジアル方向位置センサー、13はスラス
ト方向位置センサーであり、スピンドル２の後端には、
スラスト方向位置センサー13のターゲットとなる受板14
が取付けられている。

〔考案が解決しようとする課題〕

上記のごとき磁気軸受のスピンドル装置においては、停
電などで浮上制御が不能になった時や停止時ごとにスピ
ンドル２とタッチダウン軸受10、11とが接触するため、
軸受10、11が損傷を受けやすく、それら軸受を比較的頻
繁に交換する必要がある。しかしながら上記構造におい
ては、前側タッチダウン軸受10は簡単に交換できるが、
後側タッチダウン軸受11を交換しようとすると、先ず後
側スラスト磁気軸受６を軸箱１から取外し、次にナット
９とスラストロータ８を外し、さらに前側スラスト磁気
軸受５を取外して行なう必要があり、交換作業に著しい
時間と手間がかかるという欠点がある。

一方、スピンドル２の外周面が損傷した場合はスピンド
ルごと交換しなければならず、修理費が非常に高くなる
不都合がある。

この考案は、上記の従来構造のもつ欠点を解消し、スピ
ンドルの全長を大きくすることなくタッチダウン軸受の
交換を容易にし、しかもタッチダウンすき間の管理を簡
単に行なえるようにしたスピンドル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〕

上記の課題を解決するため、この考案は、軸箱内にラジ
アル磁気軸受により回転可能に浮上支持されるスピンド
ルの後端に、スラストロータを取付け、軸箱の後端部に
上記スラストロータの前後面に対向するスラスト磁気軸
受を取付け、軸箱内部の前後には磁気軸受の非制御時に
スピンドルを支持するタッチダウン軸受を取付けた磁気
軸受のスピンドル装置において、上記スピンドルの後端
に、スラストロータと円筒スリーブが着脱自在に挿入さ
れる小径の挿入部を設け、この挿入部の端部に、円筒ス
リーブをスラストロータに押圧してスラストロータを固
定するねじ部材を取付け、上記円筒スリーブの前端にス
ラストロータと当接するフランジを設け、上記後側スラ
スト磁気軸受を前後方向に移動可能となすと共に、その
内周面に後側タッチダウン軸受を取付け、この後側タッ
チダウン軸受と円筒スリーブの外径面との間にラジアル
方向のタッチダウンすき間を設け、後側タッチダウン軸
受と円筒スリーブのフランジの間及び後側タッチダウン
軸受と円筒スリーブに当接したねじ部材の表面との間
に、それぞれスラスト方向のタッチダウンすき間を設け
た構造を採用としたものである。

〔実施例〕

以下、第１図によりこの考案の実施例を説明する。

実施例のスピンドル装置は、第２図の従来構造と同様
に、軸箱１内部の前側にラジアル磁気軸受３と駆動モー
タ４を設け、軸箱１の後端に磁気用コイル７、７を備え
るスラスト磁気軸受５、６を取付けて成っている。

上記スラスト磁気軸受５、６のうち後側のスラスト磁気
軸受６は、軸箱１内部に前後方向に移動可能に取付けら
れており、図示しない固定手段により、第１図に示すご
とく前側スラスト磁気軸受５との間にスラストロータ８
が挿入されるすき間ができる所定位置に適宜固定される
ようになっている。

この後側スラスト磁気軸受６の内周面のスペース6aに
は、真空用の玉軸受を２個並列に並べたタッチダウン軸
受11が着脱自在に嵌め込まれており、このタッチダウン
軸受11は軸受リング15により抜け止めされている。

一方、スピンドル２の後端部には、段部2aを介してスラ
ストロータと円筒スリーブの挿入部としてのロータ取付
部2bと小径部2cが形成されており、このロータ取付部2b
にスラストロータ８が着脱自在に挿入されている。ま
た、スラストロータ８の後部にはその固定手段16が取付
られている。この固定手段16は、スピンドル２の小径部
2cにほぼガタなく挿入される円筒スリーブ17と、スピン
ドル２の後端にねじ込まれるねじ部材18とから成り、円
筒スリーブ17の先端にはフランジ19が設けられている。
また、ねじ部材18は、ねじ軸20と受板21から成ってお
り、このねじ部材18をスピンドル２にねじ込むと、スリ
ーブ18がスラストロータ８をスピンドル２の段部2aに押
圧して、スラストロータ８とスピンドル２を一体に固定
する。

上記円筒スリーブ17の外周面の寸法は、第１図のように
磁気軸受３、５、６がスピンドル２を浮上制御した状態
でタッチダウン軸受10、11の内周面に対して所要のラジ
アル方向のすき間ａができるように形成され、またスリ
ーブ17のフランジ19から後端までの長さは、フランジ19
と軸受11、及びねじ部材18の受板21と軸受11との間で所
要の軸方向のタッチダウンすき間ｂ、ｂができるように
形成してある。

なお、組立てた状態でねじ部材18の受板21は、軸箱１の
後蓋23に取付たスラスト位置センサー13に対向するよう
になっており、この受板21は位置センサー13のターゲッ
トとしても機能する。

上記スラストロータ８の組立ては、先ず後側スラスト磁
気軸受６を軸箱１から取外した状態で、スラストロータ
８をスピンドル２のロータ取付け部2bに挿入し、その後
部にスリーブ17を小径部2cに挿入し、次に後側スラスト
磁気軸受６を軸箱１に取付ける。その後、ねじ部材18を
スピンドル２にねじ込んでスラストロータ８とスリーブ
17を固定し、次に後蓋23を軸箱１に取付ける。

上記構造においては、磁気軸受の制御不能の場合やスピ
ンドル２が停止した際、スリーブ17とタッチダウン軸受
11が接触してスピンドル２の後端部を支持する。このた
め、損傷を受けるのはスリーブ17とタッチダウン軸受11
だけになりスピンドル２は損傷を受けない。

この消耗したスリーブ17とタッチダウン軸受11は、上記
の組立て順序とは逆に、ねじ部材18をスピンドル２から
取外し、後側スラスト磁気軸受６を軸箱１から取外すこ
とにより簡単に交換することができる。

また、タッチダウン軸受11に対するタッチダウンすき間
ａ、ｂはスリーブ17の外径寸法と長さ寸法を変えると変
化するため、このスリーブ17の寸法を調節することによ
りすき間ａ、ｂを適宜量に管理することができる。この
場合、スリーブ17はスピンドル２に比べて小形であり、
寸法出しが容易であるため、従来構造に比べてすき間
ａ、ｂの管理が低コストで精度よく行なえる。

また、寸法を変えたスリーブ17を何種類か準備しておく
と、スピンドル２が変化して径寸法が変化した場合、そ
れに対応してスリーブ17を選択して使用することが可能
になる。

なお、上記構造では、従来構造に対して後側タッチダウ
ン軸受11を前側スラスト磁気軸受５から後側スラスト磁
気軸受６に移して、ナット９の取付けスペースに円筒ス
リーブ17と軸受11を設けたので、従来構造に比べて装置
の全長を同等かそれ以上に短かくすることができ、コン
パクト化が可能である。

〔考案の効果〕

以上説明したように、この考案は、スラストロータの固
定手段をスピンドルに着脱自在に取付られる円筒スリー
ブとねじ部材から構成し、その円筒スリーブに、後側ス
ラスト磁気軸受に取付たタッチダウン軸受を接触させて
スピンドルを支持するようにしたので、従来のようにス
ピンドルを損傷させることがなく、また消耗したスリー
ブとタッチダウン軸受、及びスラストロータの交換が後
側スラスト磁気軸受とねじ部材を取外すだけで簡単に行
なうことができるので、組立て性の向上とコストの低減
を図ることができる。

また、円筒スリーブの外径寸法と長さ寸法を調節するこ
とによりラジアル方向とスラスト方向のタッチダウンす
き間を調節することができるので、交換したスラストロ
ータやタッチダウン軸受に寸法のバラツキがある場合で
も、円筒スリーブの寸法だけを管理することによりタッ
チダウンすき間を適切な精度に入れることができ、すき
間の管理が集中して容易に行なえる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案に係る実施例の縦断正面図、第２図は
従来構造の縦断正面図である。 １……軸箱、２……スピンドル、 ３……ラジアル磁気軸受、 ５、６……スラスト磁気軸受、 ７……磁気用コイル、８……スラストロータ、 10、11……タッチダウン軸受、 16……固定手段、17……円筒スリーブ、 18……ねじ部材、 ａ、ｂ……タッチダウンすき間。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】軸箱内にラジアル磁気軸受により回転可能
   に浮上支持されるスピンドルの後端に、スラストロータ
   を取付け、軸箱の後端部に上記スラストロータの前後面
   に対向するスラスト磁気軸受を取付け、軸箱内部の前後
   には磁気軸受の非制御時にスピンドルを支持するタッチ
   ダウン軸受を取付けた磁気軸受のスピンドル装置におい
   て、上記スピンドルの後端に、スラストロータと円筒ス
   リーブが着脱自在に挿入される小径の挿入部を設け、こ
   の挿入部の端部に、円筒スリーブをスラストロータに押
   圧してスラストロータを固定するねじ部材を取付け、上
   記円筒スリーブの前端にスラストロータと当接するフラ
   ンジを設け、上記後側スラスト磁気軸受を前後方向に移
   動可能となすと共に、その内周面に後側タッチダウン軸
   受を取付け、この後側タッチダウン軸受と円筒スリーブ
   の外径面との間にラジアル方向のタッチダウンすき間を
   設け、後側タッチダウン軸受と円筒スリーブのフランジ
   の間及び後側タッチダウン軸受と円筒スリーブに当接し
   たねじ部材の表面との間に、それぞれスラスト方向のタ
   ッチダウンすき間を設けたことを特徴とする磁気軸受の
   スピンドル装置。