JPH07248021A - 磁気軸受の制御装置 - Google Patents
磁気軸受の制御装置Info
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- JPH07248021A JPH07248021A JP3951294A JP3951294A JPH07248021A JP H07248021 A JPH07248021 A JP H07248021A JP 3951294 A JP3951294 A JP 3951294A JP 3951294 A JP3951294 A JP 3951294A JP H07248021 A JPH07248021 A JP H07248021A
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- Japan
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- magnetic bearing
- control circuit
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- displacement
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- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract 1
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- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
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- Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 低周波領域における剛性を向上させる。
【構成】 磁気軸受３の制御装置５は、回転体１の位置
を検出する位置センサー６の出力信号に基づいてＰＩＤ
制御回路８により磁気軸受３の電磁石２を制御する。Ｐ
ＩＤ制御回路８に並列にバンドパスフィルタ11、12、13
を設ける。
を検出する位置センサー６の出力信号に基づいてＰＩＤ
制御回路８により磁気軸受３の電磁石２を制御する。Ｐ
ＩＤ制御回路８に並列にバンドパスフィルタ11、12、13
を設ける。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、工作機械のスピンド
ルなどに使用される磁気軸受の制御装置に関する。
ルなどに使用される磁気軸受の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】この種の磁気軸受の制御装置として、回
転体の位置を検出する位置センサーの出力信号に基づい
てＰＩＤ制御回路により磁気軸受の電磁石を制御するも
のが知られている。
転体の位置を検出する位置センサーの出力信号に基づい
てＰＩＤ制御回路により磁気軸受の電磁石を制御するも
のが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のよう
なＰＩＤ制御回路を用いた制御装置では、低周波領域に
おいて剛性が低くなるポイントがあり、低速で回転して
いるワークを高速回転するスピンドルに取付けた工具で
加工する工作機械のスピンドルなどに使用された場合、
加工時に、剛性の落込むポイントでワークの回転の影響
による振動が生じ、加工精度などに影響が発生しやすい
という問題がある。
なＰＩＤ制御回路を用いた制御装置では、低周波領域に
おいて剛性が低くなるポイントがあり、低速で回転して
いるワークを高速回転するスピンドルに取付けた工具で
加工する工作機械のスピンドルなどに使用された場合、
加工時に、剛性の落込むポイントでワークの回転の影響
による振動が生じ、加工精度などに影響が発生しやすい
という問題がある。
【０００４】この発明の目的は、上記の問題を解決し、
低周波領域における剛性を向上できる磁気軸受の制御装
置を提供することにある。
低周波領域における剛性を向上できる磁気軸受の制御装
置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この発明による磁気軸受
の制御装置は、回転体の位置を検出する位置センサーの
出力信号に基づいてＰＩＤ制御回路により磁気軸受の電
磁石を制御する装置であって、上記ＰＩＤ制御回路に並
列にバンドパスフィルタが設けられていることを特徴と
するものである。
の制御装置は、回転体の位置を検出する位置センサーの
出力信号に基づいてＰＩＤ制御回路により磁気軸受の電
磁石を制御する装置であって、上記ＰＩＤ制御回路に並
列にバンドパスフィルタが設けられていることを特徴と
するものである。
【０００６】たとえば、通過周波数帯域の異なる複数の
バンドパスフィルタが上記ＰＩＤ制御回路に並列に接続
されている。
バンドパスフィルタが上記ＰＩＤ制御回路に並列に接続
されている。
【０００７】また、たとえば、上記バンドパスフィルタ
のゲインが、上記ＰＩＤ制御回路のＰゲインの５〜１０
倍である。
のゲインが、上記ＰＩＤ制御回路のＰゲインの５〜１０
倍である。
【０００８】
【作用】とくに剛性の向上が必要な周波数領域のバンド
パスフィルタをＰＩＤ制御回路に並列に設けることによ
り、その周波数領域の剛性が向上し、剛性の低い領域が
少なくなる。
パスフィルタをＰＩＤ制御回路に並列に設けることによ
り、その周波数領域の剛性が向上し、剛性の低い領域が
少なくなる。
【０００９】通過周波数帯域の異なる複数のバンドパス
フィルタが上記ＰＩＤ制御回路に並列に接続されている
場合、広い周波数領域において剛性を向上させることが
でき、剛性の低い領域がさらに少なくなる。
フィルタが上記ＰＩＤ制御回路に並列に接続されている
場合、広い周波数領域において剛性を向上させることが
でき、剛性の低い領域がさらに少なくなる。
【００１０】バンドパスフィルタのゲインがＰＩＤ制御
回路のＰゲインの５〜１０倍である場合、とくに剛性向
上の効果が高い。
回路のＰゲインの５〜１０倍である場合、とくに剛性向
上の効果が高い。
【００１１】
【実施例】以下、図面を参照して、この発明の実施例に
ついて説明する。
ついて説明する。
【００１２】図１は、磁気軸受装置の主要部の電気的構
成の１例を示している。
成の１例を示している。
【００１３】この磁気軸受装置は、回転体(1) をラジア
ル方向に非接触支持する複数のラジアル電磁石(2) を有
するラジアル磁気軸受(3) 、回転体(1) のラジアル方向
の変位を検出するラジアル変位検出装置(4) 、および変
位検出装置(4) からの変位信号Ｓ1 に基づいてラジアル
電磁石(2) への駆動電流を制御するラジアル方向制御装
置(5) を備えている。変位検出装置(4) は、回転体(1)
のラジアル方向の位置を検出する複数の位置センサー
(6) 、およびこれらのセンサー(6) の出力から回転体
(1) のラジアル方向の変位を求めるラジアル変位演算回
路(7) より構成されている。なお、磁気軸受装置には、
ラジアル磁気軸受(3) およびこれを構成するラジアル電
磁石(2) 、ならびにラジアル変位検出装置(4) はそれぞ
れ複数設けられているが、図１にはこれらがそれぞれ１
つだけ図示されている。また、磁気軸受装置には、回転
体(1) をアキシアル方向に非接触支持する２つのアキシ
アル電磁石を有するアキシアル磁気軸受、回転体(1) の
アキシアル方向の変位を検出するアキシアル変位検出装
置、およびこの変位検出装置からの変位信号に基づいて
アキシアル電磁石への駆動電流を制御するアキシアル方
向制御装置も設けられているが、これらの図示も省略さ
れている。
ル方向に非接触支持する複数のラジアル電磁石(2) を有
するラジアル磁気軸受(3) 、回転体(1) のラジアル方向
の変位を検出するラジアル変位検出装置(4) 、および変
位検出装置(4) からの変位信号Ｓ1 に基づいてラジアル
電磁石(2) への駆動電流を制御するラジアル方向制御装
置(5) を備えている。変位検出装置(4) は、回転体(1)
のラジアル方向の位置を検出する複数の位置センサー
(6) 、およびこれらのセンサー(6) の出力から回転体
(1) のラジアル方向の変位を求めるラジアル変位演算回
路(7) より構成されている。なお、磁気軸受装置には、
ラジアル磁気軸受(3) およびこれを構成するラジアル電
磁石(2) 、ならびにラジアル変位検出装置(4) はそれぞ
れ複数設けられているが、図１にはこれらがそれぞれ１
つだけ図示されている。また、磁気軸受装置には、回転
体(1) をアキシアル方向に非接触支持する２つのアキシ
アル電磁石を有するアキシアル磁気軸受、回転体(1) の
アキシアル方向の変位を検出するアキシアル変位検出装
置、およびこの変位検出装置からの変位信号に基づいて
アキシアル電磁石への駆動電流を制御するアキシアル方
向制御装置も設けられているが、これらの図示も省略さ
れている。
【００１４】制御装置(5) において、変位検出装置(4)
からの変位信号Ｓ1 が公知のＰＩＤ制御回路(8) に入力
し、この回路(8) から磁気軸受(3) の制御信号Ｓ2 が出
力される。制御回路(8) の出力は電力増幅器駆動回路
(9) に入力し、この駆動回路(9) により、電力増幅器(1
0)を介して、電磁石(2) の駆動電流が制御される。
からの変位信号Ｓ1 が公知のＰＩＤ制御回路(8) に入力
し、この回路(8) から磁気軸受(3) の制御信号Ｓ2 が出
力される。制御回路(8) の出力は電力増幅器駆動回路
(9) に入力し、この駆動回路(9) により、電力増幅器(1
0)を介して、電磁石(2) の駆動電流が制御される。
【００１５】ＰＩＤ制御回路(8) に、通過周波数帯域の
異なる複数のＢＰＦ(11)(12)(13)が並列に接続されてい
る。各ＢＰＦ(11)〜(13)のゲインは、好ましくは、ＰＩ
Ｄ制御回路(8) のＰ（比例要素）ゲインの５〜１０倍で
ある。
異なる複数のＢＰＦ(11)(12)(13)が並列に接続されてい
る。各ＢＰＦ(11)〜(13)のゲインは、好ましくは、ＰＩ
Ｄ制御回路(8) のＰ（比例要素）ゲインの５〜１０倍で
ある。
【００１６】このような磁気軸受装置を、前述した、回
転体(1) に工具を取付けて高速回転させ、工具に対して
低速で逆回転させられているワークを加工する工作機械
の回転体(1) の軸受として使用すると、ＰＩＤ制御回路
(8) にＢＰＦが接続されていない場合、回転体(1) の剛
性は、図２に示すようになり、軸受の剛体モードの振れ
回りがある低周波数領域において剛性が低下する部分が
生じる。一方、とくに加工ワークの回転数付近（たとえ
ば４５Ｈz 程度）では、ワーク回転に伴い、外乱を受け
る場合が生じる。上記の磁気軸受装置では、この外乱周
波数に対し、ＢＰＦ(11)〜(13)をＰＩＤ制御回路(8) に
並列に接続することにより、図３に示すように、この領
域の剛性を向上させることができ、外乱抑制効果が増大
する。そして、通過周波数帯域の異なる複数のＢＰＦ(1
1)〜(13)が設けられているので、広い周波数領域におい
て剛性を向上させることができ、回転数の異なる複数種
類のワークを加工する場合（２０〜５０Ｈz ）にも、こ
の領域の剛性を高め、加工精度を向上することができ
る。また、ＢＰＦ(11)〜(13)のゲインがＰＩＤ制御回路
(8) のＰゲインの５〜１０倍とすると、ＢＰＦ(11)〜(1
3)の通過周波数帯域よりも高い周波数での上記剛体モー
ド付近の剛性が低下することを抑制できるので、とくに
剛性向上の効果が高い。このため、工作機械のスピンド
ルなどに使用した場合、加工時の振動やそれによる加工
精度低下などの問題が解消される。
転体(1) に工具を取付けて高速回転させ、工具に対して
低速で逆回転させられているワークを加工する工作機械
の回転体(1) の軸受として使用すると、ＰＩＤ制御回路
(8) にＢＰＦが接続されていない場合、回転体(1) の剛
性は、図２に示すようになり、軸受の剛体モードの振れ
回りがある低周波数領域において剛性が低下する部分が
生じる。一方、とくに加工ワークの回転数付近（たとえ
ば４５Ｈz 程度）では、ワーク回転に伴い、外乱を受け
る場合が生じる。上記の磁気軸受装置では、この外乱周
波数に対し、ＢＰＦ(11)〜(13)をＰＩＤ制御回路(8) に
並列に接続することにより、図３に示すように、この領
域の剛性を向上させることができ、外乱抑制効果が増大
する。そして、通過周波数帯域の異なる複数のＢＰＦ(1
1)〜(13)が設けられているので、広い周波数領域におい
て剛性を向上させることができ、回転数の異なる複数種
類のワークを加工する場合（２０〜５０Ｈz ）にも、こ
の領域の剛性を高め、加工精度を向上することができ
る。また、ＢＰＦ(11)〜(13)のゲインがＰＩＤ制御回路
(8) のＰゲインの５〜１０倍とすると、ＢＰＦ(11)〜(1
3)の通過周波数帯域よりも高い周波数での上記剛体モー
ド付近の剛性が低下することを抑制できるので、とくに
剛性向上の効果が高い。このため、工作機械のスピンド
ルなどに使用した場合、加工時の振動やそれによる加工
精度低下などの問題が解消される。
【００１７】しかしながら、使用目的により、ＢＰＦの
ゲインを任意に設定することができ、また、ＢＰＦを１
つだけ設けることもできる。
ゲインを任意に設定することができ、また、ＢＰＦを１
つだけ設けることもできる。
【００１８】
【発明の効果】この発明の磁気軸受の制御装置によれ
ば、上述のように、低周波領域におけるゲインを向上さ
せることができ、たとえばワーク回転数での剛性を高
め、工作機械のスピンドルなどに適用した場合に、加工
時の振動やそれによる加工精度低下の問題が少なくな
る。
ば、上述のように、低周波領域におけるゲインを向上さ
せることができ、たとえばワーク回転数での剛性を高
め、工作機械のスピンドルなどに適用した場合に、加工
時の振動やそれによる加工精度低下の問題が少なくな
る。
【図１】この発明の実施例を示す磁気軸受装置の主要部
のブロック図である。
のブロック図である。
【図２】従来の磁気軸受装置における回転周波数と剛性
との関係を表わすグラフである。
との関係を表わすグラフである。
【図３】図１の磁気軸受装置における回転周波数と剛性
との関係を表わすグラフである。
との関係を表わすグラフである。
(1) 回転体 (2) ラジアル電磁石 (3) ラジアル磁気軸受 (4) ラジアル変位検出装置 (5) ラジアル制御装置 (6) 位置センサー (8) ＰＩＤ制御回路 (11)(12)(13) バンドパスフィルタ
Claims (3)
- 【請求項１】回転体の位置を検出する位置センサーの出
力信号に基づいてＰＩＤ制御回路により磁気軸受の電磁
石を制御する装置であって、 上記ＰＩＤ制御回路に並列にバンドパスフィルタが設け
られていることを特徴とする磁気軸受の制御装置。 - 【請求項２】通過周波数帯域の異なる複数のバンドパス
フィルタが上記ＰＩＤ制御回路に並列に接続されている
ことを特徴とする請求項１の磁気軸受の制御装置。 - 【請求項３】上記バンドパスフィルタのゲインが、上記
ＰＩＤ制御回路のＰゲインの５〜１０倍であることを特
徴とする請求項１または２の磁気軸受の制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3951294A JPH07248021A (ja) | 1994-03-10 | 1994-03-10 | 磁気軸受の制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3951294A JPH07248021A (ja) | 1994-03-10 | 1994-03-10 | 磁気軸受の制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07248021A true JPH07248021A (ja) | 1995-09-26 |
Family
ID=12555101
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3951294A Pending JPH07248021A (ja) | 1994-03-10 | 1994-03-10 | 磁気軸受の制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07248021A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0819860B1 (en) * | 1996-07-18 | 2002-03-20 | Seiko Seiki Kabushiki Kaisha | Magnetic bearing devices |
-
1994
- 1994-03-10 JP JP3951294A patent/JPH07248021A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0819860B1 (en) * | 1996-07-18 | 2002-03-20 | Seiko Seiki Kabushiki Kaisha | Magnetic bearing devices |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20000404 |