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    公开号:WO1985004953A1
    申请号:PCT/JP1985/000236
    申请日:1985-04-26
    公开日:1985-11-07
    发明作者:Yoshiki Fujioka；Hiroshi Tokuoka
    申请人:Fanuc Ltd；
    IPC主号:G01D5-00
    专利说明:
    [0001] 明 細 書
    [0002] 主轴 オ リ エ ン テ ー シ 3 ンのための
    [0003] 磁気セ ン サ シ ス テ ム 技 術 分 野
    [0004] 本発明 ほ、 ェ作機械等の主轴を非接触 に て定位置 に停 止 させ る 主.軸 ォ リ エ ン テー シ 3 ンのため の磁気セ ン サ シ ス テ ム に係 リ 、 特に 、 磁気セ ンサシ ステ ム の発磁体を主 軸へ取 り 付け る ため の取付構造に関する
    [0005] 背 景 技 術
    [0006] 工作機械等の主轴 を 非接触にて定位置に停止 させる 主 軸オ リ ェ ンテ一シ ヨ ン のための磁気セ ン サ シ ス テ ム は 、 通常、 主軸に直結 された磁気セ ンサか ら .位置帰還信号 を 取 り 出 し 、 それを オ リ エ ンテー シ ョ ン回路に て処理す る よ う に し て い る 。 こ の位置帰還信号は、 回転軸の位置 を 検出す る た め の も の で、 主轴の所定位.置 に取 り 付けた発 磁体か ら の磁気信号 を機械固定部に設置 し た セ ン ス 部 で 検出 し て取 り 出す こ と ができ る 。
    [0007] 第 6 図 （ A ) 、 （ B ) は、 主軸 1 の位置検出 を行な う 位置検 出 器 の 一 '例 を 示 す構成 図 で 、 同 図 （ A ) は側面 図、 同図 （ B ) は回転する主軸 1 の断面方向か ら見た 図 で あ る 。
    [0008] こ の位置検出器は 、 主軸 1 の所定部分 を定位置に停止 させる ため、 該所定部分 と同一回転角の主轴上 に取付 け られる 発磁体 1 0 と 、 オ リ エ ンテー シ 3 ン 回路 1 2 に 磁 気信号 を 出力す る セ ン ス部 1 1 とか ら構成 され てい る 。 癸磁体 1 0 は、 第 6 図 （ C ) に示すよ う に ケ ー ス 1 0 a の内部 に新面三角形の 2 つのゴ ム磁石 1 0 b を有 し 主 敏 1 が回転す る方向 （矢印方向） にその磁化の強 さが S 桎か ら N 槿へ と 連統的 に 変化す る よ う に装着 されて い る 。 セ ン ス部 1 1 は 、 主轴 1 近傍の機械固定部 に 、 癸磁
    [0009] 1 0 と 対 向 し て か つ 1 〜 2 m m 離間 し て装着 さ れ る 。
    [0010] こ の セ ン ス部 1 1 は 、 第 6 図 （ C ) に示すよ う に ケ ー ス 1 1 a 内部 に並設 し た 3 つの可飽和 リ ア ク ト ル S R A 1 、 S R A 2 、 S R A 3 から構成され、 各可飽和 リ ア ク ト ルの コ ア C R には コ イ ル L ί 、 L2 が、 第 6 図 （ D ) に示す如 く 互い に逆搔性に巻 |されてい る。 そ し て、 各 コ.ィ ル L i , L 2 の共通端子 に は 、 オ リ エ ンテ ー -シ 3 ン 回路 1 2 か ら高周波信号が入力され、 端子 T B 、 T C か ら は発磁体 1 0 の位霉に応 じた磁気信号が出力 さ -れる 。
    [0011] 第 6 図 （ E ) は、 第 6 図 （ C ) に示す位置閧係で発磁 体 1 0 と セ ン ス 部 1 1 が配設 さ れた場合に 、 オ リ エ ン テー シ ョ ン回路 1 2 か ら出力 される電圧信号 P D S , A S V の波形図である 。
    [0012] A S V a 、 P D S 、 A S V b は、 セ ン ス部 1 1 の それ ぞれ各可飽和 リ ア ク ト ル S R A 1 、 S R A 2 S R A 3 に対応する セ ン ス 回路の出力電圧波形を示 し て お り 、 発 磁侔 1 0 a の 中心線が、 順次に各可飽和 リ ア ク ト ル S R A l 、 S R A 2 、 S R A 3 の中心線 と一致する こ と に よ り 、 セ ン ス 回路の出 力は零ボル ト に な り 、 左右 の両側近 傍に対応する 位置では、 セ ン ス回路か らは それぞれ正 、 負の電圧が出 力 され る よ ラ に オ リ エ ン テ ー シ ョ ン回路 1 2 を構成 し て い る か ら 、 全体的には A S V a 、 P D S 、 A S V b は零 レ ペル を ク ロ ス す る 電圧波形 と な っ て い る 。 上記電圧信号 P D S は、 主轴 1 の回転偏位信号 と し て用い られ、 ま た、 セ ン ス回路出力 A S V a の位相を 1 8 0 0 移相 し て得 られた電圧波形と 、 セ ン ス 回路出力 A S V b と を加算 した電圧信号 A S V は、 主軸 1 の所定部 が定位置近傍 に到来 し た こ と を示す信号 と し て用い ら れ る 。
    [0013] こ の よ ラ に位置検出器を構成する こ と に よ リ 、 主軸 1 の位置は検出 され る が、 電圧信号 A S V の出力波形は 、 第 6 図 （ E ) に示 され る も の以外に、 第 6 図 （ F ) に 示 す電圧波形 と し て出 力する こ と も でき る 。 こ の 種 の主軸 位置検出器の構成に つ い ての詳細は、 日 太国 に おい て 出 願公開 された特開昭 5 6 - 5 4 5 2 3 号公報、 特開昭 5 6 - 9 7 1 0 5 号公報、 特開昭 5.6 - 9 7 1 0 6 号公報 等に開示 され てい る 。
    [0014] と こ ろ で、 ワ ー ク を切削する機械で、 A i 、 ジ ュ ラ ル ミ ン等の軽合金を切削する場合には、 機械の主軸の回転 速度が低速で あ る と 、 ワ ー ク の切削面が も ぎ と られた よ ラ な粗面の状態に な り 、 切削面は混濁 し た色に な る た め 妤 ま し く ない。 しか し 、 機械の主轴を高速で回転 させ 、 例えば 1 万 r p mか ら 2 万 r p m程度で軽合金等の ヮ ー ク の切削を行な う と 、 切削後に研磨加工を し な く て も 切 削面は光沢を帯び、 そ の切削面の上程を 良好に する こ と ができ る 。
    [0015] また、 主铀 を高速回転する と き、 回転 に と も な う機械 的損失が大き く 、 モ ー タ は大出力の も のが必要に なる よ ラ に考え られて き たが、 最近の主軸技術の進歩は、 主軸 の高速回転に も かかわ らず、 機械の損失 を よ J 小 さ く で き 、 モ ー タ も 低出力ですむこ と が知 られてい る 。
    [0016] こ の よ う に 、 主轴の高速化は、 切削面 を良好にで き 、 機械お よびモ ー タ の小型化につながっ てい く か ら 、 最近 で は 、 主轴 の 回転速度は増 々 高速化 し てい く 傾向に あ る 。
    [0017] と こ ろ が、 従来の主铀オ リ エ ンテー シ ョ ン のための磁 気セ ン サ シ ス テ ム では 、 主軸の回転位置を検出する た め に は、 第 6 図 （ A ) 、 （ B ) で示 した よ う に、 主轴 1 の 周面の一部に発磁体 1 0 を取付ける よ う に し て た。 そ の ため、 主铀 1 の回転に伴ない風切 り 音が発生す る 。 そ し て、 主軸 1 の回転速度が高速化される に従っ て 、 ー曆 そ の弊害は助長 される う え、 主軸 1 上の発磁体 1 0 の取付 強度の改善も 必要 と な っ てい る 。
    [0018] 発 明 の 開 示
    [0019] 术癸明は、 前記従来技術の問題点を解決する ため に な された も の で 、 回転軸の高速回転時に も 風切 リ 音を発生 する こ と がな く 、 かつ回転する主軸に堅牢に取付ける こ と がで き る発磁体を有する主軸オ リ エ ンテー シ 3 ンのた め の 磁 気 セ ン サ シ ス テ ム を 提供 す る こ と を 目 的 と す る 。
    [0020] *発明 に よれば、 回転する主铀に発磁体を取 り 付け 、 こ の発磁体か ら の磁気信号を機械固定部 に設置 される セ ン ス部で検出 し 、 主軸の回転位置を検出 する 主轴オ リ エ ンテ ー シ ヨ ン の た め の磁気セ ン サシ ス テ ム に お い て 、 く さび状でかつ リ ン グ状を な し、 そのテー パ部が対抗す る よ う に前記主軸の周面に嵌合される一対の固着子 と 、 こ れ ら 固着子を 収容す る 内周側の第 1 の切欠部 と 外周側 の 第 2 の切欠部 と を有 し 、 前記発磁体を収納す る 収納部 を 形成す る 収納 リ ン グ と 、 前記第 1 の切欠部に対応 し て突 出 し て前記固着子を主轴周面上で轴方向 に ス ラ イ ド' さ せ る 第 1 の突起 と 前記第 2 の切欠部に嵌合する第 2 の突起 を有す る リ ン グ状の蓋体 と を真備 し 、 前記収納 リ ン グ と 前記蓋体 と を 主軸上で固着する こ と に よ っ て主轴に発磁 体を取 り 付け た こ と を特徴と する主轴オ リ エ ン テ ー シ ョ ン の た め の磁気セ ン サ シ ステ ム が提供で き る 。
    [0021] 末発明が実現 され る こ と で、 高速回転 に も耐え る 堅牢 な、 し か も 騒音対策が良好に し て、 非接触の主軸オ リ ヱ ンテー シ 3 ン を行な う ための磁気セ ンサ シ ステ ムが主軸 の 回転機構 に 何 ら の 障害 も 年 え な い主轴オ リ ェ ンテ一 シ ョ ン の ため の磁気セ ンサシ ス テ ムが提供で き る 。
    [0022] 図面の簡単な説明
    [0023] 第 1 図は本発明 に係る主轴オ リ エ ンテ ー シ 3 ン のた め の磁気 セ ン サ シ ス テ ム における発磁体の取付構造を示す 断面図、 第 2 図は第 1 図における A - A ' 断面を B 方向 か らみた断面図、 第 3 図は第 1 図を B方向か ら みた側面 図、 第 4 図は発磁体の取付過程を説明す る一部断面図、 第 5 図は癸磁体がほぼ取付け られる状態 を説明する一部 断面図、 第 6 図は従来の主軸オ リ エ ンテ ー シ ョ ン のため の磁気セ ン サ シ ス テ ム の構成図であ る。
    [0024] 発明 を実施す る ための最良の形態
    [0025] 以下、 *発明の一実施例を図面に従っ て詳細 に説明す る 。 第 1 図は、 本発明に係る磁気セ ン サ の発磁体の取付 構造を示す断面図であ り 、 第 2 図は第 1 図の A - A ' 線 の断面 を B の方向か ら みた断面図であ り 、 更に第 3 図は B 方向か らみた側面図である。
    [0026] 図中 、 1 は回転軸 と しての主轴、 2 は発磁侓 3 を収納 する ための収納部を備えた収納 リ ン グで 、 こ の収納リ ン グ 2 ほ主軸 1 の直径にほぼ等 しい内径に形成 され、 内周 側の第 1 の切欠部 2 a と外周側の第 2 の切欠部 2 b と を 有する 。 4 は、 ボル ト 5 によ っ て収納 リ ン グ 2 と 一体に 主轴 1 の周面に固着 される リ ング状の蓋体でぁ リ 、 主轴 1 の周面側の第 1 の突起 4 a と 、 収納 リ ング 2 の外周側 の第 2 の切欠部 2 b に嵌合する第 2 の突起 4 b と が形成 され て い る 。 6 、 7 は 、 く さ び状 でかつ リ ン グ状を な し 、 そ のテーパ部が対抗する よ う に前記主轴 1 の周面 に 嵌合される一対の固着子であ る。
    [0027] 第 3 図に示す よ う に 、 蓋体 4 の 4箇所 に設けたボル ト 5 に よ っ て 、 収納 リ ン グ 2は蓋体 4 と一体に固着 され、 こ の と き 固着子 6 、 7 が収納 リ ング 2 の第 1 の切欠部 2 a内に押 し込 まれる こ と で、 収納 リ ン グ 2 内の発磁体 3 を 、 第 2 図に 明示 し た よ う に、 主轴 1 の周面上の所定位 置に固着す る こ と がで き る。 と こ ろが発磁体 3 を所定位 置にの み設け る と 、 主軸 1 の回転に と も な っ て発磁体 3 に作用 する 力のバ ラ ン ス が く ずれる の で 、 主軸 1 の中心 線 0 を 中心に し て発磁体 3 と対称な位置 に 、 着磁な し の 磁石 8 を設け てバ ラ ン ス を と る よ う に し てい る 。 なお、 こ の磁石 8 は 、 かな らず しも磁石であ る 必要は な く 、 発 磁体 3 と バ ラ ン ス が と れる質量を有する も の で あれば な んで も よ レゝ 。
    [0028] また 、 発磁体 3 と し ては、 ゴム'磁石や プ ラ ス チ ッ ク 製 で可:^性を持つ磁石 を用いる こ とが好ま し い。
    [0029] 更に 、 *発明 の磁気セ ン サ シ ス テ ム に おけ る 発磁体 3 の取付構造を 、 第 4 図及び第 5 図を用い て詳細 に説明 す る 。
    [0030] 第 4 図は、 収納 リ ン グ 2 と蓋体 4 が固着 され る 過程 に あ る状態の断面図、 第 5 図は、 収納 リ ン グ 2 と 蓋体 4 と がほぼ固着 された状態を示す断面囡で あ リ 、 い ずれ も 第 1 図の I の部分を拡大 したも のであ る。
    [0031] 収納 リ ン グ 2 の第 1 の切欠部 2 a には 、 く さ び状でか っ リ ン グ状を な し 、 そ のテーパ部が互い に対向 す る よ ラ に 固着子 6 、 7 が収容 されている。 また 、 こ の収納 リ ン グ 2 に は、 蓋体 4 の第 2 の突起 4 b が嵌合す る 切欠部 2 b と ， 更に ボル ト 5 が螺合する雌螺子部 と が そ れぞれ形 成 されてい る 。 一方、 蓋侓 4 には雄蟓子付き ボル ト 5 で 収納 リ ング 2 に取付け られる と き、 その第 1 の突起 4 a が主軸 1. に収鈉 リ ン グ 2 を固着するため に前記切欠部 2 a に突入 し て ， 手前側の固着子 6 を ス ラ イ ド させ、 ま た 第 2 の突起 4 b が、 前記切欠部 2 b に嵌 り 合 ラ 。 こ う し て、 第 4 図の よ う に ボル ト 5 が収納 リ ン グ 2 の雌螺子部 に螺合される こ と に よ リ 、 第 5 図に示す よ う に収納 リ ン グ 2 と 蓋体 4 と はほぼ固着状態に至る。
    [0032] 第 5 図の矢印で示すベク ト ルから明 ら かな よ う に 、 第 1 の突起 4 a が固着子 6 を主軸 1 の轴方向ヘス ラ イ ド ざ せる と 、 そのテーパ部が対向する固着子 7 を上方へ押上 げる。 そ の と き の反カセ固着子 6 は主轴 1 方向へ押下げ られる 結果、 ボル ト 5 が完全に緒着され る と 、 収納 リ ン グ 2 は主軸 1 上に堅牢に固着される。
    [0033] また、 収納 リ ン グ 2 と蓋体 4 の外径を同一に形成 し て お く こ と に よ っ て 、 第 2 の突起 4 b が切欠部 2 b に嵌合 した と き 、 収納 リ ン グ 2 の外周面と リ ン グ状の蓋体 4 の 外周面 と を一致 させる こ とがで き る 。
    [0034] 更に 、 こ の嵌 り 合いに よ り 、 収納 リ ン グ 2 が回転時の 遠心力 に よ り 主軸 1 か ら離脱するのを防止 し てい る 。 特 に 、 主轴 1 が 1 万 r p mから 2 万 r p m に も 及ぶ よ う な 高速回転状態においては、 発磁体 3 やそ の収納 リ ン グ 2 に加わ る遠心力が大 き く なる の で、 収納 リ ン グ 2 の主軸 1 か ら の離脱 に対す る対策が重要に なる が、 太発明に お いてはかかる 対策を簡単な構造で実現 し てい る 。 *発明 に おいては 、 （ 1 ) く さび状でかつ リ ン グ状 を な し、 そ の テ ー バ都が対向する一対の固着子 6 、 7 を 設 け、 リ ン グ状の蓋体 4 で締着 したこ と に よ り 、 主铀 1 に 発磁体 3 の収納 リ ン グ 2 が堅牢に固着 される 。
    [0035] ( 2 ) 発磁体 3 の収納 リ ン グ 2 の外周部に形成 された 切欠部 2 b に ， リ ン グ状の蓋体 4 に形成 した第 2 の突起 4 b が嵌 リ 合 う よ う に したので、 発磁体 3 や収納 リ ン グ 2 が主軸 1 か ら の遠心力に よ り 離脱する こ と を を防止 で さ る 。
    [0036] C 3 ) 発磁体 3 の収納 リ ン グ 2 の外周面 と リ ン グ状の 蓋体 4 の外周面 と が一致する よ う に し て い る の で 、 主轴 の高速回転時 に おい て も風切 り 音が発生 し ない。
    [0037] ( ) 設置 された発磁体 3 と 主軸 1 中心線 を 中心 に し て対称な個所に、 同等な質量の物体 8 を設け る よ う に したの で、 主軸 1 の 回転む らの生 じ ない磁気セ ン サ シ ス テ ム を構成す る こ と がで き る 。
    [0038] 以上、 *発明 を図示の実施例に基づい て説明 し たが、 *発明 は こ う し た実施例に限定 される も の では な く 、 本 発明の主旨の範囲内で種 々の変形が可能 であ り 、 これ ら を *発明の範囲か ら排除する も のではな い。
    [0039] 産業上の利用可能性
    [0040] 本発明は、 工作機械等の主軸を非接触 に て定位置に停 止 させ る主軸 オ リ エ ン テ 一 シ 3 ンのため の磁気セ ン サ シ ス テ ム におい て、 高速に回転する主軸に強固 に磁気セ ン サ シ ス デ ム の発磁体 を取 り 付け る う えで有効 に利用で き ο
    [0041]
    [0042] in
    [0043] CM
    权利要求:
    Claims一 1 求 の 範 囲
    1 . 回転す る 主軸 に発磁体を取 り 付け 、 こ の発磁体か ら の磁気信号 を機械固定部に設置される セ ン ス 部で検出 し 、 主軸の回転位置を検出する主轴オ エ ン テ ー シ ョ ン の た め の磁気セ ン サ シ ス テ ム に おい て 、
    く さ び状でかつ リ ン グ状を な し、 その テーパ部が対抗 す る よ う に 前記主軸 の 周面 に 嵌合 さ れ る一対の固着子 と 、
    こ れ ら 固着子を収容する内周側の第 1 の切欠部 と 外周 側の第 2 の切欠部 と を有 し、 前記発磁体 を収納する収納 部を形成す る 収納 リ ン グ と 、
    前記第 1 の切欠部 に対応 して突出 して前記固着子を主 轴周面上で轴方向 に ス ラ イ ド させる第 1 の突起 と 前記第 2 の切欠部に 嵌合す る第 2 の突起を有す る リ ン グ状の蓋 体 と を具備 し 、
    前記収納 リ ン グ と 前記蓋体 と を主軸上 で固着する こ と に よ っ て主铀 に発磁体を取 り 付けた こ と を特徴 と する 主 轴オ リ ェ ン テ 一 シ ョ ン の た め の磁気セ ン サ シ ス テ ム 。
    2 . 前記収納 リ ン グ には、 前記主軸の軸心を 中心に し て前記発磁体の収納部 と対称な位置に、 前記発磁体 と 同 等な質量の物体を収納する よ う に した こ と を特徴 と す る 請求の範囲第 1 項記載の主轴オ リ ヱ ン テ ー シ 3 ン の た め の磁気セ ン サ シ ス テ ム 。 2 -
    3 . 前記収鈉 リ ング と前記蓋体の各外径が同一に形成 され、 それ ら の外周面が一致 し、 凹凸が ない こ と を特徵 と する 請求の範囲第 1 項又は第 2項記載の主轴 オ リ エ ン テ ー シ ョ ン の た め の磁気セ ン サ シ ス テ ム 。
    4 . 前記収鈉 リ ン グ には、 可 性を有する発磁体を収 鈉する よ う に した こ と を特徵と する請求の範囲第 1 項又 は第 2 項又は第 3 項記載の主轴オ リ エ ンテー シ 3 ンの た め の磁気セ ン サ シ ス テ ム 。
    5 . 前記収納 リ ン グ に円周拔に等 Sの雌螺子部を形成 し て、 これに螺合す る複数のボル ト に よ り 前記蓋体 と 固 着する よ う に し た こ と を特徵 と する請求の範囲第 1 項又 は第 2 項又は第 3 項又は第 4項記載の主铀オ リ ェ ン テ一 シ ョ ン の た め の磁気セ ン サ シ ス テ ム 。
    类似技术:
    公开号 | 公开日 | 专利标题
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
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    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    1985-11-07| AK| Designated states|Designated state(s): US |
    1985-11-07| AL| Designated countries for regional patents|Designated state(s): DE FR GB |
    1985-12-16| WWE| Wipo information: entry into national phase|Ref document number: 1985902147 Country of ref document: EP |
    1986-04-30| WWP| Wipo information: published in national office|Ref document number: 1985902147 Country of ref document: EP |
    1991-01-23| WWG| Wipo information: grant in national office|Ref document number: 1985902147 Country of ref document: EP |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    JP59/084633||1984-04-26||
    JP8463384A|JPH0146803B2|1984-04-26|1984-04-26||DE19853581472| DE3581472D1|1984-04-26|1985-04-26|Magnetisches sensorsystem fuer hauptwellenorientierung.|
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