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JP4124977B2 - Rotating device - Google Patents
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JP4124977B2 - Rotating device - Google Patents

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JP4124977B2 JP2001106284A JP2001106284A JP4124977B2 JP 4124977 B2 JP4124977 B2 JP 4124977B2 JP 2001106284 A JP2001106284 A JP 2001106284A JP 2001106284 A JP2001106284 A JP 2001106284A JP 4124977 B2 JP4124977 B2 JP 4124977B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工作機械の主軸・割り出し盤等に使用される改良された回転装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、高い加工精度が要求される工作機械には、特開昭63−186030号公報に示されるような静圧軸受とビルトインモーターからなる回転装置が搭載される。図5に沿って、工作機械に搭載された従来の回転装置について簡単に説明する。
【0003】
図5に示されるように、1aはスラストプレート、1bはラジアルロータで、糸巻き状の回転軸(軸体)を構成し、該回転軸は、ハウジング2に固定され表面から空気を噴出するスラスト軸受3a、ラジアル軸受3bによりハウジング2に非接触で支持され、それによって高い回転精度が得られる静圧軸受を形成している。
【0004】
駆動用モーターを構成するモーターコイル4a、モーターマグネット4bが静圧軸受の外部に配置され、さらにその外側に、回転位置検出器を構成するエンコーダディスク5a、エンコーダ検出部5bが配置され、全体として回転装置を構成している。この回転装置は、回転部と固定部が完全に非接触であるため、高い回転精度と耐久性・信頼性を得ることができる。
【0005】
このような回転装置を、例えば、一般的な正面旋削に利用する際には、スライドガイド6b上を移動するスライド6aに該回転装置を搭載し、主軸端にワーク7を固定し、軸体を回転させ、バイト8がX方向に移動されて高い形状精度・表面粗さを持つ平面あるいは球面等を形成することができる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の回転装置は、スラストプレートが2枚あり、また、静圧軸受の外側にモーターと、さらにその外側にエンコーダ−が配置されているため、回転装置が軸方向に長くなり、回転装置全体が大型になるという欠点があった。スラストプレートが1枚の構成の回転装置もあるが、該1枚のスラストプレートを両側から挟み込むスラスト軸受とハウジングが必要となるため、この構成でも主軸長を短くすることはできない。このため、回転装置を搭載するスライダ、ひいては工作機械全体が大型になってしまう。
【0007】
また、大型のワークを横型工作機械で加工しようとすると、回転軸の負荷容量不足で加工できないことがある。そこで回転軸を縦仕様とすると、回転軸の長さが大きいため、スライドから加工点までの距離が大きく、加工点剛性が低下し、良好な表面粗さを得ることができない。また、回転軸が軸方向に長いため、X軸周りの慣性モーメントが大きく,この方向の共振周波数が低く、加工外乱により振動してしまうこともあった。
【0008】
さらに、静圧軸受の隙間は、数μmであり、これを成り立たせるために部品加工・組立にはサブミクロンの精度が必要である。従来の静圧軸受の回転軸は、複数の部品から構成されるため、これらの加工・組立には非常に高い技術が必要であるとともに、製作に時間とコストがかかった。
【0009】
本発明の目的は、上記問題点を解決し、静圧軸受の構造を単純で且つ薄型、小型として静圧軸受の加工、組立を容易にするとともに、加工外乱の高い共振周波数に対しても振動し難く加工精度の高い、工作機械の回転装置・割り出し盤等に使用される回転装置を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の回転装置は、ハウジングと、該ハウジングに固定された静圧軸受と、該静圧軸受により回転自由に浮上支持された軸体とからなる回転装置において、前記軸体は、円盤状であり、該円盤状軸体の外周部を前記ハウジングに固定されたラジアル静圧軸受によってラジアル支持し、該円盤状軸体の底面を前記ハウジングに固定されたスラスト静圧軸受によってスラスト支持するとともに、前記ハウジング又は前記円盤状軸体に、リング状の磁石と、前記磁石と反対の極性を持つリング状の磁石とを半径方向に並べて配置した、前記円盤状軸体を軸方向に吸引する吸引手段を備えることを特徴とする。
【0011】
また、本発明の回転装置は、前記ハウジング内に、駆動用モーター及び回転位置検出器が収容されていることを特徴とする。
【0012】
本発明における回転装置の前記駆動用モーターは、少なくともモーターマグネット及びモーターコイルとからなり、該モーターマグネットとモーターコイルが同心円状に配置されていてもよいし、前記軸体の底面にモーターマグネットが配置され、前記ハウジングの前記モーターマグネットに対向する位置にモーターコイルが配置されていてもよい。
【0014】
さらに、本発明における回転装置のハウジングは、前記ラジアル支持するラジアル軸受が固定されるラジアルハウジングと、前記スラスト支持するスラスト軸受が固定されるスラストハウジングとから形成されていてもよい。
【0015】
【発明の実施の形態】
(第1実施例)
図1に本発明に係る回転装置の第1の実施例が示されている。
1は、静圧軸受の軸体である。該軸体1は、通常単純な円筒体であるが、本実施例では非常に薄く形成しているため円盤状をなしている。2は、ハウジングであり、スラストハウジング2a、ラジアルハウジング2bとからなる。3aは、スラスト軸受、3bは、ラジアル軸受であり、それぞれ前記スラストハウジング2a、ラジアルハウジング2bに固定されている。これらの軸受は、多孔質材で形成され、図示されていない空気供給路から供給される空気を該軸受表面から噴出し、前記軸体1を浮上支持するようになっている。
【0016】
9は、軸体1をスラスト軸受3a方向に吸引する吸引手段としてのリング状の磁石を含む磁石部である。従来の静圧軸受は、2個のスラスト軸受が軸方向に逆方向の力を発生させ軸体を所定位置に支持させている(上記従来の回転装置の説明及び図5参照)が、本発明では、スラスト軸受が1個であるため、その浮上力を磁石の吸引力と釣り合わせることにより、軸体1を浮上した状態で所定位置に支持させるようにしている。軸体1の外周面とラジアル軸受3bは、対向して数μmの微小隙間を形成し、この隙間における圧力空気が軸体1を半径方向に非接触に支持している。
【0017】
ハウジング2は、実際の加工のし易さから、上記したように、スラストハウジング2aとラジアルハウジング2bとからなる。スラストハウジング2aは、ラジアルハウジング2bとの接合面をサブミクロンオーダーの平面度で加工しなければならないため、構造体として高い剛性が必要であり、軸方向に数十mmの厚さを持っている。
【0018】
本実施例においては、前記スラストハウジング2aの中央部を円形にくり貫いて貫通孔14を形成し、該貫通孔14内周壁に沿って駆動用モーターを構成するモーターコイル4aが組み込まれる。一方、駆動用モーターを構成するモーターマグネット4bが、軸体1裏面中央部から軸方向に延出している回転筒体13の外周壁に沿って、前記モーターコイル4aに対向した位置に同心円状に設けられている。
【0019】
必要なモータートルクを得るには、モーターの軸方向長さに制限がある場合、半径方向に少なくともモーターコイル4aを拡げる必要がある。本実施例では、半径方向にスペースがあるため必要なトルクを確保することができる。駆動用モーターは、小型で比較的発生トルクが大きく、非接触なため高精度で耐久性にも優れたビルトイン型のDCブラシレスモーターを使用する。
【0020】
また、前記回転筒体13の中空内部空間を利用して、該空間内に、軸体1に固定された回転位置検出器を構成するエンコーダディスク5a及びスラストハウジング2aに固定されたエンコーダ検出部5bが配置される。
【0021】
このように構成することにより、前記スラストハウジング2aの軸方向の厚さを特に増加させることなく、すなわち、回転装置の軸方向の長さを増加させることなく、スラストハウジング2a内にモーターやエンコーダなどを収容することができる。
【0022】
また、スラスト軸受剛性とラジアル軸受剛性をほぼ同等にするということに関し、本実施例においては、静圧軸受としての軸方向長さを従来の約1/2にすることが可能である。この際、半径方向の寸法増加は、20〜30%程度である。さらに、本実施例では、静圧軸受としての剛性(スラスト軸受剛性とラジアル軸受剛性)が従来のものと比べて同等であるにもかかわらず、回転装置としての軸方向の長さは、従来のものと比べて約1/3に縮小することができる。
【0023】
例えば、軸体1の直径が240mmφ、厚さが45mmである場合、回転装置の外径は、300mmφ程度で、軸方向の長さは約100mmと非常に薄くできる。この時、スラスト軸受3aは、内径170mmφ、外径240mmφの多孔質絞りを使用し、磁石9を内径108mmφ、外径166mmφ、厚さ3mmの希土類磁石とすれば、磁石9と軸体1の隙間0.25mmの場合、約4500Nの吸引力が得られる。
【0024】
したがって、軸受隙間5μmでスラスト軸受3aの負荷容量と磁石9の吸引力が釣り合うものとすると、約1000N/μmと非常に高いスラスト剛性が得られる。ラジアル剛性も800N/μm程度と工作機械の回転装置として十分な値が得られる。
【0025】
また、駆動用モーターの大きさは、厚さ35mmと薄型のものを使用しているが、コイル外径を177mmφと大きく取れるため、3000rpmで2N・m以上のトルクが確保できる。エンコーダについても、検出部5bの外径が70mmφで、ディスク5a込みの厚さが50mm程度の市販品を使用しても、モーター内部に収めることが可能である。
【0026】
軸体の製作に関しても、従来のように複数の部品から軸体1を組み立てる必要がなく、単一部品の加工でよいため、容易に高い加工精度が得られる。ハウジングの製作についても精度が要求される個所が減るため加工・組立が容易になる。結果として、回転装置全体の製作に関し、製作時間の短縮、製作コストの低減化が図れる。
【0027】
また、軸体1が軸方向に短いため、X軸回りの慣性モーメントが小さく、X軸回りの共振周波数を従来の約1.5倍にすることができる。本実施例における回転装置では、この周波数を1600Hz程度と、加工外乱に対して十分高い周波数にできるため、加工外乱により軸体1が共振して、ワークの表面粗さ等の加工精度が劣化することもない。
【0028】
図2は、磁石部9の拡大図である。吸引力が軸方向に働くような磁気回路10が形成されるように、極性の異なるリング状の磁石9a、9bをスラストハウジング2a上に同心状に配置してある。9cは、磁性体のヨークである。ところで、軸体1が磁性体であれば問題はないが、セラミック等の非磁性体の場合は、図に示されるように、リング状の磁性体1cを前記磁石9a、9bに対向するように軸体1に配置する。なお、本実施例では、軸体1に磁性体1cを、スラストハウジング2aに磁石9を、互いに対向するように配置したが、軸体1に磁石9を、スラストハウジング2aに磁性体1cを、互いに対向するように配置してもよい。
【0029】
軸方向の吸引力を得るためには磁石9はリング状である必要はないが、軸体1が回転して円周方向に一定でない磁界の中を磁性体1cが通過すると、磁界の変動を打ち消す方向に軸体1に渦電流が流れ、発熱してしまう。さらに、渦電流が磁界の中を流れるため、軸体1の回転を抑制又は促進する方向に力が発生し、回転トルクが変動し、回転ムラが生じる。したがって、本実施例のように、磁石9は、リング状にすることが好ましい。
【0030】
また、磁石に複数の極性を持たせなくても吸引力は発生するが、反対の極性を持つ磁石を半径方向に並べ、閉じた磁気回路を形成した方が、限られたスペース内での吸引力を大きくできるので望ましい。
【0031】
図3は、回転装置をスライダに搭載し、縦型工作機械として使用した例を示している。ワーク7が大型でも、その重量をスライド軸受が垂直に受けるため、負荷容量が不足することはない。回転装置が薄型のため、スライダ6aからワーク7の加工点までの距離を短くできるため、切削抵抗により発生するスライダ6aに対するモーメント力が小さく、ワーク7の変位・振動を抑制でき、良好な形状精度・表面粗さを得ることができる。
【0032】
なお、本実施例では、吸引手段として永久磁石を使用しているが、電磁石あるいは真空吸引等を採用してもよい。
【0033】
ところで、上記実施例のように工作機械の主軸用としてではなく、低速回転で高い回転分解能が必要な割り出し盤として使用するには、エンコーダの分解能を高めるために大きな径のエンコーダディスクを使用する必要がある。
【0034】
この場合、図4に示される第2の実施例のように、軸体1に駆動用平面モーターのモーターマグネット4bを配置し、このモーターマグネット4bに対向してスラストハウジング2a側にモーターコイル4aを固定してスラストハウジング2aに半径方向の余裕を持たせ、この部分にエンコーダユニット(エンコーダディスク5a及びエンコーダ検出部5b)を配置してもよい。
【0035】
また、図4に示される第2の実施例においては、吸引に真空状態を使用している。
【0036】
即ち、スラストハウジング2aと軸体1(エンコーダディスク用延出部分を含む)との隙間12を数μmとし、この部分のコンダクタンスを非常に小さくすることによって非接触ラビリンスシールを形成している。このため、真空ポンプに接続された排気路11を介して、軸体1とスラストハウジング2aとの隙間12から空気を排気し、この部分を非接触状態で真空にすることができる。スラスト軸受3aの内側のほとんどの部分を真空吸引に利用できるため比較的大きな吸引力を得ることができる。
【0037】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、非常に単純で薄型の回転装置を実現することができる。そして、単純構造であるため、加工・組立(製作)コストが低減できる。また、軸体が薄型であるため、最も低いモーメント方向の共振周波数を高め、加工外乱による軸体の振動を抑制できる。さらに、装置全体も薄型にできるため、工作機械に搭載した場合、工作機械全体の大型化が避けられるとともに、スライダから加工点までの距離を小さくできるため、加工外乱によるワークの形状精度・表面粗さの劣化を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の回転装置の第1の実施例の断面図である。
【図2】図1における磁石による吸引の原理を示す拡大図である。
【図3】本発明の回転装置を工作機械に搭載した状態を示す図である。
【図4】本発明の回転装置の第2の実施例の断面図である。
【図5】工作機械に搭載された従来の回転装置を示す図である。
【符号の説明】
1 軸体
1a スラストプレート
1b ラジアルロータ
1c 磁性体
2 ハウジング
2a スラストハウジング
2b ラジアルハウジング
3a スラスト軸受
3b ラジアル軸受
4a モーターコイル
4b モーターマグネット
5a エンコーダディスク
5b エンコーダ検出部
6a スライド
6b スライドガイド
7 ワーク
8 バイト
9 磁石部
9a、9b リング状磁石
9c ヨーク
10 磁気回路
11 排気路
12 隙間
13 回転筒体
14 貫通孔
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an improved rotating device used for a spindle, an indexing plate and the like of a machine tool.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a machine tool that requires high machining accuracy is equipped with a rotating device including a hydrostatic bearing and a built-in motor as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-186030. A conventional rotating device mounted on a machine tool will be briefly described with reference to FIG.
[0003]
As shown in FIG. 5, 1a is a thrust plate, 1b is a radial rotor, and constitutes a bobbin-like rotating shaft (shaft body), which is fixed to the housing 2 and jets air from the surface. 3a, a radial bearing 3b is supported in a non-contact manner on the housing 2, thereby forming a hydrostatic bearing that can obtain high rotational accuracy.
[0004]
A motor coil 4a and a motor magnet 4b that constitute a drive motor are arranged outside the hydrostatic bearing, and an encoder disk 5a and an encoder detector 5b that constitute a rotational position detector are arranged on the outer side of the motor. Configure the device. In this rotating device, since the rotating part and the fixed part are completely non-contact, it is possible to obtain high rotational accuracy, durability and reliability.
[0005]
When such a rotating device is used for, for example, general front turning, the rotating device is mounted on a slide 6a that moves on a slide guide 6b, a work 7 is fixed to the end of the main shaft, and a shaft body is mounted. By rotating, the cutting tool 8 is moved in the X direction to form a plane or spherical surface having high shape accuracy and surface roughness.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, since the conventional rotating device has two thrust plates, and a motor and an encoder are arranged outside the hydrostatic bearing, the rotating device becomes longer in the axial direction. There was a drawback that the whole was large. Although there is a rotating device having a configuration with one thrust plate, a thrust bearing and a housing for sandwiching the thrust plate from both sides are required, and thus the main shaft length cannot be shortened even with this configuration. For this reason, the slider on which the rotating device is mounted, and thus the entire machine tool, becomes large.
[0007]
In addition, when trying to process a large workpiece with a horizontal machine tool, it may be impossible to process due to insufficient load capacity of the rotary shaft. Therefore, if the rotary shaft is of the vertical specification, the length of the rotary shaft is large, so the distance from the slide to the processing point is large, the processing point rigidity is lowered, and good surface roughness cannot be obtained. In addition, since the rotation axis is long in the axial direction, the moment of inertia around the X axis is large, the resonance frequency in this direction is low, and vibration may occur due to machining disturbance.
[0008]
Furthermore, the gap of the hydrostatic bearing is several μm, and in order to make this possible, sub-micron accuracy is required for parts processing and assembly. Since the rotating shaft of the conventional hydrostatic bearing is composed of a plurality of parts, very high technology is required for these processing and assembly, and the production takes time and cost.
[0009]
The object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to make the hydrostatic bearing structure simple, thin, and compact to facilitate machining and assembly of the hydrostatic bearing, and to vibrate even at a resonance frequency with high machining disturbance. It is an object of the present invention to provide a rotating device that is difficult to use and has high machining accuracy and that is used for a rotating device and an indexing board of a machine tool.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a rotating device according to the present invention is a rotating device comprising a housing, a hydrostatic bearing fixed to the housing, and a shaft body that is floatably supported by the hydrostatic bearing. the shaft body is a disk-shaped, and radial support by a radial static pressure bearing which is fixed to the outer peripheral portion of the disk-shaped shaft body to said housing, a thrust hydrostatic the bottom surface of the disk-shaped shaft body fixed to the housing The disk-shaped shaft body, which is thrust-supported by a pressure bearing and in which a ring-shaped magnet and a ring-shaped magnet having a polarity opposite to that of the magnet are arranged in the radial direction on the housing or the disk-shaped shaft body. It is characterized by comprising a suction means for sucking in the axial direction.
[0011]
The rotating device according to the present invention is characterized in that a driving motor and a rotational position detector are accommodated in the housing.
[0012]
The driving motor of the rotating device according to the present invention includes at least a motor magnet and a motor coil, and the motor magnet and the motor coil may be arranged concentrically, or the motor magnet is arranged on the bottom surface of the shaft body. In addition, a motor coil may be disposed at a position of the housing facing the motor magnet.
[0014]
Furthermore, the housing of the rotating device according to the present invention may be formed of a radial housing to which the radial bearing for supporting the radial support is fixed, and a thrust housing to which the thrust bearing for supporting the thrust is fixed.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(First embodiment)
FIG. 1 shows a first embodiment of a rotating device according to the present invention.
Reference numeral 1 denotes a shaft body of a hydrostatic bearing. The shaft body 1 is usually a simple cylindrical body, but has a disk shape because it is formed very thin in this embodiment. Reference numeral 2 denotes a housing, which includes a thrust housing 2a and a radial housing 2b. 3a is a thrust bearing, and 3b is a radial bearing, which is fixed to the thrust housing 2a and the radial housing 2b, respectively. These bearings are formed of a porous material, and air supplied from an air supply passage (not shown) is ejected from the surface of the bearing to support the shaft body 1 in a floating manner.
[0016]
Reference numeral 9 denotes a magnet portion including a ring-shaped magnet as suction means for sucking the shaft body 1 in the thrust bearing 3a direction. In the conventional hydrostatic bearing, two thrust bearings generate forces in the opposite directions in the axial direction to support the shaft body at a predetermined position (see the description of the conventional rotating device and FIG. 5). Then, since there is one thrust bearing, the shaft 1 is supported at a predetermined position in a floating state by balancing the floating force with the attractive force of the magnet. The outer peripheral surface of the shaft body 1 and the radial bearing 3b face each other to form a minute gap of several μm, and the pressure air in the gap supports the shaft body 1 in a non-contact manner in the radial direction.
[0017]
The housing 2 is composed of the thrust housing 2a and the radial housing 2b as described above for ease of actual processing. Since the thrust housing 2a has to be machined with a flatness of submicron order on the joint surface with the radial housing 2b, it needs high rigidity as a structure and has a thickness of several tens of mm in the axial direction. .
[0018]
In the present embodiment, a through hole 14 is formed by cutting through the central portion of the thrust housing 2a in a circular shape, and a motor coil 4a constituting a drive motor is incorporated along the inner peripheral wall of the through hole 14. On the other hand, the motor magnet 4b constituting the drive motor is concentrically arranged at a position facing the motor coil 4a along the outer peripheral wall of the rotating cylinder 13 extending in the axial direction from the center of the back surface of the shaft body 1. Is provided.
[0019]
In order to obtain the required motor torque, when the axial length of the motor is limited, it is necessary to expand at least the motor coil 4a in the radial direction. In this embodiment, since there is a space in the radial direction, a necessary torque can be ensured. The drive motor uses a built-in type DC brushless motor that is small, has a relatively large torque generation, is non-contact, and has high precision and excellent durability.
[0020]
In addition, by utilizing the hollow internal space of the rotary cylinder 13, an encoder disk 5a constituting a rotational position detector fixed to the shaft body 1 and an encoder detector 5b fixed to the thrust housing 2a in the space. Is placed.
[0021]
With this configuration, a motor, an encoder, or the like is provided in the thrust housing 2a without particularly increasing the axial thickness of the thrust housing 2a, that is, without increasing the axial length of the rotating device. Can be accommodated.
[0022]
Further, regarding the fact that the thrust bearing rigidity and the radial bearing rigidity are substantially equal, in this embodiment, the axial length of the hydrostatic bearing can be reduced to about ½ that of the conventional one. At this time, the increase in dimension in the radial direction is about 20 to 30%. Further, in this example, the axial length of the rotating device is the same as that of the conventional rotating device although the rigidity (thrust bearing rigidity and radial bearing rigidity) of the hydrostatic bearing is equivalent to that of the conventional one. It can be reduced to about 1/3 compared to the one.
[0023]
For example, when the diameter of the shaft body 1 is 240 mmφ and the thickness is 45 mm, the outer diameter of the rotating device is about 300 mmφ and the axial length can be very thin, about 100 mm. At this time, if the thrust bearing 3a uses a porous diaphragm having an inner diameter of 170 mmφ and an outer diameter of 240 mmφ, and the magnet 9 is a rare earth magnet having an inner diameter of 108 mmφ, an outer diameter of 166 mmφ, and a thickness of 3 mm, the gap between the magnet 9 and the shaft body 1 In the case of 0.25 mm, a suction force of about 4500 N is obtained.
[0024]
Therefore, if the load capacity of the thrust bearing 3a and the attractive force of the magnet 9 are balanced with a bearing clearance of 5 μm, a very high thrust rigidity of about 1000 N / μm can be obtained. The radial rigidity is about 800 N / μm, which is a value sufficient for a rotating machine tool.
[0025]
Moreover, although the drive motor uses a thin one with a thickness of 35 mm, the outer diameter of the coil can be as large as 177 mmφ, so that a torque of 2 N · m or more can be secured at 3000 rpm. The encoder can be accommodated in the motor even if a commercially available product having an outer diameter of the detecting portion 5b of 70 mmφ and a thickness including the disc 5a of about 50 mm is used.
[0026]
With respect to the manufacture of the shaft body, it is not necessary to assemble the shaft body 1 from a plurality of parts as in the prior art, and a single part can be processed, so high processing accuracy can be easily obtained. As for the manufacture of the housing, the number of places where accuracy is required is reduced, so that processing and assembly are facilitated. As a result, it is possible to shorten the production time and the production cost with respect to the production of the entire rotating device.
[0027]
Further, since the shaft body 1 is short in the axial direction, the moment of inertia around the X axis is small, and the resonance frequency around the X axis can be about 1.5 times that of the conventional art. In the rotating device according to the present embodiment, this frequency can be set to about 1600 Hz, which is a sufficiently high frequency with respect to the machining disturbance. Therefore, the shaft body 1 resonates due to the machining disturbance and the machining accuracy such as the surface roughness of the workpiece is deteriorated. There is nothing.
[0028]
FIG. 2 is an enlarged view of the magnet unit 9. The ring-shaped magnets 9a and 9b having different polarities are concentrically arranged on the thrust housing 2a so that the magnetic circuit 10 in which the attractive force acts in the axial direction is formed. 9c is a magnetic yoke. By the way, there is no problem if the shaft body 1 is a magnetic body. However, in the case of a non-magnetic body such as ceramic, as shown in the figure, the ring-shaped magnetic body 1c is opposed to the magnets 9a and 9b. Arranged on the shaft body 1. In this embodiment, the magnetic body 1c is disposed on the shaft body 1 and the magnet 9 is disposed on the thrust housing 2a so as to face each other. However, the magnet 9 is disposed on the shaft body 1 and the magnetic body 1c is disposed on the thrust housing 2a. You may arrange | position so that it may mutually oppose.
[0029]
In order to obtain the attractive force in the axial direction, the magnet 9 does not have to be ring-shaped, but if the magnetic body 1c passes through a magnetic field that is not constant in the circumferential direction by rotating the shaft body 1, the fluctuation of the magnetic field is reduced. An eddy current flows through the shaft body 1 in the direction of cancellation, and heat is generated. Furthermore, since the eddy current flows in the magnetic field, a force is generated in a direction that suppresses or promotes the rotation of the shaft body 1, the rotational torque fluctuates, and rotation unevenness occurs. Therefore, as in the present embodiment, the magnet 9 is preferably ring-shaped.
[0030]
In addition, attraction force is generated even if the magnets do not have multiple polarities, but it is better to arrange magnets with opposite polarities in the radial direction and form a closed magnetic circuit in a limited space. It is desirable because it can increase power.
[0031]
FIG. 3 shows an example in which a rotating device is mounted on a slider and used as a vertical machine tool. Even if the work 7 is large, the load is not short because the slide bearing receives the weight vertically. Since the rotating device is thin, the distance from the slider 6a to the machining point of the workpiece 7 can be shortened, so the moment force on the slider 6a generated by the cutting force is small, the displacement and vibration of the workpiece 7 can be suppressed, and good shape accuracy・ Surface roughness can be obtained.
[0032]
In this embodiment, a permanent magnet is used as the attraction means, but an electromagnet or vacuum suction may be employed.
[0033]
By the way, in order to use it as an indexing board that requires a high rotational resolution at a low speed, not for the spindle of a machine tool as in the above embodiment, it is necessary to use an encoder disk with a large diameter in order to increase the resolution of the encoder. There is.
[0034]
In this case, as in the second embodiment shown in FIG. 4, a motor magnet 4b of a driving planar motor is disposed on the shaft body 1, and a motor coil 4a is disposed on the thrust housing 2a side facing the motor magnet 4b. The thrust housing 2a may be fixed to have a margin in the radial direction, and the encoder unit (encoder disk 5a and encoder detection unit 5b) may be disposed in this portion.
[0035]
Further, in the second embodiment shown in FIG. 4, a vacuum state is used for suction.
[0036]
That is, the clearance 12 between the thrust housing 2a and the shaft body 1 (including the encoder disk extension portion) is set to several μm, and the conductance of this portion is made extremely small to form a non-contact labyrinth seal. For this reason, air can be exhausted from the gap 12 between the shaft body 1 and the thrust housing 2a via the exhaust passage 11 connected to the vacuum pump, and this portion can be evacuated in a non-contact state. Since most of the inner part of the thrust bearing 3a can be used for vacuum suction, a relatively large suction force can be obtained.
[0037]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a very simple and thin rotating device can be realized. And since it is a simple structure, processing and assembly (production) costs can be reduced. Further, since the shaft body is thin, the resonance frequency in the lowest moment direction can be increased, and vibration of the shaft body due to machining disturbance can be suppressed. Furthermore, since the entire device can be made thin, when mounted on a machine tool, the overall size of the machine tool can be avoided, and the distance from the slider to the machining point can be reduced, so that the workpiece shape accuracy and surface roughness due to machining disturbances can be reduced. It is possible to suppress the deterioration of the thickness.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a first embodiment of a rotating device of the present invention.
2 is an enlarged view showing the principle of attraction by a magnet in FIG. 1. FIG.
FIG. 3 is a view showing a state in which the rotating device of the present invention is mounted on a machine tool.
FIG. 4 is a cross-sectional view of a second embodiment of the rotating device of the present invention.
FIG. 5 is a view showing a conventional rotating device mounted on a machine tool.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Shaft body 1a Thrust plate 1b Radial rotor 1c Magnetic body 2 Housing 2a Thrust housing 2b Radial housing 3a Thrust bearing 3b Radial bearing 4a Motor coil 4b Motor magnet 5a Encoder disk 5b Encoder detection part 6a Slide 6b Slide guide 7 Work 8 Byte 9 Magnet Portions 9a, 9b Ring-shaped magnet 9c Yoke 10 Magnetic circuit 11 Exhaust path 12 Gap 13 Rotating cylinder 14 Through hole

Claims (5)

ハウジングと、該ハウジングに固定された静圧軸受と、該静圧軸受により回転自由に浮上支持された軸体とからなる回転装置において、
前記軸体は、円盤状であり、該円盤状軸体の外周部を前記ハウジングに固定されたラジアル静圧軸受によってラジアル支持し、該円盤状軸体の底面を前記ハウジングに固定されたスラスト静圧軸受によってスラスト支持するとともに、
前記ハウジング又は前記円盤状軸体に、リング状の磁石と、前記磁石と反対の極性を持つリング状の磁石とを半径方向に並べて配置した、前記円盤状軸体を軸方向に吸引する吸引手段を備えることを特徴とする回転装置。
In a rotating device comprising a housing, a hydrostatic bearing fixed to the housing, and a shaft body that is floatably supported by the hydrostatic bearing.
The shaft body is a disk-shaped, and radial support by a radial static pressure bearing which is fixed to the outer peripheral portion of the disk-shaped shaft body to said housing, a thrust hydrostatic the bottom surface of the disk-shaped shaft body fixed to the housing While supporting thrust by pressure bearings,
A suction means for sucking the disk-shaped shaft body in the axial direction , wherein a ring-shaped magnet and a ring-shaped magnet having a polarity opposite to that of the magnet are arranged in the radial direction on the housing or the disk-shaped shaft body. A rotating device comprising:
前記ハウジング内に、駆動用モーター及び回転位置検出器が収容されていることを特徴とする請求項1に記載の回転装置。  The rotating device according to claim 1, wherein a drive motor and a rotational position detector are accommodated in the housing. 前記駆動用モーターは、少なくともモーターマグネット及びモーターコイルとからなり、該モーターマグネットとモーターコイルが同心円状に配置され、前記回転位置検出器は、前記軸体中心線上であって、前記駆動用モーター内に収容されていることを特徴とする請求項2に記載の回転装置。  The drive motor is composed of at least a motor magnet and a motor coil, the motor magnet and the motor coil are concentrically arranged, and the rotational position detector is on the shaft body center line, and is disposed in the drive motor. The rotating device according to claim 2, wherein the rotating device is accommodated in the rotating device. 前記駆動用モーターは、前記軸体の底面にモーターマグネットが配置され、前記ハウジングの前記モーターマグネットに対向する位置にモーターコイルが配置されてなることを特徴とする請求項2に記載の回転装置。  3. The rotating device according to claim 2, wherein the driving motor includes a motor magnet disposed on a bottom surface of the shaft body, and a motor coil disposed at a position facing the motor magnet of the housing. 前記ハウジングは、前記ラジアル支持するラジアル軸受が固定されるラジアルハウジングと、前記スラスト支持するスラスト軸受が固定されるスラストハウジングとから形成されていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の回転装置。The said housing is formed from the radial housing to which the radial bearing which supports the said radial support is fixed, and the thrust housing to which the thrust bearing which supports the said thrust is fixed. The rotating device as described.
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