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Dokumentenidentifikation DE69505720T3 05.09.2002
EP-Veröffentlichungsnummer 0674112
Titel Spindelgerät
Anmelder Seiko Seiki K.K., Narashino, Chiba, JP
Erfinder Ando, Shigenori, c/o Seiko Seiki Kabushiki Kaisha, Narashino-shi, Chiba, JP
Vertreter Schroeter Lehmann Fischer & Neugebauer, 81479 München
DE-Aktenzeichen 69505720
Vertragsstaaten CH, DE, FR, LI
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 10.03.1995
EP-Aktenzeichen 951035070
EP-Offenlegungsdatum 27.09.1995
EP date of grant 04.11.1998
EPO date of publication of amended patent 05.09.2001
Veröffentlichungstag im Patentblatt 05.09.2002
IPC-Hauptklasse F16C 39/06
IPC-Nebenklasse H02K 7/09   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Spindelgerät und, genauer gesagt, ein Spindelgerät, das ein Magnetlager benutzt. In verschiedenen Fällen wird in einem Spindelgerät zwecks Realisierung einer superhohen Drehzahl oder einer langen wartungsfreien Zeit oder dergl. ein Magnetlager benutzt, in dem eine durch Magnetkraft berührungslos schwebenden Drehwelle (d.i. ein Drehkörper) eingesetzt ist. Das Magnetlager ist so gebaut, daß ein Ausgang eines Positionsverschiebungsfühlers zum Erfassen einer Verschiebung der Drehwelle als Rückkopplung rückgeführt wird, um einen Erregerstrom für einen Elektromagneten zu steuern und so die schwebende Position der Drehwelle zu regeln. Wenn in dieser Rückkopplungsoperation eine Gleichgewichtsstörung (Verschiebung zwischen der Drehachse und dem Schwerkraftzentrum) in der Drehwelle auftritt, wird eine Magnetkraft synchron mit der Rotationsfrequenz (d.i. U/min.) generiert, um die Rotationsschwingung der Drehwelle zu unterdrücken, die infolge dieser Gleichgewichtsstörung auftritt. Dementsprechend, wenn die Rotationsfrequenz gleich der Eigenfrequenz (Resonanzfrequenz) ist, wird der Drehwelle durch die Magnetkraft des Magnetlagers in Resonanz gebracht, woraus sich insbesondere im Hochgeschwindigkeitsdrehzahlbereich ergibt, daß die Drehwelle deformiert wird und in eine Biegeschwingung gerät.

Fig. 2 zeigt einen Zustand, in dem die Drehwelle 10, die vom Magnetlager schwebend getragen wird, der Biegeschwingung unterliegt, wie durch die gepunkteten Linien angezeigt wird, mit Knoten an den Punkten A und B.

Wie in Fig. 2 gezeigt wird, wird die Drehwelle 10 an ihren beiden Enden durch vier Elektromagnete 12, 14, 16, 18 getragen. Die Lageverschiebung in Radialrichtung der Drehwelle 10 wird durch die Positionsverschiebungsfühler 20, 22, 24 und 26 erfaßt. Im allgemeinen werden in der Biegeschwingung die Schwingungsknoten in der Nähe der beiden Enden der Welle generiert und auch die Stützpositionen des Magnetlagers, d.i. die Elektromagnete sind an den beiden Wellenenden angeordnet. Dementsprechend liegen, wie in Fig. 3 gezeigt wird, die Schwingungsknoten (Punkte A und B) in der Nähe der Elektromagneten.

Gewöhnlich ist eine Schaltung oder dergl. zur Phasenkompensation auf der Grundlage einer PID-Steuerung (Proporitonal-integral-derivative control - proportional-integral-differentialwirkende Regelung) in eine Steuerschaltung zum Steuern des Erregerstroms der Elektromagneten im Magnetlager eingebaut. Zur Unterdrückung der Resonanzschwingung wird durch Benutzen der Magnetkraft der Elektromagneten eine elektrische Dämpfung angewandt, und der Strom wird in der Nähe der Resonanzfrequenz durch Anwendung eines Filters unterbrochen.

Auf dem Stand der Technik wurde auch ein mechanischer Dämpfer aus Gummimaterial an einem Teil C eingesetzt, der die Mitte der Schwingung der Drehwelle 10 ist, und somit wurde das Generieren der Biegeschwingung verhindert.

Wenn jedoch, wie in Fig. 2 gezeigt wird, die Punkte A und B, die die Schwingungsknoten sind, in der Nähe der Montagepositionen der entsprechenden Elektromagneten 12, 14, 16 und 18 liegen, wird die Magnetkraft der Elektromagneten nicht als Kraft zur Dämpfung der Schwingung an die Drehwelle 10 angelegt. Dementsprechend ist die elektrische Dämpfungssteuerung, die die obige Kompensationsschaltung und dergl. anwendet, nicht mehr in der Lage, das Generieren der Resonanzschwingung zu unterdrücken. Auch wird, wenn der Strom durch Anwenden des Filters bei der Resonanzfrequenz ausgeschaltet wird, die Steifheit des Magnetlagers abgeschwächt, so daß die Drehwelle 10 von sich aus für Schwingungen störanfällig wird.

Mit dem mechanischen Dämpfer ist es zwar möglich, die Schwingungen im Mittelteil C zu dämpfen, aber in diesem Fall ist es nicht möglich, die Biegeschwingung aktiv zu unterdrücken, anders als mit der elektrischen Dämpfungssteuerung. Auch tritt beim mechanischen Dämpfer das Problem der Haltbarkeit auf.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Spindelgerät vorzusehen, das in der Lage ist, die Biegeschwingungen der Drehwelle zu verhindern.

Aus "Lagerung schneller Spindeln", Tagungsband, Zürich (CH) 11. Januar 1994, S. 112-125; R. Schöb: "Der lagerlose Induktionsmotor - ein neues Konstruktionselement zum Antrieb und zur Lagerung schneller Spindeln" ist bereits ein grundlegendes Konzept für ein Spindelgerät gemäß dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 1 bekannt.

Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung ein Spindelgerät bereitzustellen, welches - basierend auf diesen bekannten Konzepten - in der Lage ist, die Biegeschwingungen der Drehwelle in einem Spindelgerät zu verhindern.

Dieses Ziel wird erreicht durch ein Spindelgerät gemäß dem Anspruch 1 der vorliegenden Erfindung. Die abhängigen Ansprüche beziehen sich auf weitere vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Spindelgeräts.

In den beiliegenden Zeichnungen ist

Fig. 1 eine Strukturansicht, die einen Primärteil eines Spindelgeräts gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt;

Fig. 2 ist eine Darstellung eines Beispiels für einen Biegeschwingungszustand, in dem die Drehwelle im herkömmlichen Spindelgerät der Biegeschwingung ausgesetzt ist.

Hier nachstehend werden nun Ausführungsformen des Spindelgeräts gemäß der vorliegenden Erfindung in näheren Einzelheiten unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 beschrieben.

Fig. 1 ist eine strukturelle Ansicht, die eine primäre Struktur eines Spindelgeräts 30 gemäß einer ersten Ausführungsform darstellt. In Fig. 1 wird die linke Seite als Vorderseite und die rechte Seite als Rückseite bezeichnet.

Zunächst soll der mechanische strukturelle Teil des Spindelgeräts 30 beschrieben werden. Das Spindelgerät 30 beinhaltet eine Drehwelle 32 mit einem scheibenförmigen Drucklagerteil 32a, vordere Elektromagneten 34 und 35 und hintere Elektromagneten 36 und 37, die einander gegenüberliegen und die Drehwelle einklemmen. Die betreffenden Elektromagneten 34, 35, 36 und 37 sind so angeordnet, daß sie in radialer Richtung Magnetkräfte (Anziehungskräfte) auf die Drehwelle 32 ausüben.

Ein Paar obere und untere vordere Positionsfühler 40 und 41 zum Erfassen der Positionsverschiebung in radialer Richtung der Drehwelle 32 sind vor den vorderen Elektromagneten 34 und 35 angeordnet. Auch hintere Positionsfühler 42 und 43 sind auf die gleiche Weise hinter den hinteren Elektromagneten 36 und 37 angeordnet. Obschon nicht dargestellt sind jedoch auch zwei Elektromagnetpaare und Positionsfühlerpaare auf gleiche Weise in Richtung senkrecht zur Papieroberfläche in Fig. 1 vorgesehen.

In der vorliegenden Ausführungsform sind Positionsfühler vom Induktanz-Wandlertyp als Positionsfühler 40, 41, 42 und 43 vorgesehen. Möglich sind jedoch auch anderer Positionsfühler wie z. B. ein Positionsfühler vom Differentialübertragungstyp, ein Positionsfühler vom statischen Kapazitanztyp, ein Positionsfühler mit Lochelement, ein Wirbelstrom-Positionsfühler usw. Der mechanische Strukturteil des radialen Magnetlagers zum schwebenden Halten der Drehwelle 32 durch die radialen Magnetkräfte setzt sich zusammen aus den entsprechenden Elektromagneten 34, 35, 36 und 37, den Positionsfühlern 40, 41, 42 und 43, und den (nicht dargestellten) Elektromagneten und den (nicht dargestellten). Positionsfühlern.

Auch ist das Spindelgerät 30 mit axialen Elektromagneten 46 und 47 versehen, die um den Drucklager-Rotorteil 32a der Drehwelle 32 an der vorderen und hinteren Seite angebracht sind. Jeder der axialen Elektromagneten 46 und 47 ist eine Spule, die in Ringform um den Außenumfang der Drehwelle 32 gewickelt ist, so daß die axialen elektromagnetischen Kräfte an den Drucklager-Rotorteil 32a angelegt werden. Ein axialer Positionsfühler 50 zum Erfassen der axialen Positionsverschiebung der Drehwelle 32 ist so angeordnet, daß er dem hinteren Endteil der Drehwelle 32 an einem hinteren Teil eines Rahmens 48 des Spindelgeräts 30 gegenüberliegt. Die mechanische Struktur des magnetischen Drucklagers zum Halten der Drehwelle 32 in axialer Richtung besteht aus dem axialen Positionsfühler 50 und den axialen Elektromagneten 46 und 47.

In der obigen Ausführungsform liegt ein Magnetlager-Motorsatz 52 zwischen den vorderen Elektromagneten 34 und 35 und den axialen Elektromagneten 46 und 47.

Der Magnetlager-Motorsatz 52 setzt sich zusammen aus der Motorfunktion zum Erteilen der Drehkraft auf die Drehwelle 32 und der Magnetlager-Funktion um die Drehwelle 32 magnetisch schwebend zu halten und ihre Position zur kontrollieren. In dieser Ausführungsform sind im Magnetlager-Motorsatz 52 eine Motorwicklung zum Generieren eines Drehmagnetfeldes relativ zur Drehwelle 32, und eine Magnetlagerwicklung zum Generieren magnetischer Kräfte zum Durchführen der Positionssteuerung der Drehwelle 32 unabhängig voneinander um einen Eisenanker gewickelt.

Die Magnetlagerwicklung besteht aus vier unabhängigen Schaltungen, deren Wicklungen benutzt werden, um Vierpolelektromagneten auszubilden zum Generieren der Magnetkräfte in Aufwärts-Abwärts- Richtung und in Richtung senkrecht zur Papierfläche in Fig. 1 auf gleiche Weise wie in den entsprechenden Elektromagneten 34, 35, 36 und 37 und der (nicht gezeigten) Elektromagneten.

Jetzt wird ein Steuersystem für das Spindelgerät beschrieben.

Die vorderen Positionsfühler 40 und 41 sind angeschlossen an einen Positionsdetektor 54 zum Aufnehmen der Positionssignale entsprechend der Positionsverschiebung der Drehwelle 32 aus den entsprechenden Positionsfühlern 40 und 41. Der Positionsdetektor 54 ist an den arithmetischen Operator 56 angeschlossen, in den ein Referenzsignal S1 zum Steuern der schwebenden Position der Drehwelle 32 eingespeist wird.

Der arithmetische Operator 56 subtrahiert das vom Positionsdetektor 54 einzuspeisende Positionssignal vom Referenzsignal S1, um es zum PID-Kompensator 58 auszugeben. Der PID-Kompensator 58 führt einen Prozeß zum Vorschieben der Phase des vom Arithmetikoperator 56 auf der Basis der PID-Regelung oder dergleichen eingespeisten Signals durch und führt den Ausgang einem Phasenumkehrer 60 zu. Der Phasenumkehrer 60 führt einen Prozeß zum Umkehren der Phase oder dergleichen durch, um den Ausgang den Leistungsverstärkern 62 und 63 zuzuführen. Die Leistungsverstärker 62 und 63 verstärken die erregten Ströme der vorderen Elektromagneten 34 und 35 entsprechend dem Signal aus dem Phasenumkehrer 60.

Die Rückkopplungssteuerung des erregten Magnetstroms jedes der Elektromagneten 34, 35, 36, 37 wurde ausgeführt von den entsprechenden Steuerschaltungen (d.i. vom Positionsdetektor 54 und vom arithmetischen Operator 56 und dergl.) so daß die elektromagnetischen Kräfte zum schwebenden Halten der Drehwelle 32 in einer Position, die durch das Referenzsignal S1 bestimmt wird, generiert werden.

In Fig. 1 nicht dargestellt ist eine unabhängige Steuerschaltung zum Durchführen der Rückkopplungssteuerung auf der Grundlage des Ausgangs der hinteren Positionsfühler 42 und 43 auf gleiche Weise für die hinteren Elektromagneten 36 und 37 vorgesehen. Eine ähnliche Steuerschaltung ist vorgesehen für die Elektromagneten (nicht dargestellt) und dergl. zum Steuern der Drehwelle 32 in vertikaler Richtung zur Papieroberfläche in Fig. 1. Auch ist eine Steuerschaltung zum Durchführen einer ähnlichen Rückkopplungssteuerung auf der Basis des Ausgangs des axialen Positionssfühlers 50 vorgesehen für die axialen Elektromagneten 46 und 47. Mit den oben beschriebenen entsprechenden Elektromagneten, Steuerschaltungen usw. ist der Fünf-Achsen-Steuerungstyp des Magnetlagers zum schwebenden Halten der Drehwelle 32 in fünf Richtungen (5 Achsen) vorgesehen.

Andererseits sind die Motorwicklungen des Magnetlager-Motorsatzes 52 verbunden mit einem Motorantrieb 66 zum Einspeisen einer elektrischen Antriebsleistung. Auch sind die Magnetlagerwicklungen des Magnetlager-Motorsatzes 52 entsprechend an Leistungsverstärker 64 und 65 zum Zuführen des erregten Stromes angeschlossen. In der vorliegenden Ausführungsform ist der PID-Kompensator 58 an eine Motor-magnetlager-Einstellschaltung 68 angeschlossen zum Einspeisen von Steuersignalen in die Leistungsverstärker 64 und 65, um die Steuerschaltkreise des Magnetlagers zu steuern und so weiter, als Tel des Steuersystems für die Magnetlagerwicklungen.

Der Motormagnetlager-Einstellschaltkreis 68 hat eine Filterfunktion zum Durchlassen nur der Resonanzfrequenz-Komponente, die generiert wird, wenn die Drehwelle 32 in Biegeschwingungen kommt, relativ zu den Signalen, die vom PID-Kompensator 58 eingespeist werden. Übrigens hängt die Resonanzfrequenz, die die Biegeschwingungen in der Drehwelle 32 bewirkt, von deren Form (Längs- Querdimensionsverhältnis) ab. Wenn sich nämlich die Resonanzfrequenz gemäß einem Gewicht oder dergl. eines Werkzeugs oder dergl., das an der Drehwelle 32 befestigt werden muß, verändert, ist das System so konstruiert, daß der Bediener die auszufilternde Frequenzkomponente einstellen kann.

Auch ist die Motormagnetlager-Abgleichschaltung 68 so strukturiert, daß sie die Phase des in die Leistungsverstärker 64 und 65 einzuspeisenden Signals entsprechend dem Schwingungsmodus umkehrt, wenn die Drehwelle 32 in Schwingungen kommt. Wie in Fig. 3 schattiert dargestellt ist, wird nämlich die Schwingungsrichtung (d.i. nach oben in Fig. 3) an den Meßpunkten durch die Positionsfühler 20, 22 usw. im Mittelteil der Schwingung in Teil C umgekehrt (d.i. im Mittelteil in Fig. 3 nach unten). Wie in Fig. 1 gezeigt ist, kehrt, da der Magnetlager-Motorsatz 52 im Mittelteil der Schwingung gemäß Fig. 3 angeordnet ist, im Fall, daß sich die Richtungen der Schwingung zwischen der Position des Magnetlager-Motorsatzes 52 und den Meßpositionen der vorderen Positionsfühler 40 und 41 unterscheiden, die Motormagnetlager-Angleichsschaltung 68 die Signalphase um.

Da sich auch die Amplituden der Schwingung zwischen der Position der vorderen Elektromagneten 34 und 35, und der Position des Magnetlager-Motorsatzes 52 unterscheiden, ist die Motormagnetlager- Ausgleichsschaltung 68 so strukturiert, daß sie die Amplitudenwerte der Signale im Hinblick auf den Abstand zwischen den Meßpositionen der vorderen Positionsfühler 40 und 41 und der Position des Magnetlager-Motorsatzes 52 ausgleicht.

Der Betrieb der so aufgebauten Ausführungsform wird jetzt beschrieben.

Zunächst wird die Drehwelle 32 magnetisch im Schwebezustand gehalten in einer Position, die vom Referenzsignal S1 durch entsprechende Steuerschaltkreise und die entsprechenden Elektromagneten 34, 35, 36, 37, 46 und 47 vorgegeben ist. Dann wird Antriebsleistung vom Motorantrieb 66 zum Magnetlager-Motorsatz 52 eingespeist, wobei die Motorwicklungen des Magnetlager-Motorsatzes 52 bewirken, daß das magnetische Drehfeld generiert wird um damit die Drehwelle 32 im Schwebezustand in Drehung zu versetzen.

Zu diesem Zeitpunkt wird, obwohl der Signalprozeß im PID- Kompensator 58 ebenfalls in die Motormagnetlager-Ausgleichsschaltung 68 eingespeist wird, die Frequenzkomponente, die nicht die Resonanzfrequenz der Biegeschwingung des in die Magnetlagerwicklungen des Magnetlager-Motorsatzes 52 einzuspeisenden Stroms ist, durch die Filterfunktion der Motormagnetlager-Ausgleichsschaltung 68 unterbrochen. Dementsprechend wird, bis die Drehzahl der Drehwelle 32 die Resonanzfrequenz erreicht, die Positionssteuerung der Drehwelle 32 durch die Magnetlagerfunktion des Magnetlager-Motorsatzes 52 nicht ausgeführt.

Wenn sich die Drehzahl bis zur Resonanzfrequenz steigert, wird das Signal, das die Resonanzfrequenzkomponente enthält, vom PID- Kompensator 58 in die Motormagnetlager-Ausgleichsschaltung 68 eingespeist. Die Motormagnetlager-Ausgleichsschaltung 68 gibt die Resonanzfrequenzkomponente des eingespeisten Signals weiter und gleichzeitig gibt sie das verarbeitete Signal an die Leistungsverstärker 64 und 65 durch Prozesse, wie z. B. die Phasenumkehr, eine Amplitudenangleichung usw. aus. Als Ergebnis wird der rückkopplungsgesteuerte Strom auf der Grundlage des Ausgangs der vorderen Positionsfühler 40 und 41 an die Magnetlagerwicklungen des Magnetlager-Motorsatzes 52 ausgegeben, um somit die Magnetkräfte zur Positionssteuerung der Drehwelle 32 zu produzieren. Die Drehwelle 32 unterliegt nämlich nicht nur dem Drehmoment sondern auch den Magnetkräften in radialer Richtung zur Positionssteuerung vom Magnetlager-Motorsatz 52.

Dementsprechend ist es möglich, auch wenn die Knoten an den Positionen der entsprechenden Elektromagnete 34, 35, 36, und 37 liegen, die Biegeschwingung durch Magnetlagerfunktionen des Magnetlager-Motorsatzes 52, der am mittleren Teil der Schwingung positioniert ist, zu unterdrücken.

Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist der Magnetlager- Motorsatz 52 zwischen den vorderen Elektromagneten 34 und 35 und den hinteren Elektromagneten 36 und 37 angeordnet. Wenn also auch die Positionen der vorderen Elektromagneten oder der hinteren Elektromagneten oder der Drucklager-Rotorteil 32a als Schwingungsknoten auftritt, ist es möglich, die Biegeschwingungen effektiv zu unterdrücken durch Benutzen der zwischenliegenden Knoten. Auch, da die Positionssteuerung der Drehwelle 32 nur durch das Resonanzfrequenzband ausgeführt wird, ist es möglich, den Energieverbrauch auf eine niedrigere Höhe zurückzufahren. Auch da der Magnetlager-Motorsatz 52, der die Magnetlagerfunktion und die Motorfunktion zusammen hat, benutzt wird, ist es möglich, die Schwingung der Drehwelle 32 ohne Vergrößern der Axiallänge der Drehwelle 32 und Vergrößern des Spindelgeräts 30 zu unterdrücken.

Auch weil die Biegeschwingungen durch das elektrische Dämpfen durch den Magnetlager-Motorsatz 52 unter Verwendung des PID- Kompensator 58 aktiv unterdrückt werden, ist es möglich, das Dämpfen im Vergleich zum mechanischen Dämpfer auszuführen. Zusätzlich, weil es ohne mechanische Berührung wirkt, ist das elektrische Dämpfen auch in Bezug auf die Lebensdauer überlegen.

Ferner, da die Steuerschaltung des Magnetlager-Motorsatzes 52 gemeinsam für die Steuerschaltungen (d.i. 54, 56, 58 usw.) des Magnetlagers benutzt wird, ist es möglich, die Steigerung der Fertigungskosten für den Spindelapparat 30 im Vergleich zu dem Fall, daß der Positionsfühler oder die Steuerschaltung für den Magnetlager- Motorsatz 52 besonders vorgesehen ist, zu vermeiden.

In der obigen Ausführungsform werden die Steuerschaltungen der vorderen Elektromagneten gemeinsam benutzt, um den Strom der Magnetlagerwicklungen des Magnetlager-Motorsatzes 52 zu steuern. Jedoch im Spindelgerät, in dem das magnetische Drucklager an den vorderen Elektromagneten vorgesehen ist, ist es möglich, daß die Steuerschaltungen für die Magnetkräfte der hinteren Elektromagneten an der Basis des hinteren Positionsfühlers gemeinsam benutzt werden, um den Strom der Magnetlagerwicklungen des Magnetlager- Motorsatzes 52 zu steuern.

Die übrige Struktur ist die gleiche wie in der ersten Ausführungsform.

Da in dieser Ausführungsform der Magnetlager-Motorsatz 52 auch als Radialmagnetlager funktioniert, ist es möglich, eine Versteifung des Magnetlagers zu verstärken.

Beim Typ der entsprechenden obigen Ausführungsformen weist der Magnetlager-Motorsatz 52 die Magnetlagerwicklungen und die Motorwicklungen unabhängig voneinander auf, es ist aber möglich, einen Magnetlagermotor zu benutzen, in dem der Strom für das Magnetlager und der Strom für den Motor an eine einzige Wicklung gelegt wird.

Da beim Spindelgerät gemäß der vorliegenden Erfindung nicht nur das erste und das zweite Magnetlager an den beiden Enden vorgesehen ist, sondern auch der Elektromagnetlager-Motorsatz zwischen dem ersten und dem zweiten Magnetlager zur Steuerung der Position der Drehwelle benutzt wird, ist es daher möglich, die Biegeschwingungen der Drehwelle nicht erst aufkommen zu lassen.

Verschiedene Einzelheiten der Erfindung können verändert werden, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung gemäß Definition in Ansprüchen abzuweichen. Ferner wird die obige Beschreibung der erfindungsgemäßen Ausführungsformen nur für Erklärungszwecke vorgesehen und bedeutet keine Einschränkung der Erfindung gemäß Definition in den anhängigen Ansprüchen und ihrer gleichwertigen Definitionen.


Anspruch[de]

1. Ein Spindelgerät (30), enthaltend:

eine Drehwelle (32);

ein erstes Magnetlager (34, 35) zum schwebenden Halten eines Endes der Drehwelle (32) durch magnetische Kräfte;

ein zweites Magnetlager (36, 37) zum schwebenden Halten des anderen Endes der Drehwelle (32) durch magnetische Kräfte;

einen Magnetlager-Motorsatz (52), welcher eingefügt ist zwischen dem ersten Magnetlager (34, 35) und dem zweiten Magnetlager (36, 37), wobei der Magnetlager-Motorsatz (52) mit einer Magnetlagerfunktion zum Steuern der Position der Drehwelle (32) über Magnetkräfte und einer Motorfunktion zum Anlegen eines Rotations-Drehmoments auf die Drehwelle (32) über Magnetkräfte versehen ist,

gekennzeichnet durch,

einen ersten Positionsverschiebungsfühler (40, 41) zum Erfassen einer Position der Drehwelle (32), um diese als Rückkopplung zum Steuern der Position der Drehwelle (32) auf das erste magnetische Lager zurückzuführen;

einen zweiten Positionsverschiebungsfühler (42, 43) zum Erfassen einer Position der Drehwelle (32), um diese als Rückkopplung zum Steuern der Position der Drehwelle (32) auf das zweite magnetische Lager zurückzuführen;

und wobei der Magnetlager-Motorsatz (52) die Positionssteuerung der Drehwelle (32) durch Rückkopplung von einem erfassten Wert von nur einem der ersten (40, 41) und der zweiten (42, 43) Positionsverschiebungsfühler durchführt,

und eine Magnetlager-Angleichsschaltung (68) mit einer Filterfunktion zum Durchlassen nur einer Resonanzfrequenzkomponente, welche erzeugt wird, wenn die Drehwelle (32) sich in der Nähe einer Frequenz dreht, bei der die Drehwelle (32) einer Biegeschwingung ausgesetzt ist, wobei die Magnetlager-Angleichsschaltung (68) Steuersignale auf den der Magnetlager-Motorsatz (52) gibt.

2. Das Spindelgerät gemäß Anspruch 1, wobei der Magnetlager- Motorsatz (52) eine Motorwicklung aufweist zum Erzeugen eines magnetischen Drehfelds relativ zur Drehwelle (52) und einer magnetischen Lagerwindung zum Erzeugen magnetischer Kräfte zum Durchführen der Positionskontrolle der Drehwelle (32);

einen Motorantrieb (66), welcher mit der Motorwicklung verbunden ist zum Zuführen einer elektrischen Antriebsleistung,

einen Leistungsverstärker (64, 65), welcher mit der Magnetlagerwicklung verbunden ist zum Zuführen eines Anregungsstroms.

3. Das Spindelgerät gemäß Anspruch 1, bei dem die Positionssteuerung durchgeführt wird von einem Positionsfühler (54) zum Ausgeben eines Positionssignals aufgrund der Ausgabe eines Positionsfühlers (40, 41; 42, 43), einem arithmetischen Operator (56) zum Subtrahieren eines Referenzsignals (51) vom Positionssignal, einem Kompensator (58) zum Variieren der Phase des Ausgangssignals aus dem arithmetischen Operator (56), einem Phasenumkehrer (60) zum Umkehren der Phase des Ausgangssignals des Kompensators (58), sowie einem Leistungsverstärker (62, 63) zum Verstärken des erregten Stroms eines Elektromagneten als Reaktion auf den Ausgang des Phasenumkehrers (60).

4. Das Spindelgerät gemäß Anspruch 1, wobei die Magnetlager- Angleichsschaltung (68) so aufgebaut ist, dass sie die Phase des auf den Leistungsverstärker (64, 65) zu gebenden Signals gemäß einem Schwingungsmodus umkehrt, wenn die Drehwelle (32) in Schwingungen kommt.







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