(57)【要約】【課題】頻繁な保守が必要でないスピンドル装置を提供する。【解決手段】内部に軸方向に円筒状空洞の形成されたハウジングＨと、円筒状空洞内に回転自在に挿入されたスピンドルＳと、円筒状空洞内に配置されてスピンドル軸３を非接触に支持する空気軸受１，２と、円筒状空洞内に配置されてスピンドル軸３を回転させるモータ（固定子４、回転子５）とを有するスピンドル装置であって、スピンドル軸３の軸端に被加工物を加工するブレード６を固定し、ブレード６の近傍に被加工物を載置するテーブル７を設け、テーブル７のＺ軸の原点を検出するテーブルＺ軸原点検出手段とから成るスピンドル装置において、テーブルＺ軸原点検出手段として、ブレード６とテーブル７が接触したときスピンドル軸３に帯電していた電荷が放電することによるスピンドル軸３の電位変化を用いる。【選択図】図１
2007061995.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に軸方向に円筒状空洞の形成されたハウジングと、前記円筒状空洞内に回転自在に挿入されたスピンドル軸と、前記円筒状空洞内に配置されて前記スピンドル軸を非接触に支持する空気軸受と、前記円筒状空洞内に配置されて前記スピンドル軸を回転させるモータと、を有するスピンドル装置であって、前記スピンドル軸の軸端に被加工物を加工するブレードを固定し、前記ブレードの近傍に前記被加工物を載置するテーブルを設け、前記テーブルのＺ軸の原点を検出するテーブルＺ軸原点検出手段とから成るスピンドル装置において、
前記テーブルＺ軸原点検出手段として、前記ブレードと前記テーブルが接触したとき前記スピンドル軸に帯電していた電荷が放電することによる前記スピンドル軸の電位変化を用いることを特徴とするスピンドル装置。
【請求項２】
内部に軸方向に円筒状空洞の形成されたハウジングと、前記円筒状空洞内に回転自在に挿入されたスピンドル軸と、前記円筒状空洞内に配置されて前記スピンドル軸を非接触に支持する空気軸受と、前記円筒状空洞内に配置されて前記スピンドル軸を回転させるモータと、を有するスピンドル装置であって、前記スピンドル軸の軸端に被加工物を加工するブレードを固定し、前記ブレードの近傍に前記被加工物を載置するテーブルを設けて成るスピンドル装置において、前記ブレードと前記テーブルが接触したとき前記スピンドル軸に帯電していた電荷が放電することによる前記スピンドル軸の電位変化を用いて前記テーブルのＺ軸の原点を検出することを特徴とするスピンドル装置の原点検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気軸受を採用したスピンドルに関するもので、特にスピンドル装置の原点検出方法およびその方法を実現したスピンドル装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
スピンドルに搭載したブレードの交換または摩耗により、被加工物を設置するテーブルとスピンドルの位置関係が変化する。そこで、スピンドルの原点検出に関する発明はこれまで多数開示されている（例えば、特許文献１又は２参照）。
ところで、ブレードとテーブルの接触ポイントをスピンドルのＺ軸の原点として用いると、被加工物の切り込み量を正確に制御することができる。そこで、ブレードとテーブルが接触したことを正確に検出することが必要となる。ブレードとテーブルが接触したことを検出する手段として、従来装置は、軸にブラシを接触させておき、テーブルとブレードが当った瞬間の電気抵抗の変化を検出して、スピンドルのＺ軸の原点を検出していた。
【０００３】
図３は従来のスピンドル装置の原点検出を説明する構成図である。
図において、Ｈはハウジング、Ｓはスピンドル、１はスラスト軸受、２はラジアル軸受、３は軸、４は固定子、５は回転子、６はブレード、７は被加工物載置テーブル、１１はブラシ、１２は抵抗検出器Ｍである。
従来装置のスピンドルのＺ軸の原点の検出は空気軸受（すなわち、スラスト軸受１とラジアル軸受２）に支承された軸３の片側にブラシ１１を接触させ、この軸３の反対側に搭載されたブレード６と被加工物を設置するテーブル７との間で、図（ａ）のようにブレード６とテーブル７とが非接触の状態にあるときは、抵抗検出器１２は抵抗が∞（オーム）を検出している。
そしてブレード６を降下させてテーブル７に近づけ、やがて図（ｂ）のようにブレード６がテーブル７に接触した瞬間、抵抗が大きく変化（∞オームから閾値以下へ）し、これを抵抗検出器１２が検出して、このポイントをスピンドルのＺ軸の原点とし、被切削物の切り込み量を正確に設定できる構造としていた。
しかしながら、この構造では高速で回転する軸３にブラシ１１を直接接触させるため、ブラシの摩耗が発生し、頻繁な保守を必要とした。
【特許文献１】特開平９−３８８１５号公報
【特許文献２】特開平１０−２１７０６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
以上のように、従来装置のスピンドルのＺ軸の原点の検出は、高速で回転する軸３にブラシ１１を直接接触させるため、ブラシの摩耗が発生し、頻繁な保守を必要とする欠点があった。
本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、ブラシを使用しない、したがって摩耗がなくなるので頻繁な保守を必要としないスピンドル装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、請求項１記載の発明はスピンドル装置に係り、内部に軸方向に円筒状空洞の形成されたハウジングと、前記円筒状空洞内に回転自在に挿入されたスピンドル軸と、前記円筒状空洞内に配置されて前記スピンドル軸を非接触に支持する空気軸受と、前記円筒状空洞内に配置されて前記スピンドル軸を回転させるモータと、を有するスピンドル装置であって、前記スピンドル軸の軸端に被加工物を加工するブレードを固定し、前記ブレードの近傍に前記被加工物を載置するテーブルを設け、前記テーブルのＺ軸の原点を検出するテーブルＺ軸原点検出手段とから成るスピンドル装置において、前記テーブルＺ軸原点検出手段として、前記ブレードと前記テーブルが接触したとき前記スピンドル軸に帯電していた電荷が放電することによる前記スピンドル軸の電位変化を用いることを特徴とすしている。
また、請求項２記載の発明はスピンドル装置の原点検出方法に係り、内部に軸方向に円筒状空洞の形成されたハウジングと、前記円筒状空洞内に回転自在に挿入されたスピンドル軸と、前記円筒状空洞内に配置されて前記スピンドル軸を非接触に支持する空気軸受と、前記円筒状空洞内に配置されて前記スピンドル軸を回転させるモータと、を有するスピンドル装置であって、前記スピンドル軸の軸端に被加工物を加工するブレードを固定し、前記ブレードの近傍に前記被加工物を載置するテーブルを設けて成るスピンドル装置において、前記ブレードと前記テーブルが接触したとき前記スピンドル軸に帯電していた電荷が放電することによる前記スピンドル軸の電位変化を用いて前記テーブルのＺ軸の原点を検出することを特徴としている。
【発明の効果】
【０００６】
このような構成により、非接触でスピンドルのＺ軸原点を検出することが可能になるので、頻繁な保守の必要がなくなった。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下に、本発明の実施例を図１および図２に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明の実施例に係るスピンドル装置の構成を示す断面図、図２は図１のスピンドル装置の除電原理を説明する概念図である。
両図において、Ｈはハウジング、Ｓはスピンドル、１はスラスト軸受、２はラジアル軸受、３は軸、４は固定子、５は回転子、６はブレード、７は被加工物載置テーブル、８は軸電位プローブ、９は軸電位検出器、１０は表面電位センサである。
表面電位センサ１０としては、例えば、特開２００４−２３９８０８号公報、特開２００１−３３０６３８号公報、特開平１０−１１５６４６号公報、特開平８−１２２３８２号公報等に記載された表面電位センサを用いることができる。
本発明では空気軸受１、２に支承された軸３が高速回転するので、空気との摩擦により静電気を発生し、帯電することに着目し、これを巧みに有効利用するようにしたもので、帯電状態でスピンドルを搭載したＺ軸を降下させると、ブレード６がテーブル７と接触すると瞬時に放電し、軸電位が低下することを利用している。
図２は本発明の除電原理を説明する原理図で、（ａ）ブレード６とテーブル７とが非接触状態、（ｂ）はブレード６とテーブル７とが接触状態をそれぞれ示している。
図の（ａ）において、軸３が高速回転すると空気との摩擦により静電気（マイナス電荷）を発生する。しかし、図のようにブレード６とテーブル７とが非接触状態にあるので、発生した電荷は軸３に蓄電されていく。そこで、軸電位プローブ８の表面電位センサ１０はこの多くの電荷の存在を検出し、軸電位検出器９（図１）に軸電位を伝える。
ところが、ブレード６を降下させてテーブル７に接触した瞬間、図２（ｂ）のように、軸３に帯電していた電荷がブレード６を通りテーブル７を介してアース側に流れ、放電する。
したがって、軸３には電荷が少なくなり、軸電位プローブ８の表面電位センサ１０はわずかな電荷しか検出できず、軸電位検出器９（図１）に軸電位の急降下を伝える。
この変化のポイントをスピンドルのＺ軸の原点とすることで、被切削物の切り込み量を正確に設定できることとなる。
このように、本発明によれば、従来装置（図３）のブラシ１１のような接触物を必要としないで、表面電位センサ１０で非接触で軸電位変化を知ることができるので、頻繁な保守の必要がなくなった。
【０００８】
以上のように、本発明によれば、内部に軸方向に円筒状空洞の形成されたハウジングと、前記円筒状空洞内に回転自在に挿入されたスピンドルと、前記円筒状空洞内に配置されて前記スピンドルを非接触に支持する空気軸受と、前記円筒状空洞内に配置されて前記スピンドルを回転させるモータと、を有するスピンドル装置の軸端に被加工物を加工するブレードを固定し、前記ブレードの近傍に前記被加工物を載置するテーブルを設け、ブレードとテーブルが接触したときスピンドル軸に帯電していた電荷が放電することによるスピンドル軸の電位変化を用いることで、非接触でスピンドルのＺ軸原点を検出することが可能となる。したがって、また、スピンドル装置の頻繁な保守が必要でなくなる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施例に係るスピンドル装置の原点検出を説明する構成図である。
【図２】図１のスピンドル装置の除電原理を説明する概念図である。
【図３】従来のスピンドル装置の原点検出を説明する構成図である。
【符号の説明】
【００１０】
１．スラスト軸受
２．ラジアル軸受
３．スピンドル軸
４．固定子
５．回転子
６．ブレード
７．テーブル
８．軸電位プローブ
９．軸電位検出器
１０．表面電位センサー
１１．ブラシ
１２．抵抗検出器
Ｈ．ハウジング
Ｓ．スピンドル
【図１】
2007061995.tif 000003
【図２】
2007061995.tif 000004
【図３】
2007061995.tif 000005