JPH02190732A - 回転体の不釣合い自動修正装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、研削盤における研削砥石の如き回転体の動
バランスの不釣合いを運転状態において釣り合わせるた
めの、回転体の不釣合い自動修正装置に関するものであ
る。

（従来の技術） 回転体に不釣合いがあると振動となって現れ、例えば研
削盤における研削砥石の場合は、研削加工精度や表面荒
さに悪影響を及ぼすこととなるため、精密な動バランス
の釣り合いが必要であり、実際の運転状態において不釣
合いを修正したい場合がしばしばある。

このため従来は第１１図に示す如く研削砥石（Ｇ）を保
持するフランジ（Ｆ）に設けた円周方向の溝（Ｆａ）に
取り付けた不釣合い修正用のバランスウェイト（賀）の
位置を、静止状態で熟練技能者の感に頼って移動させた
後回転させて見る方法を不釣合いが解消されるまで、数
回から数千回操り返して調整していたものである。

（発明が解決しようとする問題点） 上記した従来の不釣合い修正方法では、修正のために３
０分〜１２０分の多大の時間を必要とするため作業に大
きな支障を来すこととなるとともに、熟練技能者を必要
とするが、このような技能を持った人が近年は不足して
いるといった問題があった。

この発明は、上記した従来の問題点を解消するために、
回転体に一体的に取り付けて、回転体の動バランスを運
転中に自動的に修正する、回転体の不釣合い自動修正装
置を提供することを目的とするものである。

（問題点を解決するための手段） 上記の目的を達するためのこの発明は、特許請求の範囲
に記載した構成を持ち、この構成によって所期の目的を
達成できるものである。

（作用） コントロールユニットから回転体の不釣合い修正指令を
水銀スリップリングを経て修正作動部に送ると、ステッ
ピングモータがピニオンギヤを回転させて、２個のイン
ターナルギヤをそれぞれ回動させ、フォトセンサーが原
点マークプレートを検出した位置を原点として、この原
点位置から２個のインターナルギヤがそれぞれ指令を受
けた角度だけ回動したとき、２個のバランスウェイトの
相対位置が不釣合いを打ち消す位置に移動して不釣合い
が自動的に修正されるものである。

（実施例） 以下、この発明を、図面に示す実施例にもとづいて詳細
に説明する。

第１図はこの発明を、研削盤の研削砥石に利用した例を
示す概要図、第２図は研削砥石に取り付けた修正作動部
の軸心方向の断面図、第３図はこの修正作動部の内部構
造を示す正面図であって、図において（１）は回転体で
ある研削砥石で、回転軸（２）に取り付けられ、この回
転軸（２）が軸受（３）に支持されて電動機（図示省略
）の出力をプーリー（４）に伝達して駆動される。

（５）は、振動センサで、研削砥石（１）に不釣合いが
ある場合に、軸受（３）に現れる振動を検出して振動信
号を発するものである。

（６）は回転同期センサで、回転軸（２）の外周の１個
所に付した原点マーク（７）に対応して設置され、この
原点マーク（７）を検出して回転同期信号を発するもの
である。

（８）はコントロールユニットで、マイクロコンピュー
タを内蔵し、振動センサ（５）からの振動信号と、回転
同期センサ（６）からの回転同期信号とを入力し、これ
を演算して不釣合い修正信号を出力するものである。

（９）は修正作動部であって、研削砥石（１）の側面の
砥石フランジ００）に取り付けられ、コントロールユニ
ット（８）からの不釣合い修正信号を入力して、この不
釣合い修正信号にもとづいてバランスウェイトを移動さ
せて研削砥石（１）の不釣合いを修正するのである。

上記修正作動部（９）の詳細を第２図及び第３図により
説明する。

研削砥石（１）を保持する砥石フランジ０のに、はぼリ
ング状に形成した本体ハウジング（１１）が中心を研削
砥石（１）の軸心に一致させて取り付けである。

この本体ハウジング（１０の内周に、リング状にして同
一な２個のインターナルギヤ０２）（１２ａ）がオイル
レスブツシュ面を介して並列して装着されている。この
インターナルギヤ０２）と（１２ａ）との間にはテフロ
ン樹脂製の滑りリング０４）が介在してあり、外側は本
体ハウジング０１）に取り付けたリング状の止め板０５
）（１５ａ）に当接して軸心方向の位置が規制されてい
る。

このインターナルギヤ０２）（１２ａ）にはその外側の
側面に、外周方向に突出するほぼ扇形のバランスウェイ
ト０ω（１６ａ）と、内周方向に突出する細長い板状の
原点プレート０７）（１７ａ）　とが、中心角で９０゜
離れた位置に取り付けられていて、回転体（１）に不釣
合いが無い場合にバランスウェイト０ωと（１６ａ）及
び原点プレート０りと（１７ａ）とが第３図に示す如く
インターナルギヤ０２１（１２ａ）の直径方向の中心線
上で相対向する位置にあるようにセットされる。

０［Ｄ（１８ａ）は支持部材で、本体ハウジング００の
両側面を塞ぐ円板であって、本体ハウジング（ＩＩ）の
反研削砥石側の支持部材ＯＦの外側面の直径方向の中心
線上にあって、中心に対して相対向する位置に２個のス
テッピングモータ０９）（１９ａ）が取り付けてあって
、このステッピングモータ０９）（１９ａ）の出力軸に
、インターナルギヤ（１２）（１２ａ）にそれぞれ噛み
合うピニオンギヤＧ！Ｉｎ（２０ａ）が取り付けられて
おり、さらに支持部材０の（１８ａ）の内側面の原点プ
レー）　０７）　（１７ａ）に対応する円周上の位置に
、インターナルギヤＱ２１（１２ａ）の回転につれられ
て移動する原点プレート０７）（１７ａ）を検出するた
めのフォトセンサ（２１）　（２１ａ）がそれぞれ取り
付けられている。

（２２）は制御基板で、支持部材ＯＩの外側面に取り付
けられており、ステッピングモータ０９）（１９ａ）の
作動制御を行うもので、演算回路を備えている。

（２３）は水銀スリップリングで、本体ハウジング（１
１）の外側面に支持部材００を挟んで取り付けである。

カバー部材（２４）の回転中心に取り付けてあって、ス
テッピングモータＱ９）（１９ａ）とフォトセンサ（２
１）　（２１ａ）とを駆動する電力と制御信号とを、コ
ントロールユニット（８）からケーブル（２５）を経て
受は入れ、制御基板（２２）を経て供給するための、静
止体から回転体への中継を果たすものである。

上記の構成において、フォトセンサ（２１）　（２１ａ
）に対して原点プレートＱ７）（１７ａ）が第３図に示
す如く一致した位置にあって、原点プレート（１７）（
１７ａ）がフォトセンサ（２１）　（２１ａ）を遮、て
いる状態をコントロールユニット（８）のマイクロコン
ピュータが認識する。このとき２個のバランスウェイト
０ω（１６ａ）は、直径方向の中心線（Ｘ４’）上で、
相対向した位置にあって釣り合っている。

この状態において、研削砥石（１）が起動して定常回転
数に達したとき、振動センサ（５）と同期回転センサ（
６）とからの不釣合い情報信号がコントロールユニッ）
　（８）に入力されると、コントロールユニット（８）
に組み込まれているマイクロコンピュータの演算回路（
３０）が不釣合いを修正するために、バランスウェイト
（１６）（１６ａ）をそれぞれ原点０度の位置から時計
方向または反時計方向に何度移動させればよいかを演算
して、ケーブル（２５）、水銀スリップリング（２３）
、制御基板（２２）を経て、ステッピングモータＱ９）
（１９ａ）に駆動用電力と修正指令信号とを供給して、
これを駆動し、ピニオンギヤＣ！Ｉｎ（２０ａ）を介し
てインターナルギヤ０２）（１２ａ）を回動させ、この
インターナルギヤに取り付けられているバランスウェイ
トＱ６）（１６ａ）を時計方向または反時計方向にコン
トロールユニット（８）が指令する位置まで移動させて
不釣合いを修正するものである。

続いて不釣合いを修正するための制御を第５図〜第１０
図にもとづいて説明する。

第５図は不釣合い修正の制御回路構成図、第６図はその
詳細を示し、電源（ＤＣ）と、ステッピングモータＱ９
）（１９ａ）を意味する、負荷抵抗（Ｒｔ　）とを結ぶ
電力供給路（３１）の給電側（３１ａ）に第１コイル（
Ｌｌ）を、受電側（３１ｂ）に第２コイルＬ）を介在し
て設け、電流方向に対して第１コイル（Ｌ、）の前方位
置と、第２コイル（Ｌ２）の後方位置とに、コントロー
ルユニット（８）内の演算回路（３ｏ）に連なる信号供
給回路（３２）　（３２ａ）と、信号再生回路（３３）
　（３３ａ）とがそれぞれ接続して設けてあり、給電側
（３１ａ）の信号供給回路（３２）が発する修正指令信
号を、受電側（３１ｂ）の信号再生回路（３３ａ）が受
信して再生し、演算回路（３０ａ）が不釣合いを修正す
るステッピングモータ（１９）（１９ａ）を作動させ、
作動を停止したとき、演算回路（３０ａ）が作動完了信
号を受電側（３１ｂ）の信号供給回路（３２ａ）より発
信して給電側（３１ａ）の信号再生回路（３３）が受信
し再生して、不釣合いの修正が完了したことをコントロ
ールユニット（８）が確認するものである。

そして、第６図に示す如く信号供給回路（３２）　（３
２ａ）は、それぞれ抵抗（Ｒｓ、）（Ｒｓｚ）と、スイ
ッチ（ｓｗ＋）（ｓｈｚ）とを直列接続したものであり
、信号再生回路（３３）　（３３ａ）はそれぞれ高電圧
側コンパレータ（３４Ｈ１）（３４８２）と、低電圧側
コンパレータ（３４Ｌｌ）（３４Ｌ２）とをＲ−Ｓフリ
ップフロップ（３５）　（３５ａ）に接続したものであ
る。

次に、修正指令信号を発信する場合の、信号供給回路（
３２）及び信号再生回路（３３ａ）の作用を説明する。

給電側（３１ａ）の信号供給回路（３２）のスイッチ（
ＳＷＩ）がＯＦＦ　しているときの電力供給路電圧は次
の〔１〕式となる。

Ｖｓ　＝　　Ｉｔ　・（Ｒｔ　＋ＲＬｚ）　・−Ｈ）こ
こに（ＩＬ　）は負荷電流（ＲＬ）　　は負荷抵抗、（
ＲＬ２）は第２コイル（Ｌ２）の抵抗成分である。

上記スイッチ（ＳＷ　ｌ　）がＯＮすると、信号供給回
路（３２）に、スイッチ電流（Ｉ、）が流れるが、第１
コイル（Ｌｌ）側からの電流供給が第１コイル（１，１
）によって遅れるため、負荷電流（Ｉｔ）が減少し、電
力供給路電圧（ＶＳ　）は次の（ＩＩ）弐となり、上記
〔１３式より低下する。

Ｖｓ　−（Ｉｔ　　　Ｉｓ　）　　・　（Ｒｔ　＋ＲＬ
Ｚ）・・・　（ＩＴ） この状態で時間が成程度経過すると、第１コイル電流（
ｒＬＩ）がスイッチ電流（ｒ、）分だけ増加して、電力
供給路電圧（Ｖ、）は（１）弐に戻る。

次にスイッチ（ＳＷ　ｌ）がＯＦＦすると、スイチ電流
（Ｉ、）は流れなくなるが、第１コイル（Ｌｌ）のスイ
ッチ電流（■、）成分の減少が遅れるため、電力供給路
電圧（Ｖ、）は次の（ＩＩＩ）式となり、上記〔１３式
より増加する。

Ｖｓ　＝（Ｉｔ　＋　Ｉｓ　）　　・（Ｒｔ　＋ＲＬＺ
）・・・　（１） さらに時間が経過すると、第１コイル電流（ＩＬｌ）中
のスイッチ電流（■、）成分が減少し、電力供給路電圧
（ν、）は（１）式に戻る。

以上の作用を第７図のタイムチャートに示し、電力供給
路電圧（Ｖｓ　）は、スイッチ（ＳＷＩ）がＯＮしたと
き負側のパルスが生じ、ＯＦＦ　したとき正側のパルス
が生じる。

この負側及び正側のパルスを受電側（３１ｂ）の信号再
生回路（３３ａ）が受けて、高電圧側コンパレータ（３
４Ｈ２）と低電圧側コンパレータ（３４Ｌ、ｔ）とに分
離して第７図にしめず高圧側コンパレータ出力電圧（Ｖ
ｃ＋）と低圧側コンパレータ出力電圧（Ｖｃｚ）とを得
て、これをＲ−Ｓフリップフロップ（３５ａ）に供給し
て、受電側（３１ｂ）の信号再生回路（３３ａ）の出力
電圧（ＶＯ）を、給電側（３１ａ）の信号供給回路（３
２）のスイッチ（ＳＷＩ）のＯＮ・ＯＦＦと同一の形で
再生するものである。

斯くの如く、給電側（３１ａ）の信号供給回路（３２）
に於いてスイッチ（ｓＷ　Ｉ）のＯＮ・ＯＦＦにより供
給する修正指令信号は、受電側（３１ｂ）の信号再生回
路（３３ａ）において再生され、この再生された修正指
令信号にもとづいてステッピングモータθ９）（１９ａ
）を駆動して、不釣合いの修正を果たすものであるこう
して不釣合い修正が完了したら、修正完了信号を受電側
（３１ｂ）の信号供給回路（３２ａ）のスイッチ（ＳＷ
Ｚ）の開閉によって給電側（３３）に発信し、信号再生
回路（３３）がこれを受信して再生し、不釣合い修正が
完了したことを確認するもので、その作用は上記修正指
令信号を給電側（３１ａ）から受電側（３１ｂ）に送信
する場合と同様であり、説明を省略する。

次に不釣合い修正が所定の時間内に完了したか否かを確
認する異常検出手段を第８図〜第１０図にもとづいて説
明する。

回転体（１）に取り付けられているバランスウェイ）０
６）（１６ａ）の位置が不当な位置に移動すると、不釣
合いが大きくなり振動が増大して回転体（１）が破損す
る等の事態を招き、人命に係わる事故につながるおそれ
がある。

従って上記した不釣合い修正動作（ステッピングモータ
Ｑ９）（１９ａ）の動作）が所定時間以内に完了したか
否かを確認して、所定時間以内に完了しないとき異常と
見て電源を切り不釣合い修正動作を停止させる異常検出
手段を備えており、この異常検出手段を第８図〜第１０
図にもとづいて説明する第８図の回路構成図において、
コントロールユニット（８）内の演算回路（３０）に修
正作動部０９）内に設けであるステッピングモータ０９
）（１９ａ）の動作時間を設定するタイマーをプログラ
ムメモリー（３０ａ）によりプログラムしておくととも
に、減算カウンタ回路（３６）を接続し、この減算カウ
ンタ回路（３６）にカウンタクロックパルスを供給する
パルス発生器（３７）が連結されており、一方の修正作
動部（９）内の制御基板（２２）にステッピングモータ
０！Ｄ（１９ａ）が停止したとき、作動停止信号を発信
するようにプログラムメモリー（２２ａ）によりプログ
ラムしておく。

斯して減算カウンタ回路（３６）は演算回路（３０）に
より設定されたカウンタ定数を人力し、このカウンタ定
数を、パルス発生器（３７）が発するカウンタクロック
パルスを減算カウンタ回路（３６）に入力して、このカ
ウンタクロックパルス１個につき１の割合でカウンタ定
数を減じて行き、カウンタ定数がＯになると、減算カウ
ンタ回路（３６）からカウンタＯ信号を演算回路（３０
）に送って、この演算回路（３０）により電力供給路（
３１）への電力供給を停止し、ステッピングモータＱ９
Ｈ１９ａ）を停止させる。

このカウンタ定数の設定からカウンタＯ信号の発生まで
の時間は、（カウンタクロックパルスの時間間隔）×（
カウンタ定数）で表される。従って第８図に示すコント
ロールユニット（８）内の構成によって、カウンタ定数
を変えて、ステッピングモータＱ９Ｈ１９ａ）の作動時
間を任意に設定できるタイマーを構成するものである。

上記したカウンタ定数減算のタイムチャートを第９図に
示す。

以上の構成により、演算回路（３０）はプログラムに従
ってタイマーを起動しておいてから修正指令信号を、通
信回路（３１’）を通じて、修正作動部（９）内の制御
基板（２２）に送ると、この制御基板（２２）に含まれ
ている演算回路（ＣＰＵ）は、上記修正指令信号に従っ
てステッピングモータ０９）（１９ａ）を駆動し、動作
完了後、通信回路（３１’）を通じて修正完了信号をコ
ントロールユニット（８）内の演算回路（３０）に送信
する。このとき演算回路（３０）はタイムア・ンプまで
に修正完了信号を受信できなかった場合、修正作動部（
９）に何らかの異常が発生したものと見なして、修正作
動部（９）の作動を停止させるものである。

以上説明した作用を第１０図のタイムチャートに示し、
符号を追って説明する。

（イ）コントロールユニット（８）から修正作動部（９
）に修正指令信号を発すると同時にタイマー（Ｌｌ）を
起動する。

（ＩＩ）修正作動部（９）が作動を開始する。

（ハ）修正作動部（９）が作動を停止する。

（＝）修正作動部（９）の作動停止と同時に作動完了信
号をコントロールユニット（８）に発信する。

（ネ）コントロールユニット（８）はタイマー（１＋）
の設定時間内に作動完了信号を確認したので、異常検出
手段を中断する。

（へ）コントロールユニット（８）が次の修正指令信号
を修正作動部（９）に発すると同時にタイマー（ｔ２）
を起動する。

（ト）修正作動部（９）が作動を開始する。

（チ）タイマー（ｔ２）の時間を経過するも、修正作動
部（９）からの作動完了信号を確認できなかったため、
修正作動部（９）において異常が発生したものと見なし
て電源をＯＦＦする。

（イ）修正作動部（９）は電源ＯＦＦにより作動を停止
する。

以上の手順により、修正作動部（９）が異常な作動をす
るのを防止して、不釣合いの誤修正により生じる危険を
未然に防止することができるものである。

なお、本実施例において、修正作動部（９）を研削砥石
（１）に直接取り付けたものを示したが、研削砥石（］
）と一体に回転する回転軸（２）またはプーリー（４）
に取り付けても同様に不釣合いの修正が可能である。

（発明の効果） 以上説明した本発明回転体の不釣合い自動修正装置によ
れば、回転体自体に不釣合いを自動修正する修正作動部
を取り付けて、回転体の回転中に不釣合いが発生したと
き、振動センサと回転同期センサとからの不釣合い情報
信号をマイクロコンピュータを組み込んだコントロール
ユニットが演算処理して得た、不釣合いの修正指令信号
を修正作動部に送って、この修正作動部が２個のバラン
スウェイトを移動させて、回転中の回転体の不釣合いを
自動的に修正することができるもので、従来の熟練者に
頼る手動修正が不要となり、修正のための無駄な時間を
無くすることができるとともに、誤修正を防止する異常
検出手段を備えているため、誤修正が無くなって、誤修
正による振動の増大等の危険要因の発生を防止して安全
な回転体の不釣合い自動修正装置が得られるものである
。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明を研削砥石に応用した例を示す装置の
概要図、第２図は不釣合研削砥石に取り付けた修正作動
部の直径方向の断面図、第３図は第２図ｎ−ｎ’線方向
に見た修正作動部の内部構造を示す正面図、第４図は第
３図■−■線における要部拡大断面図、第５図は不釣合
いを修正するための制御回路構成図、第６図は第５図に
示す制御回路の詳細図、第７図は第６図の制御回路の制
御のタイムチャート、第８図は、異常検出手段の回路構
成図、第９図は異常検出手段におけるカウント定数減算
のタイムチャート、第１０図は異常検出のタイムチャー
ト、第１１図は従来の研削砥石の不釣合いを修正する装
置を示す正面図である。 ｌ・・回転体（研削砥石）　２・ ３・・軸受　　　　　　　　５・ ６・・回転同期センサ ８・・コントロールユニット ９・・修正作動部 １１・・本体ハウジング １２、１２ａ・・インターナルギヤ １６．１６ａ・・バランスウェイト １７、１７ａ・・原点プレート １８．１８ａ・・支持部材 １９．１９ａ・・ステッピングモータ ２０．２０ａ・・ピニオンギヤ ２１．２１ａ・・フォトセンサ　　２２・２３・・水銀
スリップリング　２４・ ２５・・ケーブル　　　　３０．３０ａ３１・・電力供
給路　　　　　３１’ ３１ａ・・給電側　　　　　　３１ｂ ３２．３２ａ・・信号供給回路 ３３、３３ａ・・信号再生回路 ・回転軸 ・振動センサ ・制御基板 ・カバー部材 ・・演算回路 ・・通信回路 ・・受電側 第１図 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 タイマー西ツカ 動作停止 手続ネ市正書（自発） 平成　１年　３月 ３日 ２゜ ４゜ 平成　１年特　許願　第　１１４９５号発明の名称 回転体の不釣合い自動修正装置 補正をする者 事件との関係　特許出願人 住所　広島県福山市大門町五丁目６０番地氏名　　大　
宮　工　業　株式会社 代理人　（？７３０　　　ｆｉ（０８２）２２１−３８
０９５、拒絶理由通知の日付（自発） 平成　　年　　月　　日（発送　　０．）６、補正によ
り増加する発明の数　　０７、補正の対称 明細書中発明の詳細な説明の欄及び図面第６図第１０図 第１１図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）振動センサ及び回転同期センサが検出した回転体
   の不釣合い情報信号を、マイクロコンピュータを組み込
   んだコントロールユニットが演算して得た不釣合い修正
   指令信号を、上記回転体に取り付けた修正作動部に送っ
   て、該回転体の不釣合いを、回転中に自動修正する装置
   であって、 上記修正作動部を、上記回転体に回転中心を一致させて
   ほぼ環状の本体ハウジングを取り付け、該本体ハウジン
   グの内周に、２個の同一なインターナルギヤを回転自在
   に装着し、該２個のインターナルギヤには、それぞれバ
   ランスウェイトと原点マークプレートとが各１個づつ取
   り付けられ、上記本体ハウジングに取り付けた支持部材
   に、上記２個のインターナルギヤにそれぞれ噛み合うピ
   ニオンギヤを駆動する２個のステッピングモータと、上
   記原点マークプレートが回転中に接近する位置に配置し
   て、該原点マークプレートを検出するための２個のフォ
   トセンサを取り付けた構成としたことを特徴とする、回
   転体の不釣合い自動修正装置。
2. （２）上記ステッピングモータとフォトセンサとを駆動
   する電力を、上記本体ハウジングに取り付けたカバー部
   材の回転中心に設けた水銀スリップリングと、制御用基
   板とを経て供給する構造とするとともに、上記電力を供
   給する電力供給路の給電側と変電側とに、それぞれコイ
   ルを配置し、上記電力供給路の電流方向の上記給電側の
   コイルの前方位置と、上記受電側のコイルの後方位置と
   に、上記コントロールユニットに連なる信号供給回路と
   、信号再生回路とを接続して、上記電力供給路を通信回
   路として兼用とした、特許請求の範囲第１項記載の回転
   体の不釣合い自動修正装置。
3. （３）上記コントロールユニットに、上記ステッピング
   モータの作動時間を設定するタイマーをプログラムして
   おくとともに、上記制御基板に、上記ステッピングモー
   タの停止時に、作動停止信号を発信するようにプログラ
   ムしておき、上記タイマーの設定時間以内に上記作動停
   止信号の発信がない場合に、上記ステッピングモータを
   停止させる異常検出手段を備えている、特許請求の範囲
   第１項記載の回転体の不釣合い自動修正装置。