JPH0332571A - 回転体の動的バランサ - 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〕 本発明は、回転体の回転時におけるアンバランスを修正
するための回転体の動的バランサに関する。

〔従来の技術〕

たとえば、研削作業において、研削砥石（以下砥石と呼
ぶ）を取付けた主軸の回転時におけるバランスが優れて
いると、加工面の面粗さを向上させることができること
は良く知られている。そこで、研削盤は主軸を単体で回
転させるときはもちろんのこと、砥石を取付けたときに
も振動しないように剛性を持たせである。しかしながら
、−１Ｇに消耗品である砥石はバランスが良くないため
、砥石を取付けた主軸には回転時に微小振動が発生し、
加工面の面粗さを向上させることができない。

このため、砥石を取付けた主軸の回転時におけるバラン
スを精度よく調整する動的バランサが、特開昭５９−１
５５６４２号公報等により提案されている。

上記公知の動的バランサは、砥石を取付けるフランジ内
部に２個のバランスウェイトを移動可能に設け、フラン
ジ内部に設置したステッピングモータをフランジ外周に
配置したスリップリングとフランジ外側の非回転部に固
定したブラソフとを介して電源に接続することにより駆
動し、これによりバランスウェイトがそれぞれ異なる半
径方向に移動し、動的なバランスがとられるようになっ
ている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来の動的バランサは、砥石を取付けた主軸の動的
なバランスを精度よくしかも能率よく得ることができる
。しかしながら、ステッピングモータを駆動するための
電源はスリップリングとブラウンを介して供給されるか
ら、信頼性を維持するためにはスリップリング間の絶縁
状態、あるいはスリップリングとブラシの摩耗状態など
、両者の接触部分を頻繁に保守点検しなければならない
という問題があった。また、回転軸に取付けられる砥石
等の部材の幅に合わせてスリップリングとブラシの位置
を調整しなければならないという問題もあった。

本発明の目的は、上記従来技術における課題を解決し、
信頼性があり、かつ、保守点検の容易な動的バランサを
提供するにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的を達成するため、本発明は、回転軸に取付け
られたバランサ本体内部にモータおよびこれにより駆動
されるバランスウェイトを備えた回転体の動的バランサ
において、前記回転軸の支持部における前記バランサ本
体と対向する位置に取付けられた光源および複数の永久
磁石と、前記バランサ本体の前記光源と対向する位置に
取付けられ前記モータの駆動を制御する光センサと、前
記バランサ本体内に前記永久磁石の磁束が横切るように
取付けられた発電コイルと、この発電コイルに誘起した
電流を前記モータおよび前記光センサに供給する供給手
段とを設けたことを特徴とする。

さらに又、本発明は、上記の発明において、前記モータ
、前記バランスウェイト、前記光源および前記光センサ
を複数ずつそれぞれ対応して備え、かつ、前記各バラン
スウェイト毎にこれらを支持する支持部材を挟んで備え
られ前記バランスウェイトの位置決めを行なう他の光源
および他の光センサと、これら他の光源および他の光セ
ンサに前記発電コイルに誘起された電流を供給する他の
供給手段とを設けたことを特徴とする。

〔作用〕

回転軸が回転すると発電コイルには電流が誘起され、こ
の誘起された電流は光センサに供給され、モータにも供
給可能となる。この状態で、外部から支持部に取付けら
れた光源を発光させると、光センサが励起され、これに
より電流がモータに供給される。モータが駆動されると
バランスウェイトもその経路にしたがって移動してゆく
。オペレータはバランスウェイトの移動中、回転体の振
動の大きさを観測し、最小の振動位置で光源の発光を停
止しバランスウェイトを停止さセる。

又、バランスウェイトを複数用いる場合には、これらバ
ランスウェイトのそれぞれに対してモータ、光源、光セ
ンサを備え、さらに、バランスウェイトのそれぞれに対
して他の光源および他の光センサを設ける。そして、最
初に、支持部に取付けられた各光源を発光させて各バラ
ンスウェイトを移動させ、それぞれの他の光源および他
の光センサによりこれらバランスウェイトを重なった位
置に揃える。次いで、各バランスウェイトを各電源によ
り同時に移動させ、最小振動位置で停止させ、この位置
を中心として各バランスウェイトを互いに反対方向に移
動させてバランスを調整する。

〔実施例〕

以下、本発明を図示の実施例に基づいて説明する。

第１図は本発明の実施例に係る研削盤の動的ハランサの
断面図である。図で、１は研削盤の主軸頭、２は主軸、
３は砥石を示す。４は主軸２に固定された動的バランサ
本体、５はフランジ、６はナツトである。砥石３は動的
バランサ本体４およびフランジ５で挾持しナツト６で締
付けることにより主軸２に固定される。７ａ、７ｂ、７
ｃ、７ｄ　（７ｂ、７ｄは図に現れていない）は永久磁
石であり、主軸頭ｌの動的パランサ４に対面する壁面に
取付けられる。８ａ＋、　　８ａｚ、　　８ｂ＋、　　
８ｂｚは当該壁面に配列固定された光源、９ａ、９ｂは
当該壁面に配列固定された光センサである。　動的バラ
ンサ４は次のように構成されている。１１は主軸２に固
定されたケース、１１′はケース１１の蓋、１２ａ、１
２ｂはケース１１に固定されたモータ、１３ａ。

１３ｂはモータ１２ａ、１２ｂの歯車である。１４ａ、
１４ｂはケース１１の中心円筒部分に可回動に装着され
た大歯車であり、透明な材料で作られている。１５ａ、
１５ｂは大歯車１４ａ、１４ｂに取付けられたバランス
ウェイトである。１７ａ、１７ｂは大歯車１４ａ。

１４ｂの一方の面に貼着されたマスキング、１８ａ１８
ｂはマスキング１７ａ、１７ｂが施されていない円環状
の非マスキング部である。図示の例では非マスキング部
１８ａの円環は非マスキング部１８ｂの円環の内側に形
成されている。１９ａは大歯車１４ａにあけられた貫通
穴であり、大歯車１４ｂの非マスキング部１８ｂに対向
し、かつ、バランスウェイト１５ａに対して１８０ｅの
位置に形成されている。１９ｂは大歯車１４ｂにあけら
れた貫通穴であり、大歯車１４ａの非マスキング部１８
ａに対向し、かつ、バランスウェイト１５ｂに対して１
８０′の位置に形成されている。２０は蓋１１’の内面
に取付けられた制御基板、２１は制御基板２０上に装着
された整′／Ａ器である。

２２はケース１１の中心円筒部分に固定された非磁性体
のボビン、２３はボビン２２に巻回された被覆導線より
成るコイルである。２４ａ、２４ｂは磁性体より成るリ
ング片であり、ボビン２２に固定されている。各リング
片２４ａ、２４ｂはＭ１１′の中心開口部を通って永久
磁石７ａ〜７ｄの外周面にこれらと対向するように突出
配置される。永久磁石７ａ〜７ｄ、ボビン２２、リング
片２４ａ、２４ｂの位置関係は後述する第２図および第
３図（ａ）、　　（ｂ）に明確に示されている。２５ａ
、２５ｂはケース１１の砥石３側の内壁に固定された光
源、２６ａ、２６ｂは制御基板２０−ヒに装着された光
センサである。光ｔＡ２５ａと光センサ２６ａは大歯車
１ｉの非マスキング部１８ｂを介して対向配置され、又
、光ｍ２５ｂと光センサ２６ｂは大歯車１４ａの非マス
キング部１８ａを介して対向配置されている。

２７はＭ１１′の外面に固定された接続基板、２８ａ、
。

２８ａｚ、　２８ｂ＋、　２８ｈ＋ｚは接Ｖｔｊ、ｔ＋
板２７上に装着された光センサ、２９ａ、２９ｂは接続
基板２７上に装着された光源である。光センサ２８ａ　
、〜２８ｂ２はそれぞれ、主軸頭１に固定された光源８
　ａｌ〜８ｂｚに対向し、て配置され、又、光ｊＤ２９
　ａ　、　２９　ｂはそれぞれ、主軸頭１に固定された
光センサ９ａ、９ｂに対向して配置されている。３０．
３１はスペーサである。

次に、永久磁石７３〜７ｄの磁束およびこれらの磁束と
コイル２３との関連について述べる。第２図は第１図に
示す線ｎ−ｎに沿う永久磁石近傍の断面図、第３図＜ａ
＞、（ｂ）は第１図に示す線■−■に沿うボビン近傍の
断面図である。各図で、第１図に示す部分と同一部分に
は同一符号が付しである。第２図に示すように、永久磁
石７ａ９７Ｃは中心側がＮ極、外周側がＳ極となるよう
に着磁され、永久磁石７ｂ、７ｄは中心側がＳ極、外周
側がＮ極になるように着磁されている。それ故、永久磁
石７ａ〜７ｄに対してリング片２４ａ、２４ｂのボビン
２２の側は第３図（ａ）に示す極性となる。

この状態から主軸２が９０度回転すると、各リング片２
４ａ、２４ｂのボビン２２の側は第３図（ｂ）に示す極
性となる。即ち、主軸２が９０度回転する毎に各リング
片２４ａ、２４ｂのボビン２２の側の極性は反転する。

第４図（ａ）、　　（ｂ）はコイル部における磁束の状
態を示す断面図である。リング片２４ａ、２４ｂが第３
図（ａ）に示す位置にあるとき、磁束は第４図（ａ）に
示すようにコイル２３を砥石３の方向から主軸頭１の方
向へ横切る態様となり、又、リング片２４ａ、２４ｂが
９０度回転して第３図（１））に示すように第４図（ａ
）に示す場合とは逆方向にコイル２３を横切る態様とな
る。即ち、主軸２が９０度回転する毎にコイル２３を横
切る磁束の向きが逆転する。したがって、主軸２の回転
により、コイル２３には交流の誘導電流が発生すること
になる。

ここで、本実施例の回路構成について説明する。

第５図は本実施の動的バランサの電気回路図である。図
で、第１図に示す部分と同一部分には同一符号が付しで
ある。図中の接続線は理解を容易にするため、電力線が
実線で、信号線が破線で示されている。３１は各光セン
サ２８ａ、〜２８ｂ２の信号を主軸の一回転の期間保持
する保持回路、３２ａ、３２ｂはそれぞれモータ１２ａ
、１２ｂに対するモータ駆動回路である。保持回路３１
、モータ駆動回路３２ａ。

３２ｂは制御基板２０に構成されている；モータ駆動回
路３２ａは光センサ２８ａ　ｌからの信号によりモータ
１２ａを整流器２１に接続して正転させ、光センサ２８
ａ２からの信号によりモータ１２ａを逆転させる。又、
モータ駆動回路３２ｂは光センサ２８ｂ　。

からの信号によりモータ１２ｂを正転させ、光センサ２
８ｂ２からの信号によりモータ１２ｂを逆転させる。

次に、本実施例のアンバランスの修正動作を第６図（ａ
）、　　（ｂ）および第７図（ａ）、　　（ｂ）を参照
しながら説明する。先づ、アンバランスによる振動を測
定するため、図示しない振動ピックアップが主軸頭１の
適宜な位置に取付けられる。

そして、当該振動ピックアップからとり出された電気信
号を処理して主軸２の回転数に相当する成分の振動振幅
を表示する機能を有する図示しない振動メータが、作業
者の見易い位置に設置される。

又、光源８ａｌ、　　８ａｚ、　　８ｂ＋、　　８ｂ２
に接続され、これらを点灯させる４つのスイッチ、およ
び光センサ９ａ、９ｂに接続されそれらの受光により点
灯する２つの光源を備えた図示されていない操作盤が作
業者の手許に用意される。

この状態で、主軸２が回転すると、前述のようにコイル
２３に誘導電流が発生し、この誘導電流は整流器２１で
整流されて第５図に示すように各部に供給され、光源２
５ａ、２５ｂは直ちに点灯する。ここで、作業者はバラ
ンスウエイロ５ａ、１５ｂを重なった状態とする操作を
行なう。なお、第１図には、これら両者が重なった状態
で示されているが、通常、アンバランス修正にとりかか
る直前にはこのように重なった状態にはなく任意の位置
にある。

まず、作業者は、操作盤のスイッチを操作して電源８ａ
＋を点灯させる。光センサ２８ａ　、はこの光を受光し
て保持回路３１に信号を出力する。この場合、主軸２が
回転しているので、電源８ａ、と光センサ２８ａ　Ｉと
は瞬間的に対向するのみであり、次に対向するまで光セ
ンサ２８ａ、への受光はないが、上記瞬間的な光センサ
２８ａ、からの信号は主軸２の一回転中、保持回路３１
で保持される。光センサ２８ａ１からの信号により、モ
ータ駆動回路３２ａが切換えられ、モータ１２が回転し
、大歯車１４ａが正転する。この間、電源２５ａからの
光は大歯車１４ｂの非マス二トング部１８ｂを透過して
大歯車１４ａに達するが、マスキング部１７ａにより遮
断される。大歯車１４ａが回転を続け、その貫通穴１９
ａが第１図に示すように電１ｊＫ２５ａと対向する位置
に達すると、電ａ２５ａからの光は光センサ２６ａに受
光され、この光センサ２６ａの信号により光源２９ａが
点灯し、この光は光センサ９ａで受光される。これによ
り、操作盤の一方の光源が点灯し、作業者はこれをみて
スイッチを開放する。このため、光源８ａ＋が消灯し、
光センサ２８ａ、からの信号はなくなり、モータ駆動回
路３２ａは遮断状態となり、モータ１２ａは停止する。

このとき、バランスウェイト１５ａは第１図に示す位置
にある。次いで、作業者がスイッチを操作して光源８ｂ
、を点灯すると、上記と同様の動作によりバランスウェ
イト１５ｂは第１図に示す位置に到達し、スイッチの開
放により停止する。即ち、両バランスウェイト１５ａ、
Ｌ５ｂは重なった状態となる。

次いで、作業者は両バランスウェイト１５ａ、１５ｂを
重なった状態のまま３６０６回転させて振動振幅が最小
となる位置を探す。このため、作業者は２つのスイッチ
を操作して光１１Ｅｔ８ａ＋、　　８ｂ＋を点灯し、大
歯車１４ａ、１４ｂを同時に回転させるとともに、振動
メータを観察する。第６図（ａ）はこのときの振動の振
幅を示すグラフである。このグラフでは、バランスウェ
イト１５ａ、１５ｂの移動角度がθ°のとき振幅が最小
値となることが示されている。作業者は、移動角度θ°
において２つのスイッチを同時に開放し、バランスウェ
イト１５ａ。

１５ｂをこの位置に停止させる。このとき、バランスウ
ェイト１５ａ、１５ｂは第６図（ｂ）に示すように、振
動原因となっているアンバランスＵＢに対して１８０°
の位置にある。

ここで、回転時のアンバランスＵＢの遠心力をＦｕ、バ
ランスウエイト５ａ、１５ｂの遠心力をそれぞれＦ−、
Ｆｂとすると、第６図（ｂ）に示す状態では、バランス
ウエイト５３，１５ｂによる遠心力は両速心力Ｆ−、Ｆ
ｂの和になる。この和の値は、通常、遠心力Ｆｕより大
きい。したがって、第６図（１〕）に示す状態のままで
は、やはりアンバランスが存在することになる。そこで
、作業者はバランスウェイト１５ａ、１５ｂを操作して
、各遠心力がＦ、＝Ｆｉ　＋Ｆｂとなるようにする。

このため、作業者はスイッチを操作して、例えば光ｆｉ
８ａ＋、８ｂｚを点灯させ、バランスウェイト１５ａ、
１５ｂを互いに反対方向に移動させながら振動メータを
観察し、振動が最小となる位置を探す。

この場合の振動の振幅が第７図（ａ）のグラフに示され
ており、その最小の振幅は両バランスウエイト５ａ、１
５ｂの間の角度が３０’近くになったときである。作業
者は、光源３ａ、〜８ｂｚを適宜点滅することにより、
両バランスウェイト１５ａ、１５１）を上記角度位置に
停止させる。このときの状態が第７図（ｂ）に示されて
いる。即ち、遠心力Ｆ。

と、遠心力Ｆ、、Ｆ、の台底の遠心力Ｆ。とは均り合っ
た状態にある。

このように、本実施例では、固定側に永久磁石を、回転
側にコイルを設け、バランサ本体内で発電を行なうによ
うにしたので、スリップリングやブラシを用いる必要は
なく、したがって、保守が容易であり、かつ、信頼性を
向上させることができる。

なお、上記実施例の説明では、２個のバランスウェイト
を用いる例について説明したが、バランスウェイトは３
個以上用いることもできるし、又、半径方向および円周
方向の両方に動くように構成すれば１個用いることも可
能である。

〔発明の効果〕 以上述べたように、本発明では、固定側に永久磁石を、
又、回転するバランサ本体内に発電コイルを設け、永久
磁石の磁束と発電コイルとの相互作用により発雷コイル
に誘導電流を発生させ、これを電源として用いるように
したので、スリップリングやブラシを用いる必要はな（
、保守を容易とし、かつ、信頼性を向上させることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る研削加工機の動的バラン
サの断面図、第２図は第１図に示す線■−■に沿う断面
図、第３図（ａ）、　　（ｂ）は第１図に示すボビンの
背面図、第４図（ａ）、　　（ｂ）は第１図に示すボビ
ンの断面図、第５図は第１図に示す動的バランサの電気
回路の回路図、第６図（ａ）、　　（ｂ）は振動振幅の
波形図およびこれに対応するベクトル図、第７図（ａ）
、　　（ｂ）は振動振幅の波形図およびこれに対応する
ベクトル図である。 １・・・・・・主軸頭、２・・・・・・主軸、３・・・
・・・砥石、４・・・・・・動的パランサ本体、７ａ〜
７ｄ・・・・・・永久磁石、１２ａ、１２ｂ・・・・・
・モータ、１４ａ、１４ｂ・・・・・・大歯車、１５ａ
、１５ｂ・・・・・・バランスウェイト、２２・・・・
・・ボビン、２３・・・・・・コイル、２４ａ、２４ｂ
・・・・・・リング片。 第２図 ■十 第３図 （ａ） （ｂ） 第 図 （０） （ｂ） 第５図 第６図 （ａ） （ｂ） 第７図 （０） （ｂ） 手続補正書 （自発） 平成 １年１１月２、

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）回転軸に取付けられたバランサ本体内部にモータ
   およびこれにより駆動されるバランスウェイトを備えた
   回転体の動的バランサにおいて、前記回転軸の支持部に
   おける前記バランサ本体と対向する位置に取付けられた
   光源および複数の永久磁石と、前記バランサ本体の前記
   光源と対向する位置に取付けられ前記モータの駆動を制
   御する光センサと、前記バランサ本体内に前記永久磁石
   の磁束が横切るように取付けられた発電コイルと、この
   発電コイルに誘起した電流を前記モータおよび前記光セ
   ンサに供給する供給手段とを設けたことを特徴とする回
   転体の動的バランサ
2. （２）請求項（１）記載の回転体の動的バランサにおい
   て、前記モータ、前記バランスウェイト、前記光源およ
   び前記光センサは複数個ずつそれぞれ対応して備えられ
   るとともに、前記各バランスウェイト毎にこれらを支持
   する支持部材を挟んで備えられ前記バランスウェイトの
   位置決めを行なう他の光源および他の光センサと、これ
   ら他の光源および他の光センサに前記発電コイルに誘起
   された電流を供給する他の供給手段とを設けたことを特
   徴とする回転体の動的バランサ