JPH0569655B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の目的 （産業上の利用分野） この発明は研削盤等の工作機械の回転バランス
を検出して表示するバランス検出装置に関するも
のである。

（従来の技術） 従来、研削盤の砥石の回転バランスを調整する
場合には、砥石を１本の軸に取付け、その軸を２
本の水平棒上に載置し、砥石が静止状態から自然
に転がる方向と速さを見て、砥石のアンバランス
位置と量とを推測し、それに合わせて砥石のバラ
ンスをとる修正作業を行つていた。しかし、この
方法では、熟練に頼るしかないため能率が悪く、
しかも、研削盤の砥石支持軸のアンバランスを考
慮していないので、砥石のアンバランスを修正し
たにもかかわらず前記支持軸に砥石を取り付けて
回転させた場合に、アンバランスが生じるという
問題点があつた。

（発明が解決しようとする問題点） この発明は上記した従来の問題を解決するため
になされたものであり、砥石等の回転加工体を支
持軸に取り付け回転させた状態においてアンバラ
ンスを検出し、それを適確に表示できる工作機械
のバランス検出装置を抵抗することにある。

発明の構成 （問題点を解決するための手段） 上記問題点を解決するため、この発明はモータ
により回転される支持軸を備え、その支持軸上に
は砥石等の回転加工体を取り付けた工作機械にお
いて、前記支持軸の回転方向原点を検出する原点
検出センサーと、工作機械の振動時の振幅を検出
する振動検出手段と、前記原点検出センサー及び
振動検出手段の検出結果に基づいて前記支持軸の
定常回転時における回転周期毎の振幅データを検
出するろ波回路と、前記ろ波回路により検出され
た回転周期毎の振幅データを前記原点を基準とし
た複数の割り出し位置ごとのデータに分割すると
ともに、各割り出し位置ごとにおける設定回転数
分の加算データに基づき各割り出し位置に対応す
る振幅の平均データを算出し、この各割り出し位
置における各平均データのうちから最大又は最小
の平均データを選択してこの選択された平均デー
タと予め定めた基準値との比較結果を制御信号と
して出力する制御手段と、前記制御手段からの制
御信号に基づいて最大又は最小の振幅及びその振
幅に対応する割り出し位置を表示する表示手段
と、を設けたことを要旨としている。

（作用） 即ち、ろ波回路では支持軸の定常回転時におけ
る回転周期毎の振幅データが検出される。する
と、制御手段はこの振幅データを各割り出し位置
ごとのデータに分割し、さらに設定回転数分のデ
ータ加算をした後、各割り出し位置ごとにおける
振幅の平均データを算出する。そして、この各割
り出し位置ごとに求められた各平均データのうち
から最大又は最小の平均データを選択し、この選
択された平均データと予め定めた基準値との比較
が行われ、その比較結果が制御信号として出力さ
れる。すると、この制御信号に従つて最大又は最
小の振幅とその振幅に対応する割り出し位置が表
示手段により表示される。

（実施例） 以下、この発明を平面研削盤において具体化し
た一実施例を図面に基づいて説明する。

第１図に示すように、研削盤のフレーム１上に
はワークＷを保持するためのテーブル２が設けら
れている。テーブル２上には第２図に示す支持軸
４が回転可能に取り付けられ、その先端には前記
テーブル２上のワークＷに上方から対向するよう
に砥石３が固着されている。支持軸４の後方には
その支持軸４を駆動するモータ６が配置されてい
る。

フレーム１の上部のコラム１ａには、振動検出
手段としての圧電型加速度ピツクアツプ５が取り
付けられている。又、第２図に示すように支持軸
４の基端部外周には検出片７が突設されるととも
に、支持軸４の基端部外方においてフレーム１上
にはフオトカプラー９よりなる原点検出センサー
８が設けられ、前記検出片７がこの部分を通過す
るごとに原点検出信号を出力するようになつてい
る。

なお、ここで、フレーム１とは前記モータ６に
より回転される部分を除く全ての部分を含む。
又、前記加速度ピツクアツプ５は磁石（図示しな
い）を有し、その磁石によりフレーム１の一部に
吸着されている。従つて、加速度ピツクアツプ５
はその取付位置を自在に変更できる。

フレーム１の外側には表示手段としての表示器
１０が配置固定されており、この表示器１０の側
面にはこの実施例のバランス検出装置をON、
OFFさせるための電源スイツチ１１が設けられ
ている。

第３図に示すように表示器１０の前面は表示部
１２になつており、その表示部１２には支持軸４
の各割り出し位置に対応して、回転角度10度ごと
に合計36個の割り出し位置表示体１３が環状に並
設されている。各割り出し位置表示体１３は赤色
発光の発光ダイオードと、緑色発光の発光ダイオ
ードとを内蔵している。又、前記原点検出センサ
ー８が信号を発生する角度位置の割り出し位置表
示体１３と対応するように発光ダイオード内蔵の
原点表示体１４が配置されている。割り出し位置
表示体１３環内には支持軸４の振れ量、即ち、同
支持軸４の定常回転時における振動の振幅を値表
示する振れ量表示部１５が設けられているととも
に、同じく表示体１３環内には最大振れ量モード
表示体１６ｂ、最小振れ量モード表示体１６ａが
それぞれ設けられ、さらに表示ホールド状態を示
すホールド表示体１７が設けられている。これら
の表示体１６ａ，１６ｂ，１７はそれぞれ発光ダ
イオードを内蔵している。

なお、最大振れ量とは前述した各割り出し位置
毎に求められる振れ量（振幅）を互いに比較した
ときに、振幅がプラス側に最大である割り出し位
置の振れ量のことをいい、一方、最小振れ量とは
同じく各割り出し位置毎の振れ量（振幅）を互い
に比較したときに、振幅がマイナス側に最大であ
る割り出し位置の振れ量のことをいう。

又、表示部１２の上部両側には、最大振れ量表
示モード又は最小振れ量表示モードを選択するた
めのモード切換スイツチ１８と、表示ホールドを
かけるためのホールドスイツチ１９とが配置され
ている。

第４図はこの実施例におけるバランス検出装置
のブロツク図を示すもので、中央処理装置（以下
CPUという）２０には入出力ポート（以下Ｉ／
Ｏという）２１と発振器２５とが接続され、これ
らにより制御手段４１が構成されている。Ｉ／Ｏ
２１には入力装置として、ろ波回路２４を介して
機台の振動を検出する圧電型加速度ピツクアツプ
５、前記原点検出センサー８、ホールドスイツチ
１９、モールド切換スイツチ１８、出力装置とし
て、割り出し位置表示体１３、原点表示体１４、
振れ量表示部１５、最大振れ量モード表示体１６
ｂ、最小振れ量モード表示体１６ａ、ホールド表
示体１７が接続されている。又、CPU２０には
リードオンリメモリ（以下ROMという）２２及
びランダムアクセスメモリ（以下RAMという）
２３が接続され、ROM２２にはプログラムが記
憶され、RAM２３にはデータを格納するデータ
エリアが設けられている。なお、発振器２５は支
持軸４の１回転で発振される発振数を測定するた
めに設けられたものである。

第５図に示すろ波回路２４は、圧電型加速度ピ
ツクアツプ５により機台の振動を検出し、砥石３
及び支持軸４の振動を検出する回路である。圧電
型加速度ピツクアツプ５の電荷により発生する電
圧を加速度信号SG１とて電荷増幅回路３２で増
幅し、電荷増幅回路３３では、電圧増幅度、つま
り、振動の感度が調整できる。このとき抵抗Ｒ１
で感度が調整できる。そして、低域フイルタ（L.
P.F）３４及び高域フイルタ（H.P.F）３５で前
記加速度信号SG１を減衰し、減衰した加速度信
号SG１を電圧増幅回路３６で補償し、帯域フイ
ルター（B.P.F）３７で支持軸４の回転に加速度
信号SG１を同期させることができる。このとき、
同期の調整は抵抗Ｒ２で行う。そして、積分回路
３８で加速度信号SG１を速度信号SG２に変換
し、電圧増幅回路３９で出力インピーダンスを調
整し、アナログ信号をデジタル信号変換するＡ／
Ｄコンバータ４０で前記速度信号SG２をデジタ
ル信号に変換し、その信号SG２がＩ／０２１を
介して制御手段４１のCPU２０に入力されると、
CPU２０はモータ６を駆動するようになつてい
る。

なお、図示しないが、手元で操作できるようリ
モコン装置を設け、この装置には前記ホールドス
イツチ１９と同じホールドスイツチと振動感度調
整器Ｒ１及び同期調整器Ｒ２が備えられている。

以上のように構成されたバランス検出装置の作
用を第６図のフローチヤートに従つて説明する。
このフローチヤートのプログラムはCPU２０の
制御のもとに進行する。

さて、支持軸４に回転砥石３を装着した状態で
モータ６を起動し、支持軸４及び回転砥石３を回
転させる。この状態で電源スイツチ１１をONに
すると、ステツプS1において初期設定がなされ、
ステツプS2では、支持軸４が定常回転に達した
か否かの判別がなされる。このとき、その判別
は、現点検出センサー８から発振される原点検出
パルスのパルス間隔を発振器２５の発振パルス数
により測定し、そのデータを規定回転数分（本実
施例では２回転）RAM２３のパルス間隔エリア
にストアし、次の規定回転数（本実施例では１回
転）内においてそのデータをCPU２０で比較し
て、それらがほぼ同一の発振パルス数であれば次
のステツプS3に移行する。パルス間隔データが
一致しない場合には、再びはじめからカウントし
なおす。ステツプS3では、原点検出センサ８か
らの原点信号が発振されるのを待ち、発振と同時
にステツプS4に進む。

ステツプS4〜S7では、支持軸４が一回転する
間に、Ａ／Ｄコンバータ４０で処理できる限りの
振れ量（振幅）データＤをRAM２３にストア
し、支持軸４の１回転終了と同時にステツプS8
に進む。

このステツプS8では検出された振れ量データ
Ｄを振れ量データＤの総数により10度ごとの振れ
量データDnに分割し、ステツプS9において10度
ごとに分割された振れ量データDnを各割り出し
位置ごとのデータとしてその割り出し位置ごとの
合計を演算し、そのデータ数より平均化されたデ
ータSnを算出する。ステツプS10では前記各割り
出し位置ごとに平均化されたデータSnをRAM２
３にストアする。そして、ステツプS11では設定
回転数（本実施例では４回転）繰返したか否かを
判別し、繰返したときには次のステツプS12に進
み、そうでないときにはステツプS3に戻り設定
回転に到達するまでステツプS3〜S11を繰返す。

ステツプS12では各割り出し位置における前記
平均データSnをRAM２３から読出し、各割り出
した位置ごとに設定回転数分の平均データSnを
加算しその設定回転数から平均データYnを各割
り出し位置ごとに算出し、ステツプS13では、前
記平均データYnをRAM２３にストアする。

ステツプS14以降は、モード切換スイツチ１８
が最大の場合であり、ステツプS14〜S16は、砥
石３の規定回転数（本実施例では３回転）内で処
理される。このステツプS14では、最大の振れ量
及びその各割り出し位置（以下角度という）を前
記平均データYnの比較により選択し、ステツプ
S15で最大振れ角度補正と最大振れ量換算が行わ
れる。この最大振れ角度補正とは、表示部１２に
よる最大振れ角度確認を行いやすくするためのも
のであり、例えば最大振れ量の値を１としたとき
これに準ずる振れ量の値が0.8を示す振れ角度の
範囲までを最大振れ角度として許容し含めること
をいう。従つて、この場合には振れ量が0.8以上
の範囲に含まれる振れ角度は最大振れ角度として
扱われ、表示部１２上における最大振れ角度の表
示が複数の割り出し位置表示体１３によりなされ
るので、単一の割り出し位置表示体１３による場
合よりも最大振れ角度の視認が容易となる。ま
た、最大振れ量換算とは、振れ量表示体１５に表
示できる量に振れ量を換算することである。

ステツプS16では、前記ステツプS14で求めた
最大振れ量が基準値以上であるか否かが判別さ
れ、基準値以上であればステツプS17に進み、基
準値以上でなければ、つまり、回転砥石のバラン
スが取れた状態と判断してステツプS19に進み、
バランス取り終了表示の合図として、振れ量表示
体１５に“good”を表示する。

ステツプS17ではステツプS15で求めた最大振
れ量及びその振れ角度を表示部１２により表示
し、ステツプS18ではホールドスイツチ１９がオ
ンされたら前記表示状態を維持したままで、その
維持状態を示すホールド表示体１７を点灯させ
る。ホールドスイツチ１９がオフのときは、ステ
ツプS3に戻り、再び最大振れ量モード表示作用
を繰返す。

なお、ステツプS14以降を振れ量が最大の場合
として説明したが、振れ量が最小の場合も最大の
場合と同じ作用でその振れ量が表示される。この
とき、モード切換スイツチ１８は最小モードであ
る。つまり、最小モードの場合には最小の振れ量
及びその角度を選出してステツプS14〜S17に対
応した処理が行われる。

次に表示器１０の表示状態を説明する。電源ス
イツチ１１のオンと同時に回転数が安定するまで
の間振れ量表示体１５の各桁に“−−−−−”を
表示するとともに、支持軸４の原点通過と同時に
原点表示体１４が点燈する。この原点表示体１４
は点燈間隔が狭いために見かけ上点燈し続ける。
そして、支持軸４の回転安定とともに規定回転数
（本実施例では10回転）ごとに振れ量表示体１５
にその振れ量を点燈し、割り出し位置表示体１３
は最小又は最大の振れ角度位置の発光ダイオード
を点燈させる。このとき、モード切換スイツチ１
８により最小又は最大どちらかの表示体が点燈し
ている。そして、回転砥石３のバランスが取れた
場合には振れ量表示体１５に“good”を表示す
る。

以上のようにこのバランス検出装置においては
振れ量が最も大きい最大アンバランス位置又は振
れ量が最も小さい最小アンバランス位置と、その
アンバランスの分布とが、回転砥石３を支持軸４
から取外すことなく、その支持軸４に装着した状
態で支持軸４とともに表示体１３により適確に認
識できるので、熟練は不要である。

また、前記最大又は最小アンバランス位置及び
そのアンバランス量の算出過程では、ろ波回路２
４で検出された振れ量データＤを各割り出し位置
ごとのデータSnに分割し、それらを一旦設定回
転数分だけ各割り出し位置ごとに加算した後にこ
の設定回転数により除して各割り出し位置ごとの
平均データYnを算出し、これら各割り出し位置
ごとの各平均データYnのうち最大のものを選択
して、その選択された最大の平均データYnを基
準値と比較することにより前記最大アンバランス
位置等を算出しているので、アンバランス位置及
びそのアンバランス量を正確かつ安定的に検出す
ることができる。

なお、この発明は前記実施例に限定されるもの
ではなく、検出器類を前記実施例とは別のものに
変更したり、表示体を直線状に並設配置したり、
又、放射状に配列し、振れ量とその割り出し位置
とを同時にアナログ表示したり等、発明の趣旨を
逸脱しない範囲内で変更可能である。

発明の効果 以上詳述したようにこの発明によれば、回転砥
石等の回転加工体を支持軸に取付けた状態でその
回転加工体及び支持軸について最大又は最小アン
バランス位置とそのアンバランス量を容易かつ正
確に認識でき、アンバランスの修正作業を簡単迅
速に行うことができるという優れた効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は研削盤にバランス検出装置を設置した
状態の略体側面図、第２図は支持軸の部分断面
図、第３図は表示器の正面図、第４図は制御手段
のブロツク図、第５図はろ波回路図、第６図はバ
ランス検出装置の表示作用を示すフローチヤート
である。 ４は支持軸、５は圧電型加速度ピツクアツプ、
８は原点検出センサー、１０は表示器、２０は中
央処理装置、２４はろ波回路である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ モータ６により回転される支持軸４を備え、
   その支持軸４上には砥石３等の回転加工体を取り
   付けた工作機械において、 前記支持軸４の回転方向原点を検出する原点検
   出センサー８と、 工作機械の振動時の振幅を検出する振動検出手
   段５と、 前記原点検出センサー８及び振動検出手段５の
   検出結果に基づいて前記支持軸４の定常回転時に
   おける回転周期毎の振幅データＤを検出するろ波
   回路２４と、 前記ろ波回路２４により検出された回転周期毎
   の振幅データＤを前記原点を基準とした複数の割
   り出し位置ごとのデータSnに分割するとともに、
   各割り出し位置ごとにおける設定回転数分の加算
   データSnに基づき各割り出し位置に対応する振
   幅の平均データYnを算出し、この各割り出し位
   置における各平均データYnのうちから最大又は
   最小の平均データYnを選択してこの選択された
   平均データYnと予め定めた基準値との比較結果
   を制御信号として出力する制御手段４１と、 前記制御手段４１からの制御信号に基づいて最
   大又は最小の振幅及びその振幅に対応する割り出
   し位置を表示する表示手段１０と、 を設けたことを特徴とする工作機械のバランス検
   出装置。