JPH0582896B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の目的 （産業上の利用分野） この発明は砥石等の回転加工体又は工作機械の
スピンドルなどの各種回転体のバランス取り作業
に使用される回転体のバランス表示装置に関する
ものである。

（発明が解決しようとする問題点） この出願と同一の出願人が昭和59年６月６日に
出願した特願昭59−115909号には、回転体のアン
バランスの位置と量とを回転体の振動を検出する
ことによつて表示できるようにした構成が示され
ている。ところが、振動検出器の取付方向又は取
付位置あるいは振動検出回路の位相のずれによつ
ては回転体の実際のアンバランス位置とその表示
位置との間に差異が生じることがある。そこで、
表示器上の表示をより見易くするためには、前記
した位相変動値に基づいて表示位置を実際のアン
バランス位置に補正する必要がある。

発明の構成 （問題点を解決するための手段） この発明は上記した必要性に鑑みてなされたも
のであり、第１図に示すように、回転体３，４の
アンバランスによつて生じる振動を検出する振動
検出手段７と、回転体３，４の原点位置を検出す
る原点検出手段１０と、前記振動検出手段７から
の信号に基づき前記原点位置を基準とした複数の
割り出し位置ごとの振れ量をそれぞれ演算する演
算手段２４と、前記各割り出し位置に対応する複
数の表示体１４を備えた表示器１２と、前記振れ
量演算値のうち最大値と対応する割り出し位置を
選択する選択手段２４と、その選択された割り出
し位置を位相変動値に基づいて補正する補正手段
２１と、その補正された割り出し位置に対応する
前記表示体１４を表示させる制御手段２４とから
構成されている。

（作用） この発明のバランス表示装置においては、前記
表示体１４の表示位置の補正が次のようにしてな
される。まず、アンバランス状態の回転体３，４
を回転させると、第２図に示すように、表示器１
２上にはＡの振れ量が数値表示されるとともに、
θa°の割り出し位置の表示体１４が表示される。
次いで、重さＷのおもりθo°の割り出し位置に取
付けて回転体３，４を回転させると、表示器１２
上にはＢの振れ量とθb°の割り出し位置の表示体
１４とが表示される。そこでベクトルOAとベク
トルOBとに基づきベクトルOCを導き出せば、こ
のベクトルOCにより表示上におけるおもりの作
用位置と量とが示される。従つて、おもりの表示
上の作用位置θc°と実際の取付位置θo°との差異
（θc−θo）°によつて表示器１２の位相変動値が
判明する。それゆえ、この位相変動値に基づいて
前記補正手段２１を操作した後、おもりを取除い
た状態で回転体３，４を回転させれば、表示器１
２上の表示体１４が回転体３，４の実際のアンバ
ランス位置において表示される。

（実施例） 以下、この発明を具体化した一実施例を面面に
基づいて説明する。

まず、この実施例のバランス表示装置が設置さ
れる平面研削盤の主要部の構成を第３図に基づい
て説明すると、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の上方にはスピンドル３が回転可能に支持さ
れ、その先端にはワークＷに上方から対向するよ
うに砥石４が取着されている。又、スピンドル３
の基端にはスピンドル３を駆動するためのモータ
５が配置されている。

一方、フレーム１のコラム６に対し昇降可能な
砥石ヘツド１１の先端部等には振動検出手段とし
ての圧電型加速度ピツクアツプ７が図示しない磁
石を介して着脱可能に取着されている。前記砥石
４の前面には光反射板８が装着され、砥石４と一
体回転するようになつている。この光反射板８の
回転域と対向する位置にはスタンド９を介して原
点検出手段としての原点検出センサ１０が配置さ
れている。

次に、前記平面研削盤に接続配置されるこの実
施例のバランス表示装置の構成について説明す
る。第４図に示すように表示器１２の前面は表示
部１３となつていて、その表示部１３にはスピン
ドル３の回転角度10度ごとに合計36個の割り出し
位置表示体１４が環状に列設されている。０度の
割り出し位置表示体１４と対応する位置には原点
表示体１５が設けられている。又、表示部１３の
中央部には前記砥石４の振れ量とスピンドル３の
回転数とを１つの文字に対して７つのLED又は
液晶セグメントの点滅により数値表示する数値表
示部１６が配設されている。

さらに、表示部１３の下端部には前記加速度ピ
ツクアツプ７が検出した信号の増幅率を設定する
ための低、中、高の３個のスイツチよりなるゲイ
ン設定スイツチ１７、前記数値表示部１６にスピ
ンドル３の回転数を表示させるための回転数スイ
ツチ１８、及び数値表示部１６と割り出し位置表
示体１４との表示状態をホールドするためのホー
ルドスイツチ１９が列設されている。そして、各
スイツチ１７，１８，１９の上部にはそれらの操
作状態を確認し得るようにそれぞれ確認表示体１
７ａ，１８ａ，１９ａが配設されている。

また、表示部１３の一側下端部には補正手段と
してのポジシヨンコントローラ２１が設けられて
いる。このポジシヨンコントローラ２１は窓孔２
２を介して露出する一対の数字リング２３を備
え、各リング２３にはこれを回転操作するための
凹凸の操作部２３ａが一体形成されている。この
ポジシヨンコントローラ２１の上方には、前記割
り出し位置表示体１４の表示位置の補正を含む調
整モードと、バランス測定モードのいずれか一方
を選択するためのモード選択スイツチ３５、及び
調整モードにおいてアンバランス発生用のおもり
が取着されているか否かの条件を設定するための
条件設定スイツチ３６が設けらている。そして、
調整モードにおける表示位置補正データに基づい
て、前記ポジシヨンコントローラ２１の各数字リ
ング２３を適宜量回転操作することにより、割り
出し位置表示体１４の表示位置を10度の角度単位
で補正できるようになつている。なお、第４図に
示す２０は電源スイツチである。

次に、この実施例のバランス表示装置の電気回
路を第５図に示すブロツク図に基づいて説明す
る。演算手段、選択手段及び制御手段を含む
CPU２４には装置全体のプログラムを記憶する
ROM２５と、データを格納するデータエリアを
有するRAM２６とが接続されている。また，
CPU２４には入出力インターフエイス２７が接
続され、その入力側にはＡ／Ｄコンバータ２８及
びろ波回路２９を介して前記圧電型加速度ピツク
アツプ７が接続されるとともに、前記原点検出セ
ンサー１０、ホールドスイツチ１９、ゲイン設定
スイツチ１７、回転数スイツチ１８、ポジシヨン
コントローラ２１、モード選択スイツチ３５及び
条件設定スイツチ３６がそれぞれ接続されてい
る。入出力インターフエイス２７の出力側には前
記割り出し位置表示体１４、原点表示体１５、数
値表示部１６及び各確認表示体１７ａ，１８ａ，
１９ａが接続されている。なお、前記回転数スイ
ツチ１８が操作されたときには、原点検出センサ
ー１０から出力される原点パルス間隔に基づき、
CPU２４がスピンドル３及び砥石４の回転数を
検出し、その値が数値表示部１６に表示されるよ
うになつている。

前記ろ波回路２９は、第６図に示すように、加
速度ピツクアツプ７の電荷を加速度信号SG1に電
圧変換する電荷増幅回路３０、振動の感度を可変
抵抗R1により調整する電圧増幅回路３１、前記
加速度信号SG1を速度信号SG2に変換する積分回
路３２、必要とする信号を選別する帯域通過フイ
ルタ（B.P.F.）３３、速度信号SG2の増幅率を前
記ゲイン設定スイツチ１７の操作に基づいて切換
えるゲイン切換用増幅回路３４の順に接続構成さ
れている。前記帯域通過フイルタ３３にはCPU
２４から入出力インターフエイス２７を介して調
整信号SG3が入力され、同フイルタ３３の中心周
波数が前記原点検出センサー１０とCPU２４と
の協働により検出されたスピンドル３の回転数と
同期するように調整される。

次に、以上のように構成されたバランス表示装
置の作用を説明する。第７，８図はCPU２４の
制御のもとに進行するプログラムを示すフローチ
ヤートであり、第７図に示すように表示器１２の
電源スイツチ２０がONされると、ステツプS1に
て初期設定がなされた後、ステツプS2で前記モ
ード選択スイツチ３５の操作により調整モードが
設定されたか否かが判断される。そして、調整モ
ードが設計されなかつた場合、すなわち測定モー
ド設定時にはステツプS3にて第８図に示すステ
ツプS15に進んでバランス測定・表示のための処
理が実行される。

一方、ステツプS2において調整モードが設定
された場合には、ステツプS4に進み前記条件設
定スイツチ３６の操作内容が確認される。ここ
で、作業者は操作順序に従い、まず砥石４におも
りを取付けない状態でスピンドル３を回転させる
ため、このとき条件設定スイツチ３６がおもり有
りの位置に切換えられている場合には、ステツプ
S5にて数値表示部１６に操作エラーが表示され
る。一方、条件設定スイツチ３６がおもり無しの
位置に正しく操作されていた場合には、ステツプ
S6に進み前記原点検出センサー１０から出力さ
れる原点検出パルスのパルス間隔を測定及び比較
することによつてスピンドル３及び砥石４の回転
数が安定状態にあるか否かが判断される。そし
て、スピンドル３及び砥石４の回転が安定する
と、ステツプS7の測定・表示ルーチンに入り、
第８図に基づいて後記するステツプS15以降の各
処理が実行され、おもり無しの状態におけるスピ
ンドル３及び砥石４の回転に伴つて発生する振動
に基づきこれら回転体３，４のアンバランスの最
大値とそれが発生する位置とが検出され、アンバ
ランスの最大限が数値表示部１０に表示され、か
つアンバランス発生位置の前記割り出し位置表示
体１４が点滅表示される。

次いで、前記した各表示が安定した後、作業者
によりホールドスイツチ１９がONされると、ス
テツプS8でその操作が確認されて前記表示状態
が保持されるとともに、ステツプS9でおもり無
し時におけるアンバランスの量と位置、すなわち
そのベクトルデータ（第２図に示すOA）が
RAM２６に一時的に記憶される。そして、作業
者はこの状態でスピンドル３及び砥石４の回転を
いつたん停止し、砥石４に基準重量のおもりを原
点からの所定の角度位置（第２図に示すθo°）に
取付けた後、条件設定スイツチ３６をおもり有り
の位置に切換えて再びスピンドル３を回転させ
る。

引き続き、ステツプS11にてスピンドル３及び
砥石４の回転が安定したことが確認されると、ス
テツプS12に進み前記ステツプS7と同様にしてお
もり有りの状態における回転体３，４のアンバラ
ンスのベクトル（第２図に示すOB）が測定・表
示される。そして、ステツプS13においては、お
もり有りのときのベクトルデータとおもり無しの
ときのベクトルデータとに基づき、おもりによつ
て発生したアンバランスのベクトル（第２図に示
すOC）が算出され、その量が数値表示部１６に
表示されるとともに、その位置（第２図に示す
θc°の角度）の割り出し位置表示体１４が表示さ
れる。続いて、ステツプS14にてホールドスイツ
チ１９のON操作が確認されると、前記した表示
状態に保持され、その後ステツプS2へ復帰して
調整モードにおける一連の処理が終了する。

従つて、作業者はこのときに点灯表示されてい
る割り出し位置表示体１４の位置（θc°）からお
もりの取付位置（θo°）を減算（θc°−θo°）すれ
ば、その結果をアンバランス表示位置と実際のア
ンバランス位置との間における位相変動値として
認識することができる。それ故、前記ポジシヨン
コントローラ２１において前記位相変動値に相当
する角度分だけ数字リング２３を回転操作すれ
ば、後続して行うバランス測定作業時における表
示器１２の表示位相のずれを解消して、割り出し
位置表示体１４によるアンバランスの表示位置を
実際のアンバランス位置に正確に一致させること
ができ、表示を見易くしてバランス取り作業を容
易に行うことができる。

次に、第８図のフローチヤートに基づき測定モ
ードの作用について説明する。

前記した表示位置の補正作業が終了し、モード
選択スイツチ３５の操作により測定モードが設定
された場合には、前記ステツプS2の結果がNOと
なつてステツプS15に進み前記回転数スイツチ１
８の操作が確認される。同スイツチ１８の操作に
より回転数表示モードが選択されると、ステツプ
S16にて原点検出センサー１０が出力する原点検
出パルスのパルス間隔に基づきスピンドル３の回
転数が検出され、ステツプS17でその値が数値表
示部１６に表示された後、ステツプS15に復帰す
る。

一方、回転数スイツチ１８が操作されないこと
により、ステツプS15において振れ量表示モード
が設定された場合には、ステツプS18にて前記
高、中、低の各ゲイン設定スイツチ１７のうちの
いずれか１つON操作に基づき、前記加速度ピツ
クアツプ７が出力した信号の増幅率が設定される
とともに、ステツプS19で操作されたゲイン設定
スイツチ１７と対応する確認表示体１７ａが点灯
される。

ステツプS20，21では、原点検出センサー１０
から出力される原点検出パルスのパルス間隔を測
定及び比較することによつてスピンドル３及び砥
石４の回転数が検出されるとともに、その回転が
安定状態であるか否かが判別される。そして、ス
テツプS22において、前記ろ波回路２９の帯域通
過フイルタ３３の中心周波数がステツプS21にて
検出されたスピンドル３の回転数と同期するよう
に調整される。

ステツプS23にて原点検出センサー１０により
砥石４の原点位置が検出されると、ステツプS24
〜S27において砥石４が一回転する間に前記Ａ／
Ｄコンバータ２８で処理できる限りのデータ数、
あるいは割り出し位置表示体１４の数と一致する
36個の振れ量が検出され、かつそれらのデータが
RAM２６に格納される。そして、ステツプS26
で原点位置が検出されると、ステツプS28に進み
検出した振れ量データの総数を10度ごとの割り出
し位置数すなわち36で分割した後、ステツプS29
において各割り出し位置ごとの振れ量データを合
計して、その値をデータ数により割つて一次平均
振れ量データを算出する。そして、この算出され
た各割り出し位置ごとの一次平均振れ量データは
ステツプS30でRAM２６のデータエリア内に格
納される。

ステツプS31では前記振れ量データの検出及び
格納処理が予め設定した所定の回転数を繰返した
か否かが判断され、NOであればステツプS32で
ステツプS23へ復帰し、YESであればステツプ
S33に進んで各回転ごとの一次平均振れ量データ
をRAM２６から読み出し、それらの値を合計し
て設定回転数で割ることにより各割り出し位置ご
との２次平均振れ量データが算出される。そし
て、算出された２次平均振れ量データはステツプ
S34においてRAM２６内に各割り出し位置ごと
に格納される。

ステツプS35では前記２次平均振れ量データを
比較することにより、最大振れ量データとそれが
発生する割り出し位置とが選出される。ステツプ
S36では前記ポジシヨンコントローラ２１の操作
によつて補正されたデータに基づいて最大振れ量
が発生した割り出し位置の補正がなされる。ステ
ツプS37では最大振れ量データが前記振れ量表示
部１６にて表示できる数値に換算される。ステツ
プS38では、前記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
S39に進み、振れ量表示部１６にその最大振れ量
が表示されるとともに、前記補正された最大振れ
量発生位置に対応する割り出し位置表示体１４が
点滅表示される。なお、このとき、最大振れ量発
生位置の表示体１４だけでなく、これを中心とし
て所定範囲内において隣接する他の表示体１４も
表示される。ただし、他の表示体１４が点灯表示
であるのに対し、中心の表示体１４は点滅表示で
あるため、最大振れ量発生位置の確認が容易であ
る。

次いで、ステツプ40でホールドスイツチ１９の
ON操作が確認されると、前記表示状態が保持さ
れ、かつその保持状態が確認表示体１９ａにより
点灯表示される。又、同スイツチ１９がONされ
ていなければ、ステツプS41でステツプS2へ復帰
して前記した各動作を繰返す。

一方、ステツプS38において最大振れ量が基準
値以上でなければ、すなわちスピンドル３及び砥
石４のバランスがとれた状態であると判断された
場合には、ステツプS42に進みバランスとり作業
が終了したことを表示する「GOOD」の文字が
振れ量表示部１６に表示され、その後前記ステツ
プS40へ進む。

なお、前記ステツプS37における数値換算は、
先行ステツプでの算出データに基づき、これを
m′r（質量×半径）、加速度、速度、変位又は基準
振れ量を基にした相対値等に換算することによつ
て実施することができる。

また、前記実施例の構成よりなるバランス表示
装置によれば、第２図においてベクトルOCは重
さＷのおもりによる表示位置を示すのみならず、
そのおもりの表示上の振れ量をも示しているた
め、その振れ量とおもりの実際の重さＷとの比率
を求めることにより、この比率に基づいて回転体
の振れ量を重量換算することができる。従つて、
その換算された重量のバランスピース（おもり）
を、表示された割り出し位置表示体１４と対応す
る回転体の角度位置に取付けることにより、回転
体のアンバランスを容易に解消することができ
る。

さらに、第４図に示すように、表示器１２上の
割り出し位置表示体１４は時計方向に進む程角度
が大きくなるように配列されているが、研削盤等
のスピンドル３の回転方向は機種によつて相違す
る。この場合には、表示器１２に回転方向切換ス
イツチを設け、回転体の回転方向に応じて同スイ
ツチを選択操作すれば、データの収集条件が同一
となつて、１つのバンラス表示装置により回転方
向が異なる多種類の回転体のバランス取り作業を
支障なく行うことができる。

発明の効果 以上詳述したように、この発明によれば補正手
段によりアンバランスの表示位置を回転体の実際
のアンバランス位置へ容易に補正することができ
るので、表示が見やすくなつてバランス取り作業
を簡単かつ正確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図はこの発明の構成を示すブロツク図、第
２図は作用説明図、第３図は平面研削盤の側面
図、第４図はこの発明を具体化した一実施例を示
すバランス表示装置の正面図、第５図はその電気
回路を示すブロツク図、第６図はろ波回路の構成
を示す電気回路図、第７，８図はそれぞれ作用を
示すフローチヤート図である。 フレーム……１、回転体としてのスピンドル…
…３、砥石……４、振動検出手段としての加速度
ピツクアツプ……７、原点検出センサー……１
０、表示器……１２、割り出し位置表示体……１
４、振れ量表示部……１６、演算手段、選択手段
及び制御手段を含むCPU……２４、ROM……２
５、RAM……２６、補正手段としてのポジシヨ
ンコントローラ……２１。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 回転体３，４のアンバランスによつて生じる
   振動を検出する振動検出手段７と、 回転体３，４の原点位置を検出する原点検出手
   段１０と、 前記振動検出手段７からの信号に基づき前記原
   点位置を基準とした複数の割り出し位置ごとの振
   れ量をそれぞれ演算する演算手段２４と、 前記各割り出し位置に対応する複数の表示体１
   ４を備えた表示器１２と、 前記振れ量演算値のうち最大値と対応する割り
   出し位置を選択する選択手段２４と、 その選択された割り出し位置を位相変動値に基
   づいて補正する補正手段２１と、 その補正された割り出し位置に対応する前記表
   示体１４を表示させる制御手段２４と から構成したことを特徴とする回転体のバランス
   表示装置。