JPH0674852A - 回転体の自動フィールドバランス取り機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】回転体を止めることなく回転体のアンバランス
を修正でき、また経時的に変化する回転体にも確実に対
処できること。 【構成】回転体１の回転時、検出器５が不つりあい量を
検出すると、制御装置８はその検出に基づきおもり駆動
手段７の制御量を求め、求めた制御量に従いおもり駆動
手段７を駆動し、おもり６の各々６ａ〜６ｄが不つりあ
い量を吸収する方向に移動するので、回転体１の重心位
置を変えることができる。従って、回転中に回転体１の
重心位置を容易に変えられるので、回転体１をいちいち
止めることなくバランス調整でき、経時的にバランス変
化するものにも対応できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、回転体の回転時に生じ
る振動から不つりあい量を検出し、その不つりあい量を
修正することによって回転体のバランスをとるようにし
た回転体の自動フィールドバランス取り機構に係り、特
に回転体を高精度でバランスさせるのに好適なものに関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来技術では、回転体を高精度にバラン
スさせて回転する場合、例えば、「機械振動学通論」
（朝倉書店１９８１年４月１５日発行第２版）の第２０
８頁から第２１１頁において論じられている方法があ
る。即ち、それには、回転体の軸受部の振動から不つり
あい量を自動的に把握し、その不つりあい量に応じた質
量を回転体に対し付加し、或いは減らしたりすることが
記載されている。おもりを回転体に付加する場合には、
実際には取付けねじ等で固定するようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記に示す
従来技術は、回転体の回転時の不つりあい量を測定手段
で測定し、その測定量に応じたおもりを回転体に取付け
なければならないので、回転体のバランスを取る場合、
取付けねじを用いるので、回転体及びおもりにねじ止め
のための穴加工をする必要があり、しかも手作業で行う
ので、それだけ作業性が極めて悪い問題がある。また、
おもりを回転体に取付ける際、回転体を一度とめなけれ
ばならないので、回転体の不つりあい量が経時的に変化
してしまう場合には適切な対処ができにくい問題があ
る。

【０００４】本発明の目的は、上記の事情に鑑み、回転
体をいちいち止めなくとも、回転体の回転のアンバラン
スを容易に修正することができ、また経時的に変化する
回転体にも確実に対処することができる回転体の自動フ
ィールドバランス取り機構を提供することにあり、他の
目的は、高精度が要求される回転体にも対応できる回転
体の自動フィールドバランス取り機構を提供することに
あり、さらに他の目的は、回転体のすべての方向に対し
確実にバランス修正できるようにした回転体の自動フィ
ールドバランス取り機構を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明においては、回転
体の回転中の不つりあい量を検出する検出器と、回転体
の内部の両端部における同一半径位置に等間隔で配置さ
れた複数のおもりと、その複数のおもりを回転体の内部
において半径方向に独立的に移動させるおもり移動手段
と、検出器の検出と目標値とに基づいておもり移動手段
を駆動し、所望のおもりを、回転体の不つりあい量を吸
収する方向に移動させる制御装置とを備えている。◆ また、前記おもり駆動手段は、電圧の大きさに応じ各お
もりを半径方向に移動させるピエゾ式駆動部で構成され
ている。さらに、前記複数のおもりは共に同じ重さをな
し、回転体内部における軸方向の両端部の同一半径位置
に、対向する二個を一組としかつ互いの組を直交する方
向に配置した二組で構成されている。

【０００６】

【作用】回転体の回転時、検出器が不つりあい量を検出
すると、制御装置はその検出に基づいておもり駆動手段
の制御量を演算し、その演算した制御量に基づいておも
り駆動手段を進退させ、これに伴いおもりの各々が回転
体の軸を中心として回転体の不つりあい量を吸収する方
向（半径方向）に移動するので、回転体の重心位置を変
えることができる。◆ 従って、回転体に不つりあい量が生じたとき、制御装置
によって各々のおもりを不つりあい量が吸収される方向
に移動させ、回転中に回転体の重心位置を容易に変える
ことができるので、作業者が手作業で調節することが不
要になるばかりでなく、バランスさせる場合に回転体を
いちいち止めることもなく、しかも回転体の不つりあい
量が経時的に変化する場合であっても、確実に対処する
ことができる。◆ また、おもり駆動手段が上述の如く、ピエゾ式駆動部で
構成されているので、電圧の変化でおもりの各々を１０
０μｍ程度の単位で移動させることができ、それだけ高
精度で重心位置を調節することができる。◆ さらに、一般に軸方向に適宜の長さをもった回転体にお
いては、回転体のすべての方向に対し完全なつりあいを
得る場合、軸方向の両端部である上面側と下面側との二
つの修正面において不つりあいを除去する二面つりあわ
せを行い、しかも一つの面について互いに直行する二方
向で重心移動が行えるようにするとされている。本発明
では、上述の如く、複数のおもりが共に同じ重さをな
し、しかも回転体内部における軸方向の両端部の同一半
径位置に、対向する二個を一組としかつ互いの組を直交
する方向に配置した二組で構成されているので、回転体
のすべての方向に対し完全なつりあいを得ることができ
る。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１及び図２によ
り説明する。◆ 実施例では、図１に示すように、回転体１の両側に支持
軸２が取付けられ、それら支持軸２が固定部３に設けら
れた軸受４によって支承されている。回転体１は軸方向
に適宜の長さをもつものであって、図示しないモータの
駆動で支持軸２が回ることにより軸回りに回転する。

【０００８】実施例の自動フィールドバランス取り機構
は、大別すると、検出器５と、おもり６と、おもり駆動
手段７と、制御装置８とを備えて構成されている。◆ 即ち、検出器５は、軸方向に適宜の長さをもった回転体
１の回転時、該回転の不つりあいによる軸受部分や固定
部３に働く力や振動を測定することによって回転体１の
不つりあい量を検出するものであって、両支持軸２，２
の軸受４の近傍位置にその支持軸と接触して設置されて
いる。

【０００９】前記おもり６は、回転体１の内部において
軸方向の両端部の同一半径位置に夫々配置された複数の
ものであって、本例では図２に示すように第一〜第四の
重錘６ａ〜６ｄからなっている。これらの重錘６ａ〜６
ｄは共に同じ重さをなしており、そのうち、互いに対向
する第一，第二の重錘６ａ，６ｂと、第三，第四の重錘
６ｃ，６ｄとを夫々一組として計二組とし、しかも夫々
の組が互いに直交する方向に配置されている。

【００１０】おもり駆動手段７は各々が第一〜第四の重
錘６ａ〜６ｄに対応しており、回転体１内部における夫
々の支持軸２の外周部に取付けられ、その先端に夫々の
重錘６ａ〜６ｄを装着している。そして、何れかのおも
り駆動手段７が進退すると、それに応じ第一〜第四の重
錘６ａ〜６ｄが回転体１の内部で図２に示す矢印の如く
半径方向に移動するようにしている。従って、回転体１
の内部は各々のおもり駆動手段７や夫々の重錘６ａ〜６
ｄが移動できるように中空形状に形成されている。◆ このようなおもり駆動手段としては、本例では、電圧の
変化に応じ進退可能に形成されたピエゾ式駆動部で構成
され、そのため、回転体１の回転中でも電力Ｅが支持軸
２，２を通して確実に供給されるよう、支持軸２，２に
取付けたスリップリング９，９を介して接続され、しか
も夫々の重錘６ａ〜６ｄを独立的に移動させることがで
きるようにしている。

【００１１】一方、制御装置８は回転体１の回転時、そ
の回転によって生じた不つりあい量を検出器５が検出す
ると、その検出器５の検出値と目標値とに基づきおもり
駆動手段７に対する制御値を演算し、その求めた制御値
に従っておもり駆動手段７を駆動させ、所望の重錘６ａ
〜６ｄを不つりあい量が吸収される方向に移動させるこ
とにより、回転体１の重心位置を移動させるようにして
いる。その際、制御装置８は回転体１の回転中に不つり
あい量が経時的に変動しても、それに対処することがで
きるようにするため、検出器５の検出信号を常時取り込
み、それをフィードバックすることによって制御値を求
めるようにしている。そのため、検出器５は回転体１の
回転中の不つりあい量を常時検出するようにしている。

【００１２】次に、実施例の自動フィールドバランス機
構の動作について述べる。◆ 回転体１の回転時、検出器５が不つりあい量を検出する
と、制御装置８はその検出に基づいておもり駆動手段７
の制御量を演算し、その演算した制御量に基づいておも
り駆動手段７を駆動させ、これに伴い回転体両側のおも
り６を構成する所望の重錘６ａ〜６ｄが回転体１の軸を
中心として回転体１の不つりあい量を吸収する方向（半
径方向）に移動することにより、回転体１の重心位置を
変えることができる。◆ 従って、回転体１に不つりあい量が生じたとき、制御装
置８によっておもり６の重錘６ａ〜６ｄを不つりあい量
が吸収される方向に移動させ、回転中に回転体１の重心
を所望位置に容易に変えることができるので、作業者が
手作業で調節することが不要になるばかりでなく、バラ
ンスさせる場合に回転体１をいちいち止めることもな
く、しかも回転体１の不つりあい量が経時的に変化する
場合であっても、確実に対処することができる。◆

【００１３】また、おもり駆動手段７としてピエゾ式駆
動部で構成しているので、電圧の変化によっておもり６
の各々を１００μｍ程度の単位で移動させることがで
き、それだけ回転体１の重心位置を高精度に調節するこ
とができる。◆ さらに、一般に、軸方向に適宜の長さをもった回転体に
おいては、回転体のすべての方向に対し完全なつりあい
を得る場合、軸方向の両端面である上面側と下面側との
二つの修正面において不つりあいを除去する二面つりあ
わせを行い、しかも一つの面について互いに直交する二
方向で重心移動が行えるようにするとされている。図示
実施例では、上述の如く、おもり６が回転体１の両側に
夫々あり、しかもそのおもり６を構成する第一〜第四の
重錘６ａ〜６ｄが、互いに二個を一組として直交する二
組で構成されているので、回転体１のすべての方向に対
し完全なつりあいを得ることができる。◆

【００１４】なお図示実施例では、検出器５として支持
軸２に接触するタイプのものを用いた例を示したが、こ
れに限らず非接触タイプのもので代用しても、同様の効
果が得られるのは勿論である。

【００１５】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の請求項１に
よれば、回転体に不つりあいが生じたとき、制御手段に
よって夫々のおもりを不つりあい量が吸収される方向に
移動させ、回転中に回転体の重心位置を容易に変えるこ
とができるので、作業者が手作業で調節することが不要
になるばかりでなく、バランスさせる場合に回転体をい
ちいち止めることもなく、しかも回転体の不つりあい量
が経時的に変化する場合であっても、確実に対処するこ
とができると云う効果がある。◆ また請求項２によれば、電圧の変化でおもりの各々を１
００μｍ程度の単位で移動させることができるので、そ
れだけ高精度で重心位置を調節することができる結果、
特に高精度のバランス取りが必要な回転体に利用するこ
とができると云う効果があり、請求項３によれば、回転
体のすべての方向に対し完全なつりあいを得ることがで
きるので、自動バランス取りとしての信頼性を高め得る
効果がある。

【００１６】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による回転体の自動フィールドバランス
取り機構の一実施例を示す説明図である。

【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う拡大断面図である。

【符号の説明】

１…回転体、 ２…支持軸、 ４…軸受、 ５…検出器、 ６…おもり ６ａ〜６ｄ…重錘、 ７…おもり駆動手段、 ８…制御装置。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】軸方向に適宜の長さを持ちかつ中空形状を
   なす回転体の回転中に発生する不つりあい量を検出し、
   回転体の回転をバランスさせる回転体の自動フィールド
   バランス取り機構であって、回転体の回転中の不つりあ
   い量を検出する検出器と、回転体の内部における軸方向
   の両端部の同一半径位置に等間隔で配置された複数のお
   もりと、その複数のおもりを回転体の内部において半径
   方向に独立的に移動させるおもり移動手段と、検出器の
   検出と目標値とに基づいておもり移動手段を駆動し、所
   望のおもりを、回転中の不つりあい量を吸収する方向に
   移動させる制御装置とを備えていることを特徴とする回
   転体の自動フィールドバランス取り機構。
2. 【請求項２】軸方向に適宜の長さを持ちかつ中空形状を
   なす回転体の回転中に発生する不つりあい量を検出し、
   回転体の回転をバランスさせる回転体の自動フィールド
   バランス取り機構であって、回転体の回転中の不つりあ
   い量を検出する検出器と、回転体の内部における軸方向
   の両端部の同一半径位置に等間隔で配置された複数のお
   もりと、その複数のおもりを回転体の内部において半径
   方向に独立的に移動させるおもり移動手段と、検出器の
   検出と目標値とに基づいておもり移動手段を駆動し、所
   望のおもりを、回転中の不つりあい量を吸収する方向に
   移動させる制御装置とを備え、前記おもり駆動手段は、
   電圧の大きさに応じ各おもりを半径方向に移動させるピ
   エゾ式駆動部で構成したことを特徴とする回転体の自動
   フィールドバランス取り機構。
3. 【請求項３】特許請求の範囲第１項または第２項におい
   て、前記複数のおもりは、共に同じ重さをなし、回転体
   １の内部における軸方向の両端部の同一半径位置に、対
   向する二個を一組とすると共に、互いの組を直交方向に
   配置させた二組で構成したことを特徴とする回転体の自
   動フィールドバランス取り機構。