JP2001165800A - バランス検出表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 回転体の回転バランスを画像表示する回転バ
ランス検出表示装置を提供する。 【解決手段】 振動検出部２、周波数分析部３、ＣＰＵ
５、通信制御部６、外部インターフェース７、表示部２
５を設ける。振動検出部２により回転バランスを検出
し、ＣＰＵ５により回転体の回転バランスを分析すると
共に、周波数分析部３により周波数分析を行う。これら
で得られた回転体の回転バランスの分析結果を、表示部
２５で画像表示する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、平面研削盤等に
おいて、回転砥石等の回転体の回転バランスを検出し
て、それを表示するバランス検出表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、砥石等の回転加工体または工作機
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が知られている。
このバランス表示装置は、回転体に加速度ピックアップ
を取り付け、加速度ピックアップの出力に基づいて検出
した回転体のアンバランス量と、それが発生する位置と
を検出して回転体のアンバランスベクトルを特定するよ
うになっている。

【０００３】例えば、このような表示機能を有した回転
体のバランス表示装置として、特開平１−３０１０６２
号公報に示すバランス表示装置がある。このバランス表
示装置は、回転体の回転軌跡を模倣した環状のＬＥＤよ
りなる位置表示部を有し、この位置表示部に回転体の振
れ量の最大または最小となる位置を表示する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たバランス表示装置おいては、前述のように、ＬＥＤよ
りなる専用の位置表示部を有しているため、以下のよう
な問題点がある。すなわち、加速度ピックアップから得
られる回転体の振動情報には、アンバランスによって発
生する振動以外にも種々の情報が含まれているが、これ
らの複数の情報を表示できず、単機能である。また、専
用の表示装置が必要になるため、研削盤等の全体構成が
複雑になる。

【０００５】この発明は、このような従来の技術に存在
する問題点に着目してなされたものである。その目的と
するところは、構成の簡素化を図ることができ、しか
も、回転体の振動情報を有効利用することができる多機
能化されたバランス検出表示装置を提供することにあ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１に記載の発明では、回転体のアンバラン
スによって生じる振動をセンサの出力信号から検出する
振動検出手段と、前記振動検出手段の出力信号に基づき
回転体の振れ量を検出して上記回転体の回転バランスを
分析する分析手段と、前記分析手段により得られた結果
を所定の通信プロトコルで転送する通信手段と、転送さ
れたデータを表示する画像表示手段とを備えたことを特
徴とする。

【０００７】従って、請求項１に記載の発明では、表示
部が画像表示を行うため、通常のＣＲＴ表示等を用いる
ことができ、専用の表示部が不要であるとともに、回転
体のバランスに関する複数のバランス結果を表示するこ
とが可能になる。

【０００８】請求項２に記載の発明では、請求項１にお
いて、前記分析手段が複数種類の分析を行い、それらの
複数の分析の結果を選択して前記通信手段を介して表示
手段に対して転送することを特徴とするものである。

【０００９】従って、分析手段に分析によりされた複数
の分析結果が選択的に表示されるため、操作者は必要な
分析結果を容易に認識できる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、この発明の一実施形態につ
いて図面を参照して説明する。図１に示すように、平面
研削盤のフレーム４１には、ワークＷを保持するための
テーブル４２が設けられている。テーブル４２の上方に
は、スピンドル４３が回転自在に支持され、その先端に
は、ワークＷに上方から対向するように回転体としての
回転砥石４７が取り付けられている。また、スピンドル
４３の一方の端部には、スピンドル４３を駆動するため
のモータ４５が配設されている。

【００１１】フレーム４１のコラム４６に対して昇降可
能な砥石ヘッド６９の先端部には、振動センサ１１が着
脱自在に取り付けられている。従って、振動センサ１１
には、スピンドル４３および砥石４７の回転にともなっ
て発生する振動が伝播する。上述した砥石４７の前面に
は、光反射板４８が装着され、砥石４７と一体に回転す
るように構成されている。この光反射板４８の回転域と
対向する位置には、スタンド４９を介して原点検出セン
サ５０が配設されている。

【００１２】図１において、３２で示されるケースに
は、制御装置１の各回路が収納されている。ケース３２
の前面パネルには、モード設定用のボタン５１，５２，
５３，５４，５５およびモード確認用のＬＥＤと、調整
用のつまみ等（図示しない）を有した操作入力部８が配
設されている。ケース３２の外面に配設された外部イン
ターフェース７のコネクタに接続ケーブル３１の一端が
接続されている。

【００１３】平面研削盤のコラム４６と、表示部２５と
の間には、収納部３３が設けられている。この収納部３
３には、平面研削盤の各回路が収納されている。収納部
３３の外面に配設された外部インターフェース２１のコ
ネクタに接続ケーブル３１の他端が接続されている。

【００１４】操作入力部８のボタン５５は、リモートモ
ード解除時において有効となり、転送モードの切り替え
に用いられる。例えば、ボタン５２を押す毎に第１の転
送モードから第２の転送モードへ、または、その逆に第
２の転送モードから第１の転送モードへ切り替えられ
る。さらに、操作入力部８のボタン５２，５３，５４
は、第１の転送モード時に有効となり、ボタン５２，５
３，５４を押すことで異なる分析処理が実行される。

【００１５】図２に示すように、制御装置１は、振動検
出手段としての振動センサ１１を備えた振動検出部２、
分析手段としての周波数分析部３、原点検出センサ５０
を備えた原点検出部４、分析手段としてのＣＰＵ（Cent
ral Processing Unit)４、通信手段としての通信制御部
６、外部インターフェース７、操作入力部８、ＲＯＭ
（Read Only Memory) ９およびＲＡＭ（Random Access
Memory) １０等により構成されている。

【００１６】振動検出部２は、前述した振動センサ１１
と、検出回路１２と、Ａ／Ｄ変換器１３等を有してい
る。振動センサ１１としては、例えば、圧電型加速度ピ
ックアップが用いられる。スピンドル４３および砥石４
７の回転に伴い振動センサ１１に発生した電荷出力が検
出回路１２および周波数分析部３に供給される。

【００１７】検出回路１２は、アンプ、バンドパスフィ
ルタおよび積分器等により構成されており、振動センサ
１１の出力を速度信号に変換し、得られた速度信号から
スピンドル４３および砥石４７の回転周波数に応じた帯
域のみを抽出して振れ量に応じた出力信号を生成する。
検出回路１２の出力信号がＡ／Ｄ変換器１３を介される
ことによりディジタル・アナログ変換され、振れ量を示
すデータが生成される。この振れ量を示すデータがＣＰ
Ｕ５に供給される。

【００１８】周波数分析部３は、例えば、アンプ、帯域
制限用のローパスフィルタ、Ａ／Ｄ変換器、ＦＦＴ（Fa
st Fourier Tramsform) 回路等を有している。振動セン
サ１１の出力が先ず増幅されてローパスフィルタを介さ
れることで、サンプリング周波数の１／２以下の信号に
帯域制限され、さらに、Ａ／Ｄ変換器によりディジタル
・アナログ変換される。Ａ／Ｄ変換器において生成され
たディジタルデータがＦＦＴ回路に供給される。

【００１９】ＦＦＴ回路において、ＦＦＴ処理が所定ア
ルゴリズムによって実行されることにより周波数分析さ
れ、各周波数帯域におけるパワースペクトルを示すデー
タが生成される。このＦＦＴ回路において生成されたパ
ワースペクトルを示すデータがＣＰＵ５に供給される。

【００２０】なお、ＦＦＴ回路は、概念的なもので、実
際には、ソフトウェアにより実現されるが、ＣＰＵ５側
においてＦＦＴ処理を行うようにしても良い。また、上
述した場合においては、ＦＦＴ回路を用いる場合につい
て説明したが、他に通過帯域がそれぞれ異なり、かつ、
周波数軸上で連続する複数のバンドパスフィルタ群（フ
ィルタバンク）を用い、そのバンドパスフィルタ群から
の出力を検波して各周波数帯域におけるパワースペクト
ルを得ることで周波数分析を行うようにしても良い。

【００２１】原点検出部４は、前述した光反射板４８、
原点検出センサ５０等を有する。原点検出センサ５０
は、受光素子および発光素子を有した光反射型のセンサ
である。従って、原点検出部４においては、スピンドル
４３および砥石４７の回転周期に応じた原点検出パルス
が生成され、この原点検出パルスがＣＰＵ５に供給され
る。

【００２２】ＣＰＵ５には、通信制御部６、ＲＯＭ９お
よびＲＡＭ１０が接続されている。ＲＯＭ９には、バラ
ンス検出表示装置全体を集中管理するためのプログラム
データが格納されており、ＲＡＭ１０がワークエリアと
して用いられる。

【００２３】通信制御部６とＣＰＵ５との間は、双方向
にデータの授受が可能とされている。通信制御部６は、
ＣＰＵ５からの制御情報に基づき所定の通信プロトコル
で外部インターフェース７を介して外部とデータの送受
信を行う。

【００２４】このように各部と接続されているＣＰＵ５
は、操作入力部８からの検出情報に基づいて操作入力部
８の操作状態を監視し、その操作状態に応じて適宜ＲＯ
Ｍ９およびＲＡＭ１０からデータを読み出すと共に、Ｒ
ＡＭ１０にデータの書き込みを行って各処理を実行す
る。

【００２５】具体的には、この実施形態においては、操
作入力部８の操作状態、もしくは、外部からの制御情報
に応じてスピンドル４３および砥石４７の回転バランス
の分析結果を転送する第１の転送モードと、スピンドル
４３および砥石４７に発生している振動に対する周波数
分析結果を転送する第２の転送モードとが用意されてい
る。

【００２６】例えば、操作入力部８の操作状態、もしく
は、外部からの制御情報に応じて第１の転送モードに設
定された場合には、ＣＰＵ５は、先ず、原点検出部４か
らの原点位置パルスを基準として振動検出部２からのデ
ータによりスピンドル４３および砥石４７の中心軸に対
する各方向の振れ量を検出する。そして、所定の手順に
よりアンバランスベクトルを特定すると共に、このアン
バランスベクトルに均衡するバランスベクトルを決定
し、得られた回転バランスの分析結果を所定のデータ形
式に変換して通信制御部６および外部インターフェース
７を介して平面研削盤側に転送する。

【００２７】また、操作入力部８の操作状態、もしく
は、外部からの制御情報に応じて第２の転送モードに設
定された場合には、ＣＰＵ５は、周波数分析部３からの
パワースペクトルを示すデータを所定のデータ形式に変
換して通信制御部６及び外部インターフェース７を介し
て平面研削盤側に転送する。

【００２８】一方、図２に示すように平面研削盤は、外
部インターフェース２１、通信手段としての通信制御部
２２、分析手段としてのＣＰＵ２３、表示手段としての
表示制御部２４、同じく表示手段としての表示部２５、
機構制御部２６、操作入力部２７、ＲＯＭ２８およびＲ
ＡＭ２９等を備えている。

【００２９】操作入力部２７は、キーボードや各種操作
スイッチ等を有し、操作入力部２７が操作者により操作
されると、操作状態に応じた検出情報が操作入力部２７
において発生し、この検出情報がＣＰＵ２３に供給され
る。ＲＯＭ２８には、平面研削盤全体を集中管理するた
めのプロクグラムデータが格納されており、ＲＡＭ２９
がワークエリアとして用いられる。

【００３０】通信制御部２２とＣＰＵ２３との間は、双
方向にデータの授受が可能とされている。通信制御部２
２は、ＣＰＵ２３からの制御情報に基づき所定の通信プ
ロトコルで外部インターフェース２１を介して外部とデ
ータの送受信を行う。なお、外部インターフェース２１
は、制御装置１側と同様の構成とされている。

【００３１】表示制御部２４は、ＣＰＵ２３からの表示
情報に応じて表示部２５を駆動する表示出力を生成す
る。表示制御部２４において生成された表示出力が表示
部２５に供給される。表示部２５としては、ＣＲＴ（Ca
thode Ray Tube)あるいは液晶等が用いられ、表示制御
部２４からの表示出力に基づいてＣＲＴの画面に所定の
画像が表示される。

【００３２】機構制御部２６は、ＣＰＵ２３からの制御
情報に応じて前述したモータ４５を含む各機構部を制御
する制御信号を生成する。この機構制御部２６において
生成された制御信号が各部に供給される。

【００３３】このように各部と接続されているＣＰＵ２
３は、操作入力部２７からの検出情報に基づいて操作入
力部２７の操作状態を監視し、その操作状態に応じて適
宜ＲＯＭ２８およびＲＡＭ２９からデータを読み出すと
共に、ＲＡＭ２９にデータの書き込みを行って各処理を
実行する。

【００３４】例えば、操作入力部２７の操作状態、もし
くは、制御装置１側からの制御情報に応じて第１の表示
モードに設定された場合には、ＣＰＵ２３は、先ず、制
御装置１側からスピンドル４３および砥石４７の回転バ
ランスの分析結果を通信（通信制御部６→外部インター
フェース７→接続コード３１→外部インターフェース２
１→通信制御部２２）を介して取得する。そして、取得
した結果に対して加工処理を施し、表示情報を生成す
る。従って、表示部２５の画面上には、スピンドル４３
および砥石４７を模倣した環状の図形を用いて原点位置
を基準とした振れ量が画像表示されると共に、各種分析
値が画像表示される。また、原点位置を基準とした振れ
量によりアンバランスベクトルが特定された場合には、
このアンバランスベクトルと均衡するバランスピースの
取り付け位置もスピンドル４３および砥石４７を模倣し
た環状の図形に関連付けて画像表示される。

【００３５】図３は、第１の表示モード時に表示部２５
においてなされる表示の具体例を示す。図３に示すよう
に画面６１には、スピンドル４３および砥石４７を連想
させるように１０度刻みにマーカ６４が環状に配されて
いる。ボタン５２，５３，５４が操作されて最大アンバ
ランス量（振れ量最大）の表示指示がなされると、スピ
ンドル４３および砥石４７を模倣した環状の図形を用い
て原点位置を基準とした振れ量が最大となる位置が表示
される。つまり、その位置に対応したマーカが点滅す
る。それと同時に、画面中央の一方の表示領域６２に
は、最大アンバランス量が数値により表示されると共
に、画面中央の他方の表示領域６３には、最大アンバラ
ンス量の発生位置が数値により表示される。このため、
最大アンバランス量が発生している位置を容易に把握す
ることができる。なお、６５で示されるマーカが原点位
置を示す。

【００３６】また、従来から用いられている同様の手法
でアンバランスベクトルが特定され、バランスベクトル
が得られた状態でボタン５２，５３，５４が操作されて
バランスピースの取り付け位置の表示指示がなされる
と、バランスピースの取り付け位置が表示される。つま
り、その位置に対応したマーカが点滅する。それと同時
に、画面中央の一方の表示領域６２には、バランス量が
数値により表示されるとともに、画面中央の他方の表示
領域６３には、バランスピースの取り付け位置が数値に
より表示される。このため、バランスピースの取り付け
位置を容易に把握することができると共に、迅速かつ容
易にバランス修正作業を行うことができる。

【００３７】一方、操作入力部２７の操作状態、もしく
は、制御装置１側からの制御情報に応じて第２の表示モ
ードに設定された場合には、ＣＰＵ２３は、先ず、制御
装置１側からスピンドル４３および砥石４７に発生して
いる振動に対する周波数分析結果を通信（通信制御部６
→外部インターフェース７→接続コード３１→外部イン
ターフェース２１→通信制御部２２）を介して取得す
る。そして、取得した結果に対して加工処理を施し、表
示情報を生成する。従って、表示部２５の画面上には、
周波数分析結果がグラフ化されて画像表示されると共
に、各種分析値が画像表示される。

【００３８】図４は、第２の表示モード時に表示部２５
においてなされる表示の具体例を示す。図４に示すよう
に周波数分析結果がグラフ化されて表示される。なお、
この場合には、ｙ軸６７がスペクトルの強度を示し、ｘ
軸６６が周波数を示している。また、画面６１の下側の
領域６８には、周波数分析結果が数値により表示され
る。このため、スピンドル４３および砥石４７の回転周
波数や各機構部品の共振周波数以外のポイントを監視す
ることで、部品のガタや破損による平面研削盤の不調を
検出することができる。

【００３９】なお、上述した実施形態の説明において
は、通信手段として接続ケーブルを用いて有線式で行う
場合について説明したが、赤外線信号等によるワイヤレ
ス通信を用いるようにしても良い。この場合には、受発
光部とエンコード／デコード回路を外部インターフェー
スにそれぞれ設ける。

【００４０】さらに、上述した実施形態の説明において
は、制御装置１側から取得した分析結果に応じて平面研
削盤側で表示のみを行う場合について説明したが、表示
処理に並行して、制御装置１側から取得した分析結果の
それぞれを逐次ＲＡＭ２９、もしくは、図示しない外部
記憶装置に蓄積すると共に、予め設定されている規格値
と取得した分析結果の数値とを比較して分析結果が所定
の範囲内であるかどうかを評価し、その評価結果に応じ
た表示も行うようにしても良い。また、この分析結果の
蓄積と評価処理を制御装置１側において行い、その評価
結果を分析結果に付加して平面研削盤側に転送するよう
にしても良い。

【００４１】さらに、この発明を平面研削盤以外の研削
盤、例えば円筒研削盤や、研削盤以外の工作機械、例え
ば、マシニングセンタ等に具体化してもよい。請求項以
外の構成から把握される技術的思想は以下の通りであ
る。

【００４２】・ 請求項１または２において、設定入力
手段を備え、その設定入力手段の操作状態に応じて前記
分析手段よる分析結果のどちらか一方を前記通信手段を
介して外部に転送することを特徴とするバランス検出表
示装置。

【００４３】従って、分析手段に分析によりされた複数
の分析結果が選択的に表示されるため、操作者は必要な
分析結果を容易に認識できる。 ・ 請求項１または２において、通信手段を介して外部
から供給される制御情報に応じて前記分析手段による分
析結果のどちらか一方を前記通信手段を介して外部に転
送することを特徴とするバランス検出表示装置。

【００４４】従って、操作者が任意に分析結果を選択表
示させるため、必要な分析結果を確実に認識できる。 ・ 請求項１または２において、表示手段は、回転体の
バランスを確保するためのバランスピースの位置表示す
ることを特徴とした回転バランス検出表示装置。

【００４５】従って、回転体のバランス確保位置を一目
で認識して、そのバランス確保を容易に行うことができ
る。

【００４６】

【発明の効果】この発明は、以上のように構成されてい
るため、次のような効果を奏する。請求項１に記載の発
明によれば、分析された回転バランスをＣＲＴ等により
画像表示できる。従って、専用の表示部を設ける必要が
なく、構成が簡単になるとともに、複数の形態のデータ
を表示でき、機能を多様化できる。

【００４７】請求項２に記載の発明によれば、分析結果
が選択的に転送されるため、必要な情報を確実に認識で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態の各部の配置及び接続関
係を示す模式図。

【図２】この発明の一実施形態の全体構成を示すブロッ
ク図。

【図３】この発明の一実施形態における第１の表示例を
示す外観図。

【図４】この発明の一実施形態における第２の表示例を
示す外観図。

【符号の説明】

１…制御装置、２…振動検出手段としての振動検出部、
３…分析手段としての周波数分析部、４…原点検出部、
５，２３…分析手段としてのＣＰＵ、６，２２…通信手
段としての通信制御部、７，２１…外部インターフェー
ス、８，２７…操作入力部、１１…振動検出手段として
の振動センサ、３１…接続コード、２４…表示手段とし
ての表示制御部、２５…表示手段としての表示部。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転体のアンバランスによって生じる振
   動をセンサの出力信号から検出する振動検出手段と、 前記振動検出手段の出力信号に基づき回転体の振れ量を
   検出して上記回転体の回転バランスを分析する分析手段
   と、 前記分析手段により得られた結果を所定の通信プロトコ
   ルで転送する通信手段と、 転送されたデータを表示する画像表示手段とを備えたこ
   とを特徴とするバランス検出表示装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、 前記分析手段が複数種類の分析を行い、それらの複数の
   分析の結果を選択して前記通信手段を介して画像表示手
   段に転送することを特徴とするバランス検出表示装置。