JP2004082167A - Device of correcting imbalance and high-speed rotator - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高速で回転する回転体の不つり合い修正を行うのに好適であり、特に、毎分1万回転を越える回転速度で使用される、レーザビームプリンタの回転多面鏡、ターボチャージャ、スーパーチャージャ、遠心分離機、ハードディスクドライブ等の高速回転体の不つり合い修正を行うのに好適な不つり合い修正装置、及びそれにより不釣り合いを修正した高速回転体に関する。
【0002】
【従来の技術】
レーザビームプリンタの回転多面鏡、ターボチャージャ等は、毎分1万回転を超える回転速度で駆動されるものであり、従って、わずかな不つり合いでも、無視できない振動が発生することが多く、高精度で不つり合い修正を行わなくてはならないという問題がある。
【0003】
図3は、回転体の不つり合い修正を行う従来技術の不つり合い修正手法を説明するための図である。従来においては、図3に示すように、回転体1に対して振れが大きくなる位置と180度位相の位置(不つり合い修正部という)に、つり合い錘りwを貼り付けるなどして、回転体全体の不釣合いを修正していた。又は、ドリルなどで、不つり合い修正部に穴をあけ、回転体全体の不釣合いを修正していた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のごとく錘りwを貼り付けて行う不つり合い修正手法では、錘りwを貼り付けるために接着剤を用いており、回転体1の回転中に接着剤が飛び散り、せっかく良好に修正が行われても、その後つり合い状態を悪化させる恐れがあった。又、回転体1に錘りwを貼り付けるために用いる接着剤の量を精度良く計量する必要が有り、作業の効率化が問題となっていた。
【0005】
一方、ドリルなどで回転体の一部を除去する手法によれば、接着剤が飛び散るなどの問題はないが、不つり合いを高精度に修正することが困難であった。すなわち、毎分1万回転を超えるような高速回転になると、残留不つり合い量をできるだけ小さくすることが求められるが、ドリルで穴を開ける場合は、ドリルの直径及び加工深さをある値以下にすることが難しく、高精度な不つり合い修正が難しいのが現状であった。
【0006】
例えば、ドリル径φ1mmのドリルで、深さ1mmの穴をあけた場合の、除去量は、(0.1/2)2×π×0.1=0.000785(cm3)となり、鉄の密度=7.8g/cm3とすると、除去部の質量は、7.8×0.000785=0.006g(6mg)となる。しかしながら、毎分1万回転を超える高速回転の場合は、1mg以下、望ましくは0.5mg、さらに望ましくは0.1mg以下の値で不つり合いを修正する必要が有る。しかるに、ドリルによる除去手法では、加工深さを高精度に調整が困難であり、高精度に不つり合いを修正するには限界があった。
【0007】
本発明は、従来技術の問題点に鑑みて成されたものであり、より高精度に不つり合い調整を行うことができる不つり合い調整装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
第1の本発明の不つり合い修正装置は、
回転体に対して収束ビームを照射するエネルギ源を有し、
前記エネルギ源より収束ビームを照射することによって、前記回転体の一部を削除することにより、前記回転体の不つり合い修正を行うことを特徴とする。
【0009】
第2の本発明の不つり合い修正装置は、
回転体を高速で回転させる駆動装置と、
前記回転体の動的不つり合い状態を測定する測定装置と、
前記回転体に対して収束ビームを照射するエネルギ源と、
前記エネルギ源を駆動制御する制御装置と、を有し、
回転する前記回転体に同期して、前記測定装置によって測定された動的不つり合い状態に応じて、前記エネルギ源より収束ビームを間欠的に照射することによって、前記回転体の一部を削除することにより、前記回転体の不つり合い修正を行うことを特徴とする。
【0010】
【作用】
第1の本発明の不つり合い修正装置によれば、回転体に対して収束ビームを照射するエネルギ源を有し、前記エネルギ源より収束ビームを照射することによって、前記回転体の一部を削除することにより、前記回転体の不つり合い修正を行うので、前記収束ビーム径を絞る或いは短時間の照射を行うことで、回転体を例えば1mg以下などごく少量だけ除去することが可能であり、それにより手間がかからず精度良く不つり合い修正を行うことができる。
【0011】
更に、前記エネルギ源は、炭酸ガスレーザや、エキシマレーザ、YAGレーザなどのレーザ光源であると、出力調整が細かくできるので、バランス精度が向上するし、加工の最初は出力を大きくして除去量を増大させ、加工の最後に出力を小さくして除去量を減少させ修正の微調整が可能であるため好ましいが、例えば電子ビームを照射する電子銃などであっても良い。
【0012】
又、前記レーザ光源から出射されたレーザ光を伝播する光ファイバを有すれば、直進性の高いレーザ光を、光ファイバを曲げることで任意の方向に照射することができるため、レーザ光源の設置位置の自由度が高まる。
【0013】
更に、前記エネルギ源より収束ビームを照射することによって、前記回転体の少なくとも2カ所を削除することにより、前記回転体の不つり合い修正を行うと、より精度の良い修正を行うことができる。
【0014】
第2の本発明の不つり合い修正装置は、回転体を高速で回転させる駆動装置と、前記回転体の動的不つり合い状態を測定する測定装置と、前記回転体に対して収束ビームを照射するエネルギ源と、前記エネルギ源を駆動制御する制御装置と、を有し、回転する前記回転体に同期して、前記測定装置によって測定された動的不つり合い状態(例えば不つり合いの位相や量)に応じて、前記エネルギ源より収束ビームを間欠的に照射することによって、前記回転体の一部を削除することにより、前記回転体の不つり合い修正を行うので、前記回転体を回転させながら不つり合い修正を高精度に行うことができる。
【0015】
なお、本発明の場合は、回転体の一部をそのまま削除することで不つり合いを修正できるので、回転中に不つり合いの度合いが変化することはなく、安定した不つり合い修正を行うことができる。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による実施の形態について図面を用いて説明する。図1は、第1の実施の形態による不つり合い修正装置を示す概略構成図である。図1において、定盤2に対し、高速回転体すなわち回転体1は、軸受3,4により回転自在に支持されている。回転体1は、カップリング5を介して駆動装置であるモータ6に連結されている。
【0017】
回転体1に隣接して、回転体1の外周面の振れを磁気的に検出する2本の振動ピックアップ7,8が配置されている。振動ピックアップ7,8からの出力は、不つり合い状態を測定する測定装置である振動計測器9に入力される。制御装置10は、振動計測器9からの信号を入力し、且つモータ6より信号を入力して回転軸の位相を検出する位相検出器11からの信号を入力して、それらに基づきエネルギ源であるレーザ光源(YAGレーザ)12,13を駆動制御するようになっている。尚、レーザ光源12,13の照射位置は、振動ピックアップ7,8に対して180度位相がずれている。なお、回転軸の位相の信号は、モータ6から入力するのではなく、外部に設けた検出器で検出しても良い。
【0018】
本実施の形態の動作について説明する。モータ6の回転により、回転体1を回転させる。このとき、不つり合い量が過大であると、回転体1に振れが生じるので、振動ピックアップ7,8は、回転体1との間の距離に応じた信号を振動計測器9に出力する。制御装置10は、振動計測器9と位相検出器11から信号を受け、振動ピックアップ7,8に、回転体1の外周面が最も接近したときの位相に対して180度位相がずれたとき(すなわち同期させて)、短時間だけパルス状にレーザ光源12,13から光径を絞ったレーザ光を照射する。それにより回転体1の外周面が例えば1mg以下で除去され、精度良い不つり合い修正が行われる。レーザ光の照射は短時間であるため、外周面の除去量は少ないから、繰り返し照射が行われ、それにより精度の良い修正を行える。又、除去後リアルタイムで、振動ピックアップ7,8を用いて、不つり合い修正の結果が適切か否か確認できるので、制御装置10が必要に応じてレーザ光の出力や照射時間を変更し、より精度良い不つり合い修正を行うことができる。
【0019】
図2は、第2の実施の形態による不つり合い修正装置を示す概略構成図である。本実施の形態は、図2に示すように、エネルギ源であるレーザ光源12’を単一とし、4本の光ファイバ20を用いてレーザ光を伝播させ、4つの射出口21から、ターボチャージャ等の回転体1’に対してレーザ光を照射させている点が、上述した実施の形態と異なっている。各光ファイバにより伝播されるレーザ光のオン・オフは、例えばレーザ光源と光ファイバ20の端部との間に個々に配置したシャッタ(不図示)の開閉などで行える。尚、図2に示す実施の形態では、駆動装置、測定装置、制御装置は省略して示している。
【0020】
このように、光ファイバ20を経由してレーザ光を照射すると、レーザ光源12’の設置場所を任意に選定できるため、不つり合い修正装置の設計の自由度が向上する。また、回転体1’に隣接してレーザ光源12’を設置する必要がないので、回転体1’の取り付け、取り外し等の作業性が向上し、全体のコストを下げることができる。更に、1台のレーザ光源で複数箇所を同時に修正することができるので、装置全体のコストを下げることができる。
【0021】
以上のように本発明を実施の形態により説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で各種の変形が可能である。例えば、レーザ照射部にミラーなどによるスキャニング機構を設けると、回転体における除去部の面積や位置を調整することができる、軸受は、実施の形態に示すような転がり軸受に限らず、磁気軸受や、空気や油を潤滑剤としている動圧滑り軸受や静圧滑り軸受にも適用できる。特に、動圧滑り軸受や静圧滑り軸受のごとき高回転精度が必要とされる軸受を使用した高速回転体に、本発明の不つり合い修正装置を用いると高精度な不つり合い修正を行えるので好ましい。また、本発明は、回転軸が鉛直方向に延在する縦型回転体だけでなく、回転軸が水平に延在する横型回転体でも使用できる。
【0022】
【発明の効果】
第1の本発明の不つり合い修正装置によれば、回転体に対して収束ビームを照射するエネルギ源を有し、前記エネルギ源より収束ビームを照射することによって、前記回転体の一部を削除することにより、前記回転体の不つり合い修正を行うので、前記収束ビーム径を絞る或いは短時間の照射を行うことで、回転体を例えば1mg以下などごく少量だけ除去することが可能であり、それにより手間がかからず精度良く不つり合い修正を行うことができる。
【0023】
第2の本発明の不つり合い修正装置は、回転体を高速で回転させる駆動装置と、前記回転体の動的不つり合い状態を測定する測定装置と、前記回転体に対して収束ビームを照射するエネルギ源と、前記エネルギ源を駆動制御する制御装置と、を有し、回転する前記回転体に同期して、前記測定装置によって測定された動的不つり合い状態に応じて、前記エネルギ源より収束ビームを間欠的に照射することによって、前記回転体の一部を削除することにより、前記回転体の不つり合い修正を行うので、前記回転体を回転させながら不つり合い調整を高精度に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施の形態による不つり合い修正装置を示す概略構成図である。
【図2】第2の実施の形態による不つり合い修正装置を示す概略構成図である。
【図3】回転体の不つり合い修正を行う従来技術の不つり合い修正手法を説明するための図である。
【符号の説明】
1、1’ 回転体
2 定盤
3,4 軸受
5 カップリング
6 モータ
7,8 振動ピックアップ
9 振動計測器
10 制御装置
11 位相検出器
12,12’、13 レーザ光源
20 光ファイバ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is suitable for correcting the imbalance of a rotating body that rotates at high speed, and in particular, is used at a rotational speed exceeding 10,000 revolutions per minute. The present invention relates to an imbalance correcting device suitable for correcting an imbalance of a high-speed rotating body such as a charger, a centrifuge, and a hard disk drive, and to a high-speed rotating body with the imbalance corrected thereby.
[0002]
[Prior art]
Laser beam printer rotary polygon mirrors, turbochargers, etc. are driven at a rotational speed exceeding 10,000 revolutions per minute. Therefore, even with slight imbalances, vibrations that cannot be ignored often occur and are highly accurate. There is a problem that you have to correct the unbalance.
[0003]
FIG. 3 is a diagram for explaining a conventional imbalance correcting method for correcting the imbalance of a rotating body. Conventionally, as shown in FIG. 3, a rotating body is attached by attaching a counterweight w to a position where the shake is large with respect to the rotating
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional imbalance correction method performed by attaching the weight w as in the past, an adhesive is used to attach the weight w, and the adhesive scatters during the rotation of the
[0005]
On the other hand, according to the method of removing a part of the rotating body with a drill or the like, there is no problem such as scattering of the adhesive, but it is difficult to correct the unbalance with high accuracy. In other words, when high-speed rotation exceeds 10,000 rotations per minute, it is required to reduce the amount of residual unbalance as much as possible. However, when drilling holes, the drill diameter and processing depth should be less than a certain value. The current situation is that it is difficult to correct and unbalance correction with high accuracy is difficult.
[0006]
For example, when a 1 mm deep hole is drilled with a drill with a drill diameter of φ1 mm, the removal amount is (0.1 / 2) 2 × π × 0.1 = 0.000785 (cm 3 ) When the density is 7.8 g / cm 3 , the mass of the removed portion is 7.8 × 0.000785 = 0.006 g (6 mg). However, in the case of high speed rotation exceeding 10,000 rotations per minute, it is necessary to correct the imbalance with a value of 1 mg or less, desirably 0.5 mg, more desirably 0.1 mg or less. However, with the removal method using a drill, it is difficult to adjust the machining depth with high accuracy, and there is a limit to correcting the unbalance with high accuracy.
[0007]
The present invention has been made in view of the problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide an unbalance adjustment device that can perform unbalance adjustment with higher accuracy.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The imbalance correcting device of the first present invention comprises:
An energy source for irradiating the rotating body with a convergent beam;
By irradiating a convergent beam from the energy source, a part of the rotating body is deleted, and the imbalance of the rotating body is corrected.
[0009]
The imbalance correcting device of the second aspect of the present invention is:
A drive device for rotating the rotating body at high speed;
A measuring device for measuring the dynamic unbalanced state of the rotating body;
An energy source for irradiating the rotating body with a convergent beam;
A control device for driving and controlling the energy source,
A part of the rotating body is deleted by intermittently irradiating a convergent beam from the energy source according to the dynamic unbalance state measured by the measuring device in synchronization with the rotating rotating body. Thus, the unbalance of the rotating body is corrected.
[0010]
[Action]
According to the imbalance correcting device of the first aspect of the present invention, the rotating body has an energy source that irradiates a convergent beam, and a part of the rotating body is deleted by irradiating the convergent beam from the energy source. By doing so, the unbalance of the rotating body is corrected, and it is possible to remove the rotating body by a very small amount such as 1 mg or less by narrowing the convergent beam diameter or performing irradiation for a short time. Therefore, it is possible to correct the imbalance with high accuracy without taking time.
[0011]
Furthermore, if the energy source is a laser light source such as a carbon dioxide laser, excimer laser, or YAG laser, the output can be finely adjusted, so that the balance accuracy is improved, and the output is increased by increasing the output at the beginning of processing. This is preferable because it can be increased and the output reduced at the end of processing to reduce the removal amount and fine adjustment of the correction is possible. However, for example, an electron gun that irradiates an electron beam may be used.
[0012]
In addition, if there is an optical fiber that propagates the laser light emitted from the laser light source, laser light with high straightness can be emitted in any direction by bending the optical fiber. Increased freedom of position.
[0013]
Further, by correcting the unbalance of the rotating body by irradiating a convergent beam from the energy source and deleting at least two locations of the rotating body, it is possible to perform a more accurate correction.
[0014]
The imbalance correcting device according to the second aspect of the present invention is a drive device that rotates a rotating body at a high speed, a measuring device that measures a dynamic imbalanced state of the rotating body, and irradiates the rotating body with a convergent beam. A dynamic unbalanced state (for example, phase and amount of unbalanced) measured by the measuring device in synchronization with the rotating body that rotates, having an energy source and a control device that drives and controls the energy source; Accordingly, by intermittently irradiating a convergent beam from the energy source, the imbalance of the rotating body is corrected by deleting a part of the rotating body. Balance correction can be performed with high accuracy.
[0015]
In the case of the present invention, since the unbalance can be corrected by deleting a part of the rotating body as it is, the degree of unbalance does not change during rotation, and stable unbalance can be corrected. .
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating an imbalance correcting device according to a first embodiment. In FIG. 1, a high-speed rotating body, that is, the
[0017]
Adjacent to the
[0018]
The operation of this embodiment will be described. The
[0019]
FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing an imbalance correcting device according to the second embodiment. In the present embodiment, as shown in FIG. 2, the
[0020]
As described above, when the laser beam is irradiated through the
[0021]
As described above, the present invention has been described with reference to the embodiments. However, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications can be made within the scope of the technical idea of the present invention. For example, if a scanning mechanism such as a mirror is provided in the laser irradiation unit, the area and position of the removal unit in the rotating body can be adjusted. The bearing is not limited to the rolling bearing as shown in the embodiment, Also, it can be applied to a hydrodynamic slide bearing and a hydrostatic slide bearing using air or oil as a lubricant. In particular, it is preferable to use the imbalance correcting device of the present invention for a high-speed rotating body using a bearing that requires high rotational accuracy, such as a hydrodynamic sliding bearing and a hydrostatic sliding bearing, because it can correct the imbalance with high accuracy. . Further, the present invention can be used not only in a vertical rotating body in which the rotating shaft extends in the vertical direction but also in a horizontal rotating body in which the rotating shaft extends horizontally.
[0022]
【The invention's effect】
According to the imbalance correcting device of the first aspect of the present invention, the rotating body has an energy source that irradiates a convergent beam, and a part of the rotating body is deleted by irradiating the convergent beam from the energy source. By doing so, the unbalance of the rotating body is corrected, and it is possible to remove the rotating body by a very small amount such as 1 mg or less by narrowing the convergent beam diameter or performing irradiation for a short time. Therefore, it is possible to correct the imbalance with high accuracy without taking time.
[0023]
The imbalance correcting device according to the second aspect of the present invention is a drive device that rotates a rotating body at a high speed, a measuring device that measures a dynamic imbalanced state of the rotating body, and irradiates the rotating body with a convergent beam. An energy source, and a control device that drives and controls the energy source, and is converged by the energy source according to a dynamic unbalance state measured by the measuring device in synchronization with the rotating body that rotates. Since the imbalance of the rotating body is corrected by deleting a part of the rotating body by intermittently irradiating the beam, the imbalance adjustment can be performed with high accuracy while rotating the rotating body. it can.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an imbalance correcting device according to a first embodiment.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing an imbalance correcting device according to a second embodiment.
FIG. 3 is a diagram for explaining a conventional imbalance correcting method for correcting imbalance in a rotating body;
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記エネルギ源より収束ビームを照射することによって、前記回転体の一部を削除することにより、前記回転体の不つり合い修正を行うことを特徴とする不つり合い修正装置。An energy source for irradiating the rotating body with a convergent beam;
An imbalance correction apparatus for correcting an imbalance of the rotating body by irradiating a convergent beam from the energy source to delete a part of the rotating body.
前記回転体の動的不つり合い状態を測定する測定装置と、
前記回転体に対して収束ビームを照射するエネルギ源と、
前記エネルギ源を駆動制御する制御装置と、を有し、
回転する前記回転体に同期して、前記測定装置によって測定された動的不つり合い状態に応じて、前記エネルギ源より収束ビームを間欠的に照射することによって、前記回転体の一部を削除することにより、前記回転体の不つり合い修正を行うことを特徴とする不つり合い修正装置。A drive device for rotating the rotating body at high speed;
A measuring device for measuring the dynamic unbalanced state of the rotating body;
An energy source for irradiating the rotating body with a convergent beam;
A control device for driving and controlling the energy source,
A part of the rotating body is deleted by intermittently irradiating a convergent beam from the energy source in accordance with the dynamic unbalance state measured by the measuring device in synchronization with the rotating rotating body. Thus, an unbalance correction apparatus for correcting the unbalance of the rotating body.
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JP2002246560A JP2004082167A (en) | 2002-08-27 | 2002-08-27 | Device of correcting imbalance and high-speed rotator |
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- 2002-08-27 JP JP2002246560A patent/JP2004082167A/en active Pending
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