JP2006214884A - バランス修正装置およびバランス修正方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 回転体のバランス修正位置を高精度に特定し、回転体のアンバランスを安価に容易に修正するバランス修正装置およびバランス修正方法を提供する。
【解決手段】 回転体１０はシャフト１２と回転本体２０とを組み付けて構成されている。シャフト１２の一端に、切欠１４が１箇所形成されている。回転本体２０の樹脂部４２はコア部３０とコア部３０との間に挟まれており、回転本体２０の回転方向に６個等間隔に配列されている。センサ１０２はシャフト１２の切欠１４の位置を検出し、センサ１０４は樹脂部４２の位置を検出する。分周部１１６において樹脂部４２を検出した基準２信号を６分周して基準３信号を求め、基準位置演算部１１４において、切欠１４を検出した基準１信号に対する基準３信号の回転位置を特定し回転本体２０の回転方向の基準位置とする。この基準位置から、回転本体２０のバランス修正位置を特定する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、回転体のアンバランスを修正するバランス修正装置およびバランス修正方法に関する。

従来、回転体を回転させ、回転体のアンバランスを測定してバランス修正位置及びバランス修正量を特定し、バランス修正量に応じてバランス修正位置を加工することにより、回転体のアンバランスを修正することが知られている。アンバランスの修正は、例えばドリルやカッタ等によって回転体を切削するか、あるいは錘を付けることによって行われる。

ところで、回転体には、回転方向に１箇所形成されている第１マークを有する基準位置部材と、この基準位置部材に組み付けられ回転方向に等間隔で配置されている第２マークを有する回転本体とを備えるものがある。回転体のバランス修正は、第２マークを有する回転本体に対して行われる。

このような基準位置部材と回転本体とを組み付けた回転体では、基準位置部材の第１マークを検出し、この第１マークを回転体の回転方向の基準位置とすれば、この基準位置からアンバランスのある回転方向の位置を特定することはできる。そして、基準位置部材と回転本体との回転方向の組付け位置が回転体毎に同じであれば、第１マークを回転方向の基準位置として、バランス修正対象である回転本体のバランス修正位置を特定することができる。しかし、基準位置部材と回転本体との回転方向の組付け位置は回転体毎にばらつくので、第１マークを基準位置として特定した回転本体のバランス修正位置は、不正確である。したがって、基準位置部材の第１マークを基準位置として回転本体のバランス修正位置を特定することはできない。

また、バランス修正対象である回転本体のいずれかの第２マークを基準位置にできれば、第２マークとバランス修正位置とは同じ回転本体に属しているので、第２マークの基準位置から回転本体のバランス修正位置を特定できる。例えば、回転方向に等間隔で配置された複数の第２マークを位置センサで検出して分周し、得られた信号を基準位置とすればよい。

しかしながら、第２マークは回転方向に等間隔に配置されているので、分周して回転体の１周中に１箇所得られた信号からは、複数ある第２マークの中でどの第２マークが分周により得られた信号に相当するかを特定できない。それ故、第２マークを検出した位置信号からバランス修正位置を特定することはできない。
そこで、例えばバランス修正位置を特定するための特定ステーションにおいて、第２マークの検出信号を分周して得られる信号が回転体を設置したときに上方に位置する第２マークに相当するように回転体を位置決めし、バランス修正量に応じてバランス修正位置を加工する修正ステーションにおいても、同じ第２マークが初期位置で上方に位置するように設置すれば、この第２マークを基準位置としてバランス修正位置を特定しアンバランスを修正できる。

しかしながら、特定ステーションから修正ステーションに回転体を搬送するときに回転体の回転を拘束し、基準位置とした第２マークの回転位置が変化しないようにする必要がある。そのため、回転体の位置決め、ならびに位置決めした状態で回転体をステーション間で搬送する機能および工数が必要になるので、コストおよびバランス修正工数が増加するという問題がある。

本発明は上記問題を解決するためになされたものであり、回転体のバランス修正位置を高精度に特定し、回転体のアンバランスを安価に容易に修正するバランス修正装置およびバランス修正方法を提供することを目的とする。

請求項１から３記載の発明において、第１マークの回転方向の位置を検出する第１センサの基準１信号は、回転体の１周中に１個発生する信号であるから、基準１信号は回転方向の位置を特定できる信号である。したがって、この基準１信号に対して、複数の第２マークを検出した複数の位置信号を有する基準２信号の各位置信号の回転方向の位置を特定できる。それ故、基準２信号の特定の位置信号を回転本体の回転方向の基準位置信号として採用すれば、この基準位置信号を元に回転本体のバランス修正位置を特定できる。

このように回転体の回転方向の位置を特定できる基準１信号と、バランス修正対象である回転本体に属し、バランス修正位置に対して回転方向の位置ずれがない第２マークの基準２信号とを元に、基準２信号から特定の位置信号を回転本体の回転方向の基準位置とすることにより、この基準位置信号を元に回転本体のバランス修正位置を高精度に特定できる。

また、基準１信号および基準２信号を元に特定した基準位置信号からバランス修正位置を特定できるので、回転体を位置決めする必要がない。したがって、回転体を位置決めする設備が不要であり、回転体のアンバランスを安価に容易に修正できる。
請求項３記載の発明によると、複数の回転体において、第１マークに対して回転方向に同じ順番の位置にある第２マークを基準位置にすれば、同じ基準位置にある第２マークを元に特定したアンバランス位置、バランス修正位置およびバランス修正量のデータを繰り返し計測したり、特定の修正位置を修正した前後のアンバランス量を計測、比較する等のバランス修正装置の調査および評価に要する時間を短縮できる。

請求項４記載の発明において、第１マークは回転体の１周中に１個存在するので、第１マークは回転体において回転方向の位置を特定できるマークである。複数の第２マークの回転方向の位置は第１マークに対して特定できる。したがって、第２マークの特定の位置を基準位置として採用し、この基準位置を元に回転本体のバランス修正位置を特定できる。

このように回転体の回転方向の位置を特定できる第１マークの位置と、バランス修正対象である回転本体に属し、バランス修正候補位置に対して回転方向の位置ずれがない第２マークの位置とを元に、複数の第２マークから特定の第２マークの位置を基準位置とすることにより、この基準位置を元に回転本体のバランス修正位置を高精度に特定できる。
また、第１マークの位置および第２マークの位置を元に特定した基準位置からバランス修正位置を特定できるので、回転体を位置決めする必要がない。したがって、回転体を位置決めする設備が不要であり、回転体のアンバランスを安価に容易に修正できる。

以下、本発明の複数の実施形態を図に基づいて説明する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態のバランス修正装置がアンバランスを修正する回転体を図３に示す。回転体１０は、例えば燃料ポンプに用いられる電磁駆動部である。回転体１０を燃料ポンプに用いる場合、外周縁に羽根溝を設けたインペラがシャフト１２の一端に取り付けられ、回転体１０の外周側に永久磁石が設置される。整流子５０で整流された電流が各コイル４４（図４参照）に供給されることにより回転体１０が回転駆動され、回転体１０とともにインペラが回転することにより吸入した燃料が加圧される。

回転体１０は、基準位置部材としてのシャフト１２と回転本体２０とからなる。シャフト１２は、回転本体２０に相対回転不能に固定されている。シャフト１２の一端に、インペラを嵌合しインペラの回転方向を位置決めする第１マークとしての切欠１４が１箇所形成されている（図４参照）。シャフト１２の外周には、金属製のコア部３０が回転方向に６個設置されている。６個のコア部３０は全て同形状であり、回転本体２０の回転方向に等間隔に配列されている。コア部３０とコア部３０との間に挟まれている樹脂部４２は、特許請求の範囲に記載の第２マークに相当する。コア部３０は等間隔に配列されているため、結果として樹脂部４２は回転本体２０の回転方向に等間隔に配置されている。図５に示すように、本実施形態の回転体１０においては、回転体１０のアンバランスを修正する候補位置は、回転本体２０の各コア部３０の中央部３２である。コア部３０の中央部３２は、樹脂部４２に対してその回転方向の位置を相対的に特定できる。

図４は、回転体１０の分解斜視図である。回転本体２０は、中央コア２２、６個の磁極コイル部２４、整流子５０およびカバー５２を有している。シャフト１２は中央コア２２に圧入されている。６個の磁極コイル部２４は中央コア２２の外周に回転方向に設置され、中央コア２２と結合している。各磁極コイル部２４は、コア部３０、樹脂製のボビン４０、およびボビン４０毎に巻線を集中巻きして形成されているコイル４４を有している。６個の磁極コイル部２４は同一構成である。前述した樹脂部４２は、ボビン４０のうち回転本体２０の外周面に露出している部分に相当する。６個の磁極コイル部２４の一方の軸方向側に整流子５０が組み付けられ、６個の磁極コイル部２４の整流子５０と反対側の他方の軸方向側をカバー５２が覆っている。

図１は、本発明の第１施形態によるバランス修正装置１００を示す構成図である。バランス修正装置１００は、センサ１０２、１０４、バランス計測部１１０を備えており、バランス修正位置およびバランス修正量を特定する特定ステーションに設置される。特定ステーションでバランス修正位置およびバランス修正量を特定された回転体１０は、次の修正ステーションにおいて、コア部３０の中央部３２を切削することによりアンバランスを修正される。

第１センサとしてのセンサ１０２、および第２センサとしてのセンサ１０４は位置センサであり、例えば渦電流式のギャップセンサや光学センサが用いられる。センサ１０２はシャフト１２の切欠１４を検出するセンサであり、図２において基準１信号を出力する。
センサ１０４は金属に反応するセンサであり、本実施形態ではコア部３０に反応する。センサ１０４は、図２において基準２信号を出力する。センサ１０４の出力信号はコア部３０に反応している間はＯＮになり、コア部３０に反応していない間はＯＦＦになる。換言すると、センサ１０４は出力信号がＯＦＦの間は樹脂部４２に反応している。したがって、センサ１０４は樹脂部４２に反応するセンサであるともいえる。図２の基準２信号では、説明上、樹脂部４２に反応しているときをＯＮにしている。

制御手段としてのバランス計測部１１０は、回転基準演算部１１２、バランス修正演算部１２０等を有している。回転基準演算部１１２、バランス修正演算部１２０は、それぞれＣＰＵやメモリなどを備えている。本実施形態では、バランス計測部１１０における処理は、制御プログラムにより処理される。
回転基準演算部１１２は、回転本体２０のいずれかの樹脂部４２を回転本体２０の回転方向の基準位置として特定する。バランス修正演算部１２０は、回転体１０を回転させながら図示しない振動センサで測定したアンバランス量、および樹脂部４２に対するアンバランス位置から、バランス修正量および樹脂部４２に対する相対的なバランス修正位置を演算する。

次に、回転本体２０の回転方向の基準位置を特定する手順について述べる。
（１）位置検出
特定ステーションにおいて、回転体１０を回転させながら、センサ１０２で切欠１４を検出し、センサ１０４で樹脂部４２を検出する。
（２）基準位置特定
回転基準演算部１１２の分周部１１６は、センサ１０４の基準２信号を６分周して図２に示す基準３信号を得る。基準３信号は、回転体１０が１回転する間に１箇所形成される。この基準３信号だけでは、どの樹脂部４２が分周により選択されたかを特定できない。そこで、基準位置演算部１１４において、基準３信号の時間間隔ｔ１と、基準３信号から基準１信号までの時間間隔ｔ２とから、基準３信号に対する基準１信号の回転方向の位置、言い換えれば基準１信号に対する基準３信号の回転方向の位置を算出する。
例えば、ｔ１＝３０ｍｓ、ｔ２＝１０ｍｓとすると、基準３信号を基準位置の０°としたときの基準１信号の角度は、３６０°×１０／３０＝１２０°である。つまり、基準１信号を基準位置の０°としたときの基準３信号の角度は２４０°である。

バランス修正演算部１２０では、回転体１０を回転させながら振動センサ等で検出したアンバランス検出信号を元に、基準３信号に対するバランス修正位置およびバランス修正量を演算する。バランス修正演算部１２０で演算する基準３信号に対するバランス修正位置とは、基準３信号に対して回転方向に何番目のコア部３０の中央部３２として相対的に特定される位置である。
したがって、基準１信号を元に回転方向位置を特定された基準位置信号としての基準３信号と、バランス修正演算部１２０で演算した基準３信号に対する相対的なバランス修正位置とから、回転本体２０においてバランス修正位置を特定できる。

（３）バランス修正
特定ステーションから修正ステーションに回転体１０を搬送する。そして、回転方向の位置を特定された基準３信号と、基準３信号に対する相対的なバランス修正位置とから、回転方向に等間隔に６個配列されたコア部３０からバランス修正位置に該当するコア部３０の位置を特定する。そして、バランス修正量に応じて特定されたコア部３０の中央部３２を切削して回転体１０のアンバランスを修正する。

このように、本実施形態のバランス修正装置１００およびバランス修正方法では、回転体１０の回転位置を拘束することなく、回転本体２０の基準位置を特定し、この基準位置に基づいてバランス修正位置を高精度に特定できる。したがって、回転体１０の回転位置を拘束することなく、特定ステーションから修正ステーションに回転体１０を搬送し、回転体１０のアンバランスを修正できる。

ところで、センサ１０２、１０４が回転体１０に対して同じ回転角度位置に設置されている場合は、センサ１０２、１０４が検出する信号の角度位置は、実際の切欠１４と樹脂部４２の角度位置に一致する。しかし、センサ１０２、１０４が回転体１０に対して異なる回転角度位置、例えば１８０°反対の回転角度位置に設置されている場合は、基準位置となる基準３信号から１２０°＋１８０°＝３００°の位置に基準１信号が存在することになる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態を図６および図７に示す。尚、第１実施形態と実質的に同一構成部分には同一符号を付し、説明を省略する。
図６に示すバランス修正装置１３０では、バランス計測部１４０の回転基準演算部１４２は、基準１信号がＯＮしてから、回転方向に対して基準２信号の１番から６番のＯＮ信号のうち、何番目のＯＮ信号を基準３信号とするかを特定する。図７では、基準１信号がＯＮしてから、最初にＯＮする基準２信号を基準３信号としている。基準３信号としては、１番目の基準２信号ではなく、２番〜６番のいずれの基準２信号を基準３信号としてもよい。

このように回転基準演算部１４２では、基準１信号に対して特定の回転位置にある基準３信号を回転本体２０の回転方向の基準位置とする。バランス修正演算部１４４では、回転体１０を回転させながら振動センサ等で検出したアンバランス検出信号を元に、基準３信号に対するバランス修正位置およびバランス修正量を演算する。バランス修正演算部１４４で演算する基準３信号に対するバランス修正位置とは、基準３信号に対して回転方向に何番目のコア部３０の中央部３２として相対的に特定される位置である。

そして、回転方向の位置を特定された基準３信号と、基準３信号に対する相対的なバランス修正位置とから、バランス修正位置に該当するコア部３０の位置を特定する。そして、バランス修正量に応じて特定されたコア部３０の中央部３２を切削することにより回転体１０のアンバランスを修正する。
第２実施形態では、回転本体の２０の回転方向の基準位置として特定する樹脂部４２の位置が切欠１４に対して回転方向に何番目の樹脂部４２であるかを決めることにより、複数の回転体において、切欠１４に対して同じ位置にある樹脂部４２を基準位置とすることができる。したがって、同じ基準位置にある樹脂部４２を元に特定したアンバランス位置、アンバランス量、バランス修正位置およびバランス修正量のデータを繰り返し計測したり、特定の修正位置を修正した前後のアンバランス量を計測、比較する等のバランス修正装置の調査および評価に要する時間を短縮できる。

以上説明した本発明の上記複数の実施形態では、回転体１０において回転方向の位置を特定できる第１マークとしての切欠１４の位置と、回転方向の位置を特定できないが、回転本体２０のバランス修正候補の位置を特定できる第２マークとしての樹脂部４２の位置とから、回転方向に複数設置されている樹脂部４２のうち１個の樹脂部４２の位置を回転本体２０の回転方向の基準位置として特定した。したがって、この基準位置から回転本体２０のバランス修正位置を特定し、回転体１０のアンバランスを修正できる。

また、シャフト１２の切欠１４を基準として回転本体２０の特定の樹脂部４２の位置を基準位置とするので、特定ステーションにおいて、回転体の回転方向の設置位置を特定する必要がない。さらに、特定ステーションから修正ステーションに回転体を搬送するときにも、回転体を位置決めすることなく、修正ステーションにおいてバランス修正量に応じてバランス修正位置を加工できる。したがって、回転体を位置決めする設備が不要になり、設備のコストが低下する。また、回転体の位置決めに要する時間を省略し、回転体のバランス修正サイクルを短縮できる。

（他の実施形態）
上記複数の実施形態では、燃料ポンプの電磁駆動部をアンバランスを修正する回転体として例示したが、基準位置部材に１個の第１マークがあり、基準位置部材に組み付ける回転本対に回転方向に等間隔に設置されている第２マークがあり、回転本体がバランス修正対象であれば、どのような回転体にも本発明のバランス修正装置およびバランス修正方法を適用できる。
尚、何等かのセンサで検出可能であれば、第１マークおよび第２マークをどのように形成してもよく、例えば外周に形成した凹凸でもよいし、外周面に塗布した塗料でもよいし、外周面に貼り付けたシールでもよい。

本発明の第１実施形態に係るバランス修正装置を示す構成図である。 第１実施形態の基準１信号、基準２信号、基準３信号を示す説明図である。 第１実施形態の回転体を示す斜視図である。 第１実施形態の回転体を示す分解斜視図である。 （Ａ）は回転体の模式図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。 本発明の第２実施形態に係るバランス修正装置を示す構成図である。 第２実施形態の基準１信号、基準２信号、基準３信号を示す説明図である。

符号の説明

１０ 回転体、１２ シャフト（基準位置部材）、１４ 切欠（第１マーク）、３０ コア部、４２ 樹脂部（第２マーク）、１００ バランス修正装置、１０２ センサ（第１センサ）、１０４ センサ（第２センサ）、１１０ バランス計測部（制御手段）

Claims (4)

1. 回転方向に１箇所形成されている第１マークを有する基準位置部材と、前記基準位置部材に組み付けられ、回転方向に等間隔に複数配置されている第２マークを有しバランスの修正対象である回転本体とを備える回転体のアンバランスを修正するバランス修正装置であって、
   前記第１マークの回転方向の位置を検出する第１センサと、
   前記第２マークの回転方向の位置を検出する第２センサと、
   前記回転本体のバランス修正位置を特定するための前記回転本体の回転方向の基準位置を特定する制御手段と、
   を備え、
   前記制御手段は、前記第１センサが前記第１マークを検出した基準１信号と、前記第２センサが複数の前記第２マークを検出した基準２信号とを元に、前記第２マークを検出した複数の位置信号を有する前記基準２信号から特定の前記位置信号を前記回転本体の回転方向の基準位置信号とすることを特徴とするバランス修正装置。
2. 前記制御手段は、前記基準２信号を分周して回転方向に１箇所形成される基準３信号を抽出し、前記基準１信号と前記基準３信号との角度差から前記基準１信号に対する前記基準３信号の位置を特定し、前記基準３信号を基準位置信号とすることを特徴とする請求項１記載のバランス修正装置。
3. 前記回転体の１周中において前記第２マークを検出した前記基準２信号の位置信号数をｎとすると、前記制御手段は、前記基準１信号に対して回転方向にｋ（ｋ＝１、・・・、ｎ）番目の基準２信号を前記基準位置信号とすることを特徴とする請求項１記載のバランス修正装置。
4. 回転方向に１箇所形成されている第１マークを有する基準位置部材と、前記基準位置部材に組み付けられ、回転方向に等間隔で複数配置されている第２マークを有しバランス修正対象である回転本体とを備える回転体のアンバランスを修正するバランス修正方法であって、
   前記第１マークおよび前記第２マークの回転方向の位置を検出する位置検出段階と、
   前記回転本体のバランス修正位置を特定するための前記回転本体の回転方向の基準位置を特定する基準位置特定段階と、
   を含み、
   前記基準位置特定段階において、前記第１マークの位置と、複数の前記第２マークの位置とを元に、複数の前記第２マークの位置から特定の前記第２マークの位置を前記基準位置とすることを特徴とするバランス修正方法。
   

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