JP2011095163A - オートバランサ - Google Patents

Abstract

【課題】バランスヘッド部の重量のバランスを取りつつ、バランスヘッド部の回転方向の角度基準を識別可能とするオートバランサを提供すること。
【解決手段】本発明のオートバランサは、回転体の不釣合いを修正する略円盤状のバランスヘッド部と、前記バランスヘッド部の円盤面に設けられ検出手段により検出可能な複数の検出領域と、前記複数の検出領域の間に設けられた複数の無検出領域と、を有し、前記複数の無検出領域のうちの少なくとも１つは、前記バランスヘッド部の周方向の幅が他の前記無検出領域と異なること、を特徴とする。
【選択図】図４

Description

本発明はオートバランサに係り、特にバランスヘッド部の回転角度の検出に関する。

従来より、回転体（研削盤の研削砥石など）の軸線上に設置され回転体の不釣合いを修正するバランスヘッド部と、このバランスヘッド部に駆動電力や回転指令などを伝達するトランスミッタ部から構成されるオートバランサが存在する。

そして、回転体とともに回転するバランスヘッド部にセンサ検出領域を設け、別途設けられたフォトセンサ、ホールセンサ、うず電流センサなどのセンサにより、センサ検出領域を検出して、バランスヘッド部の回転方向の角度基準を検出することがなされている。

例えば、バランスヘッド部のトランスミッタ部側の面にセンサ検出領域として、例えば板状の検出用プレートを１箇所設け、トランスミッタ部内に設けたうず電流センサにより検出用プレートを検出してバランスヘッドの回転方向の角度基準を検出している。

また、特許文献１によれば、原点プレートに中心軸対象に２箇所設けたマーキング部がフォトセンサを遮った位置を基準にバランスヘッド部の回転方向の角度基準を検出している。

特許第２６１３４６４号公報

しかしながら、検出用プレートを１箇所設けた場合には、バランスヘッド部の重量がアンバランスとなってしまい、回転体の不釣合いを修正するオートバランサの機能を果たせないおそれがある。

また、特許文献１の発明のように原点プレートの中心軸対象にマーキング部を２箇所設けた場合には、検出されたマーキング部はバランスヘッド部の回転方向の角度基準である０度の位置、あるいは角度基準の位置から１８０度の位置のいずれに対応するものか区別がつかなくなってしまう。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、バランスヘッド部の重量のバランスを取りつつ、バランスヘッド部の回転方向の角度基準を識別可能とするオートバランサを提供すること、を目的とする。

前記目的を達成するために本発明のオートバランサは、回転体の不釣合いを修正する略円盤状のバランスヘッド部と、前記バランスヘッド部の円盤面に設けられ検出手段により検出可能な複数の検出領域と、前記複数の検出領域の間に設けられた複数の無検出領域と、を有し、前記複数の無検出領域のうちの少なくとも１つは、前記バランスヘッド部の周方向の幅が他の前記無検出領域と異なること、を特徴とする。

本発明によれば、複数の検出領域がバランスヘッド部の円盤面に設けられており、複数の検出領域の間に設けられた複数の無検出領域のうちの少なくとも１つは、バランスヘッド部の周方向の幅が他の無検出領域と異なるので、バランスヘッド部の重量のバランスを取りつつ、バランスヘッド部の回転方向の角度基準が識別可能となる。

本発明の一態様として、前記検出領域における前記バランスヘッド部の周方向についての一方の端部は、前記バランスヘッド部の径方向に対して斜めに形成されていること、を特徴とする。

本発明の一態様として、前記検出領域は、前記バランスヘッド部の周方向について２箇所形成されていること、を特徴とする。

本発明の一態様として、前記検出領域は、ドーナツ状に形成された領域を周方向に分割して形成された領域であること、を特徴とする。

本発明の一態様として、前記検出領域は、板状部材の検出面であること、を特徴とする。

本発明によれば、バランスヘッド部の重量のバランスを取りつつ、バランスヘッド部の回転方向の角度基準を識別可能とする。

本発明のオートバランサを研削盤の研削砥石に適用させた例を示す概要図である。 オートバランサの構成の概略を示したブロック構成図である。 修正作動部の概略構成図である。 バランスヘッド部の正面図であり、トランスミッタ部に対向させる面を示している。 バランスヘッド部の斜視図である。 うず電流センサの検出結果の一例を示す図である。 バランスヘッド部の他の実施例を示す図である。

以下、本発明について詳細に説明する。

〔研削砥石への適用例の概要〕
図１は、本発明のオートバランサを研削盤の研削砥石に適用させた例を示す概要図である。

図１に示すように、回転軸１０の一端側には、回転体である研削砥石１２が取り付けられている。一方、回転軸１０の他端側には、プーリー１４が取り付けられている。この回転軸１０は、軸受１６に支持されており、電動機（不図示）の出力がプーリー１４を介して伝達されることにより駆動する。

軸受１６には振動センサ１８が取り付けられており、研削砥石１２に不釣合いがある場合に、軸受１６に現れる振動を検出して振動信号を発する。

コントロールユニット２０は、振動センサ１８や後述するうず電流センサ３２（図２参照）などに接続され、また、演算回路（不図示）を持つマイクロコンピュータを内蔵する。そして、振動センサ１８からの振動信号と、うず電流センサ３２からの検出信号とをもとに演算回路において演算を行い、不釣合い修正信号を生成する。

研削砥石１２の側面の砥石フランジ２２には、振動センサ１８やコントロールユニット２０とともにオートバランサを構成する修正作動部２４が取り付けられている。修正作動部２４は、コントロールユニット２０からの不釣合い修正信号を受けて、内部に設けられたバランスウエイト（不図示）を相対移動させて研削砥石１２の不釣合いを修正する。

〔オートバランサの説明〕
図２は、オートバランサの構成の概略を示したブロック構成図である。図３は、修正作動部２４の周辺の概略構成図である。

図２に示すように、オートバランサは、振動センサ１８、コントロールユニット２０、修正作動部２４などから構成される。

図２と図３に示すように、修正作動部２４は、固定部であるトランスミッタ部２６と、回転部であるバランスヘッド部２８とから構成される。トランスミッタ部２６は、バランスヘッド部２８の回転軸Ｓと同心に固定されている。

図３に示すように、トランスミッタ部２６には送電用のコイル３０とうず電流センサ３２が構成されている。送電用のコイル３０は、バランスヘッド部２８の受電用のコイル３４に対向する位置に円環状に配置されている。うず電流センサ３２は、センサ面がバランスヘッド部２８側に向くように配置されている。

図２に示すように、トランスミッタ部２６にはコントロールユニット２０に接続する送電回路３６が構成され、送電回路３６の出力端子に送電用のコイル３０が接続される。また、うず電流センサ３２はコントロールユニット２０に接続されている。

図３に示すように、バランスヘッド部２８は受電用のコイル３４と位置検出プレート３７，３８が構成されている。受電用のコイル３４は、トランスミッタ部２６の送電用のコイル３０に対向する位置に円環状に配置されている。

図２に示すように、バランスヘッド部２８には受電回路４０が構成され、受電回路４０の入力端子に受電用のコイル３４が接続されている。また、受電回路４０の出力端子にモータドライブ回路４２が接続されている。モータドライブ回路４２には、不釣合い修正を行なうためのバランスウェイト（不図示）を回転軸Ｓ回りに変位させるためのモータ４４が接続されている。

以上のように構成されたオートバランサは、次のように作用する。

まず、コントロールユニット２０内の電源回路（不図示）から、トランスミッタ部２６内の送電回路３６へ電力が供給される。

送電回路３６は、供給された電力をコイル３０に通電させことにより、コイル３０には磁力線が生成される。そして、その電磁誘導作用により、バランスヘッド部２８内の受電用のコイル３４に電流が発生し、送電用のコイル３０から受電用のコイル３４へ向けて非接触状態下で電力の供給が行われる。

受電用のコイル３４に供給された電力は、受電回路４０に伝達され、さらに、モータドライブ回路４２へ供給される。これによりバランスヘッド部２８の各部はいつでも作動し得る状態となり、以後は作動指令を待つのみとなる。

そして、研削砥石１２を回転させると、研削砥石１２に不釣合いがあるときには振動センサ１８により振動が検出される。このように振動センサ１８にて振動が検出されると、検出信号がコントロールユニット２０に出力される。コントロールユニット２０では、入力された振動センサ１８の検出信号をもとに演算回路（不図示）にて、振動を消滅させるために必要な不釣合い修正信号を演算して、モータドライブ回路４２へ出力する。

そして、出力された不釣合い修正信号をもとに、モータドライブ回路４２でモータ４４のドライブ信号が生成されて、モータ４４へ出力される。

モータ４４は、入力されたドライブ信号に応じてバランスヘッド部２８内のバランスウエイト（不図示）を回転軸Ｓ回りに変位させ、不釣合い修正を行なう。

以上により、回転体の不釣合い修正を行なうことができる。

〔回転位置検出機構の説明〕
研削砥石１２の不釣合い修正を行なう際には、振動センサ１８の検出結果をもとに不釣合い修正信号の演算を行なうが、この演算に際しては、バランスヘッド部２８の各回転角度における振動センサ１８の検出結果を必要とする。

そこで、バランスヘッド部２８の回転基準位置を検出するための回転位置検出機構の説明を行なう。

図４は、修正作動部２４のバランスヘッド部２８の正面図であり、トランスミッタ部２６に対向させる面を示している。図５は、修正作動部２４のバランスヘッド部２８の斜視図である。

図４や図５に示すように、バランスヘッド部２８は、略円盤状に形成され、本体部２９と蓋部３１と位置検出プレート３７，３８などから構成される。本体部２９の内部には、前記のバランスウェイト（不図示）、受電用のコイル３４、受電回路４０、モータドライブ回路４２、モータ４４などが配置されている。

本体部２９におけるトランスミッタ部２６側の面（バランスヘッド部２８の円盤面）には、周方向に２箇所、金属の位置検出プレート３７，３８が配置されている。この位置検出プレート３７，３８は、バランスヘッド部２８が回転したときに、トランスミッタ部２６に内蔵されたうず電流センサ３２が検出動作を行う軌跡上に配置されている。

また、位置検出プレート３７，３８は、図４にて一点鎖線で示される基準軸５０を中心に左右対称、かつ、重量バランス位置に配置されている。これにより、バランスヘッド部２８の重量のバランスを取ることができる。

うず電流センサ３２は、図４の２点鎖線で示されるような軌跡上で検出動作を行う。そして、金属の位置検出プレート３７，３８が配置されている領域では検出され（検出ＯＮ）、金属の位置検出プレート３７，３８が配置されていない領域Ａと領域Ｂ（図４においてハッチングで示す領域）で検出されない（検出ＯＦＦ）。

ここで、図４に示すように、位置検出プレート３７，３８は、周方向の両端部の形状が異なっている。

仮に、周方向にほぼ４分割した１分割分の円周に相当する周方向の長さになるようにしつつ、位置検出プレート３７，３８の両端部を径方向にカットした場合には、位置検出プレート３７，３８の一方の端部は点線で示されるような形状になる。

これに対し本発明では、一方の端部３７Ａ，３８Ａを径方向に対して斜め方向にカットさせている。図４の例においては、位置検出プレート３７，３８の外周が延長されるように、一方の端部３７Ａ，３８Ａを径方向に対して斜め方向にカットさせている。これにより、位置検出プレート３７，３８が配置されていない領域Ａと領域Ｂにおいて、周方向の長さが異なることになる。

この領域Ａと領域Ｂは、うず電流センサ３２が無検出となる領域である。上記のように領域Ａと領域Ｂについて周方向の長さが異なることになるので、バランスヘッド部２８を回転させたときに、領域Ａと領域Ｂとでうず電流センサ３２における無検出時間が異なることになる。

そこで、例えば、図４に示すように基準軸５０に対し、一方の端部３７Ａ，３８Ａが上側になるようにしつつ位置検出プレート３７，３８を左右対称に配置された状態を、バランスヘッド部２８の回転基準位置として０度と設定する。なお、この時、うず電流センサ３２のセンサ面は、領域Ｂのほぼ基準軸５０上に位置している。そして、バランスヘッド部２８を回転させる。

すると、位置検出プレート３７，３８の周方向の両端部を単純に径方向にカットさせた場合（一方の端部が図４の点線に示す場合）には、図６（ａ）に示すように、領域Ａと領域Ｂにおける無検出時間が等しくなる。そのため、バランスヘッド部２８の回転角度が０度と１８０度とで、うず電流センサ３２の検出結果において差異が生じないので、区別ができない。

一方、位置検出プレート３７，３８の周方向の一方の端部を径方向に対して斜め方向にカットさせた場合（一方の端部が符号３７Ａ，３８Ａの実線で示す場合）には、図６（ｂ）に示すように、領域Ａと領域Ｂにおける無検出時間が異なる。すなわち、バランスヘッド部２８の回転角度が０度のときが含まれる領域Ｂの時間幅よりも、バランスヘッド部２８の回転角度が１８０度のときが含まれる領域Ａの時間幅のほうが長い。そのため、バランスヘッド部２８の回転角度が０度と１８０度とで、うず電流センサ３２の検出結果において差異が生じるので、区別ができる。

また、例えば、図４に示す状態をバランスヘッド部２８の回転基準位置として０度と設定し、この時、うず電流センサ３２のセンサ面は位置検出プレート３７の周方向の端部３７Ａに位置しており、検出された状態にある（検出ＯＮ）とする。すると、バランスヘッド部２８の回転角度が１８０度のときには、うず電流センサ３２のセンサ面は領域Ａ内に位置しており、無検出の状態にある（検出ＯＦＦ）。そのため、バランスヘッド部２８の回転角度が０度と１８０度とで、うず電流センサ３２の検出結果において差異が生じるので、区別ができる。

したがって、バランスヘッド部２８を連続回転させた場合に、バランスヘッド部２８の回転角度と振動センサ１８の検出信号との関係を正確に把握することができ、バランスヘッド部２８の各回転角度の振動センサ１８の検出結果を確実に認識できる。

本発明では、このように複雑な機構を必要とせず、安価で安定してバランスヘッド部２８の回転基準位置を特定させることができる。

また、上記の実施例では、うず電流センサ３２を使用したがこれに限らず、フォトセンサやホールセンサを使用することも考えられる。フォトセンサを使用する場合には、例えば、位置検出プレート３７，３８における受光面をミラーなどの反射面にしておけば、検出精度が高まる。

また、上記の実施例では、バランスヘッド部２８の本体部と別体の位置検出プレート３７，３８を考えたが、これに限らず、バランスヘッド部２８の本体部に位置検出プレート３７，３８に相当する形状の凸部を設けた一体物であってもよい。

また、上記の実施例では、位置検出プレート３７，３８の周方向の一方の端部を符号３７Ａ，３８Ａに示すように径方向に対して斜め方向にカットさせたが、これに限らず、位置検出プレート３７，３８の周方向の一方の端部を単純に周方向に延長させて径方向にカットさせてもよい。これによっても、領域Ａと領域Ｂの周方向の幅を異ならせることができ、領域Ａと領域Ｂにおけるうず電流センサ３２の無検出時間を異ならせることができる。

また、例えば、４つ以上の偶数個の位置検出プレート３７，３８を基準軸５０に対し左右対称に配置すれば、うず電流センサ３２の検出結果より、バランスヘッド部２８におけるより多くの回転角度の検出ができる。

また、図７に示すように、位置検出プレート３７，３８の外周部となす角度が鋭角になるように位置検出プレート３７，３８の周方向の一方の端部または両端部をカットしてもよい。これによれば、バランスヘッド部２８の偏芯が発生したときに、うず電流センサ３２の無検出時間に変化が生じやすくなるので、バランスヘッド部２８の偏芯検出ができる。

以上のように、本発明は、位置検出プレート３７，３８がバランスヘッド部２８のトランスミッタ部２６に対向する面に左右対称に設けられており、位置検出プレート３７，３８の間に設けられた無検出の領域Ａと領域Ｂの周方向の幅が異なるので、バランスヘッド部２８の重量のバランスを取りつつ、バランスヘッド部２８の回転方向の角度基準が識別可能となる。

以上、本発明のオートバランスについて詳細に説明したが、本発明は、以上の例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはもちろんである。

１０…回転軸、１２…研削砥石、１８…振動センサ、２０…コントロールユニット、２４…修正作動部、２６…トランスミッタ部、２８…バランスヘッド部、３２…うず電流センサ、３７，３８…位置検出プレート、４２…モータドライブ回路、４４…モータ

Claims (5)

1. 回転体の不釣合いを修正する略円盤状のバランスヘッド部と、
   前記バランスヘッド部の円盤面に設けられ検出手段により検出可能な複数の検出領域と、
   前記複数の検出領域の間に設けられた複数の無検出領域と、を有し、
   前記複数の無検出領域のうちの少なくとも１つは、前記バランスヘッド部の周方向の幅が他の前記無検出領域と異なること、
   を特徴とするオートバランサ。
2. 前記検出領域における前記バランスヘッド部の周方向についての一方の端部は、前記バランスヘッド部の径方向に対して斜めに形成されていること、
   を特徴とする請求項１のオートバランサ。
3. 前記検出領域は、前記バランスヘッド部の周方向について２箇所形成されていること、
   を特徴とする請求項１または２のオートバランサ。
4. 前記検出領域は、ドーナツ状に形成された領域を周方向に分割して形成された領域であること、
   を特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つのオートバランサ。
5. 前記検出領域は、板状部材の検出面であること、
   を特徴とする請求項１乃至４のいずれか１つのオートバランサ。

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