JP2721361B2 - 回転体のバランス調整装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、回転体の回転時におけるアンバランスを修
正するための回転体のバランス調整装置に関する。

［従来の技術］ たとえば、研削作業において、研削砥石（以下砥石と
呼ぶ）を載置した主軸の回転時におけるバランスが優れ
ていると、加工面の面粗さを向上させることができるこ
とは良く知られている。そこで、研削盤は主軸を単体で
回転させるときはもちろんのこと、砥石を載置したとき
にも振動しないように剛性を持たせてある。しかしなが
ら、一般に消耗品である砥石はバランスが良くないた
め、砥石を載置した主軸には回転時に微小振動が発生
し、加工面の面粗さを向上させることができない。この
ため、砥石を載置した主軸の回転時におけるバランスを
精度よく調整するバランスウエイトが用いられる。

次に、このバランスウエイトを用いた砥石のバランス
調整方法を第４図（ａ）に示す振動波形図および第４図
（ｂ）に示す砥石の平面図を参照しながら説明する。砥
石にアンバランスが生じると、前述のように主軸に振動
が発生する。この振動は適宜個所に設けられた振動測定
装置により測定され、振動の大きさが表示される。この
振動は通常、第４図（ａ）に示すように正弦波形とな
る。第４図（ａ）で横軸には砥石の円周上の位置（角
度）が、又縦軸には振動の大きさがとつてある。このよ
うな振動波形において、アンバランスは当該振動波形の
山（又は谷）の部分に相当する位置に存在するものと考
えられる。したがつて、回転中心に関して当該位置と対
称位置に、当該アンバランスと同量のアンバランスがで
きるようにバランスウエイトを移動調整させてやれば、
砥石に生じたアンバランスを打消すことができる。

一方、上記振動波形における山（又は谷）の部分に相
当する位置は、第４図（ｂ）に示すように、砥石１の表
面（又は砥石１と一体回転する回転体）の所定位置Ｓを
基準位置とすることにより特定することができる。この
基準位置Ｓは第４図（ａ）に同一符号Ｓで示されてい
る。このように、基準位置Ｓを定めることにより、振動
波形の山の位置α（位置Ｓからα゜離れた位置）を検出
することができる。そして、この位置αに基づいて前述
のようにバランスウエイトの移動が行なわれ、アンバラ
ンスが修正される。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、上記基準位置Ｓを定め、そこからの位置α
を求めるには、たとえば基準位置Ｓに貼着する反射体、
その対向位置に設けられる光源および前記反射体からの
反射光を受光する受光素子、さらに、振動測定装置で得
られる信号に基づいて第４図（ａ）に示す振動波形を表
示するオシロスコープ、および前記受光素子からの信号
に基づいてオシロスコープの振動波形表示面上に基準位
置Ｓを表示させる手段が必要である。そして、このよう
な手段は、バランス調整装置を大形化かつ複雑化すると
ともに高価なものにするという問題があつた。これらの
問題は砥石に限ることはなく、他の種々の回転体におい
ても同様に生じ得る問題である。

なお、前者の問題を解決するため、メータを備えた振
動測定装置のみを設け、当該メータをみながら各バラン
スウエイトを振動が最小となる位置に移動させる手段が
考えられるが、この手段では、各バランスウエイト相互
の開き角度と円周方向位置の組合せが無限に存在するた
め、バランスウエイトの移動は試行錯誤の繰返しとな
り、振動が最小となる位置を見出すまでには極めて長時
間を要することとなる。したがつて、この手段は到底採
用し得ない。

本発明の目的は、上記従来技術における課題を解決
し、振動の大きさのみに基づき、かつ、短時間でバラン
スウエイトの最適位置を定めることができる回転体のバ
ランス調整装置を提供するにある。

［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成するため、本発明は、回転体のアン
バランスによる振動を測定する振動測定手段と、前記ア
ンバランス修正のため前記回転体と一体に回転し前記回
転体の円周方向に移動可能に設けられた複数のバランス
ウエイトとを備えたものにおいて、前記複数のバランス
ウエイト相互の開き角度が最小になつたことを検出する
検出手段と、前記各バランスウエイトの駆動およびその
駆動方向を光により指令する指令手段と、前記回転体と
一体に回転し前記指令手段の出力信号を受信する光セン
サと、前記回転体と一体に回転し前記光センサの受信信
号に基づき当該受信信号に対応するバランスウエイトの
駆動を制御する制御部とを設けたことを特徴とする。

［作用］ まず、指令手段により所定の光信号を出力し、これを
受けた制御部は各バランスウエイトをそれら相互の開き
角度が最小となるように駆動する。そして、これらの開
き角度が最小となつたときこれを検出手段が検出する。
次いで、指令手段により他の光信号を出力し、制御部は
これに応じて、各バランスウエイトをそれら相互の開き
角度が最小の状態のまま同一方向に駆動する。この駆動
が継続する間、振動測定値が観察され、これが最小値に
なる位置で各バランスウエイトを停止させる。次に、各
バランスウエイトのうち任意のものを選び、それらを同
数になるように２つの組に分ける。そして、これら２つ
の組のバランスウエイトを指令手段により互いに逆方向
に移動させる。そして、振動測定値が最小となつたとき
当該移動を停止させる。このときの各バランスウエイト
の位置が最適位置となる。

［実施例］ 以下、本発明を図示の実施例に基づいて説明する。

第１図（ａ）〜（ｆ）は本発明の実施例に係るバラン
ス調整装置を使用して砥石のバランス調整を行うときの
調整工程を示す説明図、第２図は本発明の実施例に係る
バランス調整装置（バランサ）を用いた研削盤における
砥石周辺の概略図、第３図は第１図に示すバランサの断
面図である。理解を容易にするため、本実施例のバラン
ス調整装置を使用した調整工程を説明する前にまず、第
２図および第３図に示すバランサについて説明する。第
２図で、１は砥石、２は砥石の１の固定側フランジ、３
は砥石軸、４は砥石軸３を可回転に支持する研削盤の主
軸頭である。５は振動測定装置であり、主軸頭４に固定
された振動ピツクアツプ5a、および振動ピツクアツプ5a
の出力を表示する指示メータ5bで構成されている。振動
ピツクアツプ5aは振動を検出しその検出値に比例した電
気信号を出力する。指示メータ5bは当該電気信号に応じ
て指針により振動の振幅の大きさを指示する。６は砥石
１の移動側フランジを兼ねたバランサである。砥石軸３
の回転により、砥石１、フランジ２およびバランサ６も
一体回転し、このとき生じた振動の大きさは指示メータ
5bに指示される。

上記バランサ６の構成の詳細が第３図に示されてい
る。第３図で、10はバランサ６のケース、11a,11bはケ
ース10に固定されたモータ、12a,12bはモータ11a,11bの
小歯車、13a,13bはそれぞれ小歯車12a,12bと噛合う内歯
歯車である。14a,14bはそれぞれ内歯歯車13a,13bに装着
されたバランスウエイト、15a,15bは内歯歯車13a,13bに
固定された近接センサである。16は内歯歯車13a,13b間
の間隔を保持するスペーサを示す。17はケース10に固定
されたカバーであり、小孔17aおよび17bがあけられてい
る。18はケース10に固定された制御基板を示す。この制
御基板18には、光パルス解読回路、モータ11a,11bの駆
動回路等の所要の回路および電源が備えられている。19
は小孔17bと対向して制御基板18上に固定された発光ダ
イオードであり、近接センサ15a,15bが対向したとき発
光するように回路が構成されている。20は小孔17aに対
向して制御基板18上に固定された赤外線センサである。
21はカバー17の反対側においてケース10に固定されたカ
バーである。

次に、本実施例のバランサの動作を説明する。モータ
11aを駆動すると小歯車12aが回転し、これと噛合う内歯
歯車13aも回転する。これにより、バランスウエイト14a
および近接センサ15aも回転する。同じく、モータ11bを
駆動するとバランスウエイト14bおよび近接センサ15bが
回転する。このように、バランスウエイト14a,14bは互
いに独立に回転移動することができる。

上記のように、バランスウエイト14a,14bを移動させ
て行なうバランスの調整は、砥石１の回転中、したがつ
てバランサ６の回転中に実施される。このため、本実施
例では、モータ11a,11bの駆動指令は光線を用いて行な
われる。即ち、バランス調整を行なう作業者が図示しな
い光パルス信号発信器から回転中の赤外線センサ20の軌
道に向けて光パルス信号（赤外線）を出力すると、赤外
線センサ20はこれを受信する。この受信された信号は制
御盤18に備えられた光パルス解読回路で解読され、モー
タ駆動回路を介して当該受信された信号に対応したモー
タを駆動することになる。なお、モータの停止は光パル
ス信号発信器からの出力を停止することにより行なわれ
る。

上記動作の説明から明らかなように、光信号発信器か
らの信号としては、バランスウエイト14a,14bをそれぞ
れ時計方向（CW）および反時計方向（CCW）に移動させ
る４種の指令信号があればよい。しかしながら、後述す
る本実施例では、調整過程で調整に都合のよい指令信号
として、上記とは異なる４種の指令信号を光パルス信号
発信器から出力するように設定されている。この４種の
指令信号を次表に示す。

これら指令信号Ｉ〜IVは光パルス信号発信器に備えら
れた４つの押ボタンを選択的に押圧することにより任意
に出力し得る。

次に、本実施例で実行されるバランス調整工程を第１
図（ａ）〜（ｆ）示す説明図を参照しながら説明する。
第１図（ａ）〜（ｆ）で、14a,14bはバランスウエイ
ト、UBはアンバランス量を示す。又、Ｏは回転軸方向か
らみたバランスウエイト14a,14bの軌跡を示す。このバ
ランス調整工程では、調整作業を行う作業者は、前述の
光パルス信号発信器を手に持ち、バランサ６の赤外線セ
ンサ20と対向し、かつ、指示メータ5bを観察し得る場所
に位置する。今、砥石１の回転速度が一定の速度に達し
ており、又、バランスウエイト14a,14bは第１図（ａ）
に示す位置にあり、砥石１のアンバランスUBも第１図
（ａ）に示す位置にあるものとする。なお、砥石１は常
時一定速度で回転しているので、アンバランス量UBも同
様に回転している。しかし、バランスウエイト14a,14b
もこれらと一体に回転しているので、アンバランス量UB
とバランスウエイト14a,14bとの位置関係はバランスウ
エイト14a,14bを移動させない限り変化しない。したが
つて、バランスウエイト14a,14bのバランス調整のため
の移動を考える場合、アンバランス量UBに対してバラン
スウエイト14a,14bを相対的に移動させればよい。

まず、作業者は光パルス信号発信器における指示信号
Ｉを出力する押ボタンを押す。この信号は赤外線センサ
20により受信され、モータ11a,11bが駆動され、第１図
（ｂ）に示すようにバランスウエイト14aは時計方向
に、又、バランスウエイト14bは反時計方向に移動して
ゆく。やがて、バランスウエイト14a,14bが第１図
（ｃ）に示すように重なり、それらの開き角度がＯにな
ると、近接センサ15a,15bが対向位置となり、発光ダイ
オード19が発光する。作業者はこの発光をみて押ボタン
を離し、これによりバランスウエイト14a,14bは開き角
度０の状態で停止する。もし、作業者が押ボタンを離す
タイミングが遅れてバランスウエイト14a,14bが逆方向
にずれた場合、指令信号IIを出力することによりバラン
スウエイト14a,14bは元の開き角度０の位置に戻る。

この状態から、作業者が指令信号IIIを出力すると、
バランスウエイト14a,14bは第１図（ｄ）に示すように
重なつた状態のまま時計方向に移動してゆく。作業者は
この移動の間指示メータ5bを観察し、振動の振幅が最小
になつたか否かを判断する。振動の振幅が最小になつた
と判断されたとき、指令信号IIIの出力を停止すると、
バランスウエイト14a,14bは第１図（ｅ）に示すように
停止する。なお、上記判断を行なう場合は当然、バラン
スウエイト14a,14bは第１図（ｅ）に示す位置から行き
過ぎることになるが、このときは、指令信号IVを出力し
てバランスウエイト14a,14bを第１図（ｅ）に示す位置
に戻す。この位置は、アンバランスUBの位置に対してほ
ぼ180゜の位置である。

次に、作業者は指令信号Ｉを出力し、第４図（ｆ）に
示すようにバランスウエイト14aを上記位置から時計方
向に、又、バランスウエイト14bを上記位置から反時計
方向に移動させ、両者の開き角度を大にしてゆく、この
間、作業者は指示メータ5bを観察し、振動の振幅が最小
になつたと判断したときバランスウエイト14a,14bを停
止させる。この場合も当然、バランスウエイト14a,14b
の戻し動作が入ることとなるが、この戻し動作は指令信
号IIを出力することにより行なわれる。

なお、上記の説明はバランスウエイト14a,14bの合計
重量がアンバランス量UBより大きい通常の場合の説明で
あり、この場合、第１図（ｅ）に示す位置から第１図
（ｆ）に示すように両者の開き角度を大にしてゆけば振
動の振幅がさらに小さくなるのは明らかである。しか
し、仮にアンバランス量UBがバランスウエイト14a、14b
の合計重量より大きくなつていた場合には、上記動作を
行なつても、結局、第１図（ｆ）に示す状態から第１図
（ｅ）に示す位置に戻ることになる。

このように、本実施例では、２つのバランスウエイト
を一旦重ねた位置とし、次いでこれらを一体に移動させ
てゆき、振幅最小位置に達した後、今度は両者を逆方向
に移動させて振幅最小位置で停止させるようにしたの
で、基準位置を定め、そこからアンバランスの存在位置
を求める装置を必要とせず、単に振動測定装置を備える
だけでバランスウエイトの最適位置を求めることがで
き、これによりバランス調整装置を簡素化かつ小形化す
ることができ、価格を低減することができる。又、調整
は指示メータを読んで行なわれ、試行錯誤の繰返しを伴
なわないので、バランス調整時間を短かくすることがで
きる。さらに、バランス調整操作は光信号により行なわ
れるので、作業者は押ボタンを押すだけでよく、作業が
容易となる。

なお、上記実施例の説明では、回転体として砥石を例
示したが、前述のように他の回転体であつても適用可能
であるのは明らかである。又、上記実施例では両バラン
スウエイトが異なる面の干渉が置きない位置に配置され
ている例について説明したが、これらが干渉が起きる位
置に配置されているバランサの場合、上記実施例のよう
に両バランスウエイトを重ね合せることはできない。し
かしながら、上記の場合、両バランスウエイトをほぼ接
触する位置に置けば実質的に開く角度が０であるとみな
すことができ、本発明を適用することができる。さら
に、光パルス信号発信器として指示信号Ｉ〜IVの４種の
信号を出力できるものを例示して説明したが、これに、
個々のバランスウエイトを単独で移動させ得る信号を出
力できる機能を加えることもできる。

又、上記実施例の説明では、バランスウエイトを２つ
の使用する例について説明したが、３つ以上を使用する
場合でも本発明を適用できる。例えば３つを使用する場
合、それらを振動最小位置から互いに逆方向に移動させ
るときには、１つを当該振動最小位置に留め、他の２つ
を逆方向に移動させればよく、又、４つを使用する場合
には２つずつを逆方向に移動させればよい。このよう
に、３つ以上のバランスウエイトを用いれば、調整幅を
大きくとることができる。

［発明の効果］ 以上述べたように、本発明によれば、複数のバランス
ウエイト相互の開き角度が最小になったことを検出する
検出手段と、各バランスウエイトの駆動およびその駆動
方向を光により指令する指令手段と、回転体と一体に回
転し前記指令手段の出力信号を受信する光センサと、回
転体と一体に回転し前記光センサの受信信号に基づき当
該受信信号に対応するバランスウエイトの駆動を制御す
る制御部とを設けたので、アンバランスの位置を求める
装置を必要とせず、単に振動測定装置を用いるだけでバ
ランス調整を行なうことができ、ひいては、バランス調
整装置を簡素化かつ小形化することができ、価格を低減
することができる。又、短時間でバランス調整を行なう
ことができる。さらに、光信号によりバランス調整を行
なうので、その作業が容易である。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ），（ｅ），
（ｆ）は本発明の実施例に係る砥石のバランス調整装置
を使用した調整工程を示す説明図、第２図は本発明の実
施例に係るバランス調整装置における砥石周辺の概略
図、第３図は第２図に示すバランサの断面図、第４図
（ａ）は振動波形図、第４図（ｂ）は砥石の平面図であ
る。 １……砥石、４……主軸頭、５……振動測定装置、5a…
…振動ピツクアツプ、5b……指示メータ、６……バラン
サ、11a,11b……モータ、13a,13b……内歯歯車、14a,14
b……バランスウエイト、15a,15b……近接センサ、18…
…制御基板、19……発光ダイオード、20……赤外線セン
サ、UB……アンバランス量。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転体のアンバランスによる振動を測定す
   る振動測定手段と、前記アンバランス修正のため前記回
   転体と一体に回転し前記回転体の円周方向に移動可能に
   設けられた複数のバランスウエイトとを備えたものにお
   いて、前記複数のバランスウエイト相互の開き角度が最
   小になったことを検出する検出手段と、前記各バランス
   ウエイトの駆動およびその駆動方向を光により指令する
   指令手段と、前記回転体と一体に回転し前記指令手段の
   出力信号を受信する光センサと、前記回転体と一体に回
   転し前記光センサの受信信号に基づき当該受信信号に対
   応するバランスウエイトの駆動を制御する制御部とを設
   けたことを特徴とする回転体のバランス調整装置。