JP3028612B2 - 回転軸の自動バランス取り装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レーザ加工による回転
軸の自動バランス取り装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、回転軸のダイナミックバランスの
取り方は、回転軸をバランス取り台上で回転して円周方
向の振れの量と、振れが最大となる円周上のアンバラン
ス位置を測定して、図５，図６に示すように回転軸１０
１のアンバランス対応位置に穴１０２を穴を明ける等の
方法で削り取るか、その反対側におもり１０２を貼り付
けてバランスを取っている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の技術で述べたバ
ランス取り方法は、振れの測定と削り取り又はおもり付
け作業が別々で、所望のアンバランス量に達するまで何
度も測定とバランス取り作業を繰り返さなければならず
大変時間のかかる作業であるという問題点を有してい
た。本発明は、従来の技術の有するこのような問題点に
鑑みなされたものであり、その目的とするところは、測
定とバランス取り作業を同時に行うことができる自動バ
ランス取り装置を提供しようとするものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明における回転軸の自動バランス取り装置は、回
転中の回転軸の外周にレーザ光を常時照射するレーザ発
振器と、前記回転軸のアンバランスによる回転中の外周
の振れを検出して波形信号として出力する手段と、該波
形信号の電圧とアンバランスを修正するレーザ光を出力
するために予め設定する基準電圧とを比較してパルス信
号を出力する手段と、該パルス信号により前記波形信号
電圧が前記基準電圧を越えたときのみレーザ光を照射さ
せるようにレーザ光をオン・オフする手段とを含んでな
り、振れ計測中にアンバランスを取除くものである。

【０００５】

【作用】回転中のアンバランスによる回転軸の振れをセ
ンサにより正弦波出力として検出し、正弦波出力電圧が
基準電圧を越えたときにオンとなるパルス信号に変換
し、このパルス信号でオン・オフするスイッチによりレ
ーザビーム出力をオン・オフして、回転に同期して回転
体の外周に照射されるレーザビームにより、回転軸のア
ンバランスを次第に取除いて行く。こうしてアンバラン
ス量が小さくなるとセンサ出力も小さくなって、正弦波
出力電圧が基準電圧を越えなくなりレーザ照射が行われ
なくなって自動的にバランス取りが終了する。

【０００６】

【実施例】実施例について図１〜図４を参照して説明す
る。水平に設置されたベース１上に設けられた前後（図
で上下）方向の案内１ａ上に、バランス取り台２が移動
可能に載置され、バランス取り台２に回転軸３が案内１
ａに対して直交かつ回転可能に支持されている。そして
回転軸３はバランス取り台２の移動に抵抗を与えない位
置に設けられたモータ４によりベルト５を介して回転さ
れる。バランス取り台２の近傍床上にレーザ発振器６が
設置されており、レーザ発振器６のレーザ出力７は集光
光学系８によって回転軸３外周上に集光されるようにな
っている。一方ベース上には回転軸３のレーザ出力７の
照射面の反対側で僅かに軸方向にずれた位置の円周方向
の振れを計る距離センサ９が設けられている。

【０００７】更にバランス取り台２とレーザ発振器６の
近傍に、距離センサ９の正弦波形出力信号を増幅するア
ンプ１１、アンプの出力信号と比較するための設定基準
電圧を出力する基準電圧設定回路１２、この両者の出力
信号を比較する比較回路１３、アンプの正弦波出力信号
が基準電圧より大きくなったときオンとなるパルス信号
を出力するパルス信号出力回路１４、パルス信号と軸回
転の位相を調整する位相調節回路１５、パルス信号に対
応してオン・オフ信号を出力するオン／オフ回路１６が
設けられている。

【０００８】更にレーザ発振器６のレーザ出力７の途中
にレーザ光をオン・オフするスリータ円板１７が回転可
能に設けられている。スリッタ円板１７は図２に示すよ
うに回転面上等間隔かつ放射状のスリッタ１７ａ（穴）
を有し、モータ１８により回転される。モータ１８は、
スリッタ用モータ制御回路１９により回転が制御され、
オン／オフ回路１６のオン・オフ信号で円板１７の同期
回転してオン信号のときスリッタ１７ａがレーザ光路の
前面に来てレーザ光を通過させレーザ光出力がオンとな
る。従って例えば、スリッタ１７ａが８個穿設された円
板を用い、回転軸３の回転数を１６００ｒ．ｐ．ｍとす
れば、円板１７の回転は２００ｒ．ｐ．ｍとなり、常時
出力されているレーザ光を円板１７の回転によりオン・
オフするようになっている。

【０００９】続いて本実施例の作用について説明する。
バランス取りを行おうとする回転軸３をバランス取り台
２上で回転させると、回転軸３のアンバランス量に遠心
力が作用し、バランス取り台２とともに回転軸３が前後
方向に振動する。回転軸外周面にすき間を有して設けら
れている距離センサ９の、アンプ１１により増幅して得
られる出力特性は、図３に示すように回転軸外周面と距
離センサとの距離の移動量が所定範囲内の間は出力がリ
ニアに変化するもので、バランス取り台２と共に振動す
る回転軸３表面との距離変化を図４に示すような正弦波
信号として出力する。比較回路１３ではこの正弦波信号
と、基準電圧設定回路１２が出力する設定基準電圧とを
比較して、正弦波信号の頂上部が基準電圧を越える間オ
ンとなるパルス信号を、パルス信号出力回路１４より出
力する。このパルス信号を位相調節回路１４により振れ
の最大位置に対するバランス取り位置の僅かな回転方向
に対するおくれ又はすすみ若しくはレーザを照射する円
周方向位置の組付時のずれ分を調整し、オン／オフ回路
１６によりオン・オフ信号をスリッタ用モータ制御回路
１９に出力して、モータ１８の出力軸に取付られている
スリッタ円板の回転を制御し、パルス信号オンのとき出
力ビーム７がオンとなるようにする。

【００１０】従って回転軸３の外周表面と距離センサ９
とのすき間量とレーザ出力との関係は、すき間量が大き
いときビーム出力７がオンとなり，すき間量が小さいと
きレーザ出力７がオフとなる。このレーザ出力７が集光
光学系８を介して回転軸３外周面のアンバランス位置に
照射されて、溶融，蒸発によりアンバランス量が次第に
減る。これにより正弦波出力が基準電圧を越えなくなる
と、レーザ出力がオフのままとなり、バランス取りが終
了する。なお、回転軸のバランス取りを更に正確に行い
たい場合には長手方向に離れた位置に複数の自動バラン
ス取り装置を設けて、長手方向により僅かに異なるアン
バランス量に対応できるようにすることもできる。

【００１１】また、本実施例は工作機械の主軸又はモー
タ出力軸等のように全面加工を行う比較的最初からアン
バランス量が少ない回転軸のアンバランス取りを例とし
て説明したが、送風機の多翼ファン又は洗濯機の脱水か
ご等アンバランス量が比較的大きい弾性ロータの場合に
は、前後方向に移動可能なバランス取り台２は必要な
く、固定の架台上で弾性ロータを回転させることで充分
振れ取りを行うことができる。

【００１２】

【発明の効果】本発明は、上述のとおり構成されている
ので、次に記載する効果を奏する。アンバランス量によ
る回転軸の振れをセンサにより波形信号として検出し、
波形信号をパルス信号に変換して、レーザ出力をオン・
オフさせて振れ計測中に回転軸のアンバランスを取除く
ようにしたので、バランス取りを自動化することがで
き、作業時間が短縮する。また使用中又は加工中にアン
バランス量が変わる回転軸に適用すれば常に最適な状態
の回転が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例の自動バランス取り装置の構成図であ
る。

【図２】スリッタ円板の正面図である。

【図３】距離センサの出力特性を示す図である。

【図４】正弦波信号とパルス信号との関係を示すグラフ
図である。

【図５】従来の技術の説明用で、穴明けによりアンバラ
ンス量を取除いた回転軸の断面図である。

【図６】従来の技術説明用で、おもりを付加してアンバ
ランスを取除いた回転軸の断面図である。

【符号の説明】

２ バランス取り台 ３ 回転軸 ６ レーザ発振器 ９ 距離センサ １４ パルス信号出力回路 １６ オン／オフ回路 １７ スリッタ円板

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転中の回転軸の外周にレーザ光を常時
   照射するレーザ発振器と、前記回転軸のアンバランスに
   よる回転中の外周の振れを検出して波形信号として出力
   する手段と、該波形信号の電圧とアンバランスを修正す
   るレーザ光を出力するために予め設定する基準電圧とを
   比較してパルス信号を出力する手段と、該パルス信号に
   より前記波形信号電圧が前記基準電圧を越えたときのみ
   レーザ光を照射させるようにレーザ光をオン・オフする
   手段とを含んでなり、振れ計測中にアンバランスを取除
   くことを特徴とする回転軸の自動バランス取り装置。