JP4733534B2 - Rotating body balance adjusting device and machine tool - Google Patents

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Description

本発明は、回転体のバランス調整装置、および、この回転体のバランス調整装置を備える工作機械に関する。   The present invention relates to a rotating body balance adjusting device and a machine tool including the rotating body balance adjusting device.

従来から、砥石を回転させる研削盤等の主軸に取り付けられ、主軸を含む回転体の回転バランスの調整を行うバランス調整装置が知られている(たとえば、特許文献1参照)。特許文献1に記載されたバランス調整装置では、主軸の先端部の外周に圧電素子からなるリング状の振動子が取り付けられ、振動子の外周側に、主軸の回転バランスを調整するためのリング状のバランスリングが配設されている。このバランス調整装置では、振動子の振動によって、振動子の外周面に進行波が生じ、バランスリングが回転して、主軸の回転バランスを調整する。   2. Description of the Related Art Conventionally, there has been known a balance adjusting device that is attached to a main shaft such as a grinding machine that rotates a grindstone and adjusts the rotational balance of a rotating body including the main shaft (for example, see Patent Document 1). In the balance adjusting device described in Patent Document 1, a ring-shaped vibrator made of a piezoelectric element is attached to the outer periphery of the tip portion of the main shaft, and a ring shape for adjusting the rotational balance of the main shaft on the outer peripheral side of the vibrator. The balance ring is provided. In this balance adjusting device, a traveling wave is generated on the outer peripheral surface of the vibrator due to the vibration of the vibrator, and the balance ring rotates to adjust the rotational balance of the main shaft.

また、洗濯機での振動や騒音を防止するため、洗濯機の回転ドラムの回転バランスの調整を行うバランス調整装置が知られている(たとえば、特許文献2参照)。特許文献2に記載されたバランス調整装置は、磁性流体が注入された中空環状体と、中空環状体内部の磁性流体の動きを制御する電磁石とを備えている。このバランス調整装置では、中空環状体が回転ドラムに固定され、電磁石が、中空環状体の内周側に対応する位置で洗濯機の本体フレーム側に固定されている。そして、回転ドラムの回転時に、電磁石を構成する巻線に通電し、電磁石で発生する磁力によって磁性流体を中空環状体の内周側に集めることで、また、巻線への通電を停止し、回転ドラムの遠心力によって磁性流体を中空環状体の外周側に集めることで、回転ドラムの回転バランスを調整する。   Also, a balance adjusting device that adjusts the rotational balance of the rotating drum of the washing machine is known to prevent vibration and noise in the washing machine (see, for example, Patent Document 2). The balance adjusting device described in Patent Document 2 includes a hollow annular body into which a magnetic fluid is injected, and an electromagnet that controls the movement of the magnetic fluid inside the hollow annular body. In this balance adjusting device, the hollow annular body is fixed to the rotating drum, and the electromagnet is fixed to the main body frame side of the washing machine at a position corresponding to the inner peripheral side of the hollow annular body. And at the time of rotation of the rotating drum, by energizing the winding constituting the electromagnet, by collecting the magnetic fluid on the inner peripheral side of the hollow annular body by the magnetic force generated by the electromagnet, and also stop energization to the winding, The rotational balance of the rotating drum is adjusted by collecting the magnetic fluid on the outer peripheral side of the hollow annular body by the centrifugal force of the rotating drum.

特開平4−131540号公報JP-A-4-131540 特開平8−229287号公報JP-A-8-229287

特許文献1に記載の振動子とバランスリングとを用いたバランス調整装置と比較して、特許文献2に記載の磁性流体と電磁石とを用いたバランス調整装置は構成の簡素化が容易で、その結果、小型化や低コスト化が容易である。しかしながら、特許文献2のバランス調整装置は、回転精度が要求されない洗濯機の回転ドラムに使用されるものである。そのため、回転精度が要求される工作機械等の回転体の回転バランスの調整に、特許文献2に記載のバランス調整装置を利用することができない。すなわち、特許文献2のバランス調整装置を使用しても、回転精度が要求される回転体の適切な回転バランスの調整を行うことはできない。   Compared with the balance adjustment device using the vibrator and the balance ring described in Patent Document 1, the balance adjustment device using the magnetic fluid and the electromagnet described in Patent Document 2 is easy to simplify the configuration. As a result, downsizing and cost reduction are easy. However, the balance adjusting device of Patent Document 2 is used for a rotating drum of a washing machine that does not require rotational accuracy. Therefore, the balance adjusting device described in Patent Document 2 cannot be used for adjusting the rotational balance of a rotating body such as a machine tool that requires rotational accuracy. That is, even if the balance adjusting device of Patent Document 2 is used, it is not possible to adjust the rotation balance of a rotating body that requires rotation accuracy.

そこで、本発明の課題は、回転精度が要求される回転体の回転バランスの調整に磁性流体を用いることが可能な構成を備える回転体のバランス調整装置および、この回転体のバランス調整装置を備える工作機械を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a balance adjusting device for a rotating body having a configuration capable of using a magnetic fluid for adjusting the rotational balance of the rotating body that requires rotational accuracy, and the balance adjusting device for the rotating body. To provide a machine tool.

上記の課題を解決するために、本発明は、回転体に固定される本体部材を備え、回転体の回転バランスを調整する回転体のバランス調整装置において、回転体の回転軸の軸方向を深さ方向として、回転体の円周方向に沿って本体部材に環状に形成されると共に、回転軸の径方向の外側に向かって複数のポケット部が形成されている溝部と、回転バランスを調整するために溝部に注入された磁性流体と、溝部のうちポケット部よりも回転体の円周方向に沿って一方側に進行する部位であって溝部のうちポケット部よりも径方向の内側となる部位を少なくとも一部分が通過する磁束を発生させることにより、溝部内の磁性流体の動きを制御可能とする複数の電磁石と、を具備し、磁束の発生により、磁性流体の一部が円周方向に沿う一方側に進行してそれまで収納されていたポケット部から離れ、その離れた後における回転体が回転させられる際の力の作用により、磁性流体はそれまで収納されていたポケット部に対して円周方向の一方側において隣り合うポケット部に移動する、ことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, the present invention includes a main body member fixed to a rotating body, and in a rotating body balance adjusting device that adjusts the rotating balance of the rotating body, the axial direction of the rotating shaft of the rotating body is deepened. as the direction, it is formed annularly to the body member along the circumferential direction of the rotating body Rutotomoni, a groove in which a plurality of pockets are formed outward in the radial direction of the rotating shaft, to adjust the rotation balance Therefore, the magnetic fluid injected into the groove portion and the portion of the groove portion that advances to the one side along the circumferential direction of the rotating body from the pocket portion , and the portion of the groove portion that is radially inward from the pocket portion A plurality of electromagnets that can control the movement of the magnetic fluid in the groove by generating a magnetic flux that passes at least a portion of the magnetic fluid, and a part of the magnetic fluid is aligned along the circumferential direction by the generation of the magnetic flux. Progress to one side Because of the action of the force when the rotating body is rotated away from the pocket portion that has been stored until then, the magnetic fluid is one side in the circumferential direction with respect to the pocket portion that has been stored so far. It moves to the pocket part which adjoins in, It is characterized by the above-mentioned.

本発明の回転体のバランス調整装置では、環状の溝部に、回転体の回転時の遠心力で磁性流体が集まる複数のポケット部が形成されている。この複数のポケット部は、回転軸の径方向の外側に向かって、かつ、複数の電磁石に対応する位置に形成されている。また、電磁石に生じる磁束が、対応するポケット部の、回転体の回転方向と逆の反回転方向側の少なくとも径方向の内側部分を通過することから、電磁石を通電状態とすることで、電磁石の磁力によって、対応するポケット部の、反回転方向側の径方向内側部分に磁性流体を集めることができる。   In the balance adjusting device for a rotating body according to the present invention, a plurality of pocket portions in which magnetic fluid is collected by centrifugal force when the rotating body rotates are formed in the annular groove. The plurality of pocket portions are formed at positions corresponding to the plurality of electromagnets toward the outer side in the radial direction of the rotation shaft. Further, since the magnetic flux generated in the electromagnet passes through at least the radially inner portion of the corresponding pocket portion on the side opposite to the rotation direction opposite to the rotation direction of the rotating body, by turning the electromagnet into an energized state, The magnetic fluid can be collected by the magnetic force at the radially inner portion of the corresponding pocket portion on the counter-rotating direction side.

そのため、回転体を回転させながら電磁石を通電状態とし、その後、電磁石への通電を停止する(非通電状態にする)ことで、ポケット部の、反回転方向側の径方向内側部分に集めた磁性流体の一部を遠心力でそのポケット部に集め、残りの磁性流体を慣性力で溝部に沿って流し、回転体の回転方向の下流側に位置する他のポケット部に集めることができる。すなわち、複数のポケット部間で回転バランスを調整するための磁性流体を移動させることができる。また、複数のポケット部は、複数の電磁石に対応する位置に形成されているため、個別に電磁石を駆動することで、各ポケット部に集める磁性流体の量を個別に調整することができる。その結果、磁性流体と電磁石とを用いた構成で、回転精度が要求される回転体の回転バランスの調整を行うことが可能になる。   Therefore, the magnet collected in the radially inner portion of the pocket portion on the counter-rotation direction side is made by energizing the electromagnet while rotating the rotating body, and then stopping energization to the electromagnet (deactivating the electromagnet). A part of the fluid can be collected in the pocket portion by centrifugal force, and the remaining magnetic fluid can be caused to flow along the groove portion by inertia force and collected in another pocket portion located downstream in the rotation direction of the rotating body. That is, the magnetic fluid for adjusting the rotation balance between the plurality of pocket portions can be moved. Further, since the plurality of pocket portions are formed at positions corresponding to the plurality of electromagnets, the amount of magnetic fluid collected in each pocket portion can be individually adjusted by individually driving the electromagnets. As a result, with the configuration using the magnetic fluid and the electromagnet, it is possible to adjust the rotational balance of the rotating body that requires rotational accuracy.

また、上記の課題を解決するため、本発明は、回転体に固定される本体部材を備え、回転体の回転バランスを調整する回転体のバランス調整装置において、回転体の回転軸の軸方向を深さ方向として、回転体の円周方向に沿って本体部材に環状に形成されると共に、所定の幅に形成された狭幅部、この狭幅部よりも回転軸の径方向の外側に向かって幅が拡がるように形成された拡幅部、および狭幅部と拡幅部との間に位置すると共に円周方向における他の部分よりも幅が急激に変化する不連続変化部とをそれぞれ複数備える溝部と、回転バランスを調整するために溝部に注入された磁性流体と、溝部のうち不連続変化部または当該不連続変化部よりも回転体の円周方向に沿って一方側に進行する部位を少なくとも一部が通過する磁束を発生させることにより、溝部内の磁性流体の動きを制御する複数の電磁石と、を具備し、磁束の発生により、磁性流体の一部が不連続変化部に向かって円周方向に沿う一方側に進行してそれまで収納されていた拡幅部から離れ、その離れた後における回転体が回転させられる際の力の作用により、磁性流体はそれまで収納されていた拡幅部に対して円周方向の一方側において隣り合う拡幅部に移動する、ことを特徴とする。 In order to solve the above problems, the present invention includes a main body member fixed to a rotating body, and in a rotating body balance adjusting device that adjusts the rotating balance of the rotating body, the axial direction of the rotating shaft of the rotating body is changed. as the depth direction, the narrow width portion formed Rutotomoni formed annularly to the body member, to a predetermined width along the circumferential direction of the rotating body, toward the outside in the radial direction of the rotating shaft than the narrow portion And a plurality of widened portions formed so as to increase in width, and a plurality of discontinuous changing portions that are located between the narrowed portion and the widened portion and whose width changes more rapidly than other portions in the circumferential direction. A groove portion, a magnetic fluid injected into the groove portion to adjust the rotation balance, and a discontinuous change portion of the groove portion or a portion that proceeds to one side along the circumferential direction of the rotating body from the discontinuous change portion. At least part of the generated magnetic flux The Rukoto, anda plurality of electromagnets for controlling the movement of the magnetic fluid in the groove, the occurrence of magnetic flux, progress on one side along the circumferential direction a portion of the magnetic fluid toward the discontinuous change section Then, the magnetic fluid is separated from the widened portion that has been stored so far, and the magnetic fluid is moved in the circumferential direction with respect to the widened portion that has been stored so far by the action of the force when the rotating body is rotated after the separation. It moves to the adjacent wide part on the side, It is characterized by the above-mentioned.

本発明の回転体のバランス調整装置では、環状の溝部が、回転軸の回転方向で、所定の幅に形成された狭幅部から、狭幅部よりも少なくとも回転軸の径方向の外側に向かって幅が拡がるように形成された拡幅部へと不連続に変化する複数の不連続変化部を備えている。そのため、回転体の回転時の遠心力によって拡幅部の径方向外側部分に磁性流体を集めることができる。また、不連続変化部は、電磁石に対応する位置に形成され、電磁石に生じる磁束が、対応する不連続変化部の少なくとも径方向の内側部分を通過することから、電磁石を通電状態とすることで、電磁石の磁力によって、対応する不連続変化部の径方向内側部分に磁性流体を集めることができる。   In the rotating body balance adjusting device of the present invention, the annular groove portion extends from the narrow width portion formed in a predetermined width in the rotation direction of the rotation shaft to at least the outer side in the radial direction of the rotation shaft from the narrow width portion. A plurality of discontinuous change portions that discontinuously change into a widened portion formed so as to increase in width. Therefore, the magnetic fluid can be collected on the radially outer portion of the widened portion by the centrifugal force when the rotating body rotates. In addition, the discontinuous change part is formed at a position corresponding to the electromagnet, and the magnetic flux generated in the electromagnet passes through at least the radially inner part of the corresponding discontinuous change part. The magnetic fluid can be collected in the radially inner portion of the corresponding discontinuous change portion by the magnetic force of the electromagnet.

そのため、回転体を回転させながら電磁石を通電状態とし、その後、電磁石を非通電状態にすることで、不連続変化部の径方向内側部分に集めた磁性流体の一部を遠心力でその不連続変化部を構成する拡幅部の径方向外側部分に集め、残りの磁性流体を慣性力で溝部に沿って流し、回転体の回転方向の下流側に位置する他の拡幅部の径方向外側部分に集めることができる。すなわち、複数の拡幅部間で回転バランスを調整するための磁性流体を移動させることができる。また、複数の不連続変化部は、複数の電磁石に対応する位置に形成されているため、個別に電磁石を駆動することで、拡幅部に集める磁性流体の量を個別に調整することができる。その結果、磁性流体と電磁石とを用いた構成で、回転精度が要求される回転体の回転バランスの調整を行うことが可能になる。   Therefore, by turning the electromagnet while energizing the rotating body and then de-energizing the electromagnet, a part of the magnetic fluid collected in the radially inner part of the discontinuous change part is discontinuous by centrifugal force. Gather at the radially outer part of the widened part that constitutes the changing part, and flow the remaining magnetic fluid along the groove part by inertial force, to the radially outer part of the other widened part located downstream in the rotational direction of the rotating body. Can be collected. That is, it is possible to move the magnetic fluid for adjusting the rotational balance between the plurality of widened portions. Further, since the plurality of discontinuous change portions are formed at positions corresponding to the plurality of electromagnets, the amount of magnetic fluid collected in the widened portion can be individually adjusted by individually driving the electromagnets. As a result, with the configuration using the magnetic fluid and the electromagnet, it is possible to adjust the rotational balance of the rotating body that requires rotational accuracy.

また、不連続変化部では、回転軸の回転方向で、所定の幅に形成された狭幅部から拡幅部へと不連続に変化する。そのため、回転体の回転時には、遠心力によって拡幅部の径方向外側に集まった磁性流体を拡幅部の径方向外側部分に確実に保持できる。   Moreover, in the discontinuous change part, it changes discontinuously from the narrow part formed in the predetermined width to the wide part in the rotation direction of the rotating shaft. For this reason, when the rotating body rotates, the magnetic fluid collected on the radially outer side of the widened portion by centrifugal force can be reliably held on the radially outer portion of the widened portion.

本発明において、電磁石は、磁束を発生させる2個の巻線と、2個の巻線がそれぞれ巻回され、空隙を介して対向する一対の磁極と、一対の磁極を接続して磁路を形成するリターンヨークとを備えるH型電磁石であり、空隙に、溝部のうち不連続変化部または当該不連続変化部よりも回転体の円周方向に沿って一方側に進行する部位が配置されていることが好ましい。このように構成すると、不連続変化部の径方向の内側部分に効率良く磁性流体を集めることができる。 In the present invention, the electromagnet includes two windings that generate magnetic flux, two windings wound around each other, and a pair of magnetic poles facing each other through a gap, and a pair of magnetic poles connected to each other to form a magnetic path. An H-type electromagnet including a return yoke to be formed, and a discontinuous change portion of the groove portion or a portion that advances to one side along the circumferential direction of the rotating body from the discontinuous change portion is disposed in the gap. Preferably it is. If comprised in this way, a magnetic fluid can be efficiently collected in the radial inside part of a discontinuous change part.

本発明において、回転方向と逆の反回転方向における狭幅部と拡幅部との間で、回転体の停止時に磁性流体を磁力で保持する永久磁石を備えることが好ましい。このように構成すると、回転体の停止時においても回転バランスが調整された状態を維持することが可能になる。すなわち、回転バランスを調整した後の回転体の停止時において、反回転方向における狭幅部と拡幅部との間に、バランス調整後の所定量の磁性流体を保持することができるため、回転体が再び回転した場合には、対応する拡幅部の径方向外側部分に遠心力で所定量の磁性流体を集めることができ、回転バランスが調整された状態を再現することが可能になる。   In this invention, it is preferable to provide the permanent magnet which hold | maintains a magnetic fluid with a magnetic force between the narrow part and the wide part in the counter rotation direction opposite to a rotation direction, when a rotary body stops. If comprised in this way, it will become possible to maintain the state in which the rotation balance was adjusted also at the time of a stop of a rotary body. That is, when the rotating body is stopped after adjusting the rotation balance, a predetermined amount of magnetic fluid after balance adjustment can be held between the narrow portion and the widened portion in the counter-rotating direction. Is rotated again, a predetermined amount of magnetic fluid can be collected by centrifugal force on the radially outer portion of the corresponding widened portion, and the state in which the rotational balance is adjusted can be reproduced.

本発明において、回転方向と逆の反回転方向で、狭幅部から拡幅部に向かって溝部の幅径方向の外側に次第に拡がっていることが好ましい。このように構成すると、回転体の回転時の遠心力によって、溝部の外周側の側面に沿って磁性流体を円滑に移動させて、拡幅部の径方向外側部分に磁性流体を確実に集めることができる。 In the present invention, in the reverse rotation direction of the rotating direction opposite, it is preferable that the width of the groove toward the widening section has spread gradually outward in the radial direction from the narrow portion. With this configuration, the magnetic fluid can be smoothly moved along the outer peripheral side surface of the groove portion by the centrifugal force during the rotation of the rotating body, and the magnetic fluid can be reliably collected on the radially outer portion of the widened portion. it can.

本発明において、複数の電磁石は、本体部材に取り付けられていることが好ましい。このように構成すると、バランス調整装置をユニット化することが可能になり、バランス調整装置の取扱いが容易になる。たとえば、回転体へのバランス調整装置の着脱が容易になる。   In the present invention, the plurality of electromagnets are preferably attached to the main body member. If comprised in this way, it will become possible to unitize a balance adjustment apparatus and the handling of a balance adjustment apparatus will become easy. For example, the balance adjusting device can be easily attached to and detached from the rotating body.

本発明において、複数の電磁石の制御を行う制御基板が、本体部材に取り付けられていることが好ましい。このように構成すると、バランス調整装置の取扱いがさらに容易になる。   In this invention, it is preferable that the control board which controls a several electromagnet is attached to the main body member. If comprised in this way, handling of a balance adjustment apparatus will become still easier.

本発明の回転体のバランス調整装置は、このバランス調整装置が取り付けられる主軸を備える工作機械に用いることができる。この工作機械では、磁性流体と電磁石とを利用した構成の簡素化が容易で、小型化や低コスト化が可能な回転体のバランス調整装置が用いられているため、工作機械の小型化や低コスト化を図ることができる。また、本発明の回転体のバランス調整装置は、回転精度が要求される回転体の回転バランスの調整を行うことができるため、小型化や低コスト化を図りつつ、回転精度が要求される主軸の回転バランスを精度良く調整することができる。   The balance adjusting device for a rotating body of the present invention can be used for a machine tool including a main shaft to which the balance adjusting device is attached. This machine tool uses a rotating body balance adjustment device that can easily simplify the configuration using a magnetic fluid and an electromagnet, and can be downsized and reduced in cost. Cost can be reduced. In addition, the balance adjustment device for a rotating body according to the present invention can adjust the rotation balance of a rotating body that requires rotational accuracy. Therefore, the spindle that requires rotational accuracy while achieving downsizing and cost reduction. Can be adjusted with high accuracy.

本発明の工作機械は、工作機械の本体に取り付けられる1次巻線と、本体部材に取り付けられる2次巻線との相互誘導を利用して発電を行う非接触式の発電機構を備え、発電機構によって、回転体のバランス調整装置で使用する電気を発生させることが好ましい。このように構成すると、主軸とともに回転するバランス調整装置と工作機械の本体との間の配線が不要となり、工作機械の構成を簡素化できる。   A machine tool according to the present invention includes a non-contact power generation mechanism that generates power using mutual induction between a primary winding attached to a machine tool body and a secondary winding attached to a body member. It is preferable to generate electricity to be used in the balance adjustment device of the rotating body by the mechanism. If comprised in this way, the wiring between the balance adjustment apparatus rotated with a main axis | shaft and the main body of a machine tool will become unnecessary, and the structure of a machine tool can be simplified.

以上説明したように、本発明にかかる回転体のバランス調整装置では、磁性流体を用いて、回転精度が要求される回転体の回転バランスの調整を行うことが可能になる。また、本発明の工作機械では、磁性流体を利用した構成の簡素化が容易で、小型化や低コスト化が可能な回転体のバランス調整装置が用いられているため、機械の小型化や低コスト化を図ることが可能になる。   As described above, in the rotating body balance adjusting apparatus according to the present invention, it is possible to adjust the rotating balance of the rotating body that requires rotational accuracy by using a magnetic fluid. Further, in the machine tool of the present invention, a rotating body balance adjusting device that can easily simplify the configuration using magnetic fluid and can be reduced in size and cost is used. Cost can be reduced.

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。   Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.

(工作機械の要部の概略構成)
図1は、本発明の実施の形態にかかる工作機械1の要部の概略構成を示す側面図である。図2は、図1のX−X方向から発電用基板9を示す図である。
(Schematic configuration of the main part of the machine tool)
FIG. 1 is a side view showing a schematic configuration of a main part of a machine tool 1 according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram showing the power generation substrate 9 from the XX direction of FIG.

本形態の工作機械1は、所定の加工対象物(ワーク)2の表面切削、ネジ切りあるいは孔あけ等を行う旋盤である。特に、本形態の工作機械1は、たとえば、内径40μm、外径100μmであるステンレス鋼管や、径が60μmである金属棒材等の小径かつ小型のワーク2に対して切削加工を行うための旋盤であり、また、卓上への設置が可能な小型の旋盤である。   The machine tool 1 according to this embodiment is a lathe that performs surface cutting, threading, or drilling of a predetermined workpiece (workpiece) 2. In particular, the machine tool 1 of the present embodiment is a lathe for cutting a small-sized and small workpiece 2 such as a stainless steel pipe having an inner diameter of 40 μm and an outer diameter of 100 μm, or a metal bar having a diameter of 60 μm. It is a small lathe that can be installed on a table.

この工作機械1は、図1に示すように、ワーク2に当接して加工を行う加工工具3が固定される回転軸(主軸)4と、主軸4を回転可能に支持する軸受5、5等を含む主軸4の回転駆動機構等が収納される本体フレーム6と、主軸4を含む回転体13の回転バランスを調整する回転体のバランス調整装置7(以下、バランス調整装置7とする。)と、バランス調整装置7で使用する電気を発生させるための発電機構8を構成する発電用基板9とを備えている。なお、本形態では、加工工具3および主軸4等から、バランス調整装置7によって回転バランスが調整される回転体13が構成されている。   As shown in FIG. 1, the machine tool 1 includes a rotating shaft (main shaft) 4 to which a processing tool 3 that contacts and works on a workpiece 2 is fixed, and bearings 5 and 5 that rotatably support the main shaft 4. A main body frame 6 in which a rotation drive mechanism for the main shaft 4 including the main body 4 is housed, and a balance adjustment device 7 for rotating body (hereinafter referred to as a balance adjustment device 7) for adjusting the rotation balance of the rotation body 13 including the main shaft 4. And a power generation substrate 9 constituting a power generation mechanism 8 for generating electricity used in the balance adjusting device 7. In this embodiment, a rotating body 13 whose rotational balance is adjusted by the balance adjusting device 7 is constituted by the processing tool 3, the main shaft 4, and the like.

また、工作機械1は上述した構成の他、加工時にワーク2を保持するチャッキング装置(図示省略)、チャッキング装置を図1の左右方向、紙面垂直方向および上下方向に移動するチャッキング装置駆動機構(図示省略)、本体フレーム6を図1の左右方向および紙面垂直へ移動する本体部駆動機構(図示省略)、および、回転体13の回転バランスを測定するためのバランスセンサ(図示省略)等を備えている。なお、チャッキング装置は、加工時にワーク2を回転させるための回転機構を備えていても良い。また、本体部駆動機構は、本体フレーム6を図1の上下方向に移動するための構成を備えていても良い。   In addition to the configuration described above, the machine tool 1 has a chucking device (not shown) that holds the workpiece 2 during processing, and a chucking device drive that moves the chucking device in the left-right direction, the vertical direction, and the vertical direction in FIG. A mechanism (not shown), a main body drive mechanism (not shown) that moves the main body frame 6 in the left-right direction and the vertical direction in FIG. 1, a balance sensor (not shown) for measuring the rotational balance of the rotating body 13, and the like It has. Note that the chucking device may include a rotation mechanism for rotating the workpiece 2 during processing. Further, the main body drive mechanism may include a configuration for moving the main body frame 6 in the vertical direction of FIG.

上述のように、本形態の工作機械1では、小径かつ小型のワーク2に対して切削加工を行うため、工作機械1には高い回転精度が要求される。たとえば、工作機械1では、回転体13の回転振れを0.1μm未満に抑える必要があり、バランス調整装置7で回転体13の回転バランスの調整を行うことで、回転体13の回転振れがその値未満に抑制されている。   As described above, in the machine tool 1 of the present embodiment, the machine tool 1 is required to have high rotational accuracy because the machine tool 1 performs cutting on the small-diameter and small workpiece 2. For example, in the machine tool 1, it is necessary to suppress the rotational runout of the rotating body 13 to be less than 0.1 μm. By adjusting the rotational balance of the rotating body 13 with the balance adjusting device 7, the rotational runout of the rotating body 13 is reduced. Suppressed below the value.

主軸4は、図1に示すように、2つの軸受5、5によって支持される支持部4aと、加工工具3が固定される先端部4bと、支持部4aと先端部4bとの間に配置され、支持部4aおよび先端部4bよりも径の大きなフランジ部4cとを備えている。上述のように、本形態の工作機械1は、小径かつ小型のワーク2に対して切削加工を行うものであるため、主軸4の径も細くなっている。たとえば、主軸4の先端部4bの径は20mmである。   As shown in FIG. 1, the main shaft 4 is disposed between a support portion 4a supported by two bearings 5 and 5, a tip portion 4b to which the processing tool 3 is fixed, and a support portion 4a and the tip portion 4b. And a flange portion 4c having a diameter larger than that of the support portion 4a and the tip portion 4b. As described above, since the machine tool 1 according to the present embodiment performs cutting on the small-diameter and small workpiece 2, the diameter of the main shaft 4 is also thin. For example, the diameter of the tip 4b of the main shaft 4 is 20 mm.

先端部4bは、加工工具3を固定するためのチャッキング機構(図示省略)を先端に備えている。また、先端部4bの外周側には、バランス調整装置7を主軸4に固定するための後述の固定用ナット10が螺合されるオネジが形成されている。   The tip portion 4b includes a chucking mechanism (not shown) for fixing the processing tool 3 at the tip. Further, on the outer peripheral side of the distal end portion 4b, a male screw to which a fixing nut 10 described later for fixing the balance adjusting device 7 to the main shaft 4 is screwed is formed.

図1における支持部4aの左端(図示省略)は、主軸4を回転駆動する駆動モータ(図示省略)の出力軸にカップリング(図示省略)等を介して接続されている。これらの駆動モータやカップリング等は、主軸4の回転駆動機構を構成しており、本体フレーム6に収納されている。本形態の主軸4は、回転駆動機構によって高速回転するように構成されており、たとえば、主軸4は、50000rpmで回転する。   A left end (not shown) of the support portion 4a in FIG. 1 is connected to an output shaft of a drive motor (not shown) that rotationally drives the main shaft 4 via a coupling (not shown) or the like. These drive motors, couplings, and the like constitute a rotational drive mechanism of the main shaft 4 and are accommodated in the main body frame 6. The main shaft 4 of this embodiment is configured to rotate at a high speed by a rotation drive mechanism. For example, the main shaft 4 rotates at 50000 rpm.

バランス調整装置7は、略円筒状に形成されており(図3、図4参照)、その内周側に主軸4の先端部4bが挿通された状態で主軸4に固定されている。具体的には、図1に示すように、バランス調整装置7の内周側に先端部4bが挿通され、フランジ部4cに一端面(図1の左端面)が当接した状態で、先端部4bに形成されたオネジに固定用ナット10が螺合されることで、バランス調整装置7は主軸4に固定されている。上述のように、本形態の工作機械1は、小径かつ小型のワーク2に対して切削加工を行うものであるため、バランス調整装置7の外径も小さく、また、軸方向の長さも短くなっている。たとえば、バランス調整装置7の外径は60mmであり、軸方向の長さは30mmである。なお、バランス調整装置7を先端部4bに焼嵌め等することで、バランス調整装置7を主軸4に固定しても良い。バランス調整装置7の詳細な構成は後述する。   The balance adjusting device 7 is formed in a substantially cylindrical shape (see FIGS. 3 and 4), and is fixed to the main shaft 4 in a state where the tip end portion 4b of the main shaft 4 is inserted into the inner peripheral side thereof. Specifically, as shown in FIG. 1, the distal end portion 4b is inserted into the inner peripheral side of the balance adjusting device 7, and one end surface (left end surface in FIG. 1) is in contact with the flange portion 4c. The balance adjusting device 7 is fixed to the main shaft 4 by screwing the fixing nut 10 into the male screw formed on 4b. As described above, the machine tool 1 according to the present embodiment cuts the small-diameter and small workpiece 2, and therefore the outer diameter of the balance adjusting device 7 is small and the axial length is also short. ing. For example, the balance adjusting device 7 has an outer diameter of 60 mm and an axial length of 30 mm. The balance adjusting device 7 may be fixed to the main shaft 4 by shrink fitting the tip end portion 4b. The detailed configuration of the balance adjusting device 7 will be described later.

発電用基板9には、図1および図2に示すように、主軸4の先端部4bが挿通される貫通孔9aが形成されている。この発電用基板9は、本体フレーム6に固定された取付部材11を介して本体フレーム6に取り付けられている。具体的には、貫通孔9aに先端部4bが挿通された状態で、バランス調整装置7よりも主軸4の先端側(図1の右側)に、かつ、バランス調整装置7と主軸4の軸方向で対向するように、発電用基板9は取付部材11に固定されている。   As shown in FIGS. 1 and 2, the power generation substrate 9 is formed with a through hole 9 a through which the tip portion 4 b of the main shaft 4 is inserted. The power generation substrate 9 is attached to the main body frame 6 via an attachment member 11 fixed to the main body frame 6. Specifically, the axial direction of the balance adjusting device 7 and the main shaft 4 is more on the front end side (right side in FIG. 1) of the main shaft 4 than the balance adjusting device 7 with the front end portion 4b inserted through the through hole 9a. The power generation substrate 9 is fixed to the attachment member 11 so as to face each other.

また、発電用基板9には、バランス調整装置7が有する後述の2次巻線28と協働して、バランス調整装置7で使用する電気を発生させるためのたとえば円環状の1次巻線12が実装されている。すなわち、図1に示すように、1次巻線12は、主軸4の軸方向で2次巻線28と対向するように発電用基板9に実装されている。1次巻線12は、渦巻き状に巻回されている。また、この1次巻線12に、所定の周波数で変化する交番電流(交流)が供給されることで、1次巻線12と2次巻線28との相互誘導を利用した発電が行われる。このように、本形態では、発電用基板9に実装された1次巻線12および2次巻線28等から、バランス調整装置7を構成する後述の電磁石17で使用される電気を発生させる非接触式の発電機構8が構成されている。なお、図1では、便宜上、1次巻線12を発電用基板9から図示左方向に大きく突出させて図示しているが、実際の1次巻線12は、発電用基板9からほとんど突出していない状態で実装されている。   In addition, the power generation board 9 cooperates with a later-described secondary winding 28 of the balance adjusting device 7, for example, an annular primary winding 12 for generating electricity used in the balance adjusting device 7. Has been implemented. That is, as shown in FIG. 1, the primary winding 12 is mounted on the power generation substrate 9 so as to face the secondary winding 28 in the axial direction of the main shaft 4. The primary winding 12 is wound in a spiral shape. Further, an alternating current (alternating current) that changes at a predetermined frequency is supplied to the primary winding 12, thereby generating power using mutual induction between the primary winding 12 and the secondary winding 28. . As described above, in the present embodiment, the primary winding 12 and the secondary winding 28 mounted on the power generation substrate 9 generate electricity used by an electromagnet 17 (to be described later) constituting the balance adjusting device 7. A contact-type power generation mechanism 8 is configured. In FIG. 1, for convenience, the primary winding 12 is shown protruding greatly from the power generation board 9 in the left direction in the figure. However, the actual primary winding 12 almost protrudes from the power generation board 9. It is implemented in a state without.

本形態では、回転体13の回転に悪影響が生じないように(すなわち、コギングの発生を防止するために)、1次巻線12に供給される交流の周波数は、回転体13の回転周波数よりも非常に高くなっている。たとえば、回転体13の回転周波数が約833Hz(=50000rpm/60sec)であるのに対して、1次巻線12に供給される交流の周波数は約1MHzとなっている。   In this embodiment, the frequency of the alternating current supplied to the primary winding 12 is higher than the rotation frequency of the rotating body 13 so that the rotation of the rotating body 13 is not adversely affected (that is, in order to prevent the occurrence of cogging). Is also very high. For example, the rotational frequency of the rotating body 13 is about 833 Hz (= 50000 rpm / 60 sec), whereas the frequency of the alternating current supplied to the primary winding 12 is about 1 MHz.

(バランス調整装置の構成)
図3は、図1に示すバランス調整装置7の軸方向の断面を示す断面図である。図4は、図3のY−Y方向から、第1ケース体18およびシール部材22を取り外した状態を示す図である。図5は、図3のZ部を拡大して示す拡大図である。図6は、図1に示す回転体13の回転時における磁性流体Mの動きを説明するための図であり、(A)は電磁石17が非通電状態にあるときを示し、(B)は電磁石17が通電状態にあるときを示す。なお、図3では、図4のW−W方向から見たバランス調整装置7の断面が図示されている。また、図6では、図4のV部が拡大して図示されている。
(Configuration of balance adjustment device)
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a cross section in the axial direction of the balance adjusting device 7 shown in FIG. 4 is a view showing a state in which the first case body 18 and the seal member 22 are removed from the YY direction of FIG. FIG. 5 is an enlarged view showing a Z portion in FIG. 3 in an enlarged manner. 6A and 6B are diagrams for explaining the movement of the magnetic fluid M when the rotating body 13 shown in FIG. 1 is rotated. FIG. 6A shows a state in which the electromagnet 17 is in a non-energized state, and FIG. 17 shows a state in which the power is on. Note that FIG. 3 illustrates a cross section of the balance adjusting device 7 as viewed from the WW direction in FIG. 4. Further, in FIG. 6, the V portion of FIG. 4 is shown enlarged.

バランス調整装置7は、図3および図4に示すように、主軸4に固定される本体部材16と、本体部材16に取り付けられる3個の電磁石17と、電磁石17の制御を行う制御基板21とを備えている。本形態では、制御基板21によって、3個の電磁石17を個別に駆動できるように構成されている。   As shown in FIGS. 3 and 4, the balance adjusting device 7 includes a main body member 16 fixed to the main shaft 4, three electromagnets 17 attached to the main body member 16, and a control board 21 that controls the electromagnet 17. It has. In the present embodiment, the three electromagnets 17 can be individually driven by the control board 21.

なお、以下のバランス調整装置7の説明では、主軸4の軸方向(図3の左右方向)を「軸方向」、主軸4の径方向を「径方向」と、主軸4の円周方向を「円周方向」と表記する。また、軸方向の本体フレーム6側(図3の左側)を「本体側」、軸方向の加工工具3側(図3の右側)を「先端側」と表記する。さらに、本形態では、ワーク2に加工を施すときの主軸4は、図4における反時計方向(矢印Rで示す方向)にのみ回転する。そのため、矢印Rで示す方向を「回転方向」、この回転方向と逆の時計方向を「反回転方向」と表記する。   In the following description of the balance adjusting device 7, the axial direction of the main shaft 4 (left and right direction in FIG. 3) is “axial direction”, the radial direction of the main shaft 4 is “radial direction”, and the circumferential direction of the main shaft 4 is “ It is written as “circumferential direction”. Further, the main body frame 6 side in the axial direction (left side in FIG. 3) is referred to as “main body side” and the processing tool 3 side in the axial direction (right side in FIG. 3) is referred to as “tip side”. Furthermore, in this embodiment, the spindle 4 when machining the workpiece 2 rotates only in the counterclockwise direction (direction indicated by the arrow R) in FIG. Therefore, the direction indicated by the arrow R is referred to as “rotation direction”, and the clockwise direction opposite to the rotation direction is referred to as “counter rotation direction”.

本体部材16は、図3に示すように、非磁性材料で形成された第1から第3のケース体18、19、20と、第2ケース体19に形成された後述の溝部19eに注入される磁性流体M(図6参照)の漏れを防止するシール部材22とを備えている。第1ケース体18、シール部材22、第2ケース体19および第3ケース体20は、本体側から先端側に向かってこの順番で隣接するもの同士が互いに当接した状態で固定されている。具体的には、主軸4の回転中心(以下、回転中心と表記する。)に対して120°ピッチで、かつ、軸方向に配置された3本の位置決め用のノックピン23に位置決めされた状態で、同じく回転中心に対して120°ピッチで、かつ、軸方向に配置された3本の固定用のネジ24によって、第1ケース体18、シール部材22、第2ケース体19および第3ケース体20が固定されている。なお、ノックピン23は、ネジ24よりも径方向内側に配置されている。また、円周方向では、ノックピン23およびネジ24は、回転中心に対してほぼ同じ角度で配置されている。   As shown in FIG. 3, the main body member 16 is injected into first to third case bodies 18, 19, 20 made of a nonmagnetic material and a groove 19 e described later formed in the second case body 19. And a sealing member 22 for preventing leakage of the magnetic fluid M (see FIG. 6). The first case body 18, the seal member 22, the second case body 19, and the third case body 20 are fixed in a state in which those adjacent to each other in this order from the main body side to the distal end side are in contact with each other. Specifically, in a state of being positioned on three positioning knock pins 23 arranged in the axial direction at a pitch of 120 ° with respect to the rotation center of the main shaft 4 (hereinafter referred to as the rotation center). The first case body 18, the seal member 22, the second case body 19, and the third case body are also fixed by three fixing screws 24 arranged at 120 ° pitch with respect to the rotation center and in the axial direction. 20 is fixed. The knock pin 23 is disposed on the radially inner side than the screw 24. In the circumferential direction, the knock pin 23 and the screw 24 are arranged at substantially the same angle with respect to the rotation center.

第1ケース体18は、図3に示すように、径方向の厚さが厚い厚肉の円筒状に形成されている。この第1ケース体18には、ノックピン23が挿通される丸い3個の貫通孔18aと、ネジ24が挿通される丸い3個の貫通孔18bとが回転中心に対して120°ピッチで軸方向に貫通するように形成されている。また、第1ケース体18の先端側の面には、図3に示すように、電磁石17の一部が配設される矩形状の3個の角孔18cが、軸方向に窪むように形成されている。具体的には、3個の角孔18cは、貫通孔18a、18bから円周方向に約60°ずれた位置に120°ピッチで形成されている。   As shown in FIG. 3, the first case body 18 is formed in a thick cylindrical shape having a large radial thickness. The first case body 18 includes three round through holes 18a through which the knock pins 23 are inserted and three round through holes 18b through which the screws 24 are inserted in the axial direction at a pitch of 120 ° with respect to the rotation center. It is formed so as to penetrate through. Further, as shown in FIG. 3, three rectangular holes 18c in which a part of the electromagnet 17 is disposed are formed in the surface of the first case body 18 on the front end side so as to be recessed in the axial direction. ing. Specifically, the three square holes 18c are formed at a 120 ° pitch at positions shifted by about 60 ° in the circumferential direction from the through holes 18a and 18b.

第2ケース体19は、図3に示すように、径方向の厚さが厚い厚肉の円筒状に形成されている。この第2ケース体19には、図3および図4に示すように、ノックピン23が挿通される丸い3個の貫通孔19aと、ネジ24が挿通される丸い3個の貫通孔19bとが回転中心に対して120°ピッチで軸方向に貫通するように形成されている。また、第2ケース体19の先端側の面には、電磁石17の一部が配設される矩形状の3個の角孔19cが、軸方向に窪むように形成されている。この3個の角孔19cは、円周方向では、貫通孔19a、貫通孔19bから約60°ずれた位置に120°ピッチで形成されている。さらに、第2ケース体19には、各角孔19cの径方向両端の底部から本体側の面まで貫通する一対の貫通孔19d、19dが形成されている。すなわち、第2ケース体19には、角孔19cと一対の貫通孔19d、19dとから構成されるU形状の孔が回転中心に対して120°ピッチで3個形成されている。   As shown in FIG. 3, the second case body 19 is formed in a thick cylindrical shape having a large radial thickness. 3 and 4, the second case body 19 is rotated by three round through holes 19a through which the knock pins 23 are inserted and three round through holes 19b through which the screws 24 are inserted. It is formed so as to penetrate in the axial direction at a pitch of 120 ° with respect to the center. In addition, three rectangular holes 19c in which a part of the electromagnet 17 is disposed are formed in the surface on the distal end side of the second case body 19 so as to be recessed in the axial direction. The three square holes 19c are formed at a pitch of 120 ° in the circumferential direction at positions shifted by about 60 ° from the through holes 19a and 19b. Further, the second case body 19 is formed with a pair of through holes 19d and 19d penetrating from the bottoms at both ends in the radial direction of the respective square holes 19c to the surface on the main body side. That is, in the second case body 19, three U-shaped holes composed of a square hole 19c and a pair of through holes 19d, 19d are formed at a 120 ° pitch with respect to the rotation center.

また、第2ケース体19の本体側の面には、図4に示すように、軸方向を深さ方向とする環状の溝部19eが形成されている。溝部19eには、回転体13の回転バランスの調整を行うための磁性流体(界面活性剤等を添加した油性または水溶性の液体に、きわめて微細な強磁性体が均一に分散しているもの)Mが注入されている。この溝部19eは、具体的には、円周方向に略円環状に形成されるとともに、径方向では一対の貫通孔19d、19dの間で、かつ、貫通孔19aと貫通孔19bとの間に形成されている。また、図3および図5に示すように、溝部19eの軸方向の断面は矩形状となっている。さらに、溝部19eの内周側の壁面は、図4に示すように、軸方向から見たときに、回転中心と略同心の円形状となるように形成されている。さらにまた、溝部19eの深さは略一定となっている。   Further, as shown in FIG. 4, an annular groove 19 e whose axial direction is the depth direction is formed on the surface of the second case body 19 on the main body side. In the groove 19e, a magnetic fluid for adjusting the rotational balance of the rotating body 13 (a very fine ferromagnetic material is uniformly dispersed in an oily or water-soluble liquid to which a surfactant or the like is added). M is injected. Specifically, the groove portion 19e is formed in a substantially annular shape in the circumferential direction, and in the radial direction, between the pair of through holes 19d and 19d and between the through hole 19a and the through hole 19b. Is formed. Moreover, as shown in FIGS. 3 and 5, the cross section in the axial direction of the groove 19e is rectangular. Furthermore, as shown in FIG. 4, the wall surface on the inner peripheral side of the groove portion 19e is formed to have a circular shape substantially concentric with the center of rotation when viewed from the axial direction. Furthermore, the depth of the groove 19e is substantially constant.

この溝部19eは、図4および図6に示すように、幅(径方向の幅)が狭い3個の狭幅部19fと、狭幅部19fよりも径方向の外側に向かって幅が拡がるように形成された3個の拡幅部19gとを備えるとともに、回転方向(矢印Rの方向)で、狭幅部19fから拡幅部19gへと不連続に(急激に)変化する不連続変化部19hを3箇所に備えている。この3個の不連続変化部19hはそれぞれ、一対の貫通孔19d、19dに間に配置されている。また、本形態ではたとえば、拡幅部19gの幅は狭幅部19fの幅の2.5倍であり、不連続変化部19hでは、回転方向で溝部19eの幅が2.5倍に広がる。なお、本形態では、溝部19eの、拡幅部19gに対応する部分(具体的には、拡幅部19gおよび拡幅部19gから回転方向に向かう所定範囲)が、図6(A)に示すように、回転体13の回転時の遠心力F1で磁性流体が集まるポケット部19jとなっている。   As shown in FIGS. 4 and 6, the groove 19e has three narrow portions 19f having a narrow width (radial width), and the width expands outward in the radial direction from the narrow portion 19f. And a discontinuous change portion 19h that changes discontinuously (abruptly) from the narrow width portion 19f to the wide width portion 19g in the rotation direction (in the direction of the arrow R). It is provided at three locations. The three discontinuous change portions 19h are respectively disposed between the pair of through holes 19d and 19d. In the present embodiment, for example, the width of the widened portion 19g is 2.5 times the width of the narrow-width portion 19f, and in the discontinuous change portion 19h, the width of the groove portion 19e is 2.5 times larger in the rotational direction. In this embodiment, as shown in FIG. 6 (A), the portion of the groove portion 19e corresponding to the widened portion 19g (specifically, the widened portion 19g and a predetermined range from the widened portion 19g in the rotational direction) A pocket portion 19j is formed in which the magnetic fluid is collected by the centrifugal force F1 when the rotating body 13 rotates.

本形態では、図4に示すように、反回転方向で、狭幅部19fから拡幅部19gに向かって溝部19eの幅が径方向の外側に次第に拡がっている。すなわち、狭幅部19fから反回転方向側の拡幅部19gに向かう部分は、溝部19eの幅が径方向の外側に次第に拡がる漸次拡大部となっている。具体的には、溝部19eの外周側の壁面は、図4に示すように、軸方向から見たときに、反回転方向で狭幅部19fから拡幅部19gに向かって回転中心に対して半径が次第に大きくなる円弧状に形成されている。   In this embodiment, as shown in FIG. 4, the width of the groove portion 19e gradually increases outward in the radial direction from the narrow width portion 19f toward the wide width portion 19g in the counter-rotating direction. That is, the portion from the narrow width portion 19f toward the widening portion 19g on the counter-rotation direction side is a gradually widening portion in which the width of the groove portion 19e gradually expands outward in the radial direction. Specifically, as shown in FIG. 4, the wall surface on the outer peripheral side of the groove portion 19e has a radius with respect to the center of rotation from the narrow portion 19f toward the wide portion 19g in the counter-rotating direction when viewed from the axial direction. Is formed in an arc shape that gradually increases.

さらに、第2ケース体19の先端側の面には、図4に示すように、軸方向に窪む3個の円形状の丸孔19kが形成されている(図3では図示省略)。この3個の丸孔19kは、円周方向では、角孔19cから回転方向に約30°ずれた位置に120°ピッチで形成され、径方向では、環状の溝部19eの下側に位置するように形成されている。すなわち、3個の丸孔19kは、反回転方向における狭幅部19fと拡幅部19gとの間では、比較的、拡幅部19gに近い位置に形成されている。   Further, as shown in FIG. 4, three circular round holes 19 k that are recessed in the axial direction are formed on the surface of the second case body 19 on the front end side (not shown in FIG. 3). The three round holes 19k are formed at a pitch of 120 ° in the circumferential direction at a position shifted by about 30 ° from the square hole 19c in the rotation direction, and are positioned below the annular groove 19e in the radial direction. Is formed. That is, the three round holes 19k are formed at a position relatively close to the widened portion 19g between the narrowed portion 19f and the widened portion 19g in the counter-rotating direction.

3個の丸孔19kにはそれぞれ、円柱状の永久磁石25が、第2ケース体19の先端側から挿入されて固定されている。この3個の永久磁石25は、反回転方向における狭幅部19fと拡幅部19gとの間で、回転体13の停止時に磁性流体Mを磁力で保持する機能を果たしている。   In each of the three round holes 19k, a cylindrical permanent magnet 25 is inserted and fixed from the front end side of the second case body 19. The three permanent magnets 25 function to hold the magnetic fluid M with a magnetic force when the rotating body 13 is stopped between the narrow portion 19f and the wide portion 19g in the counter-rotating direction.

第3ケース体20は、図3に示すように、本体側の端部に形成されたフランジ部20aと、径方向の厚さが薄い薄肉の円筒状に形成され径方向内側に配置される内側筒部20bと、径方向の厚さが薄い薄肉の円筒状に形成され径方向外側に配置される外側筒部20cとを備えている。フランジ部20aには、ノックピン23が挿入される丸い3個の丸孔20dと、ネジ24が螺合される3個のネジ孔20eとが回転中心に対して120°ピッチで形成されている。内側筒部20bの内周側には、主軸4の先端部4bが挿通される。外側筒部20cの外周には、第3ケース体20に制御基板21を固定する後述の固定部材27が嵌め込まれる。   As shown in FIG. 3, the third case body 20 has a flange portion 20 a formed at the end on the main body side, and an inner side that is formed in a thin cylindrical shape with a small radial thickness and is arranged on the radial inner side. It includes a cylindrical portion 20b and an outer cylindrical portion 20c that is formed in a thin cylindrical shape having a small radial thickness and is disposed on the radially outer side. In the flange portion 20a, three round holes 20d into which the knock pins 23 are inserted and three screw holes 20e into which the screws 24 are screwed are formed at a pitch of 120 ° with respect to the rotation center. The distal end portion 4b of the main shaft 4 is inserted through the inner peripheral side of the inner cylindrical portion 20b. A fixing member 27 (to be described later) for fixing the control board 21 to the third case body 20 is fitted on the outer periphery of the outer cylindrical portion 20c.

シール部材22は、ゴム等の弾性材料で円板状に形成されるとともに、主軸4の先端部4bが挿通される貫通孔が中心部に形成されている。また、シール部材22には、図3に示すように、ノックピン23が挿通される丸い3個の貫通孔22aと、ネジ24が挿通される3個の貫通孔22bとが回転中心に対して120°ピッチで形成されている。さらに、図5に示すように、シール部材22には、電磁石17を構成する後述の第1ヨーク34の一部が挿通される一対の貫通孔22c、22cが、第2ケース体19に形成された一対の貫通孔19d、19dに対応する位置に3箇所形成されている。このシール部材22は、第1ケース体18と第2ケース体19とに所定の力で挟み込まれて、溝部19eに注入された磁性流体Mの漏れを防止する。   The seal member 22 is formed in a disk shape with an elastic material such as rubber, and a through hole through which the tip end portion 4b of the main shaft 4 is inserted is formed in the center portion. As shown in FIG. 3, the seal member 22 has three round through holes 22 a through which the knock pins 23 are inserted and three through holes 22 b through which the screws 24 are inserted. It is formed at a pitch. Further, as shown in FIG. 5, the seal member 22 is formed with a pair of through holes 22 c and 22 c in the second case body 19 through which a part of a first yoke 34 described later constituting the electromagnet 17 is inserted. Three positions are formed at positions corresponding to the pair of through holes 19d and 19d. The seal member 22 is sandwiched between the first case body 18 and the second case body 19 with a predetermined force, and prevents leakage of the magnetic fluid M injected into the groove portion 19e.

制御基板21は、図3に示すように、第3ケース体20の内側筒部20bの外周に嵌め込まれる円形の開口部21aを有する円板状に形成されている。この制御基板21は、内周側に広がる基板抑え部27aが先端側に形成された略円筒状の固定部材27によって、第3ケース体20の先端側に固定されている。具体的には、開口部21aが内側筒部20bの先端側に嵌め込まれるとともに、固定部材27が制御基板21の外周を本体側に向かって抑えながら外側筒部20cの外周に嵌め込まれることで、制御基板21が第3ケース体20の先端側に固定されている。   As shown in FIG. 3, the control board 21 is formed in a disc shape having a circular opening 21 a that is fitted on the outer periphery of the inner cylindrical portion 20 b of the third case body 20. The control substrate 21 is fixed to the distal end side of the third case body 20 by a substantially cylindrical fixing member 27 having a substrate restraining portion 27a extending on the inner peripheral side formed on the distal end side. Specifically, the opening 21a is fitted to the distal end side of the inner cylinder part 20b, and the fixing member 27 is fitted to the outer circumference of the outer cylinder part 20c while suppressing the outer circumference of the control board 21 toward the main body side. The control board 21 is fixed to the distal end side of the third case body 20.

制御基板21の本体側の面には、バランス調整装置7の制御を行うための制御用素子(図示省略)が実装されている。すなわち、制御用素子は、フランジ部20a、内側筒部20b、外側筒部20cおよび制御基板21で囲まれた空間に配置されている。本形態の制御基板21は、制御用素子として、たとえば、電磁石17を構成する後述の2個の巻線31、31への通電のオンオフ制御(スイッチング)を行うフォトダイオード(受光素子)を備えている。本形態では、耐電圧の高いフォトダイオード(たとえば、耐電圧が200Vのもの)が用いられている。そのため、フォトダイオード用に降圧回路を設ける必要がなく、制御基板21の回路構成が簡素化される。   A control element (not shown) for controlling the balance adjusting device 7 is mounted on the surface of the control board 21 on the main body side. That is, the control element is disposed in a space surrounded by the flange portion 20 a, the inner cylinder portion 20 b, the outer cylinder portion 20 c, and the control board 21. The control board 21 of the present embodiment includes, as a control element, for example, a photodiode (light receiving element) that performs on / off control (switching) of energization to two windings 31 and 31 described later that constitute the electromagnet 17. Yes. In this embodiment, a photodiode having a high withstand voltage (for example, one having a withstand voltage of 200 V) is used. Therefore, it is not necessary to provide a step-down circuit for the photodiode, and the circuit configuration of the control board 21 is simplified.

また、制御基板21には、上述した1次巻線12と協働して、バランス調整装置7で使用する電気を発生させるためのたとえば円環状の2次巻線28が実装されている。具体的には、上述のように、2次巻線28は、軸方向で1次巻線12と対向するように制御基板21に実装されている。2次巻線28も1次巻線と同様に、渦巻き状に巻回されている。なお、相互誘導によって2次巻線28に生じる電気を蓄えるためのコンデンサ等の簡易な蓄電手段を制御基板21に設けても良い。また、図1および図3では、便宜上、2次巻線28を制御基板21から先端側に大きく突出させて図示しているが、実際の2次巻線28は、制御基板21からほとんど突出していない状態で実装されている。   In addition, for example, an annular secondary winding 28 for generating electricity used in the balance adjusting device 7 is mounted on the control board 21 in cooperation with the primary winding 12 described above. Specifically, as described above, the secondary winding 28 is mounted on the control board 21 so as to face the primary winding 12 in the axial direction. Similar to the primary winding, the secondary winding 28 is also spirally wound. A simple power storage means such as a capacitor for storing electricity generated in the secondary winding 28 by mutual induction may be provided on the control board 21. In FIGS. 1 and 3, for the sake of convenience, the secondary winding 28 is shown to protrude greatly from the control board 21 toward the front end side, but the actual secondary winding 28 almost protrudes from the control board 21. It is implemented in a state without.

電磁石17は、図5に示すように、磁束を発生させる2個の巻線31、31と、2個の巻線31、31がそれぞれ巻回され、空隙を介して対向する一対の磁極32、32と、一対の磁極32、32を接続して磁路を形成するリターンヨーク33とを備えるいわゆるH型電磁石である。この電磁石17は、溝部19eに注入された磁性流体Mの溝部19eでの動きを制御して、回転体13の回転バランスを調整するために設けられている。   As shown in FIG. 5, the electromagnet 17 includes two windings 31 and 31 that generate magnetic flux, and a pair of magnetic poles 32 that are wound around each other through a gap, 32 and a return yoke 33 that connects the pair of magnetic poles 32 and 32 to form a magnetic path. The electromagnet 17 is provided to adjust the rotational balance of the rotating body 13 by controlling the movement of the magnetic fluid M injected into the groove 19e in the groove 19e.

一対の磁極32、32は、磁性材料から円柱状に形成され、2個の巻線31、31が発生させる磁束を増幅する。この一対の磁極32、32は、図5に示すように、軸方向で対向するように配置されている。また、磁極32、32のそれぞれの外周側には、図示を省略する円筒状のボビンを介して巻線31、31が巻回されている。本形態では、巻線31、31に電流が供給されると、一対の磁極32、32の対向面がそれぞれ異極に磁化されて、一対の磁極32、32の対向面の間に形成される空隙に密度の高い磁束が発生する。すなわち、本形態では、一方の磁極32の対向面がN極に磁化されれば、他方の磁極32の対向面がS極に磁化されて、空隙に密度の高い磁束が発生する。   The pair of magnetic poles 32 and 32 is formed in a cylindrical shape from a magnetic material, and amplifies the magnetic flux generated by the two windings 31 and 31. As shown in FIG. 5, the pair of magnetic poles 32 and 32 are disposed so as to face each other in the axial direction. In addition, windings 31 and 31 are wound around the outer peripheral sides of the magnetic poles 32 and 32 via cylindrical bobbins (not shown). In this embodiment, when current is supplied to the windings 31, 31, the opposing surfaces of the pair of magnetic poles 32, 32 are magnetized to different polarities, and are formed between the opposing surfaces of the pair of magnetic poles 32, 32. High density magnetic flux is generated in the air gap. That is, in this embodiment, if the opposing surface of one magnetic pole 32 is magnetized to the N pole, the opposing surface of the other magnetic pole 32 is magnetized to the S pole, and a high-density magnetic flux is generated in the air gap.

リターンヨーク33は、図5に示すように、軸方向の断面が略角溝形状をなすように板状の磁性材料が折り曲げられて形成された第1ヨーク34と、磁性材料から平板状に形成された2枚の第2ヨーク35、35と、同じく、磁性材料から平板状に形成された第3ヨーク36とから構成されている。このリターンヨーク33によって、磁極32、32で増幅された磁束の外部への漏れが抑制されている。   As shown in FIG. 5, the return yoke 33 is formed of a first yoke 34 formed by bending a plate-like magnetic material so that the cross section in the axial direction forms a substantially square groove shape, and a flat plate made of the magnetic material. The two second yokes 35, 35 and the third yoke 36 formed in a flat plate shape from a magnetic material are also used. The return yoke 33 suppresses leakage of the magnetic flux amplified by the magnetic poles 32 and 32 to the outside.

第1ヨーク34は、底面部34aと2つの側面部34b、34bとから構成されている。この第1ヨーク34は、内側に巻線31および磁極32を配置した状態で、図3に示すように、第2ケース体19の角孔19cおよび一対の貫通孔19d、19dに、第2ケース体19の先端側の面から挿入されて配置されている。具体的には、底面部34aの本体側の面に磁極32の先端側の面が当接するように、巻線31と磁極32とを内側に配置した状態で、底面部34aと底面部34aにつながる2つの側面部34b、34bの先端側の部分(図3の左側の部分)が角孔19cに配置され、2つの側面部34b、34bの本体側の端部が、一対の貫通孔19d、19dにそれぞれ配置されている。また、2つの側面部34b、34bの本体側の端部は、シール部材22に形成された一対の貫通孔22c、22cにそれぞれ挿通されている。   The first yoke 34 includes a bottom surface portion 34a and two side surface portions 34b and 34b. As shown in FIG. 3, the first yoke 34 is formed in the second case 19 in the square hole 19c and the pair of through holes 19d and 19d of the second case body 19 with the winding 31 and the magnetic pole 32 disposed inside. The body 19 is inserted and arranged from the front surface side. Specifically, the winding 31 and the magnetic pole 32 are arranged on the inner side so that the surface on the tip side of the magnetic pole 32 is in contact with the surface on the main body side of the bottom surface portion 34a. The front side portion (the left side portion in FIG. 3) of the two side surface portions 34b, 34b to be connected is disposed in the square hole 19c, and the end portion on the main body side of the two side surface portions 34b, 34b is a pair of through holes 19d, 19d, respectively. Further, the end portions on the main body side of the two side surface portions 34 b and 34 b are respectively inserted into a pair of through holes 22 c and 22 c formed in the seal member 22.

2枚の第2ヨーク35、35は、径方向で対向するように、第1ケース体18の角孔18cに配置され、第3ヨーク36は、第1ヨーク34の底面部34aと対向するように、かつ、径方向の両端面がそれぞれ第2ヨーク35、35と当接するように、第1ケース体18の角孔18cに配置されている。また、第2ヨーク35、35と第3ヨーク36とのよって囲まれた空間には、第3ヨーク36の先端側の面に磁極32の本体側の面が当接するように、巻線31と磁極32とが配置されている。なお、本形態では、第2ヨーク35、35と第3ヨーク36とが別体となっているが、第2ヨーク35、35と第3ヨーク36とが一体で形成されても良い。   The two second yokes 35, 35 are arranged in the square hole 18 c of the first case body 18 so as to face each other in the radial direction, and the third yoke 36 faces the bottom surface portion 34 a of the first yoke 34. In addition, the two end faces in the radial direction are arranged in the square holes 18c of the first case body 18 so as to contact the second yokes 35 and 35, respectively. Further, in the space surrounded by the second yoke 35, 35 and the third yoke 36, the winding 31 and the winding 31 are arranged so that the surface on the main body side of the magnetic pole 32 abuts the surface on the tip side of the third yoke 36. A magnetic pole 32 is disposed. In the present embodiment, the second yokes 35 and 35 and the third yoke 36 are separated, but the second yokes 35 and 35 and the third yoke 36 may be formed integrally.

図5に示すように、第2ヨーク35、35の先端側の端部と、第1ヨーク34の側面部34b、34bの本体側の端部とは当接しており、第1ヨーク34と第2ヨーク35、35と第3ヨーク36(すなわち、リターンヨーク33)によって、上述のように、一対の磁極32、32を接続する磁路が形成されている。   As shown in FIG. 5, the end of the second yoke 35, 35 on the front end side and the end of the side surface 34b, 34b of the first yoke 34 on the body side are in contact with each other. As described above, a magnetic path that connects the pair of magnetic poles 32 and 32 is formed by the two yokes 35 and 35 and the third yoke 36 (that is, the return yoke 33).

一対の磁極32、32の対向面の間に形成される空隙には、図5に示すように、第2ケース体19の一部が配置されるとともに、第2ケース体19に形成された溝部19eが配置されている。具体的には、図4に示すように、磁極32、32の対向面の間に形成される空隙に、不連続変化部19hの径方向の内側部分が配置されている。そのため、電磁石17に生じる磁束は、不連続変化部19hの径方向の内側部分を通過する。すなわち、磁極32、32の対向面の間に形成される空隙には、ポケット部19jの、反回転方向側の径方向の内側部分が配置されているため、電磁石17に生じる磁束は、ポケット部19jの、反回転方向側の径方向の内側部分を通過する。   As shown in FIG. 5, a part of the second case body 19 is disposed in the gap formed between the opposing surfaces of the pair of magnetic poles 32, 32, and the groove formed in the second case body 19. 19e is arranged. Specifically, as shown in FIG. 4, the radially inner portion of the discontinuous change portion 19 h is disposed in the gap formed between the opposing surfaces of the magnetic poles 32 and 32. Therefore, the magnetic flux generated in the electromagnet 17 passes through the radially inner portion of the discontinuous change portion 19h. That is, in the gap formed between the opposing surfaces of the magnetic poles 32 and 32, the radially inner portion of the pocket portion 19j on the counter-rotating direction side is disposed, so that the magnetic flux generated in the electromagnet 17 It passes through the inner portion of 19j in the radial direction on the counter-rotating direction side.

本形態では、電磁石17への通電がされていない状態で、回転体13が回転しているときには、図6(A)に示すように、遠心力F1で磁性流体Mがポケット部19jに集まる。すなわち、拡幅部19gの径方向外側部分に磁性流体Mが集まる。   In the present embodiment, when the rotating body 13 is rotating while the electromagnet 17 is not energized, the magnetic fluid M collects in the pocket portion 19j by the centrifugal force F1, as shown in FIG. 6A. That is, the magnetic fluid M collects in the radially outer portion of the widened portion 19g.

また、この状態で、電磁石17を通電状態にすると、図6(B)に示すように、電磁石17の磁力で、ポケット部19jの、反回転方向側の径方向内側部分に磁性流体Mが集まる。すなわち、電磁石17を通電状態にすると、電磁石17の磁力によって、不連続変化部19hの径方向内側部分に磁性流体Mが集まる。   Further, when the electromagnet 17 is energized in this state, as shown in FIG. 6B, the magnetic fluid M collects in the radially inner portion of the pocket portion 19j on the counter-rotating direction side by the magnetic force of the electromagnet 17. . That is, when the electromagnet 17 is energized, the magnetic fluid M collects in the radially inner portion of the discontinuous change portion 19 h by the magnetic force of the electromagnet 17.

その後再び、電磁石17への通電を停止すると、図6(A)に示すように、ポケット部19jの、反回転方向側の径方向内側部分に集まった磁性流体Mの一部は遠心力F1でそのポケット部19jに集まり、残りの磁性流体Mは慣性力F2で溝部19eに沿って回転方向の下流側に流れ(図6(A)の2点鎖線参照)、回転方向の下流側に位置する他のポケット部19jに集まる。すなわち、不連続変化部19hの径方向内側部分に集まった磁性流体Mの一部が遠心力F1でその不連続変化部19hを構成する拡幅部19gの径方向外側部分に集まり、残りの磁性流体Mは慣性力F2で溝部19eに沿って流れ、回転方向の下流側に位置する他の拡幅部19gの径方向外側部分に集まる。そのため、電磁石17のオンオフによって、3個のポケット部19j間で(3個の拡幅部19g間で)、磁性流体Mを移動させることができる。すなわち、電磁石17のオンオフによって、3個のポケット部19jの(3個の拡幅部19gの)磁性流体Mの割合を変更することができる。また、3個のポケット部19jは(3個の不連続変化部19hは)、3個の電磁石17のそれぞれに対応する位置に形成されている。そのため、個別に電磁石17を駆動することで、各ポケット部19jに(各拡幅部19gに)集める磁性流体Mの量を個別に調整することができる。   Then, when the energization to the electromagnet 17 is stopped again, as shown in FIG. 6A, a part of the magnetic fluid M collected in the radially inner portion of the pocket portion 19j on the counter-rotating direction side is caused by the centrifugal force F1. The remaining magnetic fluid M gathers in the pocket portion 19j and flows to the downstream side in the rotational direction along the groove portion 19e by the inertial force F2 (see the two-dot chain line in FIG. 6A) and is located downstream in the rotational direction. Collect in the other pocket 19j. That is, a part of the magnetic fluid M collected at the radially inner portion of the discontinuous change portion 19h gathers at the radially outer portion of the widened portion 19g constituting the discontinuous change portion 19h by the centrifugal force F1, and the remaining magnetic fluid M flows along the groove portion 19e by the inertial force F2, and gathers at the radially outer portion of the other widened portion 19g located downstream in the rotational direction. Therefore, the magnetic fluid M can be moved between the three pocket portions 19j (between the three widened portions 19g) by turning the electromagnet 17 on and off. That is, the ratio of the magnetic fluid M (of the three widened portions 19g) in the three pocket portions 19j can be changed by turning on and off the electromagnet 17. The three pocket portions 19j (three discontinuous change portions 19h) are formed at positions corresponding to the three electromagnets 17, respectively. Therefore, by individually driving the electromagnet 17, the amount of the magnetic fluid M collected in each pocket portion 19j (in each widened portion 19g) can be individually adjusted.

なお、回転体13が停止しているときには、磁性流体Mは、永久磁石25の磁力で、溝部19eの永久磁石25に対応する位置で保持されている。   When the rotating body 13 is stopped, the magnetic fluid M is held by the magnetic force of the permanent magnet 25 at a position corresponding to the permanent magnet 25 of the groove 19e.

(回転バランスの調整方法)
図7は、図1に示す工作機械1の回転体13の回転バランスの調整手順を示すフローチャートである。
(Rotation balance adjustment method)
FIG. 7 is a flowchart showing a procedure for adjusting the rotational balance of the rotating body 13 of the machine tool 1 shown in FIG.

以上のように構成された工作機械1では、以下のように、回転体13の回転バランスの調整を行う。   In the machine tool 1 configured as described above, the rotation balance of the rotating body 13 is adjusted as follows.

本形態では、回転体13の回転バランスの調整は主軸4を回転させた状態で行う。すなわち、まず、主軸4を回転させる(ステップS1)。主軸4が回転すると、磁性流体Mは、ポケット部19jに集まる(図6(A)参照)。この状態で、バランスセンサ(図示省略)で回転体13の回転バランスを測定し(ステップS2)、回転バランスの調整が必要であるか否かを判断する(ステップS3)。なお、本形態では、主軸4を回転させた状態で回転体13の回転バランスの調整を行っているため、回転バランスを測定しながら、回転バランスの調整を行うことができる。したがって、回転バランスの調整が容易になる。   In this embodiment, adjustment of the rotation balance of the rotating body 13 is performed in a state where the main shaft 4 is rotated. That is, first, the main shaft 4 is rotated (step S1). When the main shaft 4 rotates, the magnetic fluid M collects in the pocket portion 19j (see FIG. 6A). In this state, the rotation balance of the rotating body 13 is measured by a balance sensor (not shown) (step S2), and it is determined whether or not adjustment of the rotation balance is necessary (step S3). In this embodiment, since the rotation balance of the rotating body 13 is adjusted while the main shaft 4 is rotated, the rotation balance can be adjusted while measuring the rotation balance. Therefore, it is easy to adjust the rotation balance.

ステップS3で、回転バランスの調整が必要でないと判断した場合には、主軸4の回転を停止し(ステップS9)、回転体13の回転バランスの調整を終了する。一方、回転バランスの調整が必要であると判断した場合には、発電機構8で発電を行い、電磁石17の駆動に必要な電気を発生させる(ステップS4)。具体的には、1次巻線12に所定の周波数の交流を供給して発電を行う。なお、発電装置8での発電をステップS1の後に行っても良い。   If it is determined in step S3 that adjustment of the rotation balance is not necessary, the rotation of the spindle 4 is stopped (step S9), and the adjustment of the rotation balance of the rotating body 13 is ended. On the other hand, when it is determined that the rotation balance needs to be adjusted, the power generation mechanism 8 generates power and generates electricity necessary for driving the electromagnet 17 (step S4). Specifically, the primary winding 12 is supplied with alternating current of a predetermined frequency to generate power. Note that power generation by the power generation device 8 may be performed after step S1.

その後、電磁石17を通電状態にする(ステップS5)。すなわち、回転バランスの測定結果に基づいて、磁性流体Mの量を減らしたいポケット部19jに対応する電磁石17に制御基板21から電気を供給する。電磁石17が通電状態になると、磁性流体Mの量を減らしたいポケット部19jの、反回転方向側の径方向内側部分に磁性流体Mが集まる(図6(B)参照)。   Thereafter, the electromagnet 17 is turned on (step S5). That is, based on the measurement result of the rotation balance, electricity is supplied from the control board 21 to the electromagnet 17 corresponding to the pocket portion 19j where the amount of the magnetic fluid M is to be reduced. When the electromagnet 17 is energized, the magnetic fluid M collects in the radially inner portion of the pocket portion 19j where the amount of the magnetic fluid M is desired to be reduced on the counter-rotating direction side (see FIG. 6B).

その後、電磁石17への通電を停止する(ステップS6)。電磁石17が非通電状態になると、対応するポケット部19jの、反回転方向側の径方向内側部分に集まった磁性流体Mの一部は遠心力F1でそのポケット部19jに集まり、残りの磁性流体Mは慣性力F2で溝部19eに沿って回転方向の下流側に流れ、回転方向の下流側に位置する他のポケット部19jに集まる。   Thereafter, energization to the electromagnet 17 is stopped (step S6). When the electromagnet 17 is in a non-energized state, part of the magnetic fluid M collected in the radially inner portion of the corresponding pocket portion 19j on the counter-rotating direction side gathers in the pocket portion 19j by the centrifugal force F1, and the remaining magnetic fluid M flows to the downstream side in the rotational direction along the groove portion 19e by the inertial force F2, and gathers in another pocket portion 19j located on the downstream side in the rotational direction.

その後、再び、回転体13の回転バランスを測定し(ステップS7)、回転バランスの調整が必要であるか否かを判断する(ステップS8)。回転バランスの調整が必要でないときには、主軸4の回転を停止し(ステップS9)、回転体13の回転バランスの調整を終了する。一方、回転バランスの調整が必要なときには、ステップS5に戻って、回転体13の回転バランスが適切なものとなるまで(すなわち、回転体13の回転振れが所定の値以下または所定の値未満になるまで)、回転バランスの調整を継続する。   Thereafter, the rotational balance of the rotating body 13 is again measured (step S7), and it is determined whether or not the rotational balance needs to be adjusted (step S8). When the adjustment of the rotation balance is not necessary, the rotation of the main shaft 4 is stopped (step S9), and the adjustment of the rotation balance of the rotating body 13 is ended. On the other hand, when it is necessary to adjust the rotation balance, the process returns to step S5 until the rotation balance of the rotating body 13 becomes appropriate (that is, the rotational shake of the rotating body 13 is equal to or less than a predetermined value or less than a predetermined value). Until the rotation balance is adjusted.

(本形態の主な効果)
以上説明したように、本形態では、回転体13を回転させながら電磁石17を通電状態とし、その後、電磁石17への通電を停止することで、3個のポケット部19j間で(3個の拡幅部19g間で)回転バランスを調整するための磁性流体Mを移動させることができる。また、3個の電磁石17を個別に駆動することで、各ポケット部19j(各拡幅部19gの径方向外側部分)に集める磁性流体Mの量を個別に調整することができる。その結果、磁性流体Mと電磁石17とを用いた構成で、回転精度が要求される主軸4の回転バランスの調整を行うことができる。
(Main effects of this form)
As described above, in this embodiment, the electromagnet 17 is energized while rotating the rotating body 13, and then the energization to the electromagnet 17 is stopped. The magnetic fluid M for adjusting the rotational balance can be moved (between the parts 19g). In addition, by individually driving the three electromagnets 17, the amount of the magnetic fluid M collected in each pocket portion 19j (the radially outer portion of each widened portion 19g) can be individually adjusted. As a result, with the configuration using the magnetic fluid M and the electromagnet 17, it is possible to adjust the rotational balance of the spindle 4 that requires rotational accuracy.

すなわち、本形態の工作機械1では、磁性流体Mと電磁石17とを利用した構成の簡素化が容易で、小型化や低コスト化が可能なバランス調整装置7が用いられているため、工作機械1の小型化や低コスト化を図ることができる。また、小型化や低コスト化を図りつつ、回転精度が要求される主軸4の回転バランスを回転体13の回転を止めることなく精度良く調整することができる。   That is, in the machine tool 1 of the present embodiment, the balance adjusting device 7 that can easily simplify the configuration using the magnetic fluid M and the electromagnet 17 and can be reduced in size and cost is used. 1 can be reduced in size and cost. In addition, the rotation balance of the spindle 4 that requires rotational accuracy can be accurately adjusted without stopping the rotation of the rotating body 13 while reducing the size and cost.

また、本形態の溝部19eは、不連続変化部19hを備え、この不連続変化部19hでは、回転方向で、溝部19eの幅が、狭幅部19hから拡幅部19gへと不連続に(急激に)変化する。そのため、回転体13の回転時には、遠心力F1によってポケット部19jに(拡幅部19gの径方向外側に)集まった磁性流体Mの回転方向下流側への流出が防止され、磁性流体Mをポケット部19jに(拡幅部19gの径方向外側部分に)確実に保持できる。   Further, the groove portion 19e of the present embodiment includes a discontinuous change portion 19h. In the discontinuous change portion 19h, the width of the groove portion 19e is discontinuous in the rotation direction from the narrow width portion 19h to the wide width portion 19g (abruptly). To) change. Therefore, when the rotating body 13 rotates, the magnetic fluid M collected in the pocket portion 19j (outward in the radial direction of the widened portion 19g) by the centrifugal force F1 is prevented from flowing out to the downstream side in the rotational direction, and the magnetic fluid M is allowed to flow into the pocket portion. 19j (in the radially outer portion of the widened portion 19g) can be securely held.

特に、本形態では、電磁石17はいわゆるH型電磁石であり、一対の磁極32、32の間に形成される空隙に、ポケット部19jの、反回転方向の径方向の内側部分が配置されている。そのため、ポケット部19jの、反回転方向の径方向の内側部分に効率良く磁性流体Mを集めることができる。すなわち、磁極32、32の間に形成される空隙に、不連続変化部19hの径方向の内側部分が配置されているため、不連続変化部19hの径方向の内側部分に効率良く磁性流体Mを集めることができる。   In particular, in this embodiment, the electromagnet 17 is a so-called H-type electromagnet, and the radially inner portion of the pocket portion 19j in the counter-rotating direction is disposed in a gap formed between the pair of magnetic poles 32 and 32. . Therefore, the magnetic fluid M can be efficiently collected at the radially inner portion of the pocket portion 19j in the counter-rotating direction. That is, since the radially inner portion of the discontinuous change portion 19h is disposed in the gap formed between the magnetic poles 32 and 32, the magnetic fluid M is efficiently disposed on the radially inner portion of the discontinuous change portion 19h. Can be collected.

本形態では、反回転方向における狭幅部19fと拡幅部19gとの間で、回転体13の停止時に磁性流体Mを磁力で保持する3個の永久磁石25を備えている。そのため、回転体13の停止時においても回転バランスが調整された状態を維持することができる。すなわち、回転バランスを調整した後の回転体13の停止時において、狭幅部19fと拡幅部19gとの間の永久磁石25に対応する溝部19eの部分で、バランス調整後の所定量の磁性流体Mを保持することができるため、回転体13が再び回転した場合には、対応するポケット部19jに遠心力F1で停止前と同一量の磁性流体Mを集めることができ、回転バランスが調整された状態を再現することができる。特に、本形態では、反回転方向における狭幅部19fと拡幅部19gとの間では、比較的、拡幅部19gに近い位置に永久磁石25が配置されているため、回転バランスが調整された状態を確実に再現することができる。   In this embodiment, three permanent magnets 25 that hold the magnetic fluid M with magnetic force when the rotating body 13 is stopped are provided between the narrow portion 19f and the wide portion 19g in the counter-rotating direction. Therefore, even when the rotating body 13 is stopped, the state in which the rotation balance is adjusted can be maintained. That is, when the rotating body 13 is stopped after the rotation balance is adjusted, a predetermined amount of magnetic fluid after balance adjustment is provided at the groove portion 19e corresponding to the permanent magnet 25 between the narrow portion 19f and the wide portion 19g. Since M can be held, when the rotating body 13 rotates again, the same amount of magnetic fluid M as before stopping can be collected in the corresponding pocket portion 19j by the centrifugal force F1, and the rotational balance is adjusted. Can be reproduced. In particular, in this embodiment, since the permanent magnet 25 is disposed relatively close to the widened portion 19g between the narrowed portion 19f and the widened portion 19g in the counter-rotating direction, the rotational balance is adjusted. Can be reliably reproduced.

本形態では、反回転方向で、狭幅部19fから拡幅部19gに向かって溝部19eの幅が径方向の外側に次第に拡がっている。そのため、回転体13の回転時の遠心力F1によって、溝部19の外周側の側面に沿って磁性流体Mを円滑に移動させることができる。その結果、ポケット部19jに磁性流体Mを確実に集めることができる。   In this embodiment, in the counter-rotating direction, the width of the groove 19e gradually increases outward in the radial direction from the narrow portion 19f to the wide portion 19g. Therefore, the magnetic fluid M can be smoothly moved along the outer peripheral side surface of the groove 19 by the centrifugal force F <b> 1 during rotation of the rotating body 13. As a result, the magnetic fluid M can be reliably collected in the pocket portion 19j.

本形態では、3個の電磁石17が、本体部材16に取り付けられている。また、電磁石17の制御を行う制御基板21も、本体部材16に取り付けられている。そのため、バランス調整装置7をユニット化することが可能になり、バランス調整装置7の取扱いが容易になる。たとえば、主軸4へのバランス調整装置7の着脱が容易になる。   In this embodiment, three electromagnets 17 are attached to the main body member 16. A control board 21 that controls the electromagnet 17 is also attached to the main body member 16. Therefore, the balance adjusting device 7 can be unitized, and the balance adjusting device 7 can be easily handled. For example, the balance adjusting device 7 can be easily attached to and detached from the main shaft 4.

本形態では、1次巻線12と2次巻線28との相互誘導を利用する非接触式の発電機構8によって、バランス調整装置7で使用する電気を発生させている。そのため、バランス調整装置7と工作機械1の本体との間の配線が不要となり、工作機械1の構成を簡素化できる。   In this embodiment, electricity used in the balance adjusting device 7 is generated by the non-contact power generation mechanism 8 that uses mutual induction between the primary winding 12 and the secondary winding 28. Therefore, wiring between the balance adjusting device 7 and the main body of the machine tool 1 becomes unnecessary, and the configuration of the machine tool 1 can be simplified.

(他の実施の形態)
上述した形態は、本発明の好適な形態の一例ではあるが、これに限定されるものではなく本発明の要旨を変更しない範囲において種々変形実施が可能である。たとえば、上述した溝部19eが形成された第2ケース体19に代えて、図8に示す円環状の溝部59eが形成された第2ケース体59を用いてバランス調整装置7を構成しても良い。すなわち、図8に示すように、径方向外側に向かって拡がるように略円弧状に、かつ、回転中心に対して120°ピッチで形成された3個のポケット部59jを備える溝部59eが形成された第2ケース体59を用いてバランス調整装置7を構成しても良い。
(Other embodiments)
The above-described embodiment is an example of a preferred embodiment of the present invention, but is not limited to this, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. For example, the balance adjusting device 7 may be configured using the second case body 59 formed with the annular groove portion 59e shown in FIG. 8 instead of the second case body 19 formed with the groove portion 19e described above. . That is, as shown in FIG. 8, a groove portion 59e is formed that includes three pocket portions 59j that are formed in a substantially arc shape so as to expand outward in the radial direction and at a pitch of 120 ° with respect to the rotation center. Alternatively, the balance adjusting device 7 may be configured using the second case body 59.

この第2ケース体59では、溝部59eの内周側の壁面および外周側の壁面が、軸方向から見たときに、回転中心と略同心の円形状となるように形成されている。また、第2ケース体59には、上述した形態の角孔19cおよび一対の貫通孔19d、19dにそれぞれ相当し、電磁石17の一部が配置される角孔59cおよび一対の貫通孔59d、59dが形成され、この角孔59cおよび貫通孔59d、59dが形成された位置に対応するように3個のポケット部59jが形成されている。さらに、一対の磁極32、32の対向面の間に形成される空隙には、ポケット部59jの、反回転方向側の径方向の内側部分が配置されている。そのため、電磁石17に生じる磁束は、ポケット部59jの、反回転方向側の径方向の内側部分を通過する。また、第2ケース体59では、上述した3個の丸孔19kに相当する3個の丸孔59kが、ポケット部59jの、回転方向側の端部に対応する位置に形成され、この3個の丸孔59kに永久磁石25が固定されている。この3個の永久磁石25は、回転体13の停止時に、ポケット部59jの回転方向側の端部で磁性流体Mを保持する機能を果たしている。なお、上述した貫通孔19a、19bに相当する貫通孔が第2ケース体59にも形成されているが、図8では図示を省略している。   In the second case body 59, the inner peripheral wall surface and the outer peripheral wall surface of the groove 59e are formed to have a circular shape substantially concentric with the center of rotation when viewed from the axial direction. The second case body 59 corresponds to the square hole 19c and the pair of through holes 19d and 19d of the above-described form, respectively, and the square hole 59c and the pair of through holes 59d and 59d in which a part of the electromagnet 17 is disposed. Are formed, and three pocket portions 59j are formed so as to correspond to the positions where the square holes 59c and the through holes 59d and 59d are formed. Furthermore, in the gap formed between the opposed surfaces of the pair of magnetic poles 32, 32, the radially inner portion of the pocket portion 59j on the counter-rotating direction side is disposed. Therefore, the magnetic flux generated in the electromagnet 17 passes through the radially inner portion of the pocket portion 59j on the counter-rotating direction side. Further, in the second case body 59, three round holes 59k corresponding to the three round holes 19k described above are formed at positions corresponding to the end portions on the rotational direction side of the pocket portion 59j. The permanent magnet 25 is fixed to the round hole 59k. The three permanent magnets 25 fulfill the function of holding the magnetic fluid M at the rotation direction end of the pocket portion 59j when the rotating body 13 is stopped. Note that through holes corresponding to the above-described through holes 19a and 19b are also formed in the second case body 59, but illustration thereof is omitted in FIG.

図8に示す溝部59eのように、第2ケース体に形成される溝部は、上述した形態の不連続変化部19hに相当する不連続変化部を必ずしも備えていなくても良い。この場合であっても、回転体13を回転させながら電磁石17を通電状態とし、その後、電磁石17への通電を停止することで、3個のポケット部59j間で磁性流体Mを移動させることができる。また、3個の電磁石17を個別に駆動することで、各ポケット部59jに集める磁性流体Mの量を個別に調整することができる。その結果、磁性流体Mと電磁石17とを用いた構成で、回転精度が要求される主軸4の回転バランスの調整を行うことができる。   Like the groove part 59e shown in FIG. 8, the groove part formed in a 2nd case body does not necessarily need to be provided with the discontinuous change part corresponded to the discontinuous change part 19h of the form mentioned above. Even in this case, the magnetic fluid M can be moved between the three pocket portions 59j by energizing the electromagnet 17 while rotating the rotating body 13 and then stopping energization of the electromagnet 17. it can. In addition, by individually driving the three electromagnets 17, the amount of the magnetic fluid M collected in each pocket portion 59j can be individually adjusted. As a result, with the configuration using the magnetic fluid M and the electromagnet 17, it is possible to adjust the rotational balance of the spindle 4 that requires rotational accuracy.

また、上述した形態および図8に示す他の形態では、第2ケース体19、59には、ポケット部19j、59jが3個形成され、第2ケース体19には、不連続変化部19hが3個形成されている。この他にもたとえば、第2ケース体19、59に形成されるポケット部19j、59jや不連続変化部19hは2個であっても良いし、4個以上であっても良い。また、磁性流体Mの各ポケット部19j、59j部間の移動が可能であれば、溝部19e、59eは必ずしも円環状に形成されていなくても良い。   Further, in the above-described form and the other form shown in FIG. 8, the second case body 19, 59 has three pocket portions 19j, 59j, and the second case body 19 has a discontinuous change portion 19h. Three are formed. In addition to this, for example, the number of pocket portions 19j and 59j and the discontinuous change portion 19h formed in the second case bodies 19 and 59 may be two, or may be four or more. Further, as long as the magnetic fluid M can move between the pocket portions 19j and 59j, the grooves 19e and 59e do not necessarily have to be formed in an annular shape.

さらに、上述した形態および図8に示す他の形態では、一対の磁極32、32は、軸方向で対向するように配置されている。この他にもたとえば、一対の磁極32、32が径方向で対向するように配置されても良い。また、電磁石17は、H型電磁石には限定されず、たとえば、リターンヨーク33を備えていない電磁石であっても良い。さらに、電磁石は必ずしも一対の磁極を備えている必要はなく、1個の磁極のみを有するものであっても良い。   Furthermore, in the embodiment described above and the other embodiment shown in FIG. 8, the pair of magnetic poles 32 and 32 are disposed so as to face each other in the axial direction. In addition, for example, the pair of magnetic poles 32 and 32 may be arranged so as to face each other in the radial direction. The electromagnet 17 is not limited to an H-type electromagnet, and may be an electromagnet that does not include the return yoke 33, for example. Furthermore, the electromagnet is not necessarily provided with a pair of magnetic poles, and may have only one magnetic pole.

さらにまた、上述した形態および図8に示す他の形態では、一対の磁極32、32の対向面の間に形成される空隙に、ポケット部19j、59jの、反回転方向側の径方向の内側部分(不連続変化部19hの径方向の内側部分)が配置されている。しかし、磁極32、32の間の空隙に、ポケット部19j、59jの、反回転方向側の径方向の内側部分(不連続変化部19hの径方向の内側部分)が配置されていなくても、少なくともポケット部19j、59jの、反回転方向側の径方向の内側部分(不連続変化部19hの径方向の内側部分)を電磁石17に生じる磁束が通過するように構成すれば、上述した効果を得ることが可能になる。   Furthermore, in the embodiment described above and the other embodiment shown in FIG. 8, the inside of the pocket portion 19j, 59j in the radial direction on the counter-rotating direction side is formed in the gap formed between the opposing surfaces of the pair of magnetic poles 32, 32. A portion (a radially inner portion of the discontinuous change portion 19h) is disposed. However, even if the inner portion of the pocket portion 19j, 59j in the radial direction on the counter-rotating direction side (the inner portion in the radial direction of the discontinuous change portion 19h) is not disposed in the gap between the magnetic poles 32, 32, If the magnetic flux generated in the electromagnet 17 passes through at least the radially inner portion (the radially inner portion of the discontinuous change portion 19h) of the pocket portions 19j and 59j on the counter-rotation direction side, the above-described effects can be obtained. It becomes possible to obtain.

また、上述した形態および図8に示す他の形態では、電磁石17は、本体部材16を構成する第2ケース体19、59に取り付けられている。この他にもたとえば、本体部材16とは別の部材に電磁石17を取り付けて、その別の部材を主軸4に固定しても良い。   Further, in the embodiment described above and the other embodiment shown in FIG. 8, the electromagnet 17 is attached to the second case bodies 19 and 59 constituting the main body member 16. In addition, for example, the electromagnet 17 may be attached to a member different from the main body member 16 and the other member may be fixed to the main shaft 4.

さらに、上述した形態では、主軸4の先端側(図1の右側)に、1個のバランス調整装置7が取り付けられている。この他にもたとえば、図9に示すように、主軸4の、軸受5、5に軸支される部分の両側に1個ずつ、合計2個のバランス調整装置7が取り付けられても良い。このように構成した場合には、回転体13の回転バランスをより適切に調整することが可能になる。なお、図9では、図1に示す構成と同様の構成および図1に示す構成と同等の構成については、同一の符号を付している。   Further, in the embodiment described above, one balance adjusting device 7 is attached to the tip end side (right side in FIG. 1) of the main shaft 4. In addition to this, for example, as shown in FIG. 9, a total of two balance adjusting devices 7 may be attached, one on each side of the portion of the main shaft 4 that is supported by bearings 5 and 5. In the case of such a configuration, the rotation balance of the rotating body 13 can be adjusted more appropriately. In FIG. 9, the same components as those shown in FIG. 1 and the components equivalent to those shown in FIG.

さらにまた、上述した形態では、発電機構8によって、バランス調整装置7で使用する電気を発生させている。この他にもたとえば、バランス調整装置7に充電式の電池を取り付けて、バランス調整装置7で使用する電気をこの電池から供給しても良い。   Furthermore, with the form mentioned above, the electricity used by the balance adjusting device 7 is generated by the power generation mechanism 8. In addition to this, for example, a rechargeable battery may be attached to the balance adjusting device 7 and electricity used in the balance adjusting device 7 may be supplied from this battery.

また、上述した形態では、主軸4の先端に加工工具3が固定されている。この他にもたとえば、主軸4の先端にワーク2が固定されても良い。また、上述した形態では、工作機械1として旋盤を例に挙げて、本発明の実施の形態を説明したが、工作機械1は旋盤には限定されず、フライス盤、研削盤、あるいは、マシニングセンタ等であっても良い。さらにまた、回転体を有する工作機械1以外の装置(たとえば、回転体としてのロータを有するモータ等)で、上述した形態のバランス調整7を用いて回転体の回転バランスの調整を行っても良い。   In the above-described embodiment, the processing tool 3 is fixed to the tip of the main shaft 4. In addition, for example, the workpiece 2 may be fixed to the tip of the main shaft 4. In the above embodiment, a lathe is taken as an example of the machine tool 1 to describe the embodiment of the present invention. However, the machine tool 1 is not limited to a lathe, and is a milling machine, a grinding machine, a machining center, or the like. There may be. Furthermore, the rotation balance of the rotating body may be adjusted by using the balance adjustment 7 of the above-described form by a device other than the machine tool 1 having the rotating body (for example, a motor having a rotor as the rotating body). .

本発明の実施の形態にかかる工作機械の要部の概略構成を示す側面図である。It is a side view which shows schematic structure of the principal part of the machine tool concerning embodiment of this invention. 図1のX−X方向から発電用基板を示す図である。It is a figure which shows the board | substrate for electric power generation from the XX direction of FIG. 図1に示すバランス調整装置の軸方向の断面を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the cross section of the axial direction of the balance adjusting apparatus shown in FIG. 図3のY−Y方向から、第1ケース体およびシール部材を取り外した状態を示す図である。It is a figure which shows the state which removed the 1st case body and the sealing member from the YY direction of FIG. 図3のZ部を拡大して示す拡大図である。It is an enlarged view which expands and shows the Z section of FIG. 図1に示す回転体の回転時における磁性流体の動きを説明するための図であり、(A)は電磁石が非通電状態にあるときを示し、(B)は電磁石が通電状態にあるときを示す。It is a figure for demonstrating the motion of the magnetic fluid at the time of rotation of the rotary body shown in FIG. 1, (A) shows when the electromagnet is in a non-energized state, and (B) shows when the electromagnet is in an energized state. Show. 図1に示す工作機械の回転体の回転バランスの調整手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the adjustment procedure of the rotation balance of the rotary body of the machine tool shown in FIG. 本発明の他の実施の形態にかかる第2ケース体を、図3のY−Y方向から示す図である。It is a figure which shows the 2nd case body concerning other embodiment of this invention from the YY direction of FIG. 本発明の他の実施の形態にかかる工作機械の主軸の周辺を示す側面図である。It is a side view which shows the periphery of the main axis | shaft of the machine tool concerning other embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 工作機械
4 主軸(回転軸)
6 本体フレーム(本体)
7 回転体のバランス調整装置
8 発電機構
12 1次巻線
13 回転体
16 本体部材
17 電磁石
19、59 第2ケース体
19e、59e 溝部
19f 狭幅部
19g 拡幅部
19h 不連続変化部
19j、59j ポケット部
21 制御基板
25 永久磁石
28 2次巻線
31 巻線
32 磁極
33 リターンヨーク
F1 遠心力
M 磁性流体
1 Machine tool 4 Spindle (Rotating shaft)
6 Body frame (body)
7 Rotating body balance adjusting device 8 Power generation mechanism 12 Primary winding 13 Rotating body 16 Main body member 17 Electromagnet 19, 59 Second case body 19e, 59e Groove portion 19f Narrow width portion 19g Widening portion 19h Discontinuous change portion 19j, 59j Pocket Part 21 Control board 25 Permanent magnet 28 Secondary winding 31 Winding 32 Magnetic pole 33 Return yoke F1 Centrifugal force M Magnetic fluid

Claims (9)

回転体に固定される本体部材を備え、上記回転体の回転バランスを調整する回転体のバランス調整装置において、
上記回転体の回転軸の軸方向を深さ方向として、上記回転体の円周方向に沿って上記本体部材に環状に形成されると共に、上記回転軸の径方向の外側に向かって複数のポケット部が形成されている溝部と、
上記回転バランスを調整するために上記溝部に注入された磁性流体と、
上記溝部のうち上記ポケット部よりも上記回転体の円周方向に沿って一方側に進行する部位であって上記溝部のうち上記ポケット部よりも径方向の内側となる部位を少なくとも一部分が通過する磁束を発生させることにより、上記溝部内の上記磁性流体の動きを制御可能とする複数の電磁石と、
を具備し、
上記磁束の発生により、上記磁性流体の一部が上記円周方向に沿う一方側に進行してそれまで収納されていた上記ポケット部から離れ、
その離れた後における上記回転体が回転させられる際の力の作用により、上記磁性流体はそれまで収納されていた上記ポケット部に対して上記円周方向の一方側において隣り合う上記ポケット部に移動する、
ことを特徴とする回転体のバランス調整装置。
In a balance adjustment device for a rotating body that includes a main body member fixed to the rotating body and adjusts the rotation balance of the rotating body,
As the depth direction in the axial direction of the rotation axis of the rotating body, the rotating body along a circumferential direction of an annular shape on the body member Rutotomoni, multiple toward the outside in the radial direction of the rotary shaft pockets A groove part in which the part is formed ,
A magnetic fluid injected into the groove to adjust the rotational balance;
At least a part of the groove portion is a portion that progresses to one side along the circumferential direction of the rotating body from the pocket portion and that is radially inward of the pocket portion of the groove portion. A plurality of electromagnets capable of controlling the movement of the magnetic fluid in the groove by generating magnetic flux ;
Comprising
Due to the generation of the magnetic flux, a part of the magnetic fluid travels to one side along the circumferential direction and leaves the pocket portion that has been stored so far.
The magnetic fluid moves to the adjacent pocket portion on one side in the circumferential direction with respect to the pocket portion that has been stored so far due to the action of force when the rotating body is rotated after the separation. To
The balance adjustment apparatus of the rotary body characterized by the above-mentioned.
回転体に固定される本体部材を備え、上記回転体の回転バランスを調整する回転体のバランス調整装置において、
上記回転体の回転軸の軸方向を深さ方向として、上記回転体の円周方向に沿って上記本体部材に環状に形成されると共に、所定の幅に形成された狭幅部、この狭幅部よりも上記回転軸の径方向の外側に向かって幅が拡がるように形成された拡幅部、および上記狭幅部と上記拡幅部との間に位置すると共に上記円周方向における他の部分よりも幅が急激に変化する不連続変化部とをそれぞれ複数備える溝部と、
上記回転バランスを調整するために上記溝部に注入された磁性流体と、
上記溝部のうち上記不連続変化部または当該不連続変化部よりも上記回転体の円周方向に沿って一方側に進行する部位を少なくとも一部が通過する磁束を発生させることにより、上記溝部内の上記磁性流体の動きを制御する複数の電磁石と、
を具備し、
上記磁束の発生により、上記磁性流体の一部が上記不連続変化部に向かって上記円周方向に沿う一方側に進行してそれまで収納されていた上記拡幅部から離れ、
その離れた後における上記回転体が回転させられる際の力の作用により、上記磁性流体はそれまで収納されていた上記拡幅部に対して上記円周方向の一方側において隣り合う上記拡幅部に移動する、
ことを特徴とする回転体のバランス調整装置。
In a balance adjustment device for a rotating body that includes a main body member fixed to the rotating body and adjusts the rotation balance of the rotating body,
The axial direction of the rotation axis of the rotating body as a depth direction along the circumferential direction of the rotary body is formed annularly on the main body member Rutotomoni, narrow portion formed in a predetermined width, the narrow Than the other portion in the circumferential direction and located between the narrow portion and the widened portion, and the widened portion formed so that the width is wider toward the outside in the radial direction of the rotating shaft than the portion Groove portions each having a plurality of discontinuous change portions whose widths change rapidly ,
A magnetic fluid injected into the groove to adjust the rotational balance;
By generating a magnetic flux in which at least a part passes through the discontinuous change portion of the groove portion or a portion that advances to the one side along the circumferential direction of the rotating body from the discontinuous change portion. A plurality of electromagnets for controlling the movement of the magnetic fluid;
Comprising
Due to the generation of the magnetic flux, a part of the magnetic fluid moves toward the one side along the circumferential direction toward the discontinuous change portion and leaves the widened portion that has been stored so far.
The magnetic fluid moves to the adjacent widened portion on one side in the circumferential direction with respect to the widened portion that has been stored so far due to the action of the force when the rotating body is rotated after the separation. To
The balance adjustment apparatus of the rotary body characterized by the above-mentioned.
前記電磁石は、磁束を発生させる2個の巻線と、該2個の巻線がそれぞれ巻回され、空隙を介して対向する一対の磁極と、該一対の磁極を接続して磁路を形成するリターンヨークとを備えるH型電磁石であり、
上記空隙に、前記溝部のうち前記不連続変化部または当該不連続変化部よりも前記回転体の円周方向に沿って一方側に進行する部位が配置されていることを特徴とする請求項2記載の回転体のバランス調整装置。
The electromagnet has two windings for generating magnetic flux, a pair of the two windings wound around each other, and a pair of magnetic poles facing each other through a gap and connecting the pair of magnetic poles to form a magnetic path An H-type electromagnet including a return yoke that
3. The discontinuous change portion of the groove portion or a portion that advances to one side along the circumferential direction of the rotating body from the discontinuous change portion is disposed in the gap. The rotating body balance adjusting device as described.
前記回転方向と逆の反回転方向における前記狭幅部と前記拡幅部との間で、前記回転体の停止時に前記磁性流体を磁力で保持する永久磁石を備えることを特徴とする請求項2または3記載の回転体のバランス調整装置。   The permanent magnet which hold | maintains the said magnetic fluid with a magnetic force at the time of the stop of the said rotary body is provided between the said narrow part and the said wide part in the counter rotation direction opposite to the said rotation direction, or characterized by the above-mentioned. 3. The balance adjustment device for a rotating body according to 3. 前記回転方向と逆の反回転方向で、前記狭幅部から前記拡幅部に向かって前記溝部の幅が前記径方向の外側に次第に拡がっていることを特徴とする請求項2から4いずれかに記載の回転体のバランス調整装置。 Wherein in a counter rotation direction of the rotating direction opposite, 4 claim 2, characterized in that the width of the groove from the narrow portion toward the wider section has spread gradually on the outside of the front Ki径direction The rotating body balance adjusting device according to claim 1. 前記複数の電磁石は、前記本体部材に取り付けられていることを特徴とする請求項1から5いずれかに記載の回転体のバランス調整装置。   The balance adjustment device for a rotating body according to any one of claims 1 to 5, wherein the plurality of electromagnets are attached to the main body member. 前記複数の電磁石の制御を行う制御基板が、前記本体部材に取り付けられていることを特徴とする請求項6記載の回転体のバランス調整装置。   The balance adjustment device for a rotating body according to claim 6, wherein a control board that controls the plurality of electromagnets is attached to the main body member. 請求項1から7いずれかに記載の回転体のバランス調整装置と、該バランス調整装置が取り付けられる主軸とを備えることを特徴とする工作機械。   A machine tool comprising the rotating body balance adjusting device according to claim 1 and a main shaft to which the balance adjusting device is attached. 前記工作機械の本体に取り付けられる1次巻線と、前記本体部材に取り付けられる2次巻線との相互誘導を利用して発電を行う非接触式の発電機構を備え、
該発電機構によって、前記回転体のバランス調整装置で使用する電気を発生させることを特徴とする請求項8記載の工作機械。
A non-contact power generation mechanism that generates power using mutual induction between a primary winding attached to the main body of the machine tool and a secondary winding attached to the main body member;
9. The machine tool according to claim 8, wherein the power generation mechanism generates electricity used in the balance adjustment device for the rotating body.
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