JP5455027B2

JP5455027B2 - 駆動装置及び駆動方法

Info

Publication number: JP5455027B2
Application number: JP2009248936A
Authority: JP
Inventors: 克志後藤
Original assignee: Tokyo Seimitsu Co Ltd
Current assignee: Tokyo Seimitsu Co Ltd
Priority date: 2009-10-29
Filing date: 2009-10-29
Publication date: 2014-03-26
Anticipated expiration: 2029-10-29
Also published as: JP2011097733A

Description

本発明は、回転する砥石のバランスを修正する砥石バランス装置の駆動における駆動装置及び駆動方法に関する。

研削盤における砥石などの回転体は、不釣合いにより振動や研磨ムラを生じさせるため、不釣合いを修正する砥石バランス装置が回転体に対して取り付けられる。例えば、図２に示す研削盤１００では、砥石バランス装置１０１は研削砥石１０２をスピンドル１０３のシャフト１０４に固定するフランジ１０５へ軸心を一致させて取り付けられる。

スピンドル１０３には振動センサ１０６が取り付けられ、不釣合いによりスピンドル１０３に発生する振動が検出される。検出された振動は制御装置１０９へ送信される。

砥石バランス装置１０１は、図３に示すように２個のバランスウエイト１１０、１１０とギヤ１１１が先端に取り付けられたモータ１１２、１１２を備えている。制御装置１０９は、送信された振動に基づきモータ１１２、１１２を駆動することでバランスウエイト１１０、１１０を移動させる。これにより研削砥石１０２の不釣合いが調整される（例えば、特許文献１参照）。

しかし、特許文献１に記載される砥石バランス装置では、モータ１１２を駆動させる電力の供給にスリップリングが用いられている。スリップリングを使用した電力の伝達では、ノイズの発生やブラシ磨耗による耐久性など多くの問題があった。

このような問題に対応するため、給電側と受電側にコイルを設け、２つのコイルの間に電磁誘導を生じさせて受電側のコイルに電力を発生させる非接触での電力供給が考案されている。

特許２６１３４６４号

しかし、非接触による電力供給では伝達できる電力が限られるため、モータ１１２を駆動させるにはタイマーを用いた間欠駆動やＰＷＭ制御駆動など駆動方法に工夫が必要であって連続駆動や高負荷駆動が困難であった。また、給電側と受電側の距離により給電効率が変動するため、安定した電力供給が困難であった。更に、ＤＣモータでは、起動時に最大電力が消費されるため起動時に一時的に回転が停止する問題が発生する。

本発明はこのような問題に対して成されたものであり、非接触による限られた電力供給であっても安定した駆動を実現する駆動装置及び駆動方法を提供することを目的としている。

本発明は前記目的を達成するために、給電部と、前記給電部より電力が供給される制御部と、前記制御部より電力を供給されるとともに駆動を制御される負荷装置とを備え、前記給電部には給電用の第１のコイルと、前記第１のコイルに電力を供給する共振回路とが設けられ、前記制御部には前記第１のコイルとの間に生ずる電磁誘導により電力が伝達される第２のコイルと、前記第２のコイルより出力された電流を整流する平滑整流回路と、前記平滑整流回路より出力された電力により充電されるコンデンサと、前記平滑整流回路より出力された電圧を降圧または昇圧するレギュレータと、前記レギュレータより出力された電圧の変化の監視と前記負荷装置へ駆動を制御する制御信号を送る制御ユニットとが設けられ、前記制御ユニットは、前記レギュレータより出力された電力が前記負荷装置により消費される電力を上回っているか否かを判断する判定手段と、前記判定手段の判定結果に基づき、前記レギュレータより出力された電力が前記負荷装置により消費される電力を上回っている場合には、連続して電力を供給し、一方、前記負荷装置により消費される電力が前記レギュレータより出力される電力を超えた場合には、前記レギュレータの出力とともに前記コンデンサからも電荷を放出することで前記第２のコイルより出力された電力以上の電力を供給し、前記コンデンサの電圧降下後、前記負荷装置への電力供給を一旦遮断して前記コンデンサを充電し、充電完了後、再び、前記負荷装置へ電力の供給を行い、これを断続的に短時間に繰り返し行なうことで前記第２のコイルより出力された電力以上の電力供給を行う電力供給制御手段と、を備えることを特徴としている。

また、本発明は前記発明において、前記負荷装置は、回転体の回転バランスを調整する少なくとも１つのバランスウエイトと、前記バランスウエイトを移動させるモータとを備えていることを特徴としている。更に、本発明は前記発明において、前記モータはＤＣモータであることを特徴としている。

本発明によれば、駆動装置には給電部と、給電部より電力が供給される制御部と、制御部より電力を供給されるとともに駆動を制御される負荷装置とを備えられている。給電部には第１のコイルと共振回路が備えられ、共振回路より第１のコイルへ電力が供給される。制御部には第２のコイルが備えられ、第１のコイルと第２のコイルの間に電磁誘導が生じることにより第２のコイルに電力が発生する。

第２のコイルより出力された電流は平滑整流回路により整流される。平滑整流回路より出力された電力によりコンデンサが充電される。平滑整流回路より出力された電圧はレギュレータにより降圧または昇圧される。レギュレータより出力された電圧の変化は制御ユニットにより監視される。

負荷装置は、回転体の回転バランスを調整する少なくとも１つのバランスウエイトと、バランスウエイトを移動させるＤＣモータであるモータとを備えている。

このような駆動装置において、レギュレータより出力された電力が負荷装置により消費される電力を上回る場合には、レギュレータより負荷装置へ連続して電力が供給される。

また、負荷装置により消費される電力がレギュレータより出力される電力を超えた場合には、コンデンサより電荷が放出され、レギュレータ及びコンデンサからもモータへ電力が供給される。コンデンサの電圧が降下すると制御ユニットにより負荷装置への電力の供給が一旦遮断され、コンデンサは充電される。コンデンサの充電完了後、制御ユニットによりレギュレータから負荷装置へ電力供給が再び行われる。

この動作を繰り返すことにより、負荷装置は断続的に駆動を続けることが可能となる。

本装置では設置例として蓄電コンデンサを整流平滑回路後へ設置したが、第２のコイルの後、レギュレータの後、または各回路内のコイルやコンデンサ自体の容量を大きくすることでも同様の効果が得られることは自明である。

本発明の駆動装置及び駆動方法によれば、限られた電力供給であってもコンデンサが駆動電力に応じて充放電されることで大きな負荷装置を安定して駆動することが可能となる。

本発明に係る駆動装置の構成図オートバランサ装置の構成図オートバランサ装置の平面図レギュレータからの出力電圧とコンデンサの電圧の変化を示した図表

以下、添付図面に従って本発明に係る駆動装置及び駆動方法の好ましい実施の形態について詳説する。図１は本発明に係る駆動装置の構成図である。

図１に示す駆動装置１は、給電部２と、給電部２より電力が供給される制御部３と、制御部３より電力を供給されるとともに駆動を制御される負荷装置４とにより構成される。

負荷装置４は例えば図２または図３に示す砥石バランス装置１０１のＤＣモータ等によるモータ１１２、１１２とバランスウエイト１１０、１１０であって、モータ１１２、１１２によりバランスウエイト１１０、１１０を移動させて研削砥石１０２の不釣合いが調整される。

給電部２には給電用の第１のコイル５と、第１のコイル５に電力を供給する共振回路６とが設けられている。給電部２は、砥石バランス装置１０１の内部または近傍に図２に示すシャフト１０４から独立した状態であって、シャフト１０４が回転しても回転することがないように設けられる。

共振回路６は不図示の外部電源装置と接続されている。外部電源装置より供給された電力は共振回路６により第１のコイル５へ供給される。第１のコイル５は回転するシャフト１０４及び研削砥石１０２の回転中心軸と同心に配置される。共振回路６より交流電力が供給されることにより、第１のコイル５およびその周囲には絶えず変化する磁力線が生ずる。

制御部３は回転する砥石バランス装置１０１の内部に設けられ、シャフト１０４及び研削砥石１０２と共に回転される。制御部３には第２のコイル７、平滑整流回路８、コンデンサ９、レギュレータ１０、制御ユニット１２が備えられている。

第２のコイル７は第１のコイル５に対向してシャフト１０４及び研削砥石１０２の回転中心軸と同心に配置される。第１のコイル５およびその周囲に生ずるたえず変化する磁力線により電磁誘導が起こり、第２のコイル７には交流電力が発生される。

平滑整流回路８は交流電力を直流電力に平滑整流する回路であって、第２のコイル７に接続される。第２のコイル７に生じた交流電力は、平滑整流回路８により平滑整流されて直流電力へ変換される。

コンデンサ９は平滑整流回路８と接続され、平滑整流回路８より出力された電力により充電される。コンデンサ９は負荷装置４の駆動に合わせて充放電が繰り返えされる。

レギュレータ１０はコンデンサ９と接続され、更に制御ユニット１２を介して負荷装置４と接続される。平滑整流回路８より出力された電力の電圧はレギュレータ１０により所定の電圧へ調整される。

制御ユニット１２は、レギュレータ１０より出力された電力の電圧を監視し、駆動制御用信号が制御ユニット１２より負荷装置４へ送られる。

以上のように構成される駆動装置１により、コンデンサ９に充電されることで電力を短時間に蓄電し非接触による限られた電力供給であっても、負荷装置４の駆動に合わせてコンデンサ９が瞬間的に充放電を繰り返すことで、負荷装置４を安定して駆動することが可能となる。

次に本発明の駆動方法について説明する。図１に示す駆動装置１には、給電部２と、給電部２より電力が供給される制御部３と、制御部３より電力を供給されるともに駆動を制御される負荷装置４が備えられている。

このような駆動装置１において、給電部２の共振回路６へ不図示の外部電源装置より電力が供給される。供給された電力は共振回路６により第１のコイル５へ供給される。これにより、第１のコイル５およびその周囲には絶えず変化する磁力線が生ずる。

第１のコイル５およびその周囲に絶えず変化する磁力線が生じることにより、制御部３へ第１のコイル５と対向するように設けられた第２のコイル７には電磁誘導により交流の電力が発生し、非接触で制御部３へ電力が供給される。

第２のコイル７に発生した交流の電力は、平滑整流回路８により直流電力に平滑整流される。平滑整流回路８より出力された電力はコンデンサ９に充電される。更に、平滑整流回路８より出力された電力はレギュレータ１０により所定の電圧に調整され、制御ユニット１２を介して負荷装置４へ供給されて負荷装置４が駆動される。

制御ユニット１２は、レギュレータ１０より出力された電力の電圧を監視し、駆動制御用信号を負荷装置４へ送る。

このとき、レギュレータ１０より出力された電力が負荷装置４により消費される電力を上回る場合には、負荷装置４へ連続して電力が供給される。また、負荷装置４により消費される電力がレギュレータ１０より出力される電力を超えた場合には、コンデンサ９から電荷が放電され、レギュレータ１０およびコンデンサ９からも電荷が負荷装置４へ供給される。コンデンサ９の電圧が降下すると、制御ユニット１２により負荷装置４への電力の供給が一旦遮断され、コンデンサ９は充電される。コンデンサ９の充電完了後、制御ユニット１２によりレギュレータ１０及びコンデンサ９の電力は再び負荷装置４へ供給される。

例えば、本実施の形態においては、負荷装置４は駆動電圧が１２ＶのＤＣモータであって、制御ユニット１２により監視されるレギュレータ１０より出力された電力の電圧が＋１１Ｖを超えたところで、負荷装置４に対して制御ユニット１２より駆動開始の信号が送信される。また、レギュレータ１０より出力された電力の電圧が＋６Ｖを下回ったところで、負荷装置４に対して制御ユニット１２より駆動停止の信号が送信される。

このように、負荷装置４に供給される電力を監視して負荷装置４の駆動開始、停止を行うことと、それに応じてコンデンサ９の充放電が短時間に繰り返えされることにより、図４に示すように、電圧が一定の値以下に低下することなく電力が供給され続けられる。これにより、制御ユニット１２の駆動電圧が確保され、負荷装置４は断続的に駆動を続ける。また、負荷装置４の駆動時に出力される電圧が一時的に低下した場合、例えば第１のコイル５と第２のコイル７との距離が変わり、給電効率が変動した場合などにおいても、負荷装置４に供給される電力を監視し、その電圧の変動に伴い負荷装置４を駆動させてコンデンサ９の充放電が繰り返し行われることにより安定した駆動が可能となる。

以上、説明したように、本発明に係わる駆動装置及び駆動方法によれば、限られた電力供給であっても負荷装置に供給される電圧に従いコンデンサが充放電を繰り返すことで大きな負荷装置を停止させることなく連続的に駆動することが可能であり、コイル間の距離や負荷装置の種類に影響されず安定した駆動が可能となる。

１…駆動装置，２…給電部，３…制御部，４…負荷装置，５…第１のコイル，６…共振回路，７…第２のコイル，８…平滑整流回路，９…コンデンサ，１０…レギュレータ，１２…制御ユニット，１００…研削盤，１０１…砥石バランス装置，１０２…研削砥石，１０３…スピンドル，１０４…シャフト，１０５…砥石フランジ，１０６…振動センサ，１０９…制御装置，１１０…バランスウエイト，１１１…ギヤ，１１２…モータ

Claims

給電部と、前記給電部より電力が供給される制御部と、前記制御部より電力を供給されるとともに駆動を制御される負荷装置とを備え、
前記給電部には給電用の第１のコイルと、前記第１のコイルに電力を供給する共振回路とが設けられ、
前記制御部には前記第１のコイルとの間に生ずる電磁誘導により電力が伝達される第２のコイルと、前記第２のコイルより出力された電流を整流する平滑整流回路と、前記平滑整流回路より出力された電力により充電されるコンデンサと、前記平滑整流回路より出力された電圧を降圧または昇圧するレギュレータと、前記レギュレータより出力された電圧の変化の監視と前記負荷装置へ駆動を制御する制御信号を送る制御ユニットとが設けられ、
前記制御ユニットは、
前記レギュレータより出力された電力が前記負荷装置により消費される電力を上回っているか否かを判断する判定手段と、
前記判定手段の判定結果に基づき、前記レギュレータより出力された電力が前記負荷装置により消費される電力を上回っている場合には、連続して電力を供給し、一方、前記負荷装置により消費される電力が前記レギュレータより出力される電力を超えた場合には、前記レギュレータの出力とともに前記コンデンサからも電荷を放出することで前記第２のコイルより出力された電力以上の電力を供給し、前記コンデンサの電圧降下後、前記負荷装置への電力供給を一旦遮断して前記コンデンサを充電し、充電完了後、再び、前記負荷装置へ電力の供給を行い、これを断続的に短時間に繰り返し行なうことで前記第２のコイルより出力された電力以上の電力供給を行う電力供給制御手段と、
を備えることを特徴とする駆動装置。
前記負荷装置は、回転体の回転バランスを調整する少なくとも１つのバランスウエイトと、前記バランスウエイトを移動させるモータとを備えていることを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
前記モータはＤＣモータであることを特徴とする請求項２に記載の駆動装置。
給電部と、前記給電部より電力が供給される制御部と、前記制御部より電力を供給されるとともに駆動を制御される負荷装置とを備えた駆動装置において、
給電部に備えられた第１のコイルへ共振回路より電力を供給することにより、制御部に備えられた第２のコイルとの間に電磁誘導を生じさせて前記第２のコイルに電力を発生させ、
前記第２のコイルより出力された電流を平滑整流回路により整流し、前記平滑整流回路より出力された電力によりコンデンサを充電し、前記平滑整流回路より出力された電圧をレギュレータにより降圧または昇圧し、前記レギュレータより出力された電圧の変化を制御ユニットにより監視するとともに、
前記レギュレータより出力された電力が前記負荷装置により消費される電力を上回っている場合には、連続して電力を供給し、
前記負荷装置により消費される電力が前記レギュレータより出力される電力を超えた場合には、前記レギュレータの出力とともに前記コンデンサからも電荷を放出することで前記第２のコイルより出力された電力以上の電力を供給し、前記コンデンサの電圧降下後、前記制御ユニットにより前記負荷装置への電力供給を一旦遮断して前記コンデンサを充電し、充電完了後、再び、前記制御ユニットにより前記負荷装置へ電力の供給を行い、これを断続的に短時間に繰り返し行なうことで前記第２のコイルより出力された電力以上の電力供給を行うことを特徴とする駆動方法。