JP7391347B2 - 対象体、特に均衡装置の移動デバイス - Google Patents

Description

本発明は、請求項第一項前提部に特定した種類の、対象体の移動デバイスに関する。

特に、本発明による移動デバイスは均衡システム中の質量体の移動に適合する。

現在、対象体及びシステムを移動させる様々な手段、電動機、及びデバイスが一般に公知になっている。

例えば、歯車付電動機、またはその他の摺動式システムが公知である。

磁性手段、内燃機関、及びその他の多くのシステムが公知である。

例えば均衡用のシステムまたは装置の特定分野には、種々の型式の移動手段が存在している。

均衡装置は、例えば工具の回転部材等の回転軸を中心に回転する要素を均衡させるように適合したシステムである。

このような均衡装置は一般に、被均衡回転要素の回転軸を中心にこの回転要素と共に回転する２つの可動質量体を備える。

均衡装置はまた、回転軸を中心に回転する部材の不均衡を計測する手段も備えている。この計測手段は、回転部材が回転時に均衡しているかどうか、即ち、その質量体の中心が回転軸に沿って位置しているかどうかについて絶えず評価するように適合される。

均衡装置は、特許文献１及び特許文献２中に記載されている。

可動質量体は、回転部材とほぼ常時一体であるにも拘らず、前記回転軸を中心に回転する回転部材に対しても移動し得る。２つの質量体が回転軸を中心に１８０°反対側に位置するとき、これらの質量体が回転部材に対して不均衡を生じることはない。しかし、質量体がこれとは異なった往復動位置にあるとき、これらは回転体に対する不均衡を生じ得る。このような不均衡は回転部材の均衡を再生成するように利用される。そのため、可動質量体は、不均衡計測手段が不均衡を決定したとき作動される。

可動質量体は一般に、回転部材の回転軸に沿って配置された電動機によって回転する回転部材により形成されかつ歯車及び類似の接続部品によって質量体に接続された、基準システムに対して移動される。

同様の均衡システムが、本出願人による特許文献３中に記載されている。

この記載中の均衡装置には、いくつかの重大な欠点がある。

実際に一部の場合、回転部材の中心軸部分が他の対象体及びデバイスにより占められ、当該箇所への電動機の配置は不可能となる。

しかし、電動機は回転軸から異なる位置には配置できない。実際、被均衡装置は、毎分回転数で数万、時には数十万の桁の高回転速度に頻繁に達し得る。

その結果、軸に沿って配置されていない電動機は、その破壊を生じ得る過大な遠心加速度を受けることになる。

特許文献４は、磁気移動デバイスを使用することによりこうした欠点の克服を企図している。このシステムは、永久磁石により形成された可動質量体と、回転部材外部の固定磁石により形成されると共に回転部材に対して可動質量体を移動させるようにこの可動質量体を加速または減速させるように適合した、回転中の回転部材により形成される基準システム、に常時関連する可動質量体の移動システムとを備えている。この均衡装置は環状であり回転部材の中央部分を自由状態にしている。

しかし、この均衡装置は可動質量体を所定位置にしか配置できず、比較的正確性に欠ける。

更に、磁性手段が処理工程からの金属屑片を頻繁に拾い上げるため、システム動作が阻害され易く維持管理をより困難にしている。

最後に、この均衡装置は極めて複雑でありコスト高である。

特許文献５は、液体容器を満たすかまたはこれを空にすることにより生成可能な補償質量体の使用により上述の欠点を克服するように企図されたデバイスを記載している。

そのため、このデバイスは、電動機を備える代わりに加圧流体吐出用のノズルを簡素に備えており、回転軸に同軸の扇形チャンバを要求に応じて充満させることにより不均衡に対して補償質量体を生成させている。流体は、遠心力によりチャンバ中に滞留するが、回転部材の停止に際しては重力によって抜出される。

したがって、このシステムは、例えば主軸の停止毎に空にさせるため極めて複雑であり、毎回の再起動後に再均衡を要している。

更に、研削盤内部には冷却剤が存在し、この冷却剤は場合によればチャンバに無作為に侵入して回転部材の一時的な不均衡を生じ、更なる均衡サイクルが必要となり得る。

ソ連国特許発明第１６３２１４３号明細書 西独国特許出願公開第３９４３７５９号明細書 欧州特許出願公開第２７１７０３２号明細書 米国特許出願公開第２００６/０００５６２３号明細書 欧州特許第０１２４３０６号明細書 欧州特許出願公開第２７１７０３２号明細書 欧州特許第０４０９０５０号明細書

このような状況下で、本発明の基礎を成す技術的課題は、上述した欠点のうちの少なくとも一部を実質的に克服可能な、対象体用の移動デバイスを考案することにある。

本発明の重要な一目的は、この技術的課題の範囲内で、高い応力及び加速度に対して堅牢であると共に耐久性のある、対象体の移動デバイスを提供することにある。

本発明の別の重要な目的は、簡素でコスト効率の良い移動デバイスを提供することにある。

最後に大事なこととして、本発明の目的は均衡装置中で補償質量体を移動させるように適合した移動デバイスを提供することにある。

これらの技術的課題及び特定した目的は、添付の独立請求項に記載したような、対象体の移動デバイス及び対象体の移動手順により達成される。

好ましい技術的解決策は、従属請求項に明記されたものである。

本発明の特徴及び利点は添付の図面を参照することによりその好ましい実施形態の詳細な説明から明確になるであろう。

ここで、計量、値、形状、及び形状的基準（直角度及び平行度等）は、「を中心に」のような語もしくは「約」または「実質的に」等の他の同様の用語等と共に使用したとき、計測誤差または不正確さによる生産及び／または製造上の誤差を除外して、とりわけ誤差に関する値、計測値、形状または形状的基準からの僅かな逸脱を除外して、理解すべきである。例えば、そのような用語は値に関して、当該値から１０％に過ぎない逸脱を示すものであるのが好ましい。

更に、「第一の」、「第二の」、「より高い」、「より低い」、「主要な」及び「二次的な」等の用語は使用に際して、必ずしも順番、優先関係、または相対的位置を特定するのではなく、単に異なる構成要素を相互により明確に区別するために使用することとする。

他に示さない限り、本願中の報告に係る計測値及びデータは、国際標準大気ＩＳＡ（ＩＳＯ２５３３：１９７５）を使用されると考えるべきである。

本発明によるデバイスを含むシステムを示す拡大図付き断面を示す。

図を参照して、参照数字１は本発明による移動デバイスを包括的に示す。

この移動デバイスは移動面３０に沿って対象体２０を移動させるように適合している。そのため、対象体２０は、少なくとも１つの移動デバイス１及び、好ましくは少なくとも１つの実質上剛性の枠体２１を備える。したがって、枠体２１は対象体２０の少なくとも一部分であり、実質上剛体として画成し得ることから、例えば、金属または耐久性高分子化合物で作製されるかまたは耐久性を一層高めるサイズである。

本発明は更に、移動面３０及び少なくとも１つの可動対象体２０を備えた可変構成装置４０に関する。

要するに、移動デバイス１は打撃塊２、及び対象体２０に打撃塊２を拘束する懸架手段３を備える。したがって、懸架手段は対象体２０及び懸架質量体２の両方に拘束されることになる。

打撃塊２は好ましくは主に金属製、より好ましくは主に鋼製である。

移動デバイス１は、対象体２０に好ましくは拘束される閉路４ａに沿って打撃塊２を反復移動させるように適合した移動手段４を更に備える。

好ましくは、移動手段４は磁性型であり、永久磁石６及びソレノイド７を備えるのが好ましい。

好ましくは、永久磁石６は更に、より好ましくは打撃塊２に一体に拘束されて当該打撃塊２の少なくとも一部、好ましくは打撃塊２の実質上全体を形成する。

好ましくは、ソレノイド７は打撃塊２の少なくとも一部の近傍に配置される。このソレノイド７は、永久磁石６を交互移動させるように適合した変動磁界を生成するように、電気、好ましくは交流を更に供給される。

したがって、移動デバイス１はソレノイド７用の好ましくは電気式の供給手段を備えるのが好ましい。これらの供給手段は対象体２０に搭載するかまたはその外部に配置することにより、有線または無線の電気接続、例えば電磁誘導等によって対象体２０に接続可能である。

打撃塊２を対象体２０、好ましくは枠体２１に接続する懸架手段３は、好ましくは弾性要素、例えば板バネ、または磁気式懸架により形成される。懸架手段３は前記打撃塊（２）が反対方向に交互に走行する、走行経路により形成される閉路４ａを更に画成するのが好ましい。この経路は好ましくは円弧または直線の線分等である。したがって、懸架手段３は好ましくは板バネであり、一端を対象体２０、より具体的には枠体２１に、反対側端を打撃塊２に拘束するのが好ましい。

好ましくは、移動デバイス１は、対象体２０に拘束されると共に閉路４ａと干渉するように適合した頭部５を更に備え、好ましくは打撃塊２の道筋に沿って配置される。

打撃塊２の線形移動例では、頭部５は閉路４ａの一端を画成する。頭部５はまた接触箇所で閉路４ａに直角であるのが好ましい。種々の頭部５の存在も可能であるが、反対位置にはならないのが好ましく、１個のみの頭部が好ましい。

好ましくは、頭部５はまた対象体２０の枠体２１に一体に拘束される。閉路に対する頭部５の位置は調節可能であるのが好ましい。例えば、頭部５は、枠体２１に螺入可能なネジ棒５ａ端部に配置可能であり、静止位置では打撃塊２に対して接近または離反する方向に移動可能である。頭部５は、少なくとも打撃塊２による衝突部分で球面であるのが好ましい。最後に、頭部５は好ましくは鋼等で作製される。

打撃塊２と頭部５との干渉は前進経路および方向２ａに沿って生じる。

移動デバイス１は、対象体２０と移動面３０との間の摩擦の生成に好適な移動面３０に対象体２０を接続する接続手段２３を更に備える。

接続手段２３はしたがって、対象体２０と移動面３０とに対する支持面２２を備える。

接続手段２３はまた、他の要素は備えることなく重力及び追加の平衡錘または質量体を利用することにより上述の摩擦を発生させてもよい。

あるいは、接続手段２３は、対象体２０を上述の移動面３０に押圧するように適合した弾性推進手段を備える。接続手段２３は特にこの最後の例では、支持面２２を移動面３０に押圧することにより作用する、弾性推進手段を形成するバネの圧縮を調節することにより調節可能である。

接続手段２３はまた、対象体２０の支持面２２を移動面３０に押圧するように適合した磁性手段３１を追加的または独占的に備え得る。

好ましくは, 移動面３０は、好ましくは前進方向２ａに延在する線形経路を画成する。特に、この経路は円形等とし得る。好ましくは、この経路は専ら、例えば円形、直線状等の、線形軌道に沿って延在する。

好ましくは、対象体２０は、対象体２０を異なる前進経路および方向２ａに移動させるように各々が適合した複数の移動デバイス１を更に備える。対象体２０中に構成された移動デバイス１はより好ましくは個数が２つであり、同一前進方向２ａで反対側の経路を画成する。したがって、この移動デバイス１は移動面３０により画成された線形軌道に沿って一方向またはそれとは反対の方向に移動するよう適合している。

更に、接続手段２３、移動手段４、打撃塊２及びその他の要素は、打撃塊２が頭部５と干渉したときにこの打撃塊２が移動面３０に対して対象体２０、好ましくは枠体２１を移動させるのに適合した、対象体２０と移動面３０との間に存在する摩擦を超える反作用力を生じるように選択または調整される。

実際、打撃塊２が頭部５と干渉すると、２つの対象体の相互作用によって打撃塊２の急激な制動作用による衝撃力を生じて、打撃塊２が頭部５に衝突して反対方向に跳ね返ることになる。実際、この急激な制動作用は反対方向の極めて大きい加速度に他ならない。

打撃塊２の大きい加速度はこれに直接比例する力を生じ、この力が質量中心保存の原理によりこれと同一の大きさの反力を発生させて対象体２０を移動させる。この力は移動面３０と対象体２０との間の静摩擦の閾値を超える大きさである。実際、公知であるように、力及び摩擦を受けた対象体は、最適近似によれば、静摩擦の閾値を超えた場合にのみ移動可能である。一旦移動が開始すると、静摩擦より小さい動摩擦が作用し始める。その結果、対象体２０は打撃塊２の加速度と質量に正比例しかつその質量に反比例して実体変位の前進経路および方向２ａを移動する。明確に、対象体２０はこれに接続されて拘束された構成要素、例えば打撃塊２及び移動手段４等、と共に移動することになる。

更に、接続手段２３、移動手段４、打撃塊２及びその他の要素は、打撃塊２が閉路４ａに沿って頭部５と干渉しないときは、移動面３０に対して前記摩擦を超えて対象体２０を移動可能にする反作用力を生じないように選択または調整される。

例えば、懸架手段３を作成する例えばバネの弾性端部により付与される、頭部５の反対側の経路４ａ端部は、復帰加速度を生じるが静摩擦の閾値を超えるには十分ではない。

その結果、対象体２０は前進経路および方向２ａとは異なる経路方向には移動しない。

この非対称性により経路４ａの一巡毎の前進経路および方向２ａの対象体２０の前進が生起される。経路４ａの走行回数または頻度を調整することにより、対象体２０の前進及び速度が結果的に調整される。

接続手段２３、移動手段４、打撃塊２及びその他等の要素は、当業者により容易に選択可能である。特に、打撃塊２及び頭部５を上述した材料で作製した場合、打撃塊２及び頭部５は高い弾性及び耐久性を有することになり前記衝撃的制動力を最大化させる。打撃塊２は、例えば、対象体２０の質量の１/１００～１/５であるのが好ましい。この選択は、打撃塊２の頭部５に対する相互作用により生じる弾性復帰衝撃力が一般に、衝撃無く生じた反作用力よりも一桁以上大きいため、簡単である。その結果、対象体２０は衝撃時にのみ極めて容易に移動されることになる。

好ましくは、対象体２０は複数の移動デバイス１を更に備え、その各々は打撃塊２を異なる前進経路および方向２ａに移動させるよう適合される。好ましくは、これらの移動デバイスは個数が２つであって同一方向に沿ってかつ反対経路で動作する。移動デバイス１は指令時に１回作動可能であり、前進経路および方向２ａ中の対象体２０の前進を決定速度でかつ決定実体について決定付けるのが好ましい。

可変構成装置４０は、回転軸５１を中心に回転可能な回転部材５０の均衡装置の一部であるのが好都合であり好ましい。この均衡装置は好ましくは、工具、特に研削盤、より具体的には砥石車、の回転体５０に対して使用される。

この均衡装置は、如何なる不均衡をも補償するように回転部材５０と共に回転可能でありかつこの回転部材５０に対して移動可能でもある均衡質量体を、好ましくは複数、より好ましくは２つ備える。

移動デバイス１は均衡質量体を移動させるのに最適である。したがって、各対象体２０は、軸５１に対して回転する回転部材５０の不均衡を均衡させるように適合した均衡質量体を構成するのが好ましい。

この場合、移動面３０は、回転部材５０を好ましくは一体に拘束可能である。この移動面３０は、回転軸５１と一致する軸に関して実質的に円環状を成す。そのため、この移動面３０は回転軸５１と一致する軸に関して円形軌道を画成する。

このように、均衡質量体は、各々が好ましくは回転軸５１と一致する軸に関して扇形を実質的に画成する対象体２０により形成される。

移動デバイス１は好ましくは上述の如く作製され、対象体２０当り２つ存在する。これらの移動デバイス１は、回転軸５１を中心とする回転運動により時計方向または反時計方向にまたは移動面３０により形成される円環経路に沿った前進または後退運動により前記対象体２０を移動させるように反対方向に画成される。

懸架手段３は好ましくは主に半径方向に延在する板バネであり、打撃塊２は好ましくはこの板バネに沿って存する質量中心を有するため、遠心力はこの板バネの軸に沿ってその変形を生じることなく作用する。

図１に示す接続手段２３は好ましくは磁性手段である一方、移動面３０は好ましくは研削鋼製であり、支持面２２はＰＴＦＥ、ＰＥ等の高分子材料で作製可能である。

対象体２０は均衡質量体を構成し、表面２３を外方から制限する外環３２または上部と対象体２０の上面との間の相互作用を調整する低摩擦部材２４、好ましくはコロ軸受、を備えるのが好ましい。実際、工具が高速に達したとき、これら二表面間の相互作用力は極めて大きくトンにも近い。したがって、低摩擦部材は、回転部材５０に対する対象体２０の移動の完全阻止により形成される摩擦を防止するために必要である。

最後に、均衡装置は、その内部に存在する公知の他のデバイス及び手段、例えば、振動センサにより通常形成される不均衡センサ、制御手段等、も備える。

類似の均衡装置及びその動作が、例えば、特許文献６、段落２２～６２及び図１～４または特許文献７、第３欄２０行～第５欄４６行及び図１～４、に記載されている。本発明の均衡装置のこれらの特許文献との唯一の相違は、これらの特許文献では回転部材の軸に沿って配置した電動機により均衡質量体を移動させるのに対し、本発明では本説明中に記載の移動デバイス１により均衡質量体を移動させることにある。

本発明は、移動デバイス１により移動面３０に沿って対象体２０を移動させる新規な方法も包含する。このような方法は、前述の物理的要素及び具体的または機能上のパラメータを用いて実施するのが好ましい。

この移動方法は以下のステップ：
打撃塊２を好ましくは上述したように閉路４ａに沿って反復的に移動させる、
打撃塊２を好ましくは上述したように前進経路および方向２ａに沿って頭部５に打当てることにより対象体２０に移動面３０に対して移動可能な摩擦を超える反作用力を生じさせる、
打撃塊２を好ましくは上述したように閉路４ａに沿って打撃を生じることなく移動させるが対象体２０に移動面３０に対して移動可能な摩擦を超える反作用力は生じさせない、
を含む。

上記の方法はまた、回転部材の均衡方法を構成するのが好ましい。本発明による移動デバイス１及び均衡装置は重要な利点を達成し得る。

実際、移動デバイス１は少数の構成要素で構成され、大きな応力及び加速度に対して堅牢で耐久性を有する。そのため、簡素でありながらコスト効率が良い。

更に、移動デバイス１は均衡装置中で補償質量体を移動させるのに最適である。実際、移動デバイス１は、極めて大きな遠心加速度に容易に耐えると共に、質量体または対象体２０の内部に設けられるかもしくは電磁誘導等によって外部ネットワークから接続可能な電源のみを除けば、外部の回転型機関を要さない。

上記の均衡装置は更に、移動デバイス１の軸方向部分を自由にする環状構造体の獲得を可能にする。

本発明は特許請求の範囲中に規定した発明概念の適用範囲内に収まる変形形態に従うことになる。これに関連して、細部はいずれも均等な要素により置換可能であり、任意の材料、形状及び寸法を使用し得る。

Claims (12)

1. 移動面（３０）及び少なくとも１つの可動対象体（２０）を備える可変構成装置（４０）であって、前記対象体（２０）は少なくとも１つの移動デバイス（１）を備え、
   前記移動デバイス（１）は、
   前記移動面（３０）に沿って前記対象体（２０）を移動させる移動デバイス（１）であり、
   前記対象体（２０）に打撃塊（２）を拘束する、打撃塊（２）及び懸架手段（３）、
   閉路（４ａ）に沿って前記打撃塊（２）を反復的に移動させるように適合し、かつ前記対象体（２０）に拘束された、移動手段（４）、
   前記対象体（２０）に拘束されて前記閉路（４ａ）と干渉するように適合した、頭部（５）、
   前進経路および方向（２ａ）に沿って前記頭部（５）と干渉する、前記打撃塊（２）、
   前記対象体（２０）と前記移動面（３０）との間に摩擦を生じるように適合した前記移動面（３０）に前記対象体（２０）を接続する、接続手段（２３）
   を備え、
   前記打撃塊（２）は、前記頭部（５）と干渉すると、前記移動面（３０）に沿って前記対象体（２０）を移動可能な、前記摩擦を超える反作用力を生じ、
   前記打撃塊（２）は、前記閉路（４ａ）に沿って前記頭部（５）と干渉しないとき、前記移動面（３０）に沿って前記対象体（２０）を移動可能な、前記摩擦を超える反作用力を生じないことを特徴とする、可変構成装置（４０）。
2. 前記移動手段（４）は永久磁石（６）及びソレノイド（７）を備え、
   前記ソレノイド（７）は前記打撃塊（２）の少なくとも一部の近傍に配置され、前記ソレノイド（７）は、前記永久磁石（６）を交互移動させるように適合した変動磁界を生成するように、電気、交流を更に供給されることを特徴とする、
   請求項１に記載の可変構成装置（４０）。
3. 前記永久磁石（６）は前記打撃塊（２）に一体に拘束されて少なくともその一部を形成する、請求項２に記載の可変構成装置（４０）。
4. 前記懸架手段（３）は弾性要素により形成され、前記閉路（４ａ）は前記打撃塊（２）が反対方向に交互に走行する、走行経路により形成される、請求項２または３に記載の可変構成装置（４０）。
5. 前記対象体（２０）は剛性枠体（２１）を備えかつ前記頭部（５）は前記剛性枠体（２１）に一体に拘束される、請求項１～４のうちいずれか一項に記載の可変構成装置（４０）。
6. 前記接続手段（２３）は前記対象体（２０）、移動面（３０）及び重力を支持する支持面（２２）を備える、請求項１～５のうちいずれか一項に記載の可変構成装置（４０）。
7. 前記接続手段（２３）は前記対象体（２０）を前記移動面（３０）に押圧するように適合した弾性推進手段を備える、請求項１～６のうちいずれか一項に記載の可変構成装置（４０）。
8. 前記接続手段（２３）は前記対象体（２０）を前記移動面（３０）に押圧するように適合した磁性手段（３１）を備える、請求項１～７のうちいずれか一項に記載の可変構成装置（４０）。
9. 異なる前進経路および方向（２ａ）に沿って前記対象体（２０）を移動させるよう各々適合した複数の前記移動デバイス（１）を備える、請求項１～８のうちいずれか一項に記載の可変構成装置（４０）。
10. 請求項９に記載の可変構成装置（４０）を備えた、回転部材（５０）用の均衡装置であって、前記回転部材（５０）は回転軸（５１）を中心に回転可能であり、前記移動面（３０）は前記回転部材（５０）と一体に配置されかつ前記回転軸（５１）と一致した前記軸に関して実質的に円環状であり、前記少なくとも１つの対象体（２０）は前記回転軸（５１）に対して回転する前記回転部材（５０）の不均衡を均衡させるように適合した均衡質量体を構成する、均衡装置。
11. 均衡質量体を形成する前記対象体（２０）は個数が２つであり、その各一つは反対方向にかつ前記円環状移動面（３０）に沿って前記回転軸（５１）を中心とする回転方向に前記対象体（２０）の各々を移動させるように適合した前記移動デバイス（１）を２つ備える、請求項１０に記載の均衡装置。
12. 請求項１～９のうちいずれか一項に記載の可変構成装置（４０）内で、移動面（３０）に沿って対象体（２０）を移動させる方法であって、以下のステップ：
    前記打撃塊（２）を前記閉路（４ａ）に沿って反復的に移動させること、
    前記打撃塊（２）を前進経路および方向（２ａ）に沿って前記頭部（５）に打当てることにより前記移動面（３０）に対して前記対象体（２０）を移動可能な、前記摩擦を超える反作用力を生じさせること、及び
    前記閉路（４ａ）に沿って打撃を生じることなく前記打撃塊（２）を移動させるが、前記対象体（２０）を前記移動面（３０）に対して移動可能な、前記摩擦を超える反作用力は生じさせないこと、
    を含むことを特徴とする方法。