JPH02224944A - ハイポイドピニオン歯切盤のバランスウェイト計測機構及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は軸芯をとれない回転体のバランス調整の為のバ
ランスウェイト計測機構に係り、特に、アンバランスの
回転体の回転によりそのアンバランスの位置と角速度変
化とを検出し、その相関関係が演算処理されることによ
ってバランス調整する為のバランスウェイトの位置と重
量とを決めるバランスウェイト計測機構に関する。

従来の技術 従来より機械加工に発生するビビリ振動の一原因には回
転体のアンバランスがある。そして、ビビリきずの生じ
ない機械加工機の滑らかな動きはその回転体のアンバラ
ンスを修正することであって、その修正にバランスウェ
イトが取付けられていた。

ところで、このアンバランスの回転体を修正するにはア
ンバランスの質量に作用する遠心力がバランスする静バ
ランスの条件と、遠心力によるモーメントがバランスす
る動バランスの条件を共に満たすことであって、実際の
場合、アンバランス量の大きさ及び位相角が明らかでな
いのでこれらを実験的に求ぬているのが現状′てあった
。しかしながら、それを求めるに当って、軸芯のある回
転体は、まだ求め易かったが、大型等の機械では軸芯を
出しにくく、このような軸芯のない回転体では困難をし
ていた。即ち、軸芯のある回転体として、例えば、砥石
のバランス修正装置があるが、この場合、第５図に示す
如く、軸芯を有するので砥石１１のような支軸１２には
振動検出の振動ピックアップ１３が取付けられ、ストロ
ボライト１４及びコンピュータ１５を併設して、砥石の
回転によるアンバランスの位置とそれによる振動との関
係によってコンピュータ１５の計算でバランスウェイト
の取付けの位置と重量とが決められていた。そして、こ
のバランスウェイトの位置及び重量を決めるに当っては
、先ず、砥石１１の回転速度をそれに同調するストロボ
ライト１４より発する光の周波数で読込めるようにし、
この同調によって砥石１１が静止状態にあるかの如くと
らえられることにより振動ピックアップ１３で容易に振
動の形態が検出され、どこに振動の大小があるかの大小
位置を検出することになる。そして、その大きい振動の
反対位置をバランスウェイトの取付は位置と決める。次
に、バランスウェイトの重量を決めるには試し錘を付設
し、上記と同様に、バランスウェイト取付位置の検出が
され、コンピュータ１５でのフィードバック方式による
計算処理をすることによってそれらの変化値を基に重量
が求められていた。

それに対して、軸芯のない回転体は、例えば、ハイポイ
ドピニオン歯切盤が第６図に示される如くあり、それは
カッタスピンドル２２が回転しながら円運動しく第７図
）、回転する被削ハイポイドビニオン２３を創成する仕
上げ歯切盤であって、カッタスピンドル２２が軸芯のな
い回転体の動きをするので、カッタスピンドル２２の取
付けられたカッタヘッド２１のアンバランスによって発
生するビビリ振動が軸芯を有する回転体の如く、振動ピ
ックアップによってでは検出出来なかった。そこで、ビ
ビリ振動によって生ずるビビリきず除去にはカッタヘッ
ド２１の動きを滑らかにすることである為、先ず、カッ
タヘッド２１の適当な位置にバランスウェイト２４が取
付けられた上での切削歯面の仕上り状態を見て、新たな
バランスウェイト２４が位置及び重量を順次、マニュア
ルによる割り出しで換え、適当な状態に妥協するトライ
・アンド・エラ一方式によるバランスウェイトの取付け
で行なわれていた。

発明が解決しようとする課題 ところで、軸芯ある回転体はストロボライトによってア
ンバランス位置を知り、バランス重量が振動ピックアッ
プで検出出来たが、大型機械等では軸芯を取りにくいの
で軸芯がなく、このように軸芯をとれない回転体におけ
るバランス調整はトライ・アンド・エラ一方式で行われ
ていた。そして、多少の仕上り面に問題があってもバラ
ンスウェイトの調整困難な為、また、バランス調整のバ
ランスウェイト計測機構がない為、調整せずに使用に供
していた。

ところが、最近の軸芯なし回転体の品質面向上への要求
に応える為には該回転体のバランス調整をも必要とし、
その調整の為、よいバランスウェイトの計測手段が望ま
れ、本発明はその点が解決されるバランスウェイト計測
機構を提供するものである。

対バランスウェイトを取付けることによって該回転体の
アンバランスがバランスするよう調整される装置におい
て、該回転体の外周上に取付けられた位置の他、角速度
変化をも共に検出するマグネスケールと、該マグネスケ
ールによって検出されたアンバランスの位置及び角加速
度変化の信号を演算処理するコンピュータとよりなり、
回転する前記回転体より検出されたアンバランス位置と
角加速度変化との相関関係より取付けるべきバランスウ
ェイトの位置及び重量が算出されるものである。

作用 従って、軸芯をとれないが為にアンバランスでビビリ振
動の発生した回転体のバランス調整はバランスウェイト
の実験的に取付けるトライ・アンド・エラ一方式でしか
出来なかったものがバランスするバランスウェイトの計
測を可能とすることるようになる。そのバランスウェイ
トの計測が今までは位置を読み取るのみの器具であった
マグネスケールをもって角速度変化も読み取れるように
し、このマグネスケールで検出される信号をコンピュー
タによって演算処理し、角加速度変化する位置がその回
転体のアンバランスを起す位置とし、その反対位置に試
し錘をつけることによる角加速度変化量を測定し、その
相関関係よりバランスウェイトの重量を算出する。

実施例 本発明の実施例を図面に基いて説明すると、第１図はカ
ッタヘッドが軸芯をとれない回転体であるハイポイドピ
ニオン歯切盤のバランスウェイト計測機構を示し、第２
図はバランスウェイト計測に用いられるマグネスケール
構造を示し、第３図は軸芯をとれない回転体のバランス
調整説明の基本形態を示し、そして、第４図はマグネス
ケールによるバランスウェイト計測要領を示す。

第１図のハイポイドピニオン歯切盤において、ｌはカッ
タヘッドであって、クレードル軸１ａと、エフセントリ
ック軸１ｂと、スウイベル軸ＩＣと、そしてカッタスピ
ンドル取付軸１ｄとより構成され該カッタヘッドｌのカ
ッタスピンドル取付軸１ｄに装着されたカッタスピンド
ル２はエフセントリック軸１ｂ及びスウイベル軸１ｃに
より回転しながら円運動をする。また、該カッタヘッド
ｌのクレードル軸１ａ外周にはマグネスケール４が取付
けられ、歯切盤本体５には該マグネスケール４による位
置検出装置６及びコンピュータ７が装置されている。

そして、コンピュータ７では角加速度計算、バランスウ
ェイト重量計算及びバランスウェイト取付位置表示が行
われる。

なお、図中、３は歯の創成されるハイポイドビニオンで
あり、８はハイポイドビニオンが装着され、回転するよ
うにする装着駆動装置である。

第２図におけるカッタヘッドのクレードル軸１ａ外周に
取付けたマグネスケール４は一定長さである小片のマグ
ネット４ａが基盤４ｂに連接付設し、該マグネット４ａ
のＮからＳに流れる磁束によってマグネスケール上には
一定周期波形の磁界Ｈを形成する。一方、マグネスケー
ル４に併設され、マグネスケールによる位置を検出する
位置検出装置６はコア６ａに巻いた励磁巻線６ｂによる
励磁電流ｉでその先端に磁極６Ｃが形成され、この磁界
を通過する上記マグネスケールの磁界Ｈによって、コア
６ａに同じく巻いた信号巻線６ｄで信号ｅが出力される
ように構成する。

なお、図中、６ｅは帯域フィルタである。

そこで、位置を正確に読み取る為に使用されていた上記
マグネスケール４がカッタヘッドｌに取付けられること
により回転するカッタヘッドｌの刻々の位置を検出する
その他に、同時に位置検出装置６の磁界を通過するマグ
ネスケール４の磁界Ｈで角速度変化をも検出出来ること
になる。即ち、アンバランス状態にあるカッタヘッドｌ
はそのアンバランス状態であるが故にその角速度変化を
生じ、位置検出装置６の磁界を過ぎるマグネスケールの
磁界Ｈは速くなったり遅くなったりして、謂ニオン創成
でカッタヘッドＩのアンバランスによって生じるビビリ
振動によるビビリきずをなくず為にはアンバランスのカ
ッタヘッドｌバランスウェイトの取付はバランスを調整
すればよいことになる。それにはバランスウェイトの取
付は位置及び重量を計測することが必要となる。上記バ
ランスウェイトの取付は位置及び重量を計測する為には
上記回転するカッタヘッド１に取付けられたマグネスケ
ール４による位置変化及び角加速度変化の相関関係より
コンピュータ７での演算処理で角加速度計算、及びバラ
ンスウェイト重量計算等をし、その計算値と共にバラン
スウェイト取付は位置及び重量が表示される。

ここで、ハイポイドピニオン歯切盤のカッタヘッドｌの
如きの軸芯をとれない回転体のアンバランスがバランス
調整されるに当ってバランスウェイトの位置及び重量を
決める計測が必要かつ十分条件であるが、そのバランス
ウェイトの計測をマグネスケールによって検出される位
置及び角加速度変化の相関関係で可能とする考え方を第
３図に基いて説明する。

軸芯の取れない回転体を単純モデル化して考えると、ア
ンバランスの錘が円板Ａ上にあるとすれば、重心は中心
０より移動するため物理振子の一種と考えることが出来
、円板への重心Ｇを含む鉛直面と回転軸との交点を中心
０とし、回転軸をＺ軸、Ｚ軸の鉛直下方にＸ軸、これら
、Ｚ軸及びＸ軸を含む面と垂直にｙ軸を選ぶと、角速度
はＺ軸方向にだけの成分をもち、ＯＧが鉛直下方となす
傾き角をθ、角速度をωとすると、 ωＸ＝ωｙ＝。

ω２−θ となる。

そこで、角運動量は ＬＸ＝ＩＸＺθ、　Ｌｙ＝Ｉｙｚθ、　Ｌｚ＝Ｉｚｚδ
　−−−（１，）で与えられる。

また、回転運動方程式は ｌｚｚθ−ＮＺ・・・・（２） となる。

ここで、（２）式より、ＯＧの長さをｈと書くとＮｚ＝
Ｍ９ｈ　ｓｉｎθであるから となる。

よって、角加速度θはθ−０°ｏｒ　１８０°において
θ−０となり、その前後の方向が＋ニーと変化する。

従って、バランスウェイト計測に当って、θ０で＋＝−
の変化位置を検出することによってアンバランス位置を
知ることになる。

値は不明であるため、試し錘をつけて０の変化量が測定
され、その相関関係より次の錘の取付量を算出すること
によって重量が決められる。

そこで、以上のこと上り軸芯をとれない回転体のアンバ
ランスがバランス調整されるバランスウェイトの計測要
領は第４図に示されるように行なわれればよいことにな
る。即ち、先ず、マグネスケールにより角度変化を読み
取り（１）、コンピュータで角加速度変化を計算しく１
１）、角加速度が＋→に変化する位置（角速度Ｏの位置
）を決定する（山）。従って、該位置の反対側がバラン
スウェイト取付は位置となる。次に、バランスウェイト
取付は位置が決まった上で、任意の重量の試し錘をその
位置に取り付けて（ｉｖ）、上記と同様にして角加速度
の変化量を読み取る（Ｖ）。角加速度の＋→への変化位
置を決定しくｖｌ）、その決定した位置に試し錘を取付
けてそれによる角加速度の変化量を読み取り、前錘の変
化量との関係がコンピュータで演算処理されることによ
り取付けるべき錘の重量を計算する。そして、試し錘の
重量が不適格であった場合には再度適格な試し錘に取換
え、同様にして、錘の重量を計算すればよい。

従って、軸芯をとれない回転体のアンバランスがバラン
ス調整されるに当って、軸芯をとれる回転体のバランス
調整が回転速度より検出した位置とアンバランスによっ
て生ずる振動とでバランスウェイトの取付位置及び重量
を算出したのに対し、軸芯をとれない回転体は振動より
検出する換りに角加速度変化が用いられ、バランスウェ
イトの取付位置及び重量を算出することになる。

効果 以上の結果、本発明は、軸芯をとれない回転体であって
もアンバランス位置と角加速度変化とを検出するマグネ
スケールを取付けることにより、その検出した位置及び
角加速度変化の相関関係よりバランスウェイトの位置及
び重量が簡単かつ容易に算出、決定出来、よって、トラ
イ・アンド・エラ一方式で決められていたバランスウェ
イトの位置及び重量が正確になり、品質を向上し、ハイ
ポイドピニオン歯切盤ではビビリすぎのない品質の向上
したハイポイドビニオンの創成を可能にすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のハイポイドピニオン歯切盤のバラン
スウェイト計測機構図であり、第２図はバランスウェイ
ト計測に用いられるマグネスケール構造図である。また
、第３図は軸芯をとれない回転体のバランス調整説明の
基本形態図であり、第４図はマグネスケールによるバラ
ンスウェイト計測要領図である。第５図は従来の軸芯を
とれる回転体である砥石のバランス修正装置略構造図で
あり、第６図は、同じ〈従来の軸芯をとれないハ・コン
ピュータ、 ・カッタヘッド、 １・・カッタヘッド、ｌａ・・クレードル軸、１ｂ・・
エフセントリック軸、ＩＣ・・スウイベル軸、１ｄ・・
カッタスピンドル取付軸、２・・カッタスピンドル、３
・・ハイポイドピニオン、４・・マグネスケール、４ａ
・・マグネット、４ｂ・・基盤、５・・歯切盤本体、６
・・位置検出装置、６ａ・・コア、６ｂ・・励磁巻線、
６ｃ・・磁極、６ｄ・・信号巻線、６ｃ・・帯域フィル
タ、７・・コンピュータ、８・・装着駆動装置、１１・
・砥石、１２・・支軸、１３・・振動ピックアップ、１
４・・ストロボライト、第 図 第 図 第 図 手続補正書 （方式） ％式％ 事件の表示 平成１年特許願第４０３００号 発明の名称 軸芯をとれない回転体のバランスウェイ計測機構 ト ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 名　称　三菱自動車工業株式会社 ４、代 理 人 ５８補正命令の日付 平成１年５月３０日 （発送）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 軸芯をとれない回転体のアンバランスがバランスウェイ
   トを取付けることによってバランスするよう調整される
   装置において、回転体の外周上に取付けた位置の他、角
   速度変化をも共に検出するマグネスケールと、該マグネ
   スケールによって検出された信号でアンバランスの位置
   及び角加速度変化を演算処理するコンピュータとよりな
   り、回転する前記回転体より検出されたアンバランス位
   置と角加速度変化との相関関係より取付けるべきバラン
   スウェイトの位置及び重量が算出されることを特徴とす
   る軸芯をとれない回転体のバランスウェイト計測機構。