JPH0265970A - 回転体のバランス調整装置 - 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、回転体の回転時におけるアンバランスを修正
するための回転体のバランス調整方法および装置に関す
る。

［従来の技術］ たとえば、研削作業において、研削砥石（以下砥石と呼
ぶ）を載置した主軸の回転時におけるバランスが優れて
いると、加工面の面粗さを向上させることかできること
は良く知られている。そこで、研削盤は主軸を単体で回
転させるときはもちろんのこと、砥石を載置したときに
も振動しないように剛性を持たせである。しかしながら
、一般に消耗品である砥石はバランスが良くないため。

砥石を載置した主軸には回転時に微小振動が発生し、加
工面の面粗さを向上させることができない。

このため、砥石を載置した主軸の回転時におけるバラン
スを精度よく調整するバランスウェイトが用いられる。

次に、このバランスウェイトを用いた砥石のバランス調
整方法を第４図（ａ）に示す振動波形図および第４図（
ｂ）に示す砥石の平面図を参照しながら説明する。砥石
にアンバランスが生じると、前述のように主軸に振動が
発生する。この振動は適宜個所に設けられた振動測定装
置により測定され、振動の大きさが表示される。この振
動は通常、第４図（ａ）に示すように正弦波形となる。

第４図（ａ）で横軸には砥石の円周上の位置（角度）が
、又縦軸には振動の大きさがとっである。このような振
動波形において、アンバランスは当該振動波形の山（又
は谷）の部分に相当する位置に存在するものと考えられ
る６したがって、回転中心に関して当該位置と対称位置
に、当該アンバランスと同量のアンバランスができるよ
うにバランスウェイトを移動調整させてやれば、砥石に
生じたアンバランスを打消すことができる。

一方、上記振動波形における山（又は谷）の部分に相当
する位置は、第４図（ｂ）に示すように、砥石１の表面
（又は砥石１と一体回転する回転体）の所定位＠Ｓを基
準位置とすることにより特定することができる。この基
準位置Ｓは第４図（ａ）に同一符号Ｓで示されている。

このように、基準位置Ｓを定めることにより、振動波形
の山の位置α（位置Ｓからα°離れた位置）を検出する
ことができる。そして、この位置αに基づいて前述のよ
うにバランスウェイトの移動が行なわれ、アンバランス
が修正される。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、上記基準位置Ｓを定め、そこからの位置αを
求めるには、たとえば基準位置Ｓに貼着する反射体、そ
の対向位置に設けられる光源および前記反射体からの反
射光を受光する受光素子、さらに、振動測定装置で得ら
れる信号に基づいて第４図（ａ）に示す振動波形を表示
するオシロスコープ、および前記受光素子からの信号に
基づいてオシロスコープの振動波形表示面上に基準位Ｉ
ｓを表示させる手段が必要である。そして、このような
手段は、バランス調整装置を大形化かつ複雑化するとと
もに高価なものにするという問題があった。これらの問
題は砥石に限ることはなく、他の種々の回転体において
も同様に生じ得る問題である。

なお、前者の問題を解決するため、メータを備えた振動
測定装置のみを設け、当該メータをみながら各バランス
ウェイトを振動が最小となる位置に移動させる手段が考
えられるが、この手段では、各バランスウェイト相互の
開き角度と円周方向位置の組合せが無限に存在するため
、バランスウェイトの移動は試行錯誤の繰返しとなり、
振動が最小となる位置を見出すまでには極めて長時間を
要することとなる。したがって、この手段は到底採用し
得ない。

本発明の目的は、上記従来技術における課題を解決し、
振動の大きさのみに基づき、かつ、短時間でバランスウ
ェイトの最適位置を定めることができる回転体のバラン
ス調整方法およびその装置を提供するにある。

［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成するため、第１の発明は、回転体のア
ンバランスによる振動を測定する振動測定手段と、前記
アンバランス修正のため前記回転体と一体に回転し前記
回転体の円周方向に移動可能に設けられた複数のバラン
スウェイトとを備えたものにおいて、前記各バランスウ
ェイト相互の開き角度を最小とし、その状態で前記各バ
ランスウェイトを前記振動測定手段の測定値が最小とな
る位置まで同一方向に移動させ、前記各バランスウェイ
トのうちの任意のものを同数の２つの組に分け、これら
２つの組のバランスウェイトを互いに逆方向に前記位置
から前記振動測定手段の測定値が最小となる位置まで移
動させることを特徴とする。

又、第２の発明は、上記バランス調整方法に使用するた
め、回転体のアンバランスによる振動を測定する振動測
定手段と、前記アンバランス修正のため前記回転体と一
体に回転し前記回転体の円周方向に移動可能に設けられ
た複数のバランスウェイトとを備えたものにおいて、前
記複数のバランスウェイト相互の開き角度が最小になっ
たことを検出する検出手段と、前記各バランスウェイト
の駆動およびその開動方向を光により指令する指令手段
と、前記回転体と一体に回転し前記指令手段の出力信号
を受信する光センサと、前記回転体と一体に回転し前記
光センサの受信信号に基づき当該受信信号に対応するバ
ランスウェイトの能動を制御する制御部とを設けたこと
を特徴とする。

［作用コ まず、指令手段により所定の光信号を出力し、これを受
けた制御部は各バランスウェイトをそれら相互の開き角
度が最小となるように即動する。

そして、これらの開き角度が最小となったときこれを検
出手段が検出する６次いで、指令手段により他の光信号
を出力し、制御部はこれに応じて、各バランスウェイト
をそれら相互の開き角度が最小の状態のまま同一方向に
駆動する。この駆動が継続する間、振動測定値がＩ＋！
察され、これが最小値になる位置で各バランスウェイト
を停止させる。

次に、各バランスウェイトのうち任意のものを選び、そ
れらを同数になるように２つの組に分ける。

そして、これら２つの組のバランスウェイトを指令手段
により互いに逆方向に移動させる。そして、振動測定値
が最小となったとき当該移動を停止させる。このときの
各バランスウェイトの位置が最適位置となる。

［実施例］ 以下、本発明を図示の実施例に基づいて説明する。

第１図（ａ）〜（ｆ）は本発明の実施例に係る砥石のバ
ランス調整方法の説明図、第２図は本発明の実施例に係
るバランス調整装置（バランサ）を用いた研削盤におけ
る砥石周辺の概略図、第３図は第１図に示すバランサの
断面図である。理解を容易にするため、本実施例のバラ
ンス調整方法を説明する前にまず、第２図および第３図
に示すバランサについて説明する。第２図で、１は砥石
、２は砥石の１の固定側フランジ、３は砥石軸、４は砥
石軸３を可回転に支持する研削盤の主軸頭である。

５は振動測定装置であり、主軸頭４に固定された振動ピ
ックアップ５ａ、および振動ピックアップ５ａの出力を
表示する指示メータ５ｂで構成されている。振動ピック
アップ５ａは振動を検出しその検出値に比例した電気信
号を出力する。指示メータ５ｂは当該電気信号に応じて
指針により振動の振幅の大きさを指示する。６は砥石１
の移動側フランジを兼ねたバランサである。砥石軸３の
回転により、砥石１．フランジ２およびバランサ６も一
体回転し、このとき生じた振動の大きさは指示メータ５
ｂに指示される。

上記バランサ６の構成の詳細が第３図に示されている。

第３図で、１０はバランサ６のケース、１１ａ、Ｌｌｂ
はケース１ｏに固定されたモータ。

１２ａ、１２ｂはモータｌｌａ、ｌｌｂの小歯車、１３
ａ、１３ｂはそれぞれ小歯車１２ａ、１２ｂと噛合う内
歯歯車である。１４ａ、１４ｂはそれぞれ内歯歯車１３
ａ、１３ｂに装着されたバランスウェイト、１５ａ、１
５ｂは内歯歯車１３ａ。

１３ｂに固定された近接センサである。１６は内歯歯車
１３ａ、１３ｂ間の間隔を保持するスペーサを示す。１
７はケース１０に固定されたカバーであり、小孔１７ａ
および１７ｂがあけられている。１８はケース１０に固
定された制御基板を示す。この制御基板１８には、光パ
ルス解読回路、モータｌｌａ、１１ｂの駆動回路等の所
要の回路および電源が備えられている。１９は小孔１７
ｂと対向して制御基板１８上に固定された発光ダイオー
ドであり、近接センサ１５ａ、１５ｂが対向したとき発
光するように回路が構成されている。

２ｏは小孔１７ａに対向して制御基板１８上に固定され
た赤外線センサである。２１はカバー１７の反対側にお
いてケース１０に固定されたカバーである。

次に、本実施例のバランサの動作を説明する。

モータｌｌａを駆動すると小歯車１２ａが回転し、これ
と噛合う内歯歯車１３ａも回転する。これにより、バラ
ンスウェイト１４ａおよび近接センサ１５ａも回転する
。同じく、モータｌｌｂを駆動するとバランスウェイト
１４ｂおよび近接センサ１５ｂが回転する。このように
、バランスウェイト１４ａ、１４ｂは互いに独立に回転
移動することができる。

上記のように、バランスウェイト１４ａ、１４ｂを移動
させて行なうバランスの調整は、砥石１の回転中、した
がってバランサ６の回転中に実施される。このため、本
実施例では、モータｌｌａ、ｌｌｂの駆動指令は光線を
用いて行なわれる。即ち、バランス調整を行なう作業者
が図示しない光パルス信号発信器から回転中の赤外線セ
ンサ２０の軌道に向けて光パルス信号（赤外線）を出力
すると、赤外線センサ２ｏはこれを受信する。この受信
された信号は制御盤１８に備えられた光パルス解読回路
で解読され、モータ能動回路を介して当該受信された信
号に対応したモータを駆動することになる。なお、モー
タの停止は光パルス信号発信器からの出力を停止するこ
とにより行なわれる。

上記動作の説明から明らかなように、光信号発信器から
の信号としては、バランスウェイト１４ａ。

１４ｂをそれぞれ時計方向（ＣＷ）および反時計方向（
ＣＣＷ）に移動させる４種の指令信号があればよい、し
かしながら、後述する本実施例のバランス調整方法では
、その方法を実施するのに都合のよい指令信号として、
上記とは異なる４種の指令信号を光パルス信号発信器か
ら出力するように設定されている。この４種の指令信号
を次表に示す。

これら指令信号Ｉ〜■は光パルス信号発信器に備えられ
た４つの押ボタンを選択的に押圧することにより任意に
出力し得る。

次に、本実施例のバランス調整方法を第１図（ａ）〜（
ｆ）示す説明図を参照しながら説明する。第１図（ａ）
　〜（ｆ）で、１４ａ、１４ｂはバランスウェイト、Ｕ
Ｂはアンバランス量を示す。又、○は回転軸方向からみ
たバランスウェイト１４ａ、１４ｂの軌跡を示す。この
バランス調整方法を実施する作業者は、前述の光パルス
信号発信器を手に持ち。

バランサ６の赤外線センサ２０と対向し、かつ、指示メ
ータ５ｂをｌｌｔ察し得る場所に位置する。今、砥石１
の回転速度が一定の速度に達しており、又。

バランスウェイト１４ａ、１４ｂは第１図（ａ）に示す
位置にあり、砥石１のアンバランスＵＢも第１図（ａ）
に示す位置にあるものとする。なお、砥石１は常時一定
速度で回転しているので、アンバランス量ＵＢも同様に
回転している。しかし、バランスウェイト１４ａ、１４
ｂもこれらと一体に回転しているので、アンバランス量
ＵＢとバランスウェイト１４ａ、１４ｂとの位置関係は
バランスウェイト１４ａ、１４ｂを移動させない限り変
化しない。したがって、バランスウェイト１４ａ。

１４ｂのバランス調整のための移動を考える場合、アン
バランス量ＵＢに対してバランスウェイト１４ａ、１４
ｂを相対的に移動させればよい。

まず、作業者は光パルス信号発信器における指令信号Ｉ
を出力する押ボタンを押す。この信号は赤外線センサ２
０により受信され、モータ１１ａ。

１１ｂが駆動され、第１図（ｂ）に示すようにバランス
ウェイト１４ａは時計方向に、又、バランスウェイｌ−
１４ｂは反時計方向に移動してゆく。やがて、バランス
ウェイト１４ａ、１４ｂが第１図（ｃ）に示すように重
なり、それらの開き角度がＯになると、近接センサ１５
ａ、１５ｂが対向位置となり、発光ダイオード１９が発
光する。作業者はこの発光をみて押ボタンを離し、これ
によりバランスウェイト１４ａ、１４ｂは開き角度０の
状態で停止する。もし、作業者が押ボタンを離すタイミ
ングが遅れてバランスウェイト１４ａ、１４ｂが逆方向
にずれた場合、指令信号■を出力することによりバラン
スウェイト１４ａ、１４ｂは元の開き角度Ｏの位置に戻
る。

この状態から、作業者が指令信号■を出力すると、バラ
ンスウェイト１４ａ、１４ｂは第１図（ｄ）に示すよう
に重なった状態のまま時計方向に移動してゆく。作業者
はこの移動の間指示メータ５ｂをａ察し、振動の振幅が
最小になったか否かを判断する。振動の振幅が最小にな
ったと判断されたとき、指令信号■の出力を停止すると
、バランスウェイト１４ａ、１４ｂは第１図（ｅ）に示
すように停止する。なお、上記判断を行なう場合は当然
、バランスウェイト１４ａ、１４ｂは第１図（ｅ）に示
す位置から行き過ぎることになるが、このときは、指令
信号■を出力してバランスウェイト１４ａ。

１４ｂを第１図（、）に示す位置に戻す。この位置は、
アンバランスＵＢの位置に対してほぼ１８０６の位置で
ある。

次に、作業者は指令信号Ｉを出力し、第４図（ｆ）に示
すようにバランスウェイト１４ａを上記位置から時計方
向に、又、バランスウェイト１４ｂを上記位置から反時
計方向に移動させ、両者の開き角度を大にしてゆく、こ
の間、作業者は指示メータ５ｂをＩｔ＊Ｌ、、振動の振
幅が最小になったと判断したときバランスウェイト１４
ａ、１４ｂを停止させる。この場合も当然、バランスウ
ェイト１４ａ、１４ｂの戻し動作が入ることとなるが、
この戻し動作は指令信号■を出力することにより行なわ
れる。

なお、上記の説明はバランスウェイト１４ａ。

１４ｂの合計重量がアンバランス量ＵＢより大きい通常
の場合の説明であり、この場合、第１図（ｅ）に示す位
置から第１図（ｆ）に示すように両者の開き角度を大に
してゆけば振動の振幅がさらに小さくなるのは明らかで
ある。しかし、仮にアンバランス量ＵＢがバランスウェ
イト１４ａ、１４ｂの合計重量より大きくなっていた場
合には、上記動作を行なっても、結局、第１図（ｆ）に
示す状態から第１図（ｅ）に示す位置に戻ることになる
。

このように、本実施例では、２つのバランスウェイトを
一旦重ねた位置とし、次いでこれらを一体に移動させて
ゆき、振幅最小位置に達した後、今度は両者を逆方向に
移動させて振幅最小位置で停止させるようにしたので、
基準位置を定め、そこからアンバランスの存在位置を求
める装置を必要とせず、単に振動測定装置を備えるだけ
でバランスウェイトの最適位置を求めることができ、こ
れによりバランス調整装置を簡素化かつ小形化すること
ができ、価格を低減することができる。又、調整は指示
メータを読んで行なわれ、試行錯誤の繰返しを伴なわな
いので、バランス調整時間を短かくすることができる。

さらに、バランス調整操作は光信号により行なわれるの
で、作業者は押ボタンを押すだけでよく、作業が容易と
なる。

なお、上記実施例の説明では、回転体として砥石を例示
したが、前述のように他の回転体であっても適用可能で
あるのは明らかである。又、上記実施例では両バランス
ウェイトが異なる面の干渉が起きない位置に配置されて
いる例について説明したが、これらが干渉が起きる位置
に配置されているバランサの場合、上記実施例のように
両バランスウェイトを重ね合せることはできない。しか
しながら、上記の場合、両バランスウェイトをほぼ接触
する位置に置けば実質的に開く角度がＯであるとみなす
ことができ１本発明を適用することができる。さらに、
光パルス信号発信器として指令信号Ｉ〜■の４種の信号
を出力できるものを例示して説明したが、これに１個々
のバランスウェイトを単独で移動させ得る信号を出力で
きる機能を加えることもできる。

又、上記実施例の説明では、バランスウェイトを２つの
使用する例について説明したが、３つ以上を使用する場
合でも本発明を適用できる。例えば３つを使用する場合
、それらを振動最小位置から互いに逆方向に移動させる
ときには、１つを当該振動最小位置に留め、他の２つを
逆方向に移動させればよく、又、４つを使用する場合に
は２つずつを逆方向に移動させればよい。このように、
３つ以上のバランスウェイトを用いれば、調整幅を大き
くとることができる。

［発明の効果］ 以上述べたように、本発明では、最初に各バランスウェ
イトの相互の開き角度を最小とし、その状態でそれらを
最小振幅位置まで移動させ、次いで、２つに分けた同数
のバランスウェイトを最小振幅となるまで逆方向に移動
するようにしたので、アンバランスの位置を求める装置
を必要とせず、単に振動測定装置を用いるだけでバラン
ス調整を行なうことができ、ひいては、バランス調整装
置を簡素化かつ小形化することができ、価格を低減する
ことができる。又、短時間でバランス調整を行なうこと
ができる。さらに、光信号によりバランス調整を行なう
ので、その作業が容易である。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）、（ｆ
）は本発明の実施例に係る砥石のバランス調整方法の説
明図、第２図は本発明の実施例に係るバランス調整装置
における砥石周辺の概略図、第３図は第２図に示すバラ
ンサの断面図、第４図（ａ）は振動波形図、第４図（ｂ
）は砥石の平面図である。 １・・・・・・砥石、４・・・・・・主軸頭、５・・・
・・・振動測定装置、５ａ・・・・・・振動ピックアッ
プ、５ｂ・・・・・・指示メータ、６・・・・・・バラ
ンサ、ｌｌａ、ｌｌｂ・・・・・・モータ、１３ａ、１
３ｂ−内歯歯車、１４ａ。 １４ｂ・・・・・・バランスウェイト、１５ａ、１５ｂ
・・・・・・近接センサ、１８・・・・・・制御基板９
．１９・・・・・・発光ダイオード、２０・・・・・・
赤外線センサ、ＵＢ・・・・・・アンバランス量。 第１図 第３ワ 第４Ｖ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）回転体のアンバランスによる振動を測定する振動
   測定手段と、前記アンバランス修正のため前記回転体と
   一体に回転し前記回転体の円周方向に移動可能に設けら
   れた複数のバランスウェイトとを備えたものにおいて、
   前記各バランスウェイト相互の開き角度を最小とし、そ
   の状態で前記各バランスウェイトを前記振動測定手段の
   測定値が最小となる位置まで同一方向に移動させ、前記
   各バランスウェイトのうちの任意のものを同数の２つの
   組に分け、これら２つの組のバランスウェイトを互いに
   逆方向に前記位置から前記振動測定手段の測定値が最小
   となる位置まで移動させることを特徴とする回転体のバ
   ランス調整方法。
2. （２）回転体のアンバランスによる振動を測定する振動
   測定手段と、前記アンバランス修正のため前記回転体と
   一体に回転し前記回転体の円周方向に移動可能に設けら
   れた複数のバランスウェイトとを備えたものにおいて、
   前記複数のバランスウェイト相互の開き角度が最小にな
   つたことを検出する検出手段と、前記各バランスウェイ
   トの駆動およびその駆動方向を光により指令する指令手
   段と、前記回転体と一体に回転し前記指令手段の出力信
   号を受信する光センサと、前記回転体と一体に回転し前
   記光センサの受信信号に基づき当該受信信号に対応する
   バランスウェイトの駆動を制御する制御部とを設けたこ
   とを特徴とする回転体のバランス調整装置。