JPH05253836A - 主軸の自動バランス装置 - Google Patents

主軸の自動バランス装置

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Publication number
JPH05253836A
JPH05253836A JP1483292A JP1483292A JPH05253836A JP H05253836 A JPH05253836 A JP H05253836A JP 1483292 A JP1483292 A JP 1483292A JP 1483292 A JP1483292 A JP 1483292A JP H05253836 A JPH05253836 A JP H05253836A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
spindle
balance
unbalance
fluid supply
pressure fluid
Prior art date
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Pending
Application number
JP1483292A
Other languages
English (en)
Inventor
Shiro Murai
史朗 村井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippei Toyama Corp
Original Assignee
Nippei Toyama Corp
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Publication date
Application filed by Nippei Toyama Corp filed Critical Nippei Toyama Corp
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  • Testing Of Balance (AREA)
  • Constituent Portions Of Griding Lathes, Driving, Sensing And Control (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 主軸に取付けるバランス修正部をコンパクト
でかつ軽量化し、簡単な構成で回転中の不釣合を修正で
き、しかも高速回転を可能とする。 【構成】 主軸4に一体に取り付けたバランス用円板7
の60度等配位置に3個のシリンダ8をそれぞれ放射方
向に組み込む。この3個のシリンダ8はそれぞれバラン
スウエイトとなるピストン11を摺動自在に内蔵してい
る。主軸ヘッド1側から微小隙間σを介して主軸4側の
供給路20に圧力流体を送り込み、回転中の不釣合を解
消すべく上記3個のピストン11を円板7の半径方向に
移動することで、それらの相対位置関係から自動的に動
バランスが取られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば研削砥石などの
回転工具を主軸と一体に回転したときの不釣合を回転中
に自動的に修正する主軸の自動バランス装置に関する。
【0002】
【従来技術】工作機械において、工具自体やその保持装
置の不釣合は回転時に機械振動となって現れ、加工精度
に大きな影響を及ぼす。この不釣合をなくすために、従
来では、主軸に装着する前に工具自体のバランス調整を
行っているが、この方法では高度な熟練性と多大な作業
時間を要するという点で問題があった。そこで近年、主
軸回転中に回転工具の不釣合を自動的に修正する方法が
提唱され、この種のものに例えば特開平2−29217
1号がある。
【0003】この公報に記載のものは、主軸にバランス
用の円板を一体に取付け、この円板に回転中心を中心と
する円周上を移動可能な2個のバランスウエイトおよび
これらを駆動する2個のモ−タやギヤ機構等を設け、振
動センサや同期センサからの回転中の不釣合情報に基づ
いてコントロ−ラによりその不釣合を解消すべく2個の
バランスウエイトを相対的に移動させて、動バランスを
取る方法である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のものはバランスウエイトの移動方向が円周方向であ
るため、バランス修正のためのウエイトの移動量が大き
く、それを動かす駆動機構も大がかりなものとなってい
た。バランス用の円板には制御基板、モータ、ギヤ機構
およびセンサ等が組み込まれ、これら全てが主軸に搭載
された状態で回転されるため、主軸回転の大きな負荷と
なっていた。
【0005】しかも、回転体へ電力や制御信号等を供給
するため通信ケ−ブルを接続しなくてはならないため、
静止体から回転体への中継点にスリップリングなどの回
転滑りを可能とする特殊な継手部材が必要となる。当
然、この滑り部分に回転による摩耗や発熱を避けること
ができないため、このような構造では主軸の回転速度に
限界があり、したがって高速回転主軸には使用すること
ができなかった。
【0006】そこで、本発明は主軸に取付けるバランス
修正部をコンパクトでかつ軽量化し、その駆動力を固定
側から回転部に非接触で送り込むことにより、簡単な構
成で回転中の不釣合を自動修正でき、しかも高速回転を
可能とする主軸の自動バランス装置を提供することを目
的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、上
記目的を達成するため、主軸ヘッドに回転自在に支持さ
れ先端に回転工具が取り付けられる主軸と、この主軸に
一体に取付けられたバランス用円板と、このバランス用
円板上に複数分割位置に設けられそれぞれバランスウエ
イトをバランス用円板の半径方向に移動可能に支持する
複数のシリンダと、この各シリンダに対応して形成され
主軸ヘッド側から主軸ヘッドに内嵌した環状スリーブを
通りこの環状スリーブから微小隙間を介して主軸内部を
経て上記バランス用円板の各シリンダに連通された複数
本の流体供給路と、圧力流体源から上記複数本の流体供
給路を介して各シリンダへ圧力流体を供給する圧力流体
供給部と、主軸の近傍位置に設けられ主軸の回転中の不
釣合を検出する不釣合検出部と、この不釣合検出部から
の不釣合情報に基づいてこの不釣合を解消すべく各バラ
ンスウエイトの移動修正量を演算する演算部と、この演
算部からの移動修正情報に基づいて上記圧力流体供給部
を制御し各シリンダへの供給圧を制御する制御部とで構
成した手段をとっている。
【0008】
【作用】主軸回転中に不釣合検出部により検出された不
釣合情報が演算部に送られると、演算部ではその不釣合
を解消すべく各バランスウエイトの移動修正量が演算さ
れる。これらの移動修正情報は制御部に送られる。制御
部では各バランスウエイトの移動修正量に応じた供給圧
力指令を圧力流体供給部に送り、圧力流体供給部から圧
力流体が各流体供給路に対しそれぞれに圧力制御されて
供給される。各流体供給路では圧力流体が、主軸ヘッド
側から環状スリーブを通ってここより微小隙間を介し、
回転する主軸内部を経てバランス円板の各シリンダに向
かって供給される。この流体圧力により、複数のバラン
スウエイトがそれぞれ半径方向に移動修正され、自動的
に動バランスが取られる。
【0009】この流体圧力によるバランスウエイトの移
動量と不釣合量の関係は種々の回転数に対してあらかじ
め測定されており、このデータをもとに供給圧力が制御
される。
【0010】
【実施例】以下、本発明の具体的実施例を説明する。
【0011】図1において、主軸ヘッド1に複数の軸受
2、3を介して主軸4が回転自在に支持されている。主
軸4の上端部にはプーリ5が一体に取り付けられ、図示
しない主軸駆動モータからベルト6を介して回転力が伝
達される。主軸4の下端にはバランス用円板7が同心的
に一体に取り付けられ、この円板7には図2に示すよう
に例えば60度等配位置に3個のシリンダ8がそれぞれ
放射方向に組み込まれている。この円板7の中心には工
具装着孔9が形成され、ここに研削砥石などの回転工具
10が螺着固定される。
【0012】上記3個のシリンダ8はそれぞれバランス
ウエイトとなるピストン11を摺動自在に内蔵し、この
3個のピストン11を円板7の半径方向に移動すること
で、それらの相対位置関係から主軸4の動バランスを取
るものである。
【0013】各シリンダ8内の上記ピストン11に対し
円板7の外周側に位置する圧力室8aにはスプリング1
2が内挿され、この圧力室8aはシリンダ8端部に形成
された排気孔13を介して外気と通じている。また、各
シリンダ8内の上記ピストン11に対し円板7の中心側
に位置する圧力室8bは後述する流体供給路14と連通
されている。ピストン11とシリンダ8内面との間には
圧力流体がわずかに通過できる隙間が形成されている。
【0014】主軸ヘッド1内面には上下軸受2、3間に
おいて環状のスリーブ15が嵌着固定され、このスリー
ブ15と主軸4周面とは微小隙間σを介して非接触とな
っている。
【0015】図1および図3に示すように、主軸ヘッド
1の上端面には3等配位置において流体供給口16が形
成されている。この3つの供給口16はそれぞれの上記
流体供給路14を介し対応するシリンダ8の圧力室8b
に連通している。各流体供給路14は主軸ヘッド1内部
に形成した垂直流路17、この垂直流路17より連続す
る水平流路18、上記スリーブ15に形成した水平流路
19、そしてこの水平流路19に上記微小隙間σを介し
て対向され主軸4に形成した水平流路20およびこれと
連続する垂直流路21、さらにこの垂直流路21に連続
し上記円板7に形成した垂直流路22により構成されて
いる。
【0016】主軸ヘッド1、スリーブ15、主軸4に形
成される上記水平流路18、19、20の高さ位置は各
流体供給路14ごとに3段に異ならせ、また上記スリー
ブ15の内面には各水平流路19間の中間高さ位置で環
状の排気溝23が形成されそれぞれの排気孔24を介し
外気に通じている。
【0017】先端側の軸受3の外側に近接させて主軸ヘ
ッド1の所定位置に不釣合検出部としての振動センサ2
5が取り付けられ、このセンサ25によって回転中の主
軸4の振動が検出される。この振動センサ25によって
検出された振動波形aはアンプ26にて増幅され演算部
27に送られる。
【0018】また、主軸4の上端部外周に設けた位相原
点マークとしてのドグ28に対応して、主軸ヘッド1の
所定位置に回転センサとしての近接スイッチ29が取付
けられている。このスイッチ29によって検出された原
点信号bも上記演算部27に送られる。
【0019】図4に示すように、演算部27では、上記
振動波形aおよび信号bに基づいて、3つのピストン1
1と不釣合点の位相関係cと不釣合の大きさdを計算
し、これらの不釣合情報を基にその不釣合を解消すべく
各ピストン11の移動修正量を演算する。その結果が制
御部30に送られ、制御部30では各移動修正量に対応
した供給圧力指令を圧力流体源となる空気圧源31に接
続した圧力流体供給部としての3個の電−空レギュレー
タ32に送り、この3個の電−空レギュレータ32をそ
れぞれ制御する。
【0020】これにより、空気圧源31から3個の電−
空レギュレータ32を介してそれぞれに圧力制御された
圧力流体としての圧縮空気が、それぞれの流体供給口1
6から流体供給通路14を介し各シリンダ8へ供給さ
れ、その圧力により各ピストン11がスプリング13に
抗して或いは押されて半径方向の外側或いは内側に向か
って移動され、3つのピストン11の位置がそれらの遠
心力の合力と位相が不釣合のそれに等しくなるよう位置
修正される。このようにして、回転中に自動的に動バラ
ンスを取ることができる。
【0021】このとき、圧縮空気は各流体供給路14の
途中でスリーブ15と主軸4との間の微小隙間σから若
干漏れながら非接触で各主軸4の対向する水平流路20
に送り込まれる。なお、微小隙間σから漏れた空気は、
すぐ下方またはすぐ上方の排気溝23に回収されて排気
孔24より外気へ排出される。このため、他の流体供給
路14へ混入することはない。
【0022】この供給圧力によるピストン11の移動量
と不釣合量の関係は種々の回転数に対してあらかじめ測
定されており、このデータをもとに電−空レギュレータ
32は制御される。
【0023】また、3個のシリンダ11は主軸4に取り
付けた状態であらかじめバランス修正しておく。
【0024】なお、本実施例では、圧力流体に圧縮空気
を用いたが、これに限らず油やクーラントあるいは水な
どの流体を用いることもでき、いずれにしてもバランス
ウエイトの駆動力は主軸に対し非接触の状態で供給する
ことが可能であり、高速回転でも支障なく使用できる。
【0025】また、シリンダは3個に限らず3個以上い
くつ設けてもよく、流体供給路もそれらに応じてどのよ
うに構成してもよい。さらに、不釣合検出部も振動セン
サに限らず変位センサを用いることもでき、この場合、
主軸またはバランス用円板に直接対向させるように設置
する。他の部分的な構成についても、特許請求の範囲を
逸脱しない範囲でいかなる設計的変更も可能である。
【0026】
【発明の効果】本発明によれば、主軸に一体に取付けた
バランス用円板に複数の小型のシリンダを形成して複数
のバランスウエイトを円板の半径方向にそれぞれ動かす
ようにしたので、円周方向の移動修正に比べバランスウ
エイトの移動修正量も小さくて済み、バランス修正部を
コンパクトでかつ軽量化できる。また、バランスウエイ
トの駆動力に圧力流体を用い、固定側から回転部への圧
力流体経路を非接触で連通させているので、回転による
摩耗や発熱の心配がなく、高速回転が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の主軸の自動バランス装置の一実施例を
示す断面図。
【図2】図1のA−A断面図。
【図3】図1のB−B断面図。
【図4】不釣合点の位相関係および不釣合の大きさを示
す説明図。
【符号の説明】
1 主軸ヘッド 2、3 軸受 4 主軸 7 バランス用円板 8 シリンダ 10 回転工具 11 ピストン(バランスウエイト) 14 流体供給路 15 環状スリーブ 16 流体供給口 25 不釣合検出部としての振動センサ 27 演算部 30 制御部 31 圧力流体源としての空気圧源 32 圧力流体供給部としての電−空レギュレータ σ 微小隙間
【手続補正書】
【提出日】平成5年3月25日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図2
【補正方法】変更
【補正内容】
【図2】図1のB−B断面図。
【手続補正2】
【補正対象書類名】 明細書
【補正対象項目名】 図3
【補正方法】 変更
【補正の内容】
【図3】図1のA−A断面図。 ─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成5年6月23日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図2
【補正方法】変更
【補正内容】
【図2】図1のB−B断面図。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図3
【補正方法】変更
【補正内容】
【図3】図1のA−A断面図。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 主軸ヘッドに回転自在に支持され先端に
    回転工具が取り付けられる主軸と、この主軸に一体に取
    付けられたバランス用円板と、このバランス用円板上の
    複数分割位置に設けられそれぞれバランスウエイトをバ
    ランス用円板の半径方向に移動可能に支持する複数のシ
    リンダと、この各シリンダに対応して形成され主軸ヘッ
    ド側から主軸ヘッドに内嵌した環状スリーブを通りこの
    環状スリーブから微小隙間を介して主軸内部を経て上記
    バランス用円板の各シリンダに連通された複数本の流体
    供給路と、圧力流体源から上記複数本の流体供給路を介
    して各シリンダへ圧力流体を供給する圧力流体供給部
    と、主軸の近傍位置に設けられ主軸の回転中の不釣合を
    検出する不釣合検出部と、この不釣合検出部からの不釣
    合情報に基づいてこの不釣合を解消すべく各バランスウ
    エイトの移動修正量を演算する演算部と、この演算部か
    らの移動修正情報に基づいて上記圧力流体供給部を制御
    し各シリンダへの供給圧を制御する制御部とを備えたこ
    とを特徴とする主軸の自動バランス装置。
JP1483292A 1992-01-30 1992-01-30 主軸の自動バランス装置 Pending JPH05253836A (ja)

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JP1483292A JPH05253836A (ja) 1992-01-30 1992-01-30 主軸の自動バランス装置

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JP1483292A JPH05253836A (ja) 1992-01-30 1992-01-30 主軸の自動バランス装置

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JPH05253836A true JPH05253836A (ja) 1993-10-05

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ID=11872011

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JP1483292A Pending JPH05253836A (ja) 1992-01-30 1992-01-30 主軸の自動バランス装置

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JP (1) JPH05253836A (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007120767A (ja) * 2007-02-08 2007-05-17 Nsk Ltd 工作機械
JP2011508237A (ja) * 2007-12-27 2011-03-10 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ タービンロータ組立体をバランスさせるための方法及びシステム
US8100009B2 (en) 1999-03-31 2012-01-24 Lord Corporation Method and apparatus for balancing
JP2013029464A (ja) * 2011-07-29 2013-02-07 Denshi Seiki Kogyo Kk 回転体のバランス修正方法および修正装置

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