JPH08219927A - 自動バランス修正装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 自動バランス修正装置の構造の簡素化と小型
化を図り、しかも回転体の比較的大きなアンバランスを
迅速且つ正確に補正できるようにする。 【構成】 内部の中央に回転主軸と同芯上に位置するセ
ンターコアーを有する本体ケースと，等角度間隔で少な
くとも３個の圧電素子収納孔が放射状に形成されると共
に、センターコアーへその軸芯φと垂直方向へ移動自在
に挿着した少なくとも１枚の円盤状ロータと，ロータの
圧電素子収納孔内へ挿着され、その作動力によりロータ
を軸芯φと垂直の方向へ移動させる少なくとも３個の積
層型圧電素子と，振動の検出信号によりバランス修正用
の補正値出力Ｐ₀と補正角度θを演算すると共に、積層
型圧電素子へロータの駆動信号Ｓ₂を出力する制御装置
とから自動バランス修正装置を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は回転体の不釣合いを自動
補正するための自動バランス修正装置の改良に係り、バ
ランス修正用錘りの駆動機構の大幅な簡素化と装置の小
型化及び修正作動の応答性や修正精度等を高めた自動バ
ランス修正装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】工作機械等に於いては、工具自体やその
保持装置等の不釣合いが回転時に機械的振動となって現
れ、製品の加工精度に大きな影響を及ぼすことになる。
そのため、従前から各種の自動バランス修正装置が開発
されて来ている。その中でも、回転主軸に駆動機構によ
って位置調整が可能なバランス修正用錘りを設け、別途
に検出した回転主軸の振れ及び回転角度からアンバラン
ス量とその方向を演算し、当該演算値に基づいて駆動機
構によりバランス修正用錘りをアンバランスを打ち消す
方向へ移動させるようにした自動バランス修正装置は、
数多く実用に供されている。

【０００３】而して、従前のこの種自動バランス修正装
置に於いては、前記バランス修正用錘りの移動を電動モ
ータ（特開平３−６８８３２号等）やパルスモータ（特
開平６−３１６２２号等）によって行なったり、或いは
流体圧（特開平５−２５３８３６号等）や磁気力（特開
平５−６５９４２号等）を利用して行っている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前者の電動モ
ータやパルスモータを駆動源とするバランス修正装置に
あっては、比較的大きな駆動源そのものがバランス修正
用錘りと一体となって高速回転するため、装置が必然的
に大型・大重量化し、回転軸や軸受の剛性に影響を与え
るだけでなく、内部部品が機械的振動の原因になり易い
等の様々な問題が内存する。また、流体圧を駆動源とす
るバランス修正装置にあっては、複数の流体圧通路を回
転主軸に穿設しなければならず、主軸や軸受けの構造が
極めて複雑になる等の問題がある。更に、磁気力を駆動
源とするバランス修正装置にあっても、複数の電磁石を
主軸と共に回転するバランス修正用錘の外周に配置する
必要があり、バランス修正装置そのものの構造の簡素化
及び小型化を図り難いと云う難点がある。加えて、従前
のこの種自動バランス修正装置は、何れも回転主軸の振
動検出装置（又は振れ検出装置）を別途に設け、当該検
出装置の検出値を用いてアンバランス量等を演算する構
成としているため、振動検出装置の設備費や補修費が必
要となり、バランス修正装置の低コスト化を図り難いと
云う難点がある。

【０００５】本願発明は、従前の駆動機構によりバラン
ス修正用錘りを移動させる構造の自動バランス修正装置
に於ける上述の如き問題を解決せんとするものであり、
バランス修正用錘りの駆動源に積層型圧電素子を利用
し、また当該積層型圧電素子を回転体の振動検出エレメ
ントとして兼用することにより、駆動源から回転機構部
分を排除すると共に装置自体の機械的構成を簡素化し、
大幅な小型・軽量化と高性能化、低コスト化を可能とし
た自動バランス修正装置を提供するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】自動バランス修正装置に
は、通常（イ）回転主軸や軸受の剛性に影響を及ぼさ
ず、コンパクトであってしかもアンバランスの補正量を
大きくとれること、（ロ）修正装置自体がアンバランス
の原因とならないこと、（ハ）回転主軸の自動振動等に
よって内部機構が共振しないこと、（ニ）防塵、防水、
耐油性に優れていること、（ホ）応答性がよく且つ高精
度な補正が行えること等の諸特性が要求されることにな
る。本願発明は上記各要求に対応可能に構成されてお
り、請求項１に記載の発明は、回転主軸５と同芯上に配
設され、該回転主軸と同速回転をすることによりそのア
ンバランスを修正するようにした自動バランス修正装置
に於いて、内部中央に前記回転主軸５と同芯上に位置す
るセンターコアー２２を設けた本体ケース１０と，肉厚
内に等角度間隔で少なくとも３個の圧電素子収納孔１５
ａが放射状に形成されると共に、前記センターコアー２
２へその軸芯φと垂直方向へ移動自在に配設した少なく
とも１枚の円盤状ロータ１５と，前記ロータ１５の圧電
素子収納孔１５ａ内へ挿着され、その作動力によりロー
タ１５をセンターコアー２２の軸芯φと垂直の方向へ移
動させる少なくとも３個の積層型圧電素子１３と，振動
の検出信号によりバランス修正用の補正値出力Ｐ₀ と補
正角度θを演算すると共に、積層型圧電素子１９へロー
タ１５の駆動信号Ｓ₂ を出力する制御装置３とを発明の
基本構成とするものである。

【０００７】また、本件請求項２に記載の発明は、回転
主軸５と同芯上に配設され、該主軸５と同速回転するこ
とによりそのアンバランスを修正するようにした自動バ
ランス修正装置に於いて、内部中央に前記回転主軸５と
同芯上に位置するセンターコアー２２を設けた本体ケー
ス１０と，肉厚内に等角度間隔で少なくとも３個の圧電
素子収納孔１５ａが放射状に形成されると共に、前記セ
ンターコアー２２へその軸芯φと垂直方向へ移動自在に
配設した少なくとも１枚の円盤状ロータ１５と，前記ロ
ータ１５の圧電素子収納孔１５ａ内へ挿着され、その作
動力によりロータ１５をセンターコアー２２の軸芯φと
垂直の方向へ移動させ、また回転中に加わる歪みによっ
て生ずる電気出力により、回転主軸５の振動を検出する
少なくとも３個の積層型圧電素子１３と，前記ロータ１
５に穿設したクランプ用素子挿通孔１５ｃ内に配設さ
れ、その作動力によりロータ１５の軸芯φと垂直な方向
への移動をロック若しくは移動のロックを解除する積層
型圧電素子１９と，前記積層型圧電素子１９からの振動
の検出信号によりバランス修正用の補正値出力Ｐ₀ と補
正角度θを演算すると共に、積層型圧電素子１９へロー
タ１５の駆動信号Ｓ₂を出力する制御装置３とを発明の
基本構成とするものである。

【０００８】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明
する。図１は、本発明に係る自動バランス修正装置を所
謂研削盤へ適用した場合の全体構成を示すものであり、
図に於いて１は修正装置本体、２は分離型コネクター、
３は制御装置、４は駆動用プーリ、５は回転主軸、６は
軸受装置、７は砥石車、８は砥石固定用フランジ、９は
保護カバーである。

【０００９】自動バランス修正装置の修正装置本体１は
砥石固定用フランジ８の外側面に配設され、回転主軸５
の端部へこれと同芯上に固定されている。また、分離型
コネクター２は保護カバー９を挿通して修正装置本体１
へ電気的に接離自在な構成となっており、本体１と制御
装置３間を電気的に連結する。尚、本実施例では分離型
コネクター２を使用し、バランス修正操作時以外は制御
装置３との接続を外すようにしているが、固定型コネク
ターを使用して常時接続状態を保持するようにしてもよ
い。

【００１０】図２は前記修正装置本体１の縦断面図であ
り、図３は図２のＡ−Ａ視断面図である。図２及び図３
に於いて１０は本体ケース、１１は取付部（嵌合部）、
１２は蓋体、１３は積層型圧電素子、１４は圧電素子ケ
ース、１５はロータ、１６はリング、１７は加圧プレー
ト、１８は弾性筒体、１９は積層型圧電素子、２０は弾
性油層、２１は増幅回路、２２はセンターコアー、２３
はコネクターソケットである。

【００１１】前記本体ケース１は、二つの部材１０ａ、
１０ｂを対向状に螺じ込み固着することにより中空円盤
状に形成されており、内部中央には、コネクターソケッ
ト２３の挿通孔２２ａを設けたセンターコアー２２が、
本体１を取付ける工作機械等の回転主軸５と同芯上に設
けられている。即ち、一方の部材１０ａは略皿形に形成
されており、その中央部の外側面には、砥石固定用フラ
ンジ８側の嵌合凹部（図示省略）へ嵌着される取付部
（嵌合凹部）１１が、また中央部の内側面にはセンター
コアー２２の挿着孔１１ａが夫々形成されている。ま
た、他方の部材１０ｂは同様に略皿形に形成されてお
り、その中央部にはコネクター２の挿通孔１０ｃが穿設
され、蓋体１２がこれに螺着されている。尚、本実施例
ではセンターコアー２２を別部材としているが、部材１
０ａにセンターコアー２２を一体的に形成してもよいこ
とは勿論である。

【００１２】前記積層型圧電素子１３は圧電素子ケース
１４内に組立て収納されており、後述する円盤状のロー
タ１５に放射状に穿設した圧電素子収納孔１５ａ内に収
納されている。尚、本実施例では圧電素子１３として、
電圧ー変位特性がＤＣ２５〜１２５Ｖの５段階切替えに
於いて０．００２５〜０．０２５ｍｍ（ロータ１５の変
位量）のもの（株式会社トーキンＮＬＡ５×５×１８
型）を使用している。また、当該圧電素子１３を後述す
るように振動検出素子として作動させた時の変位ー出力
特性は、ＡＣ０．１〜０．５ｍＶとなる。

【００１３】前記ロータ１５はバランス修正錘の役目を
果たすものであり、中心部に挿通孔１５ｂを備えた円盤
形に形成されている。当該ロータ１５には、その内部に
放射状に３個の圧電素子挿通孔１５ａが１２０°間隔で
形成されており、この中に前記積層型圧電素子１３が挿
着されている。また、ロータ１５には、その厚み方向に
３個のクランプ用圧電素子１９を挿通させるためのやや
大きい目の挿通孔１５ｃが貫孔されており、ここにクラ
ンプ用積層型圧電素子１９が挿通されている。更に、ロ
ータ１５には各積層型圧電素子１３からの出力値を増幅
する増幅回路の収納孔１５ｄが設けられており、リード
線（図示省略）を介して前記コネクターのプラグ受体２
３へ接続されている。

【００１４】前記リング１６はアルミ又は鋼で形成され
ており、アンバランス修正錘の一部を成すものであっ
て、円盤状のロータ１５の外周部に嵌合固定されてい
る。尚、ロータの質量はバランスの補正量に応じて材
質、直径及び厚み等が調整されることは勿論である。ま
た、本実施例ではリング１６とロータ１５を別体として
いるが、リング１６をロータ１５と一体的に形成して、
積層型圧電素子１３を挿通孔１５ｂ側から圧電素子収納
孔１５ａ内へ挿着するようにしてもよい。

【００１５】前記リング１６を嵌着したロータ１５は、
センターコアー２２に挿着固定したフッシング状の弾性
筒体１８へ締りバメ状に固定され、２枚の加圧プレート
１７によって挟まれた状態でセンターコアー２２に保持
されている。即ち、ロータ１５及びリング１６の両側面
と本体ケース１０の内壁面には僅かな間隙が設けられて
おり、また、リング１６の外周面と本体ケース１０間に
は、ロータ１５の移動速度を和らげるための油膜から成
る弾性油層２０が設けられている。その結果、ロータ１
５及びリング１６は弾性筒体１８の歪量だけセンターコ
アー２２の軸芯φと垂直方向へ摺動することができる。
また、前記弾性筒体１８には積層型圧電素子１３の下端
部が挿通できる穴が設けられており、従って、ロータ１
５の収納孔１５ａ内へ挿着された圧電素子１３の下端面
は、センターコアー２２の外周面へ接当することにな
る。

【００１６】前記加圧プレート１７はロータ１５の両側
面と摺接自在に配設されており、クランプ用積層型圧電
素子１９の両端面に両加圧プレート１７が夫々連結され
ている。その結果、圧電素子１９が初期状態へ復元する
ことによりこれが縮むと、両加圧プレート１７はロータ
１５側へ密着し、ロータ１５の半径方向への移動がクラ
ンプされる。また、圧電素子１９が作動してこれが伸び
ることにより、両加圧プレート１７はロータ１５の側面
から離間し、ロータ１５の半径方向への移動がフリーと
なる。 尚、本実施例では、クランプ用圧電素子１９の
作動力により両加圧プレート１７を介してロータ１５挾
圧保持する構成としているが、ロータ１５のクランプは
如何なる構造であってもよく、例えばクランプ用圧電素
子１９の作動力によりロータ１５を軸方向へ摺動させ、
本体ケース１５側へ押し付けるようにしてもよい。

【００１７】図４は前記コネクターソケット２３へ接続
する分離型コネクター２の側面図であり、当該コネクタ
ー２は複数本のプラグ２ｂと摺接リング２ｃ及び摺接ブ
ラシ２ｄ等から形成されており、センターコアー２２と
共に回転するプラグ２ｂ及びリング２ｃを介して、リー
ド線２ｅがコネクターソケット２３側へ接続される。

【００１８】次に、本発明に係る自動バランス修正装置
による回転体のバランス修正について説明する。先ず、
本体ケース１０の取付部１１を砥石固定用フランジ８の
嵌合凹部（図示省略）へ嵌め込み、両者の軸芯φを一致
せしめた状態で修正装置本体１を取付け固定する。次
に、コネクター２のプラグ２ａを本体１側のコネクター
ソケット２３へ差し込み、コネクター２を本体１側へ連
結することにより制御装置３を作動状態に置く。これに
より、作動準備が完了する。

【００１９】砥石交換をした場合等の回転主軸５が停止
している初期状態においては、自動バランス修正装置の
加圧プレート１７によるクランプは非作動の状態にあ
り、各ロータ１５は軸芯φ側に戻されて半径方向へ移動
自在な状態におかれている。次に、回転主軸５が駆動さ
れ、本体ケース１０と共にロータ１５が回転をし始める
と、クランプ用積層型圧電素子１９が作動され、その作
動力によって加圧プレート１７を介してロータ１５の軸
芯φと垂直な方向への移動がクランプされ、後述するよ
うに積層型圧電素子１３による振動振幅の検出等が行な
われる。尚、工作機械等の回転主軸５は、加工中にしば
しば起動・停止を繰り返すが、前記砥石交換等の後の初
期駆動時にバランス修正が既に行なわれている場合に
は、制御装置３側でこれを判別記憶しておき、その後は
ロータ１５のクランプを継続したままで、回転主軸５の
再起動が行なわれる。

【００２０】ロータ１５が軸芯φと垂直な方向への移動
をロックされた状態で回転することにより、ロータ１５
に放射状に設けた各素子収納孔１５ａ内に挿着された積
層型圧電素子１３は夫々遠心力を受ける。その結果、リ
ング１６の反力により圧電素子１３に圧縮力が加わるこ
とにより、圧縮力に応じた電圧信号が出力されることに
なる。一方、回転主軸５が回転運動中に振動すると、各
圧電素子１３に加わる遠心力の大きさも振動することに
なり、その結果、各圧電素子１３の出力信号もＡＣ０．
１〜０．５ｍＶの範囲で振動する。

【００２１】図５は回転主軸５に表れた特定の周波数ｆ
（ＨＺ）の振動を検出した際の各積層型圧電素子１３に
表れる出力波形の一例を示すものであり、図に於いてＰ
ｅ₁、Ｐｅ₂ 、及びＰｅ₃ は３個の夫々の圧電素子１３
に表れる出力波形、Ｐ₁ 、Ｐ ₂ 、Ｐ₃ は圧電素子１９の
３軸の振幅値、ｔ₁ 、ｔ₂ 、ｔ₃ は３軸の位相の差、ｔ
／ｔｏは加速度時間関数である。

【００２２】図５からも明らかなように、各圧電素子１
３の出力値の振幅は夫々異なり、最大の振幅値と２番目
に大きい振幅値とを検証することにより、下記の如き補
正値出力Ｐ₀ と、出力Ｐｅ₁ の圧電素子１３を基準とし
た補正角度θが演算される。 Ｐ₀ ＝Ｐｅ₂ ＋（ΣＰｅ／３−Ｐｅ₂ ） θ ＝（Ｘ₃ ｍａｘＳｉｎπｔ／ｔ₃ ／Ｘ₁ ｍａｘＳｉ
ｎπｔ／ｔ₁−Ｘ₃ ｍａｘＳｉｎπｔ／ｔ₃ ）＋１８０
° 但しＸ₃ ｍａｘ及びＸ₁ ｍａｘはＰｅ₃ 及びＰｅ₁ の最
大振幅値

【００２３】即ち、前記補正値出力Ｐ₀ 及び補正角度θ
を演算することにより、ロータ１５の偏重芯の大きさと
その方向が決定されることになり、この補正値出力Ｐ₀
及び補正角度θに基づいて、ロータ１５の位置移動が行
われる。

【００２４】前記積層型圧電素子１３による回転体の回
転数に近い周波数の振動の振幅値の検出が終わると、次
に、クランプ用圧電素子１９を作動させ、加圧プレート
１７によるロータ１５のクランプを解除する。これによ
り、ロータ１５はセンターコアー２２の軸芯φと垂直な
方向へ弾性筒体１８の歪みが可能な量だけ移動自在な状
態となる。

【００２５】前記ロータ１５のクランプが解除される
と、制御装置３から各積層型圧電素子１３へ前記補正値
出力Ｐ₀ 及び補正角度θから決定された駆動信号Ｓが発
信され、各圧電素子１３が適宜量だけ歪みを生ずる。こ
れにより、ロータ１５は前記補正値信号Ｐ₀ に見合う偏
重芯を与えるように、第１の圧電素子１３（出力Ｐｅ₁
の圧電素子）を基準としてこれから角度θの方向へ所定
距離だけ移動する。その結果、回転主軸５には検出され
た振動を打ち消すだけの偏重芯若しくはバランス補正用
の質量が与えられたことになり、回転振動が大幅に減衰
して行くことになる。

【００２６】尚、前記ロータ１５の移動によるバランス
補正は、回転主軸５が定格回転数に達してから５秒後に
実行される。また、回転主軸５の回転増速指令がステッ
プ状の場合には、バランス修正がその都度実行される。

【００２７】図６は、本発明に係る自動バランス修正装
置の制御系統を示すブロック線図である。先ず、修正装
置本体１内クランプ用積層型圧電素子１９が制御装置３
からのクランプ信号Ｓ₁ によって作動され、ロータ１５
をクランプ状態としたうえ圧電素子１３により振動振幅
の検出が行われる。また、振動振幅の検出信号は増幅器
２１で増幅されたあと、フィルタ２４で回転周波数に近
い所定の周波数の振動が選択され、演算ユニット２５へ
入力される。演算ユニット２５では、前述の如く補正値
出力Ｐ₀ 及び角度θが演算される。また、制御装置３か
ら、前記演算値に基づくロータ駆動信号Ｓ₂ が圧電素子
１３へ発信され、クランプを解除されたロータ１５が移
動されることにより、バランス修正のための質量が回転
主軸５に付与される。

【００２８】尚、前記図２乃至図６の実施例に於いて
は、ロータ１５をクランプした状態で、積層型圧電素子
１３の歪ー出力特性を利用して回転体の振動振幅を検出
し、当該検出値に基づいて補正値出力Ｐ₀ 及び補正角度
θを夫々制御装置３内で演算する構成としているが、回
転体の振動の検出を、従前通りに別個に設けた振動検出
器等によって検出し、これを制御装置３へ入力すること
により補正値出力Ｐ₀ 及び補正角度θを演算するように
してもよく、この場合にはクランプ用積層型圧電素子１
９や加圧プレート１７等から成るクランプ機構は勿論不
要となる。

【００２９】また、前記図２の実施例に於いては、本体
ケース１内に１枚のロータ１５を収納しているが、より
大きなバランス修正用質量を必要とする場合には、リン
グ１６を嵌合したロータ１５を２枚並列状にセンターコ
アー２２へ取付けるようにしてもよい。尚、前記ロータ
１５を２枚とした場合には、各ロータ１５の偏重芯の方
向が夫々二等辺三角形の斜辺の位置に来るように各ロー
タ１５の移動を制御し、修正質量が少ない場合には両者
の角度を大きくして両者の合成修正質量が小さくなるよ
うにし、また、修正質量が大きい場合には、逆に両者の
角度が小さくなるようにするのが望ましい。

【００３０】更に、前記図２の実施例に於いては検出駆
動用積層型圧電素子１３を３個としているが、当該圧電
素子を５個とすることも可能である。加えて、前記図２
の実施例に於いてはコネクター２を分離型とし、バラン
ス修正操作が完了すればコネクター２を取り外すように
しているが、常時コネクター２を連結しておく構成とし
てもよい。

【００３１】図７及び図８は、本発明の自動バランス修
正装置の設計に必要とする基礎データの収集のための実
験モデルを示すものであり、２点支持で回転体が支持点
の両外側にある場合を示すものである。今、回転体ｍａ
（不均一な質量）、ｍｂ（均一な質量）の外形‥１１５
ｍｍφ、厚み‥１５ｍｍ、重量‥１．０ｋｇ、軸の外径
‥４０ｍｍφ、軸の長さ‥４００ｍｍ、軸受‥アンギュ
ラーベアリング、ｍｓ‥軸の等価荷重、ｍｕ‥不釣り合
いの質量（０．１３８ｇｒ）ε‥偏重芯とすると、偏重
芯εと不釣り合いの力Ｆは図９の如き関係になる。即
ち、偏重芯εと不釣り合いの力Ｆとは比例し、従って、
不釣り合いの力と振動の振幅値は比例する。本実施例で
は、回転体の不釣り合いの質量ｍｕに対して、ロータ１
５の偏重芯の発生によって生ずる重りが補正質量とな
り、ロータ１５に０．００２５〜０．０２５ｍｍの変位
を与える構成としている。

【００３２】また、回転数Ｎと振幅Ｘ及び振幅の倍率
（振幅Ｘ／偏重芯ε）の関係は図１０のようになる。更
に、回転体ｍａの外径とバランス修正量Ｙ（ｕ）の関係
を、その重量をパラメータとして示せば図１１のように
なる。

【００３３】図１２は本発明に係る自動バランス修正装
置を、前記図７の回転体ｍａの外側に取り付けた場合の
回転主軸の振動状況を示すものであり、回転主軸の偏重
芯εが０．０１５ｍｍ変位のとき、７０Ｈｚ（約４２０
０ｒＰＭ）の振動の最大振幅は０．０５ｕｍとなる。一
方、本発明に係る自動バランス修正装置を取り外した場
合には、図１３に示す如く７０Ｈｚ（約４２００ｒＰ
Ｍ）の振動の最大振幅が０．２０５ｕｍとなり、０．２
０５／０．０５＝約４．１倍になることが実測されてい
る。このように、前記図１２と図１３との対比からも、
本発明の自動バランス修正装置の効用は実証されてい
る。

【００３４】

【発明の効果】本発明に於いては、積層型圧電素子の発
生する作動力を利用してロータを偏重芯移動させる構成
としているため、従前のモータ駆動型や流体圧駆動型、
磁気力駆動型のバランス修正装置に比較して、装置構造
の大幅な簡素化と小型化を図ることができる。その結
果、研削盤等への取付が容易になると共に、回転軸や軸
受装置に及ぼす悪影響や内部に機械的振動を生じてバラ
ンス修正装置そのものがアンバランスの原因になる等の
不都合が皆無となり、従前のこの種自動バランス修正装
置に比較して実用的効用が著しく向上する。

【００３５】また、本発明に於いては、圧電素子によっ
てロータをクランプすることにより、ロータ駆動用の圧
電素子を用いて振動の振幅検出を行う構成としている。
その結果、従前のこの種自動バランス修正装置のように
振動検出装置や回転主軸の回動基準点の検出装置を別途
に設ける必要が無くなり、自動バランス修正装置の製造
コストの大幅な引下げが図れると共に、装置の保守管理
も容易となる。

【００３６】更に、本発明に於いては、可動部がロータ
等から成る円盤体であり、且つ駆動源である圧電素子を
円盤体の厚み内に形成した圧電素子収納孔へ収納する構
成としている。その結果、自動バランス修正装置の外形
が薄形円盤状の極めて単純な形態となり、取り付けに要
するスペースが小さくてよいうえ、機械本体の設計に与
える影響も殆どなく、更に振動の振幅検出やバランス補
正の応答性にも優れ、より迅速且つ正確なバランス補正
が可能となる。本発明は上述の通り、優れた実用的効用
を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の自動バランス修正装置を研削盤へ取付
けした場合の説明図である。

【図２】修正装置本体の縦断面図である。

【図３】図２のＡ−Ａ視断面図である。

【図４】分離型コネクターの正面概要図である。

【図５】各積層型圧電素子の振動検出時の出力波形（周
波数ｆ（Ｈ）の振動時）

【図６】自動バランス修正装置の制御系統説明図であ
る。

【図７】本発明の自動バランス修正装置の設計に必要と
する基礎実験モデルの正面図である。

【図８】図７の側面図である。

【図９】図７及び図８の実験モデルに於ける偏重芯εと
不釣り合い力Ｆとの関係を示すものである。

【図１０】図７及び図８の実験モデルに於ける回転体の
回転数Ｎと振動振幅Ｘ及び振幅倍率（Ｘ／ε）の関係を
示すものである。

【図１１】図７及び図８の実験モデルに於ける回転体ｍ
ａの外径と補正量の関係をその重量をパラメータとして
表したものである。

【図１２】図７及び図８の実験モデルに本発明の自動バ
ランス修正装置を取り付けた場合の振動振幅の実測値を
示すものである。

【図１３】図７及び図８の実験モデルから自動バランス
修正装置を取り外した場合の振動振幅の実測値を示すも
のである。

【符号の説明】

１は修正装置本体、２は分離型コネクター、２ａはプラ
グ、２ｂはリング、２ｃはブラシ、２ｅはリード線、３
は制御装置、４は駆動用プーリ、５は回転主軸、６は軸
受装置、７は砥石車、８は砥石固定用フランジ、９は保
護カバー、１０は本体ケース、１０ａ、１０ｂは部材、
１０ｃはコネクター挿通孔、１１は取付部（嵌合部）、
１１ａはセンターコアー挿通孔、１２は蓋体、１３は積
層型圧電素子、１４は圧電素子ケース、１５はロータ、
１５ａは圧電素子収納孔、１５ｂは挿通孔、１５ｃはク
ランプ用素子挿通孔、１５ｄは増幅回路収納孔、１６は
リング、１７は加圧プレート、１８は弾性筒体、１９は
クランプ用積層型圧電素子、２０は弾性油層、２１は増
幅回路、２２はセンターコアー、２２ａはコネクターソ
ケット挿通孔、２３はコネクターソケット、２４はフィ
ルター、２５は演算ユニット、φは軸芯、Ｐ₀ は補正値
出力、θは補正角度、Ｓ₁ はクランプ信号、Ｓ₂ はロー
タ駆動信号。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転主軸（５）と同芯上に配設され、該
   主軸（５）と同速回転をすることによりそのアンバラン
   スを修正するようにした自動バランス修正装置に於い
   て、内部中央に前記回転主軸（５）と同芯上に位置する
   センターコアー（２２）を設けた本体ケース（１０）
   と，肉厚内に等角度間隔で少なくとも３個の圧電素子収
   納孔（１５ａ）が放射状に形成されると共に、前記セン
   ターコアー（２２）へその軸芯（φ）と垂直方向へ移動
   自在に挿着した少なくとも１枚の円盤状のロータ（１
   ５）と，前記ロータ（１５）の圧電素子収納孔（１５
   ａ）内へ挿着され、その作動力によりロータ（１５）を
   センターコアー（２２）の軸芯（φ）と垂直の方向へ移
   動させる少なくとも３個の積層型圧電素子（１３）と，
   振動の検出信号によりバランス修正用の補正値出力（Ｐ
   ₀ ）と補正角度（θ）を演算すると共に、積層型圧電素
   子（１９）へロータ（１５）の駆動信号（Ｓ₂ ）を出力
   する制御装置（３）とから構成した自動バランス修正装
   置。
2. 【請求項２】 回転主軸（５）と同芯上に配設され、該
   主軸（５）と同速回転をすることによりそのアンバラン
   スを修正するようにした自動バランス修正装置に於い
   て、内部中央に前記回転主軸（５）と同芯上に位置する
   センターコアー（２２）を設けた本体ケース（１０）
   と，肉厚内に等角度間隔で少なくとも３個の圧電素子収
   納孔（１５ａ）が放射状に形成されると共に、前記セン
   ターコアー（２２）へその軸芯（φ）と垂直方向へ移動
   自在に挿着した少なくとも１枚の円盤状ロータ（１５）
   と，固着したリング（１６）と，前記ロータ（１５）の
   圧電素子収納孔（１５ａ）内へ挿着され、その作動力に
   よりロータ（１５）をセンターコアー（２２）の軸芯
   （φ）と垂直の方向へ移動させ、また回転中に加わる歪
   によって生ずる電気出力により、回転主軸（５）の振動
   を検出する少なくとも３個の積層型圧電素子（１３）
   と，前記ロータ（１５）に穿設したクランプ用素子挿通
   孔（１５ｃ）内に配設され、その作動力によりロータ
   （１５）の軸芯（φ）と垂直な方向への移動をロック若
   しくは移動のロックを解除する積層型圧電素子（１９）
   と，前記積層型圧電素子（１９）からの振動の検出信号
   によりバランス修正用の補正値出力（Ｐ₀ ）と補正角度
   （θ）を演算すると共に、積層型圧電素子（１９）へロ
   ータ（１５）の駆動信号（Ｓ₂ ）を出力する制御装置
   （３）とから構成した自動バランス修正装置。
3. 【請求項３】 積層型圧電素子（１３）の数を５個とし
   た請求項１又は請求項２に記載の自動バランス修正装
   置。
4. 【請求項４】 ロータ（１５）を２枚並列状に配設する
   と共に、各ロータ（１５）の移動方向の角度差をバラン
   ス修正量の大・小に応じて適宜に変更するようにした請
   求項１又は請求項２に記載の自動バランス修正装置。
5. 【請求項５】 センターコアー（２２）に弾性筒体（１
   ８）を挿着し、該弾性筒体（１８）の外周面にロータ
   （１５）を挿着保持する構成とした請求項１又は請求項
   ２に記載の自動バランス修正装置。
6. 【請求項６】 センターコアー（２２）の内方にコネク
   ターソケット（２３）を配設固定する構成とした請求項
   １又は請求項２に記載の自動バランス修正装置。
7. 【請求項７】 ロータ（１５）の外周端面にリング（１
   ６）を固着する構成とした請求項１又は請求項２に記載
   の自動バランス修正装置。