JPS628032A - 回転体のバランス表示装置 - 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】 発明の目的 （産業上の利用分野） この発明は砥石等の回転加工体又は工作機械のスピンド
ルなどの各種回転体のバランス取り作業に使用される回
転体のバランス表示装置に関するものである。

（発明が解決しようとする問題点） この出願と同一の出願人が昭和５９年６月６日に出願し
た特願昭５９−１１５９０９号には、回転体のアンバラ
ンスの位置と量とを回転体の撮動を検出することによっ
て表示できるようにした構成が示されている。ところが
、振動検出器の取付方向又は取付位置あるいは振動検出
回路の位相のずれによっては回転体の実際のアンバラン
ス位置とその表示位置との間に差異が生じることがある
。

そこで、表示器上の表示をより見易くするためには、前
記した位相変動値に基づいて表示位置を実際のアンバラ
ンス位置に補正する必要がある。

発明の構成 〈問題点を解決するための手段） この発明は上記した必要性に鑑みてなされたものであり
、第１図に示すように、回転体３．４のアンバランスに
よって生じる振動を検出する振動検出手段７と、回転体
３．４の原点位置を検出する原点検出手段１０と、前記
振動検出手段７からの信号に基づき前記原点位置を基準
とした複数の割り出し位置ごとの振れ量をそれぞれ演算
する演算手段２４と、前記各側り出し位置に対応する複
数の表示体１４を備えた表示器１２と、前記振れ量演算
値のうち最大値と対応する割り出し位置を選択する選択
手段２４と、その選択された割り出し位置を位相変動値
に基づいて補正する補正手段２１と、その補正された割
り出し位置に対応す°る前記表示体１４を表示させる制
御手段２４とから構成されている。

（作用） この発明のバランス表示装置においては、前記表示体１
４の表示位置の補正が次のようにしてなされる。まず、
アンバランス状態の回転体３．４を回転させると、第２
図に示すように、表示器１２上にはＡの振れ量が数値表
示されるとともに、θａ°の割り出し位置の表示体１４
が表示される。

次いで、重ざＷのおもりをθ０°の割り出し位置に取付
けて回転体３．４を回転させると、表示器１２上にはＢ
の振れ量とθｂ°の割り出し位置の表示体１４とが表示
される。そこでベクトルＯＡとベクトルＯＢとに基づき
ベクトルＯＣを導き出せば、このベクトルＯＣにより表
示上におけるおもりの作用位置と量とが示される。従っ
て、おもりの表示上の作用位置θＣ°と実際の取付位置
θ０°との差異（θＣ−θ０）°によって表示器１２の
位相変動値が判明する。それゆえ、この位相変動値に基
づいて前記補正手段２１を操作した後、おもりを取除い
た状態で回転体３．４を回転させれば、表示器１２上の
表示体１４が回転体３，４の実際のアンバランス位置に
おいて表示される。

（実施例） 以下、この発明を具体化した一実施例を面図に基づいて
説明する。

まず、この実施例のバランス表示装置が設置される平面
研削盤の主要部の構成を第３図に基づいて説明すると、
フレーム１上にはワークＷを保持するためのテーブル２
が設けらけている。テーブル２の上方にはスピンドル３
が回転可能に支持され、その先端にはワークＷに上方か
ら対向するように砥石４が取着されている。又、スピン
ドル３の基端にはスピンドル３を駆動するためのモータ
５が配置されている。

一方、フレーム１のコラム６に対し昇降可能な砥石ヘッ
ド１１の先端部等には振動検出手段としての圧電型加速
度ピックアップ７が図示しない磁石を介して着脱可能に
取着されている。前記砥石４の前面には光反射板８が装
着され、砥石４と一体回転するようになっている。この
光反射板８の回転域と対向する位置にはスタンド９を介
して原点検出手段としての原点検出センサ１ｏが配置さ
れている。

次に、前記平面研削盤に接続配置されるこの実施例のバ
ランス表示装置の構成について説明する。

第４図に示すように表示器１２の前面は表示部１３とな
っていて、その表示部１３にはスピンドル３の回転角度
１０度ごとに合計３６個の割り出し位置表示体１４が環
状に列設されている。０度の割り出し位置表示体１４と
対応する位置には原点表示体１５が設けられている。又
、表示部１３の中央部には前記砥石４の撮れ量とスピン
ドル３の回転数とを１つの文字に対して７つのＬＥＤ又
は液晶セグメントの点滅により数値表示する数値表示部
１６が配設されている。

さらに、表示部１３の下端部には前記加速度ピックアッ
プ７が検出した信号の増幅率を設定するための低、中、
高の３個のスイッチよりなるゲイ　　　　゛ン設定スイ
ッチ１７、前記数値表示部１６にスピ　　　　゛ンドル
３の回転数を表示させるための回転数スイッチ１８、及
び数値表示部１６と割り出し位置表示体１４との表示状
態をホールドするためのホールドスイッチ１９が列設さ
れている。そして、各スイッチ１７．１８．１９の上部
にはそれらの操作状態を確認し得るようにそれぞれ確認
表示体１７ａ　、１８ａ　、１９ａが配設されている。

また、表示部１３の一側下端部には補正手段としてのポ
ジションコントローラ２１が設けられて〜いる。このポ
ジションコントローラ２１は窓孔２２を介して露出する
一対の数字リング２３を備え、各リング２３にはこれを
回転操作するための凹凸の操作部２３ａが一体形成され
ている。このポジションコントローラ２１の上方には、
前記割り出し位置表示体１４の表示位置の補正′を含む
調整モードと、バランス測定モードのいずれか一方を選
択するためのモード選択スイッチ３５、及び調整モード
においてアンバラン発生用のおもりが取着されているか
否かの条件を設定するための条件設定スイッチ３６が設
けらている。そして、調整°モードにおける表示位置補
正データに基づいて、前記ポジションコントローラ２１
の各数字リング２３を適宜量回転操作することにより、
割り出し位置表示体１４の表示位置を１０度の角度単位
で補正できるようになっている。なお、第４図に示す２
０は電源スィッチである。

次に、この実施例のバランス表示装置の電気回路を第５
図に示すブロック図に基づいて説明する。

演算手段、選択手段及び制御手段を含むＣＰＵ　２４に
は装置全体のプログラムを記憶するＲＯＭ２５と、デー
タを格納するデータエリアを有するＲＡＭ２６とが′接
続されている。また、ＣＰＵ２４には入出力インターフ
ェイス２７が接続され、その入力側にはＡ／Ｄコンバー
タ２８及びろ波回路２９を介して前記圧電型加速度ビヅ
チアツプ７が接続されるとともに、前記原点検出センサ
ー１０、ホールドスイッチ１９、ゲイン設定スイッチ１
７、回転数スイッチ１８、ポジションコントローラ２１
、モード選択スイッチ３５及び条件設定スイッチ３６が
それぞれ接続されている。入出力インターフェイス２７
の出力側には前記割り出し位置表示体１４、原点表示体
１５、数値表示部］６及び各確認表示体１７ａ　、１８
ａ　、１９ａが接続されている。なお、前記回転数スイ
ッチ１８が操作されたときには、原点検出センサー１０
から出力される原点パルス間隔に基づき、ＣＰＵ２４が
スピンドル３及び砥石４の回転数を検出し、その値が数
値表示部１６に表示されるようになっている。

前記ろ波回路２９は、第６図に示すように、加速度ピッ
クアップ７の電荷を加速度信号ＳＧ１に電圧変換する電
荷増幅回路３０、振動の感度を可変抵抗Ｒ１により調整
する電圧増幅回路３１、前記加速度信号ＳＧ１を速度信
号ＳＧ２に変換する積分回路３２、必要とする信号を選
別する帯域通過フィルタ（Ｂ、Ｐ、Ｆ、）３３、速度信
号ＳＧ２の増幅率を前記ゲイン設定スイッチ１７の操作
に基づいて切換えるゲイン切換用増幅回路３４の順に接
続構成されている。前記帯域通過フィルタ３３にはＣＰ
Ｕ２４から入出力インターフェイス２７を介して調整信
号ＳＧ３が入力され、同フィルタ３３の中心周波数が前
記原点検出センサー１０とＣＰＵ２４との協働により検
出されたスピンドル３の回転数と同期するように調整さ
れる。

次に、以上のように構成されたバランス表示装置の作用
を説明する。第７．８図はＣＰＵ２４の制御のもとに進
行するプログラムを示すフローチャートであり、第７図
に示すように表示器１２の電源スィッチ２０がＯＮされ
ると、ステップＳ１にて初期設定がなされた後、ステッ
プＳ２で前記モード選択スイッチ３５の操作により調整
モードが設定されたか否かが判断される。そして、調整
モードが設定されなかった場合、すなわち測定モード設
定時にはステップＳ３にて第８図に示すステップ８１５
に進んでバランス測定・表示のための処理が実行される
。

一方、ステップＳ２において調整モードが設定された場
合には、ステップＳ４に進み前記条件設定スイッチ３６
の操作内容が確認される。ここで、作業者は操作順序に
従い、まず砥石４におもりを取付けない状態でスピンド
ル３を回転させるため、このとき条件設定スイッチ３６
がおもり有りの位置に切換えられていた場合には、ステ
ップＳ５にて数値表示部１６に操作エラーが表示される
。一方、条件設定スイッチ３６がおもり無しの位置に正
しく操作されていた場合には、ステップＳ６に　　・進
み前記原点検出センサー１０から出力される原点検出パ
ルスのパルス間隔を測定及び比較することによってスピ
ンドル３及び砥石４の回転数が安定状態にあるか否かが
判断される。そして、スピンドル３及び砥石４の回転が
安定すると、ステップＳ７の測定・表示ルーチンに入り
、第８図に基づいて後記するステップ８１５以降の各処
理が実行され、おもり無しの状態におけるスピンドル３
及び砥石４の回転に伴って発生する振動に基づ門これら
回転体３，４のアンバランスの最大値とそれが発生する
位置とが検出され、アンバランスの最大値が数値表示部
１６に表示され、かつアンバランス発生位置の前記割り
出し位置表示体１４が点滅表示される。

次いで、前記した各表示が安定した後、作業者によりホ
ールドスイッチ１９がＯＮされると、ステップＳ８でそ
の操作が確認されて前記表示状態が保持されるとともに
、ステップＳ９でおもり無し時にけるアンバランスの量
と位置、すなわちそのベクトルデータ（第２図に示すＯ
Ａ）がＲＡＭ２６に一時的に記憶される。そして、作業
者はこの状態でスピンドル３及び砥石４の回転をいった
ん停止し、砥石４に基準重量のおもりを原点からの所定
の角度位置（第２図に示すθｏ’）に取付けた後、条件
設定スイッチ３６をおもり有りの位置に切換えて再びス
ピンドル３を回転させる。

引き続き、ステップ８１１にてスピンドル３及び砥石４
の回転が安定したことが確認されると、ステップＳ１２
に進み前記ステップＳ７と同様にしておもり有りの状態
における回転体３，４のアンバランスのベクトル（第２
図に示すＯＢ）が測定・表示される。そして、ステップ
８１３においては、おもり有りのときのベクトルデータ
とおもり無しのときのベクトルデータとに基づき、おも
りによって発生したアンバランスのベクトル（第２図に
示すＱＣ）が算出され、その量が数値表示部１６に表示
されるとともに、その位置（第２図に示すθＣ°の角度
）の割り出し位置表示体１４が表示される。続いて、ス
テップＳ１４にてホールドスイッチ１９のＯＮ操作が確
認されると、前記した表示状態に保持され、その後ステ
ップＳ２へ復帰して調整モードにおける一連の処理が終
了する。

従って、作業者はこのときに点灯表示されている割り出
し位置表示体１４の位置（θｃ’）からおもりの取付位
置（θｏ”）を減算（θＣ°−θ０°）すれば、その結
果をアンバランス表示位置と実際のアンバランス位置と
の間における位相変動値として認識することができる。

それ故、前記ポジションコントローラ２１において前記
位相変動値に相当する角度分だけ数字リング２３を回転
操作すれば、後続して行うバランス測定作業時における
表示器１２の表示位相のずれを解消して、割り出し位置
表示体１４によるアンバランスの表示位置を実際のアン
バランス位置に正確に一致させることができ、表示を見
易くしてバランス取り作業を容易に行うことができる。

次に、第８図のフローチャートに基づき測定モードの作
用について説明する。

前記した表示位置の補正作業が終了し、モード選択スイ
ッチ３５の操作により測定モードが設定された場合には
、前記ステップＳ２の結果がＮ。

となってステップ８１５に進み前記回転数スイッチ１８
の操作が確認される。同スイッチ１８の操作により回転
数表示モードが選択されると、ステップ８１６にて原点
検出センサー１０が出力する原点検出パルスのパルス間
隔に基づきスピンドル３の回転数が検出され、ステップ
Ｓ１７でその値が数値表示部１６に表示された後、ステ
ップｓ１５に復帰する。

一方、回転数スイッチ１８が操作されないことにより、
ステップＳ１５において振れ量表示モードが設定された
場合には、ステップｓ１８にて前記高、中、低の各ゲイ
ン設定スイッチ１７のうちのいずれか１つＯＮ操作に基
づき、前記加速度ピックアップ７が出力した信号の増幅
率が設定されるとともに、ステップ８１９で操作された
ゲイン設定スイッチ１７と対応する確認表示体１７ａが
点灯される。

ステップＳ２０，２１では、原点検出センサー１０から
出力される原点検出パルスのパルス間隔を測定及び比較
することによってスピンドル３及び砥石４の回転数が検
出されるとともに、その回転が安定状態であるか否かが
判別される。そして、ステップＳ２２において、前記ろ
波回路２９の帯域通過フィルタ３３の中心周波数がステ
ップＳ２１にて検出されたスピンドル３の回転数と同期
するように調整される。

ステップ８２３にて原点検出センサー１０により砥石４
の原点位置が検出されると、ステップ８２４〜８２７に
おいて砥石４が一回転する間に前記Ａ／Ｄコンバータ２
８で処理できる限れのデータ数、あるいは割り出し位置
表示体１４の数と一致する３６個の振れ量が検出され、
かつそれらのデータがＲＡＭ２６に格納される。そして
、ステップ３２６で原点位置が検出されると、ステップ
Ｓ２８に進み検出した振れ量データの総数を１０度ごと
の割り出し位置数すなわち３６で分割した後、ステップ
Ｓ２９において各割り出し位置ごとの振れ量データを合
計して、その値をデータ数により割って一時平均撮れ量
データを算出する。そして、この算出された各割り出し
位置ごとの一時平均振れ量データはステップＳ３０でＲ
ＡＭ２６のデータエリア内に格納される。

ステップ８３１では前記振れ量データの検出及び格納処
理が予め設定した所定の回転数を繰返したか否かが判断
され、ＮｏであればステップＳ３２でステップ８２３へ
復帰し、ＹＥＳであればステップＳ３３に進んで各回転
ごとの一時平均振れ量データをＲＡＭ２６から読み出し
、それらの値を合計して設定回転数で割ることにより各
割り出し位置ごとの２次平均振れ量データが算出される
。

そして、算出された２次平均振れ量データはステップＳ
３４においてＲＡＭ２６内に各割り出し位−置ごとに格
納される。

ステップＳ３５では前記２次平均振れ量データを比較す
ることにより、最大撮れ量データとそれが発生する割り
出し位置とが選出される。ステップＳ３６では前記ポジ
ションコントローラ２１の操作によって補正されたデー
タに基づいて最大振れ量が発生した割り出し位置の補正
がなされる。

ステップ８３７では最大振れ量データが前記振れ日表示
部１６にて表示できる数値に換算される。１ステツプ３
３８では、前記最大振れ量が基準値以上であるか否かが
判別され、基準値以上であればステップ８３９に進み、
振れ日表示部１６にその最大振れ量が表示されるととも
に、前記補正された最大振れ量発生位置に対応する割り
出し位置表示体１４が点滅表示される。なお、このどき
、最大振れ量発生位置の表示体１４だけでなく、これを
中心として所定範囲内において隣接する他の表示体１４
も表示される。ただし、他の表示体１４が点灯表示であ
るのに対し、中心の表示体１４は点滅表示であるため、
最大振れ量発生位置の確認が容易である。

次いで、ステップ４０でホールドスイッチ１９のＯＮ操
作が確認されると、前記表示状態が保持され、かつその
保持状態が確認表示体１９ａにより点灯表示される。又
、同スイッチ１９がＯＮされていなければ、ステップ８
４１でステップＳ２へ復帰して前記した各動作を繰返す
。

一方、ステップ８３８において最大振れ量が基準値以上
でなければ、すなわちス、ビンドル３及び砥石４のバラ
ンスがとれた状態であると判断された場合には、ステッ
プＳ４２に進みバランスとり作業が終了したことを表示
するｒＧＯＯＤＪの文字が撮れ日表示部１６に表示され
、その後前記ステップＳ４０へ進む。

なお、前記ステップ８３７における数値換算は、先行ス
テップでの算出データに基づき、これをｍ　　　′′ｒ
　　（質量Ｘ半径）、加速度、速度、変位又は基　　　
：準振れ量を基にした相対値等に換算することによ　　
　□って実施することができる。

また、前記実施例の構成よりなるバランス表示装置によ
ば、第２図においてベクトルｏｃは重さＷのおもりによ
る表示位置を示すのみならず、そのおもりの表示上の振
れ量をも示しているため、その振れ量とおもりの実際の
重さＷとの比率を求めることにより、この比率に基づい
て回転体の振れ量を重量換算することができる。従って
、その換算された重量のバランスピース（おもり）を、
表示された割り出し位置表示体１４と対応する回転体の
角度位置に取付けることにより、回転体のアンバランス
を容易に解消することができる。

さらに、第４図に示すように、表示器１２上の割り出し
位置表示体１４は時計方向に進む程角度が大きくなるよ
うに配列されているが、研削盤等のスピンドル３の回転
方向は機種によって相違する。この場合には、表示器１
２に回転方向切換スイッチを設け、回転体の回転方向に
応じて同スイッチを選択操作すれば、データの収集条件
が同一となって、１つのバランス表示装置により回転方
向が異なる多種類の回転体のバランス取り作業を支障な
く行うことができる。

発明の効果 以上詳述したように、この発明によれば補正手段により
アンバランスの表示位置を回転体の実際のアンバランス
位置へ容易に補正することができるので、表示が見やす
くなってバランス取り作業を簡単かつ正確に行うことが
できるという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の構成を示すブロック図、第２図は作
用説明図、第３図は平面研削盤の側面図、第４図はこの
発明を具体化した一実施例を示すバランス表示装置の正
面図、第５図はその電気回路を示すブロック図、第６図
はる波回路の構成を示す電気回路図、第７．８図はそれ
ぞれ作用を示′すフローチャート図である。 フレーム１、回転体としてのスピンドル３、砥石４、振
動検出手段としての加速度ピックアップ７、原点検出セ
ンサー１０、表示器１２、割り出し位置表示体１４、振
れ量表示部１６、演算手段。 選択手段及び制御手段を含むＣＰＬＪ２４、ＲＯＭ２５
、ＲＡＭ２６、補正手段としてのポジションコントロー
ラ２１゜

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 回転体（３、４）のアンバランスによって生じる振動を
   検出する振動検出手段（７）と、 回転体（３、４）の原点位置を検出する原点検出手段（
   １０）と、 前記振動検出手段（７）からの信号に基づき前記原点位
   置を基準とした複数の割り出し位置ごとの振れ量をそれ
   ぞれ演算する演算手段（２４）と、前記各割り出し位置
   に対応する複数の表示体（１４）を備えた表示器（１２
   ）と、 前記振れ量演算値のうち最大値と対応する割り出し位置
   を選択する選択手段（２４）と、 その選択された割り出し位置を位相変動値に基づいて補
   正する補正手段（２１）と、 その補正された割り出し位置に対応する前記表示体（１
   ４）を表示させる制御手段（２４）とから構成したこと
   を特徴とする回転体のバランス表示装置。