WO2023145279A1 - オートバランサ - Google Patents

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WO2023145279A1
WO2023145279A1 PCT/JP2022/045623 JP2022045623W WO2023145279A1 WO 2023145279 A1 WO2023145279 A1 WO 2023145279A1 JP 2022045623 W JP2022045623 W JP 2022045623W WO 2023145279 A1 WO2023145279 A1 WO 2023145279A1
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stator
balance
rotor
outer peripheral
peripheral surface
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Inventor
ケルビン ウォルトリング
ウィリアム カーネン
ジョセフ キャンフィールド
ジェレミー ローズ
Original Assignee
株式会社東京精密
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M1/00—Testing static or dynamic balance of machines or structures
    • G01M1/30—Compensating unbalance
    • G01M1/36—Compensating unbalance by adjusting position of masses built-in the body to be tested

Definitions

  • the present invention relates to an autobalancer that corrects the imbalance of a rotating body.
  • a grinding device that grinds a workpiece with a disk-shaped grinding wheel (rotating body) that is rotated at high speed by a spindle.
  • the grinding apparatus is provided with an auto balancer capable of automatically correcting the imbalance of the grinding wheel during high-speed rotation (see Patent Document 1).
  • the auto balancer has a balance head that is connected to the grinding wheel and rotates integrally with the grinding wheel, and a stator (also called a sender) that transmits the drive power and drive command for the balance head input from the controller to the balance head. , provided.
  • the balance head corrects the unbalance of the grinding wheel by moving a plurality of balance weights within the balance head based on drive power and drive commands input from the stator.
  • the stator described in Patent Literature 2 includes a transmitter and stator coils capable of wirelessly transmitting drive power and drive commands.
  • the stator is arranged to face the front end face of the balance head, which is opposite to the rear end face of the balance head which is connected to the grinding wheel.
  • a rotor is provided on the front end surface of the balance head described in Patent Document 2.
  • the rotor is provided with rotor coils and a receiving circuit for receiving drive power and drive commands wirelessly transmitted from the stator.
  • the driving power and the driving command can be wirelessly transmitted from the stator to the balance head without connecting the stator to the balance head.
  • the balance head and stator are arranged in series along the axial direction of a rotating shaft that rotates a rotating body such as a grinding wheel.
  • the balance head and the stator are arranged to face each other so as to overlap each other in series in the thickness direction.
  • the length of the autobalancer in the axial direction of the rotating shaft is increased (thickness is increased), and it becomes necessary to secure an installation space for the autobalancer within the grinding apparatus.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and it is an object of the present invention to provide an autobalancer in which the length of the rotating shaft in the axial direction is shorter than conventional ones.
  • An autobalancer for achieving the object of the present invention is a balance head that rotates integrally with the rotating body about the rotation axis of the rotating body, and is an electric balance correction mechanism that corrects imbalance of the rotating body.
  • a balance head having a cylindrical outer peripheral surface parallel to the rotation axis and a case for housing a balance correction mechanism;
  • a stator having a shape along the circumferential direction of the outer peripheral surface, the stator being electrically connected to a controller of the balance head, and a rotor provided at a position facing the stator on the outer peripheral surface and rotating integrally with the balance head.
  • a rotor portion having a shape along the circumferential direction of the outer peripheral surface and electrically connected to the balance correction mechanism; a rotor portion shaped to follow the shape of the rotor electrically connected to the balance correcting mechanism to enable wireless transmission between the stator and the rotor portion.
  • the stator can be loosely fitted to the outer peripheral surface of the case of the balance head, and the rotor portion can be provided on the outer peripheral surface of the case.
  • the stator is formed in a ring shape along the circumferential direction of the outer peripheral surface and loosely fitted to the outer peripheral surface.
  • the rotor portion is formed in a ring shape along the circumferential direction of the outer peripheral surface. This allows wireless transmission between the stator and rotor sections.
  • stator and rotor section face each other in the axial direction of the rotating shaft. This allows wireless transmission between the stator and rotor sections.
  • the stator wirelessly transmits the driving power and the driving command for the balance head output from the controller to the rotor unit, the rotor receives the driving power and the driving command from the stator, A balance correction mechanism operates based on the drive power and drive command received by the rotor section. Thereby, the drive power and the drive command can be transmitted from the stator to the balance head in a non-contact manner.
  • the case is provided with a detection sensor that detects contact of a contacting object with the rotating body, the rotor section wirelessly transmits a detection signal of the detection sensor to the stator, The stator inputs detection signals received from the rotor section to the controller. Thereby, the detection signal can be transmitted from the balance head to the stator in a non-contact manner.
  • the present invention can shorten the length of the autobalancer in the axial direction of the rotating shaft.
  • FIG. 1 is a perspective view of a non-contact balance head and stator
  • FIG. 3 is an exploded perspective view of the balance head and stator shown in FIG. 2
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the balance head and stator shown in FIG. 2 taken along line 4-4
  • FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining the effect of the autobalancer of the present embodiment with respect to the autobalancer of the comparative example
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing an example in which the autobalancer 16 of the present invention is applied to a grinding device 10.
  • the grinding device 10 is used, for example, for grinding a workpiece W, and includes a grinding wheel 12, a spindle 14, and an auto balancer 16.
  • the grinding wheel 12 corresponds to the rotating body of the present invention and is shaped like a disc.
  • the grinding wheel 12 is held by a spindle 14 so as to be rotatable about a rotating shaft 14a.
  • a balance head 20 constituting an auto balancer 16 is connected to the grinding wheel 12 and rotates together with the balance head 20 .
  • the spindle 14 incorporates a motor, and rotates the grinding wheel 12 at high speed around a rotating shaft 14a.
  • the symbol Ax in the drawing indicates the axial direction of the rotating shaft 14a.
  • the symbol ⁇ is the direction around the axis of rotation 14 a , that is, the direction of rotation of grinding wheel 12 and balance head 20 .
  • the auto balancer 16 automatically corrects the imbalance of the grinding wheel 12 rotating at high speed.
  • the autobalancer 16 includes a non-contact balance head 20 and stator 22 , a vibration sensor 24 and a controller 26 .
  • the auto balancer 16 may be provided with a detection sensor for detecting the rotation angle of the balance head 20 (see Patent Document 2 above).
  • the balance head 20 is connected to the grinding wheel 12 via an adapter flange 28. As a result, as described above, the grinding wheel 12 and the balance head 20 rotate integrally in the direction ⁇ around the axis.
  • the balance head 20 operates based on drive power and drive commands that are non-contactly input from the controller 26 via the stator 22 to correct the unbalance of the grinding wheel 12 during high-speed rotation.
  • FIG. 2 is a perspective view of the non-contact balance head 20 and stator 22.
  • FIG. FIG. 3 is an exploded perspective view of balance head 20 and stator 22 shown in FIG.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of balance head 20 and stator 22 shown in FIG. 2 along line 4--4.
  • the balance head 20 includes a case 30, a rotor section 32, a balance correction mechanism 34, an AE sensor 36, and a control board 38.
  • the case 30 is formed in a hollow columnar shape parallel to the axial direction Ax.
  • the case 30 comprises a disc-shaped front end face 30a and a disc-shaped rear end face 30b which are spaced apart in the axial direction Ax and perpendicular to the axial direction Ax, and a cylindrical outer peripheral face 30c parallel to the axial direction Ax. It is
  • the outer peripheral surface 30c connects the peripheral edge portion of the front end surface 30a and the peripheral edge portion of the rear end surface 30b.
  • the outer peripheral surface 30c is configured to be divisible in two in the axial direction Ax.
  • An electric balance correction mechanism 34 is housed in the space inside the case 30 .
  • a control board 38 and an AE sensor 36 are provided in the wall portion forming the rear end face 30b.
  • the balance correction mechanism 34 includes two balance weights 34a and two sets of motor drive mechanisms 34b. Each balance weight 34a is held by a different motor driving mechanism 34b so as to be displaceable in the direction ⁇ around the axis about the axial direction Ax. Each motor drive mechanism 34b is composed of, for example, a motor and a plurality of gears. Each motor drive mechanism 34b receives power supply from the control board 38 and displaces each balance weight 34a in the axial direction ⁇ independently of each other. Note that the balance correction mechanism 34 is not particularly limited to the one shown in the drawing, and various known types can be employed.
  • the AE sensor 36 is an acoustic emission (AE) sensor and corresponds to the detection sensor of the present invention.
  • the AE sensor 36 detects a high-frequency sound generated when the workpiece W, the dresser, or another contact object contacts the grinding wheel 12, and outputs a detection signal of this sound to the control board 38. .
  • the rotor portion 32 is provided on the outer peripheral surface 30c and rotates integrally with the balance head 20 in the direction ⁇ around the axis.
  • the rotor portion 32 is formed in a shape along the circumferential direction (direction ⁇ around the axis) of the outer peripheral surface 30c, more specifically, in a ring shape (flange shape).
  • a rotor coil 32a which is a ring-shaped antenna coil, is provided in the rotor portion 32. As shown in FIG. Although the rotor portion 32 is formed integrally with the case 30 in this embodiment, the rotor portion 32 formed separately from the case 30 may be fixed to the case 30 .
  • the rotor coil 32a is electrically connected to the control board 38, and further electrically connected to the balance correction mechanism 34 and the like through the control board 38.
  • the rotor coil 32a receives driving power wirelessly transmitted (power transmission) from the stator 22, which will be described later, and a drive command for the balance correction mechanism 34 wirelessly transmitted (information transmission) from the stator 22 as well.
  • the rotor coil 32 a wirelessly transmits (information transmits) the detection signal of the AE sensor 36 input from the control board 38 to the stator 22 .
  • the control board 38 has a processor such as a CPU (Central Processing Unit), a power receiving circuit, a power transmission circuit, a reception demodulator, a transmission modulator, and the like, and controls the operation of each part of the balance head 20 and power supply to each part. Control. After converting the drive power (AC power) received by the rotor coil 32a into DC power, the control board 38 supplies this drive power to the balance correction mechanism 34, the AE sensor 36, and the like. The control board 38 also outputs the drive command received by the rotor coil 32 a to the balance correction mechanism 34 . Further, the control board 38 controls the energization of the rotor coil 32 a to wirelessly transmit the detection signal of the AE sensor 36 from the rotor coil 32 a to the stator 22 .
  • a processor such as a CPU (Central Processing Unit), a power receiving circuit, a power transmission circuit, a reception demodulator, a transmission modulator, and the like, and controls the operation of each part of the balance head 20 and power supply
  • the stator 22 is provided separately from the balance head 20.
  • the stator 22 functions as a sender that wirelessly transmits the drive power and drive command for the balance head 20 that are output from the controller 26 to the rotor section 32 . It functions as a receiver that receives and outputs to the controller 26 .
  • the stator 22 includes a stator ring 40 , a transmission/reception control section 42 and a signal cable 44 .
  • the stator ring 40 is formed in a ring shape along the circumferential direction of the outer peripheral surface 30c. Specifically, the inner diameter of the stator ring 40 is formed to be larger than the outer diameter of the outer peripheral surface 30c, and is loosely fitted (with a gap) on the outer peripheral surface 30c. In other words, case 30 is inserted into the space surrounded by stator ring 40 .
  • the stator ring 40 is attached to a fixing portion (for example, a machine guard) (not shown) of the grinding device 10 provided near the grinding wheel 12 so that the stator ring 40 faces the rotor portion 32 in the axial direction Ax. Also, it is fixed at a position close to the rotor portion 32 . This allows wireless transmission between the stator ring 40 and the rotor portion 32 .
  • a stator coil 40a which is a ring-shaped antenna coil, is provided.
  • the stator coil 40a performs wireless transmission of drive power, drive commands, detection signals, etc. with the rotor coil 32a under the control of the transmission/reception control unit 42, which will be described later.
  • the transmission/reception control section 42 is composed of a transmission modulation section (transmitter), a reception demodulation section, and the like.
  • the transmission/reception control unit 42 is electrically connected to the controller 26 via a signal cable 44, and is also electrically connected to the stator coil 40a.
  • the transmission/reception control unit 42 controls the energization of the stator coil 40a based on the drive power input from the controller 26, thereby transferring the drive power to the rotor coil by a known method such as an electromagnetic dielectric method, a magnetic field resonance method, and an electric field resonance method. 32a.
  • the transmission/reception control unit 42 controls energization of the stator coil 40a based on the drive command for the balance head 20 input from the controller 26, thereby wirelessly transmitting the drive command to the rotor unit 32 in a known manner. Thereby, the driving power and the driving command are transmitted from the stator 22 to the balance head 20 in a non-contact manner.
  • the transmission/reception control unit 42 outputs to the controller 26 the detection signal of the AE sensor 36 that is transmitted from the rotor coil 32a to the stator coil 40a in a non-contact manner.
  • the vibration sensor 24 is attached to the spindle 14. Also, the vibration sensor 24 is connected to the controller 26 via a signal cable 50 . The vibration sensor 24 detects low-frequency vibration that appears in the spindle 14 due to unbalance of the grinding wheel 12 rotated at high speed by the spindle 14 and outputs a vibration detection signal to the controller 26 .
  • the controller 26 centrally controls the supply of drive power to the balance head 20, the drive of the balance head 20, and the vibration detection by the vibration sensor 24.
  • the controller 26 outputs drive power for the balance head 20 to the transmission/reception control unit 42 while the spindle 14 is rotating the grinding wheel 12 . While the drive power is being input from the controller 26, the transmission/reception control unit 42 controls the energization of the stator coil 40a to wirelessly transmit the drive power from the stator coil 40a to the rotor coil 32a. The drive power received by the rotor coil 32 a is supplied to each part of the balance head 20 via the control board 38 . As a result, the balance head 20 and the AE sensor 36 are activated.
  • the AE sensor 36 starts acoustic detection and continuously outputs acoustic detection signals to the control board 38 .
  • the control board 38 controls the energization of the rotor coil 32a based on the sound detection signal. is wirelessly transmitted.
  • the acoustic detection signal received by the stator coil 40 a is output to the controller 26 by the transmission/reception control section 42 . Thereby, the controller 26 can detect that the workpiece W or the like has come into contact with the grinding wheel 12 based on the sound detection signal.
  • the controller 26 operates the vibration sensor 24 while the spindle 14 is rotating the grinding wheel 12 .
  • vibration detection signals are continuously input from the vibration sensor 24 to the controller 26 .
  • the controller 26 determines the placement of each balance weight 34a within the balance correction mechanism 34 capable of correcting the imbalance of the grinding wheel 12 by a known method.
  • the controller 26 generates a drive command for driving the balance correction mechanism 34 and outputs this drive command to the transmission/reception control unit 42 each time the placement of each balance weight 34a is determined.
  • the transmission/reception control unit 42 controls energization of the stator coil 40a to wirelessly transmit the drive command from the stator coil 40a to the rotor coil 32a.
  • the drive command received by the rotor coil 32 a is input to the balance correction mechanism 34 via the control board 38 .
  • the imbalance of the grinding wheel 12 during high-speed rotation is corrected by driving the balance correction mechanism 34 according to the drive command.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining the effect of the autobalancer 16 of this embodiment on the autobalancer 100 of the comparative example.
  • the autobalancer 100 of the comparative example includes a balance head 102 and a stator 104, and a rotor 106 is provided on the front end surface of the balance head 102 via an adapter 102a. Furthermore, a stator 104 is arranged at a position facing this rotor 106 .
  • the balance head 102, the adapter 102a, the rotor 106, and the stator 104 are arranged in series along the axial direction Ax, the length LA of the autobalancer 100 becomes long.
  • the stator 22 is provided with a ring-shaped stator ring 40, and the stator ring 40 is loosely fitted on the outer peripheral surface 30c of the balance head 20, so that the rotor portion 32 is It can be formed on the outer peripheral surface 30c and further eliminates the need for the adapter 102a of the comparative example.
  • the length LB in the axial direction Ax of the entire autobalancer 16 becomes equal to the length in the axial direction Ax of only the balance head 20, and the length in the axial direction Ax can be significantly shortened compared to the comparative example. .
  • the installation space of the auto balancer 16 in the grinding apparatus 10 can be saved. Further, since the auto balancer 16 is installed in the grinding device 10, the case for housing the grinding wheel 12 does not need to be improved.
  • the outer peripheral surface 30c of the case 30 is formed in a cylindrical shape. It may be formed in a cylindrical shape other than the above.
  • the rotor portion 32 (rotor coil 32a) and the stator ring 40 (stator coil 40a) are each formed in a ring shape. If possible, it may be formed in a shape other than a ring shape such as a quadrangular ring (polygonal ring).
  • the rotor portion 32 and the stator ring 40 are each formed in a ring shape. Instead, it may be formed, for example, in the shape of an arc or in the shape of a half ring. In order to always enable wireless transmission of driving power and the like between the rotor portion 32 and the stator ring 40, either one of the rotor portion 32 and the stator ring 40 may be formed in a ring shape. desirable.
  • the rotor portion 32 is provided on the outer peripheral surface 30c and at a position facing the stator ring 40 in the axial direction Ax. , that is, the region surrounded by the stator ring 40 in the outer peripheral surface 30c.
  • the auto balancer 16 that corrects the unbalance of the grinding wheel 12 of the grinding device 10 was described as an example.
  • the present invention can also be applied to an autobalancer used for correction.
  • the present invention can also be applied to correct imbalance of various rotating bodies in fields other than semiconductor manufacturing equipment.

Abstract

従来よりも回転軸の軸方向における長さが短くなるオートバランサを提供する。オートバランサは、回転体の回転軸を中心として回転体と一体に回転するバランスヘッドであって、回転体のアンバランスを修正する電動型のバランス修正機構と、回転軸に平行な筒状の外周面を有し且つバランス修正機構を収納するケースと、を有するバランスヘッドと、バランスヘッドとは別体に設けられ、外周面に対して隙間をあけた状態で外周面の周方向に沿う形状を有するステータであって、バランスヘッドのコントローラに電気的に接続されたステータと、外周面上においてステータに対向する位置に設けられ、バランスヘッドと一体に回転するロータ部であって、外周面の周方向に沿う形状を有し且つバランス修正機構に電気的に接続されたロータ部と、を備え、ステータとロータとの間で無線伝送が可能である。

Description

オートバランサ
　本発明は、回転体のアンバランスを修正するオートバランサに関する。
　スピンドルによって高速回転される円盤状の研削砥石（回転体）によって被加工物を研削加工する研削装置が知られている。研削装置には、高速回転中の研削砥石のアンバランスを自動で修正可能なオートバランサが設けられている（特許文献１参照）。オートバランサは、研削砥石に連結され且つこの研削砥石と一体に回転するバランスヘッドと、コントローラから入力されたバランスヘッドの駆動電力及び駆動指令をバランスヘッドに対して伝送するステータ（センダーともいう）と、を備える。バランスヘッドは、ステータから入力された駆動電力及び駆動指令に基づき、バランスヘッド内の複数のバランスウェイトを移動させることで、研削砥石のアンバランスを修正する。
　このようなオートバランサとして、非接触式のバランスヘッド及びステータを備えるものが知られている（特許文献２参照）。特許文献２に記載のステータは、駆動電力及び駆動指令を無線伝送可能なトランスミッタ及びステータコイルを備える。このステータは、バランスヘッドの研削砥石に連結される側の後端面とは反対側の前端面に対して対向配置される。また、特許文献２に記載のバランスヘッドの前端面にはロータが設けられている。ロータには、ステータから無線伝送された駆動電力及び駆動指令を受信するためのロータコイル及び受信回路が設けられている。これにより、バランスヘッドに対してステータを連結させることなく、ステータからバランスヘッドに対して駆動電力及び駆動指令を無線伝送することができる。
特開２００１－２３２５６３号公報 特開２０１１－９５１６３号公報
　しかしながら、従来のオートバランサにおいて非接触式のバランスヘッド及びステータを備えたものでは、研削砥石などの回転体を回転させる回転軸の軸方向に沿って、バランスヘッドとステータとが直列配置される構成が採用されている。すなわち、バランスヘッドとステータとが互いの厚み方向に直列的に重なり合うように対向配置される。その結果、回転軸の軸方向におけるオートバランサの長さが長く（厚みが厚く）なるため、研削装置内でのオートバランサの設置スペースを確保する必要が生じる。また、研削装置内にオートバランサを設置するために、研削砥石などの回転体を収納するケースの改良が必要となる。
　本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、従来よりも回転軸の軸方向における長さが短くなるオートバランサを提供することを目的とする。
　本発明の目的を達成するためのオートバランサは、回転体の回転軸を中心として回転体と一体に回転するバランスヘッドであって、回転体のアンバランスを修正する電動型のバランス修正機構と、回転軸に平行な筒状の外周面を有し且つバランス修正機構を収納するケースと、を有するバランスヘッドと、バランスヘッドとは別体に設けられ、外周面に対して隙間をあけた状態で外周面の周方向に沿う形状を有するステータであって、バランスヘッドのコントローラに電気的に接続されたステータと、外周面上においてステータに対向する位置に設けられ、バランスヘッドと一体に回転するロータ部であって、外周面の周方向に沿う形状を有し且つバランス修正機構に電気的に接続されたロータ部と、外周面上においてステータに対向する位置に設けられ、且つ外周面の周方向に沿う形状のロータ部であって、バランス修正機構に電気的に接続されたロータと、を備え、ステータとロータ部との間で無線伝送が可能である。
　このオートバランサによれば、バランスヘッドのケースの外周面に対してステータを遊嵌させることができ、さらに、ロータ部をケースの外周面上に設けることができる。
　本発明の他の態様に係るオートバランサにおいて、ステータが、外周面の周方向に沿ってリング状に形成されており、外周面に対して遊嵌されている。これにより、回転軸の軸方向におけるオートバランサの長さを短くすることができる。
　本発明の他の態様に係るオートバランサにおいて、ロータ部が、外周面の周方向に沿ってリング状に形成されている。これにより、ステータとロータ部との間での無線伝送が可能になる。
　本発明の他の態様に係るオートバランサにおいて、ステータ及びロータ部が、回転軸の軸方向において互いに対向している。これにより、ステータとロータ部との間での無線伝送が可能になる。
　本発明の他の態様に係るオートバランサにおいて、ステータが、コントローラから出力されたバランスヘッドの駆動電力及び駆動指令をロータ部へ無線伝送し、ロータが、ステータから駆動電力及び駆動指令を受信し、バランス修正機構が、ロータ部が受信した駆動電力及び駆動指令に基づき作動する。これにより、ステータからバランスヘッドに対して非接触で駆動電力及び駆動指令を伝送することができる。
　本発明の他の態様に係るオートバランサにおいて、ケースに設けられ、回転体への被接触物の接触を検知する検知センサを備え、ロータ部が、検知センサの検出信号をステータへ無線伝送し、ステータが、ロータ部から受信した検出信号をコントローラに入力する。これにより、バランスヘッドからステータに対して非接触で検出信号を伝送することができる。
　本発明は、回転軸の軸方向におけるオートバランサの長さを短くすることができる。
オートバランサを研削装置に適用させた例を示す概要図である。 非接触型のバランスヘッド及びステータの斜視図である。 図２に示したバランスヘッド及びステータの分解斜視図である。 図２に示したバランスヘッド及びステータの４－４線に沿う断面図である。 比較例のオートバランサに対する本実施形態のオートバランサの効果を説明するための説明図である。
　図１は、本発明のオートバランサ１６を研削装置１０に適用させた例を示す概要図である。なお、研削装置１０についてはその要部のみを示す。
　図１に示すように、研削装置１０は、例えば、被加工物Ｗの研削加工に用いられるものであり、研削砥石１２と、スピンドル１４と、オートバランサ１６と、を備える。
　研削砥石１２は、本発明の回転体に相当するものであり、円盤状に形成されている。この研削砥石１２は、回転軸１４ａを中心として回転自在にスピンドル１４に保持されている。また、研削砥石１２には、オートバランサ１６を構成するバランスヘッド２０が連結されており、このバランスヘッド２０と一体に回転する。
　スピンドル１４は、モータを内蔵しており、回転軸１４ａを中心として研削砥石１２を高速回転させる。なお、図中の符号Ａｘは回転軸１４ａの軸方向である。また、符号θは回転軸１４ａの軸周り方向、すなわち研削砥石１２及びバランスヘッド２０の回転方向である。
　オートバランサ１６は、高速回転する研削砥石１２のアンバランスを自動修正する。このオートバランサ１６は、非接触型のバランスヘッド２０及びステータ２２と、振動センサ２４と、コントローラ２６と、を備える。なお、図示は省略するが、オートバランサ１６に、バランスヘッド２０の回転角度（上記特許文献２参照）を検出する検出センサが設けられていてもよい。
　バランスヘッド２０は、アダプターフランジ２８を介して研削砥石１２に連結されている。これにより、既述の通り、研削砥石１２及びバランスヘッド２０が一体に軸周り方向θに回転する。バランスヘッド２０は、コントローラ２６からステータ２２を介して非接触で入力された駆動電力及び駆動指令に基づき作動して、高速回転中の研削砥石１２のアンバランスを修正する。
　図２は、非接触型のバランスヘッド２０及びステータ２２の斜視図である。図３は、図２に示したバランスヘッド２０及びステータ２２の分解斜視図である。図４は、図２に示したバランスヘッド２０及びステータ２２の４－４線に沿う断面図である。
　図２から図４に示すように、バランスヘッド２０は、ケース３０と、ロータ部３２と、バランス修正機構３４と、ＡＥセンサ３６と、制御基板３８と、を備える。
　ケース３０は、軸方向Ａｘに平行な中空円柱状に形成されている。このケース３０は、軸方向Ａｘに間隔をあけて設けられ且つ軸方向Ａｘに垂直な円盤状の前端面３０ａ及び後端面３０ｂと、軸方向Ａｘに平行な円筒状の外周面３０ｃと、により構成されている。外周面３０ｃは、前端面３０ａの周縁部と後端面３０ｂの周縁部とを接続している。また、外周面３０ｃは軸方向Ａｘにおいて２分割可能に構成されている。
　ケース３０の内側の空間には、電動型のバランス修正機構３４が収納されている。また、後端面３０ｂを形成する壁部内には、制御基板３８及びＡＥセンサ３６が設けられている。
　バランス修正機構３４は、２個のバランスウェイト３４ａと、２組のモータ駆動機構３４ｂと、を備える。各バランスウェイト３４ａは、それぞれ異なるモータ駆動機構３４ｂによって、軸方向Ａｘを中心として軸周り方向θに変位自在に保持されている。各モータ駆動機構３４ｂは、例えばモータと複数のギヤとにより構成されている。各モータ駆動機構３４ｂは、制御基板３８からの電力供給を受けて、各バランスウェイト３４ａを互いに独立して軸周り方向θに変位させる。なお、バランス修正機構３４は、図中に示したものに特に限定はされず、公知の各種タイプを採用可能である。
　ＡＥセンサ３６は、アコースティックエミッション（Acoustic Emission：ＡＥ）センサであり、本発明の検知センサに相当する。ＡＥセンサ３６は、研削砥石１２に対して被加工物Ｗ、ドレッサ、或いは他の被接触物が接触した場合に生じる高周波域の音響を検出し、この音響の検出信号を制御基板３８へ出力する。
　ロータ部３２は、外周面３０ｃ上に設けられており、バランスヘッド２０と一体に軸周り方向θに回転する。ロータ部３２は、外周面３０ｃの周方向（軸周り方向θ）に沿う形状、より具体的にはリング状（フランジ状）に形成されている。このロータ部３２内には、リング状のアンテナコイルであるロータコイル３２ａが設けられている。なお、本実施形態では、ロータ部３２がケース３０に一体形成されているが、ケース３０とは別体に形成されたロータ部３２をケース３０に固定してもよい。
　ロータコイル３２ａは、制御基板３８に電気的に接続されており、さらにこの制御基板３８を介してバランス修正機構３４等に電気的に接続されている。ロータコイル３２ａは、後述のステータ２２から無線伝送（電力伝送）された駆動電力と、同じくステータ２２から無線伝送（情報伝送）されたバランス修正機構３４の駆動指令と、を受信する。また逆に、ロータコイル３２ａは、制御基板３８から入力されたＡＥセンサ３６の検出信号をステータ２２へ無線伝送（情報伝送）する。
　制御基板３８は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などのプロセッサー、受電回路、送電回路、受信復調部、及び送信変調部などを有しており、バランスヘッド２０の各部の動作及び各部への電力供給を制御する。制御基板３８は、ロータコイル３２ａが受信した駆動電力（交流電力）を直流電力に変換した後、この駆動電力をバランス修正機構３４及びＡＥセンサ３６等に供給する。また、制御基板３８は、ロータコイル３２ａが受信した駆動指令をバランス修正機構３４に出力する。さらに、制御基板３８は、ロータコイル３２ａに対する通電を制御して、ＡＥセンサ３６の検出信号をロータコイル３２ａからステータ２２に対して無線伝送させる。
　ステータ２２は、バランスヘッド２０とは別体に設けられている。ステータ２２は、コントローラ２６から出力されたバランスヘッド２０の駆動電力及び駆動指令をロータ部３２に無線伝送するセンダーとして機能すると共に、逆にロータ部３２から無線伝送されたＡＥセンサ３６の検出信号を受信してコントローラ２６に出力するレシーバーとして機能する。このステータ２２は、ステータリング４０と、送受信制御部４２と、信号ケーブル４４と、を備える。
　ステータリング４０は、外周面３０ｃの周方向に沿ったリング状に形成されている。具体的にはステータリング４０は、その内径が外周面３０ｃの外径よりも大径に形成されており、外周面３０ｃに対して遊嵌（隙間をあけた状態で外嵌）されている。換言すると、ケース３０が、ステータリング４０により囲まれる空間内に挿通されている。そして、ステータリング４０は、研削砥石１２の近傍に設けられた研削装置１０の不図示の固定部（例えば機械ガード）に取り付けられることにより、軸方向Ａｘにおいてロータ部３２に対向する位置であって且つこのロータ部３２に近接する位置に固定されている。これにより、ステータリング４０とロータ部３２との間で無線伝送が可能になる。このステータリング４０内には、リング状のアンテナコイルであるステータコイル４０ａが設けられている。
　ステータコイル４０ａは、後述の送受信制御部４２の制御の下、ロータコイル３２ａとの間での駆動電力、駆動指令、及び検出信号等の無線伝送を行う。
　送受信制御部４２は、送信変調部（トランスミッタ）及び受信復調部などより構成されている。送受信制御部４２は、信号ケーブル４４を介してコントローラ２６に電気的に接続され、且つステータコイル４０ａに対しても電気的に接続されている。
　送受信制御部４２は、コントローラ２６から入力された駆動電力に基づきステータコイル４０ａの通電を制御することで、電磁誘電方式、磁界共鳴方式、及び電界共鳴方式等の公知の方式で駆動電力をロータコイル３２ａへ無線伝送する。また、送受信制御部４２は、コントローラ２６から入力されたバランスヘッド２０の駆動指令に基づきステータコイル４０ａの通電を制御することで、公知の方式で駆動指令をロータ部３２へ無線伝送する。これにより、ステータ２２からバランスヘッド２０に対して非接触で駆動電力及び駆動指令が伝送される。
　さらに、送受信制御部４２は、ロータコイル３２ａからステータコイル４０ａに対して非接触で伝送されたＡＥセンサ３６の検出信号をコントローラ２６へ出力する。
　図１に戻って、振動センサ２４は、スピンドル１４に取り付けられている。また、振動センサ２４は、信号ケーブル５０を介してコントローラ２６に接続されている。振動センサ２４は、スピンドル１４により高速回転される研削砥石１２のアンバランスに起因してこのスピンドル１４に現れる低周波域の振動を検出して、振動検出信号をコントローラ２６へ出力する。
　コントローラ２６は、バランスヘッド２０への駆動電力の供給と、バランスヘッド２０の駆動と、振動センサ２４による振動検出と、を統括制御する。
　コントローラ２６は、スピンドル１４による研削砥石１２の回転駆動が行われている間、バランスヘッド２０の駆動電力を送受信制御部４２へ出力する。そして、送受信制御部４２は、コントローラ２６から駆動電力が入力されている間、ステータコイル４０ａの通電を制御して、ステータコイル４０ａからロータコイル３２ａに対する駆動電力の無線伝送を実行する。ロータコイル３２ａが受信した駆動電力は、制御基板３８を経てバランスヘッド２０の各部に供給される。その結果、バランスヘッド２０及びＡＥセンサ３６が作動状態になる。
　次いで、ＡＥセンサ３６が、音響検出を開始して音響検出信号を制御基板３８へ連続的に出力する。そして、制御基板３８が、ＡＥセンサ３６から音響検出信号が入力されている間、音響検出信号に基づきロータコイル３２ａの通電を制御することで、ロータコイル３２ａからステータコイル４０ａに対して音響検出信号が無線伝送される。ステータコイル４０ａにより受信された音響検出信号は、送受信制御部４２によってコントローラ２６へ出力される。これにより、コントローラ２６は、音響検出信号に基づき研削砥石１２に被加工物Ｗ等が接触したことを検知できる。
　また、コントローラ２６は、スピンドル１４による研削砥石１２の回転駆動が行われている間、振動センサ２４を作動させる。これにより、振動センサ２４からコントローラ２６に対して振動検出信号が連続的に入力される。コントローラ２６は、振動センサ２４から振動検出信号が入力されるごとに、公知の方法で研削砥石１２のアンバランスを修正可能なバランス修正機構３４内の各バランスウェイト３４ａの配置を決定する。
　次いで、コントローラ２６は、各バランスウェイト３４ａの配置を決定するごとに、バランス修正機構３４の駆動用の駆動指令を生成し、この駆動指令を送受信制御部４２へ出力する。そして、送受信制御部４２は、コントローラ２６から駆動指令が入力されるごとに、ステータコイル４０ａの通電を制御して、ステータコイル４０ａからロータコイル３２ａに対する駆動指令の無線伝送を実行する。ロータコイル３２ａが受信した駆動指令は、制御基板３８を経てバランス修正機構３４に入力される。その結果、バランス修正機構３４が駆動指令に従って駆動することで、高速回転中の研削砥石１２のアンバランスが補正される。
　図５は、比較例のオートバランサ１００に対する本実施形態のオートバランサ１６の効果を説明するための説明図である。図５に示すように、比較例のオートバランサ１００は、バランスヘッド１０２とステータ１０４とを備えており、バランスヘッド１０２の前端面にはアダプタ１０２ａを介してロータ１０６が設けられる。さらに、このロータ１０６に対向する位置にステータ１０４が配置される。その結果、軸方向Ａｘに沿ってバランスヘッド１０２、アダプタ１０２ａ、ロータ１０６、及びステータ１０４が直列的に配置されるので、オートバランサ１００の長さＬＡが長くなってしまう。
　これに対して本実施形態のオートバランサ１６は、ステータ２２にリング状のステータリング４０を設け、このステータリング４０をバランスヘッド２０の外周面３０ｃに対して遊嵌させることで、ロータ部３２を外周面３０ｃ上に形成することができ、さらに比較例のアダプタ１０２ａが不要になる。その結果、オートバランサ１６の全体の軸方向Ａｘの長さＬＢは、バランスヘッド２０のみの軸方向Ａｘの長さと等しくなり、比較例よりも軸方向Ａｘの長さを大幅に短くすることができる。これにより、研削装置１０内のオートバランサ１６の設置スペースを省スペース化できる。また、研削装置１０内にオートバランサ１６を設置するために、研削砥石１２を収納するケースの改良が不要になる。
　上記実施形態では、ケース３０の外周面３０ｃが円筒状に形成されているが、ステータリング４０により囲まれる空間内でケース３０が軸周り方向θに回転可能であれば、外周面３０ｃが円筒状以外の筒状に形成されていてもよい。また、上記実施形態では、ロータ部３２（ロータコイル３２ａ）とステータリング４０（ステータコイル４０ａ）とがそれぞれリング状に形成されているが、ロータコイル３２ａとステータコイル４０ａとの間での無線伝送が可能であれば、四角環状（多角環状）などのリング状以外の形状に形成されていてもよい。
　上記実施形態では、ロータ部３２及びステータリング４０がそれぞれリング状に形成されているが、外周面３０ｃの周方向（軸周り方向θ）に沿う形状であれば、リング状に限定されるものではなく、例えば円弧状或いは半リング状に形成されていてもよい。なお、ロータ部３２とステータリング４０との間での駆動電力等の無線伝送を常時可能にするためには、ロータ部３２及びステータリング４０のいずれか一方がリング状に形成されていることが望ましい。
　上記実施形態では、ロータ部３２が外周面３０ｃ上で且つステータリング４０に対して軸方向Ａｘに対向する位置に設けられているが、例えば、ロータ部３２を外周面３０ｃ上で且つステータリング４０の内周面に対向する位置、すなわち外周面３０ｃの中でステータリング４０に囲まれる領域に形成してもよい。
　上記実施形態では、研削装置１０の研削砥石１２のアンバランスを修正するオートバランサ１６を例に挙げて説明したが、研削装置１０以外の半導体製造装置に設けられている各種回転体のアンバランスの修正に用いられるオートバランサに対しても本発明を適用可能である。さらに、半導体製造装置以外の分野において各種回転体のアンバランスを修正する場合においても本発明を適用可能である。
１０　研削装置
１２　研削砥石
１４　スピンドル
１４ａ　回転軸
１６　オートバランサ
２０　バランスヘッド
２２　ステータ
２４　振動センサ
２６　コントローラ
２８　アダプターフランジ
３０　ケース
３０ａ　前端面
３０ｂ　後端面
３０ｃ　外周面
３２　ロータ部
３２ａ　ロータコイル
３４　バランス修正機構
３４ａ　バランスウェイト
３４ｂ　モータ駆動機構
３６　ＡＥセンサ
３８　制御基板
４０　ステータリング
４０ａ　ステータコイル
４２　送受信制御部
４４，５０　信号ケーブル
１００　オートバランサ
１０２　バランスヘッド
１０２ａ　アダプタ
１０４　ステータ
１０６　ロータ
Ａｘ　軸方向
θ　軸周り方向
Ｗ　被加工物

Claims (6)

  1. 　回転体の回転軸を中心として前記回転体と一体に回転するバランスヘッドであって、前記回転体のアンバランスを修正する電動型のバランス修正機構と、前記回転軸に平行な筒状の外周面を有し且つ前記バランス修正機構を収納するケースと、を有するバランスヘッドと、
    　前記バランスヘッドとは別体に設けられ、前記外周面に対して隙間をあけた状態で前記外周面の周方向に沿う形状を有するステータであって、前記バランスヘッドのコントローラに電気的に接続されたステータと、
    　前記外周面上において前記ステータに対向する位置に設けられ、前記バランスヘッドと一体に回転するロータ部であって、前記外周面の周方向に沿う形状を有し且つ前記バランス修正機構に電気的に接続されたロータ部と、
    　を備え、
    　前記ステータと前記ロータ部との間で無線伝送が可能であるオートバランサ。
  2. 　前記ステータが、前記外周面の周方向に沿ってリング状に形成されており、前記外周面に対して遊嵌されている請求項１に記載のオートバランサ。
  3. 　前記ロータ部が、前記外周面の周方向に沿ってリング状に形成されている請求項１または２に記載のオートバランサ。
  4. 　前記ステータ及び前記ロータ部が、前記回転軸の軸方向において互いに対向している請求項１から３のいずれか１項に記載のオートバランサ。
  5. 　前記ステータが、前記コントローラから出力された前記バランスヘッドの駆動電力及び駆動指令を前記ロータ部へ無線伝送し、
    　前記ロータ部が、前記ステータから前記駆動電力及び前記駆動指令を受信し、
    　前記バランス修正機構が、前記ロータ部が受信した前記駆動電力及び前記駆動指令に基づき作動する請求項１から４のいずれか１項に記載のオートバランサ。
  6. 　前記ケースに設けられ、前記回転体への被接触物の接触を検知する検知センサを備え、
    　前記ロータ部が、前記検知センサの検出信号を前記ステータへ無線伝送し、
    　前記ステータが、前記ロータ部から受信した前記検出信号を前記コントローラに入力する請求項１から５のいずれか１項に記載のオートバランサ。
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