JPH0631622A - バランス修正装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】回転体のアンバランスを迅速に修正するととも
にコンパクト化を図る。 【構成】回転体の軸線回りに対して、圧電素子２６ａ，
２６ｂの振動によりステータ２４ａ，２４ｂに進行波を
生成し、その進行波によってロータ２７ａ，２７ｂを回
転させる超音波モータ１５ａ，１５ｂを設け、前記ロー
タ２７ａ，２７ｂには、前記回転体６のアンバランスを
修正するためのアンバランス調整部３１ａ，３１ｂを設
けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は回転体のアンバランスを
修正するバランス修正装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の技術として、砥石のアン
バランスを自動修正するため、加圧ポンプに接続された
液体噴射ノズルを砥石の取り付けフランジの軸線の周り
に環設したポケットに対向配置する。そして、前記液体
噴射ノズルから噴射された液体を複数のポケットに選択
的に注入することによって、砥石のアンバランスを修正
する液体式のバランス修正装置が提案されている。

【０００３】しかしながら、液体式のバランス修正装置
では、液体の噴射の追従性に限界があり、この限界によ
り、砥石の回転数は数１０００ｒｐｍから最大１０００
０ｒｐｍに制限されてしまうという問題がある。

【０００４】また、砥石の回転を停止させると液体がポ
ケットから流れ落ち、バランス状態が崩れてしまう。従
って、砥石を回転させる度に、砥石のアンバランスを修
正しなければならないという問題がある。

【０００５】さらに、砥石に対向するように液体噴射ノ
ズルを配置するため、バランス修正装置が大掛かりにな
るという問題がある。この対策として、砥石の取付フラ
ンジにバランス修正用部材を設け、このバランス修正用
部材の一部を除去加工して、砥石のアンバランスを修正
するバランス修正装置が提案されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このバ
ランス修正装置では、砥石フランジ側に除去するための
バランス修正用部材を設ける必要があるばかりか、この
バランス修正用部材を除去する除去装置を外部に設けな
ければならず、装置自体が大型化するという問題があ
る。

【０００７】本発明は上記問題点を解決するためになさ
れたものであって、その目的は、回転体のアンバランス
を迅速に修正するとともに、コンパクト化を図ることが
できるバランス修正装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め、第１の発明においては、回転体の軸線回りに対し
て、圧電素子の振動によりステータに進行波を生成し、
その進行波によってロータを回転させる超音波モータを
設け、前記ロータには、前記回転体のアンバランスを修
正するためのアンバランス調整部を設けたことをその要
旨とする。

【０００９】第２の発明においては、回転体の振動を含
む振動を検出する振動検出器と、前記回転体の原点を検
出する原点検出センサと、前記振動検出器の検出信号及
び原点検出センサの原点信号に基づいて、前記振動のア
ンバランス角度及びアンバランス量を演算する演算制御
手段と、前記演算制御手段によって求められたアンバラ
ンス角度及びアンバランス量を指令信号として発信する
信号発信手段と、前記信号発信手段からの指令信号を受
信する信号受信手段と、前記信号受信手段が受信した指
令信号に基づいて、超音波モータのロータを回転制御し
て、該ロータに設けられたアンバランス調整部を回転移
動させ、回転体のバランスを修正する回転制御手段とを
備えたことをその要旨とする。

【００１０】

【作用】従って、第１の発明によれば、超音波モータの
ステータに圧電素子の振動により進行波を生成させ、ロ
ータを回転させる。そして、ロータに設けられたアンバ
ランス調整部をアンバランスを修正する角度まで回転駆
動することによって、回転体のアンバランスを修正す
る。

【００１１】第２の発明によれば、回転体が回転する
と、振動検出器は回転体の振動を含む振動を検出し、振
動検出信号を演算制御手段に出力する。また、原点検出
センサは原点を検出し、原点信号を同演算制御手段に出
力する。そして、この演算制御手段は前記振動検出信号
及び原点信号に基づいて、アンバランス角度及びアンバ
ランス量を演算する。さらに、前記演算制御手段によっ
て求められたアンバランス角度及びアンバランス量は指
令信号として信号発信手段から信号受信手段に発信され
る。この信号受信手段にて受信された指令信号は回転制
御手段に出力される。

【００１２】このとき、回転制御手段は指令信号に基づ
いて、超音波モータのロータを回転制御して、該ロータ
に設けられたアンバランス調整部を回転移動させ、回転
体のバランスを修正する。

【００１３】

【実施例】以下、本発明を研削盤のバランス修正装置に
具体化した一実施例を図１〜図６に従って説明する。

【００１４】図１に示すように、研削盤におけるコラム
ヘッドＨの主軸１にはホルダ２がナット３にて固着され
ている。そして、このホルダ２にはネジ４によってフラ
ンジ５が取付固定されている。そして、このフランジ５
とホルダ２との間には砥石６が挟着固定されている。

【００１５】そして、前記コラムヘッドＨの上部には振
動検出器７が取着され、砥石６の振動を含む研削盤全体
に生じる振動を検出するようになっている。さらに、コ
ラムヘッドＨの主軸１の基端側には原点検出センサ８が
設けられ、主軸１に取着された磁石８ａの磁気を検出す
ることによって、前記砥石６の原点を検出するととも
に、砥石６の回転数を検出するようになっている。そし
て、前記振動検出器７及び原点検出センサ８は外部制御
回路９に接続され、それぞれの検出信号を外部制御回路
９に出力するよう構成されている。また、この外部制御
回路９の砥石６側の側面には、主軸１の中心軸線上に信
号発信手段としての発光素子１０が取着されている。

【００１６】前記フランジ５の前面には、砥石６のアン
バランスを修正するためのバランス修正装置１１がボル
ト１２にて固着されている。このバランス修正装置１１
は主軸１の回転中心を基準に取り付けられ、砥石６の回
転をスムーズに行わせることができるようになってい
る。

【００１７】以下、バランス修正装置１１の構成につい
て詳説する。この自動釣合調整装置１１におけるケース
１３の前面中心近傍には透孔１３ａが形成されている。
そして、バランス修正装置１１の内側において、透孔１
３ａと一致するように、信号受信手段としての受光素子
１４が取着されている。

【００１８】また、バランス修正装置１１のケース１３
内には同一構造の第１の超音波モータ１５ａ、第２の超
音波モータ１５ｂが主軸１の同軸上にそれぞれ並設され
ている。

【００１９】尚、この第１の超音波モータ１５ａ及び第
２の超音波モータ１５ｂは構造が同型のものを使用して
いるため、これら第１の超音波モータ１５ａ及び第２の
超音波モータ１５ｂの構造に関する説明においては、説
明の便宜上第１の超音波モータ１５ａに関する構造に関
して番号に添字ａを付し説明を行う。そして、第２の超
音波モータ１５ｂの構造に関しては、第１の超音波モー
タ１５ａと対応する構造の番号に添字ｂを付すことによ
って置き換えるとともに、必要に応じて適宜説明を付加
するものとする。

【００２０】図４に示すように、第１の超音波モータ１
５ａを構成する本体ケース１６ａ内には基台１７ａが固
着されており、前記基台１７ａとケース１６ａによっ
て、収納空間部１８ａが形成されている。前記基台１７
ａの中央内面には載置部１９ａが形成されるとともに、
該基台１７ａの中央下面には収納凹部２０ａが凹設され
ている。そして、前記基台１７ａの中央には挿通孔２１
ａが形成され、該挿通孔２１ａを介して回転軸２２ａの
先端が前記収納空間部１８ａに挿入されている。また、
前記回転軸２２ａは収納凹部２０ａに配設されるベアリ
ング２３ａによって回転可能に支持されている。尚、前
記回転軸２２ａはベアリング２３ａの内輪に対して固着
された状態になっている。

【００２１】前記基台１７ａの載置部１９ａにはステー
タ２４ａが固定載置されている。即ち、前記ステータ２
４ａの中央部には貫通孔２５ａが形成され、載置部１９
ａに突出形成された突部が貫通孔２５ａに挿入固定され
ている。前記ステータ２４ａの底面には半円形状に形成
された一対の圧電素子２６ａが取着されている。

【００２２】この一対の圧電素子２６ａには後述する駆
動回路３３により、それぞれ９０ｄｅｇの位相差を持た
せた高周波電圧が印加されるようになっている。このた
め、一対の圧電素子２６ａは伸縮動作を行い、ステータ
２４ａの表面には一方向に進行する進行波が発生するよ
うになっている。

【００２３】前記ステータ２４ａの上面にはロータ２７
ａが載置されている。そして、前記ロータ２７ａの中央
には挿入孔２８ａが透設され、この挿入孔２８ａには回
転軸２２ａが挿通されている。この回転軸２２ａの先端
部がロータ２７ａの上部に突出した状態となっている。

【００２４】また、前記ロータ２７ａの上面には弾性部
材２９ａが載置され、この弾性部材２９ａは回転軸２２
ａの先端部に形成された雄ねじ２２ａに螺合するナット
３０ａによって前記ロータ２７ａを下方へ押圧してい
る。従って、前記ロータ２７ａはステータ２４ａの上面
に対して圧接された状態で載置されている。そして、駆
動回路３３によりそれぞれ９０ｄｅｇの位相差を持たせ
た高周波電圧を一対の圧電素子２６ａに印加すると、該
ステータ２４ａの表面には一方向に進行する進行波が発
生する。このため、前記ロータ２７ａは進行波により該
進行波とは逆の方向に回転するようになっている。尚、
ステータ２４ａに発生する進行波によって、ロータ２７
ａをそれぞれ同一方向に回転させたり、相対方向に回転
させたりすることができるようになっている。

【００２５】さらに、前記ロータ２７ａの外周縁には、
アンバランス調整部としての質量ｍの重り３１ａが固着
されている。そして、この重り３１ａを前記ロータ２７
ａにより回転させるとともに、第２の超音波モータ１５
ｂにおいても、同質量ｍの重り３１ｂをロータ２７ｂに
より回転させることによって、砥石６のアンンバランス
を修正するようになっている 図２に示すように、バラ
ンス修正装置１１のケース１３内には第１の超音波モー
タ１５ａ及び第２の超音波モータ１５ｂの制御回路３
２、同駆動回路３３、同駆動源３４が取着されている。
尚、このバランス修正装置１１は前記重り３１ａ，３１
ｂ以外のアンバランスは発生させないものとする。

【００２６】次に、このバランス修正装置１１の電気的
構成について図３に従って説明する。図３は、このバラ
ンス修正装置１１の電気ブロック図を示しており、振動
検出器７は研削盤全体に生じる振動を検出するととも
に、その振動検出信号Ｓを外部制御回路９に出力するよ
うになっている。原点検出センサ８は主軸１に取着され
た磁石８ａの磁気を検出し、砥石６の回転数を検出する
とともに、前記原点マーク８ａを検出した原点信号Ｑを
外部制御回路９に出力するようになっている。

【００２７】図６に示すように、前記振動検出信号Ｓは
一般的にサイン波又はサイン波に近似される波形であっ
て、原点信号Ｑはこの振動検出信号Ｓに対する原点を示
している。

【００２８】そして、前記外部制御回路９は前記振動検
出信号Ｓ及び原点信号Ｑに基づいて、原点信号Ｑが出力
された時から振動検出信号Ｓが最大値の値を示すまでの
時間を求め、その時間から磁石８ａを基準にした角度
（アンバランス角度）α°を演算するとともに、振動検
出信号Ｓの最大値（アンバランス量）ｕを演算する。

【００２９】さらに、外部制御回路９はこれらアンバラ
ンス角度α°及びアンバランス量ｕの指令信号として符
号化する。そして、この符号化された指令信号は発光素
子１０によって、バランス修正装置１１の受光素子１４
に送信される。

【００３０】この受光素子１４に送信された指令信号に
基づいて制御回路３２は研削盤全体のアンバランス角度
α°、アンバランス量ｕ及び研削盤全体のアンバランス
ベクトルＵを求めるようになっている。また、前記制御
回路３２は重り３１ａ，３１ｂの質量ｍによって発生す
る重りアンバランスベクトルＶを求めるようになってい
る。そして、前記制御回路３２は研削盤全体のアンバラ
ンスベクトルＵ及び重りアンバランスベクトルＶに基づ
いて、砥石６のアンバランスベクトルＵ１を求め、砥石
６のアンバランス角度α１°とアンバランス量ｕ１とを
求めるようになっている。

【００３１】前記制御回路３２は砥石６のアンバランス
ベクトルＵ１を相殺するため、アンバランス角度α１°
とアンバランス量ｕ１とに基づいて重り３１ａ，３１ｂ
をどれだけ回転させるかを演算するようになっている。
前記制御回路３２が演算した結果は駆動回路３３に回転
指令信号として出力されるようになっている。

【００３２】駆動回路３３は制御回路３２の回転指令信
号に基づいて超音波モータ１５ａ，１５ｂにおける圧電
素子２６ａ，２６ｂに高周波電圧を印加し、ロータ２７
ａ，２７ｂを回転させて重り３１ａ，３１ｂを回転移動
させる。そして、砥石６のアンバランスＵ１を相殺して
砥石６の回転を修正するようになっている。

【００３３】続いて、上記のように構成されたバランス
調整装置１１の作用及び効果について説明する。まず、
図１に示すように、主軸１を回転させて砥石６を回転さ
せると、振動検出器７は前記研削盤全体の振動を検出
し、振動検出信号Ｓとして、外部制御回路９に出力す
る。さらに、原点検出センサ８は磁石８ａを検出するこ
とによって原点検出信号Ｑが同外部制御回路９に出力す
る。そして、外部制御回路９は振動検出信号Ｓ及び原点
検出信号Ｑに基づいて研削盤全体のアンバランス角度α
°及びアンバランス量ｕを演算する。

【００３４】さらに、図６に示すように、このアンバラ
ンス角度α°及びアンバランス量ｕは外部制御回路９内
で符号化され、その符号化された指令信号が発光素子１
０より発信される。

【００３５】そして、発光素子１０より発信された指令
信号は受光素子１４によって受光され、制御回路３２に
出力される。そして、制御回路３２は前記符号化された
指令信号に基づいてアンバランス角度α°、アンバラン
ス量ｕ及び研削盤全体のアンバランスベクトルＵを求め
る。

【００３６】例えば、図５（ａ），（ｂ）の状態におい
て、前記制御回路３２はアンバランス角度α°、アンバ
ランス量ｕに基づいて研削盤全体のアンバランスベクト
ルＵを求めるとともに、重り３１ａ，３１ｂの重りアン
バランスベクトルＶを求める。ここで、主に、この研削
盤のアンバランスベクトルＵは砥石６の砥石アンバラン
スベクトルＵ１と重りアンバランスベクトルＵとからな
っている。従って、制御回路３２はアンバランスベクト
ルＵから重りアンバランスベクトルＶを減算して前記砥
石アンバランスベクトルＵ１を求めるとともに、アンバ
ランス量ｕ１及びアンバランス角度α１°を求める。

【００３７】制御回路３２はアンバランスベクトルＵ
１、アンバランス量ｕ１及びアンバランス角α１に基づ
いてロータ２７ａ，２７ｂの重り３１ａ，３１ｂをどれ
だけ回転移動させればよいかを演算し、その演算結果を
回転指令信号として駆動回路３３に出力する。

【００３８】駆動回路３３は制御回路３２の回転指令信
号に基づいて超音波モータ１５ａ，１５ｂにおける圧電
素子２６ａ，２６ｂに高周波電圧を印加し、ロータ２７
ａ，２７ｂを回転させて重り３１ａ，３１ｂを回転移動
させる。すると、砥石６のアンバランスベクトルＵ１が
重りアンバランスベクトルＶによって相殺される。この
結果、砥石６のアンバランスが修正できる。

【００３９】従って、ロータ２７ａ，２７ｂにアンバラ
ンス調整用の重り３１ａ，３１ｂを付けた超音波モータ
１５ａ，１５ｂを使用することにより、砥石６のアンバ
ランスを調整するための機構が簡素化され、装置自体を
コンパクトにすることができる。

【００４０】また、一般的に超音波モータは摩擦駆動型
のアクチュエータであって、電源遮断時においても、ロ
ータをその位置に保持することができる。このため、砥
石６の回転が停止しても、重り３１ａ及び重り３１ｂが
移動しない。従って、砥石６のアンバランスの修正を研
削盤の起動の度に行う必要がない。また、重り３１ａ及
び重り３１ｂを回転駆動させたいときだけ第１の超音波
モータ１５ａ及び第２の超音波モータ１５ｂを駆動すれ
ばよいため、低電力化を図ることができる。

【００４１】尚、本発明は上記実施例に限定されるもの
ではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、構成の一部
を適宜に変更して次のように実施することができる。 （１）上記実施例では、超音波モータを２台使用して構
成したが、１台の超音波モータにより構成してもよい。
尚、この場合、砥石６のアンバランス量は一定であっ
て、そのアンバランス量と同量の重りを超音波モータに
固着することとする。

【００４２】（２）上記実施例では、ロータ２７ａ，２
７ｂにアンバランス調整質量としての重り３１ａ，３１
ｂを固着したが、ロータ２７ａ，２７ｂに新たに回転板
をそれぞれ固着しそれらの回転板に質量調整用の重りを
固着してもよい。

【００４３】（３）上記実施例では、アンバランス調整
質量としての重り３１ａ，３１ｂをロータ２７ａ，２７
ｂに固着したが、ロータ２７ａ，２７ｂに孔を形成した
り、ロータ２７ａ，２７ｂを回転軸２２ａ，２２ｂに対
して偏心させたりすることによって、ロータ３２ａ，３
２ｂに質量差を設け、この質量差により、アンバランス
を調整するよう構成してもよい。

【００４４】（４）上記実施例では、発光素子１０及び
受光素子１４を使用して光にて通信を行ったが、ワイヤ
レス方式ならば特に限定されるものではなく、例えば、
電波にて送信を行ってもよい。

【００４５】（５）上記実施例では、重り３１ａ，３１
ｂは同一の質量ｍのものを使用したが、重り３１ａ，３
１ｂの質量は同一である必要はない。

【００４６】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、回
転体のアンバランスを迅速に修正するとともに、コンパ
クト化を図ることができる優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を示す一実施例において、研削盤の回転
体にバランス修正装置を固着した状態を示す側断面図で
ある。

【図２】一実施例において、バランス修正装置の構造を
示す概略平断面図である。

【図３】一実施例において、バランス修正装置の電気ブ
ロック図である。

【図４】一実施例において、超音波モータの概略構成を
示す断面図である。

【図５】一実施例において、（ａ）はロータに固着され
た重りと、その時のアンバランス状態とを示す説明図で
あって、（ｂ）は各ベクトルを示すベクトル図である。

【図６】一実施例において、振動検出信号と原点信号を
示す図である。

【符号の説明】

６…回転体としての砥石、７…振動検出器、９…演算制
御装置として外部制御回路、１０…信号発信手段として
の発光素子、１４…信号受信手段としての受光素子、１
５ａ，１５ｂ…超音波モータ、２４ａ，２４ｂ…ステー
タ、２６ａ，２６ｂ…圧電素子、２７ａ，２７ｂ…ロー
タ、３１ａ，３１ｂ…アンバランス調整部としての重
り、３２…回転制御手段としての制御回路、３３…回転
制御手段としての駆動回路、Ｓ…検出信号、α…アンバ
ランス角度、ｕ…アンバランス量。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転体（６）の軸線回りに対して、圧電
   素子（２６ａ，２６ｂ）の振動によりステータ（２４
   ａ，２４ｂ）に進行波を生成し、その進行波によってロ
   ータ（２７ａ，２７ｂ）を回転させる超音波モータ（１
   ５ａ，１５ｂ）を設け、前記ロータ（２７ａ，２７ｂ）
   には、前記回転体（６）のアンバランスを修正するため
   のアンバランス調整部（３１ａ，３１ｂ）を設けたこと
   を特徴とするバランス修正装置。
2. 【請求項２】 回転体（６）のアンバランスに起因する
   振動を含む振動を検出する振動検出器（７）と、 前記回転体（６）の原点を検出する原点検出センサ
   （８）と、 前記振動検出器（７）の検出信号（Ｓ）及び原点検出セ
   ンサ（８）の原点信号（Ｑ）に基づいて、前記振動のア
   ンバランス角度（α°）及びアンバランス量（ｕ）を演
   算する演算制御手段（９）と、 前記演算制御手段（９）によって求められたアンバラン
   ス角度（α°）及びアンバランス量（ｕ）を指令信号と
   して発信する信号発信手段（１０）と、 前記信号発信手段（１０）からの指令信号を受信する信
   号受信手段（１４）と、 前記信号受信手段（１４）が受信した指令信号に基づい
   て超音波モータ（１５ａ），（１５ｂ）のロータ（２７
   ａ），（２７ｂ）を回転制御して、該ロータ（２７ａ，
   ２７ｂ）に設けられたアンバランス調整部（３１ａ），
   （３１ｂ）を回転移動させ、回転体（６）のバランスを
   修正する回転制御手段（３２，３３）とを備えたことを
   特徴とするバランス修正装置。