JP3285870B2

JP3285870B2 - 回転体の動的平衡化装置

Info

Publication number: JP3285870B2
Application number: JP52062494A
Authority: JP
Inventors: ポツェッティ，マリオ; マルペッツィ，ドメニコ
Original assignee: Marposs SpA
Current assignee: Marposs SpA
Priority date: 1993-03-22
Filing date: 1994-03-14
Publication date: 2002-05-27
Anticipated expiration: 2017-05-27
Also published as: ITBO930097A1; US5688160A; JPH08508096A; EP0690979A1; WO1994021995A1; DE69411262T2; DE69411262D1; EP0690979B1; ITBO930097A0; ES2119188T3; IT1263065B

Description

【発明の詳細な説明】技術分野本発明は、支持手段に対して長手方軸線回りに回転す
る回転体の動的平衡化のため、前記回転体に固着されこ
の回転体と共に回転する組立体を含み、この組立体は、位置調整自在の少なくとも１つの補償マスと、前記補償
マスに連結された少なくとも１つのモータと、制御手段
と、給電手段と、前記組立体と前記制御手段および前記
給電手段との間の結合手段とを含むように成された回転
体の動的平衡化装置に関するものである。

特に本発明は研削盤の砥石車の動的平衡化装置に関す
るものである。

背景技術一般に研削盤においては望ましくない振動が存在し、
このような振動は砥石車そのものによる種々の理由から
生じる不平衡状態によって発生される。このような理由
としては、砥石車の形状および／または構造欠陥（材料
の不均質、外側研摩面と内側中心穴との同心性誤差な
ど）、回転スピンドルに対する不正確な組立て（砥石車
の重心を回転軸線から離間させる）、および一般に工作
物の加工操作中の摩耗および／または破片による劣化が
ある。このような振動は真円度誤差（楕円形およびロー
ビング）など、加工された工作物の特性の不正確さを生
じ、また工具の損傷を生じる荷重および応力を導入す
る。

公知の平衡化装置またはバランサーは砥石車に連結さ
れ、モータによって駆動される可動補償マスを含み、こ
れらのモータが砥石車の回転中に前記の不平衡状態を補
償するため、可動補償マスの位置を放射方向通路にそっ
てまたはしばしば傾斜通路にそって調整する。またこれ
らの駆動モータは装置の一部を成し、装置および砥石車
と共に回転し、例えばスリップリングおよび滑りブラシ
などの滑り接点を含む電気接続を通して固定外部電源に
よって給電される。

不平衡によって発生された振動の特性（周波数、振幅
など）は、適当なセンサによって与えられる信号の処理
によってピックアップされ、表示され、または前記の電
源を含む適当ユニットの中でさらに処理されてモータに
対して「平衡化」信号を送り、同一の（または別の）ス
リップリングを含む電気接続を介して可動補償マスを適
切に駆動する。

前記のフィーチャを有する平衡化装置が米国特許第36
98263号において図示説明されている。この装置におい
ては、補償マスを駆動するモータは、計器上に表示され
た振動パラメータに基づいて操作者によって手動制御さ
れる。公知装置の問題点のは、砥石車の回転中にスリッ
プリングと接触したままのブラシが摩耗作用を受け従っ
て頻繁に保守と交換作業を実施しなければならない事に
ある。

他の公知装置においては、滑り接点によって生じる問
題点を解決するため、回転部分の中にバッテリが備えら
れ、このバッテリの「ワイヤレス」充電を可能とする手
段と、補償マスの移動のための制御信号を発生する手段
とを含む。この型の装置は特願DE−Ａ−3643432に記載
され、この装置においてバッテリの充電はバッテリが導
波管と共に回転する際に、砥石車に対して静止したステ
ータと遊びロータとを含む「ダイナモ」充電用発電機に
よって実施される。オプションとして制御信号が静止部
分から回転組立体に光学的に伝達されて補償マスの移動
を生じる。

しかしバッテリの挿入に対応するためには有効スペー
スが必ずしも十分でないので、レイアウトサイズが問題
となる事を注意しなければならない。また装置を停止し
て解体しない限りバッテリの充電情報が得られない。ま
た補償マスの位置をチェックしなければならないたび
に、また砥石車と共に回転する組立体の動作不良が生じ
た時に装置を停止する必要がある。

発明の開示本発明の目的は、公知の装置の欠点を克服し、使用上
の信頼度と柔軟性を保証し、また工作機械のコストとダ
ウン・タイムを低減させるにある。

前記組立体がさらに処理ユニットを含み、この処理ユ
ニットが前記モータに接続されて、前記補償マスの移動
を制御しまたその位置を調整し、また前記結合手段は、
前記給電手段を回転組立体に接続するための第１無接点
式伝送チャンネルと、制御手段と処理ユニットとの間の
少なくとも１つの第２無接点式伝送チャンネルとを含
み、ここに、前記第１伝送チャンネルは電磁結合を含
み、また前記第２伝送チャンネルは前記第１伝送チャン
ネルとは別個であって制御手段と処理ユニットの間にお
いて双方向信号伝送を可能とする事を特徴とする回転体
の動的平衡化装置によって、本発明の目的およびその他
の利点が達成される。

図面の簡単な説明以下、本発明を図面に示す実施例について詳細に説明
するが本発明はこれに限定されるものではない。

第１図は本発明による装置を含む工作機械の部分的断
面を示す概略縦断面図である。

第２図は第１図の装置の一部の拡大縦断面図である。

第３図は第１図の装置の他の一部の拡大縦断面図であ
る。

第４図は第３図の装置のIV−IV線に沿った横断面図で
ある。

第５図は第３図の装置のＶ−Ｖ線に沿った横断面図で
ある。

第６図は第３図の一部の要素の機能を示すブロックダ
イヤグラムである。また、第７図は第３図の一部の要素の他の実施態様の機能を
示すブロックダイヤグラムである。

本発明を実施する最良モード第１図に図示の構造において、研削盤の砥石車１が回
転体またはスピンドル２に連結され、工作物30の加工の
ためにこのスピンドル２と共に、長手方軸線Ａ回りに、
支持手段３（例えば砥石車スライダ）に対して、制御ユ
ニット、例えばプログラマブル論理制御器４の制御下に
回転する。

スピンドル２中の長手方キャビティ５は、砥石車１の
動的平衡を生じる平衡装置６、トランシーバユニット７
との接続手段の一部、およびユニット７と平衡装置６と
の間の接続ケーブル８とから成る組立体を収容する。工
作機械に対して振動検出センサ９が固着され、このセン
サ９は制御手段、特に処理制御ユニット10に対して電気
的に接続され、このユニット10に対して、回転部材（砥
石車１とスピンドル２）の振動に対応する信号を送る。
この処理制御ユニット10は電気的に前記の論理制御器４
に接続され、さらにトランシーバユニット７を通して平
衡装置６に接続されている。

平衡装置６は、第２図にさらに詳細に説明されるよう
に軸線Ａ回りに回転する中空円筒形の一部の形状を有す
る実質的に２つの環状要素11、12から成り、これらの環
状要素の内側歯車面がそれぞれ補償マス13、14を支持す
る。２つのモータ15、16の回転軸17、18が軸線Ａに対し
て平行となるように配置され、これらの回転軸がそれぞ
れ歯車19、20を介して環状要素11、12に連結されてこれ
らの環状要素を回転させる。従って、公知のようにして
平衡操作の実施のために補償マス13、14の角度位置を調
節する事ができる。

２つの公知の型のセンサ、例えばホール効果磁気セン
サが第２図においてそれぞれ21、22で示されている。こ
れらのセンサは平行装置６のケーシングに対して固着さ
れ、ケーブル８によってトランシーバユニット７に接続
されている。補償マス13、14の外側面上に図示されてい
ない公知の手法によって適当な磁気特性を有する区域が
備えられ、これらの補償マスの表面磁気区域が前記のセ
ンサ21、22の前にくると、これらのセンサが適当な電気
信号を発生する。さらに詳しくはこれらの磁気区域は、
補償マス13、14（またはその重心）が軸線Ａに対して実
質的に直径方向に対向する角度位置に配置された時に対
応のセンサ21、22と対向するような位置に備えられてい
る。従ってセンサ21、22によって与えられる信号は、砥
石車１の不平衡状を実質的に生じないようなこれらの補
償マス13、14の配置またはその休止位置を表示する。

また例えば圧電型の補助振動検出センサ25が平衡装置
６に固着され、ケーブル８によってトランシーバユニッ
ト７に電気的に接続されている。

このセンサ25は砥石車１と工作物30との間の接触によ
って生じる振動を検出し、トランシーバユニット７と処
理制御ユニット10とを通して論理制御器４に関連の信号
を送り、公知のようにしてこれらの信号を利用して、研
摩作業中に砥石車スライダ３と工作物30の間の相互移動
速度を変更する。

トランシーバユニット７は実質的に、第１図において
概略図示されたアーム32によって支持手段３に固着され
た非回転部分31と、スピンドル２のキャビティ５の中に
収容された回転部分33とを含む。

トランシーバユニット７は、処理／制御ユニット10
（このユニットも電源10aによる給電手段を含む）と平
衡装置６との間の無接触装置を成し、このユニット７は
第３図、第４図および第５図に概略図示されている。

その非回転部分31（第３図および第５図）はケーシン
グ34および支持基準要素35と、要素35に固着されたプリ
ント回路36と、６個の発光ダイオード（“LED"）37およ
びフォトデテクタ38とを含みプリント回路36に接続され
た光電装置と、第１円筒形強磁性キャップ39とを含み、
またこのキャップ39が前記の支持基準要素35に固着され
て第１巻線40の受器を成し、この巻線40はプリント回路
36に電気的に接続されている。ナット41がケーシング34
に対する支持基準要素35の連結を可能とし、また近接セ
ンサ42がケーシング34のフランジ43に固着され処理ユニ
ット10に対して電気的に（図示されない手法で）接続さ
れている。

回転部分33（第３図および第４図）は金属（またはそ
の他の導電性材料）から成る円筒形フランジ46を有する
ケーシング45を含み、このフランジ46は直径方向に対向
する２つの切欠き47を画成している。これらの切欠き47
の中にプラスチック材料47a（またはその他の材料）が
配置されて、フランジ46の円筒形状を実質的に完成して
いる。プリント配線48がケーシング45の中に収容され固
着され、また２個のフォトデテクタ49と発光ダイオード
（“LED"）50を含む光電装置と、支持基準要素51とを担
持する。この支持要素51に固着された強磁性円筒形キャ
ップ52が第２巻線53の受器を成し、この巻線53がプリン
ト配線48に電気的に接続されている。

ケーシング45がスピンドル２のキャビティ５の中に挿
入され、そのフランジ46が突出し、それぞれ非回転部分
31と回転部分33に付属するこれらのフランジ43、46が放
射方向に相互に対向するようにトランシーバユニット７
の各部が配置されて、スピンドル２の回転中に近接セン
サ42がその前方の切欠き47の通過を検出しモニタしてス
ピンドル２の回転速度を特定する事ができる。

第６図は第３図の構造の一部のブロックダイヤグラム
であって、トランシーバユニット７のそれぞれ非回転部
分31と回転部分33に固着されたプリント回路36、48の機
能を示す。

さらに詳しくは、非回転部分31において、＊ブロック60はユニット10をLED37に接続して、制御
信号（要求信号、下記に詳細に説明）をLED37によって
実施されるべき光電送に適する変調信号に変形する。

＊ブロック61はフォトデテクタ38をユニット10に接続
して、フォトデテクタ38によって受信された光信号をユ
ニット10に転送される復調電気信号に変形する。

＊ブロック62は供給電源10aを第１巻線40に接続し、
実質的に巻線40と53とから成る誘電型電磁接続を通して
回転部分33に伝達されるべき交番供給電流を出す発振器
を成す。

＊ブロック63は、ブロック62の機能をユニット10の制
御下に可能にする回路である。

他方、回転部分33においては、＊ブロック66はマイクロプロセッサ処理ユニットであ
る。

＊ブロック67はフォトデテクタ49をユニット66に接続
し、前記のブロック61と実質的に類似の機能を有する。

＊ブロック68はユニット66をLED50に接続し、前記ブ
ロック60と実質的に類似の機能を有する。

＊ブロック69はユニット66はモータ15、16およびセン
サ21、22、25に接続し、その機能を下記に説明する。ま
た＊ブロック70は巻線53に接続され、実質的に回転部分
のすべての回路に給電するように巻線40、53の間の誘導
接続を通して伝送される交番電流の整流器を成す。

前記装置の動作を下記に説明する。

工作物30の研削操作に際して、一般に砥石車の交換ま
たはドレッシングの結果として、また制御ユニット10が
センサ42によって検出される回転速度に関連してセンサ
９によって事前設定された極大値を超える振動パラメー
タ値をピックアップした時に、平衡サイクルを実施する
必要がある。いずれにせよ、平衡サイクルの実施は操作
者によって決定され、またはこれらの異常振動が論理制
御器によって検出された時に平衡サイクルが実施され
る。

いずれにせよ、平衡サイクルを実施する必要が生じた
時、制御ユニット10がトランシーバユニット７を通し
て、適当信号を平衡装置６に送る。さらに詳しくは、ま
ずブロック63を介してブロック62の機能が可能化され、
巻線40、53を含む第１伝送チャンネルを通して電流電源
10aを回転部分33の回路に整合させる。さらに、特定方
向に特定速度で補償マス13、14の移動を制御するための
制御信号が、ブロック60、LED37、フォトデテクタ49お
よびブロック67から成る第２伝送チャンネルを通して伝
送される。これらの信号がマイクロプロセッサユニット
66によって受けられ、このマイクロプロセッサユニット
66がこれらの信号を処理し、電流を制御するブロック69
を通して、前記２つの補償マス13、14をそれぞれ前記方
向に前記速度で移動させる制御信号をモータ15、16に送
る。

振動センサ９によって検出された振動パラメータの値
がプリセット最小値以下に落ちた時に平衡化サイクルが
終了する。

砥石車の交換後に、また交換された砥石車を始動する
前に、補償マス13、14の位置をチェックし、必要ならば
これらの部材の重心が軸線Ａに対して直径対向位置に配
置される状態に修正して、砥石車１、スピンドル２およ
び平衡装置６から成る回転組立体の非平衡化を生じない
ようにする事が望ましい。

そのため、電流電源10aと回転部分33の間の接続が可
能化された後に、ユニット10が適当な要求信号を第２伝
送チャンネルを通してマイクロプロセッサユニット66に
送る。またこのマイクロプロセッサユニット66は、補償
マス13、14の休止位置を検出するホール効果センサ21、
22からの信号を受け、必要ならば、この休止位置に達す
るまで補償マス13、14の適当な移動を生じる制御信号を
モータ15、16に送る。この状態において、第２伝送チャ
ンネルの他の手段、ブロック68、LED50、フォトデテク
タ38およびブロック61を通して対応の信号がユニット10
に送られる。この実施態様の変形においては、マイクロ
プロセッサユニット66の代わりに制御ユニット10そのも
のが直接に休止位置の得られるまで、補償マス13、14の
移動を制御する事ができる。

また補助検出センサ25の発生する信号を制御ユニット
10に対してまたこのユニット10を通して論理制御器４に
対して伝送するために、トランシーバユニット７を使用
する事ができる。これらの信号は、砥石車１と工作物30
とが相互に近接する際の接触の発生を表示し、または砥
石車の他の接触、例えばドレッシング工具またはその他
の要素との接触の発生を表示する。これらの信号の伝送
は、ブロック69およびマイクロプロセッサユニット66の
回路、およびブロック68、LED50、フォトデテクタ38お
よびブロック61から成る第２チャンネルを通して生じ
る。

装置が作動している時、第２伝送チャンネルおよび回
転部分33中の処理ユニット66がいわゆる「診断」信号を
非回転部分31へ、従ってユニット10へ伝送する事を可能
とし、この信号が回転組立体のプリント回路48およびそ
の他の要素に関する情報を提供する。これは例えば、前
記の第２チャンネルを通して回転部分33のマイクロプロ
セッサユニット66に対して要求信号が送られる時に生じ
る。

下記において、実施されうるチェック事項の一部を列
挙する。

ａ）給電：ブロック回路70によって供給される給電電圧
は連続的に処理ユニット66の中でモニタされ、その電圧
降下があれば直ちに制御ユニット10に伝達される。この
ようにして、回路成分中の異常と、各部分の設置におけ
る欠陥とが迅速に検出される。（例えば非回転部分31と
回転部分33との間の間隔が巻線40と53との間に正確な誘
導接続を得るために必要な量に対応しない場合がありう
る）また強磁性キャップ39と52の間に汚物またはその他
の物質の存在する望ましくない場合がある。

ｂ）制御信号：第２チャンネルを通して受けられる信
号、例えばフォトデテクタ49によって受信されブロック
67の中で変形される信号がそのプリセットしきい値以下
の降下を検出するために検査され、適当な信号がマイク
ロプロセッサユニット66によって非回転部分31に対して
転送される。従って、光信号を著しく減衰させる汚物の
存在を迅速にモニタし、結合を中断する前に汚物を除去
する予防的保守操作を実施する事ができる。また同様
に、ブロック61の受信器回路によって制御ユニット10に
伝送される信号に基づいて、回転部分33から第２伝送チ
ャンネルを通して非回転部分31に到着する光信号をチェ
ックする事ができる。

ｃ）モータ15、16:これらのモータ15、16の電気的接
続、および短絡とプリセット限界を超えたトルクの不存
在が処理ユニット66の中で検査される。なんらかの異常
状態が直ちにモニタされ、第２伝送チャンネルを通して
通信される。

ｄ）補助振動検出センサ25:センサ25の接続も検査さ
れ、異常状態はユニット66によってモニタされて転送さ
れる。

第３図乃至第５図に図示の各LED（37および50）とフ
ォトデテクタ（38、49）の配置により、２つの相対回転
部分31、33の任意の相対回転位置においてその間の光伝
送が可能であり、従って前記の第２伝送チャンネルが得
られる。

第２伝送チャンネルは前述の手段以外の手段を含む事
ができる。例えば、第７図に図示のような誘導型電磁双
方向結合を含む事ができる。この図の構造は非回転部分
31'と回転部分33'とを含む。

第７図の実施態様と第６図の実施態様との相違点は、
LED37、50およびフォトデテクタ38、49の代わりに、そ
れぞれ非回転部分31と回転部分33の対向部分の中に収容
された一対の追加巻線80、81を使用するにある。ブロッ
ク60'、61'および67'、68'は、第６図の実施態様の対応
のブロック60、61および67、68の機能と完全に同様に、
ユニット10と巻線80の間、および巻線81とマイクロプロ
セッサユニット66の間のインタフェース機能を有する。

本発明は前記の説明のみに限定されるものでなく、そ
の主旨の範囲内において任意に変更実施できる。例えば
平衡装置６をキャビティ５の中に接続するのでなく、ス
ピンドル２の外部に、従って砥石車１の外部に接続する
事ができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01M 1/36 B24B 45/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】支持手段（３）に対して長手方軸線（Ａ）
回りに回転する回転体（１、２）の動的平衡化のため、 −前記回転体（１、２）に固着されこの回転体と共に回
転する組立体（６、33）を含み、この組立体は、 −位置調整自在の少なくとも１つの補償マス（13、14）
と、 −前記補償マス（13、14）に連結された少なくとも１つ
のモータ（15、16）と、 −制御手段（10）と、 −給電手段（10a）と、 −前記組立体（６、33）と前記制御手段（10）および前
記給電手段（10a）との間の結合手段（７）とを含むよ
うに成された回転体の動的平衡化装置において、前記回転体（６、33）がさらに処理ユニット（66）を含
み、この処理ユニットが前記モータ（15、16）に接続さ
れて、前記補償マス（13、14）の移動を制御しまたその
位置を調整し、また前記結合手段（７）は、 −前記給電手段（10a）を回転組立体（６）に接続する
ための第１無接点式伝送チャンネル（40、53）と、 −制御手段（10）と処理ユニット（66）との間の少なく
とも１つの第２無接点式伝送チャンネル（37、38、49、
50）とを含み、ここに、前記第１伝送チャンネルは電磁結合（40、53）
を含み、また前記第２伝送チャンネル（37、38、49、5
0）は前記第１伝送チャンネルとは別個であって制御手
段（10）と処理ユニット（66）との間において双方向信
号伝送を可能とする事を特徴とする回転体の動的平衡化
装置。
【請求項２】前記結合手段（７）はそれぞれ前記支持手
段（３）と前記回転体（１、２）とに固着された非回転
部分（31）と回転部分（33）とを含み、また前記第１伝
送チャンネルは巻線（40、53）を含み、これらの巻線は
それぞれ非回転部分（31）と回転部分（33）に結合され
て誘導型結合を成す事を特徴とする請求項１に記載の装
置。
【請求項３】前記処理ユニットはマイクロプロセッサユ
ニット（66）を含む事を特徴とする請求項２に記載の装
置。
【請求項４】前記回転体（２）は、前記組立体（６）と
前記結合手段（７）の前記回転部分（33）とを収容する
ための長手方キャビティ（５）を画成する事を特徴とす
る請求項３に記載の装置。
【請求項５】前記第２伝送チャンネルは前記双方向信号
伝送を可能とする光電装置（37、38、49、50）を含む事
を特徴とする請求項３に記載の装置。
【請求項６】前記光電装置は発光ダイオード（37、50）
とフォトデテクタ（38、49）とを含み、また前記の各非
回転部分（31）と回転部分（33）はそれぞれ前記発光ダ
イオード（37、50）の少なくとも一方と前記フォトデテ
クタ（38、49）の少なくとも一方とを含む事を特徴とす
る請求項５に記載の装置。
【請求項７】前記非回転部分（31）と回転部分（33）と
の一方が実質的に長手方軸線（Ａ）にそって配置された
発光ダイオード（50）と前記軸線（Ａ）から横方向に離
間配置された少なくとも１つのフォトデテクタ（49）と
を含み、また他方の部分が実質的に長手方軸線（Ａ）に
そって配置されたフォトデテクタ（38）と軸線（Ａ）回
りにこの軸線から特定距離に配置された複数の発光ダイ
オード（37）とを含む事を特徴とする請求項６に記載の
装置。
【請求項８】前記第２伝送チャンネルがそれぞれ前記非
回転部分（31）と前記回転部分（33）とに結合された追
加巻線（80、81）を含んで前記双方向信号伝送を可能と
する誘導型結合を画成する事を特徴とする請求項３に記
載の装置。
【請求項９】研削盤の回転体（２）に固着された砥石車
（１）の動的平衡化のため、少なくとも２つの補償マス
（13、14）および少なくとも２つの対応のモータ（15、
16）と、前記補償マス（13、14）の特定の配置を検出す
るため前記補償マスの近くにおいて前記組立体（６）に
結合された追加センサ（21、22）とを含み、前記追加セ
ンサ（21、22）がマイクロプロセッサユニット（66）に
電気的接続されている事を特徴とする請求項４に記載の
装置。
【請求項１０】前記追加センサ（21、22）がホール効果
磁気センサである事を特徴とする請求項９に記載の装
置。
【請求項１１】研削盤の回転体（２）に固着された砥石
車（１）の動的平衡化のため、砥石車（１）と研削され
る工作物（30）の表面との間に接触に対応する電気信号
を発生するように回転体（２）に結合された振動検出セ
ンサ（25）を含む事を特徴とする請求項３に記載の装
置。
【請求項１２】前記信号検出センサ（25）が前記組立体
（６）に固着されまた前記結合手段（７）に電気的に接
続されて、対応の信号を前記第２無接点式伝送チャンネ
ル（37、38、49、50）を通して前記制御手段（10）に伝
送する事を特徴とする請求項11に記載の装置。