JP2001099739A - Balance modification device of rotating body - Google Patents
Balance modification device of rotating bodyInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、回転体の動的アン
バランスを修正する装置に係わるもので、特に回転体の
振動を低減させ、回転精度を向上させる回転体のバラン
ス修正装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for correcting dynamic imbalance of a rotating body, and more particularly to a rotating body balance correcting apparatus for reducing vibration of a rotating body and improving rotation accuracy. is there.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、回転体として工作機械の主軸など
の回転軸の動的アンバランス修正には、動的バランス試
験装置によって、アンバランス角度位置とアンバランス
量を測定し、主軸端面もしくは任意の位置にバランス修
正用のネジ穴に修正重りを付加する方法や、アンバラン
ス箇所を削り取る方法などが行われていた。また、試運
転時にフィールドバランスと呼ばれる、組み立て後の動
的バランス試験が行われていた。2. Description of the Related Art Conventionally, to correct a dynamic imbalance of a rotating shaft such as a main shaft of a machine tool as a rotating body, a dynamic balance testing device measures an unbalanced angle position and an unbalanced amount, and the end face of the spindle or an arbitrary amount of unbalance is measured. The method of adding a correction weight to the screw hole for balance correction at the position of, and the method of shaving off the unbalanced portion were performed. At the time of trial operation, a dynamic balance test after assembly, called field balance, was performed.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、バラン
ス修正用のネジ穴に修正重りを付加する方法や、アンバ
ランス箇所を削り取る方法は、主軸組み立て前に行う回
転軸単体のバランス修正なので、組み立て誤差などによ
るアンバランスを生じる場合があった。また、動的バラ
ンス試験は、主軸組み立て後に行われるので、バランス
修正面が限られてしまうため、主軸の中央にアンバラン
スがある場合に主軸端部でバランス修正を行うと、主軸
を撓ませるような力が作用する場合もあった。さらに、
上述した方法は、何れも機械を停止しなければ動的アン
バランス修正ができないと言う課題があった。However, the method of adding a correction weight to the screw hole for balance correction and the method of shaving off an unbalanced portion are for correcting the balance of the rotating shaft alone before assembling the spindle, so that there is an assembling error. Could cause imbalance. In addition, since the dynamic balance test is performed after the spindle is assembled, the balance correction surface is limited.If the balance is corrected at the end of the spindle when there is an imbalance in the center of the spindle, the spindle may bend. In some cases, a strong force was applied. further,
Any of the above-mentioned methods has a problem that dynamic imbalance correction cannot be performed without stopping the machine.
【０００４】本発明は、前述した課題を解決し、バラン
ス修正のために再度主軸を組み立て直すことなく、バラ
ンス修正を行うことができる回転体のバランス修正装置
を提供することを目的としている。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to provide a rotating body balance correcting device capable of performing a balance correction without reassembling the main shaft for the balance correction.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明による回転体のバランス修正装置は、回転体の
回転基準位置を検出する手段と、前記回転体の軸心に対
しての半径方向の振動の振幅量を検出する手段と、前記
回転体の回転基準位置を検出する手段と前記回転体の軸
心に対しての半径方向の振動の振幅量を検出する手段に
より検出された検出結果に基づき、前記回転体のアンバ
ランス角度位置とアンバランス量を算出する制御手段
と、前記回転体にその回転中心を中心として設けられた
リング状の中空部と、この中空部の回転中心軸に垂直な
内壁面に対をなして設けられると共に、軸心方向に複数
配置された電極板と、前記中空部内に封入され、前記中
空部の内部容積より少ない量に設定されている電気粘性
流体と、前記制御手段からの指示により前記回転体のア
ンバランス角度位置の逆位相の前記電極板の間に電圧を
印加する電圧印加手段と、を備えたものである。According to the present invention, there is provided an apparatus for correcting the balance of a rotating body, comprising: means for detecting a reference position of rotation of the rotating body; Means for detecting the amplitude of vibration in the direction, means for detecting the reference position of rotation of the rotating body, and detection detected by means for detecting the amplitude of vibration in the radial direction with respect to the axis of the rotating body. Control means for calculating an unbalance angle position and an unbalance amount of the rotating body based on the result; a ring-shaped hollow portion provided around the rotation center of the rotating body; and a rotation center axis of the hollow portion. A plurality of electrode plates provided in pairs on the inner wall surface perpendicular to the inner wall, and an electrorheological fluid sealed in the hollow portion and set to an amount smaller than the internal volume of the hollow portion. And the control hand A voltage applying means for applying a voltage to the electrode plates of opposite phase unbalance angular position of the rotating body in accordance with an instruction from those having a.
【０００６】このように構成することにより、制御手段
からの指示により回転体のアンバランス位置の逆位相の
電極板の間に電圧を印加することで、その電極板の間の
電気粘性流体の粘性が強まって電極板の間に固定され
て、重りとなり、回転体のバランスを修正することがで
きる。[0006] With this configuration, by applying a voltage between the electrode plates of the opposite phase of the unbalance position of the rotating body in accordance with an instruction from the control means, the viscosity of the electrorheological fluid between the electrode plates increases, and the The weight is fixed between the plates, and the balance of the rotating body can be corrected.
【０００７】なお、前記電極板は、前記中空部の半径方
向に複数配置されていることが好ましい。It is preferable that a plurality of the electrode plates are arranged in a radial direction of the hollow portion.
【０００８】[0008]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図１
ないし図２を参照して説明する。図１は、本発明の回転
体のバランス修正装置１１を工作機械のスピンドルユニ
ットの回転軸２０に取り付けた断面図であり、図２は、
本発明の回転体のバランス修正装置１１のバランス修正
用リング１４を示す図で、（ａ）はその縦断面図、
（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線による横断面図である。回転
軸２０は、２つの軸受２１によりケーシング２２に取り
付けられている。ケーシング２２の内部中央には、回転
体の回転基準位置を検出する手段としての回転基準位置
検出器１２と、回転体の軸心に対しての半径方向の振動
の振幅量を検出する手段としての変位検出器１３が取り
付けられている。FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention.
This will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a cross-sectional view in which a rotating body balance correcting device 11 of the present invention is attached to a rotating shaft 20 of a spindle unit of a machine tool.
FIG. 2A is a view showing a balance correcting ring 14 of the rotating body balance correcting device 11 of the present invention, and FIG.
(B) is a cross-sectional view taken along line AA of (a). The rotating shaft 20 is attached to the casing 22 by two bearings 21. In the center of the inside of the casing 22, a rotation reference position detector 12 as a means for detecting the rotation reference position of the rotating body, and a means for detecting the amplitude of vibration in the radial direction with respect to the axis of the rotating body. A displacement detector 13 is attached.
【０００９】回転基準位置検出器１２は、非接触型の光
電スイッチのようなもので回転軸２０の軸心上にエッチ
ングなどにより回転基準となる回転基準位置を設けて、
回転中の回転軸２０から光の反射光を受光することなど
により回転基準位置を検出するようになっている。変位
検出器１３は、非接触型の渦電流式または静電容量式、
またはレーザーなどの変位検出器であり、先端に設けら
れた検出センサ１３ａと回転軸２０との距離の変化量を
検出することにより回転軸２０の軸心に対しての半径方
向の振動の振幅量を検出するようになっている。そし
て、制御手段としての制御装置１５は、この回転軸２０
の回転基準位置と振幅量に基づいて、回転軸２０の１つ
又は複数のアンバランス角度位置とそのアンバランス量
を算出するようになっている。The rotation reference position detector 12 is like a non-contact type photoelectric switch, and is provided with a rotation reference position serving as a rotation reference on the axis of the rotation shaft 20 by etching or the like.
The rotation reference position is detected by, for example, receiving reflected light from the rotating shaft 20 during rotation. The displacement detector 13 is a non-contact type eddy current type or a capacitance type,
Or a displacement detector such as a laser, which detects the amount of change in the distance between the detection sensor 13a provided at the tip and the rotation shaft 20 to obtain the amplitude of the vibration in the radial direction with respect to the axis of the rotation shaft 20. Is to be detected. Then, the control device 15 as a control means controls the rotation shaft 20
Based on the rotation reference position and the amplitude amount, one or more unbalanced angular positions of the rotating shaft 20 and the unbalance amount are calculated.
【００１０】また、バランス修正用リング１４は、電圧
印加手段としての電圧印加装置１６と共に回転軸２０の
中央部に挿嵌されており、バランス修正用リング１４の
内部には図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、リング状
の中空部１７が設けられている。この中空部１７の内部
には、回転中心軸に垂直な内壁面に対をなす電極板１８
が軸心上に８組、半径方向に３組づつ配置されている。
また中空部１７の内部には、図２（ｂ）において最下角
度位置にある３組の電極板１８の全体が浸る量の電気粘
性流体（ＥＲ流体）１９が封入されている。The balance correcting ring 14 is inserted into the center of the rotating shaft 20 together with a voltage applying device 16 as voltage applying means. As shown in (b), a ring-shaped hollow portion 17 is provided. Inside the hollow portion 17, an electrode plate 18 paired with an inner wall surface perpendicular to the rotation center axis is provided.
Are arranged on the axis and three in the radial direction.
An electrorheological fluid (ER fluid) 19 is sealed in the hollow portion 17 in such a manner that the entire three sets of electrode plates 18 at the lowermost angular position in FIG.
【００１１】上記制御装置１５は、回転軸２０のアンバ
ランス角度位置とアンバランス量に応じて、バランス修
正用リング１４のどの角度位置、半径方向のどの位置の
電極板１８に電圧を印加するかを、判断するように構成
されている。The control device 15 determines which angular position of the balance correcting ring 14 and which position in the radial direction the voltage should be applied to the electrode plate 18 in accordance with the unbalanced angular position and the unbalanced amount of the rotating shaft 20. Is configured to be determined.
【００１２】図１に示すように、回転軸２０には、バラ
ンス修正用リング１４に隣接して電圧印加装置１６が取
り付けられている。この電圧印加装置１６には図示しな
い電池が内臓されており、制御装置１５からの有線、ま
たは無線による指示を受けて、アンバランス位置の逆位
相の電極板１８の間に電圧をかけることにより、ＥＲ流
体１９の性質上、ＥＲ流体１９の粘性が強くなり、電圧
をかけた一対の電極板１８の間のＥＲ流体１９だけ固定
されるようになっている。As shown in FIG. 1, a voltage applying device 16 is mounted on the rotating shaft 20 adjacent to the balance correcting ring 14. A battery (not shown) is built in the voltage applying device 16, and a voltage is applied between the electrode plates 18 of the unbalanced position in the opposite phase in response to a wired or wireless instruction from the control device 15. Due to the nature of the ER fluid 19, the viscosity of the ER fluid 19 is increased, and only the ER fluid 19 between the pair of electrode plates 18 to which voltage is applied is fixed.
【００１３】次に、本発明の作用を説明する。回転軸２
０を回転させ、回転基準位置検出器１２により検出され
た回転軸２０の回転基準位置と、変位検出器１３により
検出された回転軸２０の軸心に対する半径方向の振動の
振幅量に基づき、制御装置１５が回転軸２０のアンバラ
ンス角度位置とアンバランス量を算出する。制御装置１
５は、回転軸２０のアンバランス角度位置とアンバラン
ス量からバランス修正用リング１４のどの位置の電極板
１８に電圧を印加するかを判断し、電圧印加装置１６に
有線、または無線によりその指示を送る。電圧印加装置
１６は、制御装置１５から指示を受けて、指示された電
極板１８の間に電圧を印加する。Next, the operation of the present invention will be described. Rotary axis 2
0, and control is performed based on the rotation reference position of the rotation shaft 20 detected by the rotation reference position detector 12 and the amplitude of vibration in the radial direction with respect to the axis of the rotation shaft 20 detected by the displacement detector 13. The device 15 calculates the unbalanced angular position of the rotating shaft 20 and the unbalanced amount. Control device 1
5 determines which position of the electrode plate 18 of the balance correction ring 14 to apply a voltage from the unbalanced angular position of the rotating shaft 20 and the amount of unbalance, and instructs the voltage application device 16 by wire or wirelessly. Send. The voltage application device 16 receives a command from the control device 15 and applies a voltage between the specified electrode plates 18.
【００１４】またこのとき、一時的に回転軸２０の回転
を低速回転とすることにより、ＥＲ流体１９が、電圧を
印加した電極板１８の間に固定される。この後、再び回
転軸２０を高速回転に戻すことにより、電圧を印加した
電極板１８の間に固定されたＥＲ流体１９が重りとな
り、回転軸２０のアンバランスを修正することができ
る。また、残りのＥＲ流体１９は、回転軸２０の回転に
伴い遠心力により、中空部１７の内周壁の全周にわたり
均等にへばりつく。At this time, the ER fluid 19 is fixed between the electrode plates 18 to which the voltage is applied by temporarily rotating the rotating shaft 20 at a low speed. Thereafter, by returning the rotating shaft 20 to the high-speed rotation again, the ER fluid 19 fixed between the electrode plates 18 to which the voltage is applied becomes a weight, and the imbalance of the rotating shaft 20 can be corrected. Further, the remaining ER fluid 19 adheres uniformly over the entire circumference of the inner peripheral wall of the hollow portion 17 due to the centrifugal force accompanying the rotation of the rotating shaft 20.
【００１５】前述した実施の形態では、本発明を工作機
械の主軸に取りつけた例を示したが、印刷機、押し出し
機等のロールの両端にそれぞれバランス修正用リング１
６を取り付けたり、また発電用のタービンにバランス修
正用リング１６を取り付けて、アンバランス修正を行う
ことも可能である。In the above-described embodiment, an example is shown in which the present invention is mounted on the main shaft of a machine tool.
6, or an imbalance correction can be performed by attaching a balance correction ring 16 to the turbine for power generation.
【００１６】[0016]
【発明の効果】以上述べたように本発明の回転体のバラ
ンス修正装置は、バランス修正のために再度主軸を組み
立て直すことなく、バランス修正を行うことができる。
また、従来、回転体の組み立て後のバランス修正では行
うことができなかった、回転軸のカバーなどに隠れてい
る部分の修正箇所でのバランス修正をも行うことができ
る。As described above, the apparatus for correcting the balance of a rotating body according to the present invention can perform the balance correction without reassembling the spindle again for the balance correction.
In addition, it is also possible to perform a balance correction at a correction portion of a portion hidden by a cover of a rotating shaft, which cannot be performed by a balance correction after assembling the rotating body.
【図１】本発明を工作機械の主軸に取り付けた実施の形
態例を示す断面図。FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment in which the present invention is mounted on a main shaft of a machine tool.
【図２】本発明の回転体のバランス修正装置のバランス
修正用リングを示す図で、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は
（ａ）のＡ−Ａ線による横断面図。2A and 2B are diagrams showing a balance correcting ring of the rotating body balance correcting device of the present invention, wherein FIG. 2A is a longitudinal sectional view, and FIG. 2B is a transverse sectional view taken along line AA of FIG.
１１ 回転体のバランス修正装置 １２ 回転基準位置検出器 １３ 変位検出器 １４ バランス修正用リング １５ 制御装置 １６ 電圧印加装置 １７ 中空部 １８ 電極板 １９ ＥＲ流体 ２０ 回転軸 ２１ 軸受 ２２ ケーシング REFERENCE SIGNS LIST 11 Rotating body balance correcting device 12 Rotation reference position detector 13 Displacement detector 14 Balance correcting ring 15 Control device 16 Voltage applying device 17 Hollow portion 18 Electrode plate 19 ER fluid 20 Rotating shaft 21 Bearing 22 Casing
Claims (2)
ランス修正装置において、 前記回転体の回転基準位置を検出する手段と、 前記回転体の軸心に対しての半径方向の振動の振幅量を
検出する手段と、 前記回転体の回転基準位置を検出する手段と前記回転体
の軸心に対しての半径方向の振動の振幅量を検出する手
段により検出された検出結果に基づき、前記回転体のア
ンバランス角度位置とアンバランス量を算出する制御手
段と、 前記回転体にその回転中心を中心として設けられたリン
グ状の中空部と、 この中空部の回転中心軸に垂直な内壁面に対をなして設
けられると共に、軸心方向に複数配置された電極板と、 前記中空部内に封入され、前記中空部の内部容積より少
ない量に設定されている電気粘性流体と、 前記制御手段からの指示により前記回転体のアンバラン
ス角度位置の逆位相の前記電極板の間に電圧を印加する
電圧印加手段と、 を備えたことを特徴とする回転体のバランス修正装置。1. An apparatus for correcting the balance of a rotating body, comprising: means for detecting a rotation reference position of the rotating body; and an amplitude amount of vibration in a radial direction with respect to an axis of the rotating body. Means for detecting the rotation reference position of the rotator and means for detecting the amplitude of vibration in the radial direction with respect to the axis of the rotator based on the detection result. Control means for calculating an unbalanced angular position and an unbalance amount of a body; a ring-shaped hollow portion provided around the rotation center of the rotating body; and an inner wall surface perpendicular to a rotation center axis of the hollow portion. A plurality of electrode plates provided in pairs and arranged in the axial direction, an electrorheological fluid sealed in the hollow portion and set to an amount smaller than the internal volume of the hollow portion, Finger Balance corrector of the rotating body, characterized in that it includes a voltage application means for applying a voltage to the electrode plates of opposite phase unbalance angular position of the rotating body by.
複数配置されていることを特徴とする回転体のバランス
修正装置。2. A device for correcting the balance of a rotating body, wherein a plurality of said electrode plates are arranged in a radial direction of said hollow portion.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27983499A JP2001099739A (en) | 1999-09-30 | 1999-09-30 | Balance modification device of rotating body |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27983499A JP2001099739A (en) | 1999-09-30 | 1999-09-30 | Balance modification device of rotating body |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001099739A true JP2001099739A (en) | 2001-04-13 |
Family
ID=17616581
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27983499A Pending JP2001099739A (en) | 1999-09-30 | 1999-09-30 | Balance modification device of rotating body |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001099739A (en) |
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1999
- 1999-09-30 JP JP27983499A patent/JP2001099739A/en active Pending
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