JP2021063677A - Balancing device and method for rotating body - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、請求項１の前提部に明記されている形態の釣り合わせ装置および方法に関する。 The present invention relates to a balancing device and method of the form specified in the premise of claim 1.
特に、本発明は、特定の振動検出システムを含み、回転体の最適な釣り合わせを可能にする装置に関する。 In particular, the present invention relates to a device that includes a particular vibration detection system and allows for optimal balancing of rotating bodies.
広く知られているように、回転体用の釣り合わせ装置は、回転体の不釣合いを修正するためにそれを測定するセンサを一般に使用している。これらのセンサは、通常、振動を測定するのに適している加速度計である。 As is widely known, a balancer for a rotating body generally uses a sensor that measures it in order to correct the imbalance of the rotating body. These sensors are usually accelerometers suitable for measuring vibration.
回転体が受けるいかなる振動も検出するために使用されるセンサは、通常回転体の外面に配置されており、回転体に対する半径方向に沿った振動を評価するのに適合している。そのように、振動センサは、優先方向における本体の回転軸に実質的に垂直に働く。 Sensors used to detect any vibrations received by a rotating body are usually located on the outer surface of the rotating body and are suitable for evaluating vibrations along the radial direction with respect to the rotating body. As such, the vibration sensor acts substantially perpendicular to the axis of rotation of the body in the preferred direction.
一旦、振動が回転中に検出されると、回転体が受ける不釣合いの程度を、半径方向にて評価することができる。一旦、不釣合いが確定されると、予め設定された許容限界の中で本体に付随する振動を相殺するか、または、とにかく減少させるように、回転体内部に内在する釣り合わせ質量を、不釣合いに反した動作を行うような方法で、制御することができる。 Once vibration is detected during rotation, the degree of imbalance received by the rotating body can be evaluated in the radial direction. Once the imbalance is determined, the equilibrium mass inherent inside the rotating body is disproportionate so as to offset or reduce the vibrations associated with the body within a preset tolerance limit. It can be controlled in such a way as to perform an operation contrary to.
記載されている従来技術は、いくつかの重大な欠点を有する。 The prior art described has some significant drawbacks.
工作機械、特に研削機用の、特にギア用のいくつかの用途においては、上記の公知技術は、回転体の変動位置に起因して最適になり得ない。 In some applications for machine tools, especially for grinders, especially for gears, the above known techniques may not be optimal due to the variable position of the rotating body.
したがって、公知技術の重大な欠点は、いくつかの非常に特殊な場合は別として、どんな場合でも、回転体の極めて高くほぼ完全な釣り合わせ効率が達成できないことである。 Therefore, a significant drawback of the known technique is that, apart from some very special cases, in no case can the extremely high and nearly perfect balancing efficiency of the rotating body be achieved.
さらに、変動位置を伴う本体を回転させる方式の機械では、切削方向は、機械加工される加工物、例えば歯車の歯型の形状に依存し得て、したがって、単一軸センサの使用の最適化は、特定の位置に対してのみ行うことができる。 In addition, in machines that rotate the body with variable positions, the cutting direction can depend on the shape of the machined work piece, eg the tooth profile of the gear, thus optimizing the use of single-axis sensors. , Can only be done for a specific position.
機械を異なる位置に適合させるために、最適化を、各本体または位置形態に対して繰り返されなければならず、センサが物理的に位置を移動することを必要とする。しかしながら、これは、この形態の自動機械にとって実行不可能である。 In order to adapt the machine to different positions, the optimization must be repeated for each body or position form, requiring the sensor to physically move the position. However, this is not feasible for this form of automatic machine.
この文脈において、本発明の基礎をなしている技術的課題は、回転体用の釣り合わせ装置を発明することであり、上述の欠点のうち少なくともいくつかを実質的に取り除くことが可能である。 In this context, the technical challenge underlying the present invention is to invent a balancing device for rotating bodies, which can substantially eliminate at least some of the above drawbacks.
上記の技術的目的の範囲内において、本発明の１つの重要な目的は、回転体の極めて正確な釣り合わせを可能にする釣り合わせ装置を提供することである。 Within the scope of the above technical objectives, one important object of the present invention is to provide a balancing device that allows for extremely accurate balancing of rotating bodies.
本発明の別の重要な目的は、非常に短い時間で、回転体が受ける振動に起因した不均衡の効率的な釣り合わせを可能にする釣り合わせ装置を提供することである。 Another important object of the present invention is to provide a balancing device that enables efficient balancing of imbalances caused by vibrations received by a rotating body in a very short time.
結論として、本発明の重要な目的は、物理的な再位置決めを必要とせずに、機械加工されている本体に応じて異なる位置形態にそれ自体を適合させることが可能な装置を提供することである。 In conclusion, an important object of the present invention is to provide a device capable of adapting itself to different positional forms depending on the body being machined, without the need for physical repositioning. is there.
技術的な目的および特定の目的を、添付の請求項１に記載の釣り合わせ装置および方法によって達成する。 The technical and specific objectives are achieved by the balancing device and method according to claim 1.
好ましい実施形態は、従属請求項に記載されている。 Preferred embodiments are described in the dependent claims.
本発明の特徴および利点は、添付の図面を参照して、本発明のいくつかの好ましい実施形態から以下の詳細な説明で明らかにされる。 The features and advantages of the present invention will be demonstrated in the following detailed description from some preferred embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings.
本明細書において、手段、値、形状、および幾何学的基準（例えば直角度および平行度）は、「約（ａｂｏｕｔ）」、または「おおよそ（ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ）」もしくは「実質的に（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ）」といった他の類似した用語と併用するとき、測定誤差または生成および／または製造誤差による誤りを除くように、とりわけ、本明細書と関連する数値、手段、形状、または幾何学的基準とのわずかな相異を除き理解されるべきである。例えば、これらの用語は、数値と関連している場合、上記値の１０％以下の相違を示すことが好ましい。 As used herein, means, values, shapes, and geometric criteria (eg, squareness and parallelism) are referred to as "about," or "approximately," or "substantially." When used in combination with other similar terms, in particular, a slight phase with the numerical, means, shape, or geometrical criteria associated with this specification to eliminate errors due to measurement or generation and / or manufacturing errors. It should be understood except for differences. For example, when these terms are related to numerical values, it is preferable to indicate a difference of 10% or less of the above values.
さらに、「第１（ｆｉｒｓｔ）」、「第２（ｓｅｃｏｎｄ）」、「より高い（ｈｉｇｈｅｒ）」、「より低い（ｌｏｗｅｒ）」、「主な（ｍａｉｎ）」および「第２の（ｓｅｃｏｎｄａｒｙ）」といった用語が使用されるときは、必ずしも順序、優先順位関係、または相対位置を特定するわけではないが、互いに異なる構成要素をより明確に区別するために単に使用される。 In addition, "first", "second", "higher", "lower", "main" and "secondary" When such terms are used, they do not necessarily specify order, priorities, or relative positions, but are merely used to more clearly distinguish different components from each other.
本原文に含まれる測定値およびデータは、特に指示がない限り、ＩＣＡＯ国際標準大気（ＩＳＯ ２５３３：１９７５）において実施されるように考慮されるべきである。 The measurements and data contained in this text should be considered to be performed in the ICAO International Standard Atmosphere (ISO 2533: 1975) unless otherwise indicated.
図を参照すると、本発明による釣り合わせ装置が、数字１によって全体として示される。 With reference to the figure, the balancing device according to the present invention is indicated by the number 1 as a whole.
装置１は、好ましくは回転体４に作用する加工機に付随するように適合している。
The device 1 is preferably adapted to accompany a processing machine that acts on the
回転体４は、例えば砥石車のような機械加工工具を運ぶスピンドルなど、いかなる形態のものも可能であり、１つもしくは複数のギアまたは標準的に機械加工された他の加工物を備える回転シャフトと相互作用するように適合することができる。したがって、加工機は、例えば除去加工用の回転体４を使用するように適合する研削機または別のタイプの機械であることができる。
The
装置１は、好ましくは捕捉手段２をさらに備える。 The device 1 preferably further includes a capturing means 2.
捕捉手段２は、回転中の回転体４によって発生する振動応力を検出するように適合している。したがって、これらの振動応力は、いかなる方向にも延在することができる。例えば、それらは回転体４に対して半径方向に延在することができ、または、回転体４自体と実質的に平行する成分を発現することができる。
The capturing means 2 is adapted to detect the vibration stress generated by the
好ましくは、捕捉手段２は、少なくとも２つの互いに交差しない捕捉方向に沿って振動応力の検出を可能にするような方法で構成される。 Preferably, the capture means 2 is configured in such a way as to allow detection of oscillating stress along at least two non-intersecting capture directions.
より詳細には、捕捉手段２は、順序付いた三つ組を定める３つの互いに垂直な捕捉方向に沿って振動応力の検出を可能にするような方法で構成される。 More specifically, the capture means 2 is configured in such a way as to allow the detection of oscillating stress along three mutually perpendicular capture directions that define an ordered triplet.
異なる方向で応力を検出するために、捕捉手段２は、１つまたは複数のセンサ２０を含み得る。
To detect stress in different directions, the capture means 2 may include one or
センサ２０は、少なくとも１つの捕捉方向で振動応力を検出するように適合したセンサである。それは好ましくは加速度計である。
The
したがって、装置１は、各捕捉方向用の複数のセンサ２０を含み、特に振動応力の単一成分専用のセンサ２０を実質的に有することができる。
Therefore, the device 1 can include a plurality of
さもなければ、装置１は、応力の全捕捉方向に沿って成分を検出するように構成されるセンサ２０を含むことができる。
Otherwise, the device 1 may include a
詳細には、センサ２０は、好ましくは多軸加速度計、より好ましくは２軸加速度計、最も好ましくは３軸加速度計である。このようなセンサの例には、ＰＣＢ社製ＩＭＩ加速度計−モデル３５４Ｃ０３が挙げられる。
Specifically, the
適切にいえば、センサ２０は、回転体４に配置されて、回転体４自体の全振動を記録するような方法で、それとともに一体的に動く。装置１は、釣り合わせ手段３をさらに含む。
Appropriately, the
釣り合わせ手段３は、現行技術において公知のバランシングヘッドであり、様々な形態の技術を含むことができる。 The balancing means 3 is a balancing head known in the current art and can include various forms of technology.
例えば、バランシングヘッドは、出願人の特許文献１に記載されている形態のものであり得る。 For example, the balancing head may be in the form described in Patent Document 1 of the applicant.
一般に、バランシングヘッドは、力の不均衡を補正する可動質量を用いて、回転体４が受けるいかなる振動応力も補正するように適合した機器である。
In general, a balancing head is a device adapted to correct any vibrational stress exerted on the
その場合、釣り合わせ手段３は、回転体４の回転シャフト内側、または、回転シャフトに配置され、あるいはその外側に配置される。
In that case, the balancing means 3 is arranged inside the rotating shaft of the
好ましくは、釣り合わせ手段３は、釣り合わせ軸３ａを定める。
Preferably, the balancing means 3 defines the balancing
釣り合わせ軸３ａは、回転体４の回転軸に実質的に相当し、その周囲で釣り合わせ質量が移動する軸である。
The balancing
したがって、好ましくは、釣り合わせ手段３は、釣り合わせ軸３ａ周囲で回転体４の釣り合いをとるように適合する。
Therefore, preferably, the balancing means 3 is fitted so as to balance the
したがって、捕捉手段２の少なくとも２つの捕捉方向は、釣り合わせ軸３ａに垂直な捕捉平面を定めることが好ましい。
Therefore, it is preferable that at least two capture directions of the capture means 2 define a capture plane perpendicular to the
捕捉手段２が順序付いた三つ組を定める場合、捕捉方向は、釣り合わせ軸３ａと適切に相応し得る。
If the capturing means 2 defines an ordered triplet, the capturing direction may adequately correspond to the balancing
装置１は、処理手段５を更に含む。 The device 1 further includes a processing means 5.
処理手段５は、捕捉手段２および釣り合わせ手段３に動作的に接続している。特に、それらは、振動応力を補正するような方法で、釣り合わせ手段３を作動するように構成されている。 The processing means 5 is operatively connected to the capturing means 2 and the balancing means 3. In particular, they are configured to operate the balancing means 3 in such a way as to correct the vibrational stress.
処理手段５は、現行技術においても実質的に公知であり、コンピュータ、ＣＮＣ、および他の一般的な技術を含み得る。 The processing means 5 is also substantially known in the current art and may include computers, CNCs, and other common techniques.
詳細には、処理手段５は、好ましくは複数の通信チャネルを含む。 Specifically, the processing means 5 preferably includes a plurality of communication channels.
通信チャネルは、捕捉手段および釣り合わせ手段３を接続している電子的接続部からなる。特に、それらは、センサ２０を処理手段５に接続する。
The communication channel consists of an electronic connection that connects the capturing means and the balancing means 3. In particular, they connect the
さらに、各通信チャネルは、好ましくは単一の捕捉方向と関連付けられる。このようにして、振動応力に関連した信号は、個別のチャネルに分けられた処理手段５に到達する。しかしながら、付加的な電子装置は、処理手段５の外で成分の混成を確実にするために提供され、１つまたは複数の得られる信号のみを処理手段５にもたらすことが可能になり得る。 In addition, each communication channel is preferably associated with a single capture direction. In this way, the signal associated with the oscillating stress reaches the processing means 5 divided into separate channels. However, additional electronic devices may be provided outside the processing means 5 to ensure mixing of the components and it may be possible to bring only one or more resulting signals to the processing means 5.
好ましくは、通信チャネルは、少なくとも１つのスイッチおよび１つのポテンショメータを各々備える。これらのスイッチおよびポテンショメータは、アナログまたはデジタルのいずれも可能である。処理手段５は、特定のチャネルに関するシグナルを実質的に除外することができるか、またはポテンショメータによる信号を減衰させることができる。 Preferably, the communication channel comprises at least one switch and one potentiometer, respectively. These switches and potentiometers can be either analog or digital. The processing means 5 can substantially exclude the signal for a particular channel or attenuate the signal from the potentiometer.
したがって、処理手段５は、装置１の位置に対する振動応力に関して入力信号を重み付けすることが可能である。 Therefore, the processing means 5 can weight the input signal with respect to the oscillating stress with respect to the position of the device 1.
特に、処理手段５は、関連する振動応力を実質的に選択することができる。 In particular, the processing means 5 can substantially select the associated vibrational stress.
好ましくは、処理手段５は、釣り合わせ軸３ａに垂直に作用する振動応力を選択する。それらは、必要であれば、このような応力のみを選択し得る。
Preferably, the processing means 5 selects an oscillating stress that acts perpendicularly to the balancing
いずれにせよ、処理手段５は、各々の振動応力、または―より正確には―捕捉方向における全体の振動応力に付随する成分の各々の振動応力を除外するか、含めるか、または適合することを可能にする。 In any case, the processing means 5 excludes, includes, or conforms to each vibrating stress, or-more precisely, to each vibrating stress of the components associated with the overall vibrating stress in the capture direction. to enable.
本発明は、回転体４の釣り合いをとるための新たな方法を含む。
The present invention includes a novel method for balancing the
特に、本方法は、装置１ならびに少なくとも１つの捕捉ステップおよび１つの選択ステップを含む。 In particular, the method comprises device 1 and at least one capture step and one selection step.
捕捉ステップにおいて、捕捉手段３は、振動応力が１つ、２つ、３つ、またはそれ以上あるかどうかにかかわらず、捕捉方向に沿って振動応力を検出する。 In the capture step, the capture means 3 detects the vibration stress along the capture direction regardless of whether the vibration stress is one, two, three, or more.
選択ステップにおいて、処理手段５は、好適な方向、例えば、釣り合わせ軸３ａに垂直に作用する振動応力を選択する。このようにして、関連する実際の成分は、釣り合わせ手段３が相対的に作動することが可能な方法で、回転体４に対して定められることができる。
In the selection step, the processing means 5 selects an oscillating stress acting in a preferred direction, eg, perpendicular to the
さらに、選択ステップの間、処理手段５は、各振動応力を除外し得るか、含み得るか、または適合し得る。したがって、捕捉方向に沿った様々な成分を、装置１の位置に応じて、オペレータによる手動によって、または、処理手段５による自動のいずれかによって、重み付けすることができる。 In addition, during the selection step, the processing means 5 may exclude, include, or adapt each vibration stress. Therefore, the various components along the capture direction can be weighted either manually by the operator or automatically by the processing means 5, depending on the position of the device 1.
あるいは、または、さらに、本方法は、得られる振動応力がベクトル和で測定される計算ステップを含むこともできる。 Alternatively, or in addition, the method can include a calculation step in which the resulting vibrational stress is measured as a vector sum.
本発明による釣り合わせ装置１は、重要な利点を達成する。 The balancing device 1 according to the present invention achieves an important advantage.
実際に、装置１は、機械の位置にしたがって手動でセンサ２０の位置決めする必要なく、加工機のあらゆる動作位置に事実上追従することができる。
In fact, the device 1 can follow virtually any operating position of the machine without the need to manually position the
したがって、必然的な利点は、それが機械加工の間に、非常に短い釣合い時間によって、非常に効率的な釣り合わせを可能にするということである。 Therefore, the inevitable advantage is that it allows for a very efficient equilibrium during machining with a very short equilibrium time.
装置１は、区間平面外のいかなる振動も、平面における成分、すなわち、関連性があり、バランシングヘッド内部の釣り合わせ質量が作用することができるそれらの成分のみを考慮すると、正しく評価され、釣り合いが保たれることができるといった事実により、非常に正確な釣り合わせを得ることを可能にする。 The device 1 is correctly evaluated and balanced, considering only the components in the plane, that is, those components that are related and the equilibrium mass inside the balancing head can act on any vibrations outside the section plane. The fact that it can be kept makes it possible to obtain a very accurate balance.
本発明は、特許請求の範囲に記載の発明の概念の範囲内である変形形態を許容する。 The present invention allows variants that are within the concept of the invention described in the claims.
本文脈において、全詳細は等価な要素によって入れ替え可能であり、材料、形状、および寸法はいかなる材料、形状、および寸法でもあり得る。 In this context, all details are interchangeable by equivalent elements and the material, shape, and dimensions can be any material, shape, and dimension.
Claims (10)
−回転中に回転体（４）によって発生する振動応力を検出するように適合しており、少なくとも２つの相互に交差しない捕捉方向に沿って前記振動応力の前記検出を可能にするような方法で構成される捕捉手段（２）と、
−前記捕捉手段（２）および処理手段（５）を接続するように適合する複数の通信チャネルを含む処理手段（５）とを備える釣り合わせ装置（１）において、
−各前記通信チャネルは、各前記捕捉方向の振動応力を伴い、
−前記処理手段（５）は、適用可能なときに、前記振動応力を選択する前記装置（１）の位置に対して、前記振動応力に関連した入力信号を重み付けすることを特徴とする釣り合わせ装置（１）。 It is a balancing device (1)
-In such a way that it is adapted to detect the vibrational stress generated by the rotating body (4) during rotation and allows the detection of the vibrational stress along at least two non-intersecting capture directions. Consisting capture means (2) and
-In a balancing device (1) comprising a processing means (5) including a plurality of communication channels adapted to connect the capturing means (2) and the processing means (5).
-Each said communication channel is accompanied by an oscillating stress in each said capture direction.
-The processing means (5) is characterized in that the input signal associated with the vibration stress is weighted with respect to the position of the device (1) for selecting the vibration stress when applicable. Device (1).
−少なくとも２つの相互に交差しない捕捉方向に沿った回転中に、前記回転体（４）によって発生する振動応力を検出するのに好適な捕捉手段（２）と、
−釣り合わせ軸（３ａ）を定め、前記釣り合わせ軸（３ａ）の周囲で前記回転体（４）の前記釣り合わせを可能にするのに好適な釣り合わせ手段（３）と、
−前記振動応力を補正するような方法で、前記釣り合わせ手段（３）を作動させるように構成した前記捕捉手段（２）および前記釣り合わせ手段（３）に動作可能に接続する処理手段（５）とを備える方法であって、
前記方法は、それが、
−前記捕捉手段（３）が前記捕捉方向に沿って前記振動応力を検出する捕捉ステップと、
−前記処理手段（５）は、適用可能なときに、前記振動応力を選択する前記装置（１）の前記位置に対して、前記振動応力に関連する前記入力信号を重み付けする選択ステップとを備えることを特徴とする方法。 A method for balancing a rotating body (4) including a balancing device (1):
-A capture means (2) suitable for detecting the vibrational stress generated by the rotating body (4) during rotation along at least two non-intersecting capture directions.
-A balancing means (3) suitable for defining the balancing shaft (3a) and enabling the balancing of the rotating body (4) around the balancing shaft (3a).
-Processing means (5) operably connected to the capturing means (2) and the balancing means (3) configured to operate the balancing means (3) in a manner that compensates for the vibration stress. ) And
The method is that
-A capture step in which the capture means (3) detects the vibration stress along the capture direction.
-The processing means (5) includes a selection step that weights the input signal associated with the vibration stress with respect to the position of the device (1) that selects the vibration stress when applicable. A method characterized by that.
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