JP3495515B2 - 静圧軸受に支持される回転軸のバランス修正方法 - Google Patents
静圧軸受に支持される回転軸のバランス修正方法Info
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Description
静圧軸受を介して支持される回転軸を備えた研磨装置に
おいて、砥石を交換する際などの砥石取付け時に用いる
静圧軸受に支持される回転軸のバランス修正方法に関す
るものである。
圧軸受を介して支持される回転軸を備えた研磨装置にお
いて、回転軸に砥石を取り付けてバランスを修正するに
際しては、図4に示すように、変位センサ51を軸受中
心Oに向けて設置し、さらに、回転軸50にバランス修
正時の位相の基準となる目印Mを付けることにより、不
釣合に伴う回転軸50の振れEと目印Mの位相を検出す
るようにしていた。
80゜反対方向の任意位置に既知の試しおもりWを取り
付けて回転軸50を回転させ、このとき変位センサ51
により検出される回転軸50の振れEと試しおもりWを
取り付けていないときの回転軸の振れEとを比較して、
修正おもりの質量を決定するようにしていた。
来における静圧軸受に支持される回転軸のバランス修正
方法において、回転軸50を回転させた場合には、静止
時軸受剛性に加えて動圧による回転時軸受剛性(図4
(a)にハッチングで示した部分)が発生するため、回
転軸50は偏芯方向とある角度Θをもった位相へ偏芯す
る。さらに、この偏芯角Θが不釣合量の大きさによって
変化するといった理由から、偏芯方向が必ずしも正確で
あるとは言い難く、加えて、試しおもりWにより回転軸
50の不釣合量を求めていることから、偏芯方向を定め
ても、回転軸50の振れEをほとんどなくすまでには、
偏芯方向ないしはその近傍において試しおもりWの付け
替えを何度となく行わなくてはならず、その結果、バラ
ンスの修正が面倒でかつ困難であり、多くの時間を費や
してしまうという問題を有しており、この問題を解決す
ることが従来の課題であった。
てなされたもので、修正作業性の向上および修正時間の
短縮を実現したうえで、回転軸の精密なバランス修正を
行うことが可能である静圧軸受に支持される回転軸のバ
ランス修正方法を提供することを目的としている。
される回転軸を回転させた場合、図1に示すように、静
圧力による静止時軸受剛性ksに加えて、動圧力による
回転時軸受剛性Kd´およびスクイズ力による軸受剛性
Kdが生じる。
受剛性Kd´およびスクイズ力による軸受剛性Kdを加
えた全軸受剛性kdをあらかじめ測定することができれ
ば、図2に示す回転時における回転軸1の振れeを測定
して、 F=e×kd(F:不釣合による遠心力(不釣
合量)) に基づいて、遠心力Fを算出することができ
るが、実際において、動圧力による回転時軸受剛性kd
´は、偏芯方向から角度θ(偏芯角θ)遅れた方向に生
じるうえ、遠心力Fの大きさに左右され、また、スクイ
ズ力による軸受剛性kdは、振れ(偏芯量)eおよび回
転周波数に依存することから、全軸受剛性kdをあらか
じめ測定することは困難である。
sが回転に依存せず、しかも、動圧力による回転時軸受
剛性kd´およびスクイズ力による軸受剛性kdが供給
圧力の変化に影響されないことに着目すれば、図1にお
いて、ラジアル静圧軸受に対する供給圧力P1での静止
時軸受剛性ks1,全軸受剛性kd1および供給圧力P
2での静止時軸受剛性ks2,全軸受剛性kd2とした
ときに、 kd2−ks2=α2,kd1−ks1=α1,α1≒
α2(=α) の関係が成り立ち、したがって、回転に依存しない静止
時軸受剛性ks1,ks2および振れeを測定すること
で、上記 F=e×kd から遠心力Fを算出できるこ
とがわかる。
た場合、各々の偏芯角+θ,−θが回転方向に対称をな
すことに着目すれば、各偏芯角+θ,−θの中間位置が
偏芯方向であることがわかる。
軸のバランス修正方法は、上記着眼点に基づいてなされ
たもので、請求項1に係わる静圧軸受に支持される回転
軸のバランス修正方法では、ラジアル静圧軸受に支持さ
れる回転軸のバランスを修正するに際して、前記回転軸
を静止させた状態で前記ラジアル静圧軸受に対する供給
圧力P1での静止時軸受剛性ks1および供給圧力P2
での静止時軸受剛性ks2を測定し、続いて、前記回転
軸を回転させながら前記ラジアル静圧軸受に対する供給
圧力P1での回転軸の振れed1および供給圧力P2で
の回転軸の振れed2を測定した後、前記静止時軸受剛
性ks1に回転時軸受剛性およびスクイズ力による軸受
剛性を加えた全軸受剛性をkd1とすると共に、前記静
止時軸受剛性ks2に回転時軸受剛性およびスクイズ力
による軸受剛性を加えた全軸受剛性をkd2としたとき
に、前記回転時軸受剛性およびスクイズ力による軸受剛
性が供給圧力の変化に影響を受けないことにより成立す
る kd2−ks2=α2,kd1−ks1=α1,α1≒
α2(=α) の関係から得られる kd1=α+ks1,kd2=α+ks2 を供給圧力P1および供給圧力P2のもとで前記回転軸
を各々回転させた時に生じる不釣合による遠心力Fを求
める式 ed1×kd1=F,ed2×kd2=F にそれぞれ代入し、さらに、αを消去して得られる式 ed1×ed2×(ks2−ks1)/(ed1−ed
2)=F に基づいて遠心力Fを算出し、前記回転軸においてあら
かじめ設定した半径rの円周上に取り付ける修正おもり
の質量mを、半径r,角速度ωおよび前記遠心力Fと、
F=mrω2とから決定すると共に、前記回転軸を正回
転および逆回転させてそれぞれ測定した各偏芯角の中間
位置を偏芯方向として判定することを特徴としており、
この静圧軸受に支持される回転軸のバランス修正方法の
構成を従来の課題を解決するための手段としている。
る回転軸のバランス修正方法の実施態様として、請求項
2において、における半径rの円周上に複数の修正おも
り取付け部を設けたことを特徴としている。
軸のバランス修正方法は、油圧を用いたラジアル静圧軸
受に支持される回転軸のバランス修正、および、空気圧
を用いたいわゆる静圧気体軸受に支持される回転軸のバ
ランス修正のいずれにも採用することが可能であるが、
回転抵抗が少ないうえ、軸受剛性が低いことにより、回
転軸の微小な変位を測定することができる静圧気体軸受
に支持される回転軸のバランス修正に適用することが望
ましい。
持される回転軸のバランス修正方法では、上記した構成
としたため、ラジアル静圧軸受に支持される回転軸のバ
ランスを修正するに際して、回転軸を静止させた状態で
ラジアル静圧軸受に対する供給圧力P1での静止時軸受
剛性ks1および供給圧力P2での静止時軸受剛性ks
2を測定し、続いて、回転軸を回転させながらラジアル
静圧軸受に対する供給圧力P1での回転軸の振れed1
および供給圧力P2での回転軸の振れed2を測定すれ
ば、不釣合により生じる遠心力Fが求められることとな
り、また、回転軸を正回転および逆回転させた際の各偏
芯角をそれぞれ測定すれば、その中間位置が偏芯方向と
して求められることとなり、したがって、試しおもりの
付け替えを行う必要がなくなるので、修正作業性の向上
および修正時間の短縮が図られるうえ、回転軸の精密な
バランス修正がなされることとなる。
される回転軸のバランス修正方法では、上記した構成と
したため、修正おもりの取り付けが簡単になされること
となり、修正作業性のより一層の向上および修正時間の
大幅な短縮が図られることとなる。
る回転軸のバランス修正方法の説明図であり、図2およ
び図3は本発明の一実施例による静圧軸受に支持される
回転軸のバランス修正方法が適用される研磨装置の主軸
部を示している。
10は、ハウジング11と、このハウジング11内に収
容されかつ一端部(図示右側の端部)が図外の研磨装置
駆動部に連結されると共に他端部(図示左側の端部)に
工具としての砥石Tが取り付けられる回転軸1と、回転
軸1の両端側に設けた小径部1a,1aを支持するラジ
アル静圧軸受12,12と、送油路13aを介してラジ
アル静圧軸受12に油を圧送する送油ポンプ13と、送
油路13aと空気供給路14aを介して連通する空気源
14と、空気供給路14aに設けた逆止弁15と、ハウ
ジング11に回転軸1の一端側に位置する小径部1aに
向くようにして取り付けた変位計16と、ハウジング1
1に回転軸1の他端側に位置する小径部1aに向くよう
にして取り付けた回転検出器17を備えており、回転軸
1の振れを測定する変位計16および振れの位相を測定
する回転検出器17は、演算装置18に接続している。
加工中は、送油ポンプ13の作動により、空気源14か
ら送られる圧縮空気よりも高圧の油をラジアル静圧軸受
12,12に送り込んで油圧により回転軸1を支持し、
一方、バランス修正中は、送油ポンプ13を停止させる
ことにより、圧縮空気をラジアル静圧軸受12,12に
送り込んで空気圧により回転軸1を支持する構成となっ
ている。
転軸1における他端面の中心に図示しないボルトにより
固定されるプレート20と回転軸1の他端面との間で砥
石Tを挾持するようになっており、この場合、図3に示
すように、プレート20には、半径rの円周上に位置す
る複数個のねじ孔(修正おもり取付け部)20aが略等
間隔で設けてある。
Tを取り付けた状態の回転軸1のバランスを修正するに
際しては、まず、送油ポンプ13を停止させてラジアル
静圧軸受12,12において回転軸1が空気圧により支
持されるようにする。
ジアル静圧軸受12,12への供給圧力P1として砥石
Tに所定の荷重を加え、このときの静止時軸受剛性ks
1を変位計16で測定すると共に、供給圧力P2として
同じく砥石Tに所定の荷重を加え、このときの静止時軸
受剛性ks2を変位計16で測定する。
ル静圧軸受12,12に対する供給圧力P1での回転軸
の振れed1および供給圧力P2での回転軸の振れed
2を変位計16で測定する。
受剛性Kd´およびスクイズ力による軸受剛性Kdを加
えて全軸受剛性kd1とすると共に、静止時軸受剛性k
s2に回転時軸受剛性Kd´およびスクイズ力による軸
受剛性Kdを加えて全軸受剛性kd2とすると、回転時
軸受剛性Kd´およびスクイズ力による軸受剛性Kdは
供給圧力の変化に影響を受けないことから、図1に示す
ように、 kd2−ks2=α2,kd1−ks1=α1,α1≒
α2(=α) の関係が成立する。
α+ks2 を供給圧力P1および供給圧力P2のもと
で回転軸1を各々回転させた時に生じる不釣合による遠
心力Fを求める式 ed1×kd1=F,ed2×kd
2=F にそれぞれ代入し、さらに、αを消去して得た ed1×ed2×(ks2−ks1)/(ed1−ed
2)=F から、上記供給圧力P1での静止時軸受剛性ks1,回
転軸の振れed1および供給圧力P2での静止時軸受剛
性ks2,回転軸の振れed2を用いて遠心力Fを算出
する。
上に設けた複数個のねじ孔20aに取り付けるねじ(修
正おもり)wの質量mを、半径r,角速度ω,および遠
心力Fと、F=mrω2とから決定する。
せて、その都度、変位計16で検出した回転軸1の振れ
eの位相と回転検出器17から得た回転パルスとを演算
装置18に取り込んで、各々の偏芯角+θ,−θを測定
して偏芯角+θ,−θの中間位置を偏芯方向zとして判
定し、偏芯方向zとは180゜反対方向でかつ半径rの
円周上に位置するねじ孔20aに上記のように決定した
ねじwを取り付ける。
転軸のバランス修正方法では、あらかじめ正確に測定で
きる供給圧力P1での静止時軸受剛性ks1および供給
圧力P2での静止時軸受剛性ks2と、回転軸1を回転
させて測定できる供給圧力P1での回転軸の振れed1
および供給圧力P2での回転軸の振れed2とを用い
て、不釣合により生じる遠心力Fが求められ、また、回
転軸1を正回転および逆回転させてその都度測定した各
偏芯角+θ,−θを用いて偏芯方向が求められることか
ら、回転軸1の精密なバランス修正がなされることとな
り、加えて、従来行っていた試しおもりの付け替え作業
を行う必要がないので、修正作業性が向上すると共に、
修正時間の短縮が図られることとなる。
ート20に、その半径rの円周上に位置する複数個のね
じ孔20aを略等間隔で設けているので、修正おもりと
してのねじwの取り付けが簡単なものとなり、その結
果、修正作業性のより一層の向上および修正時間の大幅
な短縮が図られることとなる。
軸のバランス修正方法を研磨装置の主軸部10に適用し
た場合を示したがこれに限定されるものではない。
正方法の詳細な構成は、上記した実施例に限定されるも
のではない。
に係わる回転軸のバランス修正方法において、上記した
構成としたから、ラジアル静圧軸受に支持される回転軸
のバランスを修正するに際して、回転軸を静止させた状
態でラジアル静圧軸受に対する供給圧力P1での静止時
軸受剛性ks1および供給圧力P2での静止時軸受剛性
ks2を測定し、続いて、回転軸を回転させながらラジ
アル静圧軸受に対する供給圧力P1での回転軸の振れe
d1および供給圧力P2での回転軸の振れed2を測定
するだけで、不釣合により生じる遠心力Fを求めること
が可能であり、加えて、回転軸を正回転および逆回転さ
せた際の各偏芯角をそれぞれ測定するだけで、その中間
位置を偏芯方向として求めることができ、その結果、回
転軸のバランス修正を極めて精密に行うことができ、加
えて、従来行っていた試しおもりの付け替え作業を行う
必要がなくなることから、修正作業性の向上および修正
時間の短縮を実現することが可能であるという非常に優
れた効果がもたらされる。
される回転軸のバランス修正方法では、上記した構成と
したため、修正おもりを簡単に取り付けることができ、
したがって、修正作業性のより一層の向上および修正時
間の大幅な短縮を実現できるという非常に優れた効果が
もたらされる。
明する軸受剛性と供給圧力との関係を示すグラフ(a)
および回転軸が回転している場合における偏芯状況の説
明図(b)である。
用される研磨装置の主軸部を示す断面説明図である。
レートの正面説明図である。
回転軸が回転している場合における偏芯状況の説明図
(a)および回転軸の振れと回転パルスとを重ねて示す
位相の説明図(b)である。
Claims (2)
- 【請求項1】 ラジアル静圧軸受に支持される回転軸の
バランスを修正するに際して、前記回転軸を静止させた
状態で前記ラジアル静圧軸受に対する供給圧力P1での
静止時軸受剛性ks1および供給圧力P2での静止時軸
受剛性ks2を測定し、続いて、前記回転軸を回転させ
ながら前記ラジアル静圧軸受に対する供給圧力P1での
回転軸の振れed1および供給圧力P2での回転軸の振
れed2を測定した後、 前記静止時軸受剛性ks1に回転時軸受剛性およびスク
イズ力による軸受剛性を加えた全軸受剛性をkd1とす
ると共に、前記静止時軸受剛性ks2に回転時軸受剛性
およびスクイズ力による軸受剛性を加えた全軸受剛性を
kd2としたときに、前記回転時軸受剛性およびスクイ
ズ力による軸受剛性が供給圧力の変化に影響を受けない
ことにより成立する kd2−ks2=α2,kd1−ks1=α1,α1≒
α2(=α) の関係から得られる kd1=α+ks1,kd2=α+ks2 を供給圧力P1および供給圧力P2のもとで前記回転軸
を各々回転させた時に生じる不釣合による遠心力Fを求
める式 ed1×kd1=F,ed2×kd2=F にそれぞれ代入し、さらに、αを消去して得られる式 ed1×ed2×(ks2−ks1)/(ed1−ed
2)=F に基づいて遠心力Fを算出し、前記回転軸においてあら
かじめ設定した半径rの円周上に取り付ける修正おもり
の質量mを、半径r,角速度ωおよび前記遠心力Fと、
F=mrω2とから決定すると共に、前記回転軸を正回
転および逆回転させてそれぞれ測定した各偏芯角の中間
位置を偏芯方向として判定することを特徴とする静圧軸
受に支持される回転軸のバランス修正方法。 - 【請求項2】 回転軸における半径rの円周上に複数の
修正おもり取付け部を設けた請求項1に記載の静圧軸受
に支持される回転軸のバランス修正方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP20238896A JP3495515B2 (ja) | 1996-07-31 | 1996-07-31 | 静圧軸受に支持される回転軸のバランス修正方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP20238896A JP3495515B2 (ja) | 1996-07-31 | 1996-07-31 | 静圧軸受に支持される回転軸のバランス修正方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1043987A JPH1043987A (ja) | 1998-02-17 |
JP3495515B2 true JP3495515B2 (ja) | 2004-02-09 |
Family
ID=16456675
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP20238896A Expired - Fee Related JP3495515B2 (ja) | 1996-07-31 | 1996-07-31 | 静圧軸受に支持される回転軸のバランス修正方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3495515B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101625277B (zh) * | 2008-07-07 | 2011-07-27 | 西门子公司 | 不平衡状态定量检测方法和装置及工件装夹状态检测方法 |
-
1996
- 1996-07-31 JP JP20238896A patent/JP3495515B2/ja not_active Expired - Fee Related
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---|---|
JPH1043987A (ja) | 1998-02-17 |
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