JPS59155642A

JPS59155642A - 研削砥石の動的バランサ

Info

Publication number: JPS59155642A
Application number: JP2620783A
Authority: JP
Inventors: Kohei Sato; 晃平佐藤
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1983-02-21
Filing date: 1983-02-21
Publication date: 1984-09-04

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】この発明は研削砥石の動的バランサに関する。

研削作業の高精密化に伴い、研削砥石のバランスをいか
に精密にかつ能率良く修正するかといった問題が次第に
重要になりつつある。

本発明者は従来の静的バランス装置を改良して新しいバ
ランス台及び７ランジ部のバランスウェイト移動機構（
特願昭５７−７３３５５号）について提案した。

しかし、静的バランス方式によるものは、バランシング
バーの精度、バランス台の測定感度及び研削盤の主軸の
回転精度等の因子が相互に影響するため、回転周期の振
動をゼロにすることは困難な作業である。熟練者の勘に
頼らざるをえない。

近年においては脆性材料の研削加工が増加する背景もあ
り、バランスによる影響を最ｉ」＋限にくい止めるため
に動的なバランス方式でいかに精密にバランスを修正す
るかといった課題の解決が急がれている。

本発明の目的は、比較的小型の研削盤にも適用できる動
的バランサを提供することである。

本発明の要旨とするところは、研削砥石の７ランジに２
つのバランスウェイトをそれぞれ異なる半径方向に移動
可能に設け、前記フランジに設置したステッピングモー
タによりリードスクリュウを介して前゛記バランスウェ
イトを移動させる構成にしたことを特徴とする研削砥石
の動的バランサにある。

本発明による動的バランサにあっては、研削砥石用のフ
ランジにバランスウェイト、リードスクリュウ、ステッ
ピングモータを設け、研削砥石の回転中において外部か
らの電気信号により微細なアンバランス（例えば２．４
Ｑ　ｆｍｌｌｌ　）の修正を可能としたものである。

動的バランサの開発にあたり、その有効性を知る上でア
ンバランスによる研削盤の振動及び研削抵抗、研削面へ
の影響を調べた。使用した研削盤は平面研削盤（岡本Ｐ
ＳＧ−６Ｐ）である。実験方法は、第１図に示すとおり
であり、図中、１はテーブル、２は動力計、３はワーク
、４は研削砥石であり、振動変位は主軸頭から加速度ピ
ックアップ５により検出した。研削方法はプランジカッ
トであり、２μｍ切り込み、数回スパークアウトする方
法をとった。研削抵抗はテーブル上に取り付けた動力計
２（実験では佐原マシナリＡＳＴ−ＺＧＳ１を使った）
で垂直分力を検出した。

また、ワーク３の研削面の測定はアンバランスによる影
響があられれやすいテーブル移動方向について表面検査
機（サーフコム３０Ｂ）で行った。

第２図にアンバランスによる振動変位の測定結果を示す
。第２図より主軸頭の振動変位はアンバランスモーメン
トによりほぼ直線的に増加することが認められる。主軸
の振れが０．７μｍあり２、砥石を取り付けないで主軸
のみ空転すると主軸頭の振動変位は０．３μｍあった。

その軸に対し従来の静的バランサ（天ビン形式バランス
台）でほぼゼロにバランス修正した砥石を取り付けると
、第２図に示すように取り付は位置により振動変位は約
０．４μｍのバラツキが生じることが認められた。これ
は、研削砥石のわずかなアンバランスと主軸の振れとが
相乗、相殺する効果によるものと考えられる。

以上の実験結果より研削盤はわずかなアンバランスによ
り非常に敏感に振舞うため、振動変位をゼロ近傍にする
には砥石を軸に取り付けた状態でバランスを定量的かつ
精密に修正しなければならないことが認められる。

つぎに、主軸頭の振動変位による研削抵抗および研削面
の測定結果を第３図に示す。

第３図は各振動変位時、ドレッシングした後に切り込み
を与え、Ｎｏ、１〜Ｎ　ｏ、　４の４回研削（スパーク
アウト３回〉した時の振動変位（上側の波形）、研削抵
抗（下側の波形）の直流成分と交流成分、そしてスパー
クアウト後の研削面Ａの形状をあられしてぃ−る。Ｂは
参考のためにブロックゲージの表面形状を示したもので
ある。

研削砥石はＷＡ　８０　Ｖ、主軸回転数は２９７５ＲＰ
Ｍ、’；７−１材料は５ＫＨ５、切込量は２μｍ１テ一
ブル速度は５．５ｍ／ｍｉｎであった。

第３図（イ）より、０．５μｍの場合、研削抵抗は主軸
頭が下に下がった時に大きくなつでおり、スパークアウ
ト回数によりその直流、交流成分は減少している。また
研削面Ａには砥石回転周期のうねりが生じていることが
認められる。

第３図（ロ）より、０．２μｍの場合は、交流成分は小
さいが同様なことが認められる。

第３図（ハ）より、０μｍの場合は、回転周期の成分は
消え、研削面Ａは改良される。

振動変位が存在する場合、スパークアウトした後にうね
りが生じる原因は、スパークアウト時の研削抵抗の波形
（本実験条件では３回目）から推察すると、抵抗はゼロ
レベルからの変動になっており、前の研削時に砥石のア
ンバランス方向の部分が切り込み以上に加工面を削り取
ったからと考えられる。

以上の結果より、研削面Ａを改善するには砥石の回転中
に研削盤の振動を正確に計測し、振動変位をゼロにする
ようバランスの修正を行うのが好ましいことが判った。

本発明による動的バランサの好適な態様にあっては、研
削砥石が回転中、アンバランス（モーメント及び方向）
を測定して、そのアンバランスを修正するためにバラン
スウェイトを移動させる。アンバランスの測定は研削盤
の振動変位を測定することから求めることができる。

アンバランスの修正原理は、第４図に示すとおりである
。研削砥石のフランジ１０に２つのバランスウェイト１
１．１２を移動可能に設け、バランスウェイト１１．１
２の移動はリードスクリュウ１３．１４に接続されたス
テッピングモータ１５．１６の回転により行う。ステッ
ピングモータ１５．１６への電気信号の入力は外部より
ブラシ１７とスリップリング１８で行う。図中、１９は
タイミング用光電管、７はシンクロスコープ、８は振動
計、９はタイミング用の鏡、６はスイッチである。

動的バランサのフランジ１０及びその関連部材の具体的
構造について第５図及び第６図を参照して説明する。

第５図はバランスウェイト移動機構の内部構造を示し、
第６図はバランスウェイトの駆動源である電気−機械式
ステッピングモータを示している。

第５図において、バランスウェイト移動機構はフランジ
１０、矩形の貫通孔を有する円盤状の２つのバランスウ
ェイト１１．１２、リードスクリュウ１３．１４及びス
テッピングモータ１５．１６、スリップリング１８など
により構成されている。各バランスウェイト１１．１２
はフランジ１０の中心部にバランスウェイト１１．１２
の貫通孔に対応して矩形状に設けられた摺動面１０ａ、
１０ｂを互いに９０°離れた半径方向に移動する。

駆動源であるステッピングモータ１５，１６は第６図に
示しであるように対になりたソレノイド２０，２１、爪
２２．２３、ラチェット２４．２５及びバネ２６．２７
で構成されている。２つのラチェット２４．２５はリー
ドスクリュウ１４を正転逆転できるように互いに逆向き
についている。ソレノイド２０゜２１の一方に電圧をか
けることにより、爪２２．２３を保持している支持台２
８がソレノイド２０．２１に引きつけられて、爪２２゜
２３はリードスクリュウ１４に取り付けられたラチェッ
ト２４．２５を回転させるしくみになっている。ソレノ
イド２０．２１と支持台２８とのすき間は、ラチェット
２４．２５の１歯に相当する角度を回転させるように調
整する。

その回転原理の詳細は第７図に示すとおりである。第７
図（イ）〜（ハ）は正転の様子を示し、同図（ニ）〜（
へ）は逆転の様子をあられしている。電圧をかけない時
は、爪２２．２３のついた支持台２８は左右のバネ２６
．２７で中立に保たれ、爪２２．２３は支持台２８上の
２本のバネ３０．３１でラチェット２４．．２５に押し
つけられており、ラチェット２４．２５の回転をロック
している。

ソレノイド２０．２１に電圧をかけると、１つの爪２２
又は２３がラチェット２４又は２５を回転させる。他方
の爪２２又は２３はラチェット２４又は２５に押し込ま
れ、爪はラチェットから離れる。電圧を切ると、元の中
立の位置にバネ３０．３１の力で戻り、セルフロックさ
れる。連続的にパルス状電圧を入力すると、ステップ的
にリードスクリュウ１４は回転する。

この方式のモータ１５．１６は駆動時にのみパルス状電
圧を入力するだけで済み、ソレノイド２０．２１に相当
大きな電圧をかけることができるので、強力なトルクを
得ることが可能である。

ソレノイド２０．２１への入力は第８図に示すようにブ
ラシ１７とスリップリング１８により電気的に接続して
行い、スイッチ２３で０Ｎ１ＯＦＦを行う方式をとって
いる。

第９図はバランスウェイト移動機構の内部構造を示して
おり、と（に駆動源である電気−機械式ステッピングモ
ータ１５．１６を示している。この図示例においては、
アンバランスの最大修正モーメントは、バランスウェイ
ト１．１．１２の重量を２００ｃ＋ｆにし、バランスウ
ェイト１１．１２が中心に位置した時からの最大移動距
離を５ｍｍと設定することにより１０１００Ｏとしてい
る。最小修正モーメントは、ラチェット２４．２５を８
０分割し、リードスクリュウ１３．１４のピッチをｉ　
ｍｍ（Ｍ６）にすることにより２　、４　ｇｆｍｍ／　
１パルスとする。また、リードスクリュウ１３゜１４の
回転トルクは、フランジ１０が高速回転中バランスウェ
イト１１．１２の遠心力に対し十分リードスクリュウ１
３．１４が回転できるように約５０　ｋｇｆｍｍ　　（
入力電圧と２４Ｖ時）とした。

前述の動的バランサの性能を吟味するため、アンバラン
スの修正精度を実験的に求めた。

また修正作業に要する時間を計測して作業能率を考察し
た。

以下、その方法と結果について述べる。試作した７ラン
ジ１０にアールを取り付け、動つりあい試験機（明石製
作所ＡＨ４１１）にセットし、人為的にフランジ１０の
外周にアンバランス質量を取り付けて１６０ＯＲＰＭで
回転させた。アンバランスの測定は、つりあい試験機の
支持台上に加速度ピックアップ５を取り付け、第４図に
示したシステムで行い、第１０図に示すようにシンクロ
スコープの振動波形（１／２波長）を観察しながら手動
でパルス電圧を入力して修正を行った。

まず、第１０図（イ）〜くハ）でＸ軸方向の修正を行い
、ついで同図（ニ）（ホ）でＹ軸方向の修正をした。そ
して修正後に、つりあい試験機の計器を使用してチェッ
クした。

なお付加したアンバランス質量は２．５０ｆであり、モ
ーメントにすると２００　ｇｆｍｍである。

第１１図に修正精度ならびに修正時間の測定結果を示す
。この第１１図より、修正精度は平均すると、３．５Ω
ｆＩＩＩＩ１１であり、最小修正モーメント２　、４　
ｑｆｍｍ／　１パルスの修正能力をほぼ満たしているこ
とが認められる。また修正の所要時間は約１５秒と短時
間であった。

したがって試作した動的バランサはアンバランスの修正
能力及び作業能率の面で実用的に優れていることが判明
した。

なお、アンバランスの修正は完全に電気的に自動化でき
ることはいうまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は実験方法を示す概略図、第２図はアンバランス
による振動変位を示すグラフ、第３図（イ）（ロ）（ハ
）はそれぞれ振動変位が０．５！１ｍ　、０．２μｍ及
びＯｕｍの場合の波形を示すグラフ、第４図は本発明に
よる動的バランサの概略説明図、第５図は本発明の動的
バランサの内部構造を示す図、第６図は本発明で使用す
るステッピングモータの一例を示す斜視図、第７図（イ
）〜（へ）は第６図に示したステッピングモータの動作
説明図、第８図は本発明の動的バランサに採用した電気
回路の一例を示す図、第９図は本発明の動的バランサの
内部構造を示す図、第１０図は修正時におけるシンクロ
スコープ上の振動波形の変化を示すグラフ、第１１図は
修正精度及び修正時間を示すグラフである。１０・・・７ランジ、１１．１２・・・バランスウェイ
ト、１３．１４・・・リードスクリュウ、１５．１６・
・・ステッピングモータ、１７・・・ブラシ、１８・・
・スリップリン０グ、１９・・・光電管、２０．２１・
・・ソレノイド、２２．２３・・・爪、２４．２５・・
・ラチェットア〕ＩＸ′ヲシスモーメニト　　９匍ｍ第
５図

Claims

【特許請求の範囲】

研削砥石のフランジに２つのバランスウェイトをそれぞ
れ異なる半径方向に移動可能に設け、前記フランジに設
置したステッピングモータによりリードスクリュウを介
して前記バランスウェイトを移動させる構成にしたこと
を特徴とする研削砥石の動的バランサ。