(57)【要約】      （修正有）【課題】回転体のアンバランスを検知し、アンバランスを解消するバランス装置を提供。【解決手段】バランス装置１は、回転体１０のアンバランスを測定する少なくとも１つのアンバランス検知器；アンバランスを解消するように操作円周に沿って操作される２つのバランス質量３１；バランス質量３１の相互位置を検知する少なくとも１つの位置センサ；およびバランス質量３１の相互位置およびアンバランスの作用としてバランス質量３１をそれぞれ独立して操作する少なくとも１つのモータ３２を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
前記回転体（１０）のアンバランスを測定する少なくとも１つのアンバランス検知器（５）；前記回転体（１０）の前記アンバランスを解消するように操作円周に沿って操作される２つのバランス質量（３１）を備える、少なくとも１つのバランスヘッド（３０）；および前記バランス質量（３１）をそれぞれ独立して操作する少なくとも１つのモータ（３２）を備える回転体（１０）のバランス装置（１）であって、前記少なくとも１つのバランスヘッド（３０）は、前記バランス質量（３１）の位置を検知する少なくとも１つの位置センサ（３４）を備え；前記モータ（３２）は、前記バランス質量（３１）の前記位置および前記回転体（１０）の前記アンバランスの作用として、前記バランス質量（３１）をそれぞれ独立して操作することを特徴とするバランス装置。
【請求項２】
請求項１に記載のバランス装置（１）であって、前記位置センサ（３４）はそれぞれ、前記質量（３１）の操作および変位を検証する変位センサ（３６）を備えるバランス装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のバランス装置（１）であって、前記変位センサ（３６）はエンコーダであり、単一のモータ（３２）に機能的に接続されているバランス装置。
【請求項４】
請求項１〜３のうちいずれか一項に記載のバランス装置（１）であって、前記位置センサ（３４）はそれぞれ、少なくとも１つの相互角度位置について、前記バランスヘッド（３０）がとどまる位置を参照して前記質量（３２）の位置を決定する参照センサ（３７）を備えるバランス装置。
【請求項５】
請求項１〜４のうちいずれか一項に記載のバランス装置（１）であって、前記位置センサ（３４）からの入力信号を受信する制御カード（３５）を備え、前記位置センサ（３４）は、前記モータ（３２）のうち少なくとも１つ、および少なくとも２本の電線（３５ａ）に連結されており、当該２本の電線（３５ａ）は、複数の前記制御カード（３５）からの信号を前記装置の外に転送するバランス装置。
【請求項６】
請求項１〜５のうちいずれか一項に記載のバランス装置（１）であって、前記制御カード（３５）は、前記電線（３５ａ）を用いて接続される前記制御カード（３５）から成るネットワークを実現するように、前記位置センサ（３４）から受信した信号をアナログ信号からデジタル信号に変換するバランス装置。
【請求項７】
請求項１〜６のうちいずれか一項に記載のバランス装置（１）であって、前記回転体（１０）は回転軸（１０ａ）を定め；前記バランス装置（１）は、当該回転軸（１０ａ）に対する前記回転体（１０）の角度位置（α）を測定する検知手段（６）を備え；前記少なくとも１つのモータ（３２）は、前記バランス質量（３１）を前記角度位置（α）の作用として操作するバランス装置。
【請求項８】
請求項１〜７のうちいずれか一項に記載のバランス装置（１）であって、前記検知手段（６）は少なくとも１つの磁石（６ａ）および１つのホール素子（６ｂ）を備えるバランス装置。
【請求項９】
請求項１〜８のうちいずれか一項に記載のバランス装置（１）であって、同軸上に並んで配置され、動的アンバランスの状態をバランスが取れた状態に変える２つの前記バランスヘッド（３０）を備えるバランス装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のうちいずれか一項に記載の少なくとも１つのバランス装置（１）を備える研削盤。
【請求項１１】
前記回転体（１０）のアンバランスが測定される測定工程および前記回転体（１０）の前記アンバランスを解消するように２つのバランス質量（３１）が操作されるバランス工程を備える回転体のバランス処理であって、当該測定工程において、前記アンバランスな状態をバランスが取れた状態に変える前記バランス質量（３１）の位置が測定される；当該バランス工程において、前記バランス質量（３１）は、初期位置から、前記アンバランスの状態をバランスが取れた状態に変える前記位置へと、直接的に操作されることを特徴とするバランス処理。
【請求項１２】
請求項１〜１１つのうちいずれか一項に記載のバランス処理であって、前記回転体（１０）は回転軸（１０ａ）を定め；前記測定工程において、前記回転軸（１０ａ）に対する角度位置（α）が検知され；前記バランス工程において、前記バランス質量（３１）は、前記回転体（１０）の前記角度位置の作用として操作されるバランス処理。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、独立請求項のプリアンブルに詳述される型の、回転体のバランス装置および処理に関する。
【０００２】
具体的には、本発明は工具の回転アンバランスを正常に戻す装置および処理に関する。より詳細には、これらの装置および処理は研削盤、正確には研削砥石に連結され、当該研削砥石の回転アンバランスを解消して適切な動作を保証するためのものである。
【背景技術】
【０００３】
工具、特に研削砥石は、その回転軸に対してほぼ完璧にバランスが取れていなければならない、つまり、自身の質量中心がその回転軸に沿って位置しなければならないことが知られている。これは、低品質の作業および種々の欠点を決定付けるような好ましくない振動を生じさせないためである。
【０００４】
そのような問題を防ぐため、研削砥石が研削盤に載置されている時には、操作者は適切な装置および釣合い重りを用いてバランスを取る。
【０００５】
消耗された研削砥石においては、初期バランスに関わらず、自身の質量中心が変化してその回転軸から離れる傾向にある。実際に、処理を実行する際、研削砥石は変形および摩耗することで形状が変化し、アンバランスな状態を引き起こす。
【０００６】
研削砥石の回転アンバランスを評価するバランス装置および処理は、研削砥石の質量中心位置を継続的に変化させることで、より一層研削砥石のバランスを取る。
【０００７】
一般的に、バランス装置および処理は２つの相互移動可能な質量を備え、現存するアンバランスを解消し、また、研削砥石のアンバランスを検知する１つのセンサおよびアンバランスの作用としての質量の動きを制御する１つの制御装置を備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】イタリア特許出願公開第ＭＩ５０９０１００号
【特許文献２】欧州特許出願公開第１６４５３６２号
【特許文献３】欧州特許出願公開第０４０９０５０号
【特許文献４】イタリア特許出願公開第ＭＩ５０８１９５３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前述の公知技術は、いくつかの重要な欠点を有する。
【００１０】
最初の重要な欠点は、公知の装置は実質的に簡易な方法で質量を移動させるため、特に長い処理を介してバランスを取るという事実に由来する。実際に、バランス処理においては、アンバランスが検知されると、質量の位置が移動され、以前の位置に対するアンバランスの変化が測定される。結果が予測通りにならない場合、つまり、研削砥石のバランスが正確に取れていない場合、研削砥石のアンバランスを解消することが可能な質量の位置が検知されるまで処理が繰り返される。
【００１１】
これに伴い、バランス処理の遅さによる装置サイクル時間の増加というさらなる欠点が特定される。
【００１２】
さらなる難点は、研削砥石の摩耗に関連して、一定の接線速度が必要な点である。
【００１３】
公知の装置は研削砥石のバランスを取ることができないため、操作者は装置をセットアップするために機械加工を中断しなければならない。
【００１４】
さらに、次のような重要な問題が特定される。すなわち、公知のバランス装置は回転体の動的バランスを最適に取ることができない、つまり、研削砥石の軸を通る平面に沿ったアンバランスな状態をバランスが取れた状態に変えることができない。このようなアンバランスは研削砥石の回転時に２つの平面上で検知されるため、動的アンバランスと呼ばれる。この研削砥石の回転により生じる遠心力が、当該アンバランスを引き起こす。
【００１５】
具体的には、上記難点は、歯車の機械加工に用いられる研削砥石のように、軸方向の延伸が大きい回転研削砥石に関して重要である。
【００１６】
このような状況において、本発明の技術的課題は、前述の欠点を大幅に克服するために、回転体のバランス装置および処理を提供することである。
【００１７】
このような技術的課題に鑑み、本発明の重要な目的は、ほぼ完璧かつ迅速に回転体のバランスを取ることを保証するバランス装置および処理を実現することである。
【００１８】
従って、本発明のさらなる重要な目的は、高品質な製造を可能にするバランス装置および処理を提供することである。
【００１９】
本発明のさらなる目的は、研削砥石の最適な静的および動的バランスを保証することが可能なバランス装置および処理を設計することである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
技術的課題および詳述された目的は、添付の独立請求項に記載される回転体のバランス装置および処理によって達成される。
【００２１】
好適な実施形態は従属請求項から明らかである。
【００２２】
本発明の特徴および効果は、添付の図面を参照して以下に記載する本発明の好適な実施形態の詳細な説明により明確にされる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、本発明に係る回転体のバランス装置を示す図である。
【図２】図２は、本発明に係る２つの平面上の別のバランス装置を示す図である。
【図３】図３は、本発明に係る装置を有するバランスシステムを示す図である。
【図４】図４は、バランス装置における測定を例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
引用図を参照して、回転体のバランス装置は全体として参照符号１を用いて示される。
【００２５】
バランス装置は回転体１０に連結され、回転体１０の少なくとも１つのアンバランスな状態をバランスが取れた状態に変えるため、回転軸１０ａの周りを回転可能である。詳細に述べると、装置１は回転体１０にしっかりと固定され、より正確には、軸１０ａの周りを回転体１０と一体的に回転するよう、回転体１０の軸に沿って回転体１０内に収容される。
【００２６】
バランス装置１は、好ましくは工具内で用いられ、より好ましくは研削盤内で用いられ、より正確には、処理の実行中に回転体１０のアンバランスを測定および解消するため、回転体１０としての研削砥石に連結される。
【００２７】
回転体１０または工具は、それ自体が工作機械２０の一部であり、工作機械２０は、回転体と一体になった回転部２１、固定部２２およびバランス装置の動作を制御する制御部２３を備える。
【００２８】
バランス装置１は主に、好ましくは回転体１０の内部に一体的に取り付けられ、回転軸１０ａの周りを回転するように回転部２１に取り付けられる回転部２；及び回転部２に近接する固定部２２に取り付けられ、配線により制御部２３に接続される固定部３を備える。
【００２９】
具体的には、回転部２および固定部３は、無接点接続、より詳細には誘導方式を用いて電気的に接続されている。
【００３０】
回転部２と固定部３間の接続は、２つのコイル４を用いて実現される。２つのコイル４のうち、一方は回転部２に、他方は固定部３に取り付けられ、誘導により相互に連通する。より正確には、当該連通は、一方のコイル４における磁界の変化に比例する電流を他方のコイル４において生成するために、当該磁界の変化を利用することにより成される。
【００３１】
このような無線接続の一例は、同じ出願人が所有するイタリア特許出願公開第ＭＩ５０９０１００号（３頁２３行〜８頁１０行、図１、図３および図４を参照）に記載されている。
【００３２】
バランス装置１はさらに、回転体１０のアンバランスを測定し、固定部２２に設置され、制御部２３に電気的に接続される、少なくとも１つのアンバランス検知器５；およびアンバランス検知器５により測定されたアンバランスの作用中に、回転体１０のバランスを再度取る、少なくとも１つのバランスヘッド３０を備える。
【００３３】
具体的には、特に歯車の研削砥石のように、直径の長さに対して、回転軸１０ａに沿った回転体１０の延伸が大きい場合、バランス装置１は、回転部２の内部に収容され、回転体１０自身の基部において回転体１０にしっかりと固定される２つのバランスヘッド３０（図２）を有するのが適切である。
【００３４】
アンバランス検知器５は任意のセンサにより特定され、圧電式のものが適切であり、回転体１０のアンバランスを測定する。好ましくは、アンバランス検知器５は、同じ出願人が所有する欧州特許出願公開第１６４５３６２号（段落００３１〜００８２、図１および図５〜図１０）に記載のセンサにより特定される。
【００３５】
バランスヘッド３０は、それぞれ同じ出願人が所有する欧州特許出願公開第０４０９０５０号（３欄３４行〜５欄５３行および図１〜図３）またはイタリア特許出願公開第ＭＩ５０８１９５３号（３頁１２行〜８頁８行、図１、図２ａおよび図２ｂ）に記載のバランスヘッドと同様である。
【００３６】
従って、各ヘッド３０は、２つのバランス質量３１、少なくとも１つのモータ３２および伝達機構３３を備える。バランス質量３１は、回転体１０のアンバランスを解消するように操作される。モータ３２は、バランス質量３１をそれぞれ独立して操作する。伝達機構３３は、モータ３２からバランス質量３１に運動を伝達する。
【００３７】
具体的には、各バランスヘッド３０は、回転軸１０ａに沿って対称的に延伸する２つのモータ３２を備え、１つのモータ３２は各バランス質量３１に対応する。モータ３２としては、電気型モータが適切であり、もしくはＢＣ型モータがより適切である。
【００３８】
バランス質量３１は略同一であり、好ましくは回転軸１０ａを略中心とする円弧状の輪郭を有する。バランス質量３１は、回転軸１０ａと略同心円状に操作円周に沿って平行移動され、回転軸１０ａに略直交する平面上に位置する。
【００３９】
伝達機構３３は、それ自体公知であり、バランス質量３１とモータ３２間の伝達率を約１／８０００から１／１５００の間、好ましくは約１／１００００に定める。
【００４０】
各バランスヘッド３０は、上述した部品に加え、バランス質量３１の位置を監視する、少なくとも１つの位置センサ３４；および、入力信号を送信し、好ましくは当該入力信号をモータ３２に到達させる、少なくとも１つの制御カード３５を備えるのが効果的である。
【００４１】
位置センサ３４は、任意の単一のバランス質量３１の操作円周に沿った絶対位置を検知する。これにより、モータ３２は、質量３１の初期位置およびアンバランス検知器５により検知された回転体１０のアンバランスの作用として、当該操作円周に沿った質量３１の相互操作を制御することが可能となる。
【００４２】
具体的には、各位置センサ３４は、質量３１の操作および移動を検証する変位センサ３６を備える。詳細に述べると、変位センサ３６はエンコーダから成り、単一のモータ３２と機能的に接続されており、モータ３２の一部の作動および回転数ならびにその結果として起こる接続されたバランス質量３１の操作を検知する。
【００４３】
上述したバランス質量３１とモータ３２間の伝達率を考慮すると、エンコーダから成る変位センサ３６の精度は高い。１つのモータが完全に回転すると、それに続いて質量３１は、１回転当たり１／１００００度、つまり約３０分の１度で軸１０ａの周りを回転する。
【００４４】
位置センサ３４は、少なくとも１つの参照センサ３７を備える。参照センサ３７は、少なくとも１つの角度位置について、回転部２を参照して質量３１の位置を決定する。位置センサ３７は、好ましくは、各質量３１に載置される磁気素子３７ａおよび当該磁気素子３７ａと連動する感知素子３７ｂから成る。
【００４５】
参照センサ３７および変位センサ３６が存在することで、位置センサは随時、回転部２を参照して単一の質量３１の位置を決定する。
【００４６】
制御カード３５は電子カードから成る。１つのカード３５は、各モータ３２に適切に設けられ、当該モータ３２の一端に位置する。
【００４７】
制御カード３５は、入力側において、好ましくは出力側にもおいて、個々のモータ３２に連結されている位置センサ３４からのアナログ信号を受信する。具体的には、制御カード３５は、変位センサ３６からの信号に加え、好ましくは参照センサ３７からの信号も受信する。好ましくは、当該制御カード３５は受信した信号をアナログ信号からデジタル信号に変換する。その後デジタル信号は、回転部２の出力側の２本の電線３５ａにより送信される。モータにおける信号の入力側においても同じ機能が実行されることが好ましい。
【００４８】
さらに、回転部２は２つまたは４つのモータ３２を備えることが好ましく、よって２つまたは４つのカード３５を備えることが好ましいことを鑑み、前記２本の電線３５ａは、複数のカード３５間で、好ましくは全てのカード３５から信号を転送する。これにより、当該カード３５から成るネットワークが実質的に構成される。
【００４９】
このような解決策により、多数の電線に代えて、バランスヘッド３０からの２本の電線３５ａを出力用に設けることができる。多数の電線とは、各カード３５につき２本の電線、つまり、少なくとも４本または８本の電線であり、このような発明がない場合に必要となる。このような多数の電線は、電線の通路において重要な組立上の問題を引き起こすであろう。
【００５０】
制御カード３５は、当業者の一般常識に基づいて当業者により容易に実現される。
【００５１】
また、バランス装置１は、具体的には処理の実行中に、回転軸１０ａに対する回転体１０の角度位置αを測定する検知手段６を備える。
【００５２】
検知手段６は、少なくとも１つの磁石６ａに加え、１つのホール素子６ｂまたは他の類似センサを備える。磁石６ａは、回転部２または固定部３に選択的に取り付けられる。１つのホール素子６ｂまたは他の類似センサは、磁界を検知し、磁石６ａの前側において固定部３または回転部２に選択的に載置される。
【００５３】
具体的には、検知手段６は、２つの磁石６ａおよび１つのホール素子６ｂを備える。２つの磁石６ａは、回転軸１０ａに対して対称的に載置され、固定部３と向かい合うように回転部２に取り付けられる。１つのホール素子６ｂは、固定部３に取り付けられ、回転部２と向かい合う。
【００５４】
上述した構成を備える回転体のバランス装置は、以下のような機能を有する。
【００５５】
具体的には、バランス装置１の機能は、新規な回転体１０のバランス処理を定める。
【００５６】
このバランス処理は、簡潔には、開始工程、測定工程およびバランス工程を有する。測定工程においては、少なくとも回転体１０のアンバランスが測定される。バランス工程においては、２つのバランス質量３１が操作円周に沿って移動される。
【００５７】
まず、開始工程において、装置１は、バランス質量３１の操作円周に沿った初期位置をセンサ３４を用いて測定する。
【００５８】
初期位置が定められると、開始工程が終了し、操作者は回転体１０が回転軸１０ａの周りを回転するよう設定を行う。これにより処理が開始する。
【００５９】
処理の開始と同時に、バランス装置１は回転体１０のアンバランスの測定を開始する。これにより測定工程が開始する。つまり、測定工程は部分的に処理と組み合わされ、具体的には処理の不動作時間においてアンバランスが測定される。
【００６０】
詳細に述べると、このような測定工程において、アンバランス検知器３１は所定の角度位置に沿った回転体１０のアンバランスを検知する。この検知の一例を示す図４において、縦座標は力Ｆ（２つのアンバランス検知器５を設けるのが好ましいため、Ｆ１またはＦ２）を、横座標は回転体の位置角αを表し、位置センサ３４は操作円周に沿ったバランス質量３１の位置を検知する。
【００６１】
さらに、このような工程においては、検知手段６はホール効果を利用して、固定部３に対する回転部２の角度位置α、つまり回転体１０の角度位置を測定する。図４に示す回転体１０の角度位置αの測定例では、ピークは、磁石６ａがホール素子６ｂに送るパルスＩの重複に対応する。
【００６２】
その後、測定工程では、検知されたアンバランスな状態をバランスが取れた状態に変えるためにバランス質量３１が取るべき位置が決定される。具体的には、制御部２３は、力Ｆ１およびＦ２が示すアンバランスのグラフを、パルスＩが示す角度位置αのものと比較することにより、アンバランスを解消するためにバランス質量３１が取るべき位置を特定する。
【００６３】
アンバランスが定められた閾値を超えた場合もしくは単にアンバランスが検知された場合、バランス工程が作動する。バランス工程において、制御部２３に制御されるモータ３２は、バランス質量３１の初期位置つまり実行中のバランスの作用およびアンバランスの作用として、バランス質量３１を円周に沿って相互に平行移動させる。なお、バランスは位置センサ３４により測定され、アンバランスはアンバランス検知器５により検知される。
【００６４】
さらに、操作円周に沿ったバランス質量３１の位置が特定されることによって、制御部２３は、質量３１の位置と特定されたアンバランスを解消するための位置を比較する。その後、モータ３２により制御および実行される各バランス質量３１の変位に関して、変位の方向および量が決定される。その結果、バランスを取る操作は、試行的に実行されるのではなく、初期位置からバランスを取る位置へと直接的に実行される。
【００６５】
バランス質量３１の位置が特定されることによって、２つのバランスヘッド３０が設けられる装置１は、動的アンバランスを解消するように質量３１を配置して、動的バランスを取ることが可能になる。なお、動的アンバランスとは、軸１０ａを通る平面に沿ったアンバランスおよび２つの平面に沿ったアンバランスである。
【００６６】
本発明によって重要な効果を得ることができる。
【００６７】
最初の重要な効果は、円周に沿ったバランス質量３１の位置を検知する位置センサ３４があることによって、バランス装置１は常に円周に沿った質量３１の位置を特定するため、質量の変位を検知して回転体１０のアンバランスを正常に戻すことができる点である。
【００６８】
実際に、公知の装置および処理では、バランス質量の位置は常に実質的に把握されていないため、バランス質量３１の簡易な操作が必要であったのに対し、装置１は常にバランス質量３１の位置を把握しているため、当該質量をどのように操作するかを容易に特定することが可能である。
【００６９】
検知手段６があることによって、装置１および処理は、回転体１０の角度位置αを検知して、アンバランスを解消するためにバランス質量３１が取るべき位置を特定するため、上述したような能力はさらに強化される。
【００７０】
別の効果は、位置センサ３４、さらには検知手段６の存在によって、バランス装置１および処理は非常に短時間でアンバランスを解消する点である。
【００７１】
従って、バランス装置１および処理は、公知の装置および処理とは異なり、研削盤の効率および精度を特に向上させることが可能である。
【００７２】
別の重要な効果は、モータ３２と質量３１間の伝達率が低いことによって、装置１は特に精密に質量３１つの位置決めを行うため、回転体１０のアンバランスをほぼ全て解消することを保証することができる点である。
【００７３】
さらなる効果は、軸方向の延伸が大きい回転体１０に２つのバランス装置１を配置することによって、静的および動的両方の回転バランス、つまり２つの平面に沿った回転バランスを保証することができる点である。
【００７４】
本発明は、発明の概念の範囲において変形することが可能である。明細書および請求項における全ての要素は、均等の要素と置き換えることが可能であり、詳細、材料、形状および寸法はいかなるものでも良い。
【図１】
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【図２】
2014074495.tif 000004
【図３】
2014074495.tif 000005
【図４】
2014074495.tif 000006
【外国語明細書】
2014074495000001.pdf