(57)【要約】      （修正有）【課題】単純構造の回転体のバランス機構を提供する。【解決手段】回転軸２０ａの周りで回転されるのに適した回転体２０と一体的に位置決めされるのに適したバランス機構１であって、主回転軸２０ａに対してオフセットされた位置に配置されている複数の収納手段２、複数の収納手段２に対応して巻回される、巻回に適した少なくとも１つの要素３、収納手段２の周りで巻回に適した要素３を巻回し、結果として、回転体２０の質量のバランスをとるように幾つかの収納手段２にわたって巻回に適した要素３の質量の分散を変化させるのに適した移送手段４を備えるバランス機構。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸（２０ａ）の周りで回転されるのに適した回転体（２０）と一体的に位置決めされるのに適したバランス機構（１）であって：前記主回転軸（２０ａ）に対してオフセットされた位置に配置されている複数の収納手段（２）、複数の該収納手段（２）に対応して巻回される、巻回に適した少なくとも１つの要素（３）、前記収納手段（２）の周りで前記巻回に適した要素を巻回し、結果として、前記回転体（２０）の質量のバランスをとるように前記収納手段（２）の幾つかにわたって前記巻回に適した少なくとも１つの要素（３）の質量の分散を変化させるのに適した移送手段（４）を備えることを特徴とする、バランス機構。
【請求項２】
バランス機構（１）であって、前記移送手段（４）は回転モータであり、該移送手段（４）のそれぞれは前記収納手段（２）のうちの１つに対応して配置される、請求項１に記載のバランス機構。
【請求項３】
バランス機構（１）であって、前記収納手段（２）のそれぞれは前記移送手段（４）のうちの１つに対応して配置される、請求項１又は２に記載のバランス機構。
【請求項４】
バランス機構（１）であって、前記巻回に適した要素（３）は、前記収納手段（２）のうちの２つに対応して巻回される、請求項１〜３のいずれか一項に記載のバランス機構。
【請求項５】
バランス機構（１）であって、前記収納手段（２）は数の上では４つであり、前記軸（２０ａ）に対して、該軸（２０ａ）に垂直な平面に、直角に回転対称に従って配置される、請求項１〜４のいずれか一項に記載のバランス機構。
【請求項６】
バランス機構（１）であって、前記収納手段（２）は数の上では６つであり、前記軸（２０ａ）に対して、該軸（２０ａ）に垂直な平面に、６０°の角度で回転対称に従って配置される、請求項１〜５のいずれか一項に記載のバランス機構。
【請求項７】
バランス機構（１）であって、前記巻回に適した要素（３）は金属バンドである、請求項１〜６のいずれか一項に記載のバランス機構。
【請求項８】
バランス機構（１）であって、前記巻回に適した要素（３）は金属ワイヤである、請求項７に記載のバランス機構。
【請求項９】
バランス機構（１）であって、該バランス機構の外側ケーシングを構成するのに適した円筒収容体（５）を備える、請求項１〜８のいずれか一項に記載のバランス機構。
【請求項１０】
バランス機構（１）であって、前記収容体（５）は中空である、請求項９に記載のバランス機構。
【請求項１１】
バランス装置（１０）であって、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のバランス機構（１）、信号及び電源を前記バランス機構（１）に送るのに適した固定部分（１１）、該バランス装置（１０）の制御手段（１２）並びにアンバランス検出手段を備える、バランス装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転体のバランス機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転体、特に、軸の周りを高速の角速度で回転されるロータ部分を含むグラインダ等のような精密機器のバランス機構が現在既知である。
【０００３】
バランス機構は、上記ロータ部分のバランスをとり、すなわちロータ部分の質量中心をシフトさせて質量中心を実質的に回転軸上に位置決めするのに適している。バランス機構はしたがって、上記ロータ部分を含む機械の損傷又は不所望の影響につながる可能性がある、上記ロータ部分のアンバランスの存在下で遠心力によって生成される振動の発生を防止する必要がある。
【０００４】
特に、対象の機械が工作機械である場合、不所望の振動が、グラインダ又は工具と機械加工される部品との間の何らかの接触の不正確な検出につながり、機械加工の不正確さ及び更なる他の欠点につながる可能性がある。
【０００５】
上記バランス機構は、ロータ部分の内部に配置されるか又はロータ部分と一体的であり、ロータ部分のバランスをとるようにゼロのアンバランス又はロータ部分の残りの部分のアンバランスと等しく反対のアンバランスを形成するような位置に好ましくは電気モータ等の駆動手段によって位置決め可能なオフセット質量を含む。
【０００６】
オフセット質量は概して実質的に円筒形であり、ロータ部分自体が既にバランスをとっている場合にゼロのアンバランスの構成を呈することが可能であるように、円筒の軸がバランス機構の回転軸と一致するよう位置決めされる。
【０００７】
従来技術において既知の上記バランス機構は重大な欠点を有する。
【０００８】
上記バランス機構は実際には非常に複雑であり、したがって高価であり、特に１つ１つの要素に形成される非常に大きい遠心力のために故障しやすい。
【０００９】
更なる欠点は、バランス機構が常に十分に正確というわけではないことにある。グラインダ等の多くの用途には、極めて正確であることが実際に必要とされる。
【００１０】
さらに、許容可能なレベルの正確さが達成されると、このことによって最大バランス能力が損なわれることになる。
【００１１】
さらに、従来技術の機構の機能は複雑であり、起動するのに長い時間がかかる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
この状況における本発明の技術的な課題は、前述した欠点を実質的に克服することが可能な回転体のバランス機構を考案することである。
【００１３】
本発明の別の重要な目的は、単純かつロバストなバランス機構を作製することである。
【００１４】
本発明の更なる目的は、上記の高いバランス能力のない非常に正確なバランス機構を得ることである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
技術的な課題及び明記した目的は、回転軸の周りで回転されるのに適した回転体と一体的に位置決めされるのに適したバランス機構であって：主回転軸に対してオフセットされた位置に配置されている複数の収納手段、複数の上記収納手段に対応して巻回される、巻回に適した少なくとも１つの要素、収納手段の周りで上記巻回に適した要素を巻回し、結果として、上記回転体の質量のバランスをとるように上記収納手段の幾つかにわたって巻回に適した少なくとも１つの要素の質量の分散を変化させるのに適した移送手段を備えることを特徴とする、バランス機構によって解決される。
【００１６】
好ましく有利な解決策は、他の請求項、明細書及び図面に記載される。
【００１７】
本発明の特徴及び利点は、添付の図面を参照して、本発明の好ましい実施形態の以下の詳細な説明からより明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明によるバランス機構の第１の例の概略側面図である。
【図２】本発明によるバランス機構の第１の例の概略正面図である。
【図３】本発明によるバランス機構の第２の例の概略側面図である。
【図４】本発明によるバランス機構の第２の例の概略正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
上記図面を参照すると、参照符号１は本発明によるバランス機構を全体的に示すものである。
【００２０】
バランス機構は回転体２０と一体的に位置決めされるのに適している。
【００２１】
回転体２０は好ましくは工具であり、より好ましくは砥石であり、更により好ましくはグラインダ又は数値制御フライス盤等である。回転体２０及び機構１はしたがって、機械、好ましくは工作機械のロータの一部であり、工作機械はロータを主回転軸２０ａの周りで回転させるのに適している。機械には、ロータの回転に対して固定されるステータが更に取り付けられる。
【００２２】
上記バランス機構１は加えて、上記機械によって制御されるバランス装置１０の一部を形成するのに適している。特に、機構１はバランス装置１０のロータ部分を構成する。
【００２３】
バランス装置１０は、好適には、固定部分１１、バランス装置１０の制御手段１２及びアンバランス検出手段を更に備える。
【００２４】
より詳細には、固定部分１１は、好ましくは誘導結合等のような非接触結合によって信号及び電源を機構１に送るのに適している。そのような無線結合の例が、本件出願人に発行されたＩＴ−Ａ−ＭＩ５０９０１００号に記載されている（第３頁２３行目〜第８頁１０行目、並びに図１、図３及び図４を参照されたい）。
【００２５】
制御手段１２はむしろケーブルを介して固定部分１１に適切に接続され、バランス装置１０全体のコンピュータ制御及びユーザによる制御を可能にする。ユーザによる制御はそれ自体が既知である。
【００２６】
図面に示されていないアンバランス検出手段は、圧電センサ、及び記載した機械のロータのアンバランスによって生じるいずれの振動も検出するのに適した同様の機構を備える。アンバランス検出手段は制御手段１２と機能的に接続されており、好ましくは、本件出願人に発行された欧州特許第１６４５３６２号（段落［００３１］〜［００８２］、図１及び図５〜図１０）に記載されているタイプのものである。
【００２７】
バランス機構１は、機構１の回転軸を構成するのに適しており、したがって回転体２０の主回転軸２０ａと一致する主軸を含む。
【００２８】
機構１は、簡潔には：主回転軸２０ａに対してオフセットされた位置に配置されている複数の収納手段２、幾つかの収納手段２に対応して巻回される、巻回に適した少なくとも１つの要素３、及び、収納手段２の周りで巻回に適した要素３を巻回するのに適した移送手段４を更に備える。
【００２９】
その結果として、移送手段４は、幾つかの収納手段２にわたって巻回に適した要素３の質量の分散を変化させるのに適している。質量の分散を変化させることによって、機構１及び接続されている回転体２０の質量中心が変化する。これらはしたがって回転体２０のバランスをとるのに適している。
【００３０】
より詳細には、巻回に適した要素３は好ましくはバンドから構成される（図１及び図２）か又は大幅に狭い幅の場合にはワイヤから構成される（図３及び図４）。上記バンド又はワイヤは、好ましくは金属材料、より好ましくは鋼、好ましくはハーモニック（harmonic）鋼等から作製される。特に、バンドは好ましくは０．５ｃｍ〜２ｃｍの幅及び０．１ｍｍ〜０．０１ｍｍの厚さを有する。ワイヤはむしろ、およそミリメートルの１０分の１の単位の大きさの直径を有する。特に、バンドの長さ単位あたりの質量は１ｇ／ｍ〜２０ｇ／ｍであり、一方で、特に、ワイヤの長さ単位あたりの質量は０．０５ｇ／ｍ〜１ｇ／ｍである。
【００３１】
代替的には、巻回に適した要素３は、等距離等に位置決めされる質量を含んでもよい。
【００３２】
巻回に適した要素３及び移送手段４は好ましくは対になっており、特に、各移送手段４は収納手段２に対応して配置され、さらに、適切には、各収納手段２は移送手段４に対応して配置される。
【００３３】
移送手段４は好ましくは機構１内の電気回転モータであるか、又は代替的には、要素３の巻回を外部から制御することを可能にする摺動ブロック若しくは軸受である。これらは要素３を牽引して巻回するのに適している。１つの代替形態では、移送手段４は、極めて正確なガイドを含む結果として特に要素３が圧縮されても圧潰されない場合に要素３を圧縮して巻き戻すのに適している。極めて正確なガイドを含む場合、単一の移送手段４を一対の収納手段２によって制御することができる。
【００３４】
収納手段２は実質的に、バンド若しくはワイヤ又は同様の要素の収納リールである。収納手段２は、０．５ｃｍ〜３ｃｍの適切な幅、及び巻回に適した要素３を収容するとともに導くのに適した横フランジを有する。収納手段２はオフセット位置にあり、すなわち、収納手段２のそれぞれは個々に、バランスを保つために軸２０ａと一致しない質量中心を有する。収納手段２は好ましくは数の上では４つであり、軸２０ａに対して、当該軸２０ａに垂直な平面に、直角に回転対称に従って実質的に配置されている。そのような配置のおかげで、収納手段は、回転体２０の平面におけるいかなるアンバランスのバランスもとることもでき、機構１の単純な構成を達成する。
【００３５】
収納手段２は更には数の上では６つ存在し、好ましくは軸２０ａに対して、当該軸２０ａに垂直な平面に、６０°の角度で回転対称に従って配置することができる。そのような配置のおかげで、収納手段は、回転体２０の平面におけるいかなるアンバランスのバランスもとることもでき、より大きいアンバランスのバランスをとるのに適したより高度なバランス手段を達成する。
【００３６】
収納手段２に対応して、適切には巻回に適した要素３等に挿入される特別なマーカによって、巻回される巻回に適した上記要素３の量又は巻回に適した要素３の端部の近接度を測定するのに適したセンサが存在することができる。
【００３７】
機構１は、当該機構１を構成する要素を収容するのに適した収容体５を更に備える。収容体５は、適切には、円筒形状（図４）又はリング形状（図２）であり、リング形状の場合、回転体２０を支持する回転シャフトにまたがって位置決めすることができる。
【００３８】
収容体５の内部には、巻回に適した要素３のガイド６も好ましくは存在する。ガイド６は、収容体５の内部の中空部分から構成することができるか、又は更には、ローラ、カラム等のような種々のガイド要素から構成することができる。ガイド６は、巻回に適した要素３が互いに干渉しないことを可能にする軌道を設計する。特に巻回に適した要素３がバンドである場合、ガイド６は、図２に示されているように収納手段２の外側の主軸１ａに対して垂直な平面において交差しない軌道を設計する。
【００３９】
逆に、ワイヤから構成される巻回に適した要素３は、それらの厚さが薄いと仮定すると、図４に示されているように、主軸１ａに対して垂直な平面において交差することができる。要素３がワイヤであり、収容体５がシャフトのキャビティを有しない場合、ガイド６はないものとすることができる（図４）。
【００４０】
機構１は、バランス装置１０の記載した固定部分１１にデータ及び電力を送るよう結合されるのに適した受け手段７を更に備える。受け手段７はしたがって好ましくは非接触誘導結合手段等を含む。
【００４１】
機構１は最後に、当該機構１の制御及び命令を行うのに適した電子部品から構成される、機構１に内蔵される制御手段８を備える。
【００４２】
構造的な点での上述したバランス機構１の機能は以下の通りである。
【００４３】
機械が起動されると、ロータが回転され、ロータに接続されるバランス機構１を備えるバランス装置１０が取り付けられる。
【００４４】
アンバランス検出手段は、いかなるアンバランスも検出し、情報を制御手段１２に送信し、制御手段１２は情報を固定部分１１に送信し、固定部分１１は、情報を接触することなく受け手段７に送信し、受け手段７から機構１に内蔵されている制御手段８に送信する。
【００４５】
そのような機構は、移送手段４の回転を起動し、移送手段４は、巻回及び巻き戻しによって、種々の収納手段２間で巻回に適した要素を運び、結果として、いかなるアンバランスもバランスをとるように質量を分散させる。
【００４６】
本発明によるバランス機構１は幾つかの重要な利点を達成する。
【００４７】
実際には、バランス機構１は極めて正確である。詳細には、移送手段４を構成するモータを僅かな回転によって制御することができること、収納手段２の記載した寸法及び要素３の長さ単位あたりの記載した質量を考慮すると、収納手段２間の質量の変化をおよそグラムの１００分の１単位の大きさにすることが可能である。
【００４８】
機構１は高い最大バランス能力を更に達成し；したがって大きなサイズのアンバランスのバランスをとるのに適している。
【００４９】
機構１は加えて、既知のバランス機構と比較して非常に単純な構造を有する。上記機構はしたがって経済的であり、故障しにくい。
【００５０】
発明の概念の範囲から逸脱することなく、本明細書において記載される本発明に対して変更及び変形を加えることができる。全ての詳細の代わりに均等な要素を用いることができ、本発明の範囲は全ての他の材料、形状及び寸法を含む。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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