JP2001194257A - 回転体のバランス計測機及びその計測方法 - Google Patents

回転体のバランス計測機及びその計測方法

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JP2001194257A
JP2001194257A JP2000010226A JP2000010226A JP2001194257A JP 2001194257 A JP2001194257 A JP 2001194257A JP 2000010226 A JP2000010226 A JP 2000010226A JP 2000010226 A JP2000010226 A JP 2000010226A JP 2001194257 A JP2001194257 A JP 2001194257A
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rotating body
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resonance frequency
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Ataru Ichikawa
中 市川
Satoshi Takada
高田  智
Takashi Murozaki
隆 室崎
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Denso Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 遠心力による被計測回転体の振動を測定し、
そのアンバランスを計測するバランス計測機において、
計測精度の向上を図る。 【解決手段】 本発明のバランス計測機は、センサ6と
して共振周波数をもつ可動部を有するものを使用し、バ
ランス計測時に、被計測回転体2の回転数をセンサの可
動部の共振周波数の共振点付近に設定し、軸受部3には
共振周波数近傍のノイズを除去する機構を設けると共
に、センサ信号処理装置8に被計測回転体の回転に同期
してゲイン、位相を補正する機構を設けている。この補
正は、センサの機械的周波数特性より算出された補正式
により行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、遠心力による回転
体の振動を測定し、回転体のアンバランスを計測するバ
ランス計測機及びその計測方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、遠心力による回転体の振動を測定
し、回転体のアンバランスを計測するバランス計測機に
おいて、回転体の振動を測定するピックアップセンサ
(速度センサ)は、その可動部に共振周波数を持ってお
り、この共振周波数での不安定さを避けるため、共振周
波数以外の周波数で使用されてきた(図3のB1及びB
2を参照)。この状態で微小変位における性能を向上す
るには、アンプ等により信号を増幅する方法が考えられ
るが、この方法ではノイズも増幅してしまいS/N比の
向上にはならない。この共振周波数での使用を避ける理
由は、共振周波数付近ではゲイン、位相が不安定にな
り、またこの周波数近傍のノイズ(駆動部から振動が発
生)も増加する。しかしながら、この現象を回避できれ
ば、共振周波数付近でセンサを使用する利点が発生す
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、ピッ
クアップセンサの可動部の共振周波数でセンサを使用す
る不安点を回避し、この共振周波数付近で回転体を回転
させアンバランスを計測することにより、必要な計測周
波数信号のゲインをかせぎ、S/N比が向上することで
計測精度の向上を図ることにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するための手段として、特許請求の範囲の各請求項に
記載の回転体のバランス計測機及びその計測方法を提供
する。請求項1に記載の回転体のバランス計測機は、セ
ンサの可動部に共振周波数をもっているため、この共振
周波数付近で回転させてアンバランスを計測することに
より、必要な計測周波数信号のゲインをかせぎ、S/N
比を向上させることができると共に、軸受部には共振周
波数近傍のノイズを除去する機構を設け、センサ信号処
理装置では被計測回転体の回転に同期してゲイン、位相
を補正する機構を設けることにより、共振周波数でセン
サを使用する不安点を回避して、被計測回転体の高精度
なアンバランスの計測を行うことができるものである。
請求項2のバランス計測機は、バランス計測時の被計測
回転体の回転数を、センサの可動部の共振周波数から5
〜10Hz離れたところに設定することを特定したもので
あり、基本的に請求項1のものと同様の効果を奏するも
のである。
【0005】請求項3〜5の回転体のバランス計測法
は、請求項1,2の物の発明を方法の発明に変えたもの
であり、その作用効果は、前記した請求項1のバランス
計測機と同様の作用効果を奏する。
【0006】
【発明の実施の形態】以下、図面に従って本発明の実施
の形態の回転体のバランス計測機及びその計測方法につ
いて説明する。図1は、本発明のバランス計測機の全体
構成の概要を示す斜視図である。このバランス計測機1
は、被計測回転体2を両側で支える軸受部3と、該軸受
部3を支える軸受支持台4と、被計測回転体2を計測回
転数まで立ち上げる駆動部5と、被計測回転体2のアン
バランス量に応じた振動を計測するセンサ6とから構成
されている。
【0007】前記軸受部3は、被計測回転体2を乗せる
ローラ31と、軸受プレート32と、このローラ31と
軸受プレート32とを結合するローラ支持ブラケット
(図示せず)と、軸受部3が被計測回転体2のアンバラ
ンス量に応じて前記センサ6を左右に振動させるために
軸受支持台4からつり下げられた板バネ33とから構成
されている。そして、必要に応じてローラ31の位置を
調整するアジャスタ(図示せず)が設けられている。ま
た、軸受部3には、後述するセンサ6の共振周波数近傍
のノイズを除去する機構(図示せず)が設けられる。こ
の機構は、一般的に使用される防振機構であるが、その
周波数特性は、共振周波数がぎりぎりカットできるもの
が望ましい。このように、軸受部3は、板バネ33によ
り軸受支持台4から軸受プレート32の下端へ吊り下げ
られており、被計測回転体2のアンバランス量に応じて
左右に振動する。そして軸受部3は、センサ6の触針と
適宜の手段によって連結されているので、軸受部3の振
動は電気信号に変換され、その信号は、センサ信号処理
装置8に送られる。
【0008】前記駆動部5は、駆動、制動する駆動モー
タ51と、この駆動モータ51の力を被計測回転体2に
伝えるベルト52とプーリ33とから構成されている。
これにより、被計測回転体2は、駆動モータ51とベル
ト52により一定速度で回転する。
【0009】図2は、本発明で使用するセンサ6である
ピックアップセンサ(速度センサ)の構成を示してい
る。このセンサ6は、磁界を作成する永久磁石61と、
磁界内で駆動させコイルに起電力を発生させる計測コイ
ル62と、この計測コイル62を浮上させるダイアフラ
ムばね63と、被計測回転体2の振動である軸受部3の
振動を計測コイル62に伝える触針64と、これらを収
納するケース65とから構成されている。被計測回転体
2が振動すると、触針64で接続された計測コイル62
が、永久磁石61で作られた磁界の中で振動し、この振
動に応じた起電力が計測コイル62に発生する。このよ
うに、センサ6の計測コイル62はダイアフラムばね6
3によって浮上しており、図3の左上のグラフに示すよ
うな共振周波数をもつので、センサ6は共振周波数をも
つ可動部を備えているものである。
【0010】更に本発明のバランス計測機においては、
図4に示されるように、センサ6により検出された被計
測回転体2の振動信号と、被計測回転体2の回転同期信
号とから被計測回転体のアンバランスの量と角度とを演
算する演算部と、この演算されたアンバランスの量と角
度とを補正する補正機構とよりなるセンサ信号処理装置
8が設けられている。
【0011】次に、上述した構成よりなる本発明の回転
体のバランス計測機を使用したバランス計測方法につい
て説明する。本発明においては、バランス計測時の被計
測回転体の回転数を、センサ6の可動部の共振周波数の
共振点付近、好ましくは共振周波数から5〜10Hz離れ
たところに設定する。被計測回転体の回転数がこの共振
点付近にあると、振動の振幅が大きくなるが、同時に位
相等の安定性も損なわれる。そのため従来のバランス計
測では、図3のB1又はB2のような共振周波数を避け
た周波数で被計測回転体を回転させアンバランス計測を
行ってきたが、本発明では、図3のA1又はA2で示さ
れるように共振周波数の共振点付近で被計測回転体を回
転させ、アンバランス計測を行うものである。
【0012】駆動部5からの駆動により被計測回転体2
が、センサ6の共振周波数の共振点付近で回転すると、
被計測回転体2のアンバランスは、遠心力となって軸受
部3を振動させる。この軸受部3の振動を前記ピックア
ップセンサ6で検出することにより、アンバランスを計
測する。なお、被計測回転体2の回転数は、駆動モータ
51から計測するか、別途ホトセルまたはレーザ式光電
スイッチ等の回転センサを設けて計測する。
【0013】図4により、前記した共振点付近でアンバ
ランス計測を行った場合の補正法について説明する。前
記ピックアップセンサ6により検出された被計測回転体
2の振動信号は、被計測回転体の回転同期信号と合わせ
てアンバランス演算部に入力され、この信号によりアン
バランスの量と角度とを演算する。この被計測回転体2
は、ピックアップセンサ6の共振周波数付近で駆動して
いるので、演算部で演算されたアンバランスの量と角度
とは、回転数の変動によるバラツキが発生する。そこ
で、このアンバランスの量と角度とをピックアップセン
サの機械的周波数特性より算出された補正式を用いて補
正を行う。
【0014】即ち、図4に示されるように、例えばA1
が回転周波数指令値である場合、実回転周波数は、A1
近傍で変化する。そこで、図3に示されるように周波数
特性からA1近傍を直線で近似し、この直線から計測し
た時点の周波数におけるゲイン、位相に補正する。近似
直線のデータは予め実験等で計測したものであり、以下
のような近似式を用いるか、又は周波数−ゲイン、位相
というテーブルを用いる。 アンバランス量修正 Um =F(ω)=aω+b アンバランス角度修正 Uφ=F(ω)=cω+d Um :アンバランス量 Uφ:アンバランス角度 ω:回転数 a,b,c,d:センサ機械共振特性から算出した定数
【0015】このように、本発明においては、センサで
検出された被計測回転体のアンバランスの量と角度と
を、補正式を用いて補正することにより、従来は利用さ
れなかった共振周波数付近でセンサを利用することが可
能となり、必要な計測周波数信号のゲインをかせぎ、S
/N比を向上させ、精度の高い計測ができるようになっ
た。
【図面の簡単な説明】
【図1】バランス計測機の全体構成の概要を示す斜視図
である。
【図2】本発明のバランス計測機に使用しているピック
アップセンサの断面図である。
【図3】共振周波数をもつピックアップセンサの特性を
示すグラフと補正方法を説明するグラフである。
【図4】本発明によるセンサの共振点付近でバランス計
測を行った場合の補正法を説明するフロー図である。
【符号の説明】
1…バランス計測機 2…被計測回転体 3…軸受部 31…ローラ 32…軸受プレート 33…板バネ 4…軸受支持台 51…駆動モータ 6…センサ(ピックアップセンサ) 61…永久磁石 62…計測コイル 63…ダイアフラムばね 64…触針 8…センサ信号処理装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 室崎 隆 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 株式会 社デンソー内 Fターム(参考) 2G021 AH18 AJ20

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被計測回転体を両側で支える軸受部と、
    該軸受部を支える軸受支持台と、前記被計測回転体を計
    測回転数まで立ち上げる駆動部と、前記被計測回転体の
    アンバランス量に応じた振動を計測するセンサとを備え
    る回転体のバランス計測機において、 前記センサが共振周波数をもつ可動部を有し、かつ前記
    軸受部に共振周波数近傍のノイズを除去する機構を設け
    ると共に、 被計測回転体の回転数に同期してゲイン、位相を補正す
    る機構を設けたセンサ信号処理装置を、備えたことを特
    徴とする回転体のバランス計測機。
  2. 【請求項2】 バランス計測時に、前記被計測回転体の
    回転数を前記センサの可動部の共振周波数から5〜10
    Hz離れたところに設定することを特徴とする請求項1に
    記載の回転体のバランス計測機。
  3. 【請求項3】 被計測回転体を回転し、該被計測回転体
    のアンバランスにより生じる軸受部の振動をセンサで検
    出することにより、そのアンバランスを計測する回転体
    のバランス計測法において、 前記被計測回転体を、共振周波数をもつ可動部を有する
    前記センサの共振点付近で回転させ、前記センサで検出
    された前記被計測回転体の振動信号と、前記被計測回転
    体の回転同期信号とでアンバランスの量と角度とを演算
    し、この演算されたアンバランスの量と角度とを前記セ
    ンサの機械的周波数特性により算出されたそれぞれの補
    正式又は補正用のテーブルによって補正を行うことを特
    徴とする回転体のバランス計測法。
  4. 【請求項4】 バランス計測時の前記被計測回転体の回
    転数を、前記センサの可動部の共振周波数から5〜10
    Hz離れたところに設定することを特徴とする請求項3に
    記載の回転体のバランス計測法。
  5. 【請求項5】 アンバランスの量と角度とのそれぞれの
    前記補正式が、一次関数で表わされることを特徴とする
    請求項3又は4に記載の回転体のバランス計測法。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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