JP2003227771A

JP2003227771A - 釣合い試験機、および釣合い試験可否判定方法

Info

Publication number: JP2003227771A
Application number: JP2002028373A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Miyazaki; 浩宮崎; Yuichi Minami; 裕一巳波
Original assignee: Akashi Corp
Current assignee: Akashi Corp
Priority date: 2002-02-05
Filing date: 2002-02-05
Publication date: 2003-08-15

Abstract

(57)【要約】【課題】釣合い試験機、特に、ハード形釣合い試験機
において、ハード形釣合い試験機としての使用条件が維
持されているか容易に判定することができる判定方法を
提供する。【解決手段】釣合い試験機において、ロータ６を支持
する軸受架台２に遠心力発生装置３を備え、その遠心力
発生装置３が既知の不釣合いとしての重り３ｃを回転さ
せたことにより生ずる軸受架台２の振動を検知し、ハー
ドタイプの釣合い試験の可否を判定する構成にした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、釣合い試験機が行
うハードタイプの釣合い試験が有効な試験であるか否か
の判定を行う技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】釣合い試験機は、被試験体（以下、ロー
タという）を回転させ、その回転による軸受架台の振動
を測定することにより、任意の修正面上の不釣合いを求
める試験機である。不釣合いを求めるためには、軸受架
台の振動と不釣合いとの定量的な関係を知る必要があ
り、この関係を求める操作を修正面分離と呼ぶ。

【０００３】この関係を式で表すと、Ｕ＝Ａ・Ｘとな
る。ここで、Ｕは不釣合いベクトル、Ａは影響ベクト
ル、Ｘは軸受振動ベクトルであり、Ａを求めることが修
正面分離と言える。より具体的にＵ＝Ａ・Ｘを表すと、
数式（１）となる。

【数１】ここで、ｕ₁、ｕ₂は不釣合い、ａ₁₁、ａ₁₂、ａ₂₁、ａ₂₂
は影響係数、ｘ₁、ｘ₂は軸受振動である。

【０００４】従来、ハード形釣合い試験機の最大の特徴
は、ロータにおける修正面と軸受位置の寸法関係だけか
ら影響ベクトルＡ（影響係数ａ₁₁、ａ₁₂、ａ₂₁、ａ₂₂）
が定義できることにある。すなわち、修正面分離には、
ロータの寸法の計測だけが必要であり、それが、ハード
形釣合い試験機の利点である。

【０００５】しかし、実際の影響ベクトルＡ（影響係数
ａ₁₁、ａ₁₂、ａ₂₁、ａ₂₂）には、上記の寸法の他、様々
な力学的要素を含んでいる。それは、基礎を含む機械全
体の動的特性、ロータの回転速度、ロータの慣性モーメ
ント、ロータの重心位置等であり、静的に求めることが
困難（個々の値の測定が困難）な要素が多く含まれてい
る。ハード形釣合い試験機は、軸受支持剛性を高めた構
造により、これらの力学的要素（寸法関係以外の要素）
の影響を無視できる程度まで小さくしている。しかし、
釣合い試験機の設置状態、ロータ固有の特性、運転条件
等により、これらの力学的要素を無視できない状態にな
ることもある。この場合、測定値の誤差が大きくなり、
不釣合い修正の効率を著しく低下させる問題がある。こ
のような状態では、ハード形釣合い試験機としての使用
条件に問題があると言える。

【０００６】一方、ハード形釣合い試験機として問題な
く使用できる条件を予め提示することは、影響するパラ
メータが多いために、実際には不可能である。このこと
は、実際の測定において問題なく測定されているか否か
の判定が困難であることを意味している。そのため、実
際の測定毎にハード形釣合い試験機としての精度につい
て確認、判定する必要があり、その判定を行うには、実
験的に力学的要素の影響を求める必要があり、試測定を
行うことが一般的である。例えば、２面測定を行う場
合、（１）ロータのみでの起動回転、測定、停止、
（２）次いで一方の修正面に既知の不釣り合いとしての
重りを付加し、起動回転、測定、停止、（３）さらに他
方の修正面に既知の不釣り合いとしての重りを付加し、
起動回転、測定、停止、といった３回の動作による測定
結果から誤差を評価して判定する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな試測定は労力と時間を必要とするばかりか、人的作
業のため、人為的ミスが生じる可能性があった。

【０００８】本発明の課題は、釣合い試験機が行うハー
ドタイプの釣合い試験が有効な試験であるか否かの判定
を容易に行う技術を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
め、請求項１記載の発明は、被試験体（例えば、ロータ
６）を回転させたときの前記被試験体の釣合い状態を試
験する釣合い試験機（例えば、釣合い試験機１００）に
おいて、前記被試験体を支持する軸受架台（例えば、軸
受架台２）に備えられ、既知の不釣合い部（例えば、重
り３ｃ）を回転させて遠心力を発生する遠心力発生手段
（例えば、遠心力発生装置３）と、前記遠心力発生手段
により発生された遠心力に基づく前記軸受架台の振動を
検知する検知手段（例えば、検出部５）と、前記検知手
段により検知された振動に基づいて、当該被試験体によ
るハードタイプの釣合い試験の可否を判定する判定手段
（例えば、ＣＰＵ１３）と、を備えることを特徴とす
る。

【００１０】請求項１記載の発明によれば、被試験体を
支持する軸受架台に備えられた遠心力発生手段により既
知の不釣合い部を回転させて発生させた遠心力に基づく
軸受架台の振動が、検知手段により検知され、その検知
された振動に基づいて、判定手段によりハードタイプの
釣合い試験の可否が判定されるので、実際に不釣合いの
測定を行う前に、ハードタイプの釣合い試験の可否、或
いは釣合い試験機としての精度を確認することができ
る。

【００１１】請求項２記載の発明は、請求項１記載の釣
合い試験機において、前記検知手段により検知された振
動に基づいて、前記被試験体の不釣合いを求める際の基
準となる修正面分離の影響係数を算出する影響係数算出
手段（例えば、ＣＰＵ１３）を備えることを特徴とす
る。

【００１２】請求項２記載の発明によれば、検知手段に
より検知された振動に基づいて、被試験体の不釣合いを
求める際の基準となる修正面分離の影響係数が影響係数
算出手段により算出されるので、修正面分離の影響係数
を自動的に算出して決定することができる。

【００１３】請求項３記載の発明は、請求項１記載の釣
合い試験機を用いて被試験体の釣合い試験の可否を判定
する釣合い試験可否判定方法であって、前記被試験体を
前記軸受架台に支持するステップと、前記遠心力発生手
段により既知の不釣合い部を回転させて遠心力を発生さ
せるステップと、発生した遠心力に基づく前記軸受架台
の振動を前記検知手段により検知するステップと、検出
された振動に基づいて、当該被試験体のハードタイプの
釣合い試験の可否を判定するステップと、を有すること
を特徴とする。

【００１４】請求項３記載の発明によれば、釣合い試験
機の軸受架台に備えられた遠心力発生手段において既知
の不釣合い部を回転させて発生した遠心力に基づく軸受
架台の振動を検知手段により検知した軸受架台の振動に
基づいて、当該被試験体の釣合い試験の可否を判定され
るので、実際に被試験体を回転させ釣合い試験を行う前
に、釣合い試験の可否を判定することができる。よっ
て、より簡易な操作で釣合い試験の可否を判定すること
ができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図を参照して本発明の実施
の形態を詳細に説明する。図１、図２は、本発明にかか
る釣合い試験機１００の概略図であり、ロータ６が釣合
い試験機１００に載置された状態を示している。図１は
同正面図、図２は同側面図である。釣合い試験機１００
は、計測装置１と、ロータ６を支持する軸受４を備えた
軸受架台２、２’とを備えている。

【００１６】計測装置１は、軸受架台２、２’の振動を
計測し、釣合い試験の可否判定、修正面分離の影響係
数、ロータ６の釣合い・不釣合いを求める装置である。
計測装置１は、図３に示すように、例えば、増幅部１
１、Ａ／Ｄ変換部１２、ＣＰＵ１３、記憶部１４、表示
部１５等を備えている。増幅部１１は、検出部５で検出
された振動に基づく信号を増幅する。Ａ／Ｄ変換部１２
は、増幅部１１で増幅された信号をＡ／Ｄ変換する。Ｃ
ＰＵ１３は、計測装置１を統括制御するとともに、Ａ／
Ｄ変換部１２でＡ／Ｄ変換された信号に基づき、釣合い
試験機１００が行う釣合い試験が有効な試験であるか否
かの判定を行う。また、その信号に基づき修正面分離の
影響係数を算出して、決定する機能も有し、その影響係
数に基づき、ロータ６の釣合い・不釣合いを算出し、決
定する。記憶部１４は、ＣＰＵ１３によるハードタイプ
の釣合い試験の可否判定処理を実行するためのプログラ
ムを記憶するとともに、ＣＰＵ１３が判定した釣合い試
験が有効な試験である場合の釣合い試験機１００の動作
条件（ロータ回転数等）を記憶する。また、ＣＰＵ１３
が決定した修正面分離の影響係数を記憶する。表示部１
５は、釣合い試験機１００の運転状況（ロータ回転数
等）について、また、ＣＰＵ１３が判定した試験有効可
否判定や、ＣＰＵ１３が決定した修正面分離の影響係数
や、ロータ６の釣合い・不釣合いについての表示を行
う。

【００１７】軸受架台２、２’は、その上部にロータ６
を支持する軸受４を備えているとともに、遠心力発生装
置３、検出部５を備えている。遠心力発生装置３は、駆
動部３ａと、遠心力発生部３ｂとから成り、遠心力発生
部３ｂには既知の不釣合いとしての重り３ｃが付加され
ている。駆動部３ａは、例えば、モータであり、遠心力
発生部３ｂを回転させ、遠心力を発生する。軸受４は、
２つ水平に並べられて設けられ、この２つの軸受４の上
に、ロータ６が当接して載せられるようになっている。
検出部５は、軸受架台２、２’に取り付けられ、軸受架
台２、２’の振動を検出する。ロータ６は、被試験体で
あり、図示しないロータ駆動部により回転され、その釣
合い・不釣合いが計測される。

【００１８】次に、この遠心力発生装置３を用いて、当
該被試験体のハードタイプの釣合い試験が有効な試験で
あるか否かの判定を行う動作について説明する。まず、
図１のように被試験体であるロータ６を載せ、次いで、
一方の遠心力発生装置３の駆動部３ａが、本来ロータ６
が回転する所定の回転数と同じ回転数で遠心力発生部３
ｂを回す。この遠心力発生装置３による軸受架台２、
２’の振動を検出部５で検知して計測する。さらに他方
の遠心力発生装置３についても同様の動作を行い、軸受
架台２、２’の振動を検出部５で検知して計測する。

【００１９】ここで、理想的なハード形釣合い試験機に
おいては、片側の遠心力発生装置３を動作させたときの
軸受架台２（軸受架台２’）の振動が、他方の軸受架台
２’（軸受架台２）に伝達しない。つまり、動作側の軸
受架台２（軸受架台２’）の振動を１００％としたと
き、他方の非動作側の軸受架台２’（軸受架台２）の振
動が０％と検知、計測されるということである。

【００２０】しかし、現実にはハード形釣合い試験機に
おいて、一方の軸受架台２（軸受架台２’）の振動は、
もう一方の軸受架台２’（軸受架台２）にある程度は伝
達してしまう。特にそれは、ロータ６の回転数が高い場
合や、試験機の置かれる基礎が軟弱であったりする場
合、修正面分離に寸法関係以外の要素の影響が大きくな
ることにより、より増長される。そのため、実際にはそ
の振動の伝達程度、振幅比に対しての許容範囲を設けて
いる。例えば、動作側の軸受架台２（軸受架台２’）の
振動を１００％としたとき、非動作側の軸受架台２’
（軸受架台２）の振動が５％以下（振幅比（干渉比）５
％以下）である場合は、ハード形釣合い試験機としての
精度が維持されているという設定が行われる。

【００２１】そこで、ハード形釣合い試験機の精度判定
時、遠心力発生装置３の回転数を徐々に上げていき、振
幅比の許容範囲内である回転数を確認し、回転数の上限
を決定すればよい。このような許容範囲であることが確
認できたならば、実際にロータ６を回転させ、ハード形
釣合い試験機による不釣合いの測定を行うことができ
る。許容範囲を外れるような場合には、測定値の誤差が
大きくなり、不釣合い修正の効率が低下するので、ハー
ド形釣合い試験機としての使用条件が維持できていない
との警告を発することが好ましい。なお、この動作はハ
ード形釣合い試験機の設置場所（基礎地盤）や被試験体
であるロータ６が変わった場合毎に行う必要がある。

【００２２】ここで、動作側の軸受架台２（軸受架台
２’）の振動が、非動作側の軸受架台２’（軸受架台
２）へ許容範囲を超え伝達してしまう状態は、ハード形
釣合い試験機としての使用条件は維持されていないが、
元々動作側の軸受架台２（軸受架台２’）の振動が、非
動作側の軸受架台２’（軸受架台２）へ伝達する構造で
あるソフト形釣合い試験機としての使用は可能であるの
で、そのような場合はソフト形釣合い試験機として不釣
合いの測定を継続することはできる。ただし、ソフト形
釣合い試験機として使用するためには、その釣合い試験
機１００の修正面分離の影響係数を求める必要がある。

【００２３】修正面分離の影響係数は、遠心力発生装置
３が発生する遠心力に基づく軸受架台２、２’の振動を
計測することにより求められる。図１のように被試験体
であるロータ６を載せた状態で、まず、一方の遠心力発
生装置３の駆動部３ａが、本来ロータ６が回転する所定
の回転数と同じ回転数で遠心力発生部３ｂを回す。この
遠心力発生装置３による軸受架台２、２’の振動を計測
する。ここで、遠心力発生装置３の不釣合いとしての重
り３ｃは既知（ｕ）であり、また、軸受架台２、２’の
振動は計測された値（ｘ_A，ｘ_B）であるので、これらの
値を数式（１）に代入すると、数式（２）が得られる。

【数２】

【００２４】さらにもう一方の遠心力発生装置３につい
ても同様の動作を行い、遠心力発生装置３の既知
（ｕ’）の不釣合いとしての重り３ｃと、計測された軸
受架台２、２’の振動（ｘ_A’，ｘ_B’）の値を数式
（１）に代入し、数式（３）が得られる。

【数３】

【００２５】これら数式（２），（３）を連立方程式と
して解くことにより、影響ベクトルＡの影響係数
（ａ₁₁、ａ₁₂、ａ₂₁、ａ₂₂）を求めることができる。こ
のように、ロータ６を回転させなくても、既知の不釣合
い状態を再現し、修正面分離の影響係数が求められる。
なお、ここで求められた修正面分離の影響係数は、軸受
４とロータ６が当接する箇所を修正面とした修正面分離
の影響係数である。

【００２６】次いで、軸受４とロータ６が当接する箇所
を修正面とした修正面分離の影響係数（影響ベクトル
Ａ）を、遠心力発生装置３を動作させて求めた後、実際
に釣合い試験機１００においてロータ６を所定の回転数
で回転させ、軸受架台２の振動を計測し、軸受振動ベク
トルＸを測定することにより、Ｕ＝Ａ・Ｘから不釣合い
ベクトルＵが求められる。

【００２７】ここで求められた不釣合いベクトルＵで表
される不釣合いは、修正面を軸受４とロータ６が当接す
る箇所とした、修正面における不釣合いである。実際の
修正面はこのような軸受４とロータ６が当接する箇所と
一致していないのが一般的であるが、軸受４と修正面の
寸法関係（ロータ６の重心、寸法関係）が分かれば、寸
法関係の幾何学的相関、いわゆる「てこの原理」によ
り、任意の修正面における不釣合いに換算することがで
き、所望の不釣合いを求めることができる。

【００２８】このように、片方の遠心力発生装置３を動
作させたときの、両方の軸受架台２、２’の振動を検
知、計測し、その振幅比を所定の許容範囲と比較、評価
することで、ハード形釣合い試験機としての精度が維持
されているか否かの判定を行うことができるとともに、
ハード形釣合い試験機としての使用許容範囲を越えた条
件での釣合い試験を行う必要がある場合には、ソフト形
釣合い試験機として使用するための修正面分離の影響係
数を求めることができる。特に、遠心力発生装置３を回
転させる動作は、実際のロータ６を回転させるより小規
模な動作であり、安全であると言える。

【００２９】また、遠心力発生装置３の動作は、スイッ
チ操作だけで可能であるので、従来行っていたような、
ロータ６の修正面箇所に不釣合いとしての重りを付加
し、ロータ６を起動させるという人的作業による試測定
に比べ、人為的ミスを避けることができるとともに、精
度判定の自動化も容易となる。具体的には、釣合い試験
機１００に、ロータ６を載置した状態で、釣合い試験動
作をスイッチ操作により開始すると、軸受架台２、２’
の遠心力発生装置３が順次動作し、ハード形釣合い試験
機として使用可能かの判定を行う。ハード形釣合い試験
機として使用可能である場合は、ロータ６を回転させ不
釣合い（不釣合いベクトルＵ）の測定を行う。一方、ハ
ード形釣合い試験機として使用不可と判定された場合
は、軸受架台２、２’の遠心力発生装置３が順次動作
し、修正面分離の影響係数を求める。次いで、ロータ６
を実際に回転させ、不釣合い（不釣合いベクトルＵ）を
求めるという自動測定を行うことが可能となる。

【００３０】なお、以上の実施の形態においては、軸受
４をローラ軸受を例に説明したが、本発明はこれに限定
されるものではなく、軸受はどのような構造のものであ
ってもよい。また、被試験体、釣合い試験機の構造等も
任意であり、その他、具体的な細部構造等についても適
宜に変更可能であることは勿論である。

【００３１】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、被試験体
を支持する軸受架台に備えられた遠心力発生手段により
既知の不釣合い部を回転させて発生させた遠心力に基づ
く軸受架台の振動が、検知手段により検知され、その検
知された振動に基づいて、判定手段によりハードタイプ
の釣合い試験の可否が判定されるので、実際に不釣合い
の測定を行う前に、ハードタイプの釣合い試験の可否、
或いは釣合い試験機としての精度を確認することができ
る。

【００３２】請求項２記載の発明によれば、検知手段に
より検知された振動に基づいて、被試験体の不釣合いを
求める際の基準となる修正面分離の影響係数が影響係数
算出手段により算出されるので、修正面分離の影響係数
を自動的に算出して決定することができる。

【００３３】請求項３記載の発明によれば、釣合い試験
機の軸受架台に備えられた遠心力発生手段において既知
の不釣合い部を回転させて発生した遠心力に基づく軸受
架台の振動を検知手段により検知した軸受架台の振動に
基づいて、当該被試験体の釣合い試験の可否を判定され
るので、実際に被試験体を回転させ釣合い試験を行う前
に、釣合い試験の可否を判定することができる。よっ
て、より簡易な操作で釣合い試験の可否を判定すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる釣合い試験機の正面図である。

【図２】図１の釣合い試験機を図中左側から見た側面図
である。

【図３】本発明にかかる釣合い試験機を示す構成図であ
る。

【符号の説明】

１計測装置２軸受架台２’ 軸受架台３遠心力発生装置３ａ駆動部３ｂ遠心力発生部３ｃ重り４軸受５検出部６ロータ１３ＣＰＵ１００釣合い試験機

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被試験体を回転させたときの前記被試験体
の釣合い状態を試験する釣合い試験機において、前記被試験体を支持する軸受架台に備えられ、既知の不
釣合い部を回転させて遠心力を発生する遠心力発生手段
と、前記遠心力発生手段により発生された遠心力に基づく前
記軸受架台の振動を検知する検知手段と、前記検知手段により検知された振動に基づいて、当該被
試験体によるハードタイプの釣合い試験の可否を判定す
る判定手段と、を備えることを特徴とする釣合い試験機。
【請求項２】請求項１記載の釣合い試験機において、前記検知手段により検知された振動に基づいて、前記被
試験体の不釣合いを求める際の基準となる修正面分離の
影響係数を算出する影響係数算出手段を備えることを特
徴とする釣合い試験機。
【請求項３】請求項１記載の釣合い試験機を用いて被試
験体の釣合い試験の可否を判定する釣合い試験可否判定
方法であって、前記被試験体を前記軸受架台に支持するステップと、前記遠心力発生手段により既知の不釣合い部を回転させ
て遠心力を発生させるステップと、発生した遠心力に基づく前記軸受架台の振動を前記検知
手段により検知するステップと、検出された振動に基づいて、当該被試験体のハードタイ
プの釣合い試験の可否を判定するステップと、を有することを特徴とする釣合い試験可否判定方法。