JP2004020383A

JP2004020383A - バランシングマシンのワーク回転数依存特性の補正方法

Info

Publication number: JP2004020383A
Application number: JP2002175889A
Authority: JP
Inventors: Kazuyuki Goto; 後藤　和幸; Eiji Matsumoto; 松本　栄治
Original assignee: Shimadzu Corp; Denso Corp
Current assignee: Shimadzu Corp; Denso Corp
Priority date: 2002-06-17
Filing date: 2002-06-17
Publication date: 2004-01-22

Abstract

【課題】２面式オーバハングタイプのバランシングマシンであっても、その回転数依存特性の補正が可能であり、かつその補正精度を向上できるバランシングマシンのワーク回転数依存特性の補正方法を提供する。
【解決手段】２つのピックアップ６ａ，６ｂを有する２面式バランシングマシンマシン１を用いてワーク８の動アンバランスを測定する際のワーク回転数依存特性の補正方法が、ワークに試し重りを付ける等によって予めワーク回転数変動による振動特性を記憶して、ワーク回転数毎に最適な補正値を設定し、該補正値に基づいて２つのピックアップ信号のそれぞれの補正を行うようにしている。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、２面式バランシングマシンにおける動アンバランス測定の精度を向上させるためのワーク回転数依存特性の補正方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の高級車種の快適性要求の高まりに伴ない、ハンドル振動の発振源となるブロアアッセンブリの低振動化が求められている。現在、このハンドル振動の低振動化要求を満たす為、代用特性としてブロワファンとモータの静アンバランスを管理しているが、動アンバランスの管理が必要になると予想される。
そのため現在でも、新製品開発段階において従来の静アンバランスに参考データとして動アンバランスも加えて検討が進められているが、生産においては動アンバランス測定の為の２面式バランシングマシンの測定精度不足により使用することができず、早急に測定精度を向上させる必要がある。
【０００３】
ここで静アンバランスと動アンバランスについて、図３（ａ），（ｂ），（ｃ）に基づいて説明する。アンバランスとは図３（ａ）に示すように一般的にファン高さ位置に対して連続的に分布している。このアンバランスを力とモーメントの釣合式より、図３（ｂ）に示すように、ファン上下面に集約したものを動アンバランスと呼び、この動アンバランスが振動と強い相関を持っている。しかし従来は、図３（ｃ）に示すように、アンバランス作用高さを無視して上下アンバランスを単純にベクトル合成した静アンバランスによる解析をしてきた為、厳密な振動解析ができなかった。
したがって、従来以上のブロワアッセンブリの低振動化を達成する為には動アンバランス測定が必須である。
【０００４】
しかしながら、２面式バランシングマシンにおいて、Ｓ型モータはブラシの当たり方等で回転数が非周期的に変動し、回転が不安定であり、そのためアンバランス測定時のワーク回転数変動が大きく、動アンバランス測定精度が悪いという欠点がある。
【０００５】
そこで従来においては、ワーク回転数変動による振動特性を線形近似する考え方に基づき、ピックアップ信号をその瞬間のワーク回転数で割ることでワーク回転数依存特性を補正している。
しかしながら、本来２面式バランシングマシンは、２つのピックアップ信号の関係性を保つため、それぞれ補正値を設定する必要がある。これに対して、従来方法は２つのピックアップ信号に対し同一の補正値を乗じており、精度良くワーク回転数の依存特性を補正できていないという問題がある。特にこの影響はアンバランス変換値が単位行列に近い非オーバハングタイプバランシングマシンに比べ、オーバハングタイプバランシングマシンにおいて顕著にあらわれる。
また、近年のアンバランス測定精度向上の要求の高まりに対し、線形近似による補正方法では能力不足であり、ワーク回転数依存特性の補正精度が悪いという問題がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題に鑑みなされたもので、その目的は、２面式オーバハングタイプバランシングマシンであっても、そのワーク回転数依存特性の補正が可能であり、かつその補正精度を向上できるバランシングマシンのワーク回転数依存特性の補正方法を提供することである。
【０００７】
【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バランシングマシンのワーク回転数依存特性の補正方法を提供する。
請求項１に記載のバランシングマシンのワーク回転数依存特性の補正方法は、ワークに試し重りを付けること等により、予めワーク回転数変動による振動特性を記憶して、ワーク回転数毎に最適な補正値を設定し、該補正値に基づいて２つのピックアップ信号のそれぞれの補正を行うようにしたものであり、これにより、精度良くワーク回転数の依存特性を補正できる。
請求項２の該補正方法は、２面式バランシングマシンとしてオーバハングタイプのバランシングマシンに特定したものであり、このタイプのマシンにおいて、特に顕著な作用効果を奏する。
【０００８】
【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バランシングマシンのワーク回転数依存特性の補正方法について説明する。図１は、２面式バランシングマシンによるワークのアンバランス測定の概略構成図である。２面式バランシングマシン１の架台２上には受治具３が設けられ、外部にワーク起動用安定化電源４が設置されている。架台２の主軸２１は、２つの棒バネ５ａ，５ｂによって挟持されて、支持されている。この主軸２１の外周部には、その軸方向の２つの異なる位置に、２つのピックアップ６ａ，６ｂが設けられ、各々計測装置７に接続している。ワーク起動用安定化電源４には、検査対象である、例えばブロワファンとモータ等のワーク８を接続できるようになっている。ワーク８に近接してワーク回転数認識センサ９が設けられ、計測装置７に出力している。この計測装置７からの情報は、モニタ１０に出力される。
【０００９】
アンバランス測定は、ワーク起動用安定化電源４によりワーク８を回転させ、ワーク８のアンバランスに基づく架台２の振動をピックアップ６ａ，６ｂにより検出して、計測装置７でアンバランスへ変換することで行っている。
上記のように構成された２面式バランシングマシンのアンバランス測定において、従来においては、図２（ａ）に示されたような測定フローに従って、計測装置でアンバランス変換値を計算して、アンバランス測定をしていた。本発明においては、図２（ｂ）に示すような測定フローに従って、計測装置７で、（１）ワーク回転数変動に対する振動応答を記憶し補正値を計算し、この補正値を使用して、（２）アンバランス変換値を計算し、（３）アンバランス測定を行うようにしている。
【００１０】
まず（１）ワーク回転数依存特性に対する補正値を計算する。その手始めとして、ワーク回転数変動に対する架台の振動応答を記憶する。その場合、ワーク回転数水準を１０とし、ワーク回転数ωｉ　をｉ＝１〜１０に１０段階に分けて測定すると共に、ワークに試し重りを組み付けない場合、ワーク上面に試し重りを組み付けた場合とワーク下面に試し重りを組み付けた場合との３つの場合に分けて測定する。即ち、
回転数ωｉ（ワーク回転数水準：１０→ｉ：１〜１０）
（ａ）ワークに試し重りを組み付けずに測定
上ピックアップ信号：Ｐｕ０（ωｉ）　　下ピックアップ信号：Ｐｌ０（ωｉ）
（ｂ）ワーク上面に試し重りを組み付けて測定
上ピックアップ信号：Ｐｕ１（ωｉ）　　下ピックアップ信号：Ｐｌ１（ωｉ）
（ｃ）ワーク下面に試し重りを組み付けて測定
上ピックアップ信号：Ｐｕ２（ωｉ）　　下ピックアップ信号：Ｐｌ２（ωｉ）
【００１１】
上記の測定結果から、次の式（１）を使用して補正値を計算する。
【数１】

但し、　Ｐｕ（ω０）：上ピックアップ補正後の信号、　Ｐｌ（ω０）：下ピックアップ補正後の信号、　Ｐｕ（ωｉ　）：上ピックアップ検出信号、　Ｐｌ（ωｉ　）：下ピックアップ検出信号、である。
関係式（１）を満たす補正値α１１（ωｉ　）〜α２２（ωｉ　）を求めることにより、ピックアップ検出信号　Ｐｕ（ωｉ　）及び　Ｐｌ（ωｉ　）を基準ワーク回転数ω０における　Ｐｕ（ω０）、　Ｐｌ（ω０）へ変換する。
【００１２】
次に、前処理として上記のようにサンプリングした各１０個の離散データを補完により、次式（１′）のように連続データとし、補正値を計算する。
【数２】

ワーク回転数ωの時、試し重りを取り付けずに測出したデータをＰｕ　０（ω）、Ｐｌ　０（ω）とする。
ワークのイニシャルアンバランスをＸｕ　，Ｘｌ　とすると、式（１′）より、
Ｘｕ＝α１１（ω）・Ｐｕ０（ω）＋α１２（ω）・Ｐｌ０（ω）　・・・（２）
Ｘｌ＝α２１（ω）・Ｐｕ０（ω）＋α２２（ω）・Ｐｌ０（ω）　・・・（３）
【００１３】
ワーク回転数ωの時、上面に試し重りを組み付けて測定して検出したデータをＰｕ　１（ω）、Ｐｌ　１（ω）とする。
試し重りによるアンバランスをＷｕ　とすると、
Ｘｕ＋Ｗｕ＝α１１（ω）・Ｐｕ１（ω）＋α１２（ω）・Ｐｌ１（ω）　・・・（４）
Ｘｌ　　　＝α２１（ω）・Ｐｕ１（ω）＋α２２（ω）・Ｐｌ１（ω）　・・・（５）
【００１４】
ワーク回転数ωの時、下面に試し重りを組み付けて測定して検出したデータをＰｕ　２（ω）、Ｐｌ　２（ω）とする。
試し重りによるアンバランスをＷｌ　とすると、
Ｘｕ　　　＝α１１（ω）・Ｐｕ２（ω）＋α１２（ω）・Ｐｌ２（ω）　・・・（６）
Ｘｌ＋Ｗｌ＝α２１（ω）・Ｐｕ２（ω）＋α２２（ω）・Ｐｌ２（ω）　・・・（７）
【００１５】
上記の式（２）〜（７）より
Ｗｕ＝α１１（ω）・｛Ｐｕ１（ω）−Ｐｕ０（ω）｝＋
α１２（ω）・｛Ｐｌ１（ω）−Ｐｌ０（ω）｝
Ｏ　＝α２１（ω）・｛Ｐｕ１（ω）−Ｐｕ０（ω）｝＋
α２２（ω）・｛Ｐｌ１（ω）−Ｐｌ０（ω）｝
Ｏ　＝α１１（ω）・｛Ｐｕ２（ω）−Ｐｕ０（ω）｝＋
α１２（ω）・｛Ｐｌ２（ω）−Ｐｌ０（ω）｝
Ｗｌ＝α２１（ω）・｛Ｐｕ２（ω）−Ｐｕ０（ω）｝＋
α２２（ω）・｛Ｐｌ２（ω）−Ｐｌ０（ω）｝
上記の４つの式を変形すると、以下の式（８），（８′）になる。
【数３】

【数４】

以上の計算をワーク回転数変動域で実施し、補正パラメータα１１（ω）〜α２２（ω）を計算する。その場合、ワーク回転数補正計算式（１′）は、以下の式（９）になる。
【数５】

【００１６】
次に（２）アンバランス変換値を計算する。
この場合、ワーク回転数依存特性のあるピックアップ信号Ｐｕ′（ω），Ｐｌ′（ω）を補正パラメータによってＰｕ′（ω０），Ｐｌ′（ω０）に変換した後、次の式（１０）により通常のアンバランス変換値を算出する。アンバランス変換値をβ１１〜β２２とおくと、
【数６】

【００１７】
最後に、（３）アンバランス測定は以下のように、式（１１）を使用して行われる。
即ち、ワーク回転によるピックアップ信号を　Ｐｕ（ω），　Ｐｌ（ω）とすると、ワークの上面アンバランスＵ、下面アンバランスＬは、上記の式（９）と式（１０）とによりワーク回転数補正パラメータを含む式（１１）によって算出できる。
【数７】

本実施形態のワーク回転数依存特性の補正においては、２つのピックアップ信号にそれぞれ補正値を乗じるとともにワーク回転数毎に最適な補正パラメータを乗じている。
したがって、本発明においては、２面式オーバハングタイプバランシングマシンにおいて、ワーク回転数依存特性の補正が可能となる。また、ワーク回転数依存特性の補正精度を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】２面式バランシングマシンによるワークのアンバランス測定の概略構成図である。
【図２】（ａ）本発明の実施の形態の測定フローと（ｂ）従来の測定フローとを示している。
【図３】（ａ）静アンバランスと（ｂ）動アンバランスとを説明する図である。
【符号の説明】
１…２面式バランシングマシン
２…架台
３…受治具
４…ワーク起動用安定化電源
５ａ，５ｂ…棒バネ
６ａ，６ｂ…ピックアップ
７…計測装置
８…ワーク
９…ワーク回転数認識センサ
１０…モニタ

Claims

２つのピックアップを有する２面式バランシングマシンを用いて、ワークの動アンバランスを測定する際の該バランシングマシンのワーク回転数依存特性を補正する方法において、
ワークに試し重りを付けること等により、事前にワーク回転数変動による振動特性を記憶して、ワーク回転数毎に最適な補正値を設定し、該補正値に基づいて、２つのピックアップ信号のそれぞれの補正を行うことを特徴とするバランシングマシンのワーク回転数依存特性の補正方法。
前記２面式バランシングマシンが、オーバーハングタイプのバランシングマシンであることを特徴とする請求項１に記載のバランシングマシンのワーク回転数依存特性の補正方法。