JP2005189039A - Dynamic balance testing machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、外部から電力や動力を与えて回転する回転体を有するワーク(以下、組立回転体ワークと呼ぶ)の不釣合を計測する動釣合試験機に関する。 The present invention relates to a dynamic balance testing machine that measures unbalance of a work having a rotating body (hereinafter referred to as an assembly rotating body work) that rotates by applying electric power or power from the outside.
従来の動釣合試験機では、モータ、ターボチャージャ、トルクコンバータ等の組立回転体ワークは舟型架台に設置され、基台に設けられた板バネ等の弾性支持部材により舟形架台を吊り下げ支持している。そして、架台上で組立回転体ワークに電力や動力を与えて回転駆動させ、そのときの架台の水平方向振動を検出器で検出することにより組立回転体ワークの不釣り合い量を検出するようにしている(例えば、特許文献1)。 In conventional dynamic balance testing machines, rotating assembly works such as motors, turbochargers, and torque converters are installed on a boat-type platform, and the boat-type platform is suspended and supported by an elastic support member such as a leaf spring provided on the base. doing. Then, the assembly rotating body workpiece is rotated and driven by applying power or power to the assembly rotating body, and the unbalanced amount of the assembly rotating body workpiece is detected by detecting the horizontal vibration of the mounting frame at that time with a detector. (For example, Patent Document 1).
検出器にはムービングコイル式の振動検出器が一般的に用いられており、検出器のコイルは基台に設けられ、コイル内をスライドする可動芯棒は架台側に固設されている。また、ムービングコイル式振動検出器に変えて圧電セラミックスを用いる場合もある。その場合には、架台と一体で水平方向に振動する棒などを圧電セラミックスに押圧してそれを歪ませ、そのときに生じる分極電圧を検出することにより組立回転体ワークの不釣り合い量を検出する。 As the detector, a moving coil type vibration detector is generally used. The coil of the detector is provided on the base, and the movable core rod that slides inside the coil is fixed on the gantry side. In some cases, piezoelectric ceramics may be used instead of the moving coil type vibration detector. In that case, the unbalanced amount of the assembly rotating body work is detected by pressing a bar that vibrates in the horizontal direction integrally with the gantry against the piezoelectric ceramic and distorting it, and detecting the polarization voltage generated at that time. .
吊り下げられた舟形架台の水平方向振動を検出する従来の動釣合試験機では、組立回転体ワークの不釣り合い状態によっては架台自体がねじれ運動を行い、その結果、吊り下げバネにねじれが発生する。バネがねじれるとバネ定数が見かけ上異なるため、測定精度に悪影響を及ぼす。また、架台のねじれ振動により、回転軸が移動するため、組立回転体ワークの不釣り合いに起因する振動以外の振動が発生し、測定精度に悪影響を及ぼす。 In a conventional dynamic balance tester that detects horizontal vibration of a suspended boat-type gantry, the gantry itself twists depending on the unbalanced state of the assembled rotating body work, resulting in twisting of the suspension spring. To do. If the spring is twisted, the spring constant apparently differs, which adversely affects measurement accuracy. In addition, since the rotating shaft moves due to the torsional vibration of the gantry, vibrations other than the vibration caused by the unbalance of the assembly rotating body work are generated, which adversely affects the measurement accuracy.
(1)請求項1による動釣り合い試験機は、組立回転体ワークを支持する架台と、架台を支持する基台と、基台と架台との間に配設され、組立回転体ワークから架台を介して作用する鉛直方向の力を検出する検出手段と、検出手段で検出された鉛直方向の力に基づいて組立回転体ワークの不釣り合い量を演算する演算手段とを備えたことを特徴とする。
(2)請求項2の発明は、請求項1に記載の動釣合試験機において、検出手段は、水平方向に拡がった薄板状圧電素子であり、架台からの鉛直方向の力が薄板状圧電素子の全領域に分散して付勢されることにより鉛直方向の力を検出することを特徴とする。
(3)請求項3の発明は、請求項2に記載の動釣合試験機において、薄板状圧電素子を圧電プラスティックシートで構成したことを特徴とする。
(1) A dynamic balance testing machine according to
(2) The invention according to
(3) The invention according to
本発明によれば、架台上に支持されている組立回転体ワークから作用する鉛直方向の力を検出して不釣り合い量を演算するようにしたので、架台のねじれ運動の発生を防止でき、測定精度の向上を図ることができる。 According to the present invention, since the vertical force acting from the assembly rotating body work supported on the gantry is detected and the unbalance amount is calculated, it is possible to prevent occurrence of torsional motion of the gantry and to measure The accuracy can be improved.
以下、図を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。図1は本発明による動釣合試験機の構成を示す図である。図1において、1は動釣合試験機の基台であり、基台1の上面両端には薄板状の圧電プラスティックシート(力検出器)2がそれぞれ接着され、その圧電プラスティックシート2の上に、組立回転体ワークWを支持する架台3が接着されている。このような架台は、通常、舟形架台と呼ばれている。組立回転体ワークWは、たとえば、電動モータであり、架台3上にボルトなどで固定支持することができる。
Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a dynamic balance testing machine according to the present invention. In FIG. 1,
圧電プラスティックシート2はシート状であって、圧電効果を有するプラスティックPVDF(ポリフッ化ビニリデン)のシート材の両面に金属皮膜から成る電極を形成したものである。この圧電プラスティックシート2の厚さは数十μm〜数百μmであって、柔軟性に富み、耐衝撃性に優れている。また、圧電セラミックスと比べて、10倍以上の高電圧出力特性(機械→電気変換)を有している。
The piezoelectric
架台3に組立回転体ワークWを載置すると、架台3を介して圧電プラスティックシート2に鉛直下方向の力が作用し、力の大きさに応じた分極電圧が発生する。すなわち、圧電プラスティックシート2は架台3からの鉛直方向の力を検出する力検出器として機能している。
When the assembly rotating body workpiece W is placed on the
組立回転体ワークWに電力を印加して内蔵の回転軸AXを回転すると、組立回転体ワークWの不釣り合いに起因する振動が発生し、各圧電プラスティックシート2に鉛直方向に加わる力がそれぞれ変化する。そして、そのときの分極電圧の変化を検出することにより組立回転体ワークWの振動を検出することができる。
When electric power is applied to the assembly rotating body workpiece W to rotate the built-in rotary shaft AX, vibration due to the imbalance of the assembly rotation body workpiece W is generated, and the force applied to each piezoelectric
図2に示すように、圧電プラスティックシート2から出力される分極電圧信号は、動釣合試験機の演算装置20に設けられた増幅器21によって増幅された後に演算回路22にそれぞれ入力される。演算回路22では、入力された各分極電圧信号に基づいて組立回転体ワークWの不釣り合い量を演算する。不釣り合い量は各圧電プラスティックシート2毎に算出される。算出された不釣り合い量は、制御部の表示器23に表示される。
As shown in FIG. 2, the polarization voltage signal output from the piezoelectric
圧電プラスティックシート2の面積を大きくすることにより面圧が小さくなるので、圧電プラスティックシート2に大きな力が加わったり衝撃が加わったりしても不具合が生じない。そのため、小型の組立回転体ワークだけでなく、大型の組立回転体ワークを検査する動釣合試験機に対しても圧電素子の使用が可能となる。
Since the surface pressure is reduced by increasing the area of the piezoelectric
図3に示すように組立回転体ワークWの回転によって架台3に水平方向の力が働いた場合、圧電プラスティックシート2の面積が比較的大きいため、圧電プラスティックシート2の左側の領域には圧縮力が作用し、圧電プラスティックシート2の右側の領域には引っ張り力が作用する。そのため、これらの領域の間の分極電圧は逆極性となり、圧電プラスティックシート2全体としては打ち消しあってほぼゼロとなる。その結果、水平方向振動の影響を受けることなく上下方向振動を精度良く測定することができる。
As shown in FIG. 3, when a horizontal force is applied to the
本実施の形態の動釣合試験機では以下のような効果を奏することができる。
(1)本実施の形態による動釣り合い試験機では、圧電プラスティックシート2を用いているので、磁気の影響を除去することができる。さらに、組立回転体ワークWを支持する架台3は圧電プラスティックシート2に直接設けられるので、圧電プラスティックシート2には架台3および組立回転体ワークWの重さによって予圧が自動的に加わるようになっている。そのため、従来のような予圧調整が不要となった。さらに、架台3の上下振動の際に予圧が変化したり、予圧が加わらなくなったりしない。
The dynamic balance testing machine of the present embodiment can provide the following effects.
(1) In the dynamic balance testing machine according to the present embodiment, since the piezoelectric
(2)面積の大きなシート状の圧電プラスティックシート2を用いているため面圧が小さくなり、架台3に大きな力が加わったり衝撃が加わったりしても圧電プラスティックシート2が割れるというようなことがなく、動釣合試験機の耐久性向上を図ることができる。また、架台3から圧電プラスティックシート2に水平方向の力が作用してもトータルの分極電圧が生じにくいので、例えば動釣合試験機を作業机上に設置した場合に作業机に加わる水平振動の影響を抑えることができ、水平方向振動の影響を受けることなく上下方向振動を精度良く測定することができる。特に、圧電プラスティックシート2として圧電効果を有するプラスティックPVDFのシート材を用いた場合、柔軟性に富み、耐衝撃性に優れているのでより一層の効果を得ることができる。
(2) Since the sheet-like piezoelectric
(3)架台3を圧電プラスティックシート2に直接貼り付け、組立回転体ワークWの不釣り合い振動を架台3に加わる力として検出するようにしたので、回転する組立回転体ワークWの中心軸の移動がなくなり、ジャイロ効果の影響を受けなくなった。その結果、不釣り合いを精度良く測定できるようになる。
(3) Since the
(4)舟形架台をバネで吊り下げる方式を採用せず、圧電プラスティックシート2の上に架台3を直接載置するようにしたので、板バネ選定のための計算や実機テスト等が不要となる。
(4) Since the
(5)従来のバネ吊り下げ式構造の場合には、舟形架台の共振周波数は比較的低く、ソフトタイプバランサの場合には数Hz〜数10Hz、ハードタイプバランサの場合には数10Hz〜数100Hzになる。そのため、組立回転体ワークWの回転周波数が舟形架台の共振点に一致したり、比較的近い周波数であった場合には、共振によって正常な測定ができなくなる。さらに、不釣り合いの大きな組立回転体ワークWの場合、回転周波数が舟形架台の共振周波数に近づいた場合に非常に大きな振動を発生するという不都合があった。また、舟形架台の共振信号が不釣り合い信号よりも遙かに大きくなってしまうという不都合もあった。しかし、本実施の形態による動釣り合い試験機では、バネ等による吊り構造を採用せず、積層圧電素子に組立回転体ワークWを直接載置しているので架台3sの共振周波数が不釣り合による振動よりも高くなり、従来のような共振による異常振動という問題が発生しない。 (5) In the case of the conventional spring-suspended structure, the resonance frequency of the boat-type gantry is relatively low. In the case of a soft type balancer, several Hz to several tens Hz, and in the case of a hard type balancer, several tens Hz to several hundred Hz. become. For this reason, when the rotational frequency of the assembly rotating body workpiece W coincides with the resonance point of the boat-shaped frame or is a relatively close frequency, normal measurement cannot be performed due to resonance. Furthermore, in the case of the assembly rotating body workpiece W having a large unbalance, there is a disadvantage that a very large vibration is generated when the rotation frequency approaches the resonance frequency of the boat-type frame. There is also a disadvantage that the resonance signal of the boat-shaped gantry becomes much larger than the unbalanced signal. However, the dynamic balance testing machine according to the present embodiment does not employ a suspension structure such as a spring, and the assembly rotating body work W is directly placed on the laminated piezoelectric element, so that the resonance frequency of the gantry 3s is caused by an unbalance. It becomes higher than vibration, and the problem of abnormal vibration due to resonance as in the prior art does not occur.
なお、上述した動釣合試験機では、圧電プラスティックシート2を基台1と架台3に接着したが、ボルトを用いて固定してもよい。また、圧電プラスティックシート2としてシート状の圧電性プラスティックPVDFを用いたが、ジルコン酸チタン酸鉛(PZT)やチタン酸バリウム(BaTiO3)などの圧電素子を用いてもよい。図4は、薄板状圧電素子を積層してなる力検出器2Aを使用した一例である。圧電素子を薄板状にする場合、その大きさは、正方形の場合を考えた場合「1/10000<(厚さ)/(一辺の長さ)<1/10」程度に設定される。
In the above-described dynamic balance testing machine, the
以上説明した実施の形態と特許請求の範囲の要素との対応において、圧電プラスティックシート2、力検出器2Aは検出手段、圧電プラスティックシート2は薄板状圧電素子を、演算装置20は演算手段をそれぞれ構成する。また、本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではない。
In the correspondence between the embodiment described above and the elements of the claims, the
1:基台 2:圧電プラスティックシート
3:架台 20:演算装置
21:増幅器 22:演算回路
23:表示器 W:ワーク
1: base 2: piezoelectric plastic sheet 3: mount 20: arithmetic unit 21: amplifier 22: arithmetic circuit 23: indicator W: work
Claims (3)
前記架台を支持する基台と、
前記基台と前記架台との間に配設され、前記組立回転体ワークから前記架台を介して作用する鉛直方向の力を検出する検出手段と、
前記検出手段で検出された鉛直方向の力に基づいて前記組立回転体ワークの不釣り合い量を演算する演算手段とを備えたことを特徴とする動釣合試験機。 A stand for supporting the assembly rotating body work;
A base for supporting the mount;
A detecting means that is disposed between the base and the gantry and detects a vertical force acting via the gantry from the assembly rotating body workpiece;
A dynamic balance testing machine comprising: a calculation means for calculating an unbalance amount of the assembly rotating body work based on a vertical force detected by the detection means.
前記検出手段は、水平方向に拡がった薄板状圧電素子であり、前記架台からの鉛直方向の力が前記薄板状圧電素子の全領域に分散して付勢されることにより前記鉛直方向の力を検出することを特徴とする動釣合試験機。 In the dynamic balance testing machine according to claim 1,
The detection means is a thin plate-shaped piezoelectric element spread in the horizontal direction, and the vertical force from the gantry is distributed and urged over the entire area of the thin plate-shaped piezoelectric element, thereby generating the vertical force. A dynamic balance testing machine characterized by detecting.
前記薄板状圧電素子を圧電プラスティックシートで構成したことを特徴とする動釣合試験機。 In the dynamic balance testing machine according to claim 2,
A dynamic balance testing machine characterized in that the thin plate-like piezoelectric element is composed of a piezoelectric plastic sheet.
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JP2003429174A JP2005189039A (en) | 2003-12-25 | 2003-12-25 | Dynamic balance testing machine |
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JP2011007579A (en) * | 2009-06-24 | 2011-01-13 | Automax Kk | Engine balance measuring apparatus |
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2003
- 2003-12-25 JP JP2003429174A patent/JP2005189039A/en active Pending
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