JP2010048588A - Method and device for calculating of imbalance amount of rotating body - Google Patents

Method and device for calculating of imbalance amount of rotating body Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method and a device for calculating unbalance of a rotational body, which enable high-accuracy calculation of unbalance amount. <P>SOLUTION: Influence coefficients F (N) are acquired at individual revolution speeds in a predetermined revolution-speed range, and the rotation angles and the vibration of the rotating body 7 are detected, and vibration data V (N) are calculated for each revolution speed. Based on the vibration data V (N) for each revolution speed and the influence coefficients F (N) corresponding to respective revolution speed, the amounts of unbalance U (N) at the individual revolution speeds are calculated. By averaging the acquired unbalance amounts U (N) at each revolution speeds, the amount of the unbalance U of the rotational body 7 is calculated. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、振動データと影響係数とに基づいてアンバランス量を算出する回転体のアンバランス量算出方法及び装置に関する。   The present invention relates to an unbalance amount calculation method and apparatus for a rotating body that calculates an unbalance amount based on vibration data and an influence coefficient.

例えば過給機などの高速回転機械の製造においては、製品の高速回転時のバランス性能を検査・修正するために、高速回転バランス試験を実施してアンバランス量を測定し、アンバランス修正を行う。従来のアンバランス修正方法と装置を開示するものとして、下記特許文献1がある。   For example, in the manufacture of high-speed rotating machines such as turbochargers, in order to inspect and correct the balance performance at the time of product high-speed rotation, a high-speed rotation balance test is performed to measure the unbalance amount and correct the unbalance. . Patent Document 1 below discloses a conventional unbalance correction method and apparatus.

図4は、下記特許文献1に開示されたアンバランス修正装置40の構成を示す図である。このアンバランス修正装置40は、過給機41用の修正装置として構成されており、振動台42の上にタービン車室取付板43を介して固定されたタービン車室44と、タービン車室取付板43に取り付けられた加速度センサ45と、過給機41のコンプレッサインペラ46の先端近傍に配置される回転検出器47と、加速度センサ45と回転検出器47からの検出信号に基づいてアンバランス量を演算する演算器48とを備える。   FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of an unbalance correction device 40 disclosed in Patent Document 1 below. The unbalance correcting device 40 is configured as a correcting device for the supercharger 41, and includes a turbine casing 44 fixed on the vibration table 42 via a turbine casing mounting plate 43, and a turbine casing mounting. An unbalance amount based on detection signals from the acceleration sensor 45 attached to the plate 43, a rotation detector 47 disposed near the tip of the compressor impeller 46 of the supercharger 41, and the acceleration sensor 45 and the rotation detector 47 And a computing unit 48 for computing.

上記のアンバランス修正装置40によりアンバランス修正を行う場合、タービン車室44に空気を導入して過給機41のタービンインペラ49を回転させることで、タービンインペラ49、シャフト50及びコンプレッサインペラ46からなる過給機ロータを回転させ、アンバランス計測のための所定の回転速度に達したら、加速度センサ45で加速度(振動)を検出するとともに回転検出器47で回転角度を検出し、その検出信号に基づいて演算器48により、アンバランス量を演算する。   When the unbalance correction is performed by the unbalance correction device 40 described above, air is introduced into the turbine casing 44 and the turbine impeller 49 of the supercharger 41 is rotated, so that the turbine impeller 49, the shaft 50, and the compressor impeller 46 are rotated. When a predetermined rotation speed for unbalance measurement is reached, acceleration (vibration) is detected by the acceleration sensor 45 and the rotation angle is detected by the rotation detector 47. Based on this, the calculator 48 calculates the unbalance amount.

ここで、アンバランス量は、アンバランスの大きさ(重さ)及び回転体(この例では過給機ロータ)上の任意の基準位相に対する位相(角度)とからなる物理量である。
演算器48によりアンバランス量が算出されたら、このアンバランス量に基づいて、コンプレッサインペラ46の先端部に設けられたナット51の一部を除去加工することで、アンバランスを修正する。
Here, the unbalance amount is a physical quantity including the magnitude (weight) of unbalance and a phase (angle) with respect to an arbitrary reference phase on the rotating body (supercharger rotor in this example).
When the unbalance amount is calculated by the computing unit 48, the unbalance is corrected by removing a part of the nut 51 provided at the tip of the compressor impeller 46 based on the unbalance amount.

特開2002−39904号公報号公報JP 2002-39904 A

上述した従来のアンバランス測定においては、回転体の回転数をある特定の回転数に設定して振動を計測し、その特定の回転数に対応した影響係数Fを使用してアンバランス量を算出していた。ここで、影響係数Fとは、回転体のアンバランス量Uが振動Vに与える影響を示す伝達関数をいい、アンバランス量Uは、U=V/Fで求めることができる。   In the above-described conventional unbalance measurement, the rotational speed of the rotating body is set to a specific rotational speed, vibration is measured, and an unbalance amount is calculated using an influence coefficient F corresponding to the specific rotational speed. Was. Here, the influence coefficient F refers to a transfer function indicating the influence of the unbalance amount U of the rotating body on the vibration V, and the unbalance amount U can be obtained by U = V / F.

アンバランス計測において回転体の回転数は特定の回転数を維持するように制御されるものの、実際のアンバランス計測時には、回転体の回転数は完全に一定とはならず、ある程度の不安定性がある。ところが、上述したように従来のアンバランス計測では特定回転数での影響係数を用いてアンバランス量を算出するため、真のアンバランス量との誤差が大きく、計測精度が悪いという問題があった。   Although the rotational speed of the rotating body is controlled to maintain a specific rotational speed in unbalance measurement, the rotational speed of the rotating body is not completely constant during actual unbalance measurement, and there is some instability. is there. However, as described above, in the conventional unbalance measurement, since the unbalance amount is calculated using the influence coefficient at the specific rotation speed, there is a problem that the error from the true unbalance amount is large and the measurement accuracy is poor. .

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、アンバランス量を精度良く算出することができる回転体のアンバランス算出方法及び装置を提供することを課題とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a method and an apparatus for calculating an unbalance of a rotating body that can accurately calculate an unbalance amount.

上記の課題を解決するため、本発明のアンバランス算出方法及び装置は、以下の技術的手段を採用する。
(1)本発明は、回転体の振動データと、回転体のアンバランス量が振動に与える影響を示す影響係数とに基づいて、前記回転体のアンバランス量を算出する回転体のアンバランス量算出方法であって、所定範囲の回転数領域で回転数毎に影響係数F(N)を求め、回転する回転体の回転角度及び振動を検出して回転数毎の振動データV(N)を算出し、回転数毎の振動データV(N)と、それぞれの回転数に対応した影響係数F(N)とに基づいて、回転数毎のアンバランス量U(N)を算出し、得られた回転数毎のアンバランス量U(N)を平均化して、回転体のアンバランス量Uを算出する、ことを特徴とする。
In order to solve the above problems, the unbalance calculation method and apparatus of the present invention employ the following technical means.
(1) The present invention calculates the unbalance amount of the rotating body based on the vibration data of the rotating body and the influence coefficient indicating the influence of the unbalance amount of the rotating body on the vibration. In this calculation method, an influence coefficient F (N) is obtained for each rotational speed in a rotational speed region within a predetermined range, and the rotational angle and vibration of the rotating rotating body are detected to obtain vibration data V (N) for each rotational speed. The unbalance amount U (N) for each rotation speed is calculated and obtained based on the vibration data V (N) for each rotation speed and the influence coefficient F (N) corresponding to each rotation speed. The unbalance amount U (N) for each rotation number is averaged to calculate the unbalance amount U of the rotating body.

(2)上記のアンバランス算出方法において、回転数毎のアンバランス量U(N)を平均化する段階において、回転数毎のデータ数の頻度に基づいて各アンバランス量U(N)に重み付けを行って平均化する。 (2) In the above unbalance calculation method, in the stage of averaging the unbalance amount U (N) for each rotation speed, the unbalance amount U (N) is weighted based on the frequency of the number of data for each rotation speed. To average.

(3)上記のアンバランス算出方法において、回転数毎の各アンバランス量U(N)に重み付けを行う段階において、同一回転数において異なるアンバランス量のデータが複数ある場合、代表的に選択した一つのデータ、あるいは当該複数のデータのうちの一部または全部の平均値を、当該回転数におけるアンバランス量U(N)とする。 (3) In the above-described unbalance calculation method, when there is a plurality of data with different unbalance amounts at the same number of revolutions in the stage of weighting each unbalance amount U (N) for each number of revolutions, the representative method is selected. One data or an average value of a part or all of the plurality of data is set as an unbalance amount U (N) at the rotation speed.

(4)また本発明は、回転体の振動データと、回転体のアンバランス量が振動に与える影響を示す影響係数とに基づいて、前記回転体のアンバランス量を算出する回転体のアンバランス量算出装置であって、回転する回転体の回転角度及び振動を検出するデータ検出手段と、回転体のアンバランス量Uを算出する演算器とを備え、前記演算器は、データ検出手段からの検出データに基づいて回転数毎の振動データV(N)を算出し、回転数毎の振動データV(N)と、それぞれの回転数に対応した影響係数F(N)とに基づいて、回転数毎のアンバランス量U(N)を算出し、得られた回転数毎のアンバランス量U(N)を平均化して、回転体のアンバランス量Uを算出する、ことを特徴とする。 (4) Further, the present invention provides an unbalance of the rotating body that calculates the unbalance amount of the rotating body based on vibration data of the rotating body and an influence coefficient indicating an influence of the unbalance amount of the rotating body on the vibration. An amount calculation device, comprising: data detection means for detecting a rotation angle and vibration of a rotating rotating body; and a calculator for calculating an unbalance amount U of the rotating body. Based on the detection data, vibration data V (N) for each rotation speed is calculated. Based on the vibration data V (N) for each rotation speed and an influence coefficient F (N) corresponding to each rotation speed, rotation is performed. An unbalance amount U (N) for each number is calculated, and the obtained unbalance amount U (N) for each number of rotations is averaged to calculate the unbalance amount U of the rotating body.

(5)上記のアンバランス算出装置において、前記演算器は、回転数毎のアンバランス量U(N)を平均化する段階において、回転数毎のデータ数の頻度に基づいて各アンバランス量U(N)に重み付けを行って平均化する。 (5) In the above-described unbalance calculation device, the computing unit calculates each unbalance amount U based on the frequency of the number of data for each rotation number in the stage of averaging the unbalance amount U (N) for each rotation number. (N) is weighted and averaged.

(6)上記のアンバランス算出装置において、前記演算器は、回転数毎の各アンバランス量U(N)に重み付けを行う段階において、同一回転数において異なるアンバランス量のデータが複数ある場合、代表的に選択した一つのデータ、あるいは当該複数のデータのうちの一部または全部の平均値を、当該回転数におけるアンバランス量U(N)とする。 (6) In the above-described unbalance calculation apparatus, when the computing unit weights each unbalance amount U (N) for each rotation speed, and there are a plurality of data of different unbalance amounts at the same rotation speed, One data typically selected or an average value of a part or all of the plurality of data is set as an unbalance amount U (N) at the rotation speed.

上記の本発明の方法及び装置によれば、広い回転数領域で各回転数に対応した影響係数F(N)を計測しておき、回転数に応じた影響係数F(N)を使用してアンバランス量Uを算出する。これにより、アンバランス計測のための回転体の回転運転時に回転数が安定しなくても、回転数に応じた影響係数を使用してアンバランス量を算出するので、精度よくアンバランス量Uを計測することができる。   According to the method and apparatus of the present invention, the influence coefficient F (N) corresponding to each rotation speed is measured in a wide rotation speed region, and the influence coefficient F (N) corresponding to the rotation speed is used. An unbalance amount U is calculated. As a result, even if the rotational speed is not stable during the rotational operation of the rotating body for unbalance measurement, the unbalance amount is calculated using the influence coefficient corresponding to the rotational speed. It can be measured.

また、本発明の方法及び装置によれば、回転数毎のデータ数の頻度に基づいて各アンバランス量U(N)に重み付けを行って平均化するので、頻度の低い回転数の不安定なデータの影響が小さくなり、アンバランス量の算出精度を向上させることができる。   Further, according to the method and apparatus of the present invention, since each unbalance amount U (N) is weighted and averaged based on the frequency of the number of data for each number of revolutions, the unstable number of revolutions with low frequency is unstable. The influence of data is reduced, and the calculation accuracy of the unbalance amount can be improved.

また、本発明の本発明の方法及び装置によれば、同一回転数において異なるアンバランス量のデータが複数ある場合に、代表的に選択した一つのデータまたは平均値をその回転数におけるアンバランス量とすることで、計算に用いるデータを適正化するので、アンバランス量の算出精度を向上させることができる。   Further, according to the method and apparatus of the present invention, when there are a plurality of data having different unbalance amounts at the same rotational speed, the representatively selected one data or average value is converted to the unbalance amount at the rotational speed. By doing so, since the data used for the calculation is optimized, the calculation accuracy of the unbalance amount can be improved.

以下、本発明の好ましい実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the common part in each figure, and the overlapping description is abbreviate | omitted.

図1は、本発明の実施形態に関わる回転体7のアンバランス量算出装置10の構成を示す図である。図1において、アンバランス量算出装置10は、アンバランス計測装置1の一構成要素である。   FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of an unbalance amount calculation apparatus 10 for a rotating body 7 according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, an unbalance amount calculation device 10 is a component of the unbalance measurement device 1.

アンバランス計測装置1は、床面などに固定されたベース2と、ベース2上に固定されバネとして機能する棒状の複数(図示例で4本)のバネ部材3と、バネ部材3の上部にて固定及び支持されたマウント4と、アンバランス量算出装置10とを備える。   The unbalance measuring device 1 includes a base 2 fixed to a floor surface, a plurality of (4 in the illustrated example) spring members 3 fixed on the base 2 and functioning as springs, and an upper portion of the spring member 3. And a mount 4 fixed and supported by the head and an unbalance amount calculation device 10.

バネ部材3の本数及びバネ定数は、バネ部材3の材質(硬さ)やアンバランス計測を行う周波数(回転数)に応じて適切な数及び値に設定される。
マウント4は、回転体7を備えた回転機械6を装着し、しっかりと固定できるように構成されている。アンバランス計測の対象となる回転機械6は、例えば、過給機、圧縮機、タービン、モータなどである。
The number of spring members 3 and the spring constant are set to appropriate numbers and values according to the material (hardness) of the spring member 3 and the frequency (number of rotations) at which unbalance measurement is performed.
The mount 4 is configured so that a rotating machine 6 including a rotating body 7 can be attached and firmly fixed. The rotating machine 6 to be subjected to unbalance measurement is, for example, a supercharger, a compressor, a turbine, or a motor.

アンバランス計測を行う際の回転体7の回転駆動は、図示しない外部駆動装置で行う場合と、回転機械6自体が備えるモータ等の駆動源で行う場合とがある。   The rotational drive of the rotating body 7 when performing unbalance measurement is performed by an external drive device (not shown) or by a drive source such as a motor provided in the rotary machine 6 itself.

アンバランス量算出装置10は、振動を検出する振動センサ12と、回転体7の回転を検出する回転検出器11と、アンバランス量Uを演算する演算器13とを備える。   The unbalance amount calculation device 10 includes a vibration sensor 12 that detects vibration, a rotation detector 11 that detects rotation of the rotating body 7, and a calculator 13 that calculates the unbalance amount U.

振動センサ12は、図示例ではマウントに取り付けられているが、回転機械6に取り付けることも可能である。振動センサ12は、従来のアンバランス計測において用いられていたのと同様に、振動を検出できる各種センサであればよく、例えば、加速度センサ、速度センサ、変位センサを単独で、あるいは組み合わせて用いることが可能である。   Although the vibration sensor 12 is attached to the mount in the illustrated example, it can also be attached to the rotating machine 6. The vibration sensor 12 may be any sensor that can detect vibration, similar to that used in conventional unbalance measurement. For example, an acceleration sensor, a speed sensor, or a displacement sensor may be used alone or in combination. Is possible.

回転検出器11は、マウント4に装着された回転機械6の回転体7の軸8の近傍に配置され、その軸8上に設定された任意の基準位置からの位相(回転角)を検出することで、回転体7の回転角度と回転数を計測することができる。回転検出器11は、磁気センサや光センサなど各種のものを適用することが可能である。   The rotation detector 11 is disposed in the vicinity of the shaft 8 of the rotating body 7 of the rotating machine 6 mounted on the mount 4 and detects a phase (rotation angle) from an arbitrary reference position set on the shaft 8. Thus, the rotation angle and the number of rotations of the rotating body 7 can be measured. Various types of sensors such as a magnetic sensor and an optical sensor can be applied to the rotation detector 11.

上記の振動センサ12と回転検出器11により、本発明における「回転する回転体の回転角度及び振動を検出するデータ検出手段」が構成されている。   The vibration sensor 12 and the rotation detector 11 constitute the “data detection means for detecting the rotation angle and vibration of the rotating rotating body” in the present invention.

演算器13は、振動センサ12及び回転検出器11からの検出信号に基づいてアンバランス量Uを演算する。アンバランス量Uはアンバランスの大きさ(重さ)及び回転体7上の任意の基準位相に対する位相(角度)とからなる物理量である。演算器13によるアンバランス量の算出は、以下のようにして行う。   The calculator 13 calculates the unbalance amount U based on detection signals from the vibration sensor 12 and the rotation detector 11. The unbalance amount U is a physical quantity composed of an unbalance magnitude (weight) and a phase (angle) with respect to an arbitrary reference phase on the rotating body 7. The calculation of the unbalance amount by the calculator 13 is performed as follows.

演算器13は、回転数毎の振動データV(N)を算出し、回転数毎の振動データV(N)と、それぞれの回転数に対応した影響係数F(N)とに基づいて、回転数毎のアンバランス量U(N)を算出する。   The computing unit 13 calculates vibration data V (N) for each rotation speed, and rotates based on the vibration data V (N) for each rotation speed and an influence coefficient F (N) corresponding to each rotation speed. An unbalance amount U (N) for each number is calculated.

ここで、図2の上側の波形は、回転検出器11で得られる回転角度信号であり、下側の波形は、振動センサ12で得られる信号(ここでは加速度信号)である。振動データV(N)は、図2の下側に示すように、回転体7の周波数と同じ周波数成分をもつ振動の振幅Sと、回転体7の周波数と同じ周波数成分をもつ振動の回転角度の基準位置に対する位相(角度)θからなる情報であり、回転数Nごとに算出される。回転角度の基準位置は、例えば、回転角度信号(A相信号)の0°の位置である。
また、この振動データV(N)は計算上の理由からベクトル量で扱うのが都合がよいため、振幅Sを大きさ、位相θを偏角とした複素数として扱う。
Here, the upper waveform in FIG. 2 is a rotation angle signal obtained by the rotation detector 11, and the lower waveform is a signal (here, an acceleration signal) obtained by the vibration sensor 12. As shown in the lower side of FIG. 2, the vibration data V (N) includes an amplitude S of vibration having the same frequency component as the frequency of the rotating body 7 and a rotation angle of vibration having the same frequency component as the frequency of the rotating body 7. The information is composed of the phase (angle) θ with respect to the reference position, and is calculated for each rotation speed N. The reference position of the rotation angle is, for example, the 0 ° position of the rotation angle signal (A phase signal).
Further, since it is convenient to handle the vibration data V (N) as a vector quantity for calculation reasons, the vibration data V (N) is handled as a complex number having the amplitude S as the magnitude and the phase θ as the argument.

影響係数Fは、回転体7のアンバランス量Uが振動Vに与える影響を示す伝達関数である。回転数毎の影響係数F(N)は、下記(1)〜(3)のようにして算出する。   The influence coefficient F is a transfer function indicating the influence of the unbalance amount U of the rotating body 7 on the vibration V. The influence coefficient F (N) for each rotation speed is calculated as follows (1) to (3).

(1)おもり無しでの振動データの計測
まず、アンバランス計測装置1のマウント4に、計測対象の回転機械6ではなく、回転機械6と同等に模擬された模擬体(図示せず)を取り付けて、模擬体の回転体を回転させ、回転数を増速、減速するなどして、広い回転数領域で回転数毎の振動データを取得する。このときの振動データを、
V0(N)=ar0(N)+j×ai0(N)・・・(1)
とする。Nは回転数である。
(1) Measurement of vibration data without weight First, not a rotating machine 6 to be measured but a simulated body (not shown) that is equivalent to the rotating machine 6 is attached to the mount 4 of the unbalance measuring device 1. Thus, vibration data for each rotational speed is acquired in a wide rotational speed region by rotating the rotating body of the simulated body and increasing or decreasing the rotational speed. The vibration data at this time
V0 (N) = ar0 (N) + j × ai0 (N) (1)
And N is the rotational speed.

(2)おもり付加での振動データの計測
次に、図3に示すように、模擬体の回転体7´上の基準位置からθの位置に、重さmのおもり9を付加し、この状態で模擬体の回転体7´を回転させ、回転数を増速、減速するなどして、広い回転数範囲で回転数毎の振動データを取得する。このときの振動データを、
V1(N)=ar1(N)+j×ai1(N)・・・(2)
とする。
(2) Measurement of vibration data with addition of weight Next, as shown in FIG. 3, a weight 9 having a weight m is added to the position θ from the reference position on the rotating body 7 ′ of the simulated body. The rotational data 7 for each rotational speed is acquired in a wide rotational speed range by rotating the rotating body 7 ′ of the simulated body and increasing or decreasing the rotational speed. The vibration data at this time
V1 (N) = ar1 (N) + j × ai1 (N) (2)
And

(3)影響係数の算出
上記(1)、(2)で取得した振動データから、下記(3)式により、広い回転数領域での影響係数F(N)を算出する。
影響係数F(N)={V1(N)−V0(N)}/{m(cosθ+jsinθ)}・・・(3)
(3) Calculation of influence coefficient From the vibration data acquired in the above (1) and (2), the influence coefficient F (N) in a wide rotation speed region is calculated by the following expression (3).
Influence coefficient F (N) = {V1 (N) −V0 (N)} / {m (cos θ + jsin θ)} (3)

影響係数F(N)を算出する回転数の範囲は、アンバランス計測をする回転数を考慮して決定される。例えば、特定の回転数(例えば5万rmp)でのみアンバランス計測を実施する場合には、その回転数の前後(例えばプラスマイナス1000rpm)の範囲で影響係数F(N)を算出する。また、広い範囲にわたる回転数(例えば1万〜10万rpm)で各回転数毎にアンバランス計測を実施する場合には、その範囲に対応した広い範囲で影響係数F(N)を算出する。   The range of the rotational speed for calculating the influence coefficient F (N) is determined in consideration of the rotational speed for performing unbalance measurement. For example, when unbalance measurement is performed only at a specific rotation speed (for example, 50,000 rpm), the influence coefficient F (N) is calculated in a range around that rotation speed (for example, plus or minus 1000 rpm). When unbalance measurement is performed for each rotation speed at a rotation speed over a wide range (for example, 10,000 to 100,000 rpm), the influence coefficient F (N) is calculated in a wide range corresponding to the range.

(4)アンバランス量の算出
演算器13は、以上のようにして回転数毎の影響係数F(N)を算出し、これを記憶しておく。そして、アンバランス計測装置1のマウント4に計測対象の回転機械6を取り付けて、回転体7をアンバランス計測のための特定の回転数で回転させ、振動データを取得する。このとき、回転体7の回転数は特定の回転数となるように制御されるが、実際には回転数の変動があるため、複数の回転数についてのデータが得られる。このときの振動データを、
V3(N)=ar3(N)+jai3(N)・・・(4)
とする。
(4) Calculation of Unbalance Amount The calculator 13 calculates the influence coefficient F (N) for each rotation speed as described above, and stores this. Then, the rotating machine 6 to be measured is attached to the mount 4 of the unbalance measuring device 1, and the rotating body 7 is rotated at a specific number of rotations for unbalance measurement to acquire vibration data. At this time, the rotational speed of the rotating body 7 is controlled to be a specific rotational speed. However, since the rotational speed actually varies, data on a plurality of rotational speeds is obtained. The vibration data at this time
V3 (N) = ar3 (N) + jai3 (N) (4)
And

回転数毎のアンバランス量U(N)は、次の(5)式で求めることができる。
U(N)=V3(N)/F(N)=A(N)+jB(N)・・・(5)
演算器13は、回転数毎のアンバランス量U(N)を算出し、得られた回転数毎のアンバランス量U(N)を平均化して、回転体7のアンバランス量Uを算出する。
The unbalance amount U (N) for each rotation speed can be obtained by the following equation (5).
U (N) = V3 (N) / F (N) = A (N) + jB (N) (5)
The calculator 13 calculates the unbalance amount U (N) for each rotation speed, averages the obtained unbalance amount U (N) for each rotation speed, and calculates the unbalance amount U of the rotating body 7. .

上記(5)の式では、回転数の関数になっているが、真のアンバランス量は回転数によって変動しないため、それぞれの回転数での値を平均化することで、1つの回転数での計測結果が悪かったとしても、それに大きく影響されずにアンバランス量を算出することができる。   In the above equation (5), although it is a function of the number of rotations, the true unbalance amount does not vary with the number of rotations, so by averaging the values at each number of rotations, Even if the measurement result is poor, the unbalance amount can be calculated without being greatly influenced by the measurement result.

A(N)+jB(N)を平均した値を、アンバランス量U=A+jB、とすると、
(アンバランス量の大きさ)=(A+B1/2
(アンバランス角度)=tan−1(B/A)
として算出できる。
Assuming that the average value of A (N) + jB (N) is the unbalance amount U = A + jB,
(Size of unbalance amount) = (A 2 + B 2 ) 1/2
(Unbalance angle) = tan −1 (B / A)
Can be calculated as

上述したように、上記の本発明によれば、広い回転数領域で各回転数(N)に対応した影響係数F(N)を計測しておき、影響係数F(N)を使用してアンバランス量Uを算出する。これにより、アンバランス計測のための回転体7の回転運転時に回転数が安定しなくても、回転数に応じた影響係数F(N)を使用してアンバランス量Uを算出するので、精度よくアンバランス量を計測することができる。   As described above, according to the present invention, the influence coefficient F (N) corresponding to each rotation speed (N) is measured in a wide rotation speed region, and the influence coefficient F (N) is used to measure the influence coefficient F (N). The balance amount U is calculated. Thereby, even if the rotational speed is not stable during the rotational operation of the rotating body 7 for unbalance measurement, the unbalance amount U is calculated using the influence coefficient F (N) corresponding to the rotational speed. The unbalance amount can be measured well.

ここで、演算器13は、回転数毎のアンバランス量U(N)を平均化する段階において、回転数毎のデータ数の頻度に基づいて各アンバランス量U(N)に重み付けを行って平均化するのがよい。   Here, the calculator 13 weights each unbalance amount U (N) based on the frequency of the number of data for each rotation number in the stage of averaging the unbalance amount U (N) for each rotation number. It is better to average.

例えば、下記[表1]のようなデータが得られたとする。

Figure 2010048588

この場合、アンバランス量Uは、下記(6)式で算出することができる。Dsはデータ数の総和である。
U=(U1×D1+U2×D2+・・・Un×Dn)/Ds・・・(6) For example, it is assumed that data as shown in [Table 1] below is obtained.
Figure 2010048588

In this case, the unbalance amount U can be calculated by the following equation (6). Ds is the total number of data.
U = (U1 × D1 + U2 × D2 +... Un × Dn) / Ds (6)

このように、回転数毎のデータ数の頻度に基づいて各アンバランス量U(N)に重み付けを行って平均化するので、頻度の低い回転数の不安定なデータの影響が小さくなり、アンバランス量の算出精度を向上させることができる。   Thus, since each unbalance amount U (N) is weighted and averaged based on the frequency of the number of data for each number of rotations, the influence of unstable data at a low number of rotations is reduced and unbalanced. The calculation accuracy of the balance amount can be improved.

ここで、回転数毎のアンバランス量のデータにおいて、例えば、ある回転数pのアンバランス量がUp−1、Up−2、Up−3のように、同一回転数において異なるアンバランス量のデータが複数得られる場合がある。この場合、演算器13は、同一回転数についての複数のデータから代表的に選択した一つのデータ(例えばUp−1)、あるいは当該複数のデータのうちの一部または全部の平均値を、当該回転数におけるアンバランス量U(N)とするのがよい。これにより、計算に用いるデータを適正化するので、アンバランス量の算出精度を向上させることができる。   Here, in the unbalance amount data for each rotation speed, for example, the unbalance amount data for a certain rotation speed p is different in the same rotation speed such as Up-1, Up-2, and Up-3. May be obtained multiple times. In this case, the computing unit 13 calculates one data (for example, Up-1) typically selected from a plurality of data for the same rotation speed, or an average value of a part or all of the plurality of data. The unbalance amount U (N) at the rotational speed is preferably set. Thereby, since the data used for calculation are optimized, the calculation accuracy of the unbalance amount can be improved.

なお、上記において、本発明の実施形態について説明を行ったが、上記に開示された本発明の実施の形態は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれら発明の実施の形態に限定されない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。   Although the embodiments of the present invention have been described above, the embodiments of the present invention disclosed above are merely examples, and the scope of the present invention is not limited to these embodiments. . The scope of the present invention is indicated by the description of the scope of claims, and further includes meanings equivalent to the description of the scope of claims and all modifications within the scope.

本発明の第実施形態にかかる回転体のアンバランス量算出装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the unbalanced amount calculation apparatus of the rotary body concerning 1st Embodiment of this invention. 振動データV(N)について説明する図である。It is a figure explaining vibration data V (N). おもりを付加した振動データの計測について説明する図である。It is a figure explaining the measurement of the vibration data which added the weight. 特許文献1に開示されたアンバランス計測装置の構成図である。1 is a configuration diagram of an unbalance measuring device disclosed in Patent Document 1. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 アンバランス計測装置
2 ベース
3 バネ部材
4 マウント
6 回転機械
7 回転体
8 軸
9 おもり
10 アンバランス量算出装置
11 回転検出器
12 振動センサ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Unbalance measuring device 2 Base 3 Spring member 4 Mount 6 Rotating machine 7 Rotating body 8 Shaft 9 Weight 10 Unbalance amount calculating device 11 Rotation detector 12 Vibration sensor

Claims (6)

回転体の振動データと、回転体のアンバランス量が振動に与える影響を示す影響係数とに基づいて、前記回転体のアンバランス量を算出する回転体のアンバランス量算出方法であって、
所定範囲の回転数領域で回転数毎に影響係数F(N)を求め、
回転する回転体の回転角度及び振動を検出して回転数毎の振動データV(N)を算出し、
回転数毎の振動データV(N)と、それぞれの回転数に対応した影響係数F(N)とに基づいて、回転数毎のアンバランス量U(N)を算出し、
得られた回転数毎のアンバランス量U(N)を平均化して、回転体のアンバランス量Uを算出する、ことを特徴とする回転体のアンバランス量算出方法:
ここで、前記振動データV(N)は、回転数の周波数と同じ周波数成分をもつ振動の振幅Sと、回転体の周波数と同じ周波数成分をもつ振動の、回転角度の基準位置に対する位相θからなる情報であり、回転数Nごとに算出される。
A rotating body unbalance amount calculating method for calculating the unbalance amount of the rotating body based on vibration data of the rotating body and an influence coefficient indicating an influence of the unbalance amount of the rotating body on the vibration,
An influence coefficient F (N) is obtained for each rotation speed within a predetermined range of rotation speed,
Detecting the rotation angle and vibration of the rotating rotating body to calculate vibration data V (N) for each rotation speed,
Based on the vibration data V (N) for each rotation speed and the influence coefficient F (N) corresponding to each rotation speed, an unbalance amount U (N) for each rotation speed is calculated,
An unbalance amount U (N) for each rotation speed obtained is averaged to calculate the unbalance amount U of the rotator.
Here, the vibration data V (N) is derived from the amplitude S of the vibration having the same frequency component as the frequency of the rotation speed and the phase θ of the vibration having the same frequency component as the frequency of the rotating body with respect to the reference position of the rotation angle. And is calculated for each rotation speed N.
回転数毎のアンバランス量U(N)を平均化する段階において、回転数毎のデータ数の頻度に基づいて各アンバランス量U(N)に重み付けを行って平均化する、請求項1記載の回転体のアンバランス量算出方法。   2. The step of averaging the unbalance amount U (N) for each rotation speed performs weighting and averaging for each unbalance amount U (N) based on the frequency of the number of data for each rotation speed. Of calculating the unbalance amount of a rotating body. 回転数毎の各アンバランス量U(N)に重み付けを行う段階において、同一回転数において異なるアンバランス量のデータが複数ある場合、代表的に選択した一つのデータ、あるいは当該複数のデータのうちの一部または全部の平均値を、当該回転数におけるアンバランス量U(N)とする、請求項2記載の回転体のアンバランス量算出方法。   In the stage of weighting each unbalance amount U (N) for each number of revolutions, if there are a plurality of data with different unbalance amounts at the same number of revolutions, one representatively selected data, or among the plurality of data The unbalance amount calculation method for a rotating body according to claim 2, wherein an average value of a part or all of the unbalance amount is defined as an unbalance amount U (N) at the rotation speed. 回転体の振動データと、回転体のアンバランス量が振動に与える影響を示す影響係数とに基づいて、前記回転体のアンバランス量を算出する回転体のアンバランス量算出装置であって、
回転する回転体の回転角度及び振動を検出するデータ検出手段と、
回転体のアンバランス量Uを算出する演算器とを備え、
前記演算器は、データ検出手段からの検出データに基づいて回転数毎の振動データV(N)を算出し、回転数毎の振動データV(N)と、それぞれの回転数に対応した影響係数F(N)とに基づいて、回転数毎のアンバランス量U(N)を算出し、得られた回転数毎のアンバランス量U(N)を平均化して、回転体のアンバランス量Uを算出する、ことを特徴とする回転体のアンバランス量算出装置:
ここで、前記振動データV(N)は、回転数の周波数と同じ周波数成分をもつ振動の振幅Sと、回転体の周波数と同じ周波数成分をもつ振動の、回転角度の基準位置に対する位相θからなる情報であり、回転数Nごとに算出される。
A rotating body unbalance amount calculating device for calculating the unbalance amount of the rotating body based on vibration data of the rotating body and an influence coefficient indicating an influence of the unbalance amount of the rotating body on vibrations,
Data detection means for detecting the rotation angle and vibration of the rotating rotating body;
A calculator for calculating the unbalance amount U of the rotating body,
The computing unit calculates vibration data V (N) for each rotation speed based on the detection data from the data detection means, and the vibration data V (N) for each rotation speed and the influence coefficient corresponding to each rotation speed. Based on F (N), an unbalance amount U (N) for each rotational speed is calculated, and the obtained unbalance amount U (N) for each rotational speed is averaged to obtain an unbalance amount U of the rotating body. An unbalance amount calculation device for a rotating body, characterized in that:
Here, the vibration data V (N) is derived from the amplitude S of the vibration having the same frequency component as the frequency of the rotation speed and the phase θ of the vibration having the same frequency component as the frequency of the rotating body with respect to the reference position of the rotation angle. And is calculated for each rotation speed N.
前記演算器は、回転数毎のアンバランス量U(N)を平均化する段階において、回転数毎のデータ数の頻度に基づいて各アンバランス量U(N)に重み付けを行って平均化する、請求項4記載の回転体のアンバランス量算出装置。   In the step of averaging the unbalance amount U (N) for each rotation speed, the arithmetic unit weights and averages each unbalance amount U (N) based on the frequency of the number of data for each rotation speed. The rotating body unbalance amount calculation apparatus according to claim 4. 前記演算器は、回転数毎の各アンバランス量U(N)に重み付けを行う段階において、同一回転数において異なるアンバランス量のデータが複数ある場合、代表的に選択した一つのデータ、あるいは当該複数のデータのうちの一部または全部の平均値を、当該回転数におけるアンバランス量U(N)とする、請求項5記載の回転体のアンバランス量算出装置。   In the step of weighting each unbalance amount U (N) for each number of revolutions, the arithmetic unit, when there are a plurality of data of different unbalance amounts at the same number of revolutions, The rotating body unbalance amount calculation apparatus according to claim 5, wherein an average value of a part or all of the plurality of data is set as an unbalance amount U (N) at the rotation speed.
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