JP2011069787A - Unbalance measuring method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To generate unbalance data having excellent reproducibility by suppressing influence of disturbance on vibration detection. <P>SOLUTION: This unbalance measuring method of a rotor includes: a driving step S1 for driving rotatively the rotor supported rotatably by a support; a stopping step S2 for stopping rotative driving of the rotor; a detection step S3 for detecting vibration of the support, while detecting a rotation angle of the rotor in the state where the rotative driving of the rotor is stopped; and a data generation step S4 for generating unbalance data of the rotor based on the detected rotation angle and the detected vibration acquired in the detection step. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、回転体のアンバランスを測定するアンバランス測定方法に関する。   The present invention relates to an unbalance measuring method for measuring unbalance of a rotating body.

回転体は、回転機械に設けられ、その軸を中心として回転する。本発明の対象となる回転機械は、流体と力を及ぼし合う回転翼が回転体に設けられた流体機械である。この回転機械には、原動機と被動機がある。原動機は、流体が回転翼に作用させる圧力により回転体が回転駆動されることで、流体の持つエネルギーを回転運動エネルギーに変換する。原動機としては、例えば、ガスタービン（軸流タービン、ラジアルタービン）がある。被動機は、回転駆動されている回転翼が流体に圧力を作用させることで、回転運動エネルギーを流体に与える。被動機としては、例えば、圧縮機（遠心圧縮機、航空エンジンなどに設けられる軸流圧縮機、斜流圧縮機、横流圧縮機、ポンプ）がある。また、本発明の対象となる回転機械には、原動機と被動機の両方の機能を持つ過給機もある。   The rotating body is provided in a rotating machine and rotates about its axis. A rotating machine that is an object of the present invention is a fluid machine in which rotating blades that exert force on a fluid are provided on a rotating body. This rotating machine includes a prime mover and a driven machine. The prime mover converts the energy of the fluid into rotational kinetic energy by rotationally driving the rotating body by the pressure that the fluid acts on the rotor blades. As a prime mover, for example, there is a gas turbine (axial turbine, radial turbine). The driven machine applies rotational kinetic energy to the fluid by rotating the rotor blades that are rotationally driven to apply pressure to the fluid. Examples of the driven machine include a compressor (an axial flow compressor, a mixed flow compressor, a cross flow compressor, and a pump provided in a centrifugal compressor, an aircraft engine, or the like). Moreover, the rotary machine which is the object of the present invention includes a supercharger having both functions of a prime mover and a driven machine.

図１は、特許文献１に記載されている回転体のアンバランスデータの測定装置を示す。図１では、回転体４７は、過給機の回転体である。過給機の回転体４７は、タービン翼４７ａとコンプレッサ４７ｂ翼を有する。タービン翼４７ａは、エンジンの排ガスにより回転駆動され、コンプレッサ翼４７ｂは、タービン翼４７ａと一体的に回転してエンジンへ圧縮空気を送る。   FIG. 1 shows an apparatus for measuring unbalance data of a rotating body described in Patent Document 1. In FIG. 1, the rotating body 47 is a rotating body of a supercharger. The supercharger rotor 47 has turbine blades 47a and compressor 47b blades. The turbine blade 47a is rotationally driven by the exhaust gas of the engine, and the compressor blade 47b rotates integrally with the turbine blade 47a to send compressed air to the engine.

図１に示すように、アンバランス測定装置は、振動センサ４１、角度センサ４３、およびデータ生成部４５を備える。振動センサ４１は、回転体４７を回転可能に支持する支持体４９の振動（加速度または速度または変位または荷重）を検出し、角度センサ４３は、所定の基準角度からの回転体４７の回転角を検出する。データ生成部４５は、検出回転角と検出振動からアンバランスデータを生成する。即ち、回転体４７が回転している状態で、角度センサ４３が回転角を検出しつつ、振動センサ４１が振動を検出し、データ生成部４５が、これら検出回転角と検出振動とに基づいてアンバランスデータを生成する。   As shown in FIG. 1, the unbalance measuring device includes a vibration sensor 41, an angle sensor 43, and a data generation unit 45. The vibration sensor 41 detects the vibration (acceleration, speed, displacement, or load) of the support body 49 that rotatably supports the rotating body 47, and the angle sensor 43 determines the rotation angle of the rotating body 47 from a predetermined reference angle. To detect. The data generation unit 45 generates unbalance data from the detected rotation angle and the detected vibration. That is, while the rotating body 47 is rotating, the angle sensor 43 detects the rotation angle, the vibration sensor 41 detects the vibration, and the data generation unit 45 is based on the detected rotation angle and the detected vibration. Generate unbalanced data.

また、図１では、アンバランス測定のために回転体４７を回転駆動するのに、圧縮ガスを使用する。圧縮ガス源からタービン翼４７ａへ圧縮ガス（エンジンの排ガスに相当）を供給することで、タービン翼４７ａを回転駆動させる。これにより、回転体４７の回転速度を所望の回転速度まで上昇させる。   Further, in FIG. 1, compressed gas is used to rotationally drive the rotating body 47 for imbalance measurement. By supplying compressed gas (corresponding to engine exhaust gas) from the compressed gas source to the turbine blade 47a, the turbine blade 47a is rotationally driven. Thereby, the rotational speed of the rotary body 47 is raised to a desired rotational speed.

上述のようなアンバランス測定装置は、例えば下記の特許文献１に記載されている。   Such an unbalance measuring apparatus as described above is described in, for example, Patent Document 1 below.

特開２００２−３９９０４号公報JP 2002-39904 A

しかし、従来では、回転体の回転速度が上昇している時に、上述の振動と回転角を検出していたので、測定データにバラツキがあった。
例えば、圧縮ガス源が、工場内の各タービンに供給される工場エアが流れる工場ガス管である場合には、工場ガス管からの供給ガス圧は変動するので、この変動による外乱が振動検出に影響を及ぼす可能性がある。
また、回転体の回転速度を所望の回転速度に制御する場合、制御により、回転駆動力（例えば、タービン翼へ供給する圧縮ガスの流量）が変動するので、この変動による外乱が振動検出に影響を及ぼす可能性がある。
従って、検出振動にバラツキが生じ、その結果、再現性の良いアンバランスデータが得られない可能性があった。 However, conventionally, since the vibration and the rotation angle are detected when the rotation speed of the rotating body is increasing, the measurement data varies.
For example, when the compressed gas source is a factory gas pipe through which factory air supplied to each turbine in the factory flows, the supply gas pressure from the factory gas pipe fluctuates. May have an effect.
When the rotational speed of the rotating body is controlled to a desired rotational speed, the rotational driving force (for example, the flow rate of the compressed gas supplied to the turbine blades) fluctuates due to the control, and disturbance due to this fluctuation affects vibration detection. May affect.
Therefore, the detection vibration varies, and as a result, there is a possibility that unbalanced data with good reproducibility cannot be obtained.

そこで、本発明の目的は、外乱が振動検出に影響を及ぼすことを抑制して再現性の良いアンバランスデータを生成できるようにすることにある。   Therefore, an object of the present invention is to enable generation of unbalanced data with good reproducibility by suppressing the influence of disturbance on vibration detection.

上記目的を達成するため、本発明によると、回転体のアンバランス測定方法であって、
回転可能に支持体に支持された回転体を回転駆動する駆動ステップと、
回転体の回転駆動を停止する停止ステップと、
回転体の回転駆動が停止され、かつ、回転体が惰性で回転している状態で、回転体の回転角を検出しつつ、支持体の振動を検出する検出ステップと、
検出ステップで得た検出回転角と検出振動に基づいて、回転体のアンバランスデータを生成するデータ生成ステップと、を有する、ことを特徴とするアンバランス測定方法が提供される。 In order to achieve the above object, according to the present invention, there is provided a method for measuring an unbalance of a rotating body,
A driving step for rotationally driving the rotating body supported by the support body in a rotatable manner;
A stop step for stopping rotation of the rotating body;
A detection step of detecting vibration of the support body while detecting the rotation angle of the rotation body in a state where the rotation drive of the rotation body is stopped and the rotation body is rotating by inertia;
There is provided an unbalance measuring method comprising: a data generation step for generating unbalance data of a rotating body based on the detected rotation angle and detected vibration obtained in the detection step.

好ましくは、駆動ステップでは、回転体の回転速度が測定対象回転速度を超えるまで、回転体を回転駆動し、
検出ステップでは、停止ステップにより、回転体の回転速度が測定対象回転速度に低下した時に、回転体の回転角と支持体の振動を検出する。 Preferably, in the driving step, the rotating body is rotationally driven until the rotational speed of the rotating body exceeds the rotational speed of the measurement object,
In the detection step, the rotation angle of the rotating body and the vibration of the support body are detected when the rotating speed of the rotating body is reduced to the measurement target rotating speed in the stop step.

本発明の好ましい実施形態によると、駆動ステップでは、回転体に設けられたタービン翼を流体により回転駆動させ、
停止ステップでは、タービン翼に対する前記流体の供給を停止する。 According to a preferred embodiment of the present invention, in the driving step, the turbine blades provided in the rotating body are rotationally driven by the fluid,
In the stop step, the supply of the fluid to the turbine blade is stopped.

好ましくは、前記タービン翼に対して流体を供給する配管が設けられ、該配管には、弁が設けられ、
停止ステップでは、前記弁を閉じることで、タービン翼の上流側を下流側よりも低圧にする。 Preferably, a pipe for supplying a fluid to the turbine blade is provided, and the pipe is provided with a valve.
In the stop step, the valve is closed to make the upstream side of the turbine blade a lower pressure than the downstream side.

上述した本発明によると、回転体の回転駆動力を停止した状態で、回転体の回転角を検出しつつ、支持体の振動を検出するので、回転駆動力の変動による外乱が振動検出に影響を及ぼすことが防止される。その結果、再現性の良いアンバランスデータを生成できる。なお、本発明の実施形態による他の効果については、以下の実施形態の説明で明らかにする。   According to the present invention described above, the vibration of the support body is detected while detecting the rotation angle of the rotating body in a state where the rotational driving force of the rotating body is stopped. Is prevented. As a result, reproducible unbalanced data can be generated. In addition, the other effect by embodiment of this invention is clarified by description of the following embodiment.

特許文献１のアンバランス測定装置を示す。The imbalance measuring device of patent document 1 is shown. 本発明の第１実施形態によるアンバランス測定方法が使用可能なアンバランス測定装置の構成例を示す。1 shows a configuration example of an unbalance measuring apparatus that can use an unbalance measuring method according to a first embodiment of the present invention. 振動データを示すグラフである。It is a graph which shows vibration data. 振動データを複素平面上で表した場合を示す。The case where vibration data is represented on a complex plane is shown. 本発明の第１実施形態によるアンバランス測定方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the unbalance measuring method by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第２実施形態によるアンバランス測定方法が使用可能なアンバランス測定装置の構成例を示す。The structural example of the imbalance measuring apparatus which can use the imbalance measuring method by 2nd Embodiment of this invention is shown.

本発明を実施するための最良の実施形態を図面に基づいて説明する。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。   The best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the common part in each figure, and the overlapping description is abbreviate | omitted.

［第１実施形態］
図２は、回転機械としての過給機と、過給機のアンバランスを測定するためのアンバランス測定装置１０の構成例を示す。 [First Embodiment]
FIG. 2 shows a configuration example of a supercharger as a rotating machine and an unbalance measuring device 10 for measuring the unbalance of the supercharger.

過給機２０の回転体１１は、図２に示すように、エンジンの排ガスにより回転駆動されるタービン翼１５と、タービン翼１５と一体的に回転することで圧縮空気をエンジンに供給するコンプレッサ翼１７と、一端部にタービン翼１５が結合され他端部にコンプレッサ翼１７が結合される回転軸１９と、を有する。また、過給機２０は、回転体１１を回転可能に支持する静止側部材２１を有する。図２の例では、静止側部材２１は、回転体１１（回転軸１９）を回転可能に支持する軸受２３ａ，２３ｂが内部に組み込まれる軸受ハウジングである。また、過給機２０は、タービン翼１５を内部に収容するタービンハウジング２５と、コンプレッサ翼１７を内部に収容するコンプレッサハウジング（図２では取り外されている）と、を備える。   As shown in FIG. 2, the rotating body 11 of the supercharger 20 includes a turbine blade 15 that is rotationally driven by exhaust gas from the engine, and a compressor blade that supplies compressed air to the engine by rotating integrally with the turbine blade 15. 17 and a rotating shaft 19 having a turbine blade 15 coupled to one end and a compressor blade 17 coupled to the other end. Moreover, the supercharger 20 has the stationary side member 21 which supports the rotary body 11 rotatably. In the example of FIG. 2, the stationary side member 21 is a bearing housing in which bearings 23 a and 23 b that rotatably support the rotating body 11 (rotating shaft 19) are incorporated. The supercharger 20 includes a turbine housing 25 that accommodates the turbine blades 15 therein, and a compressor housing (removed in FIG. 2) that accommodates the compressor blades 17 therein.

図２において、タービンハウジング２５には、タービン翼１５を回転駆動する流体を流す流路２５ａ（スクロール）が形成されている。タービンハウジング２５は、支持体３の内部に取り付けられる。流路２５ａには、圧縮ガス源２７から配管２９を通して圧縮ガスが供給される。このような圧縮ガスの供給ができるように支持体３が形成されている。流路２５ａに供給された圧縮ガスは、タービン翼１５を回転駆動して、タービンハウジング２５に形成されている排気口２５ｂから外部へ排出される。配管２９には、弁２９ａが設けられており、弁２９ａを開くと圧縮ガスが、圧縮ガス源２７から配管２９へ流れ込む。圧縮ガス源２７は、例えば、工場内の各タービンに供給される工場エア（圧縮ガス）が流れる配管である。   In FIG. 2, the turbine housing 25 is formed with a flow path 25 a (scroll) through which a fluid for rotationally driving the turbine blades 15 flows. The turbine housing 25 is attached to the inside of the support body 3. The compressed gas is supplied to the flow path 25 a from the compressed gas source 27 through the pipe 29. The support 3 is formed so that such compressed gas can be supplied. The compressed gas supplied to the flow path 25 a rotates the turbine blade 15 and is discharged to the outside from an exhaust port 25 b formed in the turbine housing 25. The pipe 29 is provided with a valve 29a. When the valve 29a is opened, the compressed gas flows from the compressed gas source 27 into the pipe 29. The compressed gas source 27 is, for example, a pipe through which factory air (compressed gas) supplied to each turbine in the factory flows.

なお、タービンハウジング２５は、図２の左側から支持体３の開口３ａを通して、支持体３の内部に取り付けることができ、支持体３の内部から取り外せる。例えば、タービンハウジング２５を支持体３に取り付ける場合には、タービンハウジング２５を支持体３の内部に取り付けた後、タービンハウジング２５に結合部材３３をボルト３１で結合し、支持体３に結合部材３３をボルト３１で結合することで、タービンハウジング２５が支持体３に結合される。タービンハウジング２５を支持体３から取り外す場合には、逆の手順を行う。   The turbine housing 25 can be attached to the inside of the support 3 from the left side of FIG. 2 through the opening 3 a of the support 3, and can be removed from the inside of the support 3. For example, when the turbine housing 25 is attached to the support body 3, after the turbine housing 25 is attached to the inside of the support body 3, the coupling member 33 is coupled to the turbine housing 25 with the bolt 31, and the coupling member 33 is coupled to the support body 3. The turbine housing 25 is coupled to the support body 3 by coupling them with bolts 31. When removing the turbine housing 25 from the support body 3, the reverse procedure is performed.

アンバランス測定装置１０は、図２に示すように、支持体３、振動センサ５、角度センサ７、およびデータ生成部９を備える。   As shown in FIG. 2, the unbalance measuring device 10 includes a support 3, a vibration sensor 5, an angle sensor 7, and a data generation unit 9.

支持体３は、回転機械の回転体１１を支持する。回転体１１は、支持体３に支持された状態で、回転体１１の軸Ｃを中心に回転可能である。なお、支持体３の一部は、回転機械の静止側部材２１により構成されてもよいし、支持体３は、タービンハウジング２５を介して静止側部材２１を支持してもよいし、静止側部材２１を直接支持してもよい。これにより、支持体３は、静止側部材２１の軸受２３ａ，２３ｂを介して回転体１１を支持する。   The support 3 supports the rotating body 11 of the rotating machine. The rotating body 11 is rotatable about the axis C of the rotating body 11 while being supported by the support body 3. Note that a part of the support body 3 may be configured by a stationary side member 21 of the rotary machine, or the support body 3 may support the stationary side member 21 via the turbine housing 25 or may be stationary side. The member 21 may be directly supported. Thereby, the support body 3 supports the rotating body 11 via the bearings 23 a and 23 b of the stationary side member 21.

振動センサ５は、支持体３に取り付けられる。振動センサ５は、回転体１１が回転している状態で、支持体３の振動（加速度または速度または変位または荷重）を検出し、検出した振動をデータ生成部９に出力する。   The vibration sensor 5 is attached to the support 3. The vibration sensor 5 detects the vibration (acceleration, velocity, displacement, or load) of the support 3 while the rotating body 11 is rotating, and outputs the detected vibration to the data generation unit 9.

角度センサ７は、所定の基準位置（基準姿勢）からの回転体１１の回転角を検出し、検出した回転角をデータ生成部９に出力する。この回転角は、回転体１１が１回転することでゼロ度〜３６０度まで変化する。角度センサ７は、例えば磁気センサであってよい。   The angle sensor 7 detects the rotation angle of the rotating body 11 from a predetermined reference position (reference posture), and outputs the detected rotation angle to the data generation unit 9. The rotation angle changes from zero degrees to 360 degrees when the rotating body 11 rotates once. The angle sensor 7 may be a magnetic sensor, for example.

データ生成部９は、振動センサ５が検出した前記振動と角度センサ７が検出した前記回転角との関係を表す振動データを生成し、さらに、この振動データから、影響係数を用いて、アンバランスデータ（後で詳しく述べる）を生成する。なお、影響係数は、予め取得しておく。影響係数は、後で詳しく述べるが、例えば、回転体１１に試し錘を取り付けること等により回転体１１にバランス変化を与え、このバランス変化による振動データ（前記と同様の振動データ）の変化に基づいて算出される。   The data generation unit 9 generates vibration data representing the relationship between the vibration detected by the vibration sensor 5 and the rotation angle detected by the angle sensor 7, and further uses the influence coefficient from the vibration data to generate an unbalance. Generate data (detailed later). The influence coefficient is acquired in advance. The influence coefficient will be described in detail later. For example, a balance change is given to the rotating body 11 by attaching a trial weight to the rotating body 11, and the influence coefficient is based on a change in vibration data (vibration data similar to the above) due to this balance change. Is calculated.

（振動データ）
データ生成部９は、アンバランスデータまたは影響係数を生成するために、振動センサ５が検出した振動（加速度）と角度センサ７が検出した回転角に基づいて振動データを生成する。振動データは、振動の振幅と位相θからなる。図３は、振動の振幅と位相θを示す。図３において、横軸は、角度センサ７により検出した回転角を示し、縦軸は、振動センサ５により検出された振動のうち１次振動を示す。１次振動は、回転角の検出時における回転体１１の回転速度と同じ周波数成分の振動である。即ち、１次振動は、振動センサ５による振動検出時における回転体１１の回転速度（１秒間での回転数）と同じ周波数［Ｈｚ］の成分を、振動センサ５が検出した振動（即ち、振動センサ５の出力電圧）から抽出した振動（即ち、図３の縦軸に相当する振動電圧）である。図３において、位相θは、基準位相（図３の例では、ゼロ度）に対する１次振動のずれを示す。即ち、位相θは、基準位相に対する、１次振動の周期の始点となる位相のずれを示す。
振動データ（即ち、後述の振動データＸ１、Ｘ２、Ｘ）を、複素数で表す。図４は、複素数で表した振動データを示す。図４のように、１次振動の振幅を大きさ（絶対値）Ｒとし、上述の位相θを偏角として、振動データを複素数で表す（以下、同様）。データ生成部９は、このような振動データを生成する。 (Vibration data)
The data generation unit 9 generates vibration data based on the vibration (acceleration) detected by the vibration sensor 5 and the rotation angle detected by the angle sensor 7 in order to generate unbalance data or an influence coefficient. The vibration data is composed of vibration amplitude and phase θ. FIG. 3 shows the amplitude and phase θ of the vibration. In FIG. 3, the horizontal axis indicates the rotation angle detected by the angle sensor 7, and the vertical axis indicates the primary vibration among the vibrations detected by the vibration sensor 5. The primary vibration is a vibration having the same frequency component as the rotation speed of the rotating body 11 when the rotation angle is detected. That is, the primary vibration is a vibration (that is, vibration) detected by the vibration sensor 5 having a component having the same frequency [Hz] as the rotation speed (the number of rotations per second) of the rotating body 11 when vibration is detected by the vibration sensor 5. The vibration extracted from the output voltage of the sensor 5 (that is, the vibration voltage corresponding to the vertical axis in FIG. 3). In FIG. 3, the phase θ represents the deviation of the primary vibration with respect to the reference phase (zero degree in the example of FIG. 3). That is, the phase θ indicates a phase shift that is a starting point of the period of the primary vibration with respect to the reference phase.
Vibration data (that is, vibration data X 1 , X 2 , X described later) is represented by a complex number. FIG. 4 shows the vibration data expressed in complex numbers. As shown in FIG. 4, the vibration data is expressed as a complex number with the magnitude (absolute value) R of the primary vibration and the above-mentioned phase θ as the declination (hereinafter the same). The data generation unit 9 generates such vibration data.

（影響係数）
影響係数Ｆは、次式（１）で表される。

Ｆ＝（Ｘ２−Ｘ１）／Ｍ（ｃｏｓθｇ＋ｊｓｉｎθｇ） ・・・（１）

ここで、Ｘ１は、回転体１１にバランス変化を与える前に検出した上述の振動と回転角から生成したものであり、Ｘ２は、回転体１１にバランス変化を与えた状態で（例えば、回転体１１に試し錘を取り付けた状態で）検出した上述の振動と回転角から生成したものである。Ｍ（ｃｏｓθｇ＋ｊｓｉｎθｇ）は、回転体１１に与えた前記回転バランス変化を表す。具体的には、試し錘を使用した場合には、Ｍは、試し錘の質量と、回転体１１の回転中心から回転体１１に取り付けた試し錘の重心までの距離との積であり、θｇは、回転体１１に取り付けた試し錘の回転方向位置（即ち、前記回転中心周りの位置）を示す。この回転方向位置は、所定の基準回転方向位置に対する位相であってよい。また、上式（１）において、ｊは虚数単位である。なお、影響係数は、後述のアンバランス測定方法の対象となる回転体１１について取得してもよいし、後述のアンバランス測定方法の対象となる回転体１１を持つ回転機械とは別であるが、該回転機械と同機種の回転機械の回転体について上述と同様の方法で取得しでもよい。 (Influence coefficient)
The influence coefficient F is expressed by the following equation (1).

F = (X 2 −X 1 ) / M (cos θ g + j sin θ g ) (1)

Wherein, X 1 is, which is generated from the rotation angle and the oscillation of the above detected before giving balance changes to the rotating body 11, X 2, in a state that gave balance changes to the rotating body 11 (e.g., It is generated from the above-described vibration and rotation angle detected (with a trial weight attached to the rotating body 11). M (cosθ g + jsinθ g) represents the rotational balance changes imparted to the rotor 11. Specifically, when a trial weight is used, M is the product of the mass of the trial weight and the distance from the center of rotation of the rotating body 11 to the center of gravity of the trial weight attached to the rotating body 11, and θ g indicates the rotational position of the trial weight attached to the rotating body 11 (that is, the position around the rotational center). This rotational direction position may be a phase with respect to a predetermined reference rotational direction position. In the above formula (1), j is an imaginary unit. Note that the influence coefficient may be acquired for the rotating body 11 that is a target of an unbalance measuring method described later, or is different from a rotating machine that has the rotating body 11 that is a target of an unbalance measuring method described later. The rotating body of the rotating machine of the same model as the rotating machine may be acquired by the same method as described above.

次に、上述のアンバランス測定装置１０を用いた、本発明の第１実施形態によるアンバランス測定方法を説明する。図５は、第１実施形態によるアンバランス測定方法のフローチャートである。このアンバランス測定方法は、駆動ステップＳ１、停止ステップＳ２、検出ステップＳ３、およびデータ生成ステップＳ４を有する。   Next, an unbalance measuring method according to the first embodiment of the present invention using the above-described unbalance measuring apparatus 10 will be described. FIG. 5 is a flowchart of the imbalance measurement method according to the first embodiment. This unbalance measurement method has a drive step S1, a stop step S2, a detection step S3, and a data generation step S4.

駆動ステップＳ１では、回転可能に支持体３に支持された回転体１１を回転駆動する。好ましくは、駆動ステップＳ１では、回転体１１の回転速度が、測定対象回転速度（例えば、８万ｒｐｍ〜１２万ｒｐｍの間の値）を超える回転速度（例えば、１３万ｒｐｍ）になるまで、回転体１１を回転駆動する。
第１実施形態では、駆動ステップＳ１において、回転体１１に設けられたタービン翼１５を流体により回転駆動させる。図２の例では、弁２９ａを全閉状態から開くことで、圧縮ガス源２７から圧縮ガスが配管２９へ流れ込み、さらに、この圧縮ガスが、流路２５ａを通ってタービン翼１５を通過する。これにより、タービン翼１５が回転駆動されて、回転体１１も回転駆動される。 In the driving step S1, the rotating body 11 supported by the support body 3 so as to be rotatable is rotationally driven. Preferably, in the drive step S1, until the rotation speed of the rotating body 11 reaches a rotation speed (for example, 130,000 rpm) exceeding the rotation speed to be measured (for example, a value between 80,000 rpm and 120,000 rpm), The rotating body 11 is rotationally driven.
In the first embodiment, in the driving step S1, the turbine blades 15 provided on the rotating body 11 are rotationally driven by a fluid. In the example of FIG. 2, by opening the valve 29a from the fully closed state, the compressed gas flows from the compressed gas source 27 to the pipe 29, and further, this compressed gas passes through the turbine blade 15 through the flow path 25a. Thereby, the turbine blade 15 is rotationally driven, and the rotating body 11 is also rotationally driven.

停止ステップＳ２では、回転体１１の回転駆動を停止する。第１実施形態では、停止ステップＳ２において、タービン翼１５に対する前記流体の供給を停止する。図２の例では、前記弁２９ａを閉じることで、タービン翼１５への流体供給が停止されることで、回転体１１の回転駆動が停止する。停止ステップＳ２において、前記弁２９ａを全閉してよい。図２の例では、弁２９ａを閉じることで、タービン翼１５の上流側（即ち、流路２５ａ）が下流側（即ち、排気口２５ｂ）よりも低圧になる。この下流側の負圧により、タービン翼１５の回転にブレーキがかかるので、回転体１１の回転速度を測定対象回転速度まで速やかに低下させることができる。   In stop step S2, the rotational drive of the rotating body 11 is stopped. In 1st Embodiment, supply of the said fluid with respect to the turbine blade 15 is stopped in stop step S2. In the example of FIG. 2, by closing the valve 29a, the fluid supply to the turbine blade 15 is stopped, so that the rotation drive of the rotating body 11 is stopped. In the stop step S2, the valve 29a may be fully closed. In the example of FIG. 2, by closing the valve 29a, the upstream side (that is, the flow path 25a) of the turbine blade 15 has a lower pressure than the downstream side (that is, the exhaust port 25b). Due to this downstream negative pressure, the rotation of the turbine blade 15 is braked, so that the rotational speed of the rotating body 11 can be quickly reduced to the rotational speed of the measurement object.

検出ステップＳ３では、回転体１１の回転駆動が停止されている状態であり、かつ、回転体１１が惰性で回転している状態で、角度センサ７により回転体１１の回転角を検出しつつ、振動センサ５により支持体３の振動を検出する。好ましくは、検出ステップＳ３では、停止ステップＳ２により、回転体１１の回転速度が測定対象回転速度に低下した時に、回転体１１の回転角と支持体３の振動を検出する。このように回転体１１の速度低下中に、振動を検出する。   In the detection step S3, while the rotational drive of the rotating body 11 is stopped and the rotating body 11 is rotating by inertia, the rotation angle of the rotating body 11 is detected by the angle sensor 7, The vibration of the support 3 is detected by the vibration sensor 5. Preferably, in the detection step S3, the rotation angle of the rotating body 11 and the vibration of the support body 3 are detected when the rotating speed of the rotating body 11 is reduced to the measurement target rotating speed in the stopping step S2. Thus, vibration is detected while the speed of the rotating body 11 is decreasing.

データ生成ステップＳ４では、検出ステップＳ３で検出した回転角と振動に基づいて、次のように回転体１１のアンバランスデータを生成する。
まず、データ生成部９は、検出ステップＳ３で振動センサ５が検出した振動と、検出ステップＳ３で角度センサ７が検出した回転角とに基づいて、振動データを生成する。この振動データＸを次式（２）で表す。

Ｘ＝Ａ＋ｊＢ ・・・（２）

ここで、Ａは実部であり、Ｂは虚部であり、ｊは虚数単位である。
さらに、データ生成ステップＳ４では、データ生成部９は、この振動データＸと影響係数ＦからアンバランスデータＵを算出する。アンバランスデータＵは、データ生成部９により次式（３）で算出される。

Ｕ＝Ｘ／Ｆ ・・・（３）

Ｕを次式（４）の複素数で表す。

Ｕ＝ｍ（ｃｏｓθ＋ｊｓｉｎθ） ・・・（４）

ここで、ｍは絶対値であり、θは偏角であり、ｊは虚数単位である。 In the data generation step S4, unbalance data of the rotating body 11 is generated as follows based on the rotation angle and vibration detected in the detection step S3.
First, the data generation unit 9 generates vibration data based on the vibration detected by the vibration sensor 5 in the detection step S3 and the rotation angle detected by the angle sensor 7 in the detection step S3. This vibration data X is expressed by the following equation (2).

X = A + jB (2)

Here, A is a real part, B is an imaginary part, and j is an imaginary unit.
Further, in the data generation step S4, the data generation unit 9 calculates unbalance data U from the vibration data X and the influence coefficient F. The unbalanced data U is calculated by the data generation unit 9 according to the following equation (3).

U = X / F (3)

U is represented by a complex number in the following equation (4).

U = m (cos θ + jsin θ) (4)

Here, m is an absolute value, θ is a declination, and j is an imaginary unit.

なお、上述のように求めたアンバランスデータＵに基づいて、図２に示す切削装置１３により、回転体１１のバランスを修正する。切削装置１３は、アンバランス測定装置１０に備えられてよく、回転体１１の切削対象部１１ａを切削する切削工具１３ａ（例えば、エンドミル）と、該切削工具１３ａを３次元的（例えば、図２の互いに直交するＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向）に移動させる駆動機構１３ｂと、該駆動機構１３ｂの動作を制御することで切削工具１３ａの位置を制御する位置制御部１３ｃとを有する。例えば、位置制御部１３ｃにより、回転している切削工具１３ａが、アンバランスデータが示す回転方向位置θにおいてＸ軸方向に移動することで、アンバランスデータが示すアンバランス量ｍに相当する体積だけ切削対象部１１ａを切削する。   In addition, based on the unbalance data U calculated | required as mentioned above, the balance of the rotary body 11 is corrected with the cutting device 13 shown in FIG. The cutting device 13 may be provided in the unbalance measuring device 10, and the cutting tool 13a (for example, an end mill) for cutting the cutting target portion 11a of the rotating body 11 and the cutting tool 13a are three-dimensionally (for example, FIG. 2). Drive mechanism 13b that moves in the X axis direction, the Y axis direction, and the Z axis direction orthogonal to each other, and a position control unit 13c that controls the position of the cutting tool 13a by controlling the operation of the drive mechanism 13b. . For example, the position control unit 13c moves the rotating cutting tool 13a in the X-axis direction at the rotational direction position θ indicated by the unbalance data, so that only the volume corresponding to the unbalance amount m indicated by the unbalance data. The cutting target part 11a is cut.

［第２実施形態］
図６は、本発明の第２実施形態によるアンバランス方法で使用するアンバランス測定装置１０を示す。第２実施形態において第１実施形態と異なる点を以下で説明するが、他の点は上述の第１実施形態と同じであってよい。 [Second Embodiment]
FIG. 6 shows an unbalance measuring apparatus 10 used in the unbalance method according to the second embodiment of the present invention. Differences from the first embodiment in the second embodiment will be described below, but other points may be the same as those in the first embodiment.

第２実施形態では、流体により回転体１１を回転駆動するのに代えて、電動機３５により回転体１１を回転駆動する。図６の例では、電動機３５は、支持体３に固定される固定子３５ａと、回転体１１に固定される回転子３５ｂとを有する。固定子３５ａは、例えば鉄心３６と鉄心３６に巻かれたコイル３７とからなり、回転体１１の回転方向に複数設けられる。複数のコイル３７に電源３８から電力が供給されることで、複数のコイル３７により、回転磁界を発生する。この回転磁界の磁力が回転子３５ｂに作用することで、回転体１１が回転駆動される。第２実施形態で使用するアンバランス測定装置１０の他の構成は、第１実施形態の場合と同じであってよい。なお、図６の構成において、図２の構成から変更を要する点は、適宜変更してもよい。 In the second embodiment, instead of rotationally driving the rotating body 11 with a fluid, the rotating body 11 is rotationally driven by the electric motor 35. In the example of FIG. 6, the electric motor 35 includes a stator 35 a that is fixed to the support body 3 and a rotor 35 b that is fixed to the rotating body 11. The stator 35a includes, for example, an iron core 36 and a coil 37 wound around the iron core 36, and a plurality of stators 35a are provided in the rotating direction of the rotating body 11. When power is supplied from the power source 38 to the plurality of coils 37, a rotating magnetic field is generated by the plurality of coils 37. The rotating body 11 is rotationally driven by the magnetic force of the rotating magnetic field acting on the rotor 35b. Other configurations of the unbalance measuring apparatus 10 used in the second embodiment may be the same as those in the first embodiment. In the configuration of FIG. 6, points that need to be changed from the configuration of FIG. 2 may be changed as appropriate.

第２実施形態によるアンバランス測定方法は、次のように行う。
駆動ステップＳ１では、電源３８から電動機３５（この例では、複数のコイル３７）に電力を供給することで、電動機３５が回転体１１を回転駆動する。
停止ステップＳ２では、電源３８から電動機３５（この例では、複数のコイル３７）への電力供給を停止することで、回転体１１の回転駆動を停止する。この電力供給の停止は、スイッチなど適宜の手段を用いて行ってよい。
第２実施形態によるアンバランス測定方法の他の点は、第１実施形態の場合と同じであってよい。 The imbalance measurement method according to the second embodiment is performed as follows.
In the driving step S <b> 1, electric power is supplied from the power source 38 to the electric motor 35 (in this example, a plurality of coils 37), so that the electric motor 35 rotates the rotating body 11.
In the stop step S2, the rotation drive of the rotating body 11 is stopped by stopping the power supply from the power source 38 to the electric motor 35 (in this example, the plurality of coils 37). The power supply may be stopped using an appropriate means such as a switch.
Other points of the unbalance measurement method according to the second embodiment may be the same as those of the first embodiment.

［実施形態による効果］
上述した第１実施形態と第２実施形態では、回転体１１の回転駆動を停止した状態で、回転体１１の回転角を検出しつつ、支持体３の振動を検出するので、回転駆動力の変動による外乱が振動検出に影響を及ぼすことが防止される。その結果、再現性の良いアンバランスデータを生成できる。 [Effects of the embodiment]
In the first embodiment and the second embodiment described above, the vibration of the support body 3 is detected while detecting the rotation angle of the rotation body 11 while the rotation drive of the rotation body 11 is stopped. Disturbances due to fluctuations are prevented from affecting vibration detection. As a result, reproducible unbalanced data can be generated.

また、第１実施形態では、停止ステップＳ２において、タービン翼１５の下流側を負圧にすることにより、タービン翼１５の回転にブレーキを掛けるので、回転体１１の回転速度を測定対象回転速度まで速やかに低下させることができる。   Moreover, in 1st Embodiment, in the stop step S2, since the rotation of the turbine blade 15 is braked by making the downstream side of the turbine blade 15 into a negative pressure, the rotation speed of the rotating body 11 is reduced to the rotation speed to be measured. It can be quickly reduced.

本発明は上述した実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更を加え得ることは勿論である。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various changes can be made without departing from the scope of the present invention.

３ 支持体、３ａ 開口，５ 振動センサ、
７ 角度センサ、９ データ生成部、１０ アンバランス測定装置、
１１ 回転体、１３ 切削装置、１３ａ 切削工具、
１３ｂ 駆動機構、１３ｃ 位置制御部、１５ タービン翼、
１７ コンプレッサ翼、１９ 回転軸、２０ 過給機、
２１ 静止側部材、２５ タービンハウジング、２５ａ 流路（スクロール）、
２５ｂ 排気口、２７ 圧縮ガス源、２９ 配管、
２９ａ 弁、３１ ボルト，３３ 結合部材、３５ 電動機 3 support body, 3a opening, 5 vibration sensor,
7 angle sensor, 9 data generator, 10 unbalance measuring device,
11 Rotating body, 13 Cutting device, 13a Cutting tool,
13b drive mechanism, 13c position control unit, 15 turbine blade,
17 compressor blades, 19 rotary shaft, 20 turbocharger,
21 stationary member, 25 turbine housing, 25a flow path (scroll),
25b exhaust port, 27 compressed gas source, 29 piping,
29a valve, 31 bolt, 33 coupling member, 35 electric motor

Claims (4)

回転体のアンバランス測定方法であって、
回転可能に支持体に支持された回転体を回転駆動する駆動ステップと、
回転体の回転駆動を停止する停止ステップと、
回転体の回転駆動が停止され、かつ、回転体が惰性で回転している状態で、回転体の回転角を検出しつつ、支持体の振動を検出する検出ステップと、
検出ステップで得た検出回転角と検出振動に基づいて、回転体のアンバランスデータを生成するデータ生成ステップと、を有する、ことを特徴とするアンバランス測定方法。 An unbalance measuring method for a rotating body,
A driving step for rotationally driving the rotating body supported by the support body in a rotatable manner;
A stop step for stopping rotation of the rotating body;
A detection step of detecting vibration of the support body while detecting the rotation angle of the rotation body in a state where the rotation drive of the rotation body is stopped and the rotation body is rotating by inertia;
A data generation step for generating unbalanced data of the rotating body based on the detected rotation angle and the detected vibration obtained in the detection step. 駆動ステップでは、回転体の回転速度が測定対象回転速度を超えるまで、回転体を回転駆動し、
検出ステップでは、停止ステップにより、回転体の回転速度が測定対象回転速度に低下した時に、回転体の回転角と支持体の振動を検出する、ことを特徴とする請求項１に記載のアンバランス測定方法。 In the driving step, the rotating body is rotationally driven until the rotational speed of the rotating body exceeds the rotational speed of the measurement object,
2. The imbalance according to claim 1, wherein in the detecting step, the rotation angle of the rotating body and the vibration of the support body are detected when the rotating speed of the rotating body decreases to the rotation speed to be measured in the stopping step. Measuring method. 駆動ステップでは、回転体に設けられたタービン翼を流体により回転駆動させ、
停止ステップでは、タービン翼に対する前記流体の供給を停止する、ことを特徴とする請求項１または２に記載のアンバランス測定方法。 In the driving step, the turbine blades provided on the rotating body are driven to rotate by the fluid,
3. The imbalance measurement method according to claim 1, wherein in the stop step, the supply of the fluid to the turbine blade is stopped. 前記タービン翼に対して流体を供給する配管が設けられ、該配管には、弁が設けられ、
停止ステップでは、前記弁を閉じることで、タービン翼の上流側を下流側よりも低圧にする、ことを特徴とする請求項３に記載のアンバランス測定方法。 A pipe for supplying fluid to the turbine blade is provided, and the pipe is provided with a valve.
The imbalance measurement method according to claim 3, wherein in the stop step, the valve is closed so that the upstream side of the turbine blade has a lower pressure than the downstream side.
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