JP2011128111A - アンバランス測定装置と方法 - Google Patents

Abstract

【課題】振動センサの検出可能範囲を広くしつつ、振動を高精度に検出できるようにする。
【解決手段】回転体１１のアンバランス測定装置１０であって、所定の基準角度からの回転体の回転角を検出する角度センサ７と、回転体１１を回転可能に支持する支持体３の振動を検出する２つ以上の振動センサ５と、角度センサ７からの検出回転角と、振動センサ５からの検出振動とに基づいて、回転体１１のアンバランスデータを生成するデータ生成部９と、を備える。２つ以上の振動センサ５は、少なくとも、高感度振動センサ５Ｈと低感度振動センサ５Ｌを含む。高感度振動センサ５Ｈは、低感度振動センサ５Ｌと比較して、検出可能な振動の大きさの範囲が狭く、かつ、分解能が高い。
【選択図】図２

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装置と方法に関する。

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。

図１は、回転体のアンバランスデータの測定装置を示す。図１に示すように、アンバランス測定装置は、振動センサ３１、角度センサ３３、およびデータ生成部３５を備える。振動センサ３１は、回転体３７を回転可能に支持する支持体３９の振動（即ち、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３３は、所定の基準角度からの回転体３７の回転角を検出する。データ生成部３５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３７が回転している状態で、角度センサ３３が回転角を検出しつつ、振動センサ３１が振動を検出し、データ生成部３５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。

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。

特開２００８−２６７９０７号公報

しかし、従来においては、検出振動の大きさが、振動センサの検出可能範囲を超える場合があった。そのため、検出可能範囲の広い振動センサを用いることが考えられるが、検出可能範囲が広いと、振動検出の精度（即ち、振動センサの分解能）が低下してしまう。振動検出の精度が低下すると、検出振動がノイズに埋もれることがある。

そこで、本発明の目的は、振動センサの検出可能範囲を広くしつつ、振動を高精度に検出できるようにすることにある。

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装置であって、
所定の基準角度からの回転体の回転角を検出する角度センサと、
回転体を回転可能に支持する支持体の振動を検出する２つ以上の振動センサと、
角度センサからの検出回転角と、振動センサからの検出振動とに基づいて、回転体のアンバランスデータを生成するデータ生成部と、を備え、
前記２つ以上の振動センサは、少なくとも、高感度振動センサと低感度振動センサを含み、
高感度振動センサは、低感度振動センサと比較して、検出可能な振動の大きさの範囲が狭く、かつ、分解能が高い、ことを特徴とするアンバランス測定装置が提供される。

好ましくは、低感度振動センサが検出可能な振動の最大値は、高感度振動センサが検出可能な振動の最大値よりも大きい。

本発明の好ましい実施形態によると、前記データ生成部は、低感度振動センサ用の影響係数と、高感度振動センサ用の影響係数を記憶し、
低感度振動センサ用の影響係数は、バランス変化を与える前後において角度センサおよび低感度振動センサが検出した回転角および振動と、該バランス変化とに基づいて、予め求められ、
高感度振動センサ用の影響係数は、バランス変化を与える前後において角度センサおよび高感度振動センサが検出した回転角および振動と、該バランス変化とに基づいて、予め求められ、
前記データ生成部は、低感度振動センサを用いて、アンバランスデータを生成する場合には、角度センサからの検出回転角と、低感度振動センサからの検出振動と、低感度振動センサ用の影響係数とに基づいて、アンバランスデータを生成し、
前記データ生成部は、高感度振動センサを用いて、アンバランスデータを生成する場合には、角度センサからの検出回転角と、高感度振動センサからの検出振動と、高感度振動センサ用の影響係数とに基づいて、アンバランスデータを生成する。

また、上記目的を達成するため、本発明によると、上述のアンバランス測定装置を用いたアンバランス測定方法であって、
検出振動の大きさが、高感度振動センサの前記範囲内の最大値以上である場合には、低感度振動センサの検出振動に基づいて、アンバランスデータを生成し、
検出振動の大きさが、高感度振動センサの前記範囲内の最大値より小さい場合には、高感度振動センサの検出振動に基づいて、アンバランスデータを生成する、ことを特徴とするアンバランス測定方法が提供される。

上述した本発明によると、前記振動センサとして、高感度振動センサと低感度振動センサを設けるので、検出振動が大きい場合には、低感度振動センサを用いることで、アンバランスデータを生成できる。一方、高精度に振動を検出する必要が生じるのは、検出振動の大きさが小さい場合である。従って、この場合には、高感度振動センサを用いることで、小さい振動を高精度に検出できる。
なお、本発明の実施形態による他の効果は、以下の実施形態の説明で明らかにする。

従来のアンバランス測定装置を示す。 （Ａ）は、本発明の実施形態によるアンバランス測定装置を示し、（Ｂ）は、（Ａ）のＢ−Ｂ矢視図である。 高感度振動センサと低感度振動センサが有する特性の一例である。 振動データを示すグラフである。 振動データを複素平面上で表した場合を示す。 影響係数の生成方法を示すフローチャートである。 バランス修正方法のフローチャートである。 本発明を過給機に適用した場合を示す。 ３つの振動センサを用いる場合の各振動センサの特性例を示す。

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。

図２は、本発明の実施形態によるアンバランス測定装置１０の構成図である。図２に示すように、アンバランス測定装置１０は、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。

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により構成されてもよい。なお、回転体１１は、例えば、図示しない電動機により回転駆動される。

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。

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。

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。

本実施形態によると、振動センサ５として、高感度振動センサ５Ｈと低感度振動センサ５Ｌが設けられる。高感度振動センサ５Ｈは、低感度振動センサ５Ｌと比較して、検出可能な振動の大きさの範囲（以下、検出可能範囲という）が狭く、かつ、分解能が高い。また、低感度振動センサ５Ｌが検出可能な振動の最大値は、高感度振動５Ｈセンサが検出可能な振動の最大値よりも大きい。

図３は、高感度振動センサ５Ｈと低感度振動センサ５Ｌの特性の一例を示す。図３において、Ｈは、高感度振動センサ５Ｈの特性を示し、Ｌは、低感度振動センサ５Ｌの特性を示す。また、図３において、横軸は、振動センサ５Ｈ、５Ｌによる検出振動の大きさを示し、横軸の単位は、加速度Ｇである。図３において、縦軸は、振動センサ５Ｈ、５Ｌが出力する電圧を示し、縦軸の単位はボルトＶである。
図３のＨが示すように、高感度振動センサ５Ｈは、検出可能範囲が、０Ｇから１Ｇまでの範囲である。また、図３のＨが示すように、高感度振動センサ５Ｈは、検出振動の大きさに比例する電圧を出力し、当該出力電圧の範囲は、０Ｖから１Ｖまでである。即ち、高感度振動センサ５Ｈは、検出振動の大きさが０の時は、０Ｖの電圧を出力し、検出振動の大きさが１Ｇの時は、１Ｖの電圧を出力する。また、高感度振動センサ５Ｈは、検出振動の大きさが１Ｇを超えると、例えば、出力電圧が１Ｖに飽和してしまう。
図３の例では、高感度振動センサ５Ｈの分解能（即ち、識別可能な振動の大きさの最小の位）は、０．００１［Ｇ］である。
一方、図３のＬが示すように、低感度振動センサ５Ｌは、検出可能範囲が、０Ｇから１０Ｇまでの範囲である、また、図３のＬが示すように、低感度振動センサ５Ｌは、検出振動の大きさに比例する電圧を出力し、当該出力電圧の範囲は、高感度振動センサ５Ｈの場合と同様に、０Ｖから１Ｖまでである。即ち、低感度振動センサ５Ｌは、検出振動の大きさが０の時は、０Ｖの電圧を出力し、検出振動の大きさが１０Ｇの時は、１Ｖの電圧を出力する。図３の例では、低感度振動センサ５Ｌの分解能は、０．０１［Ｇ］であり、高感度振動センサ５Ｈの分解能の１／１０である。

［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（即ち、高感度振動センサ５Ｈまたは低感度振動センサ５Ｌ。以下、同様）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４は、振動の振幅と位相θを示す。図４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次振動の強度を示す。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が出力した検出した前記振動（即ち、振動センサ５の出力電圧）から抽出した振動（即ち、振動する電圧）である。図４において、位相θは、基準位相（図４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Ｘ_１、Ｘ_２、Ｘ_Ｈ、Ｘ_Ｌ）を、複素数で表す。図５は、複素数で表した振動データを示す。図５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。

［２種類の影響係数について］
データ生成部９は、低感度振動センサ５Ｌ用の影響係数と、高感度振動センサ５Ｈ用の影響係数を記憶する。データ生成部９は、バランス変化を与える前後において、角度センサ７および低感度振動センサ５Ｌが検出した回転角および振動から上述の振動データを生成し、この振動データと当該バランス変化に基づいて、低感度振動センサ５Ｌ用の影響係数を予め算出する。同様に、データ生成部９は、バランス変化を与える前後において、角度センサ７および高感度振動センサ５Ｈが検出した回転角および振動から上述の振動データを生成し、この振動データと当該バランス変化に基づいて、高感度振動センサ５Ｈ用の影響係数を予め算出する。
このように、各振動センサ５Ｈ、５Ｌに固有の影響係数を予め求めることで、いずれの振動センサ５Ｈ、５Ｌの検出振動を用いても、高精度にアンバランスデータを生成できる。

図６は、影響係数の生成方法を示すフローチャートである。以下において、低感度振動センサ５Ｌ用の影響係数を生成する場合を説明するが、高感度振動センサ５Ｈ用の影響係数を生成する場合も同様である。

影響係数の生成方法は、ステップＳ１〜Ｓ４からなる。

ステップＳ１では、回転体１１が回転している状態で、低感度振動センサ５Ｌが、回転体１１を支持する支持体３の振動（即ち、加速度）を検出しながら、角度センサ７が回転角を検出することで、第１の振動データＸ_１を取得する。第１の振動データＸ_１を次式（１）で表す。

Ｘ_１＝Ａ_１＋ｊＢ_１ ・・・（１）

ここで、Ａ_１は実部であり、Ｂ_１は虚部であり、ｊは虚数単位（以下、同様）である。
第１の振動データＸ_１の取得は、データ生成部９が行う。即ち、データ生成部９は、ステップＳ１において、低感度振動センサ５Ｌからの検出振動と角度センサ７からの検出回転角とに基づいて、第１の振動データＸ_１を生成する。

ステップＳ２では、所定の回転角において除去対象部１１ａに試し錘を取り付ける。例えば、回転体１１の回転を停止させて、除去対象部１１ａに試し錘を取り付ける。

ステップＳ３では、試し錘が取り付けられた回転体１１が回転している状態で、低感度振動センサ５Ｌが、回転体１１を支持する支持体３の振動（即ち、加速度）を検出しながら、角度センサ７が回転角を検出することで、第２の振動データＸ_２を取得する。第２の振動データＸ_２を次式（２）で表す。

Ｘ_２＝Ａ_２＋ｊＢ_２ ・・・（２）

ここで、Ａ_２は実部であり、Ｂ_２は虚部である。
第２の振動データＸ_２の取得は、データ生成部９が行う。即ち、データ生成部９は、ステップＳ１３において、低感度振動センサ５Ｌからの検出振動と角度センサ７からの検出回転角とに基づいて、第２の振動データＸ_２を算出する。

ステップＳ４では、第１の振動データＸ_１と、ステップＳ１２で与えた回転バランス変化と、第２の振動データＸ_２とに基づいて、低感度振動センサ５Ｌ用の影響係数Ｆ_Ｌを算出する。影響係数Ｆ_Ｌは、次式（３）で算出される。

Ｆ_Ｌ＝（Ｘ_２−Ｘ_１）／Ｍ（ｃｏｓθ_ｇ＋ｊｓｉｎθ_ｇ） ・・・（３）

ここで、Ｍ（ｃｏｓθ_ｇ＋ｊｓｉｎθ_ｇ）は、ステップＳ２で回転体１１に与えた前記回転バランス変化を表す。具体的には、Ｍは、ステップＳ２で加えた換算質量である。この換算質量Ｍは、試し錘の質量と、回転体１１の回転中心から試し錘の重心までの距離との積である。θ_ｇは、ステップＳ２で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。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について上述のように取得してもよいし、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。

高感度振動センサ５Ｈ用の影響係数は、低感度振動センサ５Ｌを高感度振動センサ５Ｈに置き換えて、上述の生成方法を行うことで生成される。以下において、低感度振動センサ５Ｌ用の影響係数を、上述のようにＦ_Ｌで表し、高感度振動センサ５Ｈ用の影響係数を、Ｆ_Ｈで表す。

［アンバランス測定方法］
上述のアンバランス測定装置１０を用いたアンバランス測定方法について説明する。

このアンバランス測定方法では、検出振動の大きさが、高感度振動センサ５Ｈの前記検出可能範囲内の最大値（図３の場合には、１［Ｇ］）以上である場合には、低感度振動センサ５Ｌの検出振動に基づいて、アンバランスデータを生成し、検出振動の大きさが、高感度振動センサ５Ｈの前記検出可能範囲内の最大値（図３の場合には、１［Ｇ］）より小さい場合には、高感度振動センサ５Ｈの検出振動に基づいて、アンバランスデータを生成する。また、データ生成部９が、低感度振動センサ５Ｌを用いて、アンバランスデータを生成する場合には、角度センサ７からの検出回転角と、低感度振動センサ５Ｌからの検出振動と、低感度用の影響係数Ｆ_Ｌとに基づいて、アンバランスデータを生成し、データ生成部９が、高感度振動センサ５Ｈを用いて、アンバランスデータを生成する場合には、角度センサ７からの検出回転角と、高感度振動センサ５Ｈからの検出振動と、高感度用の影響係数Ｆ_Ｈとに基づいて、アンバランスデータを生成する。具体的には、以下の通りである。

図７は、バランス修正方法のフローチャートである。図７において、バランス修正方法は、ステップＳ１１〜Ｓ１６からなり、本実施形態のアンバランス測定方法は、ステップＳ１１〜Ｓ１４からなる。

ステップＳ１１では、回転体１１が回転している状態で、支持体３に取り付けられている高感度振動センサ５Ｈと低感度振動センサ５Ｌの両方が、回転体１１を支持する支持体３の振動（即ち、加速度）を検出しながら、角度センサ７が回転角を検出する。

ステップＳ１２では、ステップＳ１１で検出した振動の大きさが、高感度振動センサ５Ｈの検出可能な振動の最大値以上であるかを判断し、そうである場合（即ち、最大値以上である場合）には、低感度振動センサ５Ｌを選択してステップＳ１３へ進み、そうでない場合には、高感度振動センサ５Ｈを選択してステップＳ１４へ進む。
例えば、高感度振動センサ５Ｈが検出した振動の大きさ（即ち、上述の１次振動の振幅）が、高感度振動センサ５Ｈの検出可能な振動の最大値以上であるかどうかを、データ生成部９が判断し、そうである場合には、低感度振動センサ５Ｌを選択してステップＳ１３へ進み、そうでない場合には、高感度振動センサ５Ｈを選択してステップＳ１４へ進む。
この場合、例えば、高感度振動センサ５Ｈが、図３のＨが示す特性を有しているならば、高感度振動センサ５Ｈの出力電圧のうち、データ生成部９が上述の１次振動として抽出した電圧の振幅（即ち、１次振動の振幅）が、１Ｖ以上であるかどうかを判断し、そうである場合には、低感度振動センサ５Ｌを選択してステップＳ１３へ進み、そうでない場合には、高感度振動センサ５Ｈを選択してステップＳ１４へ進む。
別の例として、低感度振動センサ５Ｌが、図３のＬが示す特性を有しているならば、低感度振動センサ５Ｌの出力電圧のうち、データ生成部９が上述の１次振動として抽出した電圧の振幅（即ち、１次振動の振幅）が、０．１Ｖ以上であるかどうかを判断し、そうである場合には、低感度振動センサ５Ｌを選択してステップＳ１３へ進み、そうでない場合には、高感度振動センサ５Ｈを選択してステップＳ１４へ進むようにしてもよい。

ステップＳ１３では、ステップＳ１２で選択した低感度振動センサ５Ｌの検出振動に基づいて、以下のようにアンバランスデータを生成する。
ステップＳ１３では、データ生成部９は、ステップ１１で低感度振動センサ５Ｌが検出した振動と、ステップ１１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_Ｌを次式（４）で表す。

Ｘ_Ｌ＝Ａ_Ｌ＋ｊＢ_Ｌ ・・・（４）

ここで、Ａ_Ｌは実部であり、Ｂ_Ｌは虚部である。
さらに、ステップＳ１３では、データ生成部９は、この振動データＸ_Ｌと上述の低感度振動センサ５Ｌ用の影響係数Ｆ_ＬからアンバランスデータＵ_０を算出する。アンバランスデータＵ_０は、データ生成部９により次式（５）で算出される。

Ｕ_０＝Ｘ_Ｌ／Ｆ_Ｌ ・・・（５）

Ｕ_０を、ｍ_０を絶対値とし、偏角をθ_０として、次式（６）で表す。

Ｕ_０＝ｍ_０（ｃｏｓθ_０＋ｊｓｉｎθ_０） ・・・（６）

Ｕ_０を算出したらステップＳ１５へ進む。

ステップＳ１４では、ステップＳ１２で選択した高感度振動センサ５Ｈの検出振動に基づいて、以下のようにアンバランスデータを生成する。
ステップＳ１４では、データ生成部９は、ステップ１１で高感度振動センサ５Ｈが検出した振動と、ステップ１１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_Ｈを次式（７）で表す。

Ｘ_Ｈ＝Ａ_Ｈ＋ｊＢ_Ｈ ・・・（７）

ここで、Ａ_Ｈは実部であり、Ｂ_Ｈは虚部である。
さらに、ステップＳ１４では、データ生成部９は、この振動データＸ_Ｈと上述の高感度振動センサ５Ｈ用の影響係数Ｆ_ＨからアンバランスデータＵ_０を算出する。アンバランスデータＵ_０は、データ生成部９により次式（８）で算出される。

Ｕ_０＝Ｘ_Ｈ／Ｆ_Ｈ ・・・（８）

Ｕ_０を、ｍ_０を絶対値とし、偏角をθ_０として、次式（９）で表す。

Ｕ_０＝ｍ_０（ｃｏｓθ_０＋ｊｓｉｎθ_０） ・・・（９）

Ｕ_０を算出したらステップＳ１５へ進む。

ステップＳ１５では、アンバランスデータＵ_０に含まれるアンバランス量ｍ_０が、所定値以下であるかを判断し、そうである場合には、アンバランス量が許容範囲内であるとしてこの方法を終了し、そうでない場合には、ステップＳ１６へ進む。なお、前記所定値は、高感度振動センサ５Ｈの検出可能範囲内の最大値より小さい値に対応する。

ステップＳ１６では、上述のように求めたアンバランスデータＵ_０に基づいて、図２（Ａ）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の除去対象部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（Ａ）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は、切削工具１３ａが、アンバランスデータが示す位置（即ち、θ_０に相当する回転方向位置）おいて、アンバランスデータが示すアンバランス量ｍ_０に相当する体積だけ除去対象部１１ａを切削して除去するように、駆動機構１３ｂを制御する。このように、除去対象部１１ａを切削したら、ステップＳ１１へ戻り、上述の手順を再び行う。

ステップＳ１６において、切削装置１３の代わりに、除去対象部１１ａをレーザ照射するレーザ加工装置を用いてもよい。この場合、アンバランスデータＵ_０が示す位置おいて、アンバランスデータが示すアンバランス量ｍ_０に相当する体積だけ除去対象部１１ａを前記レーザ照射により溶融して除去するように、前記レーザ照射の位置や、前記レーザ照射の時間などを制御する。このように、除去対象部１１ａを部分的に除去したら、ステップＳ１１へ戻り、上述の手順を再び行う。

なお、上述のアンバランス測定装置１０と切削装置１３（または上述のレーザ加工装置）とによりバランス修正装置が構成される。

［実施形態による効果］
高感度振動センサ５Ｈと低感度振動センサ５Ｌを設けるので、検出振動が大きい場合には、低感度振動センサ５Ｌを用いることで、アンバランスデータを生成できる。一方、高精度に振動を検出する必要が生じるのは、検出振動の大きさが小さい場合である。従って、この場合には、高感度振動センサ５Ｈを用いることで、小さい振動を高精度に検出できる。

回転体のバランス修正において、アンバランスデータに含まれるアンバランス量が所定値以下になるまで、アンバランスデータを生成し、このアンバランスデータに基づいて、切削装置１３が切削してバランス修正をするという修正サイクルを繰り返すが、一般的に、始めのほうの修正サイクルでは、アンバランス量が大きく、検出振動と切削はそれほど高精度が要求されないので、低感度振動センサ５Ｌが有効である。一方、後のほうの修正サイクルになるにつれ、アンバランス量が小さくなり、切削量の小さくなるので、高精度な振動検出と細かい切削が必要となる。従って、後のほうの修正サイクルでは、高感度振動センサ５Ｈが有効である。

［実施例］
図８は、上述の実施形態によるアンバランス測定装置１０を、回転機械としての過給機２０に適用した場合を示す。

過給機２０の回転体１１は、図８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８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８では取り外されている）と、を備える。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（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。タービン翼１５を駆動する流体をタービンハウジング２５の前記流路へ供給でき、タービン翼１５を駆動した当該流体を支持体３の外部へ排出できるように支持体３が構成されている。

なお、切削装置１３を使用するときは、適宜の手段により、角度センサ７が切削装置１３に干渉しない位置へ退避し、角度センサ７を使用するときは、適宜の手段により、切削装置１３が角度センサ７に干渉しない位置へ退避してよい。

また、支持体３は、タービンハウジング２５を介して、または直接、軸受ハウジング２１を支持する。図８では、回転体１１の除去対象部１１ａは、コンプレッサ翼１７側の端部にあり、この例ではナットである。図８において、アンバランス測定装置１０の他の構成や動作や、アンバランス測定装置１０を用いたアンバランス測定方法は、上述の実施形態と同じであってよい。

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。例えば、下記の内容を、単独でまたは組み合わせて採用してよい。

回転体１１を回転駆動する手段は、過給機の例のように、回転体１１のタービン翼を流体により回転駆動する手段であってもよいし、電動機により回転体１１を回転駆動する手段であってもよいし、他の適切な手段であってもよい。

影響係数は、試し錘を使用する代わりに、除去対象部１１ａの一部を除去することでバランス変化を与えて取得してもよい。

上述の実施形態では、振動センサ５として、高感度振動センサ５Ｈと低感度振動センサ５Ｌの２つの振動センサを用いたが、本発明によると、３つ以上の振動センサ５を用いてもよい。すなわち、分解能が互いに異なる３つ以上の振動センサ５を用いてもよい。
例えば、３つの振動センサ５を用いる場合、振動センサ５として、上述の高感度振動センサ５Ｈと低感度振動センサ５Ｌに加えて、別の低感度振動センサ５ＬＬを用いてよい。これら３つの振動センサ５Ｈ、５Ｌ、５ＬＬは、それぞれ、図３に示した分解能の代わりに、例えば、図９の符号Ｈ、Ｌ、ＬＬで示す分解能を有していてよい。このように、３つ以上の振動センサ５を用いる場合、他の点は、上述の実施形態と同じであってもよいし、適宜変更してもよい。例えば、上述のステップＳ１２において、検出振動の大きさが、高感度振動センサ５Ｈによる検出可能な振動の大きさの範囲内の最大値以上であると判断された場合には、当該検出振動の大きさが、低感度振動センサ５Ｌによる検出可能な振動の大きさの範囲内の最大値以上であるかを判断し、そうでない場合には、低感度振動センサ５Ｌの検出振動でアンバランスデータを生成してステップＳ１５へ進み、そうである場合には、低感度振動センサ５ＬＬの検出振動でアンバランスデータを生成してステップＳ１５へ進み、その後は、ステップＳ１５でＹＥＳとなるまで、図７のフローに従って、上記のように処理を繰り返す。
なお、２つ以上の振動センサのうち最も分解能が低い振動センサによる検出可能な振動の最大値が、予想される支持体３の振動の最大値よりも大きくなるように、２つ以上の振動センサを選択するのがよい。

また、各振動センサの分解能は、図３や図９に示す例に限定されない。

３ 支持体、５ 振動センサ、５Ｈ 高感度振動センサ、
５Ｌ 低感度振動センサ、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

Claims (4)

1. 回転体のアンバランス測定装置であって、
   所定の基準角度からの回転体の回転角を検出する角度センサと、
   回転体を回転可能に支持する支持体の振動を検出する２つ以上の振動センサと、
   角度センサからの検出回転角と、振動センサからの検出振動とに基づいて、回転体のアンバランスデータを生成するデータ生成部と、を備え、
   前記２つ以上の振動センサは、少なくとも、高感度振動センサと低感度振動センサを含み、
   高感度振動センサは、低感度振動センサと比較して、検出可能な振動の大きさの範囲が狭く、かつ、分解能が高い、ことを特徴とするアンバランス測定装置。
2. 低感度振動センサが検出可能な振動の最大値は、高感度振動センサが検出可能な振動の最大値よりも大きい、ことを特徴とする請求項１に記載のアンバランス測定装置。
3. 前記データ生成部は、低感度振動センサ用の影響係数と、高感度振動センサ用の影響係数を記憶し、
   低感度振動センサ用の影響係数は、バランス変化を与える前後において角度センサおよび低感度振動センサが検出した回転角および振動と、該バランス変化とに基づいて、予め求められ、
   高感度振動センサ用の影響係数は、バランス変化を与える前後において角度センサおよび高感度振動センサが検出した回転角および振動と、該バランス変化とに基づいて、予め求められ、
   前記データ生成部は、低感度振動センサを用いて、アンバランスデータを生成する場合には、角度センサからの検出回転角と、低感度振動センサからの検出振動と、低感度振動センサ用の影響係数とに基づいて、アンバランスデータを生成し、
   前記データ生成部は、高感度振動センサを用いて、アンバランスデータを生成する場合には、角度センサからの検出回転角と、高感度振動センサからの検出振動と、高感度振動センサ用の影響係数とに基づいて、アンバランスデータを生成する、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装置。
4. 請求項２に記載のアンバランス測定装置を用いたアンバランス測定方法であって、
   検出振動の大きさが、高感度振動センサの前記範囲内の最大値以上である場合には、低感度振動センサの検出振動に基づいて、アンバランスデータを生成し、
   検出振動の大きさが、高感度振動センサの前記範囲内の最大値より小さい場合には、高感度振動センサの検出振動に基づいて、アンバランスデータを生成する、ことを特徴とするアンバランス測定方法。