JP2745046B2 - 不釣合点位置決め方法とその方法に用いる装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は電動機の回転ローター、ファン、回転軸等の
様な回転のバランスを要求される回転体の不釣合点の位
置と量を測定して修正、加工をする為に用いる不釣合点
位置決め方法と装置に関する。 （従来の技術） 従来のノーマーク、ノーセンサー方式の位置決め方法
と装置は不釣合位相信号をトリガーとして、ステッピン
グモーターパルス、又は、ロータリーエンコーダパルス
等単位回転角毎のパルス状の信号をプリセットカウンタ
ーに入力して、所定の位置に不釣合点が止まる様にプリ
セット値を選ぶ事により被測定物を停止させている。こ
の場合、測定回転から減速開始して停止するまでに、一
度低速定回転にして、カウントアップを待つ必要が有
り、それとプリセット値が一致した時、瞬時停止させて
いる。又被測定物からのベルト伝達によるロータリーエ
ンコーダから発生させたパルスを利用しているものも有
る。 （発明が解決しようとする問題点） 上記の様な従来の方法では、低速定回転後のカウント
アップ時の瞬時停止による駆動ベルトと被測定物との間
のスリップが位置決めの最も大きな誤差の要因になって
いる。又カウントアップの為に低速定回転が必要で位置
決め時間の短縮につながらない。減速時の駆動ベルトと
被測定物との間のスリップがそのまま位置決め誤差とな
る。このスリップの影響を無くす為、被測定物からのベ
ルト伝達によるロータリーエンコーダのパルスを利用し
たものは、被測定物駆動ベルトとエンコーダ駆動ベルト
との力学的干渉の為ひねり運動が生じ左右の修正面分離
に悪影響を及ぼす等の問題点を有する。 また、位置決め時、被測定物の駆動モーターの回転速
度をスローダウンさせる時間の調整と不釣合点を任意の
位置に停止させる為のプリセット値の調整が必要で、こ
の２つの調整は互いに干渉し合う為調整ミスによる誤差
が問題である、又被測定物の高速測定回転の設定と、位
置決め時の低速定回転の設定及び制御信号が必要であ
る。 なお、位置決めのためには、ロータリーエンコーダー
等の単位回転角毎のパルス状の信号と高価なプリセット
カウンターを必要とする。 （問題点を解決する為の手段） 前記の様な問題点を解決する為に本発明がなされたの
であって、本発明による不釣合点位置決め方法では、被
測定物の加速、定速及び減速の基準となる駆動制御信号
を発生させ、該駆動制御信号により制御された駆動装置
にて被測定物を高速回転させて前記被測定物の不釣合点
の回転による不釣合位相信号を得て、前記被測定物の回
転速度に対応する回転速度対応電圧を発生させ、前記不
釣合位相信号のタイミングで、前記高速回転に対応した
電圧から、前記回転速度対応電圧を減算開始することに
よって、前記駆動制御信号を制御して、前記被測定物が
減速開始してから停止するまでの回転速度の変化に基づ
いて一義的に決定されるところの、減速開始してから停
止するまでの回転量に基づいて、不釣合点の停止位置を
決定するという手段を講じた。 そして、本発明による不釣合点位置決め装置では、被
測定物の加速、定速及び減速の基準となる駆動制御信号
発生装置と、該駆動制御信号により制御されて被測定物
を高速回転させる駆動装置と、前記被測定物の不釣合点
の回転による不釣合位相信号を得る不釣合位相信号発生
装置と、前記被測定物の回転速度に対応する回転速度対
応電圧を発生さる回転速度対応電圧発生装置と、前記高
速回転に対応した電圧から前記回転速度対応電圧を減算
することによって、前記駆動制御信号を介して被測定物
の回転を減速制御するフィードバック制御回路と、前記
フィードバック制御回路による前記被測定物の減速制御
を前記不釣合位相信号のタイミングで開始するゲート回
路とを設け、前記被測定物の回転が減速開始してから停
止するまでの回転速度の変化に基づいて一義的に決定さ
れるところの、減速開始してから停止するまでの回転量
に基づいて、不釣合点の停止位置を決定するように構成
するという手段を講じた。 （作用） 本発明にかかる不釣合点位置決め方法によれば、被測
定物の加速、定速及び減速の基準となる駆動制御信号を
発生させ、該駆動制御信号により制御された駆動装置に
て被測定物を高速回転させて前記被測定物の不釣合点の
回転による不釣合信号を得て、該不釣合信号から不釣合
量を得て後に不釣合位相信号を得る。そして、前記不釣
合位相信号のタイミング、前記高速回転に対応した電圧
から、前記回転速度対応電圧を減算開始することによっ
て、前記駆動制御信号を制御する。このとき、減速開始
してから停止するまでの回転量は前記被測定物が減速開
始してから停止するまでの回転速度の変化に基づいて一
義的に決定されるので、不釣合点の停止位置を決定でき
るのである。なお、このときの減速制御において、回転
速度対応電圧を引算しながらフィードバック制御するの
で、前記駆動装置と被測定物との間でスリップが発生し
ても位置決めの誤差が発生せず、被測定物を所定の回転
量回転させた後に不釣合点を所定の位置に停止させるこ
とができるのである。 例えば、被測定物の回転速度がスリップ等の影響で減
速開始してからの累積回転速度が所定の値より多くなれ
ば、回転速度対応電圧が上昇して、前記フィードバック
制御により駆動制御信号を下降させるように制御するの
で、正確に減速制御できるのである。 なお、前記駆動制御信号を変化させることによる被測
定物の回転速度を下降させる勾配は、被測定物の１回転
当たりの回転速度対応電圧の発生量を調整することにり
変化させることができるので、この勾配の調整により減
速開始から停止まで時間、即ち被測定物の不釣合点が停
止する位置を調整する事ができ、不釣合点を任意の位置
に位置決めできるのである。 なお、前記回転速度対応電圧は、被測定物の外周上の
特徴を磁気又は光センサー等で捕らえるか、被測定物の
回転に同期した信号（単位回転角毎の信号で無くても良
い）を利用して、発生させている。 そして本発明にかかる不釣合点位置決め装置によれ
ば、前述したように不釣合位相信号のタイミングで、前
記高速回転に対応した電圧から前記回転速度対応電圧を
減算開始することによって、前記駆動制御信号を介して
被測定物の回転を減速制御する。このとき、減速開始し
てから停止するまでの回転量は前記被測定物が減速開始
してから停止するまでの回転速度の変化に基づいて一義
的に決定されるので、不釣合点の停止位置を決定できる
のである。 なお、被測定物の回転速度を回転速度対応電圧でフィ
ードバック制御しながら駆動制御信号による減速制御す
るフィードバック制御回路を備えているので、駆動装置
と前記被測定物との間でスリップが発生しても位置決め
の誤差が発生せず、被測定物を所定の回転量回転させた
後に不釣合点を所定の位置に停止させることができるの
である。 （実施例） 以下に本発明による実施例を第１図及び第２図に基き
詳細に説明する。第１図は本発明による実施例のブロッ
ク図、第２図は、この実施例の動作及び波形を示す図で
ある。 まず、高速測定回転中の不釣合位相信号による位置決
めの為の減速から停止までの説明は下記の通りである。 第１図において被測定物１を駆動モーター３で回転さ
せ、振動検出器２よりの振動検出信号をフィルター４に
導き、不釣合信号を得る。該不釣合信号より得られた不
釣合量は、不釣合量測定回路５により記憶される。次に
不釣合信号を不釣合位相信号発生器６に入力し不釣合位
相信号を得る。ゲート回路７には、制御部18からの位置
決めスタート信号21と前記不釣合位相信号が入力され、
この２つの入力がある時このゲートは出力を出す。この
ゲート回路７の出力でフリップフロップ８のＱ出力がト
リガーされアナログスイッチ22が閉じる。この時アナロ
グスイッチ10は制御部18からの信号で開いている。 アナログスイッチ22が閉じた時、センサー17により、
被測定物１の外周の特徴を検出し、この信号を回転速度
対応電圧発生器16に導き、回転速度に対応した直流電圧
S16（回転速度対応電圧）を出力し、該出力が駆動モー
ター制御電圧の引算素子12の引算端子に入力され、IC11
より出力される高速測定回転速度に対応した制御電圧S1
1（基準信号）から引算され始め、引算素子12の出力S13
（駆動制御信号）は低下し始める。 よって、該電圧−周波数変換器14の出力パルス周波数
は徐々に低くなる。即ち、制御電圧S11から直流電圧S16
が引算されることに従って該電圧−周波数変換器14から
出力されるパルスは疎らになり、やがて引算素子12の出
力S13（駆動制御信号）が負電圧になった時、前記電圧
−周波数変換器14の発振は止まって、パルスは出力され
なくなり、ドライバー15を介して駆動モーター３を停止
させ、被測定物を停止させる。 このようにして、減速開始から停止に到るまでの被測
定物の回転は、前記直流電圧S16が引算されるに従って
低下するように制御されるので、減速開始から停止に到
るまでに電圧−周波数変換器14から出力される総パルス
数は定まる。即ち、減速開始から停止に到るまでの総回
転量が定まるのである。 例えば、被測定物の１回転に必要な電圧−周波数変換
器14からの出力パルス数が360個の場合には、減速開始
から停止に到るまでの出力パルス数が360×ｎ＋αとな
るように、被測定物の１回転当たりの直流電圧S16のレ
ベルを調節することにより、不釣合点を検出して減速制
御を開始してから、ｎ回転して更にα゜回転した位置
に、不釣合点を位置決めできるのである。 以上の制御過程を、第３図に基づいて説明する。 第３図は、前記引算素子12の引算端子に力される直流
電圧S16（回転速度対応電圧）と、加算端子に入力され
る制御電圧S11（基準信号）と、出力される出力S13（駆
動制御信号）を示している。 減速開始した時点T₃から停止した時点T₄までの間にお
いて、前記制御電圧S11は高速回転に対応した所定の電
圧のままで変化しない。 出力S13は、制御電圧S11から直流電圧S16が引算され
ることによって低下して実線で示した理想的な減速特性
に沿って低下すれば所定の時点T₄で停止電圧となる。こ
の間に電圧−周波数変換器14から出力されるパルスの総
計によって停止までの回転量（回転角度）は一義的に決
定される。よって、決定された回転量と、減速開始した
タイミングにおける不釣合点の位置（振動検出器２が速
度検出形であれば振動検出器２の位置と90゜ずれた位
置）とに基づいて、不釣合点の停止位置を知ることがで
きるのである。 ところが、このように、被測定物の回転速度が理想的
に減速特性に沿って制御されればよいが、機械的なスリ
ップ等によって追従が完全でなく、被測定物の減速が遅
れて、直流電圧S16が理想的な減速特性からずれて破線
で示したように変化すると、停止する時点は所期の時点
T₄からずれて、不釣合点の正確な位置を知ることができ
なくなるという問題が発生する。このようなずれを補正
するために、本発明においてはフィードバック制御する
のである。即ち、回転が理想的に減速されずに、直流電
圧S16が破線で示したように変化した場合には、回転速
度に対応する直流電圧S16が所期の値より大きくなるた
め、引算結果の出力S13は破線で示したように所期の値
より低くなり、被測定物の回転速度は所期の減速の程度
より大きく低下して、結果として所期の理想的な変化特
性に合致するように制御されるのである。このようにし
て、スリップ等による位置決めの誤差を無くすことがで
きるのである。 このようなフィードバック制御によって、機械的なス
リップ等が発生しても減速開始から停止するまでの回転
量を所望の回転量に制御できるので、減速開始から停止
までの総回転量と、減速開始するタイミングにおける不
釣合点の位置とに基づいて、不釣合点の停止位置を知る
ことができるのである。 次に、測定開始の説明は以下の通りである。 即ち、制御部18のスタート信号21とリセット信号19と
で測定が始まり、まず、アナログスイッチ10を開くとと
もにアナログスイッチ９を閉じて制御電圧をVRを通して
IC11のミラー積分のフィードバックコンデンサーＣにチ
ャージすると、IC11の制御電圧出力は上昇して高速測定
回転速度の対応電圧で安定する。この間アナログスイッ
チ22は開した状態の為引き算素子12の引算入力端子には
電圧は無いので、前記引き算器12の出力S13も同様に電
圧上昇し、VCO14及びドライバ15を介して駆動モーター
を加速し、被測定物の回転速度が高速測定回転速度に達
する（T1）と不釣合測定を開始する。 次に、一定時間経過後（T2）、制御部18より位置決め
スタート信号21を出す。その後、上述の通り測定を開始
するのである。 又、回転速度検出センサー17は、光センサー、磁気セ
ンサー等及び被測定物１にベルト掛けして回転を検出す
るロータリエンコーダー等が考えられるが、回転速度に
同期していれば良く、単位回転角毎のパルスで無くても
良い。又１回転当たりのパルス数に制御は無く、１パル
ス以上で有れば、回転速度対応電圧の発生は可能で有
る。 第２図において、被測定物１の回転速度は、0rpmから
約1,500rpm（高速測定回転速度）にと上昇する。約1,50
0rpmに達した時（T1）、不釣合測定を開始する。制御部
１からの位置決めスタート信号21で不釣合量測定は終了
し（T2）、不釣合位相信号（T3）のタイミングで減速を
開始する。 この時、不釣合点が任意の位置に停止する様に減速の
勾配を選ぶ事が出来る。この勾配は第１図の回転速度対
応電圧発生器16の１回転に対応する電圧を調整する事等
により選択できる。例えば、被測定物１の１回転当たり
に対応して発生する電圧を２倍にすれば、減速開始時か
ら停止時までの時間は1/2と成り、より急勾配でスロー
ダウンし、不釣合点の停止位置も変化させることができ
るのである。 このように、勾配をＡ〜Ｂの間で任意に設定すること
により不釣合点を任意の位置に停止できるのである。 （発明の効果） 本発明にかかる不釣合点位置決め方法によれば、高速
回転から停止まで連続的に減速する為、不釣合測定より
位置決め停止まで従来技術の様な低速定回転によるカウ
ントアップ待ち時間を必要としないので、位置決めの時
間を短縮出来る。 又、従来の様に被測定物の減速の時間調整と、不釣合
点の任意の位置に位置決めする為の調整との２つの調整
は必要無く、本発明では減速の勾配調整１つだけで簡単
に行えるので、調整が単純化され調整ミスも排除でき
る。 又、本発明は、駆動制御信号と被測定物の回転速度対
応電圧とのフィードバック制御系を有している為、駆動
ベルトと被測定物とのスリップによる不釣合点位置決め
の誤差は発生しないので、正確な位置決めができる。 そして、本発明にかかる不釣合点位置決め装置によれ
ば、前記回転速度対応電圧は、直流化されている為、基
準となる信号は被測定物の回転速度に同期した信号であ
れば良く、単位回転角毎の信号は必要でなく、１回転毎
のパルス数は１個以上であれば良く、その数に制限は無
いので、ロータリーエンコーダー等を必要とせず、装置
が安価にできる。 前記のように、位置決めにステッピングパルスやロー
タリーエンコーダを必要としないので、従来の様なエン
コーダーベルトと駆動ベルトによる不釣合測定の修正面
分離に悪影響を与えないとともに、被測定物を高速回転
から停止まで連続的に減速するため、最も大きな停止位
置決めの誤差原因である、低速定回転速度から瞬間停止
させるときに発生する駆動ベルトと被測定物とのスリッ
プが無くなるので、高精度の位置決めが出来る。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明による実施例のブロック図、第２図はこ
の実施例の動作及び波形を示す図、第３図は要部の信号
の変化を説明する図である。

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 １．回転体の不釣合測定において、被測定物の加速、定
   速及び減速の基準となる駆動制御信号を発生させ、該駆
   動制御信号により制御された駆動装置にて被測定物を高
   速回転させて前記被測定物の不釣合点の回転による不釣
   合位相信号を得て、前記被測定物の回転速度に対応する
   回転速度対応電圧を発生させ、前記不釣合位相信号のタ
   イミングで、前記高速回転に対応した電圧から、前記回
   転速度対応電圧を減算開始することによって、前記駆動
   制御信号を制御して、前記被測定物が減速開始してから
   停止するまでの回転速度の変化に基づいて一義的に決定
   されるところの、減速開始してから停止するまでの回転
   量に基づいて、不釣合点の停止位置を決定することを特
   徴とする不釣合点位置決め方法。 ２．回転体の不釣合測定において、被測定物の加速、定
   速及び減速の基準となる駆動制御信号発生装置と、該駆
   動制御信号により制御されて被測定物を高速回転させる
   駆動装置と、前記被測定物の不釣合点の回転による不釣
   合位相信号を得る不釣合位相信号発生装置と、前記被測
   定物の回転速度に対応する回転速度対応電圧を発生さる
   回転速度対応電圧発生装置と、前記高速回転に対応した
   電圧から前記回転速度対応電圧を減算することによっ
   て、前記駆動制御信号を介して被測定物の回転を減速制
   御するフィードバック制御回路と、前記フィードバック
   制御回路による前記被測定物の減速制御を前記不釣合位
   相信号のタイミングで開始するゲート回路とを設け、前
   記被測定物の回転が減速開始してから停止するまでの回
   転速度の変化に基づいて一義的に決定されるところの、
   減速開始してから停止するまでの回転量に基づいて、不
   釣合点の停止位置を決定することを特徴とする不釣合点
   位置決め装置。