JP4230952B2 - 動釣合い試験機の回転体支持装置 - Google Patents

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この発明は、動釣合い試験機の回転体支持装置に関する。
動釣合い試験機は、振動架台の上に備えられた回転体支持装置を有する。試験される回転体は、この回転体支持装置に支持されて、所定速度で回転される。そして回転体に不釣合いがあるときは、振動架台が振動し、その振動に基づいて回転体の不釣合い量および不釣合いの角度位置が算出される。
特許文献1には、動釣合い試験機の回転体支持装置(ローラ軸受装置)が開示されている。この公報に開示のローラ軸受装置は、試験する回転体の軸径に合わせて、ローラ軸受の位置を上下に変位可能になっている。ローラ軸受の位置は、作業者により手動で変更される。ローラ軸受の位置を上下に変位させ、試験する回転体の軸線が水平に一定高さになるように設定することにより、種類の異なる回転体に対して、適切な支持が可能になる。
特開2001−91394号公報
上記従来技術では、ローラ軸受の位置を上下に変位させるのに、作業者が手動で行わなければならない。このため、試験をする回転体の種類が頻繁に変更されると、ローラ軸受の位置を変更する作業が煩雑になるという課題があった。
この発明は、かかる背景のもとになされたもので、動釣合い試験機における回転体支持装置において、試験をする回転体の種類が変わったときに、回転体の種類変更に応じて簡単かつ迅速に軸受位置を変更できる回転体支持装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するための請求項1に記載の発明は、振動架台(4)に取り付けられ、水平な中心軸(8)を中心に回転変位し得る軸受フレーム(9)と、上記軸受フレームの上記中心軸に対して半径方向に異なる角度位置に配置され、互いに異なる形状の回転軸を受け止めるための少なくとも2組の軸受機構(11,12)と、上記少なくとも2組の軸受機構のうちの所望の軸受機構が上記回転軸を受け止める位置にくるように、上記軸受フレームを回転させる駆動手段(13)と、を含むことを特徴とする動釣合い試験機(1)の回転体支持装置(7)である。
なお、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素などを表す。以下、この項において同じ。
この構成によれば、軸受機構は、軸受フレームの中心軸に対して半径方向に配置され、軸受フレームは、駆動手段により、水平な回転軸を中心に回転させられる。軸受機構は、上方から載置された回転軸を受け止めるので、軸受フレームを所定角度回転させて軸受機構を上方に位置させることで、その軸受機構が、回転軸を受け止め得る状態とされる。すなわち、軸受フレームに回転体の種類に応じた少なくとも2組の軸受機構を配置し、軸受フレームの回転によって所望の軸受機構を上方に位置させることができるので、回転体の種類の変更に迅速に対応できる。
また、軸受フレームに少なくとも2組の軸受機構を配置する際に、各軸受機構を、受け止めるべき回転軸の軸径に基づいて、軸受フレームの中心軸からの距離を種々に変更して配置すれば、各軸受機構が回転軸を受け止めたときに、その軸線を常に一定の高さに保つことができる。よって、この回転体支持装置を用いて動釣合い試験を行えば、動釣合い試験の精度を高めることができる。
また、軸受フレームの回転は、駆動手段によって行われるので、軸受フレームを回転させる際の煩雑が解消され、軸受機構を、回転軸を受け止める位置に簡易に移動させることができる。
請求項2に記載の発明は、上記少なくとも2組の軸受機構(11,12)は、それぞれ、回転体(2A,2B)の回転軸(22,25)を回転自在に受け止めるための一対のローラ(111,122)と、この一対のローラで受け止められた上記回転軸の軸端面に対向し、上記回転体が軸端面方向へ移動するのを規制するための規制ローラ(112,123)とを含むことを特徴とする請求項1に記載の動釣合い試験機(1)の回転体支持装置(7)である。
この構成によれば、一対のローラにより、回転軸が回転自在に受け止められ、回転体の回転軸の軸端面方向への移動が規制ローラにより規制されるので、回転軸を回転自在に支持しつつ、回転体の位置を一定に保つことができる。よって、回転体が回転することにより軸方向に移動するのを防ぐことができ、動釣合い試験においての精度を高めることができる。
請求項3に記載の発明は、上記軸受フレーム(9)を、上記回転軸(22,25)を受け止めるための測定位置と、上記測定位置から水平に所定距離離れた退避位置とにスライド変位させるためのスライド手段(16)を備えたことを特徴とする請求項1または2に記載の動釣合い試験機(1)の回転体支持装置(7)である。
この構成によれば、回転体支持装置は、軸受フレームをスライド変位させるためのスライド手段を備えている。たとえば、回転体の回転軸が内方に窪んだ構成である場合、すなわち、軸受機構が受け止めるべき回転軸が外部に露出していない場合には、単に回転体を上方から軸受機構に載置しても、軸受機構は、回転軸を受け止めることはできない。そこで、上記の構成とすることで、軸受フレームを、当初、退避位置に移動させておき、回転軸を所定の高さに保った状態で測定位置に変位させることで、軸受機構を、回転体の窪んだ空間に挿通することができる。そして、その状態から、さらに、回転体を所定寸法だけ下降させることで、軸受機構が回転軸を受け止める。
すなわち、回転軸の形状が内方に窪んだものであっても受け止めることができるので、様々な種類の回転体に対応できる回転体支持装置であるといえる。
請求項4に記載の発明は、上記スライド手段(16)により、上記軸受フレーム(9)が上記測定位置にスライドされたときに、上記軸受フレームを上記測定位置で固定するために、上記軸受フレームと係合するテーパー状位置決め部材(41)が備えられていることを特徴とする、請求項3に記載の動釣合い試験機(1)の回転体支持装置(7)である。
この構成によれば、軸受フレームが測定位置にスライドされたときには、テーパー状位置決め部材と係合することで、位置が決められるので、軸受フレームを正確に測定位置に変位させることができる。これにより、軸受フレームの位置ずれを防ぐことができるので、動釣合い試験の精度を高めることができる。
さらにこの構成によれば、修正装置と組合せることにより、多品種の回転体の動釣合い試験および不釣合い修正を連続して行うことができる。つまり、自動化になじみ易い装置を提供できる。
図1は、この発明の一実施形態に係る回転体支持装置7を有する動釣合い試験機1の概略構成図である。なお、図1における右側を前方、左側を後方として以下説明する。図1(a)および(b)に示すように、この動釣合い試験機1は、この実施形態に係る回転体支持装置7を備えることにより、種類の異なる回転体2A,2Bの不釣合い測定を行うことができる。
動釣合い試験機1は、固定されたベース3に立設された前後一対の振動架台4,5を有する。前方(図1において右側)の振動架台5には、従来公知の一般的な軸受機構6が備えられている。
一方、後方(図1において左側)の振動架台4には、この実施形態に係る回転体支持装置7が備えられている。回転体支持装置7は、振動架台4の上に取り付けられ、水平な中心軸8を中心に回転変位し得る軸受フレーム9を含む。軸受フレーム9には、中心軸8を中心にして半径方向に180度異なる角度位置に、第1軸受機構11および第2軸受機構12という2組の軸受機構が配置されている。そして軸受フレーム9は、その後方(図1において左側)に連結された駆動源13によって、中心軸8を中心に回転変位される。
このため、図1(a)に示すように、第1軸受機構11が上方に位置する状態では、第1軸受機構11および振動架台5に取り付けられた軸受機構6によって、回転体2Aを受け止めることができる。そして受け止められた回転体2Aにベルト14を掛け渡し、モータ15によってベルト14を回転移動させることによって、回転体2Aを回転させることができる。このようなベルトを用いた回転体の駆動装置は、たとえば、特許第2989672号や特許第2848409号に開示されている公知の装置を用いることができる。
そして、回転体2Aに不釣合いが存在する場合は、その不釣合いは振動架台4,5の振動として現れる。よってその振動を検出することにより、回転体2Aの不釣合いを検出することができる。
動釣合い試験機1が図1(b)に示すように、図1(a)に示す回転体2Aとは異なる種類の回転体2Bの動釣合い試験をする場合には、軸受フレーム9が180度反転される。すなわち、駆動源13により、軸受フレーム9は中心軸8を中心に180度回転される。これにより、第2軸受機構12が軸受のために上位置になる。
ところでこの実施形態では、第2軸受機構12で受け止められる回転体2Bの回転軸は、回転体から突出しておらず、回転体内に窪んでいる。そのため、回転体2Bを単純に上方から第2軸受機構12上に乗せることができない。
そこでこの実施形態では、軸受フレーム9を、図1(a),(b)に示す測定位置と、その位置から後方(図1(a),(b)において左方)へ一定量変位した退避位置とにスライド移動させるためのスライド手段16が付加されている。
なおこの実施形態では、後方の振動架台4にだけこの実施形態に係る回転体支持装置7を設けた構成とし、前方の振動架台5には通常の軸受機構6を設けた構成とした。この理由は、回転体2Aと2Bとは、前方に突出する(前方側の)回転軸の軸径および軸長が等しく、後方側の軸径および軸長が異なるためである。
しかし、動釣合い試験する回転体の種類によっては、前方の振動架台5に取り付ける軸受機構6を、この発明の実施形態に係る回転体支持装置7に換えてもよい。
図2(a),図2(b)に、図1で説明した回転体2A,2Bの具体的な一例を示す。図2(a)は、ハイブリッド自動車用のジェネレータのロータの断面図であり、図2(b)は同じくモータのロータの断面図である。図2(a),図2(b)において、白抜き矢印で示す位置が、動釣合い試験の際に、軸受機構6,11,12で受け止められる位置である。
回転体2Aは、上述した回転軸の前方側に位置する前回転軸21と後方側に位置する後回転軸22と、回転軸(前回転軸21および後回転軸22)と一体的に構成される外縁部23とを備えている。前回転軸21の軸径はD1であり、後回転軸22の軸径はD2である。
同様に、回転体2Bは、上述した回転軸の前方側に位置する前回転軸24と後方側に位置する後回転軸25と、回転軸(前回転軸24および後回転軸25)と一体的に構成される外縁部26とを備えている。前回転軸24の軸径はD3であり、後回転軸25の軸径はD4である。
上述のように、回転体2Aの前回転軸21の軸径D1と、回転体2Bの前回転軸24の軸径D3とは等しく、回転体2Aの後回転軸22の軸径D2と、回転体2Bの後回転軸25の軸径D4とでは、軸径D4が軸径D2よりも大きい。
図3は、図1で示す回転体支持装置7を前方側から見た正面図であり、図4は、図1(a)に示す動釣合い試験機1を前後方向に沿った垂直面で切断して右方から見た状態を詳細に示す断面図であり、図5は、図1(a)に示す動釣合い試験機1を前後方向に沿った水平面で切断して上方から見た状態を詳細に示す断面図である。
回転体支持装置7の軸受フレーム9は、中心軸8と直交する面上にその径方向を向ける略真円形状の円盤部91と、円盤部91の後部から後方に向かって突出し、その径が円盤部91の径よりも小さな略円柱形状の軸部92とを一体的に備えている。また、軸受フレーム9は、後端面が閉塞され、中心軸8の軸方向に延びる略円筒形状の軸受93を備えており、さらに、軸受93はベアリング94を備えている。軸部92が、ベアリング94を介して軸受93の内部に保持されることで、軸部92および円盤部91が中心軸8を中心に回転可能に保持される。
上述した駆動源13は、たとえば、ロータリーシリンダをその内部に含んでおり、シリンダのピストン運動を回転運動に変換することで、回転力を外部の機構に付与するものである。なお、駆動源13は、外部の機構に対して回転力を付与し得るものであればよく、ロータリーシリンダを含むものに限られない。たとえば、サーボモータにより回転力を付与し得るものであってもよい。
駆動源13の回転力は、軸部92に付与されるようになっており、駆動源13の駆動制御により、軸部92および円盤部91が回転制御される。
軸受93の下端部には、下方に向かって突出する突出片95が備えられており、突出片95がスライド手段16に接続されている。スライド手段16は、たとえば、エアシリンダを含んでおり、突出片95を介して、軸受93(軸受フレーム9)に対して前後方向への進退制御を行う。
円盤部91の前端面の上端部には、その回転軸心を前後方向に向ける一対のローラからなる第1ローラ対111が備えられている。また、軸受93の上部には、第1取付部113が備えられており、第1取付部113には、第1規制ローラ112が、そのローラ部分が上方に露出し、その回転軸心が垂直方向から前方に所定角度(たとえば、30°〜45°)だけ傾くようにして備えられている。この第1ローラ対111、第1規制ローラ112および第1取付部113が上述した第1軸受機構11を構成している。なお、第1規制ローラ112および第1取付部113は、円盤部91に備えられるものであって、円盤部91と一体となって回転するものであってもよい。
円盤部91の前端面の下端部には、前方に向かって突出する突出部121が備えられており、突出部121の下方には、第2取付部124が備えられている。突出部121は、正面視形状は、水平方向にその長手方向を向ける略長方形状であって、その下端の中央部分が内方に向かって湾曲するように切欠かれた形状とされている。突出部121の前面下端部には、その回転軸心を前後方向に向ける一対のローラからなる第2ローラ対122が備えられている。
第2取付部124は、正面視において、突出部121の切欠かれた部分に配置されており、第2取付部124には、第2規制ローラ123が、そのローラ部分が下方に露出し、その回転軸心が垂直方向から前方に所定角度(たとえば、30°〜45°)だけ傾くようにして備えられている。この突出部121、第2ローラ対122、第2規制ローラ123および第2取付部124が上述した第2軸受機構12を構成している。また、円盤部91の周面うち、左右方向の両部分はテーパー形状とされている(図5参照)。
振動架台4の上端部には、上方に向かって突出する一対の板状の位置決め部材41が、左右方向に所定間隔隔てて備えられている。それぞれの位置決め部材41の上方部のうち、左右方向の内方の端面はテーパー形状とされている。
円盤部91の周面に形成されたテーパー形状部分と、位置決め部材41に形成されたテーパー形状部分とは、互いに係合し得る形状とされており、軸受フレーム9が測定位置に移動した状態では、円盤部91のテーパー形状部分と、位置決め部材41に形成されたテーパー形状部分とが係合している。
振動架台5は、その上端に、回転体の軸端面の凹凸に対応するための一対のローラからなる第3規制ローラ51を備えており、また、その回転軸心を前後方向に沿うようにして上部後端面に配置された一対の第3ローラ対61を備えている。この第3ローラ対61が上述した軸受機構6を構成している。
回転体2Aは、前回転軸21の下端が振動架台5の第3ローラ対61に載置され、後回転軸22の下端が第1軸受機構の第1ローラ対111に載置されることで、回転可能に支持される。また、この状態では、回転体2Aの前回転軸21の前端の下部が第3規制ローラ51に接するもしくはわずかに離される状態とされ、回転体2Aの後回転軸22の後端の下部が第1規制ローラ112に接するもしくはわずかに離される状態とされている。
そして、上述のように、回転体2Aの外縁部23にベルト14を掛け渡し、モータ15によってベルト14を回転移動させることで、回転体2Aが、前後方向に延びる軸線2Cを中心に回転させられる(図1(a)参照)。このとき、回転体2Aは、第1規制ローラ112および第3規制ローラ51によって前後方向への変位が規制されるので、回転体2Aが回転中に軸方向に移動することを防止できる。
図6は、図4に示す状態から回転体支持装置7を退避位置まで移動させた状態の動釣合い試験機1を示す断面図であり、図7は、図1(b)に示す動釣合い試験機1を前後方向に沿った垂直面で切断して右方から見た状態を詳細に示す断面図であり、図8は、図1(b)に示す動釣合い試験機1を前後方向に沿った水平面で切断して上方から見た状態を詳細に示す断面図である。
動釣合い試験機1において、回転体2Aの動釣合い試験を行った後、次いで回転体2Bの動釣合い試験を行う場合には、たとえば、図示しない回転体の胴部分(外縁部)を支承して上下するリフター装置によって、回転体2Aが所定寸法上方に持ち上げられ、回転体2Aが第1ローラ対111および第3ローラ対61からわずかに浮いた状態とされる。そして、スライド手段16によって、軸受フレーム9が所定方向後方に移動させられて退避位置に配置される。さらに、回転体2Aが、たとえば、図示しない搬送装置によってリフター装置から取り外されて、動釣合い試験機1から外される(図6参照)。
この状態で、駆動源13により、軸部92および円盤部91が中心軸8を中心に反転(180°回転)される。これにより、軸受フレーム9においては、第2軸受機構12が上方に位置し、第1軸受機構11が下方に位置する。
次いで、回転体2Bがリフター装置に載置される。そして、スライド手段16によって、軸受フレーム9が前方に変位させられ、軸受フレーム9の円盤部91のテーパー形状部分が、位置決め部材41のテーパー形状部分と係合すると、軸受フレーム9の前方への移動が停止させられて、軸受フレーム9が測定位置に配置される。
そして、リフター装置が所定寸法下げられる。これにより、回転体2Bの前回転軸24の下端が第3ローラ対61に載置され、後回転軸25の下端が第2ローラ対122に載置されて、回転体2Bが回転可能に支持される。また、この状態では、回転体2Bの前回転軸24の前端の下部が第3規制ローラ51に接するもしくはわずかに離される状態とされ、回転体2Bの後回転軸25の後端の下部が第2規制ローラ123に接するもしくはわずかに離される状態とされている(図7、図8参照)。
そして、回転体2Aと同様にして、回転体2Bが、前後方向に延びる軸線2Dを中心に回転させられる。このとき、回転体2Bは、第2規制ローラ123および第3規制ローラ51によって前後方向への変位が規制されるので、回転体2Bが回転中に軸方向へ移動するのを防止できる。
第1軸受機構11および第2軸受機構12では、受け止める回転体の回転軸の軸径に基づいて、第1ローラ対111および第2ローラ対122が配置されている。すなわち、第1ローラ対111が回転体2Aの後回転軸22を受け止めたときの軸線と、第2ローラ対122が回転対2Bの後回転軸25を受け止めたときの軸線とが同じ高さになるようにされている。よって、回転体2Aを回転させたときの軸線2Cと、回転体2Bを回転させたときの軸線2Dとは、同一線上(同じ高さ)に位置することとなる。
以上のように、回転体支持装置7では、軸受フレーム9に、回転体の種類に応じた軸受機構11および12が配置されており、軸受フレーム9の回転により、回転体の種類に応じた軸受機構を上方に位置させることができるので、回転体の種類の変更に迅速に対応できる。
また、各軸受機構11および12が回転体2Aおよび2Bを受け止めたときの軸線2Cおよび2Dは、常に一定の高さに保たれるので、動釣合い試験機1においての動釣合い試験の精度を高めることができる。
また、軸受フレーム9(円盤部91および軸部92)の回転は、駆動源13によって行われるので、軸受フレーム9を回転させる際の煩雑が解消され、軸受機構11および12を簡易に移動させることができる。
また、回転体2Aおよび2Bの回転軸の軸端面方向への移動が第1規制ローラ112、第2規制ローラ123および第3規制ローラ51により規制されるので、回転体2Aおよび2Bの位置が一定に保たれる。よって、動釣合い試験においての精度を高めることができる。
また、軸受フレーム9は、スライド手段16により、退避位置または測定位置に変位させられる。これにより、回転体2Bの後回転軸25のように、回転軸の形状が内方に窪んだものであっても受け止めることができるので、様々な種類の回転体(回転軸)に対応できる。
また、軸受フレーム9が測定位置にスライドされたときには、円盤部91のテーパー形状部分と位置決め部材41のテーパー形状部分とが係合することで、軸受フレーム9の位置が決められるので、軸受フレーム9を正確に測定位置に変位させることができる。これにより、軸受フレーム9の位置ずれを防ぐことができるので、動釣合い試験の精度を高めることができる。
なお、この実施形態においては、軸受フレーム9に備えられる軸受機構が、第1軸受機構11および第2軸受機構12の2つであるとして説明したが、軸受フレーム9に備えられる軸受機構の数は、回転軸を受け止め得る範囲内であればよく、上記のものに限られない。たとえば、4つの軸受機構が備えられているものであってもよいし、6つの軸受機構を備えるものであってもよい。また、その際には、以下のように配置される。
図9は、軸受フレーム9に4つの軸受機構が備えられた状態の正面図を模式的に示しており、軸受フレーム9は、それぞれの軸受機構としてローラ対101,102,103および104を備えている。ローラ対101,102,103および104にそれぞれ回転軸を載置させたときの各回転軸の軸線から中心軸8までの距離をR1,R2,R3およびR4とする。また、ローラ対101,102,103および104の回転軸心から中心軸8までの距離をr1,r2,r3およびr4とする。
ローラ対101,102,103および104は、R1,R2,R3およびR4が同じ長さとなるように軸受フレーム9に配置されている。すなわち、載置されるべき回転軸の軸径に基づいて、R1,R2,R3およびR4が同じ長さとなるようにr1,r2,r3およびr4の長さが定められ、その長さに基づいて軸受フレーム9にローラ対101,102,103および104が配置されている。
これにより、軸受フレーム9を回転させ、回転軸に応じたローラ対を最上位に位置させて回転軸を載置すると、回転軸の軸線から中心軸8までの距離は常に一定となる。
ところで、動釣合い試験に際し、回転体にベルトを掛けて回転体を回転させる機構が採用されている場合は、回転体に掛け渡すベルト長さが決まっていることがある。かかる場合、回転体の機種が変わり、その直径が大小変化すると、ベルト長さが足りず、ベルトを回転体に掛けられなかったり、逆にベルト長さが余ったりすることがある。この発明を用いると、回転体の両側を支持するローラ支持位置を上下させることができる。よって、回転体の回転位置を上下に調整して、回転体にベルトが所定の緊張状態で掛かるようにすることができる。
この発明は、以上説明した実施形態に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。
この発明の一実施形態に係る回転体支持装置を有する動釣合い試験機の概略構成図である。 図1で説明した回転体の具体的な一例を示す断面図である。 図1で示す回転体支持装置を前方側から見た正面図である。 図1(a)に示す動釣合い試験機を前後方向に沿った垂直面で切断して右方から見た状態を詳細に示す断面図である。 図1(a)に示す動釣合い試験機を前後方向に沿った水平面で切断して上方から見た状態を詳細に示す断面図である。 図4に示す状態から回転体支持装置を退避位置まで移動させた状態の動釣合い試験機を示す断面図である。 図1(b)に示す動釣合い試験機を前後方向に沿った垂直面で切断して右方から見た状態を詳細に示す断面図である。 図1(b)に示す動釣合い試験機を前後方向に沿った水平面で切断して上方から見た状態を詳細に示す断面図である。 軸受フレームの変形例を模式的に示した正面図である。
符号の説明
1 動釣合い試験機
2A 回転体
2B 回転体
4 振動架台
7 回転体支持装置
8 中心軸
9 軸受フレーム
11 第1軸受機構
12 第2軸受機構
13 駆動源
16 スライド手段
22 後回転軸
25 後回転軸
41 位置決め部材
111 第1ローラ対
112 第1規制ローラ
122 第2ローラ対
123 第2規制ローラ

Claims (4)

  1. 振動架台に取り付けられ、水平な中心軸を中心に回転変位し得る軸受フレームと、
    上記軸受フレームの上記中心軸に対して半径方向に異なる角度位置に配置され、互いに異なる形状の回転軸を受け止めるための少なくとも2組の軸受機構と、
    上記少なくとも2組の軸受機構のうちの所望の軸受機構が上記回転軸を受け止める位置にくるように、上記軸受フレームを回転させる駆動手段と、を含むことを特徴とする動釣合い試験機の回転体支持装置。
  2. 上記少なくとも2組の軸受機構は、それぞれ、
    回転体の回転軸を回転自在に受け止めるための一対のローラと、
    この一対のローラで受け止められた上記回転軸の軸端面に対向し、上記回転体が軸端面方向へ移動するのを規制するための規制ローラと、を含むことを特徴とする請求項1に記載の動釣合い試験機の回転体支持装置。
  3. 上記軸受フレームを、上記回転軸を受け止めるための測定位置と、上記測定位置から水平に所定距離離れた退避位置とにスライド変位させるためのスライド手段を備えたことを特徴とする請求項1または2に記載の動釣合い試験機の回転体支持装置。
  4. 上記スライド手段により、上記軸受フレームが上記測定位置にスライドされたときに、上記軸受フレームを上記測定位置で固定するために、上記軸受フレームと係合するテーパー状位置決め部材が備えられていることを特徴とする、請求項3に記載の動釣合い試験機の回転体支持装置。
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