JP4236510B2 - 回転体の回転バランス測定装置および測定方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転体の動的不つり合いを測定する装置及び方法に関し、特に、回転体が有すべき所定の動的不つり合いに対し回転体が実際に有する動的不つり合いのずれを測定する装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
作動中に高速で回転する回転体は、動的不つり合いを有すると、大きな振動を発生させる危険があるので、通常は、動的不つり合いを有さないように設計、製造される。しかし、回転体の中には、その回転体が組み込まれた装置が全体として振動、騒音等を生じないように、一定の動的不つり合いを残すことを求められるものがある。このような回転体の代表的な例としては、エンジンのクランク軸があげられる。クランク軸は、エンジン内では、ピストンやコンロッド等を取り付けられる。このため、クランク軸単体で完全にその回転バランスを釣り合わせても、クランク軸とピストン等を組み合わせた機構全体では、動的不つり合いを有し、エンジンの作動中に著しい振動を発生させることになる。このような振動を抑制するために、一般にクランク軸は、ピストン等に起因して生じる動的不つり合いと打ち消し合うような一定の動的不つり合いを有するように製造される。
【０００３】
ところで、上記のクランク軸のような回転体が、実際に求められている動的不つり合いを有するか否かは、実際にその回転体の動的不つり合いを測定して確認しなければならない。従来、そのような測定を行う方法としては、大きく分けて以下の三つがあった。
【０００４】
第１の方法は、要求されている動的不つり合いを打ち消すような錘を回転体に取り付け、その状態で回転体の動的不つり合いを回転バランス測定装置で測定するという方法である。例えば、回転体がクランク軸である場合には、各クランクピンにピストンと等価な錘（ダミーリング）を取り付け、その状態でクランク軸の動的不つり合いを回転バランス測定装置で測定する。もし、クランク軸が求められている所定の動的不つり合いを有していれば、その動的不つり合いは、各クランクピンに取り付けられたダミーリングにより打ち消され、回転バランス測定装置により測定される動的不つり合いはゼロとなる。一方、クランク軸が求められている理想的な動的不つり合いを有さない場合には、理想的な動的不つり合いからのずれに相当する動的不つり合いが回転バランス測定装置により測定されることとなる。
【０００５】
第２の方法は、回転体に直接ダミーリングを取り付ける代わりに、回転体を回転駆動する回転バランス測定装置のスピンドルに、回転体に残すべき所定の動的不つり合いとつり合うような錘（ダミーウェイト）を取り付け、この状態で回転体の動的不つり合いを測定するという方法である。この第２の方法でも、回転体が求められている理想的な動的不つり合いを有さないと、回転体が現実に有する動的不つり合いと、その理想的な動的不つり合いとの差に相当する動的不つり合いが測定される。
【０００６】
第３の方法では、ダミーリングやダミーウェイトを取り付けずにそのまま回転体単体を回転させ、このとき発生する振動を振動ピックアップで検出する。次に、振動ピックアップの出力信号から、回転体が理想的な動的不つり合いを有していれば振動ピックアップが出力する信号分を電気的に除去する。この結果、回転体が現実に有する動的不つり合いと、理想的な動的不つり合いとのずれを示す信号が得られ、その信号に基づいて、回転体が適正な動的不つり合いを有するか否かを判断することが可能となる。
【０００７】
なお、上記の方法により得られた測定結果より、測定された回転体に理想的な動的不つり合いを与えるために、その回転体に加えるべき修正の内容を決めることができる。修正は、例えば回転体がクランク軸であれば、クランク軸に備えられているカウンタウェイトの適当な位置に適当なドリル穴を形成することにより行われる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記第１の方法では、測定する回転体ごとにダミーリングの着脱作業が必要となる。このため、測定を自動化することが困難であった。また、多機種の回転体を同じ測定装置で測定しようとすると、機種ごとに異なるダミーリングを用意しなければならないという問題もあった。
【０００９】
上記第２の方法でも、多機種の回転体を同じ測定機で測定しようとすると、機種ごとに異なるダミーウェイトを用意しておき、機種が変わる度にダミーウェイトを交換しなければならず、測定の自動化が困難であるという問題があった。
【００１０】
上記第３の方法は、ダミーリングやダミーウェイトを着脱する必要がないことから、測定の自動化を図りやすいという利点を有する。しかし、第３の方法では、回転体を回転させたことによって生じる大きな振動をダミーリング等を用いて抑制することなく検出するために、検出しなければならない振動の振幅が大きくなる。一方、理想的な動的不つり合いからの回転体の実際の動的不つり合いのずれは比較的小さいため、そのようなずれが振動に及ぼす影響も比較的小さい。したがって、動的不釣り合いのずれによる影響を検出するためには、振動を高い精度で測定しなければならないが、大きな振幅を高い精度で測定することは難しく、このために、第３の方法では、理想的な動的不つり合いからの回転体の実際の動的不つり合いのずれを精度よく測定することが必ずしも容易ではなかった。
【発明の目的】
上述した事情に鑑み、本発明は、回転体の動的不つり合いのずれを正確に測定でき、かつ測定の自動化が容易である回転体のバランス測定装置および測定方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明に係る回転体の回転バランスを測定する装置は、回転体の回転を検出する回転センサと、回転体を加振する加振手段と、回転体の振動を検出する振動センサとを有する。
【００１２】
上記装置では、回転センサが検出する回転体の回転に同期して加振手段が回転体を加振する。加振は、回転体に残すべき所定の動的不つり合いに対応する振動を打ち消すように行われる。そして、振動センサは、回転体の回転と加振手段の加振により回転体に生じた合成振動を検出する。検出される合成振動は、所定の動的不つり合いに対する回転体が実際に有する動的不つり合いのずれ、つまり、回転体の初期アンバランスに対応した振幅の小さな振動である。したがって、振動センサは、たとえばそのダイナミックレンジを合成振動の振幅に適切にあわせることにより、初期アンバランスに対応する振動を高い精度で検出でき、この検出された振動に基づいて回転体の初期アンバランスも高い精度で求めることできる。また、上記装置では、いわゆるダミーリング等を回転体に着脱する必要がないので、測定全体を自動化することが容易である。
【００１３】
なお、加振手段は、所定の動的不つり合いを有する基準回転体の回転により生じた基準振動に関する基準振動情報を記憶したメモリ手段と、基準振動情報に基づいて、加振信号を生成する加振信号生成手段と、加振信号に基づいて基準振動を打ち消すように回転体を加振する圧電アクチュエータ等の加振器とを有するように構成してもよい。
【００１４】
上記の場合、メモリ手段に記憶されている基準振動情報は、例えば、所定の動的不つり合いを有する基準回転体を加振せずに回転させ、基準回転体の回転角度を検出し、検出された回転角度に同期して、基準回転体の回転により生じた振動を検出し、その検出された振動に基づいて生成することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１および図２にそれぞれ本発明の実施の形態の、回転体としてのクランク軸のバランスを測定する、クランク軸バランス測定装置の測定部の正面図および側面図を示す。なお、以降の記載においては図１中上下方向をＹ軸方向、前記上下方向とクランク軸の回転軸方向の双方に垂直な方向をＸ軸方向と定義する。
【００１６】
クランク軸バランス測定装置の測定部１の装置フレームは、ベース１３と、ベース１３から鉛直上方に延びる複数のばね１４と、それらばね１４に支えられたテーブル１５とから成っている。テーブル１５の下面には駆動シャフト用軸受１２ａおよび１２ｂが取り付けられている。駆動シャフト５はこの駆動シャフト用軸受１２ａおよび１２ｂに回転可能に支持される。また、図２に示されるように、ベース１３のＸ軸方向両端からは鉛直上方にほぼ剛体と見なすことのできる第１の側壁１３ａ（図２中左側）および第２の側壁１３ｂが延出している。
【００１７】
ベース１３にはモータ２が取り付けられている。モータ２の駆動軸２ａにはプーリ３が取り付けられている。一方、駆動シャフト５の一端には第１のプーリ６が取り付けられており、この第１のプーリ６とモータ２の駆動軸２ａに取り付けられたプーリ３とには第１の無端ベルト４が渡されており、モータ２を駆動することにより駆動シャフト５を第１の無端ベルト４を介して回転駆動することができる。
【００１８】
また、テーブル１５の上面から鉛直上方に互いに平行な第１のテーブル側壁１７ａおよび第２のテーブル側壁１７ｂが固定されている。第１のテーブル側壁１７ａおよび第２のテーブル側壁１７ｂはばね１４のばね定数と比べてきわめて高い剛性を有する剛体である。第１のテーブル側壁１７ａには従動シャフト用軸受１６ａおよび１６ｃが、また、第２のテーブル側壁１７ｂには従動シャフト用軸受１６ｂおよび１６ｄがそれぞれ固定されている。なお、図１には従動シャフト用軸受１６ａおよび１６ｂのみ記載されており、従動シャフト用軸受１６ｃおよび１６ｄはそれぞれ従動シャフト用軸受１６ａおよび１６ｂの図１中奥側に配置されている。従動シャフト用軸受１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄはそれぞれ従動シャフト１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ（図１には１０ａ、１０ｂのみ記載）を回転可能に支持する。
【００１９】
従動シャフト１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄの一端にはそれぞれプーリ９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄが取り付けられている。また、駆動シャフト５の一端のプーリ６に隣接した箇所および駆動シャフト５の他端には第２のプーリ７ａおよび７ｂが取り付けられている。第２のプーリ７ａと従動シャフト１０ａに取り付けられたプーリ９ａおよび従動シャフト１０ｃに取り付けられたプーリ９ｃ、第２のプーリ７ｂと従動シャフト１０ｂに取り付けられたプーリ９ｂおよび従動シャフト１０ｄに取り付けられたプーリ９ｄにはそれぞれ第２の無端ベルト８ａおよび８ｂが渡されている。従って、駆動シャフト５が回転すると、その動力が第２の無端ベルト８ａを介して従動シャフト１０ａ及び１０ｃに伝達され、この結果、従動シャフト１０ａ及び１０ｃが回転する。また、駆動シャフト５からの動力は、第２の無端ベルト８ｂを介して従動シャフト１０ｂおよび１０ｄにも伝達され、この結果、従動シャフト１０ｂ及び１０ｄも回転する。
【００２０】
従動シャフト１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄの他端にはそれぞれローラ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄが取り付けられている。ローラ１１ａ、１１ｃの上にはクランク軸１００の回転軸の一端１１０ａが、またローラ１１ｂ、１１ｄの上にはクランク軸１００の回転軸の他端１１０ｂがそれぞれ載置される。クランク軸１００はこのローラ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄの回転に従動して回転する。即ち、モータ２を駆動することによってクランク軸１００を回転することができる。
【００２１】
クランク軸１００の一端には、キー溝１０２が形成されている。回転バランス装置の測定部１は、さらに、キー溝１０２を検出するためのセンサＤを備えている。
【００２２】
また、図１および図２に示されるように、ベース１３の第１の側壁１３ａとテーブル１５との間には振動ピックアップＶＤＬおよびＶＤＲが取り付けられている。動的不つり合いを有するクランク軸１００は、回転すると振動する。本実施形態のクランク軸バランス測定装置では、クランク軸１００の振動が、ローラ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、第１及び第２のテーブル側壁１７ａ、１７ｂ等を介しテーブル１５に伝達される。振動ピックアップＶＤＬ及びＶＤＲは、回転しているクランク軸１００からテーブル１５に伝達された振動を検出する。換言すれば、振動ピックアップＶＤＬおよびＶＤＲは、回転するクランク軸１００がローラ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄに加える負荷の変動を検出する。
【００２３】
振動ピックアップＶＤＬおよびＶＤＲはそれぞれクランク軸１００の回転軸に垂直な２成分（Ｘ軸方向およびＹ軸方向）の加速度を計測する加速度センサである。振動ピックアップＶＤＬは第１のテーブル側壁１７ａと同じＸＹ平面上に、また振動ピックアップＶＤＲは第２のテーブル側壁１７ｂと同じＸＹ平面上に取り付けられている。
【００２４】
また、ベース１３の第２の側壁１３ｂとテーブル１５との間には圧電アクチュエータＶＬおよびＶＲが取り付けられている。圧電アクチュエータＶＬは第１のテーブル側壁１７ａと同じＸＹ平面上に、また圧電アクチュエータＶＲは第２のテーブル側壁１７ｂと同じＸＹ平面上に取り付けられている。圧電アクチュエータは印加される電圧の大きさに応じて変位する部材であり、従って圧電アクチュエータＶＬおよびＶＲに入力する信号を制御することにより、テーブル１５を自在に加振することができる。
【００２５】
図３に本発明の実施の形態のクランク軸バランス測定装置の制御部２００のブロック図を示す。
【００２６】
制御部２００は、ＣＰＵ２０２、メモリ２０４、入出力ポート（Ｉ／Ｏポート）２１４、及び第１、第２、第３及び第４のＤ／Ａコンバータ２０６、２０８、２１０及び２１２を備えている。制御部２００は、さらに、第１及び第２の増幅器２１６及び２１８、第１及び第２のＡ／Ｄコンバータ２２０及び２２２、第１及び第２のデジタルフィルタ２２４及び２２６、及びＣＰＵデータバス２２８を備えている。
【００２７】
第１及び第２の増幅回路２１６及び２１８は、それぞれ、振動ピックアップＶＤＲ、ＶＤＬのアナログ出力信号を増幅する。第１及び第２のＡ／Ｄコンバータ２２０及び２２２は、それぞれ、第１及び第２の増幅回路２１６及び２１８のアナログ出力信号をデジタル信号に変換する。第１及び第２のデジタルフィルタ２２４及び２２６は、それぞれ、第１及び第２のＡ／Ｄコンバータ２２０及び２２２からのデジタル信号のノイズを低減した後、それらをＣＰＵデータバス２２８へ送る。
【００２８】
ＣＰＵ２０２は、ＣＰＵデータバス２２８上のデータをメモリ２０４に格納する。また、ＣＰＵ２０２は、メモリ２０４に保存されているデータに基づいて加振信号を生成する。生成された加振信号は、Ｉ／Ｏポート２１４及び第１〜第４までのＤ／Ａコンバータ２０６、２０８、２１０及び２１２を介して左右の圧電アクチュエータＶＬ及びＶＲに送られる。これにより、ＣＰＵ２０２は、圧電アクチュエータＶＬ及びＶＲの動作を制御し、ひいては、テーブル１５の振動を制御する。また、ＣＰＵ２０２は、モータ２を制御するための制御信号を生成する。
【００２９】
以下、本実施形態に係るクランク軸バランス測定装置の動作について説明する。本実施形態に係るクランク軸バランス測定装置は、２つの動作モードを有している。２つの動作モードとは、基準振動データサンプリングモードと、測定モードである。基準振動データサンプリングモードでは、理想的な動的不つり合いを有する基準クランク軸の測定が行われ、その結果得られたデータはメモリ２０４に保存される。一方、測定モードでは、テストクランク軸の動的不つり合いの、理想的な動的不つり合いからのずれが測定される。
【００３０】
基準振動データサンプリングモードでは、基準クランク軸がローラ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ上に載せられる。次に、モータ２を駆動することによりローラ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄを回転させ、それにより基準クランク軸を回転させる。このとき、ＣＰＵ２０２は、センサＤからのパルス信号に基づいて、基準クランク軸が予め定められている回転速度Ｎ(rpm)で回転するように、モータ２を制御する。
【００３１】
回転している基準クランク軸は、その動的不釣り合いのために振動する。基準クランク軸の振動は、ローラ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、第１及び第２のテーブル側壁１７ａ及び１７ｂを介してテーブル１５に伝達する。この結果、テーブル１５は振動する。このようにして、基準クランク軸によりテーブル１５に生成された振動を以下「基準振動」と呼ぶ。
【００３２】
なお、基準振動データサンプリングモードでは、基準クランク軸の振動によってのみテーブル１５が振動するように、左右の圧電アクチュエータＶＬ及びＶＲは駆動されない。
【００３３】
テーブル１５の基準振動は、振動ピックアップＶＤＬ及びＶＤＲによって検出される。ＣＰＵ２０２は、第１及び第２のＡ／Ｄコンバータ２２０及び２２２を介して左右の振動ピックアップＶＤＲ及びＶＤＬから、基準クランク軸の１回転分に対応する基準振動のデータを受信し、そのデータをメモリ２０４に格納する。
【００３４】
より具体的には、図１中左側に位置している振動ピックアップＶＤＬが、第１テーブル側壁１７ａの近傍におけるテーブル１５のＸ及びＹ方向の加速度を検出し、検出されたＸ及びＹ方向の加速度に対応したＸ及びＹアナログ振動信号ＷＬＸ及びＷＬＹを生成する。Ｘ及びＹアナログ振動信号WLX及びWLYは、第２の増幅回路２１８を通った後に第２のＡ／Ｄコンバータ２２２に入力し、Ｘ及びＹデジタル振動信号W’LX 及びW’LYに変換される。次に、Ｘ及びＹデジタル振動信号W’LX 及びW’LYは、デジタルフィルタ２２６でノイズを除去され、そしてＣＰＵデータバス２２８に送られる。これにより、ＣＰＵ２０２がデジタル振動信号W’LX 及びW’LYのデータを取得することが可能になる。
【００３５】
同様に、図１中で右側に位置している振動ピックアップＶＤＲは、第２のテーブル側壁１７ｂの近傍におけるテーブル１５のＸ及びＹ方向の加速度を検出し、Ｘ及びＹアナログ振動信号WRX及びWRYを第１の増幅回路２１６を介して第１のＡ／Ｄコンバータ２２０に送る。第１のＡ／Ｄコンバータ２２０において、Ｘ及びＹアナログ振動信号WRX及びWRYは、Ｘ及びＹデジタル振動信号W’RX及びW’RYに変換される。得られたＸ及びＹデジタル振動信号W’RX及びW’RYは、デジタルフィルタ２２４を介してＣＰＵデータバス２２８に送られる。これによりＣＰＵ２０２は、Ｘ及びＹデジタル振動信号W’RX及びW’RYのデータを取得可能となる。
【００３６】
ＣＰＵ２０２は、センサＤにより生成されるパルス信号をモニターし、２つの連続したパルス信号の間の期間中に各デジタル信号W’LX、W’LY、W’RX及びW’RYのデータをメモリ２０４に格納する。これにより、ＣＰＵ２０２は、メモリ２０４内に４セットのデジタルデータを生成する。４セットのデジタルデータのうち２セットは、振動ピックアップＶＤＬによりＸ及びＹ方向において検出された振動の一周期分の波形を表す。以下、この２セットのデータをそれぞれＸ、Ｙ第１基準振動データと呼ぶ。一方、他の２セットは、振動ピックアップＶＤＲによりＸ及びＹ方向において検出された振動の一周期分の波形を表す。以下、この２セットのデータをそれぞれＸ、Ｙ第２基準振動データと呼ぶ。
【００３７】
測定モードでは、動的不釣り合いが不明なテストクランク軸がローラ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ及び１１ｄ上に載せられ、予め定められた回転速度Ｎ(rpm)で回転させられる。この結果、テストクランク軸は、その動的不釣り合いにより振動し、その結果、テーブル１５も振動する。
【００３８】
ＣＰＵ２０２は、圧電アクチュエータＶＬのＸ方向及びＹ方向の動作をそれぞれ制御するための第１及び第２の加振信号を生成する。生成された第１及び第２の加振信号は、それぞれ第１及び第２のＤ／Ａコンバータ２０６及び２０８を介して圧電アクチュエータＶＬに送られる。また、ＣＰＵ２０２は、圧電アクチュエータＶＲのＸ方向及びＹ方向の動作をそれぞれ制御するための第３及び第４の加振信号を生成する。生成された第３及び第４の加振信号は、それぞれ第３及び第４のＤ／Ａコンバータ２１０及び２１２を介して圧電アクチュエータＶＲに送られる。
【００３９】
第１、第２、第３及び第４の加振信号は、それぞれ、メモリ２０４に格納されているＸ、Ｙ第１基準振動データおよびＸ、Ｙ第２基準振動データに基づいて、テーブル１５に基準振動の逆の振動が生じるように生成され、センサＤからのパルス信号に同期して圧電アクチュエータＶＬ及びＶＲに送信される。つまり、基準振動が関数ｆ＝（θ）（ただし、θは振動の位相（又はクランク軸の回転角度））を表すとすると、第１、第２、第３及び第４の加振信号は、テーブル１５に関数ｆ＝−ｆ（θ）で表される振動が生成されるように圧電アクチュエータＶＬ及びＶＲを作動させる。
【００４０】
圧電アクチュエータＶＬ及びＶＲが上記のようにテーブル１５を加振している間に、振動ピックアップＶＤＬ及びＶＤＲはテーブル１５の振動を検出する。
【００４１】
もし、テストクランク軸が基準クランク軸と同じ動的不つり合いを有していると、テストクランク軸によって生じた振動は、圧電アクチュエータＶＬ及びＶＲによって生成された逆の振動によって打ち消される。このため、振動ピックアップＶＤＬ及びＶＤＲはテーブル１５から何らの振動も検出しない。
【００４２】
もし、テストクランク軸の動的不釣り合いが基準クランク軸のそれと異なる場合には、テストクランク軸によって生成された振動は、圧電アクチュエータＶＬ及びＶＲによって完全に打ち消されることはない。したがって、テーブル１５には、テストクランク軸と基準クランク軸との動的不釣り合いのずれに対応した振動が発生する。
【００４３】
振動ピックアップＶＤＲ及びＶＤＬは、基準クランク軸の動的不つり合いからのテストクランク軸の動的不つり合いのずれによりテーブル１５に生じた振動を検出し、検出した振動に対応したアナログ信号を生成する。生成されたアナログ信号は、次に、第１及び第２の増幅回路２１６及び２１８により増幅され、さらに第１及び第２のＡ／Ｄコンバータ２２０及び２２２によりデジタル信号に変換される。次に、ＣＰＵ２０２が、センサＤがテストクランク軸の回転に応じて生成する２つの連続するパルス信号の間の期間中にＡ／Ｄコンバータ２０２及び２２２から送られてきたデジタルデータをメモリ２０４に格納する。
【００４４】
以上により、基準クランク軸の動的不つり合いからのテストクランク軸の動的不釣り合いのずれを表すデータがメモリ２０４に格納される。得られたデータからは、テストクランク軸の動的不つり合いを基準クランク軸の動的不つり合いと一致させるために、テストクランク軸に加えるべき修正、すなわち、修正面のどの位置にどの程度の大きさの質量を付加又は除去すべきかを算出することができる。
【００４５】
以上、本発明の一実施形態に係るクランク軸バランス測定装置について説明をしたが、上記クランク軸バランス測定装置は、種々に変形することが可能である。例えば、圧電アクチュエータを用いてテーブルに加える振動は、テストクランク軸の各クランク軸の回転方向の位置（位相）を考慮して生成することとしてもよい。
【００４６】
上記は、例えば次のようにして実現することができる。はじめに、基準クランク軸の各クランクピンの位置にクランク軸の動的不つり合いを修正するための修正面を定義する。次に、各修正面において定義される基準クランク軸の動的不つり合いにより基準クランク軸に生じる振動（以下、「部分振動」という）を求め、さらに、各部分振動の一周期分の波形を表す複数の振動情報をメモリに格納する。一方、クランク軸バランス測定装置には、各クランクピン毎に一つのクランクピンセンサを取り付ける。各クランクピンセンサは、対応するクランクピンの位置を検出するようにクランク軸バランス測定装置に備えられる。次に、メモリ内の各振動情報から各部分振動を打ち消すための加振信号を生成する。さらに、各加振信号を対応するクランクピンセンサの出力信号に同期させて圧電アクチュエータに送る。この結果、圧電アクチュエータは、テストクランク軸の各クランクピンの回転方向の位置（位相）を考慮した振動をテーブルに加えることとなる。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、回転体の動的不つり合いを正確に測定でき、しかも、その測定の自動化が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態のクランク軸バランス測定装置の測定部の正面図である。
【図２】本発明の実施の形態のクランク軸バランス測定装置の測定部の側面図である。
【図３】本発明の実施の形態のクランク軸バランス測定装置の制御部のブロック図である。
【符号の説明】
１３ ベース
１４ ばね
１５ テーブル
１００ クランク軸
２００ 制御部
２０２ ＣＰＵ
２０６、２０８、２１０、２１２ Ｄ／Ａ変換器
２１６、２１８ Ａ／Ｄ変換器
Ｄ センサ
ＶＤＬ，ＶＤＲ 振動ピックアップ
ＶＤ，ＶＲ 圧電アクチュエータ
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転体の動的不つり合いを測定する装置及び方法に関し、特に、回転体が有すべき所定の動的不つり合いに対し回転体が実際に有する動的不つり合いのずれを測定する装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
作動中に高速で回転する回転体は、動的不つり合いを有すると、大きな振動を発生させる危険があるので、通常は、動的不つり合いを有さないように設計、製造される。しかし、回転体の中には、その回転体が組み込まれた装置が全体として振動、騒音等を生じないように、一定の動的不つり合いを残すことを求められるものがある。このような回転体の代表的な例としては、エンジンのクランク軸があげられる。クランク軸は、エンジン内では、ピストンやコンロッド等を取り付けられる。このため、クランク軸単体で完全にその回転バランスを釣り合わせても、クランク軸とピストン等を組み合わせた機構全体では、動的不つり合いを有し、エンジンの作動中に著しい振動を発生させることになる。このような振動を抑制するために、一般にクランク軸は、ピストン等に起因して生じる動的不つり合いと打ち消し合うような一定の動的不つり合いを有するように製造される。
【０００３】
ところで、上記のクランク軸のような回転体が、実際に求められている動的不つり合いを有するか否かは、実際にその回転体の動的不つり合いを測定して確認しなければならない。従来、そのような測定を行う方法としては、大きく分けて以下の三つがあった。
【０００４】
第１の方法は、要求されている動的不つり合いを打ち消すような錘を回転体に取り付け、その状態で回転体の動的不つり合いを回転バランス測定装置で測定するという方法である。例えば、回転体がクランク軸である場合には、各クランクピンにピストンと等価な錘（ダミーリング）を取り付け、その状態でクランク軸の動的不つり合いを回転バランス測定装置で測定する。もし、クランク軸が求められている所定の動的不つり合いを有していれば、その動的不つり合いは、各クランクピンに取り付けられたダミーリングにより打ち消され、回転バランス測定装置により測定される動的不つり合いはゼロとなる。一方、クランク軸が求められている理想的な動的不つり合いを有さない場合には、理想的な動的不つり合いからのずれに相当する動的不つり合いが回転バランス測定装置により測定されることとなる。
【０００５】
第２の方法は、回転体に直接ダミーリングを取り付ける代わりに、回転体を回転駆動する回転バランス測定装置のスピンドルに、回転体に残すべき所定の動的不つり合いとつり合うような錘（ダミーウェイト）を取り付け、この状態で回転体の動的不つり合いを測定するという方法である。この第２の方法でも、回転体が求められている理想的な動的不つり合いを有さないと、回転体が現実に有する動的不つり合いと、その理想的な動的不つり合いとの差に相当する動的不つり合いが測定される。
【０００６】
第３の方法では、ダミーリングやダミーウェイトを取り付けずにそのまま回転体単体を回転させ、このとき発生する振動を振動ピックアップで検出する。次に、振動ピックアップの出力信号から、回転体が理想的な動的不つり合いを有していれば振動ピックアップが出力する信号分を電気的に除去する。この結果、回転体が現実に有する動的不つり合いと、理想的な動的不つり合いとのずれを示す信号が得られ、その信号に基づいて、回転体が適正な動的不つり合いを有するか否かを判断することが可能となる。
【０００７】
なお、上記の方法により得られた測定結果より、測定された回転体に理想的な動的不つり合いを与えるために、その回転体に加えるべき修正の内容を決めることができる。修正は、例えば回転体がクランク軸であれば、クランク軸に備えられているカウンタウェイトの適当な位置に適当なドリル穴を形成することにより行われる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記第１の方法では、測定する回転体ごとにダミーリングの着脱作業が必要となる。このため、測定を自動化することが困難であった。また、多機種の回転体を同じ測定装置で測定しようとすると、機種ごとに異なるダミーリングを用意しなければならないという問題もあった。
【０００９】
上記第２の方法でも、多機種の回転体を同じ測定機で測定しようとすると、機種ごとに異なるダミーウェイトを用意しておき、機種が変わる度にダミーウェイトを交換しなければならず、測定の自動化が困難であるという問題があった。
【００１０】
上記第３の方法は、ダミーリングやダミーウェイトを着脱する必要がないことから、測定の自動化を図りやすいという利点を有する。しかし、第３の方法では、回転体を回転させたことによって生じる大きな振動をダミーリング等を用いて抑制することなく検出するために、検出しなければならない振動の振幅が大きくなる。一方、理想的な動的不つり合いからの回転体の実際の動的不つり合いのずれは比較的小さいため、そのようなずれが振動に及ぼす影響も比較的小さい。したがって、動的不釣り合いのずれによる影響を検出するためには、振動を高い精度で測定しなければならないが、大きな振幅を高い精度で測定することは難しく、このために、第３の方法では、理想的な動的不つり合いからの回転体の実際の動的不つり合いのずれを精度よく測定することが必ずしも容易ではなかった。
【発明の目的】
上述した事情に鑑み、本発明は、回転体の動的不つり合いのずれを正確に測定でき、かつ測定の自動化が容易である回転体のバランス測定装置および測定方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明に係る回転体の回転バランスを測定する装置は、回転体の回転を検出する回転センサと、回転体を加振する加振手段と、回転体の振動を検出する振動センサとを有する。
【００１２】
上記装置では、回転センサが検出する回転体の回転に同期して加振手段が回転体を加振する。加振は、回転体に残すべき所定の動的不つり合いに対応する振動を打ち消すように行われる。そして、振動センサは、回転体の回転と加振手段の加振により回転体に生じた合成振動を検出する。検出される合成振動は、所定の動的不つり合いに対する回転体が実際に有する動的不つり合いのずれ、つまり、回転体の初期アンバランスに対応した振幅の小さな振動である。したがって、振動センサは、たとえばそのダイナミックレンジを合成振動の振幅に適切にあわせることにより、初期アンバランスに対応する振動を高い精度で検出でき、この検出された振動に基づいて回転体の初期アンバランスも高い精度で求めることできる。また、上記装置では、いわゆるダミーリング等を回転体に着脱する必要がないので、測定全体を自動化することが容易である。
【００１３】
なお、加振手段は、所定の動的不つり合いを有する基準回転体の回転により生じた基準振動に関する基準振動情報を記憶したメモリ手段と、基準振動情報に基づいて、加振信号を生成する加振信号生成手段と、加振信号に基づいて基準振動を打ち消すように回転体を加振する圧電アクチュエータ等の加振器とを有するように構成してもよい。
【００１４】
上記の場合、メモリ手段に記憶されている基準振動情報は、例えば、所定の動的不つり合いを有する基準回転体を加振せずに回転させ、基準回転体の回転角度を検出し、検出された回転角度に同期して、基準回転体の回転により生じた振動を検出し、その検出された振動に基づいて生成することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１および図２にそれぞれ本発明の実施の形態の、回転体としてのクランク軸のバランスを測定する、クランク軸バランス測定装置の測定部の正面図および側面図を示す。なお、以降の記載においては図１中上下方向をＹ軸方向、前記上下方向とクランク軸の回転軸方向の双方に垂直な方向をＸ軸方向と定義する。
【００１６】
クランク軸バランス測定装置の測定部１の装置フレームは、ベース１３と、ベース１３から鉛直上方に延びる複数のばね１４と、それらばね１４に支えられたテーブル１５とから成っている。テーブル１５の下面には駆動シャフト用軸受１２ａおよび１２ｂが取り付けられている。駆動シャフト５はこの駆動シャフト用軸受１２ａおよび１２ｂに回転可能に支持される。また、図２に示されるように、ベース１３のＸ軸方向両端からは鉛直上方にほぼ剛体と見なすことのできる第１の側壁１３ａ（図２中左側）および第２の側壁１３ｂが延出している。
【００１７】
ベース１３にはモータ２が取り付けられている。モータ２の駆動軸２ａにはプーリ３が取り付けられている。一方、駆動シャフト５の一端には第１のプーリ６が取り付けられており、この第１のプーリ６とモータ２の駆動軸２ａに取り付けられたプーリ３とには第１の無端ベルト４が渡されており、モータ２を駆動することにより駆動シャフト５を第１の無端ベルト４を介して回転駆動することができる。
【００１８】
また、テーブル１５の上面から鉛直上方に互いに平行な第１のテーブル側壁１７ａおよび第２のテーブル側壁１７ｂが固定されている。第１のテーブル側壁１７ａおよび第２のテーブル側壁１７ｂはばね１４のばね定数と比べてきわめて高い剛性を有する剛体である。第１のテーブル側壁１７ａには従動シャフト用軸受１６ａおよび１６ｃが、また、第２のテーブル側壁１７ｂには従動シャフト用軸受１６ｂおよび１６ｄがそれぞれ固定されている。なお、図１には従動シャフト用軸受１６ａおよび１６ｂのみ記載されており、従動シャフト用軸受１６ｃおよび１６ｄはそれぞれ従動シャフト用軸受１６ａおよび１６ｂの図１中奥側に配置されている。従動シャフト用軸受１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄはそれぞれ従動シャフト１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ（図１には１０ａ、１０ｂのみ記載）を回転可能に支持する。
【００１９】
従動シャフト１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄの一端にはそれぞれプーリ９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄが取り付けられている。また、駆動シャフト５の一端のプーリ６に隣接した箇所および駆動シャフト５の他端には第２のプーリ７ａおよび７ｂが取り付けられている。第２のプーリ７ａと従動シャフト１０ａに取り付けられたプーリ９ａおよび従動シャフト１０ｃに取り付けられたプーリ９ｃ、第２のプーリ７ｂと従動シャフト１０ｂに取り付けられたプーリ９ｂおよび従動シャフト１０ｄに取り付けられたプーリ９ｄにはそれぞれ第２の無端ベルト８ａおよび８ｂが渡されている。従って、駆動シャフト５が回転すると、その動力が第２の無端ベルト８ａを介して従動シャフト１０ａ及び１０ｃに伝達され、この結果、従動シャフト１０ａ及び１０ｃが回転する。また、駆動シャフト５からの動力は、第２の無端ベルト８ｂを介して従動シャフト１０ｂおよび１０ｄにも伝達され、この結果、従動シャフト１０ｂ及び１０ｄも回転する。
【００２０】
従動シャフト１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄの他端にはそれぞれローラ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄが取り付けられている。ローラ１１ａ、１１ｃの上にはクランク軸１００の回転軸の一端１１０ａが、またローラ１１ｂ、１１ｄの上にはクランク軸１００の回転軸の他端１１０ｂがそれぞれ載置される。クランク軸１００はこのローラ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄの回転に従動して回転する。即ち、モータ２を駆動することによってクランク軸１００を回転することができる。
【００２１】
クランク軸１００の一端には、キー溝１０２が形成されている。回転バランス装置の測定部１は、さらに、キー溝１０２を検出するためのセンサＤを備えている。
【００２２】
また、図１および図２に示されるように、ベース１３の第１の側壁１３ａとテーブル１５との間には振動ピックアップＶＤＬおよびＶＤＲが取り付けられている。動的不つり合いを有するクランク軸１００は、回転すると振動する。本実施形態のクランク軸バランス測定装置では、クランク軸１００の振動が、ローラ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、第１及び第２のテーブル側壁１７ａ、１７ｂ等を介しテーブル１５に伝達される。振動ピックアップＶＤＬ及びＶＤＲは、回転しているクランク軸１００からテーブル１５に伝達された振動を検出する。換言すれば、振動ピックアップＶＤＬおよびＶＤＲは、回転するクランク軸１００がローラ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄに加える負荷の変動を検出する。
【００２３】
振動ピックアップＶＤＬおよびＶＤＲはそれぞれクランク軸１００の回転軸に垂直な２成分（Ｘ軸方向およびＹ軸方向）の加速度を計測する加速度センサである。振動ピックアップＶＤＬは第１のテーブル側壁１７ａと同じＸＹ平面上に、また振動ピックアップＶＤＲは第２のテーブル側壁１７ｂと同じＸＹ平面上に取り付けられている。
【００２４】
また、ベース１３の第２の側壁１３ｂとテーブル１５との間には圧電アクチュエータＶＬおよびＶＲが取り付けられている。圧電アクチュエータＶＬは第１のテーブル側壁１７ａと同じＸＹ平面上に、また圧電アクチュエータＶＲは第２のテーブル側壁１７ｂと同じＸＹ平面上に取り付けられている。圧電アクチュエータは印加される電圧の大きさに応じて変位する部材であり、従って圧電アクチュエータＶＬおよびＶＲに入力する信号を制御することにより、テーブル１５を自在に加振することができる。
【００２５】
図３に本発明の実施の形態のクランク軸バランス測定装置の制御部２００のブロック図を示す。
【００２６】
制御部２００は、ＣＰＵ２０２、メモリ２０４、入出力ポート（Ｉ／Ｏポート）２１４、及び第１、第２、第３及び第４のＤ／Ａコンバータ２０６、２０８、２１０及び２１２を備えている。制御部２００は、さらに、第１及び第２の増幅器２１６及び２１８、第１及び第２のＡ／Ｄコンバータ２２０及び２２２、第１及び第２のデジタルフィルタ２２４及び２２６、及びＣＰＵデータバス２２８を備えている。
【００２７】
第１及び第２の増幅回路２１６及び２１８は、それぞれ、振動ピックアップＶＤＲ、ＶＤＬのアナログ出力信号を増幅する。第１及び第２のＡ／Ｄコンバータ２２０及び２２２は、それぞれ、第１及び第２の増幅回路２１６及び２１８のアナログ出力信号をデジタル信号に変換する。第１及び第２のデジタルフィルタ２２４及び２２６は、それぞれ、第１及び第２のＡ／Ｄコンバータ２２０及び２２２からのデジタル信号のノイズを低減した後、それらをＣＰＵデータバス２２８へ送る。
【００２８】
ＣＰＵ２０２は、ＣＰＵデータバス２２８上のデータをメモリ２０４に格納する。また、ＣＰＵ２０２は、メモリ２０４に保存されているデータに基づいて加振信号を生成する。生成された加振信号は、Ｉ／Ｏポート２１４及び第１〜第４までのＤ／Ａコンバータ２０６、２０８、２１０及び２１２を介して左右の圧電アクチュエータＶＬ及びＶＲに送られる。これにより、ＣＰＵ２０２は、圧電アクチュエータＶＬ及びＶＲの動作を制御し、ひいては、テーブル１５の振動を制御する。また、ＣＰＵ２０２は、モータ２を制御するための制御信号を生成する。
【００２９】
以下、本実施形態に係るクランク軸バランス測定装置の動作について説明する。本実施形態に係るクランク軸バランス測定装置は、２つの動作モードを有している。２つの動作モードとは、基準振動データサンプリングモードと、測定モードである。基準振動データサンプリングモードでは、理想的な動的不つり合いを有する基準クランク軸の測定が行われ、その結果得られたデータはメモリ２０４に保存される。一方、測定モードでは、テストクランク軸の動的不つり合いの、理想的な動的不つり合いからのずれが測定される。
【００３０】
基準振動データサンプリングモードでは、基準クランク軸がローラ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ上に載せられる。次に、モータ２を駆動することによりローラ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄを回転させ、それにより基準クランク軸を回転させる。このとき、ＣＰＵ２０２は、センサＤからのパルス信号に基づいて、基準クランク軸が予め定められている回転速度Ｎ(rpm)で回転するように、モータ２を制御する。
【００３１】
回転している基準クランク軸は、その動的不釣り合いのために振動する。基準クランク軸の振動は、ローラ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、第１及び第２のテーブル側壁１７ａ及び１７ｂを介してテーブル１５に伝達する。この結果、テーブル１５は振動する。このようにして、基準クランク軸によりテーブル１５に生成された振動を以下「基準振動」と呼ぶ。
【００３２】
なお、基準振動データサンプリングモードでは、基準クランク軸の振動によってのみテーブル１５が振動するように、左右の圧電アクチュエータＶＬ及びＶＲは駆動されない。
【００３３】
テーブル１５の基準振動は、振動ピックアップＶＤＬ及びＶＤＲによって検出される。ＣＰＵ２０２は、第１及び第２のＡ／Ｄコンバータ２２０及び２２２を介して左右の振動ピックアップＶＤＲ及びＶＤＬから、基準クランク軸の１回転分に対応する基準振動のデータを受信し、そのデータをメモリ２０４に格納する。
【００３４】
より具体的には、図１中左側に位置している振動ピックアップＶＤＬが、第１テーブル側壁１７ａの近傍におけるテーブル１５のＸ及びＹ方向の加速度を検出し、検出されたＸ及びＹ方向の加速度に対応したＸ及びＹアナログ振動信号ＷＬＸ及びＷＬＹを生成する。Ｘ及びＹアナログ振動信号WLX及びWLYは、第２の増幅回路２１８を通った後に第２のＡ／Ｄコンバータ２２２に入力し、Ｘ及びＹデジタル振動信号W’LX 及びW’LYに変換される。次に、Ｘ及びＹデジタル振動信号W’LX 及びW’LYは、デジタルフィルタ２２６でノイズを除去され、そしてＣＰＵデータバス２２８に送られる。これにより、ＣＰＵ２０２がデジタル振動信号W’LX 及びW’LYのデータを取得することが可能になる。
【００３５】
同様に、図１中で右側に位置している振動ピックアップＶＤＲは、第２のテーブル側壁１７ｂの近傍におけるテーブル１５のＸ及びＹ方向の加速度を検出し、Ｘ及びＹアナログ振動信号WRX及びWRYを第１の増幅回路２１６を介して第１のＡ／Ｄコンバータ２２０に送る。第１のＡ／Ｄコンバータ２２０において、Ｘ及びＹアナログ振動信号WRX及びWRYは、Ｘ及びＹデジタル振動信号W’RX及びW’RYに変換される。得られたＸ及びＹデジタル振動信号W’RX及びW’RYは、デジタルフィルタ２２４を介してＣＰＵデータバス２２８に送られる。これによりＣＰＵ２０２は、Ｘ及びＹデジタル振動信号W’RX及びW’RYのデータを取得可能となる。
【００３６】
ＣＰＵ２０２は、センサＤにより生成されるパルス信号をモニターし、２つの連続したパルス信号の間の期間中に各デジタル信号W’LX、W’LY、W’RX及びW’RYのデータをメモリ２０４に格納する。これにより、ＣＰＵ２０２は、メモリ２０４内に４セットのデジタルデータを生成する。４セットのデジタルデータのうち２セットは、振動ピックアップＶＤＬによりＸ及びＹ方向において検出された振動の一周期分の波形を表す。以下、この２セットのデータをそれぞれＸ、Ｙ第１基準振動データと呼ぶ。一方、他の２セットは、振動ピックアップＶＤＲによりＸ及びＹ方向において検出された振動の一周期分の波形を表す。以下、この２セットのデータをそれぞれＸ、Ｙ第２基準振動データと呼ぶ。
【００３７】
測定モードでは、動的不釣り合いが不明なテストクランク軸がローラ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ及び１１ｄ上に載せられ、予め定められた回転速度Ｎ(rpm)で回転させられる。この結果、テストクランク軸は、その動的不釣り合いにより振動し、その結果、テーブル１５も振動する。
【００３８】
ＣＰＵ２０２は、圧電アクチュエータＶＬのＸ方向及びＹ方向の動作をそれぞれ制御するための第１及び第２の加振信号を生成する。生成された第１及び第２の加振信号は、それぞれ第１及び第２のＤ／Ａコンバータ２０６及び２０８を介して圧電アクチュエータＶＬに送られる。また、ＣＰＵ２０２は、圧電アクチュエータＶＲのＸ方向及びＹ方向の動作をそれぞれ制御するための第３及び第４の加振信号を生成する。生成された第３及び第４の加振信号は、それぞれ第３及び第４のＤ／Ａコンバータ２１０及び２１２を介して圧電アクチュエータＶＲに送られる。
【００３９】
第１、第２、第３及び第４の加振信号は、それぞれ、メモリ２０４に格納されているＸ、Ｙ第１基準振動データおよびＸ、Ｙ第２基準振動データに基づいて、テーブル１５に基準振動の逆の振動が生じるように生成され、センサＤからのパルス信号に同期して圧電アクチュエータＶＬ及びＶＲに送信される。つまり、基準振動が関数ｆ＝（θ）（ただし、θは振動の位相（又はクランク軸の回転角度））を表すとすると、第１、第２、第３及び第４の加振信号は、テーブル１５に関数ｆ＝−ｆ（θ）で表される振動が生成されるように圧電アクチュエータＶＬ及びＶＲを作動させる。
【００４０】
圧電アクチュエータＶＬ及びＶＲが上記のようにテーブル１５を加振している間に、振動ピックアップＶＤＬ及びＶＤＲはテーブル１５の振動を検出する。
【００４１】
もし、テストクランク軸が基準クランク軸と同じ動的不つり合いを有していると、テストクランク軸によって生じた振動は、圧電アクチュエータＶＬ及びＶＲによって生成された逆の振動によって打ち消される。このため、振動ピックアップＶＤＬ及びＶＤＲはテーブル１５から何らの振動も検出しない。
【００４２】
もし、テストクランク軸の動的不釣り合いが基準クランク軸のそれと異なる場合には、テストクランク軸によって生成された振動は、圧電アクチュエータＶＬ及びＶＲによって完全に打ち消されることはない。したがって、テーブル１５には、テストクランク軸と基準クランク軸との動的不釣り合いのずれに対応した振動が発生する。
【００４３】
振動ピックアップＶＤＲ及びＶＤＬは、基準クランク軸の動的不つり合いからのテストクランク軸の動的不つり合いのずれによりテーブル１５に生じた振動を検出し、検出した振動に対応したアナログ信号を生成する。生成されたアナログ信号は、次に、第１及び第２の増幅回路２１６及び２１８により増幅され、さらに第１及び第２のＡ／Ｄコンバータ２２０及び２２２によりデジタル信号に変換される。次に、ＣＰＵ２０２が、センサＤがテストクランク軸の回転に応じて生成する２つの連続するパルス信号の間の期間中にＡ／Ｄコンバータ２０２及び２２２から送られてきたデジタルデータをメモリ２０４に格納する。
【００４４】
以上により、基準クランク軸の動的不つり合いからのテストクランク軸の動的不釣り合いのずれを表すデータがメモリ２０４に格納される。得られたデータからは、テストクランク軸の動的不つり合いを基準クランク軸の動的不つり合いと一致させるために、テストクランク軸に加えるべき修正、すなわち、修正面のどの位置にどの程度の大きさの質量を付加又は除去すべきかを算出することができる。
【００４５】
以上、本発明の一実施形態に係るクランク軸バランス測定装置について説明をしたが、上記クランク軸バランス測定装置は、種々に変形することが可能である。例えば、圧電アクチュエータを用いてテーブルに加える振動は、テストクランク軸の各クランク軸の回転方向の位置（位相）を考慮して生成することとしてもよい。
【００４６】
上記は、例えば次のようにして実現することができる。はじめに、基準クランク軸の各クランクピンの位置にクランク軸の動的不つり合いを修正するための修正面を定義する。次に、各修正面において定義される基準クランク軸の動的不つり合いにより基準クランク軸に生じる振動（以下、「部分振動」という）を求め、さらに、各部分振動の一周期分の波形を表す複数の振動情報をメモリに格納する。一方、クランク軸バランス測定装置には、各クランクピン毎に一つのクランクピンセンサを取り付ける。各クランクピンセンサは、対応するクランクピンの位置を検出するようにクランク軸バランス測定装置に備えられる。次に、メモリ内の各振動情報から各部分振動を打ち消すための加振信号を生成する。さらに、各加振信号を対応するクランクピンセンサの出力信号に同期させて圧電アクチュエータに送る。この結果、圧電アクチュエータは、テストクランク軸の各クランクピンの回転方向の位置（位相）を考慮した振動をテーブルに加えることとなる。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、回転体の動的不つり合いを正確に測定でき、しかも、その測定の自動化が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態のクランク軸バランス測定装置の測定部の正面図である。
【図２】本発明の実施の形態のクランク軸バランス測定装置の測定部の側面図である。
【図３】本発明の実施の形態のクランク軸バランス測定装置の制御部のブロック図である。
【符号の説明】
１３ ベース
１４ ばね
１５ テーブル
１００ クランク軸
２００ 制御部
２０２ ＣＰＵ
２０６、２０８、２１０、２１２ Ｄ／Ａ変換器
２１６、２１８ Ａ／Ｄ変換器
Ｄ センサ
ＶＤＬ，ＶＤＲ 振動ピックアップ
ＶＤ，ＶＲ 圧電アクチュエータ
Claims (9)
- 回転体の回転を検出する回転センサと、
前記回転センサが検出した前記回転体の回転に同期して、前記回転体に残すべき所定の動的不つり合いに対応する振動を打ち消すように前記回転体を加振する加振手段と、
前記回転体の回転と前記加振手段の加振により前記回転体に生じた合成振動を検出する振動センサと
を有することを特徴とする回転体の回転バランス測定装置。 - 前記加振手段は、
前記所定の動的不つり合いを有する基準回転体の回転により生じた基準振動に関する基準振動情報を記憶したメモリ手段と、
前記基準振動情報に基づいて、加振信号を生成する加振信号生成手段と、
前記加振信号に基づいて前記基準振動を打ち消すように前記回転体を加振する加振器と、
を有することを特徴とする請求項１に記載の回転体の回転バランスの測定装置。 - 前記加振器が圧電アクチュエータである
ことを特徴とする請求項２に記載の回転体の回転バランス測定装置。 - 前記回転体は、ベース上にばねを介して振動可能に設置されたテーブル上に回転可能に取り付けられ、
前記加振器は前記テーブルと前記ベースの双方に当接して設置されている
ことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の回転体の回転バランス測定装置。 - 前記回転体がクランク軸である
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の回転体の回転バランス測定装置。 - 回転体の回転を検出し、
検出した前記回転体の回転に同期して、前記回転体に残すべき所定の動的不つり合いに対応する振動を打ち消すように前記回転体を加振し、
前記回転体の回転と前記加振により前記回転体に生じた合成振動を検出する
ことを特徴とする回転体の回転バランス測定方法。 - 前記回転体の加振は、
前記所定の動的不つり合いを有する基準回転体の回転により生じた基準振動に関する基準振動情報を記憶手段から読み出し、
読み出された前記基準振動情報に基づいて、加振信号を生成し、
前記加振信号に基づいて前記基準振動を打ち消すように前記回転体を加振することにより行われる
ことを特徴とする請求項６に記載の回転体の回転バランス測定方法。 - 前記基準回転体を加振せずに回転させ、
前記基準回転体の回転を検出し、
検出された前記回転体の回転に同期して、前記基準回転体の回転により生じた前記基準振動を検出し、
検出された前記基準振動に基づいて前記基準振動情報を生成し、
生成された前記基準振動情報を前記記憶手段に保存する
ことを特徴とする、請求項７に記載の回転体の回転バランス測定方法。 - 前記回転体がクランク軸であることを特徴とする、請求項６から請求項８のいずれかに記載の回転体の回転バランス測定方法。
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