JP5449068B2 - Rotor device with unbalance adjusted and method for adjusting unbalance of rotor - Google Patents
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Description
本発明は、回転体、特に送風機などのアンバランスを調整した回転体装置、及び、回転体のアンバランス調整方法に関する。 The present invention relates to a rotating body device that adjusts an unbalance of a rotating body, particularly a blower, and a method for adjusting the unbalance of the rotating body.
回転体にアンバランスがあると、回転体の回転時に振動が発生し、不快な振動や雑音が発生して快適性が損なわれる。回転体のアンバランスは、回転体の質量のばらつき、回転体の寸法のばらつき、モータのばらつき等により発生する。
一例として、ブロワと呼ばれるファンを備えた回転体を内蔵した空気調和装置を搭載する自動車について説明すると、回転体にアンバランスがある場合は、空気調和装置で発生した振動が車体に伝わり、ハンドル振動の原因となる。この振動が快適性要求を損ねるものとなっていた。そこで、ハンドル振動の発振源となる空気調和装置のファンアッセンブリの低振動化が求められていた。
When the rotating body is unbalanced, vibration is generated when the rotating body is rotated, and unpleasant vibration and noise are generated, thereby deteriorating comfort. The unbalance of the rotating body occurs due to variations in the mass of the rotating body, variations in the dimensions of the rotating body, variations in the motor, and the like.
As an example, an automobile equipped with an air conditioner incorporating a rotating body with a fan called a blower will be described. If the rotating body is unbalanced, the vibration generated by the air conditioner is transmitted to the vehicle body, and the steering wheel vibration Cause. This vibration has impaired comfort requirements. Therefore, it has been demanded to reduce the vibration of the fan assembly of the air conditioner that is an oscillation source of the handle vibration.
回転体のアンバランスを低減させるためには、回転体のどの方向にどれぐらいのアンバランスのモーメントがあるかをバランシングマシンと呼ばれる装置によって測定し、バランシングマシンで指示された位置に指示された錘を付加することによって、回転体のアンバランスを低減している。近年は、アンバランスを回転体の上面と下面のアンバランスを用いて2面調整によって修正することが行われてきている。 In order to reduce the unbalance of the rotating body, the unbalanced moment in the direction of the rotating body is measured by a device called a balancing machine, and the weight indicated at the position indicated by the balancing machine is measured. Is added to reduce the unbalance of the rotating body. In recent years, the unbalance has been corrected by two-plane adjustment using the unbalance between the upper surface and the lower surface of the rotating body.
図8は、このようなバランシングマシンの表示部の一例を示す図である。バランシングマシンには、測定すべき回転体を所定の回転数で回転させた時の、回転数を表示する回転数表示部、上面アンバランス状態を表示する上面アンバランス表示部、下面アンバランス状態を表示する下面アンバランス表示部、静アンバランス状態を表示する静アンバランス表示部、及び偶アンバランス状態を表示する偶アンバランス表示部があり、各表示部の脇にある錘取付角度表示部101と錘取付量表示部102に、錘の取付角度と量をそれぞれ表示する。同時に矢印等でベクトル表示される。
FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a display unit of such a balancing machine. The balancing machine includes a rotation speed display section for displaying the rotation speed when the rotating body to be measured is rotated at a predetermined rotation speed, an upper surface unbalance display section for displaying the upper surface unbalanced state, and a lower surface unbalanced state. There are a lower surface unbalance display unit for displaying, a static unbalance display unit for displaying a static unbalanced state, and an even unbalanced display unit for displaying even unbalanced state, and a weight mounting
そして、各表示部には、アンバランス状態が規格内かどうかを示す規格円103が描かれており、アンバランス状態が規格円103の中に納まっているときには、各表示部の脇にある適否表示部104にOKの表示が行われる。一方、アンバランス状態が各表示部の規格円103の外にあるときには、各表示部の脇にある適否表示部104にNGの表示を行う。回転体にアンバランスがある時には、ディスプレイの上面アンバランス表示部の脇の適否表示部と、下面アンバランス表示部の脇の適否表示部にそれぞれNGの表示が出るとともに、錘取付角度表示部101と錘取付量表示部102に表示される。これら表示の錘の取付角度と量のデータに従って、回転体の上面と下面に、それぞれ指示された錘を取り付けていた。
Each display unit is drawn with a
ところが、2面式バランシングマシン7は、アンバランス測定時のワーク回転数の影響が大きく、上面と下面のアンバランスの測定精度が悪かった。そこで、2面式バランシングマシンにおける動アンバランス測定の精度を向上させる方法が、特許文献1に記載されている。特許文献1の2面式バランシングマシンは、図9に示すように、2つのピックアップ116a、116bを有する2面式バランシングマシンマシン110である。
However, the two-
2面式バランシングマシン110の架台112上には治具113が設けられ、ワーク起動用安定化電源114が設置されている。架台112の主軸121は、2つの棒バネ115a、115bによって挟持されている。この主軸121の外周部には、その軸方向の2つの異なる位置に、2つのピックアップ116a、116bが設けられ、各々計測装置117に接続している。ワーク起動用安定化電源114には、検査対象である、例えばブロワファンとモータ等のワーク118を接続できるようになっている。ワーク118に近接してワーク回転センサ119が設けられ、計測装置117に出力している。この計測装置117からの情報は、モニタ120に出力される。モニタ120は、図8のような表示を含むディスプレーを有している。
A
この装置によるアンバランス測定は、ワーク起動用安定化電源114によりワーク118を回転させ、ワーク118のアンバランスに基づく架台112の振動をピックアップ116a、116bにより検出して、計測装置117でアンバランスへ変換する。
この装置によりワーク118の動アンバランスを測定すれば、ワークに試し重りを付けて予めワーク回転数変動による振動特性を記憶し、ワーク回転数毎に最適な補正値を設定し、この補正値に基づいて2つのピックアップ信号のそれぞれの補正を行うことができる。
In the unbalance measurement by this apparatus, the
If the dynamic unbalance of the
しかしながら、回転体のアンバランスの規格がますます厳しくなるに伴い、製品のアンバランスの規格を満たさないものの数が増え、規格を満たさないものは、アンバランスの調整により工数が増大したり、廃却により製品の歩留まりが悪化して製造コストが大幅に上昇するという問題点があった。このような問題に対応して、より精度を上げたアンバランス修正方法が、特許文献2に開示されている。これは、回転体の静バランス、偶バランスをバランシングマシンで検出し、求めた静バランス、偶バランスに、回転体を内蔵する装置固有の振動伝達定数α、βを乗算して、2つを加算したベクトルの絶対値(α・静バランス+β・偶バランス)により伝達振動量を求め、回転体のアンバランスを修正する方法である。
However, as the standards for unbalanced rotating bodies become more stringent, the number of products that do not meet the product unbalanced standards increases. However, there is a problem in that the yield of the product deteriorates due to the rejection and the manufacturing cost increases significantly. In response to such a problem,
この方法によれば、この伝達振動量の絶対値が一定量を超える場合に、伝達振動量を相殺する相殺伝達運動量を定め、相殺伝達運動量を発生できる錘を修正面1、修正面2、又は、修正面3において計算した位置に取り付けることで回転体のアンバランスを修正することができるものである。
しかしながら、この方法においても、回転体を内蔵する装置ごとに多数のサンプルの振動値を評価し、実験結果から統計的に振動伝達係数α、βを求めるため、修正式を確立するのに手間がかかるといった問題点が指摘されていた。また、装置の設計変更のたびに同様の手間が必要となる。特に、ファンに適用する場合、装置に取り付ける錘は重さが一定な規格のものを用いることが多いため、伝達振動量を相殺する相殺伝達運動量に正確に合わせることが難しい点が指摘されていた。
According to this method, when the absolute value of the transmission vibration amount exceeds a certain amount, the cancellation transmission momentum for canceling the transmission vibration amount is determined, and the weight capable of generating the cancellation transmission momentum is set as the
However, even in this method, the vibration values of a large number of samples are evaluated for each device incorporating a rotating body, and the vibration transfer coefficients α and β are statistically obtained from the experimental results. Problems such as this have been pointed out. Moreover, the same trouble is required every time the design of the apparatus is changed. In particular, when applied to a fan, it is often pointed out that it is difficult to accurately match the counterweight transmission momentum that cancels the transmission vibration amount because the weight attached to the device is often of a standard with a constant weight. .
本発明は、上記問題に鑑み、回転体、特に送風機などのアンバランスを調整した回転体装置、及び、回転体のアンバランス調整方法を提供するものである。 In view of the above problems, the present invention provides a rotating body device that adjusts the unbalance of a rotating body, particularly a blower, and a method for adjusting the unbalance of the rotating body.
上記課題を解決するために、請求項1の発明は、回転体と該回転体を回転させる回転駆動部からなる回転体装置であって、前記回転体の回転軸(2)は、前記回転駆動部に片持ち支持されて同軸に連結され、前記回転駆動部は、マウント支持部に防振用弾性体を介して固定された回転体装置において、前記回転体の回転軸上において、不釣合い遠心力による回転体装置の回動中心(15)から距離L1にある、前記回転軸に垂直な第1検査面における不釣合いベクトルをAとし、前記回転体の回転軸上において、前記回動中心(15)から距離L2にある、前記回転軸に垂直な第2検査面における不釣合いベクトルをBとし、前記不釣合いベクトルAと前記距離L1の積と、前記不釣合いベクトルBと前記距離L2の積との和として算出したベクトルを、合成ベクトルL1・A+L2・Bとしたときに、前記合成ベクトルL1・A+L2・Bの絶対値が、所定値GAより大きい場合に限って、前記回転体の回転軸上において前記回動中心(15)から任意の距離LAにある、前記回転軸に垂直な調整面において、前記合成ベクトル方向から180°方向の角度位置で前記回転体の回転軸から錘の取付半径Rの位置に、次の(1)式で算出される質量Mの錘を取り付けてアンバランスを調整した回転体装置である。
M=合成ベクトルであるL1・A+L2・Bの絶対値/(LA・R)…(1)
In order to solve the above-mentioned problem, the invention of
The absolute value of M = is a composite vector L1 · A + L2 · B / (L A · R) ... (1)
これにより、バランス量の修正式の確立手順を簡略化できることと、任意の位置に、特に、上面と下面の間に、計算式で求めたバランス調整用錘を設置することで、相殺するバランス量を正確に設定することができる。 This makes it possible to simplify the procedure for establishing the formula for correcting the balance, and to balance the balance by placing the balance adjustment weight obtained by the calculation formula at any position, especially between the upper and lower surfaces. Can be set accurately.
請求項2の発明は、回転体と該回転体を回転させる回転駆動部からなる回転体装置であって、前記回転体の回転軸(2)は、前記回転駆動部に片持ち支持されて同軸に連結され、前記回転駆動部は、マウント支持部に防振用弾性体を介して固定された回転体装置において、前記回転体の回転軸上において、不釣合い遠心力による回転体装置の回動中心(15)から距離L1にある、前記回転軸に垂直な第1検査面における不釣合いベクトルをAとし、前記回転体の回転軸上において、前記回動中心(15)から距離L2にある、前記回転軸に垂直な第2検査面における不釣合いベクトルをBとし、前記不釣合いベクトルAと前記距離L1の積と、前記不釣合いベクトルBと前記距離L2の積との和として算出したベクトルを、合成ベクトルL1・A+L2・Bとし、前記合成ベクトルL1・A+L2・Bの絶対値が、所定値GAより大きい場合に限って、前記回転体の回転軸上において前記回動中心(15)から距離LAにある、前記回転体の回転軸に垂直な調整面において、前記合成ベクトル方向から180°方向の角度位置で前記回転体の回転軸から錘の取付半径Rの位置に、単位質量mの錘をn個取り付けたとき、前記距離LAを、次の(2)式で算出される距離LAに定めることにより、アンバランスを調整した回転体装置である。
LA=合成ベクトルであるL1・A+L2・Bの絶対値/(n・m・R)…(2)
これにより、バランス量の修正式の確立手順を簡略化できることと、特に、上面と下面の間に、単位質量の錘を適当数使用して、計算式で求めた角度と高さに設置することで、相殺するバランス量を正確に設定することができる。調整面高さLAを、錘の質量m×個数nに対して適正な値に調整することで、相殺するバランス量を正確に設定することができる。錘の質量m×個数nは、整数倍に不連続的に変化する値であるので、アンバランスを調整する上で適切な値でない場合であっても、調整面高さLAが上記(2)式で求められる位置に、錘の質量m×個数nを取り付けることで、アンバランスを調整することができる。
The invention of
L A = combined vector L1 · A + L2 · B absolute value / (n · m · R) (2)
This makes it possible to simplify the procedure for establishing a formula for correcting the balance amount, and in particular, use an appropriate number of weights of unit mass between the upper and lower surfaces, and install them at the angle and height determined by the calculation formula. Thus, the balance amount to be offset can be set accurately. By adjusting the adjustment surface height L A to an appropriate value with respect to the mass m × number n of weights, the balance amount to be canceled can be set accurately. Since the mass m × the number n of the weights is a value that changes discontinuously to an integral multiple, even if the weight is not an appropriate value for adjusting the imbalance, the adjustment surface height L A is the above (2 The imbalance can be adjusted by attaching the mass m × number n of weights to the position determined by the formula.
請求項3の発明は、請求項1又は2の発明において、前記回転駆動部は、前記マウント支持部のマウント支持面における穴に嵌合した前記防振用弾性体を介して、前記マウント支持部に固定されており、前記マウント支持面上又は前記マウント支持面から所定値(ε)離れた、前記回転軸(2)上の位置に、前記回転体装置の回動中心(15)が存在することを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, the rotation driving unit is configured such that the mount support portion is interposed through the vibration-proof elastic body fitted in a hole in the mount support surface of the mount support portion. The rotation center (15) of the rotating body device exists at a position on the rotation shaft (2) on the mount support surface or at a predetermined value (ε) away from the mount support surface. It is characterized by that.
請求項4の発明は、請求項1から3のいずれか1項記載の発明において、前記回転体が、送風機のファンであることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to third aspects, the rotating body is a fan of a blower.
請求項5の発明は、回転体の回転軸(2)が回転駆動部に片持ち支持されて同軸に連結され、前記回転駆動部がマウント支持部に防振用弾性体を介して固定された回転体装置を、バランシングマシンに取り付けて、前記回転体の回転軸上において不釣合い遠心力による回転体装置の回動中心(15)から距離L1にある、前記回転軸に垂直な第1検査面における不釣合いベクトルAと、前記回動中心(15)から距離L2にある、前記回転軸に垂直な第2検査面における不釣合いベクトルBを計測するステップと、前記不釣合いベクトルAと前記距離L1の積と、前記不釣合いベクトルBと前記距離L2の積との和を算出して合成ベクトルL1・A+L2・Bを算出するステップと、前記合成ベクトルL1・A+L2・Bの絶対値が、所定値GAより大きい場合に限って、前記回転体の回転軸上において前記回動中心(15)から任意の距離LAにある、前記回転軸に垂直な調整面において、前記合成ベクトル方向から180°方向の角度位置で前記回転体の回転軸から錘の取付半径Rの位置に、次の(1)式で算出される質量Mの錘を取り付けてアンバランスを調整するステップを具備する回転体のアンバランス調整方法である。
M=合成ベクトルであるL1・A+L2・Bの絶対値/(LA・R)・・・(1)
これにより、請求項1の発明と同様な作用効果がある。
According to a fifth aspect of the present invention, the rotating shaft (2) of the rotating body is cantilevered and connected coaxially to the rotation drive unit, and the rotation drive unit is fixed to the mount support unit via an anti-vibration elastic body. A rotating body device is attached to a balancing machine, and a first inspection surface perpendicular to the rotating shaft is located at a distance L1 from the rotation center (15) of the rotating device due to unbalanced centrifugal force on the rotating shaft of the rotating body. Measuring the unbalance vector A and the unbalance vector B on the second inspection plane perpendicular to the rotation axis at a distance L2 from the rotation center (15), and the unbalance vector A and the distance L1. And the sum of the product of the unbalanced vector B and the distance L2 to calculate a combined vector L1, A + L2, B, and the absolute value of the combined vector L1, A + L2, B is a predetermined value Only if A is greater than the from the pivot center (15) to an arbitrary distance L A on the rotational axis of the rotating body in the vertical adjustment plane to the rotating shaft, 180 ° direction from said composite vector direction The rotating body has a step of adjusting the unbalance by attaching a weight of mass M calculated by the following equation (1) from the rotational axis of the rotating body to the position of the mounting radius R of the weight at the angular position of This is a balance adjustment method.
The absolute value of M = is a composite vector L1 · A + L2 · B / (L A · R) ··· (1)
Thereby, there exists an effect similar to invention of
請求項6の発明は、回転体の回転軸(2)が回転駆動部に片持ち支持されて同軸に連結され、前記回転駆動部がマウント支持部に防振用弾性体を介して固定された回転体装置を、バランシングマシンに取り付けて、前記回転体の回転軸上において不釣合い遠心力による回転体装置の回動中心(15)から距離L1にある、前記回転軸に垂直な第1検査面における不釣合いベクトルAと、前記回動中心(15)から距離L2にある、前記回転軸に垂直な第2検査面における不釣合いベクトルBを計測する計測ステップと、前記不釣合いベクトルAと前記距離L1の積と、前記不釣合いベクトルBと前記距離L2の積との和を算出して合成ベクトルL1・A+L2・Bを算出するステップと、前記合成ベクトルL1・A+L2・Bの絶対値が、所定値GAより大きい場合に限って、前記回転体の回転軸上において前記回動中心(15)から任意の距離LA、及び、前記回転体の回転軸からの錘の取付半径Rを定めて、単位質量mのn倍の値が、合成ベクトルであるL1・A+L2・Bの絶対値/(LA・R)に最も近くなるように個数n個を選定するステップと、前記計測ステップにより計測された不釣合いベクトルA、Bに基づいて、次の(2)式で算出される前記回動中心(15)から距離LA’にある、前記回転軸に垂直な調整面において、前記合成ベクトル方向から180°方向の角度位置で前記錘の取付半径Rの位置に、単位質量mの錘を前記個数n個取り付けるステップを具備する回転体のアンバランス調整方法である。
LA’=合成ベクトルであるL1・A+L2・Bの絶対値/(n・m・R)…(2)
これにより、請求項2の発明と同様な作用効果がある。
According to a sixth aspect of the present invention, the rotating shaft (2) of the rotating body is cantilevered and connected coaxially to the rotation driving unit, and the rotation driving unit is fixed to the mount supporting unit via an anti-vibration elastic body. A rotating body device is attached to a balancing machine, and a first inspection surface perpendicular to the rotating shaft is located at a distance L1 from the rotation center (15) of the rotating device due to unbalanced centrifugal force on the rotating shaft of the rotating body. A measurement step of measuring an unbalance vector A in FIG. 2, a unbalance vector B in a second inspection plane perpendicular to the rotation axis, which is at a distance L2 from the rotation center (15), and the unbalance vector A and the distance A step of calculating a sum of a product of L1 and a product of the unbalanced vector B and the distance L2 to calculate a composite vector L1 · A + L2 · B, and an absolute value of the composite vector L1 · A + L2 · B Only if greater than the value G A, the distance from the rotation center on the rotation axis of the rotating body (15) of any L A, and defines a mounting radius R of the weight from the axis of rotation of said rotary member measurement, n times the value of the unit mass m comprises the steps of selecting a number of n to the nearest absolute value / (L a · R) of a composite vector L1 · a + L2 · B, by the measurement step On the adjustment plane perpendicular to the rotation axis, which is at a distance L A ′ from the rotation center (15) calculated by the following equation (2) based on the unbalanced vectors A and B, the composite vector A rotating body imbalance adjusting method comprising the step of attaching the number n of weights of unit mass m to the position of the weight attachment radius R at an angular position of 180 ° direction from the direction.
L A ′ = the absolute value of L1 · A + L2 · B as a composite vector / (n · m · R) (2)
Thus, the same effect as that attained by the 2nd aspect can be attained.
請求項7の発明は、請求項5、又は、6の発明において、前記回転体が、送風機のファンであることを特徴とする。 A seventh aspect of the invention is characterized in that, in the fifth or sixth aspect of the invention, the rotating body is a fan of a blower.
なお、上記に付した符号は、後述する実施形態に記載の具体的実施態様との対応関係を示す一例である。 In addition, the code | symbol attached | subjected above is an example which shows a corresponding relationship with the specific embodiment as described in embodiment mentioned later.
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態を説明する。各実施態様について、同一構成の部分には、同一の符号を付してその説明を省略する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. About each embodiment, the same code | symbol is attached | subjected to the part of the same structure, and the description is abbreviate | omitted.
本発明の一実施形態において、HVACなどの空気調和装置の送風機(ファンアッセンブリ、ファンASSYとも言う)を例示して説明するが、本発明の回転体はこれに限定されるものではない。
図1は、本発明の一実施形態の説明図である。図2は、本発明の一実施形態において、アンバランスを調整する説明図である。
図1において、1は、送風機のファンである。ファン1は、シャフト2にD穴で固定されており、シャフト2は、本発明の回転体の回転軸を構成する。シャフト2は、駆動用モータを貫通して延びており、下部含浸軸受8、上部含浸軸受9で回転自在に支持されている。6は、アウターロータであって、シャフト2に固定されるとともに、マグネット7を有している。3は、センターピースであり、コイル5が設置されて、ステータを構成する。マグネット7を有するアウターロータ6とコイル5は、ファン1の駆動用モータ(回転駆動部の一部)を構成し、このモータはいわゆるアウターロータ型電動モータである。ファン1の駆動用モータとしては、これに限らずその他のタイプの電動モータを適用しても良い。
In an embodiment of the present invention, a blower (also referred to as a fan assembly or a fan assembly) of an air conditioner such as HVAC will be described as an example. However, the rotating body of the present invention is not limited to this.
FIG. 1 is an explanatory diagram of an embodiment of the present invention. FIG. 2 is an explanatory diagram for adjusting the imbalance in one embodiment of the present invention.
In FIG. 1, 1 is a fan of a blower. The
センターピース3の下部は、ゴムマウント4と止めネジ10からなる固定手段でケース13に固定されている。ケース13には、駆動用モータを支持するために、凹部が構成されており、この部分にマウント支持面が設けられている。回転駆動部には、駆動用モータ、センターピース3、下部含浸軸受8、及び、上部含浸軸受9が含まれる。図1においては、1セットのゴムマウント4と止めネジ10しか図示されていないが、等角度に他の2セットが配置されている。固定手段は、3セットに限らず、適宜数であっても良い。ここでは、ゴムマウント4と止めネジ10が用いられているが、これに限らずその他の固定手段であっても良いが、ファン1と駆動用モータ全体が、ケース13に弾性部を介して支持されていることが望ましい。この場合には、ファン1と駆動用モータ全体が、回動中心15を中心にして、揺動できる構成となる。
The lower part of the
回転駆動部は、マウント支持部のマウント支持面における穴に嵌合した防振用弾性体(ゴムマウント4)を介して、マウント支持部に固定しており、マウント支持面上又はマウント支持面から所定値εだけ離れた、回転軸2(シャフト2)上の位置に、回転体装置の回動中心15が存在するようにすると良い。回動中心15の位置は、実験的に決定することができる。所定値εは、マウント支持面から、図1における上方、又は、下方に設定されることがある。特に、下方に設定すると、正確な回動中心を表すことが多い。このときの所定値εは、実験的に求めればよい。
The rotation drive unit is fixed to the mount support unit via an anti-vibration elastic body (rubber mount 4) fitted in a hole in the mount support surface of the mount support unit, and is mounted on the mount support surface or from the mount support surface. It is preferable that the
本発明の一実施形態の空気調和装置の送風機の作動は、次のようなものである。
外部電源より通電されたコイル5に磁束変化が生じ、アウターロータ6に固定されたマグネット7を引き寄せる力が発生する。アウターロータ6は、シャフト2に固定されており、シャフト2は、センターピース3に含浸軸受8、含浸軸受9を介して支持されているため、マグネット7を引き寄せる力を受けてシャフト2の中心軸周りに回転運動する。また、ファン1も同様にシャフト2に固定されており、シャフト2、アウターロータ3と一体に回転運動するため、ファン1の翼部が空気に運動量を与え、ファン1の外周部より風を送り出す。
The operation of the blower of the air conditioner according to the embodiment of the present invention is as follows.
A change in magnetic flux occurs in the
センターピース3は、ケース13にゴムマウント4を介してプレート12と止めネジ10により固定される。回転駆動部は、マウント支持部のマウント支持面における穴に嵌合した防振用弾性体(ゴムマウント4)を介して、マウント支持部に固定されている(ゴムマウント4は、マウント支持面に設置する場合、必ずしも穴に外周を嵌め込んで挿入する必要は無くその他周知の手段で係止しても良い。ゴムマウント4は、弾性体、又は、粘弾性体で形成されていて、センターピース3からケース13に伝わる振動を減衰する。微小な磁石が埋め込まれた回転検出部11はシャフト2と一体に回転し、電子回路14上の素子に1回転あたりに所定の信号を発生させることで、電子回路14に回転同期信号を送り、ファンの回転数を制御する。16は、放熱部である。
The
次に、本発明の一実施形態のアンバランス調整の原理について、説明する。
図3は、図1におけるアンバランスの状態を説明する模式図である。図4は、アンバランスベクトルの合成を説明する説明図である。
アンバランス(不釣合い)とは、大きさと方向を持つベクトル量である(機械工学便覧、基礎編α2「機械力学」α2−155頁、第17章回転機械の力学、釣合せ等参照)。
ファン1、シャフト2、アウターロータ3からなる回転体は、質量、形状のバラツキにより固有のアンバランス量を持つ。
Next, the principle of unbalance adjustment according to an embodiment of the present invention will be described.
FIG. 3 is a schematic diagram for explaining an unbalanced state in FIG. FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining synthesis of unbalance vectors.
An unbalance (unbalance) is a vector quantity having a size and a direction (see Mechanical Engineering Handbook, Basics α2 “Mechanical Mechanics”, pages α2-155, Chapter 17, Dynamics of Rotating Machinery, Balance, etc.).
The rotating body including the
このアンバランスは、重心にかかる静アンバランスと、重心周りのモーメント成分である偶アンバランスから成り立ち、ファンの任意の2断面(断面とは回転軸に垂直な平面)に発生する不釣合いベクトルA(回転軸2に垂直な第1検査面におけるアンバランス)と不釣合いベクトルB(回転軸2に垂直な第2検査面におけるアンバランス)の2つのベクトル量で表現できる(図3参照)。 This unbalance is composed of a static unbalance applied to the center of gravity and an even unbalance that is a moment component around the center of gravity, and an unbalance vector A generated in any two sections of the fan (the section is a plane perpendicular to the rotation axis). It can be expressed by two vector quantities (unbalance in the first inspection plane perpendicular to the rotation axis 2) and unbalance vector B (unbalance in the second inspection plane perpendicular to the rotation axis 2) (see FIG. 3).
ファン1、シャフト2、アウターロータ3からなる回転体は、センターピース3を介して粘弾性体であるゴムマウント4により支えられており、剛性の低いゴムマウント4がアンバランス量で発生する遠心力により変形するため、ゴムマウント4の支持面(マウント支持面)とシャフト2の軸が交わる点(回転中心15)を中心として、シャフト2は傾く。そのため、シャフト2の傾きは、回転中心15の周りのモーメント成分(ファン断面と回転中心の距離L×アンバランス質量×角速度の二乗)に比例すると考える。このモーメント成分は、不釣合いベクトルA(第1検査面におけるアンバランス)と不釣合いベクトルB(第2検査面におけるアンバランス)を用いて、以下の式で表現することができる。
A rotating body including the
Mo=(L1・A+L2・B)ω2…(3) Mo = (L1 · A + L2 · B) ω 2 (3)
回転体重心の振幅はシャフト2の傾き角の振れ幅に比例し、(3)式のモーメント成分Moと比例すると考えられる。このように、回転体にかかる遠心力は(3)式のモーメント成分Moに比例すると考えられるので、遠心力を最小にするには(3)式における合成ベクトル(L1・A+L2・B)が最小になれば良いことがわかる。このため、バランシングマシンで、第1検査面における不釣合いベクトルAと、第2検査面における不釣合いベクトルBを検出し、合成ベクトル(L1・A+L2・B)を打ち消す方向のマイナスベクトル量−(L1・A+L2・B)を、ファンにおける回転軸2に垂直な調整面に錘を取り付ければ、アンバランスを調整することができるのである。
It is considered that the amplitude of the center of gravity of the rotating body is proportional to the amplitude of the tilt angle of the
このようにして、シャフト2の傾き角の振れとゴムマウント垂直方向に発生する荷重変動を無くすことができ、振動の伝播を低減することができる。更に、この方法ではファンの幾何学的な形状から一意に錘のバランス量を決定できるため、アンバランス調整式の確立が簡便にできる。
In this way, fluctuations in the tilt angle of the
すなわち、回転体の回転軸上において、不釣合い遠心力による回転体装置の回動中心15から距離L1にある、第1検査面における不釣合いベクトルをAとし、回動中心15から距離L2にある第2検査面における不釣合いベクトルをBとし、不釣合いベクトルAと距離L1の積と、不釣合いベクトルBと距離L2の積との和として算出したベクトルを、合成ベクトルL1・A+L2・Bとしたときに、合成ベクトルL1・A+L2・Bの絶対値が、後述する所定値GAより大きい場合に限って、回転体の回転軸上において回動中心15から任意の距離LAにある、回転軸に垂直な調整面において、合成ベクトル方向から180°方向の角度位置で回転体の回転軸から取付半径Rの位置に、次の(1)式で算出される質量Mの錘を取り付けた回転体装置は、アンバランスが調整されたものとなっている。
M=合成ベクトルであるL1・A+L2・Bの絶対値/(LA・R)…(1)
That is, on the rotation axis of the rotating body, the unbalance vector at the first inspection surface, which is at a distance L1 from the
The absolute value of M = is a composite vector L1 · A + L2 · B / (L A · R) ... (1)
合成ベクトルL1・A+L2・Bの絶対値が、所定値GAより大きい場合に限った点は、不釣合いベクトルが許容範囲以内である場合には、錘による不釣合い修正が不要であるためである。許容範囲の閾値としての所定値GAは、製品の仕様に応じて経験的に定めればよい。 The absolute value of the composite vector L1 · A + L2 · B is the point only if larger than the predetermined value G A, when unbalance vector is within the allowable range, because unbalance correction by weight is unnecessary . Predetermined value G A as a threshold tolerance may be determined empirically according to the specifications of the product.
アンバランス調整用の錘に、例えば、図5のような翼に挟みこむクリップ状のものを用いるが、その形状、質量は一定規格であり、多数準備したものから選択し、合成ベクトル(L1・A+L2・B)を打ち消す方向に取り付ける。このとき、ファンにおける回転軸2に垂直な任意の断面上(調整面)で相殺する錘の量を設定しようとした場合、錘の質量mは規格値であり、必要な錘の質量は個数の多寡にしか調整できないため、本来アンバランス調整のために必要な錘の質量に対して誤差が生じてしまう。このような場合における別の実施形態の概要は、次のようなものである。
For example, a clip-shaped clip sandwiched between wings as shown in FIG. 5 is used as the unbalance adjustment weight, but the shape and mass are constant, and a large number of prepared weights are selected and combined vectors (L1 · Install in the direction to cancel A + L2 · B). At this time, when trying to set the weight amount to be offset on an arbitrary cross section (adjustment surface) perpendicular to the
すなわち、不釣合い遠心力による回転体装置の回動中心15から距離L1にある第1検査面における不釣合いベクトルをAとし、回動中心15から距離L2にある、前記回転軸に垂直な第2検査面における不釣合いベクトルをBとし、不釣合いベクトルAと距離L1の積と、不釣合いベクトルBと距離L2の積との和として算出したベクトルを、合成ベクトルL1・A+L2・Bとし、合成ベクトルL1・A+L2・Bの絶対値が、所定値GAより大きい場合に限って、回転体の回転軸上において回動中心15から距離LAにある回転軸に垂直な調整面において、合成ベクトル方向から180°方向の角度位置で回転軸から取付半径Rの位置に、単位質量mの錘をn個取り付けたとき、距離LAを、次の(2)式で算出される距離LAに定めることにより、回転体装置においてアンバランスを調整することができる。
LA=合成ベクトルであるL1・A+L2・Bの絶対値/(n・m・R)…(2)
That is, the unbalance vector at the first inspection surface at a distance L1 from the
L A = combined vector L1 · A + L2 · B absolute value / (n · m · R) (2)
このように、調整面高さLAを、錘の質量m×個数nに対して適正な値に調整することで、相殺するバランス量を正確に設定することができる。錘の質量m×個数nは、整数倍に不連続的に変化する値であるので、アンバランスを調整する上で適切な値でない場合であっても、調整面高さLAが上記(2)式で求められる位置に、錘の質量m×個数nを取り付けることで、アンバランスを調整することができるのである。 Thus, the balance amount to be offset can be accurately set by adjusting the adjustment surface height L A to an appropriate value for the mass m × number n of weights. Since the mass m × the number n of the weights is a value that changes discontinuously to an integral multiple, even if the weight is not an appropriate value for adjusting the imbalance, the adjustment surface height L A is the above (2 The imbalance can be adjusted by attaching the mass m × the number n of weights to the position determined by the equation (1).
以上説明したように、これらの実施形態によれば、上面バランスによるゴムマウント支持面中心周りのモーメントと、下面バランスによるゴムマウント支持面中心周りのモーメントの合成ベクトルをもとに相殺するバランス量を算出して、取り付ける錘の重さと位置を決定することができる。これにより、バランス量の修正式の確立手順を簡略化できることと、上面と下面の間にバランス調整用錘を計算式で求めた角度と高さに設置することで、相殺するバランス量を正確に設定することができる。 As described above, according to these embodiments, the balance amount that cancels based on the combined vector of the moment around the center of the rubber mount support surface due to the upper surface balance and the moment around the center of the rubber mount support surface due to the lower surface balance is obtained. By calculating, the weight and position of the weight to be attached can be determined. This makes it possible to simplify the procedure for establishing the formula for correcting the balance amount, and by installing the balance adjustment weight between the upper and lower surfaces at the angle and height determined by the calculation formula, the balance amount to be offset can be accurately determined. Can be set.
次に、フローチャートを用いて、本発明の別の一実施形態を説明する。図6、図7は、それぞれ、本発明の別の一実施形態を示すフローチャートである。
図6の本発明の別の一実施形態から、説明する。まず、ステップS101において、バランシングマシンで計測する第1検査面の高さL1、第2検査面高さL2を、ファン形状、錘の取付に適切な位置等を考慮して設定する。ステップS102において、回動中心15から任意の距離LAにある回転軸に垂直な調整面を決定する。通常、L1<LA<L2に設定すると良い。LAの一例としては、(L1+L2)/2とする。
Next, another embodiment of the present invention will be described using a flowchart. 6 and 7 are flowcharts showing another embodiment of the present invention, respectively.
A description will be given of another embodiment of the present invention shown in FIG. First, in step S101, the height L1 of the first inspection surface and the second inspection surface height L2 measured by the balancing machine are set in consideration of the fan shape, the position suitable for attaching the weight, and the like. In step S102, an adjustment plane perpendicular to the rotation axis at an arbitrary distance L A from the
ステップS103において、ファンアッセンブリをバランシングマシンに取り付けて、ステップS104において、図8のように、不釣合いベクトルA、Bを計測する。ステップS105において、合成ベクトルL1・A+L2・Bの絶対値が、所定値GAより大きいか否かを判別して、NOならば、不釣合いを修正する必要が無いので、ステップ108に行き、ENDとなる。YESならば、ステップS106において、上記(1)式で算出される錘Mを選定する。ステップS107で、ステップ102で選定した距離LAにある回転軸に垂直な調整面において、前記合成ベクトル方向から180°方向の角度位置で前記回転体の回転軸から取付半径Rの位置に、質量Mの錘を取り付けて、ステップ108に行き、ENDとなる。
In step S103, the fan assembly is attached to the balancing machine, and in step S104, unbalance vectors A and B are measured as shown in FIG. In step S105, the absolute value of the composite vector L1 · A + L2 · B is, to determine whether or not larger than the predetermined value G A, if NO, it is not necessary to correct the imbalance, the procedure proceeds to step 108, END It becomes. If YES, in step S106, the weight M calculated by the above equation (1) is selected. In step S107, on the adjustment plane perpendicular to the rotation axis at the distance L A selected in
図7の本発明の別の一実施形態を説明する。ステップ201から205までは、図6のステップ101から105と同じである。
図6と同様に、ステップS205において、合成ベクトルL1・A+L2・Bの絶対値が、所定値GAより大きいか否かを判別して、NOならば、不釣合いを修正する必要が無いので、ステップ108に行き、ENDとなる。
YESならば、ステップS206において、回転体の回転軸上において回動中心15から任意の距離LA、及び、回転軸からの錘の取付半径Rを定めて、単位質量mのn倍の値が、合成ベクトルであるL1・A+L2・Bの絶対値/(LA・R)に最も近くなるように個数n個を選定し、ステップ207で個数n個を決定する。ステップ208で、上記(2)式により、LA’=合成ベクトルであるL1・A+L2・Bの絶対値/(n・m・R)を算出する。ステップS209で、ステップ208で選定した距離LA’にある回転軸に垂直な調整面において、合成ベクトル方向から180°方向の角度位置で前記回転体の回転軸から前記錘の取付半径Rの位置に、単位質量mの錘を前記個数n個取り付け、ステップ210に行き、ENDとなる。
Another embodiment of the present invention in FIG. 7 will be described. Steps 201 to 205 are the same as
Similar to FIG. 6, in step S205, the absolute value of the composite vector L1 · A + L2 · B is, to determine whether or not larger than the predetermined value G A, if NO, it is not necessary to correct the imbalance, Go to step 108 and become END.
If YES, in step S206, an arbitrary distance L A from the
本発明は、例示を目的として選択された特定の実施態様を参照して記述されているが、当業者にとっては本発明の基礎概念とその開示範囲から逸脱せずに、数多くのモディフィケーションが為しうることが明らかであろう。 Although the present invention has been described with reference to particular embodiments selected for purposes of illustration, many modifications will occur to those skilled in the art without departing from the basic concept of the invention and its scope of disclosure. It will be clear that it can be done.
1 ファン
1a 錘の取付箇所
2 シャフト
3 センターピース
4 ゴムマウント
5 コイル
6 アウターロータ
7 マグネット
8 下部含浸軸受
9 上部含浸軸受
10 止めネジ
11 回転検出部
12 プレート
13 ケース
14 電子回路
15 回転中心
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記回転体の回転軸(2)は、前記回転駆動部に片持ち支持されて同軸に連結され、
前記回転駆動部は、マウント支持部に防振用弾性体を介して固定された回転体装置において、
前記回転体の回転軸上において、不釣合い遠心力による回転体装置の回動中心(15)から距離L1にある、前記回転軸に垂直な第1検査面における不釣合いベクトルをAとし、
前記回転体の回転軸上において、前記回動中心(15)から距離L2にある、前記回転軸に垂直な第2検査面における不釣合いベクトルをBとし、
前記不釣合いベクトルAと前記距離L1の積と、前記不釣合いベクトルBと前記距離L2の積との和として算出したベクトルを、合成ベクトルL1・A+L2・Bとしたときに、
前記合成ベクトルL1・A+L2・Bの絶対値が、所定値GAより大きい場合に限って、前記回転体の回転軸上において前記回動中心(15)から任意の距離LAにある、前記回転軸に垂直な調整面において、前記合成ベクトル方向から180°方向の角度位置で前記回転体の回転軸から錘の取付半径Rの位置に、次の(1)式で算出される質量Mの錘を取り付けてアンバランスを調整した回転体装置。
M=合成ベクトルであるL1・A+L2・Bの絶対値/(LA・R)…(1) A rotator apparatus comprising a rotator and a rotation drive unit for rotating the rotator,
The rotating shaft (2) of the rotating body is cantilevered and connected coaxially to the rotation driving unit,
In the rotating body device, the rotation driving unit is fixed to the mount supporting unit via an elastic body for vibration isolation.
On the rotation axis of the rotating body, A is the unbalance vector on the first inspection plane perpendicular to the rotating shaft, which is at a distance L1 from the rotation center (15) of the rotating body device due to unbalanced centrifugal force,
On the rotation axis of the rotating body, B is an unbalanced vector in a second inspection plane perpendicular to the rotation axis and at a distance L2 from the rotation center (15),
When the vector calculated as the sum of the product of the unbalanced vector A and the distance L1 and the product of the unbalanced vector B and the distance L2 is a combined vector L1 · A + L2 · B,
Absolute value of the composite vector L1 · A + L2 · B is, only if larger than the predetermined value G A, there from said pivot center (15) on the rotation axis of the rotating body to an arbitrary distance L A, the rotary On the adjustment plane perpendicular to the axis, the weight of mass M calculated by the following equation (1) at the angular position of 180 ° direction from the combined vector direction and at the position of the mounting radius R of the weight from the rotation axis of the rotating body Rotating body device with unbalance adjusted.
The absolute value of M = is a composite vector L1 · A + L2 · B / (L A · R) ... (1)
前記回転体の回転軸(2)は、前記回転駆動部に片持ち支持されて同軸に連結され、
前記回転駆動部は、マウント支持部に防振用弾性体を介して固定された回転体装置において、
前記回転体の回転軸上において、不釣合い遠心力による回転体装置の回動中心(15)から距離L1にある、前記回転軸に垂直な第1検査面における不釣合いベクトルをAとし、
前記回転体の回転軸上において、前記回動中心(15)から距離L2にある、前記回転軸に垂直な第2検査面における不釣合いベクトルをBとし、
前記不釣合いベクトルAと前記距離L1の積と、前記不釣合いベクトルBと前記距離L2の積との和として算出したベクトルを、合成ベクトルL1・A+L2・Bとし、
前記合成ベクトルL1・A+L2・Bの絶対値が、所定値GAより大きい場合に限って、前記回転体の回転軸上において前記回動中心(15)から距離LAにある、前記回転体の回転軸に垂直な調整面において、前記合成ベクトル方向から180°方向の角度位置で前記回転体の回転軸から錘の取付半径Rの位置に、単位質量mの錘をn個取り付けたとき、
前記距離LAを、次の(2)式で算出される距離LAに定めることにより、アンバランスを調整した回転体装置。
LA=合成ベクトルであるL1・A+L2・Bの絶対値/(n・m・R)…(2) A rotator apparatus comprising a rotator and a rotation drive unit for rotating the rotator,
The rotating shaft (2) of the rotating body is cantilevered and connected coaxially to the rotation driving unit,
In the rotating body device, the rotation driving unit is fixed to the mount supporting unit via an elastic body for vibration isolation.
On the rotation axis of the rotating body, A is the unbalance vector on the first inspection plane perpendicular to the rotating shaft, which is at a distance L1 from the rotation center (15) of the rotating body device due to unbalanced centrifugal force,
On the rotation axis of the rotating body, B is an unbalanced vector in a second inspection plane perpendicular to the rotation axis and at a distance L2 from the rotation center (15),
A vector calculated as the sum of the product of the unbalance vector A and the distance L1 and the product of the unbalance vector B and the distance L2 is a combined vector L1 · A + L2 · B.
Only when the absolute value of the combined vector L1 · A + L2 · B is larger than a predetermined value G A , the rotational value of the rotating body on the rotating shaft of the rotating body is at a distance L A from the rotation center (15). When n weights of unit mass m are attached at the position of the attachment radius R of the weight from the rotation axis of the rotating body at an angular position of 180 ° direction from the combined vector direction on the adjustment plane perpendicular to the rotation axis,
A rotating body apparatus in which the unbalance is adjusted by setting the distance L A to the distance L A calculated by the following equation (2).
L A = combined vector L1 · A + L2 · B absolute value / (n · m · R) (2)
前記不釣合いベクトルAと前記距離L1の積と、前記不釣合いベクトルBと前記距離L2の積との和を算出して合成ベクトルL1・A+L2・Bを算出するステップと、
前記合成ベクトルL1・A+L2・Bの絶対値が、所定値GAより大きい場合に限って、前記回転体の回転軸上において前記回動中心(15)から任意の距離LAにある、前記回転軸に垂直な調整面において、前記合成ベクトル方向から180°方向の角度位置で前記回転体の回転軸から錘の取付半径Rの位置に、次の(1)式で算出される質量Mの錘を取り付けてアンバランスを調整するステップを具備する回転体のアンバランス調整方法。
M=合成ベクトルであるL1・A+L2・Bの絶対値/(LA・R)・・・(1) A rotating body device in which a rotating shaft (2) of a rotating body is cantilevered and connected coaxially to a rotation drive unit, and the rotation drive unit is fixed to a mount support unit via an anti-vibration elastic body. An unbalance vector A on the first inspection plane perpendicular to the rotation axis, which is at a distance L1 from the rotation center (15) of the rotation body device due to unbalanced centrifugal force on the rotation axis of the rotation body, Measuring an unbalance vector B on a second inspection plane perpendicular to the rotation axis, which is at a distance L2 from the rotation center (15);
Calculating the sum of the product of the unbalanced vector A and the distance L1 and the product of the unbalanced vector B and the distance L2 to calculate a combined vector L1 · A + L2 · B;
Absolute value of the composite vector L1 · A + L2 · B is, only if larger than the predetermined value G A, there from said pivot center (15) on the rotation axis of the rotating body to an arbitrary distance L A, the rotary On the adjustment plane perpendicular to the axis, the weight of mass M calculated by the following equation (1) at the angular position of 180 ° direction from the combined vector direction and at the position of the mounting radius R of the weight from the rotation axis of the rotating body A method for adjusting the unbalance of a rotating body, comprising the step of adjusting the unbalance by attaching a screw.
The absolute value of M = is a composite vector L1 · A + L2 · B / (L A · R) ··· (1)
前記不釣合いベクトルAと前記距離L1の積と、前記不釣合いベクトルBと前記距離L2の積との和を算出して合成ベクトルL1・A+L2・Bを算出するステップと、
前記合成ベクトルL1・A+L2・Bの絶対値が、所定値GAより大きい場合に限って、前記回転体の回転軸上において前記回動中心(15)から任意の距離LA、及び、前記回転体の回転軸からの錘の取付半径Rを定めて、単位質量mのn倍の値が、合成ベクトルであるL1・A+L2・Bの絶対値/(LA・R)に最も近くなるように個数n個を選定するステップと、
前記計測ステップにより計測された不釣合いベクトルA、Bに基づいて、次の(2)式で算出される前記回動中心(15)から距離LA’にある、前記回転軸に垂直な調整面において、前記合成ベクトル方向から180°方向の角度位置で前記錘の取付半径Rの位置に、単位質量mの錘を前記個数n個取り付けるステップを具備する回転体のアンバランス調整方法。
LA’=合成ベクトルであるL1・A+L2・Bの絶対値/(n・m・R)…(2) A rotating body device in which a rotating shaft (2) of a rotating body is cantilevered and connected coaxially to a rotation drive unit, and the rotation drive unit is fixed to a mount support unit via an anti-vibration elastic body. An unbalance vector A on the first inspection plane perpendicular to the rotation axis, which is at a distance L1 from the rotation center (15) of the rotation body device due to unbalanced centrifugal force on the rotation axis of the rotation body, A measurement step of measuring an unbalance vector B on a second inspection plane perpendicular to the rotation axis, which is at a distance L2 from the rotation center (15);
Calculating the sum of the product of the unbalanced vector A and the distance L1 and the product of the unbalanced vector B and the distance L2 to calculate a combined vector L1 · A + L2 · B;
Only when the absolute value of the combined vector L1 · A + L2 · B is larger than a predetermined value G A , an arbitrary distance L A from the rotation center (15) on the rotation axis of the rotating body, and the rotation defining a mounting radius R of the weight of the body axis of rotation, as n times the value of the unit mass m is closest to the absolute value / (L a · R) of a composite vector L1 · a + L2 · B Selecting n pieces; and
Based on the unbalance vectors A and B measured in the measurement step, the adjustment surface perpendicular to the rotation axis is at a distance L A ′ from the rotation center (15) calculated by the following equation (2). The method of adjusting an unbalance of a rotating body comprising the step of attaching the number n of weights of unit mass m to the position of the weight attachment radius R at an angular position of 180 ° direction from the combined vector direction.
L A ′ = the absolute value of L1 · A + L2 · B as a composite vector / (n · m · R) (2)
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