JP5474406B2 - 軸振れ計測装置 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の軸振れ計測装置の実施形態の一例を示す図である。この図に示す軸振れ計測装置1は、被計測対象である回転軸体10の外周面にその周方向に沿って環状に形成された反射パターン20と、回転軸体10のy軸方向における回転軸体10の軸線方向および径方向の軸振れ量成分をそれぞれ求めるための発光部3および受光・演算部4を備えている。また、図1では、さらに、反射パターン20を共用し、不図示の発光部および受光・演算部34を備えた構成とされ、回転軸体10のx軸方向における軸振れ量を計測するようになっている。回転軸体10のx軸方向については図示を簡略化しているが、これらx軸方向およびy軸方向における各機器はいずれも同じ構成であるものとし、以下では、y軸方向の軸振れ計測についてのみ説明することとする。
図1に示した反射パターン20は、反射性幅変化部21および非反射性幅変化部22を備えた構成であるが、これらの幅変化部は同図に示した同形、同サイズの略直角三角形の平面形状を有するものに限定されない。例えば、これらの幅変化部21,22は、二等辺三角形などを含む山形形状の略三角形や略台形などの平面形状のなかからも適宜選択できる。また、反射性幅変化部21の平面形状と非反射性幅変化部22のそれとは、互いに異なるように選択でき、例えば一方を略三角形状などとし、他方を略台形形状などとすることもできる。また、これらの平面形状のなかから選択した隣り合う幅変化部の斜辺および長辺にそれぞれ相当する共通の境界線を、例えば2次関数や指数関数で表わされる曲線状とすることもできる。
(1)第1の光線が垂直に照射される反射パターンのゾーン45aの幅
回転軸体10の軸線方向のいずれか一方向に軸振れが生じた場合に予想される最大軸振れ量をlV(反対方向に対しては−lV)とすると、このゾーン45aにおける計測範囲は±lVで表わされ、ゾーン45bの幅は2lvとなる。したがって、好適には、ゾーン45bの幅は2lV以上に設定するのがよいことが分かる。なお、ここでは、反射パターンに第1の光線を垂直に照射する場合について説明するが、第1の光線を垂直(入射角0[°])以外の入射角で反射パターン45に照射した場合にも同じ結果が得られることはいうまでもない。
(2)第2の光線を所定の角度で斜めに照射する場合の反射パターンのゾーン45bの幅
回転軸体10の径方向内外いずれかの方向に生じうる最大軸振れ量をlH(反対方向に対しては−lH)とした場合、回転軸体10の軸線方向および径方向の双方に軸振れが生じた場合の一方向における照射位置の走査線451からの最大移動距離は、前記(1)を加味すると、(lV+lH・cotθ)によって求められる。よって、計測範囲は、±(lV+lH・cotθ)で求められ、したがって、ゾーン45bの幅は2(lV+lH・cotθ)以上に設定することが好ましい。
図8は、本発明の軸振れ計測装置の実施形態の別の例を示す図である。回転軸体10の外周面には、図5に示した反射パターン23、40が回転軸体10の軸線方向に所定の距離だけ離してそれぞれ形成されているものとする。なお、以下に示す各図では、演算部7およびこれと受光部5との信号のやり取りについては図1に示す実施形態と共通であり、また光伝送手段などは必須の構成ではないので、これらの機器及び信号線については図示を省略している。本実施形態では、1の発光部3から出射された1の光線を回転軸体10の外周面におけるいずれか一方の環状の反射パターンに照射し(照射位置については前記のとおり。)、そこからの反射光をハーフミラー50,51や反射ミラー52などからなる光誘導手段によって誘導して、他方の環状の反射パターン40を照射するように構成されている。なお、反射パターン20は、実施形態1と同様の構成のものを用いることとしている。また、図8において、説明の簡略化のために、θ=45[°]としている。
反射パターンは、回転軸体10の外周に嵌装可能なターゲット体(基材)を用い、これを回転軸体10に嵌装した場合に外部から光線を照射できる少なくとも1つの被照射面上に形成することができる。ターゲット体の被照射面は、その回転軸体10の軸線方向に沿った断面にて、当該軸線に対して適宜の角度で形成されたものであればよい。ここで、「少なくとも1つの被照射面」とは、前記反射パターンが各光線が各別に照射されるように形成されている場合に、それらを1つの被照射面に、または複数の被照射面に各別に形成することができることを意味している。
図13は、本発明の軸振れ計測装置に適用可能な環状のターゲット体の別の具体例の一部を示している。この図に示すターゲット体60は、2つの帯状部材をこれらのなす角度が鋭角となるようにその一側縁同士を当接接合した略L字状をなし、その一方の外面に接着層62が設けられている。この図に向かって手前から奥へ向かう方向がこのターゲット体の長さ方向に相当する。ターゲット体60の鋭角に向き合う内面はそれぞれ被照射面61a,61bとされている。図13(a)に示すターゲット体の例では、その長さ方向に沿ってこれら各被照射面61a、61bに反射パターン65、68がそれぞれ設けられている。また、図13(b)の例では、この2つの反射パターン65、68は、接着層62を備えた側の基部の被照射面61aに長さ方向に沿って併設されており、他方の被照射面61bは反射面とされている。2つの反射パターン65、68はそれぞれ、図12(a)に示した反射パターン23、40と同様の形状であるので、説明を省略する。反射パターン23、40が形成された被照射面61aまたは61bにおいて、これらの反射パターン23、40を除く部分は反射性であると非反射性であるとを問わない。
図15は、本発明の軸振れ計測装置に適用可能なターゲット体の別の具体例を示しており、(a)および(b)はこれをそれぞれ図に向かって左方向および右方向から回転軸体10の軸線方向に沿って見た斜視図である。この図に示すターゲット体は、回転軸体10の径方向に延設され、回転軸体10の軸線方向に直交する被照射面73aを有する鍔状部73と、回転軸体10に嵌装可能であり、回転軸体10の軸線方向に沿って被照射面73aの付け根から離隔する方向に連続的に拡径され、45[°]の傾斜の斜面を有する円錐筒状を呈し、その斜面に全周にわたり被照射面74aが形成された円錐鍔状部74とからなる。被照射面73aには、回転軸体10の回転中心を共通にし、当該回転軸体10よりも大径の同心円に沿って反射性幅変化部69と非反射性幅変化部70とが交互に繰り返し配置された反射パターン68(図13における反射パターン68と同様の構成である。)が形成されている。また、円錐斜面である被照射面74aには、光反射性の領域にその周方向に沿って非反射性区画線66,67が鋸刃状に繰り返し配置された反射パターン65(図13における反射パターン65と同様の構成である。)が形成されている。
3 発光部
4 受光・演算部
5、6、30、32 受光部
7、34 演算部
8a、8b、35a、35b 演算器
9a、36a 減算器
9b、36b 乗算器
10 回転軸体
11、25 光伝送手段(光ファイバーケーブル)
12、26 レンズ
13、14b、31、311、50、51 ハーフミラー
14a、312 反射ミラー(反射材)
15,27、28 集光レンズ
16、29、30 信号線
20、23、40、45、65 反射パターン
21、24 反射性幅変化部
22 非反射性幅変化部
41、46 反射性領域(被照射面)
42、43、48、66、67 光非反射性区画線
45a、45b ゾーン
47 二重線状の光非反射性区画線
50、51 ハーフミラー
52 反射ミラー(反射材)
60、72 ターゲット体
61 基材
62 接着層
73、74 鍔状部
73a、74a 被照射面
L1〜L10 光線(または反射光)
L11〜L17 光線(または反射光)
R 回転軸体の軸線方向の軸振れ量成分の合計値
θ 回転軸体の外周面に対する第2の光線の照射角度
△Y 回転軸体の径方向の軸振れ量成分
△Z 回転軸体の軸線方向の軸振れ量成分
Claims (5)
- 被計測対象である回転軸体の周方向に光反射性部分と光非反射性部分とが交互に配置されて当該方向に幅変化部の列が環状に形成されてなる反射パターンと、
前記回転軸体の回転中に前記反射パターンの所定位置に略垂直に照射される第1の光線と、
前記回転軸体の回転中に前記反射パターンの所定位置に当該反射パターンに対して所定の角度で斜めに照射される第2の光線と、
前記各所定位置からのこれら各光線の反射光をそれぞれまたは重ね合わせた状態で受光して受光、不受光のタイミングに応じた電気パルス信号を生成し、当該電気パルス信号に現れる該第1の光線の受光時間の変化に基づいて前記回転軸体の軸線方向の軸振れ量成分を求めるとともに、前記第2の光線の前記反射パターンに対する照射角度、前記電気パルス信号に現れる前記第2の光線の反射光の受光時間の変化、および前記軸線方向の軸振れ量成分に基づいて前記回転軸体の径方向の軸振れ量成分を求める受光・演算部とを備えてなることを特徴とする軸振れ計測装置。 - 前記第1の光線または前記第2の光線は、前記反射パターンに照射された前記第2の光線または前記第1の光線が、そこから反射されて光誘導手段によってその光路を変更された反射光である請求項1に記載の軸振れ計測装置。
- 前記第2の光線は、前記反射パターンに対して(90−θ)度の照射角度にて(ただし、θ=0及びθ=90を除く)照射されるように構成された請求項1または請求項2に記載の軸振れ計測装置。
- 前記環状の反射パターンは、前記各光線がそれぞれ照射されるように各別に形成されてなる請求項1〜3のいずれか1項に記載の軸振れ計測装置。
- 前記環状の反射パターンは、前記回転軸体の外周面に環状に取り付け可能なターゲット体に設けられた少なくとも1つの被照射面に形成されてなる請求項1〜4のいずれか1項に記載の軸振れ計測装置。
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