JP6229240B2 - 不釣合い測定装置 - Google Patents

Description

この発明は、回転体を有する被試験体の不釣合いを測定する不釣合い測定装置に関するものである。

不釣合い測定装置は、被試験体におけるロータ等の回転体を回転させたときにおける振動を測定することによって、被試験体での任意の位置の修正面における不釣合いを測定する装置である。不釣合いを測定する場合には、修正面における影響係数というものを予め求めておいて、実際に測定した振動のデータに影響係数を乗じることによって、当該修正面における不釣合いが測定される。つまり、影響係数は、一種の較正係数である。

従来では、被試験体とは別に、キャリブレーション用の回転体を準備して、この回転体に、既知の不釣合いを有するおもりを取り付けて回転させる予備運転を行うといった手作業によって、影響係数を求めていた。これでは、キャリブレーション用の回転体が被試験体の種類毎に必要となるし、キャリブレーション用の回転体を回転させる予備運転に長時間を要するので、影響係数を求めるために手間がかかっていた。

そこで、下記特許文献１では、被試験体を支持する軸受架台に、既知の不釣合い部を回転させて遠心力を発生する遠心力発生装置が備えられ、遠心力発生装置により発生された遠心力に基づく軸受架台の振動に基づいて、軸受架台における影響係数を算出する釣合い試験機が提案されている。この釣合い試験機では、遠心力発生装置が発生させた遠心力が従来のおもりの役割を果たすので、キャリブレーション用の回転体を準備して実際に回転させなくても、遠心力発生装置が発生させた遠心力に起因した軸受架台の振動により、影響係数を自動的に算出することができる。

特許第３９４３４１０号公報

特許文献１の釣合い試験機では、軸受架台に遠心力発生装置が備えられるのだが、釣合い試験機がたとえば小型ロータ用の小規模のものである場合、軸受架台が小さいために、遠心力発生装置を軸受架台に取り付けられない虞がある。
また、特許文献１の釣合い試験機では、軸受架台によって被試験体を支持することが前提である。そして、この釣合い試験機では、軸受架台における影響係数から、軸受架台と接する位置における被試験体の不釣合いを算出した後に、被試験体において実際に不釣合いが修正される位置である修正面と軸受架台との寸法関係から、先ほど算出した不釣合いを当該修正面における不釣合いに換算する。つまり、特許文献１の釣合い試験機では、被試験体の任意の修正面における影響係数を直接求めることができない。

このような釣合い試験機では、被試験体の回転体が、軸受架台ではなく、被試験体に内蔵された軸受で支持されている場合には、被試験体を分解して軸受と軸受架台との位置関係を求めてから、この位置関係に基づいて、軸受架台における影響係数を軸受における影響係数に変換し、所望の修正面における不釣合いを算出しなければならない。
この発明は、かかる問題を解決するためになされたもので、不釣合い測定装置の規模に関わらず、被試験体の任意の修正面における不釣合い測定を行うための手間を低減することができる不釣合い測定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記載の発明は、固定されたベース（４）と、前記ベースから延び出た弾性体（５）と、回転体（２）を含む被試験体（３）がセットされ、前記弾性体によって振動可能に支持された振動枠（６）と、前記振動枠に生じた振動を検出するための振動検出器（７）と、前記振動枠に取り付けられ、前記被試験体の不釣合いを測定するときの前記回転体の回転数に相当する周波数で、既知の不釣合いによる振動と等価な振動を前記振動枠および前記被試験体に発生させるための加振装置（９）と、前記回転体が静止した状態で前記加振装置を動作させたときに前記振動検出器が検出した振動、前記被試験体において不釣合いが修正される位置である修正面（Ｐ１，Ｐ２）と前記加振装置との位置関係、および前記既知の不釣合いに基づいて、前記修正面における前記被試験体の不釣合いを求める際に用いられる前記修正面での影響係数を算出する影響係数算出手段（１５）と、前記加振装置の動作が停止した状態で前記回転体を回転させたときに前記振動検出器が検出した振動のデータと、前記影響係数とに基づいて、前記修正面における前記被試験体の不釣合いを測定する不釣合い測定手段（１５）と、を含むことを特徴とする、不釣合い測定装置（１）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、不釣合い測定装置では、ベースから延び出た弾性体によって振動可能に支持された振動枠に、回転体を含む被試験体がセットされる。被試験体は、回転体そのものであって、振動枠に備え付けられた軸受架台に支持されることで振動枠に間接的にセットされてもよいし、回転体を支持する軸受を内蔵した被試験体が振動枠に直接セットされてもよい。振動枠に生じた振動は、振動検出器によって検出される。

振動枠には、影響係数を算出するために動作される加振装置が取り付けられている。つまり、加振装置は、前述した軸受架台ではなく、ある程度大きな振動枠に取り付けられるので、不釣合い測定装置は、その規模に関わらず、振動枠内の任意の位置において加振装置を必ず備えることができる。
不釣合い測定装置では、回転体が静止した状態で加振装置を動作させたときに振動検出器が検出した振動、被試験体において不釣合いが修正される位置である修正面と加振装置との位置関係、および加振装置が発生させる既知の不釣合いに基づいて、修正面における被試験体の不釣合いを求める際に用いられる修正面での影響係数が算出される。つまり、軸受架台といった基準の位置での影響係数を算出してこの算出結果を換算する等の手間をかけずに、先程の振動、位置関係および既知の不釣合いのデータから、被試験体の任意の修正面における影響係数を直接求めることができる。このことは、被試験体が回転体を支持する軸受を内蔵している場合であっても同様であり、被試験体を分解する等によって当該軸受の位置を調べなくても、被試験体の任意の修正面における影響係数を直接求めることができる。

そして、不釣合い測定装置では、算出された修正面における影響係数と、加振装置の動作が停止した状態で回転体を回転させたときに振動検出器が検出した振動のデータとに基づいて、当該修正面における被試験体の不釣合いが測定される。
以上により、不釣合い測定装置の規模に関わらず、被試験体の任意の修正面における不釣合い測定を行うための手間を低減することができる。

さらに、請求項１記載の発明において、前記加振装置は、前記既知の不釣合いを有する回転部材（１８）と、前記回転部材を、前記被試験体の不釣合いを測定するときの前記回転体の回転数で回転させる駆動装置（１７）と、前記影響係数を算出するための前記振動検出器の振動検出タイミングを示す基準信号を発生する基準信号発生装置（１９）と、を含む。

この構成によれば、加振装置は、回転部材を回転させることによって機械的に振動を振動枠および被試験体に発生させてもよい。この場合、基準信号発生装置が、影響係数を算出するための振動検出器の振動検出タイミングを示す基準信号を発生するので、この基準信号に応じて振動検出器が正確なタイミングで振動検出を行なえば、影響係数を精度よく算出することができる。

図１は、この発明の一実施形態に係る不釣合い測定装置１の模式的な正面図である。 図２は、不釣合い測定装置１の模式的な側面図である。 図３は、不釣合い測定装置１に含まれる加振装置９の模式図である。 図４（ａ）は、変形例に係る加振装置９の模式図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図である。 図５は、変形例に係る不釣合い測定装置１の模式的な正面図である。 図６は、変形例に係る不釣合い測定装置１の模式的な側面図である。

以下では、この発明の実施形態について詳細に説明をする。
図１は、この発明の一実施形態に係る不釣合い測定装置１の模式的な正面図である。図２は、不釣合い測定装置１の模式的な側面図である。
図１を参照して、この不釣合い測定装置１は、ロータ等の回転体２を含む被試験体３の不釣合い（動不釣合い）を測定する装置であり、バランシングマシンとも呼ばれる。不釣合い測定装置１として、いわゆるソフトタイプやセミハードタイプのバランシングマシンを想定している。ソフトタイプのバランシングマシンの場合、バランシングマシンの固有振動数が不釣合い測定中の回転体２の測定回転数より小さい。セミハードタイプのバランシングマシンの場合、バランシングマシンの固有振動数が不釣合い測定中の回転体２の測定回転数より若干大きい。

被試験体３は、図１に示すように回転体２そのものであってもよいし、回転体２と、回転体２を支持する軸受（図示せず）と、回転体２を回転駆動させるモータ等の回転駆動装置（図示せず）と、前記軸受および回転駆動装置を内蔵するケース（図示せず）とを備えたアセンブリであってもよい（後述する図５参照）。なお、ここでの回転体２は、いわゆる剛性ロータを想定している。

図１では、回転体２の回転中心をなす回転軸２Ａの延びる方向（軸方向）が、図１の左右方向Ｘに沿っている。
不釣合い測定装置１は、ベース４と、弾性体５と、振動枠６と、振動検出器７と、センサ８と、加振装置９と、影響係数算出手段および不釣合い測定手段としての制御装置１０とを主に含んでいる。

ベース４は、水平方向に沿った平板状であって、床面に固定されている。弾性体５は、ベース４の上面から上方へ延び出た板ばねまたは棒ばねであって、水平方向に間隔を隔てて複数（ここでは４つ）設けられる。
振動枠６は、水平方向に沿った平板状であって、ベース４の真上に配置され、各弾性体５の上端部に連結されている。そのため、各弾性体５は、振動枠６とベース４との間に架設されている。これにより、振動枠６は、弾性体５によって、水平方向に振動可能に支持されている。

振動枠６の上面には、上方に延びる２つの軸受架台１１が、左右方向Ｘに間隔を隔てて備え付けられている。軸受架台１１は、軸受け部とも呼ばれ、上下に長手の板状である。各軸受架台１１の上端面には、下方へ凹状に湾曲する受け部１１Ａが形成されていて、各軸受架台１１の受け部１１Ａに対して、被試験体３の回転体２の軸方向における両側の端部２Ｂが１つずつ上から嵌め込まれている（図２参照）。これにより、被試験体３は、軸受架台１１を介して振動枠６に上から間接的にセットされており、各軸受架台１１によって回転自在に支持されている。

なお、回転体２の端部２Ｂを各軸受架台１１の受け部１１Ａに嵌め込むことに代え、各軸受架台１１の上端部に回転自在に設けた一対のローラ（図示せず）に上から跨るように回転体２の端部２Ｂを載せることで、各軸受架台１１によって被試験体３を回転自在に支持してもよい。
不釣合い測定装置１は、たとえば電動の駆動モータ１２を備えている。説明の便宜上、駆動モータ１２は、振動枠６に設けられているが、ベース４に設けられてもよく、要は、不釣合い測定の精度に影響を与えないように配置されていればよい。駆動モータ１２の駆動力が駆動ベルト等の動力伝達部材を介して回転体２に伝達されることによって、回転体２が回転する。回転体２に不釣合いがあれば、振動枠６が回転体２を伴って振動する。

なお、駆動モータ１２は、不釣合い測定装置１とは別に設けられてもよい。その場合、駆動モータ１２の駆動力が、駆動ベルト等を介して不釣合い測定装置１の外部から回転体２に伝達される。
振動検出器７は、振動枠６の振動を検出する振動ピックアップである。振動検出器７は、ベース４に固定されて上方へ延びた左右一対の固定部材１３の上端部に１つずつ取り付けられている。２つの振動検出器７のうち、左側のものを振動検出器７Ａとし、右側のものを振動検出器７Ｂとする。一例として、振動検出器７Ａは、左側の軸受架台１１よりも右側に位置し、振動検出器７Ｂは、右側の軸受架台１１よりも左側に位置している。

図２を参照して、各振動検出器７には、振動枠６の正面側の端面である被検出部６Ａへ向けて水平に延びる振動伝達棒１４の一端（図２における左端）がつながっている。振動伝達棒１４の他端（図２における右端）は、振動枠６の被検出部６Ａに当接している。
振動枠６に生じた振動は、振動伝達棒１４を介して各振動検出器７に伝達され、各振動検出器７によって検出される。

センサ８は、図１に示すように、ベース４の上面において左側の軸受架台１１よりも左側から上方へ延び出た支持アーム１５の上端部に取り付けられていて、回転体２の軸方向における端面（図１では左端面）に対して間隔を隔てて対向している。たとえば、回転体２の端面の周上１箇所には、印が設けられていて、センサ８は、この印を検知することによって回転体２の回転角度や回転数を検知する。センサ８として公知のものを採用できる。

加振装置９は、被試験体３の不釣合いを測定するときの回転体２の回転数に相当する周波数で、既知の不釣合いによる振動と等価な振動を振動枠６および被試験体３に発生させるためのものである。
加振装置９の数は、任意に設定できるが、この実施形態では２つ設けられる。２つの加振装置９は、左右方向Ｘに間隔を隔てて配置され、振動枠６に対して、たとえば下方から取り付けられる。２つの加振装置９のうち、左側のものを加振装置９Ａとし、右側のものを加振装置９Ｂとする。この実施形態では、加振装置９Ａは、左側の軸受架台１１および振動検出器７Ａよりも左側に位置し、加振装置９Ｂは、右側の軸受架台１１および振動検出器７Ｂよりも右側に位置している。

このように、加振装置９は、前述した軸受架台１１ではなく、ある程度大きな振動枠６に取り付けられるので、不釣合い測定装置１は、その規模に関わらず、振動枠６内の任意の位置において加振装置９を必ず備えることができる。そのため、不釣合い測定装置１は、小さな軸受部を持つ小型ロータ用バランシングマシンにも適用でき、その場合においても、加振装置９を周囲の部品と干渉しないように振動枠６に配置できる。なお、各加振装置９が振動枠６に取り付けられた後の状態で、振動枠６における各加振装置９の位置が自在に調整できてもよい。

図３は、不釣合い測定装置１に含まれる加振装置９の模式図である。
図３を参照して、加振装置９は、振動枠６に固定される取付け台１６と、駆動装置１７と、回転部材１８と、基準信号発生装置１９とを含んでいる。
取付け台１６は、平板状であって、取付け台１６に駆動装置１７および基準信号発生装置１９が取り付けられている。駆動装置１７として、サーボモータを用いることができ、そのモータ軸１７Ａに、円盤状の回転部材１８の円中心部分が取り付けられている。回転部材１８において円中心部分から離れた部分の周上１箇所には、既知の質量のおもり２０が取り付けられている。そのため、回転部材１８は、既知の不釣合いを有しており、加振装置９は、当該既知の不釣合いを発生させることができる状態で振動枠６に取り付けられている。

基準信号発生装置１９として、たとえば近接スイッチを用いることができる。基準信号発生装置１９は、おもり２０を検知することによって回転部材１８の回転角度や回転数を検知する。また、基準信号発生装置１９は、おもり２０の角度位置を検出して、回転部材１８が１回転する度に基準信号を１つ発生する。
図１に戻り、制御装置１０は、ＣＰＵ、Ａ／Ｄ変換部、アンプ、メモリー、表示部等によって構成されている。制御装置１０には、前述した振動検出器７、センサ８および加振装置９のそれぞれが電気的に接続されている。そのため、振動検出器７やセンサ８の検出結果は、制御装置１０に入力される。また、制御装置１０は、前述した駆動モータ１２や各加振装置９の駆動装置１７（図３参照）の駆動を制御する。また、各加振装置９の基準信号発生装置１９（図３参照）が発生した基準信号は、制御装置１０に入力される。

次に、不釣合い測定装置１による被試験体３の不釣合い測定について説明する。実際に不釣合いを測定するときの被試験体３の回転体２の回転数（測定回転数という）と、不釣合い測定後の被試験体３において穴開け加工等によって不釣合いが修正される位置である修正面とは、不釣合い測定に先立って事前に決められている。この実施形態では、修正面は、回転体２の軸方向（左右方向Ｘ）に離れて２つ設定されていて、これら２つの修正面のうち、図１における左側のものを修正面Ｐ１といい、図１における右側のものを修正面Ｐ２という。

また、被試験体３の実際の不釣合い測定に先立って、不釣合い測定装置１では、修正面Ｐ１および修正面Ｐ２での影響係数が算出される。影響係数は、修正面Ｐ１および修正面Ｐ２における被試験体３の不釣合いを求める際に用いられる較正係数である。
影響係数を算出するために、まず、図１に示すように被試験体３が振動枠６に予めセットされ、被試験体３の回転体２が静止した状態で、制御装置１０は、加振装置９Ａの駆動装置１７と加振装置９Ｂの駆動装置１７とを交替で片方ずつ駆動する。つまり、制御装置１０は、加振装置９Ａおよび加振装置９Ｂの一方だけを動作させてから、残りの他方だけを動作させる。これによって、加振装置９Ａおよび９Ｂの駆動装置１７は、交替で、回転部材１８を測定回転数で回転させる。そのため、加振装置９Ａおよび９Ｂは、回転部材１８の回転によって、測定回転数に相当する周波数の振動（不釣合い振動）を振動枠６および被試験体３に発生させる。つまり、振動枠６および被試験体３が各加振装置９によって加振される。この不釣合い振動は、前述した既知の不釣合いによる振動と等価な振動である。

以下では、加振装置９Ａが発生させた振動が振動枠６に作用する位置を作用面Ｐ０といい、加振装置９Ｂが発生させた振動が振動枠６に作用する位置を作用面Ｐ３という。左右方向Ｘにおいて、作用面Ｐ０と作用面Ｐ３との間に被試験体３の修正面Ｐ１およびＰ２が存在する。左右方向Ｘにおける作用面Ｐ０と修正面Ｐ１との間の直線距離を距離Ａといい、左右方向Ｘにおける修正面Ｐ１と修正面Ｐ２との間の直線距離を距離Ｂといい、左右方向Ｘにおける修正面Ｐ２と作用面Ｐ３との間の直線距離を距離Ｃという。

一方の加振装置９だけが振動を発生させた状態で、当該加振装置９の基準信号発生装置１９が発生した基準信号が制御装置１０に入力されると、制御装置１０は、各振動検出器７によって、作用面Ｐ０およびＰ３のそれぞれにおける振動を検出し、検出した振動のデータを自身のメモリーに記憶する。このように、基準信号発生装置１９は、影響係数を算出するための振動検出器７の振動検出タイミングを示す基準信号を発生して制御装置１０に出力する。この基準信号に応じて振動検出器７が正確なタイミングで振動検出を行なえば、影響係数を精度よく算出することができる。

当該一方の加振装置９の動作が停止した後、当該一方の加振装置９の場合と同様に、他方の加振装置９だけが振動を発生させた状態で、基準信号が制御装置１０に入力されると、制御装置１０は、各振動検出器７によって、作用面Ｐ０およびＰ３のそれぞれにおける振動を検出し、検出した振動のデータを自身のメモリーに記憶する。
次いで、制御装置１０は、作用面Ｐ０およびＰ３での振動と、修正面Ｐ１およびＰ２ならび作用面Ｐ０およびＰ３の位置関係（前述した距離Ａ〜Ｃ）と、各加振装置９が発生させる既知の不釣合いとに基づいて、以下の手順で影響係数を求める。

影響係数を求めるにあたっては、力学の法則を用いて、作用面Ｐ０の加振装置９Ａが有する（発生させる）既知の不釣合いＵ１を、修正面Ｐ１での不釣合いＵ１１と修正面Ｐ２での不釣合いＵ１２とに変換する。ちなみに、不釣合い、振動のデータおよび影響係数は、以下に示すように、すべてベクトルで示される。図１の場合には、不釣合いＵ１１およびＵ１２は、以下の式（１）および式（２）で求められる。

Ｕ１１＝Ｕ１・（１＋Ａ／Ｂ） …式（１）
Ｕ１２＝−Ｕ１・Ａ／Ｂ …式（２）
不釣合いＵ１の場合と同様に、力学の法則を用いて、作用面Ｐ３の加振装置９Ｂが有する（発生させる）既知の不釣合いＵ２を、修正面Ｐ１での不釣合いＵ２１と修正面Ｐ２での不釣合いＵ２２とに変換する。図１の場合には、不釣合いＵ２１およびＵ２２は、以下の式（３）および式（４）で求められる。

Ｕ２１＝−Ｕ２・Ｃ／Ｂ …式（３）
Ｕ２２＝Ｕ２・（１＋Ｃ／Ｂ） …式（４）
また、加振装置９Ａだけを動作させたときに発生した振動のデータ（各振動検出器７による測定値）が、振動検出器７Ａおよび７Ｂで、それぞれＢ１１、Ｂ１２であったとし、加振装置９Ｂだけを動作させたときに発生した振動のデータが、振動検出器７Ａおよび７Ｂで、それぞれＢ２１、Ｂ２２であったとする。
これから算出したい未知の影響係数のマトリックス［αij］は、以下の式（５）で表される。

前述したＵ１１、Ｕ１２、Ｕ２１、Ｕ２２、Ｂ１１、Ｂ１２、Ｂ２１、Ｂ２２および式（５）から、以下の式（６）および（７）が成立する。

以上の式（３）、（４）、（６）および（７）を解くことによって、修正面Ｐ１および修正面Ｐ２における影響係数のマトリックス［αij］の要素を、以下の式（８）および（９）で求めることができる。

以上のように、制御装置１０は、回転体２が静止した状態で各加振装置９を交替で動作させたときに振動検出器７が検出した振動、修正面Ｐ１およびＰ２と各加振装置９（作用面Ｐ０およびＰ３）との位置関係（修正面Ｐ１とＰ２との位置関係も含む）、および各加振装置９が有する（発生させる）既知の不釣合いＵ１およびＵ２に基づいて、修正面Ｐ１およびＰ２での影響係数を算出する。

この場合、従来のように影響係数を求めるためにキャリブレーション用の回転体を準備して予備運転を行う作業に相当するものを自動で行えることから、作業時間の大幅な短縮を図れるとともに、キャリブレーション用の回転体を被試験体３の種類毎に準備せずに済む。
さらに、軸受架台１１等といった基準の位置での影響係数を算出してこの算出結果を換算する等の手間をかけずに、先程の振動、位置関係および既知の不釣合いのデータから、被試験体３の任意の修正面における影響係数を直接求めることができる。

そして、影響係数が求められた後に、制御装置１０は、今度は各加振装置９の動作を停止した状態で、被試験体３の回転体２を回転させ、実際の不釣合い測定を行う。このとき、回転体２によって振動枠６に生じて振動検出器７によって検出された振動のデータは、振動検出器７Ａおよび７ＢのそれぞれでＸ１、Ｘ２であるとする。この場合、修正面Ｐ１で修正すべき不釣合いＵ１^＊と、修正面Ｐ２で修正すべき不釣合いＵ２^＊とは、式（８）および（９）と以下の式（１０）とで求められる。

以上のように、制御装置１０は、加振装置９Ａおよび９Ｂの動作を制御して影響係数を算出する。その後、制御装置１０は、加振装置９の動作が停止した状態で被試験体３の回転体２を測定回転数で回転させて、そのときに振動検出器７が検出した振動のデータと、影響係数とに基づいて（振動のデータに影響係数を乗じて）、自動でキャリブレーションを完了させて、修正面Ｐ１およびＰ２における被試験体３の不釣合いＵ１^＊およびＵ２^＊を測定する。

以上の構成によれば、不釣合い測定装置１の規模に関わらず、被試験体３の任意の修正面における不釣合い測定を行うための手間を低減することができる。特に、不釣合い測定装置１が、ハードタイプに比べて影響係数が変わりやすいソフトタイプやセミハードタイプのバランシングマシンである場合に、不釣合い測定を行うための手間を低減できるメリットは大きい。

次に、加振装置９の変形例について説明する。加振装置９には、以上に説明したようにおもり２０が付いた回転部材１８を回転させて機械的に振動を発生させる方式の他に、振動検出器７における振動ピックアップの構成を利用した永久磁石方式が、変形例として存在する。振動検出器７が振動を電気信号に変換するのに対し、永久磁石方式の加振装置９は、電気信号を変換して振動を発生させる。

図４（ａ）は、変形例に係る加振装置９の模式図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図である。
図４を参照して、変形例に係る加振装置９は、取付け板２５と、ケーシング２６と、永久磁石２７と、可動コイル２８と、弾性構造２９と、伝達部材３０と、電気信号発生器３１とを含んでいる。

取付け板２５は、平板状である。ケーシング２６は、間隔を隔てて対向配置される一対のカバー２６Ａおよび２６Ｂを含んでいる。図４（ｂ）では、左側のカバー２６Ａが取付け板２５に固定されている。
永久磁石２７は、円筒状である。永久磁石２７には、その円中心を永久磁石２７の軸方向に貫通する貫通孔２７Ａと、当該軸方向における一端面から環状に窪む環状溝２７Ｂとが形成されている。永久磁石２７は、一対のカバー２６Ａおよび２６Ｂによって挟持されることによって、ケーシング２６に保持されている。

可動コイル２８は、全体として環状をなしており、環状溝２７Ｂに遊び（ギャップ）を持って嵌め込まれることによって、永久磁石２７に非接触で巻かれている。可動コイル２８において環状溝２７Ｂからはみ出した部分は、永久磁石２７の円中心側でまとまっていて、可動コイル２８の軸芯２８Ａを構成している。
弾性構造２９は、一対のばね２９Ａおよび２９Ｂを含んでいる。ばね２９Ａは、カバー２６Ａおよび永久磁石２７によって挟持されている。ばね２９Ｂは、カバー２６Ｂおよび永久磁石２７によって挟持された状態で、可動コイル２８の軸芯２８Ａに連結され、可動コイル２８全体を振動可能に支持している。

伝達部材３０は、棒状である。伝達部材３０の基端部３０Ａは、可動コイル２８の軸芯２８Ａに連結されている。伝達部材３０は、永久磁石２７の貫通孔２７Ａに対して遊びを持って挿通されている。伝達部材３０の先端部３０Ｂは、カバー２６Ａおよび取付け板２５を貫通して、取付け板２５から突出している。伝達部材３０は、ばね２９Ａによって弾性支持されている。また、伝達部材３０の基端部３０Ａが連結された可動コイル２８は、ばね２９Ｂによって振動可能に支持されている。そのため、伝達部材３０は、可動コイル２８とともに振動可能である。変形例に係る加振装置９は、伝達部材３０の先端部３０Ｂが振動枠６に接触するように、振動枠６に取り付けられる。

電気信号発生器３１は、可動コイル２８に対して電気的に接続されている。電気信号発生器３１は、前述した測定回転数に相当する（測定回転数と等しい）周波数の電気信号を発生して可動コイル２８に供給すると同時に、この測定回転数と等しい周波数の不釣合い測定用基準信号（前述した基準信号発生装置１９が発生する基準信号に相当する）を発生する。この電気信号は、測定回転数に一致する周期の例えばｓｉｎ信号またはｃｏｓ信号である。測定回転数に相当する周波数の電気信号が供給された可動コイル２８は、永久磁石２７との間で成立するフレミングの法則による作用によって、伝達部材３０を伴って、当該周波数で振動する。可動コイル２８の振動は、伝達部材３０によって振動枠６に伝達される。

ここで、フレミングの法則の作用によって可動コイル２８に生じる力（作用力）の振幅Ｆ（Ｎ）が既知であれば、測定回転数をω（ｒａｄ／ｓ）とすると、前述した作用面Ｐ０またはＰ３における等価不釣合いＵ（ｋｇｍ）は、以下の式（１１）を変形した式（１２）によって求められる。等価不釣合いＵは、前述した既知の不釣合いＵ１およびＵ２に相当する。

Ｆ＝Ｕ・ω^２ …式（１１）
Ｕ＝Ｆ／ω^２ …式（１２）
図１の不釣合い測定装置１では、このような永久磁石方式の加振装置９の取付け板２５を、ベース４から伸ばした支柱３２（後述する図５および図６参照）に固定して、伝達部材３０を介して振動枠６に接続すればよい。この場合に加振装置９を動作させると、加振装置９において振動する部分（可動コイル２８等）だけが伝達部材３０を介して振動枠６に固定されるので、振動枠６を大幅に軽量化できる。その結果、振動枠６において被試験体３の不釣合いに起因する振動を拡大させることができるので、不釣合い測定精度を向上させることができる。

図５は、変形例に係る不釣合い測定装置１の模式的な正面図である。図６は、変形例に係る不釣合い測定装置１の模式的な側面図である。
図５および図６に示す変形例に係る不釣合い測定装置１において、図１および図２で示した不釣合い測定装置１で説明した部材と同様の部材には、同一の参照符号を付し、その説明を省略する。

図５を参照して、変形例に係る不釣合い測定装置１では、振動枠６に軸受架台１１（図１参照）が設けられておらず、被試験体３は、振動枠６に直接セットされ、ボルト等で固定される。
この場合の被試験体３は、回転体２の他にケース３Ａを有していて、回転体２を回転させるモータ等の回転駆動装置（図示せず）や回転体２を支持する軸受（図示せず）等がケース３Ａ内に一体的に組込まれている。よって、この被試験体３の場合、分解してケース３Ａを外さないと内部の軸受の位置を知ることができない。

被試験体３における前述した修正面Ｐ１およびＰ２には、回転体２に固定された円盤状の部品３３が１つずつ配置されており、これらの部品３３は、回転体２と同期回転する。回転体２は、ケース３Ａの内部に組み込まれた回転駆動装置によって、前述した測定回転数で回転駆動される。振動枠６の外には、前述した制御装置１０が配置されており、制御装置１０は、電気信号を被試験体３の回転駆動装置に送信することによって、被試験体３における回転体２の回転制御を行う。

また、変形例の不釣合い測定装置１では、一例として永久磁石方式の加振装置９が用いられており、加振装置９の伝達部材３０の先端部３０Ｂは、図６に示すように、振動枠６の一部として振動枠６から下方に延び出た被接触部３４に接触している。
変形例のように、被試験体３が回転体２を支持する軸受を内蔵している場合であっても、被試験体３を分解する等によって当該軸受の位置を調べなくても、前述した手順により、被試験体３の任意の修正面Ｐ１およびＰ２における影響係数を直接求めることができる。

この発明は、以上に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。
たとえば、前述した実施形態では、作用面Ｐ０およびＰ３は、修正面Ｐ１およびＰ２から外れた位置に設定されているが、作用面と修正面とは互いに一致するように設定されてもよい。つまり、前述した左右方向Ｘにおいて修正面と一致する位置に加振装置９を配置してもよい。そうすれば、前述したように作用面Ｐ０での既知の不釣合いＵ１を不釣合いＵ１１およびＵ１２に変換したり作用面Ｐ３での既知の不釣合いＵ２を不釣合いＵ２１およびＵ２２に変換したりするような手間をかけることなく、より直接的に修正面での影響係数を算出することができる。

また、前述した実施形態では、加振装置９を２つ設け、修正面Ｐ１およびＰ２という２面の修正面において被試験体３の不釣合い測定を行っているが、加振装置９および修正面の数は任意に設定できる。加振装置９および修正面が１つの場合には、加振装置９を２つ設ける場合において影響係数を求めるために合計で２回実施した振動枠６の加振が、１回で済む。

１ 不釣合い測定装置
２ 回転体
３ 被試験体
４ ベース
５ 弾性体
６ 振動枠
７ 振動検出器
９ 加振装置
１０ 制御装置
１７ 駆動装置
１８ 回転部材
１９ 基準信号発生装置
２７ 永久磁石
２８ 可動コイル
２９ 弾性構造
３０ 伝達部材
３１ 電気信号発生器
Ｐ１ 修正面
Ｐ２ 修正面

Claims (1)

1. 固定されたベースと、
   前記ベースから延び出た弾性体と、
   回転体を含む被試験体がセットされ、前記弾性体によって振動可能に支持された振動枠と、
   前記振動枠に生じた振動を検出するための振動検出器と、
   前記振動枠に取り付けられ、前記被試験体の不釣合いを測定するときの前記回転体の回転数に相当する周波数で、既知の不釣合いによる振動と等価な振動を前記振動枠および前記被試験体に発生させるための加振装置と、
   前記回転体が静止した状態で前記加振装置を動作させたときに前記振動検出器が検出した振動、前記被試験体において不釣合いが修正される位置である修正面と前記加振装置との位置関係、および前記既知の不釣合いに基づいて、前記修正面における前記被試験体の不釣合いを求める際に用いられる前記修正面での影響係数を算出する影響係数算出手段と、
   前記加振装置の動作が停止した状態で前記回転体を回転させたときに前記振動検出器が検出した振動のデータと、前記影響係数とに基づいて、前記修正面における前記被試験体の不釣合いを測定する不釣合い測定手段と、
   を含み、
   前記加振装置は、
   前記既知の不釣合いを有する回転部材と、
   前記回転部材を、前記被試験体の不釣合いを測定するときの前記回転体の回転数で回転させる駆動装置と、
   前記影響係数を算出するための前記振動検出器の振動検出タイミングを示す基準信号を発生する基準信号発生装置と、
   を含むことを特徴とする、不釣合い測定装置。

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