JP6510950B2 - 回転バランス測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、回転バランス測定装置に関する。

アウタロータ型モータのフライホイールやタイヤなどの回転体は、回転バランスに不釣合いが生じていると、異音や振動の原因となりえる。このため、回転体には、回転バランスが安定していることが求められる。そこで、回転体の回転バランスを測定する回転バランス測定装置が知られている（例えば特許文献１参照）。

回転バランス測定装置として、従来、支持体を支持するスピンドルを用いて回転体の回転バランスを測定する測定装置がある。この測定装置は、ベルトを介してモータに接続されたスピンドルを備えており、スピンドルに対して回転体を取り付け、回転体を回転させながら回転バランスを測定するというものである。回転バランスを測定する際には、例えば、回転している回転体の振動を検出し、検出した振動に演算処理を施して回転バランスを求める。

特開２００３−１４９０７０号公報

しかし、上記の回転バランス測定装置では、回転体を回転させるにあたり、慣性の大きいスピンドルのアンバランスをキャンセルする必要がある。スピンドルのアンバランスをキャンセルするためには、演算処理の際に複雑な演算が必要となる。このように、上記の回転バランス装置では、回転体を支持する支持体の影響によって、回転体の回転バランスの測定を複雑化してしまう可能性があった。また、スピンドルとして高精度のものを求められることから、設備費の高騰につながるおそれがあった。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、回転バランスの測定を簡素化することができるとともに、設備費の高騰を抑制することができる回転バランス測定装置を提供することである。

上記の課題を解決した本発明の一実施形態に係る回転バランス測定装置は、回転体の回転バランスを測定する回転バランス測定装置であって、前記回転体の回転中心に設けられた回転軸を回転可能に支持する支持体と、前記支持体が固定された状態で前記回転体を回転させる回転駆動機構と、回転中の前記回転体の振動を検出する振動センサと、を備え、前記支持体には、前記回転軸を回転可能に軸支するチャック部が設けられており、前記チャック部は、前記支持体に対して固定された固定ブロックおよび可動ブロックと、前記支持体に対して固定された少なくとも２つの固定ベアリングと、前記固定ベアリングに対して相対的に移動可能に前記支持体に取り付けられた可動ベアリングと、を備え、前記固定ベアリングと前記可動ベアリングとは、前記回転軸を軸支するものであり、前記可動ベアリングを移動させることで、前記回転軸を前記支持体に対して着脱可能とされており、前記固定ブロックには、第１レバーが前記回転軸の回転方向に揺動可能に取り付けられ、前記可動ブロックは前記第１レバーに固定されていることを特徴とする。

このように構成することで、回転体とともに回転するのは、回転軸のみとすることができ、支持体は固定された状態とすることができる。このため、慣性の大きい支持体（スピンドル）の影響を排除することができるので、回転バランスの測定を簡素化することができる。また、高精度やスピンドルが必要なくなるので、設備費の高騰を抑制することができる。
また、可動ベアリングを移動させることによって、回転軸を取り付けて可動ベアリング及び固定ベアリングによって回転軸を軸支することができる。したがって、回転軸及び回転体をチャック部に対して容易に着脱することができる。
また、可動ブロックを第１レバーにより押し付けることにより、回転体を強固に固定することができる。

また、本発明において、前記第１レバーには板材が固定され、該板材の前記第１レバーが固定される側の反対側の端部には圧縮スプリングが設けられており、該圧縮スプリングにより前記板材の前記第１レバーが固定される側の端部が前記固定ブロック方向に付勢されるようにしてもよい。

このように構成することで、第１レバーを簡素な構造で固定ブロックの方向に付勢することができる。

また、本発明において、前記回転駆動機構は、前記回転体の外周に当接するベルトと、前記ベルトを駆動する駆動源と、を備え、前記回転体の外周に当接するベルトを前記駆動源によって前記回転軸の軸方向に対して交差する方向に駆動することで、前記回転体を回転させるようにしてもよい。

このように構成することで、駆動源から供給される回転駆動力を回転体とベルトとの摩擦力で回転体に伝達することができる。このため、回転体を支持する支持体に対する駆動源の駆動力の影響を小さくすることができるので、支持体の振動による回転体の回転バランスに与える悪影響をより小さくすることができる。

また、本発明において、前記振動センサは、前記回転体における所定の振動方向に対する振動を検出し、前記ベルトは、前記所定の測定方向に対して交差する方向に沿って押圧力が作用するように、前記回転体の外周に当接しているようにしてもよい。

このように構成することで、振動センサで検出される回転体の振動への影響を大きくすることなく、ベルトの駆動力を回転体に伝達することができる。

また、本発明において、前記固定ベアリングは、前記回転体と前記ベルトとの当接部に対して、前記回転軸を介した反対側に配置されているようにしてもよい。

このように構成することで、回転軸が２つの固定ベアリングに対して押し付けられるようにして軸支される。このため、回転軸及び回転体の回転中における可動ベアリングが移動可能なことによる不安定感を抑制できるので、回転軸及び回転体を安定した状態で回転させることができる。

また、本発明において、前記ベルトは、張力によって前記回転体を前記回転軸の方向に押圧するようにしてもよい。

このように構成することで、ベルトの回転力を回転体に伝達できるとともに、少なくとも２本の固定ベアリングに対して回転軸を押し付けることができる。

また、本発明において、前記回転体は、フライホイールであるようにしてもよい。

このように構成することで、フライホイールの回転バランスを測定することができる。

また、本発明において、前記振動センサは、前記回転体における所定の測定方向に対する振動を検出し、前記支持体は、前記回転体の回転時における前記測定方向に交差する方向に対する振動を抑制する振動抑制構造を備えるようにしてもよい。

このように構成することで、回転体の回転時におけるアンバランスを回転体の測定方向に集約することができる。したがって、回転体の回転バランスを精度良く測定することができる。
また、本発明において、前記固定ブロックの側方には、水平方向に沿った揺動軸回りに揺動可能とされた第２レバーが設けられ、該第２レバーの下部には、エアシリンダ及びシリンダロッドが取り付けられ、該第２レバーの上部における前記支持体側には、前記第１レバーに取り付けられたブッシュが設けられており、前記エアシリンダが作動し、前記シリンダロッドを介して前記第２レバーの下部に対して、前記支持体の反対方向を向いた力が付与されることで、前記第２レバーの上部によって前記ブッシュが押し進められて、前記第１レバー及び前記第２レバーを閉鎖状態とするようにしてもよい。
このように構成することで、第１レバー及び第２レバーによって可動ブロックを固定ブロックに対して押し付けることができる。したがって、回転体をより強固に固定することができる。

本発明に係る回転バランス測定装置によれば、回転バランスの測定を簡素化することができるとともに、設備費の高騰を抑制することができる。

本発明の一実施形態に係る回転バランス測定装置の斜視図である。 バランス測定装置の支持体の要部の斜視図である。 支持体を左後上方から見た斜視図である。 支持体を右後上方から見た斜視図である。 支持体の側断面図である。 第１レバーの動きを説明するための支持体の平面図である。 第２レバーの動きを説明するための支持体の側面図である。

以下、本発明の一実施形態に係る回転バランス測定装置を、図面を参照して具体的に説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る回転バランス測定装置の斜視図であり、図２は、バランス測定装置の支持体の要部の斜視図である。なお、本実施形態において、床面に回転バランス測定装置を設置した状態で、図１に示すＸ方向を左右方向といい、Ｙ方向を前後方向という。また、Ｚ方向を上下方向という。また、Ｘ方向のうちの左方向及び右方向、Ｙ方向のうちの前方向及び後方向、Ｚ方向のうちの上方向及び下方向は、それぞれ図１に示すとおりである。

図１に示すように、本実施形態に係る回転バランス測定装置１は、架台２を備えている。また、架台２の上面には、天蓋２Ａが設けられており、天蓋２Ａ上には、複数のフレームで形成された枠体３が略直方体をなすように設けられている。また、架台２の下面の四隅には、それぞれ脚部２Ｂが設けられている。さらに、架台２における天蓋２Ａ上には、板状のベース部材２Ｃが設けられている。図２にも示すように、ベース部材２Ｃにおける後方位置には、台座２Ｄが立設されている。

枠体３の内側には、支持体４及び回転駆動機構３０が設けられている。また、枠体３の内側であって、支持体４の側方には振動検出装置４０が設けられ、振動検出装置４０の後ろ側にはワーク検出装置５０が設けられている。さらに、図１に示すように、枠体３の前方には、スイッチ装置６０が設けられており、枠体３の後方には、制御装置７０が設けられている。

［支持体４］
支持体４は、図２〜図５に示すように、チャック部１０を備えている。図３及び図４に示すように、チャック部１０は、固定ブロック１１及び固定ベアリング部材１２Ｒ，１２Ｌを備えている。２つの固定ベアリング部材１２Ｒ，１２Ｌは、固定ブロック１１に固定されている。固定右ベアリング部材１２Ｒは、上下方向に沿って延在する固定右ベアリングロッド１２ＲＡを備えている。図４及び図５に示すように、固定右ベアリングロッド１２ＲＡの上部には固定右上ベアリング１２ＲＢが設けられ、下部には固定右下ベアリング部材１２ＲＣが設けられている。

同様に、固定左ベアリング部材１２Ｌは、上下方向に沿って延在する固定左ベアリングロッド１２ＬＡを備えている。固定左ベアリングロッド１２ＬＡの上部には固定左上ベアリング１２ＬＢが設けられ、下部には固定左下ベアリング１２ＬＣが設けられている。固定ベアリング部材１２Ｒ，１２Ｌにおける固定ベアリングロッド１２ＲＡ，１２ＬＡは、固定ブロック１１の表面に露出している。また、固定ベアリング１２ＲＢ，１２ＲＣ，１２ＬＢ，１２ＬＣは、いずれも定位置で回転可能とされている。

固定ブロック１１の右側部には、図３及び図４に示すように、第１レバー１３が取り付けられている。第１レバー１３は、固定ブロック１１に対して、第１揺動軸１４周りに揺動可能とされている。第１揺動軸１４は、鉛直方向に沿って配置されており、第１レバー１３は、鉛直軸周りに揺動可能とされている。

また、チャック部１０は、可動ブロック１５及び可動ベアリング部材１６を備えている。可動ブロック１５は、第１レバー１３の上面に固定されている。また、可動ベアリング部材１６は、第１レバー１３に取り付けられている。可動ベアリング部材１６は、図５に示すように、可動ベアリングロッド１６Ａを備えている。可動ベアリング部材１６は、可動ブロック１５を上下方向に貫通しており、可動ベアリングロッド１６Ａは、可動ブロック１５の表面に露出している。

また、可動ベアリングロッド１６Ａの上部に可動上ベアリング１６Ｂが取り付けられており、可動ベアリングロッド１６Ａの下部に可動下ベアリング１６Ｃが取り付けられている。可動ベアリング部材１６における可動ベアリングロッド１６Ａ及び可動ベアリング１６Ｂ，１６Ｃは、第１レバー１３の揺動に伴って移動可能とされている。

可動ベアリング部材１６における可動ベアリング１６Ｂ，１６Ｃは、第１レバー１３が固定された状態では定位置で回転可能とされている。可動ブロック１５の前端部の上方には、前方に突出する突出部１５Ｂ（図７参照）が形成されている。第１レバー１３の左側端部が最前方に移動したときには、平面視して可動ブロック１５の突出部が固定ベアリング部材１２Ｒ，１２Ｌの固定上ベアリング１２ＲＢ，１２ＬＢと重なる位置に配置される。

また、固定ブロック１１の後方中央位置には、半円状の固定側切欠き部１１Ａが形成されており、可動ブロック１５の前方中央位置には、半円状の可動側切欠き部１５Ａが形成されている。固定側切欠き部１１Ａと可動側切欠き部１５Ａは、第１レバー１３が最前部に配置された状態で向かい合せとなる位置に形成されており、このときに固定側切欠き部１１Ａと可動側切欠き部１５Ａが略円形に形成される。この支持体４を平面視した場合に、固定側切欠き部１１Ａと可動側切欠き部１５Ａとで形成される円形の隙間から、固定ベアリング部材１２Ｒ，１２Ｌの固定上ベアリング１２ＲＢ，１２ＬＢの一部及び可動ベアリング部材１６の可動上ベアリング１６Ｂが視認可能となる（図６参照）。

また、この固定側切欠き部１１Ａと可動側切欠き部１５Ａとで形成される円形状の隙間には、図５に示すように、測定対象のワークＷの回転中心に設けられたワークＷの回転軸となる軸部材Ｐが配置される。測定対象のワークＷとしては、例えば平面視した形状が円形である回転体であるフライホイールが用いられる。フライホイールは、いわゆるアウタロータ型モータのロータを構成するものである。フライホイールは、略有底筒状に形成されており、その低面の径方向中央に、軸方向に沿って軸部材（回転軸）Ｐが設けられる。このように、チャック部１０は、６つのベアリング１２ＲＢ，１２ＲＣ，１２ＬＢ，１２ＬＣ，１６Ｂ，１６Ｃによって、軸部材Ｐを回転可能に軸支する。ただし、測定対象となるワークＷは、平面視した形状が円形または非円形である回転体などの他の回転体であってもよい。

さらに、図３〜図５に示すように、固定ブロック１１の左側面には、第２レバー１７が取り付けられている。第２レバー１７は、固定ブロック１１に対して、第２揺動軸１８周りに揺動可能とされている。第２揺動軸１８は、水平方向（左右方向）に沿って配置されている。このため、第２レバー１７は、左右に延在する水平軸周りに揺動可能とされている。

第２レバー１７における下部の前側には、エアシリンダ１９が設けられている。エアシリンダ１９には、前後方向に進退可能とされたシリンダロッド２０が取り付けられている。エアシリンダ１９がシリンダロッド２０を後退させることで、第２レバー１７の下部を後方に押し出す。第２レバー１７の下部が後方に押し出されると、第２レバー１７の上部が前方に押し進められる。第２レバー１７の前側には、第１レバー１３に取り付けられたブッシュ２１が設けられている。第２レバー１７の上部が前方に押し進められると、第２レバー１７の上部がブッシュ２１を前方に押し進める。

ブッシュ２１を前方に押し進めることにより、第１レバー１３の左端が最前部まで押し進められた状態となる。このときの第１レバー１３及び第２レバー１７の状態を「閉鎖状態」という。また、閉鎖状態以外となっているときの第１レバー１３及び第２レバー１７の状態を「開放状態」という。また、第１レバー１３が閉鎖状態にあるときには、図５に示す軸部材Ｐが固定上ベアリング１２ＲＢ，１２ＬＢと可動上ベアリング１６Ｂに接触して固定上ベアリング１２ＲＢ，１２ＬＢと可動上ベアリング１６Ｂに挟み込まれる状態となる。同様に、第１レバー１３が閉鎖状態にあるときには、軸部材Ｐが固定下ベアリング１２ＲＣ，１２ＬＣと可動下ベアリング１６Ｃに接触して固定下ベアリング１２ＲＣ，１２ＬＣと可動下ベアリング１６Ｃに挟み込まれる状態となる。

また、図２〜図５に示すように、支持体４の下部には、円盤状の振動伝達プレート２２が設けられている。振動伝達プレート２２は、ワークＷが回転する際に、ワークＷの振動を振動検出装置４０に伝達する。さらに、第１レバー１３の右後方には、板材２３が固定されており、板材２３の右側は、第１レバー１３よりも突出している。固定ブロック１１における右側部と、板材２３における突出部との間に、圧縮スプリング２４が設けられている。この圧縮スプリング２４により、第１レバー１３における右端が固定ブロック１１に近づく方向（第１レバー１３の左端が固定ブロック１１から離反する方向）に第１レバー１３が付勢されている。

また、固定ブロック１１の右側部には、第１レバー１３が固定ブロック１１から離反する方向への移動距離を規制する規制部材２５が設けられている。規制部材２５は、固定ブロック１１の右側方から第１レバー１３よりも後方の位置まで延在しており、第１レバー１３の後方位置に向けて折り曲げられている。規制部材２５が第１レバー１３の後方に配置されていることで、第１レバー１３の移動が規制されている。

また、図２に示すように、振動伝達プレート２２の下方には、振動方向規制部材２６が設けられている。振動方向規制部材２６は、振動伝達プレート２２が固定される規制部材本体２６Ａと、規制部材本体２６Ａにおける左右位置にそれぞれ配置された柱部材２６Ｂ，２６Ｃを備えている。規制部材本体２６Ａは、振動伝達プレート２２が固定された板状部材と、板状部材の下方に配置された上下方向部材によって構成されている。また、柱部材２６Ｂ，２６Ｃは、図示しない長尺ボルト部材によってベース部材２Ｃに立設された図示しないプレート部材に固定されている。プレート部材は、ベース部材２Ｃに固定されており、柱部材２６Ｂ，２６Ｃが長尺ボルト部材によってプレート部材に固定されることで、振動方向規制部材２６の板状部材及びこの板状部材に固定される振動伝達プレート２２の前後方向への振動が抑制される。なお、振動検出装置４０は、ワークＷの左右方向への振動を検出している。このため、前後方向は、ワークＷの振動の測定方向に対して交差、ここでは直交する方向となる。

［回転駆動機構３０］
回転駆動機構３０は、図１及び図２に示すように、支持体４に対して近接及び離間する方向に摺動可能に台座２Ｄに取り付けられたステージ３１を備えている。ステージ３１には、鉛直軸周りに回転可能とされたエンコーダ３２が設けられている。エンコーダ３２における下方位置には、図示しないモータが設けられており、モータの駆動力がエンコーダ３２に伝達される。エンコーダ３２に伝達された駆動力の大きさは、エンコーダ３２によって調整される。

さらに、ステージ３１には、３つの従動ローラ３３Ａ〜３３Ｃが設けられている。３つの従動ローラ３３Ａ〜３３Ｃは、いずれもエンコーダ３２と同様に鉛直軸周りに回転可能とされている。これらのエンコーダ３２及び３つの従動ローラ３３Ａ〜３３Ｃにはベルト３４が巻き回されている。モータを作動させると、エンコーダ３２及び従動ローラ３３Ａ〜３３Ｃの周りでベルト３４が駆動する。

第１従動ローラ３３Ａは、ステージ３１に形成された左右方向に沿った溝部３１Ａに沿って左右方向に移動可能とされている。第１従動ローラ３３Ａが溝部３１Ａに沿って移動することにより、ベルト３４の張力を調整可能とされており、第１従動ローラは、張力調整ローラとして機能している。

また、第２従動ローラ３３Ｂと第３従動ローラ３３Ｃは、平面視したときに第２従動ローラ３３Ｂと第３従動ローラ３３Ｃとをつなぐ直線がワークＷと重なる位置に配置されている。このため、ベルト３４は、ワークＷの回転軸に対して交差する方向、ここでは直交する方向に駆動する。また、ワークＷの外周には、ベルト３４が当接し、支持体４が設けられた方向である前方に向けた第２従動ローラ３３Ｂと第３従動ローラ３３Ｃとの間におけるベルト３４の押圧力が作用している。この押圧力が作用する方向は、回転体Ｗが回転した際に振動する方向（Ｘ方向）に交差する方向、ここでは直交する方向（Ｙ方向）である。このため、ベルト３４が駆動すると、ベルト３４とワークＷとの摩擦力によってモータからベルト３４に供給された回転駆動力がワークＷの外周部に伝達されてワークＷが回転する。したがって、回転駆動機構３０は、支持体４が固定された状態でワークＷが回転させられる。

また、ワークＷとベルト３４との当接位置は、ワークＷの回転軸よりも後方に位置している。また、チャック部１０における固定ベアリング部材１２Ｒ，１２Ｌは、ワークＷの回転軸よりも前方に位置している。このため、固定ベアリング部材１２Ｒ，１２Ｌ及び固定ベアリング部材１２Ｒ，１２Ｌにおける固定ベアリング１２ＲＢ，１２ＲＣ，１２ＬＢ，１２ＬＣは、いずれもワークＷとベルト３４との当接部に対して、ワークＷの回転軸を介した反対側に配置されている。

［振動検出装置４０］
振動検出装置４０は、図２に示すように、第１振動子４１及び第２振動子４２を備えている。第１振動子４１は、第２振動子４２の上方に配置されている。これらの第１振動子４１及び第２振動子４２は、支持体４における振動方向規制部材２６の柱部材２６Ｂに固定されている。こうして、第１振動子４１及び第２振動子４２は、振動方向規制部材２６を介して振動伝達プレート２２に接続されている。

振動検出装置４０は、振動センサ４３を備えている。振動センサ４３には、第１振動子４１及び第２振動子４２がそれぞれ接続されており、第１振動子４１及び第２振動子４２における左右方向の振動を検出している。振動センサ４３は、検出した振動を振動信号として、制御装置７０に出力する。

［ワーク検出装置５０］
ワーク検出装置５０は、図２に示すように、第１光電センサ５１及び第２光電センサ５２を備えている。第１光電センサ５１及び第２光電センサ５２は、いずれも反射型の光電センサである。第１光電センサ５１は、支持体４に支持されるワークＷの中心部から突出する軸部材Ｐに光を照射し、その反射光を検出することによって軸部材Ｐの位置を検出する。第１光電センサ５１は、軸部材Ｐの位置を軸部材位置信号として制御装置７０に出力する。第２光電センサ５２は、支持体４に支持されるワークに光を照射し、その反射光を検出することによって軸部材Ｐの有無を検出する。第２光電センサ５２は、ワークＷの位置をワーク検出信号として制御装置７０に出力する。

第１光電センサ５１及び第２光電センサ５２は、いずれも支持ロッド５３によって支持されている。ベース部材２Ｃには、図示しない光電センサ支持部材が立設されており、この光電センサ支持部材に支持ロッド５３が取り付けられている。支持ロッド５３には、第１取付プレート５４及び第２取付プレート５５が取り付けられている。第１取付プレート５４に第１光電センサ５１が保持され、第２取付プレート５５に第２光電センサ５２が保持されている。

［スイッチ装置６０］
スイッチ装置６０は、図１に示すように、枠体３の前方に取り付けられたブラケット６１を備えている。ブラケット６１には、スイッチボックス６２が載置されており、スイッチボックス６２の天部には、操作スイッチ６３が設けられている。操作スイッチ６３は、作業員等による押圧操作が可能とされている。

回転駆動機構３０が停止しているときに操作スイッチ６３を押圧操作すると、回転駆動機構３０が作動を開始して、図示しないモータが回転を開始する。また、回転駆動機構３０の作動中に操作スイッチ６３を押圧操作すると、回転駆動機構３０が停止する。さらに、操作スイッチ６３は、回転操作が可能とされている。操作スイッチ６３を回転操作すると、エンコーダ３２によってモータから伝達される駆動力が調整される。

［制御装置７０］
制御装置７０は、図１に示すように、天蓋２Ａに立設された制御装置支持部材７１を備えており、制御装置支持部材７１に制御ユニット７２が取り付けられている。また、制御ユニット７２の表面に液晶表示装置７３が取り付けられている。制御ユニット７２には、回転駆動機構３０におけるモータやエンコーダ３２、振動検出装置４０における振動センサ４３、ワーク検出装置５０における光電センサ５１，５２、スイッチ装置６０における操作スイッチ６３等が電気的に接続されている。

制御装置７０は、スイッチ装置６０における操作スイッチ６３から出力される操作信号に基づいて、回転駆動機構３０におけるモータやエンコーダ３２の制御を行う。また、振動検出装置４０から出力される振動信号に基づいて、ワークＷの回転バランスを測定する。また、ワーク検出装置５０における光電センサ５１から出力される回転軸位置信号に基づいて、回転軸Ｐの位置を検出し、第２光電センサ５２から出力されるワーク検出信号に基づいて、ワークＷの有無を検出する。

制御装置７０は、ワークＷを回転させてワークＷの回転バランスを測定している間に、液晶表示装置７３に種々の情報を表示している。液晶表示装置７３に表示する情報としては、回転バランス測定の実行中である表示、ワークＷの回転速度、ワークＷの有無、回転軸Ｐの位置などがある。

次に、本実施形態に係る回転バランス測定装置１におけるワークＷの回転バランスの測定手順について説明する。ワークＷの回転バランスを測定する際には、ワークＷを支持体４に支持させ、その後ワークＷにベルト３４を当接させてから、ワークＷを回転させてワークＷの回転バランスを測定する。ここでは、まず、ワークＷを支持体４に支持させる手順について説明する。

ワークＷを支持体４に支持させるにあたり、支持体４におけるシリンダロッド２０が前進した状態となっている。シリンダロッド２０が前進した状態にあると、圧縮スプリング２４の付勢力によって、図６に仮想線で示すように、第１レバー１３が開放状態となっている。また、図７に仮想線で示すように、第２レバー１７も開放状態となっている。

第１レバー１３が開放状態であると、ワークＷに取り付けられた軸部材Ｐ（図５参照）が固定上ベアリング１２ＲＢ，１２ＬＢと可動上ベアリング１６Ｂの間の距離は、軸部材Ｐにおける固定上ベアリング１２ＲＢ，１２ＬＢと可動上ベアリング１６Ｂと接触する位置の径よりも広くなっている。同様に、第１レバー１３が開放状態であると、軸部材Ｐが固定下ベアリング１２ＲＣ，１２ＬＣと可動下ベアリング１６Ｃの間の距離は、軸部材Ｐにおける固定下ベアリング１２ＲＣ，１２ＬＣと可動下ベアリング１６Ｃと接触する位置の径よりも広くなっている。このため、軸部材Ｐを固定ベアリング部材１２Ｒ，１２Ｌと可動ベアリング部材１６との間に挿入することができるので、軸部材Ｐを挿入する。

軸部材Ｐを挿入したら、エアシリンダ１９によってシリンダロッド２０を後退させる。シリンダロッド２０を後退させると、図７に仮想線で示すように、開放状態にあった第２レバー１７の下部がシリンダロッド２０によって後方に押し出され、第２レバー１７上部が前方に押し進められる。

第２レバー１７の上部が前方に押し進められることにより、ブッシュ２１を介して第１レバー１３の左端部が前方に押し進められる。そして、第１レバー１３の左端部が最前部まで移動すると、第１レバー１３は、図６に実線で示すように、閉鎖状態となる。同様に、第２レバー１７は、図７に実線で示すように、閉鎖状態となる。

こうして、第１レバー１３が閉鎖状態となることにより、軸部材Ｐが固定上ベアリング１２ＲＢ，１２ＬＢと可動上ベアリング１６Ｂに接触するとともに、固定下ベアリング１２ＲＣ，１２ＬＣと可動下ベアリング１６Ｃに接触した状態で支持される。また、軸部材Ｐが６つのベアリングによって支持されて、軸部材Ｐを介してワークＷが支持される。このとき、エアシリンダ１９は、シリンダロッド２０を後退させた状態を維持する。シリンダロッド２０が後退した状態にあると、第２レバー１７の閉鎖状態が維持される。第２レバー１７の閉鎖状態が維持されることで、第１レバー１３の閉鎖状態が維持されて、軸部材Ｐが６つのベアリングで確実に支持される。

次に、ベルト３４をワークＷに当接させる手順について説明する。ワークＷを支持体４に支持させている間、回転駆動機構３０では、第１従動ローラ３３Ａを溝部３１Ａの右側に配置しておき、ベルト３４を弛ませた状態としておく。ワークＷが支持体４に支持されたら、第１従動ローラ３３Ａを左に移動させて、ベルト３４に張力を付与していく。そして、適度な張力がベルト３４に付与される位置に第１従動ローラ３３Ａを配置する。こうして、ベルト３４に張力を付与して、ベルト３４をワークＷの外周に当接させる。

支持体４にワークＷを支持させたら、ワークＷの回転バランスの測定を行う。作業員などがスイッチ装置６０の操作スイッチ６３を押圧すると、まずステージ３１が支持体４に近接する方向に摺動してベルト３４とワークＷとが当接する。次に、回転駆動機構３０におけるモータが作動し、モータの作動によってベルト３４が駆動する。このとき、ベルト３４はワークＷの外周に当接しているので、ベルト３４の駆動力がワークＷに伝達されて、ワークＷが回転する。

ワークＷが回転している間、ワーク検出装置５０における第１光電センサ５１及び第２光電センサ５２では、軸部材Ｐの位置及びワークＷの有無を検出している。また、振動検出装置４０における振動センサ４３では、ワークＷの振動を検出している。これらのセンサの結果を制御装置７０に出力し、制御装置７０において、ワークＷの回転バランスを測定する。

ワークＷの回転バランスの計測中は、液晶表示装置７３にワークＷの回転速度、回転軸Ｐの位置などの情報が表示される。このため、作業員等は、ワークＷの回転バランスの測定の実施状態をリアルタイムで監視することができる。また、ワークＷの回転バランスの測定中は、エアシリンダ１９によって第２レバー１７の下部が押し付けられることにより、第１レバー１３及び第２レバー１７が閉鎖状態となり、第２レバー１７を介して第１レバー１３によって可動ブロック１５の移動が阻止されている。このため、チャック部１０は、安定した状態でワークＷ及び回転軸Ｐを軸支することができる。

ワークＷの回転バランスの測定が終了した後は、作業員が操作スイッチ６３を操作することにより、回転駆動機構３０のモータが停止し、ベルト３４の駆動も停止する。ベルト３４の駆動の停止に伴い、ワークＷの回転も停止する。ワークＷの回転が停止した後は、エアシリンダ１９によってシリンダロッド２０を前進させる。すると、第１レバー１３は、第２レバー１７による押し付けから解放され、圧縮スプリング２４の付勢力によって第１レバー１３が開放状態となる。第１レバー１３が開放状態となった後に、回転軸Ｐ及びワークＷを取り出す。

このように、本実施形態に係る回転バランス測定装置においては、回転軸Ｐを回転可能に軸支するチャック部１０を備えている。また、ワークＷは、回転駆動機構３０によって回転させられるので、ワークＷを回転させる際に、チャック部１０は回転せずに、ベアリングのみが回転する。このため、質量の嵩むチャック部１０やチャック部１０を含む支持体４を回転させることなくワークＷを回転させることができるので、慣性の大きい支持体４が回転することによる影響を排除することができる。したがって、回転バランスの測定の際の演算の複雑化を抑制できるので、回転バランスの測定を簡素化することができる。また、支持体４及び回転駆動機構３０を用いることにより、高精度のスピンドルなどを用いる必要がなくなるので、設備費の高騰を抑制することができる。

また、チャック部１０は、上下に２組の固定ベアリングを有する固定ベアリング部材１２Ｒ，１２Ｌと上下に一組の可動ベアリングを有する可動ベアリング部材１６とを備えて構成されている。ここで、チャック部１０によって軸部材Ｐを軸支する際には、可動ベアリング部材１６を移動させることで軸部材Ｐを軸支することができる。したがって、軸部材Ｐ及びワークＷをチャック部１０に対して容易に着脱することができる。

また、回転駆動機構３０は、ワークＷの外周に当接するベルト３４をモータによって軸部材Ｐの軸方向に対して直交する方向に駆動してワークＷを回転させている。このため、モータから供給される回転駆動力をワークＷとベルト３４との摩擦力によってワークＷに伝達することができる。このため、ワークＷを支持する支持体４に対するモータの駆動力の影響を小さくすることができるので、支持体４の振動によるワークＷの回転バランスに与える悪影響をより小さくすることができる。

さらに、ベルト３４は、回転体の外周に当接しているため、ベルト３４の駆動力をワークＷに伝達させることができる。このとき、ベルト３４からワークＷに対する押圧力は、振動センサ４３によるワークＷの測定方向に対して直交する方向に沿って作用している。このため、ベルト３４からワークＷに対して作用する押圧力がワークＷの振動に与える影響を抑制することができる。したがって、振動センサ４３で検出される回転体Ｗの振動への影響を大きくすることなく、ベルト３４の駆動力を回転体に伝達することができる。

また、固定ベアリング部材１２Ｒ，１２Ｌにおける固定ベアリング１２ＲＢ，１２ＲＣＢ，１２ＬＢ，１２ＬＣは、いずれもワークＷとベルト３４との当接部に対して、ワークＷの回転軸を介した反対側に配置されている。ベルト３４に張力が付与されると、ベルト３４の張力がワークＷの外側からワークＷに作用する。ワークＷに作用する張力は、ワークＷに取り付けられた軸部材Ｐを介して固定ベアリング部材１２Ｒ，１２Ｌに作用する。軸部材Ｐを介したベルト３４の張力が作用するベアリング部材は、可動ベアリング部材１６ではなく固定ベアリング部材１２Ｒ，１２Ｌである。このため、ワークＷの回転軸が２組の固定ベアリングに対して押し付けられるようにして軸支されるので、ベルト３４から作用する張力が可動ベアリング部材１６に作用する場合と比較して、ベアリング部材が移動するおそれが小さくなる。したがって、ワークＷの回転中における可動ベアリングが移動可能なことによる不安定感を抑制し、軸部材Ｐ及びワークＷを安定した状態で回転させることができる。その結果、ワークＷの回転バランスの測定精度を向上させることができる。

また、ワークＷは、ベルト３４の張力によって回転体をワークＷの回転軸に押圧している。このため、ベルト３４の回転力をワークＷに伝達できるとともに、２本の固定ベアリング部材１２Ｒ，１２Ｌの固定ベアリング１２ＲＢ，１２ＲＣ，１２ＬＢ，１２ＬＣに対して回転軸を押し付けることができる。

また、振動センサ４３は、ワークＷにおける所定の測定方向（左右方向）に対する振動を検出し、支持体４は、ワークＷの回転時における測定方向に直交する方向に対する振動を抑制する振動方向規制部材２６を備えている。このため、ワークＷに発生する振動を測定方向（左右方向）に集約することができる。したがって、ワークＷの回転バランスを精度良く測定することができる。

なお、この発明の技術範囲は上記の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば、上記の実施形態では、固定ベアリング部材として、２つの固定ベアリング部材１２Ｒ，１２Ｌが設けられているが、これらを３つあるいは４つ以上としてもよい。

また、上記の実施形態では、回転駆動機構３０では、ベルト３４を介してモータの駆動力をワークＷに伝達しているが、ローラやスライダなどの他の媒体を介してモータの駆動力をワークＷに伝達してもよい。また、ワークＷの外周にベルト３４を当接させ、ワークＷの外側から駆動力を伝達しているが、ワークＷの内側にベルトやローラなどを当接させて、ワークＷの内側から駆動力を伝達してもよい。また、駆動源として内燃機関などの他の駆動源を用いてもよい。さらに、本発明の回転バランス測定装置は、アウタロータ型モータのロータ以外のワークに対して測定することも可能である。

１…回転バランス測定装置
２…架台
３…枠体
４…支持体
１０…チャック部
１１…固定ブロック
１２Ｒ…固定右ベアリング部材
１２Ｌ…固定左ベアリング部材
１２ＲＡ…固定右ベアリングロッド
１２ＲＢ…固定右上ベアリング
１２ＲＣ…固定右下ベアリング
１２Ｌ…固定左ベアリング
１２ＬＡ…固定左ベアリングロッド
１２ＬＢ…固定左上ベアリング
１２ＬＣ…固定左下ベアリング
１３…第１レバー
１４…第１揺動軸
１５…可動ブロック
１６…可動ベアリング部材
１６Ａ…可動ベアリングロッド
１６Ｂ…可動上ベアリング
１６Ｃ…可動下ベアリング
１７…第２レバー
１８…第２揺動軸
１９…エアシリンダ
２０シリンダロッド
２１…ブッシュ
２２…振動伝達プレート
２３…板材
２４…圧縮スプリング
２５…規制部材
２６…振動方向規制部材
２６Ａ…規制部材本体
２６Ｂ，２６Ｃ…柱部材
３０…回転駆動機構
３１…ステージ
３１Ａ…溝部
３２…エンコーダ
３３Ａ〜３３Ｃ…従動ローラ
３４…ベルト
４０…振動検出装置
４１…第１振動子
４２…第２振動子
４３…振動センサ
５０…ワーク検出装置
５１…第１光電センサ
５２…第２光電センサ
６０…スイッチ装置
６３…操作スイッチ
７０…制御装置
７２…制御ユニット
７３…液晶表示装置
Ｗ…ワーク
Ｐ…軸部材

Claims (9)

1. 回転体の回転バランスを測定する回転バランス測定装置であって、
   前記回転体の回転中心に設けられた回転軸を回転可能に支持する支持体と、
   前記支持体が固定された状態で前記回転体を回転させる回転駆動機構と、
   回転中の前記回転体の振動を検出する振動センサと、を備え、
   前記支持体には、前記回転軸を回転可能に軸支するチャック部が設けられており、
   前記チャック部は、
   前記支持体に対して固定された固定ブロックおよび可動ブロックと、
   前記支持体に対して固定された少なくとも２つの固定ベアリングと、
   前記固定ベアリングに対して相対的に移動可能に前記支持体に取り付けられた可動ベアリングと、を備え、
   前記固定ベアリングと前記可動ベアリングとは、前記回転軸を軸支するものであり、
   前記可動ベアリングを移動させることで、前記回転軸を前記支持体に対して着脱可能とされており、
   前記固定ブロックには、第１レバーが前記回転軸の回転方向に揺動可能に取り付けられ、
   前記可動ブロックは前記第１レバーに固定されていることを特徴とする回転バランス測定装置。
2. 前記第１レバーには板材が固定され、
   該板材の前記第１レバーが固定される側の反対側の端部には圧縮スプリングが設けられており、
   該圧縮スプリングにより前記板材の前記第１レバーが固定される側の端部が前記固定ブロック方向に付勢される請求項１に記載の回転バランス測定装置。
3. 前記回転駆動機構は、前記回転体の外周に当接するベルトと、
   前記ベルトを駆動する駆動源と、を備え、
   前記回転体の外周に当接するベルトを前記駆動源によって前記回転軸の軸方向に対して交差する方向に駆動することで、前記回転体を回転させる請求項１又は２に記載の回転バランス測定装置。
4. 前記振動センサは、前記回転体における所定の振動方向に対する振動を検出し、
   前記ベルトは、前記所定の測定方向に対して交差する方向に沿って押圧力が作用するように、前記回転体の外周に当接している請求項３に記載の回転バランス測定装置。
5. 前記固定ベアリングは、前記回転体と前記ベルトとの当接部に対して、前記回転軸を介した反対側に配置されている請求項３又は請求項４に記載の回転バランス測定装置。
6. 前記ベルトは、張力によって前記回転体を前記回転軸の方向に押圧する請求項３〜請求項５のうちのいずれか一項に記載の回転バランス測定装置。
7. 前記回転体は、フライホイールである請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の回転バランス測定装置。
8. 前記振動センサは、前記回転体における所定の測定方向に対する振動を検出し、
   前記支持体は、前記回転体の回転時における前記測定方向に交差する方向に対する振動を抑制する振動抑制構造を備える請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の回転バランス測定装置。
9. 前記固定ブロックの側方には、水平方向に沿った揺動軸回りに揺動可能とされた第２レバーが設けられ、
   該第２レバーの下部には、エアシリンダ及びシリンダロッドが取り付けられ、
   該第２レバーの上部における前記支持体側には、前記第１レバーに取り付けられたブッシュが設けられており、
   前記エアシリンダが作動し、前記シリンダロッドを介して前記第２レバーの下部に対して、前記支持体の反対方向を向いた力が付与されることで、前記第２レバーの上部によって前記ブッシュが押し進められて、前記第１レバー及び前記第２レバーを閉鎖状態とする請求項１から請求項８のうちのいずれか一項に記載のバランス測定装置。