JPH0658278B2 - 磁気ばね支持型ふつりあい測定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は回転体のふつりあい測定装置に係り、特に、Ｖ
ＴＲシリンダ、小型モータ等小形で高いつりあわせ精度
を要求する回転体のふつりあい測定装置に関する。

〔従来の技術〕

ふつりあい測定装置は、ふつりあいを有するワークを振
動台上に回転可能に支え、この振動台とベースとの間
に、ワークを回転させた際に振動台が適当なふつりあい
振動を行うようにばねを設けこの振動をピツクアツプに
より測定する機構をその基本的構造としている。従来の
装置では、ばねは板ばねが用いられており、ピツクアツ
プには接触型の電動型ピツクアツプが多く用いられてい
た。ふつりあい測定装置は、その回転数と装置の固有振
動数の関係から、固有振動数が回転数より高いハードタ
イプと、固有振動数が回転数より低いソフトタイプにわ
かれる。ＶＴＲシリンダ等の小形で、ふつりあい量の小
さなものには、ソフトタイプが用いられる。

第７図に従来のソフトタイプふつりあい測定装置の一例
を示す。板ばね１５により、振動台２をつり下げ、その
振動を接触式の同電型変位ピツクアツプ１６で検出する
構造となつている。

このような構成でＶＴＲシリンダのように小型軽量の回
転体のふつりあいを測定するためには、板ばねの剛性を
これに伴つて非常に小さくしなければならない。このた
め、この装置自体の機械的強度は非常に弱いものとな
る。また、板ばねの横方向の剛性を非常に小さいものと
したため、他の方向（回転軸方向及び上下方向）の剛性
も相対的に低下し、これらの方向への振動も起りやす
く、正確な測定をさまたげる。また、板ばね剛性の横方
向と上下、あるいは回転と上下の連成も問題となる。

変位ピツクアツプについても、接触型の変位ピツクアツ
プを使用しているため、ピツクアツプ内の摩擦による減
衰の影響が出る恐れがある。

以上のように従来の装置により、ＶＴＲシリンダ等の小
型で、ふつりあい量の小さな回転体のふつりあい測定を
行うにはいくつかの問題点があつた。

なお、この種の装置として関連するものは、特開昭55−
60834 号，特開昭55−39066 号，特開昭61−223527号等
に記載のものがある。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来のふつりあい測定装置は、振動系の支持に板ばねを
使用しており、ワーク自体が小型軽量になると、それに
従い、板ばね剛性も小さくする必要がある。しかしなが
ら、板ばねの剛性をあまり小さくすると構造的強度が低
下する問題や、縦あるいはねじれとの連成により、測定
精度が低下する問題があつた。また、振動測定にも接触
型ピツクアツプが用いられるため、この内部摩擦によ
り、測定精度が低下する問題もあつた。

本発明の目的は、ＶＴＲシリンダ等の小型回転体のふつ
りあいを高精度に測定する装置を実現するため、非常に
小さなばね定数で、ワークを安定にささえる機構を備え
た磁気ばね支持型ふつりあい測定装置提供することにあ
る。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、３ケ以上の鋼球を介して、回転体及び回転
体の軸受を含む振動台を滑かな基礎平板上に移動可能に
ささえ、かつ、この鋼球をはさみ込むように磁石と磁性
体により磁気回路を構成し、この間の磁気ばね効果によ
つて、振動台と基礎平板上との間に、ある静止点まわり
全方向に均一なばね剛性を持たせることにより達成され
る。

また、振動測定を渦電流型あるいは光学式の非接触セン
サを用いることにより、振動系に無用な力を加えずに振
動を測定する。

〔作用〕

振動台をささえる３個あるいはそれ非常の鋼球は、振動
台及び定盤と点接触しているのみであるから、移動にと
もなう摩擦による損失はほとんどなく、振動系のふつり
あい振動をさまたげることはない。またばね系は、磁気
ばね効果を利用したもので、板ばねのような、連成を起
すことはない。振動センサも、非接触型であるから、従
来の接触型のように振動系の負荷となることはない。こ
のように、この磁気ばね支持型のふつりあい測定装置で
は、振動系に対し、外部から影響を与える因子がほとん
どなく、この振動系は、ふつりあいに起因する遠心力に
正確に対応したふつりあい振動を行う。このため、小型
の回転体の非常に小さなふつりあいでも高精度で測定す
ることができる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例ＶＴＲを例にして第１図により
説明する。ふつりあいを持つＶＴＲシリンダ１は、シリ
ンダ支え３を介して、振動台２上に固定されている。シ
リンダ支え３は、適当なクランプ機構を持ち、複数個の
シリンダを交換可能な構造となつている。振動台２の上
側面には、その４隅に永久磁石４が設けられている。振
動台２は、永久磁石４の磁力線中心線と同一中心線を持
つ位置にある４個の鋼球５により、定盤８上で移動可能
に支えられている。振動台２及び定盤８の鋼球５が接触
する面及び鋼球５の表面は非常に滑かに仕上られてお
り、この部分における摩擦はほとんどない。

次に第２図において、この輾動部について詳細な説明を
行う。第２図（ａ）には、振動台２が何ら力を受けてい
ず、静止した状態を示すもので、永久磁石４と鋼球５の
位置関係及び、その時の磁力線の分布を模式的に示して
いる。磁力線はＮ極からＳ極の方向へ振動台２、鋼球
５、定盤８を通つて流れる閉曲線を描いている。磁力線
９の中心線は、鋼球５中心線と一致している。磁力線９
はこの中心線に対しどの方向にも均一に分布しており、
振動台２は定盤８方向に吸引力を受けながら静止してい
る。

第２図（ｂ）は、何らかの力が働き振動台２が鋼球５に
対し相対的に左側に移動した場合について示している。
磁力線９は鋼球５の左側半面で右側半面より密になり、
鋼球５は左方向へ、振動台２は右方向へ相対的に力Ｆを
受ける。定盤８、振動台２、鋼球５の表面が滑らかで摩
擦がなく、かつ定盤８と鋼球５間、振動台２と鋼球５間
ですべりがないとすると、振動台２はこの力Ｆにより右
側に移動し、同時に鋼球５も右方向に輾動しながら、両
者とも元の中立位置に戻ることとなる。以上のように、
この振動台２は、この磁石−鋼球支持により、１つの静
止位置回り、即ち、平面上全方向に均一なばね定数で支
えられていると考えられる。このばね定数は、磁石４の
磁束密度に比例し、磁石４と定盤８の距離の２乗に反比
例する。

第１図に戻る。ＶＴＲシリンダ１を駆動すると、そのふ
つりあいによる遠心力のため振動台２は力を受け振動す
る。ふつりあいを正確に測定するには、振動系の固有振
動数と回転体の回転数を離しておく必要がある。固有振
動数を回転数より高くするハードタイプと低くするソフ
トタイプがある。ここでは、ふつりあい量が非常に小さ
いためソフトタイプとする。振動台系の固有振動数はシ
リンダ１、振動台２の質量Ｍと磁気ばね定数Ｋによつて
定まる。磁石４の磁束密度及び磁石４、定盤８間の距離
により、この系の固有振動数を回転数の半分以下に設定
する。

振動台２の側面、シリンダ１の回転中心線に直角方向の
左右に１ケ所づつに、非接触型振動センサ６，７が設け
られている。数百gr・μｍのふつりあい量により数μｍ
の振動が計測される。この振動信号をふつりあい解析装
置に入力することにより、ふつりあい量、ふつりあい角
度が計測される。

以上のように、本実施例によれば、簡単な構成により、
ＶＴＲシリンダなどの非常に小さな、ふつりあいを正確
に検出することができる。

第３図乃至第５図は磁気ばね部の夫々他の実施例を示
す。

第３図は、振動台２を磁性材料で構成し、定盤８部に磁
石４を設けたもので、振動台２をより軽くすることがで
き、第１図の実施例に比べ同じふつりあい量でも大きな
振動信号を得ることができる。

第４図は、振動台２と定盤８の両者に磁石を設けたもの
で、上下２つの磁石間で静止位置が定まるため、鋼球５
と振動台２、あるいは定盤８間ですべりが生じても静止
位置が変らず、安定な出力を得る。この場合、鋼球５の
かわりに非磁性材料による球も使用できる。

第５図は、前述の定盤８に設けた磁石の換りに、電磁石
１０を設けたものである。電磁石１０に加える電圧を変
えることにより、磁気ばね定数を変化させることができ
る。これにより、質量の異なる幾種類かのワークに対し
て、適当な固有振動数を自由に設定することができ、汎
用性を持たせることができる。

第６図は、ＶＴＲシリンダのかわりに一般のワーク１１
を搭載した実施例である。軸受１４により、ワーク１１
を支え、ベルトがけ、もしくはジヨイント１３を介し外
部よりモータ１２駆動される構造となつている。

〔発明の効果〕

本発明によれば、ばね系は連成を起こすことなく、非常
に小さなばね定数でワークを安定に支えることができる
のでＶＴＲシリンダ等の小型回転体のふつりあいを高精
度に測定することができる。また、従来の板ばね支持型
ふつりあい測定装置に比べ簡単な構造にすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の斜視図、第２図は第１図の
磁気ばね部の説明図で（ａ）図はつりあい状態、（ｂ）
図はふつりあい状態を示す。第３図、第４図、第５図は
磁気ばね部の夫々他の実施例を示す断面図、第６図は本
発明の更に他の実施例を示す斜視図、第７図は従来の装
置の斜視図である。 １……ＶＴＲシリンダ、２……振動台、３……シリンダ
支え、４……磁石、５……鋼球、６，７……振動セン
サ、８……定盤、９……磁力線、１０……電磁石、１１
……ワーク、１２……モータ、１３……ジヨイント、１
４……軸受、１５……板ばね、１６……動電型ピツクア
ツプ、１７……ベース。

フロントページの続き (72)発明者 河内 正範 茨城県勝田市大字稲田1410番地 株式会社 日立製作所東海工場内 (72)発明者 富沢 英雄 茨城県勝田市大字稲田1410番地 株式会社 日立製作所東海工場内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転体のふつりあいによって生じるふつり
   あい振動を検出し、検出値によりふつりあいの位置及び
   量を算出するためのソフトタイプふつりあい検出装置に
   おいて、回転する回転体を載せた振動台を軟らかく支持
   するために、振動台に磁石を配置し基礎に磁性体を設
   け、または振動台に磁性体を配置し基礎に磁石を設け、
   あるいは振動台と基礎の双方に磁石を設け、振動台と基
   礎の間に鋼球を介在させたことを特徴とする磁気ばね支
   持型ふつりあい測定装置。