JPH0714532B2

JPH0714532B2 - 円筒体の歪矯正装置

Info

Publication number: JPH0714532B2
Application number: JP11776588A
Authority: JP
Inventors: 義則北村
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 1988-05-13
Filing date: 1988-05-13
Publication date: 1995-02-22
Anticipated expiration: 2010-02-22
Also published as: JPH01289511A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、シロッコファンロータ等の回転円筒体の歪矯
正装置に関する。

〔従来の技術〕

シロッコファンロータの一種であるリングレスシロッコ
ファンロータは、第５図に示されるように、所定間隔で
羽根を形成し、筒状に湾曲された帯材からなる円筒４の
軸方向中央部に、中央部にボス３を備える円板状のエン
ドプレート５をかしめにより固着した構造である（実開
昭54-138107号公報等参照）。このロータは、円筒４の
両端にリングを有しないため、軽量で低コストである
が、その反面歪を生じやすい。しかるに、シロッコファ
ンロータに対する歪矯正は、従来は熟練者による手作業
程度のことしか行われない。

〔発明が解決しようとする課題〕

このため、従来の歪矯正においては、十分な矯正は不可
能であり、歪が十分に矯正されていないと、歪矯正の後
で行う動バランス検査を複雑な作業とする。

本発明は斯かる状況に鑑み、円筒体に備わる歪が簡単な
機構で定量的に精度よく自動矯正できる円筒体の歪矯正
装置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の歪矯正装置は、第１図〜第３図に示されるよう
に、円筒体２に対する回転支軸002を有し、該回転支軸0
02の回転駆動手段004（第７図参照）および回転角検出
手段003を備える円筒体支持機構001と、該支持機構001
の周囲に前記回転支軸002を挟んで対向すべく配設した
第1,第２矯正ユニット101,201と、該第1,第２矯正ユニ
ット101,201の間に前記回転支軸002に対して接離可能に
配設した第３矯正ユニット301とを備える。

前記第１、第２矯正ユニット101,201は、前記円筒体２
に対する前記回転支軸径方向の押圧ヘッド106,206と、
前記円筒体２の両端縁に対する接触子108a,108b,208a,2
08bおよびフック111a,111b,211a,211bと、該接触子の前
記径方向の移動量検出手段109a,109b,209a,209bとを備
え、前記第３矯正ユニット301は、前記円筒体２の両端
縁に対する接触子319a,319bと、該接触子の前記回転支
軸軸方向の移動量検出手段320a,320bと、前記円筒体２
に対する前記回転支軸軸方向の押圧ヘッド321とを備え
る。

〔作用〕

円筒体２としてボス３の周りに円筒４をエンドプレート
５にて支持せしめたものを考えると、その歪は第４図に
示す４つの基本歪Ａ〜Ｄが合成されたものとなる。

第１の基本歪は、円筒の中心軸がボスの中心軸に対して
偏位した軸ズレＡである。これはボスの芯ズレ、円筒を
エンドプレートにかしめる際の位置ズレ等が原因であ
り、基準内であれば問題はなく、基準外であれば容易に
は矯正できないので、不良品として処理することが得策
となる。

第２の基本歪は、ボスの中心軸に対してエンドプレート
の中心軸が傾斜したエンドプレート傾きＢである。エン
ドプレート傾きＢは、エンドプレートの歪が主な原因で
あり、エンドプレートをボスの中心軸方向に押すことに
より容易に矯正できる。

第３の基本歪は、ボスおよびエンドプレートの中心軸に
対して円筒の中心軸が傾斜した円筒傾きＣである。これ
は円筒をエンドプレートにかしめる際に位置ズレ等が原
因であり、円筒をその半径方向に引くことにより容易に
矯正できる。

第４の基本歪は、円筒の楕円Ｄである。これは円筒の湾
曲にともなう歪が主な原因であり、その長径方向で両側
から押圧することにより容易に除去できる。

本発明の歪矯正装置において、円筒体支持機構001に円
筒体２を取付け、第1,第２矯正ユニット101,201に備わ
る接触子108a,108b,208a,208bを円筒体２の両端縁に半
径方向両側から接触させた状態で、円筒体２を回転支軸
002にて回転させると、第５図に示す円筒体両端の径方
向の振れr₀,r₁が、移動量検出手段109a,109b,209a,209b
および回転角検出手段003により回転角に対応した形で
検出できる。

また第３矯正ユニット301に備わる接触子319a,319bを円
筒体２の両端縁に軸方向両端から接触させた状態で、円
筒体２を回転させると、第５図に示す円筒体両端の軸方
向の振れs₀,s₁が、移動量検出手段320a,320bおよび回転
角検出手段003により回転角に対応した形で検出でき
る。

円筒体両端の半径方向および軸方向の振れr₀,r₁およびs
₀,s₁が回転角に対応した形で検出されると、これらをフ
ーリエ級数で表わすことにより、円筒体２に備わる歪が
前記した基本歪Ａ〜Ｄに分解されて定量的に検出され
る。

すなわち、円筒体２は径方向寸法、軸方向寸法とも周方
向で偏差以外の寸法変化がなく、また寸法測定について
も周期性が保証されている（１回転すれば必ず同じ位置
にもどり同じ寸法が測れる）ため、フーリエ級数で形状
的特徴が明確に表わされる。

区間〔−π，π〕のフーリエ級数は一般式の場合は第
（１）式で表わされる。シロッコファンロータの場合は
寸法精度上、第２高調波までの近似で十分であることか
ら第（２）式で表わされる。

ｆ（ζ）＝a₀/2＋〔a₁COS（ｎζ）＋b₁SIN（ｎζ）〕＋〔a₂COS （ｎζ）＋b₂SIN（ｎζ）〕 ……（２）第２式において、第１項は、本発明の歪矯正装置の場合
は前述したように振れr₀,r₁,s₀,s₁を測定しているの
で、特に意味をもたない。第２項は、振れr₀とr₁の場合
は半径方向のズレ量と方向を示す。振れがs₀とs₁の場合
は軸方向のズレ量と方向を表す。第３項は、振れがr₀と
r₁の場合は楕円の度合と方向を示す。s₀とs₁の場合は無
視できる。

基本歪Ａ〜Ｄを振れr₀,r₁,s₀,s₁の周方向変化で表わす
と、第６図（ａ）〜（ｄ）のようになる。なお、第６図
（ｅ）に示すような基本歪、すなわちs₀,s₁が180°移相
した基本歪は、円筒素材である帯材が非平行材である場
合に生じ、帯材から円筒を製造する場合には、ほとんど
発生しない歪である。

円筒体に備わる歪が基本歪Ａ〜Ｄに分解されて検出され
ると、基本歪Ａ〜Ｄのうち矯正可能なものについては基
本歪を矯正するに必要な加工量、方向、作用点等が計算
され、計算データに基づいて本発明の歪矯正装置が駆動
される。

すなわち、軸ズレＡに対しては容易には矯正できないの
で、基準内か基準外かの判定のみ行う。エンドプレート
傾きＢに対しては第３矯正ユニット301に備わる軸方向
の押圧ヘッド321にてエンドプレート５を必要な位置で
必要な量だけ押圧する。円筒傾きＣに対しては第1,第２
矯正ユニット101,201のフック111a,111b,211a,211bにて
円筒端縁を必要な方向に必要量だけ引っ張る。楕円Ｄに
対しては第1,第２矯正ユニット101,201の双方の押圧ヘ
ッド106,206にて円筒体４を径方向両側から必要な位置
で必要な量だけ押圧する。

基本歪Ｂ〜Ｄの矯正順は、歪矯正のための加工が、後で
矯正を行う歪に影響を与えないようにすることが必要で
ある。斯かる観点から、基本歪Ｂ〜ＤはB,C,Dの順で矯
正して行くのがよい。

歪矯正のための加工は１つの基本歪に対し複数回行うこ
とを阻げない。

歪矯正に必要な加工量は歪量だけでなく、円筒体の形
式、寸法等によって様々に変化し理論的な計算だけでは
正確に求め得ないので、加工の度にこれらについてのデ
ータを集め、集めたデータに対して統計計算を施し、そ
の結果を加工量の計算にフィードバックさせて求めるの
がよい。

〔実施例〕

第１図〜第３図および第７図〜第９図により本発明の実
施例を説明する。

第１図により全体的な構成を説明すると、架台１上に円
筒体支持機構001が回転支軸002を垂直にして固定され
る。回転支軸002は、対象物である円筒体２をそのボス
３（第６図参照）において垂直に支持し、回転駆動手段
であるモータ004（第７図参照）と回転角検出手段であ
るロータリーエンコーダ003とを備える。

円筒体支持機構001の周囲には、第１矯正ユニット101と
第２矯正ユニット210とが、円筒体支持機構001を挟んで
互いに向き合うような位置関係で配設される。第１矯正
ユニット101と第２矯正ユニット102との間には、第３矯
正ユニット301がやはり円筒体支持機構001に対向して配
設される。

第１〜第３矯正ユニット101,201,301は共通部分が多
く、共通部分は第１矯正ユニット101については100番
台、第２矯正ユニット201については200番、第３矯正ユ
ニット301については300番のそれぞれ対応する番号を符
することにより、説明の重複を避ける。

第１矯正ユニット101,第２矯正ユニット201は、第２図
に示されるように、いずれも円筒体支持機構001に対し
てその半径方向に移動可能に設けられた移動架台102,20
2を有する。移動架台102,202は水平なガイド103,203に
支持され、ネジ桿104,204をモータ105,205にて回転させ
ることにより、円筒体支持機構001に対して半径方向で
往復移動する。

第１矯正ユニット101,第２矯正ユニット201は又、対向
する側に押圧面が垂直な押圧ヘッド106,206を備える。
押圧ヘッド106,206は移動架台102,202にその移動方向と
同方向、すなわち円筒体支持機構001に対して半径方向
に移動可能に支持されるとともに、水平軸120,220にて
前記半径方向に傾動可能に支持され、上下１組のシリン
ダー107a,107b,207a,207bにて駆動される。110a,110b,2
10a,210bはシリンダー107a,107b、207a,207bの前記半径
方向の作動量を検出するための差動トランスである。

押圧ヘッド106,206は又、上下１組の接触子108a,108b,2
08a,208bと、フック111a,111b,211a,211bとを備える。

上下１組の接触子108a,108b,208a,208bは、押圧ヘッド1
06,206の上下中間位置に水平軸に前記半径方向にて傾動
可能に軸支され、バネ（図示せず）にて円筒体２の両端
縁にその周囲から円筒体２の長さに関係なく弾発的に接
触するように構成されるとともに、前記半径方向の変位
量を検出するための差動トランス109a,109b,209a,209b
を備える。

上下１組のフック111a,111b,211a,211bは、押圧ヘッド1
06,206の上部および下部に内側に向けた状態で垂直方向
に移動可能に支持され、駆動用のシリンダー112a,112b,
212a,212bを備える。各フックは、第２図に付記した拡
大図に見るように、円筒体２の両端縁に対する上下方向
からの接触を検知するリミットスイッチ113,213と、円
筒体内側からの接触を検知するリミットスイッチ114,21
4とを備える。

第３矯正ユニット301については、第３図に示されるよ
うに、第１矯正ユニット101,第２矯正ユニット201と同
様、前記半径方向に移動可能な移動架台302,ガイド303,
ネジ桿304,モータ305を備え、更に垂直方向に移動可能
な昇降台315aおよび315bを備える。

昇降台315aおよび315bは、モータ310aおよび310bにてネ
ジ桿317aおよび317bを回転することにより駆動され、円
筒体２に対するフォトセンサ318、円筒体２の両端縁に
対して上下から接触する接触子319a,319b、接触子319の
垂直方向の移動量検出手段である差動トランス320a,320
bを備える。また上部の昇降台315aには、円筒体２に対
する垂直方向の押圧ヘッド321とその駆動用シリンダー3
22とが備わる。

第７図は第１図〜第３図に示した歪矯正装置の制御機構
を示す回路図である。

制御機構は、歪矯正装置の動作を主に司るシーケンサー
11と、主に歪矯正に関する測定、演算を司る計算機シス
テム12とからなる。

シーケンサー11はCPUを用いた周知構造のもので、ROMに
記憶されている情報に基づきRAMとの間で情報の交換を
行いながらCPUがパラレル入力ユニットPIおよびシリア
ル入出力ユニットSIOより入力ポートを介して信号を受
取り、出力ポートを介してパラレル出力ユニットPOおよ
びシリアル入出力ユニットSIOより信号を出力する。計
算機システム12もCPUを用いたシーケンサー11と同様の
構成である。

シーケンサー11はリミットスイッチ113,213,114,214お
よびフェトセンサ318からの信号、ならびに円筒体支持
機001に備わるロータリーエンコーダ003からの信号をパ
ラレル入力ユニットPIより入力するとともに、パラレル
出力ユニットPOよりシリンダー107a,107b,207a,207b,11
2a,112b,212a,212bおよびモータ105,205,305,310a,310b
の制御器に信号を出力する。

計算機システム12は前記ロータリーエンコーダ003と、
回転支軸002を駆動するモータ004の制御器005とからの
信号をパラレル入力ユニットPIより入力するとともに、
差動トランス109a,109b,209a,209b,110a,110b,210a,210
b,320a,320bとの間で信号の授受を行い、更にパラレル
出力ユニットPOより前記制御器005に信号を出力する。

そして、シーケンサー11および計算機システム12は、シ
リアル入出力ユニットSIOを介して信号の授受を行い、
予め定められたプログラムにしたがって制御を行う。

第８図は歪の測定および矯正に関するプログラムの構造
を示すブロック図である。

計測部21は差動トランスおよびロータリーエンコーダか
らの信号に基づいてr₀,r₁,s₀,s₁を回転角に対応した関
数として測定する。計測部21で測定されたr₀,r₁,s₀,s₁
の関数は機種判定部22に送られ、機種に対応した形でデ
ータ蓄積部23に記憶される一方、統計処理部24に入力さ
れ、その一方、判定部25にも入力される。

判定部25は計測部21から入力されるr₀,r₁,s₀,s₁の関数
に基づいて歪矯正の要否を判定する。前述したように
r₀,r₁,s₀,s₁が基準以下のもの極端に大きいもの、軸ズ
レＡが基準外のもの等については歪矯正を行わない。

フーリエ変換部20は歪矯正の必要があるものについて
r₀,r₁,s₀,s₁の関数のフーリエ変換を行う。歪分類部28
はフーリエ変換部20からの信号に基づいて基本歪Ａ〜Ｄ
の種類および大きさを計算する。修正方法選定部28は歪
分類部27からの信号に基づいて基本歪Ａ〜Ｄを矯正する
ための方法を選定し、修正部29に出力し、修正部29はこ
れをシーケンサーに命令する。

修正部29の出力信号は統計処理部24にも入力され、計測
部21から入力される修正後のr₀,r₁,s₀,s₁の関数と照合
される。統計処理部24は修正部29および計測部24からの
信号に基づき修正結果の統計的処理を行い、データ蓄積
部23に蓄積させる。

第９図は前記プログラムに基づく制御動作の全体的な流
れを示すフローチャートである。

１つの円筒体に対する矯正加工の回数K_cが設定回数A₅以
下のときは統計計算を行ってから振れr₀,r₁,s₀,s₁の測
定を行う（ステップ〜）。振れがいずれも基準内で
あれば修正完了となる（ステップ〜）。

振れの中に１つでも基準外のものがあれば、それが修正
可能なものか歪かの判断をし、修正不可能なものは修正
不可能として処理される（ステップ，，）。修正
可能なものはs₀,s₁の回転角についての関数をフーリエ
展開しフーリエ級数F_sを求める（ステップ）。

｜F_s｜はエンドプレート傾きＢを表わし、これがその基
準値A₁より大きいときはエンドプレート押し加工を行う
（ステップ，）。｜F_s｜がその基準値A₁より小さい
ときはr₀,r₁の関数に対してフーリエ展開を行い、基本
波第２次高調波F_r1,F_r2および共通成分Ｋを求める（ス
テップ，）。

｜F_r1−K|は円筒傾きＣを表わし、これが基準値A₃より
大きいときは円筒引き加工を行う（ステップ）。｜F
_r1−K|が基準値A₃より小さいときは｜F_r2｜をその基準
値A₄と比較する（ステップ）。

｜F_r2｜は楕円Ｄの量を表わし、これが基準値A₄より大
きいときは両押し加工を行う（ステップ）。｜F_r2｜
が基準値A₄より小さいときは修正を完了する（ステップ
）。

エンドプレート押し加工（ステップ）、円筒引き加工
（ステップ）、両押し加工（ステップ）を終える
と、加工回数K_cを１回カウントアップする（ステップ
）。

そして加工回数K_cが設定値A₅に達するまで、上述の計測
修正動作を繰り返す。

第８図に示すプログラム構造と、第９図に示す動作の対
応関数は次のとおりである。

計測部21はステップ，，，に対応し、機種判定
部22、データ蓄積部23、統計処理部24はステップに対
応する。判定部25はステップ〜に対応し、フーリエ
変換部20はステップ，，に対応する。歪分類部27
はステップ，，，に対応し、修正方法選定部2
8、修正部29はステップ，，に対応する。

また、第９図に示す動作のうち、振れ測定（ステップ
）、エンドプレート押し加工（ステップ）、円筒引
き加工（ステップ）、両押し加工（ステップ）は、
次のようにして行われる。

第１図〜第３図により説明すると、第１矯正ユニット10
1、第２矯正ユニット201、第３矯正ユニット301を円筒
体支持機構001に対して退避させた状態で、円筒体支持
機構001に円筒体２をセットする。次に、第１矯正ユニ
ット101、第２矯正ユニット201をモータ105,205の駆動
により求心方向に対称的に移動させ、接触子108a,108b,
208a,208bの全てが円筒体２の両端縁に接触したのを差
動トランス109a,109b,209a,209bにより検知して停止さ
せる。

この状態で円筒体２を周方向に回転させ、接触子108a,1
08b,208a,208bが円筒体支持機構001に対して径方向に動
くのを、差動トランス109a,109b,209a,209bにて検出
し、検出量を円筒体支持機構001に備わるロータリーエ
ンコーダ003の出力信号に対応させることにより、r₀,r₁
の回転角についての関数が求まる。

s₀,s₁については、第３矯正ユニット301をモータ305の
駆動およびフェトセンサー318の作動により接触子319a,
319bが円筒体２の周縁の上下に位置するまで円筒体支持
機構001の側に寄せる。この状態でモータ310a,310bを駆
動し、接触子319a,319bが円筒体２の周縁に上下から接
触するまで昇降台315a,315bを接近させる。

接触子319a,319bが円筒体２の周縁に接触した状態を保
ったまま円筒体を周方向に回転させ、接触子319a,319b
の垂直方向の移動量を差動トランス320a,320bにて検出
し、ロータリーエンコーダ003の出力信号と対応させる
ことによりs₀,s₁の回転角についての関数が求まる。

エンドプレート押し加工は基本歪のなかのエンドプレー
ト傾きＢを矯正するためのもので、次の手順で行われ
る。

第３矯正ユニット301を前記の測定位置に位置させ、円
筒体２に対して加工を加える部位を第３矯正ユニット30
1の側に位置させた状態でシリンダー322を作動させ、押
圧ヘッド321を下降させる。加工を加える部位およびシ
リンダー322の作動量は、振れの測定結果から求める。
かくして、円筒体２はエンドプレートが押圧ヘッド321
にて下方に押され、エンドプレート傾きＢが修正され
る。

円筒引きは、基本歪のなかの円筒傾きＣを矯正するため
のもので、次の手順で行われる。

円筒体２の引き加工を必要とする部位を第１矯正ユニッ
ト101または第２矯正ユニット201の側に位置させる。
今、第１矯正ユニット101で円筒体２の上端縁を外側に
引き、第２矯正ユニット201で円筒体２の下端縁を外側
に引く場合を考える。

先ず、シリンダー107aが作動し押圧ヘッド100を内側へ
傾斜させておいて、シリンダー112aが作動しフック111a
をリミットスイッチ113が円筒体２の上端縁に接触する
まで下降させる。次に、シリンダー107aが再作動し、フ
ック111aをリミットスイッチ114が円筒体２の上端縁部
内側に接触するまで外側に後退させる。この状態を差動
トランス110aで検出しておき、この状態から必要な量だ
けシリンダー107aが作動しフック111aを更に外側に後退
させる。これにより円筒体の上端縁が第１矯正ユニット
101の側に引かれる。

第２矯正ユニット201のフック211bに対しても同様の動
作を行わせ、円筒体２の下端縁を外側に引く。

かくして、円筒体２の円筒傾きＣが矯正される。円筒体
２に加工を加える部位および加工量は、振れの測定結果
から求められる。

両押し加工は基本歪のなかの楕円Ｄを矯正するためのも
ので、次の手順で行われる。

円筒体２の加工を加える部位を第１矯正ユニット101,第
２矯正ユニット201の側に位置させる。シリンダー107a,
107b,207a,207bが作動し、押圧ヘッド106,206を円筒体
２の外周面に接触するまで接近させる。押圧ヘッド106,
206の円筒体２に対する接触は差動トランス109a,109b,2
09a,209bにて検知す。押圧ヘッド106,206が円筒体２の
外周面に接触した位置を差動トランス110a,110b,210a,2
10bにて検出し、この位置から押圧ヘッド106,206がシリ
ンダー107a,107b,207a,207bの再作動より更に必要量だ
け内側に押し込まれる。

かくして、円筒体２の楕円Ｄが矯正される。加工を加え
る部位および加工量は、振れの測定結果に基づき求めら
れる。

矯正加工後は、各ユニットは元の位置、元の状態にもど
る。

〔発明の効果〕

本発明の歪矯正装置は、歪を基本歪に分けて定量的に検
出し、その検出量に基づいて自動的に歪矯正を行うこと
ができるので、高精度で能率的な歪矯正を可能にし、シ
ロッコファンロータ等の形状検査に適用して、検査能率
を高め、検査コストの低減を図るとともに、検査精度、
修正精度を高め、形状検査後に行う動バランス検査の作
業簡略化を図る。

更に、本発明の歪矯正装置は、歪の検出と歪の矯正とを
多くの共用部材で行うように構成されており、構造も著
しく簡単である。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図および第７図〜第９図は本発明を実施し
た装置の１例についてその構造および動作を示すもの
で、第１図〜第３図は機械的構造を示す斜視図、第７図
は制御機構を示す回路図、第８図はプログラム構造を示
すブロック図、第９図は制御動作を示すフローチャート
である。また、第４図は基本歪の種類を示す模式図、第
５図はシロッコファンロータの構造とその振れを示す模
式図、第６図は基本歪と振れの関係を示す波形図であ
る。図中、2:円筒体、001:円筒体支持機構、002:回転支軸、
003:回転角検出手段、101:第１矯正ユニット、201:第２
矯正ユニット、301:第３矯正ユニット、106,206,321:押
圧ヘッド、102,202,319:接触子、109,209,320:移動量検
出手段、111,211:フック。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ボス（３）の回りに円筒（４）をエンドプ
レート（５）にて支持せしめた円筒体（２）の歪矯正装
置であって、前記円筒体（２）に対する回転支軸（00
2）を有し、該回転支軸（002）の回転駆動手段（004）
および回転角検出手段（003）を備える円筒体支持機構
（001）と、該支持機構（001）の周囲に前記回転支軸
（002）を挟んで対向すべく配設した第1,第２矯正ユニ
ット（101,201）と、該第1,第２矯正ユニット（101,20
1）の間に前記回転支軸（002）に対して接離可能に配設
した第３矯正ユニット（301）とを備え、前記第1,第２
矯正ユニット（101,201）は、前記円筒体（２）に対す
る前記回転支軸径方向の押圧ヘッド（106,206）と、前
記円筒体（２）の両端縁に対する接触子（108a,108b,20
8a,208b）およびフック（111a,111b,211a,211b）と、該
接触子の前記径方向の移動量検出手段（109a,109b,209
a,209b）とを備え、前記第３矯正ユニット（301）は、
前記円筒体（２）の両端縁に対する接触子（319a,319
b）と、該接触子の前記回転支軸軸方向の移動量検出手
段（320a,320b）と、前記円筒体（２）に対する前記回
転支軸軸方向の押圧ヘッド（321）とを備えることを特
徴とする円筒体の歪矯正装置。