JPH07159383A - シャフト検査装置およびシャフト検査方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 シャフト表面に生じた傷等の変形を定量的に
検出・検査でき、かつ、検査工程が簡易なシャフト検査
装置および検査方法を提供することを目的とする。 【構成】 シャフト５を有する横流ファン１の上記シャ
フト５を回転自在に支持する支持機構１９と、この支持
機構１９に設けられ、上記ワ−クを上記シャフトの軸線
回りに回転させた際に、上記シャフト５を通じてこの支
持機構１９に生じる振動を検出する振動センサ３３と、
この振動センサ３３により検出された振動の周波数解析
を行うことで、上記シャフト表面の傷等の変形の有無を
検査するコンピュ−タ３６とを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば空気調和機の
室内ユニットに設けられる横流ファン（ワ−ク）のシャ
フトに生じた傷等の変形を検出するシャフト検査装置お
よびシャフト検査方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】空気調和機の室内ユニットに組み込まれ
る送風機としては、横流ファンが広く採用されている。
この横流ファンは、図３に１で示すようなもので、この
横流ファン１の軸方向両端に対向配置された円板状の一
対の端板２、２と、この一対の端板２、２の間に所定の
間隔で設けられた同じく円板状の複数枚の仕切板３と、
隣り合う上記端板２および仕切板３との間に両端部を固
着して設けられ、上記端板２および仕切板３の周方向に
沿って所定の間隔で設けられた多数枚のブレ−ド４とを
有する。

【０００３】また、上記一対の端板２のうちの一方の外
側面には、この横流ファン１の回転中心軸上に設けられ
たシャフト５がその基端部を固着させて突設けられてい
る。そして、他方の端板２の外側面には、この横流ファ
ン１を駆動するための駆動モ−タの駆動軸が嵌入される
開孔６が穿設されている。

【０００４】この横流ファン１は、図４に示すように、
室内ユニット７内の熱交換器８の背面側に取り付けられ
るものである。この室内ユニット７は、図に９で示す吸
込口から室内空気を吸い込み、この室内空気を熱交換器
８を通過させて冷却または加熱した後、この室内ユニッ
ト７内を流通させ、図に１０で示す吹出口から再び室内
に吹き出すようになっている。

【０００５】上記横流ファン１は、軸線を室内空気の通
風方向と直交させた状態で上記室内ユニット７内に取り
付けられ、上述したように室内空気を流通させるもので
ある。

【０００６】この横流ファン１を、この室内ユニット７
内に取り付ける場合には、上記横流ファン１の他方の端
板に設けられた開孔に駆動モ−タの駆動軸を嵌入すると
共に、この横流ファン１と駆動モ−タを室内ユニット内
に一体的に挿入する。

【０００７】そして、上記横流ファン１のシャフト５を
上記室内ユニット７に設けられた図示しない滑り軸受に
係合させると共に、上記駆動モ−タを上記室内ユニット
７内に固定する。そして、この横流ファン１は、上記室
内ユニット内において上記駆動モ−タによって回転駆動
されるようになっている。

【０００８】ところで、上記横流ファン１の製造工程中
に、この横流ファン１のシャフト５の表面に打痕や傷等
の変形が生じる場合がある。このように横流ファン１の
シャフト５に打痕や傷がある場合、その部分に「かえ
り」などが起こり、これが、横流ファンのシャフトを軸
支する滑り軸受の軸受面をかじって、運転中の騒音の原
因となるということがある。

【０００９】この騒音を防止するには、上記シャフト５
の検査を行い、表面に傷のある不良シャフトを有する横
流ファン１を室内ユニット７に組み付けないようにする
必要がある。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】従来、この横流ファン
１のシャフト５に生じた傷を検出するためには、作業者
の抜取りによる目視検査か、カメラなどによる同様の検
査を行なっているにすぎなかった。

【００１１】しかし、このような検査方法では、傷等の
程度が数値化できず検査作業者の経験による判断に頼ら
ざるをえないために、判定基準が不明確となるというこ
とがある。

【００１２】また、検査に時間と工数がかかるため、全
数検査を行えず、不良品を確実に排除することができな
い恐れがある等の問題点がある。この発明は、このよう
な事情に鑑みてなされたもので、シャフトに生じた傷等
の変形を定量的に検出・検査でき、かつ、検査工程が簡
易なシャフト検査装置および検査方法を提供することを
目的とするものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この発明の第１の手段
は、シャフトを有するワ−クの上記シャフトを回転自在
に支持する支持機構と、この支持機構に設けられ、上記
ワ−クを上記シャフトの軸線回りに回転させた際に、上
記シャフトを通じてこの支持機構に生じる振動を検出す
る振動検出手段と、この振動検出手段により検出された
振動の周波数解析を行うことで、上記ワ−クのシャフト
表面の変形の有無を検査する検査手段とを具備すること
を特徴とするシャフト検査装置である。

【００１４】第２の手段は、第１の手段のシャフト検査
装置において、上記ワ−クは、一対の端板とこの一対の
端板間に配設された複数枚のブレ−ドとを有する横流フ
ァンであり、上記端板からこの横流ファンの回転軸線上
に沿って設けられたシャフトが突設されているものであ
ることを特徴とするものである。

【００１５】第３の手段は、シャフトを有するワ−クの
上記シャフトを回転自在に支持すると共に、このワ−ク
を上記シャフトの軸線回りに回転させ、上記シャフトを
支持する部分に生じる振動を検出する第１の工程と、上
記第１の工程で検出した振動の周波数解析を行い、これ
に基づいて上記シャフト表面の変形の有無を検査する第
２の工程とを有することを特徴とするシャフト検査方法
である。

【００１６】第４の手段は、第３の手段のシャフト検査
方法において、上記第２の工程における検査は、周波数
２００Ｈｚ以上のデ−タ値に基づいて行うことを特徴と
するものである。

【００１７】

【作用】第１〜第４の手段によれば、シャフトを支持す
る部分の振動の周波数を解析し、この解析結果である周
波数分布に基づいて、上記シャフト表面の変形の有無を
検査することができる。

【００１８】

【実施例】以下、この発明の一実施例を図面を参照して
説明する。なお、従来例の項で説明した構成要素と同一
の構成要素には、同一符号を付してその説明は省略す
る。

【００１９】図１は、この発明のシャフト検査装置（以
下「装置」という）の全体を示すもので、図中、１５は
この装置の基台である。この基台１５上の一端側には、
第１の支持柱１６が立設されている。

【００２０】この支持柱１６の上端には、駆動モ−タ１
７が軸線を水平にしかつその駆動軸１７ａを上記基台１
５の他端側に延出させた状態で固定されている。この駆
動モ−タ１７は、上記駆動軸１７ａの先端部を上記横流
ファン１（図２に示す）の一方の端板２に形成された開
孔６内に嵌入させることで、この横流ファン１の一端側
を保持すると共に、作動することで、この横流ファン１
を回転駆動することができるようになっている。

【００２１】一方、上記基台１６の他端側には、上記横
流ファン１の他方の端板２から延出されたシャフト５を
支持するシャフト支持機構１９が設けられている。この
シャフト支持機構１９は、上記基台１５の上面に上記横
流ファン１の軸方向に沿って設けられたスライド溝１５
ａと係合しこの基台１５上で位置決め可能に保持された
ベ−ス２０を有する。

【００２２】このベ−ス２０の上面の幅方向両端部に
は、図１の右図に示すように、一対のガイド２１が立設
保持され、このガイド２１の上端部には、スライダ２２
が上下スライド自在に取着されている。

【００２３】それぞれのスライダ２２には、ブラケット
２３が上方向に延出された状態で固定され、これらのブ
ラケット２３の上端部には、上下体２４が固定されてい
る。

【００２４】この上下体２４の中央部下面には、軸線を
垂直にしかつ下端を上記ベ−ス２０の上面から所定距離
離間させた押圧棒２５が、上端を上記上下体２４に固着
されて設けられている。

【００２５】そして、この押圧棒２５の高さ方向中途部
には、リング２６が鍔状に固定されている。そして、こ
のリング２６の下面と上記ベ−ス２０の上面との間に
は、図に２７で示すスプリングが圧縮された状態で介装
され、上記上下体２４を上方向に弾性的に支持するよう
になっている。

【００２６】また、この上下体２４の上端部には、図に
２８で示す保持片が固定されている。この保持片２８
は、上下方向に沿って設けられたスリット２８ａを具備
し、このスリット２８ａ内に挿入されかつ上記上下体に
螺着されるボルト２９によって、上下方向に若干量位置
決め可能に固定されるようになっている。

【００２７】また、この保持体２８の上端には、セット
される上記横流ファン１のシャフト５と平行な水平軸線
回りに回転自在に設けられた一対のロ−ラ３０が上記シ
ャフト５の直径以下の距離だけ離れて設けられている。

【００２８】この一対のロ−ラ３０は、その間に上記横
流ファン３０のシャフト５を保持し、互いに反対方向に
回転することで、上記シャフト５を回転自在に支持する
ことができるようになっている。

【００２９】また、図に示すように、この保持体２８の
上記ロ−ラ３０が設けられた面と反対側の面には、振動
センサ３３（振動検出手段）が固定されている。この振
動センサ３３は、図に３４で示す振動計に接続され、こ
の振動計３４は、この保持体２８が上下に揺れたなら
ば、上記振動センサ３３からの振動検出信号に基づいて
振動の大きさをアナログ表示することができるようにな
っている。

【００３０】また、この振動計３３はＡ／Ｄ変換器３５
に接続され、この変換器３５を通過した信号はコンピュ
−タ３６（検査手段）に入力されるようになっている。
このコンピュ−タ３６は、Ａ／Ｄ変換器３５からの信号
を高速フ−リエ変換し、振動の周波数解析を行い、その
結果をモニタ−３６ａに表示するようになっている。

【００３１】なお、このコンピュ−タ３６は、ドライバ
３７を介して上記駆動モ−タ１７に接続されていて、上
記ドライバ３７に作動命令を発することで、上記駆動モ
−タ１７を所定の回転数で作動させるようになってい
る。

【００３２】次に、この装置の作用を説明する。まず、
前工程において、図２に示すように、横流ファン１が組
み立てられる。横流ファン１が組み立てられたならば、
この横流ファン１は、この装置にセットされる。

【００３３】このためには、上記横流ファン１の一端側
に設けられた開孔６を上記上記駆動モ−タ１７の駆動軸
１７ａに嵌挿すると共に、この横流ファン１のシャフト
５を上記シャフト支持機構１９の上記一対のロ−ラ３０
上に乗せる。

【００３４】ついで、上記コンピュ−タ３６からの命令
により、上記駆動モ−タ１７が作動し、上記横流ファン
１は所定の回転数で回転駆動される。上記横流ファン１
が回転駆動されることで、上記シャフト５は、上記シャ
フト支持機構１９のロ−ラ上で同回転数で回転すること
となる。

【００３５】このとき、上記横流ファン１のシャフト５
には、その不釣合量に基づく振動が生じると共に、上記
シャフト５上に生じた傷等の変形が上記ロ−ラ３０と接
触することによる振動が生じる。

【００３６】上記横流ファン１のシャフト５に上述した
ような振動が生じる場合、このシャフト５を支持する上
記ロ−ラ３０も、このシャフト５と一体的に上下振動す
ることとなる。

【００３７】この振動は、このロ−ラ３０を保持する保
持体２４に取り付けられた振動センサ３３により検出さ
れ、その検出信号は、上記振動計３４およびＡ／Ｄ変換
器３５を介して上記コンピュ−タ３６に入力される。

【００３８】上記コンピュ−タ３６は、入力された信号
検出信号に対して高速フ−リエ変換による振動の周波数
解析を行い、その結果をモニタ−３６ａに表示する。こ
のモニタ−３６ａには、振動の周波数解析の結果として
例えば図に示すようなグラフが表示される。このグラフ
は、縦軸に、振動の加速度、横軸に周波数の分布をとっ
たものである。

【００３９】同図（ａ）は、シャフト５に傷のある横流
ファン１の周波数解析の結果であり、同図（ｂ）は、同
じ横流ファンでシャフトに傷のないものの解析結果であ
る。

【００４０】この結果より、シャフト５に傷のない横流
ファン１でも、不釣合等に起因して振動が生じている
が、シャフト５に傷のある場合には、同じ横流ファン１
であっても、２００Ｈｚ以上と高い周波数において、加
速度レベルが特に高い分布となることが分かる。

【００４１】したがって、作業者は、この周波数分布を
見ることで、上記シャフト５の傷の有無を認識すること
ができる。なお、上記コンピュ−タ３６により、上記２
００Ｈｚ以上の振動分布を抽出し、その加速度レベルに
よって、傷の有無および程度により良否を判断し、それ
を表示するようにしても良い。

【００４２】このような構成によれば、以下に説明する
効果がある。第１に、この発明によれば、上記横流ファ
ン１のシャフト５の表面に生じた傷等の変形を定量的に
検出することができる。

【００４３】すなわち、従来は、検査作業者の目視によ
る経験に基づく検査であったため、上記シャフト５の傷
を定量的に検出することができなかった。また、観察に
熟練を要したり、その熟練の程度によって検査にばらつ
きが生じたりすることがあった。

【００４４】しかし、この発明によれば、上述したよう
にシャフト５の変形の検出を定量的に行えるから、熟練
を必要とせず、常に一定レベルの良品判別の検査を行う
ことができ、製品の品質に対する信頼性が向上する効果
がある。

【００４５】第２に、この発明によれば、上記横流ファ
ン１を所定の短時間回転させるだけで、検査が行える。
すなわち、従来は、作業者による目視による検査であっ
たために、検査に手間と時間がかかっていた。そのた
め、製造した横流ファン１の全数を検査することはでき
ず、任意に抜き出したサンプルについてのみ検査を行う
抜き取り検査により行っていた。

【００４６】しかし、この発明によれば、上記横流ファ
ン１を回転させ、回転により生じた振動を高速フ−リエ
変換するのみでシャフト５に生じた傷等の有無を判断で
きるから、検査を迅速に行うことができる。

【００４７】作業者は上記横流ファン１をこの装置にセ
ットするだけで良く、また、検査も短時間で行うことが
できるから、一連の横流ファン１製造ライン中に設置し
て全数検査を行うことも可能になる。

【００４８】したがって、シャフト５に傷などの変形の
ある不良の横流ファン１を確実に排除でき、不良品の発
生を有効に防止することができる効果がある。なお、こ
の発明は、上記一実施例に限定されるものではなく、発
明の要旨を変更しない範囲で種々変形可能である。

【００４９】例えば、上記一実施例のシャフト検査装置
は、シャフト５の表面に生じた傷等の変形のみを検出す
るための専用装置であったが、これに限定されるもので
はなく、例えば、上記横流ファンの不釣合量の計測装置
を兼ねる装置であっても良い。

【００５０】また、上記一実施例では、この発明のワ−
クは横流ファン１であったが、これに限定されるもので
はなく、軸支されるシャフトを有するワ−クであれば他
の物であっても良い。

【００５１】また、上記一実施例では、駆動モ−タ１７
によって直動式に上記横流ファン１を回転駆動していた
が、これに限定されるものではなく、ベルト等による間
接駆動方式であっても良い。

【００５２】また、上記一実施例では、他方の端板２か
らのみシャフト５が突出していたが、これに限定される
ものではなく、一方の端板２からもシャフト５が突出す
る構成であっても良い。この場合には、両方のシャフト
５をシャフト支持機構１９で支持するようにし、上記横
流ファン１を他のなんらかの手段により回転駆動すれば
良い。

【００５３】

【発明の効果】この発明は、シャフト検査装置および検
査方法は、シャフトを有する横流ファン等のワ−クの上
記シャフトを回転自在に支持し、上記ワ−クを上記シャ
フトの軸線回りに回転させた際に上記シャフトを通じて
このシャフトの支持部分に生じる振動を検出し、検出さ
れた振動の周波数解析を行うことで、上記ワ−クのシャ
フト表面の変形の有無を検査することとしたものであ
る。

【００５４】このような構成によれば、第１に、シャフ
ト表面に生じた傷等の変形を定量的に検出・検査できる
から製品の品質に対する信頼性が向上する効果がある。
第２に、検査工程が簡略化でき、検査を迅速に行うこと
ができるから、ワ−クの全数検査が行え、製品の品質に
対する信頼性が向上する効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示す概略構成図。

【図２】同じく、解析結果を示すグラフ。

【図３】一般的な横流ファンを示す斜視図。

【図４】横流ファンを有する空気調和機の室内ユニット
の概略縦断面図。

【符号の説明】

１…横流ファン（ワ−ク）、２…端板、４…ブレ−ド、
５…シャフト、１９…シャフト支持機構、３３…振動セ
ンサ（検出手段）、３６…コンピュ−タ（検査手段）。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シャフトを有するワ−クの上記シャフト
   を回転自在に支持する支持機構と、 この支持機構に設けられ、上記ワ−クを上記シャフトの
   軸線回りに回転させた際に、上記シャフトを通じてこの
   支持機構に生じる振動を検出する振動検出手段と、 この振動検出手段により検出された振動の周波数解析を
   行うことで、上記ワ−クのシャフト表面の変形の有無を
   検査する検査手段とを具備することを特徴とするシャフ
   ト検査装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載のシャフト検査装置におい
   て、 上記ワ−クは、一対の端板とこの一対の端板間に配設さ
   れた複数枚のブレ−ドとを有する横流ファンであり、上
   記端板からこの横流ファンの回転軸線上に沿って設けら
   れたシャフトが突設されているものであることを特徴と
   するシャフト検査装置。
3. 【請求項３】 シャフトを有するワ−クの上記シャフト
   を回転自在に支持すると共に、このワ−クを上記シャフ
   トの軸線回りに回転させ、上記シャフトを支持する部分
   に生じる振動を検出する第１の工程と、 上記第１の工程で検出した振動の周波数解析を行い、こ
   れに基づいて上記シャフト表面の変形の有無を検査する
   第２の工程とを有することを特徴とするシャフト検査方
   法。
4. 【請求項４】 請求項３記載のシャフト検査方法におい
   て、 上記第２の工程における検査は、周波数２００Ｈｚ以上
   のデ−タ値に基づいて行うことを特徴とするシャフト検
   査方法。