JPH11295178A - 動釣合試験機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】圧空の吹き付けで回転する供試体の回転数変動
を抑制する。 【解決手段】圧空を供試体８１に吹き付けて供試体８１
を回転駆動しつつ供試体８１の不釣合いを検出する。サ
ーボ弁５３と並列に流量制御弁５２を設け、流量制御弁
５２を通過する圧空の流量により供試体８１を所定回転
数で回転数させる。実回転数と目標回転数の偏差を算出
し、この偏差信号にオフセット信号を加算する。加算信
号にゲインを乗じて制御電圧とし、さらに制御電流信号
を生成してサーボ弁５３の通過流量を回転数偏差に応じ
て制御する。サーボ弁５３はオフセット回転数と回転数
偏差との和の分だけ回転数を増加させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、空気を吹き付けて
供試体を回転駆動しつつ供試体の不釣合いを測定する動
釣合試験機に関する。

【０００２】

【従来の技術】車両用ターボチャージャアッセンブリー
のように、ケーシング内に組付けられたブレードの不釣
合いを測定する場合、いわゆる舟形架台と呼ばれて棒ば
ねで弾性的に吊持された支持板上に車両用ターボチャー
ジャアッセンブリーをセットし、ブレードに空気を吹き
付けてブレードを回転駆動しつつ舟形架台の振動を検出
してブレードの不釣合いを測定している。このような動
釣合試験機では従来、ブレードが所望の回転数で回転す
る空気流量を実験によりあらかじめ設定し、同一種類の
ターボチャージャアッセンブリーについては常に設定さ
れた空気流量でブレードを回転駆動している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、同一種
類のブレードでも個体差が大きかったり、ブレードの軸
受け部の潤滑油の状態、たとえば回転初期は潤滑油量が
不足気味であり、起動後は油量が増加するとともに時間
経過にしたがって油温が上昇して粘度が低下することに
よって、ブレードの回転数が目標回転数に対して変動
し、測定精度に影響を与える。

【０００４】本発明の目的は、試験中の回転数の変動を
抑制するようにした動釣合試験機を提供することにあ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】実施の形態の図５に対応
づけて本発明を説明する。 （１）請求項１の発明は、圧空を供試体８１に吹き付け
て供試体８１を回転駆動しつつ供試体８１の不釣合いを
検出するようにした動釣合試験機に適用される。そし
て、上述した目的は、供試体８１に吹き付けられる圧空
の流量を調節するサーボ弁５３と、供試体８１の回転数
を検出する回転数検出器５４、回転数検出器５４で検出
した回転数と目標回転数との偏差を算出し、その偏差に
応じて、供試体８１が目標回転数で回転するようにサー
ボ弁５３を制御する制御回路６０とを具備することによ
り達成される。 （２）請求項２の発明は、請求項１に記載の動釣合試験
機において、サーボ弁５３と並列に流量制御弁５２を設
け、流量制御弁５２を通過する一定流量の圧空と、サー
ボ弁５３を通過する回転数偏差に応じた流量の圧空とを
供試体８１に吹き付けて回転数制御を行なうことを特徴
とする。

【０００６】以上の課題を解決するための手段の項の説
明では、実施の形態の図に対応づけけて本発明を説明し
たが、これにより本発明が実施の形態に限定されるもの
ではない。

【０００７】

【発明の実施の形態】

【０００８】図１〜図６により本発明の一実施の形態を
説明する。図１は本発明による動釣合試験機の正面図、
図２は図１のＩＩ−ＩＩ線からみた図、図３は図１のＩ
ＩＩ-ＩＩＩ線からみた図、図４は図１のＩＶ−ＩＶ線
からみた図である。

【０００９】ベース２１上に所定の間隔をおいて一対の
基台２２，２３が設置され、図３にも示されているよう
に、一対の基台２２，２３には棒ばね２４ａ〜２４ｄに
より舟形架台３０が吊持されている。すなわち、棒ばね
２４ａ〜２４ｄにより舟形架台３０は基台２２，２３に
弾性支持される。舟形架台３０には後述するようにして
供試体としてターボチャージャアッセンブリ８０がセッ
トされ、ターボジチャージャアッセンブリ８０の内部の
ブレード８１に圧空を吹き付けて回転させつつブレード
８１の不釣合いを測定する。

【００１０】図１および図３において、符号４１，４２
は差動トランス式の振動検出器であり、そのハウジング
はそれぞれ基台２２，２３に固定されている。舟形架台
３０の支持板３１上に固定されたブラケット４３には感
振棒４４の一端がプレート４５で挟持され、感振棒４４
の他端は振動検出器４１，４２の内部にそれぞれ進退可
能に挿入されて、舟形架台３０の振動が一対の振動検出
器４１，４２で検出される。

【００１１】支持板３１にはクランプ台３２が固定され
ている。クランプ台３２の上部には、図１および図２に
示すように、半割れリング状の受け台３２１が設けら
れ、受け台３２１には供試体８０のフランジ８２が係合
する溝３２１ａが形成されている。クランプ台３２との
間で供試体８０をクランプするクランパ３３は、図１お
よび図２に示すように、半割れリング状の押さえ具３３
１を有し、押さえ具３３１には供試体８０のフランジ８
２が係合する溝３３１ａが形成されている。受け台３２
１の溝３２１ａに供試体８０のフランジ８２を係合さ
せ、クランパ押さえ具３３１の溝３３１ａにも供試体８
０のフランジ８２を係合させるように、クランパ３３で
供試体８０をクランプ台３２に挟持して固定することが
できる。クランプ台３２と対向して配置された倒れ止め
ブラケット３４には、図３に示すような上縁に円弧形状
部を備えた倒れ止め３４１が設けられ、供試体８０のフ
ランジ８３が倒れ止め３４１と係合することにより、供
試体８０の倒れが防止される。

【００１２】図１および図４において、３５は、支持板
３１に固定されて潤滑油を供試体８０へ供給する油圧接
続装置である。油圧接続装置３５は、図４に示すよう
に、内部に潤滑油供給通路３５１ａと潤滑油戻り通路３
５１ｂが形成されている可動アダプタ３５１と、可動ア
ダプタ３５１の両端に立設されたガイド軸３５２と、ガ
イド軸３５２を上下動自在に軸支するリニアベアリング
３５３と、可動アダプタ３５１を上方に付勢するばね３
５４とを有する。

【００１３】供試体８０をクランプ台３２に保持すると
き、可動アダプタ３５１に立設された位置決めピン３５
５を供試体８０の位置決め孔８４に嵌合して、供試体８
０に対する可動アダプタ３５１の位置を決定し、ゴム板
３５６を介してばね３５４のばね力で可動アダプタ３５
１を供試体８０に押圧する。これにより、可動アダプタ
３５１の潤滑油供給通路３５１ａと潤滑油戻り油路３５
１ｂが供試体８０の潤滑油供給通路８５と潤滑油戻り通
路８６にそれぞれ接続される。可動アダプタ３５１の両
通路３５１ａと３５１ｂは図示しないゴムホースにより
油圧源とタンクにそれぞれ接続され、可動アダプタ３５
１を介して潤滑油を供試体８０へ供給することができ
る。

【００１４】図１および図２に示すように、クランプ台
３２のブラケット３２２には駆動用圧空吹出しノズル３
６および停止用圧空吹出しノズル３７が取り付けられる
とともに、クランパ３３のブラケット３３２には停止用
圧空吹出しノズル３８が取り付けられている。供試体８
０を回転駆動する際、図５に示すフィードバック系で流
量制御された圧空が駆動用圧空吹出しノズル３６に供給
される。回転している供試体８０を停止する際、停止用
圧空吹出しノズル３７，３８に図示しない圧空源から圧
空が供給される。

【００１５】図５は駆動用圧空吹出しノズル３６へ供給
される圧空流量を制御するフィードバック回路を示す。
調圧された圧空を吐出するコンプレッサ５１は、互に並
列接続されている流量制御弁５２とサーボ弁５３にそれ
ぞれ接続され、両方の弁５２，５３を通過する圧空がノ
ズル３６から吹出される。以下で説明するように、流量
制御弁５２はサーボ弁５３に比べて通過流量が大きい。
ブレード８１の回転数は回転センサ５４で検出され、加
算点５５において目標回転数との偏差が算出される。回
転数偏差はオフセット加算点５６でオフセット信号と加
算される。すなわち、この実施の形態では１０００ｒｐ
ｍの回転数偏差に相当する信号が加算される。その加算
信号にはゲイン設定回路５７で所定のゲインが乗じられ
て制御電圧が出力される。その制御電圧信号はアンプ５
８で制御電流信号とされてサーボ弁５３に印加される。
ここで、加算点５５，５６と、ゲイン設定回路５７と、
アンプ５８により制御回路６０が構成され、この実施の
形態のようにハード回路、あるいは後述するようにソフ
トウエアの形態で構成できる。なお、ソフトウエアの形
態で実現する場合には、制御回路６０はＣＰＵとして構
成される。

【００１６】このように構成された動釣合試験機の動作
を説明する。ここで、流量制御弁５２を通過する一定流
量の圧空で得られる回転数を４０００ｒｐｍ、目標回転
数を５０００ｒｐｍとし、図６に示すように、サーボ弁
５３は印加制御電圧０〜５Ｖにより４０００〜６０００
ｒｐｍの範囲内で回転数制御するものとして説明を行な
う。

【００１７】供試体８０をクランパ３３と受け台３２と
の間で挟持し、流量制御弁５２を開いてコンプレッサ５
１から圧力調整された圧空を駆動用圧空吹出しノズル３
６へ供給してブレード８１に吹き付けると、ブレード８
１は略４０００ｒｐｍで回転する。加算点５５は目標回
転数と回転数センサ５４で検出した実回転数との偏差を
算出し、オフセット加算点５６は算出された偏差信号に
１０００ｒｐｍに相当するオフセット信号を加算する。
ゲイン設定回路５７は加算信号にゲインを乗じて制御電
圧信号を出力し、アンプ５８は制御電圧信号に基づいて
制御電流信号をサーボ弁５３に印加する。

【００１８】実回転数が４８００ｒｐｍとすれば、加算
点５５から５０００−４８００＝２００ｒｐｍに応じた
偏差信号が出力され、この信号に１０００ｒｐｍに相当
するオフセット信号が加算される。したがって、ゲイン
設定回路５７からは１２００ｒｐｍを増加する制御電圧
が出力され、それに応じた電流信号がサーボ弁５３に印
加される。これにより、サーボ弁５３は目標回転数に対
して２００ｒｐｍ分回転数を増加させる流量の圧空を供
給する。実際は、サーボ弁５３を通過する流量により１
２００ｒｐｍ増速されている。実回転数が５２００ｒｐ
ｍとすれば、加算点５５から５０００−５２００＝−２
００ｒｐｍに応じた偏差信号が出力され、この信号に１
０００ｒｐｍに相当するオフセット信号が加算され、同
様にしてアンプ５８から出力される制御電流信号がサー
ボ弁５３に印加される。これにより、サーボ弁５３は目
標回転数に対して２００ｒｐｍ分回転数を低減させる流
量の圧空を供給する。実際は、サーボ弁５３を通過する
流量により８００ｒｐｍ増速されている。

【００１９】そして、ブレード８１の回転数が安定した
ら振動検出器４１，４２から振動検出信号をサンプリン
グしてブレード８１の不釣合いを測定する。試験終了
後、停止用ノズル３７，３８から圧空を吹出させてブレ
ード８１に駆動時とは逆の回転トルクを与えてブレード
８１を制動して停止させる。

【００２０】このように、本実施例では、 目標回転数
近傍の回転数を確保するように流量制御弁５２から所定
の流量の圧空をノズル３６に供給して供試体を回転する
とともに、目標回転数と実回転数との偏差信号にオフセ
ット信号を加算してサーボ弁５３をフィードバック制御
するようにしたので、サーボ弁５３の制御電圧範囲に対
する制御流量範囲を大きく設定することができ、精度の
高い回転数制御が可能となる。たとえば、この実施の形
態では、制御電圧範囲０Ｖ〜５Ｖにより４０００〜６０
００ｒｐｍの速度制御が可能である。したがって、制御
電圧範囲０Ｖ〜５Ｖにより０〜６０００ｒｐｍを速度制
御する場合に比べて速度制御精度が格段に向上する。

【００２１】なお、上述した例から分るように、オフセ
ット信号は、所望の制御回転数範囲（本例では４０００
〜６０００ｒｐｍ）の中央値（本例では５０００ｒｐ
ｍ）と流量制御弁５２で狙う回転数（本例では４０００
ｒｐｍ）との偏差（本例では１０００ｒｐｍ）に応じた
信号である。換言すると、サーボ弁５３はオフセット回
転数と回転数偏差との和の分だけ、流量制御弁５２で決
る回転数を増加させる。

【００２２】なお、流量制御弁５２の通過流量を連続的
あるいは段階的に可変としてもよい。あるいは、通過流
量の異なる２以上の流量制御弁を用い、目標回転数に応
じていずれか一方を択一的に使用するようにしてもよ
い。

【００２３】図７は図５のフィードバック回路をソフト
ウエアで実現する場合のフローチャートである。ステッ
プＳ１で目標回転数Ｎａから実回転数Ｎｒを引いて偏差
ｍを算出する。ステップＳ２では次式から制御電圧Ｖｃ
を算出する。 Ｖｃ＝ｍ×ｋ＋Ｖｉｎｔ …（１） ここで、ｋは定数、Ｖｉｎｔは初期電圧であり、上記の
例では、１０００ｒｐｍに相当する値

【００２４】ステップＳ３において、Ｖｃが所定の最大
電圧Ｖmaxを越えているか判定し、越えている場合には
ステップＳ４において、ＶｃをＶmaxで制限してステッ
プＳ５に進む。Ｖｃが所定の最大電圧Ｖmaxを越えてい
ない場合には、ステップＳ５で、Ｖｃをアンプ５８に出
力して制御を終了する。

【００２５】この様な図７の処理によっても、図５のフ
ィードバック回路と同様な精度の高い回転数制御を行な
うことができる。

【００２６】なお、図７の場合、（１）式を下記の
（２），（３）式にしてもよい。 回転数偏差が正の場合： Ｖｃ＝ｍ²×ｋ＋Ｖｉｎｔ …（２） 回転数偏差が負の場合： Ｖｃ＝−ｍ²×ｋ＋Ｖｉｎｔ …（３）

【００２７】また、起動直後の一定期間において、加速
時間を短縮する目的で下記の（４）式を用いてもよい。 Ｖｃ＝Ｖｃｏｎ＋Ｖｉｎｔ …（４） ここで、Ｖｃｏｎはあらかじめ定めた一定電圧

【００２８】図８（ａ）は流量制御弁５２を省略してサ
ーボ弁５３Ａで回転数フィードバック制御を行なうよう
にした場合の実施の形態である。この場合、図８（ｂ）
に示すように、０〜６０００ｒｐｍの広い回転数範囲を
０〜５Ｖで制御するから、先の実施の形態のものに比べ
て回転数制御精度は劣るが、供試体に個体差がある場合
や潤滑油の油温が上昇した場合でも回転数を目標値に制
御できるから、不釣合い測定精度が向上する。

【００２９】図９（ａ）のように、小流量用のサーボ弁
５２Ｂと大流量用のサーボ弁５２Ｃを設け、目標回転数
が低いときは小流量サーボ弁５２Ｂを、目標回転数が高
いときは大流量用のサーボ弁５２Ｃを用いるようにして
もよい。この場合、図９（ｂ）に示すように、たとえば
目標回転数が６０００ｒｐｍの場合には大流量用のサー
ボ弁５３Ｃを用い、目標回転数が２０００ｒｐｍの場合
には小流量用のサーボ弁５３Ｃを用いることができるか
ら、目標回転数が低い場合に大流量用サーボ弁５３Ｃを
使用する場合に比べて回転数制御精度が向上する。

【００３０】要するに本発明は、空気を吹き付けて供試
体を回転駆動しつつ供試体の不釣合いを測定する動釣合
試験機において、供試体の個体差、潤滑油の油温変動な
どに起因した不釣合い測定中の回転数変動をフィードバ
ック系で抑制することを特徴とするから、上述した実施
の形態に限定されず、種々の形態で実現できる。また、
測定対象もターボチャージャアッセンブリのブレードに
限定されることなく、同様の供試体の不釣合いを測定す
る場合に本発明を適用することができる。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
空気を吹き付けて供試体を回転駆動しつつ供試体の不釣
合いを測定する動釣合試験機において、供試体の実回転
数をフィードバックして供試体の回転数を制御するよう
にしたので、供試体の個体差、潤滑油の油温変動などに
起因した不釣合い測定中の回転数変動を抑制して精度の
高い不釣合い測定が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による動釣合試験機の一実施の形態の正
面図

【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線からみた図

【図３】図１のＩＩＩ-ＩＩＩ線からみた図

【図４】図１のＩＶ−ＩＶ線からみた図

【図５】フィードバック回路を示す図

【図６】回転数と制御電圧の関係を説明する図

【図７】フィードバック回路と同等の機能をソフトウエ
アで実現する場合のフローチャート

【図８】（ａ）は本発明による動釣合試験機における他
のフィードバック系を示すブロック図、（ｂ）は制御電
圧と制御回転数のグラフ

【図９】（ａ）は本発明による動釣合試験機におけるさ
らに他のフィードバック系を示すブロック図、（ｂ）は
制御電圧と制御回転数のグラフ

【符号の説明】

３０ 舟形架台 ３３ クランパ ３６ 駆動用圧空吹出しノズル ４１，４２ 振動検出器 ５２ 流量制御弁 ５３ サーボ弁 ５４ 回転数センサ ５５，５６ 加算点 ６０ 制御回路 ８０ ターボチャージャアッセンブリ（供試体） ８１ ブレード

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】圧空を供試体に吹き付けて供試体を回転駆
   動しつつ前記供試体の不釣合いを検出するようにした動
   釣合試験機において、 前記供試体に吹き付けられる前記圧空の流量を調節する
   サーボ弁と、 前記供試体の回転数を検出する回転数検出器と、 前記回転数検出器で検出した回転数と目標回転数との偏
   差を算出し、その偏差に応じて、前記供試体が前記目標
   回転数で回転するように前記サーボ弁を制御する制御回
   路とを具備することを特徴とする動釣合試験機。
2. 【請求項２】請求項１に記載の動釣合試験機において、 前記サーボ弁と並列に流量制御弁を設け、前記流量制御
   弁を通過する一定流量の圧空と、前記サーボ弁を通過す
   る前記回転数偏差に応じた流量の圧空とを前記供試体に
   吹きつけて回転数制御を行なうことを特徴とする動釣合
   試験機。