JPS62135743A - バランシング方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、バランシングを要する一般回転機械のバラン
シング法に関するものであり、ターボ分子ポンプ、工作
機械スピンドル、等のバランシングに適用しつるもので
ある。

し従来の技術ｊ 回転機械では°、スムーズな（振動が小さい）運転を実
現することが機械構造設計の基本であることは言う迄も
ない。したがってバランシング作業は設計、製造過程に
おいて大きなウェイトがおかｎており、バランシングマ
シン使用又は組立後のフィールドバランス等で対応さｎ
ている。従来から行われているこれ等のバランシング法
では、アンバランスの位置と大きさを求めて、これを削
除するか、又は軸直角平面内で１８０°位相をづらせた
個所に同一アンバランスモーメンｉｆ有する質ｔ５−付
加するかでバランスさせる。即ち、アンバランスを無く
する。なお、（アンバランスモーメント）＝（アンバラ
ンス！−）Ｘ（アンバランスの半径方向位置）アンバラ
ンスの位置と大きさを求める方法はいろいろ存在するが
、バランシング作業手順としてはすべて次のようなステ
ップが必要である。

■　対象口〜夕を回転させて振動状態（ふつう軸振動）
を計ａ＋＋１する。

■　既知のアンバランス七間知の位置に付与した後に■
と同様にして振動状態を計測する。

◎　■■カラロータのアンバランスの位置と大きさを求
め、上述のようなやり方でバランシングを行う。

■　回転させてバランス状態を確認し、不十分（振動が
大きい）であれば■、◎、■全くり返す。

すなわち、バランス作業は非常に面倒なものであシ、バ
ランスグレードが厳しい場合あるいｆ′ｉ、量産品のバ
ランシングでは、その作業が占める割合が非常に大きい
。

〔発明が解決しようとする問題点〕

前述のように、従来のノ；ランシング法によるバランシ
ング作業は多大の作業時間と労力ｆ１−要するので、こ
のような作業時間短縮、及び作業の簡易化を行う必要が
ある。

すなわち、従来のバランシング法においては、アンバラ
ンスによるロータの強制振動応答を検出し、アンバラン
スの位置及び大きさを計算しているので、こｎ全改善す
る。

〔問題点を解決するための手段〕

ロータの回転軸直角平面内に、ふｎ回り振動系における
自己同期に基づく自動平衡化要素（オートバランサ）？
軸長手方向に１４．ｆ’ａ所以上配設し、ロータ系の共
振点（危険速朋ン以上で自動平衡化せしめ、（アンバラ
ンスの自動補償扱素−ポール、スライダー等−がロータ
の回転に対して相対的に上壕る。）この状態でアンバラ
ンスの自動補償要素をロータに結合することでバランシ
ングを行う。

〔作用Ｊ 自己同期化現象に基〈自動平衡化作用°を利用すること
で、ロータのアンバランスの大きさ及び位置を探す手順
紫煙くし、前記「従来の技術」で説明した従来のバラン
シング作業手順の内、■のみでバランシング作業をすべ
て完了せしめる。

〔実旋例」 第１図は回転ロータ系（回転数Ｎ　）　ｉモデル的に示
したもの、第２図は第１図のＡ−Ａ断面図である。同図
において、１はロータ本体で、その軸２は軸受３に支持
さｎている。したがってこのロータ系は、１〜３をばね
として振動系を形成する。

なお、ロータ１，２は横形であっても縦形であってもよ
いが、こ〜では縦形について説明する。

４は軸２に直父し且つ軸２の軸芯ｃｃ’ｅ中心としてロ
ータ本体ｌに設けらｎた環状溝である。第１図ではその
断面外周側にアールｈ’ｔとっているが、この部分の形
状は特に限定するものではなく、直線状であってもよい
。４０片面（第１図では下面）は全面壁になっているが
反対面（第１図では上面）には軸２の周囲にドーナツ状
の孔５が配設されており、ロータ本体１の外部と環状溝
４とを貫通している。環状溝４内には溝４の厚みよシも
小ざい直径のボールが２個入っている。ボールの材質は
ふつう軸受鋼等がよく使われるが、セラミック球等であ
ってもよい。このボール６は一般に「アンバランスの自
動補償要素」と言わｎている。またボール６は、もつと
もよく使われる２個の場合について第、２図に示してい
るが、２個以上であってもよい。更に各ボール６の大き
さについても同じである必要はない。ボールとは環状溝
４の内部を自由に運動でき、ロータ本体１が回転を始め
ると最外周には９ついてしまう。７はこのボール６がロ
ータ回転中に環状溝４から外に飛び出さない為に配設さ
扛たカバーであり、第１図ではロータ本体１と一体加工
の形になっているが、ボルト、浴接、等で別途結合して
もよい。前記環状溝４．孔５、ボール６、カバー７およ
び之等の部材と同一のＰ＆能を有するものを一括して「
自動＋衡化要素」と称する。８は第１，２図のロータが
持っているアンバランスを集中化して示したものである
。９は静止座標側から孔５全通って環状溝４０部分に挿
入した接着剤注入管である。

以下、バランシング法の説明を行うが、判り易くする為
に１自由度振動系に限定する。

第３図は第１．２図のロータの代表点（ロータ本体１、
又は軸２）のふｎｉわり振動（横振＃Ｊ）の中で、回転
数と同一振動成分の系中αの回転数依存性を示している
。Ｎｏは第１図のロータ系の固有振動数でありいわゆる
危険速度（共振点）である。

（１）第１，２図でボール６を入ｎないまＮロータを回
転させた場合、アンバランスＭｏ　により回転体にはＭ
ＱＲＷ”なる回転遠心力の作用により、ロータの振巾Ｇ
（Ｒ：ＭＯの重心位置半径。

Ｗ＝２πＮ７６０　　Ｎ　：　ｒｐｍ）は纂３図実線の
ようになる。すなわち危険速度Ｎｏ　　を通過する時に
大振巾になると同時にＮｏ　（（Ｈにおいても振巾はＯ
とはならず振動が残留する。（バランシングが不十分な
状態のパターン） 叩　２１．２図でボール６を入ｎて自動平衡化要素（４
〜７）の機能を生かして回転させた場合には、ロータの
振巾αは第３図の一点鎖線のようになる。すなわちＮｏ
以下ではボール６がアンバランスとして働き、αは（１
）の場合よりぼ大きくなるが、Ｎｏ　以上のＮ（回転数
９では自己同期化による自製平衡化作用によシ自勅的に
バランシング動作が為さｎて振巾αば０になる。このと
きボール６はローラに対して相対的に停止しており、次
式が満足す扛ている。（第２図参照） Ｍ、Ｒ＝　２　ｒｎｒｃｏｓθ・ ｒ：ボール６「円Ｂと回転中・１．・間距離冊　（１１
）の状態において接着剤注入ｒ゛９から接着剤を注入し
ボール６を環状溝４の外周壁にＩｌ、１定する。こうす
ると自動的にバランスをｆた状態全保存でき、ロータの
振巾ａは第３図の破線のようになる。すなわちＮがＮｏ
　の上でも下でも振巾αは０になることになる。

なお、アンバランスの自動補償要素として、ボール６の
代りに、第４図のスライダー等を使用することができ、
環状溝４の外周に添って；（ｑ射的に動きつるものであ
れば形状を問わない。

自動平衡化要素はローラ回転軸長手方向に２ケ所以上配
設してもよい。

ロータは弾性ロータであっても剛体ロータであってもよ
い。

ボール６ｙｆｒ：環状溝４の外周壁に結合する方法とし
て、接着剤の代りに、次のような方法全使用してもよい
。

α、接着剤で回転中に仮接着して、停止後に溶接、ネジ
止め、ロー付は等で強固に結合する。したがって最終的
に止める物はアンバランスモーメントが同じであれば態
形状のものでもよい。

ｂ０回転中に着色剤をふきつけて、ロータに対するボー
ルの位置が判るようにしておいて停止後、上記αと同様
に固定する。

Ｃ６回転中にストロボ写真等でロータに対するボールの
位置を明きらかにし、停止後、上記αと同様に固定する
。

ｄ、アンバランスの自動補償要素を磁石で作り、自動バ
ランス完了後にそのまま停止し、上記αと同様に固定す
る。

（たｙし、この場合は、環状溝４の外周が磁性体の場合
に限る。） ８、回転中にレーザ浴接で両者全固足する。

〔発明の効果〕

従来のバランシング作業ではアンバランスの位置と大き
さを探すのが大変な作業であり、時間がかかつていたが
、本発明はこの作業を完全に省略でき、作業効率を大巾
に改善できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明バランシング方法を説明する概略図、第
２図は第１図のＡ−Ａ断面図、第３図はロータの振動特
性を示すグラフ、第４図はアンバランスの自動補償要素
の第１図と異なる実施例ケ示す概略図である。 １・・・ロータ本体、　　　２・・・軸、　　　３・・
・軸受４・・・環状溝、　　　　５・・・孔、　　６・
・・ボール８・・・ロータのアンバランス、９・・・接
着剤注入管復代理人　弁理士　岡　本　〕１（文 外２名 第３図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 回転体のバランシング法において、該回転体の回転軸方
   向に１個所以上自動平衡化要素を配設し、該回転体を危
   険速度以上で回転せしめた状態で、回転中にアンバラン
   スの自動補償要素を回転体側に結合するか、又は回転中
   にアンバランスの自動補償要素の回転体に対する相対位
   置を計測し、停止後にその位置にアンバランスの自動補
   償要素又はこれと同等質量物を結合する、ことを特徴と
   するバランシング方法。