JPS6234029A - 回転体のアンバランス計測装置 - 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〕 本発明は水車ランナー等の回転体のアンバランス計測装
置に関する。

〔従来の技術〕

例えば水車ランナー（以下ランナーという）においては
、説明の便宜上、モデル的に述べると、第８図側面図に
示すように、クラウン外周ＣＲ，バンド外周ＢＲ，に不
釣合重量ｍ１゜ｍｔが同一半径ｒ上にある場合、ｍ、＝
ｍｔであれば、静的には重心は回転軸ＣＬ上にあり、バ
ランスがとれているのであるが、軸心の周りに角速度ω
で回転するとなると、遠心力ｍ、ｒω”、ｍ、ｒω８　
がそれぞれランナーに対し偶力として作用し、面振れ振
動を発生する力として作用し、動的にはバランスが取れ
ないから、水車は破損し、大事故を惹起するに至る。

そこで、従来、ランナーの動的アンバランスを計測し、
計測結果に基づいて不釣合重量による偶力をな（するた
めに、タララン外周及びバンド外周の２面の非流水部に
修正おもりを追加し、又は母材を一部削除する等の手当
てを施すのである。

従来、行われている動的アンバランス測定では、第９図
斜視モデル図に示すように、ランナー１を水平の仮軸Ｓ
Ｈに嵌着し、その両軸端を高さり、の軸受ＢＧにて支持
し、ユニバーサルジヨイントＵＪを介して仮軸ＳＨを回
転し、スプリングＳＰで支持された軸受ＢＧの振動変位
又は振動加速度を計測することにより行っている。

しかしながら、このような手段では、仮軸の長さＬ１ｇ
ランナーの半径等寸法上の制約から大型ランナーでは計
測装置が非常に大型となり、大きな設置スペースを要し
、直接製品とは無関係のバランス試験用仮軸を使用する
関係上、バランス用仮軸の寸法管理を厳密に行う必要が
あり、そのためにコストが高くなり、変位測定は振巾が
小さいので、高感度の高価な変位計が必要となり、加速
度測定には、チャージアンプが必要となる等により、多
大のコストがか〜る。

そこで、ランナーを竪軸で支持してアンバランス試験を
行う場合もあるが、この場合、水車ランナーのような回
転体は平板に近いディスク状のものが多（、竪型ソフト
ベアリング方式での釣合試験装置では、ジャイロのふれ
回り（自転軸の公転運動）が発生し、振巾が大きくなり
、危険であるのみならず、ピックアップの出力も、必要
な不釣合振動成分に対して十分な感度が得られないとい
う欠点がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明はこのような事情に鑑みて提案されたもので、振
動計測センサーとして特別の新しい設備を設けろことな
（、構造簡単、取扱容易かつコスト低床な回転体のバラ
ンシング計測装置を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

そのために本発明は、床上に樹立され上端のスラスト軸
受を介して被検回転体を鉛直中心軸線の周りに水平面内
で回動自在に支持する竪軸と、上記竪軸の外周に貼着さ
れたストレンゲージと、上記被検回転体の外周を囲繞し
て等間隔で配設され上記被検回転体の外周に接してその
鉛直中心線の周りの回動を案内する３台のガイドローラ
ー装置と、上記ガイドローラー装置の一つに付設されそ
のガイドローラーに作用する水平反力を検出する水平反
力検出手段とを具えたことを特徴とする。

〔作　用〕

このような構成により、振動計測センサーとして特別の
新しい設備を設けることなく、構造簡単、取扱容易かつ
コスト低床な回転体のバランシング計測装置を得ること
ができる。

〔実施例〕

本発明を水車ランナーの計測に適用した一実施例を図面
について説明すると、第１図はその測定原理を示すモデ
ル図、第２図は本装置の縦断面図、第３図は第２図のガ
イドローラー装置を示す部分拡大図、第４図は第３図の
平面図、第５図は第２図の軸歪の計測要領を示す説明図
、第６図は第１図のガイドローラー装置の水平反力の計
測要領を示す説明図、第７図は第５〜６図のブリッジ回
路を示す部分拡大図である。

まず本発明の原理を第１図において説明すると、水車ラ
ンナー１を球面軸受付支柱３及び等間隔で配設された３
台のガイドローラー８にて支持して、回転させると、各
部の分布質量には遠心力が作用し、その遠心力の合力は
ランナーを剛体と考えると、ランナーのクラウン外周部
ＣＲ及びバンド外周部ＢＧの２面に作用する集中荷重Ｆ
、、Ｆ、に置きかえることができ、この力Ｆ＋＋ｐｔは
それぞれ回転角速度ω（ｒａｄ／ｓ〕の２乗に比例し、
不拘合量〔ｋｇ・ｍ〕に比例する。

この遠心力Ｆ、、Ｆ、に対抗して、ランナーを球面軸受
の中心とガイドローラー中心を通る支柱３の中心線を回
転中心として回転させるためには、球面軸受及びガイド
ローラーには水平方向の反力（支持力）Ｆ、、Ｆ、が作
用するわけであり、本発明はこのＦａｊＦ４をそれぞれ
安価な歪ゲージを介して検出し、クラウン外周部ＣＲの
不釣合は球面軸受付支柱３の歪にて検出し、バンド外周
部ＢＲの不釣合はガイドローラー８に付設されたロード
セルリングの歪により検出するのである。

次に、実施例について述べると、まず第２図において、
１はランナー、２はランナー１の中心孔の上端を閉塞す
る中心支持板、３は上端にランナー１の中心孔が挿入さ
れ球面軸受４及び中心支持板２を介してランナー１の中
心を鉛直軸線の周りに回動自在に枢支する竪軸で、球面
軸受４はＬ字状油孔５を介して圧油により給油されるよ
うになっている。

６はランナー１の外周に当接して摩擦力によりランナー
を竪軸３の周りに回動するランナー駆動装置、７は竪軸
３の上部に付設され、ランナー１の回動角を検出するオ
プトマルチメーター、８はランナー１のバンド外周部を
案内する３台のガイドローラー装置で、それぞれ等間隔
で配設され、そのうちの１台が反力検出装置を具えてい
る。

次に、第３〜４図について、反力検出装置付ガイドロー
ラー装置８を説明すると、９゜１０は適宜間隔で互いに
一直線上に配設された可動ガイドローラ一部材、支持部
材で、可動ガイドローラ一部材９はスライド１１を介し
てランナーの半径方向に摺動自在に水平基板１２の左端
上に支持され、支持部材１０は水平基板１２の右端上に
固定されている。

１３はロードセルリングで、その左端は竪ビン１４．上
下一対のＵボルト１５を介して可動ガイドローラ一部材
９に固定され、その右端は竪ビン１６．上下一対のＵボ
ルト１７を介して支持部材１０に固定されている。

さらに、第５〜７図において、２０は竪軸３に貼着され
たストレンゲージ、２１はブリッジ回路、２２は可変抵
抗、２３は動歪アンプ、２４はコンピューター計測シス
テム、２５はロードセルリング１３に貼着されたストレ
ンゲージである。

このような装置において、ランナー駆動装置６により、
ランナー１を竪軸３の周りに回動しながら、竪軸３に貼
着されたストレンゲージ２０により上側修正面ＣＲの不
釣合をロードセルリング１３のストレンゲージ２５によ
り、下側修正面ＢＲ，の不釣合をブリッジ回路２１、動
歪アンプ２３．コンピューター計測システム２４を介し
てそれぞれ計測する。

その際、ブリッジ回路２１は各エレメントの抵抗値がは
ｇ等しい状態から計測する必要があるが、上側修正面に
おける不釣合量の計測に半導体型ストレンゲージを使用
すると、ランナー重量により、ブリッジ回路は太き（不
平衡になりアンプ内蔵のバランス用抵抗器ではバランス
がとり切れないので、可変抵抗器２２を使用してバラン
スをとるようにする。

下側修正面の計測では、ランナーの支持剛性はロードセ
ルリングの巾、肉厚により調整し、必要に応じてリング
を交換することにより行い、この場合も、ストレンゲー
ジ２５はガイドローラーの初期押付力により太き（歪む
結果、ブリッジ回路２１の初期平衡は太き（崩れるから
、可変抵抗２２によりその平衡を調整する。

このような装置によれば、下記のような効果が奏せられ
る。

（１）剛支持タイプの動的アンバランス計測装置である
ので、不釣合遠心力と支持力が釣り合っているから、振
動振巾が小さく、安全な釣合せ作業ができる。また面振
れを抑え込んでいるので、ジャイロの効果であるジャイ
ロ振れ回りを無視することができるとへもに安全である
。

（２）従来の差動トランス型又は渦電流式の変位計では
検出できない微小な変位を計測することができ、また、
従来のセンサーのようにセンサーの支持剛性が問題とな
ることはない。

（３）従来のセンサーシステムに比べて設備費が安（、
調整も簡単である。

〔発明の効果〕

要するに本発明によれば、床上に樹立され上端のスラス
ト軸受を介して被検回転体を鉛直中心軸線の周りに水平
面内で回動自在に支持する竪軸と、上記竪軸の外周に貼
着されたス）Ｌ／ンゲージと、上記被検回転体の外周を
囲繞して等間隔で配設され上記被検回転体の外周に接し
てその鉛直中心線の周りの回動を案内する３台のガイド
ローラー装置と、上記ガイドローラー装置の一つに付設
されそのガイドローラーに作用する水平反力を検出する
水平反力検出手段とを具えたことにより、振動計測セン
サーとして特別の新しい設備を設けることな（、構造簡
単、取扱容易かつコスト低床な回転体のバランシング計
測装置を得るから、本発明は産業上極めて有益なもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理を示す説明図、第２図は本発明の
一実施例を示す縦断面図、第３図は第２図のガイドロー
ラー装置を示す部分拡大図、第４図は第３図の平面図、
第５図は第２図の軸歪の計測要領を示す説明図、第６図
は第１図のガイドローラー装置の水平反力の計測要領を
示す説明図、第７図は第５〜６図のブリッジ回路を示す
部分拡大図である。 第８図は公知の水車ランナーのアンバランスモーメント
を示すモデル図、第９図は公知の水車ランナーのアンバ
ランス計測要領を示す斜視図である。 １・・・ランナー、２・・・中心支持板、３・・・竪軸
′、４・・・球面軸受、５・・・油孔、６・・・ランナ
ー駆動装置、７・・・オプトマルチメーター、８・・・
ガイドローラー装置、９・・・可動ガイドローラ一部材
、１０・・・支持部材、１１・・・スライド、１２・・
・水平基板、１３・・・ロードセルリング、１４・・・
竪ピン、１５・・・Ｕボルト、１６・・・竪ピン、１７
・・・Ｕポルト、２０・・・ストレンケーシ、２１・・
・ブリッジ回路、２２・・・可変抵抗、２３・・・動歪
アンプ、２４・・・コンピュータ計測システム、２５・
・・ストレンケーシ。 復代理人　弁理士　塚　本　正　文 筆Ｊ図 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 床上に樹立され上端のスラスト軸受を介し て被検回転体を鉛直中心軸線の周りに水平面内で回動自
   在に支持する竪軸と、上記竪軸の外周に貼着されたスト
   レンゲージと、上記被検回転体の外周を囲繞して等間隔
   で配設され上記被検回転体の外周に接してその鉛直中心
   線の周りの回動を案内する３台のガイドローラー装置と
   、上記ガイドローラー装置の一つに付設されそのガイド
   ローラーに作用する水平反力を検出する水平反力検出手
   段とを具えたことを特徴とする回転体のアンバランス計
   測装置。