WO1983002325A1 - Vertical balance testing machine - Google Patents

Description

• 明 細 書

発明の名称

たて型つ あい試験機

技術分野

5 本癸明は回転する物体の回転時のつ あいをその回転軸をた てにした状態で測定するたて型つ]? あい試験機に関する もので る。

背景技術

従来のたて型つ あい試験機は第 1 図に示す如く、 測定軸

, Ο と、 この軸上の試験体保持具 2 と、 ブーリ ー ³ と、 回転位置規 準信号発生器 4 と、 これらを回転自在に支持する軸受枠 5と、 この軸受枠 5を試験機本体 6に対し、 水平面内に振動可能に保 持する板パネ ⁷ と、 モータ —取付枠 8 と、 モータ ー ⁹と-、 モ ー タ ープー リ 一 1 Οと、 モータ ーの j転を測定軸に伝えるベル ト 5 1 1 とで構成し、 被試験体 1 2の回転による振動を軸受枠 5に 伝え、 動電型振動検出器 1 3によ 検出し、 これを測定器 （ 図 示せず） によ ]?測定するものであった。 しかしこの様 ¾たて型 つ あい試験機の不つ！）あい検出限度は、 同一被試験体に対し よこ型つ ]9あい試験機に比べ約 1 o倍も大き く精度の悪 もの0 であった。 従来この原因は、 たて型つ あ 試験機にお ては 測定軸 1 及び、 試験体保持具 2、 プー リ ー 3、 軸受枠⁵等の付 加質量が大き く、 これらと被試験体 1 2 との質量の和に反比例 して、 不つ ]?あいによる振動の振巾が減少するためであると説 明されていた。 しかし、 この振動を十分に観察すると、 第 5図5 に動電型振動検出器の出力波形を示す如く、 不つ ]?あいによる • 振動の基本成分（破線 ）に対し、 出力（実線 ）は非常に S / N 比が悪く 、 さらにノ ィ ズ成分が不規則で時間的に安定してい いことがわかる。 この現象は不つ]?あいの小さい場合に顕著で あ ]?、 そのノ イ ズの原因は、 主にベル トの不規則振動にあ ]?、 5 さらにモー タ 一の振動が加わ]? 、 ベル ト テンシ ョ ンによ ])バネ 系の自由振動が拘束されることによる振動の乱れがあるためと 考えられ、 これらによ って従来のたて型試験機は、 測定器によ つ て除去されるいノ ィ ズ成分が大きいため、 高精度測定が阻害 される欠点があった。 また従来の構成でモーターにサー ボモー l O タ一を使用して被試験体の回転速度及び停止位置を制御しょう とする時、 ベル ト のス リ ッブと彈性及びテンシ ョ ンスプ リ ング の存在等によ 、 サーボの追随性及び安定性が悪い欠点があつ

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発明の開示

I S 本発明はパネ体で電動機を垂直に保持し、 水平面内に振動可 能にして ·、 この電動機の振動を検出し、 回転子に載置した被試 験体のつ！？合 を測定するも ので、 '従来の様なベル ト駆動が不 要であ！）、 ベル トの不規則振動やベル ト テンシ ョ ンによ ]) パネ 系の自由振動が拘束される事によ ]3、 検出される振動の信号の 0 S Z N比が低下する事が無いので不っ あい測定精度を飛躍的 に高める事ができる。 また電動機をサ―ボモーターにした時は ベル ト駆動に比べ測定軸のサ一ボコ ン ト 口 ール性能が良くなる 効果を有するものである。

図面の簡単な説明

5 第 1 図は従来のたて型つ あい試験機の斜視図、 第 2図は本 • 発明の第 1 の実施例の斜視図、 第 3図は同たて断面図、 第 4図 は第 2の実施例のたて断面図、 第 5図は従来の試験機の動電型 振動検出器出力波形の模式図、 第 6図は本発明の試験機の同出 力波形の模式図、 第 7図は本発明の変形応用例の斜視図である。 発明を実施するための最良の形態

本発明はこの様な従来の欠点を除去した画期的 たて型つ あ 試験機を提供しょ う とするものであ ]9、 その第 1 の実施例 を第 2図 ， 第 3図によ ]?説明する。 2 1 はカゴ型回転子、 2 2 は回転子軸上に取付けた試験体保持具、 .2 3は被試験体、 2 4 は被試験体 2 3を回転させるためのひっかけビン、 2 5は円周 上に 1 個の切欠を設けた円板、 2 6 , 2 ァは一対の光電素子で あ ]?、 円扳 2 ·⁵上の切欠を検出可能に配置されてお ]?、 2 8 ， 2 9は回転子; 2 1 の軸芯を鉛直方向に支持する軸受、 3 0は回 転子周囲に配された界磁、 3 1 は軸受 2 S ， 2 9及び界磁 3 0 を支持する機枠で、 試験機本体 3 3に対し、 水平方向に振動可 能に一対の板パネ 3 2によ 保持されてお 1?、 動電型振動検出 器 3 4の振動子先端ロ ッ ド 3 5は取付具 3 6によ 機枠 3 1 に 固定されている。 その動作は、 回転子 2 1 と軸受 2 8 ， 2 9と 界磁 ³. Oと機枠 3 は全体と して誘導電動機を構成し、 回転子 2 1 は一定速度で回転し、 試験体保持具 2 2上の被試験体 2 3 を回転させる、 円板 2 5 と光電素子 2 6 , 2 7は回転位置規準 信号発生器を構成し、 1 回転に 1 回だけ定角度位置にてパルス 信号を発生する。 被試験体 2 3と試験体保持具 2 2と回転子²¹ と円板 2 5それぞれの不っ あいと、 試験体保持具 2 2の軸芯 と回転子 ₂ 1 の軸芯との偏心による不つ])あいの影響によ 、 回転中に振動を生じ、 機梓 3 1 の振動として動電型振動検出器

3 4によ って第 6図に示す如き電気信号と して出力され、 公知 の不つ]) あい測定器によって、 各種ノィズゃ被試験体 2 3以外 の不つ！） あ 成分が除去され、 被試験体 2 3の不つ])合いが測 定され、 表示される。 第 6図の振動波形は第 5図の従来の振動 波形に比べ、 振動部質量が約 2倍に増したため、 基本波の振巾 は^ "に つて るが、 'S ZN比を比べると 1 O倍程度向上して いる。 この効杲は不つ ])あいの小さい場合に顕著である。 振巾 の減少はア ンプで容易に増巾し得るものである。 第 2の実施例 を第 4図によ 説明する。 ⁴ 1 は整流子付卷線型回転子、 4 2 は回転子軸上に取]?付けられた試験体保持具、 4 ³は被試験

4 4は被試験体 4 3を回転させるためのひっかけビン、 4 5は 回転速度検出のための整流子付発電子、 4 6は、 円周上に多数 の角度カ ウ ン ト 用スリ ツ ト と 1 個の原点検出用ス リ ツ トを配し た円板、 4 7 ， 4 8は 2対の角度カ ウ ン ト用及び原点検出用光 電素子、 4 9 , 5 Oは回転子 4 1 の軸芯を鉛直方向に支持する 軸受、 5 1 は回転子 4 1 の周囲に配された永久磁石界磁 5 2は 1対のカーボンブラ シ、 5 3は発電子 4 5の周囲に配された永 久磁石界磁、 5 4は 1 対のカーボンブラ シ、 5 5は軸受 4 9 ， S O及び界磁 5 1 ， 5 3及びカ ーボンブラ シ 5 2 ， 5 4、 光電 素子 4 7 , 4 8を支持する機枠で、 試験機本体 5 6に対し水平 方向に振動可能に一対の板バネ 5 ァによ ]?保持されてお 、 機 枠 5 5には動電型振動検出器（ 図示せず） の振動子先端が取付 けられて る。 以上の機構によ ])回転子 4 1 と軸受 4 9 , 5 O と界磁 5 1 とカーボンブラシ ^{5 2}は全体と して直流サーボモー

, OMPI タ ーを構成し、 また、 発電子^{4 5} と界磁 ^{5 3} と力 一ボ ンブラ シ 5 4は速度検出器を構成し、 さらに円板 4 6 と光電素子 4 7 , 4 8は回転角度検出器を構成する。

その動作は、 直流サ―ホ 'モータ一制御装置 （図示せず） に、 速 度検出器と回転角度検出器の出力を入力し、 回転子 4 1 の回転 速度と停止位置を任意に制御するものであ ]?、 不っ あい測定 動作は、 第 1 の実施例と同様に行われる。 お、 第 2の実施例 の変形応用例と して回転角度検出器の回耘時パルス信号を電気 的に処理して、 回転速度に比例した電圧を得る事によ 、 回転 速度検出器を省略する事が可能である。 第¹ 及び第²の実施例 の変形応用例として第 7図の実施例を説明する。 6 1 は被試験 体 6 2は試験体保持具、 ^{6 3}は内部に直流サーボモータ ーの構 成を有する機枠、 6 4は速度検出器及び回転角度検出器、 6 5 は機枠 6 3を試験機本体 6 6に対し、 水平方向に振動可能に保 持する一対のタテ型板バネ 6 Tは振動検出器であ ？、 第¹ 及び 第 2の実施例をさらに小型化したも.のである。

産業.上の利用可能性

以上述べた通 ]9、 本発明は、 従来のソフ トタイ プたて型つ！） あい試験機のベルト駆動装置と別置きの駆動モーターを廃し、 測 定軸自体を電動機の回転軸と したものであるので、 ベル ト走行 による不規則振動が無く 、 従来測定器において完全には除去し 難 外部振動と して存在したモータ一の回転振動を測定器にお いて除去可能 ¾測定軸の回転周期と同一の周期の不っ あいに よる振動と してと らえることができ 、 さらにベル ト テ ン シ ョ ン が無いので板パネの自由振動が阻害されることが無く、 総じて、 ' 振動検出器で検出される信号の S Z N比が高く、 不っ あいの 測定精度を飛躍的に高める効杲を有する。 またベル ト憨動によ るモータ一の起動停止時の機枠の大き 振動が無 ため振動の 安定に要する時間が短く測定時間を短縮する効果を有し、 測定 軸とモータ一軸の間の測定精度向上のための減速を要し の で、 測定回転速度を増すことが容易で、 このことから、 ソ フ ト タイプつ]?あい試験機における理論によ i?測定精度を向上でき る効果を有し、 低温時におけるベル ト のならし運転も不要とな る効果を有する。

さらに機構が簡単で装置を小型化 ，保守容易 ，低コス ト とする 効果 有する。 また、 全自動不つ あい測定装置ゃ不っ あい 修正装置において要求される測定軸の停止角度及び回転速度制 御にお て、 測定軸そのものをサーボモータ—とする事によ つ て、 ベル ト のスリ ツ ブゃ弾性が無くプーリ 一等の慣性負荷を減 少させ、 高速で高精度のサーボを可能とする効果を有する。

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Claims

請 求 の 範 囲 1 - 軸上に被試験体保持具及び回転位置規準信号発生器とを有 する回転子と、 この回転子の軸芯を鉛直方向に支持する軸受と、 回転子周囲に配された界磁と、 上記軸受及び界磁を保持する機

5 枠と、 この機枠を試験機本体に対し、 水平面内に振動可能に保 持するバネ材と、 振動検出機と よ ]? ]?、 前記回転子と軸受と 界磁と機枠によ ]?電動機を構成し、 動作時に電動機機枠の振動 を検出することによ 、 不っ あいを測定するよ う構成したた て型つ]?あい試験機。 l O 2 . 請求の範囲第 1 項において、 回転子軸上に、 回転位置検出 器及び回転速度検出機を設け、 電動機の構成をサーボモーター と し、 回転速度制御及び停止角度制御を可能としたたて型つ]? あい試験機。

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