JPH0315687B2 - - Google Patents
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- JPH0315687B2 JPH0315687B2 JP12263180A JP12263180A JPH0315687B2 JP H0315687 B2 JPH0315687 B2 JP H0315687B2 JP 12263180 A JP12263180 A JP 12263180A JP 12263180 A JP12263180 A JP 12263180A JP H0315687 B2 JPH0315687 B2 JP H0315687B2
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- Japan
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- signal
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- unbalance
- sinα
- cosα
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- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 claims description 7
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 2
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M1/00—Testing static or dynamic balance of machines or structures
- G01M1/14—Determining imbalance
- G01M1/16—Determining imbalance by oscillating or rotating the body to be tested
- G01M1/22—Determining imbalance by oscillating or rotating the body to be tested and converting vibrations due to imbalance into electric variables
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Testing Of Balance (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は回転機器の回転体の動不つりあい(動
不つりあい量と動不つりあい角度で表わす)を測
定する動つりあい測定装置に関するもので、特に
フアンなどの不つりあいの修正面が1面であるよ
うな試験体の測定装置に関する。
不つりあい量と動不つりあい角度で表わす)を測
定する動つりあい測定装置に関するもので、特に
フアンなどの不つりあいの修正面が1面であるよ
うな試験体の測定装置に関する。
回転体に許容限度以上の不つりあいがあると、
運転時に振動、騒音が発生し、その回転機器の効
率、寿命を著しく低下させるので、回転体の動不
つりあい測定し、不つりあい部分を修正する必要
がある。最近の回転機器は高速化、高性能化でか
つ低コストのものが強く要求されるので、動つり
あい測定とその後の不つりあい修正工程の自動化
および精度の向上が課題となつてきている。
運転時に振動、騒音が発生し、その回転機器の効
率、寿命を著しく低下させるので、回転体の動不
つりあい測定し、不つりあい部分を修正する必要
がある。最近の回転機器は高速化、高性能化でか
つ低コストのものが強く要求されるので、動つり
あい測定とその後の不つりあい修正工程の自動化
および精度の向上が課題となつてきている。
ところで、従来の動つりあい試験機の測定器の
回路部における演算、記憶及び表示はすべてアナ
ログ式であつた。
回路部における演算、記憶及び表示はすべてアナ
ログ式であつた。
しかし、動不つりあいの修正機は、近年発展の
著しいマイクロコンピユータや数値制御装置を使
用して比較的容易に低コストで高性能なものが製
作できるようになつてきたが、マイクロコンピユ
ータ、数値制御装置にはデイジタル信号が使われ
ており、修正機への不つりあいデータとしてはデ
イジタル値が必要である。
著しいマイクロコンピユータや数値制御装置を使
用して比較的容易に低コストで高性能なものが製
作できるようになつてきたが、マイクロコンピユ
ータ、数値制御装置にはデイジタル信号が使われ
ており、修正機への不つりあいデータとしてはデ
イジタル値が必要である。
また、従来の動つりあい試験機の測定器では作
業者は測定前に予備駆動と称する振動系の定数を
測定器に設定するための調整作業即ち、不つりあ
い量と角度の指示計1,2とを見ながらポテンシ
ヨメータ3〜8、切換スイツチ9の操作を行なう
必要があり、この調整は熟練者でないとできない
ほど微妙で、またその調整が悪いと測定精度を悪
くしてしまうものである。また人が不つりあいを
指示計で読み取る場合にも、読取の個人差による
誤差や指示計の大きさの限度に由来する最小目盛
の大きさによる読取限度があるなどの問題があつ
た。
業者は測定前に予備駆動と称する振動系の定数を
測定器に設定するための調整作業即ち、不つりあ
い量と角度の指示計1,2とを見ながらポテンシ
ヨメータ3〜8、切換スイツチ9の操作を行なう
必要があり、この調整は熟練者でないとできない
ほど微妙で、またその調整が悪いと測定精度を悪
くしてしまうものである。また人が不つりあいを
指示計で読み取る場合にも、読取の個人差による
誤差や指示計の大きさの限度に由来する最小目盛
の大きさによる読取限度があるなどの問題があつ
た。
さらに、後述するように、動不つりあいを測定
するためには、まず動不つりあいと所定の関係を
有する不つりあい信号成分の振幅と位相をひずみ
波信号の中から分離し、算出する回路が必要であ
る。従来の測定器においては、同期整流回路と平
滑回路を用いて、振動検出器の出力の中の不つり
あい信号成分の正弦波成分と余弦波成分のみの振
幅を対応する直流電圧に変換している場合が多
い。そのため平滑回路の時定数を長くしないと十
分なフイルタ効果が得られず、また直流電圧が安
定するためにはその時定数の数倍の時間を要する
ため、測定器としての測定時間が長くなる欠点が
あり、さらにアナログ演算回路や、直流電圧増幅
に伴なうドリフトによる誤差などの欠点があつ
た。
するためには、まず動不つりあいと所定の関係を
有する不つりあい信号成分の振幅と位相をひずみ
波信号の中から分離し、算出する回路が必要であ
る。従来の測定器においては、同期整流回路と平
滑回路を用いて、振動検出器の出力の中の不つり
あい信号成分の正弦波成分と余弦波成分のみの振
幅を対応する直流電圧に変換している場合が多
い。そのため平滑回路の時定数を長くしないと十
分なフイルタ効果が得られず、また直流電圧が安
定するためにはその時定数の数倍の時間を要する
ため、測定器としての測定時間が長くなる欠点が
あり、さらにアナログ演算回路や、直流電圧増幅
に伴なうドリフトによる誤差などの欠点があつ
た。
このように、従来のアナログ式の測定器におい
ては、不つりあいの自動修正、予備駆動時の調
整、測定精度測定時間などに問題があり、本発明
はこれらの問題点をデイジタル式の測定器とする
ことにより解消するものである。
ては、不つりあいの自動修正、予備駆動時の調
整、測定精度測定時間などに問題があり、本発明
はこれらの問題点をデイジタル式の測定器とする
ことにより解消するものである。
以下、一実施例として、縦形動つりあい試験機
の測定器の場合を第2図〜第7図に基づいて説明
する。第2図は測定器のパネル図で、10は小数
点を含めて不つりあい量を表示する数表示器、1
1は不つりあい角度の表示器で従来のアナログ式
指示計における読取個人差はなくなつている。1
2は切換スイツチで、通常測定時はQ2にしてお
き、予備駆動時はQ1の位置にし、押釦スイツチ
13,14,15と重さ設定デイジタルスイツチ
16と角度設定デイジタルスイツチ17を使用す
る。第3図は一般的な縦形動つりあい試験機本体
部の簡略図を示し、駆動モータ18が回転すると
プーリ19,21とベルト20により回転主軸2
2が回転する。回転主軸22はラジアル玉軸受2
3、振動枠24とバネ材25により機械本体に支
えられ、さらに回転主軸22には、試験体26を
取付けるためのアダブタ27や角度目盛板28、
角度基準信号板29が付属している。駆動モータ
18が回転すると、試験体26の不つりあいおよ
び回転主軸22とその付属物にも存在する不つり
あいにより軸受23は振動を起すので、振動検出
器31により検出する。振動検出器31の出力は
第4図Svに示すように、試験体26と回転主軸
とその付属物のすべてを含んだ動不つりあいと所
定の関係を有する回転主軸22の回転と同期する
正弦波となる。実際には、この出力Svに雑音成
分が重畳した第4図Swのような波形となる場合
が多い。
の測定器の場合を第2図〜第7図に基づいて説明
する。第2図は測定器のパネル図で、10は小数
点を含めて不つりあい量を表示する数表示器、1
1は不つりあい角度の表示器で従来のアナログ式
指示計における読取個人差はなくなつている。1
2は切換スイツチで、通常測定時はQ2にしてお
き、予備駆動時はQ1の位置にし、押釦スイツチ
13,14,15と重さ設定デイジタルスイツチ
16と角度設定デイジタルスイツチ17を使用す
る。第3図は一般的な縦形動つりあい試験機本体
部の簡略図を示し、駆動モータ18が回転すると
プーリ19,21とベルト20により回転主軸2
2が回転する。回転主軸22はラジアル玉軸受2
3、振動枠24とバネ材25により機械本体に支
えられ、さらに回転主軸22には、試験体26を
取付けるためのアダブタ27や角度目盛板28、
角度基準信号板29が付属している。駆動モータ
18が回転すると、試験体26の不つりあいおよ
び回転主軸22とその付属物にも存在する不つり
あいにより軸受23は振動を起すので、振動検出
器31により検出する。振動検出器31の出力は
第4図Svに示すように、試験体26と回転主軸
とその付属物のすべてを含んだ動不つりあいと所
定の関係を有する回転主軸22の回転と同期する
正弦波となる。実際には、この出力Svに雑音成
分が重畳した第4図Swのような波形となる場合
が多い。
一方、回転主軸22に取付けられた角度基準信
号板29の基準マークを位相検出器30で検出さ
せているから、30の出力は第4図Spのような
1回転に1度のパルスが同期Tsで、一定位相で
出てくる。したがつて、このSpを基準位相(0
度)とすることができる。
号板29の基準マークを位相検出器30で検出さ
せているから、30の出力は第4図Spのような
1回転に1度のパルスが同期Tsで、一定位相で
出てくる。したがつて、このSpを基準位相(0
度)とすることができる。
さて次に、雑音成分を含む振動検出器31の出
力Sw(以下振動信号と称する)の中の不つりあい
信号成分のみをマイクロコンピユータにより、計
算で算出する方法を、第1の実施例の第4図、第
5図により説明する。第5図において、32はフ
リツプフロツプ回路で信号Spを受けて、第4図
S1信号に示すような1周期ごとに反転する信号
を出力する。33は、振動信号の周期Tsの約1/1
000以下の周期でパルス発振する発振器で、その
出力はS1信号により制御されるゲート回路34
に入力される。ゲート回路34は信号S1がON
の時のみ発振パルスを通すので、その出力は図の
信号S2のようになる。信号S2はカウンタ36へ
入力され、計数される。したがつて、Toの時点
でリセツトされているとすると、カウンタ36は
基準位相信号Spのパルス出力時点Toから次のパ
ルスの出力時点T1までの発振器33のパルスを
計数するので、その値をMとすれば、発振器33
の1パルス間隔即ち、S2のパルス間隔Qは、振
動の周期Tsが360度であるから、 θ≒360/M(度) ……(1) となる。したがつて、S2の各パルスの立上りに
おける振動信号の角度は順にθ°、2θ°、3θ°…360
°
(=Mθ°)となる。カウンタ36の出力ADに第4
図に示すように、順に0、1、2…Mと増加して
ゆく。
力Sw(以下振動信号と称する)の中の不つりあい
信号成分のみをマイクロコンピユータにより、計
算で算出する方法を、第1の実施例の第4図、第
5図により説明する。第5図において、32はフ
リツプフロツプ回路で信号Spを受けて、第4図
S1信号に示すような1周期ごとに反転する信号
を出力する。33は、振動信号の周期Tsの約1/1
000以下の周期でパルス発振する発振器で、その
出力はS1信号により制御されるゲート回路34
に入力される。ゲート回路34は信号S1がON
の時のみ発振パルスを通すので、その出力は図の
信号S2のようになる。信号S2はカウンタ36へ
入力され、計数される。したがつて、Toの時点
でリセツトされているとすると、カウンタ36は
基準位相信号Spのパルス出力時点Toから次のパ
ルスの出力時点T1までの発振器33のパルスを
計数するので、その値をMとすれば、発振器33
の1パルス間隔即ち、S2のパルス間隔Qは、振
動の周期Tsが360度であるから、 θ≒360/M(度) ……(1) となる。したがつて、S2の各パルスの立上りに
おける振動信号の角度は順にθ°、2θ°、3θ°…360
°
(=Mθ°)となる。カウンタ36の出力ADに第4
図に示すように、順に0、1、2…Mと増加して
ゆく。
ところで、振動信号Swは、前置増幅器37に
より増幅され、極性判別が可能なA−D変換器3
8へ入力される。前述の信号S2は、A−D変換
器38の変換開始信号として与えられるので、S
2のパルス立上り時点より変換を開始し、完了す
るとその電圧のデイジタル変換データDAと変換
完了信号パルスS3を出力する。このデータDA
と完了信号S3は記憶回路39のデータ入力と書
込パルス信号となつて、S3のパルスのタイミン
グごとに振動電圧のデイジタル値を記憶回路39
に書込む。
より増幅され、極性判別が可能なA−D変換器3
8へ入力される。前述の信号S2は、A−D変換
器38の変換開始信号として与えられるので、S
2のパルス立上り時点より変換を開始し、完了す
るとその電圧のデイジタル変換データDAと変換
完了信号パルスS3を出力する。このデータDA
と完了信号S3は記憶回路39のデータ入力と書
込パルス信号となつて、S3のパルスのタイミン
グごとに振動電圧のデイジタル値を記憶回路39
に書込む。
記憶回路39の番地入力はカウンタ36の出力
に接続されているので、順に、角度θの振動電圧
SW1の値が“1”番地、角度2θの値SW2が“2”
番地に…と記憶されてゆくことになる。即ち、第
4図の最後の振動信号電圧SWMの値は“M”番地
にて記憶され、Q番目のSWQの値は“Q”番地に
記憶される。
に接続されているので、順に、角度θの振動電圧
SW1の値が“1”番地、角度2θの値SW2が“2”
番地に…と記憶されてゆくことになる。即ち、第
4図の最後の振動信号電圧SWMの値は“M”番地
にて記憶され、Q番目のSWQの値は“Q”番地に
記憶される。
さて、信号S1はインターフエイス回路42を
介して、マイクロコンピユータ43(以下、マイ
コンと略す)に入力されている。マイコン43は
プログラムを記憶しておくプログラム用メモリ4
4のプログラムの流れに従つて、この信号S1の
立下り時点T1から、後述する計算を開始すると
ともに、計算中信号S4を出力し、フリツプフロ
ツプ回路32をリセツトする。計算が終了する
と、この信号S4をOFFする。すると、立下り
微分回路45はS4の立下り時点に、リセツトパ
ルス信号S5を出力するので、信号S6により、
カウンタ36がリセツトされる。リセツト状態は
第4図の初期状態Toと同じ状態のT2まで続く。
計算に長く時間がかかつたため、T1〜T2の期
間に計算が終了しない場合は、計算中信号S4が
ONのままであるため、フリツプフロツプ回路3
2はリセツトされたままで、T2の時点でも反転
しない。したがつて、ゲート回路34が開かれ
て、A−D変換開始信号S2が出てくることはな
く、記憶回路39の内容が書換えられることはな
い。そして次の位相基準信号SpがONするまでに
計算中信号S4がOFFしていれば、このSpの立
上りでフリツプフロツプ回路32の出力が反転し
初期状態となる。
介して、マイクロコンピユータ43(以下、マイ
コンと略す)に入力されている。マイコン43は
プログラムを記憶しておくプログラム用メモリ4
4のプログラムの流れに従つて、この信号S1の
立下り時点T1から、後述する計算を開始すると
ともに、計算中信号S4を出力し、フリツプフロ
ツプ回路32をリセツトする。計算が終了する
と、この信号S4をOFFする。すると、立下り
微分回路45はS4の立下り時点に、リセツトパ
ルス信号S5を出力するので、信号S6により、
カウンタ36がリセツトされる。リセツト状態は
第4図の初期状態Toと同じ状態のT2まで続く。
計算に長く時間がかかつたため、T1〜T2の期
間に計算が終了しない場合は、計算中信号S4が
ONのままであるため、フリツプフロツプ回路3
2はリセツトされたままで、T2の時点でも反転
しない。したがつて、ゲート回路34が開かれ
て、A−D変換開始信号S2が出てくることはな
く、記憶回路39の内容が書換えられることはな
い。そして次の位相基準信号SpがONするまでに
計算中信号S4がOFFしていれば、このSpの立
上りでフリツプフロツプ回路32の出力が反転し
初期状態となる。
記憶回路39は計算中信号S4がONすると、
カウンタ36の指定する番地ADにA−D変換デ
ータDAを書込み記憶する状態から、マイコンが
指定する番地データADDに従つて、記憶された
A−D変換データをデータバスDATに読出せる
状態に切換えることができるようになつている。
また、カウンタ36の出力ADの値をインターフ
エス回路42と介して読出し、信号S2のパルス
間隔θを式(1)により算出することができるように
なつている。
カウンタ36の指定する番地ADにA−D変換デ
ータDAを書込み記憶する状態から、マイコンが
指定する番地データADDに従つて、記憶された
A−D変換データをデータバスDATに読出せる
状態に切換えることができるようになつている。
また、カウンタ36の出力ADの値をインターフ
エス回路42と介して読出し、信号S2のパルス
間隔θを式(1)により算出することができるように
なつている。
マイコン43の計算はフーリエ変換により、振
動信号Swの中から回転主軸の回転と同期する不
つりあい信号成分Svの正弦波成分、余弦波成分
の振幅値を求めるための計算であり、その内容を
以下に述べる。
動信号Swの中から回転主軸の回転と同期する不
つりあい信号成分Svの正弦波成分、余弦波成分
の振幅値を求めるための計算であり、その内容を
以下に述べる。
マイコン43は、まず前記式(1)の計算を行な
い、A−D変換データの取込み角度間隔θを求め
る。次に記憶回路39の“1”番地から順に記憶
されている振動信号の電圧値SW1、SW2…SWMのデ
イジタル値を読出し、次式(2)、(3)により1周期分
の中の主軸回転周期Tsと同期する成分の正弦波
成分WY、余弦波成分WXを計算する。
い、A−D変換データの取込み角度間隔θを求め
る。次に記憶回路39の“1”番地から順に記憶
されている振動信号の電圧値SW1、SW2…SWMのデ
イジタル値を読出し、次式(2)、(3)により1周期分
の中の主軸回転周期Tsと同期する成分の正弦波
成分WY、余弦波成分WXを計算する。
WX=1/M{Sw1cps〓°+Sw2cps2〓°+…+SWMcpsM
〓°}=1/MM 〓Q=1 SWQcpsQ〓° ……(2) WY=1/MM 〓Q=1 SWQsioQ〓° ……(3) 雑音成分が大きい場合、あるいは雑音成分の周
期が回転主軸の回転周期と近接していると、雑音
成分がとりきれず、上記の計算1回だけの答をも
つて不つりあい信号成分とすることは不正確であ
る。そこで、数十周期以上の回数にわたり、この
計算を繰り返し行ない、その答の平均値を計算す
ることによつてより正確な値を求めることができ
る。その動作は次のようにして行なう。
〓°}=1/MM 〓Q=1 SWQcpsQ〓° ……(2) WY=1/MM 〓Q=1 SWQsioQ〓° ……(3) 雑音成分が大きい場合、あるいは雑音成分の周
期が回転主軸の回転周期と近接していると、雑音
成分がとりきれず、上記の計算1回だけの答をも
つて不つりあい信号成分とすることは不正確であ
る。そこで、数十周期以上の回数にわたり、この
計算を繰り返し行ない、その答の平均値を計算す
ることによつてより正確な値を求めることができ
る。その動作は次のようにして行なう。
前述したプログラム用メモリ44には、このよ
うな計算のプログラムの他に、その内容の書込
み、読出しをマイコン自身が自由に行なえる記憶
場所(RAMエリア)を持つている。試験機本体
からの測定開始信号STAがONするとマイコン
は、インターフエイス回路42を介してこれを感
知し、S1信号がOFFとなつた時、まず計算中
信号S4をON−OFFしてパルス信号をつくり、
微分回路45により発生するリセツトパルスS5
で、カウンタ、フリツプフロツプ、分周回路をリ
セツトして初期状態にする。その後前述のように
各回路が動作して、式(2)、(3)の最初の計算値
WX1、WY1の値を計算し、プログラム用メモリの
RAMエリアにそのWX1、WY1の値を記憶させる。
次の周期においては、別のRAMエリアに新たに
計算で求めたWX2、WY2の値を記憶し以下同様な
動作を繰返す。
うな計算のプログラムの他に、その内容の書込
み、読出しをマイコン自身が自由に行なえる記憶
場所(RAMエリア)を持つている。試験機本体
からの測定開始信号STAがONするとマイコン
は、インターフエイス回路42を介してこれを感
知し、S1信号がOFFとなつた時、まず計算中
信号S4をON−OFFしてパルス信号をつくり、
微分回路45により発生するリセツトパルスS5
で、カウンタ、フリツプフロツプ、分周回路をリ
セツトして初期状態にする。その後前述のように
各回路が動作して、式(2)、(3)の最初の計算値
WX1、WY1の値を計算し、プログラム用メモリの
RAMエリアにそのWX1、WY1の値を記憶させる。
次の周期においては、別のRAMエリアに新たに
計算で求めたWX2、WY2の値を記憶し以下同様な
動作を繰返す。
このような計算を行なう動作を、動つりあい試
験機本体からの測定開始信号STAがON後、一定
時間(たとえば3秒間)繰返し行なうことによ
り、数十周期以上のフーリエ変換値が求まる。次
に、これらの平均値VX、VYを計算する。C回加
算累計した場合は次式で表わされる。
験機本体からの測定開始信号STAがON後、一定
時間(たとえば3秒間)繰返し行なうことによ
り、数十周期以上のフーリエ変換値が求まる。次
に、これらの平均値VX、VYを計算する。C回加
算累計した場合は次式で表わされる。
VX=1/C(WX1+WX2+…+WXC)=1/CC
〓P=1
WXP ……(4)
VY=1/CC
〓P=1
WYP ……(5)
Cは加算累計回数で、マイコン自身が計数し、
自己のレジスタあるいはRAMエリアに記憶する
プログラムも必要である。
自己のレジスタあるいはRAMエリアに記憶する
プログラムも必要である。
このようにして計算したVX、VYの値は、回転
主軸と同期する信号成分のみが抽出されているの
で、試験体26、回転主軸22とその付属物すべ
てを含んだ動不つりあいと所定の関係を有してい
る。
主軸と同期する信号成分のみが抽出されているの
で、試験体26、回転主軸22とその付属物すべ
てを含んだ動不つりあいと所定の関係を有してい
る。
次に、計算したVX、VYの値を使用して、マイ
コン43がプログラム用メモリ44に格納された
プログラムに従つて試験体26の不つりあい量、
角度を計算する動作について作業者の操作手順と
ともに述べる。
コン43がプログラム用メモリ44に格納された
プログラムに従つて試験体26の不つりあい量、
角度を計算する動作について作業者の操作手順と
ともに述べる。
第5図において、10〜17の番号のついたも
のは第2図で説明したものと同じもので、マイコ
ン43は、インターフエイス回路42を介して、
スイツチ12〜17の状態を検知し、不つりあい
量および角度をデイジタル値で数表示器10と1
1に表示する。さらに自動修正用として、EX、
outなる不つりあい量と角度のデイジタル信号出
力がインターフエイス回路42より出力される。
なお46は後述するように作業者のための確認用
のランプで、マイコン43によりON−OFF制御
される。
のは第2図で説明したものと同じもので、マイコ
ン43は、インターフエイス回路42を介して、
スイツチ12〜17の状態を検知し、不つりあい
量および角度をデイジタル値で数表示器10と1
1に表示する。さらに自動修正用として、EX、
outなる不つりあい量と角度のデイジタル信号出
力がインターフエイス回路42より出力される。
なお46は後述するように作業者のための確認用
のランプで、マイコン43によりON−OFF制御
される。
今、第6図のように試験体26の不つりあいを
UWとし、回転主軸22とその付属物による不つ
りあいをU→Aとしてベクトル表示し、その合成ベ
クトルをU→Oとすると、U→Oは振動検出器31の出
力SWに含まれている回転主軸と同期した信号成
分Svの振幅Smに比例し、その方向(不つりあい
角度と表現する)は、Svの位相角ρによつて表
わされる。前述のVX、VYの合成ベクトルをVOと
すると、VOは位相検出器30の取付位置と試験
体の位相基準点の違いや増幅器37による位相の
ズレにより一定角度δ分だけ、前記第5図に示し
た合成ベクトルU→Oより遅れるが、その大きさは
不つりあい信号成分Svの振幅と比例し、よつてU→
Oの大きさとも比例する。
UWとし、回転主軸22とその付属物による不つ
りあいをU→Aとしてベクトル表示し、その合成ベ
クトルをU→Oとすると、U→Oは振動検出器31の出
力SWに含まれている回転主軸と同期した信号成
分Svの振幅Smに比例し、その方向(不つりあい
角度と表現する)は、Svの位相角ρによつて表
わされる。前述のVX、VYの合成ベクトルをVOと
すると、VOは位相検出器30の取付位置と試験
体の位相基準点の違いや増幅器37による位相の
ズレにより一定角度δ分だけ、前記第5図に示し
た合成ベクトルU→Oより遅れるが、その大きさは
不つりあい信号成分Svの振幅と比例し、よつてU→
Oの大きさとも比例する。
したがつて、kを正実数とすれば、
U→O=kV→O∠δ°=k∠δ°(VX+jVY)……(6)
の関係式が成立する。(ただしj2=−1)(6)式に
おいて、kとδは定数であるが、その値はまだ未
知である。
おいて、kとδは定数であるが、その値はまだ未
知である。
さらに、
U→O=U→W+U→A ……(7)
の関係があるが、U→Aの値も未知であるので、試
験体の不つりあいU→Wを求めるためには、これら
の未知の定数を測定する必要があり、前述した予
備駆動と称する作業がこれに相当する。
験体の不つりあいU→Wを求めるためには、これら
の未知の定数を測定する必要があり、前述した予
備駆動と称する作業がこれに相当する。
今、U→A=k∠δ°(a+jb) ……(8)
と表わせば
(7)式に(6)、(8)式を代入して、
U→W=U→O−U→A
=k∠δ°{(VX−a)+j(VY−b)} ……(9)
となる。
さて、予備駆動は、任意の試験体を使用して行
なうもので、その操作手順を説明すると、 1 切換スイツチ12をQ1の位置にし、マイコ
ン43に予備駆動を知らせる。
なうもので、その操作手順を説明すると、 1 切換スイツチ12をQ1の位置にし、マイコ
ン43に予備駆動を知らせる。
2 試験体をアダプタ26に取付けた後、駆動モ
ータを回転させる。振動状態が安定して機械本
体からの測定開始信号STAが出るとマイコン
は前述のごとく一定時間計算を繰返して、VX、
VYの値を算出し、その値をVX1、VY1として記
憶する。
ータを回転させる。振動状態が安定して機械本
体からの測定開始信号STAが出るとマイコン
は前述のごとく一定時間計算を繰返して、VX、
VYの値を算出し、その値をVX1、VY1として記
憶する。
第7図aはこの時のベクトル図で試験体の不
つりあいベクトルU→W1とすれば U→1=U→W1+U→A =k∠δ°(VX1+jVY1) ……(10) の関係になる。
つりあいベクトルU→W1とすれば U→1=U→W1+U→A =k∠δ°(VX1+jVY1) ……(10) の関係になる。
マイコンはVX1、VY1の値を計算し、記憶す
るとランプ46を点灯し、これを作業者に知ら
せる。
るとランプ46を点灯し、これを作業者に知ら
せる。
作業者は、このランプ46を確認後、押釦ス
イツチ13を押して、第7図aの状態であるこ
とをマイコンに教えると、ランプ42が消灯す
る。
イツチ13を押して、第7図aの状態であるこ
とをマイコンに教えると、ランプ42が消灯す
る。
3 駆動モータを止め、アダプタ27に対し試験
体26を前の位置から0以外の任意の角度a度
回転させて取付け、再び駆動モータを回転させ
る。この時の計算で求めたVX、VYの値をVX2、
VY2とすると、第7図bのベクトル図となり、 U→2=U→W1∠a°+U→A =k∠δ°(VX2+jVY2) ……(11) となる。
体26を前の位置から0以外の任意の角度a度
回転させて取付け、再び駆動モータを回転させ
る。この時の計算で求めたVX、VYの値をVX2、
VY2とすると、第7図bのベクトル図となり、 U→2=U→W1∠a°+U→A =k∠δ°(VX2+jVY2) ……(11) となる。
作業者はランプ46の点灯を確認し、角度a
をデイジタルスイツチ17に設定後、スイツチ
14を押し、マイコンに第7図bの状態である
ことを教える。
をデイジタルスイツチ17に設定後、スイツチ
14を押し、マイコンに第7図bの状態である
ことを教える。
4 駆動モータを止め、試験体26を角度a分回
転して取付けたまま、ためし重りを試験体の任
意の角度γ度に取付けて再び駆動モータを回転
させる。この時の計算したVX、VYの値をVX3、
VY3とすると、第7図cのベクトル図となり、 U→3=U→W1∠a°+U→A+W→ =k∠δ°(VX3+jVY3) ……(12) が成立する。W→はためし重りによる不つりあい
ベクトルでその重量値をwグラムとすると W→=w∠γ° ……(13) の関係がある。
転して取付けたまま、ためし重りを試験体の任
意の角度γ度に取付けて再び駆動モータを回転
させる。この時の計算したVX、VYの値をVX3、
VY3とすると、第7図cのベクトル図となり、 U→3=U→W1∠a°+U→A+W→ =k∠δ°(VX3+jVY3) ……(12) が成立する。W→はためし重りによる不つりあい
ベクトルでその重量値をwグラムとすると W→=w∠γ° ……(13) の関係がある。
作業者は同様にランプ46の点灯を確認し
て、デイジタルスイツチ16と17にwの値と
γ度を設定して押釦スイツチ15を押し、第7
図cの状態であることをマイコンに知らせる。
するとマイコンは、デイジタルスイツチの数値
の込むとともに、記憶したVX1〜VX3、VY1〜
VY3を用いて式(11)、(12)、(13)より、 δ°=γ°−tan-1VY3−VY2/VX3−VX2 ……(15) 式(8)、(10)、(11)より a=1/2{−VX1cosα°+VY1sinα°+VX2+ (VX1cosα°+VY1sinα°−VX2)cotα/2} ……(16) b=1/2{−VY1cosα°+VX1sinα°+VY2+ (−VX1cosα°+VY1sinα°+VX2)cotα/2} ……(17) (α≠0) を求めることができるのでこれらの各定数を計
算後、ランプ46を消灯させる。
て、デイジタルスイツチ16と17にwの値と
γ度を設定して押釦スイツチ15を押し、第7
図cの状態であることをマイコンに知らせる。
するとマイコンは、デイジタルスイツチの数値
の込むとともに、記憶したVX1〜VX3、VY1〜
VY3を用いて式(11)、(12)、(13)より、 δ°=γ°−tan-1VY3−VY2/VX3−VX2 ……(15) 式(8)、(10)、(11)より a=1/2{−VX1cosα°+VY1sinα°+VX2+ (VX1cosα°+VY1sinα°−VX2)cotα/2} ……(16) b=1/2{−VY1cosα°+VX1sinα°+VY2+ (−VX1cosα°+VY1sinα°+VX2)cotα/2} ……(17) (α≠0) を求めることができるのでこれらの各定数を計
算後、ランプ46を消灯させる。
以上の3回の測定で予備駆動が終了し、任意の
試験変の不つりあいを測定できるようになる。測
定を行なうには、作業者が切換スイツチ12を
Q2に切換えて、測定であることをマイコンに知
らせ、マイコンはこれをインターフエイス回路4
0を介して感知し、試験機本体部からの測定開始
信号STAを受けると前述のようにVX、VYの値を
計算して記憶し、試験体の不つりあいを算出す
る。即ち、試験体の不つりあい量をUW、不つり
あい角度をWとすれば、 U→W=UW∠W ……(18) であるから式(4)より UW=k√(X−)2+(Y−)2
……(19) A=δ°+tan-1VY−b/VX−a ……(20) となり、このVW、Wの値を、数表示器10,1
1により表示する。
試験変の不つりあいを測定できるようになる。測
定を行なうには、作業者が切換スイツチ12を
Q2に切換えて、測定であることをマイコンに知
らせ、マイコンはこれをインターフエイス回路4
0を介して感知し、試験機本体部からの測定開始
信号STAを受けると前述のようにVX、VYの値を
計算して記憶し、試験体の不つりあいを算出す
る。即ち、試験体の不つりあい量をUW、不つり
あい角度をWとすれば、 U→W=UW∠W ……(18) であるから式(4)より UW=k√(X−)2+(Y−)2
……(19) A=δ°+tan-1VY−b/VX−a ……(20) となり、このVW、Wの値を、数表示器10,1
1により表示する。
以上の計算や入出力の制御はすべて、プログラ
ム用メモリ44に格納されたプログラムに従つて
行なわれる。
ム用メモリ44に格納されたプログラムに従つて
行なわれる。
本実施例においては、前述の角度α、γをデイ
ジタルスイツチ17を用いて可変設定できるよう
にしているが、一般的には、α、γの値は固定に
してもさしつかえない場合も多く、その時は、マ
イコンのプログラム用メモリ44に定数として登
録しておき、デイジタルスイツチ17をなくすこ
とができる。デイジタルスイツチ16についても
同様である。
ジタルスイツチ17を用いて可変設定できるよう
にしているが、一般的には、α、γの値は固定に
してもさしつかえない場合も多く、その時は、マ
イコンのプログラム用メモリ44に定数として登
録しておき、デイジタルスイツチ17をなくすこ
とができる。デイジタルスイツチ16についても
同様である。
本実施例に用いたA−D変換器は、±1ボルト
を極性判定の1ビツトと11ビツト精度で分解でき
るものであり、市販されているLSIで、安価に入
手できる。A−D変換器の入力値が1ボルトを越
えた場合には、A−D変換器の前に切換えスイツ
チを配置し、分圧してA−D変換器に入力するよ
うな構成とし、この分圧切換スイツチを制御する
プログラムを付加すれば広範囲な不つりあい量の
自動測定を行なう測定器も可能である。
を極性判定の1ビツトと11ビツト精度で分解でき
るものであり、市販されているLSIで、安価に入
手できる。A−D変換器の入力値が1ボルトを越
えた場合には、A−D変換器の前に切換えスイツ
チを配置し、分圧してA−D変換器に入力するよ
うな構成とし、この分圧切換スイツチを制御する
プログラムを付加すれば広範囲な不つりあい量の
自動測定を行なう測定器も可能である。
一方、振動検出器の出力Swの中から、より高
精度に不つりあい成分VX、VYを計算するために
は、A−D変換器38の入力において、前記雑音
成分が少ない方がよい。そのために、前置増幅器
37とA−D変換器38との間に、不つりあい信
号周波数付近の信号成分のみを通過させる帯域フ
イルタを挿入する。この帯域フイルタにより不つ
りあい成分の位相ずれが生ずるが、前記(6)式のδ
の中にこの位相ずれ分も含まれるので、すべての
計算式を変更しなくてもよい。
精度に不つりあい成分VX、VYを計算するために
は、A−D変換器38の入力において、前記雑音
成分が少ない方がよい。そのために、前置増幅器
37とA−D変換器38との間に、不つりあい信
号周波数付近の信号成分のみを通過させる帯域フ
イルタを挿入する。この帯域フイルタにより不つ
りあい成分の位相ずれが生ずるが、前記(6)式のδ
の中にこの位相ずれ分も含まれるので、すべての
計算式を変更しなくてもよい。
第5図の実施例では、第4図で明らかなように
初めの1周期間の振動信号を記憶回路に順次取込
み記憶し、次の1周期間に計算を行なうやり方に
より回路を減らす工夫をしているが、もうひとつ
ずつ同様の記憶回路、カウンタ、ゲート回路を設
け、一方がデータの時、他方の記憶回路に記憶さ
れているデータをマイコンが読み出して計算し、
これを交互に繰返すような構成にすれば、さらに
高精度に不つりあい信号成分を抽出できる。
初めの1周期間の振動信号を記憶回路に順次取込
み記憶し、次の1周期間に計算を行なうやり方に
より回路を減らす工夫をしているが、もうひとつ
ずつ同様の記憶回路、カウンタ、ゲート回路を設
け、一方がデータの時、他方の記憶回路に記憶さ
れているデータをマイコンが読み出して計算し、
これを交互に繰返すような構成にすれば、さらに
高精度に不つりあい信号成分を抽出できる。
第5図の実施例ではA−D変換された振動信号
データSW1〜SWMの値はマイコン43とは無関係
に記憶回路39に順次記憶される。マイコンのプ
ログラム用メモリ44の中のRAMエリアは記憶
回路と同じ働きをするのでマイコンが管理するこ
とによりハードウエア構成部分(回路)をマイコ
ンソフト(プログラム)で代用させることも可能
である。即ち、第8図のような、記憶回路39、
をなくした構成とし、これらの機能をプログラム
用メモリ44のRAMエリアの一部をあて、A−
D変換器のデータDAを変換終了信号S3のタイ
ミングでマイコンが順次このRAMエリアに格納
させてゆく動作プログラムを追加することにより
同様な原理で実施できる。同様に微分回路45を
なくしてS5信号をマイコンプログラムにより出
力することも可能である。
データSW1〜SWMの値はマイコン43とは無関係
に記憶回路39に順次記憶される。マイコンのプ
ログラム用メモリ44の中のRAMエリアは記憶
回路と同じ働きをするのでマイコンが管理するこ
とによりハードウエア構成部分(回路)をマイコ
ンソフト(プログラム)で代用させることも可能
である。即ち、第8図のような、記憶回路39、
をなくした構成とし、これらの機能をプログラム
用メモリ44のRAMエリアの一部をあて、A−
D変換器のデータDAを変換終了信号S3のタイ
ミングでマイコンが順次このRAMエリアに格納
させてゆく動作プログラムを追加することにより
同様な原理で実施できる。同様に微分回路45を
なくしてS5信号をマイコンプログラムにより出
力することも可能である。
第9図は第2図〜第7図に示す実施例の諸操作
の手順をフローチヤートにしたものである。
の手順をフローチヤートにしたものである。
以上の通り本発明は従来のアナログ回路を使用
した動つりあい測定装置を単にデイジタル化した
ものではなく、デイジタル化するためにサンプリ
ングのタイミングを決定する発振器とカウンタを
使つて、試験体の回転周期と比例するカウンタの
計数値Mを得、1周期分のみの振動検出器の信号
を前期発振器の出力パルスのタイミングでデイジ
タル値に変換し、その結果から1周期分の不つり
あい信号成分をフーリエ変換によつて算出しよう
とするものであり、結果として、試験体の回転数
に応じて適切な情報量を得ることによつて短時間
で安定した測定結果を得ることができるものであ
る。
した動つりあい測定装置を単にデイジタル化した
ものではなく、デイジタル化するためにサンプリ
ングのタイミングを決定する発振器とカウンタを
使つて、試験体の回転周期と比例するカウンタの
計数値Mを得、1周期分のみの振動検出器の信号
を前期発振器の出力パルスのタイミングでデイジ
タル値に変換し、その結果から1周期分の不つり
あい信号成分をフーリエ変換によつて算出しよう
とするものであり、結果として、試験体の回転数
に応じて適切な情報量を得ることによつて短時間
で安定した測定結果を得ることができるものであ
る。
第1図は従来例の動つりあい試験機の測定器の
パネル図、第2図は本発明の第1実施例の測定器
のパネル図、第3図は縦形動つりあい試験機本体
部の簡略図、第4図は前記本体部の振動検出器の
出力Swと基準位相信号Spの波形図および第1実
施例のタイミングチヤート、第5図は本発明の第
1実施例のブロツク図、第6図は試験体の不つり
あいUW、本体部の回転主軸とその付属部による
不つりあいUA、本発明回路における合成電圧ベ
クトルVOとの関係図、第7図a〜cは予備駆動
時の3つの状態を示すベクトル図、第8図は本発
明の第2の実施例のブロツク図、第9図は第1実
施例におけるマイクロコンピユータの動作の概略
フローチヤートである。 10……不つりあい量の数表示器、11……不
つりあい角度の数表示器、12……切換スイツ
チ、13〜15……押釦スイツチ、16,17…
…デイジタルスイツチ、32……フリツプフロツ
プ回路、33……パルス発振器、34……ゲート
回路、36……カウンタ回路、37……前置増幅
器、38……A−D変換器、39……記憶回路、
42……インターフエイス回路、43……マイク
ロコンピユータ、44……プログラム用メモリ、
45……微分回路、46……確認ランプ、EX,
OUT……外部デイジタル出力信号。
パネル図、第2図は本発明の第1実施例の測定器
のパネル図、第3図は縦形動つりあい試験機本体
部の簡略図、第4図は前記本体部の振動検出器の
出力Swと基準位相信号Spの波形図および第1実
施例のタイミングチヤート、第5図は本発明の第
1実施例のブロツク図、第6図は試験体の不つり
あいUW、本体部の回転主軸とその付属部による
不つりあいUA、本発明回路における合成電圧ベ
クトルVOとの関係図、第7図a〜cは予備駆動
時の3つの状態を示すベクトル図、第8図は本発
明の第2の実施例のブロツク図、第9図は第1実
施例におけるマイクロコンピユータの動作の概略
フローチヤートである。 10……不つりあい量の数表示器、11……不
つりあい角度の数表示器、12……切換スイツ
チ、13〜15……押釦スイツチ、16,17…
…デイジタルスイツチ、32……フリツプフロツ
プ回路、33……パルス発振器、34……ゲート
回路、36……カウンタ回路、37……前置増幅
器、38……A−D変換器、39……記憶回路、
42……インターフエイス回路、43……マイク
ロコンピユータ、44……プログラム用メモリ、
45……微分回路、46……確認ランプ、EX,
OUT……外部デイジタル出力信号。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 試験体に回転力を与え、試験体が回転した
時、前記試験体のもつ不つりあいにより発生する
振動を妨げないようにした機構部と、前記振動を
検知し、電気信号に変換する振動検出器と、前記
試験体の回転と同期したパルス信号を発生する基
準位相検出器と、前記振動検出器の出力をサンプ
リングするタイミングを決定する発振器と、前記
発振器の出力パルスを前記基準位相検出器の出力
信号の1周期分の間計数するカウンタ回路と、前
記カウンタ回路の計数と同時に前記振動検出器の
信号を前記発振器の出力パルスのタイミングごと
にデイジタル値に変換するA−D変換器と、前記
A−D変換器の基準位相検出器の出力信号の1周
期分のデータを順次記憶する第1の記憶手段と、
前記カウンタ回路の計数値をM、前記記憶手段に
記憶されているデイジタル値をSWQとして不つり
あい信号成分WX、WYを式 WX=1/MM 〓Q=1 SWQcos(360/MQ)及び WY=1/MM 〓Q=1 SWQcos(360/MQ) によつて算出する第1の計算手段と、前記WX、
WYの値の複数周期分の平均値VX、VYを算出する
第2の計算手段と、試験体の不つりあい量UWと
不つりあい角度φWを式 UW=K√(X−)2+(Y−)2及び φW=δ°+tan-1VY−b/VX−a (ただしa、b、k、δは定数) により算出する第3の計算手段と、第1ステツプ
として前記試験体を前記機構部の基準位置に対に
取付けた場合の前記第2の計算手段の出力を
VX1、VY1として記憶し、第2ステツプとして、
試験体を前記基準位置に対しα度回転させた位置
に取付けた状態での前記第2の計算手段の出力を
VX2、VY2として記憶し、第3ステツプとして前
記試験体の取付位置を変えずに試験体上に既知の
重量Wのためし重りを角度γ度の位置取り付けた
状態の前記第2の計算手段の出力をVX3、VY3と
して記憶する第2の記憶手段と、上記各ステツプ
の記憶タイミングを合図する入力手段と、前記定
数a、b、k、δの値を計算式 δ°=γ°−tan-1VY3−VY2/VX3−VX2 a=1/2{−VX1cosα°+VY1sinα°+VX2 + (VX1cosα°+VY1sinα°−VX2)cotα/2} b=1/2{−VY1cosα°+VX1sinα°+VY2 +(−VX1cosα°+VY1sinα°−VX2)cotα/2} ただし(α≠0) により算出する第4の計算手段と、前記UW、φW
の出力手段とで構成されたことを特徴とするデイ
ジタル式動つりあい測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55122631A JPS5746136A (en) | 1980-09-03 | 1980-09-03 | Digital dynamic balancing measuring device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55122631A JPS5746136A (en) | 1980-09-03 | 1980-09-03 | Digital dynamic balancing measuring device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5746136A JPS5746136A (en) | 1982-03-16 |
| JPH0315687B2 true JPH0315687B2 (ja) | 1991-03-01 |
Family
ID=14840744
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP55122631A Granted JPS5746136A (en) | 1980-09-03 | 1980-09-03 | Digital dynamic balancing measuring device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5746136A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1069709A (ja) * | 1996-06-21 | 1998-03-10 | Teac Corp | デ−タ再生方法及び装置 |
-
1980
- 1980-09-03 JP JP55122631A patent/JPS5746136A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5746136A (en) | 1982-03-16 |
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