JPH0783783A

JPH0783783A - 不釣合い測定装置

Info

Publication number: JPH0783783A
Application number: JP22984593A
Authority: JP
Inventors: Takashi Kono; 敬河野; Fumio Fujisawa; 二三夫藤澤
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1993-09-16
Filing date: 1993-09-16
Publication date: 1995-03-31

Abstract

(57)【要約】【目的】簡単な構成で、回転体の不釣り合いを高精度で
測定することができる不釣り合い測定装置を提供する。【構成】被測定体となる回転体３を振動台２上に搭載す
る。この振動台２および基礎１の各々対向する最低３ヵ
所に凹部６を構成し、この凹部６間に凹部６の半径より
小さな半径の球体７を嵌めこむ。【効果】振動台２が回転体３の不釣り合い力を受ける
と、球体７は凹部６面で振動台２を持ち上げながら転動
し、自重による復元力と不釣り合い力とが釣り合う位置
まで変動する。この変動を計ることにより、回転体３の
非常に小さな不釣り合いも高精度に測定できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、回転体の不釣合い測定
装置に係わり、特にＶＴＲシリンダやＬＢＰ用の小型モ
ータの不釣合いを高精度に測定するに最適な不釣合い測
定装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】不釣合い測定装置は、不釣合いを有する
回転体を振動台上に搭載し、この振動台と基礎との間に
ばねを設けて、回転体の不釣合いにより、振動台が不釣
合い振動を行うように構成し、この振動をピックアップ
により測定する機構になっている。

【０００３】この種の不釣合い測定装置は、回転体の回
転数と振動台の固有振動数との関係から、回転数よりも
固有振動数が高い剛構成形式と、回転数よりも固有振動
数が低い柔構成形式とに分類される。

【０００４】一般に、小型の回転体の不釣合い測定に
は、柔構成形式が用いられる。この種の不釣合い測定装
置としては、ばねに板ばねや磁気ばねを用い、振動台を
非常の柔らかくかつ高精度に支える工夫がなされてい
る。その一例として、特開平１−２０６２３０号公報に
記載されたものがある。この例では回転体としてＶＴＲ
の回転シリンダを使った例を示している。振動台上に回
転体を支持し、この振動台の４隅に磁石を配置する。基
礎は磁性材料で構成し、この振動台と基礎との間にはこ
れも磁性材料で形成した４個の鋼球を配置する。振動台
と基礎の表面および鋼球の表面は非常に滑らかに形成さ
れているから、振動台と鋼球および基礎と鋼球間にはほ
とんど摩擦はなく、振動台は磁石の吸引力の分力を復元
力として非常に柔らかく支持される。振動台の不釣合い
振動は振動台の側面に取り付けられた変位センサにより
測定される。

【０００５】また、この従来技術には、他の例として、
振動台を板ばねにより支持した例が示されており、振動
台上に回転体を固定し、この振動台を板ばねにより吊り
下げ支持する。板ばねは振動台を柔らかく支持するため
に非常に薄いものが用いられる。振動台の不釣合い振動
は振動台に取り付けられている接触式の動電型センサに
より測定される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】小型の回転体の不釣合
い測定を行うには、振動台の支持剛性をこれに従い非常
に柔らかくしなければならない。前述した従来技術にお
ける板ばね支持の場合、板ばねの剛性を低下させると、
装置全体の構造的強度が低下する問題や、板ばねの縦方
向あるいは捩り方向との連性振動が発生し測定精度を低
下させてしまう問題があった。

【０００７】また、磁気ばね支持の場合は、上記の構造
強度の低下や連性振動の発生の問題はなくなる。一方、
磁気ばね支持の場合、鋼球の転動面が磁性を帯びている
ため、磁性を鉄扮や切り粉などを吸着しやすく、これに
より、振動台の滑らかな動きが疎外され不釣合いが円滑
に計測できない問題があった。また、振動台に磁石を設
けているため、質量および慣性モーメントがやや大きく
なり、これが振動台の振動検出感度を低下させる問題も
ある。また、磁石を設けているため、構造的に複雑にな
り、コストも高くなるという問題があった。

【０００８】本発明の目的は、回転体の不釣合いを簡単
な構成で高精度に測定することができる不釣合い測定装
置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、基礎上に振動台を配置し、この振動台
に被測定体となる回転体を搭載し、この回転体の不釣合
いを測定する不釣合い測定装置において、前記振動台と
前記基礎との間に３個もしくはそれ以上の球体を介在さ
せ、この球体と相対する振動台もしくは基礎のいずれか
一方の面に、球体の半径より大きな半径を有する凹部を
形成し、この凹部と振動台もしくは基礎のいずれか一方
の面との間に前記球体を嵌めこんだことを特徴とする。

【００１０】また、本発明は、基礎上に振動台を配置
し、この振動台に被測定体となる回転体を搭載し、この
回転体の不釣合いを測定する不釣合い測定装置におい
て、前記振動台もしくは前記基礎との対向するいずれか
一方の面の少なくとも３個所に、球体の半径より大きな
半径を有する凹部を形成し、前記基礎もしくは前記振動
台の他方の面を平面に形成し、この平面と前記凹部との
間に前記球体を嵌め、前記振動台もしくは基礎の少なく
とも一方に磁石を設け、他方に磁性材を構成したことを
特徴とする。

【００１１】

【作用】回転体が回転していない場合、振動台にはなん
らの力も加わっていないから、振動台、球体および基礎
の位置関係は基礎に対して振動台はもっとも低くなるよ
うに、それぞれの球体がそれぞれの凹部の底に収まった
位置になる。不釣合いを持つ回転体を回転させると、不
釣合い質量の遠心力が振動台に対する加振力となる。こ
の加振力は振動台を水平方向に変位させるよう働くが、
その際に球体は凹面内を転動するから、振動台は水平方
向に変位するとともに、平衡位置から上方向にも変位す
る。このため、振動台には重力加速度と、振動台と回転
体の質量とによる重力が下方向に作用し、これが振動台
を平衡位置に戻す復元力となる。この振動台の変動量を
測定することにより、回転体の不釣合いを測定すること
ができる。

【００１２】

【実施例】以下本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。

【００１３】図１は本発明の不釣合い測定装置の一実施
例を示すもので、この図１において、１は基礎、２は基
礎１上に配置した振動台、３は被測定体となる回転体
で、この回転体３は支持台４を介して振動台２に取り付
けられている。回転体３にはその駆動電流供給源５が接
続している。

【００１４】振動台２の基礎１に対向する４隅には、球
面の凹部６が形成されている。このそれぞれの凹部６と
対向する基礎３にも、球面の凹部６が形成されている。
この凹部６間には、それぞれ鋼球等の球体７が嵌めこま
れており、振動台２、基礎１、球体７の表面とも非常に
滑らかに仕上げられており、円滑に転動するようになっ
ている。

【００１５】８は振動台２の側面に設けたセンサタ−ゲ
ット、９はセンサタ−ゲット８に対向して配置され、振
動台２の変動量を検出する変位センサ、１０は変位セン
サ９からの振動台２の変動量にもとづいて回転体３の不
釣合いを演算する演算装置である。

【００１６】図２は前述した本発明の装置を構成する基
礎１、振動台２および球体７部分を示すもので、この図
において、球体７が案内される凹部６は次のように設定
されている。すなわち、凹部６の半径をＲ、その深さを
ｈ、球体７の直径をｒとすると、Ｒ＞ｒ ……（１）２ｒ＞ｈ ……（２）を満たす形状寸法になっており、振動台２と基礎１は各
球体７と１点のみで接触している。

【００１７】次に、上述した本発明の装置の一実施例の
動作を説明する。

【００１８】振動台２に力が働いていない場合、振動台
２は各球体７が凹部６の底面にある状態、すなわち位置
のポテンシャルエネルギが最小になる位置で静止してい
る。

【００１９】不釣合いを持つ回転体３を回転させると、
不釣合い質量の遠心力が振動台２に対する加振力とな
る。この加振力は振動台２を水平方向に変位させるよう
働くが、その際に球体７は凹部６内を転動するから、振
動台２は水平方向にＸ変位するとともに、図２に示す平
衡位置から図３に示すように、上方向にもＹ変位する。

【００２０】このため、振動台２には重力加速度をｇ、
振動台２と回転体３の質量をｍとすると、下方向にｍｇ
の重力が作用し、これが振動台２を平衡位置に戻す復元
力となる。振動台２のばね定数をＫ、凹部６の半径を
Ｒ、球体７の半径をｒ、変位角をψ、振動台２の４個の
ばね定数をＫとすると、位置エネルギとばねに蓄えられ
るエネルギの釣合いから、次の式が求まる。

【００２１】１／２・Ｋ・Ｘ²＝ｍｇＹ ……（３）ここで、Ｘ＝（Ｒーｒ）ｓｉｎψ≒（Ｒーｒ）ψ Ｙ＝（Ｒーｒ）（１−ｃｏｓψ）≒（Ｒーｒ）ψ²／２従って、振動台２のばね定数Ｋは次のように求められ
る。

【００２２】Ｋ＝ｍｇ／（８×（Ｒーｒ）） ……（４）１例として、ｒ＝１．５ｍｍ、Ｒ＝４．０ｍｍ、ｍ＝
０．１５ｋｇとすると、ばね定数Ｋは７１．３５Ｎ／ｍ
となる。このばね定数による振動系の固有振動数ωは次
のようになる。

【００２３】

【数５】

【００２４】以上のように、本発明によれば、振動台２
を非常に柔らかく支持でき、また球体７の半径と凹部６
の半径を適当に選ぶことにより、任意のばね剛性を簡単
に実現することができる。

【００２５】前述した復元力のばね剛性は式（３）で示
され、振動台２および基礎１の凹部６と球体７の形状に
より決定され、非常に小さなばね剛性も実現できる。

【００２６】このように振動台２は非常に柔らかい剛性
で基礎１上に支持されることになり、回転体３の非常に
小さな不釣合い振動に対しても敏感に反応する。

【００２７】振動台２の振動測定には光学式非接触型の
変位センサ９が用いられており、振動台２に影響を与え
ることなく精密に振動を測定できる。

【００２８】図１に示す実施例の場合、凹部６および球
体７により構成される支持機構は、振動台２の４隅に設
けられ、４組使われているが、これは３組でも差し支え
ない。４組の場合、振動台２と基礎１の平面度の違いあ
るいは球体７の径の不揃いのため、１組は浮き上がり完
全に接触しない恐れがある。支持系のこのような浮き上
がりは振動台２のすわりを不安定とし、異常な振動を発
生する恐れがあり、測定結果に悪影響を及ぼす。支持系
を３組にすれば、１平面は３点で決定されるから、各支
持部は浮き上がることはなく上記のような異常な振動を
発生することはない。

【００２９】本発明の実施例によれば、板ばね支持型に
ある装置自体の剛性低下や板ばねの連性振動を発生する
ことなく、安定した高精度の測定を行うことができる。

【００３０】また、磁気ばね支持型のように磁石を設け
ていないため、鉄扮、切り粉などの塵挨が球体７の転動
面に付着し測定精度を劣化させることもなく、磁石の質
量が軽くなる分測定感度が良くなり、製作コストも安く
なることが期待できる。

【００３１】図４は本発明の不釣合い測定装置の他の実
施例を示すもので、この図において、図１と同符号のも
のは同一部分である。この実施例は、図１に示す実施例
における振動台２の一部を磁性体１１で構成し、これに
対向する基礎１の部分に磁石１２を設けて構成したもの
である。

【００３２】この実施例によれば、振動台２は自重とと
もに磁石１２による磁気力で下方に引かれることにな
り、復元力を大きくすることができる。また、この磁石
１２を電磁石で構成することにより、ばね定数をある程
度任意に変化させることができ、種々の回転体に対して
も適切なばね定数を設定することができ、種々の回転体
の不釣合いを正確に測定することができる。

【００３３】図５は本発明の不釣合い測定装置のさらに
他の実施例を示すもので、この図において、図１と同符
号のものは同一部分である。この実施例は、基礎１側に
凹部６を形成し、これに対応する振動台２の面を平面に
形成し、振動台２の一部を磁性体１１で構成し、これに
対向する基礎１の部分に磁石１２を設けて構成したもの
である。

【００３４】この実施例によれば、前述した実施例と同
様な効果が得られる。

【００３５】なお、この実施例においては、基礎１側に
凹部６を形成し、これに対応する振動台２の面を平面に
形成したが、逆に構成することも可能である。

【００３６】

【発明の効果】本発明によれば、小型回転機械の不釣合
いを高精度に計測することができる。また、従来技術に
較べ信頼性も大きく、構成が簡単になるため、コストも
安くできるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の不釣合い測定装置の一実施例を示す斜
視図である。

【図２】図１に示す本発明の装置を構成する基礎、振動
台および球体部分を示す断面図である。

【図３】図２に示す本発明の装置を構成する基礎、振動
台および球体部分の動作を説明する断面図である。

【図４】本発明の不釣合い測定装置の他の実施例を示す
正面図である。

【図５】本発明の不釣合い測定装置のさらに他の実施例
を示す正面図である。

【符号の説明】

１…基礎、２…振動台、３…回転体、４…支持台、５…
駆動電流供給源、６…凹部、７…球体、８…センサタ−
ゲット、９…変位センサ、１０…演算装置、１１…磁性
部材、１２…磁石。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基礎上に振動台を配置し、この振動台に被
測定体となる回転体を搭載し、この回転体の不釣合いを
測定する不釣合い測定装置において、前記振動台と前記
基礎との対向する少なくとも３個所の面に、球体の半径
より大きな半径を有する凹部を形成し、この凹部間に前
記球体を嵌めこんだことを特徴とする不釣合い測定装
置。
【請求項２】請求項１記載の不釣合い測定装置におい
て、前記振動台もしくは基礎の少なくとも一方に磁石を
設け、他方に磁性材を構成したことを特徴とする不釣合
い測定装置。
【請求項３】基礎上に振動台を配置し、この振動台に被
測定体となる回転体を搭載し、この回転体の不釣合いを
測定する不釣合い測定装置において、前記振動台もしく
は前記基礎との対向するいずれか一方の面の少なくとも
３個所に、球体の半径より大きな半径を有する凹部を形
成し、前記基礎もしくは前記振動台の他方の面を平面に
形成し、この平面と前記凹部との間に前記球体を嵌め、
前記振動台もしくは基礎の少なくとも一方に磁石を設
け、他方に磁性材を構成したことを特徴とする不釣合い
測定装置。