JPS62127639A

JPS62127639A - バランサ

Info

Publication number: JPS62127639A
Application number: JP26877485A
Authority: JP
Inventors: Osamu Ishii; 修石井
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1985-11-29
Filing date: 1985-11-29
Publication date: 1987-06-09

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】［発明の技術分野］この発明は、例えば磁気ディスク装置等、回転体を含む
各種装置にお（プる上記回転体が有するアンバランスの
位置とその大きざとを求めるために用いられるバランサ
に関するものである。

「発明の技術的背景」 □　従来、回転体の不つり合い（アンバランス）に起因
する振動を除去するため、回転つり合い（バランス）を
とることか行われている。このようなバランスをとるた
めの試験機はバランサと呼ばれるが、このバランサのう
ら回転体を稼動状態に置きながらバランスをとる所謂ダ
イナミックバランサは、稼動状態にある回転体への周囲
構造の影響をも含めてバランスをとることが可能であり
、極めてその効用が大きい。

このようなバランサは、従来、第５図の如く構成されて
いた。同図において、？１は回転体である被試験体を示
す。この被試験体２１は同筒型をなしており、＋１１１
２２を中心に、例えば、矢印Ｘ方向へ回転する。被試験
体２１の外周部の所定位置に近接してインデックスセン
サ１か設りられている。このインデックスセンサ−１は
、被試験体２１の外周部のインデックスセンサ１に対向
する箇所に付されたマークを、例えば光学的検出素子等
を用いて検出し、被試験体２１の回転位相里小となる信
号４を検出する−ちのである。２（３１加速磨レンリ−
を示す。加速度センサ２は、被試験体２１の外周部ある
いは輔２２に接して、被試験体２１と所定の位置関係を
持たされて、固定的に設けられる。加速度センサ２か水
平方向（矢印Ｙ）の加速Ｉ宴を検出するときには、被試
験体２１か水平方向に振動したアンバランス量を検出し
これに対応する信ンづ！５を出力する。かかる加速度セ
ンナ２は、例えば軸２２の中心方向にハネで軽く押され
た突出片か、被試験体２１回転時にアンバランスに基づ
き、水平方向へ移動されるので、この移動量から加速度
（アンバランス量）信号を出力するレンリ−で構成され
る。３は、バランス測定器を示づ−。バランス測定器３
は、インデックスセンサ１の出力信号４と加速度センサ
２の出力信号５とを取込み、これらの信号をアナログ回
路で処理して、加速度センサ２の出力信号５の絶対値で
ある出力信号６と、この絶対顧か最大値となる位置で、
インデックスセンサ１の出力信号４からどれだＣプ位相
差を有するかを示す出力信号７とを送出する。

このようにして１■られた出力信号６，７に基づ′き、
アンバランス量とアンバランス位置とは、（アンバラン
ス量）−（被試験体で決定される定数）×（出力６〉（アンバランス位置）＝（被試験体で決定される定数）
Ｘ（出カフ）の演算を行うことにより求められる。このようにして求
められたアンバランス量とアンバランス位置とにより、
被試験体２１の該当箇所に所要量の補正重りを取付け（
補正削りを含む）を行えば良い。

［背景技術の問題点］このように従来のバランナによると、アナログ回路から
なるバランス測定器が必要であり、構成か視外化する欠
点かあった。また、上記のような一面バランス（水平方
向のみ）の場合では、バランス測定器か一つで良いが重
両方向等を考慮した多（Ｎ＞面バランスの場合には、バ
ランス測定器かＮ個必要となり、構成が益々複雑化大型
化するという欠点があった。更に加えて、−面バランス
の場合には上述のアンバランス量とアンバランス位置と
を求める演算は比較的容易であり、所謂電卓等を用いる
ことも含めて手計算で行っても、出力信号６，７をディ
ジタル弐訓算機に導き、これにＪ：るｔ］算によっても
簡単に求まるか、多（Ｎ）面バランスの場合、２Ｎ元の
連立方程式の解を求める必要かあり、計算か複雑Ｃ時間
がかかるものであった。

［発明の目的］本発明は上記のような従来のバランサの欠点に鑑みなさ
れたもので、その目的は、構成が簡単であり、多（Ｎ）
面バランスのとぎにも、構成が複−５＝雑化・人型化覆ることなく、また、アンバランス量とア
ンバランス位置とを求める演算についても簡単になるよ
うなパラン）すを提供することである。

［発明の概要］そこで本発明では、回転体のアンバランス量信号を加速
度センサからｉ５７で、この信号を一ト記回転体の回転
基準となる信号に同期した所定周期分のサンプリングパ
ルスによりディジタル化し、このディジタル化されたデ
ータに基づいてディジタル計算手段で上記回転体のアン
バランス量とアンバランス位置とを演算するようにして
上記目的を達成したものて必る。

「発明の実施例」第１図には本発明の一実施例のバランサ１００か示され
ている。同図において、第５図と同一の構成要素には、
同一の符号を付し、その説明を省略する。１０１はプロ
グラム制御型のディジタル計算機を示し、ディジタル計
算手段を構成する。このディジタル計算機１０１は、被
試験体２１の回転か一定になったことを、被試験体２１
が回転されてから所定時間経過したことまたはインデッ
クスセンサ１の出力か一定周期で出りされるようになっ
たこと等により、検出し、同期発振器１０２へ発振開始
信号１０３を送出する。同期発振器１０２とインデック
スセンサ１とはサンプリングパルス発生部１０４を構成
じ、回転体である被試験体？１の回転位相基準となる信
号４に同期した１周期分についてサンプ刀ングパルス１
０５を出力覆る。つまり、同期発振器１０２は、インデ
ックスセンサ−１より出力される被試験体２１の回転基
準となる信８４（第２図参照）に同期した例えば４ｍ個
（ｍ　；　１０３〜１０２４）の１ノーンシリングパル
ス１０５（第２図参照）を１周ｌ！Ｉ］について出ノ９
する。ここで、１ノン−シリングパルス１０５の数を／
４．　ｍどするのは、２の幕乗でありハードウェア的に
実現し易く、か゛つこの程度（ｍ：１０３〜１０２４）
のサンプリング数で、誤差を十分除去できるからである
。加速度セン４ノ２からは、第２図（５）に示されるよ
うなアンバランス量（加速度）信号５か出力され、Ａ／
Ｄ変換部１０６へ到る。

Ａ／Ｄ変換部１０６はサンプリングパルス１０５のタイ
ミングで第２図のように信号５をディジタル化し、ディ
ジタル信号１０７としてディジタル削算機１０１へ送出
する。ディジタル信号１０７はコート化され、ディジタ
ルｉ’ｉ−を算機１０１がこの＝１−ド化されたデータ
に基づきアンバランス量とアンバランス位置とを演咋す
る。この演算の手法としては、様々な手法かあるが、一
般的にフーリエ変換による演算か考えられる。しかし、
このフーリエ変換によると８１綿が祝着１であり時間が
かかり、従来例と変らなくなる。

そこで、本実施例においては、サンプリングか回転位相
３３ｉ％＋となる信号て必るインデックスセンサ１の出
力信号４に同期し、更に、加速度センサ−２の出力信号
５も出力信号４に同期していることを考慮すると、出力
信号４の１周期には加速度センサ２の出力信号５の１周
期分が入っており、この出力信号すを次のよう４１２つ
の重み関数データを用いて処理することにより、簡単に
アンバランス量とアンバランス位置との算出が可能とな
る。

加速度センサ−２の出力信号５の関数をＳＡとすると、
Ｓ（、＝Ａ　Ｉ　Ｃｏｓ　（ｔＪ　（＋　Ａ２　ｓｉｎ
　（１）　士と書（プる。次に、第４図（ＳＲ１）、（
ＳＲ２〉に示されるような重み関数ＳＲ１，ＳＲ２をデ
ィジタルｈ］鋒機１０１の重み関数保持部（記憶部）に
記憶しておく。ここで、Φみ関数ＳＲ１はインデックス
センサ１の出力信号４の１周期丁の開始てゼロからプラ
ス１へ立、Ｊニリ、丁／４進むとマイナス１へ立下り、
史に丁／２進むどプラス１へ立上り、１周期丁の終了で
ゼロとなる関数であり、また、重み関数５Ｒ２１はイン
デックスセンサ１の出力信＠４の１周期丁の開始でゼロ
からプラス１へ立」二り、１−／２進むとマイナス１へ
立下り、ここから１−／２進み１周期丁の終了でセロと
なる関数である。

上記関数ＳＡに夫々別個に重み関数ｓ＋＜ｉ、ＳＲ２と
なる。尚、４ｍはサンプリングパルス１０５の１周期分
の数である。

により求まる。

このため、ディジタル計算機１０１の演算部により、Ａ
／Ｄ変換部１０６から与えられるサンプリングデータ（
即ち、関数ＳＡ）に、重み関数保持部内の２つの重み関
数ＳＲ１，ＳＲ２を別個に乗じて平均値ｓ１．ｓ２を求
め（（１）式、（２）式による）、次に、この平均値Ｓ
１．Ｓ２を用いて（３）、　（４）式より△、φを求め
ると、△がアンバランス量であり、φがアンバランス位
置（インデックスのマークよりの位相差）である。

尚、上記の場合において、関数ＳＡに高調波成分が含ま
れていても、車み関数ＳＲ１，ＳＲ２のフーリエ展開の
結果、その偶数次項か１２ｏとなり、奇数次項が１／　
（２ｎ＋１　＞となる。従って、奇数次項よりなる非同
期成分はリーンブリング数を一ト分多くすると無視で゛
き、結局高調波による影響はないと考えられる。

以上のように構成されたパランサ１００においては、被
試験体２１か回転して回転が一定となった後、インデッ
クスセンサ１の出力信号４０１周期丁について、加速度
センサ２の出力信号５をディジタル化してディジタル計
算機１０１へ取込ませ、ディジタル計算機１０１におい
て（１）式乃至（４）式による演算を行えば良い。

尚、以上は一面バランスの場合であるが、２面バランス
の場合には、パラン−’ｊ−１００Ａを第４図の如く構
成する。垂直方向（矢印Ｚｈ向）のアンバランス量（加
速度）信号を検出する加速度センサ２八を例えば被試験
体２１の底面の振動を検出可能に設り、加速度センサ２
，２Ａの出力信ｇ５．５Ａをアナログスイッチ１０８で
選択し、Ａ　／　Ｄ変換部１０６へ導く。アナログスイ
ッチ１０８はディジタル訓１１ＪＩＯＩＡか出力する切
１灸信号１０９により切換られる。

ディジタル計算機１０１Ａのその他の機能は、第１図の
ディジタル計算機１０１に等しい。このようなパランサ
１００Ａに４３いては、被試験体２１か、回転して回転
が一定となった後、第１回目の発振開始信号１０３を用
ツノづるとともに、インデックスセンサ１の出力信号４
の１同門について、加速度センサ２の出力信号５を選択
するようにアナログスイッチ１０８を制御して、出力信
号５のディジタル信号について（１）式乃至（４）式の
演算を行い、水平方向のアンバランス量とアンバランス
位置とを求める。

次に、第２回目の発振開始信号１０３を出力するととも
に、切換信号１０９によりアナログスイッチ１０８を制
御して加速度センサ２Ａの出力信号５Ａについても、上
記と同様の処理を行い、垂直方向のアンバランス量とア
ンバランス位置とを求める。

一般的に、多（Ｎ）面バランスの場合には、アンバラン
スを求めるＮ方向について１個づつ加速度センサを設け
（従って、仝休でＮ個）、これをアナログスイッチへ導
ぎ、その出力信号の一つを選択する。そして、この出力
信号に基づ゛き、アンバランス量とアンバランス位置と
を求める。このような処理を、アナログスイッチを切換
えて次々にＮ回行えば良い。

このようにして本実施例によれば、−面バランスであれ
、多面バランスであれ、アナログ回路からなるバランス
測定器が不要となり、構成が簡単で小型化できる。また
、アンバランス量とアンバランス位置とを求める演算に
おいては、加速度センサのディジタル信号を得るまでの
回路の特性を考慮した（（１）乃至（４）式による）ア
ルゴリズムによるので、多面バランスにおける場合でも
、ディジタル計算機としては数チップＪこりなる小型の
簡単なものでよく、全体的に装置の小型化簡素化をはか
ることかでき、コストダウンも可能となる。

尚、以上の実施例においては、サンプリングパルスをイ
ンデックスセンサ１の出力信号４に同期させて等間隔の
ものを用いたが、非同期的なパルス列を発生させて、こ
れを出力信＠４による所定周期間出力しても良いし、被
試験体２１白休から機械的（例えば、被試験体２１の外
周部に４ｍ個の突起部を設けてこれを検出する等）、ま
たは、光学的に取出しても良く、結局回転位相基準の信
号に同期した所定周期分のサンプリングパルスを発生さ
せる構成で必れば良い。

［発明の効果］以上説明したように、本発明によれば、アナログ回路に
よるバランス測定器を含まないので、構成が簡単であり
、多面バランスのときにも、バランス測定器が増えない
ので、その構成が複雑化・大型化することがない。また
アンバランス量（加速度）信号のサンプリングが回転基
準となる信号に同期する所定周期分のサンプリングパル
スによって行われ、更に、アンバランス量（加速度）信
号が回転基準となる信号に同期していることから、上記
所定周期分のアンバランスｆｆ１（７Ｊｆｌ速度）信号
を用いて所定アルゴリズムによる処理が可能なため、ア
ンバランス量とアンバランス位置とを求める演算を簡単
に行い得るという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のブロック図、第２図及び第
３図は第１図に示された一実施例の動作を説明するため
の波形図、第４図は本発明の他の実施例のブロック図、
第５図は従来のバランサのブロック図である。１・・・インデックスセンサ２．２Ａ・・・加速度センサ２１・・・被試験体（回転体）１０１、ｌ０ＩＡ・・・ディジタル計算機（ディジタル
計算手段）１０２・・・同期発振器１０４・・・サンプリングパルス発生部１０６・・・Ａ
／Ｄ変換部１０Ｂ・・・アナログスイッチ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）回転体の回転位相基準となる信号に同期するサン
プリングパルスを所定周期分発生するサンプリングパル
ス発生部と、前記回転体のアンバランス量信号を検出す
る加速度センサと、この加速度センサの出力を前記サン
プリングパルスに基づいてディジタル化するＡ／Ｄ変換
部と、このＡ／Ｄ変換部の出力に基づいて前記回転体の
アンバランス位置とその大きさとを演算するディジタル
計算手段とを具備するバランサ。
（２）ディジタル計算手段は、２つの重み関数データを
保持する重み関数保持部と、Ａ／Ｄ変換部より取込んだ
データに上記２つの重み関数を夫々別個に乗じてそれら
の結果データを別個に平均値を演算し、前記Ａ／Ｄ変換
部より取込んだデータの余弦波成分の係数及び正弦波成
分の係数と前記平均値との関係に基づいて回転体のアン
バランス位置とその大きさとを演算する演算部とを具備
することを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の
バランサ。