JP3221202B2

JP3221202B2 - 動釣合試験機

Info

Publication number: JP3221202B2
Application number: JP00948794A
Authority: JP
Inventors: 良夫河盛
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1994-01-31
Filing date: 1994-01-31
Publication date: 2001-10-22
Anticipated expiration: 2016-10-22
Also published as: JPH07218372A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、回転体である供試体の
不釣り合いを測定するのに好適な動釣合試験機に関し、
とくに回転時に軸心が撓むような供試体の不釣り合い量
を演算することができる動釣合試験機に関する。

【０００２】

【従来の技術】周知の動釣合試験機では、モータロータ
のような細長円柱状の供試体の一対の軸部をホルダで支
承し、供試体をベルトで回転駆動させた時のホルダの振
動あるいは遠心力をピックアップで計測する。ピックア
ップからの出力信号は演算回路に入力され、左右の軸部
２面の不釣り合い量と不釣り合い位置がそれぞれ演算さ
れて表示される。たとえば手動で不釣合いを修正する場
合には、そのロータに撓みがあると、普通の試験機は撓
みがないものとして付加すべき重りの重量と位置を表示
するため、作業者はその表示内容から付加すべき重りの
重量と位置を経験的に判断して、供試体の所定位置に修
正重りを付加する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来は、供試体を剛体
とみなし、すなわち回転時に軸心が撓まないものと仮定
して、左右一対のピックアップからの計測信号に基づい
て左右修正するために予め定められた２面の不釣り合い
量を演算して表示しているので、次のような問題があ
る。図６に示すように、回転体である供試体本体５１の
両端から突出する軸部５２がゴムのような弾性体カップ
リング５３を介して連結されている供試体は、その不釣
り合いが完全に修正されていても、軸部５２をホルダ上
で支承して回転させると図７（ａ）に示すようにその軸
心が撓んで回転する。このような軸心が撓んで回転する
ような供試体に不釣り合いがある場合と、軸心が撓まず
に回転する剛性のある供試体に不釣り合いがある場合と
では、表示器に表示された不釣り合い量が等しくても、
修正のために付加する重りの重量は異なる。

【０００４】図２は、横軸に供試体の中央部に付加する
重りの重量を、縦軸に静不釣り合い量をとった図であ
る。供試体は予めその不釣合いがほぼゼロに修正されて
いると仮定すると、供試体が剛体であれば、破線ａで示
すように、付加する重りの重量の増加に正比例して静不
釣り合い量も増加する。しかし、図７に示すように供試
体が弾性変形する場合には、付加重りの重量と静不釣り
合い量とは正比例せず、実線ｂに示すように、剛体であ
る供試体の場合に比べて弾性変形する分だけ静不釣り合
い量が大きく現れる。つまり、表示器で表示される不釣
り合い量を修正するために付加すべき重りの重量は、弾
性変形する供試体の方が剛体の供試体よりも小さくする
必要がある。

【０００５】しかしながら、弾性変形量の程度によって
も図２の実線ｂはそれぞれ異なり、剛体の供試体を基準
として演算されて表示される不釣り合い量に基づいて、
弾性変形する供試体に付加する重りの重量を判断するの
は熟練者でも難しい。そのため、付加する重り重量を加
減しながら不釣り合いを修正する必要があり、作業性が
悪いという問題がある。

【０００６】本発明の目的は、とくに測定時に回転軸心
が撓んで回転する供試体の不釣り合い量を演算すること
ができる動釣合試験機を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、軸心が撓んで
回転する供試体の不釣り合い量を算出可能な動釣合試験
機であって、回転駆動される供試体の不釣り合い量に応
じた振動または遠心力を検出する検出手段と、この検出
手段で検出された振動または遠心力から、回転時に供試
体が撓まないと仮定して供試体の不釣り合い量を演算す
る不釣り合い量演算手段と、不釣り合い量が予めほぼゼ
ロに修正された、軸心が撓んで回転するダミー供試体の
ほぼ中央部に種々の大きさの重りを付加し、そのとき前
記検出手段で検出される検出結果に基づいて前記演算手
段で演算された不釣り合い量と前記付加した重りの重量
との対応関係を演算する対応関係演算手段と、軸心が撓
んで回転する供試体に対しては、前記対応関係演算手段
で演算された対応関係に基づいて、前記演算手段で算出
された不釣り合い量を補正する補正手段とを具備するこ
とを特徴とする。検出手段の検出結果と付加重りの重量
との対応関係を求め、軸心が撓んで回転する供試体に対
しては、予め求めた上記対応関係に基づいて検出手段の
検出結果を補正した上で、不釣り合い量を求めるように
してもよい。

【０００８】

【作用】不釣り合い量が予めほぼゼロに修正された軸心
が撓んで回転するダミー供試体を用意し、そのほぼ中央
部に種々の大きさの重りを付加し、そのとき検出手段で
検出される検出結果に基づいて不釣合い演算手段で不釣
り合い量を各重量ごとに求める。対応関係演算手段で
は、たとえば付加した重りの重量と演算された不釣合い
量との対応関係を演算する。不釣合い測定時に軸心が撓
んで回転する供試体に対しては、ダミー供試体に付加し
た重りの重量とそのとき検出された不釣合い量との対応
関係に基づいて、演算手段で演算された供試体の不釣合
い量を補正手段で補正する。請求項２のように、検出手
段の検出結果と付加重りの重量との対応関係を求める場
合、軸心が撓んで回転する供試体に対しては、検出手段
の検出結果を上記対応関係に基づいて補正し、その補正
後の検出結果に基づいて不釣り合い量を演算する。

【０００９】

【実施例】図１〜図３に基づいて本発明の一実施例を説
明する。図１は本発明が適用される動釣合試験機の一実
施例を示す図である。供試体１の両端の軸２，３はばね
４，５で弾性支持されている軸受け６，７上に保持さ
れ、供試体１はベルト８を介してモータ１７で回転され
る。軸受け６，７には、供試体１の不釣り合いに伴う振
動変位を測定するピックアップ９，１０がそれぞれ連結
され、ピックアップ９，１０からの検出信号は増幅／フ
ィルタ回路１１，１２を介して演算回路１３に取込まれ
る。１４は供試体の基準位置に印されたマーク、１５は
そのマークと対向して配置されたフォトセンサであり、
フォトセンサ１５の信号はアンプ１６を介して演算回路
１３に取込まれる。

【００１０】演算回路１３は演算部１３ａと、記憶部１
３ｂと、補正部１３ｃとを備える。演算部１３ａは、ピ
ックアップ９，１０からの検出信号とフォトセンサ１５
からの基準位置信号に基づいて、不釣り合い量と不釣り
合い位置を演算する。ここでは、軸心が回転時に撓まな
いような剛体の供試体として不釣り合い量と不釣合い位
置が演算される。記憶部１３ｂには、次のようにして補
正用データが格納される。

【００１１】測定に先立って、図６，７に示すような弾
性変形するタイプのダミー供試体として不釣り合いがほ
ぼゼロに修正されたものを予め作成する。このダミー供
試体を動釣合試験機にセットし、供試体の中央部に重り
を付加して不釣り合い量を計測する。この付加重りの重
量ｘを所定単位ごとに増量し、それぞれの重量ごとに不
釣り合い量を計測する。左側ピックアップ９からの検出
信号に基づく不釣り合い計測値をベクトル量Ｌ、右側ピ
ックアップ１０からの検出信号に基づく不釣り合い計測
値をベクトル量Ｒで表すと、静不釣り合い量ＳはＬ＋Ｒ
で表され、横軸に付加重りの重量ｘ、縦軸に静不釣り合
いベクトル量Ｓをとった図２に実線ｂで示すグラフが得
られる。この付加重りの重量ｘと静不釣合い量Ｓの対応
関係が記憶部１３ｂに格納される。

【００１２】ここで演算部１３ａは、実線ｂの曲線のデ
ータから、最小二乗法あるいは折れ線近似法によりその
曲線ｂをｙ＝ｆ（ｘ）の関数で表し、この関数の逆関数
ｆ（ｘ）^-1を求める。図２の実線ｃがこの逆関数ｆ
（ｘ）^-1で示す曲線である。ここで、

【数１】ｆ（ｘ）×ｆ（ｘ）^-1＝１ …（１）を満足するものとすれば、逆関数ｆ（ｘ）^-1は、

【数２】ｆ（ｘ）^-1＝１／ｆ（ｘ） …（２）として求めることができる。このようにして、演算部１
３ａは図３の実線ｃを、

【数３】ｙ＝ｆ（ｘ）^-1＝１／ｆ（ｘ） …（３）として算出して測定の準備が終了する。

【００１３】不釣り合い量が知りたい図６に示すタイプ
の供試体を動釣合試験機にセットして不釣り合い試験を
開始する。左右のピックアップ９，１０からの出力に基
づいて算出された不釣り合いベクトル量Ｌ，Ｒから静不
釣り合い量Ｓを求め、このＳを（３）式のｙに代入し
て、弾性変形する供試体の不釣り合いを修正するために
必要な付加重りの重量ｘを表示器２１Ｌまたは２２Ｒに
表示する。そこで、作業者はこの表示器に表示された付
加重りの重量を供試体の中央部に付加し、再度動釣合試
験を行う。そして、表示器に表示される不釣り合い量が
許容値以下になるまで同様の操作を繰返し行う。

【００１４】その後、静不釣り合いが修正された供試体
の左右２面での動不釣り合いを計測する。左右のピック
アップ９，１０からの出力信号に基づく不釣り合いベク
トル量Ｌ，Ｒにより表示器２１Ｌ，２１Ｒに左右の不釣
り合い量と不釣合い位置が表示される。作業者は表示器
の表示内容に基づいて、所定の位置に所定の重量の付加
重りを付加して２面修正を行う。なお、図１で符号１９
が左右各面の修正重りを示す。

【００１５】図３はこのような計測，修正作業を自動化
した場合の手順を示すフローチャートである。ステップ
Ｓ１では、供試体の回転させピックアップ９，１０から
の出力信号を読み込む。ステップＳ２で静不釣り合い修
正が完了しているかを判定し、未完了ならステップＳ３
で左右のピックアップ９，１０の計測値から静不釣り合
い量Ｓを算出する。次いでステップＳ４では、（３）式
に基づいて、弾性変形する供試体の静不釣り合い量を修
正するために付加する重りの重量ｘを演算し、ステップ
Ｓ５でその値を表示器２１Ｌまたは２１Ｒに表示する。
その後ステップＳ６で付加重りが付加されて修正作業が
終了するまで待機し、修正作業が完了したらステップＳ
７で再び不釣り合い試験を行い、左右のピックアップ
９，１０からの出力信号を読み込み、ステップＳ８でピ
ックアップの出力信号に基づいて静不釣り合い量と２面
不釣合い量を算出して、両者がともに許容値以下になっ
たか否かを判定する。このステップＳ８が肯定されると
作業を終了し、否定されるとステップＳ２に戻る。

【００１６】ステップＳ２では、静不釣り合い修正が完
了していればステップＳ９に進み、左右のピックアップ
９，１０からの計測信号に基づいて２面釣合演算を行っ
て不釣り合いベクトル量Ｌ，Ｒを算出し、ステップＳ１
０で表示器２１Ｌ，２１Ｒに各面の不釣合い量をそれぞ
れ表示してステップＳ６に進む。

【００１７】以上では、図２に示すように付加重りの重
量と静不釣合い量との対応関係に基づいて不釣合い量の
補正演算を行なうこととしたが、図４（ａ），（ｂ）に
それぞれ示すような、左右のピクアップからの検出信号
ＳＬ，ＳＲと付加重りの重量ｘの各対応関係を求め、ピ
ックアップからの各出力信号をこの対応関係で補正し、
すなわち、図２の特性Ｃに対応するｇ1^-1（ｘ）、ｇ2^-1
（ｘ）を掛けて補正し、補正後の検出信号に基づいて不
釣り合い量を演算する構成でもよい。

【００１８】図５はその構成の一例を示す。図１と同様
な箇所には同一の符号を付して説明する。左右のピック
アップ９，１０の出力はアンプ１１，１２に入力され
る。アンプ１１，１２の出力はＡ／Ｄコンバータ３１，
３２でデジタル値に変換されて補正部３３Ｌ，３３Ｒに
入力される。補正部３３Ｌ，３３Ｒは図４（ａ），
（ｂ）に示す対応関係に基づいて、左右のピックアップ
の検出信号に図２の特性Ｃに対応する関数ｇ1
^-1（ｘ）、ｇ2^-1（ｘ）を掛け合わせ、その結果の信号
をＣＰＵ３４に入力する。ＣＰＵ３４はこの補正された
検出信号から静不釣合い量Ｓを演算し、この値に基づい
て修正するために付加すべき重り重量を表示器３５Ｌ，
３５Ｒに表示する。

【００１９】なお、以上では、図６に示すように供試体
の軸がゴムのような弾性体を介して連結され、供試体を
動釣合試験機にセットして回転するとその軸心が図７
（ａ）に示すように撓む場合について説明したが、本発
明はこのような供試体に限定されず、高速回転時の遠心
力で軸心が図７（ｂ）のように撓むような細長い剛性の
高い供試体に対しても、同様の補正演算を行なうことが
できる。

【００２０】以上の実施例の構成において、ピックアッ
プ９，１０が検出手段を、演算部１３ａが不釣合い量演
算手段および第１，第２の不釣り合い量演算手段を、記
憶部１３ｂが対応関係演算部を、補正部１３ｃが補正手
段をそれぞれ構成する。

【００２１】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、不釣り合い量が予めほぼゼロに修正された軸心が
撓んで回転するダミー供試体に種々の大きさの重りを付
加し、そのときの検出値あるいは不釣り合い量を求め、
付加した重りの重量と検出された検出信号あるいは演算
された不釣合い量との対応関係を算出し、不釣合い測定
時に軸心が撓んで回転する供試体に対しては、演算手段
で演算された供試体の不釣合い量を上記対応関係に基づ
いて補正したり、あるいは検出手段からの検出信号を上
記対応関係で補正した上で不釣り合い量を演算するよう
にしたので、軸心が撓んで回転する供試体でも修正作業
の効率が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による動釣合試験機の一実施例における
全体構成を示す図

【図２】付加重量とそれに対応する静不釣合い量との関
係を説明する図

【図３】本発明による動釣合試験機の測定手順例を示す
フローチャート

【図４】図５の動釣合試験機の補正部で使用される対応
関係を示す図

【図５】本発明による動釣合試験機の他の実施例におけ
る全体構成を示す図

【図６】軸心が撓んで回転する供試体の一例を示す図

【図７】（ａ）は図６の供試体の軸心が回転時に撓んだ
状態を示す図、（ｂ）は高速で回転するときに供試体本
体全体が撓む場合を示す図

【符号の説明】

１供試体９，１０ピックアップ１３ａ演算部１３ｂ記憶部１３ｃ，３３Ｌ，３３Ｒ補正部２１Ｌ，２１Ｒ，３５Ｌ，３５Ｒ表示器

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】軸心が撓んで回転する供試体の不釣り合
い量を算出可能な動釣合試験機であって、回転駆動され
る供試体の不釣り合い量に応じた振動または遠心力を検
出する検出手段と；この検出手段で検出された振動また
は遠心力から、回転時に供試体が撓まないと仮定して供
試体の不釣り合い量を演算する不釣り合い量演算手段
と；不釣り合い量が予めほぼゼロに修正された、軸心が
撓んで回転するダミー供試体のほぼ中央部に種々の大き
さの重りを付加し、そのとき前記検出手段で検出される
検出結果に基づいて前記演算手段で演算される不釣り合
い量と、前記付加した重りの重量との対応関係を演算す
る対応関係演算手段と；軸心が撓んで回転する供試体に
対しては、前記対応関係演算手段で演算された対応関係
に基づいて、前記演算手段で算出された不釣り合い量を
補正する補正手段とを具備することを特徴とする動釣合
試験機。
【請求項２】軸心が撓んで回転する供試体の不釣り合
い量を算出可能な動釣合試験機であって、回転駆動され
る供試体の不釣り合い量に応じた振動または遠心力を検
出する検出手段と；不釣り合い量が予めほぼゼロに修正
された、軸心が撓んで回転するダミー供試体のほぼ中央
部に種々の大きさの重りを付加し、そのとき前記検出手
段で検出される検出結果と、前記付加した重りの重量と
の対応関係を演算する対応関係演算手段と；前記対応関
係演算手段で演算された対応関係に基づいて、前記検出
手段で検出される検出結果を補正する補正手段と；この
補正手段で補正された検出信号に基づいて不釣り合い量
を演算する不釣り合い演算手段とを具備することを特徴
とする動釣合試験機。