JPS63182537A - 低域回転式自動不釣合点位置決め装置 - Google Patents

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】 （イ）利用分野 この発明は動釣合試験機に係り、被測定体を低域回転数
で回転させると共に不釣合点を自動的に所定位置に位置
決めする低域回転式自動不釣合点位置決め装置に関する
。

（ロ）従来技術及び問題点 従来、動釣合試験機において被測定体の測定回転数ば１
００　Ｄ　ｒ、ｐ、ｍ前後の高域回転数で測定されてい
る。しかし、このような高域回転数まで測定回転数を上
昇させて被測定体の不釣合点を所定位置に位置決めする
ことは、以下の問題がある。

（１）被測定体を位置決めのために停止させるには、高
域回転しているからスリップのため即時停止が困難であ
り、一定収下の低速に減速した後に停止させる必要があ
り、位置決めに時間がかかる。

（１１）高域の回転ヲ（１）のように長時間させるため
、装置は剛性が強くかつ大型１ヒして高価になる欠点が
あり、また測定の安全上不都合である。一方、釣合の良
さの基準からは測定回転数についての規定はない。そこ
で、上記問題を解決するために、はぼＩ　Ｑ　Ｑ　ｒ、
ｐ０ｍ〜はぼ５００　ｒ、ｐ、ｍの低域の回転数、好寸
しくけ１００　ｒ、ｐｏｍ”　３　［）　Ｏｒ、ｐ、ｍ
で被測定体を回転することにより不釣合点を位置決めで
きる装置が要望されているものの、低域の不釣合回転を
検出する検出器、その検出された信号を位置決めのため
に処理する回路等に問題を有し、実現する捷でに至らな
かった。

この発明は被測定体を低域の回転数によって回転し、か
つ、位置決め時間を大幅に短縮できる低域回転式の自動
不釣合点位置決め装置を提供することである。

（ハ）問題点を解決するための手段 この発明は、被測定体の低域回転ごとに該被測定体の不
釣合点を表わす検出信号を出力する加速度検出器と、該
検出信号から前記被測定体の低域回転に相当する周波数
信号を取り出すフィルタ手段と、該正弦波信号から被測
定体の不釣合点の回転毎にその位相に応じてパルス状の
回転信号を発生する回転信号発生手段と、被測定体を回
転駆動する駆動モータと、この駆動モータの回転を制御
するモータ制御手段と、駆動モータのロータ軸の単位回
転角毎にパルス状の角度信号を出力する角度信号発生手
段と、所定のカウント数がブリセソトされたプリセット
カウンタとを備え、モータ制御手段を動作させて駆動モ
ータにより被測定体を順次起動、増速、低域の定速回転
、減速させ、この減速の制御開始後、回転信号のトリガ
によって角度信号をプリセットカウンタに入力し、人力
された角度信号のカウント数がプリセットフれたカウン
ト数に一致したときプリセットカウンタから出力される
信号によってモータ制御手段を動作して駆動モータを停
止させ、被測定体の不釣合点を所定の位置に停止させる
ように構広すれている。

（ニ）作　用 被測定体は低域回転、好ましくは１００　ｒ、ｐ、ｍか
ら３０Ｏｒ、ｐ、ｍで回転される。この被測定体の不釣
合を示す信号は加速度検出器によって一回転ごとに検出
され、フィルタ手段により該低域の回転数に相当する周
波数の正弦波信号が取り出される。

この正弦波信号から被測定体の不釣合点の位相に応じた
パルス状の回転信号が作成される。被測定体の減速制御
開始後、該回転信号全基準として角度信号をカウントし
、設定カウント数と一致した際に前記被測定体を停止さ
せると、所定の位置に停止することができる。

（ホ）笑　施　例 第１図はこの発明の低域回転式自動不釣合点位置決め装
置の一実施例を示すブロック回路図である。第１図中１
はモータのロータ等からなる被測定体、２はこの被測定
体１を回転駆動するための直流サーボモータ、６はこの
モータ２の回転数を検出するためロータ軸に設けられた
タコジェネレータ、４はモータ２に電流を供給する駆動
回路、５はタコジェネレータ６から出力きれる周波数を
電圧に変換する変換器、６は電源、７は電源６からの電
圧に所定の変１ヒを与える電圧供給回路、８は電圧供給
回路７の出力電圧から変換器５の出力型［［Ｅ’に減算
してその差の出力を駆動回路４に送出する減算回路であ
る。したがって、モータ２は電圧供給回路７の出力電圧
が一定の場合は一定回転数に制御され、またこの出力電
圧が変比すればそれに応じた回転数に制御される。９は
制御回路、１０ａはスタートスイッチ、１０Ｍ−１：ス
トラプスイッチ、７ａ、７ｂは常時オフしており制御回
路９からの制御信号によってオンするスイッチ、Ｃおよ
びＲ，、Ｒ２は時定数をきめるだめのコンデンサおよび
抵抗である。

また、１１はモー１２のロータ軸の単位回転ごとに角度
信号を出力する角度信号発生手段としてのロータリエン
コーダ、１２は被測定体１のほぼ１００ｒ、Ｉ）、ｍ〜
５００ｒ、ｐ、ｍ　の低域回転、コノ例では３００ｒ、
ｐｏｍ、好捷しくは１００　ｒ、ｐ、ｍ　ノ低域回転を
も検出できるように構成された加速度検出器、見は加速
度検出器により検出された信号を増幅するための可変増
幅器、１４は加速度検出器により検出された不釣合点信
号に重畳されている低周波数及び高周波数の信号を除去
するバンドパスフィルタ、１５はバンドパスフィルタ１
４を介した不釣合点信号のうち被測定体１の低域回転に
相当する基本周波数帯（この例では３Ｉ−Ｉｚ　、　４
Ｈｚ　、　５Ｈｚのいずれかの周波数を通過させるため
切替構成となっている）のみを通過させる狭帯域バンド
パスフィルタであり、フィルタ１４と１５はひとつのト
ラツキングフィルタで構成することもできる。１６はフ
ィルタ１５の出力正弦波を矩形波に変換する波形整形回
路、１７は波形整形回路１４の出力矩形波を微分し正信
号のみ出力する微分回路である。

１６．１７の要素により出力正弦波信号から被測定体１
の不釣合点の回転ごとにその位井目に応じたパルス状の
回転信号を発生させる回転信号発生手段が構成されろ。

１８は制御回路ソからの減速信号によってＱ出力が保持
されるフリップ・フロップ回路、１９は微分回路１７の
出力とフリップ・フロップ回路１８のＱ出力が入力する
アンドゲート、２０はアンドゲート１９の出力によって
Ｑ出力が保持されるフリップ・フロップ回路、２１はロ
ータ１１エンコーダ１１０角度信号とフリップ・フロッ
プ回路２０のＱ出力が人力するアンドゲート、２２はあ
らかじめ所定のカウント数がプリセントされており、入
カバルスのカウント数がこれと一致したとき制御回路９
に停止信号を送出するプリセットカウンタである。なお
、２６はシーケンス制御回路、２４は自動スイッチ、２
５は被測定体１の不釣合点の位置にマークをつけるマー
ク装置である。

前記狭帯域バンドパスフィルタ１５からの出力正弦波信
号は整流回路２６にも与えられ、ここで整流されると共
に被測定体１０回転の加速度、即ち不釣合の量を示す直
流信号へと変換され、良否判定回路２７及び記憶回路２
８に出力される。良否判定回路２７には被測定体１の許
容できる不釣合量がプリセットされており、この値と入
力する直流信号レベルが比較され、許容値を越えるとＮ
Ｇ表示がなされろ。前記記憶回路２８は入力する直流信
号のレベルを記憶し、量表示メーグ２９へ出力する。葉
表示メータ２９は、現在測定中の被測定体１の不釣合量
を表示する。

第２図は加速度検出器１２の一例を示す構成図である。

加速度検出器１２の軸受部１２ａには被測定体１の軸１
ａが載置される。加速度検出器１２の軸受部１２ａと一
体に形成された振動体１２ｂはほぼひようたん形に中空
形状に形成されている。

そして、振動体１２ｂの薄い４箇所のフＶ−ムには加速
度検出ゲージ（ロードセル）Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３゜Ｒ４が
取付けられている。被測定体１はベルト６０によってプ
ーリ６１の回転が伝達される。プーリ６１はモータ２の
駆動軸２ａに連結されている。

ここで加速度検出器１２は水平方向に検出感度をもって
おり、プーリ６１がモータ２によって矢印の方向に回転
させられると被測定体１も同方向に回転し、重い不釣合
点が真上のＡ点を通過（７たとき軸受部１２ａの左方向
への移動速度は最高となり、Ｄ点では右方向の移動速度
が最高、Ｂ、Ｃ点では移動速度零となる。加速度検出器
１２の左右の振動はそのまま像動体１２１）に伝達され
、加速度検出ゲージＲ１、Ｒ５又はＲ２，Ｒ４ｆ、圧縮
する。

第６図は加速度検出ゲージＲ１〜Ｒ４の結線図を示して
いる。加速度検出ゲージＲ１〜Ｒ４は振動体１２ｂの加
速度に比例してその抵抗値を変えるもので、Ｒ１とＲ２
Ｈ，同一の割合で１１６とＲ４は共に同一かつＲ１とＲ
２と異なる割合でその抵抗値を変える。Ｂ、Ｃ点におい
てはＲ１＝Ｒ２−Ｒ３−Ｒ４に設定され、その出力は零
である。不釣合点がＡ（］０） 点のときは左方に力が働いて不平衡となり、Ｒ１とＲ６
の接続端側か正、Ｒ２とＲ４の接続端側か負となりその
差電圧が出力される。Ｄ点のときはＡ点の場合と逆極性
の電圧が出力される。この加速度検出器１２の使用によ
り被測定体１を１０Ｏｒ、ｐ、ｍ〜５００．ｒ、ｐ、ｍ
　　の低域の回転数でも不釣合を示す正弦波信号を検出
できる。

マーク装置２５はソノノイド２５ａ、ソレノイド２５ａ
が動作したときとび出して図で右方に突き出るプランジ
ャ２５ｂ、プランジャ２５ｂの先に設けられたスタンプ
２５ｃからなる。このマーク装置２５は被測定体１の不
釣合点が停止する位置にスタンプ２５ｃが対向するよう
に設置される。

第４図は被測定体が３００　ｒ、ｐ、ｍの低域速度で定
速回転しているときの回路各部の波形図である。

（イ）は加速度検出器１２０田力波形で５Ｉ−Ｉｚの基
本周波数の正弦波に低周波数及び高周波数のノイズが重
畳されている。（ロ）はバンドパスフィルタ１４の出力
波形を示し、上記低周波数及び高周波数のノイズを除い
た信号波形を示している。この信号波形にもわずかなノ
イズを含んでいる。（・・）Ｉｄ、　５　Ｉ−Ｉｚの狭
帯域バンドパスフィルタを通過した出力波形を示し、ノ
イズが除去されてきれいな正弦波となっている。（ニ）
は波形整形回路１６の出力波形で正弦波と同位相の矩形
波になっている。

（ホ）は微分回路１７の出力波形で矩形波の立上りと同
位相のパルス波形になっている。このパルス信号が被測
定体の不釣合点の１回転毎に出力される周期Ｔの回転信
号となる。回転信号は重い不釣合点が第２図のＤ点を通
過するタイミングで出力される。（へ）はロータリエン
コーダ１１から出力される角度信号の波形で回転信号の
１周期（Ｔ）の間に例えば６６０個発生する。（ト）は
整流回路２６によって（ハ）に示す正弦波信号が全波整
流され、直流に変換されて出力される状態を示している
。

第５図（イ）は直流サーボモータの回転制御特性図であ
る。直流サーボモータ２は制御回路ソによって制御され
る。すなわち、スタートスイッチ１０ａ（ｃ−１ｏ　　
の時点で押すとスイッチ７ａがオンになり、時定数ＣＲ
，で電圧供給回路７の出力電圧（］２） は徐々に上昇し、これにともなってモータの回転数が上
昇してゆく。やがてコンデンサＣの充電が飽和すると出
力電圧は一定になり、モータの回転数もｔ、の時点で一
定回転数Ｎ２（例えば３００　ｒ、ｐ、ｍ　）に達し、
この回転数で一定期間回転する。次いで、ストップスイ
ッチ１０ｂをｔ２　の時点で押すとスイッチ７ｂがオン
になり、時定数ＣＲ２で電圧供給回路７の出力電圧は徐
々に下降し、これにともなってモータの回転数が下降し
てゆく。やがて出力電圧Ｒ１とＲ２で分圧される小さい
値となり、モータはｔ３の時点で直ちに停止できる程度
の低速回転数Ｎ、（例えば１　ｒ、ｐ、ｓ）に達しその
回転数で回転を続ける。やがてｔ、の時点で後記するプ
リセットカウンタ２２からの停止信号によってモータは
直ちに停止する。なお、１ｏ−１，は約０．３秒、ｔ、
’−１２は約１．２秒、ｔ２〜ｔ３　　は約［１１，５
秒で制御される。

第５図（ロ）は（イ）のタイミングに合せて参考に示し
た第４図（ニ）の矩形波の波形である。被測定体の回転
数に応じて周期が変比している。

（］３） 次に、第６図により不釣合点の自動位置決め動作を説明
する。

第６図は直流サーボモータの減速から停止までの回路各
部のタイムチャートである。（イ）はｔ２の時点でスト
ップスイッチｉｏｂ’を押したとき制御回路９から送出
される減速信号を示すもので、この信号を人力してフリ
ップ・フロップ回路１８のＱ出力は（ロ）に示すように
１°゛になる。（ハ）は微分回路１７から出力される回
転信号を示す。

そして、ｔ２の時点にＱ出力によってアンドゲート１９
はゲートオンされているので、このゲートオン後最初に
回転信号が入ってきた時点ｔ２０でアンドゲート１９の
出力は°゛１′°になり、これによってフリップ・フロ
ップ回路２０のＱ出力は（ニ）に示すように“°１゛に
なる。（ホ）はロータリエンコーダ１１から出力されろ
角度信号を示す。１２００時点にＱ出力によってアンド
ゲート２１はゲートオンされるので、以後角度信号は（
へ）に示すようにプリセットカウンタ２２に入力される
。ここで、プリセットカウンタ２２には、ｔ２ｏかうｔ
３（］４） までの間に送出される角度信号の数よりやや多い所定の
数、すなわち１２＋１から１４１での間に送出される角
度信号の数ｎがあらかじめプリセットされているので、
アンドゲート２１から出力される角度信号がｎ個カウン
トされたｔ４　　の時点で、プリセットカウンタ２２か
ら（ト）に示すように停止信号が制御回路９に送出され
る。この停止信号によって制御回路９は制御信号を送出
してスイッチ７ａおよび７　ｂｅオフする。直流サーボ
モータ２はｔ、以降は１　ｒ、ｐ、ｓ　　程度の超低速
で回転しているので、このスイッチオンにより電圧の供
給を断たれて遅れることなく直ちに停止する。

ここで、１２００時点では被測定体１はろＯＯｒ、ｐ、
ｍの速度で回転しているから周期は０．２秒となる。

−万、ｔ２から１３捷での時間は約０．５秒であるから
１２０から約２回転で超低速に達し、容易に位置決め停
止できる。そこで、ｎ−ろ６０Ｘ２＋ｍ　。

ｍ＝　１８０とすると回転信号は重い不釣合点が第２図
のＤ点を通過するとき発生するので、この不釣合点は被
測定体１が半回転したＢ点に停止する。

次いで制御回路９によってマーク装置２５を動作させ、
被測定体１の不釣合点にスタンプ２５ｃによって目印を
つける。後で、この目印の個所を削って不釣合を除去す
ることができる。なお、ｍ＝９０とすると、不釣合点は
第２図のＡ点に停止する。

上述のように、被測定体１を低域の回転数、はぼ１　［
］　Ｑ　ｒ、ｐ、ｍ＝５００　ｒ、ｐ、ｍ　　で回転さ
せ、この回転から不釣合点を表わす正弦波信号を検出し
、さらに回転信号を得、この回転信号を基準と、して時
間を測定して被測定体を位置決めをしているから、測定
時間の大幅な短縮、例えば従来、１８００　ｒ、ｐｏｍ
で回転させた場合に１０秒かかる測定時間を２秒以下に
短縮できる。

第７図、８図、９図は夫々第２図の加速度検出器１２に
替えて、被測定体の低域回転の不釣合点の信号を検出す
るために使用できる加速度検出器の例の概略構成図であ
る。

第７図の速度型の、加速度検出器は被測定体の回転振動
を軸受部６１、吊り板３２、振り子６６によって左右方
向の単振動に変換する。この単振動が撮り子６６に連結
棒３４を介して連結された検出コイル３５に伝達され、
磁石ろ６中に生じる。

このため、撮動速度に比例した誘起電圧が検出コイル中
に発生する。

第８図の非接触式変位の加速度検出器は、単振動を生じ
る振り子６ろに設けられた鉄片３７と一定距離離間して
うず電流型検出器６８を配設し、鉄片６７とうす電流型
検出器６８間に磁界を生成する。鉄片ろ７が単振動する
ことにより、該検出器ろ８のうず電流が変比し、これを
電圧に変換して出力すれば撮動変位量に応じた出力が検
出できろ。

第９図の圧電型の加速度検出器は圧電素子６９を振動台
４０と固定治具４１との間に固定し、圧力調整用ボルト
４２により一定の圧力を加える。

被測定体が回転すると、その左右方向の振動が圧電素子
６９に伝達されて撮動加速度に比例した歪みを生じる。

この歪み量が電圧に変換されて出力される。

（］７） なお、前記実施例においては、この発明を被測定体の厚
さが薄い場合、即ち被測定面が単面の不釣合点位置決め
に使用する場合について説明したが、被測定体の厚さが
厚く、両面の不釣合点を位置決めする場合にも適用でき
る。この場合には、修正面分離回路、両面からの正弦波
の位相差測定回路、該位相差から他方の面を位置決めす
る回路等を備えて構成される。

捷た、スタートスイッチ１０ａ１ストツプスイツチ１０
ｂの手動操作の替わりに、自動スイッチ２２を押してシ
ーケンス制御回路２６を動作させ自動操作することもで
きる。このシーケンス制御回路２６はタイマ等を有し、
きめられたプログラムによって制御回路ソに信号を与え
前記したような作用を自動的に行う。

捷だ、直流サーボモータのかわりに高速ステップモータ
を用いることもできる。

また、ロークリエンコーダはスリットによる光透過形の
ほかに、光反射形にすることもできる。

さらに光学式のほかに、円板に磁極ヲ多数設けて磁気式
にすることもできる。

（へ）効　果 この発明は被測定体を低域回転で回転させることにより
位置決めができるから、（ｉ）不釣合点の位置決めに要
する時間を大幅に短縮できる。

（１１）装置を被測定体の長時間の高域回転（一般にほ
ぼ１０００ｒ、ｐ１ｍ以上）に対応するため剛性を強く
し、耐久力を増す必要がないから材料の節約ができ、装
置の小型比、製造価格の大幅な低減がはかれる。（１１
１）被測定体が低域で回転するため、安全性が向上する
。（１ｖ）低域回転であるからモータから被測定体への
回転の伝達はベルトスリップ等が生じろことなく確実に
伝達され、位相ずれを生じるおそれはない、等優れた効
果を有している。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示すブロック回路図、第
２図はこの発明に使用される加速度検出器の一例を示す
概略構成図、第３図は第２図の加速度検出器の加速度検
出ゲージの結線図、第４図は定速回転時の第１図の各回
路の出力波形図、第５図は回転制御特性図、第６図は停
止制御時のタイムチャート、第７図、第８図及び第９図
はこの発明に使用される他の検出器の概略構成図である
。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）被測定体の低域回転ごとに該被測定体の不釣合を
   表わす検出信号を出力する加速度検出器と、該検出信号
   から前記被測定体の低域回転に相当する周波数の正弦波
   信号を取り出すフィルタ手段と、該正弦波信号から被測
   定体の不釣合点の回転毎にその位相に応じてパルス状の
   回転信号を発生する回転信号発生手段と、被測定体を回
   転駆動する駆動モータと、この駆動モータの回転を制御
   するモータ制御手段と、駆動モータのロータ軸の単位回
   転角毎にパルス状の角度信号を出力する角度信号発生手
   段と、所定のカウント数がプリセットされたプリセット
   カウンタとを備え、モータ制御手段を動作させて駆動モ
   ータにより被測定体を順次起動、増速、低域の定速回転
   、減速させ、この減速の制御開始後、回転信号のトリガ
   によつて角度信号をプリセットカウンタに入力し、入力
   された角度信号のカウント数がプリセットされたカウン
   ト数に一致したときプリセットカウンタから出力される
   信号によつてモータ制御手段を動作して駆動モータを停
   止させ、被測定体の不釣合点を所定の位置に停止させる
   ようにした低域回転式自動不釣合点位置決め装置。
2. （２）前記加速度検出器は 被測定体の不釣合の回転を一方向の単振動に変換する手
   段及び該単振動を正弦波電圧出力に変換するブリッジに
   接続された４個のロードセルを含む、特許請求の範囲第
   １項記載の低域回転式自動不釣合点位置決め装置。
3. （３）前記フィルタ手段はバンドパスフィルタと狭帯域
   バンドパスフィルタとからなる、特許請求の範囲第１項
   記載の低域回転式自動不釣合点位置決め装置。