(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
羽根車、軸シール用のシール円板、ラジアル支持用の円筒部が同軸かつ順に間隔を隔てて配置されている回転軸をその軸心を鉛直に保持して回転させ、そのアンバランスの量と方位を求める縦型バランス計測装置であって、
前記羽根車はシール円板より大きい外径の円形端面をシール円板側に有しており、
前記回転軸をその軸心を鉛直に保持して支持する軸受マウントを備え、
該軸受マウントは、軸受マウントの内部を通り、その上端から鉛直上向きに開口した孔であり、軸受マウントの軸線を中心として周方向に均等に複数が設けられ、羽根車の前記円形端面の下面に加圧空気を供給するスラスト給気孔と、
前記ラジアル支持用の円筒部に加圧空気を供給するラジアル給気孔と、
前記スラスト給気孔とラジアル給気孔の間に位置しその間から加圧空気を排気するスラスト側排気孔とを有する、ことを特徴とする縦型バランス計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、縦型バランス計測装置に係り、さらに詳しくはその軸受マウントに関する。
【背景技術】
【０００２】
図１は、従来の縦型バランス計測装置の模式図である。この図において、１は被検査物である回転軸、２は空気軸受、３は軸受マウント、４はマウント支持バネ、５は原点センサ、６は変位センサ、７は信号処理装置である。
回転軸１は、図で上端に羽根車１ａを有し、その一部に原点マーキングＭが設けられ、これを原点センサ５で検出して羽根車１ａの回転位置（方位）と回転速度を検出する。
【０００３】
縦型バランス計測装置は、回転軸１の軸心を鉛直に保持して、軸受マウント３に設けられた空気軸受２で回転可能に支持し、さらに軸受マウント３をマウント支持バネ４で支持する構造となっている。回転軸１が回転することで発生する振動は、軸受マウント３を介してマウント支持バネ４に伝わり、これを変位させる。この変位を変位センサ６（ピックアップ）で検出し、信号処理装置７演算することでアンバランの量と方位を求めるようになっている。
【０００４】
なお、かかる縦型バランス計測装置は、例えば特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特公平０４−４０６５０号公報、「つりあい試験方法および装置」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図２は、本発明が対象とする回転軸１の説明図である。なおこの図は、小型車両用過給機に組み込まれ、他端にコンプレッサインペラ８が取り付けられた状態を示している。
【０００７】
回転軸１は、同軸かつ順に間隔を隔てて配置されている羽根車１ａ、軸シール用のシール円板１ｂ、ラジアル支持用の第１円筒部１ｃ及び第２円筒部１ｄを有する。
羽根車１ａは、例えばタービンインペラであり、回転軸１に一体に形成されている。また、羽根車１ａは、シール円板１ｂより大きい外径の円形端面１ｅをシール円板側に有する。
シール円板１ｂは、羽根車１ａに向かう潤滑油を遠心力で飛散させ、かつ軸受ハウジングとの間で潤滑油の洩れをシールする。
第１円筒部１ｃ及び第２円筒部１ｄは、軸受ハウジングに設けられたラジアル軸受により支持される。
また、回転軸１に作用するスラストは、軸受ハウジングに設けられたスラスト軸受９により支持される。
【０００８】
図３は、従来の縦型バランス計測装置における軸受マウント３の構造図である。この図において、軸受マウント３は、図２の回転軸１に対応して、スラスト給気孔３ａ、ラジアル給気孔３ｂ，３ｃ、及び排気孔３ｄ，３ｅを有する。
スラスト給気孔３ａは、シール円板１ｂの下面に加圧空気を供給して上向きのスラスト力を発生させ、シール円板１ｂの下面にスラスト空気軸受を形成する。
ラジアル給気孔３ｂ，３ｃは、ラジアル支持用の第１円筒部１ｃ及び第２円筒部１ｄに加圧空気を供給して半径方向のラジアル力を発生させ、第１円筒部１ｃ及び第２円筒部１ｄとの間にラジアル空気軸受を形成する。
排気孔３ｄ，３ｅは、ラジアル給気孔３ｂ，３ｃから出た加圧空気がシール円板１ｂ側に回り込むのを防ぐために設けられている。
【０００９】
空気軸受２（ラジアル空気軸受）は給気口から加圧空気を供給し、軸との間に形成された圧力勾配で軸を保持するものである。従って、供給する加圧空気の圧力を高くするほど空気軸受の軸受剛性を高めることができる。
また、図１に示した従来の縦型バランス計測装置では、空気軸受２が剛であればあるほどマウント支持バネ４の変位量が大きくなるため、計測精度が良くなる。
【００１０】
しかし、図４に模式的に示すように、図３に示した軸受マウント３において、シール円板１ｂと第１円筒部１ｃとの直径差が小さく、シール円板１ｂの下面面積が小さいため、シール円板１ｂの下面に発生する圧力Ｐ１が低く、スラスト給気孔３ａからの供給のみでは、回転軸１の自重を支持するためのスラスト空気軸受のスラスト力が不足する問題点があった。
【００１１】
そのため、従来は、この不足を補うためにラジアル側の圧力Ｐ２を高く設定し、その排気を積極的にスラスト側に回り込ませて、回転軸１を浮上させていた。その結果、ラジアル側の圧力Ｐ２を自由に設定できない問題点があった。
【００１２】
また、シール円板１ｂの下面に形成されるスラスト空気軸受は、軸受隙間が微小な状態で剛性を発揮するので、ラジアル側から回り込んだ排気で回転軸１を浮上させると、スラスト空気軸受の剛性が低くなり、自励振動が発生しやすくなる問題点があった。
【００１３】
本発明は、上述した問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、スラスト給気孔から供給する加圧空気で形成されるスラスト空気軸受のスラスト力を高めて、回転軸の自重をスラスト空気軸受のみで支持することができ、かつスラスト空気軸受及びラジアル空気軸受に供給する加圧空気の圧力を独立に制御してそれぞれの剛性を独立に制御することができる縦型バランス計測装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明によれば、羽根車、軸シール用のシール円板、ラジアル支持用の円筒部が同軸かつ順に間隔を隔てて配置されている回転軸をその軸心を鉛直に保持して回転させ、そのアンバランスの量と方位を求める縦型バランス計測装置であって、
前記羽根車はシール円板より大きい外径の円形端面をシール円板側に有しており、
前記回転軸をその軸心を鉛直に保持して支持する軸受マウントを備え、
該軸受マウントは、軸受マウントの内部を通り、その上端から鉛直上向きに開口した孔であり、軸受マウントの軸線を中心として周方向に均等に複数が設けられ、羽根車の前記円形端面の下面に加圧空気を供給するスラスト給気孔と、
前記ラジアル支持用の円筒部に加圧空気を供給するラジアル給気孔と、
前記スラスト給気孔とラジアル給気孔の間に位置しその間から加圧空気を排気するスラスト側排気孔とを有する、ことを特徴とする縦型バランス計測装置が提供される。
【発明の効果】
【００１５】
上記本発明の構成によれば、羽根車の円形端面の下面面積が、シール円板より大きいので、円形端面の下面にスラスト給気孔から加圧空気を上向きに供給することで発生する圧力もシール円板より高くなり、面積×圧力で定まるスラスト空気軸受のスラスト力を大幅に高めることができる。
従って、スラスト空気軸受のスラスト力の不足が解消でき、回転軸の自重をスラスト空気軸受のみで支持することができる。
【００１６】
また、スラスト側排気孔が、スラスト給気孔とラジアル給気孔の間に位置し、その間から加圧空気を排気するので、スラスト給気孔とラジアル給気孔の中間位置の圧力が常に外気圧に保たれ、スラスト空気軸受とラジアル空気軸受の空気の相互干渉が無くなり、スラスト空気軸受及びラジアル空気軸受に供給する加圧空気の圧力を独立に制御してそれぞれの剛性を独立に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】従来の縦型バランス計測装置の模式図である。
【図２】本発明が対象とする回転軸の説明図である。
【図３】従来の縦型バランス計測装置における軸受マウントの構造図である。
【図４】図３のＡ部の模式図である。
【図５】本発明の縦型バランス計測装置における軸受マウントの構造図である。
【図６】図５のＡ部の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明を実施するための実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
【００１９】
図５は、本発明の縦型バランス計測装置における軸受マウントの構造図である。
本発明の縦型バランス計測装置は、図２に示した回転軸１を検査対象とする。すなわち、本発明の縦型バランス計測装置が検査対象とする回転軸１は、羽根車１ａ、軸シール用のシール円板１ｂ、ラジアル支持用の円筒部１ｃ，１ｄが同軸かつ順に間隔を隔てて配置されている。
また、羽根車１ａはシール円板１ｂより大きい外径の円形端面１ｅをシール円板側に有している。円形端面１ｅの直径は、円形端面１ｅの軸部を除くドーナツ形状部分に作用する圧力（後述する円形端面１ｅの下面に発生する圧力Ｐ３）により、面積×圧力で定まる上向きのスラスト力が回転軸１の自重より大きくなる大きさであるのがよい。
また、円形端面１ｅは、回転軸１の軸線に直交する平面であるのが好ましいが、軸線に対して対象である限りで、傾斜していてもよい。
なお、この例において、ラジアル支持用の円筒部１ｃ，１ｄは、ラジアル支持用の第１円筒部１ｃと第２円筒部１ｄであるが、円筒部１ｃ，１ｄが一体であってもよい。
【００２０】
本発明の縦型バランス計測装置は、回転軸１をその軸心を鉛直に保持して回転させ、そのアンバランスの量と方位を求める縦型バランス計測装置であり、その全体構成は、図１の模式図と同じである。
【００２１】
本発明の縦型バランス計測装置は、回転軸１をその軸心を鉛直に保持して支持する軸受マウント１０を備える。この軸受マウント１０は、図１の模式図における軸受マウント３に相当する。
この場合、回転軸１は、羽根車１ａが上になるように、軸受マウント１０の軸線に沿って設けられた中空開口孔に上方から挿入する。
【００２２】
図５において、本発明の軸受マウント１０は、全体として軸線に沿って設けられた中空開口孔を有する中空円筒部材であり、その内部にスラスト給気孔１２、ラジアル給気孔１４，１５、スラスト側排気孔１６、及びラジアル側排気孔１８を有する。
スラスト給気孔１２、及びラジアル給気孔１４，１５には、図示しないそれぞれ独立したフレキシブルパイプを介して、空圧源から加圧空気が供給される。また、各給気孔１２，１４，１５に供給する加圧空気の圧力はそれぞれ独立して制御できるようになっている。
【００２３】
スラスト給気孔１２は、軸受マウント１０の内部を通り、その上端から鉛直上向きに開口した孔であり、羽根車１ａの円形端面１ｅの下面に加圧空気を供給する。スラスト給気孔１２は、軸受マウント１０の軸線を中心として周方向に均等に複数（例えば、４〜８個）が設けられている。
【００２４】
ラジアル給気孔１４，１５は、軸受マウント１０の内部を通り、その内端から半径方向内向きに開口した孔であり、ラジアル支持用の円筒部１ｃ，１ｄに加圧空気を供給する。ラジアル給気孔１４，１５は、軸受マウント１０の軸線を中心として周方向に均等に複数（例えば、４〜８個）が設けられている。
【００２５】
スラスト側排気孔１６は、スラスト給気孔１２とラジアル給気孔１４の間に位置し、その間から加圧空気を排気する。この例では、スラスト側排気孔１６はシール円板１ｂの位置にあるが、シール円板１ｂより上側であってもよい。また、スラスト側排気孔１６は、スラスト給気孔１２とラジアル給気孔１４から供給される加圧空気により中空開口孔内の圧力が上昇しないように、十分大きく設定されている。
【００２６】
ラジアル側排気孔１８は、この例で、ラジアル支持用の第１円筒部１ｃと第２円筒部１ｄの間に位置し、その間から加圧空気を排気する。この例では、ラジアル側排気孔１８は、第１円筒部１ｃと第２円筒部１ｄの中間位置にあるが、上下のラジアル給気孔１４，１５から供給される加圧空気により中空開口孔内の圧力が上昇しないように、十分大きく設定されている。
【００２７】
図６は、図５のＡ部の模式図である。
この図に示すように、上述した本発明の構成によれば、羽根車１ａの円形端面１ｅの下面面積が、シール円板１ｂより大きいので、円形端面１ｅの下面にスラスト給気孔１２から加圧空気を上向きに供給することで円形端面１ｅの下面に発生する圧力Ｐ３は、シール円板１ｂの下面に供給した場合より高くなり、面積×圧力で定まるスラスト空気軸受のスラスト力を大幅に高めることができる。
従って、スラスト空気軸受のスラスト力の不足が解消でき、回転軸１の自重をスラスト空気軸受のみで支持することができる。
【００２８】
また、スラスト側排気孔１６が、スラスト給気孔１２と上側のラジアル給気孔１４の間に位置し、その間から加圧空気を排気するので、スラスト給気孔１２とラジアル給気孔１４の中間位置の圧力が常に外気圧（大気圧）に保たれ、スラスト空気軸受とラジアル空気軸受の空気の相互干渉が無くなり、スラスト空気軸受及びラジアル空気軸受に供給する加圧空気の圧力を独立に制御してそれぞれの剛性を独立に制御することができる。
【００２９】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
【符号の説明】
【００３０】
１  回転軸、１ａ  羽根車、１ｂ  シール円板、
１ｃ  第１円筒部、１ｄ  第２円筒部、１ｅ  円形端面、
２  空気軸受、３  軸受マウント、３ａ  スラスト給気孔、
３ｂ，３ｃ  ラジアル給気孔、３ｄ，３ｅ  排気孔、
４  マウント支持バネ、５  原点センサ、
６  変位センサ、７  信号処理装置、
８  コンプレッサインペラ、１０  軸受マウント、
１２  スラスト給気孔、１４，１５  ラジアル給気孔、
１６  スラスト側排気孔、１８  ラジアル側排気孔
【図１】
0005622171.tif 000002
【図２】
0005622171.tif 000003
【図３】
0005622171.tif 000004
【図４】
0005622171.tif 000005
【図５】
0005622171.tif 000006
【図６】
0005622171.tif 000007