(57)【要約】  本発明は、回転体の動釣り合い技術に関し、ローター、特に剛性ローターの不釣り合いによって発生する力を測定及び修正するために使用される。請求項に記載の方法は、ローターの不均衡パラメータを高精度で２面の不均衡基準面に関して測定可能にする。この方法は、振動運動を、ローターに、及び同軸の平衡体に、ローターとの共通軸で選択した定点に対して与えることに基づく。この方法を一層精確にするために、上記定点を通過する平面で毎回、同時に、軸に対して平衡体の角振動と反対の力を、接線方向に平衡体に印加する。被測定パラメータについての不均衡基準面の干渉を排除するために、測定の１段階で、上記定点をローター軸と不均衡基準面の１面との交点として使用し、一方次なる段階でローターを第２位置まで一定距離だけその軸に沿って移動させる。測定パラメータを使用して、２面の不均衡基準面で不均衡パラメータを決定する。  ローター釣り合わせ装置には台板を備え、シャフトをローターに実装し、上記シャフトを平衡体内部で可撓性支持体に関して取付け、平衡体軸に沿って移動させる。ローターのシャフトには１端部で球状支持を設け、該シャフトを可変偏心器を用いて駆動シャフトに結合させる。更に、該ローターのシャフトには、上記球状支持体中心を通過する平面に位置する可撓性支持体を備える。本装置には、ローター不均衡に関するパラメータを測定するための簡単で信頼できる構成を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ローター及び同軸平衡体に、ローターと平衡体の共通軸で選択する定点に対して振動運動を与えること、及びローター角振動の振幅及び位相を測定し、それによりローターの不均衡パラメータを判定すること、を備えるローター釣り合わせ方法であって、該方法は、上記定点を通過する平面で毎回、同時に、軸に対して平衡体の角振動に対抗する力を、接線方向に平衡体に印加すること、を特徴とするローター釣り合わせ方法。
【請求項２】
ローター不均衡基準面の１面とローター軸の交点を上記定点として使用し、測定した角振動の振幅及び位相を別の不均衡基準面での不均衡パラメータを決定するために使用することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ローター角振動の振幅及び位相を測定する際には、第１位置で上記定点をローター軸と不均衡基準面の１面との交点で位置合せし、ローターを所定距離だけ変位させて第２位置とし、その後ローター角振動の振幅及び位相を再度測定し、測定したローター角振動の振幅及び位相を使用して、最初に定点を通過する平面での不均衡パラメータを決定することを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
台板、平衡体、及びそれに関してローターを実装し、平衡体内部に可撓性支持体に関して取付けて平衡体軸に沿って運動するよう設計したシャフトを備え、前記平衡体にはその１端部に球状支持体を設け、該平衡体を可変偏心器、更に不均衡測定センサ、基準信号センサ及びセンサ出力信号処理装置を有する駆動シャフトに結合するローター釣り合わせ装置であって、該装置には、平衡体用に付加的な可撓性支持体を更に備え、前記支持体を台板に固定し、台板にある前記球状支持体中心を通過する平面でその角振動に対抗するようにし、該支持体に関して、平衡体の他端部を実装することを特徴とするローター釣り合わせ装置。
【請求項５】
付加的な可撓性支持体を台板の周辺部に沿って堅固に実装するダイヤフラムとして形成することを特徴とする請求項４に記載の装置。
【請求項６】
ローターをシャフトに実装してローター軸に沿って移動させることを特徴とする請求項４に記載の装置。
【請求項７】
ローターを２つの位置で固定するよう設置するが、第１位置で不均衡基準面の１面が球状支持体中心を通過し、第２位置で該基準面を球状支持体中心に関して変位させるようにしてこれを行うことを特徴とする請求項６に記載の装置。
【請求項８】
不均衡センサを、それら検出素子の中心を平衡体軸に対して対称的に配設し、同一直径上に装着するよう位置付けし、それらの出力端子を、軸に対する平衡体の角振動が発生した場合にはセンサの出力信号を加算し、平衡体軸がそれに直交する平面でずれが生じた場合には、減算するよう接続することを特徴とする請求項４に記載の装置。
【請求項９】
信号処理装置には、ＡＤコンバータ、記憶部、乗算部、減算部、制御部、振幅及び位相測定部を備え、そこでは不均衡レートセンサの出力をＡＤコンバータ信号の入力に接続し、該コンバータ信号をその出力で記憶部の情報出力に接続し、減算部の第１入力及び振幅及び位相測定部の入力にも接続し、該測定部をその出力で不均衡角度座標及びレートインジケータに接続し、記憶部の出力を乗算部を介して減算部の第２入力に接続し、第２入力をその出力で振幅及び位相測定部の第２入力に接続し、制御部の入力を基準信号センサの出力に接続し、制御部の出力を記憶部、ＡＤコンバータ及び振幅及び位相測定部の制御入力の駆動点に接続することを特徴とする請求項４に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転体の動釣り合い技術に関し、ローター、特に剛性ローターの不釣り合いによって発生する力を測定及び修正するために使用される。
【背景技術】
【０００２】
ローターを釣り合せる方法は、ローターの不均衡パラメータ（釣り合いを欠いた質量、半径、ローター軸に対するその中心の配置の角度）の測定を、２つの不均衡ベクトル（不均衡はベクトル量であり、すなわち釣り合いを欠いた質量に軸に対する中心半径ベクトルを掛けたものに等しい）を求めることによって行うが、該２つの不均衡ベクトルはローター軸に直交する２つの任意平面に配置される。これらの平面は、不均衡基準面又は不均衡修正面と呼ばれる（例えば、エム．イー．レヴィット、ヴイ．エム．ルイジェンコフ“バランシング・オブ・パーツ・アンド・ユニッツ”、モスクワ、メカニカル・エンジニアリング、１９８６年（M.E. Levit, V.M. Ryzhenkov “Balancing of Parts and Units”, Moscow, Mechanical Engineering, 1986）参照）。
【０００３】
ローターを釣り合わせる周知の方法として、回転運動をローターに与えて、ローター軸に直交する平面でのその振動振幅及び位相を測定することに基づく方法がある（例えば、欧州特許第０１５０２７４号、１９８５年）。同方法によれば、支持体を利用して不均衡基準面を設け、そこにローターを設ける；そうすることで、ローター振動振幅及び位相を、支持体に発生した動荷重を測定することにより測定する。この方法の限界は、被測定パラメータを更なる処理に掛けて、異なる不均衡基準面での不均衡データを共有する必要があることである。
【０００４】
ローター釣り合わせ方法として、上記方法のように、支持体に実装したローターに回転運動を与えることに基づく方法が知られている。この方法の特色は、振動パラメータの測定を、ローター不均衡基準面を共有する目的でローターを特定位置に存在させて行った後に、ローターを１８０°回動させ、ローター振動位相及び振幅を再度測定し、次に測定パラメータを処理して、各不均衡基準面について求める不均衡レートを決定する（米国特許第５  ３５９  ８８５号、７３／１４６、１９９４年）。この方法の欠点は、労働集約的及び低効率な点である。
【０００５】
単一の分散型支持体を利用して実現する方法で、この方法ではローターを該支持体の１端面に設けるが、操作に関して一層都合が良い。この方法は、ローターを回転運動で駆動させること、及びローター軸に対称的に関連する支持横平面に印加した動荷重を測定することにより特徴付けられる（例えば、米国特許第６  ４３０  ９９２号、７３／６６、２００２年）。この方法の欠点は、各基準面の不均衡を決定するために測定するパラメータを処理するのが複雑な点である。
【０００６】
ローターを支持体に設けて、ローターに回転運動を与えることに基づく方法は全て、採用した技術では限界があるが、これは該技術では震動のために測定結果に影響を及ぼすためで、そうした震動は、連結軸受面の速度超過、ジャーナルの楕円形状、外輪のずれ、支持軸受の潤滑油の存在等により発生する。
【０００７】
本発明は、ローターの複合運動によって特徴付けられる、基本的に独特な釣り合わせ方法に関する。十分に単純な技術を使用しつつ、この方法では不均衡パラメータを一層精確に測定可能にする。
【０００８】
この方法は、ソ連国発明者証第２９７８９０号、Ｇ０１Ｍ１／３８、１９７１年から既知である。同方法によれば、ローターを、その軸が、選択された例えば垂直軸に対して鋭角となる位置に設け、振動運動をローターに、その軸と選択した垂直軸とが交差する定点に対して与える。そうすることで、投影を運動経路についてローター軸上の任意の点で水平面上へ行うとその投影が垂直軸に対して対称となるように、ローター運動を提供する。
【０００９】
この方法を改良した、ロシア国特許第２１０５９６２号、Ｇ０１Ｍ１／３８、１９９３年では、被測定パラメータに影響を及ぼすローターの角振動を減少させて、釣り合い精度を向上させることを目的としている。この方法では、上記方法のように、振動運動をローターにローター軸に位置する定点に対して与えて、ローターの角振動振幅及び位相を測定し、それによってローターの不均衡パラメータを不均衡面の１面で判定できる。釣り合い精度を向上させるために、測定の基準系を、ローターのローター軸に対する角振動の測定パラメータについての影響を軽減できるよう、構成している。基準系を、ローターと同軸な平衡体を使用して構成し；該平衡体をローターと同時に運動させる。この方法は、本発明に関して最も近い先行技術と見なすことが出来る。
【００１０】
しかしながらこの方法を実施しても、若干のローター振動が発生し、そのため、ローター軸と直交する平面での平衡体の釣り合いが変化し；その結果、釣り合い精度における悪影響が生じる。
【００１１】
本請求項に記載した方法に使用するのに最も近い先行技術による装置は、ロシア国特許第２１０５９６２号、Ｇ０１Ｍ１／３８、１９９３年から既知であり、振動運動をローターに与えることに基づく釣り合わせ方法を使用するように設計した装置である。この装置には、台板、球状支持体を有するシャフトであって、該球状支持体を該シャフトの１端部に装着し、可変偏心器を有する駆動シャフトに結合させ、該シャフトをローターに設け、平衡体の内部で、それにより平衡体軸に対してオフセット可能にする弾性的に撓み可能な平坦部分に関して取付けるシャフト、に加えて更に、不均衡測定センサ、基準信号センサ及びセンサ出力信号処理装置を備える。信号処理装置にはパルスシーケンス発生器を備え、その入力を基準信号センサ、バイナリカウンタ、トリガ、格納レジスタブロック、デコーダ及び不均衡角度座標及び値インジケータに接続する。上記の単位素子を、不均衡パラメータを測定する回路に従って相互接続する。
【００１２】
この装置の欠点は、他の既知の方法と同様に、ローター軸と直交する平面でのローター振動のために、十分に高率な釣り合い精度にはならない点である。
【発明の開示】
【００１３】
本発明を使用した場合に獲得する技術的効果は、ローターの角振動及び位相に関する測定精度を、平衡体のその軸に対する角振動の被測定パラメータへの影響を軽減させて（理想的な場合には‐該影響を排除して）、向上させることである。
【００１４】
本発明によれば、本方法にはローター及び同軸平衡体に、ローターと平衡体の共通軸で選択する定点に対して振動運動を与えること、及びローター角振動の振幅及び位相を測定し、それによりローターの不均衡パラメータを判定することを備え、更に新規の手順として、即ち：上記の定点を通過する平面で不釣り合いを決定する度毎に、同時に、軸に対して平衡体の角振動に対抗する力を、接線方向に平衡体に印加すること、を備える。
【００１５】
上記の定点をローター軸とローター不均衡基準面の１面と交差する点と位置合せする際に、測定した角振動の振幅及び位相を使用して、他の不均衡基準面の不均衡パラメータを判定する。
【００１６】
ローターを一定の距離に亘り軸に沿って変位させ、続いてローター角振動の振幅及び位相を測定する際に、上記定点を通過する不均衡基準面の不均衡パラメータを特定する。
【００１７】
技術的効果を上記定点の位置を選択することで提供するが、該技術的効果は、不均衡基準面に関する干渉を被測定パラメータについて排除して、本方法の精度を一層増大させることにある。
【００１８】
本請求項に記載の装置を使用する際に獲得可能な技術的効果は、簡単な技術的手段を取付けることにより高い釣り合い精度を提供することにあり、該技術的手段では、ローター不均衡パラメータを平衡体に対して測定した結果を歪めない。
【００１９】
本方法を実施するために、装置には、台板、平衡体、及びそれに関してローターを実装し、平衡体の内部に可撓性支持体に関して取付けて平衡体軸に沿って運動するよう設計したシャフトを備えており、上記平衡体にはその１端部に球状支持体を設け、該平衡体を可変偏心器、更に不均衡測定センサ、基準信号センサ及びセンサ出力信号処理装置を有する駆動シャフトに結合する。本装置には、平衡体用に付加的な可撓性支持体を更に備え、上記支持体を台板に固定し、台板にある上記球状支持体中心を通過する平面でその角振動に対抗するようにし、該支持体に関して、平衡体の他端部を実装する。
【００２０】
両不均衡基準面での不均衡パラメータを決定する際に、本装置の使用を容易にできるが、ローターを駆動シャフトに実装してその軸に沿って運動させ、第１位置でローター不均衡基準面の１面を球状支持体中心で通過させ、第２位置で平面を球状支持体中心に関して変位させるように、２位置で固定することによって、これを達成する。
【００２１】
平衡体の慣性レートを増大させるために、追加の平衡体を、台板の周辺部に沿って堅固に実装するダイヤフラムとして形成する。
【００２２】
不均衡センサを、それら検出素子の中心を同一直径上で平衡体軸に対して対称的に配設し、それらの端子を、平衡体の角変位に応じてセンサ出力を加算し、平衡体軸に直交する平面に於ける変位に応じて、センサ出力を減算するよう、接続する。これにより、ローター軸に直交する平面で発生するローターの残留振動を用いて、確実に被測定パラメータへのこれらの振動の影響を補償可能にする。
【００２３】
信号処理装置には、制御部、ＡＤコンバータ、記憶部、乗算部、減算部、振幅及び位相測定部及び不均衡角度座標及び値インジケータを備える。制御部の入力を、基準信号センサ及び出力に接続し‐ＡＤコンバータ、記憶部及び振幅及び位相測定部の駆動入力に接続する。不均衡価センサの出力をＡＤコンバータ信号の入力に接続し、該ＡＤコンバータ信号をその出力で記憶部及び振幅及び位相測定部の入力に接続するだけでなく、減算部の第１入力にも接続し、減算部をその第２入力で乗算部を介して記憶部の出力に接続する。減算部の出力を、乗算部の入力に接続し、該乗算部をその出力で不均衡角度座標及び値インジケータの入力に接続する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
ローター釣り合わせ装置は台板１を備え、該台板は平衡体４をその一端部で可撓性支持体２に球状支持体３を用いて実装する。球状支持体３の中心を定点として機能させ、該定点に対して平衡体４を振動運動させる。ローター８のシャフト７を、平衡体４内部で軸芯合せ用可撓性支持体５及び６に同軸で装着する。平衡体４の他端部を、球状支持体９を用いて、可変偏心器１０に連結し、該偏心器を台板１に取付けた駆動シャフト１１に実装する。ローター８をその軸に沿って寸法ｈだけ移動させ、２位置で固定するよう取付けるが、該固定は第１位置で不均衡基準面の１面、例えば下側面が、支持体３の中心を通過し、第２位置で該基準面を寸法ｈだけ、例えば上方に支持体３の中心に関して変位させて、これを行うようにする。寸法ｈを、測定の容易さに基づいて選択する距離とする。該寸法をローター不均衡基準面間の距離以下にしてもよい。
【００２５】
可撓性支持体２を使用して、平衡体４の台板１に対する角振動を平衡体軸４に直交する平面で防止する。任意の支持体（バネ、弾性ニードル、トーションバー等）を可撓性支持体として使用してもよい。しかし、好適には台板１の周辺部に沿って堅固に実装するダイヤフラムを使用する、というのもこの実装方法により平衡体４の慣性レートを増大でき、その結果不均衡パラメータの精度を更に上げることができるためである。
【００２６】
支持体５及び６により、ローター８のシャフト７をその軸に関して動作可能にしつつ、その角振動を限定し、ローター８を、駆動体１１が停止した際に元の位置に戻せるようにする。図２で示す実施例では、支持体５及び６をニードル１２として表す。
【００２７】
不均衡センサ１３及び１４を、平衡体軸と直交する平面で平衡体４に実装するプラットフォーム１５に配設する（図３）。センサ１３及び１４の検出素子を、平衡体４の軸に対称的に配置し、同一直径上で装着する。センサ１３及び１４の代わりに、磁気誘導センサを使用する場合、それらのアーマチュアをローター８のシャフト７に堅固に結合する連結要素１６に実装する。センサ１３及び１４の出力端子を、平衡体４の軸に対する角振動が発生した場合には、センサ１３及び１４の出力信号を加算し、平衡体４の軸にその軸に直交する平面でずれが生じた場合には、減算するものにする。
【００２８】
可変偏心器１０（図１）を基準信号センサ１７に接続する。ローター８について求めた不均衡レートの角度座標を表す表示ランプ１８を、台板１の周囲に沿って配置する。
【００２９】
センサ１３及び１４の出力からの信号処理装置（図４）には、制御部１９、ＡＤコンバータ２０、記憶部２１、乗算部２２、減算部２３、振幅及び位相測定部２４及び不均衡角度座標及び値インジケータ２５を備える。制御部１９の入力を基準信号センサ１７に接続し、出力をＡＤコンバータ２０、記憶部２１及び振幅及び位相測定部２４の各駆動点に接続する。不均衡レートセンサ１３及び１４の出力を、ＡＤコンバータ２０の信号入力に接続し、該ＡＤコンバータ２０をその出力で記憶部２１及び振幅及び位相測定部２４の入力に接続する。減算部２３の第１入力を、ＡＤコンバータ２０の出力に接続し、第２入力を乗算部２２の出力に接続する。減算部２３の出力を、測定部２４を介して値インジケータ２５に接続する。
【００３０】
初期状態では、ローター８及び平衡体４を、シャフト７について偏心器１０で支持体に関して実装し、それによりローター及び平衡体の軸が球状支持体３の中心を通過する垂直軸に対して鋭角に指向させる（図１参照）。そうすることで、シャフト７に関するローター８位置を、不均衡基準面の１面がローター８の下側面と合致する（ｈ＝０）よう選択する。その後、駆動体１１を作動させ、それによって振動運動をローター８のシャフト７及び平衡体４に支持体３の中心に関して図面に垂直な平面で与える。上側基準面で求めた不均衡レートに応じて、トルクによりローター８をシャフト７と共にその軸周りに駆動させる（理想的には、ローター８が平衡状態の場合には、角振動無しでその軸周りに振動運動させる）。同時に、ローター８はその軸と直交する平面で振動を実行するが、そうした振動の振幅は不均衡による振動の振幅より相当大きい。平衡体４をローター８のシャフト７に結合させる可撓性要素により、ローター８の角振動が平衡体４に影響を及ぼすが、同時に各瞬間で平衡体４の各点に球状支持体３の中心を通過する平面で力が作用するため、該力は平衡体に対して接線方向に向けられ、その結果可撓性要素の影響を補償する、即ち平衡体４の角振動をその軸に対して増大（除去）する。
【００３１】
不均衡レートをセンサ１３及び１４で測定する。センサ１３及び１４の代わりに、磁気誘導センサを使用する場合、該センサの巻線で誘導する信号の位相と、ローター８の不均衡が原因で発生する信号の位相が一致し、センサの総合信号の振幅は（それらの転換率を等しくすると）２倍になる。平衡体４の角振動がその軸と直交する平面で無いことで、センサ１３及び１４の出力信号を、ローター８の不均衡によってのみ決定できる：振幅А１を不均衡レートによって決定し、位相φ１をその位置の角度座標によって決定すると、Ｓ１＝Ａ１ｓｉｎ（ωｔ＋φ１）となる。この信号をＡＤコンバータ２０でデジタル信号に変換し、振幅及び位相測定部２４の信号入力と記憶装置２１に同時に送信する。その結果、不均衡レート及び上側面の角度座標データを、測定部２４の出力で生成する。値インジケータ２５では得られたデータを表示する。それと同時に、測定周期開始のタイミング信号を生成する基準信号センサ１７から信号が出されると、記憶装置２１が信号Ｓ１のスナップデータを記憶する。
【００３２】
不均衡について上側基準面で測定した後、ローター８を距離ｈだけその軸に沿って移動させ、不均衡レートをローター８の下側基準面で測定する。不均衡上側基準面の測定値に影響を及ぼす可能性がある全ての影響を除外するために、センサ１３及び１４の出力信号を以下のように処理する。減算部２３の出力から来るデジタル信号の振幅及び位相の測定値を特定する信号を、制御部１９の出力から振幅及び位相測定部２４に送信する。この減算部では、ＡＤコンバータ２０の出力からの信号Ｓ、乗算部２２でスケール係数ｋを乗算した記憶部２１の出力からの信号Ｓ１を減算する。スケール単位ｋは、センサ１３及び１４から来る信号振幅変化率に応じて、また該変化率は上側基準面でのローター８の不均衡によって特定される。ＡＤコンバータ２０出力から得る信号Ｓは、以下の通りになる：Ｓ＝ｋＳ１＋Ｓ２、ここではＳ２＝А２ｓｉｎ（ωｔ＋φ２）であり、А２‐下側基準面での不均衡レートと一致する信号の振幅、φ２‐信号位相とする。減算部２３の出力信号で、（Ｓ−ｋ・Ｓ１）の減算を行ったものは、下側基準面のローター８の不均衡と一致し、Ｓ２＝А２ｓｉｎ（ωｔ＋φ２）と等しい。この信号は、振幅及び位相測定部２４、及び下側基準面でのローター８の不均衡データを表示する値インジケータ２５の第２信号入力となる。値インジケータ２５で、両基準面で求めた不均衡パラメータを同時に表示してもよい。
【００３３】
このように、請求項に記載した方法を使用することで、２面の不均衡基準面で高精度にローターの不均衡パラメータを測定可能になる。この方法は操作が容易で、その実施に多額に費用を必要としない。この方法を、産業及び家庭の両条件下で使用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】それによって本方法を実施する装置について概略的に示す。
【図２】断面А−Аを示す。
【図３】断面Ｂ−Ｂを示す。
【図４】センサ出力信号〜処理装置について示す。
【符号の説明】
【００３５】
１            台板
２            可撓性支持体
３、９        球状支持体
４            平衡体
５、６        支持体
７            シャフト
８            ローター
９            球状支持体
１０          可変偏心器
１１          駆動軸
１３、１４    センサ
１７          基準信号センサ
１８          表示ランプ
１９          制御部
２０          ＡＤコンバータ
２１          記憶部
２２          乗算部
２３          減算部
２４          振幅及び位相測定部
２５          不均衡角度座標及び値表示器
【図１】
2008516226.tif 000003
【図２】
2008516226.tif 000004
【図３】
2008516226.tif 000005
【図４】
2008516226.tif 000006
【国際調査報告】
2008516226.tif 000007
2008516226.tif 000008