(57)【要約】【課題】被測定物のセッティングの精度をそれ程必要とせず、装置を小型化でき、各種のアンバランスの要因をつかみ易く、しかも非常に小さいアンバランスを検出したり、調整したりすること。【解決手段】このバランス測定機は、回転体１を３次元の動きが許容される状態にセットする設置手段２と、回転体１の駆動時の水平振動、垂直振動および水平振動と垂直振動の両者に対して直交する方向となる奥行振動の３つの振動のそれぞれの加速度を計測する加速度センサ３，４，５と、加速度センサ３，４，５から得られた出力情報に基づいて回転体１の不釣り合い量とその位相角度に関する情報を算出する算出手段６と、を有している。また、バランス調整機は、このようなバランス測定機と同様な構成に加えて、バランスを取るための重量を回転体１に加える加重手段を設けている。【選択図】        図１
2004177326.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転体のバランスを測定するバランス測定機において、
上記回転体を３次元の動きが許容される状態にセットする設置手段と、
上記回転体の駆動時の水平振動、垂直振動および上記水平振動と上記垂直振動の両者に対して直交する方向となる奥行振動の３つの振動のそれぞれの加速度を計測する加速度センサと、
上記加速度センサから得られた出力情報に基づいて上記回転体の不釣り合い量とその位相角度に関する情報を算出する算出手段と、
を有することを特徴とするバランス測定機。
【請求項２】
回転体のバランスを測定するバランス測定機において、
上記回転体を３次元の動きが許容される状態にセットする設置手段と、
上記回転体の駆動時に発生するすりこぎ運動と平行移動と単振動のうち少なくともすりこぎ運動と平行移動とを計測する加速度センサと、
上記加速度センサから得られた出力情報に基づいて上記回転体の不釣り合い量とその位相角度に関する情報を算出する算出手段と、
を有することを特徴とするバランス測定機。
【請求項３】
回転体のバランスを測定するバランス測定機において、
上記回転体を３次元の動きが許容される状態にセットする設置手段と、
上記回転体を載置する基板を含めた重心位置と上記回転体の回転中心軸とを結ぶ重心横断線および上記回転中心軸の両者に直交し、上記両者の交点を通る第３の直線上の両側に配置される加速度センサであって、共に少なくとも上記回転中心軸方向の振動を検出することとなる一対の加速度センサと、
上記重心横断線上の少なくとも一方側に配置され少なくとも上記重心横断線方向の振動を検出する加速度センサと、
上記各加速度センサから得られた出力情報に基づいて上記回転体の不釣り合い量とその位相角度に関する情報を算出する算出手段と、
を有することを特徴とするバランス測定機。
【請求項４】
前記回転体は、第１の回転部分とこの第１の回転部分によって回転力を得て回転する第２の回転部分とを有するものであることを特徴とする請求項１、２または３記載のバランス測定機。
【請求項５】
前記回転体を、回転部分としてモータ部分とポリゴンミラー部分の２つの回転部分を有するポリゴンモータとしたことを特徴とする請求項４記載のバランス測定機。
【請求項６】
前記一対の加速度センサによって、単なる上下運動による振れをキャンセルすると共に前記ポリゴンモータのすりこぎ運動を検出することを特徴とする請求項５記載のバランス測定機。
【請求項７】
前記加速度センサは、前記不釣り合い量と前記位相角度の計算に必要となる必要最小限の数の検出値を超えた検出値を入手できるように構成され、前記算出手段は、前記加速度センサから得られる出力情報を重畳的に入手することで冗長度を増し、得られた出力情報の正しさの確率を計算することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のバランス測定機。
【請求項８】
前記正しさの確率が一定以下の場合には、自動的に再測定することを特徴とする請求項７記載のバランス測定機。
【請求項９】
バランスを取るための重量を回転体に加える加重手段と、
上記回転体を３次元の動きが許容される状態にセットする設置手段と、
上記回転体の駆動時の水平振動、垂直振動および上記水平振動と上記垂直振動の両者に対して直交する方向となる奥行振動の３つの振動のそれぞれの加速度を計測する加速度センサと、
上記加速度センサから得られた出力情報に基づいて上記回転体の不釣り合い量とその位相角度に関する情報を算出する算出手段とを備え、
上記算出手段によって得られた上記不釣り合い量と上記位相角度に基づいて、上記加重手段が上記回転体に対し、バランスを取るために必要となる上記重量を付加することを特徴とするバランス調整機。
【請求項１０】
バランスを取るための重量を回転体に加える加重手段と、
上記回転体を３次元の動きが許容される状態にセットする設置手段と、
上記回転体の駆動時に発生するすりこぎ運動と平行移動と単振動のうち少なくともすりこぎ運動と平行移動とを計測する加速度センサと、
上記加速度センサから得られた出力情報に基づいて上記回転体の不釣り合い量とその位相角度に関する情報を算出する算出手段とを備え、
上記算出手段によって得られた上記不釣り合い量と上記位相角度に基づいて、上記加重手段が上記回転体に対し、バランスを取るために必要となる上記重量を付加することを特徴とするバランス調整機。
【請求項１１】
バランスを取るための重量を回転体に加える加重手段と、
上記回転体を３次元の動きが許容される状態にセットする設置手段と、
上記回転体を載置する基板を含めた重心位置と上記回転体の回転中心軸とを結ぶ重心横断線および上記回転中心軸の両者に直交し、上記両者の交点を通る第３の直線上の両側に配置される加速度センサであって、共に少なくとも上記回転中心軸方向の振動を検出することとなる一対の加速度センサと、
上記重心横断線上の少なくとも一方側に配置され少なくとも上記重心横断線方向の振動を検出する加速度センサと、
上記各加速度センサから得られた出力情報に基づいて上記回転体の不釣り合い量とその位相角度に関する情報を算出する算出手段とを備え、
上記算出手段によって得られた上記不釣り合い量と上記位相角度に基づいて、上記加重手段が上記回転体に対し、バランスを取るために必要となる上記重量を付加することを特徴とするバランス調整機。
【請求項１２】
前記回転体を、モータ部分とポリゴンミラー部分とを有するポリゴンモータとし、前記加重手段は、必要となる前記重量を上記モータ部分中のロータ部分および上記ポリゴンミラー部分中のポリゴンミラー上方に付加することを特徴とする請求項９、１０または１１記載のバランス調整機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ポリゴンモータ等の回転体のバランスを測定したり、バランスを調整するバランス測定機およびバランス調整機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高速回転するポリゴンミラーの回転バランスを測定し、調整するものとして特許文献１（特開平９−１２６９３６号公報）の技術が知られている。
【０００３】
この特許文献１記載のバランス測定機は、図９に示すようにポリゴンミラー等の被測定体Ｐとモータとを有する駆動基板部１０１と、被測定体Ｐの回転の中心線に直角方向の振動を検出するための被検出部分１１１，１１２を上下に離して有する振動検出板部１０２と、振動検出板部１０２の振動方向に直角の方向に左右の機体固定部１０７，１０８と振動検出板部１０２とを上方で連結している板バネ１０３，１０４と、同様に左右の機体固定部１０７，１０８と振動検出板部１０２とを下部で連結している板バネ１０５，１０６と、振動検出板部１０２の被検出部分１１１，１１２の加速度あるいは振れ量等の振れ情報を出力する加速度ピックアップ等の振動センサ１０９，１１０とを有している。
【０００４】
この特許文献１記載の技術では、振動センサ１０９，１１０によって、板バネ１０３，１０４，１０５，１０６と垂直な方向の振動が捉えられ、被測定体Ｐのバランスを正確に測定できる。
【０００５】
【特許文献１】
特開平９−１２６９３６号公報（図１）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１記載のバランス測定機は、モータ等を取り付けている駆動基板部１０１と、振動検出板部１０２とが剛体として一体になっている。そして、板バネ１０３，１０４，１０５，１０６に対して垂直な方向だけの振動を捉えるものとなっている。このように、公知技術のバランス測定機は、自由度を殺して測定しているため、わずかな誤差が大きくなって現れ易く、被測定体Ｐ等のセッティング精度をきわめて高くする必要がある。また、自由度を殺すためには、板バネ１０３，１０４，１０５，１０６や機体固定部１０７，１０８等が必要となり、装置が大型化してしまう。
【０００７】
また、モータ等の回転体においては、アンバランスとなる要因は種々存在している。しかしながら公知技術では、板バネ１０３，１０４，１０５，１０６に対して垂直な方向の振動のみに集約して、アンバランスな結果としての振動を捉えているため、アンバランスの真の要因をつかみきれない。
【０００８】
しかも、最近では、ポリゴンモータとしては、高速な回転数を有するものが必要とされてきており、非常に小さいアンバランス、たとえば１ｍｇ．ｃｍ程度のアンバランスを測定する必要が出てきている。しかし、公知技術では、縦振動は殺されてしまうため、１ｍｇ．ｃｍ程度の縦振動は検知できない。また、公知技術では、ＮＲＲＯ（Ｎｏｎ  Ｒｅｐｅａｔａｂｌｅ  Ｒｕｎ  Ｏｕｔ）等のような非周期性の回転振れは、自由度を殺しているため検知しにくい。
【０００９】
本発明は、上述の問題点を解決するためになされたものであり、被測定物のセッティングの精度をそれ程必要とせず、装置を小型化でき、各種のアンバランスの要因をつかみ易く、しかも非常に小さいアンバランスも検出可能となるバランス測定機を提供することを目的とする。また、他の発明は、被測定物のセッティングの精度をそれ程必要とせず、装置を小型化でき、各種のアンバランスの要因をつかみ易く、しかも非常に小さいアンバランスも調整できるバランス調整機を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するため、本発明のバランス測定機は、回転体のバランスを測定するバランス測定機において、回転体を３次元の動きが許容される状態にセットする設置手段と、回転体の駆動時の水平振動、垂直振動および水平振動と垂直振動の両者に対して直交する方向となる奥行振動の３つの振動のそれぞれの加速度を計測する加速度センサと、加速度センサから得られた出力情報に基づいて回転体の不釣り合い量とその位相角度に関する情報を算出する算出手段とを有している。
【００１１】
本発明のバランス測定機では、回転体の３次元の動きを許容するようにセットできるため、回転体のセッティングの精度をそれ程必要とせず、装置を小型化でき、各種のアンバランスの要因をつかみ易くなる。しかもアンバランスさがその動きにすぐに反映されるので、非常に小さいアンバランスも検出可能となる回転体用のバランス測定機を得ることができる。
【００１２】
さらに、他の発明のバランス測定機は、回転体のバランスを測定するバランス測定機において、回転体を３次元の動きが許容される状態にセットする設置手段と、回転体の駆動時に発生するすりこぎ運動と平行移動と単振動のうち少なくともすりこぎ運動と平行移動とを計測する加速度センサと、加速度センサから得られた出力情報に基づいて回転体の不釣り合い量とその位相角度に関する情報を算出する算出手段とを有している。
【００１３】
このバランス測定機は、３次元の動きを許容してバランスを測定するので、回転体のセッティングの精度をそれ程必要とせず、装置を小型化でき、各種のアンバランスの要因をつかみ易く、しかも非常に小さいアンバランスも検出できるものとなる。また、回転体のアンバランスによる回転振れをすりこぎ運動と平行移動として捉えているので、それらの動きを得ることができる位置に加速度センサを配置すれば、回転体のバランスを正確に測定できることとなる。
【００１４】
また、他の発明のバランス測定機は、回転体のバランスを測定するバランス測定機において、回転体を３次元の動きが許容される状態にセットする設置手段と、回転体を載置する基板を含めた重心位置と回転体の回転中心軸とを結ぶ重心横断線および回転中心軸の両者に直交し、両者の交点を通る第３の直線上の両側に配置される加速度センサであって、共に少なくとも回転中心軸方向の振動を検出することとなる一対の加速度センサと、重心横断線上の少なくとも一方側に配置され少なくとも重心横断線方向の振動を検出する加速度センサと、各加速度センサから得られた出力情報に基づいて回転体の不釣り合い量とその位相角度に関する情報を算出する算出手段とを有している。
【００１５】
この発明では、加速度センサを適切な位置に配設することで、得られる情報を所定のものに絞り込むことができる。このため、算出手段による演算が簡易化される。また、少なくとも３つの加速度センサを回転体を中心として直交する位置に配設することによって、所定の方向の振動を検出しているので、回転体のセッティングの精度をそれ程必要とせず、装置を小型化でき、各種のアンバランスの要因をつかみ易く、しかも非常に小さいアンバランスも検出可能となる。
【００１６】
さらに、他の発明のバランス測定機は、上述の各発明のバランス測定機に加え、回転体は、第１の回転部分とこの第１の回転部分によって回転力を得て回転する第２の回転部分とを有するものとしている。
【００１７】
このような構成の回転体としては、ポリゴンミラーを駆動するポリゴンモータ、ハードディスクを駆動するハードディスク用モータ、ビデオ用のドラムを駆動するドラムモータ、スピンドル軸を駆動するスピンドルモータ、ファンを駆動するファンモータ等があり、本発明を広い範囲に適用することが可能となる。なお、２つの回転部分を有しない回転体としては、単なるモータ（ロータ部分が回転部分となる）やターボ式エンジン等が存在する。
【００１８】
さらに、他の発明は、回転体を、回転部分としてモータ部分とポリゴンミラー部分の２つの回転部分を有するポリゴンモータとしている。
【００１９】
ポリゴンモータは、毎分数万回転という高速性が要求されており、わずかなアンバランスも性能に大きな影響を及ぼすが、このバランス測定機では、わずかなアンバランスも見逃すことがない。このため、ポリゴンモータを回転体とすると、高性能なポリゴンモータであっても従来にない高精度のバランス測定が可能となり、ポリゴンモータの高性能化に大きく寄与できるバランス測定機とすることができる。
【００２０】
さらに、他の発明は、上述の発明のバランス測定機に加え、一対の加速度センサによって、単なる上下運度による振れをキャンセルすると共にポリゴンモータのすりこぎ運動を検出している。
【００２１】
このように構成すると、２つの加速度センサから得られる値をプラスまたはマイナスすることで、単なる上下運動をキャンセルできると同時にいわゆるすりこぎ運動による振動が得られることとなる。このため、簡易な構成によって精度の良いバランス測定が可能となる。
【００２２】
また、他の発明は、上述の各発明のバランス測定機に加え、加速度センサは、不釣り合い量と位相角度の計算に必要となる必要最小限の数の検出値を超えた検出値を入手できるように構成され、算出手段は、加速度センサから得られる出力情報を重畳的に入手することで、冗長度を増し、得られた出力情報の正しさの確率を計算している。
【００２３】
この構成とすると、得られた値の確からしさを把握できることとなる。このため、誤差を含んだ値をそのまま正しい値として使用してしまう危険性を防止することができる。
【００２４】
また、正しさの確率が一定以下の場合には、自動的に再測定するようにするのが好ましい。
【００２５】
この構成を採用すると、一定の確率以上の値でないと正しい値として捉えることがないので、誤差を多く含んだ値を正しい値として選択してしまう危険性を防止することができる。また、得られた値の正しさの確率が一定以下であると自動的に再測定するので、再測定する際に必要となる種々の設定等のわずらわしさが無くなる。
【００２６】
また、本発明のバランス調整機は、バランスを取るための重量を回転体に加える加重手段と、回転体を３次元の動きが許容される状態にセットする設置手段と、回転体の駆動時の水平振動、垂直振動および水平振動と垂直振動の両者に対して直交する方向となる奥行振動の３つの振動のそれぞれの加速度を計測する加速度センサと、加速度センサから得られた出力情報に基づいて回転体の不釣り合い量とその位相角度に関する情報を算出する算出手段とを備え、算出手段によって得られた不釣り合い量と位相角度に基づいて、加重手段が回転体に対し、バランスを取るために必要となる重量を付加している。
【００２７】
本発明のバランス調整機では、回転体の３次元の動きを許容するようにセットできるため回転体のセッティングの精度をそれ程必要とせず、装置を小型化でき、各種のアンバランスの要因をつかみ易くなる。しかもアンバランスさがその動きにすぐに反映されるので、非常に小さいアンバランスも調整できるバランス調整機を得ることができる。
【００２８】
さらに、他の発明のバランス調整機は、バランスを取るための重量を回転体に加える加重手段と、回転体を３次元の動きが許容される状態にセットする設置手段と、回転体の駆動時に発生するすりこぎ運動と平行移動と単振動のうち少なくともすりこぎ運動と平行移動とを計測する加速度センサと、加速度センサから得られた出力情報に基づいて回転体の不釣り合い量とその位相角度に関する情報を算出する算出手段とを備え、算出手段によって得られた不釣り合い量と位相角度に基づいて、加重手段が回転体に対し、バランスを取るために必要となる重量を付加している。
【００２９】
このバランス調整機は、回転体のアンバランスによる回転振れをすりこぎ運動と平行移動として捉えているので、それらの動きを得ることができる位置に加速度センサを配置すれば、回転体のバランスを測定でき、その測定量に基づいてバランス調整を行うことができることとなる。このため、回転体のセッティングの精度をそれ程必要とせず、装置を小型化でき、各種のアンバランスの要因をつかみ易く、しかも非常に小さいアンバランスも調整できる回転体用のバランス調整機を得ることができる。
【００３０】
また、他の発明のバランス調整機は、バランスを取るための重量を回転体に加える加重手段と、回転体を３次元の動きが許容される状態にセットする設置手段と、回転体を載置する基板を含めた重心位置と回転体の回転中心軸とを結ぶ重心横断線および回転中心軸の両者に直交し、両者の交点を通る第３の直線上の両側に配置される加速度センサであって、共に少なくとも回転中心軸方向の振動を検出することとなる一対の加速度センサと、重心横断線上の少なくとも一方側に配置され少なくとも重心横断線方向の振動を検出する加速度センサと、各加速度センサから得られた出力情報に基づいて回転体の不釣り合い量とその位相角度に関する情報を算出する算出手段とを備え、算出手段によって得られた不釣り合い量と位相角度に基づいて、加重手段が回転体に対し、バランスを取るために必要となる重量を付加している。
【００３１】
この発明のバランス調整機では、加速度センサを適切な位置に配設することで、得られる情報を所定のものに絞り込むことができる。このため、バランス調整機中に配置される算出手段による演算が簡易化される。また、少なくとも３つの加速度センサを回転体を中心として直交する３位置に配設することによって、所定の方向の振動を検出しているので、回転体のセッティングの精度をそれ程必要とせず、装置を小型化でき、各種のアンバランスの要因をつかみ易く、しかも非常に小さいアンバランスも検出可能となり、その検出に基づいて微妙なバランス調整を行うことができる。
【００３２】
また、他の発明は、上述の各発明のバランス調整機に加え、回転体を、モータ部分とポリゴンミラー部分とを有するポリゴンモータとし、加重手段は、必要となる重量をモータ部分中のロータ部分およびポリゴンミラー部分中のポリゴンミラー上方に付加している。
【００３３】
ポリゴンモータは、毎分数万回転という高速性が要求されており、わずかなアンバランスも性能に大きな影響を及ぼすが、このバランス調整機では、わずかなアンバランスも見逃すことがない。このため、ポリゴンモータを回転体とすると、高性能なポリゴンモータであっても従来にない高精度のバランス調整が可能となり、ポリゴンモータの高性能化に大きく寄与できるバランス調整機とすることができる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のバランス測定機およびバランス調整機の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００３５】
図１は、本発明のバランス測定機１０の構成を示す図で上方から見た平面図である。図２および図３は、加速度センサの取り付け位置を示す図である。このバランス測定機１０は、被測定物となる回転体であるポリゴンモータ１を３次元の動きが許容される状態でセットする設置手段２と、ポリゴンモータ１の駆動時の水平振動、垂直振動およびその両振動に対して直交する方向の振動となる奥行振動のそれぞれの加速度を計測する３つの加速度センサ３，４，５と、加速度センサ３，４，５から得られた出力情報に基づいてポリゴンモータ１のモータ部１１とポリゴンミラー部１２のそれぞれの不釣り合い量とその位相角度に関する情報を算出する算出手段６とを有する。
【００３６】
このバランス測定機１０は、さらに設置手段２をバネ等の弾性体によって支持する固定台７と、算出手段６によって得られた結果を表示する表示手段となるモニタ８と、ポリゴンモータ１のポリゴンミラー部１２の位置基準を測定するインデックスセンサ９とを有している。
【００３７】
ポリゴンモータ１は、図２や図３に示すように、モータ部１１とポリゴンミラー部１２とを有し、基板１３に載置されると共に基板１３と一体化されている。モータ部１１には、第１の回転部分となるロータが配置され、ポリゴンミラー部１２にはモータ部１１のロータによって回転力を得て回転する第２の回転部分となるポリゴンミラー１４とミラー載置部１５とが設けられている。
【００３８】
設置手段２は、基板１３と一体となったポリゴンモータ１をチャッキングするチャッキング部２１と、そのチャッキング部２１と一体化され、そのチャッキング部２１と共に振動可能な共動体部２２とから構成されている。チャッキング部２１は、ポリゴンモータ１の種類毎に用意され、取り換え可能とされている。
【００３９】
共動体部２２の４隅の下方には、同一形状のコイルバネ（図示省略）からなる弾性体がそれぞれ１つずつ配置され、そのコイルバネの働きによって、固定台７に対して設置手段２が３次元で揺動（振動）可能とされている。固定台７は、図４（Ａ）に示すような支え治具１０に支持される。
【００４０】
支え治具１０は、図４（Ｂ）に示すような金属製の平板を点線部分で折り、各側面の接触部１０ａを溶接することで箱形としている。この箱形の支え治具１０の開口側を下側にして伏せた形とし、その上面１０ｂに固定台７を固定するためのねじ穴１０ｃを四隅の近傍に設けている。接触部１０ａを溶接することで支え治具１０の一点鎖線で示す仮想線（ねじ穴１０ｃを結ぶ線）に沿って折れ曲がることとなる振動を阻止することが可能となる。
【００４１】
加速度センサ３，４，５は、この実施の形態ではそれぞれが２方向の振動を検出可能な構成で、設置手段２、具体的には共動体部２２に固定されている。加速度センサ３，４は、ポリゴンモータ１をはさんで線対称の位置に配置されている。すなわち、ポリゴンモータ１の回転中心軸Ｌ１と、ポリゴンモータ１および基板１３を一体化したものの重心位置Ｍと回転中心軸Ｌ１とを水平線で結ぶ重心横断線Ｌ２の両者に対し直交し、両者Ｌ１，Ｌ２の交点を通る第３の直線Ｌ３上の両側であって、Ｌ１，Ｌ２の交点から等距離の位置に加速度センサ３，４が配置される。加速度センサ５は、重心横断線Ｌ２上であって重心Ｍをはさんで回転中心軸Ｌ１とは反対側に配置される。
【００４２】
図５は、加速度センサ３，４，５が検知する動きを説明するための図である。すりこぎ運動は、回転中心軸Ｌ１、重心横断線Ｌ２、第３の直線Ｌ３の３つの直線の交点を中心として上下方向にそれぞれ円錐状に軌跡を描く動きである。このすりこぎ運動は、横方向から見れば、太い一点鎖線で示すすりこぎ運動（水平方向のすりこぎ運動）として表れる。平行移動は、その交点が水平面状に円を描く動きである。単純上下運動は、基板１３を含めたポリゴンモータ１が全体として上下の運動を行うものである。
【００４３】
図６は、各加速度センサ３，４，５が検知する振動方向を示すものである。加速度センサ３は、重心横断線Ｌ２と平行となる方向の振動であって加速度センサ５に向かう振動を検知するセンサ３ａと、回転中心軸Ｌ１と平行となる方向であって下方向の振動を検知するセンサ３ｂとを有している。センサ３ａが検出する値Ｖ３ａは、次の数式１で表されるすりこぎ運動と平行移動とが合わさったものとなる。ここで、ｇ２Ｕは、アッパー側、すなわちポリゴンミラー部１２の振動係数で、ｇ２ｌは、ロウワー側、すなわちモータ部１１の振動係数である。また、Ｗｕは、ポリゴンミラー部１２のアンバランス量（ｍｇ．ｃｍ）を示し、Ｗｌは、モータ部１１のアンバランス量を示す。また、センサ３ａの検出値をＢＨとし、センサ３ｂの検出値をＢＹとする。
【００４４】
【数式１】
2004177326.tif 000003
【００４５】
センサ３ｂは、数式２で表されるすりこぎ運動と単純上下運動の垂直成分とが合わさった運動を検知する。検知される値をＶ３ｂとする。ここで、ｇ４Ｕは、ポリゴンミラー部１２の振動係数で、ｇ４ｌは、モータ部１１の振動係数である。その他の記号は、数式１の場合と同様である。
【００４６】
【数式２】
2004177326.tif 000004
【００４７】
加速度センサ４は、加速度センサ３と同様な振動を検知する。すなわち、センサ４ａは、重心横断線Ｌ２と平行となる方向の振動であって加速度センサ５に向かう振動を検知し、センサ４ｂは、回転中心軸Ｌ１と平行となる方向であって下方向の振動を検知する。ここでセンサ４ａの検出値をＤＨとし、センサ４ｂの検出値をＤＹとする。
【００４８】
センサ４ａは、次の数式３で表されるすりこぎ運動と平行移動とが混同された動きを検知する。このセンサ４ａで検出される値Ｖ４ａは、センサ３ａと１８０度対称となる値であり、冗長度を増すために利用される。各記号は、数式１と同じ意味を有している。
【００４９】
【数式３】
2004177326.tif 000005
【００５０】
センサ４ｂは、センサ３ｂと同様に、数式４で表されるすりこぎ運動と単なる上下運動を検知する。このセンサ４ｂで検出される値Ｖ４ｂは、センサ３ｂの検出値Ｖ３ｂと１８０度対称となる値であり、やはり冗長度を増すために利用される。各記号は、数式２と同じ意味を有している。
【００５１】
【数式４】
2004177326.tif 000006
【００５２】
加速度センサ５は、重心横断線Ｌ２上の振動を検知するセンサ５ａと、第３の直線Ｌ３と平行となる方向の振動を検知するセンサ５ｂとを有している。センサ５ａは、数式５で示される平行移動を検知し、センサ５ｂは数式６で示されるすりこぎ運動と平行移動とが混合された動きを検知する。ここでｇ３Ｕ、ｇ１Ｕは、それぞれポリゴンミラー部１２の振動係数であり、ｇ３ｌ，ｇ１ｌは、それぞれモータ部１１の振動係数である。その他の記号は、数式１〜４と同一意味を有している。また、センサ５ａの検出値をＣＨとし、センサ５ｂの検出値をＡＨとする。
【００５３】
【数式５】
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【００５４】
【数式６】
2004177326.tif 000008
【００５５】
このバランス測定機１０によって求める値は、モータ部１１の不釣り合い量（アンバランス量）と位相角度およびポリゴンミラー部１２の不釣り合い量（アンバランス量）と位相角度の計４つの値である。この４つの値は、単純上下運動を除いたすりこぎ運動の位相と振幅と、平行移動による位相と振幅を求めることで得られる。単純上下運動を取り除いたすりこぎ運動は、センサ３ｂの値からセンサ４ｂの値を差し引き、２で割ることで得られる。上述した検出値で示せば、すりこぎ運動は「（ＢＹ−ＤＹ）÷２」で得られ、平行移動はＣＨで得られる。なお、図６に示される各矢印の方向は、＋（プラス）の値として検知する方向であり、矢印とは１８０度逆方向となる方向については−（マイナス）の値として検出する。しかし、この方向については、図６で示す矢印とは１８０度逆の方向に矢印を設けても良い。この点は、他の図においても同様である。
【００５６】
具体的な数値は、次の数式７と数式８を解くことで得られる。なお、ｉは、センサを示すインデックスで、Ｆｉは、各センサで測定した波形を示し、ψｉは、各センサで測定した上記波形の位相を示す。
【００５７】
【数式７】
2004177326.tif 000009
【００５８】
【数式８】
2004177326.tif 000010
【００５９】
なお、本来は、すりこぎ運動と平行移動のみを得られれば良いので２つのセンサのみで良いが、この実施の形態では、単なる上下運動をうち消し、すりこぎ運動のみを求めるためと、冗長度を増し、得られた値の確からしさを求めるために、計６つのセンサ３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂ，５ａ，５ｂを配置している。
【００６０】
算出手段６は、信号処理部６１と、計算部６２とから構成されている。信号処理部６１は、データ処理を高速で行うＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）からなるハードウェア部６１ａと、ポリゴンモータ１の駆動に同期して加速度センサ３，４，５の出力をサンプリングし、波形処理をするファームウェア部６１ｂとで形成されている。
【００６１】
計算部６２は、パーソナルコンピュータで構成され、不釣り合い量と位相角度（位置）を推定し、表示するための処理を行う。また、計算部６２は、得られた値の確からしさ（正しさの確率）も求める。なお、計算部６２をＤＳＰ部分に入れても良い。
【００６２】
固定台７は、容易には振動や移動が生じないように、重い金属板で構成されると共に支え治具１０に固定され、設置手段２のみが３次元の動きをするように構成されている。
【００６３】
モニタ８は、図７に示すような表示を行う。この表示は、算出手段６によって算出された、不釣り合い量と位相角度（位置）を表すものである。この図７の詳細については後述する。
【００６４】
インデックスセンサ９は、ポリゴンミラー１４に光を当て、ポリゴンミラー１４に付加されている位置基準マーク（図示省略）を読み取るものである。このため、インデックスセンサ９には、発光素子と受光素子が組み込まれている。インデックスセンサ９は、固定台７に取り付けられ固定されるが、その固定位置は調節可能とされている。
【００６５】
以上のように構成されたバランス測定機１０の動作について以下に述べる。
【００６６】
最初に、基板１３と一体となったポリゴンモータ１を設置手段２のチャッキング部２１によってチャッキングする。次に、ポリゴンモータ１を駆動させる。この駆動と同時に、またはこの駆動に前後してインデックスセンサ９と各加速度センサ３，４，５も稼働させる。各加速度センサ３，４，５からの出力は、ポリゴンモータ１の駆動と同期させてサンプリング出力される。すなわち、加速度センサ３，４，５の出力は、ポリゴンモータ１の１回転毎に一定回数にてサンプリングされ、出力される。
【００６７】
各加速度センサ３，４，５およびインデックスセンサ９から得られる出力は、ハードウェア部６１ａに入力し信号処理される。その後、ファームウェア部６１ｂで、その信号の波形が処理され計算部６２に入力される。計算部６２では、信号処理部６１で得られた信号から不釣り合い量と位相角度（位置）を求める（推定する）。
【００６８】
計算部６２は、得られた値をモニタ８に表示する。たとえば図７に示す例では、測定対象を特定する測定番号表示６５と、測定対象のモデル名を表示するモデル名表示６６と、測定モードがどのモードとなっているかを示す測定モード表示６７とが最上部に表示される。このバランス測定機１０は、重量を付加するモード（＝Ａｄｄ）と重量を差し引くモード（Ｓｕｂｔｒａｃｔ）とを有しており、図７に示す例は、重量を差し引くことでアンバランスを調整するモード（Ｓｕｂｓｔｒａｃｔ）となっている。
【００６９】
また、図７に示す例では、測定対象がバランス調整可能か否かを表示する判断部６８と、付加したり差し引く重量の最大限を表示する最大値表示部６９と、ポリゴンモータ１の回転数と回転方向を表す回転表示部７０とが次の段に表示されている。
【００７０】
表示の中央左には、ポリゴンモータ１を駆動した際のアッパーすなわち上部に配置されるポリゴンミラー１４のバランス状態の測定結果を示す上部バランス測定結果表示部７１が配置され、差し引くべき重量を表示する重量表示部７２と、位相角度（位置）を表示する位置表示部７３と、アンバランス量を表示するアンバランス量表示部７４と、調整位置を表示する調整位置表示部７５と、一定の量を付加したり差し引く場合のアンバランス量と位置を表示する位置表示部７６とが示される。
【００７１】
表示の中央右には、ロウアー、すなわち下部に配置されるモータ部１１のロータのバランス状態の表示結果を示す下部バランス測定結果表示部８１が配置され、上部バランス測定結果表示部７１と同様な項目が表示される。また、表示の中央真中には、ポリゴンモータ１の非駆動状態におけるバランスを示す静的バランス測定結果表示部８２が配置され、アンバランス量を表示するアンバランス量表示部８３と、位相角度（位置）を示す位相角度表示部８４とが設けられている。
【００７２】
図７に示す表示例では、左端下方に、各値の正しさの確率、すなわち各値の確からしさ（信頼度）を示す信頼度表示部８５が設けられ、「Ａ」「Ｂ」「Ｃ」「Ｄ」「Ｅ」の５段階表示がなされるようになっている。また、右端下方には、重量としての紫外線硬化樹脂を付加する場合に、その紫外線硬化樹脂の供給時間を表示する供給時間表示部８６が設けられている。
【００７３】
このバランス測定機１０は、バランス調整機の一部として使用することができ、その際、重量を付加する加重手段として、紫外線硬化樹脂を供給するディスペンサを採用している。そして、バランス測定機１０によって得られた値に基づき、ディスペンサを駆動し、ロータ部分とポリゴンミラー１４の上方と紫外線硬化樹脂を付加している。重量として付加するものは、紫外線硬化樹脂以外の他の樹脂や接着剤等としても良い。
【００７４】
また、この実施の形態のバランス測定機１０は、得られた値が信頼度「Ａ」「Ｂ」「Ｃ」である場合は、それらの値を正しいものとし推定する。そして、バランス調整機中のディスペンサで紫外線硬化樹脂を測定により得られた量をその得られた位置に付加する。そして、再度バランス測定機１０によって測定する。測定値が信頼度「Ａ」であってかつ得られた値が最大値表示部６９の表示値以内であることが２度継続することで、測定と調整を終了させる。
【００７５】
また、バランス測定機１０で得られた値の信頼度が「Ｄ」［Ｅ」であるときは、その値は不正確と推定し、ディスペンサを稼働させず、再測定を行う。３度続けて、「Ｄ」または「Ｅ」の信頼度であると、測定を中止する。
【００７６】
なお、信頼度を「Ａ」「Ｂ」「Ｃ」「Ｄ」［Ｅ」の５段階とせず、３段階としたり、２段階としたり、他の段階数としても良い。また、測定と調整を終了させるのを、「Ａ」が２度ではなく３度としたり、１度表示されればＯＫとしたりしても良い。また、測定を中止する場合、信頼度が所定の値以下が２回続くと、中止したり、１回のみでも中止したりするようにしても良い。
【００７７】
この実施の形態では、すりこぎ運動と平行移動を検出し、モータ部１１とポリゴンミラー部１２のそれぞれの位相角度（回転角）と不釣り合い量（ウェイト）を算出しているので、ポリゴンモータ１の３次元的な動きをそのまま利用することができる。このため、ポリゴンモータ１の所定方向の動きを固定するという必要性が無くなり、簡易な構成とすることができる。
【００７８】
また、この実施の形態のバランス測定機１０は、３つの加速度センサ３，４，５によってすりこぎ運動と平行移動を計測していると共に、単純上下運動を打ち消すことで、すりこぎ運動のみを取り出している。このため、すりこぎ運動を正確かつ簡易に把握できると共に冗長度を増すことでより正確な値を簡単に得ることができる。
【００７９】
また、上述の実施の形態では、単純な上下運動、すなわち垂直振動を検出したいときは「（ＢＹ＋ＤＹ）÷２」の計算をすることで簡単に得られる。このため、従来では垂直方向の動きを検出するため別工程を必要としていたものが、この実施の形態では、得られた値を利用しての計算のみで、垂直方向の振動の値を得ることができる。
【００８０】
上述の実施の形態は、本発明の好適な実施の形態の例であるが、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々変形実施可能である。たとえば、測定対象をポリゴンモータ１ではなく、他の回転体としても良い。
【００８１】
具体的には第１の回転部分と、この第１の回転部分によって回転力を得て回転する第２の回転部分とを有する回転体としても良い。この種の回転体としては、ポリゴンモータ１の他に、ハードディスクを駆動するハードディスク用モータ、ビデオ用のドラムを駆動するドラムモータ、スピンドル軸を駆動するスピンドルモータ、ファンを駆動するファンモータ等があり、本発明を広い範囲に適用することが可能となる。また、測定対象として２つの回転部分を有しない単なるモータやターボ式エンジン等としても良い。
【００８２】
また、加速度センサ３，４，５を３つの直線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３上に配置するのではなく、これらの直線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３から離れた位置に配置しても良い。この場合、アンバランス量や位置の計算が複雑となるが、加速度センサを増加することでその不具合も解消することができる。また、加速度センサ３，４，５のように、３つの加速度センサとはせずに、図８のように２つとし、加速度センサ９１（インデックスセンサ９の位置に配置される）と、加速度センサ９２（センサ５の位置に配置される）とによって不釣り合い量（アンバランス量）と位相角度（位置）を得るようにしても良い。
【００８３】
図８に示す加速度センサ９１のセンサ９１ａは、先に示した数式６の動き（すりこぎ運動と平行移動の合計）を検出し、センサ９１ｂは、数式２で示されるすりこぎ運動と単純上下運動を検出する。加速度センサ９２のセンサ９２ａは、数式５で示される平行移動を検出し、センサ９２ｂはすりこぎ運動と単純上下運動を検出する。これらのセンサによって、すりこぎ運動と平行移動を検出し、その値から回転体の位相角度（回転角）と不釣り合い量（バランス量）を得ることができる。また、すべてのセンサを使用することで十分な冗長度を得ることができる。
【００８４】
また、図８の配置の場合、冗長度を増やすため、一点鎖線で示す加速度センサ９３を追加しても良い。センサ９３ａは、すりこぎ運動と平行移動を検出し、センサ９３ｂは、平行移動を検出することとなる。また、重心Ｍが回転中心軸Ｌ１からずれているために生ずる、重心Ｍを回転中心とする水平方向の振動である単振動が発生していても、センサを適切な位置に配置することで、その単振動の値をキャンセルすることができる。
【００８５】
【発明の効果】
本発明のバランス測定機は、被測定物となる回転体のセッティングの精度をそれ程必要とせず、装置を小型化でき、各種のアンバランスの要因をつかみ易く、しかも非常に小さいアンバランスも検出可能となる。また、本発明のバランス調整機は、被測定物となる回転体のセッティングの精度をそれ程必要とせず、装置を小型化でき、各種のアンバランスの要因をつかみ易く、しかも非常に小さいアンバランスも調整できるものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るバランス測定機の構成を示す図で、上方から見た平面図である。
【図２】図１のバランス測定機に取り付けられる加速度センサの取り付け位置を示す簡略化した斜視図である。
【図３】図１のバランス測定機に取り付けられる加速度センサの取り付け位置を示す図で、図２の矢示Ａ方向から見た要部側面図である。
【図４】図１のバランス測定機の固定台が取り付けられる支え治具を示す図で、（Ａ）はその斜視図で、（Ｂ）は支え治具の展開図（折り曲げる前の図）である。
【図５】図１のバランス測定機に取り付けられる加速度センサが検知する動きを説明するための図である。
【図６】図１のバランス測定機に取り付けられる加速度センサが検知する振動方向を示す図である。
【図７】図１に示すバランス測定機中のモニタに表示される表示例を示す図である。
【図８】図１に示すバランス測定機に取り付けられる加速度センサの他の配置例を示す図である。
【図９】従来のバランス測定機を示す図である。
【符号の説明】
１  ポリゴンモータ（回転体）
２  設置手段
３，４，５  加速度センサ
６  算出手段
７  固定台
８  モニタ
９  インデックスセンサ
１０  バランス測定機
１１  モータ部
１２  ポリゴンミラー部
【図１】
2004177326.tif 000011
【図２】
2004177326.tif 000012
【図３】
2004177326.tif 000013
【図４】
2004177326.tif 000014
【図５】
2004177326.tif 000015
【図６】
2004177326.tif 000016
【図７】
2004177326.tif 000017
【図８】
2004177326.tif 000018
【図９】
2004177326.tif 000019