(57)【要約】【課題】長さ方向に往復運動する軸と軸挿入部との僅かな接触等を判別でき、自動化が可能で、軸芯合わせ精度の高い軸心合わせシステムとその軸心合わせ方法を提供する。【解決手段】ばね４を介して軸２を支持する軸支持部材３を、原点設定手段であるシリンダ６１と軸支持部材移動手段であるＸステージ６２および不図示のＹステージとで固持し、軸２を平行位置からずらした後に解放して運動させ、その運動を位置検出センサ７で検出し、その出力を振動解析装置８で解析して、軸２と軸挿入部１１との接触の有無を判定し、軸２を位置決めする。アコースティックエミッション等を利用して接触の有無を判定することも可能である。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体の軸挿入部に挿入され且つ本体上で位置調節可能な軸支持部材にばねによって宙吊り状態に支持されて長さ方向に往復運動する軸を、本体上で軸支持部材を位置調節することによって、軸が軸挿入部に接触しない位置関係に位置決めする軸芯合わせシステムであって、
軸を平衡位置から長さ方向に変位させた後に解放する軸変位解放手段と、
この軸変位解放手段による軸の変位・解放後の運動または運動に伴う現象を検出する軸状態検出手段と、
その検出信号に基づいて、軸が軸挿入部と接触状態にあるか否かを判定する軸状態判定手段と、
軸状態判定手段からの信号に基づいて、前記軸支持部材を移動させる軸移動手段と、を備えている、ことを特徴とする軸芯合わせシステム。
【請求項２】
前記軸状態検出手段として、軸の長さ方向の位置を検出する位置検出センサを備え、
前記軸状態判定手段として、位置検出センサの出力信号から軸運動の振動数や振動減衰率等を求めて軸と軸挿入部との接触の有無を判定する振動解析装置を備えている、ことを特徴とする請求項１に記載の軸芯合わせシステム。
【請求項３】
前記軸として磁化された軸を備え、
前記軸状態検出手段として、軸挿入部の内壁面に配置されたコイルおよびコイルの誘導起電力を測定する起電力測定器を備え、
前記軸状態判定手段として、起電力測定器の出力信号から軸運動の振動数や振動減衰率等を求めて軸と軸挿入部との接触の有無を判定する振動解析装置を備えている、ことを特徴とする請求項１に記載の軸芯合わせシステム。
【請求項４】
前記軸状態検出手段として、アコースティックエミッション検出センサを備え、
前記軸状態判定手段として、アコースティックエミッション検出センサからの出力信号が軸と軸挿入部との摩擦音であるか否かを判別して軸と軸挿入部との接触の有無を判定する音波解析装置を備えている、ことを特徴とする請求項１に記載の軸芯合わせシステム。
【請求項５】
前記軸を前記軸挿入部の壁面に押し当てることによって前記軸移動手段の原点位置を決める原点設定手段を備えている、ことを特徴とする請求項１に記載の軸芯合わせシステム。
【請求項６】
前記軸移動手段として、直交する２つの方向へ移動させるＸステージおよびＹステージの一対のステージを備え、
前記原点設定手段として、ＸステージおよびＹステージのそれぞれから１３５°の位置に配備されて前記軸支持部材を両ステージ側へ押すシリンダを備えている、ことを特徴とする請求項５に記載の軸芯合わせシステム。
【請求項７】
前記軸支持部材が前記本体に固定される際に軸支持部材に印加される圧縮力と同等の圧縮力を軸支持部材に印加する加圧機構を備えている、ことを特徴とする請求項１に記載の軸芯合わせシステム。
【請求項８】
請求項１に記載の軸芯合わせシステムによる軸芯合わせ方法であって、
本体上に軸支持部材が置かれて本体の軸挿入部に軸が挿入された状態で、前記軸変位解放手段によって軸を運動させ、前記軸状態検出手段および前記軸状態判定手段によって軸と軸挿入部との接触の有無を判定する接触状態判定工程と、
軸状態判定手段が「両者の接触あり」と判定した場合には、前記軸移動手段によって軸支持部材を所定の距離だけ移動させる軸支持部材移動工程と、を有し、軸状態判定手段が「両者の接触なし」と判定するまで、軸支持部材移動工程および接触状態判定工程を繰り返す、ことを特徴とする軸芯合わせ方法。
【請求項９】
請求項５に記載の軸芯合わせシステムによる軸芯合わせ方法であって、
本体上に軸支持部材が置かれて本体の軸挿入部に軸が挿入された状態で、
最初の工程として、前記原点設定手段によって前記軸移動手段の原点を設定する原点設定工程を有し、
これに続いて、軸状態判定手段が「軸と軸挿入部との接触なし」と判定するまで、接触状態判定工程および軸支持部移動工程を繰り返す、ことを特徴とする軸芯合わせ方法。
【請求項１０】
請求項７に記載の軸芯合わせシステムによる軸芯合わせ方法であって、
軸支持部材を本体に固定する際に軸支持部材に印加する圧縮力と同等の圧縮力を前記加圧機構によって軸支持部材に印加した状態において、前記接触状態判定工程を実施する、ことを特徴とする請求項８または請求項９に記載の軸芯合わせ方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、軸とその挿入孔との嵌め合わせにおいて、非接触位置、または摺動抵抗の小さい位置に両者を位置決め（軸芯合わせ）するための技術の内の、軸が位置調節可能な軸支持部材にばねによって宙吊り状態に支持されて長さ方向に往復運動する軸（以下では「往復軸」といい、前後の関係から省略できる場合には単に「軸」と略称する）である場合の軸芯合わせ技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最初に、この発明が対象とする往復軸を有する構造物の軸近傍の構成から説明する。
図８は、往復軸（図８では軸）２を有する構造物の軸２近傍の構成を示し、（ａ）は分解斜視図、（ｂ）は断面図である。
往復軸２は、軸支持部材３にばね４によって宙吊りされた状態で支持されており、本体１の軸挿入部１１に挿入される。軸挿入部１１と軸２との嵌め合わせが良と判定されると、固定用ねじ５が、軸支持部材３の貫通孔３１に挿入されて、本体１に軸支持部材３をねじ止め固定する。
【０００３】
この状態において最も重要なことは、軸２が軸挿入部１１内をできる限り少ない摩擦抵抗で往復運動できることであり、そのためには、軸２と軸挿入部１１とが非接触状態にあることである。しかし、軸２は、往復運動中においてその向きを常に一定に保っているとは限らないので、外形から軸挿入孔１１との位置関係を特定することはできず、また、図８（ｂ）の状態にセットされ往復運動する場合には、挿入部分が接触しているか否かを外部から目視検査することは不可能である。
このため、従来技術においては、軸２の振動具合を目視して判断するとか、摩擦音を聞き分けるというような感覚的な検査で、軸挿入部１１と軸２との嵌め合わせの良否を判定している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、人間の感覚に頼るこのような検査では、僅かな接触状態等を判別することは困難であり、自動化もできない。
また、軸支持部材３が本体１に固定用ねじ５で固定される場合には、ねじの締め付けによって軸２が締め付け前の状態から変化することがある。図９はこのような軸状態の変化の一例を示したもので、（ａ）は、締め付け前の状態として、軸２が軸挿入部１１内の中央に垂直に位置決めされた状態を示した断面図であり，（ｂ）は、固定用ねじ５で軸支持部材３を本体１に締め付けた後の状態として、ねじ締めによって左側より右側が大きく圧縮されて圧縮差を生じ、軸２が傾いて軸の下部が左に片寄った状態を示した断面図である。このように固定用ねじ５の締め付けによって軸２の状態が変化する場合には、軸２と軸挿入部１１とが接触しない状態に軸心合わせされていても、固定用ねじ５の締め付けによって接触状態になることもある、という問題点を有している。
【０００５】
この発明の課題は、僅かな接触状態等を判別することができ、自動化が可能であり、且つ軸支持部の固定によるバラツキが少なくて軸芯合わせ精度の高い、往復軸の軸心合わせシステムおよびその軸心合わせ方法を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
往復軸が軸変位解放手段を離れると、この軸は軸挿入部との位置関係に応じて運動する。軸は、軸挿入部と強く接触しているとそのまま動かないし、接触が弱くなると動くことは動くが振動せず、接触が更に弱くなって初めて振動し始めるが、その振動数は低く減衰が激しい。殆ど摩擦力を持たない接触状態か非接触状態になって、軸は固有の振動数および減衰率で振動する。また、接触部分があると、その部分での摩擦によって、その材質と形状と表面状態等による特有の音（超音波を含む）を発する（アコースティックエミッション）。したがって、このような情報を把握すれば往復軸と軸挿入部との位置関係を把握できるので、このような情報を軸芯合わせに利用したのがこの発明の主たる部分である。
【０００７】
請求項１の発明は、本体の軸挿入部に挿入され且つ本体上で位置調節可能な軸支持部材にばねによって宙吊り状態に支持されて長さ方向に往復運動する軸を、本体上で軸支持部材を位置調節することによって、軸が軸挿入部に接触しない位置関係に位置決めする軸芯合わせシステムであって、軸を平衡位置から長さ方向に変位させた後に解放する軸変位解放手段と、この軸変位解放手段による軸の変位・解放後の運動または運動に伴う現象を検出する軸状態検出手段と、その検出信号に基づいて、軸が軸挿入部と接触状態にあるか否かを判定する軸状態判定手段と、軸状態判定手段からの信号に基づいて、前記軸支持部材を移動させる軸移動手段と、を備えている。
【０００８】
軸変位解放手段が軸を運動させて、その運動またはその運動に伴う現象が軸状態検出手段で検出され、検出された情報から軸状態検出手段が軸と軸挿入部との接触の有無を判定し、「両者の接触あり」と判定した場合には、軸移動手段が軸支持部材を移動させる。したがって、この一連の操作の繰り返しによって、「両者の接触なし」となる領域が存在する場合には、必ずその領域内に軸を位置決めすることができる。
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記軸状態検出手段として、軸の長さ方向の位置を検出する位置検出センサを備え、前記軸状態判定手段として、位置検出センサの出力信号から軸運動の振動数や振動減衰率等を求めて軸と軸挿入部との接触の有無を判定する振動解析装置を備えている。
【０００９】
位置検出センサおよび振動解析装置を備えているので、軸の運動が、その軸とそれを支持しているばねとで決まる固有の振動数および減衰特性での振動か否かを判定することが可能である。振動数は同じと判定されても、減衰が大きい場合には、僅かに接触しているか非常に接近している状態であるから、微調整することで更に良い状態を得ることができる可能性が高い。
請求項３の発明は、請求項１の発明において、前記軸として磁化された軸を備え、前記軸状態検出手段として、軸挿入部の内壁面に配置されたコイルおよびコイルの誘導起電力を測定する起電力測定器を備え、前記軸状態判定手段として、起電力測定器の出力信号から軸運動の振動数や振動減衰率等を求めて軸と軸挿入部との接触の有無を判定する振動解析装置を備えている。
【００１０】
磁化された軸の運動を検出するコイルおよび起電力測定器と振動解析装置とを備えているので、請求項３の発明と同様に、軸と軸挿入部との接触の有無を判定することができる。
請求項４の発明は、請求項１の発明において、前記軸状態検出手段として、アコースティックエミッション検出センサを備え、前記軸状態判定手段として、アコースティックエミッション検出センサからの出力信号が軸と軸挿入部との摩擦音であるか否かを判別して軸と軸挿入部との接触の有無を判定する音波解析装置を備えている。
【００１１】
アコースティックエミッション検出センサおよび音波解析装置を備えているので、軸の運動時に嵌め合わせ部分から発生する音を検出・解析して、軸と軸挿入部との接触の有無を判定することができる。
請求項５の発明は、請求項１の発明において、前記軸を前記軸挿入部の壁面に押し当てることによって前記軸移動手段の原点位置を決めるための原点設定手段を備えている。
原点位置は軸支持部材の移動基点となり、軸支持部材の位置を明確化できる。更に、この原点設定手段で決められる原点位置は軸と軸挿入部とが接触している位置であるから、軸芯合わせ作業時の軸移動手段の送り方向を片方向に限定することができる。
【００１２】
請求項６の発明は、請求項５の発明において、前記軸移動手段として、直交する２つの方向へ移動させるＸステージおよびＹステージの一対のステージを備え、前記原点設定手段として、ＸステージおよびＹステージのそれぞれから１３５°の位置に配備されて前記軸支持部材を両ステージ側へ押すシリンダを備えている。
原点設定手段としてのシリンダが、ＸステージおよびＹステージのそれぞれから１３５°の位置に配備されて軸支持部材を両ステージ側へ押すので、軸支持部材はほぼ均等に両ステージ側へ押され、両ステージのそれぞれの原点位置が確実に設定される。この原点位置を基準点にして、軸支持部材は、ＸステージおよびＹステージによってそれぞれＸ方向およびＹ方向に、独立に片方向送りで送られるので、軸が移動できる全領域のどの部分へも、軸を確実に移動させることができる。
【００１３】
請求項７の発明は、請求項１の発明において、前記軸支持部材が前記本体に固定される際に軸支持部材に印加される圧縮力と同等の圧縮力を軸支持部材に印加する加圧機構を備えている。
加圧機構を備えることによって、軸支持部材を本体に固定した状態と同様の圧縮状態を軸支持部材に発生させることができるので、軸支持部材を本体に固定したのと同じ状態で軸芯を合わせることができる。
請求項８の発明は、請求項１に記載の軸芯合わせシステムによる軸芯合わせ方法であって、本体上に軸支持部材が置かれて本体の軸挿入部に軸が挿入された状態で、前記軸変位解放手段によって軸を運動させ、前記軸状態検出手段および前記軸状態判定手段によって軸と軸挿入部との接触の有無を判定する接触状態判定工程と、軸状態判定手段が「両者の接触あり」と判定した場合には、前記軸移動手段によって軸支持部材を所定の距離だけ移動させる軸支持部材移動工程と、を有し、軸状態判定手段が「両者の接触なし」と判定するまで、軸支持部材移動工程および接触状態判定工程を繰り返す。
【００１４】
軸支持部材移動工程および接触状態判定工程を繰り返すことによって、「両者の接触なし」となる領域が存在する場合には、必ずその領域内に軸を位置決めすることができる。
請求項９の発明は、請求項５に記載の軸芯合わせシステムによる軸芯合わせ方法であって、本体上に軸支持部材が置かれて本体の軸挿入部に軸が挿入された状態で、最初の工程として、前記原点設定手段によって前記軸移動手段の原点を設定する原点設定工程を有し、これに続いて、軸状態判定手段が「軸と軸挿入部との接触なし」と判定するまで、軸支持部材移動工程および接触状態判定工程を繰り返す。
【００１５】
原点設定工程が最初にあるので、軸支持部材の位置が明確になり、且つ軸支持部材を片方向送りで移動させることができる。
請求項１０の発明は、請求項７に記載の軸芯合わせシステムによる軸芯合わせ方法であって、請求項８または請求項９の発明において、軸支持部材を本体に固定する際に軸支持部材に印加する圧縮力と同等の圧縮力を前記加圧機構によって軸支持部材に印加した状態において、前記接触状態判定工程を実施する。
軸支持部材を本体に固定するのと同様の圧縮状態を加圧機構によって軸支持部材に発生させた状態で接触状態判定工程を実施するので、軸支持部材を本体に固定したのと同じ状態で軸芯を合わせることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
この発明による軸芯合わせシステムおよびその軸芯合わせ方法の特徴は、往復軸とそれを挿入する軸挿入部との接触を、両者の接触に伴う軸の往復運動（振動）への影響やアコースティックエミッションによって検知し、接触を検知した場合には、軸を支持している軸支持部材を移動させて、軸の変位・解放と接触の検知とを繰り返し、両者が接触していない状態、すなわち軸芯合わせされた状態、を探し出すことである。
以下に、この発明の実施の形態について実施例を用いてより詳しく説明する。
【００１７】
〔第１の実施例〕
図１は、この発明による軸芯合わせシステムの第１の実施例の構成を示す概念図であり、図２には、原点設定手段であるシリンダ６１と、軸移動手段であるＸステージ６２およびＹステージ６３との配置が示されている。
図１に示した往復軸（図１では軸）２を有する構造物は、「従来の技術」の項で、図８を用いて説明した、往復軸を有する構造物と全く同じである。往復軸２は、軸支持部材３にばね４によって宙吊りされた状態で保持されており、本体１の軸挿入部１１に挿入されている。軸芯合わせされた状態で、軸支持部材３の不図示の貫通孔（図８では図示）に挿入された不図示の固定用ねじ（図８では図示）によって、軸支持部材３が本体１にねじ止め固定される。
【００１８】
なお、本体１の上部には、軸支持部材３をガイドするための凹みが形成されている。
この実施例は、軸２を長さ方向に変位させる不図示の手段と、位置検出センサ７と、振動解析装置８と、Ｘステージ６２およびＹステージ６３（図１には不図示）と、シリンダ６１と、で構成されている。
軸２を長さ方向に変位させる不図示の手段は、軸２を有する構造物が内蔵している手段、例えば電磁力によって軸２を上下に往復運動させるための手段、であって、これを直流励磁で使用する。この直流励磁を切ることによって、軸２は変位していた位置から平衡位置に戻ろうとして往復運動をすることになる。すなわち、この手段は軸変位解放手段となる。検出センサ７は、軸状態検出手段として軸２の上方に設置され、軸２の長さ方向の位置を検出する。振動解析装置８は、位置検出センサ７の出力信号を受けて軸運動の振動数や振動減衰率等を求め、軸２と軸挿入部１１との接触の有無を判定する軸状態判定手段である。Ｘステージ６２およびＹステージ６３は、振動解析装置８からの信号を受けて軸支持部材３を移動させて軸２の位置を調節する軸移動手段である。シリンダ６１は、軸支持部材３をＸステージ６２およびＹステージの中間位置側へ移動させて、軸２を軸挿入部１１の壁面に押し当て、Ｘステージ６２およびＹステージ６３の原点位置を決める原点設定手段である。
【００１９】
図２に示すように、Ｘステージ６２およびＹステージ６３は、共に軸挿入部１１の中央に向かって互いに直交するように配置され、それぞれモータで駆動される。シリンダ６１は、Ｘステージ６２およびＹステージ６３の両方から１３５°の位置に、その軸が軸挿入部１１の直径方向に移動するような向きで配置されている。
次に、このシステムによる軸芯合わせ方法の実施例について説明する。
図２は、原点設定手段であるシリンダ６１と、軸移動手段であるＸステージ６２およびＹステージ６３との操作を説明するための図で，（ａ）は軸支持部材３を片寄せた状態を示す平面図、（ｂ）はＸステージ６２およびＹステージ６３の原点を設定した状態を示す平面図、（ｃ）は軸支持部材３を固持して移動させている段階の状態を示す平面図である。
【００２０】
図３は、位置検出センサ７および振動解析装置８の出力例を示し、（ａ）は位置検出センサの出力信号をパソコンでサンプリングしたデータ、（ｂ）はサンプリングデータを振動解析装置で連続した振動波形に変換した振動波形図であり、図４は、図３（ｂ）の振動波形の解析結果を示し，（ａ）は周波数特性図，（ｂ）は減衰特性図である。
最初に、シリンダ６１、Ｘステージ６２およびＹステージ６３のそれぞれの軸支持部材３への接触端を、本体１の外側に位置取らせた状態で、本体１の中央部へ軸支持部材３を載せて、軸挿入部１１へ軸２を挿入する。
【００２１】
次に、シリンダ６１で軸支持部材３を押して、軸支持部材３をＸステージ６２およびＹステージ６３の中間位置側へ片寄せる  ［図２（ａ）］。
続いて、Ｘステージ６２およびＹステージ６３のそれぞれの軸支持部材３への接触端を、軸支持部材３に接触する位置まで移動させる。この状態が原点設定状態であり、軸支持部材３はシリンダ６１、Ｘステージ６２およびＹステージ６３のそれぞれの接触端に固持される［図２（ｂ）］。
軸支持部材３を固持した状態で、Ｘステージ６２およびＹステージ６３のモータを駆動して、軸支持部材３をそれぞれＸ方向およびＹ方向に所定の距離だけ移動させる。このため、シリンダ６１の押す力は、Ｘステージ６２およびＹステージ６３の押す力に比べて十分に小さく設定されている。
【００２２】
この位置で、構造物が備えているコイルを励磁して、軸２を下方に下げた後、励磁を切って軸２を解放し、軸２をばね４の力によって軸挿入孔１１内で運動させる。軸２の運動は、その上方に設置されている位置検出センサ７によって検出され、その検出値がサンプリングされる。このサンプリングデータを振動解析装置８が解析して、軸２と軸挿入部１１との接触の有無を判定する［図２（ｃ）］。
この判定結果が「接触なし」の場合には、軸支持部材３を固定用ねじで本体１に固定し、シリンダ６１、Ｘステージ６２およびＹステージ６３のそれぞれの軸支持部材３への接触端を、本体１の外側に戻して、軸芯合わせプロセスを終了する。
【００２３】
この判定結果が「接触あり」の場合には、Ｘステージ６２およびＹステージ６３のいずれかまたは両方のモータを駆動して、軸支持部材３をそれぞれＸ方向およびＹ方向のいずれかまたは両方に所定の距離だけ移動させた後、上述と同様の方法で、軸２を運動させてその運動を解析し、軸２と軸挿入部１１との接触の有無を判定する［図２（ｃ）］。判定結果が「接触あり」である場合には、想定できる移動範囲内において、この工程を繰り返し［図２（ｃ）］、判定結果が「接触なし」になった時点で、軸支持部材３を本体１に固定し、軸支持部材３の固持を解除して、軸芯合わせプロセスを終了する。
【００２４】
ここで、取得データおよび解析結果について、図３および図４を用いて説明する。
図３（ａ）は、位置検出センサ７の出力をパソコンに取り込んだサンプリデータであり、横軸が時間であり、縦軸が平衡位置からの変位量である。このデータから作成した連続波形が図３（ｂ）であり、この連続波形を周波数分析した結果が図４（ａ）であり、減衰率を求めるものが図４（ｂ）である。図３（ｂ）および図４（ｂ）でも、横軸が時間であり、縦軸が変位量である。図３（ａ）では、横軸が周波数であり、縦軸が振幅である
図３および図４に示した結果は、周波数が約１７Ｈｚで、減衰も正常であって、軸２と軸挿入部１１とは接触していない状態にあるものである。これに対して、軸２と軸挿入部１１とが接触している場合には、その接触状態によって程度は異なるが、減衰が激しくなり、周波数が低くなって、波形も乱れてくる。したがって、「接触なし」の状態の周波数および減衰率を基準として、取得データをこれと比較すれば、接触の程度も含めて接触を検知することができるので、両者の比較から、Ｘステージ６２およびＹステージ６３の送り量を調整することも可能であり、これは軸芯合わせの効率を高めるのに有効である。
【００２５】
なお、参考までに記すと、軸２と軸挿入部１１との間隔は、例えば数１０μｍである。
〔第２の実施例〕
図５は第２の実施例の構成を示す概念図である。
この実施例では、軸として、保磁力の大きな材料で作成して磁化した磁化された軸２ａを用い、軸挿入部１１の内面にコイル９を配置し、コイル９を誘導起電力測定器９１に接続している。磁化された軸２ａが上下運動することによって、その運動に対応してコイル９に誘導起電力が発生するので、その誘導起電力を測定して軸２ａの運動情報を把握するのである。言い換えれば、この実施例は、第１の実施例における位置検出センサ７の機能を、磁化された軸２ａとコイル９と誘導起電力測定器９１で置き換えたものである。誘導起電力測定器９１の出力を振動解析装置に入力すれば、第１の実施例と全く同様にして、軸２ａと軸挿入部１１との接触状態の有無を判定することができ、軸芯を合わせることができる。
【００２６】
図６は、軸２ａの変位と誘導起電力とを示した線図であり、横軸が時間、縦軸が変位量および誘導起電力を示している。誘導起電力の位相は変位量の位相に対して９０度分だけずれている。しかし、この点に留意すれば、この誘導起電力の測定データを第１の実施例の変位量の測定データと全く同様に取り扱うことができる。
以上の２つの実施例においては、接触検知の手段として、位置検出センサ７と振動解析装置８の組み合わせ、または、磁化された軸２ａとコイル９と誘導起電力測定器９１および不図示の振動解析装置の組み合わせ、を用いたが、アコースティックエミッション検出センサおよび音波解析装置を用いることも可能である。この場合には、接触に伴うアコースティックエミッションの特徴を予め把握しておいて、この特徴とアコースティックエミッション検出センサが検出した超音波も含めた音波の特徴とを比較することによって、接触の有無を判定する。
【００２７】
〔第３の実施例〕
図７は第３の実施例の構成を示す概念図である。この実施例には、軸芯合わせ精度をより高めるために、軸支持部材３が本体１に固定される際に軸支持部材３に印加される圧縮力と同等の圧縮力を軸支持部材３に印加する加圧機構１０を備えている。この加圧機構１０によって、軸支持部材３を本体１に固定した状態と同様の圧縮状態を軸支持部材３に発生させることができるので、軸支持部材３を本体１に固定したのと同じ状態で軸芯を合わせることができ、軸芯合わせの精度を大幅に向上させることができる。
【００２８】
【発明の効果】
請求項１の発明においては、軸を平衡位置から長さ方向に変位させた後に解放する軸変位解放手段と、この軸変位解放手段による軸の変位・解放後の運動または運動に伴う現象を検出する軸状態検出手段と、その検出信号に基づいて、軸が軸挿入部と接触状態にあるか否かを判定する軸状態判定手段と、軸状態判定手段からの信号に基づいて、軸支持部材を移動させる軸移動手段と、を備えているので、軸変位解放手段が軸を運動させると、その運動またはその運動に伴う現象が軸状態検出手段で検出され、検出された情報から軸状態検出手段が軸と軸挿入部との接触の有無を判定し、「接触あり」と判定した場合には、軸移動手段が軸支持部材を移動させる。
【００２９】
したがって、この一連の操作の繰り返しによって、「接触なし」となる領域が存在する場合には、必ずその領域内に軸を位置決めすることができるので、この発明によれば、僅かな接触状態等を判別することができ且つ自動化が可能な、往復軸の軸心合わせシステムを提供することができる。
請求項２の発明においては、軸状態検出手段として、軸の長さ方向の位置を検出する位置検出センサを備え、軸状態判定手段として、位置検出センサの出力信号から軸運動の振動数や振動減衰率等を求めて軸と軸支持部材との接触の有無を判定する振動解析装置を備えているので、軸の運動が、その軸とそれを支持しているばねとで決まる固有の振動数および減衰特性での振動か否かを判定することが可能であり、その判定によって軸と軸支持部材との接触の有無を判定することができる。振動数は同じと判定されても、減衰が大きい場合には、僅かに接触しているか非常に接近している状態であるから、位置を微調整することで更に良い状態を得られる可能性が高い。
【００３０】
請求項３の発明においては、軸状態検出手段として、磁化された軸と軸の移動を誘起起電力に変換するコイルとコイルの誘導起電力を測定する起電力測定器とを備え、軸状態判定手段として、起電力測定器の出力信号から軸運動の振動数や振動減衰率等を求めて軸と軸挿入部との接触の有無を判定する振動解析装置を備えているので、請求項３の発明と同様に、軸と軸挿入部との接触の有無を判定することができる。
請求項４の発明において、軸状態検出手段として、アコースティックエミッション検出センサを備え、軸状態判定手段として、アコースティックエミッション検出センサからの出力信号が軸と軸挿入部との摩擦音であるか否かを判別して軸と軸支持部材との接触の有無を判定する音波解析装置を備えているので、軸の運動時に嵌め合わせ部分から発生する音を検出してその特徴を解析すれば、軸と軸挿入部との接触の有無を判定することができる。
【００３１】
請求項５の発明においては、軸を軸挿入部の壁面に押し当てることによって軸移動手段の原点位置を決めるための原点設定手段を備えている。原点位置は軸支持部材の移動基点となり、軸支持部材の位置を明確化できる。更に、この原点設定手段で決められる原点位置は軸と軸挿入部とが接触している位置であるから、軸芯合わせ作業時の軸移動手段の送り方向を片方向に限定することができる。したがって、この発明によれば、軸移動手段の送り精度が高まり且つ送りプロセスが単純になる。
請求項６の発明においては、軸移動手段として、直行する２つの方向へ移動させるＸステージおよびＹステージの一対のステージを備え、原点設定手段として、ＸステージおよびＹステージのそれぞれから１３５°の位置に配備されて軸支持部材を両ステージ側へ押すシリンダを備えているので、原点設定手段としてのシリンダが、軸支持部材をＸステージ側およびＹステージ側へほぼ均等に押し、両ステージのそれぞれの原点位置を確実に設定させ、この原点位置を基準点にして、ＸステージおよびＹステージが、軸支持部材を、それぞれＸ方向およびＹ方向に独立に片方向送りで送る。したがって、この方法によれば、軸を移動させるべき領域のどの部分へも、軸支持部材を高い精度で二次元的に移動させることができる。
【００３２】
請求項７の発明においては、軸支持部材が本体に固定される際に軸支持部材に印加される圧縮力と同等の圧縮力を軸支持部材に印加する加圧機構を備えているので、軸支持部材を本体に固定した状態と同様の圧縮状態を加圧機構によって軸支持部材に発生させることができ、軸支持部材を本体に固定したのと同じ状態で軸芯を合わせることができ、軸芯合わせの精度が向上する。
請求項８の発明においては、本体上に軸支持部材が置かれて本体の軸挿入部に軸が挿入された状態で、軸変位解放手段によって軸を運動させ、軸状態検出手段および軸状態判定手段によって軸と軸挿入部材との接触の有無を判定する接触状態判定工程と、軸状態判定手段が「両者の接触あり」と判定した場合には、軸移動手段によって軸支持部材を所定の距離だけ移動させる軸支持部材移動工程と、を有し、軸状態判定手段が「両者の接触なし」と判定するまで、軸支持部材移動工程および接触状態判定工程を繰り返すので、「両者の接触なし」となる領域が存在する場合には、必ずその領域内に軸を位置決めすることができる。
【００３３】
請求項９の発明においては、本体上に軸支持部材が置かれて本体の軸挿入部に軸が挿入された状態で、最初の工程として、原点設定手段によって軸移動手段の原点を設定する原点設定工程を有し、これに続いて、軸状態判定手段が「軸と軸挿入部との接触なし」と判定するまで、軸支持部材移動工程および接触状態判定工程を繰り返すので、最初の原点設定の効果で、軸支持部材の位置が明確になり、且つ軸支持部材を片方向送りで移動させることができて、高い移動精度が得られ、軸芯合わせの作業効率も高くなる。
請求項１０の発明においては、軸支持部材を本体に固定する際に軸支持部材に印加する圧縮力と同等の圧縮力を前記加圧機構によって軸支持部材に印加した状態において、接触状態判定工程を実施するので、軸支持部材を本体に固定したのと同じ状態で軸芯を合わせることができ、軸芯合わせの精度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による軸芯合わせシステムの第１の実施例の構成を示す概念図
【図２】原点設定手段であるシリンダと、軸移動手段であるＸステージおよびＹステージとの操作を説明するための図で、（ａ）は軸支持部材を片寄せた状態を示す平面図、（ｂ）はＸステージおよびＹステージの原点を設定した状態を示す平面図、（ｃ）は軸支持部材を固持して移動させている段階の状態を示す平面図
【図３】位置検出センサおよび振動解析装置の出力を示し、（ａ）は位置検出センサの出力信号をパソコンでサンプリングしたデータ、（ｂ）はサンプリングデータを振動解析装置で振動波形に変換した振動波形図
【図４】図３（ｂ）の振動波形図の解析結果を示し、（ａ）は周波数特性図、（ｂ）は減衰特性図
【図５】第２の実施例の構成を示す概念図
【図６】第２の実施例による測定結果を示す線図
【図７】第３の実施例の構成を示す概念図
【図８】このシステムの適用対象となる往復軸を有する構造物の軸近傍の構成を示し、（ａ）は分解斜視図、（ｂ）は断面図
【図９】従来技術の問題点を説明するための概念図
【符号の説明】
１  本体                          １１  軸挿入部
２  軸                          ２ａ  磁化された軸
３  軸支持部材                    ３１  貫通孔
４  ばね
５  固定用ねじ
６１  シリンダ                      ６２  Ｘステージ
６３  Ｙステージ
７  位置検出センサ
８  振動解析装置
９  コイル                        ９１  誘導起電力測定器
１０  加圧機構
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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