(57)【要約】【課題】  試験機自体の水平振動の影響を受け難く、測定精度の向上を図ることができる動釣合試験機の提供。【解決手段】  ワークＷを支持機構６に載置し、ベルト８によりワークＷを回転させて不釣り合い量を測定する。支持機構６はワークＷの軸が載置される支持部材６１と、回転時におけるワークＷの軸方向移動を規制する流れ止め６５と、振動検出部６４と、振動検出部６４が保持されるホルダ６３を備えている。振動検出部６４は支持部材６１とホルダ６３とにより上下方向に挟まれており、支持部材６１からの鉛直方向の力が作用している。振動検出部６４は積層圧電素子で構成されており、上記鉛直方向の力を検出する。ワーク回転時の鉛直方向の力の変化を振動検出部６４で検出し、その検出結果に基づいてワークＷの不釣り合い量を算出する。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被試験体を回動可能に鉛直方向に支持する支持部材と、
前記被試験体から前記支持部材に作用する鉛直方向の力を検出する検出手段と、
前記検出手段で検出された鉛直方向の力に基づいて前記被試験体の不釣り合い量を演算する演算手段とを備えたことを特徴とする動釣合試験機。
【請求項２】
被試験体の回転軸両端の一方を回動可能に鉛直方向に支持する第１の支持部材と、
被試験体の回転軸両端の他方を回動可能に鉛直方向に支持する第２の支持部材と、
前記第１の支持部材が載置され、前記第１の支持部材から受ける鉛直方向の力を検出する第１の検出手段と、
前記第２の支持部材が載置され、前記第２の支持部材から受ける鉛直方向の力を検出する第２の検出手段と、
前記第１の検出手段および前記第２の検出手段の検出結果に基づいて前記被試験体の不釣り合い量を演算する演算手段とを備えたことを特徴とする動釣合試験機。
【請求項３】
請求項１または２に記載の動釣合試験機において、
前記検出手段を圧電素子で構成し、
前記演算手段は、前記圧電素子に発生する分極電圧に基づいて前記被試験体の不釣り合い量を演算することを特徴とする動釣合試験機。
【請求項４】
請求項３に記載の動釣合試験機において、
前記圧電素子の水平側面方向に設けられた素子保護部材を有することを特徴とする動釣合試験機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動釣合試験機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の動釣合試験機では、モータロータ等の被試験体がセットされる架台は、基台に設けられた板バネ等の弾性支持部材により吊り下げられるように支持されている。そして、架台上で被試験体を回転させ、そのときの架台の水平方向振動を検出器で検出することにより被試験体の不釣り合い量を検出するようにしている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
検出器にはムービングコイル式の振動検出器が一般的に用いられており、検出器のコイルは基台に設けられ、コイル内をスライドする可動芯棒は架台側に固設されている。また、ムービングコイル式振動検出器に変えてピエゾ圧電素子を用いる場合もある。その場合には、架台と一体で水平方向に振動する棒などをピエゾ圧電素子に押圧してそれを歪ませ、そのときに生じる分極電圧を検出することにより被試験体の不釣り合い量を検出する。
【０００４】
【特許文献１】特開平９−２７３９７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、小型の試験機の場合には作業台上に試験機を載置して試験作業が行われるが、外力等により作業台に水平振動が生じやすい。そのため、吊り下げられた架台の水平方向振動を検出する従来の試験機では、作業台自体の水平振動の影響を受けやすい。また、ムービングコイル式の振動検出器では、被試験体が着磁ロータのような場合には磁気的な影響を受けやすく、検出器のコイルを架台から遠く離れたところに配置する必要がある。そのため、振動が減衰したり位相がずれたりして測定精度悪化の原因となる。
【０００６】
一方、ピエゾ圧電素子を用いて水平方向振動を検出する場合には、ピエゾ圧電素子に対して水平方向に予圧を与える必要があるが、各検出器に対して予圧の調整を行うのが煩雑なことと、検出器相互の調整がずれたりすると不釣り合い量を正確に検出できなくなるおそれがあった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の発明による動釣合試験機は、被試験体を回動可能に鉛直方向に支持する支持部材と、被試験体から支持部材に作用する鉛直方向の力を検出する検出手段と、検出手段で検出された鉛直方向の力に基づいて、被試験体の不釣り合い量を演算する演算手段とを備えたことを特徴とする。
請求項２の発明による動釣合試験機は、被試験体の回転軸両端の一方を回動可能に鉛直方向に支持する第１の支持部材と、被試験体の回転軸両端の他方を回動可能に鉛直方向に支持する第２の支持部材と、第１の支持部材が載置され、第１の支持部材から受ける鉛直方向の力を検出する第１の検出手段と、第２の支持部材が載置され、第２の支持部材から受ける鉛直方向の力を検出する第２の検出手段と、第１の検出手段および第２の検出手段の検出結果に基づいて被試験体の不釣り合い量を演算する演算手段とを備えたことを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項１または２に記載の動釣合試験機において、検出手段を圧電素子で構成し、演算手段は、圧電素子に発生する分極電圧に基づいて被試験体の不釣り合い量を演算するものである。
請求項４の発明は、請求項３に記載の動釣合試験機において、圧電素子の水平側面方向に設けられた素子保護部材を有するものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、支持部材に作用する鉛直方向の力を検出して不釣り合い量を演算するようにしたので、試験機自体の水平振動の影響を受け難く、測定精度の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。図１は本発明による動釣合試験機の構成を示す平面図であり、図２は図１のＡ矢視図であり、図３は図１のＢ矢視図である。１は試験機のベースであり、ベース１上には被試験体であるワークＷを回転させるモータ２およびワークＷがセットされる試験ユニット３が固設されている。モータ２は支持板１４を用いてベース１上に取り付けられており、ボルト１５を緩めることにより支持板１４の固定位置を調整することができる。この試験機は電動モータのロータ等のような比較的小型のワークを試験するものであり、例えば、作業机に載置して使用される。
【００１０】
試験ユニット３はベース１上に固定された脚４とその上に掛け渡された一対のプレート５を有しており、プレート５には一対の支持検出機構６が取り付けられている。各支持検出機構６は、支持部材６１，ホルダ６３，振動検出部６４および流れ止め６５を備えている。支持部材６１はベース部６１Ｂとスライド部６１Ａとで構成され、スライド部６１Ａ上にワークＷの軸が支持される。スライド部６１Ａの上端にはＶ字溝が形成され、その溝面には一対の軸受け板６６が配設され、軸受け板６６上にワークＷの軸が載置される。
【００１１】
試験中にワークＷが図示左右方向（図２参照）に移動するのを防止する流れ止め６５は、スライド部６１Ａに取り付けられている。スライド部６１Ａはボルト６７によってベース部６１Ｂに固定されている。ベース部６１Ｂに形成されたボルト貫通孔６００は上下方向に長い長孔になっており、ボルト６７を緩めることによってスライド部６１Ａの高さを調整することができる。
【００１２】
振動検出部６４は四角柱状に形成された積層圧電素子で構成され、ホルダ６３に保持されている。振動検出部６４の上端部をベース部６１Ｂの底面部に形成された座ぐり穴６０１に挿入して接着するとともに、振動検出部６４の下端部をホルダ６３の底面部に形成された座ぐり穴６３ａに挿入して接着することにより、支持部材６１とホルダ６３とが一体とされる。ホルダ６３には、振動検出部６４に対して側方から物が衝突したりしないように側壁６３ｂが設けられている。
【００１３】
支持検出機構６は、握りを有する固定用ボルト７でホルダ６３をプレート５に固定することにより、プレート５上に立設される。その結果、ベース部６１Ｂとホルダ６３とに挟まれた振動検出部６４は、ベース部６１Ｂ，スライド部６１Ａ，流れ止め６５およびワークＷの重さによって常に予圧が与えられることになる。
【００１４】
図１に示すように、プレート５に形成されたボルト貫通孔５ａは図示左右方向に長い長孔であり、図示上下に並んだ一対のボルト７を緩めることにより支持検出機構６の長孔方向位置（図示左右方向位置）を調整することができる。すなわち、支持検出機構６の間隔を調整することにより、さまざまな長さのワークＷに対応することができる。
【００１５】
図２に示すようにスライド部６１ＡにワークＷをセットすると、ワークＷの下面側にベルト８が接触する。図１に示すようにベルト８はプーリ９ａ，９ｂ間に架け渡されており、さらに、モータ２の軸に取り付けられたプーリ１０とプーリ９ｂとの間にもベルト１１が架け渡されている。モータ２を駆動するとプーリ９ｂが回転駆動されてベルト８も回転し、そのベルト８によりワークＷが回転駆動される。プーリ９ａ，９ｂは支持板１２に取り付けられており、この支持板１２はボルト１３によりプレート５に固定されている（図１参照）。支持板１２のボルト孔は長孔に形成されており、支持板１２の図示左右方向位置を調整することができる。
【００１６】
図４は動釣合試験機を模式的に示したブロック図である。支持検出機構６にワークＷを載置すると、支持部材６１とホルダ６３とに挟まれた振動検出部６４には鉛直下方向の力Ｆが作用する。その結果、振動検出部６４は予圧された状態となる。上述したように振動検出部６４は積層圧電素子で構成されており、ピエゾ素子のような圧電セラミックスの薄板を数十〜数百枚積層したもので、力Ｆによって生じる積層方向の歪みによって分極電圧が発生する。すなわち、振動検出部６４は支持部材６１からの鉛直方向の力を検出する力検出器として機能している。
【００１７】
モータ２によりワークＷを回転すると、ワークＷの不釣り合いに起因する振動が発生する。その結果、一対の振動検出部６４に加わる力Ｆがそれぞれ変化し、そのときの分極電圧の変化を検出することによりワークＷの振動を検出することができる。振動検出部６４から出力される分極電圧信号は、動釣合試験機の制御部２０に設けられた増幅器２００によって増幅された後に演算回路２０１にそれぞれ入力される。演算回路２０１では、入力された各分極電圧信号に基づいてワークＷの不釣り合い量を演算する。不釣り合い量は各支持検出機構６毎に算出される。算出された不釣り合い量は、制御部の表示器２０２に表示される。
【００１８】
図６は従来の動釣合試験機の一例を示したものであり、ワークＷは架台４６の支持部４８に載置される。架台４６は板バネ４４Ａ，４４Ｂによって吊り下げられるように基台４１に取り付けられている。そのため、ワークＷを回転すると、ワークＷの不釣り合いにより架台４６が水平方向（図示左右方向）に振動する。
【００１９】
検出器５０がムービングコイル式の振動検出器である場合には、基台４１側にコイル部が設けられ、コイル内をスライドする芯棒５０ａは架台４６側に設けられる。ワークＷが着磁ロータの場合には、検出器５０が磁力の影響を受けないように、芯棒５０ａを長くして検出器５０をワークＷから遠く離して設置する。
【００２０】
また、検出器５０がピエゾ圧電素子を用いるものである場合には、基台４１側に圧電素子が設けられ、水平に振動する芯棒５０ａによって圧電素子を歪ませる。この場合、架台４６が左右どちらに振動しても分極電圧が得られるように、予圧バネ等を用いて圧電素子に水平左方向（圧縮方向）の予圧を所定値に設定する必要がある。しかし、バネ歪みの調整が難しいことや、その調整が不十分であったりバネを固定しているネジがゆるんだりすると予圧が掛からなくなるという不都合があった。
【００２１】
高速回転する回転軸にはジャイロ効果が強く現れ、回転軸が移動するときに不釣り合いに起因する振動とは別の振動を発生させる。そのため、架台４６を板バネ４４Ａ，４４Ｂで吊り下げて、その水平方向の振動を検出する構造の場合、それらの振動によって引き起こされる架台４６の振動を検出しているため、振動の分離精度や測定精度を悪化させる原因となっていた。
【００２２】
一方、本実施の形態の動釣合試験機では以下のような効果を奏することができる。
（１）本実施の形態の場合も、振動検出部６４に積層圧電素子を用いているので、磁気の影響を除去することができる。さらに、ワークＷを支持する支持部材６１は積層圧電素子である振動検出部６４上に直接設けられているので、振動検出部６４は、支持部材６１およびワークＷの重さによって予圧が自動的に加わるようになっている。そのため、従来のような予圧調整が不要となった。さらに、支持部材６１の上下振動の際に予圧が変化したり、予圧が加わらなくなったりしない。
（２）また、支持部材６１を振動検出部６４に直接貼り付け、ワークＷの不釣り合い振動を振動検出部６４に加わる力Ｆとして検出するようにしたので、回転するワークＷの中心軸の移動がなくなり、ジャイロ効果の影響を受けなくなった。その結果、不釣り合いを精度良く測定できるようになった。
【００２３】
（３）比較的小型の動釣合試験機の場合には、上述したように試験機を作業机の上に載置して作業することが多い。一般的に、作業机の振動は水平方向の振動であるため、従来のように架台４６を板バネ４４Ａ，４４Ｂで吊り下げて水平方向の振動を検出する試験機の場合には、作業机の振動がノイズとして含まれ、測定精度の悪化を招いていた。ワークＷをベルト駆動により回転させる場合にも同様の水平振動が問題となる。しかし、本実施の形態では、振動検出部６４は垂直方向（鉛直方向）の振動を検出するようにしているので、作業机の水平振動の影響を抑えることができ、測定精度の向上を図ることができる。
【００２４】
（４）従来は架台４６を吊り下げている板バネ４４Ａ，４４Ｂのバネ定数の設定が測定精度に影響していた。例えば、バネ定数が大きすぎると検出される信号が小さくなり、逆に、バネ定数が小さすぎると架台の位置が不安定になるという不都合が生じていた。また、板バネ４４Ａ，４４Ｂの固定方法や板バネ４４Ａ，４４Ｂ自体の歪みが装置全体の直線性や再現性に影響を与えることになる。しかし、本実施の形態では、そのような吊り構造を採用せず、積層圧電素子である振動検出部６４に直接載置するようにしたので、従来のような不都合が発生せず、板バネ選定のための計算や実機テスト等が不要となった。
【００２５】
（５）また、架台４６を板バネ４４Ａ，４４Ｂで吊り下げる構造の場合には、架台４６の共振周波数は比較的低く、ソフトタイプバランサの場合には数Ｈｚ〜数１０Ｈｚ、ハードタイプバランサの場合には数１０Ｈｚ〜数１００Ｈｚになる。そのため、ワークＷの回転周波数が架台４６の共振点に一致したり、比較的近い周波数であった場合には、共振によって正常な測定ができなくなる。さらに、不釣り合いの大きなワークＷの場合、回転周波数が架台４６の共振周波数に近づいた場合に非常に大きな振動を発生するという不都合があった。また、架台４６の共振信号が不釣り合い信号よりも遙かに大きくなってしまうという不都合もあった。しかし、本実施の形態では、バネ等による吊り構造を採用せず、積層圧電素子にワークＷを直接載置しているので支持検出機構６の共振周波数が不釣り合による振動よりも高くなり、従来のような共振による異常振動という問題が発生しない。
【００２６】
なお、上述した実施の形態では、支持検出機構６のスライド部６１Ａ上のワークＷを載置して支持したが、振動検出部６４を鉛直方向に圧縮するようにワークＷの重さが加わる構成であれば、図５に示すように懸垂型の支持機構であっても良い。ワークＷを支持する支持部材７１は懸垂式の吊り枠７０に設けられており、吊り枠７０の底面部と支持部材７１との間には積層圧電素子で構成された振動検出部６４が設けられている。そのため、振動検出部６４にはワークＷと支持部材７１の重さが加わり、予圧が常に加わるようになっている。
【００２７】
以上説明した実施の形態と特許請求の範囲の要素との対応において、振動検出部６４は検出手段を、演算回路２０１は演算手段を、側壁６３ｂは素子保護部材をそれぞれ構成する。また、本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明による動釣合試験機の構成を示す平面図である。
【図２】図１のＡ矢視図である。
【図３】図１のＢ矢視図である。
【図４】動釣合試験機の概略構成を模式的に示したブロック図である。
【図５】動釣合試験機の変形例を示す図である。
【図６】従来の動釣合試験機の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００２９】
１  ベース
２  モータ
３  試験ユニット
４  脚
５  プレート
６  支持検出機構
８，１１  ベルト
９ａ，９ｂ，１０  プーリ
２０  制御部
４１  基台
４４Ａ，４４Ｂ  板バネ
４６  架台
６１，７１  支持部材
６１Ａ  スライド部
６２Ｂ  ベース部
６３  ホルダ
６３ｂ  側壁
６４  振動検出部
６５  流れ止め
７０  吊り枠
２００  増幅器
２０１  演算回路
２０２  表示器
Ｗ  ワーク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2005181093.tif 000006
【図５】
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【図６】
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