(57)【要約】【課題】  小型で軽量な回転体の場合でも、回転体の回転数の変化を小さくでき、高精度に回転体のアンバランスを計測することが可能なアンバランス計測装置を提供する。【解決手段】  アンバランスを計測する回転体１０の回転軸１１を回転可能に支持する支持部４の軸受４１が、中空のＵ字形状をしていて、回転軸に向けて気体を噴出する噴出口４１ｂが形成されている。噴出する気体によって、回転軸を軸受に接触することなく浮かして支持できるので、抵抗が小さく、回転数の変化を小さくできる。噴出口の数及び位置は適宜決められる。【選択図】      図２
2005321261.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンバランス計測装置のベースとなる計測装置本体と、
アンバランスを計測する回転体を駆動する駆動部と、
回転体を回転可能に支持する支持部と、
前記支持部の振動を計測する計測部と、
前記計測本体に前記支持部を振動可能に保持する保持部と、
からなるアンバランス計測装置において、
前記支持部の回転体を回転可能に支持する軸受が、Ｕ字形状であって、回転体の回転軸に向けて気体を噴出する噴出口を有することを特徴とするアンバランス計測装置。
【請求項２】
前記Ｕ字形状の軸受が、回転体の回転軸中心Ｃに向けて、両側から、水平、又は斜め上方又は下方に気体を噴出する前記噴出口を有することを特徴とする請求項１に記載のアンバランス計測装置。
【請求項３】
前記Ｕ字形状の軸受が、回転体の回転軸中心Ｃよりやや上側又はやや上側とやや下側に向けて、両側から水平に気体を噴出する前記噴出口を有することを特徴とする請求項１に記載のアンバランス計測装置。
【請求項４】
前記Ｕ字形状の軸受が、回転体の回転軸中心に向けて、両側から水平に及び垂直上向きに気体を噴出する前記噴出口を有することを特徴とする請求項１に記載のアンバランス計測装置。
【請求項５】
前記Ｕ字形状の軸受が、上方に向かって広がっていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のアンバランス計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、小型の回転体のアンバランスを計測するアンバランス計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のローラ駆動方式のアンバランス計測装置では、図５に示すように回転体１０の軸１１を回転可能に支持する軸受は、支持部４にボールベアリングで支持された２つのローラ１２ａ，１２ｂであった。このため、回転体１０が大きくて重い場合は、このローラ１２ａ，１２ｂの軸受でも、計測前に回転体に回転力を与え、アンバランス計測中は回転体を慣性力で回転させて計測する場合において、計測中の回転体の回転数変化が小さく高精度にアンバランス計測が可能であった（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特許第３４３８３３３号公報（図１〜３参照）
【０００４】
しかしながら、この従来の回転体の軸を支持する軸受にローラを使用したローラ駆動方式のアンバランス計測装置では、回転体が小さく、軽くなると、慣性力よりも摩擦力のほうが働くようになり、計測中の回転体の回転数が急激に減少し回転体のアンバランスが計測できないという問題があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、その目的は、小型で軽量な回転体の場合でも、回転体の回転数の変化を小さくでき、高精度に回転体のアンバランスを計測することが可能なアンバランス計測装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、前記課題を解決するための手段として、特許請求の範囲の各請求項に記載のアンバランス計測装置を提供する。
請求項１に記載のアンバランス計測装置は、アンバランスを計測する回転体の回転軸を回転可能に支持する支持部の軸受が、Ｕ字形状であって、回転体の回転軸に向けて気体を噴出する噴出口を有するようにしたものであり、これにより、回転する回転体の回転軸は軸受と接触することなく安定して軸受上に浮くことができる。このように、回転体の回転軸が軸受に接触しないため、摩擦による抵抗が小さく、回転数の変化を小さくすることができる。また、軸受をＵ字形状にすることにより、軸受への回転体の投入、取出しが容易になり、計測工程の自動化や高速化を容易にすることができる。
【０００７】
請求項２のアンバランス計測装置は、Ｕ字形状の軸受が、回転体の回転軸中心Ｃに向けて、両側から、水平、又は斜め上方又は下方に気体を噴出する噴出口を有するようにしたものであり、これにより、回転する回転体はＵ字形状の中心に安定し、回転により巻き込まれた気体により安定して上に浮くことができる。したがって、さらに高精度なアンバランス計測が可能になる。
請求項３のアンバランス計測装置は、Ｕ字形状の軸受が、回転体の回転軸中心Ｃよりやや上側又はやや上側とやや下側に向けて、両側から水平に気体を噴出する噴出口を有するようにしたものであり、この場合も、請求項２の該装置と同様の作用効果を奏する。
【０００８】
請求項４のアンバランス計測装置は、Ｕ字形状の軸受が、回転体の回転軸中心Ｃに向けて、両側から水平に及び垂直上向きに気体を噴出する噴出口を有するようにしたものであり、この場合においても、請求項２の該装置と同様の作用効果を奏する。
請求項５のアンバランス計測装置は、Ｕ字形状の軸受が上方に向かって広がっているようにしたものであり、これにより、軸受への回転体の回転軸の投入、取出しがさらに容易になると共に、この作業中での軸受と回転軸との接触が防止でき、両者の傷付きを防止することができる。また、回転力を与えた回転体を軸受上に投入する時、回転体と軸受との接触により回転数が減少するのを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面に従って本発明の実施の形態のアンバランス計測装置について説明する。図１は、本発明の実施の形態のアンバランス計測装置の全体構成を示す斜視図である。アンバランス計測装置１は、一般に、そのベースとなる計測装置本体２と、被測定対象物である回転体１０を回転する駆動部３と、この回転体１０を回転可能に支持する支持部４と、支持部４の振動を計測する計測部５と、計測装置本体２に支持部４を振動可能に保持する保持部６等より構成されている。
【００１０】
駆動部３は、駆動力を発生させる回転駆動具である駆動モータ３１と、駆動モータ３１の回転を伝達する伝達具であるベルト３２、プーリ３３及び連結シャフト３４と、駆動モータ３１の回転運動を回転体１０に伝達する、接続、分離可能な接続具である回転体クランプ用シャフト３５等から構成されている。シャフト３５は、シャフト保持具３６にベアリング等により回転可能にかつ前後に摺動可能に保持されており、このシャフト保持具３６はシャフト支持台３７によって、計測装置本体２に固定されている。
【００１１】
回転駆動具である駆動モータ３１は、計測装置本体２に固定されており、その回転が一方のベルト３２Ａを介して、一方の駆動部のシャフト３５Ａに固定されたプーリ３３Ａ1と、連結シャフト３４の一方の端部に固定されたプーリ３３Ａ2とに伝達される。更にこの回転は、連結シャフト３４の他方の端部に固定されたプーリ３３Ｂ2から他方のベルト３２Ｂを介して他方の駆動部のシャフト３５Ｂに固定されたプーリ３３Ｂ1へと伝達される。このようにして、駆動モータ３１の回転によって、シャフト３５Ａと３５Ｂとは同方向に回転する。したがって、シャフト３５Ａ，３５Ｂとが前進して回転体１０の回転軸１１を両側から挟持してクランプした状態で、駆動モータ３１によって回転体１０を回転させることができる。
【００１２】
本発明の実施の形態の特徴である回転体１０を回転可能に支持する支持部４は、図２に拡大して示すように回転体１０の回転軸１１を支持する軸受４１と、この軸受４１を保持する軸受プレート４２とから構成されている。図２は、軸受４１の断面を図示している。この支持部４は、回転体１０の回転軸１１を両側で支持する必要上、一対で設けられている。アンバランス計測装置には、２つの支持部４が設けられている。２つの支持部４は、回転軸１１の軸方向に関して互いに離れて位置しており、それぞれが回転軸１１の一端部と他端部とを回転可能に支持する。
軸受４１は、中空のＵ字形状をしており、外側の壁面には気体を導入するための導入口４１ａが穿設されると共に、内側の壁面には、気体を回転体１０の回転軸１１に向けて噴出する複数の噴出口４１ｂが穿設されている。これによって、計測時に、回転軸１１に対して噴出口４１ｂから気体を噴出し、回転軸１１を軸受４１上に浮かして流体支持するようにする。
支持部４に設けられた軸受４１は、Ｕ字状である。軸受４１は、回転軸１１の下側に位置する底部と、この底部の両側から上方に向けて立ち上がる側部とを有する。側部は、回転軸１１を収容するのに充分な高さをもっている。支持部４に設けられた軸受４１は、回転軸１１を受け容れるＵ字状のチャンネルを形成する。軸受４１のＵ字状のチャンネルは、回転軸１１の下側に位置する底面と、回転軸１１の左右両側に位置する側面とによって区画される。底面と側面とはなめらかにＵ字形を呈するように連続して形成されている。両側面の高さは、それらの間に収容される回転軸１１を保持できる程度に、例えば両側面の上方に回転軸１１が突出しない程度の高さである。Ｕ字状のチャンネルは、回転軸１１より大きい。これら底面と側面とには、複数の噴出口４１ｂが開設されている。複数の噴出口４１ｂは、回転軸１１に向けて開口している。複数の噴出口４１ｂは、底面および側面において、回転軸１１に指向して延びている。複数の噴出口４１ｂは、回転軸１１の軸線に対して左右対称となるように配置される。軸受４１の内部には、複数の噴出口４１ｂに気体を供給するための通路が形成されている。気体の通路は、複数の噴出口４１ｂに均等に気体を分配するように対称に配置されることができる。気体の通路は、気体を供給するポンプなどの気体供給装置に接続されている。気体の通路は、支持部４の振動を制限しないようにホースなどの手段によって接続されている。
【００１３】
図３に示す第１実施例においては、Ｕ字形状の軸受４１内に置かれた回転体１０の回転軸１１の中心Ｃに向かって、両側から水平に気体が噴出されるように噴出口４１ｂが形成されている。これらの噴出口４１ｂは、それぞれ片側に２つ、横方向に並んで設けられている。このように、回転軸中心Ｃに向かって両側から水平に気体を噴出することで、回転した回転体１０はＵ字形状の中心に安定し、回転により巻き込まれた気体により安定して浮くようになる。
【００１４】
軸受４１は長方形の板状に形成された軸受プレート４２の上辺から突出するように配置されている。支持部４は、保持部６によって振動可能に保持されている。支持部４は、それ自身が振動できるように、保持部６によって弾性的に保持されている。支持部４は、保持部６によって懸垂保持される。
保持部６は、計測装置本体２上に立設された保持台６１と、保持台６１の上部から吊り下げられ、下端が軸受プレート４２の下部に連結する棒ばね６２とを有する。棒ばね６２の上端は、保持台６１の上部から伸び出す固定部に固定されている。棒ばね６２の下端は、軸受プレート４２の側面下部から両側へ伸び出す固定部に固定されている。保持部６は、回転軸１１の左右両側に対向するように対をなして配置されている。一対の保持部６がひとつの支持部４を振動可能に保持する。この実施形態では、４つの保持部６が２つの支持部４をそれぞれ振動可能に保持している。こうして、回転体１０のアンバランスな回転が支持部４を振動させる。
なお、Ｕ字形状の軸受４１と回転体１０の回転軸１１との間の隙間はわずかであるため、両側の軸受プレート４２の相対位置が少しでも変化すると軸受４１と回転体１０の回転軸１１が接触し、回転数が減少してしまうため、回転軸１１の軸方向に離れて位置する両側の軸受プレート４２は連結部４３により相対位置がずれないように固定されている。連結部４３は、回転軸１１に沿って延びており、その一端が一方の軸受プレート４２に接続され、その他端が他方の軸受プレート４２に接続されている。
【００１５】
計測部５は、保持台６１に取り付けられていて、計測部（センサ）５の触針（図示せず）がそれぞれの支持部４に連結している。こうして、回転体１０のアンバランス量に応じた支持部４の振動は、触針を介して計測部５によって測定され、電気信号に変換されてセンサ信号処理装置（図示せず）に送られる。
【００１６】
次に、上記構成よりなる本発明のバランス計測装置の作動について以下に説明する。まず、あらかじめ軸受４１の噴出口４１ｂから気体（ここでは空気）を噴出させ、回転体１０の回転軸１１を軸受４１内で浮上できるようにしておく。この状態で、支持部４である軸受４１内に、被測定対象物である回転体１０の回転軸１１の両端部を入れ、回転軸１１を軸受４１内に浮上させる。
次に、シャフト３５Ａ，３５Ｂを前進させて、回転体１０の回転軸１１を両側から挟持してクランプ支持する。次いで、駆動モータ３１を作動し、回転体１０を所定回転数（例えば、２５００rpm）に達するまで回転させる。
【００１７】
所定回転数に達したところで、駆動部３のシャフト３５Ａ，３５Ｂを後退させて、回転体１０の回転軸１１のクランプを解除する。即ち、駆動部３を回転体１０と分離する。回転体１０は慣性で回転を続ける。
次に回転体１０が慣性回転している状態で、支持部４の振動振幅を計測部５で計測し、図示されていないセンサ信号処理装置で回転体１０のアンバランスの大きさ及び角度を求める。即ち、回転体１０がアンバランスである場合、この回転体１０の回転によってアンバランス量に応じた振動振幅が、回転体１０の回転軸１１を支えている支持部４（軸受４１）に生じ、この振動振幅が触針を介して計測部５によって測定される。
【００１８】
次に、またシャフト３５Ａ，３５Ｂを前進させ、回転体１０の回転軸１１をクランプし、駆動部３を回転体１０に接続し、アンバランスの位置が所定位置（ここでは上）になるようにして回転を停止する。次いで、アンバランス量に相当する重量を回転体１０から除去（もしくは付加）する。
このようにして、回転体１０のアンバランスを計測し修正するものである。
【００１９】
図４は、本発明の実施形態における軸受４１のそれぞれ別の実施例（ａ）〜（ｅ）を軸受の平面図（Ａ）と縦断面図（Ｂ）とで示している。図４（ａ）の第２実施例においては、Ｕ字形状の軸受４１に形成される気体の噴出口４１ｂが、回転体１０の回転軸１１の中心Ｃに向かって、両側から斜め上方に気体が噴出されるように形成されている。また、噴出口４１ｂの数は、それぞれ片側に２つ、横方向に並んで形成されており、合計で４つの噴出口４１ｂが設けられている。
【００２０】
図４（ｂ）の第３実施例においては、Ｕ字形状の軸受４１に形成される気体の噴出口４１ｂが、回転軸１１の中心Ｃよりやや上側に向けて、両側から水平に気体が噴出されるように形成されている。この場合においても、噴出口４１ｂの数は、それぞれ片側に２つ、横方向（軸方向）に並んで形成されており、合計で４つの噴出口４１ｂが設けられている。
【００２１】
図４（ｃ）の第４実施例においては、Ｕ字形状の軸受４１に形成される気体の噴出口４１ｂが、回転軸１１の中心Ｃに向かって、両側から斜め下方に気体が噴出されるように形成されている。また、噴出口４１ｂの数は、それぞれ片側に２つ、横方向に並んで形成されており、合計で４つの噴出口４１ｂが設けられている。
【００２２】
図４（ｄ）の第５実施例においては、Ｕ字形状の軸受４１に形成される気体の噴出口４１ｂが、回転軸１１の中心Ｃよりやや上側とやや下側に向けて、両側から水平に気体が噴出されるように形成されている。この場合においては、噴出口４１ｂの数は、中心Ｃよりやや上側に向けて水平に気体を噴出する噴出口４１ｂが、それぞれ片側に２つ、横方向に並んで形成され、中心Ｃよりやや下側に向けて水平に気体を噴出する噴出口４１ｂが、それぞれ片側に１つ形成されており、合計で６つの噴出口４１ｂが設けられている。
【００２３】
図４（ｅ）の第６実施例においては、Ｕ字形状の軸受４１に形成される気体の噴出口４１ｂは、回転軸１１の中心Ｃに向って、両側から水平に気体が噴出されるように形成されたものと、回転軸１１の中心Ｃに向って、垂直上向きに気体が噴出されるように形成されたものとが設けられている。この場合においては、噴出口４１ｂの数は、水平に気体が噴出される噴出口４１ｂがそれぞれ片側に２つ、横方向に並んで形成され、垂直上向き気体が噴出される噴出口４１ｂは、１つ又は２つ形成されている。
【００２４】
上記実施例２乃至６における噴出口４１ｂの場合においても、基本的に実施例１の場合と同様の作用効果を奏するものである。特に実施例６では、軸受４１の下側に噴出口４１ｂを設け、気体を垂直上方に噴き付けることで、回転体１０の浮上力を大きくすることができる。
また、上述した各実施例においては、回転軸方向に２つ並んだ噴出口４１ｂとしているが、１つの噴出口としてもよいし、実施例５のように３つの噴出口としてもよい。その他、必要に応じて多数の噴出口を設けてもよい。更に上述した各実施例においては、噴出口を左右対称の位置・形状としているが、非対称であってもよい。
【００２５】
以上説明したように、本発明の実施形態においては、回転体が軸受に接触しないため、抵抗が小さく、回転数の変化を小さくすることができるので、小型の軽い回転体の場合のアンバランス計測に好適である。また、軸受をＵ字形状とすることで、軸受への回転体の投入、取出しが容易となり、計測工程の自動化や高速化を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施の形態のアンバランス計測装置の全体構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態のアンバランス計測装置の支持部の部分断面斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態の軸受での気体の噴出口の実施例１を軸受の平面図（Ａ）と軸受の縦断面図で示している図である。
【図４】本発明の実施の形態の軸受での気体の噴出口の別の各実施例２〜６（ａ）〜（ｅ）をそれぞれ軸受の平面図（Ａ）と縦断面図（Ｂ）とで説明する図である。
【図５】従来のアンバランス計測装置の支持部の部分拡大図である。
【符号の説明】
【００２７】
１…アンバランス計測装置
３…駆動部
３１…駆動モータ
３２，３２Ａ，３２Ｂ…ベルト
３３，３３Ａ1，３３Ａ2，３３Ｂ2…プーリ
３４…連結シャフト
３５，３５Ａ，３５Ｂ…シャフト
４…支持部
４１…軸受
４１ａ…導入口
４１ｂ…噴出口
４２…軸受プレート
４３…連結部
５…計測部
６…保持部
６１…保持台
６２…棒ばね
１０…回転体
１１…回転軸
【図１】
2005321261.tif 000003
【図２】
2005321261.tif 000004
【図３】
2005321261.tif 000005
【図４】
2005321261.tif 000006
【図５】
2005321261.tif 000007