(57)【要約】【課題】  組立回転体ワークを高い精度で測定する。【解決手段】  組立回転体ワークＷを支持する舟形架台３は、圧電プラスティックシート２を介して基台１上に載置されている。圧電プラスティックシート２は、圧電効果を有するプラスティックＰＶＤＦのシート材の両面に金属皮膜から成る電極を形成したものである。組立回転体ワークを支持する架台３からの鉛直方向の力が圧電プラスティックシート２の全領域に分散して付勢されるため、単位面積当たりの負荷が小さくなり、動釣合試験機の耐久性の向上を図ることができる。バネにより架台３を吊り下げる方式を採用しないので、ねじり振動が発生せず、また、ワークＷの回転軸の移動がないので、不釣り合いに起因する振動以外の振動を防止でき、測定精度が向上する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
組立回転体ワークを支持する架台と、
前記架台を支持する基台と、
前記基台と前記架台との間に配設され、前記組立回転体ワークから前記架台を介して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組立回転体ワーク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】
請求項１に記載の動釣合試験機において、
前記検出手段は、水平方向に拡がった薄板状圧電素子であり、前記架台からの鉛直方向の力が前記薄板状圧電素子の全領域に分散して付勢されることにより前記鉛直方向の力を検出することを特徴とする動釣合試験機。
【請求項３】
請求項２に記載の動釣合試験機において、
前記薄板状圧電素子を圧電プラスティックシートで構成した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、外部から電力や動力を与えて回転する回転体を有するワーク（以下、組立回転体ワークと呼ぶ）の不釣合を計測する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、ターボチャージャ、トルクコンバータ等の組立回転体ワークは舟型架台に設置され、基台に設けられた板バネ等の弾性支持部材により舟形架台を吊り下げ支持している。そして、架台上で組立回転体ワークに電力や動力を与えて回転駆動させ、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組立回転体ワーク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圧電セラミックス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圧電セラミックス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組立回転体ワークの不釣り合い量を検出する。
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２９５１７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
吊り下げられた舟形架台の水平方向振動を検出する従来の動釣合試験機では、組立回転体ワークの不釣り合い状態によっては架台自体がねじれ運動を行い、その結果、吊り下げバネにねじれが発生する。バネがねじれるとバネ定数が見かけ上異なるため、測定精度に悪影響を及ぼす。また、架台のねじれ振動により、回転軸が移動するため、組立回転体ワークの不釣り合いに起因する振動以外の振動が発生し、測定精度に悪影響を及ぼす。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）請求項１による動釣り合い試験機は、組立回転体ワークを支持する架台と、架台を支持する基台と、基台と架台との間に配設され、組立回転体ワークから架台を介して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組立回転体ワーク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。
（２）請求項２の発明は、請求項１に記載の動釣合試験機において、検出手段は、水平方向に拡がった薄板状圧電素子であり、架台からの鉛直方向の力が薄板状圧電素子の全領域に分散して付勢されることにより鉛直方向の力を検出することを特徴とする。
（３）請求項３の発明は、請求項２に記載の動釣合試験機において、薄板状圧電素子を圧電プラスティックシートで構成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、架台上に支持されている組立回転体ワークから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、架台のねじれ運動の発生を防止でき、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】
【０００８】
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図である。図１において、１は動釣合試験機の基台であり、基台１の上面両端には薄板状の圧電プラスティックシート（力検出器）２がそれぞれ接着され、その圧電プラスティックシート２の上に、組立回転体ワークＷを支持する架台３が接着されている。このような架台は、通常、舟形架台と呼ばれている。組立回転体ワークＷは、たとえば、電動モータであり、架台３上にボルトなどで固定支持することができる。
【０００９】
圧電プラスティックシート２はシート状であって、圧電効果を有するプラスティックＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）のシート材の両面に金属皮膜から成る電極を形成したものである。この圧電プラスティックシート２の厚さは数十μｍ〜数百μｍであって、柔軟性に富み、耐衝撃性に優れている。また、圧電セラミックスと比べて、１０倍以上の高電圧出力特性（機械→電気変換）を有している。
【００１０】
架台３に組立回転体ワークＷを載置すると、架台３を介して圧電プラスティックシート２に鉛直下方向の力が作用し、力の大きさに応じた分極電圧が発生する。すなわち、圧電プラスティックシート２は架台３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。
【００１１】
組立回転体ワークＷに電力を印加して内蔵の回転軸ＡＸを回転すると、組立回転体ワークＷの不釣り合いに起因する振動が発生し、各圧電プラスティックシート２に鉛直方向に加わる力がそれぞれ変化する。そして、そのときの分極電圧の変化を検出することにより組立回転体ワークＷの振動を検出することができる。
【００１２】
図２に示すように、圧電プラスティックシート２から出力される分極電圧信号は、動釣合試験機の演算装置２０に設けられた増幅器２１によって増幅された後に演算回路２２にそれぞれ入力される。演算回路２２では、入力された各分極電圧信号に基づいて組立回転体ワークＷの不釣り合い量を演算する。不釣り合い量は各圧電プラスティックシート２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２３に表示される。
【００１３】
圧電プラスティックシート２の面積を大きくすることにより面圧が小さくなるので、圧電プラスティックシート２に大きな力が加わったり衝撃が加わったりしても不具合が生じない。そのため、小型の組立回転体ワークだけでなく、大型の組立回転体ワークを検査する動釣合試験機に対しても圧電素子の使用が可能となる。
【００１４】
図３に示すように組立回転体ワークＷの回転によって架台３に水平方向の力が働いた場合、圧電プラスティックシート２の面積が比較的大きいため、圧電プラスティックシート２の左側の領域には圧縮力が作用し、圧電プラスティックシート２の右側の領域には引っ張り力が作用する。そのため、これらの領域の間の分極電圧は逆極性となり、圧電プラスティックシート２全体としては打ち消しあってほぼゼロとなる。その結果、水平方向振動の影響を受けることなく上下方向振動を精度良く測定することができる。
【００１５】
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）本実施の形態による動釣り合い試験機では、圧電プラスティックシート２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、組立回転体ワークＷを支持する架台３は圧電プラスティックシート２に直接設けられるので、圧電プラスティックシート２には架台３および組立回転体ワーク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、架台３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。
【００１６】
（２）面積の大きなシート状の圧電プラスティックシート２を用いているため面圧が小さくなり、架台３に大きな力が加わったり衝撃が加わったりしても圧電プラスティックシート２が割れるというようなことがなく、動釣合試験機の耐久性向上を図ることができる。また、架台３から圧電プラスティックシート２に水平方向の力が作用してもトータルの分極電圧が生じにくいので、例えば動釣合試験機を作業机上に設置した場合に作業机に加わる水平振動の影響を抑えることができ、水平方向振動の影響を受けることなく上下方向振動を精度良く測定することができる。特に、圧電プラスティックシート２として圧電効果を有するプラスティックＰＶＤＦのシート材を用いた場合、柔軟性に富み、耐衝撃性に優れているのでより一層の効果を得ることができる。
【００１７】
（３）架台３を圧電プラスティックシート２に直接貼り付け、組立回転体ワークＷの不釣り合い振動を架台３に加わる力として検出するようにしたので、回転する組立回転体ワーク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る。
【００１８】
（４）舟形架台をバネで吊り下げる方式を採用せず、圧電プラスティックシート２の上に架台３を直接載置するようにしたので、板バネ選定のための計算や実機テスト等が不要となる。
【００１９】
（５）従来のバネ吊り下げ式構造の場合には、舟形架台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、組立回転体ワークＷの回転周波数が舟形架台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組立回転体ワークＷの場合、回転周波数が舟形架台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、舟形架台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、本実施の形態による動釣り合い試験機では、バネ等による吊り構造を採用せず、積層圧電素子に組立回転体ワークＷを直接載置しているので架台３ｓ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。
【００２０】
なお、上述した動釣合試験機では、圧電プラスティックシート２を基台１と架台３に接着したが、ボルトを用いて固定してもよい。また、圧電プラスティックシート２としてシート状の圧電性プラスティックＰＶＤＦを用いたが、ジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）やチタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）などの圧電素子を用いてもよい。図４は、薄板状圧電素子を積層してなる力検出器２Ａを使用した一例である。圧電素子を薄板状にする場合、その大きさは、正方形の場合を考えた場合「１／１００００＜（厚さ）／（一辺の長さ）＜１／１０」程度に設定される。
【００２１】
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、圧電プラスティックシート２、力検出器２Ａは検出手段、圧電プラスティックシート２は薄板状圧電素子を、演算装置２０は演算手段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】
【００２２】
【図１】本発明による動釣合試験機の構成を示す図であり。（ａ）が平面図。（ｂ）が正面図
【図２】本発明による動釣合試験機による不釣り合い演算装置のブロック図
【図３】架台３に水平方向の力が作用した場合を説明する図
【図４】本発明による動釣合試験機の構成の他の例を示す図
【符号の説明】
【００２３】
１：基台                              ２：圧電プラスティックシート
３：架台                            ２０：演算装置
２１：増幅器                          ２２：演算回路
２３：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】
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