动平衡试验装置的制作方法

本发明涉及动平衡试验装置。

背景技术

存在动不平衡的旋转体在旋转时发生振动。如果检测出该振动的振幅和相位，则能够根据检测结果计算该旋转体的动不平衡。为了正确测定动不平衡，需要使旋转体正确地绕旋转中心轴旋转。

在日本专利第4119302号公报(以下称为“专利文献1”。)中，记载了能够测定具有主轴的旋转体的动不平衡的动平衡试验装置。该装置具有二对水平排列的辊对。在一个辊对之上载置试验体(旋转体)的一端侧的主轴，在另一个辊对之上载置试验体的另一端侧的主轴时，试验体的各主轴被各辊以能够正确地绕旋转中心轴旋转的方式支承。

专利文献1记载的装置是用于测定具有主轴的旋转体的装置，但在不具有主轴的旋转体(例如安装主轴前的中间产品)中，通过安装测定用主轴也能够进行测定。

技术实现要素：

发明想要解决的技术问题

但是，在测定不具有主轴的旋转体时，需要测定前在旋转体安装测定用主轴的步骤和测定后从旋转体卸下测定用主轴的步骤，因此存在需要更多步骤的问题。

本发明鉴于上述情况而完成的，其目的在于能够不在旋转体安装测定用主轴地测定不具有主轴的旋转体的动不平衡。

本发明的一实施方式的动平衡试验装置具有包括第一支承辊和第二支承辊的多个支承辊，该多个支承辊对试验体以该试验体能够绕该试验体的旋转中心轴旋转的方式进行支承，试验体具有以旋转中心轴为中心轴的内周面，多个支承辊分别与内周面内切。

根据该结构，能够不在旋转体安装测定用主轴地测定不具有主轴的旋转体的动不平衡。

在上述动平衡试验装置中，可以采用下述结构：多个支承辊中的任意的一对支承辊的外侧间隔比内周面的直径小。

在上述动平衡试验装置中，可以采用下述结构：第一支承辊和第二支承辊的直径相同，配置于相同高度。

在上述动平衡试验装置中，可以采用下述结构：多个支承辊还具有第三支承辊。

在上述动平衡试验装置中，可以采用下述结构：第一支承辊和第二支承辊配置在比旋转中心轴靠上方的位置，第三支承辊配置在比旋转中心轴靠下方的位置。

在上述动平衡试验装置中，可以采用下述结构：第三支承辊与内周面的最下部内切。

在上述动平衡试验装置中，可以采用下述结构：第一支承辊和第二支承辊配置在比旋转中心轴靠下方的位置，第三支承辊与内周面的最上部内切。

在上述动平衡试验装置中，可以采用下述结构：第一、第二和第三支承辊与内周面分别内切的位置形成正三角形。

在上述动平衡试验装置中，可以采用多个支承辊包括4个以上的支承辊，多个支承辊与内周面内切的位置形成正多边形的结构。

在上述动平衡试验装置中，可以采用下述结构：试验体具有与旋转中心轴垂直的侧面，动平衡试验装置具有推挡辊，该推挡辊推压于试验体的侧面，限制该试验体的旋转中心轴方向上的位置。

在上述动平衡试验装置中，可以采用具有对试验体进行旋转驱动的旋转驱动部的结构。

在上述动平衡试验装置中，可以采用下述结构：包括分别具有多个支承辊的第一保持部和第二保持部，第一保持部从试验体的旋转中心轴方向的一端侧支承该试验体，第二保持部从试验体的旋转中心轴方向的另一端侧支承该试验体。

在上述动平衡试验装置中，可以采用下述结构：试验体具有：形成在旋转中心轴方向的一端侧的第一内周面；和形成在旋转中心轴方向的另一端侧的第二内周面，第一保持部的多个支承辊与第一内周面内切，第二保持部的多个支承辊与第二内周面内切。

在上述动平衡试验装置中，可以采用下述结构：试验体具有：形成在旋转中心轴方向的一端侧的第一侧面；和形成在旋转中心轴方向的另一端侧的第二侧面，第一保持部和第二保持部分别具有推挡辊，第一保持部的推挡辊推压于第一侧面，第二保持部的推挡辊推压于第二侧面。

在上述动平衡试验装置中，可以采用下述结构：包括滑动机构，其以使第一保持部或第二保持部在进行试验的试验位置与能够拆装试验体的退避位置之间仅在旋转中心轴方向上可滑动的方式对第一保持部或第二保持部进行支承。

在上述动平衡试验装置中，可以采用下述结构：滑动机构具有一对直线引导器，该一对直线引导器以使第一保持部或第二保持部在旋转中心轴方向上可滑动的方式对第一保持部或第二保持部进行支承。

在上述动平衡试验装置中，可以采用下述结构：滑动机构具有滑动驱动部，该滑动驱动部对第一保持部或第二保持部在试验位置与退避位置之间在旋转中心轴方向上进行驱动。

在上述动平衡试验装置中，可以采用下述结构：滑动机构具有将第一保持部或第二保持部固定于试验位置的固定机构。

在上述动平衡试验装置中，可以采用下述结构：固定机构包括：安装于第一保持部或第二保持部的架；固定销；和对固定销在轴向进行驱动的销驱动部，架具有：在试验体的旋转中心轴方向上延伸的槽孔；和在第一保持部或第二保持部侧，沿槽孔形成的锪孔部，固定销具有：头部；和轴部，其从头部的一端延伸，贯通槽孔，前端部与销驱动部连接。

附图说明

图1是本发明的实施方式的动平衡试验装置的右侧视图。

图2是本发明的实施方式的动平衡试验装置的测定部的主视图。

图3是本发明的实施方式的动平衡试验装置的测定部的俯视图。

图4是本发明的实施方式的动平衡试验装置的主体部的主视图。

图5是本发明的实施方式的动平衡试验装置的主体部的俯视图。

图6是本发明的实施方式的动平衡试验装置的主体部的右侧视图。

图7是滑动机构的俯视图。

图8是动平衡试验装置的控制系统的块图。

图9是试验体的纵截面图。

图10是试验体的右侧视图。

图11是试验体的右侧视图。

图12是试验体的右侧视图。

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的实施方式的动平衡试验装置1。

本实施方式的动平衡试验装置1使作为旋转体的试验体t绕其旋转中心轴ax旋转，检测此时在试验体t产生的振动，基于其检测结果计算试验体t的动平衡。

图9是试验体t的纵截面图，图10是其右侧视图。本实施方式的试验体t是电力马达的转子的架。本实施方式构成为适合铁道车辆、电动汽车/混合动力车中使用的中型的电力马达的转子的试验。另外，本发明也能够适用于例如硬盘装置等中使用的小型马达、工业机械用(例如河川排水泵用)大型马达的转子的试验。并且，本发明不限于电力马达的转子，能够应用于各种旋转体(例如飞轮、轮毂、轮子等各种汽车部件、喷气式发动机、发电设备等中使用的叶轮用部件、压缩机用部件、轴承部件、叶轮、风扇、旋转翼等)的动平衡试验。

试验体t是关于旋转中心轴ax旋转对称地形成的构造部件(例如铝合金制的部件)，具有以旋转中心轴ax为中心的内周面ca和cb以及与旋转中心轴ax垂直的侧面sa和sb。内周面ca和cb是产品(电力马达)中用于嵌入将旋转体以能够绕旋转中心轴ax旋转的方式支承的轴承的圆柱面，因此相对于旋转中心轴ax正确地形成为同心。

图1是本发明的实施方式的动平衡试验装置1的右侧视图。在以下的说明中，以图1的右方向为y轴正方向，以上方向为z轴正方向，以与纸面地垂直从背面侧向正面侧的方向为x轴正方向。z轴方向为铅垂方向，x轴方向和y轴方向为水平方向。

动平衡试验装置1具有测定部(振动台)2、旋转驱动部9和控制部5(图8)。旋转驱动部9是地安装于测定部2的试验体t进行旋转驱动的带驱动装置。此外，测定部2将试验体t以能够绕其旋转中心轴ax旋转的方式保持，并且检测试验体t旋转中产生的振动。控制部5控制动平衡试验装置1的整体的动作。

旋转驱动部9包括：固定部91；与固定部91以能够绕在x轴方向上延伸的旋转中心轴9a转动的方式连结的可动部92；和环形带93。当使可动部92向图1的逆时针方向转动时，环形带93紧贴于试验体t的外周面(图1)。在该状态下，通过使环形带93循环，试验体t得以旋转驱动。此外，当使可动部92在图1的顺时针方向转动时，环形带93从试验体t的外周面离开。在该状态下，进行试验体t的动平衡的测定、试验体t对动平衡试验装置1的拆装。旋转驱动部9的转动由设置于固定部91的转动装置911(图8)进行。

旋转驱动部9的固定部91具有被马达910(图8)旋转驱动的驱动滑轮912。

旋转驱动部9的可动部92具有5个从动滑轮921和对环形带93施加规定的张力的均衡轮922。驱动滑轮912、从动滑轮921和均衡轮922分别具有与x轴(即试验体t的旋转中心轴ax)平行的旋转中心轴。环形带93架设于驱动滑轮912、5个从动滑轮921和均衡轮922，将驱动滑轮912的旋转向与环形带93紧贴的试验体t传递，使试验体t绕其绕旋转中心轴ax旋转。

如图1所示，测定部2具有振动部10、以比较低的刚性支承振动部10的支承部20。振动部10由支承部20以在水平方向上可振动的方式弹性支承。

支承部20具有：基座21；立于基座21的上表面的4个支柱22；从各支柱22的上端部垂下的4根柱状弹簧23；和一对加速度计24。

图2是测定部2的主视图，图3是测定部2的俯视图。振动部10具有工作台11和设置在工作台11上的主体部12。4根柱状弹簧23的一端分别固定于工作台11的下端部的四角。振动部10被4根柱状弹簧23以在水平方向上可振动(揺动)的方式支承。

一对加速度计24(图1)的主体241分别安装于基座21的x轴方向两端部的上表面。此外，在y轴方向上延伸的各加速度计24的测定子242分别固定于工作台11的x轴方向两端部的侧面。利用一对加速度计24，检测振动部10的x轴方向两端部的y轴方向的加速度(振动)。

如图2所示，基座21和工作台11由在x轴方向上延伸的柱状弹簧212连结。具体地说，柱状弹簧212的一端固定于在工作台11的x轴方向中央部从顶板111的下表面垂下的肋112的下端部。此外，柱状弹簧212的另一端固定于从基座21的上表面突出的托架211。柱状弹簧212利用其挠曲，允许工作台11相对于基座21的y轴方向的振动，利用其长度方向(x轴方向)的高刚性，阻止工作台11相对于基座21的x轴方向的振动。

利用上述柱状弹簧23，阻止工作台11相对于基座21的铅垂(z轴)方向的振动。进而，利用柱状弹簧212，阻止工作台11相对于基座21的x轴方向的振动。结果，工作台11以相对于基座21几乎仅能够在y轴方向上振动的方式被支承。

图4、图5和图6分别是主体部12的主视图、俯视图和右侧视图。

主体部12包括：基座121；一对保持部30(第一保持部30a、第二保持部30b)；将各保持部30相对于基座121以可在x轴方向上滑动的方式连结的一对滑动机构40(第一滑动机构40a、第二滑动机构40b)。第一保持部30a相对于试验体t配置在x轴正方向侧，第二保持部30b配置在x轴负方向侧。另外，试验体t以内周面ca和侧面sa朝向第一保持部30a侧、内周面cb和侧面sb朝向第二保持部30b侧的方式安装于主体部12。

保持部30具有基座31、轴承接部32和推挡部33。轴承接部32和推挡部33分别固定于基座31的上表面。此外，一方的保持部(本实施方式中是第一保持部30a)具有检测试验体t的旋转位置的光传感器34。

轴承接部32具有一对辊321(支承辊)和支承它的支承部322。支承部322构成为能够调整一对辊321的位置和朝向。此外，支承部322构成为也能够调整一对辊321的旋转中心轴的间隔。

推挡部33具有单一的辊331(推挡辊)和支承它的支承部332。辊331以其旋转中心轴与z轴平行的方式配置。支承部332构成为能够调整辊331的位置和朝向。

辊321和331具有介于内圈(固定圈)与外圈(旋转圈)之间的转动体(滚珠或辊)，外圈能够以较小的摩擦阻力旋转。

如图10所示，各辊321的旋转中心轴与x轴(即试验体t的旋转中心轴ax)平行。此外，2个辊321同径，在y轴方向上排列(即以相同高度)配置。此外，2个辊321的旋转中心轴间的距离是基于试验体t的内周面ca或cb的内径决定的规定的距离。

另外，一对辊321并非必须配置在相同高度，但在配置于相同高度(更正确地说，以各辊321与内周面ca(或cb)的接触位置处于相同高度的方式配置)时试验体t最稳定地被保持。此外，本实施方式中，一对辊321同径，但也可以使用外径不同的辊321的对。一对辊321的外径和配置间隔基于试验体t的内周面ca(或cb)的内径设定。

如图6、图9和图10所示，试验体t由二对辊321(第一保持部30a的一对辊321和第二保持部30b的一对辊321)以可绕旋转中心轴ax旋转的方式被支承。具体地说，在第一保持部30a的一对辊321之上载置试验体t的内周面ca，在第二保持部30b的一对辊321之上载置试验体t的内周面cb。此时，第一保持部30a的一对辊321分别与试验体t的内周面ca内切，第二保持部30b的一对辊321分别与试验体t的内周面cb内切。

在本实施方式中，试验体t的内周面ca和内周面cb的内径相同，因此第一保持部30a的一对辊321的外径、旋转中心轴间距离和高度分别与第二保持部30b的外径、旋转中心轴间距离和高度为相同大小。内周面ca和内周面cb的内径不同时，第一保持部30a与第二保持部30b的一对辊321的外径、旋转中心轴间距离和高度的至少一者为不同的大小。它们的大小根据第一保持部30a的一对辊321所内切的圆周面(内周面ca)与第二保持部30b的一对辊321所内切的圆周面(内周面cb)同心来决定。

如图10所示，在本实施方式中，一对辊321以相对于试验体t的旋转中心轴ax的中心角(方位差)为90°的方式配置。此时，试验体t从各辊321受到在y轴和z轴方向上分别大小相等的力fy和fz，因此稳定地被支承。另外，相对于试验体t的旋转中心轴ax的一对辊321的配置角度不限定于90°。一对辊321的配置能够设定在一对辊321彼此不接触、且一对辊321的外侧间隔w(图10中彼此离得最远的位置的距离)比内周面ca(内周面cb)的直径短的范围。

另外，当使一对辊321的外侧间隔w扩大至内周面ca(内周面cb)的直径d时，在一对辊321与内周面ca(内周面cb)之间的余隙消失，因此在拆装试验体t时能够将一对辊321插入内周面ca(内周面cb)内。

如图9所示，第一保持部30a的推挡部33的辊331的外周面推压于试验体t的侧面sa。此外，第二保持部30b的推挡部33的辊331的外周面推压于试验体t的侧面sb。即，试验体t在第一保持部30a的辊331与第二保持部30b的辊331之间从x轴方向两侧被夹入。由此，试验体t以可绕其旋转中心轴ax的状态，在x轴(旋转中心轴ax)方向上被保持在一定的位置(或者，试验体t的旋转中心轴ax方向的位置被限制在一定的范围内)。另外，可以采用仅在一方的保持部30(例如第一保持部30a)设置推挡部33的结构，此外，也可以采用在任一保持部30均不设置推挡部33的结构。如果试验体t的内周面ca、cb和各辊331的形状和配置足够正确，则即使不使用推挡部33，试验体t的旋转中心轴ax方向的位置也能够保持在一定的范围内。

另外，辊331的旋转中心轴的朝向设定成，在辊331与试验体t的侧面sa的接触部，辊331的外周面与试验体t的侧面sa的移动方向一致。本实施方式中，在试验体t的旋转中心轴ax的正上方，辊331与试验体t接触，因此辊331的旋转中心轴朝向z轴方向。

图7是第一滑动机构40a的主要部分的俯视图。滑动机构40包括：将保持部30相对于基座121以在x轴方向上可动的方式连结的一对直线引导器41；将保持部30固定于基座121的锁定机构42；和将保持部30在x轴方向上驱动的滑动驱动部43(图4、图5)。

直线引导器41包括：固定于基座121的上表面的在x轴方向上延伸的轨道411；在该轨道411上行进的移动体412。直线引导器41对保持部30以使其仅在x轴方向上可移动的方式支承。各移动体412安装于保持部30的基座31的下表面。

滑动驱动部43(图4、图5)是具有在x轴方向可移动的驱动杆432的气缸等线性致动器。滑动驱动部43的主体431固定于基座121。此外，驱动杆432的前端固定于保持部30的基座31。通过使驱动杆432进退，保持部30在x轴方向上被驱动。

在卸下试验体t时，各滑动驱动部43的驱动杆432被抽入到主体431，第一保持部30a和第二保持部30b在彼此离开的方向上被驱动至退避位置(拆装试验体t的位置)。具体地说，第一保持部30a由第一滑动机构40a的滑动驱动部43在x轴正方向上驱动至退避位置，第二保持部30b由第二滑动机构40b的滑动驱动部43在x轴负方向上驱动至退避位置。

此外，在安装试验体t而进行试验时，各滑动驱动部43的驱动杆432从主体431被推出，第一保持部30a和第二保持部30b在彼此接近的方向上被驱动至试验位置(进行动平衡试验的位置)。

如图4和图7所示，锁定机构42包括：安装于保持部30的基座31的下表面的架421；安装于基座121的上表面的限位件422；固定销423；和上下驱动固定销423的销驱动部424。

在大致u字状的架421形成有在轴方向上延伸的槽孔421a。此外，在架421的上表面，在槽孔421a的周围形成有锪孔部421b。

限位件422具有：固定于基座121的块体422b；和保持于块体422b的一对缓冲器422a。保持部30利用滑动驱动部43向x轴方向内侧(保持部30a中是x轴负方向)发生了移动时，固定于保持部30的锁定机构42的架421(具体地说是架421的u字的两端)碰到限位件422。由此，限位件422使保持部30在规定的位置停止而定位。此外，在架421碰到的部位设置有缓冲器422a，利用该缓冲器422a缓冲限位件422与架421的碰撞。

固定销423具有：设置有其上端部的大致圆柱状的头部423a；和从头部423a的下表面中央垂下的大致圆柱状的轴部423b。固定销423的头部423a的外径比锪孔部421b的宽度小且轴向长度比锪孔部421b的深度小，配置在被基座31和架421的锪孔部421b的上表面包围的空间中。轴部423b通过架421的槽孔421a和形成在基座121的贯通孔121a，与安装于基座121的下表面的销驱动部424的驱动杆连结。销驱动部424是具有在z轴方向上可移动的驱动部的气缸等线性致动器。

利用销驱动部424将固定销423上推至上限时，固定销423的头部423a为离开基座31的下表面、且离开架421的锪孔部421b的上表面的状态。因此，此时的保持部30能够与固定销423不干涉地在x轴方向上移动(固定解除状态)。

固定销423的头部423a的外径比槽孔421a的幅大。因此，当利用销驱动部424将固定销423下拉至下限时，固定销423的头部423a的下表面被强力地按压于架421的锪孔部421b的上表面。结果，在固定销423的头部423a的下表面与架421的锪孔部421b的上表面之间产生很大的摩擦力，限制保持部30的移动(固定状态)。

在试验时，锁定机构42为固定状态，保持部30相对于基座121固定。此外，试验体t的拆装时，锁定机构42为固定解除状态，保持部30能够在x轴方向上移动。

接着说明动平衡试验装置1的控制系统。图8是表示动平衡试验装置1的控制系统的概略结构的框图。

控制部5包括处理器51、存储器52、驱动控制部53、空压控制部54、接口58、输入装置581、输出装置582和外部存储装置583以及各3系统的放大电路55、a/d转换器56和数字信号处理电路57。处理器51、存储器52、驱动控制部53、空压控制部54、接口58和各数字信号处理电路57与数据总线50连接。经由接口58，连接有键盘、鼠标等输入装置581、显示器、扬声器等输出装置582、存储卡等外部存储装置583和网络100。此外，放大电路55、a/d转换器56和数字信号处理电路57对各个一对加速度计24和光传感器34各设置有一个系统。

存储器52包括主存储装置和辅助存储装置。当动平衡试验装置1起动时，处理器51读取存储于辅助存储装置的控制程序并执行，依据控制程序控制动平衡试验装置1的各部分。

驱动控制部53基于来自处理器51的命令，生成用于分别驱动马达910和转动装置911的驱动电流，分别供给至马达910和转动装置911。

空压控制部54具有未图示的压缩机、控制阀，基于来自处理器51的命令，生成用于分别驱动滑动驱动部43和销驱动部424的空气压。

从各加速度计24输出的模拟信号被放大电路55放大后，由a/d转换器56转换为数字信号。数字信号处理电路57对数字化后的加速度计24的信号进行滤波处理(噪声减小处理)后，向数据总线50输出。

从光传感器34输出的模拟信号被放大电路55放大后，由a/d转换器56转换为数字信号。数字信号处理电路57对数字化后的光传感器34的信号进行滤波处理后，转换为表示试验体t的旋转位置的相位数据，向数据总线50输出。

处理器51将从各数字信号处理电路57输出的数据蓄存于存储器52，基于在规定的期间中蓄存于存储器52的数据(即从一对加速度计24的输出得到的2个加速度数据列和从光传感器34的输出得到的相位数据列)，计算试验体t的不平衡。不平衡的计算结果向输出装置582、外部存储装置583或网络100输出。

根据上述实施方式，能够不将测定用主轴安装于旋转体地测定不具有主轴的旋转体的动不平衡。由此，不需要在测定前将测定用主轴安装于旋转体的步骤和在测定后从旋转体卸下测定用主轴的步骤，能够以更少的工数进行旋转体的动不平衡的测定。

此外，测定用主轴具有一定的形状误差、不均衡，由于使用测定用主轴而存在测定精度下降的问题。而且，也存在由于测定用主轴的拆装而对旋转体、测定用主轴造成损伤的问题。根据上述实施方式，不需要测定用主轴，由此不仅能够减少工数，而且能够提高测定精度、减少不良率。

以上说明了本发明的实施方式的一例。本发明的实施方式不限于上述说明的结构，能够在由权利要求的记载所表达的技术思想的范围内能够各种变形。例如将说明书中明确举例表示的实施方式等或隐含公开的实施方式等适当组合而得的内容也属于本发明的实施方式。

在上述实施方式中，在第一保持部30a和第二保持部30b分别设置有一对辊321，但也可以在第一保持部30a和第二保持部30b分别设置3个以上的辊321。

在各保持部30设置3个辊321时，将2个辊321与上述实施方式同样地以与内周面ca(或cb)的内切位置处于相同高度的方式配置，将第三个辊321以与由2个辊321支承的试验体t的内周面ca(或cb)的最下部内切的方式配置，由此能够防止在试验中由于试验体t的振动而辊321从内周面ca(或cb)脱离导致试验体t脱落。3个辊以由与内周面ca(或cb)的内切位置规定的三角形成为正三角形的方式配置，由此能够最稳定地保持试验体t(图11)。此外，为了容易拆装试验体t，第三个辊优选设置成在试验体t的半径方向上可移动。

另外，只要3个辊321能够与内周面ca(或cb)内切地稳定支承试验体t，则并不限于图11和图12所示的配置。例如，可以使1个辊321与内周面ca(或cb)的最上部内切，使剩下的2个辊321在比试验体t的旋转中心轴ax靠下侧的位置与内周面ca(或cb)内切。3个辊以由与内周面ca(或cb)的内切位置规定的三角形为正三角形的方式配置，由此能够最稳定地保持试验体t(图12)。

设置4个以上的辊321时也同样，以各辊321能够与内周面ca(或cb)内切而稳定支承试验体t的方式配置各辊321即可。例如，通过采用由各辊321与内周面ca(或cb)的内切位置规定的多边形为正多边形的配置，能够最稳定地保持试验体t。

另外，内周面ca(或cb)并不限于正圆。由此，在设置3个以上的辊321时，第三个以后的辊321为了吸收内周面ca(或cb)的变形(偏斜)而能够进行试验体t的旋转，优选对内周面ca(或cb)以向外周方向按压的方式弹性支承。

在上述实施方式中，使辊321与内周面ca、cb内切地支承试验体t，但也能够代替辊321而使用可旋转地被支承的滚珠。

在上述实施方式中，在销驱动部424和滑动驱动部43使用了气缸，但也能够使用其它方式的线性致动器(例如电力马达、油压马达)。