アンバランス計測方法と装置
【課題】軸受と潤滑油との温度差に影響されず、かつ、回転機械の個体毎にアンバランスデータがばらつくことなく、高精度なアンバランスデータを取得する。
【解決手段】回転体を回転駆動させる試運転を複数回行い（ステップＳ１）、各試運転毎に、データ取得ステップＳ２、ずれ量算出ステップＳ３、および判断ステップＳ４を行う。データ取得ステップＳ２では、支持体の振動と回転体の回転角を検出し、かつ、振動と回転角から前記回転体のアンバランスデータを算出する。ずれ量算出ステップＳ３では、試運転のアンバランスデータが、この試運転の直前に行った試運転のアンバランスデータからずれている量を表したずれ量を算出する。判断ステップＳ４では、ずれ量がしきい値以下であるかを判断する。ずれ量がしきい値以下になるまで、ステップＳ１〜Ｓ４を繰り返す。
【解決手段】回転体を回転駆動させる試運転を複数回行い（ステップＳ１）、各試運転毎に、データ取得ステップＳ２、ずれ量算出ステップＳ３、および判断ステップＳ４を行う。データ取得ステップＳ２では、支持体の振動と回転体の回転角を検出し、かつ、振動と回転角から前記回転体のアンバランスデータを算出する。ずれ量算出ステップＳ３では、試運転のアンバランスデータが、この試運転の直前に行った試運転のアンバランスデータからずれている量を表したずれ量を算出する。判断ステップＳ４では、ずれ量がしきい値以下であるかを判断する。ずれ量がしきい値以下になるまで、ステップＳ１〜Ｓ４を繰り返す。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転機械に設けられる回転体のアンバランスを計測するアンバランス計測方法と装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
本願において、回転機械は、流体と力を及ぼし合う回転翼が回転体に設けられた流体機械である。回転機械には、原動機と被動機がある。原動機は、流体が回転翼に作用させる圧力により回転体が回転駆動されることで、流体の持つエネルギーを回転運動エネルギーに変換する。この回転運動エネルギーは、前記回転翼を含む回転体の運動エネルギーである。原動機としては、例えば、ガスタービン（軸流タービン、ラジアルタービン）がある。被動機は、回転駆動されている回転翼が流体に圧力を作用させることで、回転運動エネルギーを流体に与える。この回転運動エネルギーは、前記回転翼を含む回転体の運動エネルギーである。被動機としては、例えば、圧縮機（遠心圧縮機、航空エンジンなどに設けられる軸流圧縮機、斜流圧縮機、横流圧縮機、ポンプ）がある。また、回転機械には、原動機と被動機の両方の機能を持つ過給機もある。
【０００３】
回転体のアンバランスを計測するために、回転機械を試運転する。この時、回転体の回転運動により生じる振動を検出するとともに、回転体の回転角を検出する。検出した振動と回転角から、どの回転方向位置に、どれだけのアンバランス量が存在するかを求める。このようなアンバランス計測は、例えば下記の特許文献１に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２６７９０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来においては、アンバランス計測の精度が低くなる場合があった。その理由として、以下の事が考えられる。
（１）試運転時に、回転体を回転可能に支持する軸受に潤滑油を流すが、試運転開始時において、軸受と、軸受に供給される潤滑油との間に温度差がある。この温度差により、検出した振動に誤差が生じる可能性がある。
（２）回転機械の組み立て公差により、回転機械の動作が安定するまでの時間が、回転機械の個体毎に異なる。例えば、回転機械が過給機である場合には、内部エアの抜け具合や軸受の温度が、安定するまでの時間が過給機毎に異なる。その結果、アンバランスデータが回転機械の個体毎に異なる可能性がある。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、軸受と潤滑油との温度差に影響されず、かつ、回転機械の個体毎にアンバランスデータがばらつくことなく、高精度なアンバランスデータを取得できるアンバランス計測方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述の目的を達成するため、本発明によると、回転体のアンバランスを計測するアンバランス計測方法であって、
前記回転体を回転可能に支持体で支持した状態で、前記回転体を回転駆動させる試運転を複数回行い、
前記各試運転毎に、データ取得ステップ、ずれ量算出ステップ、および判断ステップを行い、
データ取得ステップでは、前記支持体の振動と前記回転体の回転角を検出し、かつ、該振動と回転角から前記回転体のアンバランスデータを算出し、
ずれ量算出ステップでは、前記試運転で得た前記アンバランスデータが、該試運転の直前に行った前記試運転で得た前記アンバランスデータからずれている量を表したずれ量を算出し、
前記判断ステップでは、前記ずれ量がしきい値以下であるかを判断し、
前記ずれ量が前記しきい値以下になるまで、前記試運転、前記データ取得ステップ、ずれ量算出ステップ、および判断ステップとを繰り返す、ことを特徴とする請求項１に記載のアンバランス計測方法が提供される。
【０００８】
上述した本発明のアンバランス計測方法では、回転体の試運転を複数回行い、前記各試運転毎に、データ取得ステップとずれ量算出ステップと判断ステップを行い、データ取得ステップでは、アンバランスデータを算出し、ずれ量算出ステップでは、このアンバランスデータが、１つ前の試運転で得たアンバランスデータからどれだけずれているかを表したずれ量を算出し、判断ステップでは、該ずれ量がしきい値以下であるかを判断するので、アンバランスデータが安定したかを判断でき、これにより、精度の高いアンバランスデータを取得できる。具体的には次の通りである、
（１）従来では、回転体を回転可能に支持する軸受と、この軸受に供給される潤滑油との間に温度差がある場合には、正確なアンバランス量を計測できない。これに対し、上述の本発明では、前記ずれ量がしきい値以下である場合には、前記の温度差が無くなっていると判断でき、これにより、正確なアンバランスデータを取得できる。
（２）また、従来では、回転機械の組み立て公差により、回転機械の動作が安定するまでの時間が、回転機械の個体毎に異なるため、アンバランスデータが回転機械の個体毎にばらつく。これに対し、上述の本発明では、前記ずれ量がしきい値以下である場合には、回転機械の動作が安定したと判断でき、これにより、アンバランスデータが回転機械の個体毎にばらつくことを防止できる。
【０００９】
本発明の好ましい実施形態によると、前記判断ステップにおいて、前記ずれ量が前記しきい値以下であると判断した場合には、最後に行った前記試運転について算出したアンバランスデータに基づいて、前記回転体の一部を切削し、これにより、前記回転体のバランスを修正する。
【００１０】
このように、前記ずれ量が前記しきい値以下となったら、最後に行った前記試運転のアンバランスデータを使用して、回転体のバランスを修正する。従って、高精度なバランス修正が可能となるとともに、回転機械の個体毎に、バランス修正精度に差が生じることを防止できる。
【００１１】
また、本発明の好ましい実施形態によると、前記アンバランスデータＵｎは、
Ｕｎ＝Ｇｎ／Ｅ
で表され、ここで、Ｅは、前記回転体の影響係数であり、添え字ｎは、何回目の試運転であるかを示す番号であり、Ｇｎは、
Ｇｎ＝ｇｎ（ｃｏｓψｎ＋ｊｓｉｎψｎ）
で表され、ｊは、虚数単位であり、ｇｎは、前記振動のうち、前記回転体の１秒当たりの回転数と同じ振動数成分の振幅であり、ψｎは、前記回転角の基準値に対する前記振動数成分の位相差であり、
前記ずれ量ΔＵは、
ΔＵｎ＝｜Ｕｎ−Ｕｎ−１｜
で表される。
【００１２】
このようなずれ量ΔＵに基づいて、アンバランスデータＵｎが安定したかどうかを判断できる。
【００１３】
また、上述の目的を達成するため、本発明によると、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であって、
前記回転体を回転可能に支持する支持体と、
前記支持体の加速度を検出する加速度センサと、
前記回転体の回転角を検出する角度センサと、
検出された前記加速度と前記回転角に基づいて、前記回転体のアンバランスデータを算出する演算器と、を備え、
前記回転体を回転駆動させる試運転が複数回行われ、前記演算器は、各試運転毎に前記アンバランスデータを算出し、
連続する２回の前記試運転の間における前記アンバランスデータのずれ量を算出するずれ算出部と、
前記ずれ量がしきい値以下であるかを判断する判断部と、を備える、ことを特徴とするアンバランス計測装置が提供される。
【００１４】
上述した本発明のアンバランス計測装置では、演算器は各試運転毎に前記アンバランスデータを算出し、ずれ算出部は、連続する２回の前記試運転の間における前記アンバランスデータのずれ量を算出し、判断部は、前記ずれ量がしきい値以下であるかを判断するので、アンバランスデータが安定したかを判断でき、これにより、精度の高いアンバランスデータを取得できる。なお、試運転を連続して複数回行うことで、速やかにアンバランスデータを安定させることができる。
【発明の効果】
【００１５】
上述した本発明によると、軸受と潤滑油との温度差に影響されず、かつ、回転機械の個体毎にアンバランスデータがばらつくことなく、高精度なアンバランスデータを取得できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明のアンバランス計測方法に使用できるアンバランス計測装置を示す。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ矢視図である。
【図３】振動データを示す波形である。
【図４】振動データを表す複素平面である。
【図５】アンバランスデータのずれ量を表す複素平面である。
【図６】本発明の実施形態によるアンバランス計測方法を示すフローチャートである。
【図７】本発明のアンバランス計測装置を過給機に適用した場合を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明を実施するための最良の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
【００１８】
図１は、本発明の実施形態によるアンバランス計測装置１０を示す。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ矢視図である。アンバランス計測装置１０は、支持体３、加速度センサ５、角度センサ７、演算器９、ずれ算出部１１、判断部１３、および切削装置１５を備える。
【００１９】
支持体３は、回転機械の回転体１７を支持する。回転体１７は、支持体３に支持された状態で、回転体１７の軸Ｃを中心に回転可能である。なお、支持体３の一部は、回転機械の静止側部材により構成されてもよい。
【００２０】
加速度センサ５は、支持体３に取り付けられる。加速度センサ５は、回転体１７が回転している状態で、支持体３の加速度（即ち、振動）を検出し、該加速度を示す振動信号を演算器９に出力する。この加速度センサ５として公知のセンサを使用できる。
【００２１】
角度センサ７は、回転体１７の回転角を検出し、該回転角を示す回転角信号を演算器９に出力する。この回転角は、回転体１７が１回転することでゼロ度〜３６０度まで変化する。即ち、回転角は、所定の始点となる回転体１７の回転位相（始点回転角）から回転体１７が回転した角度を示す。
【００２２】
演算器９は、検出された前記加速度（即ち、前記振動信号）と前記回転角（即ち、前記回転角信号）に基づいて、振動データＧｎを生成し、さらに、この振動データＧｎから前記回転体１７のアンバランスデータＵｎを算出する。本実施形態では、後述のように回転体１７を回転駆動する試運転を複数回行い、各試運転毎に、演算器９は、振動データＧｎを生成し、アンバランスデータＵｎを算出する。
なお、Ｕ、Ｇの添え字ｎは、何回目の試運転であるかを示す試運転の番号である。従って、例えば、Ｇｎは、ｎ回目の試運転についての振動データであり、Ｕｎは、ｎ回目の試運転で算出したアンバランスデータである。以下において他の記号に付される添え字ｎについても同様である。
【００２３】
振動データＧｎは、振動の振幅ｇｎと位相差ψｎからなる。図３は、振動の振幅ｇｎと位相差ψｎを示す。図３において、横軸は、角度センサ７により検出した回転体１７の回転角を示し、縦軸は、加速度センサ５により検出された振動のうち１次振動の強度を示す。１次振動は、回転体１７の回転速度と同じ周波数成分の振動である。即ち、１次振動振幅ｇｎは、加速度センサ５による振動検出時における回転体１７の回転速度（１秒間での回転数）と同じ周波数［Ｈｚ］の成分を、加速度センサ５が出力した前記振動信号から抽出した振動である。図３において、位相差ψｎは、回転角の基準値（図３の例では、ゼロ度）に対する１次振動のずれを示す。即ち、位相差ψｎは、前記基準値（基準回転角）に対する、１次振動の周期の始点となる回転角のずれを示す。このような振動データＧｎを、複素数で表す。図４は、複素数で表した振動データＧｎを示す。図４のように、１次振動の振幅ｇｎを大きさ（絶対値）とし、上述の位相差ψを偏角として、振動データＧｎを複素数で表す。即ち、ｊを虚数単位として、振動データＧｎを次式（１）で表す。
Ｇｎ＝ｇｎ（ｃｏｓψｎ＋ｊｓｉｎψｎ） ・・・（１）
【００２４】
アンバランスデータＵｎを、次式（２）で表す。
Ｕｎ＝Ｇｎ／Ｅ ・・・（２）
ここで、Ｅは、影響係数である。
【００２５】
影響係数は、予め取得されている。影響係数は、本発明のアンバランス計測方法の対象となる回転機械と同じ機種の回転機械（以下、基準回転機械という）について取得された複素数である。影響係数は、上述のアンバランス計測装置１０を用いて、次のように取得されてよい。
まず、基準回転機械の回転体１７について、前記式（１）の振動データ（以下、Ｇａという）を取得する。
次に、基準回転機械の回転体１７の所定位置に錘を取り付けた状態で、回転体１７を回転駆動することで、前記式（１）の振動データ（以下、Ｇｂという）を取得する。
その後、演算器９が、次式（３）により影響係数Ｅを算出する。
Ｅ＝（Ｇｂ−Ｇａ）／Ｍ（ｃｏｓφ＋ｊｓｉｎφ） ・・・（３）
ここで、Ｍは、錘の換算質量である。換算質量Ｍは、Ｍ＝ｒ０×ｍ０である。ｒ０は、回転体１７の軸Ｃから錘の重心までの半径方向距離（即ち、軸Ｃに対する半径方向の距離）であり、ｍ０は、錘の質量である。一方、φは、錘の重心の回転方向位置（即ち、軸Ｃを回る方向の位置）を示す。この回転方向位置は、所定の回転方向位置に対する位相で表現されてよい。なお、錘は、例えばネジであって、回転体１７には、このネジを取り付けるためのネジ孔が形成されていてよい。また、錘を使用する代わりに、回転体１７の一部を切削することで、影響係数を取得してもよい。
【００２６】
ずれ算出部１１は、連続する２回の前記試運転の間における前記アンバランスデータＵｎのずれ量ΔＵｎを算出する。前記ずれ量ΔＵは、次式（４）で表される。
ΔＵｎ＝｜Ｕｎ−Ｕｎ−１｜
＝｜Ｕｎ（ｃｏｓθｎ＋ｊｓｉｎθｎ）
−Ｕｎ−１（ｃｏｓθｎ−１＋ｊｓｉｎθｎ−１）｜
＝｜（Ｕｎｃｏｓθｎ−Ｕｎ−１ｃｏｓθｎ−１）
＋ｊ（Ｕｎｓｉｎθｎ−Ｕｎ−１ｓｉｎθｎ−１）｜
＝｛（Ｕｎｃｏｓθｎ−Ｕｎ−１ｃｏｓθｎ−１）２
−（Ｕｎｓｉｎθｎ−Ｕｎ−１ｓｉｎθｎ−１）２｝１／２ ・・・（４）
このΔＵｎは、図５のように表される。
【００２７】
判断部１３は、前記ずれ量ΔＵｎがしきい値Ｔ以下であるかを判断する。即ち、判断部１３は、次式（５）が成り立つかを判断する。
ΔＵｎ＝｜Ｕｎ−Ｕｎ−１｜≦Ｔ ・・・（５）
【００２８】
切削装置１５は、回転体１７の切削対象部１７ａを切削する切削工具１５ａ（例えば、エンドミル）と、該切削工具１５ａを３次元的（例えば、図１の互いに直交するＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向）に移動させる駆動機構１５ｂと、該駆動機構１５ｂの動作を制御することで切削工具１５ａの位置を制御する位置制御部１５ｃとを有する。位置制御部１５ｃは、入力されるアンバランスデータに従って切削対象部１７ａを切削する。なお、切削対象部１７ａは、例えば、回転体１７を構成する回転軸の先端に取り付けられたナットまたは円柱形部材である。
【００２９】
図６は、本発明の実施形態によるアンバランス計測方法を示すフローチャートである。このアンバランス計測方法は、運転ステップＳ１、データ取得ステップＳ２、ずれ量算出ステップＳ３、および判断ステップＳ４などを有する。
【００３０】
運転ステップＳ１では、前記回転体１７を回転可能に支持体３で支持した状態で、前記回転体１７を回転駆動する試運転を行う。なお、１回の試運転は、回転体１７の回転速度を初期速度（例えばゼロ）から計測対象回転速度まで上昇させることである。従って、再び、運転ステップＳ１を行う場合には、回転体１７の回転速度を、前記計測対象回転速度から初期速度以下にしてから、回転体１７の回転速度を前記初期速度から前記計測対象回転速度まで上昇させる。
【００３１】
データ取得ステップＳ２では、運転ステップＳ１により回転体１７が前記計測対象回転速度で回転している状態で、前記支持体３の振動を加速度センサ５により検出し、前記回転体１７の回転角を角度センサ７により検出する。さらに、データ取得ステップＳ２では、演算器９が、検出した振動と回転角から、上述の振動データＧｎを算出し、前記回転体１７の前記アンバランスデータＵｎを算出する。なお、振動データＧｎは、前記振動のうち、前記計測対象回転速度（１秒毎の回転数）と同じ周波数の成分の振動である。
【００３２】
ずれ量算出ステップＳ３では、今回の前記試運転のアンバランスデータＧｎが、該運転の直前に行った前記試運転のアンバランスデータＧｎ−１からずれている量を表した前記ずれ量ΔＵｎをずれ算出部１１により算出する。ただし、図６において、スタートから試運転をまだ一回しか行っていない場合には、ステップＳ３，Ｓ４を省略してステップＳ６へ進む。
【００３３】
前記判断ステップＳ４では、判断部１３が、ずれ量算出ステップＳ３で算出したずれ量ΔＵｎが前記しきい値Ｔ以下であるかを判断する。ずれ量ΔＵｎがしきい値Ｔ以下である場合には、修正ステップＳ５へ進み、そうでない場合には、ステップＳ６へ進む。
【００３４】
ステップＳ６では、試運転の回数ｎを１だけ増加させて、ステップＳ７へ進む。
【００３５】
ステップＳ７では、試運転の回数ｎが、所定の限界回数ｎｍａｘを超えているかを判断する。超えている場合には、回転機械または支持体３に異常があるとして、本方法を終了する。一方、越えていない場合には、運転ステップＳ１へ進み、上述の運転ステップＳ１、データ取得ステップＳ２、ずれ量算出ステップＳ３、および判断ステップＳ４を再び行う。
【００３６】
一方、修正ステップＳ５では、最後に行った前記試運転について算出した（即ち、最後のデータ取得ステップＳ２で算出した）前記アンバランスデータＵｎを修正用アンバランスデータＵｆとし、この修正用アンバランスデータＵｆに基づいて、前記回転体１７の一部を切削する。即ち、切削装置１５が、アンバランスデータＵｆが示す切削位置と切削量に基づいて、対象回転体１７の切削対象部１７ａを切削する。このアンバランスデータＵｆは、演算器９から位置制御部１５ｃに入力される。位置制御部１５ｃは、Ｕｆに基づいて駆動機構１５ｂを制御することで切削工具１５ａを移動させ、これにより、切削対象部１７ａがＵｆに従って切削される。
Ｕｆを、Ａを絶対値とし、偏角をαとして、次式（６）で表す。
Ｕｆ＝Ａ（ｃｏｓα＋ｊｓｉｎα） ・・・（６）
Ａは、アンバランス換算質量を示し、Ａ＝ｒ１×ｍ１である。ここで、ｒ１は、対象回転体１７の軸Ｃから切削位置までの半径方向距離であり、その値は任意に選択可能である。ｍ１は、切削する質量である。一方、αは、前記切削位置の回転方向位置を示す。従って、修正ステップＳ５において、切削工具１５ａは、ｒ１とαが示す半径方向位置と回転方向位置に位置決めされた状態で、切削質量がｍ１になるまで軸Ｃの方向に移動する。この時、位置制御部１５ｃは、ｍ１と、切削対象部１７ａの密度と、切削工具１５の寸法と、必要であれば切削対象部１７ａの形状とに基づいて、切削工具１５を軸Ｃの方向に移動させる距離を算出し、該距離に基づいて駆動機構１５ｂを制御する。
【００３７】
上述した実施形態のアンバランス計測と装置によると、次の効果（Ａ）、（Ｂ）が得られる。
【００３８】
（Ａ）回転機械の試運転を複数回行い、前記各試運転毎に、データ取得ステップＳ２とずれ量算出ステップＳ３と判断ステップＳ４を行い、データ取得ステップＳ２では、アンバランスデータＵｎを算出し、ずれ量算出ステップＳ３では、このアンバランスデータＵｎが、１つ前の試運転で得たアンバランスデータＵｎ−１からどれだけずれているかを表したずれ量ΔＵｎを算出し、判断ステップＳ４では、該ずれ量ΔＵｎがしきい値Ｔ以下であるかを判断するので、アンバランスデータＵｎが安定したかを判断でき、これにより、精度の高いアンバランスデータを取得できる。
例えば、従来では、回転体１７を回転可能に支持する軸受と、この軸受に供給される潤滑油との間に温度差がある場合には、正確なアンバランス量を計測できない。これに対し、上述の実施形態では、前記ずれ量ΔＵｎがしきい値Ｔ以下である場合には、前記の温度差が無くなっていると判断でき、これにより、正確なアンバランスデータを取得できる。
また、従来では、回転機械の組み立て公差により、回転機械の動作が安定するまでの時間が、回転機械の個体毎に異なるため、アンバランスデータが回転機械の個体毎にばらつく。これに対し、上述の実施形態では、前記ずれ量ΔＵｎがしきい値Ｔ以下である場合には、回転機械の動作が安定したと判断でき、これにより、アンバランスデータが回転機械の個体毎にばらつくことを防止できる。
【００３９】
（Ｂ）前記ずれ量ΔＵｎが前記しきい値Ｔ以下となったら、最後に行った前記試運転のアンバランスデータを使用して、回転体１７のバランスを修正する。従って、高精度なバランス修正が可能となるとともに、回転機械の個体毎に、バランス修正精度に差が生じることを防止できる。
【００４０】
［実施例］
図７は、上述の実施形態によるアンバランス計測装置１０を、回転機械としての過給機２０に適用した場合を示す。
【００４１】
過給機２０の回転体１７は、図７に示すように、エンジンの排ガスにより回転駆動されるタービン翼２１と、タービン翼２１と一体的に回転することで圧縮空気をエンジンに供給するコンプレッサ翼２３と、一端部にタービン翼２１が結合され他端部にコンプレッサ翼２３が結合される回転軸２５と、を有する。また、過給機２０は、回転体１７を回転可能に支持する静止側部材２７を有する。図７の例では、静止側部材２７は、回転体１７（回転軸２５）を回転可能に支持する軸受２７ａ，２７ｂが内部に組み込まれる軸受ハウジングである。また、過給機２０は、タービン翼２１を内部に収容するタービンハウジング２９と、コンプレッサ翼２３を内部に収容するコンプレッサハウジング（図７では取り外されている）と、を備える。タービンハウジング２９には、タービン翼２１を回転駆動する流体を流す流路（スクロール）が形成されている。タービンハウジング２９は、支持体３の内部に取り付けられる。タービン翼２１を駆動する流体をタービンハウジング２９の前記流路へ供給でき、タービン翼２１を駆動した当該流体を支持体３の外部へ排出できるように支持体３が構成されている。
【００４２】
また、支持体３は、タービンハウジング２９を介して、または直接、軸受ハウジング２７を支持する。図７では、回転体１７の切削対象部１７ａは、コンプレッサ翼２３側の端部にあり、この例ではナットである。図７では、角度センサ７と切削装置１５は、共にコンプレッサ翼２３側に設けられているが、角度センサ７を使用する時には、切削装置１５の切削工具１５ａが角度センサ７に干渉しない位置へ退避し、切削装置１５を使用する時には、角度センサ７が切削装置１５に干渉しない位置へ退避する。
【００４３】
図７において、アンバランス計測装置１０の他の構成と動作は、上述の実施形態と同じであってよい。また、図７に示すアンバランス計測装置１０を用いて、上述の実施形態によるアンバランス計測方法を過給機２０の回転体１７に対して行ってよい。
【００４４】
本発明は上述した実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更を加え得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００４５】
３ 支持体、５ 加速度センサ、７ 角度センサ、
９ 演算器、１０ アンバランス計測装置、１１ ずれ算出部、
１３ 判断部、１５ 切削装置、１７ 回転体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転機械に設けられる回転体のアンバランスを計測するアンバランス計測方法と装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
本願において、回転機械は、流体と力を及ぼし合う回転翼が回転体に設けられた流体機械である。回転機械には、原動機と被動機がある。原動機は、流体が回転翼に作用させる圧力により回転体が回転駆動されることで、流体の持つエネルギーを回転運動エネルギーに変換する。この回転運動エネルギーは、前記回転翼を含む回転体の運動エネルギーである。原動機としては、例えば、ガスタービン（軸流タービン、ラジアルタービン）がある。被動機は、回転駆動されている回転翼が流体に圧力を作用させることで、回転運動エネルギーを流体に与える。この回転運動エネルギーは、前記回転翼を含む回転体の運動エネルギーである。被動機としては、例えば、圧縮機（遠心圧縮機、航空エンジンなどに設けられる軸流圧縮機、斜流圧縮機、横流圧縮機、ポンプ）がある。また、回転機械には、原動機と被動機の両方の機能を持つ過給機もある。
【０００３】
回転体のアンバランスを計測するために、回転機械を試運転する。この時、回転体の回転運動により生じる振動を検出するとともに、回転体の回転角を検出する。検出した振動と回転角から、どの回転方向位置に、どれだけのアンバランス量が存在するかを求める。このようなアンバランス計測は、例えば下記の特許文献１に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２６７９０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来においては、アンバランス計測の精度が低くなる場合があった。その理由として、以下の事が考えられる。
（１）試運転時に、回転体を回転可能に支持する軸受に潤滑油を流すが、試運転開始時において、軸受と、軸受に供給される潤滑油との間に温度差がある。この温度差により、検出した振動に誤差が生じる可能性がある。
（２）回転機械の組み立て公差により、回転機械の動作が安定するまでの時間が、回転機械の個体毎に異なる。例えば、回転機械が過給機である場合には、内部エアの抜け具合や軸受の温度が、安定するまでの時間が過給機毎に異なる。その結果、アンバランスデータが回転機械の個体毎に異なる可能性がある。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、軸受と潤滑油との温度差に影響されず、かつ、回転機械の個体毎にアンバランスデータがばらつくことなく、高精度なアンバランスデータを取得できるアンバランス計測方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述の目的を達成するため、本発明によると、回転体のアンバランスを計測するアンバランス計測方法であって、
前記回転体を回転可能に支持体で支持した状態で、前記回転体を回転駆動させる試運転を複数回行い、
前記各試運転毎に、データ取得ステップ、ずれ量算出ステップ、および判断ステップを行い、
データ取得ステップでは、前記支持体の振動と前記回転体の回転角を検出し、かつ、該振動と回転角から前記回転体のアンバランスデータを算出し、
ずれ量算出ステップでは、前記試運転で得た前記アンバランスデータが、該試運転の直前に行った前記試運転で得た前記アンバランスデータからずれている量を表したずれ量を算出し、
前記判断ステップでは、前記ずれ量がしきい値以下であるかを判断し、
前記ずれ量が前記しきい値以下になるまで、前記試運転、前記データ取得ステップ、ずれ量算出ステップ、および判断ステップとを繰り返す、ことを特徴とする請求項１に記載のアンバランス計測方法が提供される。
【０００８】
上述した本発明のアンバランス計測方法では、回転体の試運転を複数回行い、前記各試運転毎に、データ取得ステップとずれ量算出ステップと判断ステップを行い、データ取得ステップでは、アンバランスデータを算出し、ずれ量算出ステップでは、このアンバランスデータが、１つ前の試運転で得たアンバランスデータからどれだけずれているかを表したずれ量を算出し、判断ステップでは、該ずれ量がしきい値以下であるかを判断するので、アンバランスデータが安定したかを判断でき、これにより、精度の高いアンバランスデータを取得できる。具体的には次の通りである、
（１）従来では、回転体を回転可能に支持する軸受と、この軸受に供給される潤滑油との間に温度差がある場合には、正確なアンバランス量を計測できない。これに対し、上述の本発明では、前記ずれ量がしきい値以下である場合には、前記の温度差が無くなっていると判断でき、これにより、正確なアンバランスデータを取得できる。
（２）また、従来では、回転機械の組み立て公差により、回転機械の動作が安定するまでの時間が、回転機械の個体毎に異なるため、アンバランスデータが回転機械の個体毎にばらつく。これに対し、上述の本発明では、前記ずれ量がしきい値以下である場合には、回転機械の動作が安定したと判断でき、これにより、アンバランスデータが回転機械の個体毎にばらつくことを防止できる。
【０００９】
本発明の好ましい実施形態によると、前記判断ステップにおいて、前記ずれ量が前記しきい値以下であると判断した場合には、最後に行った前記試運転について算出したアンバランスデータに基づいて、前記回転体の一部を切削し、これにより、前記回転体のバランスを修正する。
【００１０】
このように、前記ずれ量が前記しきい値以下となったら、最後に行った前記試運転のアンバランスデータを使用して、回転体のバランスを修正する。従って、高精度なバランス修正が可能となるとともに、回転機械の個体毎に、バランス修正精度に差が生じることを防止できる。
【００１１】
また、本発明の好ましい実施形態によると、前記アンバランスデータＵｎは、
Ｕｎ＝Ｇｎ／Ｅ
で表され、ここで、Ｅは、前記回転体の影響係数であり、添え字ｎは、何回目の試運転であるかを示す番号であり、Ｇｎは、
Ｇｎ＝ｇｎ（ｃｏｓψｎ＋ｊｓｉｎψｎ）
で表され、ｊは、虚数単位であり、ｇｎは、前記振動のうち、前記回転体の１秒当たりの回転数と同じ振動数成分の振幅であり、ψｎは、前記回転角の基準値に対する前記振動数成分の位相差であり、
前記ずれ量ΔＵは、
ΔＵｎ＝｜Ｕｎ−Ｕｎ−１｜
で表される。
【００１２】
このようなずれ量ΔＵに基づいて、アンバランスデータＵｎが安定したかどうかを判断できる。
【００１３】
また、上述の目的を達成するため、本発明によると、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であって、
前記回転体を回転可能に支持する支持体と、
前記支持体の加速度を検出する加速度センサと、
前記回転体の回転角を検出する角度センサと、
検出された前記加速度と前記回転角に基づいて、前記回転体のアンバランスデータを算出する演算器と、を備え、
前記回転体を回転駆動させる試運転が複数回行われ、前記演算器は、各試運転毎に前記アンバランスデータを算出し、
連続する２回の前記試運転の間における前記アンバランスデータのずれ量を算出するずれ算出部と、
前記ずれ量がしきい値以下であるかを判断する判断部と、を備える、ことを特徴とするアンバランス計測装置が提供される。
【００１４】
上述した本発明のアンバランス計測装置では、演算器は各試運転毎に前記アンバランスデータを算出し、ずれ算出部は、連続する２回の前記試運転の間における前記アンバランスデータのずれ量を算出し、判断部は、前記ずれ量がしきい値以下であるかを判断するので、アンバランスデータが安定したかを判断でき、これにより、精度の高いアンバランスデータを取得できる。なお、試運転を連続して複数回行うことで、速やかにアンバランスデータを安定させることができる。
【発明の効果】
【００１５】
上述した本発明によると、軸受と潤滑油との温度差に影響されず、かつ、回転機械の個体毎にアンバランスデータがばらつくことなく、高精度なアンバランスデータを取得できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明のアンバランス計測方法に使用できるアンバランス計測装置を示す。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ矢視図である。
【図３】振動データを示す波形である。
【図４】振動データを表す複素平面である。
【図５】アンバランスデータのずれ量を表す複素平面である。
【図６】本発明の実施形態によるアンバランス計測方法を示すフローチャートである。
【図７】本発明のアンバランス計測装置を過給機に適用した場合を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明を実施するための最良の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
【００１８】
図１は、本発明の実施形態によるアンバランス計測装置１０を示す。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ矢視図である。アンバランス計測装置１０は、支持体３、加速度センサ５、角度センサ７、演算器９、ずれ算出部１１、判断部１３、および切削装置１５を備える。
【００１９】
支持体３は、回転機械の回転体１７を支持する。回転体１７は、支持体３に支持された状態で、回転体１７の軸Ｃを中心に回転可能である。なお、支持体３の一部は、回転機械の静止側部材により構成されてもよい。
【００２０】
加速度センサ５は、支持体３に取り付けられる。加速度センサ５は、回転体１７が回転している状態で、支持体３の加速度（即ち、振動）を検出し、該加速度を示す振動信号を演算器９に出力する。この加速度センサ５として公知のセンサを使用できる。
【００２１】
角度センサ７は、回転体１７の回転角を検出し、該回転角を示す回転角信号を演算器９に出力する。この回転角は、回転体１７が１回転することでゼロ度〜３６０度まで変化する。即ち、回転角は、所定の始点となる回転体１７の回転位相（始点回転角）から回転体１７が回転した角度を示す。
【００２２】
演算器９は、検出された前記加速度（即ち、前記振動信号）と前記回転角（即ち、前記回転角信号）に基づいて、振動データＧｎを生成し、さらに、この振動データＧｎから前記回転体１７のアンバランスデータＵｎを算出する。本実施形態では、後述のように回転体１７を回転駆動する試運転を複数回行い、各試運転毎に、演算器９は、振動データＧｎを生成し、アンバランスデータＵｎを算出する。
なお、Ｕ、Ｇの添え字ｎは、何回目の試運転であるかを示す試運転の番号である。従って、例えば、Ｇｎは、ｎ回目の試運転についての振動データであり、Ｕｎは、ｎ回目の試運転で算出したアンバランスデータである。以下において他の記号に付される添え字ｎについても同様である。
【００２３】
振動データＧｎは、振動の振幅ｇｎと位相差ψｎからなる。図３は、振動の振幅ｇｎと位相差ψｎを示す。図３において、横軸は、角度センサ７により検出した回転体１７の回転角を示し、縦軸は、加速度センサ５により検出された振動のうち１次振動の強度を示す。１次振動は、回転体１７の回転速度と同じ周波数成分の振動である。即ち、１次振動振幅ｇｎは、加速度センサ５による振動検出時における回転体１７の回転速度（１秒間での回転数）と同じ周波数［Ｈｚ］の成分を、加速度センサ５が出力した前記振動信号から抽出した振動である。図３において、位相差ψｎは、回転角の基準値（図３の例では、ゼロ度）に対する１次振動のずれを示す。即ち、位相差ψｎは、前記基準値（基準回転角）に対する、１次振動の周期の始点となる回転角のずれを示す。このような振動データＧｎを、複素数で表す。図４は、複素数で表した振動データＧｎを示す。図４のように、１次振動の振幅ｇｎを大きさ（絶対値）とし、上述の位相差ψを偏角として、振動データＧｎを複素数で表す。即ち、ｊを虚数単位として、振動データＧｎを次式（１）で表す。
Ｇｎ＝ｇｎ（ｃｏｓψｎ＋ｊｓｉｎψｎ） ・・・（１）
【００２４】
アンバランスデータＵｎを、次式（２）で表す。
Ｕｎ＝Ｇｎ／Ｅ ・・・（２）
ここで、Ｅは、影響係数である。
【００２５】
影響係数は、予め取得されている。影響係数は、本発明のアンバランス計測方法の対象となる回転機械と同じ機種の回転機械（以下、基準回転機械という）について取得された複素数である。影響係数は、上述のアンバランス計測装置１０を用いて、次のように取得されてよい。
まず、基準回転機械の回転体１７について、前記式（１）の振動データ（以下、Ｇａという）を取得する。
次に、基準回転機械の回転体１７の所定位置に錘を取り付けた状態で、回転体１７を回転駆動することで、前記式（１）の振動データ（以下、Ｇｂという）を取得する。
その後、演算器９が、次式（３）により影響係数Ｅを算出する。
Ｅ＝（Ｇｂ−Ｇａ）／Ｍ（ｃｏｓφ＋ｊｓｉｎφ） ・・・（３）
ここで、Ｍは、錘の換算質量である。換算質量Ｍは、Ｍ＝ｒ０×ｍ０である。ｒ０は、回転体１７の軸Ｃから錘の重心までの半径方向距離（即ち、軸Ｃに対する半径方向の距離）であり、ｍ０は、錘の質量である。一方、φは、錘の重心の回転方向位置（即ち、軸Ｃを回る方向の位置）を示す。この回転方向位置は、所定の回転方向位置に対する位相で表現されてよい。なお、錘は、例えばネジであって、回転体１７には、このネジを取り付けるためのネジ孔が形成されていてよい。また、錘を使用する代わりに、回転体１７の一部を切削することで、影響係数を取得してもよい。
【００２６】
ずれ算出部１１は、連続する２回の前記試運転の間における前記アンバランスデータＵｎのずれ量ΔＵｎを算出する。前記ずれ量ΔＵは、次式（４）で表される。
ΔＵｎ＝｜Ｕｎ−Ｕｎ−１｜
＝｜Ｕｎ（ｃｏｓθｎ＋ｊｓｉｎθｎ）
−Ｕｎ−１（ｃｏｓθｎ−１＋ｊｓｉｎθｎ−１）｜
＝｜（Ｕｎｃｏｓθｎ−Ｕｎ−１ｃｏｓθｎ−１）
＋ｊ（Ｕｎｓｉｎθｎ−Ｕｎ−１ｓｉｎθｎ−１）｜
＝｛（Ｕｎｃｏｓθｎ−Ｕｎ−１ｃｏｓθｎ−１）２
−（Ｕｎｓｉｎθｎ−Ｕｎ−１ｓｉｎθｎ−１）２｝１／２ ・・・（４）
このΔＵｎは、図５のように表される。
【００２７】
判断部１３は、前記ずれ量ΔＵｎがしきい値Ｔ以下であるかを判断する。即ち、判断部１３は、次式（５）が成り立つかを判断する。
ΔＵｎ＝｜Ｕｎ−Ｕｎ−１｜≦Ｔ ・・・（５）
【００２８】
切削装置１５は、回転体１７の切削対象部１７ａを切削する切削工具１５ａ（例えば、エンドミル）と、該切削工具１５ａを３次元的（例えば、図１の互いに直交するＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向）に移動させる駆動機構１５ｂと、該駆動機構１５ｂの動作を制御することで切削工具１５ａの位置を制御する位置制御部１５ｃとを有する。位置制御部１５ｃは、入力されるアンバランスデータに従って切削対象部１７ａを切削する。なお、切削対象部１７ａは、例えば、回転体１７を構成する回転軸の先端に取り付けられたナットまたは円柱形部材である。
【００２９】
図６は、本発明の実施形態によるアンバランス計測方法を示すフローチャートである。このアンバランス計測方法は、運転ステップＳ１、データ取得ステップＳ２、ずれ量算出ステップＳ３、および判断ステップＳ４などを有する。
【００３０】
運転ステップＳ１では、前記回転体１７を回転可能に支持体３で支持した状態で、前記回転体１７を回転駆動する試運転を行う。なお、１回の試運転は、回転体１７の回転速度を初期速度（例えばゼロ）から計測対象回転速度まで上昇させることである。従って、再び、運転ステップＳ１を行う場合には、回転体１７の回転速度を、前記計測対象回転速度から初期速度以下にしてから、回転体１７の回転速度を前記初期速度から前記計測対象回転速度まで上昇させる。
【００３１】
データ取得ステップＳ２では、運転ステップＳ１により回転体１７が前記計測対象回転速度で回転している状態で、前記支持体３の振動を加速度センサ５により検出し、前記回転体１７の回転角を角度センサ７により検出する。さらに、データ取得ステップＳ２では、演算器９が、検出した振動と回転角から、上述の振動データＧｎを算出し、前記回転体１７の前記アンバランスデータＵｎを算出する。なお、振動データＧｎは、前記振動のうち、前記計測対象回転速度（１秒毎の回転数）と同じ周波数の成分の振動である。
【００３２】
ずれ量算出ステップＳ３では、今回の前記試運転のアンバランスデータＧｎが、該運転の直前に行った前記試運転のアンバランスデータＧｎ−１からずれている量を表した前記ずれ量ΔＵｎをずれ算出部１１により算出する。ただし、図６において、スタートから試運転をまだ一回しか行っていない場合には、ステップＳ３，Ｓ４を省略してステップＳ６へ進む。
【００３３】
前記判断ステップＳ４では、判断部１３が、ずれ量算出ステップＳ３で算出したずれ量ΔＵｎが前記しきい値Ｔ以下であるかを判断する。ずれ量ΔＵｎがしきい値Ｔ以下である場合には、修正ステップＳ５へ進み、そうでない場合には、ステップＳ６へ進む。
【００３４】
ステップＳ６では、試運転の回数ｎを１だけ増加させて、ステップＳ７へ進む。
【００３５】
ステップＳ７では、試運転の回数ｎが、所定の限界回数ｎｍａｘを超えているかを判断する。超えている場合には、回転機械または支持体３に異常があるとして、本方法を終了する。一方、越えていない場合には、運転ステップＳ１へ進み、上述の運転ステップＳ１、データ取得ステップＳ２、ずれ量算出ステップＳ３、および判断ステップＳ４を再び行う。
【００３６】
一方、修正ステップＳ５では、最後に行った前記試運転について算出した（即ち、最後のデータ取得ステップＳ２で算出した）前記アンバランスデータＵｎを修正用アンバランスデータＵｆとし、この修正用アンバランスデータＵｆに基づいて、前記回転体１７の一部を切削する。即ち、切削装置１５が、アンバランスデータＵｆが示す切削位置と切削量に基づいて、対象回転体１７の切削対象部１７ａを切削する。このアンバランスデータＵｆは、演算器９から位置制御部１５ｃに入力される。位置制御部１５ｃは、Ｕｆに基づいて駆動機構１５ｂを制御することで切削工具１５ａを移動させ、これにより、切削対象部１７ａがＵｆに従って切削される。
Ｕｆを、Ａを絶対値とし、偏角をαとして、次式（６）で表す。
Ｕｆ＝Ａ（ｃｏｓα＋ｊｓｉｎα） ・・・（６）
Ａは、アンバランス換算質量を示し、Ａ＝ｒ１×ｍ１である。ここで、ｒ１は、対象回転体１７の軸Ｃから切削位置までの半径方向距離であり、その値は任意に選択可能である。ｍ１は、切削する質量である。一方、αは、前記切削位置の回転方向位置を示す。従って、修正ステップＳ５において、切削工具１５ａは、ｒ１とαが示す半径方向位置と回転方向位置に位置決めされた状態で、切削質量がｍ１になるまで軸Ｃの方向に移動する。この時、位置制御部１５ｃは、ｍ１と、切削対象部１７ａの密度と、切削工具１５の寸法と、必要であれば切削対象部１７ａの形状とに基づいて、切削工具１５を軸Ｃの方向に移動させる距離を算出し、該距離に基づいて駆動機構１５ｂを制御する。
【００３７】
上述した実施形態のアンバランス計測と装置によると、次の効果（Ａ）、（Ｂ）が得られる。
【００３８】
（Ａ）回転機械の試運転を複数回行い、前記各試運転毎に、データ取得ステップＳ２とずれ量算出ステップＳ３と判断ステップＳ４を行い、データ取得ステップＳ２では、アンバランスデータＵｎを算出し、ずれ量算出ステップＳ３では、このアンバランスデータＵｎが、１つ前の試運転で得たアンバランスデータＵｎ−１からどれだけずれているかを表したずれ量ΔＵｎを算出し、判断ステップＳ４では、該ずれ量ΔＵｎがしきい値Ｔ以下であるかを判断するので、アンバランスデータＵｎが安定したかを判断でき、これにより、精度の高いアンバランスデータを取得できる。
例えば、従来では、回転体１７を回転可能に支持する軸受と、この軸受に供給される潤滑油との間に温度差がある場合には、正確なアンバランス量を計測できない。これに対し、上述の実施形態では、前記ずれ量ΔＵｎがしきい値Ｔ以下である場合には、前記の温度差が無くなっていると判断でき、これにより、正確なアンバランスデータを取得できる。
また、従来では、回転機械の組み立て公差により、回転機械の動作が安定するまでの時間が、回転機械の個体毎に異なるため、アンバランスデータが回転機械の個体毎にばらつく。これに対し、上述の実施形態では、前記ずれ量ΔＵｎがしきい値Ｔ以下である場合には、回転機械の動作が安定したと判断でき、これにより、アンバランスデータが回転機械の個体毎にばらつくことを防止できる。
【００３９】
（Ｂ）前記ずれ量ΔＵｎが前記しきい値Ｔ以下となったら、最後に行った前記試運転のアンバランスデータを使用して、回転体１７のバランスを修正する。従って、高精度なバランス修正が可能となるとともに、回転機械の個体毎に、バランス修正精度に差が生じることを防止できる。
【００４０】
［実施例］
図７は、上述の実施形態によるアンバランス計測装置１０を、回転機械としての過給機２０に適用した場合を示す。
【００４１】
過給機２０の回転体１７は、図７に示すように、エンジンの排ガスにより回転駆動されるタービン翼２１と、タービン翼２１と一体的に回転することで圧縮空気をエンジンに供給するコンプレッサ翼２３と、一端部にタービン翼２１が結合され他端部にコンプレッサ翼２３が結合される回転軸２５と、を有する。また、過給機２０は、回転体１７を回転可能に支持する静止側部材２７を有する。図７の例では、静止側部材２７は、回転体１７（回転軸２５）を回転可能に支持する軸受２７ａ，２７ｂが内部に組み込まれる軸受ハウジングである。また、過給機２０は、タービン翼２１を内部に収容するタービンハウジング２９と、コンプレッサ翼２３を内部に収容するコンプレッサハウジング（図７では取り外されている）と、を備える。タービンハウジング２９には、タービン翼２１を回転駆動する流体を流す流路（スクロール）が形成されている。タービンハウジング２９は、支持体３の内部に取り付けられる。タービン翼２１を駆動する流体をタービンハウジング２９の前記流路へ供給でき、タービン翼２１を駆動した当該流体を支持体３の外部へ排出できるように支持体３が構成されている。
【００４２】
また、支持体３は、タービンハウジング２９を介して、または直接、軸受ハウジング２７を支持する。図７では、回転体１７の切削対象部１７ａは、コンプレッサ翼２３側の端部にあり、この例ではナットである。図７では、角度センサ７と切削装置１５は、共にコンプレッサ翼２３側に設けられているが、角度センサ７を使用する時には、切削装置１５の切削工具１５ａが角度センサ７に干渉しない位置へ退避し、切削装置１５を使用する時には、角度センサ７が切削装置１５に干渉しない位置へ退避する。
【００４３】
図７において、アンバランス計測装置１０の他の構成と動作は、上述の実施形態と同じであってよい。また、図７に示すアンバランス計測装置１０を用いて、上述の実施形態によるアンバランス計測方法を過給機２０の回転体１７に対して行ってよい。
【００４４】
本発明は上述した実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更を加え得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００４５】
３ 支持体、５ 加速度センサ、７ 角度センサ、
９ 演算器、１０ アンバランス計測装置、１１ ずれ算出部、
１３ 判断部、１５ 切削装置、１７ 回転体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転体のアンバランスを計測するアンバランス計測方法であって、
前記回転体を回転可能に支持体で支持した状態で、前記回転体を回転駆動させる試運転を複数回行い、
前記各試運転毎に、データ取得ステップ、ずれ量算出ステップ、および判断ステップを行い、
データ取得ステップでは、前記支持体の振動と前記回転体の回転角を検出し、かつ、該振動と回転角から前記回転体のアンバランスデータを算出し、
ずれ量算出ステップでは、前記試運転で得た前記アンバランスデータが、該試運転の直前に行った前記試運転で得た前記アンバランスデータからずれている量を表したずれ量を算出し、
前記判断ステップでは、前記ずれ量がしきい値以下であるかを判断し、
前記ずれ量が前記しきい値以下になるまで、前記試運転、前記データ取得ステップ、ずれ量算出ステップ、および判断ステップとを繰り返す、ことを特徴とする請求項１に記載のアンバランス計測方法。
【請求項２】
前記判断ステップにおいて、前記ずれ量が前記しきい値以下であると判断した場合には、最後に行った前記試運転について算出したアンバランスデータに基づいて、前記回転体の一部を切削し、これにより、前記回転体のバランスを修正する、ことを特徴とする請求項１に記載のアンバランス計測方法。
【請求項３】
前記アンバランスデータＵｎは、
Ｕｎ＝Ｇｎ／Ｅ
で表され、ここで、Ｅは、前記回転体の影響係数であり、添え字ｎは、何回目の試運転であるかを示す番号であり、Ｇｎは、
Ｇｎ＝ｇｎ（ｃｏｓψｎ＋ｊｓｉｎψｎ）
で表され、ｊは、虚数単位であり、ｇｎは、前記振動のうち、前記回転体の１秒当たりの回転数と同じ振動数成分の振幅であり、ψｎは、前記回転角の基準値に対する前記振動数成分の位相差であり、
前記ずれ量ΔＵは、
ΔＵｎ＝｜Ｕｎ−Ｕｎ−１｜
で表される、ことを特徴とする請求項１または２に記載のアンバランス計測方法。
【請求項４】
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であって、
前記回転体を回転可能に支持する支持体と、
前記支持体の加速度を検出する加速度センサと、
前記回転体の回転角を検出する角度センサと、
検出された前記加速度と前記回転角に基づいて、前記回転体のアンバランスデータを算出する演算器と、を備え、
前記回転体を回転駆動させる試運転が複数回行われ、前記演算器は、各試運転毎に前記アンバランスデータを算出し、
連続する２回の前記試運転の間における前記アンバランスデータのずれ量を算出するずれ算出部と、
前記ずれ量がしきい値以下であるかを判断する判断部と、を備える、ことを特徴とするアンバランス計測装置。
【請求項１】
回転体のアンバランスを計測するアンバランス計測方法であって、
前記回転体を回転可能に支持体で支持した状態で、前記回転体を回転駆動させる試運転を複数回行い、
前記各試運転毎に、データ取得ステップ、ずれ量算出ステップ、および判断ステップを行い、
データ取得ステップでは、前記支持体の振動と前記回転体の回転角を検出し、かつ、該振動と回転角から前記回転体のアンバランスデータを算出し、
ずれ量算出ステップでは、前記試運転で得た前記アンバランスデータが、該試運転の直前に行った前記試運転で得た前記アンバランスデータからずれている量を表したずれ量を算出し、
前記判断ステップでは、前記ずれ量がしきい値以下であるかを判断し、
前記ずれ量が前記しきい値以下になるまで、前記試運転、前記データ取得ステップ、ずれ量算出ステップ、および判断ステップとを繰り返す、ことを特徴とする請求項１に記載のアンバランス計測方法。
【請求項２】
前記判断ステップにおいて、前記ずれ量が前記しきい値以下であると判断した場合には、最後に行った前記試運転について算出したアンバランスデータに基づいて、前記回転体の一部を切削し、これにより、前記回転体のバランスを修正する、ことを特徴とする請求項１に記載のアンバランス計測方法。
【請求項３】
前記アンバランスデータＵｎは、
Ｕｎ＝Ｇｎ／Ｅ
で表され、ここで、Ｅは、前記回転体の影響係数であり、添え字ｎは、何回目の試運転であるかを示す番号であり、Ｇｎは、
Ｇｎ＝ｇｎ（ｃｏｓψｎ＋ｊｓｉｎψｎ）
で表され、ｊは、虚数単位であり、ｇｎは、前記振動のうち、前記回転体の１秒当たりの回転数と同じ振動数成分の振幅であり、ψｎは、前記回転角の基準値に対する前記振動数成分の位相差であり、
前記ずれ量ΔＵは、
ΔＵｎ＝｜Ｕｎ−Ｕｎ−１｜
で表される、ことを特徴とする請求項１または２に記載のアンバランス計測方法。
【請求項４】
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であって、
前記回転体を回転可能に支持する支持体と、
前記支持体の加速度を検出する加速度センサと、
前記回転体の回転角を検出する角度センサと、
検出された前記加速度と前記回転角に基づいて、前記回転体のアンバランスデータを算出する演算器と、を備え、
前記回転体を回転駆動させる試運転が複数回行われ、前記演算器は、各試運転毎に前記アンバランスデータを算出し、
連続する２回の前記試運転の間における前記アンバランスデータのずれ量を算出するずれ算出部と、
前記ずれ量がしきい値以下であるかを判断する判断部と、を備える、ことを特徴とするアンバランス計測装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−２８１７４４（Ｐ２０１０−２８１７４４Ａ）
【公開日】平成２２年１２月１６日（２０１０．１２．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１３６５６４（Ｐ２００９−１３６５６４）
【出願日】平成２１年６月５日（２００９．６．５）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１２月１６日（２０１０．１２．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月５日（２００９．６．５）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
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