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JPH0315688B2 - - Google Patents
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JPH0315688B2 - - Google Patents

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Publication number
JPH0315688B2
JPH0315688B2 JP12263280A JP12263280A JPH0315688B2 JP H0315688 B2 JPH0315688 B2 JP H0315688B2 JP 12263280 A JP12263280 A JP 12263280A JP 12263280 A JP12263280 A JP 12263280A JP H0315688 B2 JPH0315688 B2 JP H0315688B2
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JP
Japan
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signal
unbalance
output
test
vibration
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Application number
JP12263280A
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Japanese (ja)
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JPS5746137A (en
Inventor
Yoshibumi Hara
Mikio Hasegawa
Saburo Kubota
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP55122632A priority Critical patent/JPS5746137A/en
Publication of JPS5746137A publication Critical patent/JPS5746137A/en
Publication of JPH0315688B2 publication Critical patent/JPH0315688B2/ja
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01MTESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M1/00Testing static or dynamic balance of machines or structures
    • G01M1/14Determining imbalance
    • G01M1/16Determining imbalance by oscillating or rotating the body to be tested
    • G01M1/22Determining imbalance by oscillating or rotating the body to be tested and converting vibrations due to imbalance into electric variables

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Testing Of Balance (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は回転機器の回転体の動不つりあい(動
不つりあい量と動不つりあい角度で表わす)を測
定するデイジタル式動不つりあい試験機に関し、
特に不つりあいの修正面が2面である回転体(以
下ロータと称する)たとえば汎用モータの電機子
などの動不つりあい測定器に関する。
[Detailed Description of the Invention] The present invention relates to a digital dynamic unbalance testing machine that measures the dynamic unbalance (expressed by the dynamic unbalance amount and dynamic unbalance angle) of a rotating body of rotating equipment.
In particular, the present invention relates to a dynamic unbalance measuring device for a rotating body (hereinafter referred to as a rotor) having two unbalance correction surfaces, such as the armature of a general-purpose motor.

一般にロータに許容限度以上の不つりあいがあ
ると、運転時に振動、騒音が発生し、その回転機
器の効率、寿命を著しく低下させるので、ロータ
と動不つりあい測定し、不つりあい部分を修正す
る必要がある。そして最近の回転機器は高速化、
高性能化でかつ低コストのものが強く要求される
ので、動つりあい測定とその後の不つりあい修正
工程の自動化および精度の向上が課題となつてき
た。
Generally, if the rotor has an unbalance that exceeds the allowable limit, vibration and noise will be generated during operation, which will significantly reduce the efficiency and life of the rotating equipment, so it is necessary to measure the rotor and dynamic unbalance and correct the unbalanced part. There is. And recent rotating equipment has become faster,
Since there is a strong demand for high performance and low cost, automating the motion balance measurement and subsequent imbalance correction process and improving the accuracy have become issues.

ところで、従来の動つりあい試験機の測定器の
回路部における演算、記憶及び表示はすべてアナ
ログ式であつた。
By the way, calculations, storage and display in the circuit section of the measuring device of the conventional dynamic balance tester were all analog type.

しかし、動不つりあいの修正機は、近年発展の
著しいマイクロコンピユータや数値制御装置を使
用して比較的容易に低コストで高性能なものが製
作できるようになつてきたが、マイクロコンピユ
ータ、数値制御装置にはデイジタル信号が使われ
ており、修正機への不つりあいデータとしてはデ
イジタル値が必要であるため、従来の測定器を直
接接続できない。
However, it has become possible to relatively easily produce high-performance machines for dynamic imbalance correction at low cost using microcomputers and numerical control devices, which have developed rapidly in recent years. Since the device uses digital signals and requires digital values as unbalance data to the corrector, conventional measuring instruments cannot be directly connected.

また、従来の動つりあい試験機の測定器では、
測定前に予備駆動と称する。
In addition, with the measuring instruments of conventional dynamic balance testers,
This is called pre-driving before measurement.

振動系の定数を測定器に設定するための調整作
業、即ち、第1図の不つりあい量と角度の指示計
1〜4を監視しながらポテンシヨメータ6〜15
と切換スイツチ6の操作を行なう必要があり、こ
の調整作業は熟練者でないとできないほど微妙
で、またその調整が悪いと測定精度を悪くしてし
まうものであつた。
Adjustment work for setting the constants of the vibration system in the measuring instrument, that is, adjusting the potentiometers 6 to 15 while monitoring the unbalance amount and angle indicators 1 to 4 in Fig. 1.
It is necessary to operate the changeover switch 6, and this adjustment work is so delicate that only an experienced person can do it, and if the adjustment is incorrect, the measurement accuracy will be deteriorated.

そして、人が不つりあいを指示計で読取る場合
にも読取りの個人差による誤差や指示計の大きさ
の限度に由来する最小目盛の大きさによる読取限
度があるなどの問題があつた。
Even when a person reads an unbalance using an indicator, there are problems such as errors due to individual differences in reading and a reading limit due to the size of the minimum scale due to the limit of the size of the indicator.

後述するように、動不つりあいを測定するため
には、まず動不つりあいと所定の関係を有する不
つりあい信号成分の振幅と位相を振動検出器出力
の中から分離し、算出する回路が必要である。従
来の測定器においては、同期整流回路と平滑回路
を用いて、振動検出器の中の不つりあい信号成分
の正弦波成分と余弦波成分のみの振幅を対応する
直流電圧に変換している場合が多い。そのため平
滑回路の時定数を長くしないと十分なフイルタ効
果がなく、また直流電圧が安定するためには、そ
の数倍の時間を要するので、測定器としての測定
時間が長くなる欠点があり、アナログ演算回路に
おける直流電圧増幅、演算に伴なうドリフトによ
る測定誤差も生じていた。
As will be explained later, in order to measure dynamic unbalance, a circuit is first required that separates and calculates the amplitude and phase of the unbalance signal component that has a predetermined relationship with the dynamic unbalance from the vibration detector output. be. In conventional measuring instruments, a synchronous rectifier circuit and a smoothing circuit are used to convert the amplitude of only the sine wave component and cosine wave component of the unbalanced signal component in the vibration detector into the corresponding DC voltage. many. Therefore, unless the time constant of the smoothing circuit is lengthened, there will be no sufficient filter effect, and it will take several times as long to stabilize the DC voltage, so there is a drawback that the measurement time as a measuring instrument becomes long, and analog Measurement errors also occurred due to DC voltage amplification in the calculation circuit and drift associated with calculation.

このように、従来の測定器においては、不つり
あいの自動修正、予備駆動時の調整および測定精
度測定時間などに問題があり、本発明はこれらの
問題点をデイジタル式の測定器とすることにより
解消するものである。
As described above, conventional measuring instruments have problems such as automatic correction of unbalance, adjustment during preliminary drive, and measurement accuracy measurement time, and the present invention solves these problems by making it a digital measuring instrument. It is something that will be resolved.

以下、一実施例として、横型動つりあい試験機
の測定器の場合を第2図〜第5図に基づいて説明
する。第2図は測定器のパネル図で、16,18
は小数点を含めて左右修正面の不つりあい量を表
示する数表示器、17,18は左右修正面の不つ
りあい角度の数表示器で、従来のアナログ式指示
計における読取個人差はなくなつている。26は
作業者のための確認ランプで後で説明する。
Hereinafter, as an example, the case of a measuring instrument for a horizontal dynamic balance tester will be explained based on FIGS. 2 to 5. Figure 2 is a panel diagram of the measuring instrument, 16, 18
is a number display that displays the amount of unbalance between the left and right correction surfaces including the decimal point, and 17 and 18 are number displays that indicate the unbalance angle between the left and right correction surfaces, eliminating individual differences in reading with conventional analog indicators. There is. 26 is a confirmation lamp for the operator, which will be explained later.

20は切換スイツチで、通常測定時はQ2にし
ておき、予備駆動時はQ1の位置にし、押釦スイ
ツチ21,22,23とためし重り重量設定デイ
ジタルスイツチ24とためし重り角度設定デイジ
タルスイツチ25を使用する。第3図は一般的な
横型動つりあい試験機本体部の簡略図を示し、駆
動モータ27が回転すると、伝動プーリ28とベ
ルト29、テンシヨンプーリ30,31により、
張られたベルト32の上にのつている試験すべき
ロータ33がベルト32と摩擦により自由回転す
る。ロータ33の心棒は左右の二つの軸受け3
4,35により支えられ、軸受けの振動を検出す
るため、左右独立に振動検出器36,37が取付
けられている。また軸受けは、バネ材38,39
によつて水平方向のみ自由に動くよう支えられて
いる。ロータ33が回転するとロータのもつ動不
つりあいにより軸受けを振動させるので、左右の
振動検出器36,37にはロータの回転数と同期
する正弦波の不つりあい信号電圧が発生する。実
際の信号電圧は、さまざまな雑音成分が重畳し
て、たとえば第4図に示すSL、SRのような出力波
形となる。
Reference numeral 20 is a changeover switch, which is set to Q 2 during normal measurement and set to Q 1 during pre-driving, push button switches 21, 22, 23, trial weight weight setting digital switch 24, and trial weight angle setting digital switch. 25 is used. FIG. 3 shows a simplified diagram of the main body of a general horizontal dynamic balance tester. When the drive motor 27 rotates, the transmission pulley 28, belt 29, and tension pulleys 30, 31
The rotor 33 to be tested, which rests on the stretched belt 32, rotates freely due to friction with the belt 32. The shaft of the rotor 33 has two bearings 3 on the left and right.
4 and 35, and vibration detectors 36 and 37 are installed independently on the left and right sides to detect vibrations of the bearings. In addition, the bearings are made of spring materials 38 and 39.
It is supported so that it can move freely only in the horizontal direction. When the rotor 33 rotates, the dynamic unbalance of the rotor causes the bearing to vibrate, so that a sinusoidal unbalance signal voltage synchronized with the rotational speed of the rotor is generated in the left and right vibration detectors 36 and 37. The actual signal voltage has various noise components superimposed on it, resulting in output waveforms such as S L and S R shown in FIG. 4, for example.

したがつて、このような雑音成分を含む振動検
出器36,37の出力信号SL、SR(振動信号と称
す)の中から、不つりあい信号成分即ち、ロータ
の回転数と同期する周波数成分の大きさと位相を
測定する回路が左右各々について必要である。
Therefore, among the output signals S L and S R (referred to as vibration signals) of the vibration detectors 36 and 37 containing such noise components, unbalance signal components, that is, frequency components synchronized with the rotational speed of the rotor are detected. Circuits for measuring the magnitude and phase of are required for each of the left and right sides.

一方、動不つりあいを測定するためには、ロー
タのどの位置(角度)を基準(0度)にして、何
度のところにいくらの不つりあい量を明らかにし
なければならないので位相基準点が必要である。
そのため第3図のごとくロータ33にマーク40
を付け、これをマーク検出器41で検出して、出
てきた第4図SPに示すパルス信号の立上り(もし
くは立下り)を基準位相にすればよい。1秒間に
おけるマーク検出器の出力SPを計数することによ
り、ロータの回転数も測定できる。(SPを基準位
相信号と称す) モータの回転が安定して、ロータの回転数も安
定すると、第5図に示す測定開始信号STAが試
験機本体から測定器へ出力される。
On the other hand, in order to measure dynamic unbalance, it is necessary to determine the amount of unbalance at which position (angle) of the rotor as a reference (0 degrees), so a phase reference point is required. It is.
Therefore, as shown in Fig. 3, there is a mark 40 on the rotor 33.
, and detect this with the mark detector 41, and use the rising edge (or falling edge) of the pulse signal shown in FIG. 4 S P as the reference phase. By counting the output S P of the mark detector for one second, the number of revolutions of the rotor can also be measured. (S P is referred to as a reference phase signal) When the rotation of the motor becomes stable and the number of rotations of the rotor becomes stable, a measurement start signal STA shown in FIG. 5 is output from the tester main body to the measuring instrument.

ここで、振動系の理論について説明すると、第
5図において、33〜41の番号のついたものは
第3図で説明したものと同じであり、ロータの左
側修正面における動不つりあいベクトルをU→L
右側の不つりあいベクトルをU→Rとし、各々の振
動検出器36,37の出力SL、SRの中から、マー
ク検出器41の出力信号SPを利用して、ロータの
回転数と同期する成分のみを抽出できたものとし
て、その電圧ベクトルをV→L、V→Rとする。この振
動系において振動理論に基づき、次式が成立す
る。
Here, to explain the theory of the vibration system, in Fig. 5, the parts numbered 33 to 41 are the same as those explained in Fig. 3, and the dynamic unbalance vector on the left correction surface of the rotor is expressed as U. → L ,
The unbalance vector on the right side is set as U→ R , and from among the outputs S L and S R of the respective vibration detectors 36 and 37, the output signal S P of the mark detector 41 is used to synchronize with the rotation speed of the rotor. Assuming that only those components can be extracted, let the voltage vectors be V→ L and V→ R . In this vibration system, the following equation holds true based on vibration theory.

U→L=A→V→L+B→V→R……(1) U→R=C→V→L+D→V→R……(2) ここで、A→、B→、C→、D→はロータの形状、重

軸受けなどの振動系に付属する物の重量や、振動
検出器の感度と取付位置、マーク検出器の取付位
置などにより定まるロータを含むこの振動系固有
のベクトル定数である。
U → L = A → V → L + B → V → R ... (1) U → R = C → V → L + D → V → R ... (2) Here, A →, B →, C →, D→ is a vector constant specific to this vibration system including the rotor, which is determined by the shape of the rotor, the weight of items attached to the vibration system such as weight bearings, the sensitivity and mounting position of the vibration detector, the mounting position of the mark detector, etc. be.

さて次に、雑音成分を含む振動信号SL、SRの中
の不つりあい信号成分のみをマイクロコンピユー
タにより計算で算出する方法を、実施例の第4
図、第5図により説明する。
Next, we will explain a method of calculating only the unbalanced signal component in the vibration signals S L and S R including noise components using a microcomputer.
This will be explained with reference to FIG.

第5図において、マーク検出器41の信号SP
は、前置増幅器42で増幅、整形されて、フリツ
プフロツプ回路43へ入力され、フリツプフロツ
プ回路は第4図S1信号に示すような1周期ごと
に反転する信号を出力する。44は振動信号の周
期TSの約1/1000以下の周期でパルス発振する発
振器でその出力はゲート回路45に入力されて、
信号S1により制御されてS2信号が得られる。
信号S2はカウンタ46へ入力され計数される。
In FIG. 5, the signal S P of the mark detector 41
is amplified and shaped by the preamplifier 42 and input to the flip-flop circuit 43, which outputs a signal that is inverted every cycle as shown in the signal S1 in FIG. 44 is an oscillator that oscillates pulses at a period less than about 1/1000 of the period T S of the vibration signal, and its output is input to a gate circuit 45.
A signal S2 is obtained under the control of the signal S1.
The signal S2 is input to the counter 46 and counted.

したがつてカウンタ46がT0の時点でリセツ
ト状態とすれば、基準位相信号SPのパルス出力時
点T0から次のパルスの出力時点T1までの発振器
33のパルスを計数するので、その最終計数値を
Mとすれば、発振器44の1パルス間隔即ちS2
のパルス間隔θは振動の1周期TSが360度である
から、 θ≒360/M(度) ……(3) となる。したがつて、S2の各パルスの立上りに
おける振動信号の角度は順にθ°、2θ°、3θ°…360
°
(=Mθ°)となる。一方、カウンタ46の出力
ADRは第4図に示すように順に0、1、2…M
と増加してゆく。
Therefore, if the counter 46 is reset at time T0 , it counts the pulses of the oscillator 33 from the pulse output time T0 of the reference phase signal SP to the output time T1 of the next pulse, so that the final If the count value is M, then one pulse interval of the oscillator 44, that is, S2
Since one period of vibration T S is 360 degrees, the pulse interval θ is θ≒360/M (degrees) (3). Therefore, the angle of the vibration signal at the rise of each pulse of S2 is θ°, 2θ°, 3θ°...360
°
(=Mθ°). On the other hand, the output of the counter 46
ADR is 0, 1, 2...M in order as shown in Figure 4.
and increases.

ところで、振動信号SL、SRはそれぞれ独立に前
置増幅器47,48により増幅され、極性判別が
可能なA−D変換器49,50へ入力される。前
述の信号S2はA−D変換器49,50の変換開
始信号として与えられるので、S2のパルス立上
りよりA−D変換を開始し、完了するとその電圧
のデイジタル変換データDAL、DARと変換完了信
号パルスS3,S4を出力する。このデータ
DAL、DARと完了信号S3,S4は各々記憶回路
51,52のデータ入力と書込パルス信号となつ
てS3,S4のパルスのタイミングごとに振動電
圧のデイジタル値が書込まれる。前述のように記
憶回路51,52の番地入力はカウンタ46の出
力に接続されているので振動信号は、順に角度θ
のSL1、SR1の値が“1”番地に角度2θの値SL2
SR2が“2”番地に…と記憶されてゆくことにな
る。即ち、第4図の最後の振動信号電圧SLM、SRM
の値は“M”番地に記憶され、Q番地目のSLQ
SRQは“Q”番地に記憶される。
By the way, the vibration signals S L and S R are each independently amplified by preamplifiers 47 and 48, and input to A-D converters 49 and 50 that can discriminate polarity. Since the aforementioned signal S2 is given as a conversion start signal to the A-D converters 49 and 50, A-D conversion is started from the rising edge of the pulse of S2, and upon completion, the voltage is converted into digital conversion data D AL and D AR . Completion signal pulses S3 and S4 are output. this data
D AL , D AR and completion signals S3 and S4 serve as data inputs and write pulse signals for the memory circuits 51 and 52, respectively, and digital values of the oscillating voltage are written at each pulse timing of S3 and S4. As mentioned above, since the address inputs of the memory circuits 51 and 52 are connected to the output of the counter 46, the vibration signals are sequentially transmitted at the angle θ.
The value of S L1 and S R1 is “1” and the value of angle 2θ S L2 ,
S R2 will be stored as address "2"... That is, the last vibration signal voltage S LM , S RM in FIG.
The value of is stored at address "M", and the value of S LQ at address Q,
S RQ is stored at address "Q".

さて、信号S1はインターフエイス回路53を
介して、マイクロコンピユータ54(以下、マイ
コンと略す)振動信号に入力されている。マイコ
ン54はプログラムを記憶しておくプログラム用
メモリ55のプログラムの流れに従つて、この信
号S0の立下り時点T1から、後述する計算を開始
するとともに、計算中信号S5を出力し、フリツ
プフロツプ43をリセツトする。計算が終了する
とこの信号S5をOFFする。すると、立下り微
分回路56はS5の立下り時点にリセツトパルス
信号S6を出力するので、信号S6によりカウン
タ46がリセツトされる。リセツト状態は第4図
の初期状態T0と同じ状態のT2まで続く。
Now, the signal S1 is input to a vibration signal of a microcomputer 54 (hereinafter abbreviated as microcomputer) via an interface circuit 53. The microcomputer 54 starts calculation, which will be described later, from the fall time T1 of the signal S0 according to the program flow in the program memory 55 in which the program is stored, and also outputs a calculation-in-progress signal S5 and outputs a calculation in progress signal S5 to the flip-flop. 43. When the calculation is completed, this signal S5 is turned off. Then, since the falling differentiation circuit 56 outputs the reset pulse signal S6 at the falling edge of S5, the counter 46 is reset by the signal S6. The reset state continues until T2 , which is the same state as the initial state T0 in FIG.

計算に長く時間がかかつたため、T1〜T2の期
間に計算が終了しない場合は計算中信号S5が
ONのままであるためフリツプフロツプ回路43
はリセツトされたままで、T2の時点でも反転し
ない。したがつてゲート回路45が開かれてA−
D変換開始信号S2がででくることはなく、記憶
回路の内容は変化しない。そして次の位相基準信
号SPがONするまでに計算中信号S5がOFFして
いれば、このSPの立下りでフリツプフロツプ回路
43の出力が反転し、初期状態となる。
Because the calculation took a long time, if the calculation does not finish during the period T 1 to T 2 , the calculation in progress signal S5 is
Since it remains ON, the flip-flop circuit 43
remains reset and does not reverse even at T2 . Therefore, the gate circuit 45 is opened and A-
The D conversion start signal S2 is never generated, and the contents of the storage circuit do not change. If the calculation signal S5 is off before the next phase reference signal S P turns on, the output of the flip-flop circuit 43 is inverted at the fall of this S P and becomes the initial state.

記憶回路51,52は計算中信号S5がONす
ると、カウンタ46の指定する番地ADRにA−
D変換された振動信号データDAL、DARを書込み
記憶するこれまでの状態から、マイコンの指定す
る番地データAL、ARに従つて記憶された振動信
号データをデータバスDL、DAに読出せる状態に
切換えることができるようになつている。また、
マイコンはカウンタ46の出力ADRの値をイン
ターフエイス回路53を介して読出し、信号S2
のパルス間隔θを式(3)により算出することができ
るようになつている。
When the calculation signal S5 turns ON, the memory circuits 51 and 52 store A- at the address ADR specified by the counter 46.
From the previous state in which the D-converted vibration signal data D AL and D AR are written and stored, the vibration signal data stored according to the address data A L and A R specified by the microcomputer are transferred to the data buses D L and D A. It is possible to switch to a state where it can be read out. Also,
The microcomputer reads the value of the output ADR of the counter 46 via the interface circuit 53, and outputs the signal S2.
The pulse interval θ can be calculated using equation (3).

マイコン58の計算はフーリエ変換により、振
動信号SL、SRの中からロータの回転と同期する不
つりあい信号成分の正弦波成分と余弦波成分の振
幅値を左右別に計算するもので、次にその方法を
説明する。マイコン58は、まずカウンタの最終
計数値Mを読込み前記式(3)の計算を行ないA−D
変換データの取込角度間隔θを計算する。つづい
て左の振動信号の記憶回路51の“1”番地から
順に記憶されている左振動信号の電圧値SL1
SL2、…SLMを読み出し、次式(4)、(5)によりロータ
の回転と同期する成分の正弦波成分XL、正弦波
成分YLを計算する。
The microcomputer 58 uses Fourier transform to calculate the amplitude values of the sine wave component and cosine wave component of the unbalance signal component synchronized with the rotation of the rotor from the vibration signals S L and S R separately for the left and right sides. I will explain how to do that. The microcomputer 58 first reads the final count value M of the counter and calculates the above formula (3), and calculates A-D.
Calculate the conversion data acquisition angle interval θ. Next, the voltage value S L1 of the left vibration signal stored in order from address “1” in the left vibration signal storage circuit 51,
S L2 , .

XL=1/M{SL1cosθ°+SL2cos2θ°+…SLMco
sMθ°}=1/MMQ=1 SLQcosQθ° ……(4) 同様に YL=1/MMQ=1 SLQsinQθ° ……(5) 前記プログラム用メモリ55は、このような計
算のプログラムの他にその内容の書込み、読出し
が自由に行なえる記憶場所(RAMエリアと称
す)があるもので、マイコンその一部に、計算し
たXL、YLの値を一時記憶しておく。これらの動
作が終了すると、マイコンは右の振動信号の余弦
波成分XR、正弦波成分YLについても、同様に次
式(6)、(7)により計算し、RAMエリアに記憶して
おく。
X L = 1/M {S L1 cosθ°+S L2 cos2θ°+…S LM co
sMθ°}=1/M MQ=1 S LQ cosQθ° ...(4) Similarly, Y L =1/M MQ=1 S LQ sinQθ° ...(5) The program memory 55 is In addition to such calculation programs, there is a memory area (called a RAM area) where the contents can be freely written and read, and the calculated values of X L and Y L are temporarily stored in a part of the microcontroller. Remember it. When these operations are completed, the microcomputer similarly calculates the cosine wave component X R and sine wave component Y L of the vibration signal on the right using the following equations (6) and (7), and stores them in the RAM area. .

XR=1/MMQ=1 SRQcosQθ° ……(6) YR=1/MMQ=1 SRQsinQθ° ……(7) 式(4)〜(7)により振動信号SL、SRの1周期分の中
の不つりあい成分信号が算出できたわけである
が、雑音成分が大きい場合、あるいは雑音成分の
周期がロータの回転周期と近接していると雑音成
分がとりきれず、上記の計算1回だけの答をもつ
て不つりあい信号成分とすことは不正確である。
そこで数十周期以上の回数にわたり、この計算を
繰返し行ないその答の平均値を計算することによ
つて、より正確な値を求めることができる。
X R = 1/M MQ=1 S RQ cosQθ° ……(6) Y R = 1/M MQ=1 S RQ sinQθ° ……(7) Vibration is caused by equations (4) to (7) The unbalance component signal within one period of the signals S L and S R was calculated, but if the noise component is large or the period of the noise component is close to the rotation period of the rotor, the noise component may be However, it is inaccurate to determine the unbalanced signal component based on the result of the above calculation only once.
Therefore, a more accurate value can be obtained by repeating this calculation over several dozen cycles or more and calculating the average value of the answers.

その動作は次のようにして行なう。 The operation is performed as follows.

試験機本体からの測定開始信号STAがONする
と、マイコンは、インターフエイス回路53を介
して、これを感知し、S1信号がOFFとなつた
時、まず、計算中信号S5をON−OFFしてパル
ス信号をつくりフリツプフロツプ43をリセツト
し微分回路56により発生するリセツトパルスS
6でカウンタ46もリセツトして初期状態にす
る。その後、前述のように各回路が動作して式(4)
〜(7)で最初の計算値XL1、YL1、XR1、YR1の値を
計算し、プログラム用メモリRAMエリアにこれ
らの値を記憶させる。次の周期においては、別の
RAMエリアに、新たに前述の計算で求めたXL2
YL2、XR2、YR2の値を記憶する。以下同様に繰返
す。
When the measurement start signal STA from the test machine body turns ON, the microcomputer senses this via the interface circuit 53, and when the S1 signal turns OFF, it first turns ON and OFF the calculation signal S5. A reset pulse S is generated by creating a pulse signal, resetting the flip-flop 43, and generated by the differentiating circuit 56.
At step 6, the counter 46 is also reset to its initial state. After that, each circuit operates as described above and formula (4)
In steps (7) to (7), the initial calculation values X L1 , Y L1 , X R1 , and Y R1 are calculated, and these values are stored in the program memory RAM area. In the next cycle, another
In the RAM area, add the new X L2 calculated using the above calculation,
Store the values of Y L2 , X R2 , and Y R2 . Repeat the same below.

このような計算を動つりあい試験機本体からの
測定開始STAがON後一定時間(たとえば3秒
間)繰返し行なうことにより数十周期以上のフー
リエ変換値が求まる。次にこれらの平均値LX
LY、RX、RYを計算する。C回加算累計した場合
は、次式で表わされる。
By repeating such calculations for a certain period of time (for example, 3 seconds) after the measurement start STA from the motion balance tester body is turned on, Fourier transform values over several dozen cycles or more can be obtained. Next, these average values L X ,
Calculate L Y , R X , and R Y . When the sum is accumulated C times, it is expressed by the following equation.

LX=1/C(XL1+XL2+XL3+…XLC)=1/CCP=1 XLP ……(8) 同様に LY=1/CCP=1 YLP ……(9) RX=1/CCP=1 XRP ……(10) RY=1/CCP=1 YRP ……(11) Cは加算累計回数で、マイコン自身が計数し、
自己のレジスタあるいはRAMエリアに記憶する
プログラムも必要である。
L X = 1 / C (X L1 +X L2 +X L3 +...X LC ) = 1/ C C P= 1( 9 ) R X = 1 / C C P= 1 Count and
It also requires a program to be stored in its own register or RAM area.

こうして計算したL→X、L→Y、R→X、R→Yの合成

圧ベクトルLO、ROについて考えると、各々のマ
ーク検出器41の取付位置と振動検出器36,3
7の取付位置の基準点の違いや前置増幅器42,
43,44により位相が基準位相信号に対し各々
δL度、δR度遅れる。しかし、その大きさは、前述
の振動検出器36,37の出力SL、SRの中の不つ
りあい信号成分V→L、VRの大きさと比例するの
で、 kL、kRを正の定数として、 V→L=kL∠δ°L・L→0=kL δ°L(LX+jLY)……(
12) V→R=kR∠δ°R・R→0=kR δ°R(RX+jRY)……(
13) となる。ただし(j2=−1) 振動理論式(1)、(2)に代入すると U→L=A→・kL∠δ°L(LX+jLY)+B→・kR
δ°R(RX+jRY)……(14) U→R=C・kL∠δ°L(LX+jLY)+D→・kR∠δ
°R(RX+jRY)……(15) 計算式を解くために上記2式を複素数表示で統
一すれば、 U→L=(a+jb)(LX+jLY) +(c+jd)(RX+jRY) ……(16) U→R=(e+jf)(LX+jLY)+(g+jh)(RX
jRY) ……(17) となる。
Considering the composite voltage vectors L O and R O of L
The difference in the reference point of the mounting position of 7 and the preamplifier 42,
43 and 44, the phase is delayed by δ L degrees and δ R degrees, respectively, with respect to the reference phase signal. However, since the magnitude thereof is proportional to the magnitude of the unbalance signal components V→ L , V R in the outputs S L , S R of the vibration detectors 36, 37, k L , k R are positive. As a constant, V→ L =k L ∠δ° L・L→ 0 =k L δ° L (L X +jL Y )……(
12) V→ R =k R ∠δ° R・R→ 0 =k R δ° R (R X +jR Y )……(
13) becomes. However, (j 2 = -1) Substituting into the vibration theory formulas (1) and (2), U→ L = A→・k L ∠δ° L (L X +jL Y )+B→・k R
δ ° R ( R _ _ _ _
° R ( R _ _ _ +jR Y ) ...(16) U → R = (e+jf) (L X +jL Y ) + (g+jh) (R X +
jR Y ) ...(17) becomes.

ただし A→kL∠δ°L=a+jb、B→kR∠δ°R=c+jd C→kL∠δ°L=e+jf、D→kR∠δ°R=g+jh 上記a〜hの値は、この振動系の固有の定数で
あるが、前述のようにロータの形状、重量などに
より値が変わる。
However, A→k L ∠δ° L = a+jb, B→k R ∠δ° R = c+jd C→k L ∠δ° L = e+jf, D→k R ∠δ° R = g+jh The values of a to h above are , is a constant specific to this vibration system, but as mentioned above, its value changes depending on the shape and weight of the rotor.

したがつて、これら、未知の8個の定数をロー
タの機種が変わるたび測定し設定する必要があ
り、前述した予備駆動と称する作業がこれに相当
する。
Therefore, it is necessary to measure and set these eight unknown constants every time the rotor model changes, and this corresponds to the work called preliminary driving described above.

次に、計算したLX、LY、RX、RYの値を使用し
て、理論式(16)、(17)に基づく、プログラム用
メモリ55に格納されたプログラムに従つて、マ
イコン54がロータの左右の動不つりあい量と角
度、および定数を計算する動作について、作業者
の操作手順とともに説明する。
Next, using the calculated values of L X , L Y , R X , and R Y , the microcomputer 54 executes will explain the operation of calculating the left and right dynamic unbalance and angle of the rotor, as well as the constants, along with the operating procedure for the operator.

第5図において、16〜26の番号のものは第
2図で説明したものと同一の物である。マイコン
54はインターフエイス回路53を介して、スイ
ツチ20〜25の状態を検知し、左側不つりあい
量と角度を数表示器16,17に、右側不つりあ
い量と角度を数表示器18,19にそれぞれ表示
する。さらに自動修正用としてEX,outなる左右
の不つりあい量と角度のデイジタル信号出力がイ
ンターフエイス回路53より出力される。なお、
26は作業者のための確認用ランプでマイコン5
4によりON−OFF制御される。
In FIG. 5, the parts numbered 16 to 26 are the same as those explained in FIG. The microcomputer 54 detects the states of the switches 20 to 25 via the interface circuit 53, and displays the left unbalance amount and angle on the number displays 16 and 17, and the right unbalance amount and angle on the number displays 18 and 19. Display each. Furthermore, for automatic correction, digital signal outputs of left and right unbalance amounts and angles, EX and OUT, are outputted from the interface circuit 53. In addition,
26 is a confirmation lamp for the worker and microcomputer 5
ON-OFF control is performed by 4.

さて、予備駆動は任意のロータを使用して行な
うもので、その操作手順を説明すると、 1 切換スイツチ20をQ1の位置にし、マイコ
ン予備駆動を知らせる 2 作業者がロータを動つりあい試験機本体にセ
ツテイングし、駆動モータを回転させる。ロー
タの回転速度が一定となり、振動状態が安定す
ると試験機本体から測定開始信号STAが出力
されるので、マイコンは前述の計算を行ない、
LX、LY、RX、RYの値を記憶する。今、この時
のLX=LX1、LY=LY1、RX=RX1、RY=RY1とお
きロータのもつ左側修正面における不つりあい
ベクトルをU→L1、右側修正面における不つり
あいベクトルをU→R1とする式(16)、(17)と同
様に U→L1=(a+jb)(LX1+jLY1) +(c+jd)(RX1+RY1) ……(18) U→R1=(e+jf)(LX1+jLY1) +(g+jh)(RX1+RY1) ……(19) の関係式が成立する。
Now, pre-driving is performed using any rotor, and the operating procedure is as follows: 1. Set the selector switch 20 to the Q1 position and notify the microcomputer of pre-driving. 2. The operator moves the rotor to balance the test machine itself. and rotate the drive motor. When the rotational speed of the rotor becomes constant and the vibration state becomes stable, the measurement start signal STA is output from the test machine body, so the microcomputer performs the above calculation,
Store the values of L X , L Y , R X , and R Y . Now, let L X = L X1 , L Y = L Y1 , R Similar to equations (16) and (17) where the balance vector is U → R1 , U → L1 = (a + jb) (L X1 + jL Y1 ) + (c + jd) (R X1 + R Y1 ) ... (18) U → R1 =(e+jf)(L X1 +jL Y1 ) +(g+ jh ) ( R

マイコンは計算したLX、LY、RX、RYを記憶
しておき、つづいてランプ26を点灯し、これ
を作業者に知らせるので、作業者は、このラン
プ26を確認後、押釦スイツチ21を押して、
式(18)、(19)の計算式が成立する状態つま
り、計算で求めた左右の不つりあい信号成分
LX=LX1、LY=LY1、RX=RX1、RY=RY1である
ことをマイコンに教える。するとマイコンの制
御によりランプ26が消灯する。
The microcomputer memorizes the calculated L X , L Y , R Press 21 and
A state in which the calculation formulas (18) and (19) hold, that is, the left and right unbalanced signal components obtained by calculation.
Tell the microcontroller that L X = L X1 , L Y = L Y1 , R X = R X1 , and R Y = R Y1 . Then, the lamp 26 is turned off under the control of the microcomputer.

3 駆動モータを止め、同じロータの左側修正面
のフオトマーク位置に対しα度の位置に既知の
重量のためし重りを付加する。再び、ロータを
試験機本体にセツテイングし、駆動モータを回
転させる。この場合の計算値をLX=LX2、LY
LY2、RX=RX2、RY=RY2とし、ためし重りの重
量をWLグラムとすると、ためし重りによる不
つりあいベクトルは WL=WLcosα°+jWLsinα° ……(20) であり、左側修正面に、この不つりあいベクト
ルが加算されるので、次式の関係が成立する。
3 Stop the drive motor and add a test weight of known weight at a position α degrees from the photo mark position on the left correction surface of the same rotor. Set the rotor on the test machine body again and rotate the drive motor. The calculated values in this case are L X = L X2 , L Y =
Assuming that L Y2 , R _ _ _ 20), and this unbalance vector is added to the left correction plane, so the following relationship holds true.

U→L1+W→L=(a+jb)(LX2+jLY2) +(c+jd)(RX2+RY2) ……(21) U→R1=(e+jf)(LX2+jLY2) +(g+jh)(RX2+RY2) ……(22) 作業者は、ランプ26の点灯を確認し、ため
し重りの重量W1およびその角度αを各々デイ
ジタルスイツチ24と25に設定後、押釦スイ
ツチ22を押す。するとマイコンは、デイジタ
ルスイツチ24,25の数値を入力し、WL
ラム、α度としてRAMエリアに記憶するとと
もに、この時の計算で求めた不つりあい信号成
分をそれぞれのRAMエリアにLX2、LY2、RX2
RY2の値を記憶する。
U L1 +W→ L = (a+ jb ) (L X2 +jL Y2 ) + ( c +jd) ( R X2 + R Y2 ) ... (22) The operator confirms that the lamp 26 is lit, sets the weight W 1 of the test weight and its angle α on the digital switches 24 and 25, and then presses the push button switch 22. Then, the microcomputer inputs the numerical values of the digital switches 24 and 25 and stores them in the RAM area as W L grams and α degrees, and also stores the unbalance signal components calculated at this time in the respective RAM areas L X2 and L Y2 , RX2 ,
Store the value of R Y2 .

4 駆動モータを止め、ロータの左側修正面に付
加したためし重りをはずし、右側修正面のβ度
の位置に即値のためし重りを付加する。その重
量は右側修正面に付加したものと異なる重量値
でもさしつかえない。その重量をWRは左側の
場合と同様に次式が成立する。
4 Stop the drive motor, remove the trial weight attached to the left side correction surface of the rotor, and add an immediate value trial weight at the β degree position on the right side correction surface. The weight may be different from the weight added to the right correction surface. As for the weight W R , the following formula holds true as in the case on the left.

W→R=WRcosβ°+jWRsinβ°……(23) ロータを回転させるとSTA信号が出て、マ
イコンに不つりあい信号成分LX、LY、RX、RY
を計算させる。この状態におけるこれらの各値
をそれぞれLX3、LY3、RX3、RY3とすれば、不
つりあいの関係式は U→L1=(a+jb)(LX3+jLY3) +(c+jd)(RX3+RY3) ……(24) U→R1+W→R=(e+jf)(LX3+jLY3) +(g+jh)(RX3+RY3) ……(25) となる。
W → R = W R cosβ° + jW R sinβ°……(23) When the rotor rotates, an STA signal is output, and the unbalanced signal components L X , L Y , R X , R Y are sent to the microcontroller.
have them calculate. If these values in this state are respectively L +R Y3 ) ...(24) U→ R1 +W→ R = (e+jf) (L X3 +jL Y3 ) +(g+jh) (R X3 +R Y3 ) ...(25)

作業者は同様にランプ26の点灯を確認し
て、デイジタルスイツチ24と25にWRの値
とβの値を設定して、押釦スイツチ23を押
す。するとマイコンは、デイジタルスイツチの
値を読み込むとともに、LX3、LY3、RX3、RY3
をそれぞれのRAMエリアに記憶する。
The operator similarly confirms that the lamp 26 is lit, sets the values of W R and β on the digital switches 24 and 25, and presses the push button switch 23. Then, the microcontroller reads the digital switch values and reads L X3 , L Y3 , R X3 , R Y3
are stored in their respective RAM areas.

次に、式(18)〜(25)のLX1〜LX3、LY1
LY3、RX1〜RX3、RY1〜RY3、WL、aWR、βを定数
として8個の定数a〜hの値を未知数として計算
する。
Next, L X1 ~ L X3 , L Y1 ~ in equations (18) to (25)
Using L Y3 , R X1 to R X3 , R Y1 to R Y3 , W L , aW R , and β as constants, the values of eight constants a to h are calculated as unknowns.

計算を簡単にするために、ためし重りの付加し
た角度α=β=0°とすれば式(20)、(23)は W→L=WL ……(20a) W→R=WR ……(23a) と表わされる。今、 K1=LX1−LX2 ……(26) K2=RX1−RX2 ……(27) K3=LY1−LY2 ……(28) K4=RY1−RY2 ……(29) K5=LX1−LX3 ……(30) K6=RX1−RX3 ……(31) K7=LY1−LY3 ……(32) K8=RY1−RY3 ……(33) Δ=(K1 2+K3 2)(K6 2+K8 2)+(K2 2+K4 2)(K5 2+K
7 2)+2{(K2K3−K1K4)(K5K8−K6K7) −(K1K2+K3K4)(K5K6+K7K8)}……(34) とおいて、未知定数を解くと a=WL/Δ{K4(K5K8−K6K7)+K2(K5K6+K7K8
)−K1(K6 2+K8 2)} b=WL/Δ{K2(K5K8−K6K7)−K4(K5K6+K7K8
)+K3(K6 2+K8 2)}……(35) c=WL/Δ{K1(K5K6+K7K8)−K3(K5K8−K6K7
)−K2(K5 2+K7 2)}……(36) d=WL/Δ{−K3(K5K6+K7K8)−K1(K5K8−K6
K7)+K4 2(K5 2+K7 2)}……(38) e=WR/Δ{K6(K1K2+K3K4)−K8(K2K3−K1K4
)−K5(K2 2+K4 2)}……(39) f=WR/Δ{K8(K1K2+K3K4)−K6(K2K3−K1K4
)+K7(K2 2+K4 2)}……(40) g=WR/Δ{K5(K1K2+K3K4)+K7(K2K3−K1K4
)−K6(K1 2+K3 2)}……(41) h=WR/Δ{K5(K2K3−K1K4)−K7(K1K2+K3K4
)+K8(K1 2+K3 2)}……(42) となる。
To simplify the calculation, if we assume that the angle α = β = 0° added by the trial weight, equations (20) and (23) become W → L = W L ... (20a) W → R = W R ...(23a) Now , K 1 = L X1 −L X2 ... ( 26) K 2 = R (29) K 5 = L X1 −L X3( 30) K 6 = R X1 −R Y3 ...(33) Δ=(K 1 2 +K 3 2 )(K 6 2 +K 8 2 )+(K 2 2 +K 4 2 )(K 5 2 +K
7 2 ) + 2 {(K 2 K 3 −K 1 K 4 ) (K 5 K 8 −K 6 K 7 ) −(K 1 K 2 +K 3 K 4 )(K 5 K 6 +K 7 K 8 )}… ...(34) and solving the unknown constant, a=W L /Δ{K 4 (K 5 K 8 −K 6 K 7 )+K 2 (K 5 K 6 +K 7 K 8
)−K 1 (K 6 2 +K 8 2 )} b=W L /Δ{K 2 (K 5 K 8 −K 6 K 7 )−K 4 (K 5 K 6 +K 7 K 8
)+K 3 (K 6 2 +K 8 2 )}……(35) c=W L /Δ{K 1 (K 5 K 6 +K 7 K 8 )−K 3 (K 5 K 8 −K 6 K 7
)−K 2 (K 5 2 +K 7 2 )}……(36) d=W L /Δ{−K 3 (K 5 K 6 +K 7 K 8 )−K 1 (K 5 K 8 −K 6
K 7 )+K 4 2 (K 5 2 +K 7 2 )}...(38) e=W R /Δ{K 6 (K 1 K 2 +K 3 K 4 )−K 8 (K 2 K 3 −K 1 K 4
)−K 5 (K 2 2 +K 4 2 )}……(39) f=W R /Δ{K 8 (K 1 K 2 +K 3 K 4 )−K 6 (K 2 K 3 −K 1 K 4
)+K 7 (K 2 2 +K 4 2 )}...(40) g=W R /Δ{K 5 (K 1 K 2 +K 3 K 4 )+K 7 (K 2 K 3 −K 1 K 4
)−K 6 (K 1 2 +K 3 2 )}……(41) h=W R /Δ{K 5 (K 2 K 3 −K 1 K 4 )−K 7 (K 1 K 2 +K 3 K 4
) + K 8 (K 1 2 + K 3 2 )}...(42).

こうしてa〜hまでの8個の定数の計算が終了
するとマイコンはランプ26を消灯させる。
When the calculation of the eight constants a to h is completed, the microcomputer turns off the lamp 26.

以上3個の測定で予備駆動が終了し、任意のロ
ータの不つりあいを測定できるようになる。
Preliminary driving is completed with the above three measurements, and any unbalance of the rotor can be measured.

測定を行なうには、作業者が切換スイツチ20
をQ2の位置に切換えて、不つりあいの測定を行
なうことをマイコンに知らせ、マイコンはこれを
インターフエイス回路57を介して感知し、試験
機本体からの測定開始信号STAを受けつけると、
不つりあい信号成分LX、LY、RX、RYを計算す
る。つづいてこの値をもとにロータの左右の修正
面の不つりあいを算出する。即ち、ロータの左右
の不つりあい量をUL、UR、不つりあい角度をそ
れぞれφL、φRとすると、 UL=U→L∠φL°=ULcosφL°+jULsinφL
……(43) UR=U→R∠φR°=URcosφR°+jULsinφR
……(44) であるから式(17)を変形して、 UL=√(XYXY2+(
YXYX2……(45) φL。=tan-1aLX−bLY+cRX−dRY/aLY+bLX+cRY+d
RX……(46) 同様に式(18)より UR=√(XYXY2+(
YXYX2……(47) φR。=tan-1eLX−fLY+gRX−hRY/eLY+fLX+gRY+h
RX……(48) となるので、このUL、φL、UR、φRをそれぞれ数
表示器16,17,18,19に表示する。
To perform a measurement, the operator must press the changeover switch 20.
is switched to the Q2 position to notify the microcomputer that unbalance measurement will be performed, and the microcomputer senses this via the interface circuit 57 and receives the measurement start signal STA from the test machine main body.
Calculate unbalanced signal components L X , L Y , R X , R Y . Next, based on this value, the unbalance between the left and right correction surfaces of the rotor is calculated. That is, if the left and right unbalance amounts of the rotor are U L and U R and the unbalance angles are φ L and φ R , respectively, then U L = U→ L ∠φ L °=U L cosφ L °+jU L sinφ L
...(43) U R =U→ R ∠φ R °=U R cosφ R °+jU L sinφ R .
...(44) Therefore, transforming equation (17), U L = √( XY + XY ) 2 + (
Y + X + Y + X ) 2 ...(45) φ L. =tan -1 aL X −bL Y +cR X −dR Y /aL Y +bL X +cR Y +d
R X ……(46) Similarly , from equation ( 18 ) , U R =√(
Y + X + Y + X ) 2 ...(47) φ R. = tan -1 eL X −fL Y +gR X −hR Y /eL Y +fL X +gR Y +h
R X ... (48) Therefore, these U L , φ L , U R , and φ R are displayed on the number displays 16, 17, 18, and 19, respectively.

本計算例のように、ためし重りの取付角度α、
βを0度に固定してさしつかえない場合が多い
が、特に必要とされる場合に、α、βをデイジタ
ルスイツチ25に設定し、同様に計算式を解くこ
とが可能なことは明らかである。ためし重りの重
量WL、WRの設定値を固定すると一般的に都合の
悪い場合が多いが、固定してもよい場合は、その
値をマイコンのプログラウ用メモリ55の中に定
数として登録しておき、デイジタルスイツチ24
をなくすことができる。
As in this calculation example, the installation angle α of the trial weight,
In many cases, β may be fixed at 0 degrees, but it is clear that if it is particularly necessary, α and β can be set in the digital switch 25 and the calculation formula can be solved in the same way. It is generally inconvenient to fix the set values of the test weights W L and W R , but if it is okay to fix them, register the values as constants in the microcontroller's program memory 55. Keep it, digital switch 24
can be eliminated.

本実施例に用いたA−D変換器は±1ボルトを
極性判定の1ビツトと11ビツトに分解できるもの
であり、市販されているLSiが安価に入手でき
る。A−D変換器の入力値が1ボルトを越えた場
合には、A−D変換器の前に切換スイツチを配置
し、信号を分圧してA−D変換器へ入力するよう
な構成とし、この分圧切換スイツチを制御するプ
ログラムを付加すれば広範囲な不つりあい量の自
動測定を行なう測定器を製作することもできる。
The A/D converter used in this embodiment is capable of decomposing ±1 volt into 1 bit for polarity determination and 11 bits, and commercially available LSi can be obtained at low cost. When the input value of the A-D converter exceeds 1 volt, a changeover switch is placed in front of the A-D converter, and the signal is divided and inputted to the A-D converter. By adding a program to control this partial pressure switch, it is possible to manufacture a measuring instrument that can automatically measure a wide range of unbalance amounts.

一方、振動検出器の出力SL、SRの中から、より
高精度に不つりあい成分LX、LY、RX、RYを計算
するためには、A−D変換器49,50の入力に
おいて、前記雑音成分が少ない方がよい。そのた
めに、前置増幅器47,48とA−D変換器4
9,50との間に、不つりあい信号周波極付近の
み通過させる帯域フイルタを挿入する。帯域フイ
ルタにより不つりあい成分の位相ずれが生ずる
が、前記(12)、(13)式のδL、δRの中に、この位
相ずれ分も含まれるので、これまでに述べたすべ
ての計算式を変更しなくてよい。
On the other hand, in order to calculate the unbalance components L X , L Y , R It is better to have fewer noise components in the input. For this purpose, the preamplifiers 47, 48 and the A-D converter 4
9 and 50, a bandpass filter is inserted that allows only the vicinity of the unbalanced signal frequency pole to pass through. Although the bandpass filter causes a phase shift of the unbalanced component, this phase shift is also included in δ L and δ R in equations (12) and (13), so all calculation formulas described so far No need to change.

実施例では、第4図で明らかなように始めの1
周期間の振動信号を記憶回路に順次取込み記憶
し、次の1周期間に計算を行なうやり方により回
路を減らす工夫をしているが、もうひとつずつ同
様の記憶回路、カウンタ、分周回路、ゲート回路
を設け、一方がA−D変換データを書込み中の
時、他方の記憶回路に記憶されているデータをマ
イコンが読出して計算し、これを交互に繰返す構
成にすれば、さらに高精度の不つりあい信号成分
の抽出が可能となる。
In the example, as shown in FIG.
We have devised a way to reduce the number of circuits by sequentially capturing and storing the vibration signals between cycles in a memory circuit and performing calculations during the next cycle, but one by one the same memory circuit, counter, frequency divider circuit, and gate are used. If a circuit is provided, and when one side is writing A-D conversion data, the microcomputer reads and calculates the data stored in the other memory circuit, and this process is repeated alternately. It becomes possible to extract the balance signal component.

第5図の実施例ではA−D変換された振動信号
データSL1〜SLMおよびSR1〜SRMの値はマイコン5
4とは無関係に記憶回路51,52へ順次記憶さ
れるが、プログラム用メモリ55のRAMエリア
は記憶回路と同じ働きをするので、マイコンが管
理することにより、ハードウエア構成部分(回
路)をマイコンソフトに代用させることが可能と
なる。即ち、第2の実施例である第6図のよう
に、第5図の記憶回路51,52をなくした構成
とし、A−D変換器のデータDAL、DARを変換終
了信号S3,S4のタイミングで順次マイコンが
プログラム用メモリ55のRAMエリアに格納さ
せてゆく動作プログラムを追加することにより同
様な原理で実施できる。
In the embodiment shown in FIG .
However, since the RAM area of the program memory 55 has the same function as the storage circuit, the microcomputer manages the hardware components (circuits). It becomes possible to use software as a substitute. That is, as shown in FIG. 6 which is the second embodiment, the memory circuits 51 and 52 of FIG . It can be implemented on the same principle by adding an operation program that the microcomputer sequentially stores in the RAM area of the program memory 55 at the timing of .

同様に第5図および第6図における微分回路5
6の出力信号S6はマイコンのプログラムを追加
するによつてインターフエイス回路53から出力
することも可能であることは言うまでもない。
Similarly, the differential circuit 5 in FIGS. 5 and 6
It goes without saying that the output signal S6 of No. 6 can be outputted from the interface circuit 53 by adding a microcomputer program.

第7図は第2図〜第5図に示す第1の実施例の
マイクロコンピユータの動作の概略をフローチヤ
ートで表したものである。
FIG. 7 is a flow chart showing an outline of the operation of the microcomputer of the first embodiment shown in FIGS. 2 to 5.

このように本発明では、不つりあい量と角度の
データをデイジタル表示し、かつ外部へも出力す
るので、アナログ式の欠点である指示計の読取個
人差がなくなり、不つりあいの自動修正機との結
合も容易に、かつ安価にできる。またアナログ式
計測器の場合に必要なポテンシヨメータの調整は
なく、デイジタルスイツチの設定と、押釦スイツ
チの操作だけとなり簡単である。そして作業者が
行なうポテンシヨメータの調整誤差もない。
In this way, the present invention digitally displays the unbalance amount and angle data and also outputs it to the outside, which eliminates individual differences in reading the indicator, which is a drawback of analog systems, and makes it easier to use with automatic unbalance correction machines. Bonding can also be done easily and inexpensively. Furthermore, there is no adjustment of the potentiometer that is required in the case of an analog measuring instrument, and it is easy to set the digital switch and operate the push button switch. There is also no adjustment error in the potentiometer made by the operator.

一方、計算、記憶、制御を、マイクロコンピユ
ータが行ない、大部分がデイジタル回路化されて
いるので、測定器のハードウエアの構成が簡単に
なり全体としてのコストが低下する効果を奏する
他、ドリフト要因もなくなる。
On the other hand, calculations, storage, and control are performed by a microcomputer, and most of the circuits are digital circuits, which simplifies the hardware configuration of the measuring instrument and lowers the overall cost. It also disappears.

さらに、発振器とカウンタ回路を使い、ロータ
の回転周期と比例するカウンタの計数値Mを求め
る一方、振動検出器の1周期分の信号を前記発振
器の出力パルスのタイミングでデジタル値に変換
し記憶しておき、前記計数値Mを使つてフーリエ
変換で不つりあい信号成分を算出する方法によ
り、ロータの回転数の高低にかかわらず同程度の
測定時間で不つりあい情報の平均値が安定したデ
ータとして得られる。したがつて、従来の測定器
に比べ、特にロータの回転数が低い場合測定時間
が短かくなり、生産性向上という産業上の大きな
利点を有する。
Furthermore, an oscillator and a counter circuit are used to obtain a counter count value M that is proportional to the rotation period of the rotor, while a signal for one period of the vibration detector is converted into a digital value at the timing of the output pulse of the oscillator and stored. Then, by calculating the unbalance signal component by Fourier transform using the count value M, the average value of the unbalance information can be obtained as stable data in the same measurement time regardless of the high or low rotational speed of the rotor. It will be done. Therefore, compared to conventional measuring instruments, the measurement time is shortened, especially when the rotational speed of the rotor is low, and this has a great industrial advantage of improved productivity.

以上のように測定器の誤差要因は上記のごとく
減少し、測定時間が短縮できるなど顕著な利点を
有する。
As described above, the error factors of the measuring device are reduced as described above, and there are significant advantages such as shortening of measurement time.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は従来例の動つりあい試験機の測定器の
パネル図、第2図は本発明の実施例の測定器のパ
ネル図、第3図は横型動つりあい試験機本体部の
簡略図、第4図は前記本体部の左側振動検出器の
出力SLと同右側出力SR、基準マーク検出器の出力
SPの波形図および第1実施例のタイミングチヤー
ト、第5図は本発明の第1実施例のブロツク図、
第6図は本発明の第2の実施例のブロツク図、第
7図は第1実施例におけるマイクロコンピユータ
の動作の概略フローチヤートである。 16……左側不つりあい量の数表示器、17…
…左側不つりあい角度の数表示器、18……右側
不つりあい量の数表示器、19……右側不つりあ
い角度の数表示器、20……切換スイツチ、21
〜23……押釦スイツチ、24,25……デイジ
タルスイツチ、26……確認ランプ、42,4
7,48……前置増幅器、43……フリツプフロ
ツプ回路、44……パルス発振器、45……ゲー
ト回路、46……カウンタ回路、49,50……
A−D変換器、51、52……記憶回路、53…
…インターフエイス回路、54……マイクロコン
ピユータ、55……プログラム用メモリ、56…
…微分回路、EX.ouT.……外部デイジタル出力信
号。
Fig. 1 is a panel diagram of a measuring device of a conventional dynamic balance testing machine, Fig. 2 is a panel diagram of a measuring instrument of an embodiment of the present invention, and Fig. 3 is a simplified diagram of the main body of a horizontal dynamic balance testing machine. Figure 4 shows the output S L of the vibration detector on the left side of the main body, the output S R on the right side of the main body, and the output of the reference mark detector.
A waveform diagram of S P and a timing chart of the first embodiment, FIG. 5 is a block diagram of the first embodiment of the present invention,
FIG. 6 is a block diagram of the second embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a schematic flowchart of the operation of the microcomputer in the first embodiment. 16... Number display for left unbalance amount, 17...
... Left side unbalance angle number indicator, 18... Right side unbalance amount number indicator, 19... Right side unbalance angle number indicator, 20... Changeover switch, 21
~23...Push button switch, 24,25...Digital switch, 26...Confirmation lamp, 42,4
7, 48... Preamplifier, 43... Flip-flop circuit, 44... Pulse oscillator, 45... Gate circuit, 46... Counter circuit, 49, 50...
A-D converter, 51, 52...Memory circuit, 53...
...Interface circuit, 54...Microcomputer, 55...Program memory, 56...
…Differential circuit, EX.ouT.……External digital output signal.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 試験体に回転力を与え、試験体が回転した時
前記試験体のもつ不つりあいにより発生する振動
を妨げないようにした機構部と、前記試験体の回
転軸上の異なる部分の振動を検知し電気信号に変
換するように取付けられた2つの振動検出器と、
前記試験体の回転と同期するパルス信号を発生す
る基準位相検出器と、前記振動検出器の出力をサ
ンプリングするタイミングを決定する発振器と、
前記発振器の出力パルスを前記基準位相検出器の
出力信号の1周期分の間、計数するカウンタ回路
と、前記カウンタ回路の計数と同時に前記振動検
出器の信号を前記発振器の出力パルスのタイミン
グごとにデイジタル値に変換する2つのA−D変
換器と、前記2つのA−D変換器のデータを基準
位相検出器の信号1周期の間順次記憶する第1、
第2の記憶手段と、前記カウンタ回路の計数値を
M、前記第1の記憶手段に記憶されているデイジ
タル値をSLQ、前記第2の記憶手段に記憶されて
いるデイジタル値をSRQとし、不つりあい信号成
分XL、YL、XR、YRを式 XL=1/MMQ=1 SLQcosQθ° YL=1/MMQ=1 SLQsinQθ° XR=1/MMQ=1 SRQcosQθ° YR=1/MMQ=1 SRQsinQθ° によつて算出する第1の計算手段と、前記XL
YL、XR、YRの値の複数周期分のそれぞれの平均
値LX、LY、RX、RYを算出する第2の計算手段
と、試験体の2面の不つりあい量と不つりあい角
度をそれぞれUL、UR、φL、φRと表すとき、式 UL=√(XYXY2−(
YXYX2 φL=tan-1aLX−bLY+cRX−dRY/aLY+bLX
+cRY+dRX UR=√(XYXY2+(
YXYX2 φR=tan-1eLX−fLY+gRX−hRY/eLY+fLX
gRY+hRY (ただしa、b、c、d、e、f、g、hは定
数) により算出する第3の計算手段と、第1ステツプ
として前記試験体を回転させた時の前記第2の計
算手段の出力をLX1、LY1、RX1、RY1として記憶
し、第2ステツプとして試験体の左側の不つりあ
い修正面の基準とする角度に、重量WLのためし
重りをつけて試験体を回転させた時の前記第2の
計算手段の出力をLX2、LY2、RX2、RY2として記
憶し、第3ステツプとして、前記ためし重りをは
ずして、かわりに試験体の右側の不つりあい修正
面の基準とする角度に重量WRのためし重りをつ
けて試験体を回転させた時の前記第2の計算手段
の出力をLX3、LY3、RX3、RY3として記憶する第
3の記憶手段と、上記各ステツプの記憶タイミン
グを合図する入力手段と、前記a、b、c、d、
e、f、g、hの値を計算式 a=WL/Δ{K4(K5K8−K6K7)+K2(K5K6
K7K8)−K1(K6 2+K8 2)} b=WL/Δ{K2(K5K8−K6K7)−K4(K5K6
K7K8)−K3(K6 2+K8 2)} c=WL/Δ{K1(K5K6+K7K8)−K3(K5K8
K6K7)−K2(K5 2+K7 2)} d=WL/Δ{−K3(K5K6+K7K8)−K1(K5K8
−K6K7)+K4 2(K5 2+K7 2)} e=WR/Δ{K6(K1K2+K3K4)−K8(K2K3
K1K4)−K5(K2 2+K4 2)} f=WR/Δ{K8(K1K2+K3K4)−K6(K2K3
K1K4)+K7(K2 2+K4 2)} g=WR/Δ{K5(K1K2+K3K4)+K7(K2K3
K1K4)−K6(K1 2+K3 2)} h=WR/Δ{K5(K2K3−K1K4)−K7(K1K2
K3K4)+K8(K1 2+K3 2)} ただし K1=LX1−LX2 K2=RX1−RX2 K3=LY1−LY2 K4=RY1−RY2 K5=LX1−LX3 K6=RX1−RX3 K7=LY1−LY3 K8=RY1−RY3 Δ=(K1 2+K3 2)(K6 2+K8 2)+(K2 2+K4 2)(K5 2+K
7 2)+2{(K2K3−K1K4)(K5K8−K6K7) −(K1K2+K3K4)(K5K6+K7K8)} により計算する第4の計算手段と前記UL、φL
UR、φRの出力手段を備えたことを特徴とするデ
イジタル式動つりあい測定装置。
[Scope of Claims] 1. A mechanism section that applies rotational force to the test object so as not to disturb vibrations generated due to unbalance of the test object when the test object rotates, and a mechanical section on the rotation axis of the test object. Two vibration detectors installed to detect vibrations in different parts and convert them into electrical signals,
a reference phase detector that generates a pulse signal that is synchronized with the rotation of the test object; an oscillator that determines the timing of sampling the output of the vibration detector;
a counter circuit that counts the output pulses of the oscillator for one cycle of the output signal of the reference phase detector; and a counter circuit that counts the output pulses of the oscillator at each timing of the output pulses of the oscillator. two A-D converters for converting into digital values; a first for sequentially storing data from the two A-D converters during one period of the signal of the reference phase detector;
Let M be the count value of the second storage means and the counter circuit, S LQ be the digital value stored in the first storage means, and S RQ be the digital value stored in the second storage means. , the unbalanced signal components X L , Y L , X R , Y R are expressed as = 1/M MQ=1 S RQ cosQθ° Y R = 1/M MQ=1 S RQ sinQθ ° ;
a second calculation means for calculating respective average values L X , L Y , R When the unbalance angles are expressed as U L , U R , φ L , and φ R , respectively, the formula U L =√( XY + XY ) 2 −(
Y + X + Y + X ) 2 φ L = tan -1 aL X −bL Y +cR X −dR Y /aL Y +bL X
+cR Y +dR X U R =√( XY + XY ) 2 +(
Y + X + Y + X ) 2 φ R = tan -1 eL X −fL Y +gR X −hR Y /eL Y +fL X +
gR Y +hR Y (where a, b, c, d, e, f, g, h are constants); and the second calculation means when the test specimen is rotated as a first step. The outputs of the calculation means are memorized as L X1 , L Y1 , R X1 , and R Y1 , and as a second step, a test weight for the weight W L is attached to the reference angle of the unbalance correction surface on the left side of the specimen. The outputs of the second calculating means when the test specimen is rotated are stored as L X2 , L Y2 , R X2 , R Y2 , and as a third step, the test weight is removed and the test specimen is rotated instead. The output of the second calculation means when the test specimen is rotated with a weight W R attached to the reference angle of the unbalance correction plane on the right side is L X3 , L Y3 , R X3 , R a third storage means for storing the data as Y3 , an input means for signaling the storage timing of each step, and a, b, c, d,
Calculate the values of e, f, g, and h using the formula a=W L /Δ{K 4 (K 5 K 8 −K 6 K 7 )+K 2 (K 5 K 6 +
K 7 K 8 )−K 1 (K 6 2 +K 8 2 )} b=W L /Δ{K 2 (K 5 K 8 −K 6 K 7 )−K 4 (K 5 K 6 +
K 7 K 8 )−K 3 (K 6 2 +K 8 2 )} c=W L /Δ{K 1 (K 5 K 6 +K 7 K 8 )−K 3 (K 5 K 8
K 6 K 7 )−K 2 (K 5 2 +K 7 2 )} d=W L /Δ{−K 3 (K 5 K 6 +K 7 K 8 )−K 1 (K 5 K 8
−K 6 K 7 )+K 4 2 (K 5 2 +K 7 2 )} e=W R /Δ{K 6 (K 1 K 2 +K 3 K 4 )−K 8 (K 2 K 3
K 1 K 4 )−K 5 (K 2 2 +K 4 2 )} f=W R /Δ{K 8 (K 1 K 2 +K 3 K 4 )−K 6 (K 2 K 3
K 1 K 4 )+K 7 (K 2 2 +K 4 2 )} g=W R /Δ{K 5 (K 1 K 2 +K 3 K 4 )+K 7 (K 2 K 3
K 1 K 4 )−K 6 (K 1 2 +K 3 2 )} h=W R /Δ{K 5 (K 2 K 3 −K 1 K 4 )−K 7 (K 1 K 2 +
K 3 K 4 ) + K 8 (K 1 2 + K 3 2 )} However, K 1 = L X1 − L X2 K 2 = R X1 − R X2 K 3 = L Y1 − L Y2 K 4 = R Y1 − R Y2 K 5 = L X1 −L X3 K 6 = R X1 −R _ _ _ _ _ _ _ _ (K 2 2 +K 4 2 ) (K 5 2 +K
7 2 ) + 2 {(K 2 K 3 −K 1 K 4 ) (K 5 K 8 −K 6 K 7 ) −(K 1 K 2 +K 3 K 4 )(K 5 K 6 +K 7 K 8 )} a fourth calculation means for calculating and said U L , φ L ,
A digital dynamic balance measuring device characterized by being equipped with output means for U R and φ R.
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