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公開番号2021043048
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210318
出願番号2019164982
出願日20190910
発明の名称測定装置
出願人日本電産株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類G01B 11/00 20060101AFI20210219BHJP(測定;試験)
要約【課題】羽根車の振れを、羽根車の軸に負担をかけることなく測定する。
【解決手段】測定装置100は、支持部1と、吹き付け部5と、測定部7と、を備える。支持部1は、羽根車Fを軸回りに回転可能に支持する。吹き付け部5は、支持部1に支持された羽根車Fに気体流FLを吹き付ける。測定部7は、吹き付け部5により吹き付けられた気体流FLにより軸回りに回転する羽根車Fの振れを測定する。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項1】
羽根車の振れを測定する測定装置であって、
前記羽根車を軸回りに回転可能に支持する支持部と、
前記支持部に支持された前記羽根車に気体流を吹き付ける吹き付け部と、
前記吹き付け部により吹き付けられた前記気体流により前記軸回りに回転する前記羽根車の振れを測定する測定部と、
を備える、測定装置。
続きを表示(約 810 文字)【請求項2】
前記気体流を、前記羽根車の前記軸に平行な成分である第1気体流成分と、前記羽根車の前記軸とは垂直な面内の成分である第2気体流成分と、に分けた際に、
前記第1気体流成分は、前記羽根車から前記支持部に向かう方向の成分である、
請求項1に記載の測定装置。
【請求項3】
前記第1気体流成分は前記第2気体流成分よりも小さい、請求項2に記載の測定装置。
【請求項4】
前記吹き付け部は、前記羽根車の径方向の外側から内側に向けて、前記気体流を吹き付ける、請求項1〜3のいずれかに記載の測定装置。
【請求項5】
前記測定部により前記羽根車の振れを測定する位置と、前記羽根車を前記支持部に支持する又は前記支持部から取り外す位置と、の間で前記支持部を移動させる移動部をさらに備える、請求項1〜4のいずれかに記載の測定装置。
【請求項6】
前記測定部は、
前記羽根車の径方向について、前記羽根車の回転中心から特定の距離だけ離れた所定の位置から、前記羽根車までの前記羽根車の軸方向の距離を測定するセンサと、
前記羽根車が回転している間での前記距離の最大値と最小値との差に基づいて前記羽根車の振れを算出する算出部と、
を有する、請求項1〜5のいずれかに記載の測定装置。
【請求項7】
前記羽根車は回転中心が通過する平坦部を有し、
前記羽根車の軸方向から見て、前記所定の位置は前記平坦部から前記回転中心を除いた領域と重なる、
請求項6に記載の測定装置。
【請求項8】
前記吹き付け部は複数設けられる、請求項1〜7のいずれかに記載の測定装置。
【請求項9】
複数の前記吹き付け部は、それぞれ、前記羽根車の同心円上に等間隔に配置される、請求項8に記載の測定装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、冷却用ファンなどに用いられる羽根車を検査する装置に関する。
続きを表示(約 6,100 文字)【背景技術】
【0002】
コンピュータ装置などの各種装置の冷却に冷却用ファンが用いられる。冷却用ファンは、羽根車をモータなどで回転させることで、冷却用の気体流を発生させる。冷却用ファンは、羽根車をモータ等で回転させる構成上、羽根車が適切に製造されていないと、羽根車が回転中に振れることで大きな騒音を発生させる。
【0003】
上記の理由により、冷却用ファンの製造工程においては、回転中の振れが許容範囲内である羽根車を選択する。対象物の回転中の振れを測定する装置としては、例えば、手動で、あるいは、対象物に接触する機構により、対象物を回転中に、対象物に接触しているダイヤルゲージにより対象物の円周振れを測定する方法が知られている(例えば、特許文献1を参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
実開平4−7303号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
特許文献1に開示された測定方法では、対象物は、対象物と接触し、対象物を回転させる略円錐形状のロールで回転される。この円周振れの測定方法を羽根車の選択工程に用い、羽根車を、羽根車と接触し、羽根車を回転させる略円錐形状のロールで回転させると、羽根車の軸に負担がかかり、軸を劣化させることがある。
また、羽根車を手動で回転させる測定方法では、選択工程の作業者毎、作業日毎に測定結果にばらつきを生じさせることがある。例えば、同一の羽根車について、作業者毎に振れの測定結果が異なる結果、作業者毎に同一の羽根車について選択するか否かの判断が異なることがある。また、同一の羽根車について、同一の作業者が測定を実行した場合にも、作業日毎に振れの測定結果が異なる結果、作業日毎に同一の羽根車について選択するか否かの判断が異なることがある。
【0006】
本発明は、羽根車の振れを、羽根車の軸に負担をかけることなく測定することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本願の例示的な一実施形態の測定装置は、羽根車の振れを測定する装置であって、支持部と、吹き付け部と、測定部と、を備える。支持部は、羽根車を軸回りに回転可能に支持する。吹き付け部は、支持部に支持された羽根車に気体流を吹き付ける。測定部は、吹き付け部により吹き付けられた気体流により軸回りに回転する羽根車の振れを測定する。
【発明の効果】
【0008】
本願の例示的な一実施形態の測定装置では、測定対象の羽根車に気体流を吹き付けてこの羽根車を回転させるので、羽根車の軸に過剰な負荷がかかることを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
図1Aは、羽根車の上面図を示す図である。
図1Bは、羽根車の側面図を示す図である。
図2は、実施の形態1に係る測定装置の全体構成を示す図である。
図3は、支持部が羽根車の取り付け/取り外しをする位置にある測定装置の状態を示す図である。
図4Aは、羽根車の軸方向から見た羽根車への気体流の吹き付け方向を模式的に示す図である。
図4Bは、羽根車の側面から見た羽根車への気体流の吹き付け方向を模式的に示す図である。
図5Aは、面振れがない場合の距離の測定結果の一例を示す図である。
図5Bは、面振れがある場合の距離の測定結果の一例を示す図である。
図5Cは、面振れがある場合の距離の測定結果の一例を示す図である。
図6は、測定装置による羽根車の面振れの測定動作を示すフローチャートである。
図7は、複数の吹き付け部の配置の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、本発明の範囲は、以下の実施形態に限定されず、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。
【0011】
(実施の形態1)
[1−1.測定装置の概略]
以下、実施の形態1に係る測定装置100を説明する。まず、測定装置100の概略を説明する。測定装置100は、羽根車Fの面振れを測定する装置である。面振れとは、羽根車Fの面の傾き及びうねりにより、羽根車Fの回転中に羽根車Fの面の位置が変動することをいう。羽根車Fの面の傾きは、羽根車Fの面の軸方向に対する傾きのことをいう。一方、面のうねりは、羽根車Fの面内に存在する凹凸をいう。このうねりは、例えば、羽根車Fを樹脂成形にて製造したときに生じる。羽根車Fの面振れが所定の大きさ以上になると、回転中の羽根車Fから大きな騒音が発生する。
【0012】
本実施形態において、測定対象となる羽根車Fは、例えば、コンピュータシステムなどで使用する小型の冷却用ファンで使用される羽根車である。なお、測定装置100は、その規模などを変更すれば、小型の冷却用ファンのみでなく、大型のファンに使用される羽根車といった大規模なものに対しても適用できる。
【0013】
図1A及び図1Bに示すように、羽根車Fは、中心部F1と、羽根F2と、を有する。中心部F1は、羽根車Fの回転中心となる。中心部F1の中心、すなわち、羽根車Fの回転中心Cには、羽根車Fの軸Aが設けられる。また、羽根車Fは、上部に回転中心Cが通過する平坦部Pを有している。羽根F2は、基端が中心部F1に固定される。本実施形態の羽根車Fは、5枚の羽根F2を有する。図1Aは、羽根車Fの上面図を示す図である。図1Bは、羽根車Fの側面図を示す図である。
【0014】
以下の説明において、図1A及び図1Bに示すように、羽根車Fにおいて、羽根F2の外周に沿った方向を、羽根車Fの周方向と呼ぶことにする。また、羽根車Fの回転中心Cから羽根F2の外周へ延びる方向を、羽根車Fの径方向と呼ぶことにする。さらに、羽根車Fの回転軸の方向、すなわち、軸Aが延びる方向を、羽根車Fの軸方向と呼ぶことにする。
【0015】
[1−2.測定装置の全体構成]
次に、図2及び図3を用いて、実施の形態1に係る測定装置100の全体構成を説明する。図2は、羽根車を装着した実施の形態1に係る測定装置の全体構成を示す図である。図3は、支持部が羽根車の取り付け/取り外しをする位置にある測定装置の状態を示す図である。
測定装置100は、支持部1と、移動部3と、吹き付け部5と、測定部7と、コントローラ9と、を備える。支持部1は、測定対象の羽根車Fを軸回りに回転可能に支持する部材である。具体的には、支持部1は、固定部材11に固定され、羽根車Fの軸Aが挿入される挿入口Oを有する。これにより、羽根車Fは、軸Aを中心に回転可能に支持される。
【0016】
なお、支持部1に設けられた挿入口Oの口径は1種類に限られず、例えば、軸Aが異なる複数種類の羽根車Fを支持できるよう、挿入口Oの口径が異なる複数種類の支持部1が存在してもよい。この場合、複数の支持部1は、固定部材11において交換可能となっていてもよい。これにより、測定対象となる羽根車Fに応じて、複数の支持部1のうちいずれか適切な支持部1を固定部材11に固定できる。
【0017】
移動部3は、支持部1を、測定部7により羽根車Fの振れを測定する第1位置POS1と、羽根車Fを支持部1に支持する又は支持部1から取り外す第2位置POS2と、の間で移動させる。移動部3は、例えば、第1位置POS1と第2位置POS2との間で延びるガイドレール31と、固定部材11をガイドレール31に沿って移動させる駆動部33と、を有する電動アクチュエータである。駆動部33は、例えば、リニアモータなどである。駆動部33は、コントローラ9に接続され、コントローラ9からの指令に従って、固定部材11をガイドレール31に沿って移動させる。
【0018】
吹き付け部5は、支持部1に支持された羽根車Fに気体流FLを吹き付けて、羽根車Fを回転させる。測定部7は、吹き付け部5により吹き付けられた気体流FLにより軸回りに回転する羽根車Fの振れを測定する。吹き付け部5及び測定部7の構成の詳細は、後ほど説明する。
【0019】
コントローラ9は、CPU、記憶装置(RAM、ROMなど)、各種入出力インタフェース、などにより構成されるコンピュータシステムである。具体的には、コントローラ9は、例えば、PLC(Programmable Logic Controller)である。コントローラ9は、測定装置100を制御する。なお、コントローラ9による測定装置100の制御の一部又は全部は、コントローラ9の記憶装置に記憶されたプログラムにより実現されてもよい。
【0020】
図2及び図3に示すように、コントローラ9は、第1スイッチ21と、第2スイッチ23と、を接続する。第1スイッチ21及び第2スイッチ23は、例えば、押しボタンである。コントローラ9は、第1スイッチ21が押されたことを検知すると、羽根車Fの振れの測定を開始する。一方、第2スイッチ23が押されたことを検知すると、羽根車Fの振れの測定を停止する。また、第1スイッチ21及び第2スイッチ23は、コントローラ9からの指令に従って、それぞれが異なる色で点灯可能となっている。
【0021】
また、コントローラ9は、警告灯25を接続する。コントローラ9は、例えば、測定装置100にて異常が発生した場合に、警告灯25を点灯する。これにより、測定装置100に異常が生じていることを視覚的に確認できる。
【0022】
[1−3.吹き付け部の具体的構成]
以下、吹き付け部5の具体的構成を説明する。図2及び図3に示すように、吹き付け部5は、吹き付け部材51と、流量調整バルブ53と、開閉バルブ55と、を有する。吹き付け部材51は、例えば、先端が羽根車Fに向けられた中空部材である。流量調整バルブ53は、例えば、ガス入口とガス出口とを有し、ダイヤルにより流量を調整可能な二方バルブである。流量調整バルブ53のガス入口は開閉バルブ55に接続され、ガス出口は吹き付け部材51に接続される。流量調整バルブ53は、ガス供給部41から供給される気体を、流量を調整してガス出口に排出する。ガス供給部41は、例えば、屋内に所定の圧力を有する空気を供給するシステム、ガスボンベ、コンプレッサである。ガス供給部41から供給される気体は、例えば、空気、窒素ガスなどである。
【0023】
開閉バルブ55は、コントローラ9の指令に従って、ガス供給部41と流量調整バルブ53との間のガス流通を開状態又は閉状態とする。開閉バルブ55は、例えば、電磁弁である。
【0024】
上記構成を有する吹き付け部5は、ガス供給部41から供給される気体を、流量調整バルブ53により流量を調節して、吹き付け部材51の先端から気体流FLとして排出できる。これにより、吹き付け部5は、羽根車Fの種類に応じて最適な流速の気体流FLを吹き付けて、最適な条件で羽根車Fを回転できる。
【0025】
また、吹き付け部材51からの気体流FLにより羽根車Fを効率よく回転させるために、実施の形態1に係る測定装置100では、気体流FLの吹き付け方向を調整している。以下、図4A及び図4Bを用いて、本実施形態で用いられる気体流FLの吹き付け方向を説明する。図4Aは、羽根車の軸方向から見た羽根車への気体流の吹き付け方向を模式的に示す図である。図4Bは、羽根車の側面から見た羽根車への気体流の吹き付け方向を模式的に示す図である。
【0026】
羽根車Fの軸方向から見た場合、吹き付け部材51は、図4Aに示すように、気体流FLを羽根車Fの径方向の外側から内側に吹き付ける方向に向いている。具体的には、図4Aの矢印で示すように、気体流FLは、羽根F2の先端側から基端側へ向けて吹き出され、中心部F1の側面に吹き付けられる。これにより、羽根車Fに対して効率よく回転力を与えることができる。
【0027】
一方、羽根車Fの側面から見た場合、吹き付け部材51は、図4Bに示すように、羽根車Fの径方向に対して、軸方向下向きに角度θだけ傾いて配置される。吹き付け部材51が軸方向下向きに傾くことで、気体流FLは、羽根車Fの軸方向に平行な成分である第1気体流成分FL1と、羽根車Fの軸とは垂直な径方向の成分である第2気体流成分FL2と、とに分解できる。第1気体流成分FL1は、軸方向の羽根車Fから支持部1に向かう軸方向下向きの成分である。一方、第2気体流成分FL2は、羽根車Fの径方向の外側から内側に向かう成分である。
【0028】
気体流FLが、羽根車Fから支持部1に軸方向下向きの第1気体流成分FL1を有することで、羽根車Fを回転する際に、羽根車Fを支持部1の方向に押しつけることができる。その結果、回転中の羽根車Fが、支持部1から浮くことを防止できる。また、気体流FLが、羽根車Fの径方向の外側から内側に向かう第2気体流成分FL2を有することで、羽根車Fに対して十分な回転力を与えることができる。
【0029】
また、吹き付け部材51の軸方向下向きへの傾きの角度θは、45°以下とすることが好ましい。すなわち、気体流FLの第1気体流成分FL1の大きさを、第2気体流成分FL2よりも小さくすることが好ましい。これにより、羽根車Fを支持部1に過剰な力で押さえつけて羽根車Fの回転に対して過剰な摩擦力が生じることを回避して、効率よく羽根車Fを回転できる。
【0030】
[1−4.測定部の具体的構成]
次に、測定部7の具体的構成を説明する。測定部7は、羽根車Fに対して非接触にて、羽根車Fの面振れを測定する。図2及び図3に示すように、測定部7は、センサ71と、算出部73と、を有する。センサ71は、羽根車Fから軸方向に離れた位置に設けられ、当該位置から羽根車Fまでの軸方向の距離を測定する。具体的には、センサ71は、羽根車Fの回転中心Cから径方向に所定の距離だけ離れた位置にレーザ光L(図5A〜図5C)を軸方向に照射し、レーザ光Lが出力されてから当該位置にて反射されセンサ71にて受光されるまでの時間に基づいて、当該位置から羽根車Fまでの軸方向の距離を測定する。センサ71は、例えば、変位センサである。
(【0031】以降は省略されています)

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