- ベストアンサー
回転ムラの評価方法、規格化
- 回転シャフトの「回転ムラ」をどのように評価したらいいか困っています。
- シャフトの駆動源は電動モーターまたはエアモーターで、モーターのコントローラーを調整してシャフトをある回転数に合わせ、タコメーターで回転数を測定する方法を検討しています。
- 規格化は、回転ムラの最大値と最小値の差で定める予定です。他の評価方法や計測器の選択肢についてアドバイスをお願いします。
- その他（品質管理）
- 回答数4
- ありがとう数4
- みんなの回答 （4）
- 専門家の回答
質問者が選んだベストアンサー
- ベストアンサー
私がかつて行い、社内で規格化した方法を書きます。 (1)レーザドップラー速度ムラ計にて、直接回転速度ムラを測定。 (2)得られた生波形について、平均速度v_aveと標準偏差σを計算。 (3)変動係数CV(=σ/v_ave)を計算。 (4)CV値[%]にて規格値決定・評価。 もちろん、このケースも回転速度一定、一定時間の測定です。 結局、この方法は貴殿が仰る「□±△rpm」と同様の結論に至ります。 この方法なら、貴殿の手元にある非接触式のタコメータで可能でしょう。 Max.Min.の管理では、本来の挙動ではない突発的なノイズの影響が非常に大きくなるように思います。(なので私は上記を使った。) そもそも私がこの方法を使ったのは、生データをFFTし、速度ムラに大きく寄与している原因箇所を突き止める目的でしたが、派生的に管理にも使いました。 いかがでしょうか。 書いてから気付きました。 このタコメータっていうのは、きっと電圧がステップ関数的に出力される一般的なものですよね？ それなら、上記は適さないかも知れません。 仰る通り、FFTは高速フーリエ変換の略です。ただ今回の件とは直接関係ありませんので、誤解なく。 また、平均速度v_aveと標準偏差σを計算は、当然手計算ではやりません。Excelの関数で十分事足りますし、わざわざ自分でプログラミングする必要もありません。 タコメータですが、貴殿の仰るものが一般的なものですよね。恐らく0.1 r/minがある電圧値で与えられているのだと思います。例えば、現在の回転数が100r/minとした場合、仮に1.0[mV/(0.1r/min)]であれば、この時は100mV出力となります。この回転数が0.1r/minだけ上がれば、出力が101mVとなるが、0.05r/min上がっていても、電圧は100mVのままで、見掛け上は変化がないように捉えられてしまうということです。分解能が0.1r/minなら、0.1r/min未満の変化量は捉えられないので、電圧がステップ的に上がるしかないのです。このタコメータに外部出力端子が付いているなら、一度オシロか何かで出力してみて下さい。きっと階段状になっていると思います。 ただ、この分解能が無視できる範囲で規格化するのであれば、問題とは思いますが。一度チャレンジされてみては？ チャレンジしてダメだったら、次の手をお考えになれば良いと思いますし。 人に聞くのも良いですが、とりあえずやってみるというのも大切ですよ。 すみません、「問題とは思いますが」→「問題ないとは思いますが」です。
その他の回答 (3)
具体的な条件がわからないとはっきりしませんが？ 回転数の変動だけでなく回転角度の速度変動も問題になるようならば、一定時間の間のパルスを測るタコメーターでは不十分な可能性もあります。 一回転以内の角度揺らぎのような。 高パルスのエンコーダーを使ってオーディオ機器検査用のワウフラッターメーターのような計測器が必要かの
お礼
回答ありがとうございます。 高速回転域での「回転角度の速度変動」は特に問題になりません。 ただし、低速回転（30rpm程度）では、目に見えるような回転ムラは困りますが・・・ 検査対象はオーディオ機器のような精密機器ではないです。いわば家庭用扇風機の回転軸の回転ムラを測るようなものなのですが、こういったメーカーさんは日常どういった検査をしているか知りたいところです。
ロータリーエンコーダー、エンコーダ-用電源、オシロスコープ 三点とシャフトに連結するカップリング、エンコーダ-ブラケット 用意して下さい 原理はエンコーダ-のパルスをオシロスコープに取り込み観測する エンコーダーの方形波は１回転600ＰＬＳとか14400ＰＬＳ等色々あるので 要求される精度のエンコーダー選定してやってみて下さい A相＿－＿－＿-＿－－＿＿--__ B相--__-- _--_--____----__-- 上オシロの波形と思って下さいこの波形から回転ムラを検出してみたら どうでしょうか？ 回転ムラが無ければ方形波の周期は一定になるはずムラがあれば方形波は 形が異なるはず それと普通のモーターを使うよりパルスモーターで駆動すればいいのでは？ 原理的には可能だと思うのですが・・・・
お礼
回答ありがとうございます。 やはり、回転ムラを見るには波形で見たほうがわかりやすいのですね。 なお、検査対象はあくまで「シャフト」ですので、モーターのパルスを測るわけにはいきません（モーターとシャフトの間にベアリング等の部品が介在しており、これらを含めた総合的な回転ムラを評価しなければなりません）。
一般的な非接触式のタコメーターとは↓のタイプですよね http://www.onosokki.co.jp/HP-WK/products/category/h_revo.htm http://www.monotaro.com/c/026/026/ 一般的にこのタイプではレコーダ用出力機能がありません 従って回転ムラ計測は不可能に近いです 定期的な周期で表示値を読んで紙に記録すればそれで良いのかも知れませんが 実際の回転ムラが発生する周期が数十秒以上で記録する周期が数秒程度でなら可能です もし、回転ムラが発生する周期が１秒程度なら計測は不可能です ↓のような回転計に記録計を付ける必要があります http://www.onosokki.co.jp/HP-WK/products/keisoku/tach/tm2000.html http://www.onosokki.co.jp/HP-WK/products/keisoku/tach/fv1300.html http://www.fa.omron.co.jp/product/detail/1538/index_p.html 記録計 http://www.yokogawa.co.jp/ns/ns-welcome.htm http://www.hioki.co.jp/jp/product/recorder.html また、回転ムラは遅いから大丈夫とは言っても、本当に遅いのか 現在使ってる回転計では早い回転ムラが測定できていない可能性はないのか？ （多くの場合回転計内部で平均値処理してるので表示に出ない） その場合は高速応答タイプの回転計で記録を取らなければなりません 例えば高速応答タイプでの測定値は以下のようで有ったとしても 1回目,2回目,3回目,4回目,5回目,6回目 0900, 1100, 0900,1100, 0900, 1100, 定速型で計測した場合は平均値処理されて1000です 予算が無い？無ければ計器を借りればよいでしょう 計測器リース（１週間程度の短期リースもあります） http://www.yrl.com/measure/tmrental/index.php http://www.orixrentec.jp/TM/ 少なくとも安価な低速型タイプで計測して問題が無い事は確認する 必要はあると思う
お礼
回答ありがとうございます。 参考URLをご紹介いただき、ありがとうございます。 手持ちのタコメーターはハンディタイプで、データ出力端子は無いようです。 とりあえず、手持ちのタコメーターで試してみようと思います。 測定対象は精密機械ではありませんので、数十秒回転数を測定して、max－min＝0 でも記録としては十分な気がしますが、より精度の高いデータを取る必要が生じた場合は高速応答型の計測器も検討したいと思います。
お礼
回答ありがとうございます。 測定対象物は回転ムラを高精度に測らなければならない精密機械というわけでは有りませんので、0.1r/min未満の変化量は無視して構いません（1r/minでも十分だと思います）。 要は、回転に異常が無いかを確認するのが目的です〔今までは、測定者がタコメーターの表示を見て（半ば勘で）「回転ムラなし」としていたのを数値として記録したいだけ〕。 とりあえず、手持ちのタコメーターで試してみようと思います。
補足
回答ありがとうございます。 ＞生データをFFTし 「FFT」とは、「高速フーリエ変換」の略でよろしいでしょうか？ 「得られた生波形について、平均速度v_aveと標準偏差σを計算」は、手計算では難しそうですね… タコメーターですが、弊社で使用しているものは、反射テープを検体（回転シャフト）に貼り付けて、光（？赤外線？）を反射テープに照射して測定するタイプのものです。 メーカーのホームページによると、 測定範囲：6.0 ～ 99999.9 r/min、 分解能：0.1 r/min、 確度 ±0.01%±1digit r/min、 サンプリング時間：1.0 ～ 10.0 秒 という仕様なのですが、これは「電圧がステップ関数的に出力される」ものなんでしょうか？ 無知なため質問ばかりになってすみません。