JP2010190864A - Shaft runout measuring device - Google Patents

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Yuta Nakamoto
雄太 中本
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義明 伊達
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a shaft runout measuring device capable of measuring simply in the non-contact state, the shaft runout amount in the axial direction of a rotating shaft body and/or in a direction orthogonal to the direction. <P>SOLUTION: A parallel target body and a collar-shaped erect target body are provided respectively on the outer circumferential surface of the rotating shaft body, which have each reflection pattern capable of detecting the shaft runout amount in the axial direction and in the radial direction of the rotating shaft body which is a measuring object as a change of a light reflection distance in the rotation direction of the rotating shaft body corresponding thereto respectively. In this shaft runout measuring device which is installed in the fitted state around the rotating shaft body, a beam from a light emitting part is irradiated to either reflection pattern during rotation of the rotating shaft body, and reflected light reflected after scanning there is guided to the other reflection pattern by using a light guide means and is irradiated thereto, and each reflected light therefrom reflected respectively by the two reflection patterns is received by a light-receiving/operation display part, and the shaft runout in the axial direction and in the radial direction of the rotating shaft body is measured from a change of a light reception time. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、被計測対象である回転軸体の軸線方向および径方向における軸振れ（振動）量を光学的に非接触にて計測可能な軸振れ計測装置に関する。   The present invention relates to a shaft runout measuring apparatus capable of optically measuring the amount of shaft runout (vibration) in the axial direction and radial direction of a rotating shaft body to be measured.

例えば、水や蒸気の保有するエネルギーを利用してタービンを回転させて発電を行なう発電タービンプラントなどでは、高効率であるとともに、高い運用性および安全性が要求される。特に高速回転するタービンに軸ねじれ、軸たわみ、軸振れなどの変形が生じた場合には、非常に危険な事態を引き起こしかねず、前記のような安全性などを確保するためにも、タービンなどの回転軸体の軸振れなどを定量的に把握し、異常が認められた場合には所定の対策を確実に講じることが重要であり、そのために簡単かつ高い精度にてこれらを計測可能な計測装置や計測方法が望まれている。これらのうち、軸振れの測定技術については、従来より、多くの提案がなされてきているところである。   For example, in a power generation turbine plant that generates power by rotating a turbine using energy held by water or steam, high efficiency and high operability and safety are required. In particular, when deformation such as shaft torsion, shaft deflection, shaft runout, etc. occurs in a turbine that rotates at high speed, it may cause a very dangerous situation. It is important to grasp the shaft runout of the rotating shaft body quantitatively, and to take certain measures when abnormalities are recognized. Therefore, it is possible to measure these easily and with high accuracy. Devices and measuring methods are desired. Of these, many proposals have been made for the measurement technique of shaft runout.

被計測対象である回転軸体の軸振れ計測技術としては、例えば特許文献１において提案されている。この提案は、回転軸を中心として回転する回転体と、直角に折り返された隣り合う反射面を挟角側に有するとともに、該折り返し側が前記回転軸と同軸平行状態となるように前記回転体に設けられた反射鏡と、前記反射鏡に任意の入射方向から光ビームを照射する検出用照射器と、前記光ビームにおける前記反射面から反射された反射光ビームを検出する検出素子とを備えた軸振れ計測装置に関するものである。この計測装置を使用すれば、検出用照射器により反射鏡へ照射する光ビームとその反射鏡からの反射光ビームとが回転体の回転角にかかわらず常に平行となるため、従来のように検出用照射器による光ビームの入射角を考慮しながら位置検出器を配置させた状態での調整が不要となり、光ビームの入射角に依存せずに各構成部脳位置関係が決まって調整が楽になる利点がある。   For example, Patent Document 1 proposes an axial run-out measurement technique for a rotating shaft body to be measured. This proposal has a rotating body that rotates about a rotation axis and an adjacent reflection surface that is folded at a right angle on the narrow angle side, and the rotation body is coaxially parallel to the rotation axis. A reflection mirror provided; a detection irradiator that irradiates the reflection mirror with a light beam from an arbitrary incident direction; and a detection element that detects a reflected light beam reflected from the reflection surface of the light beam. The present invention relates to a shaft runout measuring apparatus. If this measuring device is used, the light beam applied to the reflecting mirror by the detector irradiator and the reflected light beam from the reflecting mirror are always parallel regardless of the rotation angle of the rotating body. It is not necessary to adjust the position of the position detector while considering the incident angle of the light beam by the irradiator, and it is easy to adjust because the positional relationship of each component brain is determined without depending on the incident angle of the light beam. There are advantages.

また、従来の回転軸体のたわみ測定技術は、例えば特許文献２において提案されている。特許文献１記載の技術は、回転軸体の曲げモーメント測定装置に関するものであり、回転軸体の曲げモーメントを求めるために、当該回転軸体の外周面に取り付けられた円板とその端面に対向して設けられ、当該円板までの距離を測定する距離測定器とを備えており、前記回転軸体の回転中にこれにたが生じたことによる前記距離の変化から当該円板の傾き角（前記回転軸体のたわみ角）を求めるようにしたものである。なお、本明細書では、以下、用語「軸振れ」を「軸のたわみ」をも含む意味で使用している。   Also, a conventional technique for measuring deflection of a rotating shaft has been proposed in Patent Document 2, for example. The technique described in Patent Document 1 relates to a bending moment measuring device for a rotating shaft body. In order to obtain the bending moment of the rotating shaft body, the disk attached to the outer peripheral surface of the rotating shaft body and the end face thereof are opposed to each other. And a distance measuring device for measuring the distance to the disk, and the inclination angle of the disk from the change in the distance due to the occurrence of deformation during rotation of the rotating shaft body. (A deflection angle of the rotating shaft body) is obtained. In the present specification, the term “shaft runout” is used hereinafter to include “shaft deflection”.

特開平１０−３３９６２０号公報JP-A-10-339620 特開昭５７−１２３３７号公報JP 57-12337 A 特開２０００−２０５９７７号公報JP 2000-205977 A 特開２００２−３３３３７６号公報JP 2002-333376 A 特開２００６−８４４６２号公報JP 2006-84462 A

しかし、特許文献１記載の技術では、回転軸体において軸線方向に生じた軸振れを計測することが困難であるばかりでなく、ある程度のサイズの反射鏡を用いる必要があるので、回転軸体の外周面に設置する反射鏡の数に制限があり、結果として高い精度で軸振れ量を計測するのは困難である。また、特許文献２記載のたわみ計測技術では、直接距離測定器によって回転軸体外周面の円板までの距離を測定するので、回転軸体の軸線方向に直角な方向に軸振れを生じる場合には、当該軸振れを検出するのは困難である。また、回転軸体の軸たわみ角が小さい場合には距離測定器によって非常に微小な距離を測定しなければならず、そのため当該測定器に高い測定精度が必要とされ、結果として距離測定器が高額になってしまうという問題がある。   However, in the technique described in Patent Document 1, it is not only difficult to measure the axial runout generated in the axial direction in the rotary shaft body, but also it is necessary to use a mirror having a certain size. There is a limit to the number of reflecting mirrors installed on the outer peripheral surface, and as a result, it is difficult to measure the amount of axial deflection with high accuracy. Further, in the deflection measurement technique described in Patent Document 2, since the distance to the disk on the outer peripheral surface of the rotating shaft body is measured by a direct distance measuring device, the shaft runout occurs in a direction perpendicular to the axial direction of the rotating shaft body. It is difficult to detect the shaft runout. In addition, when the axial deflection angle of the rotating shaft body is small, a very small distance must be measured by a distance measuring device, and therefore, the measuring device needs to have high measurement accuracy. There is a problem that it becomes expensive.

また、特許文献３〜５などで提案されているトルク計測装置は、回転軸体に加えられるトルクを測定するには良好な方法であるが、そもそも回転中に生じる回転軸体の軸振れ量を測定することを想定したものではなく、当該軸振れ量を測定できない。   The torque measuring devices proposed in Patent Documents 3 to 5 are good methods for measuring the torque applied to the rotating shaft body. However, the amount of shaft runout of the rotating shaft body that occurs during the rotation is essentially the same. It is not assumed to be measured, and the amount of shaft runout cannot be measured.

本発明は、前記問題を解決すべくなされたものであり、簡単に回転軸体の軸線方向および当該方向に直角な径方向における軸振れ量を非接触にて測定できる軸振れ計測装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above problems, and provides an axial runout measuring apparatus that can easily measure the axial runout amount in the axial direction of a rotating shaft body and the radial direction perpendicular to the direction in a non-contact manner. For the purpose.

前記目的を達成するために、本発明の軸振れ計測装置は、光反射性部分および光非反射性部分が所定の方向に交互に配置されて当該配置方向に幅変化部の列がそれぞれ形成されてなる２つの反射パターンのうちの一方を被計測対象である回転軸体の外周面にその周方向に前記配置方向を一致させて形成するとともに、他方を前記回転軸体の径方向に平行に設けた環状の被照射面に当該回転軸体よりも大径の同心円に前記配置方向を一致させて形成し、いずれか一方の反射パターンの幅変化部に照射された発光部からの光線が前記回転軸体の回転により当該幅変化部上を走査することで断続的に反射される反射光を光誘導手段によって導いて他方の反射パターンの幅変化部に照射し、その上を走査させることでさらに分断されて反射される点滅反射光を受光・演算表示部で受光するようにしておき、前記回転軸体の軸振れに伴う当該点滅反射光の受光時間の変化から求めた前記各幅変化部上の光線の走査位置の距離変化に基づいて前記回転軸体の軸線方向および径方向における軸振れ量を求めるようにしたことを特徴とする。   In order to achieve the above object, the axial run-out measuring device of the present invention is configured such that light reflecting portions and light non-reflecting portions are alternately arranged in a predetermined direction, and rows of width changing portions are respectively formed in the arrangement direction. One of the two reflection patterns is formed on the outer peripheral surface of the rotating shaft body to be measured so that the arrangement direction coincides with the circumferential direction, and the other is parallel to the radial direction of the rotating shaft body. The annular irradiation surface provided is formed so that the arrangement direction coincides with a concentric circle having a diameter larger than that of the rotating shaft body, and the light beam from the light emitting unit irradiated to the width changing portion of any one of the reflection patterns is By scanning the width changing portion by rotating the rotating shaft body, the reflected light that is intermittently reflected is guided by the light guiding means, irradiated to the width changing portion of the other reflection pattern, and scanned above it. Blinks that are further divided and reflected The incident light is received by the light receiving / calculation display unit, and the distance change of the scanning position of the light beam on each width changing unit obtained from the change in the light receiving time of the flickering reflected light accompanying the shaft shake of the rotating shaft body The axial runout amount in the axial direction and radial direction of the rotating shaft body is obtained based on the above.

光反射性部分および光非反射性部分は、それぞれ前記配置方向に一定の長さを有する適宜の平面形状に形成することができる。例えば、両部分はともに略三角形、略矩形などの所定の面積の平面形状を有する領域として形成されていてもよく、いずれか一方は前記配置方向に直交する方向に常識的な範囲の線幅を有する線状に形成されていてもよい。これら両部分は、前記配置方向に均等な間隔で交互に配置されているのが好ましい。また、光反射性部分と光非反射性部分との境界線は直線または曲線のいずれであってもよい。   The light reflective part and the light non-reflective part can each be formed in an appropriate planar shape having a certain length in the arrangement direction. For example, both portions may be formed as a region having a planar shape with a predetermined area such as a substantially triangular shape or a substantially rectangular shape, and either one has a line width of a common sense range in a direction orthogonal to the arrangement direction. It may be formed in a linear shape. These parts are preferably arranged alternately at equal intervals in the arrangement direction. The boundary line between the light reflective part and the light non-reflective part may be either a straight line or a curved line.

前記幅変化部は、前記の光反射性部分若しくは光非反射性部分またはこれら両部分を組合せた領域において配置方向に直交する方向（配置方向が円周に沿っており円状に配置される場合にはその径方向または法線方向）の位置（距離）に応じて前記各部分または前記領域の当該配置方向における幅（距離）が一定の割合で変化するように構成された部分を指す。すなわち、一方向における距離の変化が決定されれば他の方向における距離の変化が互いに１対１で求まるように構成された部分であり、本明細書では以下、用語「幅変化部」をこの意味で使用する。   The width changing portion is a direction orthogonal to the arrangement direction in the light reflective part or the light non-reflective part or a combination of both parts (when the arrangement direction is along the circumference and arranged in a circle) Refers to a portion configured such that the width (distance) of each portion or the region in the arrangement direction changes at a certain rate according to the position (distance) in the radial direction or normal direction. That is, it is a portion configured such that if a change in distance in one direction is determined, a change in distance in the other direction can be obtained on a one-to-one basis. In this specification, the term “width changing portion” is hereinafter referred to as this. Use in meaning.

これら両部分がいずれも所定の面積を有する領域として形成されている場合、いずれか一方は少なくとも幅変化部として形成することができる。この場合、光反射性部分が幅変化部として形成されるのが好ましく、略三角形の平面形状を有する幅変化部として形成されるのがより好ましい。また、前記の光反射性部分または光反射性部分が線状である場合には、所定の領域を有する光反射性部分または光非反射性部分を中間にして前記配置方向両側からこれを線状の光非反射性部分または光反射性部分で挟み込むように組み合わせた領域を幅変化部として形成することができる。   When both of these portions are formed as regions having a predetermined area, either one can be formed as at least a width changing portion. In this case, the light reflective portion is preferably formed as a width changing portion, and more preferably formed as a width changing portion having a substantially triangular planar shape. Further, when the light reflective part or the light reflective part is linear, the light reflective part or the light non-reflective part having a predetermined region is used as a middle from the both sides in the arrangement direction. The light non-reflective portion or the combined region so as to be sandwiched between the light reflective portions can be formed as the width change portion.

前記回転軸体において前記２つの反射パターンの設置位置とは異なる位置に、さらに光反射性部分および光非反射性部分が交互に配置された反射パターンをこれら両部分のいずれかと同様に形成し、別途設けた光誘導手段によって光線を誘導して当該反射パターンと前記２つの反射パターンのいずれか一方との間で授受を行なうようにしてもよい。この場合、前記の光反射性部分と光非反射性部分とは、前記回転軸体の軸線方向に平行な境界線若しくは径方向に放射状にもうけられる境界線、または前記各方向と鋭角をなすように設けられた境界線で区画されていることが好ましい。   A reflection pattern in which light reflecting portions and light non-reflecting portions are alternately arranged at a position different from the installation position of the two reflection patterns in the rotating shaft body is formed in the same manner as either of these portions, A light beam may be guided by a separately provided light guiding means and exchanged between the reflection pattern and one of the two reflection patterns. In this case, the light reflecting portion and the light non-reflecting portion may form a boundary line parallel to the axial direction of the rotating shaft body, a boundary line radially provided in the radial direction, or an acute angle with each direction. It is preferable to be partitioned by a boundary line provided in

本発明では、回転軸体に所定の方向に配置した２つの反射パターンがそれぞれ備える交互に配設された光反射性および光非反射性の幅変化部は、当該回転軸体の軸線方向および径方向の軸振れ量とこれらの回転方向における幅とが１対１に対応するように構成されているため、回転軸体の回転中に生じた軸振れにより前記幅変化部の幅が変化することで、回転軸体の軸線方向および径方向の軸振れ量を簡単に求めることができる。   In the present invention, the light reflecting and light non-reflecting width changing portions provided alternately in the two reflecting patterns arranged in a predetermined direction on the rotating shaft body include the axial direction and the diameter of the rotating shaft body. Since the axial runout amount in the direction and the width in the rotation direction correspond to each other on a one-to-one basis, the width of the width changing portion changes due to the axial runout generated during the rotation of the rotary shaft body. Thus, the axial runout amount of the rotating shaft body in the axial direction and the radial direction can be easily obtained.

また、発光部からの光線を照射した一方の反射パターンからの反射光を他方の反射パターンに誘導して照射し、そこから当該反射光を分断するように反射される反射光を１つの受光・演算表示部にて受光して所定の演算を行なうこととしたので、演算プログラムを作製するのみでよく、反射パターンごとにそこからの反射光を受光する受光部などの機器を設ける必要がなく、機器構成を簡素化できる。   Further, the reflected light from one reflection pattern irradiated with the light from the light emitting unit is guided to the other reflection pattern and irradiated, and the reflected light reflected so as to divide the reflected light is received by one light receiving / Since it is decided to receive the light at the calculation display unit and perform a predetermined calculation, it is only necessary to create a calculation program, and there is no need to provide a device such as a light receiving unit that receives reflected light from each reflection pattern, The equipment configuration can be simplified.

本発明の軸振れ計測装置の一実施形態を示す図である。It is a figure which shows one Embodiment of the axial runout measuring apparatus of this invention. 本発明の軸振れ計測装置におけるターゲット体の変形例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the modification of the target body in the axial run-out measuring apparatus of this invention. 図１に示す軸振れ計測装置における各ターゲット体の反射パターンの配置とこれに対応して光線照射により受光部からの電気パルス信号の波形を示す図である。It is a figure which shows the waveform of the electric pulse signal from a light-receiving part by arrangement | positioning of the reflection pattern of each target body in the axial deflection measuring apparatus shown in FIG. 本発明の軸振れ計測装置のさらに別の実施形態を示す図である。It is a figure which shows another embodiment of the axial run-out measuring apparatus of this invention. 図４に示す軸振れ計測装置における各ターゲット体の反射パターンの配置とこれに対応して光線照射により受光部からの電気パルス信号の波形を示す図である。It is a figure which shows the waveform of the electric pulse signal from a light-receiving part by arrangement | positioning of the reflection pattern of each target body in the axial deflection measuring apparatus shown in FIG.

以下、添付図面を参照して本発明の軸振れ計測装置の実施形態について詳細に説明する。また、以下では、反射パターンがそれぞれ被照射面に形成された帯状および鍔状のターゲット体を用いた実施形態を示すが、本発明はこのようなターゲット体を用いた実施形態に限定されない。なお、以下では、説明の便宜上、帯状のターゲット体を「平行ターゲット体」と、また鍔状のターゲット体を「直立ターゲット体」と呼ぶこととする。また、以下の各図では、同一または共通の各部については同一の符号を用いて示しており、重複した説明は以下では省略する。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment of an axial runout measuring apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following, an embodiment using a band-like and saddle-shaped target body each having a reflection pattern formed on the surface to be irradiated is shown, but the present invention is not limited to the embodiment using such a target body. In the following, for convenience of explanation, the band-shaped target body is referred to as a “parallel target body”, and the bowl-shaped target body is referred to as an “upright target body”. In the following drawings, the same or common parts are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted below.

［実施形態１］
図１は、本発明の軸振れ計測装置の実施形態の一例を示す図である。この図に示す実施形態の軸振れ計測装置１は、被計測対象である回転軸体１０の外周面に設けられた平行ターゲット体２０と、該平行ターゲット体２０の設置位置に近接した位置に当該回転軸体１０の径方向に延設された直立ターゲット体２５と、回転軸体１０の周囲に配置された発光部３と、光誘導手段１３，１４、１６，１７と、受光・演算表示部４とを備えている。なお、回転軸体１０は、不図示の駆動源からの回転駆動作用により図中の矢印方向Ｒに回転可能とされている。 [Embodiment 1]
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of an embodiment of an axial runout measurement apparatus according to the present invention. The shaft runout measuring apparatus 1 of the embodiment shown in this figure includes a parallel target body 20 provided on the outer peripheral surface of the rotating shaft body 10 to be measured, and a position close to the installation position of the parallel target body 20. An upright target body 25 extending in the radial direction of the rotary shaft body 10, a light emitting unit 3 disposed around the rotary shaft body 10, light guiding means 13, 14, 16, and 17, a light receiving / calculating display unit 4 is provided. In addition, the rotating shaft body 10 can be rotated in the arrow direction R in the drawing by a rotational driving action from a driving source (not shown).

平行ターゲット体２０は、回転軸体１０の外周面に沿った被照射面（表面）を備えており、その全面に回転軸体１０の周方向に光反射性部分２１および光非反射性部分２２が交互に配置されて列をなす帯状の反射パターン２０が形成されている。反射性部分２１および非反射性部分２２は、それぞれ帯状の反射パターン２０の長さ方向（両部分の配置方向）両側の平行な両側縁と、これら両側縁のそれぞれに対して略直角な直線状の境界線（長辺に相当）と、この長辺に相当する境界線と鋭角をなし、かつ当該境界線と前記一方の側縁とを結ぶ直線状の境界線（斜辺に相当）とで画定された同形、同サイズの略直角三角形の平面形状の幅変化部として形成されている。なお、以下では、幅変化部としての光反射性部分を「光反射性幅変化部」または単に「反射性幅変化部」といい、幅変化部としての光非反射性部分を「光非反射性幅変化部」または単に「非反射性幅変化部」ということとする。反射パターン２０は、これら各幅変化部２１、２２をそれぞれ斜辺に相当する境界線を共通にして反対向きに組み合わせたものを１単位とし、当該単位を隣り合うもの同士長辺に相当する境界線を共通にして連続的に繰り返し配列することで形成されている。これにより、反射性幅変化部２１（または非反射性幅変化部２２）は、回転軸体１０の周方向に均等な間隔で配置されることになる。   The parallel target body 20 includes an irradiated surface (surface) along the outer peripheral surface of the rotating shaft body 10, and the light reflecting portion 21 and the light non-reflecting portion 22 are arranged on the entire surface in the circumferential direction of the rotating shaft body 10. Are arranged alternately to form a strip-like reflection pattern 20 in a row. The reflective portion 21 and the non-reflective portion 22 are parallel to both side edges on both sides in the length direction (arrangement direction of both portions) of the belt-like reflective pattern 20 and straight lines that are substantially perpendicular to the both side edges. Boundary line (corresponding to the long side) and an acute angle with the boundary line corresponding to the long side, and a linear boundary line (corresponding to the oblique side) connecting the boundary line and the one side edge It is formed as a width changing portion having a planar shape of a substantially right triangle of the same shape and the same size. In the following, the light reflective portion as the width changing portion is referred to as “light reflecting width changing portion” or simply “reflective width changing portion”, and the light non-reflecting portion as the width changing portion is referred to as “light non-reflecting”. It will be referred to as a “variable width changing portion” or simply “non-reflective width changing portion”. The reflection pattern 20 is a boundary line corresponding to the long sides of adjacent ones of the width change portions 21 and 22 combined in the opposite direction with the boundary line corresponding to the hypotenuse in common. Are arranged in a continuous and repeated manner. Thereby, the reflective width changing part 21 (or the non-reflective width changing part 22) is arranged at equal intervals in the circumferential direction of the rotating shaft body 10.

本実施形態では、反射性幅変化部２１および非反射性幅変化部２２の平面形状をそれぞれ略直角三角形として説明するが、これらの幅変化部は隣り合うもの同士所定の境界線を共通にして一定の配設方向に交互に配設可能であれば、このような平面形状に限定されない。例えば、各幅変化部は二等辺三角形などを含む山形形状の略三角形や略台形などの平面形状とすることもできる。また、この斜辺および長辺に相当する境界線を例えば２次関数的または指数関数的な曲線状としてもよい。また、反射性幅変化部２１、２１、・・・と非反射性幅変化部２２、２２、・・・の平面形状とは互いに同形、同サイズである必要はなく、例えば一方を略三角形状とし、他方を略台形形状としたり、他方を同じ略台形形状であっても上辺および下辺の長さを適宜変更したものとすることもできる。また、帯状の反射パターンの全面を反射性または非反射性とし、当該面の実質的に幅方向に非反射性または反射性の境界線を規則的に設け、２つの境界線とこれらで囲まれた領域とを組合せて略直角三角形や略台形の平面形状の幅変化部を形成するようにしてもよい。   In the present embodiment, the planar shapes of the reflective width change portion 21 and the non-reflective width change portion 22 will be described as substantially right triangles, but these width change portions share a predetermined boundary line between adjacent ones. The planar shape is not limited as long as it can be alternately arranged in a certain arrangement direction. For example, each width changing portion may have a planar shape such as an approximately triangular shape or an approximately trapezoidal shape including an isosceles triangle. Further, the boundary line corresponding to the oblique side and the long side may be, for example, a quadratic or exponential curve. .. And the non-reflective width changing portions 22, 22,... Need not be the same shape and the same size. The other side may have a substantially trapezoidal shape, or the length of the upper side and the lower side may be appropriately changed even if the other has the same substantially trapezoidal shape. Further, the entire surface of the belt-like reflection pattern is made reflective or non-reflective, and a non-reflective or reflective boundary line is regularly provided substantially in the width direction of the surface and is surrounded by two boundary lines. The width change portion having a substantially right triangle or a substantially trapezoidal planar shape may be formed by combining the regions.

反射性幅変化部２１には、例えば通常のミラーのほか、可とう性のある反射シート、所定形状に塗布して得られる反射性塗料の塗膜などを使用できる。また、非反射性幅変化部２２には光を反射しない材質の板状体やシート状体の他、所定形状に塗布して得られる非反射性塗料の塗膜などを使用できる。これら反射性幅変化部２１および非反射性幅変化部２２の素材を適宜裁断、塗布するなどして所定の基材の片面に適宜組み合わせて配置することで、平行ターゲット体２０を形成することができる。また、回転軸体１０が光沢のある金属材料などで形成され、外周面が光反射性を備えている場合には、透明なシート状の基材の片面に前記した素材からなる非反射性幅変化部２２、２２、・・・のみを図１のように配列して平行ターゲット体２０を作製し、これを当該回転軸体１０の外周面に周方向に巻回するように設けることにより、平行ターゲット体２０の表面に反射パターンを形成するようにしてもよい。この場合、隣り合う非反射性幅変化部２２，２２間に形成されるこれらと略同形の回転軸体１０の外周面の部分を反射性幅変化部２１として使用することができる。またこれとは反対に、回転軸体１０が光反射性を有しない材質で形成されている場合には、前記とは逆に反射性幅変化部２１、２１、・・・を表面に配設した透明なシート状基材を作製、使用することができる。   The reflective width changing portion 21 may be, for example, a normal reflective mirror, a flexible reflective sheet, or a reflective paint film obtained by applying a predetermined shape. Further, the non-reflective width changing portion 22 may be a non-reflective coating film obtained by applying a predetermined shape in addition to a plate-like body or sheet-like body that does not reflect light. The parallel target body 20 can be formed by appropriately cutting and applying the materials of the reflective width changing portion 21 and the non-reflective width changing portion 22 and arranging them on one side of a predetermined base material as appropriate. it can. Further, when the rotating shaft 10 is formed of a glossy metal material or the like and the outer peripheral surface has light reflectivity, a non-reflective width made of the above-described material on one side of a transparent sheet-like base material By arranging only the changing portions 22, 22,... As shown in FIG. 1 to produce the parallel target body 20, and by providing it so as to be wound around the outer peripheral surface of the rotary shaft body 10 in the circumferential direction, A reflection pattern may be formed on the surface of the parallel target body 20. In this case, a portion of the outer peripheral surface of the rotary shaft 10 that is formed between the adjacent non-reflective width changing portions 22 and 22 and is substantially the same shape as these can be used as the reflective width changing portion 21. On the other hand, when the rotary shaft 10 is made of a material that does not have light reflectivity, the reflective width changing portions 21, 21,... The transparent sheet-like base material made can be produced and used.

このようにして得られた帯状の平行ターゲット体２０は、その幅方向（平行ターゲット体２０の幅方向）を各単位の長辺が回転軸体１０の軸線方向に略平行となるように、また短辺（平行ターゲット体２０の長さ方向）が当該方向に直交する回転軸体１０の円周方向に略平行となるように回転軸体１０の外周面に設けられる。これにより、回転軸体１０の軸線方向の軸振れの変化と反射パターン上の反射性幅変化部の幅の変化とが１対１に対応するようになる。なお、反射性幅変化部２１、２１、・・・および非反射性幅変化部２２、２２、・・・からなる反射パターンを平行ターゲット体２０の表面（被照射面）に形成する場合には、前記シート状基材の厚さを適宜設定して平行ターゲット体２０の全体の厚さを決定することができる。   The strip-shaped parallel target body 20 obtained in this way has its width direction (width direction of the parallel target body 20) such that the long side of each unit is substantially parallel to the axial direction of the rotary shaft body 10, and The short side (the length direction of the parallel target body 20) is provided on the outer peripheral surface of the rotating shaft body 10 so as to be substantially parallel to the circumferential direction of the rotating shaft body 10 orthogonal to the direction. Thereby, the change of the axial runout of the rotating shaft body 10 in the axial direction and the change of the width of the reflective width changing portion on the reflection pattern are in a one-to-one correspondence. In addition, when forming the reflective pattern which consists of the reflective width change parts 21, 21, ... and the non-reflective width change parts 22, 22, ... on the surface (irradiation surface) of the parallel target body 20. The total thickness of the parallel target body 20 can be determined by appropriately setting the thickness of the sheet-like substrate.

直立ターゲット体２５は、回転軸体１０に外嵌される鍔状を呈しており、当該回転軸体１０において平行ターゲット体２０に近接した位置に設置されている。この鍔状体において、回転軸体１０の軸線方向に互いに反対方向を向いた２つの表面のうちの一面は光反射性の被照射面とされ、当該面上には回転軸体１０と軸心を共通にする大径の同心円に沿って平行ターゲット体２０の非反射性幅変化部２２と同様に略直角三角形の平面形状を有する非反射性幅変化部２６が短辺に相当する境界線の両端が接するように繰り返し連続して配置形成されている。光反射性の被照射面２７にこのように非反射性幅変化部２６を配置することで、当該幅変化部２６の長辺の範囲ではその配置方向に非反射性幅変化部２６と反射性幅変化部２７とが交互にかつそれぞれ均等な間隔で現れる反射パターン２５が形成されることになる。なお、この直立ターゲット体２５においても、略直角三角形の平面形状を有する反射性幅変化部を別途用意し、前記した反射パターン２０と同様にこれら２種類の幅変化部を所定の方向に交互に配置形成してもよいことはいうまでもない。ここで、個々の非反射性幅変化部のサイズについては前記反射パターン２０における反射性幅変化部２１と略同等ないしはそれよりも短辺に相当する境界線の線分長さを小さく設定するのが好ましい。   The upright target body 25 has a hook shape that is fitted around the rotary shaft body 10, and is installed at a position close to the parallel target body 20 in the rotary shaft body 10. In this bowl-shaped body, one of the two surfaces facing in opposite directions to the axial direction of the rotating shaft 10 is a light-reflecting irradiated surface, and the rotating shaft 10 and the axial center are on the surface. A non-reflective width changing portion 26 having a substantially right-angled triangular planar shape as well as a non-reflective width changing portion 22 of the parallel target body 20 along a large concentric circle having a common diameter is a boundary line corresponding to a short side. It is repeatedly arranged continuously so that both ends are in contact. By disposing the non-reflective width changing portion 26 on the light-reflected irradiated surface 27 in this way, the non-reflecting width changing portion 26 and the reflecting property are arranged in the arrangement direction in the long side range of the width changing portion 26. Reflective patterns 25 appearing alternately with the width changing portions 27 at equal intervals. In this upright target body 25 as well, a reflective width changing portion having a plane shape of a substantially right triangle is separately prepared, and the two kinds of width changing portions are alternately arranged in a predetermined direction in the same manner as the reflection pattern 20 described above. Needless to say, the arrangement may be formed. Here, as for the size of each non-reflective width changing portion, the line segment length of the boundary line corresponding to the shorter side is set to be substantially equal to or shorter than the reflective width changing portion 21 in the reflection pattern 20. Is preferred.

この直立ターゲット体２５を回転軸体１０に嵌装するに当たっては、回転軸体１０の軸線方向に反射パターン２０の反射性および非反射性幅変化部２１，２２は互い違いとなるように、回転軸体１０の回転方向にそれぞれの非反射性幅変化部２６（および隣り合う非反射性幅変化部２６、２６で挟まれる反射性幅変化部２７）の位置を調整する。これにより、例えば平行ターゲット体２０の反射パターン２０の所定位置に光線を照射し、そこからの反射光を直立ターゲット体の反射パターン２５の所定方向に照射した場合にそこから反射する反射光は、当該反射パターンにおける各非反射性幅変化部２６では光の反射がないことからこの入射光を分断するように点滅状態となる。   When the upright target body 25 is fitted to the rotary shaft body 10, the rotational axis is set so that the reflective and non-reflective width changing portions 21 and 22 of the reflective pattern 20 are staggered in the axial direction of the rotary shaft body 10. The position of each non-reflective width changing portion 26 (and the reflective width changing portion 27 sandwiched between adjacent non-reflective width changing portions 26 and 26) is adjusted in the rotation direction of the body 10. Thus, for example, when a predetermined position of the reflection pattern 20 of the parallel target body 20 is irradiated with light rays, and the reflected light from the predetermined position of the reflection pattern 25 of the upright target body is irradiated in a predetermined direction, the reflected light reflected therefrom is Each non-reflective width changing portion 26 in the reflection pattern is in a blinking state so as to divide the incident light because there is no reflection of light.

前記の平行ターゲット体と直立ターゲット体とは、図１に示すようにこれらをそれぞれ回転軸体１０に個別に設置してもよいが、これらのターゲット体を組み合わせて一体化したターゲット体（以下、複合ターゲット体という。）として構成してもよい。このような複合ターゲット体として、被計測対象である回転軸体に外嵌可能な光透過性の樹脂成形体などを好適に使用できる。このような光透過性の樹脂成形体を用いる場合、その断面を略直角三角形とし、直交する２つの面にそれぞれ図１に示したような２つの反射パターンを配置することができる。図２は、このような光透過性の樹脂成形体からなる鍔状の複合ターゲット体の一例においてその一部を示す斜視図である。この図に示す複合ターゲット体３５は、略直角三角形の断面を有し、底面３６が被計測対象である回転軸体の外周面に接し、底面３６と略直角（好適には直角）をなす側面３７が当該回転軸体１０の径方向に平行に配置されるようになっている。   As shown in FIG. 1, the parallel target body and the upright target body may be individually installed on the rotary shaft body 10, but the target bodies (hereinafter, It may be configured as a composite target body). As such a composite target body, a light-transmitting resin molded body that can be externally fitted to a rotating shaft body to be measured can be suitably used. When such a light-transmitting resin molded body is used, the cross-section thereof is a substantially right triangle, and two reflection patterns as shown in FIG. 1 can be arranged on two orthogonal surfaces. FIG. 2 is a perspective view showing a part of an example of a bowl-shaped composite target body made of such a light-transmitting resin molded body. The composite target body 35 shown in this figure has a substantially right-angled triangular cross section, the bottom surface 36 is in contact with the outer peripheral surface of the rotating shaft body to be measured, and the side surface forms a substantially right angle (preferably a right angle) with the bottom surface 36. 37 is arranged in parallel to the radial direction of the rotating shaft 10.

底面３６には、図１における平行ターゲット体２０と同様に略直角三角形の平面形状を有する反射性幅変化部２１、２１、・・・と非反射性幅変化部２２、２２、・・・とが図面に向って手前側から奥側に交互に配置された反射パターン２０が設けられている。また、側面３７にも、底面３６の反射パターンにおける各幅変化部と同形、同サイズの非反射性幅変化部２６、２６、・・・および反射性幅変化部２７、２７、・・・が交互に図面に向って手前側から奥側に配置された反射パターン２５が設けられている。これにより、各反射パターン２０、２５において反射性幅変化部２１、２７および非反射性幅変化部２２、２６は、それぞれの配置方向に均等な間隔で配置されることになる。これら２面の反射パターン２０、２５の配置方向に直交する方向の幅はこれらの面の同方向における長さの全体を最大としてその範囲内で適宜設定できる。また、これら２つの反射パターン２０、２５は互いに略同等の長さに設定してもよく、異なった長さに設定してもよい。さらにこれら２つの反射パターン２０、２５は、図２ではいずれか一端寄りに設けられているが、このような位置に制限されず、さらに中央寄りないし他端寄りに平行移動して設けることができる。   On the bottom surface 36, the reflective width changing portions 21, 21,... And the non-reflective width changing portions 22, 22,. Are arranged alternately from the near side to the far side toward the drawing. Further, the side surface 37 has non-reflective width changing portions 26, 26,... And reflective width changing portions 27, 27,... Having the same shape and size as the width changing portions in the reflection pattern of the bottom surface 36. Reflective patterns 25 arranged alternately from the front side to the back side are provided in the drawing. Thereby, in each reflective pattern 20 and 25, the reflective width change parts 21 and 27 and the non-reflective width change parts 22 and 26 are arrange | positioned at equal intervals in each arrangement | positioning direction. The width in the direction perpendicular to the arrangement direction of the reflection patterns 20 and 25 on these two surfaces can be appropriately set within the range with the entire length of these surfaces in the same direction as the maximum. Moreover, these two reflection patterns 20 and 25 may be set to substantially the same length, or may be set to different lengths. Further, these two reflection patterns 20 and 25 are provided near one end in FIG. 2, but are not limited to such positions, and can be provided by being moved parallel to the center or the other end. .

底面３６における反射パターンと側面３７におけるそれとは、予め複合ターゲット体を作製する際に、回転軸体１０の軸線方向においてこれらの反射性幅変化部が互い違いになるように配置しておく。これにより、これらのうちのいずれか一方の反射パターンから反射した反射光は他方の反射パターンにおいて非反射性幅変化部によって分断されるようになる。なお、このような樹脂成形体の素材としては、それが光透過性を有していれば特に制限されないが、例えばクリヤ樹脂などが挙げられる。   The reflective pattern on the bottom surface 36 and that on the side surface 37 are arranged in advance so that these reflective width changing portions are alternated in the axial direction of the rotary shaft 10 when the composite target body is produced in advance. Thereby, the reflected light reflected from any one of these reflection patterns is divided by the non-reflective width changing portion in the other reflection pattern. In addition, as a raw material of such a resin molding, if it has a light transmittance, it will not restrict | limit in particular, For example, clear resin etc. are mentioned.

発光部３としては、連続発光可能な光源を有するものが使用される。この光源としては、各種のレーザー、発光ダイオードまたはランプのほか、これらの１種とレンズ、スリット、ピンホールなどとを適宜組み合わせたものなどを使用できる。好ましくは、これらの光源のうち、指向性のある光線を出射可能な各種レーザーを用いるのがよい。   As the light emission part 3, what has a light source which can light-emit continuously is used. As the light source, various lasers, light emitting diodes or lamps, and a combination of one of these with a lens, slit, pinhole, or the like can be used. Among these light sources, it is preferable to use various lasers that can emit directional light.

この発光部３には、図１に示すように、その光線出射口に接続可能な光ファイバーケーブルなどの光伝送手段１１を用いることができる。このような光伝送手段１１を設けることで、発光部３を被計測対象である回転軸体１０の周囲の任意の位置に設置できる利点がある。図１ではまた、光伝送手段１１の直後の光線Ｌ１の光路上にレンズ１２を設置し、各ターゲット体への照射前に光線Ｌ１を平行光に整えている。この光伝送手段１１を使用しない構成とすることもできるが、その場合には、発光部３を最初に光線L１を照射する２つのターゲット体の一方の被照射面に略垂直に照射するような位置に設置しておく。   As shown in FIG. 1, an optical transmission means 11 such as an optical fiber cable that can be connected to the light emission port can be used for the light emitting unit 3. By providing such an optical transmission means 11, there is an advantage that the light emitting unit 3 can be installed at an arbitrary position around the rotating shaft 10 to be measured. In FIG. 1, a lens 12 is also installed on the optical path of the light beam L1 immediately after the light transmission means 11, and the light beam L1 is adjusted to parallel light before irradiation to each target body. It is possible to adopt a configuration in which this light transmission means 11 is not used, but in that case, the light emitting unit 3 is irradiated substantially perpendicularly to one irradiated surface of the two target bodies that irradiate the light beam L1 first. Install in position.

本実施形態における受光・演算表示部４は、受光部５と、これとは別体の演算表示部６と、これらを電気的に接続する信号線７とを備えた構成とされている。これら各部は、公知の外形形状の中から適宜選択でき、特に制限されない。なお、受光部５と演算表示部６とを組み合わせて一体化することができる。   The light reception / calculation display unit 4 in this embodiment is configured to include a light reception unit 5, a separate calculation display unit 6, and a signal line 7 that electrically connects them. These parts can be appropriately selected from known external shapes, and are not particularly limited. The light receiving unit 5 and the calculation display unit 6 can be combined and integrated.

受光部５としては、これに向って進行してきた光線（図１の場合、平行ターゲット体２０からの反射光Ｌ２）を受光可能であり、光電変換により受光エネルギーに応じた所定の大きさの電気信号を出力可能な受光（光電変換）素子、またはこれらを含んだ受光機器などが好適に使用できる。ここで、受光素子の具体例としては、例えばフォトダイオード、フォトトランジスタ、フォトマルチメータなどが挙げられる。また、受光機器の具体例としてはＣＣＤカメラなどの撮像装置などが挙げられる。受光部５は、図１に示すように１本の光線のみを受光可能な構成であってもよく、必要であれば、１つの受光部５に前記受光素子を複数組み込んでさらに複数条の光線を受光可能な構成であってもよい。   The light receiving unit 5 can receive a light beam traveling toward this (in the case of FIG. 1, the reflected light L2 from the parallel target body 20), and an electric current having a predetermined magnitude corresponding to the received light energy by photoelectric conversion. A light receiving (photoelectric conversion) element capable of outputting a signal, or a light receiving device including these elements can be suitably used. Here, specific examples of the light receiving element include a photodiode, a phototransistor, a photomultimeter, and the like. A specific example of the light receiving device is an imaging device such as a CCD camera. The light receiving unit 5 may be configured to receive only one light beam as shown in FIG. 1, and if necessary, a plurality of light receiving elements may be incorporated in one light receiving unit 5 to further include a plurality of light beams. May be configured to receive light.

演算表示部６は、受光部５から出力される1つまたは２つ以上の電気信号の入力を連続的に受けて、回転軸体１０に生じる軸線方向における軸振れ量を演算し表示するように構成されている。さらに、回転速度（周期）などの他の情報を演算、表示可能なものであってもよい。このような構成（構造）としては、ＣＰＵや記憶装置を含む公知の構成などが挙げられる。電気信号の入力から前記各演算に至る一連の演算制御は、前記記憶部（不図示）に予め格納された設定プログラムの実行によって行なわれる。また、この記憶部には受光部５からの電気信号に異常がある結果、軸振れ量の計測結果に異常値が含まれる場合に当該異常値を廃棄するように実行されるプログラムも含めることができる。   The calculation display unit 6 continuously receives one or more electric signals output from the light receiving unit 5, and calculates and displays the axial runout amount generated in the rotating shaft body 10 in the axial direction. It is configured. Furthermore, other information such as the rotation speed (cycle) may be calculated and displayed. Examples of such a configuration (structure) include a known configuration including a CPU and a storage device. A series of calculation control from the input of an electric signal to each calculation is performed by executing a setting program stored in advance in the storage unit (not shown). The storage unit may also include a program that is executed to discard the abnormal value when the electrical signal from the light receiving unit 5 has an abnormal value as a result of the measurement of the shaft runout amount. it can.

本実施形態における光誘導手段１３は、必須の構成である２つのハーフミラー１３、１４と、必須ではなく必要に応じて使用可能な２つの反射ミラー１６，１７とから構成されている。ハーフミラー１３は、光伝送手段１１およびレンズ１２を経て進行する発光部３からの光線を回転軸体１０上の平行ターゲット体２０の反射パターンの所定の照射位置に照射される光線Ｌ１の光路上に当該光路に対して斜め４５°の角度に、平行ターゲット体２０からレンズ１２に向けて光線Ｌ１の光路上を逆行する反射光Ｌ２を略直角に反射するように配置されている。   The light guiding means 13 in the present embodiment is composed of two half mirrors 13 and 14 that are indispensable configurations and two reflection mirrors 16 and 17 that are not essential but can be used as necessary. The half mirror 13 is on the optical path of the light beam L1 that irradiates the light beam from the light emitting unit 3 traveling through the light transmission means 11 and the lens 12 to the predetermined irradiation position of the reflection pattern of the parallel target body 20 on the rotating shaft body 10. In addition, the reflected light L2 that travels backward on the optical path of the light beam L1 from the parallel target body 20 toward the lens 12 is disposed at an angle of 45 ° obliquely with respect to the optical path.

また、ハーフミラー１４は直立ターゲット体２５に向う反射光Ｌ２の光路上に斜め４５°に設けられ、光線Ｌ２と同一の光路上を当該直立ターゲット体２５から逆行する反射光の光路を略直角に屈曲させ、当該光線を受光部５に誘導するように構成されている。なお、光線Ｌ１およびＬ２は、それぞれこれらの光路上に設けられた集光レンズ１５、１８によって平行ターゲット体２０および直立ターゲット体２５の直前において集光され、各ターゲット体２０、２５上の反射パターンの所定の照射位置にピンポイントにて照射するようになっている。なお、反射光Ｌ２を直立ターゲット体の反射パターン２５の所定位置に照射するよう誘導し、またそこからの点滅反射光Ｌ４をハーフミラー１４に誘導するのに反射ミラー１６、１７が反射光Ｌ２の光路上に設置されている。なお、ハーフミラー１３からの反射光Ｌ２の進行方向および位置と直立ターゲット体２５の反射パターン上の所定の照射位置との関係によっては、これらの反射ミラー１６，１７の設置を省略することができる。   The half mirror 14 is provided at an oblique angle of 45 ° on the optical path of the reflected light L2 directed toward the upright target body 25, and the optical path of the reflected light traveling backward from the upright target body 25 on the same optical path as the light beam L2 is substantially perpendicular. It is configured to bend and guide the light beam to the light receiving unit 5. The light beams L1 and L2 are collected immediately before the parallel target body 20 and the upright target body 25 by the condensing lenses 15 and 18 provided on these optical paths, respectively, and a reflection pattern on each target body 20 and 25 is obtained. A predetermined irradiation position is irradiated at a pinpoint. The reflection mirrors 16 and 17 guide the reflected light L2 to irradiate a predetermined position of the reflection pattern 25 of the upright target body, and guide the blinking reflected light L4 from the reflected light L2 to the half mirror 14. It is installed on the optical path. Depending on the relationship between the traveling direction and position of the reflected light L2 from the half mirror 13 and a predetermined irradiation position on the reflection pattern of the upright target body 25, the installation of these reflecting mirrors 16 and 17 can be omitted. .

光誘導手段１３におけるハーフミラー１３、１４は、例えば図２に示すように、光線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ４を出入射可能な開口を備えたケース８内に収容することができる。また、このケース８内には、光線Ｌ１およびＬ２の集光レンズ１５、１８を併せて収容することができる。また、必要な場合には、さらに図１に示した反射ミラー１６、１７をハーフミラー１３、１４からの光路上にそれぞれ挿入し、ハーフミラー１３、１４からの反射光Ｌ２の光路を適宜変更することができる。   For example, as shown in FIG. 2, the half mirrors 13 and 14 in the light guiding means 13 can be accommodated in a case 8 having openings through which light rays L1, L2, and L4 can enter and exit. Further, in this case 8, the condensing lenses 15 and 18 for the light beams L1 and L2 can be accommodated together. Further, if necessary, the reflection mirrors 16 and 17 shown in FIG. 1 are further inserted on the optical paths from the half mirrors 13 and 14, respectively, and the optical path of the reflected light L2 from the half mirrors 13 and 14 is appropriately changed. be able to.

次に、図１に示す実施形態の軸振れ計測装置を用いた軸振れの計測原理について説明する。発光部３から連続的に出射された光線Ｌ１は、回転軸体１０とともに回転運動する平行ターゲット体２０の被照射面上における反射パターンの所定位置に照射される。この照射位置は、反射パターン２０の幅方向略中間領域とされるのが好ましい。平行ターゲット体２０に対する光線の入射角は特に制限されないが、約０°（略垂直に入射）に設定するのがよく、より好ましくは０°（垂直に入射）に設定するのがよい。これにより、集光レンズ１５を通過した光線Ｌ１を平行ターゲット体２０の被照射面における所定の照射位置にピンスポットで照射できるので、結果として後述する受光部５に到達する反射光Ｌ２の光線径をも小径とすることができ、誤差が生じにくいという利点がある。なお、この光線の入射角を約０°に設定せず、鋭角となる任意の角度に設定した場合には、当該入射角の大きさに応じて反射光を受光可能な位置に受光・演算表示部４（受光部、演算表示部が別体の場合には、受光部）の設置位置を変更する必要が生じるだけではなく、この状態での計測では、回転軸体１０の軸線方向および径方向の両方向における軸振れ量成分の合成値が得られることになるので、演算表示部６の記憶部に別途、当該合成値を前記各方向における軸振れ量成分に分解する演算プラグラムを格納しておき、当該合成値から前記各方向の軸振れ量を求める必要が生じる。   Next, the principle of shaft runout measurement using the shaft runout measuring apparatus of the embodiment shown in FIG. 1 will be described. The light beam L1 emitted continuously from the light emitting unit 3 is applied to a predetermined position of the reflection pattern on the irradiated surface of the parallel target body 20 that rotates together with the rotary shaft body 10. This irradiation position is preferably a substantially intermediate region in the width direction of the reflection pattern 20. The incident angle of the light beam with respect to the parallel target body 20 is not particularly limited, but is preferably set to about 0 ° (substantially perpendicular incidence), and more preferably to 0 ° (incident perpendicularly). Accordingly, the light beam L1 that has passed through the condenser lens 15 can be irradiated with a pin spot to a predetermined irradiation position on the irradiated surface of the parallel target body 20, and as a result, the beam diameter of the reflected light L2 that reaches the light receiving unit 5 described later. Can be reduced in diameter, and there is an advantage that an error hardly occurs. If the incident angle of this light beam is not set to about 0 ° but is set to an arbitrary angle that is an acute angle, light is received and calculated at a position where the reflected light can be received according to the size of the incident angle. It is not only necessary to change the installation position of the unit 4 (in the case where the light receiving unit and the calculation display unit are separate), but in the measurement in this state, the axial direction and the radial direction of the rotary shaft 10 Since the combined value of the axial shake amount components in both directions is obtained, a calculation program for decomposing the combined value into the axial shake amount components in the respective directions is stored in the storage unit of the calculation display unit 6 separately. Therefore, it is necessary to obtain the axial runout amount in each direction from the composite value.

平行ターゲット体の反射パターン２０に照射された光線Ｌ１の走査線上では、反射性幅変化部２１と非反射性幅変化部２２とに交互に光線Ｌ１が照射される。光線Ｌ１が反射性幅変化部２１上を照射する間は、そこから略垂直に反射光Ｌ２が反射するが、非反射性幅変化部２２上を照射する間は反射しないため、反射光Ｌ２は断続的となる。この反射光Ｌ２は、光線Ｌ１の入射角が０°の場合、反射パターン２０に入射した光線Ｌ１の光路を逆行し、光誘導手段であるハーフミラー１３に到達する。   On the scanning line of the light beam L1 irradiated to the reflection pattern 20 of the parallel target body, the light beam L1 is alternately irradiated to the reflective width changing portion 21 and the non-reflective width changing portion 22. While the light beam L1 irradiates on the reflective width changing portion 21, the reflected light L2 is reflected substantially perpendicularly from there, but is not reflected while the non-reflective width changing portion 22 is irradiated. Intermittent. When the incident angle of the light beam L1 is 0 °, the reflected light L2 travels backward through the optical path of the light beam L1 incident on the reflective pattern 20 and reaches the half mirror 13 that is a light guiding unit.

ハーフミラー１３でその光路を直角に変更され、ハーフミラー１４をそのまま通過した反射光Ｌ２は、さらに反射ミラー１６、１７によってその光路が変更され、直立ターゲット体２５の被照射面における反射パターンの所定位置に照射される。この所定位置は、当該反射パターンの径方向略中間領域とされるのが好ましい。この反射パターン２５に断続的に入射される反射光Ｌ２の走査線上では、反射性幅変化部２７および非反射性幅変化部２６に交互に当該入射光が照射され、非反射性幅変化部２６では光は反射しないので、そこでは入射光を分断するように反射性幅変化部２７からのみ反射光（この反射光を以下では「点滅反射光」という。）Ｌ４が反射することになる。この点滅反射光Ｌ４は、入射光Ｌ２の光路を逆行し、反射ミラー１７、１６を経てハーフミラー１４に誘導され、そこで受光部５に向けて光路が変更される。   The reflected light L2 whose optical path is changed to a right angle by the half mirror 13 and passed through the half mirror 14 as it is is further changed by the reflecting mirrors 16 and 17, and the reflection pattern on the irradiated surface of the upright target body 25 is predetermined. The position is irradiated. This predetermined position is preferably a substantially intermediate region in the radial direction of the reflection pattern. On the scanning line of the reflected light L2 incident on the reflective pattern 25 intermittently, the incident light is alternately irradiated to the reflective width changing unit 27 and the non-reflective width changing unit 26, and the non-reflective width changing unit 26 is irradiated. Then, since the light is not reflected, the reflected light (this reflected light is hereinafter referred to as “flashing reflected light”) L4 is reflected only from the reflective width changing portion 27 so as to divide the incident light. The blinking reflected light L4 travels backward through the optical path of the incident light L2, is guided to the half mirror 14 through the reflecting mirrors 17 and 16, and the optical path is changed toward the light receiving unit 5 there.

受光部５では、点滅反射光を受光したタイミングで、その光量に比例した電気パルス信号を生成し、信号線７を介して演算表示部６に出力する。演算表示部６では、回転軸体１０の回転中に受光部５から点滅反射光Ｌ４の受光と不受光とに対応した電気パルス信号の入力を連続的に受け、当該信号から受光時間または不受光時間のそれぞれを順次求める。なお、演算表示部６では、さらに回転軸体１０の回転数信号の入力を受けるようにし、そのばらつきから回転軸体１０の回転速度が一定であるか否か（所定の回転速度の範囲内にあるか否か）を判定するようにしてもよい。なお、本明細書では以下、回転軸体の「回転」は、一定速度での回転を指すものとする。   The light receiving unit 5 generates an electrical pulse signal proportional to the amount of light at the timing when the flashing reflected light is received, and outputs it to the calculation display unit 6 via the signal line 7. The calculation display unit 6 continuously receives an input of an electric pulse signal corresponding to light reception and non-light reception of the flashing reflected light L4 from the light receiving unit 5 while the rotary shaft 10 is rotating, and receives light reception time or non-light reception from the signal. Find each of the times sequentially. In addition, the calculation display unit 6 further receives an input of the rotational speed signal of the rotary shaft body 10, and whether or not the rotational speed of the rotary shaft body 10 is constant (within a predetermined rotational speed range) due to the variation. It may be determined whether or not there is. In the present specification, hereinafter, “rotation” of the rotating shaft body refers to rotation at a constant speed.

図３は、図１に示す軸振れ計測装置を例にとり、当該装置の平行ターゲット体２０および直立ターゲット体２５のそれぞれの反射パターン上における光線の走査線の位置（図中、（ａ）、（ｂ）参照）と、点滅反射光Ｌ４を受光した受光部から出力される電気信号の波形との関係を示している（図中、（ｅ）参照）。また、発光部３からの光線および平行ターゲット体２０の反射パターンからの反射光を受光部で受光したと仮定した場合に受光部５から出力される電気信号の波形も併せてこの図に示している（図中、（ｃ）、（ｄ）参照）。この図の（ａ）における符号２１ａは、三角形状の反射性幅変化部２１の斜辺に沿ってこれに平行に細帯状に非反射性部を設けたものであり、回転軸体１０の回転運動の基準点などとして、また回転速度や角速度を求めるのに用いることができるものである。   FIG. 3 shows an example of the axial run-out measuring apparatus shown in FIG. 1, and the positions of the scanning lines of light rays on the respective reflection patterns of the parallel target body 20 and the upright target body 25 ((a), ( b)) and the waveform of the electric signal output from the light receiving unit that receives the flashing reflected light L4 (see (e) in the figure). In addition, the waveform of the electric signal output from the light receiving unit 5 when the light beam from the light emitting unit 3 and the reflected light from the reflection pattern of the parallel target body 20 are received by the light receiving unit is also shown in this figure. (See (c) and (d) in the figure). Reference numeral 21a in FIG. 6A is a configuration in which a non-reflective portion is provided in the form of a strip along the oblique side of the reflective width changing portion 21 having a triangular shape. It can be used as a reference point for determining the rotational speed and angular velocity.

例えば、回転軸体１０を停止状態または低速回転させている状態で、発光部３から光線を出射させ、それぞれのターゲット体反射パターン２０、２５の所定の位置に光線を照射し、各反射パターンにおける反射性幅変化部２１、２７を当該光線の走査線との交点の位置（ここでは、各反射パターンの幅方向いずれか一端からの距離で示している）ｘ０（またはｘ１）およびｙ０（またはｙ１）を人手によりまたは別途設置した公知の測距装置を用いて測定しておく。これらの距離は、公知の方法により演算表示部６に基準位置として入力しておく。これ以後、回転軸体１０を通常通り一定の速度で回転させ、その軸線方向に軸振れが生じた場合にその軸振れ量を測定することができる。 For example, in a state where the rotating shaft 10 is stopped or rotated at a low speed, a light beam is emitted from the light emitting unit 3, and a light beam is irradiated to a predetermined position of each of the target body reflection patterns 20 and 25. X 0 (or x 1 ) and y 0 of the reflective width changing portions 21 and 27 (in this case, indicated by a distance from one end of each reflection pattern in the width direction) of the intersection with the scanning line of the light beam (Or y 1 ) is measured manually or using a known distance measuring device installed separately. These distances are input to the calculation display unit 6 as reference positions by a known method. Thereafter, the rotating shaft body 10 is rotated at a constant speed as usual, and when the shaft runout occurs in the axial direction, the shaft runout amount can be measured.

回転中の回転軸体１０に軸線方向に軸振れが生じると、その軸振れに伴い平行ターゲット体２０の反射パターンがこれに入射する光線Ｌ１に対して回転軸体１０の軸線方向いずれかの方向にずれ、当該反射パターン上の光線Ｌ１の照射位置が変化する。そうすると、図３（ａ）における光線Ｌ１の走査線が図に向って上下方向に平行移動し、それに応じて反射パターン上の１単位の反射性幅変化部２１および非反射性幅変化部２２の走査（通過）時間が変化する。この場合、図３（ｄ）、（ｅ）におけるパルス幅ｔ１またはｔ２（１パルス周期あたりのｔ１、ｔ２の時間比率）が変化するので、このｔ１またはｔ２の時間変化を求めることで、簡単な比例計算によって回転軸体１０の軸線方向における軸振れ量を計測することができる。 When an axial runout occurs in the rotating rotary shaft 10 in the axial direction, the reflection pattern of the parallel target body 20 is caused by the axial runout in any direction of the axial direction of the rotary shaft 10 with respect to the light beam L1 incident thereon. The irradiation position of the light beam L1 on the reflection pattern changes. Then, the scanning line of the light beam L1 in FIG. 3A is translated in the vertical direction toward the figure, and accordingly, the unit of the reflective width changing portion 21 and the non-reflective width changing portion 22 on the reflective pattern. Scanning (passing) time varies. In this case, since the pulse width t 1 or t 2 (time ratio of t 1 and t 2 per one pulse period) in FIGS. 3D and 3E changes, this time change of t 1 or t 2 is changed. By determining, the amount of shaft runout in the axial direction of the rotating shaft 10 can be measured by simple proportional calculation.

この比例計算は、以下に示すとおりである。図１に示す回転軸体１０の軸線方向、図に向って左側に軸振れが生じ、図３（ａ）に示す平行ターゲット体２０の反射パターン上における光線Ｌ１の見かけの走査線が図に向って下側にずれたとすると（このとき、ｘ０が仮にｘ０’になったとする）、図３（ｄ）において受光時間ｔ１は長くなり、遮光時間ｔ２はその分短くなる。ここで、受光時間ｔ１に着目し、この時間が軸振れにより長くなりｔ１１になったとすると、三角形の相似から、この場合の回転軸体の１０の軸線方向の軸振れ量を以下の式で求めることができる。 This proportional calculation is as follows. An axial runout occurs on the left side of the rotating shaft body 10 shown in FIG. 1, and the apparent scanning line of the light beam L1 on the reflection pattern of the parallel target body 20 shown in FIG. when shifted to the lower Te (at this time, and x 0 is assumed becomes x 0 '), FIG. 3 (d) receiving the time t 1 in the longer, the light-shielding time t 2 is correspondingly shortened. Here, paying attention to the light receiving time t 1 and assuming that this time becomes t 11 due to the axial shake, the axial shake amount in the axial direction of the rotating shaft 10 in this case is expressed by the following equation from the similarity of the triangle. Can be obtained.

Figure 2010190864
Figure 2010190864

同様に、回転軸体１０の軸線方向、図１に向って右側に軸振れが生じ、図３（ａ）に示す光線Ｌ１の走査線が図の上側にずれ、ｘ０がｘ０”になり、それに応じて図３（ｄ）のｔ１がｔ１２になったと仮定すると、上式でｘ０’をｘ０”に、またｔ１１をｔ１２に代えて計算することで、回転副体１０の軸線方向の軸振れ量を求めることができる。 Similarly, the axial direction of the rotary shaft body 10, the shaft deflection occurs on the right side toward the FIG. 1, the deviation in the upper part of FIG scanning lines of the light beam L1 shown in FIG. 3 (a), x 0 is the x 0 " Assuming that t 1 in FIG. 3 (d) becomes t 12 correspondingly , the rotation sub-body is calculated by substituting x 0 ′ for x 0 ″ and t 11 for t 12 in the above equation. Ten axial runouts in the axial direction can be obtained.

また、回転軸体１０に回転中に径方向の軸振れが生じた場合、当該径方向の軸振れ量に応じて直立ターゲット体２５の反射パターンが径方向いずれかの方向にずれ、当該反射パターン上の光線Ｌ２の照射位置が変化する。そうすると、図３（ｂ）に示す光線Ｌ２の見かけの走査線が図に向って上下方向に平行移動し、それに応じて反射パターン上の１対の反射性幅変化部２５および非反射性幅変化部２６の走査（通過）時間が変化する。これにより、図３（ｅ）におけるパルス幅ｔ３またはｔ４（１パルス周期あたりのｔ３、ｔ４の時間比率）が変化するので、このｔ３またはｔ４の時間変化を求めることで、簡単な比例計算によって回転軸体１０の径方向における軸振れ量を計測することができる。 Further, when a radial axial runout occurs in the rotary shaft 10 during rotation, the reflection pattern of the upright target body 25 is shifted in any radial direction according to the radial axial runout amount, and the reflection pattern The irradiation position of the upper light beam L2 changes. Then, the apparent scanning line of the light beam L2 shown in FIG. 3 (b) translates in the vertical direction toward the figure, and accordingly, a pair of the reflective width changing portion 25 and the non-reflective width change on the reflective pattern. The scanning (passing) time of the unit 26 changes. As a result, the pulse width t 3 or t 4 (time ratio of t 3 and t 4 per one pulse period) in FIG. 3 (e) changes, and by obtaining this time change of t 3 or t 4 , The shaft runout amount in the radial direction of the rotating shaft 10 can be measured by simple proportional calculation.

例えば、回転軸体１０の右端に径方向図に向って上方に軸振れが生じ、図３（ｂ）に示す直立ターゲット体２５の反射パターン上における光線Ｌ２の走査線が図に向って下側にずれたとすると（このとき、ｙ０が仮にｙ０’になったとする）、図３（ｄ）において遮光時間ｔ３は長くなり、受光時間ｔ４はその分短くなる。ここで、不受光時間ｔ３に着目し、この時間が軸振れにより長くなりｔ３１になったとすると、三角形の相似から、この場合の回転軸体の１０の軸線方向の軸振れ量を以下の式で求めることができる。 For example, a shaft runout occurs upward in the radial direction at the right end of the rotary shaft 10, and the scanning line of the light beam L2 on the reflection pattern of the upright target body 25 shown in FIG. 3 (when it is assumed that y 0 becomes y 0 ′ at this time), the light shielding time t 3 becomes longer in FIG. 3D and the light receiving time t 4 becomes shorter accordingly. Here, paying attention to the non-light-receiving time t 3 and assuming that this time becomes longer due to the axial runout and becomes t 31 , the axial runout amount in the 10 axial directions of the rotating shaft body in this case is expressed as It can be obtained by an expression.

Figure 2010190864
Figure 2010190864

同様に、図１に示す回転軸体１０の右端に径方向下側に軸振れが生じ、図３（ｂ）に示す光線Ｌ２の見かけの走査線が図の上側にずれ、ｙ０がｙ０”になり、それに応じて図３（ｄ）のｔ３がｔ３２になった場合には、上式（数２）でｙ０’をｙ０”に、またｔ３１をｔ３２に代えて計算することで、回転副体１０の軸線方向の軸振れ量を求めることができる。 Similarly, an axial runout occurs in the lower radial direction at the right end of the rotary shaft 10 shown in FIG. 1, the apparent scanning line of the light beam L2 shown in FIG. 3B is shifted upward, and y 0 is y 0. ", and the case where FIG. 3 t 3 of and (d) accordingly becomes t 32, the y 0 'in the above equation (equation 2) y 0", the addition in place of t 31 to t 32 By calculating, the axial runout amount of the rotary sub-body 10 in the axial direction can be obtained.

このようにして得られる演算結果は、演算表示部６の所定の表示部にて表示され、この演算結果が制御に用いられる場合には、制御機器に有線または無線にて送信される。   The calculation result obtained in this way is displayed on a predetermined display unit of the calculation display unit 6, and when this calculation result is used for control, it is transmitted to the control device by wire or wirelessly.

［実施形態２］
本発明の軸振れ計測装置では、被計測対象である回転軸体に実施形態１における平行ターゲット体および直立ターゲット体のほかに、さらに所定の方向に反射性部分と非反射性部分とが交互に配置されたターゲット体を少なくとも１つ設置することができる。そして、発光部からの光線がこれら３つのターゲット体の反射パターンのいずれかに照射され、必要であれば、そこからの反射光が残りの２つのターゲット体の反射パターンの間で任意の順番で照射、反射が繰り返されるように実施形態１における光誘導手段とは別個に光誘導手段３０を追加的に設けることもできる。第３のターゲット体は、実施形態１における平行ターゲット体または直立ターゲット体のいずれであってもよい。また、第３のターゲット体は、前記２つのターゲット体と同様に、これらの反射パターンとして前記したものと同種または異種の反射パターンを備えたものとすることができる。ここで、反射パターンが「同種」とは、双方の反射パターンの構成単位が同形同サイズである場合を、また「異種」とは、双方の反射パターンの構成単位が同形で異なるサイズの場合、異なる形状で同サイズの場合および異なる形状およびサイズの場合を示している。このように第３のターゲット体を設けることで、以下に説明するように、さらに回転軸体の軸ねじれを計測できる利点がある。 [Embodiment 2]
In the axial run-out measuring apparatus of the present invention, in addition to the parallel target body and the upright target body in the first embodiment, the reflective portion and the non-reflective portion are alternately arranged in a predetermined direction on the rotating shaft body to be measured. At least one target body arranged can be installed. Then, the light beam from the light emitting unit is applied to one of the reflection patterns of these three target bodies, and if necessary, the reflected light from there is in any order between the reflection patterns of the remaining two target bodies. The light guiding means 30 can be additionally provided separately from the light guiding means in the first embodiment so that irradiation and reflection are repeated. The third target body may be either the parallel target body or the upright target body in the first embodiment. Further, the third target body may be provided with a reflection pattern of the same kind or different kind as described above as the reflection pattern, similarly to the two target bodies. Here, the reflection pattern is “same type” when the constituent units of both reflection patterns are the same shape and size, and “different” is the case when the constituent units of both reflection patterns are the same shape and different sizes The case of the same size in different shapes and the case of different shapes and sizes are shown. By providing the third target body in this manner, there is an advantage that the shaft twist of the rotating shaft body can be further measured as described below.

図４は、このような第３のターゲット体を設置する本発明の軸振れ計測装置の実施形態の別の例を示す図である。この図に示す実施形態の軸振れ計測装置２では、実施形態１における２つのターゲット体２０、２５の設置位置から回転軸体１０の軸線方向所定の距離だけ離して第３のターゲット体として平行ターゲット体２３を当該回転軸体１０に設置し、この反射パターンに発光部３からの光線を照射し、そこからの反射光が追加の光誘導手段３０を経て平行ターゲット体２０の反射パターンに照射、反射され、さらに直立ターゲット体２５の反射パターンに照射、反射されるように構成されている。なお、以下では、説明の便宜上、光線の照射順を考慮して、平行ターゲット体２３を「第１平行ターゲット体」と呼び、また平行ターゲット体２０を「第２平行ターゲット体」と呼ぶことにする。   FIG. 4 is a diagram showing another example of the embodiment of the axial runout measurement apparatus of the present invention in which such a third target body is installed. In the axial run-out measuring apparatus 2 of the embodiment shown in this figure, a parallel target as a third target body is separated from the installation position of the two target bodies 20 and 25 in the first embodiment by a predetermined distance in the axial direction of the rotary shaft body 10. The body 23 is installed on the rotary shaft 10, and the reflection pattern is irradiated with the light beam from the light emitting unit 3, and the reflected light from the irradiation path irradiates the reflection pattern of the parallel target body 20 through the additional light guiding means 30, It is configured to be reflected and further irradiated and reflected to the reflection pattern of the upright target body 25. In the following, for convenience of explanation, the parallel target body 23 is referred to as a “first parallel target body” and the parallel target body 20 is referred to as a “second parallel target body” in consideration of the irradiation order of light rays. To do.

第１平行ターゲット体２３は、その表面を被照射面とする帯状体であり、その長さ方向を回転軸体１０の周方向に合致させ、被照射面を外側に向けて当該回転軸体１０の外周面に設けられる。この被照射面はその全面が光反射性とされ、第１平行ターゲット体２３の長さ方向に直交する方向に適宜設定可能な幅を有する直線状の光非反射性部分（以下、非反射性区画線という。）２４、２４、・・・が当該長手方向に均等な間隔で設けられている。すなわち、光非反射性部分の両側縁に位置する光反射性部分との境界線は、回転軸体１０の軸線方向に向けられる。前記間隔は適宜設定できるが、通常、後述する第２平行ターゲット体の反射パターン２０における反射性幅変化部２１（または非反射性幅変化部２２）の配置方向におけるピッチと略同等かそれよりも小さく設定される。また、第２平行ターゲット体２０は、回転軸体１０の周方向に略直角三角形の平面形状の反射性幅変化部２１と非反射性幅変化部２２とが交互に配置されており、実施形態１に示した物と本質的に変わりはないため、ここでは重複した説明は省略する。   The first parallel target body 23 is a band-shaped body whose surface is an irradiated surface, the length direction of which coincides with the circumferential direction of the rotary shaft body 10, and the irradiated shaft faces the outer side, and the rotary shaft body 10. Provided on the outer peripheral surface of the. The irradiated surface is entirely light-reflective, and is a linear light non-reflective portion (hereinafter referred to as non-reflective) having a width that can be appropriately set in a direction orthogonal to the length direction of the first parallel target body 23. .. Are provided at equal intervals in the longitudinal direction. That is, the boundary line with the light reflecting portion located on both side edges of the light non-reflecting portion is directed in the axial direction of the rotary shaft body 10. The interval can be set as appropriate, but is usually substantially equal to or more than the pitch in the arrangement direction of the reflective width changing portion 21 (or the non-reflective width changing portion 22) in the reflection pattern 20 of the second parallel target body described later. Set small. In addition, the second parallel target body 20 is configured such that the reflective width changing portions 21 and the non-reflective width changing portions 22 having a substantially right triangular shape in the circumferential direction of the rotating shaft body 10 are alternately arranged. Since this is essentially the same as the one shown in FIG.

直立ターゲット体２５は、回転軸体１０に外嵌可能な鍔状体を呈し、回転軸体１０の軸線方向互いに反対方向に向いた面のうちの片面が光反射性の被照射面とされている。当該被照射面には、回転軸体１０の外周面よりも大径の同心円に沿って複数条の直線状の非反射性部分（以下、「非反射性区画線」と呼ぶこととする。）が両端で隣り合うもの同士がそれぞれ連結され、かつ各非反射性区画線が1条おきに平行とされ、鋸刃状に連続して配置され反射パターン２８が形成されている。この反射パターン２８における各鋸刃を構成する２条の光非反射性区画線によって囲まれた光反射性の領域はそれぞれ配置方向に均等な間隔の幅変化部として形成されている。各幅変化部を構成する２条の非反射性区画線のうちの一方は、回転軸体１０の径方向に実質的に一致させることが好ましい。なお、本実施形態では、非反射性区画線を直線状とするが、2条の非反射性区画線によってこれらで区画される光反射性の領域あに幅変化部が形成されれば、前記非反射性区画線は曲線であってもよい。   The upright target body 25 presents a bowl-like body that can be externally fitted to the rotating shaft body 10, and one surface of the surfaces of the rotating shaft body 10 facing in the axial direction opposite to each other is a light-reflecting irradiated surface. Yes. A plurality of linear non-reflective portions (hereinafter referred to as “non-reflective dividing lines”) along the concentric circle having a diameter larger than that of the outer peripheral surface of the rotating shaft body 10 on the irradiated surface. Are adjacent to each other at both ends, and each non-reflective dividing line is parallel to each other, and is continuously arranged in a saw blade shape to form a reflective pattern 28. The light-reflective regions surrounded by the two light non-reflective partition lines constituting each saw blade in the reflection pattern 28 are formed as width changing portions with equal intervals in the arrangement direction. It is preferable that one of the two non-reflective dividing lines constituting each width changing portion is substantially matched with the radial direction of the rotary shaft body 10. In the present embodiment, the non-reflective dividing line is linear, but if the width changing portion is formed in the light-reflective region partitioned by these two non-reflective dividing lines, the above-mentioned The non-reflective partition line may be a curve.

追加の光誘導手段３０としては、ハーフミラー３０が用いられている。このハーフミラー３０は、第１平行ターゲット体２３に向けて進行する発光部３からの光線の光路上に当該光路に対して斜め４５°に設けられ、その光線はそのまま透過し、第１平行ターゲット体２３から当該光路を逆行する反射光Ｌ２を反射し、その光路を直角に変更するようになっている。なお、図４において光誘導手段１３、１４、１６、１７および集光レンズ１５、１８は、実施形態１におけるものと本質的に変わらない。また、発光部３および受光・演算表示部４もまた、実施形態１に示したものと本質的に変わりはない。   A half mirror 30 is used as the additional light guiding means 30. The half mirror 30 is provided on the optical path of the light beam from the light emitting unit 3 traveling toward the first parallel target body 23 at an angle of 45 ° with respect to the optical path, and the light beam is transmitted as it is, and the first parallel target The reflected light L2 that travels backward along the optical path is reflected from the body 23, and the optical path is changed to a right angle. In FIG. 4, the light guiding means 13, 14, 16, 17 and the condenser lenses 15, 18 are essentially the same as those in the first embodiment. The light emitting unit 3 and the light receiving / calculating display unit 4 are also essentially the same as those shown in the first embodiment.

本実施形態においては、まず発光部３から光ファイバーケーブルなどの光伝送手段１１を経て出射された光線Ｌ１がレンズ１２によって平行光とされた後に、ハーフミラー３０および集光レンズ３１を通過して第１平行ターゲット体２３の反射パターン２３に照射される。光線Ｌ１の照射位置では、回転軸体１０の回転に伴って反射パターン２３の非反射性区画線２４が周期的に通過するので、ここからの反射光Ｌ２は非反射部によって一瞬光が途切れる周期性のある断続光となる。仮にこの反射光Ｌ２を受光部に通した場合、図５（ｄ）に示す波形（反射時間ｔ０）の電気信号がここから出力されることになる。なお、回転軸体１０の周囲への発光部３の設置位置によっては、光伝送手段１１は不要である。また、ハーフミラー３０を含む光誘導手段のみで第２平行ターゲット体２０の反射パターンに照射可能に光線を誘導できる場合には、この光伝送手段３２もまた設けるには及ばない。 In the present embodiment, the light beam L1 emitted from the light emitting unit 3 through the optical transmission means 11 such as an optical fiber cable is first converted into parallel light by the lens 12, and then passes through the half mirror 30 and the condensing lens 31. The reflection pattern 23 of one parallel target body 23 is irradiated. At the irradiation position of the light beam L1, the non-reflective dividing line 24 of the reflection pattern 23 periodically passes along with the rotation of the rotary shaft 10, and therefore the reflected light L2 from here is a period in which the light is momentarily interrupted by the non-reflecting part. It becomes a characteristic intermittent light. If this reflected light L2 is passed through the light receiving section, an electrical signal having a waveform (reflection time t 0 ) shown in FIG. 5D is output from here. Note that the optical transmission unit 11 is not necessary depending on the installation position of the light emitting unit 3 around the rotary shaft 10. Further, in the case where the light beam can be guided by the light guiding means including the half mirror 30 so as to be able to irradiate the reflection pattern of the second parallel target body 20, the light transmission means 32 is not necessary to be provided.

この第１平行ターゲット体２３から反射し、発光部３からの光線Ｌ１の光路上を当該光線に逆行する断続的な反射光Ｌ２は、図４に示すように、ハーフミラー３０によってその光路を直角に変更された後、光伝送手段（光ファイバーケーブルなど）３２によって伝送される。光伝送手段３２からレンズ３３を通して出射された反射光Ｌ２は、光誘導手段１３および集光レンズ１５を経て第２平行ターゲット体２０の反射パターンに略垂直に照射される。   The intermittent reflected light L2 reflected from the first parallel target body 23 and traveling backward on the light path of the light beam L1 from the light emitting unit 3 is perpendicular to the light path by the half mirror 30 as shown in FIG. Then, the light is transmitted by an optical transmission means (such as an optical fiber cable) 32. The reflected light L2 emitted from the light transmission means 32 through the lens 33 is irradiated substantially perpendicularly to the reflection pattern of the second parallel target body 20 through the light guiding means 13 and the condenser lens 15.

この第２平行ターゲット体の反射パターン２０に照射された光線Ｌ２は、そこを走査する際に非反射性幅変化部２２、２２、・・・では反射せず、反射性幅変化部２１、２１、・・・のみからさらに断続的な反射光Ｌ３が反射される。この反射光Ｌ３を受光部に通したと仮定した場合にそこから出力される電気信号の波形は、図５（ｅ）に示すように、反射時間ｔ０の入射光Ｌ２の一部が非反射性幅変化部２２に対応して反射されない部分（不受光時間ｔ６）によって分断された状態となる。 The light beam L2 applied to the reflection pattern 20 of the second parallel target body is not reflected by the non-reflective width changing portions 22, 22,... The intermittent reflected light L3 is further reflected only from. Waveform of the electrical signal output therefrom assuming the reflected light L3 and passed through a light receiving portion, as shown in FIG. 5 (e), part of the non-reflection of incident light L2 reflected time t 0 in response to sex width varying portions 22 in the state of being separated by a portion which is not reflected (not photodetection time t 6).

第２平行ターゲット体の反射パターン２０から反射され、光線Ｌ２の光路を逆行する反射光Ｌ３は、前記のハーフミラー１３によってその光路を略直角に変更された後、その光路上に斜め４５°に設置されたハーフミラー１４を通過し、回転軸体１０の径方向に反射面を対向して配置された２つの反射ミラー１６、１７によってその光路をそれぞれ直角に変更されて回転軸体１０の外周面により接近し、集光レンズ１８を経て直立ターゲット体２５の反射パターン２５の所定位置に略垂直に照射される。   The reflected light L3 reflected from the reflection pattern 20 of the second parallel target body and going backward in the optical path of the light beam L2 is changed to a substantially right angle by the half mirror 13 and then obliquely 45 ° on the optical path. The optical path of each of the rotating shafts 10 is changed to a right angle by two reflecting mirrors 16 and 17 that pass through the installed half mirror 14 and are arranged so that the reflecting surfaces thereof are opposed to each other in the radial direction of the rotating shaft 10. It approaches the surface and irradiates a predetermined position of the reflection pattern 25 of the upright target body 25 through the condenser lens 18 substantially perpendicularly.

回転軸体１０の回転に伴って反射パターン２５における入射光Ｌ２が２条の非反射性区画線２８、２８、・・・によって形成される幅変化部上を走査することで、非反射性区画線２８を入射光Ｌ３が走査する際には反射せず、これらによって形成された反射性幅変化部２７からのみ反射するので、入射光Ｌ３が分断された状態で点滅反射光Ｌ４として反射される。この点滅反射光Ｌ４は、入射光Ｌ３の光路を逆行し、ハーフミラー１４を介して受光・演算表示部４に向けて進行し、受光部５にて受光される。受光部５では、入射された点滅反射光Ｌ４の強度に応じた所定の大きさの電気信号に変換され、信号線７を介して演算表示部６に入力される。   As the rotary shaft 10 rotates, the incident light L2 in the reflection pattern 25 scans on the width changing portion formed by the two non-reflective partition lines 28, 28,. When the incident light L3 scans the line 28, it is not reflected, but is reflected only from the reflective width changing portion 27 formed by these, so that the incident light L3 is reflected as the blinking reflected light L4 in a divided state. . The blinking reflected light L4 travels backward along the optical path of the incident light L3, travels toward the light receiving / calculating display unit 4 via the half mirror 14, and is received by the light receiving unit 5. In the light receiving unit 5, the light is converted into an electric signal having a predetermined magnitude according to the intensity of the incident blinking reflected light L 4, and input to the calculation display unit 6 through the signal line 7.

本実施形態において、これら各ターゲット体２３，２０、２５を経て反射光Ｌ４を受光した受光部５では、当該光線の受光、不受光に応じて生成した電気パルス信号を演算表示部４に送出する。演算表示部６では、入力された電気パルス信号の波形から回転軸体１０の軸ねじれ量、軸線方向および径方向の軸振れ量が演算される。   In the present embodiment, the light receiving unit 5 that receives the reflected light L4 through each of the target bodies 23, 20 and 25 sends an electric pulse signal generated in response to receiving or not receiving the light to the calculation display unit 4. . The calculation display unit 6 calculates the amount of axial twist, the amount of axial deflection and the amount of axial deflection of the rotating shaft 10 from the waveform of the input electric pulse signal.

ここで、回転軸体１０の軸ねじれ量は、第１平行ターゲット体２３と第２平行ターゲット体２０または直立ターゲット体２５との間において回転軸体１０がその回転方向またはその逆方向にどの程度ねじりが生じるかを示すものである。具体的には、前記電気パルス信号において第１平行ターゲット体の反射パターン２３における非反射性部分２４と、これに続いて現れる第２平行ターゲット体２０の非反射性幅変化部２２との間の受光パルス波形の幅（受光時間ｔ１１）の変化、または非反射性部分２４とこれに続いて現れる直立ターゲット体２５の反射パターンにおける非反射性区画線２８との間の受光パルス波形の幅（受光時間ｔ１０）の変化から軸ねじれ量は求められる。 Here, the amount of axial twist of the rotating shaft 10 is such that the rotating shaft 10 is in the rotational direction or the opposite direction between the first parallel target body 23 and the second parallel target body 20 or the upright target body 25. It indicates whether torsion occurs. Specifically, between the non-reflective portion 24 in the reflection pattern 23 of the first parallel target body and the non-reflective width changing portion 22 of the second parallel target body 20 that appears subsequently in the electric pulse signal. Changes in the width of the light receiving pulse waveform (light receiving time t 11 ), or the width of the light receiving pulse waveform between the non-reflective portion 24 and the non-reflective dividing line 28 in the reflection pattern of the upright target body 25 that appears subsequently ( torsional amount from a change in the photodetection time t 10) is calculated.

回転軸体１０の回転中にその軸線方向に軸振れが生じると、第２平行ターゲット体２０の反射パターン上における入射光Ｌ２の走査（照射）位置が回転軸体１０の軸線方向に変化し、それに伴い当該反射パターンにおける各反射性幅変化部２１、２１、・・・での光線の走査幅が変化する結果（図５（ｆ）、受光時間ｔ７参照。不受光時間ｔ６を用いることもできる）、そこからの反射光Ｌ３の反射時間も変化する。よって、実施形態１で説明したように、この変化前後の受光時間を用いて、前記の比例演算を行なうことで、回転軸体１０の軸線方向における軸振れ量を求めることができる。 When an axial runout occurs in the axial direction during the rotation of the rotary shaft 10, the scanning (irradiation) position of the incident light L2 on the reflection pattern of the second parallel target body 20 changes in the axial direction of the rotary shaft 10. each reflective width varying portions 21, 21 in the reflection pattern along with it, as a result of the scanning width of the light beam changes in ... (FIG. 5 (f), the using the received time t 7 reference. non photodetection time t 6 The reflection time of the reflected light L3 from there also changes. Therefore, as described in the first embodiment, by performing the proportional calculation using the light receiving time before and after the change, the axial runout amount in the axial direction of the rotating shaft body 10 can be obtained.

また、回転軸体１０に径方向に軸振れが生じた場合には、直立ターゲット体２５の反射パターンにおいてこれに入射する反射光Ｌ３の走査位置が当該軸振れの大小に応じて回転軸体１０の径方向に変化し、その結果当該入射光Ｌ３の走査線上の反射性領域の幅（例えば図５（ｆ）、時間ｔ８参照）が変化する。ここで反射される点滅反射光Ｌ４を受光した受光・演算表示部では、前記変化前後にける時間ｔ８から簡単な比例計算により回転軸体１０の径方向における軸振れ量を求めることができる。これらの軸振れ量の演算結果は、演算表示部６の所定の表示部にて表示され、この演算結果が制御に用いられる場合には、設置されている制御機器に有線または無線にて送信される。 Further, in the case where an axial runout occurs in the rotating shaft 10 in the radial direction, the scanning position of the reflected light L3 incident thereon in the reflection pattern of the upright target body 25 depends on the magnitude of the axial shake. changes in the radial direction, so that the width of the reflective area of the scanning line of the incident light L3 (e.g. FIG. 5 (f), the reference time t 8) is changed. The light-receiving-operation display section that has received the flashing reflection light L4 reflected here, it is possible to obtain the axial deflection amount in the radial direction of the rotary shaft body 10 by a simple proportional calculation from kicking time t 8 around the change. The calculation results of these shaft runout amounts are displayed on a predetermined display unit of the calculation display unit 6, and when the calculation results are used for control, they are transmitted to the installed control device by wire or wirelessly. The

以上２つの実施形態を挙げて、回転軸体１０に設けられた少なくとも１つの平行ターゲット体２０（および２３）および直立ターゲット体２５のそれぞれに１点にのみ光線を照射する１系統の構成を説明したが、本発明はこのような構成に限定されず、光線の照射位置を各ターゲット体について２点とする２系統以上の軸振れ量の計測を行なうようにすることもできる。この場合、発光部および受光・演算表示部としてそれぞれ２条の光線の出射および受光が可能なものとともに、これら２条の光線を各別に誘導可能な光誘導手段を被計測対象である回転軸体の所定位置に備え、例えば回転軸体の軸心を通る任意の直角座標系を設定し、各座標軸上において前記したように各ターゲット体に光線を順次照射して得られる反射光から各座標軸上での軸振れ量を計測することもできる。   With the above two embodiments, a configuration of one system that irradiates light to only one point on each of at least one parallel target body 20 (and 23) and upright target body 25 provided on the rotating shaft body 10 will be described. However, the present invention is not limited to such a configuration, and it is also possible to perform measurement of two or more systems of axial runout with two light irradiation positions for each target body. In this case, the light emitting unit and the light receiving / calculating display unit are capable of emitting and receiving two light beams, respectively, and light guiding means capable of separately guiding these two light beams is a rotating shaft body to be measured. For example, an arbitrary rectangular coordinate system passing through the axis of the rotating shaft body is set, and on each coordinate axis, the reflected light obtained by sequentially irradiating each target body with light as described above is set on each coordinate axis. It is also possible to measure the amount of shaft runout.

また、これらの実施形態において、前記のように直交座標軸上での回転軸体１０の軸線方向および径方向における２つの直交する方向（ｘ方向およびｙ方向）における軸振れ量をそれぞれ連続的に求め、これらのベクトル和を求めることで、回転軸体１０に生じる軸振れ量の動的な変化を求めることができる。この場合、受光部からの電気信号に異常があれば、当該異常値を推移データから除去するようにできる。   Further, in these embodiments, as described above, the axial runout amounts in the two orthogonal directions (x direction and y direction) in the axial direction and the radial direction of the rotating shaft body 10 on the orthogonal coordinate axis are respectively obtained continuously. By obtaining these vector sums, it is possible to obtain a dynamic change in the amount of shaft runout that occurs in the rotating shaft body 10. In this case, if there is an abnormality in the electrical signal from the light receiving unit, the abnormal value can be removed from the transition data.

本発明の軸振れ量計測装置は、電動機などの回転機などが備える回転軸体から、発電プラントなどにおけるタービン軸に至る広範な回転軸体の軸線方向および径方向の３次元における軸振れ量、さらには軸ねじれ量を計測するのに有効に使用できる。   The shaft runout measuring device of the present invention is a three-dimensional axial runout in the axial direction and radial direction of a wide range of rotary shafts ranging from a rotary shaft provided in a rotating machine such as an electric motor to a turbine shaft in a power plant or the like, Furthermore, it can be used effectively for measuring the amount of shaft twist.

１ 軸振れ計測装置
３ 発光部
４ 受光・演算表示部
５ 受光部
６ 演算表示部
７ 信号線
１０ 回転軸体
１１ 光伝送手段（光ファイバーケーブル）
１２ レンズ
１３、１４ ハーフミラー
１５，１８ 集光レンズ
１６、１７ ミラー
２０ 平行ターゲット体
２１ 反射性幅変化部
２２ 非反射性幅変化部
２４、２８ 線状非反射部
２５ 直立ターゲット体
２６ 非反射性幅変化部
２７ 被照射面（反射性幅変化部）
２７ａ 反射性幅変化部
３０ 光誘導手段
３２ 光伝送手段
３３ レンズ
３５ 複合ターゲット体
３６ 平行反射面
３７ 直立反射面
４１ 光線Ｌ１の見かけの走査線
４２ 光線Ｌ２の見かけの走査線
４３ 光線Ｌ４の見かけの走査線
Ｌ１〜Ｌ３ 光線 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Axis runout measuring device 3 Light emission part 4 Light reception and calculation display part 5 Light reception part 6 Calculation display part 7 Signal line 10 Rotating shaft 11 Optical transmission means (optical fiber cable)
12 Lenses 13 and 14 Half mirrors 15 and 18 Condensing lenses 16 and 17 Mirror 20 Parallel target body 21 Reflective width change part 22 Nonreflective width change parts 24 and 28 Linear nonreflective part 25 Upright target body 26 Nonreflective Width changing portion 27 Irradiated surface (reflecting width changing portion)
27a Reflective width changing portion 30 Light guiding means 32 Light transmitting means 33 Lens 35 Composite target body 36 Parallel reflecting surface 37 Upright reflecting surface 41 Apparent scanning line 42 of light beam L1 Apparent scanning line 43 of light beam L2 Apparent scanning line 43 of light beam L4 Scan lines L1 to L3

Claims (5)

光反射性部分および光非反射性部分が所定の方向に交互に配置されて当該配置方向に幅変化部の列がそれぞれ形成されてなる２つの反射パターンのうちの一方を被計測対象である回転軸体の外周面にその周方向に前記配置方向を一致させて形成するとともに、他方を前記回転軸体の径方向に平行に設けた環状の被照射面に当該回転軸体よりも大径の同心円に前記配置方向を一致させて形成し、
いずれか一方の反射パターンの幅変化部に照射された発光部からの光線が前記回転軸体の回転により当該幅変化部上を走査することで断続的に反射される反射光を光誘導手段によって導いて他方の反射パターンの幅変化部に照射し、その上を走査させることでさらに分断されて反射される点滅反射光を受光・演算表示部で受光するようにしておき、
前記回転軸体の軸振れに伴う当該点滅反射光の受光時間の変化から求めた前記各幅変化部上の光線の走査位置の距離変化に基づいて前記回転軸体の軸線方向および径方向における軸振れ量を求めるようにしたことを特徴とする軸振れ計測装置。 Rotation in which one of two reflection patterns in which light reflecting portions and light non-reflecting portions are alternately arranged in a predetermined direction and a row of width changing portions is formed in the arrangement direction is a measurement target The outer circumferential surface of the shaft body is formed so that the arrangement direction coincides with the circumferential direction thereof, and the other is provided on the annular irradiated surface provided in parallel with the radial direction of the rotating shaft body and has a diameter larger than that of the rotating shaft body. Form the concentric circle so that the arrangement direction coincides,
Light reflected from the light emitting part irradiated on the width changing part of any one of the reflection patterns is intermittently reflected by scanning the width changing part by the rotation of the rotating shaft by the light guiding means. Guide and irradiate the width change part of the other reflection pattern, scan the top of the reflection pattern, and it will be further divided and reflected.
Axes in the axial direction and the radial direction of the rotary shaft based on the change in the distance of the scanning position of the light beam on each width change portion obtained from the change in the light receiving time of the flashing reflected light accompanying the shaft shake of the rotary shaft A shaft runout measuring device characterized in that the runout amount is obtained. 前記光反射性部分および前記光非反射性部分のうちの少なくとも一方は、幅変化部として形成されてなる請求項１に記載の軸振れ計測装置。   The axial shake measuring device according to claim 1, wherein at least one of the light reflecting portion and the light non-reflecting portion is formed as a width changing portion. 前記２つの反射パターンにおける光反射性部分はそれぞれ略三角形の平面形状を有する幅変化部として形成され、前記回転軸体の周方向に均等な間隔で配置されてなる請求項１または請求項2に記載の軸振れ計測装置。   3. The light reflecting portions in the two reflection patterns are formed as width changing portions each having a substantially triangular planar shape, and are arranged at equal intervals in the circumferential direction of the rotating shaft body. The described shaft runout measuring device. さらに光反射性部分および光非反射性部分が交互に配置された反射パターンを前記回転軸体において前記２つの反射パターンの設置位置とは異なる位置にこれらのいずれかと同様に形成し、別途設けた光誘導手段によって光線を誘導して当該反射パターンと前記２つの反射パターンのいずれか一方との間で授受を行なうようにした請求項１〜３のいずれか１項に記載の軸振れ計測装置。   Further, a reflection pattern in which light reflecting portions and light non-reflecting portions are alternately arranged is formed in the rotary shaft body at a position different from the installation position of the two reflection patterns, and provided separately. The shaft run-out measuring apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein a light beam is guided by a light guiding unit and exchanged between the reflection pattern and one of the two reflection patterns. 前記光反射性部分と前記光非反射性部分とは、前記回転軸体の軸線方向に平行な境界線若しくは径方向に放射状に設けられる境界線、または前記いずれかの方向と鋭角をなすように設けられる境界線で区画されてなる請求項４に記載の軸振れ計測装置。   The light reflecting portion and the light non-reflecting portion may form an acute angle with a boundary line parallel to the axial direction of the rotating shaft body, a boundary line radially provided in the radial direction, or any one of the directions. The shaft runout measuring apparatus according to claim 4, wherein the runout measuring apparatus is defined by a boundary line provided.
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CN113375517A (en) * 2021-05-13 2021-09-10 南通吕威机电有限公司 Jumping measuring device of motor rotor shaft jumping detector and using method thereof

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